(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を装着し上方の支持点によって略垂直に懸架された平面状の振動板と、
平面であって前記振動板に略平行にかつ微少な間隙を保って対向して配置された被洗浄物と、
前記振動板と前記被洗浄物との間隙に洗浄時に洗浄液を流下させる洗浄液流下手段と、
前記振動板と前記被洗浄物との間隙に洗浄時に空気流を注入する空気注入手段とを備えた超音波洗浄装置。
【請求項２】
被洗浄物の前記振動板と対向する面の反対側の面に洗浄時に洗浄液を流下させる第２の洗浄液流下手段と、
前記被洗浄物の前記振動板と対向する面の反対側の面に洗浄時に空気流を注入する第２の空気注入手段とを備えた請求項１記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
洗浄液流下手段と空気流注入手段とは間欠的に交互に作動する請求項１または２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
洗浄液流下手段の作動中に空気流注入手段を間欠的に作動させる請求項１または２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
被洗浄物は上方の支持点によって略垂直に懸架されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
振動板はその下端が被洗浄物に接近するように懸架された請求項１〜５のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【請求項７】
振動板には突起を設けこの突起によって被洗浄物との間に所定の間隙を設ける請求項１〜６のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【請求項８】
被洗浄物は版枠を有する版であり、
上方の支持点には前記版枠を避ける櫛歯状切欠きを設けて大きさの異なる版を支持できるものである請求項５記載の超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシルクスクリーン版、メタル版等の被洗浄物を超音波で洗浄する超音波洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シルクスクリーン印刷法を用いて印刷配線基板にクリームはんだや部品接着用の接着剤を印刷する方法が広く用いられている。シルクスクリーン版、メタル版には化学繊維の織物でできた版やステンレス、ニッケル板等の金属製の版が用いられている。この方法を用いて、例えばクリームはんだを印刷配線基板上に印刷するとき、時間の経過と共にクリームはんだの溶剤の揮散により版が目詰まりを起こして所望の印刷品質が得られなくなる。またエポキシ系の接着剤を印刷配線基板上等に印刷するときもポットライフが短いために短時間内に版の目詰まりを起こすなどの問題があった。したがってこのような印刷に用いる版は所定時間ごとに洗浄し、乾燥させる必要がある。
【０００３】
以下従来の超音波洗浄装置について図６の側断面図に基づいて説明する。筐体１０１の上部に振動板である洗浄槽１０２を固定して、その底面に溶接などで固定した複数個のアングル１０３の孔１０４に、それぞれ複数個の超音波振動子１０５のホーン１０６に設けたねじ穴１０７を用いてボルト１０８で固定する。筐体１０１内には超音波振動子１０５に供給する超音波発振器１０９がある。
【０００４】
次に動作を説明すると、洗浄槽１０２内に洗浄液１１０を満たし、超音波発振器１０９を発振させると超音波振動子１０５は振動して洗浄槽１０２を介して洗浄液１１０を振動させ、ひも１１１で洗浄液１１０内に釣り下げられた被洗浄物１１２の汚れを洗浄する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の超音波洗浄装置では洗浄の際の容器が大きいために大量の洗浄液が必要であり、超音波振動の印加が多量の洗浄液を通して行われるために大量の洗浄液を振動させる必要があり、また洗浄槽は筐体に固定されているため超音波振動子の駆動には大きなパワーを必要とし、またインクの種類によっては洗浄が十分にできないこともあった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、被洗浄物を洗浄液中に浸さないために操作が容易で、洗浄液が小量で済み、またパワーも小さくてよく、洗浄時間も短くて済む超音波洗浄装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の超音波洗浄装置は、請求項１においては、振動子を装着し上方の支持点によって略垂直に懸架された平面状の振動板と、平面であって振動板に略平行にかつ微少な間隙を保って対向して配置された被洗浄物と、振動板と被洗浄物との間隙に洗浄時に洗浄液を流下させる洗浄液流下手段と、振動板と被洗浄物との間隙に洗浄時に空気流を注入する空気注入手段とを備えた構成である。
【０００８】
この構成により、振動板が筐体と分離しているので振動しやすく振動子に大きなパワーを与える必要がないので超音波発振器も小さなものでよく、その上超音波振動子も小さくすることが可能で、数も少なくて済む。また振動板が懸架され、洗浄液流下手段で被洗浄物と振動板の間隙に洗浄液を流下させるので洗浄液が少量でよく、空気も注入するので洗浄液の渦によって洗浄かすが滞留するのを防ぎ洗浄が早くできる等の作用効果が得られる。
【０００９】
つぎに請求項２の超音波洗浄装置においては、請求項１の構成に加えて、被洗浄物の振動板と対向する面の反対側の面に洗浄時に洗浄液を流下させる第２の洗浄液流下手段と、被洗浄物の振動板と対向する面の反対側の面に洗浄時に空気流を注入する第２の空気注入手段とを備えたものであり、この構成によって被洗浄物の振動板と対向する面の反対側の面にも洗浄液を流下させ、かつ空気流を注入するので洗浄を早める効果をさらに促進する。
【００１０】
つぎに請求項３の超音波洗浄装置においては、請求項１または２の構成において、洗浄液流下手段と空気流注入手段とは間欠的に交互に作動するものであり、請求項４の超音波洗浄装置においては、洗浄液流下手段の作動中に空気流注入手段を間欠的に作動させるものであり、洗浄を早める効果をさらに促進する。
【００１１】
つぎに請求項５の超音波洗浄装置は、請求項１〜４の構成において、被洗浄物は上方の支持点によって略垂直に懸架されたものであり、これにより被洗浄物の設置が容易になる。
【００１２】
つぎに請求項６の超音波洗浄装置は、請求項１〜５の構成において、振動板はその下端が被洗浄物に接近するように懸架されたもので、被洗浄物の設置が容易で適正な空隙を両者の間に設けることができる。
【００１３】
つぎに請求項７の超音波洗浄装置は、請求項１〜６の構成において、振動板には突起を設けこの突起によって被洗浄物との間に所定の間隙を設けるもので、被洗浄物の設置が容易で適正な空隙を両者の間に設けることができる。
【００１４】
さらに請求項８の超音波洗浄装置は、請求項５の構成において、被洗浄物は版枠を有する版であり、上方の支持点には版枠を避ける櫛歯状切欠きを設けて大きさの異なる版を支持できるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の超音波洗浄装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の側断面図、図２は同じくその正面図、図３（ａ）は同じくその要部正面図、（ｂ）はその底面図、図４は同じくその要部側面図、図５（ａ）は洗浄時の版周辺の汚れの付着状態の説明図、（ｂ）は同じくエアー吹き出し時の版周辺の汚れが取り去られる状態の説明図である。
【００１６】
筐体１の前面にはドア３をドア用蝶番５で開閉可能に取付け、把手７でドア３を開けば被洗浄物の交換やメインテナンスができるようになっている。また下方のドア９をドア用蝶番１１で開閉可能に取付け、把手１３でドア９を開閉できるようになっている。
【００１７】
筐体１内の上方、裏板１５の前方に正面からみて左右方向に版つり下げアングル１７が設けられ、版つり下げアングル１７には図３に示すように左右２箇所の版保持板回動支点１９によって版保持板２１が裏板１５から離れる方に回動可能に取り付けられている。版保持板２１は版２３の版枠２５を掛けてつり下げるよう図４に示すごとく筐体１後方に向けて折り曲げられ、版引っかけアングル２６をなしている。またこの折り曲げ部に溜まった洗浄液等を逃がすために液逃げ孔２７を備えている。
【００１８】
この版引っかけアングル２６には図３（ｂ）のように櫛歯状となるように切欠き２６ａ〜２６ｄを設けておき、この切欠きの残り部分に版枠２５がかかるように引っかける。大きな版を掛ける場合は２６ａ，２６ｂの切欠きで版枠を逃がし、小さな版を掛ける場合は２６ｃ，２６ｄの切欠きで版枠を逃がしてやれば、大きさの異なる版を載置することができる。櫛歯の切欠きの数は版の大きさの種類に合わせて決定すればよい。また本実施例はアングル２６の鉄板を切り欠いて櫛歯状と成したがアングルに丸棒等をある間隔で設けて櫛歯状としてもよい。
【００１９】
筐体１の天井には２個またはそれ以上の数の振動板つり下げフック２９によって１ないし複数個の超音波振動子３１の取り付けられた振動板３３をつり下げている。振動板３３の版２３に対向する面には約１ミリメートル程度の高さのスペース設定ダボ３５が適宜の数設けられている。
【００２０】
また版保持板２１には上下２組のパイプ保持金具３７．３９が取り付けられ、それぞれに多数の細孔を設けた第１のエアーパイプ４１、第２のエアーパイプ４３、第１の洗浄液パイプ４５、第２の洗浄液パイプ４７を左右で保持している。このエアーパイプ４１，４３、洗浄液パイプ４５，４７の細孔の設けてある部分の幅は版２３の幅より少し広い程度としてある。これらのパイプはチューブによりエアー用電磁弁４９、洗浄液用ポンプ５１に連結されている。洗浄液用ポンプ５１には洗浄液タンク５３から洗浄液が供給される。なおエアー用電磁弁４９には本装置外の工場設備のコンプレッサーより圧搾空気が供給されている。
【００２１】
筐体１の側壁とドア３、裏板１５で囲まれた空間の底部にはトレイ５５が置かれ、この空間内に飛散した洗浄液またはすすぎ液はトレイ５５で集められ、ドレイン５７で廃液タンク５９の沈澱槽６１へ導かれる。筐体１内に置かれた超音波発振器６３の出力は超音波振動子３１に接続されている。
【００２２】
以上のように構成されるが、つぎにクリーム半田をプリントするメタルマスクを洗浄する場合を例に動作を説明する。筐体１の正面のドア３を把手７を持って開き、版保持版２１を手前に回動する。そして版２３の版枠２５を版保持版２１下部の版引っかけアングル２６に図４のように引っ掛けながら版保持板２１を元の位置まで戻すと、版２３と振動板３３とは僅かな間隙を保って相対するようになる。両者は完全に平行にするのは困難なので、振動板３３の下方を版２３の面に近づくようにする。
【００２３】
具体的には振動板３３は図４の右上に超音波振動子が取り付けられているので、つり下げ点と重心との関係から、振動板３３の下方は版２３の面に近づくような時計方向の回転モーメントを受けている。そこでつり下げ点を検討して振動板３３の下端があまり強く版２３の下方に当接しないように調整する。そのためには振動板３３の上方を複雑な形に曲げるなどしてつり下げ点を調整することも必要である。そのうえでスペース設定ダボ３５によって振動板３３と版２３との適当な間隙が設定される。
【００２４】
版２３が設置できると、洗浄液用ポンプ５１を駆動してチューブを介して洗浄液パイプ４５の細孔から版２３と振動板３３の間に洗浄液を流下させ、また洗浄液パイプ４７の細孔から版２３の振動板３３と反対側の面に向けて洗浄液を流下させ、同時に超音波発振器６３を発振させ、超音波振動子３１を駆動して振動板３３を超音波振動させる。このとき振動板３３の下方が版２３に軽く当接していても、洗浄液が流下することによりこの間が押し広げられ版２３の面に洗浄液の皮膜ができるように作用する。
【００２５】
所定の短時間の後、洗浄液用ポンプ５１を停止させ、代わりにエアー用電磁弁４９を駆動してエアーパイプ４１，４３の細孔からエアーを吹き出させる。洗浄液だけの洗浄時には、図５（ａ）のように振動板３３より超音波を受けて版２３から剥離した半田粒子６５が洗浄液６６の渦の中でぐるぐる回りして渦から脱出できないので版２３周辺から流下せず洗浄に時間がかかるが、図５（ｂ）のようにエアー吹き出し時にはエアーの泡６７が洗浄液６６の中に入ることにより泡６７の部分では超音波の振動を部分的に遮断して洗浄液の渦がなくなり半田粒子６５の落下を早めるので洗浄が早くなるものである。実験ではエアーを吹き込まない場合に比べて約３分の１の時間で洗浄が終了できた。
【００２６】
ここで洗浄液とエアーとを交互に出させるように説明したが、洗浄液を連続して供給したままエアーを断続的に吹き出させても同様の効果を得ることができた。
洗浄液用ポンプ５１とエアー用電磁弁４９を交互または何れかを間欠的に駆動する代わりに途中に弁を設けてこれによって洗浄液とエアーを制御してもよい。
【００２７】
洗浄液により洗浄されたら、すすぎ液（これは洗浄液と成分は同じであるが、汚れのないもの、広義には洗浄液とする）を流下させてすすぎを行い、仕上げを行う。すすぎができた後はすすぎ液も洗浄液も流さずに超音波振動子３１を駆動すれば、その振動及び発熱効果により版２３を乾燥させることもできる。
【００２８】
以上のようにこの実施形態では、平面の振動板が略垂直につり下げられ、この振動板に対向して略平行に版が配置され、この間隙に洗浄液またはすすぎ液を流下させて洗浄またはすすぎをすることによって、洗浄液が少なくて済み、また超音波のパワーも少なくて済み、また交代でまたは間欠的にこの洗浄液にエアーを吹き込むことにより短時間で洗浄することができる。また版の振動板に対抗する面の反対側の面にも洗浄液を流下させこの洗浄液と交代でまたは間欠的にエアーを吹き込むことによりこの効果を促進させることができる。
【００２９】
さらに版に対して振動板または振動板および反射板の下方を版に対して軽く当接させるようにすることにより、相互の間隙の調整を容易にし、洗浄時またはすすぎ時にはそれら液自身によって最適な間隙に保つことができる。また振動板に突起を設けることによっても最適な間隙に保つこともできる。このように上記各構成の何れかを採用しても組み合わせて使っても効果があるものである。
【００３０】
なお、上記実施形態で版、振動板、洗浄液パイプ・エアーパイプ等のつり下げ方法などの細部は一例であり、他の構成を用いても同等の機能を果たすものであれば差し支えない。またたとえば被洗浄物はつり下げでなく垂直に固定して取り付けても差し支えない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の超音波洗浄装置は、請求項１または２の構成により、振動板が筐体と分離しているので振動しやすく振動子に大きなパワーを与える必要がないので超音波発振器も小さなものでよく、超音波振動子も小さく、数も少なくて済む。また振動板が懸架され、洗浄液流下手段で被洗浄物と振動板の間隙に洗浄液を流下させるので洗浄液も少量でよく、空気も注入するので洗浄液の渦によって洗浄かすが滞留するのを防ぎ洗浄が早くできる等の有利な効果が得られる。
【００３２】
また請求項３および４の構成により、洗浄液の渦の中に空気の泡が入り込み超音波振動の伝達を部分的に遮断するので洗浄液に混合した洗浄かすが洗浄液と共に流下しやすくなり、洗浄時間を短縮できる。
【００３３】
また請求項５の構成では被洗浄物の設置が容易となり請求項６，７の構成ではこれに加えて適正な空隙を被洗浄物と振動板の間に設けることができる。そして請求項８の構成によれば複数種類の版の大きさにも対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の超音波洗浄装置の側断面図
【図２】同じくその正面図
【図３】（ａ）同じくその要部正面図
（ｂ）その底面図
【図４】同じくその要部側面図
【図５】（ａ）洗浄時の版周辺の汚れの付着状態の説明図
（ｂ）同じくエアー吹き出し時の版周辺の汚れが取り去られる状態の説明図
【図６】従来の超音波洗浄装置の側断面図
【符号の説明】
１  筐体
３，９  ドア
７，１３  把手
１５  裏板
１７  版つり下げアングル
２１  版保持板
２３  版
２５  版枠
２６  版引っかけアングル
２６ａ〜２６ｄ  切欠き
２９  振動板つり下げフック
３１  超音波振動子
３３  振動板
３５  スペース設定ダボ
３７  第１のパイプ保持金具
３９  第２のパイプ保持金具
４１  第１のエアーパイプ
４３  第２のエアーパイプ
４５  第１の洗浄液パイプ
４７  第２の洗浄液パイプ
４９  電磁弁
５１  ポンプ
５３  洗浄液タンク
５９  廃液タンク
【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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