説明

フレキシブル配線部材、アクチュエータ、液体吐出ヘッド、画像形成装置

【課題】FPCとFFCとを接合接続してフレキシブル配線部材にあっては接合部の端部で断線やクラックを生じる。
【解決手段】FPC15の電極302とFFC16の電極312とは半田で接合接続され、半田フィレット320は、FFC16の電極312の先端面312aの鋭角な最先端312bを頂点とし、FPC15の電極302の前後方向を底辺とする略三角形の形状に形成され、かつ、FFC16の電極312の先端面312aを被覆している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はフレキシブル配線部材、アクチュエータ、液体吐出ヘッド、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置(インクジェット記録装置)が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙(紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。)に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【0003】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。また、本発明に係るフレキシブル配線部材及びアクチュエータは液体吐出ヘッドや画像形成装置に使用されるものに限定されないが、以下では液体吐出ヘッドのアクチュエータに使用されるフレキシブル配線部材、アクチュエータで説明する。
【0004】
液体吐出ヘッドとしては、例えば、液滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応する複数の圧力発生室の壁面の一部を形成する振動板部材を圧電素子によって変位させ、各圧力発生室の容積を変化させて液滴を吐出させる圧電アクチュエータを使用するものがある。なお、アクチュエータは圧電アクチュエータに限るものではなく、例えばサーマルアクチュエータ、静電アクチュエータなどを用いるものもある。
【0005】
そして、例えば圧電アクチュエータを使用する場合、各圧電素子の電極は駆動回路(ドライバIC)が実装されたフレキシブルプリント基板(以下「FPC」という。)を介して制御部に接続されており、このFPCと装置本体側から供給される各種信号をFPCに伝達するフレキシブルフラットケーブル(以下「FFC」という。)を接続し、制御部による圧力発生室毎の圧電素子の変位を制御するための信号伝達を行うようにしている。
【0006】
従来、FPCとFFCとを接続する接続構造として、例えば、接続部近傍において、曲げ応力が加わった場合に接続部近傍の回路パターンが断線することを確実に防ぐため、FPCとFFCの半田接合部を絶縁フィルムにより補強することが知られている(特許文献1)。
【0007】
また、FFCの導体と回路基板との断線の発生を防止するため、FFCの幅方向の側縁に位置する導体の先端部分にあるリード端子を他のリード端子よりも被覆から広く露出させるものがある(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2010−027762号公報
【特許文献2】特開2006−179192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献1に開示の構成にあっては、半田接合部の端部に発生する応力によって生じる断線やクラックを防止することができない。また、銅食われにより発生する硬く脆い層を起点として発生し易い断線やクラックを防止することができないという課題がある。
【0010】
また、特許文献2に開示の構成にあっても、半田接合部の端部に発生する応力によって半田接合の端部で発生する断線やクラックを防止することはできないという課題がある。
【0011】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、少なくとも2つのフラットケーブルの電極同士を半田接合で接続したときの半田接合部の端部で生じる断線やクラックを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の課題を解決するため、本発明に係るフレキシブル配線部材は、
少なくとも2つのフレキシブルケーブルの電極同士を半田で接合して接続した配線基板であって、
前記2つのフレキシブルケーブルの接続部分における半田フィレットは、厚みが接続方向前後に漸次又は段階的に薄くなる形状である
構成とした。
【0013】
ここで、前記2つのフレキシブルケーブルの電極の膜厚が異なる構成とできる。
【0014】
この場合、前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚が厚いフレキシブルケーブルの先端から前記半田フィットの厚みが接続方向前後に薄くなっている構成とできる。
【0015】
また、前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚の薄いフレキシブルケーブルがフレキシブルプリント基板である構成とできる。
【0016】
この場合、前記フレキシブルプリント基板の電極の全面に半田膜が形成されている構成とできる。
【0017】
また、前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚の厚いフレキシブルケーブルがフレキシブルフラットケーブルである構成とできる。
【0018】
また、前記2つのフレキシブルケーブルの一方の接続部分の先端部は、接合面の反対側の面の先端から接合面側に向けて漸次又は段階的に厚みが厚くなる形状に形成され、前記一方の接続部分の先端から前記半田フィレットの厚みが接続方向前後に薄くなっている構成とできる。
【0019】
また、前記2つのフレキシブルケーブルの一方の先端部は、先端側が他方のフレキシブルケーブルから離れる方向に反っており、
前記半田フィレットは、前記一方のフレキシブルケーブルの電極の接合面と反対側の面における先端を頂点とし、他方のフレキシブルケーブルの電極の長手方向を底辺とする略三角形の形状に形成され、かつ、前記一方のフレキシブルケーブルの電極の先端面を被覆している
【0020】
本発明に係るアクチュエータは、本発明に係るフレキシブル配線部材で電気配線がなされているものである。
【0021】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係るアクチュエータを備えているものである。
【0022】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【0023】
本発明に係るフレキシブル配線基板によれば、2つのフレキシブルケーブルの接続部分における半田フィレットは、厚みが接続方向前後に漸次又は段階的に薄くなる形状である構成としたので、半田接合部の端部に生じる応力集中を緩和することができ、フレキシブル基板電極に生じる断線やクラックを防止することができる。また、半田フィレット形状を厚みが接続方向前後に漸次又は段階的に薄くなる形状としたことで、半田の濡れ広がりが阻害されないため、半田ボールの発生を低減することができる。その結果、電極間のショートの発生を低減することができる。さらに、フィレット形状が粗悪な場合と比較して抵抗値を安定化させることが可能であり、エレキ特性が向上する。
【0024】
本発明に係るアクチュエータによれば、本発明に係るフレキシブル配線部材で電気配線がなされている構成としたので、信頼性が向上する。
【0025】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係るアクチュエータを備えている構成としたので、信頼性が向上する。
【0026】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている構成としたので、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す概略分解斜視説明図である。
【図2】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図3】同ヘッドの液室短手方向に沿う一例の断面説明図である。
【図4】同ヘッドの液室短手方向に沿う他の例の断面説明図である。
【図5】本発明の第1実施形態におけるフレキシブル配線部材の接続部分の拡大説明図である。
【図6】図5のA−A線に沿う断面説明図である。
【図7】同フレキシブル配線部材の接続部分の接合前の拡大説明図である。
【図8】同フレキシブル配線部材の接合工程の説明に供する接続部分の拡大説明図である。
【図9】比較例のFPCとFFCの半田接合部の形状を説明する説明図である。
【図10】本発明の第2実施形態におけるフレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
【図11】本発明の第3実施形態におけるフレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
【図12】本発明の第4実施形態におけるフレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
【図13】本発明の第5実施形態におけるフレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
【図14】(a)本発明の第6実施形態におけるフレキシブル配線部材の接合前の接続部分の説明に供する説明図、(b)は接合後の状態を示す接続部分における電極部分の拡大説明図である。
【図15】本発明に係る画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【図16】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図1ないし図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図、図3及び図4は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う異なる例の断面説明図である。
【0029】
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路板(流路基板、液室基板などとも称される。)1と、この流路板1の下面に接合した振動板を形成する振動板部材2と、流路板1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の液室(加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)6、液室6にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7、この流体抵抗部7を介して液室6と連通する連通部8を形成し、連通部8に振動板部材2に形成した供給口9を介して後述するフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを供給する。
【0030】
流路板1は、流路板1Aと連通板1Bとを接着して構成している。この流路板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、連通路5、加圧液室6、流体抵抗部7などの開口をそれぞれ形成している。
【0031】
振動板部材2は、第1層2Aと第2層2Bとで形成されて、第1層2Aで薄肉部を形成し、第1層2A及び第2層2Bで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材2は、各液室6に対応してその壁面を形成する第1層2Aで形成された各振動領域(ダイアフラム部)2aを有し、この振動領域2aの中に、面外側(液室6と反対面側)に第1層2A及び第2層2Bの厚肉部で形成された島状凸部2bが設けられ、この島状凸部2bに振動領域2aを変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む本発明に係るアクチュエータである圧電アクチュエータ100を配置している。
【0032】
この圧電アクチュエータ100は、ベース部材13上に接着剤接合した複数(ここでは2つとする)の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝31を加工して1つの圧電部材12に対して所要数の圧電柱12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動柱12Bとして区別している。そして、駆動柱12Aの上端面(接合面)を振動板部材2の島状凸部2bに接合している。
【0033】
ここで、圧電部材12は、圧電材料層21と内部電極22A、22Bとを交互に積層したものであり、内部電極22A、22Bをそれぞれ端面、即ち圧電部材12の振動板部材2に略垂直な側面(積層方向に沿う面)に引き出して、この側面に形成された端面電極(外部電極)23、24に接続し、端面電極(外部電極)23、24間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。
【0034】
また、圧電部材12には駆動柱12Aに駆動信号を与えるための本発明に係るフレキシブル配線部材300が接続されている。このフレキシブル配線部材300は、フラットケーブルであるFPC15とフラットケーブルであるFFC16とを半田接合してなり、FPC15は、図示しないが駆動柱12Aに駆動波形(駆動信号)を与えるドライバIC(駆動回路)が実装されて圧電部材12に接続され、FFC16の他端部は装置本体の図示しない制御基板(制御部)に接続されている。
【0035】
なお、ここでは、上述したように、圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであり、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動柱12Bとして、図3に示すように、駆動柱12Aと非駆動柱12Bとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図4に示すように、すべての圧電柱を駆動柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。
【0036】
ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。このノズル板3には各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤接合している。そして、このノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には撥水層を設けている。
【0037】
さらに、これらの圧電素子12、ベース部材13及びFPC15などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17を接合している。そして、このフレーム部材17には前述した共通液室10を形成し、更に共通液室10に外部から記録液を供給するための供給口を形成し、この供給口19は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【0038】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動柱12Aに20〜50Vの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された駆動柱12Aが変位して振動板部材2の振動領域2aをノズル板3方向に変形させ、液室6の容積(体積)変化によって液室6内のインクを加圧することで、ノズル板3のノズル4から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室6内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電柱12Aへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材2が元の位置に戻って液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室10から液室6内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル4から吐出される。
【0039】
なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式(振動板部材2を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式)、引き−押し打ち方式(振動板部材2を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式)などの方式で駆動することもできる。
【0040】
次に、本発明の第1実施形態におけるフレキシブル配線部材について図5ないし図8を参照して説明する。なお、図5は同フレキシブル配線部材の接続部分の拡大説明図、図6は図5のA−A線に沿う断面説明図、図7は同フレキシブル配線部材の接続部分の接合前の拡大説明図、図8は同フレキシブル配線部材の接合工程の説明に供する接続部分の拡大説明図である。
【0041】
このフレキシブル配線基板300は、前述したようにFPC15とFFC16とを半田で接合することで接続したものである。
【0042】
FPC15は、基材301に導体パターンからなる電極302が形成され、保護膜303にて電極302は被覆されている。基材301はポリイミド、導体パターン(電極)302はCu、保護膜302はレジストからなる。そして、電極302の保護膜303で被覆されていない接続部分304にはSn(下地層)とSnBiからなる2層の半田305が予めメッキにて形成されている。
【0043】
FFC16は、基材311に導体パターンからなる電極312が形成され、保護膜313で被覆されている。基材311及び保護膜313はPET樹脂、導体パターン(電極)312はCuからなる。そして、電極302の保護膜313で被覆されていない接続部分314にはNiとAuの2層めっき315が施されている。
【0044】
また、FFC16のFPC15との接続部分314の先端部316は、プレス又はシャーリング等により切断され、FPC15と接合する面(接合面)と反対側方向に反らせて形成している。また、FFC311の接続部分314の先端部316は、先端を斜めに切断することで、電極312の先端面312aの接合面側と反対側の面の先端が最先端312bとなる形状としている。
【0045】
また、FPC15の電極302の幅W1はFFC16の電極312の幅W2よりも狭く形成している。
【0046】
そして、図8に示すように、FPC15の接続部分304及びFFC16の接続部分414の一部を重ねてヒータチップ400で加熱して、FPC15の半田305を溶融させることにより、FPC15の接続部分304とFFC16の接続部分314とを半田305を介して接合して接続する。
【0047】
このとき、FFC16の接続部分314の先端部316はFPC15との接合面と反対側に反った形状であり、また、接合部分314の電極312の先端面312aは最先端312bから接合面側に後退する方向に斜めに切断されているので、溶融した半田305はFFC16の電極312の先端面312aまで濡れ広がるとともに、先端部316の接合面側と電極302との間にも入り込む。
【0048】
これにより、溶融した半田305で形成される半田フィレット320は、FFC311の電極312の先端面312aの鋭角な最先端312bを頂点とし、FPC15の電極302の前後方向を底辺とする略三角形の形状に形成され、かつ、FFC311の電極312の先端面312aを被覆している。つまり、半田フィレット320は、FFC311の電極312の最先端312bから厚みが接続方向前後に漸次薄くなっている形状となる。
【0049】
このように、FFC16の電極312の先端面312aで半田フィレット320の厚みが最も厚くなることから、FFC16の接続部分314では先端部316における接合強度が最大となり、FFC16の先端部316を起点としたFPC15の電極302の断線やクラックを低減することができる。
【0050】
この場合、FPC15側に予め半田305をめっきし、FPC15の接続部分304及びFFC16の接続部分314の一部を重ねることで、FFC16の接続部分314がFPC15の接続部分304(めっき部)に位置し、FFC16の先端よりFPC15側にも半田305が存在する構成となるため、半田205の濡れ拡がり不足が生じ難く、前述の形状の半田フィレットを形成しやすくなる。
【0051】
なお、FFC16側に半田めっきを設ける構成を採ると、接合時にFFC16の端部より先(FPC15側)には半田が無い状態であるために、半田の濡れ拡がり不足によるフィレット不良が発生しやすい。
【0052】
また、半田305として融点の低いSnBi(融点214℃)を使用することで、Sn(融点232℃)よりも低温による接合が可能となり、FFC16の樹脂(基材311)の溶融を低減でき、良好な半田フィレット形状が得られる。また、低融点の半田をして低温接合を行うことで、高温でCuが半田に溶け込んで脆い層が形成される、いわゆる「Cu食われ」の発生を低減することができ、半田による接合部(FPC15とFFC16とが接合されている部分の意味)の端部に発生する応力によって発生する断線やクラックを低減できる。さらに、低融点の半田を使用して低温接合を行うことで、半田ボールの発生を低減できる。
【0053】
また、FFC16の電極312の表面にAuのメッキ膜315を形成することで、半田はより濡れ広がりやすくなり、良好な半田フィレット形状が得られる。
【0054】
また、FFC16の電極312の幅W2をヒータチップで加熱する側のFPC15の電極302の幅W1より広くすることで、半田ボールをより低減できる。言い換えれば、半田めっきを施したFPC15の電極302の幅W1の方が、FFC16の電極312の幅W2より広い場合、半田ボールが発生しやすくなるとともに、半田の溢れを生じやすい。
【0055】
また、FFC16の切断方法は、上述したようにプレスやシャーリング等で行うことにより、接合部分314の先端部形状を略三角形や略台形にすることができる。FFC16の電極312の先端部の形状を揃えるためには、露出した電極312が同一面を向いているFFCを使用することが好ましい。
【0056】
ここで、比較例として、比較例のFPCとFFCの半田接合部の形状について図9を参照して説明する。
この比較例にあっては、FPC15とFFC16の接続部分において、半田フィレット520は、FFC16の電極312の先端面312aで膨らんだ形状になっている。
【0057】
そのため、FPC15とFFC16との接合時の半田接合部の端部(先端部)に発生する応力によって、半田接合部の端部でクラックが発生する。
【0058】
このように、フレキシブル配線部材を構成する2つのフレキシブルケーブルの接続部分における半田フィレットは、厚みが接続方向前後に漸次又は段階的に薄くなる形状である構成とすることで、半田接合部の端部に生じる応力集中を緩和することができ、フレキシブル配線基板に報じる断線やクラックを防止することができる。
【0059】
また、半田フィレット形状を厚みが接続方向前後に漸次又は段階的に薄くなる形状としたことで、半田の濡れ広がりが阻害されないため、半田ボールの発生を低減することができる。その結果、電極間のショートの発生を低減することができる。さらに、フィレット形状が粗悪な場合と比較して抵抗値を安定化させることが可能であり、電気的特性が向上する。
【0060】
そして、2つのフレキシブルケーブルの一方の先端部は、先端側が他方のフレキシブルケーブルから離れる方向に反っており、半田フィレットは、一方のフレキシブルケーブルの電極の接合面と反対側の面における先端を頂点とし、他方のフレキシブルケーブルの電極の長手方向を底辺とする略三角形の形状に形成され、かつ、一方のフレキシブルケーブルの電極の先端面を被覆している構成とすることで、容易に、厚みが接続方向前後に漸次薄くなる半田フィレット形状を得て、半田接合部の端部に生じる応力集中を緩和してフレキシブル配線基板の断線やクラックを防止することができる。
【0061】
次に、本発明の第2実施形態におけるフレキシブル配線部材について図10を参照して説明する。なお、図10は同フレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
本実施形態においては、FFC16の電極312の先端部316を、鋭角をなす略三角形状に形成している(前記第1実施形態の反りを設けていない例である。)。
【0062】
FFC16の電極312の先端部316をこのような形状とすることでも、接合時に略三角形の半田フィレット320が形成され、半田接合部の端部に発生する応力を緩和することができ、半田接合部の端部で発生する断線やクラックを低減することができる。またFFC16を反らせる必要がないため半田接合部の厚さを最小限とすることができ、省スペース化の効果もある。
【0063】
次に、本発明の第3実施形態におけるフレキシブル配線部材について図11を参照して説明する。なお、図11は同フレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
本実施形態においては、FFC16の電極312の先端部316を接合面側が斜めに後退する台形状に形成している。
【0064】
FFC16の電極312の接合部分314の先端部316をこのような形状とすることでも、接合時に略三角形の半田フィレット320が形成され、半田接合部の端部に発生する応力を緩和することができ、半田接合部の端部で発生する断線やクラックを低減することができる。
【0065】
また、このような形態であれば、FFC先端を前述のように先端を斜めに切断する必要がなく、垂直に切断した後で先端を軽く斜めに研磨しても形成することができる。FFC16の先端を斜めに切断した場合、切断した相手側は逆傾斜に切断されるために、本件発明のFFC16として使用することができず材料に無駄を生じてしまうが、本実施形態であれば、FFC16の材料を無駄なく有効に利用することができる。
【0066】
次に、本発明の第4実施形態におけるフレキシブル配線部材について図12を参照して説明する。なお、図12は同フレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
本実施形態においては、FFC16の電極312の先端部316の接合面側を階段状に形成している。
【0067】
FFC16の電極312の接合部分314の先端部316をこのような形状とすることにより、半田フィレット320はFPC15側には漸次、FFC16側では段階的に接続方向前後に向けて厚みが薄くなる形状となり、半田接合部の端部に発生する応力を緩和することができ、半田接合部の端部で発生する断線やクラックを低減することができる。また、段差部があることで接合強度もより向上することができる。
【0068】
次に、本発明の第5実施形態におけるフレキシブル配線部材について図13を参照して説明する。なお、図13は同フレキシブル配線部材の接続部分における電極部分の拡大説明図である。
本実施形態においては、FFC16の電極312の先端部316の接合面側を凹形状となるよう湾曲させた形状(弓形状)に形成している。
【0069】
FFC16の電極312の接合部分314の先端部をこのような形状とすることでも、接合時に略三角形の半田フィレット320が形成され、半田接合部の端部に発生する応力を緩和することができ、半田接合部の端部で発生する断線やクラックを低減することができる。また、凹形状部で半田を収容できるため、第2の実施形態に比べて半田のはみ出し量を低減することができる。
【0070】
次に、本発明の第6実施形態におけるフレキシブル配線部材について図14を参照して説明する。なお、図14(a)は接合前の接続部分の説明に供する説明図、(b)は接合後の状態を示す接続部分における電極部分の拡大説明図である。
ここでは、FFC16側に基材311の表面に補強板331を設け、また接合後にFPC15の電極15の接合面と反対側の面に絶縁フィルム332を設けている。この絶縁フィルム332は、強靭で耐熱性にすぐれ、吸水性も小さいポリエチレンテレフタレート(PET)層とアクリル樹脂層が積層され、PET層の外表面に帯電層がコーティングされ、アクリル樹脂層の外表面には粘着性シールを有し、粘着性シールを剥離紙で覆って形成されている。
【0071】
つまり、FFC16の基材311の電極312と反対側の面には補強板331が設けられ、FPC15の電極302とFFC16の電極313とを接続するときは、補強板331側と反対側からFPC15の電極302上の半田305に熱を加えて熱融着させて電気的に接続する。
【0072】
また、FPC15の電極302上の半田305のメッキ厚を厚くすることにより、FFC16とFPC15の接合時に余分な半田が流れ出し、FPC15の先端部に留まる(半田340)。この部分は半田がFPC15の外に露出してしまうため電気的にショートする危険があるが、この部位を絶縁フィルム332で覆うことで電気的な信頼性を向上することができる。
【0073】
また、このときに、図14(b)に示すように、絶縁フィルム332を少なくともFFC16の先端部、好ましくは半田接合領域全体をカバーするように貼り付けることで、多層構造の機能性絶縁フィルム332を補強部材として用いて半田接合部のFPC15の導体パターンでパターン断線が発生して出力画像に不具合が生じることを防止している。
【0074】
上述した各実施形態のフレキシブル配線部材300で電気配線がなされたアクチュエータは配線部材の断線やクラックが低減するので、信頼性が向上する。同様に、このアクチュエータを備える液体吐出ヘッドの信頼性も向上する。
【0075】
なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ(カートリッジ一体型ヘッド)を得ることができる。
【0076】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図15及び図16を参照して説明する。なお、図15は同装置の機構部の側面説明図、図16は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
【0077】
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド234を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【0078】
記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有する液体吐出ヘッド234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、他方のヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは2ヘッド構成で4色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【0079】
また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク235a、235b(区別しないときは「サブタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ236を介して、供給ユニット224によって各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
【0080】
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。
【0081】
そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。
【0082】
この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【0083】
さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。
【0084】
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
【0085】
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。
【0086】
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け288を配置し、この空吐出受け288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。
【0087】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
【0088】
このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
【0089】
そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。
【0090】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、信頼性が向上し、高画質画像を形成することができる。
【0091】
なお、上記実施形態では本発明をシリアル型画像形成装置に適用した例で説明したが、ライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。また、上記実施形態では、FPCとFFCとを接続した例で説明したが、FPCとFPC、FFCとFFCの接続にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【0092】
1 流路板(流路基板)
2 振動板部材
3 ノズル板
4 ノズル
6 液室
10 共通液室
12 圧電部材
12A 駆動柱
12B 非駆動柱
112 圧電柱
13 ベース部材
15 FPC(フレキシブル配線基板)
16 FFC(フレキシブルフラットケーブル)
23 電極
300 フレキシブル配線部材
302 電極
304 接続部分
305 半田
312 電極
314 接続部分
233 キャリッジ
234a、234b 記録ヘッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも2つのフレキシブルケーブルの電極同士を半田で接合して接続した配線基板であって、
前記2つのフレキシブルケーブルの接続部分における半田フィレットは、厚みが接続方向前後に漸次薄くなる形状である
ことを特徴とするフレキシブル配線部材。
【請求項2】
前記2つのフレキシブルケーブルの電極の膜厚が異なることを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル配線部材。
【請求項3】
前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚が厚いフレキシブルケーブルの先端から前記半田フィットの厚みが接続方向前後に薄くなっていることを特徴とする請求項2に記載のフレキシブル配線部材。
【請求項4】
前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚の薄いフレキシブルケーブルがフレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のフレキシブル配線部材。
【請求項5】
前記フレキシブルプリント基板の電極の全面に半田膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のフレキシブル配線部材。
【請求項6】
前記2つのフレキシブルケーブルのうち、前記電極の膜厚の厚いフレキシブルケーブルがフレキシブルフラットケーブルであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のフレキシブル配線部材。
【請求項7】
前記2つのフレキシブルケーブルの一方の接続部分の先端部は、接合面の反対側の面の先端から接合面側に向けて漸次又は段階的に厚みが厚くなる形状に形成され、前記一方の接続部分の先端から前記半田フィレットの厚みが接続方向前後に薄くなっていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のフレキシブル配線部材。
【請求項8】
前記2つのフレキシブルケーブルの一方の先端部は、先端側が他方のフレキシブルケーブルから離れる方向に反っており、
前記半田フィレットは、前記一方のフレキシブルケーブルの電極の接合面と反対側の面における先端を頂点とし、他方のフレキシブルケーブルの電極の長手方向を底辺とする略三角形の形状に形成され、かつ、前記一方のフレキシブルケーブルの電極の先端面を被覆している
ことを特徴とするフレキシブル配線部材。
【請求項9】
前記請求項1ないし8のいずれかに記載のフレキシブル配線部材で電気配線がなされていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項10】
請求項9に記載のアクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項11】
請求項9に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2012−195538(P2012−195538A)
【公開日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−60254(P2011−60254)
【出願日】平成23年3月18日(2011.3.18)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】