(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの部材を接合する部材接合方法であって、
前記２つの部材の間には、少なくとも２つの接合部を有し、
前記少なくとも２つの接合部に、金属製の接合材料の線膨張率が互いに異なるものをそれぞれ付与し、
前記接合部に付与された接合材料を加熱、溶融して接合することを特徴とする部材接合方法。
【請求項２】
前記接合材料は、純金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項３】
前記接合材料は、合金材料であることを特徴とする請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項４】
前記接合材料は、共晶結合材料であることを特徴とする請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項５】
前記接合材料は、Ａｕ−Ｓｎ共晶結合材料であることを特徴とする請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項６】
前記接合時の加熱は、昇温を開始してから接合完了までの途中で、少なくとも１つの接合材料が溶融した後、降温し、すべての接合材料が凝固した後、再び昇温させないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項７】
前記接合部のうち他の接合部よりも大きな引張り応力が発生する接合部に対しては、他の接合部より線膨張率の大きい接合材料を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項８】
前記接合部のうち他の接合部よりも接合面積が大きい接合部に対しては、他の接合部より線膨張率の大きい接合材料を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項９】
前記線膨張率の異なる接合材料は、同じ組成の合金であって、その組成比が異なることを特徴とする請求項１または請求項３〜８のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１０】
前記異なる線膨張率の接合材料において、接合後の前記部材の使用温度における応力が引っ張り応力である接合材料について、その接合材料に発生している引っ張り応力をσａとしたとき、その接合材料の比例限度の応力σｐに対し、σａ＜σｐであるように、各接合部における接合材料の接合面積を定めたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１１】
前記異なる線膨張率の接合材料が２種である場合、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂ
が成り立つことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１２】
前記異なる線膨張率の接合材料が３種以上である場合、各接合材料の総接合面積が大きい方から２つの接合材料について、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂ
が成り立つことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１３】
前記異なる線膨張率の接合材料が３種以上である場合、各接合材料の比例限度の応力と総接合面積との積が大きい方から２つの接合材料について、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂ
が成り立つことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１４】
前記接合部の接合材料と接合対象の部材との間に、接合部材とは別に金属膜が形成され、ほぼ接合部の形状にパターニングされていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１５】
前記接合する部材は、インクジェットヘッドの構成部材として、インク供給部の接合部の部材、電極の接合部の部材、周囲閉塞の接合部の部材及び前記インク供給部、前記電極、前記周囲閉塞の接合部の部材以外のインクジェットヘッド構成部材の接合部の部材のうち少なくとも２つを含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項１６】
インクジェットヘッドのインク室に連通するノズルからインクを噴射するために前記インク室にインク噴射エネルギーを加える複数の噴射エネルギー発生素子と電極とからなるアクチュエータ部と、前記インク室にインクを供給するインク供給部とを備えたアクチュエータプレートと、前記インク室に前記インクを供給するためのインク流路が形成されるとともに、前記アクチュエータプレートの前記噴射エネルギー発生素子に制御信号を伝達する配線が形成された流路・配電プレートと、を接合する際、
前記アクチュエータプレートのインク供給部と、これに対向する流路・配電プレートのインク流路の接合部、
前記アクチュエータプレート上の各噴射エネルギー発生素子の電極と、これに対向する前記流路・配電プレートの各配線の接合部、
前記アクチュエータプレートとこれに対向する前記流路・配電プレートの周囲を閉塞する接合部、
さらに、前記アクチュエータプレートと前記流路・配電プレートとの接合部であって、前記インク流路の接合部、前記各配線の接合部、前記周囲を閉塞する接合部以外の接合部、
のうち少なくとも２箇所の接合部に、接合材料として、共晶結合する線膨張率の異なる金属膜を成膜し、
前記アクチュエータプレートに前記流路・配電プレートの各対応する接合部分を対向させて、加熱し、前記接合材料である金属膜を溶融させてインクジェットヘッドの構成部材であるプレートを接合することを特徴とする部材接合方法。
【請求項１７】
前記共晶結合する金属膜は、Ａｕ−Ｓｎ共晶結合材料であることを特徴とする請求項１６に記載の部材接合方法。
【請求項１８】
各前記接合部において対向する各接合材料の接合後の高さの合計は、前記アクチュエータ部の高さよりも高いことを特徴とする請求項１６または１７に記載の部材接合方法。
【請求項１９】
前記接合部の接合材料と接合対象の部材との間に、接合部材とは別に金属膜が形成され、ほぼ接合部の形状にパターニングされていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の部材接合方法。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれかに記載の部材接合方法によってインクジェットヘッドの構成部材を接合する工程を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２１】
請求項１５〜１９のいずれかに記載の部材接合方法によって接合された部材を用いたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２２】
請求項２１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット装置。
【請求項２３】
前記インクジェット装置は水系のインクを吐出することを特徴とする請求項２２に記載のインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材接合方法及びインクジェットヘッドとその製造方法に係り、特に、ノズルにインクを供給する流路や、インクの吐出動作を行うアクチュエータの駆動を制御する信号を送る電気配線等のインクジェットヘッドを構成する部材を接合する部材接合方法及びインクジェットヘッドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェットヘッドの組み立てにおいて、部材（ウエハ)同士を接合・接着する際、両部材に予め異種金属薄膜を形成し、異種金属面を接合して所定の温度で加熱することにより、異種金属の共晶合金を形成して接合する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アルミナ基板上に設けられた出力電極を金で被覆するとともに、アクチュエータプレート上に設けられた入力電極を錫で被覆し、出力電極と入力電極を各々対向して重ね合わせて、その接着部に約３８０℃の熱を加えて金と錫の間で共晶結合を形成するとともに、またアルミナ基板とアクチュエータプレートとの隙間に硬化収縮性樹脂を充填することにより、出力電極と入力電極における金錫共晶結合による接合と硬化収縮性樹脂による収縮接着力で、アルミナ基板とアクチュエータプレートの両基板を強固に接合することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、シリコン基体で構成した圧力発生ユニットと、セラミックス基材で構成した流路ユニットとを接着剤を用いないで接合することが記載されており、具体的には、圧力発生ユニットのシリコン基体と流路ユニットのセラミックス部材（流路部材）との接合をＳｉ−金属材料の共晶接合によって行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７２６３９号公報
【特許文献２】特開２０００−１０８３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、共晶結合により配線基板の電極面とアクチュエータプレートの電極面を接合し、さらに硬化収縮性樹脂の収縮力で配線基板とアクチュエータプレートの接合を補強しており、共晶結合用金属の他に硬化収縮性樹脂を必要とするが、硬化収縮性樹脂は透湿性が金属よりも高いので耐湿性の点で不十分であり、また、配線基板とアクチュエータプレートの間に硬化収縮性樹脂を充填して接合しているため、アクチュエータプレート面にアクチュエータの可動部が露出している構成の場合、硬化収縮性樹脂が可動部にはみ出さないように充填範囲を確実に規制しなければ、アクチュエータの駆動を妨げる危険性があるという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２には、流路構造同士を接合するために共晶結合を用いることが開示されているが、ここでの共晶結合は、Ｓｉと金属との接合であり、金属膜同士の共晶に関する記載はない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、インクジェットヘッドの組み立てにおいて、接合部の耐湿性を確保しつつ、アクチュエータの駆動を妨げることなく接合を行った上で、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合方法及びインクジェットヘッドとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも２つの部材を接合する部材接合方法であって、前記２つの部材の間には、少なくとも２つの接合部を有し、前記少なくとも２つの接合部に、金属製の接合材料の線膨張率が互いに異なるものをそれぞれ付与し、前記接合部に付与された接合材料を加熱、溶融して接合することを特徴とする部材接合方法を提供する。
【００１０】
これにより、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合を実現できる。
【００１１】
また、請求項２に示すように、前記接合材料は、純金属材料であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に示すように、前記接合材料は、合金材料であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に示すように、前記接合材料は、共晶結合材料であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に示すように、前記接合材料は、Ａｕ−Ｓｎ共晶結合材料であることを特徴とする。
【００１５】
これらの接合材料を用いることにより、容易に複数の接合材料の線膨張率を異ならせることができる。
【００１６】
また、請求項６に示すように、前記接合時の加熱は、昇温を開始してから接合完了までの途中で、少なくとも１つの接合材料が溶融した後、降温し、すべての接合材料が凝固した後、再び昇温させないことを特徴とする。
【００１７】
これにより、融点（線膨張率）の異なる複数の接合材料を容易に確実に接合することができる。
【００１８】
また、請求項７に示すように、前記接合部のうち他の接合部よりも大きな引張り応力が発生する接合部に対しては、他の接合部より線膨張率の大きい接合材料を用いることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に示すように、前記接合部のうち他の接合部よりも接合面積が大きい接合部に対しては、他の接合部より線膨張率の大きい接合材料を用いることを特徴とする。
【００２０】
このように、接合部の機能や形状に応じて接合材料を変えることにより、確実な接合が可能となる。
【００２１】
また、請求項９に示すように、前記線膨張率の異なる接合材料は、同じ組成の合金であって、その組成比が異なることを特徴とする。
【００２２】
このように、合金の組成比を変えることで簡単に各接合材料の線膨張率を異ならせることが可能となる。
【００２３】
また、請求項１０に示すように、前記異なる線膨張率の接合材料において、接合後の前記部材の使用温度における応力が引っ張り応力である接合材料について、その接合材料に発生している引っ張り応力をσａとしたとき、その接合材料の比例限度の応力σｐに対し、σａ＜σｐであるように、各接合部における接合材料の接合面積を定めたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１に示すように、前記異なる線膨張率の接合材料が２種である場合、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂが成り立つことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２に示すように、前記異なる線膨張率の接合材料が３種以上である場合、各接合材料の総接合面積が大きい方から２つの接合材料について、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂ
が成り立つことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１３に示すように、前記異なる線膨張率の接合材料が３種以上である場合、各接合材料の比例限度の応力と総接合面積との積が大きい方から２つの接合材料について、接合温度が相対的に高い接合材料をａとし、接合温度が相対的に低い接合材料をｂとし、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２、線膨張率αａ、ヤング率Ｅａであり、比例限度の応力がσｐであり、接合材料ａの総接合面積をＡａとし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１、線膨張率αｂ、ヤング率Ｅｂであり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂとし、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０とし、Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａとし、また、Ｃ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂが成り立つことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４に示すように、前記接合部の接合材料と接合対象の部材との間に、接合部材とは別に金属膜が形成され、ほぼ接合部の形状にパターニングされていることを特徴とする。
【００２８】
これにより、溶融した接合材料が接合部以外に広がるのを防止することができる。
【００２９】
また、請求項１５に示すように、前記接合する部材は、インクジェットヘッドの構成部材として、インク供給部の接合部の部材、電極の接合部の部材、周囲閉塞の接合部の部材及び前記インク供給部、前記電極、前記周囲閉塞の接合部の部材以外のインクジェットヘッド構成部材の接合部の部材のうち少なくとも２つを含むことを特徴とする。
【００３０】
これにより、インクジェットヘッドの組み立てにおいて、接合部の耐湿性を確保しつつ、アクチュエータの駆動を妨げることなく接合を行った上で、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合を実現することができる。
【００３１】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項１６に記載の発明は、インクジェットヘッドのインク室に連通するノズルからインクを噴射するために前記インク室にインク噴射エネルギーを加える複数の噴射エネルギー発生素子と電極とからなるアクチュエータ部と、前記インク室にインクを供給するインク供給部とを備えたアクチュエータプレートと、前記インク室に前記インクを供給するためのインク流路が形成されるとともに、前記アクチュエータプレートの前記噴射エネルギー発生素子に制御信号を伝達する配線が形成された流路・配電プレートと、を接合する際、前記アクチュエータプレートのインク供給部と、これに対向する流路・配電プレートのインク流路の接合部、前記アクチュエータプレート上の各噴射エネルギー発生素子の電極と、これに対向する前記流路・配電プレートの各配線の接合部、前記アクチュエータプレートとこれに対向する前記流路・配電プレートの周囲を閉塞する接合部、さらに、前記アクチュエータプレートと前記流路・配電プレートとの接合部であって、前記インク流路の接合部、前記各配線の接合部、前記周囲を閉塞する接合部以外の接合部、のうち少なくとも２箇所の接合部に、接合材料として、共晶結合する線膨張率の異なる金属膜を成膜し、前記アクチュエータプレートに前記流路・配電プレートの各対応する接合部分を対向させて、加熱し、前記接合材料である金属膜を溶融させてインクジェットヘッドの構成部材であるプレートを接合することを特徴とする部材接合方法を提供する。
【００３２】
これにより、インクジェットヘッドの組み立てにおいて、接合部の耐湿性を確保しつつ、アクチュエータの駆動を妨げることなく接合を行った上で、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合を実現することができる。
【００３３】
また、請求項１７に示すように、前記共晶結合する金属膜は、Ａｕ−Ｓｎ共晶結合材料であることを特徴とする。
【００３４】
このようにＡｕ−Ｓｎ共晶結合材料を用い、ＡｕとＳｎの組成比を変えるだけで簡単に接合材料の線膨張率を変えることができる。
【００３５】
また、請求項１８に示すように、各前記接合部において対向する各接合材料の接合後の高さの合計は、前記アクチュエータ部の高さよりも高いことを特徴とする。
【００３６】
これにより、接合後のアクチュエータの自由な駆動を確保することができる。
【００３７】
また、請求項１９に示すように、前記接合部の接合材料と接合対象の部材との間に、接合部材とは別に金属膜が形成され、ほぼ接合部の形状にパターニングされていることを特徴とする。
【００３８】
これにより、溶融した接合材料が接合部以外に流れ出すのを防止することができる。
【００３９】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項２０に記載の発明は、請求項１５〜１９のいずれかに記載の部材接合方法によってインクジェットヘッドの構成部材を接合する工程を含むことを特徴とする。
【００４０】
これにより、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
【００４１】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項２１に記載の発明は、請求項１５〜１９のいずれかに記載の部材接合方法によって接合された部材を用いたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。
【００４２】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット装置を提供する。
【００４３】
また、請求項２３に示すように、前記インクジェット装置は水系のインクを吐出することを特徴とする。
【００４４】
本願のインクジェット装置のインクジェットヘッドは耐湿性に優れており、水系のインクの吐出に好適である。
【００４５】
なお、水系のインクとは、水を溶媒としたインクである。
【発明の効果】
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合を実現できる。また、特にインクジェットヘッドの組み立てにおいて、接合部の耐湿性を確保しつつ、アクチュエータの駆動を妨げることなく接合を行った上で、微細寸法の接合部に十分な強度を持たせ、信頼性の高い部材接合を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】ヘッド本体の平面透視図である。
【図３】圧力室ユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図４】単純化した接合部の例を示す断面図である。
【図５】図４中の５−５線に沿った方向から見た矢視図である。
【図６】接合時の温度制御の様子を示す線図である。
【図７】接合時の温度制御における接合部材の状態を示す断面図である。
【図８】接合する各部材間の空間を確保するための工夫を示す断面図である。
【図９】ＡｕＳｎ状態線図である。
【図１０】インクジェットヘッドの接合部の他の構成例を示す断面図である。
【図１１】２つの部材の接合工程を示す断面図である。
【図１２】インクジェットヘッドの一部を拡大した平面図である。
【図１３】図１２中の、１３−１３線に沿った断面図である。
【図１４】図１３中の１４−１４線に沿った矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る部材接合方法及びインクジェットヘッドとその製造方法について詳細に説明する。
【００４９】
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置の全体構成を示す概略構成図である。
【００５０】
図１に示すように、インクジェット記録装置１００は、主として、記録媒体１２２を給紙する給紙部１１０と、給紙部１１０から給紙された記録媒体１２２の記録面に所定の処理液を付与する処理液付与部１１２と、処理液が付与された記録媒体１２２の記録面に水系のインクを液滴として打滴（噴射）して画像を描画する印字部１１４と、画像が描画された記録媒体１２２の記録面を乾燥させる乾燥部１１６と、記録面に形成された画像を定着させる定着部１１８と、画像が記録された記録媒体１２２を回収する排紙部１２０とで構成されている。
【００５１】
給紙部１１０は、記録媒体１２２を格納するマガジン１４０を備えており、このマガジン１４０から記録媒体１２２が１枚ずつ給紙トレイ１５０に給紙される。給紙トレイ１５０に給紙された記録媒体１２２は、渡し胴１５２を介して処理液付与部１１２の処理液ドラム１５４に受け渡される。
【００５２】
処理液ドラム１５４は、渡し胴１５２から受け渡された記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、第１の中間搬送ドラム１２４に受け渡す。処理液付与部１１２では、この処理液ドラム１５４によって回転搬送される記録媒体１２２に対して所定の処理液を一定の厚みで付与する。処理液の付与は、処理液付与装置１５６によって行われ、処理液付与装置１５６は、例えば、表面に処理液が付与された塗布ローラを記録媒体１２２の記録面に当接させて、処理液を付与する。処理液が付与された記録媒体１２２は、さらにドライヤ１５８とヒータ１６０で乾燥されたのち、第１の中間搬送ドラム１２４に受け渡される。
【００５３】
なお、この処理液付与部１１２で付与される処理液は、後段の印字部１１４で付与されるインク中の色材（顔料又は染料）を凝集または増粘させる成分を含有する処理液である。このような処理液をインクの打滴前に付与することにより、ブリーディング等を防止でき、高品質な画像を印字することが可能になる。
【００５４】
第１の中間搬送ドラム１２４は、処理液ドラム１５４から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、印字部１１４の印字ドラム１７０に受け渡す。
【００５５】
印字ドラム１７０は、第１の中間搬送ドラム１２４から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、第２の中間搬送ドラム１２６に受け渡す。印字部１１４では、この印字ドラム１７０によって回転搬送される記録媒体１２２に対して、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋから水系インクを吐出して、画像を印字する。
【００５６】
各インクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋは、所定の隙間をもって印字ドラム１７０に対向して配置されており、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順で印字ドラム１７０の回転方向上流側から配置されている。また、各インクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋは、ラインヘッドで構成されており、記録媒体１２２の記録幅に対応して形成されている。
【００５７】
各インクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋによってインクが打滴された記録媒体１２２は、印字ドラム１７０から第２の中間搬送ドラム１２６に受け渡される。第２の中間搬送ドラム１２６は、印字ドラム１７０から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、乾燥部１１６の乾燥ドラム１７６に受け渡す。
【００５８】
乾燥ドラム１７６は、第２の中間搬送ドラム１２６から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、第３の中間搬送ドラム１２８に受け渡す。乾燥部１１６では、この乾燥ドラム１７６によって回転搬送される記録媒体１２２を第１、第２のヒータ１７８、１８２、及び、ドライヤ１８０によって乾燥させる。
【００５９】
乾燥された記録媒体１２２は、乾燥ドラム１７６から第３の中間搬送ドラム１２８に受け渡される。第３の中間搬送ドラム１２８は、乾燥ドラム１７６から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、定着部１１８の定着ドラム１８４に受け渡す。
【００６０】
定着ドラム１８４は、第３の中間搬送ドラム１２８から受け渡される記録媒体１２２を受け取り、回転搬送して、排紙部１２０のコンベア１９６に受け渡す。定着部１１８では、この定着ドラム１８４によって回転搬送される記録媒体１２２に対して、第１、第２の定着ローラ１８６、１８８で加熱、加圧して、印字された画像を定着させる。
【００６１】
画像が定着された記録媒体１２２は、定着ドラム１８４から排紙部１２０のコンベア１９６に受け渡される。コンベア１９６は、定着ドラム１８４から記録媒体１２２を受け取ると、記録媒体１２２を、排紙部１２０に備えられた排紙トレイ１９２に搬送し、排紙トレイ１９２に回収する。
【００６２】
以上のように構成されたインクジェット記録装置１００によれば、印字部１１４において、各インクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋから安定したインクの吐出ができるので、安定した画像の形成が可能となる。
【００６３】
次に、印字部１１４に配置されるインクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋの構造について説明する。なお、インクジェットヘッド１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１２によってインクヘッド（ヘッド本体）を示す。
【００６４】
図２は、ヘッド本体１２の平面透視図である。図２に示すように、ヘッド本体１２には、圧力室ユニット２０が、所定の配列パターン（本実施形態では千鳥格子状のパターン）に従って２次元的に配列されている。圧力室ユニット２０は、インクに圧力を付与してノズル（不図示）から液滴として吐出させる。またさらに、図示を省略するが、各圧力室ユニット２０にインクを供給するためのインク流路が高密度に配置されている。
【００６５】
圧力室ユニット２０は、インクを液滴として吐出するノズル２２と、インクを貯留し、貯留したインクに圧力を付与してノズル２２から液滴として吐出させる圧力室２４と、圧力室２４にインクを導入（供給）するインク導入（供給）口２６（流路）とを備えて構成されている。本実施形態では、図２に示すように、圧力室２４の平面形状が略正方形状に形成されており、その対角線の一方の端にノズル２２、他方の端にインク導入口２６が形成されている。インクは、図示しない共通流路からインク導入口２６を介して圧力室２４に導入され、圧力室２４で圧力が付与されて、ノズル２２から液滴として吐出される。
【００６６】
図３は、圧力室ユニット２０の概略構成を示す、図２中の３−３線に沿った縦断面図である。シリコン基板（アクチュエータプレート）２５中に圧力室２４が形成され、各圧力室２４の天面（天井面）は、共通の振動板２８で構成されている。振動板２８の上には、各圧力室２４に対応して、圧電素子（噴射エネルギー発生素子）３０が配置されている。各圧電素子３０は、その上面に形成された個別電極３２と、共通電極として機能する振動板２８との間に電圧を印加することにより変形する。そして、圧電素子３０が変形することにより、対応する圧力室２４の天面（振動板２８）が変形し、ノズル２２からインク滴が吐出される。すなわち、圧力室２４の天面が圧力室２４側に変形することにより、圧力室２４の容積が減少し、この結果、圧力室２４内のインクに圧力が加わり、ノズル２２からインク滴が吐出（噴出）される。このように、圧電素子３０、振動板（共通電極）２８、個別電極３２、圧力室２４により、インクを吐出（噴出）するアクチュエータ部が構成される。
【００６７】
また、圧電素子３０の個別電極３２には、電気接続部３５、電気的接続を行う接合部４０及び振動板２８上に形成された配線３３を介して圧電素子３０を駆動するための制御信号が伝達される。
【００６８】
各圧電素子３０の上側には、インク流路３６及び電気接続部３５が形成されるとともに、各圧電素子３０の自由な駆動を確保し、保護する働きをするカバー部材（流路・配電プレート）３４が設けられている。各圧力室２４は、それぞれインク導入口（インク供給部）２６を介してインク流路３６と連通されている。インクをノズル２２から吐出した圧力室２４は、元に戻る際、インク導入口２６を介してインク流路３６から新しいインクが供給されるようになっている。
【００６９】
なお、このようなシリコン基板（アクチュエータプレート）２５とカバー部材（流路・配電プレート）３４とは、電気的接続を行う接合部４０及び圧力室ユニット２０の周囲を閉塞し強度を確保するための接合部４２によって接合されている。この接合方法については、この後詳しく説明する。
【００７０】
本発明は、インクジェットヘッドを組み立てる際に、インクジェットヘッドを構成する複数の異なる機能を持った接合部や、複数の異なる形状をした接合部を、共晶結合によって確実に接合するようにしたものである。
【００７１】
なお、ここで複数の異なる機能の接合部とは、例えば、電気接続部と流路接続部、全体シール、強度・剛性を発揮する構造体部などである。また、複数の異なる形状の接合部とは、例えば、異なる接合面積の電気接続部、液体が流れる部分を確保した円環形状、ヘッドを湿度浸入から保護するためのヘッドを取り囲む形状のシール部、ヘッドの強度を保つために柱状をした構造体部などである。
【００７２】
本発明は、このようなインク供給部の接合部、電極の接合部、周囲閉塞の接合部、及び前記インク供給部、前記電極、前記周囲閉塞部以外の接続部であってインクジェットヘッド構成部材の機械的な強度や剛性を発揮するための接合部等の、機能、形状が異なる少なくとも２つの接合部（接合箇所）を有する２つの部材を接合する場合に好適に適用される。
【００７３】
例えば、図３で言うと、電気的接続を行う接合部４０や圧力室ユニット２０の周囲を閉塞し強度を確保するための接合部４２の様な部分の接続に本発明の部材接合方法が適用される。
【００７４】
本実施形態においては、上述したような機能や形状等が異なる、少なくとも２つの接合部を有する２つの部材を接合する際、これら複数の接合部のそれぞれに用いる各接合材料の線膨張率を異ならせて接合作業を行うようにしている。各接合材料の線膨張率を異ならせるには、例えば、接合材料を複数の成分で構成し、各成分の組成比を変えるようにしても良い。この場合、これらの接合材料は、その組成が異なると一般に接合温度条件も異なってくる。
【００７５】
各接合材料は、それぞれの接合箇所にスパッタやメッキによって形成されるが、このとき接合材料は、さらに加熱されて溶融するので、溶融して接合材料が接合箇所にとどまる様に、接合箇所の下地に濡れ性の良い金属膜を形成し、接合形状にパターニングしておくことが好ましい。これによって、溶融した接合材料が接合部以外に流れ出すことを防止することができる。
【００７６】
以下、接続部をより単純化した図を用いて、本発明の接続方法を説明する。
【００７７】
図４に、単純化した接合部の例を示す。図４は、第１の部材５０と、第２の部材５２とを接合するものであり、第２の部材５２にはアクチュエータ５４が形成されている。第１の部材５０と第２の部材５２は、第１の接合部（接合部形状１、接合材料ａ）５６と第２の接合部（接合部形状２、接合材料ｂ）５８で接合される。
【００７８】
なお、接合対象である第１の部材５０及び第２の部材５２は特に限定されるものではなく、例えば、シリコン基板やステンレス基板などが好適に例示されるが、本実施形態のようにインクジェットヘッドに用いるとすれば、電気配線に対し絶縁体をつけやすいシリコンが好ましい。
【００７９】
ここで、第１の接合部５６は、強度及び耐湿性を確保するための接合部であり、第２の接合部５８は電気的接合部であり、第２の接合部５８とアクチュエータ５４は駆動信号を伝達する配線５５で接続されている。
【００８０】
また、図４中の５−５線に沿った方向から見た矢視図を図５に示す。図５に示すように、第２の接合部５８は円形の平面形状を有し、第１の接合部５６はアクチュエータ５４の周囲を閉塞するように矩形状の枠として形成されている。電気的接続部である第２の接合部５８とアクチュエータ５４は配線５５で接続されている。また、図５から明らかなように、第２の接合部５８よりも第１の接合部５６の方が広い接続面積を有している。
【００８１】
接合作業においては、異なった接合温度条件に対応し、接合する各部材５０、５２を加熱し、各条件に対応する多段階の温度制御を行って接合するようにする。
【００８２】
ここでは、各接合部（第１の接合部５６及び第２の接合部５８）において、異なる線膨張率（及び異なる融点）の接合材料を用いている。そして、部材５０、５２の接合部を加熱し、各接合部に用いた接合材料（第１の接合部５６の接合材料ａ、第２の接合部５８の接合材料ｂ）の融点のうち最も高い融点よりも高い温度から、徐々に温度を下げ、最も低い融点よりも低い温度まで下げたところで、各接合材料が固化して接合が完了する。
【００８３】
すなわち、より高い接合温度条件の部分の接合を完了させてから、次により低い接合温度条件の部分の接合を行うようにして、各接合部毎に順次接合が行われる。
【００８４】
図４に示す各部材５０、５２の接合においては、各接合部（第１の接合部５６及び第２の接合部５８）で、接合材料の材料組成を変えて線膨張率を異ならせるようにしている。その結果、各接合部における接合材料の融点も異なっている。
【００８５】
第１の接合部５６は、上述したように、強度及び耐湿性を確保するための接合部であり、広い接続面積を有している。この第１の接合部５６に用いる接合材料ａの融点をＴ２［℃］とし、電気的接合部である第２の接合部５８に用いる接合材料ｂの融点をＴ１［℃］とする。また、常温をＴ０で表すことにする。
【００８６】
ここで、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２  とする。
【００８７】
すなわち、図４において、接合する部材５０、５２の両端（第１の接合部５６）の接合材料ａの融点Ｔ２の方が、真ん中の部分（第２の接合部５８）の接合材料ｂの融点Ｔ１よりも高く、接合材料ａの方が接合材料ｂよりも線膨張率が大きい。
【００８８】
そして図４に示すように、接合する部材５０及び５２の各接合部（第１の接合部５６及び第２の接合部５８）を位置合わせして所定の間隔で対向させて、加熱する。
【００８９】
なお、加熱により接合材料が溶融するが、溶融した接合材料が接合箇所にとどまるように、接合箇所の下地に濡れ性の良い金属膜５９を形成して、溶融した接合材料が接合部以外に流れ出すのを防止することが好ましい。
【００９０】
図６に、接合時の温度制御を示す。図６は、横軸に時間、縦軸に加熱温度をとって接合部の温度の時間変化を示したものである。
【００９１】
図６に示すように、まず常温Ｔ０から次第に温度を上げて、Ｔ２（接合材料の高い方の融点）より高い温度まで加熱する。少しの間その温度を維持した後、温度Ｔ１（接合材料の低い方の融点）近くまで温度を下げる。そして、また少しの間その温度を維持した後常温Ｔ０まで温度を下げる。
【００９２】
このように、接合時の加熱は、昇温を開始してから接合が完了するまでの途中で、常温付近の温度に戻さないようにして、接合を行う。
【００９３】
図７に、このような温度制御における接合部材の状態を示す。
【００９４】
まず図７の一番左側の図は、温度Ｔ２（より少し高い温度）に加熱した状態を示す。温度Ｔ２は接合材料の高い方の融点であり、この状態では、接合する部材５０及び５２の各接合部（第１の接合部５６及び第２の接合部５８）における接合材料ａ、ｂはいずれも溶融し、しかも線膨張率の大きい第１の接合部５６の接合材料ａは繋がっている。
【００９５】
なお、この図７の左側の図では、真ん中の第２の接合部５８の接合材料ｂは溶融しているだけで繋がっていないが、繋がっていてもよい。
【００９６】
そして、温度Ｔ２よりも高い温度から温度が下がるときの温度Ｔ２において、第１の接合部５６の接合材料ａが固化して、第１の接合部５６が接合される。
【００９７】
また、図７の真ん中の図に示すように、第１の接合部５６が接合した後に温度Ｔ１付近まで温度が下がった状態では、接合する部材５０、５２の真ん中の第２の接合部５８の接合材料ｂが繋がるが、まだ溶融している状態では第２の接合部５８には内部応力は発生せず、さらに温度が下がるとそのまま固化して接合が行われる。
【００９８】
その後、図７の右側の図に示すように、常温Ｔ０まで温度が下がると、第１の接合部５６の接合材料ａ、第２の接合部５８の接合材料ｂいずれも固化しているが、線膨張率の大きい第１の接合部５６の接合材料ａの方がより縮むので、第１の接合部５６の接合材料ａが縮もうとすると逆に上下の部材５０及び５２から引っ張られて、両端の第１の接合部５６には引っ張り応力が発生する。また、逆に第２の接合部５８は上下の部材５０、５２から押されるので、真ん中の第２の接合部５８には圧縮応力が発生する。
【００９９】
第２の接合部５８は、電気的接合部であり確実に接続したい接続部位であるが、このように各接合部において線膨張率の異なる接合材料を用いることにより、この電気的接合部に圧縮応力を発生させて、確実に接続を行うことができる。
【０１００】
また、接合部材間に広範囲に硬化収縮性樹脂を充填せずに、接合箇所に濡れ性の良い下地金属膜５９をパターニングしたことにより、溶融した接合材料の流れ出しを防止し、アクチュエータの駆動を妨げるトラブルを防止することができる。
【０１０１】
また、どの接合部にどのような線膨張率の接合材料を用いるかに関しては、次のような２通りの方法がある。
【０１０２】
まず第１の方法は、インクジェットヘッド構成部材の機械的な強度や剛性を発揮するための接合部位に対して線膨張率の大きな材料を選択する方法である。
【０１０３】
また、第２の方法は、接合面積が大きい方の接合部位に対して線膨張率の大きな材料を選択する方法である。
【０１０４】
上述したように、本実施形態においては、接合材料は、常温よりも高い温度の融点で接合され、接合後の部材（インクジェットヘッド）は、接合温度よりも低い温度（常温付近）で使用される。
【０１０５】
上記第１の方法、第２の方法のいずれであっても、常温付近では、線膨張率の大きい方の材料に引っ張り応力が内部応力として発生し、線膨張率の小さい方の材料には圧縮応力が発生する。
【０１０６】
また、第１の方法の場合には、インクジェットヘッド構成部材の機械的な強度や剛性を発揮するための接合部位の方に引っ張り応力が発生し、他の接合部位には圧縮応力が発生する。
【０１０７】
また、第２の方法の場合には、接合面積が大きい方の接合部に引っ張り応力が発生する。そして、この引っ張り応力と釣り合うように、他の接合部には接合部を押し付ける方向の圧縮応力が発生する。
【０１０８】
従って、第１の方法の場合には、インクジェットヘッド構成部材の機械的な強度や剛性を発揮する部分以外の接合部に対し、接合部を押し付ける方向の応力が発生する。また、第２の方法の場合には、接合面積の小さい接合部に対し、接合部を押し付ける方向の応力が発生する。
【０１０９】
このように、接合部に対し、押し付けるような圧縮応力が掛かった状態では、この応力の分だけ接合が外れ難くなり、温度変化、外力、衝撃等に対して強くなる。それは、接合部を引き剥がすような力が掛かった場合、まずこの圧縮応力に相当する分が相殺されるからである。
【０１１０】
また、特に接合面積の大きい方の接合部をヘッド全体シールとすると、発生する引っ張り応力に対し、特に大きな接合面積をとるような設計が容易なため好適である。
【０１１１】
なお、接合時にあまり加熱温度を上げ過ぎると、接合材料が全て溶融して液体になってしまい、部材５０と部材５２との間隔を保てない虞があるので、その間隔を保つために、図８に示すように、各接合部の間に、さらに高い温度でないと融けないような材質の柱５９を立てておくようにしてもよい。この柱５９は、部材５０と部材５２とを最終的に常温Ｔ０で接合したときには、柱５９の上部にわずかに隙間が空くように設計される。
【０１１２】
また、各接合材料の接合後の高さの合計は、アクチュエータの高さよりも高くする必要がある。これはアクチュエータの自由な駆動を確保するためである。
【０１１３】
また、異なる線膨張率の接合材料において、接合後の前記部材の使用温度における応力が引っ張り応力である接合材料について、その接合材料に発生している引っ張り応力をσａとしたとき、その接合材料の比例限度の応力σｐに対し、σａ＜σｐであるように、各接合部における接合材料の接合面積を定めることが好ましい。
【０１１４】
ここで、比例限度とは、部材に力を加えて引っ張った際、ある応力σまでは応力と歪みの関係が比例している場合、この応力と歪みに比例関係が成立する最大の応力σｐのことを言う。この比例限度の応力σｐを超えると、フックの法則から外れ、多くの部材は元の寸法に戻らなくなる。
【０１１５】
また、上記例の様に、異なる線膨張率の接合材料が２種である場合、接合温度（融点）が相対的に高い接合材料ａ、及び接合温度（融点）が相対的に低い接合材料ｂについて、接合材料ａの物性が、融点Ｔ２［Ｋ］、線膨張率αａ［１／Ｋ］、ヤング率Ｅａ［Ｐａ］であり、接合材料ａの総接合面積をＡａ［ｍ２］とし、さらに接合材料ｂの物性が、融点Ｔ１［Ｋ］、線膨張率αｂ［１／Ｋ］、ヤング率Ｅｂ［Ｐａ］であり、接合材料ｂの総接合面積をＡｂ［ｍ２］とする時、比例限度の応力をσｐ［Ｐａ］、前記接合後の部材の使用時の各接合材料の温度をＴ０［Ｋ］とし、Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２、αｂ＜αａ及びＣ＝（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）としたとき、次の式、
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ  ＜  Ａａ／Ａｂ
が成り立つようにすることが好ましい。また、各接合材料ａ、ｂの接合前の高さをｌｓ［ｍ］とする。
【０１１６】
このとき、接合材料ａの温度Ｔ２近傍における溶融直前の固体時の高さｌ２ａ［ｍ］は、ｌ２ａ＝ｌｓ×（１＋（Ｔ２−Ｔ０）×αａ）であり、この高さで接合材料ａが接合されると考える。
【０１１７】
また、接合材料ａのＴ１における高さｌ１ａ［ｍ］は、次の式（１）で表される。
【０１１８】
ｌ１ａ＝ｌｓ×（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）  ・・・（１）
この高さで、接合材料ｂが接合されるように、接合すべき部材同士を少し押し付け、接合材料ａを弾性変形させる。接合後は、部材同士の押し付け力を解放して良い。さらに、この温度Ｔ１においては、接合材料ａ、ｂとも内部応力は０である。
【０１１９】
また、２つの部材を接合後、接合材料ａと接合材料ｂが温度Ｔ０になったとき、各接合材料の線膨張率の差により、各接合材料に内部応力が発生するが、接合材料ａに発生する内部応力をσａ、接合材料ｂに発生する内部応力をσｂとすると、温度Ｔ０では接合材料ａの内部応力による力と接合材料ｂの内部応力による力は釣り合っているので、引っ張り応力をプラスと定義すると、次の式（２）が成り立つ。
【０１２０】
σａ×Ａａ＋σｂ×Ａｂ＝０      ・・・（２）
上記接合材料の場合、αａ＞αｂの材料であるので、σａが符号プラスの引っ張り応力、σｂが符号マイナスの圧縮応力である。
【０１２１】
この時の各接合材料の高さをｌ０［ｍ］とする。なお、接合後の各部材の接合面積変化は微小であり、無視できると考える。
【０１２２】
すると接合材料ａの内部応力は次の式（３）の様になる。
【０１２３】
σａ／Ｅａ＝（ｌ０−ｌｓ）／ｌｓ      ・・・（３）
さらに、仮に接合材料ａがなく、接合材料ｂだけで内部応力無しでＴ０になったとすると、接合材料ｂのＴ０における高さｌ０ｂ［ｍ］は、次の式（４）で表される。
【０１２４】
ｌ０ｂ＝ｌ１ａ×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）    ・・・（４）
これを元にして接合材料ｂの内部応力は、次の式（５）で表される。
【０１２５】
σｂ／Ｅｂ＝（ｌ０−ｌ０ｂ）／ｌ０ｂ      ・・・（５）
式（５）は、Ｔ１において接合材料ｂの高さが接合材料ａによって規制されるように接合していることに因る。
【０１２６】
上記式（３）を変形すると、ｌｓ×σａ／Ｅａ＝ｌ０−ｌｓ  より、次の式（６）のようになる。
【０１２７】
ｌｓ×（σａ／Ｅａ＋１）＝ｌ０    ・・・（６）
また同様に式（５）を変形すると、ｌ０ｂ×σｂ／Ｅｂ＝ｌ０−ｌ０ｂ  より、次の式（７）のようになる。
【０１２８】
ｌ０ｂ×（σｂ／Ｅｂ＋１）＝ｌ０      ・・・（７）
これらの式の右辺を見れば（６）＝（７）であるので、次の式（８）が成り立つ。
【０１２９】
ｌｓ×（σａ／Ｅａ＋１）＝ｌ０ｂ×（σｂ／Ｅｂ＋１）      ・・・（８）
式（８）に式（４）及び式（１）を代入すると、次の式（９）が成り立つ。
【０１３０】
ｌｓ×（σａ／Ｅａ＋１）＝ｌｓ×（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）
×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）×（σｂ／Ｅｂ＋１）
・・・（９）
ここで、式（９）の右辺の次の項を定数Ｃと置く。
【０１３１】
（１＋（Ｔ１−Ｔ０）×αａ）×（１＋（Ｔ０−Ｔ１）×αｂ）＝Ｃ
定数Ｃの物理的意味は、式（４）と式（１）から、ｌ０ｂ＝ｌｓ×Ｃ  であるから、Ｔ１において、接合材料ｂの高さが接合材料ａによって規制されるように接合された後、Ｔ０になった際の外力を受けない場合の長さとｌｓの比を示し、無次元量であり、かつＣ＞０であることは明白である。
【０１３２】
よって、式（９）は、ｌｓ×（σａ／Ｅａ＋１）＝ｌｓ×Ｃ×（σｂ／Ｅｂ＋１）より、次の式（１０）の様に変形できる。ここで、ｌｓ＞０である。
【０１３３】
σａ／Ｅａ＋１＝Ｃ×（σｂ／Ｅｂ＋１）      ・・・（１０）
また、式（２）は、σｂ×Ａｂ＝−σａ×Ａａより、次の式（１１）の様に変形される。
【０１３４】
σｂ＝−σａ×Ａａ／Ａｂ      ・・・（１１）
式（１０）に式（１１）を代入すると、以下のように変形できる。
【０１３５】
σａ／Ｅａ＋１＝Ｃ×（（−σａ×Ａａ／Ａｂ）／Ｅｂ＋１）
σａ／Ｅａ＋１＝−Ｃ×（Ａａ／Ａｂ）×（σａ／Ｅｂ）＋Ｃ
σａ／Ｅａ＋Ｃ×（Ａａ／Ａｂ）×（σａ／Ｅｂ）＝１＋Ｃ
σａ×（１／Ｅａ＋（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ））＝１＋Ｃ
σａ＝（１＋Ｃ）／（１／Ｅａ＋（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ））
ここで、接合材料ａが破壊しない条件として内部応力σａが比例限度の応力σｐ未満であるとすると、次の式（１２）が成り立つ。
【０１３６】
（１＋Ｃ）／（１／Ｅａ＋（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ））＜σｐ      ・・・（１２）
ここで、σｐ＞０、１／Ｅａ＋（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ）＞０であるから、式（１２）は、次のように変形することができ、最終的に式（１３）を得る。
【０１３７】
（１＋Ｃ）／σｐ＜１／Ｅａ＋（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ）
（１＋Ｃ）／σｐ−１／Ｅａ＜（Ａａ／Ａｂ）×（Ｃ／Ｅｂ）
（Ｅｂ／Ｃ）×（（１＋Ｃ）／σｐ−１／Ｅａ）＜Ａａ／Ａｂ
（１／Ｃ＋１）×Ｅｂ／σｐ−（１／Ｃ）×Ｅｂ／Ｅａ＜Ａａ／Ａｂ      ・・・（１３）
ここで、式（１３）の左辺は、全て接合材料の物性によって定まる値である。
【０１３８】
よって、式（１３）を満たすように接合材料ａと接合材料ｂのそれぞれの面積比を定めれば良い。
【０１３９】
なお、式（１３）において、Ｃは無次元量であり、さらにヤング率Ｅと応力σは同じ単位を持つので、式の両辺とも無次元量であり、次元も一致していることがわかる。
【０１４０】
また、本実施形態においては、上述したように、機能や形状の異なる複数の接合部においてそれぞれ線膨張率の異なる接合材料を用いたが、接合材料としては、例えば純金属材料、合金材料、共晶結合材料あるいはＡｕ−Ｓｎ共晶結合材料などを用いることができる。中でも特に、Ａｕ−Ｓｎ共晶材料が好適に使用される。
【０１４１】
すなわち、接合対象の両方の接合部に、Ａｕ−Ｓｎ合金膜を形成する。そして、線膨張率を異ならせるために、少なくとも２種類の組成のＡｕ−Ｓｎ膜を２回のメッキ工程、またはスパッタ工程によって成膜する。このとき、本実施形態においては、線膨張率の差による応力を利用するので、ある程度厚みができるメッキが望ましい。
【０１４２】
図９に、ＡｕＳｎ状態線図を示す。
【０１４３】
図９に点Ｐ１で示すように、金Ａｕの融点は１０６３［℃］であり、密度は１９．２６［ｇ／ｃｍ３］、線膨張率は１４．１×１０−６［／℃］、比抵抗は２．２×１０−６［Ωｃｍ］である。また、図９に点Ｐ２で示すように、錫Ｓｎの融点は２３１．９［℃］であり、密度は７．３［ｇ／ｃｍ３］、線膨張率は２３．５×１０−６［／℃］、比抵抗は１２．６×１０−６［Ωｃｍ］である。
【０１４４】
また、Ａｕ−Ｓｎ共晶材料は、加熱温度が約２１７℃から接合が可能である。そこで、図９に点Ｐ３で示すように、上述した線膨張率の小さい第２の接合部５８の接合材料ｂの組成を、
Ａｕ：Ｓｎ＝１０：９０
融点：２１７℃
密度：７．７８［ｇ／ｃｍ３］
線膨張率：１１．２×１０−６［／℃］
比抵抗：１５．３９×１０−６［Ωｃｍ］
とする。
【０１４５】
また、図９に点Ｐ４で示すように、線膨張率の大きい第１の接合部５６の接合材料ａの組成を、
Ａｕ：Ｓｎ＝８０：２０
融点：２８０℃
密度：１４．５２［ｇ／ｃｍ３］
線膨張率：１７．５×１０−６［／℃］
比抵抗：２２．３９×１０−６［Ωｃｍ］
とする。
【０１４６】
もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、他のＡｕ、Ｓｎの組成比でも良く、線膨張率差が大きくなるものが望ましいが、上記組成比は接合作業上扱い易い。
【０１４７】
また、接合対象の一方に、Ａｕ膜を形成し、他方にＳｎ膜を形成して接合・加熱して、接合部にＡｕ−Ｓｎ共晶の合金を形成しても接合はできるが、この場合は、線膨張率を異ならせるために組成比を制御することが難しいので、２種類の組成の一方のみに適用する方法が好ましい。
【０１４８】
なお、Ａｕの代わりにＣｕやＡｌを用いても良い。
【０１４９】
また、一般に用いられるハンダを使っても良いが、吐出液に対する耐久性の点でＡｕを用いた共晶合金が優れており、望ましい。
【０１５０】
そこで、上述した例では、融点が高く、線膨張率の大きい、第１の接合部５６の接合材料ａとして、Ａｕ：Ｓｎ＝８０：２０という組成のＡｕ−Ｓｎ共晶材料を用い、融点が低く、線膨張率の小さい、第２の接合部５８の接合材料ｂとして、Ａｕ：Ｓｎ＝１０：９０という組成のＡｕ−Ｓｎ共晶材料を用いるようにすれば良い。
【０１５１】
次に、インクジェットヘッドの接合部の他の構成例について説明する。
【０１５２】
図１０に、インクジェットヘッドの接合部の他の構成例を断面図で示す。
【０１５３】
図１０に示す例は、第１の部材６０と第２の部材６２とを接合するものである。第２の部材６２にはアクチュエータ６４が形成されるとともに、ノズル６１とこれに連通するインク流路６３が形成されている。また、インク流路６３にはインク供給口６５が接続するように形成されている。
【０１５４】
第１の部材６０と第２の部材６２は、第１の接合部（接合材料ａ）６６と第２の接合部（接合材料ｂ）６８で接合される。
【０１５５】
第２の接合部６８は、電気的接続を行う接合部であり、第２の部材６２上に接合材料ｂからアクチュエータ６４まで配線６７が形成されるとともに、第１の部材６０には接合材料ｂと接続する電極接続部６９が形成されて、これらにより電気接続部が形成される。アクチュエータ６４には、図示を省略したアクチュエータ制御用の電気基板から電極接続部６９、配線６７を通して駆動信号が伝達され、アクチュエータ６４を変位させることができる。
【０１５６】
また、第２の部材６２に形成されたインク流路６３に接続するインク供給口６５には、図示を省略したインク供給装置が繋がっており、インク流路６３にインクを満たすようになっている。インク供給口６５は、第２の部材６２を第１の接合部６６の外側まで延長した位置に取り付けられ、第２の部材６２の内部に形成したインク流路６３と繋がっている。インク流路６３は、アクチュエータ６４の直下を通り、ノズル６１に連通している。アクチュエータ６４とインク流路６３とは、第２の部材６２の一部を構成する薄い壁（振動板に相当）で仕切られており、アクチュエータ６４が変位することで、インク流路６３に対し加圧できるようになっている。
【０１５７】
なお、図１０に示す例では、特にインク流路とは別に圧力室を有してはおらず、アクチュエータ６４直下のインク流路６３が圧力室の働きをしている。
【０１５８】
この第１の部材６０及び第２の部材６２には、インク流路６３、ノズル６１、アクチュエータ６４、配線６７、接合部形状（第１の接合部６６、第２の接合部６８）及び電極接続部６９が、図１０の紙面に垂直な方向に複数並んで形成されて、インクジェットヘッドを構成している。
【０１５９】
第１の接合部６６は、強度及び耐湿成を確保するための接合部であり、広い接続面積を有し、また第２の接合部６８は、電気的接合部であり確実な接合が要求される。
【０１６０】
これらの接合部の接合条件、接合工程は、前述した図４及び図７に示した例と同様である。
【０１６１】
すなわち、第１の接合部６６に用いる接合材料ａの融点Ｔ２は、第２の接合部６８に用いる接合材料ｂの融点Ｔ１よりも高く、接合材料ａの方が接合材料ｂよりも線膨張率が大きい。
【０１６２】
図１１に接合工程を示す。温度制御は図６に示したものと同様である。なお、接合材料ａ、ｂ、融点Ｔ１、Ｔ２のように前述した例と同じ記号を用いているが、必ずしも材料の組成や温度の値などが前のものと同じであることを示すものではない。
【０１６３】
まず図１１の左側の図は、温度Ｔ２に加熱した状態を示すものであり、この状態では、第１の接合部６６、第２の接合部６８における接合材料ａ、ｂはいずれも溶融し、線膨張率の大きい接合材料ａは繋がっている。そして温度Ｔ２よりも温度が下がると第１の接合部６６の接合材料ａが固化して、第１の接合部６６が接合される。
【０１６４】
次に図１１の真ん中の図は、第１の接合部６６が接合した後に温度Ｔ１付近まで温度が下がった状態を示し、第２の接合部６８においても接合材料ｂが繋がっている。しかし、接合材料ｂは溶融している状態において内部応力は０である。さらに温度がＴ１より下がると接合材料ｂも固化して第２の接合部６８の接合が行われる。
【０１６５】
その後図１１の右側の図に示すように、常温Ｔ０まで温度が下がると、線膨張率の大きい第１の接合部６６の接合材料ａの方がより縮むので、第１の接合部６６には引っ張り応力が発生する。また、第２の接合部６８においては圧縮応力が発生する。
【０１６６】
また、図１１では、インク供給口６５を省略したが、インク供給口６５は、接合の前後いずれかの時点において接合すれば良い。接合方法は、共晶結合でも良く、またエポキシ接着剤などを用いた公知の接合方法を適用することができる。
【０１６７】
このように、この例においても、機能、形状の異なる複数の接合部において、線膨張率（融点）の異なる複数の接合材料を用いて、温度を高い方の融点よりも高い温度に上げて徐々に下げるように制御することで、各接合部位において、確実な接合を行うことができる。
さらに、第１の接合部６６に用いる接合材料ａに前記のＡｕ：Ｓｎ＝８０：２０の組成の材料を用い、第２の接合部６８に用いる接合材料ｂに前記のＡｕ：Ｓｎ＝１０：９０材料を用いると、各接合材料の融点と、線膨張率の条件を満たす上、第２の接合部６８に用いる接合材料ｂの方が比抵抗が小さくなるので、第２の接合部６８は電気的接合部であることから、より望ましい。
【０１６８】
次に、インクジェットヘッドの接合部のさらに他の構成例について説明する。
【０１６９】
今説明した図１０、１１に示す例は第２の接合部が電気的接合部であったが、これから説明する例は、第２の接合部をインク供給路に適用したものである。
【０１７０】
図１２に、インクジェットヘッドの一部を拡大した平面図を示す。また、図１２中の、１３−１３線に沿った断面図を図１３に示し、さらに図１３中の１４−１４線に沿った矢視図を図１４に示す。
【０１７１】
図１２は、インクジェットヘッド２１２を第１の部材７０側から見た平面図であり、第１の部材７０には、インク供給口７５が形成され、また第２の部材７２側には電極接続部７９が形成されている。
【０１７２】
また、図１３に示すように、インクジェットヘッド２１２は、第１の部材７０と第２の部材７２とを接合して形成されている。第２の部材７２にはアクチュエータ７４が形成されるとともに、ノズル７１とこれに連通するインク流路７３が形成されている。
【０１７３】
第１の部材７０と第２の部材７２は、第１の接合部（接合材料ａ）７６と第２の接合部（接合材料ｂ）７８で接合される。
【０１７４】
第１の部材７０には、インク供給口７５が形成され、インク供給口７５は第２の接合部７８に形成された穴を通してインク流路７３と連通するようになっている。
【０１７５】
このように、第２の接合部７８は、インク流路の接合部であり、図１２に示すように、接合形状がリング状になっており、穴部分をインクが流れるように構成されている。また、第１の接合部７６は、前の例と同様に、強度及び耐湿成を確保するための接合部であり、広い接続面積を有している。インク供給口７５は、図示を省略したインク供給装置が繋がっており、インク流路７３にインクを満たすようになっている。
【０１７６】
一方、第２の部材７２には、アクチュエータ７４に駆動信号を伝達する配線７７が、その一部が第２の部材７２の内部を通るように形成されている。これは、第１の接合部７６の部分で、第１の接合部７６の接合材料ａと配線７７とが接しないようにするためである。この配線７７は、第１の接合部７６の外部まで延長した第２の部材７２の上で電極接続部７９に繋がっており、さらに図示を省略したアクチュエータ制御用の電気基板に接続されている。
【０１７７】
また、図１４に示すように、ノズル７１に連通するインク流路７３の上にはアクチュエータ７４が形成され、これらが複数配列されている。また各インク流路７３はインク供給（共通）流路８０に接続し、インク供給流路８０にはインク供給口７５からインクが供給されるようになっている。また、これらの複数配列されたノズル７１、アクチュエータ７４等を囲むように第１の接合部７６が形成されるとともに、インク供給口７５の部分に第２の接合部７８が形成されている。
【０１７８】
また、各アクチュエータ７４に駆動信号を伝達する電極接続部７９がそれぞれのアクチュエータ７４と配線７７で接続されて配置され、これらの電極接続部７９に対するグランド電極８２が一方の端部に形成されている。
【０１７９】
このように、第１の部材７０及び第２の部材７２には、インク流路７３、ノズル７１、アクチュエータ７４、配線７７、第１の接合部７６、第２の接合部７８及び電極接続部７９が複数形成され、インクジェットヘッド２１２を構成している。
【０１８０】
そして、アクチュエータ制御用の電気基板（図示省略）からの信号で各アクチュエータ７４が駆動されることにより、各ノズル７１からインクが吐出されて、印刷媒体上に画像が形成される。
【０１８１】
第１の接合部７６は、強度及び耐湿成を確保するための接合部であり、広い接続面積を有し、また第２の接合部７８は、インク流路の接合部でありインクに対する耐腐食性を確保し確実な接合が要求される。これらの接合部の接合条件、接合工程は、前述した図４及び図７に示した例、あるいは図１０及び図１１に示す例と同様である。
【０１８２】
すなわち、第１の接合部７６の接合材料ａの融点Ｔ２の方が第２の接合部７８の接合材料ｂの融点Ｔ１よりも高く、また接合材料ａの方が接合材料ｂよりも線膨張率が大きい。そして、図６に示すような温度制御を行って接合が行われる。
【０１８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、２つ以上の部材（基板）を接合する際、２箇所以上の接合部において、その機能が異なる接合や接合面積あるいは形状が異なる接合部が複数ある場合に、それぞれの接合部（少なくとも２箇所以上の接合部）で接合材料の線膨張率を異ならせることで、接合後に各接合部に内部応力（引っ張り応力、圧縮応力）を残留させて接合を確実にすることができる。また、線膨張率を異ならせた接合材料として、組成比を異ならせた共晶金属が好適に用いられる。
【０１８４】
以上、本発明の部材接合方法及びインクジェットヘッドとその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１８５】
１２…ヘッド本体、２０…圧力室ユニット、２２…ノズル、２４…圧力室、２６…インク導入口、２８…振動板、３０…圧電素子、３２…個別電極、３５…電気接続部、３６…インク流路、４０、４２…接合部、５０…第１の部材、５２…第２の部材、５４…アクチュエータ、５６…第１の接合部、５８…第２の接合部、５９…柱、１００…インクジェット記録装置、１１０…給紙部、１１２…処理液付与部、１１４…印字部、１１６…乾燥部、１１８…定着部、１２０…排紙部、１２２…記録媒体、１７２Ｃ、１７２Ｍ、１７２Ｙ、１７２Ｋ…インクジェットヘッド
【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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