JP2002103616A

JP2002103616A - インクジェット記録装置並びに静電アクチュエータの駆動装置

Info

Publication number: JP2002103616A
Application number: JP2000304639A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】駆動電圧の低電圧化のために、振動板と電極
のギャップを極めて小さくし、そのため振動板と電極の
静電容量が極めて小さい静電型インクジェットヘッド及
び静電アクチュエータにおいて、インク滴吐出特性のバ
ラツキを低減して画像品質を向上したインクジェット記
録装置の提供、及び駆動波形のバラツキを低減した静電
アクチュエータの駆動装置の提供。【解決手段】ＦＰＣ６１のドライバＩＣ６０の出力側
と個別電極とを接続するパターンには、その一部の部分
に２種類のパターン幅のパターン９１、９２が含まれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
及び静電アクチュエータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジ
ェット記録装置において使用するインクジェットヘッド
として、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連
通する液室（インク流路、加圧室、吐出室、圧力室、加
圧液室等とも称される。）と、この液室の壁面を形成す
る振動板と、この振動板に微小ギャップをおいて対向す
る電極を有し、振動板と電極との間に電圧（駆動波形）
を印加することで発生する静電気力により振動板を変形
させて、液室内の圧力／体積を変化させることによりノ
ズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘ
ッドがある。

【０００３】このような静電型インクジェットヘッドを
駆動するには、特開平５−１１６２８２号公報などにも
記載されているように、駆動回路（ドライバＩＣ）の出
力端子と電極との間をＦＰＣ（フレキシブルプリント基
板）などのプリント基板を介して接続し、電極を個別電
極、振動板を共通電極として、アクチュエータを構成す
る振動板と個別電極との間に駆動波形を印加する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、静電型イン
クジェットヘッドにおける振動板と電極との間のギャッ
プ長は、１００Ｖ以下での駆動を行うために数μｍ以下
に設定する必要がある。ここで、ギャップを挟んで対向
した電極で形成される静電容量Ｃは、誘電率をε、面積
をＳ、ギャップ長をｄとしたとき、Ｃ＝εＳ／ｄ、で表
され、数μｍ以下のギャップの場合の静電容量は１００
ｐＦ以下となる。

【０００５】このように極めて小さな静電容量のアクチ
ュエータでは、アクチュエータに駆動波形を印加するた
めのドライバＩＣと電極とを接続するプリント基板の配
線パターンの容量によって駆動波形が影響を受ける。す
なわち、ＦＰＣなどのプリント基板に配線パターンを形
成した場合、パターンの長さやパターンの幅によって、
パターンの静電容量は大きく異なるが、その大きさとし
ては、数１０ｐＦ以上の静電容量を持ち、アクチュエー
タ部の静電容量と同等以上となってしまう。そのため、
パターンが有する静電容量のバラツキにより、アクチュ
エータを駆動するための駆動波形、駆動電流にばらつき
が生じて、インク滴吐出特性にバラツキができ画像品質
が低下する。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インク滴吐出特性のバラツキを低減して画像品質
を向上したインクジェット記録装置を提供するととも
に、駆動波形のバラツキを低減した静電アクチュエータ
の駆動装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット記録装置は、このイン
クジェットヘッドと駆動波形を印加する駆動回路とを接
続するプリント基板は少なくとも２種類の幅を有する少
なくとも１つのパターンを有している構成としたもので
ある。

【０００８】ここで、プリント基板はチャンネル間で幅
が異なるパターンを有していることが好ましい。また、
プリント基板はチャンネル毎に幅の異なる部分があるパ
ターンを有していることが好ましい。さらに、プリント
基板はチャンネル間で略同じ幅の部分の長さが異なるパ
ターンを有していることが好ましい。さらにまた、プリ
ント基板の各チャンネルのパターンは面積が略同じであ
ることが好ましい。

【０００９】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドと駆動波形を印加する駆動回路と
を接続するプリント基板の各パターンをインクジェット
ヘッドに接続したときの各パターンの静電容量が略同じ
である構成としたものである。

【００１０】ここで、各パターンの静電容量が５０ｐＦ
を越えないことが好ましい。また、各パターンの静電容
量の差が２５ｐＦ未満であることが好ましい。さらに、
インクジェットヘッドの振動板と電極との間の静電容量
が１００ｐＦ以下であることが好ましい。

【００１１】本発明に係る静電アクチュエータの駆動装
置は、静電アクチュエータと駆動波形を印加する駆動回
路とを接続するプリント基板の各パターンを静電アクチ
ュエータに接続したときの各パターンの静電容量の差が
２５ｐＦ未満である構成としたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機
構部の側面説明図である。

【００１３】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カ
セット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を
取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した
後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。

【００１４】印字機構部２は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で
紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１
３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する
液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘ
ッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キ
ャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供
給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１
５を交換可能に装着している。

【００１５】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定している。

【００１６】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１
４として用いるインクジェットヘッドは、インク流路
（液室）壁面を形成する振動板とこれに対向する電極と
の間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静
電型インクジェットヘッドを用いている。

【００１７】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００１８】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００１９】また、キャリッジ１３の移動方向右端側に
はヘッド１４の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構（以下「サブシステム」という。）３７を配
置している。キャリッジ１３は印字待機中にはこのサブ
システム３７側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド１４をキャッピングされる。

【００２０】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃
至図５を参照して説明する。なお、図３はヘッド１４の
分解斜視説明図、図４は同ヘッド１４のノズル配列方向
と直交する方向に沿う断面説明図、図５は図４の要部拡
大図、図６は同ヘッド１４のノズル配列方向に沿う要部
拡大断面図である。

【００２１】インクジェットヘッド４０は、単結晶シリ
コン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板などのシリ
コン基板、ＳＵＳなどの金属基板、ガラス基板等を用い
た流路基板（流路形成部材）４１と、この流路基板４１
の下側に設けたシリコン基板、パイレックス（登録商
標）ガラス基板、セラミックス基板等を用いた電極基板
４２と、流路基板４１の上側に設けた第２部材であるノ
ズル板４３とを備え、複数のインク滴を吐出するノズル
４４、各ノズル４４が連通するインク流路である加圧室
４６、各加圧室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部
４７を介して連通する共通液室流路４８などを形成して
いる。

【００２２】流路基板４１には液室４６及びこの液室４
６の壁面である底部をなす振動板５０（第１の電極とな
る。）を形成する凹部を形成し、ノズル板４３には流体
抵抗部４７を形成する溝を形成し、また流路基板４１と
電極基板４２には共通液室流路４８を形成する貫通部を
形成している。この流路基板４１の一部は図示しないが
電極基板４２側に延ばして、プリント基板と接続するた
めの共通電極パッド部としている。

【００２３】ここで、流路基板４１は、例えば単結晶シ
リコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注
入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形
成し、電極基板４２と接合した後、液室４６となる凹部
をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッ
チングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッ
チングストップ層となって振動板５０が高精度に形成さ
れる。また、流路基板４１にガラス基板などの絶縁性基
板を用いた場合には、表面にＡｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ａｕなどの金属を蒸着やスパッタなどの工法で成膜して
おくことで振動板５０を共通電極とすることができる。

【００２４】電極基板４２にはシリコン基板を用いて酸
化膜層４２ａを形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹
部５４を形成して、この凹部５４底面に振動板５０に対
向する電極１５（第２の電極となる。）を設け、振動板
５０と電極５５との間にギャップ５６を形成し、これら
の振動板５０と電極５５とによってアクチュエータ部を
構成している。なお、電極５５表面にはＳiＯ₂膜などの
酸化膜系絶縁膜、Ｓi₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶縁膜から
なる電極保護膜５７を成膜しているが、電極表面５５に
電極保護膜５７を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜
を形成することもできる。

【００２５】この電極基板４２としてＳＵＳなどの金属
基板を用いた場合には樹脂層などの絶縁層を形成して、
この絶縁層上に電極５５を形成し、またガラス基板、セ
ラミックス基板などの絶縁性基板を用いた場合には絶縁
層を形成しないで直接電極５５を形成することができ
る。

【００２６】これらの流路基板４１と電極基板４２との
接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性
の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシリコンで
形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いるこ
とができる。この直接接合は１０００℃程度の高温化で
実施する。また、電極基板４２がガラスの場合、陽極接
合を行うことができる。電極基板４２をシリコンで形成
して、陽極接合を行う場合には、電極基板４２と流路基
板４１との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を
介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板
４１と電極基板４２にシリコン基板を使用して金等のバ
インダーを接合面に介在させた共晶接合で接合すること
もできる。

【００２７】また、電極基板４２の電極５５は、通常半
導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔｉ／Ｐ
ｔ等の高融点金属を用いて、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着な
どのの成膜技術を用いて所望の厚さに成膜し、フォトリ
ソグラフィ技術を用いてエッチングで所定の電極形状に
パターンニングして凹部５４に形成する。

【００２８】また、電極基板４２にシリコン基板を用い
る場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２
とを電気的に絶縁する。

【００２９】ノズル板４３には、多数のノズル４４を形
成するとともに、共通液室流路４７と液室４６を連通す
るための流体抵抗部４７を形成する溝部を形成してい
る。ここでは、このノズル板４３はＮｉ電鋳工法で製作
しているが、この他、例えば、ＳＵＳ、或いは樹脂と金
属層の複層構造のものなども用いることができる。ま
た、ノズル板４３の表面には微粒子を分散したフッ素系
樹脂（例えばＰＴＦＥ）の共析めっきや撥水剤のコーテ
ィングなどの撥水処理を施している。このノズル板４３
は流路基板４１に接着剤にて接合している。

【００３０】このインクジェットヘッド４０ではノズル
４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して液室４
６、振動板５０、電極５５なども二列配置し、各ノズル
列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の液室
４６にインクを供給する構成を採用している。これによ
り、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノ
ズルヘッドを構成することができる。

【００３１】そして、インクジェットヘッド４０の電極
５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａと
し、各電極５５に選択的に駆動波形を印加するための駆
動回路であるドライバＩＣ６０を搭載したポリイミド樹
脂、ＰＥＴ樹脂等からなるフィルム状プリント基板であ
るＦＰＣ６１を接続している。

【００３２】ここで、ドライバＩＣ６０のＦＰＣ６１へ
の実装方法としては、ワイヤーボンディング法や、いわ
ゆるフリップチップ実装といわれているドライバＩＣ６
１のパッドとプリント基板（ＦＰＣ６１）のパッドを、
対向した状態で接続する方法などを用いることができ
る。

【００３３】このフリップチップ実装法としては、異方
導電性フィルムや異方導電性ペーストを用いる方法や、
ハンダボールで接続する方法などがある。本発明におい
ては、ワイヤボンディング法とフリップチップ実装法の
どちらも好ましく用いることができるが、特に、フリッ
プチップ実装法は、ワイヤなどの接続のための領域や、
さらにワイヤを機械的な損傷から保護する封止のための
領域を確保する必要がなく、そのため、実装面積が小さ
いという利点があり、プリント基板のサイズも小さくで
きることから、低コストの実装が実現できる点ですぐれ
た実装方法である。

【００３４】また、ＦＰＣ６１にはインクジェットヘッ
ド４０の各電極（個別電極）５５ドライバＩＣ６０の出
力端子（チャンネル）とを1対1に接続するための配線パ
ターンと、共通電極（振動板５０）に接続するための配
線パターンが形成されている。ドライバーＩＣの出力端
子と個別電極とを接続するパターンと個別電極５５及び
振動板５０（共通電極）の各電極パッドを電気的に接続
する方法としては、異方導電性接着剤で熱圧着する方法
が、複数の電極の接続を一度に行なえることから、加工
が容易で、低コスト化を図れる点で好適である。また、
圧着後に基板同士が接着されるため、電気的な接続とＦ
ＰＣ６１の固定を同時に行うことができて信頼性も向上
する。

【００３５】異方性導電フィルムは、熱可塑性、あるい
は熱硬化性の樹脂の中に、フィラーと称する導電性の粒
子を分散させたもので、電極の間に挟んで加熱、加圧す
ることで、異方導電膜がつぶれて、フィラーが両電極に
接触して、電極間の導通が取れるものである。

【００３６】この異方性導電フィルムを使用したＦＰＣ
の接続方法の例としては、図７に示すように、まずプリ
ント基板であるＦＰＣ６１の電極部に、異方性導電フィ
ルム８１がＦＰＣ端面に位置するように位置合わせを行
った後に、仮圧着して、ＦＰＣ６１と異方導電性膜を密
着させる。このとき、使用する異方性導電フィルム８１
は、共通電極（振動板５０）の電極パッドに接続される
パターンと個別電極５５の電極パッド５５ａに接続され
るパターンとで、分離すること無く、１枚の異方性導電
フィルムで行う。

【００３７】そして、同図（ｂ）に示すように、異方性
導電フィルム８１の保護フィルムを除去し、電極基板４
２の電極パッド部５５ａとＦＰＣ６１の電極リード（パ
ターン）との位置合わせを行った後、同図（ｃ）に示す
ように加熱した圧着ヘッド８２を電極領域に押し当て
て、熱圧着する。

【００３８】このようにして、段差がある共通電極（振
動板５０）と個別電極５５を、１枚の異方性導電フィル
ム８１でＦＰＣ６１と接続することで、接続工程は一度
で完了する。

【００３９】図４に戻って、電極基板４２とノズル板４
３との間（ギャップ５６入口）は同図に示すようにエポ
キシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６２にて気
密封止し、ギャップ５６内に湿気が侵入して振動板５０
が変位しなくなるのを防止している。

【００４０】さらに、インクジェットヘッド４０全体を
フレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレ
ーム部材６５にはインクジェットヘッド４０の共通液室
流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給
穴６６を形成しており、またＦＰＣ６１等はフレーム部
材６５に形成した穴部６７に収納される。

【００４１】このフレーム部材６５とノズル板４３との
間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いた
ギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル
板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣ６１等に回
り込むことを防止している。

【００４２】そして、このヘッド１４のフレーム部材６
５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０
が連結されて、フレーム部材６５に熱融着したフィルタ
７１を介してインクカートリッジ１５からインク供給穴
６６を通じて共通液室流路４８にインクが供給される。

【００４３】このように構成したインクジェットヘッド
４０においては、振動板５０を共通電極とし、電極５５
を個別電極として、振動板５０と電極５５との間に駆動
電圧を印加することによって、振動板５０と電極５５と
の間に発生する静電力によって振動板５０が電極５５側
に変形変位し、この状態から振動板５０と電極５５間の
電荷を放電させることによって振動板５０が復帰変形し
て、液室４６の内容積（体積）／圧力が変化することに
よって、ノズル４４からインク滴が吐出される。

【００４４】すなわち、個別電極とする電極５５にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間
に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静
電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、そ
の復元力により液室４６内の圧力が高くなり、ノズル４
４からインク滴が吐出される。この場合、振動板５０を
電極５５（実際には絶縁保護膜５７表面）に当接するま
で変位させる方式を当接駆動方式、振動板５０を電極５
５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆動
方式と称するが、いずれの方式でも駆動することができ
る。

【００４５】次に、このインクジェット記録装置におけ
るインクジェットヘッド４０の個別電極（電極５５）と
駆動回路であるドライバＩＣ６０とを接続するプリント
基板であるＦＰＣ６１のパターンについて図８を参照し
て説明する。なお、同図のＦＰＣ６１は透過状態で図示
したものであり、実際にはＦＰＣ６１のパターン及びド
ライバＩＣ６０は紙面裏側に設けられている。

【００４６】一般的に、ドライバＩＣ６０のパッドピッ
チは、非常に狭く形成可能であり、できる限り狭く形成
する。これは、ドライバＩＣ６０のパッドピッチを狭く
することにより、ドライバＩＣ６０のサイズが小さくな
り、1枚のシリコンウェハからの取り数が増え、ドライ
バＩＣ６０の低コスト化が図るためである。ドライバＩ
Ｃ６０のパッドピッチとしては、１００μｍ以下、好ま
しくは８０μｍ以下にする。

【００４７】これに対し、インクジェットヘッド４０の
静電アクチュエータを振動板５０とともに構成する個別
電極５５のピッチは、静電アクチュエータを構成する電
極面積を十分確保する必要性から、ドライバＩＣ６０の
パッドピッチより大きくなる。したがって、ドライバＩ
Ｃ６０と個別電極パッド部５５ａとを接続するＦＰＣ６
１の各パターンＰは、同図に示すように、ドライバＩＣ
６０側から略放射状に個別電極５５側（ヘッド側）に向
かって広がったパターン配置となる。

【００４８】ここで、ＦＰＣ６１のパターンＰの内のド
ライバＩＣ６０の出力側と個別電極５５とを接続する各
パターンＰには、パターン部分Ｐ１とパターン部分Ｐ２
の幅が異なる（Ｐ２の幅＞Ｐ１の幅）チャンネル方向中
央部分のパターン９１と、パターン部分Ｐ１とパターン
部分Ｐ２の幅が略同じチャンネル方向両端部分のパター
ン９２とが含まれる。

【００４９】すなわち、チャンネル方向中央部分のパタ
ーン９１は全体として短く、パターン部分Ｐ２の幅を広
く（太く）形成し、チャンネル方向両端部分のパターン
９２は全体として長く、パターン部分Ｐ２の幅を狭く
（細く）形成している。

【００５０】このＦＰＣ６１の各パターンＰの静電容量
は各パターンＰの面積に比例する。したがって、例え
ば、全てのパターンＰを同じパターン幅で形成した場合
には、チャンネル方向両端側のパターンほど長さが長い
ので静電容量が大きくなり、中央部分のパターンほど長
さが短いので静電容量が小さくなり、全体として見たと
き、両端部のチャンネルの静電容量と中央部分のチャン
ネルの静電容量との差が大きくなる。

【００５１】これに対して、このＦＰＣ６１のように中
央部分のチャンネルのパターン９２は一部分（ここでは
パターン部分Ｐ２）の幅を広く形成しているので、中央
部分のチャンネルのパターン９１の静電容量と両端部分
のチャンネルのパターン９２の静電容量との差が小さく
なり、ドライバＩＣ６０の出力部から見た、静電容量の
総和（ＦＰＣのパターンによる静電容量＋ヘッドの静電
容量）も、中央部分のチャンネルと両端部分のチャンネ
ルとの差が小さくなる。

【００５２】これにより、個別電極５５にパルス電圧
（駆動波形）を印加した場合、ドライバＩＣ６０のスイ
ッチング素子を流れる電流の差が小さくなる。また、ド
ライバＩＣ６０の出力部での駆動パルスの立ち上り時
間、立ち下がり時間の遅れは、静電容量と抵抗（大きく
は、パターン部＋ドライバＩＣのスイッチング部の抵
抗）による時定数で生じるため、静電容量の差が小さけ
れば、立ち上り、立ち下がり時間のばらつきが小さく、
各チャンネルにおける振動板５０変位の速度差も小さく
なる。さらに、チャンネル間でのドライバＩＣ６０の劣
化の仕方もほぼ同一のものとなる。

【００５３】すなわち、このようにＦＰＣ６１のパター
ンＰでドライバＩＣ６０の出力端子とインクジェットヘ
ッド４０の個別電極５５とを配線した場合、図９に示す
ように、ドライバＩＣ６０の出力端子と個別電極５５と
の間には大きくはパターンＰの抵抗ＲｐとパターンＰの
静電容量Ｃｐ、ヘッドの配線抵抗Ｒｈと静電アクチュエ
ータ部の容量Ｃｈで回路が構成される。ドライバＩＣ６
０側から見た静電容量Ｃは、パターンＰの静電容量Ｃｐ
と静電アクチュエータ部の静電容量Ｃｈの和（Ｃｐ＋Ｃ
ｈ）となる。

【００５４】そして、静電型インクジェット（静電アク
チュエータ）の場合には、振動板５０と電極５５とのギ
ャップ５６の長さは、静電気力はギャップ長の２乗に反
比例するので、できるだけ微小に形成することが好まし
く、この結果、ヘッドのアクチュエータ部の静電容量は
１００ｐＦ以下になる。したがって、パターンＰの静電
容量は、それ以下、好ましくは５０ｐＦ以下とすること
により、ヘッドのアクチュエータ部に対する駆動波形へ
の影響を低減することができる。

【００５５】ところが、静電型インクジェットの各チャ
ンネルにおける静電アクチュエータの部分をほぼ同じ静
電容量Ｃｈになるように形成しても、その静電容量Ｃｈ
が小さいので、パターンＰの持つ静電容量Ｃｐに差が生
じると、ドライバＩＣ６０の出力部から見た各チャンネ
ルの静電容量の差が大きくなり、各チャンネルに印加す
る駆動波形にバラツキが生じることになる。

【００５６】そこで、上述したようにパターンＰとして
幅広で短い中央部分のパターン９１と幅狭で長い両端部
分のパターン９２という２種類のパターンを用いて、各
パターンＰの静電容量の差を小さくすることによって、
駆動波形の遅れのバラツキを低減することができる。

【００５７】ここで、具体的には、次のような、ヘッド
構成のインクジェットヘッド４０を製作して、図８に示
すようなパターン９１、９２を有するＦＰＣ６１でドラ
イバＩＣ６０と個別電極５５とを接続し、次のような駆
動条件でヘッドを駆動した。

【００５８】（ヘッド構成）ノズル数：１９２ノズルノズルの配列密度（＝個別個別電極の配列密度）：３０
０dpi 振動板サイズ：幅１４０μｍ、長さ２ｍｍ、厚さ２μｍ共通電極の幅：０．５ｍｍ個別電極の幅：１３０μｍギャップ：０．５μｍ

【００５９】（ＦＰＣのパターン部分Ｐ２の構成）中央部のパターン９１：幅５０μｍ両端部のパターン９２：幅４０μｍ

【００６０】（接続に用いた異方性導電フィルム）厚さ：２５μｍ、粒子の径：５μｍ

【００６１】（ヘッド駆動条件）駆動電圧：３０Ｖパルス幅：１０μｓｅｃ連続駆動周波数：１６ｋＨｚ

【００６２】この結果、全てのノズルで噴射特性にバラ
ツキの少ない、良好なインク噴射が観察でき、高品質の
印字画像が得られた。

【００６３】さらに、ヘッド４０は実装し、ドライバＩ
Ｃ６０を実装せずに、本発明に係るＦＰＣ６１のパッド
部における静電容量を、インピーダンスアナライザによ
り測定したところ、図１０（ａ）に示すような結果が得
られた。同様にして、パターン幅が同じ（全て幅４０μ
ｍ）従前ＦＰＣを用いてパッド部における静電容量を、
インピーダンスアナライザにより測定したところ、同図
（ｂ）に示すような結果が得られた。

【００６４】これらの測定結果から分かるように、すべ
てのパターンのパターン幅が同じ従前のＦＰＣを用いた
場合には、同図（ｂ）に示すように、静電容量は両端で
最大値４０ｐＦ、中央で最小値１５ｐＦとなって、その
差が２５ｐＦ以上生じる。これに対し、本発明に係るＦ
ＰＣ６１を用いた場合には、同図（ａ）に示すように、
静電容量は両端で最大値４０ｐＦであるが、中央部と両
端部の境に最小値３２ｐＦが生じるだけであって、その
差は８ｐＦとなり、各チャンネル間における静電容量が
略同じになる。

【００６５】このようにプリント基板（ＦＰＣ６１）は
少なくとも２種類の幅（Ｐ１の幅とＰ２の幅）を有する
少なくとも１つのパターン９１を有していることで、チ
ャンネル間における静電容量の差を低減することがで
き、駆動波形の遅れのバラツキを低減してインク滴吐出
特性のバラツキを少なくできる。

【００６６】換言すれば、プリント基板は各チャンネル
の静電容量が略同じになるパターンを有している構成と
することで、チャンネル間における静電容量の差を低減
することができ、駆動波形の遅れのバラツキを低減して
インク滴吐出特性のバラツキを少なくできる。

【００６７】この場合、各チャンネルのパターンの静電
容量が５０ｐＦを越えないようにすることで、静電容量
の小さな静電アクチュエータ及びこれを含むインクジェ
ットヘッドに対する駆動波形への影響を低減することが
できるので好ましい。また、各チャンネル間のパターン
の静電容量の差を２５ｐＦ未満にすることで、各チャン
ネル間における駆動波形の遅れのバラツキを低減するこ
とができ、より好ましくは各チャンネル間のパターンの
静電容量の差が１０ｐＦを越えないようにすることであ
る。

【００６８】次に、ＦＰＣ６１のパターンＰの他の例に
ついて図１１を参照して説明する。この例のＦＰＣ６１
のパターンＰは、中央部から両端部に向かってパターン
部分Ｐ２の幅が順次段階的（この例では５段階）に幅が
狭くなるパターン９３、９４、９５、９６、９７を形成
している。

【００６９】このように各チャンネルでパターンの幅を
更に細かく異ならせることにより、各チャンネル間の静
電容量の差を更に小さくすることができる。さらに、全
ての電極５５（チャンネル）についてパターン幅を異な
らせることにより、より細かく静電容量を設定すること
ができ、チャンネル間の静電容量の差を一層小さくする
ことが可能である。

【００７０】このとき、パターンの面積が、全てのチャ
ンネルでほぼ同じになるようにパターン幅を調節するこ
とで、全てのチャンネルで、ほぼ同じ静電容量が実現で
き、駆動パルスの立ち上り時間、立ち下がり時間のバラ
ツキをほぼ同じにすることができ、インク滴吐出特性の
バラツキを極めて低減することができる。

【００７１】次に、ＦＰＣ６１のパターンＰの更に他の
例について図１２を参照して説明する。この例のＦＰＣ
６１の各パターンＰは、細い（幅狭い）パターン部分Ｐ
１とそれよりも太い（幅広い）パターン部分Ｐ２で形成
し、この太いパターン部分Ｐ２の長さを１又は複数のチ
ャンネル毎に異ならせたものである。この例では、中央
部のチャンネルから両端部のチャンネルに向かって順次
段階的（この例は９段階）太いパターン部分Ｐ２の長さ
が短くなるパターン１０１〜１０９を形成している。

【００７２】このように、パターンＰの太いパターン部
分Ｐ２の長さを異ならせることによって、各パターンＰ
の静電容量を調節することができる。太いパターン部分
Ｐ２の長さで調節するのは、細いパターン部分Ｐ１より
も静電容量の変化に対する寄与率が高いためである。

【００７３】具体的に、パターンＰの太いパターン部分
Ｐ２の長さをチャンネルによって２種類（２段階）に異
ならせたＦＰＣ６１を用いて、ヘッド４０は実装し、ド
ライバＩＣ６０を実装せずに、ＦＰＣ６１のパッド部に
おける静電容量を、インピーダンスアナライザにより測
定したところ、図１３（ａ）に示すような結果が得られ
た。同様にして、パターン幅が同じ（全て幅４０μｍ）
従前ＦＰＣを用いてパッド部における静電容量を、イン
ピーダンスアナライザにより測定したところ、同図
（ｂ）に示すような結果が得られた。

【００７４】これらの測定結果から分かるように、全て
のパターンのパターン幅が同じ従前のＦＰＣを用いた場
合には、同図（ｂ）に示すように、静電容量は両端で最
大値４０ｐＦ、中央で最小値１５ｐＦとなって、その差
が２５ｐＦある。これに対し、この例に係るＦＰＣ６１
を用いた場合には、同図（ａ）に示すように、静電容量
は両端で最大値４０ｐＦであるが、中央部で最小値３６
ｐＦであって、その差は４ｐＦとなり、各チャンネル間
における静電容量のバラツキが一段と小さくなる。

【００７５】なお、上記実施形態においては、振動板の
変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイドシュー
タタイプのインクジェットヘッドを例として説明した
が、振動板の変位方向とインク滴吐出方向が直交する方
向になるエッジシュータタイプのインクジェットヘッド
においても適用することができる。また、静電型アクチ
ュエータとしてインクジェットヘッドのアクチュエータ
部を構成する場合を例に説明したが、マイクロポンプ、
マイクロモータなどのアクチュエータ部を構成する場合
にも同様に適用することができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェット記録装置によれば、プリント基板は少なくと
も２種類の幅を有する少なくとも１つのパターンを有し
ている構成としたので、各チャンネルの配線パターンの
静電容量のバラツキが小さくなり、駆動波形のバラツキ
が低減してインク滴吐出特性が略一定となり、画像品質
が向上する。

【００７７】ここで、プリント基板はチャンネル間で幅
が異なるパターンを有していることで、各チャンネルの
静電容量のバラツキを更に低減することができる。ま
た、プリント基板はチャンネル毎に幅の異なる部分があ
るパターンを有していることで、各チャンネルの静電容
量のバラツキをより一層低減することができる。さら
に、プリント基板はチャンネル間で略同じ幅の部分の長
さが異なるパターンを有していることで、各チャンネル
の静電容量のバラツキを更に低減することができる。さ
らにまた、プリント基板の各チャンネルのパターンは面
積が略同じであることで、各チャンネルの静電容量のバ
ラツキを更に低減することができる。

【００７８】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、プリント基板の各パターンをインクジェットヘッ
ドに接続したときの各パターンの静電容量が略同じであ
る構成としたので、駆動波形のバラツキが低減してイン
ク滴吐出特性が略一定となり、画像品質が向上する。

【００７９】ここで、各パターンの静電容量が５０ｐＦ
を越えないことで、特にヘッドの静電容量が１００ｐＦ
以下の場合にパターンの静電容量が駆動波形に与える影
響を低減することができる。また、各パターンの静電容
量の差を２５ｐＦ未満とすることにより、駆動波形のバ
ラツキが十分に低減する。さらに、インクジェットヘッ
ドの振動板と電極との間の静電容量が１００ｐＦ以下で
あることで、インク滴吐出特性を確保した微小ギャップ
を形成できる。

【００８０】本発明に係る静電アクチュエータの駆動装
置によれば、プリント基板の各パターンを静電アクチュ
エータに接続したときの各パターンの静電容量の差が２
５ｐＦ未満である構成としたので、各チャンネルにおけ
る駆動波形のバラツキが低減して、安定した駆動を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図

【図２】同機構部の側面説明図

【図３】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図

【図４】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図

【図５】図４の要部拡大説明図

【図６】同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図

【図７】ＦＰＣとインクジェットヘッドの接続方法の一
例を説明する説明図

【図８】同インクジェット記録装置におけるＦＰＣのパ
ターンの一例を説明する説明図

【図９】ドライバＩＣ出力端子側から見た等価回路を説
明する説明図

【図１０】図８のＦＰＣにおける静電容量の一定化の説
明に供する説明図

【図１１】同インクジェット記録装置におけるＦＰＣの
パターンの他の例を説明する説明図

【図１２】同インクジェット記録装置におけるＦＰＣの
パターンの更に他の例を説明する説明図

【図１３】図１２のＦＰＣにおける静電容量の一定化の
説明に供する説明図

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…ヘッド、２４…搬送ローラ、
３３…排紙ローラ、４０…インクジェットヘッド、４１
…流路基板、４２…電極基板、４３…ノズル板、４４…
ノズル、４６…液室、４７…流体抵抗部、４８…共通流
路液室、４９…濡れ性改善層、５０…振動板、５５…電
極、６０…ドライバＩＣ、６１…ＦＰＣ、Ｐ…パター
ン、９１、９２、１０１〜１１０…パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルが連通する液室の壁面の一部を形
成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、
前記振動板と電極との間に駆動波形を印加して前記振動
板を静電気力で変形変位させて前記ノズルからインク滴
を吐出するインクジェットヘッドを備え、このインクジ
ェットヘッドと前記駆動波形を印加する駆動回路とをプ
リント基板に形成した各パターンを介して接続したイン
クジェット記録装置において、前記プリント基板は少な
くとも２種類の幅を有する少なくとも１つのパターンを
有していることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、前記プリント基板はチャンネル間で幅が異
なるパターンを有していることを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のインクジェット
記録装置において、前記プリント基板はチャンネル毎に
幅の異なる部分があるパターンを有していることを特徴
とするインクジェット記録装置。
【請求項４】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、前記プリント基板はチャンネル間で略同じ
幅の部分の長さが異なるパターンを有していることを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記プリント基板の各チ
ャンネルのパターンは面積が略同じであることを特徴と
するインクジェット記録装置。
【請求項６】ノズルが連通する液室の壁面の一部を形
成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、
前記振動板と電極との間に駆動波形を印加して前記振動
板を静電気力で変形変位させて前記ノズルからインク滴
を吐出するインクジェットヘッドを備え、このインクジ
ェットヘッドと前記駆動波形を印加する駆動回路とをプ
リント基板のパターンを介して接続したインクジェット
記録装置において、前記プリント基板の各パターンを前
記インクジェットヘッドに接続したときの各パターンの
静電容量が略同じであることを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。
【請求項７】請求項５に記載のインクジェット記録装
置において、前記各パターンの静電容量が５０ｐＦを越
えないことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】請求項５又は６に記載のインクジェット
記録装置において、前記各パターンの静電容量の差が２
５ｐＦ未満であることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項９】請求項５乃至８のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記インクジェットヘッ
ドの振動板と電極との間の静電容量が１００ｐＦ以下で
あることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】振動板とこれに対向する電極とを備
え、前記振動板と電極との間に駆動波形を印加して前記
振動板を静電気力で変形変位させる静電アクチュエータ
と前記駆動波形を印加する駆動回路とをプリント基板の
パターンを介して接続した静電アクチュエータの駆動装
置において、前記プリント基板の各パターンを前記静電
アクチュエータに接続したときの各パターンの静電容量
の差が２５ｐＦ未満であることを特徴とする静電アクチ
ュエータの駆動装置。