JP2010125369A - 描画装置及び描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドユニットの姿勢変化を伴わずにヘッドの取り付けを容易に行える描画装置及びヘッドの取り付け方法を提供すること。
【解決手段】ヘッドユニット４の下方に、ヘッドユニット４と相対移動可能で、１つのヘッドをノズル面を下向きにして位置決め載置可能なヘッド載置部３２と、ヘッドユニット４の下方からヘッド固定部位を画像認識する第１の認識装置３３と、ヘッド載置部３２及びヘッドユニット４の相対移動を制御する制御手段とを有し、ヘッドユニット４へのヘッドの取り付け時、第１の認識装置３３で画像認識されたヘッド固定部位とヘッド載置部３２上のヘッドとの間の位置座標の差が解消するようにヘッド載置部３２とヘッドユニット４とを相対移動させ、ヘッド固定部位とヘッド載置部３２上のヘッドとを対面させた後、ヘッド載置部３２とヘッドユニット４とを相対移動させ、ヘッド載置部３２上のヘッドをヘッド固定部位に位置合わせする。
【選択図】 図１

Description

本発明は描画装置及び描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法に関し、詳しくは、ヘッドユニットに対する各ヘッドの取り付けを、ヘッドユニットの姿勢変化を伴うことなく行うことができ、描画精度を高めることが可能な描画装置及び描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法に関する。

インクジェットヘッドを用いて基材（被記録材）上に液滴を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における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、一般に多数のインクジェットヘッドを千鳥状等に配列することにより長尺、大型なラインヘッドを構成した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。

このような描画装置は、一般に、重力方向に液滴を吐出することによって描画を行うため、ヘッドユニットに配列される各ヘッドはノズル面を下に向けて取り付けられている。このため、ヘッドユニットに対して複数の各ヘッドを最初に組み付けて調整する時には、作業性を考慮して、ヘッドユニットを装置本体から取り外してヘッド取り付け面を上向きとした状態で、各ヘッドの取り付け乃至位置調整作業を行い、この作業の後、ヘッドユニットを描画装置に取り付ける際は、ヘッドユニットを１８０°反転させてノズル面を下向きとした状態でセットするようにしている（特許文献１、２）。
特開２００６−５１６２１号公報 特開２００８−２２１７４５号公報

ヘッドユニットは、複数の各ヘッドを個別に位置調整するための機構を有していることもあり、全体重量が非常に重くなっている。このため、複数のヘッドを組み付け調整した後、ヘッドユニットを装置本体にセットする際に１８０°反転する作業を行うことは、非効率的であるばかりでなく危険が伴う問題がある。

また、ヘッドユニットは全体重量が非常に重いために自重によって少なからず歪みが発生するが、ヘッド組み付け調整時と装置本体への取り付け時とでヘッドユニットの姿勢は１８０°異なるため、このヘッドユニットの反転によって歪みも変化してしまう。従って、ヘッド組み付け調整時に規定された各ヘッドの位置精度が、ヘッドユニットの反転に伴う歪みの変化によって、描画時に再現することが困難であり、描画精度が低下して画像の精細性が失われてしまう問題がある。

そこで、本発明は、ヘッドユニットに対する各ヘッドの取り付けを、ヘッドユニットの姿勢変化を伴うことなく、容易に行うことができ、描画精度を高めることが可能な描画装置及び描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法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、各々ノズル面に形成されたノズルから描画用の液体を吐出する複数のヘッドが所定のヘッド固定部位に個別に取り付け固定されるヘッドユニットを備えており、該ヘッドユニットが前記ノズル面を下向きとするように装置本体に装着され、該ヘッドユニットの下方に配置された描画台上の被記録材に描画を行う描画装置であって、
前記ヘッドユニットの下方において、該ヘッドユニットとＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対的に移動可能且つＺ軸を中心軸とするθ方向に相対的に回転移動可能に設けられ、１つのヘッドをノズル面が下向きとなるように位置決めして載置可能なヘッド載置部と、
前記ヘッド載置部に対して常に所定の位置を保つように設けられ、前記ヘッドユニットの下方から前記ヘッド固定部位を画像認識するための第１の認識装置と、
前記ヘッド載置部及び前記ヘッドユニットのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の相対的な直線移動とθ方向の相対的な回転移動とを制御する制御手段とを有してなり、
前記制御手段は、前記ヘッドユニットへのヘッドの取り付け時、前記第１の認識装置によって画像認識された前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差が解消するように前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＸ軸、Ｙ軸及びθ方向に相対的に移動させ、前記ヘッドユニットの前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとを対面させた後、前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＺ軸方向に相対的に移動させて、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドを前記ヘッドユニットの所定のヘッド固定部位に位置合わせするように制御することを特徴とする描画装置である。

請求項２記載の発明は、前記ヘッド載置部は、前記描画台に一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の描画装置である。

請求項３記載の発明は、前記ヘッドユニットは、前記複数のヘッドの各々を前記ヘッド固定部位に磁力吸着によって固定することを特徴とする請求項１又は２記載の描画装置である。

請求項４記載の発明は、前記ヘッドユニットに対して常に所定の位置を保つように設けられ、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置を上方から画像認識可能な第２の認識装置を備え、
前記制御手段は、前記第２の認識装置によって画像認識された前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸、Ｙ軸方向及びθ方向の位置座標の差を取得し、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求める際に、該ヘッド載置部に載置された前記ヘッドの位置を、前記取得した位置座標の差に基づいて算出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の描画装置である。

請求項５記載の発明は、前記ヘッドユニットは、前記ヘッド固定部位における前記ヘッドの取り付け位置を微調整するための微調整機構を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の描画装置である。

請求項６記載の発明は、各々ノズル面に形成されたノズルから描画用の液体を吐出する複数のヘッドが所定のヘッド固定部位に個別に取り付け固定されるヘッドユニットを備えており、該ヘッドユニットが前記ノズル面を下向きとするように装置本体に装着され、該ヘッドユニットの下方に配置された描画台上の被記録材に描画を行う描画装置において、前記ヘッドユニットの前記ヘッド固定部位に前記ヘッドを取り付ける方法であって、
前記ヘッドユニットの下方において、該ヘッドユニットとＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対的に移動可能且つＺ軸を中心軸とするθ方向に相対的に回転移動可能に設けられたヘッド載置部に、１つのヘッドをノズル面が下向きとなるように位置決めして載置すると共に、前記ヘッド載置部に対して常に所定の位置を保つように設けられた第１の認識装置によって、前記ヘッドユニットの下方から前記ヘッド固定部位を画像認識する第１の工程と、
前記第１の認識装置によって画像認識された前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求め、その位置座標の差が解消するように前記ヘッド載置部及び前記ヘッドユニットをＸ軸、Ｙ軸及びθ方向に相対的に移動させ、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとを対面させる第２の工程と、
前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＺ軸方向に相対的に移動させ、前記ヘッド載置部上の前記ヘッドを前記ヘッドユニットの所定のヘッド固定部位に位置合わせする第３の工程と、
前記ヘッド固定部位に位置合わせされた前記ヘッドを該ヘッド固定部位に固定する第４の工程と、
を有することを特徴とする描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法である。

請求項７記載の発明は、前記ヘッド載置部は、前記描画台に一体に設けられていることを特徴とする請求項６記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法である。

請求項８記載の発明は、前記第５の工程は、前記ヘッドを前記ヘッド固定部位に磁力吸着によって固定させることを特徴とする請求項６又は７記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法である。

請求項９記載の発明は、前記ヘッドユニットに対して常に所定の位置を保ち、且つ、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置を上方から画像認識可能な第２の認識装置を設け、該第２の認識装置を用いた画像認識によって前記ヘッド載置部上の前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を取得しておき、
前記第２の工程において、前記ヘッド載置部上の前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸及びＹ軸方向の位置座標の差を取得し、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求める際に、該ヘッド載置部に載置された前記ヘッドの位置を、前記取得した位置座標の差に基づいて算出することを特徴とする請求項６、７又は８記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法である。

請求項１０記載の発明は、前記ヘッドユニットに前記複数のヘッドの各々の取り付け位置を微調整するための微調整機構を設け、
前記ヘッドユニットに前記ヘッドを取り付けた後、前記微調整機構によって該ヘッドの取り付け位置を微調整することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法である。

本発明によれば、ヘッドユニットに対する各ヘッドの取り付けを、ヘッドユニットの姿勢変化を伴うことなく、容易に行うことができ、描画精度を高めることが可能な描画装置及び描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法を提供することができる。

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を示す斜視図であり、描画装置１は、装置基台２上に、上面に被記録材（図示せず）を載置して支持する描画台３と、その上方において、描画台３上の被記録材に対して描画用の液体を吐出することによってインクジェット描画を行うためのヘッドユニット４とを備えている。

描画台３は、装置基台２上に対する垂直方向である図中Ｚ軸方向に沿う中心軸に対してθ方向に回転移動するθ回転機構５上に設けられている。描画台３及びθ回転機構５は、これらを共に図中Ｘ軸方向（副走査方向）に沿って直線的に往復移動させるためのＸ移動機構６と図中Ｙ軸方向（主走査方向）に沿って直線的に往復移動させるためのＹ移動機構７とによって、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に直線移動可能に設けられている。

Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向は、互いに直交する方向である。

この描画台３のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向の各位置座標は、Ｘ移動機構６、Ｙ移動機構７及びθ回転機構５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高精度に検出される。

装置基台２の上方にはＸ軸方向に沿って延びるガイドレール８が架設されており、このガイドレール８に沿って移動可能に設けられたＸ移動機構であるスライダ９が設けられている。スライダ９には、Ｚ軸方向に沿って昇降移動可能とするためのＺ移動機構１０と、Ｚ軸方向に沿う中心軸に対してθ方向に回転移動するためのθ回転機構１１を介して支持ステージ１２がＸ軸、Ｚ軸及びθ方向に移動可能に取り付けられている。ヘッドユニット４は、この支持ステージ１２の下面に吊り下げ状に取り付けられており、支持ステージ１２の移動によって一体にＸ軸、Ｚ軸及びθ方向に移動可能とされている。

このヘッドユニット４のＸ軸方向及びθ方向の各位置座標は、スライダ９及びθ回転機構１１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高精度に検出される。

図２はヘッドユニット４の底面図、図３はヘッドユニット４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。

ヘッドユニット４は、一枚の大判なベースプレート４１の下面に多数のヘッドＨが個別に取り付け固定されている。本実施形態では、１２個のヘッドＨが２列に千鳥状に配列され得るようになっており、これによりＸ軸方向に沿って長尺なラインヘッドユニットを構成しているが、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。なお、図２において、ベースプレート４１にはヘッドＨが１１個取り付けられており、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４１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４１は、ヘッドＨの配列方向に沿う２列の開口４２を有しており、その開口４２内にヘッド固定部位であるヘッド固定プレート４３がヘッドＨと同数配列されている。

各ヘッド固定プレート４３は、ヘッドＨの配列方向（図中Ｘ軸方向）に沿う一方端辺において、該ヘッドＨの配列方向に間隔をおいて配置された２本のヒンジ４３１によってベースプレート４１と一体に連結されている。また、各ヘッド固定プレート４３の他方端辺側の開口４２内には、ベースプレート４１との間にそれぞれアクチュエータ４４が配置されており、各ヘッド固定プレート４３の他方端辺側の１つの隅角部において図中Ｙ軸方向に沿って突出形成された突部４３２に対して図中Ｘ軸方向に沿う押圧力を作用させるようになっている。

これらヘッド固定プレート４３のヒンジ４３１及び突部４３２とアクチュエータ４４とで、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おり、アクチュエータ４４の作動によって突部４３２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４３にはＸ軸方向に沿う水平方向の力が作用し、この力によって２本のヒンジ４３１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４３のＸ軸方向への平行度を維持したまま、ヘッドＨのＸ軸方向の位置が微調整されるようになっている。

各ヘッド固定プレート４３には、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４３３を有している。

ヘッドＨは、Ｘ軸方向に沿って配列された多数のノズルｎが形成されたノズル面ｈ１が下面となるように、ベースプレート４の各ヘッド固定プレート４３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に形成された穴ｈ３を通して、取り付けビス４３４を用いてヘッド固定プレート４３のねじ穴４３３にねじ止め固定される。

なお、図２中の符号４５Ａ、４５Ｂは、ベースプレート４１の下面におけるＸ軸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４１の位置及び角度を検出するために、後述するカメラによって画像認識される。位置確認マーク４５Ａ、４５Ｂは、これらを結ぶ直線がベースプレート４１の中心線を通るように位置付けられている。

図４は描画台３の平面図、図５はヘッド載置部を示す斜視図である。

描画台３の上面は被記録材（図示せず）を載置して支持する支持面３１とされ、１つの隅角部から側方に突出するようにヘッド載置部３２が一体に形成されている。

ヘッド載置部３２は、ヘッドユニット４のヘッド固定プレート４３に取り付け固定する１つのヘッドＨを、ノズル面ｈ１を下面となるように位置決めして載置するための部位であり、その上面には、ヘッドＨのノズル面ｈ１側の四隅と係合して位置決めするための平面視Ｌ字型の位置決め突起３２１を有している。

また、描画台３には、ヘッド載置部３２と隣接する他の１つの隅角部近傍にＣＣＤ等のカメラ（第１の認識装置）３３が、描画台３に一体に設けられた支持板３４に、そのレンズ面を上方に向けて取り付けられている。

以上のヘッド載置部３２とカメラ３３とは、共に描画台３に一体に設けられているため、描画台３の移動によって一体となって移動する。また、ヘッド載置部３２とカメラ３３との相対位置は不動（一定）であるため、カメラ３３はヘッド載置部３２に対して常に所定の位置を保っている。

図６は本発明に係る描画装置の内部の概略構成を示すブロック図である。

１００は全体を制御する演算部（ＣＰＵ）であり、ステージコントローラ１０１、画像処理部１０２、微調整機構ドライバ１０３、吐出制御部１０４をそれぞれ制御する。

ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１０５〜１０７の駆動を制御し、スライダ６をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸モータ１０８、ヘッドユニット４をθ方向に回転させるためのθ回転機構１１を駆動させるθ軸モータ１０９、ヘッドユニット４をＺ軸方向に沿って昇降移動させるためのＺ移動機構１０を駆動させるＺ軸モータ１１０をそれぞれ駆動させる。

また、ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１１１〜１１３の駆動を制御し、描画台３をＸ軸方向に移動させるためのＸ移動機構６を駆動させるＸ軸モータ１１４、Ｙ軸方向に移動させるためのＹ移動機構７を駆動させるＹ軸モータ１１５、θ方向に回転移動させるためのθ回転機構５を駆動させるθ軸モータ１１６をそれぞれ駆動させる。

画像処理部１０２は、演算部１００からの制御信号に基づいてカメラコントローラ１１７の駆動を制御し、描画台３に一体に設けられたカメラ３３の撮像動作及び撮像された画像の処理を行う。

微調整機構ドライバ１０３は、演算部１００からの制御信号に基づいてヘッドユニット４の各ヘッド固定プレート４３に設けられたアクチュエータ４４の駆動を制御し、該ヘッド固定プレート４３に取り付け固定された各ヘッドＨのＸ軸方向の取り付け位置の微調整を行う。

吐出制御部１０４は、演算部１００からの制御信号に基づいてヘッドユニット４の各ヘッドＨの駆動を制御し、所定の描画データに基づくインク滴下処理を行う。

次に、ヘッドユニット４へのヘッドＨの取り付け方法について、図７に示す取り付け方法のフローチャート、図８に示す取り付け動作を示す説明図等を用いて説明する。なお、以下に説明するヘッドＨの取り付け時の描画台３及びヘッドユニット４の移動動作を含む各種動作は、演算部１００内の所定の記録領域又は不図示の記憶装置に予め記憶された所定のプログラムに従って演算部１００の制御によって実行される。

本発明において、ヘッドユニット４に対するヘッドＨの取り付けは、ヘッドユニット４が支持ステージ１２に取り付けられた状態で行う。従って、最初にベースプレート４１を、ヘッドＨの取り付け面側が下面となるように支持ステージ１２に取り付ける（Ｓ１）。

次いで、ヘッドユニット４に対してヘッドＨを取り付けるべき１つのヘッド固定プレート４３の位置座標を確認する（Ｓ２）。このヘッド固定プレート４３の位置座標の確認は次のようにして行われる。

図９（ａ）に示すように、各ヘッド固定プレート４３の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）は、ベースプレート４１の中心位置（エンコーダの検出基準位置）である座標基準（Ｘ１，Ｙ１）からの位置座標の差として把握される。ベースプレート４１の下面に形成された位置確認マーク４５Ａ、４５Ｂの位置座標（Ｘａ，Ｙａ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）も、ベースプレート４１の座標基準（Ｘ１，Ｙ１）からの位置座標の差として把握される。これらの位置座標の差は描画装置１において一定で既知であり、予め記憶されている。従って、位置確認マーク４５Ａ、４５Ｂの位置座標を確認することで、各ヘッド固定プレート４３の位置座標を把握することができる。ヘッド固定プレート４３の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）は、ヘッド固定プレート４３上の任意の位置とすることができる。

ここで、まず描画台３とヘッドユニット４との平行度を調整する。平行度の調整は、図１０に示すように、描画台３をＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、カメラ３３によってベースプレート４１の下面の一方の位置確認マーク４５Ａを探索して画像認識し、その位置座標（Ｘａ，Ｙａ）を検出し（図１０（ａ））、更に、同様にして他方の位置確認マーク４５Ｂを探索して画像認識し、その位置座標（Ｘｂ，Ｙｂ）を検出する（図１０（ｂ））。そして、これら位置座標（Ｘａ，Ｙａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ）から、ヘッドユニット４の描画台３に対するθ方向の角度ずれを求め、その角度ずれが解消するようにθ回転機構１１を駆動させてヘッドユニット４を回転させ、描画台３とヘッドユニット４とを互いに平行とする（図１０（ｃ））。

なお、描画台３とヘッドユニット４との間のθ方向の回転移動は相対的に行われればよく、ヘッドユニット４の回転に代えて、θ回転機構５を駆動させて描画台３側を回転させることで行うようにしてもよい。

その後、再び描画台３をＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、カメラ３３によって各位置確認マーク４５Ａ、４５Ｂの位置座標（Ｘａ，Ｙａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ）を確認し、その位置座標に基づいて、ヘッドＨを取り付けるべきヘッド固定プレート４３の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を算出する。算出されたヘッド固定プレート４３の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）は、演算部１００内に記憶される。

このようにしてヘッド固定プレート４３の位置座標が確認できたら、次いで、描画台３のヘッド載置部３２上に、１つのヘッドＨをノズル面ｈ１が下面となるように位置決めして載置する（Ｓ３、図８（ａ））。

ヘッドＨの載置の後、演算部１００内に記憶されたヘッド固定プレート４３の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を呼び出し、描画台３をＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、ヘッドＨがヘッドユニット４の所定のヘッド固定プレート４３の直下となるように位置決めし、ヘッド固定プレート４３とヘッドＨとを対面させ、ヘッド固定プレート４３のねじ穴４３３の位置とヘッド載置部３２上のヘッドＨの対応する穴ｈ３の位置とを合致させる（Ｓ４）。

描画台３上において、図９（ｂ）に示すように、ヘッド載置部３２の位置座標（Ｘｈ，Ｙｈ）は、描画台３の中心位置（エンコーダの検出基準位置）である座標基準（Ｘ０，Ｙ０）からの位置座標の差として把握される。また、カメラ３３の位置座標（Ｘｃ，Ｙｃ）も、描画台３の中心位置（エンコーダの検出基準位置）である座標基準（Ｘ０，Ｙ０）からの位置座標の差として把握される。これらの位置座標の差は描画装置１において一定で既知であり、予め記憶されている。従って、カメラ３３によってヘッド固定プレート４３の位置を確認したときの描画台３の位置座標（Ｘ０、Ｙ０）から、ヘッド載置部３２上のヘッドＨの位置座標（Ｘｈ，Ｙｈ）を把握することができる。このヘッドＨの位置座標（Ｘｈ，Ｙｈ）は、ヘッドＨの任意の位置とすることができるが、より精度の高い位置座標を得るため、例えば、穴ｈ３やノズルｎの中心座標を用いることが好ましい。

そこで、描画台３を移動させ、カメラ３３によってヘッド固定プレート４３の位置を確認し（図８（ｂ））、その時の描画台３の位置座標（Ｘ０、Ｙ０）から、ヘッド載置部３２上のヘッドＨの位置座標（Ｘｈ，Ｙｈ）を求め、更に描画台３を移動させて、ヘッド載置部３２上のヘッドＨを所定のヘッド固定プレート４３の直下に位置決めする（図８（ｃ））。

このようにヘッドＨの位置決めが完了したら、Ｚ移動機構１０を駆動させてヘッドユニット４を降下させ、ヘッド載置部３２上のヘッドＨの背面側をヘッド固定プレート４３に当接させる（Ｓ５、図８（ｄ））。

描画台３とヘッドユニット４との相対位置は正確に検出されて位置決めされるので、ヘッドユニット４を降下させると、ヘッドＨの各穴ｈ３とヘッド固定プレート４３のねじ穴４３３とは合致する。従って、ヘッドユニット４の下面側からヘッドＨの穴ｈ３に取り付けビス４３４を挿入し、レンチ等の適宜の工具を用いて締め付け固定する（Ｓ６）。

ヘッドＨをヘッド固定プレート４３に固定したら、再びＺ移動機構１０を駆動させてヘッドユニット４を上昇させる（Ｓ７、図８（ｅ））。

１つのヘッドＨの取り付け固定が完了したら、上記ステップＳ２に戻り、他のヘッドＨを取り付けるべく、上記同様の作業を繰り返す。

このようにしてヘッドＨを取り付けた後は、適宜公知の方法、例えばテストパターンの描画等によって各ヘッドＨからの着弾位置ずれを確認することで、その位置ずれ量に基づいてアクチュエータ４４を駆動させ、ヘッドＨのＸ軸方向の取り付け位置を微調整する。

なお、以上の取り付け方法では、上記ステップＳ２において、ヘッドＨの取り付け作業毎に取り付け位置の確認を行うようにしている。この態様では、例えば不具合ヘッドの交換作業等のように取り付けるべきヘッドＨの個数が少ない場合に好ましく適用できるが、取り付けるべきヘッドＨの個数が多い場合は、図１１に示すフローチャートのステップＳ２ａのように、上記ステップＳ１のベースプレート４１の取り付け後に、ヘッドユニット４に対してヘッドＨを取り付けるべき全てのヘッド固定プレート４３の位置座標を一度に確認することが好ましい。

図１１の態様では、ヘッドＨを取り付けるべき全ての位置を最初に確認するので、１つのヘッドＨを取り付け固定した後は、ステップＳ３に移行して、次に取り付けるべきヘッドＨをヘッド載置部３２上に載置すればよく、交換作業がより効率良く行える。

このように本発明では、ヘッドユニット４に対するヘッドＨの取り付けを、ヘッドユニット４の姿勢変化を全く伴わずに容易に行うことができる。従って、ヘッドＨの取り付けを効率的に行うことができ、また、危険が伴う作業も必要なくなる。しかも、ヘッドＨを取り付けて位置を微調整した時の状態を描画時にそのまま再現することができるので、描画精度を高めることが可能である。

ヘッド固定プレート４３に対するヘッドＨの取り付け固定の方法は、ねじ止めによるものに限らず、ヘッド固定プレート４３に対してヘッドＨを磁力吸着によって固定する方法とすることもできる。

図１２は、この場合のベースプレート４１における１つのヘッド固定プレート４３を示している。ヘッド固定プレート４３には磁石４６が設けられている。従って、このヘッド固定プレート４３と当接するヘッドＨの背面側を磁力吸着可能な鉄系金属で形成しておくか、背面側に鉄系金属を別途設けておくことにより、ヘッドユニット４を降下させてヘッド固定プレート４３とヘッドＨとを当接させるだけで、ヘッドＨを磁力吸着によって取り付け固定することができる。

磁石４６は永久磁石や電磁石を用いることができる。電磁石の場合は、ヘッド固定プレート４３とヘッドＨとを当接させた後に通電することによって磁力を発生させることが好ましい。また、磁石４６はヘッドＨ側に設けてもよい。

以上の説明では、ヘッドユニット４を描画台３に対してＺ軸方向に昇降移動させるようにしたが、描画台３に昇降を備えてヘッドユニット４に対してＺ軸方向に昇降移動させるようにしてもよい。また、ヘッド載置部３２は描画台３に一体に設けるようにしたが、描画台３とは別に、装置基台２上にＸ軸、Ｙ軸及びθ方向、更にはＺ軸方向に移動可能なステージを設け、このステージ上に設けるようにしてもよい。このとき、カメラ３３もヘッド載置部３２と一体に移動可能に設けられる。

また、ヘッド載置部３２とカメラ３３の位置座標の把握は、図示しないが、ヘッドユニット４側に該ヘッドユニット４に対して常に所定の位置を保つように、一体に移動可能なカメラ（第２の認識装置）を設置し、ヘッド載置部３２にヘッドＨを載置する毎に、このカメラによって下方のヘッド載置部３２上に載置されたヘッドＨとカメラ３３を画像認識することによって、各位置座標を把握してＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を取得し、位置決めを行う際に、ヘッドＨの位置を、その取得した位置座標の差に基づいて算出するようにしてもよい。これにより、ヘッド載置部３２上にヘッドＨを載置する毎に微小な位置ずれがあっても、常にヘッド固定プレート４３に対する正確な位置決めを行うことができる。

本発明に係る描画装置を示す斜視図 ヘッドユニットの底面図 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 描画台の平面図 ヘッド載置部の斜視図 本発明に係る描画装置の内部の概略構成を示すブロック図 ヘッドの取り付け方法を示すフローチャート （ａ）〜（ｅ）はヘッドの取り付け動作を示す説明図 （ａ）はベースプレートの各位置座標を説明する説明図、（ｂ）は描画台の各位置座標を説明する説明図 （ａ）〜（ｃ）はヘッド固定位置の確認作業を説明する説明図 ヘッドの他の取り付け方法を示すフローチャート ヘッドユニットの他の態様を示す部分底面図

符号の説明

１：描画装置
２：装置基台
３：描画台
３１：支持面
３２：ヘッド載置部
３３：カメラ（第１の認識装置）
３４：支持板
４：ヘッドユニット
４１：ベースプレート
４２：開口部
４３：ヘッド固定プレート
４４：アクチュエータ
４５Ａ、４５Ｂ：位置確認マーク
４６：磁石
５：θ回転機構
６：Ｘ移動機構
７：Ｙ移動機構
８：ガイドレール
９：スライダ
１０：Ｚ移動機構
１１：θ回転機構
１２：支持ステージ１２
Ｈ：ヘッド
ｈ１：ノズル面
ｈ２：フランジ
ｈ３：穴
ｎ：ノズル

Claims (10)

1. 各々ノズル面に形成されたノズルから描画用の液体を吐出する複数のヘッドが所定のヘッド固定部位に個別に取り付け固定されるヘッドユニットを備えており、該ヘッドユニットが前記ノズル面を下向きとするように装置本体に装着され、該ヘッドユニットの下方に配置された描画台上の被記録材に描画を行う描画装置であって、
   前記ヘッドユニットの下方において、該ヘッドユニットとＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対的に移動可能且つＺ軸を中心軸とするθ方向に相対的に回転移動可能に設けられ、１つのヘッドをノズル面が下向きとなるように位置決めして載置可能なヘッド載置部と、
   前記ヘッド載置部に対して常に所定の位置を保つように設けられ、前記ヘッドユニットの下方から前記ヘッド固定部位を画像認識するための第１の認識装置と、
   前記ヘッド載置部及び前記ヘッドユニットのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の相対的な直線移動とθ方向の相対的な回転移動とを制御する制御手段とを有してなり、
   前記制御手段は、前記ヘッドユニットへのヘッドの取り付け時、前記第１の認識装置によって画像認識された前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差が解消するように前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＸ軸、Ｙ軸及びθ方向に相対的に移動させ、前記ヘッドユニットの前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとを対面させた後、前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＺ軸方向に相対的に移動させて、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドを前記ヘッドユニットの所定のヘッド固定部位に位置合わせするように制御することを特徴とする描画装置。
2. 前記ヘッド載置部は、前記描画台に一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の描画装置。
3. 前記ヘッドユニットは、前記複数のヘッドの各々を前記ヘッド固定部位に磁力吸着によって固定することを特徴とする請求項１又は２記載の描画装置。
4. 前記ヘッドユニットに対して常に所定の位置を保つように設けられ、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置を上方から画像認識可能な第２の認識装置を備え、
   前記制御手段は、前記第２の認識装置によって画像認識された前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸、Ｙ軸方向及びθ方向の位置座標の差を取得し、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求める際に、該ヘッド載置部に載置された前記ヘッドの位置を、前記取得した位置座標の差に基づいて算出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の描画装置。
5. 前記ヘッドユニットは、前記ヘッド固定部位における前記ヘッドの取り付け位置を微調整するための微調整機構を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の描画装置。
6. 各々ノズル面に形成されたノズルから描画用の液体を吐出する複数のヘッドが所定のヘッド固定部位に個別に取り付け固定されるヘッドユニットを備えており、該ヘッドユニットが前記ノズル面を下向きとするように装置本体に装着され、該ヘッドユニットの下方に配置された描画台上の被記録材に描画を行う描画装置において、前記ヘッドユニットの前記ヘッド固定部位に前記ヘッドを取り付ける方法であって、
   前記ヘッドユニットの下方において、該ヘッドユニットとＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対的に移動可能且つＺ軸を中心軸とするθ方向に相対的に回転移動可能に設けられたヘッド載置部に、１つのヘッドをノズル面が下向きとなるように位置決めして載置すると共に、前記ヘッド載置部に対して常に所定の位置を保つように設けられた第１の認識装置によって、前記ヘッドユニットの下方から前記ヘッド固定部位を画像認識する第１の工程と、
   前記第１の認識装置によって画像認識された前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求め、その位置座標の差が解消するように前記ヘッド載置部及び前記ヘッドユニットをＸ軸、Ｙ軸及びθ方向に相対的に移動させ、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとを対面させる第２の工程と、
   前記ヘッド載置部と前記ヘッドユニットとをＺ軸方向に相対的に移動させ、前記ヘッド載置部上の前記ヘッドを前記ヘッドユニットの所定のヘッド固定部位に位置合わせする第３の工程と、
   前記ヘッド固定部位に位置合わせされた前記ヘッドを該ヘッド固定部位に固定する第４の工程と、
   を有することを特徴とする描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法。
7. 前記ヘッド載置部は、前記描画台に一体に設けられていることを特徴とする請求項６記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法。
8. 前記第５の工程は、前記ヘッドを前記ヘッド固定部位に磁力吸着によって固定させることを特徴とする請求項６又は７記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法。
9. 前記ヘッドユニットに対して常に所定の位置を保ち、且つ、前記ヘッド載置部に載置された前記ヘッドと前記第１の認識装置を上方から画像認識可能な第２の認識装置を設け、該第２の認識装置を用いた画像認識によって前記ヘッド載置部上の前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を取得しておき、
   前記第２の工程において、前記ヘッド載置部上の前記ヘッドと前記第１の認識装置との間のＸ軸及びＹ軸方向の位置座標の差を取得し、前記ヘッド固定部位と前記ヘッド載置部上の前記ヘッドとの間のＸ軸、Ｙ軸及びθ方向の位置座標の差を求める際に、該ヘッド載置部に載置された前記ヘッドの位置を、前記取得した位置座標の差に基づいて算出することを特徴とする請求項６、７又は８記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法。
10. 前記ヘッドユニットに前記複数のヘッドの各々の取り付け位置を微調整するための微調整機構を設け、
    前記ヘッドユニットに前記ヘッドを取り付けた後、前記微調整機構によって該ヘッドの取り付け位置を微調整することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の描画装置におけるヘッドユニットへのヘッドの取り付け方法。

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