(57)【要約】【課題】基板に反りがあっても印刷ずれを防止できる基板用印刷装置を実現する。【解決手段】プリント基板上に所定の情報を印刷する基板用印刷装置において、基板表面のＺ方向位置を測定し、測定値に基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置の補正データを作成する。印刷時は補正データに基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置を補正し、基板表面のＺ方向位置の変化に追従して印刷ヘッドのＺ方向位置を変える。【選択図】      図１
2004152856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上に所定の情報を印刷する基板用印刷装置において、
印刷ヘッドを基板面方向に移動する第１の移動手段と、
前記印刷ヘッドを基板の高さ方向となるＺ方向に移動する第２の移動手段と、
基板表面のＺ方向位置を測定する測定手段と、
この測定手段の測定値に基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置の補正データを作成し、作成した補正データを記憶手段に記憶するデータ作成手段と、
印刷時に前記補正データに基づいて前記第２の移動手段を駆動して印刷ヘッドのＺ方向位置を補正し、基板表面のＺ方向位置の変化に追従して印刷ヘッドのＺ方向位置を変える制御手段と、
を有することを特徴とする基板用印刷装置。
【請求項２】
前記データ作成手段は、基板面の領域を複数領域に分割し、各分割領域について補正データを作成し、
前記制御手段は、印刷時に分割領域に分けて印刷ヘッドのＺ方向位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の基板用印刷装置。
【請求項３】
前記データ作成手段は、プリント基板が反りによって湾曲する方向に沿って基板面の領域を分割することを特徴とする請求項２に記載の基板用印刷装置。
【請求項４】
前記データ作成手段は、反りによって湾曲したプリント基板の補正データを台形グラフで近似することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【請求項５】
前記測定手段は、レーザ光を用いて距離を測定する変位計であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【請求項６】
前記測定手段は印刷ヘッドに搭載されていて、印刷ヘッドが印刷するときに測定手段がリアルタイムに測定した基板表面のＺ方向位置をもとに印刷ヘッドのＺ方向位置を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上に文字、図形等の情報を印刷する基板用印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板上には文字や図形等で表されるシンボルマークの情報が印刷されている。例えば、基板に実装する電子部品の製造番号や回路認識番号等は文字で印刷され、実装する電子部品の輪郭形状や電子部品実装装置のための位置決めマーク等は図形で印刷される。基板用印刷装置は、このような文字や図形等の情報をプリント基板上に印刷する装置である。
従来、基板用印刷装置としては、例えば下記の特許文献に記載されたものがあった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２９２９１４号公報
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−５８６６５号公報
【０００５】
図５は従来における基板用印刷装置の構成例を示した図である。
図５で、ステージ１１は平板状に形成されていて、印刷するプリント基板１２が載せられている。印刷ヘッド１３は、ステージ１１の上方でＸ軸及びＹ軸方向（基板面方向）に移動し、プリント基板１２に文字、バーコード等のシンボルマークを印刷する。Ｘ軸及びＹ軸方向は基板面方向である。印刷ヘッド１３は例えばインクジェット式の印刷ヘッドである。
Ｘ軸サーボモータ１４は印刷ヘッド１３をＸ軸方向に移動する。Ｘ軸サーボモータ１４はリニアモータで、スライダ（移動部）に印刷ヘッド１３が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダとともに印刷ヘッド１３が移動する。
【０００６】
Ｙ軸サーボモータ１５は印刷ヘッド１３をＹ軸方向に移動する。Ｙ軸サーボモータ１５はリニアモータで、スライダにＸ軸サーボモータ１４が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダが移動し、Ｘ軸サーボモータ１４と印刷ヘッド１３がＹ軸方向に移動する。
Ｚ軸サーボモータ１６は印刷ヘッド１３をＺ軸方向（紙面と直交する方向）に移動する。Ｚ軸方向は基板の高さ方向である。Ｚ軸サーボモータ１６はリニアモータで、ステータ（固定部）はＸ軸サーボモータ１４のスライダに取付けられ、スライダには印刷ヘッド１３が取付けられている。このリニアモータを駆動することによりスライダがＺ軸方向に移動し、印刷ヘッド１３もＺ軸方向に移動する。
【０００７】
Ｘ軸ドライバ１７、Ｙ軸ドライバ１８、Ｚ軸ドライバ１９は、Ｘ軸サーボモータ１４、Ｙ軸サーボモータ１５、Ｚ軸サーボモータ１６をそれぞれ駆動する。コントローラ２０，２１，２２はＸ軸ドライバ１７、Ｙ軸ドライバ１８、Ｚ軸ドライバ１９をそれぞれ制御する。
パソコン２３はコントローラ２０，２１に印刷位置のＸ，Ｙ座標データを送る。コントローラ２０，２１は、このＸ，Ｙ座標データに基づいて印刷ヘッド１３を印刷位置に位置決めする。また、パソコン２３はコントローラ２２に基板の厚みデータを送る。厚みデータは一定値である。コントローラ２２は、この厚みデータに基づいて印刷ヘッド１３のＺ軸方向位置（高さ方向位置）を位置決めする。
【０００８】
しかし、図５の従来例では、一定値の基板厚みデータをもとに印刷ヘッド１３の高さ方向位置を制御しているため、基板の状態によらず印刷ヘッド１３の高さは一定に保持される。このため、温度変化等によりプリント基板に反りが生じた場合は、印刷ヘッド１３とプリント基板表面のギャップが基板面の位置によって異なり、印刷ずれを生じてしまう。
【０００９】
図６は基板に反りがある場合における印刷動作の説明図である。
図６に示すように、基板上のＡ点では印刷ヘッド１３とプリント基板表面のギャップが１ｍｍで、Ｂ，Ｃ点では１ｍｍ＋αになる。基板の反りによりＢ，Ｃ点では基板面が傾いているため印刷ずれが生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、基板表面のＺ方向位置の変化に追従して印刷ヘッドのＺ方向位置を変えることによって、基板に反りがあっても印刷ずれを防止できる基板用印刷装置を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のとおりの構成になった基板用印刷装置である。
【００１２】
（１）プリント基板上に所定の情報を印刷する基板用印刷装置において、
印刷ヘッドを基板面方向に移動する第１の移動手段と、
前記印刷ヘッドを基板の高さ方向となるＺ方向に移動する第２の移動手段と、
基板表面のＺ方向位置を測定する測定手段と、
この測定手段の測定値に基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置の補正データを作成し、作成した補正データを記憶手段に記憶するデータ作成手段と、
印刷時に前記補正データに基づいて前記第２の移動手段を駆動して印刷ヘッドのＺ方向位置を補正し、基板表面のＺ方向位置の変化に追従して印刷ヘッドのＺ方向位置を変える制御手段と、
を有することを特徴とする基板用印刷装置。
【００１３】
（２）前記データ作成手段は、基板面の領域を複数領域に分割し、各分割領域について補正データを作成し、
前記制御手段は、印刷時に分割領域に分けて印刷ヘッドのＺ方向位置を補正することを特徴とする（１）に記載の基板用印刷装置。
【００１４】
（３）前記データ作成手段は、プリント基板が反りによって湾曲する方向に沿って基板面の領域を分割することを特徴とする（２）に記載の基板用印刷装置。
【００１５】
（４）前記データ作成手段は、反りによって湾曲したプリント基板の補正データを台形グラフで近似することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００１６】
（５）前記測定手段は、レーザ光を用いて距離を測定する変位計であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００１７】
（６）前記測定手段は印刷ヘッドに搭載されていて、印刷ヘッドが印刷するときに測定手段がリアルタイムに測定した基板表面のＺ方向位置をもとに印刷ヘッドのＺ方向位置を補正することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の基板用印刷装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図１で前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
図１で、測定手段３１は基板表面のＺ方向位置を測定する。測定手段３１は、例えばレーザ光を基板表面に照射して距離測定する変位計である。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器３２は測定手段３１の測定信号をアナログ・デジタル変換する。変換されたデジタル信号はパソコン４０に送られる。パソコン４０で、データ作成手段４１は送られたデジタル信号に基づいてＺ方向位置の補正データを作成する。記憶手段４２は作成した補正データを記憶する。補正データは印刷ヘッド１３と基板表面のギャップを一定値に保持するためのデータである。
例えば図５の例では、印刷ヘッド１３とプリント基板表面のギャップを１ｍｍにしたい場合は、補正データは基板上のＡ点では０、Ｂ，Ｃ点では−αとする。
【００２０】
制御手段４３は、印刷時に、記憶手段４２に保存した補正データをコントローラ２２に与え、印刷ヘッド１３のＺ方向位置を補正する。これによって、基板の反り等によって基板表面のＺ方向位置が変化するのに追従して、印刷ヘッドのＺ方向位置を変える。
記憶手段４２には、印刷位置のＸ，Ｙ座標データ、印刷するシンボルマークの画像データ等が格納されている。制御手段４３は、印刷位置のＸ，Ｙ座標データをコントローラ２０，２１に与える。これによって、印刷ヘッド１３は印刷位置に位置決めされる。また、制御手段４３はシンボルマークの画像データを印刷ヘッド１３に与える。画像データをもとに印刷ヘッド１３はプリント基板にシンボルマークを描画する。
【００２１】
図２は補正データを作成する動作を示した説明図である。この動作は印刷を行う前に予め行う。
図２に示すようにプリント基板１２は湾曲状に反っている。測定手段３１は基板面に沿って移動し、まるＡ（Ａを○で囲んだ文字）の位置でレーザ光を当て基板表面のＺ方向位置を測定する。測定したデータをもとに印刷ヘッド１３と基板表面のギャップを一定値に保持するための補正データを作成する。作成した補正データは基板のＸ，Ｙ座標と対応させて記憶手段に記憶しておく。
【００２２】
図３は補正データを用いて印刷をする動作を示した説明図である。
図３で、ステージ１１上のプリント基板１２は湾曲状に反っている。印刷ヘッド１３が基板面に沿って移動し、補正データを測定しておいた基板面位置にくると、記憶手段に記憶しておいた補正データに基づいて印刷ヘッド１３のＺ方向位置を補正する。これによって、印刷ヘッド１３は図の破線矢印に示すように基板の湾曲形状に沿った軌道により移動する。この移動経路をとることにより、印刷ヘッド１３と基板表面のギャップは一定に保持される。また、印刷ヘッド１３は基板表面と直交する方向にインク粒を噴射する。このため、基板が反っていても印刷ずれが生じない。
【００２３】
図４は補正データのとりかたを示した説明図である。
図４（ａ）で、プリント基板１２はＸ軸方向に湾曲状に反っている。プリント基板１２の領域をＸ軸方向に沿って複数領域に分割する。図の例では３つの領域Ｄ，Ｅ，Ｆに分割する。測定手段３１の測定結果をもとに３つの領域Ｄ，Ｅ，Ｆについて補正データを作成する。データ作成手段４１は補正データを作成する。
図４（ｂ）は各分割領域について作成した補正データを示したグラフである。このグラフでは横軸にＸ軸方向の位置、縦軸に補正量をとっている。３つの領域Ｄ，Ｅ，Ｆの補正値はそれぞれグラフのｄ，ｅ，ｆの部分になる。
この例では反りによって湾曲したプリント基板の補正データを台形グラフで近似している。
なお、Ｙ軸方向に沿った領域Ｇ，Ｈ，Ｉについて図４（ｂ）に示すグラフをそれぞれ作成してもよい。
【００２４】
なお、実施例では補正データを予め作成してから印刷を行う場合について説明したが、印刷ヘッド１３が印刷位置に来た時に測定手段３１が基板表面のＺ方向位置を測定し、測定した基板表面のＺ方向位置をもとに印刷ヘッド１３のＺ方向位置を補正してもよい。このようにするとリアルタイムな測定結果をもとに印刷ヘッド１３のＺ方向位置を補正できる。これは基板の温度変化が急激な場合等に、印刷ずれを防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００２６】
請求項１記載の発明では、基板表面のＺ方向位置を測定し、測定値に基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置の補正データを作成し、印刷時は補正データに基づいて印刷ヘッドのＺ方向位置を補正する。これによって、基板に反りが生じていても印刷ヘッドと基板表面のギャップは一定に保持されるため、印刷ずれを防止でき、印刷品質を安定させることができる。
【００２７】
請求項２及び請求項３に記載の発明では、基板面の領域を複数領域に分割し、各分割領域について補正データを作成しているため、補正データの誤差を小さくできる。
【００２８】
請求項４に記載の発明では、反りによって湾曲したプリント基板の補正データを台形グラフで近似しているため、補正データを簡単な関数で近似できる。
【００２９】
請求項５記載の発明では、測定手段にレーザ光を用いて距離を測定する変位計を用いているため、高速でしかも非接触で距離測定できる。
【００３０】
請求項６記載の発明では、測定手段は印刷ヘッドに搭載されていて、印刷ヘッドが印刷するときに測定手段がリアルタイムに測定した結果をもとに印刷ヘッドのＺ方向位置を補正している。これによって、基板の実状を反映して印刷ヘッドの印刷ずれを防止できる。例えば、基板の温度変化が急激な場合等でも、適確に印刷ずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明の動作説明図である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】従来における基板用印刷装置の構成例を示した図である。
【図６】基板に反りがある場合における印刷動作の説明図である。
【符号の説明】
１２  プリント基板
１３  印刷ヘッド
１４  Ｘ軸サーボモータ
１５  Ｙ軸サーボモータ
１６  Ｚ軸サーボモータ
１７  Ｘ軸ドライバ
１８  Ｙ軸ドライバ
１９  Ｚ軸ドライバ
２０，２１，２２  コントローラ
３１  測定手段
４１  データ作成手段
４２  記憶手段
４３  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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