CN100431838C - 打印头 - Google Patents

Abstract

一种用于行式打印机的打印头，其可以减小打印头芯片和其他组件之间的误差并防止油墨泄漏，其中，可以在无需使打印头结构复杂化或增加打印头尺寸的条件下有效地散发打印头芯片中产生的热量。多个打印头芯片(11)沿着油墨路径(20)布置，并以Z形设置在油墨路径的两侧上。沿着油墨路径(20)在打印头芯片(11)之间的区域设置不喷射油墨的模拟芯片(21)。此外，设置油墨路径件(23)，油墨路径件(23)的至少一部分、包括附连到打印头芯片(11)的部分，由具有高导热性的材料构成，这样，油墨路径件(23)还用作散发打印头芯片(11)中产生的热量的散热装置。

Description

打印头

技术领域

本发明涉及一种打印头，其中布置有多个打印头芯片，每个打印头芯片具有多个布置在衬底上的油墨加压室，该油墨加压室具有加热元件，驱动该加热元件从而将容纳在油墨加压室中的油墨经过喷嘴喷出，更具体地，本发明涉及一种不会导致油墨泄漏并具有改进的加热分散效果的打印头。

背景技术

图21是已知的喷墨式行式打印机的打印头1的简要示意图。

在行式打印机中，同时在打印介质上打印一行。因此，打印头1包括多个打印头芯片2(2A，2B，...)，它们布置在打印行的方向上。尽管在图21中只示出了五个打印头芯片2A到2E，但实际可以布置更多的打印头芯片2。

尽管图中未示出，例如，每个打印头是通过如下构成的：在半导体衬底上设置加热油墨的加热元件，形成油墨加压室并使油墨加压室围绕它们各自的加热元件，然后在加热元件上方设置喷射油墨滴用的具有喷嘴的喷嘴片。加热元件将容纳在油墨加压室中的油墨快速加热，然后，利用油墨蒸汽泡(油墨泡)施加的力将油墨从喷嘴喷出。

此外，打印头1设置有沿着打印头1的长度方向延伸的油墨路径3(图21中双点划线之间的区域)。该油墨路径3用来将油墨供应给打印头芯片2的油墨加压室。打印头芯片2沿着油墨路径3布置，并设置在油墨路径3的两侧上。此外，油墨路径3一侧上的打印头芯片2和油墨路径另一侧上的打印头芯片2隔着油墨路径3彼此相对。更具体地，油墨路径3一侧上的打印头芯片2相对油墨路径另一侧上的打印头芯片2旋转180度。因此，所有打印头芯片2的油墨加压室都和油墨路径3连通。

此外，图21中，打印头芯片2沿着油墨路径3的长度方向交替地设置在油墨路径3的上下两侧；即，打印头芯片2布置成Z形。

更具体地，在图21左端的打印头芯片2A置于油墨路径3的上侧，临近打印头芯片2A的打印头芯片2B置于图21中的油墨路径3的下侧。此外，临近打印头芯片2B的打印头芯片2C置于图21中油墨路径3的上侧。

此外，尽管图中没有示出，但如此布置打印头芯片2：如果每个打印头芯片2中的相邻喷嘴之间的间距是L，那么相邻打印头芯片2的端部的喷嘴之间的间距(布置打印头芯片2的方向上的间距)也是L。例如，图21中，打印头芯片2A的右端喷嘴和打印头芯片B的左端喷嘴之间的间距是L。因此，即使当油墨从多个打印头芯片2喷出时，所有的油墨滴以预定的间距L落在打印介质上。

图22是沿着图21中的剖切线A-A所得的剖视图，图22也示出了置于打印头芯片2上的油墨路径元件4。图23是沿着图21中的剖切线B-B所得的剖视图，图23也示出了油墨路径元件4。图24是是沿着图21中的剖切线C-C所得的剖视图，图24也示出了油墨路径元件4。

如图22至图24所示，油墨路径元件4置于打印头芯片2的顶面上(对着油墨路径元件4的表面)。该油墨路径元件4具有沿着油墨路径元件4的长度方向延伸并和油墨路径3连通的凹槽4a(其截面具有托架形状)。此外，油墨路径元件4还具有在其底面中接收打印头芯片2的凹部4b。所设置的凹部的数目和打印头芯片2的数目相同，且凹部4b的尺寸稍大于打印头芯片2的尺寸。

当油墨路径元件4置于打印头芯片2上时，油墨路径元件4的凹槽4a直接定位在油墨路径3之上，且打印头芯片2分别设置在它们各自的凹部4b中。然后，凹部4b和打印头芯片2彼此附连。油墨路径4没有凹部4b并在没有设置打印头芯片2的区域被直接附连到喷嘴片5上(参见图24的左侧)。因此，油墨路径元件4和打印头芯片2之间的空间以及油墨路径元件4和喷嘴片之间的空间被粘结层密封。

在如上构造的打印头1中，油墨流经油墨路径元件4的凹槽4a和油墨路径3并在没有从打印头1泄漏的情况下被供应给每个打印头芯片2的油墨加压室。

在上述已知技术中，在以下方面自然有所限制：打印头芯片2的处理精确度，当油墨路径元件4附连到打印头芯片2上时的定位精确度，以及油墨路径元件4的凹部4b的处理精确度。

因此，当精确度误差超出一定极限时，会出现以下可能性：油墨路径元件4和打印头芯片2之间的空间在当油墨路径元件4附连到打印头芯片2上时不能被完全密封，以及，油墨路径元件4和打印头芯片2之间将会产生间隙。因此，存在油墨经这些间隙从打印头1泄漏出的风险。

图25和26是分别对应于图22和24的剖视图，示出油墨路径元件4出现误差的情况。

如图25和26所示，假定油墨路径元件4的凹部4b之间的表面4c出现误差，且表面4c的误差量是X。在这种情况下，当油墨路径元件4置于打印头芯片2上时，油墨路径元件4的表面4c首先接触喷嘴片5。此时，凹部4b和打印头芯片2之间的距离比设定值大X，因此产生间隙S。类似地，在喷嘴片5和除表面4c外的、没有设置凹部4b的表面之间产生间隙S。如果间隙S太大而不能由粘结剂完全密封，油墨将经过间隙S泄漏。

另一方面，在上述已知技术中，当驱动打印头芯片时，热量从打印头芯片发出，即，当加热加热元件时，存在如何散发在打印头芯片中产生的热量的问题。

当喷射油墨时，加热元件产生的一部分热量随着油墨散发，但是残留的热量在打印头芯片中积累。因此，当持续喷射油墨时(当持续执行打印操作时)，打印头芯片内的温度在短时间内上升到100度或更高。

尤其是，由于行式打印机包括许多打印头芯片且具有和打印头芯片的数目相同的发热装置，故不能够忽略打印头中产生的热量。

为了正确地喷射油墨，打印头芯片中的温度不能够超过油墨的沸点(大约100度)。如果温度超过该极限值，就不能够得到正确地喷射适量油墨的状态，并且打印质量劣化。

因此，已知一种执行预定时间的打印操作的方法，每隔预定的时间间隔就停止打印操作，以便在再次启动打印前降低温度。但是，这种方法具有如下问题：如果增加停止时间以抑制温度的增长，那么整体的打印速度被降低。

或者，可以在打印头中安装散热元件。但是，在在打印头中安装散热元件的情况下，除非散热元件的表面很大，否则难以提供充分的周边环境散热。因此，存在由于安装散热元件而使打印头尺寸增大的问题。另一方面，如果减小散热元件的表面积，则不能提供足够的周边环境散热。

此外，在已知的行式打印机的打印头中通常将打印头芯片布置成Z形，难以根据打印头芯片的布局精确地处理散热元件并安装它。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提供一种用于行式打印机的打印头，打印头芯片布置在打印头中，其中，在不增加处理精度和各元件的附连精度的条件下。打印头芯片和其他元件之间的误差得以减小并可防止油墨泄漏。此外，本发明的第二目的是提供一种用于行式打印机的打印头，打印头芯片布置在打印头中，其中，在不增加结构复杂度和打印头尺寸的条件下，有效地散发打印头芯片中产生的热量。

本发明通过如下装置实现发明目的。

根据本发明，提供一种其中布置有多个打印头芯片的打印头，其中，每个打印头芯片都具有多个布置在衬底上的油墨加压室，该油墨加压室具有加热元件，驱动该加热元件从而将容纳在油墨加压室中的油墨经过喷嘴喷出，该打印头包括和每个打印头芯片的油墨加压室连通并用来为油墨加压室供应油墨的油墨路径。该打印头沿着油墨路径布置并设置在油墨路径的两侧，油墨路径一侧上的打印头芯片和油墨路径另一侧上的打印头芯片隔着油墨路径彼此相对。此外，打印头芯片沿着油墨路径的长度方向交替地布置在油墨路径的一侧和另一侧，在沿着油墨路径布置的打印头芯片之间的、没有设置打印头芯片的区域中设置不喷射油墨的模拟芯片。

(操作)

根据本发明，沿着油墨路径以Z形布置多个打印头芯片，并在打印头芯片之间的区域设置不喷射油墨的模拟芯片，即，在没有设置打印头芯片的区域。

因此，打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的，且打印头芯片和其他元件之间的附连面基本平坦。

本发明通过以下装置实现上述目的。

根据本发明，提供一种其中布置有多个打印头芯片的打印头，其中，每个打印头芯片都具有多个布置在衬底上的油墨加压室，该油墨加压室具有加热元件，驱动该加热元件从而将容纳在油墨加压室中的油墨经过喷嘴喷出，该打印头包括：和每个打印头芯片的油墨加压室连通并用来为油墨加压室供应油墨的油墨路径、以及具有和油墨路径连通的凹槽并附连到打印头芯片上以便覆盖油墨路径的油墨路径元件，包括附连到打印头芯片的部分的油墨路径元件的至少一部分由具有高导热性的材料形成，因此，油墨路径元件还用作散发打印头芯片中产生的热量的散热装置。

(操作)

根据本发明，产生于打印头芯片中的热量被传送到附连到打印头芯片的油墨路径元件。然后，由于油墨路径元件的至少一部分由具有高导热性的材料形成，故在打印头芯片中产生的热量快速地从打印头芯片中散发。

此外，由于油墨流动而使油墨路径被持续冷却，和简单的周边环境散热相比，冷却效果有所提高。

附图说明

图1是透视图，示出根据本发明的打印头所包括的打印头芯片；

图2是图1中移除喷嘴片后的分解透视图；

图3是示意图，示出根据本发明第一实施例的打印头；

图4是示意图，示出根据临近打印头芯片的喷嘴的重叠方式；

图5是沿着线D-D所得的图3的剖视图，图5还示出了置于打印头芯片和模拟芯片之上的油墨路径元件；

图6是沿着线E-E所得的图3的剖视图，图6还示出了油墨路径元件；

图7是沿着线F-F所得的图3的剖视图，图7还示出了油墨路径元件；

图8是示意图，示出根据本发明第二实施例的打印头，其对应于第一实施例的图3；

图9是示意图，示出根据本发明第三实施例的打印头，其对应于第一实施例的图3；

图10是沿着线G-G所得的图9的剖视图，图10还示出了油墨路径元件；

图11是剖视图，示出根据本发明的打印头芯片的具体形状；

图12是剖视图，示出油墨路径具有和图11相同的形状但是由不同材料形成的情况；

图13是示出流逝时间和图11和12所示打印头芯片中温度升高的关系的图表；

图14是示意图，示出根据本发明第五实施例的打印头，其对应于第一实施例的图3；

图15是示意图，示出根据本发明第六实施例的打印头，其对应于第一实施例的图3；

图16是沿着线D-D所得的图15的剖视图，图16还示出了油墨路径元件；

图17是示意图，示出根据本发明第七实施例的打印头，其对应于第一实施例的图3；

图18是沿着线E-E所得的图17的剖视图，图18还示出了油墨路径元件；

图19是沿着线F-F所得的图17的剖视图，图19还示出了油墨路径元件；

图20是沿着线G-G所得的图17的剖视图，图20还示出了油墨路径元件；

图21是已知喷墨式行式打印机包括的打印头的概要示意图；

图22是沿着线A-A所得的图21的剖视图，图22还示出了置于打印头芯片上的油墨路径元件；

图23是沿着线B-B所得的图21的剖视图，图23还示出了油墨路径元件；

图24是沿着线C-C所得的图21的剖视图，图24还示出了油墨路径元件；

图25是对应于图22的剖视图，示出油墨路径元件包括误差的情况；

图26是对应于图24的剖视图，示出油墨路径元件包括误差的情况。

具体实施方式

现在参照附图说明本发明的实施例。

(第一实施例)

第一实施例实现上述第一目的。

图1是透视图，示出包括在根据本发明的打印头中的打印头芯片11，其中，喷嘴片17附连到打印头芯片11上，以及，图2是图1的分解透视图，其中，喷嘴片17已经移除。

在打印头芯片11中，基元件14包括由硅等材料形成的半导体衬底15和通过沉积形成在半导体衬底一侧上的加热元件13。通过形成在半导体衬底15上的导体(未示出)将加热元件13和外电路点连接。

阻挡层16由例如光固化干抗蚀膜形成，并通过将干抗蚀膜层叠在半导体衬底15上并通过光蚀刻工艺除去不需要的部分而构成，加热元件13形成在半导体衬底15的整个区域上。

此外，喷嘴片17具有多个喷嘴18，并通过使用电致成型技术由例如镍形成。喷嘴片17被层叠在阻挡层16上，这样，喷嘴18相对加热元件13定位，即，使得喷嘴18面对它们各自的加热元件13。尽管实际操作中将喷嘴片17附连到多个打印头芯片11上，但在图1中示出的是喷嘴片17附连到单个打印头芯片11上的区域的放大视图。

油墨加压室12由基元件14、阻挡层16和喷嘴片17构成，这样，油墨加压室12围绕它们各自的加热元件13。尤其是，图中，基元件14用作油墨加压室12的底壁，阻挡层16用作油墨加压室12的侧壁，喷嘴片17用作油墨加压室12的顶壁。因此，在图1和2中，油墨加压室12在其右前侧打开，并通过其开口侧和油墨路径连通，这将后述。

通常，单个打印头芯片11包括上百个加热元件13和容纳加热元件13的油墨加压室12。根据打印机的控制器发出的命令有选择地驱动加热元件13，容纳在对应于选定加热元件13的油墨加压室12中的油墨从对着油墨加压室12的喷嘴18中喷出。

尤其是，在打印头芯片11中，油墨加压室12充有经油墨路径从油墨存储器(未示出)供应的油墨，这将在以后描述，该油墨存储器和打印头芯片11结合在一起。当为加热元件13施加很短时间的脉冲电流、例如2到3微秒，加热元件被快速加热，并在加热元件13的表面产生油墨蒸汽气泡(油墨泡)。然后，随着油墨气泡的膨胀，一定体积的油墨被向前推，相同体积的油墨以墨滴的形式从相应的喷嘴18中喷出。

接下来，描述根据本实施例的行式打印机的打印头。行式打印机的打印头包括多个和上述打印头芯片11相同的打印头芯片。由于在行式打印机中，同时在打印机介质上打印一行，故多个打印头芯片11沿着打印行的方向布置。

图3是示意图，示出根据本发明第一实施例的打印头10。该打印头10包括沿着打印头10的长度方向布置的打印头芯片11。尽管在图3中仅仅示出了五个打印头芯片11，但实际上可以布置更多的打印头芯片11。

以Z形沿着打印头10的长度方向(打印行的方向)布置打印头芯片11。例如，图3中，相邻的打印头芯片11A和11B在垂直方向上彼此错开一定的距离。此外，和打印头芯片11B相邻的打印头芯片11C和打印头芯片11A在打印行的方向上对齐。

而且，例如，相邻的打印头芯片11A和11B如此布置：在布置打印头芯片11的方向上，它们彼此重叠多个喷嘴18的长度。图4是示意图，示出相邻的打印头芯片11的喷嘴18的重叠方式。

在图4所示示例中，在打印头10的横向上，在左侧打印头芯片11的右端起的四个喷嘴18和在右侧打印头芯片11的左端起的四个喷嘴18彼此重叠。当打印头芯片11以如此方式布置时，即使在相邻的打印头芯片11之间存在特征上的不同，例如喷射角度的不同，执行打印时仍然可以在重叠区域内混合从相邻打印头芯片11喷射出的油墨滴。因此，相对而言可以忽略相邻打印头芯片11之间的特征差异，并能够防止打印质量的劣化。

再次参照图3，油墨路径20和每个打印头芯片11的油墨加压室12连通，并被用来向油墨加压室12供应油墨。

打印头芯片11以Z形沿着油墨路径12布置在油墨路径20的两侧。

此外，位于油墨路径20一侧上的打印头芯片11和位于另一侧上的打印头芯片11隔着油墨路径20相对。更具体地，定位每个打印头芯片11，从而使得油墨加压室12的开口侧(图1和2中的右前侧)对着油墨路径20。因此，每个打印头芯片11相对与其相连的打印头芯片11旋转180度。所以，所有打印头芯片11的油墨加压室12和油墨路径20连通。

此外，沿着油墨路径20中没有设置打印头芯片20的地方、在打印头芯片11之间设置模拟芯片21。例如，图3中，模拟芯片21设置在打印头芯片11A和11C之间。

和打印头芯片11类似，每个模拟芯片21也通过层叠半导体衬底15和阻挡层16而构成，并被附连到打印头芯片11附连于其上的喷嘴片17上。模拟芯片21的半导体衬底15和阻挡层16由相同的材料构成，且其厚度分别和打印头芯片11的半导体衬底15和阻挡层16相同。因此，模拟芯片21个打印头芯片11具有相同的厚度。但是，模拟芯片21没有加热元件13。此外，尽管设置有阻挡层16，但是该层并不经受光蚀刻处理。因此，没有形成油墨加压室12。所以，尽管模拟芯片21被层叠成具有和打印头芯片11类似的结构，但是模拟芯片21并不喷射油墨。

或者，模拟芯片21还可以和打印头芯片11完全相同的结构；即，在模拟芯片21中也设置加热元件13和油墨加压室12。在这种情况下，可以简单地防止模拟芯片21接收到电信号(例如，通过不形成电线从而不能提供电连接)。

此外，喷嘴片17在对应于模拟芯片21的区域具有喷嘴18，类似对应于打印头芯片11的喷嘴片17的区域。但是，并不一定在对应于模拟芯片21的区域形成喷嘴18。

在本实施例中，模拟芯片21的长度小于打印头芯片11的长度。原因在于：由于打印头芯片11如上所述地彼此重叠，所以设置在油墨路径同侧上的打印头芯片11之间的距离，例如，打印头芯片11A和11C之间的距离小于单个打印头芯片11的长度。

此外，和模拟芯片21类似的模拟芯片22设置在打印头10的各个端。模拟芯片22的长度小于模拟芯片21的长度，但是模拟芯片22的结构和模拟芯片21的相同。此外，模拟芯片22的厚度和模拟芯片21的厚度相同。

模拟芯片22设置得靠近打印头10的油墨路径20的端部，并设置成使模拟芯片22的长度方向垂直于打印头芯片11和模拟芯片21的长度方向。

因此，当设置打印头芯片11、模拟芯片21和22时，打印路径20被打印头芯片11和模拟芯片21和22包围。

此外，由于打印头芯片11和模拟芯片21和22具有相同的厚度，包围油墨路径20的打印头芯片11和模拟芯片21和22顶面平整。

图5是沿着线D-D所得的图3的剖视图，图5还示出了置于打印头芯片11和模拟芯片21、22之上的油墨路径元件23。图6是沿着线E-E所得的图3的剖视图，图6还示出了油墨路径元件23。图7是沿着线F-F所得的图3的剖视图，图7还示出了油墨路径元件23。

油墨路径件23具有和油墨路径20连通的凹槽23a，并被附连到打印头芯片11和模拟芯片21、22的顶面(图5、6、7中对着油墨路径件23的面)上。由于打印头芯片11和模拟芯片21、22的顶面平整，所以附连到打印头芯片11的顶面上的油墨路径件23的顶面是平坦的。因此，可以容易地处理油墨路径件12的附连面，并可以提高处理精度。

油墨路径件23设置成覆盖设置有打印头芯片11和模拟芯片21、22的区域。油墨路径件23在其对着打印头芯片11的表面上具有托架形截面的凹槽23a，并将油墨路径件23设置成使凹槽23a对着油墨路径20。因此，凹槽23a和油墨路径20彼此连通。

在图5至图7中，利用粘结剂(例如，有机硅树脂粘结剂)将油墨路径件23的底面附连到打印头芯片11和模拟芯片21、22的顶面上。因此，在附连表面之间设置粘结剂层以便密封其间的空间。所以，在油墨路径件23的凹槽23a和油墨路径20中流动的油墨不会泄漏。

所述情况是在以下条件下考虑的：打印头芯片11和模拟芯片21之间的间隙尺寸的设定值是0.05mm，打印头芯片11和模拟芯片21的长度的尺寸误差是±0.01mm，并且，装配误差(打印头芯片11和模拟芯片21的附连位置误差)是±0.02mm。在这种情况下，打印头芯片11和模拟芯片21之间的距离最小为0mm，最大为+0.1mm。因此，如果使用能够填+0.1mm的粘结剂，只要在制造误差的范围内，间隙总是能够被填充。

此外，仅仅需要在油墨路径件23的附连面中形成截面为托架形的凹槽23a，而不需要在已知的打印头中形成用以接收打印头芯片11的凹部，这样，可以得到高的尺寸精度。更具体地，由于模拟芯片21、22设置在没有设置打印头芯片11的区域，所以可以简化油墨路径件23的附连面的处理，并相应提高尺寸精度。

(第二实施例)

第二实施例可以实现上述的第一目的。

图8是根据本发明第二实施例的打印头30的示意图，其对应于第一实施例的图3。

在第二实施例的打印头30中，和上述已知的打印头类似，打印头芯片11以Z形布置在油墨路径20的两侧(交替状)，但是不像第一实施例那样彼此重叠。

当以这种方式布置打印头芯片11时，模拟芯片31的长度和打印头芯片11的相同。因此，不包括加热元件13的打印头芯片11，例如，可被用作模拟芯片31。

其他的结构类似第一实施例的对应结构，省略其说明。

(第三实施例)

第三实施例可以实现上述的第一目的。

图9是示出根据本发明第三实施例的打印头32，其对应于第一实施例的图3。图10沿着线G-G所得的图9的剖视图，图10中还示出油墨路径件33。

第三实施例的打印头32不同于第一实施例之处在于：没有在打印头的两端设置模拟芯片22。

在第三实施例中，油墨路径20被油墨路径件33包围。因此，和第一实施例的油墨路径件23不同，油墨路径件33在其两端具有突起33b。该突起33b直接附连到喷嘴片17上。

当以上述方式构造油墨路径件33时，由于需要在其两端设置突起33b，其形状要比第一实施例的复杂。但是，由于不必像已知的打印头那样设置用以接收打印头芯片11的凹部，相比于已知打印头可以更加容易维持处理精度。

根据本发明，模拟芯片设置在没有设置打印头芯片的区域，这样，可以减小表面粗糙度，并且，打印头芯片和其他元件之间的附连面基本平坦。因此，打印头芯片和其他元件之间的误差可以被减小。结果，打印头能够可靠地附连到其他元件上，且可以防止油墨泄漏，从而实现上述第一目的。

尽管已经说明了本申请的第一发明的几个实施例，但是本发明并不限于上述的实施例。例如，可以进行如下改进。

在上述实施例中，打印头芯片11和模拟芯片21可以设置在油墨路径20的两侧上。但是，也可以是如下结构：设置两个油墨路径20A和20B，且其间具有预定的间隙；在两个油墨路径20A和20B之间的区域以Z形设置两行打印头芯片11。在这种情况下，两行中的一行打印头芯片11从油墨路径20A接收油墨，另一行打印头芯片从油墨路径20B接收油墨。还是在这种情况下，模拟芯片21可以设置在打印头芯片11之间，并能够实现本发明的效果。

此外，只要打印头包括布置在喷嘴片17上的打印头芯片11，在具有和上述结构不同结构的打印头中，还可以通过在没有设置打印头芯片11的区域设置模拟芯片来实现本发明的效果。通过设置有模拟芯片22的效果中可以清楚地理解这一点。

接下来，说明用以实现上述第二目的的本申请的第二发明。如在随后的实施例中公开的，通过应用除本申请的第一发明外的第二发明，不仅可以第一目的，还可以实现第二目的。

下文参照附图说明本申请的第二发明的实施例。

(第四实施例)

除了下述方面外，第四实施例的结构和第一实施例的类似。相应地，在第四实施例的说明中，省略和第一实施例相同的解释，且和第一实施例的元件类似的元件用相同的附图标记指代。

在第四实施例中，油墨路径件和第一实施例的不同，用油墨路径件34替换油墨路径件23。此外，在第四实施例中，油墨路径件34有铝或包含铝的材料(例如，铝合金)构成。这是因为铝具有高的导热性。更具体地，根据本发明，油墨路径件34由具有高导热性的材料形成，这样，油墨路径件34也用作散热装置，将打印头芯片11的加热元件13产生的热量散发。

在如上构造的打印头10中，执行打印时，打印头芯片11由于加热元件13产生的热量而发热。但是，由于油墨路径件34附连到具有高导热性的打印头芯片11上，打印头芯片11中产生的热量被快速地传送至油墨路径件34并从油墨路径件34的表面散发。

当油墨滴从打印头芯片11的喷嘴18喷射出时，油墨加压室12被从油墨箱(未示出)供应的油墨再次填充。此时，油墨穿过油墨路径件34的凹槽34a。相应地，油墨路径件34的凹槽34a总是被油墨填充，油墨流经凹槽34a，这样，油墨路径件34也被油墨冷却。所以，油墨路径件34的散热效果能够被进一步加强。

接下来，下文将描述可以计算得出打印头芯片11中的温度改变的示例。图11是示出根据本发明的打印头10的详细形状的剖视图。图12是剖视图，示出油墨路径件34具有和图11所示的油墨路径件相同的形状但由不同材料构成的情况。图11和图12所示值的尺寸单位是微米。

图11和图12中，打印头芯片11和模拟芯片21附连到由例如环氧树脂构成的喷嘴片50上，且油墨路径件34(图11)或油墨路径件35(图12)附连到打印头芯片11和模拟芯片21上。此外，设置由氧化铝构成的头框架6，以便围绕油墨路径件34或35。

图11和图12中，油墨路径件34或35的阴影部分由玻璃/环氧化合物构成。此外，点部分(图11中“A1”示出的部分)由铝构成。

更具体地，图11所示油墨路径件34的大约一半、包括附连到打印头芯片11和模拟芯片21的部分由铝构成，余下的一半由玻璃/环氧化合物构成。

另一方面，图12所示油墨路径件35的整体由玻璃/环氧化合物构成。

在上述结构中，打印头芯片11中的问题变化可以按如下条件计算：

(1)：打印头芯片11的热生成量(全部)为1.2[W]×1.5[μs]×9.6[KHz]。

(2)：喷射油墨的散热量为3[pl]×4.2(具体油墨的散热量)×ΔT(温度增长)×9.6[KHz]。

(3)：由于空气的自然流通而从表面散发的热量基于10[W/m²K]计算。

(4)：总体的初始温度是0℃。

图13是示出在上述条件下流逝的时间和打印头芯片11中温度上升的关系的图表。图13中，“A”对应于图11所示的结构，“B”对应于图12所示的结构。

参照图13，尽管“B”的温度(图12)在五秒钟内到达大约100℃，“A”的温度(图11)在五秒钟后大约是70℃。通过此结果，可以理解：当油墨路径件34包括附连到打印头芯片11的部分的一部分由铝构成时，可以抑制打印头芯片11中的温度升高。

所以，根据第四实施例，可以抑制打印头芯片11中的温度上升同时可以增加油墨路径件34的处理精度，即打印头芯片11、模拟芯片21和22和喷嘴片17和油墨路径件34之间的缝隙的尺寸精度，并防止油墨泄露。

(第五实施例)

第五实施例实现上述第二目的。

图14是根据本发明的第五实施例的打印头36的示意图，其对应于第一实施例的图3。

在第五实施例的打印头36中，和第四实施例类似，打印头芯片11以Z形(交替状)布置在油墨路径20的两侧。但是，打印头芯片11不像在第四实施例中那样彼此重叠。

此外，将打印头芯片11布置成：如果每个打印头芯片11的相邻喷嘴之间的间距是L，则相邻打印头芯片11的端部的喷嘴之间的间距也是L。更具体地，图14中，打印头芯片11A的右端喷嘴和打印头芯片11B的左端喷嘴之间的距离(沿着布置打印头芯片11方向上的间距)是L。

因此，即使当油墨从多个打印头芯片11喷射时，所有的油墨滴以恒定的间距L落在打印介质上。

当打印头芯片11以这种方式布置时，模拟芯片37的长度和打印头芯片11的长度相同。因此，不包括加热件13的打印头芯片11，例如，可以用作模拟芯片37。

其他的结构和第四实施例的类似，省略其解释。

(第六实施例)

图15示出根据本发明第六实施例的打印头38的示意图，其对应于第一实施例的图3。图16是沿着线D-D所得的图15的剖视图，图16还示出油墨路径件39。

第六实施例的打印头38和第四实施例的打印头的不同之处在于，没有在其两端设置模拟芯片22。

在第六实施例中，油墨路径20的两端被油墨路径件39包围。因此，和第四实施例的油墨路径件34不同，油墨路径件39在其各个端具有突起39b。该突起39b被直接附连到喷嘴片17上。在这种情况下，设置在油墨路径件39两端的突起39b封闭油墨路径20的端部，这样，就无需像第四实施例那样设置模拟芯片22。

和第四实施例类似，沿着B-B和C-C所得的图15的剖视图分别和第一实施例中所描述的图6和图7类似，所以省略其解释。

(第七实施例)

在第七实施例中，本申请的第二发明被应用到已知技术中，以便获得上述的第二目的。因此，本申请的第二发明也可以应用到已知技术中。

图17是示出根据本发明第七实施例的打印头40的示意图，其对应于第一实施例的图3。图18是沿着线E-E所得的剖视图，图28还示出油墨路径件41。图19是沿着线F-F所得的图17的剖视图，图19还示出油墨路径件41。图20是沿着线G-G所得的图17的剖视图，图20还示出油墨路径件41。

在第七实施例中，和第四实施例不同，没有设置模拟芯片21和22。因此，附连到打印头芯片11上的油墨路径件41的附连面不平坦。更具体地，如图18等所示，油墨路径件41具有位于没有设置打印头芯片11处的凹部41c。此外，在没有设置打印头芯片11的区域，没有设置凹部41c，且油墨路径件41直接附连到喷嘴片17上。此外，和第三实施例类似，在油墨路径件41的两端设置突起41b，以便封闭油墨路径20。

根据本实施例，油墨路径件41的形状比根据第一到第六实施例的油墨路径件23的形状都复杂，这是因为必须在对应于打印头芯片11的位置处形成凹部41c。但是，在这种情况下，可以抑制打印头芯片11中的温度上升。

尽管说明了本申请的第二发明的各实施例，但是，该发明的并不限于上述的实施例。例如，可以进行如下改进：

(1)：只要油墨路径件34、39和41的一部分、包括附连到打印头芯片11的部分是由具有高导热性材料构成，如图11所示，它们的整体就不必由具有高导热性的材料构成。油墨路径34、39和41的整体当然也可以有具有高导热性的材料构成。

(2)：尽管在上述实施例中，将铝和铝合金作为具有高导热性的材料示出，用以形成油墨路径件34、39和41的至少一部分，但是也可以使用其他的材料。至于金属材料，金属材料的导热性通常随着其纯度的增加而增加。此外，具有高导热性的金属材料包括银、铜、金及其合金，合金包括上述金属和其他金属。或者，也可以使用参杂有这些金属的粉末的树脂材料。

根据本发明，打印头芯片中产生的热量快速地传送给油墨路径件，该油墨路径件设置在打印头芯片上并用作散热装置。此外，用作散热装置的油墨路径件由于油墨的流动而被持续地冷却。

因此，在无需使得打印头芯片或打印头复杂化或增大打印头尺寸的条件下便可以有效散发打印头中产生的热量，从而实现上述的第二目的。

工业实用性

本发明涉及一种打印头制造方法和打印头，并能够应用于例如喷墨式打印机的打印头。

Claims (24)

1、一种打印头，其中布置有多个打印头芯片，每个打印头芯片具有多个布置在衬底上的油墨加压室，该油墨加压室具有加热元件，加热元件受到驱动而经过喷嘴将容纳在油墨加压室中的油墨喷射出，该打印头包括：

油墨路径，其和每个打印头芯片的油墨加压室连通并用以向油墨加压室供应油墨；

其中，打印头芯片沿着油墨路径布置，并设置在油墨路径的两侧上；

位于油墨路径一侧上的打印头芯片和位于另一侧上的打印头芯片隔着油墨路径彼此相对；

打印头芯片沿着油墨路径的长度方向交替地布置在油墨路径的一侧和另一侧上；以及

在沿着油墨路径布置的打印头芯片之间没有设置打印头芯片的区域设置不喷射油墨的模拟芯片。

2、如权利要求1所述的打印头，其中，两个隔着油墨路径彼此相对的相邻打印头芯片设置成使打印头芯片的相邻端部在布置打印头芯片的方向上互相重叠多个喷嘴。

3、如权利要求1所述的打印头，其中，模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的，并且

具有和油墨路径连通的凹槽的油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片的顶面上，并且

附连到打印头芯片和模拟芯片上的油墨路径件的附连面是平坦的。

4、如权利要求1所述的打印头，其中，模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室。

5、如权利要求1所述的打印头，其中，模拟芯片还设置在油墨路径的两端，并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

6、如权利要求1所述的打印头，其中，

两个隔着油墨路径相对的相邻打印头芯片设置成使打印头芯片的相邻端部在布置打印头芯片的方向上互相重叠多个喷嘴；

模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的；

具有和油墨路径连通的凹槽的油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片的顶面上；以及

附连到打印头芯片和模拟芯片上的油墨路径件的附连面是平坦的。

7、如权利要求6所述的打印头芯片，其中，模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室。

8、如权利要求6所述的打印头芯片，其中，模拟芯片还设置在油墨路径的两端，并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

9、如权利要求6所述的打印头芯片，其中，模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室，

模拟芯片还设置在油墨路径的两端，并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

10、如权利要求1所述的打印头，其中，

两个隔着油墨路径相对的相邻打印头芯片设置成使打印头芯片的相邻端部在布置打印头芯片的方向上互相重叠多个喷嘴；以及

模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室。

11、如权利要求10所述的打印头，其中，模拟芯片还设置在油墨路径的两端，并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

12、如权利要求1所述的打印头，其中，

两个隔着油墨路径相对的相邻打印头芯片设置成使打印头芯片的相邻端部在布置打印头芯片的方向上互相重叠多个喷嘴；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；以及

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

13、如权利要求1所述的打印头，其中，

模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的；

具有和油墨路径连通的凹槽的油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片的顶面上；

附连到打印头芯片和模拟芯片上的油墨路径件的附连面是平坦的；以及

模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室。

14、如权利要求13所述的打印头，其中，模拟芯片还设置在油墨路径的两端；并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

15、如权利要求1所述的打印头，其中，

模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的；

具有和油墨路径连通的凹槽的油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片的顶面上；

附连到打印头芯片和模拟芯片上的油墨路径件的附连面是平坦的；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；以及

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

16、如权利要求1所述的打印头，其中，

模拟芯片不包括设置在打印头芯片中的加热元件和油墨加压室；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；以及

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

17、如权利要求1所述的打印头，其中，

打印头还包括油墨路径件，其具有和油墨路径连通的凹槽，并被附连到打印头芯片和模拟芯片上以便覆盖油墨路径，至少油墨路径件的一部分、包括附连到打印头芯片和模拟芯片上的部分，由具有高导热性的材料构成，这样，油墨路径件也用作散发打印头芯片中产生的热量的散热装置。

18、如权利要求17所述的打印头，其中，油墨路径件的至少一部分、包括附连到打印头芯片和模拟芯片的部分，由铝或含铝的材料构成。

19、如权利要求17所述的打印头，其中，模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整的；并且

油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片上的附连面是平坦的。

20、如权利要求17所述的打印头，其中，模拟芯片还设置在油墨路径的两端；并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

21、如权利要求17所述的打印头，其中，油墨路径件的至少一部分、包括附连到打印头芯片和模拟芯片的部分，由铝或含铝的材料构成；

模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整；并且

油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片上的附连面是平坦的。

22、如权利要求17所述的打印头，其中，油墨路径件的至少一部分、包括附连到打印头芯片和模拟芯片的部分，由铝或含铝的材料构成；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

23、如权利要求17所述的打印头，其中，模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整；

油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片上的附连面是平坦的；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

24、如权利要求17所述的打印头，其中，油墨路径件的至少一部分、包括附连到打印头芯片和模拟芯片的部分，由铝或含铝的材料构成；

模拟芯片和打印头芯片具有相同的厚度，且打印头芯片和模拟芯片的顶面是平整；

油墨路径件附连到打印头芯片和模拟芯片上的附连面是平坦的；

模拟芯片还设置在油墨路径的两端；并且

打印头芯片和模拟芯片被设置成包围油墨路径。

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