JP2013202885A - インクタンク - Google Patents

Abstract

【課題】インクタンクの所定の位置に、ＦＰＣを位置ズレ無く、また平面性良く設置する。
【解決手段】インクタンクと配線基板との間にホットメルトが配置されていることを特徴とするインクタンク。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェット記録装置用のインクタンクに取付けられる配線基板およびその固定方法に関する。

一般に、インクジェット記録装置に対するインク供給源としては、インクジェット記録装置に対して着脱自在なカートリッジタイプのインクタンクが多く使用されている。

上記のようなインクタンクでは、インクが無くなった時にユーザー自身がインクタンクを交換するため、インク残量や正しい位置に交換されているかをユーザーに知らせる必要がある。

そのような情報を伝える手段として、インクタンクに記憶素子を備えているものがある（特許文献１）。記憶素子には、例えば、それが備わるインクタンク内のインク残量に関するデータの他、それが備わるインクタンク固有の情報を格納することができる。

インクタンクに記憶素子を備えた場合、例えばインクタンクを固定するタンクホルダーにインクタンクが装着されたときに、インクタンクに設けられた接続部と、タンクホルダーに設けられた接続端子とが電気的に接続され、この接点を介してインクタンクの記憶素子とインクジェット記録装置の制御部とが接続される。

記憶素子ユニットは、一般的に上述した記憶素子と、コンデンサ、抵抗器、ＬＥＤなどの発光素子、およびそれらを配置する配線基板からなる。また配線基板には、記憶素子をリード等でつなげるためのボンディングパッドと、タンクホルダーに設けられた接続端子と電気的に接続するための接続部とを有する。また、上記リードと接続部はハンダ等で保護されている。

配線基板には従来から使用されているガラスエポキシ樹脂等をカバー層としたリジッド基板と呼ばれるものや、フィルム状のポリイミド樹脂等を用いたＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）と呼ばれる基板がある。一般的にリジッド基板の厚さが0.3ｍｍ〜1.6ｍｍ程度なのに対し、ＦＰＣは50μｍ以下であり非常に薄い。

ＦＰＣは薄いため、インクタンクに採用した場合には厚みの分だけインク容量を増やすことができ、体積効率の観点から好ましい。また、ＦＰＣはフィルム形状のため柔軟性があり、曲げてインクタンクに張り付けることができ、設計自由度の観点からも優れている。

また、リジッド基板は厚みがあるため、インクタンク装着時にタンクホルダーと接触して破損しやすい。またリジッド基板の材質であるガラスエポキシ樹脂は、切断面から微小な破片が剥がれ落ちやすい。この剥がれた破片がフィルタやノズルに詰まって印字不良を起こすことがあった。一方、ＦＰＣを採用した場合は、薄く柔軟性があるため、破損したり破片が生じる心配が少なくインクジェット用途として優れている。

また、記憶素子ユニットにおける記憶素子や接続部、ＬＥＤなどの配置としては、基板のどちらか一方の表面に全て配置したり、一方の面に記憶素子やＬＥＤ、反対側の面に接続部を配置するなど比較的自由に配置可能である。

また、記憶素子ユニットは、インクタンクの交換の際に飛散したインクや記録動作中に飛翔する霧状のインクが付着する恐れがある。インクが付着した場合には、記憶素子の接続回路における抵抗値が変化して誤作動の原因となるおそれがある。特にインクには色材、水、有機溶剤の他に尿素が含まれる場合がある。尿素は分解してアンモニアを発生することが知られており、アンモニアは銅配線を腐食しやすい性質がある。

また、記憶素子は数ｍｍ程度の厚みがあるため、インクタンクの交換時にタンクホルダーと接触して破損する恐れもある。

上述したインク付着や記憶素子の破損を避けるために、インクタンクに凹部を設け、その凹部に記憶素子を収容して保護することもできる。前記手段として、基板の一方の面に記憶素子を設け、反対側の面に接続部を設けた記憶素子ユニットを用いることがある。上記記憶素子ユニットが凹部を覆うように設置され、その際に凹側に記憶素子が向くように記憶素子ユニットを配置し、接続部は外部と電気的に接続する必要があるためタンク表面側に配置して記憶素子を保護する。

特開２００５−１６９９８８

上述したように、ガラスエポキシ樹脂の破片の問題が無く、また、接触による破損やインク容量の観点からもＦＰＣの方がインクジェット用途に適している。

しかし、ＦＰＣは薄いフィルム形状のため、製造工程の搬送時にＦＰＣが飛ばされたり、振動や製造装置の動作による風圧などで設置位置がズレてしまうことがあった。ＦＰＣの位置ズレは、記憶素子ユニットの接続部とコネクタの接触端子との接続不良に繋がり、記憶素子から情報が取得できなくなる可能性がある。

また、従来からカシメによる固定方法があるが、カシメによる固定だけではＦＰＣとタンク面との間に浮きや凹凸が発生して平面度が得られないことがあった。場合によってはＦＰＣの凹凸によってハンダ接合部がストレスクラックを生じ、不良の原因となることがあった。

また、上述したように記憶素子を保護するためにインクタンクに凹部を設けた場合、凹部上方はＦＰＣの受けが無いため、ＦＰＣ大きく撓んでしまい、上述した平面度の課題や撓みによるハンダ接合部のクラックの課題があった。

本発明によれば、上記課題を、インクを収容するタンクの表面にフィルム状の配線基板を有するインクタンクにおいて、インクタンクと前記配線基板との間にホットメルトが配置されていることを特徴とするインクタンクによって解決するものである。

インクタンクに塗布したホットメルトとＦＰＣが張り合わされているため、搬送工程でＦＰＣが飛ばされたり、設置位置がズレたりすることが無い。また、ＦＰＣが平面性良く張り付けられるため、ＦＰＣの浮きや凹凸によるハンダ部分へのストレスクラックが発生しない。さらにＦＰＣの記憶素子を保護するための凹部をインクタンクに設けても、凹部に存在するホットメルトがＦＰＣの受け面の役割もするため撓みにくい。

また、一般的な接着剤と異なり、ホットメルトは常温で速やかに固まるため、特別な乾燥工程を必要とせず安価に製造することができる。

本発明の実施形態の一つであるインクタンクの外観を示した図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットが設置される前のインクタンクの下面図である。 本発明の実施形態の一つであるインクタンクの構成を表す斜視図である。 本発明の実施形態の一つであるインクタンクの外観を表す斜視図である。 本発明の実施形態の一つであるインクタンクの図４におけるＸ-Ｘ’断面図である。 本発明の実施形態の一つであるインクタンクの図５における破線部の拡大図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットの上面図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットの下面図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットの図６におけるＡ-Ａ’断面図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットの図５におけるＹ-Ｙ’断面図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニットの上面図である。 本発明の実施形態の一つである記憶素子ユニット５をインクタンクに固定する工程を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明におけるインクタンクの一例を示した外観図である。図２は記憶素子ユニットが設置される前のインクタンクの下面図である。図３はインクタンクの構成を表す斜視図である。

本発明の実施例では、図１のようにインクタンクのインク供給口２が形成される面に記憶素子ユニット５が取付けられている。但し、記憶素子ユニット５が配置される位置はタンクホルダーの接続端子と接続可能であれば上記以外でも構わない。さらに記憶素子ユニット５はフィルム状で柔軟なため、曲げた状態でインクタンクに設置しても構わない。ただし、ハンダ接合部は基板に凹凸があるとストレスクラックが発生する恐れがあるため、ハンダ接合部については曲面を避けて平面性が求められる。

さらに図２のように、インクタンクに設けられた凹部７にはホットメルト６が配置されている。そして記憶素子ユニット５は凹部７を覆うように配置されている。

次にインクタンクの構成について図３を用いて説明する。インクタンクはインクを収容する筐体１にフタ４が溶着されており、フタ４には筐体１内と大気とを連通するための大気連通口９が設けられている。また、インクタンクは、インクを保持するインク保持部材１１と、そのインクを外部へ供給するためのインク供給口２とを含んでいる。またインクタンクをタンクホルダーに着脱可能に固定するレバー３を有している。またインクタンクには記憶素子ユニット５を固定するためのカシメピン８が形成されている。

本発明における記憶素子ユニット５の構造に限定は無いが、一例を図７，８に示した。図７は記憶素子ユニットの上面図を示しており、図８は、図７と同じ記憶素子ユニットの反対側の面を示している。記憶素子ユニット５はフィルム状の配線基板１９と、外部と電気的に接続する接続部１４、情報を記憶する記憶素子２０、ＬＥＤ等の発光素子１２、その他に抵抗器、コンデンサなどから形成される。

図７，８においては基板の一方の面に記憶素子２０が配置され、その反対側の面に接続部１４が配置されている。上記構成の記憶素子ユニット５をインクタンクに設けられた凹部７に配置することで記憶素子２０を飛散したインク等から保護することができる。インク等から保護する構成については後述で説明する。

図４には本発明の一例であるインクタンクの斜視図を示した。また、図４におけるＸ−Ｘ’断面を図５に示した。さらに図５の斜線部の拡大図を図６に示した。

図５では、インクタンクの内部にはインクを保持するための吸収体１１が設けられている。吸収体１１は、不織物や多孔質体などで構成され、毛管力によってインクを保持している。また、吸収体１１はインク通路２５を介してインクを貯蔵するインク貯蔵室２３と連通している。インク貯蔵室２３は、吸収体１１が所定量のインクを消費すると吸収体１１へインクを供給する仕組みになっている。また、インク貯蔵室２３にはプリズム２４が設置されている。インク貯蔵室２３のインクが消費され、プリズム２４がインクから露出すると、インクジェット記録装置内に設けられた発光部の光を反射するようになり、その反射光を受光部で検知することでインク残量を検出している。さらにインクタンク内には導光体１０が設けられている。記憶素子ユニット５に設けられた発光素子１２の光は、導光体１０の内部を通って窓２６から認識できる。前記発光素子１２の光をユーザーが認識したり、プリンタ内部に設置された受光部で検知したりすることで、インクタンクの交換位置の間違いや装着不良を防止できる。

次に実施例における記憶素子ユニット５とホットメルト６、インクタンクに設けられた凹部７の位置関係について図６を用いて説明する。

図６では、外部に露出しない凹部７と向かい合う側に記憶素子２０が配置され、その反対側の面に接続部１４が配置されている。さらに凹部７にはホットメルト６が塗布されており、記憶素子２０はホットメルト６に埋め込まれている。ホットメルト６に埋め込まれることで飛翔する霧状のインクから保護できる。

インクの付着しにくい位置に記憶素子ユニット５が配置されている場合は、図１１のように記憶素子２０、ＬＥＤ１２、接続部１４等を全てどちらか一方の基板表面に配置してもよい。その場合、凹部７の体積はホットメルト６の体積分だけで済むため、インク容量を増やすことができる。

また、凹部７を設けずにホットメルト６で記憶素子ユニット５を固定しても、製造時に記憶素子ユニット５が飛ばされたり位置ズレが起きたりすることを防止できるが、平面性の観点から凹部７を設けた方が好ましい。

また、インクタンクはタンクホルダーに着脱可能に装着される。タンクホルダーにはインクジェットヘッドへインクを導入する導入口が設けられ、導入口にはフィルタが設けられている。タンクホルダーには接続端子が設けられており、インクタンクがタンクホルダーに装着されると、インクタンクに設けられた記憶素子ユニット５の接続部１４とタンクホルダーの接続端子とが接触することで電気的に接続される。

また、タンクホルダー自身もインクジェット記録装置本体と電気的に接続可能な接続パッドを有しているため、インクタンクがタンクホルダーに装着されることにより、インクタンクの記憶素子２０とインクジェット記録装置本体の制御部とが電気的に接続される。

配線基板１９の構成は様々であり限定されないが、代表的な構成として次のような構成が挙げられる。図９には図８におけるＡ−Ａ’断面図、図１０には図７におけるＹ−Ｙ’断面図を示した。

図９が示すように、記憶素子ユニット５は、ポリイミド樹脂等のフィルム状のベースフィルム１７の上に、接着層１５を介して銅箔１８をエッチングして形成された銅配線が積層され、その上に接続部１４と、図７に示したボンディングパッド２１以外の領域にポリイミド等のカバー層２２がさらに積層される。ボンディングパッド２１と接続部１４にはめっき層１６として、ニッケルめっきと金めっきが形成されている。また図１０が示すように、図９の説明と同様に形成しためっき層１６の上に、記憶素子２０およびＬＥＤ１２が設置されている。また、記憶素子２０とボンディングパッド２１とはリード等で接続される。また、リード部分はハンダ（不図示）等により機械的に保護されている。

次に記憶素子ユニット５をインクタンクに固定する工程について図１２を用いて説明する。図１２は、図５の破線部の拡大図であり、記憶素子ユニット５が設置されるまでを(a)〜(d)で示している。

まず、図１２(a)のようにインクタンクの凹部７に加温されたホットメルト６がシリンジ等で所定量塗布される。この時、次工程で記憶素子ユニット５と一緒に圧着できるようにホットメルト６はインクタンク面より少しはみ出している。ただし、ホットメルト６が凹部７から溢れないように凹部７の体積よりもホットメルト６の体積を小さくする。ホットメルト６の体積が凹部７より大きいと、溢れたホットメルト６の凹凸により平面度が出にくくなる。

次に図１２(b)のように、記憶素子ユニットは吸着パッド付きのシリンダ等により凹部７の上方に搬送される。

次に図１２(c)のように、記憶素子ユニット５をホットメルト６と一緒にタンク面に押しつけることで平面性を持った状態で固定される。この時、ホットメルト６が受け面の役割も果たすため、凹部７での記憶素子ユニット５の撓みを防止できる。ホットメルト６が無いと、振動やシリンジから離れる際の風圧で位置ズレが生じたり、凹部７で記憶素子ユニット５が撓んだりする可能性がある。また、この時記憶素子ユニット５に設けられた位置決め穴１３にカシメピン８が導入される。

上記構成では、記憶素子ユニット５の記憶素子２０はホットメルト６に埋もれる形になるが、塗布直後で高温状態のホットメルト６は粘度が低いため、記憶素子２０をホットメルト６に埋めても破損することは無い。

上述のように、ホットメルト６により記憶素子ユニット５が固定されているため、振動や風圧での位置ズレを防止できる。

最後に図１２(d)のように、ホットメルト６で固定された記憶素子ユニット５は、位置決め穴１３に導入されたカシメピン８を熱や振動などで溶かしてさらに固定される。すなわち、記憶素子ユニット５はホットメルト６で固定することで高い平面性が得られ、カシメピン８で機械的に固定することで高強度に固定される。

ホットメルト６の材質としては、オレフィン系、ポリアミド系、ウレタン系、シリコーン系、合成ゴム系など様々であるが、接着性の観点からインクタンクの材料と同系統であることが好ましい。特にインクタンクはポリプロピレンやポリエチレンで構成されることが多いため、ホットメルト６はオレフィン系であることが好ましい。また、配線基板１９に使用するため絶縁性であることが求められる。絶縁性の基準としては、導体間隔０．１５ｍｍで１×１０^１０Ω以上、より好ましくは１×１０^１４Ω以上である。

さらに、インクジェットでは、樹脂から発生するアウトガスが配線基板１９を腐食させたり、インクジェットヘッドの撥水性を変化させたりすることがある。そのためホットメルト６もアウトガスの発生が少ない材料が好ましい。

特に、イオウ成分やシリコーン成分は上記問題を起こす可能性があるため好ましくない。オレフィン系は上記成分を含まない材料構成が可能なため、これらの観点からもオレフィン系が好ましい。

また、ホットメルト６は溶融時の粘度が高すぎると、シリンジから所定量ホットメルト６を塗布した後も、シリンジからホットメルト６が千切れない糸引き状態が発生する。また、粘度が低すぎても、塗布後にすみやかにホットメルト６が広がっていくため、凹部７に塗布したホットメルト６がインクタンク面からはみ出さなくなる。したがって、ホットメルト６には適正な溶融粘度が求められ、その範囲としては１８０℃で６５０〜８５０ｍＰａ・ｓが好ましい。

また、ホットメルト６の代わりに熱硬化性の接着性を用いると、硬化時間がかかりコストアップにつながってしまう。一方、ホットメルト６は常温で速やかに固化するため、特別な乾燥工程を必要とせず安価に製造することができる。

また、粘着材を用いた場合では、常温でも粘性があるためＦＰＣに凹凸が生じ、ハンダ部分にストレスクラックなどが発生する恐れがある。一方、ホットメルト６は常温では固化しているため、撓みにくい。

上述したホットメルトを用いることで、インクジェット用のインクタンクに記憶素子ユニットを平面性よく確実に固定できる。

１．筐体
２．インク供給口
３．レバー
４．フタ
５．記憶素子ユニット
６．ホットメルト
７．凹部
８．カシメピン
９．大気連通口
１０．導光体
１１．インク保持部材
１２．発光素子（ＬＥＤ）
１３．位置決め穴
１４．接続部
１５．接着層
１６．めっき層
１７．ベースフィルム
１８．銅箔
１９．配線基板
２０．記憶素子
２１．ボンディングパッド
２２．カバー層
２３．インク貯蔵室
２４．プリズム
２５．インク通路
２６．窓

Claims (6)

1. インクを収容するタンクの表面にフィルム状の配線基板を有するインクタンクにおいて、インクタンクと前記配線基板との間にホットメルトが配置されていることを特徴とするインクタンク。
2. 配線基板には記憶素子が設けられ、前記記憶素子が設けられた面とは反対側の面に、外部と電気的に接続可能な接点部を有しており、かつインクタンクにはフィルム状の配線基板より小さな面積の凹部が設けられ、前記凹部側に前記記憶素子が向かうように前記配線基板が設置されており、かつ前記凹部にはホットメルトが塗布されていることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
3. ホットメルトがオレフィン系の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
4. フィルム状の配線基板が樹脂カシメで固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
5. ホットメルトの１８０℃における溶融粘度が、６５０〜８５０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
6. インクタンクの表面にフィルム状の配線基板を固定する固定方法であって、インクタンクに設けられた配線基板より小さな面積の凹部にホットメルトを塗布し、前記配線基板を前記ホットメルトとともに圧着させて前記インクタンク固定させた後、前記フィルム状の配線基板を前記インクタンクに設けられたカシメピンを溶融させて固定するインクタンク用の配線基板の固定方法。