JP2004273774A

JP2004273774A - 基板用印刷装置

Info

Publication number: JP2004273774A
Application number: JP2003062637A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Shimizu; 良一清水; Tei Sagawa; 禎寒川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】撮影画像に写ったアライメントマーク、シンボルマーク等のコントラストを高め、これらのマークを識別しやすくした基板用印刷装置を実現する。
【解決手段】印刷ヘッドがプリント基板上に所定の情報を印刷し、印刷した所定の情報をカメラで撮影する基板用印刷装置において、前記プリント基板上に光を当てる照明手段と、この照明手段の出射光を制御する照明制御手段とを具備した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上に文字、図形等の情報を印刷する基板用印刷装置における検査用カメラの照明手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板上には文字や図形等で表されるシンボルマークの情報が印刷されている。例えば、基板に実装する電子部品の製造番号や回路認識番号等は文字で印刷され、実装する電子部品の輪郭形状や電子部品実装装置のための位置決めマーク等は図形で印刷される。基板用印刷装置は、このような文字や図形等の情報をプリント基板上に印刷する装置である。
従来、基板用印刷装置としては、例えば下記の特許文献に記載されたものがあった。
【０００３】
図６は、従来の基板用印刷装置の構成例を示した外観斜視図である。１は筐体、２は正面中央部に配置された窓付きの扉、３は正面右側に配置された表示・操作部、４はその下部に配置されたキーボードである。オペレータは扉２を開いて筐体内部の機構にアクセスする。扉２は上方に持ち上げると開く。
【０００４】
筐体内部において、５はステージであり、平板状に水平に支持されていて、印刷するプリント基板６が位置決めされ搭載されている。印刷ヘッド７は、ステージ５の上方でＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向に移動し、プリント基板６に文字、バーコード等のシンボルマークを印刷する。Ｘ軸及びＹ軸方向は基板面方向である。印刷ヘッド６は例えばインクジェット印刷する印刷ヘッドである。
【０００５】
８はＸ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＸ軸方向に移動する。このＸ軸サーボモータ８はリニアモータで、そのスライダ（移動部）に印刷ヘッド７が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダと共に印刷ヘッド７が移動する。
【０００６】
９はＹ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＹ軸方向に移動する。このＹ軸サーボモータ９はリニアモータで、スライダにＸ軸サーボモータ８が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダが移動し、Ｘ軸サーボモータ８と印刷ヘッド７がＹ軸方向に移動する。
【０００７】
１０はＺ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸方向は基板の高さ方向である。このＺ軸サーボモータ１０はリニアモータで、ステータ（固定部）はＸ軸サーボモータ８のスライダに取り付けられ、そのスライダには印刷ヘッド７が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダがＺ軸方向に移動し、印刷ヘッド７もＺ軸方向に移動する。
【０００８】
出願人は、特願平２００２−３１３７３５０により、印刷ヘッドに検査用カメラを搭載する技術を提案している。１１は検査用カメラであり、印刷ヘッド７に一体に固定されている。検査用カメラ１１は、位置決めモード及び検査のモードでは、印刷ヘッド７と共にプリント基板６上をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、位置決め用のアライメントマーク及び印刷されたシンボルマークを撮影する。１２は照明手段であり、検査用カメラ１１の撮影範囲のプリント基板上を照射し、カメラを構成するＣＣＤの感度を補い、コントラストの良い撮影のために貢献する。
【０００９】
ステージ５へのプリント基板６の搭載位置は、Ｘ軸及びＹ軸については、予め設定された位置に配置されるが、回転方向のずれを補正する必要がある。検査用カメラは、プリント基板のコーナーの対角位置に印字されたアライメントマーク６ａ，６ｂ（表示されていない）を撮影する。撮影された画像の２値化処理情報と予め記憶された２値化情報のずれに基づいてステージ５を水平面で回転（矢印θ）制御し、正確な位置決めを行なう。
【００１０】
図７は、各軸のサーボモータを制御するための構成を示す機能ブロック図である。Ｘ軸ドライバー１３，Ｙ軸ドライバー１４，Ｚ軸ドライバー１５は、Ｘ軸サーボモータ８，Ｙ軸サーボモータ９，Ｚ軸サーボモータ１０のリニアモータを駆動する。１６，１７，１８はＸ軸ドライバー１５，Ｙ軸ドライバー１６，Ｚ軸ドライバー１７のコントローラであり、パソコン１９からの座標データに基づいて各軸のドライバーに位置決めの指令を行なう。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２００２−２９２９１４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
検査用カメラ１１は、高精度の位置決め及び読み取りを実現するために、アライメントマーク及びシンボルマークの撮影画像のコントラストをできるだけ大きくしたい要求がある。
【００１３】
プリント基板６の表面は、半田メッキ部、アライメントマーク部及びシンボルマーク部を除いてソルダレジストで塗装されており、このソルダレジストは種々の色が用いられている。照明手段１２の発光を一般的な白色光とした場合には、ソルダレジストの色や濃度との組み合わせで撮影画像のコントラストが十分に取れない場合がある。
【００１４】
本発明の目的は、撮影画像に写ったアライメントマーク、シンボルマーク等のコントラストを高め、これらのマークを識別しやすくした基板用印刷装置を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）印刷ヘッドがプリント基板上に所定の情報を印刷し、印刷した所定の情報をカメラで撮影する基板用印刷装置において、
前記プリント基板上に光を当てる照明手段と、
この照明手段の出射光を制御する照明制御手段と
を具備したことを特徴とする基板用印刷装置。
【００１６】
（２）前記照明制御手段は、プリント基板上に印刷した所定の情報の色と基板上のソルダレジストの色の少なくとも一方に基づいて前記照明手段の出射光の色を設定することを特徴とする、（１）記載の基板用印刷装置。
【００１７】
（３）前記照明制御手段は、ソルダレジストの色が緑色のときに、前記照明手段の発光色を青色に設定することを特徴とする、（２）記載の基板用印刷装置。
【００１８】
（４）前記照明手段は、発光色の異なる複数の発光ダイオードで構成されたことを特徴とする、（１）乃至（３）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００１９】
（５）前記所定の情報が前記プリント基板の位置決めのためのアライメントマークであることを特徴とする、（１）乃至（４）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００２０】
（６）前記所定の情報がシンボルマークであることを特徴とする、（１）乃至（５）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用した基板用印刷装置の一例を示す機能ブロック図であり、図６及び図７の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
ソルダレジストの色に対して照明手段１２の発光色をどのように組み合わせれば撮影画像のコントラストが最大となるかは、ソルダレジストの素材や濃度、製造工程及び検査用カメラを実現するＣＣＤの特性が複雑に影響し合い、理論的な解明がなされていない。
【００２３】
本発明では、撮影画像のコントラストが最大となる照明手段の発光色を自動的に変更する手段に加えて、試行錯誤の経験から手動的に変更することも可能な基板用印刷装置を提供している。
【００２４】
図１において、１００は本発明が適用されて印刷ヘッド７に固定された検査用カメラである。図では説明の便宜上、検査用カメラ１００の中に側面図（Ａ）と底面図（Ｂ）を描いている。１０１はカメラ本体、１０２はレンズ、１０３はレンズを取り囲むように配置された照明手段、１０４は照明手段を構成する複数の発光ダイオード群である。図は、プリント基板６のコーナーに形成されたアライメントマーク６ａを撮影している状態を示す。図２は、プリント基板６と検査用カメラ１００の関係を斜視図で示したものである。
【００２５】
図１において、１０５は照明制御手段であり、発光色手動設定信号Ｐ又は発光色自動設定信号Ｔ又は発光色切換え信号Ｑを入力し、発光色変更指令Ｍを発信して照明手段１０３の発光色を変更する。１０６は発光色切換え手段であり、自動設定起動信号Ｓを入力すると発光色切換え信号Ｑを照明制御手段１０５に発信し、発光色自動設定信号Ｔを入力すると切換え動作を終了する。
【００２６】
１０７はコントラスト演算手段であり、検査用カメラ１００で撮影された画像信号Ｗを入力し２値化の画像処理を実行してソルダレジストとマークのコントラストを数値化した信号Ｃを発信する。１０８は最大コンストラクト検出手段であり、コントラスト信号Ｃ及び発光色切換え信号Ｑを入力し発光色とコントラストの組み合わせをテーブル化し、コントラストが最大となる発光色を検出し、発光色自動設定信号Ｔを照明制御手段１０５に設定する。更にこの信号Ｔは発光色切換え手段１０６に与えられ、切換え動作を終了させる。
【００２７】
発光色の変更は、最も簡単には発光ダイオードの赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の変更で実現される。１個の発光体が３原色の発光素子で構成されている場合には、色の変更は理論的には無限であるが、実用的には２４色程度の変更で十分である。
【００２８】
図３は、３原色変更の場合の発光ダイオードの配置例であり、赤色発光ダイオード１０４ａ、緑色発光ダイオード１０４ｂ、青色緑色発光ダイオード１０４ｃが隣接して配置され、これらの組み合わせが複数組配置された構成である。各組で選択された色の発光ダイオードが通電され発光する。
【００２９】
図４は、１個の発光体１０４ｄが３原色の発光素子で構成されている場合の構成例であり、これら発光体が複数個配置されている。各発光体の発光色は、３原色の発光素子の発光量の比率で決定されるので、比率制御により任意の発光が可能である。３原色が同比率であれば白色光となる。
【００３０】
図５は、照明手段の発光色を変更した場合のアライメントマーク撮影画像の２値化処理結果の比較説明図である。（Ａ）はアライメントマーク６ａとソルダレジスト６ｂの関係を示す断面図、（Ｂ）は発光色を最適に設定したときの２値化処理情報であり、良好なコントラストが得られている。（Ｃ）は発光色が適切でない場合（例えば白色光）の２値化処理情報であり、良好なコントラストが得られておらず、アライメントマーク６ａの認識が不可能になるおそれがある。
【００３１】
検証によれば、一般に普及している（９０％以上）ソルダレジストの色が緑色であり、アライメントマークが銅色である場合には、発光色を青色とすることで最大コントラストを得ることができた。従って、実用的には発光色を手動設定で青色に固定しておくことで一般的なプリント基板のアライメントマーク検出に支障はない。
【００３２】
以上説明した実施形態では、プリント基板の位置決めモードにおけるアライメントマーク６ａの撮影を説明したが、検査モードにおけるシンボルマークの撮影に関しても本発明を有効に適用可能である。即ち、ソルダレジストの色が緑色であり、シンボルマークの色が例えば白であるときに、撮影画像のコントラストが最大となる発光色を自動又は手動で設定することで、シンボルマークの認識率を高めることができる。
【００３３】
更に実施形態では、照明手段の発光体として発光ダイオードを、カメラとしてＣＣＤの組み合わせを説明したが、他の発光体及び画像センサの組み合わせでも本発明に適用することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によればプリント基板のソルダレジスト等の色に対して検査用カメラの照明手段の出射光の色を最適に設定できるので、位置決め用のアライメントマーク及びシンボルマークの撮影画像の２値化処理においてコントラストを高めることができ、位置決め精度及びシンボルマークの検査精度を各段に高めた基板用印刷装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した基板用印刷装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１におけるプリント基板と検査用カメラの関係を示す斜視図である。
【図３】照明手段が３原色変更の場合の発光ダイオードの配置図である。
【図４】照明手段の１個の発光体が３原色の発光素子で構成されている場合の構成図である。
【図５】照明手段の発光色を変更した場合のアライメントマーク撮影画像の２値化処理結果の比較説明図である。
【図６】従来の基板用印刷装置の構成例を示した外観斜視図である。
【図７】図６における各軸のサーボモータを制御するための機能ブロック図である。
【符号の説明】
６プリント基板
６ａアライメントマーク
６ｂソルダレジスト
１００検査用カメラ
１０１カメラ本体
１０２レンズ
１０３照明手段
１０４発光ダイオード群
１０５照明制御手段
１０６発光色切換手段
１０７コントラスト演算手段
１０８最大コントラスト検出手段

Claims

印刷ヘッドがプリント基板上に所定の情報を印刷し、印刷した所定の情報をカメラで撮影する基板用印刷装置において、
前記プリント基板上に光を当てる照明手段と、
この照明手段の出射光を制御する照明制御手段と
を具備したことを特徴とする基板用印刷装置。
前記照明制御手段は、プリント基板上に印刷した所定の情報の色と基板上のソルダレジストの色の少なくとも一方に基づいて前記照明手段の出射光の色を設定することを特徴とする、請求項１記載の基板用印刷装置。
前記照明制御手段は、ソルダレジストの色が緑色のときに、前記照明手段の発光色を青色に設定することを特徴とする、請求項２記載の基板用印刷装置。
前記照明手段は、発光色の異なる複数の発光ダイオードで構成されたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板用印刷装置。
前記所定の情報が、前記プリント基板の位置決めのためのアライメントマークであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板用印刷装置。
前記所定の情報が、シンボルマークであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板用印刷装置。