JP2022143740A - 電気配線部材および液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】配置スペースを必要とする新たな部材を追加することなく、支持部材の温度分布が不均一となることを抑制する。【解決手段】液体を吐出する記録素子基板を支持する支持部材に支持される電気配線部材であって、記録素子基板を駆動するための駆動信号を伝送する信号線３と、記録素子基板に駆動電力を供給する電力線５、６と、支持部材を加熱するための発熱抵抗線４と、を有する。電力線が、信号線３と発熱抵抗線４との間に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル配線板等の電気配線部材およびそれを備えた液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドは、フレキシブル配線板と、インク等の液体を吐出する吐出口を備えた記録素子基板と、記録素子基板を支持する支持部材とを有する。記録素子基板は、フレキシブル配線板と電気的に接続される。駆動信号や駆動電力が、フレキシブル配線板を介して記録素子基板に供給される。
支持部材は、液体を記録素子基板に供給する流路と、記録素子基板の内部を通過した液体を排出する流路とを備え、これら流路を介して液体が循環するように構成されている。液体は、記録素子基板の内部で温められる。このため、排出側の流路を流れる液体の温度は、供給側の流路を流れる液体の温度よりも高い。
特許文献１には、プリントヘッドに組み込まれたフレキシブル回路が記載されている。このフレキシブル回路は、サーミスタの代わりに用いられるものであって、抵抗性熱源を有する第１の層と、温度検知素子を有する第２の層と、を有する。抵抗性熱源を用いてジェットスタックを加熱することができる。

特許第６５１４４５７号公報

上述の液体吐出ヘッドにおいて、支持部材は、供給側の流路と排出側の流路とで液体の温度が異なるために温度分布が不均一となり、温度差が生じた部位で熱応力による変形を生じることがある。
特許文献１に記載のフレキシブル回路を用いれば、支持部材の温度分布が不均一となることを抑制することは可能である。しかし、支持部材にはフレキシブル配線板が当接されているために、空間的な制約がある。このため、フレキシブル配線板とは別に、配置スペースを必要とするフレキシブル回路を新たに設けることは困難である。また、新たなフレキシブル回路を追加することは、製造コストの増大を招く。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、配置スペースを必要とする新たな部材を追加することなく、支持部材の温度分布が不均一となることを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電気配線部材は、液体を吐出する記録素子基板を支持する支持部材に支持される電気配線部材であって、上記記録素子基板を駆動するための駆動信号を伝送する信号線と、上記記録素子基板に駆動電力を供給する電力線と、上記支持部材を加熱するための発熱抵抗線と、を有する。上記電力線が、上記信号線と上記発熱抵抗線との間に配置されている。

本発明によれば、配置スペースを必要とする新たな部材を追加することなく、支持部材の温度分布が不均一となることを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。 図２に示すフレキシブル配線板の変形例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。 図４のＡ－Ａ線に沿った断面の一例を示す断面図である。 図４のＡ－Ａ線に沿った断面の別の例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態のフレキシブル配線板の第１の変形例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態のフレキシブル配線板の第２の変形例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態のフレキシブル配線板の第３の変形例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態のフレキシブル配線板の第４の変形例を示す模式図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式図である。 本発明の液体吐出ヘッドの別の例を示す模式図である。 本発明の温調装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、実施形態に記載されている構成要素や要素の組み合わせはあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。フレキシブル配線板１は、本発明の電気配線部材の一例である。フレキシブル配線板１は、インク等の液体を吐出する記録素子基板（不図示）と電気的に接続され、記録素子基板を保持する保持部材（不図示）に支持される。フレキシブル配線板１は、所謂、フレキシブル・プリント基板である。これらフレキシブル配線板１、記録素子基板および支持部材は、液体吐出ヘッドを構成する要素である。

図１に示すように、フレキシブル配線板１は、パッド２、７、信号線３、発熱抵抗線４、電力線５および電力線６を有する。信号線３は、記録素子基板を駆動するための駆動信号を伝送する。電力線５および電力線６は、記録素子基板に駆動電力を供給するためのものである。例えば、電力線５は記録素子の駆動回路の電力供給に用いられ、電力線６は記録素子の電力供給に用いられる。電力線５の幅（または断面積）は、電力線６の幅（または断面積）よりも狭い。発熱抵抗線４は、保持部材を加熱するためのものである。発熱抵抗線４の幅（または断面積）は、電力線５幅（または断面積）よりも狭い。

信号線３、発熱抵抗線４、電力線５および電力線６は複数混在する。ここでは、２本の電力線６が中央に配置されている。これら電力線６の領域の両側に、電力線５が配置され、さらに電力線５の外側に信号線３が配置されている。発熱抵抗線４は、信号線３と電力線５との間および電力線５と電力線６との間にそれぞれ配置されている。さらに、発熱抵抗線４は、信号線３の外側にも配置されている。すなわち、発熱抵抗線４は、フレキシブル配線板１の幅方向に複数並列して配置されており、フレキシブル配線板１の幅方向全体で加熱可能に構成されている。

導体の厚さや幅および電流値を変化させて温度の上昇を実測した結果に基づいて、発熱抵抗線４の厚さや幅を決定する。例えば、導体厚が３５μｍ、導体幅が２ｍｍの発熱抵抗線４に３Ａの電流を流すと、温度が約１０℃上昇する。導体厚および電流値は同じで、導体幅を２ｍｍから１ｍｍに変更すると、温度が約２０℃上昇する。導体厚は同じで、導体幅を０．２ｍｍとし、電流値を１Ａとした場合は、温度が約３０℃上昇する。これらの結果に基づいて、所望する上昇温度を得られるように発熱抵抗線４の厚さや幅を決定する。
なお、予め抵抗データとして温度上昇曲線が与えられている場合は、その温度上昇曲線に基づいて発熱抵抗線４の厚さや幅を決定してもよい。

フレキシブル配線板１の両端部の一方には、複数のパッド７が設けられ、他方には複数のパッド２が設けられている。パッド７は、液体吐出ヘッドを搭載する記録装置本体と電気的に接続される。パッド２は、記録素子基板と電気的に接続される。信号線３、発熱抵抗線４、電力線５および電力線６はそれぞれ、異なるパッド７を介して記録装置本体と電気的に接続される。信号線３、電力線５および電力線６はそれぞれ、異なるパッド２を介して記録素子基板と電気的に接続される。駆動電力は、パッド７と、電力線５または電力線６と、パッド２とを介して記録素子基板に供給される。駆動信号は、パッド７、信号線３およびパッド２を介して記録素子基板に供給される。

発熱抵抗線４の両端はそれぞれ、パッド７に電気的に接続されている。ここでは、１つの発熱抵抗線４に対して、隣接する２つのパッド７が用いられている。発熱抵抗線４は、一方のパッド７からパッド２に向かって延在し、パッド２の手前で折り返され、もう一方のパッド７まで延在する。発熱抵抗線４には、記録装置本体から予め設定された量の電流が供給される。電流の帰還経路（リターンパス）には、専用の配線が用いられてもよいし、電源系統の負側の配線が用いられてもよい。専用配線を用いる場合は、その配線自体を発熱抵抗線として利用できるので、発熱量を増大することができる。発熱抵抗線４を流れる電流量は、回路等で固定的に設定してもよく、状況に合わせて可変としてもよい。

本実施形態のフレキシブル配線板１によれば、支持部材に面状に当接した状態で発熱抵抗線４に電流を流すと、発熱抵抗線４が発熱し、支持部材を加熱することができる。例えば、フレキシブル配線板１は、支持部材の温度が低い部位に当接される。例えば、記録素子を駆動すると、支持部材では、排出側流路の液体の温度が供給側流路の液体の温度よりも高くなる。この場合、温度が低い部位は、供給側流路に隣接する側面であり、この側面にフレキシブル配線板１を当接する。記録素子基板を駆動する駆動期間中に、発熱抵抗線４に電流を供給することで、発熱抵抗線４が支持部材の側面を加熱する。このように、支持部材の温度が低い部位を加熱することができるので、支持部材の温度分布が不均一となることを抑制することができ、その結果、熱応力で支持部材が変形することを抑制することができる。

特に、複数の記録素子基板を支持する長尺の支持部材は、熱応力と自重により生じる応力との相乗作用により変形しやすいため、本実施形態のフレキシブル配線板１を用いて支持部材の変形を防止する効果はより大きくなる。また、支持部材の変形は印字画像のずれの要因となる。支持部材の温度分布による変形がなくなれば、支持部材の自重による変形のみにできるため、支持部材の変形による印字画像のずれ量を測定して補正することができる。
なお、記録素子基板を駆動すると、記録素子基板自体も発熱するため、支持部材の記録素子基板を支持する部分の温度が上昇する。その結果、支持部材の温度分布が不均一になり、熱応力による変形を生じることがある。本実施形態のフレキシブル配線板１を用いれば、そのような支持部材の変形も抑制することができる。

また、本実施形態のフレキシブル配線板１は、信号線および電力線を有する既存のフレキシブル配線板に、発熱抵抗線４を組み入れることで実現できるため、既存のフレキシブル配線板に比較して、配置スペースが大幅に増大することはない。また、特許文献１に記載したフレキシブル回路のような新たな部材を追加する必要もないので、製造コストが増大することを抑制することができる。
なお、図１に示したフレキシブル配線板１は、単層の配線構造であるが、これに限定されない。フレキシブル配線板１は、多層の配線構造であってもよい。例えば、フレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４を含む第１の配線層と、信号線３と電力線（５、６）とを含む第２の配線層と、を有してもよい。また、フレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４を含む第１の配線層と、信号線３を含む第２の配線層と、電力線（５、６）を含む第３の配線層と、を有してもよい。いずれの場合も、第１の配線層が支持部材の側に位置する。

また、フレキシブル配線板１の配線形態は、図１に示した配線形態に限定されない。フレキシブル配線板１の配線形態は、必要な発熱抵抗線４の数や長さ、支持部材の温度分布の状態、パッド２、７の配置などに応じて適宜変更できる。
さらに、信号線３、発熱抵抗線４、電力線５および第２の駆動電力線６は、銅材料（銅箔材料）で形成することが好ましい。これにより、フレキシブル配線板１の製造コストを削減することができる。
なお、発熱抵抗線４への電流の供給をオン・オフすると、発熱抵抗線４が不要な電磁放射を少なからず発生し、電磁放射ノイズが信号線３へ影響を及ぼす場合がある。例えば、電磁放射ノイズが記録素子基板の駆動信号等に影響を及ぼし、記録素子基板上の駆動回路が誤動作する場合がある。よって、電磁放射ノイズの影響がある場合は、信号線３に対して保護配線等を設けることが好ましい。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。フレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４を含む発熱層１０と、電力線１１ａ、１１ｂと、ビア８を有する。図２には示されていないが、フレキシブル配線板１は、第１の実施形態で説明した信号線３や電力線（５、６）を含む配線層も備える。なお、説明の重複を避けるために、第１の実施形態で説明した構成については、その説明を省略する。

発熱層１０は、支持部材９に当接する当接面１０ａを有する。発熱抵抗線４は、当接面１０ａに集中的に配置されている。加熱効果を高めるために、発熱抵抗線４を当接面１０ａに露出させてもよい。発熱抵抗線４の一端は電力線１１ａに電気的に接続され、発熱抵抗線４の他端は電力線１１ｂに電気的に接続されている。発熱抵抗線４は、複数の折り返しを有するパターン（以下、折り返しパターン）で形成されている。電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）は、発熱抵抗線４の幅（または断面積）よりも広い。
電力線１１ａ、１１ｂはそれぞれ、異なるパッド７に電気的に接続されている。ここでは、パッド７は、信号線３を含む不図示の配線層に設けられている。電力線１１ａ、１１ｂは、ビア８を介してパッド７に電気的に接続されている。

本実施形態のフレキシブル配線板１によれば、第１の実施形態で説明した効果に加えて、支持部材９に当接する当接面１０ａに発熱抵抗線４を集中的に配置しているので、効率よく支持部材９を加熱することができる。
また、電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）は発熱抵抗線４の幅（または断面積）よりも広いので、電力線１１ａ、１１ｂの発熱量は、発熱抵抗線４の発熱量に比べて十分に小さい。よって、発熱個所を当接面１０ａに制限することができ、当接面１０ａ以外の領域での不要な発熱を抑制することができる。不必要な発熱を抑制することで、余分な電力消費を抑えることができる。

なお、フレキシブル配線板１の全体が発熱しても問題がない場合は、図３に示すように、電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）を発熱抵抗線４の幅（または断面積）と同じにしてもよい。
また、パッド７は発熱層１０に設けてもよい。この場合は、ビア８は不要である。
なお、発熱抵抗線４への電流のオン・オフの切り替えを行う場合に、電磁放射ノイズの影響がある場合には、信号線３を電磁放射ノイズから保護する保護層を設けることが好ましい。保護層には、接地側の配線を一面に設けると効果的であるが、電源配線層として使用してもよい。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態によるフレキシブル配線板の構成を示す模式図である。本実施形態のフレキシブル配線板１は、温度検知素子１２を有する点で、第２の実施形態のものと異なる。説明の重複を避けるために、第２の実施形態で説明した構成については、その説明を省略する。

図４に示すように、温度検知素子１２は、発熱層１０の当接面１０ａの中央部分に配置されている。支持部材９には、温度検知素子１２を収容可能な凹部１３が設けられている。フレキシブル配線板１を支持部材９に当接した状態で、温度検知素子１２が凹部１３に収容される。温度検知素子１２は、支持部材９の温度を検知する。温度検知素子１２として、例えば、ＩＣ（集積回路）を備えた温度センサーや、サーミスタ、ダイオード等を用いることができる。

発熱抵抗線４は、温度検知素子１２を避けるように当接面１０ａに集中的に配置されている。ここでは、折り返しパターンの発熱抵抗線４が、温度検知素子１２の両側に形成されている。温度検知素子１２による支持部材９の温度測定を妨げないように、発熱抵抗線４は、温度検知素子１２から所定の距離だけ離れている。なお、温度検知素子１２と発熱抵抗線４の配置形態は、図４に示した配置形態に限定されない。例えば、発熱抵抗線４は、温度検知素子１２を囲むように配置されてもよい。

本実施形態のフレキシブル配線板１によれば、第１および第２の実施形態で説明した効果に加えて、温度検知素子１２が支持部材９の温度を測定することができる。よって、温度検知素子１２を用いた支持部材９の温調制御が可能である。例えば、温度検知素子１２の出力値に基づいて発熱抵抗線４に流れる電流量を制御することで、支持部材９を所望の温度で維持することが可能である。
なお、支持部材９の温度を正確に測定するために、熱伝導性の高い素材を温度検知素子１２と支持部材９の間に配置してもよい。熱伝導性の高い素材は、例えば、放熱グリス（熱伝導グリス）や熱伝導シート等である。これらの素材は、既存のものであり、例えば、電子機器の分野では、ＣＰＵ（Central Processing unit）やトランジスタ等と放熱器（ヒートシンク）との間に配置されることが知られている。

また、本実施形態のフレキシブル配線板１において、電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）は発熱抵抗線４の幅（または断面積）より広いが、これに限定されない。第２の実施形態と同様、電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）を発熱抵抗線４の幅（または断面積）と同じにしてもよい。
さらに、当接面１０ａにおいて、温度検知素子１２を避けるように、発熱抵抗線４を一方に偏らせて配置してもよい。ただし、発熱抵抗線４の配置が偏ると、支持部材９が部分的に過剰に加熱されて、温度が不均一になる場合がある。この場合は、温度が高くなる部分の発熱抵抗線４の幅（または断面積）を他の部分の発熱抵抗線４の幅（または断面積）よりも広くする。線幅（または断面積）を広くすることで、発熱抵抗線４の発熱量が低下するので、発熱抵抗線４の偏りによる温度差を抑制することができる。

上述した第２および第３の実施形態において、フレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４を含む配線層と信号線３や電力線（５、６）を含む配線層とからなる多層の配線構造を有する。以下、第３の実施形態のフレキシブル配線板１について多層の配線構造を具体的に説明する。
図５に、多層の配線構造の一例を示し、図６に多層の配線構造の別の例を示す。図５および図６は、いずれも図４のＡ－Ａ線に沿ったフレキシブル配線板１の断面構造を示す。

図５を参照すると、フレキシブル配線板１は、第１の配線層５２と第２の配線層５３を有する。第１の配線層５２は、発熱抵抗線４を含む。第２の配線層５３は、信号線３、電力線５および電力線６を含む。第１の配線層５２が基材層５１の一方の面に形成され、第２の配線層５３が基材層５１のもう一方の面に形成されている。さらに、第１の配線層５２と第２の配線層５３を上下から挟むように２つのカバーレイフィルム５０が設けられている。ここで、カバーレイフィルム５０は、例えば、保護フィルム層と接着剤層から構成される。基材層５１は、ポリイミド等で構成される。

温度検知素子１２は、第１の配線層５２側のカバーレイフィルム５０上（第１の配線層５２の支持部材９の側の面上）に配置されている。第１の配線層５２において、発熱抵抗線４は、温度検知素子１２に隣接する領域以外の領域に設けられている。第２の配線層５３において、電力線６が中央部に配置され、信号線３および電力線５が電力線６の両側に配置されている。なお、第２の配線層５３は、信号線３を含む配線層と、電力線５および電力線６を含む配線層とに分けてもよい。

図６を参照すると、フレキシブル配線板１は、第１の配線層５２と、第２の配線層５４と、第３の配線層５５と、第４の配線層５６とを有する。第１の配線層５２は、発熱抵抗線４を含む。第２の配線層５４および第３の配線層５５はそれぞれ電力線６を含む。第４の配線層５６は、信号線３および電力線５を含む。
第１の基材層５１が、第２の配線層５４と第３の配線層５５の間に配置されている。第１の配線層５２が第２の配線層５４の側に配置され、第２の基材層５１が第１の配線層５２と第２の配線層５４の間に配置されている。第４の配線層５６が第３の配線層５５の側に配置され、第３の基材層５１が第４の配線層５６と第３の配線層５５の間に配置されている。第１の配線層５２と第４の配線層５６を上下から挟むように２つのカバーレイフィルム５０が設けられている。中央の第１の基材層５１が接着層であってもよい。

温度検知素子１２は、第１の配線層５２側のカバーレイフィルム５０上（第１の配線層５２の第３の配線層５５と反対側の面上）に配置されている。第１の配線層５２において、発熱抵抗線４は、温度検知素子１２に隣接する領域以外の領域に設けられている。第２の配線層５４および第３の配線層５５において、電力線６は一面に隙間なく層全体に形成されている。発熱抵抗線４を含む第１の配線層５２と信号線３を含む第４の配線層５６とは、電力線６が一面に形成された配線層で隔てられている。

電磁放射ノイズの影響が少ない場合は、図５に示した２層の配線構造を備えたフレキシブル配線板１を使用することが好ましい。電磁放射ノイズの影響が大きい場合は、図６に示した４層の配線構造を備えたフレキシブル配線板１を使用することが好ましい。この場合は、第２の配線層５４および第３の配線層５５が、信号線３を電磁放射ノイズから保護する層として機能する。なお、図５に示した２層の配線構造および図６に示した４層の配線構造はいずれも、第２の実施形態のフレキシブル配線板１に適用することができる。

上述した本実施形態のフレキシブル配線板１において、支持部材９の温度を正確に検知でき、かつ、支持部材の温度分布が不均一になることを抑制することができるのであれば、温度検知素子１２と発熱抵抗線４をどのように配置してもよい。以下、発熱抵抗線の配線形態が異なる変形例を説明する。

（第１の変形例）
図７は、第３の実施形態のフレキシブル配線板１の第１の変形例を説明するための模式図である。
図７に示すフレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４に加えて発熱抵抗線３４を有し、この点が、図４に示したものと異なる。発熱抵抗線３４は、発熱抵抗線４と平行に、温度検知素子１２を避けるように当接面１０ａに配置されている。発熱抵抗線４と同様、発熱抵抗線３４も折り返しパターンである。発熱抵抗線３４の幅（または断面積）は、発熱抵抗線４の幅（または断面積）と同じである。

発熱抵抗線３４の一端は電力線３１ａに電気的に接続され、発熱抵抗線３４の他端は電力線３１ｂに電気的に接続されている。電力線３１ａ、３１ｂはそれぞれ異なるパッド３７を介して記録装置本体と電気的に接続される。電力線３１ａ、３１ｂの幅（または断面積）は、電力線１１ａ、１１ｂの幅（または断面積）と同じである。ここでは、パッド７と同様、パッド３７も信号線３を含む不図示の配線層に設けられているため、電力線３１ａ、３１ｂは、ビア３８を介してパッド３７に電気的に接続されている。

本変形例のフレキシブル配線板１によれば、２つの発熱抵抗線４、３４により支持部材を加熱することができる。図４に示したものと比較して、当接面１０ａにおける発熱抵抗線が占める割合が多いため、当接面１０ａ全体における発熱量が増大し、支持部材を均一に加熱することができる。
また、発熱抵抗線４と発熱抵抗線３４は、個別に電力を供給することが可能である。発熱抵抗線４と発熱抵抗線３４とに流れる電流の向きを互いに反対にすることで、発熱抵抗線４が発生する電磁界と発熱抵抗線３４が発生する電磁界とが互いに打ち消し合い、その結果、不要な電磁放射を抑制することができる。

（第２の変形例）
図８は、第３の実施形態のフレキシブル配線板１の第２の変形例を説明するための模式図である。
図８に示すフレキシブル配線板１は、発熱抵抗線４と発熱抵抗線３４とが並列に接続されており、この点が第１の変形例と異なる。発熱抵抗線３、３４の各々の一端はともに電力線１１ａに電気的に接続され、発熱抵抗線３、３４の各々の他端はともに電力線１１ｂに電気的に接続されている。電力線１１ａ、１１ｂは、発熱抵抗線３、３４の各々を所望の温度に上昇できる電力を供給可能である。
本変形例のフレキシブル配線板１によれば、第１の変形例と比較して、電力線３１ａ、３１ｂ、パッド３７およびビア３８が不要であるので、製造コストの削減が可能である。

（第３の変形例）
図９は、第３の実施形態のフレキシブル配線板１の第３の変形例を説明するための模式図である。
図９に示すフレキシブル配線板１は、折り返しパターンの発熱抵抗線４が、温度検知素子１２の上下左右に配置されており、この点で図４に示したものと異なる。
本変形例のフレキシブル配線板１によれば、図４に示したものと比較して、当接面１０ａにおける発熱抵抗線４が占める割合が多くなるため、当接面１０ａ全体における発熱量が増大し、支持部材を均一に加熱することができる。

（第４の変形例）
図１０は、第３の実施形態のフレキシブル配線板１の第４の変形例を説明するための模式図である。
図１０に示すフレキシブル配線板１は、第1の変形例と同様、個別に電力を供給可能な２つの発熱抵抗線３４ａ、３４ｂを備える。ただし、発熱抵抗線３４ａ、３４ｂの配線パターンの形状や長さは第１の変形例と異なる。

発熱抵抗線３４ａの一端は電力線１１ａに電気的に接続され、発熱抵抗線３４ａの他端は電力線３１ａに電気的に接続されている。電力線１１ａはビア８を介してパッド７と電気的に接続され、電力線３１ａはビア３８を介してパッド３７と電気的に接続されている。電力線１１ａ、３１ａの幅（または断面積）は、発熱抵抗線３４ａの幅（または断面積）より広い。発熱抵抗線３４ｂも、発熱抵抗線３４ａと同様、電力線１１ｂ、３１ｂに電気的に接続されている。電力線１１ｂ、３１ｂは、ビア８、３８を介してパッド７、３７と電気的に接続されている。電力線１１ｂ、３１ｂの幅（または断面積）は、発熱抵抗線３４ｂの幅（または断面積）より広い。
発熱抵抗線３４ａ、３４ｂは、温度検知素子１２を両側から挟むように配置されている。発熱抵抗線３４ａ、３４ｂはいずれも折り返しパターンであるが、折り返し部分は曲線的に形成されている。折り返しの長さＬは、電力線（１１ａ、１１ｂ、３１ａ、３１ｂ）側ほど長くなっている。当接面１０ａにおいて、折り返しの長さＬが長い領域の発熱量は、折り返しの長さＬが短い領域の発熱量よりも多い。

本変形例では、当接面１０ａを当接する保持部材９の側面は、矢印Ａの方向に温度分布を有する。具体的には、保持部材９の側面の温度は電力線（１１ａ、１１ｂ、３１ａ、３１ｂ）側ほど低い。これに対して、当接面１０ａの発熱量は、電力線（１１ａ、１１ｂ、３１ａ、３１ｂ）側ほど多い。このため、保持部材９の側面の温度の低い領域は当接面１０ａの発熱量が多い領域で加熱され、保持部材９の側面の温度の高い領域は当接面１０ａの発熱量が少ない領域で加熱される。これにより、保持部材９の側面の温度が不均一になることを抑制することができる。

また、第1の変形例と同様、発熱抵抗線３４ａ、３４ｂは、個別に電力を供給することが可能である。発熱抵抗線３４ａ、３４ｂに流れる電流の向きを互いに反対にすることで、発熱抵抗線３４ａが発生する電磁界と発熱抵抗線３４ｂが発生する電磁界とが互いに打ち消し合い、その結果、不要な電磁放射を抑制することができる。
さらに、発熱抵抗線３４ａ、３４ｂの折り返し部分を曲線的に形成したことで、不要な電磁放射をさらに抑制することができる。例えば、電流のオン・オフの切り替えを高速で行う場合に、発熱抵抗線４の折り返し部で発生する電流の乱れ等による不要な電磁放射を抑制することができる。なお、発熱抵抗線３４ａ、３４ｂの折り返し部分は、曲線的な配線に限定されない。例えば、発熱抵抗線３４ａ、３４ｂの折り返し部分は、鋭角にならないように角度をつけて直線的に配線してもよい。この場合、角を形成する２つの配線がなす角度は、例えば１３５度以上が好ましい。

また、上述した変形例以外の構成も適用することが可能である。例えば、信号線、発熱抵抗線および電力線が同一の配線層に形成され、電力線が信号線と発熱抵抗線との間に配置され、温度検知素子１２が配線層の信号線の領域上に配置されてもよい。この構成によれば、不要な電磁放射ノイズの影響を抑制し、支持部材９の温度を正確に検出でき、保持部材９の側面の温度が不均一になることを抑制することができる。

次に、本発明のフレキシブル配線板１を適用した液体吐出ヘッドについて説明する。
図１１は、液体吐出ヘッドの一例を示す模式図である。図１１示す液体吐出ヘッドは、４つの記録素子基板１４と、４つのフレキシブル配線板１と、長尺の支持部材９と、を有する。支持部材９は、直方体であって、記録素子基板１４を支持する支持面９ａを有する。図１１において、支持面９ａの長辺方向がＸ軸方向であり、支持面９ａの短辺方向がＹ軸方向である。支持部材９の高さ方向（厚さ方向）が、Ｚ軸方向である。

４つの記録素子基板１４は、Ｘ軸方向に一列に並べて支持部材９の支持面９ａ上に配置されている。支持部材９は、インク等の液体を記録素子基板１４に供給するための流路１５と、記録素子基板１４の内部を通過した液体を排出するための流路１６と、を有する。供給側の流路１５および排出側の流路１６はいずれも、Ｘ軸方向に延在している。液体は、流路１５を介して各記録素子基板１４に供給される。各記録素子基板１５の内部を通過した液体は、流路１６を介して排出される。

フレキシブル配線板１は、上述した第１乃至第３の実施形態のいずれかであり、記録素子基板１４毎に設けられている。フレキシブル配線板１の一方の端部（パッド２側端部）が、記録素子基板１４とともに支持部材９の支持面９ａに固定され、パッド２が記録素子基板１４に電気的に接続されている。フレキシブル配線板１は、支持面９ａの長辺側の縁で折り曲げられて支持部材９の側面１７に当接する。側面１７は、液体供給側の流路１５に隣接する。

支持部材９において、液体は記録素子基板１４の内部で温められるため、排出側の流路１６を流れる液体の温度は、供給側の流路１５を流れる液体の温度よりも高い。このため、流路１６を含む部分と流路１５を含む部分とで温度差が生じ、Ｙ軸方向の温度分布が不均一になる。その結果、支持部材９が熱応力により変形することがある。例えば、Ｘ軸方向に対して反りが生じる。
図１１に示した液体吐出ヘッドによれば、フレキシブル配線板１を用いて、支持部材９の温度の低い部位である側面１７を加熱することができる。よって、支持部材９の温度分布が不均一となることを抑制することができ、熱応力による変形を抑制することができる。

第３の実施形態のフレキシブル配線板１を用いれば、温度検知素子１２を用いて支持部材９の側面１７の温度を測定することができる。温度検知素子１２が測定した温度に基づいて、発熱抵抗線４に流れる電流量を調節することで、流路１６を含む部分と流路１５を含む部分との温度差をより小さくことができる。よって、Ｘ軸方向の反りを効果的に抑えることができる。

なお、記録素子基板１４自体が発熱して支持部材９の温度分布が不均一になる場合がある。例えば、高品位の印刷を提供する目的で、サブヒーターと呼ばれる発熱抵抗体を記録素子基板１４の内部に設けて、その発熱抵抗体で記録素子基板１４の全体を均一に温める温調制御が行われる。この場合、記録素子基板１４の温度は、流路１７に供給される液体の温度よりも高いため、支持部材９にＺ軸方向の温度分布が生じる。具体的には、支持面９ａの温度が、支持面９ａとは反対側の側面１９の温度よりも高くなる。支持部材９の温度が記録素子基板１４の温度と同じになるように、フレキシブル配線板１を用いて支持部材９の側面１７を加熱する。これにより、Ｚ軸方向の温度分布が不均一になることを抑制することができ、支持部材９のＺ軸方向の反りを抑制することができる。

図１２は、液体吐出ヘッドの別の例を示す模式図である。図１２示す液体吐出ヘッドは、フレキシブル配線板１を支持部材９の両側面、すなわち、側面１７と側面１８に当接する点で、図１１に示したものと異なる。
図１２に示した液体吐出ヘッドによれば、フレキシブル配線板１を用いて、側面１７だけでなく、側面１７の反対側の側面１８も加熱することができる。よって、例えば、支持部材９の温度が記録素子基板１４の温度と同じになるように、フレキシブル配線板１を用いて支持部材９を効率よく加熱することができる。

次に、液体吐出ヘッドの温調装置について説明する。
図１３は、温調装置の概略構成を示すブロック図である。図１３に示す温調装置は、液体吐出ヘッド１００の温調制御を行うものであって、制御部１０１および電力供給部１０２を有する。液体吐出ヘッド１００は、本発明のフレキシブル配線板１を備えるものであって、例えば、図１１または図１２に示した液体吐出ヘッドである。電力供給部１０２は、液体吐出ヘッド１００に電力を供給する。例えば、電力供給部１０２は、記録素子基板１４を駆動するための駆動電力や、発熱抵抗線４を発熱させるための電力をフレキシブル配線板１に供給する。

制御部１０１は、電力供給部１０２の電力供給の動作を制御する。例えば、制御部１０１は、記録素子基板１４を駆動する駆動期間中に、電力供給部１０２から発熱抵抗線１４へ電力を供給させる。
なお、液体吐出ヘッド１００が第３の実施形態のフレキシブル配線板１を備える場合、制御部１０１は、温度検知素子１２の出力値（支持部材９の温度を測定した値）を取得する。制御部１０１は、温度検知素子１２の出力値に基づいて、支持部材９が所定の温度になるように発熱抵抗線４に流れる電流量を調節する。

発熱抵抗線４に対する電流制御の手法として、電流チョッパ方式や電流制限方式を適用することができる。
電流チョッパ方式は、電流を流す期間と電流を流さない期間とを交互に設けて発熱抵抗線４に流れる電流を制御する方式である。この電流チョッパ方式としては、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式やパルス周波数変調（ＰＦＭ）方式がある。パルス幅変調方式は、電流のオン・オフの切り替え周期を一定として、パルス幅を調節することで、オン期間とオフ期間の配分（デューティー）を切り換える方式である。パルス周波数変調方式は、パルス幅を一定として周期を調節する方式であり、具体的には、オン期間を一定としてオフ期間を変調する。
電流制限方式は、発熱抵抗線４にかける電圧を変化させることで発熱抵抗線４に流れる電流を調節する方式である。この電流制限方式としては、例えばトランジスタのベース電流を制御することでオン抵抗を調節し、発熱抵抗線４に流れる電流を可変する方式がある。

液体吐出ヘッド１００の使用環境または支持部材９の現在の温度と目標温度の差等に応じて、発熱抵抗線４に対する電流制御の手法を適宜に適用することが好ましい。ここで、支持部材９の現在の温度は、温度検知素子１２の出力値から得ることができる。
制御部１０１は、例えば、支持部材９の熱容量が小さく、温まりやすくて冷めやすい場合に、発熱抵抗線４への電力供給をパルス幅変調法で行ってもよい。また、制御部１０１は、例えば、支持部材９の熱容量が大きく、温まりにくくて冷めにくい場合に、発熱抵抗線４への電力供給をパルス周波数変調法で行ってもよい。このパルス周波数変調法による電力供給は、間欠運転の様な熱量の与え方でも十分な場合に有効である。一般に、パルス幅変調方式では周期を長く取るとデューティー比を細かく調整できなくなるため、周期を長く取りたい場合には、パルス周波数変調方式を用いることが好ましい。

また、制御部１０１は、支持部材９の現在の温度と目標温度の差に基づいて、パルス幅変調法とパルス周波数変調法とを選択的に切り替えてもよい。例えば、制御部１０１は、支持部材９の現在の温度と目標温度の差が閾値Ｔより大きい場合は、パルス幅変調方式を選択し、支持部材９の現在の温度と目標温度の差が閾値Ｔ以下である場合には、パルス周波数変調方式を選択する。
例えば、現在の温度が目標温度より低く（例えば差が２０℃）、できるだけ早く目標温度に近づけたい場合は、パルス幅変調方式を選択する。現在の温度と目標温度の差が僅少（例えば数℃）であり、パルス幅変調方式では目標温度を超える可能性がある場合には、パルス周波数変調方式を選択する。この場合、閾値Ｔは数℃に設定される。

さらに、制御部１０１は、発熱抵抗線４への電力供給を電流制限法で行ってもよい。例えば、信号線３等を介してセンサー等のアナログ情報を取得する場合に、電流制限法を選択する。パルス幅変調方式やパルス周波数変調方式を用いた場合に、パルス電流により不要な電磁放射が発生し、記録素子基板上の駆動回路が誤動作する場合がある。電流制限法を用いることで、そのような不要な電磁放射を抑制することができる。
さらに、制御部１０１は、現在の温度（温度検知素子１２の出力値）と目標温度との差異に基づいて、パルス幅変調法とパルス周波数変調法と電流制限法のいずれか一つを選択的に切り替えて発熱抵抗線４への電力供給を行わせてもよい。これにより、支持部材９を目標温度まで効率的にかつ確実に加熱することができる。
さらに、制御部１０１は、パルス幅変調法とパルス周波数変調法のいずれか一方と電流制限法とを組み合わせることで発熱抵抗線４への電力供給を行わせてもよい。

パルス幅変調法と電流制限法を組み合わせた場合、例えば、最大電流の１割から最大までをパルス幅変調法で制御し、１割未満を電流制限法で制御する。また、パルス幅変調法と電流制限法を併用して最大電流の１割以上を微調整してもよい。
パルス周波数変調法と電流制限法を組み合わせた場合は、例えば、最大電流の５割以下をパルス周波数変調法で制御し、５割を超える電流を電流制限法で制御してもよい。
上記のようにパルス幅変調法またはパルス周波数変調法と電流制限法とを組み合わせることにより、パルス幅変調法またはパルス周波数変調法では制御できない電流の領域を、電流制限法を組み合わせることで制御できる。また、センサー等のアナログ信号を扱う場合に、一時的に電流制限法に切り換えることで、パルス電流に起因した不要な電磁放射を抑えることができるので、雑音の少ないアナログ信号を得られる。

１ フレキシブル配線板
３ 信号線
４ 発熱抵抗線
５、６ 電力線

Claims (30)

1. 液体を吐出する記録素子基板を支持する支持部材に支持される電気配線部材であって、
   前記記録素子基板を駆動するための駆動信号を伝送する信号線と、
   前記記録素子基板に駆動電力を供給する電力線と、
   前記支持部材を加熱するための発熱抵抗線と、を有し、
   前記電力線が、前記信号線と前記発熱抵抗線との間に配置されていることを特徴とする電気配線部材。
2. 前記発熱抵抗線が、当該電気配線部材の幅方向に複数並列して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気配線部材。
3. 前記発熱抵抗線を含む第１の配線層と、
   前記信号線と前記電力線とを含む第２の配線層と、を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の電気配線部材。
4. 前記発熱抵抗線を含む第１の配線層と、
   前記信号線を含む第２の配線層と、
   前記電力線を含む第３の配線層と、を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の電気配線部材。
5. 前記第３の配線層が、前記第１の配線層と前記第２の配線層との間に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電気配線部材。
6. 前記第１の配線層が、前記支持部材に当接される側に配置されることを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の電気配線部材。
7. 前記支持部材に当接される当接面を備え、前記発熱抵抗線が前記当接面に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気配線部材。
8. 前記発熱抵抗線が前記当接面に露出していることを特徴とする、請求項７に記載の電気配線部材。
9. 温度検知素子が前記当接面に設けられていることを特徴とする、請求項７または８に記載の電気配線部材。
10. 前記発熱抵抗線は、前記温度検知素子から所定の距離だけ離れて配置されることを特徴とする、請求項９に記載の電気配線部材。
11. 前記発熱抵抗線は、前記温度検知素子の両側に配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の電気配線部材。
12. 前記発熱抵抗線は、前記温度検知素子を囲むように配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の電気配線部材。
13. 前記温度検知素子が、前記支持部材の凹部に収容されることを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の電気配線部材。
14. 前記支持部材の温度を検知する温度検知素子を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気配線部材。
15. 前記信号線、前記発熱抵抗線および前記電力線が同一の配線層に形成され、
    前記電力線が前記信号線と前記発熱抵抗線との間に配置され、前記温度検知素子が前記配線層の前記信号線の領域上に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載の電気配線部材。
16. 前記発熱抵抗線を含む第１の配線層と、
    前記信号線と前記電力線を含む第２の配線層と、を有し、
    前記第１の配線層が前記支持部材に当接される側に配置され、前記温度検知素子が前記第１の配線層の前記支持部材の側の面上に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載の電気配線部材。
17. 前記発熱抵抗線を含む第１の配線層と、
    前記信号線を含む第２の配線層と、
    前記電力線を含む第３の配線層と、を有し、
    前記第１の配線層が前記支持部材に当接される側に配置され、前記第３の配線層が前記第１の配線層と前記第２の配線層との間に配置され、前記温度検知素子が前記第１の配線層の前記第３の配線層と反対側の面上に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載の電気配線部材。
18. 前記発熱抵抗線、前記信号線および前記電力線は、銅で形成されることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の電気配線部材。
19. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の電気配線部材と、
    前記電気配線部材と電気的に接続され、液体を吐出する記録素子基板と、
    前記記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、
    前記電気配線部材が前記支持部材に支持されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
20. 前記支持部材は、
    液体を前記記録素子基板に供給するための第１の流路と、
    前記記録素子基板を通過した液体を排出するための第２の流路と、を有し、
    前記電気配線部材が、前記支持部材の前記第１の流路の側の側面に当接することを特徴とする、請求項１９に記載の液体吐出ヘッド。
21. 前記電気配線部材と前記支持部材が熱伝導性の接着剤で接着されていることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の液体吐出ヘッド。
22. 液体を吐出する記録素子基板を支持する支持部材の温度を調整する温調方法であって、
    請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の電気配線部材を前記支持部材に当接し、前記記録素子基板を駆動する駆動期間中に、前記電気配線部材の前記発熱抵抗線に電力を供給することを特徴とする温調方法。
23. パルス幅変調法とパルス周波数変調法と電流制限法のいずれかの方法で前記発熱抵抗線への電力供給を行うことを特徴とする、請求項２２に記載の温調方法。
24. パルス幅変調法とパルス周波数変調法と電流制限法のいずれか一つを選択的に切り替えて前記発熱抵抗線への電力供給を行うことを特徴とする、請求項２２に記載の温調方法。
25. パルス幅変調法とパルス周波数変調法のいずれか一方と電流制限法とを組み合わせることで前記発熱抵抗線への電力供給を行うことを特徴とする、請求項２２に記載の温調方法。
26. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の電気配線部材と、前記電気配線部材と電気的に接続され、液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、前記電気配線部材が前記支持部材に支持される液体吐出ヘッドの温調装置であって、
    前記電気配線部材の前記発熱抵抗線に電力を供給する電力供給部と、
    前記電力供給部の電力供給の動作を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記記録素子基板を駆動する駆動期間中に、前記電力供給部から前記発熱抵抗線へ電力を供給させることを特徴とする温調装置。
27. 請求項９乃至１７のいずれか一項に記載の電気配線部材と、前記電気配線部材と電気的に接続され、液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を有し、前記電気配線部材が前記支持部材に支持される液体吐出ヘッドの温調装置であって、
    前記電気配線部材の前記発熱抵抗線に電力を供給する電力供給部と、
    前記電力供給部の電力供給の動作を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記温度検知素子の出力値に基づいて、前記発熱抵抗線への電力供給を制御することを特徴とする温調装置。
28. 前記制御部は、前記温度検知素子の出力値と目標温度との差に基づいて、パルス幅変調法とパルス周波数変調法を選択的に切り替えて前記発熱抵抗線への電力供給を行わせることを特徴とする、請求項２７に記載の温調装置。
29. 前記制御部は、前記温度検知素子の出力値と目標温度との差に基づいて、パルス幅変調法とパルス周波数変調法と電流制限法のいずれか一つを選択的に切り替えて前記発熱抵抗線への電力供給を行わせることを特徴とする、請求項２７に記載の温調装置。
30. 前記制御部は、パルス幅変調法とパルス周波数変調法のいずれか一方と電流制限法とを組み合わせることで前記発熱抵抗線への電力供給を行わせることを特徴とする、請求項２６または２７に記載の温調装置。
    

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