JP4449267B2 - スクリーン印刷機 - Google Patents
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Description
【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
Claims (5)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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