JP2010214273A - 位置決め装置およびこれを備えたヘッドアライメント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め対象物を、確実に且つ精度良く位置決めすることができる位置決め装置等を提供する。
【解決手段】１辺にＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂを有する位置決め対象物を、他の辺側から押圧して寄せ込み、移動ステージ３３に植設した第１円柱状ピン５５ａおよび第２円柱状ピン５５ｂにＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂを係合させる位置決め装置３であって、位置決め対象物の他の辺に当接し、第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂを有する二股の押圧ヘッド７１と、支軸７６を介して押圧ヘッドを回動自在に支持する支持ブロック７２と、押圧ヘッド７１を押圧方向に進退させる進退動機構７３と、寄せ込みから係合に至る動作において、Ｖ溝３７ａが第１円柱状ピン５５ａに片当りしたときに生ずる反力により、位置決め対象物が押圧方向に直交する方向に移動するように押圧ヘッド７１を押し込み調整する傾け機構７５と、を備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、位置決め対象物を、位置決めピンに突き当てて位置決め固定する位置決め装置およびこれを備えたヘッドアライメント装置に関する。

従来、半導体製造技術に製造された４個の液体噴射（インクジェット）ヘッドを、ヘッドユニットを構成すべく、枠状の固定板に位置決めして仮接合するアライメント装置が知られている（特許文献１）。このアライメント装置は、基準マークを形成した複数の突出部を有するガラス製のマスクに、４個の液体噴射ヘッドの４枚のヘッドプレートを合わせ込むものであり、ガラス製のマスクは、各突出部が挿入される複数の貫通孔が形成されたアライメント治具と移動ステージ上において相対的に位置決め固定されている。固定板は、アライメント治具上に位置決め固定され、４個の液体噴射ヘッドは、固定板上にプリアライメント状態でセットされる。移動ステージの下方には、上向きの二焦点顕微鏡が設けられ、また液体噴射ヘッドをＸ・Ｙ・θ方向に微小移動させるアライメント機構が設けられている。
このアライメント装置では、１つのヘッドプレートに対し、そのアライメントと対応するマスクの基準マークと、下方から二焦点顕微鏡により同時に撮像し、その映像をもとに基準マークとアライメントマークとを一致させるように、アライメント機構により、固定板に対するヘッドプレートの位置決めを行っている。１つのヘッドプレートの位置決めが終了した後、移動ステージによりアライメント治具を移動させ、同様の位置決め動作を行う。これを繰り返すことで、１つの固定板に４個のヘッドプレートが位置決めされた状態で仮接合される。

特開２００８−１００４１７号公報

上記、特許文献１では明確な記載はないが、このようなアライメント装置では、マスクを精度良く位置決めするために、アライメント治具を移動ステージ上に精度良く位置決めした上で固定しなければならない。
この場合、アライメント治具に離間してＶ溝およびＵ溝を形成しておいて、２本の位置決めピンにＶ溝およびＵ溝を宛がいアライメント治具を２点押しすることで、Ｖ溝およびＵ溝によりＸ軸方向を位置決めし、且つＶ溝によりＹ軸方向を位置決めすることが考えられる。この場合、Ｖ溝と位置決めピンとは２点で、Ｕ溝と位置決めピンとは１点で、計３点で接触した状態が正常な固定状態となる。
しかし、例えばＶ溝に対して位置決めピンが片当りし、一対の位置決めピンと、Ｕ溝およびＶ溝とが、各々１点（計２点）で接触した状態で、アライメント治具と２点押しとの間の摩擦が、Ｖ溝に生ずる分力に勝ってしまうと、アライメント治具がＹ軸方向に移動せず、不適切な状態で固定されてしまうことが想定される。

本発明は、位置決め対象物を、確実に且つ精度良く位置決めすることができる位置決め装置およびこれを備えたヘッドアライメント装置を提供することを課題とする。

本発明の位置決め装置は、１の辺に離間して形成したＶ溝およびＵ溝を有する位置決め対象物を、Ｖ溝に対応する第１円柱状ピンおよびＵ溝に対応する第２円柱状ピンを植設したセットテーブルに載置した状態で、位置決め対象物を１の辺に略平行な他の辺側から押圧して一対の円柱状ピンに向って寄せ込み、第１円柱状ピンにＶ溝を且つ第２円柱状ピンにＵ溝に係合させて、位置決め対象物をセットテーブル上に位置決め固定する位置決め装置であって、位置決め対象物の他の辺に当接し、第１円柱状ピンおよび第２円柱状ピンに対応させた第１押圧片および第２押圧片を有する二股の押圧ヘッドと、支軸を介して押圧ヘッドを回動自在に支持する支持ブロックと、支持ブロックを介して、押圧ヘッドを押圧方向に進退させる進退動機構と、寄せ込みから係合に至る動作において、Ｖ溝が第１円柱状ピンに片当りしたときに生ずる反力により、位置決め対象物が押圧方向に直交する方向に移動するように押圧ヘッドを押し込み調整する押込み調整機構と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、位置決め前に所定位置から押圧方向に直交する方向にずれていたとしても、押込み調整機構によって位置決め対象物は、Ｖ溝と第１円柱状ピンとが所定の位置で係合するように移動する。これにより、位置決め対象物は、Ｖ溝と第１円柱状ピンとが片当りした状態で位置決めされることなく、正確な位置決めを容易に行うことができる。

この場合、押込み調整機構は、Ｕ溝の第２円柱状ピンへの係合に対し、Ｖ溝の第１円柱状ピンへの係合が先行して行われるように、押圧ヘッドを中立位置から傾けておく初期傾け機構で構成されていることが好ましい。

また、この場合、初期傾け機構は、第１押圧片が前方に且つ第２押圧片が後方に位置するように押圧ヘッドを傾けておくばねを、有していることが好ましい。

さらに、この場合、ばねが、第１押圧片を後方から付勢するコイルばねで構成されていることが好ましい。

他にも、この場合、ばねが、支軸廻りに配設した捻りコイルばねで構成されていることが好ましい。

これらの構成によれば、ばね等により傾けられたＶ溝が、先に第１円柱状ピンに対し２点で接触して適切に係合する。そこから位置決め対象物を更に押し込んで行くと、位置決め対象物は、第１円柱状ピンを中心にして回転し、Ｕ溝と第２円柱状ピンとが接触して所定の位置に固定される。すなわち、第１円柱状ピンにＶ溝が２点で接触するときに、第２押圧片は、位置決め対象物に接触していないか、或いは軽く接触しているため、第２押圧片と位置決め対象物との間の摩擦は小さく、押圧方向に直交する方向への位置決め対象物の移動が容易におこなわれ、第１円柱状ピンとＶ溝との２点接触が円滑に行われる。これにより、Ｖ溝と第１円柱状ピンとが片当り状態で位置決めされることを簡単な構成で効果的に防止することができる。

また、この場合、押込み調整機構は、各押圧片の先端に回転自在に設けられ、位置決め対象物に転接する一対のローラーを、有していることが好ましい。

この構成によれば、所定位置から押圧方向に直交する方向にずれていたとしても、位置決め対象物は、そのずれを相殺するように一対のローラーにガイドされて、押圧方向に直交する方向に容易にスライドする。これにより、位置決め対象物の正確な位置決めを行うことができる。

この場合、位置決め対象物が、セットテーブル上に位置決め固定された基準マークを有するアライメントマスクが臨むアライメント治具であることが好ましい。

この構成によれば、基準となるアライメントマスクの正確な位置決めを行うことができるため、このアライメント治具を用いて行う加工・製造等の精度および信頼性を向上させることができる。

本発明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、上記した位置決め装置と、アライメント治具と、複数のインクジェットヘッドのアライメント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、アライメント治具上に、アライメントマスクに対し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アライメントマーク、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画像認識手段と、画像認識手段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。

この構成によれば、正確に且つ適切に位置決めされたアライメント治具を用いて、複数のインクジェットヘッドを所定位置に精度良く配設することができる。これにより、所定パターンの液滴吐出を高い精度で行うことができる。

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。 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。 インクジェットヘッドの断面図である。 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。 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。 本実施形態に係る位置決め装置の斜視図および三面図である。 位置決め装置によるアライメント治具の位置決め工程を模式的に示した説明図である。 他の実施形態（第３実施形態）に係る位置決め装置およびアライメント治具を模式的に示した平面図である。

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る。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。

図１に示すように、ヘッドユニット１は、図外の複数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。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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３３（セットテーブル）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なうアライメント機構３５（位置補正手段）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等（図示省略））を備えている。

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、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。

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、移動ステージ３３上の所定位置にねじ留め（図示省略）固定されている。また、アライメントマスク３６は、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に形成された複数の吐出ノズル２１のうち、長辺方向外側で対角に位置する一対の吐出ノズル２１（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、詳細は後述するが、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。

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。

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にねじ留め固定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。さらに、ベース治具３７の天板には、後述するスペーサー治具３８の複数の吸引チャンバー４４に連通する真空吸引孔（図示省略）が複数形成されている。

また、ベース治具３７の長辺方向、一方の側面には、水平断面で「Ｖ」字状および「Ｕ」字状を為す、Ｖ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂが所定の間隔を存して形成されている（図７参照）。なお、詳細は後述するが、ベース治具３７の各溝３７ａ，３７ｂに対向する面（押圧面）から位置決め装置３により２点押しすることで、アライメント治具３１は、移動ステージ３３上に設けられた一対の円柱状ピン５５にＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂを押し付けられ、移動ステージ３３上に位置決めセットされる。すなわち、移動ステージ３３上に固定されたアライメントマスク３６とベース治具３７とが相対的に位置決めされる。

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の各真空吸引孔を介して真空ポンプ（図示省略）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上面に接着固定され、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。

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。

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。

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。

移動ステージ３３（セットテーブル）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、上記したベース治具３７のＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂの形成位置に対応する位置に、円柱状に形成された一対の円柱状ピン５５が立設されている。また、一対の円柱状ピン５５は、Ｖ溝３７ａに係合する第１円柱状ピン５５ａと、Ｕ溝３７ｂに係合する第２円柱状ピン５５ｂと、から成り、この一対の円柱状ピン５５にＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂが係合することで、アライメント治具３１が所定の位置にセットされることとなる。また、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。

さらに、詳細は後述するが、移動ステージ３３上には、アライメント治具３１を位置決めする位置決め装置３が搭載されており、ステージ部５４には、位置決め装置３の支持ブロック７２がＸ軸方向にスライド自在に係合する一対のスライドレール５７が配設されている（図６参照）。

各二焦点顕微鏡３４は、光軸Ｌを共有する第１光学系３４ａおよび第２光学系３４ｂと、２つの光学系３４ａ，３４ｂ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３４ｃ（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。第１光学系３４ａは、各基準マーク４２に、第２光学系３４ｂは、基準ノズル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。各二焦点顕微鏡３４は、基準マーク４２および基準ノズル２２に個別に焦点が合った鮮明な画像を撮像ユニット３４ｃ上に得ることができ、こ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なう。

アライメント機構３５（位置補正手段）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。

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。

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り、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。

上述したように、移動ステージ３３上におけるアライメント治具３１は、Ｖ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂによりＸ軸方向の位置決めがされ、Ｖ溝３７ａによりＹ軸方向の位置決めがなされる。詳細には、Ｖ溝３７ａと第１円柱状ピン５５ａとは２点で、Ｕ溝３７ｂと第２円柱状ピン５５ｂとは１点で、つまり、一対の円柱状ピン５５に対し計３点で接触することで適切な位置決めがなされる。
しかし、例えば、アライメント治具３１が、位置決め前に、所定位置から押圧方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）に僅かにずれていた状態で位置決め装置３による２点押しを行った場合、Ｖ溝３７ａに対して第１円柱状ピン５５ａが片当りした状態となり、ベース治具３７の押圧面と２点押し部分との間の摩擦力が、Ｖ溝３７ａに生ずるＹ軸方向の分力に勝ってしまうと、アライメント治具３１は、Ｙ軸方向（適正な位置）に移動することができず、不適切な固定状態となることがある。この場合、インクジェットヘッド１２の位置決め接着作業中（移動ステージ３３による移動時等）の振動等の外的要因により、アライメント治具３１が適切な位置にずれることがある。すると、アライメント治具３１の初期位置からのずれが、固定板１３に対する複数のインクジェットヘッド１２相互間の位置ずれとなり、製造したヘッドユニット１が不良品となってしまう。
そこで、本実施形態に係るヘッドアライメント装置２では、アライメント治具３１を移動ステージ３３上の所定の位置に正確にセットするために、以下のような位置決め装置３を用いている。

図６に示すように、位置決め装置３は、ベース治具３７の一の側面に当接する押圧ヘッド７１と、支軸７６を介して押圧ヘッド７１を回動自在に支持する支持ブロック７２と、支持ブロック７２を介して押圧ヘッド７１を押圧方向に進退させる進退動機構７３と、進退動機構７３を支持固定するＬ型フレーム７４と、押圧ヘッド７１がベース治具３７の一の側面に対して平行となる中立位置から、押圧ヘッド７１がベース治具３７の一の側面に対して片当りするように支持ブロック７２を中立位置から傾けておく傾け機構７５と、から構成されている。また、位置決め装置３は、押圧手段３２により仮固定（プリアライメント）された状態の固定板１３およびインクジェットヘッド１２を保持するアライメント治具３１に対し、ベース治具３７のＶ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂが形成された面とは、反対の面側に配設されている。すなわち、位置決め装置３は、移動ステージ３３上において、アライメント治具３１を挟んで、一対の円柱状ピン５５に対向する位置に固定されている（図７参照）。

押圧ヘッド７１は、第１円柱状ピン５５ａおよび第２円柱状ピン５５ｂに対応するように二股に分かれたフォーク状の第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂと、各押圧片７１ａ，７１ｂそれぞれを基端部側で支持するヘッド基部７１ｃと、で一体に形成されており、全体として平面視「Ｕ」字状を為している。この押圧ヘッド７１は、第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂの２点で、ベース治具３７の一の側面に当接して押圧力を伝えるようになっている（２点押し）。なお、以下の説明では、Ｘ軸方向において、押圧力を加える方向を「前方」とし、その逆を「後方」と規定する。

支持ブロック７２は、平面視略矩形のブロック状の部材であり、その長辺方向略中央には、下向きに支軸７６（図７参照）が設けられ、この支軸７６がヘッド基部７１ｃの長辺方向略中央において係合し、押圧ヘッド７１を回動自在に支持している。また、支持ブロック７２の長辺方向両端部の下面には、それぞれスライダー７７が取り付けられており、この一対のスライダー７７は、上記した移動ステージ３３上に配設された一対のスライドレール５７にスライド自在に係合している。これにより、押圧ヘッド７１は、支持ブロック７２を介してＸ軸方向にスライドして、ベース治具３７を側面から押圧可能に構成連れている。さらに、支持ブロック７２の幅方向略中央前方には、後述する進退動機構７３のピストンロッドが連結されたロッド接続ブロック７８が立設されている。

進退動機構７３は、いわゆる復動可能なエアーシリンダーであり、支持ブロック７２の後方において、Ｌ型フレーム７４の起立片部分に支持固定されている。進退動機構７３のピストンロッドは、フローティングジョイント７９を介して、上記したロッド接続ブロック７８に連結されている。この進退動機構７３を駆動すると、一対のスライドレール５７に案内されて支持ブロック７２が進退し、支持ブロック７２に回動自在に支持された押圧ヘッド７１が前後方向（Ｘ軸方向）に進退する。

傾け機構７５（押込み調整機構）は、押圧ヘッド７１を中立位置から、第１押圧片７１ａ側を前方に傾けた状態を初期状態とするものであり、第１押圧片７１ａを前方に付勢するコイルばね８１と、第１押圧片７１ａに設けられコイルばね８１の前方端部を保持するばね受けホルダー８２と、コイルばね８１の後方端部に当接し、コイルばね８１の付勢力を調整する調整ボルト８３と、を有している。

コイルばね８１および調整ボルト８３は、支持ブロック７２を前後方向に横断するように貫通した貫通孔８４に、前方からコイルばね８１、調整ボルト８３の順に挿入されている。また、貫通孔８４の後方端には、調整ボルト８３の雄ねじに螺合する雌ねじ部８５が形成されており、調整ボルト８３を正逆回転させると、これを進退できるようになっている。ばね受けホルダー８２は、平面視「Ｔ」字状に形成された部材であり、コイルばね８１の前方端面が当接し、その付勢力を受けるばね受け部８２ａと、ばね受け部８２ａから突出して形成され、貫通孔８４内のコイルばね８１の内径部分に挿通するガイド部８２ｂと、で一体に形成されている。この傾け機構７５では、調整ボルト８３を進退させることで、その前方に位置するコイルばね８１を伸縮させ、ばね受けホルダー８２に対する付勢力を調整することができるようになっている。このようにコイルばね８１により付勢力を働かせることで、押圧ヘッド７１は、自由状態のコイルばね８１により、中立位置から、第２押圧片７１ｂに対し第１押圧片７１ａが前方に位置する傾いた状態となる。

次に、図７を参照して、上記の位置決め装置３を用いた、移動ステージ３３上におけるアライメント治具３１（ベース治具３７）の位置決めの工程について説明する。先ず、押圧手段３２により仮固定された固定板１３およびインクジェットヘッド１２を保持するアライメント治具３１を、移動ステージ３３上に搬入し、Ｖ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂの形成面を一対の円柱状ピン５５側に、且つ、それに対向する他方の面を位置決め装置３側に載置する（図７（ａ）参照）。この際、Ｖ溝３７ａおよびＵ溝３７ｂを、第１円柱状ピン５５ａおよび第２円柱状ピン５５ｂにそれぞれ臨ませた状態とする。続いて、進退動機構７３を駆動し、押圧ヘッド７１を前方に移動させると、傾け機構７５により押圧ヘッド７１は傾いているため、ベース治具３７の一面には、先に第１押圧片７１ａが当接し、Ｖ溝３７ａが第１円柱状ピン５５ａに対して押し付けられる（図７（ｂ）参照）。これにより、Ｖ溝３７ａと第１円柱状ピン５５ａとは、Ｙ軸方向に自由に移動する（ずれる）ことができるため、片当りすることなく、適切に２点で接触する（図７（ｂ）の破線円参照）。すなわち、アライメント治具３１は、Ｙ軸方向の位置決めされた状態となる。

さらに、進退動機構７３により押圧ヘッド７１を押し込んで行くと、コイルばね８１に抗して押圧ヘッド７１が僅かに回動し、第２押圧片７１ｂもベース治具３７の一面に当接する（図７（ｃ）参照）。すなわち、ここで第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂは、ともにベース治具３７に接して、この２点でベース治具３７を前方に押し込んで行く。すると、ベース治具３７（アライメント治具３１）は、押圧に伴い第１円柱状ピン５５ａを中心として回転し、Ｕ溝３７ｂが第２円柱状ピン５５ｂに押し付けられる（図７（ｄ）参照）。このようにして、ベース治具３７は、後方側の面で第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂにより２点で押圧され、各溝３７ａ，３７ｂと一対の円柱状ピン５５とは、計３点で適切に接触して押圧力を受ける（図７（ｄ）の破線円）。これにより、ベース治具３７（アライメント治具３１）は、Ｘ軸・Ｙ軸それぞれの方向にずれることなく位置決め固定される。そして、この状態で、上記したアライメント機構３５により、固定板１３と各インクジェットヘッド１２（ノズルプレート１５）との接着作業が行われる。

なお、上記の傾け機構７５では、支持ブロック７２に形成した貫通孔８４に仕込んだコイルばね８１により、第１押圧片７１ａを前方に付勢していたが、このコイルばね８１に代えて、押圧ヘッド７１と支持ブロック７２とを接続する支軸７６に捻りコイルばね（図示省略）を挿設することで第１押圧片７１ａを前方に付勢するようにしてもよい（第２実施形態）。また、第２押圧片７１ｂ側に、引張りばねを設けて、水平面内において押圧ヘッド７１を傾けるようにしてもよい。

次に、図８を参照して、傾け機構７５の他の形態（第３実施形態）について説明する。第３実施形態に係る傾け機構７５は、押圧ヘッド７１の第１押圧片７１ａおよび第２押圧片７１ｂの先端部分にローラー８６を有している。この実施形態の各ローラー８６は、例えばカム機構に用いるローラーフォロアで構成されている。この一対のローラー８６をベース治具３７の一面に当接させることで、ベース治具３７を、Ｙ軸方向に移動させることができるようになっている。

これにより、上述したような、ベース治具３７（アライメント治具３１）が位置決め前に所定位置からＹ軸方向に僅かにずれていた場合であっても、ベース治具３７は、位置決め装置３による一対の円柱状ピン５５に対する押圧に伴って、そのずれを相殺するように一対のローラー８６にガイドされてスライドする。このため、Ｖ溝３７ａと第１円柱状ピン５５ａとの不適切な固定状態となることがなく、アライメント治具３１を所定の位置に精度良く位置決め固定することができる。なお、その他の構成は、上述の形態（第１および第２実施形態）と同様であるため、これらの説明は省略する。

以上の構成によれば、位置決め前における所定位置からの僅かな位置ずれの影響を受けることなく、アライメント治具３１を移動ステージ３３上の所定位置に適切な位置決め固定をすることができる。このため、複数のインクジェットヘッド１２を所定位置に精度良く配設することができ、所定パターンの液滴吐出を高い精度で実施可能なヘッドユニット１を製造することができる。

２：ヘッドアライメント装置、３：位置決め装置、１２：インクジェットヘッド、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、３７ａ：Ｖ溝、３７ｂ：Ｕ溝、５５ａ：第１円柱状ピン、５５ｂ：第２円柱状ピン、７１：押圧ヘッド、７２：支持ブロック、７５：傾け機構、８１：コイルばね、８６：ローラー

Claims (8)

1. １の辺に離間して形成したＶ溝およびＵ溝を有する位置決め対象物を、前記Ｖ溝に対応する第１円柱状ピンおよび前記Ｕ溝に対応する第２円柱状ピンを植設したセットテーブルに載置した状態で、
   前記位置決め対象物を前記１の辺に略平行な他の辺側から押圧して前記一対の円柱状ピンに向って寄せ込み、前記第１円柱状ピンに前記Ｖ溝を且つ前記第２円柱状ピンに前記Ｕ溝に係合させて、前記位置決め対象物を前記セットテーブル上に位置決め固定する位置決め装置であって、
   前記位置決め対象物の前記他の辺に当接し、前記第１円柱状ピンおよび前記第２円柱状ピンに対応させた第１押圧片および第２押圧片を有する二股の押圧ヘッドと、
   支軸を介して前記押圧ヘッドを回動自在に支持する支持ブロックと、
   前記支持ブロックを介して、前記押圧ヘッドを前記押圧方向に進退させる進退動機構と、
   前記寄せ込みから前記係合に至る動作において、前記Ｖ溝が前記第１円柱状ピンに片当りしたときに生ずる反力により、前記位置決め対象物が前記押圧方向に直交する方向に移動するように前記押圧ヘッドを押し込み調整する押込み調整機構と、を備えたことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記押込み調整機構は、前記Ｕ溝の前記第２円柱状ピンへの係合に対し、前記Ｖ溝の前記第１円柱状ピンへの係合が先行して行われるように、前記押圧ヘッドを中立位置から傾けておく初期傾け機構で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記初期傾け機構は、前記第１押圧片が前方に且つ前記第２押圧片が後方に位置するように前記押圧ヘッドを傾けておくばねを、有していることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記ばねが、前記第１押圧片を後方から付勢するコイルばねで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
5. 前記ばねが、前記支軸廻りに配設した捻りコイルばねで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
6. 前記押込み調整機構は、前記各押圧片の先端に回転自在に設けられ、前記位置決め対象物に転接する一対のローラーを、有していることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
7. 前記位置決め対象物が、前記セットテーブル上に位置決め固定された基準マークを有するアライメントマスクが臨むアライメント治具であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の位置決め装置。
8. 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、
   請求項７に記載の位置決め装置と、
   前記アライメント治具と、
   複数のインクジェットヘッドのアライメントマークに対応する複数の基準マークを有する前記アライメントマスクと、
   前記アライメント治具上に、前記アライメントマスクに対し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アライメントマーク、および前記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画像認識手段と、
   前記画像認識手段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。

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