JP3951853B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程において、基板上にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が開孔されたマスクプレートを基板上にセットし、スキージングによりマスクプレートのパターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。
【０００３】
このスクリーン印刷のスキージング方法として、密閉型のスキージヘッドを用いる方法が知られている。この方法は、通常のスクリーン印刷と異なりマスクプレート上にペーストを直接供給するのではなく、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるものである。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられたペースト接触面をマスクプレートに当接させた状態で、スキージヘッド内のペーストを加圧することにより、マスクプレートのパターン孔にペースト接触面を介してペーストが押し込まれる。そしてスキージヘッドをマスクプレート上で摺動させることにより、各パターン孔に順次ペーストを充填する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の密閉型のスキージヘッドを用いたスクリーン印刷には、以下に述べるような問題点があった。密閉型のスキージヘッドでは、マスクプレート上に直接ペーストを供給する従来の印刷方法と異なり、ペーストはスキージヘッド内にカートリッジなどの専用容器に収納された状態で供給される。このため、印刷作業を継続する過程においてペーストが消費されると、新たな専用容器と交換することにより、ペーストの補給が行われる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の密閉型スキージヘッドに用いられる専用容器は、樹脂を細長形状の箱形に成形して製作された容器であることからランニングコストが高く、しかも内部に残留して未使用のまま廃棄される残留ペーストが発生して資源の無駄を生じるなど、スクリーン印刷のコストを上昇させる要因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、低コストでペーストを供給することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスクリーン印刷装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段と、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストを加圧することによりペーストをペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備え、前記ペースト貯溜部は、可撓性の膜状材を下方が開口された末広がり断面の容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部と、前記ペースト容器の上面に当接し前記加圧手段によって上方から押圧されることによりペースト容器を押し下げる押し下げ手段と、前記ペースト容器の外側への膨出変形を防止する膨出防止手段とを有し、前記押し下げ手段は前記加圧手段とペースト容器の上面との間に介在する押し下げ部材であり、前記膨出防止手段は前記容器保持部内に上下方向にスライド自在に嵌合し前記末広がり断面における側面に当接して外側方向への変位を規制する変位規制部材であり、前記押し下げ部材は前記変位規制部材に上下方向にスライド自在に嵌合する。
【０００９】
本発明によれば、可撓性の膜状材を下方が開口された容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部とでペースト貯溜部を構成することにより、低コストでペーストを供給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの半田押し下げ部の構造説明図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの側面図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト貯溜部の部分斜視図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト容器の構造説明図、図９は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図、図１０は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図である。
【００１１】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１、図２において、基板の位置決め部１は、図示しない移動テーブル上に基板保持部２を配設して構成されている。スクリーン印刷対象の基板３は基板保持部２のクランパ４によって保持されており、図示しない移動テーブルを駆動することにより、基板保持部２に保持された基板３は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【００１２】
位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されている。スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されており、マスクプレート１２には印刷対象の基板３の印刷部位に対応したパターン孔１２ａが開孔されている。
【００１３】
スクリーンマスク１０上にはスキージヘッド１３がヘッド昇降部２０によって昇降自在に配設されている。ヘッド昇降部２０はベース部材２１上に立設されたシリンダ２２を備えており、シリンダ２２のロッド２２ａの下端部には、結合部材１５を介してスキージヘッド１３が結合されている。シリンダ２２を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２に対して昇降する。ヘッド昇降部２０はスキージヘッド１３をスクリーンマスク１０に対して昇降させる昇降手段となっている。
【００１４】
ヘッド昇降部２０のプレート部材２１の下面には、両端部にスライダ２３が固着されており、スライダ２３はフレーム２５の上面に配設されたガイドレール２４にスライド自在に嵌着されている。またプレート部材２１の下面にはナット部材２６が結合されており、ナット２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって回転駆動される。
【００１５】
モータ２８を駆動することにより、プレート部材２１は水平移動し、したがってヘッド昇降部２０に結合されたスキージヘッド１３も水平移動する。スキージヘッド１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りねじ２７およびナット２６は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で水平移動させる移動手段となっている。
【００１６】
スキージヘッド１３には、マスクプレート１２の表面に当接してペーストであるクリーム半田５をパターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられている。印刷部１４は図１に示すように、上部１４Ａと下部１４Ｂとに分割されており、上部１４Ａと下部１４Ｂは図３に示すように、それぞれマスクプレート１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である本体上部３０Ａ，本体下部３０Ｂを備えている。
【００１７】
本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂの長さ寸法は、図２に示すように印刷対象の基板３の幅寸法をカバーするように設定されている。本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂは、ヒンジ部１７を介して回転自在に結合されており（図５も参照）、本体上部３０Ａを本体下部３０Ｂに対して反転することにより、本体下部３０Ｂおよび本体上部３０Ａを開放状態にすることが可能となっている。
【００１８】
図３に示すように、本体上部３０Ａは、内部に凹部３０ａが形成された枠状部材を主体としており（図７参照）、凹部３０ａ内にはクリーム半田５が貯溜されたカートリッジ３１が交換自在に装着される。カートリッジ３１は可撓性の膜状材を容器形状に成形して成る交換式の容器であり、装着姿勢において下方が開口された形状となっている。カートリッジ３１は、多数の開孔部３２ａが設けられた押さえ板３２によって本体上部３０Ａに装着される（図５も参照）。本体上部３０Ａおよびは本体上部３０Ａの凹部３０ａ内に装着されたカートリッジ３１は、スキージヘッド１３に設けられたペースト貯溜部を構成している。
【００１９】
ここで図８を参照して、ペースト容器であるカートリッジ３１の構造を説明する。カートリッジ３１は、樹脂膜など可撓性の膜状材を成形して製作され、図８（ａ）に示すように、本体上部３０Ａの凹部３０ａの寸法・形状に応じた細長形状の凹状部３１ａを主体としている。図８（ｂ）はカートリッジ３１の断面を示している。凹状部３１ａは、開口部の幅Ｂが深さＤよりも大きい平底形状となっており、複数の平面を折り曲げ線によって連結した断面形状となっている。この断面形状の詳細については後述する。
【００２０】
凹状部３１ａの外周部からは、凹方向と直交する方向（装着姿勢において水平方向）に張り出した鍔状部３１ｂが形成されている。鍔状部３１ｂは、後述するように、カートリッジ３１を本体上部３０Ａに装着する際の保持面として機能する。鍔状部３１ｂの裏面には、両面に粘着層を有する粘着シート４０が貼着されており、鍔状部３１ｂは粘着シート４０によって本体上部３０Ａに貼着・係止される。
【００２１】
鍔状部３１ｂの表面（凹方向と反対側の面）には、本体上部３０Ａへの装着時の折り曲げ代の部分を除いて、全面に樹脂薄膜より成るカバーシート部材４１が貼着されている。カバーシート部材４１を鍔状部３１ｂに貼着することにより、凹状部３１ａの開口部が閉塞され、凹状部３１ａとカバーシート部材４１との間には閉囲されたペースト収容空間３１ｃが形成される。凹状部３１ａが全面的に開口された状態で、ペースト収容空間３１ｃ内にヘラ等でクリーム半田５を充填した後、カバーシート部材４１を鍔状部３１ｂに全面的に貼着することにより、クリーム半田５がペースト収容空間３１ｃ内に収容される。
【００２２】
次にスキージヘッド１３におけるペースト貯溜部および印刷空間の機能について説明する。図３に示すように、凹部３０ａ内にカートリッジ３１が装着された本体上部３０Ａを本体下部３０Ｂと結合した状態では、カートリッジ３１の上面側には、半田押し下げ部１８が装着される。
【００２３】
半田押し下げ部１８は、図４（ａ）に示すように、枠状部材１８ｂの中央に押当ブロック１８ａを上下方向にスライド自在に嵌合させた構成となっている。図４（ｂ）に示すように枠状部材１８ｂには上鍔部１８ｄが、押当ブロック１８ａには下鍔部１８ｃがそれぞれ設けられており、上鍔部１８ｄが下鍔部１８ｃに当接することにより、押当ブロック１８ａの枠状部材１８ｂからの抜け落ちが防止されるようになっている。
【００２４】
半田押し下げ部１８が装着された状態では、枠状部材１８ｂは本体上部３０Ａに上下方向にスライド自在に嵌合し、押当ブロック１８ａはカートリッジ３１の上面に当接する。図３および図４（ｂ）に示すように、押当ブロック１８ａの上面には、シリンダ１６のロッド１６ａに結合された加圧部材１９が当接する。シリンダ１６を駆動することにより、加圧部材１９は押当ブロック１８ａを介してカートリッジ３１を上方から押圧するようになっている。これにより、可撓性の膜状材より成るカートリッジ３１は容易に撓み変形し、カートリッジ３１内のクリーム半田５が加圧されて押さえ板３２の開孔部３２ａを介して下方に押し出される。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、加圧部材１９の両端の下面には圧縮バネ１９ａが装着されており、加圧部材１９が下降すると圧縮バネ１９ａの下端部は枠状部材１８ｂに設けられたバネ孔１８ｅの底面に当接し、枠状部材１８ｂに対して下方への付勢力を与える。これにより、加圧部材１９の下降に伴って枠状部材１８ｂも本体上部３０Ａ内で下降し、枠状部材１８ｂの下部がカートリッジ３１の末広がり断面における側面（斜面部３１ｄ）に当接した状態を保つ。このため、カートリッジ３１が押圧されて撓み変形する際に、斜面部３１ｄは枠状部材１８ｂによって外側方向への変位が規制され、カートリッジ３１の外側への膨出変形が防止される。
【００２６】
すなわち、上記構成においてシリンダ１６および加圧部材１９はクリーム半田５を加圧する加圧手段となっている。また押当ブロック１８ａは、カートリッジ３１の上面と加圧部材１９との間に介在し、加圧手段によって上方から押圧されることによりカートリッジ３１を押し下げる押し下げ手段となっており、枠状部材１８ｂは、加圧手段によって上方から押圧されることによって下降して外側方向への変位を規制する変位規制部材であり、これによりカートリッジ３１の外側への膨出変形を防止する膨出防止手段となっている。
【００２７】
本体下部３０Ｂには、押さえ板３２に当接して付着防止板３３が設けられている。付着防止板３３には、押さえ板３２の開孔部３２ａに対応する位置に円形の開孔部３３ａが設けられている（図５も参照）。付着防止板３３は、カートリッジ３１から下方に押し出されたクリーム半田５が、押さえ板３２下面の開孔部３２ａ以外の部位に付着するのを防止する。
【００２８】
本体下部３０Ｂの底部には、付着防止板３３と同様に多数の開孔部３４ａが設けられた絞り板３４が装着されている。シリンダ１６によってクリーム半田５が押し出される際には、押さえ板３２および付着防止板３３の開孔部３２ａ、３３ａと絞り板３４の開孔部３４ａを３段階に通過して下方に移動する。そして押し出されたクリーム半田５は、本体下部３０Ｂの下方に形成された空間、すなわち本体下部３０Ｂの下面に内側斜め方向に相対向して配設された２枚の摺接部３６Ａ，３６Ｂと、本体下部３０Ｂの下面および本体下部３０Ｂの両側端部に設けられた閉塞板３６Ｃ（図６参照）とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２９】
摺接部３６Ａ，３６Ｂは、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成し、スキージヘッド１３を下降させた状態では摺接部３６Ａ，３６Ｂの下端部がマスクプレート１２の表面に摺接する。そして印刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、下面に形成された開口部（摺接部３６Ａと３６Ｂの間の開口）を介してクリーム半田５をマスクプレート１２の表面に接触させる。印刷動作時には、スキージヘッド１３の移動によって摺接部３６Ａ，３６Ｂはマスクプレート１２の上面を摺動し、印刷空間３５内のクリーム半田５を掻き寄せるスキージングを行う。これにより、クリーム半田５はパターン孔１２ａを介して基板３に印刷される。
【００３０】
加圧部材１９を押し下げてカートリッジ３１内のクリーム半田５を加圧することにより、クリーム半田５は押さえ板３２、付着防止板３３，絞り板３４を通過して印刷空間３５内まで移動する。このクリーム半田５の移動経路の途中は、多数の小さい開孔部３２ａ、３３ａ、３４ａによって断面積が絞られており、これらの開口部を加圧されたクリーム半田５が通過することにより、クリーム半田５の粘度が低下しスクリーン印刷に適した性状に改質される。
【００３１】
ここで図５，図６を参照して印刷部１４の上部１４Ａ，下部１４Ｂの結合・分離および開閉操作について説明する。前述のように、スキージヘッド１３はカートリッジ３１を含む上部１４Ａと、印刷空間３５を含む下部１４Ｂに分割された構成となっており、上部１４Ａ，下部１４Ｂはヒンジ部１７によって分離自在かつ開閉自在にヒンジ結合されている。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、上部１４Ａの側面にはピン１７ｂが設けられたヒンジプレート１７ａが、また下部１４Ｂの上面にはピン溝１７ｄが設けられたヒンジプレート１７ｃが固着されている。ヒンジプレート１７ｃは部分的に切り欠かれており、ピン溝１７ｄの上部は一部が開放されている。下部１４Ｂ上に上部１４Ａを装着する場合には、図５（ｂ）に示すように、ヒンジプレート１７ｃの切り欠きからピン１７ｂをピン溝１７ｄに嵌合させる。これにより、上部１４Ａは下部１４Ｂの上面に正しい位置で装着される。
【００３３】
この状態で、ピン１７ｂを支点として上部１４Ａを反転させることにより、図５（ｃ）に示すように、上部１４Ａは下部１４Ｂから反転分離した状態となる。すなわち、上部１４Ａを下部１４Ｂによって軸支した状態で上部１４Ａの開閉が可能となっている。これにより、図６に示すように上部１４Ａは、本体上部３０Ａに装着された押さえ板３２を上向きにした姿勢に保持され、凹部３０ａ内のカートリッジ３１の脱着が可能な姿勢となる。
【００３４】
図７は、このような姿勢に保持された上部１４Ａの分解図である。本体上部３０Ａは、上述のように凹部３０ａが向けられた枠状部材であり、カートリッジ３１は凹状部３１ａを凹部３０ａ内に嵌入させた状態で、本体上部３０Ａに着脱自在に保持される。本体上部３０Ａは、ペースト容器であるカートリッジ３１を着脱自在に保持する容器保持部となっている。
【００３５】
カートリッジ３１の装着時には、押さえ板３２の両端部を下方に折り曲げて設けられた縁部３２ｂによって、鍔状部３１ｂは本体上部３０Ａの外側面に押し付けられる。このとき鍔状部３１ｂは、粘着テープ４０（図８参照）によって本体上部３０Ａに貼着される。粘着シート４０は、カートリッジ３１を本体上部３０Ａに係止保持させる係止手段となっている。
【００３６】
次に図９を参照して、スクリーン印刷時におけるカートリッジ３１の変形挙動について説明する。図９（ａ）は、本体上部３０Ａ内に新たにカートリッジ３１が装着された状態を示している。スクリーン印刷が開始されると、加圧部材１９が下降し、図９（ｂ）に示すように押当ブロック１８ａを押し下げる。これによりカートリッジ３１に収容されたクリーム半田５が加圧され、開孔部３２ａ、３３ａを介して印刷空間３５内に移動する。
【００３７】
そして印刷動作を反復実行することにより印刷空間３５内のクリーム半田５が消費されるのに伴って加圧部材１９を徐々に下降させ、図９（ｃ）に示すように押当ブロック１８ａによってカートリッジ３１を押しつぶすように変形させる。このとき、前述のように圧縮バネ１９ａの付勢力によって枠状部材１８ｂも共に下降し、カートリッジ３１の斜面部３１ｄに外側から当接した状態を保って外側方向への変位を規制する。
【００３８】
これにより、撓みやすくて不規則な変形を生じやすいカートリッジ３１が外側に膨出変形することがなく、予め想定された所定形状に変形する。そして最終的には、図９（ｄ）に示すように、圧縮バネ１９ａは圧縮されてバネ孔１８ｅ内に完全に収容され、加圧部材１９が枠状部材１８ｂに当接する。この状態では、押当ブロック１８ａの底面と枠状部材１８ｂの底面とが略同一面になり、カートリッジ３１が完全に押しつぶされる。したがって、カートリッジ３１が不規則な形状に押しつぶされることによるクリーム半田５の残留がなく、使用できなくなったクリーム半田５を廃容器ごと廃棄する無駄が発生しない。
【００３９】
上記説明したように、本実施の形態に示すスキージヘッド１３は、従来の高価な専用容器を用いることなく簡便・安価な構造の容器を使用することにより、ランニングコストを大幅に低減することができる。しかも使用されないまま廃棄される残留半田の量が大幅に削減され、省資源が実現される。
【００４０】
またスクリーン印刷においては、印刷準備動作としてペーストの粘度調整のための撹拌を行う必要があるが、本実施の形態のカートリッジ３１は可撓性に富む膜状材で作られた容器を用いていることから、内部に収容されたクリーム半田５を必要に応じて外部から簡単に撹拌することができ、装着前の段階において粘度調整を容易に行うことが可能となっている。
【００４１】
なお、加圧部材１９に圧縮バネ１９ａを装着する構成に替えて、図１０に示すように、押当ブロック１８ａの上面に水平なプレート１８ｆを取り付け、プレート１８ｆに、図４に示す圧縮バネ１９ａと同様の圧縮バネ１８ｇを装着するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、可撓性の膜状材を下方が開口された容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部とでペースト貯溜部を構成することにより、低コストでペーストを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの半田押し下げ部の構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの側面図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト貯溜部の部分斜視図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト容器の構造説明図
【図９】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図１０】 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【符号の説明】
３ 基板
５ クリーム半田
１２ マスクプレート
１２ａ パターン孔
１３ スキージヘッド
１４Ａ 上部
１４Ｂ 下部
１６ シリンダ
１８ 半田押し下げ部
１８ａ 押当ブロック
１８ｂ 枠状部材
１９ 加圧部材
２０ ヘッド昇降部
３０Ａ 本体上部
３０Ｂ 本体下部
３１ カートリッジ
３１ｄ 斜面部
３５ 印刷空間
３６Ａ，３６Ｂ 摺接部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程において、基板上にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が用いられている。この方法は、印刷対象部位に応じてパターン孔が開孔されたマスクプレートを基板上にセットし、スキージングによりマスクプレートのパターン孔を介して基板上にペーストを印刷するものである。
【０００３】
このスクリーン印刷のスキージング方法として、密閉型のスキージヘッドを用いる方法が知られている。この方法は、通常のスクリーン印刷と異なりマスクプレート上にペーストを直接供給するのではなく、内部にペーストを貯溜したスキージヘッドを用いるものである。この方法では、スキージヘッドの下面に設けられたペースト接触面をマスクプレートに当接させた状態で、スキージヘッド内のペーストを加圧することにより、マスクプレートのパターン孔にペースト接触面を介してペーストが押し込まれる。そしてスキージヘッドをマスクプレート上で摺動させることにより、各パターン孔に順次ペーストを充填する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の密閉型のスキージヘッドを用いたスクリーン印刷には、以下に述べるような問題点があった。密閉型のスキージヘッドでは、マスクプレート上に直接ペーストを供給する従来の印刷方法と異なり、ペーストはスキージヘッド内にカートリッジなどの専用容器に収納された状態で供給される。このため、印刷作業を継続する過程においてペーストが消費されると、新たな専用容器と交換することにより、ペーストの補給が行われる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の密閉型スキージヘッドに用いられる専用容器は、樹脂を細長形状の箱形に成形して製作された容器であることからランニングコストが高く、しかも内部に残留して未使用のまま廃棄される残留ペーストが発生して資源の無駄を生じるなど、スクリーン印刷のコストを上昇させる要因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は、低コストでペーストを供給することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスクリーン印刷装置は、マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段と、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストを加圧することによりペーストをペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備え、前記ペースト貯溜部は、可撓性の膜状材を下方が開口された末広がり断面の容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部と、前記ペースト容器の上面に当接し前記加圧手段によって上方から押圧されることによりペースト容器を押し下げる押し下げ手段と、前記ペースト容器の外側への膨出変形を防止する膨出防止手段とを有し、前記押し下げ手段は前記加圧手段とペースト容器の上面との間に介在する押し下げ部材であり、前記膨出防止手段は前記容器保持部内に上下方向にスライド自在に嵌合し前記末広がり断面における側面に当接して外側方向への変位を規制する変位規制部材であり、前記押し下げ部材は前記変位規制部材に上下方向にスライド自在に嵌合する。
【０００９】
本発明によれば、可撓性の膜状材を下方が開口された容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部とでペースト貯溜部を構成することにより、低コストでペーストを供給することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの半田押し下げ部の構造説明図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの側面図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト貯溜部の部分斜視図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト容器の構造説明図、図９は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図、図１０は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図である。
【００１１】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１、図２において、基板の位置決め部１は、図示しない移動テーブル上に基板保持部２を配設して構成されている。スクリーン印刷対象の基板３は基板保持部２のクランパ４によって保持されており、図示しない移動テーブルを駆動することにより、基板保持部２に保持された基板３は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【００１２】
位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されている。スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されており、マスクプレート１２には印刷対象の基板３の印刷部位に対応したパターン孔１２ａが開孔されている。
【００１３】
スクリーンマスク１０上にはスキージヘッド１３がヘッド昇降部２０によって昇降自在に配設されている。ヘッド昇降部２０はベース部材２１上に立設されたシリンダ２２を備えており、シリンダ２２のロッド２２ａの下端部には、結合部材１５を介してスキージヘッド１３が結合されている。シリンダ２２を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２に対して昇降する。ヘッド昇降部２０はスキージヘッド１３をスクリーンマスク１０に対して昇降させる昇降手段となっている。
【００１４】
ヘッド昇降部２０のプレート部材２１の下面には、両端部にスライダ２３が固着されており、スライダ２３はフレーム２５の上面に配設されたガイドレール２４にスライド自在に嵌着されている。またプレート部材２１の下面にはナット部材２６が結合されており、ナット２６に螺合した送りねじ２７は、モータ２８によって回転駆動される。
【００１５】
モータ２８を駆動することにより、プレート部材２１は水平移動し、したがってヘッド昇降部２０に結合されたスキージヘッド１３も水平移動する。スキージヘッド１３を下降させた状態で、モータ２８を駆動することにより、スキージヘッド１３はマスクプレート１２上で水平移動する。すなわち、モータ２８、送りねじ２７およびナット２６は、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で水平移動させる移動手段となっている。
【００１６】
スキージヘッド１３には、マスクプレート１２の表面に当接してペーストであるクリーム半田５をパターン孔１２ａに充填する印刷部１４が設けられている。印刷部１４は図１に示すように、上部１４Ａと下部１４Ｂとに分割されており、上部１４Ａと下部１４Ｂは図３に示すように、それぞれマスクプレート１２の幅方向に細長形状のブロック状部材である本体上部３０Ａ，本体下部３０Ｂを備えている。
【００１７】
本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂの長さ寸法は、図２に示すように印刷対象の基板３の幅寸法をカバーするように設定されている。本体上部３０Ａ、本体下部３０Ｂは、ヒンジ部１７を介して回転自在に結合されており（図５も参照）、本体上部３０Ａを本体下部３０Ｂに対して反転することにより、本体下部３０Ｂおよび本体上部３０Ａを開放状態にすることが可能となっている。
【００１８】
図３に示すように、本体上部３０Ａは、内部に凹部３０ａが形成された枠状部材を主体としており（図７参照）、凹部３０ａ内にはクリーム半田５が貯溜されたカートリッジ３１が交換自在に装着される。カートリッジ３１は可撓性の膜状材を容器形状に成形して成る交換式の容器であり、装着姿勢において下方が開口された形状となっている。カートリッジ３１は、多数の開孔部３２ａが設けられた押さえ板３２によって本体上部３０Ａに装着される（図５も参照）。本体上部３０Ａおよびは本体上部３０Ａの凹部３０ａ内に装着されたカートリッジ３１は、スキージヘッド１３に設けられたペースト貯溜部を構成している。
【００１９】
ここで図８を参照して、ペースト容器であるカートリッジ３１の構造を説明する。カートリッジ３１は、樹脂膜など可撓性の膜状材を成形して製作され、図８（ａ）に示すように、本体上部３０Ａの凹部３０ａの寸法・形状に応じた細長形状の凹状部３１ａを主体としている。図８（ｂ）はカートリッジ３１の断面を示している。凹状部３１ａは、開口部の幅Ｂが深さＤよりも大きい平底形状となっており、複数の平面を折り曲げ線によって連結した断面形状となっている。この断面形状の詳細については後述する。
【００２０】
凹状部３１ａの外周部からは、凹方向と直交する方向（装着姿勢において水平方向）に張り出した鍔状部３１ｂが形成されている。鍔状部３１ｂは、後述するように、カートリッジ３１を本体上部３０Ａに装着する際の保持面として機能する。鍔状部３１ｂの裏面には、両面に粘着層を有する粘着シート４０が貼着されており、鍔状部３１ｂは粘着シート４０によって本体上部３０Ａに貼着・係止される。
【００２１】
鍔状部３１ｂの表面（凹方向と反対側の面）には、本体上部３０Ａへの装着時の折り曲げ代の部分を除いて、全面に樹脂薄膜より成るカバーシート部材４１が貼着されている。カバーシート部材４１を鍔状部３１ｂに貼着することにより、凹状部３１ａの開口部が閉塞され、凹状部３１ａとカバーシート部材４１との間には閉囲されたペースト収容空間３１ｃが形成される。凹状部３１ａが全面的に開口された状態で、ペースト収容空間３１ｃ内にヘラ等でクリーム半田５を充填した後、カバーシート部材４１を鍔状部３１ｂに全面的に貼着することにより、クリーム半田５がペースト収容空間３１ｃ内に収容される。
【００２２】
次にスキージヘッド１３におけるペースト貯溜部および印刷空間の機能について説明する。図３に示すように、凹部３０ａ内にカートリッジ３１が装着された本体上部３０Ａを本体下部３０Ｂと結合した状態では、カートリッジ３１の上面側には、半田押し下げ部１８が装着される。
【００２３】
半田押し下げ部１８は、図４（ａ）に示すように、枠状部材１８ｂの中央に押当ブロック１８ａを上下方向にスライド自在に嵌合させた構成となっている。図４（ｂ）に示すように枠状部材１８ｂには上鍔部１８ｄが、押当ブロック１８ａには下鍔部１８ｃがそれぞれ設けられており、上鍔部１８ｄが下鍔部１８ｃに当接することにより、押当ブロック１８ａの枠状部材１８ｂからの抜け落ちが防止されるようになっている。
【００２４】
半田押し下げ部１８が装着された状態では、枠状部材１８ｂは本体上部３０Ａに上下方向にスライド自在に嵌合し、押当ブロック１８ａはカートリッジ３１の上面に当接する。図３および図４（ｂ）に示すように、押当ブロック１８ａの上面には、シリンダ１６のロッド１６ａに結合された加圧部材１９が当接する。シリンダ１６を駆動することにより、加圧部材１９は押当ブロック１８ａを介してカートリッジ３１を上方から押圧するようになっている。これにより、可撓性の膜状材より成るカートリッジ３１は容易に撓み変形し、カートリッジ３１内のクリーム半田５が加圧されて押さえ板３２の開孔部３２ａを介して下方に押し出される。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、加圧部材１９の両端の下面には圧縮バネ１９ａが装着されており、加圧部材１９が下降すると圧縮バネ１９ａの下端部は枠状部材１８ｂに設けられたバネ孔１８ｅの底面に当接し、枠状部材１８ｂに対して下方への付勢力を与える。これにより、加圧部材１９の下降に伴って枠状部材１８ｂも本体上部３０Ａ内で下降し、枠状部材１８ｂの下部がカートリッジ３１の末広がり断面における側面（斜面部３１ｄ）に当接した状態を保つ。このため、カートリッジ３１が押圧されて撓み変形する際に、斜面部３１ｄは枠状部材１８ｂによって外側方向への変位が規制され、カートリッジ３１の外側への膨出変形が防止される。
【００２６】
すなわち、上記構成においてシリンダ１６および加圧部材１９はクリーム半田５を加圧する加圧手段となっている。また押当ブロック１８ａは、カートリッジ３１の上面と加圧部材１９との間に介在し、加圧手段によって上方から押圧されることによりカートリッジ３１を押し下げる押し下げ手段となっており、枠状部材１８ｂは、加圧手段によって上方から押圧されることによって下降して外側方向への変位を規制する変位規制部材であり、これによりカートリッジ３１の外側への膨出変形を防止する膨出防止手段となっている。
【００２７】
本体下部３０Ｂには、押さえ板３２に当接して付着防止板３３が設けられている。付着防止板３３には、押さえ板３２の開孔部３２ａに対応する位置に円形の開孔部３３ａが設けられている（図５も参照）。付着防止板３３は、カートリッジ３１から下方に押し出されたクリーム半田５が、押さえ板３２下面の開孔部３２ａ以外の部位に付着するのを防止する。
【００２８】
本体下部３０Ｂの底部には、付着防止板３３と同様に多数の開孔部３４ａが設けられた絞り板３４が装着されている。シリンダ１６によってクリーム半田５が押し出される際には、押さえ板３２および付着防止板３３の開孔部３２ａ、３３ａと絞り板３４の開孔部３４ａを３段階に通過して下方に移動する。そして押し出されたクリーム半田５は、本体下部３０Ｂの下方に形成された空間、すなわち本体下部３０Ｂの下面に内側斜め方向に相対向して配設された２枚の摺接部３６Ａ，３６Ｂと、本体下部３０Ｂの下面および本体下部３０Ｂの両側端部に設けられた閉塞板３６Ｃ（図６参照）とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。
【００２９】
摺接部３６Ａ，３６Ｂは、印刷空間３５のスキージング方向の前後壁を形成し、スキージヘッド１３を下降させた状態では摺接部３６Ａ，３６Ｂの下端部がマスクプレート１２の表面に摺接する。そして印刷空間３５は加圧されたクリーム半田５を収容し、下面に形成された開口部（摺接部３６Ａと３６Ｂの間の開口）を介してクリーム半田５をマスクプレート１２の表面に接触させる。印刷動作時には、スキージヘッド１３の移動によって摺接部３６Ａ，３６Ｂはマスクプレート１２の上面を摺動し、印刷空間３５内のクリーム半田５を掻き寄せるスキージングを行う。これにより、クリーム半田５はパターン孔１２ａを介して基板３に印刷される。
【００３０】
加圧部材１９を押し下げてカートリッジ３１内のクリーム半田５を加圧することにより、クリーム半田５は押さえ板３２、付着防止板３３，絞り板３４を通過して印刷空間３５内まで移動する。このクリーム半田５の移動経路の途中は、多数の小さい開孔部３２ａ、３３ａ、３４ａによって断面積が絞られており、これらの開口部を加圧されたクリーム半田５が通過することにより、クリーム半田５の粘度が低下しスクリーン印刷に適した性状に改質される。
【００３１】
ここで図５，図６を参照して印刷部１４の上部１４Ａ，下部１４Ｂの結合・分離および開閉操作について説明する。前述のように、スキージヘッド１３はカートリッジ３１を含む上部１４Ａと、印刷空間３５を含む下部１４Ｂに分割された構成となっており、上部１４Ａ，下部１４Ｂはヒンジ部１７によって分離自在かつ開閉自在にヒンジ結合されている。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、上部１４Ａの側面にはピン１７ｂが設けられたヒンジプレート１７ａが、また下部１４Ｂの上面にはピン溝１７ｄが設けられたヒンジプレート１７ｃが固着されている。ヒンジプレート１７ｃは部分的に切り欠かれており、ピン溝１７ｄの上部は一部が開放されている。下部１４Ｂ上に上部１４Ａを装着する場合には、図５（ｂ）に示すように、ヒンジプレート１７ｃの切り欠きからピン１７ｂをピン溝１７ｄに嵌合させる。これにより、上部１４Ａは下部１４Ｂの上面に正しい位置で装着される。
【００３３】
この状態で、ピン１７ｂを支点として上部１４Ａを反転させることにより、図５（ｃ）に示すように、上部１４Ａは下部１４Ｂから反転分離した状態となる。すなわち、上部１４Ａを下部１４Ｂによって軸支した状態で上部１４Ａの開閉が可能となっている。これにより、図６に示すように上部１４Ａは、本体上部３０Ａに装着された押さえ板３２を上向きにした姿勢に保持され、凹部３０ａ内のカートリッジ３１の脱着が可能な姿勢となる。
【００３４】
図７は、このような姿勢に保持された上部１４Ａの分解図である。本体上部３０Ａは、上述のように凹部３０ａが向けられた枠状部材であり、カートリッジ３１は凹状部３１ａを凹部３０ａ内に嵌入させた状態で、本体上部３０Ａに着脱自在に保持される。本体上部３０Ａは、ペースト容器であるカートリッジ３１を着脱自在に保持する容器保持部となっている。
【００３５】
カートリッジ３１の装着時には、押さえ板３２の両端部を下方に折り曲げて設けられた縁部３２ｂによって、鍔状部３１ｂは本体上部３０Ａの外側面に押し付けられる。このとき鍔状部３１ｂは、粘着テープ４０（図８参照）によって本体上部３０Ａに貼着される。粘着シート４０は、カートリッジ３１を本体上部３０Ａに係止保持させる係止手段となっている。
【００３６】
次に図９を参照して、スクリーン印刷時におけるカートリッジ３１の変形挙動について説明する。図９（ａ）は、本体上部３０Ａ内に新たにカートリッジ３１が装着された状態を示している。スクリーン印刷が開始されると、加圧部材１９が下降し、図９（ｂ）に示すように押当ブロック１８ａを押し下げる。これによりカートリッジ３１に収容されたクリーム半田５が加圧され、開孔部３２ａ、３３ａを介して印刷空間３５内に移動する。
【００３７】
そして印刷動作を反復実行することにより印刷空間３５内のクリーム半田５が消費されるのに伴って加圧部材１９を徐々に下降させ、図９（ｃ）に示すように押当ブロック１８ａによってカートリッジ３１を押しつぶすように変形させる。このとき、前述のように圧縮バネ１９ａの付勢力によって枠状部材１８ｂも共に下降し、カートリッジ３１の斜面部３１ｄに外側から当接した状態を保って外側方向への変位を規制する。
【００３８】
これにより、撓みやすくて不規則な変形を生じやすいカートリッジ３１が外側に膨出変形することがなく、予め想定された所定形状に変形する。そして最終的には、図９（ｄ）に示すように、圧縮バネ１９ａは圧縮されてバネ孔１８ｅ内に完全に収容され、加圧部材１９が枠状部材１８ｂに当接する。この状態では、押当ブロック１８ａの底面と枠状部材１８ｂの底面とが略同一面になり、カートリッジ３１が完全に押しつぶされる。したがって、カートリッジ３１が不規則な形状に押しつぶされることによるクリーム半田５の残留がなく、使用できなくなったクリーム半田５を廃容器ごと廃棄する無駄が発生しない。
【００３９】
上記説明したように、本実施の形態に示すスキージヘッド１３は、従来の高価な専用容器を用いることなく簡便・安価な構造の容器を使用することにより、ランニングコストを大幅に低減することができる。しかも使用されないまま廃棄される残留半田の量が大幅に削減され、省資源が実現される。
【００４０】
またスクリーン印刷においては、印刷準備動作としてペーストの粘度調整のための撹拌を行う必要があるが、本実施の形態のカートリッジ３１は可撓性に富む膜状材で作られた容器を用いていることから、内部に収容されたクリーム半田５を必要に応じて外部から簡単に撹拌することができ、装着前の段階において粘度調整を容易に行うことが可能となっている。
【００４１】
なお、加圧部材１９に圧縮バネ１９ａを装着する構成に替えて、図１０に示すように、押当ブロック１８ａの上面に水平なプレート１８ｆを取り付け、プレート１８ｆに、図４に示す圧縮バネ１９ａと同様の圧縮バネ１８ｇを装着するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、可撓性の膜状材を下方が開口された容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部とでペースト貯溜部を構成することにより、低コストでペーストを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの半田押し下げ部の構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの側面図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト貯溜部の部分斜視図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のペースト容器の構造説明図
【図９】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の動作説明図
【図１０】 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のスキージヘッドの部分断面図
【符号の説明】
３ 基板
５ クリーム半田
１２ マスクプレート
１２ａ パターン孔
１３ スキージヘッド
１４Ａ 上部
１４Ｂ 下部
１６ シリンダ
１８ 半田押し下げ部
１８ａ 押当ブロック
１８ｂ 枠状部材
１９ 加圧部材
２０ ヘッド昇降部
３０Ａ 本体上部
３０Ｂ 本体下部
３１ カートリッジ
３１ｄ 斜面部
３５ 印刷空間
３６Ａ，３６Ｂ 摺接部
Claims (1)
- マスクプレート上でスキージヘッドを移動させることにより、マスクプレートのパターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記スキージヘッドをマスクプレートに対してそれぞれ水平方向に移動させ、昇降させる水平移動手段、昇降手段と、スキージヘッドをマスクプレートに対して押圧する押圧手段と、前記スキージヘッドに設けられ内部にペーストを収容するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部内のペーストを加圧することによりペーストをペースト貯溜部から下方に移動させる加圧手段と、下方に移動したペーストを収容し下面に形成された開口部を介してマスクプレートの表面に接触させる印刷空間と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁を形成し前記マスクプレートの上面に摺接する相対向した２つの摺接部とを備え、前記ペースト貯溜部は、可撓性の膜状材を下方が開口された末広がり断面の容器形状に成形して成り内部にペーストを収容する交換式のペースト容器と、このペースト容器を着脱自在に保持する容器保持部と、前記ペースト容器の上面に当接し前記加圧手段によって上方から押圧されることによりペースト容器を押し下げる押し下げ手段と、前記ペースト容器の外側への膨出変形を防止する膨出防止手段とを有し、前記押し下げ手段は前記加圧手段とペースト容器の上面との間に介在する押し下げ部材であり、前記膨出防止手段は前記容器保持部内に上下方向にスライド自在に嵌合し前記末広がり断面における側面に当接して外側方向への変位を規制する変位規制部材であり、前記押し下げ部材は前記変位規制部材に上下方向にスライド自在に嵌合することを特徴とするスクリーン印刷装置。
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