(57)【要約】【課題】印圧付加機構のアクチュエータとしてモータを加圧用と背圧用（スキージ及びスキージホルダ部分の重量キャンセル用）に２個使用し、各モータの発生トルクを制御することにより印圧設定を行い、とくに低印圧領域での安定した印刷動作を可能する。【解決手段】モータの発生トルクを、スキージ１０の印圧に変換してスクリーン印刷を行う印刷ヘッド３１を備えたスクリーン印刷機であって、前記印刷ヘッド３１は印圧を付加する押圧発生用モータ４２と、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用モータ５２の２つのモータを具備し、各モータ４２，５２の発生トルクを制御することにより押圧と背圧を各々調整自在な構成としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの発生トルクを、スキージの印圧に変換してスクリーン印刷を行う印刷ヘッドを備えたスクリーン印刷機であって、
前記印刷ヘッドは印圧を付加する押圧発生用と、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用の２つのモータを具備し、各モータの発生トルクを制御することにより押圧と背圧を各々調整自在としたことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
スキージを保持したスキージホルダを印圧付加機構で下降させ、前記スキージを押し下げて印圧を発生させる印刷ヘッドを備えたスクリーン印刷機において、
前記印圧付加機構は、印圧を付加するための押圧発生用モータと、該押圧発生用モータで駆動される押圧用カムと、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用モータと、該背圧発生用モータで駆動される背圧用カムと、前記押圧用カムのカム面に当接する押圧用当接部材を有して下降方向の力を受けるとともに、前記背圧用カムのカム面に当接する背圧用当接部材を有して上昇方向の力を受ける取付部材とを有し、
前記取付部材が前記スキージホルダと一体的に昇降するように連結されていることを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項３】
前記押圧発生用モータの回転軸に押圧用レバーが固着され、該押圧用レバー先端部が前記押圧用カムに係合し、前記背圧発生用モータの回転軸に背圧用レバーが固着され、該背圧用レバー先端部が前記背圧用カムに係合してなる請求項２記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
前記２つのモータがそれぞれ電動機である請求項１，２又は３記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
前記電動機が直流電動機であり、各直流電動機の電流制御によって押圧と背圧を調整する請求項４記載のスクリーン印刷機。
【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、印圧調整機構）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７乃至図８で説明する。これらの図はスクリーン印刷機の印刷ヘッド部分を示し、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であり、図示しない版受け部で固定支持される。
【０００４】
フレーム２に取り付けられたエアシリンダ９は図８の連結体１５を昇降駆動し、これと連動して上下するように設けられた昇降体３及びスキージホルダ５を介してスキージ１０にスクリーン版１１を押圧する印圧（印刷時にスキージ１０がスクリーン版１１を押し下げる圧力）を加える構成である。なお、図８のように、連結体１５の上向きの動きは調整螺子１６で直接昇降体３に伝達されるが、連結体１５の下向きの動きは圧縮ばね１７を介して昇降体３に伝えられる（連結体１５の下降量が過大なとには圧縮ばね１７が縮んで逃げる構成である）。
【０００５】
このように、従来装置では、スキージに印圧を加えるアクチュエータとしてエアシリンダを使用するのが一般的であり、印圧の調整はレギュレータによりエアシリンダへの圧縮空気の供給圧力を増減することにより行う。
【０００６】
また、スキージ及びスキージホルダ並びにこれに付随する部分の重量が印圧に加算されるのを回避するために、印刷時にエアシリンダ背圧側ポートよりキャンセル重量分に見合った圧縮空気を供給するようにしている。
【０００７】
シリンダによるスキージの押圧方式を示す公知文献としては、下記特許文献１があり、押圧検出のための単一のロードセルを有し、圧力制御を行っている。
【０００８】
また、下記特許文献２には、左右の上下軸に各々加圧モータで加圧するスキージの押圧方式が示されている。この場合、圧力センサで押圧をフィードバック可変し、左右の加重の平衡を取っている。また、スキージがスクリーン版を介して被印刷体に当接した点を実印圧ゼロとする。
【０００９】
下記特許文献３には、スキージの高さ方向の変位をデータとして記憶し、かつ設定値あるいは検出値に基づきスキージをモータ駆動により微調整する構成が示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２１８７６２号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９４０１号公報
【特許文献３】特開平５−４２６５９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図７乃至図８に示したエアシリンダによるスキージの印圧発生の場合、レギュレータの設定値に対するエアシリンダの応答性が問題となる。特にスキージ及びスキージホルダ部分の重量に対応したキャンセル重量分の背圧がかかっている状態では、エアシリンダがストローク動作後、押力が安定するまで待ってから印刷動作を行わないと一定印圧の印刷とならない場合がある。
【００１２】
また、使用するエアシリンダは、スキージ本体及びスキージホルダ部分のキャンセル重量を保持しなければならないので、圧縮空気の最大供給圧力との関係で最小シリンダ径が制限される。
【００１３】
一方、エアシリンダには最低作動圧力があるため、上記条件で決定されるエアシリンダで発生できうる最低印圧は自動的に決定される。そのため、場合によっては所望する最低印圧が得られないことがある。また、最低作動圧力近辺になると、エアシリンダがスムーズに動かず、スティックスリップ現象を発生し易くなるため、低印圧領域での安定した印刷が不可能となる。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑み、印圧付加機構のアクチュエータとしてモータ（電動機）を加圧用と背圧用（スキージ及びスキージホルダ部分の重量キャンセル用）に２個使用し、各モータの発生トルクを制御することにより印圧設定を行い、とくに低印圧領域での安定した印刷動作を可能したスクリーン印刷機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、モータの発生トルクを、スキージの印圧に変換してスクリーン印刷を行う構成において、
前記印刷ヘッドは印圧を付加する押圧発生用と、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用の２つのモータを具備し、各モータの発生トルクを制御することにより押圧と背圧を各々調整自在とし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、スキージを保持したスキージホルダを印圧付加機構で下降させ、前記スキージを押し下げて印圧を発生させる印刷ヘッドを備えた構成において、
前記印圧付加機構は、印圧を付加するための押圧発生用モータと、該押圧発生用モータで駆動される押圧用カムと、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用モータと、該背圧発生用モータで駆動される背圧用カムと、前記押圧用カムのカム面に当接する押圧用当接部材を有して下降方向の力を受けるとともに、前記背圧用カムのカム面に当接する背圧用当接部材を有して上昇方向の力を受ける取付部材とを有し、
前記取付部材が前記スキージホルダと一体的に昇降するように連結さ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２において、前記押圧発生用モータの回転軸に押圧用レバーが固着され、該押圧用レバー先端部が前記押圧用カムに係合し、前記背圧発生用モータの回転軸に背圧用レバーが固着され、該背圧用レバー先端部が前記背圧用カムに係合す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２つのモータがそれぞれ電動機であ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４において、前記電動機が直流電動機であり、各直流電動機の電流制御によって押圧と背圧を調整することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスクリーン印刷機の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２２】
図１乃至図６は本発明の実施の形態であって、図１及び図２はスクリーン印刷機における印刷ヘッド、図３乃至図５は印圧を付加する押圧発生用と、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用の２つのモータ（直流電動機）を具備して、スキージを押し下げる向きの印圧を発生させる印圧付加機構（印圧調整機構）、図６は前記押圧発生用及び背圧発生用の２つの直流電動機のスキージ印圧決定回路の電気回路構成ブロック図である。
【００２３】
図１及び図２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）。
【００２４】
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上に設けられた印圧付加機構（印圧調整機構）４０で下降方向に力が印加されるようになっている。印圧付加機構４０の詳細は後述する。
【００２５】
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枠１２に張られたスクリーン版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２５にて保持されている。そして、スキージホルダ２５は昇降体３７に連結部材２６で連結固定され、昇降体３７と一体となって昇降するようなっている。
【００２６】
図３乃至図５に示す印圧付加機構４０は、印圧発生のアクチュエータとしてＤＣモータ（直流電動機）を使用している。すなわち、印圧付加機構４０は、昇降スライダ３４に、互いに向き合って左右に配設固定された押圧発生用モータ４２及び背圧発生用モータ５２と、昇降スライダ３４に固定の板カム用水平方向軸受４３，５３で図４、図５において横方向に移動自在に取り付けられた押圧用板カム４４及び背圧用板カム５４とを有している。印刷ヘッド全体を小型化するため、２つのモータ４２，５２は対向する形で配置されている。
【００２７】
図３及び図４に示すように、前記押圧発生用モータ４２の回転軸に押圧用レバー（アーム）４５が固着され、該押圧用レバー先端部に枢着（回転自在に取り付け）されたローラー４６（レバー側カムフォロア）が押圧用板カム４４の係合溝又は穴４４ａにはまって係合している。また、カムフォロア取付部材としてのコネクティングアーム３８には押圧用板カム４４のカム面４４ｂ（水平面に対して傾斜した平面）に当接するローラー４７（当接部材）が枢着されている。
【００２８】
この場合、押圧発生用モータ４２の回転軸に取付けたレバー先端のローラー４６を介して板カム４４を動作させ、モータ４２で発生したトルクを水平方向の押し力に変換する。板カム４４は転がり軸受で支持されているので動作時の抵抗が少なく、効率良くモータトルクを押し力に変換できる様に構成している。つまり、板カム４４のカム面４４ｂの下側にローラー４７が位置しており、図４で押圧用レバー４５が反時計回りに回動すると押圧用板カム４４が左方向に移動してローラー４７は押し下げられ、この結果、コネクティングアーム３８を下降させる向きの（すなわちスキージ１０を下降させる向きの）押圧を発生することができる。
【００２９】
図３及び図５に示すように、前記背圧発生用モータ５２の回転軸に背圧用レバー５５が固着され、該背圧用レバー先端部に枢着されたローラー５６（レバー側カムフォロア）が背圧用板カム５４の係合溝又は穴５４ａにはまって係合している。また、コネクティングアーム３８には背圧用板カム５４のカム面５４ｂ（水平面に対して傾斜した平面）に当接するローラー５７（当接部材）が枢着されている。この場合、カム面５４ｂの上側にローラー５７が位置しており、図５で背圧用レバー５５が時計回りに回動すると背圧用板カム５４が左方向に移動してローラー５７は押し上げられ、この結果、コネクティングアーム３８を上昇させる向きの（すなわちスキージ１０を上昇させる向きの）背圧を発生することができる。
【００３０】
このような印圧付加機構４０を用いる場合、スキージ１０、スキージホルダ２５、連結部材２６、昇降体３７及びコネクティングアーム３８及びこれらに付随する部分の重量（つまり、印圧付加機構４０の作動時にスキージ及びこれと一体的に昇降する部分の全体の重量であり、以下、スキージ周りの重量という）による圧力が本来の印圧に加算されることになる。従って、背圧発生用モータ５２は、以下に述べるように前記スキージ周りの重量をキャンセルするトルクを発生するように制御されることになる。
【００３１】
押圧発生用モータ４２及び背圧発生用モータ５２はスキージ１０が所望の印圧を発生する様にそれぞれトルク制御される。ここではモータ４２，５２共に直流電動機を用いており、直流電動機では印加電流と発生トルクが比例関係にあるので、図６のスキージ印圧決定回路でモータへの印加電流を制御することで印圧の設定を行なう。図６のスキージ印圧決定回路は、外部入力回路６０、ＣＰＵ（中央演算処理器）６１、メモリー６２、外部出力回路６３、押圧用電流制御回路６４、背圧用電流制御回路６５を具備しており、印圧設定入力装置７０から印圧設定値を、スキージ重量入力装置８０からスキージ重量値（実際にはスキージ本体だけでなく、スキージと共に交換する部分の重量も含む）を外部入力回路に入力することで、押圧発生用モータ４２及び背圧発生用モータ５２の必要な発生トルクに対応した印加電流値を、メモリ６２内の格納データを参照してＣＰＵ６１で演算して、印加電流指令値を外部出力回路６３を介して押圧用電流制御回路６４及び背圧用電流制御回路６５にそれぞれ出力し、押圧用電流制御回路６４及び背圧用電流制御回路６５はそれぞれ印加電流指令値で指示された直流電流を押圧発生用モータ４２及び背圧発生用モータ５２に供給する。
【００３２】
この場合、背圧発生用モータ５２は前記スキージ周りの重量に見合った分のトルクを発生する様に図６のスキージ印圧決定回路により印加電流を制御しておくことにより、スキージ長さや、スキージアタック角が異なるスキージホルダを使用する場合に生じるスキージ周りの重量変化をキャンセルすることが出来る。また、スキージ周りの重量を完全にキャンセルすることにより印圧範囲を最小０［Ｎ］から設定することが可能となる。
【００３３】
上記の印圧付加機構４０はスキージ上下ストローク量として数ｍｍしか持ち合わせていないので、実際の印刷動作を行なうには別途上下移動機構が必要となる。本実施の形態では、図１や図２に示したように、印圧付加機構４０が搭載された昇降スライダ３４をリニアウェイ３３で昇降自在に支持し、エアシリンダ３５により上下する構成としている。そして、昇降スライダ３４の下降限位置にてスキージ先端が被印刷体（ワーク）上方近傍（０．１ｍｍ程度）に位置するようにエアシリンダ３５のストロークエンドを調整しておき、被印刷体上面までの残りの距離を印圧付加機構４０の動作ストロークで吸収するようにする。また、印刷時に問題となる被印刷体上面のスキージング方向うねりの分も印圧付加機構４０の動作ストロークで吸収する。印刷時には昇降スライダ３４はその下降限位置に停止、支持されているため、昇降スライダ部分の重量は印刷時にはスキージ１０に加わらない。
【００３４】
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１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。また、印刷テーブル面に印圧検出用ロードセル（図示せず）を合計２個配置して、スキージ印圧の左右バランスやスキージの総印圧の確認ができるようにしている。
【００３５】
この実施の形態の構成において、印刷動作は、図６のスキージ印圧決定回路で決定された電流を押圧発生用モータ４２及び背圧発生用モータ５２に流しながら、エアシリンダ３５をそのストロークエンドまで作動させ、印刷テーブル２０上の被印刷体に、スクリーン版１１を通して適切な印圧で下降したスキージ１０にてスクリーン印刷が行われる。前述したように、背圧発生用モータ５２で前記スキージ周りの重量に見合った分のトルクを発生することにより、スキージ周りの重量を完全にキャンセルでき、印圧範囲を最小０［Ｎ］から設定可能であり、低印圧領域での安定した印刷動作が可能になる。
【００３６】
この実施の形態によれば、印圧付加機構４０における印圧設定に押圧発生用と背圧発生用（前記スキージ周りの重量のキャンセル用）の２つのモータ４２，５２を使用しているので次の効果がある。
【００３７】
（１）  印圧設定範囲及びキャンセル重量にそれぞれ見合った容量の押圧発生用と背圧発生用モータ４２，５２を選定して電流制御を行うことにより、低印圧領域でも正確な印圧制御を行うことができる。
【００３８】
（２）  従来のエアシリンダ駆動ではピストンの摺動摩擦が大きく、かつシリンダ軸の固体軸受支持であるのに対し、モータ４２，５２の回転軸及びカム４４，５４は転がり軸受で支持されているため、低印圧領域の動作においても、スリップスティック現象を生じること無くスムーズな動作を行うことができる。
【００３９】
（３）  モータ４２，５２の発生トルクの調整は投入電流を変化させて行うので、トルクは瞬時に変化する。印圧が安定するまでの時間が無視できるほど小さくなるので、スキージストローク最中にスキージ位置に応じて印圧を変化させることも可能となる。それにより、より精密な印圧制御を行うことができる。
【００４０】
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。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、印圧付加機構のアクチュエータとしてモータ（電動機）を押圧発生用と背圧発生用（前記スキージ周りの重量キャンセル用）に２個使用し、各モータの発生トルクを制御することにより印圧設定を行い、低印圧領域においてもエアーシリンダ駆動のようなスリップスティック現象を生じること無くスムーズな印刷動作を行い得るスクリーン印刷機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリーン印刷機における印刷ヘッド部分の機構を示す正面図である。
【図２】印刷ヘッド部分の機構を示す側断面図である。
【図３】実施の形態において、印圧を付加する押圧発生用と、印圧をキャンセルする向きの背圧を発生する背圧発生用の２つのモータ（直流電動機）を具備して、スキージを押し下げる向きの印圧を発生させる印圧付加機構の一部を断面とした正面図である。
【図４】印圧付加機構の一部を断面とした左側面図である。
【図５】同じく右側面図である。
【図６】実施の形態におけるスキージ印圧決定回路の電気回路構成ブロック図である。
【図７】従来のスクリーン印刷機における印刷ヘッド部分の機構を示す正面図である。
【図８】同側断面図である。
【符号の説明】
１，３１  印刷ヘッド
２，３２  フレーム
３，３７  昇降体
３８  コネクティングアーム
５，２５  スキージホルダ
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
３３  リニアウェイ
３４  昇降スライダ
３６  リニアガイド
４０  印圧付加機構
４２  押圧発生用モータ
４４  押圧用板カム
４５  押圧用レバー
４６，４７，５６，５７  ローラー
５２  背圧発生用モータ
５４  背圧用板カム
５５  背圧用レバー
６０  外部入力回路
６１  ＣＰＵ
６２  メモリ
６３  外部出力回路
６４，６５  電流制御回路
【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】
2004181857.tif 000008
【図７】
2004181857.tif 000009
【図８】
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