JPWO2010071041A1 - インクジェット描画装置 - Google Patents

Abstract

ステージを長尺化及び大型化する必要なく、振動によるヘッドの位置ずれの発生を抑制し、高精度なメンテナンスを可能とするインクジェット描画装置（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、水平方向の移動が不可能に構成されたヘッドモジュール（５）に設けられた液滴吐出ヘッド（５１）と、水平方向に移動可能に構成された描画台（１１）を備えており、液滴吐出ヘッド（５１）のメンテナンスを行うための複数種類のメンテナンスユニット（Ｍ）のうちからいずれか１つのメンテナンスユニット（ｍ１−ｍ３）を選択し、該選択されたメンテナンスユニット（ｍ１−ｍ３）をメンテナンスユニット搬送手段（７）に設置するメンテナンスユニット選択設置手段（１４）を設けた。

Description

本発明はインクジェット描画装置に関し、詳しくは、装置基台上のステージを長尺化及び大型化する必要なく、ヘッドのメンテナンスを高精度に行うことのできるインクジェット描画装置に関する。

近年、インクジェット技術を利用した微細加工技術に注目が集まっており、例えば液晶表示パネルに用いられるカラーフィルターや半導体の配線パターン等の製造分野においては、液滴吐出ヘッド（以下、単にヘッドという。）から吐出される各種液滴を、ワーク（被記録材）上の誤差１μｍ程度の極めて微細なターゲットに対して着弾させるニーズが高まっている。

高精度に着弾位置を制御するためには、ヘッドの位置が正確な位置に設置されていることが望ましい。また、ヘッドを適切にメンテナンスすることで、液滴の着弾位置が適切な位置に着弾するように保守作業を行う必要がある。

従来、ヘッドのメンテナンスを行うものとして、特許文献１には、装置本体に、描画エリアに隣接してメンテナンスエリアを設け、メンテナンス時には、ヘッドを保持したキャリッジをメンテナンスエリアまで移動させることが開示されている。

また、特許文献２には、ヘッドを装置基台上で不動とし、同じ装置基台に設置されたステージ上に、複数種類のメンテナンスユニットをヘッドの直下を含む所定領域を水平移動可能に設け、メンテナンス時には、ステージの移動によって所望のメンテナンスユニットをヘッドの直下まで移動させることが開示されている。

特開２００５−２５４８００号公報 特開２００８−１５５１１３号公報

特許文献１記載の技術では、ヘッドのメンテナンスの際にヘッドを保持したキャリッジをメンテナンスエリアまで移動させる必要があるため、キャリッジの移動によって少なからずヘッドのがたつきが生じ、ヘッドの取り付け位置に微細な位置ずれが生じて着弾位置にずれが発生するおそれがある。インクジェット描画装置は、μｍオーダーの極めて高精度な着弾位置精度が求められるため、ヘッドの極く僅かな位置ずれも致命的となる。

このためには、特許文献２記載の技術のように、ヘッドを不動とし、メンテナンスユニット側をヘッドの直下まで移動させる構成とすることが望ましいといえる。

しかしながら、ヘッドを不動とする場合、描画対象となるワークを支持する描画台の設置領域及びその移動領域に加えて、メンテナンスユニットの設置領域及びその移動領域も必要となる。メンテナンスユニットは、一般に、ヘッドのノズル面を乾燥等から防ぐためのキャッピングユニット、ノズルから強制的にインクを吸引するサッキングユニット、ノズルから強制的に吐出されるインクを収容するフラッシングトレイ、ノズル面に付着した残留インク等の汚れをふき取るワイピングユニット等の複数種類に亘り、これら複数種類のメンテナンスユニットをステージ上に使用可能に設置する必要がある。従って、その設置場所をステージ上に確保しなくてはならないため、ステージが長尺化及び大型化してしまう問題がある。

しかも、描画台もメンテナンスユニットも共にヘッドに対して高精度に位置決めされる必要があるため、その移動も高精度に行われる必要がある。高精度な移動を行うためのステージは極めて高価であり、コスト高となるばかりでなく、所定のメンテナンスユニットを使用するためにステージを長距離移動させる必要があることから、その移動に伴う振動が装置基台からヘッドに伝わってヘッドの微細な位置ずれが発生する問題もある。

そこで、本発明は、ステージを長尺化及び大型化する必要なく、また、振動によるヘッドの位置ずれの発生を抑制できて、メンテナンスユニットをヘッドに位置決めすることにより高精度なメンテナンスを行うことのできるインクジェット描画装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドを保持し、水平方向の移動が不可能に構成されたヘッドモジュールと、上面に被記録材を支持し、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能に構成された描画台とを有し、前記液滴吐出ヘッドから前記被記録材に向けて液滴を吐出することによって所定の描画を行うインクジェット描画装置であって、
前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を移動可能に構成され、前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットを前記ヘッドモジュールの直下まで搬送して前記液滴吐出ヘッドに対して位置決めを行うメンテナンスユニット搬送手段と、
前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うための複数種類のメンテナンスユニットのうちからいずれか１つのメンテナンスユニットを選択し、該選択されたメンテナンスユニットを前記メンテナンスユニット搬送手段に設置するメンテナンスユニット選択設置手段と、
を備えることを特徴とするインクジェット描画装置である。

請求項２記載の発明は、前記ヘッドモジュールと前記メンテナンスユニット搬送手段によって搬送されるメンテナンスユニットとの相対位置を計測する相対位置計測手段を備え、
前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記相対位置計測手段によって計測された計測値に応じて前記メンテナンスユニットの位置を微調整することを特徴とする請求項１記載のインクジェット描画装置である。

請求項３記載の発明は、前記メンテナンスユニット選択設置手段は、先端に１つのメンテナンスユニットを保持可能なロボットアームにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット描画装置である。

請求項４記載の発明は、前記メンテナンスユニット選択設置手段は、前記メンテナンスユニット搬送手段を跨ぐように設けられたガントリに沿ってスライド移動可能且つ昇降移動可能に設けられ、下端に１つのメンテナンスユニットを保持可能なハンド部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット描画装置である。

請求項５記載の発明は、前記複数種類のメンテナンスユニットを上面に配置したメンテナンスユニット配置台を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

請求項６記載の発明は、前記ヘッドモジュールと前記描画台は、共通の定盤上に設置されており、前記メンテナンスユニット選択設置手段は、前記定盤上には設置されていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

請求項７記載の発明は、前記描画台と前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能で、且つ、前記描画台の上面に対して垂直方向に沿う方向を軸として回転移動可能に構成された共通のステージ上に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

請求項８記載の発明は、前記描画台は、前記メンテナンスユニットによるメンテナンス時に、該メンテナンスユニットと干渉しない位置まで退避し、前記ヘッドモジュールの下方に前記メンテナンスユニットの挿入スペースを確保するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

請求項９記載の発明は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドを保持し、水平方向の移動が不可能に構成されたヘッドモジュールと、上面に被記録材を支持し、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能に構成された描画台とを有し、前記液滴吐出ヘッドから前記被記録材に向けて液滴を吐出することによって所定の描画を行うインクジェット描画装置であって、
前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を移動可能に構成され、前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットを前記ヘッドモジュールの直下まで搬送して前記液滴吐出ヘッドに対して位置決めを行うメンテナンスユニット搬送手段を有し、
前記メンテナンスユニット搬送手段は、先端にメンテナンスユニットが設置されると共に該先端が前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向及び垂直方向に移動可能なロボットアームにより構成されていることを特徴とするインクジェット描画装置である。

請求項１０記載の発明は、前記ヘッドモジュールと前記メンテナンスユニット搬送手段によって搬送されるメンテナンスユニットとの相対位置を計測する相対位置計測手段を備え、
前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記相対位置計測手段によって計測された計測値に応じて前記メンテナンスユニットの位置を微調整することを特徴とする請求項９記載のインクジェット描画装置である。

請求項１１記載の発明は、前記メンテナンスユニット搬送手段は、先端に複数種類のメンテナンスユニットを設置した回転テーブルを有していることを特徴とする請求項９又は１０記載のインクジェット描画装置である。

請求項１２記載の発明は、前記ヘッドモジュールと前記描画台は、共通の定盤上に設置されており、前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記定盤上には設置されていないことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

請求項１３記載の発明は、前記描画台は、前記メンテナンスユニットによるメンテナンス時に、該メンテナンスユニットと干渉しない位置まで退避し、前記ヘッドモジュールの下方に前記メンテナンスユニットの挿入スペースを確保するように構成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のインクジェット描画装置である。

本発明によれば、ステージを長尺化及び大型化する必要なく、また、振動によるヘッドの位置ずれの発生を抑制できて、メンテナンスユニットをヘッドに位置決めすることにより高精度なメンテナンスを行うことのできるインクジェット描画装置を提供することができる。

インクジェット描画装置の第１の実施形態を示す側面図 インクジェット描画装置の第１の実施形態を示す平面図 ヘッドモジュールの底面図 インクジェット描画装置の内部の概略構成を示すブロック図 ワイピングユニットの平面図 サッキングユニットの平面図 フラッシングトレイの平面図 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明するフローチャート 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明するフローチャート 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明するフローチャート 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第１の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 インクジェット描画装置の第２の実施形態を示す側面図 インクジェット描画装置の第２の実施形態を示す平面図 第２の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第２の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 第２の実施形態に係るインクジェット描画装置によるメンテナンス動作を説明する平面図 メンテナンスユニット選択設置手段の他の態様を備えたインクジェット描画装置の側面図 メンテナンスユニット選択設置手段の他の態様を備えたインクジェット描画装置の平面図

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係るインクジェット描画装置の第１の実施形態を示す側面図、図２はその平面図である。

インクジェット描画装置１Ａは、平面視矩形状の石製の定盤２上に、図中Ｘ方向に沿う石製のガントリ３が架設されている。このガントリ３は図１では１点鎖線で示している。ガントリ３には、図中Ｚ方向に沿って昇降移動可能なＺステージ４が設けられている。Ｚステージ４は、ガントリ３に対して昇降移動のみが可能とされ、水平方向には移動不可能に構成されており、その下端にはヘッドモジュール５が設置されている。

図３はヘッドモジュール５の底面図であり、ヘッドモジュール５は、それぞれ液滴を吐出する多数のノズル５１ａが配列された液滴吐出ヘッド（以下、単にヘッドという。）５１が、ベースプレート５０にノズル５１ａの配列方向に沿って千鳥状に配列、保持されることで、図中Ｘ方向に沿って長尺となるラインヘッドを構成している。ベースプレート５０の底面の四隅の適正位置には、十字型の位置確認用マーカ５２が形成されている。また、Ｘ方向に沿う２箇所に距離を置いて形成された各位置確認用マーカ５２、５２を結ぶ直線が各ヘッド５１のノズル列方向と平行となるように形成されている。かかるヘッドモジュール５は、各ヘッド５１のノズル面が下方を向き、その下方に配置される被記録材（図示せず）の表面に対して平行に対面可能となるように配置され、Ｚ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動させるためのθ回転機構（図示せず）を介してＺステージ４の下端に取り付けられている。

また、Ｚステージ４の側面には、該Ｚステージ４の下方を視認するための第１のカメラ６が一体に取り付けられている。この第１のカメラ６は、本実施形態において、下方に配置される後述するメンテナンスユニットＭの位置及び姿勢を確認するためのＣＣＤ等からなるメンテナンスユニット位置確認用カメラであり、レンズ面６ａを下に向けてＺステージ４に対して独立して昇降可能に取り付けられている。この第１のカメラ６の昇降移動は、後述するメンテナンスユニットＭの位置を画像認識する際に所定位置に形成されたマーカを確認するために行われる。

定盤２の上面には、被記録材（図示せず）を搬送するための搬送ステージ７と、この搬送ステージ７をＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動させるためのθ回転機構８、搬送ステージ７とθ回転機構８とを共に図中Ｙ方向に沿って直線移動させるためのＹ移動機構９と、搬送ステージ７とθ回転機構８とを共にＸ方向に沿って直線移動させるためのＸ移動機構１０とを備えている。

なお、Ｘ方向とＹ方向は、定盤２の上面と平行な水平面において互いに直交する方向であり、Ｘ方向は副走査方向、Ｙ方向は主走査方向を示す。Ｚ方向は、定盤２の上面に対して垂直方向であり、Ｘ方向及びＹ方向の双方に対して直交する方向である。

搬送ステージ７は、θ回転機構８上に設けられた平面視矩形状の平板であり、その上面には、描画台１１と、この描画台１１に近接して、上方を視認するための第２のカメラ１２とが一体に設置されている。

描画台１１の上面は定盤２の上面に対して平行な水平面とされ、ヘッドモジュール５から吐出される液滴を着弾させて所定の描画を行う対象物である被記録材（図示せず）が載置されて支持される。この描画台１１は、搬送ステージ７の表面よりも上方に突出して高く形成されている。θ回転機構８の回転中心は、この描画台１１の中心位置に設定されている。

第２のカメラ１２は、本実施形態において、上方に位置するヘッドモジュール５の位置及び姿勢を確認するためのＣＣＤ等からなるヘッド位置確認用カメラであり、レンズ面１２ａを上に向けて搬送ステージ７の上面の所定位置に横置きされ、搬送ステージ７に対して位置不動に取り付けられている。

また、搬送ステージ７の上面は、これら描画台１１及び第２のカメラ１２の設置スペースよりも更に図中Ｙ方向に沿う側方に張り出しており、この張り出し部分の上面スペースによって、後述するメンテナンスユニットＭを設置するためのメンテナンスユニット設置部１３を形成している。このメンテナンスユニット設置部１３は、複数種類のメンテナンスユニットＭのうちのいずれか１種類のメンテナンスユニットＭを設置させるに十分な最小限のスペースを有している。このため、複数種類のメンテナンスユニットＭによるメンテナンスを可能としながらも搬送ステージ７が無用に大型化することはなく、また、この上に設置されるメンテナンスユニットＭをヘッドモジュール５の直下に移動させるために必要な移動距離も常に最小限で済む。

描画台１１は搬送ステージ７の表面よりも高く形成されているので、このメンテナンスユニット設置部１３の上面との間に大きな高低差が形成される。この高低差は、メンテナンスユニット設置部１３に設置可能とされるメンテナンスユニットＭの最大高さと同程度とすることで、後述のメンテナンス動作時にヘッドモジュール５とメンテナンスユニット設置部１３との間にメンテナンスユニットＭを挿入可能なスペースを確保できると共に、ヘッドモジュール５を昇降移動させる際の移動距離を短くすることができる。

メンテナンスユニット設置部１３には、設置されたメンテナンスユニットＭを、メンテナンス中に移動不能となるように保持するための保持機構１３ａを備えている。具体的な保持機構１３ａは特に問わず、例えばメンテナンスユニットＭを機械的に係止することによって移動不能にロックするロック機構、メンテナンスユニットＭを磁力や空気吸引等によって移動不能に吸着する吸着機構等が挙げられる。

搬送ステージ７は、θ回転機構８によってθ方向に回転移動すると共に、Ｘ移動機構１０及びＹ移動機構９に沿って移動することで、Ｚステージ４に取り付けられたヘッドモジュール５の直下を含む所定領域を水平方向（Ｘ、Ｙ方向及びθ方向）に移動可能に構成されている。従って、この搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３に設置されるメンテナンスユニットＭは、搬送ステージ７の水平方向の移動によってヘッドモジュール５の直下まで搬送されることが可能であり、この搬送ステージ７によって本発明におけるメンテナンスユニット搬送手段が構成される。

なお、搬送ステージ７のＸ、Ｙ方向及びθ方向の各位置は、不図示のエンコーダによって高精度に検出されるようになっている。

定盤２の側方には、メンテナンスユニットＭを搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３に設置するためのメンテナンスユニット設置機構１４が配置されている。メンテナンスユニット設置機構１４は、ここでは多関節構造のいわゆるロボットアームからなり、定盤２には設置されておらず、定盤２とは別体構造となっており、定盤２の側方に設置されたメンテナンスユニット配置台１５に取り付けられている。メンテナンスユニット配置台１５の上面には、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）が選択使用可能に配置されている。

メンテナンスユニット設置機構１４は、先端にメンテナンスユニットＭをつかんで保持するためのハンド部１４ａを有しており、このハンド部１４ａによって、メンテナンスユニット配置台１５に配置された複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のうちからいずれか１つのメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）を選択して掴んで保持し、各関節を駆動することによって搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３の位置まで運び、該メンテナンスユニット設置部１３上に設置することができるように構成されている。従って、このメンテナンスユニット設置機構１４によって本発明におけるメンテナンスユニット選択設置手段が構成される。

図１に示すように、定盤２は、装置基台１６上にエアサスペンション等の除振機構１７を介して載置されている。メンテナンスユニット設置機構１４及びメンテナンスユニット配置台１５は、図示するようにこの装置基台１６上に設けることができるが、装置基台１６とは別体として例えば床面上に設置されていてもよい。本実施形態では、メンテナンスユニット設置機構１４は定盤２には設置されていないため、その駆動に伴って発生する振動が定盤２に直接伝達されることを防止できる効果がある。従って、メンテナンスユニット設置機構１４が装置基台１６上に設置されていても、その駆動に伴って発生する振動は除振機構１７によって定盤２に直接伝達されることが抑制され、十分に減衰されるため、ヘッドモジュール５の各ヘッド５１の取り付け状態に与える影響を低減することができる。しかも、定盤２はメンテナンスユニット設置機構１４の設置スペースを必要としないため、高価な定盤２を必要最小限に小型化でき、コストダウンが可能となる。

図４はかかるインクジェット描画装置１Ａの内部の概略構成を示すブロック図である。

１００は全体を制御する演算部（ＣＰＵ）であり、ステージコントローラ１０１、アームコントローラ１０２、画像処理部１０３、吐出制御部１０４をそれぞれ制御する。

ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１０５、１０６の駆動を制御し、Ｚステージ４に取り付けられたヘッドモジュール５をθ方向に回転移動させるためのθ軸モータ１１０、Ｚステージ４をＺ方向に昇降移動させるためのＺ軸モータ１１１をそれぞれ駆動させる。

また、ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１０７〜１０９の駆動を制御し、搬送ステージ７をＸ方向に移動させるためのＸ軸モータ１１２、Ｙ方向に移動させるためのＹ軸モータ１１３、θ方向に回転移動させるためのθ軸モータ１１４をそれぞれ駆動させる。

アームコントローラ１０２は、演算部１００からの制御信号に基づいてメンテナンスユニット設置機構１４であるロボットアームを駆動させて各種動作を制御する。

画像処理部１０３は、演算部１００からの制御信号に基づいてカメラコントローラ１１５の駆動を制御し、Ｚステージ４に取り付けられた第１のカメラ６及び搬送ステージ７上に取り付けられた第２のカメラ１２の撮像動作及び撮像された画像の処理を行う。

吐出制御部１０４は、演算部１００からの制御信号に基づいてヘッドモジュール５の各ヘッド５１の駆動を制御し、所定の描画データに基づくインク滴下処理を行う。

ここで、各種のメンテナンスユニットＭについて説明する。

図５はワイピングユニットｍ１の平面図を示しており、ワイピングユニットｍ１は、平面視矩形状の基盤２００上に、ヘッドモジュール５の２列のヘッド列に対応する２列に配列されたワイプ材２０１を備えている。

各ワイプ材２０１は、ヘッド５１のノズル面の幅と同程度の幅を有する長尺なテープ状に形成されており、それぞれローラ２０２に巻回され、基盤２００上の一方端部にヘッド５１の列間と同間隔で並設されている。ワイプ材２０１の先端は基盤２００の他方端部に配置された巻き取りローラ２０３によって巻き取り可能となっている。２０４は巻き取りローラ２０３を回転させるモータである。

ローラ２０２と巻き取りローラ２０３との間には、各ワイプ材２０１を表裏から挟む２対の支持ローラ対２０５、２０５がそれぞれ配置され、その間のワイプ材２０１に所定の張力を付与している。２対の支持ローラ対２０５、２０５の離間距離は、ヘッドモジュール５に配列された全ヘッド５１を含めた副走査方向の幅（記録幅）よりも若干大きく形成されており、この２対の支持ローラ対２０５、２０５に挟まれるワイプ材２０１の表面によって、ヘッドモジュール５の各ヘッド５１のノズル面を摺擦するワイプ面を構成している。このワイプ面の裏面側には、各ヘッド５１に対応するワイパーヘッド２０６が配置されており、ワイピング時に、ワイプ材２０１の裏面を支持し、ワイプ面を各ヘッド５１のノズル面に当接させて摺擦効果を補強する。

基盤２００の上面の四隅の適正位置には、十字型の位置決めマーカ２０７が形成されている。

このワイピングユニットｍ１は、搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３上に設置されて位置決めされ、各ワイプ材２０１とヘッド５１とが当接した後、モータ２０４の駆動によりワイプ材２０１を巻き取り軸２０３に巻き取ることによって、各ヘッド５１のノズル面を摺擦し、ノズル面のクリーニングを行う。

各モータ２０４を駆動させるための電源は、不図示の電源コネクタに接続された電源コードから供給されるようにしてもよいし、図２に示されるように、メンテナンスユニット設置部１３上に電源供給用の電極１３ｂを設けておき、ワイピングユニットｍ１が設置された際に該ワイピングユニットｍ１に設けた電極（図示せず）と導通させることで描画装置本体側から供給されるようにしてもよい。

図６はサッキングユニットｍ２の平面図を示しており、サッキングユニットｍ２は、平面視矩形状の基盤３００上に、ヘッドモジュール５の各ヘッド５１に対応する数及び配置のサッキング用キャップ３０１を備えている。各サッキング用キャップ３０１にはサッキングパイプ３０２の一端が接続されている。サッキングパイプ３０２の他端は不図示の吸引ポンプと繋がり、該吸引ポンプの駆動によって各サッキング用キャップ３０１内の空気を吸引するようになっている。

また、基盤３００の上面の四隅の適正位置には、十字型の位置決めマーカ３０３が形成されている。

このサッキングユニットｍ２は、搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３上に設置されて位置決めされ、各サッキング用キャップ３０１と各ヘッド５１とが当接して密着した後、吸引ポンプの駆動により各サッキング用キャップ３０１内を負圧状態にすることによって、各ヘッド５１のノズル５１ａから強制的にインクを吸引し、インク詰まりの解消や気泡の排出を行う。また、密着の後、吸引ポンプを駆動させずにおくことで、各ヘッド５１のノズル面を密封し、ノズル５１ａの乾燥を防止するように機能させることもできる。

図７はフラッシングトレイｍ３の平面図を示しており、フラッシングトレイｍ３は、平面視矩形状の基盤４００上に、ヘッドモジュール５の全ヘッド５１を囲むことができる程度の大きさの受け皿４０１を有している。

また、基盤４００の上面の四隅の適正位置には、十字型の位置決めマーカ４０２が形成されている。

このフラッシングトレイｍ３は、搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３上に設置されて位置決めされ、ヘッドモジュール５の下方に配置された後、ノズル詰まりの解消、各ノズル５１ａの均質化等の目的で各ノズル５１ａから強制吐出された液滴を受け皿４０１内に受け入れる。

これら各種のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）は、メンテナンスユニット配置台１５上に配置されている。それらの位置は厳密には規定されていないため、メンテナンスユニット設置機構１４は、アームを駆動させ、所望のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）を掴んだ後、ヘッドモジュール５の各ヘッド５１に対して正確に位置決めする必要がある。

次に、かかるインクジェット描画装置１Ａによるメンテナンス動作について、図８〜図１０に示すフローチャート、図１１〜図１５に示すインクジェット描画装置１Ａの動作を示す平面図を用いて説明する。なお、以下に説明するメンテナンス動作は、演算部１００内の所定の記録領域又は不図示の記憶装置に予め記憶された所定のプログラムに従って演算部１００の制御によって実行される。

所定のメンテナンス時期が来ると、予め決められた又は作業者により指示されたメンテナンス内容が選定される（Ｓ１）。ここでは複数種類のメンテナンス動作のうち、ワイピングユニットｍ１を用いてワイピングを実行するものとする。

メンテナンス内容の選定でワイピングが選択されると、ワイピングを行うためのワイピングユニットｍ１に関するメンテナンス機器基礎データを読み出し（Ｓ２）、そのメンテナンス機器基礎データ中の位置座標データに基づいてメンテナンスユニット設置機構１４を駆動させ、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のうちからワイピングユニットｍ１を先端のハンド部１４ａで掴んで保持し、搬送ステージ７上まで運び、メンテナンスユニット設置部１３上に設置する。このとき、メンテナンスユニットＭはヘッドモジュール５に対してある程度の位置決めがなされた状態で設置される（Ｓ３、図１１）。設置後、ワイピングユニットｍ１は保持機構１３ａによってメンテナンスユニット設置部１３上に保持される。

なお、このとき、搬送ステージ７は、メンテナンスユニット設置部１３がＺステージ４の下方から十分に退避するように所定位置（設置待機位置）まで移動して静止している。この設置待機位置は予め決められており、その位置座標は上記ステップＳ２において読み出されたメンテナンス機器基礎データ中に含まれている。

ワイピングユニットｍ１がメンテナンスユニット設置部１３上に設置、保持されたら、搬送ステージ７をＸ、Ｙ方向に移動させ、Ｚステージ４に取り付けられた第１のカメラ６によって、ワイピングユニットｍ１上のいずれかの位置決めマーカ２０７を画像認識して確認する（Ｓ４、図１２）。この確認動作は位置決めマーカ２０７の個数分繰り返し、各位置決めマーカ２０７の位置座標を取得する。各位置決めマーカ２０７の位置座標が取得されたら、各位置座標からワイピングユニットｍ１の姿勢を計算する。

図９は姿勢計算のフローであり、まず、４点の位置決めマーカ２０７の位置座標（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ求め、マーカデータ１〜４として記憶しておく（Ｓ２０）。

次いで、ある一つの位置決めマーカ２０７（これをＰ１とする。）の位置座標（Ｘｐ１，Ｙｐ１）から見て、｜Ｘｐ１−Ｘｐｎ｜（ｎは２、３又は４）が最も小さくなる他の位置決めマーカ２０７の点Ｐ２の位置座標を（Ｘｐ２，Ｙｐ２）とし、他の位置座標Ｐ３、Ｐ４をそれぞれ（Ｘｐ３，Ｙｐ３）、（Ｘｐ４，Ｙｐ４）とする（Ｓ２１）。

そして、描画台１１の中心にあるθ軸の回転中心の座標（Ｘθ，Ｙθ）を中心に４つの位置決めマーカ２０７の位置座標Ｐ１〜Ｐ４を回転し、｛（Ｘｐ１−Ｘｐ２）^２＋（Ｘｐ３−Ｘｐ４）^２｝を最小にする角度θｐを求め、これを記憶しておく（Ｓ２２）。

次いで、４点の位置決めマーカ２０７の位置座標Ｐ１〜Ｐ４について、角度θｐ回転後の４点の位置座標Ｐｒ１〜Ｐｒ４を計算し（Ｓ２３）、その４点の位置座標Ｐｒ１〜Ｐｒ４の平均値Ｐｒａｖｅを求め、これを記憶しておく（Ｓ２４）。

図８のフローに戻り、上記により求められたワイピングユニットｍ１の姿勢データは、メンテナンスユニット設置部１３上のワイピングユニットｍ１の現在の姿勢データ（θｍ、Ｍｒａｖｅ）として記憶される（Ｓ５）。

一方、搬送ステージ７をＸ、Ｙ方向に移動させることにより、搬送ステージ７上に取り付けられている第２のカメラ１２をヘッドモジュール５の下方まで移動させ（Ｓ６）、第２のカメラ１２によって、ヘッドモジュール５の下面に形成されているいずれかの位置確認用マーカ５２を画像認識して確認する（Ｓ７、図１３）。この確認動作は位置確認用マーカ５２の個数分繰り返される。確認された各位置確認用マーカ５２の位置座標はヘッドマーカデータとされ、図９のフローに従って上記同様にして姿勢データ（θｈ、Ｈｒａｖｅ）が計算され、記憶される（Ｓ８）。

なお、上記ステップＳ３〜Ｓ５の処理と上記ステップＳ６〜Ｓ８の処理は、いずれが先でもよい。また、メンテナンス動作の最初の処理として上記ステップＳ６〜Ｓ８の処理を実行し、ヘッドモジュール５の姿勢データを取得しておくようにしてもよい。

上記ステップＳ３〜Ｓ５の処理と上記ステップＳ６〜Ｓ８の処理の双方が完了したら、記憶されたワイピングユニットｍ１の姿勢データとヘッドモジュール５の姿勢データを読み出し、それらの情報から、ヘッドモジュール５とワイピングユニットｍ１とがコンタクトする姿勢（ヘッドモジュール５の各ヘッド５１とワイピングユニットｍ１の各ワイプ材２０１とが適正に接触する姿勢）を計算する（Ｓ９）。

すなわち、ワイピングユニットｍ１はメンテナンスユニット設置部１３上まで搬送されて単に設置されただけであるため、ヘッドモジュール５の各ヘッド５１に対する正確な位置決めがなされていない。従って、ワイピングユニットｍ１によって各ヘッド５１を適正にワイピングするために両者の姿勢を合致させる必要がある。両者の姿勢を合致させるには、ヘッドモジュール５とワイピングユニットｍ１とを相対的に移動させればよいが、ここではワイピングユニットｍ１側のみをＸ、Ｙ方向及びθ方向に移動させることによってヘッドモジュール５の姿勢に合致させるようにしている。

図１０はその移動ための補正調整量を計算するフローであり、まず、記憶しておいたワイピングユニットｍ１の姿勢データ（θｍ、Ｍｒａｖｅ）、ヘッドモジュール５の姿勢データ（θｈ、Ｈｒａｖｅ）及びメンテナンス機器基礎データＤｍを呼び出す（Ｓ３０）。このメンテナンス機器基礎データＤｍには、ヘッドモジュール５とワイピングユニットｍ１とのコンタクト位置関係の情報が含まれている。

次いで、これらのデータに基づいて、ワイピングユニットｍ１をヘッドモジュール５の姿勢に合致させるための角度補正調整量θａｄｊ（＝θｈ−θｍ）を計算し、その結果を記憶しておく（Ｓ３１）。

更に、上記姿勢データ及びメンテナンス機器基礎データＤｍに基づいて、ワイピングユニットｍ１をヘッドモジュール５の姿勢に合致させるためのＸＹ補正調整量Ａｄｊ（Ｘａｄｊ、Ｙａｄｊ）（＝Ｈｒａｖｅ−Ｍｒａｖｅ＋Ｄｍ）を計算し、その結果を記憶しておく（Ｓ３２）。

そして、図８のフローに戻り、上記ステップＳ３１、Ｓ３２で得られた補正調整量データに基づいて、搬送ステージ７をＸ、Ｙ方向及びθ方向に移動させ、メンテナンスユニットｍ１の位置を微調整する（Ｓ１０）。これにより、搬送ステージ７上のワイピングユニットｍ１の姿勢はヘッドモジュール５の姿勢と合致する（図１４）。

その後、ワイピングユニットｍ１がヘッドモジュール５の直下の位置となるように搬送ステージ７を移動させ、Ｚステージ４を降下させてヘッドモジュール５をワイピングユニットｍ１と接触させてヘッドメンテナンスを行う（Ｓ１１、図１５）。

このように、本発明に係るインクジェット描画装置１Ａは、搬送ステージ７上に、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のうちの１種類のみを設置するスペースを設けるだけで済むため、搬送ステージ７を長尺化及び大型化する必要なく、また、メンテナンスユニットＭを搬送ステージ７上に設置するための機構（メンテナンスユニット設置機構１４）を搬送ステージ７と同一の定盤２に設置しないため、メンテナンスユニットＭの設置動作に伴う振動によるヘッド５１の位置ずれの発生を抑制でき、高精度なメンテナンスを行うことが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図１６は本発明に係るインクジェット描画装置の第２の実施形態を示す側面図、図１７はその平面図である。第１実施形態に係るインクジェット描画装置１Ａと同一符号の部位は同一構成の部位であるため詳細な説明は省略する。

このインクジェット描画装置１Ｂは、搬送ステージ７上に第１の実施形態が有していたメンテナンスユニット設置部と第２のカメラとが形成されていない。複数種類のメンテナンスユニットＭは、定盤２の側方に配置されたメンテナンスユニット搬送機構１８に設置されている。このため、搬送ステージ７上には描画台１１のみが設けられている。

このメンテナンスユニット搬送機構１８は、第１の実施形態におけるメンテナンスユニット設置機構１４と同様の多関節構造のロボットアームからなり、定盤２の側方に配置され、定盤２には設けられていない。従って、移動に伴う振動が定盤２上のヘッドモジュール５に影響を与えることはなく、定盤２にメンテナンスユニット搬送機構１８の設置スペースも必要としない。メンテナンスユニット搬送機構１８は、第１の実施形態と同様に定盤２の側方であって装置基台１６上に設置されていてもよい。

メンテナンスユニット搬送機構１８の先端には、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）の全てを設置した回転テーブル１８ａが設けられている。回転テーブル１８ａは、アームの先端において水平なθ方向に回転可能であり、その上面の予め決められた所定位置に、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）とヘッドモジュール５を下面側から上方に向けて画像認識するための第２のカメラ１２とがそれぞれ取り付け固定されている。

この回転テーブル１８ａは、メンテナンスユニット搬送機構１８の各関節を駆動することにより、ヘッドモジュール５の直下を含む所定領域を水平方向及び垂直方向に移動可能であり、回転することにより、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のいずれか１種類をヘッドモジュール５の直下に位置決めすることができ、位置決めの後、アームを上昇させることで、各ヘッド５１と当接させることもできる。従って、本実施形態では、このメンテナンスユニット搬送機構１８により本発明におけるメンテナンスユニット搬送手段が構成される。

かかるメンテナンスユニット搬送機構１８の各移動動作に伴う位置情報は、それぞれ不図示のエンコーダによって高精度に検出される。

この第２の実施形態に係るインクジェット描画装置１Ｂにおいても、第１の実施形態と同様、メンテナンス動作時に複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のうちから任意の１種類のメンテナンスユニットＭを選定し、回転テーブル１８ａを回転させて、選定されたメンテナンスユニットＭをヘッドモジュール５の下方において該ヘッドモジュール５の姿勢に合致するように位置決めすることによって行われる。

この位置決め動作は、本実施形態においても図８〜図１０に準じて行うことができるが、本実施形態では、第２のカメラ１２は回転テーブル１８ａ上に設置されているため、描画台１１が退避したヘッドモジュール５の下方に第２のカメラ１２を挿入することで、ヘッドモジュール５の位置を確認することになる（図１８）。このとき、Ｚステージ４は上昇移動することにより下方に大きな挿入空間を形成している。

その後、例えばフラッシングトレイｍ３が選定されると、回転テーブル１８ａが回転し、フラッシングトレイｍ３をＺステージ４に設けられた第１のカメラ６の下方まで搬送させ、該第１のカメラ６によって位置確認を行う（図１９）。このとき第１のカメラ６は下降してフラッシングトレイｍ３上の位置決めマーカ４０２を画像認識する。その後、フラッシングトレイｍ３がヘッドモジュール５の姿勢に合致するように回転テーブル１８ａを回転させ、フラッシングトレイｍ３を該ヘッドモジュール５の下方に位置決めする（図２０）。

本実施形態において、描画台１１を有する搬送ステージ７は、定盤２上のＹ方向においてＹ移動機構９によって、該描画台１１がヘッドモジュール５の下方から十分に退避した位置（メンテナンス位置）まで移動可能とされており、ヘッドモジュール５の下方にメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）及び第２のカメラ１２が設置された回転テーブル１８ａを挿入可能なスペースを確保している。描画台１１は搬送ステージ７の表面から突出して高く形成されているため、回転テーブル１８ａをヘッドモジュール５の下方に挿入するために該ヘッドモジュール５を上昇移動させるための移動距離を短くすることができる。

この第２の実施形態に係るインクジェット描画装置１Ｂによっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）を配置するための配置台を別途設ける必要がないため、装置全体の据え付けスペースをコンパクトにすることができる。

＜メンテナンスユニット選択設置手段の他の態様＞
第１の実施形態において説明したメンテナンスユニット選択設置手段の一例であるメンテナンスユニット設置機構１４は、多関節構造のロボットアームからなる構成とする他、以下の構成とすることもできる。

図２１は、メンテナンスユニット選択設置手段の他の態様を備えたインクジェット描画装置の側面図、図２２はその平面図である。図１、図２と同一符号の部位は同一構成の部位であるため詳細な説明は省略する。

このインクジェット描画装置１Ｃには、定盤２の図中Ｙ方向に沿う端部側に、図中Ｘ方向に沿って、搬送ステージ７及び定盤２を跨ぐようにガントリ２０が架設されている。従って、ガントリ２０は定盤２上には設けられておらず、ここでは装置基台１６上に設けられている。ガントリ２０には、メンテナンスユニットＭを搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３に設置するためのメンテナンスユニット設置機構１９が図中のＸ方向に沿ってスライド移動可能且つＺ方向に沿って昇降移動可能に取り付けられている。

また、定盤２の側方には、装置基台１６上にメンテナンスユニット配置台２１が配置されており、その上面には複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）が、ガントリ２０と同じく図中Ｘ方向に沿って、選択使用可能に配置されている。

このメンテナンスユニット設置機構１９は、下端にメンテナンスユニットＭをつかんで保持するためのハンド部１９ａを有しており、このハンド部１９ａによって、メンテナンスユニット配置台２１に配置された複数種類のメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）のうちからいずれか１つのメンテナンスユニットＭ（ｍ１、ｍ２、ｍ３）を選択して掴んで保持し、ガントリ２０に沿ってスライド移動することによって、ガントリ２０の下方（設置待機位置）まで移動してきた搬送ステージ７上のメンテナンスユニット設置部１３上に設置することができるように構成されている。従って、このガントリ２０に設けられたメンテナンスユニット設置機構１９によって本発明におけるメンテナンスユニット選択設置手段が構成される。

このインクジェット描画装置１Ｃによっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ インクジェット描画装置
２ 定盤
３ ガントリ
４ Ｚステージ
５ ヘッドモジュール
５１ ヘッド
５１ａ ノズル
５２ 位置確認用マーカ
６ 第１のカメラ
６ａ レンズ面
７ 搬送ステージ
８ θ回転機構
９ Ｙ移動機構
１０ Ｘ移動機構
１１ 描画台
１２ 第２のカメラ
１２ａ レンズ面
１３ メンテナンスユニット設置部
１３ａ 保持機構
１３ｂ 電極
１４、１９ メンテナンスユニット設置機構
１４ａ、１９ａ ハンド部
１５、２１ メンテナンスユニット配置台
１６ 装置基台
１７ 除振機構
１８ メンテナンスユニット搬送機構
１８ａ 回転テーブル
２０ ガントリ
Ｍ メンテナンスユニット
ｍ１ ワイピングユニット
ｍ２ サッキングユニット
ｍ３ フラッシングトレイ

Claims (13)

1. 液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドを保持し、水平方向の移動が不可能に構成されたヘッドモジュールと、上面に被記録材を支持し、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能に構成された描画台とを有し、前記液滴吐出ヘッドから前記被記録材に向けて液滴を吐出することによって所定の描画を行うインクジェット描画装置であって、
   前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を移動可能に構成され、前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットを前記ヘッドモジュールの直下まで搬送して前記液滴吐出ヘッドに対して位置決めを行うメンテナンスユニット搬送手段と、
   前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うための複数種類のメンテナンスユニットのうちからいずれか１つのメンテナンスユニットを選択し、該選択されたメンテナンスユニットを前記メンテナンスユニット搬送手段に設置するメンテナンスユニット選択設置手段と、
   を備えることを特徴とするインクジェット描画装置。
2. 前記ヘッドモジュールと前記メンテナンスユニット搬送手段によって搬送されるメンテナンスユニットとの相対位置を計測する相対位置計測手段を備え、
   前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記相対位置計測手段によって計測された計測値に応じて前記メンテナンスユニットの位置を微調整することを特徴とする請求項１記載のインクジェット描画装置。
3. 前記メンテナンスユニット選択設置手段は、先端に１つのメンテナンスユニットを保持可能なロボットアームにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット描画装置。
4. 前記メンテナンスユニット選択設置手段は、前記メンテナンスユニット搬送手段を跨ぐように設けられたガントリに沿ってスライド移動可能且つ昇降移動可能に設けられ、下端に１つのメンテナンスユニットを保持可能なハンド部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット描画装置。
5. 前記複数種類のメンテナンスユニットを上面に配置したメンテナンスユニット配置台を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
6. 前記ヘッドモジュールと前記描画台は、共通の定盤上に設置されており、前記メンテナンスユニット選択設置手段は、前記定盤上には設置されていないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
7. 前記描画台と前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能で、且つ、前記描画台の上面に対して垂直方向に沿う方向を軸として回転移動可能に構成された共通のステージ上に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
8. 前記描画台は、前記メンテナンスユニットによるメンテナンス時に、該メンテナンスユニットと干渉しない位置まで退避し、前記ヘッドモジュールの下方に前記メンテナンスユニットの挿入スペースを確保するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
9. 液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドを保持し、水平方向の移動が不可能に構成されたヘッドモジュールと、上面に被記録材を支持し、前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向に移動可能に構成された描画台とを有し、前記液滴吐出ヘッドから前記被記録材に向けて液滴を吐出することによって所定の描画を行うインクジェット描画装置であって、
   前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を移動可能に構成され、前記液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットを前記ヘッドモジュールの直下まで搬送して前記液滴吐出ヘッドに対して位置決めを行うメンテナンスユニット搬送手段を有し、
   前記メンテナンスユニット搬送手段は、先端にメンテナンスユニットが設置されると共に該先端が前記ヘッドモジュールの直下を含む所定領域を水平方向及び垂直方向に移動可能なロボットアームにより構成されていることを特徴とするインクジェット描画装置。
10. 前記ヘッドモジュールと前記メンテナンスユニット搬送手段によって搬送されるメンテナンスユニットとの相対位置を計測する相対位置計測手段を備え、
    前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記相対位置計測手段によって計測された計測値に応じて前記メンテナンスユニットの位置を微調整することを特徴とする請求項９記載のインクジェット描画装置。
11. 前記メンテナンスユニット搬送手段は、先端に複数種類のメンテナンスユニットを設置した回転テーブルを有していることを特徴とする請求項９又は１０記載のインクジェット描画装置。
12. 前記ヘッドモジュールと前記描画台は、共通の定盤上に設置されており、前記メンテナンスユニット搬送手段は、前記定盤上には設置されていないことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
13. 前記描画台は、前記メンテナンスユニットによるメンテナンス時に、該メンテナンスユニットと干渉しない位置まで退避し、前記ヘッドモジュールの下方に前記メンテナンスユニットの挿入スペースを確保するように構成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のインクジェット描画装置。