JP3694600B2 - インクジェットヘッドの位置決め方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタに用いられる印字ユニットのインクジェットヘッドの位置決め方法に関し、詳しくは、該インクジェットヘッドを組み付けるヘッド支持体と、該インクジェットヘッドとを、該ヘッド支持体と該インクジェットヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定する際に、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定するインクジェットヘッドの位置決め方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタに用いられる印字ヘッドユニット(以下、単に「ヘッドユニット」という)のインクジェットヘッド(以下、単に「ヘッド」という)と、該ヘッドが組み付けられるヘッド支持体とを、該ヘッドと該ヘッド支持体との間に配置されたブラケット状の中間保持部材を用いて間接的に固定する組立方法として、該ヘッドと該ヘッド支持体と、該中間保持部材とを、それぞれ接着剤を用いて接着固定する組立方法がある。
【0003】
この接着による組立方法は、該ヘッドと該ヘッド支持体と該中間保持部材とをネジ止めして固定する組立方法のように、ネジの締め付け時のトルクによってヘッド支持体に対するヘッドの組み付け位置にズレが生じたり、また、該ヘッドと該ヘッド支持体と該中間保持部材とを勘合させて固定する組立方法のように、各部品の型ひけなどによって各部品の嵌合精度にバラツキが生じたりすることがなく、ヘッドとヘッド支持体とを、個々の仕上がり精度に影響されることなく、且つ、互いに正確な位置関係を保つように、ヘッドユニットを安価に組み立てることができる。
【0004】
しかしながら、このような接着によるヘッドユニットの組立方法では、該ヘッドとヘッド支持体との接着時における位置ズレの有無が、接着固定後のヘッド支持体に対するヘッドの組み付け位置精度、つまり、ヘッドユニットの印字性能の良否を決定することになる。
すなわち、該ヘッドとヘッド支持体との接着時に、該ヘッド支持体に対して該ヘッドが位置ズレを生じていると、この位置ズレによる組立誤差によって、該ヘッドのノズル孔から吐出されるインク滴の印字位置にバラツキが生じて、印字画像に色ズレや歪みが発生する。
【0005】
従って、このような接着による組立方法によって、ヘッド支持体に対してヘッドを高精度に組み付けるためには、上記ヘッドとヘッド支持体と中間保持部材とを接着固定する際に、該ヘッド支持体と該ヘッドとが互いに正確な組立位置に臨むように、該ヘッドとヘッド支持体との位置関係を予め高精度に保っておく必要がある。
ちなみに、この種のプリンタのヘッドの場合では、そのヘッド支持体への接着時における組立位置の許容誤差を、ミクロンオーダーの範囲内に収める必要がある。
【0006】
そこで、本出願人は、上記ヘッド支持体と、上記ヘッドとを、該ヘッド支持体と該ヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定するに当たって、該ヘッドのヘッド面に穿たれている多数のノズル孔のうちの予め特定した位置のノズル孔を、該ヘッドの位置を特定する基準ノズル孔とし、該ヘッドのヘッド面に対して垂直な方向から、該基準ノズル孔を、固体撮像素子(CCD)を備えたCCDカメラで撮像し、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔のパターン画像とを比較して、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像が該基準ノズル孔のノズル孔画像として認識された後、この基準ノズル孔の画像の重心位置を演算部で演算して、上記ヘッド支持体に対する該ヘッドのX軸及びY軸方向の位置計測を行い、該ヘッド支持体に対する該ヘッドの組み付け位置を特定して、該ヘッド支持体に対するヘッドの位置決めをし、次いで、該CCDカメラに内蔵してあるオートフォーカス装置からのZ軸方向のデフォーカス量に関する出力データに基づいて、制御・演算装置により演算して、該ヘッドのZ軸方向の位置計測を行い、この計測結果に基づいて該ヘッド支持体に対する該ヘッドのヘッド面及びノズル孔の位置調整を行う接着によるヘッドの組立方法を開発した。
【0007】
この組立方法においては、上記ヘッドのヘッド面に形成されたノズル孔自体が、該ヘッドの組立位置調整時の調整目標としての位置基準となるので、該ヘッドの組立調整のための調整目標(アライメントマーク)を新たに設ける手間を省くことができる。
また、上記調整目標として上記ノズル孔を用いることにより、該ヘッドの組立位置調整時に、該ノズル孔が上記組立基準位置に臨むように、該ヘッドの組立位置調整が行われるので、上記ヘッド自体の外形や構造が、その加工誤差や設計変更等によって変化しても、該ノズル孔の位置、つまり、印字画像の印字位置が変化することがなく、位置決め精度が±3〜4μm程度の極めて高精度なヘッドの位置決めを実現できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述のように、ヘッド支持体に対して、中間保持部材を介して、ヘッドを接着剤により接着固定するヘッドユニットの組立方法では、該ヘッド支持体に対してヘッドを接着固定した後に、該ヘッド自体が不良品であることが判明した場合、該ヘッドのみを交換することが困難となるため、ヘッドユニット自体が廃棄されることになり、無駄が生じる不具合がある。
【0009】
このため、この接着によるヘッドユニットの組立方法では、上記ヘッド支持体に上記ヘッドを組み付ける前に、該ヘッドのインク噴射テストを実施して、該ヘッド自体が不良品であるか否かを予め検査するようにしている。
【0010】
しかし、このような噴射テストを行ったヘッドは、その基準ノズル孔にインクが残留して付着していることがあるため、前述のように、該基準ノズル孔に付着したインクが、CCDカメラで撮像された該基準ノズル孔のノズル孔画像にノイズとして現れ、該ノズル孔画像が該ヘッドのノズル孔として認識されず、上記ヘッド支持体に対する該ヘッドのX軸及びY軸方向の位置計測ができなくなって、該ヘッド支持体に対する該ヘッドの組み付け位置を特定できなくなることがあった。
【0011】
このように、上記CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像を、予め登録されたノズル孔のパターン画像とを比較した際に、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像が、上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合、従来のヘッドの位置決め方法においては、該CCDカメラの撮像対象となるノズル孔の照明光量を変化させて、該ノズル孔画像のノイズを除去するようにしたり、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像の比較対照としての基準パターン画像の種類を増やしたりして、該CCDカメラで撮像された該基準ノズル孔のノズル孔画像の認識率を高めるようにしていた。
【0012】
しかしながら、上記前者のように、上記CCDカメラの撮像対象となるノズル孔の照明光量を変化させた場合には、該ノズル孔に対する照明光量の増減によって、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像の陰影の形状(該ノズル孔画像の見え具合)が変化してしまう。
【0013】
また、上記後者のように、上記CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像の比較対照としての基準パターン画像の種類を増やしても、該CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像は、該ノズル孔へのインクの付着状態によって、該基準パターン画像に該当しない個々に異なったノズル孔画像となることが多い。
【0014】
このため、このような従来の方法では、上記CCDカメラにより撮像されたノズル孔画像が、上記基準パターン画像によりパターン認識されなくなって、該ノズル孔の計測位置にバラツキが生じてしまう不具合がある。
【0015】
一方、上記ヘッドの他の位置決め方法として、該ヘッドの外形、あるいは、該ヘッドに記したアライメントマークを、上記基準ノズル孔の代用として用いて、上記ヘッド支持体に対する該ヘッドのX軸及びY軸方向の位置計測を行って、該ヘッド支持体に対する該ヘッドの組み付け位置を特定する方法もあるが、このヘッドの位置決め方法では、該ヘッドの外形、あるいは、該ヘッドに記したアライメントマーク自体が誤差を含んでいるため、該ヘッドの位置決め精度が、±7〜8μmと、悪化する不具合があった。
【0016】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ヘッド支持体に対してヘッドを高精度に位置決めすることができるインクジェットヘッドの位置決め方法及び装置を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、インクジェットヘッドを組み付けるヘッド支持体と、該インクジェットヘッドとを、該ヘッド支持体と該インクジェットヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定するに当たって、該インクジェットヘッドのヘッド面に穿たれている多数のノズル孔のうちの予め特定した位置のノズル孔を、該インクジェットヘッドの位置を特定する基準ノズル孔として撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像を予め登録されたノズル孔の基準パターン画像と比較して、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が該基準ノズル孔のノズル孔画像として認識された後、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算手段により演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことにより、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定するインクジェットヘッドの位置決め方法において、上記撮像手段により撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを比較した際に、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔を、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔のパターン画像とを再度比較することを特徴とするものである。
【0018】
請求項2の発明は、請求項1のインクジェットヘッドの位置決め方法において、上記基準ノズル孔と異なる他のノズル孔が、該基準ノズル孔に隣接したノズル孔であることを特徴とするものである。
【0019】
請求項3の発明は、インクジェットヘッドを組み付けるヘッド支持体と、該インクジェットヘッドとを、該ヘッド支持体と該インクジェットヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定するに当たって、該インクジェットヘッドのヘッド面に穿たれている多数のノズル孔のうちの予め特定した位置のノズル孔を、該インクジェットヘッドの位置を特定する基準ノズル孔として撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像を予め登録されたノズル孔の基準パターン画像と比較して、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が該基準ノズル孔のノズル孔画像として認識された後、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算手段により演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことにより、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定するインクジェットヘッドの位置決め装置において、上記撮像手段により撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを比較した際に、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔を、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを再度比較する制御・演算手段を有することを特徴とするものである。
【0020】
このインクジェットヘッドの位置決め方法及び装置においては、上記撮像手段により撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔のパターン画像とを比較した際に、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔が、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像され、該撮像手段により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とが再度比較される。
これにより、上記撮像手段により撮像された基準ノズル孔に、上述の噴射テストによりインクが残留して充満していても、上記他のノズル孔のノズル孔画像を、該ヘッドの基準ノズル孔として認識させることが可能になり、上記制御・演算手段により、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことによって、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定することができるようになる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、インクジェット印字方式のカラープリンタの印字ヘッドユニットであるヘッドユニットの部品組立装置に適用した実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る部品組立装置は、本出願の提案による特願平10−29350号に記載した「部品組立装置」と基本的に同様な構成を有しているので、その細部の説明については省略することとする。
【0022】
図1に、本実施形態に係る部品組立装置であるヘッドユニット組立装置によって組み立てられるヘッドユニット1の外観を示す。このヘッドユニット1は、該カラープリンタの印字用インクジェットヘッドとしての4個のヘッド2と、該ヘッド2を支持するヘッド支持体3と、該ヘッド支持体3と該ヘッド2との間に配置され両者を連結するように接着固定されて該ヘッド支持体3に4個の各ヘッド2を保持させるための中間保持部材4とで構成されている。
【0023】
一方、上記ヘッド支持体3には、図1に示すように、その背面側から表面側に向けて各ヘッド2のヘッド面2dが露呈するように上記中間保持部材4を介して各ヘッド2を保持するための略鉛直なヘッド保持壁3aと、該記録紙の搬送方向と直交する方向(主走査方向)に向けて該ヘッド支持体3を往復移動自在に支持するための該カラープリンタ本体側に設けられたヘッドユニット支軸(不図示)に対して摺動自在に嵌合する摺動軸受3bと、上記各ヘッド2のインク供給ノズル2a(図4参照)に対して上記インクカートリッジが装着されるように該インクカートリッジを該ヘッド支持体3の背面側に装着保持するためのカートリッジ保持ブラケット3cなどが形成されている。
【0024】
また、上記ヘッドユニット1の各ヘッド2は、それぞれ4個の中間保持部材4を介して、該ヘッド支持体3の各ヘッド保持壁3aに対して接着固定されるように構成されている。この中間保持部材4は、該ヘッド支持体3のヘッド保持壁3aに対して平行に形成された略鉛直な第1の接着界面と、該ヘッド2の制御基板が組み込まれているヘッド基部2eの上面に対して平行に形成された略水平な第2の接着界面とを有するL字状の部材で構成されている。また、この中間保持部材4は、その各接着界面にに塗布されたUV接着剤を固化させるための紫外線(UV光)を透過する性質を有する透明な樹脂体で形成されている。
【0025】
図2は、上述のように構成されたヘッドユニット1を組み立てるためのヘッドユニット組立装置の全体的な構成を示すブロック図である。また、このヘッドユニット組立装置の具体的な構成の一例を図3に示す。
このヘッドユニット組立装置は、図2及び図3に示すように、上記ヘッド2、ヘッド支持体3、及び、中間保持部材4からなる該ヘッドユニット1の構成部品を搭載するための部品搭載治具100、
部品セットステージ201の部品セット部位A,Bに位置決めされた部品搭載治具100を、該部品セット部位A,Bと、該部品セットステージ201の治具昇降部位Cとの間で往復移送するための部品搭載治具移送機構202と、該治具昇降部位Cに移送された部品搭載治具100を、該部品セットステージ201と該部品セットステージ201の上方の部品組立ステージ301との間で昇降するための部品搭載治具昇降機構203とからなる治具移送手段としての治具移送ユニット200、
上記部品組立ステージ301上に上昇した部品搭載治具100を把持するための部品搭載治具把持機構302と、該部品搭載治具100を把持した部品搭載治具把持機構302を、該部品組立ステージ301の治具昇降部位Dと部品組立部位Eとの間で往復移動して、部品組立ステージ301上での該部品搭載治具100の停止位置を位置調整するための部品搭載治具位置調整機構303と、該部品搭載治具位置調整機構303により往復移動される部品搭載治具100の移動位置を計測するための部品搭載治具位置計測手段304とからなる部品搭載治具位置決めユニット300、
上記部品搭載治具100が部品組立部位Eに位置決めされた状態で、該部品搭載治具100にセットされた中間保持部材4を保持して、該中間保持部材4を所定の接着剤塗布位置に臨ませるための中間保持部材保持機構401と、該部品搭載治具100にセットされたヘッド2とヘッド支持体3との間の所定の組み付け部位に、該中間保持部材保持機構401を移動して、該中間保持部材保持機構401に保持した該中間保持部材4の組み付け位置を調整するための中間保持部材位置調整機構402と、該中間保持部材保持機構401に保持された該中間保持部材4に対して、UV接着剤を塗布するための接着剤塗布手段403と、該接着剤塗布手段403により該中間保持部材4に塗布されるUV接着剤の塗布量を調整するための接着剤塗布量調整手段404とからなる中間保持部材取り付けユニット400、
上記部品搭載治具100が部品組立部位に位置決めされた状態で、該部品搭載治具100にセットされたヘッド2を把持するためのヘッド把持手段501と、上記部品搭載治具把持機構302の移動方向と平行なX軸と、該X軸に対して直交するY軸,Z軸とに平行な各移動方向、及び、これらのX,Y,Zの各軸を回転中心とするα、β、γの各回転方向との6軸方向に上記ヘッド把持手段501を変位して、該ヘッド把持手段501に把持されたヘッド2の位置を調整するためのヘッド位置調整機構502(図4参照)とからなるヘッド位置調整ユニット500、
上記ヘッド2のノズル孔2bを検知する部品位置検知手段としてのCCDカメラ601により撮像したノズル孔画像の画像データに基づいて、所定の位置基準としての基準ノズル孔2bの位置を計測するノズル孔位置計測手段602と、照明手段としてのハロゲンライトガイド603を介して該CCDカメラ601の検知対象となる基準ノズル孔2bを照明するためのノズル孔照明光源604と、UV光ガイド605を介して所定の組み付け位置に移載された中間保持部材4にUV光を照射するためのUV光源606などからなるノズル孔位置計測・ヘッド固定ユニット600、
及び、主にエアーシリンダを駆動源とする上記治具移送ユニット200や、上記中間保持部材取り付けユニット400などの動作制御を行うためのホストコントローラ;シーケンサ(不図示)と、図4に示すように、上記部品搭載治具位置決めユニット300の駆動源としてのパルスモータ300Mの動作制御や、上記部品搭載治具位置計測手段304及び上記ノズル孔位置計測手段602などの各計測手段により得られた画像データの画像処理ならびに計測データの演算処理などを行うためのサブコントローラ(パーソナルコンピュータ)700Aとからなる制御・演算装置700などで構成されている。
【0026】
上記サブコントローラ700Aは、図5に示すように、中央処理装置(CPU)としてのマイクロプロセッサ701と、上記ヘッドユニット組立装置の動作フローの動作プログラムなどが予め書き込まれているROMや該マイクロプロセッサ701に取り込まれた画像データ及び計測データなどを記憶して保存するRAMなどからなるメインメモリ702と、上記パルスモータ300Mの駆動回路としてのモータドライバ703と、上記ハロゲンライトガイド603に対して所定の電流を供給するノズル孔照明回路704と、上記CCDカメラ601によって撮像されたヘッド2の基準ノズル孔2bの画像データを2値化する画像入力2値化回路705と、該画像入力2値化回路705により2値化された該基準ノズル孔2bの画像をモニタ706に映し出すモニタインタフェース707と、該CCDカメラ601によって予め撮像された該基準ノズル孔2bのノズル孔画像からなる基準パターン画像を登録して格納する画像メモリ708と、該CCDカメラ601によって撮像されたヘッド2の基準ノズル孔2bのノズル孔画像を上記画像メモリ708に予め登録されたノズル孔画像からなる基準パターン画像と比較する画像処理回路709などで構成されている。
【0027】
ここで、上記画像メモリ708に登録する基準パターン画像としては、上記CCDカメラ601によって撮像された上記ヘッド2の該基準ノズル孔2bのノズル孔画像のうち、パターン認識時の認識率の最も高い画像を、実験等により選択しておくことが望ましい。
【0028】
上記サブコントローラ700Aのメインメモリ702に格納されている動作プログラムがスタートすると、まず、前述した各ユニットがそれぞれホームポジションに復帰して待機される。次いで、この初期設定動作によって図3に示す部品セットステージ201の部品セット部位A,Bに位置決めされた部品搭載治具100に対して、オペレータによりヘッドユニット1の各構成部品のセット操作が行われる。
【0029】
上記部品搭載治具100にヘッドユニット1の各構成部品がセットされた後、上記部品搭載治具移送機構202により、該部品搭載治具100が、図3の部品セット部位A(またはB)から治具昇降部位Cに向けて移動される。そして、該部品搭載治具100が上記部品セットステージ201の略中央の治具昇降部位Cに移送されて停止されると、上記部品搭載治具昇降機構203により、該部品搭載治具100が、図3に示すように、該部品セットステージ201の上方に設けられている部品組立ステージ301の治具昇降部位Dに持ち上げられる。
【0030】
この後、前記部品搭載治具位置決めユニット300を駆動する上記パルスモータ300MがONされる。
このパルスモータ300Mは、図示しない減速ギヤを介して、ボールネジ314を正逆回転するように構成されている(図3参照)。このボールネジ314には、そのネジ溝に嵌合する鋼球が内蔵されたボールナット315が螺合されている。そして、このボールナット315は、チャンネル状の把持台ブラケット316を介して、前記部品搭載治具把持機構302の治具把持台306上に固定されている。
【0031】
図3において、上記パルスモータ300MがONされ、上記ボールネジ314が正転されると、上記治具把持台306が、前記部品組立ステージ301の治具位置決めガイドレール305に沿って、該部品組立ステージ301の奥側に移動される。そして、この治具把持台306の移動により、該治具把持台306に把持された部品搭載治具100が、該部品組立ステージ301の治具昇降部位Dから部品組立部位Eに移動される。
【0032】
この治具把持台306の移動位置は、該治具把持台306上に固定されたリニアスケール320の移動量を、上記部品組立ステージ301上に固定されたスケール計測部321で計測し、該スケール計測部321の計測値に基づいて、上記サブコントローラ700Aにより、上記パルスモータ300MをON/OFFすることによって極めて正確に管理されている。
【0033】
このようにして、上記治具把持台306が、予め想定した部品組立部位Eに移動されると、上記CCDカメラ601により、まず、該治具把持台306に把持された部品搭載治具100上の位置決め対象となるヘッド2の第1のノズル孔2b−1(図6参照)が撮像される。
そして、このCCDカメラ601により撮像された該部品搭載治具100上の位置決め対象となるヘッド2の第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像が、上記サブコントローラ700Aにより、上記画像メモリ708に予め登録されたノズル孔画像からなる基準パターン画像とパターン認識により比較され、該CCDカメラ601により撮像された第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像が、上記ヘッド2の基準ノズル孔2bのノズル孔画像であるか否か判断される。
【0034】
図7に、上記CCDカメラ601により撮像されたノズル孔2bの位置に基づいて、上記ヘッド支持体に対して上記ヘッド2を所定の組立位置に位置決めするヘッド位置決めプログラムのフローチャートの一例を示す。
図7において、該ヘッド位置決めプログラムがスタートすると、まず、上記CCDカメラ601により撮像された第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像に基づいて、この第1のノズル孔2b−1の位置が、上記ノズル孔位置計測手段602により計測される(ステップS1)。
【0035】
ここで、このステップS1における上記第1のノズル孔2b−1の位置の計測が可能な場合、つまり、ステップS2において「YES」の判定がなされた場合には、この第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像に基づいて、上記マイクロプロセッサ701により、該第1のノズル孔2b−1の現在位置が算出される(ステップS3)。
そして、この第1のノズル孔2b−1の現在位置の算出結果に基づいて、該第1のノズル孔2b−1の現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の組立時の目標位置とのズレ量が、上記マイクロプロセッサ701により算出される(ステップS4)。
【0036】
次いで、上記第1のノズル孔2b−1の、現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の組立時の目標位置とのズレ量が、規格内(適正な誤差範囲内)であるか否か判断される(ステップS5)。
このステップS5において、上記ズレ量が規格内であると判定された場合には、該ヘッド位置決めプログラムがストップされ、上記ヘッド支持体3に対して、上記ヘッド2が、適正な組み付け位置に位置決めされる。
ここで、上記ズレ量が規格内でないと判定された場合、つまり、ステップS5で「NO」と判定された場合には、ステップS6に示すように、上記ズレ量に基づいて、上記目標位置までの上記ヘッド2の移動量を、上記マイクロプロセッサ701により算出し、ステップS7に示すように、該移動量分だけ、上記ヘッド位置調整機構502を所定方向に移動した後、上記ステップS1の計測動作を再度実行する。
【0037】
一方、上記ステップS1における上記第1のノズル孔2b−1の位置の計測が不可能な場合、例えば、該第1のノズル孔2b−1に、前述したインク噴射テスト時のインクが残留していて、上記CCDカメラ601により撮像された該第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像が、上記画像メモリ708に予め登録された基準パターン画像によりパターン認識されなかった場合には、ステップS2において「NO」の判定がなされる。
【0038】
そこで、この場合には、例えば、図6に示すように、上記ヘッド2の第1のノズル孔2b−1に隣接している第2のノズル孔2b−2を、上記CCDカメラ601により撮像し、この第2のノズル孔2b−2ノズル孔画像を、上記サブコントローラ700Aにより、上記画像メモリ708に予め登録されたノズル孔画像からなる基準パターン画像とパターン認識により比較して、該第2のノズル孔2b−2ノズル孔画像が、上記ヘッド2の基準ノズル孔2bのノズル孔画像であるか否か判断する。
【0039】
そして、上記CCDカメラ601により撮像された第2のノズル孔2b−2のノズル孔画像に基づいて、この第2のノズル孔2b−2の位置が、上記ノズル孔位置計測手段602により計測される(ステップS8)。
ここで、このステップS8における上記第2のノズル孔2b−2の位置の計測が可能な場合、つまり、ステップS9において「YES」の判定がなされた場合には、この第2のノズル孔2b−2のノズル孔画像に基づいて、上記マイクロプロセッサ701により、該第2のノズル孔2b−2の現在位置が算出される(ステップS10)。
【0040】
次いで、ステップS11において、前述した上記第1のノズル孔2b−1用の組立時の目標位置が、上記第2のノズル孔2b−2用の組立時の目標位置に補正される。
そして、この目標位置の補正後、上記第2のノズル孔2b−2の現在位置の算出結果に基づいて、該第2のノズル孔2b−2の現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の補正後の組立時の目標位置とのズレ量が、上記マイクロプロセッサ701により算出される(ステップS12)。
【0041】
次いで、上記第2のノズル孔2b−2の、現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の組立時の補正後の目標位置とのズレ量が、規格内(適正な誤差範囲内)であるか否か判断される(ステップS13)。
このステップS13において、上記ズレ量が規格内であると判定された場合には、ステップS14において、上記第2のノズル孔2b−2用の組立時の目標位置が、上記第1のノズル孔2b−1用の組立時の目標位置に戻された後、該ヘッド位置決めプログラムがストップされ、上記ヘッド支持体3に対して、上記ヘッド2が、適正な組み付け位置に位置決めされる。
【0042】
ここで、上記ズレ量が規格内でないと判定された場合、つまり、ステップS13で「NO」と判定された場合には、ステップS15に示すように、上記ズレ量に基づいて、上記第2のノズル孔2b−2用の目標位置までの上記ヘッド2の移動量を、上記マイクロプロセッサ701により算出し、ステップS16に示すように、該移動量分だけ、上記ヘッド位置調整機構502を所定方向に移動した後、上記ステップS8の計測動作を再度実行する。
【0043】
また、このステップS8における上記第2のノズル孔2b−2の位置の計測が不可能な場合、例えば、該第2のノズル孔2b−2にも、前述したインク噴射テスト時のインクが残留していて、上記CCDカメラ601により撮像された該第2のノズル孔2b−2のノズル孔画像が、上記画像メモリ708に予め登録された基準パターン画像によりパターン認識されなかった場合には、ステップS9において「NO」の判定がなされる。
【0044】
この場合には、図6に示すように、上記ヘッド2の第2のノズル孔2b−2に隣接している第3のノズル孔2b−3を、上記CCDカメラ601により撮像し、この第3のノズル孔2b−3ノズル孔画像を、上記サブコントローラ700Aにより、上記画像メモリ708に予め登録されたノズル孔画像からなる基準パターン画像とパターン認識により比較して、該第3のノズル孔2b−3ノズル孔画像が、上記ヘッド2の基準ノズル孔2bのノズル孔画像であるか否か判断する。
【0045】
そして、上記CCDカメラ601により撮像された該第3のノズル孔2b−3のノズル孔画像に基づいて、この第3のノズル孔2b−3の位置が、上記ノズル孔位置計測手段602により計測される(ステップS17)。
ここで、このステップS17における上記第3のノズル孔2b−3の位置の計測が可能な場合には、上述した第2のノズル孔2b−2の場合と同様に、該第3のノズル孔2b−3の現在位置が算出され、上記第1のノズル孔2b−1用の目標位置が、該第3のノズル孔2b−3用の目標位置に補正された後、この第3のノズル孔2b−3の現在位置の算出結果に基づいて、該第3のノズル孔2b−3の現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の組立時の目標位置とのズレ量が、上記マイクロプロセッサ701により算出される。
【0046】
そして、上記第3のノズル孔2b−3の、現在位置と、上記ヘッド支持体3に対するヘッド2の組立時の補正後の目標位置とのズレ量が、規格内(適正な誤差範囲内)であるか否か判断し、該ズレ量が規格内であると判定された場合には、ステップS14と同様に、該第3のノズル孔2b−3用の組立時の目標位置を、上記第1のノズル孔2b−1用の組立時の目標位置に戻した後、該ヘッド位置決めプログラムをストップする。
【0047】
また、上記第3のノズル孔2b−3のズレ量が規格内でないと判定された場合には、ステップS15及びステップS16の場合と同様に、該第3のノズル孔2b−3のズレ量に基づいて、該第3のノズル孔2b−3用の目標位置までの上記ヘッド2の移動量を、上記マイクロプロセッサ701により算出し、該移動量分だけ、上記ヘッド位置調整機構502を所定方向に移動した後、上記ステップS17の計測動作を再度実行する。
【0048】
このように、本実施形態に係る部品組立装置においては、上記CCDカメラ601により撮像された上記ヘッド2のノズル孔2bのノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを比較した際に、該CCDカメラ601により撮像された上記ヘッド2の第1のノズル孔2b−1のノズル孔画像が、基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該第1のノズル孔2b−1と異なる他の第2,第3,…のノズル孔2b−2,2b−3,…が、新たな基準ノズル孔として上記CCDカメラ601により撮像され、該CCDカメラ601により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とが再度比較されるので、上記基準ノズル孔に上述の噴射テストによりインクが残留して充満していても、上記他のノズル孔のノズル孔画像を、該ヘッドの基準ノズル孔として認識させることが可能になる。
【0049】
【発明の効果】
請求項1乃至3の発明によれば、撮像手段により撮像された基準ノズル孔に、インク噴射テストによりインクが残留して充満していても、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔を、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像し、該他のノズル孔のノズル孔画像を、該ヘッドの基準ノズル孔として認識させることが可能になるので、上記制御・演算手段により、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことによって、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を正確に特定することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るヘッドユニット組立装置によって組み立てられるヘッドユニットの外観を示す斜視図。
【図2】上記ヘッドユニット組立装置の全体的な構成を示すブロック図。
【図3】上記ヘッドユニット組立装置の全体的な構成を示す概略正面図。
【図4】上記ヘッドユニットのヘッド支持体に対するヘッドの組み付け位置を検出するサブコントローラの概念図。
【図5】上記サブコントローラの概略構成を示すブロック図。
【図6】上記ヘッドユニット組立装置のCCDカメラによって撮像された上記ヘッドのノズル孔のノズル孔画像の一例を示す模式図。
【図7】上記CCDカメラにより撮像されたノズル孔の位置に基づいて、上記ヘッド支持体に対して上記ヘッドを所定の組立位置に位置決めするヘッド位置決めプログラムの一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 ヘッドユニット
2 インクジェットヘッド
2b ノズル孔
2b−1 第1のノズル孔
2b−2 第2のノズル孔
2b−3 第3のノズル孔
2d ヘッド面
3 ヘッド支持体
4 中間保持部材
100 部品搭載治具
201 部品セットステージ
300 部品搭載治具位置決めユニット
300M パルスモータ
301 部品組立ステージ
400 中間保持部材取付ユニット
403 接着剤塗布手段
500 ヘッド位置調整ユニット
600 ノズル孔位置計測・ヘッド固定ユニット
601 CCDカメラ
602 ノズル孔位置計測手段
603 ハロゲンライトガイド
604 ノズル孔照明光源
700 制御・演算装置
700A サブコントローラ
701 マイクロプロセッサ
702 メインメモリ
703 モータドライバ
704 ノズル照明回路
705 画像入力2値化回路
706 モニタ
707 モニタインタフェース
708 画像メモリ
709 画像処理回路
A、B 部品セット部位
E 部品組立部位
Claims (3)
- インクジェットヘッドを組み付けるヘッド支持体と、該インクジェットヘッドとを、該ヘッド支持体と該インクジェットヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定するに当たって、該インクジェットヘッドのヘッド面に穿たれている多数のノズル孔のうちの予め特定した位置のノズル孔を、該インクジェットヘッドの位置を特定する基準ノズル孔として撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像を予め登録されたノズル孔の基準パターン画像と比較して、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が該基準ノズル孔のノズル孔画像として認識された後、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算手段により演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことにより、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定するインクジェットヘッドの位置決め方法において、
上記撮像手段により撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを比較した際に、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔を、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔のパターン画像とを再度比較することを特徴とするインクジェットヘッドの位置決め方法。 - 請求項1のインクジェットヘッドの位置決め方法において、
上記基準ノズル孔と異なる他のノズル孔が、該基準ノズル孔に隣接したノズル孔であることを特徴とするインクジェットヘッドの位置決め方法。 - インクジェットヘッドを組み付けるヘッド支持体と、該インクジェットヘッドとを、該ヘッド支持体と該インクジェットヘッドとの間に配置された中間保持部材を用いて、接着剤により接着固定するに当たって、該インクジェットヘッドのヘッド面に穿たれている多数のノズル孔のうちの予め特定した位置のノズル孔を、該インクジェットヘッドの位置を特定する基準ノズル孔として撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像を予め登録されたノズル孔の基準パターン画像と比較して、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が該基準ノズル孔のノズル孔画像として認識された後、該基準ノズル孔の撮像画像の重心位置を演算手段により演算して、該ヘッド支持体に対する該基準ノズル孔の位置計測を行うことにより、該ヘッド支持体に対する該インクジェットヘッドの組み付け位置を特定するインクジェットヘッドの位置決め装置において、
上記撮像手段により撮像されたノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを比較した際に、該撮像手段により撮像されたノズル孔画像が上記基準ノズル孔のノズル孔画像として認識されなかった場合に、該基準パターン画像により認識されるノズル孔画像が得られるまで、該基準ノズル孔と異なる他のノズル孔を、新たな基準ノズル孔として上記撮像手段により撮像し、該撮像手段により撮像された他のノズル孔のノズル孔画像と予め登録されたノズル孔の基準パターン画像とを再度比較する制御・演算手段を有することを特徴とするインクジェットヘッドの位置決め装置。
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