JP2004074428A

JP2004074428A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2004074428A
Application number: JP2002233766A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Miyata; 宮田　佳直
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】低コストで印刷品質及び印刷速度を向上でき且つヘッドの小型化を図ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】各圧電素子と個別に接続される複数の出力端子が長手方向に亘って並設され且つ外部配線１３０から入力される圧電素子の列全体に対応する所定の制御信号が長手方向一方側の出力端子からその他方側の出力端子に向かって順々に制御データとしてセットされる一種類の駆動ＩＣ１１０を隣接する圧電素子の列の一方側の列に沿って一つ以上配置し、他方側の列には、前記駆動ＩＣと同一のものを長手方向逆向きに配置し、且つ長手方向逆向きに配置した駆動ＩＣ１１０には、接合基板３０上又は接合基板３０に外部配線１３０を介して接続される配線基板１４０上に設けられた所定の制御信号の各圧電素子３００に対応する制御データの順番を逆向きに反転させる信号制御回路デバイス２００から各圧電素子３００に対応する制御データの順番を反転した制御信号が入力されるようにした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給された液体を圧電素子の変形により加圧することによって、ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、液体としてインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドには、前述したように圧力発生室内に駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線等の発熱素子を設け、この発熱素子の発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出させるものと、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のものに大別される。
【０００４】
また、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子を軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００５】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００６】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００７】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【０００８】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００９】
そして、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、薄膜で形成された圧電素子を用いることにより、印刷品質及び印刷速度を向上することができるが、近年、印刷品質及び印刷速度のさらなる向上が望まれている。
【００１０】
このような要望には、圧電素子（圧力発生室）の列を複数設けることによって応えることはできるが、一つの駆動ＩＣで全ての圧電素子を駆動しようとすると、各圧電素子と駆動ＩＣとを接続する接続用配線を形成するためのスペースを各圧電素子の列毎に確保する必要があり、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【００１１】
このような問題を解決するために、各圧電素子の列に対応してそれぞれ駆動ＩＣを設け、これらの駆動ＩＣの間の領域で、各圧電素子と駆動ＩＣとを接続する構造が提案されている。このような構造とすることにより、接続用配線を形成するためのスペースを縮小でき、ヘッドの大きさを比較的小さく抑えることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各圧電素子の列に対応して設けられた駆動ＩＣのそれぞれには、圧電素子の列の一方の端部で接続された外部配線から駆動信号が入力されるため、同一の駆動ＩＣを複数用いようとすると、駆動信号の調整が煩雑化するという問題がある。
【００１３】
具体的には、上述した構成とした場合、各圧電素子の列に対応する駆動ＩＣを回転対称となるように、すなわち、長手方向逆向きに配置する必要があるため、例えば、駆動信号に含まれるシリアル信号等の制御信号は、各駆動ＩＣ毎に順番を入れ替える必要があり、例えば、インクジェット式記録装置側で各駆動ＩＣ毎に入力する制御信号を調整した後にその制御信号をインクジェット式記録ヘッド内の各駆動ＩＣに送信しようとすると、インクジェット式記録装置側での信号調整が煩雑化してしまう。
【００１４】
また、設計の異なる２種類の駆動ＩＣを形成し、各圧電素子毎に異なる駆動ＩＣを用いることにより、駆動信号の調整は容易となるが、コストが大幅に増加するという問題がある。
【００１５】
なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑み、低コストで印刷品質及び印刷速度を向上でき且つヘッドの小型化を図ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して各圧力発生室に対応して設けられる圧電素子と、前記流路形成基板の前記振動板側に接合される接合基板とを具備し、前記流路形成基板には、前記圧力発生室をその幅方向に複数並設した当該圧力発生室の列が複数列設けられると共に前記圧力発生室の列に対応して前記圧電素子の列が複数列設けられる一方、前記接合基板上には、前記圧電素子を駆動するための駆動ＩＣが複数搭載される液体噴射ヘッドにおいて、各圧電素子と個別に接続される複数の出力端子が長手方向に亘って並設され且つ外部配線から入力される前記圧電素子の列全体に対応する所定の制御信号が長手方向一方側の前記出力端子からその他方側の出力端子に向かって順々に制御データとしてセットされる一種類の駆動ＩＣを隣接する圧電素子の列の一方側の列に沿って一つ以上配置し、他方側の列には、前記駆動ＩＣと同一のものを長手方向逆向きに配置し、且つ当該長手方向逆向きに配置した駆動ＩＣには、前記所定の制御信号の各圧電素子に対応する前記制御データの順番を逆向きに反転させる信号制御回路デバイスから各圧電素子に対応する前記制御データの順番を反転した制御信号が入力されるようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１８】
かかる第１の態様では、各圧電素子の列に対応してそれぞれ駆動ＩＣを設け、これらの駆動ＩＣの間の領域で各圧電素子と駆動ＩＣとを接続する構造とし、且つ信号制御回路デバイスを設けることにより、同一の駆動ＩＣを用いることができる。このため、コストを大幅に削減することができる。また、印刷品質及び印刷速度を向上でき且つヘッドの小型化を図ることができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記駆動ＩＣがシリアルパラレル変換型のドライバＩＣであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２０】
かかる第２の態様では、各圧電素子がシリアルパラレル変換型のドライバＩＣによって駆動される。
【００２１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記圧電素子の列間では、各圧電素子の列に対応して配置された駆動ＩＣと各圧電素子とが個別に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２２】
かかる第３の態様では、各圧電素子の列間で対応する駆動ＩＣの出力端子と圧電素子とを接続するようにしたので、各駆動ＩＣ同士が回転対称となり、ヘッドの小型化を図ることができる。
【００２３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記外部配線は、前記駆動ＩＣの長手方向一端部側の前記接合基板上に配線パターンを介して接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２４】
かかる第４の態様では、外部配線が片側で接続される構造となるため、ヘッドの小型化を図ることができる。
【００２５】
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記外部配線は、前記駆動ＩＣの長手方向両端部側の前記接合基板上に配線パターンを介してそれぞれ接続されており、当該外部配線の一方側からは高電圧回路に関わる信号が入力されると共に他方側からは低電圧回路に関わる信号が入力されるようになっていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２６】
かかる第５の態様では、高電圧回路に関わる信号と低電圧回路に関わる信号とを接合基板の長手方向端部側からそれぞれ別々に供給するようにしたので、ノイズを防止することができる。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２８】
かかる第６の態様では、高密度のノズル開口を有する液体噴射ヘッドを大量に且つ比較的容易に製造することができる。
【００２９】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３０】
かかる第７の態様では、印刷品質を向上すると共に、小型化された液体噴射装置を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図２は、図１の概略平面図及び断面図であり、図３は、駆動ＩＣと接続配線との接続状態を示す図である。
【００３３】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方面側には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３４】
この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向に複数並設されている。また、この圧力発生室１２の列は、圧力発生室１２の長手方向に複数列、例えば、本実施形態では、２列並設されている。そして、これら各圧力発生室１２の列の並び方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３５】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３６】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００３７】
このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室１２の配列密度が、例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度であれば、流路形成基板１０の厚さは、２２０μｍ程度であればよいが、例えば、２００ｄｐｉ以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは１００μｍ以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３８】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^−６／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。
【００３９】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００４０】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００４１】
そして、このような圧電素子３００は、本実施形態では、各圧力発生室１２に対応してそれぞれ設けられているため、上述した各圧力発生室１２の列に対応して圧電素子３００の列が２列並設されている。
【００４２】
なお、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出されて各圧電素子３００の列間に対向する領域の弾性膜５０上まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００４３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００を密封可能な圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が接合されている。また、この封止基板３０には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられている。リザーバ部３２は、本実施形態では、封止基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述したように、流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。
【００４４】
このようなリザーバ形成基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４５】
また、封止基板３０の略中央部、すなわち、圧力発生室１２の列間に対向する領域には、封止基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の先端部近傍がこの貫通孔３３内で露出され、後述する駆動ＩＣ１１０とボンディングワイヤからなる駆動配線１１１によって接続されている。
【００４６】
さらに、封止基板３０の圧電素子保持部３１とは反対側には、貫通孔３３を囲むように配線パターン１２０が設けられている。このような封止基板３０の一端部に延設された配線パターン１２０には、例えば、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）等の外部配線１３０を介して配線基板１４０が接続されている。この配線基板１４０には、例えば、外部からコネクタ（図示なし）が接続され、パソコン等の外部端末からコネクタを介して印刷データが入力されるようになっている。そして、このような配線基板１４０では、印刷データを駆動信号に変換し、その変換した駆動信号を外部配線１３０を介して封止基板３０上の各駆動ＩＣ１１０に入力するようになっている。
【００４７】
また、このような配線基板１４０上には、本実施形態では、後述する信号制御回路デバイス２００が設けられている。そして、配線基板１４０内で印刷データを変換した駆動信号は、信号制御回路デバイス２００を介して封止基板３０上の配線パターン１２０に供給され、更に、各駆動ＩＣ１１０に入力されるようになっている。
【００４８】
また、このような封止基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための複数の駆動ＩＣ１１０（第１の駆動ＩＣ１１０Ａ，第２の駆動ＩＣ１１０Ｂ）が搭載されている。
【００４９】
具体的には、封止基板３０の配線パターン１２０上には、シリアルパラレル変換型のドライバＩＣである第１の駆動ＩＣ１１０Ａ及び第２の駆動ＩＣ１１０Ｂが、圧電素子３００の列の一方側（図３中左側）の列に沿って所定間隔で配置されている。また、他方側（図３中右側）の列には、一方側の列と同じの第１及び第２の駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂが長手方向逆向きに配置されている。
【００５０】
また、これら各駆動ＩＣ１１０は、ボンディングワイヤからなる入力配線１１４によって配線パターン１２０に接続されている。そして、この配線パターン１２０からは、外部配線１３０から供給された、例えば、駆動電圧や駆動信号等が入力配線１１４を介して各駆動ＩＣ１１０に供給されるようになっている。
【００５１】
具体的には、図３に示すように、第１及び第２の駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂ上には、各圧電素子３００を駆動するための所定の駆動電圧が入力される複数の駆動電圧供給パッド１１２が長手方向に亘って所定間隔で配設されている。また、これら各駆動電圧供給パッド１１２は、隣接する駆動電圧供給パッド１１２同士がボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１１３によって接続されている。そして、並設された両端の各駆動電圧供給パッド１１２は、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる入力配線１１４によって各駆動ＩＣ１１０毎に配線パターン１２０に接続されている。
【００５２】
したがって、外部配線１３０から入力された駆動電圧は、各駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って延設されている配線パターン１２０を介して、その長手方向両端部側から各駆動ＩＣ１１０にそれぞれ供給されるようになっている。
【００５３】
また、第１及び第２の駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂの長手方向一端部には、駆動信号が入力される入力端子である複数の信号入力パッド１１５がそれぞれ配設され、これら各信号入力パッド１１５は、入力配線１１４によって配線パターン１２０と接続されている。すなわち、所定の駆動信号は、各駆動ＩＣ１１０の長手方向両端部側から信号入力パッド１１５を介して入力されるようになっている。
【００５４】
さらに、各駆動ＩＣ１１０の長手方向他端部近傍には、信号入力パッド１１５を介して入力された駆動信号の一部が出力される複数の信号出力パッド１１６がそれぞれ配設されている。また、各駆動ＩＣ１１０の長手方向他端部側には、信号出力パッド１１６に隣接して駆動信号の一部が入力される信号入力パッド１１５が設けられている。そして、この第１の駆動ＩＣ１１０Ａに設けられた信号出力パッド１１６と、圧電素子３００の列に沿って隣接する第２の駆動ＩＣ１１０Ｂの信号入力パッド１１５とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる連結配線１１７を介して接続されている。
【００５５】
したがって、第１の駆動ＩＣ１１０Ａには、外部配線１３０に接続された配線パターン１２０から入力配線１１４を介して所定の駆動信号が入力されるようになっており、第２の駆動ＩＣ１１０Ｂには、第１の駆動ＩＣ１１０Ａに入力された駆動信号の一部が連結配線１１７を介して入力され、その他の駆動信号は、長手方向両側で入力配線１１４を介して入力されるようになっている。
【００５６】
また、各駆動ＩＣ１１０上には、その幅方向一端部、例えば、本実施形態では、各圧電素子３００の列間側の端部近傍に、各圧電素子３００と個別に接続される複数の出力端子である駆動信号出力パッド１１８が長手方向に亘って並設されている。すなわち、駆動信号出力パッド１１８は、各圧電素子３００の列に沿って圧電素子３００の数と同数設けられており、外部配線１３０側から各圧電素子３００の並設方向に亘って並設されている。このような駆動信号出力パッド１１８は、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる駆動配線１１１によって、各圧電素子３００の上電極膜８０から延設されて貫通孔３３内に露出したリード電極９０と接続されている。そして、各圧電素子３００には、対応する駆動ＩＣ１１０から駆動信号出力パッド１１８を介して所定の駆動信号が入力されるようになっている。
【００５７】
このように、本実施形態では、第１の駆動ＩＣ１１０Ａと第２の駆動ＩＣ１１０Ｂとは実質的に同一のものである。また、貫通孔３３の両側に配置された第１及び第２の駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂの各列は、上述したように、基本的には同じ構成である。そして、各圧電素子３００の列間では、各圧電素子３００の列に対応して配置された駆動ＩＣ１１０と各圧電素子３００とが個別に接続されている。したがって、このような各駆動ＩＣ１１０の列同士は、回転対称の位置関係となっている。すなわち、一方側の駆動ＩＣ１１０列を基準とすると、他方側の駆動ＩＣ１１０列が長手方向逆向きに配置されている。
【００５８】
そして、外部から供給された駆動信号等は、配線基板１４０上に設けられた信号制御回路デバイス２００を介して、例えば、本実施形態では、図３中左側に配置されたの一方側の第１の駆動ＩＣ１１０Ａに供給された後、この第１の駆動ＩＣ１１０Ａと圧電素子３００の列に沿って隣接する第２の駆動ＩＣ１１０Ｂに入力され、続いて、図３中右側に配置された他方側の第１の駆動ＩＣ１１０Ａ及び第２の駆動ＩＣ１１０Ｂに供給されるようになっている。
【００５９】
ここで、信号制御回路デバイス２００は、配線基板１４０上に設けられたゲートアレイ等の論理回路であり、駆動信号に含まれる制御信号の各圧電素子３００に対応する制御データの順番を逆方向に反転させるものである。そして、このような信号制御回路デバイス２００は、本実施形態では、一方側（図３中左側）の各駆動ＩＣ１１０に駆動信号の一部である所定の制御信号を入力すると共に、この一方側の各駆動ＩＣ１１０に入力された制御信号の各圧電素子３００に対応する制御データの順番を逆方向に反転した制御信号を他方側（図３中右側）の各駆動ＩＣ１１０に入力するようになっている。
【００６０】
すなわち、本実施形態では、同一の制御信号が信号制御回路デバイス２００に入力されると、この信号制御回路デバイス２００は、一方側の各駆動ＩＣ１１０に所定の制御信号を入力し、続いて、他方側の各駆動ＩＣ１１０に一方側の各駆動ＩＣ１１０に入力された制御信号の各圧電素子３００に対応する制御データの順番を反転した制御信号を入力する。これにより、一方側の各駆動ＩＣ１１０の制御データと、他方側の各駆動ＩＣ１１０の制御データとの配列を同一とすることができる。
【００６１】
なお、本発明でいう駆動信号とは、例えば、駆動電源信号（ＶＤＤ）及びグランド信号（ＧＮＤ）等の駆動ＩＣを駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）、あるいはクロック信号（ＳＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＡＴ）等の各種制御系信号を含む。このような駆動信号は、各駆動ＩＣ１１０に入力されると、例えば、印刷データに基づいて選択された所定の圧電素子３００に印加されるようになっている。なお、図３では、配線パターン１２０のレイアウトや各種パッドの数等を一部省略しているため、実際とは異なっている。
【００６２】
また、本発明でいう制御データとは、各圧電素子３００の駆動を制御するデータであり、例えば、印刷データに基づいて各圧電素子３００に対して駆動信号を選択的に供給するためのデータである。
【００６３】
ここで、図４を参照して、信号制御回路デバイス２００から入力された制御データを各圧電素子３００に対応してセットするセット順番について説明する。なお、図４は、制御データのセット順番を説明する図である。
【００６４】
図４に示すように、制御データは、一方側（図４中左側）の各駆動ＩＣ１１０に入力される制御データＡと、他方側（図４中右側）の各駆動ＩＣ１１０に入力される制御データＢとからなる。そして、この制御データＢは、上述したように、信号制御回路デバイス２００によって制御データＡの順番を逆方向に反転したデータである。
【００６５】
例えば、圧電素子３００が一列で３６０個（３６０ｄｐｉ）ある場合には、制御データＡは、データ１、データ２、データ３、・・・データ３５８、データ３５９、データ３６０の順番に並んだデータである。一方、制御データＢは、制御データＡの順番を反転したデータ、すなわち、データ３６０、データ３５９、データ３５８・・・データ３、データ２、データ１の順番に並んだデータである。
【００６６】
このような制御データは、一方側の各駆動ＩＣ１１０から他方側の各駆動ＩＣ１１０に順々に入力されると、制御データＢが他方側の各駆動ＩＣ１１０内にある各圧電素子３００に対応した３６０個のセット領域ａに外部配線１３０側、すなわち、第２の駆動ＩＣ１１０Ｂから第１の駆動ＩＣ１１０Ａに向かって順番にセットされ、続いて、制御データＡが各駆動ＩＣ１１０内にある３６０個のセット領域ａに第２の駆動ＩＣ１１０Ｂから第１の駆動ＩＣ１１０Ａに向かって順番にセットされる。すなわち、制御データは、制御データの入力方向とは逆方向に向かって各駆動ＩＣ１１０内のセット領域ａに順番にセットされる。これにより、一方側の各駆動ＩＣ１１０のデータ配列と、他方側の各駆動ＩＣ１１０のデータ配列が同一となる。
【００６７】
このように、本実施形態では、各圧電素子３００の列に対応してそれぞれ駆動ＩＣ１１０を設け、これらの駆動ＩＣ１１０の間の領域で各圧電素子３００と駆動ＩＣ１１０とを接続する構造とし且つ各圧電素子３００の列に対応する駆動ＩＣ１１０を回転対称となるように配置し、配線基板１４０上に信号制御回路デバイス２００を設けるようにしたので、同じ駆動ＩＣ１１０を用いることができる。したがって、コストを大幅に削減することができる。また、インクジェット式記録装置側から駆動ＩＣ１１０に駆動信号方向を指定する信号を別途入力しなくてもよく、これにより、インクジェット式記録装置側の信号調整が不要となる。
【００６８】
また、本実施形態では、各接続用の配線を形成するためのスペースを縮小でき、ヘッドの大きさを比較的小さく抑えることができる。
【００６９】
さらに、駆動ＩＣ１１０の内部にＤＩＲ端子（データセット方向制御端子）を設けず、その代わりに、封止基板３０上に信号制御回路デバイス２００を設けるようにしたので、駆動ＩＣ１１０自体の大きさが実質的に小さくなり、比較的容易にヘッドの小型化を図ることができる。
【００７０】
また、圧電素子３００の列を複数列設けることができるため、大幅なコストアップを抑えて、多ノズル化、例えば、一列当たりのノズル開口２１数を３６０個程度としたインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００７１】
したがって、低コストで印刷品質及び印刷速度を向上でき、且つヘッドの小型化を比較的容易に図ることができる。
【００７２】
なお、図１及び図２に示すように、上述した第１及び第２の駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂが搭載された封止基板３０上には、さらに、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００７３】
また、図示しないが、封止基板３０及びコンプライアンス基板４０には、リザーバ１００と外部とを連通するインク導入口が形成されており、このインク導入口からリザーバ１００内にインクが供給される。
【００７４】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０Ａ，１１０Ｂによって、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０とに駆動電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００７５】
（他の実施形態）
以上、本発明について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
例えば、上述の実施形態では、各圧力発生室の列に対向する領域に、２つの駆動ＩＣをそれぞれ併設するようにしたが、勿論、３つ以上の駆動ＩＣを並設するようにしてもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、各駆動ＩＣ１１０の長手方向両端部側から圧電素子３００を駆動するための駆動電圧が入力されるようにしたが、勿論、駆動ＩＣ１１０の長手方向の何れか一端側のみから入力されるようにしてもよい。
【００７８】
さらに、上述した実施形態では、外部配線１３０を封止基板３０の長手方向一端部近傍に延設された配線パターン１２０に接続するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、封止基板の長手方向両側にそれぞれ外部配線を接続して、一方側の外部配線から高電圧回路に関わる信号を入力するようにし、他方側の外部配線から低電圧回路に関わる信号を入力するようにしてもよい。これにより、ノイズを防止することができる。
【００７９】
さらには、上述した実施形態では、各圧電素子３００の列を２列設けるようにしたが、これに限定されず、圧電素子の列を３列以上設けるようにしてもよい。もちろん、駆動ＩＣは、３列以上の圧電素子の列に対応して配置すればよい。
【００８０】
また、上述した実施形態では、信号調整回路デバイス２００を配線基板１４０上に設けたが、これに限定されず、例えば、各駆動ＩＣが搭載された封止基板上に信号調整回路デバイスを設けるようにしてもよい。このような構成としても、同一の駆動ＩＣを用いることができ、上述した実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
さらに、例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される圧膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００８２】
そして、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図５は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００８３】
図５に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００８４】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００８５】
また、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、各圧電素子の列に対応してそれぞれ駆動ＩＣを設けると共に、各圧電素子の列に対応する駆動ＩＣを回転対称となるように配置し、隣接する一方側の駆動ＩＣに入力した制御信号を信号制御回路デバイスによって反転させて他方側の駆動ＩＣに入力するようにしたので、同一の駆動ＩＣを用いて複数列の圧電素子を駆動することができる。したがって、本発明では、低コストで印刷品質及び印刷速度を向上でき、且つヘッドの小型化を比較的容易に図ることができる。
【００８７】
さらに、駆動ＩＣの間の領域で各圧電素子と駆動ＩＣとを接続する構造としたので、各接続用の配線を形成するためのスペースを縮小でき、ヘッドの大きさを比較的小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る駆動ＩＣと接続配線との接続状態を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る制御データのセット順番を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１０　流路形成基板
１２　圧力発生室
２０　ノズルプレート
２１　ノズル開口
３０　封止基板
３１　圧電素子保持部
３２　リザーバ部
３２　圧電素子保持部
４０　コンプライアンス基板
６０　下電極膜
７０　圧電体層
８０　上電極膜
９０　リード電極
１００　リザーバ
１１０Ａ　第１の駆動ＩＣ
１１０Ｂ　第２の駆動ＩＣ
１１１　駆動配線
１１２　駆動電圧供給パッド
１１３　接続配線
１１４　入力配線
１１５　信号入力パッド
１１６　信号出力パッド
１１７　連結配線
１１８　駆動信号出力パッド
１２０　配線パターン
１３０　外部配線
３００　圧電素子

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して各圧力発生室に対応して設けられる圧電素子と、前記流路形成基板の前記振動板側に接合される接合基板とを具備し、前記流路形成基板には、前記圧力発生室をその幅方向に複数並設した当該圧力発生室の列が複数列設けられると共に前記圧力発生室の列に対応して前記圧電素子の列が複数列設けられる一方、前記接合基板上には、前記圧電素子を駆動するための駆動ＩＣが複数搭載される液体噴射ヘッドにおいて、
各圧電素子と個別に接続される複数の出力端子が長手方向に亘って並設され且つ外部配線から入力される前記圧電素子の列全体に対応する所定の制御信号が長手方向一方側の前記出力端子からその他方側の出力端子に向かって順々に制御データとしてセットされる一種類の駆動ＩＣを隣接する圧電素子の列の一方側の列に沿って一つ以上配置し、他方側の列には、前記駆動ＩＣと同一のものを長手方向逆向きに配置し、且つ当該長手方向逆向きに配置した駆動ＩＣには、前記所定の制御信号の各圧電素子に対応する前記制御データの順番を逆向きに反転させる信号制御回路デバイスから各圧電素子に対応する前記制御データの順番を反転した制御信号が入力されるようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１において、前記駆動ＩＣがシリアルパラレル変換型のドライバＩＣであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１又は２において、前記圧電素子の列間では、各圧電素子の列に対応して配置された駆動ＩＣと各圧電素子とが個別に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記外部配線は、前記駆動ＩＣの長手方向一端部側の前記接合基板上に配線パターンを介して接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記外部配線は、前記駆動ＩＣの長手方向両端部側の前記接合基板上に配線パターンを介してそれぞれ接続されており、当該外部配線の一方側からは高電圧回路に関わる信号が入力されると共に他方側からは低電圧回路に関わる信号が入力されるようになっていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜５の何れかにおいて、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜６の何れかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。