CN107405921B - 打印头单元和液体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及打印头单元和液体喷射装置。打印头单元包括:结构体;以及驱动器IC,驱动器IC包括:第一电极组,将驱动信号提供给第一致动器和将驱动信号提供给第二致动器;第二电极组,将驱动信号提供给第三致动器和将驱动信号提供给第四致动器;第三电极组,电连接到第一致动器的另一端和第二致动器的另一端;第四电极组,电连接到第三致动器的另一端和第四致动器的另一端,其中,当垂直于安装在结构体上的驱动器IC的安装表面而观察驱动器IC时,第三电极组沿着驱动器IC的一侧排布,第四电极组沿着驱动器IC的与该一侧不同的侧排布,并且第一电极组和第二电极组排布的区域位于第三电极组排布的区域与第四电极组排布的区域之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种打印头单元和液体喷射装置。
背景技术
已知一种喷射液体(例如油墨)来打印图像或文件的液体喷射装置。喷射液体的喷射部通常包括多个压电元件(压电元件),并且被配置成使得当驱动信号从驱动器电路被提供到每个压电元件的一端时在预定正时从喷嘴喷射预定量的液体(例如油墨)。
为了获得这种液体喷射装置的高品质和高清晰度产品,有必要增大产品的分辨率。为了增大该分辨率,有必要增大喷射部的集成度。可以通过增大喷射部的集成度来增大取决于喷射部之间的距离的分辨率。
已知一种集成技术,其将驱动压电元件的驱动器IC(集成电路)直接安装(集成)到包括设置到喷射部的流路和压电元件的致动器基板(结构体)上(参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
[PTL 1]JP-A-2014-51008
发明内容
技术问题
为了增大分辨率,有必要减小喷嘴排布间距。当喷嘴排布减小时,有必要减小与驱动器IC的连接间距。当驱动器IC安装在致动器基板上时,喷射部可能由于致动器基板与驱动器IC之间的干扰而发生故障(例如,错误的油墨喷射),并且产品的品质可能劣化。
本发明的若干方案的目的是提供一种解决当驱动器IC安装在致动器基板上时可能发生的问题的技术。
问题的解决方案
根据本发明的一个方案,提供了一种打印头单元,包括:
结构体;以及
驱动器IC,所述结构体包括:
第一阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第一喷射部,其在驱动信号施加到第一致动器时执行喷射操作;以及第二喷射部,其在所述驱动信号施加到第二致动器时执行喷射操作;以及
第二阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第三喷射部,其在驱动信号施加到第三致动器时执行喷射操作;以及第四喷射部,其在所述驱动信号施加到第四致动器时执行喷射操作,
所述驱动器IC包括:
第一电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第一电极,其电连接到所述第一致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第一致动器;以及第二电极,其电连接到所述第二致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第二致动器;
第二电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第三电极,其电连接到所述第三致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第三致动器;以及第四电极,其电连接到所述第四致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第四致动器;
第三电极组,其包括电连接到所述第一致动器的另一端和所述第二致动器的另一端的多个电极;以及
第四电极组,其包括电连接到所述第三致动器的另一端和所述第四致动器的另一端的多个电极,
其中,当垂直于安装在所述结构体上的驱动器IC的安装表面而观察所述驱动器IC时,
所述第三电极组沿着所述驱动器IC的一侧排布,
所述第四电极组沿着所述驱动器IC的与所述一侧不同的侧排布,并且
所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域位于所述第三电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
根据打印头单元,提供相对高电压驱动信号的电路区域设置在第一电极组和第二电极组所排布的区域中,并且提供相对低电压驱动信号的电路区域设置在第三电极组和第四电极组所排布的区域中。因此,可以减少或抑制高电压信号的电压的改变对打印头单元的周边区域的影响(即,干扰)。
注意,术语“喷射操作”是指喷射液体(例如,油墨)的操作。
在打印头单元中,保持信号可以共同施加到第三电极组和第四电极组。
在打印头单元中,当垂直于安装表面而观察时,第三电极组和第四电极组形成在驱动器IC的非掺杂区域之上。
根据该构造,由于在非掺杂区域之上形成了第三电极组和第四电极组,因此即使当大量的电流流过致动器的另一端时,仍然可以减小由于流过致动器的另一端的电流引起的噪声对包括在驱动器IC中的元件(例如,晶体管)的影响。这使得可以抑制产品的品质的劣化。应注意,表达“A形成在非掺杂区域之上”意味着例如当垂直于安装表面观察时,在非掺杂区域已经形成之后在非掺杂区域内所包括的位置处形成A。应注意,文中使用的“A形成在B之上”是指在生产过程中A在时间上形成在B之后,与重力方向上的位置无关。
在打印头单元中,第一电极组和第二电极组所排布的区域可以通过缓冲区域与第三电极组和第四电极组中的每个隔离。
根据该构造,即使在大量的电流流过致动器的另一端时,由于缓冲区域的存在,由流过致动器的另一端的电流引起的噪声仍然很少到达第一电极组和第二电极组所处的区域。
在打印头单元中,当垂直于所述安装表面而观察时,保护配线部可以设置在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第三电极组所排布的区域之间,以及在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
根据该构造,即使当大量的电流流过致动器的另一端时,由于保护配线部的存在,由流过致动器的另一端的电流引起的噪声很少到达第一电极组和第二电极组所排布的区域。
以上目的也可以通过一种打印头单元实现,其包括:
结构体;以及
驱动器IC,
所述结构体包括:
第一阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第一喷射部,其在驱动信号施加到第一致动器时执行喷射操作;以及第二喷射部,其在所述驱动信号施加到第二致动器时执行喷射操作;以及
第二阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第三喷射部,其在驱动信号施加到第三致动器时执行喷射操作;以及第四喷射部,其在所述驱动信号施加到第四致动器时执行喷射操作,
所述驱动器IC包括:
第一电路块,其包括第一电极组和第二电极组,所述第一电极组包括多个电极,所述多个电极包括电连接到所述第一致动器的一端的第一电极和电连接到所述第二致动器的一端的第二电极,所述第二电极组包括多个电极,所述多个电极包括电连接到所述第三致动器的一端的第三电极和电连接到所述第四致动器的一端的第四电极,并且所述第一电路块将所述驱动信号提供给所述第一电极组和所述第二电极组;
第二电路块,其包括第三电极组,所述第三电极组包括电连接到所述第一致动器的另一端和所述第二致动器的另一端的多个电极,并且所述第二电路块将保持信号提供给所述第三电极组;以及
第三电路块,其包括第四电极组,所述第四电极组包括电连接到所述第三致动器的另一端和所述第四致动器的另一端的多个电极,并且所述第三电路块将所述保持信号提供给所述第四电极组,
其中,当垂直于安装在所述结构体上的所述驱动器IC的安装表面而观察所述驱动器IC时,
所述第二电路块位于沿着所述驱动器IC的一侧,
所述第三电路块位于沿着所述驱动器IC的与所述一侧不同的侧,并且
所述第一电路块位于所述第二电路块和所述第三电路块之间。
本发明不限于打印头单元,并且可以以各种其他方式来实现。例如,本发明可以应用于包括上述打印头单元的液体喷射装置。应注意,本文所用的术语“液体喷射装置”是指喷射液体的装置。液体喷射装置可以是打印机(稍后描述)、三维打印机(3D打印机)、将布料染色的装置(打印机)等。
当将本发明应用于液体喷射装置时,当垂直于液体喷射平面而观察时,多个头部单元可以平行排布。
附图说明
[图1]图1示出了根据第一实施例的打印机的示意性构造。
[图2]图2是示出打印头单元的构造的平面图。
[图3]图3示出了打印机的电气配置。
[图4]图4示出了设置到致动器基板的驱动电极的排布。
[图5]图5是示出打印头单元的构造的横截面图。
[图6]图6是示出打印头单元的构造的主要部分的横截面图。
[图7]图7示出了驱动器IC的安装表面。
[图8]图8是示出驱动器IC的构造的局部横截面图。
[图9]图9示出了打印头单元的排布与电路构造之间的关系。
[图10]图10示出了根据第二实施例的包括在打印机中的驱动器IC的安装表面。
[图11]图11是示出驱动器IC的构造的局部横截面图。
[图12]图12示出了根据第三实施例的打印机的示意性构造。
[图13]图13是示出打印头单元的构造的平面图。
[图14]图14示出了打印头单元的排布与电路构造之间的关系。
具体实施方式
以下参照以打印机为例的图来描述本发明的示例性实施例。
图1是示出根据第一实施例的打印机的示意性构造的立体图。
打印机1是通过喷射油墨(即,液体)在介质P(例如纸)上形成墨点来打印图像(包括字符、图形等)的液体喷射装置。
如图1所示,打印机1包括使滑架20在主扫描方向(X方向)上移动(往复运动)的移动机构6。
移动机构6包括:移动滑架20的滑架电动机61、固定在每端的滑架引导轴62以及几乎平行于滑架引导轴62而延伸的正时带(timing belt)63,并且其由滑架电动机61驱动。
滑架20由滑架引导轴62支撑而往复运动,并被固定在正时带63的一部分上。因此,当正时带63由滑架电动机61向前和向后移动时,滑架20在被滑架引导轴62引导的同时往复运动。
打印头22设置到滑架20。打印头22包括设置在与介质P相对的区域中的多个喷嘴,并且独立地在Z方向上喷射油墨。为了实现彩色打印,打印头22示意性地被分成四个块。每个块喷射黑色(Bk)油墨、青色(C)油墨、品红色(M)油墨或黄色(Y)油墨。
包括驱动信号的各种信号等通过柔性线缆190从主板(图1中未示出)提供到滑架20。
打印机1包括将介质P进给在压印板80上的进给机构8。进给机构8包括进给电动机81(即,驱动源)以及由进给电动机81旋转的进给辊82,并且在副扫描方向(Y方向)上进给介质P。
通过重复从打印头22的喷嘴喷射油墨的操作并且通过与滑架20的主扫描操作同步地使用进给机构8来进给介质P,在介质P的表面上形成图像。
在第一实施例中,通过移动滑架20来实现主扫描操作,并且通过进给介质P来实现副扫描操作。应注意,打印头22可以是固定的,并且介质P可以在X-Y方向上移动。可替代地,滑架20和介质P两者都可以移动。介质P和滑架20(打印头22)相对于彼此移动即足够。
图2示出了当从介质P观察时打印头22的油墨喷射平面。
如图2所示,打印头22包括四个打印头单元3。四个打印头单元3在X方向(即,主扫描方向)上排布,并且分别对应于黑色(Bk)、青色(C)、品红色(M)以及黄色(Y)。每个打印头单元3包括沿Y方向排布成两列的多个喷嘴N。打印头单元3具有设置到致动器基板的压电元件(例如,致动器)用驱动器IC密封(如稍后详细描述)的结构。
打印机1的电气配置如下所述。
图3是示出打印机1的电气结构的框图。
如图3所示,打印机1具有打印头单元3连接到主板100的构造。打印头单元3大致分为致动器基板40和驱动器IC 50。
主板100向驱动器IC 50提供控制信号Ctr、驱动信号COM-A、驱动信号COM-B以及电压VBS保持信号,并且驱动器IC 50将驱动信号提供到多个压电元件Pzt中的每个的设置到致动器基板40的一端,并且将电压VBS中继到多个压电元件Pzt中的每个的另一端。
打印机1具有设置有四个打印头单元3的构造,并且主板100彼此独立地控制四个打印头单元3。四个打印头单元3除了由每个打印头单元3喷射的油墨的颜色以外都是相同的。为了方便说明,以下描述集中在一个打印头单元3上。
如图3所示,主板100包括控制部110、驱动器电路120a和120b以及电压发生电路130。
控制部110是包括CPU、RAM、ROM等的微型计算机。当表示打印目标的图像数据已经从主计算机等提供时,控制部110执行预定程序来输出控制每个部分的各种控制信号等。
具体地,控制部110将数字数据dA反复提供到驱动器电路120a,并且将数字数据dB反复地提供到驱动器电路120b。数据dA表示(定义)提提供到打印头单元3的驱动信号COM-A的波形,而数据dB表示(定义)提供到打印头单元3的驱动信号COM-B的波形。
驱动器电路120a将数据dA转换为模拟信号,将模拟信号进行D类放大等,并将放大后的信号作为驱动信号COM-A输出。类似地,驱动器电路120b将数据dB转换为模拟信号,放大模拟信号,并将放大后的信号作为驱动信号COM-B输出。
应注意,驱动器电路120a和120b仅对于输入数据和要输出的驱动信号的波形方面不同,具有相同的电路配置。
控制部110与在移动机构6和进给机构8上执行的控制处理同步地向打印头单元3提供各种控制信号Ctr。应注意,提供到打印头单元3的控制信号Ctr包括表示例如从喷嘴N喷射的油墨量的打印数据、用于传送打印数据的时钟信号以及表示打印循环等的正时信号等。控制部110控制移动机构6和进给机构8。用于控制移动机构6和进给机构8的构造在本领域中是已知的,并且省略其描述。
包括在主板100中的电压发生电路130产生并输出电压VBS保持信号(其在时间上是恒定的)。应注意,电压VBS用于将设置到致动器基板40的多个压电元件Pzt中的每个的另一端保持在恒定状态。
在第一实施例中,油墨在打印循环中从每个喷嘴N喷射直至两次,使得每个点可以表示四个灰度级(大点、中等点、小点和非记录)。在第一实施例中,提供了驱动信号COM-A和COM-B,并且将打印循环划分为第一半段和第二半段,以便表示上述四个灰度级。根据打印循环的第一半段和第二半段中的每个中的目标灰度级来选择驱动信号COM-A或COM-B(或不选择驱动信号COM-A和COM-B),并将驱动信号COM-A或COM-B提供到压电元件Pzt的一端。
驱动信号COM-A和COM-B的波形在下文描述。
如图3所示,驱动信号COM-A具有包括在打印循环的第一半段中提供的梯形波形Adp1和在打印循环的第二半段中提供的梯形波形Adp2的波形,梯形波形Adp1和梯形波形Adp2连续地提供。梯形波形Adp1和Adp2彼此几乎相同。当梯形波形Adp1和Adp2中的每个被提供到压电元件Pzt的一端时,从对应于压电元件Pzt的喷嘴N喷射指定量(即,中等量)的油墨。
驱动信号COM-B具有包括在第一半段中提供的梯形波形Bdp1和在第二半段中提供的梯形波形Bdp2的波形,梯形波形Bdp1和梯形波形Bdp2连续地提供。梯形波形Bdp1和Bdp2彼此不同。梯形波形Bdp1是通过精细地振动位于喷嘴N附近的油墨来防止油墨的粘度增大的波形。因此,当梯形波形Bdp1提供到压电元件Pzt的一端时,不会从对应于压电元件Pzt的喷嘴N喷出墨滴。当梯形波形Bdp2提供到压电元件Pzt的一端时,油墨从对应于压电元件Pzt的喷嘴N以比指定量小的量喷出。
因此,当形成大点时,驱动信号COM-A(梯形波形Adp1和Adp2)被选择,并提供到对应于用于在打印循环的第一半段和第二半段中形成大点的喷嘴N的压电元件Pzt的一端,使得从喷嘴N中两次喷射出中等量的油墨。墨滴到达介质P并结合形成大点。
当形成中点时,驱动信号COM-A(梯形波形Adp1)被选择并提供到对应于用于在打印循环的第一半段中形成中等点的喷嘴N的压电元件Pzt的一端,并且驱动信号COM-B(梯形波形Bdp2)被选择并提供到对应于用于在打印循环的第二半段中形成中等点的喷嘴N的压电元件Pzt的一端,使得中等量的油墨和少量油墨从喷嘴N相继地喷射出。墨滴到达介质P并结合形成中等点。
当形成小点时,在打印循环的第一半段中未选择驱动信号COM-A和COM-B,并且驱动信号COM-B(梯形波形Bdp2)被选择并提供到对应于用于在打印循环的第二半段形成小点的喷嘴N的压电元件Pzt的一端,使得从喷嘴N中一次喷射出小量的油墨。墨滴到达介质P形成小点。
当不需要形成点(非记录)时,驱动信号COM-B(梯形波形Bdp1)被选择并提供到对应于打印循环的第一半段中的喷嘴N的压电元件Pzt的一端,并且驱动信号COM-A和COM-B在打印循环的第二半段未被选择,使得位于喷嘴N附近的油墨仅在第一半段精细地振动。由于油墨没有从喷嘴N喷射,所以没有形成点(非记录)。
包括在打印头单元3中的驱动器IC 50包括选择控制部510和与压电元件Pzt一对一对应的选择部520。选择控制部510控制由每个选择部520执行的选择操作。更具体地,选择控制部510与对应于打印头单元3的若干喷嘴(压电元件Pzt)的时钟信号同步地临时存储从控制部110提供的打印数据,并且指示每个选择部520根据在由正时信号表示的打印循环(第一半段和第二半段)的开始正时的打印数据来选择驱动信号COM-A或COM-B。
每个选择部520根据由选择控制部510发出的指令来选择驱动信号COM-A或COM-B(或者不选择驱动信号COM-A和COM-B),并且将选择的驱动信号COM-A或COM-B作为电压Vout驱动信号施加到相应的压电元件Pzt的一端。
由于选择控制部510仅指示选择部520选择驱动信号COM-A或COM-B,所以可以根据低电压规格来设计形成选择控制部510的元件(晶体管)。
由于驱动信号COM-A的最大电压约为40V,所以形成选择部520的元件(晶体管)(包括将来自选择控制部510的输出变换为高幅度信号的电平移位器在内)根据高电压规格来设计,以承受这样高的电压。
压电元件Pzt(致动器)设置到致动器基板40,以与喷嘴N具有一对一的关系。每个压电元件Pzt的另一端共同地电连接,并且由电压发生电路130产生的电压VBS施加到每个压电元件Pzt的另一端。
施加到每个压电元件Pzt的一端的电压Vout对应于要形成的点的大小而变化,并且电压VBS共同施加到每个压电元件Pzt的另一端。因此,相对大量的电流流过电压VBS路径。
图4示出了设置到致动器基板40的压电元件Pzt的驱动电极和喷嘴N的排布。应注意,图4示出了从喷墨方向上与介质P相对的驱动器IC 50而观察到的状态。图4示出了在设置打印头单元3的驱动器IC 50之前的状态。
致动器基板40(打印头单元3)具有多个喷嘴N排布成两列(参见上文)的构造。为了便于说明,这些喷嘴列被称为喷嘴列Na(第一阵列)和喷嘴列Nb(第二阵列)。
喷嘴列Na和Nb中的每个包括沿着Y方向以间距P1排布的多个喷嘴N。喷嘴列Na和Nb在X方向上以间距P2间隔开。属于喷嘴列Na的喷嘴N和属于喷嘴列Nb的喷嘴N在Y方向上偏移了间距P1的一半。与其中喷嘴N排布成一列的情况相比,通过将喷嘴N排布成两个喷嘴列Na和Nb使得属于喷嘴列Na的喷嘴N和属于喷嘴列Nb的喷嘴N在Y方向上偏移了间距P1的一半,可以使Y方向上的分辨率大致加倍。
图5是示出沿图4中的线g-g截取的致动器基板40的结构的横截面图。图5还示出了安装在致动器基板40上的驱动器IC 50。
图6示出了驱动器IC 50安装在致动器基板40上的状态。
如图5所示,致动器基板40是在流路基板42的-Z方向侧表面上设置有压力室基板44和隔膜46并且在流路基板42的+Z方向侧表面上设置有喷嘴板41的结构。
致动器基板40的每个元件是在Y方向上延伸的近似板状的构件,并且例如用粘合剂固定。流路基板42和压力室基板44例如由单晶硅基板形成。
喷嘴N形成在喷嘴板41中。如参照图4所描述的,致动器基板40形成为使得对应于属于喷嘴列Na的喷嘴的结构和对应于属于喷嘴列Nb的喷嘴的结构在Y方向上偏移了一半的间距P1,但是形成为彼此近似对称。下面通过关注喷嘴列Na来描述致动器基板40的结构。
流路基板42是形成油墨流路的板状材料。在流路基板42中形成有开口422、供给流路424以及连通流路426。供给流路424和连通流路426在喷嘴基础上形成。开口422连续地形成在多个喷嘴之上,并且相应颜色的油墨供给到开口422。开口422用作贮液器Sr,并且贮液器Sr的底部例如由喷嘴板41形成。更具体地,喷嘴板41固定在流路基板42的底部,以封闭形成在流路基板42中的开口422、供给流路424和连通流路426。
隔膜46设置在位于与流路基板42相对的压力室基板44的表面上。隔膜46是能够弹性地振动的板状构件。例如,隔膜46是包括由弹性材料(例如,氧化硅)形成的弹性膜和由绝缘材料(例如,氧化锆)形成的绝缘膜的层压体。隔膜46和流路基板42以压力室基板44的每个开口422内的间隔面向彼此。由每个开口422形成并且位于流路基板42与隔膜46之间的空间用作向油墨施加压力的腔442。每个腔442通过形成在流路基板42中的连通流路426与喷嘴N连通。
压电元件Pzt形成在位于与压力室基板44相对的隔膜46的表面上,压电元件Pzt对应于每个喷嘴N(腔442)而设置。
压电元件Pzt包括:形成在隔膜46的表面上并与对应于喷嘴列Na的多个压电元件Pzt共用设置的驱动电极72、形成在驱动电极72a的表面上的压电材料74以及形成在压电材料74的表面上并且对应于每个压电元件Pzt而设置的驱动电极76a。压电材料74夹在驱动电极72a和76a之间的区域用作压电元件Pzt。
应注意,对应于喷嘴列Nb的压电元件Pzt包括驱动电极72b、压电材料74和驱动电极76b。应注意,对应于喷嘴列Na的压电元件Pzt的驱动电极被称为驱动电极72a和76a,并且对应于喷嘴列Nb的压电元件Pzt的驱动电极被称为驱动电极72b和76b,以便电气地区分对应于喷嘴列Na的压电元件Pzt和对应于喷嘴列Nb的压电元件Pzt。驱动电极72b和72b是物理上分开的,但是由于电压VBS由驱动电极72b和76b共同施加,因此驱动电极72b和72b是电连接的。
压电材料74例如由包括热处理(煅烧)的工艺形成。具体地,压电材料74通过在形成有驱动电极72a和72b的隔膜46的表面施加压电物质,通过在煅烧炉内进行热处理来煅烧压电物质,并形成(例如,等离子体研磨)对应于每个压电元件Pzt的经煅烧的压电物质而形成。
尽管以上已经描述了驱动电极72a(72b)设置在压电材料74下方并且驱动电极76a(76b)(独立驱动电极)设置在压电材料74上的示例,但是驱动电极72a(72b)也可以设置在压电材料74上并且驱动电极76a(76b)也可以设置在压电材料74下方。
如上所述,对应于应当喷射的油墨量的驱动信号的电压Vout独立地施加到压电元件Pzt的驱动电极76a(76b)(即,一端),并且电压VBS保持信号(其在时间上是恒定的)被施加到压电元件Pzt的驱动电极72a(72b)(即,另一端)。压电元件Pzt对应于施加到驱动电极76a(76b)的驱动信号的电压Vout向上或向下移位。
更具体地,压电元件Pzt的中心部分当通过驱动电极76a(76b)施加的驱动信号的电压Vout已经下降时相对于每端向上变形,并且当电压Vout已经增大时向下变形。
当压电元件Pzt的中心部分已经向上变形时,腔442的内部体积增大(即,发生压力的下降),并且油墨从贮液器Sr引入。另一方面,当压电元件Pzt的中心部分已经向下变形时,压力室Sc的内部体积下降(即,发生压力的增大),并且墨滴对应于压力室Sc的内部体积的下降而从喷嘴N喷射。具体地,当适当的驱动信号已经施加到压电元件Pzt时,油墨由于压电元件Pzt的移位而从喷嘴N喷出。因此,包括压电元件Pzt、压力室Sc、喷嘴N等的元件形成喷射油墨的喷射部。
当喷射部中的对应于喷嘴列Na的两个任意喷射部被称为第一喷射部和第二喷射部时,第一喷射部中包括的压电元件Pzt对应于第一致动器,第二喷射部中包括的压电元件Pzt对应于第二致动器。当喷射部中的对应于喷嘴列Nb的两个任意喷射部被称为第三喷射部和第四喷射部时,第三喷射部中包括的压电元件Pzt对应于第三致动器,第四喷射部分中包括的压电元件Pzt对应于第四致动器。
下文参照图4描述具有上述结构的压电元件Pzt的驱动电极72a(72b)、76a、76b的排布。应注意,在图4中省略了压电材料74。
如图4所示,对应于喷嘴列Na的驱动电极72a和对应于喷嘴列Nb的驱动电极72b被图案化成具有在平面图中在Y方向上延伸的矩形形状。驱动电极76a通过与属于喷嘴列Na的喷嘴N对应的压电材料74(图4中未示出)形成在驱动电极72a上。驱动电极76a的一部分向左突出以延伸超过沿Y方向延伸的中心线L(参见图4)。
驱动电极76b(通过压电材料74)形成在与属于喷嘴列Nb的喷嘴N对应的驱动电极72b上。驱动电极76b的一部分向右突出以延伸超过中心线L(参见图4)。
应注意,驱动器IC 50的凸块54a或54b在由黑色圆圈指示的对应于驱动电极76a或76b与中心线L的交叉点的位置处连接到驱动电极76a或76b。
驱动器IC 50的凸块56a在未形成驱动电极76a的区域中由沿着致动器基板40的右边缘排布的黑色圆圈分别标示的位置处连接到驱动电极72a。类似地,驱动器IC 50的凸块56b在未形成驱动电极76b的区域中由沿着致动器基板40的左边缘排布的黑色圆圈所分别标示的位置处连接到驱动电极72b。
图7是示出驱动器IC 50的安装表面的平面图。
如图7所示,凸块54a和54b在驱动器IC50的近似中心处沿Y方向交替排布成一排。选择部520的元件形成在具有在Y方向上延伸的矩形形状并且包括凸块54a和54b的区域580中。具体地说,在区域580中形成高电压晶体管。
注意,一个选择部520对应于凸块54a或54b。
凸块54a连接到设置于致动器基板40的对应于喷嘴列Na的驱动电极76a,且凸块54b连接到设置于致动器基板40的在对应于喷嘴列Nb的驱动电极76b(如后面所述)。
因此,多个凸块54a对应于第一电极组,多个凸块54a中的连接到用作第一致动器的压电元件Pzt的驱动电极76a(即,一端)的凸块54a对应于第一电极,并且多个凸块54a中的连接到用作第二致动器的压电元件Pzt的驱动电极76a(即,一端)的凸块54a对应于第二电极。
类似地,多个凸块54b对应于第二电极组,多个凸块54b中的连接到用作第三致动器的压电元件Pzt的驱动电极76b(即,一端)的凸块54b对应于第三电极,并且多个凸块54b中的连接到用作第四致动器的压电元件Pzt的驱动电极76b(即,一端)的凸块54b对应于第四电极。
由于在区域580中形成包括晶体管等并且通过凸块54a和54b提供驱动信号的电路,所以区域580对应于第一电路块。
配线图案550a沿着Y方向沿着驱动器IC 50的+X方向(左)侧边缘设置。配线图案550a包括多个凸块56a,该多个凸块56a沿着驱动器IC 50的一侧设置。多个凸块56a分别连接到驱动电极72a。因此,配线图案550a和驱动电极72a并联电连接。
注意,多个凸块56a对应于第三电极组。配线图案550a将保持信号从主板100中继(提供)到多个凸块56a中的每一个,并且对应于第二电路块。
驱动器IC 50形成为使得区域560a设置在配线图案550a和区域580之间。
配线图案550b沿着Y方向沿着驱动器IC 50的-X方向(右)侧边缘设置。配线图案550b包括多个凸块56b,该多个凸块56b沿着驱动器IC 50的与上述一侧相对的侧设置。多个凸块56b分别连接到驱动电极72b。因此,配线图案550b和驱动电极72b并联电连接。
注意,多个凸块56b对应于第四电极组。配线图案550b将保持信号从主板100中继(提供)到多个凸块56b中的每一个,并且对应于第三电路块。
驱动器IC 50形成为使得区域560b设置在配线图案550b和区域580之间。
选择控制部510的元件形成在区域560a和560b中。具体地说,在区域560a和560b中形成低电压晶体管。尽管图7示出了区域560a和560b彼此分离的示例,但是区域560a和560b例如可以在+Y方向(下)侧端彼此连接。
驱动器IC 50被配置为使得从柔性线缆190(参见图1)分支的线路200连接到驱动器IC 50的-Y方向(上)侧端,并且控制信号Ctr、驱动信号COM-A和COM-B以及电压VBS保持信号从主板100提供到驱动器IC 50。更具体地,例如,低幅度逻辑控制信号Ctr以及低电压信号(例如,低电压电源信号)通过线路200中包括的左线路组(1)和右线路组(2)(参见图7)提供,并且高电压驱动信号COM-A和COM-B以及高电压信号(例如,高电压电源信号)通过中心线路组(3)提供。例如,电压VBS保持信号作为低电压信号通过线路组(1)和线路组(2)提供。
由于高电压信号和低电压信号通过线路200分别提供给驱动器IC 50,所以可以减小或抑制干扰的发生。
注意,电压VBS保持信号可以作为高电压信号通过线路组(3)而提供,并且被传送到右侧和左侧。
驱动器IC 50的安装表面(参见图7)安装在(面朝下接合到)其上形成有电极的致动器基板40的表面上(参见图4)(参见图6)。
在驱动器IC 50已经被安装在致动器基板40(面向下接合)上之后,用密封材料密封接合部分的周边区域。这使得可以防止压电元件Pzt(压电材料74)的劣化。
当驱动器IC 50面朝下接合到致动器基板40时,凸块54a和凸块54b分别连接到驱动电极76a和驱动电极76b,使得驱动信号(电压Vout)从相应的选择部520施加到压电元件Pzt的一端,并且凸块56a和凸块56b分别连接到驱动电极72a和驱动电极72b,使得电压VBS共同施加到压电元件Pzt的另一端。
由于驱动电极72a和配线图案550a通过凸块56a并联连接,并且驱动电极72b和配线图案550b通过凸块56b并联连接,所以打印头单元3的电压VBS路径(电压VBS被施加通过)的电阻减小。即使由于电阻的下降而引起相对大量的电流流过电压VBS路径,因为电压VBS仍然稳定,所以可以提高油墨喷射精度,并且实现高品质的打印。
图8是示出沿图5中的线h-h截取的驱动器IC 50的结构的主要部分的横截面图。应注意,以下使用的表达“A形成在B之上”意指在半导体工艺中A在时间上形成在B之后,并且与重力方向上的位置无关。
如图8所示,驱动器IC 50具有通过LOCOS(硅的局部氧化)方法在Si基板51上局部形成氧化膜581以形成元件隔离区域的结构。P型掺杂区域563和N型掺杂区域565通过利用氧化膜581作为掩模的离子注入(掺杂剂注入)形成在未形成氧化膜581的区域中。层间绝缘膜(层间电介质)583经形成以覆盖氧化膜581、P型掺杂区域563以及N型掺杂区域565。
形成选择部520的高电压晶体管等形成在区域580中。形成选择控制部510的低电压晶体管等形成在区域560a和560b中。
应注意,层间绝缘膜583是多层膜,并且在形成多层膜的各膜之间形成配线层。虽然图8示出了在区域560a中仅形成P型掺杂区域563的示例,但在区域560a中也可以形成N型掺杂区域。同样地,虽然图8示出了在区域580中仅形成N型掺杂区域565的示例,但在区域580中也可以形成P型掺杂区域。
配线图案550a设置在相对于区域560a位于外侧(左侧)的非掺杂区域之上,并且不会落在P型掺杂区域563和N型掺杂区域565之下。类似地,配线图案550b设置在相对于区域560b位于外侧(右侧)的非掺杂区域之上。更具体地,配线图案550a和550b通过经过氧化膜581和层间绝缘膜583在Si基板51的非掺杂区域(没有注入离子或者注入可忽略痕量的离子)中形成金属层(例如,铜层或铝层)的图案而形成。
尽管图8示出配线图案550a和550b仅包括一层的状态,但是优选地采用连接有多个配线层的构造。
如上所述,作为将驱动电极72a(72b)与配线图案550a(550b)并联连接的结果,打印头单元3的电压VBS路径的电阻减小。然而,相对大量的电流流过电压VBS路径。因此,当不采取措施时,驱动器IC 50可能由于流过电压VBS路径的大量电流引起的噪声而发生故障。然而,根据第一实施例,由于配线图案550a和550b形成在非掺杂区域之上,因此可以减小由于噪声而发生故障的可能性。
图9示出了当排布四个打印头单元3时区域560a、580和560b之间的位置关系。注意,其中形成有高电压晶体管等的区域580被称为“H”,并且其中形成有低电压晶体管等的区域560a和560b被称为“L”。
如上所述,打印头22包括沿X方向排布的四个打印头单元3。每个头单元3具有其中形成有高电压晶体管等的区域H位于其中形成有低电压晶体管等的区域L之间的构造。具体地,每个头单元3具有区域H位于中心处、区域L位于区域H的每一侧的构造(LHL)。
如果每个打印头单元3具有其中区域L位于中心处并且区域H位于区域L的每一侧的构造(HLH),则相邻的打印头单元3的区域H彼此接近,并且容易发生高电压信号之间的干扰。
根据图9所示的配置,相邻的打印头单元3的区域L彼此靠近。然而,由于低电压信号流过区域L并且区域H彼此远离,因此可以减少或抑制相邻的打印头单元3之间的干扰。
图7所示的安装表面的设计如下所述。具体而言,区域580(其中形成有高电压晶体管等)和区域560a(其中形成有低电压晶体管等)通过缓冲区域570a彼此隔离,并且区域580和区域560b通过缓冲区域570b彼此隔离。配线图案550a通过缓冲区域555a与区域560a隔离,并且配线图案550b通过缓冲区域555b与区域560b隔离。注意,缓冲区域是非掺杂区。
图10是示出应用于根据第二实施例的打印机1的驱动器IC 50的安装表面的平面图。图11是示出沿图10中的线k-k截取的驱动器IC 50的结构的主要部分的横截面图。
如图10和图11所示,配线图案552a(保护配线部)被设置为围绕配线图案550a,使得配线图案552a与配线图案550a电绝缘。配线图案552a形成在非掺杂区域中(之上),并且与区域560a隔离。
同样地,配线图案552b被设置为围绕配线图案550b使得配线图案552b与配线图案550b电绝缘。配线图案552b形成在非掺杂区域中(之上),并且与区域560b隔离。
配线图案552a和552b是接地的。
根据该构造,由于配线图案550a(550b)由被设定为接地电势的配线图案552a(552b)所围绕,因此可以减小配线图案550a(550b)的电压VBS的改变对形成在区域560a中的电路的影响。
图12示出了根据第三实施例的打印机1的构造。根据第三实施例的打印机1包括主板100、将介质P沿Y方向进给的进给机构8、以及打印头600。
根据第三实施例的打印机1是其中打印头600不移动且不包括移动机构6的行式打印机。打印头600沿与进给方向(Y方向)正交的X方向延伸。
图13是示出从介质P观察的打印头22的平面图。
如图13所示,打印头22具有多个基础模块U沿X方向排布的构造。模块U包括沿X方向排布的多个(例如六个)打印头单元3。打印头单元3以上述与第一实施例相关的相同的方式构造。多个喷嘴N沿着相对于Y方向(即进给介质P的进给方向)倾斜了角度θ的Wl方向排布。
打印机1通过使得每个打印头单元3与沿Y方向的介质P的进给同步地向介质P喷射油墨,在介质P的表面上形成图像。
图14示出了打印头单元3中所包括的区域H(其中形成有高电压晶体管等)和区域L(其中形成有低电压晶体管等)的排布。
如图14所示,由于具有斜的打印头的相邻的打印头单元3的区域L彼此靠近,而区域H彼此远离,因此可以减小或抑制相邻的打印头单元3之间的干扰。
尽管上面已经描述了通过驱动器IC 50将来自主板100的电压VBS保持信号施加到致动器基板40的示例,但还可以将来自主板100的电压VBS保持信号直接提供到致动器基板40。在任一情况下,由于驱动电极72a(72b)和配线图案550a(550b)并联连接,因此电压VBS路径的电阻下降。
尽管上面已经描述了液体喷射装置为打印机的示例,但是液体喷射装置还可以是通过喷射液体形成三维物体的三维打印机、通过喷射液体来将布料染色的打印机等。
附图标记列表
1:打印机(液体喷射装置),3:打印头单元,50:驱动器IC,54a、54b、56a、56b:凸块,40:致动器基板(结构体),442:腔,100:主板,550:配线图案,Pzt:压电元件,N:喷嘴
Claims (10)
1.一种打印头单元,包括:
结构体;以及
驱动器IC,
所述结构体包括:
第一阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第一喷射部,其在驱动信号施加到第一致动器时执行喷射操作;以及第二喷射部,其在所述驱动信号施加到第二致动器时执行喷射操作;以及
第二阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第三喷射部,其在所述驱动信号施加到第三致动器时执行喷射操作;以及第四喷射部,其在所述驱动信号施加到第四致动器时执行喷射操作,
所述驱动器IC包括:
第一电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第一电极,其电连接到所述第一致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第一致动器;以及第二电极,其电连接到所述第二致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第二致动器;
第二电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第三电极,其电连接到所述第三致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第三致动器;以及第四电极,其电连接到所述第四致动器的一端并将所述驱动信号提供给第四致动器;
第三电极组,其包括电连接到所述第一致动器的另一端和所述第二致动器的另一端的多个电极;以及
第四电极组,其包括电连接到所述第三致动器的另一端和所述第四致动器的另一端的多个电极,
其中,当垂直于安装在所述结构体上的驱动器IC的安装表面而观察所述驱动器IC时,
所述第三电极组沿着所述驱动器IC的一侧排布,
所述第四电极组沿着所述驱动器IC的与所述一侧不同的侧排布,并且
所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域位于所述第三电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
2.如权利要求1所述的打印头单元,
保持信号共同施加到所述第三电极组和所述第四电极组。
3.如权利要求1或2所述的打印头单元,
当垂直于所述安装表面而观察时,所述第三电极组和所述第四电极组形成在所述驱动器IC的非掺杂区域之上。
4.如权利要求1或2所述的打印头单元,
所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域通过缓冲区域与所述第三电极组和所述第四电极组中的每个隔离。
5.如权利要求3所述的打印头单元,
所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域通过缓冲区域与所述第三电极组和所述第四电极组中的每个隔离。
6.如权利要求1或2所述的打印头单元,
当垂直于所述安装表面而观察时,保护配线部设置在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第三电极组所排布的区域之间,以及在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
7.如权利要求3所述的打印头单元,
当垂直于所述安装表面而观察时,保护配线部设置在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第三电极组所排布的区域之间,以及在所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
8.一种打印头单元,包括:
结构体;以及
驱动器IC,
所述结构体包括:
第一阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第一喷射部,其在驱动信号施加到第一致动器时执行喷射操作;以及第二喷射部,其在所述驱动信号施加到第二致动器时执行喷射操作;以及
第二阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第三喷射部,其在所述驱动信号施加到第三致动器时执行喷射操作;以及第四喷射部,其在所述驱动信号施加到第四致动器时执行喷射操作,
所述驱动器IC包括:
第一电路块,其包括第一电极组和第二电极组,所述第一电极组包括多个电极,所述多个电极包括电连接到所述第一致动器的一端的第一电极以及电连接到所述第二致动器的一端的第二电极,所述第二电极组包括多个电极,所述多个电极包括电连接到所述第三致动器的一端的第三电极和电连接到所述第四致动器的一端的第四电极,并且所述第一电路块将所述驱动信号提供给所述第一电极组和所述第二电极组;
第二电路块,其包括第三电极组,所述第三电极组包括电连接到所述第一致动器的另一端和所述第二致动器的另一端的多个电极,并且所述第二电路块将保持信号提供给所述第三电极组;以及
第三电路块,其包括第四电极组,所述第四电极组包括电连接到所述第三致动器的另一端和所述第四致动器的另一端的多个电极,并且所述第三电路块将所述保持信号提供给所述第四电极组,
其中,当垂直于安装在所述结构体上的所述驱动器IC的安装表面而观察所述驱动器IC时,
所述第二电路块位于沿着所述驱动器IC的一侧,
所述第三电路块位于沿着所述驱动器IC的与所述一侧不同的侧,并且
所述第一电路块位于所述第二电路块和所述第三电路块之间。
9.一种液体喷射装置,包括:
打印头单元;以及
相对移动部,其使所述打印头单元相对于介质移动,
所述打印头单元包括:
结构体;以及
驱动器IC,
所述结构体包括:
第一阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第一喷射部,其在驱动信号施加到第一致动器时执行喷射操作;以及第二喷射部,其在所述驱动信号施加到第二致动器时执行喷射操作;以及
第二阵列,其包括多个喷射部,所述多个喷射部包括:第三喷射部,其在驱动信号施加到第三致动器时执行喷射操作;以及第四喷射部,其在所述驱动信号施加到第四致动器时执行喷射操作,
所述驱动器IC包括:
第一电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第一电极,其电连接到所述第一致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第一致动器;以及第二电极,其电连接到所述第二致动器的一端并将驱动信号提供给所述第二致动器;
第二电极组,其包括多个电极,所述多个电极包括:第三电极,其电连接到所述第三致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第三致动器;以及第四电极,其电连接到所述第四致动器的一端并将所述驱动信号提供给所述第四致动器;
第三电极组,其包括电连接到所述第一致动器的另一端和所述第二致动器的另一端的多个电极;以及
第四电极组,其包括电连接到所述第三致动器的另一端和所述第四致动器的另一端的多个电极,
其中,当垂直于安装在所述结构体上的所述驱动器IC的安装表面而观察所述驱动器IC时,
所述第三电极组沿着所述驱动器IC的一侧排布,
所述第四电极组沿着所述驱动器IC的与所述一侧不同的侧排布,并且
所述第一电极组和所述第二电极组所排布的区域位于所述第三电极组所排布的区域与所述第四电极组所排布的区域之间。
10.根据权利要求9所述的液体喷射装置,当垂直于液体喷射平面而观察时,多个所述打印头单元平行排布。
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