JP2007015263A - インクジェットプリントヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの製造工程などにおいて熱が加えられた場合にも、電気配線基材に設けられているフライングリードと基材との接続状態を適正に維持することができると共に、少ない製造工程で安価に製造する。
【解決手段】基板Ｈ１１００の電気接続端子Ｈ１１０５と、電気配線基材Ｈ１３００に設けられた変形可能なフライングリードＨ１３０４とを接続する接続工程と、互いに接続された電気配線基材Ｈ１３００と基板Ｈ１１００とからなるユニットを、記録ヘッド本体に取り付ける取付工程とを備える。接続工程では、基板Ｈ１１００とフライングリードＨ１３０４とを所定の距離を設けた状態で電気接続し、取付工程では所定の距離よりも、基板Ｈ１１００の電気接続端子Ｈ１１０５と電気配線基材Ｈ１３００との距離が短くなるように前記ユニットを記録ヘッド本体Ｈ１５００に固定し、フライングリードに連続する曲面に沿って湾曲する弛み形状を形成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、樹脂材料あるいは金属材料をインク吐出用ノズル形成に使用したインクジェットプリントヘッドにおける、吐出エネルギー発生素子を有する基板のフライングリ−ド部部とフライングリ−ド端子部を有するフレキシブル配線基材との電気的接続を行う際に、前記フライングリ−ド端子部に弛みをもたせて前記エネルギー発生素子を有する基板と前記フライングリ-ドを有する電気配線基材とを接続し形成される前記インクジェットプリントヘッドの製造方法に関するものである。

インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドには、インク滴を吐出するための記録素子基板が設けられている。この記録素子基板には、インク吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生させる複数のエネルギー発生素子（例えばヒータ）と、各エネルギー発生素子に電力を供給するＡＩ等の電気配線と、が成膜技術によって形成されると共に、記録素子に対応した複数のインク流路および吐出口がフォトリソグラフィ技術を用いて形成されている。

また、記録素子基板には、記録素子基板にインクを吐出させるための電気信号を印加するための電気配線基板が接続される。この電気配線基板と記録素子基板との接続には、電気配線基板に接続されたフライングリードが用いられているが、記録素子基板との接続状態を維持するためには、フライングリードに弛みを持たせる必要がある。

すなわち、エネルギー発生素子を有する基板と電気配線基板は、インク供給部材あるいはインク供給補助部材に貼り合わせた後、電接続部および前記フライングリ−ド部を封止材等で固定している。この工程間に生じる熱により、前記インク供給部材および前記インク供給補助部材には熱膨張が生じ、貼り合わせた電気配線基板が電気接続部から引っ張られる方向に伸びる。この際、記録素子基板とフライングリ−ドの弛みが不十分である場合には、前記電気接続部あるいは前記フライングリ−ド部に負荷が掛かり亀裂あるいは破壊といった問題が起こる可能性がある。

従来、フライングリ−ド部に弛み形状を形成する方法としては、特許文献１に示すような技術が知られている。この特許文献１では、基板（半導体ペレット）と、電気配線基材（ＴＡＢテープ）のフライングリ-ド（インナーリード）とを電気接続したものに、シリコンゴムなどの弾性体を押し当てて加圧することにより、前記フライングリ−ド部を折曲させて弛みを持たせるようになっている。

また、フライングリードに弛み形状を形成するための他の方法としては、フライングリ−ド部に雄型と雌型とを用いて予め弛み形状を形成しておく方法も知られている。

特開平５−２１８１４１号公報

しかしながら従来の技術では、以下のような問題がある。
すなわち、フライングリードと基板とを電気接続したものに、弾性体などを押し付けることによって機械的にクランク状に折曲させるようになっているため、電気接続部に対して過大な負荷が掛かると共にフライングリード内に局部的に応力集中が生じる可能性がある。特に、基板における接続端子の高密度化に伴って、フライングリ−ドのピッチおよび幅が狭くなっている場合には、フライングリ−ドおよび電気接続部への負荷はさらに増大し、フライングリ−ドあるいはその接続部に亀裂や切断などの破壊を生じさせる可能性はさらに高まる。加えて、弾性体などを押し付ける場合は、その弾性体の耐久性も問題となる。

一方、雄型と雌型により弛みを形成する場合にも、通常はフライングリードが微細形状のため型加工が困難である。また連続稼動を行う場合には型寿命が短くなり信頼性の低下が生じ易いことから頻繁に型交換が必要となり、製造コストが増大するという問題も生じる。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、製造工程などにおいて加えられる熱により構成部品に熱膨張が生じたとしても、吐出エネルギー発生素子を有する基材と電気配線基材に設けられているフライングリードとの接続状態を適正に維持することができると共に、少ない製造工程で安価に製造することができる記録ヘッドおよび記録ヘッドの製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に接続される変形可能なフライングリードを有する電気配線基材とを、記録ヘッド本体に取り付けてなる記録ヘッドにおいて、前記フライングリードは、連続した曲面に沿って湾曲する弛み形状を有していることを特徴とする。

本発明の第２の形態は、電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に、電気配線基材に設けられた変形可能なフライングリードとを接続する接続工程と、該接続工程によって互いに接続された前記電気配線基材と前記基板とからなるユニットを、前記記録ヘッド本体に取り付ける取付工程と、を備えた記録ヘッドの製造方法であって、前記接続工程では、前記基板と前記フライングリードとを所定の距離を設けた状態で電気接続し、前記取付工程は、前記所定の距離よりも前記基板の前記電気接続端子と前記電気配線基材との距離が短くなるように前記基板と前記電気配線基材とからなるユニットを前記記録ヘッド本体に固定することにより、前記フライングリードに連続する曲面に沿って湾曲する弛み形状を形成することを特徴とする。

本発明の第３の形態は、電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に、電気配線基材に設けられた変形可能なフライングリードとを接続する接続工程と、該接続工程によって互いに接続された前記電気配線基材と前記基板とからなるユニットを、前記記録ヘッド本体に形成された異なる高さの第１面と第２面とをそれぞれ取り付ける取り付ける取付工程と、を備えた記録ヘッドの製造方法であって、前記接続工程では、前記第１面と前記第２面との高さの差である段差量より、大きな段差量を介して前記基板の前記電気接続端子と前記配線基板とを位置決めし、前記配線基板を前記電気接続端子に接続することにより、前記取付工程において前記第１面に取り付けられた前記電気配線基材と、前記第２面に取り付けられた前記基板の前記電気接続端子とを連結する前記フライングリードに連続する曲面に沿って湾曲する弛み形状を形成することを特徴とする。

本発明の記録ヘッドによれば、フライングリードに弛み形状を形成したため、記録ヘッドが加熱環境におかれ、各部品の熱膨張によって基板と電気配線基板との間隔が増大したとしても、その増大分はフライングリードに形成されている弛み形状によって吸収できるため、フライングリードと電気配線基板との接続状態を適正に維持することができる。

また、本発明の記録ヘッドの製造方法によれば、製造工程などにおいて加えられた熱によって各部材に熱膨張が生じ、基板と電気配線基材との距離が増大したとしても、その増大分をフライングリードの弛み形状によって吸収することができ、フライングリードと基板との接続状態を適正に維持することができる。このため、信頼性の高い記録ヘッドを製造することができる。また電気配線基材に設けたフライングリードとを基板とを電気接続する工程において基板とフライングリードとの段差量を設定するだけでフライングリードに弛み形状を形成することができるため、新たに弛み形状の形成する工程などを設ける必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。

次に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明は、１．インクジェット記録装置の構成例、２．記録ヘッドの基本構成、３．記録ヘッドの特徴的構成およびその製造方法、の順で行う。

１．インクジェット記録装置の構成例
図１は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一例を示す模式的平面図である。この記録装置は、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１を位置決めして交換可能に搭載するキャリッジ１０２を有する。キャリッジ１０２には、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１上の外部信号接続端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。

キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に支持されている。そして、キャリッジ１０２は、主走査モータ（キャリッジモータ）１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の伝動機構を介して駆動されるとともに、その位置および移動が制御される。また、キャリッジ１０２にはホームポジションセンサ１３０が設けられている。キャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が遮蔽板１３６の位置を通過した際に、ホームポジションとなる位置が検出される。

紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は、給紙モータ１３５がギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることにより、オートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。さらに、記録媒体１０８は、搬送モータ１３４によりギアを介して駆動される搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１の吐出口が形成された面（吐出口面）と対向する位置（記録領域）を通って搬送（副走査）される。記録媒体１０８が給紙されたか否かの判定と、給紙時における記録媒体の前縁位置の確定とは、記録媒体１０８がペーパエンドセンサ１３３を通過した時点で行われる。このペーパエンドセンサ１３３は、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにも使用される。

なお、記録媒体１０８は、記録領域において平坦な被記録面を形成するように、その裏面がプラテン（不図示）により支持される。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して記録媒体１０８と平行になるように保持され、記録領域を主走査される。

記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、各吐出部における吐出口の配列方向がキャリッジ１０２の主走査方向に対して交差する方向（例えば副走査方向）になるようにキャリッジ１０２に搭載され、主走査の過程でこれらの吐出口列からインクを吐出することにより、吐出口配列範囲に対応した幅の記録を行う。

２．インクジェット記録ヘッドの構成例
本実施形態の記録ヘッドはインクタンクを分離不能に一体化してなるものであって、ブラックインクが充填されたインク収納部およびこのインク収納部から供給されるブラックインクを吐出する吐出部を有する第１の記録ヘッドＨ１０００と、複数色のカラーインク（例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク）がそれぞれ充填されたインク収納部および各インク収納部から供給されるカラーインクを吐出する各吐出部を有する第２の記録ヘッドＨ１００１とを用いている。これら記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、キャリッジ１０２上に、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なカートリッジの形態となっている。そして、充填されているインクが消費されてなくなった場合は、記録ヘッドを交換することができる。

図２〜図４を参照して、以下に実施形態で用いる記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１のうち、ブラックインク用の記録ヘッドＨ１０００の基本的構成に関して説明する。記録ヘッドＨ１００１については、複数色のカラーインクを吐出するための構成であること以外は、記録ヘッドＨ１０００と同様の構成を採ることができるものであるので、その説明を省略する。

図２（ａ）および（ｂ）は、図１の記録装置に搭載可能な記録ヘッドＨ１０００の構成例を示す斜視図、図３はその分解斜視図である。

記録ヘッドＨ１０００は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、インクジェット記録装置本体のキャリッジ１０２の装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０、キャリッジ側に設けた固定レバー（不図示）によりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１９３０、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（主走査方向）の突き当て部Ｈ１５７０、Ｙ方向（副走査方向）の突き当て部Ｈ１５８０、およびＺ方向（鉛直方向）の突き当て部Ｈ１５９０を備えている。これら突き当て部によりキャリッジ１０２上に位置決めされることで、電気配線基材Ｈ１３００上の外部信号接続端子Ｈ１３０２とキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンとの電気的接触が可能となっている。

２．記録ヘッドの基本構成
本実施形態における記録ヘッドＨ１０００はブラックのインクを吐出させるためのもので、図３の分解斜視図に示すように、記録素子基板Ｈ１１００、電気配線基材Ｈ１３００、支持部材としての記録ヘッド本体Ｈ１５００、フィルタＨ１７００、インク吸収体Ｈ１６００、蓋部材Ｈ１９００、およびシール部材Ｈ１８００から構成されている。以下、これらのうちの主たる構成要素について詳述する。

２−１．記録素子基板
図４は、記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部を破断して示す斜視図である。本実施形態の記録素子基板は、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素子を用いたものである。また、電気熱変換素子とインク吐出口とが対向するように配置され、基板の主平面に対して垂直な方向にインクを吐出させる形態のもの（サイドシュータと称される）である。

図４に示すように、記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ（シリコン）基板Ｈ１１１０に、インク流路である長穴状のインク供給口Ｈ１１０２をＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドプラストなどの方法で形成したものである。また、Ｓｉ基板Ｈ１１１０のインク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側には、電気信号に応じて膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギを生成する電気熱変換素子Ｈ１１０３の列が１列ずつ配置され、各列間の電気熱変換素子同士は配列方向すなわち副走査方向に配列ピッチの１／２だけずれて配置されている。この記録素子基板Ｈ１１００上に、樹脂材料にフォトリソグラフィ技術によってインク流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７を形成した吐出口形成部材を、各電気熱変換素子と吐出口と位置合わせして接合することで、吐出部Ｈ１１０８が構成される。

また、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌなどからなる電気配線、ヒューズ、記録データに応じて電気熱変換素子を駆動するためのロジック回路、および、これら各部を外部と電気的に接続するための電極部Ｈ１１０４などが形成されている。さらに、電極部Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。また、電気熱変換素子Ｈ１１０３等は、既存の成膜技術を利用して形成することができる。

エネルギー発生素子を有する基板Ｈ１１００では、インク流路Ｈ１１０２から供給されたインクは、各電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電機熱変換素子Ｈ１１０３に対向する吐出口１１０７から吐出される。

なお、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子としては、通電に応じてインクを加熱発泡させる熱エネルギを発生する電気熱変換素子に限られず、その他のものでもよい。また、電気熱変換素子が配列された基板の主平面に対して、平行な方向にインクを吐出させる形態のもの（エッジシュータと称される）であってもよい。

２−２ 電気配線基材
電気配線基材である電気配線基材Ｈ１３００は、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電気信号経路を形成するものであり、ポリイミドのベース基材上に銅箔の配線パターンを形成することで構成されている。電気配線基材Ｈ１３００には、記録素子基板Ｈ１１０１を組み込むための開口部が形成されており、この開口部の縁付近には、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に接続されるフライングリードＨ１３０４が形成されている。また、電気配線基材Ｈ１３００には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号接続端子Ｈ１３０２が形成されており、この外部信号接続端子Ｈ１３０２は、フライングリードＨ１３０４を介して電気配線基材Ｈ１３００上に形成された銅箔等の導電性の配線パターンにつながれている。

電気配線基材Ｈ１３００と記録素子基板Ｈ１１００との電気的接続は、例えば、記録素子基板Ｈ１１００の電極部Ｈ１１０４に形成されたバンプＨ１１０５と、記録素子基板Ｈ１１００の電極部Ｈ１１０４に対応する電気配線基材Ｈ１３００のフライングリードＨ１３０４とが後述の本発明に係る接続方法によって電気接合される。

２−３．記録ヘッド本体
吐出部を構成する記録素子基板Ｈ１１０１および電気配線基材である電気配線基材Ｈ１３００を支持する支持部材としての記録ヘッド本体Ｈ１５００は、樹脂を成形すること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が、樹脂内にフィラーを含有すると、フィラーの配向する向きによって線膨張率が変化するという特性を持っている。

記録ヘッド本体Ｈ１５００は、インクタンク機能とインク供給機能とを備えている。すなわち、図３（ｂ）に示すように、内部にブラックのインクを保持するための負圧を発生させるインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２およびＨ１６０３を収納するための空間を有することでインクタンク機能を実現している。また、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０２にインクを導くためのインク流路を形成する流路部材（不図示）を組み込むことでインク供給機能を実現している。インク吸収体Ｈ１６００は、ＰＰ繊維を圧縮したものが使われているが、これに代えてウレタン繊維を圧縮したものを用いてもよい。インク流路の上流部に位置するインク吸収体Ｈ１６００とインク流路との境界部には、記録素子基板Ｈ１１０１内部にへの塵埃の進入を防ぐためのフィルタＨ１７００がそれぞれ溶着により接合されている。フィルタＨ１７００は、ＳＵＳ等金属のメッシュタイプのものでもよいが、ＳＵＳ金属繊維焼結タイプの方がより好ましい。

インク流路の下流部には、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Ｈ１２００が形成されており、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口１１０２がインク供給保持部材Ｈ１５００の各インク供給口Ｈ１２００に連通するよう、記録素子基板Ｈ１１００がインク供給保持部材Ｈ１５００に対して位置精度良く接着固定される。この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、硬化後は、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。このような第１の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤がある。この熱硬化接着剤を用いた場合、その接着層の厚みは５０μｍ程度が望ましい。

また、図５は図４に示した記録ヘッドＨ１０００のＡ−Ａ線断面を示す拡大断面図であり、記録ヘッド本体Ｈ１５００に録素子基板Ｈ１１００と、電気配線基材Ｈ１３００とを取り付けた状態を示している。
図５に示すように、インク供給口Ｈ１２００の周囲に形成される平面には、電気配線基材Ｈ１３００の一部の裏面が第２の接着剤Ｈ１３０８により接着固定される。記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基材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により封止されており、これにより電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤Ｈ１３０８は、主に電気配線基材Ｈ１３００のフライングリードＨ１３０４と記録素子基板Ｈ１１００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、その接続部の表側を封止している。

一方、電気配線基材Ｈ１３００の未接着部すなわち外部信号接続端子Ｈ１３０２が配置される領域の側は、記録ヘッド本体Ｈ１５００のインク供給口Ｈ１２００を有する面にほぼ直交した本体側面に沿って折り曲げられる。そして、当該領域のまわりの数箇所、例えば四隅に設けた孔Ｈ１３１５に、本体側面に突設したピンＨ１３１７を挿通し、熱加締めもしくは接着などによって固定される。

２−４．蓋部材
図３（ｂ）に示すように、蓋部材Ｈ１９００は、記録ヘッド本体Ｈ１５００の上部開口部に溶着されることで、記録ヘッド本体Ｈ１５００内部の独立した空間をそれぞれ閉塞するものである。但し、蓋部材Ｈ１９００にはインク供給保持部材Ｈ１５００内部の圧力変動を逃がすための細口Ｈ１９１０と、これに連通した微細溝Ｈ１９２０とを有している。微細溝Ｈ１９２０の他端は、微細溝Ｈ１９２３の途中に合流している。さらに、微細溝Ｈ１９２３のほとんどと、細口Ｈ１９１０および微細溝Ｈ１９２０の全部とをシール部材Ｈ１８００で覆い、微細溝Ｈ１９２３の他端部を開口することで大気連通口Ｈ１９２５を形成している。また、蓋部材Ｈ１９００は、第２の記録ヘッドをインクジェット記録装置に固定するための係合部Ｈ１９３０を有している。

３．記録ヘッドの特徴的構成および製造方法
以下、本発明に係る記録ヘッドの特徴的構造およびその製造方法に関する実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図６（ａ）は、記録素子基板Ｈ１１００および電気配線基材Ｈ１３００を、記録ヘッド本体Ｈ１５００に取り付けた状態を模式的に示す拡大断面図である。
前述の基本構成でも述べたように、本実施形態における記録ヘッドＨ１０００には、記録ヘッド本体Ｈ１５００と、エネルギー発生素子を有する記録素子基板Ｈ１１００と、この記録素子基板Ｈ１１００の両端に設けられた電気接続端子部Ｈ１１０５に接続されるフライングリードＨ１３０４を備えた電気配線基材Ｈ１３００とが設けられている。なお、図６（ａ）では、記録素子基板Ｈ１１００の両端部に形成された電気接続端子Ｈ１１０５のうち、一方の電気接続端子Ｈ１１０５と一方の電気配線基材Ｈ１３００との接続状態を示している。すなわち、図６（ａ）は図５の破断線の左側に示す部分を拡大して示している。

図６（ａ）において、Ｈ１３０９は、電気配線基材Ｈ１３０４を本体Ｈ１５００に固定する接着剤を、Ｈ１３１０は記録素子基板を記録ヘッド本体Ｈ１５００に固定する接着剤をそれぞれ示している。

また、図６（ｂ）は、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基材Ｈ１３００とを接続する際に使用する治具を示す図であり、図中、１０１は電気配線基材Ｈ１３００を保持する受治具、１０２は記録素子基板Ｈ１１００を保持する受治具をそれぞれ示している。この受治具１０１および１０２の少なくとも一方は、図外の昇降機構によって垂直、水平方向へと移動可能となっている。このため、受治具１０１に保持された電気配線基材Ｈ１３００の底面と、受治具１０２に保持された記録素子基板Ｈ１１００の底面との段差Ｈｇを調整し得ると共に、保持された電気配線基材Ｈ１３００と記録素子基板Ｈ１１００との水平方向における相対位置を適宜調整することができる。

次に、図７に基づき、本実施形態における記録ヘッドＨ１０００と、記録素子基板Ｈ１１００とを記録ヘッド本体Ｈ１５００に固定する工程を図７の模式図と共に説明する。
本工程では、まず、図７（ａ）に示すように、受治具１０１にフライングリードＨ１３０４を有する電気配線基材Ｈ１３００を固定すると共に、受治具１０２に電気接続端子Ｈ１１０５を有する記録素子基板Ｈ１１００を固定する。このとき、受治具１０１の上面は、受治具１０２の上面より上方に設定されており、その段差量Ｈｇ（図６参照）は、後述の関係式を満たす値に基づいて設定した値（０．８５ｍｍ）となっている。

またこの段階では、図７（ａ）に示すように、フライングリードＨ１３０４が電気接続端子Ｈ１１０５の上方空間に突出しており、この状態で、電気接続端子Ｈ１１０５とこれに対応するフライングリードＨ１３０４との位置合わせを行う。従って、この位置合わせ工程においてフライングリードＨ１３０４と電気接続端子Ｈ１１０５とが接触することはなく、フライングリードＨ１３０４に負荷がかかるのを防止することができるため、適正な位置合わせを行うことができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、前記電気配線基材Ｈ１３００のフライングリードＨ１３０４と電気接続端子Ｈ１１０５とを電気接続する。本実施形態においては、この電気接続をギャングボンディング方式によって行う。しかし、ボンディング方式は、ギャングボンディング方式に限らず、シングルポイントボンディング方式を用いることも可能である。なお、この工程において接続されたフライングリードＨ１３０４は、その基端部から電気接続端子Ｈ１１０５に至る部分が略直線的な状態となっている。

次に、図７（ｃ）に示すように、記録素子基板Ｈ１３００と、これに電気接続されたフライングリードＨ１３０４とを有する電気配線基材Ｈ１３００とを治具１０１および１０２から取り外し、記録ヘッド本体Ｈ１５００上に配置する。この記録ヘッド本体Ｈ１５００の段差部Ｈ１５０２の上面Ｈ１５０４と、低部Ｈ１５０５の上面Ｈ１５０６との間の段差量は、受治具１０１の上面と、受治具１０２の上面との段差量より小さく設定されている。
そして、図７（ｄ）に示すように、記録素子基板Ｈ１１００を記録ヘッド本体Ｈ１５００に形成されている低部Ｈ１５０４の上面Ｈ１５０５に接着剤Ｈ１３１０を介して接着固定する。次いで、記録ヘッド本体Ｈ１５００の段部１５０２の上面に接着剤Ｈ１３０９を塗布する。

この後、図７（ｅ）に示すように、電気配線基材Ｈ１３００を下降させ、接着剤Ｈ１３０９を介して電気配線基材Ｈ１３００を記録ヘッド本体Ｈ１５００の上面に接着固定する。前述のように、記録ヘッド本体Ｈ１５００の段差部Ｈ１５０２の上面Ｈ１５０４と、低部Ｈ１５０５の上面Ｈ１５０６との間の段差量は、受治具１０１の上面と、受治具１０２の上面との段差量より小さく設定されている。このため、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基材Ｈ１３００とを記録ヘッド本体Ｈ１５００に接着固定する間に、フライングリードＨ１３０４は図７（ｅ）に示すように緩やかに湾曲した状態となる。

上記のように記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基材Ｈ１３１１とを接続したユニットを記録ヘッド本体Ｈ１５００に固定した後、図８（ａ）に示すように、フライングリ−ド部Ｈ１３０４と電気接続端子Ｈ１１０５との電気接続部の周辺に熱硬化型の封止剤Ｈ１３１１を塗布する。

この封止工程の後、図８（ｂ）に示すように塗布した熱硬化型保護封止剤Ｈ１３１１を硬化させるための加熱キュアを行う。これにより、前記電気接続部は補強されると共に、インクなどの液体の付着によるショートや腐食から保護される。

この加熱キュアによって記録ヘッド本体Ｈ１５００には熱膨張が生じる。このとき、電気配線基材Ｈ１１００および記録素子基板Ｈ１１００は記録ヘッド本体Ｈ１５００に接着固定されているため、電気配線基材Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００の電気接続端子Ｈ１１０５から離間する方向に引っ張られる。その結果、フライングリードＨ１３０４の基端部から電気接続端子Ｈ１１０５に至る距離は増大する。しかしながら、フライングリードＨ１３０４には、加熱キュアを考慮した弛み量が設定されているため、加熱キュアによって前記距離が増大したとしても、その増大分はフライングリードＨ１３００の弛み量の一部で吸収される。このため、熱硬化型封止剤Ｈ１３１１が硬化した後もフライングリードが完全に伸びきることはなく、図８（ｂ）に示すように、緩やかに湾曲した弛み形状が維持される。また、フライングリードＨ１３００は、連続的に緩やかに湾曲した形状をなしているため、局部的に大きな応力が発生することもない。従って、本実施形態によれば、フライングリードＨ１３００に熱膨張に起因する亀裂や破断などが生じる虞はなくなり、高い信頼性を得ることができる。

これに対し、図９（ａ）に示すように、熱硬化型の封止剤Ｈ１３１１が塗布された段階で、フライングリードＨ１３０４に、弛みが生じていない場合、あるいは弛み量が不足している場合には、加熱キュアを行った際の熱膨張によってフライングリードＨ１３０４には過大な張力が加わる。このため、フライングリードＨ１３０４が図９（ｂ）に示すように破断したり、亀裂が生じたりする虞があり信頼性は著しく低下する。しかもこのような電気的な接続不良が生じた状態まま封止剤Ｈ１３１１が硬化することから、接続状態を確認するための検査工程も必要となり、製造工程が複雑化し、製造コストが増大することとなる。
本実施形態によれば、このような事態をは回避することができ、製造工程の簡略化および製造コストの低減を図りつつ、記録ヘッドとしての信頼性を大幅に向上させることができる。

次に、上記工程においてフライングリードに弛みを形成するための前記段差量Ｈｇの設定方法を説明する。
まず、図６に示す各部の寸法を説明する。
ＬＣは記録素子基板Ｈ１１００の両端に設けられた電気接続端子Ｈ１１０５（図５では一方の電気接続端子のみを示す）のそれぞれに接続された左右のフライングリ−ドＨ１３０４の接続部における各端部間の距離（図５参照）を示している。また、Ｌｍは記録ヘッド本体Ｈ１５００の段部Ｈ１５０２の一方の側端面Ｈ１５０３と他方の側端面１５０３の距離（図５参照）を示している。

Ｈｃは記録素子基板Ｈ１１００の裏面から電気接続端子Ｈ１１０５までの厚み（ボンディングされる高さ）を、Ｈｓは記録素子基板Ｈ１１００を記録ヘッド本体Ｈ１５００に貼り合せるための接着剤Ｈ１３１０の厚みをそれぞれ示している。Ｈｍは記録ヘッド本体Ｈ１５００の段部Ｈ１５０２の上面１５０４と低部Ｈ１５０５の上面Ｈ１５０６との段差量を示している。また、Ｈｋは電気配線基材Ｈ１３００を貼り合せる接着剤Ｈ１３１０の厚みを、Ｈｔは電気配線基材Ｈ１３００の配線保護フィルムの厚みをそれぞれ示している。また、Hgは受治具１０１の上面と受治具１０２の上面との段差量を示している。

上記各設定値を用い、本実施形態では受治具１０１、１０２における段差量Ｈｇを次の関係式によって設定している。

下表に、本実施形態において設定した各パラメ−タの値の一例を示す。

各パラメータを上記のように設定し、その値を上記の関係式に当てはめて算出した結果、受治具１０１と１０２の段差量Ｈｇは０．７９mm以上となった。この算出値と記録素子基板Ｈ１１００の厚みおよび電気配線基材Ｈ１３００の公差等を考慮して、前記段差量Hgを０．８５mmに設定した。
このＨｇに基づき上述の製造方法を実施した結果、ΔＴ＝１００℃の加熱キュア工程を行った場合にも、フライングリードＨ１３００およびその電気接続部には悪影響が及ぶことはなくなり、適正な接続状態を得ることが確認された。

４．その他
上記実施形態においては、フライングリ−ドと電気接続端子との電気接続部の周辺に熱硬化型の封止剤を塗布した場合を例に採り説明したが、封止剤はこれに限定されるものではなく、常温での硬化を可能とするものを使用することも可能である。この場合、封止剤を硬化させるための加熱キュア工程が不要となるため、上記関係式におけるΔＴをその他の加熱環境に応じて設定すれば良い。

また、以上では、ブラックインクを吐出させる記録ヘッドＨ１００１の構成に本発明を適用した例について説明した。しかし、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエロー用の記録ヘッドＨ１００１についても同様の構成を採ることができるのは勿論である。また、記録ヘッドにおいて用いるインクの色調（色および濃度）の種類や数についても、適宜定め得ることは言うまでもない。

また、以上ではインク収納部分を分離不能に一体化してなる記録ヘッドに本発明を適用した場合を示した。しかし、本発明は、インクタンクを分離可能に一体化してなるような記録ヘッドの形態を排除するものではない。

本発明の実施形態における記録ヘッドを適用するインクジェット記録装置の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態における記録ヘッドの構成例を示す斜視図であり、（ａ）は底面方向から見た状態を、（ｂ）は上面方向から見た状態をそれぞれ示している。 図２に示した記録ヘッドの分解斜視図であり、（ａ）は記録ヘッドにおける記録ヘッド本体の底部から記録素子基板および電気配線基材を取り外した状態を、（ｂ）は記録ヘッド本体内および上面に取り付けられる部材を取り外した状態をそれぞれ示している。 図２に示した記録ヘッドに設けられる記録素子基板の構成例を示す一部切欠斜視図である。 図４に示した記録ヘッドのＡ−Ａ線断面を示す拡大断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態において、記録素子基板と記録素子基材とを接続したユニットを記録ヘッド本体に取り付けた状態を模式的に示す断面図、（ｂ）は記録素子基板と電気配線基材とを接続する際に使用する受治具を模式的に示す断面図である。 （ａ）ないし（ｅ）は、本発明の実施形態において、記録素子基板と電気配線基板とを記録ヘッド本体に固定する工程を模式的に示す拡大断面図である。 （ａ）は、図７に示す工程の後、記録素子基板と電気配線基材との接続部分に封止剤を塗布した状態を模式的に示す拡大断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示したものに加熱キュアを行った際の状態を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に対する比較例において、記録素子基板と電気配線基材とを接続したユニットを記録ヘッド本体に取り付けた状態を模式的に示す拡大断面図であり、（ａ）は加熱キュアを行う前の状態を、（ｂ）は加熱キュアを行った状態をそれぞれ示している。

符号の説明

Ｈ１０００，Ｈ１００１ カラーインク用の記録ヘッド
Ｈ１１０１ 記録素子基板
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０５ 電気接続端子
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出部
Ｈ１１１０ Ｓｉ基板
Ｈ１３００ 電気配線基材
Ｈ１３０４ フライングリード
Ｈ１３０７ 第１の封止剤
Ｈ１３０８ 第２の封止剤
Ｈ１３０９ 接着剤
Ｈ１３１０ 接着剤
Ｈ１３１１ 熱硬化型の封止剤
Ｈ１５００ 記録ヘッド本体
Ｈ１５０２ 段差部
Ｈ１５０５ 低部
１０１ 受治具
１０２ 受治具

Claims (11)

1. 電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に接続される変形可能なフライングリードを有する電気配線基材とを、記録ヘッド本体に取り付けてなる記録ヘッドにおいて、
   前記フライングリードは、連続した曲面に沿って湾曲する弛み形状を有していることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記フライングリードは、前記基板表面から離れる方向に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記フライングリードは、前記電気配線基材と前記基板との間の距離の変動によって湾曲状態が弾性的に変化することを特徴とする請求項１または２に記載の記録ヘッド。
4. 前記フライングリードの弛み量は、前記電気配線基板と前記電気接続端子との距離によって決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の請求項記録ヘッド。
5. 前記フライングリードの弛み量は、前記記録ヘッド本体、前記電気配線基材、および前記基板の線膨張係数によって決定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の記録ヘッド。
6. 電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に、電気配線基材に設けられた変形可能なフライングリードとを接続する接続工程と、該接続工程によって互いに接続された前記電気配線基材と前記基板とからなるユニットを、前記記録ヘッド本体に取り付ける取付工程と、を備えた記録ヘッドの製造方法であって、
   前記接続工程では、前記基板と前記フライングリードとを所定の距離を設けた状態で電気接続し、
   前記取付工程は、前記所定の距離よりも前記基板の前記電気接続端子と前記電気配線基材との距離が短くなるように前記基板と前記電気配線基材とからなるユニットを前記記録ヘッド本体に固定することにより、前記フライングリードに連続する曲面に沿って湾曲する弛み形状を形成することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
7. 電気エネルギーを受けてインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子を有する基板と、該基板上に設けた電気接続端子に、電気配線基材に設けられた変形可能なフライングリードとを接続する接続工程と、該接続工程によって互いに接続された前記電気配線基材と前記基板とからなるユニットを、前記記録ヘッド本体に形成された異なる高さの第１面と第２面とをそれぞれ取り付ける取り付ける取付工程と、を備えた記録ヘッドの製造方法であって、
   前記接続工程では、前記第１面と前記第２面との高さの差である段差量より、大きな段差量を介して前記基板の前記電気接続端子と前記配線基板とを位置決めし、前記配線基板を前記電気接続端子に接続することにより、前記取付工程において前記第１面に取り付けられた前記電気配線基材と、前記第２面に取り付けられた前記基板の前記電気接続端子とを連結する前記フライングリードに連続する曲面に沿って湾曲する弛み形状を形成することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
8. 前記接続工程では、前記電気配線基板の前記フライングリードを、所定の段差量を介して前記基板の電気接続端子の上方空間に保持した状態で、前記電気接続端子との位置決めを行い、その後、前記フライングリードを前記接続端子に接続することを特徴とする請求項６または７に記載の記録ヘッドの製造方法。
9. 前記接続工程では、前記電気配線基板を保持する第１の受治具と、前記基板を保持する第２の受治具の少なくとも一方の高さを調整し、前記第１の受治具に前記電気配線基板を、前記第２の受治具に第２の基板をそれぞれ保持させることにより前記電気配線基板と前記基板との段差量を設定した後、前記電気配線基板の前記フライングリードを前記基板の前記電気接続端子に接続することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の記録ヘッドの製造方法。
10. 前記基板の両端に設けられる前記電気接続端子の両端の距離をＬｃ、前記録ヘッド本体の前記第２面の両側に設けられる前記第１面の平面方向における間隔をＬｍ、前記基板の下面から前記電気接続端子までの厚みをＨｃ、前記基板をインク供給部材あるいはインク供給補助部材に接着する接着剤の厚みをＨｓ、前記第１面と前記第２面の段差量をＨｍ、前記電気配線基材を接着する接着剤の厚みをＨｋ、前記電気配線基材の下面に設けられる配線保護部材の厚みをＨｔ、前記第１の受治具と前記第２の受治具との段差量をＨｇ、前記記録ヘッド本体の線膨張係数をαｍ、前記基板の線膨張係数をαｃ、前記配線基材の線膨張係数をαｔ、製造時において経験する最高到達温度と常温との温度差をΔＴとしたとき、前記Ｈｇを、次の式を満たすように設定された値以上に設定することを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
    

    

    
11. 前記取付工程によって前記記録素子基板と前記電気配線基材とを前記記録ヘッド本体に取り付けた後、前記フライングユニットと前記電極端子との接続部の周辺に熱硬化型の封止剤を塗布する封止工程と、
    前記封止工程にて塗布された熱硬化型の封止剤を固化させるための加熱工程とを更に備え、
    前記第１の受治具と前記第２の受治具との段差量Ｈｇは、前記加熱工程において生じる常温からの温度上昇に基づいて設定されたΔＴを前記関係式に当てはめて算出した値に応じて設定されることを特徴とする請求項１０に記載の記録ヘッドの製造方法。
    

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