JP2010214772A - Drive unit for liquid jetting device and method for detecting wiring state of drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットプリンタ装置などの液体吐出装置の駆動ユニット、及びその配線状態検出方法に関し、特に、2つの基板に渡る配線の接続箇所における接続状態を検出することができる構成及び方法に関する。 The present invention relates to a drive unit of a liquid ejection apparatus such as an ink jet printer apparatus and a wiring state detection method thereof, and more particularly to a configuration and method capable of detecting a connection state at a connection point of wirings across two substrates.
液体吐出装置の一例として、ノズル孔から液体(インク)を被記録体へ吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット式のプリンタ装置が知られている。該プリンタ装置が備える液体吐出ヘッドは、圧力室とノズル孔とを結ぶチャンネルが複数形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに吐出圧力を付与する駆動ユニットとを有している。そして液体吐出ヘッドは、タンクから供給されたインクを複数の圧力室に分配し、全圧力室のなかから一又は複数の圧力室に対しパルス状の圧力を付与する。これにより、圧力が付与された圧力室と連通しているノズル孔から液体を吐出させ、被記録体に付着させて画像を形成する。ここで、圧力室内のインクに圧力を付与する駆動ユニットの一例として、駆動回路が実装されたフレキシブル基板に圧電アクチュエータを接続したものがある。 As an example of a liquid ejection apparatus, an ink jet printer apparatus including a liquid ejection head that ejects liquid (ink) from a nozzle hole to a recording medium is known. The liquid discharge head provided in the printer apparatus includes a flow path unit in which a plurality of channels connecting the pressure chamber and the nozzle hole are formed, and a drive unit that applies discharge pressure to the ink in the pressure chamber. The liquid discharge head distributes the ink supplied from the tank to a plurality of pressure chambers, and applies a pulsed pressure to one or a plurality of pressure chambers from among all the pressure chambers. As a result, the liquid is ejected from the nozzle hole communicating with the pressure chamber to which the pressure is applied, and is adhered to the recording medium to form an image. Here, as an example of a drive unit that applies pressure to the ink in the pressure chamber, there is one in which a piezoelectric actuator is connected to a flexible substrate on which a drive circuit is mounted.
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個別に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、これら個別電極及び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が、複数積層された構成となっている。そして、流路ユニットの上面にて開口する圧力室を上方から覆うようにして、絶縁層を挟んで流路ユニットに接合される。
For example, as disclosed in
また、圧電アクチュエータに接続されるフレキシブル基板は、駆動回路と圧電アクチュエータとの間の配線構造が汎用品ではまかなえず、圧電アクチュエータの仕様に合わせたものを使用する必要があるため、一般的に高価になりがちである。そこで特許文献2ではフレキシブル基板を2分割し、駆動回路が実装されて圧電アクチュエータに接続されるCOF(Chip On Film)と、該COFからプリンタ本体側へ延びる汎用FPC(Flexible Print Cable)とから構成したものを開示している。
In addition, the flexible substrate connected to the piezoelectric actuator is generally expensive because the wiring structure between the drive circuit and the piezoelectric actuator cannot be a general-purpose product, and it is necessary to use one that matches the specifications of the piezoelectric actuator. It tends to be. Therefore, in
ところで、近年では上述したものとは異なり、個別電極の他に低電位共通電極及び高電位共通電極の2種類の共通電極を備える圧電アクチュエータも提案されており、この場合、フレキシブル基板には、低電位共通電極及び高電位共通電極の夫々に電位をバイアスすべく低電位配線と高電位配線とが設けられる。 In recent years, unlike the above-described ones, piezoelectric actuators having two types of common electrodes, a low potential common electrode and a high potential common electrode, have been proposed in addition to individual electrodes. A low potential wiring and a high potential wiring are provided to bias the potential to each of the potential common electrode and the high potential common electrode.
また、圧電アクチュエータ内の全ての低電位共通電極及び高電位共通電極に対して可及的に均一に低電位及び高電位を夫々付与すべく、低電位配線及び高電位配線の夫々を二手に分けてフレキシブル基板の両端部に形成し、これらを圧電アクチュエータの両端部にて、低電位共通電極及び高電位共通電極に接続することが考えられる。そして、この場合における低電位配線と高電位配線の構成は、FPC上で1本から2本に分岐しCOF上ではこの分岐に対応させて2本設ける構成とすることが考えられる。即ち、COFには2本の低電位配線(第1低電位配線)と2本の高電位配線(第1高電位配線)とを形成し、FPCにはこれらと接続される2本の低電位配線(第2低電位配線)と2本の高電位配線(第2高電位配線)とを形成し、更にFPCでは、これら2本の低電位配線を1本に合流した低電位配線(第3低電位配線)とし、同様に2本の高電位配線を1本に合流した高電位配線(第3高電位配線)とする構成である。これにより、低電位共通電極及び高電位共通電極での電圧降下による影響を抑制し、圧電アクチュエータの全領域において、低電位共通電極及び高電位共通電極の夫々に、略均一の低電位及び高電位を付与することができる。 In addition, each of the low-potential wiring and the high-potential wiring is divided into two in order to apply the low potential and the high potential as uniformly as possible to all the low potential common electrodes and the high potential common electrodes in the piezoelectric actuator. It is conceivable to form them at both ends of the flexible substrate and connect them to the low potential common electrode and the high potential common electrode at both ends of the piezoelectric actuator. In this case, the low-potential wiring and the high-potential wiring may be configured to branch from one to two on the FPC and to provide two on the COF corresponding to this branch. That is, two low potential wirings (first low potential wiring) and two high potential wirings (first high potential wiring) are formed in the COF, and two low potential wirings connected to these are formed in the FPC. A wiring (second low-potential wiring) and two high-potential wirings (second high-potential wiring) are formed. Further, in the FPC, a low-potential wiring (third wiring) that combines these two low-potential wirings into one. Low potential wiring), and similarly, a high potential wiring (third high potential wiring) obtained by joining two high potential wirings into one. This suppresses the influence of voltage drop at the low potential common electrode and the high potential common electrode, and in the entire area of the piezoelectric actuator, the low potential common electrode and the high potential common electrode respectively have substantially uniform low potential and high potential. Can be granted.
ここで、このような構成にした場合、上記の通り各共通電極への電位を均一化できる等のメリットを有する一方、COF上の低電位配線及び高電位配線とFPC上の低電位配線及び高電位配線との各接続箇所に不備があった場合に、これを検出するのが困難である。例えば、COF側の2本の低電位配線は低電位共通電極を通じて導通しているため、FPC側の2本の低電位配線を合流しない構成であれば、FPC側の2本の低電位配線間に電圧計を接続することにより1つの閉回路が形成される。従って、電圧計での測定値が所定未満であれば、COFとFPCとの接続箇所が適正に接続されていると判断でき、所定以上であれば接続箇所が断線していると判断できる。しかしながら、FPC側の2本の低電位配線を合流した構成の場合、上記のように電圧計を介装して閉回路を形成することができないため、容易にはCOFとFPCとの接続箇所の不備を検出することができない。また、高電位配線についてのCOFとFPCとの接続箇所の不備を検出する場合にも同じことが言える。 Here, such a configuration has an advantage that the potential to each common electrode can be made uniform as described above, while the low potential wiring and the high potential wiring on the COF and the low potential wiring on the FPC and the high potential wiring. It is difficult to detect when there is a defect in each connection point with the potential wiring. For example, since the two low potential wirings on the COF side are conducted through the low potential common electrode, if the two low potential wirings on the FPC side are not merged, between the two low potential wirings on the FPC side A closed circuit is formed by connecting a voltmeter to. Therefore, if the measured value with the voltmeter is less than a predetermined value, it can be determined that the connection location between the COF and the FPC is properly connected, and if it is greater than the predetermined value, it can be determined that the connection location is disconnected. However, in the configuration in which the two low potential wirings on the FPC side are joined, a closed circuit cannot be formed by interposing a voltmeter as described above. The deficiency cannot be detected. The same can be said for detecting a defect in the connection portion between the COF and the FPC for the high potential wiring.
なお、FPC上の2本の低電位配線(又は高電位配線)から別途配線を引き出して電圧計を接続するための端子を設けることも考えられるが、近年要望されている駆動ユニットの小型化に逆行するものであり、好ましくない。そして、このような事情は、インクジェット式プリンタ装置に限らず、同様の構成の駆動ユニットを備える液体吐出装置の全般においても同様である。 Although it is conceivable to provide a terminal for connecting a voltmeter by drawing a separate wiring from two low-potential wirings (or high-potential wirings) on the FPC. It is retrograde and is not preferable. Such a situation is not limited to the ink jet printer apparatus, and the same applies to all liquid ejecting apparatuses including a drive unit having the same configuration.
そこで本発明は、接続される2つの基板に跨って設けられる配線について、基板間の接続箇所の接続状態を容易に検出することができる液体吐出装置の駆動ユニットと、該駆動ユニットの配線状態検出方法とを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a drive unit of a liquid ejection device that can easily detect a connection state of a connection portion between substrates for a wiring provided across two connected substrates, and a wiring state detection of the drive unit. And to provide a method.
本発明に係る駆動ユニットの配線状態検出方法は、低電位電極、高電位電極、及び駆動電極が圧電層を挟んで積層されたアクチュエータに、前記低電位電極に接続される2本の第1低電位配線と前記高電位電極に接続される2本の第1高電位配線とを有する第1シート基材が接続され、更に、該第1シート基材に、前記各第1低電位配線に接続される2本の第2低電位配線と前記各第1高電位配線に接続される2本の第2高電位配線とを有する第2シート基材が接続され、前記2本の第2低電位配線及び前記2本の第2高電位配線は、前記第2シート基材上で夫々合流して各1本の第3低電位配線及び第3高電位配線を形成して成る液体吐出装置の駆動ユニットの配線状態検出方法であって、前記駆動ユニットが有する前記第3低電位配線と前記第3高電位配線との間に測定器を接続し、両配線間のインピーダンス測定値を取得するステップと、前記第1低電位配線と前記第2低電位配線との間、及び前記第1高電位配線と前記第2高電位配線との間が、何れも電気的に接続されている状態での、前記第3低電位配線と前記第3高電位配線との間のインピーダンスである基準インピーダンスと、前記インピーダンス測定値とを比較するステップとを備えている。 In the drive unit wiring state detection method according to the present invention, two first low potential electrodes connected to the low potential electrode are connected to an actuator in which a low potential electrode, a high potential electrode, and a drive electrode are stacked with a piezoelectric layer interposed therebetween. A first sheet base material having a potential wiring and two first high potential wirings connected to the high potential electrode is connected to the first sheet base material, and further connected to the first low potential wirings. A second sheet substrate having two second low-potential wirings and two second high-potential wirings connected to each first high-potential wiring is connected, and the two second low-potential lines are connected The wiring and the two second high-potential wirings merge on the second sheet base material to form a third low-potential wiring and a third high-potential wiring, respectively. A wiring state detection method for a unit, comprising: the third low potential wiring included in the drive unit; A measuring instrument connected between the third high potential wiring and obtaining an impedance measurement value between the two wirings; between the first low potential wiring and the second low potential wiring; and the first A reference impedance that is an impedance between the third low-potential wiring and the third high-potential wiring when the high-potential wiring and the second high-potential wiring are both electrically connected. And comparing the measured impedance values.
また、本発明に係る液体吐出装置の駆動ユニットは、ノズル孔から液体を吐出させる圧力が付与される圧力室に対応して設けられ、低電位にバイアスされる低電位電極、高電位にバイアスされる高電位電極、及び経時的に変化する駆動電位が付与される駆動電極が、圧電層を挟んでこの順に積層された活性部を有するアクチュエータと、前記低電位電極に接続される2本の第1低電位配線、及び前記高電位電極に接続される2本の第1高電位配線を有し、前記アクチュエータに接続される第1シート基材と、前記各第1低電位配線に接続される2本の第2低電位配線、前記各第1高電位配線に接続される2本の第2高電位配線、前記2本の第2低電位配線が合流して成す第3低電位配線、及び前記2本の第2高電位配線が合流して成す第3高電位配線を有し、前記第1シート基材に接続される第2シート基材とを備え、前記アクチュエータにおいて、前記各第1低電位配線から前記低電位電極へ至る途中の箇所と、前記各第1高電位配線から前記高電位電極へ至る箇所との間の夫々には、前記活性部とは独立した2つの静電容量が形成されており、前記第3低電位配線及び前記第3高電位配線の各開放側端子は、液体吐出時に前記低電位電極及び前記高電位電極をバイアスする電位の入力端子を成すと共に、前記静電容量を介したインピーダンス測定値から、前記第1低電位配線及び前記第1高電位配線と第2低電位配線及び第2高電位配線との間の接続状態を検出する測定端子をも成している。
The drive unit of the liquid discharge apparatus according to the present invention is provided corresponding to a pressure chamber to which a pressure for discharging the liquid from the nozzle hole is applied, and is biased to a low potential electrode biased to a low potential and a high potential. A high-potential electrode, and a drive electrode to which a drive potential that changes with time is applied, an actuator having an active portion stacked in this order across a piezoelectric layer, and two first electrodes connected to the low-
このような構成とすることにより、第1低電位配線及び第1高電位配線が圧電アクチュエータ内の静電容量を介して接続されるため、第3低電位配線及び第3高電位配線の開放側端子間にインピーダンス測定器を接続すれば、閉回路を形成することができる。従って、第1シート基材及び第2シート基材に跨って設けられる低電位配線及び高電位配線の接続箇所、即ち、第1シート基材上の第1低電位配線及び第1高電位配線と第2シート基材上の第2低電位配線及び第2高電位配線との接続箇所について、適正に接続されているか否かを検出することができる。 By adopting such a configuration, the first low potential wiring and the first high potential wiring are connected via the capacitance in the piezoelectric actuator, so that the open side of the third low potential wiring and the third high potential wiring A closed circuit can be formed by connecting an impedance measuring device between the terminals. Therefore, the connection portion of the low potential wiring and the high potential wiring provided across the first sheet base and the second sheet base, that is, the first low potential wiring and the first high potential wiring on the first sheet base It is possible to detect whether or not the connection portion between the second low potential wiring and the second high potential wiring on the second sheet base material is properly connected.
本発明によれば、接続される2つの基板に跨って設けられる配線について、基板間の接続箇所の接続状態を容易に検出することができる液体吐出装置の駆動ユニットと、該駆動ユニットの配線状態検出方法とを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, about the wiring provided ranging over two board | substrates connected, the drive unit of the liquid discharge apparatus which can detect the connection state of the connection location between board | substrates easily, and the wiring state of this drive unit And a detection method.
以下、本発明の実施の形態に係る液体吐出装置及びその製造方法について、液体吐出装置の一例であるインクジェットプリンタ装置(以下、「プリンタ装置」と称する)に適用したとき場合を例にとり、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明はプリンタ装置への適用に限定されるものではなく、インク以外の液体を吐出する液体吐出装置全般に対しても適用できることを付言しておく。 Hereinafter, the case of applying the liquid ejection apparatus and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention to an inkjet printer apparatus (hereinafter referred to as “printer apparatus”) which is an example of the liquid ejection apparatus will be described as an example. This will be described with reference to FIG. However, it should be noted that the present invention is not limited to application to a printer apparatus, but can be applied to all liquid ejection apparatuses that eject liquid other than ink.
[プリンタ装置の全体構成]
図1は、液体吐出装置たるプリンタ装置100の要部を示す模式的平面図である。図1に示すように、プリンタ装置100は、左右方向へ延びる一対のガイドレール102,103が略平行に配設されており、このガイドレール102,103に液体供給ユニット104が走査方向にスライド可能に支持されている。ガイドレール103の左右の端部付近には一対のプーリ105,106が設けられ、液体供給ユニット104は、このプーリ105,106に巻き掛けられたタイミングベルト107に接合されている。一方のプーリ106には正逆回転駆動するモータ(図示せず)が設けられており、そのプーリ106が正逆回転駆動することでタイミングベルト107が左方向及び右方向へと往復移動可能になっており、これに伴って液体供給ユニット104がガイドレール102,103に沿って左右方向へ往復走査される。
[Overall configuration of printer device]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a main part of a
プリンタ装置100には、4つのインクカートリッジ108が交換のために挿脱可能にして装着されている。そして、液体供給ユニット104には、これらのインクカートリッジ108から4色の有色インク(例えば、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー)を夫々供給すべく、可撓性を有する4本のインク供給チューブ109が接続されている。液体供給ユニット104の下部には液体吐出ヘッド2(図2参照)が搭載されており、その下方で走査方向と直角する方向(紙送り方向)に搬送される被記録体(例えば、記録用紙)に向けて液体吐出ヘッド2からインク(液体)を吐出し、この被記録体に画像を形成することができるようになっている。
Four
[液体吐出ヘッドの概略構成]
図2はプリンタ装置100が備える液体吐出ヘッド2の構成を示す分解斜視図である。この図2に示すように、液体吐出ヘッド2は、圧電アクチュエータ12を上方から流路ユニット11に接合して成るヘッド本体15と、このヘッド本体15の上部にて圧電アクチュエータ12に接合されたフレキシブル基板13とを備えている。また、流路ユニット11は、複数のプレート部材が積層された構成となっている。図6は配線板の底面図である。
[Schematic configuration of liquid discharge head]
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the
図3は、流路ユニット11と圧電アクチュエータ12とが接合された状態でのヘッド本体15を、図2のIII-III線(後述するノズル行方向に沿った線)で切断したときの構成を示す断面図である。図3に示すように、流路ユニット11はその下面にて開口する複数のノズル孔55を有しており、該ノズル孔55は、或一方向に延びる一又は複数の列を成すようにして複数配設されている。1つのノズル列に並ぶノズル孔55は、互いに所定間隔をおいて配置されて同色の液体(インク)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、本実施の形態では、吐出される液体の色ごとに6列ずつ設けられている。
3 shows a configuration when the head
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。なお、液体吐出ヘッド2は、ノズル行方向Yに往復走査される。
Hereinafter, the extending direction of the nozzle row is referred to as “nozzle row direction X”, and the nozzle row direction with respect to the nozzle row direction X is referred to as “nozzle row direction Y”. The
流路ユニット11の内部には、液体を一時的に貯留する共通貯留室であるマニホールド51と、マニホールド51と各ノズル85とを個別に連通する複数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53、マニホールド51と圧力室53とを連通する絞り部52、及びノズル85と圧力室53とを連通するディセンダ孔54などの各空間で構成されている。
Inside the
図2に示すように、流路ユニット11の上面には液体タンク(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。液体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51に流入し、絞り部52を介して圧力室53に至る。そして、圧力室53内の液体が、圧電アクチュエータ12の駆動により吐出圧を受けると、その圧力波はディセンダ孔54を通じてノズル孔55近傍の液体にも伝搬し、該ノズル孔55から液体が吐出されるようになっている。
As shown in FIG. 2, a
[圧電アクチュエータ]
図4は、流路ユニット11と圧電アクチュエータ12とが接合された状態でのヘッド本体15を、図2のIV-IV線(即ち、ノズル列方向に沿った線)で切断したときの構成を示す断面図であり、図5は、圧電アクチュエータ12の平面図である。
[Piezoelectric actuator]
4 shows a configuration when the head
図3及び図4に示すように、圧電アクチュエータ12は、流路ユニット11の上面に積層接合され、流路ユニットの上面に開口している圧力室53を閉塞している。この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と、該圧電層23が上面に積層されると共に流路ユニット11の上面に接合されるベース層24とを備えており、圧電層23は更に、上側圧電層21及び下側圧電層22の上下二層で構成されている。また、上側圧電層21の上面には、各圧力室53に対応して個別電極(駆動電極)42が設けられ、上側圧電層21と下側圧電層22との間には、各個別電極42に対応して(即ち、各圧力室53に対応して)上側定電位電極(高電位電極)46が設けられている。更に、下側圧電層22とボトム層24との間には下側定電位電極(低電位電極)47が設けられている。なお、以下では、圧電アクチュエータ12を構成する圧電層23の積層方向を「積層方向Z」という。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
上記各電極のうち、個別電極42は、圧力室53と対向するように上側圧電層21の上面にてノズル列方向Xに沿って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。各個別電極42の一部はノズル行方向Yに突出しており、この突出部がフレキシブル基板13の個別電極接続ランド60(図6参照)に接続される接続端子41となっている。
Among the electrodes, the
上側定電位電極46は、下側圧電層22の上面にてノズル列方向Xに沿って略一定間隔で並んでおり、そうして形成された上側定電位電極46の列は、ノズル行方向Yに複数並設されている。そのため、上側定電位電極46と個別電極42とは積層方向Zに重複して設けられている。また、圧電アクチュエータ12に具備される全ての上側定電位電極46は電気的に接続されており、全ての上側定電位電極46に対して共通電位が付与されるようになっている。
The upper constant
下側定電位電極47は、ノズル列方向Xに沿って並ぶ圧力室53に共通の電極となるように、ノズル列方向Xに沿って延びる帯状に形成されており、下側定電位電極47と上側定電位電極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側定電位電極47は電気的に接続されており、全ての下側定電位電極47に対して共通電位が付与されるようになっている。
The lower constant
ここで、図4の断面図に示すように、上側定電位電極46のノズル列方向Xの寸法は、個別電極42のノズル列方向Xの寸法よりも小さく、且つ、積層方向Zに沿って見ると、上側定電位電極46は個別電極42のノズル列方向Xの略中央に配置されている。従って、個別電極42のノズル列方向Xの略中央部分では、個別電極42と上側定電位電極46と下側定電位電極47とが積層方向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と上側定電位電極46との間に上側圧電層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の両端部分では、個別電極42と下側定電位電極47とが積層方向Zに重複しており、これらの電極の間には上側定電位電極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のノズル列方向Xの両端部分と下側定電位電極47との間に上側圧電層21及び下側圧電層22が挟まれている部分を、以下、「第二活性部37,37」という。
Here, as shown in the sectional view of FIG. 4, the dimension of the upper constant
図5に示すように、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。このうち第一表面共通電極44は、上側圧電層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、上側定電位電極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、上側圧電層21及び下側圧電層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、下側定電位電極47と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 5, the first surface
図3及び図4に示すように、上記構成の圧電アクチュエータ12において、個別電極42、上側定電位電極46、下側定電位電極47、及び個別電極42と下側定電位電極47とで挟まれた圧電層23の部分は、圧力室53内に液体吐出圧を加えるために各圧力室53に対応して設けられたエネルギー発生部40を成している。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に対応して上述した接続端子41が設けられており、該接続端子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。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
[フレキシブル基板]
次に、フレキシブル基板13について説明する。図2に示すように、フレキシブル基板13は、駆動回路66が実装された第1フレキシブル基板としてのCOF(チップ・オン・フィルム)64と、第2フレキシブル基板としてのFPC(フレキシブル・プリント・ケーブル)65とから構成されている。これらCOF64及びFPC65は、長方形状を成す電気絶縁性の可撓性シート材である第1ベースシート64a及び第2ベースシート65aの片面に複数の配線が形成され、互いに、そして圧電アクチュエータ12とも接続される。
[Flexible substrate]
Next, the
図6は、図2に示すフレキシブル基板13の構成を示す図面であり、(a)はCOF64の概略底面図、(b)はFPC65の概略平面図を示している。図6(a)に示すように、COF64には、第1ベースシート64aの片面(下面)であってそのノズル列方向Xの端部に、FPC65との接続電極35aが、その長手方向をノズル行方向Yに沿うようにして設けられており、その近傍に駆動回路66が実装されている。また、駆動回路66の実装面と同一面上には、ノズル行方向Yの両端に第1低電位バイアス線(第1低電位配線:COM)31,31が形成され、これらと平行するようにその内方には第1高電位バイアス線(第1高電位配線:VCOM)33,33が形成され、これらのバイアス線31,33のノズル列方向Yの端部は接続電極35aに接続されている。
6A and 6B are diagrams showing the configuration of the
また、第1高電位バイアス線33,33間には複数の個別電極接続ランド60が形成されており、第1低電位バイアス線31及び第1高電位バイアス線33の上には、複数の共通電極接続ランド32,34が形成されている。
A plurality of individual electrode connection lands 60 are formed between the first high
このような第1ベースシート64aの下面は、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一方、共通電極接続ランド32,34及び個別電極接続ランド60と重複するカバー層の部位には孔が形成され、この孔内に露出する共通電極接続ランド32,34及び個別電極接続ランド60にバンプ電極が固着されている。そして、このバンプ電極を介して、COF64が有する共通電極接続ランド32,34及び個別電極接続ランド60は、圧電アクチュエータ12が有する第一表面共通電極44、第二表面共通電極43、及び個別電極42の接続端子41(図5参照)に接続される。
The lower surface of the
駆動回路66からは、圧電アクチュエータ12の駆動電極42へ駆動電位を付与するための出力側配線71が、個別電極接続ランド60と同数だけ、第1ベースシート64aの下面を並進するように延設されており、夫々は独立して各個別電極接続ランド60に接続されている。また、駆動回路66からは、該駆動回路66内の素子を動作させる制御信号を入力するための入力側配線72が、出力側配線71と同数だけ、並進するように延設されており、該入力側配線72は接続電極35aに接続されている。
An output side wiring 71 for applying a driving potential to the driving
更に、複数の入力側配線72の群と第1高電位バイアス線33との間のスペースには、接続電極35aと駆動回路66とを接続する第1低電位駆動線(VSS)73,73が形成されている。また、上記スペース内であって、これら第1低電位駆動線73,73の外側には、接続電極35aと駆動回路66とを接続する第1高電位駆動線(VDD)74,74が形成されている。これら第1低電位駆動線73及び第1高電位駆動線74は、夫々駆動回路66にグランド電位又は所定の高電位を付与するものであり、駆動回路66は、出力側配線72を通じてこれら2種類の電位を選択的に個別電極42へ付与する。そして、これら出力側配線71、入力側配線72、第1低電位駆動線73、及び第1高電位駆動線74もまた、上記カバー層によって被覆されている。
Further, in the space between the group of the plurality of input side wirings 72 and the first high
一方、図6(b)に示すように、FPC65におけるノズル行方向Yの一端部には、COF64と接続するための接続電極35bが、その長手方向をノズル行方向Yに沿うようにして設けられている。この接続電極35bからは、ノズル列方向Xの一方へ向かって4本の配線が平行に延設されている。このうち、両端に位置する配線は第2低電位バイアス線(第2低電位配線:COM)82,82であり、接続電極35a,35bが接合することによってCOF64の第1低電位バイアス線31,31に導通する。また、第2低電位バイアス線82,82の間に位置する2本の配線は、第2低電位駆動線83,83であり、COF64の第1低電位駆動線73,73に導通する。そして、これら第2低電位バイアス線82,82及び第2低電位駆動線83,83は、FPC65上にて合流して1本の第3低電位配線84を成し、FPC65上をノズル行方向Yに沿って延設されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, a
また、接続電極35bからノズル列方向Xの他方へ向かって4本の配線が平行に延設されている。このうち、両端に位置する配線は第2高電位バイアス線(第2高電位配線:VCOM)85,85であり、接続電極35a,35bが接合することによってCOF64の第1高電位バイアス線33,33に導通する。また、第2高電位バイアス線85,85の間に位置する2本の配線は、第2高電位駆動線86,86であり、COF64の第1高電位駆動線74,74に導通する。そして、これら第2高電位バイアス線85,85及び第2高電位駆動線86,86は、FPC65上にて合流して1本の第3高電位配線87を成し、FPC65上をノズル行方向Yに沿って延設されている。
Further, four wires are extended in parallel from the
ここで、第3低電位配線84及び第3高電位配線87の各開放側端子(即ち、図6(b)でのノズル行方向Y上側の端子)は、液体吐出時に下側定電位電極47及び上側定電位電極46をバイアスする電位(COM及びVCOM)の入力端子を成すと共に、個別電極42へ選択的に付与される駆動電位(VSS及びVDD)を中継する駆動回路66へ入力するための端子をも成し、更に、両端子間のインピーダンス測定値から以下に説明するように配線の接続状態を検出する測定端子をも成している。
Here, each open side terminal of the third low
[配線状態検出方法]
上述したような構成の圧電アクチュエータ12及びフレキシブル基板13が、本実施の形態に係る駆動ユニット90を構成している。以下、このような駆動ユニット90において、COF64に設けられたバイアス線31,33とFPC65に設けられたバイアス線82,85との間の接続状態を検出するための構成及び方法について説明する。
[Wiring status detection method]
The
図7は、配線状態を検出する際の駆動ユニット90の等価回路を示す図面である。また、図8は、駆動ユニット90の配線状態を検出する手順を示すフローチャートである。図7に示すように、配線状態を検出する場合には、第3低電位配線84と第3高電位配線85との間にインピーダンス測定器91が接続される(図8:S1)。そして、図3及び図4に示すように対向配置された上側定電位電極46及び下側定電位電極47は、一種のコンデンサC1〜CN(Nは圧力室53と同数の値)とみなすことができ、両電極46,47間には所定の静電容量が形成される。従って、インピーダンス測定器91、第3低電位配線84、第2低電位バイアス線82,第1低電位バイアス線31、コンデンサC1〜CN、第1高電位バイアス線33、第2高電位バイアス線85、及び第3高電位バイアス線87により、1つの閉回路が形成される。
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the
なお、本実施の形態に係るインピーダンス測定器91は、閉回路にパルス信号を出力する電源92と、第3低電位配線84及び第3高電位配線85の端子間電圧を検出する電圧計93と、閉回路を流れる電流の総和を検出する電流計94とから構成されている。
The
次に、上述したような閉回路において、インピーダンス測定器91の電源92からパルス信号を出力し(図8:S2)、電圧計93及び電流計94の検出値から、閉回路内のインピーダンスを測定する(図8:S3)。一方、COF64に設けられたバイアス線31,33とFPC65に設けられたバイアス線82,85との間が適切に接続されている場合の閉回路内のインピーダンスを予め測定しておき、これを基準インピーダンスとする。次に、測定値と基準インピーダンスとを比較し(図8:S4)、測定値が基準インピーダンスと同程度であれば接続状態が良好であると判断し(図8:S5)、測定値が基準インピーダンスより大きければ接続状態に不備があり、断線の可能性があると判断する(図8:S6)。
Next, in the closed circuit as described above, a pulse signal is output from the
ここで、接続状態に不備があると判断する根拠について説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて2本の第1低電位バイアス線31を夫々第1低電位バイアス線31a,31bとして区別し、これら第1低電位バイアス線31a,31bに接続される2本の第1高電位バイアス線33も夫々第1高電位バイアス線33a,33bとして区別する。
Here, the reason for determining that the connection state is incomplete will be described. In the following description, the two first low-
図7に示すように、COF64に設けられたバイアス線31,33とFPC65に設けられたバイアス線82,85と接続箇所は、接点P1〜P4の4箇所存在している。まず、これらの接点P1〜P4が全て適切に接続された状態である場合、電源92からのパルス信号のほとんどは、接点P1から、第1低電位バイアス線31a、コンデンサC1、及び第1高電位バイアス線33aを経て接点P3へ至るルートRaと、接点P2から、第1低電位バイアス線31b、コンデンサCN、及び第1高電位バイアス線33bを経て接点P4へ至るルートRbとを流れる。即ち、コンデンサC1,CNのみを通り、コンデンサC2〜CN-1を通らない。そして、このときのインピーダンスが基準インピーダンスとなる。
As shown in FIG. 7, the bias lines 31 and 33 provided in the
一方、仮に接点P1が断線していた場合、パルス信号はこの接点P1を通るルートRaを流れることができないため、接点P2からコンデンサC1〜CNを経て第1高電位バイアス線33a,33bへと流れることになる(図7中の破線矢印参照)。そのため、全てのコンデンサC1〜CNに内在する抵抗成分rの影響を受けることになり、インピーダンス測定器91での測定値が基準インピーダンスよりも大きくなる。従って、基準インピーダンスよりも測定値が大きい場合には、COF64に設けられたバイアス線31,33とFPC65に設けられたバイアス線82,85と接続箇所である接点P1〜P4のうち、少なくとも1箇所に接続不良があると判断することができる。
On the other hand, if the contact P 1 is disconnected, the pulse signal cannot flow through the route Ra passing through the contact P 1. Therefore, the first high
以上のような構成の駆動ユニット90及びその配線状態検出方法によれば、駆動ユニット90に別途専用の構成を予め備えさせることなく、COF64に設けられたバイアス線31,33とFPC65に設けられたバイアス線82,85と接続箇所の状態を容易に検出することができる。また、各接続箇所(接点P1〜P4)を目視によって確認することができない場合であっても、確実にその接続状態を検出することができる。
According to the
[駆動ユニットの他の構成(1)]
図9は、上述したのとは異なる構成を備えた駆動ユニット90aのヘッド本体15aを、ノズル行方向Yに沿った線で切断したときの構成を示す断面図である。また、図10は、図9に示した駆動ユニット90aにおいて配線状態を検出する際の該駆動ユニット90aの等価回路を示す図面である。
[Other configuration of drive unit (1)]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration when the head
図9に示すように、ヘッド本体15aは、図3に示したものと同様の流路ユニット11を備える一方、圧電アクチュエータ12とは若干異なる構成の圧電アクチュエータ12aを備えている。具体的に説明すると、図9に示す圧電アクチュエータ12aは、ボトム層24と下側圧電層22との間であって、下側定電位電極47が設けられた領域のノズル行方向Yの両外側に、低電位中継電極110,110が設けられ、下側圧電層22と上側圧電層21との間であって、上側定電位電極46が設けられた領域のノズル行方向Yの両外側に、高電位中継電極111,111が設けられている。
As shown in FIG. 9, the
このうち低電位中継電極110は、圧電アクチュエータ12aの上面においてノズル行方向Yの両端に形成された第二表面共通電極43,43に対し、上側圧電層21及び下側圧電層22を貫通するスルーホールに充填された導電性材料を介して導通し、下側定電位電極47とはボトム層24の上面に形成された配線を介して導通している。従って、低電位中継電極110は、第二表面共通電極43(図5参照)と下側定電位電極47とを電気的に中継する位置にある。
Among these, the low
一方、高電位中継電極111は、圧電アクチュエータ12aの上面においてノズル行方向Yの両端に形成された第一表面共通電極44,44に対し、上側圧電層21を貫通するスルーホールに充填された導電性材料を介して導通し、上側定電位電極46とは下側圧電層22の上面に形成された配線を介して導通している。従って、高電位中継電極111は、第一表面共通電極44(図5参照)と上側定電位電極46とを電気的に中継する位置にある。
On the other hand, the high
そして、図9に示すように、これら低電位中継電極110と高電位中継電極111とは、積層方向Zに重複しており、換言すれば互いに対向配置されている。その結果、圧電アクチュエータ12のノズル行方向Yの両端部には、低電位中継電極110と高電位中継電極111とによって構成されるコンデンサCA,CBが形成されている。これらのコンデンサCA,CBは、下側定電位電極47及び上側定電位電極46間に形成されるコンデンサC1〜CNが有する静電容量とは独立した所定の静電容量を有しており、本実施の形態では、コンデンサC1〜CNが有する静電容量の総和よりも大きい静電容量を有している。
As shown in FIG. 9, the low
なお、このような圧電アクチュエータ12aには、図6に示したフレキシブル基板13を接合し、該フレキシブル基板13を通じて入力する信号により、図3〜図5を用いて説明した圧電アクチュエータ12と同様の動作を実現することができる。
Note that the
図10に示すように、このような駆動ユニット90aにおいて配線状態を検出する際にも、図7に示したのと同様の構成とし、即ち、第3低電位配線84と第3高電位配線85との間にインピーダンス測定器91を接続する。そして、図8のフローチャートに示したのと同様の手順により、接点P1〜P4のうち何れかに接続不良があるかどうかを検出することができる。また、この駆動ユニット90aでは、上側定電位電極46及び下側定電位電極47で構成されるコンデンサC1〜CNとは別にコンデンサCA,CBを設けているため、このコンデンサCA,CBの静電容量を適宜設定することにより、接続不良が存在した場合のインピーダンス測定値と基準インピーダンスとの差を調整でき、接続不良有無の検出精度を向上することができる。
As shown in FIG. 10, when the wiring state is detected in such a
更に、本実施の形態に係る駆動ユニット90aでは、コンデンサCA,CBの静電容量をコンデンサC1〜CNの静電容量の総和より大きくしており、コンデンサコンデンサCA,CBのインピーダンスのうちリアクタンス成分が比較的小さくなっている。従って、接点P1〜P4が適切に接続されており、パルス信号がルートRa,Rbを通る状態でのインピーダンス測定値(即ち、基準インピーダンス)が比較的小さくなる一方、接続不良があって図10の破線矢印をパルス信号が通る状態では、相対的に大きなリアクタンス成分を有するコンデンサC1〜CNのインピーダンスが測定値に含まれることになる。従って、接続不良がある場合には、インピーダンス測定値と基準インピーダンスとの差が大きくなり、接続不良有無の検出精度を向上することができる。
Further, in the
なお、2つのコンデンサCA,CBの静電容量は、互いに同一であってもよいし、互いに異なる値としておいてもよい。 Note that the capacitances of the two capacitors C A and C B may be the same or different from each other.
[駆動ユニットの他の構成(2)]
図11は、上述したのとは異なる構成を備えた駆動ユニット90bのヘッド本体15bを、ノズル列方向Xに沿った線で切断したときの構成を示す断面図である。図11に示すように、ヘッド本体15bは、図4に示したものと同様の流路ユニット11を備える一方、図4に示した圧電アクチュエータ12とは若干異なる圧電アクチュエータ12bを備えている。具体的に説明すると、圧電アクチュエータ12bが有する下側定電位電極47bは、上側定電位電極46との積層方向Zの重複部分のみが欠落した構成となっている。
[Other configuration of drive unit (2)]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration when the head
このような構成により、個別電極42に対して高電位と低電位との間で変化する信号が入力された場合に、下側圧電層22において上側定電位電極46直下の部分に電解が生じず、この部分を変形しないようにすることができる。従って、この部分の変形に伴うクロストークを抑制することができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
With such a configuration, when a signal that changes between a high potential and a low potential is input to the
一方、このように上側定電位電極46に対向する部分の下側定電位電極47を欠落させると、図7のようにコンデンサC1〜CNを形成することはできない。しかしながら、図9及び図10に示した低電位中継電極110と高電位中継電極111とを設けることにより、やはり接点P1〜P4での接続状態を検出することができる。以下、駆動ユニット90bにおいて配線状態を検出する方法について説明する。
On the other hand, if the portion of the lower constant
図12は、図11に示した駆動ユニット90bにおいて配線状態を検出する際の該駆動ユニット90bの等価回路を示す図面である。図12に示すように、駆動ユニット90bの場合は、2つの低電位中継電極110と2つの高電位中継電極111とによってコンデンサCA,CBが形成されている。そして、コンデンサコンデンサC1〜CNは存在せず、2つの低電位中継電極110,110間と2つの高電位中継電極111,111間とに、上側定電位電極46に内在する抵抗r1と下側定電位電極47に内在する抵抗r2とが存在している。
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the
このような駆動ユニット90bにおいて、4つの接点P1〜P4が適切に接続されている場合は、図7を用いて説明したのと同様に、入力されたパルス信号は接点P1から、第1低電位バイアス線31a、コンデンサC1、及び第1高電位バイアス線33aを経て接点P3へ至るルートRaと、接点P2から、第1低電位バイアス線31b、コンデンサCN、及び第1高電位バイアス線33bを経て接点P4へ至るルートRbとを流れる。即ち、この場合に測定されるインピーダンス(基準インピーダンス)には、抵抗r1、r2が含まれない。
In such a
一方、仮に接点P1が断線していた場合、パルス信号はこの接点P1を通るルートRaを流れることができないため、接点P2から抵抗r1,r2を経て第1高電位バイアス線33a,33bへと流れることになる(図12中の破線矢印参照)。そのため、測定されるインピーダンスには抵抗r1,r2が含まれることになり、基準インピーダンスよりも大きくなる。従って、基準インピーダンスよりも測定値が大きい場合には、接点P1〜P4のうち、少なくとも1箇所に接続不良があると判断することができる。
On the other hand, if the contact P 1 is disconnected, the pulse signal cannot flow through the route Ra passing through the contact P 1, and therefore the first high
本発明は、接続される2つの基板に跨って設けられる配線について、基板間の接続箇所の接続状態を容易に検出することができる液体吐出装置の駆動ユニットと、該駆動ユニットの配線状態検出方法とに適用することができる。 The present invention relates to a drive unit of a liquid ejection device capable of easily detecting a connection state of a connection portion between substrates for wiring provided across two connected substrates, and a wiring state detection method of the drive unit And can be applied to
2 液体吐出ヘッド
11 流路ユニット
12,12a,12b 圧電アクチュエータ
13 フレキシブル基板
31 第1低電位バイアス線(第1低電位配線:COM)
33 第1高電位バイアス線(第1高電位配線:VCOM)
42 個別電極(駆動電極)
46 上側定電位電極(高電位電極)
47 下側定電位電極(低電位電極)
53 圧力室
64 COF
64a 第1ベースシート
65 FPC
65a 第2ベースシート
66 駆動回路
73 第1低電位駆動線(VSS)
74 第1高電位駆動線(VDD)
82 第2低電位バイアス線(第2低電位配線:COM)
83 第2低電位駆動線(VSS)
84 第3低電位配線
85 第2高電位バイアス線(第2高電位配線:VCOM)
86 第2高電位駆動線(VDD)
87 第3高電位配線
90,90a,90b 駆動ユニット
91 インピーダンス測定器
100 液体吐出装置
2
33 First high potential bias line (first high potential wiring: VCOM)
42 Individual electrodes (drive electrodes)
46 Upper constant potential electrode (high potential electrode)
47 Lower constant potential electrode (low potential electrode)
53
64a
65a
74 First high potential drive line (VDD)
82 Second low potential bias line (second low potential wiring: COM)
83 Second low potential drive line (VSS)
84 Third low
86 Second high potential drive line (VDD)
87 3rd high
Claims (4)
前記駆動ユニットが有する前記第3低電位配線と前記第3高電位配線との間に測定器を接続し、両配線間のインピーダンス測定値を取得するステップと、
前記第1低電位配線と前記第2低電位配線との間、及び前記第1高電位配線と前記第2高電位配線との間が、何れも電気的に接続されている状態での、前記第3低電位配線と前記第3高電位配線との間のインピーダンスである基準インピーダンスと、前記インピーダンス測定値とを比較するステップと
を備えることを特徴とする駆動ユニットの配線状態検出方法。 Two first low-potential lines connected to the low-potential electrode and two lines connected to the high-potential electrode are connected to an actuator in which a low-potential electrode, a high-potential electrode, and a drive electrode are stacked with a piezoelectric layer in between. The first sheet base material having the first high potential wiring is connected to the first sheet base material, two second low potential wirings connected to the first low potential wiring, A second sheet base material having two second high potential wirings connected to the first high potential wiring is connected, and the two second low potential wirings and the two second high potential wirings are: A method of detecting a wiring state of a drive unit of a liquid ejection apparatus, which is formed by joining each of the second sheet base materials to form one third low potential wiring and a third high potential wiring,
Connecting a measuring instrument between the third low potential wiring and the third high potential wiring of the drive unit, and obtaining an impedance measurement value between the two wirings;
The first low potential wiring and the second low potential wiring, and the first high potential wiring and the second high potential wiring are both electrically connected. A method for detecting a wiring state of a drive unit, comprising: comparing a reference impedance, which is an impedance between a third low potential wiring and the third high potential wiring, with the measured impedance value.
前記低電位電極に接続される2本の第1低電位配線、及び前記高電位電極に接続される2本の第1高電位配線を有し、前記アクチュエータに接続される第1シート基材と、
前記各第1低電位配線に接続される2本の第2低電位配線、前記各第1高電位配線に接続される2本の第2高電位配線、前記2本の第2低電位配線が合流して成す第3低電位配線、及び前記2本の第2高電位配線が合流して成す第3高電位配線を有し、前記第1シート基材に接続される第2シート基材とを備え、
前記アクチュエータにおいて、前記各第1低電位配線から前記低電位電極へ至る途中の箇所と、前記各第1高電位配線から前記高電位電極へ至る途中の箇所との間の夫々には、前記活性部とは独立した2つの静電容量が形成されており、
前記第3低電位配線及び前記第3高電位配線の各開放側端子は、液体吐出時に前記低電位電極及び前記高電位電極をバイアスする電位の入力端子を成すと共に、前記静電容量を介したインピーダンス測定値から、前記第1低電位配線及び前記第1高電位配線と第2低電位配線及び第2高電位配線との間の接続状態を検出する測定端子をも成していることを特徴とする液体吐出装置の駆動ユニット。 A low-potential electrode biased to a low potential, a high-potential electrode biased to a high potential, and a driving potential that changes over time are provided corresponding to a pressure chamber to which a pressure for discharging liquid from the nozzle hole is applied. An actuator having an active portion in which a drive electrode to be applied is stacked in this order across a piezoelectric layer;
A first sheet base material having two first low potential wires connected to the low potential electrode and two first high potential wires connected to the high potential electrode and connected to the actuator; ,
Two second low potential wirings connected to each of the first low potential wirings, two second high potential wirings connected to each of the first high potential wirings, and the two second low potential wirings. A second sheet base material having a third low potential wiring formed by joining and a third high potential wiring formed by joining the two second high potential wirings and connected to the first sheet base material; With
In the actuator, the active portion is disposed between a location on the way from each first low potential wiring to the low potential electrode and a location on the way from each first high potential wiring to the high potential electrode. Two capacitances independent of the part are formed,
Each open-side terminal of the third low potential wiring and the third high potential wiring forms an input terminal for biasing the low potential electrode and the high potential electrode when liquid is discharged, and via the capacitance. A measurement terminal for detecting a connection state between the first low-potential wiring and the first high-potential wiring and the second low-potential wiring and the second high-potential wiring from the impedance measurement value is also formed. A drive unit for the liquid ejection device.
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