(57)【要約】【課題】フレキシブル配線基板とインクジェットヘッドの接合部が剥離しにくいインクジェットヘッドユニットを提供すること。【解決手段】インクジェットヘッドユニット１は、インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３とから構成され、インクジェットヘッド１０の圧電アクチュエータ１２の上面を覆うように帯状のフレキシブル配線基板１３の一端が接続されてなっている。フレキシブル配線基板１３は、圧電アクチュエータ１２との接続部分から湾曲して立ち上がり、その他端が中継回路基板に接続されている。フレキシブル配線基板１３上の圧電アクチュエータ１２に重なっている部分には、剛性部材２０が設けられている。剛性部材２０は、端子３９と端子ランド６０との接合部に対応する位置よりも、回路基板側に張り出して配置されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルからインクを噴射するためのエネルギーを発生する複数の噴射エネルギー発生素子を備え、その各噴射エネルギー発生素子に通電するための複数の端子を列をなして表面に有するインクジェットヘッドと、
そのインクジェットヘッドの複数の端子に接合される配線パターンを有するフレキシブル配線基板とを備え、
前記フレキシブル配線基板は、前記インクジェットヘッドの前記端子列と直交する方向に当該端子を有する表面から前記インクジェットヘッドの外に延びかつ当該表面から湾曲して立ち上がって配置され、
前記フレキシブル配線基板上には、前記端子と配線パターンとの接合部に対応する位置から前記湾曲部側に向かって張り出した、前記フレキシブル配線基板よりも剛性の高い剛性部材が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッドユニット。
【請求項２】
前記剛性部材は、前記接合部の前記フレキシブル配線基板に沿う平面積よりも広い領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドユニット。
【請求項３】
前記剛性部材は、前記張り出した部分の先端に、前記接合部に対応する部分よりも前記フレキシブル配線基板の前記湾曲方向と同方向に変形の容易な部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドユニット。
【請求項４】
前記剛性部材の変形の容易な部分は、前記フレキシブル配線基板の前記湾曲部分に対応して薄肉に形成された部分であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドユニット。
【請求項５】
前記剛性部材は、前記フレキシブル配線基板上の、前記インクジェットヘッドと反対側の面に塗布されて硬化された接着剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドユニット。
【請求項６】
前記接着剤は、前記フレキシブル配線基板上に沿って、前記端子列と対応する位置に格子状に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドとフレキシブル配線基板とを備えたインクジェットヘッドユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェット記録装置では、カラー印刷等を行うために、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクカートリッジが利用されている。これらインクカートリッジを収容保持するヘッドホルダには、各色のインクの噴射を行うための４つのインクジェットヘッドや、それらを駆動するための回路基板等が設けられ、これらインクジェットヘッドと回路基板とはフレキシブル配線基板を介して接続されており、インクジェットヘッドユニットとして構成されている。そして、インクカートリッジからインクがインクジェットヘッドに供給され、噴射ノズルからインクが噴射され記録が行われている。
【０００３】
フレキシブル配線基板は、帯状の絶縁性可撓性フィルムの長手方向に多数の配線パターンをプリントしたものであり、狭いスペースに複雑な電子回路を実装する場合に広く用いられている。インクジェット記録装置において、インクジェットヘッドとフレキシブル配線基板の接続は、インクジェットヘッドの各ヘッド端子と、これらの各ヘッド端子と接続されるフレキシブル配線基板の各端子ランドとを半田付け等で接合して行われている。
【０００４】
このような半田付けによる接合部は、剥離方向に対する抵抗力が比較的弱いので、フレキシブル配線基板をインクジェットヘッドから剥離する方向に力が加わったとき、接合部に剥離が生じて、接続不良や断線事故が発生する危険があった。そこで、このような接続部に固定用部品を設けて接合部を挟持させ、剥離方向の力に対する機械的強度を大きくするようにしていた。また、フレキシブル配線基板を貫通する小孔を設けて残存する溶融半田を上昇固化することにより強度を増すようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３２１９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェットヘッドユニットにおいては、インクジェットヘッドの上方に回路基板が配置されるため、両者を接続するフレキシブル配線基板はインクジェットヘッド表面から回路基板に向けて立ち上がる方向に配置される。このため、フレキシブル配線基板とインクジェットヘッドとの接合部から立ち上がる部分に応力が集中してしまい、接合部が剥離しやすい問題があった。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、フレキシブル配線基板とインクジェットヘッドの接合部が剥離しにくいインクジェットヘッドユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のインクジェットヘッドユニットは、複数のノズルからインクを噴射するためのエネルギーを発生する複数の噴射エネルギー発生素子を備え、その各噴射エネルギー発生素子に通電するための複数の端子を列をなして表面に有するインクジェットヘッドと、そのインクジェットヘッドの複数の端子に接合される配線パターンを有するフレキシブル配線基板とを備え、前記フレキシブル配線基板は、前記インクジェットヘッドの前記端子列と直交する方向に当該端子を有する表面から前記インクジェットヘッドの外に延びかつ当該表面から湾曲して立ち上がって配置され、前記フレキシブル配線基板上には、前記端子と配線パターンとの接合部に対応する位置から前記湾曲部側に向かって張り出した、前記フレキシブル配線基板よりも剛性の高い剛性部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、インクジェットヘッドの複数の端子にフレキシブル配線基板の配線パターンが接合される。フレキシブル配線基板は、剛性部材よりも剛性が低いため、剛性部材のある位置では変形せず、剛性部材の近傍から湾曲して立ち上がる。剛性部材は接合部よりも張り出して配置されているため、接合部に応力が集中することがなく、接合部の剥離を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載のインクジェットヘッドユニットは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記剛性部材は、前記接合部の前記フレキシブル配線基板に沿う平面積よりも広い領域に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、請求項１に記載の発明の作用に加え、フレキシブル配線基板に沿う平面積よりも広い領域に設けられるために剛性部材の剛性が増し、フレキシブル配線基板は、確実に接合部近傍ではなく剛性部材の近傍から湾曲して立ち上がるので、接合部に応力が集中することがなく、接合部の剥離を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載のインクジェットヘッドユニットは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記剛性部材は、前記張り出した部分の先端に、前記接合部に対応する部分よりも前記フレキシブル配線基板の前記湾曲方向と同方向に変形の容易な部分を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、フレキシブル配線基板は、剛性部材の変形の容易な部分に対応する部分で湾曲して立ち上がる。すなわち、フレキシブル配線基板は、剛性部材の変形の容易な部分により、湾曲部が位置決めされるので、接合部に応力が集中することがなく、接合部の剥離を防止することができる。
【００１４】
請求項４に記載のインクジェットヘッドユニットは、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記剛性部材の変形の容易な部分は、前記フレキシブル配線基板の前記湾曲部分に対応して薄肉に形成された部分であることを特徴とする。
【００１５】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、請求項３に記載の発明の作用に加え、フレキシブル配線基板は、剛性部材の薄肉に形成された部分に対応する部分で湾曲して立ち上がる。すなわち、フレキシブル配線基板は、剛性部材の薄肉に形成された部分により、湾曲部が位置決めされるので、接合部に応力が集中することがなく、接合部の剥離を防止することができる。
【００１６】
請求項５に記載のインクジェットヘッドユニットは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記剛性部材は、前記フレキシブル配線基板上の、前記インクジェットヘッドと反対側の面に塗布されて硬化された接着剤であることを特徴とする。
【００１７】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、フレキシブル配線基板上に塗布された接着剤は、光等により硬化してフレキシブル配線基板よりも剛性が高くなる。
【００１８】
請求項６に記載のインクジェットヘッドユニットは、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記接着剤は、前記フレキシブル配線基板上に沿って、前記端子列と対応する位置に格子状に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成のインクジェットヘッドユニットでは、請求項５に記載の発明の作用に加え、格子状に塗布された接着剤が硬化して、格子に囲まれた部分全体が剛性部材となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッドユニット１と中継回路基板５０との接続状態を示す斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１０、フレキシブル配線基板１３及び中継回路基板５０の平面図である。図３は、インクジェットヘッド１０の一部を拡大した斜視図である。図４〜図６は、インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３との接続部分を拡大した側面図である。
【００２１】
図１に示すように、インクジェットヘッドユニット１は、インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３とから構成され、インクジェットヘッド１０の上面を覆うように帯状のフレキシブル配線基板１３の一端が接続されている。さらに、フレキシブル配線基板１３は、インクジェットヘッド１０との接続部分から離れた位置で湾曲して立ち上がり（詳細は後述する）、その他端が中継回路基板５０に接続されている。
【００２２】
また、図２に示すように、インクジェットヘッド１０は、平面視、略長方形をなし、後述するように、略長方形の金属プレート等が積層されたキャビティユニット１１と、圧電アクチュエータ１２とから構成されている（図３参照）。フレキシブル配線基板１３は、一端においてインクジェットヘッド１０の圧電アクチュエータ１２のほぼ長辺方向に対応する幅を有し、その幅と直交する方向に帯状に延びている。そして、帯状に延びたフレキシブル配線基板１３の他端側には、帯幅方向に沿って中継回路基板５０と接続するための端子５３が列設されている。さらに、フレキシブル配線基板１３には、インクジェットヘッド１０に印加する駆動電圧を制御するためのドライバＩＣ５１が搭載されている。また、略矩形の中継回路基板５０は、その端子５３との接続側と反対側の縁端に設けられたコネクタ５２から、インクジェット記録装置の制御回路（図示外）に接続されている。
【００２３】
図３に示すように、インクジェットヘッド１０は、略長方形の金属プレート等が積層されたキャビティユニット１１と、圧電アクチュエータ１２とから構成されている。
【００２４】
キャビティユニット１１を構成する９枚の積層プレートの最下層に配置される合成樹脂製のプレート１１ａには、複数の噴射ノズル（図示せず）が、そのプレート１１ａの長手方向に沿って４列穿設され、対となる２列ずつがそれぞれ千鳥状配置となっている。最上層の金属プレート１１ｂには、各噴射ノズルに対応する複数のチャンネル２３が、各噴射ノズルと同様にプレート１１ｂの長手方向に千鳥状に列設されており、連通路２５を介して各噴射ノズルに接続されている。これらのチャンネル２３は、連通路２５の位置からプレート１１ｂの短手方向に、それぞれ所定距離延設されている。また、プレート１１ａ，１１ｂ間に積層された金属プレートには、その長手方向に沿って、チャンネル２３の各列に対応してマニホールド（図示外）がそれぞれ延設されており、各マニホールドは、それぞれが対応する列の各チャンネル２３にインクを供給するため、インク通路３０を介してそれら各チャンネル２３の前記連通路２５と対極となる位置に接続されている。そして、各マニホールドは、キャビティユニット１１の長手方向の一端に開口されたインク供給孔３１にそれぞれ接続されており、このインク供給孔３１を介して内部にインクが導入される。さらに、各インク供給孔３１を覆ってフィルタ３２が張設されている。
【００２５】
圧電アクチュエータ１２は、前記各チャンネル２３のそれぞれに対応する複数の駆動電極（図示外）が配設された圧電シート１２ａと、スルーホール４１の周囲を除きほぼ全面に接地電極（図示外）が配設された圧電シート１２ｂとを交互に重ね最上層に圧電シート１２ｃを接合したものである。各駆動電極は、スルーホール４１を介し、圧電シート１２ｃの表面上に設けられた各端子３９に接続され、また、接地電極は、スルーホール４２を介し、圧電シート１２ｃ上の端子４０に接続されている。各端子３９，４０は、前記チャンネル２３と同様に、圧電シート１２ａの長手方向に沿って４列設けられ、対となる２列がそれぞれ千鳥状となるように列設されている。
【００２６】
フレキシブル配線基板１３は、帯状のポリイミドフィルムからなる絶縁体の一方の面上に銅箔を固定し、エッチング等によって配線パターンを形成した一般的な構造である（図２参照）。この絶縁体の一方の端部には、端子３９，４０に対応する位置に、端子ランド６０が設けられている。各端子ランド６０は、配線パターンを形成する個々の独立した導線６１の端部にそれぞれ設けられており、これら端子ランド６０の配置位置の間を縫うようにして、他の端子ランド６０に接続される導線６１が配設されている。そして、各導線６１の端子ランド６０が接続された側と反対側の端部は、絶縁体の他方の端部にて、その帯幅方向に列設された端子５３のそれぞれと接続されている。
【００２７】
そして、圧電アクチュエータ１２の端子３９，４０と、フレキシブル配線基板１３の各端子ランド６０とが、一対一に対応するように、インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３とが重ね合わされ、その間に載置された導電性ろう材、例えば半田１５により端子３９，４０とフレキシブル配線基板１３の端子ランド６０とが接合されている。その接合された状態でフレキシブル配線基板１３は、４列の端子列３９，４０と直交する方向に延び、インクジェットヘッド１０の噴射ノズルの開口面から離れる方向に湾曲しながら立ち上がっている。
【００２８】
また、図１、図４〜図６に示すように、フレキシブル配線基板１３の圧電アクチュエータ１２に接続されている部分の上面には、剛性部材２０が設けられている。この剛性部材２０は、フレキシブル配線基板１３を構成する絶縁体よりも剛性の高いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂や金属等で形成されている。
【００２９】
剛性部材２０は、端子列３９，４０をカバーするように、それらのフレキシブル配線基板１３に沿う平面積よりも広い平面積を有し、フレキシブル基板１３上に接着等により一体的に固着されている。また、剛性部材２０は、図４に示すように、フレキシブル配線基板１３上で、端子３９，４０と各端子ランド６０の接合部の端部（Ｐ１）よりも、回路基板５０に接続する端子５３側に張り出して配置（位置Ｐ２）されている。このように張り出して配置することで、フレキシブル配線基板１３は、剛性部材２０の端子５３側端部（Ｐ２）近傍を湾曲部として上方に湾曲して立ち上がるため、湾曲に伴う力が半田１５に剥離方向に作用することがなく、半田１５が剥離するおそれが少ない。尚、剛性部材２０を端部Ｐ２と反対側にも接合部から張り出し、また、端子３９，４０の列方向両端も接合部から張り出すように配置すると、より剛性が増す効果がある。
【００３０】
また、剛性部材２０の他の実施の形態を説明すると、図５に示すように、剛性部材２０に他の部分より薄く形成した薄肉部２５を設けてもよい。この場合、剛性部材２０は、樹脂材料で構成され、その薄肉部２５が端子３９，４０と端子ランド６０との接合部の端部Ｐ１から端子５３側に張り出した位置に来るように、フレキシブル配線基板１３上に固定する。薄肉部２５は剛性部材２０の他の部分よりも変形が容易であるから、この薄肉部２５に対応する位置がフレキシブル配線基板１３の湾曲部となり、回路基板５０に向かって上方に立ち上がる。薄肉部２５により湾曲部１４の位置決めがなされるので、フレキシブル配線基板１３が半田１５の端部で上方に立ち上がることにより圧電アクチュエータ１２から剥離するおそれが少ない。尚、剛性部材２０は、上記薄肉部２５からさらに端子５３側へ肉厚を徐々に薄く構成するようにしてもよい。
【００３１】
また、図６に示すように、接着剤２７をフレキシブル配線基板１３上に塗布して、該接着剤２７を硬化させて剛性部材としてもよい。接着剤２７としては、紫外光の照射などによって硬化する迅速硬化型のもので、塗布したときに肉厚に盛り上がる程度の粘性を持ったものが望ましい。接着剤の塗布作業においては、全端子３９，４０と端子ランド６０との接合部の外周Ｐ１よりも外側に張り出した外周Ｐ２を形成するように、上記接合部の外周に沿って矩形の環状に、所定の肉厚に盛り上げながら塗布する。さらに、その環状の内部に格子状に塗布する。塗布後に、紫外光を照射することで、接着剤が硬化し、フレキシブル基板１３よりも高い剛性を持つようになる。従って、フレキシブル基板１３は、前記実施の形態と同様に、接着剤２７の張り出した端部Ｐ２近傍から上方に湾曲して立ち上がることとなり、半田１５が剥離するおそれが少ない。また、接着剤２７を格子状に塗布しておくと、格子に囲まれた全体の剛性が高くなるため、幅広の剛性部材を設けたと同様の効果を部品点数を増加することなく得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、請求項１に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、インクジェットヘッドの複数の端子にフレキシブル配線基板の配線パターンが接合され、フレキシブル配線基板は、剛性部材よりも剛性が低いため、剛性部材のある位置では変形せず、剛性部材の端部近傍から湾曲して立ち上がる。剛性部材は接合部よりも張り出して配置されているため、接合部近傍からフレキシブル配線基板が立ち上がることがなく、フレキシブル配線基板の湾曲による応力の集中で接合部が剥離することが起こりにくい。
【００３３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、広い領域に設けられるために剛性部材の剛性が増し、フレキシブル配線基板の立ち上がりを、確実に接合部近傍ではなく剛性部材の近傍とすることができる。
【００３４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、フレキシブル配線基板は、剛性部材の変形の容易な部分に対応する部分で湾曲して立ち上がる。すなわち、フレキシブル配線基板の立ち上がる湾曲部を、剛性部材の変形の容易な部分により位置決めすることができる。
【００３５】
請求項４に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、フレキシブル配線基板は、剛性部材の薄肉に形成された部分に対応する部分で湾曲して立ち上がる。すなわち、フレキシブル配線基板の立ち上がる湾曲部を、剛性部材の薄肉に形成された部分により位置決めすることができる。
【００３６】
請求項５に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、フレキシブル配線基板上に塗布された接着剤は、光等により硬化してフレキシブル配線基板よりも剛性が高くなる。従って、部材の点数を増やすことなく、同様の効果を達成できる。また、剛性部材をフレキシブル配線基板に容易に固定することができる。
【００３７】
請求項６に記載のインクジェットヘッドユニットによれば、請求項５に記載の発明の効果に加え、格子状に塗布された接着剤が硬化して、格子に囲まれた部分全体が剛性部材となる。従って、部材の点数を増やすことなく、幅広の剛性部材と同様の効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドユニット１と中継回路基板５０との接続状態を示す斜視図である。
【図２】インクジェットヘッド１０、フレキシブル配線基板１３及び中継回路基板５０の平面図である。フレキシブル配線基板１３において楕円にて囲む部分を拡大して端子ランド及び導線の配列を説明する平面図である。
【図３】インクジェットヘッド１０の一部を拡大した斜視図である。
【図４】インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３との接続部分を拡大した側面図である。
【図５】インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３との他の実施の形態を示す接続部分を拡大した側面図である。
【図６】（ａ）インクジェットヘッド１０とフレキシブル配線基板１３との他の実施の形態を示す接続部分の平面図、（ｂ）拡大した側面図である。
【符号の説明】
１        インクジェットヘッドユニット
１０      インクジェットヘッド
１３      フレキシブル配線基板
１４      湾曲部
１５      半田
２０      剛性部材
２１      剛性部材
２２      剛性部材
２５      薄肉部
２７      接着剤
３９      端子
４０      端子
【図１】
2004276487.tif 000003
【図２】
2004276487.tif 000004
【図３】
2004276487.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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