スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法
【課題】単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法を提供することを目的とする。
【解決手段】スクリーン印刷装置において基板およびスクリーンマスクを撮像する撮像部１７を、入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラ４１と、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光をカメラ４１に入射させるハーフミラー４４と、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光をハーフミラー４４を透過させてカメラ４１に入射させるミラー４５とを備え、さらにそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂとを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを個別に作動させた状態で撮像光をカメラ４１に取り込む。
【解決手段】スクリーン印刷装置において基板およびスクリーンマスクを撮像する撮像部１７を、入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラ４１と、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光をカメラ４１に入射させるハーフミラー４４と、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光をハーフミラー４４を透過させてカメラ４１に入射させるミラー４５とを備え、さらにそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂとを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを個別に作動させた状態で撮像光をカメラ４１に取り込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にクリーム半田などのペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置において基板やマスクを撮像して認識する画像認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装する部品実装ラインにおいて、基板上にクリーム半田などの部品接合用のペーストを供給する方法として、スクリーン印刷が用いられている。このスクリーン印刷では、ペーストの印刷部位に対応してパターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させ、スクリーンマスク上にペーストを供給してスキージを摺動させるスキージング動作を行うことにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する。このスクリーン印刷においてペーストを正しく印刷するためには、基板をスクリーンマスクに対して正しく位置合わせする必要がある。
【０００３】
この基板位置合わせは、一般に基板およびスクリーンマスクにそれぞれ設けられた認識マークをカメラによって撮像して位置認識することにより行われる。このとき、基板を撮像する際の座標系とスクリーンマスクを撮像する際の座標系とは位置基準が異なるため、これらの座標系間の位置関係を特定する位置基準データを求める必要がある。このため従来より、基板とスクリーンマスクを撮像して座標系間の位置基準データを求めるキャリブレーション処理機能を備えたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、プリズムを備えた光学系によって、スクリーンマスクおよび基板を単一のカメラによって撮像する構成例が示されており、スクリーンマスクおよび基板から上下同軸方向で入射するそれぞれの撮像光を、カメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識するようにしている。このような構成を採用することにより、単一のカメラによってスクリーンマスクおよび基板の双方の認識を行うことが可能となり、認識装置の構成を簡略化することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７５２，４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献に示す先行技術においては、撮像光学系の構成に起因して、次のような問題点があった。すなわち、上述の先行技術では、スクリーンマスクおよび基板をカメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識する構成であることから撮像範囲が狭く、解像度が低くて認識精度が低下するという難点がある。また撮像光は上下同軸方向から入射する構成となっていることから、基板側のマーク認識時においてマスク側の光軸はマスク用の認識マークとして設けられたマスク開口に一致している。このため、上方に位置するマスク開口から入射した光が基板側のマーク認識時において外乱光として作用し、認識精度を低下させる要因となっていた。このように、従来のスクリーン印刷装置においては、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いると、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することが困難であるという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、さらに前記撮像対象に応じて前記上側照明部および下側照明部を切り替えて作動させる照明制御部とを備えた。
【０００８】
本発明のスクリーン印刷装置における画像認識方法は、上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記撮像部によって前記基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像して認識する画像認識方法であって、前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、前記マスク認識マークを撮像するマスク撮像工程において、前記上側照明部を作動させた状態で、前記マスク認識マークの撮像光を前記上側撮像光軸を介して前記ミラーに入射させ、前記基板認識マークを撮像する基板撮像工程において、前記下側照明部を作動させた状態で、前記基板認識マークの撮像光を前記下側撮像光軸を介して前記ハーフミラーに入射させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上側撮像光軸を介してマスク認識マークを撮像し、下側撮像光軸を介して基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部を、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、下側撮像光軸を介して入射する撮像光をカメラに入射させるハーフミラーと、上側撮像光軸を介して入射する撮像光をハーフミラーを透過させてカメラに入射させるミラーとを備え、さらに上側撮像光軸を介しての撮像時および下側撮像光軸を介しての撮像時にそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部、下側照明部を個別に作動させた状態で撮像光をカメラに取り込む撮像方式を採用することにより、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に用いられる撮像部の構成説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における撮像部の機能説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマーク撮像動作の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマーク撮像動作の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２、図３を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷部１１を配設して構成されている。基板位置決め部１は、上流側から搬入された基板を保持して水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする機能を有し、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。
【００１２】
第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。
【００１３】
ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、基板搬送機構８とともに後述するスクリーン印刷部に対して昇降させることができる。図２、図３に示すように、基板搬送機構８は上流側（図２、図３において左側）および下流側に延出し、上流側から搬入された基板１０は基板搬送機構８によって搬送され、さらに基板位置決め部１によって位置決めされる。そして後述するスクリーン印刷部１１によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬送機構８によって下流側に搬出される。
【００１４】
第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた基板下受け部７が配設されている。
【００１５】
第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受け部７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして基板下受け部７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、基板下受け部７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。
【００１６】
次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷部１１について説明する。スクリーン印刷部１１は、ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する機能を有している。図１，図２において、マスク枠１２ａにはスクリーンマスク１２が展張されており、スクリーンマスク１２には基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ｂが設けられている。スクリーンマスク１２上にはスキージヘッド１３が配設されており、スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、スクリーンマスク１２の上面に当接する。
【００１７】
図２に示すように、縦フレーム２５上に配置されたブラケット２６上にはガイドレール２７がＹ方向に配設されており、ガイドレール２７にスライド自在に嵌合したスライダ２８は、プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。プレート１４は、ナット３０、送りねじ２９および送りねじ２９を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。縦フレーム２５上にはガイドレール３１がＹ方向に配設されており、ガイドレール３１にスライド自在に嵌合したスライダ３２は、ヘッドＸ軸テーブル１９にブラケット１９ａを介して結合されている。これにより、ヘッドＸ軸テーブル１９はＹ方向にスライド自在となっている。
【００１８】
図３に示すように、ヘッドＸ軸テーブル１９には、基板１０、スクリーンマスク１２を撮像する撮像部１７およびスクリーンマスク１２の下面をクリーニングするクリーニング機構１８が結合されている。また図３に示すように、クリーニング機構１８は水平なユニットベース１８ａに未使用のクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｂと、使用済みのクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｃおよびクリーニングペーパをスクリーンマスク１２の下面に押し付けるクリーニングヘッド１８ｄを配設した構成となっており、ペーパロール１８ｂから引き出されたクリーニングペーパは、クリーニングヘッド１８ｄを経由してペーパロール１８ｃに回収される。
【００１９】
ヘッドＸ軸テーブル１９は、ナット３４、送りねじ３３および送りねじ３３を回転駆動するヘッド移動用モータ（図示省略）より成るヘッドＹ軸移動機構２０によりＹ方向に水平移動する。ヘッドＸ軸テーブル１９，ヘッドＹ軸移動機構２０を駆動することにより、撮像部１７、クリーニング機構１８はＸ方向、Ｙ方向へ水平移動し、これにより基板１０、スクリーンマスク１２の任意位置の撮像およびスクリーンマスク１２の下面の全範囲をクリーニングすることができる。ヘッドＸ軸テーブル１９およびヘッドＹ軸移動機構２０は、撮像部１７を基板１０およびスクリーンマスク１２に対して水平方向に移動させる撮像部移動機構２１を構成する。
【００２０】
次にスクリーン印刷部１１による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構８によって基板１０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受け部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をスクリーンマスク１２に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を基板搬送機構８とともに上昇させてスクリーンマスク１２の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージヘッド１３によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたスクリーンマスク１２上でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。
【００２１】
次に図４を参照して、ヘッドＸ軸テーブル１９に結合された撮像部１７の構成を説明する。図４に示すように、撮像部１７は、筐体４０の一方側の側端部に単一のカメラ４１を撮像光が入射する入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設し、筐体４０の内部に撮像光学系４２および上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを配設した構成となっている。撮像光学系４２は、入射光軸Ａ１の延長上に、カメラ４１側から撮像レンズ４３、ハーフミラー４４およびミラー４５を配置して構成されている。上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂの点灯作動は、照明制御部５１によって制御される。
【００２２】
ハーフミラー４４は、斜め下向きの半反射面４４ａをカメラ４１側に向けて配設され、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光を水平方向に反射して撮像レンズ４３に入射させ、入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射させる。ミラー４５は、斜め上向きの全反射面４５ａをカメラ４１側に向けて且つハーフミラー４４よりも所定距離ｄだけカメラ４１から隔てられた位置に配設され、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光を水平方向に反射してハーフミラー４４を透過させて撮像レンズ４３に入射させ、次いで入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射させる。すなわち撮像部１７は、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置がハーフミラー４４とミラー４５の配置間隔である所定距離ｄだけオフセットされた上側撮像光軸Ａ２および下側撮像光軸Ａ３を有する構成となっている。
【００２３】
撮像光学系４２の上方に配置された上側照明部４６Ａは上側撮像光軸Ａ２を介しての撮像時に撮像対象を照明する機能を有しており、水平な基板４７ａの上面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４７Ａ、垂直な基板４８ａの内側面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ａおよび照明基板４８Ａと斜めに対向するハーフミラー５０を備えている。
【００２４】
基板４７ａには撮像開口部４７ｂが貫通して設けられており、上側照明部４６Ａは上側撮像光軸Ａ２がハーフミラー５０を下方から透過しさらに撮像開口部４７ｂを貫通するように配置されている。照明基板４７Ａを作動させることにより照明光が上方の撮像対象に照射され、さらに照明基板４８Ａを作動させることにより、ハーフミラー５０によって上方に反射された照明光が上側撮像光軸Ａ２の同軸方向から撮像対象に照射される。
【００２５】
撮像光学系４２の下方に配置された下側照明部４６Ｂは下側撮像光軸Ａ３を介しての撮像時に撮像対象を照明する機能を有しており、水平な基板４７ａの下面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ｂ、垂直な基板４８ａの内側面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ｂおよび照明基板４８Ｂと斜めに対向するハーフミラー５０を備えている。
【００２６】
基板４７ａには撮像開口部４７ｃが貫通して設けられており、下側照明部４６Ｂは下側撮像光軸Ａ３がハーフミラー５０を上方から透過しさらに撮像開口部４７ｃを貫通するように配置されている。照明基板４７Ｂを作動させることにより照明光が下方の撮像対象に照射され、さらに照明基板４８Ｂを作動させることにより、ハーフミラー５０によって下方に反射された照明光が下側撮像光軸Ａ３の同軸方向から撮像対象物に照射される。上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを照明制御部５１によって制御することにより、上下の撮像対象に応じて上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを切り替えて個別に作動させることができる。
【００２７】
上側照明部４６Ａの上方、下側照明部４６Ｂの下方には、それぞれ上側シャッター機構５２Ａ、下側シャッター機構５２Ｂが配設されている。上側シャッター機構５２Ａ、下側シャッター機構５２Ｂは、それぞれ上側シャッター部材５３Ａ、下側シャッター部材５３Ｂを進退駆動機構５４によって進退させる構成となっており、上側シャッター部材５３Ａを進退させる（矢印ａ）ことにより、撮像開口部４７ｂの上方の遮蔽・開放が切り替えられる。下側シャッター部材５３Ｂを進退させる（矢印ｂ）ことにより、撮像開口部４７ｃの下方の遮蔽・開放が切り替えられる。
【００２８】
撮像部１７によってマスク認識マーク１２ｍ、基板認識マーク１０ｍを撮像して認識する画像認識方法においては、図５（ａ）に示すように、撮像部移動機構を駆動して撮像部１７を基板１０とスクリーンマスク１２との間に進出させる（矢印ｃ）。これにより、図５（ｂ）に示すように、上側撮像光軸Ａ２を介してスクリーンマスク１２に形成されたマスク認識マーク１２ｍを撮像し、下側撮像光軸Ａ３を介して基板１０に形成された基板認識マーク１０ｍを撮像するマーク撮像動作を行う。
【００２９】
すなわち、マスク認識マーク１２ｍを撮像するマスク撮像工程においては、図６（ａ）に示すように、上側撮像光軸Ａ２をマスク認識マーク１２ｍに位置合わせし、上側シャッター機構５２Ａを開放した状態で、上側照明部４６Ａを作動ＯＮ状態、下側照明部４６Ｂを作動ＯＦＦ状態にする。これにより上側照明部４６Ａの照明光がスクリーンマスク１２の下面によって反射されたマスク認識マーク１２ｍの撮像光を上側撮像光軸Ａ２を介してミラー４５に入射させる。そしてミラー４５によって全反射された撮像光はミラー４５を透過して入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射し、カメラ４１の撮像視野の全範囲にマスク認識マーク１２ｍの画像が結像される。このとき、下側照明部４６Ｂが作動ＯＦＦ状態であることから下側の撮像開口部４７ｃから外乱光として入射する光は極めて少なく、カメラ４１にはマスク認識マーク１２ｍの鮮明な画像が結像される。
【００３０】
また基板認識マーク１０ｍを撮像する基板撮像工程においては、図６（ｂ）に示すように、下側撮像光軸Ａ３を基板認識マーク１０ｍに位置合わせし、下側シャッター機構５２Ｂを開放した状態で、下側照明部４６Ｂを作動ＯＮ状態、上側照明部４６Ａを作動ＯＦＦ状態にする。これにより下側照明部４６Ｂの照明光が基板１０の上面によって反射された基板認識マーク１０ｍの撮像光をハーフミラー４４に入射させる。そしてハーフミラー４４によって半反射された撮像光は入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射し、カメラ４１の撮像視野の全範囲に基板認識マーク１０ｍの画像が結像される。このとき、上側照明部４６Ａが作動ＯＦＦ状態であることから上側の撮像開口部４７ｂから外乱光として入射する光は極めて少なく、カメラ４１には基板認識マーク１０ｍの鮮明な画像が結像される。
【００３１】
なお、撮像部１７の構成において、上側撮像光軸Ａ２と下側撮像光軸Ａ３とは所定距離ｄだけオフセットされているため、図６（ｂ）に示す基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程において以下のような効果を得る。すなわちスクリーンマスク１２の上方は開放状態にあるためマスク認識マーク１２ｍから外乱光が常に入光するが、基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程においては撮像開口部４７ｂの位置はマスク認識マーク１２ｍからオフセットされている。このため、マスク認識マーク１２ｍからの外乱光が撮像開口部４７ｂから直接入光することはなく、したがって外乱光が下側撮像光軸Ａ３を介して行われるマスク認識マーク１２ｍの撮像に与える影響が少ない。
【００３２】
さらに基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程において、図７に示すように、上側シャッター機構５２Ａにおいて上側シャッター部材５３Ａを撮像開口部４７ｂの上方を遮蔽する位置に進出させる（矢印ｄ）ことにより、撮像開口部４７ｂから入光する外乱光の光量を大幅に減少させることができ、上述の効果がさらに改善される。
【００３３】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法は、上側撮像光軸Ａ２を介してマスク認識マーク１２ｍを撮像し、下側撮像光軸Ａ３を介して基板認識マーク１０ｍを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部１７を、撮像光が入射する入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラ４１と、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光をカメラ４１に入射させるハーフミラー４４と、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光をハーフミラー４４を透過させてカメラ４１に入射させるミラー４５とを備え、さらに上側撮像光軸Ａ２を介しての撮像時および下側撮像光軸Ａ３を介しての撮像時にそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部４６Ａおよび下側照明部４６Ｂとを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを個別に作動させた状態で撮像光をカメラ４１に取り込む撮像方式を採用している。
【００３４】
これにより、単一のカメラによって上下両方向を撮像する先行技術における課題点、すなわち、スクリーンマスクおよび基板をカメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識することに起因する解像度、認識精度の低下や、撮像光が上下同軸方向から入射することに起因する外乱光の影響による認識精度の低下を防止することができる。これにより、単一のカメラ４１を備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスク１２および基板１０の認識精度を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法は、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができるという特徴を有し、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷の分野において有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 基板位置決め部
８ 基板搬送機構
１０ 基板
１０ｍ 認識マーク
１１ スクリーン印刷部
１２ スクリーンマスク
１２ｍ 認識マーク
１７ 撮像部
２１ 撮像部移動機構
４１ カメラ
４２ 撮像光学系
４４ ハーフミラー
４５ ミラー
４６Ａ 上側照明部
４６Ｂ 下側照明部
Ａ１ 入射光軸
Ａ２ 上側撮像光軸
Ａ３ 下側撮像光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にクリーム半田などのペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置において基板やマスクを撮像して認識する画像認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装する部品実装ラインにおいて、基板上にクリーム半田などの部品接合用のペーストを供給する方法として、スクリーン印刷が用いられている。このスクリーン印刷では、ペーストの印刷部位に対応してパターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させ、スクリーンマスク上にペーストを供給してスキージを摺動させるスキージング動作を行うことにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する。このスクリーン印刷においてペーストを正しく印刷するためには、基板をスクリーンマスクに対して正しく位置合わせする必要がある。
【０００３】
この基板位置合わせは、一般に基板およびスクリーンマスクにそれぞれ設けられた認識マークをカメラによって撮像して位置認識することにより行われる。このとき、基板を撮像する際の座標系とスクリーンマスクを撮像する際の座標系とは位置基準が異なるため、これらの座標系間の位置関係を特定する位置基準データを求める必要がある。このため従来より、基板とスクリーンマスクを撮像して座標系間の位置基準データを求めるキャリブレーション処理機能を備えたスクリーン印刷装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、プリズムを備えた光学系によって、スクリーンマスクおよび基板を単一のカメラによって撮像する構成例が示されており、スクリーンマスクおよび基板から上下同軸方向で入射するそれぞれの撮像光を、カメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識するようにしている。このような構成を採用することにより、単一のカメラによってスクリーンマスクおよび基板の双方の認識を行うことが可能となり、認識装置の構成を簡略化することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７５２，４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献に示す先行技術においては、撮像光学系の構成に起因して、次のような問題点があった。すなわち、上述の先行技術では、スクリーンマスクおよび基板をカメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識する構成であることから撮像範囲が狭く、解像度が低くて認識精度が低下するという難点がある。また撮像光は上下同軸方向から入射する構成となっていることから、基板側のマーク認識時においてマスク側の光軸はマスク用の認識マークとして設けられたマスク開口に一致している。このため、上方に位置するマスク開口から入射した光が基板側のマーク認識時において外乱光として作用し、認識精度を低下させる要因となっていた。このように、従来のスクリーン印刷装置においては、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いると、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することが困難であるという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、さらに前記撮像対象に応じて前記上側照明部および下側照明部を切り替えて作動させる照明制御部とを備えた。
【０００８】
本発明のスクリーン印刷装置における画像認識方法は、上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記撮像部によって前記基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像して認識する画像認識方法であって、前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、前記マスク認識マークを撮像するマスク撮像工程において、前記上側照明部を作動させた状態で、前記マスク認識マークの撮像光を前記上側撮像光軸を介して前記ミラーに入射させ、前記基板認識マークを撮像する基板撮像工程において、前記下側照明部を作動させた状態で、前記基板認識マークの撮像光を前記下側撮像光軸を介して前記ハーフミラーに入射させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上側撮像光軸を介してマスク認識マークを撮像し、下側撮像光軸を介して基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部を、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、下側撮像光軸を介して入射する撮像光をカメラに入射させるハーフミラーと、上側撮像光軸を介して入射する撮像光をハーフミラーを透過させてカメラに入射させるミラーとを備え、さらに上側撮像光軸を介しての撮像時および下側撮像光軸を介しての撮像時にそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部、下側照明部を個別に作動させた状態で撮像光をカメラに取り込む撮像方式を採用することにより、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に用いられる撮像部の構成説明図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における撮像部の機能説明図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマーク撮像動作の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置におけるマーク撮像動作の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２、図３を参照して、スクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、基板位置決め部１の上方にスクリーン印刷部１１を配設して構成されている。基板位置決め部１は、上流側から搬入された基板を保持して水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする機能を有し、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上に第１のＺ軸テーブル５、第２のＺ軸テーブル６を組み合わせて構成されている。
【００１２】
第１のＺ軸テーブル５の構成を説明する。θ軸テーブル４の上面に設けられた水平なベースプレート４ａの上面側には、同様に水平なベースプレート５ａが昇降ガイド機構（図示省略）によって昇降自在に保持されている。ベースプレート５ａは、複数の送りねじ５ｃをモータ５ｂによってベルト５ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。
【００１３】
ベースプレート５ａには垂直フレーム５ｅが立設されており、垂直フレーム５ｅの上端部には基板搬送機構８が保持されている。基板搬送機構８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に平行に配設された２条の搬送レールを備えており、これらの搬送レールによって印刷対象の基板１０の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル５を駆動することにより、基板搬送機構８によって保持された状態の基板１０を、基板搬送機構８とともに後述するスクリーン印刷部に対して昇降させることができる。図２、図３に示すように、基板搬送機構８は上流側（図２、図３において左側）および下流側に延出し、上流側から搬入された基板１０は基板搬送機構８によって搬送され、さらに基板位置決め部１によって位置決めされる。そして後述するスクリーン印刷部１１によって印刷が行われた後の基板１０は、基板搬送機構８によって下流側に搬出される。
【００１４】
第２のＺ軸テーブル６の構成を説明する。基板搬送機構８とベースプレート５ａの中間には、水平なベースプレート６ａが昇降ガイド機構（図示省略）に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート６ａは、複数の送りねじ６ｃをモータ６ｂによってベルト６ｄを介して回転駆動する構成のＺ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート６ａの上面には、上面に基板１０を保持する下受け面が設けられた基板下受け部７が配設されている。
【００１５】
第２のＺ軸テーブル６を駆動することにより、基板下受け部７は基板搬送機構８に保持された状態の基板１０に対して昇降する。そして基板下受け部７の下受け面が基板１０の下面に当接することにより、基板下受け部７は基板１０を下面側から支持する。基板搬送機構８の上面にはクランプ機構９が配設されている。クランプ機構９は、左右対向して配置された２つのクランプ部材９ａを備えており、一方側のクランプ部材９ａを駆動機構９ｂによって進退させることにより、基板１０を両側からクランプして固定する。
【００１６】
次に基板位置決め部１の上方に配設されたスクリーン印刷部１１について説明する。スクリーン印刷部１１は、ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、パターン孔を介して基板にペーストを印刷する機能を有している。図１，図２において、マスク枠１２ａにはスクリーンマスク１２が展張されており、スクリーンマスク１２には基板１０において印刷対象となる電極１０ａの形状・位置（図３参照）に対応して、パターン孔１２ｂが設けられている。スクリーンマスク１２上にはスキージヘッド１３が配設されており、スキージヘッド１３は、水平なプレート１４にスキージ１６を昇降させるスキージ昇降機構１５を配設した構成となっている。スキージ昇降機構１５を駆動することによりスキージ１６は昇降して、スクリーンマスク１２の上面に当接する。
【００１７】
図２に示すように、縦フレーム２５上に配置されたブラケット２６上にはガイドレール２７がＹ方向に配設されており、ガイドレール２７にスライド自在に嵌合したスライダ２８は、プレート１４の両端に結合されている。これにより、スキージヘッド１３はＹ方向にスライド自在となっている。プレート１４は、ナット３０、送りねじ２９および送りねじ２９を回転駆動するスキージ移動用モータ（図示省略）より成るスキージ移動手段によりＹ方向に水平移動する。縦フレーム２５上にはガイドレール３１がＹ方向に配設されており、ガイドレール３１にスライド自在に嵌合したスライダ３２は、ヘッドＸ軸テーブル１９にブラケット１９ａを介して結合されている。これにより、ヘッドＸ軸テーブル１９はＹ方向にスライド自在となっている。
【００１８】
図３に示すように、ヘッドＸ軸テーブル１９には、基板１０、スクリーンマスク１２を撮像する撮像部１７およびスクリーンマスク１２の下面をクリーニングするクリーニング機構１８が結合されている。また図３に示すように、クリーニング機構１８は水平なユニットベース１８ａに未使用のクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｂと、使用済みのクリーニングペーパを巻回したペーパロール１８ｃおよびクリーニングペーパをスクリーンマスク１２の下面に押し付けるクリーニングヘッド１８ｄを配設した構成となっており、ペーパロール１８ｂから引き出されたクリーニングペーパは、クリーニングヘッド１８ｄを経由してペーパロール１８ｃに回収される。
【００１９】
ヘッドＸ軸テーブル１９は、ナット３４、送りねじ３３および送りねじ３３を回転駆動するヘッド移動用モータ（図示省略）より成るヘッドＹ軸移動機構２０によりＹ方向に水平移動する。ヘッドＸ軸テーブル１９，ヘッドＹ軸移動機構２０を駆動することにより、撮像部１７、クリーニング機構１８はＸ方向、Ｙ方向へ水平移動し、これにより基板１０、スクリーンマスク１２の任意位置の撮像およびスクリーンマスク１２の下面の全範囲をクリーニングすることができる。ヘッドＸ軸テーブル１９およびヘッドＹ軸移動機構２０は、撮像部１７を基板１０およびスクリーンマスク１２に対して水平方向に移動させる撮像部移動機構２１を構成する。
【００２０】
次にスクリーン印刷部１１による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構８によって基板１０が印刷位置に搬入されると、第２のＺ軸テーブル６を駆動して基板下受け部７を上昇させ、基板１０の下面を下受けする。そしてこの状態で基板位置決め部１を駆動して基板１０をスクリーンマスク１２に対して位置合わせする。この後、第１のＺ軸テーブル５を駆動して基板１０を基板搬送機構８とともに上昇させてスクリーンマスク１２の下面に当接させ、次いで基板１０をクランプ機構９によってクランプする。これにより、スキージヘッド１３によるスキージングにおいて、基板１０の水平位置が固定される。そしてこの状態で、ペーストであるクリーム半田が供給されたスクリーンマスク１２上でスキージ１６を摺動させることにより、パターン孔１２ｂを介して基板１０にはクリーム半田が印刷される。
【００２１】
次に図４を参照して、ヘッドＸ軸テーブル１９に結合された撮像部１７の構成を説明する。図４に示すように、撮像部１７は、筐体４０の一方側の側端部に単一のカメラ４１を撮像光が入射する入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設し、筐体４０の内部に撮像光学系４２および上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを配設した構成となっている。撮像光学系４２は、入射光軸Ａ１の延長上に、カメラ４１側から撮像レンズ４３、ハーフミラー４４およびミラー４５を配置して構成されている。上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂの点灯作動は、照明制御部５１によって制御される。
【００２２】
ハーフミラー４４は、斜め下向きの半反射面４４ａをカメラ４１側に向けて配設され、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光を水平方向に反射して撮像レンズ４３に入射させ、入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射させる。ミラー４５は、斜め上向きの全反射面４５ａをカメラ４１側に向けて且つハーフミラー４４よりも所定距離ｄだけカメラ４１から隔てられた位置に配設され、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光を水平方向に反射してハーフミラー４４を透過させて撮像レンズ４３に入射させ、次いで入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射させる。すなわち撮像部１７は、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置がハーフミラー４４とミラー４５の配置間隔である所定距離ｄだけオフセットされた上側撮像光軸Ａ２および下側撮像光軸Ａ３を有する構成となっている。
【００２３】
撮像光学系４２の上方に配置された上側照明部４６Ａは上側撮像光軸Ａ２を介しての撮像時に撮像対象を照明する機能を有しており、水平な基板４７ａの上面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４７Ａ、垂直な基板４８ａの内側面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ａおよび照明基板４８Ａと斜めに対向するハーフミラー５０を備えている。
【００２４】
基板４７ａには撮像開口部４７ｂが貫通して設けられており、上側照明部４６Ａは上側撮像光軸Ａ２がハーフミラー５０を下方から透過しさらに撮像開口部４７ｂを貫通するように配置されている。照明基板４７Ａを作動させることにより照明光が上方の撮像対象に照射され、さらに照明基板４８Ａを作動させることにより、ハーフミラー５０によって上方に反射された照明光が上側撮像光軸Ａ２の同軸方向から撮像対象に照射される。
【００２５】
撮像光学系４２の下方に配置された下側照明部４６Ｂは下側撮像光軸Ａ３を介しての撮像時に撮像対象を照明する機能を有しており、水平な基板４７ａの下面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ｂ、垂直な基板４８ａの内側面に複数のＬＥＤ４９を配列した照明基板４８Ｂおよび照明基板４８Ｂと斜めに対向するハーフミラー５０を備えている。
【００２６】
基板４７ａには撮像開口部４７ｃが貫通して設けられており、下側照明部４６Ｂは下側撮像光軸Ａ３がハーフミラー５０を上方から透過しさらに撮像開口部４７ｃを貫通するように配置されている。照明基板４７Ｂを作動させることにより照明光が下方の撮像対象に照射され、さらに照明基板４８Ｂを作動させることにより、ハーフミラー５０によって下方に反射された照明光が下側撮像光軸Ａ３の同軸方向から撮像対象物に照射される。上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを照明制御部５１によって制御することにより、上下の撮像対象に応じて上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを切り替えて個別に作動させることができる。
【００２７】
上側照明部４６Ａの上方、下側照明部４６Ｂの下方には、それぞれ上側シャッター機構５２Ａ、下側シャッター機構５２Ｂが配設されている。上側シャッター機構５２Ａ、下側シャッター機構５２Ｂは、それぞれ上側シャッター部材５３Ａ、下側シャッター部材５３Ｂを進退駆動機構５４によって進退させる構成となっており、上側シャッター部材５３Ａを進退させる（矢印ａ）ことにより、撮像開口部４７ｂの上方の遮蔽・開放が切り替えられる。下側シャッター部材５３Ｂを進退させる（矢印ｂ）ことにより、撮像開口部４７ｃの下方の遮蔽・開放が切り替えられる。
【００２８】
撮像部１７によってマスク認識マーク１２ｍ、基板認識マーク１０ｍを撮像して認識する画像認識方法においては、図５（ａ）に示すように、撮像部移動機構を駆動して撮像部１７を基板１０とスクリーンマスク１２との間に進出させる（矢印ｃ）。これにより、図５（ｂ）に示すように、上側撮像光軸Ａ２を介してスクリーンマスク１２に形成されたマスク認識マーク１２ｍを撮像し、下側撮像光軸Ａ３を介して基板１０に形成された基板認識マーク１０ｍを撮像するマーク撮像動作を行う。
【００２９】
すなわち、マスク認識マーク１２ｍを撮像するマスク撮像工程においては、図６（ａ）に示すように、上側撮像光軸Ａ２をマスク認識マーク１２ｍに位置合わせし、上側シャッター機構５２Ａを開放した状態で、上側照明部４６Ａを作動ＯＮ状態、下側照明部４６Ｂを作動ＯＦＦ状態にする。これにより上側照明部４６Ａの照明光がスクリーンマスク１２の下面によって反射されたマスク認識マーク１２ｍの撮像光を上側撮像光軸Ａ２を介してミラー４５に入射させる。そしてミラー４５によって全反射された撮像光はミラー４５を透過して入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射し、カメラ４１の撮像視野の全範囲にマスク認識マーク１２ｍの画像が結像される。このとき、下側照明部４６Ｂが作動ＯＦＦ状態であることから下側の撮像開口部４７ｃから外乱光として入射する光は極めて少なく、カメラ４１にはマスク認識マーク１２ｍの鮮明な画像が結像される。
【００３０】
また基板認識マーク１０ｍを撮像する基板撮像工程においては、図６（ｂ）に示すように、下側撮像光軸Ａ３を基板認識マーク１０ｍに位置合わせし、下側シャッター機構５２Ｂを開放した状態で、下側照明部４６Ｂを作動ＯＮ状態、上側照明部４６Ａを作動ＯＦＦ状態にする。これにより下側照明部４６Ｂの照明光が基板１０の上面によって反射された基板認識マーク１０ｍの撮像光をハーフミラー４４に入射させる。そしてハーフミラー４４によって半反射された撮像光は入射光軸Ａ１を介してカメラ４１に入射し、カメラ４１の撮像視野の全範囲に基板認識マーク１０ｍの画像が結像される。このとき、上側照明部４６Ａが作動ＯＦＦ状態であることから上側の撮像開口部４７ｂから外乱光として入射する光は極めて少なく、カメラ４１には基板認識マーク１０ｍの鮮明な画像が結像される。
【００３１】
なお、撮像部１７の構成において、上側撮像光軸Ａ２と下側撮像光軸Ａ３とは所定距離ｄだけオフセットされているため、図６（ｂ）に示す基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程において以下のような効果を得る。すなわちスクリーンマスク１２の上方は開放状態にあるためマスク認識マーク１２ｍから外乱光が常に入光するが、基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程においては撮像開口部４７ｂの位置はマスク認識マーク１２ｍからオフセットされている。このため、マスク認識マーク１２ｍからの外乱光が撮像開口部４７ｂから直接入光することはなく、したがって外乱光が下側撮像光軸Ａ３を介して行われるマスク認識マーク１２ｍの撮像に与える影響が少ない。
【００３２】
さらに基板認識マーク１０ｍを対象とする基板撮像工程において、図７に示すように、上側シャッター機構５２Ａにおいて上側シャッター部材５３Ａを撮像開口部４７ｂの上方を遮蔽する位置に進出させる（矢印ｄ）ことにより、撮像開口部４７ｂから入光する外乱光の光量を大幅に減少させることができ、上述の効果がさらに改善される。
【００３３】
上記説明したように、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法は、上側撮像光軸Ａ２を介してマスク認識マーク１２ｍを撮像し、下側撮像光軸Ａ３を介して基板認識マーク１０ｍを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部１７を、撮像光が入射する入射光軸Ａ１を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラ４１と、下側撮像光軸Ａ３を介して入射する撮像光をカメラ４１に入射させるハーフミラー４４と、上側撮像光軸Ａ２を介して入射する撮像光をハーフミラー４４を透過させてカメラ４１に入射させるミラー４５とを備え、さらに上側撮像光軸Ａ２を介しての撮像時および下側撮像光軸Ａ３を介しての撮像時にそれぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部４６Ａおよび下側照明部４６Ｂとを有する構成として、マスク撮像工程，基板撮像工程においてそれぞれ上側照明部４６Ａ、下側照明部４６Ｂを個別に作動させた状態で撮像光をカメラ４１に取り込む撮像方式を採用している。
【００３４】
これにより、単一のカメラによって上下両方向を撮像する先行技術における課題点、すなわち、スクリーンマスクおよび基板をカメラの撮像視野の上半分、下半分によって分割して認識することに起因する解像度、認識精度の低下や、撮像光が上下同軸方向から入射することに起因する外乱光の影響による認識精度の低下を防止することができる。これにより、単一のカメラ４１を備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスク１２および基板１０の認識精度を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷装置における画像認識方法は、単一のカメラを備えた簡略な構成の認識装置を用いて、スクリーンマスクおよび基板の認識精度を確保することができるという特徴を有し、基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷の分野において有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 基板位置決め部
８ 基板搬送機構
１０ 基板
１０ｍ 認識マーク
１１ スクリーン印刷部
１２ スクリーンマスク
１２ｍ 認識マーク
１７ 撮像部
２１ 撮像部移動機構
４１ カメラ
４２ 撮像光学系
４４ ハーフミラー
４５ ミラー
４６Ａ 上側照明部
４６Ｂ 下側照明部
Ａ１ 入射光軸
Ａ２ 上側撮像光軸
Ａ３ 下側撮像光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、
ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、
撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、
前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、
前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、
斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、
斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、
前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、
さらに前記撮像対象に応じて前記上側照明部および下側照明部を切り替えて作動させる照明制御部とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記撮像部は、シャッター部材を進退駆動機構によって進退させることにより、前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部の遮蔽・開放を切り替えるシャッター機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記撮像部によって前記基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像して認識する画像認識方法であって、
前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、
前記マスク認識マークを撮像するマスク撮像工程において、前記上側照明部を作動させた状態で、前記マスク認識マークの撮像光を前記上側撮像光軸を介して前記ミラーに入射させ、
前記基板認識マークを撮像する基板撮像工程において、前記下側照明部を作動させた状態で、前記基板認識マークの撮像光を前記下側撮像光軸を介して前記ハーフミラーに入射させることを特徴とするスクリーン印刷装置における画像認識方法。
【請求項４】
前記撮像部は、シャッター部材を進退駆動機構によって進退させることにより、前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部の遮蔽・開放を切り替えるシャッター機構をさらに有し、
前記基板撮像工程において、前記シャッター機構を作動させて前記シャッター部材を前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部を遮蔽する位置に進出させることを特徴とする請求項３記載のスクリーン印刷装置における画像認識方法。
【請求項１】
パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、
ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、
撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、
前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、
前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、
斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、
斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、
前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、
さらに前記撮像対象に応じて前記上側照明部および下側照明部を切り替えて作動させる照明制御部とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記撮像部は、シャッター部材を進退駆動機構によって進退させることにより、前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部の遮蔽・開放を切り替えるシャッター機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷装置。
【請求項３】
上流側から搬入された基板を保持して相対的に水平方向および上下方向に移動させることにより所定位置に位置決めする基板位置決め部と、ペーストが供給された前記スクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷部と、撮像方向がそれぞれ上方向および下方向であって平面位置が所定距離だけオフセットされた上側撮像光軸および下側撮像光軸を有し、前記上側撮像光軸を介して前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークを撮像し、前記下側撮像光軸を介して前記基板に形成された基板認識マークを撮像するマーク撮像動作を行う撮像部と、前記撮像部を前記基板およびスクリーンマスクに対して水平方向に移動させる撮像部移動機構とを備え、パターン孔が設けられたスクリーンマスクに基板を当接させてペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記撮像部によって前記基板認識マークおよびマスク認識マークを撮像して認識する画像認識方法であって、
前記撮像部は、撮像光が入射する入射光軸を水平方向に向けた姿勢で配設された単一のカメラと、斜め下向きの半反射面を前記カメラ側に向けて配設され、前記下側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して、前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるハーフミラーと、斜め上向きの全反射面を前記カメラ側に向けて且つ前記ハーフミラーよりも前記カメラから隔てられた位置に配設され、前記上側撮像光軸を介して入射する撮像光を水平方向に反射して前記ハーフミラーを透過させ、次いで前記入射光軸を介して前記カメラに入射させるミラーと、前記上側撮像光軸を介しての撮像時および前記下側撮像光軸を介しての撮像時に，それぞれの撮像対象を個別に照明する上側照明部および下側照明部とを有し、
前記マスク認識マークを撮像するマスク撮像工程において、前記上側照明部を作動させた状態で、前記マスク認識マークの撮像光を前記上側撮像光軸を介して前記ミラーに入射させ、
前記基板認識マークを撮像する基板撮像工程において、前記下側照明部を作動させた状態で、前記基板認識マークの撮像光を前記下側撮像光軸を介して前記ハーフミラーに入射させることを特徴とするスクリーン印刷装置における画像認識方法。
【請求項４】
前記撮像部は、シャッター部材を進退駆動機構によって進退させることにより、前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部の遮蔽・開放を切り替えるシャッター機構をさらに有し、
前記基板撮像工程において、前記シャッター機構を作動させて前記シャッター部材を前記上側撮像光軸が貫通する撮像開口部を遮蔽する位置に進出させることを特徴とする請求項３記載のスクリーン印刷装置における画像認識方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０２４０（Ｐ２０１３−１０２４０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４０３３（Ｐ２０１１−１４４０３３）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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