JP2013223987A - インクジェット記録ヘッドおよびそれを備えたインクジェット記録装置ならびに製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板反りによる半田クラック等の不具合を防止し、インクジェット記録ヘッドの画像形成装置内への組付け作業性を向上する。
【解決手段】画像データ制御素子２３を搭載した第１のリジッド基板２４と、フレキシブルプリント基板２５と、圧電素子駆動素子を搭載した第２のリジッド基板２８が一連に形成されたリジッド・フレキシブル基板で構成され、フレキシブルプリント基板２５の第１のリジッド基板２４から第２のリジッド基板２８に向かう途中の部分に、ロール状に折り曲げられたロール形状部６８を設けたことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに係り、特に電源を供給したり画像データや駆動波形などの信号を伝送する基板の構成に関するものである。

図１４は、従来のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。同図に示すように従来のインクジェット記録ヘッドは、記録ヘッド本体１０１の外側に画像データ制御基板１０２が設けられており、記録ヘッド本体１０１と画像データ制御基板１０２はフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１０３で接続されている。

また、図示していないが、インク滴を吐出するための圧電素子（ピエゾ素子）を駆動する駆動波形や画像データを生成するための上位基板が設けられており、その上位基板と前記画像データ制御基板１０２は、両基板にコネクタをそれぞれ実装し、ツイストフラットケーブル等を介して前記上位基板と画像データ制御基板１０２を電気的に接続していた。

一方、特開２００５-２０４９２７号公報（特許文献１）には、複数のリジッド基板の密閉容器内への収納効率の向上を目的として、複数のリジッド基板と、その複数のリジッド基板を予め一連に接続するフレキシブルプリント基板とを備え、隣接するリジッド基板が互いに対向するようにフレキシブルプリント基板を折り曲げた状態で容器内に収納したカプセル型の医療装置が開示されている。

しかしながら、図１４に示す従来のインクジェット記録ヘッドでは、前記画像データ制御基板１０２は記録ヘッド１０１の外部に配置されるため、インクジェット記録装置内に画像データ制御基板１０２の設置スペースを確保する必要があり、インクジェット記録装置の小型化に障害となる。また、記録ヘッド本体１０１と画像データ制御基板１０２は柔軟なフレキシブルプリント基板１０３で接続されているため、記録ヘッド本体１０１の装置への組み込み作業や交換作業時に、記録ヘッド本体１０１と画像データ制御基板１０２をそれぞれ手で持つ必要があり、両手が塞がってしまい、作業性が悪いという問題がある。

さらに、作業性の向上をする目的で、画像データ制御基板１０２を記録ヘッド本体１０１の中に内蔵するために、フレキシブルプリント基板１０３を数mm程度まで短くすると、屈曲性に優れているフレキシブルプリント基板１０３が固く折り曲げ難くなってしまう問題がある。また、ツイストフラットケーブルの挿入時に発生する応力が画像データ制御基板１０２の固定部分に集中するため、画像データ制御基板１０２が反って変形し、それによって画像データ制御基板１０２の半田部にクラック等が発生するなどの不具合が生じる。

前記特開２００５-２０４９２７号公報には、装置内に複数のリジッド基板とフレキシブルプリント基板を一連に接続して、装置の小型化を図り、装置内への組付け作業性を向上することは開示されているが、作業時に発生する不具合を防止するという問題は解消されていない。

本発明の目的は、基板反りによる半田クラック等の不具合を防止するとともに、インクジェット記録ヘッドの画像形成装置内への組付け作業性を向上し、作業時に発生する不具合を防止することのできるインクジェット記録ヘッドを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
印字ノズルと、前記印字ノズルに連通してインクを蓄える圧力室と、前記圧力室内を加圧してインク滴を前記印字ノズルから吐出する圧電素子を備えたヘッド部と、
シリアル転送される画像データ信号をパラレル転送に変換する画像データ制御素子を搭載した第１のリジッド基板と、
前記第１のリジッド基板からパラレル伝送される画像データ信号に応じて、前記圧電素子に駆動波形を入力する圧電素子駆動素子を搭載した第２のリジッド基板と、
前記第１のリジッド基板と第２のリジッド基板を電気的に接続するフレキシブルプリント基板を備えたインクジェット記録ヘッドを対象とするものである。

そして、前記第１のリジッド基板と前記フレキシブルプリント基板と前記第２のリジッド基板が一連に形成されたリジッド・フレキシブル基板で構成され、
前記フレキシブルプリント基板の前記第１のリジッド基板から前記第２のリジッド基板に向かう途中の部分に、ロール状に折り曲げられたロール形状部を設けたことを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、基板反りによる半田クラック等の不具合を防止するとともに、インクジェット記録ヘッドの画像形成装置内への組付け作業性を向上し、作業時に発生する不具合を防止することができる。

本発明の実施例に係るオンデマンド方式のライン走査型インクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。 そのインクジェット記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドの記録ヘッド本体の構成を示す概略図である。 その記録ヘッド本体ヘッドユニットの拡大底面図である。 インクジェット記録ヘッド全体の概略構成を示す側面図である。 そのインクジェット記録ヘッド中の記録ヘッド本体の側面図である。 その記録ヘッド本体内のヘッド部の分解斜視図である。 ツイストフラットケーブルの挿入時におけるコネクタの位置関係とフレキシブルプリント基板の概略形状を示す図で、同図（ａ）は比較例を示す図、同図（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。 本発明の実施例においてフレキシブルプリント基板の途中部分をロール状に曲げる手順を示す工程図である。 本発明の実施例で用いるＦＰＣ折り曲げ装置の斜視図である。 本発明の実施例で用いるリジッド・フレキシブル基板の拡大断面図である。 フレキシブルプリント基板における電源銅箔層のパターン配線を示す拡大平面図である。 フレキシブルプリント基板における信号銅箔層のパターン配線を示す平面図で、（ａ）は比較例を示す図、（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。 記録ヘッド本体の上面図で、（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。

本発明は、インクジェット記録ヘッドの画像形成装置内への組付け作業性を向上し、作業時に発生する不具合を防止することに際して、以下の特徴点を有している。

その１つは、２枚のリジッド基板とフレキシブルプリント基板を一連に接続し、フレキシブルプリント基板をロール状に曲げた状態でインクジェット記録ヘッド内部に収納することで、筐体の小型化を図り、組付け作業性を向上出来ることが特徴になっている。

他の１はつ、ツイストフラットケーブルの挿入時における第２のリジッド基板の上下移動の際に、フレキシブルプリント基板のロール形状部が第２のリジッド基板の上下移動分を吸収する機能を果たし、上位基板と接続（ケーブル挿入）する際に発生する応力を、インクジェット記録ヘッド全体で吸収出来るため、基板反りによる半田クラック等の不具合を防止出来ることが特徴になっている。

次に本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、本発明の実施例に係るオンデマンド方式のライン走査型インクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。

図１に示すようにインクジェット記録装置Ｘは、用紙供給部２と用紙回収部１３の間に配置されている。用紙供給部２から高速で繰り出された連続した記録用紙（被記録媒体）１は、インクジェット記録装置Ｘで所望のカラー画像が形成されて、用紙回収部１３で順次巻き取り回収される。

インクジェット記録装置Ｘ内の用紙搬送装置は、前記用紙供給部２から供給された記録用紙１の幅方向の位置決めを行う規制ガイド３、駆動ローラと従動ローラで構成されたインフィード部４、記録用紙１の張力に対応して上下して位置信号を出力するダンサローラ５、記録用紙１の蛇行を制御するＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）６、蛇行量のフィードバックに使用する蛇行量検出器７、記録用紙１を設定された速度で搬送するために一定速度で回転する駆動ローラと従動ローラからなるアウトフィード部１１、記録用紙１を装置外に排紙する駆動ローラと従動ローラからなるプラー１２などから構成されている。

この用紙搬送装置は、ダンサローラ５の位置検出を行い、インフィード部４の回転を制御して搬送中の記録用紙１の張力を一定に保つ張力制御型の搬送装置である。またインクジェット記録装置Ｘ内には、インクジェット記録ヘッド８と、そのインクジェット記録ヘッド８と対向するように設けられたプラテン９と、乾燥手段１０が設けられている。

前記インクジェット記録ヘッド８は印字ノズルを印刷幅全域に配置したラインヘッドを有し、カラー印刷はブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各ラインヘッドにより行われ、各ラインヘッドのノズル面はプラテン９上に所定の隙間を保って支持されている。インクジェット記録ヘッド８が用紙搬送速度に同期してインク滴吐出を行うことで、記録用紙１上にカラー画像を形成する。

前記乾燥手段１０は、インクジェット記録ヘッド８により着弾されたインク滴を記録用紙１に定着させるためのものである。本実施例において乾燥手段１０は記録用紙１から若干離れた非接触の乾燥手段を用いているが、接触式の乾燥手段であってもよい。

図２は、前記インクジェット記録ヘッド８における記録ヘッド本体１４の構成を示す概略図である。
本実施例の場合記録ヘッド本体１４は、ブラックのインク滴を吐出するブラック用ヘッドアレイ１４Ｋ、シアンのインク滴を吐出するシアン用ヘッドアレイ１４Ｃ、マゼンダのインク滴を吐出するマゼンダ用ヘッドアレイ１４Ｍ、イエローのインク滴を吐出するイエロー用ヘッドアレイ１４Ｙの集合体により構成されている。

各ヘッドアレイ１４Ｋ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙは、図に示すように記録用紙１の搬送方向（矢印方向）と直交する方向に延びている。このようにヘッドをアレイ化することにより広域な印刷領域幅を確保している。

さらに各ヘッドアレイ１４Ｋ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙは、複数個のヘッドユニット１５により構成されており、本実施例ではヘッドユニット１５を２列各３個、千鳥状に配列している。このようにヘッドユニット１５を複数個千鳥状に配列することにより、記録ヘッド本体１４の小型化が図れる。

図３は、前記ヘッドユニット１５の拡大底面図である。
同図に示すように、ヘッドユニット１５のノズル面（底面）１７には多数の印字ノズル１６が千鳥状に配列されており、本実施例では印字ノズル１６を２列各６４個千鳥状に配列している。このように多数の印字ノズル１６を千鳥配列することで、高解像度に対応している。

図４は、前記インクジェット記録ヘッド全体の概略構成を示す側面図である。

同図に示すようにインクジェット記録ヘッド８は、記録ヘッド本体１４と、ドライバ基板（上位基板）１８と、ツイストフラットケーブル１９から主に構成される。

前記ドライバ基板１８は、記録ヘッド本体１４内の圧電素子（後述する）を駆動するための駆動波形、及び画像データ信号を生成するための回路を実装したリジッド基板である。前記ツイストフラットケーブル１９は、ドライバ基板１８と記録ヘッド本体１４を電気的に接続するものである。

同図に示す記録ヘッド本体１４の下面側がノズル面１７となっている。記録ヘッド本体１４が故障した場合は、ツイストフラットケーブル１９を外して、記録ヘッド本体１４のみを交換するようになっている。

なお図４は、図面を簡略化するために、ドライバ基板１８と記録ヘッド本体１４を一対一の関係で図示しているが、１枚のドライバ基板１８に対して複数個の記録ヘッド本体１４が接続されて駆動可能な構成になっている。

図５は、前記記録ヘッド本体１４の側面図である。
記録ヘッド本体１４は図に示すように、ヘッドカバー２１、画像データ制御基板２４、フレキシブルプリント基板２５、ヘッドタンク２７、ヘッド基板２８ならびにヘッド部２９などで主に構成されている。

画像データ制御基板２４は画像データ制御ＩＣ２３とコネクタ２０を搭載したリジッド基板であり、画像データ制御ＩＣ２３は、上位であるドライバ基板１８（図４参照）からシリアル転送される画像データ信号をパラレル転送に変換する機能を有している。また、前記コネクタ２０は、ツイストフラットケーブル１９（図４参照）が引っ張れた時のコネクタの抜け防止を目的として、ラッチ機能が付加されたコネクタとなっている。

フレキシブルプリント基板２５は、図に示すように画像データ制御基板２４とヘッド基板２８を電気的に接続するためのもので、柔軟な素材で構成された基板であり、容易に折り曲げることが可能である。

ヘッド基板２８は、ヘッド部２９内に実装される圧電素子支持基板４５（図６参照）を接続するためのパッドが設けられたリジッド基板であり、ヘッド部２９とヘッドタンク２７の間に配置されている。ヘッド部２９内部の構成については、図６を用いて後で説明する。

ヘッドタンク２７は、印字ノズル１６（図３、６参照）から吐出されるインクを一時的に収容するためのタンクである。また、インクは、ヘッドタンク２７の上部に設けられたジョイント部２６を通して供給される。なお、ジョイント部２６から上位の構成については、図示と説明を省略する。

図５に示すように、ヘッドタンク２７の下部にヘッド基板２８を間に挟んでヘッド部２９が取り付けられている。また、画像データ制御基板２４は、フレキシブルプリント基板２５を図５に示すようにロール状にフォーミングさせ、ヘッドタンク２７の側面に実装することで、収納効率の向上を図っている。フレキシブルプリント基板２５をロール状にフォーミングしている理由については、図７、図８を用いて後で説明する。

画像データ制御基板２４の上部に取り付けられているコネクタ２０は、ヘッドタンク２７の上方に配置されている。
ヘッドカバー２１は、画像データ制御基板２４とフレキシブルプリント基板２５の機械的な保護と、画像データ制御基板２４へのインク付着防止を目的としており、画像データ制御基板２４ならびにフレキシブルプリント基板２５を囲うように配置されて、ヘッドタンク２７の側面に固定用ネジ２２で固定されている。

なお、画像データ制御基板２４の固定用ネジ２２と対応する位置には貫通孔４８が形成されており、ヘッドカバー２１の外側から挿入された固定用ネジ２２は前記貫通孔４８を通り、ヘッドタンク２７の側面に螺挿される。このようにして画像データ制御基板２４がヘッドタンク２７に一体に取り付けられ、記録ヘッド本体１４の組み込み作業や交換作業時に片手で取り扱うことができ、作業性の向上が図れる。

前記画像データ制御基板２４とフレキシブルプリント基板２５、ヘッド基板２８は、リジッドフレキシブル基板の製造技術を採用することで、各基板２４、２５、２８の間にコネクタを使用することなく、一連に接続することが可能である。リジッド・フレキシブル基板の構成については、図１０を用いて後で説明する。

図６は、前記ヘッド部２９の分解斜視図である。
ヘッド部２９は図６に示すように、ノズルプレート３２、圧力室プレート３４、リストリクタプレート３６、ダイアフラムプレート３９、剛性プレート３０ならびに圧電素子群４１から主に構成されている。

多数個の印字ノズル１６が千鳥状に配列、形成されたノズルプレート３２と、各印字ノズル１６に対応する圧力室３３を形成した圧力室プレート３４と、共通インク流路４０と圧力室３３を連通して圧力室３３へのインク流量を制御するリストリクタ３５を形成したリストリクタプレート３６と、振動板３７とフィルタ３８を設けたダイアフラムプレート３９とを順次重ねて位置決めして接合することにより流路板が構成される。

この流路板を剛性プレート３０に接合して、フィルタ３８を共通インク流路４０の開口部と対向させる。インク導入パイプ４３の上側開口端は、剛性プレート３０の共通インク流路４０に接続され、インク導入パイプ４３の下側開口端は、図５に示したヘッドタンク２７に接続される。

圧電素子支持基板４５上に圧電素子４４を多数個配列して構成した圧電素子群４１を、剛性プレート３０に設けられている開口部４２から挿入し、各圧電素子４４の自由端を振動板３７に接着固定することにより、ヘッド部２９が構成される。

圧電素子支持基板４５には、図５に示したヘッド基板２８と接続するための電極パッド４６が設けられ、ヘッド基板２８と半田付けで電気的に接続される。また、圧電素子支持基板４５には、画像データ制御基板２４からパラレル伝送される画像データ信号に応じて、圧電素子４４に駆動波形を入力する圧電素子駆動ＩＣ４７が搭載される。

尚、図６では図面の簡略化を図るために印字ノズル１６、圧力室３３、リストリクタ３５、圧電素子４４などの数を減らして図示している。またこのヘッド部２９におけるインク滴の吐出動作の説明は、一般に公知であるため省略する。

図７（ａ），（ｂ）は、ツイストフラットケーブル１９の挿入時におけるコネクタ２０の位置関係とフレキシブルプリント基板２５の概略形状を示す図で、同図（ａ）は比較例を示す図、同図（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。

画像データ制御基板２４に搭載されたコネクタ２０に、ツイストフラットケーブル１９を挿入する際に発生する応力の吸収方法について次に説明する。

図７（ａ）に示す比較例は、画像データ制御基板２４に設けられた貫通孔４８の穴径が、固定用ネジ２２の径と同等であり、画像データ制御基板２４を固定用ネジ２２で直接ヘッドタンク２７に固定している。

前述のようにコネクタ２０は画像データ制御基板２４に取り付けられているため、画像データ制御基板２４をヘッドタンク２７に固定した際に、コネクタ２０がヘッドタンク２７より若干浮いて、両者の間に隙間５８が形成される。 なお、ツイストフラットケーブル１９の端部にはコネクタ５７が取り付けられている。これは、図７（ｂ）に示す本実施例においても同様である。

この図７（ａ）に示す比較例においては、ツイストフラットケーブル１９のコネクタ５７を画像データ制御基板２４のコネクタ２０に差し込んだ際に発生する応力が、全て固定用ネジ２２と画像データ制御基板２４の接合部、すなわち基板固定部に集中する。そのため図７（ａ）に示すように画像データ制御基板２４に反りが生じ、その画像データ制御基板２４の変形が原因で画像データ制御ＩＣ２３の半田付け部分にクラックが発生することがある。

そこで本実施例では図７（ｂ）に示すように、画像データ制御基板２４をヘッドカバー２１の上からネジ止め支持する構造とし、さらに、画像データ制御基板２４に設けられた貫通孔４８の径を固定用ネジ２２の径よりも大径にしている。具体的には貫通孔４８の径を、固定用ネジ２２の径に、記録ヘッド本体１４を構成している各部材の高さ方向の寸法公差より大きな値を加算した値とする。

本実施例では固定用ネジ２２の径３．０ｍｍに対して、貫通孔４８の径を８．０ｍｍとしているため、画像データ制御基板２４がヘッドカバー２１内で上下方向に±２．５ｍｍ移動可能な構造になっている。

なお、本実施例においてもツイストフラットケーブル１９（コネクタ５７）を画像データ制御基板２４のコネクタ２０に差し込む前の状態では、図５に示すようにコネクタ２０とヘッドカバー２１の間には隙間５８が形成されている。

ツイストフラットケーブル１９のコネクタ５７を画像データ制御基板２４のコネクタ２０に差し込んだ際に、図７（ｂ）に示すようにコネクタ２０の下面をヘッドタンク２７の上面に確実に押し当てることが出来る。

また、フレキシブルプリント基板２５は容易に屈曲させることが可能であるが、記録ヘッド本体１４の小型化を図る目的で、フレキシブルプリント基板２５を数ｍｍ程度まで短くしてしまうと、折り曲げた際に、こしが発生し、固くなる傾向がある。

そのため、ツイストフラットケーブル１９の挿入時における画像データ制御基板２４の上下移動の際に、フレキシブルプリント基板２５が画像データ制御基板２４のバッファ（応力吸収部）として機能しなくなってしまう。

そこで、図７（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板２５の中間部分を粗円形のロール状に変形（フォーミング）させることで、記録ヘッド本体１４のサイズを巨大化すること無く、フレキシブルプリント基板２５が本来の目的（画像データ制御基板２４がヘッドカバー２１内で上下方向に±２．５ｍｍ移動することに対し、フレキシブルプリント基板２５がバッファ（応力吸収部）として機能することを達成することが出来る。
フレキシブルプリント基板２５をロール状に変形（フォーミング）させる手段については、図８、図９を用いて後で説明する。

従って、画像データ制御基板２４がヘッドカバー２１内で上下方向に移動可能な構造とし、且つ、フレキシブルプリント基板２５をロール状に変形させることで、ツイストフラットケーブル１９の挿入時に発生する応力を、コネクタ２０をヘッドタンク２７に押し当て、記録ヘッド本体１４全体で受け止めて吸収することが可能となる。そのため図７（ａ）に示すように、画像データ制御基板２４が反って、画像データ制御ＩＣ２３の半田付け部分にクラックが発生するようなことが記録ヘッド本体サイズを巨大化すること無く解消される。

図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、フレキシブルプリント基板２５の途中部分をロール状に曲げる手順を示す工程図である。同図を用いて、フレキシブルプリント基板２５の途中部分をロール状に曲げる手順について説明する。
図８（ａ）は、画像データ制御基板２４とフレキシブルプリント基板２５とヘッド基板２８とを一連に接続したリジッド・フレキシブル基板の初期状態を示す図である。フレキシブルプリント基板２５の画像データ制御基板２４側近くの近くに、細長い四角形の開口部６７が予め形成されている。この開口部６７のサイズは、縦方向の寸法がヘッド基板２８の基板厚（本実施例では１．６ｍｍ）よりも大きく、横方向の寸法がヘッド基板２８の横幅寸法（本実施例では４８ｍｍ）よりも大きいものとする。本実施例の開口部６７のサイズは、縦方向の寸法を３．０ｍｍ、横方向の寸法を５０ｍｍとしている。

次に図８（ｂ）に示すように、フレキシブル基板２５を画像データ制御基板２４のコネクタ２０が搭載されていない方向に折り曲げる。本実施例では、画像データ制御基板２４の右側面にコネクタ２０が搭載されているから、フレキシブル基板２５を画像データ制御基板２４の左側面の方向に折り曲げる。そして図８（ｃ）に示すように、ヘッド基板２８を開口部６７の中に入れ込む。

その後、図８（ｄ）に示すように、フレキシブルプリント基板２５に横から見て穴の大きさが２ｍｍ程度のロール形状部６８が形成できるようになるまで、ヘッド基板２８を移動させる。ロール形状部６８をロール状にフォーミング（保持）する手段については、次の図９で説明する。

図９は、フレキシブルプリント基板２５をロール状にフォーミング（保持）させるＦＰＣ折り曲げ装置６０の斜視図である。
このＦＰＣ折り曲げ装置６０は図９に示すように、温度調節器６１、デジタルタイマー６２、ハンドプレス６３、外面加圧部材６４、内面加圧部材６５、カートリッジヒーター６６などで主に構成され、フレキシブルプリント基板２５の一部を加熱・加圧することでロール状に変形（フォーミング）加工するものである。

図９に示すように、前記外面加圧部材６４の下面にはほぼ樋状の溝６４ａが設けられ、一方、前記内面加圧部材６５はフレキシブルプリント基板２５のロール形状部６８が嵌るように丸棒状に形成されている。そして、フレキシブルプリント基板２５の一部を介して、外面加圧部材６４が丸棒状の内面加圧部材６５に嵌り合うようになっている。前記外面加圧部材６４ならびに内面加圧部材６５の横幅は、フレキシブルプリント基板２５の横幅よりも若干長く設計されている。

図８（ｄ）の工程で形成されたフレキシブルプリント基板２５のロール形状部６８を、内面加圧部材６５に巻き付けるように嵌装し、ハンドプレス６２を下限位置まで押し下げることで、外面加圧部材６４と内面加圧部材６５に挟まれたフレキシブルプリント基板２５に所定の圧力が加わる。また、外面加圧部材６４と内面加圧部材６５を押し当てることで、フレキシブルプリント基板２５をロール状に変形・保持（フォーミング）させる構造になっている。

加圧のみでは、フレキシブルプリント基板２５は変形・保持しないため、温度調節器６１により所定温度に設定されたカートリッジヒーター６６を外面加圧部材６４の側面に実装し、フレキシブルプリント基板２５を加圧すると同時に加熱する。加熱・加圧時の条件は、フレキシブルプリント基板２５に影響が出ない条件とする。

デジタルタイマー６２で一定時間カウント後、カートリッジヒーターの電源を切り、ハンドプレス６３を上限位置まで押し上げる。また、図示していないが、冷却ファン等で急冷することによって、加熱・加圧後のフレキシブルプリント基板２５（ロール形状部６８）の形状を保持させる。本実施例では、加圧温度：１２５℃、加圧時間：５分の条件でフォーミング加工を実施することにより、フレキシブルプリント基板２５（ロール形状部６８）の形状を保持させている。

本実施例では、前記画像データ制御基板２４とフレキシブルプリント基板２５とヘッド基板２８は、別々の基板で構成して、それら基板どうしをコネクタを介して接続したものではなく、１枚のリジッド・フレキシブル基板４９によって連続して構成されている。図１０は、そのリジッド・フレキシブル基板４９の拡大断面図である。

リジッド・フレキシブル基板４９は同図に示すように、厚さ方向のほぼ中間に設けられている電源銅箔層５０の上下両面に例えばポリイミドフィルムからなる第１の絶縁層５１ａを有し、上側の第１の絶縁層５１ａの上に第１の信号銅箔層５２ａが設けられ、その第１の信号銅箔層５２ａの上に例えばポリイミドフィルムからなる第２の絶縁層５１ｂが形成されている。

また、前記第１の絶縁層５１ａの下面ならびに第２の絶縁層５１ｂの上面には、第１の接着剤層５３ａを介して第２の信号銅箔層５２ｂが形成されている。さらに、その第２の信号銅箔層５２ｂの下面ならびに上面には、第２の接着剤層５３ｂを介して例えばポリイミドフィルムからなる絶縁外層５４が形成された多層構造になっている。

このリジッド・フレキシブル基板４９のフレキシブルプリント基板２５に相当する中間箇所の上下面に形成されている第１の接着剤層５３ａ、第２の信号銅箔層５２ｂ、第２の接着剤層５３ｂならびに絶縁外層５４を適宜な手段で除去して薄くすることにより、フレキシブル性を持たせて、フレキシブルプリント基板分２５ａとする。

また、そのフレキシブルプリント基板分２５ａの一方側に連なる部分を画像データ制御基板２４ａとし、フレキシブルプリント基板分２５ａの他方側に連なる部分をヘッド基板２８ａとする。

従って画像データ制御基板２４ａとヘッド基板２８ａは層の構成が同じであり、上下両面が絶縁外層５４で覆われて絶縁処理されている。一方、前記フレキシブルプリント基板分２５ａは上下両面が第１の絶縁層５１ａで覆われて絶縁処理されている。

図示していないが、画像データ制御基板２４ａに画像データ制御ＩＣ２３が搭載され、ヘッド基板２８ａに圧電素子制御ＩＣ４７が搭載される。前記電源銅箔層５０は画像データ制御ＩＣ２３や圧電素子制御ＩＣ４７に電源を供給し、前記信号銅箔層５２は画像データ制御ＩＣ２３や圧電素子制御ＩＣ４７に画像データ信号や駆動波形を送信する機能を有している。

また、前記画像データ制御基板２４ａには、電源銅箔層５０や信号銅箔層５２と画像データ制御ＩＣ２３を電気的に接続するための第１のビアホール５５ａが、ヘッド基板２８ａには、電源銅箔層５０や信号銅箔層５２と圧電素子制御ＩＣ４７を電気的に接続するための第２のビアホール５５ｂが、それぞれ設けられている。

このリジッド・フレキシブル基板４９を使用することにより、基板間を接続するためのコネクタが不要になり、そのために省スペース化、ＦＰＣの接続工数が削減出来る。また、コネクタにおける接触抵抗が無くなり、基板間でのインピーダンス制御が可能になり、精密なインク吐出制御が出来る。

図１１は、フレキシブルプリント基板２５ａにおける電源銅箔層５０のパターン配線５６を示す拡大平面図である。
フレキシブルプリント基板２５ａは、屈曲性に優れ、容易に曲げられることが特長であるが、フレキシブルプリント基板２５ａを構成する銅箔層の配線量が多くなるほど屈曲性が下がる。

電源銅箔層５０のパターン配線５６は、銅箔ベタ配線とすることが一般的であるが、図１１に示すように微小隙間をおいて多数本の線状部分が互いに交差したメッシュ状の配線パターンにすることで、フレキシブルプリント基板２５ａの屈曲性を向上させることが出来る。このメッシュ配線のパターン幅は、パターン幅の合計が電源の電流許容量を満足する程度の幅とする。

なお、画像データ制御基板２４ａならびにヘッド基板２８ａの電源銅箔層５０もフレキシブルプリント基板２５ａと同様なメッシュ状のパターン配線５６にすることにより、リジッド・フレキシブル基板４９全体の製造効率を高めることが出来る。

図１２（ａ），（ｂ）は、フレキシブルプリント基板２５ａにおける信号銅箔層５２ａのパターン配線を示す平面図で、（ａ）は比較例を示す図、（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。また、図１３（ａ），（ｂ）は、記録ヘッド本体１４の上面図で、（ａ）は比較例、（ｂ）は本発明の実施例を示す図である。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、信号銅箔層５２a（図１０参照）には、配線幅が０．１ｍｍ程度の画像データ信号用パターン５９と配線幅が３ｍｍ程度の駆動波形信号用パターン５８が配線される。

図１２（ａ）に示す比較例のように、信号銅箔層５２aの中心線５７を中心にして、片側一方に配線幅の広い駆動波形用信号パターン５８が、他方に配線幅の狭い画像データ信号用パターン５９が配線されていると、フレキシブルプリント基板２５を折り曲げて、ヘッドタンク２７の側面に実装する際に、銅箔量が多い駆動波形用信号パターン５８が配線されている側のフレキシブルプリント基板が折り曲げ難くなる。

よって、図１３（a）に示すように、フレキシブルプリント基板２５を折り曲げた際に、歪んでしまい、ヘッドタンク２７の側面と並行して配置することが困難となるため、ヘッドカバー２１で画像データ制御基板２４を覆う際に障害となる。

そこで図１２（b）に示すように、信号銅箔層５２aの中心線５７を対象とし、配線(銅箔)量を均等にすることで、フレキシブルプリント基板２５をロール状にフォーミングさせ、ヘッドタンク２７の側面に実装する際にヘッドタンク２７の側面と並行して配置することが可能であり、ヘッドカバー２１を容易に取り付けることが出来る。（図１３（b）参照。）
なお、図１２(b)では、フレキシブルプリント基板２５の亀裂を防止するために、亀裂が入りにくい駆動波形用信号パターン５８を外側に配線している。

１：記録用紙（被記録媒体），
１４：記録ヘッド本体，
１５：ヘッドユニット，
１６：印字ノズル，
１８：ドライバ基板（上位基板），
１９：ツイストフラットケーブル，
２０：コネクタ，
２１：ヘッドカバー，
２２：固定用ネジ，
２３：画像データ制御ＩＣ，
２４：画像データ制御基板，
２５：フレキシブルプリント基板，
２７：ヘッドタンク，
２８：ヘッド基板，
２９：ヘッド部，
３３：圧力室，
４４：圧電素子，
４７：圧電素子駆動ＩＣ，
４８：貫通孔，
４９：リジッド・フレキシブル基板，
５０：電源銅箔層，
５１：絶縁層，
５２：信号銅箔層，
５３：接着剤層，
５４：絶縁外層，
５５：ビアホール，
５７：中心線，
６０：ＦＰＣ折り曲げ装置，
６４：外面加圧部材，
６４ａ：溝，
６５：内面加圧部材，
６６：カートリッジヒータ，
６７：開口部，
６８：円形ロール部、
Ｘ：インクジッェト記録装置。

特開２００５-２０４９２７号公報

Claims (11)

1. 印字ノズルと、前記印字ノズルに連通してインクを蓄える圧力室と、前記圧力室内を加圧してインク滴を前記印字ノズルから吐出する圧電素子を備えたヘッド部と、
   シリアル転送される画像データ信号をパラレル転送に変換する画像データ制御素子を搭載した第１のリジッド基板と、
   前記第１のリジッド基板からパラレル伝送される画像データ信号に応じて、前記圧電素子に駆動波形を入力する圧電素子駆動素子を搭載した第２のリジッド基板と、
   前記第１のリジッド基板と第２のリジッド基板を電気的に接続するフレキシブルプリント基板を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記第１のリジッド基板と前記フレキシブルプリント基板と前記第２のリジッド基板が一連に形成されたリジッド・フレキシブル基板で構成され、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第１のリジッド基板から前記第２のリジッド基板に向かう途中の部分に、ロール状に折り曲げられたロール形状部を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記ヘッド部の上方に配置されて、前記圧力室に供給するインクを貯留するヘッドタンクと、
   前記第１のリジッド基板のフレキシブルプリント基板側とは反対側に取り付けられて、上位基板と接続するためのコネクタを備えており、
   前記コネクタが前記ヘッドタンクの上面側に配置され、
   前記第１のリジッド基板が前記ヘッドタンクの側面側に配置され、
   前記第２のリジッド基板が前記ヘッドタンクとヘッド部の間に挟持されて、
   前記フレキシブルプリント基板のロール形状部が、前記第１のリジッド基板の下側で、かつ前記ヘッドタンクの側面側に配置されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. 請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記第１のリジッド基板の外側にヘッドカバーが配置されて、そのヘッドカバーは前記第１のリジッド基板を貫通する固定用ネジによって前記ヘッドタンクに固定され、
   前記第１のリジッド基板には前記固定用ネジの径よりも大きい貫通孔が形成されて、当該第１のリジッド基板がヘッドカバー内において上下動可能になっていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
4. 請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板の一部に前記第２のリジッド基板が挿通する大きさの開口部が設けられ、前記フレキシブルプリント基板を折り曲げて前記開口部に前記第２のリジッド基板を通すことにより、前記フレキシブルプリント基板に前記ロール形状部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
5. 請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記第１のリジッド基板からフレキシブルプリント基板を通って第２のリジッド基板まで、電源を供給する電源箔層と信号を伝送する信号箔層が、絶縁層を介して層状にそれぞれ連続して形成され、
   前記フレキシブルプリント基板は、前記第１のリジッド基板ならびに第２のリジッド基板よりも薄く形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
6. 請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   少なくとも前記フレキシブルプリント基板の電源箔層が、微小隙間をおいて多数本の線状部分が互いに
   交差したメッシュ配線パターンになっていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
7. 請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記電源箔層のメッシュ配線パターンが第１のリジッド基板からフレキシブルプリント基板を通って第２のリジッド基板まで延びていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
8. 請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板の電源銅箔層と信号銅箔層が、当該フレキシブルプリント基板の中心線を中心にして左右ほぼ均等に配線されていることを特徴とする特徴とするインクジェット記録ヘッド。
9. 請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記第１のリジッド基板に前記画像データ制御素子を搭載して、当該第１のリジッド基板の電源箔層ならびに信号箔層と前記画像データ制御素子を電気的に接続する第１のビアホールを設け、
   前記第２のリジッド基板に前記圧電素子駆動素子を搭載して、当該第２のリジッド基板の電源箔層ならびに信号箔層と前記圧電素子駆動素子を電気的に接続する第２のビアホールを設けていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
10. インクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドに対して被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段を備えたインクジェット記録装置において、
    前記インクジェット記録ヘッドが請求項１ないし９のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 請求項１に記載のフレキシブルプリント基板のロール形状部の内面から加圧する内面加圧部材と、
    前記ロール形状部の外面を前記内面加圧部材側に加圧する外面加圧部材と、
    前記内面加圧部材および外面加圧部材の少なくともいずれか一方を加熱する加熱手段を設けて、
    前記内面加圧部材と外面加圧部材により前記ロール形状部を一定時間、加熱・加圧してロール形状部の形状をフォーミングすることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造装置。