JP6582962B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、共通電極の電流密度が増加しても、液滴速度差の発生を抑制することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドは、駆動電位生成装置からの駆動電位の印加によって吐出エネルギー付与手段を駆動させ、インクに吐出エネルギーを付与し、ノズルからインクを吐出させる。一般に、吐出エネルギー付与手段としては、ＰＺＴ等の圧電素子を一対の電極間で挟んだものが用いられ、電極間の静電容量を利用して該圧電素子を機械的に駆動させることでインクに吐出エネルギーを付与するようになっている。

従来、このようなインクジェットヘッドの一例として、吐出エネルギー付与手段からなる駆動壁とインク室（チャネル）とを交互に配置したインク室列を有するせん断モード型のインクジェットヘッドがある。ノズルの高密度化を図るため、近年のインクジェットヘッドは、このようなインク室列を２列以上設けている。

せん断モード型のインクジェットヘッドは駆動壁を隣り合うチャネルで共用するため、隣り合うチャネル内のインクを同時に吐出することができない。このため、１つおきのチャネル毎に、インク吐出を行う吐出チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとに分けた独立駆動タイプのインクジェットヘッドが知られている（特許文献１）。

独立駆動タイプのインクジェットヘッドは、各吐出チャネルに対応する電極を駆動電位生成装置と個別に電気的接続するのに対し、各ダミーチャネルに対応する電極を、チャネル列で共通となる共通電極に一括して電気的接続し、この共通電極を駆動電位生成装置と電気的接続する構成となっている。共通電極は、インクジェットヘッドのヘッドチップの一面に、チャネル列に沿って延びるように形成されている。

特開２００８−１４３１６７号公報

近年、チャネルの高密度化に伴い、共通電極を配置するヘッドチップ表面のスペースが狭くなり、共通電極を細く形成せざるを得なくなってきている。また、１チャネル列当たりのチャネル数も増加し、それに伴って共通電極の電流密度が増加してきている。これにより、共通電極に対して駆動電位生成装置からの駆動電位信号が印加される接続領域に負荷が集中し、該接続領域における発熱量が大きくなる現象が見られるようになった。

共通電極の発熱はヘッドチップに伝達されるため、チャネル内のインクの温度が、接続領域の近傍のチャネルで高くなる。その結果、接続領域の近傍のチャネル内のインクの粘度が低下することにより液滴速度が変化し、インクジェットヘッドの各チャネルで液滴速度差が発生する問題がある。特に、記録速度を向上させるべくインクジェットヘッドが高速駆動される程、発熱量が大きくなるため、インクジェットヘッド内で発生する液滴速度差の問題は顕著となる。

そこで、本発明は、共通電極の電流密度が増加しても、液滴速度差の発生を抑制することができるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。

また、本発明は、共通電極の電流密度が増加しても、液滴速度差の発生を抑制することができるインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．圧電素子を利用してインクに吐出エネルギーを付与する吐出エネルギー付与手段と、前記吐出エネルギー付与手段に電気信号を付与する一対の駆動電極、共通電極とを有するヘッドチップを備え、
前記吐出エネルギー付与手段は、吐出エネルギー付与手段列を構成し、
前記ヘッドチップは、前記吐出エネルギー付与手段列毎に設けられた前記共通電極と電気的に接続される引出部材との接続領域が、隣り合う前記吐出エネルギー付与手段列の前記共通電極間において、異なる位置に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
２．隣り合う前記共通電極のうちの一方は、複数の前記接続領域を有すると共に該共通電極の両端部に前記接続領域が配置され、
隣り合う前記共通電極のうちの他方は、前記吐出エネルギー付与手段列の複数の前記吐出エネルギー付与手段を均等に２分する部位に前記接続領域が配置されていることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。
３．前記引出部材は、前記駆動電極に供給する駆動電位を生成する駆動電位生成装置と電気的に接続されていることを特徴とする前記１又は２記載のインクジェットヘッド。
４．前記駆動電位生成装置から前記接続領域までの経路抵抗は、全て等しいことを特徴とする前記３記載のインクジェットヘッド。
５．前記駆動電極は、前記吐出エネルギー付与手段毎に設けられていることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載のインクジェットヘッド。
６．前記駆動電極と導通する配線を有する配線基板を備え、
前記配線基板に、前記共通電極の各々と重なり合うように電気的に接続される複数の基板側共通電極を有することを特徴とする前記１〜５の何れかに記載のインクジェットヘッド。
７．前記配線基板は、前記ヘッドチップとの接合面の反対面に１つの配線部を有し、該配線部と少なくとも１つの前記基板側共通電極とが、前記配線基板を貫通する貫通穴を介して電気的に接続されていることを特徴とする前記６記載のインクジェットヘッド。
８．前記ヘッドチップは、前記吐出エネルギー付与手段からなる複数の駆動壁と複数のチャネルとが交互に配置されることによって、前記吐出エネルギー付与手段列であるチャネル列を構成していると共に、前記チャネルの開口部が、前記ヘッドチップの相反する前面及び後面にそれぞれ配置されており、
前記チャネル列は、インク吐出を行う吐出チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが１つおきに配置されており、
前記複数の共通電極は、前記ヘッドチップの前記後面に形成され、前記複数の吐出エネルギー付与手段の前記一対の駆動電極のうちの前記ダミーチャネル内に臨む前記一方の駆動電極と電気的に接続されていることを特徴とする前記１〜７の何れかに記載のインクジェットヘッド。
９．前記引出部材との接続領域が異なる位置に配置されている前記チャネル列の前記吐出チャネルに共通にインクを供給するインクマニホールドを有することを特徴とする前記８記載のインクジェットヘッド。
１０．前記１〜９の何れかに記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

本発明によれば、共通電極の電流密度が増加しても、液滴速度差の発生を抑制することができるインクジェットヘッドを提供することができる。

また、本発明によれば、共通電極の電流密度が増加しても、液滴速度差の発生を抑制することができるインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明に係るインクジェットヘッドにおける駆動電位生成装置とヘッドチップの各吐出エネルギー付与手段との電気的接続構造の概念図 インクジェットヘッドのヘッドチップのチャネル列方向の位置と温度の関係を示すグラフ 本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図 図３に示すインクジェットヘッドのヘッドチップを後面側から見た図 図３に示すインクジェットヘッドの配線基板を表面側から見た図 図３に示すインクジェットヘッドの配線基板を裏面側から見た図 図６中の（ｖｉｉ）−（ｖｉｉ）線に沿う端面図 図６中の（ｖｉｉｉ）−（ｖｉｉｉ）線に沿う端面図 図６中の（ｉｘ）−（ｉｘ）線に沿う端面図 本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るインクジェットヘッドにおける駆動電位生成装置とヘッドチップの各吐出エネルギー付与手段との電気的接続構造の概念図である。

本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、ヘッドチップ１００は、複数配列された吐出エネルギー付与手段１０１によって構成される列を２列（Ａ列、Ｂ列）有している。各吐出エネルギー付与手段１０１は、図１には示されていない複数のインク室内のインクに圧電素子を利用して吐出エネルギーを付与するためのものである。ヘッドチップ１００は、吐出エネルギー付与手段１０１に電気信号を付与する一対の駆動電極、共通電極を有している。

隣り合う吐出エネルギー付与手段列毎に共通電極１０２Ａ、１０２Ｂが設けられている。各吐出エネルギー付与手段列の駆動電極は、共通電極１０２Ａ、１０２Ｂと電気的に接続されると共に、個別の配線３０１Ａ、３０１Ｂによって駆動電位生成装置２００にも電気的に接続されている。駆動電位生成装置２００は、Ａ列及びＢ列の複数の吐出エネルギー付与手段１０１を駆動する所定の駆動電位を生成し、該駆動電位を吐出エネルギー付与手段１０１の駆動電極に供給する。

駆動電位生成装置２００で生成される駆動電位は、共通電極１０２Ａ、１０２Ｂを介して、吐出エネルギー付与手段１０１の駆動電極に印加される。符号３０２Ａは、共通電極１０２Ａと電気的に接続される引出部材としての配線であり、符号３０２Ｂは、共通電極１０２Ｂと電気的に接続される引出部材としての配線である。すなわち、本発明において引出部材とは、共通電極と駆動電位生成装置とを電気的に接続する部材をいう。この引出部材は単一の部材（電極又は配線）で構成されたものに限らず、複数の部材（電極及び又は配線）が導通するように構成されたものであってもよい。

本発明において、共通電極１０２Ａと配線３０２Ａとの電気的な接続領域と、共通電極１０２Ｂと配線３０２Ｂとの電気的な接続領域は、異なる位置に配置されている。

例えば、共通電極１０２Ａは、共通電極１０２Ａの両端部から複数の吐出エネルギー付与手段１０１を均等に２分する部位（中央部）の接続領域１０３によって、配線３０２Ａを介して駆動電位生成装置２００と電気的に接続されている。一方、共通電極１０２Ｂは、その両端部の接続領域１０４、１０４によって、配線３０２Ｂを介して駆動電位生成装置２００と電気的に接続されている。

なお、本発明において駆動電位生成装置との接続領域とは、駆動電位生成装置からの駆動電位が共通電極に印加される領域のことである。一般に、インクジェットヘッドと駆動電位生成装置との間には、駆動電位の信号が流れる配線が設けられた例えばフレキシブル基板（ＦＰＣ）等の電気的な中継部材が介在される。

各接続領域１０３、１０４、１０４は、電気的負荷が集中することにより発熱するが、Ａ列の共通電極１０２Ａの負荷は中央部の接続領域１０３のみとなるため、ヘッドチップ１００は、図２に示すように、吐出エネルギー付与手段１０１の列方向の中央部で温度が高くなる。これに対し、Ｂ列の共通電極１０２Ｂの負荷は両端部の接続領域１０４、１０４となるため、ヘッドチップ１００は、図２に示すように、吐出エネルギー付与手段１０１の列方向の両端部で温度が高くなり、Ａ列とは逆位相の温度分布となる。

その結果、これら共通電極１０２Ａ、１０２Ｂを有するヘッドチップ１００の列方向の温度分布は、Ａ列とＢ列との間の熱移動によって、図２中の実線で示すようにほぼ均一化され、ヘッドチップ１００全体での列方向の温度差は小さくなる。これにより、ヘッドチップ１００全体でインク粘度は均一化され、ヘッドチップ１００全体の液滴速度のばらつきを小さくでき、液滴速度差の発生を抑制することができる。特に、記録速度を向上させるべくインクジェットヘッドが高速駆動される程、発熱量が大きくなるが、液滴速度差の発生を抑制できることにより、高速駆動の限界性能を向上させることができる。

本発明において複数の吐出エネルギー付与手段１０１が配列された吐出エネルギー付与手段列は２列に限らず、３列以上であってもよい。その場合、少なくとも上記のように、隣り合う吐出エネルギー付与手段列の共通電極間において、接続領域が異なる位置に配置されることにより、ヘッドチップ全体の液滴速度差の発生を抑制する効果が得られる。

吐出エネルギー付与手段列が３列以上である場合、接続領域の配置が列毎に交互になるように形成すると、ヘッドチップ全体の温度分布をより効率的に均一化できるため好ましい。しかし、必ずしも交互でなくても、接続領域の配置が異なる構造を有するものであれば、接続領域の配置が同一となる構造を持つ場合に比べて、ヘッドチップ全体の液滴速度差の発生を抑制する効果が得られる。

次に、本発明に係るインクジェットヘッドの具体的な実施形態について、図３〜図９を用いて説明する。

図３は、本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図４は、図３に示すインクジェットヘッドのヘッドチップを後面側から見た図、図５は、図３に示すインクジェットヘッドの配線基板を表面側から見た図、図６は、図３に示すインクジェットヘッドの配線基板を裏面側から見た図、図７は、図６中の（ｖｉｉ）−（ｖｉｉ）線に沿う端面図、図８は、図６中の（ｖｉｉｉ）−（ｖｉｉｉ）線に沿う端面図、図９は、図６中の（ｉｘ）−（ｉｘ）線に沿う端面図である

インクジェットヘッドＨは、ヘッドチップ１と、該ヘッドチップ１の前面１ａに接合されるノズルプレート２と、ヘッドチップ１の後面１ｂに接合される配線基板３と、配線基板３の裏面３ｂに接合されるインクマニホールド４と、配線基板３の表面３ａに接続されるフレキシブル基板５とを有している。なお、図３は、ヘッドチップ１と配線基板３との間で左右に展開した状態を示している。

ヘッドチップ１は六面体形状を呈しており、ＰＺＴ等の圧電素子からなる駆動壁１１とチャネル１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂとが交互に並設されることによって構成されたチャネル列を２列有している。本実施形態において、図３、図４中の上側のチャネル列をＡ列、下側のチャネル列をＢ列とする。

各チャネル列は、一つおきに吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂとダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂとが交互に並設されることにより構成されている。各チャネル１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂの形状は、両側壁がヘッドチップ１の上面及び下面に対してほぼ垂直方向に延びており、そして互いに平行である。

ここで、吐出チャネルは、画像記録時に画像データに応じたインク吐出を行うチャネルである。ダミーチャネルは、画像データに関わらず常にインク吐出を行わないチャネルである。ダミーチャネルはインク吐出を行う必要がないため、通常、インクが充填されないか、ノズルプレートにノズルが形成されない。本実施形態に示すノズルプレート２は、各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂに対応する位置のみにノズル２１が形成されている。

ヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂには、それぞれ各チャネル１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂの出口側の開口部１２ａ、１３ａと入口側の開口部１２ｂ、１３ｂとがそれぞれ配置されている。各チャネル１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂは、その出口側の開口部１２ａ、１３ａから入口側の開口部１２ｂ、１３ｂに亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状に形成されている。

なお、本実施形態に示すヘッドチップ１において、インクが吐出される側の面を「前面」、その反対側の面を「後面」と定義する。また、ヘッドチップ１の前面１ａ又は後面１ｂと平行な方向であって、ヘッドチップ１から離れる方向をヘッドチップ１の「側方」と定義する。

各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂ内及び各ダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂ内に臨む駆動壁１１の表面には、駆動電極１４がそれぞれ形成されている。駆動電極１４は、該駆動壁１１、１１の表面から、両駆動壁１１、１１を繋ぐチャネル底面とに亘って形成されている。

このヘッドチップ１は独立駆動タイプであり、各駆動電極１４に図３には示されていない駆動電位生成装置から所定電圧の駆動電位が印加されることにより、一対の駆動電極１４、１４に挟まれた圧電素子からなる駆動壁１１をせん断変形させる。これによって吐出チャネル１２内に供給されたインクに吐出エネルギーを付与し、ノズルプレート２のノズル２１からインク滴として吐出させる。本実施形態において、一対の駆動電極１４、１４と該駆動電極１４、１４に挟まれた駆動壁１１が、本発明における吐出エネルギー付与手段を構成している。すなわち、駆動電極１４は、吐出エネルギー付与手段毎に設けられている。

ヘッドチップ１の後面１ｂには、吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂ及びダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂに対応する接続電極１５Ａ、１５Ｂが形成されている。各接続電極１５Ａ、１５Ｂの一端は、対応する吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂ又はダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂ内の駆動電極１４と電気的に接続されている。

また、ヘッドチップ１の後面１ｂには、チャネル列毎の共通電極６Ａ、６Ｂが形成されている。Ａ列の共通電極６ＡとＢ列の共通電極６Ｂは、それぞれチャネル列に沿って直線状に延びている。共通電極６Ａは、Ａ列のチャネル列を挟んで該Ａ列の接続電極１５Ａと反対側に配置されている。共通電極６Ｂは、Ｂ列のチャネル列を挟んで該Ｂ列の接続電極１５Ｂと反対側に配置されている。共通電極６Ａ、６Ｂは、ヘッドチップ１の後面１ｂにおいて何れの接続電極１５Ａ、１５Ｂとも接触していない。

配線基板３は、ヘッドチップ１の後面１ｂの面積よりも大きな面積を有し、ヘッドチップ１の各駆動電極１４と導通する配線（電極）を有する平板状の基板であり、接着剤を介してヘッドチップ１の後面１ｂに接合されている。配線基板３はヘッドチップ１よりも図３の下側方に大きく張り出した張り出し部３１によってフレキシブル基板５との接続領域を形成している。

配線基板３は比較的硬質な基材材料からなる。具体的な基材材料としては、ガラス、セラミックス、シリコン、プラスチック等が挙げられる。中でも適度に剛性を備え、安価で加工も容易である点でガラスが好ましい。

配線基板３には、インクマニホールド４によって形成された共通インク室４１内のインクを各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂに供給するためのインク流路穴３２Ａ、３２Ｂが、各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂに対応する位置に形成されている。一方、配線基板３におけるダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂに対応する位置にインク流路穴は形成されていない。従って、ダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂは、ノズルプレート２と配線基板３とによって閉塞されている。

配線基板３には、ヘッドチップ１の各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂの接続電極１５Ａ、１５Ｂに対応する個別電極７Ａ、７Ｂが形成されている。

個別電極７Ａは、ヘッドチップ１のＡ列の吐出チャネル１２Ａの接続電極１５Ａと電気的に接続される電極である。この個別電極７Ａの一端７１Ａは、配線基板３の表面３ａ（ヘッドチップ１との接合面）に配置されている。個別電極７Ａの他端側は、インク流路穴３２Ａの内面を通って配線基板３の裏面３ｂに引き出され、該裏面３ｂにおいて配線基板３の張り出し部３１に向けて延びている。配線基板３の張り出し部３１には、個別電極７Ａに対応する貫通穴３３が形成されている。個別電極７Ａの他端７２Ａは、この貫通穴３３の内面を通って、再び配線基板３の表面３ａに引き出され、張り出し部３１に配置されている。

個別電極７Ｂは、Ｂ列の吐出チャネル１２Ｂの接続電極１５Ｂと電気的に接続される電極であり、配線基板３の表面３ａに形成されている。この個別電極７Ｂの一端は、インク流路穴３２Ｂの近傍に配置され、他端は張り出し部３１に向けて直線状に延び、個別電極７Ａの他端７２Ａと並んで配置されている。

また、配線基板３の表面３ａには、ヘッドチップ１の共通電極６Ａ、６Ｂ及びダミーチャネル１３Ａ、１３Ｂの接続電極１５Ａ、１５Ｂと電気的に接続される基板側共通電極６０Ａ、６０Ｂが形成されている。

基板側共通電極６０Ａは、ヘッドチップ１のＡ列の共通電極６Ａ及びダミーチャネル１３Ａの接続電極１５Ａと電気的に接続される電極である。基板側共通電極６０Ａは、ヘッドチップ１のチャネル列に沿って直線状に延びる１本の直線部６１Ａと、該直線部６１Ａの中途部から直角に分岐され、Ａ列の各ダミーチャネル１３Ａの開口部１３ｂを跨ぎ、接続電極１５Ａと電気的に接続される複数本の分岐部６２Ａとからなる。

ヘッドチップ１と配線基板３とが接合された際、ヘッドチップ１の共通電極６Ａと基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａとが重なり合うことにより、両者が一体の共通電極として機能する。また、ヘッドチップ１の共通電極６Ａは、基板側共通電極６０Ａ及び接続電極１５Ａを介して、各ダミーチャネル１３Ａ内の駆動電極１４と電気的に接続される。

基板側共通電極６０Ｂは、ヘッドチップ１のＢ列の共通電極６Ｂ及びダミーチャネル１３Ｂの接続電極１５Ｂと電気的に接続される電極である。基板側共通電極６０Ｂは、チャネル列に沿って直線状に延びる１本の直線部６１Ｂと、該直線部６１Ｂの中途部から直角に分岐され、Ｂ列の各ダミーチャネル１３Ｂの開口部１３ｂを跨ぎ、接続電極１５Ｂと電気的に接続される複数本の分岐部６２Ｂと、直線部６１Ｂの両端部から直角に屈曲し、配線基板３の張り出し部３１に向けて延びる２つの端部６３Ｂ、６３Ｂとからなる。両端部６３Ｂ、６３Ｂは、ヘッドチップ１との接合領域の外側に配置されており、張り出し部３１において個別電極７Ａの他端７２Ａ及び個別電極７Ｂと並んで配置されている。

ヘッドチップ１と配線基板３とが接合された際、ヘッドチップ１の共通電極６Ｂと基板側共通電極６０Ｂの直線部６１Ｂとが重なり合うことにより、両者が一体の共通電極として機能する。また、ヘッドチップ１の共通電極６Ｂは、基板側共通電極６０Ｂ及び接続電極１５Ｂを介して、各ダミーチャネル１３Ｂ内の駆動電極１４と電気的に接続される。

図６に示すように、配線基板３の裏面３ｂには、１つの配線部８が形成されている。この配線部８は、インク流路穴３２Ａの配列方向と平行に延びる直線部８１と、該直線部８１の両端から直角に屈曲し、配線基板３の張り出し部３１に向けて延びる２つの端部８２、８２とからなる。直線部８１は、配線基板３を挟んで表面３ａの基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａと重なる位置に配置されている。

配線部８の両端部８２、８２は、配線基板３の張り出し部３１に形成された貫通穴３４の内面を通って表面３ａに引き出されている。表面３ａに引き出された両端部８２、８２は、貫通穴３４からヘッドチップ１に向けて延び、個別電極７Ａの他端７２Ａ、個別電極７Ｂ及び基板側共通電極６０Ｂの両端部６３Ｂ、６３Ｂと並んで配置されている。

また、配線基板３の表面３ａに設けられた基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａと配線基板３の裏面３ｂに設けられた配線部８の直線部８１とに亘り、配線基板３を貫通する貫通穴３５が形成されている。基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａと配線部８の直線部８１とは、この貫通穴３５を介して電気的に接続されている。この貫通穴３５が設けられる部位は、直線部６１Ａの中央部と直線部８１の中央部であり、本実施形態においてヘッドチップ１のＡ列の吐出エネルギー付与手段を構成する複数の駆動壁１１を均等に２分する部位である。

なお、本実施形態における貫通穴３５は、一つだけ設けられているが、複数の貫通穴が一まとまりとなって各直線部６１Ａ、８１の中央部同士を電気的に接続するようにしてもよい。

インクマニホールド４は、配線基板３の裏面３ｂに接合されている。インクマニホールド４の内部は共通インク室４１であり、配線基板３のインク流路穴３２を介して、ヘッドチップ１の各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂにインクを供給するようになっている。

フレキシブル基板（ＦＰＣ）５は、配線基板３と図示されていない駆動電位生成装置との間を電気的に接続する中継部材の一例である。このフレキシブル基板５は、配線基板３の表面３ａの張り出し部３１に配列されている個別電極７Ａの他端７２Ａ及び個別電極７Ｂに対応する複数の配線５１と、配線部８の両端部８２、８２の他端に対応する２つの配線５２、５２と、基板側共通電極６０Ｂの両端部６３Ｂ、６３Ｂに対応する２つの配線５３、５３とを有する。

フレキシブル基板５の一端は、例えばＡＣＦ（異方性導電フィルム）等によって、配線基板３の張り出し部３１に接続される。これにより、各個別電極７Ａ、７Ｂと配線５１、配線部８の両端部８２、８２と配線５２、５２、及び、基板側共通電極６０Ｂの両端部６３Ｂ、６３Ｂと配線５３、５３とがそれぞれ電気的に接続される。

このフレキシブル基板５の他端は駆動電位生成装置と電気的に接続される。従って、本実施形態におけるインクジェットヘッドＨは、ヘッドチップ１の共通電極６Ａと駆動電位生成装置とが、フレキシブル基板５の配線５２、５２、配線基板３の配線部８、基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａを介して電気的に接続される。そして、共通電極６Ａは、基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａから分岐した分岐部６２Ａによって、Ａ列の各ダミーチャネル１３Ａの接続電極１５Ａと電気的に接続される。

ここで、ヘッドチップ１の共通電極６Ａと基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａとは重なり合うことによって一体の共通電極として機能している。また、基板側共通電極６０Ａの直線部６１Ａと配線部８の直線部８１とは、中央部において１つの貫通穴３５を介して電気的に接続されている。このため、フレキシブル基板５を介したヘッドチップ１の共通電極６Ａと駆動電位生成装置とは、貫通穴３５の部位を接続領域とする接続構造である。その結果、インクジェットヘッドＨの駆動時、ヘッドチップ１のＡ列の共通電極６Ａは貫通穴３５の部位において電気的負荷が大きくなり、図２中の１点鎖線で示すように、チャネル列方向の中央部の温度が高くなる。

一方、ヘッドチップ１のＢ列のチャネル列の共通電極６Ｂと駆動電位生成装置とは、フレキシブル基板５の配線５３、５３、基板側共通電極６０Ｂの両端部６３Ｂ、６３Ｂを介して電気的に接続される。そして、共通電極６Ｂは、基板側共通電極６０Ｂの直線部６１Ｂから分岐した分岐部６２Ｂによって、Ｂ列の各ダミーチャネル１３Ｂの接続電極１５Ｂと電気的に接続される。

ここで、ヘッドチップ１の共通電極６Ｂと基板側共通電極６０Ｂの直線部６１Ｂとは重なり合うことによって一体の共通電極として機能している。このため、フレキシブル基板５を介したヘッドチップ１の共通電極６Ｂと駆動電位生成装置とは、基板側共通電極６０Ｂの両端部６３Ｂ、６３Ｂの部位を接続領域とする接続構造であり、上記の共通電極６Ａとは異なる接続領域の配置となっている。その結果、インクジェットヘッドＨの駆動時、ヘッドチップ１のＢ列の共通電極６Ｂは両端部において電気的負荷が大きくなり、図２中の２点鎖線で示すように、チャネル列方向の両端部の温度が高くなり、Ａ列とは逆位相の温度分布となる。

従って、本実施形態に示すインクジェットヘッドＨは、ヘッドチップ１全体で見た場合、図２中の実線で示すように、Ａ列とＢ列との間の熱移動によって温度分布はほぼ均一化される。このため、ヘッドチップ１全体でインク粘度を均一化できる。その結果、液滴速度差の発生を抑制することができる。

ヘッドチップ１の各共通電極６Ａ、６Ｂと駆動電位生成装置との接続領域を全て両端部のみの１種類の電気的接続構造とした場合と、本実施形態のように中央部と両端部の２種類の電気的接続構造とした場合との液滴速度差を比較したところ、本実施形態によれば液滴速度差の発生が１０％改善されることを確認できた。

また、本実施形態では、共通電極６Ａ、６Ｂと駆動電位生成装置との電気的接続構造が異なるＡ列とＢ列の各吐出チャネル１２Ａ、１２Ｂは、同一のインクマニホールド４の共通インク室４１からインクが供給される。この構成によれば、Ａ列とＢ列の温度分布を速やかに均一化することができるため、本発明において好ましい態様である。その理由は、異なる温度分布を有するＡ列、Ｂ列の発熱を一つの共通インク室４１内で混合することで、均一にする効果が得られるためである。

本発明において、駆動電位生成装置から各共通電極（共通電極６Ａ、６Ｂ及び基板側共通電極６０Ａ、６０Ｂ）との接続領域（貫通穴３５、両端部６３Ｂ、６３Ｂ）までの経路抵抗は、全て等しいことが好ましい。これによって、各列の熱量の最大、最小値が等しくなることで、共通インク室４１内でインクが混合された際に温度が均一化される効果がある。

本実施形態において、配線基板３の表面３ａに、ヘッドチップ１の共通電極６Ａ、６Ｂと重なり合う基板側共通電極６０Ａ、６０Ｂが設けられているため、共通電極の電流密度を小さくでき、それだけ発熱量を低減できる。

また、本実施形態では、配線基板３の表面３ａに形成された基板側共通電極６０Ａと、配線基板３の裏面３ｂに形成された１つの配線部８を貫通穴３５を介して電気的に接続しているため、ヘッドチップ１の接続電極１５Ａ、１５Ｂや配線基板３の表面３ａの基板側共通電極６０Ｂとの短絡のおそれなく、共通電極６Ａと駆動電位生成装置との接続領域を容易に形成することができる。

以上の実施形態におけるインクジェットヘッドＨは、共通電極６Ａ、６Ｂと駆動電位生成装置との電気的な接続領域を２種類の異なる配置としたが、チャネル列数を３列以上とする場合は、これらの２種類の配置に限らず、接続領域の配置をこれら２種類の配置と異ならせた３種類以上の配置を持つようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、ヘッドチップ１の後面１ｂに配線基板３を接合し、この配線基板３にフレキシブル基板５を電気的に接続する構成としたが、配線基板３を設けず、ヘッドチップ１の後面１ｂに直接フレキシブル基板を電気的に接続してもよい。この場合、フレキシブル基板（ＦＰＣ）が引出部材となり、このフレキシブル基板に、上記の基板側共通電極６０Ａ、６０Ｂ、配線部８及び貫通穴３５が設けられることはもちろんである。

さらに、以上の実施形態では、隣り合うチャネル間の隔壁を圧電素子からなる駆動壁とし、この駆動壁をせん断変形させることによってチャネル内のインクに吐出エネルギーを付与するものを例示したが、これに限定されない。例えば、インク室の一面を振動板とし、この振動板を圧電素子によって振動させることによってインク室内のインクに吐出エネルギーを付与するものであってもよい。

次に、かかるインクジェットヘッドＨを備えるインクジェット記録装置の一実施形態について図１０を用いて説明する。

図１０は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。

インクジェット記録装置Ｐにおいて、搬送機構４００は、紙、プラスチックシート、布帛等からなる記録媒体５００を搬送ローラー対４０１によって挟持し、搬送モーター４０２による搬送ローラー４０３の回転によって図中のＹ方向（副走査方向）に搬送するようになっている。搬送ローラー４０３と搬送ローラー対４０１の間に、インクジェットヘッドＨが配置されている。インクジェットヘッドＨは、ノズル面側が記録媒体５００の記録面５０１と対面するようにキャリッジ６００に搭載されており、フレキシブル基板５を介して駆動電位生成装置２００に電気的に接続されている。この駆動電位生成装置２００は、インクジェットヘッドＨと共にキャリッジ６００上に搭載されてもよい。

キャリッジ６００は、不図示の駆動手段によって、記録媒体５００幅方向に亘って架け渡されたガイドレール６０１に沿って、副走査方向と略直交する図中のＸ−Ｘ’方向（主走査方向）に往復移動可能に設けられている。本実施形態に示すインクジェットヘッドＨは、キャリッジ６００の往復移動に伴って記録媒体５００の記録面５０１を主走査方向に移動し、この移動の過程で、画像データに応じてノズルから液滴を吐出し、インクジェット画像を記録するスキャン型のヘッドである。しかし、本発明におけるインクジェット記録装置Ｐにおいて、インクジェットヘッドＨはスキャン型に限らない。図示しないが、インクジェットヘッドＨは、記録媒体５００の幅方向に亘って長尺状に形成され又は複数の小ヘッドが千鳥状に配置されることにより、一定速度で搬送される記録媒体５００に対してワンパスで記録を行うライン型でもよい。

なお、例えば吐出エネルギー付与手段列を３列以上とする場合、少なくとも隣り合う２列の吐出エネルギー付与手段列に対応した共通電極間において、接続領域が異なる位置に配置されていればよい。例えば、吐出エネルギー付与手段列を４列以上有する場合、熱がこもり易い２列目及び３列目の吐出エネルギー付与手段列に対応した共通電極間において、接続領域が異なる位置に配置されていればよい。

本発明に係るインクジェット記録装置Ｐは、上述したインクジェットヘッドＨを備えることにより、共通電極の電流密度が増加しても、ヘッドチップ１全体の液滴速度差を低減することができる。

１：ヘッドチップ
１ａ：前面
１ｂ：後面
１１：駆動壁
１２Ａ、１２Ｂ：吐出チャネル
１２ａ：前面側の開口部
１２ｂ：後面側の開口部
１３Ａ、１３Ｂ：ダミーチャネル
１３ａ：前面側の開口部
１３ｂ：後面側の開口部
１４：駆動電極
１５Ａ、１５Ｂ：接続電極
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３ａ：表面
３ｂ：裏面
３１：張り出し部：端部
３２Ａ、３２Ｂ：インク流路穴
３３、３４、３５：貫通穴
４：インクマニホールド
４１：共通インク室
５：フレキシブル基板
５１、５２、５３：配線
６Ａ、６Ｂ：共通電極（チップ側共通電極）
７Ａ：個別電極
７１Ａ：一端
７２Ａ：他端
７Ｂ：個別電極
８：配線部
８１：直線部
８２：端部
６０Ａ：基板側共通電極
６１Ａ：直線部
６２Ａ：分岐部
６０Ｂ：基板側共通電極
６１Ｂ：直線部
６２Ｂ：分岐部
６３Ｂ：端部
４００：搬送機構
４０１：搬送ローラー対
４０２：搬送モーター
４０３：搬送ローラー
５００：記録媒体
５０１：記録面
６００：キャリッジ
６０１：ガイドローラー
１００：ヘッドチップ
１０１：吐出エネルギー付与手段
１０２Ａ、１０２Ｂ：共通電極
１０３、１０４：接続領域
２００：駆動電位生成装置
３０１Ａ、３０１Ｂ、３０２Ａ、３０２Ｂ：配線
Ｈ：インクジェットヘッド
Ｐ：インクジェット記録装置

Claims (9)

1. 圧電素子を利用してインクに吐出エネルギーを付与する吐出エネルギー付与手段と、前記吐出エネルギー付与手段に電気信号を付与する一対の駆動電極、共通電極とを有するヘッドチップを備え、
   前記吐出エネルギー付与手段は、吐出エネルギー付与手段列を構成し、
   前記ヘッドチップは、前記吐出エネルギー付与手段列毎に設けられた前記共通電極と電気的に接続される引出部材との接続領域が、隣り合う前記吐出エネルギー付与手段列の前記共通電極間において、異なる位置に配置されており、
   隣り合う前記共通電極のうちの一方は、複数の前記接続領域を有すると共に該共通電極の両端部に前記接続領域が配置され、
   隣り合う前記共通電極のうちの他方は、前記吐出エネルギー付与手段列の複数の前記吐出エネルギー付与手段を均等に２分する部位に前記接続領域が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記引出部材は、前記駆動電極に供給する駆動電位を生成する駆動電位生成装置と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記駆動電位生成装置から前記接続領域までの経路抵抗は、全て等しいことを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記駆動電極は、前記吐出エネルギー付与手段毎に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記駆動電極と導通する配線を有する配線基板を備え、
   前記配線基板に、前記共通電極の各々と重なり合うように電気的に接続される複数の基板側共通電極を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記配線基板は、前記ヘッドチップとの接合面の反対面に１つの配線部を有し、該配線部と少なくとも１つの前記基板側共通電極とが、前記配線基板を貫通する貫通穴を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッド。
7. 前記ヘッドチップは、前記吐出エネルギー付与手段からなる複数の駆動壁と複数のチャネルとが交互に配置されることによって、前記吐出エネルギー付与手段列であるチャネル列を構成していると共に、前記チャネルの開口部が、前記ヘッドチップの相反する前面及び後面にそれぞれ配置されており、
   前記チャネル列は、インク吐出を行う吐出チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが１つおきに配置されており、
   前記複数の共通電極は、前記ヘッドチップの前記後面に形成され、前記複数の吐出エネルギー付与手段の前記一対の駆動電極のうちの前記ダミーチャネル内に臨む前記一方の駆動電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のインクジェットヘッド。
8. 前記引出部材との接続領域が異なる位置に配置されている前記チャネル列の前記吐出チャネルに共通にインクを供給するインクマニホールドを有することを特徴とする請求項７記載のインクジェットヘッド。
9. 請求項１〜８の何れかに記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

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