JP6651908B2 - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置、及び、液体吐出装置の製造方法に関する。

特許文献１には、液体吐出装置として、インクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このヘッドは、金属製の流路部材と、流路部材に配置された圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータを覆うように配置され、且つ、圧電アクチュエータと電気的に接続された配線部材（ＦＰＣ）とを有する。配線部材にはドライバＩＣが設けられており、ドライバＩＣから配線部材に形成された配線を介して、圧電アクチュエータへ駆動信号が出力される。

また、上記文献には、金属製の流路部材の電位をグランドに維持するための構成が開示されている。まず、配線部材には接地配線が形成されている。また、配線部材のフレキシブル基板には突出部が設けられ、この突出部には、接地配線と接続された延出部が形成されている。

フレキシブル基板の突出部は流路部材の表面まで延びている。そして、突出部に形成された延出部と流路部材とが接触した状態で、突出部が流路部材に接着剤で固定されている。これにより、配線部材の接地配線と流路部材とが延出部を介して導通し、流路部材の電位がグランドに維持される。

特開２００６−３５５８４号公報

上記文献において、配線部材の突出部と流路部材とを硬化性接着剤で接合したときに、加熱硬化時の接着剤の収縮によって、配線部材に引っ張り力が作用する。これにより、配線部材と圧電アクチュエータとの電気接続部に、配線部材を引き剥がす方向の力がかかり、接続不良が生じる虞がある。しかし、この点に対する工夫については、上記文献には何も開示されていない。

本発明の目的は、流路部材と配線部材の定電位配線とを導通状態で接合する際に、接合材料の硬化収縮に起因する接続不良の発生を抑えることにある。

本発明の液体吐出装置は、少なくとも一部が金属で形成された流路部材と、前記流路部材に配置されたエネルギー付与部とを有するヘッドユニットと、前記エネルギー付与部に対して前記流路部材と反対側に配置され、フレキシブル基板と、第１方向に配列されて前記エネルギー付与部と電気的に接続される複数の第１接点と、前記複数の第１接点から前記第１方向の一方側にそれぞれ引き出された複数の第１駆動配線と、前記第１方向と直交する第２方向において前記第１接点及び前記第１駆動配線よりも前記フレキシブル基板の縁側に配置され、且つ、一定電位が印加される第１定電位配線と、前記第２方向において一部の前記第１接点と前記第１定電位配線との間に配置され、前記第１接点とは接続されないダミー導電部と、を有する配線部材、を備え、前記第１定電位配線の前記第２方向において前記ダミー導電部に隣接する部分と、前記流路部材の金属部分、又は、前記流路部材の前記金属部分に設けられた前記金属製部材とを導通状態で接合する、硬化性接合材料からなる接合部を有することを特徴とするものである。

配線部材においては、第１方向に配列された複数の第１接点から、第１方向一方側に複数の第１駆動配線がそれぞれ引き出されている。このように、複数の接点から全て同じ方向に配線が引き出されている構成では、配線の引出側と反対側の接点近傍においては、駆動配線の数が少なくなる。ここで、フレキシブル基板に、配線密度が高い領域と低い領域とが存在すると、下記の問題が生じる虞がある。即ち、フレキシブル基板に形成した導電膜をエッチングして配線を形成する際に、配線密度が異なる２つの領域間では、エッチングの進行に大きな差が出る。具体的には、エッチング液の流速差が大きくなる。これにより、配線密度が高い領域の一部におけるエッチングが、配線密度が低い領域のエッチングの影響を受けて、エッチング精度が低下する。そこで、本発明では、フレキシブル基板上での配線密度の不均一を抑えるため、末端側に位置する第１接点の近くには、第１接点とは接続されないダミー導電部が形成されている。

一方で、本発明では、流路部材の電位を一定電位に維持するため、フレキシブル基板に形成された第１定電位配線と、流路部材の金属部分、又は、流路部材の金属部分に設けられた金属製部が導通している。即ち、フレキシブル基板の縁側に配置された第１定電位配線と、前記金属部分又は前記金属製部材とが、硬化性接合材料によって導通状態で接合されている。その接合の際に、接合材料の硬化収縮によって、配線部材に引っ張り力が作用する。その引っ張り力は、フレキシブル基板自身の伸縮によってある程度は吸収できるのであるが、硬化性接合材料の接合部と第１接点との間に、多くの第１駆動配線が配置されていると、この部分の基板剛性が高くなり、基板による引っ張り力の吸収効果は低くなる。

この点、本発明では、フレキシブル基板の縁側に位置する第１定電位配線は、ダミー導電部と隣接する部分において、流路部材の金属部分と接合されている。つまり、硬化性接合材料の接合部と第１接点との間にダミー導電部が存在する。ダミー導電部は、第１駆動配線とは違って、第１接点とは接続されない導電パターンである。そのため、接合部と第１接点の間において、接合部から作用する引っ張り力が緩和されるように、ダミー導電部のパターンを任意に調整することが可能である。

本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 １つのインクジェットヘッドの平面図である。 ヘッドユニットの斜視図である。 ヘッドユニットの平面図である。 図４のＡ部拡大図である。 図５のVI-VI線断面図である。 図５のVII-VII線断面図である。 ＣＯＦの平面図である。 図８のＢ部拡大図である。 図９のX-X線断面図である。 ＣＯＦの基板切断工程を説明する図である。 変更形態のＣＯＦの一部拡大平面図である。 図１２のXIII-XIII線断面図である。 別の変更形態のＣＯＦの平面図である。 別の変更形態のＣＯＦの平面図である。 別の変更形態のＣＯＦ及びヘッドユニットの断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。尚、図１に示す前後左右の各方向をプリンタの「前」「後」「左」「右」と定義する。また、図１の紙面手前側を「上」、紙面向こう側を「下」とそれぞれ定義する。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

＜プリンタの概略構成＞
図１に示すように、プリンタ１は、筐体２内に収容されたプラテン３、４つのインクジェットヘッド４、２つの搬送ローラ５，６、及び、制御装置７等を備えている。

プラテン３の上面には、記録媒体１００が載置される。４つのインクジェットヘッド４は、プラテン３の上方において、搬送方向に並べて配置されている。各インクジェットヘッド４には、図示しないインクタンクからインクが供給される。尚、４つのインクジェットヘッド４には、異なる色のインクが供給される。つまり、４つのインクジェットヘッド４は、互いに異なる色のインクを吐出するものである。

４つのインクジェットヘッド４は同一の構造を有するため、そのうちの１つについて説明する。図２は、１つのインクジェットヘッド４の平面図である。図２に示すように、各インクジェットヘッド４は、左右に長い矩形板状のホルダ１０と、このホルダ１０に取り付けられた複数のヘッドユニット１１を備えている。

複数のヘッドユニット１１は、搬送方向において前側と後側に交互に分かれて配置されている。また、前側に配置されたヘッドユニット１１と後側に配置されたヘッドユニット１１との間で、左右方向の位置がずれている。即ち、複数のヘッドユニット１１は、左右方向に沿って、前後に千鳥状に分かれて配置されている。各ヘッドユニット１１は、左右方向に並ぶ複数のノズル２５を有する。また、複数のノズル２５が配列されたプリンタ１の左右方向を、「ノズル配列方向」と呼ぶ。ヘッドユニット１１の構成の詳細については後述する。

図１に示すように、２つの搬送ローラ５，６は、プラテン３に対して後側と前側にそれぞれ配置されている。２つの搬送ローラ５，６は、図示しないモータによってそれぞれ駆動され、プラテン３上の記録媒体１００を前方へ搬送する。以下では、記録媒体１００が搬送されるプリンタ１の前後方向を、「搬送方向」と呼ぶ。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリ、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備える。また、制御装置７は、ＰＣ等の外部装置９とデータ通信可能に接続されており、外部装置９から送られた印刷データに基づいて、プリンタ１の各部を制御する。

より具体的には、制御装置７は、搬送ローラ５，６を駆動するモータを制御して、２つの搬送ローラ５，６に記録媒体１００を搬送方向に搬送させる。また、これとともに、制御装置７は、４つのインクジェットヘッド４を制御して記録媒体１００に向けてインクを吐出させる。これにより、記録媒体１００に画像が印刷される。

＜ヘッドユニットの詳細構成＞
次に、ヘッドユニット１１及びその周辺の構成について詳細に説明する。図３はヘッドユニット１１の斜視図、図４はヘッドユニット１１の平面図、図５は図４のＡ部拡大図である。図６は図５のVI-VI線断面図、図７は図５のVII-VII線断面図である。

図３〜図７に示すように、ヘッドユニット１１は、流路ユニット２０と、圧電アクチュエータ２１と、フレーム部材２９とを備えている。また、圧電アクチュエータ２１の上面には、ＣＯＦ（Chip On Film）６０が接続されている。さらに、ＣＯＦ６０は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）７５を介して、プリンタ１の制御装置７と接続されている。

尚、図４〜図７では、ヘッドユニット１１の流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１の構成がわかりやすくなるように、フレーム部材２９及びＣＯＦ６０については、図示を省略、あるいは、二点鎖線で簡易的に示している。尚、図７では、図６においては示されている、圧力室２６よりも下側の流路構造は省略されている。

（流路ユニット）
図６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７枚の金属プレート３１〜３７が互いに積層されることによって形成されている。金属プレート３１〜３７は、例えば、ステンレス鋼のプレートである。７枚の金属プレート３１〜３７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、以下のインク流路が形成されている。

図４に示すように、流路ユニット２０の上面には、搬送方向に並ぶ４つのインク供給孔２３が形成されている。４つのインク供給孔２３は１つのインクタンク（図示省略）と接続される。即ち、４つのインク供給孔２３には同色のインクが供給される。流路ユニット２０の内部には、４つのインク供給孔２３にそれぞれ接続された４本のマニホールド２４が形成されている。４本のマニホールド２４は、それぞれ搬送方向に延在している。

また、流路ユニット２０は、最下層のプレート３７に形成された複数のノズル２５と、最上層のプレート３１に形成された複数の圧力室２６を有する。図４に示すように、複数のノズル２５は左右方向に沿って配列され、４本のマニホールド２４にそれぞれ対応した４つのノズル列を構成している。尚、４つのノズル列の間では、ノズル２５の位置は互いにずれている。より詳細には、各ノズル列におけるノズル配列ピッチをＰとしたときに、４つのノズル列の間で、ノズル配列方向におけるノズル２５の位置がＰ／４ずつずれている。

複数の圧力室２６は、流路ユニット２０の上面に沿って平面的に配置され、また、後述する圧電アクチュエータ２１によって上方から覆われている。複数の圧力室２６は、複数のノズル２５の配列に従って配列され、搬送方向に並ぶ４つの圧力室列を構成している。各圧力室２６は、対応するマニホールド２４と、絞り流路２７を介して連通している。一方で、各圧力室２６は、対応するノズル２５と、連通流路２８を介して連通している。以上より、図６に示すように、流路ユニット２０には、マニホールド２４から分岐して、絞り流路２７、圧力室２６、及び、連通流路２８を経てノズル２５に至る、個別インク流路が複数形成されている。

尚、図６に示すように、最下層の金属プレート３７の下面の外周領域には、ノズル２５の形成領域を取り囲むように、金属で形成された枠状の接地部材３８が固定されている。この接地部材３８を介して、流路ユニット２０は、プリンタ１のグランドと接続されている。

（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０の上面に、複数の圧力室２６を覆うように接合されている。圧電アクチュエータ２１は、３枚の圧電層４１〜４３からなる圧電体４０と、複数の個別電極４４と、２種類の共通電極４５，４６を備えている。

圧電体４０を構成する３枚の圧電層４１〜４３は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。圧電層４１〜４３は、互いに積層された状態で、複数の圧力室２６を覆うように流路ユニット２０の上面に平面的に配置されている。

図４〜図７に示すように、複数の個別電極４４は、最上層の圧電層４１の上面に、複数の圧力室２６に対応して配置されている。高電位共通電極４５は、最上層の圧電層４１と中間層の圧電層４２との間に配置されている。グランド共通電極４６は、中間層の圧電層４２と最下層の圧電層４３との間に配置されている。後で説明するが、３種類の電極４４，４５，４６には、ＣＯＦ６０に実装されたドライバＩＣ６２（図３参照）によって所定の電位が印加される。

図４、図５に示すように、複数の個別電極４４は、圧力室２６の配列に従って配列され、搬送方向に並ぶ４つの個別電極列を構成している。各個別電極４４は、圧電体４０を挟んで、対応する圧力室２６のほぼ全域と対向している。また、各個別電極４４の搬送方向における一端部から接点４９が引き出されている。複数の接点４９は、個別電極４４の配列に応じて配列されている。より詳細には、前側２つの個別電極４４の列に対応した接点群と、後側２つの個別電極４４の列に対応した接点群の、２つの接点群に分かれて配置されている。

図６に示すように、各接点４９は、導電性のバンプ４８によってＣＯＦ６０の信号出力接点６９（図８〜図１０参照）と電気的に接続される。これにより、個別電極４４がＣＯＦ６０のドライバＩＣ６２と接続され、ドライバＩＣ６２によって、個別電極４４の電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で切り換えられる。尚、図３に示すように、ＣＯＦ６０には左右２つのドライバＩＣ６２が実装されている。そして、圧電アクチュエータ２１の複数の接点４９のうち、左側に配置されている接点４９ａは左側のドライバＩＣ６２ａと接続され、右側に配置されている接点４９ｂは右側のドライバＩＣ６２ｂと接続される。

高電位共通電極４５は、圧電層４１，４２の間において、複数の圧力室２６に跨って配置されている。図７に示すように、高電位共通電極４５の１つの圧力室２６に対応する部分は、圧力室２６のノズル配列方向における中央部と対向している。

この高電位共通電極４５に関し、図４に示すように、圧電層４１の上面に２つの接続電極部５１が形成されている。圧電層４１の上面の左側領域においては後側の縁部に接続電極部５１が配置され、圧電層４１の上面の右側領域においては前側の縁部に接続電極部５１が配置されている。これら２つの接続電極部５１は、圧電層４１を貫通する導通部５３により、高電位共通電極４５と導通している。また、２つの接続電極部５１は、導電性のバンプ５５によってＣＯＦ６０の高電位配線７１（図８参照）と電気的に接続される。これにより、高電位共通電極４５には、常時、駆動電位が印加される。即ち、高電位共通電極４５は、常に駆動電位に維持される定電位電極である。

グランド共通電極４６は、圧電層４２，４３の間において、複数の圧力室２６に跨って配置されている。図７に示すように、グランド共通電極４６の１つの圧力室２６に対応する部分は、圧力室２６のノズル配列方向における両端部と対向している。

上記の高電位共通電極４５と同様、グランド共通電極４６についても、図４、図５に示すように、圧電層４１の上面に２つの接続電極部５２が形成されている。圧電層４１の上面の左側領域においては前側の縁部に接続電極部５２が配置され、圧電層４１の上面の右側領域においては後側の縁部に接続電極部５２が配置されている。これにより、圧電層４１の前側縁部と後側縁部において、高電位共通電極４５用の接続電極部５１と、グランド共通電極４６用の接続電極部５２とが、ノズル配列方向において並んでいる。

２つの接続電極部５２は、圧電層４１を貫通する導通部５４によって、グランド共通電極４６と導通している。また、２つの接続電極部５２は、導電性のバンプ５６によって、ＣＯＦ６０のグランド配線７２（図８〜図１０参照）と電気的に接続される。これにより、グランド共通電極４６はＣＯＦ６０のグランド配線７２と接続される。即ち、グランド共通電極４６は、常にグランドに維持される定電位電極である。

図７に示すように、圧力室２６のほぼ全域を覆う個別電極４４は、ノズル配列方向における中央部において、高電位共通電極４５と対向する。つまり、最上層の圧電層４１の、圧力室２６の中央部と対向する部分が、個別電極４４と高電位共通電極４５に挟まれている。圧電層４１の、個別電極４４と高電位共通電極４５に挟まれた上記部分を第１活性部Ｒ１と呼ぶ。第１活性部Ｒ１は、圧電体４０の厚み方向に分極されている。

また、個別電極４４は、ノズル配列方向における両端部において、グランド共通電極４６と対向する。つまり、上側２枚の圧電層４１，４２の、圧力室２６の両端部と対向する部分が、個別電極４４とグランド共通電極４６に挟まれている。以下、圧電層４１，４２の、個別電極４４とグランド共通電極４６に挟まれた上記部分を第２活性部Ｒ２と呼ぶ。第２活性部Ｒ２も、第１活性部Ｒ１と同様、圧電体４０の厚み方向に分極されている。

次に、ドライバＩＣ６２によって個別電極４４の電位が切り換えられたときの、圧電アクチュエータ２１の動作について、図７を参照して説明する。

個別電極４４の電位がグランド電位である状態では、個別電極４４と高電位共通電極４５との間に電位差が生じて、第１活性部Ｒ１に、高電位共通電極４５から個別電極４４に向かう、厚み方向の電界が作用する。このとき、第１活性部Ｒ１に作用する電界の方向と分極方向とが平行となることから、第１活性部Ｒ１が厚み方向に延びて面方向に収縮する。圧力室２６の中央部と対向する第１活性部Ｒ１の収縮により、圧電体４０が圧力室２６側に凸となるように撓んだ状態となる。尚、このとき、個別電極４４とグランド共通電極４６のグランド共通電極４６の間には電位差が生じないことから、第２活性部Ｒ２には面方向の収縮は生じていない。

この状態から、個別電極４４の電位が駆動電位に切り換えられると、個別電極４４と高電位共通電極４５との間に電位差がなくなり、第１活性部Ｒ１の収縮が解消される。これにより、圧電体４０がほぼ平坦な状態となり、上記の個別電極４４に駆動電位が印加されている場合と比べて圧力室２６の容積が増加する。尚、個別電極４４とグランド共通電極４６との間においては逆に電位差が発生し、第２活性部Ｒ２には、個別電極４４からグランド共通電極４６に向かう電界が作用する。この電界の方向は第２活性部Ｒ２の分極方向と平行となることから、第２活性部Ｒ２は面方向に収縮することになる。

このように、個別電極４４の電位が駆動電位とグランド電位との間で切り換えられることで、圧力室２６と対向する領域において圧電体４０が上下に変位し、圧力室２６の容積が変化する。この容積変化によって、圧力室２６内のインクに圧力が付与され、圧力室２６に連通するノズル２５からインクが吐出される。

（フレーム部材）
図３、図６に示すように、フレーム部材２９は、矩形枠状の部材であり、流路ユニット２０の上面の、圧電アクチュエータ２１の周囲領域に接合される。このフレーム部材２９により、流路ユニット２０が補強される。フレーム部材２９は、例えば、ステンレス鋼などの金属材料で形成され、流路ユニット２０を構成する金属プレート３１〜３７よりも厚く、強度が高い。

（ＣＯＦ）
ＣＯＦ６０は、左右方向に長い配線部材であり、図３、図４、図６に示すように、圧電アクチュエータ２１の上方に配置されている。図８は、ＣＯＦ６０の平面図である。図９は、図８のＢ部拡大図である。図１０は、図９のＣＯＦ６０とその下のヘッドユニット１１のX-X線断面図である。尚、以下のＣＯＦ６０の説明においては、左右方向を「基板長手方向」、前後方向を「基板短手方向」と定義し、適宜これらの表現を使用して説明を行う。

図８に示すように、ＣＯＦ６０は、フレキシブル基板６１と、フレキシブル基板６１に設けられた２つのドライバＩＣ６２と、フレキシブル基板６１に形成された接点６５，６６，６７，６９及び配線６８，７０，７１，７２を有する。

フレキシブル基板６１は、ポリイミドなどの合成樹脂材料で形成された絶縁性のフィルムである。図３に示すように、フレキシブル基板６１の、圧電アクチュエータ２１から左右にはみ出した２つの部分６３は、それぞれ上方へ折り返されている。上記２つの折り返し部分６３には、２つのドライバＩＣ６２（６２ａ，６２ｂ）がそれぞれ設けられ、２つのドライバＩＣ６２は、圧電アクチュエータ２１の真上に配置されている。

フレキシブル基板６１上の接点及び配線は、エッチングで形成される。即ち、フレキシブル基板６１に全面的に導電膜を形成した後、この導電膜をエッチング液で部分的に除去することによって、各種の接点や配線を形成する。

フレキシブル基板６１の、基板長手方向における２つの端部の各々には、複数の信号入力接点６５と、高電位入力接点６６と、グランド入力接点６７が、フレキシブル基板６１の縁に沿って配置されている。信号入力接点６５は、入力配線６８によってドライバＩＣ６２と接続されている。高電位入力接点６６とグランド入力接点６７は、複数の信号入力接点６５の前後両側に配置されている。尚、フレキシブル基板６１の左端部においては、高電位入力接点６６が後、グランド入力接点６７が前に配置され、フレキシブル基板６１の右端部においては、上とは逆で、高電位入力接点６６が前、グランド入力接点６７が後に配置されている。

フレキシブル基板６１の、２つのドライバＩＣ６２よりも基板長手方向の中央側には、複数の信号出力接点６９が配置されている。複数の信号出力接点６９は、圧電アクチュエータ２１の複数の接点４９の配列に対応して左右方向に配列され、前後２つの接点群に分かれて配置されている。

フレキシブル基板６１の、基板長手方向における中心線Ｃよりも左側部分においては、複数の信号出力接点６９ａから複数の駆動配線７０がそれぞれ左方へ引き出され、左側のドライバＩＣ６２ａと接続されている。また、フレキシブル基板６１の、中心線Ｃよりも右側部分においては、複数の信号出力接点６９ｂから複数の駆動配線７０がそれぞれ右方へ引き出され、右側のドライバＩＣ６２ｂと接続されている。

フレキシブル基板６１の、基板短手方向において、複数の信号出力接点６９及び複数の駆動配線７０よりも縁側の領域には、高電位配線７１とグランド配線７２が配置されている。フレキシブル基板６１の左側部分においては、後側の縁に沿って、高電位入力接点６６からフレキシブル基板６１の中央部まで、高電位配線７１が延びている。また、前側の縁に沿って、グランド入力接点６７からフレキシブル基板６１の中央部まで、グランド配線７２が延びている。一方、フレキシブル基板６１の右側部分では、上記とは配線７１，７２の前後配置が逆になっている。即ち、前側の縁に沿って高電位配線７１が延び、後側の縁に沿ってグランド配線７２が延びている。

言い換えれば、フレキシブル基板６１の前側の縁部においては、左側のグランド配線７２と右側の高電位配線７１が、基板長手方向に並んでいる。また、後側の縁部においては、左側の高電位配線７１と右側のグランド配線７２とが、基板長手方向に並んでいる。高電位配線７１の先端側部分は、導電性のバンプ５５により、圧電アクチュエータ２１の、高電位共通電極４５の接続電極部５１と接続される。同じく、グランド配線７２の先端側部分は、導電性のバンプ５６により、グランド共通電極４６の接続電極部５２と接続される。また、高電位配線７１とグランド配線７２は、それぞれ、ドライバＩＣ６２にも接続されている。

ところで、上述したように、フレキシブル基板６１の左側部分では、全ての信号出力接点６９ａから駆動配線７０が左方へ引き出され、右側部分では、全ての信号出力接点６９ｂから駆動配線７０が右方へ引き出されている。このように、多くの信号出力接点６９から同じ方向に駆動配線７０が引き出されている構成では、配線引出側と反対側、即ち、フレキシブル基板６１の中心線Ｃ付近においては、駆動配線７０の数が少なくなる。

ここで、上述したように、フレキシブル基板６１上の配線や接点は、基板６１に全面的に形成した導電膜をエッチングすることによって形成する。その際に、フレキシブル基板６１上で配線密度が高い領域と低い領域とが存在すると、下記の問題が生じる虞がある。即ち、フレキシブル基板６１上の導電膜をエッチングして配線を形成する際に、配線密度が異なる２つの領域間では、エッチングの進行状況が大きな差が出る。具体的には、エッチング液の流速差が大きくなる。これにより、配線密度が高い領域の一部におけるエッチングが、配線密度が低い領域のエッチングの影響を受けてエッチング精度が低下し、狭ピッチの高精細な配線形成に支障が生じる。

そこで、本実施形態では、フレキシブル基板６１上での配線密度の不均一を抑えるため、フレキシブル基板６１の中央部、即ち、配線引出側と反対側の信号出力接点６９の近くに、複数のダミー導電部７３が形成されている。各ダミー導電部７３は、信号出力接点６９、高電位配線７１、あるいは、グランド配線７２とは接続されない、孤立した配線パターンである。また、駆動配線７０が、信号出力接点６９の近傍で、基板長手方向に対して傾斜した方向に延びているのに対して、各ダミー導電部７３は、基板長手方向と平行に延びている。

また、ダミー導電部７３の配置領域においては、駆動配線７０の配置領域と比べて、単位面積当たりの導電膜面積が小さくなっている。つまり、駆動配線７０の配置領域の方が、基板上にある導電材料の量が多い。具体的には、ダミー導電部７３の基板短手方向における配置間隔が、駆動配線７０の配置間隔よりも大きくなっている。このような構成が採用されている理由については、後で説明する。

尚、図８では図示が省略されているが、配線６８，７０とダミー導電部７３は、これらを保護するための絶縁膜７４（例えば、ソルダーレジスト）で覆われている。但し、圧電アクチュエータ２１あるいはＦＰＣ７５と電気的接続が行われる、接点６５，６６，６７，６９、高電位配線７１、及び、グランド配線７２は、絶縁膜７４から露出している。

図３に示すように、圧電アクチュエータ２１の上方に折り返された、ＣＯＦ６０の左右２つの折り返し部分６３には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）７５が接合されている。これにより、２つの折り返し部分６３の端部に形成された複数の入力接点６５，６６，６７と、ＦＰＣ７５とが電気的に接続されている。ＦＰＣ７５は、ＣＯＦ６０の２つの折り返し部分６３の上面から後方に延び、さらに、上方へ折り曲げられて、プリンタ１の制御装置７（図１参照）に接続されている。

（ＣＯＦのグランド配線と流路ユニットとの導通）
ところで、プリンタ１の動作中に、静電気等によって金属で形成されている流路ユニット２０に電荷が溜まると、インクの一部が帯電する。インクの帯電は、圧電アクチュエータ２１においてマイグレーションの発生要因となり、絶縁破壊を引き起こす虞がある。また、ノズル２５から吐出される液滴が帯電することにより、吐出曲がりの原因ともなる。

そこで、図５に示すように、本実施形態の流路ユニット２０は、接地部材３８を介してプリンタ１のグランドと接続されている。しかしながら、多数の印刷媒体１００への印刷を、高速且つ連続で行うプリンタにおいては、静電気による流路ユニット２０の帯電の頻度が高く、上記構成だけでは帯電防止対策は十分とは言えない。そこで、本実施形態では、流路ユニット２０のグランドの維持をより確実なものとするため、流路ユニット２０の上面が、ＣＯＦ６０のグランド配線７２とも導通した構成となっている。

図８に示すように、基板長手方向に配列された複数の信号出力接点６９のうち、中心線Ｃ側に位置する一部の信号出力接点６９と、グランド配線７２との間に、ダミー導電部７３が配置されている。そして、フレキシブル基板６１の前側の縁部に形成されたグランド配線７２の、上記ダミー導電部７３と隣接する部分に、基板短手方向外側に突出する突出部７２ａが形成されている。

図９に示すように、上記の突出部７２ａは、グランド配線７２の、高電位配線７１側の端から左側に所定距離Ｌ（例えば、５ｍｍ程度）離れた部分に形成されている。また、この突出部７２ａの先端は、フレキシブル基板６１の、基板短手方向の端面において露出している。

上記の突出部７２ａを有するＣＯＦ６０は次のようにして形成する。図１１は、ＣＯＦ６０の基板切断工程を説明する図である。ＣＯＦ６０は、フレキシブル基板６１となるリールテープ７７に配線７０，７１，７３等のパターンを形成したのち、このテープ７７を所定サイズに切断することにより製造する。ここで、図１１に示すように、配線形成工程では、グランド配線７２のダミー導電部７３と隣接する部分に、少し長めに突出した部分７８を形成する。そして、次の切断工程で、上記の突出した部分７８を分断するようにテープ７７を切断する。これにより、図９に示すように、グランド配線７２の突出部７２ａを、フレキシブル基板６１の端面において露出させる。

上記のＣＯＦ６０をヘッドユニット１１に接合する際には、まず、ＣＯＦ６０の信号出力接点６９、高電位配線７１、及び、グランド配線７２を、圧電アクチュエータ２１の接点４９、接続電極部５１、及び、接続電極部５２と、導電性のバンプ４８，５５，５６を介して接合する。次に、図３、図１０に示すように、ＣＯＦ６０のフレキシブル基板６１の前側の縁部と、流路ユニット２０の上面との間に、導電性を有する液状の硬化性接合材料を注入した後、加熱して硬化させる。これにより、フレキシブル基板６１の縁部に配置されたグランド配線７２の突出部７２ａと、流路ユニット２０の上面とが、導電性の硬化性接合材料からなる接合部７９によって導通状態で接合される。この導通により、金属の流路ユニット２０の電位が、確実に、グランド電位に維持される。

図１０に示すように、流路ユニット２０の外周部にはフレーム部材２９が接合されており、硬化性接合材料は、フレーム部材２９と圧電アクチュエータ２１との間の凹みに注入される。そのため、硬化前の液状の接合材料が、流路ユニット２０の表面から垂れ落ちにくい。

尚、ＣＯＦ６０の前後２つの縁部のグランド配線７２のうちの、何れのグランド配線７２を流路ユニット２０に接合してもよい。また、２つのグランド配線７２の両方が流路ユニット２０に接合されてもよい。但し、本実施形態では、図３に示すように、ＣＯＦ６０の折り返し部分６３の上面に接合されたＦＰＣ７５が、後方へ引き出されている。そのため、ＦＰＣ７５をＣＯＦ６０に接合した後に、グランド配線７２と流路ユニット２０との導通を行う場合は、前側のグランド配線７２を流路ユニット２０と導通させる方が、硬化性接合材料の注入等の作業を行いやすい。

ところで、ＣＯＦ６０のグランド配線７２と流路ユニット２０とを、硬化性接合材料で接合したときに、接合材料の硬化収縮によって、図１０に矢印で示すように、ＣＯＦ６０に引っ張り力が作用する。その引っ張り力は、フレキシブル基板６１自身の伸縮によってある程度は吸収できる。しかし、接合部７９と信号出力接点６９との間に、多くの駆動配線７０が配置されていると、この部分の基板剛性が高くなり、フレキシブル基板６１自身による引っ張り力の吸収効果は低くなる。

この点、本実施形態では、フレキシブル基板６１の縁側に位置するグランド配線７２は、ダミー導電部７３と隣接する突出部７２ａにおいて、金属の流路ユニット２０と接合されている。つまり、硬化性接合材料の接合部７９と信号出力接点６９との間にダミー導電部７３が存在する。ここで、ダミー導電部７３は、駆動配線７０とは違って、信号出力接点６９とは接続されない導電パターンである。そのため、接合部７９と信号出力接点６９の間において、接合部７９から作用する引っ張り力が緩和されるように、ダミー導電部７３のパターンを任意に調整することが可能である。

また、フレキシブル基板６１上の導電膜面積が少ないほど、フレキシブル基板６１が伸縮しやすくなる。そこで、本実施形態では、ダミー導電部７３の形成領域の導電膜面積が、駆動配線７０の形成領域よりも小さくなっている。より具体的には、ダミー導電部７３の配置間隔が、駆動配線７０の配置間隔よりも大きくなっている。これにより、硬化時の接合部７９の収縮によって生じる引っ張り力を、ダミー導電部７３の形成領域で吸収しやすくなる。

また、接合部７９の硬化収縮による引っ張り力は、図１０に示すように基板短手方向に作用する。この点、本実施形態では、各々のダミー導電部７３は、基板長手方向に延びているため、ダミー導電部７３によって、基板６１の伸縮が阻害されにくい。

グランド配線７２の突出部７２ａが、フレキシブル基板６１の端面において露出しているため、導電性の接合材料によって、ＣＯＦ６０のグランド配線７２と流路ユニット２０とを導通させやすくなる。

本実施形態では、フレキシブル基板６１の左側部分では、信号出力接点６９から駆動配線７０が左方に引き出され、右側部分では信号出力接点６９から駆動配線７０が右方へ引き出されている。この構成では、左側部分と右側部分の境界付近、即ち、フレキシブル基板６１の中心線Ｃ付近で、駆動配線７０の数が少なくなり、逆に、ダミー導電部７３の形成領域は増える。そのため、接合部７９の硬化収縮による引っ張り力を、ダミー導電部７３の形成領域で吸収するという観点では、フレキシブル基板６１の中心線Ｃ付近に、接合部７９が設けられるのがよい。

しかし、本実施形態では、基板長手方向においてグランド配線７２と隣接する位置まで、高い電位が印加される高電位配線７１が配置されている。そのため、グランド配線７２の、フレキシブル基板６１の中心線Ｃに近い端部で流路ユニット２０との導通を行うと、導電性の接合材料が流れ出して、グランド配線７２と高電位配線７１とがショートする虞がある。そこで、図９に示すように、グランド配線７２の、高電位配線７１側の端から所定距離Ｌだけ離れた部分において、接合部７９による導通がなされている。

以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド４が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。ＣＯＦ６０が、本発明の「配線部材」に相当する。流路ユニット２０が、本発明の「流路部材」に相当する。圧電アクチュエータ２１が、本発明の「エネルギー付与部」に相当する。基板長手方向が、本発明の「第１方向」に相当し、基板短手方向が、本発明の「第２方向」に相当する。フレキシブル基板６１の左側に配置された信号出力接点６９ａが、本発明の「第１接点」に相当し、この信号出力接点６９ａに接続された駆動配線７０が、本発明の「第１駆動配線７０」に相当する。フレキシブル基板６１の右側に配置された信号出力接点６９ｂが、本発明の「第２接点」に相当し、この信号出力接点６９ｂに接続された駆動配線７０が、本発明の「第２駆動配線７０」に相当する。グランド配線７２が、本発明の「第１定電位配線」に相当し、高電位配線７１が、本発明の「第２定電位配線」に相当する。

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。

１］ダミー導電部のパターンは、前記実施形態の図８で示したようなパターンには限られない。例えば、ダミー導電部の厚みが、駆動配線の厚みよりも薄くてもよい。また、１本のダミー導電部の幅が、駆動配線の幅よりも細くてもよい。あるいは、ダミー導電部が基板短手方向に延びていてもよい。

２］硬化性接合材料を用いて、ＣＯＦ６０のグランド配線７２と流路ユニット２０とを接合する際に、多量の接合材料が、ＣＯＦ６０と流路ユニット２０との間に流れ込むと、接合材料が硬化したときにフレキシブル基板６１に作用する引っ張り力が大きくなる。そこで、図１２、図１３に示すように、グランド配線７２に、硬化性接合材料が内側に流れ込むのを防ぐ、凸部８０が形成されてもよい。図１２、図１３では、駆動配線７０を覆う絶縁膜７４の一部が、フレキシブル基板６１の基板短手方向における縁部にも形成されている。この絶縁膜７４の一部が、グランド配線７２の突出部７２ａの、バンプ５６よりも外側の領域を横切るように配置されることで、突出部７２ａの上に、基板長手方向に延びる帯状の凸部８０が形成されている。

３］前記実施形態の圧電アクチュエータ２１は、複数の個別電極４４と、駆動電位が印加される高電位共通電極４５と、グランド電位が印加されるグランド共通電極４６の２つの共通電極を有するものである。これに対して、複数の個別電極と、グランド電位が印加される共通電極のみを有する圧電アクチュエータも一般的に存在する。このような圧電アクチュエータに接続されるＣＯＦにおいては、高電位配線が不要となる。

図１４に示すＣＯＦ９０は、左右２つのドライバＩＣ６２を有する点で、前記実施形態の図８と同じである。但し、高電位配線は存在せず、フレキシブル基板６１の縁部においては、左端から右端までグランド配線９２が延びている。即ち、このＣＯＦ９０では、グランド配線９２は、左側のドライバＩＣ６２ａに接続される左側の信号出力接点６９と隣接する領域から、右側のドライバＩＣ６２ｂに接続される右側の信号出力接点６９と隣接する領域まで、基板長手方向に延びている。

図１４の構成では、前記実施形態とは異なり、左側の信号出力接点６９と右側の信号出力接点６９の境界部、即ち、フレキシブル基板６１の中心線Ｃ付近で、グランド配線９２が高電位配線と近接しているわけではない。そのため、図１４では、グランド配線９２の、左右の接点６９の境界部と隣接する部分、即ち、フレキシブル基板６１の中心線Ｃの近傍部分に突出部９２ａが設けられ、突出部９２ａが、接合部７９により流路ユニット２０と接合されている。上記中心線Ｃ付近は、ダミー導電部７３が最も多く配置される領域であることから、接合材料の硬化収縮による引っ張り力を効果的に吸収できる。

４］フレキシブル基板に実装されるドライバＩＣの数は２つには限られない。例えば、図１５のＣＯＦ９３では、フレキシブル基板９４に、１つのドライバＩＣ６２が設けられている。尚、この形態では、信号出力接点６９からの駆動配線７０の引出とは反対側の、図中右側の縁部において、グランド配線９５と流路ユニット２０とが接合部７９で接合されている。

５］接合部となる硬化性接合材料は、導電性のものには限られず、絶縁性の接合材料であってもよい。図１６のＣＯＦ９６では、フレキシブル基板９７の縁部が流路ユニット２０の上面まで垂れており、グランド配線９８の一部が流路ユニット２０の上面に直接接触して導通している。この状態で、グランド配線９８の接触箇所の周囲に絶縁性の硬化性接合材料が注入されて硬化した接合部９９により、グランド配線９８と流路ユニット２０の上面とが接合されている。

６］前記実施形態では、流路ユニット２０を構成するプレート３１〜３７が全て金属製のプレートであったが、流路ユニットの全体が金属で形成されている必要はない。即ち、流路ユニットのうちの、少なくとも、ＣＯＦのグランド配線と接合部によって接合される部分が金属で形成されていればよい。

また、ＣＯＦのグランド配線が、流路ユニットと直接接合されることも必須ではない。例えば、図１０において、流路ユニット２０と、この上面に固定されている金属製のフレーム部材２９とが導通している場合に、ＣＯＦ６０のグランド配線７２が、流路ユニット２０の代わりに、フレーム部材２９と導通状態で接合されていてもよい。この場合、金属製のフレーム部材２９が、本発明の「金属製部材」に相当する。

以上説明した実施形態は、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ヘッド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吐出して、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。

４ インクジェットヘッド
１１ ヘッドユニット
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
６０ ＣＯＦ
６１ フレキシブル基板
６９ 信号出力接点
７０ 駆動配線
７１ 高電位配線
７２ グランド配線
７２ａ 突出部
７３ ダミー導電部
７７ リールテープ
７９ 接合部
８０ 凸部（絶縁膜）
９２ グランド配線
９２ａ 突出部
９４ フレキシブル基板
９５ グランド配線
９７ フレキシブル基板
９８ グランド配線
９９ 接合部

Claims (10)

1. 少なくとも一部が金属で形成された流路部材と、前記流路部材に配置されたエネルギー付与部とを有するヘッドユニットと、
   前記エネルギー付与部に対して前記流路部材と反対側に配置され、フレキシブル基板と、第１方向に配列されて前記エネルギー付与部と電気的に接続される複数の第１接点と、前記複数の第１接点から前記第１方向の一方側にそれぞれ引き出された複数の第１駆動配線と、前記第１方向と直交する第２方向において前記第１接点及び前記第１駆動配線よりも前記フレキシブル基板の縁側に配置され、且つ、一定電位が印加される第１定電位配線と、前記第２方向において一部の前記第１接点と前記第１定電位配線との間に配置され、前記第１接点とは接続されないダミー導電部と、を有する配線部材、を備え、
   前記第１定電位配線の前記第２方向において前記ダミー導電部に隣接する部分と、前記流路部材の金属部分、又は、前記流路部材の前記金属部分に設けられた金属製部材とを導通状態で接合する、硬化性接合材料からなる接合部を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記ダミー導電部の配置領域における、単位面積当たりの導電膜面積が、前記第１駆動配線の配置領域における、単位面積当たりの導電膜面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記ダミー導電部の前記第２方向における配置間隔が、前記第１駆動配線の前記配置間隔よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記接合部は、導電性の硬化性接合材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置
5. 前記第１定電位配線の前記ダミー導電部に隣接する部分が、前記フレキシブル基板の前記第２方向における端面において露出していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記配線部材は、
   前記第１接点よりも前記第１方向の他方側に配置された第２接点と、
   前記第２接点から前記第１方向の前記他方側に引き出された第２駆動配線と、
   前記第１定電位配線と前記第１方向に並び、且つ、前記第２接点とも前記第２方向に並び、前記第１定電位配線よりも高い電位が印加された第２定電位配線と、を有し、
   前記第１定電位配線の、前記第２定電位配線側の端から前記第１方向の前記一方側に所定距離離れた部分が、前記接合部によって、前記流路部材の前記金属部分、又は、前記金属製部材と接合されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出装置。
7. 前記配線部材は、
   前記第１接点よりも前記第１方向の他方側に配置された第２接点と、
   前記第２接点から前記第１方向の前記他方側に引き出された第２駆動配線を有し、
   前記第１定電位配線は、前記第２方向において前記第１接点と隣接する領域から、前記第２接点と隣接する領域まで、前記第１方向に延びており、
   前記第１定電位配線の、前記第２方向において、前記第１接点と前記第２接点との境界部と隣接する部分が、前記接合部によって、前記流路部材の前記金属部分、又は、前記金属製部材と接合されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出装置。
8. 前記配線部材は、前記第１駆動配線を覆う絶縁膜を有し、
   前記第１定電位配線の前記ダミー導電部に隣接する部分の少なくとも一部が、前記絶縁膜に覆われていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液体吐出装置。
9. 少なくとも一部が金属で形成された流路部材、及び、流路部材に配置されたエネルギー付与部を有するヘッドユニットと、
   前記エネルギー付与部に対して前記流路部材と反対側に配置され、フレキシブル基板と、第１方向に配列された複数の第１接点と、前記複数の第１接点から前記第１方向の一方側にそれぞれ引き出された複数の第１駆動配線と、前記第１方向と直交する第２方向において前記第１接点及び前記第１駆動配線よりも前記フレキシブル基板の縁側に配置され、且つ、一定電位が印加される第１定電位配線と、前記第２方向において一部の前記第１接点と前記第１駆動配線との間に配置され、前記第１接点とは接続されないダミー導電部を有する配線部材と、を備えた液体吐出装置の製造方法であって、
   前記配線部材の前記第１接点を前記エネルギー付与部と電気的に接続する、接点接続工程と、
   前記接点接続工程の後で、前記第２方向において前記第１定電位配線の前記ダミー導電部に隣接する部分と、前記流路部材の金属部分、又は、前記流路部材の前記金属部分に設けられた金属製部材との間に液状の硬化性接合材料を注入してから硬化させ、前記第１定電位配線と前記金属部分又は前記金属製部材とを導通させる、導通工程と、
   を備えていることを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
10. 前記配線部材の製造工程が、
    前記フレキシブル基板に、前記第１駆動配線、前記第１定電位配線、及び、前記ダミー導電部を形成する配線形成工程と、
    前記フレキシブル基板を切断する切断工程と、を備え、
    前記切断工程では、前記第２方向において前記第１定電位配線の前記ダミー導電部に隣接する部分を分断するように前記フレキシブル基板を切断し、前記フレキシブル基板の端面において前記第１定電位配線を露出させることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置の製造方法。

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