JP2001315344A

JP2001315344A - 部品位置決め方法、および、該部品位置決め方法を用いた部品位置決め装置

Info

Publication number: JP2001315344A
Application number: JP2000138572A
Authority: JP
Inventors: Kunio Ikeda; 邦夫池田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度に位置決め接合する部品の工程短縮，
品質向上，コストダウンを図る。【解決手段】振動板部品１の基準孔３は、厚さ３〜１
０ミクロンの第一層ニッケルめっき膜４で塞がれ、二層
電鋳２によって外形形状が形成された凹み状の孔で、基
準孔３から入射した光は振動板部品１を透過しない。ノ
ズル部品１１の基準孔１３は光が貫通する貫通孔であ
る。振動板部品１とノズル部品１１のＤＦＲ５，１５面
が相対した形で、双方の基準孔３，１３を基に、Ｘ，
Ｙ，θ軸の３軸で位置調整し、±５ミクロンレベルの精
度内に至った時点で加熱圧着接合する。このとき、位置
検出用としてＸ線２０を用いる。振動板部品１の製作工
程において、第一層フォトリソ工程での非めっきパター
ン形成が不用となり、大幅な工程短縮が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品位置決め方
法、および、該部品位置決め方法を用いた部品位置決め
装置、および、前記部品位置決め方法を用いたインクジ
ェットヘッド製造方法、より詳細には、ノズル部品，振
動板部品等を用いるインクジェット記録ヘッドの製造方
法に関し、インクジェットヘッド接合組立装置，精密位
置決め接合装置，電鋳部品組立装置等に応用可能な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関する従来技術として、例え
ば、特開平１０−６５０９号公報や特開平６−１４３５
７３号公報に開示されたものがある。上記特開平１０−
６５０９号公報に開示された「インクジェットヘッド接
合装置」は、ノズル部品と振動板部品の光透過性基準孔
を基に、それら部品をＸ，Ｙ，θ軸方向に移動させて相
互に位置出しをして高精度に位置合わせができるように
したものである。

【０００３】また、上記特開平６−１４３５７３号公報
に開示された「インクジェット記録ヘッド及びインクジ
ェット記録ヘッド用振動板の製造方法」は、写真製版技
術とめっき・電鋳技術を応用したフォトファブリケーシ
ョン技術による振動板部品の製法に関する発明である
が、ノズル部品と振動板部品との位置出し接合に関する
開示はなされていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、次のような欠点があった。（１）特開平１０−６５０９号公報位置決め用の光透過性の基準孔（貫通孔）を設けた振動
板部品でないと位置決め接合をすることができず、振動
板に光透過性の基準孔を付加するには、２回のフォトリ
ソ工程が必要で、結果として、ピンホール欠陥が多く、
歩留まりが悪い。また、フォトリソは、多くの工程から
なり、工程も長い。さらに、クリーンルーム環境維持な
どの省エネ，環境優先の観点から問題が多い。

【０００５】（２）特開平６−１４３５７３号公報写真製版技術とめっき・電鋳技術を応用したフォトファ
ブリケーション技術によるもので、振動板を形成する上
で以下の欠点を有する。（ａ）振動板部品の基準孔，部品外形枠をレジスト非め
っきパターンで形成するので、工程中のコンタミ及び基
板表面の熱酸化などにより、めっき不質層を生じやす
く、結果として、振動板第一層めっき膜にピンホールな
どの膜欠陥が多発し、歩留まり低下による部品低コスト
化の障害となっている。（ｂ）従来技術の振動板工法によれば、フォトリソとめ
っきを２回づつ繰り返すので、工程が非常に長い。ま
た、フォトリソ工程は、高度に維持されたクリーン環境
の中で種々の工程と検査項目からなり、多くの設備，作
業人員から構成され、部品低コスト化の障害となってい
る。コスト吸収策として、電鋳支持基板１枚あたりの部
品取り数（面付け数）をできる限り多くするなど、スケ
ール効果に期待せざるをえない。マルチチャンネルタイ
プの振動板部品では、１個の部品サイズが比較的大き
く、基板１枚あたりの部品取り数も限られ、期待したほ
どのスケール効果が得られない。

【０００６】本発明は、上述のような実情を考慮してな
されたもので、（１）第一層フォトリソ工程不用な振動
板工法を提供すること、（２）光透過性基準孔がなくて
も高精度に画像認識して位置決めする接合法及び接合装
置を提供すること、（３）（ａ）液状接着剤不用なヘッ
ド部品の直接接合法、（ｂ）接着剤はみ出しの無いヘッ
ド接合法、（ｃ）接合部寸法管理性の優れたヘッド接合
法、（ｄ）接着剤塗布工程不用な位置決めヘッド接合法
を提供すること、

【０００７】（４）（ａ）ピンホール歩留まりのよい振
動板部品工法、（ｂ）第一層フォトリソ工程不用な振動
板工法、（ｃ）１回のフォトリソに工程短縮した省エ
ネ，省材などの環境優先した振動板製作法、（ｄ）１回
のフォトリソ工程で製作できる安価な振動板製作法、
（ｅ）インク漏れなどのない高信頼性ヘッド、（ｆ）液
室形成面が清浄な振動板部品形成法（歩留まり改善、信
頼性）、（ｇ）位置出し光透過基準孔が無くてもノズル
と高精度に位置決め接合可能な振動板部品製作法、
（ｈ）位置出し光透過基準孔が無くてもノズルと高精度
に位置決め接合可能なインクジェットヘッド接合法及び
接合装置を提供すること、

【０００８】（５）（ａ）振動板外形枠形成用の第一層
フォトリソ工程不用な振動板工法と振動板切断分割法、
（ｂ）工程短縮による低コスト振動板部品工法、（ｃ）
省エネ・省材による環境重視の部品工法を提供すること
を目的としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、相対
する部品に配設された位置決め用の基準孔同士が相対す
るように当該部品を重ね、前記相対する基準孔の相対位
置の差に基づいて前記相対する部品を移動させることに
より、該部品の相互の位置決めを高精度に行う部品位置
決め方法において、前記相対する基準孔の少なくとも一
方は該基準孔から入射した光が透過しない非光透過性の
底部を有する有底孔として形成し、前記相対する基準孔
の中心軸の軸方向にＸ線を照射し、該Ｘ線の照射によっ
て得られる前記相対する基準孔のＸ線透過像に基づいて
前記相対する部品を移動することを特徴としたものであ
る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明を実現
するための部品位置決め装置である。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記相対する基準孔のＸ線透過像に基づいて前記相
対する部品を移動させるためのＸ線源とＸ線検出器と画
像処理機とを有することを特徴としたものである。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２または３の発
明と、該部品位置決め装置によって位置決めされた前記
相対する部品を接合するための部品接合手段とを有する
ことを特徴としたものである。

【００１３】請求項５の発明は、請求項１の発明を用い
たインクジェットヘッド製造方法であって、ドライフィ
ルムレジストが積層されたノズル部品および振動板部品
を前記相対する部品として前記積層されたドライフィル
ムレジスト同士が対向するように重ね、前記ノズル部品
と前記振動板部品とに配設された前記相対する基準孔の
前記Ｘ線透過像に基づいて前記ノズル部品および／また
は前記振動板部品を移動して該部品の相互の位置決めを
行った後、前記ノズル部品と前記振動板部品とを加熱圧
着することを特徴としたものである。

【００１４】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記振動板部品に配設された前記基準孔は、前記非
光透過性の底部を有する有底孔として形成することを特
徴としたものである。

【００１５】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、前記有底孔は、前記非光透過性の底部としてのめっ
き膜と、貫通孔を有する他のめっき膜との積層構造で形
成することを特徴としたものである。

【００１６】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、前記有底孔は、電鋳支持基板の片面に前記めっき膜
としての金属膜もしくは非光透過性膜を成膜し、該金属
膜もしくは非光透過性膜にレジストパターンを形成した
後、前記他のめっき膜を成膜して形成することを特徴と
したものである。

【００１７】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、前記振動板部品は、該振動板部品の外形部の前記め
っき膜と前記他のめっき膜のランド部とを切断して個々
の当該振動板部品に分割することを特徴としたものであ
る。

【００１８】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記個々の振動板部品への分割は、プレス抜きお
よび／または裁断および／またはナイフカットおよび／
またはレーザカットによって行うことを特徴としたもの
である。

【００１９】請求項１１の発明は、請求項５乃至１０の
いずれかに記載の発明を実現するためのインクジェット
ヘッド製造装置である。

【００２０】

【発明の実施の形態】図２は、従来技術によるノズル部
品と振動板部品の位置出し接合法の一例を説明するため
の図で、図２（Ａ₁）は振動板部品の底面図、図２(Ａ₂)
は図２（Ａ₁）のII−II断面図、図２（Ｂ₁）はノズル部
品の平面図、図２（Ｂ₂）は図２（Ｂ ₁）のII−II断面図
断面図、図２（Ｃ）は位置出し接合時の基準孔部の断面
図で、図中、２１は振動板部品、２２は振動板電鋳部、
２３は基準孔、２５はドライフィルムレジスト（ＤＦ
Ｒ）、２６は厚肉部、２７はダイアフラム、２８は凸
部、２９はダンパー、３０は隔壁、３１はノズル部品、
３２はノズル電鋳部、３３は基準孔、３５はドライフィ
ルムレジスト（ＤＦＲ）、３８はノズル、４０は照明光
である。

【００２１】図２に示した例は、ノズル部品，振動板部
品の双方とも、光透過性基準孔（貫通孔）を基に位置出
し接合を行なう方法で、ノズル部品３１と振動板部品２
１のＤＦＲ２５，３５面同士を重ねて双方の基準孔２
３，３３を基に位置合わせを行った後、加熱圧着して中
空状のヘッドとする。従来法による振動板部品２１は、
第一層成膜工程による部品外形枠，ダイアフラム２７，
ダンパー２９と、第二層成膜工程からなる凸部２８，隔
壁部３０，周辺厚肉部２６，基準孔２３などで構成され
ており、基準孔２３は光が貫通する貫通孔である（図２
（Ａ₁），図２（Ａ₂））。振動板部品２１の片面には、
ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）からなるインク流
路，インク加圧室が形成されている（図略）。ノズル部
品３１は、ノズル３８，基準孔３３より構成され、振動
板部品２１と同様、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）
のインク流路が形成されている。

【００２２】接合装置のテーブル上にノズル部品３１と
振動板部品２１のＤＦＲ２５，３５面同士を重ねて置く
（図略）。両者の基準孔２３，３３部に、光源とＣＣ
Ｄ，顕微鏡などの画像検出器とを置き、振動板部品２１
の基準孔２３の光透過像と外形像、及び、ノズル部品３
１の基準孔３３の外形像の相互の位置関係をＣＲＴモニ
タ画像上で把握する（図２（Ｃ））。相互の位置関係を
装置テーブル部にフイードバックして狙いの精度に位置
調整して加熱圧着する（図略）。

【００２３】〔実施例１〕図１は、本発明によるインク
ジェットヘッド部品の位置決め接合方法の一実施例を説
明するための図で、図１（Ａ₁）は振動板部品の底面
図、図１（Ａ₂）は図１（Ａ₁）のII−II断面図、図１
（Ｂ）は位置出し接合時の基準孔部の断面図で、図中、
１は振動板部品、２は振動板電鋳部、３は基準孔、４は
ニッケルめっき膜、５はドライフィルムレジスト（ＤＦ
Ｒ）、６は厚肉部、７はダイヤフラム、８は凸部、９は
ダンパー、１１はノズル部品、１２はノズル電鋳部、１
３は基準孔、１５はドライフィルムレジスト（ＤＦ
Ｒ）、２０はＸ線である。

【００２４】ノズル部品１１は、従来法同様、光透過性
の基準孔１３により、振動板部品１は非光透過性の基準
孔３によって位置出し接合する。従来法同様、接合装置
上のテーブルに振動板部品１のＤＦＲ５面を上向きにし
て置く。もう一方のテーブルでノズル部品１１を吸着す
る。この時、ＤＦＲ１５面は下向きに保持されている。
ノズル部品１１を振動板部品１の上まで移動させて両者
のＤＦＲ５，１５面同士を重ねる。振動板部品１とノズ
ル部品１１のＤＦＲ５，１５面が相対した形で、双方の
基準孔３，１３を基に、Ｘ，Ｙ，θ軸の３軸で位置調整
し、±５ミクロンレベルの精度内に至った時点で加熱圧
着接合する。ノズル基準孔１３は、従来法同様、貫通孔
で光が透過性である（図１（Ｂ））。

【００２５】一方、振動板部品１の基準孔３は、厚さ３
〜１０ミクロンの第一層ニッケルめっき膜４で塞がれ、
二層電鋳２によって外形形状が形成された凹み状の孔
で、基準孔３から入射した光は振動板部品１を透過しな
い。つまり、従来法の光源では、基準孔３としての画像
認識はできない。そこで、本発明では、位置検出用とし
てＸ線２０を用いた。図１（Ｂ）に示したように、当接
したノズル部品１１と振動板部品１の基準孔３，１３の
下方にＸ線源を配置し、その上方には、Ｘ線検出器が配
置してある。検出器の電気信号をＸ線透過像に変換し、
このＸ線像を画像認識して前記テーブル動作系にフィー
ドバックしてミクロン台のレベルに位置調整を行う。振
動板部品１とノズル部品１１の基準孔Ｘ線透過像，基準
孔外形Ｘ線像及び孔周囲厚肉部Ｘ線像など部品のニッケ
ル厚さで生じるＸ線コントラスト像を基に位置出しする
方法である。

【００２６】〔実施例２〕次に、本発明による振動板部
品の製作方法について説明する。本発明による位置出し
接合に供する振動板では、従来の第一層のフォトリソ工
程を廃止した。最初に、電鋳基板片面に全面めっきした
後、第二層のフォトリソ，めっきをすることにより、ピ
ンホール歩留まり改善と工程短縮を図った。

【００２７】電鋳支持基板としての銅板への離型皮膜処
理後、基板片面に振動板第一層となるニッケルめっき膜
４を成膜する。その第一層ニッケルめっき膜４は、厚さ
３〜１０ミクロンの範囲で成膜する。この第一層ニッケ
ルめっき膜４は、振動板部品１のダイアフラム７，ダン
パー９の機能を持ち、狙いの厚さに対して±０.１ミク
ロンレベルの制御、並びに、ピンホール欠陥が無いな
ど、部品上、最も信頼性が要求される。上記第一層ニッ
ケルめっき膜４面上に振動板第二層レジストパターンを
成膜する。外形枠パターン，基準孔３，ダイアフラム
７，ダンパー９，部品接続端子（ランド）などのレジス
ト非めっきパターンである（図略）。

【００２８】次に、レジスト開口部である第一層ニッケ
ルめっき露出部を酸処理して、引き続き、第二層ニッケ
ルめっきをする。レジストを除去後、電鋳支持基板上か
らニッケル部を剥離すると多数の振動板部品が連結され
た振動板シートが得られる。個々の振動板部品は、前記
第一層めっき膜と部品接続端子で連結されているので、
第二層で形成された部品外形枠パターンに沿って打ち抜
くと１個の振動板部品が得られる。上述のように本発明
による振動板部品の基準孔は、第一層ニッケルめっき膜
で塞がれた非光透過性の凹み状の基準孔（光が透過しな
い底部を有する有底孔）であることが特徴で、従来部品
のように可視光をもとにした位置出し検出はできない。

【００２９】

【発明の効果】（１）請求項１，２，６の発明に対する
効果振動板部品に光透過性の基準孔（貫通孔）が不用なの
で、振動板製作工程において、第一層フォトリソ工程で
のレジスト非めっきパターン形成が不用となり、大幅な
工程短縮が図られる。また、振動板の第一層フォトリソ
工程が不用なので、省エネ，省材が可能となり従来工法
より環境優先の工程設定ができる。

【００３０】（２）請求項１，２，３，４の発明に対す
る効果エックス線透過像で当接部品の基準孔と、その位置整合
を認識するようにしたので、振動板部品に光が貫通する
基準孔が不用である。第一層フォトリソ工程が不用なの
で工程短縮が図られる。

【００３１】（３）請求項５，１１の発明に対する効果光感光性のＤＦＲ材で液室，インク流路を形成するよう
にしたので、同材を加熱圧着するだけで接着剤のはみ出
しなどがなく、精度良く中空状のヘッドを形成すること
ができる。光感光性のＤＦＲ材で液室，インク流路，イ
ンク加圧室などを形成するようにしたので、寸法管理性
に優れる。ＤＦＲ材は寸法管理性に優れるので、安定し
た噴射性能のヘッドを安価に形成することができる。ま
た、耐薬品性に優れるＤＦＲ材で液室，流路，インク加
圧室を形成するようにしたので、長期安定性に優れてい
る。

【００３２】（４）請求項７，８，１１の発明に対する
効果振動板第一層非めっきパターン形成にフォトリソプロセ
スを用いないので、振動板ピンホールのもととなるフォ
トリソ系コンタミなどが無く、直接、第一層が成膜で
き、ピンホール欠陥を少なくすることができる。ピンホ
ールがないので、インク漏れのない高信頼性振動板部品
が得られる。従来法の第一層フォトリソプロセスに起因
するコンタミ，レジスト残り，熱酸化などのフォトリソ
欠陥に起因する部品不良を大幅に改善することができ
る。第一層用のフォトリソ・パターンを毎回成膜する必
要がないので、材料費，工数，人件費，設備費を低減す
ることができ、振動板部品製作コストを低減することが
できる。

【００３３】（５）請求項９，１０，１１の発明に対す
る効果第一層ニッケルめっき層と第二層めっきランド部を切断
して個々の振動板部品に分割するようにしたので、第一
層フォトリソ工程での部品外形枠形成用非めっきパター
ンが不用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッド位置決め
接合方法の一実施例を説明するための図である。

【図２】従来技術によるノズル部品と振動板部品の位
置出し接合法の一例を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２１…振動板部品、２，２２…振動板電鋳部、３，
１３，２３，３３…基準孔、４…ニッケルめっき膜、
５，１５，２５，３５…ドライフィルムレジスト（ＤＦ
Ｒ）、６，２６…厚肉部、７，２７…ダイヤフラム、
８，２８…凸部、９，２９…ダンパー、１１，３１…ノ
ズル部品、１２，３２…ノズル電鋳部、２０…Ｘ線、３
０…隔壁、３８…ノズル、４０…照明光。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対する部品に配設された位置決め用の
基準孔同士が相対するように当該部品を重ね、前記相対
する基準孔の相対位置の差に基づいて前記相対する部品
を移動させることにより、該部品の相互の位置決めを高
精度に行う部品位置決め方法において、前記相対する基
準孔の少なくとも一方は該基準孔から入射した光が透過
しない非光透過性の底部を有する有底孔として形成し、
前記相対する基準孔の中心軸の軸方向にＸ線を照射し、
該Ｘ線の照射によって得られる前記相対する基準孔のＸ
線透過像に基づいて前記相対する部品を移動することを
特徴とする部品位置決め方法。
【請求項２】請求項１に記載の部品位置決め方法を実
現するための部品位置決め装置。
【請求項３】請求項２に記載の部品位置決め装置にお
いて、前記相対する基準孔のＸ線透過像に基づいて前記
相対する部品を移動させるためのＸ線源とＸ線検出器と
画像処理機とを有することを特徴とする部品位置決め装
置。
【請求項４】請求項２または３に記載の部品位置決め
装置と、該部品位置決め装置によって位置決めされた前
記相対する部品を接合するための部品接合手段とを有す
ることを特徴とする部品位置決め接合装置。
【請求項５】請求項１に記載の部品位置決め方法を用
いたインクジェットヘッド製造方法であって、ドライフ
ィルムレジストが積層されたノズル部品および振動板部
品を前記相対する部品として前記積層されたドライフィ
ルムレジスト同士が対向するように重ね、前記ノズル部
品と前記振動板部品とに配設された前記相対する基準孔
の前記Ｘ線透過像に基づいて前記ノズル部品および／ま
たは前記振動板部品を移動して該部品の相互の位置決め
を行った後、前記ノズル部品と前記振動板部品とを加熱
圧着することを特徴とするインクジェットヘッド製造方
法。
【請求項６】請求項５に記載のインクジェットヘッド
製造方法において、前記振動板部品に配設された前記基
準孔は、前記非光透過性の底部を有する有底孔として形
成することを特徴とするインクジェットヘッド製造方
法。
【請求項７】請求項６に記載のインクジェットヘッド
製造方法において、前記有底孔は、前記非光透過性の底
部としてのめっき膜と、貫通孔を有する他のめっき膜と
の積層構造で形成することを特徴とするインクジェット
ヘッド製造方法。
【請求項８】請求項７に記載のインクジェットヘッド
製造方法であって、前記有底孔は、電鋳支持基板の片面
に前記めっき膜としての金属膜もしくは非光透過性膜を
成膜し、該金属膜もしくは非光透過性膜にレジストパタ
ーンを形成した後、前記他のめっき膜を成膜して形成す
ることを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
【請求項９】請求項８に記載のインクジェットヘッド
製造方法において、前記振動板部品は、該振動板部品の
外形部の前記めっき膜と前記他のめっき膜のランド部と
を切断して個々の当該振動板部品に分割することを特徴
とするインクジェットヘッド製造方法。
【請求項１０】請求項９に記載のインクジェット製造
方法において、前記個々の振動板部品への分割は、プレ
ス抜きおよび／または裁断および／またはナイフカット
および／またはレーザカットによって行うことを特徴と
するインクジェットヘッド製造方法。
【請求項１１】請求項５乃至１０のいずれかに記載の
インクジェットヘッド製造方法を実現するためのインク
ジェットヘッド製造装置。