JP5036380B2 - スクリーン印刷機 - Google Patents

Description

本発明は、スキージをマスクに押し付ける際の印刷荷重を検知する荷重センサを備えたスクリーン印刷機に関する。

従来、マスク上面にペーストを供給し、このペーストをスキージで掻くことによりマスクに貫通形成された複数の供給孔を通じて基板上にペーストを印刷するスクリーン印刷機が一般に知られている。この種の印刷機において、複数のスキージを選択的に下降させることで使い分けができるように構成されたスキージヘッドを備えた印刷機として下記特許文献１に記載の印刷機が知られている。この印刷機のスキージヘッドには、スキージのマスクに対する印刷荷重を検知する荷重センサが各スキージ毎に設けられている。
特許第３３５４４４６号公報

しかしながら、このような印刷機では、スキージの設置数に応じて荷重センサを設ける必要があるため、その分だけ荷重センサのコストが大きくなる。また、荷重センサの設置台数が多いと、その分だけメンテナンス等の管理面の負担が増加する。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、荷重センサのコストの低減を図ると共に、その管理面の負担を軽減することを目的とする。

本発明のスクリーン印刷機は、マスクに選択的に押し付けられる複数のスキージを備えたスクリーン印刷機において、複数のスキージを共通のスキージ支持ブロックにスキージ昇降機構を介して取付けることにより複数のスキージのうちのいずれかを選択的に昇降可能にすると共に、スキージ支持ブロックをマスクに対して接近及び離間する方向に駆動するスキージブロック駆動機構を設け、スキージブロック駆動機構は、マスクに対して接近及び離間する方向に駆動される駆動ブロックと、この駆動ブロックの上下に位置して設けられそのバネ力によってスキージ支持ブロックを支持する第１及び第２のコイルスプリングと、駆動ブロックとスキージ支持ブロックとが相対移動したときに駆動ブロックとの間の離間距離を増減させる位置に第１のコイルスプリングを受ける第１のバネ受け部と、両ブロックが相対移動したときに駆動ブロックとの間の離間距離を第１のバネ受け部とは逆に増減させる位置に第２のコイルスプリングを受ける第２のバネ受け部とを備え、第２のバネ受け部とスキージ支持ブロックとの間、第１のバネ受け部と第１のコイルスプリングとの間、駆動ブロックと第１のコイルスプリングとの間、第２のバネ受け部と第２のコイルスプリングとの間、及び駆動ブロックと第２のコイルスプリングとの間のうちいずれかに荷重センサを設けた構成としたところに特徴を有する。

このような構成によると、スキージ昇降機構により複数のスキージのうちのいずれかを選択的に昇降させると共に、スキージブロック駆動機構によりスキージ支持ブロックを昇降させることで、いずれかのスキージが選択的にマスクに押し付けられると、スキージがマスクから反力を受けることで荷重が発生する。この荷重は、スキージ支持ブロック及びスキージブロック駆動機構中におけるスキージ支持ブロックへの駆動力伝達経路中に伝達され、荷重センサによって検知される。したがって、いずれのスキージを用いた場合であっても１台の荷重センサで各スキージによる荷重を検知することができるから、荷重センサの台数を少なくすることができ、コストを低減することができる。

また、第１又は第２のコイルスプリングによるバネ力を荷重センサで直接的に検知することができる。
本発明の実施態様として、以下の構成が好ましい。

第１及び第２のコイルスプリングのうち少なくとも一方は複数個が並列に配置された構成としてもよい。このような構成によると、スキージブロック駆動機構の低背化を図りつつ、コイルスプリングによるバネ力を増加させることができる。

荷重センサとこの荷重センサに接するコイルスプリングとの間に、このコイルスプリングを支持する共通の中間プレートを設けた構成としてもよい。このような構成によると、複数個のコイルスプリングを並列に配置した場合でも、これらのコイルスプリングのバネ力の総和を中間プレートを介して荷重センサで直接的に検知することができる。

荷重センサにより検知された検知荷重に基づいてスキージの印刷荷重を算出する印刷荷重算出手段を備えた構成としてもよい。このような構成によると、荷重センサにより検知された検知荷重に基づいてスキージの印刷荷重を算出することができる。

印刷荷重算出手段は、荷重センサにより検知された検知荷重とスキージの印刷荷重とを関連付けて記憶させた記憶装置を備え、この記憶装置を参照することによりスキージの印刷荷重を取得してもよい。このようにすると、検知荷重と印刷荷重とを関連付けて記憶させた記憶装置を参照することによって印刷荷重を取得することができる。

検知荷重に基づく印刷荷重と目標荷重とを比較することにより、印刷荷重が目標荷重に対して所定範囲内となるようにスキージ支持ブロックを駆動してもよい。このようにすると、検知荷重に基づく印刷荷重が目標荷重に対して所定範囲内となるようにスキージ支持ブロックを駆動させることができる。

本発明によると、荷重センサのコストの低減を図ると共に、その検定作業を容易にすることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜スクリーン印刷機の全体構成＞
本実施形態における印刷機１０は、図１に示すように、基台１１上に図１中紙面を貫通する方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けた基板テーブル３０を備える。基板テーブル３０上にはメインコンベア４０が図面上左右方向（Ｘ軸方向）に延びるように一体的に設けられている。図１及び図２はそれぞれ、基板搬送位置にある基板テーブル３０をＹ軸方向及びＺ軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に対して直交する方向）から見た状態を示している。基板搬入時には、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの基板搬送位置にある基板テーブル３０が、Ｘ軸方向における中央部から右方に移動し（図２における図面右側２点波線部）、基板Ｗを受け渡し可能な間隔（例えば５ｍｍ程度）で上流側の不図示のコンベアと連結し、この不図示のコンベアとメインコンベア４０が稼働することで基板Ｗを受け取り可能である。これとは逆に、基板搬出時には、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの基板搬送位置にある基板テーブル３０がＸ軸方向における中央部から左方に移動し（図２における図面左側２点波線部）、基板Ｗを受け渡し可能な間隔（例えば５ｍｍ程度）で下流側の不図示のコンベアと連結し、この不図示のコンベアとメインコンベア４０が稼働することで基板Ｗを搬出可能である。また、基板Ｗをクランプするための基板クランプユニット５０（図２参照）と、後述するマスク７１の下面を清掃するためのクリーナユニット６０（図２及び図３参照）とを備えている。

＜マスククランプユニットの構成＞
基台１１に連結されるフレーム１２の左右上方には、それぞれ前後方向に延びるフレーム部材１６（図１参照）が設けられ、このフレーム部材１６にマスククランプユニット７０が設けられている。このマスククランプユニット７０は、クリーム半田印刷用のマスク７１をマスク支持部７２により支持し、そのマスク支持部７２とマスククランプ７３との間でマスク７１を構成する枠部材を挟み付けて保持する構成である。マスク支持部７２は、マスク７１の四隅と対応する位置に設けられている。マスククランプ７３は、各マスク支持部７２と対応してその上方に設けられている。マスククランプ７３の昇降機構としてはエアシリンダが用いられ、このエアシリンダにエアを供給するエア供給路の途中にはクランプ昇降切替弁が設けられている。クランプ昇降切替弁の開閉操作を行う操作スイッチがＯＮにされてクランプ昇降切替弁が開放状態になると、エアシリンダにエアが供給され、ピストンロッドに連結されたマスククランプ７３がマスク７１を構成する枠部材をマスク支持部７２に押圧保持可能である。これにより、マスク７１は、基板テーブル３０の上方において水平配置で張り渡した状態に保持される。

また、マスククランプユニット７０は、マスク７１の有無を検知する位置センサを備えている。マスククランプ７３には位置識別部が設けられ、この位置識別部はマスククランプ７３がマスク７１をクランプした状態では所定高さ範囲内に位置することで、図示しない位置センサによって読み取られ、位置センサからマスククランプ制御部１７０（図４参照）へ検出信号が送出される。一方、位置識別部が所定高さより上方位置、あるいは下方位置のいずれかにあれば位置センサによる読み取りができず、従ってマスクリリース状態（マスク７１が無い状態）と検知される。

＜クリーナユニットの構成＞
ここで、前記クリーナユニット６０の構成について説明する。クリーナユニット６０は、基台１１上における基板テーブル３０の作業者側（Ｙ軸方向前側）に設けられており、基台１１上においてＹ軸方向に沿って延びる４本のＹ方向ガイドレール３４によりＹ軸方向に沿って移動可能に支持され、移動中にロール状のコットン紙６１でマスク７１下面の清掃を行う。

クリーナユニット６０における基板テーブル３０側の側面下部には、連結用ソレノイド６６が配設されている。連結用ソレノイド６６は上下両方向に突没するロッドを備え、図３に示す基板テーブル３０がＹ軸方向における基板搬送位置にある状態では、ロッドの下端部が基台１１上に設けられる位置決め孔（図示せず）に嵌合しており、これによってクリーナユニット６０が待機位置に保持される。一方、基板テーブル３０には、ロッドが嵌入する連結孔（図示せず）が設けられている。このため、クリーナユニット６０は、連結用ソレノイド６６のロッドの上端部が基板テーブル３０の連結孔に嵌合することで基板テーブル３０と連結されると共に、ロッドの下端部が上方に移動することで基台１１に対する係合が解除される。これにより、クリーナユニット６０は、基板テーブル３０の移動に伴ってＹ方向ガイドレール３４上をＹ軸方向後側へ移動する。そして、所定位置で停止した後、基板テーブル３０と連結状態のままクリーナヘッドを上昇させてコットン紙６１をマスク７１下面に密着させ、基板テーブル３０の移動と共にＹ軸方向後側に移動し、さらには後側から前側に移動することによってマスク７１下面を清掃可能である。

＜基板搬送装置の構成＞
基板搬送装置を構成する前記基板テーブル３０は、Ｙ軸テーブル３１、Ｘ軸テーブル３２、Ｒ軸テーブル３３、昇降テーブル３８等を段積みしてなる構成である。Ｙ軸テーブル３１は、基台１１上でクリーナユニット６０と同じＹ方向ガイドレール３４によってＹ軸方向にスライド自在に取り付けられている。Ｙ軸テーブル３１と基台１１との間には、Ｙ軸モータの動力によって駆動されるＹ方向ボールねじ機構（図示せず）が設けられている。これにより、基板テーブル３０のＹ軸テーブル３１は、Ｙ方向ボールねじ機構が駆動することにより基台１１に対して、前側すなわち作業者側のＹ軸方向における基板搬送位置（図２及び図３における基板テーブル３０の位置）とＹ軸方向後端の位置との間で往復移動可能である。尚、Ｙ軸方向における基板搬送位置にある基板テーブル３０と待機位置にあるクリーナユニット６０とは互いに近接した配置とされている（図３参照）。

Ｙ軸テーブル３１上には、Ｘ軸方向に沿って延びる形態をなす一対のＸ方向ガイドレール３５が設けられ、この両Ｘ方向ガイドレール３５上にＸ軸テーブル３２がＸ軸方向にスライド自在に取り付けられている。Ｘ軸テーブル３２とＹ軸テーブル３１との間には、Ｘ軸モータの動力によって駆動されるＸ方向ボールねじ機構（図示せず）が設けられている。これにより、Ｘ軸テーブル３１は、Ｘ方向ボールねじ機構が駆動することによってＹ軸テーブル３１に対してＸ軸方向における所望の位置に移動可能である。

Ｘ軸テーブル３２上には、回転ユニット３６を介してＲ軸テーブル３３が設けられている。回転ユニット３６はＲ軸モータを備え、このモータの動力によってＺ軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に対して直交する方向）に延びる回動軸を中心として回転自在に設けられている。これにより、Ｒ軸テーブル３３は、回転ユニット３６が駆動することによってＸ軸テーブル３２に対してＺ軸回りにおける所望の角度に回動可能である。

Ｒ軸テーブル３３の四隅には、ガイドシャフト３７がＺ軸方向に沿ってスライド自在に取り付けられ、このガイドシャフト３７の上端部に昇降テーブル３８が固定されている。また、Ｒ軸テーブル３３と昇降テーブル３８との間には、Ｚ軸モータの動力によって駆動されるボールねじ機構３９が設けられている。これにより、昇降テーブル３８は、ボールねじ機構３９が駆動することによってＲ軸テーブル３３に対して、Ｚ軸方向における所望の位置に移動可能である。尚、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、Ｚ軸モータ、及びＲ軸モータは共に、サーボ形式のモータである。

基板テーブル３０の昇降テーブル３８上には、Ｘ軸方向に沿って一対のメインコンベア４０が設けられている。メインコンベア４０は、昇降テーブル３８の昇降動作に伴って基板Ｗを搬送可能なＺ軸方向における基板搬送位置とこの基板搬送位置より上方の印刷位置との間で移動可能である。

メインコンベア４０は、昇降テーブル３８に取り付けられる。基板クランプユニット５０は、図３に示すように、メインコンベア４０の一対の前後のコンベア４０ｃ，４０ｃのそれぞれ外側においてＸ軸方向に沿って配置された一対の帯板状のクランプ片５１を備えている。これにより、両クランプ片５１は、メインコンベア４０上に搬送された基板Ｗを、基板Ｗの上面と両クランプ片５１の上面とがＺ軸方向で同一高さとする状態で、不図示のシリンダ装置によってＹ軸方向両側から保持可能である。

ボールねじ機構３９により昇降テーブル３８を上昇させることにより、メインコンベア４０、両クランプ片５１及び両クランプ片５１で保持されている基板Ｗを上昇させることにより、基板Ｗをマスク７１下面に重装することができる。昇降テーブル３８には、印刷動作中マスク７１の上方のスキージ８１により負荷される荷重に対抗して基板Ｗを支えるバックアップ装置が設けられている。バックアップ装置は、昇降テーブル３８に対してＺ軸方向に沿ってスライド自在に取り付けられたスライド支柱４３と、このスライド支柱４３の上端部に固定された載置テーブル４１と、昇降テーブル３８と載置テーブル４１との間に設けた昇降装置とを備えている。この昇降装置はバックアップ装置昇降モータを備え、このモータの駆動力により載置テーブル４１をＺ軸方向における所望の位置に昇降可能である。載置テーブル４１上には、バックアッププレート上に複数のバックアップピンが上向きにセットされたバックアップユニットが載置され、基板Ｗが両クランプ片５１に保持された状態で、載置テーブル４１が上昇し、このバックアップピンの上端部で基板Ｗが支持される。

本実施形態における基板テーブル３０は、図２及び図３に示すように、基板Ｗの幅寸法に応じて昇降テーブル３８に設けられる両コンベア４０間のコンベア幅を変更可能なコンベア幅調整機構４２を備えている。

尚、本実施形態における印刷機１０は、図３に示すように、基板Ｗのフィデューシャルマークを撮像するための基板撮像カメラ１８と、基板Ｗの印刷後の状態を撮像して検査するための検査カメラ１９とを備えている。両カメラ１８，１９は共に、両フレーム部材１６間に梁状に設けた取付部材１７に固定されている。また、昇降テーブル３８上のＹ軸方向前側には、マスク７１下面のフィデューシャルマーク（図示せず）を撮像してマスク７１の位置や種類等を識別するための基板テーブルカメラ４９が設けられている。

＜スキージヘッド周りの構成＞
前記各フレーム部材１６には、図１に示すように、Ｙ軸方向に延びる２本のＹ方向ガイドレール８４が並行して設けられ、それらのＹ方向ガイドレール８４，８４に支持されてスキージヘッド支持フレーム８３がＹ軸方向に移動可能に設けられている。このスキージヘッド支持フレーム８３には、マスク７１の上方に位置するようにしてスキージヘッド８０が設けられている。２つのフレーム部材１６のうち図１の左側に位置するフレーム部材１６には、Ｙ方向ガイドレール８４に沿うようにしてボールねじ軸８５が回転自在に設けられている。ボールねじ軸８５の端部には、同ボールねじ軸８５を回転駆動するＹ軸モータ（図示せず）が固定されている。一方、スキージヘッド支持フレーム８３には、上記ボールねじ軸８５と螺合するボールナット８６が固定されている。これにより、スキージヘッド支持フレーム８３は、Ｙ軸モータでボールねじ軸８５を駆動することによってＹ方向ガイドレール８４上をＹ軸方向における所望の位置に移動させることができる。尚、Ｙ軸モータはサーボ形式のモータである。

スキージヘッド８０はスキージヘッド昇降機構８２によって上下に駆動され、第１及び第２のスキージ８１と、各スキージ８１を昇降可能とする第１及び第２のエアシリンダ（本発明の「スキージ昇降機構」の一例）８７とを備えている。各エアシリンダ８７を駆動するための空気圧供給装置からのエア供給路の途中には、図示しない第１及び第２の昇降切替弁が設けられており、スキージユニット制御部１３０（図４参照）からの信号に応じて第１又は第２のスキージ８１が選択的に下降する。尚、後に詳述するように、スキージヘッド８０には、マスク７１を介して基板Ｗに押し付けられたスキージ８１の印刷荷重を検知するロードセル（本発明の「荷重センサ」の一例）２０が組み込まれている。ロードセル２０によって検知された検知荷重は、スキージユニット制御部１３０に送出され、検知荷重が目標印刷荷重の範囲内となるようにサーボ形式のモータ８９に制御信号を送出する。

＜スキージヘッド昇降機構の内部構造＞
図５ないし図７はスキージヘッド昇降機構８２の内部構造を示した図であって、スキージヘッド支持フレーム８３には、Ｚ方向ボールねじ軸８８とＺ方向ガイドロット９７とがＺ軸方向に延びる形態で所定間隔を空けて並設されている。Ｚ方向ボールねじ軸８８はＺ軸方向に延びる回動軸を中心として回転自在に設けられ、図１に示すように、このＺ方向ボールねじ軸８８の上端部には従動側プーリ９３が固定されている。この従動側プーリ９３は、モータ８９の駆動軸の上端部に固定された駆動側プーリ９４とベルト９５を介して連結されている。Ｚ方向ボールねじ軸８８とＺ方向ガイドロット９７との間には、スライドプレート（本発明の「駆動ブロック」の一例）９２が水平姿勢で配置されている。

スライドプレート９２のＸ軸方向における一端側（図５の右側）には、Ｚ方向ボールねじ軸８８と螺合するボールナット９１が一体に設けられ、他端側（図５の左側）には、Ｚ方向ガイドロット９７と嵌合するガイド筒部９６が一体に設けられている。Ｚ方向ガイドロット９７の外周面はガイド筒部９６の内周面と全周方向に亘って摺接し、スライドプレート９２をＺ軸方向に案内可能である。したがって、モータ８９を駆動することによってＺ方向ボールねじ軸８８を回転させ、このＺ方向ボールねじ軸８８に螺合しているボールナット９１を駆動することで、スライドプレート９２はＺ軸方向における所望の位置、すなわちマスク７１に対して接近及び離間する方向の所望の位置に昇降駆動される。

スライドプレート９２の上方には、中間プレート１０５が対向配置され、この中間プレート１０５の下面には、図示２本のガイドシャフト９９が下向きに突出して設けられている。各ガイドシャフト９９は、スライドプレート９２に貫通して設けた各ガイド孔１０４に嵌合し、このガイド孔１０４を突き抜けて下方に延びる形態をなしている。ガイドシャフト９９の外周面はガイド孔１０４の内周面と全周方向に亘って摺接している。これにより、中間プレート１０５は、ガイドシャフト９９によってスライドプレート９２に対して平行姿勢を保持したままマスク７１に対して接近及び離間する方向（Ｚ軸方向）に案内される。

さらに、中間プレート１０５の上方には、ヘッドプレート（本発明の「スキージ支持ブロック」の一例）９８が対向配置され、このヘッドプレート９８に図示４つのエアシリンダ８７が固定されている。エアシリンダ８７は、ヘッドプレート９８のＸ軸方向両側に２本ずつ配され、それぞれボルト止めによって固定されている。そして、左右１本ずつのエアシリンダ８７の各ピストンロッド９０には、それらの下端部間に渡ってスキージ８１が一体に固定され、計２本のスキージ８１がそれぞれ２本のエアシリンダ８７によって上下に駆動されるようになっている。尚、各ピストンロッド９０は、中間プレート１０５及びスライドプレート９２に設けた貫通孔を貫通し、これらの貫通孔の内周面に対してピストンロッド９０の外周面が全周方向に亘って摺接している。

２本のガイドシャフト９９はＸ軸方向に所定間隔を空けて配置され、各ガイドシャフト９９の下端部には、径方向外側に突出したバネ受け部１０１が形成されている。このバネ受け部１０１とスライドプレート９２の下面との間には、各ガイドシャフト９９に外嵌して押圧バネ１０２が圧縮状態で介装され、中間プレート１０５の下面とスライドプレート９２の上面との間には、ガイドシャフト９９に外嵌して受けバネ１０３が圧縮状態で介装されている。尚、押圧バネ１０２は本発明の「第１のコイルスプリング」の一例に相当し、受けバネ１０３は本発明の「第２のコイルスプリング」の一例に相当する。尚、スライドプレート９２、押圧バネ１０２、受けバネ１０３、バネ受け部１０１、及びガイドシャフト９９は、本発明でいう「スキージブロック駆動機構」を構成している。

さて、中間プレート１０５とヘッドプレート９８との間には、前記ロードセル２０が設けられている。本実施形態におけるロードセル２０は引張り荷重検知型のロードセルであって、圧力を電気信号に変換する感圧素子を含んで構成されている。ロードセル２０は、下端側が中間プレート１０５に固定され、上端側がヘッドプレート９８に固定されている。このため、スライドプレート９２の下降に伴って中間プレート１０５が下降されると、ロードセル２０を介してヘッドプレート９８に下向きの力が作用し、エアシリンダ８７のピストンロッド９０を介してスキージ８１がマスク７１に押し付けられる。このようにして、この力の伝達経路にあるロードセル２０の上下両端部がそれぞれ上下に引っ張られて歪みが生じることにより荷重が検知される。

＜印刷機の電気的構成＞
続いて、印刷機１０の演算処理部１００を中心とした電気的構成について図４を参照して説明する。演算処理部１００には、表示ユニット１１０、印刷プログラム記憶手段１２０、スキージユニット制御部１３０、クリーナユニット制御部１４０、基板テーブル制御部１５０、撮像装置制御部１６０、マスククランプ制御部１７０、及び入出力制御部１８０が接続されている。尚、演算処理部１００は、本発明の「印刷荷重検出手段」に相当し、印刷プログラム記憶手段１２０は本発明の「記憶装置」に相当する。

印刷プログラム記憶手段１２０には、印刷機１０の印刷動作を行うための印刷プログラムが記憶されている。この印刷プログラムには、基板Ｗの幅寸法、この幅寸法に応じたコンベア幅、スキージ８１をマスク７１上面に押し当てる際の印刷荷重、スキージ８１をマスク７１上面に沿って移動させる移動速度、及びロードセル２０によって検知された検知荷重とスキージ８１の印刷荷重とを関連付けて表にした対照テーブル等のデータが含まれている。

スキージユニット制御部１３０は、Ｙ軸モータ及びスキージヘッド８０のモータ（図４中の荷重負荷モータ）８９にそれぞれ設けられたエンコーダから信号を受けて、スキージ８１のＹ軸方向及びＺ軸方向における移動量を把握することが可能である。また、スキージユニット制御部１３０は、ロードセル（図４中の荷重センサ）２０から検出信号を受けて印刷荷重が所定範囲内となるようにモータ８９に対して制御信号を送出する。

＜印刷機の作用説明＞
本実施形態は以上の構成であり、続いてその作用を説明する。
基板テーブル３０はＹ軸方向及びＺ軸方向における基板搬送位置、且つＸ軸方向の基台１１中央部位置にある状態から、Ｘ軸テーブル３２がＸ軸方向右側に移動することでメインコンベア４０がＸ軸方向右側に移動し、上流側の装置から基板Ｗがメインコンベア４０上に搬入され、基板Ｗがメインコンベア４０上のＸ軸方向所定位置において、基板クランプユニット５０により保持される。その後、基板テーブル３０はＸ軸方向の基台１１中央部位置に戻る。そして、マスク７１下面の清掃が必要であれば、クリーナユニット６０による清掃を実施する。クリーナユニット６０による清掃を実施するか否かの判定は、例えば予め設定された基板Ｗの処理枚数と現在の処理枚数とを比較することにより判定してもよいし、作業者がマスク７１下面の状態を直接確認して作業者からの入力指示により行ってもよい。

マスク７１下面の清掃は、連結用ソレノイド６６を駆動することにより基板テーブル３０とクリーナユニット６０を連結状態とした上で、クリーナユニット６０を所定位置まで搬送させ、クリーナヘッドを上昇させてコットン紙６１をマスク７１下面に密着させた状態でクリーナユニット６０を基板テーブル３０と共にＹ軸方向後側に移動させることにより行われる。清掃完了後は、クリーナヘッドを下降させ、クリーナユニット６０をＹ軸方向に移動させて元の位置に至ったところで連結用ソレノイド６６を駆動させて連結状態を解除すると共にクリーナユニット６０を基台１１に対して固定する。

次に、マスク７１交換したとき、印刷枚数が所定枚数に達する毎等、マスク７１下面のフィデューシャルマークを撮像する必要がある場合には、基板テーブル３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、基板テーブルカメラ４９によりマスク７１下面のフィデューシャルマークを順次撮像する。引き続き、基板テーブル３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、基板撮像カメラ１８により基板Ｗのフィデューシャルマークを順次撮像する。

このようにしてマスク７１及び基板Ｗのフィデューシャルマークの位置情報をそれぞれ取得し、これらの位置情報に基づいてマスク７１下面のフィデューシャルマークと基板Ｗのフィデューシャルマークとを一致させるべく基板テーブル３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸回りに移動させる。これと同時に、昇降テーブル３８及び載置テーブル４１も印刷位置に向けて上昇を開始し、マスク７１に対するＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸回りの位置合わせが完了した状態で、基板Ｗをマスク７１下面に密着させる。次に、スキージヘッド８０の現在の位置に応じて一方のスキージ８１を選択的に下降させ、マスク７１上面にクリーム半田等のペーストを供給する。ここで、スキージ支持フレーム８３がＹ方向ガイドレール８４の手前側にあるときには、エアシリンダ８７によって手前側のスキージ８１のみを下降させる。そして、モータ８９を駆動させることでスライドプレート９２を下降させると、これに伴ってヘッドプレート９８も下降する。尚、スキージ８１がマスク７１上面と接する前においては、ヘッドプレート９８がスライドプレート９２によってのみ支持されているから、スライドプレート９２が移動した距離と同じ距離だけヘッドプレート９２も移動する。

スライドプレート９２を下降させスキージ８１がマスク７１上面に接すると、ヘッドプレート９８はもはや下降できなくなるものの、さらにスライドプレート９２を下降させると、スライドプレート９２がヘッドプレート９８から離間すると共にバネ受け部１０１に接近する方向に移動する。この結果、受けバネ１０３が伸びると共に押圧バネ１０２が圧縮変形するから、次に詳述するように、押圧バネ１０２のバネ力及び受けバネ１０３のバネ力は共に、マスク７１に対する押圧力を増加させる方向に作用する。

ここで、押圧バネ１０２のバネ力及び受けバネ１０３のバネ力が共にマスク７１に対する押圧力を増加させる方向に作用する理由について説明する。まず、図６に示すように、スキージ８１がマスク７１上面を介して基板Ｗに接触した瞬間を初期状態としたときに、初期状態におけるスライドプレート９２の高さをＨ_１０とし、ヘッドプレート９８の高さをＨ_２０とする。また、２つの押圧バネ１０２の合計の初期バネ力をＦ_ＳＰ１０とし、２つの受けバネ１０３の合計の初期バネ力をＦ_ＳＰ２０とし、２つのスキージ８１、４つのエアシリンダ８７、及びヘッドプレート９８にかかる重力の合計をＧ_Ｈとする。尚、ｋ１は２つの押圧バネ１０２の合計のバネ定数で、ｋ２は２つの受けバネ１０３の合計のバネ定数である。

まず、初期状態におけるヘッドプレート９８周りの釣り合いについては、２つの受けバネ１０３の合計のバネ力Ｆ_ＳＰ２０が上向きに作用し、２つの押圧バネ１０２の合計のバネ力Ｆ_ＳＰ１０及び自重Ｇ_Ｈが下向きに作用し、上向きの力と下向きの力が等しくなるから、式（１）のように表される。
Ｆ_ＳＰ２０＝Ｆ_ＳＰ１０＋Ｇ_Ｈ …（１）
初期状態からスライドプレート９２が距離Ｘだけ下降すると、スキージ８１がマスク７１を介して基板Ｗを押圧する印刷荷重Ｆに対する反力Ｒが基板Ｗからマスク７１を介してスキージ８１に作用する。すなわち、印刷荷重Ｆと反力Ｒは、値が同じで符号が逆になる関係（作用・反作用の関係）が成立する。このとき、スライドプレート９２の高さＨ_１は、Ｈ_１＝Ｈ_１０−Ｘとなるものの、ヘッドプレート９８の高さＨ_２は変化しないから、Ｈ_２＝Ｈ_２０のままである。また、２つの押圧バネ１０２の合計のバネ力をＦ_ＳＰ１とし、２つの受けバネ１０３の合計のバネ力をＦ_ＳＰ２とすると、それぞれのバネ力は、式（２）及び式（３）のように表される。
Ｆ_ＳＰ２＝Ｆ_ＳＰ２０−ｋ_２Ｘ …（２）
Ｆ_ＳＰ１＝Ｆ_{ＳＰ１０＋}ｋ_１Ｘ …（３）

このとき、ヘッドプレート９８周りの釣り合いについては、受けバネ１０３のバネ力Ｆ_ＳＰ２及び印刷荷重Ｆに対する反力Ｒが上向きに作用し、押圧バネ１０２のバネ力Ｆ_ＳＰ１及び自重Ｇ_Ｈが下向きに作用し、上向きの力と下向きの力が等しくなるから、式（４）のように表される。
Ｆ_ＳＰ２＋Ｒ＝Ｇ_Ｈ＋Ｆ_ＳＰ１ …（４）
上記の式（２）及び式（３）を式（４）に代入すると、次のようになる。
Ｆ_ＳＰ２０−ｋ_２Ｘ＋Ｒ＝Ｇ_Ｈ＋Ｆ_ＳＰ１０＋ｋ_１Ｘ
Ｒ＝Ｇ_Ｈ＋Ｆ_ＳＰ１０−Ｆ_ＳＰ２０＋ｋ_１Ｘ＋ｋ_２Ｘ
さらに、式（１）を代入すると、次のようになる。
Ｒ＝Ｇ_Ｈ＋Ｆ_ＳＰ１０−（Ｆ_ＳＰ１０＋Ｇ_Ｈ）＋（ｋ_１＋ｋ_２）Ｘ
＝（ｋ_１＋ｋ_２）Ｘ …（５）
したがって、式（５）が示すように、スライドプレート９２が距離Ｘだけ下降すると、この距離Ｘにバネ定数ｋ１及びｋ２を乗じたバネ力を反力Ｒとする印刷荷重Ｆがスキージ８１側から基板Ｗ側に作用する。スキージユニット制御部１３０は、スライドプレート９２の移動量Ｘから反力Ｒと大きさが同じで方向が違う印刷荷重Ｆを算出することができる。

上記の式（５）によっても算出可能ではあるが、本実施の形態では、印刷荷重Ｆはロードセル２０により検知され、この印刷荷重Ｆがスキージユニット制御部１３０に送出される。ここで、印刷荷重Ｆが目標印刷荷重Ｆ１の範囲内（Ｆ１±ｒ）になければ、印刷荷重Ｆが目標印刷荷重Ｆ１の範囲内（Ｆ１±ｒ）となるようにサーボ形式のモータ８９に制御信号が送出される。この制御信号に基づいてモータ８９を駆動させスライドプレート９２を下降させた後に、ロードセル２０により調整後の印刷荷重Ｆ’を算出する。そして、印刷荷重Ｆ’が目標印刷荷重Ｆ１の範囲内（Ｆ１±ｒ）になれば、スキージヘッド支持フレーム８３を移動させるべく、Ｙ軸モータに制御信号が送出される。

このようにして、印刷荷重、移動速度を制御しつつ、スキージ８１をＹ軸方向片側に移動させることにより、マスク７１の供給孔を通じて基板Ｗ上面の所定の位置にペーストが印刷される。印刷が完了すると、モータ８９を駆動することによりスキージヘッド８０を上昇させると共に、エアシリンダ８７により手前側のスキージ８１を上昇させる。この後、基板テーブル３０をＺ軸方向に基板搬送位置まで下降させると共に、Ｚ軸回り及びＹ軸方向の位置合わせのための僅かな移動分を元に戻して、Ｚ軸回り及びＹ軸方向の基板搬送位置とし、クランプ片５１による基板Ｗの保持を解除する。そして、印刷済の基板Ｗの枚数が目標印刷枚数に至っていない場合には、基板テーブル３０をＺ軸方向、Ｚ軸回り及びＹ軸方向の基板搬送位置に保ったまま、Ｘ軸方向左側に移動し、下流側の装置へ印刷済基板Ｗを搬出する。この搬出後、基板テーブル３０をＸ軸方向右側に移動して印刷前基板Ｗを上流側の装置から搬入し、基板Ｗをメインコンベア４０上の所定位置に保持した状態で、基板テーブル３０をＸ軸方向の基台１１中央部位置に戻す。尚、両方のスキージ８１は交互に使用され、スキージヘッド８０が手前側から後側に移動して印刷するときは、手前側のスキージ８１が使用される。一方、スキージヘッド８０が後側から手前側に移動するときには、後側のスキージ８１が使用される。

以上のように本実施形態では以下の効果を奏することができる。
１．いずれのスキージ８１を用いた場合であっても１台のロードセル２０で各スキージ８１による荷重を検知することができるから、ロードセル２０の台数を少なくすることができ、コストを低減することができる。
２．スキージ８１のマスク７１に対する荷重がピストンロッド９０を通じてヘッドプレート９８に伝えられ、このヘッドプレート９８にかかる荷重をロードセル２０で直接的に検知することができる。

３．スキージヘッド８０の低背化を図りつつ、押圧バネ１０２及び受けバネ１０３のバネ力を増加させることができる。
４．並列に配置された一対の受けバネ１０３のバネ力を中間プレート１０５を介してロードセル２０で直接的に検知することができる。

５．印刷荷重Ｆが目標印刷荷重Ｆ１に対して所定範囲内（Ｆ１±ｒ）となるようにヘッドプレート９８を駆動させることができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る印刷機１０は、図８又は図９に示すように、実施形態１におけるスキージヘッド昇降機構８２の内部構造を一部変更したものであり、重複する構成及び作用についてはその説明を省略する。すなわち、実施形態２におけるスキージヘッド昇降機構８２は、中間プレート１０５をスライドプレート９２の下方に配置すると共に、ガイドシャフト９９の上端部をヘッドプレート９８の下面に固定したものである。また、本実施形態におけるロードセル２１は圧縮荷重検知型のロードセルとされている。以下、その構成、作用、及び効果について詳細に説明する。

スライドプレート９２の上方には、ヘッドプレート９８が対向配置され、このヘッドプレート９８の下面には、図示２本のガイドシャフト９９が下向きに突出して設けられている。各ガイドシャフト９９は、スライドプレート９２及び中間プレート１０５に貫通して設けた各ガイド孔１０４に嵌合し、このガイド孔１０４を突き抜けて下方に延びる形態をなしている。ガイドシャフト９９の外周面はガイド孔１０４の内周面と全周方向に亘って摺接している。これにより、ヘッドプレート９８は、ガイドシャフト９９によってスライドプレート９２及び中間プレート１０５に対して平行姿勢を保持したままマスク７１に対して接近及び離間する方向（Ｚ軸方向）に案内される。

２本のガイドシャフト９９はＸ軸方向に所定間隔を空けて配置され、各ガイドシャフト９９の下端部には、径方向外側に突出したバネ受け部１０１が形成されている。このバネ受け部１０１とスライドプレート９２との間に、前記中間プレート１０５が配置されている。このバネ受け部１０１と中間プレート１０５の下面との間には、各ガイドシャフト９９に外嵌して押圧バネ１０２が圧縮状態で介装され、ヘッドプレート９８の下面とスライドプレート９２の上面との間には、ガイドシャフト９９に外嵌して受けバネ１０３が圧縮状態で介装されている。中間プレート１０５は両ガイドシャフト９９間に亘る長さに設定されている。尚、各ピストンロッド９０は中間プレート１０５の両側に配され、スライドプレート９２に設けた貫通孔を貫通し、これらの貫通孔の内周面に対してピストンロッド９０の外周面が全周方向に亘って摺接している。

さて、本実施形態では中間プレート１０５とスライドプレート９２との間に、前記ロードセル２１が設けられている。ロードセル２１は、中間プレート１０５もしくはスライドプレート９２のいずれか一方に固定され、ロードセル２１内部の感圧素子に荷重を伝達する受圧部（図示せず）が他方と接触している。また、ロードセル２１は、スライドプレート９２とバネ受け部１０１との間で、ロードセル２１及び中間プレート１０５と共に圧縮状態で介装された押圧バネ１０２にかかる荷重を直接的に計測するものである。このため、以下に詳述するように、スライドプレート９２の駆動距離Ｘを求めなくても、スキージ８１がマスク７１を介して基板Ｗから受ける反力Ｒ（すなわちスキージ８１がマスク７１を介して基板Ｗに与える印刷荷重Ｆ）を求めることができる。尚、反力Ｒさらには印刷荷重Ｆの算出方法については、各バネ定数が左右２個のバネの合計であることについて実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。

Ｆ_ＳＰ１＝Ｆ_{ＳＰ１０＋}ｋ_１Ｘ …（３）
Ｒ＝（ｋ_１＋ｋ_２）Ｘ …（５）
ここで、式（３）より、
Ｘ＝（Ｆ_ＳＰ１−Ｆ_ＳＰ１０）／ｋ１ となるから、これを式（５）に代入することで、以下の式（６）が得られる。

Ｒ＝［（ｋ１＋ｋ２）／ｋ１］×（Ｆ_ＳＰ１−Ｆ_ＳＰ１０） …（６）
すなわち、印刷時の荷重Ｆ_ＳＰ１及び初期荷重Ｆ_ＳＰ１０はロードセル２１により直接計測できる値であるから、スライドプレート９２の駆動距離Ｘをエンコーダ等によって取得するまでもなく、反力Ｒから印刷荷重Ｆを求めることができる。尚、ロードセル２１による検知荷重と印刷荷重Ｆとを関連付けて表にした対照テーブルを予め印刷プログラム記憶手段１２０に記憶させておき、対照テーブルを参照することによって印刷荷重Ｆを求めてもよい。

以上のように、本実施形態では押圧バネ１０２にかかる荷重を直接的に計測することができるから、スライドプレート９２の駆動距離Ｘを求めなくても、印刷荷重Ｆを求めることができる。

＜実施形態２の変形例＞
本発明の実施形態２の変形例に係る印刷機１０は、図１０及び図１１に示すように、スキージヘッド昇降機構８２における一対のバネ受け部１０１を一体に設けてプレート状に形成すると共に、このバネ受け部１０１と中間プレート１０５との間にロードセル２１を配置し、中間プレート１０５とスライドプレート９２との間に押圧バネ１０２を配置したものである。その他の構成、作用、及び効果については実施形態２の印刷機１０と重複するため、その説明を省略する。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３に係る印刷機１０は、図１２及び図１３に示すように、実施形態２におけるスキージヘッド昇降機構８２の内部構造を一部変更したものであり、重複する構成及び作用についてはその説明を省略する。すなわち、実施形態３におけるスキージヘッド昇降機構８２は、中間プレート１０５をヘッドプレート９８とスライドプレート９２との間に配置したものである。また、本実施形態におけるロードセル２１は、実施形態２と同様に圧縮荷重検知型のロードセルとされている。以下、その構成、作用、及び効果について詳細に説明する。

バネ受け部１０１とスライドプレート９２の下面との間には、各ガイドシャフト９９に外嵌して押圧バネ１０２が圧縮状態で介装され、中間プレート１０５の下面とスライドプレート９２の上面との間には、ガイドシャフト９９に外嵌して受けバネ１０３が圧縮状態で介装されている。さらに、中間プレート１０５とヘッドプレート９８との間に、ロードセル２１が設けられている。ロードセル２１は、中間プレート１０５もしくはヘッドプレート９８のいずれか一方に固定され、ロードセル２１内部の感圧素子に荷重を伝達する受圧部（図示せず）が他方と接触している。

このロードセル２１は、スライドプレート９２とヘッドプレート９８との間でロードセル２１及び中間プレート１０５と共に圧縮状態で介装された受けバネ１０３にかかる荷重を直接的に計測するものであるため、スライドプレート９２の駆動距離Ｘを求めなくても、スキージ８１がマスク７１を介して基板Ｗから受ける反力Ｒ（すなわちスキージ８１がマスク７１を介して基板Ｗに与える印刷荷重Ｆ）を求めることができる。尚、反力Ｒさらには印刷荷重Ｆの算出方法については、各バネ定数が左右２個のバネの合計であることについて実施形態１と同じであるため、その説明を省略する。

Ｆ_ＳＰ２＝Ｆ_ＳＰ２０−ｋ_２Ｘ …（２）
Ｒ＝（ｋ_１＋ｋ_２）Ｘ …（５）
ここで、式（２）より、
Ｘ＝（Ｆ_ＳＰ２０−Ｆ_ＳＰ２）／ｋ２ となるから、これを式（５）に代入することで、以下の式（６）’が得られる。

Ｒ＝［（ｋ１＋ｋ２）／ｋ２］×（Ｆ_ＳＰ２０−Ｆ_ＳＰ２） …（６）’
すなわち、Ｆ_ＳＰ２０及びＦ_ＳＰ２はロードセル２１により直接計測できる値であるから、スライドプレート９２の駆動距離Ｘをエンコーダ等によって取得するまでもなく、反力Ｒから印刷荷重Ｆを求めることができる。尚、ロードセル２１による検知荷重と印刷荷重Ｆとを関連付けて表にした対照テーブルを予め印刷プログラム記憶手段１２０に記憶させておき、対照テーブルを参照することによって印刷荷重Ｆを求めてもよい。

以上のように、本実施形態では受けバネ１０３にかかる荷重を直接的に計測することができるから、スライドプレート９２の駆動距離Ｘを求めなくても、印刷荷重Ｆを求めることができる。

＜実施形態３の変形例＞
本発明の実施形態３の変形例に係る印刷機１０は、図１４及び図１５に示すように、スキージヘッド昇降機構８２においてスライドプレート９２と中間プレート１０５との間にロードセル２１を配置し、中間プレート１０５とヘッドプレート９８との間に受けバネ１０３を配置したものである。その他の構成、作用、及び効果については実施形態２の印刷機１０と重複するため、その説明を省略する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（２）本実施形態ではモータ８９の駆動力によってマスク７１への印刷荷重Ｆを生じさせているものの、本発明によると、エアシリンダの駆動力によってマスク７１への印刷荷重Ｆを生じさせてもよい。

（３）本実施形態ではスライドプレート９２をボールねじ機構により駆動させているものの、本発明によると、スライドプレート９２をラック＆ピニオン機構により駆動させてもよい。

（５）本実施形態ではガイドシャフト９９とこれに嵌合するガイド孔１０４とからなる案内機構によってヘッドプレート９８の移動を案内しているものの、本発明によると、スキージヘッド支持フレーム８３に設けたガイドレールによってヘッドプレート９８を案内してもよい。
（６）本実施形態では一対のスキージ８１を設けているものの、本発明によると、３つ以上のスキージ８１を設けてこれらのスキージ８１を選択的に下降させてもよい。

（７）本実施形態では一対の押圧バネ１０２及び一対の受けバネ１０３を配置しているものの、本発明によると、押圧バネ１０２及び受けバネ１０３をそれぞれ単独で設けてもよいし、あるいは３つ以上設けてもよい。
（８）本実施形態では中間プレート１０５を介してロードセル２０（２１）に荷重を負荷しているものの、本発明によると、中間プレート１０５を設けなくてもよい。

スクリーン印刷機の正面図 スクリーン印刷機の平面図 スクリーン印刷機の側面図 スクリーン印刷機のブロック図 実施形態１に係るスキージヘッド昇降機構の内部構造の正面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の側面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の平面図 実施形態２に係るスキージヘッド昇降機構の内部構造の正面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の側面図 実施形態２の変形例に係るスキージヘッド昇降機構の内部構造の正面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の側面図 実施形態３に係るスキージヘッド昇降機構の内部構造の正面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の側面図 実施形態３の変形例に係るスキージヘッド昇降機構の内部構造の正面図 そのスキージヘッド昇降機構の内部構造の側面図

符号の説明

１０…印刷機
２０…引張り荷重検知型ロードセル（荷重センサ）
２１…圧縮荷重検知型ロードセル（荷重センサ）
７１…マスク
８０…スキージヘッド
８１…スキージ
８７…エアシリンダ（スキージ昇降機構）
９２…スライドプレート（駆動ブロック）
９８…ヘッドプレート（スキージ支持ブロック）
１００…演算処理部（印刷荷重検出手段）
１０１…バネ受け部
１０２…押圧バネ（第１のコイルスプリング）
１０３…受けバネ（第２のコイルスプリング）
１０５…中間プレート
１２０…印刷プログラム記憶手段（記憶装置）

Claims (6)

1. マスクに選択的に押し付けられる複数のスキージを備えたスクリーン印刷機において、
   前記複数のスキージを共通のスキージ支持ブロックにスキージ昇降機構を介して取付けることにより前記複数のスキージのうちのいずれかを選択的に昇降可能にすると共に、
   前記スキージ支持ブロックを前記マスクに対して接近及び離間する方向に駆動するスキージブロック駆動機構を設け、
   前記スキージブロック駆動機構は、前記マスクに対して接近及び離間する方向に駆動される駆動ブロックと、この駆動ブロックの上下に位置して設けられそのバネ力によって前記スキージ支持ブロックを支持する第１及び第２のコイルスプリングと、前記駆動ブロックと前記スキージ支持ブロックとが相対移動したときに前記駆動ブロックとの間の離間距離を増減させる位置に前記第１のコイルスプリングを受ける第１のバネ受け部と、前記両ブロックが相対移動したときに前記駆動ブロックとの間の離間距離を前記第１のバネ受け部とは逆に増減させる位置に前記第２のコイルスプリングを受ける第２のバネ受け部とを備え、
   前記第２のバネ受け部と前記スキージ支持ブロックとの間、前記第１のバネ受け部と前記第１のコイルスプリングとの間、前記駆動ブロックと前記第１のコイルスプリングとの間、前記第２のバネ受け部と前記第２のコイルスプリングとの間、及び前記駆動ブロックと前記第２のコイルスプリングとの間のうちいずれかに荷重センサを設けたことを特徴とするスクリーン印刷機。
2. 前記第１及び第２のコイルスプリングのうち少なくとも一方は複数個が並列に配置された構成とした請求項１に記載のスクリーン印刷機。
3. 前記荷重センサとこの荷重センサに接するコイルスプリングとの間に、このコイルスプリングを支持する共通の中間プレートを設けた請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
4. 前記荷重センサにより検知された検知荷重に基づいて前記スキージの印刷荷重を算出する印刷荷重算出手段を備えた請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。
5. 前記印刷荷重算出手段は、前記荷重センサにより検知された検知荷重と前記スキージの印刷荷重とを関連付けて記憶させた記憶装置を備え、この記憶装置を参照することにより前記スキージの印刷荷重を取得する請求項４に記載のスクリーン印刷機。
6. 前記検知荷重に基づく印刷荷重と目標荷重とを比較することにより、前記印刷荷重が前記目標荷重に対して所定範囲内となるように前記スキージ支持ブロックを駆動する請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。

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