JP2009274014A - 描画検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載した複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能検査を、短時間で且つ精度良く行うこと。
【解決手段】複数の機能液滴吐出ヘッドに対応するマスクパターンを形成したアライメントマスクＭと、複数組の着弾パターンとなるように機能液滴吐出ヘッドからの機能液滴が着弾する検査シートＢと、マスクパターンを撮像するマスク認識カメラ９３ａと、複数の着弾パターンを撮像する複数の着弾認識カメラ９３ｂと、マスク認識カメラ９３ａおよび複数の着弾認識カメラ９３ｂを、平面内におけるマスクパターンおよび複数組の着弾パターンの位置関係で一体に保持するカメラ支持フレーム１０１と、マスク認識カメラ９３ａおよび複数の着弾認識カメラ９３ｂを、移動させるＸ軸テーブルと、を備えたものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出・着弾させて、複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する描画検査装置に関するものである。

従来、この種の描画検査装置（吐出検査装置）として、複数の機能液滴吐出ヘッドをキャリッジに搭載したヘッドユニットを単位として、この複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査するものが知られている（特許文献１参照）。この描画検査装置は、ヘッドユニットに設けた位置決めピンに対応するピンマークおよび検査液の理想の着弾位置であるアライメントマークが形成されたアライメントマスクと、ヘッドユニットおよびアライメントマスクが選択的に装着されるメインキャリッジと、ヘッドユニットを位置決めするためのアライメントカメラと、複数の機能液滴吐出ヘッドから吐出された検査液を受ける検査用ワークと、吐出された検査液の着弾ドットを画像認識する描画観測カメラと、を有している。
この描画検査装置による吐出性能の検査では、先ずアライメントカメラにより、メインキャリッジに装着したアライメントマスクを画像認識する。次に、アライメントマスクに代えてメインキャリッジにヘッドユニットを装着し、これを画像認識により位置決めする。続いて、検査用ワークに対して、複数の機能液滴吐出ヘッドから検査液を吐出・着弾させ、検査用ワークに着弾した着弾ドットを描画観測カメラにより画像認識する。最後に、画像認識したアライメントマークと着弾ドットとを比較することで、不吐出や飛行曲がり等の機能液滴吐出ヘッド（吐出ノズル）の吐出性能を評価するようにしている。
特開２００７−１５２２５５号公報

しかしながら、このような描画検査装置では、アライメントマスクを画像認識した後、アライメントマスクに代えて、ヘッドユニットをメインキャリッジに付け替え、検査吐出を行った後に、着弾ドットを画像認識するようにしている。このため、アライメントマスクの画像認識から着弾ドットの画像認識までに、手間と時間がかかる問題があった。また、アライメントマスクの画像認識と着弾ドットの画像認識との間で、経時的に周囲温度等の認識条件が変化する場合があり、高精度の検査を行うことができないという問題があった。

本発明は、キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載した複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能検査を、短時間で且つ精度良く行うことができる描画検査装置を提供することをその課題としている。

本発明の描画検査装置は、キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出・着弾させて、複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する描画検査装置であって、配列パターンに対応するマスクパターンに倣って、各機能液滴吐出ヘッドによる機能液滴の基準着弾位置をマーキングしたアライメントマスクと、アライメントマスクに隣接して配設され、複数組の配列パターンに対応する複数組の着弾パターンとなるように複数の機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴が着弾する検査ベースと、アライメントマスクに対し相対的に移動しながら、マスクパターンを位置認識するマスク認識手段と、検査ベースに対し相対的に移動しながら、複数の着弾パターンをそれぞれ位置認識する複数の着弾認識手段と、マスク認識手段および複数の着弾認識手段を、平面内におけるマスクパターンおよび複数組の着弾パターンの位置関係で一体に保持する保持手段と、保持手段を介して、マスク認識手段および複数の着弾認識手段を、アライメントマスクおよび検査ベースに対し相対的に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、マスク認識手段による認識結果と複数の着弾認識手段による認識結果とを比較して、複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能をそれぞれ評価する吐出性能評価手段、を更に備えたことが、好ましい。

これらの構成によれば、保持手段により、マスク認識手段および複数の着弾認識手段が、マスクパターンおよび複数組の着弾パターンの位置関係で一体に保持されているため、マスク認識手段が、アライメントマスクに対し相対的に移動しながらマスクパターンを認識するときに、同時に複数の着弾認識手段により、検査ベース上の複数組の着弾パターンを認識することができる。すなわち、マスクパターンの位置認識（データ取込み）と着弾パターンの位置認識とを同時に実施することができる。したがって、キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載した複数の機能液滴吐出ヘッドについて、その吐出性能の検査を、短時間で精度良く行うことができる。また、単一のマスクパターンを基準として、これと複数組の着弾パターンとを同一の認識条件でそれぞれ比較することで、複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を瞬時に且つ簡単に評価することができる。これにより、アライメントマスクの小型化を可能にすると共に、マスクパターンの位置認識（データ取込み）と着弾パターンの位置認識とを同時進行で実施するものであっても、マスク認識手段を複数設ける必要がない。なお、検査ベースは、シートやフィルム等の柔らかいものであってもよいし、ガラス等の固いものであってもよい。

この場合、マスク認識手段および複数の着弾認識手段に対しキャリブレーションされると共に、検査ベースに臨んだ複数の機能液滴吐出ヘッドを、キャリッジを介してアライメントするためのヘッド認識手段を、更に備えたことが、好ましい。

この構成によれば、ヘッド認識手段を介して、アライメントマスクのマスクパターンと、複数の機能液滴吐出ヘッドによる検査吐出の位置と、データ上で整合させることができ、検査精度を高めることができる。

この場合、マスクパターンを形成したアライメントマスクの表面と、機能液滴が着弾する検査ベースの表面とが面一に配設されていることが、好ましい。

この構成によれば、高さ方向において、マスクパターンの位置と着弾パターンの位置とを同一にすることができ、マスク認識手段と複数の着弾認識手段との相互間における位置認識精度を高めることができる。

この場合、マスク認識手段および複数の着弾認識手段は、アライメントマスクに形成された基準校正マークにより相互にキャリブレーションされ、ヘッド認識手段は、アライメントマスクと検査ベースとに渡すように設置したキャリブレーション治具を介して、マスク認識手段および複数の着弾認識手段にキャリブレーションされていることが、好ましい。

この構成によれば、キャリブレーション治具を介して、マスク認識手段および着弾認識手段に対し、ヘッド認識手段を精度よくキャリブレーションすることができ、全体として、複数の機能液滴吐出ヘッドの検査精度を高めることができる。

この場合、キャリブレーション治具は、各機能液滴吐出ヘッドのノズル面と検査ベースの表面との間のワークギャップに相当する厚みを有して板状に形成され、表面にヘッド認識手段のためのヘッド校正マークが形成され、裏面にマスク認識手段および複数の着弾認識手段のための基準マークが形成されていることが、好ましい。

この構成によれば、ヘッド認識手段は、機能液滴吐出ヘッドを認識する焦点距離でアライメントされるため、ヘッド認識手段の光軸方向への移動を必要とせず、高精度に機能液滴吐出ヘッドを認識することができる。したがって、ヘッド認識手段により、機能液滴吐出ヘッド（キャリッジ）を精度よく位置決め（アライメント）することができる。

この場合、移動手段は、保持手段を介してマスク認識手段および複数の着弾認識手段をＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブルと、アライメントマスクおよび検査ベースをＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブルと、を有し、Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルの交差部分に、マスクパターンの位置認識、検査吐出および着弾パターンの位置認識が行われる処理エリアが構成されていることが、好ましい。

この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドは、キャリッジを介してＸ軸テーブルに搭載されていることが、好ましい。

これら構成によれば、Ｘ軸テーブルおよびＹ軸テーブルにより、処理エリアにおいて、マスクパターンの位置認識、検査吐出および着弾パターンの位置認識を円滑に行うことができる。

この場合、Ｙ軸テーブルは、アライメントマスクおよび検査ベースを支持すると共にアライメントマスクおよび検査ベースを処理エリアに交互に臨ませる上Ｙ軸テーブルと、上Ｙ軸テーブルを支持すると共に処理エリアに臨んだアライメントマスクおよび検査ベースを、マスクパターンの位置認識および着弾パターンの位置認識のために微小移動させる下Ｙ軸テーブルと、を有していることが、好ましい。

この構成によれば、アライメントマスクあるいは検査ベースを処理エリアに迅速に移動させることができると共に、マスクパターンの位置認識および着弾パターンの位置認識のための微小移動を精度良く行うことができる。これにより、移動目的に応じて、上Ｙ軸テーブルおよび下Ｙ軸テーブルを使い分けることができるため、全体として検査時間を短縮することができる。

以下、添付した図面を参照して、本実施形態に係る描画検査装置を搭載した吐出検査装置について説明する。この吐出検査装置は、カラーフィルタなどを製造する描画装置に搭載する前に、機能液を用いて機能液滴吐出ヘッド（吐出ノズル）の吐出性能を検査するものである。具体的には、複数の機能液滴吐出ヘッドをキャリッジに組み込んだ状態で、各機能液滴吐出ヘッドから機能液を検査吐出させ、その着弾位置や飛行曲がり等の吐出性能を検査する。まず、吐出検査装置の説明に先立ち、検査対象となるヘッドユニットについて説明する。

図１に示すように、ヘッドユニット１は、キャリッジ２と、キャリッジ２に搭載した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、キャリッジ２に対して、６個ずつ左右（Ｙ軸方向）に二分され、６個の機能液滴吐出ヘッド３から成る各ヘッド群は、Ｒ・Ｇ・Ｂの配色および階段状の配置において同一の配列パターンで配設されている。

キャリッジ２は、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４が形成された本体プレート５と、本体プレート５の下面に突設され、ヘッドユニット１を位置決めするための基準となる一対の基準ピン１００（図８参照）と、本体プレート５の両短辺部分に取り付けた左右一対のプレート支持部材６と、一対のプレート支持部材６の上端部に掛け渡され、後述する吐出検査装置３１の第１メインキャリッジ４３（図３参照）に取り付けられるヘッド取付けプレート７と、を有している。なお、本体プレート５に対し１２個の機能液滴吐出ヘッド３は、上記の一対の基準ピン１００を基準としてアライメントされた状態で組みつけられている。また、一対の基準ピン１００の先端は、機能液滴吐出ヘッド３のノズル面１７と同一平面上に位置するように形成されている。

また、本体プレート５上には、機能液滴吐出ヘッド３に接続される圧力調整弁付きの左右一対の配管接続アッセンブリ８が設けられ、各配管接続アッセンブリ８は、吐出検査装置３１の機能液供給ユニット４５（いずれも図３参照）に配管接続されている。また、ヘッド取付けプレート７の内側には、機能液滴吐出ヘッド３に接続される中間基板付きの配線接続アッセンブリ（図示省略）が設けられ、各配線接続アッセンブリは、後述する吐出検査装置３１の制御コンピュータ（図示省略）に配線接続されている。

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１４を有する機能液導入部１１と、機能液導入部１１に連なる２連のヘッド基板１２と、ヘッド基板１２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体１３と、を備えている（図２（ａ）参照）。

機能液導入部１１は、一対の接続針１４を有しており、上記の配管接続アッセンブリ８を介して機能液供給ユニット４５（図３参照）から機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体１３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部１５と、複数の吐出ノズル１９が形成されたノズル面１７を有するノズルプレート１６と、を有している。ノズルプレート１６のノズル面１７に形成された多数（複数）の吐出ノズル１９は、相互に平行且つ半ノズルピッチ分、位置ズレして列設された２列のノズル列（Ａ列およびＢ列）１８を構成しており、各ノズル列１８は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル１９で構成されている（図２（ｂ）参照）。なお、１８０個の吐出ノズル１９のうち、列端部の各１０個の吐出ノズル１９は、実際の描画では使用しないダミーノズルとなり、ダミーノズルに挟まれた吐出ノズル１９は、有効ノズルとなる。

ヘッド基板１２には、２連のコネクタ２０が設けられており、各コネクタ２０はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して、上記の配線接続アッセンブリ（制御コンピュータ）に接続されている。そして、この制御コンピュータから出力された駆動波形が各コネクタ２０を介して各ポンプ部１５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル１９から機能液が吐出される。

次に、図３および図４を参照して、ヘッドユニット１単位で機能液滴吐出ヘッド３（吐出ノズル１９）の吐出性能を検査する吐出検査装置３１について説明する。吐出検査装置３１は、機台３２と、機台３２上に設けた石定盤３３と、石定盤３３上の全域に広く載置され、ヘッドユニット１を搭載した描画検査装置３４と、機能液滴吐出ヘッド３の機能維持・回復を行うメンテナンスユニット（フラッシング装置、ワイピング装置および吸引装置）３５と、上記したヘッドユニット１を描画検査装置３４に供給する給材装置３６と、メンテナンスユニット３５および給材装置３６を支持する共通架台３７と、を備えており、チャンバ装置（図示省略）内に収容されている。また、吐出検査装置３１には、装置全体を統括制御する制御コンピュータが接続されており、制御コンピュータは、チャンバ装置の外に配置されている。吐出検査装置３１は、給材装置３６により給材されたヘッドユニット１を描画検査装置３４に搭載すると共に、搭載したヘッドユニット１（機能液滴吐出ヘッド３）の吐出検査をすべく、メンテナンスユニット３５により機能液滴吐出ヘッド３の機能維持・回復を行いながら機能液を検査吐出させ、検査吐出した機能液の着弾位置や飛行曲がりなどを検査する。

図３に示すように、描画検査装置３４は、石定盤３３上に載置され、Ｙ軸方向の移動軸を構成するＹ軸テーブル４１と、Ｙ軸テーブル４１を跨いで設置され、Ｘ軸方向の移動軸を構成するＸ軸テーブル４２と、Ｘ軸テーブル４２上をスライド自在に移動すると共に、ヘッドユニット１を着脱自在に垂設する第１メインキャリッジ４３と、Ｘ軸テーブル４２上をスライド自在に移動する第２メインキャリッジ４６に搭載され、主にマスク認識カメラ（マスク認識手段）９３ａおよび着弾認識カメラ（着弾認識手段）９３ｂからなるカメラユニット４４と、を備えている。なお、ヘッドユニット１は、Ｙ軸方向が主走査方向となる姿勢でＸ軸テーブル４２に搭載されている。

また、描画検査装置３４は、第１メインキャリッジ４３に搭載され、ヘッドユニット１に機能液を供給する機能液供給ユニット４５と、Ｙ軸テーブル４１上においてＹ軸方向に並べて搭載したアライメントマスクＭおよび検査シート（検査ベース）Ｂと、Ｙ軸テーブル４１に固定した２台（一対）のアンダーカメラ６５ａ，６５ａから成るヘッド認識カメラ（ヘッド認識手段）６５と、上記したカメラユニット４４やヘッド認識カメラ６５のキャリブレーションに用いるキャリブレーション治具Ｃと、を備えている。この描画検査装置３４において、Ｘ軸テーブル４２およびＹ軸テーブル４１が交わる領域が処理エリアとなっており、この処理エリアにおいて、カメラユニット４４およびヘッド認識カメラ６５のキャリブレーションを行うと共に、機能液滴吐出ヘッド３により機能液を検査吐出してその検査を行うようにしている（詳細は後述する）。

Ｘ軸テーブル４２は、一対の走行レール上を走査するＸ軸リニアモータを有しており、ヘッドユニット１を搭載した第１メインキャリッジ４３と、カメラユニット４４を搭載した第２メインキャリッジ４６と、を個別にＸ軸方向にスライド移動させる。また、Ｘ軸テーブル４２は、石定盤３３上に立設した４本の柱に支持されており、Ｙ軸テーブル４１を跨いでメンテナンスユニット３５の上方に臨む位置まで延在している。これにより、第１メインキャリッジ４３に搭載したヘッドユニット１は、メンテナンスユニット３５の直上部に位置するメンテナンスエリアおよび上記の処理エリアの間で、適宜移動され、また第２メインキャリッジ４６に搭載したカメラユニット４４を、処理エリアおよび処理エリアを挟んでメンテナンスエリアと反対側に位置する待機エリアの間で、適宜移動される。

第１メインキャリッジ４３は、一対の走行レールに掛け渡されたキャリッジフレーム９４に、Ｚ軸テーブル９５（図３参照）およびθテーブルを組み込んで構成されており、θテーブルの下側で、ヘッドユニット１を着脱自在に保持している。同様に、第２メインキャリッジ４６は、一対の走行レールに掛け渡された第２キャリッジフレーム１０２に、ブラケットを組み込んで構成されており、このブラケットの下側で、カメラユニット４４を着脱自在に保持している。この場合、ヘッドユニット１のＸ軸方向の移動軌跡は、図３の一対の走行レールの左寄りに位置し、カメラユニット４４のＸ軸方向の移動軌跡は、図３の一対の走行レールの右寄りに位置している。そして、ヘッドユニット１の移動軌跡とカメラユニット４４の移動軌跡とは、中央においてその一部がＹ軸方向にオーバーラップしている。

カメラユニット４４は、１台のマスク認識カメラ９３ａと、２台（一対）の着弾認識カメラ９３ｂと、これらを下向きに一体に保持するカメラ支持フレーム１０１と、から構成されている。カメラ支持フレーム１０１は、略直角三角形に形成されており、上記のブラケットを介して、第２キャリッジフレーム１０２に水平に保持されている。カメラ支持フレーム１０１の頂側の隅部にはマスク認識カメラ９３ａが保持され、底辺側の両隅部には一対の着弾認識カメラ９３ｂが保持されている。すなわち、マスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂのうちの１台（図７の左側のもの）は、カメラ支持フレーム１０１のＹ軸方向に並ぶように配設されており、２台の着弾認識カメラ９３ｂはＸ軸方向に並ぶようにそれぞれ配設されている（図７参照）。また、各カメラ９３ａ，９３ｂは、マイクロヘッド等の微調整機構（図示省略）によりＸ、ＹおよびＺ軸方向にそれぞれ微調整することが可能となっている。なお、特に図示しないが、マスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂによる撮像時の照明は、落射照明が採用されている。

図４に示すように、Ｙ軸テーブル４１は、下Ｙ軸テーブル５３と、下Ｙ軸テーブル５３上に配設された上Ｙ軸テーブル５４と、で構成されている。下Ｙ軸テーブル５３は、主に後述するアライメントマスクＭおよび検査シートＢを微少移動させるときに用いられ、上Ｙ軸テーブル５４は、主にアライメントマスクＭおよび検査シートＢを大きく移動させるとき、例えばこれらの交換やメンテナンスのときに用いられる。また、下Ｙ軸テーブル５３は、ヘッド認識カメラ６５を移動させるときに用いられる。

下Ｙ軸テーブル５３は、Ｙ軸方向に延在するよう石定盤３３上に直接支持された左右一対のテーブル台６１と、一対のテーブル台６１上に設けられ、Ｙ軸方向に延びる一対の第１ガイドレール６２と、一方のテーブル台６１上に設けられたＹ軸リニアモータ６３と、Ｙ軸リニアモータ６３により第１ガイドレール６２上をスライド自在に移動する第１スライダ６４と、を備えている。そして、下Ｙ軸テーブル５３上には、左右の中間位置に、Ｙ軸方向に並ぶようにして一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ（ヘッド認識カメラ６５）が搭載されている。

ヘッド認識カメラ６５を構成する一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａは、検査吐出のために検査シートＢの直上部に臨んだヘッドユニットにおける一対の基準ピン１００を、それぞれの視野に同時に取り込み得る位置に上向きに固定されている。この場合、ヘッド認識カメラ６５（一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ）は、キャリブレーション治具Ｃによってキャリブレーションされ、また検査吐出に先立って行うヘッドユニット１のアライメントのために、上記の一対の基準ピン１００を位置認識する。なお、各アンダーカメラ６５ａは、マイクロヘッド等の微調整機構（図示省略）によりＸ、ＹおよびＺ軸方向にそれぞれ微調整することが可能となっている。

上Ｙ軸テーブル５４は、第１スライダ６４上に設けられ、Ｙ軸方向に延びる一対の第２ガイドレール７１と、一対の第２ガイドレール７１の外側に設けられたＹ軸ロッドレスシリンダ７２と、Ｙ軸ロッドレスシリンダ７２により第２ガイドレール７１上をスライド自在に移動する板状の第２スライダ７３と、を備えている。また、第２スライダ７３には、一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ用の２つの覗き穴１０３が形成されている。なお、請求項に言う移動機構は、Ｘ軸テーブル４２およびＹ軸テーブル４１から構成されている。

第２スライダ７３上には、各種基準となるマークが形成されたアライメントマスクＭを保持したアライメントテーブル７４と、機能液滴吐出ヘッド３により吐出される機能液の着弾面を構成する検査シートＢを吸着固定する検査テーブル７６と、がＹ軸方向に隣接して配置されている。また、第２スライダ７３上には、検査テーブル７６の両サイドに支持するようにして、検査シートＢを検査テーブル７６上に供給するシート供給装置７５が配設されている。この場合、アライメントテーブル７４および検査テーブル７６は、アライメントマスクＭの表面および検査シートＢの表面が同一平面内（面一）に位置するように配設されている。そして、検査吐出のために検査シートＢの直上部に移動したヘッドユニット１は、その各機能液滴吐出ヘッド３のノズル面１７が、図外の描画装置で描画を行なうときと同一のワークギャップ（ペーパーギャップ）を存して臨むようになっている。

図５に示すように、アライメントマスクＭは、透明な石英ガラスで板状に構成され、マスク認識カメラ９３ａのキャリブレーション基準となるマスク認識マークＭａと、一対の着弾認識カメラ９３ｂのキャリブレーション基準となる２つの着弾認識マークＭｂと、ヘッドユニット１の１のヘッド群の配列パターンに対応し、片側６個の機能液滴吐出ヘッド３のノズル列（Ａ列およびＢ列）１８の位置、すなわち６個の機能液滴吐出ヘッド３から吐出された機能液の着弾位置の基準となるマスクパターンＭｃと、を有している。

マスク認識マークＭａはアライメントマスクＭの図示左上の隅部に形成されており、着弾認識マークＭｂはアライメントマスクＭの図示左下および右下の両隅部に形成されている。そして、上記のカメラ支持フレーム１０１に下向きに保持されたマスク認識カメラ９３ａおよび一対の着弾認識カメラ９３ｂは、キャリブレーションのためにアライメントマスクＭに臨んだ状態で、それぞれマスク認識マークＭａおよび一対の着弾認識マークＭｂを同時に視野内に取り込み得るようになっている（図７（ａ）参照）。また同時に、マスク認識カメラ９３ａおよび一対の着弾認識カメラ９３ｂは、平面内におけるマスクパターンＭｃおよび後述する２つの着弾パターンＢａの位置関係と同一の位置関係となるように配設されている。なお、請求項に言う基準校正マークは、マスク認識マークＭａおよび着弾認識マークＭｂから構成されている。

検査シートＢは、ポリプロピレンなどで長尺に形成され、シート供給装置７５により、検査テーブル７６上に繰り出されて使用され、その使用済み部分はシート供給装置７５に巻き取られる。シート供給装置７５は、検査シートＢを繰り出す繰出しリール付の繰出しユニット８２と、検査シートＢを巻き取る巻取りリール付の巻取りユニット８３とから成り、検査シートＢに対し、繰出しユニット８２によりテンションを付与しつつ巻取りユニット８３を駆動して巻き取りを行う（図４参照）。そして、検査テーブル７６上に繰り出され検査シートＢは、検査テーブル７６により吸着保持される。なお、検査シートＢを巻き取るときには、検査テーブル７６による吸着を加圧に切り替えて、検査シートＢを僅かに浮上させることが好ましい。

詳細は後述するが、本実施形態では、マスク認識カメラ９３ａによりマスクパターンＭｃを位置認識する動作に並行して、一対の着弾認識カメラ９３ｂによりヘッドユニット１の着弾結果である２つの着弾パターンＢａを位置認識する。このため、検査シートＢには、１２個の機能液滴吐出ヘッド３の２つの配列パターンに対応する２つの着弾パターンＢａが描画される一方、アライメントマスクＭには、一方の配列パターンに対応する１つのマスクパターンＭｃが形成されている。なお、検査シートＢの無駄な消費を抑制するため、複数のヘッドユニット１の２つの着弾パターンＢａを位置ズレさせつつ複数組み分、描画してから、検査シートＢのタクト送りを行うようにしてもよい。かかる場合には、アライメントマスクＭにも複数組分のマスクパターンＭｃを位置ズレさせて形成しておく。

図６に示すように、キャリブレーション治具Ｃは、石英ガラスで長方形の板状に形成されており、機能液滴吐出ヘッド３のノズル面１７と検査シートＢの表面との間のギャップ、すなわち上記のワークギャップに相当する板厚を有している（図８（ｃ）および同図（ｄ）参照）。キャリブレーション治具Ｃの裏面には、Ｙ軸方向に並ぶマスク認識カメラ９３ａおよび一方の着弾認識カメラ９３ｂをキャリブレーションする２つの基準マークＣａがそれぞれ形成され、表面には、Ｙ軸方向に並ぶ一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａをキャリブレーションする２つのヘッド校正マークＣｂがそれぞれ形成されている。基準マークＣａは、マスク認識カメラ９３ａおよび一方の着弾認識カメラ９３ｂから見て先細りに形成されたテーパー状の貫通孔の先端としてそれぞれ形成されている。同様に、ヘッド校正マークＣｂは、各アンダーカメラ６５ａから見て先細りに形成されたテーパー状の貫通孔の先端としてそれぞれ形成されている。

実施形態のキャリブレーション治具Ｃは、その長手方向をＹ軸方向に略合致させ、アライメントマスクＭおよび検査シートＢ間に渡すように設置され使用される。また、キャリブレーションの精度を高めるため、Ｘ軸テーブル４２および下Ｙ軸テーブル５３を駆動し、マスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂと、一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａとを直線上に位置させ、且つマスク認識カメラ９３ａ、一方のアンダーカメラ６５ａ、着弾認識カメラ９３ｂ、他方のアンダーカメラ６５ａの順に並ぶようにしている。このため、２つの基準マークＣａおよび２つのヘッド校正マークＣｂは、キャリブレーション治具Ｃの長辺方向に交互に、且つ直線的に配列されている。

この場合、既にアライメントマスクＭによりキャリブレーションされているマスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂにより、表面側から２つの基準マークＣａを位置認識してキャリブレーション治具Ｃを位置決めし、さらに一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａにより、裏側から２つのヘッド校正マークＣｂを位置認識して、ヘッド認識カメラ６５（一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ）のキャリブレーションを行う。一方、キャリブレーション治具Ｃにおいて、基準マークＣａが形成されている裏面の位置は、これが接するアライメントマスクＭの表面の位置と高さ方向において合致し、ヘッド校正マークＣｂが形成されている表面の位置は、上記したキャリッジ２を一対の基準ピン１００の位置、すなわち機能液滴吐出ヘッド３のノズル面１７の位置と、高さ方向において合致している。

これにより、マスク認識カメラ９３ａや２つの着弾認識カメラ９３ｂがアライメントマスクＭおよび検査シートＢを撮像する高さ位置でキャリブレーションされることに加え、ヘッド認識カメラ６５（一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ）が、機能液滴吐出ヘッド３をアライメントする高さ位置でキャリブレーションされる。したがって、機能液滴吐出ヘッド３の検査に供するマスク認識カメラ９３ａ、２つの着弾認識カメラ９３ｂおよび２つのアンダーカメラ６５ａ，６５ａを、高い精度でキャリブレーションすることができる。なお、各マークを構成するテーパー状の貫通孔は、各カメラの視野および解像度を考慮した大きさとし、キャリブレーション自身は、データ上の処理となる。

次に、図７ないし図１０を参照して、吐出検査装置３１を用いた吐出性能の検査方法について説明する。先ず、カメラユニット４４をアライメントマスクＭの直上に移動させて、マスク認識カメラ９３ａおよび２つの着弾認識カメラ９３ｂにより、マスク認識マークＭａおよび２つの着弾認識マークＭｂを、それぞれ画像認識する。すなわち、マスク認識カメラ９３ａおよび２つの着弾認識カメラ９３ｂのキャリブレーションを行う（図７（ａ）参照）。

次に、カメラユニット４４およびヘッド認識カメラ６５を直線状のキャリブレーション位置に移動させた後、ヘッド校正マークＣｂが検査テーブル７６（検査シートＢ）に重ならないように、キャリブレーション治具ＣをアライメントマスクＭと検査シートＢに橋渡しするように載置する。実際には、該当するカメラの画像をモニターしながら、キャリブレーション治具Ｃを合わせこむようにする。その後、マスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂにより、基準マークＣａを画像認識すると共に、ヘッド認識カメラ６５で、ヘッド校正マークＣｂを画像認識する。この認識結果は、制御コンピュータにより画像処理されてそれぞれの位置認識が行われ、データ上においてカメラユニット４４とヘッド認識カメラ６５との相互のキャリブレーションが実施される（図７（ｂ）参照）。

一連のキャリブレーションが終了したら、カメラユニット４４に代えて、ヘッドユニット１を検査シートＢ上（検査位置）に移動する。ここで、ヘッド認識カメラ６５（一対のアンダーカメラ６５ａ，６５ａ）により、ヘッドユニット１の一対の基準ピン１００を画像認識する（図８（ｃ）参照）。この認識結果は、制御コンピュータにより画像処理されてそれぞれの位置認識が行われ、データ上において、或るいは一部物理的にヘッドユニット１のアライメントを実施する。その後、全機能液滴吐出ヘッド３の全吐出ノズル１９から機能液を検査吐出する。

検査吐出後、ヘッドユニット１に代えて、再度カメラユニット４４を処理エリアに移動する。そして、マスク認識カメラ９３ａによりアライメントマスクＭのマスクパターンＭｃを位置認識すると共に、着弾認識カメラ９３ｂにより検査シートＢの２つの着弾パターンＢａを位置認識する（図８（ｄ）参照）。ここで、マスク認識カメラ９３ａおよび着弾認識カメラ９３ｂは、カメラ支持フレーム１０１に対して相互に位置決めされているため、同様の軌跡を描きながらマスクパターンＭｃおよび着弾パターンＢａを、複数個のドット単位で移動しながら位置認識する。

具体的には、図９に示すように、先ず、アライメントマスクＭの図示下側に位置した機能液滴吐出ヘッド３の上側のノズル列（Ａ列）１８にあたる基準着弾位置Ｄを、図示左側から図示右側へ移動して位置認識（撮像）する（実際には、着弾基準位置８個単位）。図示右側まで移動しきった後、図示下側へ移動し、下側のノズル列（Ｂ列）１８にあたる基準着弾位置Ｄを図示右側から図示左側へ移動して位置認識する。今度は、その上側に位置した基準着弾位置Ｄを同様に位置認識し、これを６回繰り返すことで、マスク認識カメラ９３ａにより、アライメントマスクＭの全てのマスクパターンＭｃを位置認識する。

そして、制御コンピュータにおいて、マスクパターンＭｃおよび着弾パターンＢａを比較して、吐出ノズル１９の吐出検査（性能評価）を行う。具体的には、図１０に示すように、マスクパターンＭｃと上記した１の着弾パターンＢａとを比較して、基準着弾位置Ｄと着弾パターンＢａを構成する着弾ドットｄとが一致した場合（図１０（ａ）参照）、機能液を吐出した吐出ノズル１９は、基準着弾位置Ｄに正常に吐出している判断される。一方、吐出した機能液が、基準着弾位置Ｄから外れている場合（図１０（ｂ）参照）には飛行曲がりと判断され、着弾ドットｄが小さい場合や円形でない場合（図１０（ｃ）参照）には不良吐出と判断され、さらに着弾ドットｄが無い場合には不吐出と判断される。なお、図示のものでは、判断しやすいように基準着弾位置Ｄを着弾ドットｄよりひと回り大きな円で示している。そして、マスクパターンＭｃと他方の着弾パターンＢａとを同様に比較して吐出性能の検査を行う。

以上の構成によれば、マスク認識カメラ９３ａ，着弾認識カメラ９３ｂおよびヘッド認識カメラ６５が相互にキャリブレーションされた状態で、マスク認識カメラ９３ａが、アライメントマスクＭに対し相対的に移動しながらマスクパターンＭｃを位置認識すると同時に、２台の着弾認識カメラ９３ｂにより、検査シートＢ上の２組の着弾パターンＢａを位置認識することができる。したがって、キャリッジ２に搭載した複数の機能液滴吐出ヘッド３の吐出性能の検査を、短時間で精度良く行うことができる。

ヘッドユニットの外観斜視図である。 機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。 描画検査装置の外観斜視図である。 Ｙ軸テーブルの平面図である。 アライメントマスクの平面図である。 キャリブレーション治具の平面図および断面図である。 吐出性能の検査方法の手順を示す説明図（１）である。 吐出性能の検査方法の手順を示す説明図（２）である。 マスクパターンおよび着弾パターンの位置認識の手順を示す説明図である。 機能液滴吐出ヘッドの検査結果を説明するための図である。

符号の説明

１…ヘッドユニット ２…キャリッジ ３…機能液滴吐出ヘッド １７…ノズル面 ３１…描画検査装置 ４１…Ｙ軸テーブル ４２…Ｘ軸テーブル ５３…下Ｙ軸テーブル ５４…上Ｙ軸テーブル ６５…ヘッド認識カメラ ６５ａ…アンダーカメラ ９３ａ…マスク認識カメラ ９３ｂ…着弾認識カメラ １０１…カメラ支持フレーム Ｂ…検査シート Ｂａ…着弾パターン Ｃ…キャリブレーション治具 Ｃａ…基準マーク Ｃｂ…ヘッド校正マーク Ｄ…基準着弾位置 Ｍ…アライメントマスク Ｍａ…マスク認識マーク Ｍｂ…着弾認識マーク Ｍｃ…マスクパターン

Claims (9)

1. キャリッジに同一の配列パターンで複数組に分けて搭載したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出・着弾させて、複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する描画検査装置であって、
   前記配列パターンに対応するマスクパターンに倣って、各機能液滴吐出ヘッドによる機能液滴の基準着弾位置をマーキングしたアライメントマスクと、
   前記アライメントマスクに隣接して配設され、前記複数組の配列パターンに対応する複数組の着弾パターンとなるように前記複数の機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴が着弾する検査ベースと、
   前記アライメントマスクに対し相対的に移動しながら、前記マスクパターンを位置認識するマスク認識手段と、
   前記検査ベースに対し相対的に移動しながら、前記複数の着弾パターンをそれぞれ位置認識する複数の着弾認識手段と、
   前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段を、平面内における前記マスクパターンおよび前記複数組の着弾パターンの位置関係で一体に保持する保持手段と、
   前記保持手段を介して、前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段を、前記アライメントマスクおよび前記検査ベースに対し相対的に移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とする描画検査装置。
2. 前記マスク認識手段による認識結果と前記複数の着弾認識手段による認識結果とを比較して、前記複数の機能液滴吐出ヘッドの吐出性能をそれぞれ評価する吐出性能評価手段、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の描画検査装置。
3. 前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段に対しキャリブレーションされると共に、前記検査ベースに臨んだ前記複数の機能液滴吐出ヘッドを、前記キャリッジを介してアライメントするためのヘッド認識手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の描画検査装置。
4. 前記マスクパターンを形成した前記アライメントマスクの表面と、前記機能液滴が着弾する前記検査ベースの表面とが面一に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の描画検査装置。
5. 前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段は、前記アライメントマスクに形成された基準校正マークにより相互にキャリブレーションされ、
   前記ヘッド認識手段は、前記アライメントマスクと前記検査ベースとに渡すように設置したキャリブレーション治具を介して、前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段にキャリブレーションされていることを特徴とする請求項４に記載の描画検査装置。
6. 前記キャリブレーション治具は、前記各機能液滴吐出ヘッドのノズル面と前記検査ベースの表面との間のワークギャップに相当する厚みを有して板状に形成され、
   表面に前記ヘッド認識手段のためのヘッド校正マークが形成され、
   裏面に前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段のための基準マークが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の描画検査装置。
7. 前記移動手段は、保持手段を介して前記マスク認識手段および前記複数の着弾認識手段をＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブルと、
   前記アライメントマスクおよび前記検査ベースをＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブルと、を有し、
   前記Ｘ軸テーブルと前記Ｙ軸テーブルの交差部分に、前記マスクパターンの位置認識、前記検査吐出および前記着弾パターンの位置認識が行われる処理エリアが構成されてい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描画検査装置。
8. 前記複数の機能液滴吐出ヘッドは、前記キャリッジを介して前記Ｘ軸テーブルに搭載されていることを特徴とする請求項７に記載の描画検査装置。
9. 前記Ｙ軸テーブルは、前記アライメントマスクおよび前記検査ベースを支持すると共に前記アライメントマスクおよび前記検査ベースを前記処理エリアに交互に臨ませる上Ｙ軸テーブルと、上Ｙ軸テーブルを支持すると共に前記処理エリアに臨んだ前記アライメントマスクおよび前記検査ベースを、前記マスクパターンの位置認識および前記着弾パターンの位置認識のために微小移動させる下Ｙ軸テーブルと、を有していることを特徴とする請求項７または８に記載の描画検査装置。

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