(57)【要約】【課題】ＦＦＣを他の基板に接続する電気的接続部の信頼性を向上するとともにウィスカ発生を抑制する。【解決手段】液体吐出ヘッド３の液吐出を駆動するドライバＩＣ２２を有する可撓性プリント基板（ＦＰＣ）１５と接続する可撓性フラットケーブル（ＦＦＣ）１６のＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１を本体側電極端子２４の厚さｔ２より大きく形成し、ＦＦＣ１６をＦＰＣ１５の電極端子と本体側に接続するとき、ＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４のメッキ材料に熱を加えて熱融着させて電気的に接続し、接続強度を大きくするとともにメッキ材料としては錫を使用した場合のウィスカ発生を抑制する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種電気部品を実装したプリント基板の電気的接続用の電極端子間を接続する可撓性フラットケーブルにおいて、
前記可撓性フラットケーブルの両端部に、メッキ材料で一方の端部と他方の端部で異なる厚さの電気的接続用の電極端子を形成したことを特徴とする可撓性フラットケーブル。
【請求項２】
前記可撓性フラットケーブルの電極端子をメッキ厚１〜４μｍで形成した請求項１記載の可撓性フラットケーブル。
【請求項３】
前記可撓性フラットケーブルの一方の電極端子をメッキ厚１μｍで形成し、他方の電極端子をメッキ厚１．５〜４μｍで形成した請求項１又は２記載の可撓性フラットケーブル。
【請求項４】
前記可撓性フラットケーブルを難燃性樹脂である絶縁材料で形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の可撓性フラットケーブル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された可撓性フラットケーブルの電極端子を、各種電気部品を実装したプリント基板の電極端子に熱融着させて電気的に接続したことを特徴とする可撓性フラットケーブルの接続方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の可撓性フラットケーブルを、ノズルから液滴を吐出させるためのドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に接続したことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記可撓性フラットケーブルのメッキ厚さが大きい電極端子を、前記ドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に熱融着させた請求項６記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種電気機器の電装部等の接続に使用する可撓性フラットケーブルと可撓性フラットケーブルの接続方法とそれを使用した液体吐出ヘッド及び画像形成装置、特に電気的接続部の信頼性の向上とウィスカ発生の抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の紙媒体やプラスチック、金属材料及び特殊シート等に印刷を行う記録装置として様々な記録方式が行われている。例えば熱転写方式や感熱方式、ワイヤードット方式、インクジェット方式等が代表的な方式である。また、産業用途では平版印刷、凸版印刷、凹版印刷等の版を用いた印刷方式が使用されている。このような記録装置の中で、液体吐出口から液体を吐出させて記録媒体上に画像形成を行うインクジェット記録方式の記録装置は、版等も用いない無版印刷であることに加えて構造も比較的簡単なことから安価であり、また高密度かつ高速な印字を行うことが可能である。
【０００３】
一般にインクジェット記録装置は液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジを駆動する手段と、記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、これらを制御する制御手段を備えている。この液体吐出ヘッドの液体吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生させる発生素子として、特許文献１に示すように、電気機械変換体を利用したピエゾ方式、あるいは発熱によってインク滴を吐出させる方式、すなわち熱エネルギーを利用して液体に膜沸騰を発生させ液体に発生した気泡によって滴を吐出させるバブルジェット（登録商標）方式などがある。この各種液吐出方式のうち、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子として用いた液体吐出ヘッドでは、液体吐出ヘッドの機械的構造を単純化しやすく、小型化も容易であり、しかも最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を十分に活用して液体吐出ヘッドを製造できるため、高密度実装化ができ製造コストも安価であるという利点がある。また、電気的にインク滴の制御を行っていることから、滴の大きさ等も細かく制御でき、高画質印字を行う記録装置においての重要な利点を備えている。
【０００４】
このように、インクジェット記録方式は簡単な構造からなる極めて優れた記録方式ではあるが、解決すべき問題も多数ある。その一例として可撓性プリント基板（ＦＰＣ）と、ＦＰＣに本体側から印字に必要な各種信号を液体吐出ヘッドへ入力するための可撓性フラットケーブル（ＦＦＣ）との電極端子の接続構造部分が上げられる。このＦＰＣとＦＦＣの電極端子は、例えば特許文献２に示すように、抵抗溶接や、超音波溶着、レーザー溶接、又はハンダ付けにより接続されている。
【０００５】
近年、各種電装品は小型化と高密度化の傾向があり、そのため各種電装品等を接続する各電極端子間も極めて細かく高密度なものとなっている。したがってこれらの電極端子接続の信頼性を確保することがますます困難になっている。
【０００６】
特にＦＦＣ最端部に配置される電極端子の接続強度が問題となり、接続不良になることにより接着面積が減少して接着強度が低下し、結果として電気的導通が不安定となる。
【０００７】
このような問題に対する対策手段として、特許文献３に示すように、可撓性基板に電気的接続をなす電極端子とは別にそれらの電極端子の片側端部に電気的接続をしないダミー端子を設け接続強度を増して接続の信頼性を高める方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献４に示すように、固定基板の電極端子にＦＦＣの電極端子をハンダ付けで接続するとき、ＦＦＣの電極端子の近傍を固定基板の電極端子の近傍に設けた熱接着テープにより加熱接続して電気的接続部の強度を高めるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１２９９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１１１２３９号公報
【特許文献３】特開平１１−３４８２８３号公報
【特許文献４】特開２００３−２５８４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のようにダミー端子や熱接着テープで電気的接続部の電極端子の近傍を接合しても、その接合部は電極端子と同一面内に配置され、外力を受けた場合にダミー端子や熱接着テープに隣接する電極端子にも外力の影響が及ぶことがあり、必ずしも接着強度が十分ではなく、接着強度が低下して不安定化し導通不良となる不具合が発生する。
【００１０】
また、電極端子部はメッキ処理が施されているためウィスカ発生の危険性を伴い、ウィスカが生成されると電極間が短絡してしまうという不具合が発生し、液体吐出ヘッドにおいては吐出に大きな影響を及ぼして画像形成に悪影響を及ぼす。
【００１１】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＦＦＣを他の基板に接続する電気的接続部の信頼性を向上するとともにウィスカ発生を抑制することができる可撓性フラットケーブルと可撓性フラットケーブルの接続方法とそれを使用した液体吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の可撓性フラットケーブルは、各種電気部品を実装したプリント基板の電気的接続用の電極端子間を接続する可撓性フラットケーブルにおいて、前記可撓性フラットケーブルの両端部に、メッキ材料で一方の端部と他方の端部で異なる厚さの電気的接続用の電極端子を形成したことを特徴とする。
【００１３】
前記可撓性フラットケーブルの電極端子をメッキ厚１〜４μｍで形成すると良い。
【００１４】
また、前記可撓性フラットケーブルの一方の電極端子をメッキ厚１μｍで形成し、他方の電極端子をメッキ厚１．５〜４μｍで形成することが望ましい。
【００１５】
さらに、可撓性フラットケーブルを難燃性樹脂である絶縁材料で形成すると良い。
【００１６】
この発明の可撓性フラットケーブルの接続方法は、前記いずれかに記載された可撓性フラットケーブルの電極端子を、各種電気部品を実装したプリント基板の電極端子に熱融着させて電気的に接続したことを特徴とする。
【００１７】
この発明の液体吐出ヘッドは、前記いずれかに記載の可撓性フラットケーブルを、ノズルから液滴を吐出させるためのドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に接続したことを特徴とする。
【００１８】
前記液体吐出ヘッドにおいて、前記可撓性フラットケーブルのメッキ厚さが大きい電極端子を、前記ドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に熱融着させることが望ましい。
【００１９】
この発明の画像形成装置は、前記液体吐出ヘッドを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、各種電気部品を実装したプリント基板の電気的接続用の電極端子間を接続する可撓性フラットケーブルの両端部に、メッキ材料で一方の端部と他方の端部で異なる厚さの電気的接続用の電極端子を形成したから、異なる接続形態においても良好な接続強度を維持することができ、安定して電気的に接続することができる。
【００２１】
また、可撓性フラットケーブルの電極端子をメッキ厚１〜４μｍで形成することにより、十分な接続強度を得ることができるとともにウィスカ発生を抑制することができ、電極端子間に短絡等が生じることを防止できる。
【００２２】
さらに、可撓性フラットケーブルの一方の電極端子をメッキ厚１μｍで形成し、他方の電極端子をメッキ厚１．５〜４μｍで形成することにより、十分な接続強度で安定して接続することができる。
【００２３】
また、可撓性フラットケーブルを難燃性樹脂である絶縁材料で形成することにより、電極端子を熱融着により各種電気部品を実装したプリント基板の電極端子に接続するとき、可撓性フラットケーブルの材料の一部がメッキ材と共に溶けて各電極端子間に難燃性樹脂の溶融樹脂が入り込んで各電極端子間を絶縁するから、溶融したメッキ材により各電極端子間が短絡することを防ぐことができ、安定して接続することができる。
【００２４】
この可撓性フラットケーブルの電極端子を、各種電気部品を実装したプリント基板の電極端子に熱融着させて電気的に接続することにより、電極端子間を簡単に接合することができ、小型化と価格低減を図ることができる。
【００２５】
この可撓性フラットケーブルを、液体吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させるためのドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に接続することにより、可撓性フラットケーブルをプリント基板に安定して接続することができ、各種吐出に必要な信号を安定して伝達することができる。
【００２６】
また、可撓性フラットケーブルのメッキ厚さが大きい電極端子を、ドライバＩＣを装着したプリント基板の電極端子に熱融着させることにより、十分な接続強度を安定した接続抵抗で可撓性フラットケーブルをプリント基板に接続することができ、各種吐出に必要な信号を良好に伝達することができる。
【００２７】
この液体吐出ヘッドを有する画像形成装置は、安定した特性で液体を吐出させることができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１はこの発明のインクジェット記録装置の構成図である。図に示すように、インクジェット記録装置１はシアンＣ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、複数のノズルを有し各インクカートリッジ２からインクが供給される４個の液体吐出ヘッド３と、インクカートリッジ２と液体吐出ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙を収納した給紙トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６から記録紙を印字部７に搬送する搬送部８と、印字した記録紙を排紙トレイ９に排出する排出ローラ１０を有する。そしてホスト装置から送られる画像データを記録紙に印字するときは、キャリッジ４をキャリッジガイドローラ１１に倣って走査しながら、搬送部８により印字部７に送られた記録紙に液体吐出ヘッド３のノズルから画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録する。
【００２９】
液体吐出ヘッド３は、図２の分解斜視図に示すように、複数のノズル１２が設けられたノズルプレート１３と静電アクチュエータ１４と可撓性プリント基板（ＦＰＣ）１５と可撓性フラットケーブル（ＦＦＣ）１６とフレーム１７とフィルタ１８及びジョイント部１９を有する。静電アクチュエータ１４には、各ビット毎に設けられた加圧液室２０と流体抵抗路（不図示）と、各流体抵抗路を介して加圧液室２０にインクを供給する共通液室２１を有し、Ｎｉ電鋳又はステンレスにより形成されたノズルプレート１３が位置合わせして接合される。この静電アクチュエータ１４の加圧液室１９には振動板と、振動板に対して所定間隔で設けられた個別電極を有し、振動板と個別電極の間に電圧を印加して正又は負の電荷をそれらに与えて振動板を個別電極側に静電的吸引又は反発させて変形させ、加圧液室２０のインクをノズル１２から吐出させて記録紙に印字する。ＦＰＣ１５はドライバＩＣ２２が搭載され、静電アクチュエータ１４に電気的に接続されている。フィルタ１８が熱溶着されたフレーム１７とインク供給タンク又はインクカートリッジからインクを供給するためのジョイント部１９は接着剤により接合され、静電アクチュエータ１４と接合したノズルプレート１３にフレーム１７が位置合わせして接合されている。
【００３０】
この液体吐出ヘッド３のＦＦＣ１６は、図３（ａ）の上面図に示すように、一方の端部にＦＰＣ１５の電気的接続用の電極端子と接続する複数のＦＰＣ側電極端子２３を有し、他方の端部には、インクジェット記録装置１の本体側に接続する複数の本体側電極端子２４を有し、ＦＰＣ側電極端子２３は、図４の接続状態を示す配置図に示すように、ＦＰＣ１５のドライバＩＣに接続された複数の電極端子に接続され、本体側電極端子２４は本体側に接続され、ノズル１２から吐出するためのドライバＩＣ２２を装着したＦＰＣ１５に本体側から印字に必要な各種制御信号を入力する。このドライバＩＣ２２に入力する制御信号は、全ノズル１２から同時にインクを吐出させる以外に、時間的に分割してインクを吐出させることができる。すなわち、全ノズル１２から同時にインクを吐出させると、各ノズル１２間のクロストークの影響による記録品位の低下や、一時的に大電流が必要になることにより電源の大容量化などの不利益が生じる場合があるが、時分割駆動することでこれらの不利益を避けることができる。
【００３１】
ＦＦＣ１６の材質としては難燃性樹脂である絶縁材料を使用し、ＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４はメッキ材料で形成され、このメッキ材料としては錫を使用している。このようにメッキ材料として錫を使用するのは、2007年7月より欧州で施行されるＲｏＨＳ指令（欧州環境規制）により禁止物質が使用不可能となるが、電気的接続用のコネクタに使用されている鉛は禁止物質のひとつとして上げられている。そこで電気的接続部には鉛を使用できなくなり、鉛フリーにてメッキを行うためにメッキ材料として錫を使用する。
【００３２】
そしてＦＦＣ１６は、図３（ｂ）の断面図に示すように、ＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２は異なって形成され、ＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１は本体側電極端子２４の厚さｔ２より大きく形成されている。このＦＦＣ１６のＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４と反対側の面にはそれぞれ補強板２５が設けられ、ＦＰＣ１５の電極端子と本体側に接続するときは、補強板２５側からＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４のメッキ材料に熱を加えて熱融着させて電気的に接続する。
【００３３】
このようにＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２を異ならせるのは、接続強度を大きくするためである。この接続強度を大きくするためには、ＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２を大きくすれば良いが、ＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２を大きくするとウィスカ抑制策を施す必要がある。すなわち、ＦＦＣ１６のＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４のメッキ材料としては錫を使用し、ＦＰＣ１５の電気的接続用の電極端子に錫を使用するとウィスカ発生の危険性がでてくる。このウィスカは同じ金属同士の接合の場合に発生確率が高くなり、錫含有量を減らすことによりウィスカを抑制できるということが知られている。このウィスカ発生を抑制するため、ＦＦＣ１６のＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４の錫メッキの厚さを１〜４μｍと薄くし、ＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２を異ならせる。
【００３４】
このＦＰＣ側電極端子２３の厚さｔ１と本体側電極端子２４の厚さｔ２を異ならせる方法として、実際のメッキ工程においてはＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４のメッキ厚を一度の工程において異なるメッキ厚にすることは不可能であるため、まず、下地メッキとしてＦＦＣ１６の両端をメッキ厚ｔ２を約１μｍの厚さにて行い、更にＦＰＣ１５との接続側の電気的接続を行うＦＦＣ１６端部のメッキ厚を厚くするために再度片側のみ追加メッキを行い、メッキ厚ｔ１が1.5〜４μｍの厚さになるように調整してメッキ厚ｔ２の本体側電極端子２４とメッキ厚ｔ１のＦＰＣ側電極端子２３を形成する。
【００３５】
このようにＦＰＣ側電極端子２３のメッキ厚ｔ１を1.5〜４μｍとすることにより、ＦＰＣ１５の電極端子との接続強度を増すことができる。また、熱融着時に溶け出したメッキ材料による隣接する電極端子への影響やウィスカ発生を抑制することができ良好な電気的接続を実現することができる。
【００３６】
このＦＦＣ１６とＦＰＣ１５の電気的接続部は、インクジェット記録装置１で各種吐出に必要な信号を伝達する部分であり、接続抵抗値が増してしまうと信号が減衰してしまい、安定した吐出ができなくなる。そこでＦＰＣ側電極端子２３のメッキ厚ｔ１を２μｍと３μｍ及び４μｍと可変してＦＰＣ１５の電極端子に接合して接触抵抗の変化を調べた結果、メッキ厚ｔ１の違いでは接続抵抗値に大きな変化はなく、実際の接続抵抗値としては0.2Ω程度であり問題はなかった。
【００３７】
このようにしてＦＰＣ側電極端子２３と本体側電極端子２４を形成したＦＦＣ１６のＦＰＣ側電極端子２３を、図５の断面図に示すように、ＦＰＣ１５の電極端子２６に熱融着させて接合する。このＦＰＣ側電極端子２３をＦＰＣ１５の電極端子２６に熱融着させるとき、溶け出したメッキ材により隣接する電極端子との間で短絡する等の問題も考えられるが、ＦＦＣ１６の材料として難燃性樹脂である絶縁材料を用いているから、熱融着の際にＦＦＣ１６の材料の一部がメッキ材と共に溶けて各電極端子間に難燃性樹脂の溶融樹脂層２７が入り込み、各電極端子間を絶縁する。したがってＰＣ側電極端子２３をＦＰＣ１５の電極端子２６に熱融着させるときに、溶融したメッキ材により各電極端子間が短絡することを防ぐことができ、ＦＦＣ１６をＦＰＣ１５に安定して接続することができ、インクジェット記録装置１で各種吐出に必要な信号を安定して伝達して良質な画像を安定して形成することができる。
【００３８】
前記説明ではインクジェット記録装置１の静電アクチュエータ１４を駆動するドライバＩＣ２２が搭載されたＦＰＣ１５と本体側を接続するＦＦＣ１６について説明したが、電子写真方式の複写機等の画像形成装置や各種電気機器や機械装置の電装品等を接続する可撓性フラットケーブルにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明のインクジェット記録装置の構成図である。
【図２】液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】ＦＦＣの電極端子を示す構成図である。
【図４】ＦＰＣとＦＦＣの接続状態を示す配置図である。
【図５】ＦＰＣとＦＦＣの電極端子を熱融着で接合した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１；インクジェット記録装置、２；インクカートリッジ、３；液体吐出ヘッド、
４；キャリッジ、５；給紙トレイ、６；手差しテーブル、７；印字部、８；搬送部、
９；排紙トレイ、１０；排出ローラ、１１；キャリッジガイドローラ、
１２；ノズル、１３；ノズルプレート、１４；静電アクチュエータ、
１５；可撓性プリント基板（ＦＰＣ）、１６；可撓性フラットケーブル（ＦＦＣ）、
１７；フレーム、１８；フィルタ、１９；ジョイント部、２０；加圧液室、
２１；共通液室、２２；ドライバＩＣ、２３；ＦＰＣ側電極端子、
２４；本体側電極端子、２５；補強板、２６；電極端子、２７；溶融樹脂層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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