(57)【要約】【課題】クロストークを抑制可能な液滴吐出ヘッド及び該ヘッドに適した配線構造を提供すると共に、配線構造の製造コストを下げる。【解決手段】ドライバ２３に電源供給するための電源線２５、ドライバをグランド電位とするためのグランド線２６、第１定電位を第１定電位電極１２に付与する第１定電位配線２７、第２定電位を第２定電位電極１３に付与する第２定電位配線２８、第１及び第２短絡線２９，３０を有し、４つの配線２５〜２８からなる２つの配線群が配線板２１の同一面上に設けられている。第１配線群においては、電源線２５と第１定電位配線３７とが中央に配され、当該配線群を設けた面と同じ面上に第１短絡線２９が中央２つの配線２５，２７を跨いで設けられ、第２配線群においては、グランド線２６及び第２定電位配線２８が中央に配され、当該配線群を設けた面と同じ面上に第２短絡線３０が中央２つの配線２６，２８を跨いで設けられている。【選択図】図４
2010173277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドに適用され、前記圧電アクチュエータに電圧を印加するための液滴吐出ヘッドの配線構造であって、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室内の液体を吐出させるために選択的に駆動電圧が供給される複数の個別電極と、第１の定電位が供給される第１定電位電極と、第２の定電位が供給される第２定電位電極とを有し、
前記配線構造は、複数の前記配線が設けられた配線板と、前記配線板上に実装されて前記駆動電圧を選択的に出力するドライバとを有し、
前記複数の配線には、前記ドライバに電源供給するための電源線と、前記ドライバをグランド電位とするためのグランド線と、前記第１定電位を前記第１定電位電極に供給するための第１定電位配線と、前記第２定電位を前記第２定電位電極に供給するための第２定電位配線と、前記電源線と前記第１定電位配線とを短絡する第１短絡線と、前記グランド線と前記第２定電位配線とを短絡する第２短絡線とが含まれ、
前記配線板は前記アクチュエータに対して一方向に引き延ばされるように配設され、前記電源線、前記グランド線、前記第１定電位配線及び前記第２定電位配線からなる２つの配線群が前記配線板における幅方向の２つの外縁に同一の面上にそれぞれ設けられており、
第１の前記配線群においては、前記電源線と前記第１定電位配線とが中央に配され、この２つの配線を挟むようにして前記グランド線及び前記第２定電位配線が配置され、当該配線群が設けられている面と同じ面上に前記第１短絡線が中央２つの配線を跨いで設けられ、
第２の前記配線群においては、前記グランド線及び前記第２定電位配線が中央に配され、この２つの配線を挟むようにして前記電源線及び前記第１定電位配線が配置され、当該配線群が設けられている面と同じ面上に前記第２短絡線が中央２つの配線を跨いで設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッドの配線構造。
【請求項２】
前記ドライバに接続されている前記グランド線と前記電源線は、前記第１の配線群を構成する前記グランド線と、前記第２の配線群を構成する前記電源線とが非導通の状態で対向し、前記第１の配線群を構成する前記電源線と、前記第２の配線群を構成する前記グランド線とが非導通の状態で対向し、各配線群の前記グランド線および前記電源線同士が、前記ドライバにおいて入子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの配線構造。
【請求項３】
前記第１及び第２の配線群をそれぞれ構成する２つの前記グランド線同士、及び前記第１及び第２の配線群をそれぞれ構成する２つの前記電源線同士のいずれか一方を短絡する第３短絡線を有することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの配線構造。
【請求項４】
前記複数の配線には、前記ドライバからの駆動電圧を前記個別電極に供給するための個別配線が更に含まれ、
前記液滴吐出ヘッドは互いに種別の異なる複数の液体を吐出可能に構成され、種別毎に複数のノズルより液体が吐出されるようになっており、
前記個別配線は、液体の種別毎に固めて配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液滴吐出ヘッドの配線構造。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室の中央部に対向する第１活性部と前記複数の圧力室の中央部分よりも外側の部分と対向する第２活性部とが形成され、
前記第１活性部は、前記個別電極と前記第１定電位電極とで挟まれた領域に形成され、前記第２活性部は、前記個別電極と前記第２定電位電極とで挟まれた領域に形成され、
前記第１及び第２活性部はそれぞれ、電圧印加時に圧力室に向かう第１方向に伸長するとともにその第１方向と直交する第２方向に収縮する変形状態となるよう構成され、前記第１活性部への電圧印加時には前記第２活性部に電圧が印加されず、前記第１活性部に電圧を印加しないときには前記第２活性部に電圧が印加される構成であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出させるための圧電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドに適用される配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドの一例として、被記録媒体に画像を記録する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が知られている。インクジェットヘッドでは、ノズル数を増やして記録される画像を高品質にするため、各ノズルに対応して設けられる圧力室の高密化が求められている。圧力室を高密化すると、隣接する圧力室間の距離が短くなるため、圧電アクチュエータを駆動する際の隣接する圧力室への影響、所謂クロストークが生じる。例えば特許文献１のインクジェットヘッドによれば、圧電アクチュエータを構成する圧電層のうち最も圧力室から離れた層に個別電極が形成され、個別電極の両側に溝が形成されている。このため圧電効果による活性部の変形時に、圧力室間の領域の変形をこの溝で吸収可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１１９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように個別電極の両側に溝を形成すると、溝を形成しない場合と比べ、活性部の変形が隣接する圧力室に伝播しにくくなり、上記クロストークを抑制することができる。しかし、更なる高品質化の要求により圧力室もより一層高密に配列することが求められており、より優れたクロストークの対策が求められている。
【０００５】
そこで本発明は、圧力室を高密化しても良好にクロストークを抑制可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とし、このような目的を達成すべく構成された液滴吐出ヘッドに適した配線構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数の圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記圧電アクチュエータは、前記圧力室内の液体を選択的に吐出させるために選択的に駆動電圧が付与される個別電極と、第１の定電位が付与される第１定電位電極と、第２の定電位が付与される第２定電位電極とを備えている。この液滴吐出ヘッドによれば、圧電アクチュエータに個別電極と第１定電位電極とにより形成される活性部と、個別電極と第２定電位電極とにより形成される活性部とを設けることができ、２種の活性部の動作により所謂クロストークを良好に抑制可能となる。
【０００７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの配線構造は、このような液滴吐出ヘッドに適用され、前記圧電アクチュエータに電圧を印加するための配線構造であり、複数の前記配線が設けられた配線板と、前記配線板上に実装されて前記駆動電圧を選択的に出力するドライバとを有し、前記複数の配線には、前記ドライバに電源供給するための電源線と、前記ドライバをグランド電位とするためのグランド線と、前記第１定電位を前記第１定電位電極に供給するための第１定電位配線と、前記第２定電位を前記第２定電位電極に供給するための第２定電位配線と、前記電源線と前記第１定電位配線とを短絡する第１短絡線と、前記グランド線と前記第２定電位配線とを短絡する第２短絡線とが含まれ、前記配線板は前記アクチュエータに対して一方向に引き延ばされるように配設され、前記電源線、前記グランド線、前記第１定電位配線及び前記第２定電位配線からなる２つの配線群が前記配線板における幅方向の２つの外縁に同一の面上にそれぞれ設けられており、第１の前記配線群においては、前記電源線と前記第１定電位配線とが中央に配され、この２つの配線を挟むようにして前記グランド線及び前記第２定電位配線が配置され、当該配線群が設けられている面と同じ面上に前記第１短絡線が中央２つの配線を跨いで設けられ、第２の前記配線群においては、前記グランド線及び前記第２定電位配線が中央に配され、この２つの配線を挟むようにして前記電源線及び前記第１定電位配線が配置され、当該配線群が設けられている面と同じ面上に前記第２短絡線が中央２つの配線を跨いで設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような配線構造により、圧電アクチュエータの各電極に所定の電位を付与することができる。そして、第１及び第２短絡線を含めて配線板の同一の面に複数の配線を設けることができる。そのため、表裏両面に配線を設ける場合と比べ、配線構造の製造コストを低くすることができる。また、アクチュエータの分極工程後に容易に第１及び第２短絡線を容易に接続することができる。
【０００９】
前記ドライバに接続されている前記グランド線と前記電源線は、前記第１の配線群を構成する前記グランド線と、前記第２の配線群を構成する前記電源線とが非導通の状態で対向し、前記第１の配線群を構成する前記電源線と、前記第２の配線群を構成する前記グランド線とが非導通の状態で対向し、各配線群の前記グランド線および前記電源線同士が、前記ドライバにおいて入子状に配置されていてもよい。
【００１０】
前記第１及び第２の配線群をそれぞれ構成する２つの前記グランド線同士、及び前記第１及び第２の配線群をそれぞれ構成する２つの前記電源線同士のいずれか一方を短絡する第３短絡線を有していてもよい。
【００１１】
前記複数の配線には、前記ドライバからの駆動電圧を前記個別電極に供給するための個別配線が更に含まれ、前記液滴吐出ヘッドは互いに種別の異なる複数の液体を吐出可能に構成され、種別毎に複数のノズルより液体が吐出されるようになっており、前記個別配線は、液体の種別毎に固めて配置されていてもよい。
【００１２】
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室の中央部に対向する第１活性部と前記複数の圧力室の中央部分よりも外側の部分と対向する第２活性部とが形成され、前記第１活性部は、前記個別電極と前記第１定電位電極とで挟まれた領域に形成され、前記第２活性部は、前記個別電極と前記第２定電位電極とで挟まれた領域に形成され、前記第１及び第２活性部はそれぞれ、電圧印加時に圧力室に向かう第１方向に伸長するとともにその第１方向と直交する第２方向に収縮する変形状態となるよう構成され、前記第１活性部への電圧印加時には前記第２活性部に電圧が印加されず、前記第１活性部に電圧を印加しないときには前記第２活性部に電圧が印加される構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、圧力室を高密化しても良好にクロストークを抑制可能な液滴吐出ヘッドを提供することができ、このような作用効果を奏する液滴吐出ヘッドに適した配線構造を提供することができるとともに、この配線構造の製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの部分縦断面図である。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドの部分横断面図である。
【図４】図１に示すインクジェットヘッドに適用される配線構造の平面図である。
【図５】図１乃至図４に示す圧電アクチュエータ及び配線構造の電気的構成を示す電気回路図である。
【図６】図４に示すドライバ周辺の配線構造を示す図である。
【図７】図１乃至図３に示す圧電アクチュエータの分極工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これら図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。ここでは、本発明に係る液滴吐出ヘッドを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に適用した場合を例示し、該ヘッドよりインクが吐出する方向を下方として説明する。
【００１６】
図１乃至図３に示すインクジェットヘッド１は、流路ユニット２の上側から圧電アクチュエータ３を重ねて接合して構成される。両部品２，３は平面視略矩形状であり、便宜的にその長辺方向を「縦方向」、短辺方向を「横方向」とする。
【００１７】
図３には一部のみ示すが、流路ユニット２の下面にはノズル４が開口し、上面にはノズル４に連通する圧力室孔５が開口している。図１を参照すると、圧力室孔５は、横方向に長い略矩形状で、多数の圧力室孔５が流路ユニット２の上面に高密に配列されている。これら圧力室孔５は縦方向に略一定ピッチで並設されて複数の列をなし、横方向には千鳥状に配置されている。なお、各圧力室孔５は対応する１つのノズル４と連通し、流路ユニット２の下面には多数のノズル４が圧力室孔５と略同パターンで配列される。図３に戻り、これら圧力室孔５が圧電アクチュエータ３の下面で閉鎖されることによりインクジェットヘッド１に多数の圧力室６が形成される。流路ユニット２には、外部のインク供給源からのインクをその種類毎に貯留する共通インク室７が形成され、各圧力室６はこの共通インク室７の何れか１つと連通している。図１にはインクを流路ユニット２に導入するインク供給口４７を示しており、流路ユニット２内には、該インク供給口４７から共通インク室７及び各圧力室６を介して各ノズル４にインクを供給するためのインク流路が形成されている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、圧電アクチュエータ３は、振動板であるボトム層８上に２つの圧電層９，１０を積層してなる。ここでは、これら圧電層のうち下側を「中間層９」、上側を「トップ層１０」と呼ぶ。ボトム層８は、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り、複数の圧力室６を覆うように、流路ユニット２の上面に配置されている。また、ボトム層８の厚みは２０μｍ程度となっている。なお、ボトム層８の材料は、圧電材料には限られない。圧電層９，１０は、ボトム層８と同様の圧電材料からなり、互いに積層されてボトム層８の上面に配置されている。この厚みも各２０μｍ程度となっている。トップ層１０の上部側には各圧力室６に対応し、各圧力室６の面積のほぼ全域と対向するように配置された略矩形状の個別電極１１が設けられている。中間層９とトップ層１０との間には各圧力室６に対応する上部定電位電極１２が設けられ、ボトム層８と中間層９との間には多数の圧力室６に共通する下部定電位電極１３が設けられている。
【００１９】
図２に示すように、個別電極１１及び上部定電位電極１２は互いの縦方向中心が略一致し、個別電極１１の縦方向寸法は上部定電位電極１２のそれよりも長い。そのため、個別電極１１の縦方向中央部は上部定電位電極１２と平面視で重なり、縦方向両端部は下部定電位電極１３と平面視で重なっている。個別電極１１の縦方向中央部と上部定電位電極１２とで挟まれた部分は、これら電極１１，１２間で分極された第１活性部１４をなす。また、個別電極１１の縦方向各端部と下部定電位電極１２とで挟まれた部分は、これら電極１１，１３間で分極された第２活性部１５をなす。つまり、第１活性部１４は圧力室６の中央部に対応して配置され、第２活性部１５はこの第１活性部１４の外側であって圧力室６の中央部の外側の部分に対応して配置される。
【００２０】
図１，図３に示すように、各個別電極１１は、横方向に関してノズル４と反対側の端縁から、圧力室６と対向しない領域にまで横方向に突出するよう延びる部分を有し、この部分に端子部１７が一体的に設けられている。上下の定電位電極１２，１３（図２及び図３参照）はそれぞれ、図示しない領域を上下に貫通するスルーホールを介し、トップ層１０の上面に設けられた端子部１８，１９と電気的に導通している。このトップ層１０の上面側には配線板２０が重ねて設けられる。配線板２０の下面側には、端子部１７〜１９と対応する接続端子が設けられており、配線板２０は、これら接続端子が金属などの導電性材料からなる図示しないバンプ等を介して対応する端子部１７〜１９のそれぞれと電気的に導通するようにして、圧電アクチュエータ３に接合される。
【００２１】
図２及び図３を参照し、各個別電極１１に付与される電位は、配線板２０に実装されたドライバ２３によって高電位とグランド電位との間で切り替えられるようになっている。対応する圧力室６の容積を変動させる駆動時には、個別電極１１には例えば２０Ｖ程度の高電位（以下「第１電位」と呼ぶ）が選択的に付与され、その後グランド電位（以下「第２電位」と呼ぶ）が付与される。一方、インクの吐出を要しない待機時には第２電位が付与される。また、配線板２０を通じて上部定電位電極１２には第１電位が常時付与され、下部定電位電極１３には第２電位が常時付与される。このため、第１活性部１４は、待機時に印加される電圧の方向と同方向に分極されて活性化され、第２活性部１５は、駆動時に印加される電圧の方向と同方向に分極されて活性化されている。これら活性部を形成する一対の電極間に電位差が生じると、これら電極に挟まれた圧電層に電圧が印加されることとなり、積層方向の電界が生じる。圧電層の分極方向と電界方向とが同じ場合には逆圧電効果が生じ、圧電層９，１０はその分極方向である積層方向に伸長し、該積層方向に直交する方向である水平方向に収縮する。
【００２２】
従って、待機時には、逆圧電効果の発揮に有効となる電圧が印加されていない第２活性部１５は変形せず、有効となる電圧が印加されている第１活性部１４は積層方向に伸張して水平方向に収縮する。このとき、中間層９はボトム層８に接合されているので、トップ層１０と中間層９との間で水平方向への歪みに差が生じる。これによりボトム層８及び圧電層９，１０は、圧力室６に向かう積層方向に突出変形する。駆動時は、逆圧電効果の発揮に有効となる電圧が印加されていない第１活性部１４は変形から回復する。他方、有効となる電圧が印加された第２活性部１５は積層方向に伸長して水平方向に収縮しようとするので、第２活性部１５が圧力室６から離れる方向に反るように変形する。これら活性部１４，１５の変形の複合により圧力室６の容積が増大し、共通インク室７から圧力室６へとインクが供給されることとなる。そして、個別電極１１の電位を下部定電位電極１３と同電位にすると、上記同様ボトム層８及び圧電層９，１０が圧力室６に向かうようにして積層方向に突出変形して圧力室６の容積が瞬時に減少する。これにより、この圧力室６内のインクがノズル４より下方に吐出される。
【００２３】
このように本インクジェットヘッド１においては、第１活性部１４に対する電圧の印加と非印加との切替によって第１活性部１４が変形する。これと同時に、第２活性部１５に対する電圧の印加と非印加との切替が行われるが、この切替によって第２活性部１５は、第１活性部１４の変形が隣接する圧力室６に伝播するのを抑制するようにして変形する。このため、多数の圧力室６を高密化しても良好にクロストークを抑制することができる。
【００２４】
なお、本発明に係る液滴吐出ヘッド１の圧電アクチュエータ３の構成は上記のものに限られない。圧電アクチュエータが、各圧力室に対し２種の定電位電極と、１種の個別電極とを有し、これら３種の電極によって圧力室の中央部に対応する第１活性部と、この中央部よりも外側の部分に対応する第２活性部とが形成されていれば、どのように構成されていてもよい。なお、第２活性部１５は圧力室６の外周縁よりも内側の領域を含んでいてもよい。これにより、第１活性部１４だけでなく第２活性部１５も圧力室６の容積変化に貢献することとなり、第１活性部１４だけによる場合と比べ、圧力室６の容積変動量が大きくなる。
【００２５】
この圧電アクチュエータ３の製造時には、まずボトム層８、中間層９、トップ層１０および各電極１１〜１３を前述した位置関係になるように互いに積層する。次に、この圧電アクチュエータ３の第１及び第２活性部１４，１５を分極するための分極工程を行うことにより、前述したようにインクを吐出するよう動作可能な圧電アクチュエータ３が作成される。この分極工程の詳細については後述する。
【００２６】
次に、図４乃至図６に基づいて圧電アクチュエータ３に電圧を印加するための配線構造について説明する。図４に示すように本配線構造は前述した配線板２０を備えている。配線板２０には、圧電アクチュエータ３に上側から重ねられて圧電アクチュエータ３の上部側に接合される矩形状のＣＯＦ部２１と、このＣＯＦ部２１の一端縁に接合された帯状のＦＰＣ部２２とが含まれ、ＦＰＣ部２２は、ＣＯＦ部２１を圧電アクチュエータ３に接合した状態において圧電アクチュエータ３から外側へと引き出されるように設けられる。ＣＯＦ部２１及びＦＰＣ部２２は何れも公知のフレキシブル配線板である。ＦＰＣ部２２は例えばハンダ付けによってＣＯＦ部２１に接合され、この接合によって両部２１，２２に設けられている配線が電気的に導通し合う。なお、ＦＰＣ部２２には、ＣＯＦ部２１との接合部分とは反対側の端縁において、各配線のコンタクトが設けられている。これらコンタクトはインクジェットプリンタの所定箇所に配設された基板上に実装されているレセプタクルコネクタに接続され得る。
【００２７】
配線板２０のＣＯＦ部２１には、各個別電極１１に印加する電圧を選択的に出力するドライバ２３が実装されている。また、配線板２０には、多数の個別配線２４、電源線（ＶＤＤ２）２５、グランド線（ＶＳＳ２）２６、上部定電位配線（ＶＣＯＭ）２７、下部定電位配線（ＣＯＭ）２８、第１短絡線２９、及び第２短絡線３０が設けられている。なお、図示しないが配線板２０のＦＰＣ部２２には、その他に、圧電アクチュエータ３の駆動態様を指定する波形信号線、ドライバ２３から個別電極１１へ出力される駆動信号をチャンネルごと指示する印字データ線、クロック信号等を出力するための複数の制御信号線、ドライバ２３自体の電源電圧線（ＶＤＤ１）（例えば３．３Ｖ）及び接地電圧線（ＶＳＳ１）（例えば０Ｖ）等が設けられており、これら配線がドライバ２３に接続されている。
【００２８】
各個別配線２４は、各個別電極１１に対応して設けられ、各個別電極１１に第１及び第２の電位をインクの吐出タイミングに応じて付与するための配線である。各個別配線２４は、ドライバ２３から各個別電極１１の各端子部１７に対応する配線板２０上の接続端子に向けて延びている。
【００２９】
電源線（ＶＤＤ２）２５は、ドライバ２３に電源供給するための配線であり、ドライバ２３に接続されている。グランド線（ＶＳＳ２）２６はドライバ２３をグランド電位に接続するための配線であり、ドライバ２３に接続されている。
【００３０】
上部定電位配線（ＶＣＯＭ）２７は、上部定電位電極１２に高電位である第１電位を常時付与するための配線であり、上部定電位電極１２の端子部１８に対応する配線板２０上の接続端子に向けて延びている。下部定電位配線（ＣＯＭ）２８は、下部定電位電極１３にグランド電位である第２電位を常時付与するための配線であり、下部定電位電極１３の端子部１９に対応する配線板２０上の接続端子に向けて延びている。
【００３１】
第１短絡線２９は、電源線２５と上部定電位配線２７とを接続する配線である。第２短絡線３０は、グランド線２６と下部定電位配線２８とを接続する配線である。なお、第１短絡線および第２短絡線２９，３０は、圧電アクチュエータ３の作製工程において、後述する圧電アクチュエータ３の分極工程が終了した後に設けられる。
【００３２】
図５は上記圧電アクチュエータ３及び配線構造の電気的構成を説明する電気回路が示されており、図５に示すように、第１及び第２活性部１４，１５は、各電極１１〜１３を極板とする第１及び第２コンデンサ３１，３２とそれぞれ等価である。上部定電位配線（ＶＣＯＭ）２７と下部定電位配線（ＣＯＭ）２８とはこれらコンデンサ３１，３２を介して接続され、第１コンデンサ３１が高電位側に位置する。コンデンサ３１，３２の充電時にはこれと等価の活性部１４，１５が変形し、コンデンサ３１，３２の放電時にはこれと等価の活性部１４，１５が変形状態から回復する。
【００３３】
ドライバ２３は、第１コンデンサ３１の充電／放電の状態と第２コンデンサ３２の充電／放電の状態とが互いに逆の関係となるようにして、両コンデンサ３１，３２の状態を切り替える回路と等価であり、該回路は例えば電源線（ＶＤＤ２）２５とグランド線（ＶＳＳ２）２６との間に直列的に介在する２つのトランジスタ３４，３５より構成される。つまり、電源線２５が第１トランジスタ３４のコレクタに接続され、第１トランジスタ３４のエミッタが第２トランジスタ３５のコレクタに接続され、第２トランジスタ３５のエミッタがグランド線２６に接続される。そして個別配線２４が、両トランジスタ３４，３５間を結ぶ配線と個別電極１１との間を接続する。個別電極１１は、第１活性部１４と等価である第１コンデンサ３１の低電位側極板として機能し、第２活性部１５と等価である第２コンデンサ３２の高電位側極板としても機能する。
【００３４】
前述したようにインクの吐出に際しては、個別電極１１の電位をグランド電位である第２電位から高電位である第１電位へと立ち上げ、その後第１電位から第２電位へと立ち下げるという手順がとられる。また、待機時は個別電極１１に第２電位が印加される。
【００３５】
個別電極１１の電位の立ち上げは、第１トランジスタ３４をＯＮにして第２トランジスタ３５をＯＦＦにすることと等価である。このとき、電源線２５が、第１トランジスタ３４及び第２コンデンサ３２を介して下部定電位配線２８と接続され、第２コンデンサ３２が充電される。個別電極１１の電位の立ち下げは、第１トランジスタ３４をＯＦＦにして第２トランジスタ３５をＯＮにすることと等価である。このとき、上部定電位配線２７が第１コンデンサ３１及び第２トランジスタ３５を介してグランド線２６と接続され、第１コンデンサ３１が充電される。また、立ち上げ時に充電された第２コンデンサ３２が個別配線２４、グランド線２６、第２短絡線３０及び下部定電位配線２８により構成される閉回路上にあり、第２コンデンサ３２に貯められた電荷が放電される。このときの各トランジスタ３４，３５のＯＮ／ＯＦＦ設定は待機時にも維持される。そのため、個別電極１１の電位の立ち上げ時を再び考慮すると、待機時に充電された第１コンデンサ３１が上部定電位配線２７、第１短絡線２９及び個別配線２４により構成される閉回路上にあり、第１コンデンサ３１に貯められた電荷が放電される。
【００３６】
本配線構造には、個別配線２４、電源線２５、グランド線２６、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８と共に２本の短絡線２９，３０が設けられているため、３種の電極１１〜１３に第１及び／又は第２電位を付与することができ、これら３種の電極１１〜１３によって構成される２種の活性部１４，１５を、クロストークが抑制されるようにして動作させることができる。
【００３７】
図４に戻り、本配線構造の構成についてより詳細に説明する。ドライバ２３はＣＯＦ部２１の上面側に実装され、ＦＰＣ部２２との接合部となる端縁に近接して配置されている。ドライバ２３は平面視矩形状のＩＣチップの形態をなし、その長手方向が端縁の延在方向と平行となるようにして配置されている。個別配線２４は、ＣＯＦ部２１上にて、このように配置されるドライバ２３から概ね反対側の端縁に向けて延在している。
【００３８】
ＦＰＣ部２２は略矩形帯状であり、電源線２５、グランド線２６、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８の４つの配線はそれぞれ、ＦＰＣ部２２の延在方向と平行に延在している。なお、ＦＰＣ部２２は少なくとも、その表側面に銅などの配線が印刷形成されるポリイミドなどからなる基板部と、基板部の表側面及び裏側面をソルダレジストなどで被覆する保護部とを有している。上記４つの配線２５〜２８は基板部の表側面に印刷形成されて保護部で被覆されるが、図４では便宜的に保護部の図示を省略している。
【００３９】
ＦＰＣ部２２には、上記４つの配線２５〜２８からなる配線群が２群設けられている。帯状のＦＰＣ部２２はその延在方向に延びる一対の外縁を有することとなるが、図中上側の第１の配線群は上側外縁に近接して設けられ、図中下側の第２の配線群は下側外縁に近接して設けられている。
【００４０】
４つの配線２５〜２８のうち電源線２５及びグランド線２６はドライバ２３に接続される必要がある。また、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８は圧電アクチュエータ３の端子部１８，１９との各接続端子まで延在させる必要があるが、これら接続端子は、ＣＯＦ部２１上において、ＦＰＣ部２２側から見てドライバ２３よりも遠位側に配置されている。そこで、本配線構造では、第１及び第２の配線群の何れにおいても、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８の組を外縁側に配置し、電源線２５及びグランド線２６の組を中央側に配置している。そのため、配線板２０の延在方向の略全体に亘って設けられる上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８を、ドライバ２３の実装箇所の周辺部分において、ドライバ２３の外縁側の領域を直線状に通過させることができる。また、電源線２５及びグランド線２６を、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８と交差するようなことなくドライバ２３に接続することができる。このようにして４つの配線２５〜２８を、これらが印刷形成される平面内にて整然とコンパクトに配列することができる。また、圧電アクチュエータ３の長手方向に対して上部定電位配線２７と下部定電位配線２８とが両側から付与されることができるため、圧電アクチュエータ３内部での電圧降下が小さくて済むため、吐出特性への影響が小さい。
【００４１】
ところで、一般的な配線レイアウトとして、グランド側の配線を高電位側の配線よりも外側に配置する、という方式がある。この方式を上記構成の本配線構造に適用した場合、第１の配線群及び第２の配線群の何れにおいても、下部定電位配線２８、上部定電位配線２７、グランド線２６、電源線２５が外縁側から中央側へとこの順で並ぶこととなる。しかし、この順で４つの配線２５〜２８を並べると、第１短絡線２９は上部定電位配線２７を物理的に跨ぎ越すような架橋構造にする必要が生じたり、配線板を両面フレキシブル配線材などの多層配線材にすることで基板部の裏面にジャンパ線を印刷形成する必要が生じたりする。また、例えば、汎用の架橋構造として、ジャンパーケーブルで接続したり、ジャンパチップを設けて接続することで、両面フレキシブルプリント基板を用いなくとも、配線が表面のみにある片面フレキシブルプリント基板で行なうことが可能である。しかし、短絡させる配線が高密度に形成されていて、ジャンパーケーブルでの接続は、接続工程において作業困難で製造しにくく、また、ジャンパチップを設けた場合、ジャンパ線を流れる放電電流が大きいため、チップの定格電流を超えてしまうことがあり、チップが壊れやすい。また、配線構造が配線板の厚さ方向に大型化して配線板の屈曲性が損なわれるおそれがあり、ジャンパ線を利用すると基板部の加工に要するコストが嵩んで配線板２０の製造コストが高くなる。そこで本配線構造においては、この配線板２０の製造コストの低減を目的の一つとして各配線２４〜３０のレイアウトがなされており、以下この観点を中心にして説明する。
【００４２】
第１の配線群においては、下部定電位配線２８、上部定電位配線２７、電源線２５、グランド線２６が上部外縁側から中央側へとこの順で並んで設けられている。つまり、４つの配線２５〜２８のうち、第１短絡線２９で接続されるべき２つの配線２５，２７が中央に配されている。その外側には、圧電アクチュエータ３側に接続される配線組をなす２つの配線２７，２８のうち残余の配線（即ち下部定電位配線２８）が配され、その内側には、ドライバ２３側と接続される配線組をなす２つの配線２５，２６のうち残余の配線（即ちグランド線２６）が配されている。そのため、上記のように４つの配線２５〜２８が整然と配列された状態が維持されている。
【００４３】
そして、ＦＰＣ部２２の基板部の表側面には、中央に配された２つの配線２５，２７に跨がるようにしてハンダ等の導電材（図示せず）が設置され、中央に配された２つの配線２５，２７は該導電材を介して互いに電気的に導通される。このように、本配線構造の第１短絡線２９は、基板部の表側面に設置された導電材によって構成され、後述する圧電アクチュエータ３の分極工程後に設けられるようにしている。
【００４４】
他方、第２の配線群においては、上部定電位配線２７、下部定電位配線、グランド線、電源線が下部外縁側から中央側へとこの順で並んで設けられている。つまり、４つの配線２５〜２８のうち、第２短絡線３０で接続されるべき２つの配線２６，２８が中央に配されている。その外側には、圧電アクチュエータ３側と接続される配線組をなす２つの配線２７，２８のうちの残りの配線（即ち上部定電位配線２７）が配され、その内側には、ドライバ２３側と接続される配線組をなす２つの配線２５，２６のうちの残余の配線（即ち電源線２５）が配されており、上記のように４つの配線２５〜２８が整然と配列された状態が維持されている。
【００４５】
そして、ＦＰＣ部２２の基板部の表側面には、中央に配された２つの配線２６，２８に跨がるようにしてハンダ等の導電材（図示せず）が設置され、中央に配された２つの配線２６，２９は該導電材を介して互いに電気的に導通される。このように、本配線構造の第２短絡線３０は、基板部の表側面に設置された導電材によって構成され、圧電アクチュエータ３の分極工程後に設けられるようにしている。
【００４６】
このように本配線構造においては、第１及び第２短絡線２９，３０で短絡されるべき配線が互いに隣り合うようにして設けられている。このため、第１及び第２短絡線２９，３０を設ける面と該短絡線２９，３０で短絡される４つの配線２５〜２８を設ける面とを同一にしつつ、短絡されるべき配線上に導電材を設置するだけで該短絡線２９，３０を構成することができる。従って、ＦＰＣ部２２の基板部の裏側面に配線を印刷形成する必要がなくなり、配線板２０の製造コストを下げることができる。また、表側面に短絡用の架橋構造を設ける必要がなく、配線板２０が厚み方向に大型化して屈曲性が損なわれるのを避けることができる。
【００４７】
なお、ＦＰＣ部２２の上面には、例えば抵抗器やコンデンサ等の複数の電子素子３６が実装されている。ここでは該電子素子３６による電気的な作用について詳細に説明しないが、図４に示すように、第１短絡線２９及び第２短絡線３０を構成する導電材の設置箇所は、これら電子素子３６の実装箇所と、ＦＰＣ部２２の延在方向と直交する方向に略一直線状に並んで設けられている。即ち、短絡線２９，３０を構成する導電材及び電子素子３６が、ＦＰＣ部２２の延在方向に関して略同位置に設けられている。
【００４８】
ここで、ＦＰＣ部２２に電子素子３６が実装されたり導電材が設置されたりすると、その箇所においてＦＰＣ部２２を自在に曲げにくくなってしまう。そこでこれら導電材及び電子素子３６をＦＰＣ部２２の延在方向に関して略同位置に配置したことにより、自在に曲げにくくなる箇所を極力減らし、ＦＰＣ部２２の取り回し易さや屈曲性が極力損なわれないようにしている。
【００４９】
また、第１及び第２短絡線２９，３０は、電子素子３６と共に、ＦＰＣ部２２上において、なるべくＣＯＦ部２１との接合部分に近接して配置されている。これにより、第１及び第２活性部１４，１５から第１及び第２短絡線２９，３０までの配線長をなるべく短くすることができる。そのため、ドライバ２３に入る電圧の電圧降下が小さくすることができ、ドライバ２３に付与可能な最大定格電圧（ＶＤＤ１＋ＶＤＤ２の合計）に対して電圧降下分が加わることで、ドライバ２３の破壊されることを防止できる。また、活性部１４，１５における電圧変動をなるべく小さくすることができ、圧電アクチュエータ３を安定して動作させることができるようになる。
【００５０】
図６を参照すると、ドライバ２３を構成するＩＣチップのケーシング内では、第１の配線群をなす配線２５〜２８のうち最内側に配されるグランド線（ＶＳＳ２）２６は、第２の配線群をなす配線２５〜２８のうち最内側に配される電源線（ＶＳＳ２）２５と対向する。また、第２の配線群をなす４つの配線のうち中央に配される配線の一つである電源線（ＶＤＤ２）２５は、第２の配線群をなす４つの配線のうち中央に配される配線の一つであるグランド線（ＶＳＳ２）２６と対向することとなる。
【００５１】
なお、このような配置は、第１及び第２短絡線を４つの配線２５〜２８と同一面上に設けるため、第１の配線群と第２の配線群とでこれら配線の並びを変えたためである。もし基板部の表裏両面に配線を設ける等して配線の並びを変えない場合には、各配線群の電源線同士、及び各配線群のグランド線同士がそれぞれ対向し、これらを互いに導通させてループをなすようにすることが可能となる。すると、ドライバ２３内での電位差が小さくなり、各個別配線へ付与される電位を均一に安定させることができ、インクの吐出特性を均一にすることが可能となる。
【００５２】
そこで、本実施形態では、ＣＯＦ部２１の表側面において、第１配線群のグランド線２６と第２配線群のグランド線２６とを接続する第３短絡線４６が設けられている。このように、電源線２５とグランド線２６のうちいずれか一方に関し、各配線群をなす２つの配線同士を接続することにより、インクの吐出特性をなるべく均一にすることができるようになる。なお、グランド線２６同士を接続した場合の方がこの効果が高くなる。
【００５３】
図１に戻ると、本配線構造が適用されるインクジェットヘッド１の流路ユニット２の上面には、４個のインク導入口４７が開口している。各インク導入口４７は、外部のインク供給源から互いに種類の異なるインクを導入するよう構成されると共に、互いに独立した共通インク室７（図３参照）に連通している。そのため、本インクジェットヘッド１は互いに色の異なる複数種類のインクを選択的に吐出可能になっている。つまり、圧電アクチュエータ３の上面には、４種類のインクの各々に対応して複数の個別電極１１が設けられており、第１及び／又は第２電位が付与される個別電極１１の選択によって吐出されるインクの種類が決まる構成となっている。以下では説明の便宜のため、これら４種類のインクが、互いに色の異なるブラックインク、シアンインク、イエローインク及びマゼンタインクであるとしている。
【００５４】
図６に戻ると、ドライバ２３には多数の個別配線２４が接続されているが、これら多数の個別配線２４は、対応するインクの色毎に固めて配置されている。本実施形態では、例えばブラックインクの吐出に利用される個別電極１１と導通されるブラック用配線群４８が図中の上部領域に固めて配置され、以下シアン用配線群４９、イエロー用配線群５０、及びマゼンタ用配線群５１が上側から順に配置されている。ブラック用配線群４８は、ドライバ２３上部から引き出されており、以下各配線群４９〜５１がドライバ２３の上側から順に引き出されている。
【００５５】
このように個別配線をドライバ２３に対して接続すると、ドライバ２３の最上端に接続された個別配線に対応するブラックインクの吐出特性と、ドライバ２３の最下端に接続されたマゼンタ用の個別配線に対応するマゼンタインクの吐出特性との間には違いが残るかもしれないものの、配線群４８〜５１の一つに着目すると、当該配線群を構成する複数の個別配線に関しては互いのインクの吐出特性を均一にすることができる。
【００５６】
ここで、本インクジェットヘッド１及び配線構造の製造手順について説明する。まず未分極状態の圧電アクチュエータ３が、流路ユニット２と積層接合されると共に、ＦＰＣ部２２とは未接合状態のＣＯＦ部２１と接合される。その後、ＣＯＦ部２１にＦＰＣ部２２が接合され、圧電アクチュエータ３の分極工程が行われる。なお、この段階において各短絡線２９，３０は設けられていない。
【００５７】
分極工程においては、このような組立体を約１００度の雰囲気下におき、ＦＰＣ部２２の端部を分極装置に接続する。そして、個別配線２４、上部定電位配線２７及び下部定電位配線２８を介し、圧電アクチュエータ３の各電極１１〜１３間で高電位差を生じさせることにより、第１及び第２活性部１４，１５を分極させる。
【００５８】
例えば、図７（ａ）では、上部定電位電極１２には３６Ｖ、個別電極１１には０Ｖの電位を付与することにより、第１活性部１４には、高電圧が付与されて第１活性部１４が上向きに分極される。そして、図７（ｂ）では、例えば、上部低電位電極１２には２８Ｖ、下部定電位電極１３には−６０Ｖ、個別電極１１には２８Ｖの電位をそれぞれ付与することにより、第２活性部１５と、第１及び第２定電位電極１２，１３に挟まれた部分とが下向きに分極させる。
【００５９】
この後、ＦＰＣ部２２が分極装置から取り外されて第１及び第２短絡線２９，３０が設けられる。
【００６０】
このように、本インクジェットヘッド１及び配線構造においては、分極工程を行っているときには、各短絡線２９，３０が設けられていない。逆に設けた上で分極工程を行うと、例えば図７（ａ）に示す場合においては、電源線２５と上部定電位配線２７とが同電位となるため、電源線２５を介してドライバ２３に３６Ｖの高電位が付与される。ドライバ２３は、主にドライバ２３自体の電源電圧（例えば３．３Ｖ）と駆動用の電源電圧（例えば２８Ｖ）とによる電圧値が最大定格電圧として規定されているため、このような状態で分極行程が行われると、この最大定格電圧を超える高電位がドライバ２３に付与されてしまい、ドライバ２３の破壊を招く。同様に図７（ｂ）に示す場合においても、グランド線２６と下部定電位配線２８とが同電位となるため、グランド線２６を介して６０Ｖの高電位がドライバ２３に付与されてしまい、ドライバ２３の破壊を招く。このため、本配線構造においては、圧電アクチュエータ３の分極工程を終了した後に、各短絡線２９，３０が設けられるが、基板部の表側面に各短絡線２９，３０が配置されるため、圧電アクチュエータ２の分極工程が終了した後であっても容易に設けることができる。
【００６１】
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば「第１電位」が高電位、「第２電位」がグランド電位であるとしたが、この関係は逆となっていても圧電アクチュエータ３を同様にして動作させることができる。その場合、第１短絡線は、高電位を付与する側となる下部定電位配線と電源線とを短絡する配線となっていればよく、第２短絡線は、グランド電位を付与する側となる上部定電位配線とグランド線とを短絡する配線となっていればよい。
【００６２】
また、ＣＯＦ部２１には、単一のドライバが実装され、このドライバに対応する電源線及びグランド線が設けられた単一のＦＰＣ部をＣＯＦ部に接合する場合を例示しているが、本配線構造はこのような所謂片側引き出し方式に限られない。つまり、ＣＯＦ部２１に２つのドライバを実装し、これらドライバの各々に対応する電源線及びグランド線が設けられた２つのＦＰＣ部をＣＯＦ部の各端縁に接合した、所謂両側引き出し方式の配線構造にも好適に適用することができる。
【００６３】
本配線構造は、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に限られず、インク以外の液体、例えば着色液を吐出して液晶表示装置のカラーフィルタを製造する装置や、導電液を吐出して電気配線を形成する装置等に使用する液体吐出装置に搭載される液体吐出ヘッドに対しても好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、圧力室を高密化しても良好にクロストークを抑制可能な液滴吐出ヘッドを提供することができ、且つクロストーク抑制のために３種の電極より形成された２種の活性部を夫々安定して動作させることができるという作用効果を奏し、被記録媒体にインクを着弾させることによって該媒体に画像を記録するインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに適用すると有益である。
【符号の説明】
【００６５】
１  インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
３  圧電アクチュエータ
６  圧力室
１１  個別電極
１２  上部定電位電極（第１定電位電極）
１３  下部定電位電極（第２定電位電極）
１４  第１活性部
１５  第２活性部
２０  配線板
２３  ドライバ
２４  個別配線
２５  電源線
２６  グランド線
２７  上部低電位配線（第１定電位配線）
２８  下部定電位配線（第２定電位配線）
２９  第１短絡線
３０  第２短絡線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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