JP5553803B2

JP5553803B2 - パネルの印刷装置

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Publication number: JP5553803B2
Application number: JP2011168389A
Authority: JP
Inventors: 正文和田; 圭引地; 尚明橋本; 睦行矢作; 真本間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN102909941B; CN102909941A; TW201324032A; KR101387066B1; KR20130018564A; JP2013031940A

Description

本発明はパネルに印刷し乾燥するパネルの印刷装置に係り、特に、高速にパネルに印刷するパネルの印刷装置に関する。

従来の印刷装置は、特許文献１に示すように、印刷物を能率よく生産するために、間欠的に回転する旋回テーブルを備え、この旋回テーブルの外周に凹版が載置される版テーブルを固定している。また、版テーブル上にスキージとドクターを設けている。そして、スキージが版テーブル上に供給したインキで、ドクターが版テーブル上の凹版を埋める。さらに、所定位置で停止している版テーブルと被印刷物が載置されている版テーブル間をゴム胴を回転させながら移動させ、初めにゴム胴にインキを転写し、次いで被印刷物が載置されている印刷テーブル上をゴム胴が回転移動して、被印刷物にパターンを印刷している。

従来の印刷装置の他の例が、特許文献２に開示されている。この公報に記載の印刷装置は、ワーク載置部と回転テーブル部、ワーク位置調整部、スクリーン印刷部、ワーク排出部、制御部、検出部等を備えている。そして、ワーク載置部とワーク位置調整部、スクリーン印刷部、ワーク排出部は、回転テーブルの回りに配置されている。回転テーブルの所定位置に搬送ロボットを用いてワークを移動させ、回転テーブルを所定量ずつ回転させ、ワークの位置調整工程、ワークへの印刷工程、ワークの排出の工程を順次実行する。その際、排出工程と、回転テーブルへの載置工程、位置調整工程、印刷工程を、テーブルへの搬入工程とを同時並行的に行っている。

特開平８−１０８５１５号公報特開２０１１−５６７６１号公報

上記特許文献１に記載の印刷機では、回転する版テーブルの凹部の部分にインクを供給した後ドクターで余分インクを掻き取っている。そして、この状態の版テーブルからゴム胴に転写し、転写されたパターンを被印刷物に再度転写している。この方法は２段に転写する方法であり、被印写物へは回転するゴム胴から印刷されるので、２段転写における誤差の累積およびゴム胴の弾性変形のし易さ等から高精細の印刷には不向きである。また、２段転写であるから印刷のための前工程が長くなり、印刷に要する全時間が長くなり装置も大型化するおそれがある。

また、上記特許文献２に記載の印刷機では、回転テーブル周りにワーク載置部とワーク位置調整部、スクリーン印刷部、ワーク排出部を備え、回転テーブルへの載置工程、位置調整工程、印刷工程、排出工程と、回転テーブルへの搬入工程とを同時並行的に行っているので、上記不具合は解消する。しかしながら、この印刷機ではワークを回転テーブルに導くまでに、ワークに塵埃等が付着するのを防止することについては、考慮されていない。

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、パネルの印刷装置において、塵埃等に起因する印刷欠陥を低減し、かつ高精度で高速に印刷することを可能にすることにある。本発明の他の目的は、パネルの印刷装置において、塵埃等に起因する印刷欠陥を低減するとともに、設置面積を低減することにある。

上記目的を達成するために、基板面上にスクリーン印刷により所定のパターンを形成するパネルの印刷装置において、印刷面を下向きにして搬入される基板を搬入しステージコンベアを有するストッカと、前記ストッカの端部に設けられ前記基板の印刷面を上向きに反転可能な基板反転機構と、反転された前記基板に印刷する印刷部と、前記反転機構と前記印刷部と間に介在し、前記基板を前記印刷部に位置決めする回転テーブルとを備え、前記回転テーブルは上下動可能に設けたものである。

そしてこの特徴において、反転された前記基板を前記回転テーブルに搬送するとともに前記基板の位置及び歪の少なくともいずれかを検査する第１の検査部を有する第１のステージコンベアと、前記印刷部で前記基板面上に印刷したパターンを検査する第２の検査部と、前記印刷部で印刷された前記基板を次工程に搬送する第２のステージコンベアとを備えるのがよく、前記回転テーブルは、垂直方向に配置される回転軸と、この回転軸に腕部材を介して接続された４個のテーブルと、このテーブルに載置されるステージとを有し、前記４個のテーブルは上下動可能であって円周方向にほぼ等ピッチで配置されていることが望ましい。

また上記特徴において、前記基板反転機構は、垂直に配置され外周部に複数のスリットが形成された２枚の円盤と、この２枚の円盤の中心部を貫通し水平に配置される回転軸と、この回転軸を駆動する駆動源とを有し、前記スリットに前記基板を挟持して前記円盤を回動させて前記基板を反転させるものであることが好ましい。さらに、前記第１の検査部は前記基板に付された位置合わせマークを検出し記憶する手段を有し、前記印刷部は前記基板に印刷するパターンが形成され位置合わせマークが付されたマスクと、このマスクを水平移動させる移動手段とを有し、この移動手段は前記記憶手段が記憶した前記基板上の位置合わせマークと前記マスクの位置合わせマークとが合致するように前記マスクを水平移動させ、前記印刷装置は、前記回転テーブルの前記テーブルを上昇させて前記マスクに前記基板を接触させて印刷するものであるのがよい。

また、前記回転テーブルの前記回転軸を挟んだ前記印刷部の反対側に清掃ステーションを設け、この清掃ステーションは前記基板の割れおよび欠け等で生じた破損片を高圧エアーと真空吸引の少なくともいずれかにより清掃する清掃手段を有するようにしてもよい。

本発明によれば、回転ステージの周囲に基板の搬入部、印刷部、搬出部、回転ステージの清掃部を備え、搬入部では基板を反転させているので、パネルの印刷装置が塵埃等に起因する印刷欠陥を低減し、かつ高精度で高速に印刷できる。また、基板搬送系を略直線状に配置し、印刷部および清掃部を搬送方向に直角な方向に配置したので、搬送時間の短縮と各装置の小型化が可能になる。

本発明に係る印刷装置の一実施例の平面図である。本発明に係る印刷装置の動作フローチャートである。図１に示した印刷装置が備える基板反転部の模式図であり正面図である。図１に示した印刷装置が備える検査部の模式図であり斜視図である。図１に示した印刷装置が備える印刷部の正面図である。図１に示した印刷装置が備える回転テーブルの平面図である。

以下、本発明に係るパネルの印刷装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、パネルの印刷装置１００の一実施例の平面図である。水平方向にの一直線上に配置された搬入側のストッカ１０と搬出側のステージコンベア１６間に、９０度ピッチで配設された４個のテーブル１４Ａ〜１４Ｄを有する回転テーブル１４が配置されている。

搬入側のストッカ１０の搬入方向の下流側には、詳細を後述する基板反転機構１１および第１の検査部１２が設けられている。回転テーブル１４と搬出側のステージコンベア１６間には、第２の検査部１５が設けられている。ストッカ１０とステージコンベア１６の配列方向と直角方向（Ｘ方向）であって回転テーブル１４の中心を通る方向（Ｙ方向）に、印刷部１３が配置されている。この印刷部１３と対向する方向には清掃ステーション４０が配置されている。すなわち、４個のテーブル１４Ａ〜１４Ｄを直交する２本または４本の腕３７で連結し、直交部に設けた上下方向に延びる回転軸３８を回転させて、４個のテーブル１４Ａ〜１４Ｄの位置を変更可能になっている。

以下に、図２に示したフローチャートを併せ用いて、印刷装置１００の動作を説明する。初めに、印刷する基板１７がストッカ１０部に図１のＸ１方向に搬入される(ステップＳ１)。基板１７を載せて搬送する搬送用トレーを備えたステージコンベアで形成されたストッカ１０は、ロボットハンド４４を用いて、ステージコンベアのステージ２１上に印刷面を下向きにして基板１７を載せる。基板１７を下向きに搬入し、移動させるので、印刷面に塵埃等が付着することを防止している。また、ストッカ１０に、ステージコンベアを用いているので、搬送先での基板１７の位置合わせを短時間で行なえる。

次いで、ストッカ１０の下流端に設けた基板反転機構１１まで基板１７を搬送し、この基板反転機構１１で印刷する基板１７を反転させてステージ２７に載置する(ステップＳ２)。反転された基板１７はステージ２７ごと、第１の検査部１２に搬送される。第１の検査部１２では、詳細を後述するカメラ２６を用いて基板１７が撮像される。

撮像された基板１７の画像は図示しない制御部に送られ、制御部で画像処理される。画像処理された基板１７の画像から、基板１７の大きさや基板１７の曲がり等の配置状態および歪等の性状状態、位置合わせマークの位置等を検査および検出する。そして、予め定めた基準を満足する基板１７であるか否かを判定する(ステップＳ３)。基準を満足する基板であれば位置合わせマークの位置を記憶する。基準を満たさない不合格の基板１７はラインの外に排出される（Ｓ７）。

基準を満足して第１の検査部１２を通過した基板１７は、ロボットハンド４４等を用いて、回転テーブル１４の４個のテーブル１４Ａ〜１４Ｄのいずれか(図１ではテーブル１４Ａ)に載置される。その後、回転テーブル１４を９０度だけＲｚ方向に回転させて、基板１７上にパターンを印刷する印刷部１３へ送られる。印刷部１３にはスクリーン印刷機３９が設けられている。印刷部１３で基板１７の所定位置に所定パターンを印刷する。

所定パターンが印刷された基板１７は、回転テーブル１４をさらに９０度だけＲｚ方向に回転させることにより、テーブル１４Ａに載置されたステージ２７とともに第２の検査部１５に位置決めされる、第２の検査部１５では、基板１７の表面に印刷されたパターンが予め定めたパターンに合致しているか否かを検査する(ステップＳ４)。第２の検査部１５で不良と判定された基板１７は、ラインの外に排出される（ステップＳ７）。

正常なパターンが形成され第２の検査部１５を通過した基板１７は、第２のステージコンベア１６上のステージ２１に移載され、次工程のために、図１の矢印Ｘ３方向に搬送される(ステップＳ６)。一方、基板１７が第２のステージコンベア１６に移載され空になったテーブル１４Ａにはステージ２７が残される。回転テーブル１４をＲｚ方向にさらに９０度だけ回転させて、ステージ２７を清掃ステーション４０に位置決めする。清掃ステーション４０では、ステージ２７に残存する基板１７の割れや欠け等の破損片を清掃する(ステップＳ８)。

次に、回転テーブル１４周りに配置される基板反転機構１１の一実施例の詳細を、図３を用いて説明する。図３(ａ)は、基板反転機構１１の主要部の側面図であり、図３(ｂ)はその斜視図である。基板反転機構１１は、基板１７を狭持するために形成された複数のスリット１９を有し、離隔して配置され垂直に立てて配置された２枚の回転円盤１８と、２枚の回転円盤１８の中心を貫通し水平に配置された回転軸２０と、回転軸２０の一方端側に接続されたモータ１８ｂとを備える。

回転円盤１８に形成した複数のスリット１９の円周方向位置は、基板１７がこの基板反転機構１１に搬入されたときに、基板１７の搬送方向に対して直角方向の両端部近傍を把持できるように、２枚の回転円盤１８において円周方向位置(移送)が一致している。また、複数のスリット１９は、円周方向にほぼ等ピッチで形成されている。

ストッカ１０が有するステージコンベアのステージ２１Ｌ上を搬送されて来た基板１７は、基板反転部１１の回転円盤１８の端部まで接近する。駆動モータ１８ｂにより回転させられた回転円盤１８は、スリット１９の位置が水平になった状態で静止している。そこで、ステージコンベアが基板１７をスリット内部へ送り込む。スリット１９の端部まで基板１７の先端部が送り込まれたら、スリット１９により挟持された基板１７を、回転円盤１８とともにＲｙ方向に１８０度だけ回転させる。

回転円盤１８を１８０度回転させた側には、ステージ２１Ｒが配置されており、基板１７はこの基板反転部１１への搬入時には上側であった反印刷面１７ｂを下側にして、ステージ２１Ｒに載置される。すなわち、基板１７は、表裏反転される。次いで、第１の検査部１２側のステージコンベアが有するステージ２１Ｒを、図２の右方向に搬送する。これにより、基板１７は回転円盤１８のスリット１９から抜け出て、ステージ２１Ｒに載置された状態で、第１の検査部１１に送られる。

第１の検査部１１の一実施例の詳細を、図４を用いて説明する。図４は、第１の検査部１２の斜視図である。第１の検査部１２は、門形のフレーム４５を構成する左右２本の取付足２５と、この取付足２５上に水平に渡した梁２４を備えている。梁２４には、基板１７の幅方向（基板移動方向に対して直角方向）である左右方向Ｙ１に移動可能に、カメラ取付台２３が取り付けられている。また、カメラ取付台２３にはＺ軸テーブルも備えれている。Ｚ軸テーブルにはカメラ２６と高さセンサ２６ｂが取り付けられており、カメラ２６と高さセンサ２６ｂを一緒に上下方向Ｚ１に移動可能である。

門形に構成したフレーム４５の梁２４の下を基板１７が通過するように、ステージコンベアを配置している。すなわち、ステージ２１上に搭載した基板１７が図のＸ２方向に搬送されて、カメラ２６の下を通過する時に、基板の印刷面１７ａを撮像できるように、ステージコンベアを配置する。Ｚ軸テーブルやカメラ取付台２３を駆動して、カメラ２６を用いて基板１７の各部を撮像する。なお、第２の検査部１５も第１の検査部１２と略同様の構成となっている。

第１の検査部１２での検査が終了し、回転テーブル１４のテーブル１４Ａ上に設けたステージ２７に移載された基板１７は、印刷部１３に運ばれる。印刷部１３の詳細を、図５および図６を用いて説明する。図５は、印刷部１３の正面図であり、図６は回転テーブル１４の平面図である。

図５では、回転テーブル１４が回転軸３８を回転させてテーブル１４Ｂを印刷部１３に位置決めした状態を示している。各テーブル１４Ａ〜１４Ｄは、テーブル１４Ａ〜１４Ｄの中央部にテーブル１４Ａ〜１４Ｄ貫通してボールネジ等を取り付けた昇降軸３５が取り付けられており、昇降軸３５の上端にはステージ２７が取り付けられている。昇降軸３５の他端(下端)部には、駆動モータ３６が取り付けられており、この駆動モータ３６が回転すると、ステージ２７は上下方向に昇降可能になっている。

ステージ２７の上面には、基板１７が載置可能になっている。なお、本実施例では各ステージを個別の上下方向に移動させるようにしているが、全てのステージを同時に移動させるために、駆動モータを１個のみ設けるようにしてもよい。その場合、機構を簡素化できる。

印刷部１３は、基板１７の上方に主要部分が配置されており、これら主要部分は、テーブル１４Ａ〜１４Ｄの軌跡の最外周よりも外側に配置した図示しない支持部により片持ち支持されている。印刷部１３の主要部はマスク３３とスキージヘッド２８を有しており、ステージ２７の真上に位置するように配置されている。

マスク３３は矩形の薄板部材で、周辺部をマスク枠３４に取り付けて平面状に維持される。マスク枠は、上記支持部にマスク枠３４取り付けられている。スキージヘッド２８も印刷部１３の支持部材に、水平方向に移動可能に取り付けられている。スキージヘッド２８は、印刷部１７の上記支持部に取り付けた移動枠２９と、上下移動するスキージ３０と、スキージ３０を上下移動させる駆動機構３１（３１ａ、３１ｂ）とを備えている。

駆動機構３１は、スキージ３０を大きく上下移動させる粗駆動機構３１ａとスキージ３０を基板１７に押し付けるときの押し付け力調整用の精駆動機構３１ｂとから構成されている。精駆動機構３１ｂによる移動量は、微小である。さらに、移動枠２９を水平方向に移動させるために、上記支持部に駆動用モータとリニアレール(いずれも図示せず)を有する移動手段を設けている。移動枠２９にはリニアレール上を移動する回転ローラ３２を設けている。

マスク３３と基板１７との位置を合わせるために、マスク３３および基板１７には、それぞれ図示しない位置合わせマークが付されている。基板１７側の位置合わせマークを予め第1の検査部１２で計測し、図示しない記憶手段に記憶させる。マスク３３側の位置合わせマークを、図示しないカメラで計測する。基板１７へパターンを印刷する時には、回転テーブル１４の回転を停止させ、第１の検査部の記憶手段に記憶された基板１７の位置合わせマークと、第２の検査部のカメラが撮像したマスク側の位置合わせマークとを用いて位置決めする。その後に、基板１７へ所定のパターンを印刷する。なお、位置合わせは、マスク３３を取付たマスク枠３４を水平方向に移動させて実行する。そのため図示しないが、マスク枠３４を水平移動させる駆動機構を設けている。

基板１７とマスク３３との位置合わせが終了すると、駆動用モータ３６を駆動して上下昇降軸３５を昇降させる。そして、ステージ２７と一緒に基板１７をマスク３３側に上昇させ、基板１７とマスク３３を近接させる。マスク３３の上面には、予めパターンを形成するペーストが供給されている。次に、スキージ３０をマスク３３まで降下させ、スキージ３０をマスク３３の上面に押し付けることでマスク３３に所定圧力を加える。それと同時にスキージ３０を水平移動させる。スキージ３０が水平に移動すると、マスク３３に形成したパターンの開口部にペーストが押し込まれる。開口部からペーストが基板１７の表面に押し付けられ、基板１７にパターンが印刷される。なお、基板１７には前の工程で電極パターンが形成されており、印刷部１３では、この形成された電極間にスクリーン印刷によりパターンを印刷する。基板１７の表面へのパターンの印刷が終了すると、テーブル１４Ａ上にステージ２７を降下させ、回転テーブル１４を回転させて第２の検査部１５に基板１７をステージ２７ごと移動させる。

本実施例では、基板１７とマスク３３の位置合わせ等の検査を印刷部１７に基板を搬送させる前に実施している。また、基板１７を載置したステージ２７は、昇降する（ＺＡ〜ＺＤ方向に移動する）だけで水平方向には移動していない。マスク３３と基板１７との最終的な位置合わせでは、マスクを水平移動させるだけである。これらにより、マスク３３と基板１７の位置合わせに必要な駆動力を低減し、位置合わせに要する時間を短縮できる。

回転軸３８を挟んで印刷部１３の反対側には、ステージ２７だけが残されたテーブル１４Ａ〜１４Ｄを位置決めして、ステージ２７の上面を清掃する清掃ステーション４０が配置されている。清掃ステーション４０では、高圧エアーによるブローと真空吸引とを実施する。そのため、ブロー機構４１と吸引清掃機構４２が備えられており、ミクロの破片や割れまたは欠け片を高効率に短時間で集塵する。これらの機構４１、４２の他に、図示しない清掃用ハケ(ブラシ)装置や粘着ローラ機構を付加または置き換えてもよい。

本実施例によれば、基板の検査部および印刷部、ステージの清掃部等を１ヶ所にまとめて形成できるので、装置の設置面積を小さくすることが可能になる。また、基板検査以前には、基板の印刷面を露出させずに基板を搬送しているので、基板の印刷面に塵埃が付着するのを極力低減でき、塵埃による汚れが極小になり高精度の印刷が可能となる。また、作業時間の短縮が可能になる。なお、上記説明では、第1の検査部を独立して設けているが、第1の検査部１２を印刷部１３の基板搬入口に設けて回転テーブルのステージ上で検査する構成としてもよい。

また、上記実施例では１枚の基板が第１の検査部に搬送されてから、第２の検査部を経て次工程へ搬送されるまでは、他の基板が搬送されないようにしているが、回転テーブルの各所ステーションで異なる作業、すなわち第１の検査部での検査、印刷部でのスクリーン印刷、第２の検査部での検査、清掃ステーションでの清掃を同時平行で実行するようにしてもよい。その場合スループットが約４倍向上する。

１０…ストッカ、１１…基板反転機、１２…第１の検査部、１３…印刷部、１４…回転テーブル、１４Ａ〜１４Ｄ…テーブル、１５…第２の検査部、１６…ステージコンベア、１７…基板、１８…反転機構、１８ａ…回転円盤、１８ｂ…モータ、１８ｃ…駆動軸、１９…スリット、２０…回転軸、２１Ｌ、２１Ｒ…ステージ、２３…カメラ取付台、２４…梁、２５…取付足、２６…カメラ、２７…ステージ、２８…スキージヘッド、２９…移動枠、３０…スキージ、３１ａ、３１ｂ…駆動機構、３２…回転ローラ、３３…マスク、３４…マスク枠、３５…昇降軸、３６…駆動モータ、３７…腕、３８…回転軸、３９…スクリーン印刷機、４０…清掃ステーション、４１…ブロー機構、４２…吸引清掃機構、４４…ロボットアーム、４５…フレーム、１００…印刷装置、Ｒｚ…回転テーブルの回転方向、Ｒｙ…回転円盤の回転方向、Ｒｚ…、Ｘ１…基板の搬入方向、Ｘ２…検査部での基板の進行方向、Ｘ３…基板の搬出方向、Ｙ１…カメラのトラバース方向、Ｚ１…カメラの焦点合わせ方向、Ｚ_Ａ〜Ｚ_Ｃ…テーブルの高さ位置決め方向。

Claims

基板面上にスクリーン印刷により所定のパターンを形成するパネルの印刷装置において、
印刷面を下向きにして搬入される基板を搬入しステージコンベアを有するストッカと、前記ストッカの端部に設けられ前記基板の印刷面を上向きに反転可能な基板反転機構と、反転された前記基板に印刷する印刷部と、前記基板反転機構と前記印刷部との間に介在し、前記基板を前記印刷部に位置決めする回転テーブルとを備え、前記回転テーブルは上下動可能に設けられていることを特徴とするパネルの印刷装置。
反転された前記基板を前記回転テーブルに搬送するとともに前記基板の位置及び歪の少なくともいずれかを検査する第１の検査部を有する第１のステージコンベアと、前記印刷部で前記基板面上に印刷したパターンを検査する第２の検査部と、前記印刷部で印刷された前記基板を次工程に搬送する第２のステージコンベアとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のパネルの印刷装置。
前記回転テーブルは、垂直方向に配置される回転軸と、この回転軸に腕部材を介して接続された４個のテーブルと、このテーブルに載置されるステージとを有し、前記４個のテーブルは上下動可能であって円周方向に等ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパネルの印刷装置。
前記基板反転機構は、垂直に配置され外周部に複数のスリットが形成された２枚の円盤と、この２枚の円盤の中心部を貫通し水平に配置される回転軸と、この回転軸を駆動する駆動源とを有し、前記スリットに前記基板を挟持して前記円盤を回動させて前記基板を反転させるものであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のパネルの印刷装置。
前記第１の検査部は前記基板に付された位置合わせマークを検出し記憶する手段を有し、前記印刷部は前記基板に印刷するパターンが形成され位置合わせマークが付されたマスクと、このマスクを水平移動させる移動手段とを有し、この移動手段は前記記憶手段が記憶した前記基板上の位置合わせマークと前記マスクの位置合わせマークとが合致するように前記マスクを水平移動させ、前記印刷装置は、前記回転テーブルの前記テーブルを上昇させて前記マスクに前記基板を接触させて印刷することを特徴とする請求項２ないし４の何れか１項に記載のパネルの印刷装置。
前記回転テーブルの前記回転軸を挟んだ前記印刷部の反対側に清掃ステーションを設け、この清掃ステーションは前記基板の割れおよび欠け等で生じた破損片を高圧エアーと真空吸引と清掃用ハケ(ブラシ)の少なくともいずれかにより清掃する清掃手段を有することを特徴とする請求項３ないし５の何れか１項に記載のパネルの印刷装置。