JP2005305960A - Ink-jet recording head and its manufacturing method - Google Patents

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Shuzo Iwanaga
周三 岩永
Toshiaki Hirozawa
稔明 広沢
Kenta Udagawa
健太 宇田川
Mineo Kaneko
峰夫 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an electric mounting stably which requires heating with a short baton, not depending on the material or size of the plate supporting and fixing a recording element substrate. <P>SOLUTION: In the ink-jet recording head which is equipped with the recording element substrates having two or more recording elements discharging a recording liquid and electrodes for transmitting electric signals, a first plate for supporting and fixing the recording element substrates and an external wiring substrate which has electric terminals electrically connected to each electrode of each recording element substrate, the first plate has an opening at the part located on the electrode rear face, and an electric joining process is performed while directly heating the rear face of the recording element substrates through the opening using a heating means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適用することができる。   The present invention relates to an inkjet recording head used in an inkjet recording apparatus that performs a recording operation by discharging a liquid such as ink, and a method for manufacturing the inkjet recording head. The present invention can be applied to a general printing apparatus, a copying machine, a facsimile having a communication system, an apparatus such as a word processor having a printing unit, or a multifunction recording apparatus combining these apparatuses.

インクジェット記録装置は、ランニングコストが安く、装置の小型化も可能であり、さらに、複数色のインクを用いてカラー画像記録に対応することも用意であることから、コンピュータ関係の出力機器等に幅広く利用され、商品化されている。   Inkjet recording devices have low running costs, can be miniaturized, and are ready to support color image recording using multiple colors of ink. Used and commercialized.

一方、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギを発生するエネルギ発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの等がある。   On the other hand, as an energy generating element that generates energy for ejecting ink from the ejection port of the recording head, an element that uses an electromechanical transducer such as a piezo element, or an electromagnetic wave such as a laser emits heat to generate heat. There are those that discharge ink droplets by the action of, and those that heat a liquid by an electrothermal conversion element having a heating resistor.

その中でも熱エネルギを利用してインク滴を吐出させる方式のインクジェット記録方式のヘッドは、吐出口を高密度に配列することができるため高解像度の記録をすることが可能である。その中でも電気熱変換素子をエネルギ発生素子として用いた記録ヘッドは、小型化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で製造コストも安価なことから有利である。   Among them, an ink jet recording system head that ejects ink droplets using thermal energy can perform high-resolution recording because the ejection ports can be arranged at high density. Among them, a recording head using an electrothermal transducer as an energy generating element can be easily reduced in size, and can sufficiently overcome the advantages of IC technology and micromachining technology that have made remarkable progress in technology and improved reliability in the recent semiconductor field. It is advantageous because it can be used in half, easy to mount with high density and inexpensive to manufacture.

従来、特開平10−776号公報のように、ポリイミドフィルム上に銅箔を接着しパターニングし、金メッキしたフレキシブルフイルム配線基板(以下、電気配線テープ、外部配線基板とも称する)のリード(電極端子)に、記録素子の電極上のバンプを熱超音波圧着法で電気接合し、更に封止した後、支持体に接着する方法が知られている。また、特開平11−138814号公報の様に、複数の記録素子をそれぞれ独立の電気配線テープに接続した後に、支持体に接着するものも知られている。特開平11−138814号公報はカラー印刷用に複数の記録素子を備えているが、単一の基板でカラー印刷できるように、内部を分割しているものも有る。   Conventionally, as in JP-A-10-776, a lead (electrode terminal) of a flexible film wiring board (hereinafter also referred to as an electric wiring tape or an external wiring board) in which a copper foil is bonded and patterned on a polyimide film and then plated. In addition, a method is known in which bumps on the electrodes of the recording element are electrically bonded by a thermal ultrasonic pressure bonding method, further sealed, and then bonded to a support. In addition, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-138814, a plurality of recording elements are connected to independent electric wiring tapes and then bonded to a support. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-138814 has a plurality of recording elements for color printing, but there are some in which the inside is divided so that color printing can be performed on a single substrate.

近年では、インクジェット記録装置の価格の低下も著しく、インクジェット記録ヘッドもいかに安く作るかが課題となっている。その為には、部品の材料費、特に記録素子基板の集積化が最も効果的で、たとえば、カラー用のイエロー、マゼンタ、シアンの3色を一体にすることが、多く採用されている。さらに、文字等の印刷に頻繁に使用されるブラックも、同一ヘッドに組み込むことも多く採用されている。一方、安価に製造するだけでなく、特にブラックの場合、記録速度の向上が求められており、記録素子数を多くすることで、これを達成する方法がよく取られるが、こうした場合には、ブラックの記録素子基板はカラー用と比較して、吐出口列方向に長い形状のものとなっている。この様に、複数の異なる記録素子基板を単一の電気配線テープに実装する方法は、特開2002−19130号公報等で採用されている。特開2002−19130号公報のように単一の電気配線テープを用いることで、記録ヘッドがコンパクトになって記録ヘッドのコストが下がり、また印字装置もコンパクト、低コストになることから有利である。このような構成の場合、複数の記録素子基板間の相対位置精度が必要になってくるため、特開2002−19130号公報では、先に複数の記録素子基板をプレート上に位置決め固定し、その後、外部配線基板をプレートに貼り付け、電気接合工程を行うという工程順を採用している。   In recent years, the price of inkjet recording apparatuses has been drastically reduced, and it has become a problem how to make inkjet recording heads cheaper. For this purpose, the material cost of the parts, particularly the integration of the recording element substrate, is most effective. For example, it is often used to integrate three colors of yellow, magenta, and cyan for color. Further, black frequently used for printing characters and the like is often incorporated into the same head. On the other hand, in addition to manufacturing inexpensively, particularly in the case of black, improvement in recording speed is required, and by increasing the number of recording elements, a method of achieving this is often taken, but in such cases, The black recording element substrate has a shape that is longer in the ejection port array direction than that for color. As described above, a method for mounting a plurality of different recording element substrates on a single electric wiring tape is employed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-19130. Use of a single electric wiring tape as disclosed in JP-A-2002-19130 is advantageous because the recording head becomes compact and the cost of the recording head is reduced, and the printing apparatus is also compact and low-cost. . In such a configuration, since relative positional accuracy between a plurality of recording element substrates is required, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-19130, a plurality of recording element substrates are first positioned and fixed on a plate, and thereafter The order of steps is adopted in which an external wiring substrate is attached to a plate and an electrical bonding step is performed.

ところで、記録素子基板を固定するプレートには、これまでアルミナ(Al23)等の材料が採用されてきた。アルミナは熱伝導率が高く、印字動作中の記録素子基板の温度上昇を放熱する作用がある。 By the way, materials such as alumina (Al 2 O 3 ) have been used for the plate for fixing the recording element substrate. Alumina has a high thermal conductivity and has a function of dissipating the temperature rise of the recording element substrate during the printing operation.

このような従来構成のインクジェット記録ヘッドの断面図を図18に示す。図18はアルミナ等のプレートH1290上に記録素子基板H1100が支持固定され、さらに電気配線テープH1300が位置決めされ貼り付けられている。電気配線テープH1300から伸びた電極端子H1302は記録素子基板H1100の不図示の電極上に形成されたバンプH1105と、熱超音波圧着法により金属間接合されている。加熱ヒーターTによってアルミナのプレート裏面から記録素子基板を通し、電気接合部を加熱することにより、金属間接合が達成される。
特開平10−776号公報 特開平11−138814号公報
A cross-sectional view of such an ink jet recording head having a conventional configuration is shown in FIG. In FIG. 18, a recording element substrate H1100 is supported and fixed on a plate H1290 made of alumina or the like, and an electric wiring tape H1300 is positioned and attached. Electrode terminals H1302 extending from the electric wiring tape H1300 are bonded to each other by bumps H1105 formed on electrodes (not shown) of the recording element substrate H1100 by a thermosonic bonding method. Intermetallic bonding is achieved by passing the recording element substrate from the back side of the alumina plate by the heater T and heating the electrical junction.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-776 Japanese Patent Laid-Open No. 11-138814

しかしながら、近年のインクジェット記録装置の高速印字化により、印字動作中の記録素子基板の温度上昇がより激しくなり、これを抑えるために前記アルミナ等から成るプレートの厚さを増したり、あるいは、体積を増加させる動きが出てきている。   However, due to the recent high-speed printing of inkjet recording apparatuses, the temperature rise of the recording element substrate during printing operation becomes more severe. To suppress this, the thickness of the plate made of alumina or the like is increased, or the volume is increased. There is a movement to increase.

また、一方でインクジェット記録装置の価格下落が激しいため、特に低価格帯のインクジェット記録装置には、比較的高価なアルミナから、より低コストの樹脂材料から成るプレートを採用しようという動きも出てきている。   On the other hand, since the price of inkjet recording devices has fallen sharply, there has been a movement toward adopting plates made of lower-cost resin materials from relatively expensive alumina, particularly in low-price inkjet recording devices. Yes.

このような動きの中で、上記構成でのインクジェット記録ヘッドにおいては、以下に述べる課題が発生し始めている。
(1) アルミナのプレートの厚さを増したり、体積を増加させたりすることで、印字動作中にはより高い放熱効果がもたらされるが、逆に、熱超音波圧着法等による加熱を要する電気実装工程においては、記録素子基板が固定された前記プレートをヒーター等で加熱しても、なかなか記録素子基板(電極部)の温度が上昇しないため、すぐに実装を行えず、結果として製造タクトが長くなり、コストアップとなってしまう。
(2) また、樹脂材料から成るプレートにおいては、一般的な樹脂材料はそれ自体の熱伝導率がアルミナ等に比べて、極端に低いため、上記のような熱超音波圧着法等の加熱を要する電気実装方法を用いること自体困難である。(先にプレートに記録素子基板を固定した後、電気実装を行う方式においては)
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑み、プレートの材料や大きさによらず、加熱を要する熱超音波圧着法などの電気実装が安定的に行え、ひいては安価で高品位のインクジェット記録を行うことができるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することである。
In such a movement, the following problems are starting to occur in the ink jet recording head having the above configuration.
(1) Increasing the thickness of the alumina plate or increasing the volume provides a higher heat dissipation effect during the printing operation, but conversely, electricity that requires heating by the thermosonic bonding method or the like. In the mounting process, even if the plate on which the recording element substrate is fixed is heated with a heater or the like, the temperature of the recording element substrate (electrode part) does not rise easily, so mounting cannot be performed immediately, resulting in a manufacturing tact. It becomes long and costs increase.
(2) Further, in a plate made of a resin material, a general resin material has an extremely low thermal conductivity as compared with alumina or the like. It is difficult to use the required electrical mounting method. (In the method of electrical mounting after fixing the recording element substrate to the plate first)
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can stably carry out electrical mounting such as a thermal ultrasonic pressure bonding method that requires heating, regardless of the material and size of the plate. An ink jet recording head capable of performing ink jet recording and an ink jet recording head manufacturing method are provided.

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録液を吐出する複数の記録素子、および前記各記録素子に電気的信号を伝達するための電極を有する記録素子基板と、該記録素子基板を支持固定するための第1のプレートと、前記各記録素子基板の前記各電極に電気的に接続される電極端子を有する外部配線基板とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記第1のプレートは前記記録素子基板裏面に位置する部分に開口部を有しており、該開口部を通して直接、記録素子基板裏面を加熱手段を用いて加熱しながら前記電極と前記電極端子との電気接合工程を行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention includes a recording element substrate having a plurality of recording elements for discharging a recording liquid, an electrode for transmitting an electrical signal to each of the recording elements, and the recording element. In the ink jet recording head, comprising: a first plate for supporting and fixing the substrate; and an external wiring substrate having electrode terminals electrically connected to the electrodes of the recording element substrates. An opening is formed in a portion located on the back surface of the recording element substrate, and an electrical joining step between the electrode and the electrode terminal is performed while heating the back surface of the recording element substrate using a heating unit directly through the opening. It is characterized by that.

上記の通りの本発明のインクジェット記録ヘッドは、外部配線基板の各電極端子を接続する際に、記録素子基板裏面を直接加熱して、電気接合工程を行うため、記録素子基板の電極部が急速に温度上昇し、製造タクトが短く、安定した電気接続が可能となる。また、第1のプレートを介して加熱する必要がないため、第1のプレートには必ずしも熱伝導率の高い材料を選択する必要がなく、例えば樹脂材料も用いることができるため、部品コストが安くなり、ひいては安価なインクジェット記録ヘッドを構成することが可能となる。   In the ink jet recording head of the present invention as described above, when the electrode terminals of the external wiring substrate are connected, the back surface of the recording element substrate is directly heated to perform the electrical joining process, so that the electrode portion of the recording element substrate is rapidly As a result, the temperature rises, the manufacturing tact time is short, and stable electrical connection is possible. In addition, since it is not necessary to heat through the first plate, it is not always necessary to select a material having high thermal conductivity for the first plate. For example, a resin material can be used, so that the component cost is low. Thus, an inexpensive ink jet recording head can be configured.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記開口部が前記電極の真裏、または真裏の近傍部に位置していることことが望ましい。   In the ink jet recording head of the present invention, it is desirable that the opening is located on the back of the electrode or in the vicinity of the back.

これにより、電気接合される電極部の加熱がより急速かつ安定的に行えるため、信頼性の高いタクトの短い電気接合工程を実施することが可能となる。   Thereby, heating of the electrode part to be electrically bonded can be performed more rapidly and stably, and thus it is possible to perform a highly reliable electrical bonding process with a short tact.

さらに、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記各記録素子基板を第1のプレートに支持固定する工程、前記外部配線配線基板を前記第1のプレートに固定する工程、前記電気接合工程の順に各工程を実施する工程を含んでもよい。   Furthermore, the inkjet recording head of the present invention includes each step in the order of a step of supporting and fixing each recording element substrate to the first plate, a step of fixing the external wiring wiring substrate to the first plate, and the electric joining step. The process of implementing may be included.

また、前記第1のプレートが熱伝導率の低い樹脂材料からなるときにより本発明の効果が発揮される。   Further, the effect of the present invention is exhibited when the first plate is made of a resin material having a low thermal conductivity.

上記の通りの本発明のインクジェット記録ヘッドは、第1のプレートに記録素子基板を正確に位置決め固定した後に電気接合工程を行うことが可能であるため、結果として高品位な印字が行える。また、第1のプレートが樹脂材料からなる場合でも、記録素子基板を直接加熱することが可能であるため、信頼性の高い電気接合工程が可能であり、また樹脂材料を用いることによる部品コストの低減が可能である。   The ink jet recording head of the present invention as described above can perform the electrical joining process after accurately positioning and fixing the recording element substrate to the first plate, and as a result, can perform high-quality printing. Further, even when the first plate is made of a resin material, the recording element substrate can be directly heated, so that a highly reliable electrical bonding process is possible, and the cost of components due to the use of the resin material is reduced. Reduction is possible.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドには、前記加熱手段としてヒーターやレーザー光照射を使用可能である。   In the ink jet recording head of the present invention, a heater or laser light irradiation can be used as the heating means.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドには、前記記録素子基板が前記第1のプレートに複数個配置していて、前記外部配線基板が単一のものであってもよい。   In the ink jet recording head of the present invention, a plurality of the recording element substrates may be disposed on the first plate, and the single external wiring substrate may be provided.

これにより、複数の記録素子基板一体型で各記録素子基板が正確に位置決め固定されたインクジェット記録ヘッドを構成することが可能であり、コンパクトで高品位の印字が可能な記録ヘッドを提供できる。   Accordingly, it is possible to configure an ink jet recording head in which each recording element substrate is accurately positioned and fixed with a plurality of recording element substrate integrated types, and it is possible to provide a recording head that is compact and capable of high-quality printing.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記電気接合工程が、熱超音波圧着(いわゆるインナーリードボンディング)によるもの、または熱硬化接着剤を用いた加熱圧着によるものであってもよい。   In the ink jet recording head of the present invention, the electrical joining step may be performed by thermosonic bonding (so-called inner lead bonding) or by thermocompression bonding using a thermosetting adhesive.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記電気接合工程が、前記電極と前記電極端子とをワイヤーにより接続するワイヤーボンディングによるものであり、前記第1のプレートには、前記外部配線基板の電極端子部の真裏またはその近傍にも開口部を有することで、電極端子部裏から直接加熱手段を用いて加熱することで電気接合工程を行ってもよい。   In the inkjet recording head of the present invention, the electrical joining step is performed by wire bonding in which the electrode and the electrode terminal are connected by a wire, and the first plate has an electrode terminal of the external wiring substrate. The electrical bonding step may be performed by heating directly from the back of the electrode terminal portion using a heating means by having an opening at the back of the portion or in the vicinity thereof.

これにより、電極端子部も容易に加熱することが可能となるため、ワイヤーボンディングを用いた電気実装も可能となり、インクジェット記録ヘッドの構成の幅が広がる。   As a result, the electrode terminal portion can also be easily heated, so that electrical mounting using wire bonding is possible, and the configuration range of the ink jet recording head is widened.

上記インクジェット記録ヘッドは、前記外部配線基板には第2のプレートが固定されていることが望ましい。   In the ink jet recording head, it is preferable that a second plate is fixed to the external wiring board.

また、前記第2のプレートは、SUS、アルミナ等の熱伝導率の高い材料であることが好ましい。   The second plate is preferably made of a material having high thermal conductivity such as SUS or alumina.

このような構成により、電極端子部裏が第2のプレートにより補強されることとなるため、より安定的な電気接合が行える。   With such a configuration, the back of the electrode terminal portion is reinforced by the second plate, so that more stable electrical bonding can be performed.

さらにまた、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクジェット記録ヘッドの印字動作時に、前記開口部にも供給されたインクが満たされる構成となっており、この開口部に満たされたインクにより、記録素子基板の温度上昇を低減する効果もある。   Furthermore, the inkjet recording head of the present invention is configured such that the ink supplied to the opening is filled during the printing operation of the inkjet recording head, and the recording element substrate is filled with the ink filled in the opening. This also has the effect of reducing the temperature rise.

開口部は電気実装時には記録素子基板を直接加熱する目的で使用されるが、第1のプレートと電気実装工程後に第1のプレートに接合されるインク流路部材により形成されるインク流路が開口部を含む構成とすることで、インクジェット記録装置上で、印字動作をする際には、開口部がインクにより満たされる構成となる。これにより、記録素子基板が開口部からもインクが入りこみ、印字動作時の記録素子基板の温度上昇を比較的抑えることが可能で、高速で高品位な印字が可能となり、開口部は2次的な機能も持つことになる。   The opening is used for the purpose of directly heating the recording element substrate during electrical mounting, but the ink flow path formed by the first plate and the ink flow path member joined to the first plate after the electrical mounting process is open. By including the portion, the opening is filled with ink when performing a printing operation on the ink jet recording apparatus. As a result, the recording element substrate can also receive ink from the opening, and the temperature rise of the recording element substrate during the printing operation can be relatively suppressed, high-speed and high-quality printing is possible, and the opening is secondary. It will have a special function.

あるいはまた、前記第1のプレートの開口部に熱伝導性の高い放熱部材を埋め込むことで、記録素子基板を冷却する効果もある。   Alternatively, it is possible to cool the recording element substrate by embedding a heat radiating member having high thermal conductivity in the opening of the first plate.

熱伝導性の高い放熱部材を埋め込むことで、積極的に記録素子基板の熱を逃がすことで、冷却効果を有することになる。   By embedding a heat radiating member having high thermal conductivity, the heat of the recording element substrate is positively released, thereby having a cooling effect.

さらにまた、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記第1のプレートの裏面に前記開口部を閉鎖するように第3のプレートが固定され、該第3のプレートには、片側が前記開口部に連通しており、反対側はインク流路内のインクと接する微小な孔が形成されており、これにより前記インクジェット記録ヘッドの印字動作時に、前記開口部がエアーバッファーとして機能する構成としても良い。   Furthermore, in the ink jet recording head of the present invention, a third plate is fixed to the back surface of the first plate so as to close the opening, and one side of the third plate communicates with the opening. On the opposite side, a minute hole that is in contact with the ink in the ink flow path is formed, so that the opening functions as an air buffer during the printing operation of the ink jet recording head.

このように、微小な孔が開いた第3のプレートにより開口部に蓋をすることで、開口部がエアーバッファーとして2次的に機能することになり、これにより、印字動作時のインクの振動を低減することが可能で、高速印字時にも高品位な印字が可能である記録ヘッドが提供できる。   In this way, by covering the opening with the third plate having a minute hole, the opening functions secondarily as an air buffer, thereby causing vibration of ink during the printing operation. Therefore, it is possible to provide a recording head capable of high-quality printing even during high-speed printing.

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、記録液を吐出する複数の記録素子、および前記各記録素子に電気的信号を伝達するための電極を有する記録素子基板と、該記録素子基板を支持固定するための第1のプレートと、前記各記録素子基板の前記各電極に電気的に接続される電極端子を有する外部配線基板とを備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記各記録素子基板を第1のプレートに支持固定する工程、前記外部配線配線基板を前記第1のプレートに固定する工程、前記電気接合工程の順に各工程を実施する工程を含み、前記第1のプレートは前記記録素子基板裏面に位置する部分に開口部を有しており、該開口部を通して直接、記録素子基板裏面を加熱手段を用いて加熱しながら前記電極と前記電極端子との電気接合工程を行うことを特徴とする。   An ink jet recording head manufacturing method according to the present invention includes a recording element substrate having a plurality of recording elements that discharge recording liquid, an electrode for transmitting an electrical signal to each recording element, and the recording element substrate supported and fixed. An ink jet recording head manufacturing method comprising: a first plate for performing an operation; and an external wiring substrate having an electrode terminal electrically connected to each electrode of each recording element substrate, wherein each recording element substrate Including the step of supporting and fixing the external wiring wiring board to the first plate, the step of performing the respective steps in the order of the electrical joining step, There is an opening in a portion located on the back surface of the element substrate, and the electrode and the electrode terminal are directly heated through the opening using the heating means. And performing electrical bonding step.

上記の通りの本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、外部配線基板の各電極端子を接続する際に、記録素子基板裏面を直接加熱して、電気接合工程を行うため、記録素子基板の電極部が急速に温度上昇し、製造タクトが短く、安定した電気接続が可能となる。また、第1のプレートを介して加熱する必要がないため、第1のプレートには必ずしも熱伝導率の高い材料を選択する必要がなく、例えば樹脂材料も用いることができるため、部品コストが安くなり、ひいては安価なインクジェット記録ヘッドを構成することが可能な製造方法である。   In the method of manufacturing the ink jet recording head of the present invention as described above, when connecting each electrode terminal of the external wiring board, the back surface of the recording element substrate is directly heated to perform the electrical joining process. The temperature of the part rapidly rises, the manufacturing tact is short, and stable electrical connection is possible. In addition, since it is not necessary to heat through the first plate, it is not always necessary to select a material having high thermal conductivity for the first plate. For example, a resin material can be used, so that the component cost is low. Thus, this is a manufacturing method capable of constituting an inexpensive ink jet recording head.

また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記加熱手段がヒーターであっても良いし、レーザー光照射によるものであっても良い。   In the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, the heating means may be a heater or may be based on laser light irradiation.

本発明によれば、記録素子基板を固定するプレートの材料や大きさによらず、加熱を要する熱超音波圧着法などの電気実装が安定的に行え、ひいては安価で高速、高品位のインクジェット記録を行うことができるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, regardless of the material and size of the plate for fixing the recording element substrate, electrical mounting such as a thermal ultrasonic pressure bonding method that requires heating can be stably performed, and consequently, inexpensive, high-speed, and high-quality ink jet recording. An ink jet recording head capable of performing the above and a method for manufacturing the ink jet recording head can be provided.

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1から図6は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの適用に好適なヘッドカートリッジ、インクタンクのそれぞれ、およびそれぞれの関係を説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
(First embodiment)
FIG. 1 to FIG. 6 are explanatory diagrams for explaining each of the head cartridge and the ink tank suitable for application of the ink jet recording head of the present embodiment, and their relationship. Hereinafter, each component will be described with reference to these drawings.

本発明の記録ヘッドH1001は、図1(a)および図1(b)の斜視図でわかるように、記録ヘッドカートリッジH1000を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジH1000は、記録ヘッドH1001と記録ヘッドH1001に着脱自在に設けられたインクタンクH1900(ブラックインクタンクH1901、シアンインクタンクH1902、マゼンタインクタンクH1903、イエローインクタンクH1904)とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジH1000は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ(不図示)の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。ブラックインクタンクH1901はブラックのインク用、シアンインクタンクH1902はシアンのインク用、マゼンタインクタンクH1903はマゼンタのインク用、イエローインクタンクH1904はイエローのインク用である。この様に各インクタンクH1901、H1902、H1903、H1904のそれぞれが記録ヘッドH1001に対して着脱自在で、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクの交換が必要となったインクタンクのみを交換することができ、よって、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。   As can be seen from the perspective views of FIGS. 1A and 1B, the recording head H1001 of the present invention is one constituent element of the recording head cartridge H1000. The recording head cartridge H1000 includes the recording head H1001. An ink tank H1900 (a black ink tank H1901, a cyan ink tank H1902, a magenta ink tank H1903, and a yellow ink tank H1904) provided detachably on the recording head H1001 is configured. The recording head cartridge H1000 is fixedly supported by positioning means and electrical contacts of a carriage (not shown) mounted on the ink jet recording apparatus main body, and is detachable from the carriage. The black ink tank H1901 is for black ink, the cyan ink tank H1902 is for cyan ink, the magenta ink tank H1903 is for magenta ink, and the yellow ink tank H1904 is for yellow ink. In this way, each of the ink tanks H1901, H1902, H1903, and H1904 is detachable from the recording head H1001, and each ink tank can be replaced. Thus, the running cost of printing in the ink jet recording apparatus is reduced.

次に記録ヘッドH1001に関してさらに詳しく記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追って説明する。   Next, the recording head H1001 will be described in detail for each component constituting the recording head.

(1)記録ヘッド
記録ヘッドH1001は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギを生成する電気熱変換体を用いて記録を行う、バブルジェット(登録商標)方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
(1) Recording Head The recording head H1001 is a bubble jet (registered trademark) system that performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for causing film boiling to the ink in response to an electrical signal. The recording head is a side shooter type.

記録ヘッドH1001は、図2の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1002と、インク供給ユニットH1003と、タンクホルダH2000とから構成される。   As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the recording head H1001 includes a recording element unit H1002, an ink supply unit H1003, and a tank holder H2000.

さらに、図3の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1002は、第1の記録素子基板H1100、第2の記録素子基板H1101、第1のプレートH1200、電気配線テープH1300、電気コンタクト基板H2200、および第2のプレートH1400で構成されており、また、インク供給ユニットH1003は、インク供給部材H1500、流路形成部材H1600、ジョイントゴムH2300、フィルタH1700、およびシールゴムH1800から構成されている。   Further, as shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the recording element unit H1002 includes a first recording element substrate H1100, a second recording element substrate H1101, a first plate H1200, an electrical wiring tape H1300, and an electrical contact substrate H2200. In addition, the ink supply unit H1003 includes an ink supply member H1500, a flow path forming member H1600, a joint rubber H2300, a filter H1700, and a seal rubber H1800.

図3では、第1のプレートと第2のプレートを別部品としているが、二つのプレートを一体で作り単一部品としても良い。   In FIG. 3, the first plate and the second plate are separate components, but two plates may be integrated to form a single component.

(1−1)記録素子ユニット
図4は、第1の記録素子基板H1100の構成を説明するために一部分解した斜視図である。
(1-1) Recording Element Unit FIG. 4 is a partially exploded perspective view for explaining the configuration of the first recording element substrate H1100.

第1の記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1110にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口H1102がSiの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成され、インク供給口H1102を挟んだ両側に電気熱変換素子H1103がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列され、電気熱変換素子H1103と、電気熱変換素子H1103に電力を供給するAl等の不図示の電気配線が成膜技術により形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極部H1104が電気熱変換素子H1103の両外側に配列されており、電極部H1104にはAu等のバンプH1105が形成されている。そして、Si基板H1110上には、電気熱変換素子H1103に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁H1106と吐出口H1107が樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりに形成され、吐出口群H1108を形成している。   The first recording element substrate H1100 is anisotropically etched using, for example, a Si substrate H1110 having a thickness of 0.5 to 1 mm and an ink supply port H1102 having a long groove-like through-hole as an ink channel using the crystal orientation of Si. The electrothermal conversion elements H1103 are arranged in a staggered pattern on both sides of the ink supply port H1102 and supply electric power to the electrothermal conversion elements H1103 and the electrothermal conversion elements H1103. An electric wiring (not shown) such as Al is formed by a film forming technique. Furthermore, electrode portions H1104 for supplying power to the electrical wiring are arranged on both outer sides of the electrothermal transducer H1103, and bumps H1105 such as Au are formed on the electrode portion H1104. On the Si substrate H1110, an ink flow path wall H1106 and a discharge port H1107 for forming an ink flow path corresponding to the electrothermal conversion element H1103 are formed of a resin material by a photolithography technique, and a discharge port group H1108. Is forming.

インク流路H1102から供給されたインクは、電気熱変換素子H1103により発生した気泡により、電気熱変換素子H1103に対向して設けられている吐出口H1107から吐出される。   The ink supplied from the ink flow path H1102 is ejected from an ejection port H1107 provided opposite to the electrothermal conversion element H1103 by bubbles generated by the electrothermal conversion element H1103.

第1の記録素子基板H1100は、ブラックのインクを吐出させるための記録素子基板として用いている。   The first recording element substrate H1100 is used as a recording element substrate for discharging black ink.

また、図5は第2の記録素子基板H1101の構成を説明するために一部分解した斜視図である。   FIG. 5 is a partially exploded perspective view for explaining the configuration of the second recording element substrate H1101.

第2の記録素子基板H1101は、シアン、マゼンタ、イエローの3色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、3個のインク供給口H1102が並列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子H1103と吐出口H1107が形成されている。もちろん第1の記録素子基板H1100と同じようにSi基板H1110にインク供給口H1102や電気熱変換素子H1103、電気配線、電極部H1104などが形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク流路や吐出口H1107が形成されている。   The second recording element substrate H1101 is a recording element substrate for discharging inks of three colors of cyan, magenta, and yellow, and three ink supply ports H1102 are formed in parallel, and each ink supply is supplied. An electrothermal conversion element H1103 and a discharge port H1107 are formed on both sides of the mouth. Of course, like the first recording element substrate H1100, the ink supply port H1102, the electrothermal conversion element H1103, the electric wiring, the electrode portion H1104, and the like are formed in the Si substrate H1110, and a resin material is formed on the Si substrate H1110 by a photolithography technique. An ink flow path and a discharge port H1107 are formed.

また、第1の記録素子基板H1100と同様に電気配線に電力を供給するための電極部H1104にはAu等のバンプH1105が形成されている。   Similarly to the first recording element substrate H1100, a bump H1105 such as Au is formed on the electrode portion H1104 for supplying electric power to the electric wiring.

次に、第1のプレートH1200に関して説明する。   Next, the first plate H1200 will be described.

第1のプレートH1200は、例えば、厚さ0.5〜10mmのアルミナ(Al23)材料で形成されていても良いが、より安価な記録ヘッドを構成するために、樹脂材料を用いても良い。本発明では、記録素子基板を直接加熱する構成のため、加熱ヒーター等の加熱手段が、直接第1のプレートに触れるわけではないが、加熱手段からの放射熱や、記録素子基板を介した伝熱等があるため、樹脂材料は耐熱を有するものが望ましい。 The first plate H1200 may be formed of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 0.5 to 10 mm, but a resin material is used to configure a cheaper recording head. Also good. In the present invention, since the recording element substrate is directly heated, the heating means such as a heater does not directly touch the first plate. However, the radiant heat from the heating means or the transfer through the recording element substrate is not necessarily used. Since there is heat or the like, it is desirable that the resin material has heat resistance.

例えば、熱超音波圧着法での加熱手段の温度は150℃〜200℃程度であるため、これ以上の耐熱温度を有することが望ましい。具体的には、PPS(ポリフェニレンスルファイド)、PSF(ポリサルフォン)、PES(ポリエーテルサルフォン)、フェノール、変性PPO(ポリフェニレンオキサイド)等のいずれであってもよい。   For example, since the temperature of the heating means in the thermosonic bonding method is about 150 ° C. to 200 ° C., it is desirable to have a heat resistance temperature higher than this. Specifically, any of PPS (polyphenylene sulfide), PSF (polysulfone), PES (polyethersulfone), phenol, modified PPO (polyphenylene oxide) and the like may be used.

第1のプレートH1200には、第1の記録素子基板H1100にブラックのインクを供給するためのインク供給口H1201と第2の記録素子基板H1101にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク供給口H1201が形成されており、第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101の各インク供給口1102が第1のプレートH1200のインク供給口H1201にそれぞれ対応し、かつ、第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101はそれぞれ第1のプレートH1200に対して位置精度良く接着固定される。接着に用いられる第1の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。第1の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm以下が望ましい。   The first plate H1200 has ink supply ports H1201 for supplying black ink to the first recording element substrate H1100 and inks for supplying cyan, magenta, and yellow ink to the second recording element substrate H1101. A supply port H1201 is formed, each ink supply port 1102 of the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 corresponds to the ink supply port H1201 of the first plate H1200, and the first The recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 are bonded and fixed to the first plate H1200 with high positional accuracy. The first adhesive used for bonding is desirably a low viscosity, low curing temperature, cured in a short time, has a relatively high hardness after curing, and has ink resistance. The first adhesive is, for example, a thermosetting adhesive mainly composed of an epoxy resin, and the thickness of the adhesive layer is desirably 50 μm or less.

電気配線テープH1300は、第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの記録素子基板の電極部H1104に対応する電極端子H1302と、この電気配線テープH1300の端部に位置し、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有した電気コンタクト基板H2200と電気的接続をおこなうための電極端子部H1303を有しており、電極端子H1302と電極端子H1303は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。   The electrical wiring tape H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101, and includes a plurality of recording element substrates. An opening, an electrode terminal H1302 corresponding to the electrode portion H1104 of each recording element substrate, and an external signal input terminal H1301 for receiving an electric signal from the main body device are provided at the end of the electric wiring tape H1300. The electrode terminal portion H1303 for electrical connection with the electrical contact substrate H2200 is connected, and the electrode terminal H1302 and the electrode terminal H1303 are connected by a continuous copper foil wiring pattern.

電気配線テープH1300と第1の記録素子基板1100と第2の記録素子基板H1101は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、第1の記録素子基板H1100の電極部H1104のバンプH1105と、第1の記録素子基板H1100の電極部H1104に対応する電気配線テープH1300の電極端子H1302とが熱超音波圧着法により電気接合され、同様に、第2の記録素子基板H1101の電極部H1104のバンプH1105と、第2の記録素子基板H1101の電極部H1104に対応する電気配線テープH1300の電極端子H1302とが熱超音波圧着法により電気接合されているものであってもよい。   The electrical wiring tape H1300, the first recording element substrate 1100, and the second recording element substrate H1101 are electrically connected to each other, and the connection method is, for example, bumps on the electrode portions H1104 of the first recording element substrate H1100. H1105 and the electrode terminal H1302 of the electric wiring tape H1300 corresponding to the electrode portion H1104 of the first recording element substrate H1100 are electrically joined by the thermosonic bonding method, and similarly the electrode portion of the second recording element substrate H1101. The bump H1105 of the H1104 and the electrode terminal H1302 of the electric wiring tape H1300 corresponding to the electrode portion H1104 of the second recording element substrate H1101 may be electrically joined by a thermosonic bonding method.

第2のプレートH1400は、例えば、厚さ0.5mm〜1mmの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ(Al23)等のセラミックや、Al、SUSなどの金属材料で形成されていても良いが、本発明では、第1のプレートと一体成形された樹脂材料で構成されるとより安価な記録ヘッドが構成可能である。その際の樹脂材料は、もちろん上記で述べた第1のプレートと同種のものが選択可能である。その形状は、第1のプレートH1200に接着固定された第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状となっている。また、第2のプレートH1400は、第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101と電気配線テープH1300を平面的に電気接続できるように、第1のプレートH1200に第2の接着剤により接着されており、電気配線テープH1300の裏面が第3の接着剤により接着固定される。 The second plate H1400 is, for example, a single plate-like member having a thickness of 0.5 mm to 1 mm, and is formed of a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ) or a metal material such as Al or SUS. However, in the present invention, it is possible to construct a cheaper recording head if it is made of a resin material integrally molded with the first plate. Of course, the same resin material as that of the first plate described above can be selected as the resin material. The shape of the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 which are bonded and fixed to the first plate H1200 is larger than the outer dimensions of the first recording element substrate H1100. Further, the second plate H1400 is connected to the first plate H1200 with the second adhesive so that the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 and the electric wiring tape H1300 can be electrically connected in a plane. And the back surface of the electric wiring tape H1300 is bonded and fixed by the third adhesive.

第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101と電気配線テープH1300との電気接続部分は、第1の封止剤H1307および第2の封止剤H1308(図2参照)により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。第1の封止剤H1307は、主に電気配線テープH1300の電極端子H1302と記録素子基板のバンプH1105との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第2の封止剤H1308は、上述の接続部の表側を封止している。   Electrical connection portions between the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 and the electric wiring tape H1300 are sealed with a first sealing agent H1307 and a second sealing agent H1308 (see FIG. 2). The electrical connection is protected from ink corrosion and external impact. The first sealing agent H1307 mainly seals the back surface side of the connection portion between the electrode terminal H1302 of the electric wiring tape H1300 and the bump H1105 of the recording element substrate and the outer peripheral portion of the recording element substrate, and the second sealing agent. The agent H1308 seals the front side of the connection portion described above.

電気配線テープH1300の端部に本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有した電気コンタクト基板H2200が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続される。   An electrical contact substrate H2200 having an external signal input terminal H1301 for receiving an electrical signal from the main unit at the end of the electrical wiring tape H1300 is electrically connected by thermocompression bonding using an anisotropic conductive film or the like. The

そして、電気配線テープH1300は、第1のプレートH1200の一側面で折り曲げられ、第1のプレートH1200の側面に第3の接着剤H1306で接着される。第3の接着剤H1306は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ10μm〜100μmの熱硬化接着剤が使用される。   Then, the electric wiring tape H1300 is bent at one side surface of the first plate H1200, and is bonded to the side surface of the first plate H1200 with the third adhesive H1306. As the third adhesive H1306, for example, a thermosetting adhesive having an epoxy resin as a main component and a thickness of 10 μm to 100 μm is used.

(1−2)インク供給ユニット
インク供給部材H1500は、例えば、樹脂成形により形成されている。樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを5〜40%混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
(1-2) Ink Supply Unit The ink supply member H1500 is formed by resin molding, for example. As the resin material, it is desirable to use a resin material mixed with 5 to 40% of glass filler in order to improve the shape rigidity.

図3、図6に示すように、インク供給部材H1500は、インクタンクH1900から記録素子ユニットH1002にインクを導くためのインク供給ユニットH1003の一構成部品であり、流路形成部材H1600を超音波溶着することによりインク流路H1501を形成している。また、インクタンクH1900と係合するジョイントH1517には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルタH1700が溶着により接合されており、さらに、ジョイントH1517部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムH1800が装着されている。   As shown in FIGS. 3 and 6, the ink supply member H1500 is one component of the ink supply unit H1003 for guiding ink from the ink tank H1900 to the recording element unit H1002, and the flow path forming member H1600 is ultrasonically welded. As a result, an ink flow path H1501 is formed. In addition, a filter H1700 for preventing entry of dust from the outside is joined to the joint H1517 engaged with the ink tank H1900 by welding. Further, in order to prevent ink from evaporating from the joint H1517 portion, A seal rubber H1800 is attached.

また、インク供給部材H1500は、着脱自在のインクタンクH1900を保持する機能も一部有しており、インクタンクH1900の第2の爪H1910と係合する第1の穴H1503が形成されている。また、記録ヘッドカートリッジH1000をインクジェット記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドH1601、記録ヘッドカートリッジH1000をヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部、およびキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのX方向(キャリッジスキャン方向)の突き当て部H1509、Y方向(記録メディア搬送方向)の突き当て部H1510、Z方向(インク吐出方向)の突き当て部H1511を備えている。また、記録素子ユニットH1002の電気コンタクト基板H2200を位置決め固定する端子固定部H1512を有し、端子固定部H1512およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部H1512を有する面の剛性を高めている。   The ink supply member H1500 also has a part of the function of holding the removable ink tank H1900, and a first hole H1503 that engages with the second claw H1910 of the ink tank H1900 is formed. Also, a mounting guide H1601 for guiding the recording head cartridge H1000 to the mounting position of the carriage of the ink jet recording apparatus main body, an engaging portion for mounting and fixing the recording head cartridge H1000 on the carriage by the head set lever, and a predetermined carriage An abutting portion H1509 in the X direction (carriage scan direction) for positioning at the mounting position, an abutting portion H1510 in the Y direction (recording medium conveyance direction), and an abutting portion H1511 in the Z direction (ink ejection direction) are provided. . In addition, a terminal fixing portion H1512 for positioning and fixing the electrical contact substrate H2200 of the recording element unit H1002 is provided, and a plurality of ribs are provided around the terminal fixing portion H1512 to increase the rigidity of the surface having the terminal fixing portion H1512. ing.

(1−3)記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
図2に示した通り、記録ヘッドH1001は、記録素子ユニットH1002をインク供給ユニットH1003に結合し、さらにタンクホルダH2000と結合することにより完成する。これらの結合は以下のように行われる。
(1-3) Coupling of recording head unit and ink supply unit As shown in FIG. 2, the recording head H1001 is completed by coupling the recording element unit H1002 to the ink supply unit H1003 and further to the tank holder H2000. . These couplings are performed as follows.

記録素子ユニットH1002のインク供給口(第1のプレートH1200のインク供給口H1201)とインク供給ユニットH1003のインク供給口(流路形成部材H1600のインク供給口H1602)をインクが漏洩しないように連通させるため、ジョイントゴムH2300を介してそれぞれの部材を圧着するようビスH2400で固定する。この際同時に、記録素子ユニットH1002はインク供給ユニットH1003のX方向、Y方向、Z方向の基準位置に対して正確に位置決めがされ固定される。   The ink supply port of the recording element unit H1002 (ink supply port H1201 of the first plate H1200) and the ink supply port of the ink supply unit H1003 (ink supply port H1602 of the flow path forming member H1600) are communicated so as not to leak. Therefore, each member is fixed with the screw H2400 so as to be pressure-bonded via the joint rubber H2300. At the same time, the recording element unit H1002 is accurately positioned and fixed with respect to the reference positions of the ink supply unit H1003 in the X, Y, and Z directions.

そして記録素子ユニットH1002の電気コンタクト基板H2200はインク供給部材H1500の一側面に、端子位置決めピンH1515(2ヶ所)と端子位置決め穴H1309(2ヶ所)により位置決めされ、固定される。固定方法は、例えば、インク供給部材H1500に設けられた端子結合ピンH1515をかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定してもよい。このようにしてインク供給ユニットH1003に記録素子ユニットH1002が組み付けられた状態を図7に示すさらにインク供給部材H1500のタンクホルダH2000との結合穴および結合部をタンクホルダH2000に嵌合させ結合することにより記録ヘッドH1001が完成する。図8に、タンクホルダH2000にインク供給ユニットH1003および記録素子ユニットH1002を組み付けられることで完成した記録ヘッドH1001を示す。   The electrical contact substrate H2200 of the recording element unit H1002 is positioned and fixed to one side surface of the ink supply member H1500 by terminal positioning pins H1515 (2 places) and terminal positioning holes H1309 (2 places). The fixing method is, for example, fixing by crimping a terminal coupling pin H1515 provided on the ink supply member H1500, but may be fixed using other fixing means. The state in which the recording element unit H1002 is assembled to the ink supply unit H1003 in this manner is shown in FIG. 7, and the coupling hole and the coupling portion of the ink supply member H1500 with the tank holder H2000 are fitted and coupled to the tank holder H2000. Thus, the recording head H1001 is completed. FIG. 8 shows a recording head H1001 completed by assembling the ink supply unit H1003 and the recording element unit H1002 to the tank holder H2000.

(2)記録ヘッドカートリッジの説明
図1(a)、図1(b)に示したように、記録ヘッドカートリッジH1000を構成する記録ヘッドH1001に装着されたブラックインクタンクH1901、シアンインクタンクH1902、マゼンタインクタンクH1903、イエローインクタンクH1904のそれぞれの内部には、上述したように、対応する色のインクが収納されている。また、図6に示すようにそれぞれのインクタンクH1901、H1902、H1903、H1904には、各インクタンクH1901、H1902、H1903、H1904内のインクを記録ヘッドH1001に供給するためのインク供給口H1907が形成されている。例えばインクタンクH1901が記録ヘッドH1001に装着されると、ブラックインクタンクH1901のインク供給口H1907が記録ヘッドH1001のジョイントH1517に設けられたフィルタH1700と圧接され、ブラックインクタンクH1901内のブラックインクがインク供給口H1907から記録ヘッドH1001のインク流路H1501を介して第1のプレートH1200を通り第1の記録素子基板H1100に供給される。
(2) Description of Print Head Cartridge As shown in FIGS. 1A and 1B, a black ink tank H1901, a cyan ink tank H1902, and a magenta ink cartridge mounted on the printhead H1001 constituting the printhead cartridge H1000. As described above, the ink of the corresponding color is stored in each of the ink tank H1903 and the yellow ink tank H1904. Further, as shown in FIG. 6, each ink tank H1901, H1902, H1903, H1904 is formed with an ink supply port H1907 for supplying the ink in each ink tank H1901, H1902, H1903, H1904 to the recording head H1001. Has been. For example, when the ink tank H1901 is attached to the recording head H1001, the ink supply port H1907 of the black ink tank H1901 is brought into pressure contact with the filter H1700 provided in the joint H1517 of the recording head H1001, and the black ink in the black ink tank H1901 is ink. The ink is supplied from the supply port H1907 to the first recording element substrate H1100 through the first plate H1200 through the ink flow path H1501 of the recording head H1001.

そして、電気熱変換素子H1103と吐出口H1107のある不図示の発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子H1103に与えられる熱エネルギによって被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。   Then, ink is supplied to a bubbling chamber (not shown) having the electrothermal conversion element H1103 and the discharge port H1107, and is ejected toward a recording sheet as a recording medium by heat energy applied to the electrothermal conversion element H1103.

次に、第1の記録素子基板H1100および第2の記録素子基板H1101の各電極H1104と、電気配線テープH1300の電極端子H1302との接続部の詳細、および接合に関して、実際の工程順に即して説明する。   Next, the details of the connecting portion between each electrode H1104 of the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 and the electrode terminal H1302 of the electric wiring tape H1300, and the bonding are in accordance with the actual process order. explain.

図9は、記録素子ユニットの記録素子基板の電気接合部近傍の吐出口列方向での断面図である。なお、この断面図は、第1の記録素子基板H1100周辺の断面を示しているが、第2の記録素子基板H1101周辺の断面も同様の構成である。   FIG. 9 is a cross-sectional view in the discharge port array direction in the vicinity of the electrical joint portion of the recording element substrate of the recording element unit. This cross-sectional view shows the cross section around the first recording element substrate H1100, but the cross section around the second recording element substrate H1101 has the same configuration.

まず、第1のプレートH1200には、第1の記録素子基板H1100が不図示の第1の接着剤によって、位置精度良く接着固定される。また、ここでは図に示していないが、第2の記録素子基板H1101も同時に第1のプレートH1200に接着固定され、第1の記録素子基板H1100と第2の記録素子基板H1101とは相対的な位置精度が確保された状態で固定されることとなる。なお、第2のプレートは、本図では第1のプレートH1200と一体化された単一部品となっている。第1のプレートH1200には開口部H1210が設けられており、この開口部H1210は第1の記録素子基板H1100の電極H1104の真裏の部分に位置するように形成されている。   First, the first recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the first plate H1200 with high positional accuracy by a first adhesive (not shown). Although not shown in the drawing, the second recording element substrate H1101 is also simultaneously bonded and fixed to the first plate H1200, and the first recording element substrate H1100 and the second recording element substrate H1101 are relative to each other. It is fixed in a state where the positional accuracy is ensured. The second plate is a single component integrated with the first plate H1200 in the drawing. The first plate H1200 is provided with an opening H1210, and the opening H1210 is formed so as to be located in a portion directly behind the electrode H1104 of the first recording element substrate H1100.

次に、電気配線テープH1300の電極端子部H1302と、電極H1104(不図示)上に形成されたバンプH1105とが位置決めされた後、電気配線テープH1300の裏面が、第1のプレートH1200の上面に、第3の接着剤H1306によって接着固定される。バンプH1105は例えばAu等の材料から成っている。   Next, after the electrode terminal portion H1302 of the electric wiring tape H1300 and the bump H1105 formed on the electrode H1104 (not shown) are positioned, the back surface of the electric wiring tape H1300 is placed on the upper surface of the first plate H1200. The adhesive is fixed by the third adhesive H1306. The bump H1105 is made of a material such as Au.

そして、電気配線テープH1300の開口部にある電極端子H1302が、このバンプH1105と、例えば、熱超音波圧着法(いわゆる、インナーリードボンディング=ILB)などによって、金属間接合され、電気的に接続されることにより、各記録素子基板と電気配線テープの電気接続が完了する。熱超音波圧着法においては、電気接続部分を加熱しながら、超音波をかけて接続を行うのであるが、本実施形態では、開口部H1210を設けることにより、開口部H1210を通って加熱ヒーターT1が直接、第1の記録素子基板H1100を裏面側から加熱することができるため、急速に電気接合部を加熱することが可能となる。また、第1のプレートH1200が、一般的に熱伝導率の低い樹脂材料から成る場合でも、これに関係なく、記録素子基板の電極部を加熱することが可能である。したがって、製造タクトが短く、部品コストが安く、安定した電気接合工程を行えるインクジェット記録ヘッドの提供が可能となる。   Then, the electrode terminal H1302 at the opening of the electric wiring tape H1300 is bonded to and electrically connected to the bump H1105 by, for example, thermosonic bonding (so-called inner lead bonding = ILB). Thus, the electrical connection between each recording element substrate and the electrical wiring tape is completed. In the thermosonic bonding method, the connection is performed by applying ultrasonic waves while heating the electrical connection portion. In the present embodiment, by providing the opening H1210, the heater T1 passes through the opening H1210. However, since the first recording element substrate H1100 can be directly heated from the back surface side, the electrical junction can be rapidly heated. Even when the first plate H1200 is generally made of a resin material having a low thermal conductivity, the electrode portion of the recording element substrate can be heated regardless of this. Accordingly, it is possible to provide an ink jet recording head that has a short manufacturing tact, a low component cost, and a stable electrical joining process.

なお、本実施形態では電気接合手段として、熱超音波圧着を用いているが、これに限ることはなく、記録ヘッドの構成に合わせた最適な手段、例えば、熱硬化接着剤を用いた加熱圧着によるもの等であっても良い。本発明は加熱が必要な電気接合手段を用いる場合に有効である。   In this embodiment, thermosonic pressure bonding is used as the electric bonding means. However, the present invention is not limited to this, and an optimum means suitable for the configuration of the recording head, for example, heat pressure bonding using a thermosetting adhesive. Or the like. The present invention is effective when an electrical joining means that requires heating is used.

図10には、図9の変形例を示している。図10では、第1のプレートに設けられた開口部H1211の形状が、図9の開口部とは異なり第1の記録素子基板H1100に向かって先細のテーパー形状となっている。このような形状により、加熱ヒーターT1が第1の記録素子基板H1100に向かって挿入する際、引っかかりが少なくなりよりスムーズに挿入され、工程トラブルを少なくする効果がある。また、第1のプレートH1200を金型により成形する場合には、テーパー形状により型抜きが容易で部品歩留まりがアップする効果もある。   FIG. 10 shows a modification of FIG. In FIG. 10, the shape of the opening H1211 provided in the first plate is tapered toward the first recording element substrate H1100, unlike the opening of FIG. With such a shape, when the heater T1 is inserted toward the first recording element substrate H1100, there is an effect that the catch is reduced and the heater T1 is inserted more smoothly and process trouble is reduced. In addition, when the first plate H1200 is formed by a mold, the taper shape can be easily removed, and the component yield can be increased.

さらに、図11〜図14を用いて、第1のプレートH1200に設けられた開口部H1210の2次的効果について説明する。   Furthermore, the secondary effect of the opening H1210 provided in the first plate H1200 will be described with reference to FIGS.

図11は、図9で示した電気接合工程の完了した記録素子ユニットの電気接続部を、第1の封止剤H1307や第2の封止剤1308により封止したものである。封止を施すことで電気接続部をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。さらに、第1のプレートH1200には、不図示の流路形成部材H1600が不図示のジョイントゴムH2300を介して接合されている。流路形成部材H1600は開口部H1210を完全に覆うように接合されている。これにより、印字動作時には、インクタンクH1900(不図示)から供給されたインクが流路形成部材H1600内を通り、開口部H1210内にも満たされることとなる。さらに供給されたインクは、第1のプレートH1200に形成されたインク供給口H1201を通り、第1の記録素子基板H1100の発泡室(不図示)へと導かれる。そして、印字動作により、吐出口H1107から液滴が被記録媒体である記録用紙等の上へと吐出されるのであるが、電気熱変換素子を用いたインクジェット記録方式の場合、印字動作により、記録素子基板の温度が上昇するという現象が起こる。これは特に近年の高速印字化により顕著になっている。過度の温度上昇により、吐出が不安定になってしまう等の恐れがあるのだが、本発明では、前述したように開口部H1210にインクが満たされており、記録素子基板からの熱をインクへと逃がす効果がある。また、開口部のインクは印字動作によるキャリッジの往復運動により揺動することで、温まったインクが液室・流路内へと拡散するため、ひいては記録素子基板の温度上昇を比較的低減する効果がある。このため、より高速印字、高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能である。   FIG. 11 shows an example in which the electrical connection portion of the recording element unit in which the electrical joining process shown in FIG. 9 is completed is sealed with a first sealant H1307 or a second sealant 1308. By sealing, the electrical connection portion is protected from ink corrosion and external impact. Furthermore, a flow path forming member H1600 (not shown) is joined to the first plate H1200 via a joint rubber H2300 (not shown). The flow path forming member H1600 is joined so as to completely cover the opening H1210. As a result, during a printing operation, the ink supplied from the ink tank H1900 (not shown) passes through the flow path forming member H1600 and fills the opening H1210. Further, the supplied ink passes through an ink supply port H1201 formed in the first plate H1200, and is guided to a foaming chamber (not shown) of the first recording element substrate H1100. Then, by the printing operation, droplets are ejected from the ejection port H1107 onto recording paper or the like as a recording medium. In the case of an ink jet recording method using an electrothermal conversion element, recording is performed by the printing operation. A phenomenon occurs in which the temperature of the element substrate rises. This is particularly noticeable due to recent high-speed printing. In the present invention, as described above, the opening H1210 is filled with ink, and heat from the recording element substrate is transferred to the ink. There is an effect to escape. Further, the ink in the opening is swung by the reciprocating movement of the carriage by the printing operation, so that the warm ink diffuses into the liquid chamber and the flow path, so that the temperature rise of the recording element substrate is relatively reduced. There is. For this reason, it is possible to provide an inkjet recording head capable of higher-speed printing and higher-quality printing.

図12は、図11と同様、図9で示した電気接合工程の完了した記録素子ユニットの電気接続部を、第1の封止剤H1307や第2の封止剤1308により封止したものである。   FIG. 12 is similar to FIG. 11 in which the electrical connection portion of the recording element unit in which the electrical joining process shown in FIG. 9 is completed is sealed with the first sealant H1307 and the second sealant 1308. is there.

図12では、第1のプレートH1200の裏面に第3のプレートH2500が接合されている。第3のプレートには微小な孔H2501が形成されており、孔H2501の片側は第1のプレートH1200の開口部H1210に連通している。また、孔の反対側は流路形成部材H1600(不図示)内に供給されたインクと接するように形成されている。   In FIG. 12, the third plate H2500 is joined to the back surface of the first plate H1200. A minute hole H2501 is formed in the third plate, and one side of the hole H2501 communicates with the opening H1210 of the first plate H1200. The opposite side of the hole is formed so as to be in contact with the ink supplied into the flow path forming member H1600 (not shown).

孔H2501はインクと接してはいるが、径が微小であり、インクがメニスカスをはって、開口部H1210内にはインクが進入しないようになっている。   The hole H2501 is in contact with the ink but has a small diameter, and the ink has a meniscus so that the ink does not enter the opening H1210.

これにより、印字動作時には、開口部H1210がエアーバッファーとして2次的に機能することとなる。インクの吐出動作等によるインクの振動・揺動(特に高速印字の際に顕著となる)をこのエアーバッファーが吸収・低減し、ダンパーの役目を果たすため、高速で、高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能である。   As a result, during the printing operation, the opening H1210 functions secondarily as an air buffer. This air buffer absorbs and reduces ink vibration and oscillation (particularly noticeable during high-speed printing) due to ink ejection operations, etc., and acts as a damper, enabling high-speed and high-quality printing. An ink jet recording head can be provided.

なお、孔H2501の径の大きさであるが、使用するインクの表面張力や、第3のプレートH2500に使用する材料とインクとのぬれ性、孔の位置等により決まり、インクが開口部H1210に進入せず、また形成可能な大きさとすれば良い。本実施形態では例えば、孔の径の大きさφ0.2〜1mm程度としているが、これに限ることはない。   The diameter of the hole H2501 is determined by the surface tension of the ink used, the wettability between the material used for the third plate H2500 and the ink, the position of the hole, and the like, and the ink enters the opening H1210. It should just be a size that does not enter and can be formed. In the present embodiment, for example, the diameter of the hole is set to about φ0.2 to 1 mm, but is not limited thereto.

また、本実施形態では、第3のプレートH2500を単独の部材としているが、可能ならば流路形成部材H1600等の他部品と一体化するなどして部品点数を減らしても構わない。   In the present embodiment, the third plate H2500 is a single member. However, if possible, the number of components may be reduced by integrating with other components such as the flow path forming member H1600.

さらに図13では、開口部に熱伝導のよい放熱部材H1270を埋め込んでいる。放熱部材H1270は例えば、熱伝導性のよいAl、SUS等の金属であってもよいし、あるいは、熱伝導性のペースト状の材料を埋め込む構成としてもよい。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録方式の場合、印字動作により、記録素子基板の温度が上昇するという現象が起こり、過度の温度上昇により、吐出が不安定になってしまう等の恐れがあるのだが、このように放熱部材を開口部に埋め込むことで、記録素子基板の温度上昇による熱を逃がす役目をし、冷却する効果があるため、高速印字、高品位な印字が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能である。放熱部材H1270は、図11と同様、インク液室内に配置される構成としても良いが、液室外に放熱部材H1270を設け、放熱部材を大気と接する構成とすると、より放熱効果が高まる。また、図14のように放熱部材H1271を長く伸ばしたり(あるいは放熱部材に多数のフィンを設けたり、より大きな放熱部材を付けたりしてもよい)すると、放熱部材の表面積が大きくなり、いっそう放熱効果が得られる。   Furthermore, in FIG. 13, the heat radiating member H1270 with good heat conduction is embedded in the opening. The heat dissipating member H1270 may be, for example, a metal such as Al or SUS having a good thermal conductivity, or may be configured to embed a thermally conductive paste-like material. In the case of an ink jet recording system using an electrothermal conversion element, the phenomenon that the temperature of the recording element substrate rises due to the printing operation, and there is a risk that the ejection becomes unstable due to an excessive temperature rise. However, by embedding the heat radiating member in the opening in this way, it serves to release heat due to the temperature rise of the recording element substrate and has the effect of cooling, so an inkjet recording head capable of high-speed printing and high-quality printing can be provided. It is possible to provide. The heat dissipating member H1270 may be arranged in the ink liquid chamber as in FIG. 11, but the heat dissipating effect is further enhanced if the heat dissipating member H1270 is provided outside the liquid chamber and the heat dissipating member is in contact with the atmosphere. Further, if the heat dissipating member H1271 is elongated as shown in FIG. 14 (or the heat dissipating member may be provided with a large number of fins or a larger heat dissipating member), the surface area of the heat dissipating member increases, and the heat dissipating further. An effect is obtained.

(第2の実施形態)
図15を用いて本発明の第2の実施形態を説明する。図15で示す記録素子ユニットは図9と同様の構成であり、また、製造工程もほとんどが同様である。第1のプレート1200には図9と同様、開口部H1210が形成されているが、図9では開口部H1210を通って加熱ヒーターにより記録素子基板を加熱していたのに対し、本実施形態の図15では、電気接合工程において、レーザー照射器T2を用いてレーザー照射を行うことで第1の記録素子基板H1100を加熱する構成となっている点が異なる。記録素子基板の大きさ、形成可能な開口部の大きさによっては、図9のように加熱ヒーターを用いることができない場合がある。特に近年、コストダウンのために、記録素子基板をシュリンクし、部品コストを低減する動きが盛んになっており、こうした場合には加熱ヒーターを用いるには、スペースが不足する事態が発生する。また、別の問題として、記録素子基板を第1のプレートに第1の接着剤を用いて接着固定する際に、第1の接着剤の塗布量・転写量によっては、開口部に接着剤がはみ出してくる可能性がある。その際には、はみ出した接着剤がじゃまになり加熱ヒーターが記録素子基板に充分に密着せず、充分な加熱が行えない場合がある。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The recording element unit shown in FIG. 15 has the same configuration as that of FIG. 9, and most of the manufacturing process is the same. The first plate 1200 has an opening H1210 as in FIG. 9, but in FIG. 9, the recording element substrate is heated by the heater through the opening H1210. FIG. 15 is different in that the first recording element substrate H1100 is heated by performing laser irradiation using a laser irradiator T2 in the electrical joining step. Depending on the size of the recording element substrate and the size of the opening that can be formed, a heater may not be used as shown in FIG. In recent years, in order to reduce the cost, there has been an active movement to shrink the recording element substrate and reduce the component cost. As another problem, when the recording element substrate is bonded and fixed to the first plate using the first adhesive, the opening may have an adhesive depending on the application amount / transfer amount of the first adhesive. There is a possibility of protruding. In that case, the protruding adhesive may become an obstacle, and the heater may not be sufficiently adhered to the recording element substrate, and sufficient heating may not be performed.

このような場合には、本実施形態のようにレーザー光を直接、記録素子基板に照射することで、同様に非接触で加熱が可能となり、第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In such a case, by directly irradiating the recording element substrate with laser light as in the present embodiment, heating can be performed in a non-contact manner, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図15では、電極H1104(不図示)の真裏からレーザー照射する構成となっているが、熱超音波圧着の際に、電極H1104裏には支持・補強する部材がないため、うまく超音波が伝わらず充分な接合がなされなかったり、あるいは、記録素子基板自体にダメージを与え、クラック等が発生したりする可能性もある。このような場合には、図16に示すように、電極の真裏の近傍に開口部H1220を形成することで、上記の問題を解決できる。一般的に記録素子基板はSi等の非常に熱伝導率の高い材料からなるために、電極真裏の近傍部を加熱するだけでも、すぐに電極付近の温度も上昇するため、問題なく適切な加熱が行われる。
また、第2の実施形態においても、第1の実施形態の変形例である図10のように開口部をテーパー形状としてもよい。さらに、図16のように開口部を電極真裏の近傍部に設けることが、第1の実施形態においても適用可能であることは言うまでもない。
In FIG. 15, the laser irradiation is performed from the back of the electrode H1104 (not shown). However, since there is no supporting / reinforcing member on the back of the electrode H1104 at the time of thermosonic bonding, the ultrasonic waves are transmitted well. Therefore, there is a possibility that sufficient bonding is not performed, or the recording element substrate itself is damaged and cracks or the like are generated. In such a case, as shown in FIG. 16, the above problem can be solved by forming an opening H1220 near the back of the electrode. In general, since the recording element substrate is made of a material with very high thermal conductivity such as Si, the temperature near the electrode immediately rises just by heating the vicinity near the electrode. Is done.
Also in the second embodiment, the opening may have a tapered shape as shown in FIG. 10, which is a modification of the first embodiment. Furthermore, it goes without saying that providing an opening in the vicinity of the back of the electrode as shown in FIG. 16 is also applicable to the first embodiment.

(第3の実施形態)
図17を用いて本発明の第3の実施形態を説明する。図17は、第1および第2の実施形態と同様、記録素子ユニットの記録素子基板の電気接合部近傍の吐出口列方向での断面図であるが、図17ではワイヤーボンディングによる電気接合方法を選択している。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view in the discharge port array direction in the vicinity of the electrical joint portion of the recording element substrate of the recording element unit, as in the first and second embodiments, but FIG. 17 shows an electrical joining method by wire bonding. Selected.

まず、第1のプレートH1200には、第1の記録素子基板H1100が不図示の第1の接着剤によって、位置精度良く接着固定される。次に、あらかじめ第2のプレートH1410が固定された電気配線テープH1300'の電極端子部H1302'と、第1の記録素子基板H1100上の電極H1104(不図示)とが位置決めされた後、電気配線テープH1300'に固定された第2のプレートH1410の裏面が、第1のプレートH1200の上面に、第3の接着剤H1306によって接着固定される。第2のプレートH1410は、例えばSUS、アルミナ(Al23)等の熱伝導率の高く、剛性を有する材料から成っていて、ボンディングが安定的に行えるよう補強板の役目をしている。 First, the first recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the first plate H1200 with high positional accuracy by a first adhesive (not shown). Next, after the electrode terminal portion H1302 ′ of the electric wiring tape H1300 ′ to which the second plate H1410 is fixed in advance and the electrode H1104 (not shown) on the first recording element substrate H1100 are positioned, the electric wiring is performed. The back surface of the second plate H1410 fixed to the tape H1300 ′ is bonded and fixed to the upper surface of the first plate H1200 by the third adhesive H1306. The second plate H1410 is made of a material having high thermal conductivity and rigidity such as SUS, alumina (Al 2 O 3 ), for example, and serves as a reinforcing plate so that bonding can be stably performed.

そして、第1の記録素子基板H1100上の電極H1104と、電気配線テープH1300'の電極端子部H1302'とが、ワイヤーH1350によって、ワイヤーボンディングにより電気的に接続される。ワイヤーH1350は例えばAu等の材料から成っている。   Then, the electrode H1104 on the first recording element substrate H1100 and the electrode terminal portion H1302 ′ of the electric wiring tape H1300 ′ are electrically connected by wire bonding with a wire H1350. The wire H1350 is made of a material such as Au.

第1のプレートH1200には開口部H1240が設けられており、この開口部H1240は第1の記録素子基板H1100の電極H1104の真裏の部分(あるいは真裏の近傍部分)に位置するように形成されている。さらに第1のプレートH1200には別の開口部H1250が形成されていて、開口部H1250は、電気配線テープH1300'の電極端子部H1302'の真裏(あるいは真裏の近傍部分)に位置するように形成されている。   The first plate H1200 is provided with an opening H1240. The opening H1240 is formed so as to be located in a portion directly behind the electrode H1104 of the first recording element substrate H1100 (or a portion near the back). Yes. Further, another opening H1250 is formed in the first plate H1200, and the opening H1250 is formed so as to be located directly behind the electrode terminal portion H1302 ′ of the electrical wiring tape H1300 ′ (or a portion near the back). Has been.

これにより、ワイヤーボンディングによる電気接合工程時に、開口部H1240およびH1250の開口部を通り、加熱ヒーターT1'が挿入されるため、電極H1104および電極端子部H1302'の両者ともに直接加熱が行われることになる。よって、ワイヤーボンディングを用いた実装方式においても、製造タクトが短く、また樹脂材料からなる第1のプレートを使用可能であり、部品コストの低減が測られ、安定した電気接続工程を行うことが可能である。   As a result, during the electrical bonding process by wire bonding, the heater H1 'is inserted through the openings of the openings H1240 and H1250, so that both the electrode H1104 and the electrode terminal part H1302' are directly heated. Become. Therefore, even in the mounting method using wire bonding, the manufacturing tact is short, the first plate made of a resin material can be used, the cost of parts can be reduced, and a stable electrical connection process can be performed. It is.

なお、本実施形態では、あらかじめ第2のプレートH1410を電気配線テープH1300'に固定しているが、これに限る必要はなく、先に第2のプレートH1410を第1のプレート1200に固定し、その後、電気配線テープH1300'を第2のプレートH1410に接着固定する構成等としても良い。   In the present embodiment, the second plate H1410 is fixed to the electric wiring tape H1300 ′ in advance, but the present invention is not limited to this, and the second plate H1410 is fixed to the first plate 1200 first, Thereafter, the electrical wiring tape H1300 ′ may be bonded and fixed to the second plate H1410.

また、本実施形態では、第2のプレートH1410をボンディング時の補強用の板として用いる構成としているが、ボンディング性に問題がなければ、第2のプレート省いた構成としても良い。   In the present embodiment, the second plate H1410 is used as a reinforcing plate during bonding. However, if there is no problem in bonding properties, the second plate may be omitted.

また、電気接合部の加熱には、加熱ヒーターを用いているが、これも第2の実施形態と同様、レーザー照射による加熱としても良い。   In addition, a heater is used for heating the electrical junction, but this may be performed by laser irradiation as in the second embodiment.

以上述べたように、インクジェット記録ヘッドの多ノズル化(長尺化)、多色化等により記録ヘッドサイズが大型化したり、あるいは、電気配線テープの貼り付け精度が出しづらい構成だったりした場合には、本実施形態で述べたようなワイヤーボンディングによる実装方法を選択する場合があるが、その際にも、本発明により、製造タクトが短く、また樹脂材料からなる第1のプレートを使用可能であり、部品コストの低減が測られ、安定した電気接続工程を行うことが可能である。   As described above, when the size of the recording head is increased due to the increase in the number of nozzles (lengthening) of the ink jet recording head, the increase in color, etc., or when the construction accuracy of the electric wiring tape is difficult to be obtained. In some cases, the mounting method by wire bonding as described in the present embodiment may be selected, but also in this case, the first plate made of a resin material can be used because the manufacturing tact is short. In addition, a reduction in component costs can be measured, and a stable electrical connection process can be performed.

本発明の第1の実施形態の記録ヘッドカートリッジの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a recording head cartridge according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した記録ヘッドカートリッジの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the recording head cartridge shown in FIG. 図2に示したインク供給ユニットおよび記録素子ユニットの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of an ink supply unit and a recording element unit shown in FIG. 2. 図3に示した第1の記録素子基板の一部破断がなされた斜視図である。FIG. 4 is a perspective view in which the first recording element substrate shown in FIG. 3 is partially broken. 図3に示した第2の記録素子基板の一部破断がなされた斜視図である。FIG. 4 is a perspective view in which the second recording element substrate shown in FIG. 3 is partially broken. 図1に示した記録ヘッドカートリッジの側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the recording head cartridge shown in FIG. 1. インク供給ユニットに記録素子ユニットを組み付けた状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a state where a recording element unit is assembled to an ink supply unit. タンクホルダにインク供給ユニットおよび記録素子ユニットを組み付けることで完成した記録ヘッドを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a recording head completed by assembling an ink supply unit and a recording element unit to a tank holder. 本発明の第一の実施形態を示す記録素子ユニットの電気接合部近傍の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the electrical joint of the recording element unit showing the first embodiment of the invention. 図9の実施形態の変形例である。It is a modification of embodiment of FIG. 図9に示した記録素子ユニットをインク供給ユニットと組み付けた後に、インクを充填させた状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state where ink is filled after the recording element unit illustrated in FIG. 9 is assembled with the ink supply unit. 図9に示した記録素子ユニットに第3のプレートを接合し、インク供給ユニットと組み付けた後に、インクを充填させた状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a third plate is joined to the recording element unit illustrated in FIG. 9 and is assembled with the ink supply unit and then filled with ink. 図9に示した記録素子ユニットの第1のプレートの開口部に放熱部材を埋め込んだ状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a heat dissipation member is embedded in the opening of the first plate of the recording element unit illustrated in FIG. 9. 図13とは異なる放熱部材を埋め込んだ状態を示す図である。It is a figure which shows the state which embedded the heat radiating member different from FIG. 本発明の別の実施形態を示す記録素子ユニットの電気接合部近傍の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of an electrical joint of a recording element unit showing another embodiment of the present invention. 図15の実施形態の変形例である。It is a modification of embodiment of FIG. 本発明のまた別の実施形態を示す記録素子ユニットの電気接合部近傍の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the vicinity of an electrical joint of a recording element unit showing still another embodiment of the present invention. 従来構成を示す記録素子ユニットの電気接合部近傍の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view in the vicinity of an electrical joint of a recording element unit showing a conventional configuration.

符号の説明Explanation of symbols

H1000 記録ヘッドカートリッジ
H1001 記録ヘッド
H1002 記録素子ユニット
H1003 インク供給ユニット
H1100 第1の記録素子基板
H1101 第2の記録素子基板
H1102 インク供給口
H1103 電気熱変換素子
H1104 電極
H1105 バンプ
H1106 インク流路壁
H1107 吐出口
H1108 吐出口列
H1110 Si基板
H1200 第1のプレート
H1210、H1211、H1220、H1230、H1240、H1250 開口部
H1201 インク供給口
H1270、H1271 放熱用部材
H1290 第1のプレート
H1300、H1300' 電気配線テープ
H1301 外部信号入力端子
H1302、H1302' 電極端子
H1303 電極端子部
H1306 第3の接着剤
H1307 第1の封止剤
H1308 第2の封止剤
H1309 端子位置決め穴
H1310 端子結合穴
H1350 ワイヤー
H1400、H1410 第2のプレート
H1500 インク供給部材
H1501 インク流路
H1502 タンク位置決め穴
H1503 第1の穴
H1504 第2の穴
H1505 第3の穴
H1506 開口部
H1508 係合部
H1509 X突き当て部
H1510 Y突き当て部
H1511 Z突き当て部
H1512 端子固定部
H1514 色間リブ
H1515 端子位置決めピン
H1516 端子結合ピン
H1517 ジョイント
H1600 流路形成部材
H1601 装着ガイド
H1602 インク供給口
H1700 フィルタ
H1800 シールゴム
H1900 インクタンク
H1901 ブラックインクタンク
H1902 シアンインクタンク
H1903 マゼンタインクタンク
H1904 イエローインクタンク
H1907 インク供給口
H1908 タンク位置決めピン
H1909 第1の爪
H1910 第2の爪
H1911 第3の爪
H1912 可動レバー
H2000 タンクホルダ
H2200 電気コンタクト基板
H2300 ジョイントシール部材
H2400 ビス
H2500 第3のプレート
H2501 孔
T1、T1'、T 加熱ヒーター
T2 レーザー照射器
H1000 recording head cartridge H1001 recording head H1002 recording element unit H1003 ink supply unit H1100 first recording element substrate H1101 second recording element substrate H1102 ink supply port H1103 electrothermal conversion element H1104 electrode H1105 bump H1106 ink channel wall H1107 ejection port H1108 Discharge port array H1110 Si substrate H1200 First plate H1210, H1211, H1220, H1230, H1240, H1250 Opening portion H1201 Ink supply port H1270, H1271 Heat radiation member H1290 First plate H1300, H1300 ′ Electric wiring tape H1301 External signal Input terminal H1302, H1302 ′ Electrode terminal H1303 Electrode terminal portion H1306 Third adhesive H130 First sealant H1308 Second sealant H1309 Terminal positioning hole H1310 Terminal coupling hole H1350 Wire H1400, H1410 Second plate H1500 Ink supply member H1501 Ink flow path H1502 Tank positioning hole H1503 First hole H1504 Second Hole H1505 third hole H1506 opening H1508 engaging part H1509 X abutting part H1510 Y abutting part H1511 Z abutting part H1512 terminal fixing part H1514 inter-color rib H1515 terminal positioning pin H1516 terminal coupling pin H1517 joint H1600 flow path Forming member H1601 Installation guide H1602 Ink supply port H1700 Filter H1800 Seal rubber H1900 Ink tank H1901 Black ink tank H1902 Ink tank H1903 Magenta ink tank H1904 Yellow ink tank H1907 Ink supply port H1908 Tank positioning pin H1909 First claw H1910 Second claw H1911 Third claw H1912 Movable lever H2000 Tank holder H2200 Electrical contact board H2300 Joint seal member H2400 Screw H2500 Third plate H2501 Hole T1, T1 ′, T Heater T2 Laser irradiator

Claims (18)

記録液を吐出する複数の記録素子、および前記各記録素子に電気的信号を伝達するための電極を有する記録素子基板と、該記録素子基板を支持固定するための第1のプレートと、前記各記録素子基板の前記各電極に電気的に接続される電極端子を有する外部配線基板とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記第1のプレートは前記記録素子基板裏面に位置する部分に開口部を有しており、該開口部を通して直接、記録素子基板裏面を加熱手段を用いて加熱しながら前記電極と前記電極端子との電気接合工程を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A plurality of recording elements for discharging recording liquid; a recording element substrate having electrodes for transmitting electrical signals to the respective recording elements; a first plate for supporting and fixing the recording element substrate; In an ink jet recording head comprising an external wiring substrate having an electrode terminal electrically connected to each electrode of the recording element substrate,
The first plate has an opening in a portion located on the back surface of the recording element substrate, and the electrode, the electrode terminal, and the electrode terminal are heated while directly heating the back surface of the recording element substrate using a heating means through the opening. An ink jet recording head characterized by performing the electrical joining step.
前記開口部は前記電極の真裏、または真裏の近傍部に位置していることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the opening is located on the back of the electrode or in the vicinity of the back. 前記各記録素子基板を第1のプレートに支持固定する工程、前記外部配線配線基板を前記第1のプレートに固定する工程、前記電気接合工程の順に各工程を実施する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録ヘッド。   Including a step of supporting and fixing each recording element substrate to a first plate, a step of fixing the external wiring wiring substrate to the first plate, and a step of performing each step in the order of the electrical joining step. The ink jet recording head according to claim 1. 前記第1のプレートが熱伝導率の低い樹脂材料からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the first plate is made of a resin material having low thermal conductivity. 前記加熱手段がヒーターであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the heating unit is a heater. 前記加熱手段がレーザー光照射によるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the heating unit is by laser light irradiation. 前記記録素子基板が前記第1のプレートに複数個配置していて、前記外部配線基板が単一のものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of the recording element substrates are arranged on the first plate, and the external wiring substrate is a single one. 前記電気接合工程が、熱超音波圧着(いわゆるインナーリードボンディング)によるもの、または熱硬化接着剤を用いた加熱圧着によるものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrical joining step is performed by thermosonic bonding (so-called inner lead bonding) or by thermocompression bonding using a thermosetting adhesive. Recording head. 前記電気接合工程が、前記電極と前記電極端子とをワイヤーにより接続するワイヤーボンディングによるものであり、前記第1のプレートには、前記外部配線基板の電極端子部の真裏またはその近傍にも開口部を有することで、電極端子部裏から直接加熱手段を用いて加熱することで電気接合工程を行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The electrical joining step is performed by wire bonding for connecting the electrode and the electrode terminal by a wire, and the first plate has an opening directly behind or near the electrode terminal portion of the external wiring board. 8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the electric joining step is performed by heating directly from the back of the electrode terminal portion using a heating means. 前記外部配線基板には第2のプレートが固定されていることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 9, wherein a second plate is fixed to the external wiring board. 前記第2のプレートは、SUS、アルミナ等の熱伝導率の高い材料であることを特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 10, wherein the second plate is made of a material having high thermal conductivity such as SUS or alumina. 前記インクジェット記録ヘッドの印字動作時に、前記開口部にも供給されたインクが満たされる構成となっており、この開口部に満たされたインクにより、記録素子基板の温度上昇を低減する効果を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   During the printing operation of the inkjet recording head, the ink supplied to the opening is filled, and the ink filled in the opening has an effect of reducing the temperature rise of the recording element substrate. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 11. 前記第1のプレートの開口部に熱伝導性の高い放熱部材を埋め込むことで、記録素子基板を冷却する効果を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the recording element substrate is cooled by embedding a heat dissipation member having high thermal conductivity in the opening of the first plate. 前記第1のプレートの裏面に前記開口部を閉鎖するように第3のプレートが固定され、該第3のプレートには、片側が前記開口部に連通しており、反対側はインク流路内のインクと接する微小な孔が形成されており、これにより前記インクジェット記録ヘッドの印字動作時に、前記開口部がエアーバッファーとして機能することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   A third plate is fixed to the back surface of the first plate so as to close the opening, and one side of the third plate communicates with the opening, and the other side is in the ink flow path. An ink jet according to any one of claims 1 to 11, wherein a minute hole in contact with the ink is formed, whereby the opening functions as an air buffer during a printing operation of the ink jet recording head. Recording head. 記録液を吐出する複数の記録素子、および前記各記録素子に電気的信号を伝達するための電極を有する記録素子基板と、該記録素子基板を支持固定するための第1のプレートと、前記各記録素子基板の前記各電極に電気的に接続される電極端子を有する外部配線基板とを備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記各記録素子基板を第1のプレートに支持固定する工程、前記外部配線配線基板を前記第1のプレートに固定する工程、前記電気接合工程の順に各工程を実施する工程を含み、
前記第1のプレートは前記記録素子基板裏面に位置する部分に開口部を有しており、該開口部を通して直接、記録素子基板裏面を加熱手段を用いて加熱しながら前記電極と前記電極端子との電気接合工程を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
A plurality of recording elements for discharging recording liquid; a recording element substrate having electrodes for transmitting electrical signals to the respective recording elements; a first plate for supporting and fixing the recording element substrate; An inkjet recording head manufacturing method comprising: an external wiring substrate having an electrode terminal electrically connected to each electrode of the recording element substrate,
Including a step of supporting and fixing each recording element substrate to a first plate, a step of fixing the external wiring wiring substrate to the first plate, and a step of performing each step in the order of the electrical joining step.
The first plate has an opening in a portion located on the back surface of the recording element substrate, and the electrode, the electrode terminal, and the electrode terminal are heated while directly heating the back surface of the recording element substrate using a heating means through the opening. A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising performing the electrical joining step.
前記加熱手段がヒーターであることを特徴とする請求項15に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 15, wherein the heating means is a heater. 前記加熱手段がレーザー光照射によるものであることを特徴とする請求項15に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   16. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 15, wherein the heating means is by laser light irradiation. 前記電気接合工程が、熱超音波圧着(いわゆるインナーリードボンディング)によるもの、または熱硬化接着剤を用いた加熱圧着によるものであることを特徴とする請求項15〜17のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   The inkjet according to any one of claims 15 to 17, wherein the electrical joining step is performed by thermosonic bonding (so-called inner lead bonding) or by heat bonding using a thermosetting adhesive. A manufacturing method of a recording head.
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