JP2017087599A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部の高精度な検査が可能である液体吐出ヘッド、液体吐出装置および検査方法を提供する。
【解決手段】接合端子６１Ａ〜６１Ｃの少なくとも３つの端子をショートし、コンタクト基板の接合端子４１Ａ〜４１Ｃを、外部から信号を入力可能なコンタクトパッド５Ａ〜５Ｃと接続する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電気信号によって駆動される液体吐出ヘッドに関し、更には、接合された複数の電気部品を介して電気信号が送信される液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびその検査方法に関する。

従来の一般的な液体吐出ヘッドでは、外部からの電気信号は、複数の電気部品（配線基板と配線テープ）を介して吐出素子に供給される。ここで、複数の電気部品間の接合は、信号品位の劣化や電気エネルギの損失を避けるため、所定以下の抵抗で接合される必要がある。しかし、電気部品のサイズが大きくなるに伴い接合領域も広くなり、接合領域全域に亘って所定以下の抵抗となるように接合することが困難になっている。

電気部品間の接合部で不良が発生した場合、信号品位が劣化することで電気信号を吐出素子に伝達できない場合には、初期の吐出不良として出荷検査で検出することが可能である。しかし、電気エネルギの損失のみが発生するような接合不良である場合は、その程度が軽いと出荷検査時の吐出不良としては検出されず、製品使用期間中の経時変化（例えば吐出素子がヒータだった場合はヒータ表面へのコゲ付着等）と共に顕在化する場合がある。このような吐出不良が生じる可能性が有る液体吐出ヘッドの市場流出を避けるため、生産工程において、複数の電気部品間の接合状態を抵抗値で検査・管理し、出荷品の良品保証が求められている。

特許文献１では、フレキシブルプリント基板やフラットケーブル等の可撓性接合用導体において、側端にダミー導体を配置し、このダミー導体の断線を検知する断線検知手段を設ける。これにより、故障が進行していることを事前に知り、信号線が断線する前に適切な対策を講じることができるようにした断線診断機能付可撓性接合用導体が提案されている。

実開昭６３−１３５１７４号公報

しかし特許文献１の断線診断機能では、導通、非導通の２値判定のため、「導通しているが抵抗値が所定以上」という状態を検知することができず、高精度に接合部の検査を行うことができない。

よって本発明は、接合部の高精度な検査が可能である液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびその検査方法を提供することを目的とする。

そのため本発明の液体吐出ヘッドは、電気エネルギが供給される吐出手段と、前記吐出手段と接合され、前記吐出手段に電気エネルギを伝達可能な、複数の第１接合端子が設けられた第１の配線部材と、前記第１の配線部材と電気的に接合された、複数の第２接合端子が設けられた第２の配線部材と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、複数の前記第１接合端子のうち少なくとも３つはショートされた検査端子であり、前記第２接合端子は、外部から信号を入力可能なコンタクト端子と接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、接合部の高精度な検査が可能である液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびその検査方法を実現することができる。

液体吐出ヘッドを示した斜視図である。 吐出素子基板に入力される電気信号と吐出素子の駆動回路を示した図である。 フレキシブルケーブルとコンタクト基板の接合方法を示した図である。 フレキシブルケーブルの構成を示す図である。 コンタクト基板の構成を示す図である。 本発明の検査回路を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態を適用可能な液体吐出ヘッド（以下、単に吐出ヘッドともいう）１を示した斜視図である。吐出ヘッド１は、３つの吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃを備えており吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ液体（以下、インクともいう）の吐出を行う複数の吐出素子を備えている。フレキシブルケーブル３は、吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃのすべてに対して、電源や駆動信号を供給するための（伝達可能な）配線が備えられた柔軟性のあるフレキシブル配線部材である。コンタクト基板４は、フレキシブルケーブル３の配線と電気的に接続される内部配線を有するプリント基板で、液体吐出ヘッド１の外部から電源や駆動信号を入力するためのコンタクト端子５が備えられている。ここで、フレキシブルケーブル３とコンタクト基板４とは接合部６で接合されている。筺体７は、上記の各電気部品を保持固定する母体であり、また、液体吐出ヘッド１の外部に設けられたインクタンクから供給されるインクを吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃ上の吐出素子まで連通させるインク流路を備える。

図２は、吐出素子基板に入力される電気信号と吐出素子の駆動回路を示した図である。以下、図２を用いて、吐出素子基板２ａに入力される電気信号の種類と、吐出素子２１ａの駆動回路構成と、の概要について説明する。なお、他の２つの吐出素子基板２ｂ、２ｃにも同じ種類の電気信号が入力され、同様の駆動回路構成を有している。

吐出素子２１ａは、電気エネルギが供給されることによって、供給されるインク中で発熱して吐出圧力を発生させるヒータである。Ａ_ＶＨは、吐出素子２１ａの電源であり、Ａ_ＧＮＤＨはそのグランドである。吐出素子２１ａの電源は、独立した４系統のグループに分かれている。すなわち、Ａ_ＶＨ１とＡ_ＧＮＤＨ１、Ａ_ＶＨ２とＡ_ＧＮＤＨ２、Ａ_ＶＨ３とＡ_ＧＮＤＨ３、Ａ_ＶＨ４とＡ_ＧＮＤＨ４の４系統である。吐出素子基板２ａは、駆動データ生成回路３２と、ドライバ３１と、吐出素子２１を備えている。吐出素子２１ａは、ドライバ３１ａによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、そのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、駆動データ生成回路３２ａに入力される電気信号であるＶＤＤ、ＶＳＳ、ＣＬＫ、Ａ_ＨＥ、Ａ_ＬＴ、Ａ_ＤＡＴＡから生成される。ここで、ＶＤＤは駆動データの電源で、ＶＳＳはそのグランドである。また、ＣＬＫは駆動データ転送用のクロックであり、Ａ_ＨＥは吐出素子２１ａの駆動パルス長を定義する信号である。また、Ａ_ＬＴは駆動データ転送時に用いるトリガ信号であり、Ａ_ＤＡＴＡは複数の吐出素子２１ａの各々について、ＯＮ／ＯＦＦを指示するデータ信号である。

これら各電器信号は、フレキシブルケーブル３の配線と、吐出素子基板２１ａとフレキシブルケーブル３との接合端子とを介して送受信が行われる。なお、フレキシブルケーブ３の配線はコンタクト基板４側の端子と接合される。

図３は、フレキシブルケーブル３とコンタクト基板４の接合方法を模式的に示した図である。コンタクト基板４とフレキシブルケーブル３との接合は、異方性導電テープ（以下、ＡＣＦテープともいう）５１を間に介在させた熱圧着によって行われる。すなわち、コンタクト基板４の接合端子群４１上にＡＣＦテープ５１を仮止めし、その上からフレキシブルケーブル３の接合端子群６１を端子同士の位置合わせをして乗せ、接合領域全体を加熱された圧着ホーン１１で所定の荷重と熱を一定時間付加して圧着する。

このとき、接合領域全体に均一に荷重および熱が付加されないと、部分的にＡＣＦテープ５１のつぶしこみ量が少ない領域が発生し、つぶしこみ量が少ない領域では接合抵抗が想定以上に高くなる場合がある。接合抵抗が高くなると、電気配線経路の配線抵抗の増大を招き、吐出素子に印加する電気エネルギが不足してインクを吐出しなくなる吐出不良になることがある。

このＡＣＦテープ５１のつぶし込み量不足による接合抵抗値が高くなる場所は、接合領域の幅方向（図４のＷで示される方向）における両端もしくは中央部に集中する。これは例えば、圧着ホーン１１が加熱時に変形し、接合面が中央を中心にアーチ状に凸変形する影響が大きい場合には、中央部よりも両端で圧着における荷重が不足することで、両端部に不良が集中する。また例えば、圧着ホーン１１の熱変形を考慮して中央部を凹形状に加工したもので圧着を行う場合、加工量よりも圧着時の変形量が少ない場合には、中央部で荷重が不足することで中央部に不良が集中する。更に例えば、圧着ホーン１１の圧着面が全体的に幅方向（図４のＷで示される方向）に傾斜を持って圧着された場合は、両端部のどちらか一方で荷重が不足することにより圧着不良が集中する。また、この圧着不良は、特に接合領域の幅Ｗが長いほど発生しやすくなる。また、接合領域の高さＨが長くなっても発生率は高まる。

また、圧着ホーン１１の圧着面は、圧着時に平坦面で圧着することを目標に作られているため、局所的に（例えば１つの電気配線だけ）圧着不良が生じることにはなりにくく、不良が生じた場合には、その隣接する複数本の配線でも不良が生じていることが多い。逆に言うと、ある配線で不良が生じていないことが確認できれば、その隣接する複数本の配線でも不良は生じていないと判断することができる。

図４は、フレキシブルケーブル３の構成を示す図である。吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃへ電気信号を送る複数の配線６３が１枚のフレキシブルケーブル３の中に配線されている。吐出素子基板２ａ、２ｂ、２ｃと接合された配線６３は、裏面側（吐出素子基板のインク吐出面と反対側の面）の外部に露出されたコンタクト基板４の接合端子６１に接合される。

本実施形態では、接合端子６１のうち３端子については、配線６３と反対側に設けられた検査配線６２によってショートされる。ここで、検査配線６２が接合される接合端子６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃはいずれも吐出素子のグランド端子であり、それぞれ吐出素子基板２ａのＡ_ＧＮＤＨ１、吐出素子基板２ｂのＢ_ＧＮＤＨ２、吐出素子基板２ｃのＣ_ＧＮＤＨ４と接合されている。また、接合端子６１Ａおよび６１Ｃは、接合端子列の端部に位置し、接合端子６１Ｂは接合端子列のほぼ中央に位置している。

図５は、コンタクト基板４の構成を示す図である。なお、ここではフレキシブルケーブル３で検査配線に接続された吐出素子のグランド端子（ＧＮＤＨ）についてのみ、コンタクト基板４内の配線４２を記載している。吐出素子のグランド端子（ＧＮＤＨ）は各吐出素子基板ごとに４本ずつ設けられているが、それら４本の端子はコンタクト基板４内で各吐出素子基板ごとに共通配線によって接続され、共通のコンタクトパッド５Ａ、５Ｂ、５Ｃとして外部に露出される。

図６は、本実施形態における検査回路を示す図である。本実施形態では、コンタクトパッド５Ａ、５Ｂ、５Ｃの３端子を検査端子として、これら３つの検査端子のそれぞれについて２端子間の抵抗値測定を行い、コンタクト基板とフレキシブルケーブル間の接合状態の検査を行う。

接合端子４１Ａと接合端子６１Ａとの接合状態を確認するには、先ず、コンタクトパッド５Ａとコンタクトパッド５Ｂとの端子間で抵抗値測定を行う。ここで、抵抗値があらかじめ設定された規格値以内であれば、接合端子４１Ａと接合端子６１Ａおよび接合端子４１Ｂと接合端子６１Ｂは正常に接合されていると判断することができる。抵抗値測定の結果（５Ａ−５Ｂ）、抵抗値があらかじめ設定された規格値を超えた場合には、コンタクトパッド５Ａとコンタクトパッド５Ｃとの端子間で抵抗値測定を行う。ここで、抵抗値が予め設定された規格値以内であれば、接合端子４１Ａと接合端子６１Ａおよび接合端子４１Ｃと接合端子６１Ｃは正常に接合されていると判断することができる。抵抗値測定の結果（５Ａ−５Ｃ）、抵抗値があらかじめ設定された規格値を超えた場合には、コンタクトパッド５Ｂとコンタクトパッド５Ｃとの端子間で抵抗値測定を行う。ここで、抵抗値があらかじめ設定された規格値以内であれば、接合端子４１Ａと接合端子６１Ａとの接合に問題が有ることがわかる。

このように、コンタクトパッド５Ａから５Ｃの２端子間の組み合わせで抵抗値測定を行うことにより、各接合部４１Ａ／６１Ａ、４１Ｂ／６１Ｂ、４１Ｃ／６１Ｃにおける接合状態を確認することができる。なお、複数の接合部で接合不良が生じている場合は、接合不良の数に応じて抵抗値も高くなるため、各抵抗値測定における抵抗値を確認することで接合状態の良否を判断することができる。

また、コンタクトパッド５Ａから５Ｃの端子は、液体吐出ヘッドの検査時には検査端子として使用するが、製品搭載時には吐出素子のグランド端子として実用される端子である。

なお、本実施形態では、両端部と中央部の３端子で抵抗値測定を行う例を説明したが、これに限定するものではなく、接合領域の幅が更に広い場合は、その幅に応じて測定する端子の数を増やしてもよい。

また、本実施形態では、両端部と中央部で抵抗値測定を行う例を説明したが、これに限定するものではなく、予め接合不良が発生する虞がある場所がわかっていれば、その場所に検査端子を設けて抵抗値を測定してもよい。

また、上記で説明した液体吐出ヘッドは、その液体吐出ヘッドを搭載可能に構成された液体吐出装置として用いてもよい。

このように、接合端子６１の少なくとも３つの端子をショートし、コンタクト基板の接合端子４１を、外部から信号を入力可能なコンタクトパッド５と接続する。これによって、接合部の高精度な検査が可能である液体吐出ヘッド、液体吐出装置およびその検査方法を実現することができた。

１ 液体吐出ヘッド
２ａ 吐出素子基板
２ｂ 吐出素子基板
２ｃ 吐出素子基板
３ フレキシブルケーブル
４ コンタクト基板
５ コンタクトパッド
６ 接合部
７ 筐体
４１ 接合端子
５１ ＡＣＦテープ
６１ 接合端子

Claims (7)

1. 電気エネルギが供給される吐出手段と、
   前記吐出手段と接合され、前記吐出手段に電気エネルギを伝達可能な、複数の第１接合端子が設けられた第１の配線部材と、
   前記第１の配線部材と電気的に接合された、複数の第２接合端子が設けられた第２の配線部材と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、
   複数の前記第１接合端子のうち少なくとも３つはショートされた検査端子であり、
   前記第２接合端子は、外部から信号を入力可能なコンタクト端子と接続されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１接合端子は、前記第１の配線部材の端部に並んで設けられており、前記検査端子は、並んで設けられた前記第１接合端子における両端部と中央部とに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１の配線部材と前記第２の配線部材との接合は、異方性導電テープを用いた熱圧着によって成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１の配線部材の前記検査端子は、前記吐出手段のグランド端子であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１の配線部材は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なフレキシブルケーブルであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 電気エネルギが供給される吐出手段と、
   前記吐出手段と接合され、前記吐出手段に電気エネルギを伝達可能な、複数の第１接合端子が設けられた第１の配線部材と、
   前記第１の配線部材と電気的に接合された、複数の第２接合端子が設けられた第２の配線部材と、を備えた吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置であり、
   複数の前記第１接合端子のうち少なくとも３つはショートされた検査端子であり、
   前記第２接合端子は、外部から信号を入力可能なコンタクト端子と接続されていることを特徴とする液体吐出装置。
7. 電気エネルギを伝達可能な複数の第１接合端子を設ける第１の配線工程と、
   前記第１の配線工程で設けられる複数の前記第１接合端子と接合される複数の第２接合端子を設ける第２の配線工程と、を備えた検査方法において、
   前記第１の配線工程で設けられた複数の前記第１接合端子のうち少なくとも３つをショートするショート工程と、
   前記第１接合端子と前記第２の接合端子とを接合する接合工程と、
   前記第２接合端子を、外部から信号を入力可能な少なくとも３つのコンタクト端子と接続する接続工程と、
   少なくとも３つの前記コンタクト端子のうちの２つの前記コンタクト端子の間で抵抗値測定を行う測定工程と、を有していることを特徴とする検査方法。