JP4197334B2 - 貼り合わせ装置及びその装置を用いたインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、貼り合わせ装置及びその装置を用いたインクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは一対の部材を精度よく貼り合わせる装置に関するものである。

貼り合わせ装置に関する従来技術としては、以下の３つが挙げられる。
まず、貼り合わせの位置合わせに関するものとして「位置補正装置及び位置補正方法」（特許文献1参照）が知られている。

この従来技術は、回路基板と回路基板に部品を装着する加工ヘッドの位置ずれを修正するための位置補正装置及び方法に関する技術である。基板搬送台に固定された回路基板を上方から第一のカメラが、基板上に設けられた位置合せマークＭ1及び基板上の貫通孔に貼り付けられた透明フィルムにある小径マークｍを同時に撮像することによってＭ１とｍの位置関係を求める。次に、基板搬送台の下にある第二のカメラが、基板上の貫通孔を通して加工ヘッドの加工面に設けられた位置合せマークＭ２を撮像する。この際第二のカメラは貫通孔に貼り付けられた透明フィルムにある小径マークｍも同時に撮像するので、Ｍ２とｍの位置関係が求められる。そして第一及び第二のカメラの撮像により加工ヘッドと回路基板との平面的な位置ずれを補正するというものである。

また、製造ライン上における検査装置の一例として、「アライメント補正機能付きフリップチップ実装装置」（特許文献２参照）が知られている。

この従来技術は、回路基板上のアライメントマークのゆがみから生ずるフリップチップ実装の位置ずれを補正する装置に関する技術である。
半導体チップを透過撮像可能な赤外線顕微鏡を用いて、半導体チップ上にある所定の２箇所の電極パッドと、これに対応する回路基板上の電極パッドを撮像して、合計４箇所の重心点のＸ座標およびＹ座標を求め、本来の位置からのずれを求め、このずれ量をその後の位置合せの補正値として利用するものである。

また、位置合わせと貼り合わせ後の位置精度の良否判断に関するものとして「部品のボンディング方法および装置」（特許文献３参照）が知られている。

この従来技術は、レーザ素子を銅マウント材（ヒートシンク）にボンディングするボンディング装置とその方法に関する技術である。両貼り合わせ対象物を貼り合わせ前に撮像して、撮像された相対的位置情報から相対的に位置補正をして、貼り合わせ後においても両貼り合わせ対象物を前記撮像方法にて撮像して観察を行い、貼り合わせ位置精度の良否判断を行うものである。
特開平４−１６７６００号公報 特開２００３−１９７６８２号公報 特開２００１−２４００７号公報

近年、印刷物がますます高品質なものに進化しており、それに対応できる高精度なインクジェットヘッドの需要が増加している。
高精度なインクジェットヘッドを製造するには、構成部品であるインクジェットヘッド本体やノズルプレートのノズル孔を更に小型化する必要がある。
インクジェットヘッド本体やノズル孔の小型化に伴い、ノズルプレートをインクジェットヘッド本体に貼り合わせる装置に更なる高精度化が要求され、また両部材が所定の位置関係で正しく貼り合わせられているか否かの検査が重要な役割を占めるようになってきている。

一般的に貼り合わせ位置の検査を行う方法としては、人手により光学顕微鏡等を用いて行う方法と、カメラや画像処理装置を備えた検査装置を別途設置して自動的に行う方法等が挙げられるが、以下のような問題点がある。
前者の人手による方法においては、各種の検査が人手により行われることから、検査数量が多くなると人件費によるコスト増が生じ、また物理的に全数検査が不可能になるおそれがある。
また、個人差によって測定精度にばらつきが生じ安定した品質を維持しづらいということも挙げられる。
更に、製造ライン上でリアルタイムに検査することができず、貼り合わせ位置の良否判定が得られるまでに多くの時間を要すること等の問題もある。
一方、後者の検査装置を用いる方法においては、検査装置が別途必要になるため、貼り合わせにかかる設備全体が大型化、複雑化し設備投資費用が高騰するという問題がある。

また、貼り合わせ装置自体における問題としては、貼り合わせ対象物である２つの部材をそれぞれ撮像するアライメントカメラのオフセット値の変化、すなわち、２つのアライメントカメラの相対的な位置関係が所定の位置関係から変化し、これに起因して位置合わせずれが発生することが挙げられる。
アライメントカメラのオフセット値の変化は、貼り合わせ装置が、貼り合わせ対象物の搭載、観察、位置合わせ、および貼り合わせ等の各工程にかかる動作を行う際に発生する装置自体の振動によって生じるものである。位置合わせずれの問題は、インクジェットヘッドの製造工程において歩留まりを低下させる原因となっており、インクジェットヘッドの製造における課題のひとつとなっている。

更に、インクジェットヘッドを製造するにあたり、インクジェットヘッド本体とノズルプレートとの貼り合わせ工程では、以下のような特有の問題が生じる。
一般的に２つの部材を貼り合わせる装置において、アライメントカメラはそれぞれの部材に設置されている基準マークを撮像し、貼り合わせ装置はその画像情報に基づいて位置合わせと貼り合わせを行うので、貼り合わせられた両部材にそれぞれ設けられた基準マークの位置関係から貼り合わせずれを算出することができる。
インクジェットヘッドの製造におけるノズルプレート貼り合わせ工程においても、アライメントカメラがインクジェットヘッド本体のインク室開口部とノズルプレートのノズル孔を基準マークとして撮像することにより、その画像情報に基づいて位置合わせ、貼り合わせを同様に実施できる。
ところが、貼り合わせずれの算出段階において、一方の基準マークであるインク室開口部がノズルプレートにより覆われてしまうので、双方の基準マークの位置関係を確認することができず、貼り合わせずれの算出ができなくなってしまう。

この問題については、ノズルプレートおよびインクジェットヘッド本体のそれぞれの外形形状から、貼り合わせずれを算出することが可能ではあるが、外形形状に対応するインク室開口部の位置およびノズル孔の位置を計測するという工程が必要となってくる。この計測工程の増加により、ノズルプレート貼り合わせプロセス全体のタクトタイム（製品１個あたりの製造時間）が増加してしまうという別の問題が生じる。
一方、計測しない場合には、貼り合わせずれのずれ量がインク室開口部の位置精度およびノズル孔の位置精度に起因する誤差をも含むことになるため、各誤差を含んだうえで貼り合わせずれの算出を行っても正確な算出結果を求めることができないという問題が生じる。
上述のように、正確かつ簡便に貼り合わせずれを算出する方法が無いため、早期に貼り合わせずれの検出および貼り合わせ工程へのフィードバックを行うことができず、その間に生産ラインにおいて貼り合わせずれのあるインクジェットヘッドが製造され、無駄な部材コストがかかってしまうという問題があった。

ここで、上述の従来技術「位置補正装置及び位置補正方法」において、位置ずれの補正を行うためには、位置合わせの目的のみに用いる貫通孔を基板に別途設けて、カメラがそれを通して下方から撮像できるようにする必要がある。
更に貫通孔には位置合わせの目的のみに用いる基準マークが設けられた透明フィルムを別途貼付する必要がある。
つまり、この従来技術では位置補正を行うにあたって、穿孔工程およびフィルム貼付工程が別途必要になるため、貼り合わせプロセス全体におけるタクトタイムに影響を与えてしまうおそれが考えられる。

また、上述の従来技術「アライメント補正機能付きフリップチップ実装装置」においては、半導体チップの電極パッドを搭載した後に搭載時に使用したアライメントカメラとは別の赤外線顕微鏡によって観察することが必要とされる。
貼り合わせ装置以外に赤外線顕微鏡という検査装置が別途必要となることで、設備全体の大型化や複雑化、また設備投資費用の増加が懸念される。
また別途観察時間を要することが貼り合わせ工程全体のタクトタイムに影響を与えるおそれがあり、さらには、貼り合わせ物が赤外線顕微鏡で透過観察できる部材に限られてしまう。

また、上述の従来技術「部品のボンディング方法および装置」は、貼り合わせ後の両部材の貼り合わせ位置のずれをカメラにより観察するので、２つの部材が貼り合わせられた後に、一方の部材の基準マークが外部から見えなくなるようなケースには対応できない。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、２つの部材の位置合わせを行って貼り合わせた後に別途特別な設備や工程を要することなく正確かつ簡便に貼り合わせ状態の確認を行うことができる貼り合わせ装置およびそれを用いたインクジェットヘッドの製造方法を提供するものである。

この発明は、複数の基準マークを有する第１部材が載置される載置部と、複数の貫通孔を有する第２部材を把持し第１部材に加圧して貼り合せる加圧部と、前記加圧部と前記載置部を相対的に移動させる移動部と、前記加圧部に搭載され貼り合わせ前の第１部材の基準マークと貼り合わせ後の第２部材の貫通孔を選択的に撮像する第１カメラと、前記加圧部に把持された第２部材の貫通孔を撮像するために前記載置部に搭載された第２カメラと、前記移動部、前記第１カメラおよび前記第２カメラを制御する制御部と、貼り合わせ前に前記第１カメラによって撮像された第１部材の基準マークの画像情報と、貼り合わせ後に前記第１カメラによって撮像された第２部材の貫通孔の画像情報をそれぞれ記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記第１および第２カメラが撮像した画像情報をもとに前記移動部を制御して基準マークと貫通孔が互いに対応するように第２部材を第１部材に加圧して貼り合わせた後、前記第１カメラによって貫通孔を撮像し前記記憶部に記憶された基準マークと貫通孔の画像情報を比較することにより両者間のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備えることを特徴とする貼り合わせ装置を提供するものである。

この発明によれば、制御部が貼り合わせ前に第１カメラで撮像された基準マークの画像情報および第２カメラで撮像された第２部材の貫通孔の加増情報をもとに移動部を制御して基準マークと貫通孔が互いに対向するように第２部材を第１部材に加圧して貼り合わせた後、貼り合わせ前の第１部材の基準マークを撮像した第１カメラで貼り合わせ後の第２部材の貫通孔を撮像し、記憶部に記憶された基準マークと貫通孔の画像情報を比較することにより両者間のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備えるので、別途特別な設備や工程を要することなく一連の貼り合わせ工程内で正確かつ簡便に貼り合わせ後の貼り合わせ状態の良否判断を行うことができる。

この発明による貼り合わせ装置は、複数の基準マークを有する第１部材が載置される載置部と、複数の貫通孔を有する第２部材を把持し第１部材に加圧して貼り合せる加圧部と、前記加圧部と前記載置部を相対的に移動させる移動部と、前記加圧部に搭載され貼り合わせ前の第１部材の基準マークと貼り合わせ後の第２部材の貫通孔を選択的に撮像する第１カメラと、前記加圧部に把持された第２部材の貫通孔を撮像するために前記載置部に搭載された第２カメラと、前記移動部、前記第１カメラおよび前記第２カメラを制御する制御部と、貼り合わせ前に前記第１カメラによって撮像された第１部材の基準マークの画像情報と、貼り合わせ後に前記第１カメラによって撮像された第２部材の貫通孔の画像情報をそれぞれ記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記第１および第２カメラが撮像した画像情報をもとに前記移動部を制御して基準マークと貫通孔が互いに対応するように第２部材を第１部材に加圧して貼り合わせた後、前記第１カメラによって貫通孔を撮像し前記記憶部に記憶された基準マークと貫通孔の画像情報を比較することにより両者間のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備えることを特徴とする。

この発明による貼り合わせ装置において基準マークとは、第１部材と第２部材を所定の位置関係で貼り合わせることができるよう、第１部材に設けられたアライメントマークとして機能するマークを意味する。なお、この発明において基準マークは必ずしも基準マークとしてのみ機能するものである必要はなく、第２部材と貼り合わせられた後に貼り合わせ物が機能するうえで必要となる構成要素であってもよい。

第２部材の貫通孔とは、第２部材が第１部材に貼り合わせられた後に、貼り合わせ物が機能するうえでの構成要素となる部分であって、かつ、第１部材の基準マークと同様にアライメントマークとして機能し得るものである。
また、貫通孔は貫通孔の両端の開口径が互いに異なるテーパ形状のものでもよい。加えて、貫通孔と前述の基準マークは互いにその数と間隔が一致していてもよい。

載置部とは、第１部材を載置できる機能を有するものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、平らなステージ等が挙げられる。
なお載置部は載置された第１部材がずれないように固定する機能を備えていてもよい。固定方法としては真空吸引により固定する方法等があるが特に限定されるものではない。

加圧部とは、第２部材を把持し、載置部に載置された第１部材に加圧して貼り合わせる機能を有するものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、加圧ツール等が挙げられる。
また、加圧部が第２部材を把持する方法としては特に限定されるものではないが、例えば、真空吸引により吸引する方法などがある。

移動部とは、第１部材の基準マークと第２部材の貫通孔が互いに対応するように第１部材と第２部材を相対的に移動させる機能を有するものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、加圧部と載置部を相対的に移動させるＸ軸ステージ、Ｙ軸ステージおよびＺ軸ステージなどが挙げられる。

第１カメラは、貼り合わせ前には載置部に載置された第１部材の複数の基準マークを撮像し、貼り合わせ後には第１部材に貼り合わせられた第２部材の複数の貫通孔を撮像できるものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。

第２カメラは、貼り合わせ前に加圧部に把持された第２部材の複数の貫通孔を撮像できるものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。

画像情報とは、第１カメラが撮像した貼り合わせ前の第１部材の複数の基準マーク、貼り合わせ後の第２部材の複数の貫通孔、および第２カメラが撮像した貼り合わせ前の第２部材の複数の貫通孔の各撮像画像により得られる情報を意味する。

制御部とは、第１および第２カメラによって撮像された基準マークと貫通孔の画像情報をもとに、基準マークと貫通孔が互いに対応するように移動部を制御して第２部材を第１部材に加圧して貼り合わせる機能を備えると共に、貼り合わせ後においては第１カメラが撮像した貼り合わせ前の基準マークと貼り合わせ後の貫通孔の画像情報に基づいて基準マークと貫通孔のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備えるものを意味する。制御部の具体的構成としては、例えば、ＣＰＵ、主記憶装置、及び外部記憶装置等で構成されるコンピュータ等の演算処理装置が挙げられる。

この発明による貼り合わせ装置は、貼り合わせ前に第１カメラによって撮像された基準マークの画像情報と、貼り合わせ後に第１カメラによって撮像された貫通孔の画像情報をそれぞれ記憶する記憶部を備え、制御部は、記憶部に記憶された基準マークと貫通孔の画像情報を比較することにより両者間のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備える。
このような構成によれば、一連の貼り合わせ工程内で、貼り合わせ状態の良否判断を行えるので、検査工程を含めた貼り合わせプロセス全体のタクトタイムを短縮でき、さらには作業効率を低下させることなく製造品質を維持することができる。

なお、上記構成において記憶部とは、貼り合わせ前に第１カメラが撮像した複数の基準マーク、および貼り合わせ後に第１カメラが撮像した複数の貫通孔の各撮像画像により得られた情報を電子情報として格納する機能を備えるものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、コンピュータの主記憶装置や外部記憶装置等が挙げられる。なお、前述の制御部が記憶部の機能を自らの機能の一部として兼ね備えていてもよい。

この発明による貼り合わせ装置において、制御部は算出されたずれ量を反映させて移動部を制御し、基準マークと貫通孔を互いに対応させる機能を更に備えていてもよい。
このような構成によれば、算出されたずれ量が次回以降の貼り合わせに反映されるので、不良品が連続的に製造されることによる歩留まりの低下を防止できる。

この発明による貼り合わせ装置において、制御部は貼り合わせ後に第１カメラによって撮像された貫通孔の明暗を所定の閾値と比較することにより、貫通孔内における異物の有無を判断する機能を更に備えていてもよい。
なお、ここで異物とは、所望外の物質を意味し、例えば、第１部材と第２部材を貼り合わせる接着剤であってもよい。
このような構成によれば、一連の貼り合わせ工程内で貼り合わせ状態の良否判断だけでなく異物の有無に関する判断も行えるので、検査工程を含めた貼り合わせプロセス全体のタクトタイムを短縮でき、さらには作業効率を低下させることなく製造品質を維持することができる。

この発明は、別の観点からみると、第１部材が基準マークに対応するインク室を有するインクジェットヘッドの本体部からなり、第２部材が貫通孔に対応するノズル孔を有するノズルプレートからなり、上述のこの発明による貼り合わせ装置を用いてインクジェットヘッドの本体部とノズルプレートとを貼り合わせる工程を備えるインクジェットヘッドの製造方法を提供するものでもある。
この発明による上記インクジェットヘッドの製造方法によれば、インクジェットヘッドの本体部とノズルプレートが貼り合わせられた後に、貼り合わせ状態の良否判断が行われるので、高精度なインクジェットヘッドを歩留まりよく製造できる。

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。

（実施例1）
図１は実施例１による貼り合わせ装置の全体構成を示す斜視図、図２はインクジェットヘッド本体に転写される接着剤層を形成する工程を説明する説明図、図３は位置合わせ工程を説明する説明図、図４はインクジェットヘッド本体とノズルプレートが貼り合わせられた後の確認工程を説明する説明図、図５は貼り合わせプロセスを説明するフロー図である。

図１に示されるように、実施例１による貼り合わせ装置１００は、複数のインク室開口部１０（基準マーク）を有するインクジェットヘッド本体３（第１部材）が載置される載置部６と、複数のノズル孔１（貫通孔）を有するノズルプレート２を把持しインクジェットヘッド本体３に貼り合わせる加圧部７と、加圧部７と載置部６を相対的に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸方向に移動・回転させるＸ軸ステージ２１、Ｙ軸ステージ２２、Ｚ軸ステージ２３および回転軸２４（移動部）と、加圧部７に搭載されインク室開口部１０とノズル孔１を選択的に撮像する第１カメラ１１ａと、載置部６に搭載され加圧部７に把持されたノズルプレート２を撮像する第２カメラ１１ｂと、Ｘ軸ステージ２１、Ｙ軸ステージ２２、Ｚ軸ステージ２３および回転軸２４、第１カメラ１１ａおよび第２カメラ１１ｂを制御するコンピュータ１６（制御部）により構成される。
なお図１はノズルプレート２がインクジェットヘッド本体３に貼り合わされる前の状態を示している。

固定された載置部６の上には、ノズルプレート２を載置するトレー８および第２カメラ１１ｂがそれぞれ配置されている。第２カメラ１１ｂは載置部６の上に固定されている。
インクジェットヘッド本体３は、インク室開口部１０の表れる被接着面４が上部を向くように載置され、貼り付けの際ずれないように真空吸引装置（図示せず）により吸引され一時的に固定されている。真空吸引装置と載置部６は吸引管１５により接続されている。
ノズルプレート２が貼り合わせられる面であるインクジェットヘッド本体３の被接着面４には接着剤層が転写されている。また、トレー８にはノズルプレート２が適宜補充される（補充装置は図示せず）。

加圧部７は、駆動モータ２０ｄによりθ軸方向に回転する回転軸２４に装着されており、回転軸２４は駆動モータ２０ｃによりＺ軸方向に移動可能なＺ軸ステージ２３に装着され、Ｚ軸ステージ２３は駆動モータ２０ｂによりＸ軸方向に移動可能なＸ軸ステージ２１に装着されている。
さらに、Ｘ軸ステージ２１はＹ軸ステージ２２に装着され、Ｙ軸ステージ２２は駆動モータ２０ａにより載置部６の上をＹ軸方向に移動できる。
これにより加圧部７は載置部６の上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に自由に移動でき、さらにθ軸方向に自由に回転できる。
また、加圧部７には第１カメラ１１ａが搭載されており、加圧部７の移動に伴い移動する。さらに加圧部７にはノズルプレート２を把持するため、真空吸引装置（図示せず）から延びる吸引管９が接続されている。

第１カメラ１１ａ、第２カメラ１１ｂ、Ｘ軸ステージ２１、Ｙ軸ステージ２２、Ｚ軸ステージ２３および回転軸２４を駆動する各駆動モータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、真空吸引装置（図示せず）はコンピュータ１６に接続されそれぞれ制御される。
コンピュータ１６は、第１カメラ１１ａおよび第２カメラ１１ｂによって撮像された画像情報を記憶、判断して各駆動モータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを制御して加圧部７をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させ、さらにθ軸方向に回転させる機能を備えている。
また貼り合わせ工程にあわせて真空吸引装置を制御し、載置部６および加圧部７を選択的に吸引状態または解放状態とする機能も備えている。

コンピュータ１６は駆動モータ２０ａおよび２０ｂを駆動して、Ｙ軸ステージ２２およびＸ軸ステージ２１を移動させ、加圧部７をトレー８の上方に位置させる。
次にコンピュータ１６は、駆動モータ２０ｃを駆動してＺ軸ステージ２３を下降させ、加圧部７をトレー８に載置されたノズルプレート２上に位置させる。
その後コンピュータ１６は真空吸引装置を作動させて加圧部７にトレー８上のノズルプレート２を吸引、把持させる。
この際、加圧部７は吸引されたノズルプレート２によって第１カメラ１１ａの視界が遮られないように、加圧部７の下端面のうち、第１カメラ１１ａの設置領域外でノズルプレート２を吸引する。

インクジェットヘッド本体３は載置部６上に載置される前に、貼り合わせ面４に接着剤層が均一な厚みで転写される
ここで、スタンプ転写用の接着剤層の形成方法について図２に基づいて説明する。ステージ１３の上にポリイミドまたはＰＥＴ等のフィルム１２を載置し、フィルム１２上に接着剤５を盛り付ける。
次に、金属製の円柱状のバーに金属細線を巻きつけた接着剤塗布バー１４を矢印方向にスライドさせることにより、均一な厚みの接着剤層をフィルム１２上に形成する。本実施例において接着剤５にはエポキシ系接着剤（粘度：５００ｃｐ）を使用して、フィルム１２上に厚さ６μｍの接着剤層を形成する。このフィルム１２上の均一な厚みの接着剤層にインクジェットヘッド本体３の貼り合わせ面４を接触させてスタンプ転写を行うことにより、フィルム１２上に形成された厚さ６μｍの接着剤層のうち約半分の厚さの接着剤層を貼り合わせ面４に転写する。
なお、スタンプ転写用の接着剤層の形成方法に関して、本実施例においては上述した図２のバーコータ装置を用いたが、接着剤の粘度が低い場合はスピンコータ装置を用いる場合もある。

ノズルプレート２は、ポリイミド基材からなっており、図３に示されるように複数のノズル孔１が形成されている。各ノズル孔１は、貼り合わせ面側の直径が４０μｍ、インク射出側の直径が２０μｍのテーパ形状となっており、インク射出側の基材表面には、インクに対する撥液性のコーティングが施されている。

インクジェットヘッド本体３のノズルプレート貼り合わせ面４には複数のインク室開口部１０が形成されている。各インク室開口部１０は長方形状で、インクジェットヘッド本体部３の短尺方向の幅が約２００μｍ、長尺方向の幅が約６０μｍである。

６０μｍの幅のインク室開口部１０に対して直径４０μｍのノズル孔１を対応させて貼り合わせるためには、インクジェットヘッド本体長尺方向において、誤差±１０μｍ以内で貼り合わせる必要がある。

次に位置合わせの工程について説明する。
図３に示されるように、第２カメラ１１ｂによって撮像されたノズルプレート２の両端部のノズル孔１ａ、１ｂの画像情報から、コンピュータ１６はノズル孔１が形成する列の中心座標「Ａ１」およびノズル孔１が形成する列のＸ軸方向またはＹ軸方向に対するθ角度「Ａ２」を算出する。
次に第１カメラ１１ａによって撮像されたインクジェットヘッド本体３の両端部のインク室開口部１０ａ、１０ｂの画像情報から、コンピュータ１６はインク室開口部１０が形成する列の中心座標「Ｂ１」およびインク室開口部１０が形成する列のθ角度「Ｂ２」を算出する。
これにより、貼り合わせ対象物の基準マークとしてインクジェットヘッド本体３におけるインク室開口部１０の列およびノズルプレート２におけるノズル孔１の列の中心座標と、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に対するθ角度とからなる両部材の位置情報がそれぞれ得られたこととなる。

コンピュータ１６は、算出したノズル孔１の列の位置情報「Ａ１」、「Ａ２」とインク室開口部１０の列の位置情報「Ｂ１」、「Ｂ２」とを比較した情報「Ａ−Ｂ」に対し、２台のカメラ１１ａ、１１ｂ間のオフセット値を加味し、駆動モータ２０ａ、２０ｂおよび２０ｄを制御して加圧部７をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびθ軸方向について位置調整し、さらに貼り付ける力が適正な加重となるように駆動モータ２０ｃを制御して加圧部７をＺ軸方向に駆動させる。
これによりインク室開口部１０とノズル孔１が対応するようにノズルプレート２がインクジェットヘッド本体３に加圧され、両部材が貼り合わせられる。

続いて、インクジェットヘッド本体３とノズルプレート２が貼り合わせられた後の工程について図４を用いて説明する。
前述の方法によりノズルプレート２とインクジェットヘッド本体３が貼り合わせられた後に、第１カメラ１１ａは貼り合わせ後のノズルプレート２の両端のノズル孔１ａ、１ｂを撮像し、コンピュータ１６はその画像情報から貼り合わせ後のノズルプレート２のノズル孔１の列の中心座標「Ｃ１」およびθ角度「Ｃ２」を算出する。

算出された貼り合わせ後のノズル孔１の列の位置情報「Ｃ１」、「Ｃ２」と貼り合わせ前のインク室開口部１０の列の位置情報「Ｂ１」、「Ｂ２」とを比較した情報「Ｂ−Ｃ」によってＸ軸、Ｙ軸方向およびθ角度のずれが貼り合わせずれのずれ量として算出される。

ここで、貼り合わせ装置においてずれ量の許容限度となる閾値を予め設定しておき、貼り合わせずれのずれ量を示す前記情報「Ｂ−Ｃ」と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行うことができる。
なお、本実施例においては、インク室開口部１０の列の中心座標「Ｂ１」、ノズル孔１の列の中心座標「Ｃ１」間におけるずれ量の閾値をＸ軸方向、Ｙ軸方向ともに±１０μｍと設定し、インク室開口部１０の列のθ角度「Ｂ２」、ノズル孔１の列のθ角度「Ｃ２」間におけるずれ量の閾値を±０．０２°と設定した。
このように、貼り合わせ装置１００上にて貼り合わせずれを閾値と比較するプロセスを実施することによって、一連の貼り合わせの工程内で貼り合わせ状態の良否を簡便に把握することが可能となり、検査を含めた貼り合わせプロセス全体のタクトタイムを短縮することが可能となる。

また、閾値を超える貼り合わせずれがあった場合は、各カメラ１１ａ、１１ｂ間におけるオフセット値のずれと考えられるため、オフセット値のずれ量を相殺するような補正値をフィードバックして、次回の貼り合わせ工程を行う。そのプロセスフローを図５の項目(７)で示す。

本実施例の貼り合わせ装置１００において、第１および第２カメラ１１ａ、１１ｂのオフセット値にずれが生じていない状態では、図１に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向の貼り合わせ位置再現性精度は±３μｍであり、θ軸方向においては、貼り合わせ位置再現性精度が±０．０１°であった。
これはＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の可動軸における繰り返し再現性と、基準マークアライメント時におけるアライメント誤差を含むものと考えられる。
それに対し、ある一定の期日の稼動後には第１および第２カメラ１１ａ、１１ｂ間におけるオフセット値ずれに起因すると考えられる中心位置ずれが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向についてそれぞれ１３μｍ、１６μｍ発生しており、θ軸方向については、０．０３°ずれが発生していた。その結果、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の各方向について上記値をそれぞれフィードバックしてＸ軸ステージ２１、Ｙ軸ステージ２２、Ｚ軸ステージ２３および回転軸２４の駆動制御を行った。
この結果、貼り合わせ工程における貼り合わせずれが、中心位置ずれについてはＸ軸およびＹ軸方向についてそれぞれ１μｍ、２μｍ、θ軸方向については０．００５°となり、貼り合わせ再現性精度内で貼り合わせができたことを確認できた。

このように、本実施例による貼り合せ装置１００は、貼り合わされた後のノズルプレート２を観察することによって、貼り合わせずれを算出し、貼り合わせ位置再現性精度以上に貼り合わせのずれが生じた場合、コンピュータ１６は第１および第２カメラ１１ａ、１１ｂ間のオフセット値のずれと判断し、次回以降の貼り合わせにオフセット値のずれをフィードバックする機能を有する。
この機能により、第１および第２カメラ１１ａ、１１ｂの撮像動作、加圧部７の位置合わせ動作および貼り合わせ動作等による振動で徐々にオフセット値が当初設定時よりずれ、それに起因して生じる貼り合わせのずれから不良品が連続して製造されることを防止でき、貼り合わせのプロセスにおける歩留まりの低下を防止できる。

さらに、図５の項目(５)の破線部内に示されるプロセスで示されるように、コンピュータ１６は貼り合わせた後のノズル孔１の位置を観察するのと同時に、ノズル孔１内における明暗を画像認識によって所定の閾値と比較することによりノズル孔１内の接着剤の有無を判断する。これは、接着剤がノズル孔１内部に存在した場合、観察用の照明光が接着剤により反射されることを利用するものである。
このように、ノズルプレート２の貼り合わせ後、コンピュータ１６がノズル孔１の位置について観察を行うと同時に画像認識によりノズル孔１内部の接着剤の有無を判断することによって、一連の貼り合わせ工程内で貼り合わせ位置の良否判断とノズル孔詰まりの良否判断を簡便に行うことが可能になり、検査を含めた貼り合わせプロセス全体のタクトタイムを短縮することが可能になる。

（実施例2）
上述したとおり実施例１においては、図１のように載置部４は固定されており加圧部７がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動し、θ軸方向に回転する構成であったが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
以下図６および図５に基づき本実施例について説明する。図６は本実施例による貼り合わせ装置の全体構成を示す斜視図である。

図６に示されるように、実施例２による貼り合わせ装置１０１は、実施例１の貼り合わせ装置１００と同様に複数のインク室開口部１０（基準マーク）を有するインクジェットヘッド本体３（第１部材）が載置される載置部６と、複数のノズル孔１（貫通孔）を有するノズルプレート２（第２部材）を把持しインクジェットヘッド本体３に貼り合わせる加圧部７と、加圧部７と載置部６を相対的に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸方向に移動・回転させるＸ軸ステージ３１、Ｙ軸ステージ３２、Ｚ軸ステージ３３および回転軸（図示せず）（移動部）と、加圧部７に搭載されインク室開口部１０とノズル孔１を選択的に撮像する第１カメラ１１ａと、載置部６に搭載され加圧部７に把持されたノズルプレート２を撮像する第２カメラ１１ｂと、Ｘ軸ステージ３１、Ｙ軸ステージ３２、Ｚ軸ステージ３３および回転軸、第１カメラ１１ａおよび第２カメラ１１ｂを制御するコンピュータ１６（制御部）により構成される。なお図６はノズルプレート２がインクジェットヘッド本体３に貼り合わされる前の状態を示している。

載置部６は一対の板状体からなり、これらは駆動モータ（図示せず）によりθ軸方向に回転する回転軸（図示せず）を介してつながれている。載置部６は駆動モータ３０ａによりＹ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ３２に装着され、さらにＹ軸ステージ３２は駆動モータ３０ｂによりＸ軸方向に移動可能なＸ軸ステージ３１に装着されている。
これにより、載置部６はＸ軸、Ｙ軸方向に自由に移動でき、さらにθ軸方向に自由に回転できる。なお、載置部６の上に載置されている機器や部材等の条件に関しては実施例１と同様である。

加圧部７はＺ軸方向に移動可能なＺ軸ステージ３３の下端に装着されており駆動モータ３０ｃにより、載置部６の移動と関連して載置部６上の任意の地点に下降できる。その他の加圧部７の条件に関しては実施例１と同様である。

まず、コンピュータ１６は実施例１と同様に図５に示すフロー図(１)から(３)まで同様のプロセスを実施し、ノズル孔１の列の中心座標「Ａ１」、中心角度「Ａ２」およびインク室開口部１０の列の中心座標「Ｂ１」、中心角度「Ｂ２」を算出する。
次に、インクジェットヘッド本体３が載置されている載置部６をＸ軸、Ｙ軸およびθ軸方向に、ノズル孔１の列とインク室開口部１０の列が一致するように駆動モータ３０ｂ、３０ａおよび３０ｄを制御して移動させる。
実施例１と異なり載置部６がＸ軸およびＹ軸方向に移動しθ軸方向に回転するので、コンピュータ１６はこの時点で第１カメラ１１ａにより撮像された画像情報に基づきインク室開口部１０の列の位置情報である中心座標「Ｂ１´」およびθ角度「Ｂ２´」を再度算出する。その後駆動モータ３０ｃを制御してノズルプレート２を把持している加圧部７を下降させ、適正な加重となるように制御しながらノズルプレート２をインクジェットヘッド３に貼り合わせる。貼り合わせ後、コンピュータ１６は、載置部６がθ軸方向に回転しないようにする。

貼り合わされた後、第１カメラ１１ａによって貼り合わされたノズルプレート２の両端ノズル孔１を撮像し、コンピュータ１６はノズル孔１の列の画像情報から中心座標「Ｃ１」および中心角度「Ｃ２」を算出する。
ここで、実施例１のように載置部６が固定されていて加圧部７がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動しθ軸方向に回転する場合には、インク室開口部列１０の中心座標「Ｂ１」および中心角度「Ｂ２」と、貼り合わされた後のノズルプレート２のノズル孔１の列の中心座標「Ｃ１」および中心角度「Ｃ２」とを単純に比較した「Ｂ−Ｃ」により各座標のずれを貼り合わせずれとして算出することができるが、本実施例のように載置部６がＸ軸およびＹ軸方向に移動しθ軸方向に回転する場合には前記方法をそのまま適用しない。
本実施例においては、貼り合わせ前の最終的な位置合わせの際に、載置部６がθ軸方向に微調整されるので、最終的に位置合わせされた後のインク室開口部１０の列の位置情報である中心座標「Ｂ１´」およびθ角度「Ｂ２´」と、貼り合わせ後のノズル孔１の列の中心座標「Ｃ１」およびθ角度「Ｃ２」とを比較した「Ｂ´−Ｃ」により各座標のずれを貼り合わせずれのずれ量として算出する。
なお、位置合わせずれのずれ量を算出した後のプロセス（閾値による貼り合わせ良否判断、接着剤詰まりの良否判断、カメラのオフセット値ずれのフィードバック等）は実施例１と同様である。

上述したように、この発明による貼り合わせ装置では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸方向の可動軸を加圧部側、載置部側のどちらが持っていても、第１および第２カメラ間のオフセット値のずれをフィードバックして加圧部と載置部とを相対的に位置調整でき、オフセット値の変化に起因して生じる歩留まりの低下を防止できる。

この発明によれば、インクジェットヘッド本体にノズルプレートを貼り合わせることで構成されるインクジェットヘッドにおいて、ノズル孔の中心とインク室開口部の中心に位置ずれのないインクジェットヘッドを確実に製造することが可能となる。
よって、高精度なインクジェットヘッドを歩留まりよく生産することが可能になり、歩留まりが向上することによってコストダウンを図ることも可能になる。
さらに、近年、インクジェット技術を生産装置へ応用することが進められているが、このような生産装置に用いるインクジェットヘッドについても歩留まりよく生産することが可能になる。

この発明の実施例１による貼り合わせ装置の全体構成を示す斜視図である。 接着剤層を形成する工程を示す説明図である。 位置合わせ工程を説明する説明図である。 インクジェットヘッド本体へノズルプレートを貼り合わせた後の確認工程を説明する説明図である。 貼り合わせプロセスを説明するフロー図である。 この発明の実施例２による貼り合わせ装置の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・ノズル孔
１ａ，１ｂ・・・両端のノズル孔
２・・・ノズルプレート
３・・・インクジェットヘッド本体
４・・・インクジェットヘッド被接着面
５・・・接着剤
６・・・載置部
７・・・加圧部
８・・・トレー
９，１５・・・吸引管
１０・・・インク室開口部
１０ａ，１０ｂ・・・両端の開口部
１１ａ・・・第１カメラ
１１ｂ・・・第２カメラ
１２・・・フィルム
１３・・・ステージ
１４・・・接着剤塗布バー
１６・・・コンピュータ
２０・・・駆動モータ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・駆動モータ
２１，３１・・・Ｘ軸ステージ
２２，３２・・・Ｙ軸ステージ
２３，３３・・・Ｚ軸ステージ
２４・・・回転軸
１００，１０１・・・貼り合わせ装置

Claims (4)

1. 複数の基準マークを有する第１部材が載置される載置部と、複数の貫通孔を有する第２部材を把持し第１部材に加圧して貼り合せる加圧部と、前記加圧部と前記載置部を相対的に移動させる移動部と、前記加圧部に搭載され貼り合わせ前の第１部材の基準マークと貼り合わせ後の第２部材の貫通孔を選択的に撮像する第１カメラと、前記加圧部に把持された第２部材の貫通孔を撮像するために前記載置部に搭載された第２カメラと、前記移動部、前記第１カメラおよび前記第２カメラを制御する制御部と、貼り合わせ前に前記第１カメラによって撮像された第１部材の基準マークの画像情報と、貼り合わせ後に前記第１カメラによって撮像された第２部材の貫通孔の画像情報をそれぞれ記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記第１および第２カメラが撮像した画像情報をもとに前記移動部を制御して基準マークと貫通孔が互いに対応するように第２部材を第１部材に加圧して貼り合わせた後、前記第１カメラによって貫通孔を撮像し前記記憶部に記憶された基準マークと貫通孔の画像情報を比較することにより両者間のずれを算出し、算出されたずれ量を所定の閾値と比較することにより、貼り合わせ状態の良否判断を行う機能を備えることを特徴とする貼り合わせ装置。
2. 前記制御部は算出されたずれ量を反映させて前記移動部を制御し、基準マークと貫通孔を互いに対応させる機能を更に備える請求項１に記載の貼り合わせ装置。
3. 前記制御部は貼り合わせ後に前記第１カメラによって撮像された貫通孔の明暗を所定の閾値と比較することにより、前記貫通孔内における異物の有無を判断する機能を更に備える請求項１又は２に記載の貼り合わせ装置。
4. 前記第１部材が基準マークに対応するインク室を有するインクジェットヘッドの本体部からなり、前記第２部材が貫通孔に対応するノズル孔を有するノズルプレートからなり、請求項１〜３のいずれか１つに記載の貼り合わせ装置を用いて前記インクジェットヘッドの本体部と前記ノズルプレートとを貼り合わせる工程を備えるインクジェットヘッドの製造方法。