説明

スクリーン印刷装置及び印刷方法

【課題】スキージに加わるスクリーンマスク反力がばらつくと、被印刷体側での印刷圧力(=スキージによる印刷圧力−スクリーンマスク反力)に、ばらつきが生じることとなり、被印刷体全面において印刷圧力を一定に保ちながら印刷できない。
【解決手段】印刷テーブル上に載置された被印刷体を、印刷パターン孔が形成されたスクリーンマスクで覆い、このスクリーンマスク上に移動自在なスキージを配置し、このスキージの移動によりスクリーンマスク上に供給されたペーストを印刷パターン孔へ充填することにより被印刷体へ転写するスクリーン印刷装置において、スキージによるスクリーンマスクへの印刷圧力の印加を位置制御で行うスキージ位置制御部、及び印刷テーブル上の被印刷体を上記スクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行う力制御部を備えたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、スクリーン印刷装置及び印刷方法に関し、例えば太陽電池セルの表電極形成にはスクリーン印刷により電極を形成する方法があるが、この発明は、特に太陽電池セルの全面において印刷圧力を一定に保ちながら電極を印刷するスクリーン印刷装置及び印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来からスクリーン印刷装置及び方法には、印圧印加機構の最適化が図られてきている。例えば特開2004−98500号公報(特許文献1)に記載されている従来の技術は、スキージ長手方向と、印刷方向の2方向に同時に回転可能とした支点を備え、印刷方向の力点に低摩擦シリンダを回動可能に接続し、この低摩擦シリンダを、電空レギュレータ、精密減圧弁により印圧制御を行うことにより、スキージがスクリーンマスク、被印刷体へ印加する印圧を最適化して、印圧のアンバランスを最適化する技術である。
又、特開2006−329729号公報(特許文献2)、特開平8−48026号公報(特許文献3)に記載されている従来の技術は、被印刷体を支持する印刷テーブルとスクリーンマスクとの間隔を計測し、印刷テーブルを位置制御することでこの間隔を一定に保ちつつ、スキージ側でスクリーンマスク、被印刷体へ印加する印圧を最適化する技術である。
さらに又、実開平6−79535号公報(特許文献4)に記載されている従来の印圧微調整機構は、スクリーン印刷版に対し、印刷処理物を支受する印刷処理物設置ステージとスクリーン印刷版受け面を形成するステージ枠とを個別に移動可能とし、印刷処理すべき印刷処理物の厚さ(多層印刷の場合は、印刷済印刷層を含む印刷処理物の厚さ)に応じて、印刷処理物設置ステージ上の印刷処理物に対する印圧を微調整し得るようになしたものであり、印刷処理物の厚みの違いによって生じる印圧の変化を防止し、均一な印刷膜厚を印刷処理し得る技術である。
【0003】
【特許文献1】特開2004−98500号公報
【特許文献2】特開2006−329729号公報
【特許文献3】特開平8−48026号公報
【特許文献4】実開平6−79535号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1から3のスクリーン印刷装置及び方法は、スクリーンマスクと印刷テーブルの間隔が一定か位置制御されているかの違いはあるものの、印刷テーブル上に支持された被印刷体に対し、スキージ側で印刷圧力を制御するものであった。しかしながら、被印刷体の厚さばらつき(個体ごとの厚さばらつきと、同一被印刷体内の位置による厚さばらつき双方を示す)を考慮すると、スキージ側で如何に均一に印刷圧力を与え、かつ、スクリーンマスクと印刷テーブルの間隔を一定に保ったとしても、被印刷体の厚さがばらつくことで、スクリーンマスクと被印刷体の間隔、すなわちスクリーンマスクの変形量が一定にならず、スキージに加わるスクリーンマスク反力がばらつくため、被印刷体側での印刷圧力(=スキージによる印刷圧力−スクリーンマスク反力)にばらつきが生じることとなり、被印刷体全面において印刷圧力を一定に保ちながら印刷できない、という問題があった。
又、従来のスクリーン印刷方法及び装置の派生として、スキージ側で均一に印刷圧力を与え、かつ、スクリーンマスクと被印刷体との間隔を一定に保った場合、スクリーンマスクの変形量は一定となるが、スクリーンマスクの張力ばらつき(個体ごとの張力ばらつき
と、同一スクリーンマスク内の位置による張力ばらつき双方を示す)を考慮すると、スキージに加わるスクリーンマスク反力がばらつくため、被印刷体側での印刷圧力にばらつきが生じることとなり、被印刷体全面において印刷圧力を一定に保ちながら印刷できない、という問題があった。
又、スクリーンマスクの張力ばらつきは、製造上の初期ばらつきに加え、印刷回数を重ねるごとにマスクが延びて張力が低下していくために発生する。特許文献4のスクリーン印刷装置では、印刷処理物の厚みの違いに対する調整が初期に行われるのみであるため、印刷回数を重ねることによりスクリーンマスクの張力がばらついた場合、被印刷物にかかる印圧を一定にできず、さらに厚さ測定手段や駆動手段が2つである点からも、複雑な機構となり、製造工数がかかり高コストとなり、サイクルタイムが長くなるという問題があった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、スキージのスクリーンマスクへの印刷圧力印加を位置制御で行い、印刷テーブルが力制御で被印刷体を支持してスクリーンマスクに押し付けることで、被印刷体全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この発明に係わるスクリーン印刷装置においては、
印刷テーブル上に載置された被印刷体を、印刷パターン孔が形成されたスクリーンマスクで覆い、このスクリーンマスク上に移動自在なスキージを配置し、このスキージの移動によりスクリーンマスク上に供給されたペーストを上記印刷パターン孔へ充填することにより上記被印刷体へ転写するスクリーン印刷装置において、
上記スキージによる上記スクリーンマスクへの印刷圧力の印加を位置制御で行うスキージ位置制御部、及び上記印刷テーブル上の被印刷体を上記スクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行う力制御部を備え、上記位置制御と上記力制御とによって上記被印刷体の全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷するものである。
【0006】
この発明に係わるスクリーン印刷方法においては、
印刷テーブル上に載置された被印刷体を、印刷パターン孔が形成されたスクリーンマスクで覆い、このスクリーンマスク上に、移動自在なスキージを配置し、このスキージの移動によりスクリーンマスク上に供給されたペーストを上記印刷パターン孔へ充填することにより上記被印刷体へ転写するスクリーン印刷方法において、上記スキージによるスクリーンマスクへの印刷圧力印加を位置制御で行うと共に上記印刷テーブル上の被印刷体を上記スクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行い、上記位置制御と力制御とによって上記被印刷体の全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷するものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明のスクリーン印刷装置は、スキージによるスクリーンマスクへの印刷圧力の印加を位置制御で行うスキージ位置制御部、及び印刷テーブル上の被印刷体をスクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行う力制御部を備えているので、スキージのスクリーンマスクへの印刷圧力印加を位置制御で行い、印刷テーブルが力制御で被印刷体を支持してスクリーンマスクに押し付けることで印刷が行われる。このため、この発明のスクリーン印刷装置によれば、印刷回数を重ねるごとにスクリーンマスクが延びて張力が低下しスクリーンマスクの張力がばらついた場合でも被印刷物にかかる印圧を常に一定にでき、例えば太陽電池セルの場合、太陽電池セルの全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら電極を印刷することができ、高精度な電極形成による発電効率向上や、太陽電池セルの破損低減による歩留り向上が可能となる。
又、特許文献4のように厚さ測定手段や駆動手段を必要としないので、複雑な機構とならず、製造工数が少なく低コストとなり、サイクルタイムも長くならないなどの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
【0009】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である、太陽電池セルの電極印刷に適用したスクリーン印刷装置の要部を模式的に示した断面図である。
図1において、スクリーン印刷装置は、被印刷体である太陽電池セル1、この太陽電池セル1を載置保持する印刷テーブル2、印刷パターン孔が形成され被印刷体である太陽電池セル1を覆うスクリーンマスク3、このスクリーンマスク3上に移動自在に配置されたスキージ5、このスキージ5のスクリーンマスク3への印刷圧力印加を位置制御で行うスキージ位置制御部6、及び印刷テーブル2を太陽電池セル1と共にスクリーンマスクに押し付ける力制御部4などにより構成されている。
したがって、このスクリーン印刷装置は、スキージ5の移動によりスクリーンマスク3上に供給されたペースト7を印刷パターン孔へ充填することにより被印刷体である太陽電池セル2への転写が行われる。
【0010】
又、このスクリーン印刷装置による印刷方法は、スキージ5によるスクリーンマスク3への印刷圧力の印加を位置制御で行うスキージ位置制御部6、及び印刷テーブル上の被印刷体1をスクリーンマスク3に押し付ける力を力制御で行う力制御部4による両制御によって、太陽電池セル2(被印刷体)の全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷するものである。
【0011】
なお、力制御部4は、圧力シリンダもしくは力制御されたサーボモータで構成されるのが好ましい。又、力制御部4は、印刷テーブル2の重量を考慮して、印刷テーブル2を太陽電池セル1と共にスクリーンマスク3に押し付ける力を制御する。又、スキージ位置制御部6は、位置制御されたサーボモータで構成されるのが好ましい。
【0012】
図2は、実施の形態1において太陽電池セル1の厚さがばらついた場合の説明図で、図2(a)は、太陽電池セル1の厚さが大きい方にばらついた場合のスキージ5、スクリーンマスク3、太陽電池セル1、印刷テーブル2の位置関係を示す図である。又、図2(b)は、太陽電池セル1の厚さが小さい方にばらついた場合のスキージ5、スクリーンマスク3、太陽電池セル1、印刷テーブル2の位置関係を示す図である。
図3(a)は、印刷テーブル2を基準にした場合における、太陽電池セル1の厚さが大きい方にばらついた場合のスキージ5、スクリーンマスク3、太陽電池セル1、印刷テーブル2の位置関係を示す図である。又、図3(b)は、印刷テーブル2を基準にした場合における、太陽電池セル1の厚さが小さい方にばらついた場合のスキージ5、スクリーンマスク3、太陽電池セル1、印刷テーブル2の位置関係を示す図である。
【0013】
図2から明らかなように、実施の形態1では太陽電池セル1の厚さがばらついた場合、太陽電池セル1がスクリーンマスク3を介してスキージ5から受ける力が常に一定(スキージ5の位置が同じ位置H1)になるように制御され、印刷テーブル2が上下動することが分かる。この結果、常にスクリーンマスク3の変形が一定となり、高精度で安定した電極の印刷が可能となり、太陽電池セル1の発電効率向上や不良率低減を図ることができる。
【0014】
これに対し図3に示す技術では、印刷テーブル2が上下動せず同じ位置H2に位置し、特に、スクリーンマスク3の張力がばらついた場合、特許文献4を含む従来の技術では、スクリーンマスク3の反力がばらつき、結果、太陽電池セル1がスクリーンマスク3を介
してスキージ5から受ける力がばらついていた。実施の形態1では、太陽電池セル1がスクリーンマスク3を介してスキージ5から受ける力が常に一定になるように、印刷テーブル2が太陽電池セル1をスクリーンマスク3に押し付けるため、高精度で安定した電極の印刷が可能で、太陽電池セル1の発電効率向上を図ることができる。
【0015】
太陽電池セル1の厚さが大きい方にばらついた場合、太陽電池セル1の受ける力が大きくなり、太陽電池セル1が破損する可能性が高くなるが、実施の形態1では、太陽電池セル1の受ける力は常に一定であり、太陽電池セル1の破損による不良率を低減することができる。
太陽電池セル1の厚さが小さい方にばらついた場合、太陽電池セル1とスクリーンマスク3との間隔が大きくなり、電極の印刷かすれが発生する可能性が高くなるが、実施の形態1では、太陽電池セル1とスクリーンマスク3との間隔を常に一定にでき、太陽電池セル1の電極の印刷かすれによる不良率を低減することができる。
【0016】
又、印刷テーブル2にスキージ長手方向への回転機構を設け、この回転機構を介して力制御部4で印刷テーブル2を太陽電池セル1と共にスクリーンマスク3に押し付けてもよい。印刷テーブル2にスキージ長手方向への回転機構を設けることで、スキージ長手方向の太陽電池セル1の厚さばらつきに対しても、スクリーンマスク3の変形が一定となり、より高精度で安定した電極の印刷が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】この発明の実施の形態1である、太陽電池セルの電極印刷に適用したスクリーン印刷装置の要部を模式的に示した断面図である。
【図2】(a)は実施の形態1における、太陽電池セルの厚さが大きい方にばらついた場合の各部材の位置関係を示す図である。(b)は実施の形態1における、太陽電池セルの厚さが小さい方にばらついた場合の各部材の位置関係を示す図である。
【図3】(a)は、印刷テーブル2を基準にした場合における、太陽電池セルの厚さが大きい方にばらついた場合の各部材の位置関係を示す図である。(b)は、印刷テーブル2を基準にした場合における、太陽電池セルの厚さが小さい方にばらついた場合の各部材の位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【0018】
1 太陽電池セル 2 印刷テーブル
3 スクリーンマスク 4 力制御部
5 スキージ 6 スキージ位置制御部
7 ペースト。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
印刷テーブル上に載置された被印刷体を、印刷パターン孔が形成されたスクリーンマスクで覆い、このスクリーンマスク上に移動自在なスキージを配置し、このスキージの移動によりスクリーンマスク上に供給されたペーストを上記印刷パターン孔へ充填することにより上記被印刷体へ転写するスクリーン印刷装置において、
上記スキージによる上記スクリーンマスクへの印刷圧力の印加を位置制御で行うスキージ位置制御部、及び上記印刷テーブル上の被印刷体を上記スクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行う力制御部を備え、上記位置制御と上記力制御とによって上記被印刷体の全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷することを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項2】
印刷テーブル上に載置された被印刷体を、印刷パターン孔が形成されたスクリーンマスクで覆い、このスクリーンマスク上に、移動自在なスキージを配置し、このスキージの移動によりスクリーンマスク上に供給されたペーストを上記印刷パターン孔へ充填することにより上記被印刷体へ転写するスクリーン印刷方法において、
上記スキージによる上記スクリーンマスクへの印刷圧力印加を位置制御で行うと共に上記印刷テーブル上の被印刷体を上記スクリーンマスクに押し付ける力を力制御で行い、上記位置制御と上記力制御とによって上記被印刷体の全面において印刷圧力を常に一定に保ちながら印刷することを特徴とするスクリーン印刷方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−107142(P2009−107142A)
【公開日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−279100(P2007−279100)
【出願日】平成19年10月26日(2007.10.26)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】