JP4102492B2 - 描画装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は描画材料上に所望の画像をペンにより作成する形式の描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の描画装置の一つとして、導電ペーストをインクとして用いて、ガラス板などの基板上に導電パターンを描画して、直接配線板を作成するようにしたものがあった。
【０００３】
このような装置は、一般に描画線幅を数十ミクロン程度の極細線とするとともにこの描画線の線幅を一定に維持する必要がある。そのため、ペンのインク吐出口（ペーストノズル）も極細にするとともに描画状態におけるペンの高さを一定とする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種のペン高さ制御は、一般にムービングコイル型アクチュエータやモータ等を用いた位置制御系を用いていた。この方式は、比較的良好な位置制御を行うことができるが、この種描画装置のようにペンのインク吐出口と記録材料面との間に若干の隙間があるようなものについては、記録材料面に微小な凹凸が存在した場合不十分である欠点があった。すなわち、記録材料面が平滑でなかった場合、ペンのインク吐出口と記録材料面との間の距離が変化してしまい、一定の線幅の描画が行えない恐れが生じる。
この発明は、この点を改善するために成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明では、
ペンの描画位置付近の位置制御を行うための制御系としてエアセンサを用いた制御系を利用し、さらに、この制御系に切り換えた時点でペンの安定のための整定段階を設けた。
【０００６】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明を実施した描画装置を説明する。
まず、図１を参照して実施例装置の主要部の構成を説明する。
【０００７】
図１には、制御部１０と、ペンブロック２０、空圧制御部３０およびガラス板５０（記録材料）を示している。なお、ペンブロック２０は、図示してはいないがＸＹ移動機構に連結されており、ガラス板５０との間で相対的に２次元（ＸＹ）方向に移動可能に構成されている。
【０００８】
図１の制御部１０は、Ｚ軸コントローラ１１とホストコンピュータ（図示せず）との間でのインターフェース１２を有している。このＺ軸コントローラ１１は、ホストコンピュータからの指令に基づき、後述するペンブロック２０のペン２２の高さを制御する。
【０００９】
ペンブロック２０は、エンコーダ付きのモータ２１と、このモータ２１により回転されるボールスクリュー２１１、このボールスクリュー２１１の回転によりＺ軸方向に変位されるペン保持部材２１２、このペン保持部材２１２にそれぞれ支持される第１ペン支持部材２１３と第２ペン支持部材２１４、ペン２２、インク吐出のためのエア量（空気流量）を調整するレギュレータ２３、電磁バルブ２４、エアセンサのためのエア量調整レギュレータ２５、電磁バルブ２６、微調のための絞り２７および圧力センサ２８を備えている。この明細書においては、レギュレータ２５、電磁バルブ２６、絞り２７および圧力センサ２８の構成をエアセンサと呼ぶこととする。
【００１０】
空圧制御部３０は、空圧源３１、ドライヤ３２およびレギュレータ３３を有している。これらの構成により、一定の空気流を供給している。
【００１１】
図２を参照して、図１の構成をさらに詳しく説明する。
図２は、ペンの高さとその制御の段階を示した制御チャート図である。
まず、通常状態においては、ペン２２はガラス板５０から十分離れた退避位置にある。ホストコンピュータから制御部１０のＺ軸コントローラ１１にペンダウン指令が発せられると、このＺ軸コントローラ１１は、ペンブロック２０および空圧制御部３０に必要な動作指令を発する。
【００１２】
図１のモータ２１は、この指令を受けて、ボールスクリュー２１１を一定の早さで回転させペン保持部材２１２をＺ軸下方に移動させる。したがってペン２２も下降していく。この時のモータ回転量はエンコーダにより管理されている。なお、この時には、空圧制御部３０からの空気流がエアセンサに供給されておりエアセンサは動作状態となっている。この状態は、図２の（ａ）の状態すなわちモータ制御系下にある。
【００１３】
ペン２２が降下してガラス板５０に近接すると、このペンはエアセンサにより捕捉可能となる。この捕捉可能となるペン高さ位置を中間位置（図２「ｈ１」の位置）とすると、エアセンサの圧力センサ２８がこの高さｈ１を検出した時点で、図２（ｂ）に示すエアセンサにより制御系に切り換えられる。このエアセンサ制御系では、エアセンサの出力すなわち圧力センサ２８の出力値をパラメータとしてモータ２１を駆動制御する。そして、エアセンサ（圧力センサ２８）の出力がｈ２の高さで安定するまで整定する。
【００１４】
この整定が完了すると、描画位置であるｈ３の高さになるまでモータ２１を所定の速度で駆動する。この描画位置ｈ３の時点でも安定するまでの整定時間を設けている。この描画位置での整定が完了した時点で描画が開始される。
【００１５】
描画開始信号は、ペンブロック２０のインク吐出のためのレギュレータ２３および電磁バルブ２４を動作させる。レギュレータ２３は空圧制御部３０からの空気流をインク吐出に適正なレベルまで調整し、電磁バルブ２４はその空気流をペン２２のインクに供給するか否かのスイッチとして作用する。したがって、ペンのインク吐出口からインクが吐出される。なお、この時にはペンブロック２０は図示しないＸＹ移動機構により、所定の方向に移動されているので、インクによる所望の描画が可能となる。
【００１６】
この描画が終了すると、Ｚ軸コントローラ１１からペンアップ指令が出力される。この時にはエアセンサによる制御系ではなくモータによる制御系（図２（ｃ））に切り換えられ、ペン２２は退避位置まで速やかに上昇させられる。エアセンサもまたこの時点で不動作の状態とされる。
【００１７】
なお、この実施例では、図１に示すように、ペン２２はペン保持部材２１２に支持された第１支持部材２１３と第２支持部材２１４に支持されている。第１支持部材２１３は後述するペン２２のエアノズルを支持するものであり、第２支持部材２１４はペン２２のインク（ペースト）ノズルを支持するものである。第１支持部材２１３は、通常の状態においてはその自重によりストッパ２１５で規制されるペン保持部材２１２の所定位置に位置付けられている。また、第２の支持部材２１４は、通常状態において第１支持部材２１３の上方若干の隙間を空けた位置に図示しないスプリングにより位置付けられる構成となっている。さらに、この第２の支持部材２１４とペンのインクノズルとはマイクロメータヘッド（図示せず）により上下方向位置を微調整可能に構成されている。そして、これら第１支持部材２１３および第２支持部材２１４のペン保持部材２１２に対する取り付け位置はそれぞれのエアノズルとインクノズルとが適正な位置関係となるようその取り付け間隔が後述する方法であらかじめ調整されている。
【００１８】
したがって、図２に示した位置制御の段階で外乱等により制御が乱れて、ペン保持部材２１２が所定以上に下降した場合であっても第１支持部材２１３はストッパ２１５により所定の最下端位置に位置付けられ、第２支持部材２１４は第１支持部材２１４により停止されることとなって、ペン２２がガラス板５０に衝突することがないよう構成している。
【００１９】
図３は、ペン２２のエアノズルとペーストノズルとの位置調整方法の説明図である。図３上方図に示すように、基準板上にペン２２の先端すなわちエアノズルの先端を位置付ける。この時ペーストノズルは突出していない。この状態で先に説明したエアセンサを動作させる。したがって、エアノズルには空気流が送りこまれる。
【００２０】
この状態で、上述した第２の支持部材２１４のマイクロメータヘッドを操作してペン２２のペーストノズルを相対的に押し出す。エアノズルからは空気流が出る。この時のエアセンサ（圧力センサ）の出力を監視し、このエアセンサが特定の出力となったときに上記のマイクロメータヘッドを固定する。これにより、ペーストノズル（第２の支持部材２１４）のエアノズル（第１の支持部材２１３）に対する取り付け間隔を適性にしている。
【００２１】
図４は、本発明で用いているエアセンサの出力状態を示したものである。図１に示した空圧制御部３０からの空気流がレギュレータ２５、絞り２７を経て所定のレベルに調整される。この空気流は、第１支持部材２１３を介して、図３に示すペンのエアノズルに供給される。そして、この空気流の供給圧が圧力センサ２８により測定される構成となっている。図４に示すように、このエアセンサの出力と高さは双曲線関数に近似することができる。ここでは、エアセンサ（圧力センサ２８）の出力Ｖ１（電圧）を、このエアセンサのペン２２の捕捉可能高さｈ１としている。なお、図３のペーストノズル突出長さの調整の際に使用するエアセンサの出力は、Ｖ３より小さな値となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、制御の切り換え時点において整定期間を設けたので安定した動作を行わせることができる。また、エアセンサを用いることで、描画中において当該エアセンサの出力を一定のＶ３と維持するよう制御することで記録材料に凹凸があった場合でもペンと記録材料との間隔を一定にでき、描画線幅を一定にできる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に関わる描画装置の要部構成図である。
【図２】実施例に関わる描画装置の制御チャート図である。
【図３】実施例に関わる描画装置のペン高さ調整図である。
【図４】エアセンサの出力図である。
【符号の説明】

Claims (1)

1. 記録材料と、この記録材料上を相対的に２次元（ＸＹ）方向に移動可能に構成されたインクを有したペンと、このペンを退避位置および描画位置の間で上記記録材料に対して垂直なＺ軸方向に移動可能に構成したペンブロックとを有し、上記ペンが描画位置にあるときそのインクを吐出して上記記録材料上に所望の描画を行う描画装置において、
   上記ペンブロックは、
   上記ペンを上記退避位置から上記記録材料に近接した中間位置まで制御する第１の位置制御系と、上記中間位置から上記描画位置まで有効となる上記ペンのＺ軸方向の位置を検出するエアセンサを備えるとともにこのエアセンサの出力に基づき上記ペンを上記中間位置から上記描画位置まで制御する第２の位置制御系を有し、
   さらに、上記第２の位置制御系は、上記第１の位置制御系から上記第２の位置制御系に切り換えられた後、上記ペンを上記中間位置より上記記録材料に近い整定位置に安定的に位置付け、この整定が完了した段階で上記描画位置まで上記ペンを変位させる構成としたことを特徴とする描画装置。

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