JP2021502284A - 印刷装置用のスクリーンユニットおよび印刷システム - Google Patents

Abstract

特に基板、プリント基板、ウェハ、太陽電池、キャリア基板、印刷テーブル、キャリアプレート、焼結プレート等に３次元に成形される構造体を印刷するための印刷装置（２）用のスクリーンユニット（１９）であって、このスクリーンユニット（１９）が、少なくとも１つの印刷スクリーン（１１）を支持するフレーム（１８）を有していて、印刷装置（２）のスクリーン収容部（１０）内に配置されて、印刷用コンパウンドが補充され、印刷工程を実施するためにスキージ（２１）により押圧されるように構成されている、スクリーンユニット。スクリーンユニット（１９）が、フレーム（１８）内にまたはフレーム（１８）において、交換スキージとして形成されたスキージ（２１）のための少なくとも１つの保持装置（２０）を有していることが規定されている。【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、特に基板、特にプリント基板、ウェハ、太陽電池、キャリア基板、印刷テーブル、キャリアプレート、焼結プレート等に３次元に成形される構造体を印刷するための印刷装置、特に３Dスクリーン印刷装置用のスクリーンユニットであって、このスクリーンユニットが、少なくとも１つの印刷スクリーンを支持するフレームを有していて、印刷装置のスクリーン収容部内に配置されて、印刷用コンパウンドが補充され、印刷工程を実施するためにスキージにより押圧されるように構成されている、スクリーンユニットに関する。

さらに本発明は、特に基板、特にプリント基板、ウェハ、太陽電池、キャリア基板、印刷テーブル、キャリアプレート、焼結プレート等に３次元に成形される構造体を印刷するための少なくとも１つの印刷装置を備えた印刷システムであって、印刷装置が、スキージで作業する印刷ヘッドと、この印刷ヘッドに対応配置された、少なくとも１つのスクリーンユニットを収容するためのスクリーン収容部とを有している、印刷システムに関する。

冒頭で述べた形式のスクリーンユニットおよび印刷システムは、先行技術から知られている。スクリーン印刷装置により印刷工程を実施するためには、印刷すべき構造体に対応するスクリーンマスクを有する印刷スクリーン上に、印刷用コンパウンドが被着させられ、この印刷用コンパウンドが、印刷ヘッドのスキージによりスクリーンを通って、たとえばキャリア基板上に押し出される。このような印刷システムは、たとえば、プリント配線板等に電気的な導体路を製造する場合に使用される。基本的には、このような印刷装置は、種々異なる材料で作業し、１つの印刷スクリーンおよび／または１つの材料に制限されていない。しかし、種々異なる材料を用いた複数の印刷工程を相前後して実施すべき場合、これは、次に続く印刷工程時に材料が混ざることを阻止するために、印刷装置も印刷スクリーンも手間をかけてクリーニングしなければならないという問題をもたらす。

したがって、本発明の根底を成す課題は、手間のかかるクリーニングを回避し、ひいては、別種の材料を用いた印刷のために印刷装置を適時切り替える可能性を提供するスクリーンユニットを提供することにある。

本発明の根底を成す課題は、請求項１に記載の特徴を有するスクリーンユニットにより解決される。このスクリーンユニットは、スクリーンユニットが、印刷装置内での材料交換を特に簡単にするという利点を有している。なぜならば、スクリーンユニットは、単に交換可能であるだけではなく、印刷工程にとって重要である、材料とも接触する印刷装置のエレメントを連行するので、スクリーンユニットによって、印刷装置には印刷スクリーンだけではなく、印刷工程を実施するための工具も供給可能であるからである。このためには、本発明によれば、スクリーンユニットのフレーム内にまたはフレームにおいて、交換スキージとして形成されたスキージのための少なくとも１つの保持装置が配置されている。つまり本発明は、スクリーンユニットにおいて、印刷工程のためのスキージが連行可能であるか、または連行されることを規定している。保持装置により、スキージは、スクリーンユニットにおいて確実に保持され、スクリーンユニットと一緒に連行可能であるので、印刷スクリーンとスキージとから成るユニットを常に一緒に取り扱うことができる。このための前提条件は、スキージが交換スキージとして形成されていて、ひいては印刷ヘッドもしくは印刷ヘッドのスキージ装置において簡単に交換可能であることである。好適には、スキージは、スクリーンユニットの構成部分を形成する。

さらに、有利には、保持装置が、スキージを配置することができるスキージ収容部を有していることが規定されている。スキージ収容部により、スキージは、確実に印刷スクリーンにおいて連行可能であり、特に配向可能であるので、印刷装置によるスキージの簡単な把持が保証されている。

さらに、有利には、スキージが、保持区分およびスキージ区分を有していて、保持装置が、スキージを単に保持区分において保持するように構成されていることが規定されている。これにより、スキージをフレームに保持している機構が、スキージ区分自体から離れているので、印刷用コンパウンドによる機構の汚染は確実に回避される。

さらに、好適には、保持装置が、切欠きを有していて、この切欠きに、スキージ区分が特に接触しないように配置可能であることが規定されている。スキージ区分を特に接触しないように配置することにより、スキージ区分は、印刷スクリーンに負荷なしに配置可能であり、この印刷スクリーンと連行可能である。これによってさらに、スキージに残っている印刷用コンパウンドが、スクリーンユニットのフレームにかつ／または保持装置に接触して、これらを長期にわたって汚染し、特に保持装置の機能を長期にわたって損なうことが回避される。さらに、好適には、切欠きが、フレームに凹設部または貫通部として形成されていることが規定されている。これにより、切欠きの特に廉価な提供と、フレームにおけるスキージの簡単な保持とが保証されている。

代替的または付加的には、保持装置が少なくとも１つの永久磁石を有していて、この永久磁石が、フレーム内またはフレームにおいて配置されていて、スキージ、特にスキージの保持区分と磁気的に協働するように構成されている。したがって、磁力によってフレームにスキージを拘束することが保証される。これは、スキージをフレームに支持するために、フレームにおいて材料弱化および／または変形を行う必要がないという利点を有している。永久磁石による保持装置は、ユーザにとって必ずしも明確ではないので、この場合に、フレームは、好適には１つまたは複数のマークを有している。このマークは、どの位置においてスキージがフレームに磁気的に拘束可能であるかを視覚的に認識させる。合理的には、このために、マークが、１つまたは複数の永久磁石に対応配置されている。

さらに、好適には、スキージが、印刷装置用の交換接続部を有していることが規定されている。特に、スキージの保持区分には、交換接続部が形成されているか、または配置されており、これにより印刷装置における簡単なスキージ交換を、特に自動的に実施することができる。

このためには、交換接続部が、たとえば、印刷装置の印刷ヘッドにスキージを係止するための少なくとも１つの係止手段を有している。交換接続部は、たとえばバヨネットファスナ、ねじファスナ、差込みファスナまたは係止ファスナとして形成されていてよい。

請求項９に記載の特徴を有する本発明に係る印刷システムは、本発明に係るスクリーンユニットの点で優れている。印刷ヘッドは、スクリーンユニットのスキージ用の交換接続部を有している。これにより、印刷装置が、印刷スクリーンと一緒に連行されるスキージを受け取り、印刷工程のために使用できることが保証されている。特に、スクリーンユニットにおける保持装置の位置が既知である場合、自動的にスキージの位置へと接近し、スキージを保持装置から外し、これにより印刷工程を実施することは、印刷装置にとって簡単に可能である。特に、印刷ヘッドの交換接続部は、上述のようにスキージの交換接続部と協働するように構成されている。

さらに、好適には、印刷ヘッドが、保持装置からスキージを取り外すかもしくは保持装置内にスキージを置くための、かつ印刷工程を実施するための装置を有していることが規定されている。このためには、装置が、たとえば１つまたは複数のグリッパを有している。グリッパは、空気圧式に、磁気式に、液圧式に、または電気モータ式にスキージを保持区分において、もしくは交換接続部において把持しかつ運動させる。

好適には、印刷システムが、複数の本発明に係るスクリーンユニットを有している。特に、それぞれの印刷パターンのために、もしくはそれぞれの印刷構造体のために、かつそのために使用すべき材料のために、固有のスクリーンユニットが存在しており、これにより、迅速なスクリーン交換、ひいては多層の３次元の印刷工程を実施するための印刷装置の高速運転を可能にすることができる。

さらに、好適には、印刷システムが、スクリーンマガジンを有していて、このスクリーンマガジンが、それぞれ１つのスクリーンユニットを収容するための複数のスクリーン貯蔵部を有していて、スクリーンユニットが、スクリーンマガジン内に貯蔵されているか、または貯蔵可能であることが規定されている。スクリーンマガジンは、印刷スクリーンを整頓し、特に印刷スクリーンを、たとえば材料および／または印刷構造体に依存して仕分けることを支援する。

さらに、好適には、スクリーンマガジンが、スクリーンマガジン内の雰囲気を調整または維持するためのコンディショニング装置を有していて、このコンディショニング装置により、スクリーンユニット上に残っている印刷用コンパウンドの乾燥が阻止されることが規定されている。コンディショニング装置により、比較的長時間にわたってスクリーンマガジン内に位置し、まだ残りの印刷用コンパウンドを有している印刷スクリーンを再び使用することができることが確保されていることが達成される。この場合、印刷スクリーンをまずクリーニングし、印刷用コンパウンドを完全に新たに補充することは必要ない。これにより、材料消費が減じられ、かつ加工時間も短縮される。

さらに、好適には、印刷システムが、選択された１つのスクリーンユニットをスクリーンマガジンから取り出し、印刷装置のスクリーン収容部内に配置し、スクリーン収容部から取り出し、スクリーンマガジン内に配置するように構成されている搬送装置を有していることが規定されている。これにより、特に種々異なる材料による３次元の構造体の印刷をさらに加速させかつ簡略化する自動的なスクリーン交換が保証されている。

以下に本発明を図面につき詳しく説明する。

有利な印刷システムを示す簡略化された側面図である。 印刷システム用の有利なスクリーンユニットの実施例を示す簡略化された斜視図である。 印刷システム用の有利なスクリーンユニットの別の実施例を示す簡略化された斜視図である。

図１は、簡略化された側面図で印刷システム１を示している。この印刷システム１は、印刷装置２と、スクリーンマガジン３と、搬送装置４とを有している。

印刷装置２は、印刷テーブル５を有している。この印刷テーブル５は、昇降装置６によって、双方向矢印７により示されているように、高さ調節可能である。印刷テーブル５には、スキージ装置９を有している印刷ヘッド８が対応配置されている。スキージ装置９は、スキージ（図示せず）に対して付加的にスクリーン収容部１０を有している。スクリーン収容部１０内には、印刷スクリーン１１が配置可能である。このためには、スクリーン収容部１０が、たとえば、図１に示されているように、印刷スクリーン１１を差し込むことができる差込み収容部として、特に側方からもしくは水平方向で押し込むことができる差込み収容部として構成されている。代替的には、スクリーン収容部１０は、印刷スクリーン１１をこのスクリーン収容部１０内に搭載することができるように構成されている。任意には、スクリーン収容部１０は、制御可能な緊締エレメント１２を有している。この緊締エレメント１２により、印刷スクリーン１１がスクリーン収容部１０内で緊締可能であるので、スキージ装置９のスキージが印刷スクリーン１１上で運動させられる印刷工程時に、印刷スクリーン１１の配向および位置が不変となる。

スクリーンマガジン３は、ケーシング１３を有していて、印刷装置２に対して離隔して配置されている。ケーシング１３内には、複数のスクリーン貯蔵部１４が互いに上下に位置して、もしくは互いに上下に重なって配置されている。スクリーン貯蔵部１４は、たとえば、スクリーン収容部１０のように構成されていて、任意で同様に緊締エレメント１２を有している。各スクリーン貯蔵部１４内には、１つの印刷スクリーン１１が配置可能である。ケーシング１３は、実質的に閉じられて形成されているが、特に印刷装置２に面した側に取出し開口１５を有している。この取出し開口１５を通じて、印刷スクリーン１１をケーシング１３内に取り込むか、またはケーシング１３から取り出すことができる。

印刷スクリーン１１を移動させるために、搬送装置４が形成されている。この搬送装置４は、図示の実施例によれば、多関節の搬送アーム１６を有している。この搬送アーム１６は、その自由端においてグリッパ１７を支持している。グリッパ１７は、たとえばニューマチック式または機械式に作業するように構成されていて、これにより個別の印刷スクリーン１１を把持することができる。搬送装置４は、搬送アーム１６が、取出し開口１５に対応配置された印刷スクリーン１１にも、スクリーン収容部１０内に格納された印刷スクリーン１１にも到達することができるように、印刷装置２とスクリーンマガジン３との間に配置されている。図示の実施例によれば、取出し開口１５は、ほぼスクリーンマガジン３の全高にわたって延びている。搬送アーム１６は、この搬送アーム１６が、各スクリーン貯蔵部１４もしくは各スクリーン貯蔵部１４内に位置する印刷スクリーンに到達することができるように構成されている。このためには、搬送装置４に固有の昇降装置１８が任意に装備されていて、これにより、グリッパ１７の運動自由度を高めることができる。スクリーンマガジン３と一緒に、搬送装置４は、印刷装置２のためのスクリーン供給システムを形成する。

有利な印刷システム１の機能は、以下の通りである。３次元に成形される構造体を印刷するために、搬送装置４が、まず、特定の印刷スクリーン１１をスクリーンマガジン３から取り出し、スクリーン収容部１０に供給するように制御される。印刷スクリーン１１は、スクリーン収容部１０内で緊締手段１２によりロックされる。次いで、印刷スクリーン１１に、選択された材料から成る印刷用コンパウンド、特に印刷用ペーストが供給され、スキージ装置９のスキージが、印刷スクリーン１１にわたってスライドさせられ、これにより、印刷用コンパウンドが印刷スクリーン１１を通って印刷テーブル上に印刷される。印刷用コンパウンドを印刷テーブル５上に直接に被着させるか、または印刷テーブル５上に配置された、たとえばキャリア基板またはプリント基板、ウェハ等として形成されていてよい基板１９上に被着させることも可能である。このためには、印刷スクリーン１１が、部分的に複数のスクリーン開口を有している。これらのスクリーン開口は、印刷すべき構造体の所望の第１の層に対応している。このような多くの構造が印刷スクリーン１１内に加工されていてよいので、複数の部品もしくは構造体エレメント／構造体を、同時に１回の印刷工程において基板１９上にかつ／または印刷テーブル５上に相並んで位置するように製造することができる。

第１の印刷層が形成された後に、印刷テーブル７は、昇降装置６によって、たとえば下方に移動させられ、第１の印刷層と同一の構造を有する後続の印刷層を形成するために、同一の印刷スクリーン１１が使用される後続の印刷工程が実施される。任意には、同一の印刷スクリーン１１の代わりに、別の印刷スクリーン１１のうちの１つの印刷スクリーンが使用される。このためには、搬送アーム１６が、スクリーン収容部１０内に位置する印刷スクリーン１１をスクリーンマガジン３内、つまりスクリーンマガジン３内で空いている１つのスクリーン貯蔵部１４内へと運ぶ。次いで、搬送アーム１６は、別の１つの印刷貯蔵部１４から別の１つのスクリーン１１を取り出し、この印刷スクリーン１１を印刷装置２のスクリーン収容部１０へと供給する。次いで、これに続く印刷工程において、たとえば、前の印刷層とは形状が異なる印刷層が形成される。この原理により、互いに異なる複数の印刷層を互いに重ねて製造することができ、これにより、複雑な３次元の構造体も製造することができる。各印刷工程が行われた後には、印刷テーブル５が少しだけ降下させられるか、または代替的には印刷ヘッド９が少しだけ上昇させられる。

各印刷スクリーン１１は、スクリーンフレーム１８により取り囲まれている。スクリーンフレーム１８は、印刷スクリーン１１が張設されて搬送可能であることを確保する。

これに関して、図２Ａは、簡略化された斜視図で印刷システムのスクリーンユニット１９を示している。このスクリーンユニット１９は、方形のスクリーンフレーム１８と、このスクリーンフレーム１８により保持された印刷スクリーン１１と、印刷装置２のスキージ装置９用のスキージ２１とを有している。スクリーンフレーム１８には、さらにスキージ２１を保持するための保持装置２０が配置されている。保持装置２０は、たとえば、図２Ａに示されているように、フレーム１８のそれぞれ１つの辺部に永久磁石２２を有している。永久磁石は、スキージ２１の保持区分２３と磁気的に協働し、これによりスキージ２１を磁力によりスクリーンフレーム１８に取り付け、もしくは拘束することができる。このためには、スキージ２１の保持区分２３が、合理的には、永久磁石２２と磁気的に協働する材料から製造されている。図２Ａに示されているように、保持区分２３は、印刷スクリーン１１を越えて側方に突出するように延びているので、保持区分２３を、スクリーンフレーム１８上に載置し、このスクリーンフレーム１８に磁気的に保持することができる。

図２Ｂは、スクリーンユニット１９の別の実施例を示している。この実施例は、上述の実施例とは、以下の点で異なっている。すなわち、保持装置２０が、磁力によって、または磁力だけによって提供されているのではなく、スキージ２１の形状結合式の保持部も提供している。このためには、図２Ｂに示した実施例によれば、スクリーンフレーム１８が、スキージ収容部２４を有している。このスキージ収容部２４内に、スキージ２１の保持区分２３を収容することができる。スキージ収容部２４は、スクリーンフレーム１８の切欠き２５または凹設部により直接に提供されていてよく、または図２Ｂにおいて破線によって別のオプションとして示されているように、スクリーンフレーム１８の、スキージ２１に面した上面に設けられた、互いに離隔して配置された２つの凸設部２５’により提供されていてよい。

いずれの場合にも、スキージ２１は、保持区分２３の他に、スキージ区分２６を有している。このスキージ区分２６により、印刷スクリーン１１は、印刷工程時に擦過され、もしくは押圧される。これにより印刷ペーストを印刷スクリーン１１を通して基板２９上に押し出すことができる。

さらに、スキージ２１は、交換接続部２７を有している。この交換接続部２７は、印刷装置２もしくはスキージ装置９の交換接続部２８と協働し、これによりスキージ２１を着脱可能にスキージ装置９に取り付けることができる。スキージ装置９は、図１に示すように、交換接続部２８を有する、スキージ２１を把持しかつ運動させるための装置３０を有している。交換接続部２７は、たとえば着脱可能な結合を可能にするバヨネットファスナ、係止ファスナ等であってよい。保持装置２０の位置は、基本的に既知であり、かつ特に印刷システム１の既存のスクリーンユニット１９の各スクリーンフレーム１８において同一であるので、印刷装置２は、印刷工程の開始時にスキージ装置９の交換接続部２８がまずスキージ２１の位置に接近し、交換接続部２７，２８を互いに結合させることによってスキージ２１を把持し、次いで印刷工程を実施するように、簡単にプログラミング可能である。印刷工程の終了時には、スキージ装置９が、相応してスキージ２１を保持装置２０の既知の位置に置き、スクリーンユニット１９、つまり印刷スクリーン１１とスキージ２１とが一緒に印刷装置２から取り出され、たとえばスクリーンマガジン３へと戻されてよい。

特に種々異なる印刷スクリーン１１を有していて、種々異なる材料が予め補充されているか、または種々異なる材料を補充することができる複数のスクリーンユニット１９が設けられていることによって、３次元に成形される構造体のより迅速な印刷が廉価かつ資源節約的に保証されている。このために、合理的には、印刷システム１の印刷スクリーン１１が、それぞれ上述のようなスクリーンユニット１９として構成されているので、それぞれ固有のスキージを有するスクリーンユニット１９は、搬送装置４により搬送されるか、もしくは印刷装置２に自動的に供給され、印刷スクリーン１１に関連して説明したように、スクリーンマガジン３内に、それぞれ対応するスキージ２１と一緒に貯蔵される。

Claims (13)

1. 特に基板、プリント基板、ウェハ、太陽電池、キャリア基板、印刷テーブル、キャリアプレート、焼結プレート等に３次元に成形される構造体を印刷するための印刷装置（２）用のスクリーンユニット（１９）であって、該スクリーンユニット（１９）が、少なくとも１つの印刷スクリーン（１１）を支持するフレーム（１８）を有していて、前記印刷装置（２）のスクリーン収容部（１０）内に配置されて、印刷用コンパウンドが補充され、印刷工程を実施するためにスキージ（２１）により押圧されるように構成されている、スクリーンユニット（１９）において、
   前記スクリーンユニット（１９）が、前記フレーム（１８）内にまたは前記フレーム（１８）において、交換スキージとして形成された前記スキージ（２１）のための少なくとも１つの保持装置（２０）を有していることを特徴とする、スクリーンユニット（１９）。
2. 前記保持装置（２０）が、前記スキージ（２１）を配置することができるスキージ収容部（２４）を有している、請求項１に記載のスクリーンユニット。
3. 前記スキージ（２１）が、保持区分（２３）およびスキージ区分（２６）を有していて、前記保持装置（２０）が、前記スキージ（２１）を単に前記保持区分（２３）においてのみ保持するように構成されている、請求項１または請求項２に記載のスクリーンユニット。
4. 前記保持装置（２０）が、切欠き（２５）を有していて、該切欠き（２５）に、前記スキージ区分（２６）が特に接触しないように配置可能である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスクリーンユニット。
5. 前記切欠き（２５）が、前記フレーム（１８）に凹設部または貫通部として形成されている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスクリーンユニット。
6. 前記スキージ（２１）が、前記印刷装置（２）用の交換接続部（２７）を有している、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスクリーンユニット。
7. 前記交換接続部（２７）が、前記印刷装置の印刷ヘッドに前記スキージを係止するための少なくとも１つの係止手段を有している、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスクリーンユニット。
8. 特に基板、プリント基板、ウェハ、太陽電池、キャリア基板、印刷テーブル、キャリアプレート、焼結プレート等に３次元に成形される構造体を印刷するための少なくとも１つの印刷装置（２）を備えた印刷システム（１）であって、前記印刷装置（２）が、スキージ（２１）を対応配置することができるスキージ装置（９）を備えた印刷ヘッド（８）と、少なくとも１つのスクリーンユニット（１９）を収容するためのスクリーン収容部（１０）とを有している、印刷システム（１）において、
   前記スクリーンユニット（１９）が、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のように構成されていて、前記スキージ装置（９）用の交換接続部（２７）を備えたスキージ（２１）を有していることを特徴とする、印刷システム（１）。
9. 前記スキージ装置（９）が、前記保持装置（２０）から前記スキージを取り外すかもしくは前記保持装置（２０）内に前記スキージを置くための、かつ印刷工程を実施するための装置（３０）を有している、請求項８に記載の印刷システム。
10. 複数のスクリーンユニット（１９）が存在している、請求項８または請求項９に記載の印刷システム。
11. スクリーンマガジン（３）が設けられていて、該スクリーンマガジン（３）が、それぞれ１つのスクリーンユニット（１９）を収容するための複数のスクリーン貯蔵部（１４）を有していて、前記スクリーンユニット（１９）が、前記スクリーンマガジン（３）内に貯蔵されている、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の印刷システム。
12. 前記スクリーンマガジン（３）が、前記スクリーンマガジン（３）内の雰囲気を調整しかつ維持するためのコンディショニング装置（２３）を有していて、該コンディショニング装置（２３）により、スクリーンユニット（１９）上に残っている印刷用コンパウンドの乾燥が阻止されている、請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の印刷システム。
13. 選択された１つのスクリーンユニット（１９）を前記スクリーンマガジン（３）から取り出し、前記印刷装置（２）の前記スクリーン収容部（１０）内に配置し、前記スクリーン収容部（１０）から取り出し、前記スクリーンマガジン（３）内に配置するように構成されている搬送装置（４）が設けられている、請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の印刷システム。

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