JP4136389B2

JP4136389B2 - アライメント方法及びアライメント装置

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Publication number: JP4136389B2
Application number: JP2002035918A
Authority: JP
Inventors: 洋一日口; 智隆石川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: JP2003237022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被印刷体とスクリーンとを位置合わせするアライメント方法、及びアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被印刷体とスクリーンとの位置合わせは手作業で行われていた。すなわち、作業者が２５倍程度のルーペを用いて被印刷体及びスクリーンにそれぞれ設けられたアライメントマークを見比べ、ずれの有無を判断することにより位置合わせした。従って、印刷の仕上がり品質は当該作業者の技量に依存していた。
【０００３】
近年は、ＣＣＤカメラを用いて位置合わせが行われている。ＣＣＤカメラを用いたアライメント方法では、例えば、以下のように位置合わせする。アライメント精度を被印刷体の幅方向のずれと、被印刷体の印刷方向のずれと、被印刷体の平面上での回転方向（偏角方向）のずれである偏角ずれの３つのパラメータによって表す。被印刷体には２つのアライメントマークＡ、Ｂを設ける。一方、スクリーンにはアライメントマークＡ、Ｂにそれぞれ対応するアライメントマークα、βを設ける。これらのアライメントマークには、十字の形状をしたものを用いる。ＣＣＤカメラによりこれらのアライメントマークを撮像して画像処理を行うことにより、それぞれのアライメントマークの重心を特定する。次に、アライメントマークＡの重心及びＢの重心の中点と、アライメントマークαの重心及びβの重心の中点とを特定し、さらに、これらの中点と中点との幅方向のずれ量を特定する。そして、特定したずれ量に基づいて幅方向の位置合わせを行う。また、アライメントマークＡの重心とαの重心との印刷方向のずれ及びアライメントマークＢの重心とβの重心との印刷方向のずれ量をそれぞれ特定する。さらに、２箇所の印刷方向のずれ量の相違から、偏角ずれを特定する。そして特定した印刷方向及び偏角のずれに基づいて、印刷方向及び偏角方向の位置合わせする。
【０００４】
ここで、スクリーン印刷のように刷胴を用いない印刷では、被印刷体としての基板に色数に応じて複数回に分けて印刷するため、２回目以降の印刷では１回目に印刷を行った位置に対して精度良く位置合わせを行う必要がある。この場合、アライメントマークを基板の４隅、又は向かい合う２辺の中心に設置することが行われている。すなわち、アライメントマークの数を増やすことによって、位置合わせの精度を所定の範囲内としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した十字のアライメントマークを用いるアライメント方法では、画像処理に高度な技術が必要である。また、高速で位置合わせをするためには、個々のアライメントマークにそれぞれ対応してＣＣＤカメラを設け、並列的に画像処理をする必要があることから、位置合わせの精度を所定の範囲内にするためにアライメントマークの数を増やした場合、ＣＣＤカメラの設置台数も増やす必要がある。この場合、ＣＣＤカメラの台数が増えるほど画像処理が複雑なものとなり、設備投資に見合った高速化が図れないだけでなく、位置合わせのための装置も複雑化する。
【０００６】
そこで、本発明は、装置の複雑化を招くことなく、高速で精度良く位置合わせすることができるアライメント方法、及びアライメント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】
以下、本発明のアライメント方法、及びアライメント装置について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明のアライメント方法は、被印刷体（３）と、前記被印刷体にスクリーン印刷を行うためのスクリーン（４）とのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとを位置合わせするアライメント方法において、前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた円形のアライメントマーク（３１、２１）を観察して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせした後、前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた菱形のアライメントマーク（３２、２２）を観察して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンの少なくともいずれか一方を操作して前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせする方法であって、前記円形のアライメントマークを利用して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定する場合、前記被印刷体の上方に前記スクリーンを移動させる前に固定台（２）に設けられたピン（５０）に突き当てられた状態で前記固定台に保持されている被印刷体の前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記スクリーンの表面と平行かつ互いに直交するｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、次に前記スクリーンを前記固定台に保持されている被印刷体の上方に設定されて前記スクリーンを移動させるべき所定位置に配置し、配置されたスクリーンの前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記ｘ方向及び前記ｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、その後前記被印刷体と前記スクリーンのずれ状態を特定することにより、上述した課題を解決する。
【０００９】
本発明のアライメント方法によれば、アライメントマークを菱形としたため、被印刷体及びスクリーンに設けられた一対のアライメントマークを撮影して画像処理することにより、スクリーンの表面と平行かつ互いに直交する２軸方向のずれ量と、スクリーンの表面と直交する軸線を中心とした回転方向、いわゆる偏角方向に関するずれ量とを特定して高速に位置合わせを行うことができる。このため、アライメントマークの数の増加及びＣＣＤカメラ等の撮像手段の設置台数の増加、並びにそれらに伴う画像処理の複雑化及び位置合わせのための装置の複雑化を招くことなく、精度良く高速に位置合わせすることができる。また、円形のアライメントマークは菱形のそれよりも高速に画像処理を行うことができる。従って、最初から菱形のアライメントマークを利用して位置合わせを行う場合よりも、円形のアライメントマークを利用した方が粗い精度の位置合わせを高速で行える。この後、菱形のアライメントマークのずれに基づいて位置合わせを行うことにより、短時間に高精度の位置合わせを行うことができる。
【００１０】
特に、アライメントマークが形成する菱形を対角線方向に関して異方性を有するものとした場合には、スクリーンの表面と平行な直交２軸方向に関するずれ量を互いに区別して確実に認識することができる。
【００１２】
さらに、本発明のアライメント方法においては、前記菱形のアライメントマークを前記被印刷体及び前記スクリーンの複数箇所にそれぞれ設け、それぞれのアライメントマークを対象として前記ずれ状態の特定と前記位置合わせとを行ってもよい。この場合には、スクリーンに伸びが生じたとき（以下、この現象を版伸びと呼ぶことがある。）や印刷面が曲面の場合においても、複数箇所からのずれ状態の情報を取得することにより精度良く位置合わせを行うことができる。
【００１３】
また、本発明のアライメント装置は、被印刷体（３）と、前記被印刷体にスクリーン印刷を行うためのスクリーン（４）とのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとを位置合わせするアライメント装置において、前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた円形及び菱形のアライメントマーク（２１、３１、２２、３２）を含む所定の領域を撮像し、得られた画像に対応する信号を出力する撮像部（５）と、前記被印刷体及び前記スクリーンの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段（２０）と、前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて、前記被印刷体及び前記スクリーンの各アライメントマークが一致するように前記駆動手段の動作を制御する制御手段（７）と、を備え、前記制御手段は、前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせし、その後に前記菱形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記ずれ状態の特定と、その特定結果に基づく位置合わせとを行い、前記制御手段は、前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定する場合、前記被印刷体の上方に前記スクリーンを移動させる前に前記アライメント装置の固定台（２）に設けられたピン（５０）に突き当てられた状態で前記固定台に保持されている被印刷体の前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記スクリーンの表面と平行かつ互いに直交するｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、次に前記スクリーンを前記固定台に保持されている被印刷体の上方に設定されて前記スクリーンを移動させるべき所定位置に配置するように前記駆動手段を制御し、配置されたスクリーンの前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記ｘ方向及び前記ｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、その後前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定することを特徴とする。
【００１４】
このアライメント装置によれば、菱形のアライメントマークが設けられた被印刷体とスクリーンとを本発明のアライメント方法に従って位置合わせすることができる。
【００１５】
本発明の前記制御手段は、前記ずれ状態として、前記アライメントマークが形成する菱形の対角線方向に関する前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ量と、前記スクリーンと直交する軸線を中心とした回転方向のずれ量に相当する偏角ずれとを特定してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係るアライメント装置１の全体構成を示す図である。この図に示すように、アライメント装置１は固定台２を備えている。固定台２の上方には被印刷体としての基板３が配置され、基板３の上方には基板３と所定の間隔を保つようにスクリーン４が配置される。アライメント装置１には、基板３とスクリーン４とを位置合わせするために、基板３及びスクリーン４の少なくともいずれか一方、例えば基板３を動かすための駆動装置２０が設けられる。駆動装置２０は、基板３をスクリーン４の表面と平行かつ互いに直交する２軸方向（ｘ−ｙ軸方向）と、スクリーン４の表面に直交する軸線を中心とした回転方向（偏角方向）とに駆動して基板３とスクリーン４とを位置決めすることができる。このような駆動装置２０は例えばＸ−Ｙステージと回転テーブルとを組み合わせる等、各種の周知の構成を利用できる。なお、駆動装置２０は、基板３に代え、又は基板３に加えてスクリーン４を駆動して位置決めを行うものでもよい。基板３及びスクリーン４は平板状に限定されず、湾曲した板状であってもよい。
【００１９】
アライメント装置１には、基板３及びスクリーン４のアライメントマークを撮像して映像信号を出力するＣＣＤカメラ５、５と、ＣＣＤカメラ５、５をそれぞれスクリーン４の表面に対して平行に移動させるためのモータ６、６とが設けられる。さらに、アライメント装置１はマイクロプロセッサにて構成されたＣＰＵ７を備える。ＣＰＵ７には、アライメント装置１の起動処理等の基本動作を制御するプログラムが記録されたＲＯＭ８と、ＣＰＵ７に対する作業領域を提供するＲＡＭ９と、アライメント装置１にて位置合わせを実行するために必要な各種のプログラム及びデータが記録された外部記憶装置１０と、モータ６、６をそれぞれ駆動するための駆動装置１１、１１と、ＣＣＤカメラ５、５からの映像信号をそれぞれ画像データに変換して出力する画像処理部１２、１２とが接続される。ＣＰＵ７は、外部記憶装置１０に記憶されたプログラムに基づいて、ＣＣＤカメラ５を所定位置に移動させるように駆動装置１１に指示信号を出力する。これにより、ＣＣＤカメラ５の視野内にスクリーン４に設けられたアライメントマークが収まるようにする。また、ＣＰＵ７は画像処理部１１からの画像データに基づいて、基板３に設けられたアライメントマークと、スクリーン４に設けられたアライメントマークとのずれを特定する。アライメントマークのずれは、ｘ、ｙ軸方向のずれ量と、偏角方向のずれ量（偏角ずれ）として特定する。そして、特定した３方向のずれ量に基づいて駆動装置２０の各方向の駆動量を算出し、その駆動量を指示する動作指示信号を駆動装置２０に出力する。
【００２０】
図２はスクリーン４に設けられたアライメントマークの配置を模式的に示す図である。スクリーン４は矩形状の外形を有している。スクリーン４上には、印刷パターンが形成された印刷領域４ａと、印刷領域４ａの周縁に設けられた非印刷領域４ｂとが設けられる。非印刷領域４ｂには、円形のアライメントマーク２１と菱形のアライメントマーク２２とを１組として、スクリーン４の向かい合う２辺の付近にそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられている。ただし、各組同士は、向かい合う２辺に沿う方向について互いにずれた位置となっている。また、アライメントマーク２２は、菱形の２本の対角線の方向がスクリーン４の２辺の方向とそれぞれ一致するように設けられている。しかも、アライメントマーク２２の２本の対角線の長さは互いに相違し、それにより菱形のアライメントマーク２２は対角線方向に関して異方性を有している。ＣＣＤカメラ５、５はアライメントマーク２１及び２２の組に対応して２台設けられている。１組のアライメントマーク２１とアライメントマーク２２との距離は、ＣＣＤカメラ５においてアライメントマーク２１を撮像する位置とアライメントマーク２２を撮像する位置との移動距離が短くなるように、所定の範囲となっている。
【００２１】
図３は、スクリーン４のアライメントマーク２２が形成された部分を拡大して示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は側面図である。スクリーン４は、線材４０を縦糸及び横糸として織った網４１と、感光性樹脂等から形成される膜４２とを有する。線材４０は、例えば、シルク等の繊維やステンレス等の金属から形成される。網４１の密度は、例えば、線径が４０μｍ、同一方向の線材と線材との間隔２５μｍである。膜４２はインクの透過を阻止する手段として設けられている。膜４２に抜け部を設けることにより印刷領域４ａに適宜の印刷パターンが形成される。従って、インクを印刷領域４ａにおける網４１の網の目４３を通過させることにより所望の印刷パターンが基板３に印刷される。アライメントマーク２２は、図２の非印刷領域４ｂの膜４２に菱形の抜け部を設けることにより形成される。円形のアライメントマーク２１についても同様にして形成される。
【００２２】
図４は、アライメント装置１におけるアライメントマーク２１，２２による位置合わせの様子を模式的に示す図である。基板３には、スクリーン４のアライメントマーク２１、２２に対応するアライメントマーク３１、３２が設けられている。すなわち、スクリーン４と同様に、円形のアライメントマーク３１と異方性を有する菱形のアライメントマーク３２とを１組として、基板３の向かい合う２辺の付近にそれぞれ１組ずつ、合計２組設けられている。これらのアライメントマークは、基板３とスクリーン４とを正しく位置合わせしたときに、ｘ軸方向、ｙ軸方向、偏角方向についての位置が、スクリーン４の対応するアライメントマークとそれぞれ一致するように設けられている。
【００２３】
このため、基板３とスクリーン４とが正規の位置からｘ軸方向、ｙ軸方向にずれている場合、そのずれ量だけ、図４（ａ）の左側に示すように、アライメントマーク２１と、基板３に設けられた円形のアライメントマーク３１とはｘ軸方向、ｙ軸方向にずれる。従って、アライメントマーク２１とアライメントマーク３１とのｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量を特定し、基板３とスクリーン４との相対位置を変化させてアライメントマーク２１とアライメントマーク３１とを一致させることにより（図４（ａ）の右側参照）、基板３とスクリーン４とのｘ軸方向、ｙ軸方向の位置合わせをすることができる。
【００２４】
ただし、基板３とスクリーン４とが偏角方向にずれていても、円形のアライメントマーク２１、３１では、1対のアライメントマークから偏角ずれを特定することはできない。これに対して、図４（ｂ）の左側に示すように、アライメントマーク２２及び基板３に設けられた菱形のアライメントマーク３２においては、基板３とスクリーン４との偏角ずれθがアライメントマーク２２とアライメントマーク３２との向きのずれとして現れ、偏角ずれθを特定することができる。このため、１対のアライメントマーク２２及びアライメントマーク３２からｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量と、偏角ずれを特定することができる。従って、図４（ｂ）の右側に示すようにアライメントマーク２２とアライメントマーク３２とを一致させるように基板３とスクリーン４との相対位置を変化させることにより、基板３とスクリーン４とを位置合わせすることができる。
【００２５】
しかも、アライメントマーク２２及びアライメントマーク３２は異方性を有するため、ｘ軸方向及びｙ軸方向を明瞭に区別することができる。さらに、菱形の一部をＣＣＤカメラ５によって撮像できない場合にも、アライメントマークの向きを特定することができる。例えば、菱形の一つの頂点を形成する２辺を特定できれば、他の辺が特定できなくとも、アライメントマークの向きを特定できる。従って、スクリーン印刷のようにスクリーン４が不透明な部分を有する場合、スクリーン４に菱形の抜け部を設けることによってアライメントマーク２２を形成し、アライメントマーク２２と、スクリーン４の上方からアライメントマーク２２を介して撮像できる基板のアライメントマーク３２との偏角ずれを特定し、位置合わせすることができる。
【００２６】
図５は、ＣＰＵ７が実行する位置合わせ処理の手順を示すフローチャートである。固定台２とスクリーン４との間に基板３が搬入されるとＣＰＵ７は図５の処理を実行する。この処理において、ＣＰＵ７はアライメントマーク２１及びアライメントマーク３１を撮像するために画像処理部１２に指示信号を出力する（ステップＳ１）。次に、画像処理部１２からの画像データにエッジ強調処理、コントラスト強調処理、２値化処理等の画像データのデータ量を縮小しつつ、アライメントマーク２１，３１のずれ検出の精度を上げるための画像処理を施す（ステップＳ２）。なお、エッジ強調処理をした場合には、アライメントマーク全体を読まなくても高速で容易に処理することが可能となる。
【００２７】
ステップＳ３では、画像処理したデータに基づいて、アライメントマーク２１及びアライメントマーク３１のｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量を特定する。例えば、まず、アライメントマーク２１、２１、３１、３１の重心をそれぞれ特定する。次に、アライメントマーク２１の重心とアライメントマーク２１の重心との中点、アライメントマーク３１の重心とアライメントマーク３１の重心との中点をそれぞれ特定する。そして、その中点と中点との距離をｘ軸方向、ｙ軸方向の成分に分けて特定し、基板３とスクリーン４のｘ軸方向、ｙ軸方向のずれ量とする。ここで、１対のアライメントマーク２１、３１のみからずれ量を特定せず、２対のアライメントマークからずれ量を特定したのは、スクリーン４の版伸びの影響を考慮したものである。すなわち、スクリーン４が版伸びしている場合には、各位置におけるずれ量が相違する。この場合に１対のアライメントマーク２１、３１におけるずれ量のみを基板３とスクリーン４とのずれ量として位置合わせをすると、そのアライメントマークから離れた位置のずれ量が大きくなるからである。ステップＳ４では、特定したｘ軸方向、ｙ軸方向のずれ量に相当する距離だけ基板３をｘ軸方向、ｙ軸方向に動かすように駆動装置２０に動作指示信号を出力する。
【００２８】
ステップＳ５では、ＣＣＤカメラ５を所定位置に移動させるように、モータ６を駆動する駆動装置１１に指示信号を出力する。これにより、ＣＣＤカメラ５の視野内にアライメントマーク３１が収まるようにする。なお、外部記憶装置１０にモータ６の制御量を予め記憶しておくことにより指示信号を出力してもよいし、アライメントマーク２１とアライメントマーク３１との位置関係に関連する情報を外部記憶装置１０に記憶しておき、ステップＳ３にて特定したアライメントマーク２１の重心の位置を参照して駆動装置１１に指示信号を出力してもよい。
【００２９】
ステップＳ６では、アライメントマーク２２及びアライメントマーク３２を撮像するために画像処理部１２に指示信号を出力する。ステップＳ７では、ステップＳ２と同様に、エッジ強調処理等の画像処理部１２からの画像データにデータ量を縮小しつつ、アライメントマークのずれ検出の精度を上げるための画像処理を施す。
【００３０】
ステップＳ８では、画像処理したデータに基づいて、アライメントマーク２２及びアライメントマーク３２のｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量、偏角ずれを特定する。例えば、ｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量については、ステップＳ３と同様に、それぞれのアライメントマークの重心を特定し、アライメントマーク２２の重心とアライメントマーク２２の重心との中点、アライメントマーク３２の重心とアライメントマーク３２の重心との中点をそれぞれ特定する。そして、その中点と中点との距離をｘ軸方向、ｙ軸方向の成分に分けて特定し、基板３とスクリーン４とのｘ軸方向、ｙ軸方向のずれ量とする。偏角ずれについては、まず、アライメントマーク２２及びアライメントマーク３２の辺の向き及び位置をそれぞれ特定する。特定した辺の向き及び位置から、それぞれのアライメントマークの向きを特定する。特定したアライメントマーク２２の向きとアライメントマーク３２の向きとを比較して、偏角ずれを特定する。
【００３１】
そして、２対のアライメントマークにおける偏角ずれを平均して基板３とスクリーン４との偏角ずれとする。２対のアライメントマークにおける偏角ずれを平均することにより、スクリーン４の版伸びの影響による偏角ずれの誤差を緩和することができる。特に、スクリーン４が大きなものとなるほど版伸びも大きくなるため、版伸びによる誤差を効果的に緩和することができる。ステップＳ９では、特定したｘ軸方向及びｙ軸方向のずれ量、偏角ずれに相当する量だけ基板３をｘ軸方向、ｙ軸方向、偏角方向に動かすように駆動装置２０に指示信号を出力する。これにより、駆動装置２０が動作して基板３とスクリーン４とが位置合わせされる。
【００３２】
本実施形態では、ステップＳ６からＳ９までの菱形のアライメントマーク２２、３２による位置合わせに先立って、ステップＳ１からＳ４までの円形のアライメントマーク２１、３１によりｘ軸方向、ｙ軸方向について位置合わせを実行しているので、アライメントマーク２２，３２のみで位置合わせを行う場合よりも高速に位置合わせを行える。
【００３３】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ５をアライメントマーク２１を撮像する位置とアライメントマーク２２を撮像する位置との間で移動させるアライメント装置１を例示したが、１組のアライメントマーク２１及びアライメントマーク２２を同時に撮像できるように、アライメントマーク２１とアライメントマーク２２との距離を所定範囲に収めてもよい。
【００３４】
本実施形態では、ＣＰＵ７が外部記憶装置１０に記憶されたプログラムを実行することにより、基板３とスクリーン４とのずれを特定して位置合わせするための各種の手段として機能しているが、位置合わせに必要な機能の一部をＣＰＵ７に代えて論理回路にて実現してもよい。また、ステップＳ２、Ｓ７の画像処理は、ＣＰＵ７とは別の画像処理専用回路で実行してもよい。例えば画像処理部１２にてステップＳ２，Ｓ７の画像処理を実行してもよい。
【００３５】
本発明のアライメント方法において、撮像されたアライメントマーク２２とアライメントマーク３２との面積の比較や形状の比較により、ｚ軸方向のずれ量やｘ軸、ｙ軸周りの回転方向のずれ量を特定し、位置あわせすることもできる。撮像されたアライメントマーク２２又はアライメントマーク３２の面積又は形状と、これらに関連して予め外部記憶装置１０に記憶された情報とを比較して、ｚ軸方向のずれ量やｘ軸、ｙ軸周りの回転方向のずれ量を特定し、位置あわせすることもできる。
【００３６】
上記の実施形態では各基板３に対して円形のアライメントマーク２１，３１を利用した位置合わせと、菱形のアライメントマーク２２，３２を利用した位置合わせとを実施するものとしたが、アライメントマーク２１，３１を利用した位置合わせを必要なときのみ行うようにしてもよい。図６及び図７にその実施形態を示す。
【００３７】
図６のアライメント装置１においては、基板３を突き当て可能なピン５０、５０が固定台２に設けられるとともに、ピン５０、５０及びアライメントマーク３５、３５を撮像可能なＣＣＤカメラ５１とを備えている。なお、ＣＣＤカメラ５１はアライメントマーク２１，２２の撮影用のＣＣＤカメラ５（図２参照）と兼用してもよいし、別にしてもよい。その他に、図６のアライメント装置１は、固定台２に対して基板３を搬入及び搬出するための搬送装置と、スクリーン４を基板３に対して移動させるためのスクリーン駆動装置とを備えるが、それらの図示は省略した。なお、基板３を移動させるための駆動装置２０等のその他のアライメント装置の構成要素は、図１に示したアライメント装置１と同様である。画像処理部１２はＣＣＤカメラ５に加えてＣＣＤカメラ５１を駆動する。
【００３８】
図７は、図６のアライメント装置１のＣＰＵ７が実行する位置合わせ処理の手順を示すフローチャートである。この処理において、ＣＰＵ７は、不図示の搬送装置に対して基板３をピン５０、５０に突き当てるまで搬入するように指示する（ステップＳ２０）。次に、スクリーン４の初期位置に関連する情報がＲＡＭ９にセットされているか否か判定する（ステップＳ２１）。保持されていないと判定した場合は、ＣＣＤ５１を駆動して、固定台２上の基準位置（例えばピン５０の位置とする。）とアライメントマーク３１とを撮像するように画像処理部１２に指示し、画像処理部１２からの画像データに基づいてピン５０とアライメントマーク３１とのｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定する（ステップＳ２２）。
【００３９】
次に、スクリーン４を基板３の上方の所定位置に配置するようにスクリーン駆動装置に指示する（ステップＳ２３）。ステップＳ２４では、ＣＣＤ５１を駆動してピン５０とアライメントマーク２１とを撮像するように画像処理部１２に指示し、画像処理部１２からの画像データに基づいてピン５０とアライメントマーク２１とのｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定する。ステップＳ２５では、ピン５０とアライメントマーク３１とのｘ方向及びｙ方向についての距離、及びピン５０とアライメントマーク２１とのｘ方向及びｙ方向についての距離に基づいて、アライメントマーク２１とアライメントマーク３１とのずれ量を特定する。次にそのずれ量をスクリーン４の初期位置に関連する情報としてＲＡＭ９にセットする。ステップＳ２１において、初期位置に関連する情報がセットさせていると判定した場合は、ステップＳ２２からＳ２６をスキップする。
【００４０】
ステップＳ２７では、ＲＡＭ９にセットされたずれ量だけスクリーン４を移動させるようにスクリーン駆動装置に指示する。この処理は図５のステップＳ４の処理に相当する。
【００４１】
次に、図５のステップＳ５〜Ｓ９と同様に画像処理部１２を駆動してアライメントマーク２２と３２とのずれ量を特定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２９では、ずれ量が所定の基準レベルを超えているか否か、例えばスクリーン４のアライメントマーク２２を介して基板３のアライメントマーク３２が観察できない程にアライメントマーク２２，３２がずれているか否かを判定する。基準レベル以内と判断された場合は、ずれ量に基づいて位置合わせのための処理を実行する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０は図５のステップ９の処理に相当する。ステップＳ２９にて基準レベルを超えていると判定した場合はＲＡＭ９の初期位置情報をリセットし（ステップＳ３１）、その後、ステップＳ２１に戻って初期位置に関連する情報を再度取得する。ステップＳ３０の位置合わせの完了後、印刷処理が行われ、その後に次の基板３が搬入されるときから図７の処理が再開される。
【００４２】
以上のように初期位置に関連する情報を適宜設定、更新することにより、スクリーンが版伸びした場合にも、適正な誤差範囲で初期位置合わせを実行することができる。なお、上記の例では、基板３を基準としてスクリーン４を位置合わせするものとしたが、スクリーン４を基準として基板３を位置合わせしてもよい。基板３及びスクリーン４とは別に絶対的な基準位置を規定しておき（例えばピン５０の位置）、その基準位置に対して基板３及びスクリーン４のそれぞれのアライメントマーク２２，３２が所定位置に位置決めされるように基板３及びスクリーン４を駆動することにより、基板３とスクリーン４とを位置合わせしてもよい。
【００４３】
【実施例】
本発明の実施例及び比較例を以下に示す。実施例として、図１に示すようなアライメント装置に、図２に示すような円形のアライメントマーク及び異方性を有する菱形のアライメントマークを１組として、スクリーンの向かいあう２辺の付近にそれぞれ１組ずつ、合計２組（４個）のアライメントマークを設けたスクリーンを配置して位置合わせを行った。スクリーンの大きさはＡ４スクリーンとし、それぞれのアライメントマークの大きさは５ｍｍ程度とした。円形のアライメントマークの位置はスクリーンの直交する２辺からそれぞれ２６．４ｍｍ、４ｍｍずつ離れた位置とし、菱形のアライメントマークの位置はスクリーンの直交する２辺から１７．４ｍｍ、３４ｍｍずつ離れた位置とした。
【００４４】
また、比較例として、実施例に用いたアライメント装置にさらに２台ＣＣＤカメラを追加して合計４台とし、十字形のアライメントマークを２個１組としてスクリーンの４隅にそれぞれ１組ずつ、合計４組（８個）配置したスクリーンを用いて位置合わせを行った。スクリーンの大きさは実施例と同様にＡ４スクリーンとし、それぞれのアライメントマークの大きさは５ｍｍ程度とした。アライメントマークの位置は各組の１つはスクリーンの直交する２辺からそれぞれ５．７ｍｍ、７．６ｍｍずつ離れた位置とし、他の１つはスクリーンの直交する２辺から５．７ｍｍ、８．６ｍｍずつ離れた位置とした。
【００４５】
テスト結果の一覧を表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１に示すように、本発明の実施例では位置合わせに５秒を要し、十字形のアライメントマークを用いた比較例では位置合わせに３０秒を要している。従って、本発明のアライメント方法によれば、位置合わせに要する時間を従来に比較して１／６に短縮できることが確認された。さらに、比較例では位置合わせをしても部分的にずれが残るが、本発明の実施例ではずれが残らないことも確認された。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のアライメント方法によれば、菱形のアライメントマークを利用して位置合わせを行うようにしたので、被印刷体とスクリーンとにそれぞれ設けられた一対のアライメントマークの画像に基づいて、直交２軸方向のみならず、いわゆる偏角方向のずれをも特定して高速に位置合わせを行うことができる。従って、アライメントマークの数の増加及びＣＣＤカメラ等の撮像手段の設置台数の増加、並びにそれらに伴う画像処理の複雑化及び位置合わせのための装置の複雑化を招くことなく、精度良く高速に位置合わせすることができる。特に、アライメントマークが形成する菱形を対角線方向に関して異方性を有するものとした場合には、スクリーンの表面と平行な直交２軸方向に関するずれ量を互いに区別して確実に認識することができる。さらに、複数のアライメントマークのスクリーンの面に沿ったずれ量から偏角ずれを特定する場合には、版伸びが生じたときや、印刷面が曲面であるときに精度良く特定することが困難となるが、そのような弊害も防止することができる。円形のアライメントマークを併用して、予め粗い位置合わせを行うようにすれば、より一層高速に処理を終えることができる。
【００４９】
また、本発明のスクリーンによればその菱形のアライメントマークを利用して本発明のアライメント方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアライメント装置の全体構成を示す図。
【図２】図１のアライメント装置に配置されるスクリーンに設けられたアライメントマークの配置を模式的に示す図。
【図３】スクリーンのアライメントマークが形成される部分を拡大して示す図。
【図４】図１のアライメント装置におけるアライメントマークによる位置合わせの様子を模式的に示す図。
【図５】図１のアライメント装置のＣＰＵが実行する位置合わせ処理の手順を示すフローチャート。
【図６】アライメント装置の他の実施形態を示す図。
【図７】他の位置合わせ処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
３基板
４スクリーン
５ＣＣＤカメラ（撮像部）
７ＣＰＵ（制御手段）
２０駆動装置（駆動手段）
２１円形のアライメントマーク
２２菱形のアライメントマーク
３１円形のアライメントマーク
３２菱形のアライメントマーク

Claims

被印刷体と、前記被印刷体にスクリーン印刷を行うためのスクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとを位置合わせするアライメント方法において、
前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた円形のアライメントマークを観察して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせした後、
前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた菱形のアライメントマークを観察して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンの少なくともいずれか一方を操作して前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせする方法であって、
前記円形のアライメントマークを利用して前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定する場合、前記被印刷体の上方に前記スクリーンを移動させる前に固定台に設けられたピンに突き当てられた状態で前記固定台に保持されている被印刷体の前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記スクリーンの表面と平行かつ互いに直交するｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、次に前記スクリーンを前記固定台に保持されている被印刷体の上方に設定されて前記スクリーンを移動させるべき所定位置に配置し、配置されたスクリーンの前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記ｘ方向及び前記ｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、その後前記被印刷体と前記スクリーンのずれ状態を特定することを特徴とするアライメント方法。
前記ずれ状態として、前記アライメントマークが形成する菱形の対角線方向に関する前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ量と、前記スクリーンと直交する軸線を中心とした回転方向のずれ量に相当する偏角ずれとを特定することを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
前記アライメントマークが形成する菱形が前記対角線方向に関して異方性を有していることを特徴とする請求項２に記載のアライメント方法。
前記菱形のアライメントマークを、前記被印刷体及び前記スクリーンの複数箇所にそれぞれ設け、それぞれのアライメントマークを対象として前記ずれ状態の特定と前記位置合わせとを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアライメント方法。
被印刷体と、前記被印刷体にスクリーン印刷を行うためのスクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとを位置合わせするアライメント装置において、
前記被印刷体及び前記スクリーンのそれぞれに設けられた円形及び菱形のアライメントマークを含む所定の領域を撮像し、得られた画像に対応する信号を出力する撮像部と、
前記被印刷体及び前記スクリーンの少なくともいずれか一方を駆動する駆動手段と、
前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて、前記被印刷体及び前記スクリーンの各アライメントマークが一致するように前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定し、その特定結果に基づいて前記被印刷体及び前記スクリーンとを位置合わせし、その後に前記菱形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記ずれ状態の特定と、その特定結果に基づく位置合わせとを行い、
前記制御手段は、前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定する場合、前記被印刷体の上方に前記スクリーンを移動させる前に前記アライメント装置の固定台に設けられたピンに突き当てられた状態で前記固定台に保持されている被印刷体の前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記スクリーンの表面と平行かつ互いに直交するｘ方向及びｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、次に前記スクリーンを前記固定台に保持されている被印刷体の上方に設定されて前記スクリーンを移動させるべき所定位置に配置するように前記駆動手段を制御し、配置されたスクリーンの前記円形のアライメントマークの重心の位置と前記ピンの位置との、前記ｘ方向及び前記ｙ方向についての距離をそれぞれ特定し、その後前記円形のアライメントマークの画像に対応した前記撮像部からの信号に基づいて前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ状態を特定することを特徴とするアライメント装置。
前記制御手段は、前記ずれ状態として、前記アライメントマークが形成する菱形の対角線方向に関する前記被印刷体と前記スクリーンとのずれ量と、前記スクリーンと直交する軸線を中心とした回転方向のずれ量に相当する偏角ずれとを特定することを特徴とする請求項５に記載のアライメント装置。