JP4584766B2 - スキージの角度制御方法およびスクリーン印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板等の基板にクリーム半田等のペーストを塗布するスクリーン印刷装置に関するものである。

従来から、ステージ上にセットした基板にマスクシート（以下、マスクという）を重装し、マスク上に供給したクリーム半田、導電ペースト等のペーストをスキージで拡張することにより、マスクに形成された開口部を介して基板上の所定位置にペーストを塗布（印刷）するようにしたスクリーン印刷装置が一般に知られている。

この種のスクリーン印刷装置としては、従来、傾き方向の異なる一対のスキージを昇降可能に備えたヘッドをもち、このヘッドをマスクに沿って往復移動させながら一対のスキージを交互に使ってペーストを拡張するものが主流であったが、この装置では、各スキージを別個に昇降させるために往動時と復動時の印刷荷重を均一に保つのが難しく、またマスクに対するスキージの接触角度（アタック角度）の自由度が少ない等の課題があった。

そこで、近年では、例えば特許文献１に開示されるように、スキージをヘッドに対してその長手方向と平行な軸回りに回転（揺動）可能に支持したスクリーン印刷装置が提案されている。この装置によると、スキージを前記軸回りに駆動するだけでアタック角度を任意に設定でき、また単一の機構でスキージを昇降駆動できるため往時と復時の印刷荷重を均一に保ち易くなるという利点がある。
特開平１０−３２３９６４号公報

特許文献１に開示されるスクリーン印刷装置では、モータの駆動力を複数のギアを介してスキージに伝達するギア駆動方式、あるいは前記駆動力をプーリとタイミングベルトを介して伝達するベルト駆動方式のいずれかの方式でスキージを駆動するが、ここに次のような課題がある。

すなわち、スクリーン印刷装置ではアタック角度を精度良く制御することが印刷性能を確保する上で必要となる。ところが、ギア駆動方式ではバックラッシュが存在するため、その範囲内でアタック角度に誤差が生じることが考えられる。従って、このようなバックラッシュに起因するアタック角度の誤差を解消してアタック角度をより精度良く制御し得るようにすることが望まれる。特に、ヘッドの往動時と復動時とでは、マスクシートからの外力に基づきスキージに作用する回転力の向きが異なり、スキージには互いに反対回りの誤差が生じると考えられるため、この点を好適に解決する必要がある。

なお、以上はギア駆動方式のケースであるが、ベルト駆動方式の場合にも経時劣化等に伴うタイミングベルトの伸び（弛み）により同様の誤差が生じると考えられる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、スキージの回転によりアタック角度を切換えるように構成されたスクリーン印刷装置において、往動時および復動時を問わずスキージのアタック角度をより精度良く制御できるようにすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、スキージを支持し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに沿って相対的に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドに対して前記スキージがその移動方向と直交する軸回りに回転可能に支持されることによりこの回転によりスキージの傾き角度が切換えられるように構成されたスクリーン印刷装置における前記スキージの角度制御方法であって、印刷動作中のマスクシートからの反力により前記スキージに作用する前記軸回りの回転力のうちヘッド往動時にスキージに作用する回転力の方向を順方向とする一方、ヘッド復動時に作用する回転力の方向を逆方向として、スキージを前記逆方向に回転させてスキージの同方向への回転を規制したときのスキージの回転角度位置を第１原点位置として検出するとともに、前記スキージを前記順方向に回転させて同方向への回転を規制したときのスキージの回転角度位置を第２原点位置として検出し、印刷動作中、ヘッドの往動時には前記第１原点位置を基準としてマスクシートに対するスキージの前記傾き角度を制御する一方、ヘッドの復動時には前記第２原点位置を基準としてスキージの傾き角度を制御するようにしたものである（請求項１）。

この方法によると、例えばギア駆動方式によりスキージを駆動する場合には、そのバックラッシュによるスキージの角度誤差が解消される。すなわち、ヘッドを往動させる場合には、第１原点位置を基準にしてスキージが角度制御されるが、第１原点位置は、スキージを前記逆方向に回転させてスキージの同方向への回転を規制したときのスキージの回転角度位置であり、この位置ではギアに回転力が与えられる一方でスキージの回転が規制されることによりギアのバックラッシュの範囲内でスキージが相対的に順方向に押し戻された状態となる。そのため、ヘッドの往動時、マスクシートからの外力（マスクシートを介してスキージを基板に押圧する力に対する反力、および移動に伴う抵抗力）に基づく回転力によりバックラッシュの範囲内でスキージが順方向へ回転したとしても、上記の通りバックラッシュの範囲内でスキージを順方向に押し戻した回転角度位置である第１原点位置を基準としてスキージの角度制御が行われる結果、前記反力により回転した位置でスキージが正確な目標角度にセットされることとなる。そして、ヘッドの復動の場合にも、第２原点位置を基準にしてスキージが角度制御されることにより同様にしてスキージが正確な目標角度にセットされることとなる。

なお、以上はギア駆動方式によりスキージを駆動する場合であるが、ベルト駆動方式の場合にも、同様にしてスキージが角度制御されることにより、ベルトの伸びによるスキージの角度誤差が解消される。

一方、本発明に係るスクリーン印刷装置は、スキージを支持し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに沿って相対的に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドに対して前記スキージがその移動方向と直交する軸回りに回転可能に支持され、かつモータ駆動によりスキージの傾き角度が切換えられるように構成されたスクリーン印刷装置において、印刷動作中のマスクシートからの反力により該スキージに作用する前記軸回りの回転力のうちヘッド往動時にスキージに作用する回転力の方向を順方向とする一方、ヘッド復動時に作用する回転力の方向を逆方向として、スキージを前記逆方向に回転させたときに同方向へのスキージの回転を規制する第１規制手段および前記スキージを前記順方向に回転させたときに同方向への回転を規制する第２規制手段と、第１規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記軸回りにおけるスキージの回転角度位置を第１原点位置として検出するとともに第２規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記軸回りにおけるスキージの回転角度位置を第２原点位置として検出する検出手段と、印刷動作中に、マスクシートに対するスキージの傾き角度を制御すべく前記モータを駆動制御する制御手段とを有し、この制御手段は、ヘッドの往動時には前記第１原点位置を基準としてスキージの前記傾き角度を制御する一方、ヘッドの復動時には前記第２原点位置を基準としてスキージの前記傾き角度を制御するように構成されているものである（請求項２）。

このスクリーン印刷装置によると、スキージを逆方向に回転駆動し、第１規制手段により回転が規制される位置までスキージを回転させると検出手段によりそのときのスキージの回転角度位置が第１原点位置として検出される。また、スキージを順方向に回転駆動し、第２規制手段により回転が規制される位置までスキージを回転させると検出手段によりそのときのスキージの回転角度位置が第２原点位置として検出される。そして、印刷動作中は、検出された第１原点位置に基づいて制御手段によりヘッド往動時のスキージの傾き角度が制御される一方、第２原点位置に基づいてヘッド復動時のスキージの傾き角度が制御される。

このスクリーン印刷装置においては、第１および第２原点位置に関するデータを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段が、印刷動作に先立ち、スキージを前記逆方向および順方向にそれぞれ回転させて前記検出手段により第１および第２原点位置を検出してこれら原点位置に関するデータを前記記憶手段に記憶する準備動作を実行し、印刷動作中には、前記記憶手段に記憶された原点位置データに基づきスキージの前記傾き角度を制御するように構成されているのが好ましい（請求項３）。

この構成によると、第１および第２原点位置の検出を含めた一連の印刷動作を自動化することが可能となる。

上記検出手段の具体的な構成としては、例えば検出手段は、前記モータの負荷を検出する負荷検出手段と前記モータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段とを有し、各規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記負荷検出手段による検出負荷及び回転角度位置検出手段による検出回転角度位置に基づいて前記原点位置を検出するように構成することができる（請求項４）。

すなわち、スキージの回転を規制するとモータの負荷が上昇するが、この装置によると、この負荷上昇に基づきスキージの回転規制状態が検知され、その際のモータの回転角度位置が調べられることにより前記原点位置が検出される。

また、別の構成として、前記検出手段は、各規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記スキージ又は該スキージと一体的に前記軸回りに回転するスキージ保持部材を検知するセンサと、前記モータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段とを有し、前記センサにより前記スキージ又はスキージ保持部材が検知されたときの前記回転角度位置検出手段による検出回転角度位置に基づいて前記原点位置を検出するものであってもよい（請求項５）。

この装置によると、スキージの回転が規制された状態がセンサにより検知され、その際のモータの回転角度位置が調べられることにより前記原点位置が検出される。

この場合、スキージ保持部材にドグが設けられる一方、スキージ保持部材を支持する支持部側に、前記ドグに当接することにより前記スキージ保持部材を検知する前記センサが設けられ、これらドグおよびセンサが前記スキージ保持部材の回転方向に互いに当接するとともにこの当接によりスキージの回転を規制するように設けられることにより前記ドグおよびセンサが前記規制手段を兼ねた構成となっているのが好ましい（請求項６）。

この構成によると、検出手段が規制手段を兼ねた合理的な構成が達成される。

なお、第１および第２規制手段は、前記軸回りにおけるスキージの回転領域のうち印刷動作中に使用される使用領域よりも外側の領域においてスキージの回転を規制するように設けられているのが好ましい（請求項７）。

この構成によると、スキージが使用領域の外側まで回転駆動されることにより第１および第２原点位置が検出される。そのため、第１および第２規制手段を設けてスキージの回転規制を行うようにしながらも印刷動作に支障がでることがない。

本発明に係るスキージの角度制御方法およびスクリーン印刷装置によると、ギア駆動方式によりスキージを駆動する場合に生じるバックラッシュによるスキージの角度誤差や、ベルト駆動方式によりスキージを駆動する場合に生じるベルトの伸び（弛み）によるスキージの角度誤差を、ヘッドの往動時および復動時を問わず好適に解消することができる。従って、スキージのいわゆるアタック角度をより精度良く制御することができ、その結果、印刷性能の信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２は、本発明に係るスクリーン印刷装置を概略的に示しており、図１は側面図（印刷済み基板搬出側から見た側面図）で、図２は正面図でそれぞれスクリーン印刷装置を示している。

これらの図に示すように、スクリーン印刷装置の基台１上には、搬入用コンベア２ａと搬出用コンベア２ｂとが印刷ステージ３を挟んで配設されており、プリント基板Ｗ（以下、基板Ｗと略す）が搬入用コンベア２ａにより印刷ステージ３に搬入され、ここで印刷処理に供された後、搬出用コンベア２ｂにより搬出されるように構成されている。

なお、以下の説明では、これらコンベア２ａ，２ｂによる基板Ｗの搬送方向をＹ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めるものとする。

印刷ステージ３には４軸ユニット１０が配設されている。

この４軸ユニット１０は、基板Ｗを支持して後記マスクシート４トに対してその下側から位置決めするもので、搬入用コンベア２ａにより搬入された基板Ｗを水平に、かつＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）に変位可能に支持する。

すなわち、この４軸ユニット１０は、前記基台１上に固定される固定テーブル１１と、この固定テーブル１１に対して相対的にＸ軸方向に移動可能に支持されてサーボモータにより駆動されるＸ軸テーブル１２と、このＸ軸テーブル１２に対して相対的にＹ軸方向に移動可能に設けられてサーボモータにより駆動されるＹ軸テーブル１３と、このＹ軸テーブル１３に対して相対的に回転可能に設けられてサーボモータにより駆動されるＲ軸テーブル１４と、このＲ軸テーブル１４に対して昇降可能に設けられてサーボモータにより駆動される昇降テーブル１５とを階層的に備えている。そしてこの昇降テーブル１５に設けられた支持ユニット１６により基板Ｗを支持することにより、各テーブル１２，１３，１４，１５の駆動に応じて基板ＷをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）方向の任意の位置に移動し得るようになっている。

支持ユニット１６は、Ｚ軸方向に出没可能な複数の支持ピンを備え、基板Ｗを直接支持する基板支持機構１７と基板ＷをＸ軸方向両側からクランプするクランプ機構１８とから構成されており、搬入用コンベア２ａから支持ユニット１６上に基板Ｗが搬入されると基板支持機構１７の各支持ピンが突出して基板Ｗをその下側（裏面側）から支持するとともにクランプ機構１８により基板ＷをＸ軸方向両側からクランプし、これにより基板Ｗを支持ユニット１６に対して位置決め状態で固定するようになっている。

印刷ステージ３の上方にはマスクシート４が張設されており、このマスクシート４の上方に、該シート４上に供給されるクリーム半田、導電ペースト等のペーストを拡張するスキージ６ａを備えた印刷用ヘッド６が配設されている。

ヘッド６はＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に支持されておりサーボモータにより駆動されるようになっている。すなわち、マスクシート４の上方にはＸ軸方向に延びる一対の固定レール７が設けられ、これら固定レール７に対してヘッド支持部材５が横架されるとともに、サーボモータにより駆動されるボールねじ（図示省略）に対してこのヘッド支持部材５が連結されている。また、ヘッド６がヘッド支持部材５に設けられたＺ軸方向の固定レール２２に装着されるとともにサーボモータ２３に回転駆動されるボールねじ２４に連結されている。そして、不図示のサーボモータの駆動により前記ヘッド６がヘッド支持部材５と一体的にＸ軸方向に移動するとともに、サーボモータ２３の駆動によりヘッド支持部材５に対してヘッド６がＺ軸方向に移動するようになっている。

図３〜図５はヘッド６の具体的な構成を示しており、図３は斜視図で、図４は正面図（図３のＡ方向矢視図）で、図５は背面図（図３のＢ方向矢視図）でそれぞれヘッド６を示している。

これらの図に示すように、ヘッド６は板状のメインフレーム２０（図２，図３参照）を有しており、このフレーム２０を介して前記固定レール２２等に支持されている。このフレーム２０には、断面逆Ｌ字型のアーム部材２５が固定されており、このアーム部材２５にはロードセル等の圧力センサ２６が介装された支持部２８が垂設され、この支持部２８にサブフレーム３０が揺動自在に支持されている。具体的には、Ｙ軸方向に延びる第１支持軸２９が支持部２８に突設され、この第１支持軸２９にベアリング等を介してサブフレーム３０が支持されることにより、当該サブフレーム３０がこの第１支持軸２９回りに揺動自在に支持されている。

サブフレーム３０には、後述するスキージユニット４５が着脱可能に組付けられるユニット組付部材３２が回転可能に支持されるとともに、このユニット組付部材３２を駆動する駆動機構が搭載されている。なお、当実施形態では、ユニット組付部材３２およびスキージユニット４５が本発明に係るスキージ保持部材に相当する。

ユニット組付部材３２は、Ｙ軸方向に細長い長方形の板状の部材であって、その長手方向途中部分に突設されるアーム部３２ａを介してサブフレーム３０に回転可能に支持されている。具体的には、Ｙ軸方向に延びる第２支持軸３４がその軸回りに回転可能な状態で前記サブフレーム３０に支持され、この第２支持軸３４に対して前記アーム部３２ａが固定（キー結合）されることにより、サブフレーム３０に対してユニット組付部材３２が揺動自在に支持されている。

ユニット組付部材３２を支持する上記の第２支持軸３４は、サブフレーム３０を貫通して反対側に突出しておりこの突出部分にはギア４４が固定（キー結合）されている。そして、駆動源としてのサーボモータ４０がサブフレーム３０に固定され、このモータ４０の出力軸に駆動ギア４１が装着されるとともに、この駆動ギア４１と前記ギア４４との間にアイドルギア４２，４３が介装されている。つまり、サーボモータ４０、ギア４１〜４４及び第２支持軸３４等により上記駆動機構が構成されており、サーボモータ４０が作動すると、その回転駆動力がギア４１〜４４を介して第２支持軸３４に伝達され、これによってユニット組付部材３２が第２支持軸３４回りに回転駆動されるようになっている。なお、アイドルギア４２，４３は、サブフレーム３０に対して回転自在に軸支されている。

ユニット組付部材３２には、スキージユニット４５が着脱自在に組付けられている。このスキージユニット４５は、スキージ６ａとこれを保持するスキージホルダ４６とから構成されており、スキージホルダ４６に設けられた一対のねじ軸をユニット組付部材３２に形成された案内溝３２ｂに通し、さらにスキージホルダ４６をユニット組付部材３２に重ね合わせた状態で、前記各ねじ軸にナット部材４８が螺合装着されることにより、ユニット組付部材３２に対してスキージユニット４５が固定されている。なお、図４では便宜上ナット部材４８は図示を省略している。

スキージ６ａは、例えば硬質ウレタン、あるいはステンレスからなるＹ軸方向に細長い長方形の板状部材で、同図に示すように、同様にＹ軸方向に細長い前記スキージホルダ４６に重ね合わされた状態で当該ホルダ４６に固定されている。スキージホルダ４６の長手方向両端には、横漏れ防止板４７がそれぞれ設けられており、印刷作業時には、スキージ６ａ側方（Ｙ軸方向外側方）へのペーストの流動による横漏れがこの横漏れ防止板４７により防止されるようになっている。なお、各横漏れ防止板４７はスキージホルダ４６に対してＹ軸回りに回転可能で、かつスキージ６ａに対して中立の位置（図４に示す位置）に弾性的に保持されており、この構成により印刷動作中はマスクシート４に対するスキージ６ａの傾き角度（以下、アタック角度という）に拘わらず横漏れ防止板４７がマスクシート４に隙間無く摺接し得るようになっている。

さらに、サブフレーム３０において前記駆動機構とは反対側の位置には、図５に示すように一対の規制部材（第１規制部材５１，第２規制部材５２という）が第２支持軸３４を挟んで設けられている。これらの規制部材５１，５２は、スキージ６ａの回転（サーボモータ４０の駆動による回転、又はスキージ６ａに外部から力を与えることによる回転）を強制的に阻止するもので、ユニット組付部材３２（アーム部３２ａ）に当接することによりスキージ６ａの回転を規制する。

これらの規制部材５１，５２は、スキージ６ａの回転領域のうち印刷動作中に使用される領域よりも外側の領域においてスキージ６ａの回転を規制するように設けられており、同図において時計回りの方向を「順方向」、これと逆の方向を「逆方向」としたときに、第１規制部材５１はスキージ６ａの逆方向の回転を、第２規制部材５２は順方向の回転をそれぞれ規制するように設けられている。すなわち、当実施形態では、これら規制部材５１，５２及びアーム部３２ａ（ユニット組付部材３２）等が本発明に係る規制手段に相当する。

なお、以下の説明においてスキージ６ａの回転の説明について必要な場合には上記の方向（「順方向」、「逆方向」）を用いることにする。また、上記の通り、スキージ６ａは、ユニット組付部材３２（アーム部材３２ａ）が規制部材５１，５２に当接することによりその回転が規制されるが、以下の説明では、便宜上、スキージ６ａが規制部材５１，５２に当接する旨の表現を用いる場合もある。

上述したスクリーン印刷装置は、図１に示すように、その動作を制御する制御装置５５を有している。この制御装置５５は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されており、主制御部５６、原点位置検出部５７および記憶部５８等の機能構成を有している。

主制御部５６は、予め記憶されたプログラムおよび各種データに従ってヘッド６および４軸ユニット１０等を作動させるべく上記サーボモータ等の各種アクチュエータの駆動を統括的に制御するとともに、当該制御に必要な各種演算を行うものである。特に、基板Ｗにペーストを塗布する本動作前には、スキージ６ａ（ユニット組付部材３２）を回転駆動して前記規制部材５１，５２に当接させることによりスキージ６ａの原点位置、すなわちスキージ６ａのアタック角度を制御する上で基準となる位置を検出するための後記準備動作を実行し、本動作中は、この準備動作において検出した原点位置に基づいてスキージ６ａを駆動制御する。

原点位置検出部５７は、準備動作に基づき上記原点位置を検出するものである。具体的には、スキージ６ａを駆動する前記サーボモータ４０への供給電流値を検出するための電流計（本発明に係る負荷検出手段に相当）を有し、前記電流値が所定の閾値を超えた時点のスキージ６ａの回転角度位置、すなわち同モータ４０に組込まれた図外のエンコーダ（本発明に係る回転角度位置検出手段に相当）からの出力値を原点位置として検出するものである。すなわち、スキージ６ａの回転が規制部材５１，５２に当接するとその負荷が増大するため、この状態をサーボモータ４０に供給される電流値に基づき検知し、その時の回転角度位置をエンコーダからの出力に基づき検知するように構成されている。

記憶部５８は、原点位置検出部５７で検出された原点位置データを更新的に記憶するもので、ユニット組付部材３２（アーム部材３２ａ）を第１規制部材５１に当接させたときに原点位置検出部５７において検出される原点位置を第１原点位置、第２規制部材５２に当接させたときに検出される原点位置を第２原点位置としてそれぞれ更新的に記憶する。

次に、上記制御装置５５による印刷動作の制御例について図６，図７のフローチャートに従って説明する。

図６に基づき、この制御では、まずステップＳ１においてスキージ６ａの原点位置の検出が必要か否かを判断する（ステップＳ１）。ここでＹＥＳと判断した場合には、原点位置を検出するための準備動作を実行する。なお、原点位置検出の要否は、原点位置の検出時期を予め設定しておき当該時期に該当するか否かに基づいて行う。検出時期としては例えば基板Ｎ枚毎、１ロット毎、１日毎、１週間毎等の期間を設定することができる。

図７はこの準備動作のサブルーチンを示している。準備動作では、まずサーボモータ４０を作動させることによりスキージ６ａを順方向（図４，図５の実線矢印参照）に回転させる（ステップＳ１１）。そしてスキージ６ａを第２規制部材５２に当接させ、サーボモータ４０に組込まれた前記エンコーダからの出力に基づき原点位置検出部５７によってこの時の回転角度位置を検出することにより、この位置を第２原点位置データとして記憶部５８に更新的に記憶する（ステップＳ１２）。

第２原点位置の検出が完了すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、サーボモータ４０を反転駆動することによりスキージ６ａを逆方向に回転させ、スキージ６ａを第１規制部材５１に当接させることによりこの時の回転角度位置を検出するとともに、この位置を第１原点位置データとして記憶部５８に更新的に記憶する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。これにより準備動作が完了する。

なお、サーボモータ４０の回転駆動力によりスキージ６ａを第１規制部材５１又は第２規制部材５２に押付けた状態では、動力伝達系（すなわちギア４１〜４４）のバックラッシュが無い状態であり、サーボモータ４０の回転角度位置は、動力伝達系の減速比（例えば回転速度が１／２に減速される場合は２）で除したスキージ６ａの小さい回転角度位置と１対１で対応する。サーボモータ４０の回転駆動力でスキージ６ａを順方向に回転させて第２規制部材５２に押付けた状態は、実際の印刷動作中では、マスクシート４からの外力でスキージ６ａを逆方向に回転させようとするのを、サーボモータ４０の回転位置保持機能で阻止してスキージ６ａの回転角度位置を保持している状態に等しい。この状態でも、動力伝達系のバックラッシュは無い。同様に、サーボモータ４０の回転駆動力でスキージ６ａを逆方向に回転させて第１規制部材５１に押付けた状態は、実際の印刷動作中では、マスクシート４からの外力でスキージ６ａを順方向に回転させようとするのを、サーボモータ４０の回転位置保持機能で阻止してスキージ６ａの回転角度位置を保持している状態に等しい。

図６に戻って、上記の準備動作が完了すると、基板Ｗにペーストを塗布する本動作に移行する。本動作では、まず基板Ｗを印刷ステージ３に搬入し、この基板Ｗを基板支持機構１７により支持した状態でクランプ機構１８によりクランプする。これにより支持ユニット１６により基板Ｗを支持する。そして、４軸ユニット１０を駆動することにより基板Ｗをマスクシート４に対してその下側から重合させる。この際、各テーブル１２，１３，１４，１５を個別に駆動制御することによりマスクシート４に対して基板Ｗを位置決めする。

そして、ヘッド６が印刷ステージ３を挟んでＸ軸方向一方側又は他方側の何れにセットされているかの検知に基づき、次の印刷動作におけるヘッド６の移動方向を判断する（ステップＳ３）。なお、当実施形態では装置側面（基板搬出側の側面）から見た状態（図１の状態）を基準としてヘッド６の左側から右側への移動を「往動（往路）」、逆向きの移動を「復動（復路）」としており、ステップＳ３では、ヘッド６の移動方向が往動か否かを判断する。

ここで、ＹＥＳと判断した場合には、記憶部５８に記憶されている第１原点位置データを主制御部５６に読込み、所定のアタック角度θが得られるように第１原点位置を基準としてサーボモータ４０の目標位置を演算し（ステップＳ４）、ステップＳ５に移行する。

これに対してステップＳ３でＮＯと判断した場合、すなわちヘッド６の移動方向が復動（復路）であると判断した場合に、記憶部５８に記憶されている第２原点位置データを主制御部５６に読込み、所定のアタック角度θが得られるように第２原点位置を基準としてサーボモータ４０の目標位置を演算する（ステップＳ９）。

こうして目標位置が求まると、この目標位置に基づいてサーボモータ４０を駆動することによりマスクシート４に対してスキージ６ａを傾け、この状態で印刷を開始する（ステップＳ５〜７）。具体的には、ヘッド６をヘッド支持部材５に対して下降させることにより、図８（ｂ）に示すように、マスクシート４上の接触ポイントＰ０にスキージ６ａのエッジ部分を圧接させる。詳しくは、ヘッド６を下降させてスキージ６ａを接触ポイントＰ０に接触させ、さらに前記圧力センサ２６に対して上下直列に配置された不図示のばね部材の弾性力に抗してヘッド６を下降させつつ、圧力センサ２６による出力値が所定の値（押付荷重）となる高さ位置でヘッド６を停止させる。この状態で、図外の供給装置によりマスクシート４上にペーストを供給し、その後、ヘッド支持部材５を駆動することによりヘッド６をＸ軸方向に移動させる。この移動（往動）により、マスクシート４上のペーストをスキージ６ａにより拡張しつつマスクシート４に形成された開口部を介して基板Ｗにペーストを塗布する。

そして、印刷が終了したか否か、すなわちヘッド６が印刷ステージ３を挟んで移動開始地点とは反対側の所定の印刷終了ポジションに到達したか否かを判断し（ステップＳ８）、ここでＹＥＳと判断すると一連の印刷動作を終了する。

以上のようなスクリーン印刷装置によると、スキージ６ａをユニット組付部材３２に固定的に組付け、このユニット組付部材３２の回転駆動によりスキージ６ａのアタック角度を切換えるように構成し、さらにスキージ６ａ（ユニット組付部材３２）の駆動方式としてサーボモータ４０の回転駆動力を、ギア４１〜４４等を介してスキージ６ａに伝達するギア駆動方式を採用しているが、上記の通り予め求めた原点位置データに基づいてスキージ６ａを駆動制御するように構成されているので、ギア４１〜４４のバックラッシュに起因するスキージ６ａの角度誤差を確実に解消することができる。

すなわち、ヘッド６を往動（往路）させる場合には、第１原点位置を基準にしてスキージ６ａ（ユニット組付部材３２）が駆動制御されるが、この第１原点位置は、図８（ａ）に示すように、スキージ６ａを逆方向（同図の破線矢印方向）に回転させて第１規制部材５１にユニット組付部材３２を当接させたときのスキージ６ａの位置であり、この位置では駆動ギア４１に回転力が与えられる一方でスキージ６ａの回転が規制されることによりバックラッシュの範囲内でスキージ６ａが相対的に順方向（同図の実線矢印方向）に押し戻された状態となる。そのため、ヘッド６の往動時、図８（ｂ）に示すようにマスクシート４からの反力によりスキージ６ａがバックラッシュの範囲内で順方向（同図の実線矢印方向）へ回転しても、上記の通りスキージ６ａがバックラッシュの範囲内で順方向に押し戻された位置である第１原点位置を基準としてスキージ６ａが駆動制御されている結果（図６のステップＳ４，Ｓ５）、前記反力により回転した位置がちょうどスキージ６ａ（ユニット組付部材３２）の目標位置となる。

同様に、ヘッド６を復動（復路）させる場合には、第２原点位置を基準にしてスキージ６ａが角度制御されるが、この第２原点位置は、図９（ａ）に示すように、スキージ６ａを順方向（同図の実線矢印方向）に回転させて第２規制部材５２にユニット組付部材３２を当接させたときのスキージ６ａの回転位置であり、この位置では駆動ギア４１に回転力が与えられる一方でスキージ６ａの回転が規制されることによりバックラッシュの範囲内でスキージ６ａが相対的に逆方向（同図の破線矢印方向）に押し戻された状態となる。そのため、図９（ｂ）に示すように、ヘッド６の復動時、マスクシート４からの反力によりスキージ６ａがバックラッシュの範囲内で逆方向（同図の破線矢印方向）へ回転しても、上記の通りスキージ６ａがバックラッシュの範囲内で逆方向に押し戻された位置である第２原点位置を基準としてスキージ６ａ（サーボモータ４０）が駆動制御されている結果（図６のステップＳ９，Ｓ５）、前記反力により回転した位置がちょうどスキージ６ａ（ユニット組付部材３２）の目標位置となる。

そのため、往動時および復動時の何れの印刷動作においてもバックラッシュによる回転角度誤差を伴うことが無く、スキージ６ａが所定の目標位置に正確にセットされることとなる。従って、印刷動作中のアタック角度をより精度良く制御することができ、その結果、印刷性能の信頼性を高めることができるようになる。

なお、補足として、印刷動作中、図８（ｂ）に示すようにスキージ６ａのエッジ部分には、マスクシート４からの外力として正確には押圧荷重の反力Ｆと抵抗力（＝Ｆ×摩擦係数μ）とが作用し、この反力Ｆと抵抗力とのバランスによりスキージ６ａに作用する回転力の方向が決まる。ここで、例えばアタック角度θがある値よりも小さい場合には、抵抗力によってスキージ６ａに作用する回転力（逆方向の回転力）が反力Ｆによってスキージ６ａに作用する回転力（順方向の回転力）に勝り、その結果、スキージ６ａが逆方向に回転してギア４１〜４４の間の各バックラッシュが０となった状態でサーボモータ４０により回転が阻止される。すなわち、印刷動作中、スキージ６ａに所定のアタック角度θを与えるためには、サーボモータ４０の回転駆動力でスキージ６ａを順方向に回転させて第２規制部材５２に押付けた状態で検出した第２原点位置データに基づきサーボモータ４０の目標位置を求め、この目標位置に基づいてサーボモータ４０を駆動する必要がある。一方、アタック角度θがある値よりも大きくなると、反力Ｆによってスキージ６ａに作用する回転力が抵抗力によってスキージ６ａに作用する回転力に勝り、その結果、スキージ６ａが順方向に回転するため、スキージ６ａに所定のアタック角度を与えるためにはスキージ６ａを逆方向に回転させて第１規制部材５１に押付けた状態で検出した第１原点位置データに基づきサーボモータ４０の目標位置を求め、この目標位置に基づいてサーボモータ４０を駆動する必要がある。つまり、図６のステップＳ４，Ｓ９はアタック角度θが主に所定値（摩擦係数μおよびスキージ６ａ回りの幾何学的形状により定まる値）よりも大きい場合のスキージの角度制御方法であり、アタック角度θがこの所定値よりも小さい場合には、ステップＳ４，Ｓ９での目標位置の算出に際しては原点位置データを切替えて実施することとなる。

ところで、上述したスクリーン印刷装置は、本発明に係るスクリーン印刷装置（本発明に係るスキージの角度制御方法が使用されるスクリーン印刷装置）の実施形態の一例であって、その具体的な構成およびスキージ６ａの角度制御方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば以下のような態様を採ることもできる。

（１）実施形態の原点位置検出部５７は、サーボモータ４０への供給電流値を検出する電流計を有し、ユニット組付部材３２（アーム部材３２ａ）が各規制部材５１，５２に当接した状態を当該電流値の変化に基づいて検知することにより原点位置を求めるように構成されているが、例えば電流値（電流計）の代わりに印加電圧値を検出する（電圧計を設ける）ようにしてもよい。要するに、ユニット組付部材３２（アーム部材３２ａ）が各規制部材５１，５２に当接するとサーボモータ４０の負荷が増加するため、原点位置検出部５７は、この負荷の変化を直接的又は間接的に検知して原点位置を求めるように構成すればよい。

（２）実施形態では、ヘッド６のサブフレーム３０に規制部材５１，５２を設け、これにユニット組付部材３２を当接させることによりスキージ６ａの回転を規制する、すなわちユニット組付部材３２および規制部材５１，５２等により本発明に係る規制手段が構成されているが、この規制手段の構成として図１０に示すような構成を執ることもできる。

すなわち、第２支持軸３４回りに一対のドグ６１，６２（第１ドグ６１，第２ドグ６２）を軸方向にオフセットした状態で固定（キー結合）する一方、サブフレーム３０に一対の圧接型のセンサ６３，６４（第１センサ６３，第２センサ６４）をそれぞれドグ６１，６２に対応する状態で前記軸方向に並べて固定し、ユニット組付部材３２（アーム部材３２ａ）を順方向に回転させると第２ドグ６２が第２センサ６４に当接してその回転が規制される（図中に一点鎖線で示す）とともに第２ドグ６２の検知信号が第２センサ６４から出力される一方、スキージ６ａを逆方向に回転させると第１ドグ６１が第１センサ６３に当接してその回転が規制されるとともに第１ドグ６１の検知信号が第１センサ６３から出力されるように上記規制手段を構成してもよい。この構成の場合には、原点位置検出部５７は、第１センサ６３からの出力とサーボモータ４０からのエンコーダ出力とに基づいて第１原点位置を検出し、第２センサ６４からの出力と同エンコーダ出力とに基づいて第２原点位置を検出するように構成する。

このような構成によると、原点位置を検出するための手段を規制手段として一部兼用した合理的な構成が達成される。なお、この例では２つのセンサ６３，６４を使っているが、例えば各ドグ６１，６２を第２支持軸３４の回りに一列に並べてその間隔を適宜調整することにより共通のセンサで対応するようにしてもよい。

（３）実施形態では、スキージ６ａの駆動方式としてギア駆動方式を用いているが、勿論ベルト駆動方式を用いてもよい。具体的には、第２支持軸３４のギア４４の代わりにプーリを設けるとともに、サーボモータ４０の出力軸に駆動ギア４１に代えて駆動プーリを設け、これらプーリに亘って駆動ベルト（タイミングベルト）を装着した構成を用いてもよい。

なお、このようなベルト駆動方式を用いる場合にも本発明は有用である。すなわち、ベルト駆動方式においても駆動ベルトの経時劣化により伸び（弛み）が生じた場合には、ギア駆動方式においてバックラッシュの範囲内でアタック角度に誤差が生じるのと同様に、駆動ベルトの伸び（弛み）の範囲内でアタック角度に誤差が生じ得る。そのため、ベルト駆動方式の場合においても、上記実施形態のようにヘッド６の移動方向に応じた原点位置を検出して印刷動作中のアタック角度をこの原点位置に基づいて制御することにより、駆動ベルトの伸び（弛み）によるスキージ６ａの角度誤差を、ヘッド６の往動時および復動時を問わず好適に解消することができ、アタック角度をより精度良く制御することができるようになる。

（４）実施形態では、スキージ６ａの回転領域のうち印刷動作中に使用される領域（使用領域）よりも外側の領域においてスキージ６ａの回転を規制するように規制部材５１，５２が設けられているが、例えば使用領域が広く規制部材５１，５２を固定的に設けることが不可能な場合には、使用領域内に規制部材５１，５２を着脱可能に設け、準備動作時のみオペレータが規制部材５１，５２を装着するように構成してもよい。

（５）実施形態では、実装動作中に原点位置の検出要否を自動的に判断し、必要な場合には原点位置検出のための準備動作を自動的に実施するように構成されているが、例えば任意のタイミングでオペレータが指示入力を行うことにより、マニュアル操作で準備動作を実行させるように構成してもよい。

（６）なお、印刷動作中にスキージ６ａに作用する回転力は、既に説明した通り厳密には押圧荷重の反力Ｆと抵抗力（＝Ｆ×摩擦係数μ）とのバランスが影響する。そして、このバランスはアタック角度θによって変化する。従って、スキージ６ａの具体的な取付け構造およびアタック角度によっては、ヘッド６の往動時に第２原点位置を基準としてスキージ６ａのアタック角度を制御する一方、ヘッド６の復動時に第２原点位置を基準として同アタック角度を制御するようにしてもよい。上記実施形態の構成では、上述した通り、スキージ６ａのアタック角度が所定値よりも小さい場合がこれに該当する。

（７）実施形態では、スキージ６ａの回転半径方向に対してスキージ６ａの作業面（つまりペーストを拡張させる（押圧する）ための面）が直交するように構成されたスクリーン印刷装置の例であるが、勿論、従来技術の特許文献１に開示されるように、スキージの作業面が回転半径方向とほぼ平行となるようにスキージが設けられるスクリーン印刷装置についても本発明は適用可能である。例えば図８（ｂ）に示すように、第２支持軸３４を回動支点としてその回転半径方向と平行な作業面をもつスキージ（図中、符号６ａ′を付して模式的に示す）を設けてもよい。なお、この構成の場合は、スキージ６ａ′のエッジ部分（スクリーン４への圧接部分）は往動、復動に拘わらず常に進行方向に対して第２支持軸３４の後側に位置するので、押圧荷重の反力Ｆおよび抵抗力によりスキージ６ａ′に作用する回転力の方向は一致する。そのため、アタック角度の目標位置の算出に際して、上記（６）のようにアタック角度に応じた原点位置データの切替えは必要ない。

本発明に係るスクリーン印刷装置（本発明に係るスキージの角度制御方法が使用されるスクリーン印刷装置）を示す側面概略図（印刷済み基板搬出側から見た側面図）である。 スクリーン印刷装置を示す正面概略図である。 スクリーン印刷装置のヘッドの具体的な構成を示す斜視図である。 ヘッドの具体的な構成を示す正面図（図３のＡ矢視図である）。 ヘッドの具体的な構成を示す背面図（図３のＢ矢視図である）。 制御装置による印刷動作の制御例を示すフローチャートである。 準備動作の制御例を示すフローチャート（図６のステップＳ２のサブルーチン）である。 制御装置によるスキージの角度制御の作用効果を説明するためのヘッドの模式図である（（ａ）は第１原点位置検出時のヘッドを示し、（ｂ）は往動（往路）時のヘッドを示す）。 制御装置によるスキージの角度制御の作用効果を説明するためのヘッドの模式図である（（ａ）は第２原点位置検出時のヘッドを示し、（ｂ）は復動（復路）時のヘッドを示す）。 ヘッドの別の構成を示す背面図（図５に相当する図）である。

符号の説明

３ 印刷ステージ
４ マスクシート
５ ヘッド支持部材
６ ヘッド
６ａ スキージ
１０ ４軸ユニット
１６ 支持ユニット
４０ サーボモータ
３２ ユニット組付部材
４５ スキージユニット
５１ 第１規制部材
５２ 第２規制部材
５５ 制御装置
５６ 主制御部
５７ 原点位置検出部
５８ 記憶部

Claims (7)

1. スキージを支持し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに沿って相対的に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドに対して前記スキージがその移動方向と直交する軸回りに回転可能に支持されることによりこの回転によりスキージの傾き角度が切換えられるように構成されたスクリーン印刷装置における前記スキージの角度制御方法であって、
   印刷動作中のマスクシートからの反力により前記スキージに作用する前記軸回りの回転力のうちヘッド往動時にスキージに作用する回転力の方向を順方向とする一方、ヘッド復動時に作用する回転力の方向を逆方向として、スキージを前記逆方向に回転させてスキージの同方向への回転を規制したときのスキージの回転角度位置を第１原点位置として検出するとともに、前記スキージを前記順方向に回転させて同方向への回転を規制したときのスキージの回転角度位置を第２原点位置として検出し、
   印刷動作中、ヘッドの往動時には前記第１原点位置を基準としてマスクシートに対するスキージの前記傾き角度を制御する一方、ヘッドの復動時には前記第２原点位置を基準としてスキージの傾き角度を制御する
   ことを特徴とするスキージの角度制御方法。
2. スキージを支持し、このスキージを基板に重ねられたマスクシートに沿って相対的に往復移動させるヘッドを備え、このヘッドに対して前記スキージがその移動方向と直交する軸回りに回転可能に支持され、かつモータ駆動によりスキージの傾き角度が切換えられるように構成されたスクリーン印刷装置において、
   印刷動作中のマスクシートからの反力により該スキージに作用する前記軸回りの回転力のうちヘッド往動時にスキージに作用する回転力の方向を順方向とする一方、ヘッド復動時に作用する回転力の方向を逆方向として、スキージを前記逆方向に回転させたときに同方向へのスキージの回転を規制する第１規制手段および前記スキージを前記順方向に回転させたときに同方向への回転を規制する第２規制手段と、
   第１規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記軸回りにおけるスキージの回転角度位置を第１原点位置として検出するとともに第２規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記軸回りにおけるスキージの回転角度位置を第２原点位置として検出する検出手段と、
   印刷動作中に、マスクシートに対するスキージの傾き角度を制御すべく前記モータを駆動制御する制御手段とを有し、
   この制御手段は、ヘッドの往動時には前記第１原点位置を基準としてスキージの前記傾き角度を制御する一方、ヘッドの復動時には前記第２原点位置を基準としてスキージの前記傾き角度を制御することを特徴とするスクリーン印刷装置。
3. 請求項２に記載のスクリーン印刷装置において、
   前記第１および第２原点位置に関するデータを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、印刷動作に先立ち、スキージを前記逆方向および順方向にそれぞれ回転させて前記検出手段により第１および第２原点位置を検出してこれら原点位置に関するデータを前記記憶手段に記憶する準備動作を実行し、印刷動作中には、前記記憶手段に記憶された原点位置データに基づきスキージの前記傾き角度を制御することを特徴とするスクリーン印刷装置。
4. 請求項２又は３に記載のスクリーン印刷装置において、
   前記検出手段は、前記モータの負荷を検出する負荷検出手段と前記モータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段とを有し、各規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記負荷検出手段による検出負荷及び回転角度位置検出手段による検出回転角度位置に基づいて前記原点位置を検出することを特徴とするスクリーン印刷装置。
5. 請求項２又は３に記載のスクリーン印刷装置において、
   前記検出手段は、各規制手段によりスキージの回転が規制されたときの前記スキージ又は該スキージと一体的に前記軸回りに回転するスキージ保持部材を検知するセンサと、前記モータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段とを有し、前記センサにより前記スキージ又はスキージ保持部材が検知されたときの前記回転角度位置検出手段による検出回転角度位置に基づいて前記原点位置を検出することを特徴とするスクリーン印刷装置。
6. 請求項５に記載のスクリーン印刷装置において、
   前記スキージ保持部材にドグが設けられる一方、スキージ保持部材を支持する支持部側に、前記ドグに当接することにより前記スキージ保持部材を検知する前記センサが設けられ、これらドグおよびセンサが前記スキージ保持部材の回転方向に互いに当接するとともにこの当接によりスキージの回転を規制するように設けられることにより前記ドグおよびセンサが前記規制手段を兼ねていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
7. 請求項２乃至６の何れかに記載のスクリーン印刷装置において、
   前記第１および第２規制手段は、前記軸回りにおけるスキージの回転領域のうち印刷動作中に使用される使用領域よりも外側の領域においてスキージの回転を規制するように設けられていることを特徴とするスクリーン印刷装置。

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