アクチュエータの配線構造
【課題】１つのアクチュエータに対して複数枚の配線基板が接続される場合に、その配線構造をコンパクトに構成すること。
【解決手段】複数枚のＣＯＦ５０は、出力端子５３が形成された基材の一端部が圧電アクチュエータ７の一表面に沿った所定方向に関して並べられ、圧電アクチュエータ７から前記一表面に平行に引き出された上で、前記一表面と反対側に折り返されている。さらに、前記所定方向に隣接するＣＯＦ５０間で、圧電アクチュエータ７からの引き出し方向が互いに逆方向となっており、複数枚のＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２が、圧電アクチュエータ７の一表面と距離を空けて対向する位置において一列に配列されるとともに、基材の他端部に設けられた入力端子５４が、一列に配列された複数の駆動ＩＣ５２を挟んでその両側に交互に配されている。
【解決手段】複数枚のＣＯＦ５０は、出力端子５３が形成された基材の一端部が圧電アクチュエータ７の一表面に沿った所定方向に関して並べられ、圧電アクチュエータ７から前記一表面に平行に引き出された上で、前記一表面と反対側に折り返されている。さらに、前記所定方向に隣接するＣＯＦ５０間で、圧電アクチュエータ７からの引き出し方向が互いに逆方向となっており、複数枚のＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２が、圧電アクチュエータ７の一表面と距離を空けて対向する位置において一列に配列されるとともに、基材の他端部に設けられた入力端子５４が、一列に配列された複数の駆動ＩＣ５２を挟んでその両側に交互に配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに対して信号を供給する配線基板を含む、アクチュエータの配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の技術分野において使用されるアクチュエータにおいて、このアクチュエータを駆動するための信号を供給する配線が形成された、可撓性を有する配線基板（フレキシブル配線基板）が接続されるものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数のノズルからそれぞれインクを吐出させるインクジェットヘッド用の圧電式のアクチュエータ（圧電素子ユニット）が開示されている。アクチュエータは、厚み方向に積層された複数枚の圧電シートからなり、多数のノズルが形成されたヘッド本体の上面に４つのアクチュエータが貼り付けられている。また、各アクチュエータの上面には、この上面を覆うように配置されたフレキシブル配線基板が接続され、各々のフレキシブル配線基板は、対応するアクチュエータの上面から水平方向に引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４５２０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アクチュエータによって駆動される対象（前記特許文献１ではインクジェットヘッドのノズル）の数が多くなるほど、それら駆動対象の制御に必要な配線の数が増えてしまうため、１枚の配線基板でアクチュエータを制御しようとすると、配線基板の配線ピッチをかなり狭くする必要がある。あるいは、幅の大きな配線基板を使用することも可能ではあるが、従来から使用されてきた汎用品では対応できず、規格外のものを採用せざるを得なくなり、コストアップにつながる。
【０００６】
そこで、従来使用されているような幅の小さい配線基板を複数枚使用してアクチュエータの駆動を行うことが考えられる。この場合、配線構造のコンパクト化を図り、さらには、アクチュエータを制御する制御基板と配線基板との接続の容易さを実現するために、複数枚の配線基板の引き回しを工夫し、複数枚の配線基板の入力側（制御基板と接続される側）を可能な限り１カ所にまとめることが好ましい。この点、特許文献１には、１つのインクジェットヘッドの４枚の配線基板が、アクチュエータの上面と平行に引き出された形態が開示されているものの、配線構造全体をコンパクトにするための各々の配線基板の具体的な引き回し等については記載されていない。
【０００７】
本発明の目的は、１つのアクチュエータに対して複数枚の配線基板が接続される場合に、その配線構造をコンパクトに構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明のアクチュエータの配線構造は、複数の駆動接点が配されたアクチュエータの一表面に接続される、複数枚の第１配線基板からなるアクチュエータの配線構造であって、
複数の第１配線基板の各々は、可撓性を有する基材と、前記基材の表面に実装された駆動ＩＣと、前記基材の一端部とその反対側の他端部にそれぞれ形成され、前記駆動ＩＣと前記基材に形成された配線を介して接続された、出力端子及び入力端子とを備え、
前記複数枚の第１配線基板は、それぞれの前記基材の一端部が前記アクチュエータの前記一表面に沿った所定方向に関して並べられた状態で、前記基材の一端部に設けられた前記出力端子が前記アクチュエータの一表面の前記駆動接点に接続される一方で、それぞれの前記基材が、前記アクチュエータから前記一表面に平行で且つ前記所定方向と直交する引き出し方向に引き出された上で、それぞれの駆動ＩＣが前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向するように折り返され、さらに、前記所定方向に隣接する前記第１配線基板間で、前記アクチュエータからの前記引き出し方向が互いに逆方向となっており、
前記複数枚の第１配線基板が折り返されることにより、それぞれの前記駆動ＩＣが、前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向する位置において前記所定方向に一列に配列されるとともに、それぞれの前記基材の他端部に設けられた複数の前記入力端子が、一列に配列された前記複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、複数枚の第１配線基板は、出力端子が設けられている一端部がアクチュエータの一表面上において所定方向に並べられた上で、アクチュエータの一表面から互いに逆方向に交互に引き出され、さらに、アクチュエータと反対側に折り曲げられることによって、複数枚の第１配線基板が全体としてリング状に構成されている。また、アクチュエータと対向する位置において、複数枚の第１配線基板の複数の駆動ＩＣが前記所定方向に一列に配列されるとともに、複数の入力端子が複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されている。これにより、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣ及び複数の入力端子がまとめて配置され、コンパクトな配線構造が実現される。さらに、複数枚の第１配線基板の入力端子が駆動ＩＣを挟んで両側に交互に配置されることで、隣り合う第１配線基板の入力端子同士が隣接しなくなるため、入力端子間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子間でのショートやノイズ混入等が防止される。
【００１０】
第２の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第１の発明において、前記複数の駆動ＩＣからの熱を放散する放熱板が、前記複数の駆動ＩＣの配列方向に沿って配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
複数の駆動ＩＣが一列に配列されているため、駆動ＩＣが点在している場合と比べて、コンパクトなサイズの放熱板を用いつつ、４つの駆動ＩＣに共通に接触させて効果的に熱を放散することができる。
【００１２】
第３の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第１又は第２の発明において、前記複数枚の第１配線基板のそれぞれの前記入力端子に共通に接続される、第２配線基板を有することを特徴とするものである。
【００１３】
複数の第１配線基板の複数の入力端子が、一列に配列された駆動ＩＣの両側に交互に配置されているため、第２配線基板において、前記複数の入力端子に接続される配線を分散して配置することができ、局部的な配線集中を緩和して大きな配線ピッチを確保することができる。
【００１４】
第４の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第３の発明において、前記第１配線基板の、前記入力端子の前記第２配線基板との接続面と、前記駆動ＩＣが実装されている面とが、前記基材の同じ面にあり、前記第２配線基板は、前記複数の第１配線基板の各々の前記接続面を一度に覆うように前記複数枚の第１配線基板に重ねられ、前記第２配線基板には、前記複数の入力端子の間に挟まれた、前記複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させるための複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第１配線基板において、入力端子の第２配線基板との接続面と、駆動ＩＣが実装されている面が、基材の同じ面である場合には、複数の入力端子に第２配線基板を共通に接続するために、第２配線基板を複数の第１配線基板の他端部に覆い重ねたときに、駆動ＩＣが第２配線基板に覆われてしまい、接続不良の原因となる。本発明では、第２配線基板に形成された複数の貫通孔により、複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させることができる。また、複数の第１配線基板の複数の入力端子と第２配線基板とを接続する際に、第２配線基板に形成された複数の貫通孔に複数の駆動ＩＣを嵌め込むことにより、２種類の配線基板を接続する際の両者の位置決めを簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数枚の第１配線基板がアクチュエータの一表面から互いに逆方向に交互に引き出され、アクチュエータと反対側に折り曲げられることによって、複数枚の第１配線基板が全体としてリング状に構成されている。また、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣが一列に配列されるとともに、複数の入力端子が複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配される。これにより、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣ及び複数の入力端子がまとめて配置されることになり、コンパクトな構造が実現される。さらに、複数枚の第１配線基板の入力端子が駆動ＩＣを挟んで両側に交互に配置されることで、隣り合う第１配線基板の入力端子同士が隣接しないため、入力端子間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子間でのショートやノイズ混入等が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。
【図２】インクジェットヘッドを走査方向から見た側面図である。
【図３】図３はヘッド本体の上面図である。
【図４】（ａ）は図３の一部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２の二点鎖線で囲まれたＡ部の上面図である。
【図６】図５のVI-VI線断面図である。
【図７】隣接する２枚のＣＯＦの入力端子側の端部の平面図である。
【図８】ヒートシンクの断面図である。
【図９】変更形態に係るインクジェットプリンタの図２相当の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射する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に本発明を適用した一例である。
【００１９】
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略平面図である。図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４等を備えている。
【００２０】
キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。
【００２１】
このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図３、図４参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル３０から噴射するように構成されている。
【００２２】
搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。
【００２３】
次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２はインクジェットヘッド３を走査方向から見た側面図、図３はヘッド本体８の上面図、図４（ａ）は図３の一部拡大図、図４（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。尚、図２においては、本来側面が示されるべきヒートシンク６１やＦＰＣ６０を、便宜上断面で示している。
【００２４】
図２、図３に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ７とを備えた、ヘッド本体８を有する。尚、圧電アクチュエータ７の上面には、駆動ＩＣ５２が実装された配線基板である、ＣＯＦ５０（Chip On Film：第１配線基板に相当）が４枚接続されている。尚、図３においては、図２に示される、圧電アクチュエータ７の上方に位置する４枚のＣＯＦ５０（５０ａ〜５０ｄ）を二点鎖線で示している。
【００２５】
図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、流路ユニット６は、４枚のプレートが積層された構造を有し、その内部にインク流路が形成されている。流路ユニット６の下面（図３の紙面向こう側の面）には複数のノズル３０が形成されている。図３に示すように、これら複数のノズル３０は、それぞれ搬送方向に延在し、且つ、走査方向に並ぶ、４列のノズル列を構成している。これら４列のノズル列にそれぞれ属するノズル３０からは、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクがそれぞれ噴射される。また、流路ユニット６には、複数のノズル３０にそれぞれ連通する複数の圧力室２４が形成され、４列のノズル列に対応して、複数の圧力室２４も４列に配列されている。さらに、流路ユニット６には、それぞれ搬送方向に延在し、４列の圧力室列に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクを供給する４本のマニホールド２７が形成されている。尚、４本のマニホールド２７は、流路ユニット６の上面に形成された４つのインク供給口２８に接続されている。
【００２６】
そして、図５に示すように、流路ユニット６内において、インク供給口２８に連なるマニホールド２７が圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４はノズル３０に連通している。つまり、流路ユニット６には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路２９が複数形成されている。
【００２７】
圧電アクチュエータ７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。
【００２８】
振動板４０は金属材料で形成され、流路ユニット６の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、流路ユニット６に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、後述する駆動ＩＣ５２のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。
【００２９】
圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、平板状に形成されている。図４（ｂ）に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。
【００３０】
圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、ＣＯＦ５０の複数の出力端子５３と接続される、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。
【００３１】
尚、複数の個別電極４２と共通電極としての振動板４０とに挟まれた、複数の圧電層部分（活性部４６）は、予め、その厚み方向に分極されている。
【００３２】
複数の個別電極４２にそれぞれ対応した複数の接点部４５（駆動接点）には、圧電アクチュエータ７を駆動する駆動ＩＣ５２が実装された４枚のＣＯＦ５０（第１配線基板）が接続される。そして、ＣＯＦ５０に形成された配線を介して、駆動ＩＣ５２と複数の個別電極４２、及び、共通電極としての振動板４０が電気的に接続される。また、ＣＯＦ５０は、さらに、フレキシブル配線基板６０（ＦＰＣ：図５参照）によってプリンタ１のメイン制御基板（図示省略）と接続される。尚、圧電アクチュエータ７とメイン制御基板とを接続する、ＣＯＦ５０やＦＰＣ６０を含む配線構造については、後ほど詳細に説明する。そして、駆動ＩＣ５２は、メイン制御基板からの指令を受けて、複数の個別電極４２のそれぞれに対して駆動パルス信号を供給し、活性部４６に所定の駆動電圧を印加する。
【００３３】
次に、駆動パルス信号が供給されたときの、圧電アクチュエータ７の動作について説明する。ある個別電極４２に対して、駆動ＩＣ５２から駆動パルス信号が供給されると、個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に挟まれた、活性部４６に所定の駆動電圧が印加され、これによって活性部４６に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は活性部４６の分極方向と平行であるから、活性部４６が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０は流路ユニット６の上面に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。
【００３４】
次に、圧電アクチュエータ７とプリンタ１のメイン制御基板とを接続する配線構造について説明する。図５は、図２の二点鎖線で囲まれたＡ部の上面図、図６は、図５のVI-VI線断面図である。尚、図面の簡単のため、図５においては、図２に断面で示されているヒートシンク６１を仮想線（二点鎖線）で示している。
【００３５】
図２、図３に示すように、圧電アクチュエータ７の上面に配された複数の接点部４５に４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄ（第１配線基板）が接続されている。各ＣＯＦ５０は、ポリイミド等の可撓性を有する合成樹脂フィルムからなり、帯状に形成された基材５１と、基材５１の表面に実装された駆動ＩＣ５２と、基材５１の長さ方向における一端部に形成された複数の出力端子５３と、基材５１の他端部に形成された複数の入力端子５４とを備えている。
【００３６】
複数の出力端子５３が形成された基材５１の一端部は、圧電アクチュエータ７の上面を覆うように配され、ＣＯＦ５０の出力端子５３と圧電アクチュエータ７の接点部４５とが電気的に接合されている。図７は、隣接する２枚のＣＯＦ５０の他端部（入力端子５４側の端部）の平面図である。図２、図７に示されるように、駆動ＩＣ５２は、基材５１の他端部に形成された複数の入力端子５４に近接した位置に実装されている。また、複数の入力端子５４は、後述するＦＰＣ６０を介してプリンタ１のメイン制御基板と接続される。
【００３７】
また、複数の出力端子５３と複数の入力端子５４は、基材５１の同じ面に形成されており、さらに、駆動ＩＣ５２が、前記端子５３，５４が形成された面と同じ面に実装されている。そして、図７に示されるように、複数の入力端子５４と駆動ＩＣ５２の入力側（ＩＮ）との間が入力配線５５で接続されるとともに、駆動ＩＣ５２の出力側（ＯＵＴ）と複数の出力端子５３（図７では図示が省略されている）とが、同じく基材５１に形成された出力配線５６を介して接続されている。
【００３８】
図２、図３に示すように、４枚のＣＯＦ５０は、それぞれの基材５１の一端部が圧電アクチュエータ７の上面に沿った水平な一方向（本実施形態ではキャリッジ２の走査方向）に並べられた状態で、それら基材５１の一端部に設けられた複数の出力端子５３が、圧電アクチュエータ７の複数の接点部４５にそれぞれ接続されている。その上で、４枚のＣＯＦ５０の基材５１は、圧電アクチュエータ７から、その上面に平行で、且つ、４枚のＣＯＦ５０が並べられた方向と直交する方向（ここでは搬送方向）に引き出され、さらに、鉛直上方（圧電アクチュエータ７と反対側の方向）に折り返されている。また、隣接するＣＯＦ５０間で、圧電アクチュエータ７からの引き出し方向が互いに逆方向となっている。即ち、図３に示されるように、４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄは、圧電アクチュエータ７の上面から搬送方向上流側（図中上方）と下流側（図中下方）に交互に引き出されている。これによって、図２のように、４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄが全体としてリング状に構成されている。
【００３９】
上記のように４枚のＣＯＦ５０が折り返されることにより、それぞれの駆動ＩＣ５２が、圧電アクチュエータ７の上面から上方に距離を空けて対向する位置において、図５のように、４枚のＣＯＦ５０が並ぶ方向に沿って一列に配列される。さらに、４枚のＣＯＦ５０が圧電アクチュエータ７の上面から交互に逆方向に引き出されることにより、それぞれの基材５１の他端部に設けられた入力端子５４は、一列に配列された４つの駆動ＩＣ５２を挟んでその両側に交互に配されている。
【００４０】
４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４は、ＦＰＣ６０（第２配線基板）に共通に接続され、さらに、ＦＰＣ６０を介してメイン制御基板（図示省略）と接続される。図２、図５に示すように、各ＣＯＦ５０の入力端子５４と出力端子５３は、基材５１の同じ面に形成されており、基材５１が圧電アクチュエータ７と反対側に折り返されていることから、入力端子５４は、基材５１の圧電アクチュエータ７と反対側の面に位置する。即ち、入力端子５４のＦＰＣ６０との接続面が圧電アクチュエータ７と反対側（上方）を向くことになる。そして、ＦＰＣ６０は、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４（接続面）を一度に覆うように、４枚のＦＰＣ６０に上方から重ねられ、ＦＰＣ６０の下面に形成されるとともにメイン制御基板と配線６７によって接続された端子（図示省略）と、前記４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４の接続面とが接続される。
【００４１】
本実施形態の圧電アクチュエータ７の配線構造においては、４枚のＣＯＦ５０がリング状に構成された上で、それらの駆動ＩＣ５２と入力端子５４が、圧電アクチュエータ７の上方においてまとめて配置されており、コンパクトな配線構造が実現されている。また、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が１カ所にまとめられていることから、これらの入力端子５４に１枚のＦＰＣ６０を共通に接続することが容易になる。
【００４２】
さらに、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が、駆動ＩＣ５２を挟んで両側に交互に配置されることで、図５や図７から理解されるように、隣り合う入力端子５４同士が隣接しないため、入力端子５４間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子５４間でのショートや信号へのノイズ混入等が防止される。例えば、入力端子５４に、圧電アクチュエータ７に高い駆動電圧を供給するための、電源に接続される端子と、グランド接続用の端子が含まれている場合に、隣接するＣＯＦ５０の入力端子５４同士が近接していると、これらのＣＯＦ５０の一方に設けられた電源接続端子と、他方に設けられたグランド接続端子の間でショートが発生しやすくなるが、上記構成によれば、２枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が隣接しなくなるため、ショートが防止される。
【００４３】
また、図７に示すように、隣接する２枚のＣＯＦ５０間で、駆動ＩＣ５２への入力配線５５及び駆動ＩＣ５２からの出力配線５６の位置が逆になっており、一方のＣＯＦ５０の入力配線５５と他方のＣＯＦ５０の出力配線５６が隣り合うことになる。ここで、入力配線５５はメイン制御基板からの制御信号を駆動ＩＣ５２へ送信する配線であり、出力配線５６は駆動ＩＣ５２からの駆動信号を圧電アクチュエータ７へ供給する配線であり、これら２種類の配線５５，５６間で電流が流れる方向が逆となる。このとき、２種類の配線５５，５６から放射される放射ノイズが相殺されることになるから、放射ノイズ低減という効果も得られる。
【００４４】
また、２枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が隣接していると、ＦＰＣ６０側において、隣接する入力端子５４にそれぞれ接続される配線が近接して配置されることになり、ＦＰＣ６０において配線ピッチが局所的に狭く部分が生じる。この点、上記のように４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が、駆動ＩＣ５２の両側に交互に配置されていると、ＦＰＣ６０において、ＣＯＦ５０の入力端子５４に接続される配線を分散して配置することができ、ＦＰＣ６０における局部的な配線集中を緩和して大きな配線ピッチを確保することができる。
【００４５】
尚、先にも述べたが、本実施形態では、図２に示されるように、入力端子５４のＦＰＣ６０との接続面と、駆動ＩＣ５２が実装される面とが、基材５１の同じ面にある。そのため、入力端子５４が形成された基材５１の他端部にＦＰＣ６０が上方から重ね合わされたときに、基材５１とＦＰＣ６０の間に駆動ＩＣ５２が介在することになり、入力端子５４とＦＰＣ６０との接続不良が生じやすくなる。そこで、図５、図６に示すように、本実施形態のＦＰＣ６０には、駆動ＩＣ５２の外形よりも一回り大きい貫通孔６０ａが、４つの駆動ＩＣ５２と等しいピッチで４つ形成され、ＦＰＣ６０が４枚のＣＯＦ５０の他端部に重ね合わされたときに、一列に配列された４つの駆動ＩＣ５２が４つの貫通孔６０ａによってＦＰＣ６０の上方へ露出するようになっている。これにより、ＣＯＦ５０の基材５１とＦＰＣ６０の間に駆動ＩＣ５２が介在することによる、入力端子５４の接続不良が防止される。また、上記効果に加えて、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４とＦＰＣ６０とを接続する際に、ＦＰＣ６０の４つの貫通孔６０ａに４つの駆動ＩＣ５２を嵌め込むことにより、ＣＯＦ５０ａ〜５０ｄとＦＰＣ６０の位置決めを簡単に行えるという効果も奏する。
【００４６】
さらに、本実施形態の配線構造は、各ＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２で発生した熱を放散するヒートシンク６１（放熱板）を備えている。図６に示すように、ヒートシンク６１は、互いに平行な２枚の平板部６２，６３と、これら２枚の平板部６２，６３の一端部同士を連結する連結部６４とを有する、断面コの字状の金属部材である。そして、ヒートシンク６１の２枚の平板部６２，６３により、駆動ＩＣ５２をそれぞれ備えた４枚のＣＯＦ５０が挟み込まれている。
【００４７】
ここで、４つの駆動ＩＣ５２は一列に配列されており、図６のように、ヒートシンク６１の上側の平板部６２が駆動ＩＣ５２の配列方向に沿うように配置されることで、４つの駆動ＩＣ５２に共通に接触させることができる。このように、本実施形態では、４つの駆動ＩＣ５２が一列に配列されているために、駆動ＩＣ５２が点在している場合と比べて、コンパクトなサイズのヒートシンク６１を用いつつ、４つの駆動ＩＣ５２に共通に接触させて効果的に熱を放散することができる。
【００４８】
また、ヒートシンク６１の下側の平板部６３は、４枚のＣＯＦ５０の基材５１の下面に接触しており、駆動ＩＣ５２から基材５１に伝達された熱が、下側の平板部６３から放散されることになり、放熱効果が高くなる。さらに、図６に示すように、各ＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２の実装位置にはスルーホールが形成されており、このスルーホール内部には導電性材料６５が充填され、駆動ＩＣ５２のダミー端子６６と接続されている。そして、スルーホール内の導電性材料６５がヒートシンク６１の下側の平板部６３と接触することで、ＣＯＦ５０の下面からの放熱効果がさらに向上する。さらに、上側の平板部６２と下側の平板部６３が連結部６４で連結されているため、駆動ＩＣ５２から上側の平板部６２に伝わった熱が、連結部６４を通って下側の平板部６３からも放散される。
【００４９】
また、上側の平板部６２と４つの駆動ＩＣ５２との接触、及び、下側の平板部６３とＣＯＦ５０の下面との接触を確実なものとするために、２枚の平板部６２，６３に互いに近づく方向の力（ＣＯＦ５０を挟み込む方向の力）が作用することが好ましい。例えば、図８のように、２枚の平板部６２，６３間の隙間が開口側（図８の右側）ほど狭くなっており、開口側から２枚の平板部６２，６３の隙間が広げられた状態でＣＯＦ５０が内部に挿入されたときの、ヒートシンク６１全体のバネ性によって平板部６２，６３が駆動ＩＣ５２及びＣＯＦ５０に押しつけられる構成を採用できる。あるいは、ヒートシンク６１外部に設置されたバネ等の付勢手段によって、２枚の平板部６２，６３を互いに近づく方向に付勢する構成であってもよい。
【００５０】
尚、図示は省略するが、駆動ＩＣ５２が実装され、且つ、入力端子５４が形成されたＣＯＦ５０の他端部、ＣＯＦ５０の入力端子５４に接続されたＦＰＣ６０、及び、ヒートシンク６１からなる構成を、圧電アクチュエータ７の上面から上方に距離をあけて位置させるために、これらの構成を下方から支持する、あるいは、上方から吊り上げるための適宜の支持部材が設けられることが好ましい。
【００５１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５２】
１］圧電アクチュエータ７に接続された複数枚のＣＯＦ５０とメイン制御基板とを接続するＦＰＣ６０（第２配線基板）については、前記実施形態のものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５３】
例えば、図９のように、基材５１の、駆動ＩＣ５２が実装される面と、入力端子５４が形成された面（ＦＰＣ６０との接続面）とが同じ面でない場合には、ＦＰＣ６０をＣＯＦ５０に重ね合わせたときに両者の間に駆動ＩＣ５２が介在することはないから、駆動ＩＣ５２を露出させるための貫通孔がＦＰＣ６０に設けられる必要はない。あるいは、複数枚のＣＯＦ５０の入力端子５４に対して、２以上の複数枚のＦＰＣ６０が接続される構成であってもよい。
【００５４】
２］前記実施形態では、ヒートシンク６１が、駆動ＩＣ５２とＣＯＦ５０の下面にそれぞれ接触する２枚の平板部６２，６３を備えているが、これら２枚の平板部６２，６３の両方を備えている必要はなく、一方が省略されてもよい。但し、放熱効率の観点からは、ヒートシンクが駆動ＩＣ５２に直接接触することが好ましいことから、駆動ＩＣ５２に接触する平板部６２は少なくとも備えていることが望ましい。
【００５５】
３］本発明を適用可能なアクチュエータは圧電アクチュエータには限られるものではなく、他の駆動方式のアクチュエータに適用することも可能である。また、用途についても、インクジェットヘッド以外の装置を駆動するアクチュエータに対しても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
７ 圧電アクチュエータ
４５ 接点部
５０ ＣＯＦ（第１配線基板）
５１ 基材
５２ 駆動ＩＣ
５３ 出力端子
５４ 入力端子
５５ 入力配線
５６ 出力配線
６０ ＦＰＣ（第２配線基板）
６１ ヒートシンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに対して信号を供給する配線基板を含む、アクチュエータの配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の技術分野において使用されるアクチュエータにおいて、このアクチュエータを駆動するための信号を供給する配線が形成された、可撓性を有する配線基板（フレキシブル配線基板）が接続されるものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数のノズルからそれぞれインクを吐出させるインクジェットヘッド用の圧電式のアクチュエータ（圧電素子ユニット）が開示されている。アクチュエータは、厚み方向に積層された複数枚の圧電シートからなり、多数のノズルが形成されたヘッド本体の上面に４つのアクチュエータが貼り付けられている。また、各アクチュエータの上面には、この上面を覆うように配置されたフレキシブル配線基板が接続され、各々のフレキシブル配線基板は、対応するアクチュエータの上面から水平方向に引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４５２０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アクチュエータによって駆動される対象（前記特許文献１ではインクジェットヘッドのノズル）の数が多くなるほど、それら駆動対象の制御に必要な配線の数が増えてしまうため、１枚の配線基板でアクチュエータを制御しようとすると、配線基板の配線ピッチをかなり狭くする必要がある。あるいは、幅の大きな配線基板を使用することも可能ではあるが、従来から使用されてきた汎用品では対応できず、規格外のものを採用せざるを得なくなり、コストアップにつながる。
【０００６】
そこで、従来使用されているような幅の小さい配線基板を複数枚使用してアクチュエータの駆動を行うことが考えられる。この場合、配線構造のコンパクト化を図り、さらには、アクチュエータを制御する制御基板と配線基板との接続の容易さを実現するために、複数枚の配線基板の引き回しを工夫し、複数枚の配線基板の入力側（制御基板と接続される側）を可能な限り１カ所にまとめることが好ましい。この点、特許文献１には、１つのインクジェットヘッドの４枚の配線基板が、アクチュエータの上面と平行に引き出された形態が開示されているものの、配線構造全体をコンパクトにするための各々の配線基板の具体的な引き回し等については記載されていない。
【０００７】
本発明の目的は、１つのアクチュエータに対して複数枚の配線基板が接続される場合に、その配線構造をコンパクトに構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明のアクチュエータの配線構造は、複数の駆動接点が配されたアクチュエータの一表面に接続される、複数枚の第１配線基板からなるアクチュエータの配線構造であって、
複数の第１配線基板の各々は、可撓性を有する基材と、前記基材の表面に実装された駆動ＩＣと、前記基材の一端部とその反対側の他端部にそれぞれ形成され、前記駆動ＩＣと前記基材に形成された配線を介して接続された、出力端子及び入力端子とを備え、
前記複数枚の第１配線基板は、それぞれの前記基材の一端部が前記アクチュエータの前記一表面に沿った所定方向に関して並べられた状態で、前記基材の一端部に設けられた前記出力端子が前記アクチュエータの一表面の前記駆動接点に接続される一方で、それぞれの前記基材が、前記アクチュエータから前記一表面に平行で且つ前記所定方向と直交する引き出し方向に引き出された上で、それぞれの駆動ＩＣが前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向するように折り返され、さらに、前記所定方向に隣接する前記第１配線基板間で、前記アクチュエータからの前記引き出し方向が互いに逆方向となっており、
前記複数枚の第１配線基板が折り返されることにより、それぞれの前記駆動ＩＣが、前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向する位置において前記所定方向に一列に配列されるとともに、それぞれの前記基材の他端部に設けられた複数の前記入力端子が、一列に配列された前記複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、複数枚の第１配線基板は、出力端子が設けられている一端部がアクチュエータの一表面上において所定方向に並べられた上で、アクチュエータの一表面から互いに逆方向に交互に引き出され、さらに、アクチュエータと反対側に折り曲げられることによって、複数枚の第１配線基板が全体としてリング状に構成されている。また、アクチュエータと対向する位置において、複数枚の第１配線基板の複数の駆動ＩＣが前記所定方向に一列に配列されるとともに、複数の入力端子が複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されている。これにより、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣ及び複数の入力端子がまとめて配置され、コンパクトな配線構造が実現される。さらに、複数枚の第１配線基板の入力端子が駆動ＩＣを挟んで両側に交互に配置されることで、隣り合う第１配線基板の入力端子同士が隣接しなくなるため、入力端子間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子間でのショートやノイズ混入等が防止される。
【００１０】
第２の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第１の発明において、前記複数の駆動ＩＣからの熱を放散する放熱板が、前記複数の駆動ＩＣの配列方向に沿って配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
複数の駆動ＩＣが一列に配列されているため、駆動ＩＣが点在している場合と比べて、コンパクトなサイズの放熱板を用いつつ、４つの駆動ＩＣに共通に接触させて効果的に熱を放散することができる。
【００１２】
第３の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第１又は第２の発明において、前記複数枚の第１配線基板のそれぞれの前記入力端子に共通に接続される、第２配線基板を有することを特徴とするものである。
【００１３】
複数の第１配線基板の複数の入力端子が、一列に配列された駆動ＩＣの両側に交互に配置されているため、第２配線基板において、前記複数の入力端子に接続される配線を分散して配置することができ、局部的な配線集中を緩和して大きな配線ピッチを確保することができる。
【００１４】
第４の発明のアクチュエータの配線構造は、前記第３の発明において、前記第１配線基板の、前記入力端子の前記第２配線基板との接続面と、前記駆動ＩＣが実装されている面とが、前記基材の同じ面にあり、前記第２配線基板は、前記複数の第１配線基板の各々の前記接続面を一度に覆うように前記複数枚の第１配線基板に重ねられ、前記第２配線基板には、前記複数の入力端子の間に挟まれた、前記複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させるための複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第１配線基板において、入力端子の第２配線基板との接続面と、駆動ＩＣが実装されている面が、基材の同じ面である場合には、複数の入力端子に第２配線基板を共通に接続するために、第２配線基板を複数の第１配線基板の他端部に覆い重ねたときに、駆動ＩＣが第２配線基板に覆われてしまい、接続不良の原因となる。本発明では、第２配線基板に形成された複数の貫通孔により、複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させることができる。また、複数の第１配線基板の複数の入力端子と第２配線基板とを接続する際に、第２配線基板に形成された複数の貫通孔に複数の駆動ＩＣを嵌め込むことにより、２種類の配線基板を接続する際の両者の位置決めを簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数枚の第１配線基板がアクチュエータの一表面から互いに逆方向に交互に引き出され、アクチュエータと反対側に折り曲げられることによって、複数枚の第１配線基板が全体としてリング状に構成されている。また、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣが一列に配列されるとともに、複数の入力端子が複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配される。これにより、アクチュエータと対向する位置において、複数の駆動ＩＣ及び複数の入力端子がまとめて配置されることになり、コンパクトな構造が実現される。さらに、複数枚の第１配線基板の入力端子が駆動ＩＣを挟んで両側に交互に配置されることで、隣り合う第１配線基板の入力端子同士が隣接しないため、入力端子間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子間でのショートやノイズ混入等が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。
【図２】インクジェットヘッドを走査方向から見た側面図である。
【図３】図３はヘッド本体の上面図である。
【図４】（ａ）は図３の一部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２の二点鎖線で囲まれたＡ部の上面図である。
【図６】図５のVI-VI線断面図である。
【図７】隣接する２枚のＣＯＦの入力端子側の端部の平面図である。
【図８】ヒートシンクの断面図である。
【図９】変更形態に係るインクジェットプリンタの図２相当の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を噴射する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に本発明を適用した一例である。
【００１９】
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略平面図である。図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４等を備えている。
【００２０】
キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。
【００２１】
このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図３、図４参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを多数のノズル３０から噴射するように構成されている。
【００２２】
搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。
【００２３】
次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２はインクジェットヘッド３を走査方向から見た側面図、図３はヘッド本体８の上面図、図４（ａ）は図３の一部拡大図、図４（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。尚、図２においては、本来側面が示されるべきヒートシンク６１やＦＰＣ６０を、便宜上断面で示している。
【００２４】
図２、図３に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ７とを備えた、ヘッド本体８を有する。尚、圧電アクチュエータ７の上面には、駆動ＩＣ５２が実装された配線基板である、ＣＯＦ５０（Chip On Film：第１配線基板に相当）が４枚接続されている。尚、図３においては、図２に示される、圧電アクチュエータ７の上方に位置する４枚のＣＯＦ５０（５０ａ〜５０ｄ）を二点鎖線で示している。
【００２５】
図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、流路ユニット６は、４枚のプレートが積層された構造を有し、その内部にインク流路が形成されている。流路ユニット６の下面（図３の紙面向こう側の面）には複数のノズル３０が形成されている。図３に示すように、これら複数のノズル３０は、それぞれ搬送方向に延在し、且つ、走査方向に並ぶ、４列のノズル列を構成している。これら４列のノズル列にそれぞれ属するノズル３０からは、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクがそれぞれ噴射される。また、流路ユニット６には、複数のノズル３０にそれぞれ連通する複数の圧力室２４が形成され、４列のノズル列に対応して、複数の圧力室２４も４列に配列されている。さらに、流路ユニット６には、それぞれ搬送方向に延在し、４列の圧力室列に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクを供給する４本のマニホールド２７が形成されている。尚、４本のマニホールド２７は、流路ユニット６の上面に形成された４つのインク供給口２８に接続されている。
【００２６】
そして、図５に示すように、流路ユニット６内において、インク供給口２８に連なるマニホールド２７が圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４はノズル３０に連通している。つまり、流路ユニット６には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路２９が複数形成されている。
【００２７】
圧電アクチュエータ７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。
【００２８】
振動板４０は金属材料で形成され、流路ユニット６の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、流路ユニット６に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、後述する駆動ＩＣ５２のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。
【００２９】
圧電層４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、平板状に形成されている。図４（ｂ）に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。
【００３０】
圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、ＣＯＦ５０の複数の出力端子５３と接続される、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。
【００３１】
尚、複数の個別電極４２と共通電極としての振動板４０とに挟まれた、複数の圧電層部分（活性部４６）は、予め、その厚み方向に分極されている。
【００３２】
複数の個別電極４２にそれぞれ対応した複数の接点部４５（駆動接点）には、圧電アクチュエータ７を駆動する駆動ＩＣ５２が実装された４枚のＣＯＦ５０（第１配線基板）が接続される。そして、ＣＯＦ５０に形成された配線を介して、駆動ＩＣ５２と複数の個別電極４２、及び、共通電極としての振動板４０が電気的に接続される。また、ＣＯＦ５０は、さらに、フレキシブル配線基板６０（ＦＰＣ：図５参照）によってプリンタ１のメイン制御基板（図示省略）と接続される。尚、圧電アクチュエータ７とメイン制御基板とを接続する、ＣＯＦ５０やＦＰＣ６０を含む配線構造については、後ほど詳細に説明する。そして、駆動ＩＣ５２は、メイン制御基板からの指令を受けて、複数の個別電極４２のそれぞれに対して駆動パルス信号を供給し、活性部４６に所定の駆動電圧を印加する。
【００３３】
次に、駆動パルス信号が供給されたときの、圧電アクチュエータ７の動作について説明する。ある個別電極４２に対して、駆動ＩＣ５２から駆動パルス信号が供給されると、個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に挟まれた、活性部４６に所定の駆動電圧が印加され、これによって活性部４６に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は活性部４６の分極方向と平行であるから、活性部４６が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０は流路ユニット６の上面に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。
【００３４】
次に、圧電アクチュエータ７とプリンタ１のメイン制御基板とを接続する配線構造について説明する。図５は、図２の二点鎖線で囲まれたＡ部の上面図、図６は、図５のVI-VI線断面図である。尚、図面の簡単のため、図５においては、図２に断面で示されているヒートシンク６１を仮想線（二点鎖線）で示している。
【００３５】
図２、図３に示すように、圧電アクチュエータ７の上面に配された複数の接点部４５に４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄ（第１配線基板）が接続されている。各ＣＯＦ５０は、ポリイミド等の可撓性を有する合成樹脂フィルムからなり、帯状に形成された基材５１と、基材５１の表面に実装された駆動ＩＣ５２と、基材５１の長さ方向における一端部に形成された複数の出力端子５３と、基材５１の他端部に形成された複数の入力端子５４とを備えている。
【００３６】
複数の出力端子５３が形成された基材５１の一端部は、圧電アクチュエータ７の上面を覆うように配され、ＣＯＦ５０の出力端子５３と圧電アクチュエータ７の接点部４５とが電気的に接合されている。図７は、隣接する２枚のＣＯＦ５０の他端部（入力端子５４側の端部）の平面図である。図２、図７に示されるように、駆動ＩＣ５２は、基材５１の他端部に形成された複数の入力端子５４に近接した位置に実装されている。また、複数の入力端子５４は、後述するＦＰＣ６０を介してプリンタ１のメイン制御基板と接続される。
【００３７】
また、複数の出力端子５３と複数の入力端子５４は、基材５１の同じ面に形成されており、さらに、駆動ＩＣ５２が、前記端子５３，５４が形成された面と同じ面に実装されている。そして、図７に示されるように、複数の入力端子５４と駆動ＩＣ５２の入力側（ＩＮ）との間が入力配線５５で接続されるとともに、駆動ＩＣ５２の出力側（ＯＵＴ）と複数の出力端子５３（図７では図示が省略されている）とが、同じく基材５１に形成された出力配線５６を介して接続されている。
【００３８】
図２、図３に示すように、４枚のＣＯＦ５０は、それぞれの基材５１の一端部が圧電アクチュエータ７の上面に沿った水平な一方向（本実施形態ではキャリッジ２の走査方向）に並べられた状態で、それら基材５１の一端部に設けられた複数の出力端子５３が、圧電アクチュエータ７の複数の接点部４５にそれぞれ接続されている。その上で、４枚のＣＯＦ５０の基材５１は、圧電アクチュエータ７から、その上面に平行で、且つ、４枚のＣＯＦ５０が並べられた方向と直交する方向（ここでは搬送方向）に引き出され、さらに、鉛直上方（圧電アクチュエータ７と反対側の方向）に折り返されている。また、隣接するＣＯＦ５０間で、圧電アクチュエータ７からの引き出し方向が互いに逆方向となっている。即ち、図３に示されるように、４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄは、圧電アクチュエータ７の上面から搬送方向上流側（図中上方）と下流側（図中下方）に交互に引き出されている。これによって、図２のように、４枚のＣＯＦ５０ａ〜５０ｄが全体としてリング状に構成されている。
【００３９】
上記のように４枚のＣＯＦ５０が折り返されることにより、それぞれの駆動ＩＣ５２が、圧電アクチュエータ７の上面から上方に距離を空けて対向する位置において、図５のように、４枚のＣＯＦ５０が並ぶ方向に沿って一列に配列される。さらに、４枚のＣＯＦ５０が圧電アクチュエータ７の上面から交互に逆方向に引き出されることにより、それぞれの基材５１の他端部に設けられた入力端子５４は、一列に配列された４つの駆動ＩＣ５２を挟んでその両側に交互に配されている。
【００４０】
４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４は、ＦＰＣ６０（第２配線基板）に共通に接続され、さらに、ＦＰＣ６０を介してメイン制御基板（図示省略）と接続される。図２、図５に示すように、各ＣＯＦ５０の入力端子５４と出力端子５３は、基材５１の同じ面に形成されており、基材５１が圧電アクチュエータ７と反対側に折り返されていることから、入力端子５４は、基材５１の圧電アクチュエータ７と反対側の面に位置する。即ち、入力端子５４のＦＰＣ６０との接続面が圧電アクチュエータ７と反対側（上方）を向くことになる。そして、ＦＰＣ６０は、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４（接続面）を一度に覆うように、４枚のＦＰＣ６０に上方から重ねられ、ＦＰＣ６０の下面に形成されるとともにメイン制御基板と配線６７によって接続された端子（図示省略）と、前記４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４の接続面とが接続される。
【００４１】
本実施形態の圧電アクチュエータ７の配線構造においては、４枚のＣＯＦ５０がリング状に構成された上で、それらの駆動ＩＣ５２と入力端子５４が、圧電アクチュエータ７の上方においてまとめて配置されており、コンパクトな配線構造が実現されている。また、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が１カ所にまとめられていることから、これらの入力端子５４に１枚のＦＰＣ６０を共通に接続することが容易になる。
【００４２】
さらに、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が、駆動ＩＣ５２を挟んで両側に交互に配置されることで、図５や図７から理解されるように、隣り合う入力端子５４同士が隣接しないため、入力端子５４間の相互干渉が起こりにくく、隣接する入力端子５４間でのショートや信号へのノイズ混入等が防止される。例えば、入力端子５４に、圧電アクチュエータ７に高い駆動電圧を供給するための、電源に接続される端子と、グランド接続用の端子が含まれている場合に、隣接するＣＯＦ５０の入力端子５４同士が近接していると、これらのＣＯＦ５０の一方に設けられた電源接続端子と、他方に設けられたグランド接続端子の間でショートが発生しやすくなるが、上記構成によれば、２枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が隣接しなくなるため、ショートが防止される。
【００４３】
また、図７に示すように、隣接する２枚のＣＯＦ５０間で、駆動ＩＣ５２への入力配線５５及び駆動ＩＣ５２からの出力配線５６の位置が逆になっており、一方のＣＯＦ５０の入力配線５５と他方のＣＯＦ５０の出力配線５６が隣り合うことになる。ここで、入力配線５５はメイン制御基板からの制御信号を駆動ＩＣ５２へ送信する配線であり、出力配線５６は駆動ＩＣ５２からの駆動信号を圧電アクチュエータ７へ供給する配線であり、これら２種類の配線５５，５６間で電流が流れる方向が逆となる。このとき、２種類の配線５５，５６から放射される放射ノイズが相殺されることになるから、放射ノイズ低減という効果も得られる。
【００４４】
また、２枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が隣接していると、ＦＰＣ６０側において、隣接する入力端子５４にそれぞれ接続される配線が近接して配置されることになり、ＦＰＣ６０において配線ピッチが局所的に狭く部分が生じる。この点、上記のように４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４が、駆動ＩＣ５２の両側に交互に配置されていると、ＦＰＣ６０において、ＣＯＦ５０の入力端子５４に接続される配線を分散して配置することができ、ＦＰＣ６０における局部的な配線集中を緩和して大きな配線ピッチを確保することができる。
【００４５】
尚、先にも述べたが、本実施形態では、図２に示されるように、入力端子５４のＦＰＣ６０との接続面と、駆動ＩＣ５２が実装される面とが、基材５１の同じ面にある。そのため、入力端子５４が形成された基材５１の他端部にＦＰＣ６０が上方から重ね合わされたときに、基材５１とＦＰＣ６０の間に駆動ＩＣ５２が介在することになり、入力端子５４とＦＰＣ６０との接続不良が生じやすくなる。そこで、図５、図６に示すように、本実施形態のＦＰＣ６０には、駆動ＩＣ５２の外形よりも一回り大きい貫通孔６０ａが、４つの駆動ＩＣ５２と等しいピッチで４つ形成され、ＦＰＣ６０が４枚のＣＯＦ５０の他端部に重ね合わされたときに、一列に配列された４つの駆動ＩＣ５２が４つの貫通孔６０ａによってＦＰＣ６０の上方へ露出するようになっている。これにより、ＣＯＦ５０の基材５１とＦＰＣ６０の間に駆動ＩＣ５２が介在することによる、入力端子５４の接続不良が防止される。また、上記効果に加えて、４枚のＣＯＦ５０の入力端子５４とＦＰＣ６０とを接続する際に、ＦＰＣ６０の４つの貫通孔６０ａに４つの駆動ＩＣ５２を嵌め込むことにより、ＣＯＦ５０ａ〜５０ｄとＦＰＣ６０の位置決めを簡単に行えるという効果も奏する。
【００４６】
さらに、本実施形態の配線構造は、各ＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２で発生した熱を放散するヒートシンク６１（放熱板）を備えている。図６に示すように、ヒートシンク６１は、互いに平行な２枚の平板部６２，６３と、これら２枚の平板部６２，６３の一端部同士を連結する連結部６４とを有する、断面コの字状の金属部材である。そして、ヒートシンク６１の２枚の平板部６２，６３により、駆動ＩＣ５２をそれぞれ備えた４枚のＣＯＦ５０が挟み込まれている。
【００４７】
ここで、４つの駆動ＩＣ５２は一列に配列されており、図６のように、ヒートシンク６１の上側の平板部６２が駆動ＩＣ５２の配列方向に沿うように配置されることで、４つの駆動ＩＣ５２に共通に接触させることができる。このように、本実施形態では、４つの駆動ＩＣ５２が一列に配列されているために、駆動ＩＣ５２が点在している場合と比べて、コンパクトなサイズのヒートシンク６１を用いつつ、４つの駆動ＩＣ５２に共通に接触させて効果的に熱を放散することができる。
【００４８】
また、ヒートシンク６１の下側の平板部６３は、４枚のＣＯＦ５０の基材５１の下面に接触しており、駆動ＩＣ５２から基材５１に伝達された熱が、下側の平板部６３から放散されることになり、放熱効果が高くなる。さらに、図６に示すように、各ＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２の実装位置にはスルーホールが形成されており、このスルーホール内部には導電性材料６５が充填され、駆動ＩＣ５２のダミー端子６６と接続されている。そして、スルーホール内の導電性材料６５がヒートシンク６１の下側の平板部６３と接触することで、ＣＯＦ５０の下面からの放熱効果がさらに向上する。さらに、上側の平板部６２と下側の平板部６３が連結部６４で連結されているため、駆動ＩＣ５２から上側の平板部６２に伝わった熱が、連結部６４を通って下側の平板部６３からも放散される。
【００４９】
また、上側の平板部６２と４つの駆動ＩＣ５２との接触、及び、下側の平板部６３とＣＯＦ５０の下面との接触を確実なものとするために、２枚の平板部６２，６３に互いに近づく方向の力（ＣＯＦ５０を挟み込む方向の力）が作用することが好ましい。例えば、図８のように、２枚の平板部６２，６３間の隙間が開口側（図８の右側）ほど狭くなっており、開口側から２枚の平板部６２，６３の隙間が広げられた状態でＣＯＦ５０が内部に挿入されたときの、ヒートシンク６１全体のバネ性によって平板部６２，６３が駆動ＩＣ５２及びＣＯＦ５０に押しつけられる構成を採用できる。あるいは、ヒートシンク６１外部に設置されたバネ等の付勢手段によって、２枚の平板部６２，６３を互いに近づく方向に付勢する構成であってもよい。
【００５０】
尚、図示は省略するが、駆動ＩＣ５２が実装され、且つ、入力端子５４が形成されたＣＯＦ５０の他端部、ＣＯＦ５０の入力端子５４に接続されたＦＰＣ６０、及び、ヒートシンク６１からなる構成を、圧電アクチュエータ７の上面から上方に距離をあけて位置させるために、これらの構成を下方から支持する、あるいは、上方から吊り上げるための適宜の支持部材が設けられることが好ましい。
【００５１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５２】
１］圧電アクチュエータ７に接続された複数枚のＣＯＦ５０とメイン制御基板とを接続するＦＰＣ６０（第２配線基板）については、前記実施形態のものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５３】
例えば、図９のように、基材５１の、駆動ＩＣ５２が実装される面と、入力端子５４が形成された面（ＦＰＣ６０との接続面）とが同じ面でない場合には、ＦＰＣ６０をＣＯＦ５０に重ね合わせたときに両者の間に駆動ＩＣ５２が介在することはないから、駆動ＩＣ５２を露出させるための貫通孔がＦＰＣ６０に設けられる必要はない。あるいは、複数枚のＣＯＦ５０の入力端子５４に対して、２以上の複数枚のＦＰＣ６０が接続される構成であってもよい。
【００５４】
２］前記実施形態では、ヒートシンク６１が、駆動ＩＣ５２とＣＯＦ５０の下面にそれぞれ接触する２枚の平板部６２，６３を備えているが、これら２枚の平板部６２，６３の両方を備えている必要はなく、一方が省略されてもよい。但し、放熱効率の観点からは、ヒートシンクが駆動ＩＣ５２に直接接触することが好ましいことから、駆動ＩＣ５２に接触する平板部６２は少なくとも備えていることが望ましい。
【００５５】
３］本発明を適用可能なアクチュエータは圧電アクチュエータには限られるものではなく、他の駆動方式のアクチュエータに適用することも可能である。また、用途についても、インクジェットヘッド以外の装置を駆動するアクチュエータに対しても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
７ 圧電アクチュエータ
４５ 接点部
５０ ＣＯＦ（第１配線基板）
５１ 基材
５２ 駆動ＩＣ
５３ 出力端子
５４ 入力端子
５５ 入力配線
５６ 出力配線
６０ ＦＰＣ（第２配線基板）
６１ ヒートシンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動接点が配されたアクチュエータの一表面に接続される、複数枚の第１配線基板からなるアクチュエータの配線構造であって、
複数の第１配線基板の各々は、可撓性を有する基材と、前記基材の表面に実装された駆動ＩＣと、前記基材の一端部とその反対側の他端部にそれぞれ形成され、前記駆動ＩＣと前記基材に形成された配線を介して接続された、出力端子及び入力端子とを備え、
前記複数枚の第１配線基板は、
それぞれの前記基材の一端部が前記アクチュエータの前記一表面に沿った所定方向に関して並べられた状態で、前記基材の一端部に設けられた前記出力端子が前記アクチュエータの一表面の前記駆動接点に接続される一方で、
それぞれの前記基材が、前記アクチュエータから前記一表面に平行で且つ前記所定方向と直交する引き出し方向に引き出された上で、それぞれの駆動ＩＣが前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向するように折り返され、
さらに、前記所定方向に隣接する前記第１配線基板間で、前記アクチュエータからの前記引き出し方向が互いに逆方向となっており、
前記複数枚の第１配線基板が折り返されることにより、それぞれの前記駆動ＩＣが、前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向する位置において前記所定方向に一列に配列されるとともに、それぞれの前記基材の他端部に設けられた複数の前記入力端子が、一列に配列された前記複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されていることを特徴とするアクチュエータの配線構造。
【請求項２】
前記複数の駆動ＩＣからの熱を放散する放熱板が、前記複数の駆動ＩＣの配列方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータの配線構造。
【請求項３】
前記複数枚の第１配線基板のそれぞれの前記入力端子に共通に接続される、第２配線基板を有す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の配線構造。
【請求項４】
前記第１配線基板の、前記入力端子の前記第２配線基板との接続面と、前記駆動ＩＣが実装されている面とが、前記基材の同じ面にあり、
前記第２配線基板は、前記複数の第１配線基板の各々の前記接続面を一度に覆うように前記複数枚の第１配線基板に重ねられ、
前記第２配線基板には、前記複数の入力端子の間に挟まれた、前記複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させるための複数の貫通孔が形成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の配線構造。
【請求項１】
複数の駆動接点が配されたアクチュエータの一表面に接続される、複数枚の第１配線基板からなるアクチュエータの配線構造であって、
複数の第１配線基板の各々は、可撓性を有する基材と、前記基材の表面に実装された駆動ＩＣと、前記基材の一端部とその反対側の他端部にそれぞれ形成され、前記駆動ＩＣと前記基材に形成された配線を介して接続された、出力端子及び入力端子とを備え、
前記複数枚の第１配線基板は、
それぞれの前記基材の一端部が前記アクチュエータの前記一表面に沿った所定方向に関して並べられた状態で、前記基材の一端部に設けられた前記出力端子が前記アクチュエータの一表面の前記駆動接点に接続される一方で、
それぞれの前記基材が、前記アクチュエータから前記一表面に平行で且つ前記所定方向と直交する引き出し方向に引き出された上で、それぞれの駆動ＩＣが前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向するように折り返され、
さらに、前記所定方向に隣接する前記第１配線基板間で、前記アクチュエータからの前記引き出し方向が互いに逆方向となっており、
前記複数枚の第１配線基板が折り返されることにより、それぞれの前記駆動ＩＣが、前記アクチュエータの一表面と距離を空けて対向する位置において前記所定方向に一列に配列されるとともに、それぞれの前記基材の他端部に設けられた複数の前記入力端子が、一列に配列された前記複数の駆動ＩＣを挟んでその両側に交互に配されていることを特徴とするアクチュエータの配線構造。
【請求項２】
前記複数の駆動ＩＣからの熱を放散する放熱板が、前記複数の駆動ＩＣの配列方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータの配線構造。
【請求項３】
前記複数枚の第１配線基板のそれぞれの前記入力端子に共通に接続される、第２配線基板を有す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の配線構造。
【請求項４】
前記第１配線基板の、前記入力端子の前記第２配線基板との接続面と、前記駆動ＩＣが実装されている面とが、前記基材の同じ面にあり、
前記第２配線基板は、前記複数の第１配線基板の各々の前記接続面を一度に覆うように前記複数枚の第１配線基板に重ねられ、
前記第２配線基板には、前記複数の入力端子の間に挟まれた、前記複数の駆動ＩＣをそれぞれ露出させるための複数の貫通孔が形成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の配線構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６４７５６（Ｐ２０１２−６４７５６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７８４１（Ｐ２０１０−２０７８４１）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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