(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成されたスクリーン版の表面をスキージが印刷方向へ移動することにより、前記表面上の印刷材料を前記スクリーン版の裏面に位置する被印刷物の表面に前記開口部を介して印刷するスクリーン印刷機において、スクリーン版の開口部および裏面を吸引して清掃するクリーナと、基板を吸着保持して位置決めする印刷テーブルと、前記クリーナの吸引動作と前記印刷テーブルの吸引動作とを行なう共通のバキュームユニットと、各々の吸引動作を切替える切替え弁と、各々の吸引動作を切替えるタイミングを制御する制御部とを備えたスクリーン印刷機。
【請求項２】
制御部は、クリーナの吸引動作と印刷テーブルの吸引動作とにおける各吸引力を個別に制御する請求項１記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
バキュームユニットとクリーナとを接続するクリーナ接続パイプと、前記バキュームユニットと印刷テーブルとを接続する印刷テーブル接続パイプとを備え、前記各接続パイプに対する吸引力を調整する吸引力調整手段を設けた請求項１記載のスクリーン印刷機。
【請求項４】
吸引力調整手段は、パイプの内面に設けた凹凸形状や、パイプ内径の変化、パイプ自体を湾曲変形した吸引時に抵抗となる流量調整部である請求項３記載のスクリーン印刷機。
【請求項５】
吸引力調整手段は、バキュームユニットの吸引口の寸法を可変調整できる吸引口サイズ調整部である請求項３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】
本発明は印刷用ペースト材料（以降、印刷材料と呼ぶ）を基板に印刷するスクリーン印刷機におけるバキュームユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における基板の印刷動作とスクリーン版の清掃動作について、図１２、１３、１４を参照しながら説明する。図１４は従来のスクリーン印刷機の構成を示している。まず印刷対象物となる基板５がローダから印刷テーブル７に搬入して載置され、印刷パターンとなる開口部２６を有するスクリーン版３と前記基板５とが位置決めされる。そして、スキージ２がスクリーン版３上を摺動することにより、スクリーン版３上に供給された半田などの印刷材料２５を前記開口部に充填し、前記開口部２６を介して前記印刷テーブル７上の基板５に印刷が行なわれる。印刷が終了すると印刷テーブル７上から基板５はアンローダに搬出される。そして所定枚数の基板５の印刷後、スクリーン版３に付着した印刷材料２５の清掃を行なう。
【０００３】
ここで、基板５の印刷動作についてであるが、基板５がフィルム基板などの薄い膜の基板５である場合は、基板５の印刷テーブル７への位置決めは、真空ポンプ２８を使用して印刷テーブル７に設けた吸引穴１７からの吸引することにより基板５を印刷テーブル７で保持して印刷を行い、安定した生産を実施していた。
【０００４】
具体的には、基板５が印刷テーブル７に載せられると、印刷テーブル７は印刷テーブル接続パイプ２７を介して接続されている真空ポンプ２８からの吸引により、基板５の下面から基板５の保持を行う。この基板５の保持は印刷終了後、解除される。
【０００５】
次にスクリーン版３の清掃動作についてであるが、図１３に示すようにスキージ２により印刷材料２５の印刷動作が繰返し行なわれると、スクリーン版３の下面３ｂ（基板５との接触面）や開口部２６内に印刷材料２５が付着する。
【０００６】
印刷材料２５がスクリーン版３の下面に付着すると、搬入されてきた基板５とスクリーン版３が接する際、基板５の印刷対象領域以外にも印刷材料２５（２５ａ）が付着する可能性があり、それによって基板５の配線の短絡などの問題が生じる。
【０００７】
また、スクリーン版３の開口部２６内に印刷材料２５が付着すると、その印刷材料２５は時間の経過と共に固まる可能性があり、それによって開口部２６の小型化、不定形化による印刷量の不足２５ｂなどが起こり、実装部品の剥離や、位置決め不良などの印刷不良の原因となる。
【０００８】
そのため、印刷テーブル７と接続されたクリーナ２４を使用して、所定枚数の基板５が印刷される度にスクリーン版３に付着した余分な印刷材料２５を除去していた。
【０００９】
具体的には、スクリーン版３を清掃する直前の基板５の印刷が終了すると、印刷テーブル７上にある基板５はアンローダへ搬出され、基板５が搬出された後、印刷テーブル７はクリーナ２４と連結する。
【００１０】
クリーナ２４はクリーナ接続パイプ４０を介して接続されているバキュームクリーナ２３からの吸引により、スクリーン開口部２６およびスクリーンの下面に付着した印刷材料２５を清掃するというものである。このように、従来は、印刷動作とスクリーン版３の清掃動作が別々の装置によって行われていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の構成では、以下のような課題を有する。
【００１２】
つまり、スクリーン版３の清掃動作と基板５の印刷時における印刷テーブル７による基板５の吸着動作とは同時に実施されることがないため、スクリーン版３の清掃時における印刷材料２５の吸引を行うバキュームクリーナ２３と、基板５の印刷時における基板５の吸引を行う真空ポンプ２８は、それぞれ別々に設置され、それぞれ別の制御装置によって制御されていた。そのため設置スペースおよび消費エネルギーの増大、またメンテナンスにおける無駄が発生していた。
【００１３】
本発明の目的は、スクリーン版３の清掃動作と基板５の印刷時における基板５の吸着動作とを共通のバキュームユニットで行ない、一つの制御装置で制御することにより、上記課題を解決し効率化を図るスクリーン印刷機を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、開口部が形成されたスクリーン版の表面をスキージが印刷方向へ移動することにより、前記表面上の印刷材料を前記スクリーン版の裏面に位置する被印刷物の表面に前記開口部を介して印刷するスクリーン印刷機において、スクリーン版の開口部および裏面を吸引して清掃するクリーナと、基板の吸着保持して位置決めする印刷テーブルと、前記クリーナの吸引動作と前記印刷テーブルの吸引動作とを行なう共通のバキュームユニットと、各々の吸引動作を切替える切替え弁と、各々の吸引動作を切替えるタイミングを制御する制御部とを備えることにより、省スペース化や消費電力削減等の効率化を図る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例にかかるスクリーン印刷機の外観図である。
【００１７】
図２、図３は、本発明の一実施例にかかるスクリーン印刷機の一部を示した図である。
【００１８】
スクリーン印刷機の主要構成は大別してテーブル部４、基板搬送部６、印刷部１、制御部２９から構成される。
【００１９】
テーブル部４は搬入された基板５を載置してスクリーン版下面３ｂに平面移動し、基板５をスクリーン版下面３ｂに位置決め可能であり、スクリーン版３と重ね合わすように昇降移動可能である。
【００２０】
また、テーブル部４は、基板５を挟持部材９により固定して、図２に示すＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動および回転可能な印刷テーブル７と、スクリーン版３上の位置合わせマーク認識用のスクリーン版認識カメラ８とを備えている。前記のＸ方向、Ｙ方向は基板５とスクリーン版３との位置決めの際の水平面内における移動方向、Ｚ方向は基板５の上昇、下降の際の移動方向、θは基板５の水平面内における回転の際の移動方向（すなわちＺ方向を回転軸とする回転方向）を示す。具体的にはテーブルＸ方向駆動用モータ３１により印刷テーブル７のＸ方向の移動、テーブルＹ方向駆動用モータ３２によりＹ方向の移動、テーブルθ回転駆動用モータ３３によりθ回転の動作、テーブル昇降駆動用モータ３０により昇降動作を行う。尚、スクリーン版３には基板５上の位置合わせマーク認識用の基板認識カメラ１０を備えている。
【００２１】
基板搬送部６（基板搬入部、基板搬出部）は、印刷の対象である被印刷物である基板５をスクリーン印刷機内に搬入・搬出する。
【００２２】
また、基板搬送部６は、基板５の収納ストッカや生産ラインから搬入された基板５を受け取り、スクリーン印刷機内部に配置された印刷テーブル７に基板５を供給する。そして、印刷テーブル７は供給された基板５を位置決め固定して、スクリーン版下面３ｂの所定の位置に移動させる。また、印刷部１による印刷が終了すると、基板搬送部６は印刷テーブル７から基板５を取出して、図示しない搬送出口に排出する。具体的に基板搬送部６は、基板搬入用モータ３４で搬送ベルトなどを駆動することにより基板５を搬入し、基板搬出用モータ３５で搬送ベルトなどを駆動することにより基板５を搬出する。
【００２３】
印刷部１はスクリーン版上面３ａに沿って移動するスキージ２を用いて印刷材料２５を印刷する。制御部２９は基板搬入部による基板５の搬入動作や、基板搬出部による基板５の搬出動作や、テーブル部４による基板５の平面移動（具体的には後述するＸ方向の移動・Ｙ方向の移動・θ回転の動作）・昇降動作や、後述するスキージ２の水平移動動作・昇降動作などの各動作の制御を行なう。（図２参照）。
【００２４】
印刷部１を構成するスキージヘッド１４は、挟持部材９により印刷テーブル７上に固定された基板５がスクリーン版下面３ｂに配置された状態で、スクリーン版上面３ａをスキージ２が印刷方向に移動することで基板５に印刷材料２５を印刷する構成になっている。具体的にはスキージ水平駆動用モータ３６によりスキージヘッド１４が印刷方向に移動する。
【００２５】
スキージヘッド１４の詳細について図３を用いて説明する。スキージ２は印刷時においてスクリーン版上面３ａを印刷方向に水平移動を行ない、スクリーン版開口部２６へ印刷材料２５を充填し、スクリーン版上面３ａの印刷材料２５を掻きとる。前記スキージ２は、スクリーン印刷機を構成するスキージヘッド１４のヘッド本体にそれぞれ取り付けられたスキージ昇降駆動用シリンダ３７によって、待機位置と作動位置との間で昇降可能に構成されている。スキージ２は板状に形成され、その材質としては、例えばウレタンゴム等の硬質ゴムが採用される。また後述するようにスキージ２は、スキージヘッド１４の取り付け箇所にてスキージ２の回転軸を中心に回転可能な状態で支持されており、スキージ２の角度を調整可能なスキージ角度調整部により所定の角度に調整される。
【００２６】
スキージ支持部１５はスキージ２を支持する。スキージ昇降駆動用シリンダ３７はスキージ昇降シリンダ１３を上下動させることにより、スキージ支持部１５を介してスキージ２を昇降動作させ、スクリーン版３にスキージ２を接触させる。スキージ押込みモータ１１は、印刷時にスキージ２をスクリーン版３に押圧してスクリーン版３とスキージ２との密着性を確保するものである。ただし、スキージ押込みモータ１１に代えてスキージ昇降駆動用シリンダ３７によりスクリーン版３とスキージ２との密着性を確保してもよい。
【００２７】
制御部２９は、基板搬入部（本実施形態では基板搬入用モータ３４）による基板５の搬入動作や、基板搬出部（本実施形態では基板搬出用モータ３５）による基板５の搬出動作や、印刷テーブル７のＸ方向の移動（本実施形態ではテーブルＸ方向駆動用モータ３１）・Ｙ方向の移動（本実施形態ではテーブルＹ方向駆動用モータ３２）・θ回転の動作（本実施形態ではテーブルθ回転駆動用モータ３３）・昇降動作（本実施形態ではテーブル昇降駆動用モータ３０）や、スキージ２の水平移動動作（本実施形態ではスキージ水平駆動用モータ３６）・昇降動作（本実施形態ではスキージ昇降駆動用シリンダ３７）や、スクリーン版３清掃時あるいは基板５の印刷時における吸引動作やバキュームユニット１２の吸引口サイズの変更動作（本実施の形態では吸引用モータ３９）や、スクリーン版３の清掃に使用したクリーニングペーパ２０を巻き取る動作（本実施の形態ではペーパ巻取り駆動用モータ２２）などの各動作の制御を行なう（図１１参照）。
【００２８】
このようなスクリーン印刷機を用いた本実施の形態の印刷方法について以下に説明する。
【００２９】
《実施の形態１》
本実施の形態では、従来のように、スクリーン版３の清掃動作時に吸引を行うバキュームクリーナ２３の機能と基板５の吸着動作時に吸引を行う真空ポンプ２８の機能とを一つの装置で制御するバキュームユニット１２を設けた（図８）。
【００３０】
バキュームクリーナ２３によるスクリーン版３の清掃動作時における印刷材料２５の吸着動作と、真空ポンプ２８による基板５の印刷時における基板５の吸着動作との切替えは、バキュームユニット１２とクリーナ２４とを接続するクリーナ接続パイプ４０と、バキュームユニット１２と印刷テーブル７とを接続する印刷テーブル接続パイプ２７との分岐点に切替え弁１８を設け、それによって吸引の切替えを調整することにより行う。
【００３１】
まずスクリーン版３の清掃動作について図４〜６、８を用いて説明する。
【００３２】
中央部に長手方向に沿って平面長穴形状の吸引穴１７が一つ形成され、往復移動方向（図５のＣ）に直交するスクリーン版３の幅方向に沿ってほぼスクリーン版３の幅寸法を同一長さにて延在する細長い板状体のクリーナ２４が、クリーナ接続パイプ４０を介してエアー吸引機構であるバキュームユニット１２とからの吸引を受けてスクリーン版３に残存する印刷材料２５をふき取る。なお、吸引穴１７の前後にふき取り部１６が位置する。
【００３３】
また、図６に示す通り、ふき取り部１６がクリーニングペーパ２０を介してスクリーン版下面３ｂを押圧しながら移動することにより、スクリーン版開口部２６内およびスクリーン版下面３ｂに付着した印刷材料２５がふき取り部１６と前記下面３ｂとに挟まれたクリーニングペーパ２０に付着することで清掃されるが、クリーナ接続パイプ４０に設けられたフィルタ４１には、除去した印刷材料２５が収集される。なお、清掃に使用したクリーニングペーパ２０はクリーニングペーパ巻き取り部２１に設けられているペーパ巻取り駆動用モータ２２により巻き取り回収され、それと同時にクリーニングペーパ供給部１９からは新たなクリーニングペーパ２０が供給される。
【００３４】
次に基板５の印刷時における基板５の吸着動作について、図７、８を用いて説明する。
【００３５】
基板５の吸着動作時は、印刷テーブル７が印刷テーブル接続パイプ２７を介してエアー吸引機構であるバキュームユニット１２とからの吸引を受けて印刷対象となる基板を吸着する。基板の印刷中は印刷テーブル７と印刷テーブル接続パイプ２７とが真空状態であるのが、印刷が終了するたびに、印刷テーブル接続パイプ２７に設けられた真空破壊ユニット４２を開放することにより、基板５と印刷テーブル７との真空状態が開放され、互いが分離される。
【００３６】
上記のようなスクリーン版３の清掃動作と基板５の吸着動作を、従来のようにそれぞれ個別のバキューム装置と制御装置で行わせるのではなく、１つのバキューム装置と制御装置でまとめて行わせるものである。具体的には、従来のバキュームクリーナ２３と同サイズの制御装置であるバキュームユニット１２を設けて上記２つの動作を行わせる。
【００３７】
制御装置のみの設置スペースの比較であるが、従来は５３２５００ｍｍ2、本発明による制御装置（従来のバキュームクリーナ２３と同サイズの制御装置）は２９２８００ｍｍ2である。
【００３８】
このことにより、上記のとおり、従来の方法に比べ、上記２つの動作を行わせるための装置の設置スペースが約４５％（具体的には２３９７００ｍｍ2）削減可能となり、限られた生産工場の敷地内で設置可能な生産設備の数を増加させることができ、面積生産性（生産設備の設置面積単位の生産能力）を向上することが可能となる。また、設備が小型化し、設置場所、設置方向に自由度が増し、より多様な生産レイアウトが可能となり、機種切換えなども容易に行なえる。
【００３９】
また、制御装置を共通化できるために、各制御装置による固有の制御性能の差に影響されることがなく、切換え弁を切換えることによる吸引力の調整を行なうことが可能である。
【００４０】
《実施の形態２》
本実施の形態では、従来のバキュームクリーナ２３によるスクリーン版３の清掃機能と真空ポンプ２８による基板保持機能とを一つの装置で制御するバキュームユニット１２にセットされたインバータのモータの回転数を変化させることにより、スクリーン版３の清掃動作時と基板５の印刷時における基板５の吸着動作時の吸引力を調整する。
【００４１】
通常、バキュームユニット１２にセットされたインバータのモータの回転数は６０Ｈｚで待機させ、基板５の印刷時における基板５の吸着動作時は待機時と同じ６０Ｈｚで行い、スクリーン版３の清掃動作時は待機時の６０Ｈｚから１１０Ｈｚに回転数を上げて行う。
【００４２】
このように基板５の印刷時における基板５の吸着動作時は待機時と同じ６０Ｈｚで行うため、回転数を切替える際のエネルギーが発生しない。
【００４３】
また、スクリーン版３の清掃動作時は１１０Ｈｚで行うが、６０Ｈｚの待機状態から１１０Ｈｚに回転数を上げるだけでよい。つまり、負荷電力が大きく、起動時間も長くかかるような０Ｈｚから１１０Ｈｚへの立ち上げを回避するために、真空ポンプ２８のモータ駆動を１１０Ｈｚで維持させるという必要がなくなる。そのため、負荷電力の削減や起動時間の短縮が図れる。
【００４４】
消費電力の比較であるが、従来は４．４ｋＶＡ（バキュームクリーナ２３使用によるスクリーン版３の清掃動作時：３．８ｋＶＡ  ＋  真空ポンプ２８使用による基板５の吸着動作時：０．６ｋＶＡ）、このことにより、従来の方法に比べ、消費電力の削減（約１４％カット）でき、またモータ動作音による騒音の低減を図ることが可能である。
【００４５】
《実施の形態３》
本実施の形態では、クリーナ接続パイプ４０あるいは印刷テーブル接続パイプ２７に吸引力調整手段となる流量調整部を設けることにより、バキュームクリーナ２３の機能と真空ポンプ２８の機能とを一つの装置で制御するバキュームユニット１２のスクリーン版３の清掃動作時と基板５の印刷時における基板５の吸着動作時の吸引力は一定に保ち、切替え弁１８の切替えを行うだけで、それぞれの動作時における吸引力の調整を行うものである。
【００４６】
ここで流量調整部は例えばパイプの内面に設けた凹凸形状や、パイプ内径を変化させたり、パイプ自体を湾曲変形したもの等であり、吸引時に抵抗となるものである（図９）。
【００４７】
このことにより、それぞれの動作時において、バキュームユニット１２にセットされたインバータのモータ回転数を切替えることなく、クリーナ２４の吸引力と印刷テーブル７の吸引力とを独立したそれぞれの値に調整できる。
【００４８】
《実施の形態４》
本実施の形態では、吸引力調整手段としてバキュームユニット１２に吸引口サイズ調整部４３を設け、クリーナ接続パイプ４０あるいは印刷テーブル接続パイプ２７を介して吸引する際にバキュームユニット１２の吸引口のサイズを変更することにより、スクリーン版３の清掃動作時と基板５の印刷時における基板５の吸着動作時の吸引力を調整する。さらに、基板５の大きさ、厚さ、材質等によって、最適な吸引力に調整可能である。例えば、基板５が大きい場合は吸引口のサイズを大きくなるように調整し、基板５が小さい場合は吸引口のサイズを小さくなるように調整する（図１０）。
【００４９】
このことにより、それぞれの動作時において、バキュームユニット１２にセットされたインバータのモータ回転数を切替えることなく、クリーナ２４の吸引力と印刷テーブル７の吸引力とを独立したそれぞれの値に調整できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、スクリーン版の清掃動作と基板の印刷時における基板の吸着動作を一つの装置で制御するバキュームユニットを設けたことで、スクリーン印刷機における制御装置の設置スペースが半減して設置環境が改善され、更に制御装置の共有化によりコストダウンの実現も可能となる。
【００５１】
また、スクリーン版の清掃動作と基板の印刷時における基板の吸着動作を一つの装置で制御するバキュームユニットにセットされたインバータのモータ回転数を通常はスクリーン版の清掃動作時の回転数で待機させ、基板の印刷時における基板の吸着動作時のみその回転数を調整することにより、消費電力の削減、起動時間の短縮、モータ動作音の低減が図られ、動作環境が改善される。
【００５２】
また、クリーナ接続パイプあるいは印刷テーブル接続パイプに流量調整部を設けることで、
また、バキュームユニットに吸引口サイズ調整部を設け、クリーナ接続パイプあるいは印刷テーブル接続パイプを介して吸引する際にバキュームユニットの吸引口のサイズを変更して一定の吸引力をそれぞれの動作に適した値に調整することで、スクリーン版の清掃動作と基板の印刷時における基板の吸着動作をバキュームユニットにセットされたインバータのモータ回転数を切替えることなく、それぞれ独立した吸引力で制御できるため、従来のようにそれぞれの動作切替え時における待機時間のロスタイム発生とエネルギー消費を回避することができ、スクリーン印刷装置の小型化と印刷タクトアップが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の外観図
【図２】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機のテーブル部の詳細図
【図３】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の印刷部の（正面）詳細図
【図４】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機のクリーナの詳細図
【図５】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機のスクリーン版とクリーナの関係図
【図６】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機のスクリーン版の清掃動作図
【図７】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の基板の吸引保持を示す図
【図８】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機のスクリーン版および基板の吸引経路図
【図９】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の流量調整部の一例を示す図
【図１０】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の吸引口サイズ調整部を示す図
【図１１】本発明の一実施形態におけるスクリーン印刷機の制御ブロック図
【図１２】従来のスクリーン印刷機の外観図
【図１３】従来のスクリーン印刷機の印刷不良状態を示す図
【図１４】従来のスクリーン印刷機のスクリーン版および基板の吸引経路図
【符号の説明】
２  スキージ
３  スクリーン版
５  基板
７  印刷テーブル
１２  バキュームユニット
１７  吸引穴
１８  切替え弁
２４  クリーナ
２５  印刷材料
２６  スクリーン版開口部
２７  印刷テーブル接続パイプ
２９  制御部
４０  クリーナ接続パイプ
【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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【図１３】
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【図１４】
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