JP6562715B2 - 配線基板および液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、電気部品との接続用の端子を複数備えた配線基板、および、その配線基板を備えた液体吐出ヘッドに関するものである。

特許文献１には、この種の配線基板として、インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の記録素子基板に接続されるフレキシブルの配線基板が記載されている。この配線基板は、記録素子基板を支持する支持基板上に接着され、これらの記録素子基板および支持基板と共に記録ヘッドに組み付けられる。このような配線基板には、記録素子基板の複数の電極のそれぞれに接続される複数の内側端子と、記録装置の本体側の回路に接続される複数の外側端子と、互いに対応する内側端子と外側端子との間を接続する配線パターンと、が形成されている。

特開２００３−７２０４２号公報

配線基板は、配線パターン上に位置する絶縁層を介して、接着剤によって支持基板に接着される。その絶縁層の表面は配線パターンの形状に応じて僅かに起伏し、接着剤は、このように起伏する絶縁層の表面と、支持基板の表面と、を接着することになる。そのため、配線基板を支持基板に接着する際に、配線パターンが存在する領域に塗布された接着剤は、配線パターンが存在しない領域に塗布された接着剤に対して、接着剤を保持する配線基板と支持基板との間の空間が狭くなる。その結果、前者の接着剤は、配線パターンが存在しない領域へと押し広げられる傾向を有する。また、それらの接着領域における接着剤の流動抵抗が絶縁層の起伏形状に応じて変化し、接着剤が不均一に広がるおそれがある。その結果、例えば、接着剤が広がりやすい接着領域からは、接着剤が外部に漏れ出すおそれがあり、接着剤が広がりにくい接着領域においては、接着不良が生じるおそれがある。特許文献１においては、このような接着剤の不均一な広がりについて考慮されていない。

本発明の目的は、高い信頼性をもって接着することができる配線基板、および、それを備えた液体吐出ヘッドを提供することにある。

本発明の配線基板は、第１の方向に沿って配列された複数の接続端子と、前記複数の接続端子のそれぞれに接続される複数の配線パターンと、前記複数の配線パターンを覆うカバーフィルムと、が形成され、前記配線パターンに応じた起伏形状を有する前記カバーフィルムの面が接着剤によって支持部材に接着される配線基板であって、前記配線基板はフレキシブル配線基板であり、前記複数の配線パターンのそれぞれは、前記接続端子から前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第１の部分と、前記第１の部分から屈曲して延在する第２の部分と、を含み、前記複数の配線パターンの少なくとも１つにおける前記第２の部分は、その幅方向において複数に分割されていることを特徴とする。

本発明によれば、配線パターンに複数に分割した部分を形成することにより、配線パターンの幅を均一化して、配線パターンにより押し広げられる接着剤を配線パターンのない領域で保持することにより、接着剤を均一に広げることができる。この結果、接着剤の漏れ出しおよび接着不良の発生を抑えて、配線基板を高い信頼性をもって接着することができる。

本発明を適用可能な記録ヘッドの分解斜視図である。 図１における記録素子基板の一部切り欠きの拡大斜視図である。 配線基板の基本構成の説明図である。 本発明の第１の実施形態における配線基板の説明図である。 図４の配線基板の具体的な構成例の説明図である。 比較例としての配線基板の説明図である。 本発明の第２の実施形態における配線基板の説明図である。 図７の配線基板の具体的な構成例の説明図である。 本発明の第３の実施形態における配線基板の説明図である。 本発明の第４の実施形態における配線基板の説明図である。 本発明の第５の実施形態における配線基板の説明図である。 図１の記録ヘッドを装着可能な記録装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態における配線基板は、インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１０に備わるフレキシブル配線基板２０としての適用例である。まず、図１から図３に基づいて、本実施形態の基本構成について説明する。

（基本構成について）
図１は、インク（液体）を吐出可能な液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド１０の分解斜視図であり、そのヘッド本体１１には、不図示のインクタンクが着脱可能に装着される。ヘッド本体１１には、配線基板２０と記録素子基板３０が取り付けられた支持部材４０が組み付けられる。図２は、記録素子基板３０の斜視図である。

記録素子基板３０は、インクを吐出可能な複数の記録素子（液体吐出素子）が備えられている。記録素子は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、吐出口３２からインクを吐出するように構成されている。電気熱変換素子を用いた場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口からインクを吐出することができる。本例においては、吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子３１が用いられている。インクタンク内のインクは、ヘッド本体１１内の不図示の流路、および記録素子基板３０におけるシリコン基板３３のインク流路３３Ａを通して、記録素子に供給される。吐出口３２は、吐出口列を形成するように配列されている。シリコン基板３３には、電気熱変換素子３１に電気的に接続される電極端子（バンプ）３４が設けられている。

図３は、配線基板２０の概略構成図である。本例の配線基板２０は、ポリイミドなどのベースフィルム２１上にベースフィルム用接着剤２２の層が形成され、その層の上に、配線パターン２３が形成されている。さらに、カバーフィルム用接着剤２４によってカバーフィルム（絶縁層）２５が接着されることにより、配線パターン２３がカバーフィルム（絶縁層）２５によって覆われている。そのため、カバーフィルム２５の表面は、配線パターン２３に形状に応じて僅かに起伏する。本例の場合、その起伏の高さＨは約１０から２０μｍ程度である。

配線基板２０には、記録素子基板３０を組み込むための開口部（デバイスホール）２０Ａが形成され、その開口部２０Ａにおける縁部には、記録素子基板３０の電極端子３４に接続される内側の接続端子２６が設けられている。本例の接続端子２６は、記録素子基板３０の複数の電極端子３４と対向するように、開口部２０Ａにおける図３（ａ）中の上限の縁部に沿って配備されている。また配線基板２０には、記録装置の本体側との間において信号を授受するための外側の接続端子２７が設けられている。これらの接続端子２６と接続端子２７は、配線パターン２３によって接続されている。配線パターン２３は、比較的微小な電流が流れる信号ラインを形成するパターンと、電気熱変換素子３１を駆動するための比較的大きな電流が流れる電源ラインおよびグランドラインを形成するパターンと、を含む。配線基板２０における接続端子２６と接続端子２７は、これらの配線パターン２３に対応する端子、つまり、比較的微少な電流が流れる端子と、比較的大きな電流が流れる端子と、を含む。配線基板２０における接続端子２６、および、それに対応する電気熱変換素子３１の電極端子３４の数は、数十から数百であり、それぞれ約１００から５００μｍピッチで配列されている。

記録素子基板３０は、支持部材４０に対して位置精度良く接着固定される。その接着に用いられる接着剤は支持部材４０上に塗布される。配線基板２０も同様に、接着剤によって支持部材４０に接着固定される。その接着剤は、配線基板２０における僅かな起伏形状のカバーフィルム２５の表面と、支持部材４０の表面と、を接着する。記録素子基板３０と配線基板２０は、電極端子３４と接続端子２６とが平面的に接続できるように支持部材４０に接着される。配線基板２０に記録素子基板３０を接続してから、それら支持部材４０に接着してもよい。支持部材４０は、記録素子基板３０を固定する部分と、配線基板２０を固定する部分と、が別部材によって構成されてもよく、一体化されていてもよい。また支持部材４０は、ヘッド本体１１と一体化されていてもよい。

配線基板２０および記録素子基板３０は、支持部材４０と共に、ヘッド本体１１に取り付けられることにより記録ヘッド１０に組み込まれる。例えば、配線基板２０および記録素子基板３０が接着固定された支持部材４０は、接着等によってヘッド本体１１に取り付けられる。配線基板２０は、図１のように折り曲げられて、その接続端子２７が記録装置の本体側の不図示の接続端と接続可能な位置に位置決めされる。

本例の記録ヘッド１０は、図１２のようなシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置１００のキャリッジ１０１に装着可能である。記録ヘッド１０をキャリッジ１０１に装着することにより、記録ヘッド１０側の配線基板２０の接続端子２７と、キャリッジ１０１側の不図示の接続端子と、が電気的に接続される。記録装置１００の不図示の制御部は、これらの接続端子を通して、記録ヘッド１０に制御信号および駆動電流を供給することによって記録ヘッド１０を制御する。キャリッジ１０１は、ガイド軸１０２によって矢印Ｘの主走査方向に移動可能にガイドされている。記録ヘッド１０は、ベルト１０３などを備えた移動機構によって、キャリッジ１０１と共に主走査方向に移動される。トレイ１０４上に積載された不図示の記録媒体は、搬送ローラなどを備えた搬送機構によって主走査方向と交差（本例の場合は、直交）する矢印Ｙの副走査方向に搬送される。記録ヘッド１０が主走査方向に移動しつつインクを吐出する動作と、記録媒体を副走査方向に搬送する動作と、を繰り返すことによって、記録媒体上に画像が記録される。

（特徴的な構成について）
図４は、本実施形態における特徴的な構成を説明するための要部の拡大図である。図４は、配線基板２０における代表的な１つの接続端子２６Ａと、それに対応する配線パターン２３Ａを透視した図であり、配線パターン２３は、実際には、配線基板２０における同図中の紙面の裏側に形成されている。

配線パターン２３Ａは、接続端子２６Ａから電極端子３４の配列方向（図４中の左右方向；第１の方向）と交差（本例の場合は、直交）する第２の方向（図４中の上方）に延在する部分（第１の部分）を含む。さらに配線パターン２３は、その第１の部分から屈曲して延在する第２の部分を含み、その第２の部分は、配線抵抗を抑えるために、所定幅の他の配線パターンよりも幅広となっている。本例の場合、その幅広の第２の部分は、電極端子３４の配列方向と平行な右方に延在してから、図中の下方に延在する。その幅広の部分は、その幅方向において２つの部分２３Ａ−１，２３Ａ−２に分割されており、それらの部分の間にスリットＳ１が形成されている。スリットＳ１は、電極端子３４と接続端子２６の接続範囲Ａ内に位置するように形成されている。本例の場合、接続範囲Ａ内は、電極端子３４の配列範囲内に相当する。また、スリットＳ１は、配線基板２０を支持部材４０に接着するための接着剤が付与される面内、つまり接着面内に位置する。

前述したように、支持部材４０に接着される配線基板２０のカバーフィルム２５の表面は、配線パターン２３に形状に応じて僅かに起伏する。そのため、配線基板２０と支持部材４０とを接着剤によって接着する際に、接着剤は、配線パターン２３が存在する領域のカバーフィルム２５と、配線パターン２３が存在しない領域のカバーフィルム２５と、に塗布されることになる。前者の領域に塗布された接着剤を保持する配線基板２０と支持部材４０との間に空間は、後者の領域に塗布された接着剤を保持する配線基板２０と支持部材４０との間に空間よりも狭くなる。そのため、前者の領域に塗布された接着剤は、後者の領域へと押し広げられる傾向を有する。また、カバーフィルム２５の表面の起伏形状に応じて接着剤の流動抵抗が生じる。

本実施形態においては、配線パターンの幅広の部分にスリットを形成することにより、配線基板２０と支持部材４０とを接着剤によって接着する際に、その接着剤を均一に広がらせることができる。図５は、接着剤の広がりを説明するための図であり、複数の配線パターン２３の中には、図４の配線パターン２３Ａのように、幅広の部分にスリットＳ１が形成されたものが複数含まれている。図５は、図４におけるＶ円部の拡大図に相当する。配線基板２０と支持部材４０との接着時には、図５中の矢印のように、同図中の上方から下方に向かってラインＬ１のように接着剤が広がる。ラインＬ１は、広がった接着剤の先端部分の位置であり、接着剤の広がりの範囲に対応する。配線パターンの幅広の部分にスリットを形成することにより、配線パターンの幅を均一化することができる。この結果、配線パターン２３Ａにより押し広げられる接着剤をスリットＳ１で保持することができる。また、図５中の上方から下方に向かう接着剤の広がり方向における流動抵抗を均一化して、ラインＬ１のように接着剤を均一に広げることができる。例えば、配線パターンの幅広部分を複数の部分に分離して、それらの間に約５０μｍの幅のスリットを形成することにより、配線パターンの幅、および配線パターン間の間隔を約５０μｍとすることができる。

このように接着剤を均一に広げることにより、接着剤が広がりやすい接着領域から接着剤が外部に漏れ出すおそれもなく、また接着剤が広がりにくい接着領域において接着不良が生じるおそれもない。したがって、高い信頼性をもって配線基板２０を接着することができる。

図６は、比較例を説明するための図である。この比較例における配線パターン２３Ａには、接続範囲Ａ内において幅広の部分にスリットが形成されていない。また、この比較例においては、配線パターン２３Ａを含む複数の配線パターンが１つに束ねられて、幅広の共通部分が形成されている。図６における複数の配線パターン２３の中には、配線パターン２３Ａのように幅広の部分にスリットが形成されていないものが複数含まれている。配線パターンの幅広部分においては、支持部材４０との間に接着剤を保持する空間が狭くなるため、他の部分へ接着剤が押し広げられる。また、他の部分よりも接着剤の流動抵抗が小さくなるため、接着剤が容易に押し広げられることとなり、図６中のラインＬ２のように接着剤の広がりが不均一となる。そのため、接着剤が外部に漏れ出たり、部分的な接着不良が生じるおそれがある。

（第２の実施形態）
本実施形態においては、第１の実施形態における配線パターン２３Ａの幅広の部分に、２つのスリットＳ１−１，Ｓ１−２が形成されている。すなわち、その幅広の部分において分割された部分２３Ａ−１，２３Ａ−２に、それらの部分を接続する接続部分２３Ａ−３が形成されることにより、第１の実施形態におけるスリットＳ１が２つに分けられている。スリットＳ１は、２以上に分けてもよい。

図８は、接着剤の広がりを説明するための図であり、複数の配線パターン２３の中には、図７の配線パターン２３Ａのように、幅広の部分にスリットＳ１−１、Ｓ１−２が形成されたものが複数含まれている。図８は、図７におけるＶＩＩ円部の拡大図に相当する。本実施形態においても第１の実施形態と同様に、配線パターンの幅を均一化して、図８中のラインＬ１のように接着剤を均一に広げることができる。

（第３の実施形態）
本実施形態においては、図９のように、記録素子基板３０の一側縁に沿って複数の電極端子３４が配列されている。図９は、記録素子基板３０における代表的な３つの電極端子３４に対応する配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを透視した図であり、それらの配線パターンは、実際には、配線基板２０における同図中の紙面の裏側に形成されている。

配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、配線抵抗を抑えるために電極端子３４から離れた位置において束ねられて、共通の幅広の配線パターン２３（１）を形成している。つまり、配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、幅広の配線パターン２３（１）から分割されることにより、それらの幅が他の配線パターンと同様に均一化されている。本実施形態においても前述した実施形態と同様に、配線パターンの幅を均一化して、接着剤を均一に広げることができる。

（第４の実施形態）
図１０は、本実施形態における代表的な配線パターンを透視した図であり、それらの配線パターンは、実際には、配線基板２０における同図中の紙面の裏側に形成されている。

電極端子３４Ａ，３４Ｂに接続される接続端子２６Ａ，２６Ｂに対応する配線パターン２３Ａ，２３Ｂは、接続端子２６Ａ，２６Ｂから離れた位置において、配線抵抗を抑えるために互いに束ねられている。配線パターン２３Ａ，２３Ｂは、電極端子３４と接続端子２６の接続範囲Ａの外の位置においてが束ねられる。そのため接続範囲Ａ内においては、配線パターン２３Ａ，２３Ｂの間にスリットＳ２が形成される。本例の場合、接続範囲Ａは、電極端子３４の配列範囲に相当する。配線パターン２３（２）は、これらの配線パターン２３Ａ，２３Ｂを束ねることによって形成される幅広の共通の配線パターンである。同様に、電極端子３４Ｃ，３４Ｃに接続される接続端子２６Ｃ，２６Ｄに対応する配線パターン２３Ｃ，２３Ｄは、互いに束ねられて配線パターン２３（３）を形成する。

本実施形態においても前述した実施形態と同様に、配線パターンの幅を均一化して、接着剤を均一に広げることができる。

（第５の実施形態）
本実施形態においては、図１１のように、接続範囲Ａ内に位置する共通の幅広の配線パターン２３（２）内に、スリットＳ３が形成されている。すなわち、配線パターン２３（２）は、その幅方向において２つの部分に分割され、それらの部分の間にスリットＳ３が形成されている。つまりスリットＳ３は、配線パターン２３Ａ，２３Ｂの接続部分Ｐと、配線パターン２３（２）の２分割された部分と、の間に形成されている。このスリットＳ３により、配線パターンの幅が均一化される。この結果、前述した実施形態と同様に、接着剤を均一に広げることができる。

（他の実施形態）
本発明は、記録ヘッド用の配線基板のみに限定されず、種々の電気部品に接続される配線基板として広く適用することができる。また記録ヘッドは、種々のインクの他、液体を吐出する液体吐出ヘッドを構成するものであってもよい。このような液体吐出ヘッドは、液体を吐出することに種々の処理を実行する液体吐出装置に備えることができる。

１０ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２０ 配線基板
２３ 配線パターン
３０ 記録素子基板（素子基板）
３４ バンプ（電極端子）
４０ 支持部材

Claims (10)

1. 第１の方向に沿って配列された複数の接続端子と、前記複数の接続端子のそれぞれに接続される複数の配線パターンと、前記複数の配線パターンを覆うカバーフィルムと、が形成され、前記配線パターンに応じた起伏形状を有する前記カバーフィルムの面が接着剤によって支持部材に接着される配線基板であって、
   前記配線基板はフレキシブル配線基板であり、
   前記複数の配線パターンのそれぞれは、前記接続端子から前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第１の部分と、前記第１の部分から屈曲して延在する第２の部分と、を含み、
   前記複数の配線パターンの少なくとも１つにおける前記第２の部分は、その幅方向において複数に分割されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記複数の配線パターンは、前記第２の部分が所定幅の第１の配線パターンと、前記第２の部分が前記所定幅よりも大きい第２の配線パターンと、を含み、
   前記第２の配線パターンの前記第２の部分が幅方向において複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記複数に分割される第２の部分は、前記配線基板における接着面内に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記複数に分割される第２の部分は、前記第１の方向における前記複数の接続端子の配列範囲内に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれ１項に記載の配線基板。
5. 前記複数に分割される第２の部分は、当該第２の部分の長さ方向に延在するスリットを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の配線基板。
6. 前記スリットは、前記第２の部分の長さ方向において複数に分離されていることを特徴とする請求項５に記載の配線基板。
7. 前記スリットは、前記配線基板の外側にまでは延在せずに前記配線基板の内側に位置することを特徴とする請求項５または６に記載の配線基板。
8. 前記第２の方向は、前記第１の方向と直交する方向であり、
   前記第２の部分は、前記第１の部分から前記第１の方向に屈曲して延在することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の配線基板。
9. 前記複数の接続端子は、前記配線基板の縁部に沿って配列されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の配線基板。
10. 液体を吐出可能な液体吐出素子を備えた液体吐出ヘッドであって、
    請求項１から９のいずれかに記載の配線基板と、
    前記配線基板の複数の接続端子に接続される複数の電極端子を含む素子基板と、
    を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。