JP2009255561A - 液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の駆動ＩＣの特性に個体差があっても、或いは、配線長さの違い等に起因して駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じている場合でも、液滴の着弾位置ずれが目立ち難いようにすることのできる、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】液滴吐出ヘッドでは、同色の液滴を吐出する複数のノズル８５に対応する全ての個別電極接続ランド６０を該個別電極接続ランド６０に対応するノズル８５がノズル列方向Ｘに並ぶ順番に従って「同色ノズル位置順」に並べてみたときに、該接続ランドに電気的に接続された駆動ＩＣ６６，６７が一方から他方に切り替わる「駆動ＩＣ切替箇所」が該接続ランドの並びの中に複数個所存在している。
【選択図】図８

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド及び、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置の１つとしてのインクジェットプリンタは、液滴吐出ヘッドを備えている。液滴吐出ヘッドは、液タンクから供給された液体を複数の圧力室に分配し、全圧力室の中から一又は複数の圧力室に対してパルス状の圧力を付与することにより、圧力が付与された圧力室と連通しているノズルから液滴を吐出するものである。ここで、圧力室に圧力を付与するための手段の１つとして、圧電アクチュエータがある。

圧電アクチュエータは、例えば、特許文献１に示されるように、各圧力室に対向して配置された個別電極と、複数の圧力室に跨って形成された共通電極と、前記個別電極及び前記共通電極で挟まれた圧電セラミックスから成る圧電層とを備え、圧力室の上壁を形成するように液滴吐出ヘッドに備えられたものが知られている。このような圧電アクチュエータにおいて、個別電極、共通電極、並びに前記個別電極及び前記共通電極に挟まれた圧電層の部分は、圧力室に液滴吐出圧を付与するエネルギー発生部となっている。そして、各エネルギー発生部において、個別電極が駆動ＩＣから駆動信号（駆動電圧）の供給を受けて該個別電極と共通電極との間に所定の電位差が生じると、圧電層がいわゆる圧電縦効果により積層方向に伸縮することにより圧力室内の容積が変動し、圧力室に液滴吐出圧が付与される。

前記駆動ＩＣは、各個別電極の電極端子に対応して配置された個別電極接続ランドを備えた配線板に実装されている。この配線板には前記個別電極接続ランドと前記駆動ＩＣの出力側とを結ぶ導線（信号線）などが配線されている。

ところで、近年では、インクジェットプリンタに関して、小型化、高解像度化、及び高速化の要望がある。これに応えるために、液滴吐出ヘッドのノズル数を増やして高密度化することで、高解像度化及び高速化を実現している。このため、液滴吐出ヘッドでは、各ノズルに対応するエネルギー発生部の数が増加し、これに伴って各個別電極の接続端子並びに配線板の個別電極接続ランドの数も増加し、配線板上の配線数が増加している。しかしながら、大型化することなく、１枚の配線板上に１方向に引き出された複数の配線を高密度に形成するには限度がある。そこで、特許文献２に記載のインクジェットヘッドでは、配線板上に２つの駆動ＩＣを備えて、１枚の配線板上で２方向に配線を引き出すようにして、配線板の大型化と配線の過密とを回避している。

特開２００３−１５９７９５号公報 特開２００６−６２２１１号公報

特許文献２に記載のインクジェットヘッドのように、液滴吐出ヘッドに２つの駆動ＩＣを備える場合、例えば、図１３の配線板上の駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの参考例に示すように、配線板が備える複数の個別電極接続ランドを単純に二つに分けて、各個別電極接続ランドといずれか近い方の駆動ＩＣとを配線で接続することができる。

ところが、図１４（ａ）の駆動ＩＣの駆動電圧の出力波形に示されるように、駆動ＩＣから個別電極に付与される駆動信号波形のTr／Tf特性（立ち上がりTr／立ち下がりTf特性）には個体差があり、複数の駆動ＩＣからの信号出力のTr／Tf特性を完全に一致させることは困難である。このことから、図１４（ｂ）のノズルからの吐出速度と駆動ＩＣのTr／Tf特性との関係に示されるように、相互に異なる駆動ＩＣに接続されたノズル間で液滴の吐出タイミング（吐出速度）がずれてしまう。

また、駆動ＩＣにおいては、駆動信号波形を生成する過程において熱が発生し、当該熱が導線（信号線）及び個別電極接続ランド等を介してエネルギー発生部に伝わるため、駆動ＩＣからエネルギー発生部までの導線（信号線）の長さが短ければ、エネルギー発生部に伝わる熱量が大きくなり、導線（信号線）の長さが長ければ、エネルギー発生部に伝わる熱量が小さくなる。さらに、当該導線（信号線）の長さが短ければ、その電気抵抗が小さくなり、当該導線（信号線）の長さが長ければ、その電気抵抗（以下、「配線抵抗」という。）が大きくなる。このため、個々のエネルギー発生部間に温度差及び配線抵抗差が生じるとともに、当該温度差と配線抵抗差とに起因して駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じ、温度差及び配線抵抗差が生じているエネルギー発生部のそれぞれに対応するノズル間で液滴の吐出タイミング（吐出速度）がずれてしまう。

この結果、同一色の液滴を吐出するノズルからの液滴の着弾位置がずれてしまうことがあり、この場合、図１５の「図１３の配線パターンを備えた液滴吐出ヘッドで印字した直線の拡大図」に示されるように、直線を印字したときに一際目立つ段差が現れてしまう。

そこで、以下に示す本発明では、複数のノズル、各ノズルに連通された圧力室、各圧力室に吐出圧を付与するエネルギー発生部、及び各エネルギー発生部の接続端子を備えたヘッド本体と、接続端子と接続される接続ランド、エネルギー発生部に駆動信号を付与する複数の駆動ＩＣ、及びこれらを接続する配線を備えた配線板とを備えて成る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置において、ノズルの高密度化を実現するとともに、複数の駆動ＩＣの駆動信号波形のTr／Tf特性に個体差が存在している場合や、配線長さの違いに起因して駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じている場合でも液滴の着弾位置ずれを目立ち難いようにすることを目的とする。

本発明の液滴吐出ヘッドは、吐出する液滴の色ごとに第一方向に延在する一又は複数の列を成している複数のノズルと、前記ノズルから吐出する液体を一時的に貯留するために各ノズルにつき１つ設けられた複数の圧力室と、前記圧力室内に液滴吐出圧を加えるために各圧力室につき１つ設けられた複数のエネルギー発生部と、前記エネルギー発生部に駆動信号を伝達するために各エネルギー発生部につき１つ設けられた複数の接続端子と、を有するヘッド本体と、前記接続端子の各々につき１つ設けられて該接続端子に接続された複数の接続ランドと、前記複数のエネルギー発生部に対し選択的に駆動信号を付与するための２つの駆動ＩＣと、前記２つの駆動ＩＣのいずれかと前記接続ランドの各々とに接続された複数の配線と、を有する配線板とを備え、同色の液滴を吐出する複数のノズルに対応する全ての接続ランドを該接続ランドに対応するノズルが前記第一方向に並ぶ順番に従って「同色ノズル位置順」に並べてみたときに、該接続ランドに電気的に接続された前記駆動ＩＣが一方から他方に切り替わる「駆動ＩＣ切替箇所」が該接続ランドの並びの中に複数箇所存在しているものである。

上記構成の液滴吐出ヘッドは、複数の駆動ＩＣを備えて駆動ＩＣと接続ランドとを接続する配線を分散させているので、駆動ＩＣと接続ランドとを接続する配線の過密や配線板の大型化を回避しながら、ノズルの高密度化を実現することができる。さらに、上記構成の液滴吐出ヘッドは、同色の液滴を吐出するノズルを第一方向に並べたときに、相互に異なる駆動ＩＣに接続されたエネルギー発生部から吐出圧を受けて液滴を吐出する隣接するノズルの組が複数存在することとなる。これにより、液滴吐出ヘッドに備えられた複数の駆動ＩＣの駆動信号波形のTr／Tf特性に個体差が存在していても、或いは、駆動ＩＣと接続ランドとを接続する配線の長さ等の違いに起因してエネルギー発生部の温度差や配線抵抗差が生じ、駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じていても、液滴の着弾位置がずれる部分において印字の外郭をぼかすことができるので、液滴の着弾位置ずれを目立ち難くすることができる。

前記液滴吐出ヘッドにおいて、複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びにおいて、少なくとも一カ所の接続ランドが連続する範囲内に存在していることが、望ましい。

また、前記液滴吐出ヘッドにおいて、複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの略中間部にのみ存在していてもよい。

これらの構成は、複数の駆動ＩＣ切替箇所が同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びにおける少なくとも一カ所の接続ランドが連続する範囲内（すなわち、少なくとも一部の範囲内）に存在しているものであり、当該範囲内において液滴の着弾位置ずれを目立ち難くすることができる。

また、前記液滴吐出ヘッドにおいて、複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの全体に亘って存在していてもよい。

この構成では、複数の駆動ＩＣ切替箇所が接続ランドの並びの全体に亘って存在しているため、液滴の着弾位置ずれをより効果的に目立ち難くすることができる。

また、本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の接続ランドは、前記第一方向に延在する一又は複数の列を成しており、前記２つの駆動ＩＣは、前記複数の接続ランドを挟んで前記第一方向に並んで配置されており、前記複数の配線は前記第一方向に延びて前記接続ランドと前記２つの駆動ＩＣのいずれか一方とに接続されていることが、望ましい。

この構成では、接続ランドが成す列に沿って配線を配設することができるので、配線の配設スペースを容易に確保することが可能であり、ノズルの高密度化に対応することができる。また、２つの駆動ＩＣが複数の接続ランドを挟んで第一方向に並んで配置されているので、２つの駆動ＩＣのそれぞれから接続ランドの第一方向における並びの中央部までの距離を同じに設計することができ、２つの駆動ＩＣのそれぞれに対応する配線の配設パターン及び長さをほぼ同じに設計することができる。したがって、２つの駆動ＩＣのそれぞれから接続ランドに伝わる熱の分布をほぼ同じにすることが可能となり、駆動ＩＣ切替箇所が複数個所存在していることと相俟って、熱の分布をより均一化することができる。また、配線パターン及び配線長さを同じにすることができるため、配線抵抗も均一とすることができる。これにより、温度差及び配線抵抗差に起因するTr/Tｆ特性のばらつきを少なくすることができ、液滴の着弾位置ずれを目立ち難くすることができる。

前記液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数のノズルは、前記第一方向に延在する複数のノズル列を成しており、同色の液滴を吐出し、かつ、少なくとも２つの前記ノズル列を成す複数のノズルは、前記ノズル列の延びる方向に対するノズル行方向に千鳥状にずれて配置されているものであってもよい。

この構成では、少なくとも２つのノズル列を成す複数のノズルがノズル行方向に千鳥状にずれて配置されているので、第一方向（ノズル列方向）におけるノズル間の間隔を狭くすることができ、同色の液滴を吐出するノズルをより高密度に配設することができる。

前記液滴吐出ヘッドにおいて、複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの奇数番目の接続ランドと偶数番目の接続ランドとの間に存在しているものであってもよい。

この構成では、接続ランドの並びにおいて、接続ランドの１つおきに駆動ＩＣが切り替わるため、２つの駆動ＩＣの駆動信号波形のTr／Tf特性に個体差が存在していても、或いは、配線長さ等の違いに起因して配線を伝わる熱量や配線抵抗に差が生じ、これにより駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じていても、接続ランドの全体を見たときには、液滴の着弾位置ずれを均一化して目立ち難くすることができる。

さらに、本発明の液滴吐出装置は、上記液滴吐出ヘッドと、当該液滴吐出ヘッドを保持するとともに前記第一方向と略直交する方向へ走査させるキャリッジとを備えているものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、液滴吐出ヘッド及びこれを備える液滴吐出装置において、駆動ＩＣと接続ランドとを接続する配線の過密や配線板の大型化を回避しながら、ノズルの高密度化を実現することができる。また、液滴吐出ヘッドに備えられた複数の駆動ＩＣの駆動信号波形のTr／Tf特性に個体差が存在していても、或いは、駆動ＩＣと接続ランドとを接続する配線の長さ等の違いに起因してエネルギー発生部の温度差及び配線抵抗差が生じ、駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じていても、液滴の着弾位置がずれる部分において印字の外郭がぼやけるので、液滴の着弾位置ずれが目立ち難い。

本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 ヘッド本体のノズル列方向の一部断面図である。 ヘッド本体のノズル行方向の一部断面図である。 圧電アクチュエータの平面図である。 配線板の底面図である。 同色の液滴を吐出するノズルに対応する個別電極の接続端子の位置関係を説明する平面図である。 同色の液滴を吐出するノズルに対応する個別電極接続ランドの位置関係を説明する平面図である。 配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンを示す図である。 図８の配線パターンを備えた液滴吐出ヘッドで印字した直線の拡大図である。 配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第一変形例を示す図である。 配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第二変形例を示す図である。 配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第三変形例を示す図である。 配線板上の駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの参考例を示す図である。 （ａ）は駆動ＩＣの駆動電圧の出力波形を示す図、（ｂ）はノズルからの吐出速度と駆動ＩＣのTr／Tf特性との関係を示す図である。 図１３の配線パターンを備えた液滴吐出ヘッドで印字した直線の拡大図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。また、以下において、液滴を吐出する側を下面及び下方向とし、その反対側を上面及び上方向とする。

液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタは、図示しないが、ガイド軸にキャリッジとして機能するヘッドホルダが取り付けられていて、ヘッドホルダには、その下面に形成されたノズルから液滴を吐出して記録用紙に記録する液滴吐出ヘッドと、有色の液体（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインク）が色別に収容された液タンクとが搭載されている。そして、インクジェットプリンタでは、ヘッドホルダを記録用紙に沿ってその幅方向に往復走査しながら、液滴吐出ヘッドの圧電アクチュエータを駆動して、記録用紙に印字する。

次に、図１〜図５を用いて液滴吐出ヘッドについて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図、図２はヘッド本体のノズル列方向の一部断面図、図３はヘッド本体のノズル行方向の一部断面図、図４は圧電アクチュエータの平面図、図５は配線板の底面図である。

図１に示すように、液滴吐出ヘッド２は、圧電アクチュエータ１２及び流路ユニット１１を上下に接合して成るヘッド本体１５と、このヘッド本体１５の上部に接合された配線板１３とを、備えている。

まず、流路ユニット１１について説明する。図１〜４に示すように、流路ユニット１１は、複数のプレート部材の積層体であって、その下面には複数のノズル８５が開口している。ノズル８５は、或一方向に延びる一又は複数の列を成している。１つのノズル列に並ぶ複数のノズル８５は、互いに所定間隔をおいて配置されて同色の液滴が吐出されるようになっている。このノズル列は、該ノズル列と略直交する方向に適宜間隔で配置されて、吐出される液滴の色ごとに６列ずつ設けられている。そして、同色の液滴（インク）を吐出し、かつ、少なくとも２つのノズル列を成す複数のノズル８５は、ノズル列の延びる方向に対するノズル行方向に千鳥状にずれて配置されている（図６）。以下、ノズル列の延びる方向を「ノズル列方向Ｘ」といい、このノズル列方向Ｘに対するノズル行方向を「ノズル行方向Ｙ」という。液滴吐出ヘッド２は、ノズル行方向Ｙに往復走査される。

流路ユニット１１の内部には、有色の液体（インク）を一時的に貯留する共通貯留室であるマニホールド８１と、マニホールド８１と各ノズル８５とを連通する個々のチャンネルとが形成されている。チャンネルは、各ノズル８５に対応して設けられて液体を一時的に貯留する圧力室８３、マニホールド８１と圧力室８３とを連通する絞り部８２、及びノズル８５と圧力室８３とを連通するディセンダ孔８４などの各空間で構成されている。

流路ユニット１１の上面には液タンク（図示せず）に接続されている液体供給口１７が液体の色別に設けられている。液タンクから各液体供給口１７に供給された液体は、流路ユニット１１内のマニホールド８１に流入し、絞り部８２を介して圧力室８３に至る。圧力室８３内の液体は、該圧力室８３内が吐出圧を受けることによってディセンダ孔８４を通じてノズル８５から吐出される。

次に、圧電アクチュエータ１２について説明する。圧電アクチュエータ１２は、圧電材料（例えば、ＰＺＴ）で構成される圧電層２３を、基板となるボトム層２４上に積層して備えている。ここで圧電層２３は、上部圧電層であるトップ層２１と、下部圧電層である中間層２２との上下二層で構成されている。以下、圧電アクチュエータ１２を構成する圧電層の積層方向を「積層方向Ｚ」という。圧電アクチュエータ１２は流路ユニット１１の上面に接合されて、ボトム層２４が流路ユニット１１の上面に開口している圧力室８３を閉塞している。

トップ層２１の上部側には、各圧力室８３に対応して個別電極４２が形成されている。トップ層２１と中間層２２との間には、各個別電極４２（圧力室８３）に対応して上部定電位電極４６が形成されている。中間層２２とボトム層２４との間には、下部定電位電極４７が形成されている。

複数の個別電極４２は、圧力室８３と対向するようにトップ層２１の上にノズル列方向Ｘに略一定間隔で並設され、ノズル行方向Ｙには千鳥状にずれて配置されている。個別電極４２の一部はノズル行方向Ｙに突出して、この突出部が配線板１３の個別電極接続ランド６０に接続される接続端子４１となっている。

複数の上部定電位電極４６は、中間層２２の上にノズル列方向Ｘに略一定間隔で並んでいる。この上部定電位電極４６の列は、ノズル行方向Ｙに複数並んでいる。上部定電位電極４６と個別電極４２とは積層方向Ｚに重複している。圧電アクチュエータ１２に具備される全ての上部定電位電極４６は電気的に接続されていて、全ての上部定電位電極４６に対して共通電位が付与されるようになっている。

下部定電位電極４７は、ノズル列方向Ｘの圧力室８３に共通の電極となるように、ノズル列方向Ｘに延びる帯状に形成されている。下部定電位電極４７と上部定電位電極４６と、個別電極４２とは、積層方向Ｚに重複している。圧電アクチュエータ１２に具備される全ての下部定電位電極４７は電気的に接続されていて、全ての下部定電位電極４７に対して共通電位が付与されるようになっている。

上記個別電極４２、上部定電位電極４６及び下部定電位電極４７の各電極において、上部定電位電極４６のノズル列方向Ｘの長さは、個別電極４２のノズル列方向Ｘの長さよりも短い。従って、個別電極４２のノズル列方向Ｘの略中央部では、個別電極４２、上部定電位電極４６、及び下部定電位電極４７が積層方向Ｚに重複している。このように圧電アクチュエータ１２において個別電極４２と上部定電位電極４６との間にトップ層２１が挟まれている部分を、以下、「第一活性部３６」という。一方、個別電極４２のノズル列方向Ｘの両端部では、個別電極４２と下部定電位電極４７とが積層方向Ｚに重複しており、これらの電極の間に上部定電位電極４６が存在しない。このように圧電アクチュエータ１２において個別電極４２と下部定電位電極４７との間にトップ層２１及び中間層２２が挟まれている部分を、以下、「第二活性部３７，３７」という。

圧電アクチュエータ１２の上面のノズル行方向Ｙの両端部には、第一表面共通電極４４と第二表面共通電極４３とが形成されている。第一表面共通電極４４は、トップ層２１を積層方向Ｚに貫通したスルーホールに充填された導電性材料を介して、上部定電位電極４６と電気的に接続されている。また、第二表面共通電極４３は、トップ層２１及び中間層２２を積層方向Ｚに貫通したスルーホールに充填された導電性材料を介して、下部定電位電極４７と電気的に接続されている。

上記構成の圧電アクチュエータ１２において、個別電極４２と、上部定電位電極４６と、下部定電位電極４７と、個別電極４２と下部定電位電極４７とで挟まれた圧電層２３の部分は、圧力室８３内に液滴吐出圧を加えるために各圧力室８３に対応して設けられたエネルギー発生部４０となっている。このエネルギー発生部４０に駆動信号（駆動電圧）を入力するために各エネルギー発生部４０に対応して設けられた接続端子４１は、ノズル列方向Ｘに延びる一又は複数の列を成して圧電アクチュエータ１２の上面に配置されている。

続いて、配線板１３について説明する。図１及び図５に示すように、配線板１３は、駆動ＩＣ６６，６７が実装された第一のフレキシブル基盤としてのＣＯＦ（チップ・オン・フィルム）６４と、第二のフレキシブル基盤としてのＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）６５，６５とから構成されている。ＣＯＦ６４は駆動ＩＣ６６，６７の入力側及び出力側にそれぞれ接続される入力側配線７１及び出力側配線７２を電気絶縁フィルムの上に印刷形成して備えている。ＦＦＣ６５，６５は、ＣＯＦ６４の入力側配線７１の数と対応する配線数を有する平行な配線パターンが形成された汎用のケーブルであって、一方の端子部がＣＯＦ６４の入力側配線７１の端部に接続されて、他方の端子部が中継基板（図示せず）に接続されている。

配線板１３のＣＯＦ６４は、電気絶縁性を有する可撓性の合成樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂）であるベース材を基盤としている。このベース材の片面（下面）には、銅箔からなる複数の個別電極接続ランド６０及び複数の共通電極接続ランド３２，３４、そして複数の配線パターン７１，７２，３１，３３がフォトレジスト等により形成されていて、これらの表面が、電気絶縁性を有する可撓性の合成樹脂（例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂）からなるカバー層で被覆されている。ＣＯＦ６４の下面を覆っているカバー層において、個別電極接続ランド６０及び共通電極接続ランド６１と重複する部位には孔があけられて、この孔内に露出する個別電極接続ランド６０及び共通電極接続ランド６１にバンプ電極が固着されている。このバンプ電極を介して、個別電極４２の接続端子４１と個別電極接続ランド６０とが接続される。或いは、このバンプ電極を介して第一表面共通電極４４又は第二表面共通電極４３と共通電極接続ランド３２，３４とが接続される。

配線板１３のＣＯＦ６４の下面のノズル列方向Ｘの両端部には、駆動ＩＣ６６，６７が設けられている。そして、これらの駆動ＩＣ６６，６７の間に複数の個別電極接続ランド６０が設けられている。各個別電極接続ランド６０は、圧電アクチュエータ１２の個別電極４２の接続端子４１と接続されるとともに、配線板１３上の出力側配線７２によりいずれか一方の駆動ＩＣ６６，６７の出力側と接続されている。

同じく配線板１３のＣＯＦ６４の下面において、ノズル列方向Ｘの両端には入力電極部３５，３５が設けられている。入力電極部３５には、駆動ＩＣ６６，６７に駆動データを入力するために入力側配線７１で接続された入力電極２６、駆動ＩＣ６６，６７に電位を供給する駆動ＶＳＳ電極２７及び駆動ＶＤＤ電極２８などが設けられている。

また、配線板１３のノズル行方向Ｙの両端縁には、入力電極部３５，３５に両端が接続されて、ノズル列方向Ｘに延びる２つの第一接続線３１，３１が設けられている。この第一接続線３１のノズル列方向Ｘの略中央部は内側へ突出して、この突出部に共通電極接続ランド６１である第一接続ランド３２が設けられている。第一接続ランド３２のノズル列方向Ｘの両側には、該第一接続ランド３２と電気的に非接続な共通電極接続ランド６１である第二接続ランド３４，３４が設けられている。この第二接続ランド３４と最寄りの入力電極部３５とは、ノズル列方向Ｘに延びる第二接続線３３で接続されている。なお、第一接続線３１と駆動ＶＤＤ電極２８とは電気的に接続され、第二接続線３３と駆動ＶＳＳ電極２７とは電気的に接続されている。

次に、上記構成の液滴吐出ヘッド２の動作について説明する。

圧力室８３の容積を変化させるために、個別電極４２には配線板１３を通じて、待機時に第一の電位（例えば、グランド電位）が付与され、駆動時にそれと異なる第二の電位（例えば、２０Ｖ）が選択的に付与される。また、下部定電位電極４７には第一の電位が常時付与され、上部定電位電極４６には、第二の電位が常時付与される。

なお、図２及び図３に示すように、第一活性部３６は待機時に印加される電圧の方向と同じ方向（分極方向）に分極されて、活性化されている。一方、第二活性部３７，３７は、駆動時に印加される電圧の方向と同じ方向（分極方向）に分極されて、活性化されている。

上記構成の液滴吐出ヘッド２において、電極と電極との間にある電位差が生じたときには、これらの電極に挟まれた圧電層２３に電圧が印加されることとなり、厚み方向の電界が生じる。ここで、圧電層２３の分極方向と電界の方向とが同じ場合には逆圧電効果が生じ、圧電層２３はその分極方向である厚み方向に伸びて水平方向に収縮する。従って、待機時は、逆圧電効果が生じるために有効な電圧が印加されていない第二活性部３７，３７の圧電層２３は変形せず、有効な電圧が印加されている第一活性部３６の圧電層２３は圧力室８３に向かう積層方向Ｚに伸張しノズル列方向Ｘに収縮する。このとき、中間層２２はボトム層２４に接合されているので、トップ層２１と中間層２２との間でノズル列方向Ｘへの歪みに差が生じる。これにより、圧電層２３とボトム層２４とが、圧力室８３に向かう積層方向Ｚへ突出変形し、圧力室８３の容積が低下する。

一方、駆動時は、逆圧電効果が生じるために有効な電圧が印加されていない第一活性部３６の圧電層２３は変形から回復し、有効な電圧が印加されている第二活性部３７，３７は、圧力室８３に向かう積層方向Ｚに伸張してノズル列方向Ｘに収縮しようとするので、第二活性部３７，３７の圧電層２３が圧力室８３から離れる方向に反るように変形する。第一活性部３６及び第二活性部３７，３７の圧電層２３の変形により圧力室８３の容積が増大し、マニホールド８１から圧力室８３に液体が吸い込まれる。

そして、駆動時の状態から、再び個別電極４２と下部定電位電極４７とを同じ電位（グランド電位）とすると、待機時と同様に第一活性部３６に逆圧電効果が生じるために有効な電圧が印加されて第二活性部３７，３７に有効な電圧が印加されない状態となって、圧力室８３の容積が一気に減少する。これにより、ノズル８５から液滴が吐出する。

ここで、配線板１３における、駆動ＩＣ６６,６７と個別電極接続ランド６０との接続配線（出力側配線７２）の配線パターンについて、図６〜図８を用いて説明する。

図６は同色の液滴を吐出するノズルに対応する個別電極の接続端子の位置関係を説明する図、図７は同色の液滴を吐出するノズルに対応する個別電極接続ランドの位置関係を説明する図、図８は配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンを示す図、図９は図８の配線パターンを備えた液滴吐出ヘッドで印字した直線の拡大図である。

液滴吐出ヘッド２のヘッド本体１５は、吐出する液滴の色ごとにノズル列方向Ｘに延びる一又は複数の列を成している複数のノズル８５と、ノズル８５から吐出する液体を一時的に貯留するためにノズル８５の各々につき１つ設けられた複数の圧力室８３と、圧力室８３内に液滴吐出圧を加えるために圧力室８３の各々につき１つ設けられた複数のエネルギー発生部４０と、このエネルギー発生部４０に駆動信号を伝達するために該エネルギー発生部４０の各々につき１つ設けられた複数の個別電極４２の接続端子４１とを有している。また、図５に示すように、液滴吐出ヘッド２の配線板１３は、個別電極４２の接続端子４１の各々につき１つ設けられて接続端子４１に接続された複数の個別電極接続ランド６０と、エネルギー発生部４０の各々に選択的に駆動信号を付与するための２つの駆動ＩＣ６６，６７と、これら２つの駆動ＩＣのいずれかと個別電極接続ランド６０の各々とに接続された複数の出力側配線７２とを、備えている。この液滴吐出ヘッド２では、１つのノズル８５に対して１つの個別電極接続ランド６０が設けられている。このように、ノズル８５と該ノズル８５に連通している圧力室８３に液滴吐出圧を付与するエネルギー発生部４０と電気的に接続されている個別電極接続ランド６０との関係を、以下、ノズル８５と個別電極接続ランド６０とが「対応している」という。

上記液滴吐出ヘッド２は、複数の駆動ＩＣ６６，６７を備えることにより、駆動ＩＣ６６，６７と個別電極接続ランド６０とを接続する出力側配線７２を分散させているので、駆動ＩＣ６６，６７と個別電極接続ランド６０とを接続する出力側配線７２の過密や配線板の大型化を回避しながら、ノズル８５の高密度化を実現することができる。さらに、液滴吐出ヘッド２の配線板１３において、駆動ＩＣ６６，６７は個別電極接続ランド６０から見てノズル列方向Ｘの両側に配置されているので、出力側配線７２は個別電極接続ランド６０から列間を通ってノズル列方向Ｘに延びて駆動ＩＣ６６（６７）に接続されている。なお、配線板１３の大きさを変化せずにノズル８５を高密度化すると、ノズル８５の行間が狭まることから、個別電極接続ランド６０の行間も狭くなる。よって、個別電極接続ランド６０と駆動ＩＣ６６，６７とを繋ぐ出力側配線７２が、個別電極接続ランド６０の列間を通るようにすることは、より多い本数を配線できるという点で優位である。

液滴吐出ヘッド２はノズル行方向Ｙに走査されることから、同色の液滴を吐出する各ノズル８５のノズル列方向Ｘ位置は、相互に異なっている。図６に示すように、本実施の形態においては、同色の液滴を吐出する６列のノズル列を順に第一列から第六列としたときに、ノズル列方向Ｘ位置で見れば、第一列、第三列、第五列、第二列、第四列、第六列の順に、ノズル８５が並んでいる。ここで、同色の液滴を吐出するノズル８５をノズル列方向Ｘ位置の順に並べたときの順番通りに、ノズルＮ１〜Ｎ６とする。また、ノズルＮ１〜Ｎ６に連通している圧力室８３に吐出圧を付与するエネルギー発生部４０に設けられた接続端子４１を、それぞれ接続端子Ｐ１〜Ｐ６とする。さらに、図７に示すように、接続端子Ｐ１〜Ｐ６に接続される配線板１３の個別電極接続ランド６０を、それぞれ個別電極接続ランドＬ１〜Ｌ６とする。ここで、ノズルＮ１に連通している圧力室８３に吐出圧を付与するエネルギー発生部４０に設けられた接続端子４１が接続端子Ｐ１であり、この接続端子Ｐ１に接続される個別電極接続ランド６０が個別電極接続ランドＬ１であることを意味している。なお、本実施の形態において、同色の液滴を吐出するノズル列は６列であるので、ノズルＮ１〜Ｎ６を１セットとし、このノズルＮ１〜Ｎ６のセットをノズル列方向Ｘに繰り返すように、流路ユニット１１の下面にノズル８５が開口している。

本実施の形態においては、ノズルＮ１〜Ｎ６に対応している個別電極接続ランドＬ１〜Ｌ６は、ノズル列方向Ｘ位置の順に並んでいる。但し、個別電極４２の接続端子４１の形状によれば、ノズルＮ１〜Ｎ６に対応している個別電極接続ランドＬ１〜Ｌ６は必ずしもノズル列方向Ｘ位置の順に並ぶとは限らない。

上記において、図８に示すように、個別電極接続ランドＬ１，Ｌ３，Ｌ５は第一駆動ＩＣ６６に出力側配線７２を介して電気的に接続され、個別電極接続ランドＬ２，Ｌ４，Ｌ６は第二駆動ＩＣ６７に出力側配線７２を介して電気的に接続されている。

つまり、同色の液滴を吐出する複数のノズル８５に対応する全ての個別電極接続ランド６０を、該個別電極接続ランド６０に対応するノズル８５がノズル列方向Ｘに並ぶ順番に従って並べて、個別電極接続ランドＬ１〜Ｌ６としてみたときに、第一駆動ＩＣ６６に接続されている個別電極接続ランドＬ１，Ｌ３，Ｌ５と、第二駆動ＩＣ６７に接続されている個別電極接続ランドＬ２，Ｌ４，Ｌ６とが、交互に現れている。

以下、同色の液滴を吐出する複数のノズル８５に対応する全ての個別電極接続ランド６０を、該個別電極接続ランド６０に対応するノズル８５がノズル列方向Ｘに並ぶ順番に従って並べることを、「個別電極接続ランド６０を『同色ノズル位置順』に並べる」という。また、以下、個別電極接続ランドＬ１と個別電極接続ランドＬ２の間のように、接続される駆動ＩＣ６６，６７が一方から他方に切り替わる箇所を「駆動ＩＣ切替箇所」という。

上述のように、個別電極接続ランド６０と駆動ＩＣ６６，６７との接続配線パターンを形成することによれば、同色の液滴を吐出するノズル８５をノズル列方向Ｘに並べたときに、相互に異なる駆動ＩＣに接続されたエネルギー発生部４０から吐出圧を受けて液滴を吐出する隣接するノズル８５の組が複数存在することとなる。これにより、液滴吐出ヘッド２に備えられた複数の駆動ＩＣ６６，６７の駆動信号波形のTr／Tf特性に個体差が存在していても、或いは、駆動ＩＣ６６，６７と個別電極接続ランド６０とを接続する出力側配線７２の長さの違い等に起因してエネルギー発生部４０の温度差及び配線抵抗差が生じ、駆動信号波形のTr／Tf特性にばらつきが生じていても、例えば図９に示すように、ノズル８５から吐出された液滴の着弾位置がずれる部分において印字の外郭がぼやけるので、液滴の着弾位置ずれが目立たなくなる。

図８に示す配線板１３では、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、この接続ランドの並びの全体に亘って各接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所が存在している。つまり、複数の駆動ＩＣ切替箇所が、同色ノズル位置順に並べられた個別電極接続ランド６０の並びの奇数番目の個別電極接続ランド６０と偶数番目の個別電極接続ランド６０との間に存在している。また、配線板１３では、同色の液滴を吐出するノズル列の間に出力側配線７２が配設されており、一方の駆動ＩＣ６６に接続された複数の出力側配線７２及び他方の駆動ＩＣ６７に接続された複数の出力側配線７２のそれぞれが、ノズル列間に位置する列方向に長い略矩形状の領域内に位置する略三角形の配線領域に、互いに対向する側から均等に配設されている。したがって、配線板１３によれば、出力側配線７２が配設された領域の全体において限られた配線領域にコンパクトに配線されるととおもに、温度分布を均質化することができ、Tr／Tf特性のばらつきを抑制することができる。

但し、これに限定されず、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、その並びにおいて隣接する２つの個別電極接続ランド間に存在する駆動ＩＣ切替箇所が、複数箇所存在すればよい。

＜配線パターンの第一変形例＞
図１０は配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第一変形例を示す図である。例えば、図１０に示す第一変形例では、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、略中間部に存在する２セットの個別電極接続ランドＳ１，Ｓ２において、各個別電極接続ランドＬ１〜Ｌ６間に駆動ＩＣ切替箇所が存在するようにしている。つまり、駆動ＩＣ切替箇所は、同色ノズル位置順に並べられた接続ランド６０において、少なくとも一カ所の連続する接続ランド間（少なくとも一ヵ所の接続ランドが連続する範囲内）に、複数箇所存在している。そして、これら複数の駆動ＩＣ切替箇所は、全て、同色ノズル位置順に並べられた接続ランド６０の略中間部に位置する複数の接続ランド間にのみ存在している。なお、残りの個別電極接続ランド６０は、いずれか近い方の駆動ＩＣ６６，６７と出力側配線７２により接続されている。

また、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、連続する個別電極接続ランド間ではなく、不連続な個別電極接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所が存在してもよい。

＜配線パターンの第二変形例＞
図１１は配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第二変形例を示す図である。例えば、図１１に示す第二変形例では、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、３つおき或いは４つおきの個別電極接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所が存在している。このように、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、３つおき或いは４つおきの個別電極接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所を設けた場合、各個別電極接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所を設ける場合と比較して出力側配線７２の配線間隔が疎になり配線が容易となる。なお、図１１では、理解を容易とするために、１色のノズル列が１列であるものとして、説明している。

さらに、駆動ＩＣ６６，６７と個別電極接続ランド６０とを接続する出力側配線７２は、ノズル列方向Ｘに引き出されたものであることに限定されない。

＜配線パターンの第三変形例＞
図１２は配線板の底面において駆動ＩＣと個別電極接続ランドとを結ぶ配線パターンの第三変形例を示す図である。例えば、図１２に示す第三変形例では、第一駆動ＩＣ６６と第二駆動ＩＣ６７とを、個別電極接続ランド６０を挟んでノズル行方向Ｙに並ぶように配置し、駆動ＩＣ６６、６７の出力側と個別電極接続ランド６０とを接続する出力側配線７２を、個別電極接続ランド６０の行間を通ってノズル行方向Ｙに引き出すように形成している。この場合も、個別電極接続ランド６０を同色ノズル位置順に並べてみたときに、各個別電極接続ランド間に駆動ＩＣ切替箇所が存在している。

なお、上述の液滴吐出ヘッド２は、単色の液滴を吐出するものであっても複色の液滴を吐出するものであってもよい。また、上述の液滴吐出ヘッド２は、圧力室８３に液滴吐出圧を付与するエネルギー発生部４０として圧電アクチュエータ１２を備えているが、これに限定されず、液滴吐出ヘッド２のエネルギー発生部４０として圧力室８３ごとに該圧力室８３内の液体を加熱するヒータを備え、該ヒータで液体を気化させることによって圧力室８３に液滴吐出圧を付与するものであってもよい。

本発明は、複数ノズルと、各ノズルに連通する圧力室と、各圧力室に吐出圧を付与するエネルギー発生部と、各エネルギー発生部に駆動信号を付与する駆動ＩＣとを備えた液滴吐出ヘッド及びこれを備える液滴吐出装置に、適用することができる。

Ｘ ノズル列方向
Ｙ ノズル行方向
２ 液滴吐出ヘッド
１１ 流路ユニット
１２ 圧電アクチュエータ
１３ 配線板
１５ ヘッド本体
１７ 液体供給口
２１ トップ層
２２ 中間層
２３ 圧電層
２４ ボトム層
２６ 入力電極
２７ 駆動グランド電極
２８ 駆動電極
３２，３４ 共通電極接続ランド
３５，３５ 入力電極部
３６ 第一活性部
３７ 第二活性部
４０ エネルギー発生部
４１ 接続端子
４２ 個別電極
４３ 第二表面共通電極
４４ 第一表面共通電極
４６ 上部定電位電極
４７ 下部定電位電極
６０ 個別電極接続ランド
６１ 共通電極接続ランド
６６，６７ 駆動ＩＣ
７１ 入力側配線
７２ 出力側配線
８１ マニホールド
８２ 絞り部
８３ 圧力室
８４ ディセンダ孔
８５ ノズル

Claims (8)

1. 吐出する液滴の色ごとに第一方向に延在する一又は複数の列を成している複数のノズルと、前記ノズルから吐出する液体を一時的に貯留するために各ノズルにつき１つ設けられた複数の圧力室と、前記圧力室内に液滴吐出圧を加えるために各圧力室につき１つ設けられた複数のエネルギー発生部と、前記エネルギー発生部に駆動信号を伝達するために各エネルギー発生部につき１つ設けられた複数の接続端子と、を有するヘッド本体と、
   前記接続端子の各々につき１つ設けられて該接続端子に接続された複数の接続ランドと、前記複数のエネルギー発生部に対し選択的に駆動信号を付与するための２つの駆動ＩＣと、前記２つの駆動ＩＣのいずれかと前記接続ランドの各々とに接続された複数の配線と、を有する配線板とを備え、
   同色の液滴を吐出する複数のノズルに対応する全ての接続ランドを該接続ランドに対応するノズルが前記第一方向に並ぶ順番に従って「同色ノズル位置順」に並べてみたときに、該接続ランドに電気的に接続された前記駆動ＩＣが一方から他方に切り替わる「駆動ＩＣ切替箇所」が該接続ランドの並びの中に複数箇所存在している、液滴吐出ヘッド。
2. 複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びにおいて、少なくとも一カ所の接続ランドが連続する範囲内に存在している、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの略中間部にのみ存在している、請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの全体に亘って存在している、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記複数の接続ランドは、前記第一方向に延在する一又は複数の列を成しており、
   前記２つの駆動ＩＣは、前記複数の接続ランドを挟んで前記第一方向に並んで配置されており、
   前記複数の配線は前記第一方向に延びて前記接続ランドと前記２つの駆動ＩＣのいずれか一方とに接続されている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記複数のノズルは、前記第一方向に延在する複数のノズル列を成しており、同色の液滴を吐出し、かつ、少なくとも２つの前記ノズル列を成す複数のノズルは、前記ノズル列の延びる方向に対するノズル行方向に千鳥状にずれて配置されている、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 複数の前記駆動ＩＣ切替箇所が、前記同色ノズル位置順に並べられた接続ランドの並びの奇数番目の接続ランドと偶数番目の接続ランドとの間に存在している、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドを保持するとともに前記第一方向と略直交する方向へ走査させるキャリッジとを備えている、液滴吐出装置。

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