JP2000243793A

JP2000243793A - フレックス回路

Info

Publication number: JP2000243793A
Application number: JP2000030777A
Authority: JP
Inventors: Marcela Thomas Clarissa; クラリッサ・マルセラ・トーマス; Steven W Steinfield; スティーブン・ウォーレン・スタインフィールド; Daniel Tucker Mark; マーク・ダニエル・タッカー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】薄いフレックス回路のスプロケット孔の強度
と耐久性を高めることができる機構を提供すること。【解決手段】スプロケット孔１６は、面取りした角部
２８または丸い角部２８を有する長方形であり、スプロ
ケット孔１６は、円形でもよい。好適には、スプロケッ
ト孔１６を強化するための機構は、スプロケット孔１６
の周囲のフレキシブル基板１２上に配置された銅などの
金属層２０を有する。金属層２０は、スプロケット孔内
に延び、フレキシブル基板１２の表面に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブル回路
（「フレックス回路」及び「ＴＡＢ回路」としても知ら
れている）に係り、更に詳細には、本発明はインクジェ
ット・プリンタ及びプロッタに使用される設計が改良さ
れたフレックス回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマル・インクジェット・プリンタ及
びプロッタは、現在、様々な種類の高速でかつ高品質の
印刷用途に使用されている。インクジェット技術は、い
まや当技術分野では周知である。たとえば、Ｗ．Ａ．バ
スカーク（Buskirk）氏他の１９８９年１０月３日発行
の米国特許第４，８７２，０２７号「PRINTER HAVING I
DENTIFIABLE INTERCHANGEABLE HEADS」及びＭ．Ｓ．ヒ
ックマン（Hickman）氏の１９９０年１０月２３日発行
の米国特許第４，９６５，５９３号「PRINT QUALＩTY O
F DOT PRINTERS」を参照されたい。本発明は、これらの
教示を参照として組み込む。

【０００３】これらのプリンタとプロッタは、一般に、
少なくとも１つのインクジェット・ペンを有する。イン
クジェット・ペンは、連続した走査幅(swaths)でページ
の端から端に移動するキャリッジに取り付けられる。キ
ャリッジ・アセンブリは、インクジェット・ペンを位置
決めし、インクジェット・ペンのヒータ・ドライバ回路
への接続に必要な回路を保持する。キャリッジ・アセン
ブリは、一般に、インクジェット・ペンを位置合わせす
る仕切りと、その仕切り内にインクジェット・ペンを保
持するクランプと、プリント回路基板と、プリント回路
基板をインクジェット・ペンの電気的接点と相互接続す
るフレックス回路とから構成されている。

【０００４】各ペンは、少なくとも１つのサーマル・イ
ンクジェット印刷ヘッドを有する。各サーマル・インク
ジェット印刷ヘッドは、少なくとも１つのインク充填チ
ャネルを有する。これらのチャネルは、一端がインク供
給チャンバー又はカートリッジと連通し、他端がノズル
と連通する。チャネル内のノズルの所定距離下に、ヒー
タ抵抗器が配置される。インクを瞬時に気化して泡(bub
ble)を形成するために電流パルスを個々に選択的にヒー
タ抵抗器に印加する(address)。泡はインク液滴を紙な
どの記録媒体に吐出する。印刷ヘッドが紙を横切って移
動するときにヒータ抵抗器に様々な組合せで電圧を印加
することによって、インクジェット・プリンタは、媒体
上に画素のモザイクを印刷し合成画像(composite imag
e)を提供する。

【０００５】印刷ヘッド内のヒータ抵抗器は、抵抗器を
サーマル・インクジェット・プリンタ内の制御回路に接
続するフレックス回路内の導体を介して電流パルスが選
択的に印加される。フレックス回路（ＴＡＢヘッド・ア
センブリ又は「ＴＨＡ」としても知られている）は、一
般に、複数の導体又はトレース上に作られたマイラー及
びカプトン基板などのポリエステル材料又はポリイミド
材料と、金メッキされた銅とで製造されている。さら
に、フレックス回路の基板は、印刷ヘッドの発射室(fir
e chamber)の屋根を提供する。インクジェット・ノズル
は、フレックス回路内の抵抗ヒータと反対側にある実際
に小さな開口である。これにより、発射室内のインクが
沸騰したとき、インクがフレックス回路内のノズル孔か
ら吐出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のフレックス回路
は、厚さが１０００分の２インチである。フレックス回
路が薄いほどインク液適をより素早くノズルから吐出す
ることができるので、インクジェット・プリンタ及びプ
ロッタの速度と解像度とを高めるために、より薄いフレ
ックス回路が検討されている。しかしながら、フレック
ス回路には、スプロケット孔の列が各辺に沿って並んで
いるため、かなり薄いフレックス回路（たとえば、１０
００分の１インチ）を製造することは困難である。スプ
ロケット孔は、いくつかの異なるオープンリール式機械
においてフレックス回路を連続的に割出し(index)を行
い、張力をかけるために使用される。また、スプロケッ
ト孔は、フレックス回路の正確な閉ループ割出しを可能
にするために光センサと関連して使用されることがあ
る。

【０００７】残念ながら、従来の製造プロセスにおい
て、より薄いフレックス回路は、一般に、フレックス回
路にかかる張力及び応力によって損傷を受ける。たとえ
ば、製造装置内を送られる間に、フレックス回路のスプ
ロケット孔がひずみを受け、脱線(derailing)又は引き
裂け(ripping)により不良品になることがある。これに
より、生産力が低下し装置の故障時間が生じる一因とな
る。

【０００８】スプロケット孔が完全に不良品にならない
場合でも、スプロケット孔のひずみにより、フレックス
回路の位置合わせが損われる。これは、フレックス回路
を製造するときのフレックス回路の位置合わせ精度を低
下させる。フレックス回路が、その製造プロセスを含む
機械のシーケンスで処理されるときに、この問題は悪化
する。最悪の場合は、これは、最終的にフレックス回路
で製造される印刷カートリッジの印刷品質を低下させ
る。

【０００９】さらに、スプロケット孔の強度及び耐久性
が制限される。これにより、製作プロセスで使用可能な
張力の大きさが制限される。いくつかのサーマル・イン
クジェット製造プロセスは、きわめて高い張力（公称値
の１０倍以上）を必要とし、スプロケット孔の易損性を
補うために複雑な機械設備による回避策に頼らなければ
ならない。

【００１０】要するに、スプロケット孔の強度及び耐久
度が制限されるため、スプロケット孔をエッチングする
フレックス材料の易損性の許容範囲が制限される。フレ
ックス回路の厚さの減少は、スプロケット孔の強度限界
により制限される。

【００１１】従来の解決策には、１）フレックス回路を
スプロケットに巻きつけた噛み合わせ、２）大きな直径
のスプロケット及び３）段階的な接線方向の駆動があ
る。フレックス回路をスプロケットに巻きつけた噛み合
わせは、機械の所定のフレックス回路の張力に対してフ
レックス回路と噛み合わせるスプロケット歯の総数を増
加することによりスプロケット孔１つ当たりの負荷を減
少することができるという概念に基づく。これは、フレ
ックス回路の経路をスプロケット・ホイールを部分的に
巻くように設計することによって達成される。この方法
の欠点は、（ａ）各フレックス回路に取り付けられたシ
リコン・ダイの長さならびに巻き付けの半径とフレック
ス回路の張力とによっては、フレックス回路の湾曲が、
フレックス回路の積層構造(lamination)及びテープ自動
化ボンディング・ボンドに破損を引き起こし、（ｂ）最
終的にフレックス回路のスプロケットの保持ひずみと脱
線を引き起こすスプロケット歯とスプロケット孔の間の
累積的位置誤差の増大を防ぐために、より厳密な製造公
差（及びそれと関連する高いコスト）を必要とすること
である。

【００１２】スプロケットの直径を大きくする手法は、
スプロケットの直径を大きくすることによって、接線方
向に噛み合わされたフレックス回路経路の負荷を分担す
るスプロケット孔の数を増加することができるという事
実に基づく。この方法の欠点は、（ａ）素早い割出しに
おいて正確な張力制御を困難にするスプロケットの高い
慣性と、（ｂ）スプロケット・ホイールの高いコストで
ある。

【００１３】段階的に接線方向に駆動する方式は、接線
方向に噛み合わされたスプロケットの列を使用して、張
力を加算的に高いレベルにする。この方法の欠点は、
（ａ）機構のサイズのために、ほとんどのプロセスに役
に立たず、（ｂ）機構の複雑さのために、基本的なシス
テムよりもコストが高くなり信頼性が低くなることであ
る。

【００１４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、当技術分野において、ポリエステル／ポリイミ
ドの厚さ及び銅／金の厚さの事前に定義されたパラメー
タの範囲内で有効な、薄いフレックス回路のスプロケッ
ト孔の強度と耐久性を高めることができる機構を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】当技術分野におけるこの
必要性は、本発明のフレックス回路によって対処され
る。本発明のフレックス回路は、貫通して配置された少
なくとも１つのスプロケット孔を有するフレックス基板
を含む。本発明の教示により、スプロケット孔を強化す
るための機構がスプロケット孔に提供される。

【００１６】例示的実施形態において、スプロケット孔
を強化するための機構は、スプロケット孔の周囲の基板
の形状である。様々な代替実施形態において、スプロケ
ット孔は、面取りした角部又は丸い角部を有する長方形
であり、スプロケット孔は、円形でもよい。さらに、最
良の形態において、スプロケット孔を強化するための機
構は、スプロケット孔の周囲の基板上に配置された銅な
どの金属層を有する。金属層は、スプロケット孔内に延
び、基板の表面に配置される。

【００１７】本発明のフレックス回路は、工場稼働時
間、ＴＨＡ位置合わせ精度、張力性能、及びより薄くて
脆いフレックス回路を操作する能力の改善を可能にする
高い強度を提供する。スプロケット孔をバッチ処理でエ
ッチングするため、これらの利点を最小のコストで保証
することができる。さらに、本発明によるフレックス回
路及び同一の機構セットで処理される従来のフレックス
回路を可能にする既存の機械設備に適合し、それによ
り、製造コストが大幅に削減される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１乃至図５において、同一参照
符号は、同様な構造を示す。図４は、従来のフレックス
回路の一部分を示す図である。図４に示したように、フ
レックス回路１０は、マイラ又はカプトンなどのポリエ
ステル又はポリイミド材料のフレキシブル基板１２を有
する。フレックス回路１０は、ＴＨＡ回路用の導体トレ
ースが設けられた中央ダイ領域１４を有する。中央ダイ
領域１４の両側に、複数のスプロケット孔１６が配置さ
れる。スプロケット孔１６は、フレックス回路１０の長
手方向の軸１８と平行に位置合わせされる。

【００１９】図５は、従来のフレックス回路の一部分を
示す拡大図である。フレックス回路１０は、スプロケッ
ト孔１６の周囲に拡がる銅層２０と、銅層２０のまわり
に拡がるポリイミド及び銅領域２２と、ポリイミド及び
銅領域２２のまわりだけに拡がるポリイミド領域２４と
を有する。

【００２０】図５において、角部２８は、張力下でスプ
ロケットにより噛み合わされたときに大きな応力が集中
する領域である。これは、従来のフレックス回路１０の
厚さが一般に０．００２インチである場合は、問題では
なかった。しかしながら、サーマル・インクジェット印
刷ヘッドノズルの液滴の速度を高めるために、厚さ約
０．００１インチのフレックス回路を検討する。

【００２１】前記のように、薄いフレックス回路は、多
少脆く、従来のサーマル・インクジェット製造プロセス
において極端かつ許容不可能な損傷を受けやすい。本発
明は、スプロケット孔に追加の強度を提供することによ
ってこの問題に対処する。これにより、高い応力が集中
する領域においてスプロケット孔の外形を選択的に決
め、銅層の領域を増加することによって追加の強度を提
供する。

【００２２】図１は、本発明に係るフレックス回路を示
す拡大図である。図１の本発明のフレックス回路は、銅
層２０が最小化され角部２８が面取りされている点以外
は、図５の従来のフレックス回路１０と類似している。
すなわち、スプロケット孔１６は、その内側角部が応力
軽減のための面取り部３０を有するようにエッチングさ
れる。

【００２３】図２は、本発明の第１の実施形態に係るフ
レックス回路１０を示す図である。図２では、スプロケ
ット孔１６の角部２８が丸くされている。

【００２４】図３は、本発明の第２の実施形態に係るフ
レックス回路１０を示す図である。図３では、スプロケ
ット孔１６が丸くされている。図１、図２及び図３にお
いて、銅層の被覆範囲が補強のために広くすることがあ
る。フレックス回路の製造には数多くの方法がある。そ
のような多くの製造方法が、これらのスプロケット孔
を、製造開発をほとんど又は全くせずに作成することが
できる。

【００２５】以上、本明細書において、本発明を、特定
の用途の特定の実施形態に関して説明した。当技術分野
における熟練者及び本発明の教示を利用する人々は、本
発明の範囲内で追加の改良、用途及び実施形態を認識す
るであろう。したがって、併記の特許請求の範囲は、本
発明の範囲内にあるそのような任意のすべての応用例、
改良、及び実施形態を含むものである。

【００２６】以下に、本発明の実施の形態を要約する。１．貫通する少なくとも１つのスプロケット孔（１６）
と長手方向の軸（１８）とを有するフレキシブル基板
（１２）と、前記スプロケット孔を強化するために前記
スプロケット孔（１６）の角部（２８）に配置された外
形と、を有するフレックス回路（１０）。

【００２７】２．前記外形が、前記スプロケット孔（１
６）の周囲の前記フレキシブル基板（１２）の面取り部
（３０）である上記１に記載のフレックス回路（１０）

【００２８】３．前記スプロケット孔（１６）が、４つ
の面取りした角部（２８）を有する上記２に記載のフレ
ックス回路（１０）。

【００２９】４．前記スプロケット孔（１６）が、少な
くとも１つの丸くされた角部（２８）を有する上記１に
記載のフレックス回路（１０）。

【００３０】５．前記スプロケット孔（１６）が、４つ
の丸くされた角部（２８）を有する上記４に記載のフレ
ックス回路（１０）。

【００３１】６．前記スプロケット孔（１６）が、円形
である上記１に記載のフレックス回路（１０）。

【００３２】７．前記スプロケット孔（１６）の周囲の
前記フレキシブル基板（１２）上に配置された金属層
（２０）を有する上記１に記載のフレックス回路（１
０）。

【００３３】８．前記金属層（２０）が、前記スプロケ
ット孔（１６）内に延びる上記７に記載のフレックス回
路（１０）。

【００３４】９．前記金属層（２０）が、前記フレキシ
ブル基板（１２）の表面に配置される上記８に記載のフ
レックス回路（１０）。

【００３５】１０．前記金属層（２０）が、銅である上
記９に記載のフレックス回路（１０）。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると薄いフレックス回路のスプロケット孔の強度と
耐久性を高めることができる機構を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフレックス回路を示す拡大図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施形態に係るフレックス回路
１０を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係るフレックス回路
１０を示す図である。

【図４】従来のフレックス回路の一部分を示す図であ
る。

【図５】従来のフレックス回路の一部分の拡大図であ
る。

【符号の説明】

１０フレックス回路１２フレキシブル基板１６スプロケット孔１８長手方向の軸２０銅層２８角部３０面取り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者スティーブン・ウォーレン・スタインフィールドアメリカ合衆国カリフォルニア州，サン・ディエゴ，リン・アン・レーン 9606 (72)発明者マーク・ダニエル・タッカーアメリカ合衆国オレゴン州，コルヴァリス，エヌ・ダブリュ・13ティーエイチ・ストリート 1740

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貫通する少なくとも１つのスプロケット孔
（１６）と長手方向の軸（１８）とを有するフレキシブ
ル基板（１２）と、前記スプロケット孔を強化するために前記スプロケット
孔（１６）の角部（２８）に配置された外形と、を有す
ることを特徴とするフレックス回路（１０）。