JP2015182423A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル数が多くなって、圧電素子の数が多くなっても駆動回路部に使用される半導体材料の使用量を低減できる液体吐出装置の提供。【解決手段】シリコン単結晶や炭化ケイ素単結晶などの半導体材料で形成されている流路ユニット２０の一表面には、流路ユニット２０の内部に形成された圧力室２４と対向して配置された圧電素子４１と、圧電素子４１を覆う流路ユニット２０と同一の半導体材料で形成されたカバー本体５４が配置されている。このカバー本体５４の表面に、吐出制御のための回路要素５５が作り込まれている。【選択図】図４

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

従来から、液体吐出装置において、液体に噴射エネルギーを付与する圧電アクチュエータを有するものが知られている。例えば、特許文献１には、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電アクチュエータとを有する、インクジェットヘッドが開示されている。

圧電アクチュエータは、流路形成基板の複数の圧力室を覆う弾性膜の表面に、複数の圧力室とそれぞれ対向して配置された複数の圧電素子を有する。また、流路形成基板には、複数の圧電素子を覆うようにカバー部材（リザーバ形成基板）が設けられ、複数の圧電素子はカバー部材によって密封されている。また、カバー部材と流路形成基板の熱膨張率を同じにするために、カバー部材の材料には、流路形成基板と同じシリコン単結晶が用いられている。

流路形成基板の表面には、複数の圧電素子にそれぞれ接続されて、カバー部材の外側まで延びる複数の端子部が設けられている。また、カバー部材上には、複数の圧電素子を駆動するための駆動回路部が実装されたフレキシブル基板が配置されている。駆動回路部は、フレキシブル基板の表面に設けられた配線パターンを介して、複数の端子部に電気的に接続されている。

特開２０１０−２０８３４５号公報

前記特許文献１のインクジェットヘッドでは、駆動回路部は、絶縁性の樹脂材料で形成されたフレキシブル基板にフリップチップ実装されたものである。つまり、駆動回路部は、フレキシブル基板に固定された半導体基板に、回路が作り込まれた構成となっている。そのため、ノズル数が多くなって、圧電素子の数が多くなると、駆動回路部に使用される半導体材料が多くなる。半導体材料は高価であるため、インクジェットプリンタの材料コストが高くなってしまう。

本発明の目的は、半導体材料の使用量を低減できる液体吐出装置を提供することである。

第１の発明の液体吐出装置は、ノズル及びノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体の一表面に、前記圧力室と対向して配置された圧電素子と、前記圧電素子を覆うように前記流路構造体の前記一表面に配置されたカバー部材と、を備え、前記カバー部材の表面に、吐出制御のための回路要素が作り込まれていることを特徴とする。

本発明では、圧電素子がカバー部材によって覆われることによって、圧電素子が密封されている。これにより、外部の水分（湿気）が圧電素子に入り込んで短絡やマイグレーションを引き起こすことが防止される。
また、本発明では、吐出制御のための回路要素が、カバー部材の表面に作り込まれている。カバー部材は、圧電素子を覆う部材と、回路要素を作り込むための半導体基板を兼ねるため、カバー部材以外の部材に回路基板を実装する場合に比べて、半導体材料の使用量を低減できる。その結果、液体吐出装置の材料コストを低減できる。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記流路構造体の前記一表面における前記カバー部材の外側に、前記圧電素子に設けられた電極に接続された接続端子が配置されており、前記カバー部材の表面に沿って配置され、前記回路要素と前記接続端子とを電気的に接続するフレキシブル配線板を備えていることを特徴とする。

カバー部材の表面に作り込まれた回路要素と、流路構造体の前記一表面に配置された接続端子とは、同一平面上に並んでいないため、回路要素と接続端子を、柔軟性を有するフレキシブル配線板によって接続することにより、接続作業が行いやすくなる。

第３の発明の液体吐出装置は、前記第２の発明において、前記流路構造体には、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、且つ、前記流路構造体の前記一表面に平行な所定方向に沿って配列された複数の前記圧力室が形成され、前記複数の圧力室にそれぞれ対応した複数の前記圧電素子が、前記所定方向に沿って配列され、前記複数の圧電素子にそれぞれ設けられた複数の個別電極にそれぞれ接続された複数の個別端子が、前記所定方向に沿って配列され、前記カバー部材は、前記複数の圧電素子を共通に覆っており、前記フレキシブル配線板と、前記カバー部材、前記回路要素及び前記複数の個別端子との間には、封止材が充填されており、前記回路要素は、前記カバー部材の前記流路構造体の前記一表面と平行な天面に形成された入力部と、前記カバー部材の前記天面に、前記所定方向に沿って配列して形成され、前記複数の個別端子に前記フレキシブル配線板を介してそれぞれ接続される複数の出力部と、前記カバー部材の前記天面に連なる側面に、前記所定方向に沿って配列して形成され、前記複数の個別端子にそれぞれ対応する複数の増幅部と、を有することを特徴とする。

本発明によると、回路要素の入力部及び出力部が、カバー部材の天面に形成されている。そのため、入力部及び出力部がカバー部材の側面に形成されている場合に比べて、入力部及び出力部と、フレキシブル配線板の配線部とを接続する作業が行いやすい。
また、回路要素は、カバー部材の表面に配置された、導電パターンを含む積層体であるため、カバー部材の表面から若干突出している。回路要素の複数の増幅部は、カバー部材の天面に連なる側面に、所定方向に配列している。したがって、カバー部材の側面には、隣接する増幅部の間によって構成された凹部と、増幅部による凸部とが、所定方向に交互に形成されることになる。そのため、フレキシブル配線板とカバー部材の天面との間から封止材を注入して、フレキシブル配線板と、カバー部材、回路要素、及び複数の個別端子との間に封止材を充填する際、隣接する増幅部の間（凹部）を封止材が流れやすいため、封止材を増幅部よりも個別端子側に行き渡らせやすい。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第３の発明において、前記増幅部の表面に、前記カバー部材の前記天面から前記複数の個別端子に向かう方向に延びる複数の溝部が形成されていることを特徴とする。

本発明では、封止材を充填する際、増幅部の溝部に沿って封止材が流れやすいため、封止材を増幅部よりも個別端子側により行き渡らせやすい。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第３又は第４の発明において、前記カバー部材の前記側面が、前記天面及び前記天面に垂直な面に対して傾斜した面であることを特徴とする。

本発明では、カバー部材の天面に連なる側面が、天面及び前記天面に垂直な面に対して傾斜している。そのため、前記側面が天面に垂直な場合に比べて、封入材を天面から側面にスムーズに移動させることができるため、封入材を充填しやすい。

第６の発明の液体吐出装置は、前記第３〜第５の発明の何れかにおいて、前記入力部と前記複数の出力部が、前記所定方向に配列されていると共に、バンプを介して前記フレキシブル配線板に電気的に接続されており、前記所定方向に隣接する２つのパンプが、前記所定方向に直交する方向に離間していることを特徴とする。

本発明では、前記所定方向に隣接する２つのバンプが、前記所定方向に直交する方向に離間している。そのため、複数のバンプが前記所定方向に一列に並んでいる場合に比べて、バンプ同士の間隔を広く確保できるため、封止材を充填しやすい。

本発明では、吐出制御のための回路要素が、圧電素子を覆うカバー部材の表面に作り込まれている。そのため、回路要素を作り込むためのだけの半導体基板が不要となり、半導体材料の使用量を低減できる。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 図１のプリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図３のIV-IV線断面図である。 は、フレキシブル配線板と封止材とカバーが配置されていない状態でのインクジェットヘッドの平面図である。 カバーの部分拡大斜視図である。 図３の部分拡大図である。 本発明の他の実施形態のカバーの部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態のカバーの部分拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図１を参照して、インクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側をプリンタ１の「上方」、紙面向こう側をプリンタ１の「下方」と定義する。また、図１に示す左右方向を、プリンタ１の「左右方向」と定義する。以下、前後、左右の各方向語を適宜使用して説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５、制御装置６等を備えている。

プラテン２は、被記録媒体である記録用紙１００を支持する。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジモータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４（液体吐出装置）は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、プリンタ１に装着されたインクカートリッジ１７と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル１６が形成されている。そして、このインクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給されたインクを、複数のノズル１６からプラテン２に支持された記録用紙１００に対して噴射する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に支持された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に支持された記録用紙１００に対して、キャリッジ３とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド４からインクを吐出させる。これとともに、２つの搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に搬送する。以上の動作によって記録用紙１００に画像や文字等が記録される。

図２は、インクジェットプリンタ１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０、ＲＯＭ（Read Only Memory）６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２、及び、各種制御回路などよって構成されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）６３を備えている。制御装置６は、インクジェットヘッド４、キャリッジモータ１５（図１参照。図２では省略）、搬送ローラ１８，１９を駆動する搬送モータ（図示省略）などの動作を制御することによって、インクジェットプリンタ１に印刷を行わせる。制御装置６のＡＳＩＣ６３は、図示しないＰＣ等の外部装置から入力された印刷データに基づき、インクジェットヘッド４を駆動するための駆動信号（波形信号）を生成して、インクジェットヘッド４に送信する。

次に、インクジェットヘッド４について説明する。図３はインクジェットヘッド４の平面図である。但し、図３では、後述するフレキシブル配線板５１と封止材５２の一部を省略して表示している。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、フレキシブル配線板５１と封止材５２とカバー５０が配置されていない状態でのインクジェットヘッド４の平面図である。但し、図５では、カバー５０との配置関係が理解されやすくなるように、カバー５０を二点鎖線で示している。

図３、図４、図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０（本発明の流路構造体）と、圧電アクチュエータ２１と、カバー５０と、フレキシブル配線板５１と、封止材５２，５３を備えている。

図４に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ流路形成孔が形成された５枚のプレート３０〜３４が積層された構造を有する。これら５枚のプレート３０〜３４が積層されたときにそれぞれの流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。５枚のプレート３０〜３４は、例えばシリコン単結晶や炭化ケイ素単結晶などの半導体材料で形成されている。

図３、図５に示すように、流路ユニット２０の上面には、インクカートリッジ１７（図１参照）と接続されるインク供給孔２６が形成されている。図４、図５に示すように、流路ユニット２０の内部には、それぞれ搬送方向に延在する２本のマニホールド２５が形成されている。２本のマニホールド２５は１つのインク供給孔２６に共通に接続されており、インクカートリッジ１７から供給されたインクが２本のマニホールド２５にそれぞれ供給される。

また、流路ユニット２０は、最下層のノズルプレート３４に形成されて流路ユニット２０の下面に開口する複数のノズル１６と、複数のノズル１６にそれぞれ連通した複数の圧力室２４を有する。図５に示すように、流路ユニット２０の下面（図５の紙面向こう側の面）において、複数のノズル１６は搬送方向に沿って２列に配列されている。尚、複数のノズル１６の配置は、左右２列のノズル列の間でノズル１６の位置が搬送方向に互いにずれた、いわゆる、千鳥状の配置となっている。

複数の圧力室２４は、それぞれ、走査方向に長い略楕円形の平面形状を有する。複数の圧力室２４は平面的に配置され、これら複数の圧力室２４は、最上層のプレートである振動板３０によって上方から覆われている。また、複数の圧力室２４は、複数のノズル１６にそれぞれ対応して、搬送方向に沿って千鳥状に２列に配列されている。各圧力室２４は、その長手方向一端部において対応するノズル１６と連通している。尚、図４、図５に示すように、左側のノズル列においては圧力室２４の左端部にノズル１６が連通し、右側のノズル列においては圧力室２４の右端部にノズル１６が連通している。これにより、２列のノズル列は、２列の圧力室列の外側の端部とそれぞれ重なるように配置されている。

２列の圧力室列は、２本のマニホールド２５とそれぞれ重なる位置に配置され、各圧力室２４は、その直下に位置するマニホールド２５に連通している。これにより、図４に示すように、流路ユニット２０には、マニホールド２５から分岐して、圧力室２４を経てノズル１６に至る、個別インク流路２７が複数形成されている。

次に、圧電アクチュエータ２１について説明する。圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０の最上層に位置するプレートである振動板３０の、上面に配置されている。図４、図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、圧電体４０と、複数の個別電極４２と、２つの共通電極４３を有する。

図４に示すように、振動板３０の上面には、合成樹脂材料等の絶縁材料からなる絶縁膜４４がほぼ全面に形成されている。この絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に、それぞれ矩形の平面形状を有する２つの圧電体４０が配置されている。各圧電体４０は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体である、強誘電性のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料で形成されている。圧電体４０は、スパッタ法やゾルゲル法等の公知の成膜技術によって、絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面に直接形成することができる。あるいは、未焼成の薄いグリーンシートを焼成してから振動板３０に貼り付けることによって形成することもできる。また、図５に示すように、２つの圧電体４０は、２列の圧力室列をそれぞれ覆うように、それらの長手方向がノズル配列方向と平行となるように配置されている。

複数の個別電極４２は、圧電体４０の上面の、複数の圧力室２４とそれぞれ対向する領域に形成されている。その結果、複数の個別電極４２は、複数の圧力室２４と同様、ノズル配列方向に沿って２列に配列されている。各個別電極４２は、圧力室２４よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室２４の中央部と対向するように配置されている。

絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面には、複数の個別電極４２の、平面視でノズル１６とは反対側に位置する端部にそれぞれ接続された、複数の個別引出部４２ａが形成されている。個別引出部４２ａは、対応する個別電極４２の端部から圧力室２４の長手方向（走査方向）に引き出されている。具体的には、個別引出部４２ａは、左側の個別電極４２の列からは右側に引き出され、右側の個別電極４２の列からは左側に引き出されている。その結果、複数の個別引出部４２ａは、２つの圧電体４０の内側において、搬送方向に沿って配列されている。

各個別引出部４２ａの先端部は、後述するフレキシブル配線板５１の配線部（図示省略）に接続される個別端子４２ｂを構成している。個別電極４２は、個別引出部４２ａ（個別端子４２ｂ）、フレキシブル配線板５１の配線部、及び、カバー５０の後述するヘッド駆路回路部５５を介して、制御装置６のＡＳＩＣ６３に接続されている。制御装置６のＡＳＩＣ６３は、複数の圧電体４０にそれぞれ対応した複数の駆動信号（波形信号）を生成する。ＡＳＩＣ６３からヘッド駆動回路部５５に送られてきた駆動信号は、ヘッド駆動回路部５５において所定の駆動電位に増幅されて、各個別電極４２に印加される。

絶縁膜４４で覆われた振動板３０の上面には、２列の圧力室列にそれぞれ対応した２つの共通電極４３が形成されている。共通電極４３は、１列の圧力室列を構成する複数の圧力室２４に跨って搬送方向に延び、対応する圧電体４０の下面のほぼ全域と接している。さらに、図５に示すように、共通電極４３は、圧電体４０の下面と重なる領域から、外側、即ち、個別電極４２からの個別引出部４２ａの引き出し方向とは反対方向に引き出されている。この引き出された部分（以下、引出電極部４３ａと称する）は、図示しない電源配線に接続されており、共通電極４３の電位は、常にグランド電位に維持されている。

図４に示すように、圧電体４０の、１つの圧力室２４と対向し、１つの個別電極４２と共通電極４３とに挟まれる部分（以下、「圧電素子４１」ともいう）は、後で説明するように、個別電極４２に駆動信号が供給されたときに変形して、１つの圧力室２４内のインクに吐出エネルギーを付与する部分となる。複数の圧電素子４１の各々は、その厚み方向に分極されている。本実施形態では、１つの圧電体４０が１列の圧力室列に属する複数の圧力室２４に跨って配置されることで、１列の圧力室列に対応する複数の圧電素子４１が一体化された構成となっている。また、複数の圧電素子４１の各々は、その厚み方向に分極されている。

個別電極４２に駆動電圧が印加されると、この個別電極４２と、グランド電位の共通電極４３の間に電位差が生じて、これら２つの電極４２，４３の間の圧電体４０の部分（圧電素子４１）に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は、圧電素子４１の分極方向と平行であるから、圧電素子４１は厚み方向に伸長するとともに面方向に収縮する。この圧電素子４１の収縮によって、圧力室２４を覆っている振動板３０が圧力室２４側に凸となるように撓み、圧力室２４の容積が減少する。その際に圧力室２４内のインクに圧力（噴射エネルギー）が付与され、ノズル１６からインクの液滴が噴射される。

尚、本実施形態では、圧電体４０の上面に個別電極４２、下面に共通電極４３が配置されているが、電極４２，４３の配置が逆であってもよい。即ち、圧電体４０の上面に共通電極４３、下面に個別電極４２が配置されてもよい。

次に、カバー５０について説明する。図６は、カバー５０の部分拡大断面斜視図である。図７は、図３の部分拡大図である。図３、図４に示すように、カバー５０は、２つの圧電体４０に対応して２つ設けられている。２つのカバー５０は、左右対称に形成されている。

図５に示すように、２つのカバー５０は、２つの圧電体４０をそれぞれ覆った状態で、流路ユニット２０に固定されている。このカバー５０によって、圧電体４０を外気から遮断することにより外部の水分（湿気）が圧電素子４１に入り込むことを防止している。複数の個別端子４２ｂ及び引出電極部４３ａの先端部は、カバー５０の外部に露出している。

カバー５０は、流路ユニット２０と同一の半導体材料で形成されたカバー本体５４（本発明のカバー部材）と、カバー本体５４の表面に作り込まれたヘッド駆動回路部５５（本発明の回路要素）を有する。カバー本体５４と流路ユニット２０が同一の半導体材料で形成されていることにより、圧電アクチュエータ２１が高温となって流路ユニット２０とカバー本体５４が加熱された場合であっても、流路ユニット２０とカバー本体５４の熱膨張率が同じであるため歪みが生じにくく、印刷精度の低下を抑制できる。

図４に示すように、カバー本体５４の天面５４ａは、矩形状であって、流路ユニット２０の上面と平行である。天面５４ａの個別端子４２ｂに近い側の縁部には、天面５４ａ及び天面５４ａに垂直な面に対して傾斜する傾斜面５４ｂが連なっている。この傾斜面５４ｂの下端には、天面５４ａに対して垂直な垂直面５４ｃが連なっている。尚、本実施形態では、傾斜面５４ｂは、天面５４ａに対して約４５度傾斜しているが、傾斜角度はこれに限定されるものではない。傾斜角度は、天面５４ａに対して０度より大きく９０度より小さければよい。

ヘッド駆動回路部５５は、搬送方向に並んだ複数の個別回路部５６を有する。複数の個別回路部５６は、搬送方向に並んだ複数の個別引出部４２ａの直上にそれぞれ配置されている。ヘッド駆動回路部５５は、導電パターンと絶縁パターンが厚み方向に積層された構成を有し、カバー本体５４の表面から若干突出している。

図６、図７に示すように、各個別回路部５６は、天面５４ａに作り込まれた入力部５６ａ及び出力部５６ｂと、傾斜面５４ｂに作り込まれた増幅部５６ｃによって構成されている。

入力部５６ａと出力部５６ｂは、搬送方向に並んで配置されており、それぞれ走査方向に延びている。この構成により、カバー本体５４の天面５４ａには、複数の入力部５６ａと複数の出力部５６ｂが１つずつ交互に搬送方向に沿って並んでいる。尚、本実施形態では、入力部５６ａと出力部５６ｂの長さ（走査方向長さ）は同じであるが、例えば、入力部５６aが出力部５６ｂよりも長かったり、入力部５６aが出力部５６ｂよりも短かったりしてもよい。

増幅部５６ｃは、傾斜面５４ｂと天面５４ａとの境界に沿った一辺を有する略矩形状に形成されており、入力部５６ａ及び出力部５６ｂのそれぞれの一端と接続されている。カバー本体５４の傾斜面５４ｂには、複数の増幅部５６ｃが搬送方向に並んでいる。増幅部５６ｃの面積は、入力部５６ａ及び出力部５６ｂの各面積よりも大きい。

増幅部５６ｃは、搬送方向に配列され、それぞれが走査方向に延びる複数の導電パターン５７ａと、走査方向に配列され、それぞれが搬送方向に延びる複数の導電パターン５７ｂとが、絶縁パターンを介して交互に積層された構成を有する。本実施形態では、増幅部５６ｃの最上層の導電パターンは、走査方向に延びる導電パターン５７ａである。そのため、増幅部５６ｃの表面には、この最上層の導電パターン５７ａ同士の間によってそれぞれ構成された走査方向に延びる複数の溝部５８が形成されている。

各個別回路部５６の上面には、フレキシブル配線板５１の配線部（図示省略）と接続される、導電性材料からなる３つのバンプ５９が、突出して設けられている。入力部５６ａには、２つの入力バンプ５９ａが走査方向に並んで設けられている。出力部５６ｂには、１つの出力バンプ５９ｂが設けられている。

出力バンプ５９ｂは、走査方向に関して２つの入力バンプ５９ａと離れた位置に配置されている。具体的には、出力バンプ５９ｂは、走査方向に関して２つの入力バンプ５９ａの間に配置されている。尚、２つの入力バンプ５９ａと出力バンプ５９ｂの位置は上記に限定されるものではなく、例えば、走査方向における増幅部５６ｃからの距離が２つの入力バンプ５９ａの一方と同じになるように、出力バンプ５９ｂが配置されていてもよい。外乱防止のためには、できるだけ増幅部５６ｃに近い位置に、出力バンプ５９ｂを配置することが好ましい。

フレキシブル配線板５１は、２つのカバー５０に対応して２つ設けられている。フレキシブル配線板５１は、カバー本体５４の天面５４ａ、傾斜面５４ｂ、及び垂直面５４ｃと、ヘッド駆動回路部５５に沿って配置されている。また、フレキシブル配線板５１の端部は、流路ユニット２０の上面に沿って配置されている。

フレキシブル配線板５１は、絶縁性樹脂からなり、可撓性を有するベースフィルムと、このベースフィルムに密着した銅などの導電材料からなる配線部とを有する。ベースフィルムは、透明または半透明である。この配線部には、電力供給用の電源配線部と、信号伝送用の信号配線部が含まれる。フレキシブル配線板５１の配線部は、ヘッド駆動回路部５５の複数の入力部５６ａ及び複数の出力部５６ｂと、複数の個別端子４２ｂに接続されている。

各個別回路部５６の入力部５６ａは、２つの入力バンプ５９ａのうちの前記一方の入力バンプ５９ａ、フレキシブル配線板５１の信号配線部などを介して、ＡＳＩＣ６３に接続されており、ＡＳＩＣ６３から送信された駆動信号（波形信号）を受信する。また、各個別回路部５６の入力部５６ａには、他方の入力バンプ５９ａ、フレキシブル配線板５１の電源配線部を介して電力が供給される。

個別回路部５６の出力部５６ｂは、出力バンプ５９ｂ、フレキシブル配線板５１の配線部を介して、この出力バンプ５９ｂが設けられた個別回路部５６に対応する個別端子４２ｂに接続されている。入力部５６ａに入力された駆動信号（波形信号）は、入力部５６ａに供給された電力によって、増幅部５６ｃにおいて所定の駆動電位に増幅された後、出力部５６ｂから個別端子４２ｂに送られる。

フレキシブル配線板５１と、カバー本体５４の天面５４ａ、傾斜面５４ｂ、垂直面５４ｃ、ヘッド駆動回路部５５、及び複数の個別端子４２ｂとの間には、合成樹脂等の絶縁性材料からなる封止材５２が充填される。これにより、隣接するバンプ５９の間が絶縁されると共に、カバー５０における個別端子４２ｂに近い側の壁部の下面と、流路ユニット２０の上面との隙間が封止される。また、封止材５２はヘッド駆動回路部５５の表面を保護する。

また、２つのフレキシブル配線板５１の対向する面同士の間には、封止材５２と同様の材料で形成された封止材５３が充填される。この封止材５３によって、フレキシブル配線板５１は、カバー５０及び流路ユニット２０に固定される。また、封止材５３によってカバー５０の密閉性を向上できる。

インクジェットヘッド４を製造する際には、流路ユニット２０の上面に圧電アクチュエータ２１を形成した後、２つの圧電体４０をそれぞれ覆うように２つのカバー５０を所定の位置に配置して、２つのカバー５０を流路ユニット２０に接合する。その後、各カバー５０の上にフレキシブル配線板５１を配置して、フレキシブル配線板５１の加熱加圧や導電性接着剤などの手段によって、フレキシブル配線板５１の配線部を、ヘッド駆動回路部５５に設けられた複数のバンプ５９と、複数の個別端子４２ｂに接続する。

個別回路部５６の入力部５６ａ及び出力部５６ｂは、カバー本体５４の天面５４ａに形成されているため、入力部５６ａ及び出力部５６ｂがカバー本体５４の傾斜面５４ｂ又は垂直面５４ｃに形成されている場合に比べて、入力部５６ａ及び出力部５６ｂと、フレキシブル配線板５１の配線部とを接続する作業が行いやすい。

また、カバー本体５４の表面に作り込まれたヘッド駆動回路部５５と、流路ユニット２０の上面に配置された個別端子４２ｂとは、同一平面上に並んでいないため、ヘッド駆動回路部５５と個別端子４２ｂを、柔軟性を有するフレキシブル配線板によって接続することにより、接続作業が行いやすくなる。さらに、本実施形態のフレキシブル配線板５１は、透明又は半透明であるため、接続作業がより行いやすい。

次に、カバー本体５４の天面５４ａとフレキシブル配線板５１との間から、ペースト状の封止材５２を注入して、フレキシブル配線板５１と、カバー５０及び複数の個別端子４２ｂとの間に封止材５２を充填する。その後、２つのフレキシブル配線板５１の対向する面同士の間に封止材５３を充填する。

上述したように、カバー本体５４の傾斜面５４ｂには、ヘッド駆動回路部５５の複数の増幅部５６ｃが、搬送方向に沿って並んでいる。したがって、カバー本体５４の傾斜面５４ｂには、隣接する増幅部５６ｃの間によって構成された凹部と、増幅部５６ｃによる凸部とが、搬送方向（ノズル配列方向）に交互に形成されていることになる。そのため、フレキシブル配線板５１とカバー５０との間に封止材５２を充填する際、隣接する増幅部５６ｃの間（凹部）を封止材５２が流れやすいため、封止材５２を増幅部５６ｃよりも個別端子４２ｂ側に行き渡らせやすい。

また、増幅部５６ｃの表面には、最上層の導電パターン５７ａ同士の間によってそれぞれ構成された複数の溝部５８が形成されている。この溝部５８は、天面５４ａから複数の個別端子４２ｂに向かう方向に延びている。そのため、フレキシブル配線板５１とカバー５０との間に封止材５２を充填する際、増幅部５６ｃの溝部５８に沿って封止材５２が流れやすいため、封止材５２を増幅部５６ｃよりも個別端子４２ｂ側により行き渡らせやすい。

また、カバー本体５４の天面５４ａに連なる傾斜面５４ｂは、天面５４ａ及び天面５４ａに垂直な垂直面５４ｃに対して傾斜している。そのため、カバー本体５４の天面５４ａに、天面５４ａに垂直な垂直面５４ｃが連なっている場合に比べて、封止材５２を天面５４ａから傾斜面５４ｂにスムーズに移動させることができ、フレキシブル配線板５１とカバー５０との間に封止材５２を充填しやすい。

また、搬送方向に隣接するバンプ５９（入力バンプ５９ａと出力バンプ５９ｂ）は、走査方向に離間するように配置されている。そのため、複数のバンプ５９が搬送方向に一列に並んでいる場合に比べて、バンプ５９同士の間隔を広く確保できるため、フレキシブル配線板５１とカバー５０との間に封止材５２を充填しやすい。

また、本実施形態では、カバー本体５４にヘッド駆動回路部５５が作り込まれている。したがって、カバー本体５４は、圧電素子４１を覆う部材と、ヘッド駆動回路部５５を作り込むための半導体基板を兼ねるため、カバー本体５４以外の部材に回路基板を実装する場合に比べて、半導体材料の使用量を低減できる。その結果、インクジェットプリンタ１の材料コストを低減できる。

また、圧電素子４１を覆うカバー本体５４に、個別電極４２に印加する駆動電力を送信するヘッド駆動回路部５５が作り込まれているため、駆動電力の経路を短くすることができる。そのため、インピーダンスの低い配線経路を構成できる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

前記実施形態では、入力部５６ａ及び出力部５６ｂが、カバー本体５４の天面５４ａに形成され、増幅部５６ｃが、カバー本体５４の傾斜面５４ｂに形成されているが、入力部５６ａ、出力部５６ｂ及び増幅部５６ｃのカバー本体５４における形成箇所は上記に限定されない。例えば、図８（ａ）に示すように、ヘッド駆動回路部２５５の入力部２５６ａが天面５４ａに形成されて、出力部２５６ｂと増幅部２５６ｃが傾斜面５４ｂに形成されてもよい。また例えば、図８（ｂ）に示すように、ヘッド駆動回路部３５５の入力部３５６ａと増幅部３５６ｃが天面５４ａに形成されて、出力部３５６ｂが傾斜面５４ｂに形成されてもよい。また、ヘッド駆動回路部の入力部、出力部及び増幅部が、天面５４ａにのみ形成されていてもよい。

前記実施形態では、制御装置６のＡＳＩＣ６３において生成された、複数の個別電極４２にそれぞれ対応した複数の駆動信号（波形信号）を、ヘッド駆動回路部５５において所定の駆動電位に増幅させて個別端子４２ｂに供給することで、圧電素子４１の変形を制御してインクの吐出を制御しているが、カバー本体５４に作り込まれる回路要素の機能は、前記実施形態のものに限定されるものではなく、インクの吐出制御に関わる回路であれば、どのような回路であってもよい。

例えば、前記実施形態のＡＳＣＩ６３で行う処理の一部と、ヘッド駆動回路部５５で行う処理の両方を行う回路要素がカバー本体５４に作り込まれていてもよい。具体的には、制御装置のＡＳＩＣが、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷データに基づいて、インクジェットヘッド４を駆動するための制御信号を生成する。回路要素は、ＡＳＩＣから送信された制御信号に基づいて、複数の個別電極にそれぞれ対応した複数の駆動信号（波形信号）を生成すると共に、この駆動信号を所定の駆動電位に増幅させる。この変更例の回路要素は、複数の個別端子４２ｂにそれぞれ接続される複数の出力部を有する。また、この変更例の回路要素は、制御装置６からの制御信号と、駆動信号を増幅させるための電力が供給される複数の入力部を有する。この入力部の数は、個別電極４２の数に対応させる必要はない。また、この変更例の回路要素は、カバー本体５４の天面５４ａだけに形成されていてもよく、回路要素の一部（例えば増幅部）だけがカバー本体５４の天面５４ａに形成されて、その他の部分がカバー本体５４の傾斜面５４ｂに形成されていてもよい。

また、カバー本体５４に作り込まれる回路要素の他の例としては、例えば、インクジェットヘッド４の温度を検出するための温度センサＩＣであってもよい。温度センサＩＣは、制御装置６に接続される。環境温度が低いほどインクの粘度は高くなる。そのため、検出された温度に基づいてインクの吐出制御を変更することで印刷精度を向上できる。さらに、この変更例では、流路ユニット２０に近い位置の温度を検知できるため、印刷精度をより向上できる。温度センサＩＣで検出された温度に基づいたインク吐出制御の例としては、例えば、温度センサＩＣで検出された温度に応じて、個別電極４２に印加する駆動電圧の大きさを変更してもよい。

前記実施形態では、カバー本体５４の天面５４ａの個別端子４２ｂに近い側の縁は、天面５４ａ及び天面５４ａに対して垂直な面に傾斜する傾斜面５４ｂと連なっているが、カバー本体５４の天面５４ａの個別端子４２ｂ側の縁が、天面５４ａに垂直な面と連なっていてもよい。つまり、増幅部５６ｃは、天面５４ａに垂直な面に作り込まれていてもよい。

前記実施形態では、カバー５０が、１列に配列された複数の圧電素子４１を共通に覆っているが、複数の圧電素子４１をそれぞれ個別に覆う複数のカバーを備えていてもよい。この場合、各カバーに個別回路部５６が形成される。

前記実施形態では、ヘッド駆動回路部５５の複数の出力部５６ｂと複数の個別端子４２ｂは、フレキシブル配線板５１を介して電気的に接続されているが、例えば図９に示すように、カバー本体５４に複数の配線パターン４５１を形成して、この複数の配線パターン４５１によってヘッド駆動回路部２５５の複数の出力部５６ｂと複数の個別端子４２ｂをそれぞれ接続してもよい。配線パターン４５１は、カバー本体５４の側面の下端まで、もしくは、カバー本体５４の下面（即ち、流路ユニット２０との接合面）まで延びており、配線パターン４５１の先端部が個別端子と接続される。この変更例では、フレキシブル配線板５１及び封止材５２、５３は設けなくてもよい。但し、ヘッド駆動回路部５５の表面を保護する部材は設けることが好ましい。尚、配線パターン４５１は、ヘッド駆動回路部２５５の出力部２５５ｂで構成されていてもよい。

図９の変更例では、カバー本体５４の側面の下端又はカバー本体５４の下面において、配線パターン４５１と個別端子４２ｂとを接続するため、接続箇所が見えにくい。また、カバー本体５４は剛体であるため、形状を柔軟に変えることができず、カバー本体５４の位置決めが難しい。一方、前記実施形態では、柔軟性を有し、カバー本体５４に沿って配置されるフレキシブル配線板５１によって、ヘッド駆動回路部５５と複数の個別端子４２ｂを接続するため、接続作業が行いやすい。したがって、接続作業性の観点からは、ヘッド駆動回路部５５と複数の個別端子４２ｂは、フレキシブル配線板５１で接続することが好ましい。

また、ヘッド駆動回路部５５の複数の入力部５６ａについても、カバー本体５４に形成した配線パターンに電気的に接続してもよい。

前記実施形態では、フレキシブル配線板５１と、カバー本体５４、ヘッド駆動回路部５５及び複数の個別端子４２ｂとの間に封止材５２が充填されているが、フレキシブル配線板５１と、カバー５０の表面のうち、走査方向に関してヘッド駆動回路部５５が形成されている領域との間だけに、封止材が充填されていてもよい。

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットプリンタのインク吐出装置に適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
１６ ノズル
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２７ 個別インク流路
４１ 圧電素子
４２ 個別電極
４２ｂ 個別端子
４３ 共通電極
５０ カバー
５１ フレキシブル配線板
５２，５３ 封止材
５４ カバー本体
５４ａ 天面
５４ｂ 傾斜面
５５ ヘッド駆動回路部
５６ 個別回路部
５６ａ 入力部
５６ｂ 出力部
５６ｃ 増幅部
５８ 溝部
５９ バンプ

Claims (6)

1. ノズル及びノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
   前記流路構造体の一表面に、前記圧力室と対向して配置された圧電素子と、
   前記圧電素子を覆うように前記流路構造体の前記一表面に配置されたカバー部材と、を備え、
   前記カバー部材の表面に、吐出制御のための回路要素が作り込まれていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記流路構造体の前記一表面における前記カバー部材の外側に、前記圧電素子に設けられた電極に接続された接続端子が配置されており、
   前記カバー部材の表面に沿って配置され、前記回路要素と前記接続端子とを電気的に接続するフレキシブル配線板を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記流路構造体には、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、且つ、前記流路構造体の前記一表面に平行な所定方向に沿って配列された複数の前記圧力室が形成され、
   前記複数の圧力室にそれぞれ対応した複数の前記圧電素子が、前記所定方向に沿って配列され、
   前記複数の圧電素子にそれぞれ設けられた複数の個別電極にそれぞれ接続された複数の個別端子が、前記所定方向に沿って配列され、
   前記カバー部材は、前記複数の圧電素子を共通に覆っており、
   前記フレキシブル配線板と、前記カバー部材、前記回路要素及び前記複数の個別端子との間には、封止材が充填されており、
   前記回路要素は、
   前記カバー部材の前記流路構造体の前記一表面と平行な天面に形成された入力部と、
   前記カバー部材の前記天面に、前記所定方向に沿って配列して形成され、前記複数の個別端子にそれぞれ対応する複数の出力部と、
   前記カバー部材の前記天面に連なる側面に、前記所定方向に沿って配列して形成され、前記複数の個別端子にそれぞれ対応する複数の増幅部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記増幅部の表面に、前記カバー部材の前記天面から前記複数の個別端子に向かう方向に延びる複数の溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記カバー部材の前記側面が、前記天面及び前記天面に垂直な面に対して傾斜した面であることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出装置。
6. 前記入力部と前記複数の出力部が、前記所定方向に配列されていると共に、バンプを介して前記フレキシブル配線板に電気的に接続されており、
   前記所定方向に隣接する２つのパンプが、前記所定方向に直交する方向に離間していることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の液体吐出装置。

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