WO2000071264A1 - Viscous material applicator - Google Patents

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WO2000071264A1
WO2000071264A1 PCT/JP2000/001513 JP0001513W WO0071264A1 WO 2000071264 A1 WO2000071264 A1 WO 2000071264A1 JP 0001513 W JP0001513 W JP 0001513W WO 0071264 A1 WO0071264 A1 WO 0071264A1
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WO
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viscous material
pressure
chamber
discharge
viscous
Prior art date
Application number
PCT/JP2000/001513
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English (en)
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Toshinori Mimura
Hiroshi Yamauchi
Wataru Hirai
Hiroaki Onishi
Koichi Nagai
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to US09/926,588 priority patent/US6736291B1/en
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    • H05K2203/0126Dispenser, e.g. for solder paste, for supplying conductive paste for screen printing or for filling holes

Definitions

  • the present invention relates to a viscous material applying apparatus for applying a viscous material such as an adhesive, a cream solder, and a conductive paste onto an object to be applied such as a circuit board.
  • a viscous material such as an adhesive, a cream solder, and a conductive paste onto an object to be applied such as a circuit board.
  • this viscous material application device is equipped with a material supply unit 1 that contains a viscous material 5 such as an adhesive or cream solder, and a pressure control that adjusts and supplies compressed air to the material supply unit 1.
  • the viscous material 5 is discharged from the discharge port 4 a of the discharge unit 4 by being pressurized by the compressed air.
  • a valve 16 for starting and ending the supply of the compressed air may be disposed between the material supply unit 1 and the discharge unit 4.
  • the viscous material 5 is pressurized from above by the compressed air supplied from the pressure supply unit 22, extruded, the valve 16 is opened, and the discharge port 4 is opened. Discharge viscous material 5 from a.
  • the valve 16 is configured to close.
  • the response time from when a discharge start signal is output at a predetermined pressure to when the discharge is actually started at that pressure also becomes longer due to the same reason. There is a waiting time between signal transmission and actual start of discharge. Furthermore, since the residual pressure remains after the pressurization, the viscous material 5 dripping from the discharge port 4a protrudes to the vicinity of the discharge port 4a when the viscous material coating device is next arranged on the circuit board, and the viscous material 5 hangs on the circuit board. Problems such as adhesion and bridge formation may occur.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a viscous material coating apparatus capable of improving the discharge accuracy and efficiency by efficiently performing pressure transmission for discharging a viscous material and improving responsiveness.
  • the purpose is to provide. Disclosure of the invention
  • a viscous material application device includes: an apparatus main body having a pressurized chamber that stores a viscous material in communication with a discharge port; and a viscous material supply that pressure-feeds the viscous material to the pressurized chamber.
  • the viscous material stored in the pressurized chamber is discharged after the discharge pressure is adjusted by the pressurized chamber or by the discharge pressure adjusting means arranged to face the pressurized chamber, so that the air pressure is reduced.
  • the viscous material is efficiently and uniformly transmitted to the viscous material, the response from the start of pressurization to the start of discharge is improved, and the viscous material can be discharged instantaneously with a proper discharge amount.
  • the residual pressure does not remain in the pressurized chamber after the end of the discharge, it is possible to prevent the viscous material from hanging down from the discharge port and adhering to the object at the time of re-coating as in the related art.
  • Especially high viscosity viscous materials It is difficult to receive viscosity resistance even in the case of materials, so that even in the case of screen printing where the printing paste is applied in a straight line, uniform ejection can be performed. it can.
  • the discharge pressure adjusting means comprises a bag provided in the pressurized chamber and having an internal volume that increases and decreases with intake and exhaust, and an air supply unit that supplies or discharges gas by adjusting the pressure into the bag.
  • the discharge pressure can be easily adjusted by increasing or decreasing the volume in the pressurizing chamber. In this case, as the position of the air bladder in the pressurized chamber is closer to the discharge port, the difference between the discharge air pressure and the discharge pressure is eliminated, and the responsiveness can be further improved.
  • the discharge pressure adjusting means may be constituted by an actuator such as an air cylinder or a voice coil motor, and a diaphragm which is deformed to increase or decrease the volume in the pressurized chamber.
  • one pressurizing chamber corresponding to a plurality of viscous material supply means arranged in series, one pressurizing chamber, a discharge pressure adjusting means and a discharge port are used in common, and the discharge position along the arrangement direction of the viscous material supply means is used. It is preferable that the discharge pressure of the viscous material is adjusted at once. According to this configuration, in the screen printing as described above, it is possible to discharge the high-viscosity printing paste uniformly and accurately regardless of the discharge position.
  • a pair of inclined plates may be attached to both sides of the lower part of the pressurizing chamber so as to approach each other downward, and the lower end opening is used as a discharge port.
  • the printing paste can be properly filled into the screen openings by adjusting the discharge pressure, so that high-precision printing can be performed and print quality can be improved.
  • the supply is not limited to the supply by pressure feeding from the viscous material supply means for feeding the viscous material.
  • the viscous material can be stored in the pressurizing chamber, and the pressurizing means for supplying the viscous material is not required, thereby facilitating the supply of the viscous material. it can.
  • a soft elastic material is sandwiched between each of the inclined plates and the lower side surface of the pressurizing chamber.
  • the volume of the pressurized chamber increases and the amount of viscous material to be supplied increases, so that the supply time and the weight of the coating unit increase. Therefore, by sandwiching a soft elastic material between the inclined plate and the lower side surface of the pressurizing chamber, the volume of the pressurizing chamber can be reduced while maintaining the deflection of the inclined plate, and the viscous material can be minimized.
  • the soft elastic material is formed along the inclined plate, but may be connected at both ends of the inclined plate, or another soft elastic material may be put at both ends of the inclined plate. When a large amount of viscous material is acceptable, the soft elastic material does not need to be formed along the inclined plate, and the soft material may be inserted only at both ends of the inclined plate.
  • the viscous material filled in the pressurization chamber has some pressure. It is preferable that the pressure in the pressurizing chamber is reduced by absorbing the residual pressure of the supply pressure remaining in the pressurizing chamber by a bag constituting the discharge pressure adjusting means. Thereby, the residual pressure in the pressurized chamber can be eliminated, and the discharge pressure can be controlled by the bag.
  • the viscous material is supplied to the pressurized chamber by the viscous material supply means. It is preferable that the pressure detecting means detects that the pressure is full. When the pressure detected by the pressure detecting means does not reach the predetermined pressure when the pressurizing chamber is pressurized by the discharge pressure adjusting means, it is determined that the viscous material is insufficient, and the viscous material is supplied by the viscous material supplying means. It is preferable that the pressure chamber is configured to be able to replenish the viscous material. Further, it is preferable that the pressure of the discharge pressure adjusting means is adjusted by moving while being pressurized by the discharge pressure adjusting means and detecting the pressure of the pressurizing chamber by the pressure detecting means.
  • the pressure in the pressurizing chamber is set to a negative pressure by the discharge pressure adjusting means after the discharge is completed, and the viscous material is recovered in the pressurizing chamber by moving the pressurizing chamber horizontally and increasing the pressure.
  • the temperature of the viscous material is stabilized by replacing the air in the air bag.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a viscous material coating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B show an experimental data in the same embodiment, and FIG. FIG. 2B is a graph showing the efficiency of the discharge pressure in comparison with the prior art, and
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A and 5B show a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 5A is a front view
  • FIG. 5B is a side view
  • FIGS. 6A to 6E are reference diagrams of the same embodiment, and are explanatory diagrams showing steps of applying a printing paste (viscous material) by screen printing in the steps of FIGS. 6A to 6E.
  • FIG. 7B shows data obtained by comparing the variation of the discharge pressure with that of the conventional example.
  • FIG. 7A is a graph showing the data of the same embodiment.
  • FIG. 7B is a data graph of the conventional example.
  • B shows the data obtained by comparing the discharge pressure response with the conventional example.
  • Fig. 8B is a graph showing data of a conventional example
  • Fig. 9 is a vertical sectional side view showing a modification of the embodiment,
  • FIG. 10A and 10B show a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 10A is a longitudinal sectional view thereof
  • FIG. 10B is a graph showing a discharge pressure distribution of the embodiment.
  • FIG. 11A and 11B show a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 11A is a perspective view schematically showing a main part thereof
  • FIG. 11B is a graph showing a discharge pressure distribution of the embodiment.
  • FIG. 12A and 12B show the operation of the present invention in the fourth and fifth embodiments.
  • FIG. 12A is a longitudinal sectional view showing a state immediately after the end of the discharge of the viscous material
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a state in which the discharge pressure is adjusted after the end
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view for explaining a main part of a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A and 14B show an eighth embodiment of the present invention, FIG. 14A is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 14B is a transverse sectional view thereof.
  • FIG. 15A is a perspective view showing an integrated type of soft elastic material
  • FIG. 15B is a perspective view showing a split type of soft elastic material.
  • 16A and 16B are graphs showing that the residual pressure in the pressurized chamber is removed by the air bag.
  • 17A, 17B, 17C, and 17D are cross-sectional views showing various aspects of the air bag.
  • FIG. 18 is an explanatory view showing a slit for removing air
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing pressure detecting means in the pressurizing chamber
  • Figure 20 is a graph showing the pressure in the pressurized chamber during initial supply and additional supply.
  • FIG. 21 is a graph showing the pressure in the pressurizing chamber during printing.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing pressure detecting means in the pressurizing chamber
  • FIGS.23A and 23B are diagrams showing the flow of a viscous material
  • FIG. 24A and 24B show examples in which a shaft is arranged in a pressurized chamber
  • FIG. 24A is a longitudinal sectional view thereof
  • FIG. 24B is a left side view thereof
  • Figure 25 is a graph showing the change in viscosity of a viscous material.
  • Figures 26A and 26B show the flow velocity distribution of viscous materials.
  • FIGS. 27A to 27E are diagrams illustrating the operation of collecting the viscous material on the screen
  • FIGS. 28A to 28C are diagrams illustrating returning the viscous material to room temperature quickly.
  • FIG. 28A is a longitudinal sectional view
  • FIG. 28B and FIG. 28C are graphs
  • FIG. 29A and FIG. 29B are schematic perspective views showing two types of conventional viscous material application devices.
  • FIG. 30 is a graph showing discharge pressure responsiveness data in the conventional example
  • FIGS. 31A and 31B are schematic perspective views showing two types of multiple nozzles of another conventional example.
  • FIGS. 32A and 32B are graphs showing the discharge pressure data from the multiple nozzles of the conventional example at the measurement points in FIGS. 31A and 31B, respectively.
  • FIG. 33 is a modified example of the embodiment of the present invention, and shows an example in which joints are arranged on the left and right side surfaces of a coating unit.
  • the viscous material application device mainly includes a material supply unit 1, an air supply unit 2, and an application unit 3, which is a main body of the device.
  • a viscous material 5 such as an adhesive and cream solder is stored in a syringe-like storage tank 1b, and the plunger 1a is actuated by compressed air for material supply to add the viscous material 5. It is pressed and fed so that the inside of the chamber 1 (pressurizing chamber) 3c of the coating unit 3 is always filled.
  • the coating unit 3 and the material supply unit 1 are connected by a joint 6, and a through hole 6 a provided in the joint 6 is provided with a viscous material supply passage 3 d provided horizontally on the side of the chamber 13 c. Is provided so as to communicate with the viscous material 5 It is supplied into the coating unit 3.
  • a discharge nozzle 4b extends from the discharge unit 4 below the coating unit 3.
  • an air supply unit 2 is disposed above the coating unit 3, and compressed air for material supply adjusted to a predetermined pressure is supplied from the air supply unit 2 to the inside of the chamber 1 c via the air port 3 a. It is sent to the air bag 3 b provided in the entire upper space.
  • the air bladder 3b and the air supply unit 2 constitute a discharge pressure adjusting unit.
  • compressed air is used, but another gas may be an inert gas such as nitrogen gas.
  • the air bladder 3b is formed of, for example, a urethane elastomer having a thickness of about 0.03 mm to lmm, or a bag-like container made of a resin material such as polyethylene or nylon or rubber. It is preferable to use a solvent-resistant material in consideration of the composition of the viscous material 5. More preferable thickness is 0.3 mn! ⁇ 0.5 mm.
  • the thickness of the air bag 3b may be broken if it is too thin.
  • Bag 3b may be torn. If the thickness of the air bag 3b is too large, the response to inflation and shrinkage may deteriorate.
  • the air bladder 3b expands and contracts arbitrarily in accordance with the intake and exhaust of the compressed air flowing into and out of the air supply unit 2, thereby forming the chamber 3c in the coating unit 3.
  • the volume is increased or decreased.
  • the viscous material 5 in the chamber 13c can be extruded or pulled at a predetermined pressure.
  • responsiveness is improved by reducing the distance from the air bag 3b to the discharge outlet 4a, for example, to about 10 mm.
  • the discharge pressure can reach the predetermined pressure sent from the air supply unit 2 in about 0.3 seconds to 0.5 seconds. Further, even when the discharge is turned off, the pressure in the chamber 13c after the pressurization is completed is instantaneously reduced to near 0, and the discharge can be stopped. Furthermore, in the first embodiment, since the distance between the air bag 3b and the discharge port 4a at the tip of the discharge nozzle 4b is short, the air supply unit 2 As shown in the graph of Fig.
  • an air cylinder 7 and a diaphragm 7b which are linked to the air supply unit 2 are used.
  • a piston 7a is installed in the air cylinder 7, and compressed air adjusted to a predetermined air pressure is supplied from an air port 3a from an air supply unit 2, whereby the piston 7a moves up and down.
  • the diaphragm 7b attached to the lower end is deformed. Due to the deformation of the diaphragm 7b, the volume in the chamber 3c is increased or decreased, and the pressure of the viscous material 5 is increased or decreased.
  • the diaphragm 7b bellows or the like can be used in addition to those shown in the figure.
  • an electric motor called a voice coil motor (VCM) 8 for driving the biston 7a for adjusting the discharge pressure is used.
  • VCM voice coil motor
  • the mechanism for increasing or decreasing the volume in the chamber 13c by the deformation of the diaphragm 7b is the same as that in the second embodiment. realizable.
  • the operating distance (stroke) of the voice coil motor 8 is controlled by installing a pressure sensor 19 near the tip of the chamber 3c or the piston 7a and comparing this detection value with the set value, or
  • the resistance value (resistance force) generated in the coil coil motor 8 can be read from the driver of the voice coil motor 8 and converted into pressure, which can be used for control.
  • the discharge pressure is adjusted by the same discharge pressure adjusting means as the air bag shown in the first embodiment, but a plurality of material supply units 1 are arranged.
  • the feature is that the discharge pressure within a predetermined volume is collectively adjusted by a set of discharge pressure adjusting means by sharing the 11a and the tubular air bag 11b.
  • a viscous material (printing paste) 31 is printed on a land pattern 33 of a circuit board 32 for mounting electronic components.
  • a squeegee 37 is used when filling the viscous material 31 into the opening 35 of the screen 34 arranged on the circuit board 32.
  • the squeegee 37 is used.
  • the above-mentioned discharge pressure adjusting means is operated using a thin blade (inclined plate) 12 described later. That is, the viscous material application device of the fourth embodiment is used as a printing head of a screen printing machine.
  • the air bag 11 b in a printing step of filling the opening 35 of the screen 34 with the viscous material 31, the air bag 11 b arranged in the arrangement direction of the material supply unit 1 and one location on one side.
  • the pressure of the viscous material 31 into the opening 35 is adjusted to an appropriate value by increasing and decreasing the volume of the chamber 11a by the suction and exhaust action of the arranged discharge pressure adjusting means (air supply unit) 2
  • the discharge pressure can be adjusted with high precision to maintain the printing quality.
  • This viscous material application device has a length of, for example, 270 mm, and a viscous material 31 is accommodated in a material supply unit 1 arranged at an interval of 85 mm in each of a central portion and left and right portions. I have.
  • the viscous material 31 is pressure-fed from a through hole 9 a having a diameter of about 6 mm in a joint 9 connected to the material supply unit 1 to a chamber 11 a in the coating unit 11.
  • the chamber 11a is provided with an air port 11d for supplying compressed air from the air supply unit 2, a joint 11e, and an air bag 11b.
  • a shaft 1 g and a pipe 11 f having an air hole for sucking and discharging air are attached. Since the shaft 1 1 g has a long discharge port 14 of 270 mm, the air bag 11 1 b made of nylon tube with a thickness of 0.05 mm is deformed and may protrude from the chamber 11 a. In order to prevent air leakage, it is provided to evenly and instantaneously send air into the air bag 11b.
  • the joint 11e is connected to the pipe 11f.
  • the air bag 1 lb has a diameter of about 10 mm and a length of about 220 mm, and is connected to the joint 11 e using an O-ring or the like without air leak.
  • Two thin blades 12 consisting of 0.3 mm thick copper thin blades are placed on the lower side edges of the chamber 11a at intervals of about 10mm, and each is moved downward by a blade holder 10. It is mounted so that it faces up and replaces conventional squeegees in screen printing.
  • the opening between the thin blades 12, 12 forms a discharge port 14, and the viscous material 31 is discharged from the discharge port 14.
  • the side plate 13 prevents the viscous material 31 from leaking from the chamber 11a.
  • the side plate 13 is fixed to the chamber 11a with a side stopper 15 made of rubber or the like c.
  • the discharge pressure adjusting means discharge pressure adjusting means 2 and air bag 1 lb
  • the compressed air for material supply in the material supply section 1 is used.
  • Figures 7 and 8 show the data results of a comparative experiment comparing screen printing with the conventional one that only discharges the viscous material 5 alone.
  • FIGS. 8A and 8B the response of the discharge pressure is compared in FIGS. 8A and 8B.
  • the rise time of the filling pressure is about 0.3 seconds in the fourth embodiment as shown in FIG. 8A, whereas it is about 10 seconds or more in the conventional one as shown in FIG. 8B. there were.
  • a residual pressure of about 0. Skgf / cm 2 remains in the chamber, and the time from the stoppage of the discharge to that is about 30 seconds.
  • the pressure in the chamber 11a decreases instantaneously. This is because, after the pressurization, the residual pressure in the chamber 1 la is sucked by the air bag 1 lb contracted and exhausted to the air supply unit 2.
  • a plate 11h is attached to the top surface of the viscous material 31 pressed by 1 lb of the air bag in the fourth embodiment, and the viscous material 31 in the chamber 11a is devised so as to spread evenly. May be.
  • the viscous material application device of the fourth embodiment described above the viscous material 31 is pressurized with high accuracy and uniformity in the chamber 11a, and the viscous material 31 discharged from the discharge port 14 is discharged.
  • the coating is applied uniformly in the longitudinal direction of the outlet 14.
  • the discharge pressure can be changed for each application position.
  • the air bladders 3 f, 3 e, and 3 g are provided at three positions, that is, a center portion, a left portion, and a right portion, and are separately arranged together with an air port 3 a communicating with the air supply portion 2.
  • the viscous material to be discharged is a viscous material having a high viscosity of about 200 Pa ⁇ s, such as a printing paste, for example, the air pressure of the compressed air from the air supply unit 2 on the left and right sides is set to 0.
  • the center of Skgf / cm 2 is set to 0.3 kgf / cm 2
  • the discharge pressure from chamber 1 3c will also be localized at the left, right, and center as shown in Figure 10B. Pressure can be adjusted. Further, in order to perform local pressure adjustment with high accuracy, the chamber 3c can be partitioned corresponding to the air supply unit 2.
  • FIG. 11A is a graph showing the pressure distribution.
  • FIGS. 12A and 12B show the suction action of the viscous material 31 when the discharge port 14 is separated from the object 32 after the viscous material 31 is discharged from the viscous material application device and applied to the object 32.
  • the viscous material 31 near the discharge port 14 is torn between the workpiece 32 and the discharge port 14, and some viscous material 31b is applied on the workpiece 32 and other viscous materials 31a.
  • Fig. 12B by sucking the air in the air bag 11b through the pipe with air holes 11f in this state, the air bag 1lb further contracts, and the dripping viscosity Material 3 la will be returned to chamber 1 1 a.
  • FIG. 12B if the dripping viscous material 31a is sucked into the chamber la by the air suction as described above, the discharge outlet 14 is moved to the substrate 3 for reprinting.
  • the viscous material 31 does not protrude even if it is disposed on the substrate 2, and the substrate 3 2 can be kept in a clean state.
  • the pressure for the suction is supplied from the air supply unit 2, and the pressure required for the suction may be such that 1 lb of the air bag shrinks, and is approximately minus 0.2 to 0.3 kgf Z cm. 2 is preferred.
  • FIG. 13 shows a seventh embodiment.
  • the supply of the viscous material 5 to the chamber 13c formed in the coating unit 3 is performed by the compressed air for supplying the material, but the supply means is not limited to this.
  • the coating unit 3 is detachably formed from the air bag 3 b, and the viscous material 5 is supplied by exchanging this with a new coating unit 3 filled with the viscous material 5.
  • the supply of the viscous material 5 may be performed by exchanging the force cartridge 3 h formed so as to be accommodated in the chamber 1 c. In this case, the inner space of the cartridge 3 h forms one chamber (pressurized chamber) in the coating unit 3.
  • the material of the cartridge 3h is made of nickel, fluorine, metal or nonmetal, etc., as long as it can be housed in the chamber 13c.
  • the discharge pressure is adjusted by the same discharge pressure adjusting means as the air bag 11 b shown in the fourth embodiment. 1 lanes and 1 lb of air bag are shared, and the discharge pressure within a predetermined volume is adjusted collectively by one set of discharge pressure adjusting means.
  • the structure is such that a soft elastic material 38 is sandwiched between the lower side surface of the blade and the thin blade (inclined plate) 12.
  • the volume of the chamber 11 a can be reduced while the deflection of the thin blade 12 is secured.
  • the amount of the viscous material 3 1 can be minimized, while the soft elastic material 3 8 is configured along the thin blade 12 but the thin blade 1 2 as shown in Figure 15A 38 a
  • the soft elastic material 38 does not need to be formed along the thin blade 12, and the soft elastic material 38 can be inserted only at both ends of the thin blade 1 2.
  • the soft elastic material 38 may be fixed to the chamber 11a, but may be simply sandwiched between the chamber 11a and the thin blade 12 or both ends of the thin blade 12 with another plate. It is also possible to secure the deflection of the thin blade 12 by reducing the thickness of the thin blade 12 or using a resin-based material.
  • the viscous material application device of the present embodiment is used as a printing head of a screen printing machine, the deflection of the thin blades 12 can be largely removed, thereby making it possible to follow the undulation of the screen.
  • the viscous material 31 can be scraped off with the thin plate blade 12 without the circuit board underneath.
  • the coating unit 11 during printing is often configured to move freely up and down to follow the screen, but in order to use the deflection of the thin plate blade 12 effectively, the coating unit 11 Restricting the vertical movement is preferable because the thin blade 12 can move up and down and scrape the viscous material 31.
  • the soft elastic material 38 is preferably soft and solvent-resistant.
  • low-hardness polyethylene / polyethylene rubber is suitable.
  • foamed silicone rubber is also preferable because it is soft.
  • the surface of the soft elastic material 38 facing the screen be bonded or coated with a high-hardness material, for example, a fluorine-based material, because the sliding is good and the life is extended.
  • FIGS. 16A and 16B the pressure in the chamber 11a will be compared using FIGS. 16A and 16B.
  • residual pressure some pressure as shown in Fig. 16A (hereinafter referred to as residual pressure), and this residual pressure does not decrease extremely even after several minutes.
  • the discharge pressure is generated by the air bag 1 lb. If the residual pressure ⁇ discharge pressure, the discharge pressure can be controlled by the air bag 1 1 b, but if the residual pressure> discharge pressure, the discharge pressure can be controlled. Is difficult to do.
  • 1 lb of air bag when applying supply pressure to the material supply unit 1 or during supply, 1 lb of air bag is inflated, and when 1 la of the chamber is filled with viscous material 31 and the supply pressure is cut off, 1 lb of air bag is When the air is also turned off, the residual pressure in the chamber 11a can be absorbed by the deflation of the air bag 11b, and the residual pressure in the chamber 11a is reduced to 1 second or less as shown in Fig. 16B. In less time. As a result, there is no pressure in the chamber 11a, and the discharge pressure can be controlled by the air bag 11b.
  • the chamber 11 1a and another room 1 lm (in this case, 11a, 11).
  • the same effect can be obtained by providing an air bag of 1 lb in the pressure chamber of the present invention, or by providing the air bag in the upper part of the chamber 11a.
  • the air bag 11b had a circular cross section (Fig. 17A), but as shown in Fig. 17B, an air bag 39a that accumulates air in a sheet-like material, and as shown in Fig. 17C
  • the same effect as before can be obtained by using an air bag 39b for storing air in a bag-shaped object. Applying these, as shown in Fig.
  • a pressurized chamber (chamber 1) 11a is used to form a bag, and an elastic material bag (air bag) 39c is used so that the air can enter the room.
  • the thin blade is made of copper having a thickness of 0.3 mm.
  • a blade of copper, stainless steel, or resin (polyimide-polyamide.imide, etc.) having a thickness of about 0.1 mm to 0.5 mm may be used.
  • the left and right joints 9 of the material supply unit 1 and the coating unit 11 are arranged at the upper part of the coating unit 11 as shown in FIG. 5 and the like, but as shown in FIG.
  • the viscous material 31 of the material supply unit 1 may be supplied from the side of the chamber 11a. This makes it possible to smoothly supply the viscous material 31 into the chamber 11a.
  • the detection of the fullness of the viscous material 31 in the chamber 11a in FIG. 19 will be described.
  • the supply pressure may be applied for a predetermined time, but the end in the chamber 1 la or the material supply unit 1 may be applied.
  • the pressure detecting means 41 can detect that the viscous material 31 is full in the chamber 11a.
  • a method of supplying the viscous material 31 during printing will be described with reference to FIG.
  • the method of initially supplying the viscous material 3 1 into the chamber 1 1 a is performed as described above, and when the chamber 1 la is full, air bladders 1 1 b, 39 a, 39 b, 39 c ( Hereafter, only 1 1b is written.) Inflate and print.
  • a predetermined pressure can be generated in the chamber 11a while the air bag 11b is inflated, and printing can be performed.
  • the air bladder 1 1b is inflated and cannot compensate for the reduced volume of the viscous material 3 1
  • the pressure in the chamber 1 1 a decreases, and the preset lower limit pressure required for printing is set. become.
  • the pressure detecting means 41 By detecting the lower limit pressure in the chamber 11a by the pressure detecting means 41, a decrease in the viscous material 31 is detected, and by performing the same operation as in the initial supply, the viscosity in the chamber 11a again increases.
  • the air bag 11 b By supplying the material 31, the air bag 11 b can be inflated to generate a discharge pressure and printing can be continued.
  • the viscous material 31 may be supplied at a set timing such as the number of printings without detecting the lower limit pressure, or the viscous material 31 may be supplied.
  • the viscous material 31 may be supplied little by little by constantly applying a low supply pressure.
  • FIG. 21 illustrates the pressure in the chamber 1 la during printing.
  • the pressure in the chamber 11a can be instantaneously increased-printing is performed by moving the coating unit 11 as it is.
  • the pressure detected by the pressure detecting means 41 is changed by the coating unit. 1 Lower than when 1 is stopped.
  • the air bag should be inflated with 1 lb at the specified pressure if the screen opening is not a problem.Otherwise, the pressure during actual printing is detected and the coating unit 1 1
  • the state of movement of the viscous material 31 is considered from the pressure difference in the chamber 11a during stopping and moving.
  • the pressure difference in the chamber 11a is large, the viscous material 31 is likely to move, that is, the viscosity is often reduced.Therefore, the pressure of the air bag 11b depends on the degree of the pressure drop. To reset.
  • This resetting of pressure corrects the relationship between the viscosity of the viscous material 31 and automatically resets even during printing if the relationship between the viscosity, the detected pressure, and the set pressure is determined in advance. Can be set. Even if the viscosity of the viscous material 31 changes due to temperature changes or continuous use, stable printing can be performed by resetting the 1 lb air bag pressure by comparing it with the pressure measured during the previous printing. Can be realized.
  • the pressure of the air bag 11 can be reset without actually printing.
  • the pressure state of the viscous material 31 can be detected more precisely, and It becomes possible to detect the movement of the viscous material 31 in 1a. If the pressure difference of the pressure detecting means 4 1 is large, the viscosity of the viscous material 3 1 is poor, that is, the viscosity is high, so the pressure of the air bag 1 lb (39 a) is set high, and the pressure of the pressure detecting means 4 1 If the difference is small, the viscosity of the viscous material 31 is good, that is, since the viscosity is low, the pressure of 1 lb of the air bag can be set low.
  • FIG. 23A when the viscous material 31 filled in the chamber 11a moves on the screen 34 while the discharge pressure is applied, the viscous material 31 flows in the same direction as the moving direction. When the discharge pressure is not applied, this flow does not occur, and the viscous material 31 slides on the screen 34, so that it is difficult to enter the opening of the screen 34, and printing cannot be performed. That is, when the viscous material 31 flows, the viscous material 31 enters the opening of the screen 34 and can be printed.
  • the viscous material 31 cannot be stirred in advance, but by performing a printing operation, Considering that the viscous material 31 in 1a flows, the coating unit 11 reciprocates on the screen 34 with the discharge pressure applied before printing starts, so that the viscous material 31 is removed. Obviously, stirring can be performed, and it is preferable to perform the above operation before printing to stabilize printing.
  • a shaft 42 is provided in the chamber 11a as shown in Figs. 24A and 24B, and the viscous material is turned by rotating it. 3 1 can be mixed.
  • the shaft 42 is located in the chamber 11a and is supported at both ends to prevent the viscous material 31 from leaking at the O-ring 43.
  • At least one of the shafts 42 has a pulley 44 fixed thereto and is connected to a motor 46 via a belt 45. That is, by rotating the motor 46, the shaft 42 rotates, and the viscous material 31 can be forcibly mixed.
  • the viscosity of the viscous material 31 when the viscous material 31 is viewed from the viewpoint of viscosity, the viscosity gradually decreases because the material flows each time a printing operation is performed.
  • the viscosity of the viscous material 31 can be reduced to some extent in advance by reciprocating the coating unit (printing head) 11, and the viscosity can be further reduced by using the shaft 42.
  • the change in viscosity of the viscous material 31 due to printing can be reduced. It goes without saying that rotating the shaft 42 during the reciprocating operation of the print head 11 is more effective.
  • the flow velocity of the viscous material 31 during printing becomes maximum at the position of the discharge port 14 as shown by the arrow in FIG. 26A, and decreases as it goes upward.
  • the flow speed decreases, and due to this, the speed at the position of the discharge port 14 decreases, and it does not match the speed of the print head 11, and as a result, the screen 3 4 and the viscous material 3 1 slip and make printing difficult.
  • the flow speed at the position of the discharge port 14 tends to increase, but the viscosity of the viscous material 31 in the chamber 11a becomes a resistance and the flow rate at the position of the discharge port 14 becomes high. Does not increase, and as a result, the screen 34 and the viscous material 31 slip and the printing becomes difficult.
  • the flow of the viscous material 31 in the chamber 11a can be promoted by rotating the shaft 42 formed in the chamber 11a even during printing.
  • the speed at the position of the discharge port 14 can be increased, and as a result, slippage occurs between the screen 34 and the viscous material 31. Printing can be performed without any problem.
  • FIGS. 27A to 27E a method of separating the printing head (coating unit) 11 from the screen 34 without leaving the viscous material 31 on the screen will be described with reference to FIGS. 27A to 27E.
  • FIG. 27A there is a viscous material 31 in the chamber 1 la of the print head 11, and the viscous material 31 is in contact with the screen 34 at the discharge port 14.
  • FIG. 27B if the print head 11 is raised as it is, a large amount of the viscous material 31 remains on the screen 34.
  • Fig. 27C as in the case of preventing the viscous material 31 from dripping from the discharge port 14, even if the air bag 11b is deflated, the print head 11 can be raised. After all, the viscous material 31 remains on the screen 34. Since the remaining viscous material 3 1 is troublesome to reuse, all viscous material 3 1 on the screen 34 must be collected in the print head 1 1.
  • the volume of the space capable of accommodating the viscous material in the chamber 11 a is increased by deflating the air bag 11 b in the coating unit 11, and the viscous material in the chamber 11 a is reduced.
  • the viscous material 31 can be easily recovered.
  • the viscous material 31 is moved by deflating 1 lb of the air bag as shown below.
  • the method of increasing the volume of the space capable of accommodating the viscous material in the chamber 11a is as follows. It is not limited to. In this embodiment, as shown in FIG.
  • 1 lb of the air bag can be deflated to increase the volume of the space capable of accommodating the viscous material in the chamber 11a.
  • the viscous material 3 1 on the screen 3 4 is touched with the thin blade 12 and the print head 1 1
  • the print head 11 can be separated from the screen 34 by raising it without leaving the viscous material 31 on the screen 34.
  • the viscous material 31 in use is usually stored in a refrigerator or the like when the production is stopped by covering the normal application unit 11 with a lid.
  • the temperature of the viscous material 31 must be returned to room temperature, and usually must be removed from the refrigerator 30 minutes or more before production, as shown in Figure 28B. If the viscous material 31 is frequently replaced, it takes time and effort to bring the viscous material 31 to room temperature.
  • the temperature of the viscous material 31 can be quickly returned to room temperature as shown in FIG. 28C by replacing the air in the air bag 11b as shown in FIG. 28A, Production can be started immediately and no extra labor and time is required.
  • the discharge pressure adjusting means arranged in the vicinity of the discharge port efficiently transmits the pressure at the time of discharging the viscous material stored in the pressurizing chamber, and the instantaneous appropriate Discharge can be performed efficiently and with high precision at a uniform discharge pressure.
  • leakage of viscous materials and generation of ridges can be prevented by increasing the precision of the filling pressure into the screen openings. It is useful for improving print quality because it can be prevented.

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Description

明 細 書 粘性材料塗布装置 技術分野
本発明は、 接着剤、 クリーム半田、 導電ペーストなどの粘性材料を回路基板など の被塗布物上に塗布する粘性材料塗布装置に関するものである。 背景技術
従来の粘性材料塗布装置の基本構成を図 2 9 A、 図 2 9 Bの概略図を参照して説 明する。 この粘性材料塗布装置は、 図 2 9 Aに示すように、 接着剤やクリーム半田 などの粘性材料 5を収容する材料供給部 1と、 材料供給部 1に圧縮エアを調節して 供給する圧力調節部 2 2とからなり、 粘性材料 5は前記圧縮エアによって加圧され ることによって吐出部 4の吐出口 4 aから吐出される。
また図 2 9 Bに示すように、 圧縮エアの供給を開始 Z終了させるためのバルブ 1 6が材料供給部 1と吐出部 4との間に配される場合もある。 この装置では、 所定の 吐出量で粘性材料 5を吐出したい場合に、 圧力供給部 2 2から供給された圧縮エア により粘性材料 5を上方から加圧して押し出し、 バルブ 1 6を開いて吐出口 4 aか ら粘性材料 5を吐出する。 そして回路基板への塗布が完了すると、 バルブ 1 6が閉 じるように構成されている。
しかしながら上記のような従来の構成の粘性材料塗布装置では、 圧力供給部 2 2 から供給される圧縮エアを材料供給部 1に収容された粘性材料 5上方で受けるため、 粘性材料 5の特性によってはその粘度抵抗を受け、 圧縮エアの圧力が距離の離れた 吐出部 4の吐出口 4 a付近まで到達しにくい。 そのため圧力伝達にばらつきが生じ、 高精度な吐出量及び吐出圧を得るのが困難であった。
また図 3 0に示すように、 所定圧力で吐出開始の信号を出してから実際にその圧 力で吐出を開始するまでの応答時間も、 同様の原因により長くなり、 吐出開始の信 号発信から実際の吐出開始までの間に待ち時間が生じる。 更に、 加圧終了後に残圧 が残るため、 吐出口 4 aより垂れ下がった粘性材料 5が、 次に粘性材料塗布装置を 回路基板上に配置した場合に吐出口 4 a付近にはみ出して回路基板に付着してしま い、 ブリッジの発生等の問題が生じる。
また上記従来の装置において、 二次元的に粘性材料の一括供給を行う際に図 3 1 A、 図 3 1 Bに示すような吐出口 4 dを複数個有する多連ノズル 4 cと呼ばれるも のを使用する場合には次のような問題があった。 高粘性材料においては、 粘性材料 5に対する圧力伝達が均等に行われず、 印刷ペースト 3 1を回路基板 3 2上に塗布 した場合、 図 3 2 A、 図 3 2 Bに示すように、 塗布する吐出口 4 cの位置によって 圧縮エアの伝達圧力が異なるため、 吐出位置によって吐出量にばらつきが生じてい た。
そこで本発明は上記問題点を解決し、 粘性材料を吐出するための圧力伝達を効率 良く行って応答性を良くすることによって吐出精度の向上や効率化を図ることがで きる粘性材料塗布装置を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明の粘性材料塗布装置は上記目的を達成するために、 吐出口に連通して粘性 材料を貯留する加圧室を備えた装置本体と、 前記加圧室に粘性材料を圧送する粘性 材料供給手段とを有し、 加圧室内の粘性材料を加圧して吐出する際に、 加圧室の容 積を増減させて粘性材料の吐出圧を調節する吐出圧調節手段を、 加圧室又は加圧室 に臨ませて配したことを特徴とする。
本発明によれば、 加圧室に貯留された粘性材料は、 加圧室又は加圧室に臨ませて 配された吐出圧調節手段によって吐出圧を調節されて吐出されるので、 エア圧が効 率良くかつ均等に粘性材料に伝達され、 加圧開始から吐出開始までの応答性が良く なり、 瞬時に適正な吐出量で粘性材料を吐出することができる。 そして吐出終了後 は加圧室内に残圧が残らないので、 従来のように粘性材料が吐出口から垂れ下がつ て再塗布時に被塗布物に付着するのを防止することができる。 特に高粘度の粘性材 料の場合でも粘度抵抗を受けにくくなるので、 直線状に印刷ペーストを塗布するス クリーン印刷の場合でも均一な吐出を行える等、 粘性材料塗布全般において吐出精 度の向上や効率化を図ることができる。
吐出圧調節手段は、 加圧室内に設けられて吸排気に伴い内部容積が増減する袋と- 前記袋内へ気体を圧力調節して供給しまたは排出するエア供給部とからなるように すると好適であり、 袋がエア供給部と加圧室との気体の吸排気に伴って変形するこ とによって、 加圧室内の容積を増減させて吐出圧を容易に調整することができる。 この場合、 加圧室内での空気袋の位置を吐出口に近づけるほど、 吐出用のエア圧と 吐出圧との差がなくなつていき応答性を更に良くすることができる。
吐出圧調節手段は、 エアシリンダやボイスコイルモー夕等のァクチユエ一夕と、 それによつて変形して加圧室内の容積を増減させる隔膜とから構成することもでき る。
また、 直列に配された複数の粘性材料供給手段に対応して、 1つの加圧室と吐出 圧調節手段と吐出口を共有して用い、 粘性材料供給手段の配列方向に沿った吐出位 置における粘性材料の吐出圧を一括に調節するように構成すると好適である。 この 構成によれば、 前述したようなスクリーン印刷において、 高粘度の印刷ペーストの 吐出をその吐出位置にかかわらず均一に精度良く行うことが可能になる。
吐出圧調節手段を複数用い、 吐出位置における粘性材料の吐出圧を任意に調節す るように構成すると好適であり、 局部的な圧力調整を容易に行うことができるよう になる。
また、 加圧室下部両側に 1対の傾斜板を夫々が下方に向けて接近するように取付 けて、 その下端開口部を吐出口とすることによっては、 その傾斜板が前記スクリー ン印刷におけるスキージの代わりとなり、 スクリーン開口への印刷ペーストの充填 を吐出圧調節によって適正に行うことができるので、 高精度な印刷ができ印刷品質 の向上を実現できる。
尚、 上記構成において粘性材料を圧送する粘性材料供給手段からの圧送による供 給に限定しない構成によれば、 装置本体を交換容易に形成したり、 装置本体内に、 粘性材料を充填したカートリッジを収容可能にすることによって、 粘性材料を加圧 室に貯留させることができ、 粘性材料供給用の加圧手段が不要になって粘性材料供 給を容易にすることができる。
また前記各傾斜板と加圧室の下部側面の間に軟質弾性材料を挟み込むように構成 すると好適である。 このように構成すると、 傾斜板をスクリーンに押し付けた際、 傾斜板がたわむことによりスクリーンとの密着性を向上させることができる。 それ により、 加圧室内に粘性材料を供給するときや加圧室内の粘性材料を加圧するとき に、 傾斜板とスクリーンの間から粘性材料が出てしまうのを防ぐことができる。 し かし、 より密着性を向上させるためには傾斜板のたわみを大きくしなければならず、 その為には傾斜板の長さを長くする必要がある。 そのようにすると加圧室の容積が 増え供給する粘性材料が多くなり、 供給時間の増大、 塗布ユニット重量の増大にな る。 そこで軟質弾性材料を傾斜板と加圧室の下部側面の間に挟み込むことにより、 傾斜板のたわみを確保したまま加圧室の容積を小さくすることができ、 粘性材料を 最小にすることができる。 軟質弾性材料は傾斜板に沿って構成されているが、 傾斜 板の両端でつながつていてもよく、 また傾斜板の両端に別の軟質弾性材料を入れて もよい。 粘性材料が多くても良い場合は、 傾斜板に沿って軟質弾性材料を構成しな くてもよく、 傾斜板の両端のみに軟質材料を入れればよい。
また前記粘性材料供給手段により加圧室を粘性材料で満たした後に粘性材料供給 手段の供給圧力を切つた際、 供給圧力を切っても加圧室内に満たされた粘性材料は いくらかの圧力を有しており、 この加圧室内に残った供給圧力の残圧を吐出圧調節 手段を構成する袋により吸収することにより加圧室内の圧力を低下させるように構 成すると好適である。 これにより加圧室内の残圧を無くすることができ、 前記袋に より吐出圧をコントロールすることができる。
また加圧室内の端または粘性材料供給手段の間に少なくとも 1個の圧力検出手段 を設けることにより、 粘性材料供給手段により加圧室に粘性材料を供給していく際、 加圧室内に粘性材料が満杯になったことを圧力検出手段により検出するように構成 すると好適である。 また加圧室を吐出圧調整手段により加圧した際、 圧力検出手段での検出圧力が所 定圧力に達しない場合、 粘性材料の不足と判断し粘性材料供給手段により粘性材料 を供給して、 加圧室内の粘性材料を補充しうるように構成すると好適である。 また吐出圧調整手段により加圧したまま移動し、 加圧室の圧力を圧力検出手段で 検出することにより、 吐出圧調整手段の圧力を調整するように構成すると好適であ る。
また加圧室に回転可能なシャフトを備え、 シャフ卜が回転することにより粘性材 料を流動させるように構成すると好適である。
また吐出終了後に吐出圧調整手段により加圧室の圧力を負圧にし、 加圧室を水平 に移動させながら上昇させることにより、 粘性材料を加圧室に回収するように構成 すると好適である。
さらに空気袋の中の空気を入れ替えることにより粘性材料の温度を安定させるよ うに構成すると好適である。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1実施形態における粘性材料塗布装置を示す縦断面図であり、 図 2 A、 図 2 Bは同実施形態における実験デ一夕を示し、 図 2 Aは、 吐出圧の応 答性を示すグラフ、 図 2 Bは吐出圧の効率を従来との比較で示すグラフであり、 図 3は本発明の第 2実施形態を示す縦断面図であり、
図 4は本発明の第 3実施形態を示す縦断面図であり、
図 5 A、 図 5 Bは本発明の第 4実施形態を示し、 図 5 Aは正面図、 図 5 Bは側面 図であり、
図 6 A〜図 6 Eは同実施形態の参考図で、 スクリーン印刷によって印刷ペースト (粘性材料) を塗布する工程を図 6 Aから図 6 Eの手順で示す説明図であり、 図 7 A、 図 7 Bは吐出圧のばらつきを従来例と比較実験したデータを示し、 図 7 Aは同実施形態のデータを示すグラフ、 図 7 Bは従来例のデータグラフであり、 図 8 A、 図 8 Bは吐出圧の応答性を従来例と比較実験したデータを示し、 図 8 A は同実施形態のデ一夕を示すグラフ、 図 8 Bは従来例のデータを示すグラフであり、 図 9は同実施形態の変形例を示す縦断側面図であり、
図 10A、 図 10Bは本発明の第 5実施形態を示し、 図 10 Aはその縦断面図、 図 10Bは同実施形態の吐出圧分布を示すグラフであり、
図 11A、 図 11 Bは本発明の第 6実施形態を示し、 図 11 Aはその要部を概略 して示す斜視図、 図 11 Bは同実施形態の吐出圧分布を示すグラフであり、
図 12A、 図 12 Bは本発明の作用を第 4、 第 5実施形態のもので示したもので、 図 12 Aは粘性材料の吐出終了直後の状態を示す縦断面図、 図 12 Bは吐出終了後 に吐出圧を調節した状態を示す縦断面図であり、
図 13は本発明の第 7実施形態の要部を説明する縦断面図であり、
図 14A、 図 14Bは本発明の第 8実施形態を示し、 図 14 Aはその縦断面図、 図 14 Bはその横断面図であり、
図 15 Aは軟質弾性材料の一体型を示す斜視図、 図 15 Bは軟質弾性材料の分割 型を示す斜視図であり、
図 16A、 図 16Bは空気袋により加圧室内の残圧を除去することを示すグラフ であり、
図 17A、 図 17B、 図 17C、 図 17 Dは空気袋の各種態様を示す断面図であ 、
図 18は空気を抜く為のスリットを示す説明図であり、
図 19は加圧室内の圧力検出手段を示す説明図であり、
図 20は初期供給及び追加供給を行っている時の加圧室内の圧力を示すグラフで あり、
図 21は印刷中の加圧室内の圧力を示すグラフであり、
図 22は加圧室内の圧力検出手段を示す説明図であり、
図 23A、 図 23Bは粘性材料の流動を示す図であり、
図 24A、 図 24Bは加圧室内にシャフトを配した例を示し、 図 24Aはその縦 断面図、 図 24 Bはその左側面図であり、 図 2 5は粘性材料の粘度変化を示すグラフであり、
図 2 6 A、 図 2 6 Bは粘性材料の流動速度分布を示す図であり、
図 2 7 A〜図 2 7 Eはスクリーン上の粘性材料を回収する動作を示す図であり、 図 2 8 A〜図 2 8 Cは粘性材料を早く室温に戻すことを説明する図であって、 図 2 8 Aは縦断面図、 図 2 8 B、 図 2 8 Cはグラフであり、
図 2 9 A、 図 2 9 Bは従来例の粘性材料塗布装置の 2つのタイプを示す概略斜視 図であり、
図 3 0は同従来例における吐出圧の応答性のデータを示すグラフであり、 図 3 1 A、 図 3 1 Bは他の従来例の 2つのタイプの多連ノズルを示す概略斜視図 であり、
図 3 2 A、 図 3 2 Bは同従来例の各多連ノズルからの吐出圧のデータを、 図 3 1 A、 図 3 1 Bの測定ポイントにそれそれ対応して示すグラフであり、
図 3 3は本発明の実施形態の変形例であって、 ジョイントを塗布ュニットの左右 側面に配置した例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施形態の粘性材料塗布装置について図 1から図 2 8、 及び図 3 3を参照して説明する。
図 1に示す第 1実施形態の粘性材料塗布装置は、 材料供給部 1、 エア供給部 2、 そして装置本体である塗布ュニット 3とから主構成されている。 材料供給部 1は接 着剤ゃクリーム半田等の粘性材料 5がシリンジ状の収容タンク 1 bに収容されてお り、 材料供給用の圧縮エアによってプランジャ 1 aが作動して粘性材料 5が加圧さ れ、 塗布ユニット 3のチャンバ一(加圧室) 3 c内が常に充満されるように圧送さ れ 。
塗布ユニット 3と材料供給部 1とはジョイント 6によって連結されており、 ジョ イント 6に設けられる貫通穴 6 aが、 前記チャンバ一 3 cの側方に水平に設けられ る粘性材料供給通路 3 dに連通するように設けられることによって、 粘性材料 5が 塗布ュニット 3内へ供給される。
塗布ユニット 3下方の吐出部 4には吐出ノズル 4 bが延設されている。 一方、 塗 布ュニット 3の上方にはエア供給部 2が配され、 このエア供給部 2から所定の圧力 に調節された材料供給用の圧縮エアがエアポート 3 aを介して、 チャンバ一 3 c内 上部空間全域に設けられた空気袋 3 bへ送りこまれる。 第 1実施形態ではこの空気 袋 3 bと前記エア供給部 2とで吐出圧調節手段を構成している。 本実施形態では圧 縮エアを用いたが、 他の気体として窒素ガスなどの不活性ガスでもよい。
空気袋 3 bは、 例えば厚み 0 . 0 3 mm~ l mm程度のウレタンエラストマ一や、 ポリエチレン、 ナイロンなどの樹脂材ゃゴム製の袋状の容器から形成されている。 また粘性材料 5の組成を考慮して耐溶剤性材料のものを使用すると好適である。 よ り好ましい厚みは、 0 . 3 mn!〜 0 . 5 mmである。 ここで空気袋 3 bの厚みは、 薄すぎると破れる恐れがある。 特にチャンバ一 3 c内に残った供給圧力の残圧を吸 収するために、 チャンバ一 3 c内に粘性材料 5を供給する時に空気袋 3 bを加圧し ておく必要があり、 この時に空気袋 3 bが破れる可能性がある。 また空気袋 3 bの 厚みは厚すぎると、 膨張収縮の応答性が悪くなる恐れがある。
また空気袋 3 bは、 圧縮エアのエア供給部 2からの流入やエア供給部 2への流出 による吸排気に伴って任意に膨張収縮することによって、 塗布ュニット 3内のチヤ ンバ一 3 cの容積を増減させている。 これによつてチャンバ一 3 c内の粘性材料 5 を所定の圧力で押出したり、 引いたりすることができる。 また、 空気袋 3 bから吐 出口 4 aまでの距離を、 例えば 1 0 mm程度に短くすることによって応答性が良く なる。
すなわち、 図 2 Aのグラフで示すように、 吐出をオンしてから実際に加圧するま での待ち時間がなく、 吐出終了時の残圧がない。 実験によれば、 吐出圧は、 約 0 . 3秒〜 0 . 5秒でェァ供給部 2から送られてきた所定の圧力に到達することができ る。 また、 吐出をオフにしたときも、 加圧終了後のチャンバ一 3 c内の圧力が瞬時 に 0付近に低下して吐出を停止させることができる。 更に第 1実施形態では空気袋 3 bと吐出ノズル 4 b先端の吐出口 4 aとの距離が近いため、 エア供給部 2から空 気袋 3 bに供給する圧縮エアのエア圧と吐出口 4 aから吐出される粘性材料の吐出 圧が、 ほぼ同等であることが図 2 Bのグラフに示すように、 従来例との比較実験に より確認されている。 このように第 1実施形態では、 エア供給部 2の供給、 排気作 用と連動した空気袋 3 bの膨張収縮作用による吐出圧調節機能により圧力伝達の効 率が良くなり、 チャンバ一 3 cに貯留された粘性材料 5の流動特性に対する影響を 小さくすることができる。 なおエア供給部 2の排気作用は、 空気袋 3 b内の空気を 大気に開放したり、 あるいは吸引することによって実現される。
図 3に示す第 2実施形態では、 吐出圧調節のための前記空気袋 3 bの代わりにェ ァ供給部 2に連動するエアシリンダ 7及び後記隔膜 7 bを用いている。 エアシリン ダ 7にはピストン 7 aが設置されており、 エア供給部 2から所定のエア圧に調節さ れた圧縮エアがェアポ一ト 3 aから供給され、 これによつてビストン 7 aが上下動 し、 その下端に取付けた隔膜 7 bを変形させる。 この隔膜 7 bの変形によってチヤ ンバー 3 c内の容積を増減させて粘性材料 5を加減圧している。 隔膜 7 bは図示す るものの外、 ベロ一ズ等を用いることができる。
図 4に示す第 3実施形態では、 吐出圧調節のために前記ビストン 7 aを駆動する ボイスコイルモー夕 (V C M) 8と呼ばれる電動機を用いている。 第 3実施形態に おいて、 隔膜 7 bの変形によってチャンバ一 3 c内の容積を増減させるしくみは第 2実施形態の場合と同様であるが、 駆動を電動にすることにより、 より早い応答を 実現できる。 ボイスコイルモー夕 8の動作距離 (ストローク) は、 チャンバ一 3 c やピストン 7 a先端付近に圧力センサー 1 9を取付け、 この検出値と設定値を比較 することにより制御するか、 あるいは動作の際に発生する抵抗値 (抵抗力) をボイ スコイルモー夕 8のドライバ一から読取って圧力に換算し、 これにより制御するこ ともできる。 何れの場合でも、 圧力を効率良く、 かつ即座に精密に伝達するために は吐出圧調節手段となる駆動源や隔膜 7 bと吐出口 4 aとの距離をできる限り小さ くする必要がある。
図 5に示す第 4実施形態は、 第 1実施形態で示した空気袋と同様の吐出圧調節手 段によって吐出圧を調節するものであるが、 材料供給部 1を複数配し、 1 1 aやチューブ状の空気袋 1 1 bを共有することによって、 所定の容積内の吐出 圧を 1組の吐出圧調節手段で一括に調節している点をその特徴としている。
具体的には図 6 A〜図 6 Eに参考として示すように、 電子部品を実装するために、 回路基板 3 2のランドパターン 3 3上に粘性材料 (印刷ペースト) 3 1を印刷する 平板孔版式 (スクリーン式) 等の印刷装置において、 粘性材料 3 1を回路基板 3 2 に配されたスクリーン 3 4の開口 3 5に充填する際にスキージ 3 7を用いるが、 本 実施形態ではスキージ 3 7の代わりに、 後記薄板ブレード (傾斜板) 1 2を用いて 上記吐出圧力調節手段を作動させている。 すなわち第 4実施形態の粘性材料塗布装 置は、 スクリーン印刷機の印刷へッドとして用いられている。
第 4実施形態によれば、 粘性材料 3 1をスクリーン 3 4の開口 3 5に充填する印 刷工程において、 材料供給部 1の配列方向に配置された空気袋 1 1 bと片側に 1箇 所配置された吐出圧調節手段 (エア供給部) 2が連動した吸排気作用によってチヤ ンバー 1 1 aの容積を増減させることによって、 開口 3 5への粘性材料 3 1の充填 圧力を適正な値に保持する高精度な吐出圧調節ができ、 印刷品質の向上を実現でき る。 この粘性材料塗布装置は、 一例として長さが 2 7 0 mmであり、 中央部と左右 各部にそれそれ 8 5 mm間隔に配置された材料供給部 1には粘性材料 3 1が収容さ れている。 粘性材料 3 1は、 材料供給部 1に連結されるジョイント 9内の約直径 6 mmの貫通穴 9 aから塗布ュニット 1 1内のチャンバ一 1 1 aへ圧送される。 チヤ ンバ一 1 1 aにはエア供給部 2から圧縮エアを供給するエアポート 1 1 dとジョイ ント 1 1 e、 空気袋 1 1 bが配されている。
空気袋 1 1 bの中には、 シャフト 1 1 gと空気吸排用の空気穴付きパイプ 1 1 f とが取付けられている。 シャフト 1 1 gは吐出口 1 4の長さが 2 7 0 mmと長いた め、 0 . 0 5 mm厚のナイロンチューブ製の空気袋 1 1 bが変形し、 チャンバ一 1 1 aからはみ出すのを防止するために、 空気袋 1 1 bの中にむらなく瞬時に空気を 送るために設けられている。 ジョイント 1 1 eは前記パイプ 1 1 fに連結されてい る。 空気袋 1 l bは直径 1 0 mm、 長さ 2 2 0 mm程度であり、 ジョイント 1 1 e とはエアリークすることなく 0リング等を用いて連結されている。 チャンバ一 11 aの下部両側端には、 0. 3 mm厚の銅製の薄板ブレードからな る 2枚の薄板ブレード 12が 10mm程度の間隔を開けてブレード押え 10によつ て、 夫々が下方に向けて接近するように取付けられており、 スクリーン印刷におい て、 従来のスキージの代わりとなる。 第 4実施形態においては薄板ブレード 12、 12間の開口が吐出口 14を形成し、 粘性材料 31はこの吐出口 14より吐出され る。 サイドプレート 13は粘性材料 31がチャンバ一 11 aから漏れないようにゥ レ夕ンゴム等のサイドストッパ一 15を挟んでチャンバ一 11 aに固定されている c 上記のように 3つの材料供給部 1を配置する粘性材料塗布装置において、 第 4実 施形態のように吐出圧調整手段 (吐出圧調整手段 2と空気袋 1 lb) を用いたもの と、 材料供給部 1の材料供給用の圧縮エアだけで粘性材料 5を吐出する従来のもの とでスクリーン印刷した場合を比較実験したデータ結果を図 7と図 8に示している c まず中央部と左右各部の長手方向の 3つの測定位置における圧力のばらつきの比 較においては、 エア圧を約 0. 2 kgf cm2に設定した場合、 第 4実施形態にお けるばらつきは図 7 Aに示すように約 0. 01 kgf /cm2程度で殆ど無視できる ほどであった。 しかし従来のものでは図 7Bに示すように約 0. lkgf/cm2程 度もあった。
次に図 8A、 図 8 Bにおいて吐出圧力の応答性について比較する。 充填圧力の立 ち上がり時間は、 図 8Aに示すように、 第 4実施形態では約 0. 3秒であるのに対 して、 図 8Bに示すように、 従来のものでは約 10秒以上であった。 また加圧終了 後についても従来のものでは、 チャンバ一内には残圧として約 0. Skgf/cm2 程度の圧力が残ってしまい、 また吐出停止からそれに至るまでの時間も約 30秒程 度かかるのに対し、 第 4実施形態では、 チャンバ一 11 a内の圧力は瞬時に低下す る。 これは加圧終了後、 チャンバ一 1 l a内の残圧を空気袋 1 lbが収縮してエア 供給部 2へ排気することにより吸引しているためである。
また図 9に示すように、 第 4実施形態における空気袋 1 lbが押圧する粘性材料 31の頂面にプレート 11 hを張付け、 チャンバ一 11 a内の粘性材料 31が均一 に広がるように工夫しても良い。 以上説明した第 4実施形態の粘性材料塗布装置においては、 粘性材料 31はチヤ ンバ一 1 1 a内で高精度に且つ均一に加圧され、 吐出口 14から吐出される粘性材 料 31は吐出口 14の長手方向に対して均一に塗布される。 しかし図 10に示す第 5実施形態では、 吐出圧を塗布位置ごとに変化させることができるようにしている c 第 5実施形態によれば、 図 1 OAに示すように材料供給部 1は 2箇所に設けられ、 空気袋 3 f、 3 e、 3 gは中央部、 左部、 右部の 3箇所に設けられ、 エア供給部 2 に連通するエアポート 3 aと共に別々に分けて配置されている。 吐出される粘性材 料が印刷ペーストのような 200 P a · s程度の高粘度の粘性材料であれば、 例え ば、 左部と右部のエア供給部 2からの圧縮エアのエア圧を 0. Skgf/cm2 中 央部のそれを 0. 3 kgf /cm2に設定すると、 チャンバ一 3 cからの吐出圧も図 10Bに示すように、 左部、 右部、 中央部で局部的な圧力調整ができる。 更に局部 的な圧力調整を精度良く行うためには、 エア供給部 2に対応してチヤンバー 3 cを 仕切ることもできる。
また上記のように複数個の空気袋 3 e、 3 f、 3 gを直列に配置するだけではな く、 図 1 1 Aに示す第 6実施形態のように複数個の空気袋 3 bを並列に配置するこ とによって、 同一の塗布ユニット 3内で吐出圧を変化させて、 圧力分布を任意に作 り出すことができる。 図 1 1 Bはその圧力分布を示すグラフである。
図 12A、 図 12Bは、 上記粘性材料塗布装置から粘性材料 31が吐出されて被 塗布物 32に塗布された後、 被塗布物 32から吐出口 14が離れたときの粘性材料 31の吸引作用を第 4、 第 5実施形態の装置で示したものである。 この場合、 吐出 口 14付近の粘性材料 31は被塗布物 32と吐出口 14との間で引きちぎられ、 一 部の粘性材料 31 bは被塗布物 32上に塗布され、 その他の粘性材料 31 aは吐出 口 14から垂れ下がってしまう。 しかし、 図 12 Bに示すように、 この状態で空気 袋 1 1 bのエアを空気穴付きパイプ 1 1 f を介して吸引することによって空気袋 1 l bは更に収縮し、 垂れ下がつている粘性材料 3 l aをチャンバ一 1 1 a内に戻す ことになる。
つまり、 再度、 粘性材料塗布装置を被塗布物 32上に配置したときに、 図 12A の状態であれば吐出口 1 4周辺 (チャンバ一 1 1 a開口周面) に粘性材料 3 1が付 着してしまう。 ところが図 1 2 Bのように、 垂れ下がった粘性材料 3 1 aを前記の ようなエア吸引によってチャンバ一 1 l a内に吸引しておけば、 再印刷のために吐 出口 1 4が被塗布物 3 2上に配置されても粘性材料 3 1がはみ出すことなく、 被塗 布物 3 2上はクリーンな状態にすることができる。 この吸引するための圧力は、 ェ ァ供給部 2から供給されており、 吸引に必要な圧力は空気袋 1 l bが収縮する程度 であればよく、 約マイナス 0 . 2〜0 . 3 k g f Z c m2が好適である。
図 1 3は第 7実施形態を示している。 上述した実施形態では、 塗布ュニヅト 3内 に形成されるチャンバ一 3 cへの粘性材料 5の供給を材料供給用の圧縮エアによつ て行っていたが、 供給手段はこれに限定されない。 例えば第 7実施形態では、 塗布 ュニット 3を空気袋 3 b部から着脱可能に形成し、 これと粘性材料 5が充填された 新しい塗布ュニット 3とを交換することによって粘性材料 5の供給を行っている。 粘性材料 5の供給は、 チャンバ一 3 c内に収容可能に形成された力一トリッジ 3 h を交換することで行っても良い。 この場合、 カートリッジ 3 hの内部空間が塗布ュ ニット 3内でチャンバ一 (加圧室) を形成する。 カートリッジ 3 hの材質はナイ口 ン製、 フッ素系、 金属 ·非金属系等、 チャンバ一 3 c内に収容できれば良い。 図 1 4 A、 図 1 4 Bに示す第 8実施形態は、 第 4実施形態で示した空気袋 1 1 b と同様の吐出圧調整手段によつて吐出圧を調整するもので、 材料供給部 1を複数配 列しチャンバ一 1 l aや空気袋 1 l bを共有しており、 所定の容積内の吐出圧力を 1組の吐出圧力調節手段で一括して調整するものであり、 チャンバ一 1 l aの下部 側面と薄板ブレード (傾斜板) 1 2の間に軟質弾性材料 3 8を挟み込むように構成 している。
軟質弾性材料 3 8が無くても、 チャンバ一 1 l aに粘性材料 3 1を供給するとき やチャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1を加圧するときに、 塗布ュニット 1 1をスク リーンに押し付け、 薄板ブレード 1 2をたわませることによりスクリーンとの密着 性を向上させ、 薄板ブレード 1 2とスクリーンの間から粘性材料 3 1が出てしまう のを防ぐことができる。 しかし、 より密着性を向上させるため、 またスクリーンの 0/71264
14 うねり等にならう為には、 薄板ブレード 1 2をより長くし薄板ブレード 1 2のたわ みを大きくする必要がある。 しかし、 このようにするとチャンバ一 1 1 aの容積が 増え供給する粘性材料 3 1が多くなり、 供給時間の増大、 塗布ュニット 1 1の重量 の増大をまねく。
そこで軟質弾性材料 3 8を薄板プレード 1 2とチャンバ一 1 l aの下部側面との 間に挟み込むことにより、 薄板ブレード 1 2のたわみを確保したままチャンバ一 1 1 aの容積を小さくすることができ、 粘性材料 3 1の量を最小にすることができる, 軟質弾性材料 3 8は薄板ブレード 1 2に沿って構成されているが、 図 1 5 Aの 3 8 aに示すように薄板ブレード 1 2の両端でつながった一体型でもよく、 また図 1 5 Bのように薄板ブレード 1 2に沿って左右 1対の軟質弾性材料 3 8 bと薄板プレー ド 1 2の両端に別の 1対の軟質弾性材料 3 8 cを入れた分割型としてもよい。 粘性 材料 3 1が多くても良い場合は、 薄板ブレード 1 2に沿って軟質弾性材料 3 8を構 成しなくてもよく、 薄板ブレード 1 2の両端のみに軟質弾性材料 3 8を入れればよ い。 また軟質弾性材料 3 8はチャンバ一 1 1 aに固定しておいてもいいが、 チャン バー 1 1 aと薄板ブレード 1 2または薄板ブレード 1 2の両端から別のプレートで はさむだけでも良い。 また、 薄板ブレード 1 2の厚みを薄くしたり樹脂系の材料を 用いたりすることにより薄板ブレード 1 2のたわみを確保することも可能である。 以上により、 本実施形態の粘性材料塗布装置をスクリーン印刷機の印刷へッドと して用いたとき、 薄板ブレード 1 2のたわみを大きく取ることによりスクリーンの うねり等にならうことができ、 スクリーンの下に回路基板が無くても薄板ブレード 1 2で粘性材料 3 1をかき取ることができる。
また、 印刷中の塗布ユニット 1 1は、 スクリーンにならうために上下に自由に移 動する構成をとることが多いが、 薄板ブレード 1 2のたわみを有効に使うために塗 布ュニット 1 1の上下方向の動きを規制した方が、 薄板ブレード 1 2が上下に動き 粘性材料 3 1をかき取ることができ好適である。
なお、 軟質弾性材料 3 8は、 柔らかい上に耐溶剤性のものが良く、 例えば低硬度 のポリェチレンゃゥレタンゴム等が適しているが、 定期交換を行えばシリコンゴム、 特に発泡系のシリコンゴムも柔らかいため好適である。 しかも、 これら軟質弾性材 料 3 8のスクリーンに対向する側の面に高硬度の材料、 例えばフッ素系の材料を接 合もしくはコーティングしておくと滑りが良く寿命も伸びて好適である。
次に図 1 6 A、 図 1 6 Bを用いてチャンバ一 1 1 a内の圧力について比較する。 材料供給部 1によりチャンバ一 1 1 aを粘性材料 3 1で満たした後に材料供給部 1 の供給圧力を切った際、 供給圧力を切ってもチャンバ一 1 l a内に満たされた粘性 材料 3 1は図 1 6 Aのようにいくらかの圧力を有しており (以降残圧と呼ぶ) 、 こ の残圧は数分経過しても極端に低下することはない。 空気袋 1 l bにより吐出圧力 を発生させるが、 残圧 <吐出圧力の場合は空気袋 1 1 bにより吐出圧力をコント口 —ルできるが、 残圧 >吐出圧力の場合は吐出圧力をコント口ールすることは困難で ある。
そこで、 材料供給部 1に供給圧力をかけるときまたは供給中に、 空気袋 1 l bを 膨らませておき、 チャンバ一 1 l a内が粘性材料 3 1で満たされ供給圧力を切る際 に空気袋 1 l bのエアも切れば、 空気袋 1 1 bがしぼむことによりチャンバ一 1 1 a内の残圧を吸収することができ、 図 1 6 Bのようにチャンバ一 1 1 a内の残圧を 1秒以下の時間で低下させることができる。 これによりチャンバ一 1 l a内に圧力 が無くなり、 空気袋 1 1 bにより吐出圧力をコントロールすることができる。
このとき、 図 1 7 Aに示すように、 チャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1の動きを 妨げないようにチャンバ一 1 1 aと別の部屋 1 l m (この場合 1 1 a、 1 1 mの両 方で本発明の加圧室が構成される。 ) に空気袋 1 l bを設ける、 もしくはチャンバ - 1 1 aの上部に設けても同様の効果を得ることができる。 これまでの空気袋 1 1 bは断面円形 (図 1 7 A) であったが、 図 1 7 Bのようにシート状のものに空気を ためる空気袋 3 9 aや、 図 1 7 Cのようにバック状のものに空気をためる空気袋 3 9 bを用いてもこれまでと同様の効果を得ることができる。 これらを応用して図 1 7 Dのように、 加圧室 (チャンバ一) 1 1 aを袋状にして空気の入るところを部屋 にするように弾性材料袋 (空気袋) 3 9 cを用いても同様の効果を得ることができ る。 本実施形態では、 薄板ブレードとして 0 . 3 mm厚の銅製のもので説明したが、 例えば 0 . l mm〜0 . 5 mm程度の銅、 ステンレス、 樹脂 (ポリイミ ドゃポリア ミ ド .イミ ド等) のブレ一ドでもよい。
また本実施形態では、 図 5等に示すように材料供給部 1と塗布ュニット 1 1との 左右のジョイント 9は塗布ュニット 1 1の上部に配置されているが、 図 3 3に示し たように塗布ュニット 1 1の左右側面に配置してもよく、 材料供給部 1の粘性材料 3 1はチャンバ一 1 1 aの側面から供給される。 このことによりチャンバ一 1 1 a 内への粘性材料 3 1の供給がスムーズに行える。
次に、 図 1 8に示すように、 チャンバ一 1 1 a内に粘性材料 3 1を供給する際、 チャンバ一 1 1 aが満杯になっても空気溜り 4 0 aがチャンバ一 1 1 a内に残るこ とがある。 チャンバ一 1 l a内は空気袋 1 1 bにより均等に圧力がかかっているの で空気溜り 4 0 aにも同様の圧力がかかり大きな問題にはならないが、 より精密に 圧力をコントロールする為には微小な穴もしくはスリットなどの空気抜き 4 0を設 ければ、 空気溜り 4 0 aの空気は排出される。 このとき穴もしくはスリットは微小 である為に、 粘性材料 3 1が出て行くには抵抗が大きく、 空気抜き 4 0から出てし まうことはない。
次に図 1 9においてチャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1の満杯検出について説明 する。 材料供給部 1に供給圧力をかけ粘性材料 3 1をチャンバ一 1 1 aに供給して いく際、 所定時間供給圧力をかけていても良いが、 チャンバ一 1 l a内の端または 材料供給部 1の間に少なくとも 1個の圧力検出手段 4 1を設けることにより、 チヤ ンバー 1 1 a内に粘性材料 3 1が満杯になったことを圧力検出手段 4 1により検出 することができる。
また図 2 0により印刷中の粘性材料 3 1の供給方法を説明する。 チャンバ一 1 1 a内に粘性材料 3 1を初期供給する方法は前述した通り行い、 チャンバ一 1 l a内 が満杯になれば空気袋 1 1 b、 3 9 a、 3 9 b、 3 9 c (以下 1 1 bとのみ記 す。 ) を膨らませ印刷をしていく。 印刷により粘性材料 3 1は少しずつ減少してい くが、 空気袋 1 1 bが膨らんでいる間はチャンバ一 1 1 a内に所定圧力を発生する ことができ印刷することができる。 空気袋 1 1 bが膨らみきつて粘性材料 3 1の減少した容積を補うことができなく なると、 チャンバ一 1 1 a内の圧力は低下し、 あらかじめ設定してある印刷する為 に必要な下限圧力になる。 チャンバ一 1 1 a内の下限圧力を前記圧力検出手段 4 1 により検出することにより粘性材料 3 1の減少を検出し、 初期供給と同様の動作を 行うことにより再度チャンバ一 1 1 a内に粘性材料 3 1を供給することにより、 空 気袋 1 1 bを膨らませて吐出圧力を発生し印刷を続けることができる。
このときもチャンバ一 1 1 a内の残圧が問題なければ材料供給部 1のみの動作で よいが、 残圧が問題になる場合はやはり空気袋 1 l bにより残圧を取り除く必要が ある。
また、 あらかじめ粘性材料 3 1の供給タイミングがわかっている場合は、 下限圧 力を検出しなくても印刷回数など設定したタイミングにより粘性材料 3 1を供給し ても良いし、 粘性材料 3 1の粘度が低い場合は、 常時低圧の供給圧力をかけて少し ずつ粘性材料 3 1を供給しても良い。
また図 2 1において印刷時のチャンバ一 1 l a内の圧力を説明する。 空気袋 1 1 bを膨らませることにより、 チャンバ一 1 1 a内の圧力を瞬時に高めることができ- そのまま塗布ュニット 1 1を移動させることにより印刷を行う。 このとき塗布ュニ ット 1 1が移動することによりチャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1はチャンバ一 1 1 a内を移動するため、 圧力検出手段 4 1で検出される圧力は塗布ュニット 1 1が 停止しているときに比べ低くなる。
この圧力差が問題にならない程度のスクリーンの開口なら空気袋 1 l bは所定圧 力で膨らましておけば良いが、 そうでない場合は実際に印刷しているときの圧力も 検出し、 塗布ュニット 1 1の停止時と移動時のチャンバ一 1 1 a内の圧力差から粘 性材料 3 1の移動状態を考察する。 特にチャンバ一 1 1 a内の圧力差が大きい場合 は、 粘性材料 3 1が移動し易いつまり粘度が低下している場合が多いので、 圧力低 下の度合いに応じて空気袋 1 1 bの圧力を再設定する。
この圧力の再設定は、 粘性材料 3 1の粘度との関係を補正するものであるので、 あらかじめ粘度と検出圧力と設定圧力の関係を決めていれば印刷中でも自動的に再 設定することができる。 また温度変化や連続使用等により粘性材料 3 1の粘度が変 化しても、 前の印刷中に測定した圧力と比較することにより空気袋 1 l bの圧力を 再設定することにより、 安定した印刷を実現することができる。
また印刷開始前に空気袋 1 l bに圧力をかけ、 スクリーンの開口の無いところで 塗布ユニット 1 1を動かすことにより、 実際に印刷を行わなくても空気袋 1 1 の 圧力を再設定することができる。
また図 2 2に示すように、 圧力検出手段 4 1を複数個チャンバ一 1 1 a内の周囲 に設けることにより、 より精密に粘性材料 3 1の圧力状態を検出することができ、 チャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1の動きを検出することが可能になる。 圧力検出 手段 4 1の圧力差が大きければ、 粘性材料 3 1の動きが悪い、 つまり粘度が高いの で空気袋 1 l b ( 3 9 a ) の圧力を高く設定し、 圧力検出手段 4 1の圧力差が小さ ければ、 粘性材料 3 1の動きが良い、 つまり粘度が低いので空気袋 1 l bの圧力を 低く設定することができる。
次に図 2 3 A、 図 2 3 Bにより粘性材料の流動を促進させる方法について説明す る。 図 2 3 Aのように、 チャンバ一 1 1 a内に満たされた粘性材料 3 1は、 吐出圧 力をかけられたままスクリーン 3 4上を移動すると移動方向と同じ方向に回り流動 を行う。 吐出圧力がかかっていない場合はこの流動は起こらず、 粘性材料 3 1はス クリーン 3 4上を滑ってしまうためスクリーン 3 4の開口に入りにくくなり、 印刷 することができない。 つまり、 粘性材料 3 1が流動することで、 スクリーン 3 4の 開口に粘性材料 3 1が入り印刷することができる。
これは図 2 3 Bに示すように、 スキージ 3 7を用いて印刷する場合と同様で、 ス キージ 3 7が移動すると粘性材料 3 1も同方向に回り流動している。
また、 このスキージ方式の場合は粘性材料 3 1の流動性を促進するために、 スキ ージ 3 7のところに粘性材料 3 1を供給する前にあらかじめ容器内にて粘性材料 3 1をかき混ぜることがしばしば行われている。
本発明のように粘性材料 3 1がチャンバ一 1 1 a内にある場合はあらかじめ粘性 材料 3 1をかき混ぜておくことはできないが、 印刷動作を行うことによりチャンバ 一 1 1 a内の粘性材料 3 1が流動することを考えれば、 印刷開始前に吐出圧力をか けたままスクリーン 3 4上で塗布ュニット 1 1が往復動作を行うことにより粘性材 料 3 1をかき混ぜることができるのは明白であり、 前記動作を印刷前に行うことは 印刷を安定させる為には好適である。
さらに粘性材料 3 1を混ぜておく必要がある場合は、 図 2 4 A、 図 2 4 Bに示す ようにチャンバ一 1 1 a内にシャフト 4 2を設け、 これを回転させることにより粘 性材料 3 1を混ぜることができる。 シャフト 4 2はチャンバ一 1 1 a内にあり、 両 端を支持されており 0リング 4 3にて粘性材料 3 1が漏れるのを防いでいる。 シャ フト 4 2の少なくとも一方はプーリ 4 4が固定されており、 ベルト 4 5を介してモ —夕 4 6に接続している。 つまり、 モ一夕 4 6を回転させることによりシャフト 4 2が回転し、 粘性材料 3 1を強制的に混ぜることができる。
図 2 5に示すように、 粘性材料 3 1を粘度の面から見ると、 印刷動作のたびに流 動しているので粘度は徐々にではあるが低下している。 塗布ユニット (印刷へッ ド) 1 1を往復動させることによりあらかじめ粘性材料 3 1の粘度をある程度下げ ておくことはできるし、 また前記シャフト 4 2を用いることにより、 より粘度を下 げその後の印刷による粘性材料 3 1の粘度変化を少なくすることができる。 印刷へ ッド 1 1の往復動作時にシャフト 4 2も回転させるとより効果があることは言うま でもない。
次に図 2 6 A、 図 2 6 Bによりチャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1の流動速度に ついて説明する。 印刷時の粘性材料 3 1の流動速度は図 2 6 Aの矢印のように吐出 口 1 4の位置で最大になり、 上方に行くに従って小さくなる。 粘性材料 3 1の粘度 が高い場合は流動しにくいのでその流動速度は小さくなり、 その影響で吐出口 1 4 の位置での速度は小さくなり印刷ヘッド 1 1の速度と合わず、 結果的にスクリーン 3 4と粘性材料 3 1は滑りが生じ印刷が困難になる。 また、 印刷速度が速い場合は 吐出口 1 4の位置での流動速度は速くなろうとするが、 チャンバ一 1 1 a内の粘性 材料 3 1の粘性が抵抗になって吐出口 1 4の位置での速度は大きくならず、 やはり 結果的にスクリーン 3 4と粘性材料 3 1は滑りが生じ印刷が困難になる。 図 2 6 Bに示すように、 印刷中もチャンバ一 1 1 a内に構成したシャフト 4 2を 回転させることにより、 チャンバ一 1 1 a内の粘性材料 3 1の流動を促進すること ができるので、 粘性材料 3 1の粘度が高い場合や印刷速度が速い場合も吐出口 1 4 の位置での速度を速くすることができ、 結果的にスクリーン 3 4と粘性材料 3 1の 間には滑りが生じず印刷ができる。
もちろんシャフ卜 4 2をフリーにして粘性材料 3 1の流動に沿わせることも可能 であるし、 またシャフト 4 2の端軸にひずみゲージ等を取りつけ粘度を測定するこ とも可能ではあるが、 強制的にシャフト 4 2を回転させたほうが効果的である。
次に図 2 7 A〜図 2 7 Eによりスクリーン上に粘性材料 3 1を残さずに印刷へヅ ド (塗布ユニット) 1 1をスクリーン 3 4から離す方法について説明する。 図 2 7 Aに示すように、 印刷ヘッド 1 1のチャンバ一 1 l aの中には粘性材料 3 1があり、 吐出口 1 4で粘性材料 3 1はスクリーン 3 4と接している。 図 2 7 Bに示すように、 このまま印刷へッド 1 1を上昇させるとスクリーン 3 4上に粘性材料 3 1を多く残 してしまう。 また、 図 2 7 Cに示すように、 吐出口 1 4からの粘性材料 3 1の垂れ 下がり防止の時と同じく、 空気袋 1 1 bをしぼませてから印刷ヘッド 1 1を上昇さ せてもやはりスクリーン 3 4上には粘性材料 3 1は残ってしまう。 残った粘性材料 3 1は再使用するには手間がかかるため、 スクリーン 3 4上の粘性材料 3 1は全て 印刷へッド 1 1に回収しなければならない。
本発明では、 塗布ユニット 1 1内の空気袋 1 1 bをしぼませることにより、 チヤ ンバー 1 1 a内の粘性材料収容可能な空間の容積を増大させて、 チャンバ一 1 1 a 内の粘性材料 3 1をスクリーン 3 4上から離すことにより、 粘性材料 3 1の回収を 容易に行える。 このようにチャンバ一 1 1 a内で粘性材料 3 1を移動 (スクリーン 3 4から離すように移動) させることにより本願発明は粘性材料 3 1の回収を容易 に行うものである。 本実施形態では下記に示すように空気袋 1 l bをしぼませるこ とにより粘性材料 3 1を移動させたが、 チャンバ一 1 1 a内の粘性材料収容可能な 空間の容積を増大させる方法はこれに限られるものではない。 本実施形態においては、 図 2 7 Cに示すように、 空気袋 1 l bをしぼませてチヤ ンバー 1 1 a内の粘性材料収容可能な空間の容積を増大させることができるので、 図 2 7 Dに示すように、 印刷ヘッド 1 1を水平に移動させスクリーン 3 4上の粘性 材料 3 1を薄板ブレード 1 2で接き取り、 そのまま印刷へッド 1 1を水平移動させ ながら図 2 7 Eに示すように、 上昇させることによりスクリーン 3 4上に粘性材料 3 1を残さず印刷へヅド 1 1をスクリーン 3 4から離すことができる。
次に図 2 8 A〜図 2 8 Cにより塗布ュニット 1 1を早く常温に戻す方法について 説明する。 使用途中の粘性材料 3 1は、 生産停止時に通常塗布ュニット 1 1にふた 等をして冷蔵庫等に保管しておく。 生産を再開するときには粘性材料 3 1の温度を 室温に戻しておく必要があり、 図 2 8 Bのように通常は生産の 3 0分以上前に冷蔵 庫から取り出しておかなければならない。 粘性材料 3 1の交換が頻繁であれば、 粘 性材料 3 1を室温にするために手間と時間がかかってしまう。
本発明では、 図 2 8 Aに示すように空気袋 1 1 bの中の空気を入れ替えることに より図 2 8 Cに示すように、 粘性材料 3 1の温度を早く室温に戻すことができ、 生 産をすぐに開始することができ余計な手間と時間が不要になる。 産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、 吐出口近傍に配された吐出圧調節手段によ つて、 加圧室内に貯留された粘性材料を吐出する際の圧力伝達を効率良く行い、 瞬 時に適正で均一な吐出圧で吐出を効率良く高精度に行うことができ、 殊にスクリー ン印刷に用いることによっては、 スクリーン開口への充填圧力の高精度化によって- 粘性材料の漏れやプリッジの発生を防止することができるので印刷品質の向上を図 る上で有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 吐出口 (4a) に連通して粘性材料 (5) を貯留する加圧室 (3 c) を 備えた装置本体 (3) と、 前記加圧室 (3 c) に粘性材料 (5) を圧送する粘性材 料供給手段 (1) とを有し、 加圧室 (3 c) 内の粘性材料 (5) を加圧して吐出す る際に、 加圧室 (3 c) の容積を増減させて粘性材料 (5) の吐出圧を調節する吐 出圧調節手段 (2、 3b) を、 加圧室内 (3 c) 又は加圧室 (3 c) に臨ませて配 したことを特徴とする粘性材料塗布装置。
2. 吐出圧調節手段 (2、 3b) は、 加圧室 (3 c) 内に設けられて吸排気 に伴い内部容積が増減する袋 (3b) と、 袋 (3b) 内へ気体を圧力調節して供給 しまた排出するエア供給部 (2) とからなる請求項 1記載の粘性材料塗布装置。
3. 吐出圧調節手段は、 エアシリンダ (7) やボイスコイルモー夕 (8) 等 のァクチユエ一夕と、 それによつて変形して加圧室 (3 c) 内の容積を増減させる 隔膜 (7b) とから構成される請求項 1記載の粘性材料塗布装置。
4. 直列に配された複数の粘性材料供給手段 (1) に対応して、 1つの加圧 室 (1 l a) と吐出圧調節手段 (2、 l i b) と吐出口 (14) を共有して用い、 粘性材料供給手段 (1) の配列方向に沿った吐出位置における粘性材料 (31) の 吐出圧を一括に調節するように構成した請求項 1記載の粘性材料塗布装置。
5. 複数の吐出圧調節手段 (2、 3 e、 3 f , 3 g) を用い、 吐出位置にお ける粘性材料 (31) の吐出圧を任意に調節するように構成した請求項 1記載の粘 性材料塗布装置。
6. 加圧室 ( 1 1 a) 下部両側に 1対の傾斜板 (12、 12) を夫々が下方 に向けて接近するように取付けて、 その下端開口部を吐出口 ( 14) とした請求項 4記載の粘性材料塗布装置。
7. 吐出口 (4 a) に連通して粘性材料 (5) を貯留する加圧室 (3 c) を 装置本体 (3) 内に備え、 加圧室 (3 c) 内の粘性材料 (5) を加圧して吐出する 際に、 加圧室 (3 c) の容積を増減させて粘性材料 (5) の吐出圧を調節する吐出 圧調節手段 (3b) を、 加圧室 (3 c) 内又は加圧室 (3 c) に臨ませて配したこ とを特徴とする粘性材料塗布装置。
8. 各傾斜板 ( 12、 12) と加圧室 (1 1 a) の下部側面の間に軟質弾性 材料 (38) を挟み込むように構成した請求項 6記載の粘性材料塗布装置。
9. 粘性材料供給手段 ( 1 ) により加圧室 (3 c) を粘性材料 ( 5 ) で満た した後、 加圧室 (3 c) 内に残った供給圧力の残圧を袋 (3b) により吸収するこ とを特徴とした請求項 2記載の粘性材料塗布装置。
10. 加圧室 ( 1 1 a) 内の端または粘性材料供給手段 ( 1 ) の間に少なく とも 1個の圧力検出手段 (41) を設け、 加圧室 (1 1 a) 内に粘性材料 (31) が満杯になったことを圧力検出手段 (41) により検出することを特徴とした請求 項 4記載の粘性材料塗布装置。
1 1. 加圧室 ( 1 1 a) を吐出圧調整手段 (2、 1 1 b) により加圧した際、 圧力検出手段 (41) での検出圧力が所定圧力に達しない場合、 粘性材料 (31) の不足と判断し粘性材料供給手段 (1) により粘性材料 (31) を供給することを 特徴とした請求項 10記載の粘性材料塗布装置。
12. 吐出圧調整手段 (2、 11 b) により加圧したまま移動し、 加圧室 (1 1 a) の圧力を圧力検出手段 (41) で検出することにより、 吐出圧調整手段 (2、 1 l b) の圧力を調整することを特徴とした請求項 10記載の粘性材料塗布
13. 加圧室 (11 a) に回転可能なシャフト (42) を備え、 シャフト (42) が回転することにより粘性材料 (31) を流動させることを特徴とした請 求項 4記載の粘性材料塗布装置。
14. 吐出圧調整手段 (2、 1 l b) により加圧室 (1 l a) の圧力を負圧 にし、 加圧室 ( 1 1 a) を水平に移動させながら上昇させることにより、 粘性材料
(31) を加圧室 ( 1 1 a) に回収することを特徴とした請求項 4記載の粘性材料 塗布装置。
15. 袋 (1 l b) の中の気体を入れ替えることにより粘性材料 (31) の 温度を安定させることを特徴とした請求項 2記載の粘性材料塗布装置。
16. 請求項 6記載の粘性材料塗布装置を印刷へッド (1 1) としたことを 特徴としたスクリーン印刷機。
17. チャンバ一 (1 1 a) 内に粘性材料 (31) を貯留した塗布ュニッ卜 (1 1) を被塗布物上を移動させながら、 前記粘性材料 (31) を吐出して被塗布 物に前記粘性材料 (31) を塗布する方法であって、 前記粘性材料 (31) を、 塗 布ユニット ( 11) 内に移動させて塗布ユニット ( 1 1) 内に回収することを特徴 とする粘性材料塗布方法。
18. チャンバ一 (1 1 a) 内に粘性材料 (31) を貯留した塗布ュニット (11) を被塗布物上を移動させながら、 チャンバ一 (1 1 a) 内の粘性材料収容 可能な空間の容積を増減させることにより前記粘性材料 (31) を吐出して被塗布 物に前記粘性材料 (31) を塗布する方法であって、 塗布ュニット (1 1) を被塗 布物に沿って移動させ、 塗布ュニット (11) のチャンバ一 (1 1 a) 内の粘性材 料収容可能な空間の容積を増大させながら塗布ユニット (11) を被塗布物上から 上昇させて、 粘性材料 (31) を塗布ユニット (1 1) 内に回収することを特徴と する粘性材料塗布方法。
19. チャンバ一 (11 a) 内に粘性材料 (31) を貯留した塗布ュニヅト (11) を被塗布物上を移動させながら、 前記粘性材料 (31) に圧力を加えるこ とにより前記粘性材料 (31) を吐出して被塗布物に前記粘性材料 (31) を塗布 する方法であって、 塗布ュニッ卜 (11) を被塗布物に沿って移動させ、 塗布ュニ 、ソト (1 1) のチャンバ一 (11 a) 内の粘性材料収容可能な空間の容積を増大さ せながら塗布ュニット (11) を被塗布物上から上昇させて、 粘性材料 (31) を 塗布ュニット (1 1) 内に回収することを特徴とする粘性材料塗布方法。
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