JP2009166399A

JP2009166399A - 液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアライメント方法

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Publication number: JP2009166399A
Application number: JP2008008516A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Inaoka; 靖雄稲岡; Takuma Okamuro; 琢磨岡室
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30
Also published as: US20090185184A1

Abstract

【課題】高精度の位置決めを行うことができる液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアライメント方法を提供する。
【解決手段】インクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２が位置決めされる基準マーク４０１を有するマスク４１０と、光軸Ｌ１を有する第１の光学系５０１と光軸Ｌ２を有する第２の光学系５０２とを備え、第１の光学系５０１は基準マーク４０１に焦点を合わせ得るとともに第２の光学系５０２はアライメントマーク２２に焦点を合わせ得るように構成された二焦点顕微鏡５００とを具備し、二焦点顕微鏡５００には、各光軸Ｌ１、Ｌ２が一致して基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に入射するよう第２のミラー５０９の反射面の向きを調節する光軸調節手段５２０を設けた。
【選択図】図５

Description

本発明は液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアライメント方法に関する。

インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンクなどの液体収容部に収容されたインクを、ノズルプレートに設けられたノズル開口からインク滴として吐出するインクジェット式記録ヘッドを含むインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットと言う）を具備する。ヘッドユニットに設けられたインクジェット式記録ヘッドは、所定位置に位置決め（アライメント）され、固定板等の固定部材に接合されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる位置決めは、インクジェット式記録ヘッドの液体吐出面（例えば、ノズルプレート）に設けられたアライメントマークが、平板状のガラスマスクに設けられた基準マークに合致するようにインクジェット式記録ヘッドを移動させることにより行われる。

ここで、高精度の位置決めを行なうためには、基準マークとアライメントマークとの距離を可及的に近接させる必要がある。そこで、ノズルプレートをガラスマスクに密着させて所定のアライメントを行なう方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１６０３７６号公報（第４頁、図３）特開２００４−３４５２８１号公報（第１０頁、図３）

ところが、このようにノズルプレートをガラスマスクに密着させた場合には両者の間に異物が挟み込まれる可能性があるばかりでなく、ガラスマスク等の表面に傷を付ける可能性がある。

かかる問題を解決するためにはガラスマスクとノズルプレートとの間に空間を設ければ良いが、今度は前記空間の存在により基準マークとアライメントマークとの距離が大きくなり、位置決め精度に悪影響を及ぼすという問題が顕在化する。すなわち、ガラスマスクの基準マークとノズルプレートのアライメントマークとを一度に一つの光学系で観察しようとすると、その分大きな被写界深度を採る必要がある。ところが、被写界深度が大きくなればなるほど、光学系の倍率を上げることができなくなり、このことが位置決め精度の高精度化を図る際の障害となる。

また、距離が離れた基準マークとアライメントマークとを観察する場合、先ず基準マークに焦点を合わせてこの基準マークを観察した後、レンズをその光軸方向に移動させ、今度はアライメントマークに焦点を合わせてこの基準マークを観察する方法も考えられるが、この場合にはレンズの移動精度がそのままアライメント精度に影響を与えるため、ある程度以上の高精度化は望めない。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際だけでなく、他の液体噴射ヘッドユニットの製造に伴うアライメントの際にも同様に発生する。

本発明は、上述の如き従来技術に鑑み、基準マークとアライメントマークとの距離が離れている場合でも高精度の位置決めを行うことができる液体噴射ヘッドのアライメント装置及びそのアラインメント方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズルプレートに設けられたノズル開口から液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドの位置決めを行う液体噴射ヘッドのアライメント装置であって、前記液体噴射ヘッドの液体吐出面に設けられたアライメントマークが位置決めされる基準マークを有する透明部材であるマスクと、前記マスクの前記液体噴射ヘッド側とは反対側から前記基準マーク及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸をそれぞれ有する２つの光学系を備え、第１の光学系は前記基準マークに焦点を合わせ得るとともに第２の光学系は前記アライメントマークに焦点を合わせ得るように構成された二焦点顕微鏡とを具備し、前記第１の光学系と前記第２の光学系とは、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸のうち少なくとも何れか一方の光軸がミラーを経由し、各光軸が外部の撮像手段に至るように構成され、前記二焦点顕微鏡には、前記ミラーの反射面の向きを調節する光軸調節手段が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置にある。
かかる態様では、光軸調節手段により、基準マーク及びアライメントマークに入射する二焦点顕微鏡の各光学系の各光軸の方向を一致させることができる。これにより、位置決めされた液体噴射ヘッドとマスクとを平面視したとき基準マークとアライメントマークとが完全に一致するように、液体噴射ヘッドの位置決めを高精度に行うことができる。

また、前記第１の光学系と前記第２の光学系とは、前記各光軸の双方が前記第１の光学系及び前記第２の光学系にそれぞれ設けられたミラーを経由するように構成され、一方のミラーは、該ミラーを経由する前記光軸が前記基準マーク及び前記アライメントマークに垂直に入射するように固定され、他方のミラーは、その反射面の向きが前記光軸調節手段により調節されるように構成されたことが好ましい。これによれば、一方のミラーは、一方の光軸が基準マークに垂直に入射するよう固定されているので、他方のミラーのみを調節するだけで、容易に各光軸を一致させると共に、各光軸を基準マーク及びアライメントマークに垂直に入射させることができる。

さらに、本発明の他の態様は、２つの被写体にそれぞれ焦点位置を調節し得る第１の光学系と第２の光学系とを備え、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸のうち少なくとも何れか一方の光軸がミラーを経由し、各光軸が外部の撮像手段に至るように構成された二焦点顕微鏡を用いて、ノズル開口から液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドの位置決めを行う液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、前記アライメントマークが位置決めされる基準マークが設けられている透明部材であるマスクの当該基準マークに対して前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸が一致して入射するように前記ミラーの反射面の向きを調節し、前記マスクと前記液体噴射ヘッドとを相対向させ、前記第１の光学系は前記基準マークに焦点を合わせる一方、前記第２の光学系は前記アライメントマークに焦点を合わせて前記基準マークと前記アライメントマークの画像を得ると共に、両画像が重なる位置に前記液体噴射ヘッドを移動させて位置決めを行なうことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法にある。
かかる態様では、光軸調節手段により、基準マーク及びアライメントマークに入射する二焦点顕微鏡の各光学系の各光軸の方向を一致させることができる。これにより、位置決めされた液体噴射ヘッドとマスクとを平面視したとき基準マークとアライメントマークとが完全に一致するように、液体噴射ヘッドの位置決めを高精度に行うことができる。

本発明の実施の形態に係るアライメント装置を説明するのに先立ち当該アライメントの対象となる液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニットの一例を説明しておく。

図１はインクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図、図２はインクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図、図３はその要部断面図である。

これらの図に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット２００（以下、ヘッドユニット２００と言う）は、カートリッジケース２１０、インクジェット式記録ヘッド２２０、カバーヘッド２４０及び固定板２５０を有する。

これらのうち、カートリッジケース２１０は、インクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有するインクカートリッジの保持部材である。インクカートリッジは、例えばブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成されたインク供給手段である。すなわち、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。

また、図３に特に明示するように、カートリッジケース２１０には、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口するとともに他端がヘッドケース２３０側に開口する複数のインク連通路２１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１のインク連通路２１２の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。この固定は、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路２１２に形成されたフィルタ（図示なし）を介して行なわれる。

インクジェット式記録ヘッド２２０は、インクを噴射するノズル開口２１が設けられたノズルプレート２０と、ノズル開口２１に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板１０と、圧力発生室にインクを噴射するための圧力を付与する圧電素子３００と、流路形成基板１０の圧電素子３００が設けられた側に設けられた保護基板３０とを備えている。また、流路形成基板１０と保護基板３０とには、圧力発生室に連通するインク室となるリザーバ１００が形成されている。

一つのノズルプレート２０には、ノズル開口２１が並設されたノズル列２１Ａが２列設けられると共に、位置決めを行う際に使用されるアライメントマーク２２（後に詳説する）が設けられている。本例では、アライメントマーク２２は、ノズル開口２１の並設方向の端部に２個設けられている。このアライメントマーク２２は、ノズル開口２１をポンチで穿設する工程において、当該ポンチで加工することで容易に形成できるものである。

各インクジェット式記録ヘッド２２０は、アライメントマーク２２を利用して後述のアライメント装置により各インクジェット式記録ヘッド２２０が所定の位置に整列された状態で固定板２５０に固定されている。固定板２５０には、ノズル開口２１を露出する開口部２５１が設けられている。

また、各インクジェット式記録ヘッド２２０は、それぞれヘッドケース２３０を介してカートリッジケース２１０の底面にそれぞれ固定されている。ヘッドケース２３０には貫通孔であるインク供給連通路２３１が設けられており、該インク供給連通路２３１を介してインク連通路２１２からインクジェット式記録ヘッド２２０のリザーバ１００にインクが供給されるようになっている。

さらに、ヘッドユニット２００には、図１及び図２に示すように、固定板２５０に対してインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側に、各インクジェット式記録ヘッド２２０を覆うように箱形状を有するカバーヘッド２４０が設けられている。このカバーヘッド２４０は、固定板２５０の開口部２５１に対応して開口部２４１が設けられている。

カバーヘッド２４０には、カバーヘッド２４０をカートリッジケース２１０に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられたフランジ部２４６が設けられている。一方、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入するとともに突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース２１０にカバーヘッド２４０が固定されている。

上述の如き構成のヘッドユニット２００は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２及びインク供給連通路２３１を介して、各インクジェット式記録ヘッド２２０のリザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで充満させる。かかる状態で、各インクジェット式記録ヘッド２２０は、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室内の圧力を上げてノズル開口２１からインク滴を吐出させる。

本実施形態に係るアライメント装置を図面に基づき詳細に説明する。
図４は本実施形態に係るアライメント装置を示す断面図である。なお、図１乃至図３と同一部分には同一番号を付している。同図に示すように、本形態に係るアライメント装置は、アライメントの対象であるインクジェット式記録ヘッド２２０を載置するアライメント治具４００、アライメント治具４００と一体となってインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０、アライメント治具４００の下方からアライメント治具４００を介してインクジェット式記録ヘッド２２０を観察するための２つの光学系を有する二焦点顕微鏡５００及びマスク４１０を固定し二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌ１、Ｌ２と直角な水平方向に適宜移動できる移動ステージ５５０を有する。

これらのうち、アライメント治具４００は、少なくとも、基準マーク４０１が設けられた透明部材であるマスク４１０を具備している。透明部材とはその反対側のアライメントマークが認識できる程度の透明性を有している部材のことである。具体的には、ガラス、プラスチックなどがあるが、本発明の目的を達成できるものであればこれらの具体的な部材に限定されないことは言うまでも無い。

詳言すると、マスク４１０は、透過性を有する材料、例えば石英等のガラスからなり、本形態ではインクジェット式記録ヘッド２２０に接しない状態でマスク４１０の本体部からインクジェット式記録ヘッド２２０に向けて突出するとともに先端部に基準マーク４０１が形成された凸部４１１を有している。凸部４１１は、各基準マーク４０１に対してそれぞれ設けられた円柱形状の部分である。本形態では、各インクジェット式記録ヘッド２２０の液体吐出面、例えば、ノズルプレート２０にアライメントマーク２２を２つ設けたため、基準マーク４０１を各インクジェット式記録ヘッド２２０に対して２つ、合計８つ設けている。ここではノズルプレート２０にアライメントマーク２２を設けたが、インクジェット式記録ヘッド２２０の液体吐出面であれば、ノズルプレート２０に限定されない。

上述の如きアライメント治具４００には、インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧手段４５０が配設されている。すなわち、押圧手段４５０は、インクジェット式記録ヘッド２２０上に配置されるコ字状のアーム部４５１と、アーム部４５１に設けられて各インクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０側に押圧する押圧部４５３とを具備する。

押圧部４５３は、アーム部４５１の各インクジェット式記録ヘッド２２０に相対向する領域にそれぞれ設けられている。本形態では、１つの固定板２５０にインクジェット式記録ヘッド２２０が４つ固定されるため、押圧部４５３は各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応させてこれと同数の４個設けられている。

各押圧部４５３は、アーム部４５１に挿通されて軸方向に移動自在に設けられた円柱形状を有する押圧ピン４５４と、押圧ピン４５４の基端部側に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢する付勢手段４５５と、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０との間に配置される押圧コマ４５９とで構成されている。

押圧ピン４５４は、先端が半球状に形成され、押圧コマ４５９上に点接触してこの押圧コマ４５９を押圧するようになっている。

付勢手段４５５は、アーム部４５１に設けられて押圧ピン４５４をインクジェット式記録ヘッド２２０側に付勢するものであり、本形態では押圧ピン４５４の基端部側を囲むように設けられたねじ保持部４５６と、ねじ保持部４５６に螺合するねじ部４５７と、ねじ部４５７の先端面と押圧ピン４５４の基端部との間に設けられた付勢ばね４５８とを具備する。かくして、付勢手段４５５は、ねじ部４５７のねじ保持部４５６に対する締め付け量により、付勢ばね４５８が押圧ピン４５４を押圧する圧力を調整することができる。これにより押圧ピン４５４が押圧コマ４５９を押圧する圧力をそれぞれ調整可能となっている。

押圧コマ４５９は、押圧ピン４５４とインクジェット式記録ヘッド２２０との保護基板３０との間に配置され、押圧ピン４５４が押圧コマ４５９の上面に点接触し、その押圧ピン４５４の押圧力をインクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０上のほぼ全面に均等に伝播させた状態でインクジェット式記録ヘッド２２０を押圧することができる。なお、この押圧コマ４５９は、インクジェット式記録ヘッド２２０の保護基板３０の外周形状と同一の大きさか、又は若干小さな外周形状をなしている。

上述の如く押圧手段４５０と一体となったアライメント治具４００は、移動ステージ５５０上に配設されており、二焦点顕微鏡５００の光軸Ｌ１、Ｌ２と直角な水平方向に適宜移動させるように構成してある。この結果、光軸Ｌ１、Ｌ２を固定した状態で、移動ステージ５５０を移動させることにより各インクジェット式記録ヘッド２２０に対応する各アライメントマーク２２を各基準マーク４０１とともに光軸Ｌ１、Ｌ２上に臨ませることができる。なお、移動ステージ５５０において光軸Ｌ１、Ｌ２がマスク４１０に向かって通過する領域には、貫通孔５５１が設けてあり、基準マーク４０１を経てアライメントマーク２２に至る光路を確保してある。

二焦点顕微鏡５００は、マスク４１０のインクジェット式記録ヘッド２２０とは反対側から基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の方向に向けられた光軸Ｌ１、Ｌ２（図中に一点鎖線で示す）をそれぞれ有する第１の光学系５０１と第２の光学系５０２とを備えている。第１の光学系５０１は基準マーク４０１に焦点を合わせることができ、第２の光学系５０２はアライメントマーク２２に焦点を合わせることができるように構成されている。

詳言すると、対物レンズ５０３は基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の方向に光軸Ｌ１、Ｌ２を向けるように鏡筒５０４に収納してあり、この鏡筒５０４が筐体５０５に固定されている。筐体５０５内には第１のビームスプリッタ５０６、第２のビームスプリッタ５０７、第１のミラー５０８、第２のミラー５０９及び第１の焦点レンズ５１０、第２の焦点レンズ５１１が収納してある。

第１の光学系５０１は、第１のビームスプリッタ５０６、第１のミラー５０８、第１の焦点レンズ５１０及び第２のビームスプリッタ５０７から構成され、第１の光学系５０１の光軸Ｌ１は、第１のビームスプリッタ５０６を透過し、第１のミラー５０８で反射され、第１の焦点レンズ５１０を通った後、第２のビームスプリッタ５０７を透過して外部の撮像手段であるＣＣＤ５２０に至る。本実施形態では、第１のミラー５０８は、光軸Ｌ１がアライメントマーク２２に垂直に入射するように筐体５０５に固定されている。

第２の光学系５０２は、第１のビームスプリッタ５０６、第２の焦点レンズ５１１、第２のミラー５０９及び第２のビームスプリッタ５０７から構成され、第２の光学系５０２の光軸Ｌ２は、第１のビームスプリッタ５０６で反射された光が焦点レンズ５１１を通った後、第２のミラー５０９及び第２のビームスプリッタ５０７で反射されて外部のＣＣＤ５２０に至る。

第２のミラー５０９は、その反射面の向きを自在にし得るように筐体５０５に取り付けられている。また、二焦点顕微鏡５００には、第２のミラー５０９の反射面の向きを調節する光軸調節手段５１２が設けられている。具体的には、光軸調節手段５１２は、第２のミラー５０９の筐体５０５との取り付け角度を調節することで第２のミラー５０９の反射面の向きを調節するように構成されている。なお、このような光軸調節手段５１２としては、マイクロメータヘッドを好適に用いることができるが、これに限定されない。

このように、光軸調節手段５１２を介して第２のミラー５０９の角度を変えることで、その反射面の向きを変えることができ、その結果、光軸Ｌ２が基準マーク４０１に対して入射する角度を変えることが可能となっている。

撮像手段であるＣＣＤ５２０は、第１の光学系５０１、第２の光学系５０２を介して基準マーク４０１とアライメントマーク２２との画像を同時に取り込んで再生処理する。ここで、基準マーク４０１は焦点レンズ５１０の焦点位置を調整することにより、またアライメントマーク２２は焦点レンズ５１１の焦点位置を調整することによりＣＣＤ５２０上にそれぞれ合焦画像を結像させる。かくして、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に個別に焦点が合った鮮明な画像をＣＣＤ５２０上に得ることができる。

上記構成のアライメント装置を用いて、移動ステージ５５０に固定されたマスク４１０の基準マーク４０１及びノズルプレート２０のアライメントマーク２２の相対的な位置関係を二焦点顕微鏡５００で確認しつつ、基準マーク４０１及びアライメントマーク２２の位置決めを行なうことができる。

ここで、上述したように、第２のミラー５０９は、その反射面の角度が調節可能となっているので、光軸調節手段５１２を操作することで、光軸Ｌ２の方向を調節して光軸Ｌ１の方向に一致させることができる。このとき、光軸Ｌ１は、第１のミラー５０８により基準マーク４０１に対して垂直に入射するようになっているので、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とは、共に基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に垂直に入射することになる。

このように、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とが一致すると共に、垂直に基準マーク４０１及びアライメントマーク２２に入射するように調整された二焦点顕微鏡５００を用いてインクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを行うと、光軸Ｌ２上に位置するよう移動されたアライメントマーク２２は、同時に光軸Ｌ１上にも位置することになる。すなわち、各インクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２と、マスク４１０の基準マーク４０１とが完全に一致した状態で位置決めされる。ここで、「完全に一致した状態」とは、位置決めされたインクジェット式記録ヘッド２２０とマスク４１０とを平面視したとき、基準マーク４０１とアライメントマーク２２とが一致していることをいう。

ここで、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とが一致しておらず、光軸Ｌ２が光軸Ｌ１に対して傾いていると仮定する。この状態で、ＣＣＤ５２０により得た画像上で、基準マーク４０１の画像とアライメントマーク２２の画像とが一致するようにインクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めをしても、実際のアライメントマーク２２の位置は、光軸Ｌ２の傾きの分だけ本来在るべき位置からずれてしまう。すなわち、位置決めされたインクジェット式記録ヘッド２２０とマスク４１０とを平面視したとき、各アライメントマーク２２は各基準マーク４０１から全体的に平行移動したようにずれた状態となる。この状態で、インクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０とを接合すると、ノズル列２１Ａが固定板２５０の開口部２５１の片側に偏るなど、インクジェット式記録ヘッド２２０が固定板２５０に対して適切な位置に固定されない問題が生じ得る。

しかしながら、本発明に係るアライメント装置によれば、光軸のずれに起因する位置ずれが生じないので上記問題も生じ得ず、この結果、インクジェット式記録ヘッド２２０が高精度に位置決めされたヘッドユニット２００を構成することができる。

次に、上述の如きアライメント装置を用いるインクジェット式記録ヘッド２２０の所定位置へのアライメント方法を説明する。本実施形態のアライメント方法は、インクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントを行うに先立ち、二焦点顕微鏡５００の第１の光学系５０１の光軸Ｌ１と第２の光学系５０２の光軸Ｌ２との軸合わせを行う。

図５（ａ）及び図５（ｃ）は、相対向して配設されたマスクと鏡との要部断面図であり、図５（ｂ）及び図５（ｄ）は、ＣＣＤを介して表示された基準マークの画像と鏡像の画像との概念図である。

図５（ａ）に示すように、マスク４１０と鏡５３０とが平行となるように、移動ステージ５５０上の任意の場所に配置された図示しない鏡治具上に鏡５３０を載置する。これにより鏡５３０の鏡面には、マスク４１０の基準マーク４０１の鏡像５３１が映し出される。鏡５３０は、基準マーク４０１から鏡像５３１までの距離が、基準マーク４０１からノズルプレート２０のアライメントマーク２２までの距離の半分の位置になるように上記鏡治具上に載置されている。そして、第１の光学系５０１の第１の焦点レンズ５１０を調節して光軸Ｌ１の焦点位置を基準マーク４０１に合わせ、第２の光学系５０２の第２の焦点レンズ５１１を調節して光軸Ｌ２の焦点位置を鏡像５３１に合わせる。

このとき、マスク４１０と鏡５３０とは平行になっているので、基準マーク４０１と鏡像５３１とは、鏡５３０の鏡面の法線方向から見ると一致するようになっている。しかしながら、光軸Ｌ２が光軸Ｌ１と一致せず、鏡５３０に対して傾いて入射していると、図５（ｂ）に示すように、ＣＣＤ５２０を介して表示される基準マーク４０１の画像と鏡像５３１の画像とはずれることになる。

次に、図５（ｂ）に示した基準マーク４０１の画像と、鏡像５３１の画像とが一致するように、光軸調節手段５１２を介して第２のミラー５０９の角度を調節する。この調節の結果、図５（ｄ）に示すように基準マーク４０１の画像と、鏡像５３１の画像とが一致すると、図５（ｃ）に示すように、光軸Ｌ１と光軸Ｌ２とが一致すると共に、基準マーク４０１に対して垂直に入射するようになる。

次に、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めを行う。

図６はインクジェット式記録ヘッドのアライメント時におけるアライメント治具の底面側から見た様子を示す底面図である。
１）図６（ａ）に示すように、鏡５３０を取り除く。すなわち、二焦点顕微鏡５００の第１の光学系５０１の光軸Ｌ１上に、基準マーク４０１のみが位置する状態となる。この結果、ＣＣＤ５２０には基準マーク４０１に焦点が合った鮮明な画像が取り込まれる。
２）図６（ｂ）に示すように、アライメント治具４００に固定板２５０を保持させる。３）図６（ｃ）に示すように、二焦点顕微鏡５００の第２の光学系５０２の光軸Ｌ２の焦点位置を、ノズルプレート２０に合わせる。この結果、ＣＣＤ５２０にはアライメントマーク２２に焦点が合った鮮明な画像が取り込まれる。そして、この画像に基づいて、アライメントマーク２２の画像が基準マーク４０１の画像と一致するようにインクジェット式記録ヘッド２２０を移動させる。

なお、インクジェット式記録ヘッド２２０の位置決めは、ＣＣＤ５２０の画像を作業者が視認しつつマイクロメータ等（図示せず）を用いて微小な位置調整を行うことで実施しても良く、またＣＣＤ５２０の出力画像を画像処理することにより前記マイクロメータ等を駆動モータ等により駆動させて自動的に行うようにしても良い。
４）前記３）の工程と同様の工程を繰り返すことで、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を順次位置決めする。すなわち、光軸Ｌ１、Ｌ２は固定したままで、水平面内で移動ステージ５５０を図６（ｃ）中のＹ軸方向に移動することで同一インクジェット式記録ヘッド２２０の他のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置決めを行なうとともに、Ｘ軸方向に移動することで隣接する他のインクジェット式記録ヘッド２２０のアライメントマーク２２と基準マーク４０１の位置決めを行なう。
５）押圧手段４５０により、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を固定板２５０に所定の圧力で加圧しながら接着剤を硬化させることで両者を接合する。

このように、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を位置決めして固定板２５０に接合することで、高精度に所定位置に位置決めされたインクジェット式記録ヘッド２２０を有するヘッドユニット２００を構成することができる。

上述した実施形態においては、第２の光学系５０２の第２のミラー５０９の角度を調整したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１のミラー５０８も、その反射面の向きを自在に変更し得るように筐体５０５に取り付け、光軸調節手段５１２によって反射面の向きを調節できるように構成してもよい。

また、第１の光学系５０１及び第２の光学系５０２にそれぞれ第１のミラー５０８及び第２のミラー５０９が含まれているが、必ずしもそれぞれにミラーが含まれている必要はなく、少なくとも、光軸の方向を調整する光学系にミラーが含まれていればよい。さらに、撮像手段として１つのＣＣＤ５２０を用いたがこれに限定されず、各光軸Ｌ１、Ｌ２のそれぞれに１つのＣＣＤ５２０を用い、各ＣＣＤ５２０がそれぞれ基準マーク４０１、アライメントマーク２２を撮像するようにしてもよい。

さらに、鏡５３０を用いて、基準マーク４０１と基準マーク４０１の鏡像５３１とを目標とし、第１の光学系５０１の光軸Ｌ１と、第２の光学系５０２の光軸Ｌ２とが一致するよう第２のミラー５０９を調節したが、このような鏡５３０を用いた調節のみに限定されない。要するに、マスク４１０の基準マーク４０１が設けられた面の法線上に鏡像５３１に相当する目標物を設け、該目標物に光軸Ｌ２を合わせるように光軸調節手段５１２を操作すればよい。

また、上記実施形態では、アライメント治具４００に押圧手段４５０を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを接合する接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、固定板２５０の接合面に接着剤を塗布した後、固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを当接させた状態で紫外線を照射して接着剤を硬化させることで両者を接合することができるため、押圧手段４５０を設けないようにしてもよい。なお、紫外線硬化型接着剤は、熱硬化性接着剤のように固定板２５０とインクジェット式記録ヘッド２２０とを所定の圧力で加圧しながら硬化させる必要がなく、加圧することによって生ずるインクジェット式記録ヘッド２２０と固定板２５０との位置ズレを防止して両者を高精度に接合することができる。

上記実施形態では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド２２０を例示したが、これに限定されず、例えば圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。

なお、上記実施形態では、アライメントの対象となる液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットを一例として説明したが、これに限るものではなく、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットの製造の際に一般的に適用し得る。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。

本実施形態に係るヘッドユニットの分解斜視図。本実施形態に係るヘッドユニットの組立斜視図。本実施形態に係るヘッドユニットの要部断面図。本実施形態に係るアライメント装置を示す断面図。マスクと鏡との要部断面図及び基準マークの画像と鏡像の画像との概念図。本実施形態に係るアライメント方法を説明するための底面図。

符号の説明

２０ノズルプレート、２１ノズル開口、２２アライメントマーク、２２０インクジェット式記録ヘッド、４００アライメント治具、４０１基準マーク、４１０マスク、５００二焦点顕微鏡、５０１第１の光学系、５０２第２の光学系、５１２光軸調節手段

Claims

ノズルプレートに設けられたノズル開口から液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドの位置決めを行う液体噴射ヘッドのアライメント装置であって、
前記液体噴射ヘッドの液体吐出面に設けられたアライメントマークが位置決めされる基準マークを有する透明部材であるマスクと、
前記マスクの前記液体噴射ヘッド側とは反対側から前記基準マーク及び前記アライメントマークの方向に向けられた光軸をそれぞれ有する２つの光学系を備え、第１の光学系は前記基準マークに焦点を合わせ得るとともに第２の光学系は前記アライメントマークに焦点を合わせ得るように構成された二焦点顕微鏡とを具備し、
前記第１の光学系と前記第２の光学系とは、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸のうち少なくとも何れか一方の光軸がミラーを経由し、各光軸が外部の撮像手段に至るように構成され、
前記二焦点顕微鏡には、前記ミラーの反射面の向きを調節する光軸調節手段が設けられた
ことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
請求項１に記載する液体噴射ヘッドのアライメント装置において、
前記第１の光学系と前記第２の光学系とは、前記各光軸の双方が前記第１の光学系及び前記第２の光学系にそれぞれ設けられたミラーを経由するように構成され、
一方のミラーは、該ミラーを経由する前記光軸が前記基準マーク及び前記アライメントマークに垂直に入射するように固定され、他方のミラーは、その反射面の向きが前記光軸調節手段により調節されるように構成された
ことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント装置。
２つの被写体にそれぞれ焦点位置を調節し得る第１の光学系と第２の光学系とを備え、前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸のうち少なくとも何れか一方の光軸がミラーを経由し、各光軸が外部の撮像手段に至るように構成された二焦点顕微鏡を用いて、ノズル開口から液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドの位置決めを行う液体噴射ヘッドのアライメント方法であって、
前記アライメントマークが位置決めされる基準マークが設けられている透明部材であるマスクの当該基準マークに対して前記第１の光学系及び前記第２の光学系の各光軸が一致して入射するように前記ミラーの反射面の向きを調節し、
前記マスクと前記液体噴射ヘッドとを相対向させ、
前記第１の光学系は前記基準マークに焦点を合わせる一方、前記第２の光学系は前記アライメントマークに焦点を合わせて前記基準マークと前記アライメントマークの画像を得ると共に、両画像が重なる位置に前記液体噴射ヘッドを移動させて位置決めを行なうことを特徴とする液体噴射ヘッドのアライメント方法。