JP5760726B2 - Component bonding apparatus, droplet discharge head manufacturing apparatus, and component bonding method - Google Patents
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本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッド等の、基材の表面に接合部を有する部品同士を接合する部品接合装置及び部品接合方法に関する。 The present invention relates to a component bonding apparatus and a component bonding method for bonding components having a bonding portion on the surface of a substrate, such as a recording head of an ink jet recording apparatus.
薄片からなる部品同士を接合して製品とするものの一つとして、インク吐出用ノズル、いわゆるインクジェット方式の印字ヘッドが挙げられる。このインクジェット方式の印字ヘッドは、インク液滴を吐出するための複数のノズルと、各ノズルの裏側に位置するインク溜まりの容積を圧力によって変化させるための電気機械式変換素子や発熱抵抗体等のアクチュエータを主要構成として備えており、記録信号に応じて選択された位置のアクチュエータが駆動されることにより、インク溜まりを圧縮させてインクをノズルから吐出させるように構成されている。 As one of the products obtained by joining thin parts together, there is an ink discharge nozzle, a so-called ink jet type print head. This ink jet print head includes a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, an electromechanical conversion element for changing the volume of an ink reservoir located on the back side of each nozzle, and a heating resistor. An actuator is provided as a main component, and an actuator at a position selected according to a recording signal is driven to compress an ink reservoir and eject ink from a nozzle.
このような印字ヘッドの構成の一つとして、基板上に並べて設けられた複数の圧電素子と、各圧電素子に接合されている振動板と、インクを貯留し振動板の変位により容積変化を生じることで貯留室内の圧力を変化させる圧力室を備えた流路板と、圧力室を挟んで振動板と対向してインク吐出口を有するノズル板とを備えた構成が挙げられる。このような構成を備えた印字ヘッドでは、高密度及び高品質の記録を行うためにヘッドを構成している微細な構成部品の精度を個々に高めなければならないと共に、ノズル板、振動板、圧電素子等の各微細部品を接合して組み立てるときの組立精度(部品相互の位置精度すなわち接合精度)を高めなければならない。特に、組み立ての中でも振動板の変位部と流路板の位置精度、ノズル板と流路板及び振動板で構成される液室部品の位置精度を高めなければ、インクの吐出速度が低下する等により画像品質が低下してしまう。従って、上述のようなインクジェットヘッドを構成している2つの微細部品を自動的に接合する組立装置を構成しようとする場合、2つの微細部品の位置合わせ精度を向上することが要求される。 As one configuration of such a print head, a plurality of piezoelectric elements arranged side by side on a substrate, a vibration plate joined to each piezoelectric element, ink is stored, and a volume change occurs due to displacement of the vibration plate. Thus, there may be mentioned a configuration including a flow path plate having a pressure chamber for changing the pressure in the storage chamber, and a nozzle plate having an ink discharge port facing the vibration plate across the pressure chamber. In a print head having such a configuration, in order to perform high-density and high-quality recording, it is necessary to individually increase the precision of the fine components that make up the head, as well as nozzle plates, diaphragms, and piezoelectrics. Assembling accuracy (positional accuracy between components, that is, bonding accuracy) must be increased when each fine component such as an element is joined and assembled. In particular, even during assembly, if the positional accuracy of the displacement portion of the diaphragm and the flow path plate, and the positional accuracy of the liquid chamber part composed of the nozzle plate, the flow path plate, and the vibration plate are not increased, the ink ejection speed will decrease. As a result, the image quality deteriorates. Therefore, when it is intended to construct an assembly apparatus that automatically joins two fine parts constituting the ink jet head as described above, it is required to improve the alignment accuracy of the two fine parts.
そこで、アライメントピンをピン挿通穴に挿通し、ピン保持プレートと仲介プレートとを接合し、基準マークと第2アライメントマークとに基づいて仲介プレートに対しアライメントプレートを位置決めした状態で接合してアライメント治具を用い、フランジ部に位置決めプレートを配置した状態で位置決め穴にアライメントピンを挿通して位置決め部材とアライメント治具との位置決めを行い、基準ノズル開口と第1のアライメントマークとの平面位置を合わせて単位ヘッドとアライメント治具との位置決めを行うことにより、フランジ部に位置決めプレートを固定して位置決めする技術が、例えば「特許文献1」に開示されている。また、接合される上ステージ上の部品と下ステージ上の部品において加圧時のずれを測定し、面傾斜設定手段は両方のステージ間のギャップや荷重の測定と合わせて傾斜具合を積極的に利用して位置ずれを緩和するように決定し、この傾斜の補正結果を基に面傾斜補正手段により上ステージ面と下ステージ面の傾きを調整してから再加圧するように構成し、面傾斜補正手段として4個のPZTステージ等を用いる技術が、例えば「特許文献2」に開示されている。
Therefore, the alignment pin is inserted into the pin insertion hole, the pin holding plate and the mediation plate are joined, and the alignment plate is joined with the alignment plate positioned relative to the mediation plate based on the reference mark and the second alignment mark. Using the tool, the alignment pin is inserted into the positioning hole with the positioning plate placed on the flange, and the positioning member and the alignment jig are positioned to align the plane position of the reference nozzle opening and the first alignment mark. For example, “Patent Document 1” discloses a technique for positioning by positioning a unit head and an alignment jig so that a positioning plate is fixed to a flange portion. In addition, the displacement at the time of pressurization is measured on the parts on the upper stage and the parts on the lower stage to be joined, and the surface inclination setting means positively adjusts the inclination according to the measurement of the gap and load between both stages. It is decided to relieve misalignment by using it, and it is configured to re-pressurize after adjusting the inclination of the upper stage surface and lower stage surface by the surface inclination correction means based on the correction result of this inclination, and the surface inclination A technique using four PZT stages and the like as correction means is disclosed in, for example, “
しかし「特許文献1」に開示された技術では、アライメントピンとピン挿通穴とにクリアランスがないとピンを挿入することができず、このクリアランスを大きくするとアライメント精度が出ないという問題点があり、できるだけクリアランスを小さくしようとしても組み立てのことを考慮するとアライメント精度は5μmが限界となり、接合後の位置ずれも同程度となる。また「特許文献2」に開示された技術では、本加圧時に上ステージ面と下ステージ面とは必ずしも平行とはならないために結果としては接合面での均一な荷重がかからないこととなり、インクを完全に止めるという観点から接合信頼性を高めることができないという問題点がある。また、面傾斜設定手段で設定する補正量は逐次フィードバックされなければならず、フィードバックを随時行うためにはゆっくりとした荷重プロファイルでなだらかに加圧していく必要があり、このように複雑な制御が求められるという問題があり、さらに面傾斜設定手段での計測等に要する時間や面傾斜を補正するために要する時間もかかり、タクトタイムが伸びてしまうという問題点もある。
However, the technique disclosed in “Patent Document 1” has a problem that the pin cannot be inserted if there is no clearance between the alignment pin and the pin insertion hole, and if this clearance is increased, the alignment accuracy cannot be obtained. Even if an attempt is made to reduce the clearance, considering the assembly, the alignment accuracy is limited to 5 μm, and the positional deviation after joining becomes the same. Further, in the technique disclosed in “
本発明は上述の問題点を解消し、部品同士を第1の圧力(弱圧)で圧接させて倣わせることで平行度調整を行う方法において、一旦その状態で倣い保持するのでそのまま部品を離間させずにアライメントするために高精度で接合位置の調整を行うことができ、倣い保持状態を解除してから接着剤を介して第2の圧力(強圧)で部品同士を加圧することにより、加圧力を増加させても部品同士の平行度が維持されるので加圧位置ずれが生じることなく、結果として容易に高精度な加圧接着接合を行うことが可能な技術の提供を目的とする。このような接合を行うことにより、加圧接合後の位置ずれは1μm以内とすることができ、さらに加圧中の接合面同士の平行度調整を容易に行うことができるので均一荷重による接合を行うことができ、接着剤膜厚の均一な高い接合品質を得ることができる。 The present invention solves the above-mentioned problems, and in a method of adjusting the parallelism by causing the parts to be brought into contact with each other with a first pressure (weak pressure) and making them follow, the parts are copied and held in that state. It is possible to adjust the joining position with high accuracy in order to align without separating, by pressing the parts with a second pressure (strong pressure) via an adhesive after releasing the copying holding state, The purpose is to provide a technique capable of easily performing high-precision pressure-bonding bonding without causing a displacement of the pressing position because the parallelism between components is maintained even when the pressing force is increased. . By performing such bonding, the positional deviation after pressure bonding can be made within 1 μm, and the parallelism between the bonding surfaces during pressing can be easily adjusted, so bonding with a uniform load can be performed. It is possible to obtain high bonding quality with a uniform adhesive film thickness.
請求項1記載の発明は、互いに接合され少なくとも一方の接合面に接着剤が塗布される第1の部品及び第2の部品をそれぞれ保持する第1の保持手段及び第2の保持手段と、前記各部品を接触及び加圧する加圧手段と、基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を接触及び加圧した状態でその姿勢を一旦保持する倣い保持手段と、前記各部品に設けられたアライメントマークに基づいて前記各部品の相対的な位置合わせを行うアライメント手段とを有し、基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を前記加圧手段により第1の圧力で接触させ、前記各接合面が互いに密着した状態で前記倣い保持手段により前記各部品を一旦保持し、前記各部品が前記接着剤を介して接触した状態で前記アライメント手段により前記各部品の相対的な位置合わせを行い、位置合わせ後に前記倣い保持手段を解除した後、基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を前記加圧手段により第1の圧力よりも大きな第2の圧力で接触させ、前記接着剤を介した状態で前記各部品を接合することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a first holding means and a second holding means for holding a first component and a second component, which are bonded to each other and adhesive is applied to at least one bonding surface, A pressurizing unit that contacts and pressurizes each component, a copy-holding unit that temporarily holds the posture in a state in which the other component is in contact with and pressurized with respect to one of the components as a reference, and each component is provided Alignment means for performing relative alignment of each of the parts based on the alignment mark provided, and the other part with respect to one of the parts serving as a reference at a first pressure by the pressing means. contact is, the temporarily holding the respective parts by the copying holding means in a state where the bonding surfaces are in close contact with each other, wherein each component by said alignment means in a state in which the each component into contact via the adhesive After the alignment is performed and the copying holding unit is released after the alignment, the second component which is larger than the first pressure by the pressing unit is placed on the other component with respect to the one component serving as a reference. The components are brought into contact with each other by pressure and the components are joined via the adhesive.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の部品接合装置において、さらに第1の保持手段及び第2の保持手段は第1の部品及び第2の部品を保持する真空吸着手段及び保持を解除する解除手段をそれぞれ有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the component joining apparatus according to the first aspect, the first holding means and the second holding means further release the vacuum suction means for holding the first part and the second part, and release the holding. It has the release means to perform, respectively, It is characterized by the above-mentioned.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の部品接合装置において、さらに前記アライメント手段は、前記各アライメントマークの相対的な位置ずれを検出する位置検出手段と、前記各部品の位置合わせ調整を行う位置調整手段とを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the component joining apparatus according to the first or second aspect, the alignment unit further includes a position detection unit that detects a relative displacement of the alignment marks, and alignment of the components. And a position adjusting means for performing adjustment.
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1つに記載の部品接合装置において、さらに前記加圧手段は位置及び荷重の制御が可能であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the component joining apparatus according to any one of the first to third aspects, the position and load of the pressing means can be controlled.
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の部品接合装置において、さらに前記倣い保持手段は、第2の保持手段と一体的に設けられた凸球面を有する球面部材と、前記凸球面を受ける凹球面を有する軸受部材と、前記軸受部材を受ける凹球面を有する受け部材と、第2の保持手段の姿勢を保持及び解除可能なロック手段とを有し、前記加圧手段により前記各部品を第1の圧力で互いに接触及び加圧させた際に、前記各部品の倣い動作によって第2の保持手段が変位して前記各部品の平行度が調整されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the component joining apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the copying holding means further includes a spherical surface having a convex spherical surface provided integrally with the second holding means. A member, a bearing member having a concave spherical surface for receiving the convex spherical surface, a receiving member having a concave spherical surface for receiving the bearing member, and a locking means capable of holding and releasing the posture of the second holding means, When the respective parts are brought into contact with and pressurized by the first pressure by the pressurizing means, the second holding means is displaced by the copying operation of the respective parts, and the parallelism of the respective parts is adjusted. It is characterized by.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載の部品接合装置を用いた液滴吐出ヘッド製造装置であって、第1の部品と第2の部品が振動板と流路板であることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is a droplet discharge head manufacturing apparatus using the component bonding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first component and the second component are a diaphragm, It is a channel plate.
請求項7記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載の部品接合装置を用いた液滴吐出ヘッド製造装置であって、第1の部品と第2の部品がノズル及び流路板を含むことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is a droplet discharge head manufacturing apparatus using the component bonding apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first component and the second component are a nozzle and a flow. It includes a road plate.
請求項8記載の発明は、互いに接合される第1の部品及び第2の部品の少なくとも一方に2種類の接着剤を塗布する工程と、前記各部品を互いに対向するように第1の保持手段及び第2の保持手段で保持する工程と、前記各部品を互いに接触させた後に弱圧にて加圧する工程と、基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を接触及び加圧して前記各部品が互いに密着した状態でこの姿勢を保持する工程と、前記接着剤を介して前記各部品を接触させたまま前記各部品に設けられたアライメントマークに基づいて前記各部品の相対的な位置合わせを行う工程と、位置合わせ後に前記各部品の密着状体を一旦解除した後に前記各部品を第1の接着剤を用いて強圧下で加圧接合する工程と、強圧下で加圧接合された前記各部材を紫外線硬化型の第2の接着剤により仮固定する工程とを有し、前記各部品を第1及び第2の接着剤を介した状態で接合することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the step of applying two kinds of adhesives to at least one of the first part and the second part to be joined together, and the first holding means so that the parts face each other. And a step of holding by the second holding means, a step of pressing each of the parts with each other and then applying a low pressure, and contacting and pressing the other part against one of the reference parts The process of maintaining this posture in a state where the parts are in close contact with each other, and the relative positions of the parts based on the alignment marks provided on the parts while the parts are kept in contact with the adhesive. A step of aligning, a step of once releasing the contact-like body of each component after the alignment, and then pressurizing and bonding each component under high pressure using a first adhesive; and pressurizing and bonding under high pressure Each cured member is UV cured And a step of temporarily fixing the second adhesive, characterized by joining the respective parts in the state through the first and second adhesive.
本発明によれば、弱圧である第1の圧力下で倣い動作により第1の部品と第2の部品との平行度を合わせた後にこの状態を一時的に保持し、各部品を離間させることなく位置合わせを行うことにより各部品の平行度が調整され、各部品の接合面に均一な荷重が作用した状態で位置合わせを行うことができるので、精度よく位置調整を行うことができる。さらに位置合わせが完了した後、保持状態の解除後に強圧である第2の圧力で各部品を加圧接合することにより、加圧が徐々に増加することで加圧手段の撓み等により第2の固定ベースが傾いたとしても、第1の部品に対して第2の部品が倣うことで絶えず平行度を維持することができるため、加圧中の位置ずれや各部品に不均一な荷重がかかることを防止することができる。 According to the present invention, after the parallelism between the first part and the second part is adjusted by the copying operation under the first pressure which is a low pressure, this state is temporarily held and the parts are separated from each other. By performing the alignment without any adjustment, the parallelism of each component is adjusted, and the alignment can be performed in a state where a uniform load is applied to the joint surface of each component. Therefore, the alignment can be performed with high accuracy. Further, after the alignment is completed, each part is pressurized and joined with the second pressure, which is a strong pressure after the holding state is released, so that the pressure is gradually increased, so that the second is caused by the bending of the pressing means. Even if the fixed base is tilted, the second part can follow the first part and the parallelism can be constantly maintained, so that the position shift during pressurization and uneven load is applied to each part. This can be prevented.
図4ないし図6は、本発明の一実施形態に用いられる液滴吐出ヘッドであるピエゾ(PZT)方式印字ヘッドの概略構成を示している。図4に示すようにピエゾ方式印字ヘッド41は、駆動ユニット43及びこれに接合した液室ユニット42を備えている。駆動ユニット43は、PZTベース55上に複数の圧電素子駆動部54a及び支柱部54bを交互に配設してなり、圧電素子駆動部54a及び支柱部54bはそれぞれ所定の間隔となるようにPZTベース55上に接合されている。
4 to 6 show a schematic configuration of a piezo (PZT) type print head which is a droplet discharge head used in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the piezo-
液室ユニット42は、インク液滴を吐出する複数のノズル58を有するノズル板51と、図5に示すように各ノズル58に対応して形成された複数の液室57を有する流路板52と、図6に示すように各液室57に対応しかつ圧電素子駆動部54aの振動を各液室57に伝える振動板53とから構成されている。ノズル板51と流路板52及び流路板52と振動板53とは、流路板52の上下面に塗布された接着剤56を介して接合されている。液室ユニット42には、図示しないインク供給機構により供給されたインクが各液室57に供給される。駆動ユニット43の各圧電素子駆動部54a及び支柱部54bの上面は、接着剤56を介して液室ユニット42の下面に接着接合されており、圧電素子駆動部54aを選択的に駆動することによって液室ユニット42のノズル58からインク液滴が吐出される。
The
上述の構成より、高品質の印字ヘッドを提供するためには、液室ユニット42を構成するノズル板51と流路板52、及び流路板52と振動板53、そして液室ユニット42と駆動ユニット43とを、接着剤56を介して高精度で接合する必要がある。しかし部品同士の接合においては、各部品間に塗布された接着剤の厚みのばらつきや部品の表面性状等により、各部品を保持する保持手段間において相対的な傾斜に差異が生じた場合に、水平面内での接着剤の速度勾配にばらつきが生じて部品の加圧位置にずれが生じてしまう。
In order to provide a high-quality print head with the above-described configuration, the nozzle plate 51 and the
図9(A)に示すように、厚さhの粘弾性体(粘度k)を間に挟んだ上下2枚の面積Aの平面が相対速度Uで運動するときに発生する力Fは、F=kAU/hである。すなわち、接合加圧により接着剤に垂直方向の力が加わると、接着剤が押しつぶされると同時に水平方向へと広がり、その広がるときの粘弾性体内の速度勾配(U/h)に比例して、上部品あるいは下部品を横方向へと動かそうとする力Fが発生する。これを水平面全体で考えた場合、水平面全体での合力がそれぞれの部品にかかる力となる。 As shown in FIG. 9 (A), the force F generated when the two upper and lower planes of area A sandwiching a viscoelastic body (viscosity k) having a thickness h move at a relative speed U is F = KAU / h. That is, when a vertical force is applied to the adhesive by bonding pressure, the adhesive is crushed and spreads in the horizontal direction at the same time, proportional to the velocity gradient (U / h) in the viscoelastic body when spreading, A force F is generated to move the upper part or the lower part laterally. When this is considered in the entire horizontal plane, the resultant force in the entire horizontal plane is the force applied to each part.
また、図9(B)に示すように上下2枚の平面間に相対的な傾きがある(h12<h02)場合、左側の速度勾配(U12/h12)が右側の速度勾配(U02/h02)よりも大きくなり、左方向の力ΔFcが部品に作用することとなる。このときに部品に作用する左方向の力ΔFcは、ΔFc=F02−F12=kA2(U02/h02−U12/h12)となる。 Also, as shown in FIG. 9B, when there is a relative inclination between the upper and lower two planes (h12 <h02), the left side speed gradient (U12 / h12) is the right side speed gradient (U02 / h02). Therefore, the leftward force ΔFc acts on the part. The leftward force ΔFc acting on the component at this time is ΔFc = F02−F12 = kA2 (U02 / h02−U12 / h12).
同様に、上下部品間の相対的な傾きが調整されると、加圧によって左側の速度勾配と右側の速度勾配とを同等の状態とすることにより左右それぞれにかかる力が等しくなり、部品を特定方向へと動かそうとする力が発生せずに部品の位置ずれを防止することができる。このことは、加圧時に上下部品間の面傾斜を相対的に傾斜させないようにすることで、接着剤の流動の不均質性により発生する水平方向の力を抑制でき、位置ずれの発生を防止することができる。 Similarly, when the relative inclination between the upper and lower parts is adjusted, the left and right speed gradients are equalized by pressurization, so that the forces applied to the left and right parts are equal, and the parts are identified. Misalignment of components can be prevented without generating a force to move in the direction. This means that the horizontal force generated by the inhomogeneity of the flow of the adhesive can be suppressed by preventing the relative inclination of the surface between the upper and lower parts during pressurization, thus preventing the occurrence of misalignment. can do.
次に、本発明の一実施形態を示す部品接合装置の構成について説明する。以降、上述した振動板53を第1の部品2とすると共に流路板52を第2の部品3とし、両者を接合する部品接合装置1は各部品2,3のそれぞれに設けられた位置検出基準であるアライメントマークを検出し、その検出結果に基づいて各部品2,3の位置調整を行う。
Next, the structure of the component joining apparatus which shows one Embodiment of this invention is demonstrated. Thereafter, the
図1及び図3は部品接合装置1に第1の部品2と第2の部品3とが供給された状態を示しており、第1の部品2は第1の固定ベース6に固定された第1の保持手段8によって真空吸着されて保持され、図示しない解除手段によって吸着解除される。同様に、第2の部品3は第2の固定ベース7に固定された第2の保持手段9によって真空吸着されて保持され、図示しない解除手段によって吸着解除される。第1の固定ベース6は部品接合装置1の装置本体17に固定されている。
1 and 3 show a state in which the
図5に示すように第2の部品3の両端には位置検出用のアライメントマーク5a,5bが形成されており、図6に示すように第1の部品2の両端にも位置検出用のアライメントマーク4a,4bが形成されている。アライメントマーク4a,4bは貫通穴によって形成されており、図7に示すようにアライメントマーク4a,4bを透してアライメントマーク5a,5bを検出することが可能に構成されている。
As shown in FIG. 5, alignment marks 5a and 5b for position detection are formed on both ends of the
図1に示すように部品接合装置1には、アライメントマーク4a,4bとアライメントマーク5a,5bとの相対的な位置ずれを検出する位置検出手段16と、各部品2,3の相対的な位置合わせを行う位置調整手段としてのXYθ方向に移動可能なアライメントステージ14と、加圧手段15とが設けられている。位置検出手段16は2視野以上を有する撮像手段であって第1の保持手段8の上部に配置されており、各部品2,3の加圧接合前であって両者間に僅かな間隙を有する状態及び加圧接合後であって両者が完全に密着した状態の何れにおいても、アライメントマーク4a,4bを介してアライメントマーク5a,5bを検出可能に構成されている。第1の保持手段8はその中央部に透視窓(貫通穴)を有しており、第1の保持手段8の直下に吸着保持された各部品2,3は僅かな間隙を設けて配置され、位置検出手段16はアライメントマーク4a,4bを透してアライメントマーク5a,5bを検出する。
As shown in FIG. 1, the component joining apparatus 1 includes a
アライメントステージ14は、図示しない駆動手段によって駆動されることにより、第2の保持手段9によって保持された第2の部品3を図1において左右方向及び紙面方向及び鉛直軸を中心とした回転方向にそれぞれ移動させる。アライメントステージ14は位置検出手段16による検出結果に応じて駆動され、アライメントステージ14と位置検出手段16とによって各部品2,3の相対的な位置合わせを行うアライメント手段が構成されている。加圧手段15は電気的に制御されるエアシリンダ等のアクチュエータによって構成されており、数十mmのストロークを要するエアベアリングによって案内されて駆動され、連続的な荷重を発生可能に構成されている。また、内蔵された荷重検出手段によって荷重制御が可能であると共に、内蔵された位置検出手段によって位置制御可能に構成されている。
The
次に、図3を用いて本発明の倣い保持手段を説明する。倣い保持手段24は、第2の固定ベース7と一体的に設けられた凸球面25を有する球面部材26と、凸球面25を受ける凹球面27を有する軸受部材29と、軸受部材29を受ける凹球面を有する受け部材28とを有している。球面部材26は、エアフローティング機構を備えた軸受部材29を介して凸球面25が凹球面27に沿って移動自在に構成されており、この移動により各部品2,3が当接された際に両者間の平行度が自動的にほぼ合致するように構成されている。凹球面27への給気は給気ポート34から供給される圧縮空気によって行われ、これによりエアフローティング機構を構成している。
Next, the copying holding means of the present invention will be described with reference to FIG. The copying holding means 24 includes a
また、球面部材26及び軸受部材29及び受け部材28をそれぞれ貫通してシリンダ30及びその内部に空気圧によって上下動自在に設けられたピストン31が配置されており、ロックポート32にエアを供給することによりピストン31が下方に移動されてピストン31を介して受け部材28に対して球面部材26の位置及び姿勢がロックされ、フリーポート33にエアを供給することによりピストン31が上方に移動されてロックが解除されることにより球面部材26が受け部材28に対して自由に倣うように構成されている。このロックポート32及びフリーポート33によってロック手段36が構成されている。このとき、第1の部品2は真空ポート12から図示しない真空ポンプによって真空引きされ第1の保持手段8の真空吸着孔10によって吸着保持されている。また、第2の部品3も真空ポート13から図示しない真空ポンプによって真空引きされ第2の保持手段9の真空吸着孔11によって吸着保持されている。真空ポート35は図示しない真空ポンプに接続されており、この真空ポンプの作動によって凸球面25と凹球面27とを真空吸着により、ロック手段36による保持力よりも弱い保持力で保持可能に構成されている。倣い保持手段24におけるロック手段としては、上述したロック手段36も使用しても真空ポート35を用いる真空吸着機構を用いてもよい。
Further, a
次に、各部品2,3をそれぞれ保持する各保持手段8,9の平行度調整動作について説明する。先ず、フリーポート33にエアを供給して球面部材26を受け部材28に対して自由な状態とし、この状態より加圧手段15を作動させて第2の保持手段9を上昇させる。この上昇により第2の部品3が第1の部品2に押圧され、第2の部品3が第1の部品2に倣うように、すなわち第2の部品3と第1の部品2との間の平行度がほぼ揃うように倣わせられる。この倣い動作後にロックポート32にエアが供給され、上述のように平行度が調整された状態にて球面部材26を軸受部材29に対して一時的に保持することができる。球面部材26は第2の固定ベース7を介して第2の部品3と一定の位置関係に保持されていることから、球面部材26の保持により第1の部品2と第2の部品3との平行度も調整された状態で保持されることとなる。
Next, the parallelism adjustment operation of the holding means 8 and 9 that hold the
上述した構成を備えた部品接合装置1における、第1の部品2と第2の部品3とを位置調整しつつ接合する動作を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。
The operation of joining the
先ず、第2の部品3に2種類の接着剤を塗布する(ST01)。ここで、1つは各部品2,3を接合するための第1の接着剤であり、他の1つは各部品2,3を仮固定するための第2の接着剤である。第1の接着剤としては硬化するまでに時間のかかるエポキシ系接着剤が適しており、これは第2の部品3の全面に均一となるように塗布される。第2の接着剤としては紫外線を照射することによって瞬時に硬化するUV接着剤が適しており、これは第2の部品3の4隅に塗布される。
First, two types of adhesives are applied to the second component 3 (ST01). Here, one is a first adhesive for joining the
次に、第1の保持手段8によって真空吸着することにより第1の部品2を第1の固定ベース6の所定位置に固定すると共に、第2の保持手段9によって真空吸着することにより第2の部品3を第2の固定ベース7の所定位置に固定する(ST02)。そして、フリーポート33にエアを供給し、受け部材28に対して球面部材26を自由に移動可能な状態とする。
Next, the
次に、各部品2,3が僅かな間隙を介して対向配置されるように加圧手段15を作動させて第2の部品3を第1の部品2に近接させ、各部品2,3が近接した状態で位置検出手段16によってアライメントマーク4a,4bを検出して第1の部品2のセンター座標(Xs,Ys,θs)を、画像処理システムを備えた図示しない制御手段によって算出する。この算出されたセンター座標に対して第2の部品3の初期位置を変更し、アライメントマーク4a,4bを介してアライメントマーク5a,5bを確実に検出可能となる位置に第2の部品3を粗調整した後、アライメントマーク4a,4bを介してアライメントマーク5a,5bを位置検出手段16によって検出し、第2の部品3のセンター座標(Xr,Yr,θr)を図示しない制御手段によって算出する。そして、各センター座標同士の位置ずれ量(ΔXu,ΔYu,Δθu)が規定値を外れていれば、アライメントステージ14によって第2の部品3のアライメント調整を行う(ST03)。
Next, the pressurizing means 15 is operated so that the
次に、加圧手段15の作動により第2の部品3を上昇させ、弱い荷重である第1の圧力(例えば5N)で第2の部品3を第1の部品2に接触させる。この状態において、倣い保持手段24の作用により第2の部品3は第1の部品2に対してほぼ平行となるように倣わせられる。この倣い動作後にロックポート32にエアが供給され、各部品2,3の平行度が調整された状態にて球面部材26が受け部材28に対して一時的に保持される(ST04)。球面部材26は第2の固定ベース7を介して第2の部品3と一定の位置関係となるように保持されていることから、球面部材26の保持によって各部品2,3間の平行度も調整された状態に維持されることとなる。
Next, the
そして2視野系の場合には、図8に示すように各アライメントマーク4a,4b,5a,5bのそれぞれの中心を検出してから、各アライメントマーク4a,4b,5a,5bから演算される各中心位置、すなわち水平面内での第1の部品2のセンター座標(Xs,Ys,θs)及び水平面内での第2の部品3のセンター座標(Xr,Yr,θr)を求め、それぞれの中心位置が合致するように各部品2,3の中心位置間の位置誤差量(ΔXu,ΔYu,Δθu)を、(ΔXu,ΔYu,Δθu)=(Xs,Ys,θs)−(Xr,Yr,θr)により演算し、第1の部品2を基準に第2の部品3をアライメントステージ14を用いて補正する(ST05)。本実施形態では、第1の部品2の位置を基準として第2の部品3の水平面内における位置をX方向、Y方向、θ方向において補正しているが、これとは逆に第2の部品3の位置を基準として第1の部品2側の位置を補正してもよい。
In the case of the two-field system, as shown in FIG. 8, after the respective centers of the alignment marks 4a, 4b, 5a, 5b are detected, the respective calculation calculated from the alignment marks 4a, 4b, 5a, 5b. The center position, that is, the center coordinates (Xs, Ys, θs) of the
次に、倣い保持手段24による保持を解除し(ST06)、その後第1の圧力よりも強い荷重である第2の圧力(例えば100N)で第2の部品3を第1の部品2に接触させる。このとき、加圧時に作用する力により第2の固定ベース7の剛性に起因する変形が生じても、倣い保持手段24の保持が解除されているので第2の固定ベース7は第1の固定ベース6に倣うことが可能となり(ST07)、加圧中において各固定ベース6,7間の相対的な傾きが発生しない。このように、加圧中にも各部品2,3の平行度調整を行うことにより接着剤の大きな流動が発生せず、滑動による位置ずれの発生が防止される。また、各部品2,3の接合状態が均一で良好な状態であるため、接合品質を確保することができる。
Next, the holding by the
その後、接合された各部品2,3に紫外線を照射し、第2の部品3の4隅に塗布された第2の接着剤を硬化させる(ST08)。これにより各部品2,3が仮接合され、加圧状態を解除しても仮接合状態を保持することができる。そして、部品接合装置1から仮接合された各部品2,3を取り出す(ST09)。この一連の動作により、部品接合装置1を用いた第1の部品2と第2の部品3との接合動作が完了する。
Thereafter, the bonded
上述の構成により、弱圧である第1の圧力下で倣い動作により各部品2,3の平行度を合わせた後にこの状態を一時的に保持し、各部品2,3を離間させることなく位置合わせを行うことにより各部品2,3の平行度が調整され、各部品2,3の接合面に均一な荷重が作用した状態で位置合わせを行うことができるので、精度よく位置調整を行うことができる。さらに位置合わせが完了した後、保持状態の解除後に強圧である第2の圧力で各部品2,3を加圧接合することにより、加圧が徐々に増加することで加圧手段15の撓み等により第2の固定ベース7が傾いたとしても、第1の部品2に対して第2の部品3が倣うことで絶えず平行度を維持することができるため、加圧中の位置ずれや各部品2,3に不均一な荷重がかかることを防止することができる。これにより、接着接合において均一な膜厚による高信頼性を有する接合が可能となる。また、倣い保持手段24の解除手段は電磁弁の動作のみによる簡単なシーケンスであるので、タクトタイムの増加を防止することができる。
With the configuration described above, this state is temporarily maintained after the parallelism of the
図10は、図2のステップST07において加圧手段15による加圧中に第2の固定ベース7の剛性に起因する変形が生じた際の、倣い保持手段24の状態を示す図である。同図に示すように、撓みに起因する変形により角度θだけ傾斜が生じた場合であっても、球面部材26の凸球面27と球面軸受29の凹球面27との間がエアフローティング機構によって回転自在であるため、傾斜を戻して各部品2,3の平行度調整を行うことが可能である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a state of the
上記実施形態では、第1の部品2を振動板53、第2の部品3を流路板52としたが、第1の部品をノズル板51とすると共に第2の部品が流路板52を含む部品とし、これ等を位置調整して加圧接合する場合には、図4に示すようにノズル板51にアライメントマーク4a’,4b’を設けると共に流路板52にアライメントマーク5a’,5b’を設け、これ等を用いて位置調整を行う。
In the above embodiment, the
本発明を用いて接合される液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッドは、インク流路の向きと吐出口の向きとが異なるサイドシュータ方式であってもよい。サイドシュータ方式の記録ヘッドの一例を図11に示す。図11に示す記録ヘッド60は、天板63にオリフィス65を設け、一点鎖線62で示すように流路64内の吐出エネルギ作用部へのインクの流れ方向とオリフィス65の開口中心軸とが直角を成す構成を有している。符号61は基板を示す。
The ink jet recording head as a droplet discharge head bonded using the present invention may be of a side shooter type in which the direction of the ink flow path and the direction of the discharge port are different. An example of a side shooter type recording head is shown in FIG. In the
このような構成とすることにより、PZT(ピエゾ)からのエネルギをより効率よくインク液滴の形成とその飛行のための運動エネルギへと変換することができると共に、インクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点がある。また、サイドシュータ方式において気泡が成長し、その気泡がオリフィス65に達すれば気泡が大気に通じることとなり温度低下による気泡の収縮が発生しないことから、記録ヘッドの寿命を延ばすことが可能となる。
With this configuration, energy from PZT (piezo) can be more efficiently converted into kinetic energy for ink droplet formation and flight, and meniscus can be restored by supplying ink. There is a structural advantage of being fast. Further, in the side shooter system, when the bubbles grow and reach the
1 部品接合装置
2 第1の部品
3 第2の部品
8 第1の保持手段
9 第2の保持手段
14 位置調整手段(アライメントステージ)
15 加圧手段
16 位置検出手段
24 倣い保持手段
25 凸球面
26 球面部材
27 凹球面
28 受け部材
29 軸受部材
36 ロック手段
52 流路板
58 ノズル
41,60 液滴吐出ヘッド(記録ヘッド)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15 Pressurizing means 16 Position detecting means 24 Copying holding means 25 Convex
Claims (8)
前記各部品を接触及び加圧する加圧手段と、
基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を接触及び加圧した状態でその姿勢を一旦保持する倣い保持手段と、
前記各部品に設けられたアライメントマークに基づいて前記各部品の相対的な位置合わせを行うアライメント手段とを有し、
基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を前記加圧手段により第1の圧力で接触させ、前記各接合面が互いに密着した状態で前記倣い保持手段により前記各部品を一旦保持し、前記各部品が前記接着剤を介して接触した状態で前記アライメント手段により前記各部品の相対的な位置合わせを行い、位置合わせ後に前記倣い保持手段を解除した後、基準となる一方の前記部品に対して他方の前記部品を前記加圧手段により第1の圧力よりも大きな第2の圧力で接触させ、前記接着剤を介した状態で前記各部品を接合することを特徴とする部品接合装置。 A first holding means and a second holding means for holding the first part and the second part, respectively, which are joined to each other and adhesive is applied to at least one joining surface;
A pressurizing means for contacting and pressurizing each component;
A copy holding means for temporarily holding the posture in a state in which the other component is in contact with and pressed against the one component serving as a reference;
Alignment means for performing relative alignment of each component based on alignment marks provided on each component;
The other part is brought into contact with the one part serving as a reference by the pressure means by the first pressure, and the parts are temporarily held by the copying holding means in a state where the joint surfaces are in close contact with each other. One of the components serving as a reference after the relative positioning of the components is performed by the alignment unit in a state where the components are in contact with each other through the adhesive, and the copying holding unit is released after the alignment. The other part is brought into contact with the second pressurizing means at a second pressure larger than the first pressure, and the parts are joined together via the adhesive. .
第1の保持手段及び第2の保持手段は第1の部品及び第2の部品を保持する真空吸着手段及び保持を解除する解除手段をそれぞれ有することを特徴とする部品接合装置。 The component joining apparatus according to claim 1,
The component holding apparatus, wherein the first holding means and the second holding means each have a vacuum suction means for holding the first component and the second component and a release means for releasing the holding.
前記アライメント手段は、前記各アライメントマークの相対的な位置ずれを検出する位置検出手段と、前記各部品の位置合わせ調整を行う位置調整手段とを有することを特徴とする部品接合装置。 In the component joining apparatus according to claim 1 or 2,
2. The component joining apparatus according to claim 1, wherein the alignment unit includes a position detection unit that detects a relative displacement between the alignment marks, and a position adjustment unit that performs alignment adjustment of the components.
前記加圧手段は位置及び荷重の制御が可能であることを特徴とする部品接合装置。 In the component joining apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The pressure bonding means is capable of controlling a position and a load, and a component joining apparatus characterized by the above.
前記倣い保持手段は、第2の保持手段と一体的に設けられた凸球面を有する球面部材と、前記凸球面を受ける凹球面を有する軸受部材と、前記軸受部材を受ける凹球面を有する受け部材と、第2の保持手段の姿勢を保持及び解除可能なロック手段とを有し、前記加圧手段により前記各部品を第1の圧力で互いに接触及び加圧させた際に、前記各部品の倣い動作によって第2の保持手段が変位して前記各部品の平行度が調整されることを特徴とする部品接合装置。 In the component joining apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The copying holding means includes a spherical member having a convex spherical surface provided integrally with the second holding means, a bearing member having a concave spherical surface for receiving the convex spherical surface, and a receiving member having a concave spherical surface for receiving the bearing member. And a lock means capable of holding and releasing the posture of the second holding means, and when the parts are brought into contact with and pressurized by the pressure means with the first pressure, The component joining apparatus, wherein the second holding means is displaced by the copying operation to adjust the parallelism of the components.
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