(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体と、
前記構造体に実装される駆動ＩＣと、
を有するヘッドユニットであって、
前記構造体は、
アクチュエーターを含み、
前記アクチュエーターの一端に印加される駆動信号に応じて液体を吐出し、
前記駆動ＩＣは、
ドープ領域と、
ノンドープ領域と、
を有し、
前記アクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第１ブロックと、
前記アクチュエーターの他端と電気的に接続される第３ブロックと、
を含み、
前記第３ブロックは、前記ノンドープ領域上に形成される
ことを特徴とするヘッドユニット。
【請求項２】
前記構造体は、
複数の前記アクチュエーターを含み、
複数の前記アクチュエーターは、第１配列と、前記第１配列とは異なる第２配列とに区分され、
前記駆動ＩＣは、前記第２配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第２ブロックを含み、
前記第３ブロックは、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面の平面視において、前記第１ブロックと前記第２ブロックとで挟まれる
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
【請求項３】
前記アクチュエーターの他端には、一定の電圧の保持信号が印加される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドユニット。
【請求項４】
前記駆動ＩＣにおいて、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面の平面視において、前記第３ブロックは、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックのそれぞれに対し、それぞれ緩衝領域を隔てて配置される
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドユニット。
【請求項５】
構造体と、
前記構造体に実装される駆動ＩＣと、
を有するヘッドユニットであって、
前記構造体は、
複数のアクチュエーターを有し、
複数の前記アクチュエーターは、
第１配列と、前記第１配列とは異なる第２配列とに区分され、
アクチュエーターの一端に印加される駆動信号に応じて液体を吐出し、
前記駆動ＩＣは、
前記第１配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第１ブロックと、
前記第２配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第２ブロックと、
前記第１配列に含まれるアクチュエーターの他端と、前記第２配列に含まれるアクチュエーターの他端とに電気的に接続され、保持信号を印加する第３ブロックと、
を含み、
前記第３ブロックは、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面を平面視において、前記第１ブロックと前記第２ブロックとで挟まれ、
前記駆動ＩＣは、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面を平面視において、前記第３ブロックと前記第１ブロックとの間、および、前記第３ブロックと前記第２ブロックとの間に、それぞれガード配線部が位置する
ことを特徴とするヘッドユニット。
【請求項６】
ヘッドユニットと、
駆動信号を出力する駆動回路と、
を具備し、
前記ヘッドユニットは、
構造体と、
前記構造体に実装される駆動ＩＣと、
を有し、
前記構造体は、
アクチュエーターを含み、
前記アクチュエーターの一端に印加される前記駆動信号に応じて液体を吐出し、
前記駆動ＩＣは、
ドープ領域と、
ノンドープ領域と、
を有し、
前記アクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第１ブロックと、
前記アクチュエーターの他端と電気的に接続される第３ブロックと、
を含み、
前記第３ブロックは、前記ノンドープ領域上に形成される
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
ヘッドユニットと、
駆動信号を出力する駆動回路と、
を具備し、
前記ヘッドユニットは、
構造体と、
前記構造体に実装される駆動ＩＣと、
を有し、
前記構造体は、
複数のアクチュエーターを有し、
複数の前記アクチュエーターは、
第１配列と、前記第１配列とは異なる第２配列とに区分され、
アクチュエーターの一端に印加される駆動信号に応じて液体を吐出し、
前記駆動ＩＣは、
前記第１配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第１ブロックと、
前記第２配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第２ブロックと、
前記第１配列に含まれるアクチュエーターの他端と、前記第２配列に含まれるアクチュエーターの他端とに電気的に接続され、保持信号を印加する第３ブロックと、
を含み、
前記第３ブロックは、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面を平面視において、前記第１ブロックと前記第２ブロックとで挟まれ、
前記駆動ＩＣは、前記駆動ＩＣの前記構造体への実装面を平面視において、前記第３ブロックと前記第１ブロックとの間、および、前記第３ブロックと前記第２ブロックとの間に、それぞれガード配線部が位置する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドユニットおよび液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクなどの液体を吐出して、画像や文書などを印刷する液体吐出装置が知られている。液体を吐出させる吐出部は、典型的には、ピエゾ素子のような圧電素子を複数含み、それぞれの一端に駆動回路から駆動信号が供給されることにより、ノズルから所定のタイミングで所定量のインク等の液体を吐出する。
【０００３】
このような液体吐出装置において高品質かつ高繊細の生成物を得るためには、生成物の解像度を上げる必要がある。解像度を上げるためには、吐出部の高集積化が必要となる。吐出部の高集積化を実現することで、吐出部の距離に依存する解像度を高くすることが可能となる。
このような高集積化の技術として、吐出部の流路および圧電素子を含むアクチュエーター基板（構造体）に、当該圧電素子を駆動する駆動ＩＣを直接実装して、一体化する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５１００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、解像度を上げるに際して、ノズルが配列するピッチを狭くする必要があるが、ピッチを狭くすると、駆動ＩＣとの接続ピッチも狭くする必要がある。また、駆動ＩＣをアクチュエーター基板に実装すると、当該アクチュエーター基板と駆動ＩＣとの相互干渉により、吐出部の誤動作（インクの誤吐出等）を招いて、生成物の品質を低下させる、という問題も指摘されている。
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、アクチュエーター基板に駆動ＩＣを実装する場合の諸問題を解決するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係るヘッドユニットは、構造体と、駆動ＩＣと、を有するヘッドユニットであって、前記構造体は、複数の吐出部を有し、当該複数の吐出部は、第１配列と、前記第１配列とは異なる第２配列とに区分されるとともに、それぞれアクチュエーターを含み、アクチュエーターの一端に印加される駆動信号に応じて液体を吐出し、前記駆動ＩＣは、前記第１配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第１ブロックと、前記第２配列に含まれるアクチュエーターの一端と電気的に接続され、前記駆動信号を印加する第２ブロックと、前記第１配列に含まれるアクチュエーターの他端と、前記第２配列に含まれるアクチュエーターの他端とに電気的に接続され、保持信号を印加する第３ブロックと、を含み、前記第１配列および前記第２配列に含まれる複数のアクチュエーターを封止するように前記構造体に実装され、前記第３ブロックは、前記構造体への実装面を平面視したときに、前記第１ブロックと前記第２ブロックとで挟まれることを特徴とする。
【０００７】
この一態様に係るヘッドユニットによれば、高電圧信号を供給する第１ブロックおよび第２ブロックは、低電圧信号を供給する第３ブロックを中心にして振り分けられる。このため、駆動ＩＣにおいて、アクチュエーターの一端に接続するため端子の密集度が緩和されて、接続が容易となる。また、電圧変動による影響が周囲に及ぶこと（干渉）を抑えることができる。
【０００８】
上記一態様に係るヘッドユニットにおいて、前記駆動ＩＣの前記実装面を平面視したとき、前記第３ブロックは、当該駆動ＩＣにおけるノンドープ領域上に形成されている構成としても良い。
この構成によれば、アクチュエーターの他端に保持信号を印加する第３ブロックがノンドープ領域上に形成されているので、当該アクチュエーターの他端に流れる電流が大きくなっても、当該電流によるノイズが、当該駆動ＩＣの内部素子、例えばトランジスターに与える影響を小さく抑えることができる。これにより、生成物の品質低下を防止することができる。また、この説明において、上とは製造プロセスにおいて時間的に後に形成される方向であって、重力方向の反対方向とは無関係である。
【０００９】
上記一態様に係るヘッドユニットにおいて、前記駆動ＩＣの前記実装面を平面視したとき、前記第３ブロックは、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックのそれぞれに対し、それぞれ緩衝領域を隔てて配置された構成としても良い。
この構成によれば、アクチュエーターの他端に流れる電流が大きくなっても、当該電流によるノイズが、緩衝領域によって第１ブロックおよび第２ブロックに流れにくくなる。
【００１０】
上記一態様に係るヘッドユニットにおいて、前記駆動ＩＣの前記実装面を平面視したとき、前記第３ブロックと前記第１ブロックとの間、および、前記第３ブロックと前記第２ブロックとの間に、それぞれガード配線部が位置する構成としても良い。
この構成によれば、アクチュエーターの他端に流れる電流が大きくなっても、当該電流によるノイズが、ガード配線部によって第１ブロックおよび第２ブロックに流れにくくなる。
【００１１】
なお、本発明は、ヘッドユニットに限られず、種々の態様で実現することが可能であり、例えば当該ヘッドユニットを含む液体吐出装置として概念することが可能である。ここでいう液体吐出装置とは、液体を吐出するものであれば良く、これには後述する印刷装置のほかに、立体造形装置（いわゆる３Ｄプリンター）、捺染装置なども含まれる。
また、液体吐出装置とする場合、前記ヘッドユニットは、液体の吐出面を平面視したときに、複数個並列して配列した構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す図である。
【図２】ヘッドユニットの構成を示す平面図である。
【図３】印刷装置の電気的な構成を示す図である。
【図４】アクチュエーター基板における駆動電極の配置を示す図である。
【図５】ヘッドユニットの構成を示す分解図である。
【図６】ヘッドユニットの構成を示す要部断面図である。
【図７】駆動ＩＣの実装面を示す図である。
【図８】駆動ＩＣの構成を示す部分断面図である。
【図９】第２実施形態に係る印刷装置の駆動ＩＣの実装面を示す図である。
【図１０】駆動ＩＣの構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について、印刷装置を例にとって説明する。
【００１４】
図１は、第１実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す斜視図である。
この印刷装置１は、液体としてのインクを吐出して紙などの媒体Ｐにインクドット群を形成し、これにより、画像（文字、図形等を含む）を印刷する液体吐出装置の一種である。
【００１５】
図１に示されるように、印刷装置１は、キャリッジ２０を、主走査方向（Ｘ方向）に移動（往復動）させる移動機構６を備える。
移動機構６は、キャリッジ２０を移動させるキャリッジモーター６１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸６２と、キャリッジガイド軸６２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター６１により駆動されるタイミングベルト６３と、を有している。
キャリッジ２０は、キャリッジガイド軸６２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター６１によりタイミングベルト６３を正逆走行させると、キャリッジ２０がキャリッジガイド軸６２に案内されて往復動する。
【００１６】
キャリッジ２０には、印刷ヘッド２２が搭載されている。この印刷ヘッド２２は、媒体Ｐと対向する部分に、インクを個別にＺ方向に吐出する複数のノズルを有する。印刷ヘッド２２は、カラー印刷のために、概略的に４個のブロックに分かれる。個々のブロックは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出する。
なお、キャリッジ２０には、フレキシブルケーブル１９０を介してメイン基板（この図では省略）から各種の制御信号等が供給される構成となっている。
【００１７】
印刷装置１は、媒体Ｐを、プラテン８０上で搬送させる搬送機構８を備える。搬送機構８は、駆動源である搬送モーター８１と、搬送モーター８１により回転し、媒体Ｐを副走査方向（Ｙ方向）に搬送する搬送ローラー８２と、を備える。
【００１８】
このような構成において、キャリッジ２０の主走査に合わせて、印刷ヘッド２２のノズルからインクを吐出させるとともに、媒体Ｐを搬送機構８によって搬送する動作を繰り返すことで、媒体Ｐの表面に画像が形成される。
なお、本実施形態において主走査は、印刷ヘッド２２を移動させることで実行され、副走査は媒体Ｐを搬送することで実行されるが、印刷ヘッド２２を固定とし、媒体ＰをＸ・Ｙ方向に移動させても良く、キャリッジ２０と媒体Ｐとの双方を移動させても良い。要は、媒体Ｐとキャリッジ２０（印刷ヘッド２２）とが相対的に移動する構成であれば良い。
【００１９】
図２は、印刷ヘッド２２におけるインクの吐出面を媒体Ｐからみた場合の図である。
この図に示されるように、印刷ヘッド２２は、４個のヘッドユニット３を有する。４個のヘッドユニット３は、主走査方向であるＸ方向に沿って配列し、各々は、それぞれブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に対応している。また、１つのヘッドユニット３では、複数のノズルＮがＹ方向に沿って２列で配列している。ヘッドユニット３は、詳細には後述するようにアクチュエーター基板における圧電素子を駆動ＩＣで封止した構造となっている。
【００２０】
ここで、説明の便宜上、印刷装置１の電気的な構成について説明する。
【００２１】
図３は、印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、メイン基板１００にヘッドユニット３が接続された構成となっている。ヘッドユニット３は、アクチュエーター基板４０と駆動ＩＣ５０とに大別される。
メイン基板１００は、制御信号Ｃtrや、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂ、電圧ＶＢＳの保持信号を駆動ＩＣ５０に供給し、駆動ＩＣ５０は、アクチュエーター基板４０における複数の圧電素子Ｐztの一端に、それぞれ駆動信号を供給するとともに、電圧ＶＢＳを複数の圧電素子Ｐztの他端に中継する。
印刷装置１では、４個のヘッドユニット３が設けられ、メイン基板１００が、４個のヘッドユニット３をそれぞれ独立に制御する。４個のヘッドユニット３では、吐出するインクの色以外において異なることがないので、便宜的に１個のヘッドユニット３について代表して説明することにする。
【００２２】
図３に示されるように、メイン基板１００は、制御部１１０と、駆動回路１２０ａ、１２０ｂと、電圧生成回路１３０とを含む。
このうち、制御部１１０は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭなどを有する一種のマイクロコンピューターであり、印刷対象となる画像データがホストコンピューター等から供給されたときに、所定のプログラムを実行することによって、各部を制御するための各種の制御信号等を出力する。
【００２３】
具体的には、第１に、制御部１１０は、駆動回路１２０ａにデジタルのデータｄＡを繰り返して供給し、駆動回路１２０ｂにデジタルのデータｄＢを同じく繰り返して供給する。ここで、データｄＡは、ヘッドユニット３に供給する駆動信号ＣＯＭ−Ａの波形を規定し、データｄＢは、駆動信号ＣＯＭ−Ｂの波形を規定する。
駆動回路１２０ａは、データｄＡをアナログ変換した後に、例えばＤ級増幅して、当該増幅した信号を駆動信号ＣＯＭ−Ａとして出力する。同様に、駆動回路１２０ｂは、データｄＢをアナログ変換した後に増幅して、当該増幅した信号を駆動信号ＣＯＭ−Ｂとして出力する。
なお、駆動回路１２０ａ、１２０ｂについては、入力するデータ、および、出力する駆動信号の波形が異なるのみであり、回路的な構成は同一である。
【００２４】
第２に、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８に対する制御に同期して、ヘッドユニット３に各種の制御信号Ｃtrを供給する。なお、ヘッドユニット３に供給される制御信号Ｃtrには、ノズルＮから吐出させるインクの量を規定する印刷データや、当該印刷データの転送に用いるクロック信号、印刷周期等を規定するタイミング信号等が含まれる。また、制御部１１０は、移動機構６および搬送機構８を制御するが、このための構成については既知であるので省略する。
【００２５】
メイン基板１００における電圧生成回路１３０は、時間的に一定の電圧ＶＢＳの保持信号を生成して出力する。なお、電圧ＶＢＳは、アクチュエーター基板４０における複数の圧電素子Ｐztの他端を、それぞれにわたって一定の状態に保持するためのものである。
また、この例において電圧生成回路１３０は、メイン基板１３０に設けられるが、後述するように駆動ＩＣ５０に設けられる場合もある。
【００２６】
本実施形態では、１つのドットについて、印刷周期に１つのノズルＮからインクを最多で２回吐出させることで、大ドット、中ドット、小ドットおよび非記録の４階調を表現する。この４階調を表現するために、本実施形態では、２種類の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを用意するとともに、それぞれに印刷周期を前半期間と後半期間とに分けている。そして、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂを、印刷周期のうち、前半・後半において表現すべき階調に応じた選択して（または選択しないで）、圧電素子Ｐztの一端に供給する構成となっている。
ここで、説明の便宜上、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの波形について説明する。
【００２７】
図３に示されるように、駆動信号ＣＯＭ−Ａは、印刷周期のうち、前半期間に配置された台形波形Ａｄｐ１と、後半期間に配置された台形波形Ａｄｐ２とを連続させた波形となっている。台形波形Ａｄｐ１、Ａｄｐ２とは、互いにほぼ同一の波形であり、仮にそれぞれが圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから所定量、具体的には中程度の量のインクをそれぞれ吐出させる波形である。
【００２８】
駆動信号ＣＯＭ−Ｂは、前半期間に配置された台形波形Ｂｄｐ１と、後半期間に配置された台形波形Ｂｄｐ２とを連続させた波形となっている。台形波形Ｂｄｐ１、Ｂｄｐ２とは、互いに異なる波形であり、このうち、台形波形Ｂｄｐ１は、ノズルＮの付近におけるインクを微振動させてインクの粘度の増大を防止するための波形である。このため、仮に台形波形Ｂｄｐ１が圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしても、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮからインク滴が吐出されない。また、台形波形Ｂｄｐ２は、仮に圧電素子Ｐztの一端に供給されたとしたならば、当該圧電素子Ｐztに対応するノズルＮから上記所定量よりも少ない量のインクを吐出させる波形である。
【００２９】
したがって、大ドットを形成すべき場合には、当該大ドットを形成するノズルＮの圧電素子Ｐztの一端に、印刷周期の前半期間および後半期間にわたって駆動信号ＣＯＭ−Ａ（Ａｄｐ１、Ａｄｐ２）を選択して供給すれば、中程度の量のインクが２回にわけて吐出されるので、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、目標通りの大ドットが形成されることになる。
また、中ドットを形成すべき場合には、当該中ドットを形成するノズルＮの圧電素子Ｐztの一端に、印刷周期の前半期間に駆動信号ＣＯＭ−Ａ（Ａｄｐ１）を選択し、後半期間に駆動信号ＣＯＭ−Ｂ（Ｂｄｐ２）を選択して供給すれば、中程度および小程度のインクが２回にわけて吐出されるので、媒体Ｐにはそれぞれのインクが着弾し合体して、結果的に、目標通りの中ドットが形成されることになる。
一方、小ドットを形成すべき場合には、当該小ドットを形成するノズルＮの圧電素子Ｐztの一端に、印刷周期の前半期間では駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれも選択せず、後半期間に駆動信号ＣＯＭ−Ｂ（Ｂｄｐ２）を選択して供給すれば、小程度のインクが１回のみ吐出されるので、媒体Ｐには目標通りの小ドットが形成されることになる。
そして、非記録とする場合には、対応するノズルＮの圧電素子Ｐztの一端に、印刷周期の前半期間では駆動信号ＣＯＭ−Ｂ（Ｂｄｐ１）を選択し、後半期間に駆動信号ＣＯＭ−−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれも選択しなければ、前半期間において当該ノズルＮの付近のインクが微振動するのみであり、インクが吐出されないので、結果的に、目標通り非記録になる。
【００３０】
ヘッドユニット３のうち、駆動ＩＣ５０は、選択制御部５１０と、圧電素子Ｐztに一対一に対応した選択部５２０と、を有する。このうち、選択制御部５１０は、各選択部５２０における選択をそれぞれ制御する。詳細には、選択制御部５１０は、制御部１１０からクロック信号に同期して供給される印刷データを、ヘッドユニット３のノズル（圧電素子Ｐzt）の数個分、一旦蓄積するとともに、各選択部５２０に対し、印刷データにしたがって駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂの選択を、タイミング信号で規定される印刷周期（前半期間、後半期間）の開始タイミングで指示する。
各選択部５２０は、選択制御部５１０による指示にしたがって、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂのいずれかを選択し（または、いずれも選択せずに）、電圧Ｖoutの駆動信号として、対応する圧電素子Ｐztの一端に印加する。
【００３１】
なお、選択制御部５１０は、選択部５２０に対して選択を指示するだけであるので、当該選択制御部５１０の構成素子（トランジスター）については、低耐圧仕様で済む。
一方、特に駆動信号ＣＯＭ−Ａの最大電圧は４０ボルト程度であるので、選択部５２０の構成素子（トランジスター）については、そのような電圧に耐えられるように、選択制御部５１０の出力を高振幅信号に変換するレベルシフタを含めて、高耐圧仕様となる。
【００３２】
アクチュエーター基板４０には、ノズルＮ毎に、アクチュエーターとしての圧電素子Ｐztが１個ずつ設けられる。圧電素子Ｐztの各々における他端は電気的に共通接続されて、当該他端には電圧生成回路１３０による電圧ＶＢＳが印加される。
また、複数の圧電素子Ｐztの一端は、形成するドットの大きさに応じて電圧Ｖoutが変化するのに対して、複数の圧電素子Ｐztの他端は、電圧ＶＢＳで一定であって共通であるので、電圧ＶＢＳの経路には、比較的大電流が流れることになる。
【００３３】
図４は、アクチュエーター基板４０の単体における圧電素子Ｐztの駆動電極およびノズルＮの配列を示す図である。なお、図４は、図２とは異なり、媒体Ｐの反対側からインクの吐出方向に向かって、駆動ＩＣ５０との接続面からみて透視した場合の図である。また、アクチュエーター基板４０の単体とは、ヘッドユニット３のうち、駆動ＩＣ５０を実装する前の状態、という意味である。
上述したように、アクチュエーター基板４０（ヘッドユニット３）では、複数のノズルＮが、２列で配列する。ここで、説明の便宜上、この２列をそれぞれノズル列Ｎａ、Ｎｂとする。
【００３４】
ノズル列Ｎａ、Ｎｂでは、それぞれ複数のノズルＮが、それぞれＹ方向に沿ってピッチＰ１で配列する。また、ノズル列Ｎａ、Ｎｂ同士は、Ｙ方向にピッチＰ２だけ離間する。ノズル列Ｎａに属するノズルＮとノズル列Ｎｂに属するノズルＮとは、Ｙ方向に、ピッチＰ１の半分だけシフトした関係となっている。このようにノズルＮを、ノズル列Ｎａ、Ｎｂの２列で、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトして配置させることにより、Ｙ方向の解像度を、１列の場合と比較して実質的に倍に高めることができる。
【００３５】
図５は、アクチュエーター基板４０の構造を示す断面図である。詳細には図４におけるｇ−ｇ線で破断した場合の断面を示す図である。なお、図５は、当該アクチュエーター基板４０に実装される駆動ＩＣ５０についても図示されている。
また、図６は、アクチュエーター基板４０に駆動ＩＣ５０が実装された状態を示す図である。
【００３６】
まず、図５に示されるように、アクチュエーター基板４０は、流路基板４２のうち、Ｚ方向の負側の面上に圧力室基板４４と振動板４６とが設けられる一方、Ｚ方向の正側の面上にノズル板４１が設置された構造体である。
アクチュエーター基板４０の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な略平板状の部材であり、例えば接着剤を利用して互いに固定される。また、流路基板４２および圧力室基板４４は、例えばシリコンの単結晶基板で形成される。
【００３７】
ノズルＮは、ノズル板４１に形成される。図４で概略説明したように、アクチュエーター基板４０において、ノズル列Ｎａに属するノズルに対応する構造と、ノズル列Ｎｂに属するノズルに対応する構造とは、Ｙ方向にピッチＰ１の半分だけシフトした関係にあるが、それ以外では、略対称に形成されるので、以下においてはノズル列Ｎａに着目してアクチュエーター基板４０の構造を説明することにする。
【００３８】
流路基板４２は、インクの流路を形成する平板材であり、開口部４２２と供給流路４２４と連通流路４２６とが形成される。供給流路４２４および連通流路４２６は、ノズル毎に形成され、開口部４２２は、複数のノズルにわたって連続するように形成されるとともに、対応する色のインクが供給される構造となっている。この開口部４２２は、液体貯留室Ｓｒとして機能し、当該液体貯留室Ｓｒの底面は、例えばノズル板４１によって構成される。具体的には、流路基板４２における開口部４２２と各供給流路４２４と連通流路４２６とを閉塞するように流路基板４２の底面に固定される。
【００３９】
圧力室基板４４のうち流路基板４２とは反対側の表面に振動板４６が設置される。振動板４６は、弾性的に振動可能な平板状の部材であり、例えば酸化シリコン等の弾性材料で形成された弾性膜と、酸化ジルコニウム等の絶縁材料で形成された絶縁膜との積層で構成される。振動板４６と流路基板４２とは、圧力室基板４４の各開口部４２２の内側で互い間隔をあけて対向する。各開口部４２２の内側で流路基板４２と振動板４６とに挟まれた空間は、インクに圧力を付与するキャビティ４４２として機能する。各キャビティ４４２は、流路基板４２の連通流路４２６を介してノズルＮに連通する。
振動板４６のうち圧力室基板４４とは反対側の表面には、ノズルＮ（キャビティ４４２）毎に圧電素子Ｐztが形成される。
【００４０】
圧電素子Ｐztは、振動板４６の面上に形成され、複数の圧電素子Ｐztにわたって共通の駆動電極７２と、当該駆動電極７２ａの面上に形成された圧電体７４と、当該圧電体７４の面上に圧電素子Ｐzt毎に形成された個別の駆動電極７６ａとを包含する。このような構成において、駆動電極７２、７６ａによって圧電体７４を挟んで対向する領域が圧電素子Ｐztとして機能する。
なお、ノズル列Ｎｂに対応する圧電素子Ｐztも同様に、駆動電極７２と、圧電体７４と、駆動電極７６ｂとを包含する。ここでは、ノズル列Ｎａ、Ｎｂに属する圧電素子Ｐztを電気的に区別するために、ノズル列Ｎａに属する圧電素子Ｐztの駆動電極の符号を７６ａとし、ノズル列Ｎｂに属する圧電素子Ｐztの駆動電極の符号を７６ｂとしている。
【００４１】
圧電体７４は、例えば加熱処理（焼成）を含む工程で形成される。具体的には、駆動電極７２が形成された振動板４６の表面に塗布された圧電材料を、焼成炉内での加熱処理により焼成してから圧電素子Ｐzt毎に成形（例えばプラズマを利用したミーリング）することで圧電体７４が形成される。
【００４２】
なお、この例では、圧電体７４に対し、駆動電極７２を下層とし、個別の駆動電極７６ａ、７６ｂを上層としたが、逆に駆動電極７２を上層とし、駆動電極７６ａ、７６ｂを下層とする構成としても良い。
【００４３】
上述したように、圧電素子Ｐztの一端である駆動電極７６ａ、７６ｂには、吐出すべきインク量に応じた駆動信号の電圧Ｖoutが印加される一方、圧電素子Ｐztの他端である駆動電極７２には、時間的に一定の電圧ＶＢＳの保持信号が印加される。圧電素子Ｐztは、駆動電極７６ａ、７６ｂに印加される駆動信号の電圧Ｖoutに応じて上または下方向に変位する。
詳細には、駆動電極７６ａ、７６ｂを介して印加される駆動信号の電圧Ｖoutが低くなると、圧電素子Ｐztにおける中央部分が両端部分に対して上方向に撓む一方、当該電圧Ｖoutが高くなると、下方向に撓む構成となっている。
上方向に撓めば、キャビティ４４２の内部容積が拡大（圧力が減少）するので、インクが液体貯留室Ｓｒから引き込まれる一方、下方向に撓めば、圧力室Ｓｃの内部容積が縮小（圧力が増加）するので、縮小の程度によっては、インク滴がノズルＮから吐出される。このように、圧電素子Ｐztに適切な駆動信号が印加されると、当該圧電素子Ｐztの変位によって、インクがノズルＮから吐出される構成となっている。
【００４４】
さて、このような構造の圧電素子Ｐztにおける駆動電極７２、７６ａ、７６ｂの配置について、再び図４を参照して説明する。なお、この図では、圧電体７４については図示省略している。
この図に示されるように、駆動電極７２は、平面視でＹ方向に長手の矩形形状にパターニングされている。駆動電極７２の上には、図では省略されている圧電体７４を介して、駆動電極７６ａが、ノズル列ＮａのノズルＮに個別に対応して形成されている。駆動電極７６ａの一部は、平面視したときにＸ方向の正側（右側）に駆動電極７２から張り出している。同様に、駆動電極７６ｂの一部は、Ｘ方向の負側（左側）に駆動電極７２から張り出している。
【００４５】
なお、駆動電極７６ａ、７６ｂのうち、駆動電極７２から張り出した領域において黒丸印で示される地点が、駆動ＩＣ５０におけるバンプ５４ａ、５４ｂとの接続点となる。一方、駆動電極７２では、ノズル列Ｎａ、Ｎｂの間でＹ方向に沿って一列に沿って設けられた複数の黒丸印で示される地点が、駆動ＩＣ５０におけるバンプ５４ｃとの接続点となる。
【００４６】
図７は、駆動ＩＣ５０の実装面を示す平面図である。
この図において、Ｘ方向の正側（左側）端部において縁端に沿った領域５６０ａには、バンプ５４ａが、Ｙ方向に沿って一列に駆動電極７６ａに一対一に対応して設けられる。同様に、Ｘ方向の負側（右側）端部における縁端に沿った領域５６０ｂには、バンプ５４ｂが、Ｙ方向に沿って一列に駆動電極７６ｂに一対一に対応して設けられる。
駆動ＩＣ５０の実装面には、配線パターン５５０が、駆動ＩＣ５０のほぼ中心にあってＹ方向に長手の矩形形状にパターニングされている。
また、実装面を平面視したときに、領域５６０ａと配線パターン５５０との間には、両者から隔絶した領域５７０ａがＹ方向に沿った長手の形状で設けられ、同様に、領域５６０ｂと配線パターン５５０との間には、両者から隔絶した領域５７０ｂがＹ方向に沿った長手の形状で設けられる。
このため、駆動ＩＣ５０の実装面を平面視したときに、配線パターン５５０は、領域５６０ａと、５６０ｂ、５７０ａ、５７０ｂとのいずれにも交差（対向）しない。
なお、領域５７０ａ、５７０ｂは、図では分離されているが、例えばＹ方向の正側（下側）の縁端部を介して繋がっていても良い。
【００４７】
駆動ＩＣ５０において、Ｙ方向の負側（上側）の端部には、フレキシブルケーブル１９０（図１参照）から分岐した配線２００が接続されて、メイン基板１００からの制御信号Ｃtrや、駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂ、電圧ＶＢＳの保持信号の供給を受ける構成となっている。詳細には、図において配線２００のうち、左側の（１）の配線群および右側の（２）の配線群では、高電圧の駆動信号ＣＯＭ−Ａ、ＣＯＭ−Ｂや、その高電圧電源などの高電圧信号が供給され、電圧ＶＢＳの保持信号については、例えば低電圧信号として（１）の配線群からそれぞれ供給される構成となっている。
このように、配線２００は、高電圧信号と低電圧信号とを分離して駆動ＩＣ５０に供給するので、互いの干渉を抑えることができる。
なお、電圧ＶＢＳの保持信号については、高電圧信号として（１）の配線群および（３）の配線群から供給されて、中央に集配される構成としても良いし、領域５７０ａ、５７０ｂで生成する構成としても良い。
【００４８】
駆動ＩＣ５０の実装面（図７参照）が、アクチュエーター基板４０の電極形成面（図４参照）に、図６に示されるように実装（フェイスダウンボンディング）される。これにより、駆動ＩＣ５０の実装面に設けられたバンプ５４ａが駆動電極７６ａに、バンプ５４ｂが駆動電極７６ｂに、バンプ５４ｃが駆動電極７２に、それぞれ接続される。
したがって、駆動電極７２は、バンプ５４ｃを介して配線パターン５５０と並列接続されるので、ヘッドユニット３において、電圧ＶＢＳを印加する経路が低抵抗化される。この低抵抗化によって、電圧ＶＢＳの経路に比較的大電流が流れても、電圧ＶＢＳの安定化が図られるので、インクの吐出精度が高められて、高品質の印刷が可能となる。なお、駆動ＩＣ５０がアクチュエーター基板４０に実装後、接続部分の周囲を封止材で封止されて、圧電素子Ｐzt（圧電体７４）の劣化が防止される。
【００４９】
図８は、駆動ＩＣ５０の構造を示す要部断面図であり、詳細には、図７におけるｈ−ｈ線で破断した場合の断面を示す図である。なお、この説明において、上とは半導体プロセスにおいて時間的に後に形成される方向であって、重力方向の反対方向とは無関係である。
この図に示されるように、駆動ＩＣ５０にあっては、Ｓｉ基板５１に、酸化膜５８１がＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）法によって局所的に形成されて、素子分離領域を構成している。酸化膜５８１が形成されなかった部分では、当該酸化膜５８１をマスクとしたイオンの打ち込み（ドーパントの注入）により、ドープ領域５６３、５６５が形成される。なお、ドープ領域５６３、５６５は、Ｐ型またはＮ型であるが、図では、どちらかであるか特定していない。
【００５０】
また、これらの酸化膜５８１、ドープ領域５６３、５６５を覆うように層間絶縁膜５８３が形成されている。
そして、領域５６０ａでは、ノズル列Ｎａに対応する選択部５２０の構成素子が形成され、領域５６０ｂでは、ノズル列Ｎｂに対応する選択部５２０の構成素子が形成される。すなわち、領域５６０ａは、ノズル列Ｎａに対応し、かつ、高電圧仕様のトランジスターが形成される第１ブロックとなり、領域５７０ａは、ノズル列Ｎｂに対応し、かつ、高電圧仕様のトランジスターが形成される第２ブロックとなる。
一方、領域５７０ａ、５７０ｂでは、選択制御部５１０の構成素子（トランジスター）が形成される。
【００５１】
なお、層間絶縁膜５８３は、実際には多層膜であって、これらの多層膜の間にそれぞれ配線層が形成される。また、図において、領域５６０ａ、５６０ｂでは、ドープ領域５６３のみが示され、領域５７０ａ、５７０ｂでは、ドープ領域５６５のみが示されているが、Ｐ型、Ｎ型の両ドープ領域も形成される場合もある。
【００５２】
一方、配線パターン５５０は、領域５７０ａ、５７０ｂの間にあって、ドープ領域でないノンドープ領域５７５の上に設けられる。詳細には、配線パターン５５０は、Ｓｉ基板５１においてイオンが打ち込まれていない（または、実際には、微量のイオンが打ち込まれているが、打ち込まれていない状態と同視てきる）ノンドープ領域に対し、酸化膜５８１および層間絶縁膜５８３を介して、銅やアルミなどの金属層をパターニングすることで形成される。
配線パターン５５０は、アクチュエーター基板４０におけるノズル列Ｎａ、Ｎｂの圧電素子Ｐztの他端に電圧ＶＢＳの保持信号を共通に印加するので、当該配線パターン５５０が第３ブロックとなる。なお、電圧ＶＢＳが領域５７０ａ、５７０ｂで生成される場合には、配線パターン５５０に領域５７０ａ、５７０ｂを加えた領域が第３ブロックとなる。
また、配線パターン５５０は、図では１層のみとなっているが、配線層の複数を接続した構成が好ましい。
【００５３】
上述したように、ヘッドユニット３では、駆動電極７２と配線パターン５５０との並列接続によって電圧ＶＢＳの経路は低抵抗化されるが、当該経路に比較的大電流が流れることには変わりはない。このため、当該経路に流れる大電流に起因するノイズによって、駆動ＩＣ５０が誤動作してしまうことが懸念される。
これに対し、本実施形態では、配線パターン５５０付近は、トランジスターなどの能動素子が形成されないノンドープ領域５７５であり、駆動ＩＣ５０の実装面を平面視したときに、配線パターン５５０が、領域５６０ａ、５６０ｂ、５７０ａ、５７０ｂとのいずれにも交差しないので、このようなノイズに起因する誤動作の可能性を小さくすることができる。
【００５４】
ところで、図４に示したアクチュエーター基板４０において、駆動電極７６ａにおけるバンプ５４ａとの接続点を左側に、駆動電極７６ｂにおけるバンプ５４ｂとの接続点を右側に、それぞれ中央側に寄せて配置させる構成も考えられるが、このような構成では、バンプ５４ａ、５４ｂが密集することになり、アクチュエーター基板４０と駆動ＩＣ５０との接続が困難になることが想定される。
これに対して、本実施形態では、アクチュエーター基板４０において、駆動電極７６ａにおけるバンプ５４ａとの接続点を右側に、駆動電極７６ｂにおけるバンプ５４ｂとの接続点を左側に、それぞれ左右の縁端側に配置させているので、バンプ５４ａ、５４ｂが分散することになり、バンプ５４ａ（５４ｂ）の間隔がピッチＰ１に緩和される。このため、アクチュエーター基板４０と駆動ＩＣ５０との接続が容易にすることができるのである。
【００５５】
図７に示した実装面については、次のように言い換えることができる。すなわち、図８を参照しても判るように、低耐圧仕様のトランジスター等が形成される領域５７０ａは、高耐圧仕様のトランジスター等が形成される領域５６０ａとは緩衝領域５６５ａで隔てられる一方、領域５７０ｂは、領域５６０ｂとは緩衝領域５６５ｂで隔てられている。なお、ここでいう緩衝領域とは、ノンドープ領域である。
【００５６】
図９は、第２実施形態に係る印刷装置１に適用される駆動ＩＣ５０の実装面を示す平面図である。また、図１０は、当該駆動ＩＣ５０の構造を示す要部断面図であって、図９におけるｋ−ｋ線で破断した場合の断面を示す図である。
これらの図に示されるように、配線パターン５５２（ガード配線部）が、配線パターン５５０を囲むように、かつ、当該配線パターン５５０とは電気的に絶縁した状態で設けられている。配線パターン５５２は、ノンドープ領域５７５に形成されて、領域５７０ａ、５７０ｂからそれぞれ隔絶している。なお、配線パターン５５２は、例えばグランドに接地される。
【００５７】
このような構成によれば、配線パターン５５０は、グランド電位の配線パターン５５２に囲まれるので、当該配線パターン５５０の電圧ＶＢＳの変動が領域５７０ａ、５７０ｂに形成された回路に及ぼす影響を小さくすることができる。
【００５８】
実施形態では、メイン基板１００からの電圧ＶＢＳの保持信号を、駆動ＩＣ５０を経由させてアクチュエーター基板４０に印加する構成としたが、アクチュエーター基板４０に直接供給する構成としても良い。いずれの構成であっても、駆動電極７２と配線パターン５５０とは並列接続されるので、電圧ＶＢＳの経路が低抵抗されることに変わりはない。
【００５９】
また、実施形態では液体吐出装置を印刷装置として説明したが、液体を吐出して立体を造形する立体造形装置や、液体を吐出して布地を染める捺染装置などであっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１…印刷装置（液体吐出装置）、３…ヘッドユニット、５０…駆動ＩＣ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ…バンプ、４０…アクチュエーター基板（構造体）、４４２…キャビティ、１００…メイン基板、５５０…配線パターン、Ｐzt…圧電素子、Ｎ…ノズル。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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