JP6624801B2 - 液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出して紙等の記録媒体に画像を形成する液体吐出装置の液体吐出カートリッジに関する。

記録媒体に画像を記録するインクジェット方式の記録装置（以下、液体吐出装置と呼ぶ。）では、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを駆動し、液体吐出ヘッドより吐出した液滴を記録媒体上の所望の位置に着弾させることにより画像を形成する。
液体吐出装置には、液体吐出ヘッドを備えた液体吐出カートリッジを搭載するものがある。液体吐出カートリッジは電気コンタクト部を備え、この電気コンタクト部が装置本体の電気コネクタピンに接することで、液体吐出ヘッドが装置本体と電気的に接続される。装置本体と液体吐出ヘッドの間では、駆動信号やインク残量の情報等を示す信号が送受信される。

液体吐出カートリッジの電気コンタクト部の構造として、「基板タイプ」と呼ばれるものや、「フィルムタイプ」の呼ばれるものが採用されている。「基板タイプ」は、ガラスエポキシ等で形成されたプリント基板上に金等よりなるコンタクトパッドを形成したものである。「フィルムタイプ」は、フレキシブルな配線フィルム上に金等よりなるコンタクトパッドを形成したものである。「基板タイプ」は、「フィルムタイプ」と比較して高価であるが、高い信頼性を有するため、現在も広く採用されている。
特許文献１に、「基板タイプ」の電気コンタクト部を備えたヘッドカートリッジが記載されている。このヘッドカートリッジは、装置本体のキャリッジに取り付けられるものであって、キャリッジの電気コネクタピンが形成された面と対向する面に電気コンタクト部を備える。電気コンタクト部は、駆動信号やインク残量の情報等を示す信号などを伝達するための複数のコンタクトパッドを含む。これらコンタクトパッドは、１枚のプリント基板上に形成されている。

特開２００４−３５８９１２号公報（段落００１６−００１７、図１及び図２等）

通常、プリント基板の製造では、所定のサイズの基材を、プリント基板を形成するのに必要なサイズに切断して、プリント基板を作製する。この場合、１枚の基材から得られるプリント基板の数（取り数）が多いほど、換言すると、プリント基板のサイズが小さいほど、プリント基板の単価は安くなる。
特許文献１に記載のヘッドカートリッジにおいては、キャリッジとの電気的な接続を行うための電気コンタクト部を１枚のプリント基板で形成しているため、サイズの大きなプリント基板を用いる必要がある。このため、プリント基板の単価が高くなって、ヘッドカートリッジのコストが増大する。
本発明の目的は、プリント基板の単価を安くして低コストの液体吐出カートリッジ及び液体吐出装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の一態様による液体吐出カートリッジは、液体を吐出する液体吐出部を備えた液体吐出カートリッジであって、装置本体の端子部に電気的に接続される電気コンタクト部を有する。電気コンタクト部は、同一面に設けられた第１のプリント基板と第２のプリント基板とを含み、第２のプリント基板の一方の面に、装置本体に電気的に接続される第１のコンタクトパッドを備え、第２のプリント基板の他方の面に、液体吐出部に液体を供給する液体タンクに電気的に接続される第２のコンタクトパッドを備える。
各プリント基板をそれぞれ適切なサイズに形成した場合、これらプリント基板の合計基板サイズは、電気コンタクト部を１枚のプリント基板で構成した場合の基板サイズよりも小さいものとなる。
本発明の液体吐出装置は、上記液体吐出カートリッジと、該液体吐出カートリッジが搭載されるキャリッジと、を有する。キャリッジは、液体吐出カートリッジの電気コンタクト部に電気的に接続される複数の電気コネクタピンを有する。

本発明によれば、プリント基板の単価を安くすることができ、その結果、液体吐出カートリッジのコストを削減することができる。

本発明の一実施形態による液体吐出カートリッジを底面側から見た状態を示す斜視図である。 図１に示す液体吐出カートリッジを上面側から見た状態を示す斜視図である。 図１に示す液体吐出カートリッジのプリント基板が形成される面を示す模式図である。 図１に示すプリント基板の一方の面を示す模式図である。 図１に示すプリント基板の他方の面を示す模式図である。 図１に示す液体吐出カートリッジの分解斜視図である。 図１に示す液体吐出カートリッジの断面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態によるインク等の液体を吐出する液体吐出カートリッジを示す斜視図である。図１には、液体吐出カートリッジを底面（液体吐出面）側から見た状態が示され、図２には、液体吐出カートリッジを上面側から見た状態が示されている。
図１及び図２を参照すると、液体吐出カートリッジ１は、液体吐出装置（装置本体）のキャリッジに搭載されるものであって、インク等の液体が充填されたインクタンク６（液体タンク）を収容する収容部を有する筐体１０を備える。液体吐出カートリッジ１は、キャリッジに対して着脱可能に構成されている。筺体１０は枠体構成を備えており、インクタンク６は、枠体内に配される収容部に対して着脱可能となっている。

筐体１０の底面には、液体吐出部を構成する２枚の記録素子基板５が設けられている。記録素子基板５の枚数は、２枚に限定されるものではなく、液体吐出部の仕様により適宜に変更可能である。例えば、１枚または３枚以上の記録素子基板５が設けられてもよい。筐体１０の側面のうち、キャリッジの電気コネクタピン（端子部）が形成された面と対向する側面には、装置本体との電気的な接続を行うための電気コンタクト部として、板状の電気配線基板であるプリント基板２、３が設けられている。プリント基板２（第１のプリント基板、第１の電気配線基板）は底面側に位置し、プリント基板３（第２のプリント基板、第２の電気配線基板）は上面側に位置する。
記録素子基板５は、インク等の液体を吐出する複数の吐出口と、各吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子と、各エネルギー発生素子を駆動する駆動回路を有する。記録素子基板５は、フレキシブルなフィルム部材で形成される電気配線部材４を介してプリント基板２と電気的に接続されている。

プリント基板２は、記録素子基板５と装置本体の間で送受信される信号（駆動信号を含む）や、記録素子基板５を駆動するための電力を伝達する。プリント基板３は、インクタンク６と装置本体の間で送受信される信号（駆動信号以外の信号）を伝達する。図３に示すように、プリント基板２、３は、筐体１０の同じ面に設けられている。
プリント基板２は、外部から記録素子基板５に駆動信号を供給するため等の複数のコンタクトパッド２ａを有する。キャリッジには、プリント基板２のコンタクトパッド２ａそれぞれに対応する電気コネクタピンが設けられている。液体吐出カートリッジ１をキャリッジに搭載した状態で、プリント基板２の各コンタクトパッド２ａがキャリッジの対応する電気コネクタピンに接し、装置本体からの駆動信号等が記録素子基板５の駆動回路に供給される。記録素子基板５では、駆動回路が駆動信号に従って各エネルギー発生素子を駆動する。

図４Ａは、プリント基板３の一方の面（キャリッジ側の面）を示す模式図であり、図４Ｂは、プリント基板３の一方の面の裏面である他方の面（インクタンク６側の面）を示す模式図である。
図４Ａに示すように、プリント基板３の一方の面（キャリッジ側の面）には、装置本体との電気的な接続を行うための複数のコンタクトパッド３ａ（第１のコンタクトパッド）が設けられている。キャリッジには、プリント基板３のコンタクトパッド３ａそれぞれに対応する電気コネクタピンが設けられている。液体吐出カートリッジ１をキャリッジに搭載した状態で、プリント基板３の各コンタクトパッド３ａがキャリッジの対応する電気コネクタピンに接する。これにより、プリント基板３は、装置本体に電気的に接続される。
図４Ｂに示すように、プリント基板３の他方の面（インクタンク６側の面）には、インクタンク６毎に、５個のコンタクトパッド３ｂ（第２のコンタクトパッド）と２個のコンタクトパッド３ｃ（第３のコンタクトパッド）が設けられている。これらコンタクトパッド３ｂ及びコンタクトパッド３ｃは、配線及びコンタクトホール等を介してコンタクトパッド３ａに電気的に接続されている。コンタクトパッド３ａとコンタクトパッド３ｂ、３ｃとは電気的に接続されており、インクタンク６と装置本体との間で信号を送受信できるような接続形態とされている。複数のコンタクトパッド３ａが設けられている領域は複数のコンタクトパッド３ｂが設けられている領域より小さい。なお、１つのインクタンク６に対するコンタクトパッド３ｂ、３ｃの数をそれぞれ５個、２個としているが、これに限定されない。１つのインクタンク６に対するコンタクトパッド３ｂ、３ｃの数は、液体吐出部の仕様により適宜に変更可能である。

図５は、プリント基板３とインクタンク６の電気的な接続構造を説明するための液体吐出カートリッジ１の分解斜視図である。図６は、インクタンク６を搭載した状態の液体吐出カートリッジ１とインクタンク６の断面図である。以下、図４Ｂ、図５及び図６を参照して、プリント基板３とインクタンク６の電気的な接続構造を具体的に説明する。
インクタンク６内のインクを導出する液体供給口が設けられた面には、インクタンク情報基板７が設けられている。インクタンク情報基板７は、インクタンク６の有無や内部インク残量の検出、液体吐出カートリッジ１への誤装着の検出などを行うための情報を示すインクタンク情報信号を出力する。インクタンク６を液体吐出カートリッジ１の筐体１０に搭載した状態で、インクタンク情報基板７は、インクタンクコネクタ８を介して、プリント基板３の対応するコンタクトパッド３ｂに電気的に接続される。

液体吐出カートリッジ１の筐体１０には、インクタンク６毎にジョイント部材９が設けられている。インクタンク６からの液体は、ジョイント部材９内の液室を介して記録素子基板５に供給される。ジョイント部材９内の液室には、その液室内に保持されるインクの有無を検出するための２本の電極ピンが挿入されている。これら電極ピンは、コネクタ部材１１を介してプリント基板３の対応するコンタクトパッド３ｃに電気的に接続されている。
各インクタンク６を収容した液体吐出カートリッジ１をキャリッジに搭載した状態で、プリント基板３の各コンタクトパッド３ａがキャリッジの対応する電気コネクタピンに接する。これによりインクタンクと装置本体との双方向の通信が可能となり、インクタンク情報基板７が装置本体に電気的に伝達され、装置本体は、インクタンク情報基板７からのインクタンク情報信号を取得することができる。そして、装置本体は、インクタンク情報信号に基づいて、インクタンク６の有無や内部インク残量の検出、液体吐出カートリッジ１へのインクタンク６の誤装着の検出などを行う。また、装置本体は、インクタンク６毎に液室の電極ピンに信号を供給することで、内部インクの有無を検出する。

液体吐出カートリッジ１をキャリッジ上に搭載した液体吐出装置では、紙等の記録媒体を第１の方向に間欠的または連続的に搬送しながら、キャリッジを第１の方向と交差する第２の方向（記録媒体の幅方向）に往復移動させる。このスキャン動作において、液体吐出カートリッジ１から液体を記録媒体へ吐出することで画像を形成する。
本実施形態の液体吐出カートリッジ１によれば、キャリッジの電気コネクタピン（端子部）に電気的に接続される電気コンタクト部は、２枚のプリント基板２、３により構成されるので、以下のような作用効果を奏する。以下では、電気コンタクト部を１枚のプリント基板で構成したもの（比較例）と比較して、作用効果を説明する。

比較例では、図３に示す筐体１０の側面の、底面側の端部から上面側の端部に亘る範囲に相当するサイズの１つのプリント基板が用いられる。これに対し、本実施形態では、底面側の端部から上面側の端部に亘る範囲の中のそれぞれ異なる個所に対応する２つのプリント基板によって比較例と同じ信号の伝送が行われる。この場合、プリント基板２、３をそれぞれ適切なサイズ、形状で形成することができ、プリント基板２、３の合計サイズは、比較例のプリント基板のサイズよりも確実に小さなものとなる。このように、本実施形態によれば、比較例と比較して、プリント基板２、３のサイズを小さくすることができるので、プリント基板の単価を安くすることができ、その結果、液体吐出カートリッジ１の低コスト化を図ることができる。
また、プリント基板３は、各インクタンク６のインクタンク情報基板７及び各コネクタ部材１１との電気的な接続を取るため、インクタンク６の並び方向に長手方向を有する形状になっている。一方、プリント基板２は、駆動信号の伝達に用いる複数のコンタクトバッド２ａが収まる、比較的小型のサイズとされている。コンタクトバッド２ａは行列状に配置されているので、プリント基板２は略方形の形状になっており、プリント基板２の長さ（横幅）は、プリント基板３の長さ（横幅）よりも短い。またプリント基板２のアスペクト比はプリント基板３のアスペクト比よりも小さい。このように、プリント基板２を必要なサイズに適応させることでサイズを小型化出来るので、プリント基板の単価をさらに安くすることができる。ここで、プリント基板２、３の長さ（横幅）は、液体吐出部（液体吐出ヘッド）の使用状態において水平方向における長さである。このように、インクタンク６は複数並列して搭載されるため、液体吐出カートリッジの全幅方向に渡って電気接点を設ける必要があり、それに対応してプリント基板３を液体吐出カートリッジの全幅方向に渡って設ける必要がある。一方で、記録素子基板５は液体吐出カートリッジのほぼ中央部に設けられているので、プリント基板２も液体吐出カートリッジの中央部にのみ設ければよい。このようにプリント基板２、３を個別に設けることで、夫々に要求される機能に適したサイズ、配置とすることができる。

また、プリント基板２、３が設けられた筐体１０の側面において、プリント基板２は、プリント基板３よりも筐体１０の底面の側に配置されている。これにより、電気配線部材４の配線長を短くすることができ、電気配線部材４のコスト削減および電気的な信頼性の確保が可能である。
さらに、プリント基板３は、筐体１０の側面の上面側に配置されている。これにより、プリント基板３とインクタンク情報基板７との間の配線長を短くすることができる。このようにプリント基板２、３を個別に設けることで、記録素子基板５からのインク、もしくはインクタンクからのインクが漏れた場合においても、互いの電気接点部へのインクの伝搬を抑制できる。
また、プリント基板３は横幅方向に長い形状になっている上に、プリント基板３に対しては、キャリッジの電気コネクタピンが接することによる応力が表面側から加わり、インクタンクコネクタ８が接することで生じる応力が裏面側から加わる。このため、プリント基板３は、それら応力による基板変形に耐えうる厚みを有する。一方、プリント基板２に対しては、キャリッジの電気コネクタピンが接することによる応力が表面側から加わるだけであり、しかも、裏面はユニット形態の液体吐出カートリッジ１のモールドに固定されている。このため、プリント基板２は、プリント基板３と比較して、基板変形が生じ難くい構造である。よって、プリント基板２の厚みを、プリント基板３よりも薄くすることができる。例えば、プリント基板３の厚みは１．０ｍｍであり、プリント基板２の厚みは０．６ｍｍである。このように、プリント基板２を薄くすることで、プリント基板の単価をさらに安くすることができる。またプリント基板２の厚みに対して比較的厚いプリント基板３が液体吐出カートリッジの、重力方向の上方部にほぼ全幅に渡って設けられているので、液体吐出カートリッジの強度アップにつながる。複数のインクタンクとの電気接続を行うような液体吐出カートリッジにおいても、プリント基板が設けられる面の強度が向上するので、電気的な接続信頼性が向上する。

記録素子基板５は非常に精密な半導体部品であるため、静電気などの高電位の信号が印加されると、回路が破壊される場合がある。上記比較例では、１枚のプリント基板上に、記録素子基板５への信号伝達のためのコンタクトパッドや配線の他、インクタンク情報基板７等への信号伝達のためのコンタクトパッドや配線が混在して配置されている。このため、プリント基板のコンタクトパッド及び配線やインクタンクコネクタ８に指等が触れると、静電気により記録素子基板５の回路が破壊される場合がある。これに対して、本実施形態では、記録素子基板５への信号伝達はプリント基板２により行われ、インクタンク情報基板７等への信号伝達はプリント基板３により行われ、プリント基板２とプリント基板３の間は絶縁されている。この場合、プリント基板３やインクタンクコネクタ８に指等が触れても、静電気により記録素子基板５の回路が破壊されることはない。このように、指等の接触により生じた静電気が記録素子基板５の回路を破壊する可能性がある箇所を特定の部位（プリント基板２に接続された部分）に制限することができる。よって、本実施形態のように液体吐出カートリッジの筐体を樹脂で形成し、２つのプリント基板に分割して筺体に設けることで、比較例と比較して、液体吐出カートリッジ１の信頼性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態の液体吐出カートリッジ１を備えた液体吐出装置において、駆動信号用の電気コネクタピンとインクタンク情報信号等の信号用の電気コネクタピンとはキャリッジの同一面に形成されるので、キャリッジの構成を簡易化することが可能となる。

以上説明した液体吐出カートリッジ１及び液体吐出装置は、本発明の一例であり、その構成は適宜に変更することができる。
例えば、伝達する信号の種類によって、求められるプリント基板の信頼性のレベルが異なる場合に、液体吐出カートリッジ１の電気コンタクト部を、伝達する信号の種類ごとに必要なスペックを備えた複数のプリント基板で構成してもよい。各プリント基板は、同一面上に形成される。この場合も、プリント基板の単価を安くできるので、液体吐出カートリッジ１のコストダウン効果を得ることができる。

また、同一の種類の信号に対して、複数のプリント基板を設けてもよい。例えば、液体吐出カートリッジ１をラインヘッド構成とし、液体吐出装置本体との電気コンタクト部を同一面上に設けられた複数のプリント基板で構成してもよい。この場合の効果を、以下に簡単に説明する。
ラインヘッドは、複数の記録素子基板を記録媒体の幅方向に配置したものである。ラインヘッドを搭載する液体吐出装置では、ヘッドによるスキャン動作なしで、ラインヘッドを駆動して画像記録動作を行う。このようなラインヘッド構成では、シリアルヘッド（液体吐出ヘッドがスキャンする構成）と比較して、記録素子基板の数が多い分、駆動信号の数が増え、プリント基板に形成するコンタクトバッドの数も増える。この場合、電気コンタクト部を１枚のプリント基板で構成した場合は、シリアルヘッドと比較して、コンタクトバッドの数が多い分、プリント基板のサイズも大きくなる。
上記ラインヘッド構成において、記録素子基板毎に、適切なサイズのプリント基板を設ける。この場合の各プリント基板の合計サイズは、１枚のプリント基板で構成した場合の基板サイズよりも小さい。よって、プリント基板の単価を安くすることができ、その結果、液体吐出カートリッジ１のコストダウン効果を得ることができる。
なお、ラインヘッド構成において、複数の記録素子基板を２枚以上の記録素子基板のグループに分けて、グループ毎にプリント基板を設けてもよい。
また、図１に示した液体吐出カートリッジ１において、記録素子基板５毎に、プリント基板を設けてもよい。この場合も、上記のラインヘッド構成の場合と同様、プリント基板の単価を安くできるので、液体吐出カートリッジ１のコストダウン効果を得ることができる。

１：液体吐出カートリッジ
２：プリント基板（第１のプリント基板に対応）
３：プリント基板（第２のプリント基板に対応）
５：記録素子基板（液体吐出部に対応）
６：インクタンク（液体タンクに対応）

Claims (18)

1. 液体を吐出する液体吐出部を備えた液体吐出カートリッジであって、
   装置本体の端子部に電気的に接続される電気コンタクト部を有し、
   前記電気コンタクト部は、同一面に設けられた第１のプリント基板と第２のプリント基板とを含み、
   前記第２のプリント基板の一方の面に、前記装置本体に電気的に接続される第１のコンタクトパッドを備え、前記第２のプリント基板の他方の面に、前記液体吐出部に液体を供給する液体タンクに電気的に接続される第２のコンタクトパッドを備える、液体吐出カートリッジ。
2. 前記液体吐出部は、前記装置本体から供給される駆動信号に従って液体を吐出する少なくとも１枚の記録素子基板を有し、
   前記第１のプリント基板は、前記駆動信号を前記記録素子基板に伝達する、請求項１に記載の液体吐出カートリッジ。
3. 前記第２のプリント基板は、前記液体タンクの情報を示す信号を伝達する、請求項１または２に記載の液体吐出カートリッジ。
4. 前記液体吐出部の使用状態において水平方向における前記第１のプリント基板の長さが前記第２のプリント基板の長さよりも短い、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
5. 前記記録素子基板は、当該液体吐出カートリッジの底面に設けられ、前記同一面において前記第１のプリント基板は前記第２のプリント基板よりも前記底面の側に配置されている、請求項２に記載の液体吐出カートリッジ。
6. 前記第１のプリント基板の厚みが前記第２のプリント基板の厚みより小さい、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
7. 筺体と、
   前記筺体の第１面に設けられる、液体を吐出する記録素子基板と、
   液体を収容する液体タンクを収容する収容部と、
   前記収容部に設けられるコネクタと、
   前記筺体の第２面に設けられる、前記記録素子基板と電気的に接続される第１の電気配線基板と、
   前記第２面に設けられる、前記コネクタと電気的に接続される第２の電気配線基板と、を備える液体吐出カートリッジ。
8. 前記第２の電気配線基板のアスペクト比は、前記第１の電気配線基板のアスペクト比よりも大きい、請求項７に記載の液体吐出カートリッジ。
9. 前記第１の電気配線基板、及び前記第２の電気配線基板は板状のプリント基板である、請求項７または８に記載の液体吐出カートリッジ。
10. 前記液体吐出カートリッジの使用状態において、前記第２の電気配線基板は前記第１の電気配線基板より重力方向の上方に配されている、請求項７から９のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
11. 前記第２の電気配線基板の一方の面に、外部と電気的に接続される第１のコンタクトパッドを備え、前記第２の電気配線基板の前記一方の面の裏面に、前記コネクタと電気的に接続される第２のコンタクトパッドを備える、請求項７から１０のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
12. 前記記録素子基板と前記第１の電気配線基板とはフレキシブルな電気配線部材で接続されている、請求項７から１１のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
13. 前記筺体は枠体構成を備えており、前記コネクタは前記枠体内に設けられている、請求項７から１２のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
14. 前記収容部は前記枠体内に設けられている、請求項１３に記載の液体吐出カートリッジ。
15. 前記第２の電気配線基板の前記第１のコンタクトパッドが設けられている領域は、前記第２の電気配線基板の前記第２のコンタクトパッドが設けられている領域より小さい、請求項１１に記載の液体吐出カートリッジ。
16. 液体を保持する液室と、前記液室内に設けられる電極ピンと、を備える、請求項７から１５のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジ。
17. 液体を保持する液室と、前記液室内に設けられる電極ピンと、を備え、
    前記第２の電気配線基板の前記裏面には、前記電極ピンと電気的に接続される第３のコンタクトパッドを備える、請求項１１に記載の液体吐出カートリッジ。
18. 請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出カートリッジと、
    前記液体吐出カートリッジが搭載されるキャリッジと、を有し、
    前記キャリッジは、前記液体吐出カートリッジの電気コンタクト部に電気的に接続される複数の電気コネクタピンを有する、液体吐出装置。

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