(57)【要約】【課題】均等、かつ、効率よく洗浄物を洗浄することができ、これにより、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる超音波洗浄装置を提供すること。【解決手段】洗浄液を収容する洗浄槽と、洗浄物を保持して洗浄液に浸漬される洗浄物保持手段と、洗浄槽内の洗浄液に対して超音波振動を印加する振動印加手段と、を備えた超音波洗浄装置であって、振動印加手段は、平面状の振動板と、この振動板上に規則的に配置された複数の超音波振動子と、を備えると共に、洗浄物保持手段は、複数の洗浄物を振動板に対して平行に配置して保持する保持面を有し、振動板と保持面とが相対的に平行に移動するよう、振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を可動する可動手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を収容する洗浄槽と、洗浄物を保持して前記洗浄液に浸漬される洗浄物保持手段と、前記洗浄槽内の洗浄液に対して超音波振動を印加する振動印加手段と、を備えた超音波洗浄装置であって、
前記振動印加手段は、平面状の振動板と、この振動板上に規則的に配置された複数の超音波振動子と、を備えると共に、
前記洗浄物保持手段は、複数の前記洗浄物を前記振動板に対して平行に配置して保持する保持面を有し、
前記振動板と前記保持面とが相対的に平行に移動するよう、前記振動印加手段及び／又は前記洗浄物保持手段を可動する可動手段を備えた、
ことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記振動印加手段の振動板を、当該振動板の平面が前記洗浄槽に収容された洗浄液の液面と平行になるよう配置した、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記可動手段は、前記振動板にて形成される平面に対して平行な相互に直交する２軸方向、及び、当該平面に対して垂直な軸周りの回転方向、の３方向のうち少なくとも１方向に前記振動印加手段及び／又は前記洗浄物保持手段を可動する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
前記可動手段は、前記振動印加手段と前記洗浄物保持手段とが同時に同一の方向に可動しないよう制御する、
ことを特徴とする請求項３記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
前記可動手段による前記振動印加手段と前記洗浄物保持手段との相対的な可動距離は、前記可動手段による可動方向に隣接して配置されている前記超音波振動子の相互間における距離と同一の距離以下であり、その半分の距離以上である、
ことを特徴とする請求項３又は４記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
前記振動印加手段は、前記超音波振動子を複数列に配置すると共に、隣り合う列に配置された前記超音波振動子同士を当接させず、前記複数列を列同士の隙間をあけずに配列した、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の超音波洗浄装置。
【請求項７】
前記振動印加手段は、前記超音波振動子がそれぞれ同一の間隔で配置された第一の列と第二の列とを交互に配列して備え、
前記第一の列における前記超音波振動子の間に、前記第二の列における前記超音波振動子が位置するよう、前記第一及び第二の列に前記超音波振動子をそれぞれ配置した、
ことを特徴とする請求項６記載の超音波洗浄装置。
【請求項８】
前記振動印加手段には、前記各超音波振動子の外縁同士が４ｍｍ以上離れて配置されている、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の超音波洗浄装置。
【請求項９】
前記超音波振動子は、ランジュバン型振動子である、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の超音波洗浄装置。
【請求項１０】
前記超音波振動子は、前記振動板にスタットボルトにて取り付け可能なスタットボルト式ランジュバン型振動子である、
ことを特徴とする請求項９記載の超音波洗浄装置。
【請求項１１】
洗浄液を収容する洗浄槽と、
平面状の振動板と、当該振動板上に規則的に配置され前記洗浄槽内の洗浄液に対して超音波振動を印加する複数の超音波振動子と、を備えた振動印加手段と、
複数の洗浄物を前記振動板に対して平行に配置して保持する保持面を有し、前記洗浄物を保持して前記洗浄液に浸漬される洗浄物保持手段と、
を備えた超音波洗浄装置による超音波洗浄方法であって、
前記振動印加手段にて前記洗浄液に対して超音波振動を印加して前記洗浄物の洗浄を行う洗浄工程と、
この洗浄工程中に、前記振動板と前記保持面とが相対的に平行に移動するよう、前記振動印加手段及び／又は前記洗浄物保持手段を可動する可動工程と、
を有することを特徴とする超音波洗浄方法。
【請求項１２】
前記可動工程は、前記振動板にて形成される平面に対して平行な相互に直交する２軸方向、及び、当該平面に対して垂直な軸周りの回転方向、の３方向のうち少なくとも１方向に前記振動印加手段及び／又は前記洗浄物保持手段を可動する、
ことを特徴とする請求項１１記載の超音波洗浄方法。
【請求項１３】
前記可動工程は、前記振動印加手段と前記洗浄物保持手段とが同時に同一の方向に可動しないよう制御する、
ことを特徴とする請求項１２記載の超音波洗浄方法。
【請求項１４】
前記可動工程は、当該可動工程による可動方向に隣接して配置されている前記超音波振動子の相互間における距離と同一の距離以下、かつ、その半分の距離以上に、前記振動印加手段及び／又は前記洗浄物保持手段を相対的に可動する、
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の超音波洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波洗浄装置にかかり、特に、洗浄液中に放射させた超音波の振動エネルギーにて洗浄物に付着した汚れを除去して洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップにて構成される電子部品やサイズの小さい精密部品などは、その用途によっては高い清浄度が求められ、製造された後に製品として出荷あるいは装置に組み込まれる前に洗浄が行われる。例えば、磁気ディスクに対して低浮上化が要求されている磁気ヘッドスライダは、磁気ディスク装置に組み込まれることから高い清浄度が要求されており、さらに、その位置決め精度も高度に要求される部品であるため、より確実な洗浄が要求される。
【０００３】
そして、上述したような電子部品等を洗浄する装置として、従来より、超音波洗浄装置が用いられている。この超音波洗浄は、超音波振動子の振動を振動板に伝え、その振動を洗浄液中に放射させ、振動によるエネルギー、つまり、キャビテーションによる衝撃波で、洗浄対象物に付着した汚れを除去する、という方法にて行われている。ここで、超音波振動により洗浄液中に発生するキャビテーションについて、図２２を参照して説明する。なお、超音波洗浄装置は、図２１（ａ）に示すように、洗浄液２１０が収容された洗浄槽２０１の底面に超音波振動子２０２を配置し、この超音波振動子の上方に洗浄物１３１を保持した洗浄物ホルダ１０３を備えた構成を採っている。
【０００４】
図２２（ａ）は、超音波振動によって洗浄液中に発生した定在波Ｕの理論上の波形を示している。このように、定在波Ｕは、理論的には、洗浄槽の底面から水面に向かって減衰することなく液深方向（上方）に伝達する。しかし、現実的には、定在波Ｕは、図２２（ｂ）に示すように、溶液中の残存酸素や他のガスが超音波のエネルギーを吸収するため、発信元つまり底面から離れるに伴いエネルギーが低くなる。つまり、洗浄槽の底面付近の洗浄効果は高いが、底面から離れるにつれて洗浄効果が低下する、という問題が生じる。特に、洗浄槽内に洗浄物を載置する載置台を複数段設ける場合には、上述したように溶液によって上層の載置台付近ほど超音波エネルギーが弱くなると共に、下層の載置台によっても超音波エネルギーが減衰されるため、上方に行けば行くほどさらに洗浄効果が低下する、という問題が生じる。さらには、定在波Ｕの腹の部分と節の部分とでも洗浄力が異なる。以上のことから、洗浄物に対する均一な洗浄を実施することができない、という問題があった。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、洗浄槽の底面に超音波振動子を配置すると共に、図２１（ｂ）の矢印１０１に示すように、洗浄液中の洗浄物１３１を支持する洗浄物ホルダ１０３を、超音波振動子２０２に対して上下動させる、という構成の超音波洗浄装置が開示されている。これにより、洗浄物は、上述した超音波振動による定在波Ｕの腹部分と節部分とに交互に位置することとなり、均等なエネルギーを供給し、均一な洗浄を実現することを目的としている。
【０００６】
しかしながら、上述した洗浄エネルギーのムラの発生、つまり、キャビテーションが不均一に発生することは、超音波振動の伝播方向、つまり、上記例では、液深方向だけではなく、同一液深面においても発生しうる。例えば、後述する図１１，図１２等に示すように、超音波振動子の中心からの距離が離れるほどエネルギーが弱くなる。従って、洗浄液中の所定の液深において、同一平面上で均等な超音波エネルギーとするために、超音波振動子を隙間無く張り合わせることが考えられるが、隣り合う振動子が振動を抑制し合うという不都合が生じるため、適切な振動を得ることができない。さらには、隣り合う振動子が互いにストレスを受け易いため、振動子の寿命や腐食を進行させてしまう、という問題が生じる。
【０００７】
また、特許文献２，３には、超音波振動子を洗浄液中で遥動させたり、あるいは、洗浄物を載置した載置台を、水平面に平行に回転させる、という構成の洗浄装置が開示されている。かかる構成によると、超音波振動子と洗浄物との上下方向、あるいは、水平方向への位置関係が変化されるため、様々な強度の超音波が洗浄物に照射されることになり、均一な洗浄を図っている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６７０２９号公報
【特許文献２】特許第３６４１３８３号公報
【特許文献３】特開平５−５００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例では、超音波振動子が発生させる超音波の強度には当該超音波振動子の形状や配置によってばらつきがあるため、依然として均等かつ効率的な洗浄を実施することができない。例えば、特許文献２では、超音波振動子を遥動させているため、場所によっては超音波振動子と洗浄物との距離が離れてしまい、洗浄効果が低下しうる。また、特許文献３では、回転する載置台に対して半径方向に延びる超音波振動子を配置しているため、内周側と外周側とでは洗浄効果が異なり、また、振動子の配置も少なく、均等かつ効率よく洗浄を実行することができない、という問題が生じていた。
【００１０】
このため、本発明では、上記従来例の有する不都合を改善し、特に、均等、かつ、効率よく洗浄物を洗浄することができ、これにより、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる超音波洗浄装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の一形態は、
洗浄液を収容する洗浄槽と、洗浄物を保持して洗浄液に浸漬される洗浄物保持手段と、洗浄槽内の洗浄液に対して超音波振動を印加する振動印加手段と、を備えた超音波洗浄装置であって、
振動印加手段は、平面状の振動板と、この振動板上に規則的に配置された複数の超音波振動子と、を備えると共に、
洗浄物保持手段は、複数の洗浄物を振動板に対して平行に配置して保持する保持面を有し、
振動板と保持面とが相対的に平行に移動するよう、振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を可動する可動手段を備えた、
ことを特徴としている。
【００１２】
上記発明によると、まず、振動印加手段の振動板に規則的に配置された超音波振動子の振動により、洗浄液に対して超音波振動が印加される。そして、この超音波振動が洗浄液を介して洗浄物に供給されることで、当該洗浄物の汚れを振動させて除去し、これにより、超音波洗浄が行われる。このとき、振動板と保持面とが相対的に平行に移動するよう少なくとも一方が可動される。すると、洗浄液の同一液深の平面において強度がばらついて発生している超音波振動のエネルギーが、振動印加手段に対する洗浄物の相対的な平行移動によって、均等に供給されることとなり、かつ、一定値以上のエネルギーが供給される。従って、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる。
【００１３】
また、振動印加手段の振動板を、当該振動板の平面が前記洗浄槽に収容された洗浄液の液面と平行になるよう配置した、ことを特徴としている。これにより、振動板から発生された超音波振動が液面と空気との界面で反射するため、洗浄液中にエネルギーの高い超音波振動を発生させることができ、超音波洗浄の効率化を図ることができる。
【００１４】
また、可動手段は、振動板にて形成される平面に対して平行な相互に直交する２軸方向、及び、当該平面に対して垂直な軸周りの回転方向、の３方向のうち少なくとも１方向に振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を可動する、ことを特徴としている。このとき、可動手段は、振動印加手段と洗浄物保持手段とが同時に同一の方向に可動しないよう制御すると望ましい。そして、特に、可動手段による振動印加手段と洗浄物保持手段との相対的な可動距離は、可動手段による可動方向に隣接して配置されている超音波振動子の相互間における距離と同一の距離以下であり、その半分の距離以上である、となお望ましい。
【００１５】
上記構成により、振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を平行な状態に保ったまま、当該平行方向におけるＸ，Ｙ方向や回転方向に可動することで、洗浄液の同一液深における平面上において、超音波振動の強度のばらつきをより均等化して洗浄物に供給ことができ、洗浄のムラを抑制することができる。特に、隣り合う超音波振動子との距離に応じて可動距離を設定することで、超音波振動子間の強度のばらつきを補うことができ、より均等化することができる。
【００１６】
また、上記振動印加手段は、超音波振動子を複数列に配置すると共に、隣り合う列に配置された超音波振動子同士を当接させず、上記複数列を列同士の隙間をあけずに配列した、ことを特徴としている。そして、上記振動印加手段は、超音波振動子がそれぞれ同一の間隔で配置された第一の列と第二の列とを交互に配列して備え、第一の列における超音波振動子の間に、第二の列における超音波振動子が位置するよう、第一及び第二の列に超音波振動子をそれぞれ配置した、ことを特徴としている。また、上記振動印加手段には、各超音波振動子の外縁同士が４ｍｍ以上離れて配置されている、ことを特徴としている。これにより、超音波振動子が適切に振動すると共に、当該振動子の間隔が狭く配置されていて上述したように洗浄物を平行に可動しているため、洗浄に適した強度のエネルギーの超音波振動をより均等に洗浄物に供給することができる。
【００１７】
また、上記超音波振動子は、ランジュバン型振動子であると望ましく、特に、振動板にスタットボルトにて取り付け可能なスタットボルト式ランジュバン型振動子である、となお望ましい。このように、超音波振動子として、ボルトにて中央部分が締め付けられて構成されているランジュバン型振動子を用いることで、その中央部分における振動素子の存在が少なく、当該中央部分から発生する振動の振幅が低くなる。特に、スタットボルト式のものを用いることで、さらにスタットボルトが挿通される中央部分に振動素子が存在せず、振幅を減少させることができる。従って、洗浄液に印加する振動の低周波成分を低減させることができ、洗浄物を振動させずに汚れのみを振動させる高周波成分を多く発生させ、洗浄物に供給させることができる。その結果、洗浄効果を維持しつつ、洗浄物へのダメージを軽減することができ、洗浄物の品質の向上を図ることができる。
【００１８】
また、本発明の他の形態である超音波洗浄方法は、
洗浄液を収容する洗浄槽と、
平面状の振動板と、当該振動板上に規則的に配置され洗浄槽内の洗浄液に対して超音波振動を印加する複数の超音波振動子と、を備えた振動印加手段と、
複数の洗浄物を振動板に対して平行に配置して保持する保持面を有し、洗浄物を保持して洗浄液に浸漬される洗浄物保持手段と、
を備えた超音波洗浄装置による超音波洗浄方法であって、
振動印加手段にて洗浄液に対して超音波振動を印加して洗浄物の洗浄を行う洗浄工程と、
この洗浄工程中に、振動板と保持面とが相対的に平行に移動するよう、振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を可動する可動工程と、
を有することを特徴としている。
【００１９】
そして、可動工程は、振動板にて形成される平面に対して平行な相互に直交する２軸方向、及び、当該平面に対して垂直な軸周りの回転方向、の３方向のうち少なくとも１方向に振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を可動する、ことを特徴としている。このとき、可動工程は、振動印加手段と洗浄物保持手段とが同時に同一の方向に可動しないよう制御する、と望ましく、また、可動工程は、当該可動工程による可動方向に隣接して配置されている超音波振動子の相互間における距離と同一の距離以下、かつ、その半分の距離以上に、振動印加手段及び／又は洗浄物保持手段を相対的に可動する、となお望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、洗浄液の同一液深において強度がばらついて発生している超音波振動が、少なくとも洗浄物の保持面付近における所定の範囲では、一定値以上のエネルギーを有し、かつ、均等となり、洗浄物に供給される。従って、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、また、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明における超音波洗浄装置は、振動装置と平行に配置された洗浄物に供給される超音波振動の強度が均等となるよう構成されている点に特徴を有する。以下、具体的な構成及び動作を、実施例にて説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の第１の実施例を、図１乃至図９を参照して説明する。図１は、超音波振動装置の構成を示す概略図であり、図２は、その動作を示す説明図である。図３乃至図９は、超音波振動子の配置及びこれによる超音波振動の強度についての説明図である。
【００２３】
［構成］
本実施例における超音波洗浄装置は、図１に示すように、洗浄液１０を収容する洗浄槽１と、洗浄物３１を保持して洗浄液１０に浸漬される洗浄物ホルダ３（洗浄物保持手段）と、洗浄槽１内の洗浄液１０に対して超音波振動を印加する振動装置２（振動印加手段）と、を備えている。そして、洗浄液１０は、例えば、純水、イソプロピルアルコール、グレーコールフタレート、中性洗剤、などである。また、洗浄物ホルダ３に保持される洗浄物３１は、磁気ヘッドスライダなどの電子部品や他の部品である。そして、振動装置２の構成については後述するが、洗浄液１０が収容されている洗浄槽１の底面に載置されており、その上方つまり洗浄液１０中に、洗浄物３１が保持された洗浄物ホルダ３が、図示しない支持装置にて所定の液深位置に支持されて配置されている。
【００２４】
さらに、本実施例では、洗浄物ホルダ３が洗浄槽１内で可動する駆動装置４と、この駆動装置４による可動状態を制御するコントローラ５と、が装備されている（可動手段）。なお、駆動装置４は、図１では洗浄槽１の外に装備されているよう図示しているが、洗浄槽１内に装備されており、洗浄物ホルダ３を所定の液深位置にて洗浄液１０中に支持する図示しない支持装置が駆動装置４を兼ねて構成されていてもよい。
【００２５】
ここで、上記振動装置２についてさらに詳述する。図３（ａ）に示すように、本実施例における振動装置２は、平面状の振動板２１と、この振動板２１上に規則的に配置された複数の超音波振動子２２と、を備えている。そして、振動板２１は、洗浄液１０が収容された洗浄槽１の底面に載置されて配備されるため、底面と液面に平行に配置された状態となる。これにより、超音波振動子２２及び振動板２１から発生された超音波振動が、液面と空気との界面で反射するため、洗浄液１０中にエネルギーの高い超音波振動を発生させることができる。なお、超音波振動子２２は、洗浄槽１の底面に直接設けられていてもよい。つまり、洗浄槽１の底面が振動装置２の一部である上記振動板２１として機能していてもよい。
【００２６】
そして、本実施例における振動装置２には、図３（ａ）に示すように、超音波振動子２２が振動板２１上に配置されている。但し、超音波振動子２２は、振動板２１の上面側に装備されていてもよく、裏面側に装備されていてもよい。ここで、超音波振動子２２の配置について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、振動装置２の振動板２１上に配置された超音波振動子２２の一部を示す簡略図であり、図示するように、超音波振動子２２は、複数列Ｌ１，Ｌ２に配置されている。具体的には、超音波振動子２２が等間隔に１列に配置された第一の列Ｌ１と、同じく等間隔に一列に配置された第二の列Ｌ２とが、それぞれ隣り合って各列同士の隙間を空けずに、交互に配列されている。つまり、隣り合う第一の列Ｌ１と第２の列Ｌ２において、第一の列Ｌ１に配置された超音波振動子２２の外縁を結ぶ直線（点線）と、第二の列Ｌ２に配置された超音波振動子２２の外縁を結ぶ直線（点線）とが重なるよう、隣接して配置されている。そして、各列Ｌ１，Ｌ２における超音波振動子２２の間隔は、それぞれ同一であるが、隣り合う列Ｌ１，Ｌ２に配置された各超音波振動子２２が相互に当接しないよう、各列Ｌ１，Ｌ２にて超音波振動子２２の位置がずらされて配置されている。具体的には、第一の列Ｌ１に一列に配置された各超音波振動子２２の間に、第二の列Ｌ２に一列に配置された各超音波振動子２２が位置するよう配置されている。ここで、超音波振動子２２の直径φは、一例として４５ｍｍであるが、各超音波振動子２２の外縁間はそれぞれＤ＝４ｍｍ以上離間するよう配置されている。このように、超音波振動子２２間の距離Ｄを４ｍｍ以上とした理由は、超音波振動子２２が振動しても隣接する超音波振動子に当接しないようにするためである。
【００２７】
そして、超音波振動子２２が上述したように配置されている場合の同一液深における超音波振動の強度分布を、図３（ｂ）に示す。このように、同一液深における平面上では、超音波振動の強度にばらつきが生じることとなる。特に、超音波振動子２２の中心付近における強度が強く、その周辺が弱くなり、上述したように超音波振動子２２間の隙間を小さく設定して規則的に配置しているにも関わらず、強度にばらつきが生じうる。但し、本実施例では、さらに、以下に説明するように洗浄物ホルダ３を可動するよう構成することで、上記問題を解決している。
【００２８】
次に、洗浄物ホルダ３及びその駆動装置４について説明する。洗浄物ホルダ３は、図２に示すように、複数の洗浄物３１が載置される保持面を有しており、この保持面は略平面状である。そして、この保持面が上述した洗浄槽１の底面及び洗浄液１０の液面に平行に配置されており、つまり、振動装置２の振動板２１に平行に配置されている。なお、洗浄物ホルダ３は、洗浄液１０が多く洗浄物３１に触れるようメッシュ部材で押さえて保持する構造を採っていたり、さらには、振動装置２と対向する下面側で洗浄物３１を保持している。
【００２９】
また、洗浄物ホルダ３は、図２に示すように、駆動装置４にて洗浄槽１の底面（振動板２１）に平行な相互に直交する２軸方向、つまり、洗浄物ホルダ３の保持面に沿った横方向（Ｘ軸方向（図２のＹ１１方向））、当該横方向に直行する保持面に沿った縦方向（Ｙ軸方向（図２のＹ１２方向））、保持面に対して垂直な軸周りの回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（図２のＹ１３方向））、のうち少なくとも１方向に、可動装置４にて可動されるよう構成されている。このとき、洗浄物ホルダ３の可動状態は、コントローラ５にて制御される。例えば、図２（ａ）の矢印Ｙ１１に示すように、Ｘ軸方向にのみ往復可動されてもよく、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに交互に往復可動されてもよい。さらには、図２（ｃ）に示すように、略長方形の洗浄物ホルダ３の対角線の交点を中心としてＺ軸周りに回転往復可動されてもよい。
【００３０】
このとき、振動装置２に対する相対的な洗浄物ホルダ３のＸ軸方向（Ｙ１１方向）への可動距離は、図４（ｂ）に示すように、上述した超音波振動子２２の配置に対応して、Ｘ軸方向に隣接して配置されている超音波振動子２２の相互間における距離Ａ２（第一の列Ｌ１から隣の第二の列Ｌ２を挟んでさらに隣の第一の列までの距離）と同一の距離、あるいは、その半分の距離Ａ１（第一の列Ｌ１から隣の第二の列Ｌ２までの距離）に設定される。つまり、上述したように、超音波振動子２２の各列Ｌ１，Ｌ２が隙間無く交互に配列されている場合には、超音波振動子を二個分（距離Ａ２）、あるいは、超音波振動子を一個分（距離Ａ１）、の距離だけ往復移動される。なお、距離Ａ２以下であり距離Ａ１以上で往復移動されてもよい。また、洗浄物ホルダ３のＹ軸方向（Ｙ１２方向）への可動距離は、上記同様に、Ｙ軸方向に隣接して配置されている超音波振動子２２の相互間における距離と同一の距離Ｂ２、あるいは、その半分の距離Ｂ１に設定される。つまり、各列方向に配置されている超音波振動子２２の１ピッチ分（距離Ｂ２）、あるいは、半ピッチ分（距離Ｂ１）だけ往復移動される。なお、距離Ｂ２以下であり距離Ｂ１以上で往復移動されてもよい。
【００３１】
以上のように、洗浄物ホルダ３を振動装置２に対して相対的に往復可動させた場合において洗浄物ホルダ３に供給される超音波振動の強度を、図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この図に示すように、超音波振動子２２の中心付近の強度を１００％としたときに、まず、洗浄物ホルダ３を可動させずに固定していた場合には、超音波振動子２２間に位置する場所つまり超音波振動子間の上方の箇所における強度は、最小値となり７０％である。一方で、上述したように、Ｘ方向に距離Ａ１あるいは距離Ａ２だけ往復可動させた場合には、所定の洗浄物３１に対しては、隣り合う超音波振動子２２の振動が重なり合って供給されるため、最小でも８５％となる。同様に、Ｙ方向については、洗浄物ホルダ３を可動させずに固定の場合は最小で８３％の強度であるが、距離Ｂ１あるいは距離Ｂ２だけ洗浄物ホルダ３を往復可動させた場合には、最小でも９２％となる。
【００３２】
ここで、超音波振動子２２の他の配置について、図５を参照して説明する。この例では、上記図４で説明した配置と同様に、超音波振動子２２は複数列Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ配置されている。そして、超音波振動子２２が等間隔に１列に配置された第一の列Ｌ１１と、同じく等間隔に一列に配置された第二の列Ｌ１２とが、列同士の隙間を空けずに、交互に配列されている。但し、各列Ｌ１１，Ｌ１２とも、列方向には超音波振動子２２が１つ分の隙間をあけて配置されている。そして、第一の列Ｌ１１に一列に配置された各超音波振動子２２の間に、第二の列Ｌ１２に一列に配置された各超音波振動子２２が位置するよう配置されている。
【００３３】
上記配置において、図５（ｂ）の距離Ａ１１に示すように、洗浄物ホルダ３を振動装置２に対して相対的に往復可動させた場合に、洗浄物ホルダ３に供給される超音波振動の強度は、図６（ｃ）に示すようになる。この図に示すように、超音波振動子２２の中心付近の強度を１００％としたときに、洗浄物ホルダ３を可動せず固定の場合には、超音波振動子２２が存在しない箇所の上方における強度は、最小値となり５０％である。一方で、上述したように、Ｘ方向に距離Ａ１１だけ往復可動させた場合には、隣り合う超音波振動子２２の振動が重なり合って、最小でも７５％となる。このように、超音波振動子２２が図４の場合を比較して隙間が広く配置されていたとしても、超音波振動子２２の各列が隙間をあけずに配置されることで、洗浄に適した強度のエネルギーの超音波振動を、より均等に洗浄物３１に供給することができる。
【００３４】
一方で、図７（ａ），（ｂ）は、上記とは異なり、超音波振動子２２の列同士が隙間を空けて配列されている例である。具体的には、図７（ａ）の例では、超音波振動子２２の列Ｌ２１とＬ２２とが、ほぼ超音波振動子１つ分の隙間（点線の円形状を参照）を空けて配列されている。また、図７（ｂ）の例では、超音波振動子２２の列Ｌ３１とＬ３２とが、図７（ａ）ほどの隙間ではないが、若干の隙間を空けて配列されている。そして、それぞれの場合における洗浄物ホルダ３に供給される超音波振動の強度を、図８（ａ）、（ｂ）に示す。すると、図８（ａ）に示すように、図７（ａ）の場合には、洗浄物ホルダ３を可動させても隣り合う列には超音波振動子が配置されていないため、最小で３０％の強度となる。また、図８（ｂ）に示すように、図７（ｂ）の場合には、若干の隙間の存在のため、洗浄物ホルダ３を可動させた場合には、最小の強度が７０％となり、上記図４，５の場合と比べて若干効果が低いことがわかる。但し、上述したように、超音波振動子２２を規則的に配置して当該振動子２２に対して相対的に洗浄物３１を可動させることで、上述したように本発明の効果は発揮されうる。なお、上述したそれぞれの配置状態における超音波エネルギーの最小値、最大値、平均値の一覧を図９に示す。
【００３５】
［動作］
次に、超音波洗浄装置の動作について説明する。まず、上述したような超音波洗浄装置を構成するが、特に、上述した図４，５に示すように超音波振動子２２を配置して、振動装置２を設定する。そして、洗浄槽１内に洗浄液１０を収容すると共に、振動装置２を洗浄槽１の底面に配置し、かつ、洗浄物３１をセットした洗浄物ホルダ３を、振動装置２の上方に、当該洗浄装置２と平行になるよう洗浄液１０に浸漬して配置する。
【００３６】
その後、超音波振動子２２を作動させて超音波振動を洗浄液１０に印加する。すると、図１の矢印Ｙ１に示すように、洗浄物ホルダ３にて保持されている洗浄物３１に対して超音波振動が供給され、これにより、洗浄物３１の汚れが振動にて除去され、超音波洗浄が行われる（洗浄工程）。
【００３７】
そして、上記洗浄中に、コントローラ５からの指令により駆動装置４を駆動して、洗浄物ホルダ３を、振動装置２の振動板２１に対して平行に可動させる（可動工程）。例えば、上述したように、洗浄物ホルダ３の保持面に沿って、Ｘ，Ｙ方向に往復移動させたり、回転させる（図２の矢印Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３参照）。
【００３８】
すると、図３（ｂ）に示すように、洗浄液１０の同一液深において超音波振動は強度がばらついて発生しているが、洗浄物ホルダ３を振動装置に対して平行に可動していることで、洗浄物３１が保持されている保持面付近においては、図６及び図９の表に示すように、一定値以上のエネルギーの振動が効率よく均等に供給される。従って、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、また、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第２の実施例を、図１０乃至図１５を参照して説明する。本実施例における超音波洗浄装置は、上述した実施例１におけるものとほぼ同様の構成を採っているが、超音波振動子２２の構成が異なる。
【００４０】
まず、図１０（ａ）は、超音波振動子２２の中心Ｃから距離Ｄの取り方を示しており、図１０（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、上記距離Ｄに応じた各周波数特性を有する超音波振動子のエネルギーの変化を示している。なお、各線図は、超音波振動子から垂直方向への距離毎に示している。さらに、図１１は、直径４５ｍｍの超音波振動子２２の中心Ｃからの距離Ｄｍｍに対する振動の強度Ｓを図示しており、図１２（ａ）は、中心ＣからＤ＝０ｍｍだけ離れた箇所つまり振動中心における洗浄液中に放射された振動エネルギーと周波数との関係を示している。また、図１２（ｂ）には、Ｄ＝０，１５，３０，４５ｍｍだけ離れた箇所における周波数毎の振動エネルギーをグラフ化したものを示している。そして、まず図１２（ａ）を参照すると、周波数１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ付近にエネルギーのピークがあり、また、５０ｋＨｚ，１５０ｋＨｚ付近にも小さなピークがあることがわかる。また、図１２（ｂ）を参照すると、超音波振動子の中心Ｃからの距離Ｄが、０〜１５ｍｍまででエネルギーが高く、その外周はエネルギーが小さくなっていることがわかる。一方で、超音波洗浄では、エネルギーが高く、振動に低周波成分が存在すると、洗浄物も振動させてしまい、当該洗浄物にダメージを与えてしまう場合もある。つまり、超音波洗浄には、洗浄物を振動させずに汚れのみを振動させる高周波エネルギーが多く発生していることが望ましく、かかる高周波エネルギーは、洗浄物へのダメージを軽減することができる。
【００４１】
以上のことから、本実施例では、超音波振動子に、積層された振動素子などが中央部分でボルトにて締め付けられて構成されているランジュバン型振動子２２’を用いる。その一例を、図１３に示す。なお、図１３（ａ）は断面図であり、図１３（ｂ）は振動板２１への取り付け面を示している。この場合には、ランジュバン型振動子２２’を接着剤などで振動板２１に取り付けることで、振動装置２を構成することができる。
【００４２】
このようにランジュバン型振動子２２’を用いることで、中央部分にボルト２２’ａが配置されており、振動素子が存在していないため、当該中央部分から発生する振動の振幅が低くなる。従って、洗浄液に印加する振動の低周波成分を低減させることができ、洗浄物を振動させずに汚れのみを振動させる高周波成分を多く発生させ、洗浄物に供給させることができる。
【００４３】
また、さらに洗浄効果を維持しつつ洗浄物へのダメージを軽減させるために、振動板２１にスタットボルトにて取り付け可能なスタットボルト式ランジュバン型振動子を用いるとなお望ましい。その構成例を図１４に示す。なお、図１４（ａ）は断面図であり、図１４（ｂ）は振動板２１への取り付け面を示している。この図に示すように、積層された振動素子などがボルト２２”ａにて中央部分が締め付けられて構成されていると共に、さらに、締め付けボルト２２”ａの先端側には、振動板２１に対する取り付け用のスタットボルト穴２２”ｂが形成されており、中央部分に振動素子が全く存在していない。従って、上記図１３に開示したものよりもさらに中央部分から発生する振動の振幅が低くなり、洗浄液に印加する振動の低周波成分を低減させることができ、洗浄物を振動させずに汚れのみを振動させる高周波成分を多く発生させ、洗浄物に供給させることができる。その結果、洗浄物へのダメージを軽減することができ、洗浄物の品質の向上を図ることができる。
【００４４】
さらに、図１５（ａ）は、スタットボルトがない振動板２１に上記ランジュバン型振動子２２”を接着剤などで取り付けた場合に発生した振動波形Ｗ１を示し、図１５（ｂ）は、スタットボルト２１ａが形成された振動板２１の当該スタットボルト２１ａに、上記ランジュバン型振動子２２”を取り付けた場合に発生した振動波形Ｗ２を示す。すると、スタットボルト２１ａを介して振動子を取り付けた方が、均等に振動が分散することがわかる。これにより、よりムラのない洗浄を実現することができる。
【実施例３】
【００４５】
次に、本発明の第３の実施例を、図１６乃至図１７を参照して説明する。図１６に示すように、本実施例における超音波洗浄装置は、上述した実施例１におけるものとほぼ同一の構成を採っているが、実施例１では洗浄物ホルダ３を可動する構成であったのに対し、本実施例では、振動装置２を可動する構成を採っている。
【００４６】
具体的には、図１６に示すように、上述同様に超音波振動子２２が配置された振動装置２を駆動する駆動装置６が設けられており、この駆動装置６による振動装置２の駆動状態を制御するコントローラ５が装備されている。そして、駆動装置６は、振動装置２を、図１７に示すように、洗浄槽１の底面に対して平行な相互に直交する２軸方向、つまり、振動板２１の平面に沿った横方向（Ｘ軸方向（図１６のＹ２１方向））、当該横方向に直行する振動板に沿った縦方向（Ｙ軸方向（図１６のＹ２２方向））、振動板２１に対して垂直な軸周りの回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（図１６のＹ２３方向））、のうち少なくとも１方向に可動する。例えば、図１７（ａ）の矢印Ｙ２１に示すように、Ｘ軸方向にのみ往復可動してもよく、図１７（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに交互に往復可動してもよい。さらには、図１７（ｃ）に示すように、略長方形の振動装置２の対角線の交点を中心としてＺ軸周りに回転往復可動してもよい。
【００４７】
このとき、振動装置２のＸ軸方向（Ｙ２１方向）、Ｙ軸方向（Ｙ２２方向）への可動距離、つまり、超音波振動子２２に対する洗浄物３１の相対的な可動距離は、上述した実施例１と同様に、超音波振動子２２の配置に対応して、可動方向に隣接して配置されている超音波振動子２２の相互間における距離Ａ２以下であり、その半分の距離Ａ１以上であると望ましい。
【００４８】
これにより、振動装置２が、洗浄物ホルダ３に対して平行に可動させることとなり、換言すると、洗浄物３１が洗浄中に超音波振動子２２に対して相対的に往復移動することとなる。従って、上述同様に、洗浄液１０の同一液深における平面上において強度がばらついて発生している超音波振動が、洗浄物３１が保持されている保持面付近においては、一定値以上のエネルギーの振動が効率よく均等に供給されることとなる。従って、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、また、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる。
【実施例４】
【００４９】
次に、本発明の第４の実施例を、図１８乃至図１９を参照して説明する。図１８に示すように、本実施例における超音波洗浄装置は、上述した実施例１におけるものとほぼ同一の構成を採っているが、本実施例では洗浄物ホルダ３及び振動装置２を両方とも可動する、という構成を採っている。
【００５０】
具体的には、図１８に示すように、洗浄物ホルダ３１を駆動する駆動装置４と、上述したように超音波振動子２２が配置された振動装置２を駆動する駆動装置６と、が設けられており、これら駆動装置４，６による洗浄物ホルダ３及び振動装置２の駆動状態を制御するコントローラ５が装備されている。そして、コントローラ５は、各駆動装置４，６を介して、洗浄物ホルダ３と振動装置２とが、同時に同一の方向に可動しないよう可動制御する。例えば、図１９（ａ）に示すように洗浄物ホルダ３をＹ方向（矢印Ｙ１２）に可動する場合には、同時に振動装置２をＸ方向（矢印Ｙ２１）に可動する。また、図１９（ｂ）に示すように洗浄物ホルダ３を時計回り方向（矢印Ｙ１３）に可動する場合には、振動装置２を同時に反時計回り方向（矢印Ｙ２３）に可動する。また、図１９（ｃ）に示すように洗浄物ホルダ３を時計回り方向（矢印Ｙ１３）に可動する場合には、同時に、振動装置２をＸ方向（矢印Ｙ２１）とＹ方向（矢印Ｙ２２）に交互に可動する。また、その逆で、図１９（ｄ）に示すように洗浄物ホルダ３をＸ方向（矢印Ｙ１１）とＹ方向（矢印Ｙ１２）に交互に可動する場合には、同時に振動装置２を時計回り方向（矢印Ｙ２３）に可動する。
【００５１】
このとき、超音波ホルダ３及び振動装置２のＸ軸方向（Ｙ２１方向）、Ｙ軸方向（Ｙ２２方向）への相対的な可動距離は、上述した実施例１と同様に、超音波振動子２２の配置に対応して、可動方向に隣接して配置されている超音波振動子２２の相互間における距離Ａ２以下であり、その半分の距離Ａ１以上であると望ましい。
【００５２】
このように、振動装置２と洗浄物ホルダ３とを相対的に平行に可動させることによって、上述同様に、洗浄液１０の同一液深における平面上において強度がばらついて発生している超音波振動が、洗浄物３１が保持されている保持面付近においては、一定値以上のエネルギーの振動が効率よく均等に供給されることとなる。従って、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、また、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる。なお、上記では、洗浄物ホルダ３と振動装置２とをそれぞれ異なる方向に可動させる場合を例示したが、同一の方向であっても、可動速度が相互に異なり相対的に移動しているようであれば、本発明の範囲に属する。
【実施例５】
【００５３】
ここで、上述したように、振動装置２を構成する振動板２１に配置される超音波振動子２２は、規則的に配置されていればいかなる形状であってもよい。例えば、図２０（ａ）に示すように、帯状の超音波振動子１２１を複数本平行に振動板２１に配置してもよい。すると、かかる構成の振動装置２つまり超音波振動子１２１からは、図２０（ｂ）に示すようなばらついた超音波振動が発生するが、上述したように、振動装置２及び／又は洗浄物ホルダ３を相対的に可動させることで、洗浄物３１が保持されている保持面付近においては、一定値以上のエネルギーの振動が効率よく均等に供給されることとなる。従って、上述同様に、洗浄物の洗浄のムラを抑制し、また、効率よく洗浄物を洗浄することができ、洗浄物の品質の向上及び低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、磁気ヘッドスライダなどの電子部品といった製造品を洗浄するために利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１における超音波洗浄装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に開示した洗浄物ホルダの可動状態を示す説明図である。
【図３】図１に開示した振動装置の構成及び超音波振動を示す図である。
【図４】超音波振動子の配置を示す説明図である。
【図５】超音波振動子の配置を示す説明図である。
【図６】図４及び図５に開示した配置の超音波振動子による超音波振動の強度を示す説明図である。
【図７】超音波振動子の配置を示す説明図である。
【図８】図７に開示した配置の超音波振動子による超音波振動の強度を示す説明図である。
【図９】図６及び図８に開示した超音波振動の強度をまとめた表である。
【図１０】実施例２において超音波振動子による超音波振動の強度を説明する図である。
【図１１】実施例２において超音波振動子による超音波振動の強度を説明する図である。
【図１２】実施例２において超音波振動子による超音波振動の強度を説明する図である。
【図１３】実施例２における超音波振動子の構成を示す図である。
【図１４】実施例２における超音波振動子の構成を示す図である。
【図１５】実施例２における超音波振動子による振動波形を示す図である。
【図１６】実施例３における超音波洗浄装置の構成を示す概略図である。
【図１７】図１６に開示した振動装置の可動状態を示す説明図である。
【図１８】実施例４における超音波洗浄装置の構成を示す概略図である。
【図１９】図１８に開示した洗浄物ホルダ及び振動装置の可動状態を示す説明図である。
【図２０】実施例５における超音波振動子の構成及び超音波振動を示す図である。
【図２１】従来例における超音波洗浄装置の構成及び動作を示す概略図である。
【図２２】超音波振動波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  洗浄槽
２  振動装置
３  洗浄物ホルダ
４，６  駆動装置
５  コントローラ
１０  洗浄液
２１  振動板
２２  超音波振動子
３１  洗浄物
【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１２】
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