JP2011093105A - 液体噴射ヘッド及び記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】共通配線パターンは全ての圧電素子に共通に接続されているため、駆動信号が供給される圧電素子が多くなると、共通配線パターンの端子部に流れる電流が多くなるため、接合部分で発熱してしまうという課題がある。
【解決手段】液滴が吐出されるノズル開口24に連通し、圧電素子10の駆動によって圧力変化が生じる圧力室21と、複数の共通電極13が接続される共通配線パターン11に形成された共通配線端子部25と、個別電極14と個別に接続される個別配線パターン12に形成された個別配線端子部17と、異方性導電接着材を介して、共通配線端子部25と接合される第1の端子および個別配線端子部17と接合される第2の端子を有するフィルム状のフレキシブル配線基板と、を備え、共通配線端子部25と第1の端子との接合面積は、個別配線端子部17と第2の端子との接合面積より広い液体噴射ヘッドを提供する。
【選択図】図7
【解決手段】液滴が吐出されるノズル開口24に連通し、圧電素子10の駆動によって圧力変化が生じる圧力室21と、複数の共通電極13が接続される共通配線パターン11に形成された共通配線端子部25と、個別電極14と個別に接続される個別配線パターン12に形成された個別配線端子部17と、異方性導電接着材を介して、共通配線端子部25と接合される第1の端子および個別配線端子部17と接合される第2の端子を有するフィルム状のフレキシブル配線基板と、を備え、共通配線端子部25と第1の端子との接合面積は、個別配線端子部17と第2の端子との接合面積より広い液体噴射ヘッドを提供する。
【選択図】図7
Description
本発明は、液体噴射ヘッド及び記録装置に関するものである。
液体噴射装置として、液体噴射ヘッドに形成された複数のノズルから例えば紙などの記録媒体に液滴としてのインクを噴射するインクジェット式記録装置が知られている。このような液体噴射ヘッドの一種に、振動板等の表面に形成された圧電素子を変形させることで液滴を噴射させるようにしたものがある。
この液体噴射ヘッドは、複数のノズル開口や共通インク室を備えた流路ユニットと、圧力室と圧電素子を備えたアクチュエーターユニットを有している。圧電素子は、ノズル開口ごとに備えられ、振動板を挟んで圧力室と対向する位置にある。そのため、個別電極に駆動信号を供給して圧電素子に設けられた共通電極と個別電極間に電圧が印加されると、圧力室の容積が変形し、圧力室内に貯留された液体に圧力変動が生じ、複数のノズル開口から液滴が噴射される。
アクチュエーターユニットには、全ての共通電極に接続された共通配線パターンと、個別電極ごとに接続された複数の個別配線パターンとが形成されている。そして、これらの共通配線パターン、個別配線パターンにそれぞれ設けられた端子部は、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等の導体パターンが形成されたFPC(フレキシブル・プリンティング・サーキット)やTCP(テープ・キャリア・パッケージ)等のフィルム状の配線基板の端子部と半田付けによって接合されている。
この液体噴射ヘッドは、複数のノズル開口や共通インク室を備えた流路ユニットと、圧力室と圧電素子を備えたアクチュエーターユニットを有している。圧電素子は、ノズル開口ごとに備えられ、振動板を挟んで圧力室と対向する位置にある。そのため、個別電極に駆動信号を供給して圧電素子に設けられた共通電極と個別電極間に電圧が印加されると、圧力室の容積が変形し、圧力室内に貯留された液体に圧力変動が生じ、複数のノズル開口から液滴が噴射される。
アクチュエーターユニットには、全ての共通電極に接続された共通配線パターンと、個別電極ごとに接続された複数の個別配線パターンとが形成されている。そして、これらの共通配線パターン、個別配線パターンにそれぞれ設けられた端子部は、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等の導体パターンが形成されたFPC(フレキシブル・プリンティング・サーキット)やTCP(テープ・キャリア・パッケージ)等のフィルム状の配線基板の端子部と半田付けによって接合されている。
しかし、半田付けによる接合では、フラックスによるリーク電流やマイグレーションが発生し、隣接する電極パターン間での絶縁抵抗値が低下してしまったり、電極パターンに設けられた端子部からフィルム状の配線基板が剥離してしまったりする場合がある。
そこで、例えば、特許文献1では、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)を含む異方性導電接着材を用いる方法が提案されている。
そこで、例えば、特許文献1では、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)を含む異方性導電接着材を用いる方法が提案されている。
異方性導電接着材を用いる方法では、共通配線パターンおよび個別配線パターンに設けられた端子部と、フィルム状の配線基板の端子部とは、異方性導電接着材に含まれた金メッキを施した樹脂ボールによって導通が確保される。上述したように、共通配線パターンは全ての圧電素子の共通電極に共通に接続されているため、個別電極を介して駆動信号が供給される圧電素子が多くなると、共通配線パターンの端子部に流れる電流が多くなる。そのため、共通配線パターンの端子部とフィルム状の配線基板の端子部との接合部分に、必要な量の樹脂ボールが確保されていないと、接合部分で発熱してしまうという課題がある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]共通電極と、圧電体層と、個別電極と、を有する複数の圧電素子と、液滴が吐出されるノズル開口に連通し、前記圧電素子の駆動によって圧力変化が生じる圧力室と、複数の前記共通電極が接続される共通配線パターンに形成された共通配線端子部と、前記個別電極と個別に接続される個別配線パターンに形成された個別配線端子部と、異方性導電接着材を介して、前記共通配線端子部と接合される第1の端子および前記個別配線端子部と接合される第2の端子を有するフィルム状のフレキシブル配線基板と、を備え、前記共通配線端子部と前記第1の端子との接合面積は、前記個別配線端子部と前記第2の端子との接合面積より広いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
この構成によれば、共通配線端子部と第1の端子との接合面積は、個別配線端子部と第2の端子との接合面積より広い。これにより、共通配線端子部とフレキシブル配線基板の第1の端子との接合部に備えられる異方性導電接着材の量が多くなるので、接合部における導電性が向上する。これにより、共通電極と個別電極に電圧が印加される圧電素子が多くなり、共通配線パターンに形成された共通配線端子部に流れる電流が増加した場合に、共通配線端子部が発熱することを抑制できる。
[適用例2]前記共通配線端子部の前記第1の端子が接合される面は、周縁部が中央部より高い凹状に形成されていることを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
この構成によれば、共通配線端子部の、フレキシブル配線基板の第1の端子が接合される接合面の周縁部に突出した土手部分が形成される。これにより、接合面から異方性導電接着材が流出することを抑制でき、より確実に共通配線端子部と第1の端子の導通を確保することができる。
[適用例3]前記個別配線端子部の前記第2の端子が接合される面は、周縁部が中央部より高い凹状に形成されていることを特徴とする上記液体噴射ヘッド。
この構成によれば、個別配線端子部の、フレキシブル配線基板の第2の端子が接合される接合面の周縁部に突出した土手部分が形成される。これにより、接合面から異方性導電接着材が流出することを抑制できる。そのため、個別配線端子部とフレキシブル配線基板の第2の端子との接合部に備えられる異方性導電接着材の量が多くなるので、より確実に個別配線端子部と第2の端子の導通を確保することができる。
[適用例4]上記液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする記録装置。
この構成によれば、共通電極と個別電極に電圧が印加される圧電素子が多くなり、共通配線パターンに形成された共通配線端子部に流れる電流が増加した場合に、共通配線端子部が発熱することを抑制できる。
この構成によれば、共通電極と個別電極に電圧が印加される圧電素子が多くなり、共通配線パターンに形成された共通配線端子部に流れる電流が増加した場合に、共通配線端子部が発熱することを抑制できる。
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置(以下「記録装置」という)100の概略斜視図である。記録装置100のキャリッジ101は、キャリッジモーター102により駆動されるタイミングベルト103によって、ガイド部材104に案内されてプラテン105の軸方向に往復移動されるように構成されている。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置(以下「記録装置」という)100の概略斜視図である。記録装置100のキャリッジ101は、キャリッジモーター102により駆動されるタイミングベルト103によって、ガイド部材104に案内されてプラテン105の軸方向に往復移動されるように構成されている。
図2は、インクジェット式液体噴射ヘッド(以下「液体噴射ヘッド」という)300の要部を示す概略斜視図である。図1のキャリッジ101の記録用紙200に対向する側には、図2の液体噴射ヘッド300が搭載され、液体噴射ヘッド300の図面上側には、液体噴射ヘッド300に液体としてのインクを供給するブラックインクカートリッジ106及びカラーインクカートリッジ107が着脱可能に装填されている。図1の記録用紙200は、印刷領域Pに配置され、液体噴射ヘッド300によってインクが吐出され、文字や画像が形成される構成となっている。
また、図1に示すように、記録用紙200が配置されない非印刷領域である例えば、ホームポジションHには、キャップ部材や吸引手段等を有するクリーニング手段である例えば、キャッピング手段120、吸引ポンプ130、そしてワイピング部材140が配置されている。
図3は、図2の液体噴射ヘッド300の概略分解斜視図である。図2の液体噴射ヘッド300は、ケースヘッド310やカバーケース311を有している。また、ケースヘッド310の図面下部の底部にはカバーケース340が備えられる。
図3のケースヘッド310には、図1のブラックインクカートリッジ106やカラーインクカートリッジ107からインクを導く針312やインクを濾すフィルター313を有している。また、ケースヘッド310は、後述するフレキシブル配線基板330を接続するためのケースヘッド側基板314、そして、ケースヘッド側基板314を覆うためのカバーケース311等を有している。
図3に示すように、アクチュエーター部321とケースヘッド310との間には、アクチュエーター部321に駆動信号を供給するフレキシブル配線基板330が配置されている。フレキシブル配線基板330の図面右側の一方は、アクチュエーター部321に接続されている。図面左側にある他方は、図面右側の一方に対して直角方向に折り曲げられ、先端部がケースヘッド310側を向いている。
フレキシブル配線基板330の図面左側の先端部は、ケースヘッド310に備えられたケースヘッド側基板314と接続され、ケースヘッド側基板314から電力の供給を受ける構成となっている。
図3のケースヘッド310の図面下側には、ヘッドユニット320が配置される。図4は、図3のアクチュエーター部321をケースヘッド310側から見た平面図である。圧電素子10が長手方向を図面左右方向(ノズル列と直角方向)にして、図面上下方向(ノズル列方向)に2列に並んで配置されている。
共通配線パターン11は、圧電素子10の全てと共通に接続され、個別配線パターン12は、圧電素子10と個別に接続される。共通配線パターン11、個別配線パターン12、圧電素子10は、振動子プレート18上に線対称に配置される。
図5は、ヘッドユニット320の構成を説明する要部断面図である。ノズルプレート324には、インクを吐出するためのノズル開口24が形成されている。
ノズル開口24は、ドット形成密度に応じたピッチで開設されている。図3および図5に示すように、ノズルプレート324の図面上側には、インクの流路を形成するための供給プレート323やリザーバプレート322が配置されている。
図5のアクチュエーター部321は、圧力室21となる通孔を開設した圧力室プレート19、圧電素子10が実装されると共に圧力室21の一部を区画する振動子プレート18、及び、供給側連通口22及びノズル連通口23を形成した連通口プレート20を積層してなる。圧力室21は、ノズル開口24ごとに形成されている。この圧力室21はノズル開口に連通し、圧電素子10の駆動によって圧力変化が生じる流路である。
圧電素子10は、個別電極14と共通電極13とで圧電体層15を挟んだ状態に形成されている。圧電素子10は、振動子プレート18の圧力室21とは反対側の表面に、圧力室21が形成されている領域を覆うように形成されている。
ノズルプレート324、供給プレート323、リザーバプレート322及びアクチュエーター部321は、接着されて一体化され、ヘッドユニット320を構成している。
アクチュエーター部321には、共通配線パターン11と個別配線パターン12が配設される。共通配線パターン11は共通電極13に接続されている。個別配線パターン12は、連結部16と個別配線端子部17とから構成され、連結部16は個別電極14に接続される。
駆動信号が個別配線パターン12を介して個別電極14に印加されると、共通電極13と個別電極14との間に電圧が生じて圧電体層15がたわみ振動し、その振動によって圧力室21の容積が変形し、圧力室21内に貯留されたインクに圧力変動が生じ、ノズルプレート324のノズル開口24から液滴であるインク滴が吐出される構成となっている。
図6は、図3のフレキシブル配線基板330における端子30が形成された側の部分を示す平面図である。フレキシブル配線基板330は、ポリイミド等の絶縁フィルムから成るベースフィルム43の表面に、銅箔等の導体材料で、導体パターン(配線パターン)が形成されたフィルム状のフレキシブル配線基板である。
フレキシブル配線基板330の一方の片側部分には、第1の端子32と、第2の端子33とから構成される端子30が、図面上下方向に2列並んで形成されている。第1の端子32の接合面の面積は、第2の端子33の接合面の面積より広い。
フレキシブル配線基板330の他方の片側部分(不図示)には、ケースヘッド側基板314の端子(図示せず)と電気的に接続される端子31(図3参照)が形成されており、これら端子30,31以外の範囲がレジスト45で覆われて構成されている。
フレキシブル配線基板330には、ケースヘッド側基板314からの駆動信号を圧電素子10に対して選択的に供給する制御を行うICチップ46が実装されている。
図7(a)は、図4のアクチュエーター部321をケースヘッド310側から見た平面図において、破線で囲んだ範囲Aの部分拡大図である。振動子プレート18上に形成された共通配線パターン11には、破線で囲んだ範囲Dに示す共通配線端子部25が含まれる。
図7(b)は、図7(a)のアクチュエーター部321における矢印Bの位置での部分断面図である。振動子プレート18の表面を基準として図面上下方向における高さにおいて、共通配線端子部25の接合面26までの高さh1は、共通配線端子部25が形成されていない部位の高さh2より高い。
図7(c)は、図7(a)のアクチュエーター部321における矢印Cの位置での部分断面図である。振動子プレート18の表面を基準として図面上下方向における高さにおいて、個別配線端子部17の接合面27までの高さh3は、連結部16の高さh4より高い。
図8は、アクチュエーター部321とフレキシブル配線基板330との接合状態を示す要部拡大断面図である。本実施形態では、アクチュエーター部321とフレキシブル配線基板330とが異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)を含む異方性導電接着材50を用いて接合されている。
異方性導電接着材50内に分散された導電粒子によって、共通配線端子部25(図7参照)と、フレキシブル配線基板330の第1の端子32(図6参照)とが導電接続されている。
また、異方性導電接着材50内に分散された導電粒子によって、個別配線端子部17(図7参照)と、フレキシブル配線基板330の第2の端子33(図6参照)とが導電接続されている。
本実施形態では、図7(a)の共通配線端子部25の接合面26の面形状は、図6の第1の端子32の接合面の面形状と略同一面形状であり、個別配線端子部17の接合面27の面形状は、図6の第2の端子33の面形状と略同一面形状である。
また、図4の共通配線端子部25、個別配線端子部17の配置は、図6の第1の端子32、第2の端子33の配置と同じである。従って、図8に示すように、共通配線端子部25は第1の端子32と対向する位置で異方性導電接着材50を介して接合される。同様に、個別配線端子部17は第2の端子33と対向する位置で異方性導電接着材50を介して接合される。
従って、共通配線端子部25と第1の端子32との接合面積は、個別配線端子部17と第2の端子33との接合面積より広い。そのため、共通配線端子部25と第1の端子32との接合部に備えられる異方性導電接着材50の量は、個別配線端子部17と第2の端子33との接合部に備えられる異方性導電接着材50の量より多い。これにより、共通配線端子部25と第1の端子32との接合部における抵抗値は、個別配線端子部17と第2の端子33との接合部における抵抗値より小さい。
異方性導電接着材50は、アクチュエーター部321及びフレキシブル配線基板330間の隙間を埋めるように配置(充填)されており、共通配線端子部25と第1の端子32とが対向しない部分および個別配線端子部17と第2の端子33とが対向しない部分では絶縁性を保った状態で、通常の接着材として機能する。
以上、本実施形態における記録装置100に備えられた液体噴射ヘッド300は、電圧が印加される共通電極13と個別電極14とが設けられた複数の圧電素子10と、全ての共通電極13と共通に接続される共通配線パターン11に形成された共通配線端子部25と、個別電極14と個別に接続される個別配線パターン12に形成された個別配線端子部17と、異方性導電接着材50を介して、共通配線端子部25と接合される第1の端子32および個別配線端子部17と接合される第2の端子33を有するフィルム状のフレキシブル配線基板330と、を備え、共通配線端子部25と第1の端子32との接合面積は、個別配線端子部17と第2の端子33との接合面積より広い。
この構成によれば、共通配線パターン11に形成された共通配線端子部25とフレキシブル配線基板330の第1の端子32との接合部に備えられる異方性導電接着材50の量が多くなるので、接合部における導電性が向上する。これにより、共通電極13と個別電極14に電圧が印加される圧電素子10が多くなり、共通配線端子部25に流れる電流が増加した場合に、共通配線端子部25が発熱することを抑制できる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、共通配線端子部と個別配線端子部の接合面は、凹状に形成されている液体噴射ヘッドについて説明する。
第2実施形態では、共通配線端子部と個別配線端子部の接合面は、凹状に形成されている液体噴射ヘッドについて説明する。
図9(a)は、第2実施形態の液体噴射ヘッドのアクチュエーター部における共通配線パターンの部分断面図を示す。第1実施形態では、図7(b)に示すように、共通配線端子部25の接合面26は平面であったが、第2実施形態では、図9(a)に示すように、共通配線端子部25aの接合面26aは、周縁部が中央部より高い凹状の面を有する。
この構成によれば、共通配線端子部25aの接合面26aの周縁部に突出した土手部分mが形成される。これにより、異方性導電接着材50を介して共通配線端子部25aと第1の端子32とを接続するとき、接合面26aから異方性導電接着材50が流出することを抑制できる。そのため、より確実に共通配線端子部25aと第1の端子32の導通を確保することができる。
図9(b)は、第2実施形態の液体噴射ヘッドのアクチュエーター部における個別配線パターンの部分断面図を示す。第1実施形態では、図7(c)に示すように、個別配線端子部17の接合面27は平面であったが、第2実施形態では、図9(b)に示すように、個別配線端子部17aの接合面27aは、周縁部が中央部より高い凹状の面を有する。
この構成によれば、個別配線端子部17aの接合面27aの周縁部に突出した土手部分nが形成される。これにより、異方性導電接着材50を介して個別配線端子部17aと第2の端子33とを接続するとき、接合面27aから異方性導電接着材50が流出することを抑制できる。そのため、より確実に個別配線端子部17aと第2の端子33の導通を確保することができる。
本発明は、上述の実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンター等の画像記録装置に用いられる液体噴射ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する流体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。
10…圧電素子、11…共通配線パターン、12…個別配線パターン、13…共通電極、14…個別電極、17…個別配線端子部、25…共通配線端子部、32…第1の端子、33…第2の端子、50…異方性導電接着材、100…記録装置、300…液体噴射ヘッド、330…フレキシブル配線基板。
Claims (4)
- 共通電極と、圧電体層と、個別電極と、を有する複数の圧電素子と、
液滴が吐出されるノズル開口に連通し、前記圧電素子の駆動によって圧力変化が生じる圧力室と、
複数の前記共通電極が接続される共通配線パターンに形成された共通配線端子部と、
前記個別電極と個別に接続される個別配線パターンに形成された個別配線端子部と、
異方性導電接着材を介して、前記共通配線端子部と接合される第1の端子および前記個別配線端子部と接合される第2の端子を有するフィルム状のフレキシブル配線基板と、を備え、
前記共通配線端子部と前記第1の端子との接合面積は、前記個別配線端子部と前記第2の端子との接合面積より広いことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記共通配線端子部の前記第1の端子が接合される面は、周縁部が中央部より高い凹状に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1または請求項2に記載の液体噴射ヘッドであって、
前記個別配線端子部の前記第2の端子が接合される面は、周縁部が中央部より高い凹状に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1乃至3何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする記録装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130108 |