(57)【要約】【課題】ノズル列が不揃いであっても、複数のインクジェットヘッドを適切にアライメントすることができるインクジェットヘッドのアライメント方法等を提供する。【解決手段】キャリッジプレートにアライメントされた基準ヘッドに対しプリアライメントされた対象ヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント方法であって、基準ヘッドおよび対象ヘッドの全ノズルの位置を計測する全ノズル位置計測工程と、計測結果に基づいて、基準ヘッドおよび対象ヘッドの全ノズルの位置座標データを生成する座標生成工程と、基準ヘッドの全ノズルの位置座標データから基準近似直線を算出すると共に、対象ヘッドの全ノズルの位置座標データから対象近似直線を算出する近似直線算出工程と、基準近似直線の傾きに対し、対象近似直線の傾きが一致するよう、基準ヘッドに対し、対象ヘッドをアライメントするアライメント工程と、を備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリッジプレートにアライメントされたインクジェットヘッドを基準ヘッドとし、前記キャリッジプレートにプリアライメントされたインクジェットヘッドを対象ヘッドとし、前記基準ヘッドを位置決め基準として前記対象ヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント方法であって、
前記基準ヘッドのノズル列の全ノズルおよび前記対象ヘッドのノズル列の全ノズルの位置を計測する全ノズル位置計測工程と、
前記全ノズル位置計測工程における計測結果に基づいて、前記基準ヘッドの全ノズルおよび前記対象ヘッドの全ノズルの位置座標データを生成する座標生成工程と、
前記基準ヘッドの全ノズルの前記位置座標データから、前記基準ヘッドのノズル列における基準近似直線を算出すると共に、前記対象ヘッドの全ノズルの前記位置座標データから、前記対象ヘッドのノズル列における対象近似直線を算出する近似直線算出工程と、
前記基準近似直線の傾きに対し、前記対象近似直線の傾きが一致するよう、前記基準ヘッドに対し、前記対象ヘッドをアライメントするアライメント工程と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項２】
前記アライメント工程における前記対象ヘッドのアライメントは、２つの撮像カメラを使用して行われており、
前記全ノズル位置計測工程における各ノズルの計測は、前記２つの撮像カメラの一方を使用して行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項３】
前記座標生成工程において生成した前記位置座標データに基づいて、前記２つの撮像カメラをキャリブレーションするカメラキャリブレーション工程を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【請求項４】
キャリッジプレートにアライメントされたインクジェットヘッドを基準ヘッドとし、前記キャリッジプレートにプリアライメントされたインクジェットヘッドを対象ヘッドとし、前記基準ヘッドを位置決め基準として前記対象ヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント装置であって、
前記基準ヘッドのノズル列の全ノズルおよび前記対象ヘッドのノズル列の全ノズルの位置を計測するノズル位置計測手段と、
前記ノズル位置計測手段による計測結果に基づいて、前記基準ヘッドの全ノズルおよび前記対象ヘッドの全ノズルの位置座標データを生成する座標生成手段と、
前記基準ヘッドの全ノズルの前記位置座標データから、前記基準ヘッドのノズル列における基準近似直線を算出すると共に、前記対象ヘッドの全ノズルの前記位置座標データから、前記対象ヘッドのノズル列における対象近似直線を算出する近似直線算出手段と、
前記基準近似直線の傾きに対し、前記対象近似直線の傾きが一致するよう、前記基準ヘッドに対し、前記対象ヘッドをアライメントするアライメント手段と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドのアライメント装置。
【請求項５】
前記アライメント手段は、２つの撮像カメラと、前記キャリッジプレートに対し前記２つの撮像カメラを、前記インクジェットヘッドの並び方向に個別に移動させる移動手段と、を有しており、
前記ノズル位置計測手段は、前記２つの撮像カメラのうちの一方と、前記移動手段と、を兼用していることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドのアライメント装置。
【請求項６】
前記座標生成手段において生成した前記位置座標データに基づいて、前記２つの撮像カメラを、前記移動手段によりキャリブレーションすることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドのアライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジプレートに対し、複数のインクジェットヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント方法およびインクジェットヘッドのアライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインクジェットヘッドのアライメント方法として、アライメントマークが形成された透明なアライメントマスクを位置決め基準として、複数のインクジェットヘッドをアライメントするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、アライメントとは、各インクジェットヘッドのノズル面に形成された複数のノズル（ノズル列）を、所望の位置にそれぞれ位置決めすることである。このアライメント方法では、アライメントマスクを挟んで、それぞれ上下に対向する位置に、インクジェットヘッドのノズル面と、アライメントカメラとが配設されており、アライメントカメラにより、インクジェットヘッドのノズル面に形成されたノズルマークと、アライメントマスクのアライメントマークとを合わせこむことで、インクジェットヘッドのアライメントを行っている。
【特許文献１】特開２００４−３２２６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、各インクジェットヘッドのノズル面に形成された複数のノズルに対し、ノズルマークが精度良くマーキングされていない場合がある。このとき、上記の構成によれば、ノズルマークをアライメントマークに合わせこむことで、ノズルマークは適切にアライメントされるが、このアライメントにより各インクジェットヘッドの複数のノズルが適切にアライメントされるとは限らない。
これを解消すべく、ノズルマークに代えて、複数のノズルのうちの任意のノズル（例えば、ノズル列の両端のノズル）を位置決め基準とし、任意のノズルとアライメントマークと合わせこむことで、各インクジェットヘッドの複数のノズルをアライメントすることが考えられる。
しかしながら、インクジェットヘッドのノズル面に対し、複数のノズルが所望の位置に精度良く形成されているとは限らない。すなわち、ノズル列の設計上の中心線に対し、いくつかのノズルが不揃いに形成されている場合がある。このため、任意のノズルを位置決め基準としてしまうと、任意のノズルが精度良く形成されていない場合は、このアライメントにより各インクジェットヘッドの複数のノズルが、適切にアライメントされない問題がある。
【０００４】
本発明は、ノズル列を構成する複数のノズルの並びが不揃いであっても、複数のインクジェットヘッドを適切にアライメントすることができるインクジェットヘッドのアライメント方法およびインクジェットヘッドのアライメント装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法は、キャリッジプレートにアライメントされたインクジェットヘッドを基準ヘッドとし、キャリッジプレートにプリアライメントされたインクジェットヘッドを対象ヘッドとし、基準ヘッドを位置決め基準として対象ヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント方法であって、基準ヘッドのノズル列の全ノズルおよび対象ヘッドのノズル列の全ノズルの位置を計測する全ノズル位置計測工程と、全ノズル位置計測工程における計測結果に基づいて、基準ヘッドの全ノズルおよび対象ヘッドの全ノズルの位置座標データを生成する座標生成工程と、基準ヘッドの全ノズルの位置座標データから、基準ヘッドのノズル列における基準近似直線を算出すると共に、対象ヘッドの全ノズルの位置座標データから、対象ヘッドのノズル列における対象近似直線を算出する近似直線算出工程と、基準近似直線の傾きに対し、対象近似直線の傾きが一致するよう、基準ヘッドに対し、対象ヘッドをアライメントするアライメント工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明のインクジェットヘッドのアライメント装置は、キャリッジプレートにアライメントされたインクジェットヘッドを基準ヘッドとし、キャリッジプレートにプリアライメントされたインクジェットヘッドを対象ヘッドとし、基準ヘッドを位置決め基準として対象ヘッドをアライメントするインクジェットヘッドのアライメント装置であって、基準ヘッドのノズル列の全ノズルおよび対象ヘッドのノズル列の全ノズルの位置を計測するノズル位置計測手段と、ノズル位置計測手段による計測結果に基づいて、基準ヘッドの全ノズルおよび対象ヘッドの全ノズルの位置座標データを生成する座標生成手段と、基準ヘッドの全ノズルの位置座標データから、基準ヘッドのノズル列における基準近似直線を算出すると共に、対象ヘッドの全ノズルの位置座標データから、対象ヘッドのノズル列における対象近似直線を算出する近似直線算出手段と、基準近似直線の傾きに対し、対象近似直線の傾きが一致するよう、基準ヘッドに対し、対象ヘッドをアライメントするアライメント手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、基準ヘッドおよび対象ヘッドのノズル列の全ノズルを計測し、この計測結果から位置座標データを作成すると共に、作成した位置座標データから、基準ヘッドのノズル列における基準近似直線および対象ヘッドのノズル列における対象近似直線を算出する。そして、基準近似直線の傾きに対し、対象近似直線の傾きが一致するよう、基準ヘッドに対し対象ヘッドをアライメントする。これにより、各ヘッドのノズル列を構成する複数のノズルが不揃いであったとしても、近似直線を用いることで、不揃いの各ノズル列の傾きが一致するよう、複数のインクジェットヘッドをアライメントすることができるため、アライメント後の各ノズル列を最適な並びとすることができる。
【０００８】
前者の場合、アライメント工程における対象ヘッドのアライメントは、２つの撮像カメラを使用して行われており、全ノズル位置計測工程における各ノズルの計測は、２つの撮像カメラの一方を使用して行われることが、好ましい。
【０００９】
後者の場合、アライメント手段は、２つの撮像カメラと、キャリッジプレートに対し２つの撮像カメラを、インクジェットヘッドの並び方向に個別に移動させる移動手段と、を有しており、ノズル位置計測手段は、２つの撮像カメラのうちの一方と、移動手段と、を兼用していることが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、２つの撮像カメラを用いることで、効率良くインクジェットヘッドのアライメントを行うことができると共に、撮像カメラを兼用することで、部品点数を削減し、装置コストを抑制することができる。
【００１１】
前者の場合、座標生成工程において生成した位置座標データに基づいて、２つの撮像カメラをキャリブレーションするカメラキャリブレーション工程を更に備えたことが、好ましい。
【００１２】
後者の場合、座標生成手段において生成した位置座標データに基づいて、２つの撮像カメラを、移動手段によりキャリブレーションすることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、２つの撮像カメラが経時的に位置ズレしても、生成した位置座標データに基づいて、キャリブレーションを行うことができるため、撮像カメラ同士の位置ズレによるアライメント不良を生ずることが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本実施形態に係るインクジェットヘッドのアライメント装置（以下、「アライメント装置」と言う。）によるアライメント方法について説明する。このアライメント装置は、キャリッジプレートに対し、複数のインクジェットヘッドをアライメントすることで、インクジェットヘッドのノズル面に形成されたノズル列を、所望の位置に精度良く位置決めするものである。まず、アライメント装置の説明に先立ち、アライメント装置を備えたヘッドユニット組立装置について簡単に説明する。なお、以下の説明では、キャリッジプレートに対し、２つインクジェットヘッドを組み付ける場合について説明する。
【００１５】
先ず、図１を参照して、ヘッドユニット組立装置２５の組立対象であるヘッドユニット１について説明する。同図に示すように、ヘッドユニット１は、２つのインクジェットヘッド３と、これらインクジェットヘッド３が搭載されるキャリッジプレート４と、で構成されている。
【００１６】
インクジェットヘッド３は、ヘッド基板と共にインク導入口を有する箱状のインク導入部７と、ノズル面９を有する箱状のヘッド本体８と、インク導入部７およびヘッド本体８の境界部分に設けられ、キャリッジプレート４に固定される角形フランジ状の固定部１０と、で構成されている。キャリッジプレート４にインクジェットヘッド３を組み付ける場合には、キャリッジプレート４およびインクジェットヘッド３を上下反転させ、インクジェットヘッド３を、そのインク導入部７を下にして、キャリッジプレート４に対して上方から装着して作業を行う。
【００１７】
固定部１０は、四隅に形成された４つのネジ用挿通孔１４と、各ネジ用挿通孔１４の近傍に設けられた４つの接着剤注入口１５と、を有している。各接着剤注入口１５には、インクジェットヘッド３をキャリッジプレート４に仮固定するための接着剤が注入され、ネジ用挿通孔１４には、後述するキャリッジプレート４のネジ孔２２に螺合する本固定用の固定ネジ１６が挿通する。この場合、ネジ用挿通孔１４は、いわゆるバカ孔となっており、固定ネジ１６との間に生ずる間隙の範囲内においてアライメントが為される。
【００１８】
ヘッド本体８のノズル面９には、ノズル列１７がキャリッジプレート４の延在方向（長辺方向）に亘って形成されており、各ノズル列１７は、等ピッチで並べた多数のノズル２０（図面では５つ）で構成されている。なお、このノズル列１７は、製造段階において、設計上の中心線に基づいて、複数のノズル２０が一直線となるよう形成されるが、製造誤差等により中心線から位置ズレし、不揃いとなってしまうことがある。このため、詳細は後述するが、ノズル列１７が不揃いであることを前提として、アライメント装置２７によりアライメントが行われる。
【００１９】
キャリッジプレート４は、長辺方向に横長の板状に形成され、２つのインクジェットヘッド３が装着される２つの装着開口２１が等間隔に設けられ、各装着開口２１は、インク導入部７に比してわずかに大きく形成され、アライメントの際のインクジェットヘッド３の微小移動を許容する。各装着開口２１の開口縁部には、上記ネジ用挿通孔１４に対応する４つのネジ孔２２が設けられている。なお、以下の説明では、キャリッジプレート４の長辺方向をＸ軸方向とし、長辺方向に直交する短辺方向をＹ軸方向として説明を進める。
【００２０】
図２に示すように、ヘッドユニット組立装置２５（以下、「組立装置」と言う。）は、複数のインクジェットヘッド３が装着されたキャリッジプレート４を位置決めして載置するセットステージ２６と、複数のインクジェットヘッド３のアライメントを行うアライメント装置２７と、アライメント装置２７によりアライメントが完了したインクジェットヘッド３を仮固定および本固定する図示しない固定装置と、アライメント装置２７および固定装置を制御する制御装置２８と、を備えている。この組立装置２５は、アライメント装置２７をインクジェットヘッド３に臨ませてアライメントを行った後、固定装置によりアライメント完了後のインクジェットヘッド３をキャリッジプレート４に対して固定する。
【００２１】
セットステージ２６は、Ｘ軸方向に延在する断面凹状の溝部３０が形成されており、載置したキャリッジプレート４の装着開口２１から下方に突出するインクジェットヘッド３のインク導入部７が、干渉することのないよう構成されている。
【００２２】
固定装置は、アライメントが完了したインクジェットヘッド３をキャリッジプレート４に固定するものであり、接着剤を接着剤注入口１５に注入して固定部１０とキャリッジプレート４とを仮固定し、接着剤の硬化後、固定ネジ１６をネジ用挿通孔１４を介してネジ孔２２に締めつけて本固定する。この場合、接着剤は、ヘッドユニット１の効率的な組付けの点から瞬間接着剤を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明に係るアライメント装置２７は、キャリッジプレート４の上側から臨むと共にインクジェットヘッド３の各ノズル２０を撮像する２つの撮像カメラ３１と、２つの撮像カメラ３１をＸ軸方向およびＹ軸方向に個別に移動させる図示しないカメラ移動手段（移動手段）と、２つの撮像カメラ３１による撮像結果に基づいて、キャリッジプレート４に搭載されたインクジェットヘッド３に対し、ＸＹθ補正を行うＸＹθ補正ユニット３２と、ＸＹθ補正ユニット３２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる図示しないユニット移動手段と、これら構成装置を支持する図外の装置フレームと、で構成されている。また、セットステージ２６上には、後述する位置座標生成工程において生成される位置座標データの座標原点を得るべく、原点マーク３４が形成されたマーク形成部３３が設けられている。なお、このアライメント装置２７では、予めキャリッジプレート４にアライメントされて組み付けられたインクジェットヘッド３を基準ヘッド３ａとし、２番目以降に組み付けるインクジェットヘッド３を対象ヘッド３ｂとし、基準ヘッド３ａを位置決め基準にして対象ヘッド３ｂをアライメントしている。
【００２４】
各撮像カメラ３１は、ＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラ等で構成されると共に、複数のインクジェットヘッド３の上方に設けられ、インクジェットヘッド３のノズル列１７を撮像している。２つの撮像カメラ３１のうち、一方の撮像カメラ３１は、基準ヘッド３ａのノズル列１７の全ノズルおよび対象ヘッド３ｂのノズル列１７の全ノズルを撮像し、この撮像結果に基づいて、後述する制御装置２８により全ノズルの位置座標データが生成される。また、２つの撮像カメラ３１は、後述するアライメント工程において、対象ヘッド３ｂのノズル列１７の両端のノズルを撮像しながら、ＸＹθ補正ユニット３２により対象ヘッド３ｂを位置補正することで、対象ヘッド３ｂのアライメントを効率良く行っている。
【００２５】
カメラ移動手段は、２つの撮像カメラ３１を保持すると共に、撮像カメラ３１をそれぞれ個別にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させている。なお、詳細は後述するが、カメラ移動手段は、位置座標データに基づいて、２つの撮像カメラ３１をキャリブレーションしている。
【００２６】
ＸＹθ補正ユニット３２は、２つの撮像カメラ３１により対象ヘッド３ｂを撮像しながら、対象ヘッド３ｂを微小移動させて位置補正するものであり、これにより、対象ヘッド３ｂのアライメントが行われる。また、ユニット移動手段は、ＸＹθ補正ユニット３２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて対象ヘッド３ｂに臨ませるよう構成されている。
【００２７】
固定装置およびアライメント装置２７を制御する制御装置２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により主要部が構成され、上記の一方の撮像カメラ３１により撮像した基準ヘッド３ａおよび対象ヘッド３ｂの全ノズルの位置座標データを生成する位置座標生成部３７と、生成した位置座標データに基づいて、基準ヘッド３ａのノズル列における基準近似直線を算出すると共に、対象ヘッド３ｂのノズル列における対象近似直線を算出する近似直線算出部３８と、を有している。これにより、制御装置２８は、２つの撮像カメラ３１およびカメラ移動手段を制御して、基準ヘッド３ａおよび対象ヘッド３ｂを撮像すると共に、基準近似直線の傾きに対し対象近似直線の傾きが一致するよう、ＸＹθ補正ユニット３２およびユニット移動手段を制御して基準ヘッド３ａに対し対象ヘッド３ｂのアライメントを行う。また、制御装置２８は、固定装置を制御して、アライメント後の対象ヘッド３ｂをキャリッジプレート４に固定する。
【００２８】
次に、図３および図４を参照して、上記のアライメント装置２７を用いて、基準ヘッド３ａに対し対象ヘッド３ｂをアライメントする一連の動作について説明する。先ず、キャリッジプレート４に基準ヘッド３ａがアライメントされた状態でセットされると共に対象ヘッド３ｂがプリアライメンされた状態において、一方の撮像カメラ３１により、原点マーク３４を撮像すると共に、基準ヘッド３ａの全ノズルおよび対象ヘッドの全ノズルを撮像し、各ノズルの位置を計測する（全ノズル位置計測工程：図３（ａ）参照）。なお、前工程として、キャリッジプレート４に対し基準ヘッド３ａをアライメントして組み付ける際は、アライメントマスク等を用いて精度良く行うことが好ましい。
【００２９】
この後、制御装置２８は、一方の撮像カメラ３１による計測結果に基づいて、位置座標生成部３７により、座標原点を含む全ノズルの位置座標データを生成する（座標生成工程：図３（ｂ）参照）。そして、制御装置２８は、生成した位置座標データに基づいて、基準ヘッド３ａにおけるノズル列の基準近似直線を算出すると共に、対象ヘッド３ｂにおけるノズル列の対象近似直線を算出する（近似直線算出工程：図４（ｃ）参照）。なお、基準近似直線が算出されると、位置座標データは、規準近似直線をＸ軸とすると共に、規準近似直線に直交する直線をＹ軸とする。
【００３０】
次に、制御装置２８は、ＸＹθ補正ユニット３２により、基準近似直線の傾きに対し対象近似直線の傾きが一致するよう、基準ヘッド３ａに対し対象ヘッド３ｂをアライメントする。具体的には、２つの撮像カメラ３１により、対象ヘッド３ｂの両端のノズルを撮像しながら、基準ヘッド３ａの基準近似直線の傾きとなるよう、対象ヘッド３ｂのθ補正を行う。この後、２つの撮像カメラ３１を、それぞれ基準ヘッド３ａの左端のノズルおよび対象ヘッド３ｂの左端のノズルに合わせ込み、この状態において、対象ヘッド３ｂをＸ軸方向およびＹ軸方向に微小移動させて、所望の位置にアライメントする（アライメント工程：図４（ｄ）参照）。
【００３１】
次に、２つの撮像カメラ３１をキャリブレーションする一連の動作について説明する。制御装置２８は、生成した位置座標データに基づいて、２つの撮像カメラ３１をキャリブレーションする。すなわち、全ノズル位置計測工程において使用された一方の撮像カメラ３１に対し、他方の撮像カメラ３１を位置決めする。具体的には、全ノズル位置計測工程に先立ち、他方の撮像カメラ３１を移動させて、原点マークを撮像すると共に、基準ヘッド３ａの任意のノズルを撮像して、位置座標生成部３７により任意のノズルの位置座標データを生成する。そして、一方の撮像カメラ３１により上記の全ノズル位置計測工程が行われ、座標生成工程により全ノズルの位置座標データが生成されると、制御装置２８は、他方の撮像カメラ３１の撮像に基づいて生成した任意のノズルの位置座標データと、一方の撮像カメラ３１の撮像に基づいて生成した全ノズルの位置座標データにおける任意のノズルの位置座標データと、を比較し、これが位置ズレしている場合には、他方の撮像カメラ３１を微小移動させて、任意のノズルの各位置座標データが合致するようキャリブレーションを行う。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、インクジェットヘッド３のノズル列１７を構成する複数のノズルが不揃いであったとしても、近似直線を用いることで、不揃いの各ノズル列１７の傾きが一致するよう、複数のインクジェットヘッド３をアライメントすることができるため、アライメント後の各ノズル列１７を最適な並びとすることができる。なお、本実施形態では、アライメントの効率化を図るべく２つの撮像カメラ３１を用いたが、これに限らず、１つの撮像カメラ３１によりアライメント行ってもよい。この構成によれば、カメラキャリブレーションを行う必要が無く、また、部品点数も削減することができるため、装置コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ヘッドユニットの外観斜視図である。
【図２】ヘッドユニット組立装置の模式図である。
【図３】アライメント装置による複数のインクジェットヘッドのアライメントに関する前半工程の説明図である。
【図４】アライメント装置による複数のインクジェットヘッドのアライメントに関する後半工程の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
３…インクジェットヘッド  ３ａ…基準ヘッド  ３ｂ…対象ヘッド  ４…キャリッジプレート  １７…ノズル列  ２０…ノズル  ２７…アライメント装置  ３１…撮像カメラ  ３７…位置座標生成部  ３８…近似直線算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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