JP5087968B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。

液体吐出装置として、例えばインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッド等が知られている。インクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルに連通する圧力室を有したキャビティユニットと、圧電体から成形されて圧力室を覆うようにしてキャビティユニットに接合されるアクチュエータとを備える。アクチュエータは、積層される複数の圧電シートと、複数の圧電シート間に交互に設けられた共通電極及び個別電極とを備える。共通電極は、圧電シートの平坦面の略全域を覆うようにして設けられると共にグランドに接続される。個別電極は、平面視において圧力室と重なるようにして設けられると共に高電位に接続される。個別電極に電圧が印加されると、アクチュエータが該個別電極と共通電極とで挟まれた領域にて逆圧電効果を発揮して変形し、該個別電極と平面視で重なる圧力室の容積が変動し、該圧力室内のインクに圧力変動が付与される。これにより圧力室内のインクが、ノズルからキャビティユニットの外部へと液滴となって吐出される。この逆圧電効果を発揮する領域は、活性部或いはエネルギー発生部とも称される。

更にインクジェットヘッドは、アクチュエータに対する駆動電力を生成して出力する駆動回路と、駆動回路の出力部から個別電極に駆動電力を供給する供給経路とを備える。駆動回路は、一般にＩＣチップのパッケージに内蔵された電気回路であり、アクチュエータの上端面（即ち、圧力室を覆う面と反対側の面）に固定されたフレキシブル配線基板に実装される。フレキシブル配線基板は、ろう付けや半田付けによりアクチュエータに固定される。供給経路は、フレキシブルな配線基板上に印刷形成された配線と、アクチュエータの上端面に形成され、配線とろう材や半田を介して接続される個別電極用端子と、個別電極用端子の形成位置から圧電シートを積層方向（即ち、上下方向）に貫通するスルーホール内に導電材が充填されてなる個別電極用中継配線とを含み、個別電極が該個別電極用中継配線に接続されている。

ところで、駆動回路から出力される駆動電力にスパイクノイズが生じると、活性部の変形作動が乱れるため、インクの吐出制御を所望通りに行うことができなくなる。このため、供給経路上には電気抵抗が設けられる。この電気抵抗により、スパイクノイズが低減されると共に、駆動回路の静電気ノイズに対する耐性を確保することができる。また、インク吐出のための駆動電圧の立上がりと立下り時間を適切に調整することができる。

従来、電気抵抗は、駆動回路を内蔵するパッケージの内部に設けられており、駆動回路の作動時にこの電気抵抗から発生するジュール熱がパッケージ内に溜まり易くなっていた。このため、インクジェットヘッドの連続運転時間が長くなると、駆動回路が高温下にさらされてしまい、熱破壊するおそれがあった。この発熱を逃がして熱破壊を避けるため、フレキシブル配線基板の駆動回路の周辺にはアルミ板等から成形されるヒートシンクを設ける等の処置がとられているが、ヒートシンクが吸収可能な熱容量にも限界があり、また、大容量化させるとインクジェットヘッドのサイズや重量の大型化を招いていた。

そこで本発明は、駆動回路から出力される駆動電力をアクチュエータに供給する供給経路に電気抵抗が設けられる構成において、駆動回路近傍での発熱を低減可能な液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、本発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出するノズル、及び該ノズルに連通されて液体が充填される圧力室を有したキャビティユニットと、前記圧力室内に充填されている液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータを駆動する電力を出力する出力部、及び前記出力部を内部に収容するパッケージを有してなる駆動回路と、前記出力部から出力された電力を前記圧電アクチュエータに供給する供給経路と、前記供給経路上に設けられた電気抵抗とを有して構成される液体吐出装置であって、前記電気抵抗が、前記供給経路において前記パッケージの内部に設けられた第１の抵抗部と、前記供給経路において前記パッケージの外部に設けられ、前記第１の抵抗部に直列接続された第２の抵抗部とから構成されていることを特徴とする。

上記構成によると、電気抵抗の電気抵抗値が第１及び第２の抵抗部の電気抵抗値の和となる。このため、従来に比べ、駆動回路のパッケージの内部にある抵抗部の電気抵抗値を小さくして、駆動回路からの発熱量を低減することができる。これに伴い、熱破壊などの駆動回路の発熱による故障を防止することができる。また、熱を逃がすための構造を簡素にできるため、液体吐出装置が小型且つ軽量にすることもできる。同時に、電気抵抗の全てをパッケージの外部に配置せず、その一部を第１の抵抗部として出力部が収容されたパッケージの内部に分配している。このように、出力部に近付けて第１の抵抗部を配置しているため、従来どおり、駆動回路における静電気ノイズに対する耐性を確保することも可能である。

また、前記圧電アクチュエータが前記圧力室を覆って設けられ、前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極を含んで構成されており、前記第２の抵抗部が、前記表面電極に設けられていてもよい。

また、前記圧電アクチュエータが、前記圧力室を覆って設けられるとともに、それぞれ平板状に形成された複数の圧電セラミックス層を板厚方向に積層してなり、前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極と、前記表面電極に接続されるとともに、積層された前記複数の圧電セラミックス層を板厚方向に貫通して形成されるスルーホール内に設けられた導電体と、前記導電体に接続されるとともに、前記複数の圧電セラミックス層の平面上に設けられた複数の内部電極と、を含んで構成されており、前記第２の抵抗部が、前記導電体に設けられていてもよい。

また、前記圧電アクチュエータが、前記圧力室を覆って設けられるとともに、それぞれ平板状に形成された複数の圧電セラミックス層を板厚方向に積層してなり、前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極と、前記表面電極に接続されるとともに、積層された前記複数の圧電セラミックス層を板厚方向に貫通して形成されるスルーホール内に設けられた導電体と、前記導電体に接続されるとともに、前記複数の圧電セラミックス層の平面上に設けられた複数の内部電極と、を含んで構成されており、前記第２の抵抗部が、前記複数の内部電極の少なくとも一つにおける、前記圧力室の直上部分と前記スルーホールとの間の部分に設けられていてもよい。

上記各構成によれば、第２の抵抗部をパッケージの外部に設ける構造を簡単に実現することができる。

また、前記第２の抵抗部は、前記供給経路を構成する部材であって単一の材料によって成形された部材の一部を、その前後の部分よりも細くすることによって形成されていてもよい。

上記構成によれば、パッケージの外部における供給経路に、第２の抵抗部として機能する部分を簡易に形成することができる。また、この第２の抵抗部として機能する部分を、供給経路を構成する部材を設ける際に同時に形成することができ、製造工程を追加することなく第２の抵抗部を設けることができ、製造コストの増加を防ぐことができる。

また、前記第２の抵抗部は、前記供給経路を構成する部材であって単一の材料によって成形された部材の一部を、該材料よりも電気抵抗率が大きい材料に替えることによって形成されていてもよい。

上記構成によれば、パッケージの外部における供給経路に、第２の抵抗部として機能する部分を簡易に形成することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、駆動回路周辺の発熱を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッド１０を搭載したインクジェットプリンタ１の斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、筐体２に架設されたガイドロッド３にスライド可能に支持されたキャリッジ４を備えている。キャリッジ４の下部にはインクジェットヘッド１０（液体吐出装置）が取り付けられており、更にキャリッジ４内には、インクカートリッジ（図示しない）からのインクを一時的に保管するインク供給装置（図示しない）が収容され、インクジェットヘッド１０には、このインク供給装置を介してインクが供給される。キャリッジ４には一対のプーリー７に巻き掛けられたタイミングベルト８が接合されており、タイミングベルト８は、ガイドロッド３と平行に延びて配設されている。プーリー７の一方には正逆回転駆動するモータ９が設けられており、モータ９によりこのプーリー７が駆動されるとタイミングベルト８が往復移動し、キャリッジ４に取り付けられたインクジェットヘッド１０がガイドロッド３に沿って走査される。インクジェットヘッド１０の下方では、紙送りローラ５によりインクジェットヘッド１０の走査方向と直交する方向に記録用紙６が搬送される。インクジェットヘッド１０を走査しながら、記録用紙６に向けてインクジェットヘッド１０からインクを吐出することにより、記録用紙６に対する印字動作が行われる。

図２はインクジェットヘッド１０の分解斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１０は、内部でインクを流通させるキャビティユニット２０と、キャビティユニット２０の上端面２０ａに接合された圧電アクチュエータ４０と、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａに接合された配線基板７０とを備える。配線基板７０には、圧電アクチュエータ４０に対する駆動電力を生成して出力する駆動回路８０が実装されている。以降では、図２に矢印で示すように、キャビティユニット２０の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向として説明すると共に、キャビティユニット２０に対して圧電アクチュエータ４０が設けられる側を上方として説明する。

図３は図２のIII−III矢視図であり、インクジェットヘッド１０を組付状態にして示している。図２及び図３に示すように、キャビティユニット２０は、複数のプレートを積層接着してなる。各プレートは、平面視で略同一寸法の矩形状に形成され、板厚が５０〜１５０μｍ程度となっている。最下層に配置されるノズルプレート２１は、ポリイミド等の合成樹脂材から成形され、最上層に配置されるキャビティプレート２７を含めて他のプレートは、42％ニッケル合金鋼から成形されている。各プレートには、電解エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等によりインク流路となる開孔や溝が形成されており、プレートの積層により該開孔や溝が連通し、キャビティユニット２０には、インクカートリッジにインク供給装置を介して接続されるインク供給口３０と、インク供給口３０に接続されてインクが流通するチャンネル３１とが形成される。インク供給口３０は、キャビティユニット２０の上端面２０ａに開口している。チャンネル３１は、インク供給口３０に連通する単一の共通インク室３２と、上端面２０ａにＸ方向に並んで開口形成された複数の圧力室３４と、共通インク室３２と各圧力室３４とを連通する複数の接続流路３３と、各圧力室３４から下方に延びる複数の連通流路３５と、下端面２０ｂにＸ方向に並んで開口形成され、連通流路３５を介して対応する圧力室３４に連通された複数のノズル３６とを有する。インク供給口３０から流入したインクは、共通インク室３２、各接続流路３３、各圧力室３４、及び各連通流路３５を順に通り、各ノズル３６へと導かれる。

なお、このインクジェットヘッド１０は、インク供給源から互いに色の異なる４種のインク（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）が供給され、各インクを互いに独立して吐出可能に構成されている。即ち、キャビティユニット２０の上端面２０ａには、各インクに対応して４つのインク供給口３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０ＫがＹ方向に並んで形成されている。使用頻度の高い黒インクが流入するインク供給口３０Ｋには、２つのチャンネル３１が繋がり、他のインク供給口３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙにはそれぞれ、１つのチャンネル３１が対応して繋がっている。このようにキャビティユニット２０は、合計５つのチャンネル３１を有し、これらのチャンネル３１がＹ方向に並んで形成されている。したがって、キャビティユニット２０の上端面２０ａには複数の圧力室３４がＸＹ方向にマトリクス状に並んで開口しており、下端面２０ｂには複数のノズル３６がＸＹ方向にマトリクス状に並んで開口している。

図４は圧電アクチュエータ４０及び配線基板７０の分解斜視図である。図３及び図４に示すように、圧電アクチュエータ４０は、上下に積層接着される複数（本実施形態では６枚）の圧電シートと、圧電シートの上面に接着されるトップシート４５と、複数の圧電シートの間に設けられた個別電極５１及び共通電極５２とを備える。圧電アクチュエータ４０は、積層される圧電シートとして、下から数えて奇数番目に配置される複数（本実施形態においては３枚）の第１圧電シート４１，４１，…と、下から数えて偶数番目に配置される複数（本実施形態においては３枚）の第２圧電シート４２，４２，…とを有している。

各圧電シート４１，４２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電体から成形され、互いに平面視で略同一寸法の矩形状に形成され、板厚が30μｍ程度となっている。トップシート４５は、絶縁材から成形され、最上層に配置される第２圧電シート４２の上面に接着される。圧電アクチュエータ４０は、圧電シートの積層により全体として直方体状に形成されており、上端面４０ａと下端面４０ｂ（図２参照）とを有する。圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａは、トップシート４５の上面でもあり、圧電アクチュエータ４０の下端面４０ｂは、最下層の圧電シート４１Ａの下面でもある。圧電アクチュエータ４０は、この下端面４０ｂで全ての圧力室３４を覆うようにして、キャビティユニット２０の上端面２０ａに接合される。

共通電極５１は、各第１圧電シート４１の上面の略全域を覆うようにして設けられている。個別電極５２は、第２圧電シート４２の上面において、平面視において圧力室３４と重なるように設けられている。即ち、各第２圧電シート４２の上面には、圧力室３４と同数の個別電極５２がマトリクス状に並んで設けられている。

圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａには、共通電極５１をアクチュエータ外部と導通させるための共通電極用端子６１と、個別電極５２をアクチュエータ外部と導通させるための個別電極用端子６２とが、互いに独立して設けられている。共通電極用端子６１は、上端面４０ａのＸ方向の両辺の端部近傍において、該辺の延びる方向（Ｙ方向）と平行に帯状に延在し、個別電極用端子６２は、平面視細長形状で、平面視において圧力室３４と重なるように設けられている。即ち、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａには、圧力室３４と同数の個別電極用端子６２がマトリクス状に並んで設けられている。

なお、両電極５１，５２は、銅材のスクリーン印刷形成により設けられ、両端子５６，５７は、銀―パラジウム系の導電材のスクリーン印刷形成により設けられる。

図５は図４のV−V矢視図であり、インクジェットヘッド１０を組付状態にして示している。図６は図４のVI−VI矢視図であり、インクジェットヘッド１０を組付状態にして示している。図４及び図５に示すように、圧電アクチュエータ４０には、トップシート４５から複数の圧電シートのうち下から２番目に配置される第２圧電シート４２Ａまで上下に貫通する断面円形状の共通電極用スルーホール４０ｃが形成され、この共通電極用スルーホール４０ｃの内部に、導電材を充填もしくは塗布してなる共通電極用中継配線５６が設けられている。共通電極用スルーホール４０ｃは、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａにおいて共通電極用端子６１の形成位置に開口しており、共通電極５１及び共通電極用端子６１は、この共通電極用中継配線５６を介して導通されている。なお、各第２圧電シート４２の上面には、共通電極用スルーホール４０ｃの貫通位置の周辺部分に導電材５８が設けられており、共通電極用中継配線５６が第２圧電シート４２上で断線しない構造となっている。

また、図４及び図６に示すように、圧電アクチュエータ４０には、トップシート４５から複数の圧電シートのうち下から３番目に配置される第１圧電シート４１Ｂまで上下に貫通する断面円形状の複数の個別電極用スルーホール４０ｄが形成され、この個別電極用スルーホール４０ｄの内部に、導電材を充填もしくは塗布してなる個別電極用中継配線５７が設けられている。個別電極用スルーホール４０ｄは、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａ側において、各個別電極用端子６２の一端部６２ａに開口している。即ち、個別電極用スルーホール４０ｄは、圧力室３４及び個別電極用端子６２と同数形成されている。各個別電極用中継配線５７を介し、ある同じ圧力室３４と上下に対向する個別電極５２及び個別電極用端子６２が導通されている。なお、最下層に配置される第１圧電シート４１Ａ以外の各第１圧電シート４１の上面には、個別電極用スルーホール４０ｄの貫通位置の周辺部分に、共通電極５１が設けられておらず、替わりに共通電極５１と独立して島状に導電材５９が設けられている。このため、個別電極用中継配線５７が第１圧電シート４１上で断線せず、共通電極５１と個別電極５２とが互いに電気的に独立した状態（非導通の状態）に保たれる。また、個別電極５２は、前述の通り平面視で圧力室３４と重なるように設けられ、一端部に個別電極用中継配線５７が接続されている。この一端部は圧力室３４と重ならない位置に設けられている。

配線基板７０は、上面に共通電極用配線７３及び個別電極用配線７４が設けられたフレキシブルな帯状の樹脂シート７１に、その上面を覆うようにして保護シート７２が接着されてなり、この樹脂シート７１には、パッケージ８０ａの内部に電気回路を収容してなる駆動回路８０が実装される。樹脂シート７１は、電気絶縁性を有し可撓性の剛性樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂）などで、銅箔からなる配線や端子がフォトレジスト等により形成されていて、電気絶縁性を有し可撓性の合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）からなる保護シートにて被覆させている。

共通電極用配線７３は、樹脂シート７１の両側の辺（Ｘ方向の辺）の端部近傍のそれぞれに該一辺の延びる方向（Ｙ方向）と平行に延在している。また、圧力室３４と同数であって、アクチュエータの個別電極用端子と対応して接続する基板側端子７４ａが、ＸＹ方向に配列されていて、隣り合う各基板側端子７４ａの間を通って、各個別電極用配線７４が、共通電極用配線７３と略平行（Ｙ方向）に延在し、駆動回路８０に接続されている。共通電極用配線７３、個別電極用配線７４及び基板側端子７４ａは、導電材のスクリーン印刷成形により設けられている。このように、共通電極用配線７３及び個別電極用配線７４は、一端部が圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａと接続し、他端部がＹ方向に引き出されている。駆動回路８０はこの引き出された他端部側に配置されている。

なお、樹脂シート７１の圧電アクチュエータ４０と対向して接続する面（裏面）側において、共通電極用配線７３の一端部の形成位置、及び各基板側端子７４ａ（すなわち、個別電極用配線７４の一端部）の形成位置に貫通孔が形成され、配線が露出している。配線基板７０を圧電アクチュエータ４０に接合するにあたっては、これら各貫通孔に半田等の導電性ろう材のバンプ７５を設けた状態で、樹脂シート７１の裏面を圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａに配置する。このとき、図５に示すように、共通電極用配線７３側に形成された貫通孔内のバンプ７５は、共通電極用端子６１と対向し、図６に示すように、基板側端子７４ａ側に形成された貫通孔内のバンプ７５は、対応する個別電極用端子６２の他端部６２ｂと対向する。そして、バンプ７５をヒーター等で加熱して溶融し、各端子６１，６２上に溶着させる。これにより、配線基板７０が圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａに固定されると共に、共通電極用電極配線７３と共通電極用端子６１とが導通され、個別電極用配線７４と個別電極用端子６２とが導通される。

また、図３に示すように、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａにおける共通電極用端子６１の形成位置から、圧電アクチュエータ４０の側端面を通過してキャビティユニット２０の上端面２０ａに亘り、導電材ペーストからなるグランド導通体６９が設けられている。キャビティユニット２０のプレートはグランドに接続されており、図３及び図５から理解されるように、共通電極５１は、共通電極用中継配線５６、共通電極用端子６１、グランド導通体６９及びキャビティユニット２０のプレートを介し、グランドに接続される。

上記構成のインクジェットヘッド１０によると、駆動回路８０から出力される駆動電力は、各個別電極用配線７４、各個別電極用端子６２及び各個別電極用中継配線５７を介して各個別電極５２に選択的に供給可能な構成となっている。以降では、この駆動回路８０から圧電アクチュエータ４０に駆動電力を供給する経路をまとめて「供給経路１００」と称する。一方、共通電極５１は、前述した通りグランドに接続されている。このため、第１及び第２圧電シート４１，４２は、個別電極５２と共通電極５１とにより挟まれた領域が活性部４０Ａ（図３及び図６参照）となる。個別電極５２に駆動電力が供給されて分極方向と平行（上下）に電圧が印加されると、第１及び第２圧電シート４１，４２の活性部４０Ａが逆圧電効果を発揮して分極方向に変形する。これにより、電力が供給された個別電極５２と上下に対向する圧力室３４内の容積が変動し、圧力室３４内のインクに圧力変動が付与される。これにより圧力室３４内のインクは、連通流路３５を通ってノズル３６の開口からキャビティユニット２０の外部下方に液滴となって吐出される。

図７はインクジェットプリンタ１に備えられた制御装置９０の構成を示すブロック図である。図７に示すように、この制御装置９０は、マイクロコンピュータ９１、ゲートアレイ９２、ＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４等を備え、これらの部品９１〜９４がアドレスバス９５及びデータバス９６を介して接続されている。マイクロコンピュータ９１は、筐体２の外面に設けられた操作パネル９８が接続されており、操作パネル９８からの操作信号に基づいて、ＲＯＭ９３に予め記憶されたプログラムに従い、記録タイミング信号TS及び制御信号RSを生成し、各信号TS，RSをゲートアレイ９２へ転送する。ゲートアレイ９２は、ホストコンピュータ９９等のインクジェットプリンタ１の外部機器から転送されてくる記録データをイメージメモリ９７に記憶させると共に、ホストコンピュータ９９から転送されてくるデータに基づいてデータ受信割込信号WSを生成し、該信号WSをマイクロコンピュータ９１へ転送する。割込信号WSを受信したマイクロコンピュータ９１は、前述の通り信号TS，RSを生成してゲートアレイ９２へ転送する。ゲートアレイ９２は、転送された各信号TS，RSに従い、イメージメモリ９７に記憶されている記録データに基づいて、記録データを記録用紙６に記録するための転送データDATAと、転送データDATAと同期する転送クロックTCKと、ストローブ信号TBと、記録クロックICKとを生成し、各信号DATA，TCK，TB，ICKを駆動回路８０に転送する。

図８は駆動回路８０の構成を示すブロック図である。図８に示すように、駆動回路８０は、パッケージ８０ａの内部に、シリアル−パラレル変換回路８１、ラッチ回路８２、ＡＮＤ回路８３及び出力回路８４を内蔵して構成されている。シリアル−パラレル変換回路８１は、例えば６４ビット長のシフトレジスタから構成され、ゲートアレイ９２から転送クロックTCKと同期してシリアル転送されてくる転送データDATAを入力し、転送クロックTCKの立上りに従って転送データDATAを各パラレルデータPD0〜PD63に変換することにより、転送データDATAのシリアル−パラレル変換を行う。ラッチ回路８２は、ゲートアレイ９２から転送されてくるストローブ信号STBの立上りに従って、各パラレルデータPD0〜PD63をラッチする。ＡＮＤ回路８３は、６４個のゲート部８３ａからなり、出力回路８４は、ＡＮＤ回路８３の各ゲート部８３ａに対応する６４個の回路部８４ａから構成されている。各ゲート部８３ａは、ラッチ回路８２から出力される各パラレルデータPD0〜PD63のうち対応するデータと、ゲートアレイ９２から転送される印字クロックICKとの論理積をとり、各パラレルデータPD0〜PD63の論理積の結果である駆動データA0〜A63を出力回路８４のうち対応する回路部８４ａに出力する。

図９は出力回路８４の回路部８４ａに係る電気回路を示す回路図である。図９に示すように、回路部８４ａは、ｎチャネルＭＯＳ型ＦＥＴ等の第１トランジスタＱ１と、ｐチャネルＭＯＳ型ＦＥＴ等の第２トランジスタＱ２とを備える。第１トランジスタＱ１のソース端子には駆動電圧Ｖが与えられ、第２トランジスタＱ２のソース端子はグランドに接続され、各トランジスタＱ１，Ｑ２のゲート端子には、ＡＮＤ回路８３のうち対応するゲート部８３ａからの出力が与えられる。両トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン端子はそれぞれ、供給経路１００を介し、共通電極５１及び個別電極５２が極板となり活性部４０Ａが絶縁部分となるコンデンサＣに接続される。また、供給経路１００には電気抵抗Ｒが設けられている。

ゲート部８３ａから第１トランジスタＱ１のゲート端子に電流が流れ、第１トランジスタＱ１がＯＮ状態になり第２トランジスタＱ２がＯＦＦ状態になると、第１トランジスタＱ１のソース−ドレイン間に電流が流れ、コンデンサＣが充電され、活性部４０Ａが下方へ変位して圧力室３４の容積が小さくなる。ゲート部８３ａから第２トランジスタＱ２のゲート端子に電流が流れ、第１トランジスタＱ１がＯＦＦ状態になり第２トランジスタＱ２がＯＮ状態になると、第２トランジスタＱ２のドレイン−ソース間に電流が流れ、コンデンサＣが放電され、活性部４０Ａが元に戻って圧力室３４の容積が増加し、圧力室３４内のインクに圧力波が生成される。その圧力波の変動周期において圧力が高くなるタイミングに合わせて、再び第１トランジスタＱ１をＯＮ状態にして第２トランジスタＱ２がＯＦＦ状態にすると、圧力室３４の容積が小さくなり、圧力波の圧力と活性部４０Ａの変位による圧力とが重畳され、圧力を付与された圧力室３４内のインクが連通流路３５を通ってノズル３６から吐出される。

ここで、コンデンサＣが充電を開始してから満充電状態になるまでに要する時間と、電気抵抗Ｒの電気抵抗値とは比例関係にある。このため、電気抵抗Ｒの電気抵抗値が適切に設定されていなければ、駆動波形の立上り時間及び立下り時間が過度に短くなり、スパイクノイズを誘発して活性部４０Ａの作動が乱れる。また、電気抵抗Ｒを設けることにより、供給経路１００を介して静電気ノイズが回路部８４ａに流れ込むのを防止でき、駆動回路８０の静電気ノイズに対する耐性が確保される。

図９に示すように、電気抵抗Ｒは、駆動回路８０のパッケージ８０ａの内部に設けられて配線基板７０上に実装された内部抵抗部Ｒ１と、パッケージ８０ａの外部であって圧電アクチュエータ４０側に設けられた外部抵抗部Ｒ２とを有して構成されている。両抵抗部Ｒ１，Ｒ２は直列に接続されており、電気抵抗Ｒの電気抵抗値が各抵抗部Ｒ１，Ｒ２の電気抵抗値の和となっている。電気抵抗Ｒの電気抵抗値は200Ω程度に設定されており、両抵抗部Ｒ１，Ｒ２の電気抵抗値はそれぞれ100Ω程度に設定されている。

図１０は個別電極用端子６２の平面図である。この個別電極用端子６２に外部抵抗部Ｒ２が形成されている。個別電極用端子６２は、前述した通り、圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａに導電材が印刷されることによって設けられている。図１０に示すように、個別電極用端子６２は、平面視略矩形状に形成され、Ｙ方向に延在している。個別電極用スルーホール４０ｄが開口するする一端部６２ａと、バンプ７５が溶着される他端部６２ｂとは、Ｘ方向に所定の幅ｄを有した形状となっている。両端部６２ａ，６２ｂの間に位置する中間部５２ｃＸ方向の幅は、この幅ｄよりも狭くなっている。このように経路断面が小さくなることによって中間部５２ｃは、外部抵抗部Ｒ２として機能している。なお、一端部６２ａ、他端部６２ｂ及び中間部６２ｃは、同一材料から成形されており、上記のスクリーン印刷形成により同時に一体的に設けられる。

以上の構成を有するインクジェットヘッド１０によると、供給経路１００上の電気抵抗Ｒがパッケージ８０ａの内外に分配されるため、インクジェットヘッド１０が駆動される際に、パッケージ８０ａ内部での発熱量を低減することができる。このため、配線基板７０周辺に設けるヒートシンクを小型化しても駆動回路８０を故障させずに運転させることができる。また、配線基板７０上での温度上昇が緩和されるため、配線基板７０と共にキャリッジ４内に収容される各部材（インク供給装置や圧電アクチュエータ４０およびキャビティユニット２０）に対する温度の偏りを避けることができる。これは、配線基板７０上の各配線７３，７４は、その一端部が圧電アクチュエータ４０の上端面４０ａと接続し、他端部がＹ方向に引き出されていて、駆動回路８０がこの引き出された他端部側に配置されているため、圧電アクチュエータ４０およびキャビティユニット２０に伝わる駆動回路８０の熱量が、遠い側と近い側とでは異なり、キャビティユニット２０内のインクの粘度に偏りを生じさせ、ノズル３６からインクを安定して吐出させることができない場合がある。しかしながら、圧電アクチュエータ４０の個別電極用端子６２に外部抵抗部Ｒ２を設けたことにより、圧電アクチュエータ４０およびキャビティユニット２０に伝わる発熱が均一化するため、インク粘度に偏りを生じさせることがなくノズル３６からインクを安定して吐出させることができるようになる。

なお、電気抵抗Ｒの全てをパッケージ８０ａの外部に設けるのではなく、一部を内部抵抗部Ｒ１としてパッケージ８０ａの内部に設け、回路部８４ａに近付けて配置している。このため、この内部抵抗部Ｒ１により、駆動回路８０の静電気ノイズに対する耐性も確保されている。

また、外部抵抗部Ｒ２は、供給経路１００を構成する個別電極用端子６２において、局所的に幅の狭い部分を形成することにより設けられているため、端子６２のスクリーン印刷形成に用いるパターンを設計変更するだけで、外部抵抗部Ｒ２を簡単に設けることができる。したがって、外部抵抗部Ｒ２を設けるにあたり、製造工程を新たに増やす必要がなく、製造コストの増加を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１１は第２実施形態に係る個別電極用端子１６２の平面図である。この個別電極用端子１６２に外部抵抗部Ｒ２′が形成されている。第２実施形態は、図１乃至図１０に示す第１実施形態に対し、外部抵抗部Ｒ２′の構成が相違しており、このため個別電極用電極端子１６２の構成が相違している。ただし、他の構成については第１実施形態と同一になっているため、この同一構成については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１１に示すように、個別電極用端子１６２についても、前述した通り導電材が印刷されて設けられるが、個別電極用スルーホール４０ｄが開口する一端部１６２ａ及びバンプ７５が溶着される他端部１６２ｂは、第１実施形態と同じ材料から成形され、略矩形状に形成されている。両端部１６２ａ，１６２ｂの間に位置する中間部１６２ｃは、この両端部１６２ａ，１６２ｂの成形材料に替えて、この成形材料よりも電気抵抗率が大きい導電材（例えばカーボン等）から成形されている。なお、図１１においては、成形材料が異なることを明確にするために中間部１６２ｃにハッチングを施している。この中間部１６２ｃを介して両端部１６２ａ，１６２ｂが導通され、中間部１６２ｃが外部抵抗部Ｒ２′として機能する。

このように、供給経路１００における個別電極用端子１６２において、局所的に前後の材料よりも電気抵抗率の大きい材料から成形する部分を設けることにより、簡単に外部抵抗部Ｒ２′を設けることができる。

以上、本発明の第１及び第２実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記構成に限られない。例えば、外部抵抗部は、供給経路１００においてパッケージ８０ａの外部であれば、個別電極用端子に限らず、圧電アクチュエータ内部の個別電極用中継配線や個別電極に設けることもできる。このとき、第１実施形態のように局所的に幅を狭めることにより設ける構成としてもよく、第２実施形態のように局所的に電気抵抗率の大きい材料を用いることにより設ける構成としてもよい。なお、外部抵抗部を個別電極に設けるにあたっては、個別電極用スルーホール４０ｄの近傍、即ち、平面視で圧力室と重ならない部分に設けることが好ましい。これにより、活性部４０Ａが外部抵抗部Ｒ２からのジュール熱の影響を受けて膨張するおそれが少なく、インクの吐出制御を安定して行わせることができる。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドを有したインクジェットプリンタの内部構成を示す斜視図である。 上記インクジェットヘッドの分解斜視図である。 図２のIII−III矢視図である。 上記インクジェットヘッドにおける圧電アクチュエータ及び配線基板の分解斜視図である。 図４のV−V矢視図である。 図４のVI−VI矢視図である。 上記インクジェットヘッドにおける制御装置の構成を説明するブロック図である。 上記インクジェットヘッドにおける駆動回路の構成を説明するブロック図である。 上記駆動回路の出力回路に係る電気回路を説明する回路図である。 上記インクジェットヘッドに設けられた外部抵抗部を示す圧電アクチュエータの平面図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドに設けられた外部抵抗部を示す圧電アクチュエータの平面図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド（液体吐出装置）
２０ キャビティユニット
３４ 圧力室
３６ ノズル
４０ 圧電アクチュエータ
４０Ａ 活性部
４１，４２ 圧電シート
５１ 共通電極
５２ 個別電極
５７ 個別電極用中継配線
６２ 個別電極用端子
７０ 配線基板（基板）
７４ 個別電極用配線
８０ 駆動回路
８０ａ パッケージ
８４ 出力回路（出力部）
８４ａ 回路部
１００ 供給経路
Ｒ 電気抵抗
Ｒ１ 内部抵抗部（第１の抵抗部）
Ｒ２，Ｒ２′ 外部抵抗部（第２の抵抗部）

Claims (6)

1. 液滴を吐出するノズル、及び該ノズルに連通されて液体が充填される圧力室を有したキャビティユニットと、
   前記圧力室内に充填されている液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、
   前記圧電アクチュエータを駆動する電力を出力する出力部、及び前記出力部を内部に収容するパッケージを有してなる駆動回路と、
   前記出力部から出力された電力を前記圧電アクチュエータに供給する供給経路と、
   前記供給経路上に設けられた電気抵抗とを有して構成される液体吐出装置であって、
   前記電気抵抗が、前記供給経路において前記パッケージの内部に設けられた第１の抵抗部と、前記供給経路において前記パッケージの外部に設けられ、前記第１の抵抗部に直列接続された第２の抵抗部とから構成されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記圧電アクチュエータが前記圧力室を覆って設けられ、
   前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極を含んで構成されており、
   前記第２の抵抗部が、前記表面電極に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出装置。
3. 前記圧電アクチュエータが、前記圧力室を覆って設けられるとともに、それぞれ平板状に形成された複数の圧電セラミックス層を板厚方向に積層してなり、
   前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極と、前記表面電極に接続されるとともに、積層された前記複数の圧電セラミックス層を板厚方向に貫通して形成されるスルーホール内に設けられた導電体と、前記導電体に接続されるとともに、前記複数の圧電セラミックス層の平面上に設けられた複数の内部電極と、を含んで構成されており、
   前記第２の抵抗部が、前記導電体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出装置。
4. 前記圧電アクチュエータが、前記圧力室を覆って設けられるとともに、それぞれ平板状に形成された複数の圧電セラミックス層を板厚方向に積層してなり、
   前記パッケージの外部に位置する前記供給経路が、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室を覆う面と反対側の面に設けられた表面電極と、前記表面電極に接続されるとともに、積層された前記複数の圧電セラミックス層を板厚方向に貫通して形成されるスルーホール内に設けられた導電体と、前記導電体に接続されるとともに、前記複数の圧電セラミックス層の平面上に設けられた複数の内部電極と、を含んで構成されており、
   前記第２の抵抗部が、前記複数の内部電極の少なくとも一つにおける、前記圧力室の直上部分と前記スルーホールとの間の部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体吐出装置。
5. 前記第２の抵抗部は、前記供給経路を構成する部材であって単一の材料によって成形された部材の一部を、その前後の部分よりも細くすることによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体吐出装置。
6. 前記第２の抵抗部は、前記供給経路を構成する部材であって単一の材料によって成形された部材の一部を、該材料よりも電気抵抗率が大きい材料に替えることによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体吐出装置。

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