JP6390961B2 - 書込ヘッドユニットの組立装置および書込ヘッドユニットの組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の書込ヘッドを一つのヘッド保持部材に組み付けた書込ヘッドユニットの組立装置および組立方法に関するものである。

従来、書込手段の長尺化、高密度化等を図るため、複数の書込ヘッドを一つのヘッド保持部材に組み付けた書込ヘッドユニットが知られている。この書込ヘッドユニットは、一つの書込ヘッドを長尺化、高密度化した構成に比べて、製作コストを抑えやすいというメリットがある。書込ヘッドユニットの一例として、液滴を媒体に吐出する液滴吐出ヘッドを複数、ヘッド保持部材に組み付けた液滴吐出ヘッドユニットが挙げられる。この液滴吐出ヘッドでは、各液滴吐出ヘッドから吐出される液滴が狙いの着弾位置に着弾するよう、各液滴吐出ヘッドをヘッド保持部材の所定位置に精度良く位置決めして固定する必要がある。

特許文献１には、複数の液滴吐出ヘッドをヘッド保持部材としてのキャリッジに位置決めして固定する組立装置が記載されている。この組立装置は、複数の液滴吐出ヘッドを仮装着させた状態のキャリッジを搭載する移動可能なテーブルと、キャリッジおよび液滴吐出ヘッドの位置を撮像する撮像手段と、液滴吐出ヘッドを微少移動させる調整手段と、液滴吐出ヘッドをキャリッジに対して固定する固定処理を行う固定処理手段とを備えている。この組立装置では、先ず、予めキャリッジの基準位置マークおよびキャリッジに搭載される各液滴吐出ヘッドの基準位置マークをパターン形成したアライメントマスクを移動可能なテーブル上にセットする。そして、テーブルを移動させて、撮像手段により、アライメントマスクに形成されたキャリッジの基準位置マークおよび各液滴吐出ヘッドの基準位置マークを順次撮像して、マスタ位置データとして記憶しておく。

次に、組立装置のテーブル上からアライメントマスクを外し、実際に複数の液滴吐出ヘッドを仮装着させた状態のキャリッジをテーブル上にセットする。そして、テーブルを移動させ、撮像手段によりキャリッジの位置を撮像してキャリッジの位置データを取得し、マスタ位置データと比較してキャリッジを位置決めする。次いで、テーブルを移動させて、撮像手段によりキャリッジに仮装着された液滴吐出ヘッドの一つを撮像して、液滴吐出ヘッド位置データを得る。取得した液滴吐出ヘッド位置データと、マスタ位置データとに基づき、調整手段によりキャリッジに対する液滴吐出ヘッドの位置を微小移動させて調整して位置決めを行い、固定処理手段により液滴吐出ヘッドをキャリッジに固定する。キャリッジ上に仮装着された複数の液滴吐出ヘッドに対して、このような位置決め・固定を順次おこない、キャリッジの所定位置に各液滴吐出ヘッドを組み付ける。

特許文献１の組立装置のように、先ず、アライメントマスクを用いて複数の液滴吐出ヘッドのマスタ位置データ記憶し、次いで、キャリッジに仮装着した各液滴吐出ヘッドの位置決め・固定を順次していくというマスターワーク位置記憶方式では、マスタ位置データ記憶してから、すべての液滴吐出ヘッドの位置決め・固定が完了するまでの間に、かなりの時間があく。そのため、この間に、環境温度が変化して撮像手段の光軸ずれ、光軸シフト等が発生しやすく、マスタ位置データ記憶時と液滴吐出ヘッドの位置データ取得時との撮像画像に、光軸ずれ、光軸シフトなどに起因する誤差が生じる。調整手段は、このような誤差を含む撮像画像から取得した液滴吐出ヘッド位置データと、マスタ位置データとに基づき位置決めをおこなうことで位置決め精度が低下する。撮像手段の温度を極めて厳密に管理することで光軸ずれ、光軸シフト等を抑制することはできるが、非常に高価な温度制御システムを構築する必要があり、現実的ではない。

以上の課題は、液滴吐出ヘッドを書込ヘッドとして用いた書込ヘッドユニットに限られるものではない。例えば、書込ヘッドとして有機ＬＥＤヘッドを用い、有機ＬＥＤヘッドをヘッド保持部材の所定位置に組付けて、長尺化、高精細化を図る書込ヘッドユニットにおいても、同様の課題が発生する。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、書込ヘッドをヘッド保持部材の所定位置に高い位置精度で位置決めできる書込ヘッドユニットの組立装置、及び、組立方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ヘッド保持部材に仮装着された状態の書込ヘッドを撮像する撮像手段と、該撮像手段により該書込ヘッドを撮像した画像を用いて該ヘッド保持部材と該書込ヘッドとの相対位置を調整する調整手段とを備えた書込ヘッドユニットの組立装置において、上記書込ヘッドと、上記撮像手段に対して該書込ヘッドとは異なる方向に設けた、該書込ヘッドの基準位置を示す基準マークとを同じ視野で該撮像手段に結像させる光学手段を備え、該撮像手段で該書込ヘッドと該基準マークとを同時に撮像した画像を用いて上記調整手段が調整をおこなうことを特徴とするものである。

本発明によれば、複数の書込ヘッドをヘッド保持部材の所定位置に高い位置精度で位置決めできるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの全体の外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）ノズルプレート側から見た平面図である。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの要部分解斜視図である。 本実施形態に係るヘッドユニットベースの平面図である。 画像形成装置本体への液滴吐出ヘッドユニットの取付け例を示す概略図である。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドユニットの組立装置のヘッドユニットベース移動機構を示す斜視図である。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドユニットの組立装置の全体を示す斜視図である。 接合面倣い機構の構成を示す断面図である。 検出光学装置及びその光の光路上に配置される各種部材の配置を示す斜視図である。 ガラスチャートの固定部を示す斜視図である。 基準マークが設けられたガラスチャートを示す斜視図である。 検出光学装置のＣＣＤカメラの位置を調整するための手動三軸ステージ５３ａ，５３ｂ，５３ｃを示す概略側面図である。 調整目標マークが設けられたマスターワークを示す斜視図である。 二つのＣＣＤカメラでの検出画像を示す図である。 液滴吐出ヘッドの仮装着から接合処理までの流れを示すフローチャートである。 二焦点検出光学系のＣＣＤ光軸傾きの補償を示す図である。 二焦点検出光学系のＣＣＤ光軸シフトの補償を示す図である。

本発明の実施形態に係る書込ヘッドユニットの組立装置を用いて組み立てる書込ヘッドユニットの一例として、液滴吐出記録方式の画像形成装置であるインクジェット記録装置等に用いられる液滴吐出ヘッドからなる液滴吐出ヘッドユニットを用いて説明する。

まず、書込ヘッドである液滴吐出ヘッドについて説明する。なお、液滴吐出ヘッド２３で吐出する液滴は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。
図１は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。同図において、液滴吐出ヘッド２３の吐出部は、フレーム部材１、振動板２、流路板３、ノズルプレート４、積層圧電素子５及びＰＺＴベース６を備えている。フレーム部材１は、インク供給口１６と共通液室８となる彫り込みを形成した部材である。振動板２は、凸部１３、ダイヤフラム部１４及びインク流入口１５を有する。流路板３には、加圧液室９、流体抵抗部１０となる彫り込みと、ノズル孔１１に連通する連通孔１２とが形成されている。ノズルプレート４には、ノズル孔１１が形成されている。積層圧電素子５は、振動板２に接着層を介して接合されている。ＰＺＴベース６は、積層圧電素子５を固定している。

ＰＺＴベース６はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子５を２列配置して接合している。積層圧電素子５は、厚さ１０〜５０［μｍ／１層］のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層（図示せず）と、厚さ数［μｍ／１層］の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層（図示せず）とを交互に積層している。内部電極層（図示せず）は両端で外部電極（図示せず）に接続する。積層圧電素子５はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、一つ毎に駆動部と支持部（非駆動部）として使用する。外部電極（図示せず）の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極（図示せず）となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており、共通電極となる。駆動部の個別電極（図示せず）にはＦＰＣ７が半田接合されている。また、共通電極は積層圧電素子５の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ７のＧｎｄ電極５−１に接合している。ＦＰＣ７には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部への駆動電圧印加を制御している。

また、振動板２は、薄膜のダイヤフラム部１４と、島状凸部（アイランド部）１３と、図示されていない支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口１５となる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。島状凸部１３は、ダイヤフラム部１４の中央部に形成した駆動部となる積層圧電素子５と接合している。ダイヤフラム部１４の厚さは３［μｍ］、幅は３５［μｍ］（片側）である。この振動板２の島状凸部１３と積層圧電素子５の可動部５−２、振動板２とフレーム部材１の結合は、後述で詳細に説明するが、ギャップ材を含んだ接着層をパターニングして接着している。

更に、流路板３はシリコン単結晶基板を用いて、加圧液室９、流体抵抗部１０となる彫り込み、及びノズル孔１１に対する位置に連通孔１２となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。具体的には、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで形成することができる。エッチングで残された部分が加圧液室９の隔壁となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部１０とした。

ノズルプレート４は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル孔１１を多数形成している。このノズル孔１１の内部形状（内側形状）は、ホーン形状に形成しているが、略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。また、このノズル孔１１の径はインク滴出口側の直径で約１５〜３０［μｍ］である。また、各列のノズルピッチは１５０または３００［ｄｐｉ］とした。このノズルプレート４のインク吐出面（ノズル表面側）は、図示しない撥水性の表面処理を施した図示されていない撥水処理層を設けている。ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けている。そして、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。

インク供給口１６と共通液室８となる彫り込みを形成するフレーム部材１は樹脂成形で作製している。振動板２のインク流入口１５の周囲は隙間無く、フレーム部材１に塗布された接着剤によって封止されて接合される。このフレーム部材１には、各加圧液室９にインクを供給する共通液室８を形成し、共通液室８から振動板２に形成したインク流入口１５、流体抵抗部１０の上流側に形成した流路、および流体抵抗部１０を介して加圧液室９にインク液が供給される。なお、フレーム部材１には共通液室８に外部からインク液を供給するためのインク供給口１６も形成される。また、共通液室８は、加圧液室９の並び方向（ノズル並び方向）に平面形状で長方形状に形成している。

このように構成した液滴吐出ヘッド２３においては、記録信号に応じて駆動部に駆動波形（１０〜５０［Ｖ］のパルス電圧）を印加する。駆動部に積層方向の変位が生起し、振動板２を介して加圧液室９が加圧されて圧力が上昇し、ノズル孔１１からインク滴が吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室９内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室９内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは、共通液室８に流入し、共通液室８からインク流入口１５を経て流体抵抗部１０を通り、加圧液室９内に充填される。流体抵抗部１０は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部１０を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

本実施形態においては、液滴吐出ヘッド２３のインク吐出部の液室部、流体抵抗部、振動板、及びノズル部材の少なくとも一部がシリコン及びニッケルの少なくともいずれかを含む材料から形成されることが好ましい。また、本実施形態においては、駆動アクチュエータに積層圧電素子とした場合について述べたが、薄膜ピエゾなどをアクチュエータとして用いたものでも良い。

図２は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド全体の外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズルプレート側から見た平面図である。液滴吐出ヘッド２３は、図１のフレーム部材１側にヘッドケース１７を組付けた構成である。液滴吐出ヘッド２３の書込面であるノズルプレート４には、ノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂが設けられており、液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１上に位置決めする際に用いられる。

図３は、本実施形態の液滴吐出ヘッドの要部分解斜視図である。液滴吐出ヘッド２３は、ノズルプレート４、流路板３、振動板２、積層圧電素子５、ＰＺＴベース６及びＦＰＣ７を接着剤等で接合し、これに、図２に示す、フレーム部材１とヘッドケース１７を組付けた構成となっている。
具体的には、以下の工程で、液滴吐出ヘッド２３が組み立てられる。第１工程では、流路板３と振動板２を接着接合する。第２工程では、積層圧電素子５とＰＺＴベース６を接着接合する。第３工程では、流路板３と振動板２の接合品とノズルプレート４を接着接合する。第４工程では、積層圧電素子５とＰＺＴベース６の接合品とＦＰＣ７を半田接合する。第５工程では、流路板３と振動板２とノズルプレート４の接合品と、積層圧電素子５とＰＺＴベース６とＦＰＣ７の接合品とを接着接合する。さらに第６工程では、フレーム部材１とヘッドケース１７を接合する。

インクジェット記録装置では、高速化、高精細化など要求から、上記液滴吐出ヘッドの長尺化、高密度化が望まれている。しかしながら、一つの液滴吐出ヘッドを長尺化、高密度化させようとすると、製作が困難であり、コストが大幅にアップしてしまう。これに対して、比較的小型で製作が容易な液滴吐出ヘッドを複数繋いで、所謂、集積型の液滴吐出ヘッドである液滴吐出ヘッドユニットを構成することで、コストを抑えることができる。液滴吐出ヘッドユニットの代表例としては、液滴吐出ヘッドを千鳥配置したり、ノズル列方向に繋いだりするものが知られている。

本実施形態の液滴吐出ヘッドユニットは、複数の液滴吐出ヘッド２３を、ヘッド保持部材としてのヘッドユニットベース２１に組み付けた構成である。
図４は、本実施形態に係るヘッドユニットベースの平面図である。ヘッドユニットベース２１には、複数の液滴吐出ヘッド（書込ヘッド）２３を組み付けるための複数の嵌合穴２２が設けられている。このヘッドユニットベース２１に、後述する組立装置を用いて、液滴吐出ヘッド２３の位置決め（アライメント）、固定（接合）を順次行い、組み付ける。

組立装置にヘッドユニットベース２１がセットされる段階で、ヘッドユニットベース２１のそれぞれの勘合穴２２に対して液滴吐出ヘッド２３がフレーム部材１を介してわずかに位置を調整できる状態で挿入され、仮装着されている。具体的には、図２（ａ）に示すように、フレーム部材１は外側に張り出した部分（以下、ツバ部という）を有しており、液滴吐出ヘッド２３はフレーム部材１のツバ部を介してヘッドユニットベース２１上に乗っている。このとき、液滴吐出ヘッド２３の書込面であるノズルプレート４は重力方向下向きに配置され、ノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂは下側より確認することができる。そして、後で詳細に説明する方法でアライメントされた後に、フレーム部材１のツバ部を介して液滴吐出ヘッド２３がヘッドユニットベース２１に接合される。

液滴吐出ヘッド２３（フレーム部材１）とヘッドユニットベース２１との接合方法としては、接着剤に限らず、ねじ固定方式でも、スポット溶接のようなものでも構わない。なお、後述する組立装置では、固定処理手段３５としてＵＶ照射器を用いた構成を示している（後述の図６参照）。ヘッドユニットベース２１に予め塗布されていたＵＶ接着剤により、ヘッドユニットベース２１とフレーム部材１のツバ部とを非接触にＵＶ光によって硬化させて接合させている。なお、固定処理手段３５であるＵＶ照射器は、筐体ベース４５（後述の図７参照）上に固定配置されている。

複数の液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１に組み付けた構成の液滴吐出ヘッドユニットを、インクジェット記録装置等の画像形成装置本体へ取付ける。
図５は、画像形成装置本体への取付け例を示す概略図である。同図のように、画像形成装置本体に設けられる本体ベース２４にある三本の基準ピン２７、２８、２９にヘッドユニットベース２１を突き当てたのち、ヘッドユニットベース２１を固定ボルトにて本体ベース２４に固定する。図５では、一つのヘッドユニットベース２１に対して１２個の液滴吐出ヘッド２３を横方向（本体ベース２４の長手方向）に２列で千鳥に配列した例を示している。そして、図５の上下方向に記録媒体を移動させながら、ヘッドユニットの各液滴吐出ヘッド２３からインク滴を吐出することで、画像を形成することができる。また、一つのインクジェット記録装置において、ヘッドユニットベース２１の数を適宜増やすことで、多色もしくは、１インチ当たりのドット数（ｄｐｉ）を増やすことができる。

このような液滴吐出ヘッドユニットでは、各液滴吐出ヘッド２３から吐出されるインク滴が狙いの着弾位置に着弾するよう、複数の液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１の所定位置に精度良く位置決め（アライメント）して固定（接合）する必要がある。特に、隣接する書込ヘッドの着弾間隔を所定の間隔にすることが重要である。

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドユニットの組立装置について説明する。
図６は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドユニットの組立装置のヘッドユニットベース移動機構を示す斜視図である。
ヘッドユニットベース２１を、図５に示す本体ベース２４と同様の構成となっている組立装置のユニットベース固定台２５上に固定する。すなわち、ユニットベース固定台２５上には三本の基準ピン２７、２８、２９を設けており、ヘッドユニットベース２１は、Ｘ方向（図６参照）では基準ピン２７に突き当て、Ｙ方向（図６参照）では基準ピン２８，２９に突き当てられた状態でユニットベース固定台２５にねじ固定する。なお、Ｘ方向はヘッドユニットベース２１の長手方向、Ｙ方向はヘッドユニットベース２１の短手方向にそれぞれ対応している。

ユニットベース固定台２５は、ＣＣＤカメラ５０の光軸方向であるＹ方向に対して空洞となっている台であり、保持部材移動手段としてのＸＹステージ３０上に固定されている。ＸＹステージ３０は、公知の一般的なＸＹステージと同様の構成であり、例えば、リニア駆動手段３０ｘ（図１２参照）によりＸ方向に沿って移動可能なＸ方向移動部と、このＸ方向移動部上に固定された別のリニア駆動手段３０ｙ（図１２参照）によりＹ方向に沿って移動可能なＹ方向移動部とから構成されている。ユニットベース固定台２５は、ＸＹステージ３０のＹ方向移動部上に固定され、ＸＹステージ３０によりＸ方向及びＹ方向の目標位置へユニットベース固定台２５を移動させることができる。

撮像手段としてのＣＣＤカメラ５０は、ＣＣＤからなる撮像素子を備えている。撮像素子は、Ｃ−ＭＯＳなどの他の撮像素子であってもよい。ＣＣＤカメラ５０の撮像レンズなどの光学系を備えたカメラ先端部は、ユニットベース固定台２５内部の空洞部２５ａに位置するように配置され、ＸＹステージ３０のＸ方向可動範囲内で、カメラ先端部がユニットベース固定台２５と干渉しないように、空洞部２５ａが開口している。

ヘッドユニットベース２１はＸＹステージ３０によって、複数の液滴吐出ヘッド２３が接合される位置に正確にＸＹ方向に設計された所定のピッチ間隔（Ｘ方向に隣接するヘッド間距離、Ｙ方向に隣接するヘッド間距離）で移動し位置決めされる。このとき、ピッチ間隔は、ＸＹステージ３０の位置決め精度で決まり、Ｘ方向はリニアスケール２６ｘ及びこのリニアスケール２６ｘを読み取る読取センサなどで構成される位置検出手段の情報に基づき、ＸＹステージ３０が目標位置へ正確に位置決めされるように位置フィードバック制御される。同様に、Ｙ方向はリニアスケール２６ｙ及びこのリニアスケール２６ｙを読み取る読取センサなどで構成される位置検出手段基づき、ＸＹステージ３０が目標位置へ正確に位置決めされるように位置フィードバック制御される。また、ＸＹステージ３０はＸ方向とＹ方向は予め正確に直交方向に移動するように組み付けられている。また、ＣＣＤカメラ光軸方向とＹ軸方向は正確に平行になるように予め調整して組み付けられている。

ＸＹステージ３０は調整手段としてのＸＹθステージ３７上に配置されている。ＸＹθステージ３７は、公知の一般的なＸＹステージと同様の構成であり、例えば、リニア駆動手段によりＸ方向に沿って移動可能なＸ方向移動部と、このＸ方向移動部上に固定された別のリニア駆動手段によりＹ方向に沿って移動可能なＹ方向移動部と、このＹ方向移動部上固定された回転駆動手段によりＸ方向及びＹ方向のいずれにも直交するＺ方向に延びるＺ軸の周り（θ方向）に移動可能なθ方向移動部とから構成されている。ＸＹステージ３０は、ＸＹθステージ３７のθ方向移動部上に固定され、ＸＹθステージ３７によりＸ方向及びＹ方向の目標位置並びにθ方向の目標回転角度へＸＹステージ３０を移動させることができる。

また、ＣＣＤカメラ５０も手動三軸ステージ５３ａ，ｂ，ｃ（後述の図１２参照）を介してＸＹθステージ３７上に固定されている。さらに、ガラスチャート６０（後述の図１０参照）も姿勢位置調整手段６２、ガラスチャート連結ブロック６４を介してＸＹθステージ３７上に固定されている。

このようにＸＹθステージ３７上にＸＹステージ３０を配置することで、ＸＹθステージ３７を用いたアライメント動作（Ｘ方向及びＹ方向の目標位置並びにθ方向の目標回転角度へＸＹステージ３０を移動させる動作）は、ヘッドユニットベース２１のＸＹステージ３０によるピッチ送り動作（所定のピッチ間隔でヘッドユニットベース２１をＸ方向及びＹ方向へ移動させる動作）に対して影響を及ぼすことがない。すなわち、ヘッドユニットベース２１のピッチ送り精度はＸＹステージの位置決め精度で決まる。また、ヘッドユニットベース２１に対する液滴吐出ヘッド２３の組み付けは、液滴吐出ヘッド２３が加圧ステージ３６（後述の図１０参照）により上下動するクランプ手段３４により固定把持された状態でヘッドユニットベース２１がＸＹθステージ３７によりアライメントされる。ＸＹステージ３０の位置決め精度とＸＹθステージ３７によるアライメント精度により高い組付け精度を確保することができる。

図７は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドユニットの組立装置の全体を示す斜視図である。
本実施形態の組立装置は、ヘッドユニットベース２１と液滴吐出ヘッド２３とを接合（固定）する機能も備えている。同図のように、ヘッドユニットベース２１上に仮装着されている液滴吐出ヘッド２３は、液滴吐出ヘッド２３に付着させてあるＵＶ接着剤を固定処理手段３５によって硬化させる接合位置にＸＹステージ３０によって位置決めされたあと、クランプ手段３４によって把持される。

加圧ステージ３６は、液滴吐出ヘッド２３をクランプ手段３４により保持した状態で、クランプ手段３４を上下動させることができる。加圧ステージ３６は、筐体ベース４５上に固定されている。加圧ステージ３６は荷重制御できる加圧アクチュエータ３９とガイド機構４０と加圧テーブル４１とから構成されている。加圧アクチュエータ３９として、具体的には、電空アクチュエータを用いることで位置と荷重の制御を行うことができる。この加圧ステージ３６を用いてヘッドユニットベース２１から液滴吐出ヘッド２３を僅かに離間した状態にして、ＸＹθステージ３７により、液滴吐出ヘッド２３に対するヘッドユニットベース２１を所定位置にアライメントさせる。アライメントが終了したら、加圧ステージ３６を用いて、ヘッドユニットベース２１に液滴吐出ヘッド２３を押し付けるように加圧し、固定処理手段３５によってＵＶ接着剤を硬化させて接合を行う。このとき、荷重制御により任意の荷重設定ができるが、本実施形態においては、例えば１５［Ｎ］の荷重設定をしている。

加圧テーブル４１下面には接合面倣い機構３８が配置されており、接合面倣い機構３８の下面にはクランプ手段３４が取付けられており、このクランプ手段３４に液滴吐出ヘッド２３が固定保持される。

図８は接合面倣い機構の構成を示す断面図である。
同図に示す接合面倣い機構３８は、クランプ手段３４の上面側に固定された、凸球面７５を有する球面部材７６と、球面部材７６を受ける凹球面７７を有する受け軸受部材７９と、軸受部材７９を受ける凹球面を有する受け部材７８とを備えている。球面部材７６は、エアフローティング機構を備える軸受部材７９を介して、その凸球面７５が軸受部材７９の凹球面７７に沿って自在に動くことができるようになっている。この動きによって、ヘッドユニットベース２１に液滴吐出ヘッド２３が当接された際に、両者間の平行度が自動的にほぼ完全に合うようになっている。軸受部材７９の凹球面７７への給気は、給気ポート７４からの圧縮空気によって行われエアフローティング機構を構成している。

また、接合面倣い機構３８におけるロック機構は次のように構成されている。すなわち、球面部材７６と軸受部材７９と受け部材７８にわたって、シリンダ７０とその中に収容されたピストン７１が設けられている。そして、このエアシリンダ機構のロックポート７２にエアを供給することにより、ピストン７１が上方に移動されて、ピストン７１を介し受け部材７８に対して球面部材７６の位置、姿勢がロックされるようになっている。フリーポート７３にエアを供給することによりピストン７１が下方に移動されてロックが解除され球面部材７６が受け部材７８に対して自由に倣わされるようになっている。このとき、フレーム部材１は真空ポート８２によって真空ポンプ（不図示）によって真空吸引されて真空吸着保持されている。

同様に、液滴吐出ヘッド２３は真空ポート８３によって真空ポンプ（不図示）によって真空吸引されて真空吸着保持されている。真空ポート８１は真空ポンプ（不図示）によって、球面部材７６の凸球面７５と軸受部材７９の凹球面７７を真空吸着によって保持することができる。前述のロック機構より弱い保持力でロックすることができる。接合面倣い機構３８によるロック機構は、前述したエアシリンダ機構による場合と真空吸着機構による場合とどちらも使用する場合のうち、どちらの場合を適用しても良い。

次に、倣いと保持機構の動作について説明するが、先ず、ヘッドユニットベース２１と液滴吐出ヘッド２３を保持するクランプ手段３４の平行度を調整する動作について説明する。図８に示すように、接合面倣い機構３８におけるフリーポート７３にエアを供給して球面部材７６を受け部材７８に対して自由状態とし、この状態にて第２保持手段を上昇させて第２部品を第１部品に押し付ける。そして、接合面倣い機構３８により液滴吐出ヘッド２３がヘッドユニットベース２１に倣うように、つまり、液滴吐出ヘッド２３とヘッドユニットベース２１との間の平行度がほぼ完全に合うように倣わせられる。上記倣い動作後に、ロックポート７２にエアが供給され、上記平行度が調整された状態にて、球面部材７６が軸受部材７９に対して一旦ロックすることができる。球面部材７６はクランプ手段３４にて液滴吐出ヘッド２３を吸着保持されているから、球面部材７６のロックにより、ヘッドユニットベース２１と液滴吐出ヘッド２３との間の平行度が調整された状態で維持されることになる。

図９は、本実施形態における光学検出装置１００、２００及びその光の光路上に配置される各種部材の配置を示す斜視図である。
光学検出装置１００、２００には、それぞれＣＣＤカメラ５０が設けられている。ＣＣＤカメラ５０が受光する光の光路上には、ビームスプリッタであるハーフミラー４３ａ、４３ｂやガラスチャート６０などが配置されている。ガラスチャート６０には、液滴吐出ヘッド２３の基準位置を示す基準マークが設けられている。液滴吐出ヘッド２３の基準位置は、液滴吐出ヘッド２３のノズルプレート４に形成されたノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂによって示される。ハーフミラー４３ａ、４３ｂは、液滴吐出ヘッド２３のノズルプレート４に設けられたノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂを映し出す光と、ガラスチャート６０に設けられた基準マークを映し出す光との両方をＣＣＤカメラ５０へ導くための光学手段である。

図１０は、ガラスチャート６０の固定部を示す斜視図である。
ガラスチャート６０は、ガラスチャート固定ベース４４上に固定される。このガラスチャート固定ベース４４は、ガラスチャート連結ブロック６４を介してＸＹθステージ３７の上面ベース（θ方向移動部）と連結されており、図６に示すＸＹθステージ３７により移動する。二つのハーフミラー４３ａ、４３ｂも、ガラスチャート固定ベース４４に固定されており、ＸＹθステージ３７により移動する。

図１１は、基準マークが設けられたガラスチャートを示す斜視図である。
ＳＵＳ基材に石英ガラスを貼り合わせた構成であり、石英ガラスにマスクパターンを露光、転写してできる反射用クロム膜で作製されている。図１１に示す基準マーク６１の一例では、外径５００［μｍ］、内径４９０［μｍ］のリング状の形状と線幅は５［μｍ］の十字線からなる二つの基準マーク６１ａ、６１ｂであり、それぞれの間隔は±１［μｍ］以内の精度で配置されている。ガラスチャート６０の配置、及び、姿勢位置の調整は、図１０に示す姿勢位置調整手段６２を使って行う。図１０に示すようにガラスチャート６０の位置は、姿勢位置調整手段６２によって、６箇所のクランプボルト６３により左右、上下、前後の位置が調整されて固定される。

２つの検出光学装置１００、２００は、それぞれ、ノズルプレート４の長手方向（Ｘ方向）の両端に設けたノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂと、ノズルアライメンマーク１８の調整基準となるガラスチャート６０長手方向の両端に設けた基準マーク６１ａ、６１ｂを検出する。すなわち、第１検出光学装置１００は、ノズルアライメントマーク１８ａと基準マーク６１ａをＣＣＤカメラ５０ａによって同時に撮像し、第２検出光学装置２００は、ノズルアライメントマーク１８ｂと基準マーク６１ｂをＣＣＤカメラ５０ｂによって同時に撮像する。また、検出光学装置１００、２００は、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂのほか、同軸落射照明５１ａ、５１ｂも備えている。

ここで、検出光学装置１００、２００のＣＣＤカメラ５０に受光される光の光路について説明する。
図１２は、第１検出光学装置１００のＣＣＤカメラの位置を調整するための手動三軸ステージ５３ａ，５３ｂ，５３ｃを示す概略側面図である。ここでは、第１検出光学装置１００について説明するが、第２検出光学装置２００も全く同じである。
ＣＣＤカメラ５０の位置は、手動三軸ステージ５３ａ，５３ｂ，５３ｃを用いて調整することができる。図１２に示すように、手動三軸ステージ５３ｃの調整方向としてＸ方向はノズルアライメントマークのピッチ方向である。また、手動三軸ステージ５３ａの調整方向としてＹ方向はカメラの深度方向であり、手動三軸ステージ５３ｂの調整方向としてＺ方向はカメラ高さを上下方向に調整する方向である。

第１検出光学装置１００の同軸落射照明５１からの照明光は、ＣＣＤカメラ５０ａの光軸に沿って射出され、ハーフミラー４３により二つの光路Ｌ１、Ｌ２に分岐される。光路Ｌ１は、ハーフミラー４３をそのまま直進し、基準マーク６１を設けられたガラスチャート６０に進み反射して、再びハーフミラー４３を通り、ＣＣＤカメラ５０に戻る光路である。光路Ｌ２は、ハーフミラー４３で９０度折り曲げられ、ヘッドユニットベース２１上に置かれた液滴吐出ヘッド２３のノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂに進み反射して、再びハーフミラー４３を通り、ＣＣＤカメラ５０に戻る光路である。光路Ｌ２は、後述する光軸調整時には、マスターワーク４６の調整目標マーク４７の検出にも用いられる。このような光路Ｌ１、Ｌ２の光がＣＣＤカメラ５０にて合焦するように、ハーフミラー４３が配置されており、一種の二焦点検出光学系を構成している。また、ＣＣＤカメラ５０には高倍率（×６倍）のマシンビジョンレンズが取付けられており、基準マーク６１、及び，ノズルアライメントマーク１８，及び，調整目標マーク４７をそれぞれ拡大して検出することができる。

＜事前調整処理＞
次に、本実施形態に係る組立装置を用いてヘッドユニットベース２１に各液滴吐出ヘッド２３の位置決めを行うアライメント処理の前に行う事前調整処理について説明する。
組立装置の事前調整処理は、図１３に示すマスターワーク４６をヘッドユニットベース２１上に固定し、ハーフミラー４３とガラスチャート６０の位置を調整して固定することで行われる。マスターワーク４６には、ノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂの調整目標位置となる調整目標マーク４７ａ、４７ｂが設けられている。マスターワーク４６は、ＳＵＳ基材に石英ガラスを貼り合わせた構成であり、石英ガラスにマスクパターンを露光、転写してできる反射用クロム膜で調整目標マーク４７ａ、４７ｂが作製されている。図１３に示す調整目標マーク４７の一例では、直径８０［μｍ］で中実形状と十字線からなり、十字線の線幅は５［μｍ］の二つの調整目標マーク４７ａ、４７ｂであり、それぞれの間隔は±１［μｍ］以内の精度で配置されている。この間隔は、基準マーク６１ａ、６１ｂの間のピッチと同一の寸法である。

組立装置の事前調整処理では、ハーフミラー４３とガラスチャート６０の位置を、マスターワーク４６の調整目標マーク４７とガラスチャート６０の基準マーク６１とがＣＣＤカメラ５０で取得する画像で位置が合うように調整する。これにより、ガラスチャート６０の基準マーク６１の位置がヘッドユニットベース２１上のマスターワーク４６の調整目標マーク４７に対応する位置に調整される。マスターワーク４６の調整目標マーク４７は、ノズル孔１１にあるノズルアライメントマーク１８においてヘッドユニットベース２１の外形基準からの接合理想位置を示すものであるため、ガラスチャート６０の基準マーク６１の位置は、その後の液滴吐出ヘッド２３のアライメント時の基準位置として適切に調整される。

以下、組立装置の事前調整処理において、マスターワーク４６の調整目標マーク４７の位置とガラスチャート６０の基準マークの位置とを合わせる手順について、詳しく説明する。
図１４（ａ）〜（ｃ）は二つのＣＣＤカメラでの検出画像を示す図である。
はじめに、ガラスチャート６０を予め決められた設計位置に配置する。そして、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂの位置を手動三軸ステージ５３ａ（Ｙ方向調整用），５３ｂ（Ｚ方向調整用），５３ｃ（Ｘ方向調整用）を使って、ガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂの光路Ｌ１による検出画像がそれぞれの画像中央で合焦するように調整する。その結果、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂにより撮像される検出画像は、例えば、図１４（ａ）のようなるように行う。

次に、ヘッドユニットベース２１上の予め決められた設計位置にマスターワーク４６を固定する。次いで、このヘッドユニットベース２１を、組立装置の位置決め部材としての基準ピン２７，２８，２９に突き当てながら組立装置のユニットベース固定台２５に固定する。そして、マスターワーク４６の調整目標マーク４７ａ、４７ｂのＹ方向位置が、それぞれガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂのＹ方向位置と一致するように、ガラスチャート固定ベース４４へのガラスチャート６０の取付け高さと姿勢を調整する。さらに、ガラスチャート固定ベース４４に対するハーフミラー４３ａ、４３ｂも、Ｙ方向の位置を調整しながらガラスチャート固定ベース４４に固定する。

このとき、調整目標マーク４７ａ、４７ｂの検出画像をＣＣＤカメラ５０に合焦させるためには、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂの深度方向であるカメラＹ軸の位置を手動三軸ステージ５３ａを使って移動させる。このように、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂの深度方向であるＹ軸方向へのＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂの位置調整を行うと、光路Ｌ１による検出画像であるガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂの合焦がずれる。このため、ガラスチャート６０の前後方向（ガラスチャート６０に入射する光の光軸方向）の位置を位置姿勢位置調整手段６２を用いて微調整する。その結果、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂにより撮像される検出画像は、例えば、図１４（ｂ）のようになるように行う。

次に、光路Ｌ２による検出画像であるマスターワーク４６の調整目標マーク４７ａ、４７ｂの位置が検出画像の中央になるように、手動三軸ステージ５３ｂ（Ｚ方向調整用），５３ｃ（Ｘ方向調整用）を使って調整する。

さらに，光路Ｌ１による検出画像であるガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂの画像の位置が，中心位置になるように、ガラスチャート６０のＸ方向の位置を位置姿勢調整手段６２を用いて微調整して固定する。これにより、ＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂにより撮像される検出画像は、例えば、図１４（ｃ）のように，調整目標マーク４７ａ、４７ｂの画像の位置と，ガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂの画像の位置が，それぞれ中心になるように行う。

＜アライメント処理＞
次に、このように事前調整処理がなされた組立装置を用いて、ヘッドユニットベース２１に各液滴吐出ヘッド２３の位置決めを行うアライメント処理について説明する。
なお、以下の説明では、アライメント処理に続いて行われる接合処理についても併せて説明する説明する。
加圧ステージ３６は、加圧ポジション（下降位置）と逃げポジション（上昇位置）とクランプポジション（クランプ位置）がある。逃げポジションの位置は、ＸＹステージ３０により、液滴吐出ヘッド２３が仮装着されたヘッドユニットベース２１を移動させるときに、加圧ステージ３６のクランプ手段３４が液滴吐出ヘッドに干渉しない位置まで加圧ステージ３６を上昇させた位置である。クランプポジションの位置は、アライメント処理時に、ヘッドユニットベース２１に対して液滴吐出ヘッド２３を位置決めする際に液滴吐出ヘッド２３をクランプして保持する位置である。クランプポジションでは、液滴吐出ヘッド２３がヘッドユニットベース２１から僅かに離間した状態で保持されるようにクランプ手段３４が位置する。加圧ポジションの位置は、接合処理時に液滴吐出ヘッド２３とヘッドユニットベース２１との間に所定の接合加圧力を作用させる位置である。

また、ＸＹθステージ３７は、図１２に示すように、検出光学装置１００、２００から取得した撮像結果をもとに画像処理部３００で計算した移動指令に基づき、アライメント動作するステージである。詳しくは、画像処理部３００は、検出光学装置１００、２００が検出した検出画像に映し出される液滴吐出ヘッド２３のノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂと、その検出画像に映し出されているガラスチャート６０の基準マーク６１との位置ずれ量に基づき、その位置ずれ量がなくなるようにＸＹθステージ３７をＸ方向、Ｙ方向、θ方向へ移動させる移動指令を出力する。移動指令は、ＸＹθステージ３７の図示しない駆動制御部に送られ、その駆動制御部が移動指令に従ってＸＹθステージ３７を移動させる。本実施形態では、クランプ手段３４及びＸＹθステージ３７等によって調整手段が構成される。

図１５は、本実施形態における液滴吐出ヘッドの仮装着から接合処理までの流れを示すフローチャートである。
先ず、液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１の貫通穴にゆるい嵌め合いのもと挿入して仮装着した状態にし、そのヘッドユニットベース２１を組立装置のユニットベース固定台２５上の所定位置にねじ固定してセットする（ステップＳ１０１）。このとき、加圧ステージ３６は、逃げポジションまで上昇している。

次に、アライメント処理及び接合処理を行う処理対象の液滴吐出ヘッド２３が接合位置に位置するように、ＸＹステージ３０を用いて、ヘッドユニットベース２１を移動させる（ステップＳ１０２）。

そして、加圧ステージ３６をクランプ位置まで下降させる。この位置でクランプ手段３４を用いて液滴吐出ヘッド２３をクランプし保持する。その後、画像処理部３００は、ノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂがＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂの画角内に捉えられているかの確認を行う（ステップＳ１０３）。画角内にあれば、次のステップＳ１０４に移行する。

次に、接合面倣い機構３８のロックを解除させたのち、加圧ステージ３６を所定荷重が生じるように荷重制御させながら加圧ポジションまで下降させ、ヘッドユニットベース２１と液滴吐出ヘッド２３との接合面を倣わせる（Ｓ１０４）。

その後、接合面倣い状態で接合面倣い機構３８をロックさせた後、ガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂとノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂとがＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂにより同一視野で撮像し、検出画像を得る。そして、この検出画像をもとに、画像処理部３００は、位置ずれ量を算出し、位置調整量としてＸＹθステージ３７への移動指令を行う。このようにしてＸＹθステージ３７のアライメント動作が実行される結果、ガラスチャート６０の基準マーク６１ａ、６１ｂの位置とノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂの位置が検出画像上で一致するように、クランプ手段３４に保持された液滴吐出ヘッド２３に対してヘッドユニットベース２１がアライメントされる（Ｓ１０５）。

アライメント処理の終了後、加圧ステージ３６を所定荷重が生じるように荷重制御させながら加圧ポジションまで下降させる。そして、液滴吐出ヘッド２３に付着させてあるＵＶ接着剤を固定処理手段３５のＵＶ光によって硬化させて、液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１に接合（固定）する（Ｓ１０６）。

ここで、全ての液滴吐出ヘッド２３の接合が完了していれば、加圧ステージ３６を逃げポジションまで移動させた後、ＸＹステージ３０によってヘッドユニットベース２１を着脱位置まで移動させ、ヘッドユニットベース２１を取り外し完了する。
また、液滴吐出ヘッド２３の接合が全て完了していない場合は、加圧ステージ３６を逃げポジションまで上昇させたあと、次の液滴吐出ヘッド２３の接合位置までヘッドユニットベース２１をＸＹステージ３０を使って移動させる。次の液滴吐出ヘッド２３の接合位置まで移動したら、前述のステップＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返して、全ての液滴吐出ヘッド２３の接合が完了するまで順次行う。

次に、本実施形態におけるアライメント処理による効果について説明する。
図１６は、本実施形態における二焦点検出光学系のＣＣＤカメラの光軸傾きの補償を示す説明図である。
同図のように環境温度の変化などに伴い、ＣＣＤカメラ５０の光軸が本来（図中破線）よりも上方に傾いた場合（図中実線）、ノズルアライメントマーク１８が映し出される位置は、検出画像上において、本来の位置（図中破線）よりも下方にずれた位置（図中実線）となる。なお、ここでは、マークの向きがわかりやすくするために文字Ａを使ってノズルアライメントマーク１８と基準マーク６１を模式的に示している。

従来のマスターワーク位置記憶方式では、環境温度の変化などの影響で光軸が上方に傾くと、ノズルアライメントマーク１８は、検出画像上において本来の位置よりも下方にずれた位置となる。このとき、アライメントマスクを用いて記憶しておいたマスタ位置データが示す検出画像上の位置は、本来の位置のままである。そのため、検出画像上のノズルアライメントマーク１８をマスタ位置データが示す検出画像上の位置に合わせるようにアライメント処理を行うと、ノズルアライメントマーク１８が本来の位置よりも下方にずれた分だけ、アライメント誤差が生じることになる。

これに対し、本実施形態によれば、予め事前調整処理によりマスターワークの調整目標位置に調整されたガラスチャート６０の基準マーク６１と、ノズルアライメントマーク１８とが同時に撮像されて、検出画像が得られる。この場合、環境温度の変化などの影響で光軸が上方に傾いた場合、ノズルアライメントマーク１８と同じく、基準マーク６１の位置も、検出画像上において本来の位置（図１６中破線）よりも下方にずれた位置（図１６中実線）となる。したがって、環境温度の変化などの影響で光軸が上方に傾いても、ノズルアライメントマーク１８と基準マーク６１との間で、検出画像上における相対的な位置関係は変わらない。したがって、検出画像上のノズルアライメントマーク１８を基準マーク６１の位置に合うようにアライメント処理しても、従来のマスターワーク位置記憶方式のようなアライメント誤差は生じない。

図１７は、本実施形態における二焦点検出光学系のＣＣＤカメラの光軸シフトの補償を示す説明図である。
同図のように環境温度の変化などに伴い、ＣＣＤカメラ５０の光軸が本来（図中破線）よりも上方にシフトした場合（図中実線）も、ノズルアライメントマーク１８が映し出される位置は、検出画像上において、本来の位置（図中破線）よりも下方にずれた位置（図中実線）となる。

従来のマスターワーク位置記憶方式では、環境温度の変化などの影響で光軸シフトが生じた場合も、光軸の傾きが生じた場合と同様に、ノズルアライメントマーク１８が本来の位置よりも下方にずれた分だけ、アライメント誤差が生じることになる。
これに対し、本実施形態によれば、環境温度の変化などの影響で光軸シフトが生じた場合も、光軸の傾きが生じた場合と同様に、ノズルアライメントマーク１８と同じく、基準マーク６１の位置も、検出画像上において本来の位置（図１６中破線）よりも下方にずれた位置（図１６中実線）となる。したがって、従来のマスターワーク位置記憶方式ようなアライメント誤差は生じない。

このように、本実施形態によれば、環境温度の変化などの影響で光軸の傾きや光軸シフト等が生じても、これに起因したアライメント誤差が生じない。よって、ヘッドユニットベース２１上に複数の液滴吐出ヘッド２３を高精度に位置決め（アライメント）して接合することができる。そして、各液滴吐出ヘッド２３のノズルプレート４において、ノズル孔１１とノズルアライメントマーク１８との位置関係は、加工機の精度で高精度に加工することができる。よって、ノズルアライメントマーク１８を基準にして上述したアライメント処理を実行することにより、ノズル孔１１の位置を高精度に位置決めした複数の書込ヘッドユニットを整列してできる液滴吐出ヘッドユニットを組み立てることができ、高い着弾位置精度を確保することができる。

なお、本実施形態の組立装置では、液滴吐出ヘッド２３の位置決めのマスタ位置を示す部材として、液滴吐出ヘッド２３と略同じ大きさのガラスチャート６０に設けた基準マーク６１を用いている。そして、位置調整をおこなう液滴吐出ヘッド２３の液滴吐出ヘッドのノズルプレート４に設けたノズルアライメントマーク１８を、順次、ガラスチャート６０に設けた基準マーク６１と重なるように位置合わせして位置調整を行っている。これに対し、特許文献１の組立装置では、液滴吐出ヘッド２３の位置決めのマスタ位置を示す部材として、キャリッジの位置と各液滴吐出ヘッドのマスタ位置をパターン形成したアライメントマスクを用いている。アライメントマスクはキャリッジの大きさに合わせて製作されており、液滴吐出ヘッド２３の大きさに比べて大きなものとなるため高価なものとなる。さらに、キャリッジの大きさや搭載する書込ヘッドの数が異なる種類のものに対しては、組立を行うことができない。

また、ＸＹステージ３０は、ユニットベース固定台２５を介して固定されたヘッドユニットベース２１をＸＹ軸方向に移動させる機構として、各軸の駆動手段としてリニアモータ（不図示）と高精度なガイド部材（不図示）を有するように構成してもよい。また、各軸の位置検出手段としてガラス製のリニアスケール２６ｘ，２６ｙを用いている。高精度なリニアモータを駆動源とし、高精度なガイド部材により高精度にガイドすることで、ヘッドユニットベース２１を高精度に移動させることができる。さらに、移動方向への移動量を高精度なガラス製のリニアスケール２６ｘ，２６ｙで測定することで、ヘッドユニットベース２１を高精度に再現性良く位置決めすることができる。

さらに、ガラス製のリニアスケール２６ｘ，２６ｙをもとに位置決めされたＸＹステージ３０の位置決め精度結果を予め、別のレーザ測長器などの高精度な計測器を用いて絶対精度を計測比較しておく。位置決め誤差データを補正テーブル上に記憶保存させておくことで、サブミクロンの精度にまで繰返し位置決め精度を達成することができる。これにより、複数の液滴吐出ヘッド２３をヘッドユニットベース２１に配置して固定することで、液滴吐出ヘッドの繋ぎ合わせによる集積型の液滴吐出ヘッドユニットを組み立てることができる。

以上、本実施形態においては、液滴吐出記録方式の画像形成装置であるインクジェット記録装置に用いられる、複数の液滴吐出ヘッド２３を２列の千鳥配置で、ヘッドユニットベース２１に組み付けた集積型の液滴吐出ヘッドユニットを用いて、本発明を説明した。しかし、これに限られるものではない。これ以外でも、ラインヘッド、シリアルヘッドを問わず、多色化、長尺化、高密度化などのために、複数の液滴吐出ヘッド２３を、ヘッド保持部材の所定位置に取付けるものでは、本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。さらに、液滴吐出ヘッドに限らず、有機ＬＥＤヘッドなどの書込ヘッドをヘッド保持部材の所定位置に組み付ける書込ヘッドユニットであれば、本発明は適用可能であり、同様の効果が得られる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様ごとに特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ヘッドユニットベース２１などのヘッド保持部材に仮装着された複数の液滴吐出ヘッド２３等の書込ヘッドを撮像するＣＣＤカメラ５０などの撮像手段と、撮像手段により書込ヘッドを撮像した撮像画像を用いてヘッド保持部材と書込ヘッドとの相対位置を調整する調整手段とを備えた書込ヘッドユニットの組立装置において、撮像手段に対して書込ヘッドとは異なる方向に設けた書込ヘッドの基準位置を示す基準マーク６１と書込ヘッドとを同じ視野で撮像手段に結像させるハーフミラー４３などの光学手段を備え、撮像手段で書込ヘッドと基準マークとを同時に撮像した画像を用いて調整手段が調整をおこなう。

態様Ａにおいては、光学手段により、位置調整を行うよう書込ヘッドと、書込ヘッドとは異なる方向に設けられ基準位置を示す基準マークとを同じ視野で撮像手段に結像させ、撮像手段により同時に撮像する。このため、書込ヘッドの撮像時と基準マークとの撮像時とで環境温度が変化などによる撮像手段の光軸ずれ、光軸シフト等に起因するアライメント誤差が発生する虞がない。すなわち、例えば環境温度変化があったとしても、書込ヘッドの撮像画像と、基準マークの撮像画像とは、撮像時の環境温度における光軸で同時に撮像されたものである。したがって、書込ヘッドの撮像画像も基準マークの撮像画像も、撮像時の環境温度による影響を同じように受けたものとなる。本態様では、このように撮像された画像を用いて調整を行うので、撮像時の環境温度による影響が相殺されて、調整誤差は生じない。よって、上記実施形態で説明したように、書込ヘッドをヘッド保持部材に高い精度で位置決めすることができる。

また、本態様によれば、調整をおこなう書込ヘッドに対応するノズルアライメントマーク１８などのアライメントマークを、基準マーク６１とを同時に撮像して調整を行っている。すなわち、調整をおこなう一つの書込ヘッドの大きさに対応する基準マークを用いている。一方、特許文献１の組立装置では、書込ヘッドの基準位置を示す部材として、ヘッド保持部材の位置と各書込ヘッドのマスタ位置をパターン形成したアライメントマスクを用いている。アライメントマスクはヘッド保持部材の大きさに合わせて製作されており、書込ヘッドの大きさに比べて大きなものとなるため高価なものとなるという課題がある。さらに、ヘッド保持部材の大きさや搭載する書込ヘッドの数が異なる種類のものに対しては、組立を行うことができないという課題もある。態様Ａの組立装置では、これらの課題を解決することも可能である。

（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、上記調整手段は、ヘッド保持部材に仮装着された状態の書込ヘッドを把持するクランプ手段３４などの把持手段と、ヘッド保持部材を微小移動させるＸＹθステージ３７などのアライメント手段とを有し、撮像手段により書込ヘッドに対応するノズルアライメントマーク１８などのアライメントマークと基準マークとを同時に撮像した画像から算出される位置ずれ量に基づいて、把持手段により書込ヘッドを把持した状態で、アライメント手段によりヘッド保持部材を微小移動させてヘッド保持部材と書込ヘッドとの相対位置を調整するものである。
これによれば、上述した調整を比較的容易に実現できる。

（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、上記アライメント手段上に、上記撮像手段、上記基準マーク、および、上記光学手段を一体としたものを配置したことを特徴とする。
これによれば、上記実施形態で説明したように、アライメント手段上で撮像手段、基準マーク、光学手段は一体となっており、その位置関係は最初の光学調整後の段階から変化することがない。

（態様Ｄ）
態様Ａ乃至態様Ｃの何れかにおいて、書込ヘッドの書込面の長手方向に関する両端部にそれぞれノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂを設け、ノズルアライメントマーク１８ａ、１８ｂにそれぞれ位置合せされる二つの基準マーク６１ａ、６１ｂを同時に視野内で撮像する、二つのＣＣＤカメラ５０ａ、５０ｂなどの撮像手段を備える。
これによれば、上記実施形態で説明したように、二つの撮像手段を設けることで、一つの書込ヘッドに対し二つのアライメントマークを用いて同時に得た撮像画像を用いてアライメントすることが可能となり、より高精度に位置決めを行うことができる。

（態様Ｅ）
態様Ａ乃至態様Ｄの何れかにおいて、基準マークは、ＳＵＳ基材に石英ガラスを貼り合わせ、石英ガラスにマスクパターンを露光し転写した反射用クロム膜からなるガラスチャート６０などで作成されている。
これによれば、上記実施形態で説明したように、基準マークとしては単なる反射面があれば良いので、基準マークを非常に安価に作製することができる。また、反射用クロム膜で作成されているので、同軸落射光学系による検出が可能となり、裏面より透過光を入射させる必要が無いため、装置レイアウトがシンプルになり、装置コストを抑えることができる。

（態様Ｆ）
態様Ａ乃至態様Ｅの何れかにおいて、光学手段は撮像手段の光軸の途中にハーフミラー４３等のビームスプリッタを配置したものである。
これによれば、上記実施形態で説明したように、同軸落射照明５１の光軸をビームスプリッタで分割し、第１光学経路を基準マーク６１ａ，６１ｂに簡単に合焦させることができる。このため、撮像手段による撮像時の書込ヘッドのノズルアライメントマーク１８ａ，１８ｂの配置位置とは異なる方向に配置された基準マーク６１ａ，６１ｂを同一の撮像手段で撮像できる。

（態様Ｇ）
態様Ａ乃至態様Ｆの何れかにおいて、上記調整手段により調整された位置で、上記書込ヘッドを上記ヘッド保持部材に固定する固定処理を行う固定処理手段３５を有することを特徴とする。
これによれば、高い精度で位置決めされた状態で、書込ヘッドをヘッド保持部材に固定することができる。

（態様Ｈ）
態様Ｇにおいて、上記固定処理手段３５が固定処理を行う際に上記書込ヘッドを上記ヘッド保持部材に加圧する加圧アクチュエータ３９などの加圧手段を設ける。
これによれば、上記実施形態で説明したように、加圧手段によりヘッド保持部材に加圧された状態の書込ヘッドを、固定処理手段によりヘッド保持部材に固定することができる。

（態様Ｉ）
態様Ｈにおいて、上記加圧手段と上記書込ヘッドとの間に、該書込ヘッドを加圧手段によって上記ヘッド保持部材に加圧する際に該書込ヘッドとヘッド保持部材とが固定される面を平行にする接合面倣い機構３８などの接合面倣い手段を設ける。
これによれば、上記実施形態で説明したように、加圧接合時に書込ヘッドとヘッド保持部材との固定面の平行度をとることができる。

（態様Ｊ）
態様Ａ乃至態様Ｉの何れかにおいて、複数の書込ヘッドを仮装着した状態のヘッド保持部材を移動させるＸＹステージ３０などの保持部材移動手段を有し、上記保持部材移動手段により該ヘッド保持部材を各書込ヘッドが配置される間隔で移動させ、各書込ヘッドに対して上記調整手段による調整を順次行うことを特徴とする。
これによれば、上記実施形態で説明したように、複数の書込ヘッドを順次精密に位置決めすることができる。

（態様Ｋ）
態様Ｊにおいて、上記保持部材移動手段は、少なくとも基準ピン２７、２８、２９などの三箇所の位置決め部材を有し、ヘッド保持部材は該位置決め部材で位置決めされた状態で保持部材移動手段上に固定される。
これによれば、上記実施形態で説明したように、ヘッド保持部材を保持部材移動手段に対して、容易に高精度で位置決め固定できる。

（態様Ｌ）
ヘッドユニットベース２１などのヘッド保持部材に仮装着した状態の複数の液滴吐出ヘッド２３などの書込ヘッドを撮像する撮像工程と、書込ヘッドを撮像した撮像画像を用いて、書込ヘッドとヘッド保持部材との相対位置を調整する調整工程とを有する書込ヘッドユニットの組立方法において、撮像工程は、書込ヘッドとは異なる方向に設けた書込ヘッドの基準位置を示す基準マークと書込ヘッドとを同じ視野で、同時に撮像するものであり、調整工程は、同時に撮像した書込ヘッドと基準マークの画像とに基づき調整をおこなう。
これによれば、上記実施形態で説明したように、書込ヘッドをヘッド保持部材に高い位置精度で位置決めすることができる。

１ フレーム部材
２ 振動板
３ 流路板
４ ノズルプレート
５ 積層圧電素子
６ ＰＺＴベース
７ ＦＰＣ
８ 共通液室
９ 加圧液室
１０ 流体抵抗部
１１ ノズル孔
１２ 連通孔
１３ 凸部
１４ ダイヤフラム部
１５ インク流入口
１６ インク供給口
１７ ヘッドケース
１８ａ，１８ｂ ノズルアライメントマーク
２３ 液滴吐出ヘッド
２４ 本体ベース
２５ ユニットベース固定台
２６ｘ，２６ｙ リニアスケール
２７，２８，２９ 基準ピン
３０ ＸＹステージ
３４ クランプ手段
３５ 固定処理手段
３６ 加圧ステージ
３７ ＸＹθステージ
３８ 接合面倣い機構
３９ 加圧アクチュエータ
４０ ガイド機構
４１ 加圧テーブル
４２ ブロックベース
４３ａ ハーフミラー
４３ｂ ハーフミラー
４４ ガラスチャート固定ベース
４５ 筐体ベース
４６ マスターワーク
４７ａ 調整目標マーク
４７ｂ 調整目標マーク
５０ａ ＣＣＤカメラ
５０ｂ ＣＣＤカメラ
５１ａ 同軸落射照明
５１ｂ 同軸落射照明
５３ 手動三軸ステージ
６０ ガラスチャート
６１ａ 基準マーク
６１ｂ 基準マーク
６２ 姿勢位置調整手段
６３ クランプボルト
６４ ガラスチャート連結ブロック
７０ シリンダ
７１ ピストン
７２ ロックポート
７３ フリーポート
７４ 給気ポート
７５ 凸球面
７６ 球面部材
７７ 凹球面
７８ 受け部材
７９ 受け軸受部材
８１ 真空ポート
８２ 真空ポート
８３ 真空ポート
１００ 第１検出光学装置
２００ 第２検出光学装置

特許３８９３９３７号公報

Claims (12)

1. ヘッド保持部材に仮装着された状態の書込ヘッドを撮像する撮像手段と、該撮像手段により該書込ヘッドを撮像した画像を用いて該ヘッド保持部材と該書込ヘッドとの相対位置を調整する調整手段とを備えた書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記撮像手段に対して上記書込ヘッドとは異なる方向に設けた該書込ヘッドの基準位置を示す基準マークと該書込ヘッドとを同じ視野で該撮像手段に結像させる光学手段を備え、該撮像手段で該書込ヘッドと該基準マークとを同時に撮像した画像を用いて上記調整手段が調整をおこなうことを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
2. 請求項１の書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記ヘッド保持部材に仮装着された状態の書込ヘッドを把持する把持手段を有し、
   上記撮像手段により該書込ヘッドに対応するアライメントマークと上記基準マークとを同時に撮像した画像から算出される位置ずれ量に基づいて、該把持手段により該書込ヘッドを把持した状態で、上記調整手段により該ヘッド保持部材を移動させて該ヘッド保持部材と該書込ヘッドとの相対位置を調整することを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
3. 請求項２の書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記ヘッド保持部材を移動させるアライメント手段を有し、
   上記アライメント手段上に、上記撮像手段、上記基準マーク、および、上記光学手段を一体としたものを配置したことを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記書込ヘッドの書込面の長手方向に関する両端部にそれぞれアライメントマークを設け、該アライメントマークにそれぞれ位置合せされる二つの上記基準マークを同時に視野内で撮像する、二つの上記撮像手段を備えたことを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記基準マークは、ＳＵＳ基材に石英ガラスを貼り合わせ、該石英ガラスにマスクパターンを露光し転写した反射用クロム膜で作成されていることを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記光学手段は、上記撮像手段の光軸の途中にビームスプリッタを配置したものであることを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
7. 請求項１乃至６の何れかの書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記調整手段により調整された位置で、上記書込ヘッドを上記ヘッド保持部材に固定する固定処理を行う固定処理手段を有することを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
8. 請求項７の書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記固定処理手段が固定処理を行う際に上記書込ヘッドを上記ヘッド保持部材に加圧する加圧手段を有することを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
9. 請求項８の書込ヘッドユニットの組立装置において、
   上記加圧手段と上記書込ヘッドとの間に、該書込ヘッドを該加圧手段によって上記ヘッド保持部材に加圧する際に該書込ヘッドと該ヘッド保持部材とが固定される面を平行にする接合面倣い手段を有することを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
10. 請求項１乃至９の何れかの書込ヘッドユニットの組立装置において、
    複数の書込ヘッドを仮装着した状態のヘッド保持部材を移動させる保持部材移動手段を有し、
    上記保持部材移動手段により該ヘッド保持部材を各書込ヘッドが配置される間隔で移動させ、各書込ヘッドに対して上記調整手段による調整を順次行うことを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
11. 請求項１０の書込ヘッドユニットの組立装置において、
    上記保持部材移動手段は少なくとも三箇所の位置決め部材を有し、上記ヘッド保持部材は該位置決め部材で位置決めされた状態で該保持部材移動手段上に固定されることを特徴とする書込ヘッドユニットの組立装置。
12. ヘッド保持部材に仮装着された状態の書込ヘッドを撮像する撮像工程と、該書込ヘッドを撮像した撮像画像を用いて、該書込ヘッドと該ヘッド保持部材との相対位置を調整する調整工程とを有する書込ヘッドユニットの組立方法において、
    上記撮像工程は、上記書込ヘッドとは異なる方向に設けた該書込ヘッドの基準位置を示す基準マークと該書込ヘッドとを同じ視野で、同時に撮像するものであり、
    上記調整工程は、同時に撮像した該書込ヘッドと該基準マークの画像とに基づき調整をおこなうことを特徴とする書込ヘッドユニットの組立方法。

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