JP2010211022A - Method for adjusting focal position of image recognition optical system, image recognition optical system, and head alignment device - Google Patents

Method for adjusting focal position of image recognition optical system, image recognition optical system, and head alignment device Download PDF

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琢磨 岡室
Kazumi Shinohara
和美 篠原
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Takeshi Fujiwara
健史 藤原
Satoru Shimizu
悟 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily adjust a focal position, and to accurately obtain an image in focus of an object to be recognized. <P>SOLUTION: The method for adjusting the focal position of an image recognition optical system includes a measuring step of measuring a plurality of focus evaluated values for indexing sharpness of the image in focus, relative to the moving amount of a focus lens 86, while the focal position is moved forward, from a front side of an assumed proper focal position; a decrease-evaluated value detecting step of detecting a decrease focus evaluated value which begins to decrease, after passing through a peak out of the plurality of measured focus evaluated values; an effective evaluated value extracting step of extracting a plurality of focus evaluated values, equal to or above the decrease focus evaluated value out of the plurality of measured focus evaluated values as effective evaluated values; and a focal position adjusting step of adjusting the focal position, by forming an approximate curve from the plurality of effective evaluated values and moving the focus lens 86 by the moving amount of the peak. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、認識対象物の合焦画像を得るために、画像認識光学系の焦点レンズを移動させて焦点位置を調整する画像認識光学系の焦点位置調整方法、画像認識光学系およびヘッドアライメント装置に関するものである。   The present invention relates to a focus position adjusting method for an image recognition optical system, an image recognition optical system, and a head alignment apparatus that adjust a focus position by moving a focus lens of the image recognition optical system in order to obtain a focused image of a recognition object. It is about.

従来、この種の画像認識光学系の焦点位置調整方法として、画像認識結果に基づくフォーカス評価値(焦点評価値)を用いて、焦点位置を調整する方法が知られている(特許文献1参照)。この焦点位置調整方法は、サーチ範囲内の多数の位置で画像認識を行って、各位置でのフォーカス評価値を求めた後、フォーカス評価値が最も高い位置に、焦点位置を調整するものである。   Conventionally, as a focus position adjustment method of this type of image recognition optical system, a method of adjusting a focus position using a focus evaluation value (focus evaluation value) based on an image recognition result is known (see Patent Document 1). . In this focus position adjustment method, image recognition is performed at a large number of positions within a search range, focus evaluation values at each position are obtained, and then the focus position is adjusted to a position with the highest focus evaluation value. .

特開2007−212724号公報JP 2007-212724 A

しかしながら、このような焦点位置調整方法では、サーチ範囲内の画像認識の間隔に比例して、合焦画像が得られる精度が変わるため、細かい間隔で画像認識を行う必要がある。ゆえに、焦点位置の調整が煩雑となってしまうという問題があった。これに対し、画像認識の間隔を広くし、各フォーカス評価値を試料として近似曲線を生成すると共に、近似曲線のピーク位置に、焦点位置を調整する方法も考えられるが、かかる場合、ピーク位置から離れた位置のフォーカス評価値も試料として用いるため、目的とするピーク位置近辺の近似曲線が精度良く得られない、結果、合焦画像を精度良く得られないという問題がある。また、近似曲線の試料となる各フォーカス評価値の数が、ピーク位置の前後間で偏ってしまうため、ピーク位置の前後の近似曲線を同一条件で生成することができない。ゆえに、近似曲線のピーク位置が前後にずれ、合焦画像が精度良く得られないという問題がある。   However, in such a focus position adjustment method, since the accuracy with which a focused image is obtained changes in proportion to the image recognition interval within the search range, it is necessary to perform image recognition at fine intervals. Therefore, there is a problem that the adjustment of the focal position becomes complicated. On the other hand, a method of generating an approximate curve using each focus evaluation value as a sample and widening the image recognition interval and adjusting the focal position to the peak position of the approximate curve is also conceivable. Since the focus evaluation value at a distant position is also used as a sample, there is a problem that an approximate curve near the target peak position cannot be obtained with high accuracy, and as a result, a focused image cannot be obtained with high accuracy. Further, since the number of focus evaluation values that are samples of the approximate curve is biased before and after the peak position, the approximate curve before and after the peak position cannot be generated under the same conditions. Therefore, there is a problem that the peak position of the approximate curve is shifted back and forth, and a focused image cannot be obtained with high accuracy.

本発明は、焦点位置の調整を容易に行うことができると共に、認識対象物の合焦画像を精度良く得ることができる画像認識光学系の焦点位置調整方法、画像認識光学系およびヘッドアライメント装置を提供することを課題としている。   The present invention provides a focus position adjusting method for an image recognition optical system, an image recognition optical system, and a head alignment device that can easily adjust a focus position and can obtain a focused image of a recognition object with high accuracy. The issue is to provide.

本発明の画像認識光学系の焦点位置調整方法は、認識対象物の合焦画像を得るために、画像認識光学系の焦点レンズを移動させて焦点位置を調整する画像認識光学系の焦点位置調整方法であって、焦点レンズの移動によって、焦点位置を、想定される適正焦点位置の手前から先方に移動させながら、焦点レンズの移動量に対する合焦画像の鮮明度を指標するフォーカス評価値を、複数箇所測定する測定工程と、測定した複数のフォーカス評価値の中から、焦点レンズの移動量に伴ってピークを経て減少し始めたフォーカス評価値である減少フォーカス評価値を検出する減少評価値検出工程と、測定した複数のフォーカス評価値のうち、減少フォーカス評価値以上の複数のフォーカス評価値を、有効評価値として抽出する有効評価値抽出工程と、複数の有効評価値から近似曲線を生成し、そのピークの移動量だけ、焦点レンズを移動して、焦点位置を調整する焦点位置調整工程と、を備えたことを特徴とする。   The focus position adjustment method of the image recognition optical system according to the present invention adjusts the focus position by moving the focus lens of the image recognition optical system in order to obtain a focused image of the recognition object. A focus evaluation value that indicates the sharpness of the focused image with respect to the moving amount of the focus lens while moving the focus position from the front of the assumed proper focus position by moving the focus lens. Decrease evaluation value detection that detects a reduced focus evaluation value, which is a focus evaluation value that starts to decrease through a peak with the amount of movement of the focal lens, from a measurement process that measures multiple locations and a plurality of measured focus evaluation values An effective evaluation value extracting step of extracting, as effective evaluation values, a plurality of focus evaluation values that are equal to or greater than the reduced focus evaluation value among the plurality of measured focus evaluation values; Generating an approximate curve from a plurality of effective evaluation value, only the amount of movement of the peak, by moving the focus lens, characterized by comprising a focus position adjusting step of adjusting the focal position.

本発明の画像認識光学系は、認識対象物の合焦画像を得るために、画像認識光学系の焦点レンズを移動させて焦点位置を調整可能な画像認識光学系であって、焦点レンズの移動によって、焦点位置を、想定される適正焦点位置の手前から先方に移動させながら、焦点レンズの移動量に対する合焦画像の鮮明度を指標するフォーカス評価値を、複数箇所測定する測定手段と、測定した複数のフォーカス評価値の中から、焦点レンズの移動量に伴ってピークを経て減少し始めたフォーカス評価値である減少フォーカス評価値を検出する減少評価値検出手段と、測定した複数のフォーカス評価値のうち、減少フォーカス評価値以上の複数のフォーカス評価値を、有効評価値として抽出する有効評価値抽出手段と、複数の有効評価値から近似曲線を生成し、そのピークの移動量だけ焦点レンズを移動して、焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。   The image recognition optical system of the present invention is an image recognition optical system capable of adjusting a focal position by moving a focus lens of an image recognition optical system in order to obtain a focused image of a recognition object. Measuring means for measuring a plurality of focus evaluation values for measuring the sharpness of the focused image with respect to the moving amount of the focusing lens while moving the focal position from the front of the assumed appropriate focal position to the front. Among the plurality of focus evaluation values, a reduced evaluation value detection means for detecting a reduced focus evaluation value, which is a focus evaluation value that starts to decrease through a peak with the amount of movement of the focus lens, and a plurality of measured focus evaluations Among these values, an effective evaluation value extracting means for extracting a plurality of focus evaluation values equal to or greater than the reduced focus evaluation value as effective evaluation values, and generating an approximate curve from the plurality of effective evaluation values. And, by moving the moving amount by a focal lens of the peak, characterized by comprising a focus position adjusting means for adjusting the focal position.

これらの構成によれば、ピークを経て減少し始めた減少フォーカス評価値以上のフォーカス評価値を有効評価値(試料)として、近似曲線を生成することにより、ピーク位置の近傍範囲のフォーカス評価値を試料として、近似曲線を生成するため、目的とするピーク位置近辺の近似曲線を精度良く得ることができる。また、ピーク位置の前後における試料の範囲が同一となり、ピーク位置の前後間の試料の数に偏りが生じないため、近似曲線のピーク位置がずれることがない。ゆえに、認識対象の合焦画像を精度良く得ることができる。加えて、細かい間隔で画像認識を行う必要がないため、焦点位置の調整を容易に行うことができる。   According to these configurations, a focus evaluation value that is equal to or greater than the reduced focus evaluation value that starts to decrease after the peak is used as an effective evaluation value (sample), and the focus evaluation value in the vicinity of the peak position is obtained by generating an approximate curve. Since an approximate curve is generated as a sample, an approximate curve near the target peak position can be obtained with high accuracy. In addition, since the sample ranges before and after the peak position are the same and the number of samples before and after the peak position is not biased, the peak position of the approximate curve does not shift. Therefore, a focused image to be recognized can be obtained with high accuracy. In addition, since it is not necessary to perform image recognition at fine intervals, the focus position can be easily adjusted.

本発明のヘッドアライメント装置は、ノズル面に位置合せマークを有する複数のインクジェットヘッドを相互に位置決めするヘッドアライメント装置であって、複数のインクジェットヘッドの位置合せマークに対応する複数の基準マークを有するアライメントマスクと、アライメントマスクをセットテーブル上に位置決め固定するマスク固定治具と、マスク固定治具上に、プリアライメントされた状態でセットされた、複数のインクジェットヘッドの位置合せマーク、およびアライメントマスクの基準マークを、下方から同時に画像認識する上記の画像認識光学系と、画像認識光学系の認識結果に基づいて、複数のインクジェットヘッドをそれぞれ位置補正する位置補正手段と、を備えたことを特徴とする。   The head alignment apparatus of the present invention is a head alignment apparatus that mutually positions a plurality of inkjet heads having alignment marks on the nozzle surface, and has an alignment having a plurality of reference marks corresponding to the alignment marks of the plurality of inkjet heads. Mask, mask fixing jig for positioning and fixing the alignment mask on the set table, alignment marks for a plurality of inkjet heads set in a pre-aligned state on the mask fixing jig, and alignment mask reference The image recognition optical system for simultaneously recognizing images of the mark from below, and position correction means for correcting the position of each of the plurality of inkjet heads based on the recognition result of the image recognition optical system. .

この構成によれば、容易に且つ精度良く焦点位置を調整することができる画像認識光学系を用いることで、インクジェットヘッドの位置決めを容易に且つ精度良く行うことができる。   According to this configuration, the inkjet head can be positioned easily and accurately by using the image recognition optical system that can adjust the focal position easily and accurately.

この場合、画像認識光学系は、位置合せマークを画像認識する第1光学系と、基準マークを画像認識する第2光学系と、から成る二焦点顕微鏡で構成されていることが好ましい。   In this case, the image recognition optical system is preferably composed of a bifocal microscope including a first optical system for recognizing the alignment mark and a second optical system for recognizing the reference mark.

この構成によれば、位置合せマークと基準マークとを画像認識する二焦点顕微鏡を用いることで、各マークのそれぞれにおいて焦点を合わせることができるため、各マークの合焦画像を同時に精度良く得ることができ、位置合せを容易に且つ精度良く行うことができる。   According to this configuration, by using a bifocal microscope that recognizes images of the alignment mark and the reference mark, it is possible to focus on each of the marks, so that a focused image of each mark can be obtained simultaneously with high accuracy. And alignment can be performed easily and accurately.

本実施形態に係るヘッドアライメント装置によりアライメントを行うヘッドユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the head unit which aligns with the head alignment apparatus which concerns on this embodiment. ヘッドユニットに搭載されるインクジェットヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the inkjet head mounted in a head unit. インクジェットヘッドの断面図である。It is sectional drawing of an inkjet head. 本実施形態に係るヘッドアライメント装置の断面図である。It is sectional drawing of the head alignment apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るヘッドアライメント装置の図4におけるA−A線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 of the head alignment apparatus according to the present embodiment. 各光学系の焦点位置調整処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the focus position adjustment process of each optical system. 適正位置決定動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating appropriate position determination operation | movement.

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るヘッドアライメント装置について説明する。このヘッドアライメント装置は、複数のインクジェットヘッドから成るヘッドユニットを形成するためのものであり、複数のインクジェットヘッドを相互に位置決めするものである。また、このヘッドアライメント装置は、精度良く且つ容易に焦点を合わせることができる二焦点顕微鏡を用いたことを特徴する。ここで、ヘッドアライメント装置を説明に先立ち、当該アライメントの対象となるインクジェットヘッドおよびこれを複数個搭載したヘッドユニットについて説明する。   Hereinafter, a head alignment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This head alignment apparatus is for forming a head unit composed of a plurality of inkjet heads, and positions the plurality of inkjet heads relative to each other. In addition, this head alignment apparatus is characterized by using a bifocal microscope that can be focused accurately and easily. Prior to the description of the head alignment apparatus, an inkjet head to be subjected to the alignment and a head unit equipped with a plurality of the inkjet heads will be described.

図1に示すように、ヘッドユニット1は、図外の複数(4色(黒・赤・緑・青))のインクカートリッジを装着し、保持するカートリッジケース11(底板のみ図示)と、複数(4個)のインクジェットヘッド12と、各インクジェットヘッド12が接着固定される固定板13と、固定板13に固定されたインクジェットヘッド12を覆うカバーヘッド14と、を有している。   As shown in FIG. 1, the head unit 1 includes a cartridge case 11 (only the bottom plate is shown) that holds and holds a plurality of (four colors (black, red, green, blue)) ink cartridges that are not shown. 4) inkjet heads 12, a fixed plate 13 to which each inkjet head 12 is bonded and fixed, and a cover head 14 that covers the inkjet head 12 fixed to the fixed plate 13.

カートリッジケース11には、インク供給手段である各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される複数のインク供給針11a(フィルター付)が等間隔で一列に並んで配設されている。各インク供給針11aには、複数の微小なインク連通路11bが開口しており、各インク連通路11bは、後述するヘッドケース19の一対のインク導入口19aに連通している。   In the cartridge case 11, a plurality of ink supply needles 11 a (with filters) to which ink cartridges of respective colors as ink supply means are respectively attached are arranged in a line at equal intervals. Each of the ink supply needles 11a has a plurality of minute ink communication paths 11b, and each ink communication path 11b communicates with a pair of ink inlets 19a of a head case 19 described later.

図2および図3に示すように、インクジェットヘッド12は、複数の吐出ノズル21が穿設されたノズルプレート15と、各吐出ノズル21に連通する圧力室16aが形成された流路形成基板16と、圧電素子23を保護する保護基板17と、流路形成基板16および保護基板17に連通する共通室16bを封止するシール基板18と、インクジェットヘッド12の外装を為すヘッドケース19と、を下側から順に積層して構成されている。   As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the inkjet head 12 includes a nozzle plate 15 having a plurality of discharge nozzles 21, and a flow path forming substrate 16 in which a pressure chamber 16 a communicating with each discharge nozzle 21 is formed. A protective substrate 17 that protects the piezoelectric element 23, a seal substrate 18 that seals the flow path forming substrate 16 and the common chamber 16 b communicating with the protective substrate 17, and a head case 19 that forms the exterior of the inkjet head 12. The layers are laminated in order from the side.

ノズルプレート15は、ステンレス等で形成され、流路形成基板16の一面(下面)に接着剤等によって接着されている。また、ノズルプレート15のノズル面NFには、複数(180個)の吐出ノズル21が等ピッチで穿設され、一のノズル列NLを構成している。ノズル面NFには、2列のノズル列NLが平行に形成されており、各列のノズル面NFの複数の吐出ノズル21は、相互に半ピッチずれて列設されている(図2では、ノズル列NL相互のずれを示さず)。   The nozzle plate 15 is formed of stainless steel or the like, and is bonded to one surface (lower surface) of the flow path forming substrate 16 with an adhesive or the like. In addition, a plurality (180) of discharge nozzles 21 are perforated at equal pitches on the nozzle surface NF of the nozzle plate 15 to form one nozzle row NL. Two nozzle rows NL are formed in parallel on the nozzle surface NF, and the plurality of discharge nozzles 21 on the nozzle surface NF of each row are arranged with a half-pitch deviation from each other (in FIG. 2, No deviation between the nozzle rows NL is shown).

流路形成基板16には、複数の隔壁によって区画された複数の圧力室16aが、複数の吐出ノズル21に対応するように幅方向に2列並んで形成されている。また、流路形成基板16の短辺方向外側の領域には、長辺に沿って各色のインクカートリッジから供給されたインクを貯留する一対の共通室16bが形成されており、各圧力室16aと共通室16bとは、それぞれ供給路16cを介して連通している。なお、共通室16bは、保護基板17と連通しており、ヘッドケース19に設けられたインク導入口19aを介して各色のインクカートリッジからのインクの供給を受ける。   In the flow path forming substrate 16, a plurality of pressure chambers 16 a partitioned by a plurality of partition walls are formed in two rows in the width direction so as to correspond to the plurality of discharge nozzles 21. In addition, a pair of common chambers 16b for storing ink supplied from the ink cartridges of the respective colors are formed along the long side in a region on the outer side in the short side direction of the flow path forming substrate 16, and each pressure chamber 16a and The common chamber 16b communicates with each other via a supply path 16c. The common chamber 16 b communicates with the protective substrate 17 and receives ink supplied from the ink cartridges of each color via an ink introduction port 19 a provided in the head case 19.

保護基板17は、弾性膜17aを介して流路形成基板16に連結されている。弾性膜17a上には、各圧力室16aに対応する数の圧電素子23が形成され、各圧電素子23を収容するための機構部17bが凹設されている。また、保護基板17上には、各圧電素子23を駆動するための駆動IC24が設けられ、駆動IC24の各端子は、ボンディングワイヤ等を介して各圧電素子23と接続されている。そして、駆動IC24の各端子には、外部配線25(フレキシブルフラットケーブル)を介して外部と接続され、印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。   The protective substrate 17 is connected to the flow path forming substrate 16 through an elastic film 17a. The number of piezoelectric elements 23 corresponding to each pressure chamber 16a is formed on the elastic film 17a, and a mechanism portion 17b for housing each piezoelectric element 23 is provided in a recessed manner. A drive IC 24 for driving each piezoelectric element 23 is provided on the protective substrate 17, and each terminal of the drive IC 24 is connected to each piezoelectric element 23 via a bonding wire or the like. Each terminal of the drive IC 24 is connected to the outside via an external wiring 25 (flexible flat cable) and receives various signals such as a print signal.

ヘッドケース19は、シール基板18を介して保護基板17に連結されており、シール基板18によってのみ共通室16bが封止されている。ヘッドケース19には、インクの導入口となる一対のインク導入口19aが両長辺方向略中央に開口している。また、ヘッドケース19の中央部には、上記の駆動IC24に接続する外部配線25が挿通するIC保持部19bが厚さ方向に貫通形成されている。   The head case 19 is connected to the protective substrate 17 via the seal substrate 18, and the common chamber 16 b is sealed only by the seal substrate 18. The head case 19 has a pair of ink inlets 19a that serve as ink inlets, and is open at substantially the center in the long side direction. Further, an IC holding portion 19b through which the external wiring 25 connected to the driving IC 24 is inserted is formed in the center portion of the head case 19 in the thickness direction.

このようなインクジェットヘッド12は、インクカートリッジからインク連通路11b(図1参照)およびインク導入口19aを介してインクを取り込み、共通室16bから各吐出ノズル21に至るまでをインクで充満させる。この状態で、圧電素子23に電圧を印加して弾性膜17aを変形させることで、圧力室16aの体積変化を利用して共通室16bから機能液を導入すると共に、吐出ノズル21からインク滴を吐出する。   Such an inkjet head 12 takes in ink from the ink cartridge through the ink communication path 11b (see FIG. 1) and the ink introduction port 19a, and fills the ink from the common chamber 16b to each discharge nozzle 21 with ink. In this state, by applying a voltage to the piezoelectric element 23 to deform the elastic film 17a, the functional liquid is introduced from the common chamber 16b using the volume change of the pressure chamber 16a, and ink droplets are ejected from the ejection nozzle 21. Discharge.

次に、図1に示すように、固定板13は、ステンレス等で形成された平板からなり、4個のインクジェットヘッド12のノズル面NFに接合される共通の固定部材であり、4個のインクジェットヘッド12を、その短辺方向に等間隔で一列に並べて保持している。固定板13は、各インクジェットヘッド12の複数の吐出ノズル21を露出する露出開口部13aと、露出開口部13aを画成すると共にインクジェットヘッド12のノズル面NF周縁に接合される枠状接合部13b(四周枠と3つの桟から成る)と、を有している。なお、固定板13への各インクジェットヘッド12の位置決めは、後述するヘッドアライメント装置2を用いて行う。また、固定板13とノズルプレート15との接合は、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤等を用いている。なお、本実施形態のヘッドユニット1は、4個のインクジェットヘッド12から構成されているが、この個数は任意である。   Next, as shown in FIG. 1, the fixing plate 13 is a flat plate made of stainless steel or the like, and is a common fixing member that is bonded to the nozzle surfaces NF of the four inkjet heads 12. The heads 12 are held in a line at equal intervals in the short side direction. The fixed plate 13 defines an exposed opening 13a that exposes the plurality of ejection nozzles 21 of each inkjet head 12, and a frame-shaped joint 13b that defines the exposed opening 13a and is joined to the periphery of the nozzle surface NF of the inkjet head 12. (Consisting of a four-frame frame and three crosspieces). The positioning of each inkjet head 12 with respect to the fixed plate 13 is performed using a head alignment device 2 described later. The fixing plate 13 and the nozzle plate 15 are joined using, for example, a thermosetting epoxy adhesive, an ultraviolet curable adhesive, or the like. The head unit 1 according to the present embodiment includes four inkjet heads 12, but the number is arbitrary.

カバーヘッド14は、ステンレス等で形成された枠状の底板を有する箱状の部材であり、固定板13に固定した4個のインクジェットヘッド12を覆うようにして、カートリッジケース11に固定されている。また、カバーヘッド14には、固定板13の4つの露出開口部13aに対応して、4つのカバー開口部14aが設けられている。   The cover head 14 is a box-like member having a frame-like bottom plate made of stainless steel or the like, and is fixed to the cartridge case 11 so as to cover the four inkjet heads 12 fixed to the fixing plate 13. . Further, the cover head 14 is provided with four cover openings 14 a corresponding to the four exposed openings 13 a of the fixed plate 13.

次に、図4および図5を参照して、複数のインクジェットヘッド12を固定板13に位置決めするためのヘッドアライメント装置2について説明する。ヘッドアライメント装置2は、アライメントの対象であるインクジェットヘッド12を載置するアライメント治具(マスク固定治具)31と、アライメント治具31と一体となってインクジェットヘッド12を固定板13側に押圧する押圧手段32と、アライメント治具31をセットし、これを直線移動させる移動ステージ(セットテーブル)33と、移動ステージ33の下方からインクジェットヘッド12を撮像するための光学系を有する一対の二焦点顕微鏡(画像認識光学系)34と、チャック63cを介してインクジェットヘッド12の所定のアライメントを行うアライメント機構(位置補正手段)35と、移動ステージ33、各二焦点顕微鏡34およびアライメント機構35を制御する制御装置(PC(Personal Computer)等(図示省略))を備えている。   Next, the head alignment device 2 for positioning the plurality of inkjet heads 12 on the fixed plate 13 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The head alignment apparatus 2 integrally presses the inkjet head 12 toward the fixing plate 13 side with an alignment jig (mask fixing jig) 31 on which the inkjet head 12 to be aligned is placed, and the alignment jig 31. A pair of bifocal microscopes having a pressing means 32, a moving stage (set table) 33 for setting the alignment jig 31 and moving it linearly, and an optical system for imaging the inkjet head 12 from below the moving stage 33 (Image recognition optical system) 34, an alignment mechanism (position correction means) 35 for performing predetermined alignment of the inkjet head 12 via the chuck 63c, a control for controlling the moving stage 33, each bifocal microscope 34 and the alignment mechanism 35 Device (PC (Personal Comp Comprises ter) or the like (not shown)).

アライメント治具31は、各インクジェットヘッド12の位置決めの基準となる複数の基準マーク42が設けられたアライメントマスク36と、アライメントマスク36を移動ステージ33に固定する為のベース治具37と、ベース治具37上に配設された固定板13を保持するスペーサー治具38と、を有している。なお、ベース治具37およびスペーサー治具38は、ステンレス等で形成されている。   The alignment jig 31 includes an alignment mask 36 provided with a plurality of reference marks 42 that serve as a reference for positioning each inkjet head 12, a base jig 37 for fixing the alignment mask 36 to the moving stage 33, and a base jig. And a spacer jig 38 for holding the fixing plate 13 disposed on the tool 37. The base jig 37 and the spacer jig 38 are made of stainless steel or the like.

アライメントマスク36は、ガラス等の透光性を有する材料(実施形態のものは石英ガラス)からなり、先端部に各基準マーク42が形成された複数の凸部41を有している。各凸部41は、各インクジェットヘッド12のノズルプレート15に形成された計360個の吐出ノズル21のうち、長辺方向外側で対角に位置する1番ノズルおよび360番ノズル(以下、それぞれ基準ノズル22と呼ぶ(図2参照))に対応する位置に突出している。すなわち、インクジェットヘッド12毎に一対の凸部41が突設され、アライメントマスク36には、合計8つの凸部41が突設されている。そして、各凸部41に設けられた基準マーク42と基準ノズル22とを相互に合致させることで、固定板13上における各ノズルプレート15の位置(インクジェットヘッド12の位置)を精度良く位置決めすることができるようになっている。すなわち、各基準ノズル22を、インクジェットヘッド12の位置決めマークとして用いる。   The alignment mask 36 is made of a light-transmitting material such as glass (in the embodiment, quartz glass), and has a plurality of convex portions 41 having respective reference marks 42 formed at the tip portion. Each of the convex portions 41 includes a first nozzle and a 360th nozzle (hereinafter referred to as a reference) that are diagonally located on the outer side in the long side among the total 360 discharge nozzles 21 formed on the nozzle plate 15 of each inkjet head 12. It protrudes to a position corresponding to the nozzle 22 (see FIG. 2). That is, a pair of convex portions 41 protrudes for each inkjet head 12, and a total of eight convex portions 41 protrude from the alignment mask 36. And the position of each nozzle plate 15 (position of the inkjet head 12) on the fixed plate 13 is accurately positioned by matching the reference marks 42 and the reference nozzles 22 provided on the respective convex portions 41 with each other. Can be done. That is, each reference nozzle 22 is used as a positioning mark for the inkjet head 12.

ここで、各基準マーク42はノズルプレート15のノズル面NFの近傍となる高さで形成するのが好ましい。これは、各二焦点顕微鏡34により画像認識する際に用いられるメタルハライドランプ等の熱によって、光路が大きくずれてしまい、各基準マーク42と基準ノズル22との実際の位置に大きな誤差が生じることを防止するためである。これにより、位置決め精度が向上する。   Here, each reference mark 42 is preferably formed at a height near the nozzle surface NF of the nozzle plate 15. This is because the optical path is greatly shifted due to the heat of a metal halide lamp or the like used when recognizing an image with each bifocal microscope 34, and a large error occurs in the actual position between each reference mark 42 and reference nozzle 22. This is to prevent it. Thereby, positioning accuracy improves.

ベース治具37は、無底の箱状に形成されており、移動ステージ33に載置されたアライメントマスク36に覆い被さるようにして、移動ステージ33上に着脱自在に配設されている。また、ベース治具37の天板には、アライメントマスク36の各凸部41が臨む、8つのベース貫通孔43が、厚さ方向に貫通形成されている。なお、移動ステージ33上において、ベース治具37により、アライメントマスク36が位置決めされていることは、言うまでもない。   The base jig 37 is formed in a bottomless box shape, and is detachably disposed on the moving stage 33 so as to cover the alignment mask 36 placed on the moving stage 33. Further, eight base through holes 43 through which the convex portions 41 of the alignment mask 36 face are formed through the top plate of the base jig 37 in the thickness direction. Needless to say, the alignment mask 36 is positioned on the moving stage 33 by the base jig 37.

スペーサー治具38は、いわゆる吸着プレートであり、固定板13を吸着保持する。スペーサー治具38には、ベース治具37の上面との間に真空ポンプ(図示せず)等の吸引手段が接続された吸引チャンバー44が複数(5つ)構成されている(図4参照)。各吸引チャンバー44は、スペーサー治具38の短辺方向略中央で、長辺方向に1列且つ等間隔に並んで開口(吸着孔)しており、固定板13(の枠状接合部13b)の裏面を吸引保持するようになっている。なお、スペーサー治具38は、ベース治具37に位置決め固定され、固定板13は、ベース治具37に位置決め固定されている。すなわち、固定板13とアライメントマスク36とは、大まかにではあるが相互に位置決めされている。   The spacer jig 38 is a so-called suction plate and holds the fixed plate 13 by suction. The spacer jig 38 includes a plurality (five) of suction chambers 44 to which suction means such as a vacuum pump (not shown) is connected between the upper surface of the base jig 37 (see FIG. 4). . Each suction chamber 44 has openings (adsorption holes) arranged in a line at equal intervals in the long side direction at substantially the center in the short side direction of the spacer jig 38, and the fixing plate 13 (the frame-like joint portion 13b). It is designed to suck and hold the back side. The spacer jig 38 is positioned and fixed to the base jig 37, and the fixing plate 13 is positioned and fixed to the base jig 37. In other words, the fixing plate 13 and the alignment mask 36 are roughly positioned with respect to each other.

また、スペーサー治具38には、上記した各ベース貫通孔43に連通する8つのスペーサー貫通孔45が、厚さ方向に貫通形成されている。これにより、固定板13上に保持されたノズルプレート15の各基準ノズル22は、スペーサー貫通孔45およびベース貫通孔43を介してアライメントマスク36の底面側から各二焦点顕微鏡34により画像認識することができるようになっている。   Further, the spacer jig 38 is formed with eight spacer through holes 45 communicating with the respective base through holes 43 in the thickness direction. Thereby, each reference nozzle 22 of the nozzle plate 15 held on the fixed plate 13 recognizes an image by each bifocal microscope 34 from the bottom surface side of the alignment mask 36 through the spacer through hole 45 and the base through hole 43. Can be done.

押圧手段32は、スペーサー治具38上にセットされたインクジェットヘッド12に覆い被さるような無底の箱状に形成されたフレーム部46と、フレーム部46上面に設けられて各インクジェットヘッド12(ノズルプレート15)を固定板13側に押圧する4つの押圧部47と、を有している。フレーム部46の短辺方向両側面の下方には、後述するアライメント機構35の一対のチャック63cが入り込むチャック開口48が、複数形成されている(図5参照)。各チャック開口48は、スペーサー治具38上にセットされた各インクジェットヘッド12に位置的に対応する箇所に開口している。   The pressing means 32 includes a frame portion 46 formed in a bottomless box shape so as to cover the inkjet head 12 set on the spacer jig 38, and provided on the upper surface of the frame portion 46. And four pressing portions 47 for pressing the plate 15) toward the fixed plate 13 side. A plurality of chuck openings 48 into which a pair of chucks 63c of the alignment mechanism 35 described later is inserted are formed below both side surfaces in the short side direction of the frame portion 46 (see FIG. 5). Each chuck opening 48 is opened at a position corresponding to each inkjet head 12 set on the spacer jig 38.

各押圧部47は、フレーム部46に挿通して上下方向に進退自在に設けられた押圧ピン51と、押圧ピン51を付勢ばね52aによりインクジェットヘッド12側に付勢すると共に押圧力の調整が可能なネジ機構部52bを有する付勢手段52と、押圧ピン51とインクジェットヘッド12との間に配置されたブロック形状の押圧パッド53と、から構成されている。付勢手段52は、ネジ機構部52bの締め込み量により、付勢ばね52aが押圧ピン51を押圧する圧力を調整することができる。これにより、各インクジェットヘッド12を固定板13に押圧する押圧力を各々調整することができるようになっている。   Each pressing portion 47 is inserted into the frame portion 46 and provided with a pressing pin 51 provided so as to be able to advance and retreat in the vertical direction, and the pressing pin 51 is biased toward the inkjet head 12 by a biasing spring 52a and the pressing force is adjusted. An urging means 52 having a possible screw mechanism portion 52 b and a block-shaped pressing pad 53 disposed between the pressing pin 51 and the inkjet head 12 are configured. The urging means 52 can adjust the pressure with which the urging spring 52a presses the pressing pin 51 by the tightening amount of the screw mechanism portion 52b. Thus, the pressing force for pressing each inkjet head 12 against the fixed plate 13 can be adjusted.

移動ステージ33は、アライメント治具31を所定の位置にセットするステージ部54と、ステージ部54を直線的(X軸方向)に移動させるリニアモーター(図示省略)と、を有している。ステージ部54には、スペーサー貫通孔45およびベース貫通孔43に連通する8つのステージ貫通孔56が形成されており、各二焦点顕微鏡34で撮像するための光路が確保されている。   The moving stage 33 includes a stage portion 54 that sets the alignment jig 31 at a predetermined position, and a linear motor (not shown) that moves the stage portion 54 linearly (X-axis direction). In the stage portion 54, eight stage through holes 56 communicating with the spacer through hole 45 and the base through hole 43 are formed, and an optical path for imaging with each bifocal microscope 34 is secured.

各二焦点顕微鏡34は、光軸Lを共有する2つの光学系71,72(第1光学系71および第2光学系72)を介して、焦点の異なる2つの画像を同時に画像再生(画像認識)するものであり、第1光学系71および第2光学系72を構成する顕微鏡光学系73と、第1光学系71および第2光学系72を介して同時に取り込んだ画像を再生処理する撮像ユニット74(CCDカメラ)と、を有している。光軸Lは、移動ステージ33の下側から基準マーク42および基準ノズル22の方向に向けられている。   Each bifocal microscope 34 simultaneously reproduces two images with different focal points (image recognition) via two optical systems 71 and 72 (first optical system 71 and second optical system 72) sharing the optical axis L. A microscope optical system 73 constituting the first optical system 71 and the second optical system 72, and an image pickup unit that reproduces an image captured simultaneously via the first optical system 71 and the second optical system 72. 74 (CCD camera). The optical axis L is directed from the lower side of the moving stage 33 toward the reference mark 42 and the reference nozzle 22.

顕微鏡光学系73は、光軸Lを形成する対物レンズ76と、対物レンズ76からの入射光の一部を垂直に反射すると共に、入射光の一部を透過する分割ビームスプリッタ77と、分割ビームスプリッタ77の反射光を垂直に反射して、後述の統合ビームスプリッタ82に導く第1ミラー78と、分割ビームスプリッタ77から第1ミラー78に至る光路上に配設された第1合焦部79と、分割ビームスプリッタ77の透過光を垂直に反射して、統合ビームスプリッタ82に導く第2ミラー80と、第2ミラー80から統合ビームスプリッタ82に至る光路上に配設された第2合焦部81と、第1ミラー78からの光を垂直に反射すると共に第2ミラーからの光を透過し、これらを統合して撮像ユニット74に導く統合ビームスプリッタ82と、を備えている。第1光学系71は、対物レンズ76、分割ビームスプリッタ77、第1ミラー78、第1合焦部79および統合ビームスプリッタ82により構成されている。一方、第2光学系72は、対物レンズ76、分割ビームスプリッタ77、第2ミラー80、第2合焦部81および統合ビームスプリッタ82により構成されている。   The microscope optical system 73 includes an objective lens 76 that forms an optical axis L, a split beam splitter 77 that vertically reflects part of incident light from the objective lens 76 and transmits part of the incident light, and a split beam. A first mirror 78 that vertically reflects the reflected light of the splitter 77 and guides it to an integrated beam splitter 82, which will be described later, and a first focusing portion 79 disposed on the optical path from the split beam splitter 77 to the first mirror 78. And a second mirror 80 that vertically reflects the transmitted light of the split beam splitter 77 and guides it to the integrated beam splitter 82, and a second focus that is disposed on the optical path from the second mirror 80 to the integrated beam splitter 82. Unit 81 and an integrated beam splitter 82 that vertically reflects the light from the first mirror 78 and transmits the light from the second mirror and integrates them into the imaging unit 74. It is equipped with a. The first optical system 71 includes an objective lens 76, a split beam splitter 77, a first mirror 78, a first focusing unit 79, and an integrated beam splitter 82. On the other hand, the second optical system 72 includes an objective lens 76, a split beam splitter 77, a second mirror 80, a second focusing unit 81, and an integrated beam splitter 82.

各合焦部79,81は、光路上に配設された焦点レンズ86と、焦点レンズ86を光路上で前後に移動させるレンズ移動機構87と、を備えている。各合焦部79,81の焦点レンズ86を光路方向に移動させることで、各光学系71,72の焦点位置を調整する。各二焦点顕微鏡34では、第1光学系71の焦点位置を基準マーク42(の高さ)に合わせると共に、第2光学系72の焦点位置を基準ノズル22(の高さ)に合わせることで、焦点の合った鮮明な両画像(合焦画像)を撮像ユニット74上に同時に得ることができる。これらの画像が重なるようインクジェットヘッド12の位置を調整することによって所定のアライメントを行う。なお、焦点位置を調整する際の焦点レンズ86の移動位置(適正移動位置)は、後述する適正位置決定動作によって決定する。   Each focusing unit 79, 81 includes a focus lens 86 disposed on the optical path, and a lens moving mechanism 87 that moves the focus lens 86 back and forth on the optical path. The focal positions of the optical systems 71 and 72 are adjusted by moving the focus lenses 86 of the focusing units 79 and 81 in the optical path direction. In each bifocal microscope 34, the focal position of the first optical system 71 is adjusted to the reference mark 42 (height) and the focal position of the second optical system 72 is adjusted to the reference nozzle 22 (height). Both in-focus and clear images (in-focus images) can be obtained on the imaging unit 74 at the same time. A predetermined alignment is performed by adjusting the position of the inkjet head 12 so that these images overlap. Note that the movement position (appropriate movement position) of the focus lens 86 when adjusting the focal position is determined by an appropriate position determination operation described later.

アライメント機構35は、装置フレーム61と、装置フレーム61に支持された上側から順にY軸ステージ62a、X軸ステージ62bおよびθ軸ステージ62cから成る移動機構62と、θ軸ステージ62cから下方に垂設され、各インクジェットヘッド12を把持する把持機構63と、から構成されている。把持機構63は、θ軸ステージ62cに垂設された一対のアーム63aと、各々のアーム63a先端部に配設された駆動シリンダー63bと、各駆動シリンダー63bのピストンロッドの先端に固着したチャック63cと、から成り、一対の駆動シリンダー63bを駆動することで、一対のチャック63cが、上記したフレーム部46の両側面に開口したチャック開口48を挿通して、一のインクジェットヘッド12の長辺方向の両端面に当接し、これを把持する。   The alignment mechanism 35 is vertically suspended from the apparatus frame 61, a moving mechanism 62 including a Y-axis stage 62a, an X-axis stage 62b, and a θ-axis stage 62c in order from the upper side supported by the apparatus frame 61, and the θ-axis stage 62c. And a gripping mechanism 63 that grips each inkjet head 12. The gripping mechanism 63 includes a pair of arms 63a suspended from the θ-axis stage 62c, a drive cylinder 63b disposed at the tip of each arm 63a, and a chuck 63c fixed to the tip of the piston rod of each drive cylinder 63b. By driving the pair of drive cylinders 63b, the pair of chucks 63c passes through the chuck openings 48 opened on both side surfaces of the frame portion 46, and the long side direction of one inkjet head 12 It abuts on both end faces of and grips it.

そして、Y軸ステージ62a、X軸ステージ62bおよびθ軸ステージ62cを駆動することで、押圧手段32により、所定の押圧力で押圧されている状態の1のインクジェットヘッド12をX軸・Y軸方向に移動させると共にXY平面に直交する軸回りに回動させる。すなわち、各インクジェットヘッド12は、接着剤(非硬化状態)を塗布した固定板13に押圧された状態で、アライメント機構35によりアライメントされるようになっている。なお、移動機構62は移動ステージ33に対して位置固定されており、移動ステージ33が図中のX軸方向に移動することにより、個々のインクジェットヘッド12の上方に臨むようになっている。   Then, by driving the Y-axis stage 62a, the X-axis stage 62b, and the θ-axis stage 62c, the one inkjet head 12 that is pressed by the pressing means 32 with a predetermined pressing force is moved in the X-axis / Y-axis directions. And rotate around an axis orthogonal to the XY plane. That is, each inkjet head 12 is aligned by the alignment mechanism 35 in a state where the inkjet head 12 is pressed against the fixed plate 13 coated with an adhesive (non-cured state). The moving mechanism 62 is fixed in position with respect to the moving stage 33 and faces the individual ink jet heads 12 as the moving stage 33 moves in the X-axis direction in the figure.

以上のようなヘッドアライメント装置2では、制御装置の指令によって、移動ステージ33上に位置決めセットされたアライメント治具31を、移動ステージ33により、各二焦点顕微鏡34の光軸Lと直交する水平にX軸方向に適宜移動する。そして、各インクジェットヘッド12の各基準ノズル22を光軸L上に臨ませ、一対の二焦点顕微鏡34による画像認識結果をもとにアライメント機構35を駆動して、各基準マーク42と各基準ノズル22とを合致させる。このように、所定の位置に位置決めした状態で、固定板13と各インクジェットヘッド12のノズルプレート15とを接着剤により接着する。なお、接着剤は、固定板13のノズルプレート15との接着面側に塗布されている。また、このヘッドアライメント装置2で行われる固定板13と各インクジェットヘッド12との位置決めは、仮固定であり、この後、アライメント治具31はヘッドアライメント装置2から取り出され、別装置へと搬入されて接着剤の硬化工程が行われる。   In the head alignment apparatus 2 as described above, the alignment jig 31 positioned and set on the moving stage 33 in accordance with a command from the control apparatus is moved horizontally by the moving stage 33 perpendicular to the optical axis L of each bifocal microscope 34. Move appropriately in the X-axis direction. Then, each reference nozzle 22 of each ink jet head 12 faces the optical axis L, and the alignment mechanism 35 is driven based on the image recognition result by the pair of bifocal microscopes 34, and each reference mark 42 and each reference nozzle are driven. 22 is matched. In this manner, the fixed plate 13 and the nozzle plate 15 of each inkjet head 12 are bonded with an adhesive while being positioned at a predetermined position. Note that the adhesive is applied to the side of the fixed plate 13 that is to be bonded to the nozzle plate 15. Further, the positioning of the fixing plate 13 and each inkjet head 12 performed in the head alignment device 2 is temporarily fixed. Thereafter, the alignment jig 31 is taken out from the head alignment device 2 and carried into another device. Then, the curing process of the adhesive is performed.

ここで、図6および図7を参照して、各光学系71,72の焦点位置調整処理について説明する。この焦点位置調整処理は、いわゆるパッシブ方式のオートフォーカス機能を構成するものであり、認識対象物(基準マーク42および基準ノズル22)の合焦画像を得るために、焦点レンズ86を移動させて焦点位置を調整する処理である。図6に示すように、焦点位置調整処理は、認識撮像物の合焦画像を得るための、焦点レンズ86の移動位置(以下、適正移動位置と記載)を決定する適正位置決定動作(S1〜S5)と、決定した適正移動位置に焦点レンズ86を移動して、焦点位置を調整する焦点位置調整動作(S6)とから成る。これらは、制御装置の制御下で行われる。   Here, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the focus position adjustment process of each optical system 71 and 72 is demonstrated. This focus position adjustment process constitutes a so-called passive autofocus function, and in order to obtain a focused image of the recognition object (reference mark 42 and reference nozzle 22), the focus lens 86 is moved to focus. This is a process of adjusting the position. As shown in FIG. 6, the focus position adjustment process is an appropriate position determination operation (S1 to S1) for determining a movement position of the focus lens 86 (hereinafter referred to as an appropriate movement position) for obtaining a focused image of the recognized captured object. S5) and a focus position adjustment operation (S6) for adjusting the focus position by moving the focus lens 86 to the determined proper movement position. These are performed under the control of the control device.

図6に示すようには、適正位置決定動作では、まず、レンズ移動機構87により、サーチ範囲内で焦点レンズ86を移動しながら、基準位置(原点)からの移動量に対するフォーカス評価値(いわゆるフォーカス値)を、所定間隔で複数箇所測定する(S1)(測定工程および測定手段)。サーチ範囲は、焦点位置を、適正焦点位置の近傍範囲内で移動させる焦点レンズ86の移動範囲とする。この適正焦点位置とは、合焦画像が得られると想定される大よその焦点位置であり、この適正焦点位置の近傍範囲とは、適正焦点位置の手前から先方にかける範囲である。また、フォーカス評価値とは、合焦画像の鮮明度を指標する値であり、これが高いほど、鮮明な画像が得られるものである。   As shown in FIG. 6, in the proper position determination operation, first, a focus evaluation value (so-called focus) with respect to a movement amount from the reference position (origin) while the focus lens 86 is moved within the search range by the lens moving mechanism 87. (Value) is measured at a plurality of locations at predetermined intervals (S1) (measuring step and measuring means). The search range is a movement range of the focus lens 86 that moves the focus position within a range near the proper focus position. The proper focus position is a rough focus position where a focused image is assumed to be obtained, and the range in the vicinity of the proper focus position is a range from the front of the proper focus position to the front. The focus evaluation value is a value that indicates the sharpness of the focused image. The higher the focus evaluation value, the clearer the image that can be obtained.

各フォーカス評価値の測定は、撮像ユニット74によって認識対象物の画像を再生し、その再生結果の鮮明度に基づいて、フォーカス評価値を求めることで行われる。すなわち、焦点レンズ86を移動しながら、基準位置からの各移動量(各移動位置)において、認識対象物の画像を再生すると共に、その再生結果に基づいて、当該移動量のフォーカス評価値を求める。これにより、各移動量に対する各フォーカス評価値を測定する。その結果、図7(a)に示すようなグラフが作成される。   Each focus evaluation value is measured by reproducing the image of the recognition target object by the imaging unit 74 and obtaining the focus evaluation value based on the sharpness of the reproduction result. That is, while moving the focus lens 86, the image of the recognition object is reproduced at each movement amount (each movement position) from the reference position, and the focus evaluation value of the movement amount is obtained based on the reproduction result. . Thereby, each focus evaluation value for each movement amount is measured. As a result, a graph as shown in FIG. 7A is created.

各移動量に対する各フォーカス評価値を測定したら、測定した複数のフォーカス評価値の中から、焦点レンズ86の移動量に伴ってピークを超えて減少し始めた減少フォーカス評価値を検出する(S2)(図7(b)参照)(減少評価値検出工程および減少評価値手段)。厳密には、移動量の増加に伴ってピークを超えて減少した、と判定される第1のフォーカス評価値を、減少フォーカス評価値として検出する。すなわち、別の言い方をすれば、測定した複数のフォーカス評価値それぞれについて、減少フォーカス評価値であるか否かを判定し、減少フォーカス評価値であると判定されたフォーカス評価値を検出する。例えば、複数のフォーカス評価値のうち、最大のフォーカス評価値を有する移動量の、次の移動量のフォーカス評価値を、減少フォーカス評価値として検出する。なお、測定誤差の影響を加味して、最大値を有する移動量の、2、3先の移動量のフォーカス評価値を、減少フォーカス評価値としても良いし、最も高い3つのフォーカス評価値の移動量の、次の移動量のフォーカス評価値を、減少フォーカス評価値としても良い。   When each focus evaluation value for each movement amount is measured, a reduced focus evaluation value that starts to decrease beyond the peak with the movement amount of the focus lens 86 is detected from the measured focus evaluation values (S2). (Refer FIG.7 (b)) (decrease evaluation value detection process and reduction evaluation value means). Strictly speaking, a first focus evaluation value that is determined to have decreased beyond the peak as the movement amount increases is detected as a reduced focus evaluation value. That is, in other words, it is determined whether or not each of the plurality of measured focus evaluation values is a reduced focus evaluation value, and a focus evaluation value determined to be a reduced focus evaluation value is detected. For example, the focus evaluation value of the next movement amount of the movement amount having the maximum focus evaluation value among the plurality of focus evaluation values is detected as the reduced focus evaluation value. In consideration of the influence of the measurement error, the focus evaluation value of the movement amount having the maximum value, the movement amount of the second and third destinations may be used as the reduced focus evaluation value, or the movement of the three highest focus evaluation values is performed. The focus evaluation value of the next movement amount of the amount may be used as the decrease focus evaluation value.

減少フォーカス評価値を検出したら、測定した複数のフォーカス評価値のうち、減少フォーカス評価値以上の複数のフォーカス評価値を、有効評価値として抽出する(S3)(図7(c)参照)(有効評価値抽出工程および有効評価値抽出手段)。その後、この複数の有効評価値に基づいて、移動量に対するフォーカス評価値の近似曲線を生成する(S4)(図7(d)参照)。近似曲線を生成したら、近似曲線のピーク(頂点)の移動量だけ基準位置から移動した位置を焦点レンズ86の適正移動位置として決定する(S5)(図7(e)参照)。   When the reduced focus evaluation value is detected, among the plurality of measured focus evaluation values, a plurality of focus evaluation values equal to or greater than the reduced focus evaluation value are extracted as effective evaluation values (S3) (see FIG. 7C) (valid Evaluation value extraction step and effective evaluation value extraction means). Thereafter, an approximate curve of the focus evaluation value with respect to the movement amount is generated based on the plurality of effective evaluation values (S4) (see FIG. 7D). When the approximate curve is generated, the position moved from the reference position by the amount of movement of the peak (vertex) of the approximate curve is determined as the proper movement position of the focus lens 86 (S5) (see FIG. 7E).

焦点レンズの適正移動位置を決定したら、焦点位置調整動作を実施する。すなわち、レンズ移動機構87により、決定した適正移動位置に焦点レンズ86を移動させる(S6)(焦点位置調整工程および焦点位置調整手段)。これにより、認識対象物の合焦画像が得られる位置に、焦点位置が調整され、本処理を終了する。   When the proper movement position of the focus lens is determined, the focus position adjustment operation is performed. That is, the lens moving mechanism 87 moves the focal lens 86 to the determined proper movement position (S6) (focal position adjustment step and focal position adjustment means). As a result, the focal position is adjusted to a position where a focused image of the recognition object is obtained, and the present process ends.

以上のような構成によれば、ピークを経て減少し始めた減少フォーカス評価値以上のフォーカス評価値を有効評価値(試料)として、近似曲線を生成することにより、ピーク位置の近傍範囲のフォーカス評価値を試料として、近似曲線を生成するため、目的とするピーク位置近辺の近似曲線を精度良く得ることができる。また、ピーク位置の前後間の試料の数に偏りが生じないため、近似曲線のピーク位置がずれることがない。ゆえに、認識対象の合焦画像を精度良く得ることができる。加えて、細かい間隔で画像認識を行う必要がないため、焦点位置の調整を容易に行うことができる。   According to the above configuration, the focus evaluation value in the vicinity of the peak position is generated by generating an approximate curve using the focus evaluation value equal to or higher than the reduced focus evaluation value starting to decrease after the peak as an effective evaluation value (sample). Since an approximate curve is generated using the value as a sample, an approximate curve near the target peak position can be obtained with high accuracy. Further, since the number of samples before and after the peak position is not biased, the peak position of the approximate curve is not shifted. Therefore, a focused image to be recognized can be obtained with high accuracy. In addition, since it is not necessary to perform image recognition at fine intervals, the focus position can be easily adjusted.

また、容易に且つ精度良く焦点位置を調整することができる画像認識光学系(二焦点顕微鏡34)を用いることで、インクジェットヘッド12の位置決めを容易に且つ精度良く行うことができる。   Further, by using an image recognition optical system (bifocal microscope 34) that can easily and accurately adjust the focal position, the inkjet head 12 can be easily and accurately positioned.

さらに、位置決めマーク(基準ノズル22)と基準マーク42とを画像認識する二焦点顕微鏡34を用いることで、各マーク22,42のそれぞれにおいて焦点を調整することができるため、各マーク22,42の合焦画像を同時に精度良く得ることができ、位置合せを精度良く且つ容易に行うことができる。   Further, by using the bifocal microscope 34 that recognizes images of the positioning mark (reference nozzle 22) and the reference mark 42, the focus of each mark 22, 42 can be adjusted. A focused image can be obtained simultaneously with high accuracy, and alignment can be performed with high accuracy and ease.

なお、本実施形態では、焦点レンズ86の各移動量に対するフォーカス評価値を用いて、焦点レンズ86の適正移動位置を決定したが、焦点レンズ86の各移動位置に対するフォーカス評価値を用いて、焦点レンズ86の適正移動位置を決定しても良い。また、焦点位置の各移動量もしくは各移動位置に対するフォーカス評価値を用いて、焦点レンズ86の適正移動位置を決定しても良い。   In the present embodiment, the proper movement position of the focus lens 86 is determined using the focus evaluation value for each movement amount of the focus lens 86. However, the focus evaluation value for each movement position of the focus lens 86 is used to determine the focus. The proper movement position of the lens 86 may be determined. Further, the proper movement position of the focus lens 86 may be determined using each movement amount of the focal position or a focus evaluation value for each movement position.

また、本実施形態では省略したが、基準ノズル22に焦点を合わせる際、ノズル面NFの高さを焦点位置として調整しても良いし、基準ノズル22の中間部を焦点位置として調整しても良い。   Although omitted in the present embodiment, when focusing on the reference nozzle 22, the height of the nozzle surface NF may be adjusted as the focus position, or the middle portion of the reference nozzle 22 may be adjusted as the focus position. good.

さらに、本実施形態においては、上記の二焦点顕微鏡34に本発明を適用したが、画像認識光学系であれば、これに限るものではない。例えば、他種の顕微鏡に本発明を適用しても良いし、各種カメラに本発明を適用してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, the present invention is applied to the bifocal microscope 34 described above, but the present invention is not limited to this as long as it is an image recognition optical system. For example, the present invention may be applied to other types of microscopes, and the present invention may be applied to various cameras.

またさらに、本実施形態においては、適正位置決定動作において、全てのフォーカス評価値測定が終了した後に、減少フォーカス評価値を検出する構成であったが、任意の1のフォーカス評価値を測定する都度、当該フォーカス評価値が、減少フォーカス評価値であるか否かを判定し、減少フォーカス評価値であると判定されたら、焦点レンズ86の移動を終了し、フォーカス評価値の測定を終了して、次の工程(有効評価値の抽出工程:S3)に移行する構成であっても良い。この構成によれば、フォーカス評価値の測定処理のタクトタイムを短縮することができる。   Furthermore, in the present embodiment, in the appropriate position determination operation, the reduced focus evaluation value is detected after all the focus evaluation value measurements are completed. However, every time one arbitrary focus evaluation value is measured, Then, it is determined whether or not the focus evaluation value is a reduced focus evaluation value. If it is determined that the focus evaluation value is a reduced focus evaluation value, the movement of the focus lens 86 is ended, and the measurement of the focus evaluation value is ended. The structure which transfers to the following process (extraction evaluation value extraction process: S3) may be sufficient. According to this configuration, the tact time of the focus evaluation value measurement process can be shortened.

2:ヘッドアライメント装置、 12:インクジェットヘッド、 22:基準ノズル、 31:アライメント治具、 33:移動ステージ、 34:二焦点顕微鏡、 35:アライメント機構、 36:アライメントマスク、 42:基準マーク、 71:第1光学系、 72:第2光学系、 74:撮像ユニット、 86:焦点レンズ、 87:レンズ移動機構、 NF:ノズル面   2: head alignment device, 12: inkjet head, 22: reference nozzle, 31: alignment jig, 33: moving stage, 34: bifocal microscope, 35: alignment mechanism, 36: alignment mask, 42: reference mark, 71: First optical system 72: Second optical system 74: Imaging unit 86: Focus lens 87: Lens moving mechanism NF: Nozzle surface

Claims (4)

認識対象物の合焦画像を得るために、画像認識光学系の焦点レンズを移動させて焦点位置を調整する画像認識光学系の焦点位置調整方法であって、
前記焦点レンズの移動によって、前記焦点位置を、想定される適正焦点位置の手前から先方に移動させながら、前記焦点レンズの移動量に対する前記合焦画像の鮮明度を指標するフォーカス評価値を、複数箇所測定する測定工程と、
測定した複数のフォーカス評価値の中から、前記焦点レンズの移動量に伴ってピークを経て減少し始めたフォーカス評価値である減少フォーカス評価値を検出する減少評価値検出工程と、
測定した複数のフォーカス評価値のうち、前記減少フォーカス評価値以上の複数のフォーカス評価値を、有効評価値として抽出する有効評価値抽出工程と、
前記複数の有効評価値から近似曲線を生成し、そのピークの移動量だけ、前記焦点レンズを移動して、前記焦点位置を調整する焦点位置調整工程と、を備えたことを特徴とする画像認識光学系の焦点位置調整方法。
A focus position adjustment method for an image recognition optical system that adjusts a focus position by moving a focus lens of an image recognition optical system in order to obtain a focused image of a recognition object,
A plurality of focus evaluation values that indicate the sharpness of the focused image with respect to the amount of movement of the focus lens while moving the focus position from the front of the assumed proper focus position to the front by the movement of the focus lens. A measurement process for measuring points;
A reduced evaluation value detection step for detecting a reduced focus evaluation value, which is a focus evaluation value that starts to decrease through a peak with the amount of movement of the focus lens, from among the plurality of focus evaluation values measured;
An effective evaluation value extracting step of extracting a plurality of focus evaluation values that are equal to or greater than the reduced focus evaluation value among the plurality of measured focus evaluation values as an effective evaluation value;
A focus position adjustment step of generating an approximate curve from the plurality of effective evaluation values, and moving the focus lens by the amount of movement of the peak to adjust the focus position. A method for adjusting the focal position of an optical system.
認識対象物の合焦画像を得るために、画像認識光学系の焦点レンズを移動させて焦点位置を調整可能な画像認識光学系であって、
前記焦点レンズの移動によって、前記焦点位置を、想定される適正焦点位置の手前から先方に移動させながら、前記焦点レンズの移動量に対する前記合焦画像の鮮明度を指標するフォーカス評価値を、複数箇所測定する測定手段と、
測定した複数のフォーカス評価値の中から、前記焦点レンズの移動量に伴ってピークを経て減少し始めたフォーカス評価値である減少フォーカス評価値を検出する減少評価値検出手段と、
測定した複数のフォーカス評価値のうち、前記減少フォーカス評価値以上の複数のフォーカス評価値を、有効評価値として抽出する有効評価値抽出手段と、
前記複数の有効評価値から近似曲線を生成し、そのピークの移動量だけ前記焦点レンズを移動して、前記焦点位置を調整する焦点位置調整手段と、を備えたことを特徴とする画像認識光学系。
An image recognition optical system capable of adjusting a focal position by moving a focus lens of an image recognition optical system in order to obtain a focused image of a recognition object,
A plurality of focus evaluation values that indicate the sharpness of the focused image with respect to the amount of movement of the focus lens while moving the focus position from the front of the assumed proper focus position to the front by the movement of the focus lens. Measuring means for measuring points;
A reduced evaluation value detecting means for detecting a reduced focus evaluation value, which is a focus evaluation value that starts to decrease through a peak with the amount of movement of the focus lens, from a plurality of measured focus evaluation values;
Effective evaluation value extraction means for extracting a plurality of focus evaluation values that are equal to or greater than the reduced focus evaluation value among the plurality of measured focus evaluation values as effective evaluation values;
An image recognition optical comprising: a focus position adjusting unit that generates an approximate curve from the plurality of effective evaluation values, moves the focus lens by an amount of movement of the peak, and adjusts the focus position. system.
ノズル面に位置合せマークを有する複数のインクジェットヘッドを相互に位置決めするヘッドアライメント装置であって、
前記複数のインクジェットヘッドの前記位置合せマークに対応する複数の基準マークを有するアライメントマスクと、
前記アライメントマスクをセットテーブル上に位置決め固定するマスク固定治具と、
前記マスク固定治具上に、プリアライメントされた状態でセットされた、前記複数のインクジェットヘッドの前記位置合せマーク、および前記アライメントマスクの前記基準マークを、下方から同時に画像認識する請求項2に記載の画像認識光学系と、
前記画像認識光学系の認識結果に基づいて、前記複数のインクジェットヘッドをそれぞれ位置補正する位置補正手段と、を備えたことを特徴とするヘッドアライメント装置。
A head alignment device for positioning a plurality of inkjet heads having alignment marks on a nozzle surface,
An alignment mask having a plurality of reference marks corresponding to the alignment marks of the plurality of inkjet heads;
A mask fixing jig for positioning and fixing the alignment mask on a set table;
The image of the alignment marks of the plurality of inkjet heads and the reference marks of the alignment mask set in a pre-aligned state on the mask fixing jig is simultaneously recognized from below. Image recognition optical system,
A head alignment apparatus comprising: position correction means for correcting the position of each of the plurality of inkjet heads based on a recognition result of the image recognition optical system.
前記画像認識光学系は、前記位置合せマークを画像認識する第1光学系と、前記基準マークを画像認識する第2光学系と、から成る二焦点顕微鏡で構成されていることを特徴とする請求項3に記載のヘッドアライメント装置。   The image recognition optical system includes a bifocal microscope including a first optical system for recognizing the alignment mark and a second optical system for recognizing the reference mark. Item 4. The head alignment apparatus according to Item 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013167816A (en) * 2012-02-16 2013-08-29 Sony Corp Imaging apparatus, imaging control program and imaging method

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