JP4557019B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
発明者らは、上記課題に鑑み、圧力室をさらに高密度化しても、クロストークを抑制することができる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドを発明した。その構造について、図1〜5を用いて説明する。図1は液滴吐出ヘッドの圧電アクチュエータと流路ユニットの構成を示す一部平面図、図2は圧電アクチュエータと流路ユニットの構成を示すノズル列方向の一部断面図、図3は圧電アクチュエータと流路ユニットの構成を示すノズル行方向の一部断面図、図4は圧電アクチュエータの電極の配置を説明する図、図5は電極へ電圧を付与するタイミングチャート図である。
本発明の液滴吐出ヘッドは、第一方向に列を成している複数の圧力室及び前記圧力室に連通された吐出孔を有する流路ユニットと、前記圧力室の各々に対応して設けられて前記第一方向に列を成している複数の個別電極と、前記個別電極の各々に対応して設けられて該個別電極の前記流路ユニット側に第一の圧電層を介して積層された上部定電位電極と、前記個別電極の列に対応して設けられて前記上部定電位電極に第二の圧電層を介して積層された下部定電位電極とを有する圧電アクチュエータと、前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、前記圧電アクチュエータには、前記第一方向に延在する第一共通伝導部、前記第一共通伝導部の両端が接続されて前記第一方向と略直交する方向に延在する第二共通伝導部、及び前記第一共通伝導部に接続された前記上部定電位電極を含む第一電極結合体と、前記第一方向と略直交する方向に延在する第三共通伝導部及び該第三共通伝導部に両端が接続された前記下部定電位電極を含む第二電極結合体とが形成され、前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、前記圧電アクチュエータの前記第一電極結合体と前記第二電極結合体のうち、同一電流を付与したときに電極結合体中に存在する内部抵抗による電圧降下の大きい方の電極結合体が前記第二接続ランドに電気的に接続され、同じく電圧降下の小さい方の電極結合体が前記第一接続ランドに電気的に接続されているものである。
前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、前記圧電アクチュエータには、前記第一方向に延在する複数列の前記上部定電位電極及び該上部定電位電極の列の間に配置されて該上部定電位電極と接続された1又は複数の第一共通伝導部を含む第一電極結合体と、前記第一電極結合体の前記第一方向と略直交する第二方向の両端において1又は複数の前記上部定電位電極と接続された第一中継電極と、前記第一方向に延在する複数の前記下部定電位電極及び該下部定電位電極の両端において前記第二方向に延在して前記複数の下部定電位電極と接続された第三共通伝導部を含む第二電極結合体と、前記第二電極結合体の第二方向の両端において前記第三共通伝導部と接続された第二中継電極とが形成され、前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、前記第一接続ランドに前記第一中継電極が電気的に接続され、前記第二接続ランドに前記第二中継電極が電気的に接続されているものである。
本発明の実施の形態1について説明する。なお、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド2の構造については、[課題を解決するための手段]の[発明に至る過程]において詳述しているので、重複する説明については適宜省略する。
まず、液滴吐出ヘッド2に備えるフレキシブル配線板13の構造について説明する。図6は液滴吐出ヘッドのフレキシブル配線板の平面図である。
次に、液滴吐出ヘッド2に備える圧電アクチュエータ12に設けられた個別電極42、下部定電位電極50、及び上部定電位電極46の各電極の形状とその配線構造について、図7〜9を用いて説明する。図7は実施の形態1に係る圧電アクチュエータの個別電極とトップ層の平面図、図8は実施の形態1に係る圧電アクチュエータの上部定電位電極と中間層の平面図、図9は実施の形態1に係る圧電アクチュエータの下部定電位電極とボトム層の平面図である。
図7に示すように、トップ層21の外表面には、各圧力室83(図2,3、参照)に対応する略矩形状の個別電極42と、トップ層21の四隅に配置された第二表面電極44,44,,と、第二表面電極44,44の間に配置された2つの第一表面電極43,43とが設けられている。
図8に示すように、中間層22の上面には、上部定電位電極46を含む第一電極結合体55と、中間層22の四隅に配置された第一中継電極48,48,,と、第一中継電極48,48の間に配置された2つの第一接続部49,49とが設けられている。第一中継電極48は、フレキシブル配線板13の第二接続ランド34と積層方向Zに重複する位置に設けられた導電部である。このように、フレキシブル配線板13の第二接続ランド34と、トップ層21の第二表面電極44と、中間層22の第一中継電極48とを積層方向Zに重複して、第二表面電極44から第一中継電極48までの電位変化を低減できるようにしている。また、第一接続部49は、フレキシブル配線板13の第一接続ランド32と積層方向Zに重複する位置に設けられている。この第一接続部49と中間層22とを貫通し且つスルーホール43aと連通しているスルーホール49aが、第一接続ランド32と下層の電極部と電気的に接続するために形成されている。
図9に示すように、ボトム層24の上面には、下部定電位電極50を含む第二電極結合体56と、2つの第二中継電極52,52とが設けられている。第二中継電極52,52は、フレキシブル配線板13の第一接続ランド32と積層方向Zに重複する位置に設けられた導電部であって、ボトム層24の両端部においてノズル列方向Xに延びる帯状を成している。このように、フレキシブル配線板13の第一接続ランド32と、トップ層21の第一表面電極43と、中間層22の第一接続部49とを積層方向Zに重複して、第一表面電極43から第二中継電極52までの電位変化を低減できるようにしている。
次に、上記構成の圧電アクチュエータ12の動作について、特に、活性部36,37に印加される電圧の切替について説明する。
以下、本発明の実施の形態2に係る液滴吐出ヘッド2について、図10〜12を用いて説明する。図10は実施の形態2に係る圧電アクチュエータの上部定電位電極と中間層の平面図、図11は実施の形態2に係る圧電アクチュエータの下部定電位電極とボトム層の平面図、図12は実施の形態2に係る圧電アクチュエータの電極の配置を説明する図である。なお、実施の形態2に係る液滴吐出ヘッド2では、圧電アクチュエータ12に具備される定電位電極の形状を除いて、実施の形態1に記載した液滴吐出ヘッド2と同一の構成である。よって、以下では。圧電アクチュエータ12の電極形状及びその配線構造について説明し、他の重複する説明は適宜省略する。
次に、液滴吐出ヘッド2に備える圧電アクチュエータ12に設けられた個別電極42、下部定電位電極50(GND電極)、及び上部定電位電極46(VDD電極)の各電極の形状とその配線構造について説明する。このうち、個別電極42の構成は実施の形態1に記載したものと同じであるので、説明を省略する。
図10及び図11に示すように、中間層22の上面には、上部定電位電極46を含む第一電極結合体55と、中間層22の四隅に配置された第一接続部58,58,,と、第一接続部58,58の間に配置された2つの第一中継電極59,59とが設けられている。第一中継電極59は、フレキシブル配線板13の第一接続ランド32と積層方向Zに重複する位置に設けられた導電部である。このように、フレキシブル配線板13の第一接続ランド32と、トップ層21の第一表面電極43と、中間層22の第一中継電極59とを積層方向Zに重複して、第二表面電極44から第一中継電極59までの電位変化を低減できるようにしている。また、第一接続部58は、フレキシブル配線板13の第二接続ランド34と積層方向Zに重複する位置に設けられている。この第一接続部58と中間層22とを貫通し且つスルーホール44aと連通するスルーホール58aが、第二接続ランド34と下層の電極部と電気的に接続するために形成されている。
図11及び図12に示すように、ボトム層24の上面には、下部定電位電極50を含む第二電極結合体56と、2つの第二中継電極52,52とが設けられている。第二中継電極52,52は、フレキシブル配線板13の第二接続ランド34と積層方向Zに重複する位置に設けられた導電部であって、ボトム層24の両端部においてノズル列方向Xに延びる帯状を成している。このように、フレキシブル配線板13の第二接続ランド34と、トップ層21の第二表面電極44と、中間層22の第一接続部58とを積層方向Zに重複して、第二表面電極44から第二中継電極52までの電位変化を低減できるようにしている。
Y ノズル行方向
Z 積層方向
2 液滴吐出ヘッド
11 流路ユニット
12 圧電アクチュエータ
13 フレキシブル配線板
21 トップ層
22 中間層
23 圧電層
24 ボトム層
30 ドライバIC
31 第一接続線
32 第一接続ランド
33 第二接続線
34 第二接続ランド
35 入力電極部
36 第一活性部
37 第二活性部
81 マニホールド
82 連通孔
83 圧力室
84 連通孔
85 吐出孔
42 個別電極
43 第一表面電極
44 第二表面電極
45 第一共通伝導部
46 上部定電位電極
47 第二共通伝導部
48 第一中継電極
49 第一接続部
50 下部定電位電極
51 第三共通伝導部
52 第二中継電極
55 第一電極結合体
56 第二電極結合体
58 第一接続部
59 第一中継電極
Claims (7)
- 第一方向に列を成している複数の圧力室及び前記圧力室に連通された吐出孔を有する流路ユニットと、
前記圧力室の各々に対応して設けられて前記第一方向に列を成している複数の個別電極と、前記個別電極の各々に対応して設けられて該個別電極の前記流路ユニット側に第一の圧電層を介して積層された上部定電位電極と、前記個別電極の列に対応して設けられて前記上部定電位電極に第二の圧電層を介して積層された下部定電位電極とを有する圧電アクチュエータと、
前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、
順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータには、前記第一方向に延在する第一共通伝導部、前記第一共通伝導部の両端が接続されて前記第一方向と略直交する方向に延在する第二共通伝導部、及び前記第一共通伝導部に接続された前記上部定電位電極を含む第一電極結合体と、前記第一方向と略直交する方向に延在する第三共通伝導部及び該第三共通伝導部に両端が接続された前記下部定電位電極を含む第二電極結合体とが形成され、
前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、
前記圧電アクチュエータの前記第一電極結合体と前記第二電極結合体のうち、同一電流を付与したときに電極結合体中に存在する内部抵抗による電圧降下の大きい方の電極結合体が前記第二接続ランドに電気的に接続され、同じく電圧降下の小さい方の電極結合体が前記第一接続ランドに電気的に接続されている、
液滴吐出ヘッド。 - 第一方向に列を成している複数の圧力室及び前記圧力室に連通された吐出孔を有する流路ユニットと、
前記圧力室の各々に対応して設けられて前記第一方向に列を成している複数の個別電極と、前記個別電極の各々に対応して設けられて該個別電極の前記流路ユニット側に第一の圧電層を介して積層された上部定電位電極と、前記個別電極の列に対応して設けられて前記上部定電位電極に第二の圧電層を介して積層された下部定電位電極とを有する圧電アクチュエータと、
前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、
順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータには、前記第一方向に延在する第一共通伝導部、前記第一共通伝導部の両端が接続されて前記第一方向と略直交する方向に延在する第二共通伝導部、及び前記第一共通伝導部に接続された前記上部定電位電極を含む第一電極結合体と、前記第一方向と略直交する方向に延在する第三共通伝導部及び該第三共通伝導部に両端が接続された前記下部定電位電極を含む第二電極結合体とが形成され、
前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、
前記圧電アクチュエータの前記第一電極結合体と前記第二電極結合体のうち、前記第二共通伝導部の端部と前記第三共通伝導部の端部のうち静止時と駆動時に発生する電位の差が大きい方が属する一方の電極結合体が前記第二接続ランドに電気的に接続され、他方の電極結合体が前記第一接続ランドに電気的に接続されている、
液滴吐出ヘッド。 - 前記配線板の前記定電位電極接続部は、1つの端縁部、又は、対向する2つの端縁部に沿って設けられている、請求項1又は請求項2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記圧電アクチュエータの前記配線板の前記定電位電極接続部と積層方向に重複する位置には、前記定電位電極接続部と、前記第一電極結合体又は前記第二電極結合体とを電気的に接続するスルーホールが設けられている、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 第一方向に列を成している複数の圧力室及び前記圧力室に連通された吐出孔を有する流路ユニットと、
前記圧力室の各々に対応して設けられて前記第一方向に列を成している複数の個別電極と、前記個別電極の各々に対応して設けられて該個別電極の前記流路ユニット側に第一の圧電層を介して積層された上部定電位電極と、前記個別電極の列に対応して設けられて前記上部定電位電極に第二の圧電層を介して積層された下部定電位電極とを有する圧電アクチュエータと、
前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、
順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータには、前記上部定電位電極、該上部定電位電極が接続されて前記第一方向に延在する第一共通伝導部、及び前記第一共通伝導部の両端が接続されて前記第一方向と略直交する方向に延在する第二共通伝導部を含む第一電極結合体と、前記第二共通伝導部の両端にそれぞれ接続されて圧電アクチュエータの四隅に配置された第一中継電極と、前記下部定電位電極及び該下部定電位電極の両端が接続されて第一方向と略直交する方向に延在する第三共通伝導部を含む第二電極結合体と、前記第三共通伝導部に両端が接続されて前記第一方向に延在する第二中継電極とが形成され、
前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、前記第二接続ランドに前記第一中継電極が電気的に接続され、前記第一接続ランドに前記第二中継電極が電気的に接続されている、
液滴吐出ヘッド。 - 第一方向に列を成している複数の圧力室及び前記圧力室に連通された吐出孔を有する流路ユニットと、
前記圧力室の各々に対応して設けられて前記第一方向に列を成している複数の個別電極と、前記個別電極の各々に対応して設けられて該個別電極の前記流路ユニット側に第一の圧電層を介して積層された上部定電位電極と、前記個別電極の列に対応して設けられて前記上部定電位電極に第二の圧電層を介して積層された下部定電位電極とを有する圧電アクチュエータと、
前記個別電極に電位を与える個別電極接続部と、前記上部定電位電極と前記下部定電位電極とに電位を与える定電位電極接続部とを有する配線板とを、
順に積層して成る液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータには、前記第一方向に延在する複数列の前記上部定電位電極及び該上部定電位電極の列の間に配置されて該上部定電位電極と接続された1又は複数の第一共通伝導部を含む第一電極結合体と、前記第一電極結合体の前記第一方向と略直交する第二方向の両端において1又は複数の前記上部定電位電極と接続された第一中継電極と、前記第一方向に延在する複数の前記下部定電位電極及び該下部定電位電極の両端において前記第二方向に延在して前記複数の下部定電位電極と接続された第三共通伝導部を含む第二電極結合体と、前記第二電極結合体の第二方向の両端において前記第三共通伝導部と接続された第二中継電極とが形成され、
前記配線板の前記定電位電極接続部には、第一方向に延在する第一接続ランドと、前記第一接続ランドの前記第一方向の両側に配置された第二接続ランドとが形成され、前記第一接続ランドに前記第一中継電極が電気的に接続され、前記第二接続ランドに前記第二中継電極が電気的に接続されている、
液滴吐出ヘッド。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えている、液滴吐出装置。
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