JP5556751B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

この発明は、インクジェットヘッドに関する。

従来、圧力室の壁面に設けられた圧電素子に電圧を印加して圧力室を変形させることで圧力室に連通するノズルからインクを吐出させて、印刷面に画像を形成するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンターがある。

近年、インクジェットプリンターの性能の向上に伴って、高解像度のデータを高速で描画したいという要求がある。しかしながら、画像データを処理して駆動電圧を出力する駆動回路を一枚のチップ上に高集積化して形成し、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）に搭載しようとすると、解像度が上がって配線数が増加するに従い、チップを製造する際の歩留まりが悪くなるという問題がある。そこで、駆動回路の配線を複数枚の小型ＩＣチップに分割して、これらのＩＣチップをＦＰＣに搭載する技術が開発されている。

また、データを処理する回路を複数に分割する場合におけるデータの整合性の確認に関連する技術として、特許文献１には、インクジェットヘッドとインクジェットプリンター本体との間のコネクタにおいて、コネクタの両端の端子をデータの入力端子及び出力端子とし、入力端子への入力データと出力端子からの出力データとを遅延を考慮して比較することで、データの整合性の確認を行う内容について開示されている。

特開２００２−１７８４９０号公報

しかしながら、一方で、出力画像の解像度が上がってＩＣチップから出力される駆動電圧の配線数が増加するにつれて、インクジェットヘッドの幅に基づいて幅が設定される１枚のＦＰＣ上に全ての駆動電圧出力配線を設けるのが困難になってきているという問題がある。ＦＰＣ上に複数のＩＣチップを搭載する場合においても、全てのＩＣチップを１枚のＦＰＣ上に並列に搭載することが困難になってきており、２枚以上のＦＰＣに分散して搭載させる必要が生じている。その結果、各ＦＰＣに対してそれぞれデータの供給が必要となって配線数が増加し、回路の大型化を招くという課題があった。

この発明の目的は、簡易な構成で駆動回路が高集積されたインクジェットヘッドを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
インクを吐出させるための所定数の負荷を駆動する複数の駆動部を備えた配線基板がインク吐出部に接続されたインクジェットヘッドにおいて、
前記配線基板には、前記複数の駆動部に対してインク吐出に係るデータの入出力を行うデータ入出力配線が一組ずつ形成され、
前記複数の駆動部は、２以上の前記駆動部により構成される１又は複数の駆動部群に分けられ、同一の当該駆動部群に含まれる前記駆動部は、前記データ入出力配線と、前記インク吐出部に設けられた接続配線とにより互いに直列に接続される
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の駆動部は、当該駆動部の数と同数の前記配線基板に各々所定数ずつ形成されている
ことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
複数の前記配線基板は、前記インク吐出部の同一面に接続されている
ことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
複数の前記配線基板は、前記インク吐出部との接続部が各々互いに平行になるように配置される
ことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の配線基板は、各々同一の配線形状を有する
ことを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の駆動部は、第１の前記データ入出力配線と第２の前記データ入出力配線とが両端にそれぞれ接続されたシフトレジスターを各々備え、
前記シフトレジスターは、制御信号に従ってデータの入力方向を切り替えることが可能であり、
第１の前記駆動部のシフトレジスターから前記第１のデータ入出力配線に出力されたデータは、前記第１の駆動部と同一の前記駆動部群に属する第２の前記駆動部の前記第１のデータ入出力配線に前記接続配線を介して入力され、当該第２の駆動部におけるシフトレジスターでは、前記第１の駆動部におけるシフトレジスターと反対向きにデータが入力される
ことを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記駆動部には、共通電圧が供給され、
当該駆動部の一部には、前記駆動部を複数の領域に分割するように前記共通電圧が印加される領域が設けられ、
前記第１のデータ入出力配線及び前記第２のデータ入出力配線は、当該駆動部における他の配線とは異なる前記複数の領域に分離されて配置される
ことを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記配線基板には、前記所定数の負荷に対して個別に印加される駆動電圧を前記駆動部から出力する個別電圧配線と、全ての前記負荷に対して共通の電圧を出力する共通電圧配線とが形成され、前記共通電圧配線は、前記個別電圧配線と、前記データ入出力配線との間に設けられている
ことを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記駆動部において、前記データ入出力配線に接続されるデータパッドは、前記共通電圧配線に接続される共通電圧入力パッドの位置よりも当該駆動部の端部寄りに形成されている
ことを特徴としている。

本発明に従うと、インクジェットヘッドにおいて、簡易な構成で駆動回路を高集積化することができるという効果がある。

本発明に係る第１実施形態のインクジェットヘッドの構成及び各構成要素の配置を示す断面図である。 インクジェットヘッドにおける信号の流れを説明する図である。 インクジェットヘッドにおける信号の流れを説明する図である。 駆動ＩＣの内部構成を説明するブロック図である。 第１実施形態のインクジェットヘッドにおけるＦＰＣの配置を示す図である。 第１実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。 ＦＰＣに搭載された駆動ＩＣにおけるパッドの配置を示す図である。 第２実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。 変形例のインクジェットヘッドにおけるＦＰＣの配置と、駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。 第３実施形態のインクジェットヘッドにおけるＦＰＣの配置を示す図である。 第３実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のインクジェットヘッド１の構成及び各構成要素の配置を示す断面図である。

インクジェットヘッド１は、ヘッド基材１０と配線基材２０とが接着樹脂層３０によって接着されたインク吐出部１００と、インク吐出部１００からインク滴を吐出させるための駆動を行う駆動回路２００とを備えている。また、インク吐出部１００の上部には、インクを内部に貯留するインク室４０が設けられている。配線基材２０には、複数枚のＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）５０（配線基板）が設けられている。駆動回路２００は、これらのＦＰＣ５０上に分割されて設けられている。

インク吐出部１００には、インクの流路として、配線基材２０を貫通してインク室４０内のインクを下方へ搬送する孔部２１と、孔部２１と連通されてインクが供給される圧力室１２と、圧力室１２の下面と連通されて当該圧力室１２内のインクをインク滴として吐出するノズル１１と、が備えられている。また、インクジェットヘッド１は、インク吐出動作を行わせる構成として、圧力室１２の上面を覆う振動板１３と、振動板１３の上部に配設された負荷としての圧電素子１６と、圧電素子１６の下面に位置する共通電極１４と、圧電素子１６の上面に位置する個別電極１５と、個別電極１５を配線基材２０の側と接続するバンプ１７、２２と、配線基材２０におけるＦＰＣ５０からバンプ２２までの信号経路である上部配線２５、金属端子２４、及び、下部配線２３とを備えている。
これらの圧力室１２、振動板１３、共通電極１４、個別電極１５、圧電素子１６、バンプ１７、２２、下部配線２３、金属端子２４、上部配線２５、及び、孔部２１は、一のノズル１１に対して各々設けられて、一組のノズル機構を構成している。

圧力室１２は、上面が振動板１３に覆われ、且つ、下面がノズル１１と連接される。圧力室１２は、振動板１３の振動に応じて内部に貯留するインクに圧力を付与して、インクをノズル１１へと押し出す。振動板１３は、圧電素子１６（共通電極１４）と圧力室１２との間に配設され、圧力室１２の上面に接合されている。この振動板１３は、圧電素子１６の変形に応じて振動し、圧力室１２内の圧力を変化させる。
圧電素子１６は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、ピエゾ）である。圧電素子１６は、上下を共通電極１４及び個別電極１５に挟まれて設けられ、共通電極１４と個別電極１５との間の電位差に応じて変形して振動板１３を振動させることで圧力室１２内の圧力を変化させるアクチュエーターである。
個別電極１５から駆動回路２００までの間には、各々回路が設けられている。駆動回路２００から出力された駆動電圧波形は、個別電極１５のそれぞれに供給される。一方、共通電極１４は、各々共通電位に接続されたコモン電極である。本実施形態のインクジェットヘッド１では、共通電位として接地電位ＶＨ０が印加されている。

ノズル１１は、圧力室１２から押し出されたインクを各々インク滴として吐出させる。この実施形態のインクジェットヘッド１では、２５６個配列されたノズル機構の列が４列に配置されて合計２０４８個設けられている。この第１ノズル列〜第４ノズル列１１０ａ〜１１０ｄは、各々ノズル列方向に３００ｄｐｉ（dot per inch）の解像度でノズルが配置されている。４列のノズル列１１０ａ〜１１０ｄは、それぞれの間隔を埋めるように配置されて、インクジェットヘッド１は、全体として１２００ｄｐｉの解像度で出力が可能となっている。即ち、本実施形態のインクジェットヘッド１におけるノズルピッチは、２１．２μｍである。

図２、及び、図３は、インクジェットヘッドにおける信号経路を説明する図である。

図２に示すように、駆動回路２００は、インク吐出部１００のノズル列１１０ａ〜１１０ｄにそれぞれ対応する４個の駆動回路２１０ａ〜２１０ｄ（駆動部群）により構成されている。
第１ノズル列１１０ａ、第２ノズル列１１０ｂにそれぞれ接続された駆動回路２１０ａ、２１０ｂへは、それぞれ画像データ、制御信号、及び、駆動信号が入力されて駆動電圧波形に変換される。そして、この駆動電圧波形が第１ノズル列１１０ａ、第２ノズル列１１０ｂの各ノズル機構の個別電極１５に供給されて、ノズル１１からインクを吐出させる。

駆動回路２１０ａ〜２１０ｄの各々は、それぞれ複数の駆動ＩＣ（Integrated Circuit）（駆動部）が入力画像データについてカスケード接続されて形成されている。図３に示すように、ここでは、２枚の駆動ＩＣがカスケード接続されている。第１の駆動ＩＣ２１１、及び、第２の駆動ＩＣ２１２は、各々２５６個のノズル機構の圧電素子１６に印加する２５６個の駆動電圧波形を生成して出力する。即ち、第１の駆動ＩＣ２１１からは、２５６個のノズル機構各々における圧力室の壁面に設けられた圧電素子１６に印加する駆動電圧波形出力ｏｕｔ１〜ｏｕｔ２５６（個別電圧配線）が得られ、第２の駆動ＩＣ２１２からは、他の２５６個のノズル機構各々における圧力室１２の壁面に設けられた圧電素子１６に印加する駆動電圧波形出力ｏｕｔ２５７〜ｏｕｔ５１２が得られる。

なお、各ノズル列１１０ａ〜１１０ｄに対するデータ転送のタイミングや、各ノズル列１１０ａ〜１１０ｄにおけるインクの吐出タイミングは、各々独立に、或いは、連動して制御される。

次に、駆動ＩＣの内部構成について説明する。
図４は、駆動ＩＣの内部構成を説明する図である。
ここで、各駆動回路２１０ａ〜２１０ｄにおいてそれぞれカスケード接続された２個の駆動ＩＣの構成は、同一である。従って、以下では、駆動回路２１０ａにおける第１の駆動ＩＣ２１１について説明する。

本実施形態における第１の駆動ＩＣ２１１は、シフトレジスター２２１と、ラッチ回路２２２と、波形選択部（グレイスケールコントローラー）２２３と、バッファーアンプ２３１と、を備えている。

シフトレジスター２２１は、３ビットのデータを２５６個入力された順番に直列に記憶して、記憶された２５６個のデータを並列に出力する。シフトレジスター２２１には、この３ビット画像データ、転送クロック信号ＤＣＬＫ、及び、入力方向信号ＤＩＲが入力される。１画素当たり３ビットのデータは、インクジェットヘッド１の外部、例えば、インクジェットプリンターの制御回路から転送クロック信号ＤＣＬＫに同期して入力される。また、入力方向信号ＤＩＲの入力値により、レジスター配列の何れの側から画像データを入力可能とするかを切り替えることが出来る。即ち、図４に示されているシフトレジスター２２１において、左側から画像データが入力されるように設定された場合には、信号ＳＡが入力信号となり、信号ＳＢが出力信号となる。一方、図４に示されているシフトレジスター２２１の右側から画像データが入力されるように設定された場合には、信号ＳＢが入力信号となり、信号ＳＡが出力信号となる。

信号ＳＡが入力データである場合、シフトレジスター２２１に対し、２５６個以上の画像データが入力されると、この画像データは、入力された順番に信号ＳＢとして出力される。信号ＳＢは、カスケード接続された第２の駆動ＩＣ２１２におけるシフトレジスター２２１に直列に入力されて、入力された順番に記憶されていく。
ここで、第１の駆動ＩＣ２１１に入力された後、第１の駆動ＩＣ２１１から第２の駆動ＩＣ２１２に送られ、更に、第２の駆動ＩＣから出力された画像データは、最後に制御回路に戻される。これにより、制御回路から出力時の画像データと戻ってきた画像データとを比較して、画像データが一周する間の遅延時間を取得することが出来る。

カスケード接続されたそれぞれのシフトレジスター２２１に入力された画像データは、同期して各シフトレジスター２２１に接続されたラッチ回路２２２に対して並列に出力される。
ラッチ回路２２２は、シフトレジスター２２１から並列に出力されたパラレルデータをラッチ信号ＬＡＴにより指定されたタイミングまで保持し、当該タイミングに同期して一斉に出力する。
ここで、カスケード接続される駆動ＩＣの数が増えたり、シフトレジスター２２１の記憶データステップ数が増加したりすると、シフトレジスター２２１からラッチ回路２２２への各データの出力タイミングに遅延が生じる。そこで、制御回路からの入力データと、制御回路に戻された入力データとを比較することで算出された遅延量に基づき、データ出力のタイミングを制御することが出来る。

波形選択部２２３は、ラッチ回路２２２から入力された画像データ信号に基づいて、各ノズル機構に所望の駆動電圧波形を供給するための選択信号をパルスタイミング信号ＰＬＳＴＩＭを用いて生成し、同期クロック信号ＧＳＣＬＫに同期してバッファーアンプ２３１へ出力する。

バッファーアンプ２３１は、波形選択部２２３から入力された選択信号に基づき、供給される電圧ＶＨ１、ＶＨ２、及び、接地電圧ＧＮＤを選択的に出力させて、インク吐出部１００を駆動してインクを吐出させるための駆動電圧波形信号である出力信号ＯＵＴを生成する。駆動電圧ＶＨ１、ＶＨ２は、インクジェットヘッドの種類やサイズなど種々のパラメーターによって設定される。また、３種類以上の駆動電圧が出力される場合もある。本実施形態のインクジェットヘッド１では、接地電圧ＧＮＤは、共通電圧ＣＯＭとしても利用される。

次に、第１実施形態のインクジェットヘッドにおけるＦＰＣの配置、及び、ＦＰＣにおける信号の入出力を示す。

図５は、第１実施形態のインクジェットヘッドにおいて駆動ＩＣを搭載したＦＰＣの配置を示す図である。また、図６は、第１実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。

図５に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１は、一の駆動回路２１０ａに対し、インク吐出部１００の上部に二枚一組で設けられたＦＰＣ５０、５１を備える。また、他の駆動回路２１０ｂに対して、インク吐出部１００の上部に二枚一組で設けられたＦＰＣ５２、５３を備える。他の駆動回路２１０ｃ、２１０ｄに対しても、それぞれ同様に図示略のＦＰＣを二枚一組で備える。これらのＦＰＣ５０〜５３は、インク吐出部１００との接続部が互いに平行になるように配置されている。ＦＰＣ５０、５２上には、第１の駆動ＩＣ２１１（第１の駆動部）が設けられ、ＦＰＣ５１、５３上には、第２の駆動ＩＣ２１２（第２の駆動部）が設けられている。

図６（ａ）は、ＦＰＣ５０、５１をインク吐出部１００の上部から見た場合の配線を示す模式図である。また、図６（ｂ）には、インク吐出部１００に接続されたＦＰＣ５１のみを示しており、図６（ｃ）には、インク吐出部１００に接続されたＦＰＣ５０の全体、及び、ＦＰＣ５１とインク吐出部１００との接続部分を示している。
なお、これらの配線は、特には限られないが、ＦＰＣ５０、５１の下面に設けられており、図６では、これらの配線を上側から透過して見た図を示している。また、ＦＰＣ５０の配線パターンとＦＰＣ５２の配線パターンとは同一であり、ＦＰＣ５１の配線パターンとＦＰＣ５３の配線パターンは同一である。ここでは、ＦＰＣ５０及びＦＰＣ５１について説明する。

図５、及び、図６（ａ）に示すように、ＦＰＣ５０、５１は、インク吐出部１００の上面に対して傾斜して接続されている。また、ＦＰＣ５０は、それぞれ、ＦＰＣ５１よりもインク吐出部の端部側でインク吐出部１００と接続され、ＦＰＣ５０、５１の傾斜により、ＦＰＣ５１とインク吐出部１００との間に設けられる形になっている。図６（ｃ）に示すように、ＦＰＣ５０の中央部には、第１の駆動ＩＣ２１１が設けられ、この第１の駆動ＩＣ２１１に対しインク吐出部１００とは反対の側には、共通入力バス５０１、５０３と、転送クロック信号ＤＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴなどの種々の制御信号を入力する制御信号入力バス５０２と、信号ＳＢについてのデータバス５０４（第２のデータ入出力配線）とが設けられて駆動ＩＣに接続されている。一方、第１の駆動ＩＣ２１１と、ＦＰＣ５０がインク吐出部１００に接続される接続部５００との間には、共通出力バス５０６、５０８と、信号ＳＡについてのデータバス５０５（第１のデータ入出力配線）と、２５６本の駆動電圧波形を個別電極に出力する個別配線５０７とが設けられている。

同様に、図６（ｂ）に示すように、ＦＰＣ５１の中央部には、駆動ＩＣ２１２が設けられ、この駆動ＩＣ２１２に対しインク吐出部１００とは反対の側には、共通入力バス５１１、５１３と、転送クロック信号ＤＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴなどの種々の制御信号を入力する制御信号入力バス５１２と、信号ＳＢについてのデータバス５１４とが設けられて駆動ＩＣ２１２に接続されている。一方、駆動ＩＣ２１２と、ＦＰＣ５１がインク吐出部１００に接続される接続部５１０との間には、共通出力バス５１６、５１８と、信号ＳＡについてのデータバス５１５と、２５６本の駆動電圧波形を個別電極に出力する個別配線５１７とが設けられている。
即ち、ＦＰＣ５０上のバスの配置及びＦＰＣ５１上のバスの配置は同一である。

ここで、本実施形態のＦＰＣ５０では、信号ＳＢが入力信号、信号ＳＡが出力信号にそれぞれ設定されているのに対し、ＦＰＣ５１では、信号ＳＡが入力信号、信号ＳＢが出力信号にそれぞれ設定される。この入出力方向は、制御信号入力バス５０２、５１２から第１の駆動ＩＣ２１１、第２の駆動ＩＣ２１２にそれぞれ入力される入力方向信号ＤＩＲによって設定されている。そして、図６（ｃ）に示すように、ＦＰＣ５０において第１の駆動ＩＣ２１１から信号ＳＡを出力するデータバス５０５と、ＦＰＣ５１において駆動ＩＣ２１２へ信号ＳＡを入力するデータバス５１５とは、インク吐出部１００上で接続配線２５１により接続されている。この接続配線２５１により第１の駆動ＩＣ２１１及び第２の駆動ＩＣ２１２がそれぞれ備えるシフトレジスター２２１がカスケード接続されて、第１の駆動ＩＣ２１１に対してデータバス５０４から入力された画像データ信号は、第１の駆動ＩＣ２１１、データバス５０５、接続配線２５１、及び、データバス５１５を介して駆動ＩＣ２１２に入力される構成となっている。

図７は、ＦＰＣに搭載された駆動ＩＣのパッドの配置を示す図である。

第１の駆動ＩＣ２１１には、信号ＳＢのデータパッド２１１１、信号ＳＡのデータパッド２１１２、信号入力パッド２１１３、電源パッド２１１４、共通電圧入出力パッド２１１５、及び、駆動電圧波形出力パッド２１１６が設けられている。信号入力パッド２１１３には、制御信号入力バス５０２がそれぞれ接続されて、制御信号が第１の駆動ＩＣ２１１に入力される。駆動電圧波形出力パッド２１１６には、個別配線５０７が接続されて、第１の駆動ＩＣ２１１から２５６個の駆動電圧波形を出力している。電源パッド２１１４は、第１の駆動ＩＣ２１１の中央付近に設けられて、第１の駆動ＩＣ２１１に動作電圧及び駆動電圧を供給している。

共通電圧入出力パッド２１１５により供給される共通電圧ＣＯＭ（接地電圧ＧＮＤ）は、駆動ＩＣ２１１において、図７のハッチされたＨ型の領域Ｃに印加されている。そして、この領域Ｃは、供給電圧が入力される電源パッド２１１４及び駆動電圧を出力する駆動電圧波形出力パッド２１１６をそれぞれ囲むように形成されている。
また、データパッド２１１１、２１１２は、それぞれ第１の駆動ＩＣ２１１の左右両端部に設けられ、領域Ｃによって電源パッド２１１４及び駆動電圧波形出力パッド２１１６と異なる領域に分離されている。特に、５個の共通電圧入出力パッド２１１５のうち、最も左側のものより更に左側にデータパッド２１１２及びこのデータパッド２１１２に接続されたデータバス５０５が配線され、最も右側のものより更に右側にデータパッド２１１１及びこのデータパッド２１１１に接続されたデータバス５０４が配線されている。このようにパッドを配置することで、入出力される画像データに対して駆動電圧の入出力に伴うノイズが混入することを防いでいる。

上記のように、第１実施形態のインクジェットヘッド１によれば、駆動回路２１０ａを複数の駆動ＩＣ２１１、２１２に分割してＦＰＣ５０、５１上に配置し、また、各駆動ＩＣ２１１、２１２のシフトレジスター２２１への画像データ入力をカスケード接続し、当該カスケード接続された駆動ＩＣ２１１、２１１の間でのデータのやり取りは、インク吐出部１００上に設けられた接続配線２５１を介して行われるので、各ＦＰＣ５０、５１に対し各々データ供給を行う必要がなく、配線を簡素化することが出来る。

また、各ＦＰＣ５０、５１に対して所定数ずつ、特に一枚ずつ駆動ＩＣ２１１、２１２を搭載するので、製造工程が簡略化されて歩留まりを高めることが出来、また、小型サイズのＦＰＣ５０、５１をコンパクトにインク吐出部１００上に配列することが出来る。特に、インク吐出部１００の同一面内において各ＦＰＣ５０、５１とインク吐出部１００との接続部５００、５１０がお互いに平行になるようにＦＰＣ５０、５１を配置することで、ＦＰＣ間の接続配線２５１を容易に短くして省スペース化を図り、同時に、データ転送速度及びデータ信号の品質維持を図ることが出来る。

また、各ＦＰＣ５０、５１上の配線形状を同一とすることで、ＦＰＣ及び駆動ＩＣの量産を低コスト且つ容易に行うことが出来る。

また、駆動ＩＣ２１１、２１２内に設けられたシフトレジスター２２１のデータ入力方向が入力方向信号ＤＩＲを用いて切り替え可能に構成されることで、カスケード接続される２つのシフトレジスターを備えた隣接するＦＰＣ間の接続配線２５１を短くすることができ、従って、複数のＦＰＣ５０、５１をインク吐出部１００上にコンパクトに配列することが出来る。

また、駆動ＩＣ２１１、２１２に印加された共通電圧ＣＯＭ（接地電圧ＧＮＤ）により駆動ＩＣ２１１の領域を分割し、駆動電圧ＶＨ１、ＶＨ２などの高電圧が印加される部分と、画像データが流れるデータバス５０４、５０５やデータパッド２１１１、２１１２の配置される部分とを分離することで、画像データへのノイズの混入を低減させることが出来る。

また、特に、データバス５０４、５０５およびデータパッド２１１１、２１１２の設けられる位置を、駆動ＩＣ２１１の両端部における共通電圧入出力パッド２１１５の配置位置より更に辺縁部とすることで、データバス５０４、５０５及びデータパッド２１１１、２１１２をノイズ発生部分から離隔するとともに、駆動電圧を出力する個別配線５０７とデータバス５０４、５０５とを容易に配列することが出来る。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のインクジェットヘッドについて説明する。
図８は、第２実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。

第２実施形態のインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０、５１ａ、５２、５３ａの配置は、第１実施形態のインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０〜５３の配置において、ＦＰＣ５１、５３をそれぞれＦＰＣ５１ａ、５３ａに置き換えて、接続部５１０ａでインク吐出部１００と接続したものと同一であり、説明を省略する。

この第２実施形態のインクジェットヘッド１において、図８（ｂ）に示すＦＰＣ５０の配線パターンは、第１実施形態のインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０の配線パターンと同一であり、同一符号を付して説明を省略する。一方、ＦＰＣ５１ａの配線パターンは、図８（ａ）に示すように、データバス５１４ａ、５１５ａの位置が第１実施形態のＦＰＣ５１におけるデータバス５１４、５１５の位置とは異なっている。即ち、第２実施形態のインクジェットヘッド１のＦＰＣ５１ａにおいて、データバス５１５ａは、右側の共通出力バス５１８の更に右側に設けられ、データバス５１４ａは、左側の共通入力バス５１１の更に左側に設けられている。また、このような配置に伴って、データバス５１５ａは、信号ＳＢをシフトレジスター２２１に入力し、データバス５１４ａは、信号ＳＡをシフトレジスター２２１から出力する。即ち、画像データは、シフトレジスター２２１を図８（ａ）において右から左へ流れる。

上記のようなＦＰＣ５０、５１ａによると、ＦＰＣ５０に設けられた第１の駆動ＩＣ２１１からインク吐出部１００に出力される画像データは、接続部５００の左端部からインク吐出部１００に送られ、インク吐出部１００からＦＰＣ５１へ入力される画像データは、接続部５１０の右端部から取得される。そして、インク吐出部１００上の接続配線２５１ａは、これらの２点間を繋ぐように設けられている。

このような第２実施形態のインクジェットヘッド１に用いられるＦＰＣ５０、５１ａ、５２、５３ａの配線パターンは、ＦＰＣ５０、５２とＦＰＣ５１ａ、５３ａとではそれぞれ異なることになる。また、ＦＰＣ５０のシフトレジスター２２１とＦＰＣ５１ａのシフトレジスター２２１とのカスケード接続に利用される接続配線２５１ａは、実施形態１のインクジェットヘッド１において形成された接続配線２５１と比較して長くなる。一方、ＦＰＣ５０、５１ａ、５２、５３ａ上に設けられたシフトレジスター２２１におけるデータの入力方向は、全て同一となり、入力方向信号ＤＩＲによる制御が不要となる。

上記のように、第２実施形態のインクジェットヘッド１によれば、複数の駆動ＩＣ２１１、２１２をそれぞれＦＰＣ５０、５１ａ上に配置し、ＦＰＣ５０、５１ａの一端をインク吐出部１００に接続する。そして、カスケード接続される駆動ＩＣ同士では、データをインク吐出部１００に設けられた接続配線２５１ａを介して送信する。この接続配線２５１ａは、必ずしもＦＰＣ間を最短で繋ぐものではないが、代わりに、シフトレジスター２２１における入力方向の制御を行う必要がない。従って、容易な構成でインク吐出部１００の上面にコンパクトに駆動回路２１０ａを配置することが出来る。

［変形例］
次に、第２実施形態のインクジェットヘッドの変形例を示す。
図９には、変形例のインクジェットヘッドにおけるＦＰＣの配置と、駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す。

図９（ａ）に示すように、この変形例のインクジェットヘッドでは、インク吐出部１００の上面に３枚一組のＦＰＣが接続されている。即ち、ＦＰＣ５０とＦＰＣ５１ａとの間にＦＰＣ５５が更に設けられ、ＦＰＣ５２とＦＰＣ５３ａとの間にＦＰＣ５６が更に設けられている。

上記第１実施形態、及び、第２実施形態のインクジェットヘッドでは、２枚の駆動ＩＣをカスケード接続したが、このように、３枚以上の駆動ＩＣをカスケード接続することも可能である。このような場合、両端のＦＰＣ上に設けられた駆動ＩＣ以外の駆動ＩＣは、両側に隣接する駆動ＩＣとそれぞれ接続配線を介して接続される。

図９（ｂ）に示すように、中間に設けられたＦＰＣ５５上には、中央部に駆動ＩＣ２１５が設けられ、この駆動ＩＣ２１５に対しインク吐出部１００とは反対の側には、共通入力バス５５１、５５３と、転送クロック信号ＤＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴなどの種々の制御信号を入力する制御信号入力バス５５２とが設けられて駆動ＩＣ２１５に接続されている。一方、駆動ＩＣ２１５と、ＦＰＣ５５がインク吐出部１００に接続される接続部５５０との間には、共通出力バス５５６、５５８と、信号ＳＡについてのデータバス５５５と、信号ＳＢについてのデータバス５５４と、２５６個の駆動電圧波形を個別電極１５に出力する個別配線５５７とが設けられている。

データバス５５５は、ＦＰＣ５１ａにおけるデータバス５１５ａと接続配線２５５により接続されている。また、データバス５５４は、ＦＰＣ５０におけるデータバス５０５と接続配線２５１ａで接続されている。

上記のようなＦＰＣ５０、５５、５１ａによると、ＦＰＣ５０上の第１の駆動ＩＣ２１１からインク吐出部１００に入力された画像データは、ＦＰＣ５５の接続部５５０において右端部からＦＰＣ５５のデータバス５５４を介して駆動ＩＣ２１５に右側から入力される。そして、駆動ＩＣ２１５の左側から出力されたデータは、データバス５５５を介して接続部５５０の左端部から再びインク吐出部１００に戻される。更に、このデータは、インク吐出部１００上を接続配線２５５によりＦＰＣ５１ａのデータバス５１５ａに送られて、図８（ａ）と同様に、駆動ＩＣ２１２に右側から入力される。駆動ＩＣ２１２に入力されたデータは、駆動ＩＣ２１２の左側から出力されて、データバス５１４ａによって外部に出力される。

このように、変形例のインクジェットヘッドによれば、駆動ＩＣ２１５に対する２本のデータバス５５４、５５５をいずれも接続部５５０を介してインク吐出部１００に接続するので、この駆動ＩＣ２１５を搭載したＦＰＣ５５を両端のＦＰＣ５０、５１ａの間に挟んで配置することによって、３個以上の駆動ＩＣをカスケード接続させることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態のインクジェットヘッドについて説明する。
図１０は、第３実施形態のインクジェットヘッドにおいて駆動ＩＣを搭載したＦＰＣの配置を示す図である。また、図１１は、第３実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動ＩＣへの信号の入出力配線を示す図である。

図１０に示すように、第３実施形態のインクジェットヘッド１において、ＦＰＣ５０、５２は、インク吐出部１００の表側の面（図１０において、上側の面）にそれぞれ設けられている。また、ＦＰＣ５１ｂ、５３ｂは、インク吐出部１００の裏面（図１０において、下側の面）に、それぞれＦＰＣ５０、５２のインク吐出部１００に対して対称な位置に設けられている。

図１１（ａ）に示すように、ＦＰＣ５０上の配線は、第１、第２実施形態におけるＦＰＣ５０上の配線と同一であり、同一符号を付して説明を省略する。一方、図１１（ｂ）に示すように、ＦＰＣ５１ｂ上の配線は、第２実施形態におけるＦＰＣ５１ａ上の配線と同一であり、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のインクジェットヘッド１におけるＦＰＣ５０とＦＰＣ５１ｂとの間には、インク吐出部１００の表面でデータバス５０５に接続された接続配線２５１ｂと、インク吐出部１００を貫通する金属端子２５２と、インク吐出部１００の裏面でデータバス５１５ａと接続された接続配線２５１ｃとが設けられている。金属端子２５２は、例えば、ＴＳＶ（Through Silicon Via）である。

このような構成により、ＦＰＣ５０上の第１の駆動ＩＣ２１１からデータバス５０５によりインク吐出部１００に出力されたデータは、接続配線２５１ｂ、金属端子２５２、及び、接続配線２５１ｃを介してデータバス５１５ａに入力されて、第２の駆動ＩＣ２１２のシフトレジスター２２１へ送られる。

このように、第３実施形態のインクジェットヘッド１によれば、インク吐出部１００のＦＰＣ５０、５１ｂ、５２、５３ｂを当該インク吐出部１００の上面と下面とに別個に配置することが出来るので、多くのＦＰＣをバランスよくインク吐出部１００に接続して多くの駆動電圧波形出力を高集積で出力させることが出来る。また、カスケード接続された複数のＩＣチップ間の接続配線２５１ｂ、２５１ｃ、２５２の長さを短くすることが出来るので、画像データ入力時の遅延を抑えることが出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、各ＦＰＣに一個ずつ駆動ＩＣを設けることとしたが、例えば、ＦＰＣの両面に一枚ずつ複数の駆動ＩＣを設けることも可能である。また、各ＦＰＣに設けられる駆動ＩＣ及び配線は、上記実施の形態では、駆動ＩＣ及び配線を全てＦＰＣの下面側に設けられることとしたが、上面側に設けることとしてもよいし、上面側に設けるものと下面側に設けられるものとが混在してもよい。なお、ＦＰＣの上面側に駆動ＩＣ及び配線が設けられる場合には、接続部において配線とインク吐出部とを接続するためのＴＳＶなどを更に設けることになる。

また、上記実施の形態では、各ＦＰＣは、接続部がインク吐出部１００に各々平行になるように配列されることとしたが、インクジェットヘッド１の形状などに応じて対応する２枚を直角に配置させるなど、他の位置関係に置くことも出来る。

また、上記実施の形態では、一色のインクを吐出するための駆動回路２１０ａ〜２１０ｄについて説明したが、例えば、ＣＭＹＫの各色に対して同様な駆動回路を設けることとしてもよい。また、色の数やカスケード接続される駆動ＩＣチップの数などは、任意に設定することが出来る。例えば、Ｋ色に対する駆動回路についてカスケード接続される駆動ＩＣチップの数と、ＣＭＹ各色に対する駆動回路についてカスケード接続される駆動ＩＣチップの数とを異なるものとする場合でも利用することが出来る。
その他、上記実施の形態で示した具体的な配置、構造、数値などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ インクジェットヘッド
１０ ヘッド基材
１１ ノズル
１２ 圧力室
１３ 振動板
１４ 共通電極
１５ 個別電極
１６ 圧電素子
１７ バンプ
２０ 配線基材
２１ 孔部
２２ バンプ
２３ 下部配線
２４ 金属端子
２５ 上部配線
３０ 接着樹脂層
４０ インク室
５０〜５３、５１ａ、５３ａ、５５、５６ ＦＰＣ
１００ インク吐出部
１１０ａ〜１１０ｄ ノズル列
２００、２１０ａ〜２１０ｄ 駆動回路
２１１、２１２、２１５ 駆動ＩＣ
２２１ シフトレジスター
２２２ ラッチ回路
２２３ 波形選択部
２３１ バッファーアンプ
２５１、２５１ａ〜２５１ｃ、２５５ 接続配線
２５２ 金属端子
５００、５１０、５１０ａ、５５０ 接続部
５０１、５０３、５１１、５１３、５５１、５５３ 共通入力バス
５０２、５１２、５５２ 制御信号入力バス
５０４、５０５、５１４、５１４ａ、５１５、５１５ａ、５５４、５５５ データバス
５０６、５０８、５１６、５１８、５５６、５５８ 共通出力バス
５０７、５１７、５５７ 個別配線
２１１１、２１１２ データパッド
２１１３ 信号入力パッド
２１１４ 電源パッド
２１１５ 共通電圧入出力パッド
２１１６ 駆動電圧波形出力パッド

Claims (9)

1. インクを吐出させるための所定数の負荷を駆動する複数の駆動部を備えた配線基板がインク吐出部に接続されたインクジェットヘッドにおいて、
   前記配線基板には、前記複数の駆動部に対してインク吐出に係るデータの入出力を行うデータ入出力配線が一組ずつ形成され、
   前記複数の駆動部は、２以上の前記駆動部により構成される１又は複数の駆動部群に分けられ、同一の当該駆動部群に含まれる前記駆動部は、前記データ入出力配線と、前記インク吐出部に設けられた接続配線とにより互いに直列に接続される
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記複数の駆動部は、当該駆動部の数と同数の前記配線基板に各々所定数ずつ形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 複数の前記配線基板は、前記インク吐出部の同一面に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 複数の前記配線基板は、前記インク吐出部との接続部が各々互いに平行になるように配置される
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記複数の配線基板は、各々同一の配線形状を有する
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記複数の駆動部は、第１の前記データ入出力配線と第２の前記データ入出力配線とが両端にそれぞれ接続されたシフトレジスターを各々備え、
   前記シフトレジスターは、制御信号に従ってデータの入力方向を切り替えることが可能であり、
   第１の前記駆動部のシフトレジスターから前記第１のデータ入出力配線に出力されたデータは、前記第１の駆動部と同一の前記駆動部群に属する第２の前記駆動部の前記第１のデータ入出力配線に前記接続配線を介して入力され、当該第２の駆動部におけるシフトレジスターでは、前記第１の駆動部におけるシフトレジスターと反対向きにデータが入力される
   ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記駆動部には、共通電圧が供給され、
   当該駆動部の一部には、前記駆動部を複数の領域に分割するように前記共通電圧が印加される領域が設けられ、
   前記第１のデータ入出力配線及び前記第２のデータ入出力配線は、当該駆動部における他の配線とは異なる前記複数の領域に分離されて配置される
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記配線基板には、前記所定数の負荷に対して個別に印加される駆動電圧を前記駆動部から出力する個別電圧配線と、全ての前記負荷に対して共通の電圧を出力する共通電圧配線とが形成され、前記共通電圧配線は、前記個別電圧配線と、前記データ入出力配線との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記駆動部において、前記データ入出力配線に接続されるデータパッドは、前記共通電圧配線に接続される共通電圧入力パッドの位置よりも当該駆動部の端部寄りに形成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。

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