专利名称：液体排出头、喷墨记录头和喷墨记录设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过排出如墨等记录液体(以下统称为“墨”)来进行记录操作的记录设备、适用于该记录设备的记录头、以及用于排出如化学液体等液体的液体排出头。
背景技术：
在将要安装到喷墨记录设备中的记录头中，典型的排墨方法是利用电热转换元件的方法。在该方法中，在液室中设置电热转换元件，并且向电热转换元件提供作为记录信号的电脉冲以向记录液体供给热能，并且利用通过相变在记录液体中产生的气泡压力排出记录液滴。该喷墨记录头包括排出记录液滴的液体排出基板和用于向液体排出基板供给墨的供墨系统。
液体排出基板设置有装置基板和流路形成构件，该装置基板具有电热转换元件和多对液体排出口，在装置基板上层叠流路形成构件以限定包围各电热转换元件的空间、与各空间连通的记录液滴用排出口和墨供给路径。液体排出基板由具有液体供给开口的支撑构件支撑，并且在排出口侧，向液体排出基板供给电驱动信号和电力的布线板的电极引线端子与形成在液体排出基板的表面上的电极电连接。
近年来，喷墨记录设备正在经历重大的价格冲击，从而尽可能便宜地制造喷墨记录头成为主要问题。为此，液体排出基板的尺寸减小特别有效。液体排出基板的较小尺寸使得可以从单个晶片上获得大量的液体排出基板，这样，能够降低记录头的成本。
然而，上述结构的液体排出基板的尺寸减小导致以下缺陷。
在以较小尺寸制造的液体排出基板的情况下，液体排出基板与支撑构件的邻接面积变小，而电热转换元件的数量保持不变，从而由被驱动状态下的电热转换元件产生的热趋向于积聚在装置基板中。结果，可能不利地影响利用液体中的气泡产生的排出控制。因此，为了使这种热从液体排出基板有效地消散，必需使支撑构件具有高散热性能。
而且，在以较小尺寸制造的液体排出基板的情况下，用于供给电力和驱动信号的电极端子的连接部的尺寸和间距(pitch)变小，由此难以确保连接性。因此，如在现有技术的液体排出基板中那样，在基板的表面上难以形成与用于供给电力和驱动信号的电极端子连接的电极。
作为能够解决连接性问题的现有记录头，专利文献1公开了一种打印头，该打印头在与承载(bearing)排出口的表面相反的表面上承载电连接电极。
图26是局部剖视图，包括打印头模具(printing head die)和支撑基板，并且示出在日本特开平第11-192705号公报中公开的喷墨打印头中的电连接的结构。
参照图26，打印头218被安装在支撑基板220上。打印头218具有电连接用电极284和位于与包含排出喷嘴孔238的表面相反的表面上的供墨口242。用于支撑打印头218的支撑基板220在第一表面270和第二表面272上设置有电线。通过焊接凸起(solder bump)将打印头218电连接和支撑在支撑基板220的第一表面270上。逻辑电路(未示出)和驱动电路230设置在支撑基板220的与第一表面270相反的第二表面272上。
而且，作为用于支撑液体排出基板的支撑基板的现有例子，日本特开第2002-86742号公报公开了用于精确对准多个液体排出基板的承载体。该承载体包括由多层形成的基板和层叠在基板上且用于安装液体排出基板的安装层，通过使安装层的与基板相对的表面平面化来获得该目的。构成这种支撑基板即所谓的承载体的安装层设置有开口，该开口与安装在安装层上的液体排出基板的供墨口连通。而且，承载安装层的基板设置有贯穿构成基板的层的开口，并且该开口与安装层的开口连通，作为墨流路。而且，为了向液体排出基板供给电信号，承载体设置有从承载体的背面到顶面贯穿基板的层的导电路径。承载体在其表面上设置有构成导电路径的端子部的电极板(electrode pad)。通过焊线将该电极板与形成在液体排出基板的包括排出口的表面上的电极电连接。
然而，在日本特开平第11-192705号公报中公开的打印头(液体排出基板)和支撑基板的结构存在以下缺陷。
由一层基板形成的用于支撑液体排出基板的支撑基板具有有限的热容，并且支撑基板不能有效地吸收在致动液体排出基板上的电热转换元件时产生的热，这样，散热性能差。
而且，如图26所示，在液体排出基板的背面上的电极上形成焊接凸起并且在对该凸起施加预定的载荷下将液体排出基板连接在支撑基板上的情况下，可能导致支撑基板的变形或电极端子的有缺陷的连接。更具体地，如图26所示，打印头在其与支撑基板220相对的表面上具有供墨口242，并且焊接凸起形成在背面电极284上，该背面电极284形成在供墨口242的边缘部上。另一方面，支撑基板220设置有与打印头的供墨口242连通的开口，并且在该开口的边缘部上形成电极，以与焊接凸起连接。在开口的边缘部的下方未支撑支撑基板220，以使支撑基板220与焊接凸起连接，因此，支撑基板220可能在与焊接凸起的连接处变形，由此使焊接凸起的连接性劣化。
特别地，在形成从支撑基板的顶面到背面的贯穿电极的情况下，由于长的贯穿电极需要提高生产成本，所以该支撑基板通常制备得较薄。为此，如在日本特开平第11-192705号公报中所公开的那样，在与焊接凸起连接的部分的下方未支撑支撑基板的情况下，支撑基板表现出在支撑和连接液体排出基板方面的强度不足，导致支撑构件的变形或者电极端子的连接失败。
而且，在日本特开第2002-86742号公报所示的记录头结构中，通过焊线使液体排出基板的包含排出口的表面上的电极和支撑基板的安装液体排出基板的表面上的电极板电连接。因此，当通过液体排出基板的尺寸减小而使电极的间距较小时，与该焊线的连接变得难以实现。而且，日本特开第2002-86742号公报没有覆盖改进支撑基板的结构中的散热性能的方面。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够实现散热性能的改进、电极端子连接性的改进以及制造成本的降低的液体排出头、喷墨记录头以及喷墨记录设备。
本发明的另一个目的是提供一种液体排出头，其包括液体排出基板，其包括用于供给液体的液体供给开口、用于排出从液体供给开口供给的液体的排出口、产生用于排出液体的能量的排出能量产生部件、以及用于向排出能量产生部件供给电力和驱动信号的第一电极端子；支撑构件，其具有用于支撑液体排出基板的支撑面，支撑构件包括设置在支撑面上并且与第一电极端子连接的第二电极端子和用于向液体排出基板的液体供给开口供给记录液体的液体供给孔，通过层叠多个片构件形成支撑构件，该片构件包括用于形成液体供给孔的孔、导线和导通孔；以及内部构造的电线，其通过导线和导通孔形成在支撑构件的内部，并且被电连接到用于支撑液体排出基板的支撑面上的第二电极端子；其中，第二电极端子布置在设置于支撑构件的构成用于支撑液体排出基板的支撑面的最外面的片构件上的孔的外侧，并且通过最外面的片构件和与最外面的片构件层叠的至少一个片构件支撑第二电极端子。
图1是本发明的实施例1中的记录头的外部立体图。
图2是用于图1所示的记录头中的液体排出基板的示意性立体图。
图3是图2所示的液体排出基板的局部放大立体图。
图4是具有内部构造的布线的支撑构件的外部立体图。
图5是示出将图2所示的液体排出基板设置在图4所示的具有内部构造的布线的支撑构件上的状态的外部立体图。
图6是沿图5中的线A-A′的示意性剖视图，示出位于用于向液体排出基板供给驱动电力的电极附近的具有内部构造的布线的支撑构件。
图7是沿图5中的线B-B′的示意性剖视图，示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件。
图8是沿图5中的线C-C′的示意性剖视图，示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件。
图9示出本发明的记录头的实施例2，该图是示出位于用于向液体排出基板供给驱动电力的电极附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图10示出本发明的记录头的实施例3，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图11示出本发明的记录头的实施例4，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图12示出本发明的记录头的实施例5，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图13示出本发明的记录头的实施例6，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图14是示出在本发明的记录头的实施例7中，形成在具有内部构造的布线的支撑构件中的液体供给开口的外部立体图。
图15是示出在本发明的记录头的实施例8中，形成在具有内部构造的布线的支撑构件中的散热构件的外部立体图。
图16示出本发明的记录头的实施例9，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图17是沿图16中的线D-D′的剖视图。
图18示出本发明的记录头的实施例10，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图19示出本发明的记录头的实施例11，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
图20是示出实施例12中的本发明的记录头的主要部分的示意性俯视图。
图21是沿图20中的线F-F′的示意性剖视图。
图22是示出图3所示的液体排出基板的背侧的立体图。
图23是仅示出处于除去保护层(overcoat layer)的状态的图20所示的记录头中的具有内部构造的布线的支撑构件的示意性俯视图。
图24是沿图23中的线G-G′的示意性剖视图。
图25是示出能够安装本发明的喷墨记录头的记录设备的示意图。
图26是示出现有记录头的结构的示意性剖视图。
具体实施例方式
以下将参照
本发明的实施例。在以下说明中，由用于排出作为液体的墨的喷墨记录头代表本发明的液体排出头。
实施例1 图1是构成本发明的实施例1的记录头的外部立体图；图2是用于图1所示的记录头的液体排出基板的示意性立体图；图3是图2所示的液体排出基板的局部放大立体图；图4是具有内部构造的布线的支撑构件(通过陶瓷绿带(green sheet)法形成的具有内部构造的电线的支撑构件)的外部立体图；图5是示出将图2所示的液体排出基板设置在图4所示的具有内部构造的布线的支撑构件上的状态的外部立体图。
图6是沿图5中的线A-A′的示意性剖视图，示出位于用于向液体排出基板供给驱动电力的电极附近的具有内部构造的布线的支撑构件；图7是沿图5中的线B-B′的示意性剖视图，示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件；图8是沿图5中的线C-C′的示意性剖视图，示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件。
如图1～图8所示，本实施例的喷墨记录头配备有具有内部构造的布线的支撑构件H1200和支撑(安装)在该具有内部构造的布线的支撑构件H1200上的液体排出基板H1100。记录头还设置有与粘合剂H1301邻接的记录液体供给构件H1300，该记录液体供给构件H1300位于具有内部构造的布线的支撑构件H1200的与液体排出基板H1100相反的一侧。
记录头由设置在滑架(未示出)上的定位部件和电触头固定地支撑，该滑架安装在喷墨记录设备的主体中。使滑架可沿与记录薄片的输送方向交叉的方向移动。此外，记录头设置有可拆卸的墨盒(未示出)，当墨盒中的墨耗尽时可将该墨盒更换为新的墨盒。
如图2和图3所示，在液体排出基板H1100的表面上，多列用于排出如墨等记录液体的排出口H1107开口，以构成排出口阵列H1108。在液体排出基板H1100的背面，用于供给记录液体的液体供给开口H1102在与排出口阵列H1108的长度大致相等的长度上开口。从液体供给开口H1102供给的记录液体进入气泡产生室(液室)H1109并临时储存在该气泡产生室H1109中。然后，液室H1109中的记录液体通过构成排出能产生部件的电热转换元件H1103引起气泡产生，由此，从排出口H1107排出记录液体。在液体排出基板H1100的端部，形成多个电极H1104，用于将电信号传递到电热转换元件H1103。经由贯穿液体排出基板H1100的未图示的贯穿布线将电极H1104连接到形成在液体排出基板H1100的背面上的背面电极端子H1111(图6)。
在液体排出基板H1100的下方，设置有具有内部构造的布线的支撑构件H1200。如图6～图8所示，通过层叠陶瓷片H1201来构成具有内部构造的布线的支撑构件H1200。在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的表面上设置有用于向液体排出基板H1100供给驱动信号的表面电极端子H1202，在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的侧面上设置有用于接收来自主体的电信号的侧向电极端子H1203(图4)。经由具有内部构造的布线的支撑构件H1200的内部，通过内部导线H1204和填充有导电材料的导通孔(via hole)H1205使这些电极互相连接。通过凸起H1105使液体排出基板H1100和具有内部构造的布线的支撑构件H1200电连接，并且用密封剂(或粘合剂)H1206密封液体排出基板H1100和具有内部构造的布线的支撑构件H1200，以保护电连接不被记录液体腐蚀或不受机械冲击。
而且，如图7和图8所示，具有内部构造的布线的支撑构件H1200具有从顶面贯穿到背面的液体供给开口H1207。与具有内部构造的布线的支撑构件H1200邻接的记录液体供给构件H1300还具有液体供给开口H1302。这样，这些构件的液体供给开口互相邻接，由此从墨盒(未示出)供给的记录液体经由过滤器(未示出)进入记录液体供给构件H1300，然后经由液体供给开口H1302进入具有内部构造的布线的支撑构件H1200的液体供给开口H1207。然后进入液体排出基板H1100的液体供给开口H1102的记录液体被供给到液体排出基板H1100的气泡产生室H1109。
本实施例的该液体排出基板H1100在硅基板H1110的表面上承载包括排出口H1108和高度约为20～100μm的树脂材料的气泡产生室H1102的热结构，并且该液体排出基板H1100被安装在支撑构件H1200上。该支撑构件H1200以能够进行导电和供墨的状态在厚度约为0.1～0.2mm的陶瓷片H1201的层叠结构上支撑液体排出基板H1100。表面电极端子H1202布置在液体供给开口H1302的外侧，该液体供给开口H1302设置在构成支撑构件H1200的用于支撑液体排出基板H1100的支撑面的最外面的陶瓷片中。同样，表面电极端子H1202布置在液体供给开口H1302的外侧，该液体供给开口H1302设置在最外面的陶瓷片H1201和层叠在该最外面的陶瓷片下方的至少另一个陶瓷片H1201中。因此，在至少两层中的存在薄陶瓷片H1201的区域中，支撑支撑构件H1200和液体排出基板H1100之间的电连接部，采用该薄陶瓷片H1201便于贯穿电极用导通孔H1205的形成。因此，在将液体排出基板H1100安装在支撑构件H1200时，可以由陶瓷片H1201的层叠结构支撑作用在液体排出基板中的表面电极端子与支撑构件中的表面电极端子之间的连接部上的载荷。
表面电极端子H1202和凸起H1105可以用于传递电信号的目的，或者用于将在液体排出时在液体排出基板H1100中产生的热散发到具有内部构造的布线的支撑构件的目的，如图6～图8所示，该表面电极端子H1202和凸起H1105设置在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的与液体排出基板H1100接触的部分中。
具有内部构造的布线的支撑构件H1200中采用的陶瓷材料可以是相对于记录液体具有化学稳定性的任何材料，并且优选是能够使排墨操作时在液体排出基板H1100中产生的热散发的任何材料。这种材料的例子包括氧化铝、氮化铝、氯化钾或低温煅烧陶瓷(LTCC)。在具有内部构造的布线的支撑构件H1200中采用的布线材料可以是对前述陶瓷表现出附着性的任何材料，如W、Mo、Pt、Au、Ag、Cu或Pd。
液体排出基板H1100的背面电极端子H1111和具有内部构造的布线的支撑构件H1200的表面电极端子H1202之间的电连接部由密封剂(或粘合剂)H1206密封，由此与来自液体供给开口H1207的记录液体完全隔离。而且，液体排出基板H1100的液体供给开口H1102的外周由密封剂H1206完全封闭并且与液体排出基板H1100的外部分离，由此避免记录液体向外部的不必要的泄漏。
而且，在本实施例中，液体排出基板H1100的背面电极端子H1111和具有内部构造的布线的支撑构件H1200的表面电极端子H1202可以通过如金凸起等金属凸起而邻接，或者可以通过利用导电粘附材料的邻接部而邻接，或者可以通过利用热固粘合剂的电极的加压而邻接。而且，热固粘合剂可以包含导电粒子。
在本实施例的结构中，为单个记录头安装液体排出基板，并且液体排出基板具有单个排出口阵列。因此，每个液体排出基板仅可以记录单个颜色，而通过采用多个液体排出基板可以进行多色记录(参见以下实施例12)。由于大量的安装的液体排出基板使产生的热量增加，从而，安装在包括内部构造的布线的支撑构件上的记录头在散热性能方面变得更具优势。
实施例2 图9示出本发明的记录头的实施例2，该图是示出位于用于向液体排出基板供给驱动电力的电极附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图9对应于沿图5中的线A-A′的剖面。
上述实施例1已经示出以下结构在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的表面上设置有表面电极端子H1202，而在该具有内部构造的布线的支撑构件H1200的侧面上设置有用于接收来自主体的电信号的侧向电极端子H1203，并且经由具有内部构造的布线的支撑构件H1200的内部，通过内部导线H1204和导通孔H1205使这些电极互相连接。
代替该结构，还可以将作为背面电极端子H1208的与记录设备主体连接的用于驱动信号输入的端子布置在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的与支撑液体排出基板的表面相反的表面上。这种构造使得能够利用用于连接具有内部构造的布线的支撑构件H1200和设备主体的较大面积的极板，这样，改进邻接部的可靠性并且使连接更加容易。
实施例3 图10示出本发明的记录头的实施例3，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图10对应于沿图5中的线C-C′的剖面。
如图8所示，上述实施例1示出以下结构具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的液体供给开口H1207在深度方向上保持不变。
如图10所示，还可以沿深度方向改变液体供给开口H1207的面积，该液体供给开口H1207从具有内部构造的布线的支撑构件H1200的顶面到其背面贯穿该具有内部构造的布线的支撑构件H1200，设置该液体供给开口H1207用于向液体排出基板H1100供给记录液体。如图10中的剖视图所示，液体供给开口H1207形成为台阶状。可以通过改变每个陶瓷片H1201中的孔的面积来形成该液体供给开口H1207。特别地，在本实施例中，使液体供给开口H1207的孔的宽度从具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的最外表面处的陶瓷片H1201向下层接连变窄。
实施例4 图11示出本发明的记录头的实施例4，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图11对应于沿图5中的线B-B′的剖面。
代替上述实施例3，如图11所示，还可以在具有内部构造的布线的支撑构件H1200中精确形成仅一个孔，该孔形成在与液体排出基板H1100接触的最外面的陶瓷片H1201中并且与液体供给开口H1207的一部分对应。换句话说，可以在位于最外层下方的多个陶瓷片H1201中形成宽度比如此精确形成的孔的宽度大的孔。这种结构提供改进的记录液体的流动性并且使记录液体能够向液体排出基板H1100精确供给。
下面将说明本实施例的特征。
如图11所示，具有内部构造的布线的支撑构件H1200的构成液体排出基板H1100的支撑面的最外面的陶瓷片H1201将被称为第一层H1211。在第一层H1211中，液体供给开口布置在比由液体排出基板H1100的多个背面电极端子H1111和通过凸起H1105连接的支撑构件的对应的表面电极端子H1202(以下称为电极端子连接部)所包围的范围更靠内侧的位置。在图11所示的剖视图中，第一层H1211中的液体供给开口的宽度W1比电极端子连接部的距离W3小。
而且，在邻近第一层H1211的第二层H1212中，液体供给开口的孔端形成在第一层H1211中的液体供给开口的外侧，但仍比由多个电极端子连接部所包围的范围更靠内侧。这样，在图11所示的剖视图中，第二层H1212的液体供给开口的宽度W2比第一层H1211的液体供给开口的宽度W1大，但比电极端子连接部之间的宽度W3小。
位于第二层H1212下方的第三层H1213具有宽度与第二层H1212的液体供给开口的宽度相同的液体供给开口。
这样，可以通过使构成液体排出基板的支撑面的第一层H1211的液体供给开口的孔端布置在比由电极端子连接部所包围的范围更内侧的位置，来确保用密封剂H1206保护电极端子连接部的较宽的区域。因此，即使当液体排出基板制得较小时，也可以提高保护电极端子连接部不受记录液体影响的可靠性。
还可以通过使下面的层中的液体供给开口的孔端形成在构成液体排出基板的支撑面的第一层H1211中的液体供给开口的孔端的外侧，由此使这些下面的层中的液体供给开口的宽度增大，来便于液体供给开口的加工并且降低制造成本。而且，使下面的层中的液体供给开口更宽可以降低通过液体供给开口的记录液体的流阻，由此改进记录液体的供给。当液体排出基板制得较小时，效果尤其明显。
而且，使电极端子连接部布置在第一层和第二层下面的层中的液体排出开口的外侧。因此，构成支撑构件的所有层布置在电极端子连接部的下方，由此确保支撑构件的凸起连接面的平面性，并且改进电极端子的连接性。在如图7和图8所示的实施例和图10所示的实施例等其它实施例中也存在这种特征。
实施例5 图12示出本发明的记录头的实施例5，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图12对应于沿图5中的线B-B′的剖面。
在前述实施例4中，使液体供给开口的孔宽度在具有内部构造的布线的支撑构件的最上面的印刷电路基板(greensheet)H1201中较小，而在其它的下面的层中较大。
另一方面，在本实施例中，使邻近第一层H1211的第二层H1212中的液体供给开口的孔宽度与第一层H1211中的液体供给开口的孔宽度相同。
在实施例4中，在必须使支撑构件H1200的第一层H1211的陶瓷片较薄的情况下，第一层H1211的液体供给开口的超过第二层H1212的液体供给开口的孔突出的孔端部可能趋于垂下。在支撑构件的制造过程中发生这种现象。这种垂下可能阻碍密封剂H1206的密封处理，并且可能导致密封剂流入液体供给开口的缺陷。
因此，像本实施例一样，使液体供给开口的孔宽度在最上面的两层中相同提高了该部分的刚度并且避免了垂下现象。在本实施例中使用两层，但层数可以增加。由于由陶瓷片的厚度确定刚度，所以可以确定不影响密封操作的垂下量，由此确定使孔宽度较小的层数。
而且，在本实施例中，构成支撑构件的所有层布置在电极端子连接部之下，由此确保支撑构件的凸起连接面的平面性，并且改进电极端子的连接性。
实施例6 图13示出本发明的记录头的实施例6，该图是示出位于用于向液体排出基板供给记录液体的液体供给开口附近的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。
在前述实施例4和实施例5中，使液体供给开口的孔宽度在具有内部构造的布线的支撑构件的从最上面的层起的几层中较小，而在下面的层中较大。而且，在这些下面的层中，使孔宽度比电极端子连接部之间的距离小。
相反地，在本实施例中，使孔宽度在最上面的两层(或者一层或者几层)中较小，为W1；然后，使孔宽度仅在紧邻的层中为比电极端子连接部之间的距离W3小的W2；并且使孔宽度在随后的下面的层中大于距离W3。
在用凸起H1105连接液体排出基板H1100的背面电极端子H1111和支撑构件的表面电极端子H1202时，仅需要确保电极端子的连接性。因此，在最上面的层之下的所有层中，不必必须保持液体供给开口的孔宽度比电极端子连接部的距离小。在本实施例中，孔宽度W2仅形成在最上面的两层下方的一层中，但可以根据支撑构件的凸起连接面的平面性来确定该层数。
在本实施例中，可以使下层中的液体供给开口的孔宽度比实施例4和实施例5中的更大，由此进一步便于支撑构件中的液体供给开口的加工，并且降低制造成本。而且，可以进一步改进记录液体的供给性能。
实施例7 图14是示出在本发明的记录头的实施例7中，形成在具有内部构造的布线的支撑构件中的液体供给开口的外部立体图。
在上述实施例中，具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的液体供给开口H1207从顶面贯穿到背面。
另一方面，在本实施例中，具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的液体供给开口H1207从顶面贯穿到侧面。这样，可以改变记录液体的流向。而且，可以改变液体排出基板H1100和墨供给构件H1300之间的位置关系，这样，提高设计自由度。
实施例8 图15是示出在本发明的记录头的实施例8中，形成在具有内部构造的布线的支撑构件上的散热构件的外部立体图。
前述实施例示出以下结构与设置在液体排出基板H1100的顶面或背面上的电极端子电连接的表面电极端子H1202布置在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的用于安装液体排出基板的表面上。特别地，实施例1说明了形成在液体排出基板H1100的背面上的背面电极端子H1111和具有内部构造的布线的支撑构件H1200上的表面电极端子H1202电连接。还说明了这种电连接部不仅用于传递电信号，而且还用于使通过排出操作在液体排出基板H1100中产生的热向具有内部构造的布线的支撑构件消散。
用于这种散热目的的具有内部构造的布线的支撑构件H1200的表面电极端子H1202不需要像实施例1中那样处于单独地独立形式(参见图4和图14)，而是可以如图15所示形成为连续连接的散热图案(pattern)H1209。
实施例9 图16示出本发明的记录头的实施例9，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图16对应于沿图5中的线C-C′的剖面。而且，图17示出沿图16中的线D-D′的剖面。
在本实施例中，如图16所示，液体供给开口H1207的孔宽度从具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的最上面的陶瓷片H1201朝向该具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的下层变小。这种形状与图10所示的实施例3类似。
图17示出这种锥状液体供给开口H1207的端部附近的剖面。在图17所示的位置，液体供给开口H1207的孔形成在陶瓷片的最上面的第一层H1211中和第二层H1212中，但不形成在下面的陶瓷片H1201中。在本实施例中，在比第二层H1212低的陶瓷片H1201之间形成内部导线H1204，使内部导线H1204横跨(cross)上层中的液体供给孔的投影面积。因此，可以在形成在陶瓷片H1201的第一层H1211和第二层H1212中的液体供给开口H1207的孔的下方，从液体供给开口H1207的一侧到另一侧设置内部导线H1204(沿与图16中的平面垂直的方向)。
在该实施例中，与现有技术中一样，不需要绕开用于向液体排出基板H1100供给记录液体的液体供给开口H1207来形成内部布线，从而可以使从上方看的支撑构件的表面积较小。因此，可以使记录头更加紧凑。
实施例10 图18示出本发明的记录头的实施例10，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图18对应于沿图5中的线C-C′的剖面。
在前述实施例9中，支撑构件H1200中的液体供给开口H1207具有随着距液体排出基板H1100的支撑面的距离增加而变细的锥状结构。而且，示出了设置内部导线H1204以使其布置在形成在上层的陶瓷片H1201中的液体供给开口的下方的方法。
另外，如图18所示，还可以在支撑构件H1200的液体供给开口H1207中形成陶瓷片的梁结构并且可以将内部导线H1204布置成使其经由该梁横跨液体供给开口H1207。图18示出具有单个梁的结构，但是梁也可以容易地形成为多个单元，由此提高支撑构件H1200中的电线的自由度。
实施例11 图19示出本发明的记录头的实施例11，该图是示出沿液体排出基板的长度方向的具有内部构造的布线的支撑构件的剖视图。图19对应于沿图5中的线C-C′的剖面。
在前述实施例9和实施例10中，支撑构件H1200的液体供给开口H1207形成为锥状形状。另一方面，像图19所示的本实施例那样，还有利的是在支撑构件H1200中形成液体供给开口的孔，在第二陶瓷片H1201下方的层中形成较小的液体供给开口的孔，由此确保设置电线的面积。
上述实施例9～实施例11提供以下效果。由于形成在支撑构件的内部中的电线可以布置在支撑构件的最外表面上的液体供给开口的投影面积的内侧，由此与使电线布置在液体供给开口的投影面积的外侧的结构相比，可以使从上方看的支撑构件的面积显著减小。这样，可以使记录头更小。
实施例12 图20是示出实施例12中的本发明的记录头的主要部分的示意性俯视图；图21是沿图20中的线F-F′的示意性剖视图；图22是示出图3所示的液体排出基板的背侧的立体图。
前述实施例示出将液体排出基板安装在单个记录头中的结构，但是本实施例具有将多个液体排出基板安装在单个记录头中的结构，由此使得能够用记录头进行多色记录。对于这种多色记录，将多个墨盒安装在单个记录头上。如图20所示，本实施例的记录头可以安装四个液体排出基板H1100。
如图20和图21所示，具有内部构造的布线的支撑构件(层叠的陶瓷基板)H1200设置在由虚线表示的液体排出基板H1100的下方。而且，电凸起H1105设置在电极端子H1202上，该电极端子H1202形成在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的用于安装液体排出基板H1100的表面上。
另一方面，在液体排出基板H1100的背面上设置有多个背面电极端子H1111，该背面电极端子H1111用于将电信号传递到液体排出基板H1100的顶面上的电路(如电热转换元件)。经由未图示的通过液体排出基板的贯穿布线使背面电极端子H1111与液体排出基板H1100的顶面上的电路连接。
通过使图20所示的电凸起H1105与图22所示的背面电极端子H1111邻接来进行电连接，由此将排出记录液体所必需的电力和电信号从具有内部构造的布线的支撑构件H1200供给到液体排出基板H1100。用密封剂(或粘合剂)H1311密封通过电凸起形成的电连接，并且保护该电连接不被记录液体腐蚀和不受外部冲击的影响。
在图22中，液体排出基板H1100的背侧的阴影区域表示散热凸起邻接部H1125。在该部分形成散热凸起H1310，用于经由散热导体层(金属箔)H1309向具有内部构造的布线的支撑构件H1200散发液体排出基板H1100的热。设置散热凸起H1310以传热，并且散热凸起H1310不进行电连接，但是散热凸起H1310也可以用作电接地导线。
而且，散热导体层H1309形成为比液体排出基板1100到具有内部构造的布线的支撑构件H1200上的投影面积宽。这种结构使热从液体排出基板H1100散布到散热导体层H1309，由此获得具有满意的散热性能的记录头。如上所述，散热凸起H1310形成为与液体排出基板H1100的散热凸起邻接部H1125对应。本实施例采用散热凸起，但该结构不是限制性的，而是还可以采用如焊锡或导电性胶等具有满意的导热率的任何材料。还可以在液体排出基板H1100的背面形成电镀凸起。而且，本实施例在每个液体排出基板上采用数百(tens to hundred)个散热凸起，每个散热凸起均具有数百微米的直径。然而，散热凸起的数量不限于该例子，而是可以根据液体排出基板中产生的热量、需要的散热特性以及每个凸起的接触面积(凸起直径)任意地选择。
而且，在本实施例中，通过电凸起H1105来进行液体排出基板H1100的背面电极端子H1111和具有内部构造的布线的支撑构件H1200的电极端子H1202之间的邻接。然而，还可以采用利用导电粘合剂材料的邻接，或者采用通过热固粘合剂使电极互相接触的方法。而且，热固粘合剂可以包含导电粒子。
在本实施例中，具有内部构造的布线的支撑构件H1200由氧化铝(Al2O3)构成，并且整个层叠结构具有约0.5～10mm的厚度。然而，材料不限于氧化铝，而是可以由如硅(Si)、氮化铝(AlN)、氧化锆、氮化硅(Si3N4)或碳化硅(SiC)等线性膨胀系数与构成液体排出基板的材料的线性膨胀系数类似并且表现出满意的导热率的材料形成。而且，具有内部构造的布线的支撑构件H1200中的内部导线H1204可以由银(Ag)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)或金(Au)形成。
将参照附图进一步说明本实施例的特征。
图23是仅示出处于除去保护层状态的图20所示的记录头中的具有内部构造的布线的支撑构件的示意性俯视图，图24是沿图23中的线G-G′的示意性剖视图。
如图23和图24所示，存在于具有内部构造的布线的支撑构件H1200的用于支撑液体排出基板的表面上的导体不限于电极端子H1202、未图示的通孔和散热导体层H1309。由于未设置其它导体，所以该表面保持平坦而不具有布线引起的凹凸不平，从而保护层H1301可以以没有表面凹凸不平的平坦状态形成在该表面上。因此，在用记录设备的主体的橡胶盖进行封盖操作时，盖可以紧紧地接触具有内部构造的布线的支撑构件H1200而不会引起泄漏。结果，可以提供一种能够进行稳定的封盖操作、而不会在清洁操作时引起抽吸失败或者在待机状态下具有不足的湿度维持的记录头。
而且，该表面具有电极端子H1202和仅围绕与液体排出基板H1100的液体供给开口H1102连通的贯穿孔H1301的散热导体层H1309，并且该表面上不具有任何其它连接线。因此，可以提供一种即使保护层H1301包含小孔(pinhole)，也不会引起电短路或擦拭操作时布线层被沉积的墨腐蚀的记录头。而且，在电极端子H1202和散热导体层H1309可以全部由设置在液体排出基板H1100和具有内部构造的布线的支撑构件H1200之间的粘合剂或密封剂H1311覆盖的情况下，可以无需保护层。
在本发明中，经由未图示的通过液体排出基板H1100的贯穿电极使设置在液体排出基板H1100的表面上的如电热转换元件等电路连接到背面电极端子H1111，该背面电极端子H1111通过电凸起H1105与设置在具有内部构造的布线的支撑构件H1200的用于安装液体排出基板的安装面上的电极端子H1202电连接。通过未图示的设置在电极端子附近的通孔使来自电极端子H1202的布线连接到形成在支撑构件H1200的内部层中的内部导线H1204。内部导线H1204不仅形成在电极端子H1202附近的下方区域，而且还形成在用于向液体排出基板供给记录液体的贯穿孔H1301之间。
液体排出基板H1100的表面上的电路与布置在液体排出基板后面的支撑构件H1200中的布线的这种连接可以减少液体排出基板的表面上的布线，由此可以实现更加紧凑的记录头。
而且，形成为包围贯穿孔H1301的散热导体层H1309可以有效地将液体排出基板H1100中产生的热传递到具有内部构造的布线的支撑构件H1200，由此提供一种具有优良的散热性能的记录头。
上述的本实施例的结构允许提供一种能够进行稳定的封盖操作和具有可靠的抗墨性的紧凑的记录头。
本实施例示出将均具有单个液体供给开口的多个液体排出基板H1100安装在具有内部构造的布线的支撑构件H1200上的结构。在该结构中，为了实现较高图像品质的记录，在液体排出基板的排出口之中，要求相对非常高的位置精度。因此，本发明的液体排出基板可以在单个液体排出基板H1100上包括排出口阵列和用于不同颜色的液体供给开口。上述实施例同样可以应用于这种具有多个液体供给开口的液体排出基板，具有类似的效果。
上述说明的实施例1～实施例12提供了以下效果 1)改进散热性能 通过在层叠的陶瓷片之间形成热熔比陶瓷的热熔大的金属图案层，具有内部构造的布线的支撑构件可以具有提高的热容。因此，可以更快地吸收在液体排出基板中产生的热，由此提高散热性能。
2)改进电极端子的连接性 液体排出基板的背面电极端子H1111和支撑构件的表面电极端子H1202之间的凸起连接部(电极端子连接部)布置在支撑构件的至少第一层H1211和第二层H1212中的液体供给开口的外侧。因此，支撑构件可以确保凸起连接面的平面性，由此，改进电极端子的连接性。
3)降低制造成本 通过陶瓷绿带法制备具有内部构造的布线的支撑构件，从而可以利用简单的工艺相对便宜地实现支撑构件，该支撑构件具有与紧凑的液体排出基板的尺寸匹配的液体供给开口。而且，具有内部构造的布线的支撑构件不仅用作液体排出基板的支撑构件，而且还用作向液体排出基板供给驱动功率和驱动信号的部件。因此，可以无需与液体排出基板电连接的用于供给驱动功率和驱动信号的现有布线板。因此，在部件数量减少和部件连接步骤减少方面，可以降低记录头的制造成本。
4)维持记录液体的供给性能 在液体排出基板的尺寸减小的情况下，匹配的液体供给开口也必需形成在支撑基板中。然而，较小宽度的液体供给开口使在其中流动的记录液体的流阻增大，这样，使流动到此处的记录液体的供给性能劣化。然而，由于通过层叠陶瓷片形成本发明的具有内部构造的布线的支撑构件，所以仅在支撑液体排出基板的最上面的陶瓷片中需要与更加紧凑的液体排出基板的液体供给开口H1102匹配的液体供给开口。可以使液体供给开口的宽度在最上面的陶瓷片下面的陶瓷片中较大，由此使对在支撑构件的液体供给开口中流动的记录液体的流阻减小，这样，改进记录液体的供给性能。
5)改进保护电线不受记录液体影响的可靠性 具有内部构造的布线的支撑构件中采用的陶瓷(例如氧化铝)的化学性质非常稳定，并且布线可以形成在这种致密陶瓷的内部。因此，即使当液体供给开口布置在电线附近时，布线也不会受到记录液体的影响，并且改进了布线的抗腐蚀性和防潮性，这样，减少由密封剂保护的区域。除了这些优良性能之外，液体供给开口形成在位于电极端子连接部内侧的支撑构件的用于支撑液体排出基板的支撑面上，由此扩大对密封剂的保护区域，并且改进保护电线不受记录液体影响的可靠性。
6)液体排出基板和支撑构件之间的满意的电连接 表面电极端子布置在形成在支撑构件的构成液体排出基板的支撑面的最外面的陶瓷片上的液体供给开口的外部。而且，表面电极端子布置在形成在最外面的陶瓷片和该最外面的陶瓷片下方的至少一个陶瓷片中的液体供给开口的外部。因此，在包括两个或多个薄陶瓷片的区域中支撑支撑构件和液体排出基板之间的电连接部，该薄陶瓷片便于用于贯穿电极的导通孔的形成。因此，根据本发明，在将液体排出基板安装在支撑构件上时，可以通过陶瓷片的层叠结构负担作用在液体排出基板的背面电极端子和支撑构件的表面电极端子之间的连接部上的载荷。
实施例13 下面，将说明作为本发明的实施例13的液体排出记录设备，该液体排出记录设备能够安装根据上述实施例1～实施例12的记录头。图25是示出能够安装本发明的喷墨记录头的记录设备的例子的示意图。
在图25所示的记录设备中，上述实施例中的记录头H1001可更换地布置并安装在滑架102上。滑架102配备有用于经由记录头H1001上的电连接部将驱动信号传递到排出口阵列的电连接部(未示出)。
通过沿设备主体中的主扫描方向延伸的导轴103可滑动地支撑和引导滑架102。
在滑架的原始位置，设置有用于封盖记录头H1001的包含墨排出口的前面的盖(未示出)。该盖用于进行抽吸恢复操作，以恢复和维持记录头H1001的排墨性能。在盖的附近，设置有用于擦拭记录头H1001的包含墨排出口的面的清洁刮板(未示出)，由此去除附着于该面上的墨等。
从自动薄片进给器(以下称为ASF)逐张地分离和进给如记录纸或薄塑料片等记录介质108，并且通过与记录头H1001的包含墨排出口的面相对的位置(记录位置)输送记录介质108(副扫描)。
记录介质108在记录位置由台板(未示出)支撑背面。安装在滑架102上的记录头H1001被支撑为使其包含墨排出口的面从滑架102向下突出，并且变成与上游侧和下游侧的两对输送辊之间的记录介质108平行。
以如下方式将记录头H1001安装在滑架102上各排出口阵列中的排出口列的方向与滑架102的扫描方向交叉，并且从该排出口阵列排出液体以进行记录操作。
前述实施例利用用于产生热能的电热转换元件，以通过该热能将墨排出，但是本发明自然也可以应用于如通过振动元件排墨的方法等其它方法。
而且，本发明不仅可以应用于普通打印机，而且还可以应用于如复印机、具有通信系统的传真机、或具有打印单元的文字处理器等设备，并且还可以应用于组合有各种处理设备的工业记录设备。
本申请声明享有于2005年4月18日提交的日本专利申请No.2005-119556和于2006年3月29日提交的日本专利申请No.2006-091012的优先权，这些专利申请的内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种液体排出头，其包括
液体排出基板，其包括用于供给液体的液体供给开口、用于排出从所述液体供给开口供给的液体的排出口、产生用于排出所述液体的能量的排出能量产生部件、以及用于向所述排出能量产生部件供给电力和驱动信号的第一电极端子；
支撑构件，其具有用于支撑所述液体排出基板的支撑面，所述支撑构件包括设置在所述支撑面上并且与所述第一电极端子连接的第二电极端子和用于向所述液体排出基板的所述液体供给开口供给记录液体的液体供给孔，通过层叠多个片构件形成所述支撑构件，所述片构件包括用于形成所述液体供给孔的孔、导线和导通孔；以及
内部构造的电线，其通过所述导线和所述导通孔形成在所述支撑构件的内部，并且被电连接到用于支撑所述液体排出基板的所述支撑面上的所述第二电极端子；
其中，所述第二电极端子布置在设置于所述支撑构件的构成用于支撑所述液体排出基板的所述支撑面的最外面的片构件上的所述孔的外侧，并且通过所述最外面的片构件和与所述最外面的片构件层叠的至少一个片构件支撑所述第二电极端子。
2.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，还包括
外部电极，其设置在所述支撑构件的侧面上，或者设置在所述支撑构件的与用于支撑所述液体排出基板的所述支撑面相反的表面上，经由所述内部构造的电线使所述外部电极与所述第二电极端子连接。
3.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，所述支撑构件的所述液体供给孔从所述支撑构件的用于支撑所述液体排出基板的所述支撑面贯穿到与所述支撑面相反的表面，或者贯穿到所述支撑构件的侧面。
4.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，所述液体排出基板的所述第一电极端子设置在所述液体排出基板的与所述支撑构件相对的表面上。
5.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，将与所述第二电极端子连接的所述内部构造的电线布置成使其横跨设置在所述支撑构件的所述最外面的陶瓷片中的所述孔向与所述支撑面相反的一侧的投影面积。
6.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，在所述支撑构件中包括多个所述液体供给孔，其中，在所述液体供给孔之间分别形成与所述第二电极端子连接的所述内部构造的电线。
7.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于，还包括形成在所述支撑构件的用于支撑所述液体排出基板的所述支撑面上的散热导体，其中，所述液体排出基板的与所述支撑构件相对的表面隔着散热构件与所述散热导体接触。
8.一种喷墨记录头，其由权利要求1至8中任一项所述的液体排出头构成，并且适于排出作为所述液体的墨。
9.一种喷墨记录头，其由权利要求1至8中任一项所述的液体排出头构成，并且适于安装在包括用于输送记录介质的机构的喷墨记录设备上。
全文摘要
本发明提供一种喷墨记录头，其中，为了改进散热性能和电极端子连接性以及降低制造成本，设置在多个层叠的片的用于支撑液体排出基板的支撑面上且与液体排出基板的第一电极端子连接的第二电极端子被设置在形成在构成支撑面的最外面的片中的液体供给孔的外侧，并且通过最外面的片和层叠在该最外面的片下方的至少一个片支撑该第二电极端子。
文档编号B41J2/05GK101163591SQ2006800129
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月17日 优先权日2005年4月18日
发明者菅沼孝敏, 渡部育朋, 广泽稔明, 岩永周三, 山本辉, 尾崎靖彦 申请人:佳能株式会社