JP4134666B2 - 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、スキージヘッドを移動させることにより、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を順次充填させる（例えば特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４６７２９号公報
【０００５】
【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。スキージングにおいては、スキージによってマスクプレート表面でペーストをスキージング方向に押しやりながらパターン孔内にペーストを充填するとともに、マスクプレート上面に付着するペーストを掻き取ることが必要である。このため、スキージング時にはスキージをマスクプレートの表面に対して所定の印圧荷重で押圧することにより、スキージの下端部でマスクプレート表面のペーストを掻き取るようにしている。
【０００６】
密閉型のスキージヘッドは前後２つのスキージを備えていることから、押圧手段によってスキージヘッドに加えられた印圧荷重はこれら２つのスキージに配分されてマスクプレートを押圧する。このときの印圧荷重の配分は、スキージヘッドを往復させる際のスキージング方向に関係なく一定であることが望ましい。しかしながら、スキージヘッドに作用する押圧力の作用位置や、スキージヘッドの保持状態などの条件によって、一方側のスキージに印圧が集中する片当たりが生じ易く、印刷方向によって印圧荷重がばらつく結果となる。このため、マスクプレートの上面からペーストを掻き取るための適正な印圧荷重が確保されず、ペーストの掻き取り残りによる印刷不具合を生じ、安定した印刷を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、密閉型のスキージヘッドにおいて安定した印刷を行う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。
【０００８】
【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を備え、前記スキージヘッドは、前記押圧手段に固定連結された連結部と、この連結部によって保持された本体部を有する印刷部と、前記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、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部が装着される前記本体部と、このペースト貯溜部の内部のペーストを加圧して前記印刷空間に移動させる加圧手段と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が前記マスクプレートの表面に摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて前記２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善する当接状態改善手段とを備え、前記本体部の下方において前記摺接部材の前後壁面を含む４方向の壁面により周囲を閉囲された前記印刷空間が形成されており、且つ前記ペースト貯留部の底面は前記加圧手段によって加圧されたペーストを下方の前記印刷空間へ押し出す開口が設けられた押し出し板となっており、前記当接状態改善手段は、前記印刷部を構成する前記本体部の一方の端部を前記連結部に対して回動自在に結合するピンと、他方の端部を結合する係止部から成り、この係止部は前記本体部に対して上下方向の相対的な変位が許容されるものであり、且つこの係止部は前記本体部に対しての上下方向の相対的な変位が許容される範囲を調整できるようになっている。
【０００９】
請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請求項１記載のスクリーン印刷装置であって、前記当接状態改善手段は、前記連結部に対して回動を許容された状態で保持された印刷部をマスクプレートに対して押し付ける押し付け手段を含む。
【００１０】
請求項３記載のスクリーン印刷装置は、請求項２記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷部には前記ペーストを貯溜するペースト貯溜部が設けられており、前記押し付け手段は、ペースト貯溜部内のペーストを加圧して前記印刷空間内に移動させる加圧手段を兼ねる。
【００１１】
本発明によれば、スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善する当接状態改善手段とを備えることにより、２つの摺接部材を有する密閉型スキージを備えたスクリーン印刷装置において安定した印刷を実現することができる。
【００１２】
【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、図２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３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図、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側面図、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係止部の構造図、図６、図７、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図である。
【００１３】
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において、基板の位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２，Ｙ軸テーブル３、θ軸テーブル４およびＺ軸テーブル５を段積みして構成されており、Ｚ軸テーブル５上には印刷対象の基板７を支持する下受け部６が設けられている。基板７はクランプ部８によって両側をクランプして保持される。位置決め部１の各軸テーブルを駆動することにより、下受け部６に保持された基板７は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【００１４】
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７の印刷部位に対応したパターン孔１２ａ（図３参照）が開孔されている。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。スキージヘッド１３は、内部にペーストであるクリーム半田を貯溜可能な密閉型のスキージヘッドであり、マスクプレート１２上でスキージヘッド１３を移動させることにより、マスクプレート１２のパターン孔１２ａ（図３参照）を介して基板７にクリーム半田を印刷する。
【００１５】
ヘッド昇降部２０はベース部材２１上に立設された２つのシリンダ２２Ａ，２２Ｂを備えている。シリンダ２２Ａ，２２Ｂ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に対して昇降するとともに、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する。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。またシリンダ２２Ａ，２２Ｂは、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する押圧手段となっている。
【００１６】
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。
【００１７】
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上で水平方向Ｎ（図１、図３）へ水平移動する。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水平移動手段となっている。
【００１８】
図２は上述のスクリーン印刷装置のスキージヘッド１３を、通常の開放式のスキージ１８Ａ，１８Ｂに交換した状態を示している。すなわち、このスクリーン印刷装置は、印刷対象の基板の種類やクリーム半田の供給形態に応じて、密閉型のスキージヘッド１３と、１対のスキージ１８Ａ、１８Ｂとを使い分けることができるようになっている。スキージ交換は、シリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂ（図３参照）の下端部に固着された装着ブロック１７Ａ，１７Ｂを介して行われる。
【００１９】
次に図３、図４を参照して、スキージヘッド１３の構造を説明する。シリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂの下端部には、それぞれ装着ブロック１７Ａ，１７Ｂが結合されている。装着ブロック１７Ａ，１７Ｂは幅方向（図４において左右方向）に細長形状の部材であり、シリンダ２２Ａ，２２Ｂによって昇降する。この昇降動作は、ガイド部材２４Ａ，２４Ｂによってガイドされる。
【００２０】
装着ブロック１７Ａ，１７Ｂには、スキージヘッド１３およびスキージ１８Ａ、１８Ｂをボルト固定するための締結孔が設けられており、上述のようにスキージヘッド１３およびスキージ１８Ａ、１８Ｂを交換自在に着脱できるようになっている。
【００２１】
装着ブロック１７Ａ，１７Ｂの下面には、略コ字形状の結合部材１５がボルト（図示省略）によって締結されている。結合部材１５は、押圧手段であるシリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂに装着ブロック１７Ａ、１７Ｂを介して固定連結された連結部となっている。印刷部１４を構成する本体部３０は結合部材１５に対して、右端部をピン１５ｂを介して回動自在に結合されており、また左端部を係止部１９を介して結合されている。すなわち印刷部１４は、連結部である結合部材１５によって保持された構成となっている。
【００２２】
また装着ブロック１７Ａ，１７Ｂの上面には、それぞれをスキージング方向に連結する連結部材１８が固定されており、ロッド２３Ａ，２３Ｂをスキージング方向に相互に結合することにより、スキージング時において印刷部１４を強固に保持できるようになっている。
【００２３】
印刷部１４は、マスクプレート１２の表面に当接してクリーム半田９をパターン孔１２ａに充填する。図３において、３０は本体部であり、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。本体部３０の長さ寸法は図４に示すように印刷対象の基板７の幅寸法をカバーするように設定される。本体部３０には、クリーム半田９が貯溜されたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。
【００２４】
カートリッジ３１は予め所定量のクリーム半田が貯溜されたクリーム半田の貯溜部（ペースト貯溜部）となっており、印刷時に本体部３０に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内部のクリーム半田９を加圧する加圧板３２が嵌入している。加圧板３２は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動することにより、加圧板３２はカートリッジ３１内で上下動するようになっている。
【００２５】
カートリッジ３１の底面はクリーム半田の押し出し板３１ａとなっており、押し出し板３１ａには多数の開口３１ｂが設けられている。加圧板３２をシリンダ１６で下方に押圧することにより、カートリッジ３１内のクリーム半田９は加圧され、押し出し板３１ａの開口３１ｂを介して下方の印刷空間３５（後述）に押し出される。
【００２６】
本体部３０の底部には、カートリッジ３１の押し出し板３１ａと同様に多数の開口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９が押し出される際には、押し出し板３１ａの開口３１ｂと絞り板３４の開口３４ａを２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は、本体部３０の下方に形成された空間、すなわち本体部３０の下面に配設されたスキージング部３６と本体部３０の下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。シリンダ１６，加圧板３２は、カートリッジ３１内のクリーム半田９を加圧して印刷空間３５内に移動させる加圧手段となっている。このクリーム半田９の移動経路において、多数の小さい開口３１ｂ、３４ａを加圧されたクリーム半田９が通過することにより、クリーム半田９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。
【００２７】
スキージング部３６は、本体部３０の下方において周囲を閉囲する４方向の壁面より構成され、これらの壁面の内側に印刷空間３５が形成される。スキージング部３６のスキージング方向の両端には、印刷空間３５の前後壁面を形成し下端部が印刷空間３５内に位置するマスクプレート１２の表面に対して摺接する相対向した２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂが配設されている。印刷動作時には、印刷空間３５は加圧されたクリーム半田９を収容し、印刷空間３５の下面、すなわち２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂの間に形成された開口部を介してクリーム半田９をマスクプレート１２の表面に接触させる。
【００２８】
次に、結合部材１５を本体部３０に係止する係止部１９の構成について説明する。図３において、結合部材１５の前記水平方向Ｎにおける一方の端部である左端部にはブラケット１５ａを介して係止部材１９ａが結合されており、図５に示すように係止部材１９ａには水平方向に溝部１９ｂが設けられている。係止部材１９ａをボルト１９ｃによって本体部３０に係止した状態では、本体部３０の側面に固定された棒状の固定部１９ｄが溝部１９ｂ内に位置し、係止部材１９ａは本体部３０に対して溝部１９ｂと固定部１９ｄとの隙間分だけ上下方向の相対的な変位が許容される。
【００２９】
このとき、図３において、結合部材１５の前記水平方向Ｎにおける他方の端部である右端側はピン１５ｂによって本体部３０と回動自在に結合されていることから、後述するように印刷部１４をマスクプレート１２に押し付けて移動させるスキージングにおいて、印刷部１４のピン１５ｂ廻りの回動が許容されるようになっている。
【００３０】
溝部１９ｂ内には上下両方向からセットボルト１９ｅが突出しており、セットボルト１９ｅの突出代を調整することにより、固定部１９ｄを上下から挟むはさみ代Ｄを調整できるようになっている。これにより、上述の相対的な変位が許容される範囲を調整できるようになっている。
【００３１】
次に、図６を参照して、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で移動させるスキージング時におけるスキージヘッド１３の押圧状態について説明する。スキージングに際しては、内部にカートリッジ３１が装着された印刷部１４をシリンダ２２Ａ，２２Ｂによって下方に押圧する。これにより、２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂはマスクプレート１２に対して押圧され、スキージングにおいてクリーム半田を掻き取るのに必要な印圧が付与される。そしてシリンダ１６によって加圧板３２を押し下げることにより、印刷空間３５内のクリーム半田９が加圧され、摺接部材３７Ａ，３７Ｂの間の開口部からマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に充填される。
【００３２】
この印刷付与において、前述のように印刷部１４は結合部材１５に対してピン１５ｂ廻りの回動が許容された状態にあることから、印刷部１４全体がマスクプレート１２に押し付けられる際には、シリンダ１６の加圧力によってマスクプレート１２の表面状態に印刷部１４がならう形で、２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂが押し付けられる。これにより、マスクプレート１２と印刷部１４との平行姿勢が保たれていない場合にあっても、摺接部材３７Ａ，３７Ｂは上述のならい機能によりマスクプレート１２に対して均一に当接した状態で押し付けられる。
【００３３】
図７は、同様の構成を有するスキージヘッド１３を用いた従来のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態を、本実施の形態との対比のために示している。従来装置においては、スキージヘッド１３は１方側の装着ブロック１７Ａのみによって保持される構成となっており、図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ右方向、左方向へのスキージング動作時におけるスキージヘッド１３の状態を示している。
【００３４】
この状態では、本体部１４の片側がシリンダ２２Ａのロッド２３Ａのみによって片側を保持された状態となることから、ロッド２３Ａの剛性不足や機構的なガタが存在する場合には、印刷部１４がスキージング時の摺動抵抗によって傾き、この結果２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂのマスクプレート１２に対する当接状態が不均一になりやすい。すなわち、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スキージング方向側の摺接部材のみに対して印圧が集中して付与され、後方の摺接部材に対して印圧が不足しがちになる傾向にある。この結果、クリーム半田の掻き取りが正常に行われず、印刷不良の一要因となっていた。
【００３５】
これに対し、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置においては、スキージヘッド１３を２つのシリンダ２２Ａ、２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂによって両側を保持し、更に連結部材１８によってロッド２３Ａ，２３Ｂを結合する構成となっていることから、印刷部１４を保持する剛性が格段に増大し、スキージング時の摺動抵抗によって印刷部１４が傾く事態が発生しない。更に、印刷対象の基板７やマスクプレート１２が幾分傾斜しているような場合にあっても、前述のように印刷部１４がシリンダ１６の加圧力によってピン１５ｂ廻りに回動することによって、印刷部１４がマスクプレート１２の上面にならうことから、２つの摺接部材３７Ａ、３７Ｂは常にマスクプレート１２に均一に当接する。
【００３６】
すなわち、前述の当接状態改善手段は、結合部材１５に対して回動を許容して保持された印刷部１４をマスクプレート１２に対して押し付けてならわせる押し付け手段としてのシリンダ１６を含んだ構成となっている。そして上記実施の形態では、この押し付け手段は、印刷部１４内においてカートリッジ３１内のクリーム半田９を加圧して印刷空間３５内に移動させる加圧手段を兼ねた構成となっている。
【００３７】
なお、当接状態改善手段の構成としては上記実施の形態のみに限定されるものではなく、機構各部の剛性や機構精度に応じて種々様々なバリエーションが可能である。例えば図８（ａ）は、結合部材１５を片側の装着ブロック１７Ａのみに結合して、もう一方側の装着ブロック１７Ｂは装着ブロック１７Ａと単に連結部材１８によって連結した構成例を示している。この場合においては、装着ブロック１７Ｂは結合部材１５と直接結合されないものの、ロッド２３Ａが連結部材１８によってスキージング方向に補強された形態となることから、スキージング時の摺動抵抗に対する剛性が増大し、同様の効果を有する。
【００３８】
また図８（ｂ）は、同様に装着ブロック１７のみによって印刷部１４を保持する構成において、ロッド２３Ａをシリンダブレーキ機構によって強固に固定することにより同様の効果を得るようにしたものである。ここでは、プレート部材２１の下面にクランプ機構４０を配設し、ロッド２３Ａの下部をクランプ機構４０によって駆動されるクランプ部材４１によって挟み込みむことにより、印刷部１４を保持する保持機構の剛性を増大させるようにしている。
【００３９】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置によれば、密閉型のスキージヘッド１３に作用する押圧力の作用位置や、スキージヘッド１３を保持する保持機構の条件にばらつきが存在する場合にあっても、常に２つの摺接部材のマスクプレート１２に対する当接状態を均一に保つことができ、マスクプレートの上面からペーストを掻き取るための印圧荷重を適正に確保して、安定した印刷を行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善するる当接状態改善手段とを備えたので、２つの摺接部材を有する密閉型スキージを備えたスクリーン印刷装置において安定した印刷を実現することができる。
【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正面図
【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側面図
【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係止部の構造図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【符号の説明】
７ 基板
９ 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
１５ 結合部材
１６ シリンダ
１７Ａ、１７Ｂ 装着ブロック
１８ 連結部材
１９ 係止部
２０ ヘッド昇降部
２２Ａ，２２Ｂ シリンダ
３５ 印刷空間
３６ スキージング部
３７Ａ，３７Ｂ 摺接部材
【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、スキージヘッドを移動させることにより、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を順次充填させる（例えば特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４６７２９号公報
【０００５】
【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。スキージングにおいては、スキージによってマスクプレート表面でペーストをスキージング方向に押しやりながらパターン孔内にペーストを充填するとともに、マスクプレート上面に付着するペーストを掻き取ることが必要である。このため、スキージング時にはスキージをマスクプレートの表面に対して所定の印圧荷重で押圧することにより、スキージの下端部でマスクプレート表面のペーストを掻き取るようにしている。
【０００６】
密閉型のスキージヘッドは前後２つのスキージを備えていることから、押圧手段によってスキージヘッドに加えられた印圧荷重はこれら２つのスキージに配分されてマスクプレートを押圧する。このときの印圧荷重の配分は、スキージヘッドを往復させる際のスキージング方向に関係なく一定であることが望ましい。しかしながら、スキージヘッドに作用する押圧力の作用位置や、スキージヘッドの保持状態などの条件によって、一方側のスキージに印圧が集中する片当たりが生じ易く、印刷方向によって印圧荷重がばらつく結果となる。このため、マスクプレートの上面からペーストを掻き取るための適正な印圧荷重が確保されず、ペーストの掻き取り残りによる印刷不具合を生じ、安定した印刷を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、密閉型のスキージヘッドにおいて安定した印刷を行う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。
【０００８】
【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を備え、前記スキージヘッドは、前記押圧手段に固定連結された連結部と、この連結部によって保持された本体部を有する印刷部と、前記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、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部が装着される前記本体部と、このペースト貯溜部の内部のペーストを加圧して前記印刷空間に移動させる加圧手段と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が前記マスクプレートの表面に摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて前記２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善する当接状態改善手段とを備え、前記本体部の下方において前記摺接部材の前後壁面を含む４方向の壁面により周囲を閉囲された前記印刷空間が形成されており、且つ前記ペースト貯留部の底面は前記加圧手段によって加圧されたペーストを下方の前記印刷空間へ押し出す開口が設けられた押し出し板となっており、前記当接状態改善手段は、前記印刷部を構成する前記本体部の一方の端部を前記連結部に対して回動自在に結合するピンと、他方の端部を結合する係止部から成り、この係止部は前記本体部に対して上下方向の相対的な変位が許容されるものであり、且つこの係止部は前記本体部に対しての上下方向の相対的な変位が許容される範囲を調整できるようになっている。
【０００９】
請求項２記載のスクリーン印刷装置は、請求項１記載のスクリーン印刷装置であって、前記当接状態改善手段は、前記連結部に対して回動を許容された状態で保持された印刷部をマスクプレートに対して押し付ける押し付け手段を含む。
【００１０】
請求項３記載のスクリーン印刷装置は、請求項２記載のスクリーン印刷装置であって、前記印刷部には前記ペーストを貯溜するペースト貯溜部が設けられており、前記押し付け手段は、ペースト貯溜部内のペーストを加圧して前記印刷空間内に移動させる加圧手段を兼ねる。
【００１１】
本発明によれば、スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善する当接状態改善手段とを備えることにより、２つの摺接部材を有する密閉型スキージを備えたスクリーン印刷装置において安定した印刷を実現することができる。
【００１２】
【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、図２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３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の部分断面図、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側面図、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係止部の構造図、図６、図７、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図である。
【００１３】
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において、基板の位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２，Ｙ軸テーブル３、θ軸テーブル４およびＺ軸テーブル５を段積みして構成されており、Ｚ軸テーブル５上には印刷対象の基板７を支持する下受け部６が設けられている。基板７はクランプ部８によって両側をクランプして保持される。位置決め部１の各軸テーブルを駆動することにより、下受け部６に保持された基板７は水平方向および上下方向に位置決めされる。
【００１４】
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７の印刷部位に対応したパターン孔１２ａ（図３参照）が開孔されている。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。スキージヘッド１３は、内部にペーストであるクリーム半田を貯溜可能な密閉型のスキージヘッドであり、マスクプレート１２上でスキージヘッド１３を移動させることにより、マスクプレート１２のパターン孔１２ａ（図３参照）を介して基板７にクリーム半田を印刷する。
【００１５】
ヘッド昇降部２０はベース部材２１上に立設された２つのシリンダ２２Ａ，２２Ｂを備えている。シリンダ２２Ａ，２２Ｂ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に対して昇降するとともに、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する。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。またシリンダ２２Ａ，２２Ｂは、スキージヘッド１３をマスクプレート１２に対して押圧する押圧手段となっている。
【００１６】
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。
【００１７】
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上で水平方向Ｎ（図１、図３）へ水平移動する。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水平移動手段となっている。
【００１８】
図２は上述のスクリーン印刷装置のスキージヘッド１３を、通常の開放式のスキージ１８Ａ，１８Ｂに交換した状態を示している。すなわち、このスクリーン印刷装置は、印刷対象の基板の種類やクリーム半田の供給形態に応じて、密閉型のスキージヘッド１３と、１対のスキージ１８Ａ、１８Ｂとを使い分けることができるようになっている。スキージ交換は、シリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂ（図３参照）の下端部に固着された装着ブロック１７Ａ，１７Ｂを介して行われる。
【００１９】
次に図３、図４を参照して、スキージヘッド１３の構造を説明する。シリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂの下端部には、それぞれ装着ブロック１７Ａ，１７Ｂが結合されている。装着ブロック１７Ａ，１７Ｂは幅方向（図４において左右方向）に細長形状の部材であり、シリンダ２２Ａ，２２Ｂによって昇降する。この昇降動作は、ガイド部材２４Ａ，２４Ｂによってガイドされる。
【００２０】
装着ブロック１７Ａ，１７Ｂには、スキージヘッド１３およびスキージ１８Ａ、１８Ｂをボルト固定するための締結孔が設けられており、上述のようにスキージヘッド１３およびスキージ１８Ａ、１８Ｂを交換自在に着脱できるようになっている。
【００２１】
装着ブロック１７Ａ，１７Ｂの下面には、略コ字形状の結合部材１５がボルト（図示省略）によって締結されている。結合部材１５は、押圧手段であるシリンダ２２Ａ，２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂに装着ブロック１７Ａ、１７Ｂを介して固定連結された連結部となっている。印刷部１４を構成する本体部３０は結合部材１５に対して、右端部をピン１５ｂを介して回動自在に結合されており、また左端部を係止部１９を介して結合されている。すなわち印刷部１４は、連結部である結合部材１５によって保持された構成となっている。
【００２２】
また装着ブロック１７Ａ，１７Ｂの上面には、それぞれをスキージング方向に連結する連結部材１８が固定されており、ロッド２３Ａ，２３Ｂをスキージング方向に相互に結合することにより、スキージング時において印刷部１４を強固に保持できるようになっている。
【００２３】
印刷部１４は、マスクプレート１２の表面に当接してクリーム半田９をパターン孔１２ａに充填する。図３において、３０は本体部であり、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。本体部３０の長さ寸法は図４に示すように印刷対象の基板７の幅寸法をカバーするように設定される。本体部３０には、クリーム半田９が貯溜されたカートリッジ３１が着脱自在に装着される凹部３０ａが形成されている。
【００２４】
カートリッジ３１は予め所定量のクリーム半田が貯溜されたクリーム半田の貯溜部（ペースト貯溜部）となっており、印刷時に本体部３０に装着される。カートリッジ３１の上面の開口には、内部のクリーム半田９を加圧する加圧板３２が嵌入している。加圧板３２は上方に配置されたシリンダ１６のロッド１６ａと結合されており、シリンダ１６を駆動することにより、加圧板３２はカートリッジ３１内で上下動するようになっている。
【００２５】
カートリッジ３１の底面はクリーム半田の押し出し板３１ａとなっており、押し出し板３１ａには多数の開口３１ｂが設けられている。加圧板３２をシリンダ１６で下方に押圧することにより、カートリッジ３１内のクリーム半田９は加圧され、押し出し板３１ａの開口３１ｂを介して下方の印刷空間３５（後述）に押し出される。
【００２６】
本体部３０の底部には、カートリッジ３１の押し出し板３１ａと同様に多数の開口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９が押し出される際には、押し出し板３１ａの開口３１ｂと絞り板３４の開口３４ａを２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は、本体部３０の下方に形成された空間、すなわち本体部３０の下面に配設されたスキージング部３６と本体部３０の下面とによって囲まれた印刷空間３５に到達する。シリンダ１６，加圧板３２は、カートリッジ３１内のクリーム半田９を加圧して印刷空間３５内に移動させる加圧手段となっている。このクリーム半田９の移動経路において、多数の小さい開口３１ｂ、３４ａを加圧されたクリーム半田９が通過することにより、クリーム半田９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。
【００２７】
スキージング部３６は、本体部３０の下方において周囲を閉囲する４方向の壁面より構成され、これらの壁面の内側に印刷空間３５が形成される。スキージング部３６のスキージング方向の両端には、印刷空間３５の前後壁面を形成し下端部が印刷空間３５内に位置するマスクプレート１２の表面に対して摺接する相対向した２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂが配設されている。印刷動作時には、印刷空間３５は加圧されたクリーム半田９を収容し、印刷空間３５の下面、すなわち２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂの間に形成された開口部を介してクリーム半田９をマスクプレート１２の表面に接触させる。
【００２８】
次に、結合部材１５を本体部３０に係止する係止部１９の構成について説明する。図３において、結合部材１５の前記水平方向Ｎにおける一方の端部である左端部にはブラケット１５ａを介して係止部材１９ａが結合されており、図５に示すように係止部材１９ａには水平方向に溝部１９ｂが設けられている。係止部材１９ａをボルト１９ｃによって本体部３０に係止した状態では、本体部３０の側面に固定された棒状の固定部１９ｄが溝部１９ｂ内に位置し、係止部材１９ａは本体部３０に対して溝部１９ｂと固定部１９ｄとの隙間分だけ上下方向の相対的な変位が許容される。
【００２９】
このとき、図３において、結合部材１５の前記水平方向Ｎにおける他方の端部である右端側はピン１５ｂによって本体部３０と回動自在に結合されていることから、後述するように印刷部１４をマスクプレート１２に押し付けて移動させるスキージングにおいて、印刷部１４のピン１５ｂ廻りの回動が許容されるようになっている。
【００３０】
溝部１９ｂ内には上下両方向からセットボルト１９ｅが突出しており、セットボルト１９ｅの突出代を調整することにより、固定部１９ｄを上下から挟むはさみ代Ｄを調整できるようになっている。これにより、上述の相対的な変位が許容される範囲を調整できるようになっている。
【００３１】
次に、図６を参照して、スキージヘッド１３をマスクプレート１２上で移動させるスキージング時におけるスキージヘッド１３の押圧状態について説明する。スキージングに際しては、内部にカートリッジ３１が装着された印刷部１４をシリンダ２２Ａ，２２Ｂによって下方に押圧する。これにより、２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂはマスクプレート１２に対して押圧され、スキージングにおいてクリーム半田を掻き取るのに必要な印圧が付与される。そしてシリンダ１６によって加圧板３２を押し下げることにより、印刷空間３５内のクリーム半田９が加圧され、摺接部材３７Ａ，３７Ｂの間の開口部からマスクプレート１２のパターン孔１２ａ内に充填される。
【００３２】
この印刷付与において、前述のように印刷部１４は結合部材１５に対してピン１５ｂ廻りの回動が許容された状態にあることから、印刷部１４全体がマスクプレート１２に押し付けられる際には、シリンダ１６の加圧力によってマスクプレート１２の表面状態に印刷部１４がならう形で、２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂが押し付けられる。これにより、マスクプレート１２と印刷部１４との平行姿勢が保たれていない場合にあっても、摺接部材３７Ａ，３７Ｂは上述のならい機能によりマスクプレート１２に対して均一に当接した状態で押し付けられる。
【００３３】
図７は、同様の構成を有するスキージヘッド１３を用いた従来のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態を、本実施の形態との対比のために示している。従来装置においては、スキージヘッド１３は１方側の装着ブロック１７Ａのみによって保持される構成となっており、図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ右方向、左方向へのスキージング動作時におけるスキージヘッド１３の状態を示している。
【００３４】
この状態では、本体部１４の片側がシリンダ２２Ａのロッド２３Ａのみによって片側を保持された状態となることから、ロッド２３Ａの剛性不足や機構的なガタが存在する場合には、印刷部１４がスキージング時の摺動抵抗によって傾き、この結果２つの摺接部材３７Ａ，３７Ｂのマスクプレート１２に対する当接状態が不均一になりやすい。すなわち、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スキージング方向側の摺接部材のみに対して印圧が集中して付与され、後方の摺接部材に対して印圧が不足しがちになる傾向にある。この結果、クリーム半田の掻き取りが正常に行われず、印刷不良の一要因となっていた。
【００３５】
これに対し、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置においては、スキージヘッド１３を２つのシリンダ２２Ａ、２２Ｂのロッド２３Ａ，２３Ｂによって両側を保持し、更に連結部材１８によってロッド２３Ａ，２３Ｂを結合する構成となっていることから、印刷部１４を保持する剛性が格段に増大し、スキージング時の摺動抵抗によって印刷部１４が傾く事態が発生しない。更に、印刷対象の基板７やマスクプレート１２が幾分傾斜しているような場合にあっても、前述のように印刷部１４がシリンダ１６の加圧力によってピン１５ｂ廻りに回動することによって、印刷部１４がマスクプレート１２の上面にならうことから、２つの摺接部材３７Ａ、３７Ｂは常にマスクプレート１２に均一に当接する。
【００３６】
すなわち、前述の当接状態改善手段は、結合部材１５に対して回動を許容して保持された印刷部１４をマスクプレート１２に対して押し付けてならわせる押し付け手段としてのシリンダ１６を含んだ構成となっている。そして上記実施の形態では、この押し付け手段は、印刷部１４内においてカートリッジ３１内のクリーム半田９を加圧して印刷空間３５内に移動させる加圧手段を兼ねた構成となっている。
【００３７】
なお、当接状態改善手段の構成としては上記実施の形態のみに限定されるものではなく、機構各部の剛性や機構精度に応じて種々様々なバリエーションが可能である。例えば図８（ａ）は、結合部材１５を片側の装着ブロック１７Ａのみに結合して、もう一方側の装着ブロック１７Ｂは装着ブロック１７Ａと単に連結部材１８によって連結した構成例を示している。この場合においては、装着ブロック１７Ｂは結合部材１５と直接結合されないものの、ロッド２３Ａが連結部材１８によってスキージング方向に補強された形態となることから、スキージング時の摺動抵抗に対する剛性が増大し、同様の効果を有する。
【００３８】
また図８（ｂ）は、同様に装着ブロック１７のみによって印刷部１４を保持する構成において、ロッド２３Ａをシリンダブレーキ機構によって強固に固定することにより同様の効果を得るようにしたものである。ここでは、プレート部材２１の下面にクランプ機構４０を配設し、ロッド２３Ａの下部をクランプ機構４０によって駆動されるクランプ部材４１によって挟み込みむことにより、印刷部１４を保持する保持機構の剛性を増大させるようにしている。
【００３９】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置によれば、密閉型のスキージヘッド１３に作用する押圧力の作用位置や、スキージヘッド１３を保持する保持機構の条件にばらつきが存在する場合にあっても、常に２つの摺接部材のマスクプレート１２に対する当接状態を均一に保つことができ、マスクプレートの上面からペーストを掻き取るための印圧荷重を適正に確保して、安定した印刷を行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善するる当接状態改善手段とを備えたので、２つの摺接部材を有する密閉型スキージを備えたスクリーン印刷装置において安定した印刷を実現することができる。
【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正面図
【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側面図
【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係止部の構造図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるスキージヘッドの押圧状態の説明図
【符号の説明】
７ 基板
９ 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
１５ 結合部材
１６ シリンダ
１７Ａ、１７Ｂ 装着ブロック
１８ 連結部材
１９ 係止部
２０ ヘッド昇降部
２２Ａ，２２Ｂ シリンダ
３５ 印刷空間
３６ スキージング部
３７Ａ，３７Ｂ 摺接部材
Claims (3)
- 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を備え、前記スキージヘッドは、前記押圧手段に固定連結された連結部と、この連結部によって保持された本体部を有する印刷部と、前記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、ペーストを貯溜するペースト貯溜部と、このペースト貯溜部が装着される前記本体部と、このペースト貯溜部の内部のペーストを加圧して前記印刷空間に移動させる加圧手段と、前記印刷空間のスキージング方向の前後壁面を形成し下端部が前記マスクプレートの表面に摺接する相対向した２つの摺接部材と、前記スキージヘッドを移動させるスキージングにおいて前記２つの摺接部材をマスクプレートに対して均一に当接させて当接状態を改善する当接状態改善手段とを備え、前記本体部の下方において前記摺接部材の前後壁面を含む４方向の壁面により周囲を閉囲された前記印刷空間が形成されており、且つ前記ペースト貯留部の底面は前記加圧手段によって加圧されたペーストを下方の前記印刷空間へ押し出す開口が設けられた押し出し板となっており、前記当接状態改善手段は、前記印刷部を構成する前記本体部の一方の端部を前記連結部に対して回動自在に結合するピンと、他方の端部を結合する係止部から成り、この係止部は前記本体部に対して上下方向の相対的な変位が許容されるものであり、且つこの係止部は前記本体部に対しての上下方向の相対的な変位が許容される範囲を調整できるようになっていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
- 前記当接状態改善手段は、前記連結部に対して回動を許容された状態で保持された印刷部をマスクプレートに対して押し付ける押し付け手段を含むことを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
- 前記印刷部には前記ペーストを貯溜するペースト貯溜部が設けられており、前記押し付け手段は、ペースト貯溜部内のペーストを加圧して前記印刷空間内に移動させる加圧手段を兼ねることを特徴とする請求項２記載のスクリーン印刷装置。
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