(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定パターンの開口部を有するマスクを基板の上面に密着させ、このマスク上面にスキージを所定の押圧力Ｆで押し付けた状態で、前記マスク上面に沿って前記スキージを摺動させることにより、前記マスク上面に供給した塗布材を、前記マスクの開口部から前記基板上面に押し出して塗布する印刷機において、
前記スキージより前記基板に付与すべき単位長さ当たりの力の大きさを、印圧Ｐとして設定する印圧設定手段と、
該印圧設定手段により設定された印圧Ｐと前記スキージの全長Ｌと前記基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂと予めマスクの種類に対応させてＲＯＭに記憶して選択的に切り換えられ前記マスクの種類に応じて０．１〜１の範囲内で変化する係数Ｋ１との関係により、前記押圧力Ｆを演算する第１演算手段と、を備え、
前記第１演算手段は、
前記押圧力Ｆを、次式（１）
Ｆ＝Ｌｐｗｂ×Ｐ＋（Ｌ−Ｌｐｗｂ）×Ｐ×Ｋ１  ・・・（１）
により求めるようにしたことを特徴とする印刷機。
【請求項２】
前記スキージの駆動源より前記スキージに付与すべき力ＦＣを演算する第２演算手段を備え、
この第２演算手段は、Ｆを前記押圧力、Ｍを前記スキージ及び前記スキージと一体に上下方向に可動する部分の質量、Ｇを重力加速度、ＳＰを前記スキージにかかる上方向の力、とした場合に、前記スキージの駆動源より前記スキージに付与すべき力ＦＣを、次式（２）
ＦＣ＝Ｆ−Ｍ×Ｇ＋ＳＰ                      ・・・（２）
により求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の印刷機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクの開口部を通しスキージによって塗布材を基板上面に塗布する印刷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定パターンの開口部を有するマスクを基板の上面に密着させ、このマスク上面にスキージを所定の押圧力Ｆ（Ｎ）で押し付けた状態で、マスク上面に沿ってスキージを摺動させることにより、マスク上面に供給した塗布材を、マスクの開口部から基板上面に押し出して塗布する印刷機として、例えば、クリーム半田印刷機が知られている。
このような印刷機においては、塗布材（例えば、クリーム半田など）の種類やその塗布パターン等を考慮して、上記押圧力Ｆ（Ｎ）或いはスキージより基板に付与すべき印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）の設定データを作業者が入力し、該入力した設定データに基づいて、駆動源よりスキージに付与すべき力ＦＣ（Ｎ）を制御するようになっている。
ここで、上記印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）には、図２（ａ）に示すように、スキージ１１の幅Ｈ（ｍｍ）がスキージ１１の全長（長手方向の長さ）Ｌ（ｍｍ）に比べ非常に小さく、また、マスク２とスキージ１１の接触面積Ｓ（ｍｍ2 ）がスキージ１１の弾性変形により変化するため、上記押圧力Ｆ（Ｎ）を上記接触面積Ｓ  （ｍｍ2 ）で除したものではなく、前記押圧力Ｆ（Ｎ）をスキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）で除したものが、従来、一般に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記印刷機においては、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）が基板３のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ（ｍｍ）より長い場合に、マスク２の上面にスキージ１１を上記押圧力Ｆ（Ｎ）で押し付けると、図２（ｂ）に示すように、マスク２の、基板３の無い部分が撓んで、基板３の有る部分に上記押圧力Ｆ（Ｎ）が集中してしまうことがある。
このため、上記従来の印刷機のように、上記押圧力Ｆ（Ｎ）をスキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）で除したものを、印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）として用いた場合には、作業者が設定した印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）の値よりも、実際の印圧の値の方が大きくなってしまうことがあった。
そこで、例えば、上記押圧力Ｆ（Ｎ）を、基板３のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ（ｍｍ）で除したものを、印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）として用いることも考えられるが、その場合には、マスク２の、基板３の無い部分からスキージ１１に作用する反力が考慮されないため、作業者が設定した印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）の値よりも、実際の印圧の値の方が小さくなってしまうことがあった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、作業者が設定した印圧と、実際にスキージから基板に付与される印圧とを、スキージの全長と基板のスキージ長手方向における長さ如何に関わらず、ほぼ一致させることが可能な印刷機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、所定パターンの開口部を有するマスク（２）を基板（３）の上面に密着させ、このマスク上面にスキージ（１１）を所定の押圧力Ｆで押し付けた状態で、前記マスク上面に沿って前記スキージを摺動させることにより、前記マスク上面に供給した塗布材（例えば、クリーム半田４など）を、前記マスクの開口部から前記基板上面に押し出して塗布する印刷機（例えば、クリーム半田印刷機１など）において、
前記スキージより前記基板に付与すべき単位長さ当たりの力の大きさを、印圧Ｐとして設定する印圧設定手段（例えば、制御装置５に備わる操作パネルなど）と、
該印圧設定手段により設定された印圧Ｐと前記スキージの全長Ｌと前記基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂと予めマスクの種類に対応させてＲＯＭに記憶して選択的に切り換えられ前記マスクの種類に応じて０．１〜１の範囲内で変化する係数Ｋ１との関係により、前記押圧力Ｆを演算する第１演算手段（例えば、制御装置５など）と、を備え、
前記第１演算手段は、
前記押圧力Ｆを、次式（１）
Ｆ＝Ｌｐｗｂ×Ｐ＋（Ｌ−Ｌｐｗｂ）×Ｐ×Ｋ１  ・・・（１）
により求めるように構成した。
【０００６】
この請求項１記載の発明によれば、印圧設定手段により設定された印圧Ｐと、スキージの全長Ｌと、基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂと、係数Ｋ１との関係により、押圧力Ｆを演算するようにしたため、該演算した押圧力Ｆで、マスク上面にスキージを押し付けることが可能になる。つまり、上記押圧力Ｆに、スキージの全長Ｌと基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂの要素を、反映させることができる。
従って、上記押圧力Ｆでスキージをマスク上面に押し付けることによりスキージから基板に付与される実際の印圧と、印圧設定手段により設定された印圧Ｐとを、スキージの全長Ｌと基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ如何に関わらず、ほぼ一致させることが可能になる。
【０００７】
ここで、塗布材としては、基板に塗布可能なものであればどのようなものとしてもよく、例えば、クリーム半田、インク、接着剤などが挙げられる。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、印圧設定手段により設定された印圧Ｐ、スキージの全長Ｌ、基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ、及びマスクに関する係数Ｋ１、それぞれの値を上記式（１）に代入することにより、押圧力Ｆを求めることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の印刷機において、
前記スキージの駆動源より前記スキージに付与すべき力ＦＣを演算する第２演算手段（例えば、制御装置５など）を備え、
この第２演算手段は、Ｆを前記押圧力、Ｍを前記スキージ及び前記スキージと一体に上下方向に可動する部分（例えば、ピストンロッド１３など）の質量、Ｇを重力加速度、ＳＰを前記スキージにかかる上方向の力（例えば、スプリング１４による付勢力など）、とした場合に、前記スキージの駆動源（例えば、エアシリンダ１２など）より前記スキージに付与すべき力ＦＣを、次式（２）
ＦＣ＝Ｆ−Ｍ×Ｇ＋ＳＰ                      ・・・（２）
により求めるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
この請求項２記載の発明によれば、上記式（１）により求めた押圧力Ｆ、スキージ及びスキージと一体に上下方向に可動する部分の質量Ｍ、重力加速度Ｇ、及びスキージにかかる上方向の力ＳＰ、それぞれの値を上記式（２）に代入することにより、駆動源よりスキージに付与すべき力ＦＣを求めることができる。
【００１４】
ここで、スキージの駆動源としては、例えば、エアシリンダ、モータ、電磁石、ボイスコイルなど、スキージに対して上下方向の力を付与可能なものであれば、どのような形式のものであってもよい。
スキージと一体に上下方向に可動する部分とは、例えば、スキージの駆動源がエアシリンダである場合、ピストンロッドや、該ピストンロッドとスキージを連結する部材などとなる。
また、スキージにかかる上方向の力ＳＰとは、駆動源よりスキージに付与される力ＦＣと、スキージ及びスキージと一体に上下方向に可動する部分に作用する重力Ｍ×Ｇ以外に、スキージに作用する力（上方向を正方向とする）のことで、例えば、スキージを支持する力（例えば、張力）や、機構上必要とされるスプリング等による付勢力などが含まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図１及び図２の図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る印刷機として例示するクリーム半田印刷機を示す正面図である。図２は、印刷機に備わるマスク及びスキージと基板の位置関係を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図である。
【００１７】
この実施の形態のクリーム半田印刷機１は、塗布材として例示するクリーム半田４を基板３表面に所定パターンで塗布するために用いられるもので、図１に示すように、前記所定パターンの開口部を有するマスク２と、該マスク２上面に沿って摺動するスキージ１１を有するスキージユニット１０と、該スキージユニット１０を水平方向に移動する水平移動機構２０と、該水平移動機構２０や駆動源３０（後述）の制御等を行う制御装置５と、を備えている。
【００１８】
スキージユニット１０は、一対のスキージ１１，１１と、これらスキージ１１，１１をそれぞれ上下方向に駆動する駆動源３０，３０と、を備えている。
駆動源３０は、この実施の形態では、鉛直方向に可動するピストンロッド１３を有するエアシリンダ１２により構成されている。各ピストンロッド１３，１３は、それぞれの基端側に取り付けられたスプリング１４，１４により上方向に付勢され、その先端側（下端側）には、それぞれスキージ１１，１１が取り付けられている。前記スプリング１４，１４の他端は、前記スキージユニット１０を構成する筐体１０Ａに取り付けられている。また、各エアシリンダ１２，１２の近傍には、制御装置５による制御の下、エアシリンダ１２，１２に供給するエアの流入方向や圧力等を制御するスキージ昇降バルブ１５，１５が設けられている。即ち、エアシリンダ１２に供給するエアの流入方向や圧力等を制御することによって、スキージ１１に対して付与する鉛直方向の力を調整できるようになっている。つまり、エアシリンダ１２により、スプリング１４による付勢力に抗して、スキージ１１を下方向に駆動することができ、また、スプリング１４による付勢方向（上方向）にスキージ１１を駆動することもできる。さらに、スキージ１１をマスク２上面に押し付けるときの押圧力Ｆ（Ｎ）を変化することもできる。
【００１９】
水平移動機構２０は、出力軸を水平方向（スキージ１１による印刷方向）としたモータ２２と、該モータ２２の出力軸に接続されて出力軸と一体に回転する送りネジ２１と、スキージユニット１０に備わり、ボールねじ方式で送りネジ２１に螺合する送りナット２３と、により構成されている。
即ち、モータ２２の駆動により送りネジ２１が回転し、該送りネジ２１の回転に伴い、送りナット２３及びスキージユニット１０が送りネジ２１の軸線方向、つまりスキージ１１による印刷方向に水平移動するようになっている。
【００２０】
制御装置５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成されている。この制御装置５には、図には現れない入力部や表示部を有する操作パネル（印圧設定手段）等が接続される他、モータ２２、スキージ昇降バルブ１５，１５等が接続されている。
【００２１】
この制御装置５は、第１演算手段を構成していて、操作パネルにより設定した印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）と、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）と、基板３のスキージ長手方向の長さＬｐｗｂ（ｍｍ）との関係により、スキージ１１をマスク２上面に押し付けるときの押圧力Ｆ（Ｎ）を演算する。
即ち、Ｋ１をマスク２の種類に応じて０．１〜１の範囲内で変化する係数として、上記押圧力Ｆ（Ｎ）を、次式（１）
Ｆ＝Ｌｐｗｂ×Ｐ＋（Ｌ−Ｌｐｗｂ）×Ｐ×Ｋ１  ・・・（１）
により求める。
【００２２】
ここで、上記印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）は、スキージ１１より基板３に付与すべきスキージ単位長さ当たりの力の大きさであって、塗布材であるクリーム半田４の種類やその塗布パターンに基づいて、作業者により設定（操作パネルより入力）されるものである。
スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）は、図２に示すように、スキージ１１の長手方向の長さのことであり、スキージ１１を交換する場合に設定される。また、基板３のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ（ｍｍ）は、印刷する基板３の大きさを変更する場合に設定される。これらスキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）、基板３のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ（ｍｍ）は、操作パネルから作業者により入力するようにしても、それら長さをクリーム半田印刷機１に設けたセンサにより検知するようにしてもよい。
また、係数Ｋ１は、マスク２の種類（例えば、マスクの製法、材質、厚さなど）により変化するもので、マスク２を交換する場合に設定される。例えば、厚さ０．１ｍｍのアディティブ製法によるコンビネーションマスク２の場合には、その値が約０．３に設定される。このマスクに関する係数Ｋ１は、予めマスクの種類（マスクの製法、材質、厚さなど）に対応させてＲＯＭに記憶しておくことにより、選択的に切り換えられるようにすることも可能である。
【００２３】
なお、Ｋ２をマスク２の種類に応じて０．０１〜０．３（Ｎ／ｍｍ）の範囲内で変化する係数として、上記押圧力Ｆ（Ｎ）を、次式（２）
Ｆ＝Ｌｐｗｂ×Ｐ＋（Ｌ−Ｌｐｗｂ）×Ｋ２  ・・・（２）
により求めることも可能である。
ここで、係数Ｋ２は、マスク２からスキージ１１へと付与される単位長さ当たりの反力の大きさを示しており、マスク２の種類（例えば、マスクの製法、材質、厚さなど）により変化する。この係数Ｋ２は、前記係数Ｋ１の場合と同様、マスク２を交換する毎に設定される。
【００２４】
そして、制御装置５は、第２演算手段を構成していて、上記のように押圧力Ｆ（Ｎ）を求めた後、この押圧力Ｆ（Ｎ）と、ＲＡＭに記憶されている、スキージ１１及びスキージ１１と一体に上下動する部分（例えば、ピストンロッド１３など）の総質量Ｍ（kg）と、重力加速度Ｇ（ｍ／ｓ2 ）と、スキージ１１にかかる上方向の力ＳＰ（Ｎ）との関係により、駆動源３０よりスキージ１１に付与すべき力ＦＣ（Ｎ）を演算する。
即ち、上記力ＦＣ（Ｎ）を、次式（３）
ＦＣ＝Ｆ−Ｍ×Ｇ＋ＳＰ                      ・・・（３）
により求める。
【００２５】
ここで、スキージ１１及びスキージ１１と一体に上下動する部分（例えば、ピストンロッド１３など）の総質量Ｍ（kg）は、スキージ１１を交換する場合などに設定される。スキージ１１の交換が無い場合には、重力加速度Ｇ（ｍ／ｓ2 ）と同様に、定数としてＲＯＭ等に記憶される。
また、スキージ１１にかかる上方向の力ＳＰは、この実施の形態では、スプリング１４による付勢力となる。
【００２６】
そして、制御装置５は、上記のように駆動源３０よりスキージ１１に付与すべき力ＦＣ（Ｎ）を求めた後、スキージ昇降バルブ１５に制御信号を送って、駆動源３０よりスキージ１１に上記力ＦＣ（Ｎ）を付与すべく、駆動源３０を制御する。
【００２７】
この実施の形態のクリーム半田印刷機１によれば、制御装置５が、作業者により設定された印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）と、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）と、基板３のスキージ長手方向の長さＬｐｗｂ（ｍｍ）との関係により、押圧力Ｆ（Ｎ）を演算するようになっているため、該演算した押圧力Ｆ（Ｎ）で、マスク２の上面にスキージ１１を押し付けることが可能になる。つまり、上記押圧力Ｆに、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）と基板３のスキージ長手方向の長さＬｐｗｂ（ｍｍ）の要素を、反映させることができる。
従って、上記押圧力Ｆでスキージ１１をマスク２の上面に押し付けることによりスキージ１１から基板３へと付与される実際の印圧と、作業者により設定された印圧Ｐ（Ｎ／ｍｍ）とを、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）と基板３のスキージ長手方向の長さＬｐｗｂ（ｍｍ）如何に関わらず、ほぼ一致させることが可能になる。
そのため、印圧Ｐ（Ｎ）を設定するにあたり作業者はクリーム半田４の種類や状態或いはその塗布パターンを考慮するだけでよくなる。つまり、スキージ１１の全長Ｌ（ｍｍ）や、基板３のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ（ｍｍ）が変化したとしても、クリーム半田４の種類や状態或いはその塗布パターンに変化がなければ、印圧Ｐ（Ｎ）の設定を変更する必要がなくなる。
【００２８】
なお、本発明は、この実施の形態で示したクリーム半田印刷機１に限定されるものではなく、クリーム半田以外の塗布材を用いるその他の印刷機に適用することも可能である。
また、この実施の形態では、水平移動機構として、送りねじと送りナットによるボールねじ機構を例示したが、スキージユニット１０を印刷方向に水平移動させることが可能であれば、例えば、電気的なリニアモータを用いた機構や、ラックとウォームの組合せを用いた機構、或いはラックとピニオンの組合せを用いた機構などとしてもよい。
また、駆動源として、エアシリンダを例示したが、これに限られるものではなく、スキージ１１に対して上下方向の力を付与可能なものであれば、例えば、モータ、電磁石、ボイスコイル等の駆動源により構成することも可能である。
その他、具体的な細部構造等についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、印圧設定手段により設定された印圧Ｐと、スキージの全長Ｌと、基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂと、係数Ｋ１との関係により、押圧力Ｆを演算するようにしたため、該演算した押圧力Ｆで、マスク上面にスキージを押し付けることが可能になる。つまり、上記押圧力Ｆに、スキージの全長Ｌと基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂの要素を、反映させることができる。
従って、上記押圧力Ｆでスキージをマスク上面に押し付けることによりスキージから基板に付与される実際の印圧と、印圧設定手段により設定された印圧Ｐとを、スキージの全長Ｌと基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ如何に関わらず、ほぼ一致させることが可能になる。
【００３０】
請求項１記載の発明によれば、印圧設定手段により設定された印圧Ｐ、スキージの全長Ｌ、基板のスキージ長手方向における長さＬｐｗｂ、及びマスクに関する係数Ｋ１、それぞれの値を前記式（１）に代入することにより、押圧力Ｆを求めることができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、前記式（１）により求めた押圧力Ｆ、スキージ及びスキージと一体に上下方向に可動する部分の質量Ｍ、重力加速度Ｇ、及びスキージにかかる上方向の力ＳＰ、それぞれの値を前記式（２）に代入することにより、駆動源よりスキージに付与すべき力ＦＣを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る印刷機として例示するクリーム半田印刷機を示す図である。
【図２】印刷機に備わるマスク及びスキージと基板の位置関係を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１    クリーム半田印刷機（印刷機）
２    マスク
３    基板
４    クリーム半田（塗布材）
５    制御装置（印圧設定手段、第１演算手段、第２演算手段）
１０  スキージユニット
１１  スキージ
１２  エアシリンダ（駆動源）
２０  水平移動機構
【図１】
0004201921.tif 000002
【図２】
0004201921.tif 000003