JP3543433B2 - 接点電極接続装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板表面に設けられた複数の対向電極と、前記各対向電極に対向して配設されたフレキシブル基板の略半球状の突起部上に形成された接点電極と、前記突起部の背後から押圧力をあたえる支持部材とを有する接点電極接続装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の接点電極接続装置は、例えば、特開平３―１０１９４４号公報に記載のような、インクジェットプリンタのヘッドとフレキシブル回路との接続に用いられている。
【０００３】
このインクジェットプリンタでは、ヘッドに多数のノズルを配接し、各ノズルの奥に加熱用抵抗を設けている。各加熱用抵抗近傍にインクを供給すると共に所定の加熱用抵抗に通電を行えば、通電された加熱用抵抗近傍のインクは沸騰状態に加熱され、印字情報に対応するノズルから噴射される。
【０００４】
ここで、ヘッドは常時移動するので、各加熱用抵抗への通電は、可撓性の樹脂基板に導体パターンを形成したフレキシブル回路を介して行われる。また、ヘッドに内蔵したインクを全て消費する度にヘッドを交換する必要があるため、ヘッドをキャリッジに着脱自在に固定している。そして、各加熱用抵抗への通電は、ヘッド表面に設けた対向電極とフレキシブル回路表面に設けた接点電極とを接触させることによって行っている。
【０００５】
また、このようなプリンタの接点電極接続装置においては、特開昭６２−２３４９４２号公報に記載されている。その接点電極接続装置では、図９に示すように、フレキシブル回路１５の樹脂基板１４を接点電極１３配設部分で基板面より盛り上がらせ、接点電極１３をリジット基板１１に設けられた対向電極１２に接触し易くしている。一方、キャリッジ（図示せず）には、フレキシブル回路１５を挟んでヘッド（図示せず）と対向する支持板（図示せず）を設け、その支持板表面に、各接点電極１３の背後から樹脂基板１４に当接するゴム製のバックアップ部材１８を形成している。このバックアップ部材１８によって、各接点電極１３と各対向電極１２とを圧接された状態に保持しているのである。尚、バックアップ部材１８は、樹脂基板１４に接触する円錐部１６とシリンダ基部１７とから構成されている。円錐部１６とシリンダ基部１７とは同一の材料（ゴム）で一体に形成されているので、円錐形をしている円錐部１６のばね定数は、円柱形をしているシリンダ基部１７のばね定数より小さくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなフレキシブル回路１５において、樹脂基板１４の接点電極１３部分を盛り上がらせるプレス工程等によって、図１３に示すように樹脂基板１４表面からの盛り上がった高さにばらつきが発生する場合がある。そのような場合には、接点電極１３を対向電極１２に接続させる際に、まず周囲の接点電極１３に対して高さが低い接点電極１３Ｂが先にバックアップ部材１８Ｂに接触し圧縮行程に入る。
【０００７】
次に図１４に示すように、隣接する接点電極１３の高さの差ｈ分だけ樹脂基板１４を変形させるための必要な押圧力がバックアップ部材１８Ｂに加えられ、円錐部１６Ｂが圧縮され、この後、図１５に示すように高さが高い接点電極１３Ａ及び１３Ｃがそれぞれバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃに接触し、圧縮が開始される。この間、先に圧縮行程に入ったバックアップ部材１８Ｂは、接点電極１３Ｂの押圧力が小さい内は、円錐部１６の方がシリンダ基部１７よりもばね定数が小さいため、圧縮変形が円錐部１６Ｂから始まり、押圧力が大きくなるに従って、次第にシリンダ基部１７Ｂ側に圧縮変形が移動していく。
【０００８】
これは、図１０に示すように、円錐部１６が圧縮変形している時は、図１０のＡ領域に示されるバックアップ部材１８の圧縮量とばね力との関係は、非線形的に現れる。そして、シリンダ基部１７が圧縮変形している時は、バックアップ部材１８の圧縮量とばね力との関係は、図１０ のＢ領域に示されるように略線形に現われる。つまりある圧縮量までは、ばね力は指数関数的に増大するが、圧縮量がこの領域を越えるとばね力は略線形に増大する。
【０００９】
そこで、図１１及び図１２を参照して、接点電極１３の高さの差ｈと接点電極１３の押圧力の差の関係を説明する。ここで、図１１及び図１２のグラフ１０及び１２はバックアップ部材１８Ｂの変位量とばね力の関係を示しており、図１１及び図１２のグラフ１１及び１３はバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃの変位量とばね力の関係を示している。
【００１０】
まず、バックアップ部材１８Ｂが高さの低い接点電極１３Ｂに当接（Ｌ１）してからバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃが高さの高い接点電極１３Ａ、１３Ｃに当接（Ｌ２）するまでのバックアップ部材１８Ｂの変位量Ｘ１が、バックアップ部材１８Ｂの非線形弾性変形領域１０Ｙに対するＹの変位量よりも十分に小さい場合は、ヘッドをキャリッジに装着した時（Ｌ３）、図１１に示すように、バックアップ部材１８ＢはＸ１＋Ｚ１の変位量が得られ、バックアップ部材１８Ａ、１８ＣはＺ１の変位量が得られた。ここで、図１１からもわかるように、ヘッドがキャリッジに装着された時（Ｌ３）において、バックアップ部材１８Ｂと、バックアップ部材１８Ａ及び１８Ｃのばね力はともにそれぞれの略線形弾性変形領域１０Ｗ、１１Ｗに位置している。そのため、バックアップ部材１８Ｂと、バックアップ部材１８Ａ及び１８Ｃのばね力の差Ｑが小さく、接点電極１３Ｂの押圧力と接点電極１３Ａ及び１３Ｃの押圧力の差も小さい。
【００１１】
しかし、接点電極の１３の高さの差ｈが大きく、図１２に示すように、バックアップ部材１８Ｂが高さの低い接点電極１３Ｂに当接（Ｌ４）してからバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃが高さの高い接点電極１３Ａ、１３Ｃに当接（Ｌ５）するまでのバックアップ部材１８Ｂの変位量Ｘ２が、バックアップ部材１８Ｂの非線形弾性変形領域１２Ｙに対するＹの変位量より大きい時は、以下のような問題が生じる。ヘッドをキャリッジに装着した時、図１２に示すように、バックアップ部材１８ＢはＸ２＋Ｚ２の変位量が得られ、バックアップ部材１８Ａ、１８ＣはＺ２の変位量が得られた。ここで、図１２からもわかるように、ヘッドがキャリッジに装着された時（Ｌ６）において、バックアップ部材１８Ｂのばね力Ｂ１は略線形弾性変形領域１２Ｗに位置しており、バックアップ部材１８Ａ及びＣのばね力Ｂ２は非線形弾性変形領域１３Ｙに位置している。そのため、高さの低い接点電極１３Ｂのばね力Ｂ１と、高さの高い接点電極１３Ａ及び１３Ｃのばね力Ｂ２の差Ｑ’が大きくなる。すなわち、接点電極１３Ｂの押圧力が接点電極１３Ａ及び１３Ｃの押圧力に対して非常に大きくなる。その結果、高さの高い接点電極１３Ａ及び１３Ｃの押圧力が不足してしまい、良好な電気的接続を得る事ができなくなってしまうという欠点があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、接点電極の接触不良を容易に防止することのできる接点電極接続装置を提供することを目的としてなされた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１では、基板表面に設けられた複数の対向電極と、前記各対向電極に対向して配設されたフレキシブル基板の略半球状の複数の突起部上に形成された複数の接点電極と、前記各突起部の背後から押圧力をあたえる支持部材とを有する接点電極接続装置において、前記支持部材は、応力を受けても弾性変形しない非弾性材により形成され、前記フレキシブル基板の前記各突起部の背後に接する尖状形の複数の先端部と、前記各先端部をそれぞれ支持し、その各先端部ごとに圧縮量に対しそれぞれ独立した略線形なばね力を発生する弾性材により形成された複数のシリンダ基部と、その各シリンダ基部を前記複数の接点電極とそれぞれ同位置に支持する支持板とから構成されている。
【００１４】
請求項２では、前記支持部材の前記シリンダ基部が柱状であることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
この様に構成された本発明の接点電極接続装置では、非弾性材により形成された尖状形の先端部が、前記フレキシブル基板の前記突起部の背後に接し、弾性材により形成されたシリンダ基部が前記先端部を支持することによって、シリンダ基部の略線形のばね力によって前記接点電極と前記対向電極とを圧接し、前記接点電極と前記対向電極とが電気的に接続される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。図１は本実施例の接点電極接続装置を示す断面図である。図１に示すような本実施例の接点電極接続装置は、図示しないインクジェットプリンタ等のヘッドとキャリッジとの間に配設される。その接点電極接続装置において、キャリッジ側に設けられているフレキシブル基板５の表面に設けられた接点電極３は、ヘッド側に設けられている対向するリジッド基板１の表面に配設された対向電極２に圧接された状態で保持される。
【００１７】
フレキシブル基板５のベースフィルム４はポリイミド、ＰＥＴ等の可撓性の樹脂によって形成されている。そして、ベースフィルム４における各対向電極２の配設位置は、プレス加工等によりリジッド基板１側に略半球形状に突出されており、その突出部に接点電極３が形成されている。
【００１８】
ベースフィルム４のリジッド基板１と反対側には、バックアップ部材８が設けられている。バックアップ部材８は、各接点電極３の背後からベースフィルム４の凹面に当接する円錐形先端部６とシリンダ基部７とからなる。円錐形先端部６は、応力を受けても弾性変形しない非弾性樹脂等から形成されている。非弾性樹脂としては、例えばポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等が使用可能である。シリンダ基部７は、例えば、クロロプレンゴム、シリコンゴム等のばね性を有する弾性樹脂等で形成されている。円錐形先端部６とシリンダ基部７は接着してもよいし、インサート成型等によっても成形してもよい。
【００１９】
この円錐形先端部６とシリンダ基部７とから構成されるバックアップ部材８は、複数の接点電極３と同位置に図示しない支持板によって支持されている。この支持板はシリンダ基部７の底部を支持してもよく、またシリンダ基部７を挿通して支持してもよい。
【００２０】
また円錐形先端部６の曲率半径は、それぞれ対応するベースフィルム４の突起部の曲率半径に対し小さく構成されている。
【００２１】
次に、図５に示すように、挟まれた接点電極３Ｂが、両側の接点電極３Ａ，３Ｃに対して高さがｈだけ低い場合における、各接点電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃが各対向電極２Ａ，２Ｂ，２Ｃに圧接される過程を説明する。
【００２２】
初めに、高さがｈだけ高い両側の接点電極３Ａ，３Ｃが対向するリジッド基板１のそれぞれの対向電極２Ａ，２Ｃに接触する。そして次に、接点電極３Ｂの背後にバックアップ部材８Ｂの円錐形先端部６Ｂが接触する。この時点までは、両側のバックアップ部材８Ａ，８Ｃはそれぞれ対応する接点電極３Ａ、３Ｃの背後に接触せず、バックアップ部材８Ａ，８Ｃとリジッド基板１との間には応力は加わらない。
【００２３】
この段階から押圧力が増大していくと、図６に示すように、まずフレキシブル基板５が変形されて、前記突起部をリジット基板１方向に押し付ける応力がバックアップ部材８Ｂに発生する。この時バックアップ部材８Ｂの円錐形先端部６Ｂは非弾性材で構成されているため応力を受けても弾性変形しない。一方、バックアップ部材８Ｂのシリンダ基部７Ｂは弾性材で構成されているためこの部分のみが応力により圧縮変形を受ける。そのため、バックアップ部材８Ｂは図２に示すように圧縮量に対する略線形なばね力を発生する。
【００２４】
そして、更に押圧力を増していくと図７に示すように、バックアップ部材８Ａ及び８Ｃの円錐形先端部６Ａ及び６Ｃが接点電極３Ａ及び３Ｃに接触する。そして更に押圧力が増すと、図８に示すように、バックアップ部材８Ｂの押圧により突起部の高さの差ｈ分だけフレキシブル基板５が変形を受け、接点電極３Ｂも対向電極２Ｂに接触することが可能となり、接点電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃが各々の対向電極２Ａ，２Ｂ，２Ｃに接触される。
【００２５】
しかし、この時は両側の接点電極３Ａ，３Ｃとそれぞれ対向電極２Ａ，２Ｃとの間に有する接触圧は、前述のフレキシブル基板５を高さｈ分だけ変形するのに要した力を約半分ずつ分担することになるが、バックアップ部材８Ａ，８Ｃからのばね力は働いていない。従って、この状態の押圧力では、各接点電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃが良好な電気的接続を得るための接触圧はまだ得られていない。
【００２６】
そこで、さらに各バックアップ部材８Ａ，８Ｂ，８Ｃに押圧力が加わると、既にある程度の接触圧を得ている接点電極３Ｂは、更に接触圧が増大していく。一方、両側の接点電極３Ａ，３Ｃはこの段階で初めてバックアップ部材８Ａ，８Ｃからのばね力が加えられることになる。
【００２７】
このように、各接点電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃの高さに差がある時のバックアップ部材８Ａ，８Ｂ，８Ｃの圧縮量とその発生するばね力の関係を図３及び図４に示す。図３及び図４において、グラフ２０及び２２は、高さの低い接点電極３Ｂのバックアップ部材８Ｂに発生するばね力と変位量の関係を示しており、グラフ２１及び２３は、高さの高い接点電極３Ａ，３Ｃのバックアップ部材８Ａ，８Ｃに発生するばね力と変位量の関係を示している。図３及び図４から明らかなように、それぞれのバックアップ部材８Ａ，８Ｂ，８Ｃに発生するばね力は、その変位量に対して略線形であるため、変位量が増大しても、各ばね力が急激に変化することはなく、相対的な差はほとんど変化しない。
【００２８】
この結果、接点電極３Ａ及び３Ｃと接点電極３Ｂの高さの差ｈが大きい場合には、図４に示すように、高さの高い接点電極３Ａ，３Ｃが良好な電気的接続を得るための最低限の接触圧（Ｂ２’）を得たとき、高さの低い接点電極３Ｂが得る接触圧（Ｂ１’）は、接点電極３Ａ，３Ｃの得る接触圧より大きくなる。この時の接点電極３Ｂの接触圧、即ちバックアップ部材８Ｂが発生するばね力をＢ１’とすると、接点電極３Ａ，３Ｃの接触圧、即ちバックアップ部材８Ａ，８Ｃが発生するばね力はＢ２’となる。
【００２９】
ここで、接点電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃの高さがすべて同じであれば、接点電極３が良好な電気的接続を得るために必要な押圧力、即ちばね力はＢ２’であるので、この３者の接点電極３に加わる全体の押圧力は必要最小限の
３×Ｂ２’
となる。しかし、図５に示すように、接点電極３Ａ及び３Ｃと接点電極３Ｂの高さにｈの差があると、接点電極３が良好な電気的接続を得るために、３つの接点電極３に加わる全体の押圧力は
３×Ｂ２’＋Ｐ’
となる。即ちリジッド基板１とバックアップ部材８との間に働く押圧力は、各接点電極３の良好な電気的接続を得るために必要な接触圧に接点電極３の数を乗じた押圧力（３×Ｂ２’）と、フレキシブル基板５を接点電極３の高さの差ｈ分だけ変形させるために必要な押圧力Ｐ’（Ｂ１’−Ｂ２’）の和となる。
【００３０】
図４では便宜的にバックアップ部材８の変位量をＡ領域、Ｂ領域の２領域に分けたが、先に説明したように接点電極３の良好な電気的接続に必要な最小限の押圧力をＢ２’とすれば、Ｂ領域以上の変位量をバックアップ部材８Ｂに与えなければ、全体として良好な電気的接続を得るのに必要な押圧が得られない。このため突起部の高さの差ｈが大きい程、バックアップ部材８Ｂの円錐先端部６Ｂが接点電極３Ｂの背後に接触する時点Ｌ５がＢ領域の正の方向に移行するとともに、バックアップ部材８の変位量もＢ領域の正方向に移行する。
【００３１】
ここで、図４を参照して、従来例の接点電極接続装置でのバックアップ部材１８のばね力と変位量との関係を示すグラフ１２，１３と、本実施例の接点電極接続装置でのバックアップ部材８のばね力と変位量との関係を示すグラフ２２，２３とを比較する。グラフ１３は非線形領域を有しているので、グラフ１３が、接点電極３の良好な電気的接続に必要な最小限のばね力Ｂ２’を得る時、グラフ１３のバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃの変位量Ｌ７は、グラフ２３のバックアップ部材８Ａ、８Ｃの変位量Ｌ６よりも正方向に移行している。またバックアップ部材１８Ｂの変位量がＬ７の時、グラフ１２はばね力Ｂ３’を得る。このばね力Ｂ３’はばね力Ｂ１’より大きい。その結果、接点電極３の高さに差がある場合には、接点電極３の良好な電気的接続を得るための全体の押圧力の和は、従来の接点電極接続装置の方が本実施例に比べて大きくなる。すなわち、本実施例の接点電極装置においては、接点電極３の良好な電気的接続を得るための全体の押圧力の和は小さくてすむ。
【００３２】
また、図４に示される本実施例におけるばね力の差
Ｐ’（Ｂ１’−Ｂ２’）
は、略線形のグラフ２２及び２３のばね力Ｂ１’及びＢ２’の差であるので、従来例でのばね力の差、すなわち略線形弾性変形領域１２Ｗのばね力Ｂ３’と非線形弾性変形領域１３Ｙのばね力Ｂ２’との差
Ｐ （Ｂ３’−Ｂ２’）
より小さいことが明かである。言い替えれば、複数の突起部上の接点電極３の全体が良好な電気的接続に必要な最小限の押圧Ｂ２’の押圧を得るためには、３×Ｂ２’＋Ｐ’で表わされる全ての接点電極３に加わる押圧力の総和は、本実施例の方が従来より小さくなる。
【００３３】
また、本実施例では、グラフ２２及び２３が略線形であるので、ヘッドがキャリッジに装着されたとき（図４でのＬ６）における、本実施例のバックアップ部材８Ａ、８Ｃ（グラフ２３）のばね力Ｂ２’は、従来のバックアップ部材１８Ａ、１８Ｃ（グラフ１３）のばね力Ｂ２より高くなる。すなわち、ヘッドがキャリッジに装着されたときの接点電極３Ａ，３Ｃに与えるばね力は従来例より本実施例の方が高いので、接点電極３の接続不良が発生しにくい。
【００３４】
このように、本実施例の接点電極接続装置によれば、非弾性材により形成された円錐形先端部６が、フレキシブル基板５の突起部の背後に接し、弾性材により形成されたシリンダ基部７が円錐形先端部６を支持しているので、接点電極３と対向電極２とが接触されて押圧されると、シリンダ基部７が圧縮されて略線形のばね力が発生する。このため、フレキシブル基板５に配設された複数の接点電極３の高さに差がある場合にも、シリンダ基部７がその圧縮量に対して略線形なばね力を発生することから、各接点電極３にかかる接触圧の差が従来より小さくなり、接触不良が少なく、確実に接点電極３と対向電極２とを電気的に接続することができる。
【００３５】
また、良好な電気的接続に必要な押圧力の総和を従来より小さくすることができることから、この接点電極接続装置を剛性の小さい機構で構成できるため、軽量化することができる。
【００３６】
尚、本実施例では、接点電極３Ｂが両側の接点電極３Ａ，３Ｃより高さが低い場合について説明したが、外側の接点電極３Ａもしくは接点電極３Ｃが内側の接点電極３Ｂより高さが低い場合でも、上述したことと同様の作用となる。
【００３７】
また、本実施例では、先端部６が円錐形状であったが、多角錘形状であってもよい。更に、シリンダ基部７が円柱形状であったが、多角柱形状であってもよい。
【００３８】
尚、本実施例は、上記実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において変更を加えることが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したことから明かなように、本発明の接点電極接続装置によれば、非弾性材により形成された尖状形の複数の先端部が、前記フレキシブル基板の前記突起部の背後に接し、弾性材により形成された複数のシリンダ基部が前記複数の先端部をそれぞれ支持しているので、前記接点電極と前記対向電極とが接触されて押圧されると、前記各先端部ごとにシリンダ基部が圧縮されてそれぞれ独立した略線形のばね力が発生する。このため、フレキシブル基板に配設された複数の接点電極の高さに差がある場合にも、各シリンダ基部がその圧縮量に対してそれぞれ独立した略線形なばね力を発生することから、各接点電極にかかる接触圧の差が従来より小さくなり、接触不良が少なく、確実に接点電極と対向電極とを電気的に接続することができる。
【００４０】
また、良好な電気的接続に必要な押圧力の総和を従来より小さくすることができることから、この接点電極接続装置を剛性の小さい機構で構成できるため、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の接点電極接続装置の構成を示す断面図である。
【図２】本実施例の接点電極接続装置のバックアップ部材の特性を示す図である。
【図３】本実施例の接点電極接続装置の特性を示す図である。【図４】本実施例の接点電極接続装置の特性を示す図である。
【図５】本実施例の接点電極接続装置の構成を示す断面図である。【図６】本実施例の接点電極接続装置の接続過程を示す断面図である。
【図７】本実施例の接点電極接続装置の接続過程を示す断面図である。【図８】本実施例の接点電極接続装置の接続した状態を示す断面図である。
【図９】従来技術の接点電極接続装置の構成を示す断面図である。【図１０】従来技術の接点電極接続装置のバックアップ部材の特性を示す図である。【図１１】従来技術の接点電極接続装置の特性を示す図である。
【図１２】従来技術の接点電極接続装置の特性を示す図である。【図１３】従来技術の接点電極接続装置の構成を示す断面図である。【図１４】従来技術の接点電極接続装置の接続過程を示す断面図である。【図１５】従来技術の接点電極接続装置の接続した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ リジット基板
２ 対向電極
３ 接点電極
５ フレキシブル基板
６ 円錐形先端部
７ シリンダ基部
８ バックアップ部材

Claims (2)

1. 基板表面に設けられた複数の対向電極と、前記各対向電極に対向して配設されたフレキシブル基板の略半球状の複数の突起部上に形成された複数の接点電極と、前記各突起部の背後から押圧力をあたえる支持部材とを有する接点電極接続装置において、
   前記支持部材は、応力を受けても弾性変形しない非弾性材により形成され、前記フレキシブル基板の前記各突起部の背後に接する尖状形の複数の先端部と、前記各先端部をそれぞれ支持し、その各先端部ごとに圧縮量に対しそれぞれ独立した略線形なばね力を発生する弾性材により形成された複数のシリンダ基部と、その各シリンダ基部を前記複数の接点電極とそれぞれ同位置に支持する支持板とから構成されたことを特徴とする接点電極接続装置。
2. 前記支持部材の前記シリンダ基部が、柱状であることを特徴とする請求項１記載の接点電極接続装置。

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