JP2011177930A - アクチュエータ装置及び記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】アクチュエータ装置の大型化を抑制する。
【解決手段】COF50は、圧電アクチュエータ32の上面と対向する接続領域50a、接続領域50aから紙送り方向の両側にそれぞれ延びた2つの引き出し領域50b、及び、接続領域50aから走査方向の両側に張り出した2つの張出領域50cとからなる。そして、圧電アクチュエータ32の個別電極に接続される複数の個別配線56は、接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出されている。一方、圧電アクチュエータ32の共通電極に接続される共通配線57、58は、個別配線56よりも幅が大きく、その一部が張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されている。また、張出領域50cは、接続領域50aとの境の近傍において上方に折り曲げられ、接続領域50aの上面に配置された保護部材60の上面に接合されている。
【選択図】図6
【解決手段】COF50は、圧電アクチュエータ32の上面と対向する接続領域50a、接続領域50aから紙送り方向の両側にそれぞれ延びた2つの引き出し領域50b、及び、接続領域50aから走査方向の両側に張り出した2つの張出領域50cとからなる。そして、圧電アクチュエータ32の個別電極に接続される複数の個別配線56は、接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出されている。一方、圧電アクチュエータ32の共通電極に接続される共通配線57、58は、個別配線56よりも幅が大きく、その一部が張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されている。また、張出領域50cは、接続領域50aとの境の近傍において上方に折り曲げられ、接続領域50aの上面に配置された保護部材60の上面に接合されている。
【選択図】図6
Description
本発明は、複数の駆動素子を有するアクチュエータ部と、アクチュエータ部に接続される配線基板とを有するアクチュエータ装置、及び、このようなアクチュエータ装置を備えた記録ヘッドに関する。
特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいては、複数の圧力室内のインクに圧力を付与することによってノズルからインクを吐出させる圧電アクチュエータの上面に、圧電アクチュエータの複数の電極に接続される複数の接点や配線が形成された配線部材(フレキシブルフラットケーブル)が接合されている。配線部材は、圧電アクチュエータと接続された領域(接続領域)と、接続領域からインクジェットヘッドが走査する方向(Y方向)に延びた、配線を引き出すための領域(引き出し領域)とを有している。
近年、インクジェットヘッドを用いたプリンタにおいては、印刷品質や印刷速度の向上のためなどの目的からノズル数が増加している。そして、この場合には、圧電アクチュエータの電極、及び、電極に接続される配線部材上の接点や配線の数も増加することとなる。その結果、配線部材において、全ての配線を上記接続部分から直接引き出し領域に引き出そうとすると、配線の引き回しが困難となる。
そこで、本発明の発明者は、配線の引き回しを容易にするために、配線部材に、上記接続領域から、引き出し領域の延在方向と直交する方向に張り出した領域(張出領域)を設け、一部の配線を、この張出領域を引き回して(張出領域を経由して)、上記引き出し領域に引き出すことを考えた。
しかしながら、この場合には、張出領域が接続領域から張り出すため、その分、圧電アクチュエータと配線部材とによって構成されるアクチュエータ装置が張出領域の張出方向に大型化してしまう。
ここで、インクジェットヘッドには、特許文献1とは異なり、引き出し領域が、接続領域から、インクジェットヘッドの走査方向と直交する方向に延びているものもあるが、このようなインクジェットヘッドの配線部材に上述したような張出領域を設けた場合には、張出領域が走査方向に張り出すこととなるため、インクジェットヘッドが走査方向に大型化して、その移動範囲が大きくなってしまう。そして、インクジェットヘッドの移動範囲が大きくなった分、インクジェットヘッドが搭載されるプリンタも大型化してしまう。
本発明の目的は、接点や配線の数が多い場合でも、装置を大型化させることなく配線を引き回すことが可能なアクチュエータ装置、及び、このようなアクチュエータ装置を備えた記録ヘッドを提供することである。
第1の発明に係るアクチュエータ装置は、複数の駆動素子を備えたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に接続される配線基板とを有するアクチュエータ装置であって、前記アクチュエータ部は、前記複数の駆動素子に接続される複数の素子側接点が配置された接続面を有し、前記配線基板は、前記複数の素子側接点にそれぞれ接続される複数の基板側接点が設けられ、前記アクチュエータ部の前記接続面を覆うように配置される接続領域と、前記接続領域から所定の第1方向に延び、前記複数の基板側接点に接続された配線を前記第1方向へ引き出すための引き出し領域と、前記接続領域から前記第1方向と交差する第2方向に張り出し、前記接続領域に設けられた複数の基板側接点から前記引き出し領域へ前記配線を引き回すための、張出領域とを有し、前記配線基板の前記接続領域の、前記アクチュエータ部と反対側の面には、少なくとも、前記複数の素子側接点のうち前記接続面における外周側に位置する素子側接点を覆う補強部材が配置され、前記配線基板の前記張出領域は、前記接続領域との境で折り曲げられて、前記補強部材の前記接続領域との接触面とは異なる面に接合されていることを特徴とする。
本発明によると、配線部材のアクチュエータ部と接続される接続領域からは、配線引き出し方向とは交差する方向に張出領域が延びている。そのため、接続領域の接点数が多くなっても、それら接点から全ての配線を引き出し領域へ直接引き出すのではなく、一部の配線を、接続領域の横に位置する張出領域を経由して引き出すことにより、配線の引き回しが容易になる。
さらに、張出領域を接続領域に対して折り曲げ、接続領域上に設置されている補強部材の表面に接合することで、アクチュエータ装置の大型化を抑制できる。
第2の発明に係るアクチュエータ装置は、第1の発明に係るアクチュエータ装置において、前記引き出し領域の前記第1方向と直交する方向の幅よりも、前記接続領域と前記張出領域とを合わせた領域の幅が大きいことを特徴とする。
本発明によると、接続領域の横に張出領域が存在するため、接続領域の多数の接点から、張出領域を介して、幅の狭い引き出し領域へ配線を引き出すことができる。
第3の発明に係るアクチュエータ装置は、第1又は第2の発明に係るアクチュエータ装置において、前記アクチュエータ部は、前記複数の駆動素子にそれぞれ対応した複数の個別電極と、前記複数の駆動素子に共通に接続される共通電極を有し、その接続面には、前記複数の素子側接点として、前記複数の個別電極にそれぞれ対応する複数の素子側個別接点と、前記共通電極に対応する素子側共通接点とが設けられ、一方、前記配線基板の前記接続領域には、前記複数の基板側接点として、前記複数の素子側個別接点にそれぞれ対応した複数の基板側個別接点と、前記素子側共通接点に対応した基板側共通接点が設けられ、前記基板側共通接点に接続される配線である共通配線は、前記基板側個別接点に接続される配線である個別配線よりも配線幅が広く、前記張出領域には、前記共通配線が配置されていることを特徴とする。
共通電極に給電する共通配線は、複数の駆動素子に共通に接続されるが故に、個別電極に給電する個別配線よりも、流れる電流量が大きく、個別配線と同じ配線を使用すると、電気抵抗大きくなってしまうために、個別配線よりも配線幅が広くなっている。複数の基板側接点が存在する接続領域は、複数の配線が配置されるため、配線幅の広い共通配線と配線幅の狭い個別電極とを混在させて配置することは困難である。そこで、本発明では、共通配線を、接続領域から張出領域を経由して引き出し領域まで引き出すことにより、配線の引き回しが容易になる。
これに加えて、共通配線の幅が広いということは、その分、断線に強いと言える。したがって、共通配線が張出領域に配置されることで、個別配線が配置される場合と比べて、張出領域が折り曲げられたときの断線が起こりにくくなる。
第4の発明に係るアクチュエータ装置は、第3の発明に係るアクチュエータ装置において、前記アクチュエータ部は、前記共通電極として、互いに異なる一定電位が付与される2種類の共通電極を有し、前記張出領域には、前記2種類の共通電極のうち、少なくとも高い電位が付与される共通電極の共通配線が配置されていることを特徴とする。
高い電位が常時付与される共通電極用の共通配線においては発熱量が大きくなるが、本発明によると、このような発熱量の大きい共通配線が張出領域に配置され、折り曲げられて補強部材に接合されているため、補強部材から共通配線で発生した熱を放熱することができる。
第5の発明に係るアクチュエータ装置は、第1〜第4のいずれかの発明に係るアクチュエータ装置において、前記補強部材が金属製であることを特徴とする。
本発明によると、金属材料は比較的弾性係数が大きいため、同じ断面形状でも、高い剛性を得られるため、補強効果を得るために補強部材が大型化してしまうことがなく、高い補強効果や剥離防止効果を得られる。また、金属材料は熱伝導率が高いため、配線部材の放熱効果も高くなる。
第6の発明に係る記録ヘッドは、複数の記録素子を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられて前記複数の記録素子をそれぞれ駆動する複数の駆動素子を有する請求項1〜5の何れかに記載のアクチュエータ装置を備え、所定の走査方向に往復移動しながら前記複数の記録素子による記録動作を行う記録ヘッドであって、前記配線部材の、前記張出領域の張出方向である前記第2方向が前記走査方向と平行であることを特徴とする。
張出領域の張出方向(第2方向)がヘッド走査方向と平行であると、その張出によってヘッドが走査方向に大型化することで、記録ヘッドの移動範囲が大きくなり、その結果、記録ヘッドが搭載されるプリンタなどが大型化してしまうが、本発明によると、張出領域を折り曲げて補強部材に接合することで、記録ヘッドの走査方向への大型化を抑制できる。
本発明によれば、一部の配線を、接続領域の横に位置する張出領域を経由して引き出すことにより、配線の引き回しが容易になる。
また、張出領域を接続領域に対して折り曲げ、接続領域上に設置されている補強部材の表面に接合することで、大型化を抑制できる。
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。図1に示すように、プリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、用紙搬送ローラ4などを備えている。
キャリッジ2は、ガイド軸5に沿って走査方向(図1の左右方向)に往復移動する。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2の下面に配置されており、その下面に形成された複数のノズル15からインクを吐出する。用紙搬送ローラ4は、記録用紙Pを紙送り方向(図1の手前方向)に搬送する。
そして、プリンタ1においては、用紙搬送ローラ4が紙送り方向に搬送する記録用紙Pに、インクジェットヘッド3が、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動しながらインクを吐出する(記録動作を行う)ことによって、記録用紙Pに印刷を行う。
次に、インクジェットヘッド3(記録ヘッド)について詳細に説明する。図2はインクジェットヘッド3の平面図である。図3(a)は図2の部分拡大図である。図3(b)〜(d)は、それぞれ、図3(a)における、後述する振動板40、圧電層41及び圧電層42の上面を示した図である。図4は、図3(a)のIV−IV線断面図である。図5は、図3(a)のV−V線断面図である。
なお、図面を分かりやすくするため、図2、図3においては、後述する流路ユニット31の圧力室10及びノズル15除くインク流路の図示を省略し、図2においては、圧電アクチュエータ32の共通電極43、44の図示を省略している。また、図3(a)においては、ともに点線で図示すべき共通電極43、44を、それぞれ二点鎖線及び一点鎖線で図示している。さらに、図3(b)〜(d)においては、それぞれ、後述する電極43〜45にハッチングを付している。また、図5においては、流路ユニット31の圧力室10よりも下の部分の図示を省略している。
図2〜図5に示すように、インクジェットヘッド3は、流路ユニット30(ヘッド本体)とアクチュエータ装置31とを備えている。流路ユニット30は、複数のプレート21〜27が互いに積層されることによって形成されており、その内部には、インク供給口9からインクが供給されるマニホールド流路11、及び、マニホールド流路11の出口からアパーチャ流路12を経て圧力室10に至り、さらに、圧力室10からディセンダ流路14を経てノズル15に至る複数の個別インク流路(複数の記録素子)を有するインク流路が形成されている。そして、後述するように、圧電アクチュエータ32により、圧力室10内のインクに圧力が付与されると、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。
複数の圧力室10は、走査方向(図2の左右方向)を長手方向とする略楕円の平面形状を有しており、紙送り方向(図2の上下方向)に沿って配列されて1つの圧力室列8を構成している。そして、このような圧力室列8が、走査方向に2列に配列されることによって1つの圧力室群7を構成している。さらに、このような圧力室群7が走査方向に沿って5つ配列されている。ここで、1つの圧力室群7に含まれる2列の圧力室列8を構成する圧力室10同士は、紙送り方向に関して互いにずれて配置されている。また、複数のノズル15も、複数の圧力室10と同様に配置されている。
そして、これら5つの圧力室群7のうち、図2の右側の2つを構成する圧力室10に対応するノズル15からはブラックのインクが吐出され、図2の左側の3つを構成する圧力室10に対応するノズル15からは、図3の右側に配列されているものから順に、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。なお、インク流路の他の部分の構成については、従来のものと同様であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
アクチュエータ装置31は、圧電アクチュエータ32(アクチュエータ部)とCOF(Chip On Film)50(配線基板)とを備えている。圧電アクチュエータ32は、振動板40、圧電層41、42、第1共通電極43、第2共通電極44及び複数の個別電極45を備えている。振動板40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10を覆うように、流路ユニット30の上面に配置されている。なお、次に説明する圧電層41、42とは異なり、振動板40の材料は圧電材料には限られない。
圧電層41、42は、振動板40と同様の圧電材料からなり、互いに積層されて振動板40の上面に配置されている。
第1共通電極43は、振動板40と圧電層41との間のうち、複数の圧力室10の略中央部を除いた部分に配置されている。また、第1共通電極43は、圧電層41、42に形成された図示しないスルーホールを介して、圧電層42の上面(接続面)の図2における左上端部及び右下端部にそれぞれ形成された2つの第1素子側共通接点46(素子側接点)に接続されている。そして、第1共通電極43は、第1素子側共通接点46、及び、後述するCOF50の第1共通配線57を介してドライバIC51に接続されており、ドライバIC51により常にグランド電位に保持されている。
第2共通電極44は、圧電層41と圧電層42との間に配置されている。第2共通電極44は、複数の対向部44a及び接続部44bを有している。複数の対向部44aは、走査方向(図3の左右方向)に延びており、紙送り方向(図3の上下方向)に関する圧力室10の略中央部と対向するように配置されている。
接続部44bは、隣接する圧力室群7の間において紙送り方向に延びており、その走査方向に関する両側に配置された複数の対向部44a同士を互いに接続させている。また、接続部44b同士は図示しない位置において互いに接続されているとともに、圧電層42に形成された図示しないスルーホールを介して、圧電層42の上面(接続面)の図2における左下端部及び右上端部にそれぞれ形成された2つの第2素子側共通接点47(素子側接点)に接続されている。そして、第2共通電極44は、第2素子側共通接点47、及び、後述するCOF50の第2共通配線58を介してドライバIC51に接続されており、ドライバIC51により、常にグランド電位よりも高い所定の駆動電位(例えば20V)に保持されている。
複数の個別電極45は、略矩形の平面形状を有しており、圧電層42の上面(接続面)に、複数の圧力室10に対応して、複数の圧力室10のほぼ全域と対向するように配置されている。これにより、複数の個別電極45は、その略中央部において第2共通電極44(対向部44a)と対向しているとともに、紙送り方向の両側に第2共通電極44の対向部44aよりも外側まで延びた部分において第1共通電極43と対向している。
また、各個別電極45は、走査方向に関するノズル15と反対側の端における一部分が、走査方向に圧力室10と対向しない部分まで延びており、この部分がCOF50に接続される素子側個別接点45a(素子側接点)となっている。素子側個別接点45aは、後述するように、COF50の個別配線56を介してドライバIC51に接続されており、ドライバIC51により、グランド電位及び上記駆動電位のいずれかが選択的に付与される。
そして、上記圧電層42及び電極43〜45が上述したように配置されることにより、圧電層42の圧力室10の略中央部と対向する部分(活性部R1)が個別電極45と対向部44aとに挟まれることとなり、活性部R1は、その厚み方向に分極されている。
さらに、圧電層42及び圧電層41の、紙送り方向に関する圧力室10の両端部と対向する部分(活性部R2)が、個別電極45と第1共通電極43とに挟まれることとなり、活性部R2は、活性部R1と同様に、その厚み方向に分極されている。
ここで、圧電アクチュエータ32の動作について説明する。圧電アクチュエータ32がインクを吐出させる動作を行う前の待機状態においては、前述したように、第1共通電極43及び第2共通電極44が、それぞれ、常にグランド電位及び上記駆動電位に保持されているとともに、個別電極45の電位が予めグランド電位に保持されている。この状態では、個別電極45が第2共通電極44よりも低電位になっているとともに、第1共通電極43と同電位となっている。
これにより、個別電極45と第2共通電極44との間の電位差が生じ、活性部R1にはその分極方向と平行な方向の電界が発生する。これにより、活性部R1がこの電界と直交する方向、すなわち、厚み方向と直交する面方向に収縮する。これによりいわゆるユニモルフ変形が生じ、圧電層41、42及び振動板40の圧力室10と対向する部分が全体として圧力室10に向かって凸となるように変形する。この状態では、圧電層41、42及び振動板40が変形していない場合と比較して、圧力室10の容積が小さくなっている。
そして、インクを吐出させるべく圧電アクチュエータ32を駆動させる際には、ある個別電極45の電位を、一旦、上記駆動電位に切り替え、所定時間経過後、グランド電位に戻す。個別電極45の電位を駆動電位に切り替えると、個別電極45が第2共通電極44と同電位となるとともに、第1共通電極43よりも高電位となる。これにより、活性部R1の上記収縮が元に戻ると同時に、個別電極45と第1共通電極43との間の電位差により、活性部R2にその分極方向と平行な方向の電界が発生することで、活性部R2がその面方向に収縮する。これにより圧電層41、42及び振動板40の圧力室10と対向する部分が全体として、圧力室10と反対側に凸となるように変形し、圧力室10の容積が増加する。
この後、個別電極45の電位をグランド電位に戻すと、活性部R2の収縮が元に戻るとともに活性部R1がその面方向に収縮して、前述したのと同様、圧電層41、42及び振動板40の圧力室10と対向する部分が全体として圧力室10に向かって凸となるように変形し、圧力室10の容積が小さくなる。これにより、圧力室10内のインクの圧力が上昇し、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。
また、圧電アクチュエータ32をこのように駆動した場合には、圧電層41、42の変形時に、活性部R1の収縮と活性部R2の伸長とが互いに吸収しあい、活性部R1の伸長と活性部R2の収縮とが互いに吸収しあうため、圧電層41、42のある圧力室10と対向する部分の変形が、別の圧力室10と対向する部分に伝達して、当該部分の変形に影響を与えるいわゆるクロストークを防止することができる。
なお、本実施の形態では、圧電アクチュエータ32のうち、振動板40、圧電層41、42及び第1共通電極43の各圧力室10と対向する部分と、第2共通電極44の各対向部44aと、各圧力室10に対して設けられた個別電極45とを合わせたものが、それぞれ、本発明に係る駆動素子に相当する。
次に、圧電アクチュエータ32の電極43〜45に電位を付与するためのCOF50について説明する。図6は、COF50の構成を示す斜視図であり、(a)が後述する補強部材60に接合される前の状態、(b)が補強部材60に接合された状態を示している。図7は、図6(b)の略中央部の平面図であり、(a)が下面、(b)が上面をそれぞれ示している。図8は図7のVIII−VIII線断面図である。なお、位置関係をわかりやすくするため、図6(a)においては補強部材60の外形、図7(a)においては、圧電アクチュエータ32の外形及び素子側共通接点46、47をそれぞれ二点鎖線で示している。また、図面をわかりやすくするため、図7(a)においては、後述する基板側個別接点53及び個別配線56の一部の図示を省略している。
COF50は、接続領域50a、2つの引き出し領域50b及び2つの張出領域50cからなる、紙送り方向に延びたシート状の配線基板であって、2つのドライバIC51、複数の基板側個別接点53、2つの第1基板側共通接点54、2つの第2基板側共通接点55、複数の個別配線56、2つの第1共通配線57、2つの第2共通配線58などを備えている。
接続領域50aは、COF50の略中央部に位置する領域であって、圧電アクチュエータ32と対向する(接続面を覆う)ように配置されている。引き出し領域50bは、接続領域50aから紙送り方向(第1方向)の両側に延びた領域である。張出領域50cは、接続領域50aから走査方向(第1方向と交差する第2方向)の両側に張り出した領域である。
そして、このCOF50においては、走査方向に関する、接続領域50aの幅と引き出し領域50bの幅とがほぼ同じとなっている。すなわち、接続領域50aと2つの張り出し領域50cとを合わせた領域の幅は、2つの張出領域50cの分だけ、引き出し領域50bの幅よりも長くなっている。
2つのドライバIC51は、2つの引き出し領域50bの下面にそれぞれ実装されている。ドライバIC51は、電極43〜45に電位を付与するためのものである。複数の基板側個別接点53(基板側接点)は、接続領域50aの下面における複数の素子側個別接点45aと対向する位置に配置されており、素子側個別接点45aと基板側個別接点53とはランド37を介して接続されている。
2つの第1基板側共通接点54(基板側接点)は、接続領域50aの下面における2つの第1素子側共通接点46と対向する部分にそれぞれ配置されており、第1素子側共通接点46と第1基板側共通接点54とは、ランド38を介して接続されている。
2つの第2基板側共通接点55(基板側接点)は、接続領域50aの下面における2つの第2素子側共通接点47と対向する部分にそれぞれ配置されており、第2素子側共通接点47と第2基板側共通接点55とは、ランド39を介して接続されている。
複数の個別配線56は、COF50の下面に形成されており、その一端が複数の基板側個別接点53に接続されているとともに、この接続部分から接続領域50aから引き出し領域50bに向かう方向に沿って延び、その他端がドライバIC51に接続されている。
それぞれ2つの第1共通配線57、第2共通配線58は、COF50の下面に形成されており、その一端がそれぞれ第1基板側共通接点54、第2基板側共通接点55に接続されているとともに、この接続部分から接続領域50aから引き出し領域50bに向かう方向に沿って引き出し領域50bまで延び、その他端がドライバIC51に接続されている。また、第1共通配線57及び第2共通配線58は、その幅が個別配線56の幅よりも大きくなっており、第1基板側共通接点54及び第2基板側共通接点55と接続されるその一端部近傍の部分のうち、幅方向に関する略半分程度は、接続領域50a内に納まっているが、残りの部分が張出領域50cにはみ出している(張出領域50cに配置されている)。すなわち、第1共通配線57、第2共通配線58は、張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されている。
また、COF50においては、引き出し領域50bの先端部に、図示しない配線を介してドライバIC51と接続された接点59が設けられている。接点59は、図示しないFPC(Flexible Printed Circuit)接続されており、これにより、ドライバIC51がFPCを介して外部の基板に接続されている。
そして、このようなCOF50が圧電アクチュエータ32と接続されることにより、ドライバIC51は、第1共通配線57、第1基板側共通接点54及び第1素子側共通接点46を介して第1共通電極43に接続されており、第2共通配線58、第2基板側共通接点55及び第2素子側共通接点47を介して第2共通電極44に接続されており、複数の個別配線56及び複数の基板側個別接点53を介して、複数の個別電極45の素子側個別接点45aに接続されている。これにより、圧電アクチュエータ32において、第1共通電極43がグランド電位に保持され、第2共通電極44が所定の駆動電位に保持され、個別電極45がグランド電位及び駆動電位のいずれかが選択的に付与される。
COF50の接続領域50aの上面(圧電アクチュエータ32と反対側の面)には、補強部材60が配置されている。補強部材60は、素子側接点45a、46、47を全て覆う、平面視で圧電アクチュエータ32よりも一回り大きい略矩形の金属製の板状体であり、アクチュエータ装置31を補強するとともに、COF50が圧電アクチュエータ32から剥離してしまうのを防止している。ここで、補強部材60は金属製であり弾性係数が大きく、補強部材60を大きくすることなく、高い剛性を得ることができる。
また、張出領域50cは、走査方向に関して、補強部材60よりもさらに外側まで張り出しており、張出領域50cの補強部材60よりも外側に張り出した部分は、接続領域50aとの境の近傍において上方に折り曲げられて、補強部材60の上面(接続領域50aとの接触面とは異なる面)に接合されている。
ここで、インクジェットヘッド3においては、印刷の高画質化や高速化などの目的から、ノズル15の数が多くなると、これに伴って、個別電極45、基板側個別接点53、個別配線56などの数も多くなる。
このようにノズル15の数が多くなった場合に、圧電アクチュエータ32を駆動すると、第1共通配線57には、複数の駆動素子に共通に配置された第1共通電極43に流れる大きな電流が流れる。また、第2共通配線58には、複数の駆動素子に共通に配置された第2共通電極44に流れる大きな電流が流れる。
大きな電流が流れる共通配線57、58を個別配線56と同じ配線の幅とすると、電気抵抗が大きくなってしまい、複数の駆動素子の駆動特性にばらつきが生じてしまう。そのため、配線の電気抵抗を低く抑える必要があり、本実施の形態では、共通配線57、58の配線の幅を広くしている。しかしながら、複数の基板側個別接点53が配置された接続領域50aは、複数の個別配線56が配置されているため、これら複数の個別配線56と、それよりも配線の幅の広い共通配線57、58を混在させて配置することは困難である。また、個別配線56の数も多くなっているので、複数の個別配線56及び幅の広い共通配線57、58の全てを接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出すことも困難である。
そこで、本実施の形態では、COF50に、圧電アクチュエータ32との接続が行われる接続領域50aから引き出し領域50bに向かう方向と直交する走査方向に張り出した張出領域50cを設け、上述したように、共通配線57、58については、第1基板側共通接点54、55との接続部分から、その一部分を張出領域50cにはみ出させて(張出領域50cに配置し)、接続領域50aと張出領域50cとを合わせた領域よりも幅の狭い引き出し領域50bに引き出している。すなわち、張出領域50cを経由して、接続領域50aから引き出し領域50bに引き出している。
一方、個別配線56については、基板側個別接点53との接続部分から引き出し領域50bに向かう方向に沿って引き出すことにより、接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出している。
そして、このように複数の個別配線56及び共通配線57、58を配置すれば、幅の大きな共通配線57、58については、接続領域50aの基板側個別接点53が配置されている部分を引き回すことなく、引き出し領域50bに引き出すことができ、一方、個別配線56についても、配線の引き回しの際に共通配線57、58が邪魔になることがない。したがって、配線56〜58の引き回しを容易に行うことができる。
しかしながら、この場合には、COF50に、接続領域50aから走査方向に張り出した張出領域50cを設けているため、COF50(アクチュエータ装置31)が走査方向に大型化してしまう。そして、アクチュエータ装置31が走査方向に大型化すると、アクチュエータ装置31を備えるインクジェットヘッド3が大型化し、インクジェットヘッド3が走査方向に往復移動したときに、インクジェットヘッド3の移動範囲が、張出領域50cが走査方向に張り出している分だけ大きくなってしまう。そして、インクジェットヘッド3の移動範囲が大きくなると、インクジェットヘッド3が搭載されているプリンタ1も大型化してしまう。
これに対して、本実施の形態では、張出領域50cが接続領域50aとの境の近傍の部分において上方に折り曲げられて、接続領域50aの上面に配置された補強部材60の上面に接合されているため、COF50にこのような張出領域50cを設けても、COF50は走査方向に長くならない。これにより、インクジェットヘッド3(アクチュエータ装置31)及びプリンタ1の大型化を抑制することができる。
また、折り曲げられる張出領域50cには、幅が狭い個別配線56ではなく、幅が広い共通配線57、58が配置されているため、張出領域50cが折り曲げられても、配線の幅が広いため断線が起こりにくい。
また、大きな電流が流れる共通配線57、58のうち、高電位に保持されている第2共通配線58においては、大電流、高電圧により配線の発熱量が大きくなるが、このような発熱量の大きい第2共通配線58の一部が、折り曲げられて補強部材60に接合される張出領域50cに配置されているため、第2共通配線58で発生した熱を補強部材60に伝熱し、補強部材60から放熱させることができる。さらに、このとき、補強部材60が金属製であり、金属材料は比較的熱伝達率が高いため、補強部材60からの放熱効果は高くなる。さらに、第2共通配線58が補強部材60と接する領域は、平面視で補強部材60の対角線上に配置されているため、第2共通配線58で発生した熱をより効率的に補強部材60に伝熱させることができる。
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成については適宜その説明を省略する。
本実施の形態においては、補強部材60が金属製であったが、補強部材60は合成樹脂製など他の材料によって構成されているものであってもよい。
また、本実施の形態では、補強部材60が、素子側共通接点45a、46、47を全て覆う板状体であったが、これには限られず、補強部材は、素子側共通接点45a、46、47のうち外周側に位置するもののみを覆う枠体などであってもよい。
また、補強部材60は、上下方向に大きな厚みを有するものであってもよく、この場合には、上方に折り曲げられた張出領域50cを、補強部材60の側面(接続領域50aとの接触面とは異なる面)に接合するなどすればよい。
また、本実施の形態では、幅の大きい第1共通配線57及び第2共通配線58の両方が、張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されるように配線の引き回しを行ったが、これには限られない。
一変形例(変形例1)では、図9に示すように、素子側共通接点46、47のうち、第2共通電極44に接続された第2素子側共通接点47のみが、圧電層42の上面の走査方向に関する両端部に配置されている。一方、COF50においては、基板側共通接点54、55のうち、第2基板側共通接点55のみが配置されているとともに、共通配線57、58に代わって、これら2つの共通配線57、58が互いにつながって一体となった構造を有する第2共通配線78が配置されている。
なお、図示は省略するが、この場合、第1素子側共通接点、第1基板側共通接点及び第1共通配線は、走査方向に関して、第2素子側共通接点47、第2基板側共通接点55及び第2共通配線78よりも内側に配置されており、第1共通配線は、個別配線56とともに接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出されている。
すなわち、変形例1では、第2共通配線78のみが、接続領域50aから張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されている。
また、これとは逆に、第1共通配線のみが、接続領域50aから張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されていてもよい。ただし、変形例1のように、高電位に保持されることで発熱量の多くなる第2共通配線78が、補強部材60に接合される張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されているほうが、第2共通配線58において発生した熱が、補強部材60から効率よく放熱される。
また、本実施の形態では、共通配線57、58を、接続領域50aから張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出すとともに、個別配線56を接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出したが、これとは逆に、共通配線57、58を、接続領域50aから直接引き出し領域50bに引き出すとともに、個別配線56を接続領域50aから張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出してもよい。
また、本実施の形態では、第2共通電極44は駆動電位に保持されていたが、これには限られず、第1共通電極33の電位であるグランド電位と異なる電位であれば、いかなる電位に保持されていてもよい。
また、本実施の形態では、圧電アクチュエータ32が、互いに異なる電位に保持された2種類の共通電極43、44を備えたものであったが、これには限られず、圧電アクチュエータが、1種類の共通電極のみを有するものであり、当該1種類の共通電極に接続される共通配線が、張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されていてもよい。
また、本実施の形態では、インクジェットヘッド3が複数のノズル15を備えているのに対応して、共通配線57、58の幅が、個別配線56の幅よりも広くなっていたが、ノズル15の数がそれほど多くない場合などには、共通配線57、58の幅が、個別配線56の幅と同程度であってもよい。
また、本実施の形態では、圧電アクチュエータ32が、圧力室10ごと(駆動素子ごと)に個別に設けられた複数の個別電極45と、複数の圧力室10(複数の駆動素子)に対して共通に設けられた共通電極43、44とを備えていたが、これには限られない。例えば、共通電極43、44相当の電極も圧力室10ごとに個別に設けられているなど、圧電アクチュエータが圧力室10ごとに個別に設けられた電極のみを備えているとともに、素子側接点、基板側接点及び配線がこれら複数の電極に対して個別に設けられており、これらの配線の一部が、接続領域50aから張出領域50cを経由して引き出し領域50bに引き出されていてもよい。
また、本実施の形態では、接続領域50aと引き出し領域50bとの走査方向に関する幅がほぼ同じとなっており、接続領域50aと張出領域50cとを合わせた領域の走査方向に関する幅が、張出領域50cの分だけ、引き出し領域50bの走査方向に関する幅よりも長くなっていたが、これには限られず、引き出し領域50bの走査方向に関する幅は、接続領域50aと張出領域50cとを合わせた領域の幅と同程度あるいはこの幅よりも大きくなっていてもよい。
また、本実施の形態では、COF50が、接続領域50aから走査方向の両側にそれぞれ張り出した2つの張出領域50cを備えていたが、COF50は、接続領域50aから走査方向の一方側に張り出した1つの張出領域50cのみを備えたものであってもよい。
また、本実施の形態では、張出領域50cの張出方向が、走査方向と平行であったが、張出領域50cは走査方向以外の方向に張り出していてもよい。
張出領域50cが走査方向以外の方向に張り出している場合には、インクジェットヘッド3の移動範囲は大きくならないものの、インクジェットヘッド3自体は、張出領域50cが張り出している方向に大型化することとなる。しかしながら、この場合でも、張出領域50cを接続領域50aとの境の近傍で折り曲げて補強部材60に接合することにより、インクジェットヘッド3の大型化を抑制することができる。
また、本実施の形態では、COF50が、接続領域50aから紙送り方向の両側に延びた2つの引き出し領域50bを備えたものであったが、COFは、接続領域から紙送り方向の一方側に引き出された1つの引き出し領域のみを備えたものであってもよい。
また、本実施の形態では、引き出し領域50bが、接続領域50aから紙送り方向に延びていたが、引き出し領域50bは紙送り方向以外の方向に延びていてもよい。さらに、引き出し領域50bの延在方向と張出領域50cの張出方向とは、交差していれば、直交していることには限られない。
また、以上では、走査方向に往復移動しつつインクを吐出するいわゆるシリアル式のインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、例えば、記録用紙Pの幅方向の全長にわたって延びており、移動することなくインクを吐出するいわゆるラインヘッドなど、アクチュエータ装置を備える種々の記録ヘッドに本発明を適用することも可能である。この場合でも、本実施の形態と同様に、インクジェットヘッドの大型化を抑制することができる。
また、以上では、圧電層に電界を発生させることによって圧力室10内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータと配線基板とを備えたアクチュエータ装置に本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、電圧や電流によって駆動する種々のアクチュエータ部と、アクチュエータ部に接続される配線基板とを備えたアクチュエータ装置に本発明を適用することも可能である。
30 流路ユニット
31 アクチュエータ装置
32 圧電アクチュエータ
43 第1共通電極
44 第2共通電極
45 個別電極
45a 素子側個別接点
46 第1素子側共通接点
47 第2素子側共通接点
50 COF
50a 接続領域
50b 引き出し領域
50c 張出領域
53 基板側個別接点
54 第1基板側共通接点
55 第2基板側共通接点
56 個別配線
57 第1共通配線
58 第2共通配線
60 補強部材
78 第2共通配線
31 アクチュエータ装置
32 圧電アクチュエータ
43 第1共通電極
44 第2共通電極
45 個別電極
45a 素子側個別接点
46 第1素子側共通接点
47 第2素子側共通接点
50 COF
50a 接続領域
50b 引き出し領域
50c 張出領域
53 基板側個別接点
54 第1基板側共通接点
55 第2基板側共通接点
56 個別配線
57 第1共通配線
58 第2共通配線
60 補強部材
78 第2共通配線
Claims (6)
- 複数の駆動素子を備えたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に接続される配線基板とを有するアクチュエータ装置であって、
前記アクチュエータ部は、前記複数の駆動素子に接続される複数の素子側接点が配置された接続面を有し、
前記配線基板は、
前記複数の素子側接点にそれぞれ接続される複数の基板側接点が設けられ、前記アクチュエータ部の前記接続面を覆うように配置される接続領域と、
前記接続領域から所定の第1方向に延び、前記複数の基板側接点に接続された配線を前記第1方向へ引き出すための引き出し領域と、
前記接続領域から前記第1方向と交差する第2方向に張り出し、前記接続領域に設けられた複数の基板側接点から前記引き出し領域へ前記配線を引き回すための、張出領域とを有し、
前記配線基板の前記接続領域の、前記アクチュエータ部と反対側の面には、少なくとも、前記複数の素子側接点のうち前記接続面における外周側に位置する素子側接点を覆う補強部材が配置され、
前記配線基板の前記張出領域は、前記接続領域との境で折り曲げられて、前記補強部材の前記接続領域との接触面とは異なる面に接合されていることを特徴とするアクチュエータ装置。 - 前記引き出し領域の前記第1方向と直交する方向の幅よりも、前記接続領域と前記張出領域とを合わせた領域の幅が大きいことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ装置。
- 前記アクチュエータ部は、前記複数の駆動素子にそれぞれ対応した複数の個別電極と、前記複数の駆動素子に共通に接続される共通電極を有し、その接続面には、前記複数の素子側接点として、前記複数の個別電極にそれぞれ対応する複数の素子側個別接点と、前記共通電極に対応する素子側共通接点とが設けられ、
一方、前記配線基板の前記接続領域には、前記複数の基板側接点として、前記複数の素子側個別接点にそれぞれ対応した複数の基板側個別接点と、前記素子側共通接点に対応した基板側共通接点が設けられ、
前記基板側共通接点に接続される配線である共通配線は、前記基板側個別接点に接続される配線である個別配線よりも配線幅が広く、
前記張出領域には、前記共通配線が配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータ装置。 - 前記アクチュエータ部は、前記共通電極として、互いに異なる一定電位が付与される2種類の共通電極を有し、
前記張出領域には、前記2種類の共通電極のうち、少なくとも高い電位が付与される共通電極の共通配線が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ装置。 - 前記補強部材が金属製であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のアクチュエータ装置。
- 複数の記録素子を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられて前記複数の記録素子をそれぞれ駆動する複数の駆動素子を有する請求項1〜5の何れかに記載のアクチュエータ装置を備え、所定の走査方向に往復移動しながら前記複数の記録素子による記録動作を行う記録ヘッドであって、
前記配線部材の、前記張出領域の張出方向である前記第2方向が前記走査方向と平行であることを特徴とする記録ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010042099A JP2011177930A (ja) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | アクチュエータ装置及び記録ヘッド |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=44690002
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JP2010042099A Pending JP2011177930A (ja) | 2010-02-26 | 2010-02-26 | アクチュエータ装置及び記録ヘッド |
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JP (1) | JP2011177930A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015024531A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | ブラザー工業株式会社 | 圧電アクチュエータ、及び、液体吐出装置 |
JP2015058573A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | ブラザー工業株式会社 | 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法 |
JP2019188717A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | ブラザー工業株式会社 | 記録装置、配線部材及び配線部材の製造方法 |
-
2010
- 2010-02-26 JP JP2010042099A patent/JP2011177930A/ja active Pending
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JP7056354B2 (ja) | 2018-04-26 | 2022-04-19 | ブラザー工業株式会社 | 記録装置、配線部材及び配線部材の製造方法 |
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