JP4694334B2 - スクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板等の被印刷物にクリーム半田等のペーストを塗布するスクリーン印刷装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、スキージを回動可能に設け、往動時と復動時とに応じて進行方向に前傾した状態となるようにスキージの傾斜状態をモータの駆動により変更できるようにしたスクリーン印刷装置が提案されている。

この装置では、スキージがホルダ部材に回動可能に支持され、このホルダ部材にモータをはじめとするスキージの駆動機構が搭載されている。そして、このホルダ部材がスキージベースに対して昇降可能に支持され、印刷作業時には、前記ホルダ部材がスキージベースに対して下降することによりマスクシートに対してスキージが圧接されるようになっている。
特開平１０−３２３９６４号公報

この種の印刷装置では、作業中、マスクシートに対するスキージの接触に斑があると、印刷が適正に行われない場合がある。

そこで、本願出願人は、スキージを含むユニット部材を、スキージの長手方向中央部を支点として当該長手方向と直交する支持軸回りに回動自在に支持し、これによりスキージ全体が自ずとマスクシートに斑なく圧接し得るようにすることを考えている。

ところが、この構成では、スキージが傾いているとマスクシートに対するスキージの接触圧がその長手方向に変化する、いわゆる偏荷重を招くおそれがある。そのため、マスクシートに対するスキージの非接触状態においてスキージを略水平な状態に安定的に保つことにより、上記のような偏荷重の発生を防止することが求められる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、スクリーン印刷装置において、偏荷重の発生をより確実に防止しつつマスクシートに対してスキージを圧接できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、スキージを具備し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに対して相対的に接近及び離間させるとともにマスクシートに沿って相対的に一軸方向に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドの往動時および復動時にそれぞれ前記スキージが進行方向に前傾した状態となるように当該スキージが回動可能に設けられるスクリーン印刷装置において、前記ヘッドは、メインフレームと、前記一軸方向と平行な第１支持軸回りに回動可能となるように前記メインフレームに対して支持されるユニット部材とを備え、前記ユニット部材は、前記スキージと、前記第１支持軸回りに回動可能に支持され、かつ前記スキージが前記一軸方向と交差する第２支持軸回りに回動可能となるように当該スキージを前記第１支持軸よりも下側の位置で支持するサブフレームと、このサブフレームに搭載され、前記スキージを前記第２支持軸回りに回転駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段は、モータと、その回転駆動力を前記スキージに伝達する動力伝達機構とを含んでおり、前記モータ及び動力伝達機構は、当該モータの本体部分と前記動力伝達機構とが前記第１支持軸と直交する方向において当該第１支持軸を挟んで互いに反対側に位置しかつ前記モータの重心が前記第１支持軸よりも下方に位置するように前記サブフレームに配置されているものである。

このような構成によると、スキージをマスクシートに対して押当てると、ユニット部材が第１支持軸回りに回動してスキージ全体が自ずとマスクシートに圧接するため、スキージ全体を斑なくマスクシートに圧接させることが可能となる。しかも、スキージ駆動用のモータの本体部分と動力伝達機構とが第１支持軸と直交する方向において当該第１支持軸を挟んで互いに反対側に位置しかつ前記モータの重心が第１支持軸よりも下方に位置するようにユニット部材が構成されているので、ユニット部材のバランスを保ち易く、例えばユニット部材の前記一軸方向と直交する方向における第１支持軸両側の重量を略等しく設定することによって（請求項２）、スキージを略水平な状態に安定的に保つことが可能となる。

本発明のスクリーン印刷装置によると、スキージを保持したユニット部材をヘッドに対して回動可能に設けているので、当該ユニット部材の回動に伴いスキージ全体をマスクシートに対して斑なく圧接させることができる。特に、スキージ駆動用のモータの本体部分と動力伝達機構とが第１支持軸と直交する方向において当該第１支持軸を挟んで互いに反対側に位置しかつ前記モータの重心が第１支持軸よりも下方に位置するようにユニット部材が構成されているので、スキージを略水平な状態に保ち易い。そのため、いわゆる偏荷重の発生を防止しつつマスクシートに対してスキージを適切に圧接させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。

図１および図２は、本発明に係るスクリーン印刷装置を概略的に示しており、図１は側面図で、図２は正面図でそれぞれスクリーン印刷装置を示している。

これらの図に示すように、スクリーン印刷装置（以下、印刷装置と略す）の基台１上には、印刷ステージ３が設けられ、この印刷ステージ３を挟んでその両側にプリント基板Ｗ（以下、基板Ｗと略す）を印刷ステージ３上に搬入および搬出するための上流側コンベア２ａおよび下流側コンベア２ｂが配置されている。そして、基板Ｗが搬入用コンベア２ａにより印刷ステージ３に搬入され、ここで印刷処理が施された後、搬出用コンベア２ｂにより搬出されるように構成されている。

なお、以下の説明では、これらコンベア２ａ、２ｂによる基板Ｗの搬送方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進める。

印刷ステージ３は、基板Ｗを保持してこれを後記マスクシート４に対してその下側から位置決めするもので、主に後述する基板支持機構１７とクランプ機構１８等により構成されている。

この印刷ステージ３は４軸ユニット１０上に支持されており、このユニット１０の作動によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）に移動するようになっている。

すなわち、この４軸ユニット１０は、前記基台１上に固定される固定テーブル１１と、この固定テーブル１１に対して相対的にＹ軸方向に移動可能に設けられるＹ軸テーブル１２と、このＹ軸テーブル１２に対して相対的にＸ軸方向に移動可能に設けられるＸ軸テーブル１３と、このＸ軸テーブル１３に対して相対的に回転可能（Ｚ軸回りに回転可能）に設けられるＲ軸テーブル１４と、このＲ軸テーブル１４に対して昇降可能に設けられる昇降テーブル１５とを階層的に備えている。そして、この昇降テーブル１５に設けられた印刷ステージ３により基板Ｗを支持するとともに図外の駆動機構により各テーブル１２，１３，１４，１５が個別に駆動されるように構成されている。この構成により基板ＷをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）方向の任意の位置に移動させ得るようになっている。

印刷ステージ３は、昇降テーブル１５に対して昇降可能に取付けられて基板Ｗを直接支持する基板支持機構１７と、基板ＷをＹ軸方向両側からクランプするクランプ機構１８とから構成されている。クランプ機構１８は、昇降テーブル１５に連結固定される固定部１８ａと、固定部１８ａに対してＹ軸方向に可動な可動部１８ｂとで構成され、固定部１８ａと可動部１８ｂとの上端部には、対となって基板Ｗを搬入搬出するコンベアベルトがそれぞれ取付けられており、搬入用コンベア２ａからクランプ機構１８のコンベアベルト上に基板Ｗが搬入されると、基板支持機構１７により基板Ｗをその下側（裏面側）から支持するとともにクランプ機構１８により基板Ｗをクランプし、これにより基板Ｗを印刷ステージ３に対して位置決め状態で固定するようになっている。

印刷ステージ３の上方にはマスクシート４が張設されており、このマスクシート４の上方に、該シート４上に供給されるクリーム半田、導電ペースト等のペーストを移動（ローリング）させるスキージ４６を備えた印刷用ヘッド６が配設されている。

ヘッド６はＹ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に支持されておりサーボモータにより駆動されるようになっている。すなわち、マスクシート４の上方にはＹ軸方向に延びる互いに平行な一対の固定レール７が設けられ、これら固定レール７に対してヘッド支持部材５が横架されるとともに、サーボモータにより駆動されるボールネジ（図示省略）に対してこの支持部材５が連結されている。

また、支持部材５に設けられたＺ軸方向の固定レール２２にヘッド６が装着されるとともにサーボモータ２３により回転駆動されるボールネジ２４に連結されている。これにより前記各サーボモータの駆動によりヘッド６が支持部材５と一体的にＹ軸方向に移動するとともに、支持部材５に対してヘッド６がＺ軸方向に移動するようになっている。

図３〜図５は、ヘッド６の具体的な構成を示している。

これらの図に示すようにヘッド６は、前記固定レール２２に移動可能に装着されるベース部３０ａ（図１および図２に示す）とこれにほぼ水平に固定される水平部３０ｂとを備えたアルミ等からなるフレーム３０（本発明のメインフレームに相当する）を有している。

このフレーム３０の水平部３０ｂの下側にはスライド支柱３２を介して支持板３１がＺ軸方向に変位可能に連結され、この支持板３１と水平部３０ｂとの間にロードセル等の圧力センサ３４が介設されている。そして、この支持板３１に対してサブフレーム３６がＹ軸と平行な軸回りに揺動自在に支持されている。詳しくは、支持板３１の下部（下面）に一対の垂下部３１ａが設けられ、これら垂下部３１ａに亘ってＹ軸方向に延びる第１支持軸３５がベアリング等を介して回動自在に支持され、この第１支持軸３５に対してサブフレーム３６が装着されている。これにより当該フレーム３６がＹ軸と平行な軸回りに揺動自在に支持されている。

サブフレーム３６には、ユニット組付部材３８が回動可能に支持されるとともに、このユニット組付部材３８を駆動する駆動機構が搭載されている。

ユニット組付部材３８はＸ軸方向に細長い長方形の板状部材であって、その長手方向途中分部に突設された一対の連結部３８ａを介してサブフレーム３６に回動可能に支持されている。詳しくは、Ｘ軸方向に延びる第２支持軸３７がベアリング等を介してその軸回りに回転可能な状態で前記サブフレーム３６に支持され、この第２支持軸３７の両端部位にユニット組付部材３８の連結部３８ａがそれぞれ固定されることによりサブフレーム３６に対してユニット組付部材３８が揺動自在に支持されている。

なお、この実施形態では、第１支持軸３５に回動可能に支持される部分、すなわちサブフレーム３６、ユニット組付部材３８、後記スキージユニット４５、ギアボックス４０およびサーボモータ４２等が本発明に係るユニット部材（スキージを保持し、かつ一軸方向と平行な支持軸回りに回動可能に支持されるユニット部材）に相当する。以下、必要な場合には、この部分をユニット部材Ｋと称して説明することにする。

図３に示すようにサブフレーム３６には後述するギアボックス４０が一体に組付けられており、第２支持軸３７のうちその一端（同図の左側の端部）はこのギアボックス４０を貫通して外部に突出している。従って、ユニット組付部材３８の各連結部３８ａはサブフレーム３６およびギアボックス４０の両側で第２支持軸３７に対して固定されている。

第２支持軸３７のうちギアボックス４０内に挿入されている部分には伝動ギア（図示省略）が固定されており、この伝動ギアがギアボックス４０内に支持されたアイドルギア（図示省略）に噛合している。そして、ギアボックス４０の側面に駆動源としてのサーボモータ４２が固定され、このモータ４２の出力軸が前記ギアボックス４０内に挿入されるとともに当該部分に前記アイドルギアに噛合する駆動ギア（図示省略）が装着されている。すなわち、サーボモータ４２、上記各ギアおよび第２支持軸３７等により上記駆動機構が構成されており、サーボモータ４２が作動すると、その回転駆動力が各ギアを介して第２支持軸３７に伝達され、これによってユニット組付部材３８が第２支持軸３７回りに回転駆動されるようになっている。

ユニット組付部材３８には、スキージユニット４５が着脱自在に組付けられている。このスキージユニット４５は、スキージ４６とこれを保持するスキージホルダ４７とから構成されており、スキージホルダ４７に設けられた一対のねじ軸をユニット組付部材３８に形成された案内溝３８ｂに通し、さらにスキージホルダ４７をユニット組付部材３８に重ね合わせた状態で、前記各ねじ軸にナット部材４８が螺合装着されることにより、ユニット組付部材３８に対して固定されている。

スキージ４６は、例えば硬質ウレタン、あるいはステンレスからなるＸ軸方向に細長い板状部材で、同図に示すように、同様にＸ軸方向に細長い前記スキージホルダ４７に重ね合わされた状態で当該ホルダ４７に固定されている。

スキージホルダ４７の長手方向両端には、横漏れ防止板５０がそれぞれ設けられており、印刷作業時には、スキージ４６側方（Ｘ軸方向外側）へのペーストの流動（漏れ）がこの横漏れ防止板５０により防止されるようになっている。

なお、当実施形態では、第１支持軸３５がスキージ４６の長手方向略中央に位置しており、マスクシート４に対して非接触状態にあるスキージ４６が略水平に保たれるようにユニット部材Ｋが構成されている。具体的には、ユニット部材Ｋの重心Ｇｏがその回動支点（すなわち第１支持軸３５の中心）より下側（図５中、第１支持軸３５を通る水平線Ｌｈより下側）で、かつ第１支持軸３５の中心を通る鉛直線Ｌｖ上に略位置するように当該ユニット部材Ｋが構成されている。

なお、当実施形態では、ユニット部材Ｋの構成部品のうち重量物であるサーボモータ４２を、その重心Ｇｍがユニット部材Ｋの回動支点（水平線Ｌｈで示す位置）より下側に位置するように配置しており、このようにサーボモータ４２を配置することにより、ユニット部材Ｋ全体の重心位置を回動支点よりも下側に設定する上で大きく寄与している。また、第１支持軸３５を境にその一方側（Ｘ軸方向一方側）にギアボックス４０が、反対側にサーボモータ４２がそれぞれ位置するように当該ギアボックス４０等を配置することにより、第１支持軸３５の両側でユニット部材Ｋの重量バランスが等しく設定されている。この構成によりヘッド本体Ｋの重心位置を第１支持軸３５の中心を通る鉛直線Ｌｖ上に設定する上で大きく寄与しており、スキージ４６が略水平な状態に安定的に保たれ得るようになっている。

次に、上記のように構成された印刷装置の作用効果について説明する。

この印刷装置において印刷作業が開始されると、まず、４軸ユニット１０の作動により印刷ステージ３に保持された基板Ｗがマスクシート４に対してその下側から重装される。

そして、ヘッド６の移動に伴いスキージ４６が所定の作業開始位置の上方に配置されるとともに、ユニット組付部材３８の作動によりスキージ４６が回動変位し、例えば図４においてスキージ３１が右方に移動する場合には、同図中に実線で示すようにスキージ４６が進行方向に向って前屈みに傾いた状態にセットされる。このとき、スキージ４６は印刷作業時の所定のアタック角度に設定される。なお、アタック角度とは、マスクシート４に対するスキージ４６の接触角度、つまりスキージ４６をマスクシート４に接触させてペーストの拡張作業を行う際のマスクシート４に対するスキージ４６の傾き角度である。

次いで、ヘッド６が下降してマスクシート４上の接触ポイントにエッジ部分が当接する高さ位置にスキージ４６がセットされる。この際、上記の通りスキージ４６を含むユニット部材Ｋが第１支持軸３５回りに回動可能に支持されている結果、スキージ４６をマスクシート４に接触させると、スキージ４６がその長手方向全体に亘ってマスクシート４に接触するように自ずと第１支持軸３５を支点としてユニット部材Ｋが回動し、これによりスキージ４６がその長手方向全体亘って確実にマスクシート４に圧接されることとなる。そして、上記の通りスキージ４６が略水平な状態に保持されるように構成されている結果、スキージ４６の長手方向全体がほぼ均等な圧力でマスクシート４に対して圧接されることとなる。

こうしてスキージ４６が所定の接触ポイントに圧接されると、図外の供給装置によりマスクシート４上にペーストが供給され、その後、ヘッド６がＹ軸方向に移動（往動）することにより、マスクシート４上のペーストがスキージ４６により拡張され、マスクシート４の開口部を介して基板Ｗ上に塗布（印刷）される。

そして、スキージ４６が終端位置に到達すると、ヘッド６の上昇およびユニット組付部材３８の反転駆動により、図４の二点鎖線に示すようにスキージ４６の傾き方向が切換えられるとともに、基板Ｗの離版、印刷ステージ３に対する基板Ｗの入れ替え、およびマスクシート４に対する基板Ｗの重装が行われる。そして、上記と同様にしてスキージ４６が所定のアタック角度でマスクシート４上に圧接された後、ヘッド６がＹ軸方向に移動し、この移動（復動）により、マスクシート４上のペーストがスキージ４６により拡張される。

以後、このようにスキージ４６の向きを反転させながらマスクシート４に沿ってスキージ４６が往復移動することにより、マスクシート４に形成された開口部を介して順次基板Ｗにペーストが塗布（印刷）されることとなる。

以上のように、このスクリーン印刷装置では、ヘッド６に第１支持軸３５を設け、スキージ４６やこれを駆動するためのサーボモータ４２等の駆動機構からなる部分（ユニット部材Ｋ）を第１支持軸３５回りに回動自在に支持するようにしているので、スキージ４６をその長手方向全体に亘って確実にマスクシート４に接触させることができる。しかも、スキージ４６が略水平な状態に保たれ得るように構成されているので、マスクシート４に対してスキージ４６をその長手方向に亘って均等な圧力で圧接させることができる。

特に、この印刷装置では、ユニット部材Ｋの重心Ｇｏの位置がその回動支点（図５の符号Ｌｈで示す位置）よりも下側に設定されているので、スキージ４６を略水平な状態に安定的に保つことができるという利点がある。すなわち、ユニット部材Ｋの重心Ｇｏがその回動支点より上側に位置する構成では、ユニット部材Ｋのバランス（姿勢）を保つことが難しく、僅かにバランスが崩れただけでもスキージ４６が傾いてしまい、スキージ４６を水平状態に安定的に保つことが難しくなる。これに対して上記のようにユニット部材Ｋの重心Ｇｏを回動支点の下側に設定する構成では、ユニット部材Ｋのバランスを保ち易くなり、上記のように第１支持軸３５の両側でユニット部材Ｋの重量バランスを略等しく設定することによって、スキージ４６を略水平な状態に安定的に保つことが可能となる。従って、マスクシートに対してスキージ４６全体を均等に圧接するという上記の効果を継続的に、かつ安定して享受することができ、その結果、印刷作業を継続的に適切に行うことができ、またスキージ４６の耐久性を高めることができる。

なお、上述したスクリーン印刷装置は、本発明に係るスクリーン印刷装置の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、スキージ４６の回転半径方向に対してスキージ４６の作業面（ペーストを押圧する面）が直交するように構成されたスクリーン印刷装置の例について説明したが、例えば、従来技術の特許文献１に開示されるように、スキージの作業面が回転半径方向とほぼ平行となるようにスキージが設けられるスクリーン印刷装置についても本発明は適用可能である。

本発明に係るスクリーン印刷装置を示す側面概略図である。 スクリーン印刷装置を示す正面概略図である。 ヘッドの具体的な構成を示す斜視図である。 ヘッドの具体的な構成を示す側面図である。 ヘッドの具体的な構成を示す正面図である。

符号の説明

６ ヘッド
３６ サブフレーム
３８ ユニット組付部材
４２ サーボモータ
４０ ギアボックス
４５ スキージユニット
４６ スキージ
Ｋ ユニット部材

Claims (2)

1. スキージを具備し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに対して相対的に接近及び離間させるとともにマスクシートに沿って相対的に一軸方向に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドの往動時および復動時にそれぞれ前記スキージが進行方向に前傾した状態となるように当該スキージが回動可能に設けられるスクリーン印刷装置において、
   前記ヘッドは、メインフレームと、前記一軸方向と平行な第１支持軸回りに回動可能となるように前記メインフレームに対して支持されるユニット部材とを備え、
   前記ユニット部材は、前記スキージと、前記第１支持軸回りに回動可能に支持されかつ前記スキージが前記一軸方向と交差する第２支持軸回りに回動可能となるように当該スキージを前記第１支持軸よりも下側の位置で支持するサブフレームと、このサブフレームに搭載され、前記スキージを前記第２支持軸回りに回転駆動する駆動手段と、を備え、
   前記駆動手段は、モータと、その回転駆動力を前記スキージに伝達する動力伝達機構とを含んでおり、
   前記モータ及び動力伝達機構は、当該モータの本体部分と前記動力伝達機構とが前記第１支持軸と直交する方向において当該第１支持軸を挟んで互いに反対側に位置しかつ前記モータの重心が前記第１支持軸よりも下方に位置するように前記サブフレームに配置されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. 請求項１に記載のスクリーン印刷装置において、
   前記ユニット部材は、前記一軸方向と直交する方向における前記第１支持軸両側の重量が略等しくなるように構成されていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
   

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