(57)【要約】【課題】スキージの印刷テーブルに対する平行調整が容易で、スキージを支持する機構部分の簡素化を図ることが可能なスクリーン印刷機を提供する。【解決手段】スキージ１０を保持したスキージホルダ４５を昇降体３７で支持するスクリーン印刷機であり、昇降体３７に球面エア軸受５０を介してスキージホルダ４５を取り付けている。前記球面エア軸受５０は圧縮空気供給時にスキージ１０の回転を許容し、真空吸引時にスキージ１０を固定保持し、球面エア軸受５０の回転中心がスキージ１０の先端縁中央となっている。前記スキージホルダ４５側と前記昇降体３７側間には、スキージホルダ４５に作用する重力に対抗する力を発生するバネ５３が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキージを保持したスキージホルダを昇降部材で支持するスクリーン印刷機において、前記昇降部材に球面軸受を介して前記スキージホルダを取り付けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
前記スキージホルダ側と前記昇降部材側間には、前記スキージホルダに作用する重力に対抗する力を発生する弾性部材が設けられている請求項１記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記球面軸受の回転中心が前記スキージの先端縁中央となっている請求項１又は２記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記球面軸受はエア軸受であり、圧縮空気供給時に前記スキージの回転を許容し、真空吸引時に前記スキージを固定保持する請求項１，２又は３記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
前記球面軸受は、摩擦係数の少ない材料の球面、又は摩擦係数の少ない表面加工もしくはコーティングを施した球面を持ち、真空吸引時に前記スキージを固定保持する請求項１，２，３又は４記載のスクリーン印刷機。
【請求項６】
前記スキージホルダが、前記スキージ下側の印刷テーブル面に対して垂直乃至ほぼ垂直な平面内で回転するように前記昇降部材側に設けられた調整機構で規制されている請求項１，２，３，４又は５記載のスクリーン印刷機。
【請求項７】
スキージを保持したスキージホルダを、球面軸受を介して昇降部材に取り付けたスクリーン印刷機のスキージ平行調整方法であって、
前記球面軸受に圧縮空気を供給した状態で前記スキージを印刷テーブル面又は被印刷体上面に降ろし、前記印刷テーブル面又は被印刷体上面から前記スキージが外力を受けることで前記球面軸受が動作して前記スキージ先端が自動的に前記印刷テーブル面に倣うようにすることを特徴とするスクリーン印刷機のスキージ平行調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス、ディスプレイ製造用のスクリーン印刷機に係り、特に電子部品用の誘電体や磁性体の未焼成シート（グリーンシート）、半導体ウエハのバンプ印刷、ガラス基板への被印刷物質の印刷、電子回路基板への導体ペースト印刷等の用途のスクリーン印刷機（とりわけ印刷ヘッドの構造、スキージ調整機構）及びそのスキージ平行調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリーン印刷機の１例を図８乃至図１２で説明する。図８はスクリーン印刷機の印刷ヘッド部分、図９及び図１０はスキージを保持する機構部分、図１１及び図１２はロードセル配置をそれぞれ示す。これらの図において、スクリーン印刷機の印刷ヘッド１のフレーム２には昇降体３が昇降自在に設けられ、この昇降体３にスキージホルダ５が連結されている。スキージホルダ５はその下部でスキージ１０を保持している。
【０００３】
スキージ１０はスクリーン印刷用の各種ペーストをスクリーン版１１を通して印刷テーブル２０上の被印刷体（基板等のワーク）に塗布するためのものであり、通常ウレタン製等の弾性部材である。なお、１２はスクリーン版を張った版枠、１３は版受け部であり、版枠１２を固定する。
【０００４】
前記スキージホルダ５はスキージ回転中心となる軸６で昇降体３に連結されている。スキージホルダ５の一方の端部はフレーム２に取り付けられたマイクロメータヘッド７でそのプッシュロッド７ａの押し下げ量が微調整可能になっており、スキージホルダ５の他方の端部と昇降体３間にバックアップスプリング８が配設されている。フレーム２に取り付けられたエアシリンダ９は昇降体３を昇降駆動するものである。
【０００５】
従来のスクリーン印刷機は、上記のように、スキージホルダ５にスキージ平行調整時の回転支点となる軸６を持ち、スキージホルダ５の片方の端部をマイクロメータヘッド７で押して調整することにより、印刷テーブル２０に対するスキージ１０先端縁の傾きを調整する機構であり、図９乃至図１２のようにスキージの両端部を印刷テーブル２０に設置された２つのロードセル２１，２２に乗せて加重し、双方の表示器の指示値が一致するようにスキージ１０の傾きを調整し、スキージ１０と印刷テーブル２０が平行であるとしていた。
【０００６】
なお、スクリーン印刷装置ではないが、球面軸受を使用したものとして、下記特許文献１，２，３がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−７７３９８号公報
【特許文献２】特開平６−１７１０５８号公報
【特許文献３】特開平８−１１８５８８号公報
【０００８】
特許文献１は刷版の固定のためのクランプ装置に版胴軸方向及び円周方向に移動させる手段を持つ。版胴軸方向の移動手段に球面軸受けを使用してるが、目的は各色版の位置合わせのためであり、スクリーン印刷機に関するものではない。
【０００９】
特許文献２は被印刷物または刷版の厚みばらつきを吸収できるよう、昇降方向の揺動を可能とし、かつ水平方向の動きを規制する定盤を示し、昇降機構と定盤の結合部に球面軸受けを推奨している。スクリーン印刷機に関するものではない。
【００１０】
特許文献３は版胴支持装置を印刷作動中でも軽荷重で移動できるリンク機構を開示し、リンク機構に球面軸受けがある。スクリーン印刷機に関するものではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
（１）  スクリーン印刷機のスキージは通常ウレタン製等の弾性部材であるため、図９のようにスキージをロードセルに載せたときに、ロードセルとの接触点に加わる集中荷重によりスキージに局部的な変形を生じる可能性があり（図１１参照）、図８乃至図１２のロードセルの指示値の一致を見る機構では、指示値が一致していてもスキージと印刷テーブル面とが平行であるとは限らない。
【００１２】
（２）  実際には印刷テーブル上の被印刷体（ワーク）の上面（印刷面）に対する平行が求められている。図８乃至図１２の機構の調整方法ではロードセル位置でしか調整できないため、厳密にはロードセル上面に対しての平行を調整していることになる。
【００１３】
（３）  スキージホルダにスキージの回転支点が位置するため、スキージ先端部はその回転支点を中心として円弧状の軌跡を描く。そのためスキージは平行調整時に印刷テーブルに対し水平方向へ移動する。殆どの場合、調整完了時にはスキージの中心は印刷ヘッドの中心（印圧押力の軸線）からずれてしまう。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑み、スキージの印刷テーブルに対する平行調整が容易で、スキージを支持する機構部分の簡素化を図ることが可能なスクリーン印刷機及びそのスキージ平行調整方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係るスクリーン印刷機は、スキージを保持したスキージホルダを昇降部材で支持する構成において、前記昇降部材に球面軸受を介して前記スキージホルダを取り付けたことを特徴としている。
【００１７】
本願請求項２の発明に係るスクリーン印刷機は、請求項１において、前記スキージホルダ側と前記昇降部材側間には、前記スキージホルダに作用する重力に対抗する力を発生する弾性部材が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
本願請求項３の発明に係るスクリーン印刷機は、請求項１又は２において、前記球面軸受の回転中心が前記スキージの先端縁中央となっていることを特徴としている。
【００１９】
本願請求項４の発明に係るスクリーン印刷機は、請求項１，２又は３において、前記球面軸受はエア軸受であり、圧縮空気供給時に前記スキージの回転を許容し、真空吸引時に前記スキージを固定保持することを特徴としている。
【００２０】
本願請求項５の発明に係るスクリーン印刷機は、請求項１，２，３又は４において、前記球面軸受は、摩擦係数の少ない材料の球面、又は摩擦係数の少ない表面加工もしくはコーティングを施した球面を持ち、真空吸引時に前記スキージを固定保持することを特徴としている。
【００２１】
本願請求項６の発明に係るスクリーン印刷機は、請求項１，２，３，４又は５において、前記スキージホルダが、前記スキージ下側の印刷テーブル面に対して垂直乃至ほぼ垂直な平面内で回転するように前記昇降部材側に設けられた調整機構で規制されていることを特徴としている。
【００２２】
本願請求項７の発明に係るスクリーン印刷機のスキージ平行調整方法は、スキージを保持したスキージホルダを、球面軸受を介して昇降部材に取り付けたスクリーン印刷機において、
前記球面軸受に圧縮空気を供給した状態で前記スキージを印刷テーブル面又は被印刷体上面に降ろし、前記印刷テーブル面又は被印刷体上面から前記スキージが外力を受けることで前記球面軸受が動作して前記スキージ先端が自動的に前記印刷テーブル面に倣うようにすることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクリーン印刷機及びそのスキージ平行調整方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態であって、スクリーン印刷機におけるスキージ及びスキージホルダを支持する機構部分、図２及び図３はスクリーン印刷機の印刷ヘッド、図４乃至図６はスキージ及びスキージホルダの動きを規制するスキージ可動範囲調整機構、図７はスキージ平行調整方法をそれぞれ示す。
【００２５】
図２及び図３に示すように、スクリーン印刷機の印刷ヘッド３１のフレーム３２には、上下方向にリニアウェイ３３が固定され、これにより昇降スライダ３４がフレーム３２に対し昇降自在に取り付けられている。この昇降スライダ３４を昇降駆動するためにエアシリンダ３５が前記フレーム３２に取り付けられている（エアシリンダ３５の本体がフレーム３２に固定、ロッドが昇降スライダ３４に固定）。
【００２６】
前記フレーム３２の下部にはリニアガイド３６が固定され、これにより昇降体３７がフレーム３２に対し昇降自在に支持されている。昇降体３７にはコネクティングアーム３８が固定され、このコネクティングアーム３８には昇降スライダ３４上に設けられた加圧手段３９で下降方向に力が印加されるようになっている。加圧手段３９はカム機構でコネクティングアーム３８を昇降駆動するもの、エアシリンダで昇降駆動するもの等である。
【００２７】
図１等に示すスキージ１０は、スクリーン印刷用の各種ペーストをスクリーン版１１を通して印刷テーブル２０上の被印刷体（基板等のワーク）に塗布するためのものであり、スキージホルダ４５にて保持されている。ここでスキージホルダ４５はスキージ１０を挟持するホルダ下部４６と、球面エア軸受５０を介して昇降部材としての前記昇降体３７に取り付けられるホルダ上部４７とからなっており、両者はつまみ付ボルト４０で一体化されている。ここで、ホルダ下部４６にはつまみ付ボルト４０が螺合する雌螺子穴４８が、ホルダ上部４７にはつまみ付ボルト４０が貫通する逆Ｌ字状穴又は溝４９が形成され、つまみ付ボルト４０の締め付け位置を変えることでホルダ下部４６の横方向の位置調整ができるようになっており、スキージ１０の先端縁中央Ｐを印圧押力の軸線と一致させる（球面エア軸受中心軸に一致させる）。
【００２８】
前記球面エア軸受５０は摺動面として凸球面５１及びこれに対面する凹球面５２を持ち、さらに凸球面５１及び凹球面５２間に圧縮空気を供給することによって、対面する両球面５１，５２間の摩擦抵抗をゼロ乃至非常に小さくできる。また、対面する両球面５１，５２間を真空吸引することで両者を固定保持できる機能を備える。そして、前記球面エア軸受５０の回転中心はスキージ先端縁中央Ｐとなるように設定されている。すなわち、前記球面エア軸受５０の凸球面５１及びこれに対面する凹球面５２の曲率半径ｒがスキージ１０先端縁中央Ｐと凸球面５１間の距離に一致する。凸球面５１はスキージホルダ４５側に固定され、凹球面５２は昇降体３７側に固定されている。
【００２９】
前記スキージホルダ４５は球面エア軸受５０を介して保持されているが、垂直方向（上下方向）については、スキージホルダ４５に作用する重力に対抗する力を発生する弾性部材としての引っ張りバネ５３により保持されている。そして、球面エア軸受５０に圧縮空気や真空が供給されていない状態では、スキージホルダ４５は引張りバネ５３のみにより上方に引き上げられて球面エア軸受５０の摺動面同士は押し付けられた状態である。摺動面への押付け力がキャンセルされるように圧力を調整された圧縮空気を供給すれば球面エア軸受５０の摺動面の摩擦抵抗（フリクション）がゼロあるいは非常に小さくなるため、スキージホルダ４５に作用する微少な外力に対して球面エア軸受５０が動作できる。また、真空が供給される（真空吸引される）と球面エア軸受摺動面において垂直抗力が発生するため軸受可動方向の動きに対する抵抗力が発生して、軸受動作を固定することができる。
【００３０】
図１、図４乃至図６に示すように、スキージホルダ４５の両端部上面、つまりホルダ上部４７両端部上面には当該上面に対して垂直面６１ａを有する規制部材６１が立設、固定されており、一方、昇降体３７には取付具６２を介して調整螺子６３が規制部材６１の垂直面６１ａを挟んで当接するように取り付けられている。調整螺子６３は先端部にボール６４を回転自在に具備（保持）するものであり、ボール６４にて規制部材６１の垂直面６１ａに接触するため、滑る方向の動きは規制しない。これらの機構はスキージ可動範囲調整機構６０を構成している。
【００３１】
図６のように、前記球面軸受５０はｘ軸（スキージ先端縁に沿った軸）、ｘ軸と直交しスキージ先端縁中央を通過する水平方向のｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に直交する鉛直方向のｚ軸の３軸周りの回転の自由度θｘ、θｙ、θｚを有していて全方向に回転可能であり、そのうちのθｙ方向の自由度を後述するスキージ平行調整に利用する。θｘ方向の動作はスキージアタック角に、また、θｚ方向の動作はスキージ迎え角にそれぞれ関係する。前記スキージ可動範囲調整機構６０を用いて、θｘ方向、θｚ方向の動きを制限した状態において、スキージ平行調整を行うが、逆にこのスキージ可動範囲調整機構６０を用いてスキージアタック角や迎え角の微調整を行なうことも可能である。
【００３２】
なお、印刷ヘッド３１は、通常のスクリーン印刷動作を行うために、図２の紙面に垂直な方向に往復運動を行う機構で支持されている。
【００３３】
この実施の形態の構成において、スキージ平行調整作業として、スキージ１０の長さ方向のエッジ先端と印刷テーブル２０のテーブル面（上面）の平行出しは、球面エア軸受５０に圧縮空気を供給した状態で、図７のように、スキージ１０をテーブル面（又はテーブル面上に載置された被印刷体の上面）に降ろすことにより行われる（図２のエアシリンダ３５で昇降スライダ３４を下降させてスキージ１０をテーブル面に近接状態とした後、加圧手段３９にてスキージ１０を降下させる。）。テーブル面（又は被印刷体上面）からスキージ１０が外力を受けると同時に球面エア軸受５０が動作して自動的にテーブル面（又は被印刷体上面）に倣うことにより完了する。その状態で球面エア軸受５０に供給している圧縮空気を真空に切り替えることにより（真空吸引とすることにより）、スキージホルダ姿勢の固定を行う。このとき、スキージ中央縁先端Ｐに回転中心が位置しているので、スキージ１０の中心は常に印刷ヘッド３１の中心（印圧押力の軸線）と一致するようになる。
【００３４】
また、印刷テーブル２０のテーブル面に押圧検出用ロードセルを合計２個設置している。スキージ平行調整終了後、テーブル面のロードセルにスキージ１０を下ろして加圧することにより、スキージ押圧の左右バランスや、スキージの総押圧の確認を行うことができる。ロードセル配置は図１１及び図１２と同様であってもよい。
【００３５】
図７に示したように、前記球面エア軸受５０の回転中心はスキージ先端縁中央Ｐとなるように設定されている。そのため、動作中心点（回転中心）から離れた個所の移動ストロークを制限すれば、任意の方向の移動を制限することができる。このために、スキージホルダ４５の（ｘ軸方向の）左右両端部に前記スキージ可動範囲調整機構６０を設けｙ軸方向の移動（換言すればｘ軸回りの回転及びｚ軸回りの回転）を制限する調整螺子６３を設置することにより、θｘ及びθｚ方向の移動を制限する機構となっている。スキージ１０の動作がθｙ方向のみの場合、スキージホルダ両端部にｙ軸方向の移動が発生しないため、スキージ平行調整（θｙ）に対する支障がでることはない。調整螺子６３の先端は回転可能なボール６４を有する構造としているため、θｙ方向の動作に対し抵抗が生じない。また、左右の調整螺子６３を同方向に同量移動させる事により、スキージホルダ４５はθｘ方向の移動をする。また、左右の調整螺子６３を互いに逆方向に同量移動させることにより、スキージホルダ４５はθｚ方向の移動をする。この事を利用すれば、スキージアタック角（θｘ）、及びスキージ迎え角（θｚ）の調整を行う事ができる。
【００３６】
このように、スキージ平行調整を含むスキージ１０に関する調整終了後、印刷テーブル２０上の被印刷体に、スクリーン版を通して適切で一様な押圧力で下降したスキージ１０にてスクリーン印刷が行われる。
【００３７】
この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００３８】
（１）  球面エア軸受５０に圧縮空気を供給した状態で、スキージ１０を印刷テーブル面又は被印刷体上面に降ろし、前記印刷テーブル面又は被印刷体上面からスキージ１０が外力を受けることで球面エア軸受５０が動作して前記スキージ先端が自動的に前記印刷テーブル面に倣うようにして平行調整を行うので、実際の印刷状態に極めて近い状態で調整することができる。
【００３９】
（２）  図８乃至図１２の従来例のような荷重値への変換及び指示値を見ながらの調整が不要となるため、印刷ヘッド３１や印刷テーブル２０の構造が単純になり、かつ、スキージ平行調整作業が簡単になる
【００４０】
（３）  スキージ中央先端に球面エア軸受５０の回転中心が位置しているので、スキージの中心は常に印刷ヘッド３１の中心（印圧押力の軸線）と一致するようになる。
【００４１】
（４）  スキージホルダ４５と昇降体３０間にスキージ可動範囲調整機構６０を設けｙ軸方向の移動（換言すればｘ軸回りの回転及びｚ軸回りの回転）を制限する調整螺子６３を設置することにより、スキージの平行調整時にθｘ及びθｚ方向の移動を制限し、θｙ方向の移動のみを許容することができる。また、左右の調整螺子６３の移動量調整によりスキージアタック角（θｘ）、及びスキージ迎え角（θｚ）の調整を行う事ができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、球面軸受として圧縮空気を併用する球面エア軸受を使用したが、球面軸受の摺動面として、摩擦係数の少ない材料の球面、又は摩擦係数の少ない表面加工もしくはコーティングを施した球面を持つ、圧縮空気を併用しない球面軸受を使用してもよい。この場合、球面軸受の固定保持には、真空吸引、又は機械的固定手段が使用可能である。
【００４３】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スキージを保持したスキージホルダを昇降部材で支持するスクリーン印刷機において、前記昇降部材に球面軸受を介して前記スキージホルダを取り付けたので、スキージを印刷テーブル上面（又は被印刷体上面）へ直接おろして平行調整を行うことを可能にし、実際の印刷状態と同等の状態で調整することができる。
【００４５】
また、荷重値への変換及び指示値を見ながらの調整が不要となるため、スクリーン印刷機における印刷ヘッドや印刷テーブルの構造が単純になり、かつ、スキージ平行調整作業が簡単になり、調整作業を迅速に完了できる。
【００４６】
さらに、球面軸受はスキージ先端縁中央に回転中心が位置するように設定でき、この場合には、スキージ先端の中心は常に印刷ヘッドの中心（印圧押力の軸線）と一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリーン印刷機の実施の形態であって、スキージ及びスキージホルダを支持する機構部分を示す正面図である。
【図２】実施の形態における印刷ヘッド部分の機構を示す正面図である。
【図３】同側断面図である。
【図４】実施の形態におけるスキージ及びスキージホルダを支持する機構部分を示す側断面図である。
【図５】同平断面図である。
【図６】実施の形態におけるスキージ及びスキージホルダを支持する機構部分及びｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を示す斜視図である。
【図７】実施の形態におけるスキージ平行調整方法の説明図である。
【図８】従来のスクリーン印刷機における印刷ヘッドの正面図である。
【図９】従来のスクリーン印刷機におけるスキージ及びスキージホルダを支持する機構部分の正面図である。
【図１０】同側断面図である。
【図１１】印刷テーブルへのロードセル配置を示す正断面図である。
【図１２】同じく印刷テーブルへのロードセル配置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１，３１  印刷ヘッド
２，３２  フレーム
３，３７  昇降体
５，４５  スキージホルダ
７  マイクロメータヘッド
８  バックアップスプリング
９，３５  エアシリンダ
１０  スキージ
１１  スクリーン版
２０  印刷テーブル
２１，２２  ロードセル
３３  リニアウェイ
３４  昇降スライダ
３６  リニアガイド
３８  コネクティングアーム
３９  加圧手段
４０  つまみ付ボルト
４６  ホルダ下部
４７  ホルダ上部
４９  穴又は溝
５０  球面エア軸受
５１  凸球面
５２  凹球面
５３  引っ張りバネ
６０  スキージ可動範囲調整機構
６１  規制部材
６２  取付具
６３  調整螺子
６４  ボール
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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