液滴吐出ヘッドのアライメント方法およびアライメント装置
【課題】各吐出ノズルによる着弾位置のズレを抑制することができる。
【解決手段】ノズルプレート１５の形状検査により得られた吐出ノズル２２のノズル形状情報を取得する形状情報取得工程と、取得したノズル形状情報に基づいて、吐出ノズル２２の着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、設計位置情報に、想定着弾位置情報を加味して、機能液滴吐出ヘッド３のアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、アライメント位置情報に基づいて、機能液滴吐出ヘッド３をアライメントするアライメント工程と、を備えた。
【解決手段】ノズルプレート１５の形状検査により得られた吐出ノズル２２のノズル形状情報を取得する形状情報取得工程と、取得したノズル形状情報に基づいて、吐出ノズル２２の着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、設計位置情報に、想定着弾位置情報を加味して、機能液滴吐出ヘッド３のアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、アライメント位置情報に基づいて、機能液滴吐出ヘッド３をアライメントするアライメント工程と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法およびアライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアライメント方法として、アライメントマスクの基準マークを画像認識して、基準マークに基づくユニットプレート（ヘッドプレート）の基準位置データおよび液滴吐出ヘッドの基準位置データを記憶し、この基準位置データに基づいてユニットプレートおよび液滴吐出ヘッドの位置補正を行うものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、各吐出ノズルが精度良くアライメントされたとしても、飛行曲がり等の影響で、着弾位置にズレが生じてしまう場合がある（飛行曲がりの原因は多岐にわたり、不明なものも多い）。そのため、上記のアライメント方法のように、画像認識して得られたユニットプレートおよび液滴吐出ヘッドの基準位置データに基づいて、液滴吐出ヘッドの位置補正を行っても、実描画において着弾位置にズレが生じてしまうという問題があった。よって、液滴吐出ヘッドによる描画処理を精度良く行うことができない。
【０００５】
本発明は、ノズルプレートの加工精度が飛行曲がり等に影響を及ぼすことに着目して為されたものであり、各吐出ノズルによる着弾位置のズレを抑制することができる液滴吐出ヘッドのアライメント方法およびアライメント装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液滴吐出ヘッドのアライメント方法は、複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法であって、液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得工程と、取得したノズル形状情報に基づいて、２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、取得した設計位置情報に、生成した想定着弾位置情報を加味して、液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、生成したアライメント位置情報に基づいて、液滴吐出ヘッドをヘッドプレートに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。
【０００７】
この場合、想定着弾位置情報生成工程では、取得したノズル形状情報に含まれる各吐出ノズルのキャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量と、液滴吐出ヘッドのノズル面と記録媒体との間の計画上のワークギャップと、から２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することが好ましい。
【０００８】
本発明の液滴吐出ヘッドのアライメント装置は、複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント装置であって、液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得手段と、取得したノズル形状情報に基づいて、２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成手段と、液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得手段と、取得した設計位置情報に、生成した想定着弾位置情報を加味して、液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成手段と、生成したアライメント位置情報に基づいて、液滴吐出ヘッドをヘッドプレートに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。
【０００９】
ノズル孔の加工方法によっては、キャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量とが軸ずれ（オフセット）することがあり、このオフセットが飛行曲がり等の１つの原因となることを、試験により見いだした。また、これに限らず、ノズル形状と着弾位置のズレとに相関関係があることは、十分考えられる。
上記の構成によれば、ノズル形状情報に基づいて、想定着弾位置情報を取得し、設計位置情報に当該想定着弾位置情報を加味した位置情報（アライメント位置情報）に基づいて、液滴吐出ヘッドをアライメントするため、着弾位置のズレを考慮した適切なアライメントを行うことができる。ゆえに、各吐出ノズルによる着弾位置のズレを抑制することができ、液滴吐出ヘッドによる描画処理を抑制することができる。なお、ここにいう「２以上の吐出ノズル」は、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであっても良いし、一部の吐出ノズル（例えば、ノズル列両端の２個の吐出ノズル）であっても良い。ひいては、「２以上の吐出ノズル」は、ノズル列を構成する吐出ノズルのうち、描画処理に用いない不吐出ノズル（無効ノズル）を除く全ての吐出ノズル（有効ノズル）であっても良い。
【００１０】
上記の液滴吐出ヘッドのアライメント方法において、想定着弾位置情報生成工程では、オフセット量およびワークギャップに、さらに記録媒体に対する液滴吐出ヘッドの相対的な計画上の走査速度を加味して、２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、走査速度を加味して想定着弾位置情報を生成するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００１２】
この場合、２以上の吐出ノズルが、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルの想定着弾位置情報を加味して、アライメント位置情報を取得するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。特に、着弾位置のずれに、一定の傾向が有る場合に、有用である。
【００１４】
また、アライメント位置情報生成工程は、２以上の吐出ノズルにおける理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と想定着弾位置とのズレ量を、ノズル列方向であるＸ軸方向およびこれに直交するＹ軸方向について、それぞれ抽出する抽出工程と、抽出した２以上の吐出ノズルにおけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化してノズル列における着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する算出工程と、算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、設計位置情報を補正しアライメント位置情報を生成する補正工程と、を有していることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、Ｘ軸方向のズレ量の平均値（Ｘ軸方向の平均ズレ量）と、Ｙ軸方向のズレ量の平均値（Ｙ軸方向の平均ズレ量）とに基づいて、設計位置情報を補正するため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における着弾位置のズレを考慮したアライメントを行うことができる。
【００１６】
この場合、液滴吐出ヘッドは、ノズル列をｎ（ｎは２以上の整数）個有しており、２以上の吐出ノズルは、ｎ個のノズル列のうちの任意の１個のノズル列に属し、補正工程では、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＹ軸補正量として、設計位置情報を補正することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ｎ個のノズル列のうち、任意の１個のノズル列でのアライメント位置情報を取得し、これに基づいて、液滴吐出ヘッド全体をアライメントするため、全てのノズル列でのアライメント位置情報を取得するのに比して、補正工程を簡易化することができる。また、平均ズレ量の１／ｎを補正量とすることにより、液滴吐出ヘッド全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。例えば、取得した平均ズレ量をそのまま補正量とすると、任意の１個のノズル列の着弾位置にズレが有り他のノズル列の着弾位置にズレが無い場合に、補正によって、他のノズル列の着弾位置がずれてしまい、結局、液滴吐出ヘッド全体の最大平均ズレ量は変わらない。これに対し、平均ズレ量の１／ｎを補正量とすれば、任意のノズル列の着弾位置のズレ量は緩和され、一方、他のノズル列の着弾位置のズレ量は大きくなるものの、元の任意のノズル列のズレ量に比べれば小さいものとなる。このように、液滴吐出ヘッド全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。
【００１８】
一方、設計位置情報取得工程における設計位置情報は、ヘッドプレートの基準位置と液滴吐出ヘッドの基準位置とをマーキングした、アライメントマスクの画像認識により取得されたものであること好ましい。
【００１９】
この構成によれば、アライメントマスクを画像認識して設計位置情報を取得するため、高い精度の設計位置情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るヘッドユニットを示した平面模式図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドを示した外観斜視図である。
【図３】ヘッド組立システムを示したシステム構成図である。
【図４】プレート検査装置を示した側面模式図である。
【図５】組立装置を示した側面模式図である。
【図６】アライメント動作を示したフローチャートである。
【図７】着弾位置の推定方法を示した説明図である。
【図８】アライメント方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出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において、機能液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）は、機能液滴吐出ヘッドがヘッドプレートに取り付けられたヘッドユニットを組立対象としたヘッド組立システム（アライメント装置）によってアライメントされる。そこでまず、ヘッドユニットについて説明し、その後、ヘッド組立システムおよびアライメント方法について説明する。なお、この機能液滴吐出ヘッドは、例えば、基板の配線パターンの描画や、カラーフィルターの画素の描画等を行う描画装置（液滴吐出装置）に搭載されて使用されるものである。
【００２２】
図１は、ヘッドユニット１を示した平面模式図である。なお、図１は、ヘッドユニット１の裏面を上とした平面図となっている。図１に示すように、ヘッドユニット１は、ヘッドプレート２と、ヘッドプレート２に位置固定した１２個の機能液滴吐出ヘッド３と、を備えている。１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、ヘッドプレート２に対して、６個ずつ左右（副走査方向）に２分され、２分された各ヘッド群の６個の機能液滴吐出ヘッド３は、副走査方向に互いに位置ズレして階段状に配設されている。また、各機能液滴吐出ヘッド３は、それぞれ副走査方向に平行に配設されている。なお、ヘッドプレート２に対し１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、ヘッド組立システム３０によってアライメント（位置決め）された状態で組み付けられる。また、図１に示す配列パターンは一例であり、機能液滴吐出ヘッド３の個数や列数、さらに配列パターンは任意である。
【００２３】
図２は、機能液滴吐出ヘッド３を示した斜視図である。図２に示すように、機能液滴吐出ヘッド３は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針１１を有する機能液導入部１２と、機能液導入部１２の側方に連なる２連のヘッド基板１３と、機能液導入部１２に連なると共に、液滴吐出用のキャビティを有した２連のポンプ部１４と、ポンプ部１４に連なるノズルプレート１５と、を備えている。また、ポンプ部１４とノズルプレート１５とにより、ヘッドプレート２の裏面側に突出する方形のヘッド本体１６が構成されている。機能液滴吐出ヘッド３を吐出駆動すると、圧電素子によるポンプ作用により、吐出ノズル２２から機能液滴が吐出される。
【００２４】
ノズルプレート１５のノズル面２１には、複数の吐出ノズル２２を副走査方向に列設した２個のノズル列２３、２３（第１ノズル列２３ａおよび第２ノズル列２３ｂ）が相互に平行に形成されている。そして、２個のノズル列２３、２３同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。また、１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、副走査方向であるノズル列２３方向に位置ずれして配設されているため、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の全吐出ノズル２２が副走査方向において連続するようになっている。機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２にアライメントするためのヘッド基準位置（液滴吐出ヘッドの基準位置）Ｍとして、第１ノズル列２３ａの最外端に位置する２つの吐出ノズル２２を用いるようにしている。すなわち、機能液滴吐出ヘッド３は、左右一対のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを有している。なお、吐出ノズル２２とは別に、ノズルプレート１５に、基準位置となる特段のマークを設けるようにしても良い。
【００２５】
各吐出ノズル２２は、ノズルプレート１５を、ポンプ部１４側（キャビティ側）のキャビティ側開口２２ａから、機能液滴が吐出される側の吐出側開口２２ｂにかけて貫通した貫通孔である。また、キャビティ側開口２２ａは、吐出側開口２２ｂに対し小径に形成されているため、各吐出ノズル２２は、吐出側半部が、ノズルプレート１５の表面に垂直な円柱形状となっているのに対し、キャビティ側半部が、キャビティ側に拡開した形状（ロート状）となっている（図４の円内参照）。
【００２６】
図１に示すように、ヘッドプレート２は、一部が切り欠かれた略方形のプレートであると共にステンレス等の厚板で構成されたプレート本体２６と、プレート本体２６上に開口し、１２個の機能液滴吐出ヘッド３を取り付けるための１２個の装着開口２７と、アライメント時の位置決め基準となる左右一対の基準ピン２８、２８と、を有している。一対の基準ピン２８、２８は、ヘッドプレート２をアライメントするための基準位置であり、ヘッドプレート２の裏面側に突出するように取り付けられている。
【００２７】
ここで図３ないし図５を参照して、ヘッド組立システム３０について説明する。図３に示すように、ヘッド組立システム３０は、ノズルプレート１５を検査するプレート検査装置（形状情報取得手段）３１と、検査後の１２個の機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２に位置固定してヘッドユニット１を組み立てる組立装置６１と、を備えている。
【００２８】
プレート検査装置３１は、厳密には、ノズルプレート１５が複数枚取りされる大判のマザープレートＰを検査対象とし、各吐出ノズル２２の形状検査を行うものである。無論、当該形状検査に加え、加工時等に残った或いは付着した異物（主に金属片）およびノズルプレート表面の傷などの不良検査を一体に行うものであっても良い。一方、マザープレートＰは、複数のノズルプレート１５を形成する複数のノズルプレート形成部を整列配置して構成されており、複数のノズルプレート形成部を、プレス打抜きして複数のノズルプレート１５を形成する。そのため、ノズルプレート形成部には、それぞれ上記の第１ノズル列２３ａ、第２ノズル列２３ｂがすでに形成されている。
【００２９】
図４に示すように、プレート検査装置３１は、マザープレートＰを、吐出側が表面（上面）となるようにセットするセットステージ３２と、セットステージ３２を介して、マザープレートＰをノズル列２３方向（Ｘ軸方向）およびこれに直交する方向（Ｙ軸方向）に移動させるＸ軸移動テーブル３３およびＹ軸移動テーブル３８と、吐出ノズル２２を表面側から画像認識する第１認識カメラ３４と、セットステージ３２および各移動テーブル３３、３８の透過開口３２ａ、３３ａ、３８ａを介して、吐出ノズル２２を裏面側から画像認識する第２認識カメラ３５と、吐出ノズル２２の画像認識に際し、裏面側から吐出ノズル２２を照明する照明部３６と、各部を制御する制御部３７（図３参照）と、を備えている。第１認識カメラ３４、第２認識カメラ３５および照明部３６は、同軸上に配設されている。
【００３０】
マザープレートＰのプレート検査では、Ｘ軸移動テーブル３３およびＹ軸移動テーブル３８によって、ノズルプレート形成部の各吐出ノズル２２を、第１認識カメラ３４および第２認識カメラ３５に臨ませつつ、各認識カメラ３４、３５を駆動して、各吐出ノズル２２を表裏面側から画像認識する。各吐出ノズル２２を画像認識したら、制御部３７は、第１認識カメラ３４の表面側からの画像認識結果を画像処理して、各吐出ノズル２２における吐出側開口２２ｂの中心位置を求める。一方、第２認識カメラ３５の裏面側からの画像認識結果を画像処理して、各吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａの中心位置を求める。
【００３１】
そして、各吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａの中心位置および吐出側開口２２ｂの中心位置に基づいて、各吐出ノズル２２の良不良を検査し、ひいてはノズルプレート形成部全体の良不良を検査する。また、制御部３７は、各ノズルプレート形成部のノズル形状情報を取得する。具体的には、ノズルプレート形成部単位で、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａの中心位置および吐出側開口２２ｂの中心位置のオフセット量と、を機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得し、これをノズル形状情報とする。なお、ここで取得する吐出側開口２２ｂの中心位置は、ノズルプレート１５のヘッド基準位置Ｍに対する相対位置とする。取得したノズルプレート形成部毎のノズル形状情報は、組立装置６１に送信され、そのデータベース９１（後述する）に記憶される（図３参照）。なお、ノズル形状情報を、記録媒体を介して、データベース９１に記憶する構成であっても良い。また、上記機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号は、組立装置６１における機能液滴吐出ヘッド３とノズル形状情報との対応付けに用いられる。
【００３２】
次に図３および図５を参照して、ヘッドユニット１の組立装置６１について説明する。図５に示すように、組立装置６１は、ヘッドプレート２に機能液滴吐出ヘッド３を仮装着したヘッドユニット１を組立対象とし、ヘッドプレート２に各機能液滴吐出ヘッド３を精度良く位置決めして固定するものである。
【００３３】
組立装置６１は、ヘッドユニット１もしくはアライメントマスク（図示省略）をセットし、これをＸＹ方向で移動させるユニット移動装置６２と、各機能液滴吐出ヘッド３をアライメント（位置決め補正）するヘッド補正装置６３と、ヘッドプレート２に各機能液滴吐出ヘッド３を接着固定（仮固定）する仮固定装置６４と、ヘッドプレート２および各機能液滴吐出ヘッド３を位置認識する認識装置６５と、これら各部を制御する制御装置６６（図３参照）と、を備えている。
【００３４】
ユニット移動装置６２は、ヘッドユニット１を反転状態（ヘッドプレート２の裏面を上にした状態）でセットすると共に、アライメントマスクをセットするセットテーブル７１と、セットテーブル７１を下側から支持するθテーブル７２と、θテーブル７２を下側から支持するＸ・Ｙテーブル７３と、を備えている。また、ヘッドユニット１は、機能液滴吐出ヘッド３の主走査方向に相当する方向がＸ軸方向となり、副走査方向（ノズル列方向）がＸ軸方向に直交するＹ軸方向となるようにセットされる。
【００３５】
ヘッド補正装置６３は、補正用Ｘ・Ｙテーブル７６および補正用θテーブル７７に支持されたアームユニット７８を備えており、各機能液滴吐出ヘッド３をＸ軸、Ｙ軸およびθ軸方向に微小移動させて、機能液滴吐出ヘッド３の位置決めを行うものである。アームユニット７８は、機能液滴吐出ヘッド３を微小移動してそのアライメントを行うと共に、アライメント後の機能液滴吐出ヘッド３を、ヘッドプレート２に押し付けるようにして不動に保持する。
【００３６】
仮固定装置６４は、接着剤注入ノズル８１を装着したシリンジ型のディスペンサーを有しており、接着剤を注入して、機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２に接着固定する。これによって、ヘッド補正装置６３によって不動に保持したアライメント後の機能液滴吐出ヘッド３を仮固定する。なお、仮固定した機能液滴吐出ヘッド３は、別工程で本固定される。
【００３７】
認識装置６５は、認識対象となるヘッドユニット１およびアライメントマスクに対し、固定的に設けられた固定カメラ８２を有している。アライメントマスクは、一対の基準ピン２８、２８の位置（ヘッドプレート２の基準位置）にマーキングされた一対のプレート基準マークと、各機能液滴吐出ヘッド３の一対のヘッド基準位置Ｍ、Ｍにマーキングされた各組のヘッド基準マークと、を有している。そのため、固定カメラ８２は、セットされたアライメントマスクに対面し、一対のプレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識（撮像）する。また、固定カメラ８２は、セットされたヘッドユニット１に対面し、ヘッドユニット１の一対の基準ピン２８、２８および各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識（撮像）する。
【００３８】
ここで、図３を参照して制御装置６６について説明する。図３に示すように、制御装置６６は、データベース９１と、設計位置情報取得部９２と、現在位置情報取得部９３と、想定着弾位置情報生成部（想定着弾位置情報生成手段）９６と、アライメント位置情報生成部（アライメント位置情報生成手段）９４と、ヘッド補正制御部９５と、を備えている。
【００３９】
データベース９１は、ヘッドユニット１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド３毎のＩＤ番号と、当該ＩＤ番号毎のノズル形状情報と、を記憶している。無論、組立装置６１は、入替えで複数のヘッドユニット１を組み立てるものであり、組立対象となった全てのヘッドユニット１毎の機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号と、当該ＩＤ番号毎のノズル形状情報と、を記憶している。上記したように、ノズル形状情報は、プレート検査装置３１の形状検査によって得られたデータである。
【００４０】
設計位置情報取得部９２は、認識装置６５による画像認識結果に基づいて、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する設計上の位置である設計位置情報を取得する。現在位置情報取得部９３は、認識装置６５による画像認識結果に基づいて、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する現在の位置である現在位置情報を取得する。想定着弾位置情報生成部９６は、１２個の機能液滴吐出ヘッド３毎に、ノズル形状情報に基づいて、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する。
【００４１】
アライメント位置情報生成部９４は、取得した設計位置情報に、想定着弾位置情報を加味して、機能液滴吐出ヘッド３のアライメント位置情報を生成する。ヘッド補正制御部９５は、現在位置情報およびアライメント位置情報に基づいて、ヘッド補正装置６３を制御し、機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２にアライメントする。なお、請求項にいう「設計位置情報取得手段」は、認識装置６５および設計位置情報取得部９２により、構成されている。また、請求項にいう「アライメント手段」は、ヘッド補正装置６３およびヘッド補正制御部９５により、構成されている。
【００４２】
次に、ヘッド組立システム３０によるアライメント方法について説明する。このアライメント方法は、組立装置６１によるアライメント動作と、本動作の前工程であるプレート検査装置３１による上記形状検査（形状情報取得工程）と、によって実施される。そこで、組立対象のヘッドユニット１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド３について、予め上記形状検査が実施されたものとし、アライメント動作について説明する。
【００４３】
図６は、アライメント動作を示したフローチャートである。図６に示すように、アライメント動作は、実行順に、設計位置情報取得工程（Ｓ１〜Ｓ３）と、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ８）と、想定着弾位置情報取得工程（Ｓ９〜Ｓ１０）と、アライメント位置情報生成工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）と、アライメント工程（Ｓ１４）と、を有している。
【００４４】
図６に示すように、まず、アライメントマスクがセットテーブル７１に導入された状態で、設計位置情報取得工程（Ｓ１〜Ｓ３）を実施する。設計位置情報取得工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の設計位置情報を取得する。具体的には、まず、制御装置６６は、ユニット移動装置６２により、アライメントマスクを固定カメラ８２に対面させ（Ｓ１）、その後、固定カメラ８２を駆動して、プレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識する（Ｓ２）。プレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識したら、設計位置情報取得部９２により、この画像認識結果を画像処理（画像分析）して、各組のヘッド基準マークの中心位置を求める。そして、当該各中心位置を、各機能液滴吐出ヘッド３の設計上の設計位置情報とし、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得する（Ｓ３）。
【００４５】
次に、作業者によってアライメントマスクに替えてヘッドユニット１がセットテーブル７１に導入された後、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ８）を実施する。現在位置情報取得工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の現在位置情報を取得する。具体的には、まず、ユニット移動装置６２により、ヘッドユニット１を固定カメラ８２に対面させ（Ｓ４）、その後、固定カメラ８２を駆動して、一対の基準ピン２８、２８を画像認識する（Ｓ５）。基準ピン２８を画像認識したら、ユニット移動装置６２により、当該画像認識結果に基づいて、ヘッドプレート２の基準ピン２８の位置が、前工程（Ｓ２）で画像認識したプレート基準マークの位置に合致するように、ヘッドユニット１を移動する（Ｓ６）。これによって、ヘッドプレート２が位置決めされるので、この状態で各機能液滴吐出ヘッド３のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識する（Ｓ７）。各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識したら、現在位置情報取得部９３により、画像認識結果を画像処理して、各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍの中心位置を求める。そして、当該各組の中心位置を、各機能液滴吐出ヘッド３の現在位置情報とし、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得する（Ｓ８）。
【００４６】
その後、想定着弾位置情報生成工程（Ｓ９〜Ｓ１０）を実施する。想定着弾位置情報生成工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎に、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を生成する。具体的には、まず、対応するＩＤ番号のノズル形状情報を抽出し、第１ノズル列２３ａを構成する各吐出ノズル２２のノズル形状情報から、各吐出ノズル２２の吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａの中心位置と吐出側開口２２ｂの中心位置とのオフセット量を抽出する（Ｓ９）。そして、吐出側開口２２ｂの中心位置およびオフセット量に加え、機能液滴吐出ヘッド３のノズル面２１とワーク（記録媒体）との間の計画上のワークギャップ（ノズル面２１からワーク表面までの距離）と、ノズルプレート１５の厚さと、を加味して、各吐出ノズル２２における着弾位置を推定し、当該着弾位置を想定着弾位置情報とする（想定着弾位置情報を生成する）（Ｓ１０）。ここで、図７を参照して、各吐出ノズル２２における着弾位置の推定演算について詳細に説明する。
【００４７】
図７に示すように、まず、両中心位置のオフセット量およびノズルプレート１５の厚さから、両中心位置のＸＺ平面における位置ズレ量およびＹＺ平面における位置ズレ量を求める（図７（ａ））。そして、両中心位置のＸＺ平面における位置ズレ量から、三角関数を用いてＸＺ平面における吐出角度を算出し、両中心位置のＹＺ平面における位置ズレ量から、三角関数を用いてＹＺ平面における吐出角度を算出する（図７（ｂ））。なお、ここにいう吐出角度は、厳密には、ノズル面２１に垂直な軸線（Ｚ軸方向：設計上の吐出角度）に対する角度ズレ量である。吐出角度を推定したら、今度は、ＸＺ平面における吐出角度とワークギャップとから、三角関数を用いて、飛行曲がりによるＸ軸方向の着弾ズレ量を求めると共に、ＹＺ平面における吐出角度とワークギャップとから、三角関数を用いて、飛行曲がりによるＹ軸方向の着弾ズレ量を求める（図７（ｃ））。さらに、吐出側開口２２ｂの中心位置を、Ｘ軸方向の着弾ズレ量およびＹ軸方向の着弾ズレ量だけ補正し、推定の着弾位置を算出する（図７（ｄ））。これを想定着弾位置情報として取得する。この推定演算を各吐出ノズル２２を対象として行うことで、各吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得する。
【００４８】
なお、上記各情報に加えて、さらにワークに対する機能液滴吐出ヘッド３の相対的な計画上の走査速度を加味して、各吐出ノズル２２の推定の着弾位置を算出する構成であっても良い。かかる場合、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００４９】
機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の想定着弾位置情報が生成されたら、アライメント位置情報生成工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）を実施する。アライメント位置情報生成工程では、ＩＤ番号毎の設計位置情報と、生成した機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の想定着弾位置情報と、に基づいて、ＩＤ番号毎のアライメント位置情報を生成する。具体的には、まず、アライメント位置情報生成部９４により、各吐出ノズル２２における理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向について、それぞれ抽出する（抽出工程）（Ｓ１１：図８（ａ）参照）。次に、抽出した各吐出ノズル２２におけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化して第１ノズル列２３ａにおける着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する（算出工程）（Ｓ１２：図８（ｂ）参照）。さらに、算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、設計位置情報を補正しアライメント位置情報を生成する（補正工程）（Ｓ１３：図８（ｃ）参照）。具体的には、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／２をＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／２をＹ軸補正量として、設計位置情報を補正する（例えば、Ｙ軸方向の平均ズレ量をΔＹとし、Ｙ軸方向の設計位置情報をＡ、Ｙ軸方向のアライメント位置情報をＢとすると、Ｂ＝Ａ−ΔＹ／２とする。）。これらをＩＤ番号毎に実施することで、ＩＤ番号毎のアライメント位置情報を生成する。
【００５０】
アライメント位置情報を生成したら、アライメント工程（Ｓ１４）を実施する。アライメント工程では、生成したＩＤ番号毎のアライメント位置情報に基づいて、各ＩＤ番号の機能液滴吐出ヘッド３を、ヘッドプレート２にアライメントする（Ｓ１４：図８（ｄ）参照）。具体的には、ヘッド補正制御部９５により、ヘッド補正装置６３を制御して、アライメント位置情報と現在位置情報との差分だけ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に機能液滴吐出ヘッド３を移動する。設計位置情報、アライメント位置情報および現在位置情報はいずれも第１ノズル列２３ａを基準としているため、第１ノズル列２３ａ基準で、アライメントが実施される。これをＩＤ番号毎に実施することで、全ての機能液滴吐出ヘッド３をアライメントする。これによってアライメント動作を終了する。
【００５１】
以上のような構成によれば、ノズル形状情報に基づいて、想定着弾位置情報を取得し、設計位置情報に当該想定着弾位置情報を加味した位置情報（アライメント位置情報）に基づいて、機能液滴吐出ヘッド３をアライメントするため、着弾位置のズレを考慮した適切なアライメントを行うことができる。ゆえに、各吐出ノズル２２による着弾位置のズレを抑制することができ、機能液滴吐出ヘッド３による描画処理を抑制することができる。
【００５２】
また、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の実着弾位置情報を加味して、アライメント位置情報を取得するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００５３】
さらに、Ｘ軸方向のズレ量の平均値（Ｘ軸方向の平均ズレ量）と、Ｙ軸方向のズレ量の平均値（Ｙ軸方向の平均ズレ量）とに基づいて、設計位置情報を補正するため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における着弾位置のズレを考慮したアライメントを行うことができる。
【００５４】
またさらに、２個のノズル列２３、２３のうち、任意の１個のノズル列２３（第１ノズル列２３ａ）でのアライメント位置情報を取得し、これに基づいて、機能液滴吐出ヘッド３全体をアライメントするため、全てのノズル列２３でのアライメント位置情報を取得するのに比して、補正工程を簡易化することができる。また、平均ズレ量の１／２を補正量とすることにより、機能液滴吐出ヘッド３全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。なお、ノズル列２３の数がｎ（２以上の整数）個であり、平均ズレ量の１／ｎを補正量とするものであれば、ｎ＝２個に限るではなく、例えば、４個のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に本発明を適用しても良い。
【００５５】
また、アライメントマスクを画像認識して設計位置情報を取得するため、精度の高い設計位置情報を取得することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態においてはθ方向のアライメントについて説明を省略したが、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ７）の前に、現在位置情報と設計位置情報を取得し、そのθ方向の差分だけ、機能液滴吐出ヘッド３をθ方向に移動して、θ方向のアライメントを行う構成であっても良いし、アライメント位置情報生成工程（Ｓ９〜Ｓ１１）において、抽出した吐出ノズル２２におけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量に基づいて、θ方向の補正量を求め、設計位置情報をθ方向の補正量で補正して、アライメント位置情報に組み込む構成であっても良い。
【００５７】
また、本実施形態においては、第１ノズル列２３ａ基準で、アライメントを実施したが、第１ノズル列２３ａおよび第２ノズル列２３ｂの両ノズル列２３を基準として、アライメントを実施する構成であっても良い。かかる場合、両ノズル列２３に属する吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得し、アライメントに用いる。
【００５８】
さらに、本実施形態においては、ノズル列２３を構成する全ての吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得したが、２以上の吐出ノズル２２であればこれに限るものではなく、例えば、機能液滴吐出ヘッド３のヘッド基準位置Ｍ、Ｍと同様、第１ノズル列２３ａの最外端の２個の吐出ノズル２２のノズル形状情報および想定着弾位置情報を取得し、アライメントに用いる構成であっても良い。かかる場合、ズレ量の平均化（算出工程：Ｓ１０）を省略することができる。
【００５９】
またさらに、本実施形態においては、２以上のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に、本発明を適用したが、単一のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に、本発明を適用しても良い。かかる場合、平均ズレ量をそのまま補正量とする。
【００６０】
なお、本実施形態においては、プレート検査装置３１において、全ての吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求める構成であったが、代表となる１以上の吐出ノズル２２のみのキャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求め、これを用いて全ての吐出ノズル２２におけるノズル形状情報を取得する構成であっても良い。例えば、吐出ノズル２２の形成方法によっては、複数の吐出ノズル２２に共通の形状特性が表れる場合がある。そのため、共通の形状特性が表れる吐出ノズル群のうち、代表となる１の吐出ノズル２２のみの、キャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求め、これを当該吐出ノズル群の各吐出ノズル２２におけるノズル形状情報として取得する構成であっても良い。
【００６１】
また、本実施形態においては、想定着弾位置情報生成工程を、現在位置情報取得工程の後に実施する構成であったが、想定着弾位置情報生成工程を、設計位置情報取得工程の前に行う構成であっても良い。ひいては、想定着弾位置情報生成工程を、プレート検査装置３１上で実施し、想定着弾位置情報を、組立装置６１に送信する構成であっても良い。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、想定着弾位置情報工程において、ノズル形状情報に基づいて想定着弾位置情報を取得し、その後、アライメント位置情報生成工程において、理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量を抽出する構成であったが、想定着弾位置情報工程において、ノズル形状情報から求めた着弾ズレ量（図７（ｃ）参照）を、理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量として、そのまま流用する構成であっても良い。
【００６３】
またさらに、本実施形態においては、各吐出ノズル２２について、ノズル面２１と同一平面における吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの両中心位置のオフセット量と、をノズル形状情報として取得する構成であったが、これらに加え、ノズルプレート１５の厚さ方向（ノズル面２１に直交する方向：Ｚ軸方向）のキャビティ側開口２２ａの高さ位置、および吐出側開口２２ｂの高さ位置をノズル形状情報として取得する構成であっても良い。かかる場合、想定着弾位置情報取得工程において、ノズルプレート１５の厚さに代えて、両高さ位置の差を用いることで、より高い精度の想定着弾位置情報を推定することができる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、推定の着弾位置をノズル形状情報、ワークギャップおよびノズルプレート１５の厚さに基づいて、算出する構成であったが、実験によりノズル形状情報と着弾位置との相関係数が得られるのであれば、当該相関係数を用いてノズル形状情報のみから着弾位置を算出（推定）する構成であっても良い。ひいては、ノズル形状情報も、着弾位置との相関関係が得られるものであれば、上記に記載したもの限らない。例えば、吐出ノズル２２周辺のノズルプレート１５表面の傾斜角度と、吐出ノズル２２の着弾位置とに相関関係があるのであれば、これを当該傾斜角度をノズル形状情報とする構成であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
２：ヘッドプレート、 ３：機能液滴吐出ヘッド、 １５：ノズルプレート、 ２１：ノズル面、 ２２：吐出ノズル、 ２２ａ：キャビティ側開口、 ２２ｂ：吐出側開口、 ２３：ノズル列、 ３０：ヘッド組立システム、 ３１：プレート検査装置、 ６３：ヘッド補正装置、 ６５：認識装置、 ９２：設計位置情報取得部、 ９４：アライメント位置情報生成部、 ９５：ヘッド補正制御部、 ９６：想定着弾位置情報生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法およびアライメント装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアライメント方法として、アライメントマスクの基準マークを画像認識して、基準マークに基づくユニットプレート（ヘッドプレート）の基準位置データおよび液滴吐出ヘッドの基準位置データを記憶し、この基準位置データに基づいてユニットプレートおよび液滴吐出ヘッドの位置補正を行うものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、各吐出ノズルが精度良くアライメントされたとしても、飛行曲がり等の影響で、着弾位置にズレが生じてしまう場合がある（飛行曲がりの原因は多岐にわたり、不明なものも多い）。そのため、上記のアライメント方法のように、画像認識して得られたユニットプレートおよび液滴吐出ヘッドの基準位置データに基づいて、液滴吐出ヘッドの位置補正を行っても、実描画において着弾位置にズレが生じてしまうという問題があった。よって、液滴吐出ヘッドによる描画処理を精度良く行うことができない。
【０００５】
本発明は、ノズルプレートの加工精度が飛行曲がり等に影響を及ぼすことに着目して為されたものであり、各吐出ノズルによる着弾位置のズレを抑制することができる液滴吐出ヘッドのアライメント方法およびアライメント装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液滴吐出ヘッドのアライメント方法は、複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法であって、液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得工程と、取得したノズル形状情報に基づいて、２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、取得した設計位置情報に、生成した想定着弾位置情報を加味して、液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、生成したアライメント位置情報に基づいて、液滴吐出ヘッドをヘッドプレートに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。
【０００７】
この場合、想定着弾位置情報生成工程では、取得したノズル形状情報に含まれる各吐出ノズルのキャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量と、液滴吐出ヘッドのノズル面と記録媒体との間の計画上のワークギャップと、から２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することが好ましい。
【０００８】
本発明の液滴吐出ヘッドのアライメント装置は、複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント装置であって、液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得手段と、取得したノズル形状情報に基づいて、２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成手段と、液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得手段と、取得した設計位置情報に、生成した想定着弾位置情報を加味して、液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成手段と、生成したアライメント位置情報に基づいて、液滴吐出ヘッドをヘッドプレートに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。
【０００９】
ノズル孔の加工方法によっては、キャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量とが軸ずれ（オフセット）することがあり、このオフセットが飛行曲がり等の１つの原因となることを、試験により見いだした。また、これに限らず、ノズル形状と着弾位置のズレとに相関関係があることは、十分考えられる。
上記の構成によれば、ノズル形状情報に基づいて、想定着弾位置情報を取得し、設計位置情報に当該想定着弾位置情報を加味した位置情報（アライメント位置情報）に基づいて、液滴吐出ヘッドをアライメントするため、着弾位置のズレを考慮した適切なアライメントを行うことができる。ゆえに、各吐出ノズルによる着弾位置のズレを抑制することができ、液滴吐出ヘッドによる描画処理を抑制することができる。なお、ここにいう「２以上の吐出ノズル」は、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであっても良いし、一部の吐出ノズル（例えば、ノズル列両端の２個の吐出ノズル）であっても良い。ひいては、「２以上の吐出ノズル」は、ノズル列を構成する吐出ノズルのうち、描画処理に用いない不吐出ノズル（無効ノズル）を除く全ての吐出ノズル（有効ノズル）であっても良い。
【００１０】
上記の液滴吐出ヘッドのアライメント方法において、想定着弾位置情報生成工程では、オフセット量およびワークギャップに、さらに記録媒体に対する液滴吐出ヘッドの相対的な計画上の走査速度を加味して、２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、走査速度を加味して想定着弾位置情報を生成するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００１２】
この場合、２以上の吐出ノズルが、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ノズル列を構成する全ての吐出ノズルの想定着弾位置情報を加味して、アライメント位置情報を取得するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。特に、着弾位置のずれに、一定の傾向が有る場合に、有用である。
【００１４】
また、アライメント位置情報生成工程は、２以上の吐出ノズルにおける理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と想定着弾位置とのズレ量を、ノズル列方向であるＸ軸方向およびこれに直交するＹ軸方向について、それぞれ抽出する抽出工程と、抽出した２以上の吐出ノズルにおけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化してノズル列における着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する算出工程と、算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、設計位置情報を補正しアライメント位置情報を生成する補正工程と、を有していることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、Ｘ軸方向のズレ量の平均値（Ｘ軸方向の平均ズレ量）と、Ｙ軸方向のズレ量の平均値（Ｙ軸方向の平均ズレ量）とに基づいて、設計位置情報を補正するため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における着弾位置のズレを考慮したアライメントを行うことができる。
【００１６】
この場合、液滴吐出ヘッドは、ノズル列をｎ（ｎは２以上の整数）個有しており、２以上の吐出ノズルは、ｎ個のノズル列のうちの任意の１個のノズル列に属し、補正工程では、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＹ軸補正量として、設計位置情報を補正することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ｎ個のノズル列のうち、任意の１個のノズル列でのアライメント位置情報を取得し、これに基づいて、液滴吐出ヘッド全体をアライメントするため、全てのノズル列でのアライメント位置情報を取得するのに比して、補正工程を簡易化することができる。また、平均ズレ量の１／ｎを補正量とすることにより、液滴吐出ヘッド全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。例えば、取得した平均ズレ量をそのまま補正量とすると、任意の１個のノズル列の着弾位置にズレが有り他のノズル列の着弾位置にズレが無い場合に、補正によって、他のノズル列の着弾位置がずれてしまい、結局、液滴吐出ヘッド全体の最大平均ズレ量は変わらない。これに対し、平均ズレ量の１／ｎを補正量とすれば、任意のノズル列の着弾位置のズレ量は緩和され、一方、他のノズル列の着弾位置のズレ量は大きくなるものの、元の任意のノズル列のズレ量に比べれば小さいものとなる。このように、液滴吐出ヘッド全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。
【００１８】
一方、設計位置情報取得工程における設計位置情報は、ヘッドプレートの基準位置と液滴吐出ヘッドの基準位置とをマーキングした、アライメントマスクの画像認識により取得されたものであること好ましい。
【００１９】
この構成によれば、アライメントマスクを画像認識して設計位置情報を取得するため、高い精度の設計位置情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るヘッドユニットを示した平面模式図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドを示した外観斜視図である。
【図３】ヘッド組立システムを示したシステム構成図である。
【図４】プレート検査装置を示した側面模式図である。
【図５】組立装置を示した側面模式図である。
【図６】アライメント動作を示したフローチャートである。
【図７】着弾位置の推定方法を示した説明図である。
【図８】アライメント方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出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において、機能液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）は、機能液滴吐出ヘッドがヘッドプレートに取り付けられたヘッドユニットを組立対象としたヘッド組立システム（アライメント装置）によってアライメントされる。そこでまず、ヘッドユニットについて説明し、その後、ヘッド組立システムおよびアライメント方法について説明する。なお、この機能液滴吐出ヘッドは、例えば、基板の配線パターンの描画や、カラーフィルターの画素の描画等を行う描画装置（液滴吐出装置）に搭載されて使用されるものである。
【００２２】
図１は、ヘッドユニット１を示した平面模式図である。なお、図１は、ヘッドユニット１の裏面を上とした平面図となっている。図１に示すように、ヘッドユニット１は、ヘッドプレート２と、ヘッドプレート２に位置固定した１２個の機能液滴吐出ヘッド３と、を備えている。１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、ヘッドプレート２に対して、６個ずつ左右（副走査方向）に２分され、２分された各ヘッド群の６個の機能液滴吐出ヘッド３は、副走査方向に互いに位置ズレして階段状に配設されている。また、各機能液滴吐出ヘッド３は、それぞれ副走査方向に平行に配設されている。なお、ヘッドプレート２に対し１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、ヘッド組立システム３０によってアライメント（位置決め）された状態で組み付けられる。また、図１に示す配列パターンは一例であり、機能液滴吐出ヘッド３の個数や列数、さらに配列パターンは任意である。
【００２３】
図２は、機能液滴吐出ヘッド３を示した斜視図である。図２に示すように、機能液滴吐出ヘッド３は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針１１を有する機能液導入部１２と、機能液導入部１２の側方に連なる２連のヘッド基板１３と、機能液導入部１２に連なると共に、液滴吐出用のキャビティを有した２連のポンプ部１４と、ポンプ部１４に連なるノズルプレート１５と、を備えている。また、ポンプ部１４とノズルプレート１５とにより、ヘッドプレート２の裏面側に突出する方形のヘッド本体１６が構成されている。機能液滴吐出ヘッド３を吐出駆動すると、圧電素子によるポンプ作用により、吐出ノズル２２から機能液滴が吐出される。
【００２４】
ノズルプレート１５のノズル面２１には、複数の吐出ノズル２２を副走査方向に列設した２個のノズル列２３、２３（第１ノズル列２３ａおよび第２ノズル列２３ｂ）が相互に平行に形成されている。そして、２個のノズル列２３、２３同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。また、１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、副走査方向であるノズル列２３方向に位置ずれして配設されているため、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の全吐出ノズル２２が副走査方向において連続するようになっている。機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２にアライメントするためのヘッド基準位置（液滴吐出ヘッドの基準位置）Ｍとして、第１ノズル列２３ａの最外端に位置する２つの吐出ノズル２２を用いるようにしている。すなわち、機能液滴吐出ヘッド３は、左右一対のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを有している。なお、吐出ノズル２２とは別に、ノズルプレート１５に、基準位置となる特段のマークを設けるようにしても良い。
【００２５】
各吐出ノズル２２は、ノズルプレート１５を、ポンプ部１４側（キャビティ側）のキャビティ側開口２２ａから、機能液滴が吐出される側の吐出側開口２２ｂにかけて貫通した貫通孔である。また、キャビティ側開口２２ａは、吐出側開口２２ｂに対し小径に形成されているため、各吐出ノズル２２は、吐出側半部が、ノズルプレート１５の表面に垂直な円柱形状となっているのに対し、キャビティ側半部が、キャビティ側に拡開した形状（ロート状）となっている（図４の円内参照）。
【００２６】
図１に示すように、ヘッドプレート２は、一部が切り欠かれた略方形のプレートであると共にステンレス等の厚板で構成されたプレート本体２６と、プレート本体２６上に開口し、１２個の機能液滴吐出ヘッド３を取り付けるための１２個の装着開口２７と、アライメント時の位置決め基準となる左右一対の基準ピン２８、２８と、を有している。一対の基準ピン２８、２８は、ヘッドプレート２をアライメントするための基準位置であり、ヘッドプレート２の裏面側に突出するように取り付けられている。
【００２７】
ここで図３ないし図５を参照して、ヘッド組立システム３０について説明する。図３に示すように、ヘッド組立システム３０は、ノズルプレート１５を検査するプレート検査装置（形状情報取得手段）３１と、検査後の１２個の機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２に位置固定してヘッドユニット１を組み立てる組立装置６１と、を備えている。
【００２８】
プレート検査装置３１は、厳密には、ノズルプレート１５が複数枚取りされる大判のマザープレートＰを検査対象とし、各吐出ノズル２２の形状検査を行うものである。無論、当該形状検査に加え、加工時等に残った或いは付着した異物（主に金属片）およびノズルプレート表面の傷などの不良検査を一体に行うものであっても良い。一方、マザープレートＰは、複数のノズルプレート１５を形成する複数のノズルプレート形成部を整列配置して構成されており、複数のノズルプレート形成部を、プレス打抜きして複数のノズルプレート１５を形成する。そのため、ノズルプレート形成部には、それぞれ上記の第１ノズル列２３ａ、第２ノズル列２３ｂがすでに形成されている。
【００２９】
図４に示すように、プレート検査装置３１は、マザープレートＰを、吐出側が表面（上面）となるようにセットするセットステージ３２と、セットステージ３２を介して、マザープレートＰをノズル列２３方向（Ｘ軸方向）およびこれに直交する方向（Ｙ軸方向）に移動させるＸ軸移動テーブル３３およびＹ軸移動テーブル３８と、吐出ノズル２２を表面側から画像認識する第１認識カメラ３４と、セットステージ３２および各移動テーブル３３、３８の透過開口３２ａ、３３ａ、３８ａを介して、吐出ノズル２２を裏面側から画像認識する第２認識カメラ３５と、吐出ノズル２２の画像認識に際し、裏面側から吐出ノズル２２を照明する照明部３６と、各部を制御する制御部３７（図３参照）と、を備えている。第１認識カメラ３４、第２認識カメラ３５および照明部３６は、同軸上に配設されている。
【００３０】
マザープレートＰのプレート検査では、Ｘ軸移動テーブル３３およびＹ軸移動テーブル３８によって、ノズルプレート形成部の各吐出ノズル２２を、第１認識カメラ３４および第２認識カメラ３５に臨ませつつ、各認識カメラ３４、３５を駆動して、各吐出ノズル２２を表裏面側から画像認識する。各吐出ノズル２２を画像認識したら、制御部３７は、第１認識カメラ３４の表面側からの画像認識結果を画像処理して、各吐出ノズル２２における吐出側開口２２ｂの中心位置を求める。一方、第２認識カメラ３５の裏面側からの画像認識結果を画像処理して、各吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａの中心位置を求める。
【００３１】
そして、各吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａの中心位置および吐出側開口２２ｂの中心位置に基づいて、各吐出ノズル２２の良不良を検査し、ひいてはノズルプレート形成部全体の良不良を検査する。また、制御部３７は、各ノズルプレート形成部のノズル形状情報を取得する。具体的には、ノズルプレート形成部単位で、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａの中心位置および吐出側開口２２ｂの中心位置のオフセット量と、を機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得し、これをノズル形状情報とする。なお、ここで取得する吐出側開口２２ｂの中心位置は、ノズルプレート１５のヘッド基準位置Ｍに対する相対位置とする。取得したノズルプレート形成部毎のノズル形状情報は、組立装置６１に送信され、そのデータベース９１（後述する）に記憶される（図３参照）。なお、ノズル形状情報を、記録媒体を介して、データベース９１に記憶する構成であっても良い。また、上記機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号は、組立装置６１における機能液滴吐出ヘッド３とノズル形状情報との対応付けに用いられる。
【００３２】
次に図３および図５を参照して、ヘッドユニット１の組立装置６１について説明する。図５に示すように、組立装置６１は、ヘッドプレート２に機能液滴吐出ヘッド３を仮装着したヘッドユニット１を組立対象とし、ヘッドプレート２に各機能液滴吐出ヘッド３を精度良く位置決めして固定するものである。
【００３３】
組立装置６１は、ヘッドユニット１もしくはアライメントマスク（図示省略）をセットし、これをＸＹ方向で移動させるユニット移動装置６２と、各機能液滴吐出ヘッド３をアライメント（位置決め補正）するヘッド補正装置６３と、ヘッドプレート２に各機能液滴吐出ヘッド３を接着固定（仮固定）する仮固定装置６４と、ヘッドプレート２および各機能液滴吐出ヘッド３を位置認識する認識装置６５と、これら各部を制御する制御装置６６（図３参照）と、を備えている。
【００３４】
ユニット移動装置６２は、ヘッドユニット１を反転状態（ヘッドプレート２の裏面を上にした状態）でセットすると共に、アライメントマスクをセットするセットテーブル７１と、セットテーブル７１を下側から支持するθテーブル７２と、θテーブル７２を下側から支持するＸ・Ｙテーブル７３と、を備えている。また、ヘッドユニット１は、機能液滴吐出ヘッド３の主走査方向に相当する方向がＸ軸方向となり、副走査方向（ノズル列方向）がＸ軸方向に直交するＹ軸方向となるようにセットされる。
【００３５】
ヘッド補正装置６３は、補正用Ｘ・Ｙテーブル７６および補正用θテーブル７７に支持されたアームユニット７８を備えており、各機能液滴吐出ヘッド３をＸ軸、Ｙ軸およびθ軸方向に微小移動させて、機能液滴吐出ヘッド３の位置決めを行うものである。アームユニット７８は、機能液滴吐出ヘッド３を微小移動してそのアライメントを行うと共に、アライメント後の機能液滴吐出ヘッド３を、ヘッドプレート２に押し付けるようにして不動に保持する。
【００３６】
仮固定装置６４は、接着剤注入ノズル８１を装着したシリンジ型のディスペンサーを有しており、接着剤を注入して、機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２に接着固定する。これによって、ヘッド補正装置６３によって不動に保持したアライメント後の機能液滴吐出ヘッド３を仮固定する。なお、仮固定した機能液滴吐出ヘッド３は、別工程で本固定される。
【００３７】
認識装置６５は、認識対象となるヘッドユニット１およびアライメントマスクに対し、固定的に設けられた固定カメラ８２を有している。アライメントマスクは、一対の基準ピン２８、２８の位置（ヘッドプレート２の基準位置）にマーキングされた一対のプレート基準マークと、各機能液滴吐出ヘッド３の一対のヘッド基準位置Ｍ、Ｍにマーキングされた各組のヘッド基準マークと、を有している。そのため、固定カメラ８２は、セットされたアライメントマスクに対面し、一対のプレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識（撮像）する。また、固定カメラ８２は、セットされたヘッドユニット１に対面し、ヘッドユニット１の一対の基準ピン２８、２８および各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識（撮像）する。
【００３８】
ここで、図３を参照して制御装置６６について説明する。図３に示すように、制御装置６６は、データベース９１と、設計位置情報取得部９２と、現在位置情報取得部９３と、想定着弾位置情報生成部（想定着弾位置情報生成手段）９６と、アライメント位置情報生成部（アライメント位置情報生成手段）９４と、ヘッド補正制御部９５と、を備えている。
【００３９】
データベース９１は、ヘッドユニット１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド３毎のＩＤ番号と、当該ＩＤ番号毎のノズル形状情報と、を記憶している。無論、組立装置６１は、入替えで複数のヘッドユニット１を組み立てるものであり、組立対象となった全てのヘッドユニット１毎の機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号と、当該ＩＤ番号毎のノズル形状情報と、を記憶している。上記したように、ノズル形状情報は、プレート検査装置３１の形状検査によって得られたデータである。
【００４０】
設計位置情報取得部９２は、認識装置６５による画像認識結果に基づいて、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する設計上の位置である設計位置情報を取得する。現在位置情報取得部９３は、認識装置６５による画像認識結果に基づいて、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の、ヘッドプレート２に対する現在の位置である現在位置情報を取得する。想定着弾位置情報生成部９６は、１２個の機能液滴吐出ヘッド３毎に、ノズル形状情報に基づいて、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する。
【００４１】
アライメント位置情報生成部９４は、取得した設計位置情報に、想定着弾位置情報を加味して、機能液滴吐出ヘッド３のアライメント位置情報を生成する。ヘッド補正制御部９５は、現在位置情報およびアライメント位置情報に基づいて、ヘッド補正装置６３を制御し、機能液滴吐出ヘッド３をヘッドプレート２にアライメントする。なお、請求項にいう「設計位置情報取得手段」は、認識装置６５および設計位置情報取得部９２により、構成されている。また、請求項にいう「アライメント手段」は、ヘッド補正装置６３およびヘッド補正制御部９５により、構成されている。
【００４２】
次に、ヘッド組立システム３０によるアライメント方法について説明する。このアライメント方法は、組立装置６１によるアライメント動作と、本動作の前工程であるプレート検査装置３１による上記形状検査（形状情報取得工程）と、によって実施される。そこで、組立対象のヘッドユニット１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド３について、予め上記形状検査が実施されたものとし、アライメント動作について説明する。
【００４３】
図６は、アライメント動作を示したフローチャートである。図６に示すように、アライメント動作は、実行順に、設計位置情報取得工程（Ｓ１〜Ｓ３）と、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ８）と、想定着弾位置情報取得工程（Ｓ９〜Ｓ１０）と、アライメント位置情報生成工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）と、アライメント工程（Ｓ１４）と、を有している。
【００４４】
図６に示すように、まず、アライメントマスクがセットテーブル７１に導入された状態で、設計位置情報取得工程（Ｓ１〜Ｓ３）を実施する。設計位置情報取得工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の設計位置情報を取得する。具体的には、まず、制御装置６６は、ユニット移動装置６２により、アライメントマスクを固定カメラ８２に対面させ（Ｓ１）、その後、固定カメラ８２を駆動して、プレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識する（Ｓ２）。プレート基準マークおよび各組のヘッド基準マークを画像認識したら、設計位置情報取得部９２により、この画像認識結果を画像処理（画像分析）して、各組のヘッド基準マークの中心位置を求める。そして、当該各中心位置を、各機能液滴吐出ヘッド３の設計上の設計位置情報とし、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得する（Ｓ３）。
【００４５】
次に、作業者によってアライメントマスクに替えてヘッドユニット１がセットテーブル７１に導入された後、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ８）を実施する。現在位置情報取得工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の現在位置情報を取得する。具体的には、まず、ユニット移動装置６２により、ヘッドユニット１を固定カメラ８２に対面させ（Ｓ４）、その後、固定カメラ８２を駆動して、一対の基準ピン２８、２８を画像認識する（Ｓ５）。基準ピン２８を画像認識したら、ユニット移動装置６２により、当該画像認識結果に基づいて、ヘッドプレート２の基準ピン２８の位置が、前工程（Ｓ２）で画像認識したプレート基準マークの位置に合致するように、ヘッドユニット１を移動する（Ｓ６）。これによって、ヘッドプレート２が位置決めされるので、この状態で各機能液滴吐出ヘッド３のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識する（Ｓ７）。各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍを画像認識したら、現在位置情報取得部９３により、画像認識結果を画像処理して、各組のヘッド基準位置Ｍ、Ｍの中心位置を求める。そして、当該各組の中心位置を、各機能液滴吐出ヘッド３の現在位置情報とし、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号を付して取得する（Ｓ８）。
【００４６】
その後、想定着弾位置情報生成工程（Ｓ９〜Ｓ１０）を実施する。想定着弾位置情報生成工程では、機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎に、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を生成する。具体的には、まず、対応するＩＤ番号のノズル形状情報を抽出し、第１ノズル列２３ａを構成する各吐出ノズル２２のノズル形状情報から、各吐出ノズル２２の吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａの中心位置と吐出側開口２２ｂの中心位置とのオフセット量を抽出する（Ｓ９）。そして、吐出側開口２２ｂの中心位置およびオフセット量に加え、機能液滴吐出ヘッド３のノズル面２１とワーク（記録媒体）との間の計画上のワークギャップ（ノズル面２１からワーク表面までの距離）と、ノズルプレート１５の厚さと、を加味して、各吐出ノズル２２における着弾位置を推定し、当該着弾位置を想定着弾位置情報とする（想定着弾位置情報を生成する）（Ｓ１０）。ここで、図７を参照して、各吐出ノズル２２における着弾位置の推定演算について詳細に説明する。
【００４７】
図７に示すように、まず、両中心位置のオフセット量およびノズルプレート１５の厚さから、両中心位置のＸＺ平面における位置ズレ量およびＹＺ平面における位置ズレ量を求める（図７（ａ））。そして、両中心位置のＸＺ平面における位置ズレ量から、三角関数を用いてＸＺ平面における吐出角度を算出し、両中心位置のＹＺ平面における位置ズレ量から、三角関数を用いてＹＺ平面における吐出角度を算出する（図７（ｂ））。なお、ここにいう吐出角度は、厳密には、ノズル面２１に垂直な軸線（Ｚ軸方向：設計上の吐出角度）に対する角度ズレ量である。吐出角度を推定したら、今度は、ＸＺ平面における吐出角度とワークギャップとから、三角関数を用いて、飛行曲がりによるＸ軸方向の着弾ズレ量を求めると共に、ＹＺ平面における吐出角度とワークギャップとから、三角関数を用いて、飛行曲がりによるＹ軸方向の着弾ズレ量を求める（図７（ｃ））。さらに、吐出側開口２２ｂの中心位置を、Ｘ軸方向の着弾ズレ量およびＹ軸方向の着弾ズレ量だけ補正し、推定の着弾位置を算出する（図７（ｄ））。これを想定着弾位置情報として取得する。この推定演算を各吐出ノズル２２を対象として行うことで、各吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得する。
【００４８】
なお、上記各情報に加えて、さらにワークに対する機能液滴吐出ヘッド３の相対的な計画上の走査速度を加味して、各吐出ノズル２２の推定の着弾位置を算出する構成であっても良い。かかる場合、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００４９】
機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の想定着弾位置情報が生成されたら、アライメント位置情報生成工程（Ｓ１１〜Ｓ１３）を実施する。アライメント位置情報生成工程では、ＩＤ番号毎の設計位置情報と、生成した機能液滴吐出ヘッド３のＩＤ番号毎の想定着弾位置情報と、に基づいて、ＩＤ番号毎のアライメント位置情報を生成する。具体的には、まず、アライメント位置情報生成部９４により、各吐出ノズル２２における理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向について、それぞれ抽出する（抽出工程）（Ｓ１１：図８（ａ）参照）。次に、抽出した各吐出ノズル２２におけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化して第１ノズル列２３ａにおける着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する（算出工程）（Ｓ１２：図８（ｂ）参照）。さらに、算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、設計位置情報を補正しアライメント位置情報を生成する（補正工程）（Ｓ１３：図８（ｃ）参照）。具体的には、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／２をＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／２をＹ軸補正量として、設計位置情報を補正する（例えば、Ｙ軸方向の平均ズレ量をΔＹとし、Ｙ軸方向の設計位置情報をＡ、Ｙ軸方向のアライメント位置情報をＢとすると、Ｂ＝Ａ−ΔＹ／２とする。）。これらをＩＤ番号毎に実施することで、ＩＤ番号毎のアライメント位置情報を生成する。
【００５０】
アライメント位置情報を生成したら、アライメント工程（Ｓ１４）を実施する。アライメント工程では、生成したＩＤ番号毎のアライメント位置情報に基づいて、各ＩＤ番号の機能液滴吐出ヘッド３を、ヘッドプレート２にアライメントする（Ｓ１４：図８（ｄ）参照）。具体的には、ヘッド補正制御部９５により、ヘッド補正装置６３を制御して、アライメント位置情報と現在位置情報との差分だけ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に機能液滴吐出ヘッド３を移動する。設計位置情報、アライメント位置情報および現在位置情報はいずれも第１ノズル列２３ａを基準としているため、第１ノズル列２３ａ基準で、アライメントが実施される。これをＩＤ番号毎に実施することで、全ての機能液滴吐出ヘッド３をアライメントする。これによってアライメント動作を終了する。
【００５１】
以上のような構成によれば、ノズル形状情報に基づいて、想定着弾位置情報を取得し、設計位置情報に当該想定着弾位置情報を加味した位置情報（アライメント位置情報）に基づいて、機能液滴吐出ヘッド３をアライメントするため、着弾位置のズレを考慮した適切なアライメントを行うことができる。ゆえに、各吐出ノズル２２による着弾位置のズレを抑制することができ、機能液滴吐出ヘッド３による描画処理を抑制することができる。
【００５２】
また、第１ノズル列２３ａを構成する全ての吐出ノズル２２の実着弾位置情報を加味して、アライメント位置情報を取得するため、着弾位置のズレを考慮したアライメントをより精度良く行うことができる。
【００５３】
さらに、Ｘ軸方向のズレ量の平均値（Ｘ軸方向の平均ズレ量）と、Ｙ軸方向のズレ量の平均値（Ｙ軸方向の平均ズレ量）とに基づいて、設計位置情報を補正するため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における着弾位置のズレを考慮したアライメントを行うことができる。
【００５４】
またさらに、２個のノズル列２３、２３のうち、任意の１個のノズル列２３（第１ノズル列２３ａ）でのアライメント位置情報を取得し、これに基づいて、機能液滴吐出ヘッド３全体をアライメントするため、全てのノズル列２３でのアライメント位置情報を取得するのに比して、補正工程を簡易化することができる。また、平均ズレ量の１／２を補正量とすることにより、機能液滴吐出ヘッド３全体の着弾位置の最大平均ズレ量を確実に小さくすることができる。なお、ノズル列２３の数がｎ（２以上の整数）個であり、平均ズレ量の１／ｎを補正量とするものであれば、ｎ＝２個に限るではなく、例えば、４個のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に本発明を適用しても良い。
【００５５】
また、アライメントマスクを画像認識して設計位置情報を取得するため、精度の高い設計位置情報を取得することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態においてはθ方向のアライメントについて説明を省略したが、現在位置情報取得工程（Ｓ４〜Ｓ７）の前に、現在位置情報と設計位置情報を取得し、そのθ方向の差分だけ、機能液滴吐出ヘッド３をθ方向に移動して、θ方向のアライメントを行う構成であっても良いし、アライメント位置情報生成工程（Ｓ９〜Ｓ１１）において、抽出した吐出ノズル２２におけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量に基づいて、θ方向の補正量を求め、設計位置情報をθ方向の補正量で補正して、アライメント位置情報に組み込む構成であっても良い。
【００５７】
また、本実施形態においては、第１ノズル列２３ａ基準で、アライメントを実施したが、第１ノズル列２３ａおよび第２ノズル列２３ｂの両ノズル列２３を基準として、アライメントを実施する構成であっても良い。かかる場合、両ノズル列２３に属する吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得し、アライメントに用いる。
【００５８】
さらに、本実施形態においては、ノズル列２３を構成する全ての吐出ノズル２２の想定着弾位置情報を取得したが、２以上の吐出ノズル２２であればこれに限るものではなく、例えば、機能液滴吐出ヘッド３のヘッド基準位置Ｍ、Ｍと同様、第１ノズル列２３ａの最外端の２個の吐出ノズル２２のノズル形状情報および想定着弾位置情報を取得し、アライメントに用いる構成であっても良い。かかる場合、ズレ量の平均化（算出工程：Ｓ１０）を省略することができる。
【００５９】
またさらに、本実施形態においては、２以上のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に、本発明を適用したが、単一のノズル列２３を有した機能液滴吐出ヘッド３に、本発明を適用しても良い。かかる場合、平均ズレ量をそのまま補正量とする。
【００６０】
なお、本実施形態においては、プレート検査装置３１において、全ての吐出ノズル２２におけるキャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求める構成であったが、代表となる１以上の吐出ノズル２２のみのキャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求め、これを用いて全ての吐出ノズル２２におけるノズル形状情報を取得する構成であっても良い。例えば、吐出ノズル２２の形成方法によっては、複数の吐出ノズル２２に共通の形状特性が表れる場合がある。そのため、共通の形状特性が表れる吐出ノズル群のうち、代表となる１の吐出ノズル２２のみの、キャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの中心位置を求め、これを当該吐出ノズル群の各吐出ノズル２２におけるノズル形状情報として取得する構成であっても良い。
【００６１】
また、本実施形態においては、想定着弾位置情報生成工程を、現在位置情報取得工程の後に実施する構成であったが、想定着弾位置情報生成工程を、設計位置情報取得工程の前に行う構成であっても良い。ひいては、想定着弾位置情報生成工程を、プレート検査装置３１上で実施し、想定着弾位置情報を、組立装置６１に送信する構成であっても良い。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、想定着弾位置情報工程において、ノズル形状情報に基づいて想定着弾位置情報を取得し、その後、アライメント位置情報生成工程において、理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量を抽出する構成であったが、想定着弾位置情報工程において、ノズル形状情報から求めた着弾ズレ量（図７（ｃ）参照）を、理想着弾位置情報と想定着弾位置情報とのズレ量として、そのまま流用する構成であっても良い。
【００６３】
またさらに、本実施形態においては、各吐出ノズル２２について、ノズル面２１と同一平面における吐出側開口２２ｂの中心位置と、キャビティ側開口２２ａおよび吐出側開口２２ｂの両中心位置のオフセット量と、をノズル形状情報として取得する構成であったが、これらに加え、ノズルプレート１５の厚さ方向（ノズル面２１に直交する方向：Ｚ軸方向）のキャビティ側開口２２ａの高さ位置、および吐出側開口２２ｂの高さ位置をノズル形状情報として取得する構成であっても良い。かかる場合、想定着弾位置情報取得工程において、ノズルプレート１５の厚さに代えて、両高さ位置の差を用いることで、より高い精度の想定着弾位置情報を推定することができる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、推定の着弾位置をノズル形状情報、ワークギャップおよびノズルプレート１５の厚さに基づいて、算出する構成であったが、実験によりノズル形状情報と着弾位置との相関係数が得られるのであれば、当該相関係数を用いてノズル形状情報のみから着弾位置を算出（推定）する構成であっても良い。ひいては、ノズル形状情報も、着弾位置との相関関係が得られるものであれば、上記に記載したもの限らない。例えば、吐出ノズル２２周辺のノズルプレート１５表面の傾斜角度と、吐出ノズル２２の着弾位置とに相関関係があるのであれば、これを当該傾斜角度をノズル形状情報とする構成であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
２：ヘッドプレート、 ３：機能液滴吐出ヘッド、 １５：ノズルプレート、 ２１：ノズル面、 ２２：吐出ノズル、 ２２ａ：キャビティ側開口、 ２２ｂ：吐出側開口、 ２３：ノズル列、 ３０：ヘッド組立システム、 ３１：プレート検査装置、 ６３：ヘッド補正装置、 ６５：認識装置、 ９２：設計位置情報取得部、 ９４：アライメント位置情報生成部、 ９５：ヘッド補正制御部、 ９６：想定着弾位置情報生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法であって、
前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、前記液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得工程と、
取得した前記ノズル形状情報に基づいて、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、
前記液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、前記ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、
取得した前記設計位置情報に、生成した前記想定着弾位置情報を加味して、前記液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、
生成した前記アライメント位置情報に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを前記ヘッドプレートに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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項２】
前記想定着弾位置情報生成工程では、取得した前記ノズル形状情報に含まれる前記各吐出ノズルのキャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量と、前記液滴吐出ヘッドのノズル面と記録媒体との間の計画上のワークギャップと、から前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して前記想定着弾位置情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項３】
前記想定着弾位置情報生成工程では、前記オフセット量および前記ワークギャップに、さらに前記記録媒体に対する前記液滴吐出ヘッドの相対的な計画上の走査速度を加味して、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項４】
前記２以上の吐出ノズルが、前記ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであ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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項５】
前記アライメント位置情報生成工程は、
前記２以上の吐出ノズルにおける理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と前記想定着弾位置とのズレ量を、前記ノズル列方向であるＸ軸方向およびこれに直交するＹ軸方向について、それぞれ抽出する抽出工程と、
抽出した前記２以上の吐出ノズルにおけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化して前記ノズル列における着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する算出工程と、
算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、前記設計位置情報を補正し前記アライメント位置情報を生成する補正工程と、を有し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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、前記ノズル列をｎ（ｎは２以上の整数）個有しており、
前記２以上の吐出ノズルは、前記ｎ個のノズル列のうちの任意の１個のノズル列に属し、
前記補正工程では、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＹ軸補正量として、前記設計位置情報を補正することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項７】
前記設計位置情報取得工程における前記設計位置情報は、前記ヘッドプレートの基準位置と前記液滴吐出ヘッドの基準位置とをマーキングした、アライメントマスクの画像認識により取得されたものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項８】
複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント装置であって、
前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、前記液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得手段と、
取得した前記ノズル形状情報に基づいて、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成手段と、
前記液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、前記ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得手段と、
取得した前記設計位置情報に、生成した前記想定着弾位置情報を加味して、前記液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成手段と、
生成した前記アライメント位置情報に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを前記ヘッドプレートに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液滴吐出ヘッドのアライメント装置。
【請求項１】
複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント方法であって、
前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、前記液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得工程と、
取得した前記ノズル形状情報に基づいて、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成工程と、
前記液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、前記ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得工程と、
取得した前記設計位置情報に、生成した前記想定着弾位置情報を加味して、前記液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成工程と、
生成した前記アライメント位置情報に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを前記ヘッドプレートに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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項２】
前記想定着弾位置情報生成工程では、取得した前記ノズル形状情報に含まれる前記各吐出ノズルのキャビティ側開口と吐出側開口とのオフセット量と、前記液滴吐出ヘッドのノズル面と記録媒体との間の計画上のワークギャップと、から前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して前記想定着弾位置情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項３】
前記想定着弾位置情報生成工程では、前記オフセット量および前記ワークギャップに、さらに前記記録媒体に対する前記液滴吐出ヘッドの相対的な計画上の走査速度を加味して、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を算出して想定着弾位置情報を生成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項４】
前記２以上の吐出ノズルが、前記ノズル列を構成する全ての吐出ノズルであ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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項５】
前記アライメント位置情報生成工程は、
前記２以上の吐出ノズルにおける理想上の着弾位置である理想着弾位置情報と前記想定着弾位置とのズレ量を、前記ノズル列方向であるＸ軸方向およびこれに直交するＹ軸方向について、それぞれ抽出する抽出工程と、
抽出した前記２以上の吐出ノズルにおけるそれぞれのＸ軸方向のズレ量およびＹ軸方向のズレ量を、平均化して前記ノズル列における着弾位置のＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量を算出する算出工程と、
算出したＸ軸方向の平均ズレ量およびＹ軸方向の平均ズレ量に基づいて、前記設計位置情報を補正し前記アライメント位置情報を生成する補正工程と、を有し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液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、前記ノズル列をｎ（ｎは２以上の整数）個有しており、
前記２以上の吐出ノズルは、前記ｎ個のノズル列のうちの任意の１個のノズル列に属し、
前記補正工程では、Ｘ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＸ軸補正量とし、Ｙ軸方向の平均ズレ量の１／ｎをＹ軸補正量として、前記設計位置情報を補正することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項７】
前記設計位置情報取得工程における前記設計位置情報は、前記ヘッドプレートの基準位置と前記液滴吐出ヘッドの基準位置とをマーキングした、アライメントマスクの画像認識により取得されたものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドのアライメント方法。
【請求項８】
複数の吐出ノズルを列設したノズル列を有する液滴吐出ヘッドを、当該液滴吐出ヘッドが取り付けられるヘッドプレートにアライメントする液滴吐出ヘッドのアライメント装置であって、
前記液滴吐出ヘッドのノズルプレートの形状検査により得られた２以上の吐出ノズルのノズル形状情報を、前記液滴吐出ヘッドのＩＤ番号に付して取得する形状情報取得手段と、
取得した前記ノズル形状情報に基づいて、前記２以上の吐出ノズルの着弾位置を推定して想定着弾位置情報を生成する想定着弾位置情報生成手段と、
前記液滴吐出ヘッドと同一ＩＤ番号の液滴吐出ヘッドの、前記ヘッドプレートに対する設計上の位置である設計位置情報を取得する設計位置情報取得手段と、
取得した前記設計位置情報に、生成した前記想定着弾位置情報を加味して、前記液滴吐出ヘッドのアライメント位置情報を生成するアライメント位置情報生成手段と、
生成した前記アライメント位置情報に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを前記ヘッドプレートに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液滴吐出ヘッドのアライメント装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８３５１７（Ｐ２０１２−１８３５１７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９９２８（Ｐ２０１１−４９９２８）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【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２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]