JP2007012899A - 配線基板及びインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の端子ランドの間を通すことができる配線の数に制限されることなく、端子ランドの数を増加させることができ、高密度に端子ランドを配設することができる配線基板を提供する。また、この配線基板を搭載したインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】 駆動ＩＣからの駆動用配線２１ａ、２１ａ…を端子ランド２４、２４…の間を通して各端子ランド２４、２４…へ接続すると共に、端子ランド２４、２４…の間を通すことができる配線数よりも多い配線が必要な場合には、複数の端子ランド２４、２４…の列の外側を回して、駆動ＩＣからの駆動用配線２１ａ、２１ａ…を各端子ランド２４、２４…へ接続する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インクジェットプリンタの圧電素子にインクの吐出口に対応して複数設けられ、インクを吐出する圧力を発生させる際に駆動電圧が印加される個別端子へ、駆動用ＩＣからの駆動電圧を伝達する複数の配線が形成された配線基板に関し、また、この配線基板を備えるインクジェットヘッドに関する。

インクジェットプリンタにおいては、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック等の複数のインクカートリッジを用いてカラー印刷が行われている。複数のインクカートリッジから供給されるインクは、インクジェットヘッドに形成された複数の吐出口から、圧電素子が発する圧力によって噴出するようにしてある。

圧電素子は、複数のインクの吐出口に対応して、駆動電圧を印加するための複数の個別端子を有しており、圧電素子に接続されたフレキシブル配線基板を介して、駆動用のＩＣから各個別端子へ駆動電圧が与えられる。駆動電圧及び制御信号等の伝達にフレキシブル配線基板を用いることで、インクジェットプリンタにインクジェットヘッドを実装する場合の実装自由度を高くすることができ、また、インクジェットプリンタを小型化することができるという利点がある。近年においては、駆動用のＩＣをフレキシブル配線基板に直接実装したＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）が実用化されており、ＣＯＦは駆動用のＩＣから圧電素子までの距離を短くできるため、駆動電圧の減衰及び遅延等が低減でき、効率よく圧電素子を駆動することができる。

特許文献１に記載のフレキシブル配線基板の接続構造においては、帯状の絶縁体に複数の端子ランドの列を千鳥状に並設し、端子ランドの配設位置にそれぞれ対応して絶縁体に貫通孔を形成している。これにより、各端子ランドを絶縁体の反対面から露出させ、露出した端子ランドに半田を設けて圧電素子の端子と接続している。端子ランドの列を千鳥状に並設することにより、複数の端子ランドを高い密度で配することがでる。また、駆動用ＩＣから端子ランドまでの配線は、端子ランドの間を通して対応する端子ランドまで引き回し、他の端子ランドを避けるようにして各端子ランドに接続してある。
特開２００４−１１４６０９号公報

近年においては、インクジェットプリンタは、印刷の品質を向上させる１つの方法として、インクを吐出するための吐出口の数を増加し、且つ、複数の吐出口の配置を高密度化している。吐出口が高密度化した場合には、これに対応してフレキシブル配線基板の端子ランドの配置も高密度化しなければならない。

特許文献１に記載のフレキシブル配線基板の接続構造においては、駆動用のＩＣからの配線を、端子ランドの間を通して対応する端子ランドへ接続している。しかしながら、端子ランドの配置の高密度化により、端子ランドの列の間の距離も端子ランドの列内で隣り合う端子ランドの間の距離も短くなる。そのため、端子ランドの間を通すことができる配線数の限度が低下し、更に、この限度が端子ランドの間を通す必要がある配線数を下回るようになってきた。これにより、印刷の品質を向上するために、インクの吐出口の数を更に増加しようとしても、駆動用のＩＣから対応する端子ランドまでの配線を引き回す余地がないという問題があった。この問題に対応するためにフレキシブル配線基板の両面に配線を設けることができるが、この場合、製造工程が複雑化するため、フレキシブル配線基板のコストが増加するという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、端子ランド間を通すことができる配線の数に限度があっても、この限度以上に端子ランドの数を増加させることができる、即ちインクの吐出口の数を増加させることができる配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、駆動用ＩＣから各端子ランドに配線を引き回すために、端子ランドの列の列方向に沿って配した配線と、この列方向と交差する方向に配した配線とを組み合わせたとき、これら互いに異なる配設形態を有する２種類の配線を限られた領域内で無理なくコンパクトに配設できる配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、端子ランドを高密度に配設することが可能な配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、端子ランド近傍の空きスペースを有効に活用して、配線の強度を高めることができる配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、配線の総数が増えた場合であっても、端子ランド間を通す配線の数を、端子ランド間を通すことができる限度以下に容易に留めることができる配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、端子ランドを高密度に配置した場合であっても、端子ランドに設けられる導電性ろう材により配線間で短絡を起こす虞がない配線基板を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、高密度に配置したインクの吐出口及びインクの吐出口に対応する端子ランド等を有し、端子ランドと端子ランドそれぞれに信号を供給する配線基板との電気的な接続部分に対して、接続部分を引き剥がすように働く力が及びにくいインクジェットヘッドを提供することにある。

第１発明に係る配線基板は、絶縁フィルムと、該絶縁フィルムの一面に複数列をなして並設された複数の端子ランドと、前記絶縁フィルムの一面に設けられ、複数の前記端子ランドの間隙を通って対応する複数の前記端子ランドにそれぞれ接続された複数の配線とを備える配線基板において、前記複数の配線は、複数の前記端子ランドがなす端子ランド列の延在方向と交差する方向に、対応する前記端子ランドを基端として延設された複数の配線と、複数の前記端子ランド列の前記延在方向の外側を、前記延在方向と交差する方向に延設された複数の配線とを有することを特徴とする。

本発明においては、駆動用ＩＣからの配線のうち、端子ランド間を通すことができる配線以外の配線を、複数の端子ランドの列の外側を引き回して、それぞれ対応する端子ランドに接続する。これにより、配線総数に関わらず、端子ランド間を通す必要のある配線総数が、端子ランド間に通すことができる配線数以下に維持される。

第２発明に係る配線基板は、複数の端子ランド列の外側に延設された前記複数の配線が、前記複数の端子ランド列のうち、前記基端側の一端の一又は複数の端子ランド列に配された前記端子ランドに接続されていることを特徴とする。

本発明においては、端子ランドの数を増加させる場合には、駆動用ＩＣから遠い側に端子ランドを設け、駆動用ＩＣからの配線を端子ランドの列の端側を通して、駆動用ＩＣから遠い側の端子ランドに接続する。駆動用ＩＣから近い側の端子ランドへの配線は従来と同じである。これにより、各配線を引き回す場合に、互いに異なる引き回し方向を有する配線同士の干渉が回避される。

第３発明に係る配線基板は、前記複数の端子ランドが、千鳥状に配されていることを特徴とする。

本発明においては、複数の端子ランドを千鳥状に配設する。これにより、各端子ランドが占める面積の割に、隣接する端子ランド間の間隙が広くなる。

第４発明に係る配線基板は、前記配線が、対応する前記端子ランドからの距離が離れるに従って、線幅を細く形成してあることを特徴とする。

本発明においては、端子ランドに接続する配線の幅を、端子ランドの近くで太くし、端子ランドから遠い部分で細くする。これにより、端子ランドと駆動用ＩＣとの間を引き回される配線において、少なくとも端子ランド付近での機械的強度が高くなる。

第５発明に係る配線基板は、前記複数の配線が複数の前記端子ランド列の前記延在方向の両外側に延設され、一方の側に設けられた配線の数と他方の側に設けられた配線の数との差が１以下であることを特徴とする。

本発明においては、端子ランドの列の外側からの配線は、端子ランドの列の列間を通して各端子ランドへ接続するが、両外側の配線の総数が偶数である場合には、両外側にそれぞれ同数の配線を設け、配線の総数が奇数である場合には、両外側に設けられる配線の数を一本差とする。これにより、共通の列間を引き回すことができる配線の数が、ほぼ倍増する。

第６発明に係る配線基板は、前記絶縁フィルムの前記端子ランドの配置位置にそれぞれ穿設され、前記絶縁フィルムの他面に前記端子ランドの一部を露出させる複数の貫通孔と、該貫通孔を介して前記端子ランドに着設された導電性ろう材とを備えることを特徴とする。

本発明においては、端子ランドの配設位置に対応して絶縁体に貫通孔を形成し、貫通孔により絶縁体の反対面に露出した端子ランドに導電性ろう材を設け、導電性ろう材により圧電素子の端子及び配線基板の端子ランドとの接続を行う。これにより、絶縁体の反対面において、互いに短絡してしまう可能性のある導電性ろう材同士を絶縁体が離隔し、他面に設けられている配線及び端子ランドと導電性ろう材とを絶縁体が隔絶する。

第７発明に係るインクジェットヘッドは、インクが吐出される複数の吐出口及び該複数の吐出口にそれぞれ連通した複数の圧力室を有し、該複数の圧力室が一面に複数列をなして配された流路ユニットと、前記圧力室に対応する位置に配設された複数の接続端子を有し、前記流路ユニットの一面に固定され、前記圧力室内の容積を変化するアクチュエータユニットと、該アクチュエータユニットの接続端子に供給する駆動電圧を出力する駆動素子と、前記アクチュエータユニット及び前記駆動素子の間に介在し、前記駆動電圧を前記接続端子へ供給する複数の配線を有する配線基板とを備えるインクジェットヘッドにおいて、前記配線基板は、上述の発明に係る配線基板であり、前記端子ランドに対応する前記接続端子が、前記端子ランドにそれぞれ接続され、前記端子ランド列の延在方向と交差する方向に関し、前記アクチュエータユニットが接続されている側の反対側に、前記駆動素子が前記複数の配線に接続されており、前記端子ランド列の延在方向の前記配線基板の寸法が、前記配線基板に接続された前記アクチュエータの寸法より小さいことを特徴とする。

本発明においては、アクチュエータユニットと駆動用ＩＣとを、アクチュエータユニットより小さな寸法の配線基板で接続する。これにより、高密度に端子ランド及び配線を配した配線基板を、アクチュエータユニットに積層して接続した場合に、配線基板の引き出し側以外の三方の端部で囲まれた領域が、アクチュエータ上に位置する。

第１発明による場合は、複数の列をなして並設された端子ランドの間を通して、駆動用ＩＣからの配線を各端子ランドへ接続すると共に、複数の端子ランドの列の外側を迂回して、駆動用ＩＣからの配線を各端子ランドへ接続することにより、端子ランド間を通すことができる配線の数に制限されることなく、端子ランドの数を増加させることができる。また、高密度に端子ランドを配設することができるため、多くのインクの吐出口を高密度に設けることができ、高品質な印刷を行うことができる。

第２発明による場合は、駆動用ＩＣから端子ランドへの配線が、端子ランドの列の列方向と交差するように配されている場合に、端子ランド間に配線を通す構成に加え、複数の端子ランドの列の外側を通す配線を、駆動用ＩＣから遠い側に配された端子ランドに接続する構成とすることにより、異なる配線形態を有する配線同士を、互いに干渉することなく引き回すことができ、配線基板の限られた領域内で無理なくコンパクトに配設できる。

第３発明による場合は、複数の端子ランドを千鳥状に配設することにより、端子ランドを高密度に配設することが可能であるため、高品質な印刷を行うことができる。

第４発明による場合は、端子ランドに接続する配線の幅を、端子ランドの近くで太くし、端子ランドから遠い部分で細くすることにより、端子ランド近傍の空きスペースを有効に活用でき、配線の強度が高くなる。このため、断線による不良の発生率を低減することができ、歩留まりを向上することができる。

第５発明による場合は、複数の端子ランド列の両外側に複数の配線をそれぞれ設けることにより、より多くの配線を設けることができる。そのため、より多くの端子ランド、即ちより多くのインク吐出口を設けることができ、より高品質な印刷を行うことができる。また、両外側の配線の総数が偶数である場合には、両外側にそれぞれ同数の配線を設け、配線の総数が奇数である場合には、両外側に設けられる配線の数を一本差とすることにより、端子ランドの列の列間に最も多くの配線を引き回すことができる。つまり、両外側からの配線を駆動用ＩＣから遠い列の端子ランドに接続する場合に、両外側から各端子ランドへ配線を効率よく引き回すことができるため、配線基板の大型化を抑制することができ、配線基板のコスト増加を抑えることができる。

第６発明による場合は、端子ランドの配設位置に対応して絶縁体に貫通孔を形成して、端子ランドを絶縁体の反対面に露出させ、露出した端子ランドに導電性ろう材を設けて圧電素子の端子と接続する構成とすることにより、端子ランドの配置を高密度化した場合であっても、隣り合う端子ランドに設けられた導電性ろう材同士が接触して短絡を起こす虞がない。更に、隣接する配線と短絡することもない。このため、配線基板と圧電素子との接続工程において不良が発生しにくく、歩留まりを向上することができる。

第７発明による場合は、インクを吐出する圧力を発生させる圧電素子及び圧電素子を駆動する駆動素子を、端子ランドが高密度に配された配線基板によって接続することにより、インクジェットヘッドのインクの吐出口をより多く設けることができるため、インクジェットプリンタの印字を高品質に行うことができる。また、アクチュエータユニットの寸法より配線基板の寸法を小さくすることにより、アクチュエータユニット及び配線基板を半田によって接続した場合に、接続を引き剥がすように働く外力を直接的に受けにくくすることができる。このため、アクチュエータユニット及び配線基板の接続不良の発生率を低減することができ、歩留まりを向上することができる。更には、インクジェットヘッド自体のコスト低減に寄与する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す分解斜視図であり、図２は、本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す側断面図である。

図に示すように、インクジェットヘッドは、被記録媒体に対向配置されてインクを吐出する流路ユニット３を有している。流路ユニット３は、略長方形の外形形状を有し、複数のインクの吐出口が形成された樹脂製のノズルプレートの上に、それぞれに異なる形状の貫通孔が形成された複数の金属プレートを積層したものである。複数の金属プレートの貫通孔が上下に連なることにより、流路ユニット３内にインク流路及びインク圧力室等をなす空間が形成してある。インク流路をシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のインク毎に設け、また、インク圧力室を流路ユニット３の上側に各吐出口毎に設けてある。流路ユニット３の上面には、長手方向の一端側に、各インク流路へインクを供給するための４つのインク供給口３ａ、３ａ…が、流路ユニット３の短辺に沿って並設してある。インク供給口３ａ、３ａ…からインクが供給されると、インク流路を通ってインク圧力室にインクが分配され、流路ユニット３の下面のインク吐出口からインクが吐出されるようにしてある。

流路ユニット３の上面には、各インク圧力室内のインクに吐出の圧力を与える圧電素子２が接着剤により接着してある。圧電素子２は、流路ユニット３より小さい略長方形の板状をなしており、インク供給口３ａ、３ａ…を設けていない側の短辺寄りに、流路ユニット３の長手方向に沿って接着してある。圧電素子２は、例えばＰｂＴｉＯ₃ −ＰｂＺｒＯ₃ 系のセラミック板を複数枚積層したものである。圧電素子２の上面には、インク圧力室にそれぞれ対応して、複数の個別端子が複数の列をなして並設してあり、複数の個別端子の周囲を囲んで、接地電位と接続される複数の共通端子が設けてある。個別端子を介して、圧電素子２を変形させてインクに吐出の圧力を与える駆動電圧が印加される。

圧電素子２の上面には、複数の配線を備えたフィルム状のフレキシブル配線基板１が半田を介して接続してある。半田は、圧電素子２の個別端子及び共通端子と、フレキシブル配線基板１に設けられた複数の端子ランドとを接続している。フレキシブル配線基板１は外形が略長方形であり、短辺の長さは圧電素子２の長辺の長さより若干短い。図１に示すように、圧電素子２はフレキシブル配線基板１の一の短辺側に接続してある。フレキシブル配線基板１の他の短辺側の縁部分には、配線を中継するためのフラットケーブル５を接続する複数の接続端子１ａ、１ａ…が、短辺に沿って設けてある。また、フレキシブル配線基板１の圧電素子２が接続される面と反対側の面には、圧電素子２と接続端子１ａ、１ａ…との中間位置に、圧電素子２を駆動する駆動電圧を発生する駆動ＩＣ４が半田付けしてある。

駆動ＩＣ４は、流路ユニット３に設けられたインク吐出口の数に対応して、複数の駆動回路を内部に備えている。各駆動回路は、１５Ｖ〜３０Ｖ程度の駆動電圧をフレキシブル配線基板１に形成した配線を介して圧電素子２の各個別端子に与える。駆動電圧を与えられた圧電素子２は、変位して、対応するインク圧力室内のインクを吐出するための圧力を発生する。

フラットケーブル５は、略長方形のフィルム状をなし、一端側がフレキシブル配線基板１の接続端子１ａ、１ａ…に接続してあり、他端側がインクジェットプリンタの制御回路を搭載した回路基板１０のコネクタ１０ａに接続してある。フラットケーブル５は、内部に複数の配線が両端を結んで設けてあり、回路基板１０から、駆動ＩＣ４を動作させるための複数の制御信号、並びにロジック回路動作用及び駆動電圧用の電力等を中継する。つまり、これらの信号及び電力は、フラットケーブル５を介してフレキシブル配線基板１に実装してある駆動ＩＣ４に伝わる。

更に、流路ユニット３の上面には、圧電素子２の他に、流路ユニット３より大きい略長方形の板状をなし、圧電素子２より大きい略長方形の開口６ａが形成された補強フレーム６が接着剤により接着してある。補強フレーム６は、圧電素子２の周囲を囲んで流路ユニット３を補強する部材である。また、補強フレーム６には、流路ユニット３のインク供給口３ａ、３ａ…に対応する位置に、４つの貫通孔６ｂ、６ｂ…が形成してある。更に、補強フレーム６は、両長辺に沿って複数のネジ穴６ｃ、６ｃ…が並設してある。なお、圧電素子２及びフレキシブル配線基板１は、補強フレーム６の開口６ａを通して、補強フレーム６の上側に露出している。

以上で説明した流路ユニット３、圧電素子２、フレキシブル配線基板１及び補強フレーム６は、それぞれ接着剤又は半田等により接続して一体の積層体を構成している。この積層体は、樹脂製のホルダ７の下面に、補強フレーム６のネジ穴６ｃ、６ｃ…を使ってネジ止めしてある。更に、ホルダ７は、上面が開放された略直方体で、内部にインクバッファタンク９を収納している。ホルダ７の下面にはスリット７ａが形成してある。図２に示すように、スリット７ａを通してフレキシブル配線基板１及びフラットケーブル５をホルダ７の底部（下面側）から引き出してある。つまり、フレキシブル配線基板１及びフラットケーブル５は、圧電素子２及び駆動ＩＣ４の間で一旦略垂直に上方に折り曲げるようにしてスリット７ａから引き出し、更に駆動ＩＣ４の設置位置以降の部分で再び垂直に折り曲げて上方に引き出してある。

また、駆動ＩＣ４からの熱を放熱するヒートシンク８が、ホルダ７の一側壁を跨いで設けてある。ヒートシンク８は、略逆Ｕ字型に湾曲させた矩形の金属板で、その一端を外側に略垂直に屈曲させてある。ヒートシンク８の屈曲部分は、ホルダ７の内側に位置し、駆動ＩＣ４に当接している。ホルダ７の側壁に沿う方向のヒートシンク８の幅は、フレキシブル配線基板１及びフラットケーブル５の短辺の長さより大きくしてあり、ヒートシンク８の上部（湾曲部分）にはフレキシブル配線基板１及びフラットケーブル５の短辺の長さと同程度の幅の切り欠き８ａが形成してある。

ホルダ７の底面には、長さがフレキシブル配線基板１の短辺の長さと同程度の略直方体をなすゴム製のクッション材１１（図３にのみ図示してある）が、ヒートシンク８の屈曲部分の下面と対向して設けてある。フレキシブル配線基板１及び駆動ＩＣ４をヒートシンク８の屈曲部分及びクッション材１１が挟んでいる。これにより、駆動ＩＣ４の動作に伴って発する熱がヒートシンク８を介してホルダ７の外部へ放散する。

更に、フレキシブル配線基板１は、駆動ＩＣ４と接続端子１ａ、１ａ…との間で、略垂直に上向きに折り曲がり、接続端子１ａ、１ａ…に接続したフラットケーブル５が、ホルダ７の側壁とヒートシンク８とが作る間隙を縫うように駆け上がり、ヒートシンク８の切り欠き８ａを通して、ホルダ７の上側に達している。

ホルダ７内に収容されるインクバッファタンク９には、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのインクをそれぞれ収容した４つのインクカートリッジから、図示しないインク供給チューブを介して各色のインクが供給されており、供給されたインクを一時的に蓄え、流路ユニット３へ蓄えたインクを供給する。ホルダ７の底面には、流路ユニット３のインク供給口３ａ、３ａ…及び補強フレーム６の貫通孔６ｂ、６ｂ…の位置に対応して、４つの貫通孔６ｂ、６ｂ…を囲む大きさの、略矩形の貫通孔７ｂが１つ形成してある。貫通孔７ｂを介して、底面の上側空間にあるインクバッファタンク９と底面の下側空間にある補強フレーム６とが接合している。これにより、インクバッファタンク９内のインクを、補強フレーム６の貫通孔６ｂ、６ｂ…及び流路ユニット３のインク供給口３ａ、３ａ…を介して流路ユニット３内に供給できる。

インクバッファタンク９を収容したホルダ７の上部には、回路基板１０がインクバッファタンク９の上面を覆っている。本実施の形態では、回路基板１０がホルダ７の蓋をなすようにしてある。回路基板１０の上面に設けたコネクタ１０ａには、ヒートシンク８の切り欠き８ａを通してホルダ７の上部へ引き出したフラットケーブル５が接続してある。これにより、回路基板１０とフレキシブル配線基板１とを電気的に接続している。

図３は、本発明に係るフレキシブル配線基板１の構成を示す平面図であり、駆動ＩＣ４が接続されている面を図示している。図４は、本発明に係るフレキシブル配線基板１の構成を示す模式的断面図であり、フレキシブル配線基板１の長手方向の断面を示している。

フレキシブル配線基板１は、ポリイミド樹脂又はポリエステル樹脂等の合成樹脂よりなる可撓性の基板で、主に略長方形の絶縁フィルム２０と、絶縁フィルム２０の一面に設けた複数の配線２１とからなる。配線２１は、駆動ＩＣ４からの駆動電圧を伝達する駆動電圧用の配線（以下、駆動用配線という）２１ａ、２１ａ…、フラットケーブル５と接続する接続端子１ａ、１ａ…のいずれかを介して接地電位を供給する接地電位用の配線（以下、接地用配線という）２１ｂ及び接続端子１ａ、１ａ…から駆動ＩＣ４へ信号を伝達するための信号配線２１ｃ、２１ｃ…等であり、銅又はアルミ等の金属により形成したものである。更に、複数の配線２１を覆うようにして合成樹脂による絶縁膜２２が形成してある。また、駆動ＩＣ４は、絶縁フィルム２０の一面の絶縁膜２２で覆われていない部分であるＩＣ接続部２３において露出した駆動用配線２１ａ、２１ａ…及び信号配線２１ｃ、２１ｃ…に半田付けしてある。

接地用配線２１ｂは、線幅が約数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の幅広の配線であり、複数の個別端子に対して同時的に駆動電圧を印加しても、電力の供給不足が生じない程度の幅を有している。また、接地用配線２１ｂは、接続端子１ａ、１ａ…が並設してある短辺部分を除いて、絶縁フィルム２０の周囲を囲んでいる。つまり、接地用配線２１ｂの両端は、複数の接続端子１ａ、１ａ…のうちの両端の接続端子１ａ、１ａ…に接続している。複数の信号配線２１ｃ、２１ｃ…は、各接続端子１ａ、１ａ…からＩＣ接続部２３へ絶縁フィルム２０の長手方向に延設してあり、駆動ＩＣ４の対応する接続端子（図示せず）と半田で接続している。

駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、線幅が約２０μｍ程度の微細な配線であり、ＩＣ接続部２３から接続端子１ａ、１ａ…と反対側へ、絶縁フィルム２０の長手方向に延設してある。また、駆動用配線２１ａ、２１ａ…が配される領域には、図３に示すように、数百本の駆動用配線２１ａ、２１ａ…が約２０μｍ程度の間隔で並設してある。各駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、一端が駆動ＩＣ４の対応する接続端子に接続し、他端は半田を着設するための複数の端子ランド２４、２４…にそれぞれ接続している。

各端子ランド２４、２４…は、直径が約１５０μｍの略円形をなしている。図３に示すように、２８個の端子ランド２４、２４…が絶縁フィルム２０の短辺方向に列をなして並んでいる。更に、１０列の端子ランド２４、２４…の列が絶縁フィルム２０の長辺方向に、各端子ランド２４、２４…が千鳥配置となるように、互いに平行に並んでいる。また、本実施の形態では、端子ランド２４、２４…の列の列間は、略１４本の駆動用配線２１ａ、２１ａ…を通すことが可能な距離にしてあり、列中の端子ランド２４、２４…の間は、略７本の駆動用配線２１ａ、２１ａ…を通すことが可能な距離にしてある。

各端子ランド２４、２４…の配置位置に対応して、絶縁フィルム２０には貫通孔２０ａ、２０ａ…（図５、図６及び図７参照）が同軸状に穿設してある。貫通孔２０ａ、２０ａ…は、端子ランド２４、２４…より小さい略円形の形状を有している。貫通孔２０ａ、２０ａ…からは、絶縁フィルム２０の反対面に端子ランド２４、２４…の一部分が露出している。この端子ランド２４、２４…の露出部分に半田を着設して、半田バンプ２５、２５…が形成してある。また、接地用配線２１ｂの配されている部分にも同様に、同じ大きさの貫通孔２０ａ、２０ａ…が穿設してあり（図５参照）、接地電位用の半田バンプ２５、２５…が形成してある。

以上で説明したように、フレキシブル配線基板１の上面には、図３に示すように、フラットケーブル５が接続する接続端子１ａ、１ａ…と、接続端子１ａ、１ａ…から延びてＩＣ接続部２３で終端する信号配線２１ｃ、２１ｃ…と、ＩＣ接続部２３から延びて端子ランド２４、２４…で終端する駆動用配線２１ａ、２１ａ…と、接続端子１ａ、１ａ…に両端が接続し、これらの各配線を包囲する接地用配線２１ｂと、複数の端子ランド２４、２４…とが形成してある。接地用配線２１ｂは、ちょうど絶縁フィルム２０の周縁部分に沿って配してある。また、接続端子１ａ、１ａ…及びＩＣ接続部２３を残して、フレキシブル配線基板１の上面を絶縁膜２２が覆っている。絶縁膜２２から露出したＩＣ接続部２３には、信号配線２１ｃ、２１ｃ…と駆動用配線２１ａ、２１ａ…とを結ぶようにして、半田で駆動ＩＣ４が実装してある。

更に、端子ランド２４、２４…及び接地用配線２１ｂに着設した半田バンプ２５、２５…は、図４に示すように、絶縁フィルム２０を貫通するようにして、ほぼ同じ高さで突出して形成してある。そのため、フレキシブル配線基板１の下面には、端子ランド２４、２４…に対応した位置にある半田バンプ２５、２５…と、これらを三方から包囲するように接地用配線２１ｂに着設してある半田バンプ２５、２５…とが多数並んでいる。

半田バンプ２５、２５…の配設領域は、図３に示すように、積層する圧電素子２と対向している。更に、この配設領域を含むフレキシブル配線基板１の端部領域も、フレキシブル配線基板１の引き出し側を除いて、圧電素子２と対向している。つまり、平面視において、フレキシブル配線基板１の引き出し側以外の三方で、下層に位置する圧電素子２がフレキシブル配線基板１から露出している。このため、フレキシブル配線基板１と圧電素子２とを接合した後、半田バンプ２５、２５…による各接続部分に対して、引き剥がすように働く力が直接的に及び難くなっている。

図５は、本発明に係るフレキシブル配線基板１の構成を示す拡大平面図であり、図３に図示したフレキシブル配線基板１の右下部分を拡大したものである。この図５には、絶縁フィルム２０の周縁部分に配した接地用配線２１ｂの外に、接地用配線２１ｂの内側にあって、引き回し方が異なる２種類の駆動用配線２１ａ、２１ａ…が示してある。

各端子ランド２４、２４…は、上述したように、圧電素子２上の個別端子の配設状態に合わせて、互いに平行な１０列の端子ランド列を作っている。各列は、略長方形状の駆動ＩＣ４の長手方向（絶縁フィルム２０の短辺方向）と平行に配してある。まず、複数の駆動用配線２１ａ、２１ａ…のうち、駆動ＩＣ４の側から１〜８列目の端子ランド２４、２４…に接続する駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、隣り合う端子ランド２４、２４…の間を通して、駆動ＩＣ４からそれぞれの対応する端子ランド２４、２４…へ接続してある。これらの駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、図５において、下から３列目以上の端子ランド２４、２４…に接続する配線に相当する。図から分かるように、いずれの駆動用配線２１ａ、２１ａ…も、細かく蛇行はしているが、より上位の端子ランド列をほぼ垂直に横切っている。本実施の形態では、図５において、これらの駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、下から３列目以上にある端子ランド２４、２４…の配設領域を横断するようにして、駆動ＩＣ４を配した側に引き出してある。

また、駆動ＩＣ４の側から９、１０列目（図５において、下から１列目及び２列目）の端子ランド２４、２４…に接続する駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、端子ランド２４、２４…の列の外側と接地用配線２１ｂとの間のスペースを通り、フレキシブル配線基板１の長手方向に９、１０列目の端子ランド２４、２４…の列の端まで延びている。更に、８、９列目の間及び９、１０列目の間を通って、９、１０列目のそれぞれ対応する端子ランド２４、２４…と接続している。つまり、これらの駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、図５において、下から３列目以上にある端子ランド２４、２４…の配設領域の外側に沿って、ＩＣ接続部２３からほぼ直線的に延びている。更に、駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、対応する端子ランドの列と列との間口付近に至ったところで折れ曲がり、列と列との間隙に絶縁フィルム２０の短辺方向に延在している。

なお、図３に示すように、フレキシブル配線基板１は、絶縁フィルム２０の長手方向の中心を境にして、ほぼ左右対称の形態を有しており、端子ランド２４、２４…の列の列方向の反対側も同様の配線構造にしてある。本実施の形態では、端子ランド２４、２４…の列の列間には略１４本の配線を通すことができる。１つの列間においては、列の両側から駆動用配線２１ａ、２１ａ…を配設することで、この列間を通る配線の総数が倍増する。ここでは、２８（＝１４＊２）個の端子ランド２４、２４…で一本の端子ランド列を構成してある。つまり、端子ランド２４、２４…の列の両外側に２８本ずつ駆動用配線２１ａ、２１ａ…を通すことにより、それぞれ２８個の端子ランド２４、２４…が並設された９、１０列目の各端子ランド２４、２４…へ、駆動ＩＣ４からの駆動用配線２１ａ、２１ａ…を接続することができる。

以上のようにして、端子ランド２４、２４…間を通る駆動用配線２１ａ、２１ａ…と、端子ランド列の外側を通る駆動用配線２１ａ、２１ａ…とを組み合わせることにより、複数の駆動用配線２１ａ、２１ａ…を互いに干渉することなく高い自由度で配設することができる。このため、インクジェットヘッドの高解像度化及び高密度化に対して、無理なくコンパクトな形態で対応することができるようになっている。

図６は、図５を更に拡大した拡大平面図であり、一例として駆動ＩＣ４が配されている側から６列目の端子ランド２４、２４…の列における１つの端子ランド２４の近傍を拡大したものである。端子ランド２４、２４…に接続される駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、端子ランド２４、２４…との接続部分から、複数の駆動用配線２１ａ、２１ａ…が並べて設けてある部分までを、他の部分より幅広にしてある。駆動ＩＣ４から数えて１〜８列目の端子ランド２４、２４…には、いくつかの列を交差するように引き回した駆動用配線２１ａ、２１ａ…がそれぞれ接続している。この駆動用配線２１ａ、２１ａ…は、対応する端子ランド２４以外は、これを全て避けるようにして迂回している。このため、いずれの端子ランド２４、２４…においても、駆動ＩＣ４側のスペースには、他のスペースに比べて広い空きが存在する。そこで、この空きスペース内で、駆動用配線２１ａ、２１ａ…の幅を他の部分より広くしてある。更に、１〜８列目の端子ランド２４、２４…は、駆動ＩＣ４から離れるに従い端子ランド２４、２４…の間を通る駆動用配線２１ａ、２１ａ…の数が少なくなる。その分、端子ランド２４、２４…の周囲の空きスペースが広くなり、駆動ＩＣ４から遠い端子ランド２４、２４…に接続される駆動用配線２１ａ、２１ａ…程、その幅を広いまま、長くもしてある。

駆動用配線２１ａ、２１ａ…は微細な配線であり、断線が発生する虞があるため、端子ランド２４、２４…の近傍で空きスペースが広いところでは、配線幅を広くして、断線が起こりにくくしてある。

図７は、本発明に係るフレキシブル配線基板１と圧電素子２との接続部分の構成を示す拡大断面図であり、フレキシブル配線基板１の複数の端子ランド２４、２４…のうちの１つを拡大したものである。

フレキシブル配線基板１の端子ランド２４の配設位置に対応して、絶縁フィルム２０には貫通孔２０ａが穿設してある。貫通孔２０ａから露出する端子ランド２４の一部分に半田２５ａを着設して半田バンプ２５（図４参照）が形成してある。フレキシブル配線基板１の半田バンプ２５と、圧電素子２の個別端子２ａとを対向させ、フレキシブル配線基板１を加熱して半田バンプ２５を溶解し、端子ランド２４と個別端子２ａとを半田２５ａを介して接続してある。このとき、隣接する半田バンプ２５間には、溶融した半田をはじく絶縁フィルム２０が介在しているため、溶融して流動性が高くなった半田２５ａ同士が繋がることはない。

以上の構成のインクジェットヘッドにおいては、駆動用配線２１ａ、２１ａ…を端子ランド２４、２４…の間を通すのみの場合には、端子ランド２４、２４…の間に７本の配線しか通すことができないため、８列目の端子ランド２４、２４…までが駆動ＩＣ４と接続できる限界であるが、端子ランド２４、２４…の列の外側に駆動用配線２１ａ、２１ａを通すことによって、９、１０列目の端子ランド２４、２４…に駆動ＩＣ４からの駆動用配線２１ａ、２１ａ…を接続することができる。同様の構成で、更に１１列目、１２列目…と端子ランド２４、２４…の数を増やすことが可能である。更に、端子ランド２４、２４…に対応して、インクジェットヘッドのインク吐出口の数を増やし、より高品質な印刷を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、フレキシブル配線基板１が端子ランド２４、２４…を２８個並設した列を１０列備える構成を示したが、これに限るものではなく、これ以上又は以下の数の端子ランド２４、２４…を備える構成であってもよい。また、端子ランド２４、２４…を千鳥状に配設する構成を示したが、これに限るものではなく、例えば格子状に配設してもよい。また、端子ランド２４、２４…の列間の間隔が全て等距離の構成を示したが、これに限るものではない。

また、端子ランド２４、２４…の列の両外側に駆動用配線２１ａ、２１ａ…を通す構成を示したが、これに限るものではなく、片側のみに通す構成であってもよい。また、端子ランド２４、２４…の列の外側を通した駆動用配線２１ａ、２１ａ…を、１０列目の端子ランド２４、２４…の列と接地用配線２１ｂとの間を通して、１０列目の各端子ランド２４、２４…へ接続する構成としてもよい。

以上に説明した実施の形態では、各配線の基材としての絶縁フィルム２０に対し、端子ランド２４に対向する部分に貫通孔２０ａを形成して、配線の配設面と反対側の面に端子ランド２４の一部を露出する構成としていた。しかし、端子ランド２４（半田バンプ２５）間の短絡を防ぐという観点から、これに限るものではなく、先に説明した絶縁膜２２が、絶縁フィルム２０の貫通孔２０ａに相当する貫通孔を有していてもよい。つまり、絶縁フィルム２０の一面（配線の配設面）を絶縁膜２２で覆うときに、ＩＣ接続部２３に加えて、各端子ランド２４に対向する位置に貫通孔を形成してもよい。これにより、別の工程として貫通孔２０ａを絶縁フィルム２０に形成する必要がなくなるので、フレキシブル配線基板１の低コストかに寄与する。なお、絶縁膜２２としては、ウレタン系、エポキシ系及びポリイミド系等の熱硬化性の樹脂又は光硬化性の樹脂を用いることができる。このうち、形状の精度の点で光硬化性樹脂を好適に用いることができる。なお、このとき、駆動ＩＣ４に対して、ヒートシンク８がフレキシブル配線基板１を介して当接するように配置すればよい。

本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す分解斜視図である。 本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す側断面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の構成を示す平面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の構成を示す模式的断面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の構成を示す拡大平面図である。 図５を更に拡大した拡大平面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板と圧電素子との接続部分の構成を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ フレキシブル配線基板
２ 圧電素子（アクチュエータユニット）
３ 流路ユニット
４ 駆動ＩＣ
５ フラットケーブル
６ 補強フレーム
７ ホルダ
８ ヒートシンク
９ インクバッファタンク
１０ 回路基板
１１ クッション材
２０ 絶縁フィルム
２０ａ 貫通孔
２１ 配線
２４ 端子ランド
２５ 半田バンプ

Claims (7)

1. 絶縁フィルムと、該絶縁フィルムの一面に複数列をなして並設された複数の端子ランドと、前記絶縁フィルムの一面に設けられ、複数の前記端子ランドの間隙を通って対応する複数の前記端子ランドにそれぞれ接続された複数の配線とを備える配線基板において、
   前記複数の配線は、
   複数の前記端子ランドがなす端子ランド列の延在方向と交差する方向に、対応する前記端子ランドを基端として延設された複数の配線と、
   複数の前記端子ランド列の前記延在方向の外側を、前記延在方向と交差する方向に延設された複数の配線と
   を有することを特徴とする配線基板。
2. 複数の端子ランド列の外側に延設された前記複数の配線は、前記複数の端子ランド列のうち、前記基端側の一端の一又は複数の端子ランド列に配された前記端子ランドに接続されている請求項１に記載の配線基板。
3. 前記複数の端子ランドは、千鳥状に配されている請求項１又は請求項２に記載の配線基板。
4. 前記配線は、対応する前記端子ランドからの距離が離れるに従って、線幅を細く形成してある請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の配線基板。
5. 前記複数の配線は複数の前記端子ランド列の前記延在方向の両外側に延設され、
   一方の側に設けられた配線の数と他方の側に設けられた配線の数との差が１以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の配線基板。
6. 前記絶縁フィルムの前記端子ランドの配置位置にそれぞれ穿設され、前記絶縁フィルムの他面に前記端子ランドの一部を露出させる複数の貫通孔と、
   該貫通孔を介して前記端子ランドに着設された導電性ろう材と
   を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の配線基板。
7. インクが吐出される複数の吐出口及び該複数の吐出口にそれぞれ連通した複数の圧力室を有し、該複数の圧力室が一面に複数列をなして配された流路ユニットと、
   前記圧力室に対応する位置に配設された複数の接続端子を有し、前記流路ユニットの一面に固定され、前記圧力室内の容積を変化するアクチュエータユニットと、
   該アクチュエータユニットの接続端子に供給する駆動電圧を出力する駆動素子と、
   前記アクチュエータユニット及び前記駆動素子の間に介在し、前記駆動電圧を前記接続端子へ供給する複数の配線を有する配線基板と
   を備えるインクジェットヘッドにおいて、
   前記配線基板は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の配線基板であり、
   前記端子ランドに対応する前記接続端子が、前記端子ランドにそれぞれ接続され、
   前記端子ランド列の延在方向と交差する方向に関し、前記アクチュエータユニットが接続されている側の反対側に、前記駆動素子が前記複数の配線に接続されており、
   前記端子ランド列の延在方向の前記配線基板の寸法が、前記配線基板に接続された前記アクチュエータの寸法より小さいこと
   を特徴とするインクジェットヘッド。

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