JP2008119851A - スクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スキージをスクリーンに接触させ、スクリーン上のクリーム状はんだをローリングさせつつ押送し、回路基板に印刷した後、スキージを小距離上昇させ、はんだロールには接触しているがスクリーン20からは離間させた後(S1a〜S1d)、後退させてはんだロールから離間させる(S2)。上昇,後退のいずれも速度を低く規制し、クリーム状はんだのはんだロールからの引出しを抑制しつつスキージを移動させ、はんだロールから引き出されたクリーム状はんだの倒れ込みにより、はんだロールとの間に空気が封じ込められることを回避する。スキージを、速度を低く規制した上昇によりスクリーン20,はんだロールから離間させてもよい。
【選択図】図6
Description
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、スクリーン印刷機において印刷剤ロールからの印刷剤の引出しを抑制しつつスキージを印刷剤ロールから離間させることを課題とする。
そのスクリーン印刷機を制御する制御装置が、前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させる際の離間速度を、印刷剤ロールを形成している印刷剤の一部がスキージに付着して印刷剤ロールから引き出された後、重力に基づいて倒れ、印刷剤ロールとの間に空気を封じ込める状態となることがない範囲の規制速度に規制する離間速度規制部を含むスクリーン印刷機。
本項のスクリーン印刷機は、例えば、スキージを印刷剤ロールから離間させるためにスキージとスクリーンとを相対移動させる離間用相対移動装置を含むものとされる。その場合には、離間速度規制部は離間用相対移動装置の作動速度を規制することにより、印刷剤ロールからスキージを離間させる際の離間速度を規制速度に規制することとなる。
(2)前記スキージを前記スクリーンから離間する向きに上昇させることにより前記印刷剤ロールから離間させる上昇離間装置を含み、前記離間速度規制部が、その上昇離間装置による前記スキージの上昇速度を前記規制速度に規制する上昇速度規制部を含む(1)項に記載のスクリーン印刷機。
例えば、スキージが1対設けられ、交替で印刷に使用される場合、印刷を終えたスキージはスクリーンから離間させられるとともに印刷剤ロールから離間させられるのであるが、スクリーンからの離間のための上昇を利用して印刷剤ロールから離間させられる。その際、上昇速度が規制されることにより、印刷剤ロールとの間に空気が封じ込められた状態となることが回避されつつ、スキージが印刷剤ロールから離間させられる。
(3)前記スキージを前記スクリーンに平行でかつ前記印刷剤ロールから離間する向きに後退させることにより前記印刷剤ロールから離間させる後退離間装置を含み、前記離間速度規制部が、その後退離間装置による前記スキージの後退速度を前記規制速度に規制する後退速度規制部を含む(1)項に記載のスクリーン印刷機。
本項に記載のスクリーン印刷機には、スキージをスクリーンに接触させたままの状態で後退させ、印刷剤ロールから離間させる態様と、次項に記載のスクリーン印刷機におけるように、スキージのスクリーンへの接触を解消した状態で後退させる態様とが含まれる。
いずれにしても、スキージの後退速度が規制されることにより、スキージによる印刷剤の印刷剤ロールからの引出しが抑制され、空気が封じ込められる状態となることが回避されつつ、スキージが印刷剤ロールから離間させられる。
本項に記載のスクリーン印刷機は、スキージが昇降装置によって昇降させられるが、昇降装置が昇降速度の制御が行われない装置である場合に適している。
(4)前記後退離間装置による前記スキージの後退前にそのスキージの前記スクリーンへの接触を解消する接触解消装置を含む(3)項に記載のスクリーン印刷機。
スキージのスクリーンへの接触の解消により、スキージの後退時にスクリーンがスキージに抵抗を与えることがなく、後退がスムーズに行われる。この際、制御装置が接触解消速度規制部を含むものとされて、接触解消速度が規制されることが、不可欠ではないが望ましい。接触解消速度が規制されるようにすれば、スキージのスクリーンからの離間時に印刷剤がスキージにより引っ張られて粘度が低下し、スキージの後退時に印刷剤ロールから引き出され易くなることが防止される。
スキージのスクリーンへの接触を解消するためのスキージのスクリーンからの離間距離は、接触の解消に必要な最小限の距離とされることが望ましい。それにより、接触解消装置が速度制御機能を有さないものである場合、あるいは速度制御精度が比較的低いものである場合でも、スキージのスクリーンからの離間時における印刷剤の印刷剤ロールからの引出しが最小限に抑えられる。
(5)前記制御装置が、前記スキージの前記印刷剤ロールからの離間を検出する離間検出部を備え、その離間検出部による離間検出から予め設定された設定距離だけ前記スキージを離間させる離間距離制御部を含む(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
スキージの印刷剤ロールからの離間の検出により、スキージの印刷剤ロールからの離間が確実に捉えられ、スキージが印刷剤ロールから離間するまで確実に離間速度を規制することができ、印刷剤の印刷剤ロールからの引出しを回避することができる。また、スキージを速度を規制しつつ印刷剤ロールから離間させる距離を最小限に抑え、離間に要する時間の延びを抑制することができる。さらに、離間検出から設定距離だけスキージを離間させれば、スキージが印刷剤ロールから離間した状態がより確実に得られる。
(6)前記離間速度規制部が、前記スキージの前記印刷剤ロールからの離間速度を離間末期において離間初期より大きくするものである(1)項ないし(5)項のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
離間速度の規制による離間所要時間の延びを抑制することができ、印刷サイクルタイムを節約することができる。
(7)前記スキージとして、互いに対向して配設され、交互に前記印刷剤を逆向きに押送して印刷を行う第一スキージと第二スキージとを含み、前記離間速度規制部が、少なくとも第一スキージと第二スキージとの交替時に作動する(1)項ないし(6)項のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
第一スキージと第二スキージとは、被印刷材1枚毎に交替させられ、印刷を行う。そのため、1回、印刷が行われる毎にスキージの印刷剤ロールからの離間が行われ、空気の封じ込め状態が発生する機会が多く、スキージの印刷剤ロールからの離間速度の規制による効果を有効に享受することができる。
(8)前記スキージを前記印刷剤ロールから離間させるために前記スキージと前記スクリーンとを相対移動させる離間用相対移動装置と、
その離間用相対移動装置により前記スキージが前記印刷剤ロールから離間させられる場合に印刷剤ロールからスキージに加えられる負荷を検出する負荷検出装置と
を含み、かつ、前記制御装置が、前記負荷検出装置により検出された負荷に基づいて前記印刷剤の粘度に対応する粘度対応量を取得する粘度対応量取得部を含む(1)項ないし(7)項のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
印刷剤は粘度を有するため、スキージが印刷剤ロールから離間する際、スキージに付着している間、スキージに離間方向とは逆向きの負荷を加える。この負荷は印刷剤の粘度が大きいほど大きくなり、負荷と粘度との間には対応関係があるが、対応精度はそれほど高くなく、粘度の絶対値を取得することは容易ではない場合が多い。しかし、粘度対応量は取得可能であり、その取得に基づいて、例えば、粘度の変化量を取得したり、変化勾配を取得したりすることは可能である。粘度に対応する粘度対応量が得られれば便利であり、本項のスクリーン印刷機によれば、スキージの印刷剤ロールからの離間を利用して粘度対応量が得られる。
負荷検出装置は、例えば、ロードセルあるいはストレンゲージを備え、それらに加えられる荷重を検出する装置としてもよく、あるいは離間用相対移動装置が電動モータを駆動源とする場合、電動モータへの供給電流を検出する装置としてもよい。印刷剤がスキージに付着して付与する抵抗に抗するため、電動モータへの供給電流は大きくされ、印刷剤の付着の有無,印刷剤の粘度に応じて供給電流の大きさが異なり、その検出に基づいてスキージに対する負荷が検出される。
(9)前記制御装置が、前記粘度対応量取得部により取得された前記粘度対応量の変化に応じて当該スクリーン印刷機の制御を変更する粘度対応制御変更部を含む(8)項に記載のスクリーン印刷機。
スクリーン印刷機の制御は、例えば、スクリーン印刷機内の温度調節,印刷時におけるスキージのスクリーンに平行な方向の移動速度,印刷終了後、回路基材をスクリーンから離間させる際の離間速度,スキージのスクリーンへの接触力,スクリーン印刷機内の湿度等、印刷パラメータを変更することにより変更される。
印刷剤の粘度は、スクリーン印刷機内の温度が高いほど低くなり、スキージの移動速度が大きいほど低くなるため、粘度が高くなった場合には、スクリーン印刷機内の温度を高くすることにより、あるいはスキージの移動速度を速くすることにより、あるいはそれらを組み合わせて行うことにより、粘度を下げることができる。
また、スキージのスクリーンへの接触力を大きくすれば、粘度が高くなっても印刷剤を貫通孔に十分に充填することができる。
さらに、印刷終了後、回路基材をスクリーンから離間させ、貫通孔に充填された印刷剤を貫通孔から抜け出させる際に、離間速度が速過ぎると、印刷剤が弾性領域から粘性領域へ移行し、一旦変形させられたものが元の形状に復帰しなくなる性質の印刷剤の場合、粘度対応量の変化に応じて離間速度を変更することにより、印刷剤が弾性領域から粘性領域へ移行しない速度で回路基材をスクリーンから離間させることができる。印刷剤の粘度が高くなった場合には、回路基材のスクリーンからの離間速度を上げる。
また、スクリーン印刷機内の湿度を高くすれば、印刷剤からの水分の気化が抑制され、粘度が高くなり過ぎることが防止される。
したがって、粘度対応量の変化に応じてスクリーン印刷機の制御を変更することにより、印刷剤の粘度変化を抑制したり、粘度変化にかかわらず印刷が適切に行われるようにしたりすることが可能である。印刷パラメータは、例えば、粘度対応量の変化量が許容範囲を超えた場合に変更される。この許容範囲を規定する許容値は、例えば、予め印刷品質と印刷剤の粘度対応量との関係を測定し、その測定結果に基づいて設定される。
(10)前記制御装置が、前記粘度対応量取得部により取得された前記粘度対応量に基づいて印刷剤を交換すべきことを指示する印刷剤交換指示部を含む(8)項または(9)項に記載のスクリーン印刷機。
例えば、粘度対応量の変化が大きく、スクリーン印刷機の制御を変更しても、印刷剤の粘度を印刷に適切した大きさに戻すことができない場合や、制御の変更により粘度を調節すれば、印刷剤の性状が変化し、印刷が適切に行われない恐れがある場合等、スクリーン印刷機の制御の変更により粘度対応量の変化に対処することができない場合に印刷剤の交換が指示され、印刷が良好に行われるようにされる。
(11)前記印刷剤としてのクリーム状はんだを、前記被印刷材としての回路基材に印刷するものである(1)項ないし(10)項のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
回路基材には、例えば、回路基板であるプリント配線板,一方の面に電子回路部品が搭載されるとともに電気的に接合され、他方の面には電子回路部品が未装着であるプリント回路板,ベアチップが搭載され、チップ付基板を構成する基材,ボールグリッドアレイを備えた電子回路部品が搭載される基材等が含まれる。
クリーム状はんだは、スキージによる押送によりロール状を成し、スキージの離間速度が高いほど粘度が低くなる印刷剤の代表的な一例であり、クリーム状はんだが被印刷材に印刷されるスクリーン印刷機において本発明に係る効果を特に有効に享受することができる。
(12)スキージによりスクリーン上を押送した場合にロール状を成す印刷剤を、前記スクリーンの貫通孔を通して被印刷材に印刷するスクリーン印刷機であって、
前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させるために前記スキージと前記スクリーンとを相対移動させる離間用相対移動装置と、
その離間用相対移動装置により前記スキージが前記印刷剤ロールから離間させられる場合に印刷剤ロールからスキージに加えられる負荷を検出する負荷検出装置と、
その負荷検出装置により検出された負荷に基づいて前記印刷剤の粘度に対応する粘度対応量を取得する粘度対応量取得装置と
を含むスクリーン印刷機。
(9)項ないし(11)項の各々に記載の特徴は、本項のスクリーン印刷機にも適用可能である。
前記(8)項に関する説明が本項のスクリーン印刷機にも当てはまる。
(13)スキージによりスクリーン上を押送した場合にロール状を成す印刷剤を、前記スクリーンの貫通孔を通して被印刷材に印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させる際の離間速度を、印刷剤ロールを形成している印刷剤の一部がスキージに付着して印刷剤ロールから引き出された後、重力に基づいて倒れ、印刷剤ロールとの間に空気を封じ込める状態となることがない範囲の規制速度に規制するスクリーン印刷方法。
(2)項ないし(11)項の各々に記載の特徴は、本項のスクリーン印刷方法にも適用可能である。
前記(1)項に関する説明が本項のスクリーン印刷方法にも当てはまる。
因みに、粘度200±50パスカル・秒のクリーム状はんだを使用し、1mm/secから50mm/secの離間速度で実験をしたが、この範囲であればはんだロールに空気が巻き込まれることがなく、また、印刷に要する時間が過大になることもないことを確認できた。
本ルーチンは、1枚の回路基板10へのクリーム状はんだの印刷が終了する毎に行われ、基板保持装置12が下降させられ、回路基板10がスクリーン20から離間させられた後に実行される。印刷が終了した回路基板10のスクリーン印刷機からの搬出および次にクリーム状はんだが印刷される回路基板10のスクリーン印刷機への搬入と並行して行われるのである。まず、ステップ1a(以後、S1aと略記する。他のステップについても同じ。)が実行され、スキージユニット40の上昇が開始させられ、スキージ100のスクリーン20からの離間が開始させられる。スキージユニット40の上昇時には、エアシリンダ73の下側のエア室にエアが供給され、上側のエア室は大気に解放されるのであるが、上昇速度を規制速度とし、低く制御する指令が出力され、比例電磁流量調整弁89への供給電流の制御によりエアの流量が制御され、スキージ100の上昇速度が予め設定された速度に規制される。次いでS1bが実行され、ロードセル80の検出信号が読み込まれ、ロードセル80に加えられる負荷が算出され、検出される。続いてS1cが実行され、スキージ100が上昇位置へ上昇したか否かが判定される。この判定は、エアシリンダ73へエアが設定時間、供給されたか否かにより行われる。上昇位置は、スキージ100が、はんだロール150に接触しつつスクリーン20から僅かに離れた状態となる位置であり、スキージユニット40が上昇位置へ上昇するために要するエアシリンダ73へのエアの供給時間は予め設定され、スキージユニット40は規制された低い速度で、スキージ100がはんだロール150には接触しているが、スクリーン20から僅かに離れた状態となる位置へ上昇させられる。S1cの判定結果は、スキージ100が上昇位置へ上昇するまでNOであり、S1b,S1cが繰返し実行される。
また、空気の封じ込めによるはんだロール150の形状の崩れ,クリーム状はんだのスキージ100への付着およびスクリーン20上への落下が抑制されることにより、スクリーン20やスキージ100の清掃が容易になる。
スキージ離間速度規制制御ルーチンのS31において、スキージユニット40の上昇指令が出力されるとともに、上昇速度を規制速度とし、低く制御する指令が出力される。これら上昇開始指令および速度規制指令に基づいて、電磁方向切換弁86がエアシリンダ73の下側のエア室にエアを供給し、上側のエア室を大気に開放する位置に切り換えられるとともに、比例電磁流量調整弁89への供給電流の制御により、規制速度が得られるようにエアシリンダ73の下側のエア室へのエアの供給流量が調整される。
本スクリーン印刷機の保持ヘッド昇降装置200は、駆動源たるヘッド昇降用モータ202と、送りねじたるボールねじ204およびナット206を含む送りねじ機構208とを含む。ヘッド昇降用モータ202は、例えば、エンコーダ付サーボモータにより構成されている。ヘッド昇降用モータ202およびボールねじ204はスライダ50に設けられ、ナット206が設けられた支持部材210によりロードセル80を介してスキージ保持装置42およびスキージユニット40が支持され、上下方向の任意の位置へ任意の速度で移動させられる。その他の構成は上記実施例と同じであり、同じ作用を為す構成要素には同一の符号を付して対応関係を示し、説明を省略する。
本スクリーン印刷機においては、前記ロードセル80は設けられず、スキージ保持装置42は、エアシリンダ73のピストンロッド74の下端部に直接保持される。スキージ保持部材102には、図12(a)に示すように、スキージ100の背面に対して一対のロードセル250が取り付けられている(図12(a)には、一方のロードセル250のみが図示されている)。一対のロードセル250は、スキージ100の長手方向に距離を隔てて設けられ、各検出子252が常時、スキージ100に接触した状態となるように設けられている。スキージ100がスクリーン20から離間させられた状態、スクリーン20に接触させられた状態、クリーム状はんだの一部が付着した状態のいずれの状態においても検出子252がスキージ100に接触した状態に保たれるように設けられているのである。
例えば、図13に一部を示すスクリーン印刷機におけるように、複数枚のストレンゲージ280が、スキージ100の背面であって、印刷時の移動方向において上流側の面に貼り付けられている(図13にはストレンゲージ280が1枚、図示されている)。これらストレンゲージの歪は、ブリッジ回路により電気信号に変換されるとともに、図示しない信号処理回路を経て制御装置に供給される。印刷時にスキージ100がスクリーン20に接触させられるとき、図13(a)に二点鎖線で示すように、スキージ100が弾性変形させられれば、ストレンゲージ280に歪が生ずる。この歪はスキージ100の弾性変形量、すなわちスクリーン20に対する接触力に対応しており、ストレンゲージ280の歪に基づいて得られる信号により、スキージ100のスクリーン20への接触力が検出され、適切な接触力が得られるようにスキージ100の下降が制御される。
Claims (8)
- スキージによりスクリーン上を押送した場合にロール状を成す印刷剤を、前記スクリーンの貫通孔を通して被印刷材に印刷するスクリーン印刷機であって、
そのスクリーン印刷機を制御する制御装置が、前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させる際の離間速度を、印刷剤ロールを形成している印刷剤の一部がスキージに付着して印刷剤ロールから引き出された後、重力に基づいて倒れ、印刷剤ロールとの間に空気を封じ込める状態となることがない範囲の規制速度に規制する離間速度規制部を含むことを特徴とするスクリーン印刷機。 - 前記スキージを前記スクリーンから離間する向きに上昇させることにより前記印刷剤ロールから離間させる上昇離間装置を含み、前記離間速度規制部が、その上昇離間装置による前記スキージの上昇速度を前記規制速度に規制する上昇速度規制部を含む請求項1に記載のスクリーン印刷機。
- 前記スキージを前記スクリーンに平行でかつ前記印刷剤ロールから離間する向きに後退させることにより前記印刷剤ロールから離間させる後退離間装置を含み、前記離間速度規制部が、その後退離間装置による前記スキージの後退速度を前記規制速度に規制する後退速度規制部を含む請求項1に記載のスクリーン印刷機。
- 前記後退離間装置による前記スキージの後退前にそのスキージの前記スクリーンへの接触を解消する接触解消装置を含む請求項3に記載のスクリーン印刷機。
- 前記制御装置が、前記スキージの前記印刷剤ロールからの離間を検出する離間検出部を備え、その離間検出部による離間検出から予め設定された設定距離だけ前記スキージを離間させる離間距離制御部を含む請求項1ないし4のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
- 前記スキージを前記印刷剤ロールから離間させるために前記スキージと前記スクリーンとを相対移動させる離間用相対移動装置と、
その離間用相対移動装置により前記スキージが前記印刷剤ロールから離間させられる場合に印刷剤ロールからスキージに加えられる負荷を検出する負荷検出装置と
を含み、かつ、前記制御装置が、前記負荷検出装置により検出された負荷に基づいて前記印刷剤の粘度に対応する粘度対応量を取得する粘度対応量取得部を含む請求項1ないし5のいずれかに記載のスクリーン印刷機。 - スキージによりスクリーン上を押送した場合にロール状を成す印刷剤を、前記スクリーンの貫通孔を通して被印刷材に印刷するスクリーン印刷機であって、
前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させるために前記スキージと前記スクリーンとを相対移動させる離間用相対移動装置と、
その離間用相対移動装置により前記スキージが前記印刷剤ロールから離間させられる場合に印刷剤ロールからスキージに加えられる負荷を検出する負荷検出装置と、
その負荷検出装置により検出された負荷に基づいて前記印刷剤の粘度に対応する粘度対応量を取得する粘度対応量取得装置と
を含むことを特徴とするスクリーン印刷機。 - スキージによりスクリーン上を押送した場合にロール状を成す印刷剤を、前記スクリーンの貫通孔を通して被印刷材に印刷するスクリーン印刷方法であって、
前記押送によりロール状となった印刷剤である印刷剤ロールから前記スキージを離間させる際の離間速度を、印刷剤ロールを形成している印刷剤の一部がスキージに付着して印刷剤ロールから引き出された後、重力に基づいて倒れ、印刷剤ロールとの間に空気を封じ込める状態となることがない範囲の規制速度に規制することを特徴とするスクリーン印刷方法。
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