JPH0276764A - 直接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ノズルと耐熱セラミック基板のような被描
画体とを相対移動させながら、ノズルから回路形成用ペ
ーストを吐出させて被描画体上に厚膜回路を形成する直
接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

直接描画装置によって１例えばアルミナ基板等の耐熱性
セラミック基板上に回路形成用ペーストを吐出させて所
定回路を描画した後、これを高温焼成して厚膜回路パタ
ーンを形成することが行なわれている。

そして、ノズルから吐出する回路形成用ペースト（以下
「ペースト」という）の種類によって、導電体、抵抗体
、非導電体等の種々の形状の厚膜が形成され、これらの
各厚膜の膜層を積層して電気回路を構成する。

第６図は、このような直接描画装置の機構部の一例を示
すもので、本体フレーム１１にノズル上下駆動モータ１
２を固設し、その回転軸にカップリング１３を介してボ
ールねじ軸１４を連結し、このボールねじ軸１４をノズ
ルホルダ１５のボールナツト１５ａに螺合させると共に
、ノズルホルダ１５のガイド保持部１５ｂを本体フレー
ム１１のガイド１１ａに摺動自在に挿着してノズルホル
ダ１５を上下に駆動し得るようにしている。

また、ノズルホルダ１５にパルスモータからなるピスト
ン駆動モータ１６ａと差動機構１６ｂとで構成したピス
トン駆動機構１６を設け、その回転軸１６０をカップリ
ング１７を介してボールねじ軸１８に連結し、このボー
ルねじ軸１８をピストン昧動部材１９のボールナツト１
９ａに螺合し。

そのガイド保持部１９ｂをノズルホルダ１５のガイド１
５ｃに摺動自在に装着してピストン昧動部材１９を上下
に駆動し得るようにしている。

ピストン陣動部材１９の下部１９ｃを、継手２０を介し
てシリンダ２１のピストン２１ａに係合させ、ピストン
２１ａの下降によりシリンダ２１内のペーストをノズル
２２から吐出させる。

このシリンダ２１とノズル２２からなるノズル本体を、
レバー２３の操作によりノズルホルダ１５に着脱自在に
装着している。

そして、ノズル２２の下方には、被描画体であるセラミ
ック基板２４がＸＹ力方向移動可能なＸＹ子テーブル５
上に位置決めして保持される。

このような構成で、ノズル上下酩動モータ１２を駆動す
ると、カップリング１３を介してボールねじ軸１４が回
動して、ノズルホルダ１５が矢示２方向に上下に移動し
、ノズル２２の先端とセラミック基板２４の描画面との
間隔が調節される。

また、ピストン駆動モータ１６．によってピストン暉動
機構１日の回転軸１６ｃが回動されると、カシプリング
１７を介してボールねじ軸１８が同動して回動し、ピス
トン邸動部材１９が矢示Ｂ方向に下降し、継手２０を介
してピスト′：／２１ａを押圧し、シリンダ２１の内部
のペーストがノズル２２からセラミック基板２４上に吐
出され、厚膜回路２６を形成する。

この時、ピストン２１ａの押圧力を制御することにより
、ノズル２２から吐出するペース１−の吐出量を制御す
ることができる。

そして、ノズル２２とセラミック基板２４との相対移動
速度と、ピストン２１ａの押圧力を一定に保持すること
により、１回の吐出によって描画される厚膜回路２６の
基本線幅を一定に保つようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の直接描画装置において
は、被描画体でであるセラミック基板２４ががノズル２
２に対して等速移動している間は問題ないが、描画開始
時と終了時とに次のような問題を生じる。

すなわち、このような直接描画装置では、厚膜回路パタ
ーンの描画位置を正確に規正するため、描画開始時には
被描画体は停止状態にあり、描画開始と同時に徐々に加
速して所定の速度に達した後は同一速度を保持し、その
後徐々に減速した後停止して描画を終了するようにして
いる。

このように被描画体をノズルに対して移動させるための
目標速度パターンを第８図に実線で示す。

これは、描画開始及び終了時の加速度及び減速度を一定
にした場合を示している。

そして、このように被描画体を移動させるように、ＸＹ
子テーブル駆動モータにこの目標速度パターンに応じた
駆動信号を与えても、ＸＹ子テーブルは比較的大きな慣
性があるため、実際の移動速度は同図に破線で示すよう
になってしまう。

そのため、ノズルからのペーストの吐出量を、第８図に
実線で示した目標速度パターンに応じて制御すると１例
えば第９図に示すように両端部で幅が広くなり、加速の
終わりと減速の開始位置で若干くびれだパターンで描画
されてしまった。

その結果、形成された厚膜回路が抵抗素子の場合にその
抵抗値と設計値との間に誤差を生じたり、高周波回路の
場合には特性が全く異なってしまうことがあるという問
題があった。

また、近接した複数本の線パターンを描画する場合、そ
の間隔が部分的に狭くなって短絡する恐れがあるため、
線間隔が狭い密度の高い回路パターンを作りにくいとい
う問題もあった。

この発明はこのような種々の問題点を解決するため、描
き始めから終りまで常に一定の線幅のパターンを描画で
きるように、ペーストの吐出量を制御することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、ノズルと被描画
体とを相対移動させながら、ノズルから回路形成用ペー
ストを吐出させて被描画体上に厚膜回路を形成する直接
描画装置において、ノズルと被描画体との相対移動量を
検出し、その検出した相対移動量に比例するようにノズ
ルからのペーストの吐出量を制御することを特徴とする
ペーストの吐出量制御方法を提供する。

〔作　用〕

この方法によれば、ノズルと被描画体との実際の相対移
動量に比例してペーストの吐出量を制御するので１両者
を相対移動させる開動系の入力と出力との間に遅れがあ
っても、第７図に示すように常に一定の線幅で回路パタ
ーンを描画することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面の第１図乃至第５図
を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、説明
を簡略化するため、例えばサーマルヘッドの加熱部を構
成する抵抗体を形成する場合のように、被描画体である
セラミック基板２４を載置したＸＹ子テーブル５を、モ
ータ２ｉｏによってＸ方向にのみ移動させる場合につい
て説明する。

なお、第１図における直接描画装置の機構部は、その主
要部のみを模型的に示しているが、その全体の構造は第
６図に示した装置と同様である。また、制御部について
もこの発明に関係する部分のみを示している。

モータ３０はＸＹ子テーブル５をＸ方向に移動させるた
めのパルスモータであり、その回転軸”！ＳＯａをカッ
プリング３１を介してボールねじ軸３２に連結し、この
ボールねじ軸３２をＸＹ子テーブル５の軸受部に螺入さ
せている。

そして、ドライバ３３に移動パルスｐｏを印加すること
により、モータ３０に駆動パルスを与えて回転駆動させ
、ボールねじ軸３２の回転によりＸＹ子テーブル５を矢
示Ｘ方向に移動させる。

このモータ３０には、その回転軸３０ａに直結してエン
コーダ３４を設けており１回転軸３０ａの回転に同期し
て所定角度回転する毎に、９０度位相差のあるパルス信
号φＡ、φＢ（第２図参照）を交互に出力する。

３５はこのパルス信号φＡ、φＢを入力してパルス数を
４倍にするパルス変換器、３６はその出力パルスＰ１を
設定分周値Ｎによって１／Ｎに分周する分周器、３７は
分周器３６によって分周されたパルス信号Ｐ２の周期に
応じてピストン開動モータ１８ａに駆動パルスを出力す
るドライバである。なお、分周値Ｎを適当に選んで、ピ
ストン駆動モータ１８ａへの印加パルスがまばらになり
すぎないようにする。

いま、モータ３０のドライバ３３に第２図（ａ）に示す
ような移動パルスＰＯを印加すると、ドライバ３３はそ
の移動パルスＰＯの周期に応じた駆動パルスをモータ３
０に印加し、それによってモータ３０が回転軸３０ａを
回転駆動するため、エンコーダ３４から同図（ｂ）（ｃ
）に示すように９０度位相差のあるパルス信号φＡ、φ
Ｂが出力され、同時にカップリング３１を介してボール
ねじ軸３２が同動して回転し、ＸＹ子テーブル５をＸ方
向へ移動させる。

ここで、ドライバ３３に印加する移動パルスＰｏは、ノ
ズル２２に対するセラミック基板２４の第８図に示した
目標速度パターンを得るように、印加開始時はパルス間
隔を長くし、徐々に短かくした後所定のパルス間隔を維
持し、図示していないが終了時には逆に徐々にパルス間
隔を長くする。

それに対して、実際のセラミック基板２４の移動すなわ
ちＸＹ子テーブル５の移動には遅れが生じるが、エンコ
ーダ３４によって発生するパルス信号φＡ、φＢも第２
図（ｂ）（ｃ）に示すように遅れ、このパルス信号φＡ
、φＢによって実際のセラミック基板２４の移動量を検
出することができる。

そして、このパルス信号φＡ、φＢをパルス変換回路３
５に入力してその各立上り時及び立下り時にそれぞれパ
ルスを発生させると、第２図（ｄ）に示すようにパルス
信号φＡまたはφＢの４倍（周期は１／４）のパルス信
号Ｐ１を得ることができ、これを分周器３６に入力する
。

そこで、例えばＮ＝３とすると１／３に分周され、同図
（ｅ）に示すようなパルス信号Ｐ２を得ることができる
。

このパルス信号Ｐ２はＸＹ子テーブル５の移動に同期し
、且つその実際の移動量に比例した周期の信号であり、
このパルス信号Ｐ２をドライバ３７に入力させて、ピス
トン駆動モータ１６ａの駆動パルスを制御することによ
り、ピストン駆動モータ１８ａによって回動されるボー
ルねじ軸１８を介してピストン駆動部材１９がシリンダ
２１のピストン２１ａを押し下げることによって、ノズ
ル２２から吐出されるペーストの吐出量を。

ＸＹ子テーブル５の移動量、すなわち被描画体であるセ
ラミック基板２４の移動量に比例するように制御するこ
とができる。

それによって、第７図に示すように描画開始から終了ま
で常に一定した線幅で、ペーストによる厚膜回路のパタ
ーンを描画することが可能になる。

なお、上記の実施例では、ドライバ３３に印加される移
動パルスＰＯとモータ３０の回転との間の遅れによって
生ずる被描画体の移動量とペーストの吐出量との不一致
は確実に避けることができるが、長期に亘る使用により
カップリング３１が摩耗してモータ３０の回転軸３０ａ
とボールねじ軸３２との間に遊びが生じたような場合に
は、セラミック基板２４の移動量を常に正確に検出する
ことができなくなることがある。

そのため、そのような問題も解決できるこの発明の他の
実施例を第３図に示す。

この実施例では、モータ３０にエンコーダ３４を設ける
代りに、ボールねじ軸３２の他端にエンコーダ３４より
分割数の大きいエンコーダ３８を取り付け、その出力パ
ルス信号を分周器３Ｂに直接入力するようにしている。

その他の構成は、第１図の実施例と同様であるので、そ
の説明は省略する。

このようにすれば、モータ３０の回転軸３０ａとボール
ねじ軸３２との間に遊びが生じたような場合でも、実際
のボールねじ軸３２の回転角、すなわちＸＹ子テーブル
５の移動量に正確に応じた周期のパルス信号を、エンコ
ーダ３８によって発生させることができる。

また、このエンコーダ３８として分割数が大きく、単位
回転角当たりの発生パルス数が多いものを使用したので
、第１図の実施例におけるパルス変換器３５を省略した
。

なお、第１図の実施例でも、エンコーダ３４として分割
数の大きいものを使用すれば、パルス変換器３５を省略
することができる。

さらに、ピストン駆動モータ１６ａ及びＸＹ子テーブル
動用のモータ３０はパルスモータに限るものではなく、
サーボモータでもよい。

ところで、第１図及び第３図に示した実施例において、
分周器３６の分周値Ｎは整数でなければならないが、実
際には被描画体の移動量とペーストの吐出量との比をさ
らに細かく制御したい場合が考えられる。

そのような場合には、第１図及び第３図に破線で囲んで
示した部分を、第４図に示すようにＦ−■変換器４０と
ゲインコントローラ４１によるアナログ式の回路に変更
し、パルス入力のドライバ３７に代えてアナログ入力の
ドライバ４２を使用すればよい。

すなわち、エンコーダ３４又は３日から出力されるパル
ス信号をＦ−Ｖ変換器４０によりその周波数に応じた電
圧信号Ｖｓに変換し、その電圧信号ＶｓをゲインＮを任
意に設定できるゲインコントローラ４１により増幅（Ｎ
〈１の場合もある）し、その出力信号ＮＶｓをドライバ
４２に入力すれば、ドライバ４２がピストン駆動モータ
ＩＥ３ａをその電圧信号ＮＶｓに応じた回転速度で駆動
するように制御する。

第５図（ａ　）、（ｂ　）、（ｃ　）は、この実施例に
おける移動パルスＰｏ　　と、エンコーダ３４又は３８
の出力パルス信号φＡと、それをＦ−Ｖ変換器４０によ
ってＦ−Ｖ変換し、ゲインコントローラ４１のゲインＮ
を１及び１／２に設定した時のドライバ４２への印加電
圧（ＮＶｓ）曲線Ｖｌ　＋　Ｖ２をそれぞれ示すもので
、Ｎを任意に選ぶことにより印加電圧曲線を自由に設定
することができる。

なお、上記各実施例においては、モータによってピスト
ンを押圧してペーストを吐出させるタイプの直接描画装
置を使用した場合の例について説明したが、この発明は
空気圧によってピストンを押圧してペーストを吐出させ
るタイプの直接描画装置を使用する場合にも同様に実施
することができる。

また、この発明は被描画体をＹ方向に移動させる場合に
も全く同様に適用することができる。

さらに、被描画体をｘ、ｙ両方向に同時に駆動して、例
えば斜め方向の直線を描画する場合には、各方向の駆動
速度の加速から定速あるいは定速から減速に移行する時
点がそれぞれ一致するように。

各モータのドライバに指令を与えればよく、この場合、
Ｘ方向とＹ方向の移行時点が異なると、先に停止した時
点で直線が非連続になる。

ここで、Ｘ、Ｙ両方向あ定速時の速度をＶχ。

Ｖｙとすると、斜め方向の速度■は、 Ｖ＝ｖ’￥’ｒ直菖菖７　となる。

いま、　Ｖχ／Ｖｑ＝α　とすると、 ｖ＝、／”−丁＋ａ”Ｊχ　で表わされる。

これを第４図に示すアナログ方式による制御方式に適用
して、ゲインコントーラ４１の増幅率をＮｘｆＴ１１７
　に設定することにより、ピストン駆動モータ１６ａの
回転速度を適正に制御することができる。

なおまた、上記各実施例においては、モータ回転軸３０
．又はボールねじ軸３２にエンコーダＥ５４．ｌを設け
て被描画体の移動量を検出するようにしたが、光学的又
は磁気的変位計測用スケール（リニアスケール）等によ
り、被描画体の移動量を直接検出することも可能であり
、このようにすることによりボールねじ軸３２とＸＹテ
ーブル２５との間のきわめて僅かな遊びによる誤差も除
去することができ、さらに正確に被描画体の移動量を検
出することができる。

さらにまた、この発明は被描画体を静止状態に保ってノ
ズル側を移動させる場合等にも同様に適用することが可
能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、ノズルと被描画
体との実際の相対移動量に比例してノズルからのペース
トの吐出量を制御するので、移動系の作動に遅れや不安
定要素があっても、１回で描画される厚膜回路パターン
の線幅を常に一定に保つことができ、描画品質が著しく
向上する。

したがって、前述した従来の方法による問題点を全て解
消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は同
じくその作用を説明するための各部のパルス信号波形を
示すタイミングチャート、第３図はこの発明の他の実施
例を示す構成図、第４図はこの発明のさらに他の実施例
の要部のみを示すブロック図、 第５図は同じくその作用を説明するための各部の信号波
形を示すタイミングチャート、 第６図はこの発明の実施例に使用する直接描画装置の機
構部を一部断面にして示す側面図、第７図は好ましい描
画パターンを示す説明図、第８図は描画時におけるノズ
ルと被描画体との相対移動速度の目標速度パターンと実
際の移動速度との関係を示す線図、 第９図は好ましくない描画パターンの一例を示す説明図
である。 １２・・・ノズル上下駆動モータ １４．１Ｂ、”＋２・ボールねじ軸 １６・・・ピストン旺動機構 １Ｂ、・・・ピストン慄動モータ ２１・・・シリンダ　　　　　２２・・・ノズル２４・
・・セラミック基板（被描画体）２５・・・ＸＹ子テー
ブ ル６・・厚膜回路　　　　　　３０・・・モータ３３、
３７．４２・・・ドライバ ３４、３８・・・エンコーダ　　３５・・・パルス変換
器３６・・・分周器　　　　　　　４０・・・Ｆ−Ｖ変
換器４１°・°ゲイン・コントローラ ロ　　、ｏ　　　　　Ｑ 第６図 １フ 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ノズルと被描画体とを相対移動させながら、前記ノ
   ズルから回路形成用ペーストを吐出させて前記被描画体
   上に厚膜回路を形成する直接描画装置において、 前記ノズルと被描画体との相対移動量を検出し、その検
   出した相対移動量に比例するように前記ノズルからのペ
   ーストの吐出量を制御することを特徴とするペーストの
   吐出量制御方法。