JP5445462B2 - ラインヘッドユニット及び描画装置 - Google Patents

Description

本発明はラインヘッドユニット及び描画装置に関し、詳しくは、各ヘッドの位置調整を容易に行うことのできるラインヘッドユニット及びこれを備えた描画装置に関する。

ノズルから液滴を射出するヘッドを用いて、液滴を被記録材上に着弾させることにより描画を行う描画装置は、例えば半導体基板の配線パターンや液晶表示装置や有機ＥＬ装置等のカラーフィルターの画素パターンの描画等といった産業用途にも広く利用されている。このような用途においては、生産性を高めるため、一般に多数のヘッドを千鳥状等に配列することによりノズル列（記録幅）を長尺としたラインヘッドを構成したラインヘッドユニットを用いて描画を行う描画装置が用いられている。

このようなラインヘッドユニットは、多数のヘッドをベース部材の所定の位置に取り付けることによって組み立てられるが、各ヘッドの取り付け時に位置ずれが発生する問題がある。各ヘッドが正確に位置決めされていないと、着弾位置がずれ、描画される画像の精度を劣化させる問題があるため、各ヘッドの取り付け位置を正確に決定すること、具体的には副走査方向でのノズルピッチをライン幅全長に亘って均等にすることは極めて重要である。

例えば、ノズル列方向が副走査方向に一致するように多数のヘッドを配置したラインヘッドでは、ノズル列方向と直交する主走査方向の着弾位置ずれについては、射出タイミングを調整することで補正することができるが、ノズル列方向に沿う副走査方向の着弾位置ずれは各ヘッドの取り付け位置で決まってしまう。従って、各ヘッドの取り付け時にはノズル列方向の正確な位置決めを行う必要があるが、ノズルピッチはμｍオーダーの極めて微細なものであり、取り付けと同時に各ヘッドを高精度に位置決めすることは現実的には極めて困難である。このため、ヘッドを所定位置に取り付けた後、その取り付け位置を調整する必要が生じる。

従来、ヘッドの取り付け位置を調整するための技術として、２個のヘッド間にスペーサーを挟むことによってＸ・Ｚ軸方向の位置決めをすると共に、Ｙ軸方向の位置決めを、スペーサーに対して傾斜面によって当接している一方のヘッドを傾斜面に向けて押圧することで、他方のヘッドとの相対的な位置を調整する技術（特許文献１）、各々複数のヘッドを配列して構成された複数のヘッド群によってラインヘッドを構成し、各ヘッド群を独立してθ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動可能とすることで、ヘッド群単位で位置調整を行うようにした技術（特許文献２）が提案されている。

特開平２−１６７７４９号公報 特開２００６−４４０５９号公報

特許文献１記載の技術では、ヘッドの取り付け位置を調整するための部品点数が多く、それらの各部品をヘッド取り付けの際に同時に組み付ける必要があるため、組み立て工程が多く、作業も煩雑となる。このため、多数のヘッドを配列して長尺なラインヘッドユニットを構成する場合には不向きである。また、２個のヘッド間の相対的な位置しか調整できないため、多数のヘッドを配列したラインヘッドユニットを構成する場合、ヘッド個々の取り付け位置を調整できず、正確な位置決めができない。しかも、位置調整はヘッドの組み付け時に行うものであり、ヘッドを組み付けた後に各々の位置を微調整することはできないといった数々の問題がある。

また、特許文献２記載の技術では、各々複数のヘッドを配列したヘッド群単位で位置調整するため、そのヘッド群内での各ヘッドの取り付け位置を調整することはできない。従って、この場合もラインヘッドユニット全体でのヘッド個々の位置ずれを正確に調整することは不可能である。

そこで、本発明は、ヘッドの取り付け時に位置調整のための部品を同時に組み付ける必要がなく、ヘッドの取り付けが容易であると共に、ヘッドの取り付け後に、各ヘッド個々の副走査方向の取り付け位置を容易に調整可能なラインヘッドユニットを提供することを課題とする。

また、本発明は、ヘッドの取り付け時に位置調整のための部品を同時に組み付ける必要がなく、ヘッドの取り付けが容易であると共に、ヘッドの取り付け後に、各ヘッド個々の副走査方向の取り付け位置を容易に調整可能なラインヘッドユニットを備えた描画装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、液滴を射出する複数のノズルが配列されたノズル列を有するヘッドを、ベース部材に複数配列することにより、該複数のヘッドによって副走査方向に長尺となるラインヘッドを構成したラインヘッドユニットであって、
前記ヘッドの各々に対応して該ヘッドを個別に取り付けた複数のヘッド取り付け部を有し、
前記ヘッド取り付け部の各々を、前記ヘッドのノズル列方向に沿って間隔をおいて互いに平行に配置された複数本の弾性ヒンジによって前記ベース部材に保持すると共に、
前記ヘッド取り付け部に対して押圧力を作用させることによって前記弾性ヒンジを弾性変形させ、前記ヘッドのノズル列方向が副走査方向に対してなす角度を維持したまま前記ヘッド取り付け部の副走査方向の位置を前記ベース部材に対して移動させるアクチュエータを、前記ベース部材と前記ヘッド取り付け部との間にそれぞれ個別に設けたことを特徴とするラインヘッドユニットである。

請求項２記載の発明は、前記ヘッド取り付け部は、前記ベース部材に形成された開口枠の内部に配置されており、
前記弾性ヒンジは、前記ヘッド取り付け部と前記開口枠の内周とに亘って一体に成形されていることを特徴とする請求項１記載のラインヘッドユニットである。

請求項３記載の発明は、前記弾性ヒンジは、ヒンジ本体の両端の前記ベース部材との接続部位及び前記ヘッド取り付け部との接続部位に、それぞれ前記ヒンジ本体よりも幅狭状となり、前記ヘッド取り付け部に前記アクチュエータの押圧力が作用した際にそれぞれ弾性変形する括れ部を形成してなることを特徴とする請求項１又は２記載のラインヘッドユニットである。

請求項４記載の発明は、前記アクチュエータは、前記ヘッド取り付け部に対して、副走査方向に対して平行な方向の押圧力を作用させるように配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のラインヘッドユニットである。

請求項５記載の発明は、前記アクチュエータは、前記ヘッド取り付け部に対して、副走査方向に対して斜め方向の押圧力を作用させるように配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のラインヘッドユニットである。

請求項６記載の発明は、前記ヘッド取り付け部はノズル列方向と交差する側方に向けて突出する突出部を有すると共に、前記アクチュエータは前記突出部に対して押圧力を作用させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のラインヘッドユニットである。

請求項７記載の発明は、前記アクチュエータは、ピエゾ素子により前記ヘッド取り付け部に対する押圧力を作用させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のラインヘッドユニットである。

請求項８記載の発明は、ノズル面が下向きとなるように配置された請求項１〜７のいずれかに記載のラインヘッドユニットと、
前記ラインヘッドユニットと相対的に移動可能に設けられ、前記ラインヘッドの各ヘッドから射出される液滴によって、上面に支持した被記録材に対して描画を行う描画台と、
前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と、
を有することを特徴とする描画装置である。

請求項９記載の発明は、前記ラインヘッドユニットの各ヘッドの位置ずれ量を検査するためのテストパターンを前記被記録材に印字するように前記ヘッドを制御する印字制御手段と、
前記被記録材に印字された前記テストパターンを画像認識するための画像認識手段と、
前記画像認識手段によって認識された前記テストパターンの画像に基づいて前記ラインヘッドの各ヘッドの副走査方向の位置ずれ量を算出する算出手段とを有し、
前記駆動制御手段は、前記算出手段によって算出された前記ヘッドの副走査方向の位置ずれ量に応じて、前記アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項８記載の描画装置である。

請求項１０記載の発明は、前記被記録材は表面に基準マークを有しており、
前記算出手段は、前記画像認識手段によって認識された前記基準マークと前記テストパターンとの画像に基づいて、前記基準マークに対する前記テストパターンの位置ずれ量から各ヘッドの副走査方向の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項９記載の描画装置である。

請求項１１記載の発明は、前記算出手段は、前記画像認識手段によって認識された前記テストパターンの画像に基づいて前記ラインヘッドの各ヘッドの主走査方向の位置ずれ量を算出する機能を具備し、
前記印字制御手段は、前記算出手段によって算出された主走査方向の位置ずれ量に応じて、前記ヘッドの射出タイミングを補正することを特徴とする請求項９又は１０記載の描画装置である。

本発明によれば、ヘッドの取り付け時に位置調整のための部品を同時に組み付ける必要がなく、ヘッドの取り付けが容易であると共に、その取り付けられた各ヘッド個々の副走査方向の取り付け位置を容易に調整可能なラインヘッドユニットを提供することができる。

また、本発明によれば、ヘッドの取り付け時に位置調整のための部品を同時に組み付ける必要がなく、ヘッドの取り付けが容易であると共に、その取り付けられた各ヘッド個々の副走査方向の取り付け位置を容易に調整可能なラインヘッドユニットを備えた描画装置を提供することができる。

本発明に係る描画装置を示す斜視図 本発明に係るラインヘッドユニットの底面図 ラインヘッドユニットにおける１つのヘッドの取り付け構造を示す斜視図 （ａ）（ｂ）は弾性ヒンジの詳細を示す図 ヘッドの取り付け位置の微調整の様子を示す図 本発明に係る描画装置の主要部の概略構成を示すブロック図 着弾位置ずれ調整動作を説明するフローチャート 調整前の着弾ドット位置を示すテストパターンを示す平面図 調整後の着弾ドット位置を示すテストパターンを示す平面図 ラインヘッドユニットの他の実施形態を示す底面図 ラインヘッドユニットの更に他の実施形態を示す底面図 図１１におけるヘッド固定プレートの部分拡大図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明に係る描画装置の一例を示す概略斜視図であり、描画装置１は、装置基台２上に、インクジェット描画を行うためのラインヘッドユニット３、上面にワークＷ（被記録材）を載置して支持するためのワークステージ４、ワークステージ４をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構５、ワークステージ４及びθ回転機構５を共にＹ方向（主走査方向）に沿って直線移動させるＹ移動機構６、ワークステージ４及びθ回転機構５を共にＸ方向（副走査方向）に沿って直線移動させるＸ移動機構７、ワークステージ４上を視認可能な着弾撮影カメラ８Ａ、ラインヘッドユニット３の下面を視認可能なヘッド撮影カメラ８Ｂをそれぞれ備えている。

なお、本実施形態では、このワークステージ４が、本発明の描画台として機能し、着弾撮影カメラ８Ａが、本発明の画像認識手段として機能する。

なお、Ｘ方向とＹ方向とは水平面上で互いに直交する方向である。

ラインヘッドユニット３は、装置基台２上の端部近傍においてＸ方向に沿って平行に架設されたガントリ９に、スライダ１０及びθ回転機構１１を介して取り付けられており、スライダ１０がガントリ９に沿ってスライド移動することによりＸ方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構１１によって、Ｘ、Ｙ方向と直交する法線方向であるＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動し、更に、Ｚ移動機構１２によってθ回転機構１１と共にＺ方向に昇降移動することができるようになっている。

なお、ワークステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の各位置座標並びにラインヘッドユニット３のＸ方向、Ｚ方向及びθ方向の各位置座標は、Ｘ移動機構７、Ｙ移動機構６、６、θ回転機構５、スライダ１０、θ回転機構１１、Ｚ移動機構１２にそれぞれ設けられた位置座標検出手段である不図示のエンコーダによってｎｍオーダーで高精度に検出可能となるように構成されている。

図２は本発明に係るラインヘッドユニット３の一例を示す底面図、図３はラインヘッドユニット３における１つのヘッドＨの取り付け構造を示す斜視図である。

ラインヘッドユニット３は、一枚の大判なベース部材であるベースプレート３１の下面に多数のヘッドＨが個別に取り付け固定され、その下方に配置されるワークステージ４上のワークＷの表面と対向可能となるように配置されている。

本実施形態では、１２個のヘッドＨが、各ノズル列をＸ方向に沿わせ、且つ、各ノズルが均等ピッチとなるように２列に千鳥状に配列されており、これにより副走査方向に沿って長尺な記録幅を有するラインヘッドを構成しているが、ヘッドＨの数及び配列態様は本発明において特に問わない。例えば、ノズル列を副走査方向に対して傾いて斜めに配置させても良い。なお、図２において、ベースプレート３１には１１個のヘッドＨが取り付け済みであり、残りの１個のヘッドＨが未装着の状態を示している。

ベースプレート３１には一般に金属材が使用される。金属材としてはＳＵＳを用いることもできるが、ヘッドＨの取り付け位置精度を高精度に保つ要請からは、インバー材やノビナイト等の低熱膨張材が好ましく使用される。ベースプレート３１は、ヘッドＨの配列方向に沿う２列の開口枠３２を有しており、その開口枠３２内にヘッド取り付け部であるヘッド固定プレート３３が、ヘッドＨを個別に取り付け可能とするべく該ヘッドＨと同数配置されている。

各ヘッド固定プレート３３は、ヘッドＨのノズル列方向（図中Ｘ方向）の両側端辺における一方端辺において、該ヘッドＨのノズル列方向に間隔をおいて配置された同一長さの２本の弾性ヒンジ３４によってベースプレート３１と一体に連結され、該ベースプレート３１に保持されている。各ヘッド固定プレート３３は、この弾性ヒンジ３４のみでベースプレート３１と繋がっており、それ以外の部位は開口枠３２内においてベースプレート３１から離間している。

また、各ヘッド固定プレート３３の他方端辺側の開口枠３２内には、ベースプレート３１との間にそれぞれアクチュエータ３５が配置され、各ヘッド固定プレート３３に対してアクチュエータ３５が主走査方向に沿って並設されている。ここでは、各ヘッド固定プレート３３の他方端辺側の１つの隅角部において、ヘッドＨのノズル列方向と交差する側方（図中Ｙ方向）である開口枠３２の内周に向けて張り出した押圧操作部となる突出部３３１が形成されており、一方、ベースプレート３１には、開口枠３２の内周から図中Ｙ方向に沿いヘッド固定プレート３３に向けて張り出した突出部３１１が形成されており、これらの突出部３３１、３１１の間で、図中Ｘ方向に沿う方向、すなわちヘッドＨのノズル列方向に対して平行な横方向の押圧力を作用させるようになっている。

これらベースプレート３１の開口枠３２内に設けられたヘッド固定プレート３３、弾性ヒンジ３４、突出部３１１、３３１、アクチュエータ３５によって、ヘッドＨの取り付け位置を微調整するための微調整機構を構成している。この微調整機構は、アクチュエータ３５の作動によって突出部３３１に対して所定の押圧力を作用させると、ヘッド固定プレート３３にはＸ方向に沿う横方向（水平方向）の力が作用し、この力によって２本の弾性ヒンジ３４が微小に撓み変形して均等に傾倒することで、ヘッド固定プレート３３のＸ方向への平行度を維持したまま、すなわち、ヘッドＨのノズル列方向が副走査方向に対してなす角度を維持したまま、ヘッドＨの副走査方向の位置が微調整されるようになっている。

図４は弾性ヒンジ３４の詳細を示し、図５はヘッドＨの取り付け位置の微調整の様子を示している。図４（ａ）はヘッド固定プレート３３に対してアクチュエータ３５の押圧力が作用していない状態、（ｂ）はヘッド固定プレート３３に対して矢印方向にアクチュエータ３５の押圧力が作用している状態をそれぞれ示している。なお、実際の弾性ヒンジ３４の変形量はμｍオーダーの極めて微小なものであるが、図中では変形量を誇張して示している。

弾性ヒンジ３４は、ヘッド固定プレート３３とベースプレート３１の開口枠３２の内周とに亘って一体に成形されている。弾性ヒンジ３４の数は、１つのヘッド固定プレート３３に対して、ヘッドＨのノズル列方向の両側端辺における一方端辺に、間隔をおいて平行に２本設けられれば足りるが、必要に応じて配設数を適宜増加させてもよい。

各弾性ヒンジ３４は、ヒンジ本体３４１の両端のベースプレート３１との接続部位及びヘッド固定プレート３３との接続部位に、それぞれヒンジ本体３４１よりも幅狭状となる括れ部３４２が形成されている。各括れ部３４２は、ヒンジ本体３４１の両端が、両側から円弧状に削り取られることによって形成されている。

これにより、ヘッド固定プレート３３にアクチュエータ３５の押圧力が作用した際、その押圧力はこの括れ部３４２に応力集中し、ヘッド固定プレート３３との接続部位側では、矢印で示す押圧力の作用方向に対して手前側が圧縮され、奥側が引張され、ベースプレート３１との接続部位側では、矢印で示す押圧力の作用方向に対して手前側が引張され、奥側が圧縮されることでそれぞれ弾性変形し、ヘッド固定プレート３３の副走査方向の位置を移動させる。このとき、ヘッド固定プレート３３は２本の弾性ヒンジ３４によってベースプレート３１に一体に連結されているため、ヘッドＨのノズル列方向が副走査方向に対してなす角度は崩れることはない。従って、図５に示すように、ヘッドＨは副走査方向に対する平行度を維持したまま、副走査方向に対する取り付け位置が微調整される。

各アクチュエータ３５は、各ヘッド固定プレート３３と開口枠３２の内周との間であって、ベースプレート３１と各ヘッド固定プレート３３とにそれぞれ突設された突出部３１１と突出部３３１との間に並置されており、押圧力を各ヘッドＨのノズル列方向と平行となるように作用させるように設けられている。これによれば、隣接するヘッド固定プレート３３、３３との間の距離を可及的近接させることができ、ラインヘッドユニット３を可及的小型化することが可能である。

アクチュエータ３５は、図５に示すように、アクチュエータ本体３５１の一端に作動子３５２が伸縮可能に設けられており、アクチュエータ本体３５１の後端はベースプレート３１の突出部３１１に対して固定されているが、この作動子３５２の先端はヘッド固定プレート３３の突出部３３１に対して固定されずに単に当接しているだけとなっている。これにより、作動子３５２が図中矢印方向に伸張すると、突出部３３１に対して摺動しつつ該突出部３３１を横方向に押し、弾性ヒンジ３４の弾性変形によって、ヘッド固定プレート３３の開口枠３２内におけるベースプレート３１に対する副走査方向の位置を変化させる。作動子３５２が縮小すると、ヘッド固定プレート３３は、弾性ヒンジ３４が弾性復帰することによって元の位置に戻る。

アクチュエータ３５には、このような作動子３５２の伸縮動作を可能とする例えば電圧を印加することによって電圧値に応じた機械的な伸縮運動を行うピエゾ素子（圧電素子）や、モータ駆動によって回転して伸縮動作するネジ機構等によって構成することができるが、微細な押圧力の制御が容易である点でピエゾ素子を用いてヘッド固定プレート３３に対して押圧力を作用させるものが好ましい。ピエゾ素子にはＰＺＴが好ましく使用される。

各ヘッド固定プレート３３は、ヘッドＨを個別に着脱可能に取り付け固定するためのねじ穴３３２を有している。各ヘッドＨは、多数のノズルｎが配列されたノズル面ｈ１が下面となり、ノズル列方向がＸ方向に沿うように、ベースプレート３１の各ヘッド固定プレート３３に対して配置されている。各ヘッドＨには、ノズル面ｈ１と反対側において両側方に突出するフランジｈ２を有しており、このフランジｈ２に形成されたねじ穴ｈ３を通して、取り付けビス３６を用いてヘッド固定プレート３３のねじ穴３３２にねじ止め固定される。

なお、図２中の符号３７Ａ、３７Ｂは、ベースプレート３１の下面におけるＸ方向の両端部近傍にそれぞれ形成された位置確認マークであり、ベースプレート３１の位置及び角度を検出するために、ワークステージ４に一体に取り付けられたヘッド撮影カメラ８Ｂによって画像認識される。位置確認マーク３７Ａ、３７Ｂは、これらを結ぶ直線がベースプレート３１の中心線を通るように位置付けられており、ヘッド撮影カメラ８Ｂによって撮影された画像を画像処理することによって、各位置確認マーク３７Ａ、３７Ｂの位置座標におけるＹ座標の位置が同一となるようにθ回転機構１１を駆動することで、ラインヘッドユニット３のθ方向の取り付け角度が適正角度となるように調整される。

着弾撮影カメラ８Ａは、かかるラインヘッドユニット３のベースプレート３１に一体に取り付けられている。

描画装置１は、ラインヘッドユニット３とワークステージ４とをＹ方向（主走査方向）に相対的に移動させ、そのときの各位置情報に応じて、所定の射出パターンデータに基づいてラインヘッドユニット３の各ヘッドＨからの液滴の射出を制御し、ワークステージ４上のワークＷの表面に着弾させることで、所望の描画を行うように構成される。

図６は描画装置１の内部の主要部の概略構成を示すブロック図である。

１００は射出信号制御部、１０１は射出信号生成部、１０２はステージエンコーダ、１０３は射出開始信号生成部である。各ヘッドＨは、射出信号制御部１００から送られた射出制御信号に基づいて、射出信号生成部１０１によって所定の射出信号が生成され、この射出信号が印加されることによって駆動される。ワークステージ４のＸ方向及びＹ方向の位置座標は、ステージエンコーダ１０２によって取得され、射出開始信号生成部１０３において、ワークステージ４の位置に応じた所定のタイミングで射出開始信号が生成される。射出信号制御部１００は、この射出開始信号生成部１０３から所定のタイミングで送られる射出開始信号によって射出制御信号を生成する。

なお、本実施形態では、この射出信号制御部１００が、本発明の印字制御手段として機能する。

また、１０４は位置ずれ量算出部、１０５は画像処理部、１０６はヘッド位置補正量算出部、１０７はアクチュエータ制御部、１０８はアクチュエータドライバ、１０９は射出タイミング補正量算出部である。

詳細には後述するが、ラインヘッドユニット３を構成する各ヘッドＨの位置ずれを調整するため、各ヘッドＨから射出された液滴の着弾位置は、ラインヘッドユニット３と一体に設けられた着弾撮影カメラ８Ａによって撮影され、その画像が画像処理部１０５によって画像認識されることで、ヘッドＨ毎の着弾位置の座標が検出される。

位置ずれ量算出部１０４は、この着弾位置の座標に基づいて、主走査方向及び副走査方向における適正な着弾位置とのずれ量をそれぞれ求める。主走査方向のずれ量を射出タイミング補正量算出部１０９に送り、副走査方向のずれ量をヘッド位置補正量算出部１０６に送る。

なお、本実施形態では、この位置ずれ量算出部１０４が、本発明の算出手段として機能する。

ヘッド位置補正量算出部１０６では、副走査方向のずれ量に基づいて、そのずれを是正するための補正量を算出してアクチュエータ制御部１０７に送り、アクチュエータ制御部１０７では、この補正量に応じてアクチュエータ３５を駆動するための制御信号をアクチュエータドライバ１０８に出力して各アクチュエータ３５を駆動させる。これによって、対応するヘッド固定プレート３３が位置調整され、ヘッドＨの副走査方向の位置が微調整される。

なお、本実施形態では、このアクチュエータ制御部１０７が、本発明の駆動制御手段として機能する。

一方、射出タイミング補正量算出部１０９では、主走査方向のずれ量に基づいて、そのずれを是正するための補正量を算出して射出信号制御部１００に送る。この補正量は、各ヘッドＨから液滴を射出するタイミングの補正量であり、液滴の射出タイミングが調整されることによって、対応するヘッドＨの主走査方向の着弾位置が微調整される。

次に、かかる描画装置１におけるラインヘッドユニット３の着弾位置ずれ調整動作について、図７に示すフローに基づいて説明する。

まず、ラインヘッドユニット３には、予め各ヘッド固定プレート３３にヘッドＨが取り付けられる。このときの各ヘッドＨの取り付け位置は、ヘッド固定プレート３３に対してねじ止め固定する際にノズル列方向がＸ方向に沿って平行となるように粗調整されるだけでよく、特に副走査方向に微細な位置調整を行う必要はない。

また、この取り付け位置において、ヘッドＨはヒンジが弾性変形した状態で取り付けられることが好ましい。このことにより、後の微調整時において、作動子３５２の伸長により位置変化をさせる場合（図５で右方向、−Ｘ方向に移動させる場合）だけでなく、作動子３５２の収縮によりヘッドの位置変化をさせる場合（図５で左方向、＋Ｘ方向に移動させる場合）においても、ヒンジの弾性変形、弾性復帰を利用してヘッド位置の微調整を行なうことができる。

ベースプレート３１にすべてのヘッドＨが配列されたら、ラインヘッドユニット３を描画装置１に据え付け、ベースプレート３１に設けられた各位置確認マーク３７Ａ、３７Ｂをヘッド撮影カメラ８Ｂによって撮影し、得られた画像を画像処理することで各位置確認マーク３７Ａ、３７ＢのＹ座標が同一となるようにθ回転機構１１を駆動させ、ラインヘッドユニット３を所定の角度位置とする（Ｓ１）。

次いで、ワークステージ４上に着弾位置確認用のテスト基材ＷＴ（被記録材）を位置決めして載置し、その表面に、予め記憶された着弾位置確認用の所定のテストパターンを印字する（Ｓ２）。

図８はテスト基材ＷＴ上に印字されたテストパターンの一例を示している。テストパターンは、ラインヘッドユニット３を構成するすべてのヘッドＨのすべてのノズルｎからそれぞれ液滴を射出することによって、テスト基材上にドットパターンを印字する。テスト基材ＷＴ上には、１つのヘッドＨの各ノズルｎから射出された液滴によって１つのドットパターン群ＤＰが形成され、このドットパターン群ＤＰが、ラインヘッドユニット３におけるヘッドＨの個数分、各ヘッドＨの配列態様と同じ態様で配列するように印字される。

同図に示されるように、ラインヘッドユニット３を構成する各ヘッドＨの取り付け位置が主走査方向（Ｙ方向）及び副走査方向（Ｘ方向）に微妙にずれていることによって、各ヘッドＨによって印字されるドットパターン群ＤＰにも同様に位置ずれが生じている。

このテスト基材ＷＴ上に印字された各ドットパターン群ＤＰの位置を、ラインヘッドユニット３に一体に取り付けられた着弾撮影カメラ８Ａによって撮影し、その画像を画像処理部１０５によって画像処理することで、各ドットパターン群ＤＰの位置座標を測定する（Ｓ３）。

この位置座標の測定には、図８に示したように、テスト基材ＷＴの表面の所定箇所に予め基準マークＭを形成しておき、この基準マークＭに対する位置座標から求めることができる。このため、ラインヘッドユニット３とワークステージ４上のテスト基材ＷＴとの相対位置は、予めこの基準マークＭに対して正確に位置決めされている。また、基準マークＭに対する各ドットパターン群ＤＰの位置座標の測定基準となる位置は、各ドットパターン群ＤＰのいずれか１つのドット位置、例えば同一角部に位置する１ドットとすることができる。

画像処理部１０５によって各ドットパターン群ＤＰの位置座標が測定されると、まず、位置ずれ量算出部１０４において、その位置座標と不図示の記憶手段に予め記憶された各ドットパターン群ＤＰの適正位置の位置座標とを比較し、各ヘッドＨの主走査方向及び副走査方向の取り付け位置の良否を判定する（Ｓ４）。

ここで、各ドットパターン群ＤＰの位置座標が適正位置であれば、ラインヘッドユニット３の各ヘッドＨは適正な取り付け位置にあると判断され、作業は終了する。

一方、少なくともいずれかのドットパターン群ＤＰの位置座標が適正位置にない場合は、少なくともいずれかのヘッドＨの取り付け位置にずれが生じていると判断され、次いで、その位置ずれ量を算出する（Ｓ５）。

位置ずれ量の算出は、位置ずれ量算出部１０４において、画像処理部１０５によって認識された各ドットパターン群ＤＰの位置座標に基づいて、各ドットパターン群ＤＰの適正位置からの主走査方向及び副走査方向の位置ずれ量として算出される。

ここで、副走査方向の位置ずれ量はヘッド位置補正量算出部１０６に送られ、このヘッド位置補正量算出部１０６において、該当するドットパターン群ＤＰに対応するヘッドＨのアクチュエータ３５を駆動するための駆動量（補正量）を算出し、アクチュエータドライバ１０８を駆動することによってアクチュエータ３５を所定量駆動させる。これにより弾性ヒンジ３４が弾性変形してヘッド固定プレート３３が副走査方向に移動し、ヘッドＨの副走査方向の取り付け位置が微調整される（Ｓ６）。

また、位置ずれ量算出部１０４において算出された主走査方向の位置ずれ量は射出タイミング補正量算出部１０９に送られ、この射出タイミング補正量算出部１０９において、該当するドットパターン群ＤＰに対応するヘッドＨの射出タイミングの補正時間を算出し、これを射出信号制御部１００に送信することで、当該ヘッドＨからの液滴の射出タイミングが調整され、主走査方向の着弾位置が微調整される（Ｓ７）。

尚、射出タイミング補正量算出部１０９において算出された射出タイミングの補正時間を、射出開始信号生成部１０３に送信するようにしてもよい。

以上のようにしてヘッドＨの副走査方向の取り付け位置及び主走査方向の射出タイミングが微調整された後は、上記ステップＳ２からの動作を繰り返し、図９に示すように、すべてのヘッドＨの副走査方向の取り付け位置及び主走査方向の射出タイミングが適正となり、ラインヘッドユニット３の記録幅全域に亘って着弾ドットが均等ピッチとなるまで調整作業を繰り返す。

このように、本発明にかかるラインヘッドユニット３及び描画装置１によれば、副走査方向の着弾位置ずれは、ラインヘッドユニット３の各ヘッドＨの副走査方向の取り付け位置を、該当するアクチュエータ３５を駆動させることによってヘッド固定プレート３３の位置を副走査方向に沿って微調整するだけでよいため、ラインヘッドユニット３を描画装置１に据え付けた後に、該描画装置１に据え付けた状態で微調整することができ、各ヘッドＨ個々の副走査方向の取り付け位置を容易に調整可能である。このヘッド固定プレート３３は、ベースプレート３１との間を繋いでいる複数本の弾性ヒンジ３４によって、移動中も副走査方向に対する平行度が維持されるため、各ヘッドＨの副走査方向に対する角度を調整し直す必要は生じない。

しかも、各ヘッドＨの副走査方向の取り付け位置調整のための構成部品は、ラインヘッドユニット３のベースプレート３１と一体に成形又は予め組み込んでおくことができ、ヘッドＨの取り付け時に位置調整のための部品を同時に組み付ける必要はない。このため、ラインヘッドを構成する際は、各ヘッド固定プレート３３にヘッドＨを取り付けるだけでよく、取り付け作業も極めて容易に行える。

図１０はラインヘッドユニットの他の実施形態を示す底面図である。図２と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。

この実施形態に示すラインヘッドユニット３Ａは、アクチュエータ３５の配置態様が図２に示すラインヘッドユニット３と異なっている。ベースプレート３１には各ヘッド固定プレート３３に対応する開口枠３２が個別に形成されており、アクチュエータ３５は、各開口枠３２内のヘッド固定プレート３３との間に配置されているが、ここでは各ヘッド固定プレート３３に対して主走査方向に沿って直列状に設けられており、ヘッド固定プレート３３に対して直接押圧力を作用させるようになっている。

この実施形態によれば、アクチュエータ３５の配置の関係上、副走査方向に沿って隣接するヘッドＨ間の距離が長くなるため、副走査方向に沿って各ヘッドＨのノズルピッチが均等となるように構成するためには、主走査方向に沿って配列するヘッドＨの数を増やす必要があるが、アクチュエータ３５の押圧力を、図２、図５に示すような突出部３３１を介さずに、ヘッド固定プレート３３に対して直接作用させることができるため、各ヘッドＨの副走査方向の位置を効率的に微調整可能である。

図１１はラインヘッドユニットの更に他の実施形態を示す底面図である。図２と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。

この実施形態に示すラインヘッドユニット３Ｂも、アクチュエータ３５の配置態様が図２に示すラインヘッドユニット３と異なっている。アクチュエータ３５は、図２に示す配置態様に対して副走査方向に斜めとなるように配置されており、各ヘッド固定プレート３３に対して斜め方向から押圧力を作用させるようになっている。この押圧力の作用する方向と副走査方向とがなす角度θは、例えば４５°程度とすることができる。

各ヘッド固定プレート３３には、アクチュエータ３５の押圧力を作用させる押圧操作部である突出部３３１を有しているが、図１２に示すように、この突出部３３１におけるアクチュエータ３５の作動子３５２が当接する側面３３１ａは、該作動子３５２に対してその伸縮方向に対して直交するように対面する傾斜面となっている。

従って、この実施形態によれば、図２に示した配置態様と同様に、隣接するヘッド固定プレート３３、３３との間の距離を可及的近接させることができ、ラインヘッドユニット３を可及的小型化することが可能であることに加え、ヘッド固定プレート３３を副走査方向に移動させるためのアクチュエータ３５の作動子３５２のストロークを長くとることができるため、アクチュエータ３５の駆動によるヘッドＨの副走査方向の取り付け位置の微調整をより高精度に行うことができる。

１ 描画装置
２ 装置基台
３ ラインヘッドユニット
３１ ベースプレート
３１１ 突出部
３２ 開口枠
３３ ヘッド固定プレート
３３１ 突出部
３４ 弾性ヒンジ
３５ アクチュエータ
３６ 取り付けビス
３７Ａ、３７Ｂ 位置確認マーク
４ ワークステージ
５ θ回転機構
６ Ｙ移動機構
７ Ｘ移動機構
８Ａ 着弾撮影カメラ
８Ｂ ヘッド撮影カメラ
９ ガントリ
１０ スライダ
１１ θ回転機構
１２ Ｚ移動機構

Claims (11)

1. 液滴を射出する複数のノズルが配列されたノズル列を有するヘッドを、ベース部材に複数配列することにより、該複数のヘッドによって副走査方向に長尺となるラインヘッドを構成したラインヘッドユニットであって、
   前記ヘッドの各々に対応して該ヘッドを個別に取り付けた複数のヘッド取り付け部を有し、
   前記ヘッド取り付け部の各々を、前記ヘッドのノズル列方向に沿って間隔をおいて互いに平行に配置された複数本の弾性ヒンジによって前記ベース部材に保持すると共に、
   前記ヘッド取り付け部に対して押圧力を作用させることによって前記弾性ヒンジを弾性変形させ、前記ヘッドのノズル列方向が副走査方向に対してなす角度を維持したまま前記ヘッド取り付け部の副走査方向の位置を前記ベース部材に対して移動させるアクチュエータを、前記ベース部材と前記ヘッド取り付け部との間にそれぞれ個別に設けたことを特徴とするラインヘッドユニット。
2. 前記ヘッド取り付け部は、前記ベース部材に形成された開口枠の内部に配置されており、
   前記弾性ヒンジは、前記ヘッド取り付け部と前記開口枠の内周とに亘って一体に成形されていることを特徴とする請求項１記載のラインヘッドユニット。
3. 前記弾性ヒンジは、ヒンジ本体の両端の前記ベース部材との接続部位及び前記ヘッド取り付け部との接続部位に、それぞれ前記ヒンジ本体よりも幅狭状となり、前記ヘッド取り付け部に前記アクチュエータの押圧力が作用した際にそれぞれ弾性変形する括れ部を形成してなることを特徴とする請求項１又は２記載のラインヘッドユニット。
4. 前記アクチュエータは、前記ヘッド取り付け部に対して、副走査方向に対して平行な方向の押圧力を作用させるように配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のラインヘッドユニット。
5. 前記アクチュエータは、前記ヘッド取り付け部に対して、副走査方向に対して斜め方向の押圧力を作用させるように配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のラインヘッドユニット。
6. 前記ヘッド取り付け部はノズル列方向と交差する側方に向けて突出する突出部を有すると共に、前記アクチュエータは前記突出部に対して押圧力を作用させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のラインヘッドユニット。
7. 前記アクチュエータは、ピエゾ素子により前記ヘッド取り付け部に対する押圧力を作用させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のラインヘッドユニット。
8. ノズル面が下向きとなるように配置された請求項１〜７のいずれかに記載のラインヘッドユニットと、
   前記ラインヘッドユニットと相対的に移動可能に設けられ、前記ラインヘッドの各ヘッドから射出される液滴によって、上面に支持した被記録材に対して描画を行う描画台と、
   前記アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と、
   を有することを特徴とする描画装置。
9. 前記ラインヘッドユニットの各ヘッドの位置ずれ量を検査するためのテストパターンを前記被記録材に印字するように前記ヘッドを制御する印字制御手段と、
   前記被記録材に印字された前記テストパターンを画像認識するための画像認識手段と、
   前記画像認識手段によって認識された前記テストパターンの画像に基づいて前記ラインヘッドの各ヘッドの副走査方向の位置ずれ量を算出する算出手段とを有し、
   前記駆動制御手段は、前記算出手段によって算出された前記ヘッドの副走査方向の位置ずれ量に応じて、前記アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項８記載の描画装置。
10. 前記被記録材は表面に基準マークを有しており、
    前記算出手段は、前記画像認識手段によって認識された前記基準マークと前記テストパターンとの画像に基づいて、前記基準マークに対する前記テストパターンの位置ずれ量から各ヘッドの副走査方向の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項９記載の描画装置。
11. 前記算出手段は、前記画像認識手段によって認識された前記テストパターンの画像に基づいて前記ラインヘッドの各ヘッドの主走査方向の位置ずれ量を算出する機能を具備し、
    前記印字制御手段は、前記算出手段によって算出された主走査方向の位置ずれ量に応じて、前記ヘッドの射出タイミングを補正することを特徴とする請求項９又は１０記載の描画装置。