ヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法
【課題】低コストでインクジェットヘッドを簡単且つ精度良くアライメントすることができるヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１が位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレート１０であって、高精度の直線性を有し位置決めの主基準となる第１エッジ部３１と、第１エッジ部３１に直交し、位置決めを補填する第２エッジ部３２と、を備えた。
【解決手段】インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１が位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレート１０であって、高精度の直線性を有し位置決めの主基準となる第１エッジ部３１と、第１エッジ部３１に直交し、位置決めを補填する第２エッジ部３２と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを組み込む（固定する）ためのヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を単一のキャリッジプレート（ヘッドプレート）に精度良く位置決めして仮固定（接着）する組立装置が知られている（特許文献１）。液滴吐出ヘッドが組み付けられるキャリッジプレートには、画像認識によりキャリッジプレートをＸ軸・Ｙ軸・Θ方向に位置決めするための左右一対の基準ピンが設けられている。各基準ピンは、円柱状のピン本体と、ピン本体の先端面の中央部に形成した凹状、具体的には孔状の基準マークとで構成される。組立装置では、媒介金具（ヘッド保持部材）を介して液滴吐出ヘッドが仮組みされたキャリッジプレートを導入し、先ず、認識カメラによりキャリッジプレートの基準ピンが画像認識される。キャリッジプレートは、この認識データと、予め記憶されたアライメントマスクの基準マーク（基準位置データ）との比較により、Ｘテーブル、Ｙテーブル、Θテーブルを適宜駆動させ、位置補正が行われる。次に、同様に記憶されたアライメントマスクのヘッド基準マークに合わせて各液滴吐出ヘッドの位置補正が行われる。そして、キャリッジおよび液滴吐出ヘッドの位置補正が完了した後、ヘッド保持部材とキャリッジとの間に接着剤を注入し、接着剤が凝固するまで液滴吐出ヘッドを保持し、仮固定を行う。ヘッド保持部材は、接着剤で固定されることで、ねじ止め等と異なり外力を作用させることなく、キャリッジに不動に仮固定される。その後、本固定において、ねじ止め等により液滴吐出ヘッドはキャリッジに組み付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９０３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の組立装置は、インクジェットヘッドをヘッドプレートに精度良く位置決めするために、精度良く作製された専用の部品である基準ピンが必要となる。基準ピンは、位置決めの基準となるため、高い製作精度と高い組付け精度が要求され、コストがかさむという問題があった。
【０００５】
本発明は、低コストでインクジェットヘッドを簡単且つ精度良くアライメントすることができるヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヘッドプレートは、インクジェットヘッドが位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレートであって、高精度の直線性を有し位置決めの主基準となる第１エッジ部と、第１エッジ部に直交し位置決めを補填する第２エッジ部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、インクジェットヘッドの位置決め基準となる特別の部材（基準ピン等）をヘッドプレートに設ける必要がなく、ヘッドプレート自体を位置決め基準とすることによって部品点数を減らすことができる。これによって、コストを削減することができる。
【０００８】
この場合、方形の外観形状を有し、第１エッジ部は、１の辺で構成され、第２エッジ部は、１の辺に直交する他の辺で構成されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、第１エッジ部および第２エッジ部である方形の２辺によって、インクジェットヘッドの位置決めをするための基準となる座標軸を作成することができ、これを基にして、インクジェットヘッドの位置を設定することができる。
【００１０】
この場合、第１エッジ部は、ヘッドプレートに対し表裏一方の面から有底のスリット孔を形成すると共に、表裏他方の面からスリット孔に沿って、スリット孔の穴底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、穴底の残余の部分として形成されている。
【００１１】
この構成によれば、ヘッドプレートにおいて第１エッジ部をより薄く形成することができ、位置決めに際してエッジを鮮明に認識することができ、画像認識の精度が向上させることができる。
【００１２】
この場合、第１エッジ部は、搭載されたインクジェットヘッドのノズル列に直交する方向に延在していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、特に吐出タイミングで補正を行うことができない、インクジェットヘッドの副走査方向の位置を精度良く位置決めすることができる。
【００１４】
この場合、第１エッジ部は、ヘッドプレートの他の部分に比して薄肉に形成されていることが好ましい。
【００１５】
さらに、この場合、第１エッジ部において、少なくともエッジが研磨仕上げであることが好ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、第１エッジ部を画像認識した際に、厚みによってその位置に誤差が生じる（エッジが不鮮明になる）ことを防ぐと共に、研磨仕上げによって高精度に直線性を持たせることができる。これによって、第１エッジ部のエッジを精度良く認識することができる。
【００１７】
本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法は、上記のヘッドプレートに、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であって、インクジェットヘッドを仮組みしたヘッドプレートを不動にセットするヘッドプレートセット工程と、セットされたヘッドプレートにおける第１エッジ部の離間した２箇所、および第２エッジ部の１箇所を画像認識するヘッドプレート認識工程と、計３箇所の画像認識結果に基づいて、ヘッドプレートにおけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、作成したＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッドをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、ヘッドプレートにおける第１エッジ部および第２エッジ部を画像認識することによって、ヘッドプレート自体をインクジェットヘッドのアライメントに利用することができる。これによって、特別な部品（基準ピン等）を用いることなく、簡単且つ精度良く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。
【００１９】
この場合、位置合わせしたインクジェットヘッドを不動に保持しながら、ヘッドプレートに締結する締結工程と、を更に備えたことが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、一旦位置決め状態となったインクジェットヘッドを、位置ずれせずにヘッドプレートに組み付ける（本固定）ことができる。
【００２１】
この場合、ヘッドプレート認識工程では、透過照明により画像認識を実施することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、位置決めの主基準となる第１エッジ部のエッジを高コントラストで認識することができ、簡単に精度良く画像認識することができる。
【００２３】
この場合、座標作成工程では、第１エッジ部の２箇所のエッジを通る第１の仮想ラインと、第１の仮想ラインに直交し第２エッジ部の１箇所のエッジを通る第２の仮想ラインとの交点を原点とし、Ｘ・Ｙ座標を展開することが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、仮想ラインによって形成された測定原点から、インクジェットヘッドのＸ・Ｙ座標を設定することができる。これによって、設定されたＸ・Ｙ座標にインクジェットヘッドの位置を合わせることで簡単に位置決めを行うことができる。
【００２５】
この場合、ヘッド位置決め工程では、インクジェットヘッドのノズル列における離間した２つのノズル孔を基準とし、２つのノズル孔を画像認識しながら位置合わせを実施することが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、仮想ラインから作成された２つのノズル孔のＸ・Ｙ座標を設定することにより、簡単且つ高精度にインクジェットヘッドの位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】インクジェットヘッドの外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係るヘッドプレートの平面図である。
【図３】本実施形態に係るヘッドプレートをセットしたアライメント治具の外観斜視図である。
【図４】本実施形態に係るヘッドプレートをセットしたアライメント治具の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドのアライメント方法について説明する。このアライメント方法は、インクジェットヘッドをヘッドプレートに位置決めするものであり、専用の治具を用いて行われる。そこで先ず、インクジェットヘッドおよびヘッドプレートについて説明し、その後、アライメント治具とこれを用いたインクジェットヘッドのアライメント方法について説明する。
【００２９】
ヘッドユニット８は、複数（本実施形態では、４つ）のインクジェットヘッド１と、複数のインクジェットヘッド１を搭載したヘッドプレート１０と、で構成されている。また、各インクジェットヘッド１は、本来のインクジェットヘッド１の形態を為すヘッド本体７と、ヘッド本体７に対しフランジ上に組み付けたサブプレート６と、で構成されている。ヘッド本体７とサブプレート６とは、予め精度良く（高精度にアライメントされている）組み付けられており、この状態で、本実施形態のアライメント治具２０に持ち込まれる。
【００３０】
図１に示すように、各インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１は、２インチのインクジェットヘッド１で構成されており、そのノズル面２に相互に平行な複数の吐出ノズル３から成る２列のノズル列４を有している。この場合、２列のノズル列４は、ノズル列方向に１／２ノズルピッチ位置ずれして配設されている。インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１は、そのフランジを介してサブプレート６に組み付けられている。４つのインクジェットヘッド１は、そのノズル列４がヘッドプレート１０の長辺と平行になるように、搭載されている。また、４つのインクジェットヘッド１は、千鳥状に配設され、片側２つのインクジェットヘッド１のノズル列４は、それぞれ吐出ノズル３がノズル列４方向に連続し、部分描画ラインを構成している。
【００３１】
サブプレート６は、ヘッド本体７のノズル面２を挿通させる開口部９を有する細長形状の平板プレートであり、開口部９の両外側にはヘッドプレート１０に組み付けるための複数の貫通孔１１と、後述するアライメント治具２０（ヘッド支持プレート２３）を装着するための複数の補助ねじ孔１２と、が形成されている。インクジェットヘッド１は、先ずサブプレート６の貫通孔１１を介してヘッドプレート１０に緩くねじ止めされて仮装着される。その後、インクジェットヘッド１は、アライメント治具２０に対し、サブプレート６の補助ねじ孔１２を介してねじ止めされ、アライメントが行われる（詳細は後述する）。
【００３２】
図２に示すように、本発明のヘッドプレート１０は、ステンレス等の厚板で角部を面取りした方形に形成されている。ヘッドプレート１０には、複数（本実施形態では４個）のインクジェットヘッド１を取付けるための複数の装着開口１３と、後述するカメラユニットによってインクジェットヘッド１の位置決めの主基準として検出される一対のスリット孔１８と、セットテーブル２１に固定するための複数の固定孔１６と、インクジェットヘッド１を組み付けるための複数のねじ孔１９（各インクジェットヘッド１宛て２つ）と、が形成されている。
【００３３】
インクジェットヘッド１のアライメント作業に際して、ノズル面２を上向きにしてインクジェットヘッド１を組付けたヘッドプレート１０は、後述するアライメント治具２０のセットテーブル２１上に装着される。詳細は後述するが、ヘッドプレート１０の一方のスリット孔１８には、セットテーブル２１の装着部に固定された状態で、下方からの透過照明と、透過照明と同軸上に設置された上方からのカメラユニットと、が臨むようになっている。なお、ヘッドプレート１０は、長辺方向において左右対称に形成されており、セットの際に左右の誤りが発生することはない。
【００３４】
複数（４つ）の装着開口１３は、４つのインクジェットヘッド１の配置に合わせて、千鳥を為すように配設されている。各装着開口１３は、これに遊挿されるインクジェットヘッド１に比してわずかに大きく形成され、アライメントに際してインクジェットヘッド１の微小移動を許容する。複数のねじ孔１９は、各装着開口１３の外側両縁部にインクジェットヘッド１を組み付けるために形成されている。各固定孔１６は、ヘッドプレート１０の四隅に形成されており、ヘッドプレート１０は、この固定孔１６でセットテーブル２１の装着部にねじ止め固定される。また、インクジェットヘッド１を搭載した後のヘッドプレート１０（ヘッドユニット８）は、この固定孔１６でインクジェット記録装置（図示省略）にねじ止め固定される。なお、このインクジェットヘッド１の配列パターンは一例であり、インクジェットヘッド１の個数や列数、さらに配列パターンは任意である。
【００３５】
一対のスリット孔１８は、ヘッドプレート１０の長辺方向の両側端部に形成されており、いずれもノズル列４に直交する方向に延在している。各スリット孔１８の溝底部分には、研磨仕上げされ高精度の直線を為すエッジ３１ａを備えた第１エッジ部３１が形成されている。第１エッジ部３１は、ヘッドプレート１０に対し裏面（図２では上面）側から有底のスリット孔１８を形成すると共に、表面（図２では下面）側からスリット孔１８に沿って、スリット孔１８の孔底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、溝底の残余の部分として形成されている。すなわち、各スリット孔１８において、装着開口１３側となる内側半部に薄肉となる第１エッジ部３１が形成され、外側半部にスリット状の貫通開口が形成されている。そして、各第１エッジ部３１の貫通開口側の端であるエッジ３１ａは、研磨仕上げされ高精度の直線を為している。なお、有底のスリット孔１８および浅溝は、フライス加工等により形成される。
【００３６】
第１エッジ部３１が他部分に比して薄肉に形成されているため、インクジェットヘッド１のアライメントに際して、透過照明により第１エッジ部３１のエッジ３１ａを高コントラストで画像認識することができる。画像認識された第１エッジ部３１のエッジ３１ａは、インクジェットヘッド１の位置決めに際して主基準位置となり、第１エッジ部３１と直交するヘッドプレート１０の１辺（長辺）は第２エッジ部３２として検出され、副基準位置となる（詳細は後述する）。なお、上記の第１エッジ部３１の形成において、有底のスリット孔１８をヘッドプレート１０の裏面側から形成し、浅溝をヘッドプレート１０の表面側から形成するようにしてもよい。このようにすれば、後に画像認識するノズル面２とのＺ軸方向の距離差が小さくなり、カメラユニットのフォーカシングに基づくアライメント誤差を吸収することができる。
【００３７】
上述のように、インクジェットヘッド１のノズル列４に直交する第１エッジ部３１は、そのエッジ３１ａが高精度に形成（管理）され、一方で、第２エッジ部３２のエッジ（ヘッドプレート１０の長辺）は、第１エッジ部３１のエッジ３１ａほど高精度に形成されているわけではない。これは、ヘッドユニット８をインクジェット記録装置（図示省略）に搭載したときに、ノズル列４の方向（副走査方向）におけるノズル位置は、簡単に補正することができない（物理的な補正となる）のに対し、ノズル列４に直交する方向（主走査方向）におけるノズル位置は、吐出タイミングの調整で簡単に補正できることに起因している。したがって、第２エッジ部３２も、段部を介して薄肉に精度良く形成してもよいが、本実施形態の第２エッジ部３２は、後述する座標作成において、大体の位置として画像認識できれば足りる。一方、上記のスリット孔１８に代えて、ヘッドプレート１０の短辺を、（例えば、段部を介して薄肉に精度良く形成して）第１エッジ部としてもよい。
【００３８】
図３および図４を参照して、インクジェットヘッド１をヘッドプレート１０にアライメントするためのアライメント治具２０について説明する。
アライメント治具２０は、ヘッドプレート１０を上下反転させ、位置決め状態でセットするセットテーブル２１と、ヘッドプレート１０を囲むようにセットテーブル２１上に設置した方形の位置決め枠体２４と、位置決め枠体２４の長辺間に渡すように配設されると共に、インクジェットヘッド１を上側から保持するためのヘッド支持プレート２３と、位置決め枠体２４をセットテーブル２１上において位置調整する微小移動機構２６と、を備えている。また、アライメント治具２０は、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の設置領域に設けられ、位置決め枠体２４を吸着する真空吸着部２５と、を備えている。インクジェットヘッド１は、ヘッド支持プレート２３越しに、上方に設置されたカメラユニットによって透過照明により画像認識される。
【００３９】
作業者は、インクジェットヘッド１を装着したヘッドプレート１０をセットテーブル２１上に載置固定する。そして、カメラユニットにより、ヘッドプレート１０における第１エッジ部３１および第１エッジ部３１と直交する１辺（第２エッジ部３２）を検出（画像認識）して位置決め基準となる座標軸を設定し、この測定原点に基づきインクジェットヘッド１のＸ・Ｙ座標を設定する。設定された座標に合わせ込むべく、インクジェットヘッド１のノズル列４を画像認識しながら、微小移動機構２６によって位置決め枠体２４を位置調整する。位置決め状態のインクジェットヘッド１は、位置決め枠体２４を真空吸着部２５に真空吸引することで、ヘッド支持プレート２３を介して不動に保持される（仮固定）。最後に、仮固定されたインクジェットヘッド１を、ねじ止めによりヘッドプレート１０に締結（本固定）する。
【００４０】
セットテーブル２１は、ステンレス等の厚板で略方形に形成され、中央にはヘッドプレート１０が臨む方形の開口部２８が広く形成されている。セットテーブル２１の両開口縁部には、ヘッドプレート１０を固定するための複数のねじ孔（図示省略）が形成されており、上方からヘッドプレート１０を開口部２８に載せ込み、ねじ止めにより固定する。
【００４１】
一方、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の着座部分には、位置決め枠体２４をセットテーブル２１に吸着固定する真空吸着部２５が設けられている。すなわち、真空吸着部２５は、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の設置領域を吸着テーブルの構成としたものであり、四周枠状の設置領域には、複数の吸着孔（図示省略）が分布し、これら複数の吸着孔は真空配管（図示省略）を介して真空吸引設備４４に連通している。そして、この真空配管には、真空吸引をＯＮ−ＯＦＦさせる手動バルブ４５が介設されている。作業者は、インクジェットヘッド１を位置調整した後、この手動バルブ４５を操作して、位置決め枠体２４を真空吸着部２５に真空吸引し、位置決め枠体２４、ひいてはインクジェットヘッド１を不動に保持する（仮固定）。
【００４２】
位置決め枠体２４は、ステンレス等の厚板で形成された方形状の枠体であり、ヘッド支持プレート２３を端部で支持すると共に、ヘッドプレート１０から外れた位置においてセットテーブル２１上に設置されている。位置決め枠体２４の下面は、真空吸着部２５により良好に吸着されるべく、平坦に且つ平滑に形成されている。また、位置決め枠体２４の上面には、ヘッド支持プレート２３を固定するための複数のねじ孔（図示省略）が形成されている。そして、位置決め枠体２４は、上記の微小移動機構２６によりＸ軸方向（図示の左右方向）、Ｙ軸方向（図示の前後方向）、およびΘ方向に微調整され、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１の位置を調整する。
【００４３】
ヘッド支持プレート２３は、ノズル面２を上向きにしたインクジェットヘッド１を遊嵌する複数（図示では４つ）の認識開口３６を有するプレート本体３３と、サブプレート６（インクジェットヘッド１）をプレート本体３３の下面に締結する左右の締結ねじ（締結部材）３４と、サブプレート６とプレート本体３３との間に介設した左右一対のスペーサー（図示省略）と、を有している。この場合、各締結ねじ３４は、プレート本体３３の上側からプレート本体３３およびスペーサーを貫通し、サブプレート６の補助ねじ孔１２に螺合する。インクジェットヘッド１は、プレート本体３３により上側から押さえ付けるようにして（プレート本体３３が僅かに湾曲する）、所定の位置に仮装着される。なお、ヘッド支持プレート２３は、インクジェットヘッド１と同数の認識開口３６を有しており、全てのインクジェットヘッド１の位置決めを完了させるまでプレート本体３３を組替える必要がないため、効率良く位置調整を行うことができる。
【００４４】
プレート本体３３は、ステンレス製の方形状の平板で、位置決め枠体２４にその両端をねじ止めにより支持されている。プレート本体３３は、ヘッドプレート１０の４つの装着開口１３を覆うと同時に、サブプレート６の貫通孔１１を逃げる程度の幅に形成されている。また、プレート本体３３には、各装着開口１３内側に設けられた貫通孔１１に合致するように工具挿入孔１５が設けられている。すなわち、インクジェットヘッド１をヘッドプレート１０に本固定するためのねじ（図示省略）は、プレート本体３３と外側とこの工具挿入孔１５からねじ込まれる。認識開口３６は、セットテーブル２１上にセットされたインクジェットヘッド１のノズル面２を上方から画像認識するために形成されている。また、左右の締結ねじ３４は、インクジェットヘッド１をねじ止めするために認識開口３６の両外側に設置されている。
【００４５】
スペーサーは、インクジェットヘッド１（サブプレート６）とプレート本体３３との間に介設され、インクジェットヘッド１を上下方向に位置規制する。実際のスペーサーは、サブプレート６とプレート本体３３との間隙寸法よりわずかに長く形成されており、プレート本体３３は上側にわずかに湾曲する。これにより、インクジェットヘッド１がヘッドプレート１０に押し付けられた状態となり、仮固定されたインクジェットヘッド１の上下方向の位置ブレを防ぎ、精度良くヘッドプレート１０に本固定することができる。
【００４６】
カメラユニットは、座標設定のためにヘッドプレート１０を画像認識する他、ヘッド支持プレート２３越しに、ノズル面２の位置決め基準を画像認識するものであり、セットテーブル２１の上方に設置されている。この場合の、ノズル面２の位置決め基準は、ノズル列４の最外端に位置する２つのノズルを基準とすることが、好ましい。また、セットテーブル２１の下方には、ヘッドプレート１０の第１エッジ部３１のエッジ３１ａを検出するための透過照明がカメラユニットと同軸上に設置されている。透過照明は、セットテーブル２１にセットされたヘッドプレート１０のエッジ３１ａを検出し、ヘッドプレート１０の位置を精度良く認識する。なお、カメラユニットは、複数台のカメラを有していることが好ましい。
【００４７】
微小移動機構２６は、位置決め枠体２４に外側から突き当てるように組み込んだ複数（３個）の調整ブロック３７と、各調整ブロック３７に突き当てるように設置された複数（３個）のマイクロヘッド３８と、各マイクロヘッド３８に対して複数（３個）設置された戻しばね３９と、により構成されている。各調整ブロック３７は、セットテーブル２１上に取り付けられたベースプレート４６上に回動自在に設置され、その先端には、位置決め枠体２４を押し込む回転ローラー（ローラーフォロア）４７が取り付けられている。マイクロヘッド３８は、位置決め枠体２４の長辺の外側に設置された第１マイクロヘッド３８ａと、位置決め枠体２４の短辺の外側に離間して設置された第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、で構成されている。戻しばね３９は、位置決め枠体２４の長辺に設置された第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂと、位置決め枠体２４の短辺に設置された第３戻しばね３９ｃと、で構成されている。
【００４８】
この場合、位置決め枠体２４は、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、第３戻しばね３９ｃとの協働により、第１マイクロヘッド３８ａの回転ローラー４７にガイドされてＸ軸方向に微小移動し、Ｘ軸方向に位置決めされる。同様に、位置決め枠体２４は、第１マイクロヘッド３８ａと、第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂとの協働により、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃの回転ローラー４７にガイドされてＹ軸方向に微小移動し、Ｙ軸方向に位置決めされる。また、位置決め枠体２４は、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂとの協働により、第１マイクロヘッド３８ａの回転ローラー４７を中心にΘ方向に微小回転し、Θ方向に位置決めされる。このようにして、カメラユニットの認識結果を参酌しながら、微小移動機構２６を回転操作し、位置決め枠体２４をＸ軸、Ｙ軸、Θ軸方向に微調整することにより、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１のアライメントが行われる。
【００４９】
ここで、アライメント治具２０を用いた、ヘッドプレート１０におけるインクジェットヘッド１のアライメント方法について説明する。
このアライメント方法は、インクジェットヘッド１を装着したヘッドプレート１０を不動にセットするヘッドプレートセット工程と、セットされたヘッドプレート１０における第１エッジ部３１およびこれに直交する第２エッジ部３２を画像認識するヘッドプレート認識工程と、計３箇所の画像認識結果に基づいて、ヘッドプレート１０におけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、作成したＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッド１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、を備えている。さらに、位置合わせしたインクジェットヘッド１を不動に保持しながら、ヘッドプレート１０に締結する締結工程を備える。
【００５０】
ヘッドプレートセット工程では、先ず、インクジェットヘッド１のノズル面２を上向きにしてヘッドプレート１０の装着開口１３に上側から挿入し、サブプレート６の貫通孔１１からヘッドプレート１０のねじ孔１９に緩くねじ止めして仮装着する。このヘッドプレート１０をセットテーブル２１に載置し、固定孔１６でねじ止め固定する。続いて、ヘッド支持プレート２３を、ヘッドプレート１０の全ての装着開口１３を覆うようにして、位置決め枠体２４上に掛け渡してねじ止め固定する。さらに、締結ねじ３４およびスペーサーにより、各インクジェットヘッド１をヘッド支持プレート２３にねじ止めしておく。
【００５１】
ヘッドプレート認識工程は、透過照明によりカメラユニットでヘッドプレート１０の第１エッジ部３１を画像認識（検出）する。一方のスリット孔１８の第１エッジ部３１のエッジ２箇所を検出し、この２箇所を通る直線を第１仮想ライン４１として設定する（主基準位置）。次に、第１エッジ部３１と直交するヘッドプレート１０の１辺を第２エッジ部３２として、そのエッジ１箇所を検出し、第１仮想ライン４１と直交する直線を第２仮想ライン４２として設定する（副基準位置）。
【００５２】
座標作成工程では、設定された第１仮想ライン４１と第２仮想ライン４２との交点を測定原点としてＸ・Ｙ座標を展開し、ヘッドプレート１０上のインクジェットヘッド１の位置を設定する。具体的には、各インクジェットヘッド１のノズル列４において、離間した２つの吐出ノズル３のＸ・Ｙ座標を作成する。
【００５３】
ヘッド位置決め工程では、作成した２つの吐出ノズル３のＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッド１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に位置合わせするため、カメラユニットでノズル面２を画像認識しながら、微小移動機構２６のマイクロヘッド３８を調節して位置決め枠体２４を微小移動させる。位置決め枠体２４の移動に伴い、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１の位置が微調整される。
【００５４】
インクジェットヘッド１の位置調整が完了した後、位置決め枠体２４を真空吸引して真空吸着部２５に吸着固定させる。これにより、位置決め枠体２４と共にヘッド支持プレート２３が完全に固定され、これに伴い、ヘッド支持プレート２３によって上側から押さえ付けられたインクジェットヘッド１も、位置決め状態で完全に不動に保持される（仮固定）。そして、仮固定されたインクジェットヘッド１を工具挿入孔１５からねじ止めすることによって、最終的にインクジェットヘッド１がヘッドプレート１０に固定される（本固定）。このようにして、１のインクジェットヘッド１のアライメント作業が完了する。最後に、アライメント治具２０に固定されたインクジェットヘッド１おける左右の締結ねじ３４を緩めねじ止め状態を解除する。続いて、他の３つのインクジェットヘッド１についても、上記ヘッド位置決め工程において１つずつ位置決めを行い、アライメント作業を行う。
【００５５】
以上の構成によれば、ヘッドプレート１０（第１エッジ部３１）を位置決めの基準として画像認識しアライメントを行うことによって、ヘッドアライメントのための特別部品（基準ピン等）が不要になる。したがって、低コストで簡単且つ精度良くインクジェットヘッド１のアライメントを行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…インクジェットヘッド ３…ノズル列 １０…ヘッドプレート １８…スリット孔 ３１ａ…エッジ ３１…第１エッジ部 ３２…第２エッジ部 ４１…第１仮想ライン ４２…第２仮想ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを組み込む（固定する）ためのヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を単一のキャリッジプレート（ヘッドプレート）に精度良く位置決めして仮固定（接着）する組立装置が知られている（特許文献１）。液滴吐出ヘッドが組み付けられるキャリッジプレートには、画像認識によりキャリッジプレートをＸ軸・Ｙ軸・Θ方向に位置決めするための左右一対の基準ピンが設けられている。各基準ピンは、円柱状のピン本体と、ピン本体の先端面の中央部に形成した凹状、具体的には孔状の基準マークとで構成される。組立装置では、媒介金具（ヘッド保持部材）を介して液滴吐出ヘッドが仮組みされたキャリッジプレートを導入し、先ず、認識カメラによりキャリッジプレートの基準ピンが画像認識される。キャリッジプレートは、この認識データと、予め記憶されたアライメントマスクの基準マーク（基準位置データ）との比較により、Ｘテーブル、Ｙテーブル、Θテーブルを適宜駆動させ、位置補正が行われる。次に、同様に記憶されたアライメントマスクのヘッド基準マークに合わせて各液滴吐出ヘッドの位置補正が行われる。そして、キャリッジおよび液滴吐出ヘッドの位置補正が完了した後、ヘッド保持部材とキャリッジとの間に接着剤を注入し、接着剤が凝固するまで液滴吐出ヘッドを保持し、仮固定を行う。ヘッド保持部材は、接着剤で固定されることで、ねじ止め等と異なり外力を作用させることなく、キャリッジに不動に仮固定される。その後、本固定において、ねじ止め等により液滴吐出ヘッドはキャリッジに組み付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９０３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の組立装置は、インクジェットヘッドをヘッドプレートに精度良く位置決めするために、精度良く作製された専用の部品である基準ピンが必要となる。基準ピンは、位置決めの基準となるため、高い製作精度と高い組付け精度が要求され、コストがかさむという問題があった。
【０００５】
本発明は、低コストでインクジェットヘッドを簡単且つ精度良くアライメントすることができるヘッドプレートおよびインクジェットヘッドのアライメント方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヘッドプレートは、インクジェットヘッドが位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレートであって、高精度の直線性を有し位置決めの主基準となる第１エッジ部と、第１エッジ部に直交し位置決めを補填する第２エッジ部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、インクジェットヘッドの位置決め基準となる特別の部材（基準ピン等）をヘッドプレートに設ける必要がなく、ヘッドプレート自体を位置決め基準とすることによって部品点数を減らすことができる。これによって、コストを削減することができる。
【０００８】
この場合、方形の外観形状を有し、第１エッジ部は、１の辺で構成され、第２エッジ部は、１の辺に直交する他の辺で構成されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、第１エッジ部および第２エッジ部である方形の２辺によって、インクジェットヘッドの位置決めをするための基準となる座標軸を作成することができ、これを基にして、インクジェットヘッドの位置を設定することができる。
【００１０】
この場合、第１エッジ部は、ヘッドプレートに対し表裏一方の面から有底のスリット孔を形成すると共に、表裏他方の面からスリット孔に沿って、スリット孔の穴底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、穴底の残余の部分として形成されている。
【００１１】
この構成によれば、ヘッドプレートにおいて第１エッジ部をより薄く形成することができ、位置決めに際してエッジを鮮明に認識することができ、画像認識の精度が向上させることができる。
【００１２】
この場合、第１エッジ部は、搭載されたインクジェットヘッドのノズル列に直交する方向に延在していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、特に吐出タイミングで補正を行うことができない、インクジェットヘッドの副走査方向の位置を精度良く位置決めすることができる。
【００１４】
この場合、第１エッジ部は、ヘッドプレートの他の部分に比して薄肉に形成されていることが好ましい。
【００１５】
さらに、この場合、第１エッジ部において、少なくともエッジが研磨仕上げであることが好ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、第１エッジ部を画像認識した際に、厚みによってその位置に誤差が生じる（エッジが不鮮明になる）ことを防ぐと共に、研磨仕上げによって高精度に直線性を持たせることができる。これによって、第１エッジ部のエッジを精度良く認識することができる。
【００１７】
本発明のインクジェットヘッドのアライメント方法は、上記のヘッドプレートに、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であって、インクジェットヘッドを仮組みしたヘッドプレートを不動にセットするヘッドプレートセット工程と、セットされたヘッドプレートにおける第１エッジ部の離間した２箇所、および第２エッジ部の１箇所を画像認識するヘッドプレート認識工程と、計３箇所の画像認識結果に基づいて、ヘッドプレートにおけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、作成したＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッドをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、ヘッドプレートにおける第１エッジ部および第２エッジ部を画像認識することによって、ヘッドプレート自体をインクジェットヘッドのアライメントに利用することができる。これによって、特別な部品（基準ピン等）を用いることなく、簡単且つ精度良く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。
【００１９】
この場合、位置合わせしたインクジェットヘッドを不動に保持しながら、ヘッドプレートに締結する締結工程と、を更に備えたことが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、一旦位置決め状態となったインクジェットヘッドを、位置ずれせずにヘッドプレートに組み付ける（本固定）ことができる。
【００２１】
この場合、ヘッドプレート認識工程では、透過照明により画像認識を実施することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、位置決めの主基準となる第１エッジ部のエッジを高コントラストで認識することができ、簡単に精度良く画像認識することができる。
【００２３】
この場合、座標作成工程では、第１エッジ部の２箇所のエッジを通る第１の仮想ラインと、第１の仮想ラインに直交し第２エッジ部の１箇所のエッジを通る第２の仮想ラインとの交点を原点とし、Ｘ・Ｙ座標を展開することが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、仮想ラインによって形成された測定原点から、インクジェットヘッドのＸ・Ｙ座標を設定することができる。これによって、設定されたＸ・Ｙ座標にインクジェットヘッドの位置を合わせることで簡単に位置決めを行うことができる。
【００２５】
この場合、ヘッド位置決め工程では、インクジェットヘッドのノズル列における離間した２つのノズル孔を基準とし、２つのノズル孔を画像認識しながら位置合わせを実施することが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、仮想ラインから作成された２つのノズル孔のＸ・Ｙ座標を設定することにより、簡単且つ高精度にインクジェットヘッドの位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】インクジェットヘッドの外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係るヘッドプレートの平面図である。
【図３】本実施形態に係るヘッドプレートをセットしたアライメント治具の外観斜視図である。
【図４】本実施形態に係るヘッドプレートをセットしたアライメント治具の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドのアライメント方法について説明する。このアライメント方法は、インクジェットヘッドをヘッドプレートに位置決めするものであり、専用の治具を用いて行われる。そこで先ず、インクジェットヘッドおよびヘッドプレートについて説明し、その後、アライメント治具とこれを用いたインクジェットヘッドのアライメント方法について説明する。
【００２９】
ヘッドユニット８は、複数（本実施形態では、４つ）のインクジェットヘッド１と、複数のインクジェットヘッド１を搭載したヘッドプレート１０と、で構成されている。また、各インクジェットヘッド１は、本来のインクジェットヘッド１の形態を為すヘッド本体７と、ヘッド本体７に対しフランジ上に組み付けたサブプレート６と、で構成されている。ヘッド本体７とサブプレート６とは、予め精度良く（高精度にアライメントされている）組み付けられており、この状態で、本実施形態のアライメント治具２０に持ち込まれる。
【００３０】
図１に示すように、各インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１は、２インチのインクジェットヘッド１で構成されており、そのノズル面２に相互に平行な複数の吐出ノズル３から成る２列のノズル列４を有している。この場合、２列のノズル列４は、ノズル列方向に１／２ノズルピッチ位置ずれして配設されている。インクジェットヘッド（ヘッド本体７）１は、そのフランジを介してサブプレート６に組み付けられている。４つのインクジェットヘッド１は、そのノズル列４がヘッドプレート１０の長辺と平行になるように、搭載されている。また、４つのインクジェットヘッド１は、千鳥状に配設され、片側２つのインクジェットヘッド１のノズル列４は、それぞれ吐出ノズル３がノズル列４方向に連続し、部分描画ラインを構成している。
【００３１】
サブプレート６は、ヘッド本体７のノズル面２を挿通させる開口部９を有する細長形状の平板プレートであり、開口部９の両外側にはヘッドプレート１０に組み付けるための複数の貫通孔１１と、後述するアライメント治具２０（ヘッド支持プレート２３）を装着するための複数の補助ねじ孔１２と、が形成されている。インクジェットヘッド１は、先ずサブプレート６の貫通孔１１を介してヘッドプレート１０に緩くねじ止めされて仮装着される。その後、インクジェットヘッド１は、アライメント治具２０に対し、サブプレート６の補助ねじ孔１２を介してねじ止めされ、アライメントが行われる（詳細は後述する）。
【００３２】
図２に示すように、本発明のヘッドプレート１０は、ステンレス等の厚板で角部を面取りした方形に形成されている。ヘッドプレート１０には、複数（本実施形態では４個）のインクジェットヘッド１を取付けるための複数の装着開口１３と、後述するカメラユニットによってインクジェットヘッド１の位置決めの主基準として検出される一対のスリット孔１８と、セットテーブル２１に固定するための複数の固定孔１６と、インクジェットヘッド１を組み付けるための複数のねじ孔１９（各インクジェットヘッド１宛て２つ）と、が形成されている。
【００３３】
インクジェットヘッド１のアライメント作業に際して、ノズル面２を上向きにしてインクジェットヘッド１を組付けたヘッドプレート１０は、後述するアライメント治具２０のセットテーブル２１上に装着される。詳細は後述するが、ヘッドプレート１０の一方のスリット孔１８には、セットテーブル２１の装着部に固定された状態で、下方からの透過照明と、透過照明と同軸上に設置された上方からのカメラユニットと、が臨むようになっている。なお、ヘッドプレート１０は、長辺方向において左右対称に形成されており、セットの際に左右の誤りが発生することはない。
【００３４】
複数（４つ）の装着開口１３は、４つのインクジェットヘッド１の配置に合わせて、千鳥を為すように配設されている。各装着開口１３は、これに遊挿されるインクジェットヘッド１に比してわずかに大きく形成され、アライメントに際してインクジェットヘッド１の微小移動を許容する。複数のねじ孔１９は、各装着開口１３の外側両縁部にインクジェットヘッド１を組み付けるために形成されている。各固定孔１６は、ヘッドプレート１０の四隅に形成されており、ヘッドプレート１０は、この固定孔１６でセットテーブル２１の装着部にねじ止め固定される。また、インクジェットヘッド１を搭載した後のヘッドプレート１０（ヘッドユニット８）は、この固定孔１６でインクジェット記録装置（図示省略）にねじ止め固定される。なお、このインクジェットヘッド１の配列パターンは一例であり、インクジェットヘッド１の個数や列数、さらに配列パターンは任意である。
【００３５】
一対のスリット孔１８は、ヘッドプレート１０の長辺方向の両側端部に形成されており、いずれもノズル列４に直交する方向に延在している。各スリット孔１８の溝底部分には、研磨仕上げされ高精度の直線を為すエッジ３１ａを備えた第１エッジ部３１が形成されている。第１エッジ部３１は、ヘッドプレート１０に対し裏面（図２では上面）側から有底のスリット孔１８を形成すると共に、表面（図２では下面）側からスリット孔１８に沿って、スリット孔１８の孔底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、溝底の残余の部分として形成されている。すなわち、各スリット孔１８において、装着開口１３側となる内側半部に薄肉となる第１エッジ部３１が形成され、外側半部にスリット状の貫通開口が形成されている。そして、各第１エッジ部３１の貫通開口側の端であるエッジ３１ａは、研磨仕上げされ高精度の直線を為している。なお、有底のスリット孔１８および浅溝は、フライス加工等により形成される。
【００３６】
第１エッジ部３１が他部分に比して薄肉に形成されているため、インクジェットヘッド１のアライメントに際して、透過照明により第１エッジ部３１のエッジ３１ａを高コントラストで画像認識することができる。画像認識された第１エッジ部３１のエッジ３１ａは、インクジェットヘッド１の位置決めに際して主基準位置となり、第１エッジ部３１と直交するヘッドプレート１０の１辺（長辺）は第２エッジ部３２として検出され、副基準位置となる（詳細は後述する）。なお、上記の第１エッジ部３１の形成において、有底のスリット孔１８をヘッドプレート１０の裏面側から形成し、浅溝をヘッドプレート１０の表面側から形成するようにしてもよい。このようにすれば、後に画像認識するノズル面２とのＺ軸方向の距離差が小さくなり、カメラユニットのフォーカシングに基づくアライメント誤差を吸収することができる。
【００３７】
上述のように、インクジェットヘッド１のノズル列４に直交する第１エッジ部３１は、そのエッジ３１ａが高精度に形成（管理）され、一方で、第２エッジ部３２のエッジ（ヘッドプレート１０の長辺）は、第１エッジ部３１のエッジ３１ａほど高精度に形成されているわけではない。これは、ヘッドユニット８をインクジェット記録装置（図示省略）に搭載したときに、ノズル列４の方向（副走査方向）におけるノズル位置は、簡単に補正することができない（物理的な補正となる）のに対し、ノズル列４に直交する方向（主走査方向）におけるノズル位置は、吐出タイミングの調整で簡単に補正できることに起因している。したがって、第２エッジ部３２も、段部を介して薄肉に精度良く形成してもよいが、本実施形態の第２エッジ部３２は、後述する座標作成において、大体の位置として画像認識できれば足りる。一方、上記のスリット孔１８に代えて、ヘッドプレート１０の短辺を、（例えば、段部を介して薄肉に精度良く形成して）第１エッジ部としてもよい。
【００３８】
図３および図４を参照して、インクジェットヘッド１をヘッドプレート１０にアライメントするためのアライメント治具２０について説明する。
アライメント治具２０は、ヘッドプレート１０を上下反転させ、位置決め状態でセットするセットテーブル２１と、ヘッドプレート１０を囲むようにセットテーブル２１上に設置した方形の位置決め枠体２４と、位置決め枠体２４の長辺間に渡すように配設されると共に、インクジェットヘッド１を上側から保持するためのヘッド支持プレート２３と、位置決め枠体２４をセットテーブル２１上において位置調整する微小移動機構２６と、を備えている。また、アライメント治具２０は、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の設置領域に設けられ、位置決め枠体２４を吸着する真空吸着部２５と、を備えている。インクジェットヘッド１は、ヘッド支持プレート２３越しに、上方に設置されたカメラユニットによって透過照明により画像認識される。
【００３９】
作業者は、インクジェットヘッド１を装着したヘッドプレート１０をセットテーブル２１上に載置固定する。そして、カメラユニットにより、ヘッドプレート１０における第１エッジ部３１および第１エッジ部３１と直交する１辺（第２エッジ部３２）を検出（画像認識）して位置決め基準となる座標軸を設定し、この測定原点に基づきインクジェットヘッド１のＸ・Ｙ座標を設定する。設定された座標に合わせ込むべく、インクジェットヘッド１のノズル列４を画像認識しながら、微小移動機構２６によって位置決め枠体２４を位置調整する。位置決め状態のインクジェットヘッド１は、位置決め枠体２４を真空吸着部２５に真空吸引することで、ヘッド支持プレート２３を介して不動に保持される（仮固定）。最後に、仮固定されたインクジェットヘッド１を、ねじ止めによりヘッドプレート１０に締結（本固定）する。
【００４０】
セットテーブル２１は、ステンレス等の厚板で略方形に形成され、中央にはヘッドプレート１０が臨む方形の開口部２８が広く形成されている。セットテーブル２１の両開口縁部には、ヘッドプレート１０を固定するための複数のねじ孔（図示省略）が形成されており、上方からヘッドプレート１０を開口部２８に載せ込み、ねじ止めにより固定する。
【００４１】
一方、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の着座部分には、位置決め枠体２４をセットテーブル２１に吸着固定する真空吸着部２５が設けられている。すなわち、真空吸着部２５は、セットテーブル２１における位置決め枠体２４の設置領域を吸着テーブルの構成としたものであり、四周枠状の設置領域には、複数の吸着孔（図示省略）が分布し、これら複数の吸着孔は真空配管（図示省略）を介して真空吸引設備４４に連通している。そして、この真空配管には、真空吸引をＯＮ−ＯＦＦさせる手動バルブ４５が介設されている。作業者は、インクジェットヘッド１を位置調整した後、この手動バルブ４５を操作して、位置決め枠体２４を真空吸着部２５に真空吸引し、位置決め枠体２４、ひいてはインクジェットヘッド１を不動に保持する（仮固定）。
【００４２】
位置決め枠体２４は、ステンレス等の厚板で形成された方形状の枠体であり、ヘッド支持プレート２３を端部で支持すると共に、ヘッドプレート１０から外れた位置においてセットテーブル２１上に設置されている。位置決め枠体２４の下面は、真空吸着部２５により良好に吸着されるべく、平坦に且つ平滑に形成されている。また、位置決め枠体２４の上面には、ヘッド支持プレート２３を固定するための複数のねじ孔（図示省略）が形成されている。そして、位置決め枠体２４は、上記の微小移動機構２６によりＸ軸方向（図示の左右方向）、Ｙ軸方向（図示の前後方向）、およびΘ方向に微調整され、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１の位置を調整する。
【００４３】
ヘッド支持プレート２３は、ノズル面２を上向きにしたインクジェットヘッド１を遊嵌する複数（図示では４つ）の認識開口３６を有するプレート本体３３と、サブプレート６（インクジェットヘッド１）をプレート本体３３の下面に締結する左右の締結ねじ（締結部材）３４と、サブプレート６とプレート本体３３との間に介設した左右一対のスペーサー（図示省略）と、を有している。この場合、各締結ねじ３４は、プレート本体３３の上側からプレート本体３３およびスペーサーを貫通し、サブプレート６の補助ねじ孔１２に螺合する。インクジェットヘッド１は、プレート本体３３により上側から押さえ付けるようにして（プレート本体３３が僅かに湾曲する）、所定の位置に仮装着される。なお、ヘッド支持プレート２３は、インクジェットヘッド１と同数の認識開口３６を有しており、全てのインクジェットヘッド１の位置決めを完了させるまでプレート本体３３を組替える必要がないため、効率良く位置調整を行うことができる。
【００４４】
プレート本体３３は、ステンレス製の方形状の平板で、位置決め枠体２４にその両端をねじ止めにより支持されている。プレート本体３３は、ヘッドプレート１０の４つの装着開口１３を覆うと同時に、サブプレート６の貫通孔１１を逃げる程度の幅に形成されている。また、プレート本体３３には、各装着開口１３内側に設けられた貫通孔１１に合致するように工具挿入孔１５が設けられている。すなわち、インクジェットヘッド１をヘッドプレート１０に本固定するためのねじ（図示省略）は、プレート本体３３と外側とこの工具挿入孔１５からねじ込まれる。認識開口３６は、セットテーブル２１上にセットされたインクジェットヘッド１のノズル面２を上方から画像認識するために形成されている。また、左右の締結ねじ３４は、インクジェットヘッド１をねじ止めするために認識開口３６の両外側に設置されている。
【００４５】
スペーサーは、インクジェットヘッド１（サブプレート６）とプレート本体３３との間に介設され、インクジェットヘッド１を上下方向に位置規制する。実際のスペーサーは、サブプレート６とプレート本体３３との間隙寸法よりわずかに長く形成されており、プレート本体３３は上側にわずかに湾曲する。これにより、インクジェットヘッド１がヘッドプレート１０に押し付けられた状態となり、仮固定されたインクジェットヘッド１の上下方向の位置ブレを防ぎ、精度良くヘッドプレート１０に本固定することができる。
【００４６】
カメラユニットは、座標設定のためにヘッドプレート１０を画像認識する他、ヘッド支持プレート２３越しに、ノズル面２の位置決め基準を画像認識するものであり、セットテーブル２１の上方に設置されている。この場合の、ノズル面２の位置決め基準は、ノズル列４の最外端に位置する２つのノズルを基準とすることが、好ましい。また、セットテーブル２１の下方には、ヘッドプレート１０の第１エッジ部３１のエッジ３１ａを検出するための透過照明がカメラユニットと同軸上に設置されている。透過照明は、セットテーブル２１にセットされたヘッドプレート１０のエッジ３１ａを検出し、ヘッドプレート１０の位置を精度良く認識する。なお、カメラユニットは、複数台のカメラを有していることが好ましい。
【００４７】
微小移動機構２６は、位置決め枠体２４に外側から突き当てるように組み込んだ複数（３個）の調整ブロック３７と、各調整ブロック３７に突き当てるように設置された複数（３個）のマイクロヘッド３８と、各マイクロヘッド３８に対して複数（３個）設置された戻しばね３９と、により構成されている。各調整ブロック３７は、セットテーブル２１上に取り付けられたベースプレート４６上に回動自在に設置され、その先端には、位置決め枠体２４を押し込む回転ローラー（ローラーフォロア）４７が取り付けられている。マイクロヘッド３８は、位置決め枠体２４の長辺の外側に設置された第１マイクロヘッド３８ａと、位置決め枠体２４の短辺の外側に離間して設置された第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、で構成されている。戻しばね３９は、位置決め枠体２４の長辺に設置された第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂと、位置決め枠体２４の短辺に設置された第３戻しばね３９ｃと、で構成されている。
【００４８】
この場合、位置決め枠体２４は、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、第３戻しばね３９ｃとの協働により、第１マイクロヘッド３８ａの回転ローラー４７にガイドされてＸ軸方向に微小移動し、Ｘ軸方向に位置決めされる。同様に、位置決め枠体２４は、第１マイクロヘッド３８ａと、第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂとの協働により、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃの回転ローラー４７にガイドされてＹ軸方向に微小移動し、Ｙ軸方向に位置決めされる。また、位置決め枠体２４は、第２および第３マイクロヘッド３８ｂ，３８ｃと、第１および第２戻しばね３９ａ，３９ｂとの協働により、第１マイクロヘッド３８ａの回転ローラー４７を中心にΘ方向に微小回転し、Θ方向に位置決めされる。このようにして、カメラユニットの認識結果を参酌しながら、微小移動機構２６を回転操作し、位置決め枠体２４をＸ軸、Ｙ軸、Θ軸方向に微調整することにより、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１のアライメントが行われる。
【００４９】
ここで、アライメント治具２０を用いた、ヘッドプレート１０におけるインクジェットヘッド１のアライメント方法について説明する。
このアライメント方法は、インクジェットヘッド１を装着したヘッドプレート１０を不動にセットするヘッドプレートセット工程と、セットされたヘッドプレート１０における第１エッジ部３１およびこれに直交する第２エッジ部３２を画像認識するヘッドプレート認識工程と、計３箇所の画像認識結果に基づいて、ヘッドプレート１０におけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、作成したＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッド１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、を備えている。さらに、位置合わせしたインクジェットヘッド１を不動に保持しながら、ヘッドプレート１０に締結する締結工程を備える。
【００５０】
ヘッドプレートセット工程では、先ず、インクジェットヘッド１のノズル面２を上向きにしてヘッドプレート１０の装着開口１３に上側から挿入し、サブプレート６の貫通孔１１からヘッドプレート１０のねじ孔１９に緩くねじ止めして仮装着する。このヘッドプレート１０をセットテーブル２１に載置し、固定孔１６でねじ止め固定する。続いて、ヘッド支持プレート２３を、ヘッドプレート１０の全ての装着開口１３を覆うようにして、位置決め枠体２４上に掛け渡してねじ止め固定する。さらに、締結ねじ３４およびスペーサーにより、各インクジェットヘッド１をヘッド支持プレート２３にねじ止めしておく。
【００５１】
ヘッドプレート認識工程は、透過照明によりカメラユニットでヘッドプレート１０の第１エッジ部３１を画像認識（検出）する。一方のスリット孔１８の第１エッジ部３１のエッジ２箇所を検出し、この２箇所を通る直線を第１仮想ライン４１として設定する（主基準位置）。次に、第１エッジ部３１と直交するヘッドプレート１０の１辺を第２エッジ部３２として、そのエッジ１箇所を検出し、第１仮想ライン４１と直交する直線を第２仮想ライン４２として設定する（副基準位置）。
【００５２】
座標作成工程では、設定された第１仮想ライン４１と第２仮想ライン４２との交点を測定原点としてＸ・Ｙ座標を展開し、ヘッドプレート１０上のインクジェットヘッド１の位置を設定する。具体的には、各インクジェットヘッド１のノズル列４において、離間した２つの吐出ノズル３のＸ・Ｙ座標を作成する。
【００５３】
ヘッド位置決め工程では、作成した２つの吐出ノズル３のＸ・Ｙ座標に基づいて、インクジェットヘッド１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に位置合わせするため、カメラユニットでノズル面２を画像認識しながら、微小移動機構２６のマイクロヘッド３８を調節して位置決め枠体２４を微小移動させる。位置決め枠体２４の移動に伴い、ヘッド支持プレート２３を介してインクジェットヘッド１の位置が微調整される。
【００５４】
インクジェットヘッド１の位置調整が完了した後、位置決め枠体２４を真空吸引して真空吸着部２５に吸着固定させる。これにより、位置決め枠体２４と共にヘッド支持プレート２３が完全に固定され、これに伴い、ヘッド支持プレート２３によって上側から押さえ付けられたインクジェットヘッド１も、位置決め状態で完全に不動に保持される（仮固定）。そして、仮固定されたインクジェットヘッド１を工具挿入孔１５からねじ止めすることによって、最終的にインクジェットヘッド１がヘッドプレート１０に固定される（本固定）。このようにして、１のインクジェットヘッド１のアライメント作業が完了する。最後に、アライメント治具２０に固定されたインクジェットヘッド１おける左右の締結ねじ３４を緩めねじ止め状態を解除する。続いて、他の３つのインクジェットヘッド１についても、上記ヘッド位置決め工程において１つずつ位置決めを行い、アライメント作業を行う。
【００５５】
以上の構成によれば、ヘッドプレート１０（第１エッジ部３１）を位置決めの基準として画像認識しアライメントを行うことによって、ヘッドアライメントのための特別部品（基準ピン等）が不要になる。したがって、低コストで簡単且つ精度良くインクジェットヘッド１のアライメントを行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…インクジェットヘッド ３…ノズル列 １０…ヘッドプレート １８…スリット孔 ３１ａ…エッジ ３１…第１エッジ部 ３２…第２エッジ部 ４１…第１仮想ライン ４２…第２仮想ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドが位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレートであって、
高精度の直線性を有し前記位置決めの主基準となる第１エッジ部と、
前記第１エッジ部に直交し前記位置決めを補填する第２エッジ部と、を備えたことを特徴とするヘッドプレート。
【請求項２】
方形の外観形状を有し、
前記第１エッジ部は、１の辺で構成され、
前記第２エッジ部は、１の辺に直交する他の辺で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドプレート。
【請求項３】
前記第１エッジ部は、前記ヘッドプレートに対し表裏一方の面から有底のスリット孔を形成すると共に、表裏他方の面から前記スリット孔に沿って、前記スリット孔の穴底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、前記穴底の残余の部分として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドプレート。
【請求項４】
前記第１エッジ部は、搭載された前記インクジェットヘッドのノズル列に直交する方向に延在していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項５】
前記第１エッジ部は、前記ヘッドプレートの他の部分に比して薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項６】
前記第１エッジ部において、少なくともエッジが研磨仕上げであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のヘッドプレートに、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であって、
前記インクジェットヘッドを仮組みしたヘッドプレートを不動にセットするヘッドプレートセット工程と、
セットされた前記ヘッドプレートにおける前記第１エッジ部の離間した２箇所、および前記第２エッジ部の１箇所を画像認識するヘッドプレート認識工程と、
計３箇所の前記画像認識結果に基づいて、前記ヘッドプレートにおけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、
作成した前記Ｘ・Ｙ座標に基づいて、前記インクジェットヘッドをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、
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８】
位置合わせした前記インクジェットヘッドを不動に保持しながら、前記ヘッドプレートに締結する締結工程、を更に備えたことを特徴とする請求項７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９】
前記ヘッドプレート認識工程では、
透過照明により前記画像認識を実施することを特徴とする請求項７または８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１０】
前記座標作成工程では、
前記第１エッジ部の２箇所のエッジを通る第１の仮想ラインと、前記第１の仮想ラインに直交し前記第２エッジ部の１箇所のエッジを通る第２の仮想ラインとの交点を原点とし、前記Ｘ・Ｙ座標を展開することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか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１１】
前記ヘッド位置決め工程では、
前記インクジェットヘッドのノズル列における離間した２つのノズル孔を基準とし、前記２つのノズル孔を画像認識しながら前記位置合わせを実施することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか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１】
インクジェットヘッドが位置決めされた状態で搭載されるヘッドプレートであって、
高精度の直線性を有し前記位置決めの主基準となる第１エッジ部と、
前記第１エッジ部に直交し前記位置決めを補填する第２エッジ部と、を備えたことを特徴とするヘッドプレート。
【請求項２】
方形の外観形状を有し、
前記第１エッジ部は、１の辺で構成され、
前記第２エッジ部は、１の辺に直交する他の辺で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドプレート。
【請求項３】
前記第１エッジ部は、前記ヘッドプレートに対し表裏一方の面から有底のスリット孔を形成すると共に、表裏他方の面から前記スリット孔に沿って、前記スリット孔の穴底の一部を除去するように浅溝を形成することにより、前記穴底の残余の部分として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドプレート。
【請求項４】
前記第１エッジ部は、搭載された前記インクジェットヘッドのノズル列に直交する方向に延在していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項５】
前記第１エッジ部は、前記ヘッドプレートの他の部分に比して薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項６】
前記第１エッジ部において、少なくともエッジが研磨仕上げであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドプレート。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のヘッドプレートに、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であって、
前記インクジェットヘッドを仮組みしたヘッドプレートを不動にセットするヘッドプレートセット工程と、
セットされた前記ヘッドプレートにおける前記第１エッジ部の離間した２箇所、および前記第２エッジ部の１箇所を画像認識するヘッドプレート認識工程と、
計３箇所の前記画像認識結果に基づいて、前記ヘッドプレートにおけるＸ・Ｙ座標を作成する座標作成工程と、
作成した前記Ｘ・Ｙ座標に基づいて、前記インクジェットヘッドをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向において位置合わせするヘッド位置決め工程と、
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８】
位置合わせした前記インクジェットヘッドを不動に保持しながら、前記ヘッドプレートに締結する締結工程、を更に備えたことを特徴とする請求項７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９】
前記ヘッドプレート認識工程では、
透過照明により前記画像認識を実施することを特徴とする請求項７または８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１０】
前記座標作成工程では、
前記第１エッジ部の２箇所のエッジを通る第１の仮想ラインと、前記第１の仮想ラインに直交し前記第２エッジ部の１箇所のエッジを通る第２の仮想ラインとの交点を原点とし、前記Ｘ・Ｙ座標を展開することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか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１１】
前記ヘッド位置決め工程では、
前記インクジェットヘッドのノズル列における離間した２つのノズル孔を基準とし、前記２つのノズル孔を画像認識しながら前記位置合わせを実施することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドのアライメント方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０４４９３（Ｐ２０１１−１０４４９３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６０６２８（Ｐ２００９−２６０６２８）
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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