JP3848868B2

JP3848868B2 - スクリーン印刷機

Info

Publication number: JP3848868B2
Application number: JP2001346842A
Authority: JP
Inventors: 勝三本; 猪佐雄阿部
Original assignee: 株式会社日立インダストリイズ
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003145712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板にスクリーン印刷法で印刷パターンを転写するスクリーン印刷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリーン印刷装置としては特開平８−４８０２４号公報に記載されたものがある。このスクリーン印刷装置は、（ａ）印刷剤を収容してスクリーンに向かって開口する印刷剤収容器と、（ｂ）印刷剤室に収容された印刷剤を加圧して押し出す印刷剤押出し装置とを含む。印刷剤押出し装置は、印刷剤室に摺動可能に嵌合されて印刷剤を押出す押出しプレートと、その押出しプレートを駆動する駆動源としての押出しエアシリンダとを有する。押出しエアシリンダに供給されるエアの圧力が、押出しプレート（スキージ）が予め設定された押出し圧力で印刷剤室内の印刷剤を押出すように、制御装置により制御される。押出し圧力は、例えば、印刷剤の種類や粘度等に応じて設定される。最近このスクリーン印刷装置が、小型の液晶パネル製造においてシール剤を基板上に形成するために用いられている。
【０００３】
ところで、上記スキージを用いたシール印刷法では、シール剤を一定時間マクク上に露出させておく必要があり、シール剤にゴミが混入する確率が高い。さらに、マスク上に供給された高価なシール剤を全て基板に転写することができず、シール剤の無駄が多い。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、特開平５−２８６１１５号公報に記載のような圧入式密閉スキージが用いる印刷法が提案されている。これには、スキージ本体と容器との間に圧接調節機構を設け、他方のスキージ側に押圧力を付勢し、一方のスキージ側に作用する接触圧を吸収して圧接力のバランスを保つ。これにより、マスクには均等な荷重がかかり、スキージ本体とマスクとの間には隙間が発生しない。また、前部および後部のヘッドバランサは、スキージ本体の移動方向に応じて各シャフトの付勢力を可変することができ、前方に移動させるとき前部のスキージを後部のスキージよりも強い押圧力とし、この逆方向に移動させるときは後部のスキージの押圧力が強くなるように調節可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の圧入式密閉スキージを用いたシール印刷法にも次のような問題がある。
【０００６】
図１２（ａ）から（ｃ）に圧入式密閉スキージを用いた印刷工程の概略図を示す。図１２（ａ）は印刷工程に中間状態を示し、図１２（ｂ）は印刷工程の終端を示す。このように圧入式密閉スキージ１１からシール剤２０をマスク４に供給しつつ基板１上にシール剤２０を転写する。そして、圧入式密閉スキージ１１が印刷工程の終端に達すると図１２（ｃ）に示すように圧入式密閉スキージ１１はスキージ上下シリンダ10によって上昇し、その後印刷工程の始端に戻る動作をする。このとき、図１２（ｃ）に示したように、印刷工程の終端のマスク上には圧入式密閉スキージ１１から供給されたシール剤２０が線状に残り、印刷の度にシール剤２０の残り量が増加するため、シール剤の利用率が問題となる。
【０００７】
本発明は圧入式密閉スキージを備えたスクリーン印刷機において、印刷工程終端におけるインク残りを極めて微小とすることにより、高価なインクの無駄を大幅に減少できるスクリーン印刷機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では印刷パターンに該当する開口部を有するスクリーン印刷用マスクと、印刷対象基板を搭載し該基板と上記マスクとを位置合わせする印刷テーブルと、インクをマスク開口部に充填する圧入式密閉スキージを備えたスキージヘッドと、該圧入式密閉スキージを水平方向に移動させるスキージ駆動機構と、圧入式密閉スキージを上下させ印圧及び圧入式密閉スキージの上下ストロークを制御するスキージ上下機構を備えたスクリーン印刷機において、圧入式密閉スキージが印刷方向に移動する時には印圧を制御し、圧入式密閉スキージが印刷方向と逆方向に移動する時には圧入式密閉スキージを印刷ギャップ相当量のストローク上昇させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１にシール印刷に用いられるスクリーン印刷機の原理を示す。
【００１０】
図においてガラス基板１は印刷テーブル３上に載置され、その上部にはシール剤印刷用マスク４が備えられている。またこの時、シール剤印刷用マスク４は、画像認識装置（図示せず）とテーブル位置決め装置（図示せず）によって、ガラス基板１との相対位置が正確に合わせられる。以上の状態において、スキージ１１をシール剤印刷用マスクの上面を擦りながら移動させることにより、シール剤印刷用マスク４の開口部にシール剤２０を充填する。このようにシール剤２０を充填した後、シール剤印刷用マスク４をガラス基板１から版離れさすことによって、ガラス基板１上にシール剤２０を転写する。その後、シール剤２０が転写されたガラス基板１を印刷機から搬出し、シール剤２０を乾燥・硬化させることによってシールが形成される。
【００１１】
図２に本発明の液晶シール印刷機の密閉型スキージヘッド部の一実施形態の正面図を、図３にスキージ駆動部の上面図構成を示す。
【００１２】
図２及び図３において、スキージヘッド７が架台８に対し、リニアガイド９を介して搭載されており、スキージヘッド７は紙面と直角方向に移動できる。スキージヘッド７にはスキージ上下シリンダ１０を介して圧入式密閉スキージ１１が取付けられている。
【００１３】
圧入式密閉スキージ１１にはガイドロッド１２が取付けられており、ガイドロッド１２は上下シリンダ１０のエンドブラケット１３よりも上部まで伸びており、ガイドロッドブラケット１４に結合されている。ガイドロッドブラケット１４の上部にはダウンストップ制御用のマイクロメータヘッド１５が取付けられている。更に、上下方向に移動可能なマイクロメータヘッド１５のロッド１６が、ガイドロッドブラケット１４を貫通し、ロッド１６の下端部が上下シリンダ１０のエンドブラケット１３とガイドロッドブラケット１４の間に位置する状態となっている。
【００１４】
ここで、ロッド１６は圧入式密閉スキージ１１の下降動作を停止させるストッパの役割を有している。具体的には、マイクロメータヘッド１５のロッド１６の下端部が、圧入式密閉スキージ１１下降中に上下シリンダ１０のエンドブラケット１３に接触すると、ロッド１６がエンドブラケット１３とガイドロッドブラケット１４との間に挟まるような状態となり、その結果圧入式密閉スキージ１１が更に降下できなくなる。そこで、マイクロメータヘッド１５のロッド１６を下方向に移動させることにより、スキージ上下シリンダ１０のストロークを短くすることができる。つまり、マイクロメータヘッド１５は、圧入式密閉スキージの可動範囲を制限する規制部材としての働きを持っており、ロッド１６の下端部の位置をマイクロメータヘッド１５のマイクロメータを見ながら調整することによって、圧入式密閉スキージ１１の下降下限位置（ダウンストップ位置Ｚ）を制限することができる。
【００１５】
また、本実施形態のシール剤印刷装置におけるスキージ駆動部には、図３のように、ボールネジ１７の一端にはスキージヘッド駆動モータ１８が取り付けられており、ボールネジ１７がスキージヘッド駆動モータ１８によって回転駆動できるように構成されている。これにより、ボールネジ１７が回転することで、スキージヘッド７がリニアガイド９に沿って図中の矢印方向（水平方向）に移動することができる。更に、スキージヘッド駆動モータ１８には、圧入式密閉スキージ１１の位置を検出するためのエンコーダ１９が取り付けられている。ここで、ボールネジ１７、スキージヘッド駆動モータ１８及びエンコーダ１９等から構成される部分をスキージヘッド移動機構と称する。
【００１６】
次に、本実施形態の圧入式密閉スキージの構成について、図４、図５を参照して説明する。図４に圧入式密閉スキージ１１の正面断面図を、図５に側面断面図を図５に示す。
【００１７】
本実施形態のシール剤印刷装置における圧入式密閉スキージは、大別して上体部２６とチャンバ２７とからなる。上体部２６側には、供給シリンダ２８が設けられ、この供給シリンダ２８を駆動してチャンバ２７側に設けられた上下軸２２を介して、ピストン２１を駆動してシール剤２０に圧力を付与する。また、ピストン２１には直動ガイド２３が設けてあり、ピストンが傾かずに上下に移動できるようになっている。またチャンバ２７には、サイドシール２４とリップ２５が、開口部を設けたマスク４面に接触するように設けて有る。なお、スキージ１１は首振り可能に、ガイドロット１２に十字ピン５０で接続されている。
【００１８】
上記構成の圧入式密閉スキージ１１は、供給シリンダ２８に圧空を供給し、ピストン２１が下方に押されるとシール剤２０が加圧され、密閉状態を保持したままマスク４を下方に押し下げると共に、リップ２５とサイドシール２４に囲まれたスキージ開口部２９からシール剤２０が押し出され、マスク４の開口部６にシール剤２０を押し込む。
【００１９】
図６に圧入式密閉スキージの上下移動制御用の空圧回路を示す。
【００２０】
図６において、スキージ上下シリンダ１０（以下、上下シリンダと略称する）には、２つの空圧源３０ａ、３０ｂから圧縮空気が供給される構成となっている。一方の空圧源３０ａは、上下シリンダ１０に背圧を与えるもので、上下シリンダ１０との間に圧力制御弁３４と戻り回路３１ａを備えている。他方の空圧源３０ｂは、上下シリンダ１０を移動させるためのもので、上下シリンダ１０との間に印圧を制御するための電空レギュレータ３３と戻り回路３１ｂ、シリンダの移動方向を切換えるための電磁切替弁３２と戻り回路３１ｃを夫々備えている。なお、本実施形態では空圧源を２つに分けて表したが、１つの空圧源から空気圧を供給できることは言うまでもない。
【００２１】
電磁切替弁３２がＡ位置にあるときには、上下シリンダ１０は上方向に移動するような空圧を受け、Ｂ位置にあるときには下方向に移動するような空圧を受ける。ここで、電磁切替弁３２がＢ位置にあるときの印圧Ｐは、
Ｐ＝ａ_１Ｐ_１−ａ_２Ｐ_２＋Ｗ（１）
となる。ここで、ａ_１はシリンダ上部の受圧面積、ａ_２はシリンダ下部の受圧面積、Ｐ_１は電空レギュレータ３３によって制御されるシリンダ上部に加えられる空気圧力、Ｐ_２は圧力制御弁３４よって制御されるシリンダ下部に加えられる空気圧力、Ｗは上下シリンダ１０が支えるスキージ部の自重である。このように、上下シリンダ１０に加える空気圧を制御することで印圧及び印刷ギャップを可変できる。
【００２２】
また、図７に圧入式密閉スキージ１１に設けてある供給シリンダ２８を制御するための空圧回路を示す。
【００２３】
図７において、供給シリンダ２８には、背圧を供給するための配管と、シリンダを移動させる圧力を供給する配管とが接続されている。各配管は１つの空圧源３０から圧縮空気が供給される。空圧源３０には、供給シリンダ２８の動作方向を切り替える電磁切替弁３５が設けてあり、ここで、供給シリンダ２８を動作させる配管と、背圧を印加する配管とに分岐されている。また、電磁切替弁３５には、戻り回路３１が設けて有る。なお、供給シリンダ２８を動作させる配管途中には電空レギュレータ３６が設けて有る。
【００２４】
なお、電空レギュレータ３６を制御することで、供給シリンダ２８の押し出し力、即ちピストン２１を介してシール剤２０を加圧する加圧力を可変できる。この様にシール剤２０に加える押し出し力を変えることによっても、印圧を変えることと同じような作用をする。実際には、この両者を変化させることで、スキージの移動方向（印刷方向と非印刷方向）において、印圧を変化させると共に、圧入式密閉スキージ１１を印刷ギャップ分だけ上下させることが可能となる。このように、印刷時はマスクギャップ分基板側に圧入式密閉スキージ１１を押し下げ、非印刷時には元の状態（マスクギャップが０の状態）にする。これにより、印刷終了時に圧入式密閉スキージ１１内にシール剤が残留していても、非印刷位置から次の基板への印刷に移る間、圧入式密閉スキージ１１の移動と共に残留したシール剤も印刷開始位置まで運ばれ、次の印刷に使用されるためにシール剤を無駄にすることがない。
【００２５】
次に、本発明の他の実施形態について図８を用いて説明する。図８に本発明を実現するスキージ上下シリンダ１０の実施形態を示す。
【００２６】
本実施形態と先の実施形態との異なる点は、スキージヘッド７に第２の上下シリンダ１０（以降、第１の上下シリンダと称する）の他に、第１の上下シリンダ１０のピストン１０３に直列結合された第２の上下シリンダ１０２を設けた点である。そして、第２の上下シリンダ１０２のピストン１０１がスキージ１１に連結されている。第１の上下シリンダ１０と第２の上下シリンダ１０２は共にガイドロッド１２によって案内されている。１０Ａは第１の上下シリンダ１０のロッド側圧力室、１０Ｂは第１の上下シリンダ１０のヘッド側圧力室、１０２Ａは第２の上下シリンダ１０２のロッド側圧力室、１０２Ｂは第２の上下シリンダ１０２のヘッド側圧力室である。なお、ガイドロッドブラケット１４の上部にマイクロメータヘッド１５が取り付けられており、ロッド１６の下端部の位置を調節することで第１のシリンダ１０の動作範囲が規定されることは先の実施形態と同じである。
【００２７】
図９に図８のＡ−Ａ矢視図を示す。図９のシリンダ１０にはマイクロメータヘッド１０４が設けられている。マイクロメータヘッド１０４のロッド１０５の先端は第２のシリンダ１０２の上昇ストロークすなわち第１のシリンダ１０のピストン１０３の上昇ストロークを制限する働きをする。このように、シリンダ構造を２重シリンダ構成とすることによって、押し付け側の動作範囲と、押し付け側に動作させた状態で、押し付け側と反対方向すなわち戻り側の動作範囲を規定することが可能となる。
【００２８】
図１０にスキージ上下機構の１０の空圧回路を、表１に本発明スクリーン印刷機の動作状態と図１０に記載した電磁弁３２及び３５の動作論理を示す。
【００２９】
【表１】

すなわち、印刷工程では電磁弁３２及び電磁弁３５共にＢ状態とする。この時にはシリンダ１０２のヘッド側圧力室１０２Ｂに空圧が供給されるためピストン１０１は伸長状態となり、シリンダ１０のピストン１０３は圧力レギュレータ３４と電空レギュレータ３３の制御圧力によって印圧制御状態となる。
【００３０】
印刷が終了してスキージを所定位置に戻す工程では、電磁弁３２をＡ状態とし、電磁弁３５はＢ状態を保つ。この状態ではシリンダ１０のヘッド側圧力室１０Ｂが大気開放されるため、シリンダ１０のピストン１０３は引き込まれ、スキージ１１は上昇するが、シリンダ１０２がマイクロメータヘッド１０４のロッド１０５に当接する。その上昇量は、予めマイクロメータヘッド１０４で印刷ギャップ量Ｇとなるように予め調節しておくことにより、スキージ戻り工程におけるスキージ先端の位置はマスク４の上面と等しくすることが出来る。
【００３１】
図１１（ａ）から図１１（ｄ）に印刷工程及びスキージ戻り工程におけるスキージ１１の状態を示す。すなわち図１１（ａ）から図１１（ｂ）にわたる印刷工程ではスキージ１１は印圧を制御された状態で移動し、正規の印刷動作を実行する。図１１（ｃ）はスキージ戻り工程開始状態であり、スキージ１１はギャップ量Ｇに相当するストローク上昇し、図１１（ｃ）から図１１（ｄ）にわたるスキージ戻り工程ではスキージ１１の先端はマスク４の上面に接しながら移動する。
【００３２】
従って、印刷工程の終端において圧入式密閉スキージ１１はマスクから離れることなくスキージ戻り工程に移行するため、圧入式密閉スキージ１１先端からのインク（シール剤）の漏れがなく、マスク４の上面に残るインク（シール剤）は極めて微少な量に抑えられ、圧入式密閉スキージ１１内に残留したシール剤は次の印刷に使用される。このように、本実施形態では、印刷終了後の印刷ギャップＧまでの圧力式密閉スキージ１１の移動を、マイクロメータヘッドで予め規定することが可能となり、簡単な制御で実行できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、圧入式密閉スキージを備えたスクリーン印刷機において、印刷工程終端におけるインク残りを極めて微小とすることが可能となり、高価なインクの無駄を大幅に減少することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリーン印刷機の印刷原理を示す略図である。
【図２】液晶シール印刷機のスキージヘッド部を示す正面図である。
【図３】液晶シール印刷機のスキージヘッド駆動部を示す上面図である。
【図４】圧入式密閉スキージの正面断面図である。
【図５】圧入式密閉スキージの側面断面図である。
【図６】スキージ上下移動制御用空圧回路図である。
【図７】供給シリンダ制御用空圧回路図である。
【図８】本発明の他のスキージ上下移動機構の構造を示す断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態のスキージ上下移動制御用空圧回路図である。
【図１１】本発明のスクリーン印刷機の動作を説明するための概念図である。
【図１２】従来の圧入式密閉スキージを用いたスクリーン印刷機の問題点を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１…基板、３…印刷テーブル、４…マスク、７…スキージヘッド、１０…（第１の）上下シリンダ、１１…圧入式密閉スキージ、１５…マイクロメータヘッド、２０…シール剤、１０２…第２の上下シリンダ、１０４…マイクロメータヘッド。

Claims

印刷パターンに該当する開口部を有するスクリーン印刷用マスクと、印刷対象基板を搭載し該基板と上記マスクとを位置合わせする印刷テーブルと、インクをマスク開口部に充填する圧入式密閉スキージを備えたスキージヘッドと、該圧入式密閉スキージを水平方向に移動させるスキージ駆動機構と、圧入式密閉スキージを上下させ印圧及び圧入式密閉スキージの上下ストロークを制御するスキージ上下機構を備えたスクリーン印刷機において、
前記スキージ上下機構は、第１のシリンダと第２のシリンダとが直列に配置され、それぞれのシリンダのストロークを調整するマイクロメータヘッドをそれぞれ備え、前記第１のシリンダと第２のシリンダとを押し下げて印圧を制御すると共に、前記第２のシリンダを上昇させて、スキージヘッドをマスク面の位置になるように設定し、圧入式密閉スキージが印刷方向に移動する時には印圧を制御し、圧入式密閉スキージが印刷方向と逆方向に移動する時には前記第２のシリンダを上昇させることでスキージを印刷ギャップ相当量のストローク上昇させるようにしたことを特徴とするスクリーン印刷機。