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
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009062498A JP2010214273A (ja) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | 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 |
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ID=42973700
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JP2009062498A Pending JP2010214273A (ja) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | 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 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015523253A (ja) * | 2012-07-16 | 2015-08-13 | パダルーマ インク−ジェット−ソリューションズ ゲーエムベーハー ウント コー カー ゲー | プリントヘッド調整装置 |
CN106000725A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-10-12 | 无锡福镁轻合金科技有限公司 | 一种夹紧功能喷漆机 |
CN113695188A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-11-26 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种滑石涂层涂敷工具及其使用方法 |
-
2009
- 2009-03-16 JP JP2009062498A patent/JP2010214273A/ja active Pending
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