JP2004009365A

JP2004009365A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2004009365A
Application number: JP2002162887A
Authority: JP
Inventors: Akio Fujimoto; 藤本　明男
Original assignee: ART DENSHI KK; FIT Co Ltd Japan
Current assignee: ART DENSHI KK; FIT Co Ltd Japan
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】手間をかけずに、熟練を要することなく、良好な印刷結果を得る。
【解決手段】この印刷装置は、印刷箇所に対応した透孔を有するメタルマスクＭＫをプリント配線基板ＰＢ上に配置して、スキージＳＱ１，ＳＱ２をメタルマスクＭＫ上に押し付けながら移動させることにより、メタルマスクＭＫ上に載置したクリームはんだを透孔から押し出してプリント配線基板ＰＢに印刷する。印刷終了後に、コントローラ９０は、３次元レーザスキャン装置６３にプリント配線基板ＰＢ上に印刷されたクリームはんだのバンプを３次元測定させ、プログラム処理により印刷状態を評価する。この評価に基づいて、コントローラ９０は、プログラム処理により、メタルマスクＭＫの上面に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角、スキージＳＱ１，ＳＱ２の移動速度、メタルマスクＭＫに対するスキージＳＱ１、ＳＱ２の押し付け力などを調整する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷箇所に対応した透孔を有する版を被印刷物上に配置して、スキージを版上に押し付けながら移動させることにより、版上に載置した印刷材料を透孔から押し出して被印刷物に印刷する印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プリント配線基板上にクリームはんだを所定のパターンに印刷して、電子部品を装着することは行われていた。そして、このクリームはんだを印刷する装置としては、印刷箇所に対応した透孔を有するメタルマスクをプリント配線基板上に配置して、スキージをメタルマスク上に押し付けながら移動させることにより、メタルマスク上に載置したクリームはんだを透孔から押し出してプリント配線基板に印刷するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の印刷装置において、プリント配線基板へのクリームはんだの印刷状態の良否は、メタルマスクの上面に対するスキージの傾斜角、メタルマスクに対するスキージの移動速度、メタルマスクの上面に対するスキージの押し付け力などの種々の印刷条件に依存するものである。しかし、従来においては、クリームはんだが印刷されたプリント配線基板の検査工程で、クリームはんだの印刷状態の良否の検査結果に応じて、作業者が前記印刷条件を勘で調整するようにしていた。したがって、従来は、印刷条件の調整に非常に手間がかかったり、調整に熟練を要したり、プリント配線基板へのクリームはんだの印刷状態が不揃いであったりするという問題があった。また、このような勘による印刷条件の調整では、印刷条件が時々刻々と変化していく場合には対応しきれないという問題もあった。
【０００４】
【発明の概略】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、手間をかけずに、熟練を要することなく、印刷状態が揃い、かつ印刷条件が時々刻々と変化する場合でも対応可能な印刷装置を提供しようとするものである。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、印刷箇所に対応した透孔を有する版を被印刷物上に配置して、スキージを版上に押し付けながら移動させることにより、版上に載置した印刷材料を透孔から押し出して被印刷物に印刷する印刷装置において、被印刷物に対する印刷材料の印刷状態を検出する印刷状態検出手段と、印刷状態検出手段によって検出された印刷状態に応じて被印刷物に対する印刷材料の印刷条件を変更する印刷条件変更手段とを備えたことにある。
【０００６】
この場合、前記印刷状態検出手段が、例えば印刷材料の印刷状態として、前記被印刷物上の印刷材料のバンプの平面面積、体積および形状のうちの少なくとも一つを検出するように構成するとよい。また、この場合、前記印刷状態検出手段が、例えば印刷材料のバンプをレーザ光でスキャンすることにより、印刷材料の印刷状態を検出するレーザスキャン装置を含むように構成するとよい。
【０００７】
また、この場合、前記印刷条件変更手段が、例えば、版の上面に対するスキージの傾斜角、スキージの進行方向に対するスキージと版との接触面の延長方向の傾き角、版に対するスキージの移動速度、版の上面に対するスキージの押し付け力、および印刷後に被印刷物を版から離す速度のうちの少なくとも一つを変更するように構成するとよい。さらに、前記印刷条件として、印刷材料の粘度、温度などの印刷材料の特性、および印刷材料の被印刷物への印刷時の周囲温度、周囲湿度などの環境も合わせて採用してもよい。
【０００８】
このように構成した本発明によれば、印刷状態検出手段によって検出された印刷材料の印刷状態（例えば、印刷材料のバンプの平面面積、体積および形状のうちの少なくとも一つ）に応じて、印刷条件変更手段が、被印刷物に対する印刷材料の印刷条件（例えば、版の上面に対するスキージの傾斜角、スキージの進行方向に対するスキージと版との接触面の延長方向の傾き角、版に対するスキージの移動速度、版の上面に対するスキージの押し付け力、および印刷後に被印刷物を版から離す速度のうちの少なくとも一つ）を変更する。したがって、次の被印刷物への印刷材料の印刷時には、前回の印刷材料の印刷状態を考慮した印刷条件で、印刷材料が被印刷物に印刷されるようになる。その結果、手間をかけることがなくなるとともに熟練を要することもなく、自動的かつ良好な印刷結果が得られるようになる。また、印刷条件が時々刻々と変化する場合でも、常に良好な印刷結果が得られるようになる。
【０００９】
このように構成した印刷装置は、例えば前記被印刷物をプリント配線基板で構成し、前記版をメタルマスクで構成し、かつ前記印刷材料はクリームはんだで構成してなり、プリント配線基板にクリームはんだを印刷するようにした印刷装置に適用すると好適である。これにより、プリント配線基板上に所定のパターンが高精度で印刷されるので、プリント配線基板への電子部品の装着が良好に行われるようになる。また、前記構成の印刷装置は、シルク製の版を用いるとともに、前記印刷材料として色素塗料を用いたシルク印刷装置に適用しても、好適な効果が得られる。要は、被印刷物上に版を介して印刷材料を比較的厚く印刷する印刷装置に本発明を適用することが好適である。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明すると、図１は、本発明の一適用例であってクリームはんだＣＳをプリント配線基板ＰＢに印刷する印刷装置の概略正面図である。
【００１１】
この印刷装置は、基台１０と、プリント配線基板ＰＢを昇降させる基板昇降機構２０と、プリント配線基板ＰＢを載置させる基板載置台装置３０と、メタルマスクＭＫを組み付けるとともに移動するメタルマスク組み付け移動機構４０と、スキージＳＱ１，ＳＱ２を昇降させるとともに左右へ移動させるスキージ移動機構５０と、撮像装置６０を移動させる撮像装置移動機構７０とを備えている。
【００１２】
ここで、プリント配線基板ＰＢとは、図４に示すように、この印刷装置によって所定のパターンにクリームはんだ１０１が印刷されて、電子部品が装着される平板状部材である。メタルマスクＭＫとは、方形状の枠体１０２と、同枠体１０２により囲まれた薄い金属製の平板部１０３とからなり、同平板部１０３に前記印刷パターンに対応した多数の透孔１０３ａを有する版のことである。スキージＳＱ１，ＳＱ２とは、長尺かつ方形状にゴムを成形したへらのことで、メタルマスクＭＫ上に押し付けられながら移動することにより、メタルマスクＭＫ上に載置した印刷材料を透孔１０３ａから押し出してプリント配線基板ＰＢ上に印刷するものである。
【００１３】
基台１０は、方形状に堅固に形成されて内部に空間を有している。基台１０上には、上方に延設された左右一対の中間支持部材１１，１２および上部支持部材１３，１４が基台に固定されている。基台１０の下面には、印刷装置の移動を容易にするための適宜数のキャスター１５，１５・・と、同印刷装置を設置面に水平に固定するための適宜数の固定部材１６，１６・・とが組み付けられている。
【００１４】
基板昇降機構２０は、水平に配設された下側プレート２１および上側プレート２２を備えている。下側プレート２１の下面には、プリント配線基板ＰＢを昇降させるための駆動力発生装置としてのステップモータ２３が組み付けられている。ステップモータ２３の回転軸は下側プレート２１を上方に貫通し、その上端には駆動プーリ２４が一体回転するように組み付けられている。駆動プーリ２４は下側プレート２１の上面に垂直軸回りに回転可能に組み付けられており、ステップモータ２３の回転に応じて軸線回りに回転する。下側プレート２１の上面には、３個の従動プーリ２５ａ〜２４ｃが垂直軸回りに回転可能に組み付けられている。これらの従動プーリ２５ａ〜２５ｃは、それらの各外周面および駆動プーリ２４の外周面に巻き回されたタイミングベルト２６により、ステップモータ２３により回転駆動されるようになっている。
【００１５】
これらの従動プーリ２５ａ〜２５ｃには、スクリューロッド２７ａ〜２７ｃが、それらの下端部にて同プーリ２５ａ〜２５ｃと一体回転するように組み付けられている。スクリューロッド２７ａ〜２７ｃは、それらの下端部および上端部にて、ベアリングなどを介して下側プレート２１および上側プレート２２に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に変位不能にそれぞれ組み付けられている。また、スクリューロッド２７ａ〜２７ｃの外周上には、基台１０の上部プレート１７に固定されたナット２８ａ〜２８ｃが螺合している。したがって、スクリューロッド２７ａ〜２７ｃの回転により、下側プレート２１および上側プレート２２は、基台１０に対して昇降する。上側プレート２２上の左右両端部には、基板載置台装置３０の前後方向（紙面垂直方向）の移動を許容するために、前後方向に延設された一対のレール２９ａ，２９ｂが固定されている。
【００１６】
基板載置台装置３０は、下面にてレール２９ａ，２９ｂ上に載置されるとともに、上面にてプリント配線基板ＰＢを載置する方形状のケース３１を備えている。ケース３１の下面の左右両側には、レール２９ａ，２９ｂと係合する係合部材３２ａ，３２ｂが前後方向に延設されて組み付けられており、ケース３１の正確な前後方向の移動を許容する。ケース３１の中央下部には取っ手３３が組み付けられていて、作業者によるケース３１の手前側への引出しを容易にする。
【００１７】
また、ケース３１内には、バキューム装置３４および適宜数の支持棒３５，３５・・が組み込まれている。バキューム装置３４は、ケース３１の上面にプリント配線基板ＰＢを載置した後に同プリント配線基板ＰＢを固定するために、ケース３１の上面板に形成した孔を介してプリント配線基板ＰＢを空気により吸引する。支持棒３５，３５・・は、プリント配線基板ＰＢへのクリームはんだＣＳの印刷時に、スキージＳＱ１，ＳＱ２の押圧力によってプリント配線基板ＰＢが変形することを防止するために設けられている。
【００１８】
メタルマスク組み付け移動機構４０は、メタルマスクＭＫをＸ方向（図１の左右方向）およびＹ方向（図１の紙面垂直方向）に移動させるとともに、θ方向（図１の紙面の上下方向に平行な軸線回りの回転方向）に回転させるための移動プレート４１を備えている。この移動プレート４１は、中央部をスキージＳＱ１，ＳＱ２の通過のために切り抜いたほぼ方形上に形成され、上部支持部材１３，１４に、水平面内にて任意方向に移動可能に支持されている。この移動プレート４１の移動のために、移動プレート４１は駆動機構４２により駆動されるようになっており、駆動機構４２は、前記Ｘ，Ｙおよびθ方向の独立した移動を可能とするために駆動力発生装置としての３個のステップモータ４２ａ〜４２ｃを内蔵している。
【００１９】
移動プレート４１の下面には、同下面から垂下された左右一対のブラケット４３ａ，４３ｂの各上端面が固着されている。ブラケット４３ａ，４３ｂは前後方向（紙面垂直方向）に長尺に形成されていて、前後方向のほぼ中央部にてスクリューロッド４４を貫通させており、後方部分にてガイドロッド（図示しない）の両端部を固定させている。スクリューロッド４４は、ベアリングなどによってブラケット４３ａ，４３ｂに対して軸線回りに回転可能かつ軸線方向に変位不能に支持されており、中央部を挟んで両側には互いに逆方向のねじが形成されている。ブラケット４３ａの外側には、スクリューロッド４４を軸線回りに回転するためのステップモータ４５が組み付けられている。
【００２０】
スクリューロッド４４および前記ガイドロッドには、一対のメタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂが貫通して組み付けられている。メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂは、断面Ｌ字型にそれぞれ形成されて、各内側への張り出し部分の上面にメタルマスクＭＫを載置させる。メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂにおいて、スクリューロッド４４を貫通させた部分にはスクリューロッド４４に螺合したナット４７ａ，４７ｂが固着され、前記ガイドロッドを貫通させた部分はガイドロッドに沿って摺動するようになっている。これにより、ステップモータ４５によるスクリューロッド４４の軸線回りの回転により、メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂは、それぞれ内側方向および外側方向に同時に移動する。
【００２１】
また、メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂの各内側に突出した突出片には、止めねじ４８ａ，４８ｂが螺合されている。この止めねじ４８ａ，４８ｂは、メタルマスクＭＫをメタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂ上に載置した状態で、同メタルマスクＭＫを押圧固定するためのものである。
【００２２】
スキージ移動機構５０は、一対のスキージＳＱ１、ＳＱ２をそれぞれ昇降させるための一対のエアシリンダ装置５１ａ，５１ｂと、両エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂを固定してなるシリンダ支持部材５２と、シリンダ支持部材５２を左右に移動させるためのガイドロッド５３ａ、スクリューロッド５３ｂおよびステップモータ５４を備えている。
【００２３】
ガイドロッド５３ａは、その両端にて上部支持部材１３，１４に固定されるとともにシリンダ支持部材５２を貫通させていて、シリンダ支持部材５２の左右への移動をガイドする。スクリューロッド５３ｂは、一端にてステップモータ５４の回転軸に接続されるとともに、他端にてベアリングなどによって上部支持部材１４に軸線回りに回転可能かつ軸線方向に変位不能に支持されている。また、このスクリューロッド５３ｂには、シリンダ支持部材５２に回転不能に固定されたナット（図示しない）を螺合させており、シリンダ支持部材５２はスクリューロッド５３ｂの軸線回りの回転により左右方向に移動する。ステップモータ５４は、スキージＳＱ１，ＳＱ２を移動させるための駆動力発生装置を構成するもので、上部支持部材１３，１４に固定されたプレートに固定されて、その回転によりスクリューロッド５３ｂを軸線回りに回転させる。
【００２４】
エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂは、図２に示すようにピストンによりそれぞれ上下室に区画されており、図示しないエアポンプおよび電磁切換えバルブの作動により、上下室に対するエアの給排によりピストンロッドを選択的に上昇または下降させる。エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂの各ピストンロッドの下部には、スキージＳＱ１，ＳＱ２を保持するスキージ保持部材５５ａ，５５ｂを回転可能に支持するスキージ支持部材５６ａ，５６ｂが組み付けられている。スキージ保持部材５５ａ，５５ｂは、紙面垂直方向に長尺状に形成されたスキージＳＱ１，ＳＱ２をその中央部分にて保持する。また、スキージ支持部材５６ａ，５６ｂには、メタルマスクＭＫの上面に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角α（図４参照）を変更可能とするために、スキージ保持部材５５ａ，５５ｂを紙面に垂直な軸線回り回転させる駆動力発生装置としてのステップモータ５７ａ，５７ｂが組み付けられている。なお、スキージＳＱ１は、シリンダ支持部材５２が図示左方向に移動するとき使われるもので、予め垂直から左側に傾いている。一方、スキージＳＱ２は、シリンダ支持部材５２が図示右方向に移動するとき使われるもので、予め垂直から右側に傾いている。
【００２５】
エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂのピストンロッドとスキージ支持部材５６ａ，５６ｂとの各間には、荷重センサ５８ａ，５８ｂが介装されている。荷重センサ５８ａ，５８ｂは、エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂによるメタルマスクＭＫの上面に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の押し付け力Ｐｓ（図４参照）を検出するとともに、同押し付け力Ｐｓを制御するために利用される。さらに、エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂのピストンロッドはシリンダ本体の上面から突出しており、同ピストンロッドの上端部は、シリンダ支持部材５２に固定された駆動力発生装置としてのステップモータ５９ａ，５９ｂの回転軸に接続されている。このステップモータ５９ａ，５９ｂの回転により、エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂのピストンロッドが軸線回りに回転して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の進行方向に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２とメタルマスクＭＫとの接触面の延長方向の進行方向傾き角（スキージＳＱ１，ＳＱ２の進行方向とスキージＳＱ１，ＳＱ２の長手方向とのなす角度）β（図４参照）を変更することができる。
【００２６】
撮像装置６０は、ケース６１内にＣＣＤカメラ６２と３次元レーザスキャン装置６３とを収容している。ＣＣＤカメラ６２は、メタルマスクＭＫとプリント配線基板ＰＢとの位置合わせのために利用されるもので、上方に位置するメタルマスクＭＫと、下方に位置するプリント配線基板ＰＢとの両者の画像を撮影できる。３次元レーザスキャン装置６３は、プリント配線基板ＰＢに印刷されたクリームはんだＣＳのバンプをレーザ光でスキャンすることにより、その３次元立体画像を再現するものである。
【００２７】
撮像装置移動機構７０は、撮像装置６０のケース６１を左右方向に移動させるためのスクリューロッド７１およびステップモータ７２と、同ケース６１を前後方向（紙面垂直方向）に移動させるためのスクリューロッド７３、ステップモータ７４およびナット７５を備えている。
【００２８】
スクリューロッド７１は、左右方向に延設されて、その外周面上にてケース６１に回転不能に固定したナット（図示しない）を螺合させている。スクリューロッド７１は、その右端にて軸線回りに回転可能にベアリング７６により支持されており、その左端にてステップモータ７２の回転軸に連結されている。ベアリング７６は、中間支持部材１２から内側に突出した突出片上に一体的に形成されて前後方向に延設されたレール１８に係合しており、前後方向に移動可能になっている。ステップモータ７２は、撮像装置６０の左右方向への駆動力発生装置を構成するもので、中間支持部材１１の内側に突出した突出片上に一体的に形成されるとともに前後方向に延設されたレール１９にケーシングにて係合しており、前後方向に移動可能になっている。これにより、ステップモータ７２によるスクリューロッド７１の軸線回りの回転により、撮像装置６０のケース６１は左右方向に移動する。
【００２９】
スクリューロッド７３は、前後方向に延設されて、その手前側端部にてステップモータ７４の回転軸に接続され、その反対側にて中間支持部材１２の後端部に軸線回りに回転可能に支持されている。ナット７５は、軸線回りに回転不能にスクリューロッド７３の外周面上に組み付けられるとともに、ベアリング７６、スクリューロッド７１などに一体的に前後方向に移動するように連結されている。ステップモータ７４は、撮像装置６０の前後方向への駆動力発生装置を構成するもので、中間支持部材１１および同中間支持部材１１の内側に突出した突出片上に固定されている。これにより、ステップモータ７４によるスクリューロッド７３の軸線回りの回転により、撮像装置６０のケース６１はスクリューロッド７１およびステップモータ７２と共に前後方向に移動する。
【００３０】
また、中間支持部材１２の内側面には、レーザ光を水平方向に放射する発光素子８１が組み付けられている。中間支持部材１１の内側面であって発光素子８１に対向する位置には、前記レーザ光を受光する受光素子８２が組み付けられている。これらの発光素子８１および受光素子８２は、プリント配線基板ＰＢの上昇によってレーザ光が遮られたことを検出して、同プリント配線基板ＰＢが所定の高い位置（基準位置）まで上昇したことを検出する。
【００３１】
さらに、この印刷装置は、同印刷装置の作動を制御するためのコントローラ９０および同コントローラ９０によって制御される各種電気回路装置を備えている。コントローラ９０は、例えば、基台１０内に収容され、図３のフローチャートによって示すコンピュータプログラムの実行により、この印刷装置の作動を制御する。
【００３２】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。まず、作業者は、メタルマスクＭＫをメタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂ上にセットする。この場合、メタルマスクＭＫの大きさに応じて、操作盤を操作することにより、ステップモータ４５を正転または逆転させて、メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂの間隔を調整する。そして、止めねじ４８ａ，４８ｂによりメタルマスクＭＫをメタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂ上に固定する。次に、メタルマスクＭＫ上に適当量のクリームはんだＣＳを載置する（図４参照）。なお、印刷中、クリームはんだＣＳが不足した場合には、適宜補充する。
【００３３】
次に、作業者は、取っ手３３を掴んで基板載置台装置３０を手前に引き出して、プリント配線基板ＰＢを基板載置台装置３０のケース３１の上面に載せる。そして、このプリント配線基板ＰＢの載置後、基板載置台装置３０をふたたび押し込む。この後、作業者は、操作盤を操作することにより、コントローラ９０による自動運転を開始させる。
【００３４】
この運転開始操作により、コントローラ９０は、図３のプログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。この開始後、ステップＳ１２にて、基板載置台装置３０のバキューム装置３４を作動開始させることにより、プリント配線基板ＰＢを基板載置台装置３０のケース３１の上面に吸着固定する。次に、ステップＳ１４にて、ステップモータ２３を作動させて、基板昇降機構２０によりプリント配線基板ＰＢを載せた基板載置台装置３０を所定の高さまで上昇させる。この場合、初期においては、基板載置台装置３０は最下位位置にあり、ステップモータ２３の回転ステップ数を制御することにより、前記基板載置台装置３０の上昇位置が制御される。
【００３５】
前記ステップＳ１４の処理後、ステップＳ１６にて、ステップモータ７２，７４の回転を制御することにより、撮像装置６０、詳しくはＣＣＤカメラ６２をプリント配線基板ＰＢの上方位置であって、メタルマスクＭＫの下方位置まで移動する。そして、プリント配線基板ＰＢを上方から撮影するとともに、メタルマスクＭＫを下方から撮影し、両撮影画像の処理により、プリント配線基板ＰＢの正確な上方位置にメタルマスクＭＫを位置合わせする。この位置合わせにおいては、プリント配線基板ＰＢおよびメタルマスクＭＫに付した位置合わせマークの位置が一致するまで、ステップモータ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを作動させることにより、移動プレート４１を水平面内にて、Ｘ，Ｙ，θ方向に移動させる（図４参照）。この位置合わせ後、ステップＳ１８にて、ステップモータ７２，７４を作動させて、ＣＣＤカメラ６２すなわち撮像装置６０を以降の工程で邪魔にならない位置まで移動させる。
【００３６】
このＣＣＤカメラ６２の収納後、ステップＳ２０にてステップモータ２３をふたたび作動させることにより、プリント配線基板ＰＢの上昇を再開する。次に、ステップＳ２２にて、プリント配線基板ＰＢが所定の基準位置まで上昇したか否かを判定する。この判定においては、コントローラ９０は、受光素子８２からの受光信号を入力して、この受光信号に基づいて発光素子８１からのレーザ光がプリント配線基板ＰＢによって遮られたか否かを判定する。プリント配線基板ＰＢの位置が未だ低くて受光素子８２がレーザ光を受光し続けていれば、ステップＳ２２にて「Ｎｏ」と判定し続ける。
【００３７】
一方、プリント配線基板ＰＢが基準位置まで上昇して、同プリント配線基板ＰＢがレーザ光を遮ると、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２４に進む。ステップＳ２４においては、予め決めた所定のステップ数だけステップモータ２３を作動させることによりプリント配線基板ＰＢを所定距離だけ上昇させる。その後、ステップモータ２３の作動を停止させる。これにより、厚みの異なるプリント配線基板ＰＢであっても、同プリント配線基板ＰＢの上面をメタルマスクＭＫの下面位置に高精度で配置することができる。
【００３８】
次に、コントローラ９０は、ステップＳ２６にて、スキージＳＱ１、ＳＱ２のいずれ一方を下降させて、同下降させたスキージをメタルマスクＭＫ上に押し付け、同スキージをメタルマスクＭＫに押し付けながら左または右方向に移動させ、メタルマスクＭＫ上に載置したクリームはんだＣＳをメタルマスクＭＫの透孔１０３ａから押し出してプリント配線基板ＰＢ上に印刷する（図４参照）。以下、この工程をより具体的に説明する。
【００３９】
スキージＳＱ１，ＳＱ２のいずれか一方の下降工程においては、シリンダ支持部材５２がスクリューロッド５３ｂの右端側に位置していれば、スキージＳＱ１を下降させる。また、シリンダ支持部材５２がスクリューロッド５３ｂの左端側に位置していれば、スキージＳＱ２を下降させる。
【００４０】
スキージＳＱ１の下降においては、エアシリンダ装置５１ａの上室に図示しないエアポンプからのエアを供給するとともに、同エアシリンダ装置５１ａの下室に接続された図示しない電磁切換えバルブを閉状態に設定して同下室からのエアの排出を禁止する。これにより、エアシリンダ装置５１ａの上室の空気圧が上昇してピストンおよびピストンロッドは下降し、スキージＳＱ１も下降する。そして、スキージＳＱ１の先端部はメタルマスクＭＫの平板部１０３の上面に接するが、その後も前記エアの供給を続行して、スキージＳＱ１を平板部１０３に押し付ける。このスキージＳＱ１の下降時には、コントローラ９０は荷重センサ５８ａからの検出信号を入力し、荷重センサ５８ａによる検出押し付け力が設定値になるまで、エアシリンダ装置５１ａの上室にエアを供給させ続ける。そして、荷重センサ５８ａによる検出押し付け力が設定値になった状態で、エアシリンダ装置５１ａに対するエアの供給を停止するので、スキージＳＱ１は前記設定値に等しい押し付け力でメタルマスクＭＫの平板部１０３に押し付けられることになる。
【００４１】
また、スキージＳＱ２の下降においては、エアシリンダ装置５１ｂの上室に図示しないエアポンプからのエアを供給するとともに、同エアシリンダ装置５１ｂの下室に接続された図示しない電磁切換えバルブを閉状態に設定して同下室からのエアの排出を禁止する。そして、スキージＳＱ１の場合と同様に、荷重センサ５８ｂによる検出押し付け力が設定値になるまで、エアシリンダ装置５１ｂの上室にエアを供給し続けるので、スキージＳＱ２が下降する場合も、スキージＳＱ２は前記設定値に等しい押し付け力でメタルマスクＭＫの平板部１０３に押し付けられることになる。
【００４２】
この下降工程後のスキージＳＱ１，ＳＱの左右への移動工程においては、前記のように、スキージＳＱ１またはスキージＳＱ２をメタルマスクＭＫ上に押し付けたまま、ステップモータ５４を作動させることにより、シリンダ支持部材５２を設定速度で左方向または右方向に移動させる。この場合、スキージＳＱ１が下降している場合には、シリンダ支持部材５２を左方向に左端まで移動させる。また、スキージＳＱ２が下降している場合には、シリンダ支持部材５２を右方向に右端まで移動させる。これにより、メタルマスクＭＫ上のクリームはんだＣＳは、透孔１０３ａから押し出されて、プリント配線基板ＰＢ上に印刷される。
【００４３】
この移動工程後のスキージＳＱ１，ＳＱ２の上昇工程においては、スキージＳＱ１が下降している状態にあれば、エアシリンダ装置５１ａの下室に図示しないエアポンプからのエアを供給するとともに、同エアシリンダ装置５１ａの上室に接続されたエア通路を大気に開放する。これにより、エアシリンダ装置５１ａの下室の空気圧が上昇してピストンおよびピストンロッドは上昇し、スキージＳＱ１は上昇する。そして、スキージＳＱ１が初期の最上位位置まで上昇した時点で、エアシリンダ装置５１ａの下室へのエアの供給を停止して、スキージＳＱ１を前記最上位位置に固定する。一方、スキージＳＱ２が下降している状態にあれば、前記スキージＳＱ１の場合と同様にして、エアシリンダ装置５１ｂの下室に図示しないエアポンプからのエアを供給するとともに、同エアシリンダ装置５１ｂの上室に接続されたエア通路を大気に開放して、スキージＳＱ２を最上位位置まで上昇させて固定する。
【００４４】
このようなクリームはんだＣＳのプリント配線基板ＰＢに対する印刷においては、図４に示すように、メタルマスクＭＫの上面に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角α、スキージＳＱ１，ＳＱ２の進行方向に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２とメタルマスクＭＫとの接触面の延長方向の進行方向傾き角β、メタルマスクＭＫに対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の移動速度Ｖｓ、およびメタルマスクＭＫの上面に対するスキージＳＱ１，ＳＱ２の押し付け力Ｐｓが、クリームはんだＣＳのプリント配線基板ＰＢに対する印刷状態に大きく影響する。そして、前記傾斜角αはステップモータ５７ａ，５７ｂによって調整されものであり、前記進行方向傾き角βはステップモータ５９ａ，５９ｂによって調整されるものであり、前記移動速度Ｖｓはステップモータ５４の回転速度により決定されるものであり、かつ押し付け力Ｐｓはエアシリンダ装置５１ａ，５１ｂへのエアの供給圧によって決定されるものであるが、これらの調整及び設定は後述する処理によって前回の印刷結果に依存する。なお、初期のこれらの調整及び設定においては、操作盤の操作または予めコントローラ９０内に保存されている初期設定値が利用される。この初期設定値に関しても、後述する印刷結果を反映させるようにするとよい。
【００４５】
前記ステップＳ２６の処理後、コントローラ９０は、ステップＳ２８にてステップモータ２３を所定ステップ数だけ回転させることにより、プリント配線基板ＰＢを所定距離だけ下降させる。この場合、ステップモータ２３の回転速度、すなわちプリント配線基板ＰＢの初期の降下速度は、プリント配線基板ＰＢに対するクリームはんだＣＳの印刷結果に大きく影響する。これは、プリント配線基板ＰＢがメタルマスクＭＫから離れる瞬間に、プリント配線基板ＰＢ上に印刷されたクリームはんだＣＳのバンプの状態がプリント配線基板ＰＢの降下速度に依存して変化するからである。これは、いわゆる「版離れ」という現象である。したがって、前記ステップモータ２３の回転速度、すなわちプリント配線基板ＰＢをメタルマスクＭＫから離す速度Ｖｐ（版離れ速度Ｖｐ）も、前述した印刷条件のファクターである傾斜角α、進行方向傾き角β、移動速度Ｖｓおよび押し付け力Ｐｓと同様に、調整及び設定されるものである。
【００４６】
前記ステップＳ２８の処理後、コントローラ９０は、ステップＳ３０にて、ふたたびステップモータ７２，７４を作動させて撮像装置６０のケース６１を移動し、３次元レーザスキャン装置６３をプリント配線基板ＰＢの上方に位置させる。そして、３次元レーザスキャン装置６３を作動させて、プリント配線基板ＰＢ上に印刷されたクリームはんだＣＳの複数のバンプの３次元計測を行う。この３次元計測においては、各バンプの全表面を微小面積ずつレーザ光で順次スキャンし、各バンプの表面からの反射光を受光して３角測量法を用いて各バンプの全表面の３次元画像データを作成するとともに、同３次元画像データを画像処理して各バンプの３次元画像を生成する。
【００４７】
次に、ステップＳ３２にて、前記生成した各バンプの３次元画像を解析することにより、バンプの状態を評価する。このバンプ状態の評価項目について例をあげて説明しておくと、メタルマスクＭＫの透孔が方形状であったならば、最適には、図５において（Ａ）の斜視図および（Ｂ）の断面図（（Ａ）をＢ−Ｂ線に沿って見た断面図）に示すように、クリームはんだＣＳのバンプも方形状かつ一定の厚さに形成される。しかしながら、印刷条件が悪化すると、図５（Ｃ）の断面図に示すように平面視においてバンプの一部が欠損していたり、図５（Ｄ）の断面図に示すようにバンプの高さが不足したり（クリームはんだＣＳの量が少なかったり）、図５（Ｅ）の断面図に示すようにバンプの上面が平らでなかったりする。
【００４８】
このようなバンプの種々の状態は、種々の方法で評価されるが、例を上げると次のとおりである。例えば、前記形成したバンプの３次元画像から平面視した平面画像を形成して、メタルマスクＭＫの透孔１０３ａの平面輪郭形状と比較すれば、前記平面視におけるバンプの一部の欠損が評価される。より具体的には、例えば、両者の平面形状を比較してもよいし、両者の平面面積を比較してもよい。また、前記形成したバンプの３次元画像からバンプの体積を計算して、メタルマスクＭＫの透孔１０３ａの容積と比較することにより、前記バンプの高さの不足を評価できる。また、前記形成したバンプの３次元画像から一方向に沿った複数の縦断面画像を形成して、メタルマスクＭＫの透孔１０３ａの対応した複数の縦断面画像と比較することにより、前記バンプの上面の形状を評価できる。
【００４９】
ここで、プリント配線基板のパターン（バンプ）に基づいてメタルマスクＭＫが作られるものであり、このプリント配線基板のパターンを表す情報はメタルマスクＭＫを作る段階で用意されている。したがって、前記面積、体積および形状の比較においては、このプリント配線基板のパターンを表す情報を予めコントローラ９０内に記憶させておき、この記憶情報と前記バンプの３次元画像に基づく情報とを比較するとよい。
【００５０】
前記ステップＳ３２のバンプ状態の評価後、ステップＳ３４にて前記バンプ状態の評価結果に基づいてクリームはんだＣＳの印刷状態が良好であるか、不良であるかを判定する。この評価において、印刷状態が良好であれば、ステップＳ３４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３８に進む。一方、印刷状態が不良であれば、ステップＳ３４にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ３６にて印刷状態が不良であることを作業者に知らせて、ステップＳ３８に進む。この場合、印刷状態が不良であることを作業者に知らせるための手段としては、ブザー音を発生したり、音声で知らせたり、図示しない表示装置に表示したり、印刷したプリント配線基板ＰＢに対応させて良好または不良であることを図示しない印刷装置で印刷したりすることを採用できる。そして、印刷不良のプリント配線基板ＰＢに関しては、後述するプリント配線基板ＰＢの取り出し後に廃棄処分されることになる。
【００５１】
ステップＳ３８においては、前記ステップＳ３２の評価結果を用いて、前述した印刷条件としてのスキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角α、進行方向傾き角β、押し付け力Ｐｓおよび移動速度Ｖｓ、並びにプリント配線基板ＰＢの版離れ速度Ｖｐを調整する。なお、この調整は、プリント配線基板ＰＢへのクリームはんだＣＳの印刷状態が良好であっても不良であっても行われる。このような調整においては、前記各印刷条件を種々に変更しながら、プリント配線基板ＰＢに印刷されたクリームはんだＣＳのバンプの平面面積（または平面形状）、バンプの高さ（または体積）、バンプの上面形状などの各種印刷状態を測定する実験により、各種印刷条件と各種印刷状態との対応関係を表すデータを予め取得しておき、このデータを予めコントローラ９０に記憶しておく。そして、コントローラ９０が、前記予め記憶しておいたデータを参照して、前記ステップＳ３２における印刷状態の評価結果に応じて、ステップモータ５７ａ，５７ｂ、ステップモータ５９ａ，５９ｂ、図示しないエアポンプおよびエアシリンダ装置５１ａ，５１ｂ、ステップモータ５４、並びにステップモータ２３を制御して、前記各種印刷条件を変更する。
【００５２】
例えば、クリームはんだＣＳのバンプの体積が小さくて同クリームはんだＣＳの量が不足している場合（図５（Ｄ）参照）には、次のいずれか一つまたは複数の調整を行う。ステップモータ５７ａ，５７ｂを制御して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角αを所定量だけ小さくする（スキージＳＱ１，ＳＱ２をねかせる）。ステップモータ５９ａ，５９ｂを制御して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の進行方向傾き角βを９０度から所定量だけ大きくする（スキージＳＱ１，ＳＱ２を進行方向側に傾ける）。荷重センサ５８ａ，５８ｂを用いたエアポンプおよびエアシリンダ装置５１ａ，５１ｂの制御において、エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂの上室へのエア供給を制御して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の押し付け力Ｐｓを所定量だけ高める。ステップモータ５４の回転速度を制御して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の移動速度Ｖｓを所定量だけ小さくする。また、クリームはんだＣＳのバンプの上面形状において中央部が尖っているような場合（図５（Ｅ）参照）には、ステップモータ５４の回転速度を制御して、スキージＳＱ１，ＳＱ２の移動速度Ｖｓを所定量だけ大きくする。
【００５３】
前記ステップＳ３８の調整後、コントローラ９０は、ステップＳ４０にてステップモータ２３をふたたび作動させて、プリント配線基板ＰＢを最下位位置まで下降させる。そして、ステップＳ４２にて、バキューム装置３４の作動を停止させて、プリント配線基板ＰＢの吸着を解除する。そして、ステップＳ４４にてプログラムの実行を終了する。
【００５４】
この後、作業者は、取っ手３３を掴んで基板載置台装置３０のケース３１を手前に引き出して、ケース３１上のプリント配線基板ＰＢを取り出す。そして、この取り出されたプリント配線基板ＰＢは、次の工程、例えばプリント配線基板ＰＢ上に電子部品を装着する工程に送られる。なお、印刷不良のプリント配線基板ＰＢは、前述のように廃棄されて前記次の工程に送られない。そして、新たなプリント配線基板ＰＢがケース３１上に載置され、上述した工程を経て、同新たなプリント配線基板ＰＢにクリームはんだＣＳが印刷される。
【００５５】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ステップＳ３０，Ｓ３２の処理により３次元レーザスキャン装置６３を用いてプリント配線基板ＰＢに対するクリームはんだＣＳの印刷状態が検出され、この印刷状態に応じて、ステップＳ３８の処理により一つまたは複数の印刷条件が変更され、この印刷条件の変更が次回以降の印刷に自動的に生かされるようになる。したがって、手間をかけることがなくなるとともに熟練を要することもなく、自動的かつ良好な印刷結果が得られるようになる。また、印刷条件が時々刻々と変化する場合でも、常に良好な印刷結果が得られるようになる。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について詳しく説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。例えば、上記実施形態においては、種々の部材を移動させるために、ステップモータ２３，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４５，５４，５７ａ，５７ｂ，５９ａ，５９ｂ，７２，７４を用いるようにしたが、回転位置を制御可能とするものであれば、これらのステップモータに代えて他の種類の電動モータを利用することも可能である。また、エアシリンダ装置５１ａ，５１ｂに代え、他の流体圧シリンダ装置を用いることも可能であるし、電動モータでスキージＳＱ１，ＳＱ２を降下させることも可能である。
【００５７】
また、上記実施形態においては、メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂ、シリンダ支持部材５２および撮像装置６０を移動させるために、スクリューロッド４４，５３ｂ，７１，７３を含むねじ機構を用いるようにした。しかし、これに代えて、他の方法、例えばタイミングベルトを用いて、メタルマスク支持プレート４６ａ，４６ｂ、シリンダ支持部材５２および撮像装置６０を移動させるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態においては、プリント配線基板ＰＢに対するクリームはんだＣＳの印刷状態を検出するために３次元レーザスキャン装置６３を利用するようにした。しかし、ＣＣＤカメラのような他の撮像器を用いても、クリームはんだＣＳのバンプの形状が確認可能であれば、他の撮像器を利用することもできる。
【００５９】
また、上記実施形態においては、ステップＳ３０、Ｓ３２の処理によるプリント配線基板ＰＢに対するクリームはんだＣＳの印刷状態の検出、およびステップＳ３８の処理による印刷条件の調整を、一枚のプリント配線基板ＰＢの印刷ごとに毎回行うようにした。しかし、ステップＳ３４の処理による印刷不良の検出をこのプログラムから省略し、または前記ステップＳ３２の処理による評価結果を用いない別方法で印刷不良の検出を行うならば、前記ステップＳ３０、Ｓ３２，Ｓ３８の処理による印刷状態の検出および印刷条件の変更の処理を一枚のプリント配線基板ＰＢの印刷ごとに毎回行わなくても、所定枚数のプリント配線基板ＰＢの印刷ごとに行うようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、印刷条件として、スキージＳＱ１，ＳＱ２の傾斜角α、進行方向傾き角β、押し付け力Ｐｓおよび移動速度Ｖｓ、並びにプリント配線基板ＰＢの版離れ速度Ｖｐを採用するようにした。しかし、これらの印刷条件に代えまたは加えて、印刷材料であるクリームはんだＣＳの粘度、温度などのクリームはんだＣＳの特性、印刷時の周囲温度、周囲湿度などの印刷環境を変更可能な印刷条件として採用してもよい。この場合も、プリント配線基板ＰＢに対するクリームはんだＣＳの印刷状態の結果に応じて、クリームはんだＣＳの粘度、温度などのクリームはんだＣＳの特性、印刷時の周囲温度、周囲湿度などの印刷環境を自動的に変更できるようにすればよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、基板載置台装置３０のケース３１の上面上にプリント配線基板ＰＢを載せる工程および印刷後に同ケース３１の上面上からプリント配線基板ＰＢを取り出す工程においては、作業者による手作業に頼っている。しかし、これらの手作業を機械による自動作業にするようにしてもよい。この場合、印刷に先立ってプリント配線基板ＰＢを基板載置台装置３０のケース３１の上面上に自動的に載せ、かつ印刷後にプリント配線基板ＰＢを基板載置台装置３０から自動的に取り出すようにすればよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態においては、本発明をプリント配線基板ＰＢにクリームはんだＣＳを印刷する装置に適用した。しかし、本発明は、シルク製の版を用いるとともに、印刷材料として色素塗料を用いたシルク印刷装置に適用しても、好適な効果が得られる。要は、被印刷物上に版を介して印刷材料を比較的厚く印刷する印刷装置に適用することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る印刷装置の概略正面図である。
【図２】図１のスキージ、エアシリンダ部の拡大概略図である。
【図３】図１のコントローラによって実行されるコンピュータプログラムのフローチャートである。
【図４】プリント配線基板ＰＢにクリームはんだが印刷される様子を示す概念図ある。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、プリント配線基板ＰＢに印刷されたクリームはんだのバンプの状態を示す斜視図および断面図である。
【符号の説明】
ＰＢ…プリント配線基板、ＭＫ…メタルマスク、ＳＱ１，ＳＱ２…スキージ、１０…基台、２０…基板昇降機構、３０…基板載置台装置、４０…メタルマスク組み付け移動機構、５０…スキージ移動機構、６０…撮像装置、６３…３次元レーザスキャン装置、７０…撮像装置移動機構、９０…コントローラ。

Claims

印刷箇所に対応した透孔を有する版を被印刷物上に配置して、スキージを前記版上に押し付けながら移動させることにより、前記版上に載置した印刷材料を前記透孔から押し出して前記被印刷物に印刷する印刷装置において、
前記被印刷物に対する印刷材料の印刷状態を検出する印刷状態検出手段と、
前記印刷状態検出手段によって検出された印刷状態に応じて前記被印刷物に対する印刷材料の印刷条件を変更する印刷条件変更手段と
を備えたことを特徴とする印刷装置。
前記請求項１に記載した印刷装置において、
前記印刷状態検出手段が、前記印刷材料の印刷状態として、前記被印刷物上の印刷材料のバンプの平面面積、体積および形状のうちの少なくとも一つを検出するように構成した印刷装置。
前記請求項１または２に記載した印刷装置において、
前記印刷状態検出手段が、前記印刷材料のバンプをレーザ光でスキャンすることにより、前記印刷材料の印刷状態を検出するレーザスキャン装置を含むように構成した印刷装置。
前記請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載した印刷装置において、
前記印刷条件変更手段が、前記版の上面に対する前記スキージの傾斜角、前記スキージの進行方向に対する前記スキージと前記版との接触面の延長方向の傾き角、前記版に対する前記スキージの移動速度、前記版の上面に対する前記スキージの押し付け力、および印刷後に前記被印刷物を前記版から離す速度のうちの少なくとも一つを変更するように構成した印刷装置。
前記請求項１ないし４のうちのいずか一つに記載した印刷装置において、
前記被印刷物をプリント配線基板で構成し、前記版をメタルマスクで構成し、かつ前記印刷材料はクリームはんだで構成してなり、前記プリント配線基板に前記クリームはんだを印刷するようにした印刷装置。