JP2751286B2 - 描画装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は基板上に導体ペーストなどのペーストを所望
のパターンで均一な厚みに塗布する描画装置に関するも
のである。

従来の技術 一般に描画装置は、吐出ノズルの下端の吐出口から基
板の描画面にペーストを吐出させながら吐出ノズルを所
定のパターンに沿ってＸ−Ｙ方向に相対移動させること
によりペーストパターンを描くように構成されている。
この吐出ノズルの全移動工程中において、吐出口と描画
面との間の間隔を一定に保持しないと、ペースト膜厚が
一定にならず、特性精度のよいパターンを描くことはで
きない。

そこで従来は、第６図に示すように吐出ノズルａの側
方に配設した位置検出器ｂによって、Ｘ−Ｙテーブルｃ
上に設置された基板ｄの描画面ｅの高さ位置を、位置検
出器ａの下方位置ｆでパターン形成経路の全体にわたっ
て計測し、その位置データをメモリしておき、次の描画
工程において、吐出ノズルａの吐出口ｇと描画面ｅとの
間を一定間隔に保持できるように、前記位置データに基
づいて吐出ノズルａの上下位置を制御しながら描画して
いる。

又、吐出口ｇと描画面ｅの間隔を一定に保持するため
に吐出ノズルａを上下移動させる移動手段としては、高
い位置決め精度が確保できるようにパルスモータにて駆
動されるボールねじを用いたねじ送り機構が採用されて
いる。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のように吐出ノズルの上下移動をねじ送
り機構によって行った場合には、かなり高い位置決め精
度が確保されるが、一方で位置調整に時間を要して応答
性が悪く、そのために高速で描画した場合には精度の高
い位置制御ができなくなるという問題があり、描画の高
速化ができないという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、吐出ノズルの位置
制御を応答性良くかつ高精度で行うことができ、高速描
画を可能にする描画装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、吐出口からペー
ストを吐出する吐出ノズルを描画面に対して遠近方向に
移動可能に設け、モータにて回転駆動されるカム機構
と、ピエゾ素子とを備えた吐出ノズルの移動手段を設け
たことを特徴とする。

作用 本発明によると、カム機構とピエゾ素子が共に動作の
応答性が良いため、応答性良く吐出ノズルの位置調整を
行うことができ、しかもカム機構にて大きな幅で位置調
整し、その幅内で微小な位置調整をピエゾ素子によって
行うことによって高精度で位置調整を行うことができ、
従って吐出ノズルの位置調整を応答性良くかつ高精度で
行うことができ、高速描画が可能となる。

実 施 例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて
説明する。

基板１はその上面が描画面２とされ、導体ペースト３
のパターンが形成される。この基板１は、Ｘ−Ｙ方向に
移動可能なＸ−Ｙテーブル４上に設置される。吐出ノズ
ル５がＸ−Ｙテーブル４の上方に上下移動自在に支持さ
れた倒立Ｔ字状の可動部材16の一側片部16aに軸心を鉛
直にして取付けられている。この吐出ノズル５には、断
面円形の丸ノズルが用いられ、その下端の円形の吐出口
６からいずれの方向に対しても同様に導体ペースト３を
吐出して前記パターンを形成する。

回転体７が上下方向並びに水平方向に固定で回転のみ
可能に配設され、前記吐出ノズル５はその軸心位置の貫
通孔８を非接触で貫通している。この回転体７は回転用
モータ９にて、そのモータ軸に取付けられたプーリ9aと
回転体７との間に巻回された回転ベルト10を介して任意
の角度位置に回転駆動される。

回転体７の下面において、貫通孔８の側方位置に描画
面２の高さ位置を検出するためのレーザ測長器から成る
第１の位置検出器11が取付けられ、貫通孔８の部分に、
吐出ノズル５が貫通する貫通孔13を形成された反射プリ
ズム12が取付けられている。この反射プリズム12は、吐
出ノズル５の軸心に対して45゜の傾斜角で下向きに傾斜
した光反射面14を形成し、この光反射面14によって第１
の位置検出器11から描画面２に至るＬ字状に屈曲した光
路15が形成される。このように、光反射面14を用いるこ
とによって描画面２の高さ検出位置40を吐出口６の近傍
に設定することができる。第１の位置検出器11は光路15
に沿ってレーザ光を描画面２に投射し、その反射光によ
って描画面２の高さ位置を検出する。

可動部材16の他側片部16bの上方には、第２の位置検
出器17が配設され、この他側片部16bの上面を検出する
ことによって間接的に吐出ノズル５の高さ位置を検出す
る。

可動部材16の上方に延びるガイド片16cの一側面に、
この可動部材16を上下移動させる移動手段が連結されて
おり、次にこの移動手段の構成を詳細に説明する。

吐出ノズル５の上下用モータ18のモータ軸に板カム19
が取付けられ、この板カム19外周のカム面にガイドブロ
ック20にて昇降自在に支持された昇降ブロック21から延
出されたアーム22が係合している。昇降ブロック21の一
側面に微小移動機構23が取付けられている。

この微小移動機構23は、２段拡大レバー機構24とピエ
ゾ素子25を備えている。２段拡大レバー機構24は、Ｌ字
を90゜時計方向に回転させた形状の固定片26の下端から
薄肉ヒンジの第１支点27を介して水平方向に第１レバー
28が延出され、固定片26の水平方向の腕の先端から薄肉
ヒンジの第２支点29を介して水平方向に第２レバー30が
延出され、第１レバー28の先端と第２レバー30の第２支
点29から適当距離の位置とが薄肉ヒンジの第３支点31を
介して連結されている。そして、固定片26と第１レバー
28の第１支点27から適当距離の部位との間にピエゾ素子
25が介装され、第２レバー30の先端が連結ピン32にて可
動部材16のガイド片16cに結合されている。

Ｘ−Ｙテーブル４の基板１設置位置の側方に、吐出ノ
ズル５の高さを測定する測定ステージ33が配設されてい
る。この測定ステージ33の上面33aは水平に形成される
とともに、下面から垂直に延出された支軸34とＸ−Ｙテ
ーブル４に設けられたリニアベアリング35にて昇降自在
に支持され、かつバネ36にてその上面33aが常に所定の
高さに位置するように付勢されている。

次に、動作を説明する。

基板１をＸ−Ｙテーブル４上の所定位置に設置し、吐
出ノズル５を導体パターンの始端の手前位置の上方に対
向して位置させる。次に、第１の位置検出器11にて導体
パターンの始端の描画面２の高さ位置を検出した後、Ｘ
−Ｙテーブル４を移動させて吐出ノズル５を導体パター
ンの始端に対向させるとともに吐出ノズル５の高さ位置
を吐出口６と描画面２の間が所定間隔となるように設定
し、吐出ノズル５の吐出口６から導体ペースト３の吐出
を開始する。

吐出口６と描画面２の間の間隔は、吐出ノズル５とＸ
−Ｙテーブル４との相対移動速度、導体ペースト３の粘
度、形成すべき導体パターンの断面寸法などによって適
宜設定されるが、通常は40μｍ程度である。

次いで、吐出ノズル５の吐出口６から導体ペースト３
を吐出させながらＸ−Ｙテーブル４を移動させて吐出ノ
ズル５を所定の移動速度で形成すべき導体パターンに沿
って相対移動させる。このとき回転体７は、第５図に示
すように第１の位置検出器11による検出位置40が常に吐
出ノズル５に先行してパターン形成経路上に移動するよ
うに回転制御する。この移動に伴って描画面２の高さ位
置が変化すると、第１の位置検出器11によって先行して
検出された高さ位置データに基づいて吐出ノズル５が泥
た昇降する。この高さ位置データは描画面２の吐出口６
の近傍位置における高さ位置を絶対位置として検出して
いるので、データ処理が簡単で高速処理できるため、高
精度に高さ位置を制御しながら高速で描画することがで
きる。また、高さ位置の検出位置40が、上記のように吐
出ノズル５に先行して導体パターン経路上を移動するの
で、導体パターン形成経路が屈曲部を有する複雑な形状
であってもその全長にわたって吐出口６と描画面２との
間を所定間隔に保持し、導体パターンを精度よく形成す
ることができる。又、非接触なので、描画面２に傷を付
けないことはいうまでもない。

又、吐出ノズル５の昇降は、ACサーボモータから成る
上下用モータ18により板カム19を回転させて大きな幅の
位置制御を行い、その幅の中での微小な位置制御をピエ
ゾ素子25によって行うことにより高精度の位置制御を応
答性良く行うことができ、高速で描画しても高精度の位
置制御が可能である。即ち、第３図（ａ）に示すように
吐出ノズル５の高さ位置を制御する場合、上下用モータ
18における１パルス毎の板カム19の回転によって第３図
（ｂ）に示すように、例えば５μｍ程度の幅で階段状に
変位させ、一方ピエゾ素子25により第３図（ｃ）に示す
ように上記５μｍの幅内で変位させることにより、これ
らの変位が合成されて、第３図（ａ）のように吐出ノズ
ル５の高さ位置を制御できる。また、パルスモータ18と
板カム19による変位及びピエゾ素子25による変位の応答
性は共に大変良く、全体として応答性良く、高精度に位
置制御できる。

また、吐出ノズル５の高さ位置を第２の位置検出器17
にて検出しており、第１の位置検出器11により得られた
位置指令値に対して吐出ノズル５の現実の位置を検出し
てサーボ制御を行うことにより、さらに高精度に吐出ノ
ズル５の高さ位置を制御できる。

ところで、吐出ノズル５は、内部に収容した導体ペー
スト２を消費した場合や形成すべき導体パターンの幅等
が変わる場合に変換される。この交換によって、吐出ノ
ズル５の吐出口６の高さ位置が変化するため、この高さ
位置を正確に検出しないと、吐出口６と描画面２との間
の間隔を所定値に設定することはできない。

そこで次に、測定ステージ33と第１と第２の位置検出
器11、17とを用いて、任意に交換した吐出ノズル５の吐
出口６の高さ位置を検出する方法を説明する。まず、第
４図（ａ）に示すように、吐出ノズル５を取付けた状態
で可動部材16を適当な高さ位置に設定するとともに吐出
ノズル５を測定ステージ33の上方に対向位置させ、第１
の位置検出器11にて測定ステージの高さS₁を検出すると
ともに、第２の位置検出器17にて吐出ノズル５の高さ位
置N₁を間接的に検出する。次に、第４図（ｂ）に示すよ
うに、吐出ノズル５を適当距離下方に移動させて吐出ノ
ズル５にて測定ステージ33を適当距離押し下げた後、第
１と第２の位置検出器11、17にてそれぞれ測定ステージ
33の高さ位置S₂と吐出ノズル５の高さ位置N₂を検出す
る。これらの検出値から吐出ノズル５の移動量ΔＮ＝
（N₂−N₁）と測定ステージ33の下降量ΔＳ＝（S₂−S₁）
が得られ、さらにこのΔＮとΔＳから、第４図（ａ）に
示すように吐出ノズル５を適当高さ位置に設定したとき
のその吐出口６と測定ステージの間の距離ΔＨ＝（ΔＮ
−ΔＳ）が得られる。かくして、第１の位置検出器11に
よる吐出ノズル５の検出高さ位置と吐出口６の絶対高さ
位置との対応関係が判明し、吐出口６の絶対高さ位置を
検出することができ、以降この吐出口６の高さ位置を基
準にして位置制御を行えばよい。

本発明は上記実施例に示す外、種々の態様に構成する
ことができる。

例えば、上記実施例では微小移動機構23として、２段
拡大レバー機構24とピエゾ素子25を用いて作動させるよ
うにしたものを用いたが、ピエゾ素子25にて直接又は他
の連動機構を介して吐出ノズル５を移動させるようにし
てもよい。

さらに、上記実施例では導体ペーストのパターンを形
成する場合を例示したが、任意のペーストを用いた描画
に適用することができる。

発明の効果 本発明の描画装置によれば、カム機構とピエゾ素子が
共に動作の応答性が良いため、応答性良く吐出ノズルの
位置調整を行うことができ、しかもカム機構にて大きな
幅で位置調整し、その幅内で微小な位置調整をピエゾ素
子によって行うことによって高精度で位置調整を行うこ
とができ、従って吐出ノズルの位置調整を応答性良くか
つ高精度で行うことができ、高速描画が可能となるとい
う大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す斜視図、第
２図は同要部の側面図、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は吐出ノズルの移動手段の動作説明図、第４図（ａ）、
（ｂ）は吐出ノズルの絶対高さ位置の検出動作の説明
図、第５図はパターン形成経路に沿って高さ検出位置が
移動する状態を示す平面図、第６図は従来例の概略側面
図である。 ２……描画面、５……吐出ノズル、18……上下用モー
タ、19……板カム、21……昇降ブロック、22……アー
ム、23……微小移動機構、25……ピエゾ素子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吐出口からペーストを吐出する吐出ノズル
   を描画面に対して遠近方向に移動可能に設け、モータに
   て回転駆動されるカム機構と、ピエゾ素子とを備えた吐
   出ノズルの移動手段を設けたことを特徴とする描画装
   置。