特許 7461760 液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-27

(45)【発行日】2024-04-04

(54)【発明の名称】液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20240328BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20240328BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 611

B41J2/16 301

B41J2/14 301

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020041012

(22)【出願日】2020-03-10

(65)【公開番号】P2021142657

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003362

【氏名又は名称】弁理士法人ｉ．ＰＡＲＴＮＥＲＳ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仁田 昇

【審査官】牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１５０６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１１９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－１６４０６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－１０３６１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体をノズルから吐出させるときに駆動する複数の静電容量性のアクチュエーターを配置したアクチュエーター基板と、
前記複数のアクチュエーターに駆動電圧を与える駆動ＩＣを搭載し、前記アクチュエーター基板に接続するフレキシブル基板と、を備え、
前記アクチュエーター基板の端子部の前記アクチュエーターの各個別電極の導体幅をｗ１，導体間隔をｇ１、前記フレキシブル基板の端子部の前記駆動ＩＣの各出力配線の導体幅をｗ２，導体間隔をｇ２としたとき、
ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たしていることを特徴とする液体吐出装置。

【請求項2】

前記フレキシブル基板の端子部の単位長さ当たりの導体の本数は、前記アクチュエーター基板の端子部の単位長さあたりの導体の本数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

液体をノズルから吐出させるときに駆動する複数の静電容量性のアクチュエーターを配置したアクチュエーター基板と、
前記複数のアクチュエーターに駆動電圧を与える駆動ＩＣを搭載し、前記アクチュエーター基板に接続するフレキシブル基板と、を備え、
前記アクチュエーター基板の端子部の導体幅をｗ１，導体間隔をｇ１、前記フレキシブル基板の端子部の導体幅をｗ２，導体間隔をｇ２としたとき、
ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たしており、
前記アクチュエーター基板のいずれか１本の導体に対して前記フレキシブル基板の導体が複数接しているとき、この複数の導体の前記駆動ＩＣのドライバ出力は、いずれか一つを除いてハイインピーダンスに設定することを特徴とする液体吐出装置。

【請求項4】

液体をノズルから吐出させるときに駆動する複数の静電容量性のアクチュエーターを配置したアクチュエーター基板と、
前記複数のアクチュエーターに駆動電圧を与える駆動ＩＣを搭載し、前記アクチュエーター基板に接続するフレキシブル基板と、を備え、
前記アクチュエーター基板の端子部の導体幅をｗ１，導体間隔をｇ１、前記フレキシブル基板の端子部の導体幅をｗ２，導体間隔をｇ２としたとき、
ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たしており、
前記アクチュエーター基板のいずれか１本の導体に対して前記フレキシブル基板の導体が複数接しているとき、この複数の導体の前記駆動ＩＣのドライバ出力が同じ出力になるように設定することを特徴とする液体吐出装置。

【請求項5】

液体をノズルから吐出させるときに駆動する複数の静電容量性のアクチュエーターを配置したアクチュエーター基板の端子部と、前記複数のアクチュエーターに駆動電圧を与える駆動ＩＣを搭載したフレキシブル基板の端子部とを接続し、
前記駆動ＩＣを駆動して、前記フレキシブル基板の導体が、前記アクチュエーター基板の導体に対し一対一で接している、複数接している、又は接していないかを順に判定し、
複数の導体が接しているときには、この複数の導体の前記駆動ＩＣのドライバ出力を、いずれか一つを除いてハイインピーダンスに設定するか又は同じ出力になるように設定し、いずれにも接していないときにはドライバ出力をハイインピーダンスに設定し、
前記アクチュエーター基板の端子部の導体幅をｗ１，導体間隔をｇ１、前記フレキシブル基板の端子部の導体幅をｗ２，導体間隔をｇ２としたとき、
ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たしていることを特徴とする液体吐出装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液体吐出装置、及び液体吐出装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

所定量の液体を所定の位置に供給する液体吐出装置が知られている。液体吐出装置は、例えばインクジェットプリンタ、３Ｄプリンタ、分注装置などに搭載する。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体等の表面に画像等を印刷する。３Ｄプリンタは、造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、試料の液滴を吐出して複数の容器等へ所定量供給する。

【0003】

液体吐出装置は、ドットを形成するためのノズルとアクチュエーターを備えるチャネルを複数有している。液体吐出装置は、複数のチャネルの中から液体を吐出するチャネルを選択し、アクチュエーターに駆動電圧を与えて駆動させる。複数のアクチュエーターは、アクチュエーター基板に配置する。アクチュエーターを駆動させる駆動ＩＣは、アクチュエーター基板と接続するフレキシブル基板に搭載する。駆動ＩＣは、アクチュエーター基板及びフレキシブル基板に形成した個別電極を通じてアクチュエーターに駆動電圧を与える。個別電極は、各アクチュエーターに対応付けたファインピッチの配線である。

【0004】

フレキシブル基板の駆動ＩＣをアクチュエーター基板に実装するにあたり、これまでは駆動ＩＣ側の個別電極の端子ピッチとアクチュエーター基板側の個別電極の端子ピッチを一致させていた。しかしながら、ファインピッチ化が進むと、特に基板同士を接続する端子部において端子同士を合わせることが困難となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１４２０７５公報

【文献】特開２０１９－１４２０７６公報

【文献】特開２０１８－１０３６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、例えば個別電極などの導体のファインピッチ化に対応することのできる液体吐出装置及び液体吐出装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態の液体吐出装置は、アクチュエーター基板及びフレキシブル基板を備 える。アクチュエーター基板には、液体をノズルから吐出させるときに駆動する複数の静 電容量性のアクチュエーターを配置する。フレキシブル基板には、複数のアクチュエーターに駆動電圧を与える駆動ＩＣを搭載する。フレキシブル基板は、アクチュエーター基板 に接続する。アクチュエーター基板の端子部の前記アクチュエーターの各個別電極の導体幅をｗ１，導体間隔をｇ１、前記フレキシブル基板の端子部の前記駆動ＩＣの各出力配線の導体幅をｗ２，導体間隔をｇ２としたとき、ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たしている

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に従う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の全体構成図である。

【図2】上記インクジェットヘッドの斜視図である。

【図3】上記インクジェットヘッドの内部構成図である。

【図4】上記インクジェットヘッドのアクチュエーターの断面図である。

【図5】上記インクジェットプリンタの制御系のブロック構成図である。

【図6】上記アクチュエーターに与える駆動波形の説明図である。

【図7】アクチュエーター基板、フレキシブルプリント配線板及び中継基板を接続した図である。

【図8】アクチュエーター基板、フレキシブルプリント配線板及び中継基板を展開した図である。

【図9】アクチュエーター基板、フレキシブルプリント配線板及び中継基板の接続部分の断面図である。

【図10】アクチュエーター基板の個別電極とフレキシブルプリント配線板の出力配線の接続状態を示す説明図である。

【図11】各アクチュエーターに駆動ドライバを割り当てる方法を示すフローチャートである。

【図12】各アクチュエーターに駆動ドライバを割り当てた回路図である。

【図13】上記フローチャートの機能を実行するブロック構成図である。

【図14】各アクチュエーターに駆動ドライバを割り当てる他の方法を示すフローチャートである。

【図15】アクチュエーター基板の個別電極とフレキシブルプリント配線板の出力配線の接続状態を示す説明図である。

【図16】各アクチュエーターに駆動ドライバを割り当てた回路図である。

【図17】アクチュエーター基板の個別電極とフレキシブルプリント配線板の出力配線の接続状態を示す説明図である。

【図18】各アクチュエーターに駆動ドライバを割り当てた回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に従う液体吐出装置及び液体吐出装置の製造方法について、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。

【0010】

実施形態の液体吐出装置１を搭載した画像形成装置の一例として、記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１０を説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の概略構成を示す。インクジェットプリンタ１０の筐体１１の内部に、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１２、シートＳの上流搬送路１３、カセット１２内から取り出したシートＳを搬送する搬送ベルト１４、搬送ベルト１４上のシートＳに向けてインクの液滴を吐出するインクジェットヘッド１００～１０３、シートＳの下流搬送路１５、排出トレイ１６、及び制御基板１７を配置する。ユーザーインターフェイスである操作部１８は、筐体１１の上部側に配置する。

【0011】

シートＳに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ２００で生成する。コンピュータ２００で生成した画像データは、ケーブル２０１、コネクタ２０２，２０３を通してインクジェットプリンタ１０の制御基板１７に送る。

【0012】

ピックアップローラ２０４は、カセット１２からシートＳを一枚ずつ上流搬送路１３へ供給する。上流搬送路１３は、送りローラ対１３１、１３２と、シート案内板１３３、１３４で構成する。シートＳは、上流搬送路１３を経由して、搬送ベルト１４の上面に送る。図中の矢印１０４は、カセット１２から搬送ベルト１４へのシートＳの搬送経路を示す。

【0013】

搬送ベルト１４は、表面に多数の貫通孔を形成した網状の無端ベルトである。駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２，１４３の３本のローラは、搬送ベルト１４を回転自在に支持する。モータ２０５は、駆動ローラ１４１を回転することによって搬送ベルト１４を回転させる。モータ２０５は、駆動装置の一例である。図中１０５は、搬送ベルト１４の回転方向を示す。搬送ベルト１４の裏面側に、負圧容器２０６を配置する。負圧容器２０６は、減圧用のファン２０７と連結する。ファン２０７は、形成する気流によって負圧容器２０６内を負圧にし、搬送ベルト１４の上面にシートＳを吸着保持させる。図中１０６は、気流の流れを示す。

【0014】

インクジェットヘッド１００～１０３は、搬送ベルト１４上に吸着保持したシートＳに対して、例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置する。インクジェットヘッド１００～１０３は、シートＳに向けてインクの液滴を夫々吐出する。インクジェットヘッド１００～１０３は、下方をシートＳが通過する際に画像を印刷する。各インクジェットヘッド１００～１０３は、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造である。インクの色は、例えば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックである。

【0015】

各インクジェットヘッド１００～１０３は、インク流路３１１～３１４を介してインクタンク３１５～３１８及びインク供給圧力調整装置３２１～３２４と夫々連結する。画像形成時、各インクタンク３１５～３１８のインクは、インク供給圧力調整装置３２１～３２４によって各インクジェットヘッド１００～１０３に供給する。

【0016】

画像形成後、搬送ベルト１４から下流搬送路１５へシートＳを送る。下流搬送路１５は、送りローラ対１５１，１５２，１５３，１５４と、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１５５，１５６で構成する。シートＳは、下流搬送路１５を経由し、排出口１５７から排出トレイ１６へ送る。図中矢印１０７は、シートＳの搬送経路を示す。

【0017】

続いて、インクジェットヘッド１００～１０３の構成について説明する。以下は、図２～図４を参照しながら、インクジェットヘッド１００について説明しているが、インクジェットヘッド１０１～１０３もインクジェットヘッド１００と同じ構造である。

【0018】

図２～図４に示すように、インクジェットヘッド１００は、液体吐出部の一例であるノズルヘッド部２、フィルムキャリアパッケージの一例であるフレキシブルプリント配線板３、中継基板４を備えている。フレキシブル基板である。さらに、ノズルヘッド部２は、ノズルプレート２１、複数のアクチュエーター８を形成するアクチュエーター基板２２、共通インク室２６を形成する枠部材２３、共通インク室２６にインクを供給するインク供給部２４を備えている。

【0019】

ノズルプレート２１は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成した矩形状のプレートである。インクを吐出するノズル２５は、ノズルプレート２１の表面に複数形成する。ノズルプレート２１のノズル密度は、例えば１５０～１２００ｄｐｉの範囲内に設定する。アクチュエーター基板２２は、例えば絶縁性のセラミックスで形成した矩形状の基板である。

【0020】

枠部材２３は、アクチュエーター基板２２の下方部分の周囲を囲う。枠部材２３の下方面の開口は、ノズルプレート２１によって封止する。枠部材２３、アクチュエーター基板２２及びノズルプレート２１によって区画された空間は、共通インク室２６（２６１，２６２）を形成する。共通インク室２６は、アクチュエーター基板２２を挟んで２つの共通インク室２６１，２６２を有する。一方の共通インク室２６１は、インク供給口２７と連通しており、後述する複数の圧力室５にインクを供給するインク供給路となる。インク供給口２７は、インク供給管２８を介して、図１のインク供給圧力調整装置３２１に接続する。他方の共通インク室２６２は、図示は省略するが、インク供給口２７と同様の開口部であるインク排出口と連通しており、後述する複数の圧力室５からのインクを排出するインク排出路となる。インク排出口は、インクを循環供給するために、インク排出管２９を介してインク供給圧力調整装置３２１に接続する。

【0021】

特に図３と図４に示すように、ノズル２５と共にインクの吐出チャネルを構成する圧力室５、及び、ダミーチャネルを構成する空気室５１は、共通インク室２６（２６１，２６２）内に位置するアクチュエーター基板２２の表面に複数形成する。圧力室５と空気室５１は、側壁となる圧電部材６（６１，６２）で仕切っている。圧力室５及び空気室５１は、アクチュエーター基板２２の表面に積層した２枚の圧電部材６１，６２を、基板の幅方向に矩形状に切欠いた溝によって形成する。２枚の圧電部材６１，６２は、分極方向が相反する方向（一例として対向方向）に積層する。各圧力室５は、各ノズル２５と１対１で連通している。空気室５１は、圧力室５の両側に位置するように配列する。

【0022】

さらに、アクチュエーター基板２２の両側面に、空気室５１の短辺側の側壁を形成する２枚のカバープレート６７を夫々設ける。空気室５１は、カバープレート６７によって共通インク室２６（２６１，２６２）とは遮断している。カバープレート６７は、例えば厚さ５０μｍ程度のジルコニア板で形成する。カバープレート６７には、圧力室５と左右の共通インク室２６１，２６２とが連通するように、圧力室５の形状に対応する溝状の開口６８を形成する。共通インク室２６１側のカバープレート６７の開口６８はインク供給口であり、共通インク室２６２側のカバープレート６７の開口６８はインク排出口であり、インクを圧力室５に供給・排出する。

【0023】

圧力室５の上面及び両側面に一体的に電極６３を形成する。空気室５１の側面には、電気的に切り離した電極６４を夫々形成する。圧力室５の電極６３及び空気室５１の電極６４は、配線電極としての共通電極６５及び個別電極６６に夫々接続する。すなわち、圧力室５の電極６３と共通電極６５の接続点がアクチュエーター８の一方の端子であり、空気室５１の電極６４と個別電極６６の接続点がアクチュエーター８の他方の端子である。電極６３，６４、共通電極６５及び個別電極６６は、例えばニッケル薄膜で形成する。アクチュエーター基板２２上の共通電極６５と個別電極６６は、例えば絶縁層（不図示）によって絶縁する。共通電極６５は例えば接地する。個別電極６６は、各チャネルのアクチュエーター８に駆動電圧を与える。この構成により、圧電部材６（６１，６２）の分極軸と交差（望ましくは、直交）する方向に電界が印加され、圧力室５の両サイドの圧電部材６（６１，６２）をシェアモード変形させることにより、圧力室５内を加圧してノズル２５からインクを吐出する。すなわち、シェアモード型の静電容量性アクチュエーター８である。

【0024】

説明を図２に戻すと、圧力室５からの共通電極６５及び空気室５１からの個別電極６６は、フレキシブルプリント配線板３に電気的に接続し、フレキシブルプリント配線板３は中継基板４に電気的に接続する。フレキシブルプリント配線板３には、駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）３１を搭載している（以下、駆動ＩＣと称す）。駆動ＩＣ３１は、インクジェットプリンタ１０の制御基板１７からのプリントデータを一時的に格納し、所定のタイミングでインクを吐出するように駆動電圧をアクチュエーター８に与える。

【0025】

図５は、インクジェットプリンタ１０の制御系のブロック構成図である。制御部としての制御基板１７は、ＣＰＵ１７０、ＲＯＭ１７１、ＲＡＭ１７２、入出力ポートであるＩ／Ｏポート１７３、画像メモリ１７４を搭載している。ＣＰＵ１７０は、Ｉ／Ｏポート１７３を通して、モータ２０５、インク供給圧力調整装置３２１～３２４、操作部１８、及び各種センサーを制御する。外部接続機器であるコンピュータ２００からの画像データは、Ｉ／Ｏポート１７３を通じて制御基板１７へ送信し、画像メモリ１７４に格納する。ＣＰＵ１７０は、画像メモリ１７４に格納した画像データを描画順に駆動回路７に送信する。駆動回路７は、フレキシブルプリント配線板３、駆動ＩＣ３１及び中継基板４により構成する。

【0026】

駆動回路７は、チャネルデータ供給部であるプリントデータバッファ７１、デコーダ７２、駆動ドライバ７３を備えている。プリントデータバッファ７１は、画像データをチャネル毎に時系列に格納する。デコーダ７２は、チャネル毎にプリントデータバッファ７１に格納した画像データに基づいて、駆動ドライバ７３を制御する。駆動ドライバ７３は、デコーダ７２の制御に基づき、各チャネルのアクチュエーター８に駆動波形を与える。

【0027】

続いて図６を参照し、アクチュエーター８に与える駆動波形について説明する。図６は、駆動波形の一例として、１回の駆動周期でインクを４回ドロップしてドットを形成するマルチドロップの駆動波形を示している。この駆動波形は、いわゆる引き打ちの駆動波形である。勿論、駆動波形は、インクを１回以上ドロップできれば、４回ドロップする波形に限らない。また、引き打ちに限らず、押し打ち又は押し引き打ちであってもよい。

【0028】

駆動波形は、静電容量性のアクチュエーター８に時刻ｔ１までバイアス電圧Ｖ１を印加する。そして、インクの吐出動作を開始する時刻ｔ１から時刻ｔ２まで電圧Ｖ０（＝０Ｖ）にした後、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで電圧Ｖ２を印加して１回目のインクのドロップを行う。さらに、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで電圧Ｖ０（＝０Ｖ）にした後、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで電圧Ｖ２を印加して２回目のインクのドロップを行う。さらに、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで電圧Ｖ０（＝０Ｖ）にした後、時刻ｔ６から時刻ｔ７まで電圧Ｖ２を印加して３回目のインクのドロップを行う。さらに、時刻ｔ７から時刻ｔ８まで電圧Ｖ０（＝０Ｖ）にした後、時刻ｔ８から時刻ｔ９まで電圧Ｖ２を印加して４回目のインクのドロップを行う。ドロップ終了後の時刻ｔ９でバイアス電圧を与えて圧力室５内の残留振動を減衰させる。

【0029】

吐出時に与える電圧は、バイアス電圧よりも小さい電圧であり、例えば圧力室５内のインクの圧力振動の減衰率に基づいて電圧値を決定する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間、時刻ｔ７から時刻ｔ８、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの時間は、夫々、例えばインクの特性とヘッド内構造によって決まる固有の圧力振動の振動周期λの半周期に設定する。固有の振動周期λの半周期は、ＡＬ（Acoustic Length）とも称される。例えば振動周期λが４μｓのとき、半周期は２μｓである。

【0030】

図７～図９は、アクチュエーター基板２２、フレキシブルプリント配線板３、駆動ＩＣ３１及び中継基板４の配線を示す。図７は、各基板を接続した状態を示す。図８は。各基板を接続する前の状態を示す。図９は、部分断面図である。アクチュエーター８については、作図の便宜上、個々の図示を省略している。アクチュエーター基板２２とフレキシブルプリント配線板３は、互いの端子部２０，３０同士を接続する。フレキシブルプリント配線板３と中継基板４は、互いの端子部３２，４０同士を接続する。

【0031】

既述のように、アクチュエーター８の一方の端子は、共通電極６５に接続する。アクチュエーター８の他方の端子は、個別電極６６に接続する。共通電極６５と各アクチュエーター８から引き出した個別電極６６は、フレキシブルプリント配線板３を接続する端子部２０にまで形成する。アクチュエーター基板２２の端子部２０には、左右両サイドに共通電極６５が位置し、その内側領域に等間隔で並んだ個別電極６６が位置している。個別電極６６の本数は、アクチュエーター８の数と一致する。アクチュエーター８の数は、例えば１３１２個である。端子部２０に位置する個別電極６６は、アクチュエーター基板２２の端子部２０の導体の一例である。

【0032】

共通電極６５及び個別電極６６は、例えば、ニッケル、アルミ、金またはこれらの合金などでアクチュエーター基板２２の表面に薄膜状に形成する。厚みは、例えば０．４μｍである。絶縁性の確保のため、例えば端子部２０を除いた領域に絶縁層や絶縁部材などを設ける。アクチュエーター基板２２の端子部２０における、個別電極６５の電極幅と電極間隔は、夫々、例えば１０μｍ～３０μｍの範囲内から選択する。共通電極６５は、全てのアクチュエーター８に充放電電流を供給する必要があるため、電極幅を広くしている。共通電極６５の電極幅は、例えば０．８ｍｍである。

【0033】

フレキシブルプリント配線板３は、例えばポリイミドなどの合成樹脂フィルムを用いたフレキシブルな配線板である。並列に配置した２枚のフレキシブルプリント配線板３を、アクチュエーター基板２２に接続する。駆動ＩＣ３１は、すべてのアクチュエーター８を選択的に駆動させるために、フレキシブルプリント配線板３の夫々に搭載する。駆動ＩＣ３１は、例えばシリコン半導体基板上に形成したドライバチップである。駆動ＩＣ３１を搭載したフレキシブルプリント配線板３は、フィルムキャリアパッケージとも称するフレキシブル基板の一例である。

【0034】

フレキシブルプリント配線板３は、出力配線３３、入力配線３４、第１電源配線３５、第２電源配線３６、グランド配線３７、コモン通過配線３８を有する。駆動ＩＣ３１から引き出した出力配線３３は、アクチュエーター基板２２を接続する側の端子部３０にまで形成する。２枚のフレキシブルプリント配線板３の出力配線３３の総本数は、アクチュエーター基板２２の個別電極６６の本数よりも多くする。さらに、端子部３０における出力配線３３のピッチは、端子部２０における個別電極６６のピッチよりも小さくする。出力配線３３の本数は、一例として、個別電極６６の本数に、［出力配線３３のピッチ（μｍ）／個別電極６６のピッチ（μｍ）］を乗じた本数か又はそれ以上にする。出力配線３３を、これまでのように個別電極６６と同数にしない理由については、後で詳しく説明する。端子部３０に位置する出力配線３３は、フレキシブルプリント配線板３の端子部３０の導体の一例である。

【0035】

駆動ＩＣ３１から引き出した入力配線３４は、中継基板４を接続する側の端子部３２にまで形成する。駆動ＩＣ３１はシリアル通信によって制御できるので、入力配線３４の本数は、出力配線３３の数よりも少ない。２枚のフレキシブルプリント配線板３の入力配線３４の総本数は、例えば１００本（＝５０×２）である。

【0036】

コモン通過配線３８は、アクチュエーター基板２２と接続する側の端子部３０から、中継基板４を接続する側の端子部３２にまで形成する。コモン通過配線３８は、各フレキシブルプリント配線板３の左右端部に夫々形成する。左右に配置する２枚のフレキシブルプリント配線板３に、共通のフレキシブルプリント配線板３を使用できるからである。２本のコモン通過配線３８のうち外側に位置するコモン通過配線３８を、共通電極６５と接続する。コモン通過配線３８の配線幅は、例えば０．４ｍｍである。

【0037】

第１電源配線３５、第２電源配線３６及びグランド配線３７は、夫々駆動ＩＣ８に接続する。第１電源配線３５、第２電源配線３６及びグランド配線３７は、中継基板４を接続する側の端子部３２にまで夫々形成する。出力配線３３、入力配線３４、第１電源配線３５、第２電源配線３６、グランド配線３７、コモン通過配線３８は、例えば銅で薄膜状に形成する。厚みは、例えば８μｍである。出力配線３３の配線幅と配線間隔は、夫々、例えば１０μｍ～３０μｍの範囲内から選択する。入力配線３４の配線幅は、例えば０．１５ｍｍである。配線間隔は、例えば０．１５ｍｍである。第１電源配線３５、第２電源配線３６、グランド配線３７、コモン通過配線３８の配線幅は、夫々、例えば０．４ｍｍである。

【0038】

中継基板４は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂層と銅配線層を多重に積層した硬質のスルーホール基板である。フレキシブルプリント配線板３と接続する中継基板４の端子部４０には、出力配線４１、第１電源配線４２、第２電源配線４３及びグランド配線４４を夫々形成する。出力配線４１、第１電源配線４２及び第２電源配線４３は、フレキシブルプリント配線板３の入力配線３４、第１電源配線３５、第２電源配線３６と接続する。グランド配線４４は、フレキシブルプリント配線板３のグランド配線３７及びコモン通過配線３８と接続する。出力配線４１には、各アクチュエーターを選択的に駆動させる信号を与える。第１電源配線４２には、駆動電圧Ｖ１を与える。第２電源配線４３には、駆動電圧Ｖ２を与える。グランド配線４４は、例えばインクジェットプリンタ１０の制御基板１７でグランドに接地する。

【0039】

アクチュエーター基板２２の端子部２０とフレキシブルプリント配線板３の端子部３０は、図９に示すように、異方性導電フィルム（ＡＣＦ、Anisotropic Conductive Film）３９を介して接続する。すなわち、アクチュエーター基板２２の端子部２０とフレキシブルプリント配線板３の端子部３０とが互いに対向するようにし、その間にＡＣＦ３９を介在させて熱圧着させることにより、互いの端子同士を一括接続する。フレキシブルプリント配線板３と中継基板４の接続も同様である。

【0040】

続いて、駆動ＩＣ３１の駆動ドライバ７３を各アクチュエーター８に割り当てる方法について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。駆動ドライバ７３の割り当ては、例えばインクジェットヘッド１００を製造する工程に含める。既述のとおり、フレキシブルプリント配線板３の端子部３０における出力配線３３の本数は、アクチュエーター基板２２の端子部２０における個別電極６６の本数よりも多くする。さらに、出力配線３３のピッチを、個別電極６６のピッチよりも小さくする。すなわち、端子部２０の単位長さあたりに配列した出力配線３３の本数は、端子部３０の単位長さあたりに配列した個別電極６６の本数よりも多い。このとき、個別電極６６の電極幅をｗ１，電極間隔をｇ１とし、出力配線３３の配線幅をｗ２，配線間隔をｇ２としたとき、ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たすようにする。Ｃｍｉｎ（Conducting minimum）は、通電に必要な最小導体幅である。ｇｍｉｎ（Gap minimum）は、絶縁に必要な最小間隔である。ｃｍｉｎの好ましい一例は、１０μｍである。ｇｍｉｎの好ましい一例は、１０μｍである。ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ＞０であるとき、アクチュエーター８側の電極幅ｗ１にフィルム側の電極間隔ｇ２がすっぽり入るので、アクチュエーター８の任意の個別電極６６は少なくともいずれかの出力配線３３と接触しており、必ず駆動ＩＣ３１のいずれかの駆動回路で駆動可能である。ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ＞０であるとき、アクチュエーター８側の電極間隔ｇ１に出力配線３３の配線幅ｗ２がすっぽりと入るので、隣接するアクチュエーター８の個別電極６６同士が出力配線３３によってショートすることはない。この双方が成立するとき、ｗ１＋ｇ１＝ｗ２＋ｇ２＋ｃｍｉｎ＋ｇｍｉｎであるから、フレキシブルプリント配線板３側の導体ピッチはアクチュエーター基板２２側の導体ピッチよりも小さい。そのとき一般にはフレキシブルプリント配線板３側の導体数がアクチュエーター基板２２側の導体数よりも多い。

【0041】

上記関係を満たすと、端子部２０、３０同士を接合したとき、各個別電極６６は、必ずいずれかの出力配線３３と接する。従って、これまでのように個別電極６６と出力配線３３の本数及びピッチを一致させた場合に比べて、端子同士の位置合わせ容易となる。一方で、出力配線３３から見ると、１本の個別電極６６に対して一対一で接している、複数本接している、又はいずれにも接していない場合がある。図１０の例では、１番目の出力配線３３（＃１）は、１番目の個別電極６６（＃１）に一対一で接している。しかし、２番目と３番目の出力配線３３（＃２、＃３）は、２番目の個別電極６６（＃２）に接している。６番目と７番目、１０番目と１１番目の出力配線（＃６と＃７、＃１０と＃１１）も同様である。そこで、図１１に示すフローチャートに従って、各アクチュエーター８に対する駆動ＩＣ３１の駆動ドライバ７３の割り当てを行う。

【0042】

まず、対象とする駆動ＩＣ３１の駆動回路とアクチュエーター８を、夫々、１番目の駆動回路と１番目のアクチュエーター８に設定する（ステップＳ１，ｎ＝１，ｍ＝１）。そして、１番目の駆動回路を、１番目のアクチュエーター８を駆動する駆動回路に割り当てる（ステップＳ２）。次に、割り当てた１番目（＝ｎ）の駆動回路に例えば電圧Ｖ２を印加し（ステップＳ３）、アクチュエーター８への充電電流が流れるか否かを検出する（ステップＳ４）。充電電流が流れるかどうかを検出する方法として、例えば特許第3637246号による方法などが利用できる。図１０の接続状態の場合、１番目のアクチュエーター８の個別電極６６と１番目の駆動回路の出力配線３３は接しているので、充電電流が流れる（ステップＳ４、Ｙｅｓ）。この状態で２番目（＝ｎ＋１）の駆動回路をグランドＧｎｄに接続し（ステップＳ５）、ＤＣ電流が流れるか否かを検出する（ステップＳ６）。１番目の駆動回路の出力配線３３は、１番目の個別電極６６と一対一で接しており、２番目の駆動回路の出力配線３３とは電気的に繋がっていないので、ＤＣ電流は流れない（ステップＳ６、Ｎｏ）。従って、対象をｎ＝ｎ＋１、ｍ＝ｍ＋１にして次の駆動回路の割り当てに進む（ステップＳ８，ステップＳ９、Ｎｏ）。すなわち、２番目の駆動回路を、２番目のアクチュエーター８を駆動する駆動回路に割り当てる（ステップＳ２）。そして、２番目の駆動回路に例えば電圧Ｖ２を印加し（ステップＳ３）、アクチュエーター８への充電電流が流れるか否かを検出する（ステップＳ４）。２番目のアクチュエーター８の個別電極６６と２番目の駆動回路の出力配線３３は接しているので、充電電流が流れる（ステップＳ４、Ｙｅｓ）。この状態で３番目の駆動回路をグランドＧｎｄに接続し（ステップＳ５）、ＤＣ電流が流れるか否かを検出する（ステップＳ６）。２番目の駆動回路の出力配線３３は、３番目の駆動回路の出力配線３３に対して２番目の個別電極６６を介して電気的に繋がっているので、ＤＣ電流が流れる（ステップＳ６、Ｙｅｓ）。すなわち、２番目の駆動回路と３番目の駆動回路がショートしていることを検出できる。

【0043】

ＤＣ電気が流れた場合（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、３番目（＝ｎ＋１）の駆動回路は、例えばトランジスタをＯＦＦするなどして駆動ドライバ７３のドライバ出力をハイインピーダンスに設定（ＯＦＦ設定）してＯＦＦチャネルにすると共に、３番目（＝ｎ＋１）の駆動回路の割り当てをスキップする（ステップＳ７）。なお、図示は省略したが、個別電極６６と出力配線３３の幅やピッチによっては、個別電極６６のいずれにも接しない出力配線３３がある場合がある。この場合、充電電流は流れない（ステップＳ４、Ｎｏ）。このいずれの個別電極６６にも接しない出力配線３３は、例えばトランジスタをＯＦＦするなどして駆動ドライバ７３のドライバ出力をハイインピーダンスに設定（ＯＦＦ設定）してＯＦＦチャネルにする（ステップＳ１０）。そして全ての駆動回路についてアクチュエーター８の割り当てが完了すると（ステップＳ９，Ｙｅｓ）、処理を終了する。こうして駆動回路の割り当てを行った結果を図１０に併せて示す。さらに、対応する回路図を図１２に示す。図１２に示すように、アクチュエーター８のすべてに駆動ＩＣ３１の駆動ドライバ７３が接続する。但し、３番目、７番目及び１１番目の駆動ドライバ７３はＯＦＦ設定である。印刷時、駆動ドライバ７３は、例えばトランジスタ（不図示）のＯＮ－ＯＦＦにより、アクチュエーター８に対して駆動電圧Ｖ１及び駆動電圧Ｖ２の印加及びグランドＧｎｄの接続を行う。

【0044】

図１１に示すフローチャートの機能は、例えば図１３に示すブロック構成図の中の割当て制御部９とプリントデータ割当て部９１が実行するようにする。すなわち、割当て制御部９は、フローチャートの機能を実行するプログラムなどを例えばメモリ等に格納し、例えばＣＰＵがプログラムを読み出して割り当て全般の動作を制御する。プリントデータ割当て部９１は、ステップＳ２のｍ番目のアクチュエーター８を駆動する駆動回路をｎ番目駆動回路に割り当てる機能、ステップＳ７のｎ＋１番目の駆動回路をＯＦＦチャネルに設定する機能、ステップＳ１０のｎ番目の駆動回路をＯＦＦチャネルに設定する機能などを実行し、全てのチャネルの割り当て結果を例えばメモリ等に格納する。駆動信号生成部９２は、駆動信号を生成して駆動回路９３に与える。すなわち、ステップＳ３のｎ番目の駆動回路に電圧を印加する機能を実行する。プリントデータ割当て部９１、駆動信号生成部９２、及び駆動回路９３は、全てをフレキシブルプリント配線板３の駆動ＩＣ３１で構成してもよく、その一部の機能を中継基板４、インクジェットプリンタ１０の制御基板１５、或いは図示しない外部の制御機器や検査装置を用いて行ってもよい。

【0045】

図１１に示すフローチャートの変形例として、図１４に示すフローチャートに従って駆動ドライバ７３の割り当てを行うようにしてもよい。すなわち、図１１のフローチャートでは、ステップＳ７においてドライバ出力をハイインピーダンスに設定（ＯＦＦ設定）してＯＦＦチャネルに設定しているが、図１４に示すフローチャートでは、ＯＦＦチャネルにしないで、ｎ番目の駆動回路とｎ＋１番目の駆動回路の両方をｍ番目のアクチュエーターに割り当てる。図１５は、個別電極６６と出力配線３３の接続状態と、図１４に示すフローチャートに従って駆動ドライバ７３の割り当てを行った結果を併せて示す。さらに、対応する回路図を図１６に示す。

【0046】

図１５及び図１６に示すように、２番目のアクチュエーター８と接している２番目の駆動回路と３番目の駆動回路は、同一信号を出力するように設定する。すなわち、２つの駆動ドライバ７３のドライバ出力が同じ出力になるように設定する。６番目の駆動回路と７番目の駆動回路、１０番目の駆動回路と１１番目の駆動回路も同様である。さらに、図１７には、個別電極６６に対して出力配線３３が僅かに左に寄って接続した状態と、図１４に示すフローチャートに従って駆動ドライバ７３の割り当てを行った結果を併せて示す。さらに、対応する回路図を図１８に示す。図１７及び図１８の例では、２番目の駆動回路と３番目の駆動回路、６番目の駆動回路と７番目の駆動回路、１０番目の駆動回路と１１番目の駆動回路、１４番目の駆動回路と１５番目の駆動回路を、夫々、互いに同一信号を出力するように設定する。図１４に示すフローチャートを採用した場合、例えば図１７の２番目のアクチュエーター８を２番目の駆動回路と３番目の駆動回路の双方から駆動するので、２番目の駆動回路だけで駆動するよりも合計の接続面積が大きく、より安定に駆動できる。

【0047】

図１０、図１５及び図１７は接続状態の一例である。各図から分かるように、個別電極６６の電極幅をｗ１，電極間隔をｇ１とし、出力配線３３の配線幅をｗ２，配線間隔をｇ２としたとき、ｗ１－ｇ２＝ｃｍｉｎ（ｃｍｉｎ＞０）、ｇ１－ｗ２＝ｇｍｉｎ（ｇｍｉｎ＞０）の関係を満たすようにしたことにより、各個別電極６６は、必ずいずれかの出力配線３３と接する。そして、図１１及び図１４に示すフローチャートに従って駆動回路を割り当てることにより、各アクチュエーター８のすべてに駆動ＩＣ３１の駆動ドライバ７３が接続することができる。すなわち、以上説明した実施形態によれば、個別電極６６のファインピッチ化に対応することが可能となる。

【0048】

なお、インクジェットヘッド１００は、吐出チャネルとダミーチャネルを交互に配置したシアモード型のアクチュエーター８に限らない。例えばノズル５１とアクチュエーター８の両方をノズルプレート５の面上に複数配置した構成としてもよい。その他のドロップオンデマンド・ピエゾ方式のアクチュエーター８であってもよい。

【0049】

上述の実施形態では、インクジェットプリンタ１０のインクジェットヘッド１００を液体吐出装置の一例として説明したが、液体吐出装置は、３Ｄプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。

【0050】

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0051】

１ インクジェットプリンタ
１００～１０３ インクジェットヘッド
２ ノズルヘッド部
２５ ノズル
３ フレキシブルプリント配線板３
３１ 駆動ＩＣ
３３ 出力配線
４ 中継基板
６５ 共通電極
６６ 個別電極
７３ 駆動ドライバ
８ アクチュエーター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】