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JP2024068315A - ヘッドユニットおよび液体吐出装置 - Google Patents

ヘッドユニットおよび液体吐出装置 Download PDF

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JP2024068315A JP2022178664A JP2022178664A JP2024068315A JP 2024068315 A JP2024068315 A JP 2024068315A JP 2022178664 A JP2022178664 A JP 2022178664A JP 2022178664 A JP2022178664 A JP 2022178664A JP 2024068315 A JP2024068315 A JP 2024068315A
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cof
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Kenichi Oe
和也 田島
Kazuya Tajima
淳志 相馬
Atsushi Soma
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Abstract

【課題】半田による端子間の接続状態を目視確認することが容易にできる。【解決手段】インクが充填される圧力室と、圧力室に連通するノズルと、圧力室にインクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、電気信号が供給されることで圧力室の容積を変化させる圧電素子と、電気信号を圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、電気信号を圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、電気信号を第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、を具備する液体吐出装置に用いられるヘッドユニットであって、第2フレキ基板は、カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、カバー部材と導電部材とベース部材とが積層して形成される第1領域と、導電部材とベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、第2フレキ基板は、第2領域の面に配される端子で第1フレキ基板と半田により接続される、ヘッドユニット。【選択図】図5

Description

本開示は、ヘッドユニットおよび液体吐出装置に関する。
インクジェット方式などのヘッドユニットを備えるプリンターが知られている。
このようなヘッドユニットでは、2個の基板の端子同士を半田によって接続した構造が用いられる場合がある。
特許文献1に記載された電子部品の実装基板では、2個の基板の端子間の電気的導通を検出することで接続状態を検査することが記載されている(特許文献1参照。)。
特開2004-95872号公報
しかしながら、従来の技術では、2個の基板の端子同士の半田による接続が正常に行われているか否かを目視により判定することが難しい場合があった。
上記課題を解決するために一態様は、インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、を具備する液体吐出装置に用いられるヘッドユニットであって、前記第2フレキ基板は、カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、ヘッドユニットである。
上記課題を解決するために一態様は、搬送機構と、ヘッドユニットと、を有する液体吐出装置であって、前記ヘッドユニットは、インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、を具備し、前記第2フレキ基板は、カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、液体吐出装置である。
実施形態に係るプリンターの概略的な構成例を示す図である。 実施形態に係るヘッドユニットの概略的な構成例を示す外観図である。 実施形態に係るヘッドユニットの概略的な構成例を示す断面図である。 実施形態に係るヘッドユニットの台部のより詳細な構成例を示す断面図である。 実施形態に係る第1FPC基板の端子と第1CoF基板の端子との半田接続の一例を示す断面図である。 実施形態に係る第1FPC基板の第1ベタGNDの一例を示す図である。 (A)は実施形態に係る第1FPC基板の裏側の面の様子の一例を示す図であり、(B)は比較例に係る第1FPC基板の裏側の面の様子の一例を示す図である。 (A)は第1FPC端子と第1CoF端子との半田接続が十分である状態の一例を示してあり、(B)は第1aFPC端子と第1aCoF端子との半田接続が不十分である状態の一例を示してある。 実施形態に係るFPC基板とCoF基板との接合時の状態の一例を示す図である。 実施形態に係るFPC基板とCoF基板との接合部の一例を示す図である。
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態に係るプリンター1の概略的な構成例を示す図である。
プリンター1は、液体吐出装置の一例である。
プリンター1は、筐体11を備え、筐体11の内部に搬送機構21およびヘッドユニット101を備える。
図1の例では、搬送機構21およびヘッドユニット101の詳細については図示を省略してある。
搬送機構21は、搬送ローラーおよびその駆動部などを有しており、印刷対象となる用紙などの媒体を搬送する機構である。
ヘッドユニット101は、搬送機構21によって搬送される媒体に対して、インクなどを用いて印刷を行う機能を有している。
図2は、実施形態に係るヘッドユニット101の概略的な構成例を示す外観図である。
図2には、説明の便宜上、三次元直交座標系であるXYZ直交座標系を示してある。
図2には、ヘッドユニット101の外観の例を示してあるが、詳細な説明については、図3以降を参照して行う。
図3は、実施形態に係るヘッドユニット101の概略的な構成例を示す断面図である。
図3には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
本実施形態では、Z軸の正の向きを上向きとし、Z軸の負の向きを下向きとして、説明する。
ヘッドユニット101は、台部111と、第1FPC(Flexible Printed Circuits)基板121と、第1FPC基板121と第1駆動回路とを接続する第1コネクター131と、第1CoF(Chip on Film)基板141と、第1部品151と、第1駆動信号制御回路161と、第2FPC基板122と、第1FPC基板121と第2駆動回路とを接続する第2コネクター132と、第2CoF基板142と、第2部品152と、第2駆動信号制御回路162と、を備える。
台部111は、ケースヘッド112と、液体吐出部113と、を有する。
なお、図3の例では、台部111の内部の構造については概略を示してあり、符号を省略してある。
ここで、第1FPC基板121は、可撓性の配線基板であり、フレキ基板と呼ばれてもよい。
また、第1CoF基板141は、可撓性の配線基板であり、フレキ基板と呼ばれてもよい。ここで、第1CoF基板141は、ポリイミドからなるフィルム状の配線回路基板の上に半導体チップを実装したものであり、ポリイミドからなるフィルム状の配線回路基板である第1FPC基板121とは異なる構成である。
第1駆動信号制御回路161および第2駆動信号制御回路162は、例えば、トランスファーゲートを用いて構成されていてもよい。
ここで、第1FPC基板121、第1コネクター131、第1CoF基板141、第1部品151、および、第1駆動信号制御回路161に関する構成と、第2FPC基板122、第2コネクター132、第2CoF基板142、第2部品152、および、第2駆動信号制御回路162に関する構成と、は、XZ平面に平行な所定面に対して対称である。
このため、本実施形態では、第1FPC基板121、第1コネクター131、第1CoF基板141、第1部品151、および、第1駆動信号制御回路161に関する構成について詳しく説明し、第2FPC基板122、第2コネクター132、第2CoF基板142、第2部品152、および、第2駆動信号制御回路162に関する構成については詳しい説明を省略する。
台部111の上面は、概略、XY平面に平行な面である。
第1FPC基板121は、第1FPC基板121の面が台部111の上面に対してほぼ垂直な方向に延びるように、配置されている。つまり、第1FPC基板121の面は、概略、XZ面と平行である。
第1FPC基板121は、第1実装面A1と、第1CoF接合面B1と、を備える。
第1実装面A1は、Y軸の正負のうちの負側に存在する面である。
第1CoF接合面B1は、Y軸の正負のうちの正側に存在する面である。
本実施形態では、説明の便宜上、第1FPC基板121の構成に関して、第1実装面A1の側を裏側とし、第1CoF接合面B1の側を表側とする。なお、表側と裏側とは逆に捉えられてもよい。
第1FPC基板121は、第1実装面A1の上方の位置に、第1コネクター131を備えている。
第1コネクター131は、第1実装面A1に実装されている。
第1FPC基板121は、第1実装面A1の第1コネクター131よりも下方の位置に、第1部品151を備えている。
なお、図3の例では、第1実装面A1に複数の部品が備えられているが、1個の部品である第1部品151のみに符号を付してある。
第1CoF基板141は、第1CoF基板141の面が台部111の上面に対してほぼ垂直な方向に延びるように、配置されている。つまり、第1CoF基板141の面は、概略、XZ面と平行である。また、第1CoF基板141の面と、第1FPC基板121の面と、は、概略、平行である。
第1CoF基板141は、第1CoF基板141の面に、第1駆動信号制御回路161を備えている。
第1駆動信号制御回路161は、当該面に実装されている。
当該面は、例えば、Y軸の正負のうちの負側に存在する面である。
第1FPC基板121の第1CoF接合面B1と、第1CoF基板141の所定面とが、第1半田471を用いて接続されている。
当該所定面は、Y軸の正負のうちの負側に存在する面であり、第1FPC基板121の第1CoF接合面B1と対向する面である。
図4は、実施形態に係るヘッドユニット101の台部111のより詳細な構成例を示す断面図である。
図4には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図4の例では、第1FPC基板121と第2FPC基板122とのうち、第1FPC基板121の側の構成例を示してある。
台部111は、下方から上方に向かって、ノズルプレート211と、シリコンキャビティ212と、シート状の振動板213と、ケースヘッド112と、を備える。
ノズルプレート211は、ノズル231を備える。
ノズルプレート211とシリコンキャビティ212とは、接着剤からなる第1接着部251によって、接続されている。
シリコンキャビティ212と振動板213とは、接着剤からなる第2接着部252によって、接続されている。
振動板213とケースヘッド112とは、接着剤からなる第3接着部253によって、接続されている。
振動板213は、弾性膜からなる弾性部材213aと、支持板からなる支持部材213bとで構成される。弾性部材213aは、流路基板の表面に接合され、支持部材213bは弾性部材213aに積層される。弾性部材213aは、例えばパラ系アラミド樹脂により形成され、支持部材213bは、例えばステンレスで形成される。支持部材213bが部分的に除去されることで、圧力室233に重なる島状部が形成される。振動板213のうち供給流路235に重なる領域は、支持部材213bの除去により弾性部材213aの単層で構成される。
シリコンキャビティ212は、ノズル231の上方に配置された連通口232と、連通口232に繋がる圧力室233と、連通口232および圧力室233とは離隔した位置に配置されたリザーバ234と、リザーバ234と圧力室233とを繋ぐ供給流路235と、を備える。
ケースヘッド112は、圧力室233の上方の位置に、空洞部を有している。
ケースヘッド112は、当該空洞部に、固定板271と、固定板271により固定された圧電素子281と、を備える。
圧電素子281は、ピエゾ素子を用いて構成されている。
圧電素子281の下方の面と、振動板213の上方の面と、は接着剤によって接続されている。当該接着剤は、第3接着部253の一部であるが、他の接着剤であってもよい。
圧電素子281の上方の部分に、第1CoF基板141の面の下方の部分が、半田291によって、接続されている。
第1CoF基板141の当該面は、Y軸の正負のうちの負側に存在する面である。
図5は、実施形態に係る第1FPC基板121の端子と第1CoF基板141の端子との半田接続の一例を示す断面図である。
なお、図5の例では、半田接続部分を見易くするために、半田部分の大きさ、および、第1FPC基板121と第1CoF基板141との間の間隔は実際とは異なり得る。
図5には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図5の例では、第1FPC基板121および第1CoF基板141について、Z軸方向に関して一部分の構成例を示してある。
第1CoF基板141は、第1CoF基板141の面に垂直な方向について、第1ベース部材411に導電部材およびカバー部材を積層させることで構成されている。
具体的には、第1ベース部材411の2つの面のうち第1FPC基板121の側の面には、第1FPC基板121の側に向かって、第1a導電部材431aと、第1aカバー部材421aと、が積層されている。
また、第1ベース部材411の2つの面のうち第1FPC基板121の側とは反対の面には、第1FPC基板121の側とは反対に向かって、第1b導電部材431bと、第1bカバー部材421bと、が積層されている。
第1FPC基板121は、第1FPC基板121の面に垂直な方向について、第2ベース部材412に導電部材およびカバー部材を積層させることで構成されている。
具体的には、第2ベース部材412の2つの面のうち第1CoF基板141の側とは反対の面には、第1CoF基板141の側とは反対に向かって、第2a導電部材432aと、第2aカバー部材422aと、が積層されている。
また、第2ベース部材412の2つの面のうち第1CoF基板141の側の面には、第1CoF基板141の側に向かって、第2b導電部材432bと、第2bカバー部材422bと、が積層されている。
第1CoF基板141の第1a導電部材431aおよび第1b導電部材431bは、例えば、銅箔を用いて構成されているが、他の導電体が用いられて構成されてもよい。
第1FPC基板121の第2a導電部材432aおよび第2b導電部材432bは、例えば、銅箔を用いて構成されているが、他の導電体が用いられて構成されてもよい。
なお、カバー部材は、カバーレイなどと呼ばれてもよい。
ここで、図5には、第1FPC基板121の面に平行であるZ軸に平行な方向について2個の領域に区別して、第1領域R1と、第2領域R2を示してある。
第2領域R2は、第1FPC基板121と第1CoF基板141とが第1半田471によって接続されている領域である。
第1領域R1は、第1FPC基板121と第1CoF基板141とが第1半田471によって接続されていない領域である。
第1FPC基板121は、第1領域R1において、第2aカバー部材422a、第2a導電部材432a、第2ベース部材412、第2b導電部材432b、第2bカバー部材422bが積層されて構成されている。
第1FPC基板121は、第2領域R2において、第2ベース部材412、第2b導電部材432bが積層されて構成されている。
また、図5には、第1CoF基板141の面に平行であるZ軸に平行な方向について2個の領域に区別して、第2領域R2と、第3領域R3を示してある。
Z軸に平行な方向において、第2領域R2で、第1FPC基板121と第1CoF基板141とが重なっている。
第3領域R3は、第1FPC基板121と第1CoF基板141とが第1半田471によって接続されていない領域である。
第1CoF基板141は、第3領域R3において、第1aカバー部材421a、第1a導電部材431a、第1ベース部材411、第1b導電部材431b、第1bカバー部材421bが積層されて構成されている。
第1CoF基板141は、第2領域R2において、第1a導電部材431a、第1ベース部材411、第1b導電部材431b、第1bカバー部材421bが積層されて構成されている。
図5の例では、第2領域R2において、第1FPC基板121の第2b導電部材432bと、第1CoF基板141の第1a導電部材431aと、が第1半田471によって接続されている。このように、導電性パターン同士が半田で接続される。
この接続の箇所では、第1FPC基板121の第2b導電部材432bが第1FPC基板121の端子に相当し、第1CoF基板141の第1a導電部材431aが第1CoF基板141の端子に相当する。
また、図5の例では、第2領域R2において、第1FPC基板121の第2aカバー部材422aおよび第2a導電部材432aが除かれているため、第1FPC基板121の裏側から表側を見る第1方向D1の視点で、第1半田471による導電部材の接続状況を把握することが可能である。
ここで、材質および数値の例を示す。
両面FPC基板の基材は、電解銅(電解Cu)およびポリイミド(PI)を用いて構成されてもよい。電解Cuの厚みは12μm程度であってもよく、PIの厚みは20μm程度であってもよい。
銅メッキの厚みは6μm程度であってもよい。
カバーレイは、ポリイミド(PI)および接着剤(Ad)を用いて構成されてもよい。
フォトレジストは、緑色であってもよい。
表面処理としては、無電解Ni/Auの処理が用いられてもよい。ニッケル(Ni)が3~9で、金(Au)が0.03~0.09であってもよい。
例えば、補強板は用いられなくてもよい。
なお、これらは一例であり、必ずしもこれらの態様に限られない。
また、CoF基板についても、FPC基板と同様な材質および数値が用いられてもよい。
FPC基板とCoF基板とは、例えば、同じ規格の基板が用いられてもよく、あるいは、異なる規格の基板が用いられてもよい。
本実施形態では、第1FPC基板121に関して、第2ベース部材412、第2aカバー部材422aおよび第2bカバー部材422bは、いずれも、ポリイミドからなり、半透明部材である。
また、本実施形態では、第1FPC基板121に関して、第2a導電部材432aおよび第2b導電部材432bは、不透明部材である。
第2領域R2では、観測する第2b導電部材432bより上の層に導電部材が重なってなく存在せず、不透明部材の層が第2aカバー部材422aがない分薄い。このため、第1領域R1と第2領域R2とを比較したとき、第2領域R2では目視で短絡検査ができる。
なお、図5の例では、第1FPC基板121において、第2領域R2についてZ軸に平行な方向に関し、第2aカバー部材422aを除いた部分の長さと、第2bカバー部材422bを除いた部分の長さとが等しい場合を示したが、他の例として、第2aカバー部材422aを除いた部分の長さよりも、第2bカバー部材422bを除いた部分の長さを所定差だけ長くしてもよい。当該所定差は、0.2mmなどの長さであってもよい。
このような所定差を設けることで、例えば、Y軸方向に平行な視点で、第2領域R2における第2aカバー部材422aの端部の位置と、第2bカバー部材422bの端部の位置とが同じでなくずれるため、第2b導電部材432bが折れる可能性を低減することができる。
図6は、実施形態に係る第1FPC基板121の第1ベタGNDの境界線511の一例を示す図である。ここで、図6において、第1ベタGNDの境界線511の外側がGNDとなっており、第1FPC基板121の周りをGNDで囲っている。
図6には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
なお、ベタGNDは、ベタグランドなどと表記されてもよい。
図6の例では、第1FPC基板121の裏側の面について、第1ベタGNDの境界線511の内側に関して、一部の配線の状態を詳しく示してあるが、他の部分の図示を省略して空白としてある。
本実施形態では、第1FPC基板121の裏側の面において、ノイズ対策のために、当該面の外周を囲む領域つまり第1ベタGNDの境界線511の外側にGNDが設けられている。
第1ベタGNDの境界線511は、第1FPC基板121の裏側の面の内側に、当該面の中心を含む領域を囲む形状で導電部材が配置されて保護されるように、形成されている。
なお、グランドは、GNDと表記されてもよい。
図7(A)は、実施形態に係る第1FPC基板121の裏側の面の様子の一例を示す図である。
図7(A)には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図7(A)の例では、第1FPC基板121の裏側の面において、一部分の領域である第1部分領域R11において、端子GNDおよびカバーレイが除かれた構成例を示してある。
ここで、当該端子GNDは、図7の例では、第2a導電部材432aに相当する。
また、当該カバーレイは、図7の例では、第2aカバー部材422aおよび第2bカバー部材422bに相当する。
このような構成により、第1部分領域R11において、裏面側からの視点で、第1FPC基板121の端子が見え、第1FPC基板121の端子と第1CoF基板141の端子との接合状態の確認が可能である。
図7(B)は、比較例に係る第1zFPC基板121zの裏側の面の様子の一例を示す図である。
図7(B)には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図7(B)の例では、比較例に係る第1zFPC基板121zの裏側の面において、一部分の領域である第2部分領域R12において、端子GNDおよびカバーレイが除かれてなく存在する構成例を示してある。
この場合、第2部分領域R12において、裏面側からの視点で、端子は見えず、接合状態の確認は不可であるか難しい。
このように、ヘッドユニットは、CoF基板と半田接続する端子を持つFPC基板と、当該FPC基板と半田接続する端子を持つCoF基板と、を有する。
当該FPC基板の端子と、当該CoF基板の端子とは、向かい合わせで半田接続される構造である。
そして、比較例では、半田接続後は、当該FPC基板の端子の表面および裏面のいずれかからも外観検査ができない。
本実施形態では、当該FPC基板の端子と当該CoF基板の端子とを半田で接合した後に、半田の濡れ状態あるいは隣接端子間でのショートなどの接合状態を目視で確認できるようにした。具体的には、本実施形態では、当該FPC基板に関してはノイズ対策のために基板外周をベタGNDで囲う状態を維持しつつ、端子裏面のベタGNDを配置せず、さらに、カバーレイを無くして基板厚を薄くすることで、端子の視認性を高めた。これにより、基板端子接続検査の簡易化が図られる。
例えば、ユーザーは、半田の接続状態を目視検査することができ、半田付け後の端子の半田の状態を見て、半田が広がっていてしっかり接続されていること、あるいは、半田がはみ出していて隣の端子とショートしていることなどを、視覚的に把握することができる。
このように、本実施形態では、FPC基板の端子とCoF基板の端子とが半田接合される場合に、半田接合されるFPC基板の端子の箇所について、ベタGNDおよびカバーレイを除く構造とした。
ここで、除かれるベタGNDは、少なくとも、ユーザーが目視で半田の接続状態を検査する際においてユーザーに近い側のベタGNDである。
以上のように、本実施形態に係るヘッドユニット101では、第1FPC基板121において、第1CoF基板141の端子と半田で接続する側と逆側の重なる部分には、導電部材が存在しない構成とし、不透明部材の層がカバー部材がない分薄い構成とした。これにより、当該部分では、目視で短絡検査ができる構成となる。
具体的には、第1FPC基板121において、当該部分における第2aカバー部材422aおよび第2a導電部材432aを取り除いた構成とした。
これにより、ユーザーは、第1FPC基板121と第1CoF基板141との間に存在する半田の濡れ具合を目視確認することが容易にでき、当該半田による端子間の接続状態を目視確認することが容易にできる。
なお、端子間が半田により正常に接続されると、当該端子間が電気的に接続される。
例えば、プリンターのヘッドに相当するヘッドユニット101において反応性インクが用いられる場合には、反応性インクの付着に起因した不具合を抑制できるなどの利点がある半田を用いた接続の需要があった。つまり、反応性インクが用いられる場合には、半田による接続が適している。このような場合に特に、本実施形態の構成が有用である。
例えば、近年では、高精細画像の需要が高まり、それに伴いヘッドユニットは高密度になってきて、具体例として、ノズル数が多くなり、それに伴い電流量が増加してきた。このため、ヘッドユニットに信号を伝搬する端子同士の間隔が狭くなり、半田を用いた接続をする際、端子同士が導通してショートする恐れが高まる場合がある。このような場合に特に、本実施形態の構成が有用である。
例えば、第1FPC基板121および第1CoF基板141は、それぞれ、両面配線基板であってもよい。
このような場合においても、本実施形態のようにベタGNDを備えることで、EMC(Electromagnetic Compatibility)対策をすることが可能である。
一構成例として、ヘッドユニット101は、インクが充填される圧力室233と、圧力室233に連通するノズル231と、圧力室233にインクを供給する供給流路235と、を含む液体吐出部113と、電気信号が供給されることで圧力室233の容積を変化させる圧電素子281と、電気信号を圧電素子281に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、電気信号を圧電素子281の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、電気信号を第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、を具備する液体吐出装置に用いられるヘッドユニットである。
第2フレキ基板は、カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、カバー部材と導電部材とベース部材とが積層して形成される第1領域R1と、導電部材とベース部材とが積層して形成される第2領域R2と、を含む。
第2フレキ基板は、第2領域R2の面に配される端子で第1フレキ基板と半田により接続される。
図1~図7の例では、プリンター1が、液体吐出装置の一例である。
図1~図7の例では、第1CoF基板141が、第1フレキ基板の一例である。
図1~図7の例では、第1FPC基板121が、第2フレキ基板の一例である。
図1~図7の例では、第1駆動信号制御回路161が、駆動信号制御回路の一例である。
図5の例では、両面基板の面のうちで目視する側の基板面に関して、第1領域R1において、第2aカバー部材422a、第2a導電部材432a、第2ベース部材412が、カバー部材、導電部材、ベース部材の例である。
図5の例では、両面基板の面のうちで目視する側の基板面に関して、第2領域R2において、第2ベース部材412が、ベース部材の例である。
一構成例として、ヘッドユニット101において、第2領域R2において、半田と接続される導電部材の上面には他の導電部材がない。
図5の例では、第1はんだ471が、半田の一例である。
図5の例では、第2b導電部材432bが、半田と接続される導電部材の一例である。
図5の例では、第1方向D1に沿って目視する際の視点がある側つまり第1方向D1の矢印の向きとは逆の側が、当該上面の側の例である。
一構成例として、ヘッドユニット101において、第1フレキ基板および第2フレキ基板は、両面配線基板である。
なお、図1~図7の例では、第1フレキ基板および第2フレキ基板が両面配線基板である場合を示したが、他の例として、片面配線基板であってもよい。
一構成例として、ヘッドユニット101において、インクとして、反応性インクを用いる。
なお、インクとしては、必ずしも反応性インクが用いられなくてもよい。
一構成例として、ヘッドユニット101において、複数のノズルは、高密度で配置されている。
なお、複数のノズルの配置の密度は、特に限定はない。
一構成例として、搬送機構21と、ヘッドユニット101と、を有する液体吐出装置である。
本実施形態に係る変形例を示す。
図8(A)および図8(B)を参照して、FPC基板の端子に穴を設けることで半田の接続状態を確認することを可能とする構成例を示す。
図8(A)は、第1FPC端子611と第1CoF端子612との半田接続が十分である状態の一例を示してある。
図8(A)には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図8(A)の例は、第1FPC端子611の側から見た視点で示してある。
第1FPC端子611には、6個の穴部である第1穴部E1~第6穴部E6が設けられている。第1穴部E1~第6穴部E6のそれぞれは、第1FPC端子611の面に対して垂直に貫通している。
図8(A)には、第1FPC端子611と第1CoF端子612とが重なる第1重なり領域R21を示してある。
図8(A)の例では、第1穴部E1、第2穴部E2、および、第3穴部E3は、第1FPC端子611の面において、上方の同じ高さの位置に配置されている。また、第1穴部E1、第2穴部E2、および、第3穴部E3は、この記載順に、X軸の負から正に向かう方向に、互いに離隔させられて配置されている。
図8(A)の例では、第4穴部E4、第5穴部E5、および、第6穴部E6は、第1FPC端子611の面において、下方の同じ高さの位置に配置されている。また、第4穴部E4、第5穴部E5、および、第6穴部E6は、この記載順に、X軸の負から正に向かう方向に、互いに離隔させられて配置されている。
図8(A)の例では、X軸に平行な方向において、第1穴部E1と第4穴部E4とは同じ位置に配置されており、第2穴部E2と第5穴部E5とは同じ位置に配置されており、第3穴部E3と第6穴部E6とは同じ位置に配置されている。
なお、第1FPC端子611に複数の穴部が設けられる場合、これらの穴部の配置は、必ずしも図8(A)の例に限定されず、例えば、X軸に平行な方向あるいはZ軸に平行な方向について、同じ座標位置に配置されていなくてもよい。
ここで、第1穴部E1~第6穴部E6は、銅箔などの導電部材が除かれた部分であり、ベース部材およびカバー部材も除かれた部分である。
本例では、第1穴部E1~第6穴部E6が設けられている上下方向の位置において、左右方向については、第1FPC端子611の幅の方が第1CoF端子612の幅よりも広い。
図8(A)の例では、左右方向は、X軸に平行な方向に相当する。
図8(A)の例では、Y軸に平行な方向で見た視点で、第1FPC端子611の面における第2穴部E2および第5穴部E5を含む領域に、第1CoF端子612が重なっている。そして、第1FPC端子611と第1CoF端子612とが、これらの間に設けられた第2半田621によって接続されている。
図8(A)の例では、第1FPC端子611を裏側から見た視点で、第2穴部E2および第5穴部E5の両方において、第2半田621が見えている。
この場合、第2半田621が熟せられ、しっかり第2半田621が溶けることで、半田濡れ広がりがあり、第1FPC端子611と第1CoF端子612との接続状態が十分であると把握される。
図8(B)は、第1aFPC端子611aと第1aCoF端子612aとの半田接続が不十分である状態の一例を示してある。
図8(B)には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図8(B)には、第1aFPC端子611aと第1aCoF端子612aとが重なる第1a重なり領域R21aを示してある。
ここで、図8(B)の例では、第1aFPC端子611a、第1aCoF端子612a、第1a穴部E1a~第6a穴部E6a、第2a半田621aは、それぞれ、図8(A)における第1FPC端子611、第1CoF端子612、第1穴部E1~第6穴部E6、第2半田621に対応しているが、図8(A)の場合と比べて、第2a半田621aの濡れ広がりが小さい。
図8(B)の例では、第1aFPC端子611aを裏側から見た視点で、第2a穴部E2aおよび第5a穴部E5aの両方において、第2a半田621aが見えていない。
この場合、第2a半田621aは熟せられてなく、第2a半田621aの濡れ広がりは十分ではなく、第1aFPC端子611aと第1aCoF端子612aとの接続状態が不十分であり未接続であると把握される。
このように、ヘッドユニットは、CoF基板と半田接続する端子を持つFPC基板と、当該FPC基板と半田接続する端子を持つCoF基板と、を有する。
当該FPC基板の端子と、当該CoF基板の端子とは、向かい合わせで半田接続される構造である。
ここで、FPC基板の端子と、CoF基板の端子とは、向かい合わせで半田接続される構造である。
変形例のプリンター1では、FPC端子の上下などにメタルなしの部分である穴を設けることで、半田に熱が加わって半田がしっかり溶けた際には、ユーザーは、FPC端子の裏面側からの外観検査で、穴から溶け広がった半田濡れ広がりを確認することができ、しっかり半田接続されていることを確認することが可能である。
なお、例えば、FPC基板の端子とCoF基板の端子との相対的な位置が左右にずれることを考慮して、複数の穴が設けられていてもよく、この場合、FPC基板の端子とCoF基板の端子との相対的な位置のずれが発生したときにおいても、半田接続の状態を確認できる可能性を高めることができる。
このように、変形例のプリンター1では、FPC基板の端子とCoF基板の端子とが半田接合される場合に、半田接合されるFPC基板の端子のうちの所定箇所に穴部を設けた。
ここで、穴部が設けられる端子は、ユーザーが目視で半田の接続状態を検査する際においてユーザーに近い側のFPC基板の端子である。
これにより、本実施形態では、目視により、半田によるショートばかりでなく、半田が十分に濡れ広がっているかについても確認することが可能である。
ユーザーによって穴を通して半田接合の有無を判断する手法としては、特に限定はなく、例えば、CoF基板の端子の色と半田の色とを異ならせておき、ユーザーが穴を通して見える色に基づいて半田接合の有無を判断してもよい。
本実施形態では、FPC基板の端子とCoF基板の端子とが重なる部分であって、FPC基板の端子の幅がCoF基板の端子の幅よりも広い部分に、穴を設けてある。このような部分に関しては、穴が存在しない構成では半田接合の状態を確認することが難しい場合があるが、穴によって半田接合の状態を確認することを可能とすることができる。
一構成例として、ヘッドユニット101において、第2フレキ基板は、第1フレキ基板と重なる第1重なり領域R21に穴部を備える。
図8(A)の例では、第1穴部E1~第6穴部E6が、穴部の例である。
なお、ヘッドユニット101において、このような穴部が備えられない構成が用いられてもよい。
他の変形例を示す。
図9および図10を参照して、FPC基板の端子とCoF基板の端子とを圧着接合する構成例を示す。
なお、図9および図10は、模式図としてあり、各図において端子の配置あるいは数などは説明のための例示であり、実際の状態とは異なり得る。
図9は、実施形態に係るFPC基板とCoF基板との接合時の状態の一例を示す図である。
図9には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図9の例では、第1bFPC基板721bと第2bFPC基板722bとが、それぞれの表側の面が上方に向けられて互いに隣接させられて配置されている状態を示してある。
また、第1bFPC基板721bと第2bFPC基板722bとで隣接する辺の付近に、第1bFPC基板721bおよび第2bFPC基板722bのそれぞれと接続される2個のCoF基板の接続部分を含む部分であるCoF基板部731が存在する。
つまり、CoF基板部731は、第1bFPC基板721bと接続される1個のCoF基板の接続部分と、第2bFPC基板722bと接続される他の1個のCoF基板の接続部分を含む。
なお、図9の例では、Y軸に平行な方向について、CoF基板部731の領域は一例であり、これに限定されず、例えば、CoF基板の端子の先端と同じ位置までの領域であってもよい。
図10は、実施形態に係るFPC基板とCoF基板との接合部の一例を示す図である。
図10には、説明の便宜上、図2と同様なXYZ直交座標系を示してある。
図10の例では、図9の例に関して、第1bFPC基板721bと接合されるCoF基板が折り曲げられている位置の部分である第1CoF折り曲げ部741bと、第2bFPC基板722bと接合されるCoF基板が折り曲げられている位置の部分である第2CoF折り曲げ部742bが示されている。
図10の例では、第1bFPC基板721bおよびそれと接合されるCoF基板に関して、Y軸に平行な方向について、第1bFPC基板721bが存在するFPC領域R31と、当該CoF基板が存在するCoF領域R32と、第1bFPC基板721bと当該CoF基板とが重なっている第2重なり領域R33を示してある。
また、図10の例では、第2重なり領域R33において、互いに対応する1個のFPC端子である第2FPC端子761および1個のCoF端子である第2CoF端子762に符号を付してある。
図10の例では、第1bFPC基板721bおよびそれと接合されるCoF基板に関して、熱を与えるヒートツールが適用される領域であるヒートツール適用領域R41を示してある。
ヒートツール適用領域R41は、第2重なり領域R33の一部または全部を含む。図10の例では、ヒートツール適用領域R41は、少なくとも半田が付与される領域を含んでおり、第2重なり領域R33の一部の領域に相当するが、他の例として、第2重なり領域R33の全部の領域、または、それよりも大きい領域であってもよい。
ここで、第2bFPC基板722bおよびそれと接合されるCoF基板に関しても、第1bFPC基板721bおよびそれと接合されるCoF基板に関して説明した構成と同様である。
図9には、説明の便宜上、「PA」および「PB」という符号を付してある。ここで、「PA」に対応する列をPA列と呼び、「PB」に対応する列をPB列と呼んで、説明する。
本例では、PB列を加工した後に、PA列を加工する。
直立状態のCoF基板のPA列/PB列の間にヒートツールを下降させ、PB列のCoFを引き寄せ案内しながらFPC接合PAD上空へ移動させる。そして、ヒートツールをFPC接合PADへ下降させて、荷重を加えながら加熱し、冷却後に上昇させる。
このように、本例では、CoF基板の端子のところで折り曲げた状態で、FPC基板の端子とCoF基板の端子とが重なっている部分にヒートツールを押し当てる圧着接合の加工が行われるため、FPC基板およびCoF基板の両方がフレキシブル基板であることが適しており、これらの端子同士の半田接合をしっかりと行うことが可能である。
本例では、このような折り曲げ圧着による半田接合の後、ケースヘッドの上面に対して2個のFPC基板である第1bFPC基板721bおよび第2bFPC基板722bが立てられると、2個のCoF基板の折り曲げ部分が元に戻されて、これら2個のCoF基板が平面状になる。
一構成例として、ヘッドユニット101において、第1フレキ基板および第2フレキ基板は、折り曲げ圧着される。
なお、ヘッドユニット101において、第1フレキ基板および第2フレキ基板は、必ずしも図9および図10に示されるような折り曲げ圧着される構成でなくてもよい。
以上、実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この開示の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
<付記>
[請求項1]
インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、
電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、
前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、
前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、
を具備する液体吐出装置に用いられるヘッドユニットであって、
前記第2フレキ基板は、
カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、
前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、
前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、
ヘッドユニット。
[請求項2]
前記第2領域において、前記半田と接続される前記導電部材の上面には他の導電部材がない、
[請求項1]に記載のヘッドユニット。
[請求項3]
前記第1フレキ基板および前記第2フレキ基板は、両面配線基板である、
[請求項1]または[請求項2]に記載のヘッドユニット。
[請求項4]
前記第1フレキ基板および前記第2フレキ基板は、折り曲げ圧着される、
[請求項1]から[請求項3]のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
[請求項5]
前記インクとして、反応性インクを用いる、
[請求項1]から[請求項4]のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
[請求項6]
複数の前記ノズルは、高密度で配置されている、
[請求項1]から[請求項5]のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
[請求項7]
前記第2フレキ基板は、前記第1フレキ基板と重なる第1重なり領域に穴部を備える、
[請求項1]から[請求項6]のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
[請求項8]
搬送機構と、ヘッドユニットと、を有する液体吐出装置であって、
前記ヘッドユニットは、
インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、
電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、
前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、
前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、
を具備し、
前記第2フレキ基板は、
カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、
前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、
前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、
液体吐出装置。
1…プリンター、11…筐体、21…搬送機構、101…ヘッドユニット、111…台部、112…ケースヘッド、113…液体吐出部、121…第1FPC基板、121z…第1zFPC基板、122…第2FPC基板、131…第1コネクター、132…第2コネクター、141…第1CoF基板、142…第2CoF基板、151…第1部品、152…第2部品、161‥第1駆動信号制御回路、162…第2駆動信号制御回路、211…ノズルプレート、212…シリコンキャビティ、213…振動板、213a…弾性部材、213b…支持部材、231…ノズル、232…連通口、233…圧力室、234…リザーバ、235…供給流路、251…第1接着部、252…第2接着部、253…第3接着部、271…固定板、281…圧電素子、291…半田、411…第1ベース部材、412…第2ベース部材、421a…第1aカバー部材、421b…第1bカバー部材、422a…第2aカバー部材、422b…第2bカバー部材、431a…第1a導電部材、431b…第1b導電部材、432a…第2a導電部材、432b…第2b導電部材、471…第1半田、511…第1ベタGNDの境界線、611…第1FPC端子、611a…第1aFPC端子、612…第1CoF端子、612a…第1aCoF端子、621…第2半田、621a…第2a半田、721b…第1bFPC基板、722b…第2bFPC基板、731…CoF基板部、741b…第1CoF折り曲げ部、742b…第2CoF折り曲げ部、761…第2FPC端子、762…第2CoF端子、A1…第1実装面、B1…第2CoF接合面、D1…第1方向、E1…第1穴部、E2…第2穴部、E3…第3穴部、E4…第4穴部、E5…第5穴部、E6…第6穴部、E1a…第1a穴部、E2a…第2a穴部、E3a…第3a穴部、E4a…第4a穴部、E5a…第5a穴部、E6a…第6a穴部、R1…第1領域、R2…第2領域、R3…第3領域、R11…第1部分領域、R12…第2部分領域、R21…第1重なり領域、R21a重なり領域、R31…FPC領域、R32…CoF領域、R33…第2重なり領域、R41…ヒートツール適用領域

Claims (8)

  1. インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、
    電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、
    前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、
    前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、
    を具備する液体吐出装置に用いられるヘッドユニットであって、
    前記第2フレキ基板は、
    カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、
    前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、
    前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、
    ヘッドユニット。
  2. 前記第2領域において、前記半田と接続される前記導電部材の上面には他の導電部材がない、
    請求項1に記載のヘッドユニット。
  3. 前記第1フレキ基板および前記第2フレキ基板は、両面配線基板である、
    請求項2に記載のヘッドユニット。
  4. 前記第1フレキ基板および前記第2フレキ基板は、折り曲げ圧着される、
    請求項3に記載のヘッドユニット。
  5. 前記インクとして、反応性インクを用いる、
    請求項4に記載のヘッドユニット。
  6. 複数の前記ノズルは、高密度で配置されている、
    請求項5に記載のヘッドユニット。
  7. 前記第2フレキ基板は、前記第1フレキ基板と重なる第1重なり領域に穴部を備える、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のヘッドユニット。
  8. 搬送機構と、ヘッドユニットと、を有する液体吐出装置であって、
    前記ヘッドユニットは、
    インクが充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記圧力室に前記インクを供給する供給流路と、を含む液体吐出部と、
    電気信号が供給されることで前記圧力室の容積を変化させる圧電素子と、
    前記電気信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り替える駆動信号制御回路を含み、前記電気信号を前記圧電素子の接続端子に伝搬する第1フレキ基板と、
    前記電気信号を前記第1フレキ基板に伝搬する第2フレキ基板と、
    を具備し、
    前記第2フレキ基板は、
    カバー部材と、導電部材と、ベース部材と、を有し、
    前記カバー部材と前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第1領域と、前記導電部材と前記ベース部材とが積層して形成される第2領域と、を含み、
    前記第2フレキ基板は、前記第2領域の面に配される端子で前記第1フレキ基板と半田により接続される、
    液体吐出装置。
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