スクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法
【課題】
スクリーン印刷機の密閉スキージにおいて、無駄な範囲のペースト供給、およびローリング印刷による、ペースト溶剤成分の揮発や特性劣化による、印刷品質、およびペースト廃棄問題を同時に解決する。
【解決手段】
ペースト１をスキージ４で移動しつつローリングしながら、スクリーン版２の開口孔２aを介し、プリント基板３に印刷するスキージユニット１０において、相対向したスキージ４を一対配置し、そのスキージ４の内側に、スキージ４と密着直交でスライド可能な、一対の相対向した仕切板２１と、さらにスキージ４と並行方向に、支軸１１とレール１２を設け、前記仕切板２１を移動することができる構成とする。
スクリーン印刷機の密閉スキージにおいて、無駄な範囲のペースト供給、およびローリング印刷による、ペースト溶剤成分の揮発や特性劣化による、印刷品質、およびペースト廃棄問題を同時に解決する。
【解決手段】
ペースト１をスキージ４で移動しつつローリングしながら、スクリーン版２の開口孔２aを介し、プリント基板３に印刷するスキージユニット１０において、相対向したスキージ４を一対配置し、そのスキージ４の内側に、スキージ４と密着直交でスライド可能な、一対の相対向した仕切板２１と、さらにスキージ４と並行方向に、支軸１１とレール１２を設け、前記仕切板２１を移動することができる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷工程で使用する、印刷材料（例えばはんだペーストや導電ペースト）を被印刷物（例えばプリント基板）に印刷する、スクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法に関するものである。
【０００２】
実装基板の製造工程で使用するスクリーン印刷機は、印刷対象部位に応じて開口されたスクリーン版（マスクともいう）をプリント基板（基板ともいう）上に密着し、クリームはんだ（ペーストともいう）をスキージングすることで、ローリング（回転運動）をしながらスキージの押し込み力により、マスクの開口孔にペーストを充填し、基板ランド上にペーストを印刷する装置である。
【０００３】
ペーストは金属粉末やロジン、および活性剤や溶剤など、種々成分の混合物からなり非常に不安定な材料で、温度・湿度条件や作業環境管理の他に、低温保存や使用時の常温戻しと攪拌で、粘度やチキソ性など特性を初期化することが必要、さらにペースト印刷条件として大気における特性劣化対策も重要である。
【０００４】
しかし、一般的に製造は１日２交代の１６時間または、３交代２４時間の稼動で、ペーストはマスク上に載せられると大気中に長時間さらされ、繰り返しのスキージングすなわち、ペーストのローリングで溶剤の揮発や酸化による特性劣化は避けられない。このためペーストが大気中の温度や湿度に影響し、粘度変化や活性力低下となり、ペースト印刷時にカスレやにじみなど印刷不良、およびリフロー加熱時のブリッチや溶融不良によるはんだボール発生が、電子部品電極と基板ランド間ではんだ接続不良の品質問題となっている。
【０００５】
この解決手段、およびが環境問題の鉛レスはんだ対応として、スクリーン印刷機に密閉型スキージ（スキージユニットともいう）を備えたものが提案され、例えば、特許文献１では密閉スキージに回転機構を設けた構造の印刷ヘッド、特許文献２では密閉スキージの回転機構と、さらにペースト分離機能を設けた構成の印刷機、特許文献３ではペースト供給部一体の密閉スキージ搭載印刷機、特許文献４はスキージとペースト供給部一体の、加圧式密閉スキージヘット搭載印刷機について記載され、また非特許文献１には各種密閉型スキージ構造の特徴、およびペースト粘度変化の比較など業界動向を含めた内容が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０６７１公報
【特許文献２】特開２００４−３３５８１０公報
【特許文献３】特開２００２−２３４１３３公報
【特許文献４】特開２００６−１７５６９２公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「＜最新＞スクリーン印刷利用技術」、２００９年５月出版、第3節スキージの構造・種類・特性及びメカニズム第２６０頁から第２６３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記従来の密閉型スキージにおいては、特許文献１はスキージとマスク間のノッキング防止で、進行方向前スキージをマスクよりわずかに浮かす回転機構を設けた構造で密閉度不足があり、特許文献２はさらにスキージ回転機構とペースト分離機能を設けた構成により、密閉度不足と構造の複雑さで装置コストアップとなっている。特許文献３はペースト自動供給装置一体などの構造上、一方向の印刷となりタクトタイムが長い生産性問題、および清掃やメンテナンスの作業性問題がある。特許文献４は圧入型の密閉スキージのため、ペーストのフラックス分離問題と、ペーストの包装形態が専用のため攪拌や混練出来ない問題がある。さらに特許文献１から特許文献４の共通問題では、ペーストローリング幅が固定のため、密閉空間が広く基板外側の、印刷不必要部分まで無駄なペーストの供給、および時間経過による溶剤揮発などによるペースト劣化となり、文献のような構成では、ペースト劣化防止対策に不足がある。
【０００９】
尚、開放型スキージでガイド付き採用の印刷機もあるが、密閉スキージでないため溶剤揮発によるペースト劣化問題が大きく、同時にペーストローリング幅が固定で調整できないため、ローリング幅方向において、基板外側すなわち印刷不必要範囲のマスク上まで、無駄なペーストの供給、およびローリング印刷する構成のため、供給後の不要箇所残留ペーストは充填印刷に供されず、マスク上で繰り返しローリングされながら長時間の経過による、ペースト加速劣化の問題がある。
【００１０】
以下に不要なペースト供給、および印刷について説明する。マスク上に供給されたペーストは、スキージングによりローリングされながら、印刷部分のペーストはマスク開口孔に充填印刷で消費されるが、非印刷部分すなわち不要箇所のペーストは、印刷消費されないままマスク上に残留し繰り返しのローリングで、徐々に溶剤の揮発による粘度変化で特性劣化が進行し、結果印刷条件の悪化で品質およびペースト廃棄問題となる。
【００１１】
次に、図１１を用いて従来の密閉スキージ６１の構造における、ペーストの詳細な流動メカニズムを説明する。図１１（Ａ）の平面説明図で示すとおり、ペースト１は密閉スキージ６１の長さ方向全体へ供給され、マスク２の上をローリング印刷されるが、印刷されない基板３両外側の矢印Ｍ範囲のペースト１は、ローリングのみを繰り返すことになる。また図１１（Ｂ―１）内の断面図で示すように、密閉スキージ６１内の長さ方向全体にペースト１が供給され、且つ密閉大気空間Ｋは広く、図１１（Ｂ−２）に示すペースト１の印刷消費後、基板３外側の劣化ペーストＨｏは、長時間にわたり大気空間Ｋにさらされ、その後矢印Ｈのように基板側へ巻き込まれながら印刷されることになる。
【００１２】
また、近年電子機器製品の小型化による高密度基板対応の、はんだ粉末の超微細化で、ペーストの酸化劣化がしやすい条件や、すでに周知の環境対応の鉛レスペースト導入取組みが、ペースト酸化劣化の加速原因となり、印刷品質の悪化や多量（約２から３割）のペースト廃棄など、業界では大きな問題となっているが、これらの解決手段である上記文献の密閉型スキージ搭載印刷機では上述のような課題があった。
【００１３】
そのため、本発明はこのような従来スクリーン印刷機の密閉型スキージ構成が、有していた不具合を除去することであり、印刷中を含めてペーストを常に最小密閉空間に保ち、且つ、必要部分のみのローデング印刷する装置と方法で、略基板サイズ範囲を印刷する調整機構を設けた、シンプルな構造で、メンテナンスや清掃の作業性が良く、さらにマスク上供給ペーストの印刷消費サイクルタイムを大幅に改善し、ペースト寿命を延ばすと共に、ペースト廃棄問題の大幅改善を可能としたスクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のスクリーン印刷機のスキージユニットは、進行方向の前後に一対のスキージと、そのスキージの間に直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に上ホルダーとを設け、スキージと仕切板と上ホルダーおよび、前記スクリーン版で囲まれる、密閉部を形成できる構造としたことを第１の特徴とし、前記スキージユニットにおいて、スキージの先端部がＬ字形状の構造としたことを第２の特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の印刷方法は、進行方向の前後に一対のスキージと、そのスキージの間に直交する向きに一対の仕切板と、スキージの上部並行に溝型の上ホルダーとを設け、スキージと仕切板と上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部が必要最小になるように、前記仕切板を調整し印刷作業を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明で明らかなように、本発明にあっては以下の効果が得られる。
（１）一対のスキージで回転機構、およびペースト分離機構が無く、両方向の印刷ができ
るシンプルな構造により、メンテナンスや清掃の作業性が良く、タクトタイムが短く設備含めた生産性の向上が図れる。
（２）仕切板の作用による印刷幅、および位置調整機構により、無駄なペーストの供給防止と、最適なペーストローリング幅で、効率の良いペースト充填印刷（ペースト消費）ができる。
（３）移動可能な仕切板とスキージなどより構成のスキージユニットにより、必要最小限の密閉空間形成ができ、溶剤の揮発防止の効果が飛躍的に改善でき、ペースト有効使用率と印刷品質の向上が図れる。
【００１７】
以上のように、本発明のスクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法により、ペースト粘度変化や活性力低下などが起因する、印刷品質およびペースト廃棄問題が大幅改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１実施例の説明に用いる印刷ヘッドの断面概略図。
【図２】本発明のスクリーン印刷機の構成と動作を説明の概略図。
【図３】実施例１の印刷ヘッドの斜視概略図。
【図４】実施例１の印刷ヘッドの側面略図（Ａ）および底面略図（Ｂ）。
【図５】実施例１の上ホルダーの斜視略図。
【図６】実施例１のガイド部の斜視図（Ａ）および仕切板の斜視略図（Ｂ）。
【図７】本発明の印刷ヘッド組立およびスクリーン印刷機への組み込み工程図。
【図８】実施例２のスキージユニットの断面概略図（Ａ）およびＬ型スキージのペーストローデング状態拡大図（Ｂ）。
【図９】実施例２のスキージユニットの側面説明図（Ａ）、および底面略図（Ｂ）。
【図１０】本発明の印刷時ペースト状態の平面説明図（Ａ）、およびスキージユニット内ペースト状態の断面説明図（Ｂ）。
【図１１】従来密閉型スキージの印刷時ペースト状態の平面説明図（Ａ）、および密閉型スキージ内ペースト状態の断面説明図（Ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図１〜図１１を用いて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限りこれらの形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００２０】
本発明の１実施形態によるスクリーン印刷機１００、およびそれを用いる印刷方法を図に基づいて説明する。図２においてスクリーン印刷機１００はペースト１をプリント基板３に、スキージ４aまたは,スキージ４bでペースト１をスキージング、すなわちローリングしながら、マスク２の開口孔２aに充填印刷する装置で、印刷ヘッド５０はペースト１の供給装置３０とスキージユニット１０から構成され、そのスキージユニット１０は上ホルダー１５と、スキージ４a・４bと仕切板２１、およびマスク２で囲また密閉部５を形成し、図６に示すガイド部２０は、外側へのペースト１広がりを防止する仕切板２１と、その仕切板２１の移動手段である支軸１１、およびレール１２を設けた構造である。
【００２１】
尚、スクリーン版２は基板３のランドにペースト１を選択的に印刷する際に、マスクとして使用されるもので、基板３の種類に応じて、様々な開口孔２aを有したマスク２を使用することができる。またペースト１は反応性が高い活性剤、およびロジンや溶剤などの混合物のため、溶剤の揮発よる粘度変化含め酸化しやすい物性で、さらに温度により粘度変化を生じる性質があり、印刷機を含めた作業環境（温度・湿度・粉塵など）の管理も重要で、ペースト１の特性・性能は印刷品質に大きく影響する。
【００２２】
次に図１を用いて本発明の印刷ヘッド５０の概要を説明する。印刷ヘッド５０は矢印方向へのスキージング印刷状態を示し、マスク２上のペースト１をスキージング、すなわちローリングかきとりで、ペースト１の充填印刷をする機構のスキージユニッ１０と、その上部に、スキージユニッ１０とマスク２で形成する密閉部５へ、ペースト１を補充する供給装置３０を設けた構成である。
【００２３】
また、スキージユニット１０は図３に示すように、板状のスキージ４aとスキージ４ｂが、上ホルダー１５にハの字に向い合い固定され、さらに印刷位置と幅を調整する仕切板２１と、その仕切板２１の保持移動部を有するガイド部２０、および上ホルダー１５と、中継フレーム４０に供給容器３０の装着固定部３１Ｋで構成されている。
【００２４】
その詳細は台形状の仕切板２１が、図４（Ｂ）のようにスキージ４へ直交する向きで、互いに向かい合って設けられ、さらにペースト仕切板２１の移動手段として、支軸１１とレール１２がスキージ４の内側平行に設けられ、図３の上ホルダー１５下部に示すような、スキージユニット１０の構造で、長さは例えば図１０（Ａ）のマスク（スクリーン版）２の大きさに近い長さである。
【００２５】
ガイド部２０はスキージユニット１０内に配設され、図６で示すように支軸孔２２と、上部にスライド金具２３を有した仕切板４と、さらに支軸１１とレール１２が保持板１３に両端を固着された移動手段からなり、その移動手段に仕切板２１が組み込まれた構造で、仕切板２１は手で自在に支軸と直交移動が可能な、ペースト１の印刷位置と幅の調整機構である。
【００２６】
ここでガイド部２０と上ホルダー１５の着脱機構について説明する。前記、保持板１３は上部に、上ホルダー１５に仮止めされたＧねじ１４の頭を、図５に示す上ホルダー１５のスリット孔１８と１８ｓに勘合し、長手方向にシフトしＧねじ１４を締付け固定できる構造の、上ホルダー１５とガイド部２０の着脱は非常に簡単な機構で、スキージユニット１０の清掃、およびメンテナンスの煩雑さも無く作業性が良く、また分解はＧねじ１４Ｇを緩め上述の逆手順の作業で容易にできる。
【００２７】
次に図４と図７にてスキージユニット１０の組立と、印刷ヘッド５０組み込み作業の手順を詳細に説明する。先ず第１工程で上ホルダー１５にスキージ４をＳねじ１６で仮固定し、第２工程で上ホルダー１５にガイド部２０をＧねじ１４で仮固定、第３工程で仕切板２１を基板３に対応するよう印刷幅と位置を調整後、第４工程でガイド部２０仮固定の上ホルダー１５を、スキージ４を下向きで平台の上に載置し、第５工程で上ホルダー１５を押さえスキージ４先端と、仕切板２１の下端面を平台に密着させ、第６工程で上ホルダー１５を押さえながら、スキージ４の固定ねじＳ１６を最終締付け固定、第７工程でスキージユニット１０に、中継フレーム４０をバランスねじ４３でバネ４４を介して仮固定し、第８工程でスキージユニット１０に、ペースト供給容器アッセンブリ３１を取り付け後、最終の第９工程で印刷ヘッド５０を印刷機１００と連結、印圧バランス調整と条件出し、およびねじ４３を最終締付け組立終了後、供給装置５０の圧力手段３６のロット２９Ｒとピストン３５を連結する。組み立てや組み込み調整などの作業は、以上の手順に準じて行われるが、印刷終了後の分解は逆手順で簡単な作業となる。
【００２８】
尚、上ホルダー１５と中継フレーム４０の取り付けは、図４、図５で示すようにバランスねじ４３で、上ホルダー１５のＦ孔１９とバネ４４を介し、中継フレーム４０に取り付け固定されるが、バランスねじ４３はスキージ４および仕切板２１と、マスク２間に密着、圧力バランを微調整する重要な機構のため、図示しないダブルナットで固定される。
【００２９】
スキージ４は図３で示すように板状の硬質樹脂のデルリン材で、好ましくは板厚５〜１０ｍｍで、上ホルダー１５とのスキージ固定孔（図示なし）を上下対称に設け、スキージ４の磨耗時に裏表逆、および上下逆の４エッチ（角）を繰返し使用できる構造で、さらに研磨での使用も可能な形状で、スキージ寿命を長くできるが、下方２箇所の未使用孔をねじ、またはテープで塞ぐことが好ましい。
【００３０】
また、デルリン材はウレタンゴムやシリコンゴムと異なり、金属のような硬質樹脂で滑りやすい材質のため、図１に示すように右方向スキージング時でも、進行方向前の右スキージ４ｂはマスク２との間に隙間無し密着でも、マスク２との摩擦によるノッキングを起こすことは無く、なめらかに密着移動できる。またメタルスキージのようなマスク２の傷や、ウレタンゴムやシリコンゴム材の欠点である、印刷時のペースト１えぐり問題も発生しない。
【００３１】
尚、仕切板４もデルリン材が好しく、板厚５〜１０ｍｍでマスク２接触面を内くり抜き形状にすることで、マスク２接触面との摩擦力が軽減できる。さらにマスク間の摩擦軽減策としてＳＵＳ材使用で、且つマスク２面への傷対策として、２〜５ｍｍ幅で曲げ角度略９０度（例えば９０．５〜９２度）、および向かい合せ曲げ方向のツバを設け、且つ仕切板２１の進行前後の突起部に、微小のＲ（例えば０．４〜１Ｒ）Ｒ付き構造でも同様の効果がある。
【００３２】
図２は本発明のスクリーン印刷機１００の構成を示す概略図である。以下、印刷方法とペースト１の印刷仕組みを説明する。先ずスキージユニット１０を前述の手順で準備し、供給容器下方のマスク２の面上にペースト１を補給後、印刷ヘッド５０を下降し、マスク２面上にスキージ４直交方向に、移動手段で密着水平移動することにより、スキージユニット１０密閉部５のペースト１を、スキージ４aでローリングしながらマスク２開口孔２aに充填し、その後のマスク２の版離れにより、基板３上にペースト１の転写印刷ができる。
【００３３】
図１を用いてスキージユニット１０の動作、および機能を説明する。先ずマスク２面上に印刷ヘッド５０を下降し、マスク２の上面にスキージ４a・４bと、仕切板２１の下端部を密着させると、スキージユニット１０の下部は、マスク２面で塞がれ密閉部５が形成され、その次にスキージ４をマスク２に押しつつ水平移動することで、ペースト１がマスク２の開口孔２aに順次充填される。この時ペースト１がスキージ４の長さ方向外側に拡がろうとするが、仕切板２１が基板幅外側、すなわち不要エリアへのペース１流動広がりを防止し、同時に無駄なペースト１の供給を防ぎ、同時に印刷エリア以外の劣化ペースト１の巻き込み問題も防止する。その結果、印刷が必要な最小幅でのローリング印刷、および密閉部５内のペースト１は外気から遮断でき、溶剤の揮発が大幅に抑制され粘度変化や特性劣化、および塵埃が付着することもなくペーストの活性力が保たれる。
【００３４】
次に具体的な印刷前の調整条件出し、および準備とテスト印刷について説明する。印刷機１００はスキージ４の印刷開始点、および印刷終了点を、図２に示すセンサー５７aと、５７ｂの位置調整で、またスキージユニット１０は、図６（Ａ）に示すガイド部２０の仕切板２１を、基板３幅と印刷の位置調整を行い、ペースト１のローリング印刷位置と、幅および長さ、すなわち印刷範囲の条件設定が終了する。
【００３５】
量産スタート前のテスト印刷は、先ずペースト１を冷蔵庫より取り出し、常温戻しおよび攪拌後、供給容器３２下のマスク２面上へ、適正量（ローリング高さ約１０〜２０ｍｍ）のペースト１をヘラで補給し、前述の手順で自動供給用ペースト、および供給容器アッセンブリ３１を準備装着し、ピストン３５と圧力手段２９を連結する。次に印刷ヘッド５０を下降し、マスク２面との密着状態を確認しながら、スキージ４圧力バランスの微調整後、図３に示すバランスねじ４３を固定する。その後２〜３枚テスト印刷を行い、印刷条件出しと印刷品質の確認後、量産印刷をスタートする。尚、作業開始前のマスク２面上への適正量ペースト１補給は、自動供給装置３０によるマニュアル操作でも良いが、時間効率の点で手作業が好ましい。
【００３６】
印刷機条件はペースト１の特性などにより異なるが、スキージスピード１０〜３０ｍｍ／秒、およびスキージ圧力（印圧ともいう）０．３〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましく、スキージング中のペースト１のローリング径は、１０ｍｍ〜３０ｍｍが望ましい条件であるが、スキージ角度は印刷材料や用途により異なり、マスク面水平位置より約４５〜６５度（好ましくは５０〜６０）で、ユニットホルダー１５と仕切板２１をスキージ条件など目的別に分けるのが好ましい。
【００３７】
次に図２を用いてスクリーン印刷機１００の量産時の動作を説明する。テスト印刷含めた準備が終了し、量産の印刷をスタートすると基板３がスクリーン印刷機１００に搬入され、制御部４２とシリンダー５１の作用にて、基台５２が上昇しマスク２裏面へ基板３が密着、またスキージ４と仕切板２１のスキージ４面の下端部も、マスク２面に密着状態となり、モータ５４とｈ送りねじ５５とｈナット５６からなる水平移動機構により、スキージユニット１０のスキージ４と仕切板２１が、マスク２面に接しながら右方向へ移動し、最適な印圧と適正な仕切板２１位置で、ペースト１は基板３サイズの範囲を、スキージ４aによりペースト１を適正ローリングしながら、マスク２の開口孔２ａに充填し、その次に基板３が基台５１とともに下降する時の、基板３とマスク２の版ばなれ作用で、ペースト１が転写され右方向の印刷が終了する。尚、図１、図２は右方向への印刷状態を示す図である。
【００３８】
その後、右方向の印刷が終了し基板３が搬出されると、次の基板３が再び搬入され上昇しマスク２裏面に密着、今度はヘッド５０が左方向に移動、右スキージ４bにてペースト１は左方向のローリングにより、同様にマスク２の開口孔２aを介して、ペースト１は基板３のランドに印刷される。尚、印刷ヘッド５０の水平方向移動は、印刷開始点と印刷終了点のセンサー位置の制御により最短移動をする。
【００３９】
ここで図１０および図１１にて、本発明と従来密閉型スキージの、印刷時のペースト状態について説明する。先ず本発明図１０（Ａ）が示すように、マスク２上でのペースト１のローリング範囲は仕切板２１内となり、また図１０（Ｂ―１）に示すようにペースト１の供給範囲は、仕切板２１の外側には供給されず、略基板３サイズ幅でローリング連続印刷されペースト１の消費後は、矢印の（Ｂ―２）に示すように狭い空間Ｋが保たれ、溶剤の揮発が抑制されたペース１が効率良く消費され、次のペースト１補給で再び矢印の（Ｂ―１）に戻り、量産ではその動作を繰返しの印刷作業となるが、作業終了時の劣化がすくない残ペースト１は容器に回収し後日再使用が可能である。
【００４０】
一方、従来の密閉型スキージは、図１１（Ａ）平面図に示すように印刷時ペースト状態は、基板３外側Ｍの被印刷範囲までローリングされる。また図１１（Ｂ―１）密閉スキージ内の断面説明図に示すように、仕切板２１がないため密閉スキージ６１内の長手方向全幅にペースト１が供給され、且つ、ペースト１の上部の大気空間Ｋは広く溶剤は揮発しやすく、その条件の連続印刷でペースト１が消費される。結果は次の矢印（Ｂ―２）に示すように時間経過で、連続印刷消費後の基板３外側ペーストＨｏは、長時間ローリング中大気空間Ｋにさらされ、徐々にではあるが溶剤の揮発劣化ペーストＨｏが基板３側へ巻き込まれ、次のペースト補給で矢印の（Ｂ―１）に戻り、量産印刷はその動作の繰返しになる。しかし印刷消費の途中から劣化ペーストＨｏは、図１１（Ｂ―２）に示す点線矢印Ｈのように、基板３サイズ内印刷エリアのペースト１に巻き込まれることになり、特に鉛レスの高密度基板では印刷品質不良や、作業終了時の残ペーストＨｏ廃棄が大きな問題となる。
【００４１】
供給装置３０は、図１示すように底部に吐出孔３３を有したペースト容器３２の上開口部に、ピストン３５が勘合され、その容器３２は補強カバー３６に納められた供給容器アッセンブリ３１と、図３に示すように中継フレーム４０には、内径が容器カバー３６径より数ｍｍ（約２〜３ｍｍ）大きい孔が設けられた固定部３１Ｋと、図２に示すような圧力手段２９および、脱着可能なアダプター付き加圧ピストン３５で構成されている。尚、圧力手段２９の駆動は公知の空圧や油シリンダー、およびモータなどのアクチュエーターでピストン３５の上下ができ、また容器アッセンブリ３１は前記中継フレーム４０に装着しＮねじ３１Ｎで固定、および圧力手段２９とロッド２９Ｒの連結を行う。
【００４２】
供給装置３０の基本動作は、圧力手段２９の駆動力によりピストン３５を押圧し、容器３２内ペースト１が加圧され、容器３２底部の吐出孔３３から、上ホルダー１５のペースト通過孔３４を介し、スキージユニット１０密閉部５へ供給する。尚、ペーストの自動供給は、スキージユニット１０内の残量センサー３７からの検知信号と制御部４２の作用により、必要量のペースト１を供給する構成であるが、供給タイミングはペースト１の残量をレーザーセンサー３７で感知し管理制御する方法以外に、基板３の印刷枚数を設定での管理制御する自動供給方法でも良い。
【００４３】
ペースト１の特性は印刷品質に大きく影響するので重要な管理と注意が必要で、その理由はペースト１が酸化しやすい微粉末と、反応性が高い活性剤、およびロジンや溶剤などの混合物で科学的に不安定、且つ物理的にも繊細な性質で、メーカより納品されたペースト１は劣化防止の為に、約５±５℃の低温保管が必要で冷蔵庫にて保存管理される。また温度により粘度が大きく左右するので温度管理も重要である。
【００４４】
ペースト１の粘度は溶剤の揮発問題以外に温度変化にも影響し、その要因により印刷品質に大きな問題となる。その理想的な対応策はクリーンルームの空調での制御方法であるが、膨大な経費がかかるので、好ましくは供給装置に温度調整機能を設ける。例えば供給容器のカバーに電子冷却素子（ペルチェ素子ともいう）を用いた、冷却機構（図示しない）の温度制御部を設け、電流のオンオフ制御の構成が好適である。また、容器１をカバー３６と併用の、供給装置３０専用の容器とするのがランニングコストの点で好ましく、ペースト１は使用前の常温戻し攪拌後、メーカ納品の容器より前記専用容器に、ヘラで移し替えて使用する方法がさらに好ましい。
【実施例２】
【００４５】
実施例１はデルリン材のスキージ４使用で、スキージユニット１０内部の仕切板２１を、手でスライド調整する構成であったが、変化例としてメタルスキージは先端部に小さなＬ字形状を設け、また仕切板の位置調整は、スキージユニット１０の外側より、手動でつまみを回す方法、およびモータで駆動する構成など、他の組み合わせでも同様の効果がある。またペースト粘度の温度変化対策は、実施例１の容器温度調整機能に併せて、さらにスキージユニット１０に温度調整機能を設けるほうが望ましい。
【００４６】
図８、図９を用いて具体的な実施例２について説明する。Ｌスキージユニット１０Ｌの
Ｌ型スキージ４Ｌは、先端部が微小なＬ字形状の向き合う方向の構造と、仕切板の移動はスキージユニットの外側より調整する構成である。図８（Ａ）は実施例２のスキージユニッ１０Ｌ側面説明図で、図８（Ｂ）はＬ型スキージによるローデング状態を示す部分拡大図で、図９はスキージユニット１０Ｌの側面図（Ａ）と底面略図（Ｂ）である。尚、他のペースト供給部など実施例１と共通部分の説明は省略する。
【００４７】
先ず、図８にてＬ型スキージ４Ｌについて説明する。Ｌ型スキージ４Ｌはスキージ片４Ｓが、スキージホルダー４ｈに図示しないねじで固定され、図８（Ｂ）に示すようにスキージ片４Ｓ先端はＬ形で数ｍｍの曲がりを設けた構造で、且つマスク２側の端面はＲ付が好ましい。右側スキージ４Ｌは左側と逆向き曲がりで、両スキージ共にマスク２に密着しながら移動するが、図８（Ｂ）に示すようにスキージ片４Ｓは先端Ｌ字形で、端面Ｒ付形状の効果により、スキージユニット１０Ｌ移動方向前側、例えば矢印Ｌの方向移動でもスキージ片４Ｓの、マスク２への食い込みや、ノッキング問題が発生しない。さらに先端をテフロン（登録商標）めっき処理することでさらに滑り効果が出る。尚、スキージホルダー４ｈの材質はアルミが好適で、温度調整機能を設けた構造では、スキージホルダー４ｈからスキージへの熱伝導効率の点でもさらに好ましい。
【００４８】
また海外など空調環境が悪い地域や会社向けとして、容器底部に前記のペルチェ素子の温度調整機能を設け、さらに容器外周を断熱構造の併用構成にするのが好ましく、またスキージユニット１０も温度調整機能を設けるとさらに好ましく、例えば上ホルダー１５にペルチェ素子の温度調整機能を有し、材質は外側を熱伝導率が高くて軽量なアルミ材に、内側さらに熱伝導率が高い銅板の二重構造で、ペルチェ素子の吸熱側をユニット内の銅板側に、素子の放熱側を外のアルミ材の向きで内部へ埋め込む構造が好適で、上ホルダー１５内側の冷却、および外側の放熱効率が共に良くなる。
【００４９】
図８（Ｂ）を用いてスキージ片４Ｓの作用と特徴を説明する。スキージが矢印Ｒの右方向へ移動時のＲ部は、ペースト１のローリング作用をし、Ｌ部はローリングにより開口孔２aへ充填されたペースト１の掻き取り作用を行う。また逆のスキージ進行前側スキージ片４Ｓ、すなわち（Ｂ）図にて点線矢印Ｌ方向に移動時のＬ部は、滑らかなすべり作用をする。したがってスキージ片４Ｓ先端Ｌ部の作用はスキージの進行方向により異なる。またＬ部の掻き取り作用により、印圧を小さくできる特徴がある。
【００５０】
スキージ片４Ｓの材質はＳＵＳやリン青銅で、スキージ片４Ｓの先端はＲ付きが好ましく、滑らかな往復スキージングができる。またスキージ厚さ約０．２〜２ｍｍが好ましく、０．５〜１ｍｍにするとさらに好ましい。スキージ片４Ｓ先端の曲り部は、例えば先端長さ１〜３ｍｍの、０．５〜１Ｒ付きで、進行方向の前部スキージのマスク２すべりが良く、ノッキング防止効果が向上する。
【００５１】
次にスキージユニット１０Ｌについて説明する。実施例１の仕切版２１の支軸孔２２の代わりにＧナット２５が固着され、Ｌ型スキージ４Ｌ面と接する仕切板２１Ｌの端部は、特に高密度対応微粉末ペースト１の流出防止として、好ましくは弾性材２４（例えばゴムやゲル材）のアダプターを設けた構造で、スキージ４Ｌと仕切板２１Ｌの密着性を上げる構造が良く、またデルリン材の仕切板２１ＬのＧナッ２５は、タップ孔の代用でも効果は同じである。
【００５２】
ガイド部２０と上ホルダー１５の固定は、図８（Ａ）で示すように保持板１３上面と上ホルダー１５間にバネ１４を設けた機構の、仕切板２１Ｌに下向きテンションを加えた構成で、マスク２間の密着性をアップとなりペースト１流出防止の効果が上がる。さらにスキージ２面と接するＬ形仕切板２１Ｌの端面に弾性材を設け、対スキージ面間ペースト１流出防止の構造として好適で、また上ホルダー１５と仕切板Ｌの隙間に、弾性材（例えばゲルシートやビニール）で塞ぐ構成（図示しない）が好ましい。
【００５３】
図９（Ｂ）に示すように、仕切板２１Ｌの移動手段は左右独立していて、送りねじ２６の回転により仕切板２１Ｌは、おのおの自在に移動できる構造で、送りねじ２６は保持板１３の外側でつまみ２７が固着されている。また、仕切板２１Ｌはつまみで手動による送りねじ２６の回転力により、仕切板２１ＬのＧナット２５を介し移動でき、ペースト１のローリング位置と幅の調整できる。尚、実施例１と異なる作業内容は、仕切板２１Ｌをつまみ２７の調整方法であるが、つまみ手動の代わりにモータ駆動する構造でも良い。
【００５４】
また別の仕切板２１の配設・調整変化例として、例えば左の仕切板は固定で、右側は図９（Ｂ）と応用に調整可能な構造や、基板などの被印刷物サイズが種類が少ない大型印刷機では、仕切板を上ホルダー数箇所の位置で着脱機構を、両側数箇所に設け調整する構造や、さらに前記のような片側のみ仕切板が着脱で、反対の仕切板は固定の構造、さらに両方の仕切板を被印刷物に適した幅で固定の構成でも同様の効果がある。
【００５５】
以上、従来スクリーン印刷装置の密閉スキージ問題解手段として、印刷中を含めペーストを常に必要最小限の密閉状態に保ち、且つペースト１を必要部分のみ、すなわち略基板３サイズの範囲をローリング印刷する構成で、ペースト１の印刷消費タイムを大幅に短縮、およびペースト１寿命を延ばすことで、従来技術よりさらにペースト廃棄量を少なく改善できる。尚、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、他の種々形態が実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
はんだペースト以外の導電ペーストや接着材、および高粘度インクなど異なる印刷材料を、プリント基板以外の電子部品およびＰＤＰ、液晶パネルや太陽光パネルなど製造する産業の、大型スクリーン印刷機にも利用できる。尚、本発明実施例のペースト供給部は１箇所であるが、大型のスクリーン印刷機では必要に応じ、２箇所以上複数の供給部、すなわち供給装置の装着構成でも良い。尚、印刷材料は使用時に供給装置専用容器へ移して自動供給する方法もある。
【符号の説明】
【００５７】
１ ペースト
２ マスク
２a 開口孔
３ 基板
４ スキージ（４a、４ｂ）
４Ｓ スキージ片
４Ｌ Ｌ型スキージ
５ 密閉部
１０ スキージユニット
１０Ｌ Ｌスキージユニット
１１ 支軸
１２ レール
１５ 上ホルダー
２０ ガイド部
２１ 仕切板（２１a、２１ｂ）
２２ 支軸孔
３０ 供給装置
４０ 中継フレーム
４２ 制御部
５０ 印刷ヘッド
１００ スクリーン印刷
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷工程で使用する、印刷材料（例えばはんだペーストや導電ペースト）を被印刷物（例えばプリント基板）に印刷する、スクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法に関するものである。
【０００２】
実装基板の製造工程で使用するスクリーン印刷機は、印刷対象部位に応じて開口されたスクリーン版（マスクともいう）をプリント基板（基板ともいう）上に密着し、クリームはんだ（ペーストともいう）をスキージングすることで、ローリング（回転運動）をしながらスキージの押し込み力により、マスクの開口孔にペーストを充填し、基板ランド上にペーストを印刷する装置である。
【０００３】
ペーストは金属粉末やロジン、および活性剤や溶剤など、種々成分の混合物からなり非常に不安定な材料で、温度・湿度条件や作業環境管理の他に、低温保存や使用時の常温戻しと攪拌で、粘度やチキソ性など特性を初期化することが必要、さらにペースト印刷条件として大気における特性劣化対策も重要である。
【０００４】
しかし、一般的に製造は１日２交代の１６時間または、３交代２４時間の稼動で、ペーストはマスク上に載せられると大気中に長時間さらされ、繰り返しのスキージングすなわち、ペーストのローリングで溶剤の揮発や酸化による特性劣化は避けられない。このためペーストが大気中の温度や湿度に影響し、粘度変化や活性力低下となり、ペースト印刷時にカスレやにじみなど印刷不良、およびリフロー加熱時のブリッチや溶融不良によるはんだボール発生が、電子部品電極と基板ランド間ではんだ接続不良の品質問題となっている。
【０００５】
この解決手段、およびが環境問題の鉛レスはんだ対応として、スクリーン印刷機に密閉型スキージ（スキージユニットともいう）を備えたものが提案され、例えば、特許文献１では密閉スキージに回転機構を設けた構造の印刷ヘッド、特許文献２では密閉スキージの回転機構と、さらにペースト分離機能を設けた構成の印刷機、特許文献３ではペースト供給部一体の密閉スキージ搭載印刷機、特許文献４はスキージとペースト供給部一体の、加圧式密閉スキージヘット搭載印刷機について記載され、また非特許文献１には各種密閉型スキージ構造の特徴、およびペースト粘度変化の比較など業界動向を含めた内容が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０６７１公報
【特許文献２】特開２００４−３３５８１０公報
【特許文献３】特開２００２−２３４１３３公報
【特許文献４】特開２００６−１７５６９２公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「＜最新＞スクリーン印刷利用技術」、２００９年５月出版、第3節スキージの構造・種類・特性及びメカニズム第２６０頁から第２６３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記従来の密閉型スキージにおいては、特許文献１はスキージとマスク間のノッキング防止で、進行方向前スキージをマスクよりわずかに浮かす回転機構を設けた構造で密閉度不足があり、特許文献２はさらにスキージ回転機構とペースト分離機能を設けた構成により、密閉度不足と構造の複雑さで装置コストアップとなっている。特許文献３はペースト自動供給装置一体などの構造上、一方向の印刷となりタクトタイムが長い生産性問題、および清掃やメンテナンスの作業性問題がある。特許文献４は圧入型の密閉スキージのため、ペーストのフラックス分離問題と、ペーストの包装形態が専用のため攪拌や混練出来ない問題がある。さらに特許文献１から特許文献４の共通問題では、ペーストローリング幅が固定のため、密閉空間が広く基板外側の、印刷不必要部分まで無駄なペーストの供給、および時間経過による溶剤揮発などによるペースト劣化となり、文献のような構成では、ペースト劣化防止対策に不足がある。
【０００９】
尚、開放型スキージでガイド付き採用の印刷機もあるが、密閉スキージでないため溶剤揮発によるペースト劣化問題が大きく、同時にペーストローリング幅が固定で調整できないため、ローリング幅方向において、基板外側すなわち印刷不必要範囲のマスク上まで、無駄なペーストの供給、およびローリング印刷する構成のため、供給後の不要箇所残留ペーストは充填印刷に供されず、マスク上で繰り返しローリングされながら長時間の経過による、ペースト加速劣化の問題がある。
【００１０】
以下に不要なペースト供給、および印刷について説明する。マスク上に供給されたペーストは、スキージングによりローリングされながら、印刷部分のペーストはマスク開口孔に充填印刷で消費されるが、非印刷部分すなわち不要箇所のペーストは、印刷消費されないままマスク上に残留し繰り返しのローリングで、徐々に溶剤の揮発による粘度変化で特性劣化が進行し、結果印刷条件の悪化で品質およびペースト廃棄問題となる。
【００１１】
次に、図１１を用いて従来の密閉スキージ６１の構造における、ペーストの詳細な流動メカニズムを説明する。図１１（Ａ）の平面説明図で示すとおり、ペースト１は密閉スキージ６１の長さ方向全体へ供給され、マスク２の上をローリング印刷されるが、印刷されない基板３両外側の矢印Ｍ範囲のペースト１は、ローリングのみを繰り返すことになる。また図１１（Ｂ―１）内の断面図で示すように、密閉スキージ６１内の長さ方向全体にペースト１が供給され、且つ密閉大気空間Ｋは広く、図１１（Ｂ−２）に示すペースト１の印刷消費後、基板３外側の劣化ペーストＨｏは、長時間にわたり大気空間Ｋにさらされ、その後矢印Ｈのように基板側へ巻き込まれながら印刷されることになる。
【００１２】
また、近年電子機器製品の小型化による高密度基板対応の、はんだ粉末の超微細化で、ペーストの酸化劣化がしやすい条件や、すでに周知の環境対応の鉛レスペースト導入取組みが、ペースト酸化劣化の加速原因となり、印刷品質の悪化や多量（約２から３割）のペースト廃棄など、業界では大きな問題となっているが、これらの解決手段である上記文献の密閉型スキージ搭載印刷機では上述のような課題があった。
【００１３】
そのため、本発明はこのような従来スクリーン印刷機の密閉型スキージ構成が、有していた不具合を除去することであり、印刷中を含めてペーストを常に最小密閉空間に保ち、且つ、必要部分のみのローデング印刷する装置と方法で、略基板サイズ範囲を印刷する調整機構を設けた、シンプルな構造で、メンテナンスや清掃の作業性が良く、さらにマスク上供給ペーストの印刷消費サイクルタイムを大幅に改善し、ペースト寿命を延ばすと共に、ペースト廃棄問題の大幅改善を可能としたスクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のスクリーン印刷機のスキージユニットは、進行方向の前後に一対のスキージと、そのスキージの間に直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に上ホルダーとを設け、スキージと仕切板と上ホルダーおよび、前記スクリーン版で囲まれる、密閉部を形成できる構造としたことを第１の特徴とし、前記スキージユニットにおいて、スキージの先端部がＬ字形状の構造としたことを第２の特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の印刷方法は、進行方向の前後に一対のスキージと、そのスキージの間に直交する向きに一対の仕切板と、スキージの上部並行に溝型の上ホルダーとを設け、スキージと仕切板と上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部が必要最小になるように、前記仕切板を調整し印刷作業を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明で明らかなように、本発明にあっては以下の効果が得られる。
（１）一対のスキージで回転機構、およびペースト分離機構が無く、両方向の印刷ができ
るシンプルな構造により、メンテナンスや清掃の作業性が良く、タクトタイムが短く設備含めた生産性の向上が図れる。
（２）仕切板の作用による印刷幅、および位置調整機構により、無駄なペーストの供給防止と、最適なペーストローリング幅で、効率の良いペースト充填印刷（ペースト消費）ができる。
（３）移動可能な仕切板とスキージなどより構成のスキージユニットにより、必要最小限の密閉空間形成ができ、溶剤の揮発防止の効果が飛躍的に改善でき、ペースト有効使用率と印刷品質の向上が図れる。
【００１７】
以上のように、本発明のスクリーン印刷機およびそれを用いる印刷方法により、ペースト粘度変化や活性力低下などが起因する、印刷品質およびペースト廃棄問題が大幅改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１実施例の説明に用いる印刷ヘッドの断面概略図。
【図２】本発明のスクリーン印刷機の構成と動作を説明の概略図。
【図３】実施例１の印刷ヘッドの斜視概略図。
【図４】実施例１の印刷ヘッドの側面略図（Ａ）および底面略図（Ｂ）。
【図５】実施例１の上ホルダーの斜視略図。
【図６】実施例１のガイド部の斜視図（Ａ）および仕切板の斜視略図（Ｂ）。
【図７】本発明の印刷ヘッド組立およびスクリーン印刷機への組み込み工程図。
【図８】実施例２のスキージユニットの断面概略図（Ａ）およびＬ型スキージのペーストローデング状態拡大図（Ｂ）。
【図９】実施例２のスキージユニットの側面説明図（Ａ）、および底面略図（Ｂ）。
【図１０】本発明の印刷時ペースト状態の平面説明図（Ａ）、およびスキージユニット内ペースト状態の断面説明図（Ｂ）。
【図１１】従来密閉型スキージの印刷時ペースト状態の平面説明図（Ａ）、および密閉型スキージ内ペースト状態の断面説明図（Ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図１〜図１１を用いて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限りこれらの形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００２０】
本発明の１実施形態によるスクリーン印刷機１００、およびそれを用いる印刷方法を図に基づいて説明する。図２においてスクリーン印刷機１００はペースト１をプリント基板３に、スキージ４aまたは,スキージ４bでペースト１をスキージング、すなわちローリングしながら、マスク２の開口孔２aに充填印刷する装置で、印刷ヘッド５０はペースト１の供給装置３０とスキージユニット１０から構成され、そのスキージユニット１０は上ホルダー１５と、スキージ４a・４bと仕切板２１、およびマスク２で囲また密閉部５を形成し、図６に示すガイド部２０は、外側へのペースト１広がりを防止する仕切板２１と、その仕切板２１の移動手段である支軸１１、およびレール１２を設けた構造である。
【００２１】
尚、スクリーン版２は基板３のランドにペースト１を選択的に印刷する際に、マスクとして使用されるもので、基板３の種類に応じて、様々な開口孔２aを有したマスク２を使用することができる。またペースト１は反応性が高い活性剤、およびロジンや溶剤などの混合物のため、溶剤の揮発よる粘度変化含め酸化しやすい物性で、さらに温度により粘度変化を生じる性質があり、印刷機を含めた作業環境（温度・湿度・粉塵など）の管理も重要で、ペースト１の特性・性能は印刷品質に大きく影響する。
【００２２】
次に図１を用いて本発明の印刷ヘッド５０の概要を説明する。印刷ヘッド５０は矢印方向へのスキージング印刷状態を示し、マスク２上のペースト１をスキージング、すなわちローリングかきとりで、ペースト１の充填印刷をする機構のスキージユニッ１０と、その上部に、スキージユニッ１０とマスク２で形成する密閉部５へ、ペースト１を補充する供給装置３０を設けた構成である。
【００２３】
また、スキージユニット１０は図３に示すように、板状のスキージ４aとスキージ４ｂが、上ホルダー１５にハの字に向い合い固定され、さらに印刷位置と幅を調整する仕切板２１と、その仕切板２１の保持移動部を有するガイド部２０、および上ホルダー１５と、中継フレーム４０に供給容器３０の装着固定部３１Ｋで構成されている。
【００２４】
その詳細は台形状の仕切板２１が、図４（Ｂ）のようにスキージ４へ直交する向きで、互いに向かい合って設けられ、さらにペースト仕切板２１の移動手段として、支軸１１とレール１２がスキージ４の内側平行に設けられ、図３の上ホルダー１５下部に示すような、スキージユニット１０の構造で、長さは例えば図１０（Ａ）のマスク（スクリーン版）２の大きさに近い長さである。
【００２５】
ガイド部２０はスキージユニット１０内に配設され、図６で示すように支軸孔２２と、上部にスライド金具２３を有した仕切板４と、さらに支軸１１とレール１２が保持板１３に両端を固着された移動手段からなり、その移動手段に仕切板２１が組み込まれた構造で、仕切板２１は手で自在に支軸と直交移動が可能な、ペースト１の印刷位置と幅の調整機構である。
【００２６】
ここでガイド部２０と上ホルダー１５の着脱機構について説明する。前記、保持板１３は上部に、上ホルダー１５に仮止めされたＧねじ１４の頭を、図５に示す上ホルダー１５のスリット孔１８と１８ｓに勘合し、長手方向にシフトしＧねじ１４を締付け固定できる構造の、上ホルダー１５とガイド部２０の着脱は非常に簡単な機構で、スキージユニット１０の清掃、およびメンテナンスの煩雑さも無く作業性が良く、また分解はＧねじ１４Ｇを緩め上述の逆手順の作業で容易にできる。
【００２７】
次に図４と図７にてスキージユニット１０の組立と、印刷ヘッド５０組み込み作業の手順を詳細に説明する。先ず第１工程で上ホルダー１５にスキージ４をＳねじ１６で仮固定し、第２工程で上ホルダー１５にガイド部２０をＧねじ１４で仮固定、第３工程で仕切板２１を基板３に対応するよう印刷幅と位置を調整後、第４工程でガイド部２０仮固定の上ホルダー１５を、スキージ４を下向きで平台の上に載置し、第５工程で上ホルダー１５を押さえスキージ４先端と、仕切板２１の下端面を平台に密着させ、第６工程で上ホルダー１５を押さえながら、スキージ４の固定ねじＳ１６を最終締付け固定、第７工程でスキージユニット１０に、中継フレーム４０をバランスねじ４３でバネ４４を介して仮固定し、第８工程でスキージユニット１０に、ペースト供給容器アッセンブリ３１を取り付け後、最終の第９工程で印刷ヘッド５０を印刷機１００と連結、印圧バランス調整と条件出し、およびねじ４３を最終締付け組立終了後、供給装置５０の圧力手段３６のロット２９Ｒとピストン３５を連結する。組み立てや組み込み調整などの作業は、以上の手順に準じて行われるが、印刷終了後の分解は逆手順で簡単な作業となる。
【００２８】
尚、上ホルダー１５と中継フレーム４０の取り付けは、図４、図５で示すようにバランスねじ４３で、上ホルダー１５のＦ孔１９とバネ４４を介し、中継フレーム４０に取り付け固定されるが、バランスねじ４３はスキージ４および仕切板２１と、マスク２間に密着、圧力バランを微調整する重要な機構のため、図示しないダブルナットで固定される。
【００２９】
スキージ４は図３で示すように板状の硬質樹脂のデルリン材で、好ましくは板厚５〜１０ｍｍで、上ホルダー１５とのスキージ固定孔（図示なし）を上下対称に設け、スキージ４の磨耗時に裏表逆、および上下逆の４エッチ（角）を繰返し使用できる構造で、さらに研磨での使用も可能な形状で、スキージ寿命を長くできるが、下方２箇所の未使用孔をねじ、またはテープで塞ぐことが好ましい。
【００３０】
また、デルリン材はウレタンゴムやシリコンゴムと異なり、金属のような硬質樹脂で滑りやすい材質のため、図１に示すように右方向スキージング時でも、進行方向前の右スキージ４ｂはマスク２との間に隙間無し密着でも、マスク２との摩擦によるノッキングを起こすことは無く、なめらかに密着移動できる。またメタルスキージのようなマスク２の傷や、ウレタンゴムやシリコンゴム材の欠点である、印刷時のペースト１えぐり問題も発生しない。
【００３１】
尚、仕切板４もデルリン材が好しく、板厚５〜１０ｍｍでマスク２接触面を内くり抜き形状にすることで、マスク２接触面との摩擦力が軽減できる。さらにマスク間の摩擦軽減策としてＳＵＳ材使用で、且つマスク２面への傷対策として、２〜５ｍｍ幅で曲げ角度略９０度（例えば９０．５〜９２度）、および向かい合せ曲げ方向のツバを設け、且つ仕切板２１の進行前後の突起部に、微小のＲ（例えば０．４〜１Ｒ）Ｒ付き構造でも同様の効果がある。
【００３２】
図２は本発明のスクリーン印刷機１００の構成を示す概略図である。以下、印刷方法とペースト１の印刷仕組みを説明する。先ずスキージユニット１０を前述の手順で準備し、供給容器下方のマスク２の面上にペースト１を補給後、印刷ヘッド５０を下降し、マスク２面上にスキージ４直交方向に、移動手段で密着水平移動することにより、スキージユニット１０密閉部５のペースト１を、スキージ４aでローリングしながらマスク２開口孔２aに充填し、その後のマスク２の版離れにより、基板３上にペースト１の転写印刷ができる。
【００３３】
図１を用いてスキージユニット１０の動作、および機能を説明する。先ずマスク２面上に印刷ヘッド５０を下降し、マスク２の上面にスキージ４a・４bと、仕切板２１の下端部を密着させると、スキージユニット１０の下部は、マスク２面で塞がれ密閉部５が形成され、その次にスキージ４をマスク２に押しつつ水平移動することで、ペースト１がマスク２の開口孔２aに順次充填される。この時ペースト１がスキージ４の長さ方向外側に拡がろうとするが、仕切板２１が基板幅外側、すなわち不要エリアへのペース１流動広がりを防止し、同時に無駄なペースト１の供給を防ぎ、同時に印刷エリア以外の劣化ペースト１の巻き込み問題も防止する。その結果、印刷が必要な最小幅でのローリング印刷、および密閉部５内のペースト１は外気から遮断でき、溶剤の揮発が大幅に抑制され粘度変化や特性劣化、および塵埃が付着することもなくペーストの活性力が保たれる。
【００３４】
次に具体的な印刷前の調整条件出し、および準備とテスト印刷について説明する。印刷機１００はスキージ４の印刷開始点、および印刷終了点を、図２に示すセンサー５７aと、５７ｂの位置調整で、またスキージユニット１０は、図６（Ａ）に示すガイド部２０の仕切板２１を、基板３幅と印刷の位置調整を行い、ペースト１のローリング印刷位置と、幅および長さ、すなわち印刷範囲の条件設定が終了する。
【００３５】
量産スタート前のテスト印刷は、先ずペースト１を冷蔵庫より取り出し、常温戻しおよび攪拌後、供給容器３２下のマスク２面上へ、適正量（ローリング高さ約１０〜２０ｍｍ）のペースト１をヘラで補給し、前述の手順で自動供給用ペースト、および供給容器アッセンブリ３１を準備装着し、ピストン３５と圧力手段２９を連結する。次に印刷ヘッド５０を下降し、マスク２面との密着状態を確認しながら、スキージ４圧力バランスの微調整後、図３に示すバランスねじ４３を固定する。その後２〜３枚テスト印刷を行い、印刷条件出しと印刷品質の確認後、量産印刷をスタートする。尚、作業開始前のマスク２面上への適正量ペースト１補給は、自動供給装置３０によるマニュアル操作でも良いが、時間効率の点で手作業が好ましい。
【００３６】
印刷機条件はペースト１の特性などにより異なるが、スキージスピード１０〜３０ｍｍ／秒、およびスキージ圧力（印圧ともいう）０．３〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましく、スキージング中のペースト１のローリング径は、１０ｍｍ〜３０ｍｍが望ましい条件であるが、スキージ角度は印刷材料や用途により異なり、マスク面水平位置より約４５〜６５度（好ましくは５０〜６０）で、ユニットホルダー１５と仕切板２１をスキージ条件など目的別に分けるのが好ましい。
【００３７】
次に図２を用いてスクリーン印刷機１００の量産時の動作を説明する。テスト印刷含めた準備が終了し、量産の印刷をスタートすると基板３がスクリーン印刷機１００に搬入され、制御部４２とシリンダー５１の作用にて、基台５２が上昇しマスク２裏面へ基板３が密着、またスキージ４と仕切板２１のスキージ４面の下端部も、マスク２面に密着状態となり、モータ５４とｈ送りねじ５５とｈナット５６からなる水平移動機構により、スキージユニット１０のスキージ４と仕切板２１が、マスク２面に接しながら右方向へ移動し、最適な印圧と適正な仕切板２１位置で、ペースト１は基板３サイズの範囲を、スキージ４aによりペースト１を適正ローリングしながら、マスク２の開口孔２ａに充填し、その次に基板３が基台５１とともに下降する時の、基板３とマスク２の版ばなれ作用で、ペースト１が転写され右方向の印刷が終了する。尚、図１、図２は右方向への印刷状態を示す図である。
【００３８】
その後、右方向の印刷が終了し基板３が搬出されると、次の基板３が再び搬入され上昇しマスク２裏面に密着、今度はヘッド５０が左方向に移動、右スキージ４bにてペースト１は左方向のローリングにより、同様にマスク２の開口孔２aを介して、ペースト１は基板３のランドに印刷される。尚、印刷ヘッド５０の水平方向移動は、印刷開始点と印刷終了点のセンサー位置の制御により最短移動をする。
【００３９】
ここで図１０および図１１にて、本発明と従来密閉型スキージの、印刷時のペースト状態について説明する。先ず本発明図１０（Ａ）が示すように、マスク２上でのペースト１のローリング範囲は仕切板２１内となり、また図１０（Ｂ―１）に示すようにペースト１の供給範囲は、仕切板２１の外側には供給されず、略基板３サイズ幅でローリング連続印刷されペースト１の消費後は、矢印の（Ｂ―２）に示すように狭い空間Ｋが保たれ、溶剤の揮発が抑制されたペース１が効率良く消費され、次のペースト１補給で再び矢印の（Ｂ―１）に戻り、量産ではその動作を繰返しの印刷作業となるが、作業終了時の劣化がすくない残ペースト１は容器に回収し後日再使用が可能である。
【００４０】
一方、従来の密閉型スキージは、図１１（Ａ）平面図に示すように印刷時ペースト状態は、基板３外側Ｍの被印刷範囲までローリングされる。また図１１（Ｂ―１）密閉スキージ内の断面説明図に示すように、仕切板２１がないため密閉スキージ６１内の長手方向全幅にペースト１が供給され、且つ、ペースト１の上部の大気空間Ｋは広く溶剤は揮発しやすく、その条件の連続印刷でペースト１が消費される。結果は次の矢印（Ｂ―２）に示すように時間経過で、連続印刷消費後の基板３外側ペーストＨｏは、長時間ローリング中大気空間Ｋにさらされ、徐々にではあるが溶剤の揮発劣化ペーストＨｏが基板３側へ巻き込まれ、次のペースト補給で矢印の（Ｂ―１）に戻り、量産印刷はその動作の繰返しになる。しかし印刷消費の途中から劣化ペーストＨｏは、図１１（Ｂ―２）に示す点線矢印Ｈのように、基板３サイズ内印刷エリアのペースト１に巻き込まれることになり、特に鉛レスの高密度基板では印刷品質不良や、作業終了時の残ペーストＨｏ廃棄が大きな問題となる。
【００４１】
供給装置３０は、図１示すように底部に吐出孔３３を有したペースト容器３２の上開口部に、ピストン３５が勘合され、その容器３２は補強カバー３６に納められた供給容器アッセンブリ３１と、図３に示すように中継フレーム４０には、内径が容器カバー３６径より数ｍｍ（約２〜３ｍｍ）大きい孔が設けられた固定部３１Ｋと、図２に示すような圧力手段２９および、脱着可能なアダプター付き加圧ピストン３５で構成されている。尚、圧力手段２９の駆動は公知の空圧や油シリンダー、およびモータなどのアクチュエーターでピストン３５の上下ができ、また容器アッセンブリ３１は前記中継フレーム４０に装着しＮねじ３１Ｎで固定、および圧力手段２９とロッド２９Ｒの連結を行う。
【００４２】
供給装置３０の基本動作は、圧力手段２９の駆動力によりピストン３５を押圧し、容器３２内ペースト１が加圧され、容器３２底部の吐出孔３３から、上ホルダー１５のペースト通過孔３４を介し、スキージユニット１０密閉部５へ供給する。尚、ペーストの自動供給は、スキージユニット１０内の残量センサー３７からの検知信号と制御部４２の作用により、必要量のペースト１を供給する構成であるが、供給タイミングはペースト１の残量をレーザーセンサー３７で感知し管理制御する方法以外に、基板３の印刷枚数を設定での管理制御する自動供給方法でも良い。
【００４３】
ペースト１の特性は印刷品質に大きく影響するので重要な管理と注意が必要で、その理由はペースト１が酸化しやすい微粉末と、反応性が高い活性剤、およびロジンや溶剤などの混合物で科学的に不安定、且つ物理的にも繊細な性質で、メーカより納品されたペースト１は劣化防止の為に、約５±５℃の低温保管が必要で冷蔵庫にて保存管理される。また温度により粘度が大きく左右するので温度管理も重要である。
【００４４】
ペースト１の粘度は溶剤の揮発問題以外に温度変化にも影響し、その要因により印刷品質に大きな問題となる。その理想的な対応策はクリーンルームの空調での制御方法であるが、膨大な経費がかかるので、好ましくは供給装置に温度調整機能を設ける。例えば供給容器のカバーに電子冷却素子（ペルチェ素子ともいう）を用いた、冷却機構（図示しない）の温度制御部を設け、電流のオンオフ制御の構成が好適である。また、容器１をカバー３６と併用の、供給装置３０専用の容器とするのがランニングコストの点で好ましく、ペースト１は使用前の常温戻し攪拌後、メーカ納品の容器より前記専用容器に、ヘラで移し替えて使用する方法がさらに好ましい。
【実施例２】
【００４５】
実施例１はデルリン材のスキージ４使用で、スキージユニット１０内部の仕切板２１を、手でスライド調整する構成であったが、変化例としてメタルスキージは先端部に小さなＬ字形状を設け、また仕切板の位置調整は、スキージユニット１０の外側より、手動でつまみを回す方法、およびモータで駆動する構成など、他の組み合わせでも同様の効果がある。またペースト粘度の温度変化対策は、実施例１の容器温度調整機能に併せて、さらにスキージユニット１０に温度調整機能を設けるほうが望ましい。
【００４６】
図８、図９を用いて具体的な実施例２について説明する。Ｌスキージユニット１０Ｌの
Ｌ型スキージ４Ｌは、先端部が微小なＬ字形状の向き合う方向の構造と、仕切板の移動はスキージユニットの外側より調整する構成である。図８（Ａ）は実施例２のスキージユニッ１０Ｌ側面説明図で、図８（Ｂ）はＬ型スキージによるローデング状態を示す部分拡大図で、図９はスキージユニット１０Ｌの側面図（Ａ）と底面略図（Ｂ）である。尚、他のペースト供給部など実施例１と共通部分の説明は省略する。
【００４７】
先ず、図８にてＬ型スキージ４Ｌについて説明する。Ｌ型スキージ４Ｌはスキージ片４Ｓが、スキージホルダー４ｈに図示しないねじで固定され、図８（Ｂ）に示すようにスキージ片４Ｓ先端はＬ形で数ｍｍの曲がりを設けた構造で、且つマスク２側の端面はＲ付が好ましい。右側スキージ４Ｌは左側と逆向き曲がりで、両スキージ共にマスク２に密着しながら移動するが、図８（Ｂ）に示すようにスキージ片４Ｓは先端Ｌ字形で、端面Ｒ付形状の効果により、スキージユニット１０Ｌ移動方向前側、例えば矢印Ｌの方向移動でもスキージ片４Ｓの、マスク２への食い込みや、ノッキング問題が発生しない。さらに先端をテフロン（登録商標）めっき処理することでさらに滑り効果が出る。尚、スキージホルダー４ｈの材質はアルミが好適で、温度調整機能を設けた構造では、スキージホルダー４ｈからスキージへの熱伝導効率の点でもさらに好ましい。
【００４８】
また海外など空調環境が悪い地域や会社向けとして、容器底部に前記のペルチェ素子の温度調整機能を設け、さらに容器外周を断熱構造の併用構成にするのが好ましく、またスキージユニット１０も温度調整機能を設けるとさらに好ましく、例えば上ホルダー１５にペルチェ素子の温度調整機能を有し、材質は外側を熱伝導率が高くて軽量なアルミ材に、内側さらに熱伝導率が高い銅板の二重構造で、ペルチェ素子の吸熱側をユニット内の銅板側に、素子の放熱側を外のアルミ材の向きで内部へ埋め込む構造が好適で、上ホルダー１５内側の冷却、および外側の放熱効率が共に良くなる。
【００４９】
図８（Ｂ）を用いてスキージ片４Ｓの作用と特徴を説明する。スキージが矢印Ｒの右方向へ移動時のＲ部は、ペースト１のローリング作用をし、Ｌ部はローリングにより開口孔２aへ充填されたペースト１の掻き取り作用を行う。また逆のスキージ進行前側スキージ片４Ｓ、すなわち（Ｂ）図にて点線矢印Ｌ方向に移動時のＬ部は、滑らかなすべり作用をする。したがってスキージ片４Ｓ先端Ｌ部の作用はスキージの進行方向により異なる。またＬ部の掻き取り作用により、印圧を小さくできる特徴がある。
【００５０】
スキージ片４Ｓの材質はＳＵＳやリン青銅で、スキージ片４Ｓの先端はＲ付きが好ましく、滑らかな往復スキージングができる。またスキージ厚さ約０．２〜２ｍｍが好ましく、０．５〜１ｍｍにするとさらに好ましい。スキージ片４Ｓ先端の曲り部は、例えば先端長さ１〜３ｍｍの、０．５〜１Ｒ付きで、進行方向の前部スキージのマスク２すべりが良く、ノッキング防止効果が向上する。
【００５１】
次にスキージユニット１０Ｌについて説明する。実施例１の仕切版２１の支軸孔２２の代わりにＧナット２５が固着され、Ｌ型スキージ４Ｌ面と接する仕切板２１Ｌの端部は、特に高密度対応微粉末ペースト１の流出防止として、好ましくは弾性材２４（例えばゴムやゲル材）のアダプターを設けた構造で、スキージ４Ｌと仕切板２１Ｌの密着性を上げる構造が良く、またデルリン材の仕切板２１ＬのＧナッ２５は、タップ孔の代用でも効果は同じである。
【００５２】
ガイド部２０と上ホルダー１５の固定は、図８（Ａ）で示すように保持板１３上面と上ホルダー１５間にバネ１４を設けた機構の、仕切板２１Ｌに下向きテンションを加えた構成で、マスク２間の密着性をアップとなりペースト１流出防止の効果が上がる。さらにスキージ２面と接するＬ形仕切板２１Ｌの端面に弾性材を設け、対スキージ面間ペースト１流出防止の構造として好適で、また上ホルダー１５と仕切板Ｌの隙間に、弾性材（例えばゲルシートやビニール）で塞ぐ構成（図示しない）が好ましい。
【００５３】
図９（Ｂ）に示すように、仕切板２１Ｌの移動手段は左右独立していて、送りねじ２６の回転により仕切板２１Ｌは、おのおの自在に移動できる構造で、送りねじ２６は保持板１３の外側でつまみ２７が固着されている。また、仕切板２１Ｌはつまみで手動による送りねじ２６の回転力により、仕切板２１ＬのＧナット２５を介し移動でき、ペースト１のローリング位置と幅の調整できる。尚、実施例１と異なる作業内容は、仕切板２１Ｌをつまみ２７の調整方法であるが、つまみ手動の代わりにモータ駆動する構造でも良い。
【００５４】
また別の仕切板２１の配設・調整変化例として、例えば左の仕切板は固定で、右側は図９（Ｂ）と応用に調整可能な構造や、基板などの被印刷物サイズが種類が少ない大型印刷機では、仕切板を上ホルダー数箇所の位置で着脱機構を、両側数箇所に設け調整する構造や、さらに前記のような片側のみ仕切板が着脱で、反対の仕切板は固定の構造、さらに両方の仕切板を被印刷物に適した幅で固定の構成でも同様の効果がある。
【００５５】
以上、従来スクリーン印刷装置の密閉スキージ問題解手段として、印刷中を含めペーストを常に必要最小限の密閉状態に保ち、且つペースト１を必要部分のみ、すなわち略基板３サイズの範囲をローリング印刷する構成で、ペースト１の印刷消費タイムを大幅に短縮、およびペースト１寿命を延ばすことで、従来技術よりさらにペースト廃棄量を少なく改善できる。尚、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、他の種々形態が実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
はんだペースト以外の導電ペーストや接着材、および高粘度インクなど異なる印刷材料を、プリント基板以外の電子部品およびＰＤＰ、液晶パネルや太陽光パネルなど製造する産業の、大型スクリーン印刷機にも利用できる。尚、本発明実施例のペースト供給部は１箇所であるが、大型のスクリーン印刷機では必要に応じ、２箇所以上複数の供給部、すなわち供給装置の装着構成でも良い。尚、印刷材料は使用時に供給装置専用容器へ移して自動供給する方法もある。
【符号の説明】
【００５７】
１ ペースト
２ マスク
２a 開口孔
３ 基板
４ スキージ（４a、４ｂ）
４Ｓ スキージ片
４Ｌ Ｌ型スキージ
５ 密閉部
１０ スキージユニット
１０Ｌ Ｌスキージユニット
１１ 支軸
１２ レール
１５ 上ホルダー
２０ ガイド部
２１ 仕切板（２１a、２１ｂ）
２２ 支軸孔
３０ 供給装置
４０ 中継フレーム
４２ 制御部
５０ 印刷ヘッド
１００ スクリーン印刷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキージでスクリーン版の開口孔を介して、被印刷物に印刷材料を転写する、密閉型のスキージユニットと、ペーストの自動供給装置と、これらの機能を制御する制御機能を備えたスクリーン印刷機において、
前記スキージユニットを、進行方向の前後に一対のスキージと、該スキージの間に該スキージと直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に上ホルダーとを設け、該スキージ、該仕切板、該上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部を、形成できる構造としたことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
スキージの先端部がＬ字形状の構造としたこと特徴とする、請求項１記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
スクリーン印刷機のスクリーン版の開口孔を介して、被印刷物に印刷材料を転写する、スキージを備えたスキージユニット用いる印刷方法であって、
進行方向の前後に一対のスキージと、該スキージの間に該スキージと直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に溝型の上ホルダーとを設け、該スキージ、該仕切板、該上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部が必要最小になるように、前記仕切板を調整し印刷を行うことを特徴とする印刷方法。
【請求項１】
スキージでスクリーン版の開口孔を介して、被印刷物に印刷材料を転写する、密閉型のスキージユニットと、ペーストの自動供給装置と、これらの機能を制御する制御機能を備えたスクリーン印刷機において、
前記スキージユニットを、進行方向の前後に一対のスキージと、該スキージの間に該スキージと直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に上ホルダーとを設け、該スキージ、該仕切板、該上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部を、形成できる構造としたことを特徴とするスクリーン印刷機。
【請求項２】
スキージの先端部がＬ字形状の構造としたこと特徴とする、請求項１記載のスクリーン印刷機。
【請求項３】
スクリーン印刷機のスクリーン版の開口孔を介して、被印刷物に印刷材料を転写する、スキージを備えたスキージユニット用いる印刷方法であって、
進行方向の前後に一対のスキージと、該スキージの間に該スキージと直交する向きに一対の仕切板と、スキージ上部並行に溝型の上ホルダーとを設け、該スキージ、該仕切板、該上ホルダー、および前記スクリーン版で囲まれる密閉部が必要最小になるように、前記仕切板を調整し印刷を行うことを特徴とする印刷方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１０７８１（Ｐ２０１１−１１０７８１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８３５６（Ｐ２００９−２６８３５６）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（３０４００１６６０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（３０４００１６６０）
【Ｆターム（参考）】
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