JP5181465B2

JP5181465B2 - 記録ヘッドの駆動装置

Info

Publication number: JP5181465B2
Application number: JP2006308503A
Authority: JP
Inventors: 宏史近藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: US7896472B2; JP2008120023A; US20080111859A1

Description

本発明は、記録ヘッドの駆動装置に関するものである。

従来より知られているインクジェット式の記録装置は、被記録媒体に対してそれぞれ記録動作を行う複数のアクチュエータ部を有する記録ヘッドを備える。前記各アクチュエータ部に駆動信号を供給するための配線基板が設けられ、前記配線基板上に、１つの駆動回路ユニット（駆動ＩＣ）が実装されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

近年、記録の高密度化、高速化のために、アクチュエータ部を多数備えることが要求されてきている。それにともない駆動回路ユニットの回路規模が大型化し、アクチュエータ部と駆動回路ユニットとを接続する配線のピッチが高密度化している。配線のピッチの限界や駆動回路ユニットの特性の限界などの理由から、特許文献１のように記録ヘッドを２つ並べ、それぞれに配線基板を接続し、駆動回路ユニットをそれぞれに配置することが考えられた。
特開２００５−１９３４９７号公報（段落００４７，００４８及び図４）

特許文献１のように２つの記録ヘッドからそれぞれ配線基板を互いに反対方向に引き出すものでは、配線基板の配置に大きな空間を必要とし、記録装置が大型化する。また、配線基板を本体側の制御装置に接続する作業が面倒になる。一方、その２つ分の記録ヘッドを一体に製作して、１つの配線基板に２つの駆動回路ユニットを並べて設けると、駆動回路ユニットの発熱量が大きくなり、記録ヘッドのアクチュエータの動作に悪影響を与えるおそれがある。

本発明の目的は、１つの配線基板に２つの駆動回路ユニットを配置して各駆動回路ユニットが受け持つ配線の数を減らすとともに、発熱による影響を低減し、かつ配線基板の引き回しを容易にすることができる記録ヘッドの駆動装置を提供することである。

本発明は、被記録媒体に対してそれぞれ記録動作を行う複数のアクチュエータ部を有する記録ヘッドに、前記各アクチュエータ部に駆動信号を供給する配線基板が設けられ、前記配線基板は、前記複数のアクチュエータ部に駆動信号を供給するための複数の配線が形成され、前記各配線は、一端部に前記各アクチュエータ部を駆動するための電極に接続される第１の端子部を、他端部に前記駆動信号を出力する駆動回路ユニットの各出力端子が接続される第２の端子部をそれぞれ有し、前記駆動回路ユニットが前記配線基板上に実装される記録ヘッドの駆動装置であって、前記駆動回路ユニットは前記配線基板が延びる方向に前記各第１の端子部が配列されている部分を挟んで２つ、前記配線基板上に実装され、前記駆動回路ユニットの一方が、前記第１の端子部のうちの一部に駆動信号を供給し、他方が前記第１の端子部のうちの他部に駆動信号を供給する構成とされ、前記配線基板は、前記アクチュエータ部から引き出された一方の端に、前記２つの駆動回路ユニットと接続された入力側端子を備え、前記駆動回路ユニットの一方は、前記配線基板上における、前記一方の端から離れ且つ前記駆動回路ユニットの他方よりも前記前記一方の端の近くの部分に実装され、前記入力側端子は、前記配線基板の、前記延びる方向と交差する幅方向に並んで設けられ、前記入力側端子は、前記幅方向の中央部分に前記アクチュエータ部への駆動信号を前記両駆動回路ユニットに供給するものが、また、前記幅方向の両側部分に前記アクチュエータ部への駆動電圧を前記両駆動回路ユニットに供給するものがそれぞれ配置されていることを特徴とする。

このようにすれば、駆動回路ユニットが２つになるので、各駆動回路ユニットが受け持つ配線の数を減らすことができ、配線のレイアウトが容易になる。また、駆動回路ユニットは、発熱源であるが、２つの駆動回路ユニットは第１の端子部が配列されている部分を挟んで離れているので、駆動回路ユニットを２つにしても発熱の影響を大きくすることがない。さらに、駆動回路ユニットは配線基板が延びる方向に各第１の端子部が配列されている部分を挟んで２つ設けられ、両側から熱を伝えるので、温度分布のバラツキが低減される。その結果、駆動回路ユニットの発熱による、各アクチュエータ部の温度差のバラツキを小さくできる。また、１つの配線基板に上記のように２つの駆動回路ユニットを搭載しているため、配線基板を一方向に引き出せばよく、記録装置内での引き回しが容易になる。

また、アクチュエータ部への駆動信号を両駆動回路ユニットに供給する配線、やアクチュエータ部への駆動電圧を両駆動回路ユニットに供給する配線が、配線基板の幅方向に並んで設けられる入力側端子から延びる配線として、無理なく配置される。

請求項２に記載のように、請求項１の記録ヘッドの駆動装置において、前記アクチュエータ部への駆動電圧を供給する一対の配線のうち一方の配線は、前記第１の端子部を挟む前記配線基板の幅方向のほぼ両側に沿って配置され、前記入力側端子とは反対側の端部近傍においてループを形成するように互いに接続され、その端部近傍の配線部分に、前記駆動回路ユニットの他方が接続されている構成とすることもできる。

このようにすれば、アクチュエータ部への駆動電圧を供給する一対の配線のうち一方の配線がループを形成するようにしているので、前記一方の配線については、電圧降下、あるいは他方の配線との間の電位差の縮小による悪影響が回避される。

請求項３に記載のように、請求項２の記録ヘッドの駆動装置において、前記ループを形成する配線から、前記駆動回路ユニットの一方に接続される分岐配線が、先端を開放端として分岐されている構成とすることもできる。

このようにすれば、ループを形成する配線が、分岐配線を通じて、前記一方の駆動回路ユニットに接続されるので、他方の駆動回路ユニットだけでなく、前記一方の駆動回路ユニットへの、アクチュエータ部への駆動電圧を供給することができる。

請求項４に記載のように、請求項２または３の記録ヘッドの駆動装置において、前記ループを形成する配線の内側であって前記配線基板の一方の側縁に沿って、前記駆動電圧を供給する一対の配線のうち他方の配線が設けられ、前記他方の配線から、前記各駆動回路ユニットに接続される２つの分岐配線が、先端を開放端として分岐されている構成とすることもできる。

このようにすれば、各駆動回路ユニットに分岐配線を通じて他方の配線も接続されるので、前記一対の配線でもって駆動電圧を各駆動回路ユニットに供給することができる。

請求項５に記載のように、請求項１の記録ヘッドの駆動装置において、前記配線基板の各側縁に沿って、前記アクチュエータ部への駆動電圧を前記両駆動回路ユニットに供給する２つの配線が設けられ、前記各配線から、前記各駆動回路ユニットに接続される分岐配線が２つずつ先端を開放端として分岐されている構成とすることもできる。

このようにすれば、２つの配線によって、前記アクチュエータ部への駆動電圧を前記両駆動回路ユニットに供給することができる。

請求項６に記載のように、請求項３〜５のいずれか１つの記録ヘッドの駆動装置において、前記分岐配線のうち開放端側の部分には、使用頻度が低いアクチュエータ部に対して駆動信号を供給する配線が接続されている構成とすることもできる。

このようにすれば、電圧降下による影響をより一層小さくすることができる。

本発明は、上記のように、配線基板に駆動回路ユニットを２つ設けているので、各駆動回路ユニットが受け持つ配線の数を減らすことができ、各駆動回路ユニットの負担が軽くなり、配線のレイアウトが容易になる。また、駆動回路ユニットは発熱源となるが、２つの駆動回路ユニットは離れているので、駆動回路ユニットを２つにしても発熱の影響が大きくならない。しかも、前記駆動回路ユニットは前記配線基板が延びる方向に前記各第１の端子部が配列されている部分を挟んで２つ設けられ、両側から熱を伝えるので、前記部分における温度分布のバラツキを小さくすることができる。さらに、１つの配線基板に上記のように２つの駆動回路ユニットを搭載しているため、配線基板を一方向に引き出せばよく、記録装置内での引き回しが容易になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、本実施の形態において記録ヘッドは、インクジェット式のカラー記録用である。

図１は本発明を適用する記録ヘッドの上面にフレキシブル配線基板が接合された状態を示す斜視図である。

図１に示すように、記録ヘッド１は、流路ユニット２とアクチュエータユニット３とを積層して備える。流路ユニット２は、下面に複数のノズルを開口して有し、各ノズルごとに複数のインク通路を有する。アクチュエータユニット３は、各流路に対応して複数のアクチュエータ部（図示せず）を有する。アクチュエータ部としては、公知のように圧電素子、インクを沸騰させるヒータなどが適用可能である。アクチュエータユニット３は、上面に、各アクチュエータ部に選択的に電圧を印加するための複数の個別電極１２ａ、および全アクチュエータ部に共通に接続された共通電極１２ｂを有する。記録ヘッド1は、記録用紙の搬送方向Ｙ（副走査方向）と直交する方向Ｘ（主走査方向）に往復移動するキャリッジに搭載され、各アクチュエータ部の駆動によって、前記ノズルを通じてインクを吐出し、記録用紙（被記録媒体）に対して記録動作を行う。

アクチュエータユニット３の上面には、前記各アクチュエータ部に駆動信号を供給するフレキシブル配線基板４が設けられている。この配線基板４は、アクチュエータユニット３の上面から一方にＸ方向へ延び、配線基板４上に、前記延びる方向に、２つの駆動回路ユニットつまり第１及び第２の駆動ＩＣ５，６が間隔を存して平行に実装されている。

配線基板４には、図２および図３に示すように、前記複数のアクチュエータ部に駆動信号を供給するための複数の配線１１が形成されている。各配線１１は、一端部に前記各アクチュエータ部を駆動するための個別電極１２ａに接続される第１の端子部１１ａを有する。この複数の第１の端子部１１ａが配列されている部分を挟んで、２つの駆動ＩＣ５，６が設けられている。そして、各配線１１は、他端部に前記駆動信号を出力する第１及び第２の駆動ＩＣ５，６の各出力端子５ａ，６ａが接続される第２の端子部１１ｂを有する。５ｂ，５ｃ，６ｂ，６ｃはそれぞれ配線２１，２２に接続される駆動ＩＣ５，６の接続端子である。なお、１４は配線基板４を構成するベースフィルム、１５は同カバー層である。

第１の駆動ＩＣ５が、第１の端子部１１ａのうち駆動ＩＣ５に近い側の一部に駆動信号を供給し、第２の駆動ＩＣ６が第１の端子部１１ａのうち駆動ＩＣ６に近い側の他部に駆動信号を供給する構成とされている。つまり、第１及び第２の駆動ＩＣ５，６でもって、駆動信号を供給する第１の端子部１１ａを分担して受け持っている。

配線基板４のうち第１の駆動ＩＣ５が設けられている側が、第１の端子部１１ａとは反対側へ延長され、その端部に、入力側端子１３が配線基板４の幅方向に並んで設けられている。

この入力側端子１３のうち前記幅方向の中央部分の端子１３ａは、入力信号を両駆動ＩＣ５，６に供給するものである。また、両側部分の端子１３ｂ，１３ｂ，１３ｃは、アクチュエータ部への駆動電圧を両駆動回路ＩＣ５，６に供給するものである。さらにそれらの両外側に位置する端子１３ｄ，１３ｄは、アクチュエータユニット上面の共通電極１２ｂと接続される。これらの端子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄがそれぞれ配線基板４の幅方向に並んで配置されている。

前記駆動電圧を駆動回路ＩＣ５，６に供給する一対の配線２１，２２のうち一方の配線２１は、第１の端子部１１ａを挟む配線基板４の幅方向のほぼ両側に沿って配置されている第１の部分２１ａ，２１ａを有する。これら第１の部分２１ａ，２１ａは、入力側端子１３とは反対側の端部近傍において、第１の部分２１ａ，２１ａと直交する方向に延びる第２の部分２１ｂによってループを形成するように互いに接続されている。前記第２の部分２１ｂは、第２の駆動ＩＣ６の下に沿って延びている。

このループを形成する配線２１から、第１の駆動ＩＣ５に接続される分岐配線２１ｃが、先端を開放端として分岐されている。また、前記ループを形成する配線２１の内側であって配線基板４の一方の側縁に沿って、前記一対の配線２１，２２のうちの他方の配線２２が設けられている。この他方の配線２２は、第１の部分２１ａと平行に延びる配線部分２２ａの、入力側端子１３とは反対側の端部近傍から第１の分岐配線２２ｂが、先端を開放端として分岐され、駆動ＩＣ６の下に沿って延びている。また、配線部分２２ａの途中から第２の分岐配線２２ｃが、先端を開放端として分岐され、駆動ＩＣ５の下に沿って延びている。

各駆動ＩＣ５，６は、電圧入力側の接続端子５ａ，６ａを後者の配線２２の第１および第２の分岐配線２２ｂ，２２ｃに、接地側の接続端子５ｂ，６ｂを前者の配線２１の分岐配線２１ｃ，第２の部分２１ｂにそれぞれ接続して配線基板４に実装される。

配線基板４には、前者の配線２１の第１の部分２１ａ，２１ａのさらに外側に沿って、端子１３ｄ，１３ｄをアクチュエータユニット上面の共通電極１２ｂと接続する配線（図示せず）が設けられている。

さらに、配線基板４には、中央部分の端子１３ａと駆動ＩＣ５，６を接続する入力信号線（図示せず）が設けられている。端子１３ａと駆動ＩＣ５の入力端子とは、ほぼ直線的は入力信号線によって接続される。端子１３ａと駆動ＩＣ６の入力端子とを接続する入力信号線は、駆動ＩＣ５の下の分岐配線２１ｃの開放端と配線２２ａとの間から分岐配線２１ｃ，２２ｃ間に入って、分岐配線２２ｃの開放端と配線２１ａとの間、配線２１ａと端子部１１ａとの間を通って、分岐配線２１ｃと第２の部分２１ｂとの間の駆動ＩＣ６の下面の入力端子に達する。

端子１３は、記録装置の本体部に設けた制御装置に接続され、その制御装置にて生成された入力信号、駆動電圧が供給される。

中央部分の端子１３ａに入力された入力信号は、駆動ＩＣ５，６にシリアルに入力され、駆動ＩＣ５，６において端子部１１ａの配列に対応したパラレル信号に変換されるとともに、配線２２から入力された駆動電圧に対応した電圧を有する駆動信号に変換される。そして、その駆動信号は、配線１１を通して個別電極１２ａに供給され、各アクチュエータ部が駆動される。各アクチュエータ部に供給する駆動信号を生成する駆動回路は、各アクチュエータ部ごとに独立して設けられ、それぞれ配線２２から駆動電圧を供給され、配線２１を通して接地されており、各配線１１を通して駆動信号を出力する。

なお、接地側の配線２１がループ状に形成されることで、第２の部分２１ｂの両端および中央での抵抗差が小さくなる。その結果、各駆動回路が接続される各部位での、第２の部分２１ｂと電圧供給側の配線２２の分岐配線２２ｂとの間の電位差にばらつきを少なくでき、各駆動回路をほぼ均一に動作させることができる。また、ループ状に形成された配線２１から駆動電圧を供給し、他の配線２２を接地側に用いても差し支えない。この場合、電圧供給側の配線での第２の部分２１ｂの両端および中央での電圧降下が小さくなり、各駆動回路をほぼ均一に動作させることができる。

前記実施の形態での記録ヘッドは、各インク色のノズル列を駆動ＩＣ５，６と平行に配列、つまり、図２の端子部１１ａの列と対応して配列して有している。しかし、電圧供給側の分岐配線２２ｂ，２２ｃのうち開放端側の部分（図２のＳ１，Ｓ３参照）で配線が長くなることにともなう抵抗の増加により、電圧降下が発生するおそれがある。あるいは、接地側の分岐配線２１ｃのうち開放端側の部分（図２のＳ２参照）で電圧供給側の分岐配線２２ｃとの間の電位差が小さくなるおそれがある。それらの場合には、その部分に使用頻度が低いアクチュエータ部に対して駆動信号を供給する配線１１を接続し、電圧降下、あるいは電位差の縮小による記録不良を回避するようにしてもよい。ここで、使用頻度が低いアクチュエータ部とは、イエロー、シアン、マゼンタインクなどブラックインクに対して使用頻度が低いインクについてのアクチュエータ部などが相当する。

本発明は，上述したほか，次のように構成することも可能である。

(i)前記実施の形態では、アクチュエータ部への駆動電圧を供給する一対の配線２１，２２のうち一方の配線２１は、入力側端子１２とは反対側の端部近傍においてループを形成するようにしているが、本発明はそれに限定されるものではなく、次のように構成することも可能である。

つまり、図４に示すように、配線基板４’の各側縁に沿って、前記アクチュエータ部への駆動電圧を両駆動ＩＣ５，６（駆動回路ユニット）に供給する２つの配線２１’，２２’を設ける。そして各配線２１’，２２’から、各駆動ＩＣ５，６に接続される分岐配線２１ｅ，２１ｆ，２２ｅ，２２ｆを２つずつ先端を開放端として分岐する。

(ii)駆動ＩＣ５’，６’は、配線基板４”の長手方向に直交する方向（図１においてＹ方向）に沿って設ける必要はなく、例えば図５に示すように、配線基板４”の長手方向（図１においてＸ方向）に沿って設けることも可能である。

(iii)前記実施の形態では、駆動ＩＣ５，６と配線１１とはベースフィルム１４を挟んで反対側にあるが、図６に示すように、駆動ＩＣ５，６と配線１１とがベースフィルム１４に対して同一側にある構成とすることもできる。

(iv)本発明は、インクジェット記録ヘッド以外にも、サーマルヘッドなど、各種の記録ヘッドの駆動装置に適用できる。

本発明に係る記録ヘッドの駆動装置が用いられるインクジェット式の記録装置における流路ユニット、アクチュエータユニットおよびフレキシブル配線基板の関係を示す説明図である。配線基板の一実施の形態を示す概略平面図である。駆動ＩＣ、配線、個別電極との関係を示す断面図である。別の実施の形態を示す図２と同様の図である。さらに、別の実施の形態を示す図２と同様の図である。他の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１記録ヘッド
２流路ユニット
３アクチュエータユニット
４フレキシブル配線基板
５，６駆動ＩＣ（駆動回路ユニット）
１１配線
１１ａ第１の端子部
１１ｂ第２の端子部
１２入力側端子
２１，２２，２１’，２２’ 配線
２２ａ，２２ｂ分岐配線
２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄ分岐配線

Claims

被記録媒体に対してそれぞれ記録動作を行う複数のアクチュエータ部を有する記録ヘッドに、前記各アクチュエータ部に駆動信号を供給する配線基板が設けられ、前記配線基板は、前記複数のアクチュエータ部に駆動信号を供給するための複数の配線が形成され、前記各配線は、一端部に前記各アクチュエータ部を駆動するための電極に接続される第１の端子部を、他端部に前記駆動信号を出力する駆動回路ユニットの各出力端子が接続される第２の端子部をそれぞれ有し、前記駆動回路ユニットが前記配線基板上に実装される記録ヘッドの駆動装置であって、
前記駆動回路ユニットは前記配線基板が延びる方向に前記各第１の端子部が配列されている部分を挟んで２つ、前記配線基板上に実装され、
前記駆動回路ユニットの一方が、前記第１の端子部のうちの一部に駆動信号を供給し、他方が前記第１の端子部のうちの他部に駆動信号を供給する構成とされ、
前記配線基板は、前記アクチュエータ部から引き出された一方の端に、前記２つの駆動回路ユニットと接続された入力側端子を備え、
前記駆動回路ユニットの一方は、前記配線基板上における、前記一方の端から離れ且つ前記駆動回路ユニットの他方よりも前記前記一方の端の近くの部分に実装され、
前記入力側端子は、前記配線基板の、前記延びる方向と交差する幅方向に並んで設けられ、
前記入力側端子は、前記幅方向の中央部分に前記アクチュエータ部への駆動信号を前記両駆動回路ユニットに供給するものが、また、前記幅方向の両側部分に前記アクチュエータ部への駆動電圧を前記両駆動回路ユニットに供給するものがそれぞれ配置されていることを特徴とする記録ヘッドの駆動装置。
前記アクチュエータ部への駆動電圧を供給する一対の配線のうち一方の配線は、前記第１の端子部を挟む前記配線基板の幅方向のほぼ両側に沿って配置され、前記入力側端子とは反対側の端部近傍においてループを形成するように互いに接続され、その端部近傍の配線部分に、前記駆動回路ユニットの他方が接続されていることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッドの駆動装置。
前記ループを形成する配線から、前記駆動回路ユニットの一方に接続される分岐配線が、先端を開放端として分岐されていることを特徴とする請求項２記載の記録ヘッドの駆装置。
前記ループを形成する配線の内側であって前記配線基板の一方の側縁に沿って、前記駆動電圧を供給する一対の配線のうち他方の配線が設けられ、前記他方の配線から、前記各駆動回路ユニットに接続される２つの分岐配線が、先端を開放端として分岐されていることを特徴とする請求項２または３記載の記録ヘッドの駆動装置。
前記配線基板の各側縁に沿って、前記アクチュエータ部への駆動電圧を前記両駆動回路ユニットに供給する２つの配線が設けられ、
前記各配線から、前記各駆動回路ユニットに接続される分岐配線が２つずつ先端を開放端として分岐されていることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッドの駆動装置。
前記分岐配線のうち開放端側の部分には、使用頻度が低いアクチュエータ部に対して駆動信号を供給する配線が接続されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の記録ヘッドの駆動装置。