(57)【要約】【課題】  記録素子基板の電極端子列とこれに対応する電気配線基板の端子列との電気接続を短時間で行うことができると共に、記録素子基板への熱によるダメージなどを回避しつつ均一かつ適正な接続強度で接続することができるようにする。【解決手段】  記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００とが互いに固定されると共に、複数の端子列Ａと端子列Ｂのそれぞれにおいて、電極端子Ｈ１１０１とこれに対応するリード端子Ｈ１３０２とが接続される。端子列Ａ内では、通電用リード端子Ｈ１３０２ａと通電用電極端子Ｈ１１０１ａとが接続されると共に、非通電用リード端子Ｈ１３０２ａとこれに対応する非通電用電極端子Ｈ１１０１ｂとが接続されている。また、端子列Ｂ内では、通電用電極端子Ｈ１１０１と通電用リード端子Ｈ１３０２とが接続されている。これら端子列Ａと端子列Ｂとの接続部における面積の総和は、ほぼ等しく設定されている。【選択図】  図３
2006297753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を与えることによりインクを吐出する複数のインク吐出部を有すると共に前記各インク吐出部などに電気的に接続された複数の電極端子を配列してなる複数の電極端子列を備えた記録素子基板と、前記各電極端子に対応する複数のリード端子を配列してなるリード端子列を複数列備える電気配線基板と、を有し、前記記録素子基板と前記電気配線基板とを互いに固定すると共に、前記電極端子列とこれに対応するリード端子列とを組み合わせた端子列毎に、前記電極端子と前記リード端子とを一括して接続してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記端子列内の電極端子とリード端子との接続部の面積の和が各端子列間でほぼ等しく、かつ前記接続部のうち少なくとも一つの接続部が通電を必要としない非通電用リード端子と電極端子とにより構成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記電気配線基板は、前記記録素子基板を囲む開口部を有し、前記リード端子は、前記開口部から突出するフライングリード端子であ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。
【請求項３】
前記各端子列内の各電極端子と各リード端子は、所定の接続部材によって加熱および加圧することにより一括して接続されている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。
【請求項４】
前記各端子列内の各接続部の面積は均一であ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インクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記各端子列内には、異なる面積の接続部が含ま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インクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記電気配線基板の前記各リード端子列は、同数のリード端子を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記電気配線基板の各リード端子列は、異なる数のリード端子を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記各リード端子列は、前記電極端子に対する接続部の面積が異なる複数種のリード端子を有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記電極端子列は、通電用のリード端子と少なくとも一本の非通電用のリード端子とを接続させ得る電極端子を含むことを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記非通電用リード端子は、前記電気配線基板へと電気信号を入力するための外部信号入力端子に対して電気的に接続されていないことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
前記非通電用リード端子と通電を必要とする通電用リード端子とは、同一の厚さを有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】
前記非通電用リード端子と通電用リード端子は、同一材料から構成されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】
前記電気配線基板の各端子列において、前記非通電用リード端子は、通電用リード端子列の側方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１４】
前記非通電用リード端子は、通電用リード端子より機械的強度が高いことを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１５】
前記非通電用リード端子は、通電用リード端子より前記電極端子への接合強度が強いことを特徴とする請求項８または１４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１６】
電気信号を与えることによりインクを吐出する複数のインク吐出部を有すると共に前記各インク吐出部などに電気的に接続された複数の電極端子を配列してなる複数の電極端子列を備えた記録素子基板と、前記各電極端子に対応する複数のリード端子を配列してなるリード端子列を複数列備える電気配線基板とを互いに固定すると共に、前記電極端子列とこれに対応するリード端子列とを組み合わせた端子列毎に、前記電極端子と前記リード端子との接続を一括して行うインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記配線基板に通電を必要としない非通電用リード端子を形成すると共に、前記記録素子基板に前記非通電用リード端子に接続可能な電極端子を形成することにより、前記端子列内の電極端子とリード端子との接続部の面積の和を各端子列間でほぼ等しくすることを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記各端子列内の各電極端子と各リード端子とを、所定の接続部材によって加熱および加圧することにより一括して接続することを特徴とする請求項１６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記加熱された接続部材は、その加熱された平坦な面により、前記各端子列内の複数の電極端子と、それらに対向する複数のリード端子とを一括して圧接させることにより、接続させることを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関し、特に、複数のインク吐出部およびこれらに電気的に接続された電極端子列を備えた記録素子基板と、前記各電極端子に接続されるリード端子列を備える電気配線基板とを有するインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドが搭載されるインクジェット記録装置は、記録媒体をインパクトしない、いわゆるノンインパクト方式であるため、記録時における騒音がほとんど生じないという利点を有している。また、インクジェット記録装置は、高速記録が可能であり、種々の記録媒体に対して記録が可能であると共に、カラー化などにも容易かつ安価に対応できるという優位性も有している。このため、一般的なプリンタの他にワードプロセッサ、ファクシミリ、および複写機などの記録機構を担う装置において広く採用されている。
【０００３】
ここで、インクジェット記録装置に用いられる従来のインクジェット記録ヘッドを、図８ないし図１７に基づき説明する。なお、ここでは記録ヘッドを記録媒体の搬送方向と直交する方向に移動させつつ記録を行う、いわゆるシリアル型の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を例に採り説明する。
【０００４】
図８および図９はインクジェット記録装置のキャリッジに着脱自在に搭載される、いわゆるカートリッジ方式のヘッドカートリッジＨ１０００を示している。このヘッドカートリッジＨ１０００は、インクを貯溜するインクタンクＨ１９００が搭載されるタンクホルダＨ１５００と、インクタンクＨ１９００からタンクホルダＨ１５００を介して供給されるインクを外部へと吐出する記録ヘッドＨ１００１（図９参照）とを有する。
【０００５】
ヘッドカートリッジＨ１０００には、カラー記録を可能とするため、例えばブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色独立のインクタンクＨ１９００が搭載可能になっている。各インクタンクＨ１９００は、各々に設けられた弾性変形可能な取り外し用のレバーＨ１９０１をヘッドカートリッジＨ１０００に係脱させることにより着脱することができるようになっている。
【０００６】
記録ヘッドＨ１００１は、図９の分解斜視図に示すように、記録素子基板Ｈ１１００、ベース板Ｈ１２００、電気配線基板Ｈ１３００、および支持板Ｈ１４００などから構成されている。また、タンクホルダＨ１５００は、流路形成部材Ｈ１６００、フィルタＨ１７００およびシールゴムＨ１８００などから構成されている。
【０００７】
記録素子基板Ｈ１１００は、ベース基板上に設けられたシリコン基板１１の一面に固定されている。この記録素子基板Ｈ１１００には、インクを吐出するための吐出エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と、各電気熱変換体に電力を供給するアルミニウムなどの電気配線とが成膜技術によって形成されている。電気熱変換体に対応した複数のインク路と複数の吐出口は、いずれもフォトリソグラフィ技術により形成されると共に、複数のインク路にインクを供給するためのインク通路が裏面に開口するように形成されている。記録素子基板Ｈ１１００は、ベース板Ｈ１２００上に接着固定されており、ベース板Ｈ１２００には、記録素子基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給路Ｈ１２０１が形成されている。さらに、ベース板Ｈ１２００には、開口部Ｈ１４０１を有する支持板Ｈ１４００が接着固定されている。この支持板Ｈ１４００には、記録素子基板Ｈ１１００に対して電気配線基板Ｈ１３００が電気的に接続されるように接合されている。
【０００８】
電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するためのものであり、記録素子基板Ｈ１１００に対応するリード端子１３０２と、インクジェット記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子（図示なし）とを備えている。また最終的に電気配線基板Ｈ１３００をタンクホルダＨ１５００背面側に位置決めして固定するため、電気配線基板Ｈ１３００には良好な屈曲性および折り曲げ性が求められる。このため、電気配線基板Ｈ１３００は、例えば、５０μｍポリイミドベースフィルム、３５μｍ銅箔、５μｍカバーフィルムおよび各々を接着するエポキシ接着剤などから構成されている。なお、この記録ヘッドＨ１００１の構成については、後により詳細に説明する。
【０００９】
インクタンクＨ１９００を着脱可能に保持するタンクホルダＨ１５００には、流路形成部材Ｈ１６００が例えば超音波溶着により固定され、インクタンクＨ１９００からインク供給路Ｈ１２０１に至るインク流路Ｈ１５０１を形成している。インクタンクＨ１９００と係合するインク流路Ｈ１５０１におけるインクタンク側の端部には、フィルタＨ１７００が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止し得るようになっている。またインクタンクＨ１９００との係合部にはシールゴムＨ１８００が装着され、係合部からのインクの蒸発を防止し得るようになっている。
【００１０】
このように、流路形成部材Ｈ１６００，フィルタＨ１７００およびシールゴムＨ１８００などが一体的に組み付けられるタンクホルダＨ１５００と、記録素子基板Ｈ１１００、ベース板Ｈ１２００、電気配線基板Ｈ１３００および支持板Ｈ１４００などから構成される記録ヘッドＨ１００１とをビスや接着剤などを介して結合することにより、ヘッドカートリッジＨ１０００が構成される。
【００１１】
さらにヘッドカートリッジＨ１０００の一部を構成する記録ヘッドＨ１００１について、図１０ないし図１２を参照して詳細に説明する。記録ヘッドＨ１００１の外観を図１０に、その記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００との接続部分の断面構造を図１１に、記録素子基板Ｈ１１００の破断構造を図１２にそれぞれ示す。
【００１２】
このベース板Ｈ１２００を構成する材料としては、記録素子基板Ｈ１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ記録素子基板Ｈ１１００の材料の熱伝導率と同等またはそれ以上の熱伝導率を有する材料が多く用いられる。ここでは、ベース板Ｈ１２００は、厚さが例えば０.５〜１０mmのアルミナ（Ａl2Ｏ3）で形成されているが、その他、シリコン（Ｓi）、窒化アルミニウム（ＡlＮ）、ジルコニア（ＺrＯ2）、窒化珪素（Ｓi3Ｎ4）、炭化珪素（ＳiＣ）、モリブデン（Ｍo）、タングステン（Ｗ）などを用いることも可能である。
【００１３】
このベース板Ｈ１２００には、記録素子基板Ｈ１１００が所定位置に精度良く接着固定されている。ベース板Ｈ１２００には、記録素子基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給路Ｈ１２０１（図１１参照）が形成されており、このインク供給路Ｈ１２０１が、記録素子基板Ｈ１１００に形成された複数のインク通路１２に連通している。
【００１４】
また、支持板Ｈ１４００は、厚さが例えば０.５〜１mmのアルミナによって形成されているが、ベース板Ｈ１２００と同様に、記録素子基板Ｈ１１００と同等の線膨張率を有し、かつその熱伝導率と同等またはそれ以上の熱伝導率を有する材料であれることが好ましい。この支持板Ｈ１４００は、ベース板Ｈ１２００に接着・固定された記録素子基板Ｈ１１００の各々の外形寸法よりも大きな開口部Ｈ１４０１を有し、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００とをほぼ同一平面で電気的に接続できるように、ベース板Ｈ１２００に接着されている。また、この支持板Ｈ１４００には、電気配線基板Ｈ１３００の裏面が接着固定される。電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００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、記録素子基板Ｈ１１００の各々に対応した開口部Ｈ１３０１と、記録素子基板の電極端子１４に対応するリード端子Ｈ１３０２を有している。
【００１５】
記録素子基板Ｈ１１００は、厚さが０.５〜１mmのシリコン基板１１の上に成膜技術を用いて吐出エネルギー発生部、インク室１５、および吐出口１６などを形成したものである（図１２参照）。また、シリコン基板１１には、これを貫通する長孔状のインク通路１２図１１および図１２参照）が形成されている。このインク通路１２の両側には、インク通路１２の長手方向に沿って所定間隔で２列に並ぶ複数（たとえば片側１２８個）の電気熱変換体１３が相互に半ピッチずらした状態で形成され、吐出エネルギー発生部を構成している。
【００１６】
シリコン基板１１には、これら電気熱変換体１３および電極端子１４の他、電気熱変換体１３と電極端子１４とを導通する図示しない電気配線などが設けられており、これら電極端子１４を介して図示しない駆動ＩＣから電気熱変換体１３に対する駆動信号が駆動電力と共に与えられる。このシリコン基板１１上には、インク通路１２に連通するインク室１５を介して電気熱変換体１３とそれぞれ正対する複数の吐出口１６を有する上板部材１７が設けられている。すなわち、この上板部材１７とシリコン基板１１との間にはインク通路１２と個々のインク室１５とに連通するインク路１８が形成され、これらは吐出口１６と同様にフォトリソグラフィ技術などにより上板部材１７と共に樹脂材料にて形成される。
【００１７】
インク通路１２から各インク室１５内に供給される液体は、対応するインク室１５内の電気熱変換体１３に駆動信号が与えられることにより、電気熱変換体１３の発熱に伴って沸騰し、これにより発生する気泡の圧力によって吐出口１６から吐出される。
【００１８】
支持板Ｈ１４００には、記録素子基板Ｈ１１００を囲む矩形の開口部Ｈ１４０１が形成され、この開口部Ｈ１４０１とベース板Ｈ１２００及び記録素子基板Ｈ１１００の側面で形成される溝部にはインクやゴミ等からヘッド基板側面を保護する為のチップ周囲封止剤１９が充填されている。支持板Ｈ１４００の厚みは、電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０２が記録素子基板Ｈ１１００の端縁と接触して、リード端子Ｈ１３０２が損傷しないような高さになるように設定されている。
【００１９】
上述した記録ヘッドの従来の製造手順の一例を図１３ないし図１５を参照しつつ簡単に説明する。
【００２０】
まず、支持板Ｈ１４００をベース板Ｈ１２００の表面に接着剤を用いて接合する（図１３参照）。次に、ベース板Ｈ１２００の表面の所定位置に記録素子基板Ｈ１１００を接着剤を用いて一体的に接合し、ベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１（図１１参照）とシリコン基板１１に形成されたインク通路１２とを連通させる。ここで用いられる接着剤は、低粘度で薄い接着層（例えば５０μｍ以下）を形成することができ、かつ硬化後に比較的高い硬度を持った耐インク性のあるものが好ましく、例えばエポキシ樹脂を主成分とした熱硬化性接着剤を使用することができる。この接着剤は、ベース板Ｈ１２００に形成されたインク供給路Ｈ１２０１の周囲に塗布され、インク供給路Ｈ１２０１から外部にインクが漏洩しないようにする（図１４参照）。
【００２１】
この後、図１５に示すように、支持板Ｈ１４００に電気配線基板Ｈ１３００を接着固定する。この時、記録素子基板Ｈ１１００の電極端子１４に対して電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０２が接続可能な範囲で位置決めを行う。そして、ＴＡＢ実装技術（詳細は後述）により電極端子１４とリード端子Ｈ１３００との電気接続を行う（図１５参照）。
【００２２】
次いで、ベース板Ｈ１２００上の記録素子基板Ｈ１１００と支持板Ｈ１４００の開口部Ｈ１４０１で形成される空間に、図１１に示すように、チップ周囲封止剤１９を流し込む。このチップ周囲封止剤１９の流し込みは、支持板Ｈ１４００の側面に形成された開口部より行われ、リード端子Ｈ１３０２の下部に充填される。チップ周囲封止剤の硬化はこの段階で行っても良いし、次に述べるリード封止剤２０の塗布が終わった時点で一括（同時）に行っても良い。次いで、リード端子Ｈ１３０２の上部を覆うようにリード封止剤２０を塗布し、硬化処理を行う。これにより、リード端子Ｈ１３０２は封止される（図１０および図１１参照）。
【００２３】
なお、以上説明した従来のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、特許文献１（特開２００２−１９１１９号）等に記載がある。また従来のインクジェット記録ヘッドの別の製造方法については、特許文献２（特開平１１−１３８８１４号公報）に記載がある。この公報記載の製造方法は、以下のような段階を経て製造される（図１６参照）。
（段階１）記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００とをＴＡＢ実装技術により電気接続する。
（段階２）上記電気接続部を樹脂２０にて封止する。
（段階３）予め支持板Ｈ１４００が接合されたベース板Ｈ１２００と記録素子基板Ｈ１１００を接着固定、および電気配線基板Ｈ１３００と支持板Ｈ１４００を接着固定する。  
【００２４】
ここで、従来の記録素子基板Ｈ１１００の電極端子１４と電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０２との電気接続方法について簡単に述べる。
【００２５】
特許文献１には、１つの接続点毎に熱超音波圧着で接続を行う製造方法が開示されている。また、別の電気接続方法としては、特許文献３や特許文献４に開示されているような、市販されているギャングボンディング装置を用い、加熱されたボンドツールを押圧して電気接続する方法がある。ギャングボンディング方式は、記録素子基板のような半導体基板との電極端子と電気配線基板のような配線材のリード端子の全てを一括で接続する工法である。
【００２６】
【特許文献１】特開２００２−１９１１９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８８１４号公報
【特許文献３】特開平７−１７３９号公報
【特許文献４】特許第３２９４８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
近年おけるインクジェット記録装置には、目覚しく普及しつつあるデジタルカメラなどの出力装置として銀塩写真並みの高画質化が求められている。これらに対して最も効果的なことは、インクジェット記録装置の記録ヘッド部より吐出されるインク液滴の大きさの微小化や、インク液滴の色種を従来のブラック、イエロー、マゼンタ、シアンなどの基本色以外に加えて、レッド，グリーン，グレーなどの補完的なインクを合わせて使用することである。またこれら各々のインク液滴の記録紙への着弾位置のズレは、出力画像の画質に大きな影響を与えるため、カラーインクを吐出する記録素子基板を一体化する方法が採用されている。
【００２８】
一方、上記高画質化に加えて、記録画像の形成に要する時間の短縮も重要な要求事項となってきている。これについては、記録素子基板の各インク種類毎に、インク液滴を吐出する吐出口や吐出エネルギー発生部などを増やすことが１つの手段として採用されている。
【００２９】
このような、記録素子基板で吐出可能なインクの種類を増加したり、各インク種類毎の吐出口や吐出エネルギー発生部を増やすような改良を加えることにより、記録装置本体から記録素子基板に与える駆動信号の数は増加し、結果として、記録素子基板の電極端子の数および電気配線基板のリード端子も増えることとなる。
【００３０】
しかしながら、特許文献１に示すような１つの接続点毎に熱超音波圧着で接続を行う製造方法において、上述の電極端子およびリード端子が増えること、つまり記録素子基板と電気配線基板の接続点の数が増えることは、接続工程の加工時間の増大および生産性の低下を招くいう問題がある。
【００３１】
これに対し、前述の特許文献３および４に開示されるような、ギャングボンディング装置を用いた電気接続方法は、記録素子基板のような１つの半導体基板中の電極端子全てを一括で接続する工法であるため、加工時間を短縮することができるという利点がある。
【００３２】
しかしながら、前述の記録素子基板Ｈ１１００が、樹脂材料によって構成されている上板部材１７などを有する場合、特に、上板部材１７を間に挟んで電極端子１４を配置した構成の場合、加熱されたボンドツールの輻射熱や接続部からの伝導熱などにより、樹脂製の上板部材が過剰に加熱されて変形するという問題が発生する虞がある。
【００３３】
以上のような問題の発生は、前述した記録素子基板から吐出させるインクの種類数の増加や、各インクに対応する吐出エネルギー発生部および吐出口の数の増加などを伴う記録素子基板の大型化に際してはさらに顕著になる。
【００３４】
上記のようなボンドツールの熱による問題を回避するため、記録素子基板と電気配線基板とを接続する場合に、各端子列ごとに分割して接続を行い、基板に対する加熱を分散して行う方法も考えられている。
【００３５】
しかしながら、端子列毎に接続部の面積の総和が異なる場合、例えば図１７に示すように、端子列Ａと端子列Ｂが存在し、各端子列のリード端子数が異なる場合には、各端子列Ａと端子列Ｂとでボンドツールによる各リード端子への加圧力に差異が生じる。例えば、図１７においてボンドツールでの総加重を３５Ｎとした場合、端子列Ａでは１リード端子当り７Ｎ、端子列Ｂでは１リード端子当り５Ｎの力が加わる。その結果、リード端子の接続強度にばらつきなどの問題が生じ、最悪の場合は、ボンドツールの押圧不足による接続部の脱落や、過剰な押圧による記録素子基板の破壊などが発生する。
【００３６】
また、接続面積の異なる端子列毎に加工条件を調整する方法、すなわち、加圧力切替手段を設けたり、別のボンド装置で加工するなどの方法を実施することも考えられるが、この場合には、装置構成や、加工条件の管理が複雑になるという不都合が生じる。
【００３７】
また特許文献３、４などに開示されているように、予め記録素子基板の電極端子と電気配線基板のリード端子とを電気接続しておき、後工程で互いに接続されている記録素子基板と電気配線基板とを所望のベース部材に固着させる工法においては、電気接続後の結合部品のハンドリングや装置振動／衝撃にて電気接続部にダメージが加わり、最悪の場合には電気接続部の一部が脱落してしまうという問題が生じる。こうした問題の発生も、記録素子基板の大型化によって顕著になる。
【００３８】
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、記録素子基板の電極端子列とこれに対応する電気配線基板の端子列との電気接続を短時間で行うことができると共に、記録素子基板への熱によるダメージなどを回避しつつ均一かつ適正な接続強度で接続することができる生産性に優れたインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。  
すなわち、本発明の第１の形態は、電気信号を与えることによりインクを吐出する複数のインク吐出部を有すると共に前記各インク吐出部などに電気的に接続された複数の電極端子を配列してなる複数の電極端子列を備えた記録素子基板と、前記各電極端子に対応する複数のリード端子を配列してなるリード端子列を複数列備える電気配線基板と、を有し、前記記録素子基板と前記電気配線基板とを互いに固定すると共に、前記電極端子列とこれに対応するリード端子列とを組み合わせた端子列毎に、前記電極端子と前記リード端子とを一括して接続してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記端子列内の電極端子とリード端子との接続部の面積の和が各端子列間でほぼ等しく、かつ前記接続部のうち少なくとも一つの接続部が通電を必要としない非通電用リード端子と電極端子とにより構成されていることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の第２の形態は、電気信号を与えることによりインクを吐出する複数のインク吐出部を有すると共に前記各インク吐出部などに電気的に接続された複数の電極端子を配列してなる複数の電極端子列を備えた記録素子基板と、前記各電極端子に対応する複数のリード端子を配列してなるリード端子列を複数列備える電気配線基板とを互いに固定すると共に、前記電極端子列とこれに対応するリード端子列とを組み合わせた端子列毎に、前記電極端子と前記リード端子との接続を一括して行うインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記配線基板に通電を必要としない非通電用リード端子を形成すると共に、前記記録素子基板に前記非通電用リード端子に接続可能な電極端子を形成することにより、前記端子列内の電極端子とリード端子との接続部の面積の和を各端子列間でほぼ等しくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、通電を必要としない非通電用リード端子を形成することによって、各端子列内における電極端子とリード端子との接続部の面積の和をほぼ等しくするため、複雑な装置構成、加工方法を用いなくても、ボンドツールを用いることによって各端子劣毎に短時間で加工を行うことができ、各端子列の接続部に均一な接続強度を得ることができる。また、各端子列毎に短時間で接続処理を行うことができるため、仮に、記録素子基板が樹脂製の上板部材を有するものであっても、上板部材に加わるダメージを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳細に説明する。なお、本実施形態において、図８ないし図１７に示す従来の技術と同一もしくは相当部分には、同一符号を付しその詳細説明は省略する。
【００４３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの構成を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、以下の説明においても、前記従来技術と同一構成を表す部分については、図８ないし図１３などを適宜参照して説明することもある。
【００４４】
図１に示すように、ベース板Ｈ１２００には、支持板Ｈ１４００および記録素子基板Ｈ１１００が接着剤を用いて接合されている。また、記録素子基板Ｈ１１００が、上記従来技術と同様に、支持板Ｈ１４００の開口部Ｈ１４０１内に位置決めされて固定されている。すなわち、図１１に示すように、ベース板Ｈ１２００のインク供給路Ｈ１２０１と記録素子基板Ｈ１１００のインク通路１２とが連通する位置で記録素子基板Ｈ１１００と支持板Ｈ１４００とが接合されている。
【００４５】
また本実施形態では、記録素子基板Ｈ１１００の上板部材１７の両外側部、すなわちシリコン基板１１の両側部に、それぞれ複数（図では７個）の電極端子Ｈ１１０１が形成されている。
【００４６】
また、記録素子基板Ｈ１１００には、電気配線基板Ｈ１３００が接着固定されている。この電気配線基板Ｈ１３００は、例えば、ベース材としてのポリイミドフィルムと、配線材としての銅箔と、配線保護材としてのカバーフィルムと、各々を接着するエポキシ接着剤などから構成されている。また、電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００のインクの吐出口が露出するように形成された矩形の開口部Ｈ１３０１と、この開口部Ｈ１３０１の相対向する一対の端縁部から内方に向けて突出するリード端子（フライングリード端子）Ｈ１３０２と、このリード端子Ｈ１３０２と外部信号入力端子Ｈ１３０４を連結する配線パターンＨ１３０３などを有している。このリード端子Ｈ１３０２は、記録素子基板Ｈ１１００の電極端子Ｈ１１０１に対応する位置に配置されており、その本数は両端縁部とも電極端子Ｈ１１０１と同数（７本）設けられている。また、電気接続工程にて電極端子Ｈ１１０１との電気的接続を可能とするため、各リード端子Ｈ１３０２の表面には金メッキなどの接続層が形成される一方、電極端子Ｈ１１０１には金メッキバンプやボールバンプなどの接続層が形成されている。
【００４７】
ところで、本実施形態における電気配線基板Ｈ１３００の一方の端部に形成されたリード端子Ｈ１３０２には、インクジェット記録装置本体への搭載時に、インクジェット記録装置本体に電気的に接続される通電用リード端子Ｈ１３０２ａと、電気的に接続されない非導通用リード端子Ｈ１３０２ｂ（以下、サブリード端子と称す）とが設けられている。さらに、記録素子基板Ｈ１１００には、リード端子Ｈ１３０２ａに接続される電極端子Ｈ１１０１ａと、サブリード端子Ｈ１３０２ｂに接続されるサブ電極端子Ｈ１１０１ｂとが設けられている（図３参照）。このように、この第１の実施形態における端子列Ａには、通電用と非通電用のリード端子Ｈ１３０２ａ，Ｈ１３０２ｂと、通電用と非通電用の電極端子Ｈ１１０１ａ，Ｈ１１０１ｂとが設けられている。
【００４８】
また、電気配線基板Ｈ１３００のサブリード端子Ｈ１３０２ｂは、一端をサブ電極端子Ｈ１１０１ｂに接続すると共に、他端を電気配線基板Ｈ１３００の内部で終端させたものとなっている。このため、このサブリード端子Ｈ１３０５には、記録装置本体などからの電気信号は送信されない。なお、図１および図３に示すように、サブリード端子Ｈ１３０５は電気配線基板Ｈ１３００内に終端させているが、電気配線基板１３００の製造工程で使用するリード端子表面のメッキ処理用の配線などに連結していても良い。
【００４９】
サブリード端子Ｈ１３０２ｂは、端子列Ａ内の各端子の接続部の面積の総和と、端子列Ｂ内の各端子の接続部の面積の総和とが等しくなるように、その大きさと数が決定されている。図３では、全てのリード端子Ｈ１３０２およびサブリード端子Ｈ１３０５を同一の形状に形成されており、端子列Ｂの通電用リード端子Ｈ１３０２および電極端子Ｈ１１０１が７個であるのに対し、端子列Ａでは通電用リード端子Ｈ１１０１および通電用電極端子Ｈ１３０２ａが５本となっている。このため、端子列Ａに２本分のサブリード端子と２本分のサブ電極端子Ｈ１１０１ｂとが設けることによって端子列Ａと端子列Ｂとの接続面積の総和は同一となる。
【００５０】
ここで、サブリード端子Ｈ１３０５と通電用リード端子Ｈ１３０２とは同一の厚さを有し、サブ電極端子Ｈ１１０２と通電用電極端子Ｈ１１０１とは同一の高さであることが好ましく、さらに各端子は、同一の材料から構成されていることが好ましい。
【００５１】
この電気配線基板Ｈ１３００は、各電極端子Ｈ１１０１とそれに対応するリード端子Ｈ１３０２とが上下に重なるよう位置決めされた後、支持板Ｈ１４００に接着固定される。これにより、リード端子Ｈ１３０２と電極端子Ｈ１１０１とからなる端子列Ａと端子列Ｂとが、それぞれ上板部材１７の両側部方に沿って配置された状態となる。
【００５２】
次に、支持板Ｈ１４００に接着固定された電気配線基板Ｈ１３００のリード端子Ｈ１３０２と、記録素子基板Ｈ１１００に形成された電極端子Ｈ１１０１との電気的接続工程について説明する。
【００５３】
本実施形態において電極端子Ｈ１１０１とリード端子Ｈ１３０２との電気的接続には、図２に示すようにボンドツールＳ１０００を用いる。ボンドツールＳ１０００は、図示しないヒータ手段と温度制御手段とにより、その先端温度が所望の温度に管理されている。さらに、ボンドツールＳ１０００は、図示しない押圧手段に連結されている。この押圧手段は押圧制御手段によって制御され、ボンドツールＳ１００から電気接続部に加える押圧力（荷重）が所望の値となるように管理されている。また、リード端子Ｈ１３０２を押圧するボンドツールＳ１０００の平坦な押圧面の大きさは任意に設定可能であるが、リード端子（および電極端子）の整列方向における長さは、同じ列内のリード端子の全てを一括してほぼ同時に押圧可能な長さに設定されている。
【００５４】
このボンドツールＳ１００を用いてリード端子Ｈ３０２と電極端子Ｈ１１０１とを電気に接続する場合には、まず記録素子基板Ｈ１００１における一方の端子列Ａのリード端子Ｈ１３０２上にボンドツールＳ１０００を移動させた後、そのボンドツールＳ１０００を下降させて端子列Ａのリード端子Ｈ１３０２を電極端子Ｈ１１０１上に加圧しつつ加熱する。これによりリード端子Ｈ１３０２と電極端子Ｈ１１０１とは互いに溶着され、電気的に接続される。次いで、ボンドツールＳ１０００を上昇させた後、上板部材１７の上方を通過させて他方の端子列Ｂの上方へと移動させ、ここで再び下降させる。これにより、端子列Ｂのリード端子Ｈ１３０２および電極端子Ｈ１１０１も押圧および加熱されて電気的に接続される。
【００５５】
このようにしてボンドツールを用いることにより、いずれの端子列Ａ、Ｂにおいても、複数個のリード端子と電極端子とを一括してほぼ同時に接着することができ、電気接続工程に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。  
すなわち、記録ヘッドＨ１００１の端子列Ａと端子列Ｂとを、分割して順番に電気接続することにより、ボンドツールＳ１０００からの輻射熱や両端子の接続部からの伝導熱などによって記録素子基板Ｈ１１００の上板部材１７などに対して過剰に加えられるのを抑えることができ、上板部材１７の変形などを回避することができる。
【００５７】
また、各端子列Ａ内の各接続部の面積の総和と、端子列Ｂ内の各接続部の面積の総和とが端子列間で等しくなるように、端子列Ａにサブリード端子Ｈ１３０２ｂとサブ電極端子Ｈ１１０１ｂを設けているため、記録ヘッド内の全ての電気接続点（リード端子，サブリード端子）に対してボンドツールからの加圧力を均等に与えることができる。これにより、複雑な装置構成や加工方法などを用いなくても、リード端子と電極端子の接続強度のばらつきを抑えることが可能になる。
【００５８】
（第１の実施形態の変形例）
上記第１の実施形態のように、記録素子基板Ｈ１１００の一方の端子列Ａを他方の端子列Ｂのリード端子数に一致させるような構成としては、前述の図３に示すような構成に限らず、図４および図５に示すような構成を採ることも可能である。
【００５９】
図４に示すものは、サブリード端子Ｈ１３０５と、これに隣接する通電用リード端子Ｈ１３０２の両方を接続できるような幅広の電極端子Ｈ１１０１を形成したものである。これによれば、図３に示したものと同様の効果を期待できると共に、電極端子Ｈ１１０１の個数を図３に示す場合より削減することができるため、電極端子の製造が容易になる。
【００６０】
また、図５に示すものは、サブリード端子Ｈ１３０５の一端をサブ電極端子Ｈ１２０２に接続する一方、サブリード端子Ｈ１１０１の他端を通電用配線パターンＨ１３０３に連結させたものとなっている。これによっても図３に示すものと同様の効果を期待できる。なお、サブリード端子Ｈ１３０５に接続されるサブ電極端子Ｈ１１０２は、記録素子基板Ｈ１１００の制御部や電気熱変換体には連結していない。
【００６１】
（第２の実施形態）
次に、図６に基づき、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、図中、上記第１の実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付す。  
本実施形態における記録ヘッドＨ１００１は、通電されないサブリード端子Ｈ１３０５の一方の端子列Ａの通電用端子Ｈ１３０２ａの両側に配置すると共に、他方の端子列Ｂの通電用端子Ｈ１３０２ｂの両側にも配置したものとなっている。
【００６２】
また、この第２の実施形態では、全てのリード端子Ｈ１３０２およびサブリード端子Ｈ１３０５の形状を同一に設定する一方、端子列Ａにはサブリード端子Ｈ１３０５を通電用端子Ｈ１３０２ａの両側に２本ずつ配置し、端子列Ｂ列の両側には、通電用リード端子Ｈ１３０２ａの両側に１本ずつ配置している。これにより、この第２の実施形態においても、端子列Ａ内の接続部の面積の総和と、端子列Ｂ内の接続部の面積の総和とを一致させることができ、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
さらに、この第２の実施形態では、記録素子基板と電気配線基板との電気接続後の結合部品のハンドリングや装置の振動あるいは衝撃などにより生じるリード端子への負荷を通電用端子列の両端に配置したサブリード端子Ｈ１３０５にて吸収させることができる。その結果、インクジェット記録装置への搭載時において通電性を求められるリード端子Ｈ１３０２のダメージも低減することができる。
【００６４】
（第２の実施形態の変形例）
また、図６に示す上記第２の実施形態では、サブリード端子Ｈ１３０５を全て同一の形状に形成した場合を説明したが、図７に示すように、端子列Ａに設けたサブリード端子Ｈ１３０５の幅と、端子列Ｂに設けたサブリード端子Ｈ１３０６の幅とを異なる幅に形成することも可能である。この場合、通電用リード端子Ｈ１３０２よりも大きくして、サブリード端子Ｈ１３０５自体の剛性および接続強度を上げることにより、リード端子Ｈ１３０２へのダメージをさらに低減することが可能となる。図７では、端子列Ａにおいては、サブリード端子の幅を通電用リード端子の３倍に設定しており、端子列Ｂにおいては、サブリード端子の幅を通電用リード端子の２倍に設定している。これによれば、端子列Ａ内の接続面積の和と、端子列Ｂ内の接続面積の和とを一致させることができ、上記第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、上記各実施形態では、ボンドツールＳ１０００の加熱および荷重作用によって各端子を接続する方式を例に採り説明したが、各端子の接続において、超音波振動発生手段と加重発生手段とを用いた方法によって一括して同一の端子列内の各端子を接続することも可能である。
【００６６】
なお、本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの電気接続工程の概略を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例における各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の他の変形例における各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例における各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【図８】インクジェット記録装置に搭載されるヘッドカートリッジを示す斜視図である。
【図９】図８に示したヘッドカートリッジを斜め下方から見た分解斜視図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの概略構成を示す拡大斜視図である。
【図１１】図１０に示したインクジェット記録ヘッドの一部を縦断して示す側面図である。
【図１２】図１０に示した記録素子基板を一部破断して示す斜視図である。
【図１３】図１０に示したインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための斜視図であり、記録素子基板をベース板に固定する前の状態を示している。
【図１４】図１０に示したインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための斜視図であり、図１１に示した状態のものに記録素子基板を固定した状態を示している。
【図１５】図１０に示したインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための斜視図であり、図１４に示した状態のものに電気配線基板を固定すると共に、リード端子を電極端子に接続した状態を示している。
【図１６】従来のインクジェット記録ヘッドの他の製造工程を説明するための斜視図である。
【図１７】従来のインクジェット記録ヘッドにおける各端子列の接続状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｈ１０００  ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１  インクジェット記録ヘッド
Ｈ１１００  記録素子基板
Ｈ１１０１  電極端子
Ｈ１１０２  サブ電極端子
Ｈ１２００  ベース板
Ｈ１２０１  インク供給路
Ｈ１３００  電気配線基板
Ｈ１３０１  開口部
Ｈ１３０２  リード端子
Ｈ１３０３  配線パターン
Ｈ１３０４  外部信号入力端子
Ｈ１３０５  サブリード端子
Ｈ１４００  支持板
Ｈ１４０１  開口部
Ｓ１０００  ボンドツール
１１  シリコン基板
１２  インク通路
１３  電気熱変換体
１４  電極端子
１５  インク室
１６  吐出口
１７  上板部材
１８  インク路
１９  チップ周囲封止剤
２０  リード封止剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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