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発明の名称 回路基板及びインクジェットヘッド
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1127(P2007−1127A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183413(P2005−183413)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100078868
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
発明者 今井 浩司
要約 課題
基板の一面に形成された電極に接続する電極接続部を、基板の他面に形成する構成とすることにより、電極接続部の大きさに制限されることなく電極の形成ピッチ及び配線ピッチを確保し、高密度に電極を配置することができる回路基板及び該回路基板を備えて高解像度あるいは多数ノズル孔のインクジェットヘッドを提供する。

解決手段
フレキシブルシートの一面に2列の千鳥配列で第2個別電極31y,31mを形成し、第2個別電極31y,31mに接続した配線32y,32mを、隣接する他の列の第2個別電極31y,31m間を通過して配置する。フレキシブルシートの他面に、フレキシブルシートを貫通する貫通孔10y,10mを介して第2個別電極31y,31mと接続する電極接続部33y,33mを形成する。電極接続部33y,33mは、第2個別電極31y,31mよりも大きい面積を有し、ハンダHを介して外部の電極と接続する。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板の一面に複数並設された電極列と、
該電極列に含まれる複数の電極夫々に接続して前記一面に形成された配線と、
前記基板の前記複数の電極の夫々に対応する位置に形成された貫通孔と
を備え、
一の前記電極列に含まれる電極に接続された配線が、他の前記電極列に含まれる電極の間を、前記電極列の並設方向に通過して形成してある回路基板において、
前記貫通孔の面積は前記電極の面積より小さく、
外部の電極群に対向して接続すべく、前記基板の他面に形成され、前記電極の面積より大きい面積を有し、前記貫通孔を介して前記電極に接続する電極接続部
を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項2】
相隣る電極列に含まれる電極を、列方向の位置を異ならせて千鳥配置してあり、
前記電極接続部は、前記並設方向に長い形状であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
【請求項3】
複数のノズル孔夫々に対応した電極群を有し、前記ノズル孔夫々からインクを噴射させるためのアクチュエータと、
該アクチュエータに接続する回路基板と
を備えるインクジェットヘッドにおいて、
前記回路基板は請求項1又は2に記載の回路基板であり、
複数の前記電極接続部夫々を前記電極群に対向させて、前記電極接続部と前記電極群に含まれる電極とを接続してあることを特徴とするインクジェットヘッド。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極、配線及び貫通孔が基板に形成してあり、例えばインクジェットヘッドのアクチュエータに接続するために用いる回路基板及びインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェットヘッドは、記録用紙と相対移動しつつ、ノズル孔からインクを噴射して記録用紙に文字、図柄等の画像を記録する。インクジェットヘッドには、記録用紙の移動方向に沿う列状に並設された複数のノズル孔が複数列形成してあり、各ノズル孔から夫々インクを噴射させるためのアクチュエータ(例えば圧電素子)と、アクチュエータを駆動するICチップと、アクチュエータ及びICチップを接続する回路基板とを内蔵している(特許文献1参照)。
【0003】
図6は従来の回路基板の構成を示す平面図であり、図7は図6のVI−VI線の断面図である。絶縁フィルムを用いてなるフレキシブルシート1の一面には、平面視が夫々長円形状の複数の電極31,31,…が形成してある。電極31,31,…は、電極31,31,…の短手方向に列設されて電極列30,30,…をなし、更に、隣り合う電極列30,30に夫々含まれる電極31,31,…が千鳥配置になるようにして、電極列30,30,…が電極31,31,…の長手方向に並設してある。
【0004】
各電極31には、長手方向の一端部に、電極31の短手方向の長さ(以下、幅という)より狭い幅を有する配線32が接続されており、列方向に隣り合う電極31,31間を電極列30,30,…の並設方向に通過して、図示しないICチップに接続されている。
【0005】
フレキシブルシート1の一面側は、電極31,31,…及び配線32,32,…上を覆って、絶縁層11が形成してある。
【0006】
また、フレキシブルシート1には、電極31,31,…の形成位置に、その長手方向が電極31,31,…の長手方向に等しく平面視が夫々長円形状の貫通孔10,10,…が形成してある。各貫通孔10のフレキシブルシート1一面側(電極31,31,…形成面側)の開口面積は電極31の面積より小さい。また、他面側の開口面積は前記開口面積より大きく、電極31の面積と略等しい。
【0007】
各電極31には、フレキシブルシート1の他面側から貫通孔10を通って、フレキシブルシート1の厚みよりも厚く導電性ろう材(ハンダ)Hが付着され、付着されたハンダHを介して、電極31は、例えばアクチュエータ4の図示しないノズル孔個々に対応する個別電極41と接続する。
【特許文献1】特開2004−114609号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
近年、画像の解像度の向上、インクの色数の増加等のためにノズル孔の個数をより多くかつ高密度に配置する要求があり、回路基板に関しても、電極列30,30,…及び各電極列30の電極31,31,…をより多くかつ高密度に配置する必要がある。電極列30,30,…の本数を増加させる場合は、電極31,31間を通過する配線32,32,…の本数も増加させる必要がある。また、電極31,31,…を高密度にするには、列方向に隣り合う電極31,31間の形成ピッチを小さくする必要がある。
【0009】
以上のような場合、電極31とアクチュエータ4の個別電極41との接続面積を確保した上で、配線32を電極31,31間に通そうとすると、配線32,32,…の電極列30,30,…方向の配線ピッチを小さくする必要があり、回路基板の製造コストが高くなる。また、配線ピッチが製造限界を超えるような高密度のノズル孔の配置は実現できない。
【0010】
この問題を解決するために、電極31,31,…夫々の面積を小さくして、電極31,31,…の電極列30,30,…方向の離隔距離を大きくし、配線ピッチを必要な長さだけ確保することが考えられるが、電極31の面積を小さくした場合、貫通孔10の開口面積も小さくする必要があり、このため貫通孔10を通って電極31にハンダHが付着し難くなり、更にハンダHの付着量も減少する。以上の結果、ハンダHを介した電極31と個別電極41との接続に不良が生じることがあった。
【0011】
また、電極31,31,…夫々の面積を変えず、電極31,31,…の電極列30,30,…方向の形成ピッチを大きくする場合、電極列30,30,…の長さが長くなって回路基板が大型化し、ひいてはインクジェットヘッドが大型化する。換言すると、高解像度のインクジェットヘッドの実現が難しくなる。
【0012】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、基板の一面に形成された電極に接続する電極接続部を、基板の他面に形成する構成とすることにより、電極接続部の大きさに制限されることなく電極の形成ピッチ及び配線ピッチを確保し、高密度に電極を配置することができる回路基板及び該回路基板を備えて高解像度あるいは多数ノズル孔のインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0013】
本発明の他の目的は、電極を千鳥配置し、配線の長手方向に長い電極接続部を備えることにより、電極の形成ピッチを小さくしながらも電極接続部と外部の電極との接続面積を確保することができる回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
第1発明に係る回路基板は、基板の一面に複数並設された電極列と、該電極列に含まれる複数の電極夫々に接続して前記一面に形成された配線と、前記基板の前記複数の電極の夫々に対応する位置に形成された貫通孔とを備え、一の前記電極列に含まれる電極に接続された配線が、他の前記電極列に含まれる電極の間を、前記電極列の並設方向に通過して形成してある回路基板において、前記貫通孔の面積は前記電極の面積より小さく、外部の電極群に対向して接続すべく、前記基板の他面に形成され、前記電極の面積より大きい面積を有し、前記貫通孔を介して前記電極に接続する電極接続部を備えることを特徴とする。
【0015】
第2発明に係る回路基板は、相隣る電極列に含まれる電極を、列方向の位置を異ならせて千鳥配置してあり、前記電極接続部は、前記並設方向に長い形状であることを特徴とする。
【0016】
第3発明に係るインクジェットヘッドは、複数のノズル孔夫々に対応した電極群を有し、前記ノズル孔夫々からインクを噴射させるためのアクチュエータと、該アクチュエータに接続する回路基板とを備えるインクジェットヘッドにおいて、前記回路基板は第1発明又は第2発明の回路基板であり、複数の前記電極接続部夫々を前記電極群に対向させて、前記電極接続部と前記電極群に含まれる電極とを接続してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
第1発明の回路基板及び第3発明のインクジェットヘッドによれば、電極及び配線は基板の一面に形成してあり、基板の他面に貫通孔を介して、電極に接続する電極接続部が形成してある。該電極接続部は、基板一面側の電極よりも大きい面積を有し、外部の電極群に接続される。このため、電極列及び配線に拘わらず電極接続部は外部の電極群に大きい面積で接続することができ、電極列と外部の電極群との接続不良を抑制することができる。
【0018】
更に、電極の面積を小さくすることができるため、電極の形成ピッチが同じである場合は電極間の離隔距離を大きくすることができ、電極間を通過する配線の列方向の配線ピッチを十分な長さだけ確保して配線の本数を多くすることができる。換言すると、電極間を通過する配線の本数が同じである場合は、電極の形成ピッチを小さくできる。従って、高密度又は多数電極の回路基板を実現することができる。
【0019】
このような回路基板をインクジェットヘッドに備え、電極列と、アクチュエータの電極群とを接続する場合、電極列と電極群とが上記のように構成されているため、接続不良によるインクジェットヘッドの製造不良を抑制することができる。また、アクチュエータの電極群の個数が増加するか又は高密度化した場合でも、回路基板側の電極及び配線のピッチを確保して、ノズル孔を多数又は高密度に備えるインクジェットヘッドを実現できる。
【0020】
第2発明の回路基板によれば、電極が千鳥配列されているため電極接続部も千鳥配列され、このため、電極列の並設方向に隣り合う電極接続部の間隔を、並設方向から見た間隔よりも大きくし、電極接続部と外部の電極との接続面積を大きくすることができる。しかも上記のように電極接続部の面積を大きくしても、基板の一面側においては、上記のように電極および配線のピッチを確保して電極を高密度又は多数配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。インクジェットヘッド8は、大略、箱状をなすフレーム8fと、フレーム8fの下部に内蔵された記録ヘッド7a,7bと、上部に内蔵されたインクタンク5k,5c,5y,5mとを備え、記録ヘッド7a,7bの下面にノズル孔を開口し、下方に向けてインク滴を噴射する。ノズル孔は、公知のものと同様にインク色ごとに2列ずつ千鳥状に配列してある。インクジェットヘッド8は、公知のように記録用紙に対向配置されて、該記録用紙と平行な方向に往復移動(図1,2中矢符方向)する。
【0022】
インクタンク5k,5c,5y,5mは、ブラック、シアン、イエロー、及びマゼンタのカラーインク夫々を収容している。以下では、ブラック(シアン、イエロー、マゼンタ)に対応する部分の符号にはk(c、y、m)を付す。インクタンク5k,5c,5y,5mの上側には、プリンタ本体側の制御回路と接続されるプリント基板9が水平方向に配置してある。
【0023】
記録ヘッド7a,7bは、同じ構成の物が2個、インクジェットヘッド8の移動方向に並置してあり、夫々キャビティプレート6a,6bと圧電アクチュエータプレート4a,4bとで構成されている。キャビティプレート6a,6bには、インクタンク5k,5c,5y,5mとインク供給管51k,51c,51y,51mを介して連通するインク供給口(図2には、インク供給口61y,61mが図示)が形成してある。圧電アクチュエータプレート4a,4bは、キャビティプレート6a,6b上に積層固着してあり、キャビティプレート6a,6b内に各ノズル孔とそれぞれ接続して形成された各インク流路に対応する図示しない各圧電駆動部を有し、圧電駆動部を選択的に変形させることによりそれに対応するインク流路内のインクに圧力を加え、ノズル孔からインク滴を噴射させる。
【0024】
圧電アクチュエータプレート4a,4bの上面には、圧電アクチュエータプレート4a,4bの各圧電駆動部を変形させるための駆動信号が与えられる第1個別電極が、前記ノズル孔の位置にほぼ対応して、各色毎に2列ずつ千鳥配置に形成してある。また、圧電アクチュエータプレート4a,4bの上面の周縁部には、後述する第2共通電極を介して接地される第1共通電極が形成してある。図2には、第1個別電極41y,41y,…,41m,41m,…と、第1共通電極42,42,…とが図示してある。各第1個別電極41y,41y,…,41m,41m,…は、各圧電駆動部の一端と一対一で接続し、第1共通電極42,42,…は、全圧電駆動部の他端と共通に接続している。第1共通電極42は1個でもまた複数個あってもよい。
【0025】
インクジェットヘッド8は、記録ヘッド7a,7bに対応して回路基板2a,2bを備える。記録ヘッド7a及び回路基板2aと、記録ヘッド7b及び回路基板2bとは、記録ヘッド7a及び回路基板2aと記録ヘッド7b及び回路基板2bとの中間部に対して移動方向に対称的に略同じ構成(略左右対称)であるため、以下では、記録ヘッド7a及び回路基板2aに関して説明する。
【0026】
回路基板2aは、可撓性を有するポリイミド製の絶縁フィルムを用いてなる矩形状のフレキシブルシート1aの長手方向一端部に、プリント基板9の上面に形成されたコネクタ91aに接続する端子部22aが形成してある。また、長手方向他端部に、第1個別電極41y,41y,…,41m,41m,…及び第1共通電極42,42,…夫々と接続する電極部30を備える。駆動回路(ICチップ)21aは、フレキシブルシート1a長手方向中央部に実装してあり、プリント基板9を介して、前記プリンタ本体側の制御回路から、電力、駆動信号を供給され電極部30へと出力する。
【0027】
回路基板2aは、その長手方向が第1個別電極41y,41y,…,41m,41m,…の列方向に直交する水平方向(横移動方向)に配されて、前記長手方向他端部が圧電アクチュエータプレート4aの上面に積層されて、電極部30が第1個別電極41y,41y,…,41m,41m,…及び第1共通電極42,42,…夫々と接続される。更に、回路基板2aの長手方向一端部の端子部22aはプリント基板9のコネクタ91aに接続される。(回路基板2bは、コネクタ91bに接続され、回路基板2bに実装されたICチップ21bも、プリント基板9を介して電力、駆動信号を供給される。)
【0028】
電極部30は、回路基板2aの長手方向他端部の中央部に、圧電アクチュエータプレート4a上の各2列の第1個別電極41y,41y,…及び第1個別電極41m,41m,…に対応する各2列の電極列30y,30y及び電極列30m,30mを備える。各電極列30yは第1個別電極41y,41y,…夫々に対応する第2個別電極31y,31y,…を含み、図3に示すように相隣る電極列30y,30yに含まれる第2個別電極31y,31y,…は、互いに列方向の位置を異ならせて千鳥配置してある。同様に、各電極列30mは第1個別電極41m,41m,…夫々に対応する第2個別電極31m,31m,…を含み、相隣る電極列30m,30mに含まれる第2個別電極31m,31m,…は、列方向の位置を異ならせて千鳥配置してある。
【0029】
また、電極部30は、回路基板2aの長手方向他端部の周縁部に、第1共通電極42,42,…に対応する第2共通電極35,35,…を備える。第2共通電極35,35,…は、夫々図示しない接地用の配線を介して接地されている。
【0030】
各第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の一側には、第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の外径より狭い幅を有する配線32y,32y,…,32m,32m,…が接続されフレキシブルシート1aの長手方向すなわち電極列30y,30m,30mを横切る方向に延びている。つまり、配線32y,32y,…,32m,32m,…は、それが接続された第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…よりもICチップ21a側に位置する電極列の第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…間を電極列30y,30y,30m,30mの並設方向に通過して、ICチップ21aに接続されている。
【0031】
フレキシブルシート1aの一面(以下、表面という)側は、第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…及び配線32y,32y,…,32m,32m,…上を覆って、絶縁層11a(図4)が形成してある。また、フレキシブルシート1aには、第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の形成位置に、その中心位置が第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の中心位置に一致して平面視が夫々円形状の貫通孔10y,10y,…,10m,10m,…が形成してある。
【0032】
各貫通孔10y,10y,…,10m,10m,…のフレキシブルシート1a表面側の開口面積は第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の面積より小さい。また、図4に示すように他面(裏面)側の開口面積は前記開口面積より大きいが、第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…の面積より小さい。
【0033】
第2個別電極31y,31y,…,31m,31m,…夫々に関し、貫通孔10y,10y,…,10m,10m,…夫々及びフレキシブルシート1aの裏面にわたって、銅製の電極接続部33y,33y,…,33m,33m,…が形成されている。以下では、1個の第2個別電極31mに関して説明する(図4)。
【0034】
第2個別電極31mに関し、電極接続部33mは、平面形状が電極列30y,30y,30m,30mの並設方向(配線32y,32y,…,32m,32m,…の長手方向)に長い長円形状であり、第2個別電極31mの面積より大きい面積を有し、また、貫通孔10mを介して、第2個別電極31mに電気的に接続している。電極接続部33mとフレキシブルシート1a裏面との間には、下電極層34mが介在している。下電極層34mは、第2個別電極31mを形成している導電性材料と同じ導電性材料で形成してある。
【0035】
電極接続部33mには導電性ろう材(ハンダ)Hが付着される。このとき、電極接続部33mに覆われた貫通孔10mを通って、ハンダHと第2個別電極31mとが接続されるが、ハンダHと第2個別電極31mとの直接的な接続が不良である場合でも、電極接続部33mを介してハンダHと第2個別電極31mとが接続されるため、問題は生じない。
【0036】
第2共通電極35は、第2個別電極31mと同様の構成で、フレキシブルシート1aの下面に圧電アクチュエータプレート4a上の第1共通電極42と対向する電極接続部(図示せず)と接続し、また該電極接続部の下面に導電性ろう材(ハンダ)が付着されている。
【0037】
圧電アクチュエータプレート4a上の第1個別電極41y,41mおよび第1共通電極42に、回路基板2aの第2個別電極31y,31mおよび第2共通電極35を重ね、加熱することにより、第2個別電極31y,31mおよび第2共通電極35にあらかじめ付着したハンダHを溶融させ、第1個別電極41y,41mおよび第1共通電極42に、第2個別電極31y,31mおよび第2共通電極35を電気的に接続することができる。
【0038】
フレキシブルシート1aの裏面側において電極接続部33y,33mを第1個別電極41y,41mに接続するので、電極接続部33y,33mの面積を第1個別電極41y,41mとの接続のために、表面側の配線32y,32mに関係なく十分確保できる。これにより、表面側の第2個別電極31y,31mの面積は、電極接続部33y,33mと貫通孔10y,10mを介して接続するのに最小限の面積にすれば足る。
【0039】
この結果、表面側の第2個別電極31y,31mおよび電極接続部33y,33mの形成ピッチを小さくすることが可能となる。この結果、ノズル孔の列の長さを変更することなくノズル孔の列方向の形成ピッチを小さくしてノズル孔を増すことができるため、画像の解像度を向上させることができる。又は、同数のノズル孔を形成してインクジェットヘッド8を小型化することができる。又は、第2個別電極31y,31m間を通過する配線数を多く、即ち例えば電極列30y,30y,30m,30mの本数を従来の電極列の本数よりも増加させて、更に解像度を向上させるか、インクの色数を増加させることができる。
【0040】
以上のような回路基板2aを形成するには、図5(a)に示すように、まず、フレキシブルシート1aの表面に、第2個別電極31y,31m、第2共通電極35およびそれらに接続する配線を、公知のように、エッチング、印刷によって形成し、絶縁層11aによって覆う。また、フレキシブルシート1aの裏面側の全面にわたって、下電極層となる導電材料層を形成する。以下、第2個別電極、第2共通電極を第2個別電極31m、配線を配線32m、電極接続部を電極接続部33m、下電極層を下電極層34m、導電材料層を導電材料層340mでそれぞれ代表させて説明する。
【0041】
次いで、図5(b)に示すように、フレキシブルシート1aの裏面の、第2個別電極31mに対応する位置に、レーザ光を照射して下電極層34mとなる導電材料層340mおよびフレキシブルシート1aをアブレーションにより除去し、貫通孔10mを形成する。
【0042】
その後、図5(c)に示すように、下電極層34mとなる導電材料層340m上に、下電極層34mに対応する部分のみ残して、レジスト膜36を形成するとともに、レジスト膜36から露出した導電材料層340mおよび第2個別電極31m上に、銅メッキによって電極接続部33mを形成する。電極接続部33mは下電極層34mよりも厚く、また下電極層34m上の銅と第2個別電極31m上の銅とを接続するように貫通孔10mの内面に沿っても形成される。
【0043】
さらにその後、上記レジスト膜36を除去し、さらに電極接続部33mおよび導電材料層340mをエッチング処理して、図5(d)に示すように、下電極層34mを構成する導電材料層340mのうち電極接続部33mに重なっていない部分を除去して下電極層34mを形成する。この際、電極接続部33mも厚さが減少するが、完全に除去されることがない程度にエッチング処理される。
【0044】
そして、電極接続部33m上に、ハンダHがメッキにより付着される。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係る回路基板を備えるインクジェットヘッドの構成を示す側面断面図である。
【図2】インクジェットヘッドが備える回路基板、及び記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図3】回路基板における電極部の構成を示す拡大平面図である。
【図4】図3におけるIV−IV線の断面図である。
【図5】回路基板の製造方法を説明する断面図である。
【図6】従来の回路基板の構成を示す平面図である。
【図7】図6のVI−VI線の断面図である。
【符号の説明】
【0046】
1a フレキシブルシート(基板)
10y,10m 貫通孔
2a 回路基板
30y,30m 電極列
31y,31m 第2個別電極(電極列に含まれる複数の電極)
32y,32m 配線
33y,33m 電極接続部
4a 圧電アクチュエータプレート(アクチュエータ)
41y,41m 第1個別電極(電極群)
8 インクジェットヘッド




 

 


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