(57)【要約】【課題】基材の表面粗さが大きく表面に凹凸や段差が存在し、接合させる基材どうしが接する接触面積がわずかな場合でも、接合強度や耐久性を確保することが可能な接合体を提供する。【解決手段】接合基材３００はシロキサン結合と脱離基とを含む薄膜に活性化処理を施した接合膜３２０を有している。接合基材３００と他方の被接合基材３３０からなる接合体３５０は、接合膜３２０を被接合基材３３０と接するように重ね合わせて加圧し、その後、加圧したままで加熱されることによって形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、シロキサン結合と脱離基とを含む薄膜を形成し、該薄膜に活性化処理を施して前記脱離基を脱離させた接合膜を有する接合基材を用い、
前記接合基材の前記接合膜と被接合基材とが接するように加圧し、その後加圧したまま加熱して貼り合わせることを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項２】
前記活性化処理は、常温でエネルギー線の照射を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記接合基材の前記接合膜と前記被接合基材との加圧は、常温で行われることを特徴とする請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
第１の基材上に、シロキサン結合と脱離基とを含む薄膜に活性化処理を施して前記脱離基を脱離させた接合膜が形成された第１の接合基材と、
第２の基材上に前記接合膜が形成された第２の接合基材とを用い、
前記第１の基材と前記第２の基材とを、それぞれの基材の前記接合膜が接するように加圧し、その後加圧したまま加熱して貼り合わせることを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の製造方法を用いた接合体を、少なくとも一つ含んでいることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴供給部と、
前記液滴供給部に接続された請求項５に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合膜が形成された接合基材を用いた接合体の製造方法、その製造方法による接合体を用いた液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から製品の各基材を接合させるのに、接着剤や固体接合が使用されてきた。例えば、インクジェットプリンタのヘッド基材においても接着剤や固体接合が使用されている。
接着剤は、各基材の表面粗さを吸収して、異なる材質の基材どうしを接合させることが可能であるため、広く使用されてきた。低温で硬化する接着剤やＵＶ硬化型接着剤、あるいはＵＶを透過しない部材については接着剤のはみ出し分を利用してＵＶ硬化で仮固定して、熱硬化により本接合させる熱硬化・ＵＶ硬化併用型の接着剤などが提案されている（例えば、特許文献１）。
固体接合（陽極接合や直接接合）は、これら接着剤を用いずにヘッドの基材を接合させる方法である。例えば、Ｓｉ製の部材をＭＥＭＳ加工することにより、ヘッドの高密度化を図り、Ｓｉ部材同士を陽極接合させるものである（例えば、特許文献２）。具体的には、Ｓｉ表面に熱酸化膜でＳｉＯ2を形成し、さらに、ほう珪酸ガラス薄膜をスパッタリングで形成する。２つのＳｉ基材を２００Ｖ、４５０℃の陽極接合させることでインク室とノズルプレートが形成される。熱酸化膜（ＳｉＯ2）がＳｉ部材の全面を覆っているため、インクと接するインク室の側壁もインク溶液から保護される構造になっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０２２９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＵＶ硬化型接着剤を用いる方法によれば、アライメント精度は向上するが、接着剤が薬品へ溶出するという課題が残る。固体接合によれば、接着剤の薬品への溶出を回避して、基材どうしを接合させることができる。しかしながら、接合させる基材はＳｉウエハのような表面粗さがほとんどないフラットな表面でなければ接合させることができない。基材の表面粗さが大きくて、表面に凹凸や段差が存在しているような場合は、接合させる基材どうしが接する接触面積はわずかなものとなってしまうため、接合強度や耐久性を確保するのは難しいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
[適用例１]接合体の製造方法であって、基材上に、シロキサン結合と脱離基とを含む薄膜を形成し、該薄膜に活性化処理を施して前記脱離基を脱離させた接合膜を有する接合基材を用い、前記接合基材の前記接合膜と、被接合基材とが接するように加圧し、その後加圧したまま加熱して貼り合わせることを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、基材上に形成されたシロキサン結合と脱離基を含む薄膜は、活性化処理によりＳｉと脱離基の結合が切断されて脱離基がＳｉ骨格から脱離し、薄膜に空孔ができる。この空孔ができることによりＳｉ骨格に未結合手が生成されるため、薄膜に接着性が発現する。また、空孔ができることにより膜密度が減少するため、薄膜の膜硬度が減少して弾性も発現する。こうして活性化処理された薄膜は接合膜となる。また、接合基材の接合膜と被接合基材とが接するように加圧すると、接合膜には弾性が発現しているため接合膜は弾性変形し、接合基材および被接合基材の表面粗さを吸収する緩衝層として機能する。その後、加圧したままの状態で加熱すると、接合膜のＳｉ骨格にエネルギーが付与されてＳｉ骨格が再配列するようにＳｉ原子が移動し、Ｓｉ−Ｏ結合が増加するため、接合膜の未結合手が減少して、接合膜の膜硬度は初期の硬度程度に復元される。この過程で未結合手を有するＳｉ原子は被接合基材の表面近傍にも移動するため、多数の未結合手が基材表面の原子と結合するようになる。このようにして、接合基材と被接合基材とを貼り合わせた強固な接合強度を有する接合体を形成することが可能となる。
【０００８】
[適用例２]上記接合体の製造方法であって、前記活性化処理は、常温でエネルギー線の照射を用いて行われることを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、活性化処理がエネルギー線の照射によって行われるため、基材表面に形成した薄膜を常温で短時間に接合膜とすることができる。従って、基材への外部からの加熱、冷却などの処理が不要となり、接合工程の生産性を向上させることができる。
【００１０】
[適用例３]上記接合体の製造方法であって、前記接合基材の前記接合膜と前記被接合基材との加圧は、常温で行われることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、基材上に形成した接合膜は加圧されて弾性変形し、接合基材および被接合基材の表面粗さを吸収することができる。この接合膜の弾性発現は、活性化処理により、脱離基がＳｉ骨格から脱離してできた空孔によるものであるため、加圧工程での加熱等によるエネルギー付与はＳｉ骨格を再配列させることになるため、接合膜の膜硬度が増加して弾性を発現しなくなってしまう。また、加圧工程で冷却すると、接合膜が硬くなり、容易に弾性変形しにくくなるため、好ましくない。このように、加圧工程を常温で行うことにより、接合膜に弾性が生じ、この弾性を利用することにより基材の表面粗さを十分に吸収して、接合面積を広くとることが可能となる。すなわち、接合強度を向上することが可能となる。
【００１２】
[適用例４]接合体の製造方法であって、第１の基材上に、シロキサン結合と脱離基とを含む薄膜に活性化処理を施して前記脱離基を脱離させた接合膜が形成された第１の接合基材と、第２の基材上に前記接合膜が形成された第２の接合基材とを用い、前記第１の基材と前記第２の基材とを、それぞれの基材の前記接合膜が接するように加圧し、その後加圧したまま加熱して貼り合わせることを特徴とする。
【００１３】
この方法によれば、第１の接合基材と第２の接合基材との接合において、活性化処理によって接着性と弾性を発現した第１の接合膜と第２の接合膜を貼り合わせた接合とすることができる。第１の接合基材と第２の接合基材のそれぞれに接合膜が形成されているため、一方の基材のみに接合膜が形成されている場合よりも、接合膜に生成された未結合手の量が多くなり、接合強度はより強くなる。また、弾性を発現している接合膜どうしが接するように加圧することで、これらの接合膜は十分に弾性変形し、基材の表面粗さを接合膜で吸収するのが容易となる。このように加圧して、接合膜が十分に弾性変形したままの状態で、これらの基材を加熱して接合させると第１の接合基材と第２の接合基材との接合面積をより広くとることができるために、強固な接合強度を有する接合体を形成することができる。
【００１４】
[適用例５]液滴吐出ヘッドであって、上述の製造方法を用いた接合体を、少なくとも一つ含んでいることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、接着性と弾性を発現した薄膜を接合膜にした接合体を用いて液滴吐出ヘッドを構成することができるため、ヘッド基材の表面粗さに影響されることなく、十分な接合面積を得ることが可能となる。また、基材を加熱して接合膜のＳｉ骨格を再配列させることによってヘッド基材の接合体を形成しているため、接合膜における空孔起因のボイドの発生を抑制することができる。これにより、強固な接合強度を有する接合体でヘッドを作製することができるため、ヘッドの耐久性が向上する。
【００１６】
[適用例６]液滴吐出装置であって、液滴供給部と、前記液滴供給部に接続された上述の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、十分な接合面積で接合されて強固な接合強度を有する接合体で構成された液滴吐出ヘッドを用いることができるため、高品位で耐久性に優れた液滴吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明にかかる接合基材の第１の実施形態を説明する。図１は基材上に形成したシロキサン結合と脱離基を含む薄膜（以下、「ＰＰＳｉ膜」という）の模式図である。図１（ａ）は、ＰＰＳｉ膜にＵＶを照射する前のＳｉ骨格の模式図であり、図１（ｂ）は、ＰＰＳｉ膜にＵＶを照射した後のＳｉ骨格の模式図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ＰＰＳｉ膜はＳｉ骨格１００を有する構造からなっており、Ｓｉ−Ｏ結合１１０にアルキル基（本実施形態ではメチル基１２０）が含まれた非晶質な薄膜である。メチル基１２０はＳｉ骨格１００の全域に渡ってランダムに存在している。図１（ｂ）はＰＰＳｉ膜に波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度のＵＶを１ｍｉｎ程度照射した後のＳｉ骨格を示している。ＰＰＳｉ膜にＵＶを照射すると、Ｓｉ−Ｏ結合１１０の結合エネルギーよりもメチル基１２０とＳｉの結合エネルギーの方が遥かに低いので、メチル基１２０はＳｉ骨格１００と容易に切断され、ＰＰＳｉ膜から脱離する。この過程によりメチル基１２０が脱離したサイトは空孔１２１となり、未結合手１２２が生成されるとともに、Ｓｉ骨格１００の密度が減少してＰＰＳｉ膜の硬度も減少する。このように、ＰＰＳｉ膜にＵＶ照射による活性化処理を行うことにより、ＰＰＳｉ膜は接着性と弾性を発現して接合膜となる。
【００２０】
図２は、ＵＶ照射によるＰＰＳｉ膜の硬度変化のグラフであり、縦軸が硬度、横軸が深さである。ＰＰＳｉ膜にＵＶを照射すると、ＰＰＳｉ膜の硬度は初期の硬度よりも減少し、ＵＶ照射後３ｄａｙでも硬度は減少したままであるが、これに加熱（アニール：３００℃、１５ｍｉｎ程度）を行うと、硬度は増加し、ほぼ初期の硬度程度まで戻る。これは、前述のように空孔１２１が形成されて接着性と弾性を発現しているＰＰＳｉ膜にアニールを行うと、Ｓｉ骨格１００にエネルギーが付与されて原子の再配列が起こり、空孔１２１が減少してＳｉ−Ｏ結合が増加するためである。加熱によって、Ｓｉ骨格の原子の再配列が起こるときに、他の原子が近くに存在していれば、これらは容易に結合する。本実施形態は、このような原子の再配列による膜硬度の変化を接合に利用するものである。
【００２１】
図３は、ＰＰＳｉ膜からなる接合膜が形成された接合基材と他の被接合基材とを加圧する前後の断面図である。図３（ａ）は加圧前、図３（ｂ）は加圧後を示している。基材３１０の一面３１１上には、凹部３１２、凸部３１３、或いは段差３１４が存在しており、一般に基材の表面粗さ３１５といわれている。接合基材３００は、このような表面粗さ３１５を有する基材３１０の一面３１１上にＰＰＳｉ膜からなる接合膜３２０が形成されている。他方の被接合基材３３０においても一面３３１上に基材の表面粗さ３２２が存在する。なお、基材３１０の一面３１１と反対側の面（裏面）と被接合基材３３０の一面３３１と反対側の面（裏面）の表面粗さは図示していない。本実施形態で示す接合基材３００は、例えば、液滴吐出ヘッドに使用されるノズルプレートで、他方の被接合基材３３０は液滴吐出ヘッドに使用されるキャビティである。図３（ａ）に示すように、接合基材３００の接合膜３２０が他の被接合基材３３０の一面３３１と接するように重ね合わせる。そして、これらを外部からの冷却も加熱もせずに常温で加圧すると接合膜３２０が弾性を発現しているために、弾性変形して、基材３１０の表面粗さ３１５と被接合基材３３０の表面粗さ３２２を吸収する。ここでいう常温とは、１５℃〜３０℃の範囲に接合基材３００があることを示し、この温度範囲であれば接合膜３２０の弾性は維持されることが確認されている。接合膜３２０の弾性発現は、活性化処理により、脱離基がＳｉ骨格から脱離してできた空孔によるものである。このため、接合基材３００と被接合基材３３０との加圧処理において加熱すると、接合膜３２０にエネルギーが付与されてＳｉ骨格が再配列するため、接合膜３２０の膜硬度が増加して弾性を発現しなくなってしまう。また、加圧処理において冷却すると接合膜３２０が硬くなり、容易に弾性変形しにくくなり好ましくない。よって、接合基材３００と被接合基材３３０とは、外部から冷却も加熱もせずに加圧する。図３（ｂ）は、接合基材３００と他の被接合基材３３０を加圧したときの断面図である。図３（ｂ）に示すように、接合基材３００と他方の被接合基材３３０が加圧されたままの状態で、３００℃、１５ｍｉｎ程度のアニールを行う。このアニールにより、接合膜３２０にエネルギーが付与されて原子の再配列が起こり、このときに被接合基材３３０の一面３３１の表面原子が接合膜３２０と結合して、接合基材３００と被接合基材３３０が強固に接合する。
【００２２】
なお、前述の説明では接合膜の構成について、基材３１０の一面３１１上に形成されたＰＰＳｉ膜からなる接合膜３２０が一層構造の例を用いて説明したが、接合膜３２０の層数はこれに限らず、同様な構成の接合膜３２０を複数層重ねて設けた接合層を有する構成でもよい。
【００２３】
ここで接合体の形成方法について詳細に説明する。図４は、接合膜の形成から接合までのシーケンスである。
（１）接合膜の形成
はじめに、基材とＰＰＳｉ膜の密着性を高めるために、プラズマ処理またはＵＶ照射処理によって、基材表面を清浄化する（図示せず）。プラズマ処理とＵＶ照射処理の条件は以下のとおりである。
プラズマ処理（Ｏ2、Ｎ2等）。
ＵＶ照射処理（波長１５０ｎｍ−３００ｎｍ、１ｍｉｎ程度）。
【００２４】
先ず、基材３１０の表面の清浄化を行う。その後に、プラズマＣＶＤ法等の薄膜製造装置を用い、オクタメチルトリシロキサンを原料として接合膜３２０となるＰＰＳｉ膜を基材３１０の一面３１１上に２００ｎｍ程度の膜厚で形成する（Ｓ１０１）。薄膜堆積方法はプラズマ重合法、気相成膜法、液層成膜法等が挙げられる。好ましくは、プラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマ重合法である。このようにしてＰＰＳｉ膜が基材３１０の一面３１１上に形成される。
【００２５】
（２）接合膜の活性化処理
次に、基材３１０の一面３１１上に形成したＰＰＳｉ膜を活性化処理する（Ｓ１０３）。活性化処理の方法としては、エネルギー線の照射、加熱、プラズマ処理する方法等が挙げられる。エネルギー線の照射方法としては、ＵＶ（紫外線）、レーザ、Ｘ線、電子線、イオンビーム等が挙げられる。これらの中で、ＵＶ照射による活性化処理が活性化処理の方法として好ましい。ＵＶ照射は、基材３１０上に形成したＰＰＳｉ膜に脱離基を脱離させるに十分なエネルギーを、常温で短時間で付与できる。すなわち、基材３１０に対しての外部からの加熱、冷却などが不要である。基材３１０上に形成したＰＰＳｉ膜は、図１（ａ）で示したようなＳｉ骨格１００で構成されている。ＰＰＳｉ膜にＵＶを照射すると、メチル基１２０がＳｉ骨格１００から脱離して、図１（ｂ）に示すように、空孔１２１が形成される。これによりＰＰＳｉ膜は接着性と弾性を発現した図３（ａ）に示す接合膜３２０となる。このようにして、図３（ａ）に示す接合膜３２０を有する接合基材３００が形成される。成膜条件、ＵＶ照射条件は以下のとおりである。これらの条件は２００ｎｍ程度のＰＰＳｉ膜の形成、活性化処理の例である。
＜ＰＰＳｉ膜：プラズマ重合法（もしくは気相成膜法、液相成膜法）＞
真空：１．３×１０2Ｐａ〜１．３×１０-2Ｐａ。
キャリアガス：Ａｒガス  １ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍ。
原料：オクタメチルトリシロキサン。
原料ガス：オクタメチルトリシロキサン１０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ。
周波数：１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ、パワー：０．１Ｗ／ｃｍ2〜１Ｗ／ｃｍ2。
成膜時間：５ｍｉｎ程度（膜厚２００ｎｍ程度）。
ＵＶ照射：波長１５０ｎｍ〜３００ｎｍ、照射時間：１ｍｉｎ程度。
【００２６】
ＵＶ照射に用いるＵＶランプは波長が１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の紫外線が好ましい。ＵＶ照射光量は１ｍＷ／ｃｍ2〜１Ｗ／ｃｍ2程度であるのが好ましい。照射時間は０．５ｍｉｎ〜３０ｍｉｎ程度が好ましい。ＵＶの照射光量、照射時間は、ＰＰＳｉ膜の膜厚に対して、ＵＶ照射が膜厚の全領域に渡って照射されて、ＰＰＳｉ膜の全体が活性化処理されて、接着性及び弾性が発現するのに十分な照射光量、照射時間であればよい。
【００２７】
（３）接合基材の加圧処理
次に、図３（ａ）に示す接合基材３００の接合膜３２０が被接合基材３３０と接するように重ね合わせて、常温で加圧する（Ｓ１０５）。前述したように、接合膜３２０はＵＶ照射による活性化処理により、弾性を発現しているため、加圧により弾性変形して、基材３１０および被接合基材３３０の表面粗さを吸収する（図３（ｂ））。加圧条件は以下のとおりが好ましい。
加圧：１ＭＰａ〜５ＭＰａ、１０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎ。
【００２８】
（４）接合基材の加熱処理
その後図３（ｂ）に示すように、接合基材３００と被接合基材３３０を加圧した状態で、３００℃、１５ｍｉｎ程度の加熱処理をする（Ｓ１０７）。接合基材３００に形成された接合膜３２０は、図１（ｂ）で示したように空孔１２１を有するＰＰＳｉ膜で、このＰＰＳｉ膜は硬度が減少して弾性が発現されているが、図２で示したように、加熱処理（アニール）を行うと硬度が初期の硬度程度まで戻る。その後、その加圧を維持した状態で加熱処理すると、硬度が回復する際に接合基材３００と被接合基材３３０が接合する。こうして形成された接合体の接合強度は５０ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、接合基材３００と被接合基材３３０をＰＰＳｉ膜の硬度が減少して弾性を有している常温状態で加圧することで、接合させる基材（接合基材３００と被接合基材３３０）の表面粗さを接合膜３２０で吸収することができるために接合面積を広くとることができる。さらに、一旦加圧を行った後、その加圧を維持しながら加熱処理することによる接合膜３２０の原子の再配列を利用して接合させるために、被接合基材３３０を強固に接合膜３２０と結合させることが可能となる。これらにより、強固な接合強度を有する接合体３５０を提供することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
本発明にかかる接合基材の第２の実施形態を説明する。図５は、ＰＰＳｉ膜からなる接合膜が形成された接合基材どうしを貼り合わせて接合体を形成する際の加圧前後の断面図である。図５（ａ）は加圧前、図５（ｂ）は加圧後である。図５（ａ）において、第１の基材５１０には第１の接合膜５２０が形成され、第１の接合基材５０１が形成されている。第２の基材５３０には、第２の接合膜５４０が形成され、第２の接合基材５０２が形成されている。本実施形態では、例えば、第１の基材５１０は液滴吐出ヘッドに使用されるノズルプレート、第２の基材５３０は液滴吐出ヘッドに使用されるキャビティである。
【００３１】
第１の接合膜５２０と第２の接合膜５４０は、第１の実施形態で述べた方法と同様の方法で接合膜を形成する。本第２の実施形態は、２つの基材（第１の基材５１０および第２の基材５３０）のそれぞれに接合膜５２０，５４０が形成された接合基材（第１の接合基材５０１および第２の接合基材５０２）どうしの貼り合わせによる接合体５００である。
【００３２】
第１の基材５１０に形成した第１の接合膜５２０と第２の基材５３０に形成した第２の接合膜５４０が互いに接するように重ね合わせて加圧すると、図５（ｂ）のように、それぞれの接合膜５２０，５４０は弾性変形する。このように弾性変形した接合膜５２０，５４０は接合層５５０として第１の基材５１０と第２の基材５３０の表面粗さを吸収する。この加圧を行った後、第１の接合基材５０１および第２の接合基材５０２の２つの接合基材を加圧を維持した状態で、３００℃、１５ｍｉｎ程度の加熱処理を行うと、それぞれの接合膜５２０，５４０にエネルギーが付与されて原子の再配列が起こり、これらの接合膜は強固に接合する。こうして形成された接合体の接合強度は１００ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。図５のような接合基材どうしの接合では、２つの基材（第１の基材５１０および第２の基材５３０）のそれぞれに接合膜５２０，５４０が形成されているため、一方の基材のみにしか接合膜がない場合よりも、接合に寄与する未結合手の量が２倍程度多くなる。これにより、より強固な接合強度を有する接合体５００を形成することが可能となる。
【００３３】
なお、前述の説明では接合膜の構成について、第１の基材５１０および第２の基材５３０のそれぞれの一面上に形成されたそれぞれの接合膜５２０，５４０が一層構造の例を用いて説明したがこれに限らず、同様な構成の接合膜を複数層重ねて設けた接合層を有する構成でもよい。
【００３４】
以下に実施例として、液滴吐出ヘッドへ適用した例を示す。
【実施例１】
【００３５】
本実施例１は、図３で説明したＰＰＳｉ膜を形成した接合基材と他方の被接合基材からなる接合体を用いた液滴吐出ヘッドである。図６は、本実施例１の液滴吐出ヘッドの模式図である。液滴吐出ヘッド６００はケースヘッド６１０、圧電素子６２０、振動板６３０、キャビティ６４０、ノズルプレート６５０の各基材から構成されている。そして、これら構成要素の各基材は、それぞれが接合されて液滴吐出ヘッドとなっている。すなわち、ケースヘッド６１０と振動板６３０の間、圧電素子６２０と振動板６３０の間、振動板６３０とキャビティ６４０との間、キャビティ６４０とノズルプレート６５０との間が接合されている。図６に示すように、ノズルプレート６５０上に活性化処理を施したＰＰＳｉ膜からなる接合膜６５２を形成し、同様に振動板６３０上にも活性化処理を施したＰＰＳｉ膜からなる接合膜６３１，６３２を形成して、それぞれを接合基材とする。接合基材であるノズルプレート６５０の接合膜６５２が被接合基材であるキャビティ６４０と接するように重ね合わせて加圧し、その後、加圧したまま（加圧を維持した状態）加熱処理を行い、ノズルプレート６５０とキャビティ６４０を接合させる。同様に、接合基材である振動板６３０の接合膜６３２が被接合基材であるキャビティ６４０と接するように重ね合わせて加圧し、その後、加圧したまま加熱処理して、振動板６３０とキャビティ６４０を接合させる。ケースヘッド６１０、圧電素子６２０と振動板６３０との接合においても同様である。それぞれの接合膜６３１，６３２，６５２の形成方法、接合体の形成方法は第１の実施形態で述べた方法と同様である。そして、液滴としてのインクは、図中２点鎖線の矢印で示す流路を通り、ノズル孔６５１から吐出される。
【００３６】
こうして形成したノズルプレート６５０とキャビティ６４０の接合強度は５０ｋｇｆ／ｃｍ2〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。振動板６３０とキャビティ６４０の接合強度も同程度である。本実施例１によれば、振動板６３０、キャビティ６４０、ノズルプレート６５０の表面粗さを接合膜６３１，６３２，６５２で吸収した強固な接合体で液滴吐出ヘッドを構成することがきるので、ヘッドの耐久性が向上する。また、従来の接着剤を使用した接合工程では、位置合わせ、仮固定、本硬化時間等を合わせて数時間〜数１０時間もの長時間を必要としていたが、本実施例１のようにすれば短時間での接合が可能となり、生産性が大きく向上することができる。また、短時間で強固な接合強度を得ることが可能である。
【実施例２】
【００３７】
本実施例２は、図５で説明したＰＰＳｉ膜を形成した接合基材どうしからなる接合体を用いた液滴吐出ヘッドである。図７は、本実施例２の液滴吐出ヘッドの模式図である。液滴吐出ヘッド７００は、ケースヘッド７１０、圧電素子７２０、振動板７３０、キャビティ７４０、ノズルプレート７５０の各基材から構成されている。そして、これら構成要素の各基材は、それぞれが接合されて液滴吐出ヘッドとなっている。すなわち、ケースヘッド７１０と振動板７３０の間、圧電素子７２０と振動板７３０の間、振動板７３０とキャビティ７４０との間、キャビティ７４０とノズルプレート７５０との間が接合されている。そして、液滴としてのインクは、図中２点鎖線の矢印で示す流路を通り、ノズル孔７５１から吐出される。
【００３８】
図７に示すように、振動板７３０、キャビティ７４０、ノズルプレート７５０上のそれぞれに、活性化処理を施したＰＰＳｉ膜からなる接合膜７３１，７３２，７４１，７４２，７５２を形成して、それぞれを接合基材とする。振動板７３０上に形成した接合膜７３２とキャビティ７４０上に形成した接合膜７４１が接するように重ね合わせて加圧し、その後、加圧したままで加熱して、振動板７３０とキャビティ７４０を接合する。同様に、キャビティ７４０上に形成した接合膜７４２とノズルプレート７５０上に形成した接合膜７５２が接するように重ね合わせて加圧し、その後、加圧したまま（加圧を維持した状態）で加熱して、キャビティ７４０とノズルプレート７５０を接合する。ケースヘッド７１０、圧電素子７２０と振動板７３０との接合も同様である。それぞれの接合膜７３１，７３２，７４１，７４２，７５２の形成方法、接合体の形成方法は第２の実施形態で述べた方法と同様である。なお、ケースヘッド７１０と圧電素子７２０には接合膜は形成せず、振動板７３０上に形成した接合膜７３１を用いて接合する。
【００３９】
こうして形成した振動板７３０とキャビティ７４０の接合強度は１００ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。ノズルプレート７５０とキャビティ７４０の接合強度も同程度である。本実施例２によれば、接合させる２つの基材のそれぞれに形成された接合膜に未結合手が存在しているため、接合に寄与する未結合手の生成量は一方の基材のみにしか接合膜がない場合（実施例１）よりも２倍程度多くなる。これにより、ノズルプレート７５０とキャビティ７４０、あるいは振動板７３０とキャビティ７４０を、より強固な接合強度で接合させることができるため、ヘッドの耐久性がさらに向上する。このような液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置は高品位で耐久性に優れる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例３は、図６で説明した実施例１あるいは図７で説明した実施例２と同様の構成からなる液滴吐出ヘッドにおいて、各基材を接合させる際に、一括して加圧し、その後、加圧したままで加熱して各基材を接合させた液滴吐出ヘッドである。例えば、図７で説明したように、振動板７３０、キャビティ７４０、ノズルプレート７５０上にはそれぞれ活性化処理を施したＰＰＳｉ膜からなる接合膜７３１，７３２，７４１，７４２，７５２が形成されている。これらの基材の接合膜７３１，７３２，７４１，７４２，７５２どうしが接するように重ね合わせ、一括して加圧し、その後、加圧したままで加熱する。このようにして振動板７３０、キャビティ７４０、ノズルプレート７５０からなる接合体を形成する。
【００４１】
ＰＰＳｉ膜を接合膜に用いることで、従来の接着剤による接合工程と比べて遥かに短時間での接合が可能であるが、本実施例３によれば、接合させる基材の加圧を一括して行うため、より一層の時間短縮が図れるので、生産性がさらに向上する。
【００４２】
前述の実施例１〜実施例３で説明した液滴吐出ヘッド６００，７００のいずれかが液滴供給部に接続された液滴吐出装置（図示せず）を提供することができる。本液滴吐出装置は、強固な接合強度を有する液滴吐出ヘッド６００，７００を用いているため高品位で耐久性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】基材上に形成したＰＰＳｉ膜を模式的に示し、（ａ）はＵＶを照射する前のＳｉ骨格の模式図、（ｂ）はＵＶを照射した後のＳｉ骨格の模式図。
【図２】ＵＶ照射によるＰＰＳｉ膜の硬度変化のグラフ。
【図３】ＰＰＳｉ膜からなる接合膜が形成された接合基材と他の被接合基材とを貼り合わせて接合体を形成する際の加圧前後の断面を示す図であり、（ａ）は加圧前の断面図、（ｂ）は加圧後の断面図。
【図４】接合膜の形成から接合までのシーケンスを示す図。
【図５】ＰＰＳｉ膜からなる接合膜が形成された接合基材どうしを貼り合わせて接合体を形成する際の加圧前後の断面を示す図であり、（ａ）は加圧前の断面図、（ｂ）は加圧後の断面図。
【図６】実施例１の液滴吐出ヘッドの模式図。
【図７】実施例２の液滴吐出ヘッドの模式図。
【符号の説明】
【００４４】
１００…Ｓｉ骨格、１１０…Ｓｉ−Ｏ結合、１２０…メチル基（アルキル基）、１２１…空孔、３００…接合基材、３１０…基材、３３０…被接合基材、３１１，３３１…一面、３１２…凹部、３１３…凸部、３１４…段差、３１５，３２２…表面粗さ、３２０，６３１，６３２，６５２，７３１，７３２，７４１，７４２，７５２…接合膜、３５０，５００…接合体、５１０…第１の基材、５２０…第１の接合膜、５３０…第２の基材、５４０…第２の接合膜、５５０…接合層、６００，７００…液滴吐出ヘッド、６１０，７１０…ケースヘッド、６２０，７２０…圧電素子、６３０，７３０…振動板、６４０，７４０…キャビティ、６５０，７５０…ノズルプレート、６５１，７５１…ノズル孔。
【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１】
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