スクリーン印刷装置
【課題】 スクリーン版の破断を検知する機能を付加し、装置各部や対象物の汚損防止、ペーストの無駄防止、装置の生産性低下防止等の効果を有するスクリーン印刷装置を提供する。
【解決手段】 対象物３に重ね合わせたスクリーン版１にペーストをコートし、ペーストをスクリーン版１を通して対象物３に押し付けるスキージングを行って印刷する。印刷の際のスクリーン版１の歪みを検出した歪みセンサ８からの出力信号を信号処理系９が処理する。信号処理系９が、スクリーン版１が破断した又は破断しそうであると判断した際、制御手段７は装置の稼働を停止する。
【解決手段】 対象物３に重ね合わせたスクリーン版１にペーストをコートし、ペーストをスクリーン版１を通して対象物３に押し付けるスキージングを行って印刷する。印刷の際のスクリーン版１の歪みを検出した歪みセンサ８からの出力信号を信号処理系９が処理する。信号処理系９が、スクリーン版１が破断した又は破断しそうであると判断した際、制御手段７は装置の稼働を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、スクリーン印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷装置は、高精細の印刷を高速で行えるため、産業の各分野において盛んに使用されている。最近では、特開２００７−１８５９３４号公報で紹介されているように、プラズマディスプレイのようなディスプレイ装置の製造においても、スクリーン印刷装置が使用されている。
【特許文献１】特開２００１−２１２９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スクリーン印刷装置では、通常、版（以下、スクリーン版）を対象物に重ね合わせ、スクリーン版の上にペースト状のインキ（以下、単にペースト）を盛った後、スクレッパーと呼ばれる部材でペーストを薄く伸ばす。この薄く伸ばすことを、本明細書ではコートと呼ぶ。コートの後、スキージと呼ばれる部材でペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付け、これにより印刷が行われる。本明細書は、このスキージによるペーストの押し付けをスキージングと呼ぶ。スキージングは、スキージがスクリーン版を対象物に向けて押しながらスクリーン版に沿って移動していくことで行われる。
【０００４】
このようなスクリーン印刷装置では、スクリーン版が破れる事故（破断事故）が発生することがある。スクリーン版の破断事故は、スクリーン印刷装置では避けられない面がある。即ち、スキージングの際にスキージがスクリーン版上を擦るようにして移動していくので、印刷を繰り返すうちにスクリーン版が摩耗したり、少しずつ損傷したりすることがある。このような摩耗や損傷が重なり、ある時点で破断することになる。特に、最近のスクリーン印刷では高精細の印刷を行うために編み線の細いスクリーン版を使用することが多く、このような場合、特に破断が生じやすい。
【０００５】
しかしながら、従来の装置では、スクリーン版の破断を検出していないので、スクリーン版の破断後も装置は稼働を続ける。この場合、特に問題なのは、ペーストによる装置各部の汚損である。スクリーン版の破断後も装置が稼働して新たにペーストが盛られると、ペーストは破断箇所から漏出し、下方に位置する装置の各部に付着する。付着したペーストは、ペーストの材料によっては腐食や絶縁箇所の短絡、駆動箇所の潤滑不良等の重大な障害を発生させる可能性がある。また、ペーストの漏出の際に対象物がセットされていると、対象物にも汚損が発生する可能性が高い。
【０００６】
従来、スクリーン版が破断すると大きな音が発生するので、その音により作業員が破断に気がつき、装置の稼働を停止している。しかし、スクリーン印刷は高速印刷であり、作業者が破断に気がついて装置を緊急停止した際には、既に何回か印刷を繰り返してしまっている場合が多い。このため、装置を緊急停止させても、既に装置がペーストで汚損されてしまっている場合がある。また、近くに作業員がいなかった場合、長い時間装置は稼働を続けることになり、装置各部の汚損や対象物の汚損の他、ペーストを無駄に多く使用するという問題も発生する。
【０００７】
さらに、スクリーン版の破断後、多くの回数印刷を繰り返してしまうと、ペーストが大量に漏出し、装置各部をかなり汚してしまう。このため、ペーストのふき取りなどの復旧作業に長い時間がかかり、装置の生産性が大幅に低下してしまう。
本願の発明は、このような課題を解決するために為されたものであり、スクリーン版の破断を検知する機能を付加し、装置各部や対象物の汚損防止、ペーストの無駄防止、装置の生産性低下防止等の効果を有するスクリーン印刷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、スクリーン版を対象物に重ね合わせ、スクリーン版に設定された印刷領域にペーストをコートし、コートされたペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付けるスキージングを行うことで印刷領域のパターンを印刷するスクリーン印刷装置であって、
スクリーン版の歪みを検出する歪みセンサーと、
歪みセンサーからの出力信号を処理することで、スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを検知する信号処理系と、
スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを信号処理系が検知した際、装置の稼働を停止する制御を行う制御手段と
備えている
という構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記歪みセンサーは二つ設けられており、各々の歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、一方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向と、他方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向とは直交しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記スキージングを行う部材としてスキージを備えており、スキージは、スクリーン版を押して撓ませながらスクリーン版に沿って移動するものであり、
前記歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向がスキージの移動方向に一致するよう配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記歪みセンサーに加え別の歪みセンサーが設けられており、この別の歪みセンサーも、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向は、前記スキージが移動する方向に対して直角な方向であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版においてペーストのコートとスキージングが行われる領域である印刷領域の外に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記歪みセンサーはパッチ状のものであり、スクリーン版に貼り付けられることで設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版に編み込まれた素線によって形成されているという構成を有する。
【発明の効果】
【０００９】
以下に説明する通り、本願の各請求項の発明によれば、実施形態の装置によれば、スクリーン版の破断後に装置が稼働を続けてしまうのを防止することができる。このため、ペーストにより装置各部が汚損されたり、ペーストの大量の無駄が生じたり、装置の復旧までの手間のために生産性が大きく低下したりする問題が避けられる。
また、請求項２の発明によれば、上記効果に加え、二つの歪みセンサーにより、直交すする二つの方向においてスクリーン版の歪みが監視されるので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、スキージングの方向においてスクリーン版の歪みを監視するので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項４の発明によれば、上記効果に加え、スキージングの方向とこれに直交する方向とにおいてスクリーン版の歪みを監視するので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されているので、歪みセンサーがあるためにパターン転写に支障を来すという問題はない。
また、請求項６の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーがあるためにペーストのコートやスキージングに支障を来すという問題はない。
また、請求項７の発明によれば、上記効果に加え、パッチ状の歪みセンサーを貼り付けるだけの構成なので、簡便で構造がシンプルとなる。
また、請求項８の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーがスクリーン版の一部となっているので、より精度の高い歪みの監視が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態に係るスクリーン印刷装置の正面概略図である。
図１に示す装置は、スクレッパー４とスキージ５とを備えており、スクリーン版１を対象物３に重ね合わせてペースト２をコートし、スキージングを行うことでスクリーン版１のパターンを印刷する装置である。
【００１１】
スクリーン版１は、方形な枠（以下、スクリーン枠）１１に固定されている。スクリーン版１には、方形の印刷領域１２が設定されている。印刷領域１２は、少なくともこの領域においてペースト２のコートとスキージングが行われる領域として設定されるものである。印刷領域１２は、転写するパターンが描かれた領域（以下、パターン領域）１３を含んでいる。印刷領域１２とパターン領域１３が同じであっても良いが、通常は印刷領域１２はパターン領域１３よりも大きくパターン領域１３の外側のマージンを含んだ形状となっている。
【００１２】
スクレッパー４もスキージ５も、長尺な帯板状の部材であって、一種のヘラとして機能する部材である。スクレッパー４もスキージ５も、スクリーン枠１１の方形の一辺の方向に沿って配置されている。スクレッパー４とスキージ５は、狭い間隔で並んで平行に配置されている。
【００１３】
そして、この装置は、スクレッパー４をスクリーン版１に沿って移動させることでスクレッパー４にペースト２のコートを行わせるスクレッパー移動機構と、ペースト２がコートされたコートスクリーン版１に沿ってスキージを移動させることでスキージ５にスキージングを行わせるスキージ移動機構と、スクリーン版１に対するスクレッパー４の距離を調節するスクレッパー昇降機構４１と、スクリーン版１に対するスキージ５の距離を調節するスキージ昇降機構５１とを備えている。
【００１４】
スクレッパー昇降機構４１は、スクレッパー４を昇降させてスクリーン版１に対する距離を調節する機構である。スキージ昇降機構５１は、スキージ５を昇降させてスクリーン版１に対する距離を調節する機構である。スクレッパー昇降機構４１やスキージ昇降機構５１としては、サーボモータと精密ネジを使用した機構が採用できる。精密ネジを垂直な姿勢で配置し、これに噛み合う被駆動体に回転止めを設け、精密ネジの回転を被駆動体の昇降に変換する構成が採用できる。被駆動体に、スクレッパー４やスキージ５が固定され、サーボモータにより精密ネジを回転させてその回転角度を制御することで、スクレッパー４やスキージ５の上下方向の位置が制御される。
【００１５】
本実施形態では、スクレッパー移動機構とスキージ移動機構とが一つの機構６で兼用されている。この機構を単に移動機構と呼ぶ。移動機構６も、サーボモータと精密ネジを使用した機構が採用できる。精密ネジが水平に延びるように配置し、これと同じ高さで平行に延びるようにしてリニアガイドを配置する。被駆動体が精密ネジに噛み合うとともにリニアガイドにガイドされる構成が採用される。そして、スクレッパー昇降機構４１及びスキージ昇降機構５１が被駆動体に固定されており、これらの機構ごとスクレッパー４やスキージ５が一体に水平方向に移動するようになっている。
移動機構６による移動方向は、スクレッパー４やスキージ５の長さ方向に対して垂直な水平方向（スクリーン枠１１の方形の他の一辺の方向）である。本実施形態では、移動方向は、図１の紙面上左右方向となっている。
【００１６】
また、装置は、各機構を制御する制御手段７を備えている。制御手段７は、演算処理部（プロセッサ）、記憶部（メモリ）、入力部、インターフェース等を備えたコンピュータである。制御手段７の記憶部には、制御プログラムがインストールされている。この制御プログラムは、一種のシーケンス制御プログラムであり、各機構が所定のシーケンスで動作するよう制御するプログラムである。
【００１７】
尚、装置は、不図示のペーストディスペンサーを備えている。ペーストディスペンサーは、スクリーン版１の印刷領域１２の上にペースト２を所定量ずつ供給する機構である。その他、対象物３をスクリーン版１の真下に供給する機構を備えている。この機構は、対象物３によって異なるが、例えば対象物３が紙であれば、ロールツーロール(roll-to-roll)で紙を供給する機構が備えられる。また、装置は、対象物３がスクリーン版１に対して所定の位置に配置されたことを確認する不図示のセンサを備えている。尚、対象物３は、スキージングの際にスキージ５に押されるので、通常、不図示の印刷台が設けられており、対象物３は印刷台に載せられた状態で印刷が行われるようになっている。
【００１８】
次に、このような装置を使用した印刷について、図２を使用して説明する。図２は、図１に示す装置における印刷動作について示した正面概略図である。
対象物３は、不図示の機構によりスクリーン版１の下方の所定位置にセットされる。対象物３は、スクリーン版１に対して所定の接近した位置に位置される。対象物３のセットが不図示のセンサにより確認されると、不図示のペーストディスペンサーによりペースト２がスクリーン版１の上に盛られる（図２（１））。
【００１９】
そして、スクレッパー昇降機構４１によってスクレッパー４がスクリーン版１に接近した高さに位置し（図２（２））、その後、移動機構６によってスクリーン版１に沿って移動する。これにより、ペースト２のコートが行われる（図２（３））。スクレッパー４が方形の印刷領域１２の一端から反対側の他端まで移動してコートが行われた後、スクレッパー昇降機構４１によりスクレッパー４が上方の退避位置に上昇する。
【００２０】
次に、スキージ昇降機構５１によりスキージ５が下降してスクリーン版１に当接し、少し押圧した状態とされる（図２（４））。この状態を保ちながら、移動機構６はスキージ５をスクリーン版１に沿って他端から一端まで移動させる。これによりスキージングが行われ、ペースト２がスクリーン版１を通して対象物３に押し付けられ、スクリーン版１のパターンが対象物３に転写される（図２（５））。
【００２１】
このような本実施形態の装置は、スクリーン版１の歪みを検出する歪みセンサーとその信号処理によって特徴づけられている。即ち、装置は、スクリーン版１の歪みを検出する歪みセンサー８とその信号処理系９を備えている。
歪みセンサー８としては、金属等の抵抗素子の抵抗値変化から対象物３の歪みを測定するものが使用できる。このような歪みセンサー８は、樹脂製のベースの上にＣｕ−Ｎｉ系合金箔を格子状に形成して抵抗素子とした構造が一般的で、対象物３に対して接着されて対象物３の歪みを測定する。即ち、対象物３に歪みが生じると、接着されている歪みセンサー８の抵抗素子に形状変化（伸び又は縮み等）が生じ、この形状変化が抵抗値の変化となり、抵抗値の変化量を検出することで歪み量が測定される。このような歪みセンサー８としては、パッチ状のものを用いることが簡便であり、例えば株式会社共和電業（東京都調布市）から販売されているひずみゲージシリーズの中から適宜選択して使用することができる。
【００２２】
尚、本実施形態では、後述するように、歪みセンサー８からの信号の大きさを相対的に監視し、スクリーン版１の破断を検知する。したがって、スクリーン版１の歪み量の絶対的な値を知る必要はない。とはいえ、上記センサーを用いると絶対値を求めることも可能であり、そのようにしてもよい。
【００２３】
本実施形態では、歪みセンサー８が１個だけ設けられている。歪みセンサー８は、印刷領域１２の外側に設けられている。歪みセンサー８は、図１に示すように、スクリーン版１の裏側（ペースト２２が盛られる側とは反対側、対象物３の側）に貼り付けされている。
貼り付けは、接着により行われている。接着材としては、いわゆる瞬間接着剤として市販されれているものが使用されている。歪みセンサー８のベースの材料と、スクリーン版１の編み線の材料とにより、適宜接着材が選定される。
【００２４】
図３は、図１の装置における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
図３において、印刷領域１２は方形のスクリーン枠１１と相似形で同心に設定されている。パターン領域１３は印刷領域１２の内側に設定され、やはりスクリーン枠１１と相似形で同心である。そして、図３に示すように、印刷領域１２の外側において歪みセンサー８がスクリーン版１に貼り付けられている。
図３に示すように、本実施形態では、歪みセンサー８は、方形であるスクリーン枠１１の短辺部分の内側に配置されているが、長辺部分の内側に配置されていてもよく、角部の内側に配置されていてもよい。
【００２５】
図４は、歪みセンサー８からの信号を処理する信号処理系９のブロック図である。図４に示すように、実施形態の装置は、歪みセンサー８に接続された検出回路９１と、検出回路９１の出力を増幅する増幅器９２と、増幅器９２から出力された信号を処理して歪みを検知する演算処理部９３とを備えている。図３に示す検出回路９１と増幅器９２は、図１に示す検出ユニット９０１を構成しており、演算処理部９３は、図１に示す信号処理ユニット９０２の構成要素である。
【００２６】
検出回路９１は、ホイートストンブリッジであり、その出力電圧ｅｏが歪みセンサー８の形状変化に応じて変化するようになっている。Ｅはブリッジ電圧である。演算処理部９３は、ＯＰアンプＩＣ又はプロセッサなどを含んでおり、増幅器９２からの出力を所定の基準値と比較し、その比較結果に従って所定の出力を発するようになっている。演算処理部９３がデジタル信号を処理するものである場合、信号処理ユニット９０２は、増幅器９２からの出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を備える。
【００２７】
図５は、演算処理部９３における演算処理について示した図であり、検出回路９１での検出信号の変化について示した図である。図５において、実線で示すＡは、スクリーン版１が正常な状態の検出信号、破線で示すＢは、スクリーン版１が破断する際の検出信号である。
【００２８】
前述したように、印刷におけるスキージングの際にはスキージ５がスクリーン版１を押しながら擦るように移動するから、この際には、スクリーン版１は若干伸びる。スキージングが終了し、スキージ５がスクリーン版１を離れると、スクリーン版１は復元力により元の状態に戻ろうとする。つまり、伸びた状態から縮むような形状変化が生じる。そして、次の対象物３がセットされてペースト２２がコートされて再びスキージングが行われる際、再びスクリーン版１は伸びた状態になる。即ち、スクリーン版１は伸長と収縮を周期的に繰り返す。
【００２９】
スクリーン版１に貼り付けされた歪みセンサー８も、このスクリーン版１の形状変化（歪み）に追従し、同様に伸長と収縮を繰り返す。したがって、検出回路９１の出力は、図５に示すように、正弦波状に変化したものとなる。波の一周期が、一回の印刷の際に生ずる伸長と収縮である。尚、厳密な意味で正弦波となる訳ではなく、大まかには波線状に変化するというべきである。
【００３０】
このような検出回路９１の出力（以下、単に出力波形）の周期的な変化において、スクリーン版１が正常な状態である場合、波形Ａで示すように、出力波形の平均値ないしピーク値は殆ど一定である。これは、スクリーン版１には摩耗や損傷等が無く、スクリーン版１は復元力により常に元の状態に戻るからである。波形Ａは、装置が稼働を開始し、ｍ回目の印刷を繰り返す過程で、スクリーン版１が正常な状態を保持する様子を示している。
【００３１】
一方、スクリーン版１に破断が生じる場合、図５に波形Ｂで示すように、出力波形は周期的に変化するものの、徐々に平均値（又はピーク値）が上昇していく。そして、ある時点で出力は急激に上昇する。この急激な上昇の時点が破断した時点である。波形Ｂは、印刷がｍ回を越え、ｎ回に達したあたりから元の状態に戻らなくなり、ｋ＋１回の印刷の際に破断する様子を示している。
【００３２】
演算処理部９３において設定される閾値は、スクリーン版１が破断したのを検知するか、破断しそうなのを検知するかによって異なる。スクリーン版１が破断したのを検知する場合、図５に示す出力波形の急激な変化点（以下、破断点）を検出するか、閾値を周期的な変化では達しない程度大きな値（以下、破断時到達点）Ｖ１に設定し、それを越えた場合には破断と判断するようにする。破断点を検知する場合、演算処理部９３が微分回路ないし微分プログラムを含むようにし、演算処理部９３は、急激な出力波形の変化を破断と判断して出力するよう構成される。
【００３３】
また、破断しそうなのを検出する（破断する直前を検出する）場合、通常の周期的な変化の際には到達しないが、破断点に至る際の出力が全体として上昇している際に到達する値（以下、破断前到達点）Ｖ２に閾値を設定する。閾値Ｖ２（破断前到達点）としては、例えば通常のピーク値の１．５倍又はそれ以上の値を設定する。この値は、要求される印刷精度等により適宜決定する。
【００３４】
以上の説明から解るように、演算処理部９３は、出力波形の急激な変化点（破断点）を検知する演算処理を行うか、ある閾値（Ｖ１又はＶ２）を出力値が越えたかどうかを判断する演算処理を行うよう構成されている。
演算処理部９３での演算結果は、制御用の入力信号として制御手段７に送られるようになっている。この入力信号は、装置の緊急停止用の信号（以下、緊急停止信号）である。制御手段７にインストールされている制御プログラムには、演算処理部９３から緊急停止信号が送られると、装置の運転を緊急停止するシーケンスが含まれている。
【００３５】
装置は、前述した動作を繰り返し、各対象物３に順次印刷を行う。印刷が繰り返される際、歪みセンサー８はスクリーン版１の形状変化に伴う出力を常に発生させている。歪みセンサー８の出力は、検出回路９１、増幅器９２を経て演算処理部９３に入力される。演算処理部９３では、入力された信号を処理し、ある条件が満たされる場合、緊急停止信号を発生させる。緊急停止信号は制御手段７に入力され、制御手段７は、緊急停止用のシーケンスを実行する。これにより、装置の各部が緊急停止する。例えば、印刷が終わった時点で緊急停止信号が発せられた場合、次の対象物３をセットしないようにし、ペースト２ディスペンサーもペースト２を供給しないようにする。ペースト２のコート後、スキージングの直前で緊急停止信号が発せられた場合、スキージ５がスキージングをしないようにする。スキージ５がスキージング中に緊急停止信号が発せられた場合、スキージ５を停止させ、上方の退避位置まで上昇させる。
【００３６】
上記動作において、破断点を検知するか、閾値を破断時到達点Ｖ１に設定しておくと、スクリーン版１が破断した際に装置は緊急停止することになる。また、閾値を破断前到達点Ｖ２に設定しておくと、スクリーン版１が破断する直前に（破断しそうになると）装置は緊急停止することになる。
いずれにしても、実施形態の装置によれば、スクリーン版１の破断後に装置が稼働を続けてしまうのを防止することができる。このため、ペースト２により装置各部が汚損されたり、ペースト２の大量の無駄が生じたり、装置の復旧までの手間のために生産性が大きく低下したりする問題が避けられる。
【００３７】
次に、スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について、図６を使用して説明する。図６は、スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について示した平面概略図である。
歪みセンサー８は、検出する対象物３の形状変化について、一定の指向性（方向性）を持っていることが多い。即ち、ある一定の方向（以下、検出方向）に形状変化（伸び又は縮み）が生じた場合のみ抵抗値の変化が生ずる特性が有する場合が多い。
【００３８】
一方、スクリーン版１に形状変化（歪み）が生じるのは特にスキージングの際である。スキージングの際は、スクリーン版１は、スキージ５により押されて撓み対象物３に向けて膨らんだ状態となり、この状態を維持しながら、スキージ５がスクリーン版１の表面を擦るように移動している。
【００３９】
この説明から解るように、スキージングの際のスクリーン版１の歪みは、特にスキージ５の移動方向において生じる。スキージ５が移動する際、スキージ５は移動方向後方においてスクリーン版１を引っ張る状態となり、移動方向前方においてスクリーン版１を縮める状態となる。
したがって、指向性のある歪みセンサー８を使用する場合には、図６に示すように、検出方向をスキージ５の移動方向に一致させることが望ましい。破断につながるのはより大きな歪みが生じる際であり、歪みがより大きな方向で監視を行う方がより確実に破断を監視でき、望ましい。
【００４０】
但し、スキージングの際、スキージ５により撓ませられたスクリーン版１は、スキージ５の移動方向に対して直交する方向においても引っ張られた状態となる。したがって、この方向においてもスキージ５の歪みは生じており、歪みセンサー８の検出方向をスキージ５の移動方向に直交する方向（図６に点線で示す）でもよい。さらにいえば、この二つ以外の方向においても、スキージングの際にスクリーン版１は引っ張られていることには変わりはない。したがって、スクリーン版１の表面に沿った方向である限り、検出方向がいずれの方向になっていても破断の監視は可能である。
【００４１】
尚、スキージングの他、ペースト２のコート際にもスクレッパー４がスクリーン版１を押圧しながら移動する場合がある。この場合は、スクレッパー４の移動方向を検出方向としても良い。但し、本実施形態では、スキージ５の移動方向とスクレッパー４の移動方向は同じであり、スキージ５によるスクリーン版１の歪みの他、スクレッパー４によるスクリーン版１の歪みも監視する構成となっている。
【００４２】
次に、本願発明の第二の実施形態について説明する。
図７は、第二の実施形態の装置の主要部について示した概略図であり、第三の実施形態における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
図７に示すように、第二の実施形態は、歪みセンサー８１，８２を二つ用いている。これらの歪みセンサー８１，８２は、前述したように特定の方向でのみ歪みを検出できるものである。第一の歪みセンサー８１は、第一の実施形態と同じ位置であり、方形のスクリーン枠１１の一つの辺の内側に配置されており、スキージ５やスクレッパー４の移動方向（以下、第一の方向）におけるスクリーン版１の歪みを監視するものである。
【００４３】
第二の歪みセンサー８２は、第一の歪みセンサー８１が配置された辺と直交する別の辺の内側に配置されている。第二の歪みセンサー８２は、スキージ５やスクレッパー４の移動方向と直角な方向（以下、第二の方向）でのスクリーン版１の歪みを監視するものである。尚、二つの歪みセンサー８１，８２とも、印刷領域１２の外側に配置されている。
【００４４】
図８は、第二の実施形態の装置における信号処理系９の概略図である。
図８に示すように、第二の実施形態における検出回路９１は、ホイートストンブリッジ内に二つの歪みセンサー８１，８２を配置した構成となっている。検出回路９１の出力は、同様に増幅器９２によって増幅され、演算処理部９３に入力されるようになっている。
【００４５】
図８から解るように、この第二の実施形態では、いずれの歪みセンサー８１，８２においてスクリーン版１の歪みが検出された場合でも検出回路９１の出力になって現れるようになっている。即ち、第一の方向に加え、それに直交する第二の方向においてもスクリーン版１の歪みが監視されている。したがって、万が一、第二の方向での歪みが原因で破断が生じた（又は生じる）場合であっても検知することができる。
尚、二つの歪みセンサー８１，８２は、検出方向が互いに直交していることが望ましいが、方形のスクリーン枠１１の辺の方向に沿っていなくともよく、斜めに配置されていてもよい。この場合も、二つの方向でスクリーン版１の歪みを監視しているから、より確実に破断を監視することができる。
【００４６】
上記第一第二の実施形態において、歪みセンサー８は、印刷領域１２の外に配置する限り、スクリーン版１の表側（ペースト２のコートが行われる側）の面に貼り付けしてもよい。また、裏側の面に貼り付けする場合、印刷領域１２内に配置しても問題がない場合もある。さらに、パターン領域１３内に配置してもよい場合もある。即ち、パターン領域１３内でも、転写されるパターンに重ならないようにすれば、歪みセンサー８を配置できる場合もある。
また、歪みセンサー８を三つ以上用いてもよく、例えば四つの歪みセンサーをスクリーン枠１１の各角部の内側に配置する構成が考えられる。この場合、うち二つはスキージ５の移動方向を検出方向とし、他の二つはこれに直交する方向を検出方向とすると好適である。
【００４７】
次に、本願発明の第三の実施形態について説明する。
図９は、第三の実施形態の装置の主要部について示した平面概略図である。
第三の実施形態の装置は、歪みセンサー８の構成自体が第一第二の実施形態と異なっている。この第三の実施形態では、歪みセンサー８は、図９に示すように、スクリーン版１に編み込まれた状態で設けられている。スクリーン版１は、絹又はナイロン、テトロン等の化学繊維で編み込まれていることが多いが、この際、歪みセンサー８を構成する素線８３を一緒に編み込むようにする。
【００４８】
素線８３は、図９に示すように、スクリーン枠１１と同心、相似のほぼ方形とされる。素線８３は、開放端を有し、この開放端と検出回路９１とをつなぐ結線８４が設けられている。即ち、歪みセンサー８は、素線８３と結線８４で構成されている。スクリーン枠１１が金属製である場合、絶縁物で形成された部位を設け、結線８４をそこに貫通させるようにする。尚、素線８３は、Ｃｕ−Ｎｉ系合金のように、形状変化に応じて十分に抵抗値が変化する材料で形成されたものとされる。尚、本実施形態における信号処理系９は、図４に示す第一の実施形態のものと同様でよい。
【００４９】
また、素線８３の編み込み位置は、図９に示すように、パターン領域１３の外であるものの印刷領域１２の内部となっている。印刷領域１２では、ペースト２２のコートやスキージングが行われるが、素線８３はスクリーン版１の一部となっているため、特に問題はない。尚、素線８３を印刷領域１２の外で編み込んでもよいことは勿論である。また、パターン転写に支障が無いようであれば、パターン領域１３内に素線８３を編み込んでもよい。
【００５０】
第三の実施形態においても、素線８３で構成される歪みセンサー８がスクリーン版１の歪みを監視するので、スクリーン版１が破断したこと又は破断しそうであることを検知できる。このため、ペースト２の漏出による装置各部の汚損、ペースト２の無駄、装置の復旧作業による生産性の低下などの諸問題が回避される。
また、素線８３が開放端を有するほぼ方形となっている構成は、第二の実施形態と同様に、直交する二つの方向においてスクリーン版１の歪みを監視できることを意味する。したがって、より確実に破断を監視できる。
【００５１】
上記第三の実施形態では素線即ち線状の部材により歪みセンサー８を構成したが、それ以外の構成もあり得る。例えば、フォトリソグラフィによりスクリーン版１上に導電パターンを形成し、その導電パターンによりスクリーン版１の歪みを検出する構成が考えられる。この場合、製版用の露光と導電パターン形成用の露光とを同時に行うようにしてもよい。但し、現像については、材料が異なるので、別々に行うことになる場合が多い。尚、この場合の導電パターンも、図９に示す素線８３と同様に開放端を有するほぼ方形とされる。結線についても同様に導電パターンで形成しても良い。
第三の実施形態において、素線８３や導電パターンの形状は、開放端の有するほぼ方形の他、コ状であってもよく、この場合も直交する二つの方向でのスクリーン版１の歪みを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本願発明の第一の実施形態に係るスクリーン印刷装置の正面概略図である。
【図２】図１の装置における印刷動作について示した正面概略図である。
【図３】図１の装置における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
【図４】図３は、歪みセンサー８からの信号を処理する信号処理系９のブロック図である。
【図５】演算処理部９３における演算処理について示した図であり、検出回路９１での検出信号の変化について示した図である。
【図６】スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について示した平面概略図である。
【図７】第二の実施形態の装置の主要部について示した概略図であり、第三の実施形態における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
【図８】第二の実施形態の装置における信号処理系９の概略図である。
【図９】第三の実施形態の装置の主要部について示した平面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ スクリーン版
２ ペースト
３ 対象物
４ スクレッパー
５ スキージ
６ 移動機構
７ 制御手段
８ 歪みセンサー
９ 信号処理系
９１ 検出回路
９２ 増幅器
９３ 演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、スクリーン印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン印刷装置は、高精細の印刷を高速で行えるため、産業の各分野において盛んに使用されている。最近では、特開２００７−１８５９３４号公報で紹介されているように、プラズマディスプレイのようなディスプレイ装置の製造においても、スクリーン印刷装置が使用されている。
【特許文献１】特開２００１−２１２９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スクリーン印刷装置では、通常、版（以下、スクリーン版）を対象物に重ね合わせ、スクリーン版の上にペースト状のインキ（以下、単にペースト）を盛った後、スクレッパーと呼ばれる部材でペーストを薄く伸ばす。この薄く伸ばすことを、本明細書ではコートと呼ぶ。コートの後、スキージと呼ばれる部材でペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付け、これにより印刷が行われる。本明細書は、このスキージによるペーストの押し付けをスキージングと呼ぶ。スキージングは、スキージがスクリーン版を対象物に向けて押しながらスクリーン版に沿って移動していくことで行われる。
【０００４】
このようなスクリーン印刷装置では、スクリーン版が破れる事故（破断事故）が発生することがある。スクリーン版の破断事故は、スクリーン印刷装置では避けられない面がある。即ち、スキージングの際にスキージがスクリーン版上を擦るようにして移動していくので、印刷を繰り返すうちにスクリーン版が摩耗したり、少しずつ損傷したりすることがある。このような摩耗や損傷が重なり、ある時点で破断することになる。特に、最近のスクリーン印刷では高精細の印刷を行うために編み線の細いスクリーン版を使用することが多く、このような場合、特に破断が生じやすい。
【０００５】
しかしながら、従来の装置では、スクリーン版の破断を検出していないので、スクリーン版の破断後も装置は稼働を続ける。この場合、特に問題なのは、ペーストによる装置各部の汚損である。スクリーン版の破断後も装置が稼働して新たにペーストが盛られると、ペーストは破断箇所から漏出し、下方に位置する装置の各部に付着する。付着したペーストは、ペーストの材料によっては腐食や絶縁箇所の短絡、駆動箇所の潤滑不良等の重大な障害を発生させる可能性がある。また、ペーストの漏出の際に対象物がセットされていると、対象物にも汚損が発生する可能性が高い。
【０００６】
従来、スクリーン版が破断すると大きな音が発生するので、その音により作業員が破断に気がつき、装置の稼働を停止している。しかし、スクリーン印刷は高速印刷であり、作業者が破断に気がついて装置を緊急停止した際には、既に何回か印刷を繰り返してしまっている場合が多い。このため、装置を緊急停止させても、既に装置がペーストで汚損されてしまっている場合がある。また、近くに作業員がいなかった場合、長い時間装置は稼働を続けることになり、装置各部の汚損や対象物の汚損の他、ペーストを無駄に多く使用するという問題も発生する。
【０００７】
さらに、スクリーン版の破断後、多くの回数印刷を繰り返してしまうと、ペーストが大量に漏出し、装置各部をかなり汚してしまう。このため、ペーストのふき取りなどの復旧作業に長い時間がかかり、装置の生産性が大幅に低下してしまう。
本願の発明は、このような課題を解決するために為されたものであり、スクリーン版の破断を検知する機能を付加し、装置各部や対象物の汚損防止、ペーストの無駄防止、装置の生産性低下防止等の効果を有するスクリーン印刷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、スクリーン版を対象物に重ね合わせ、スクリーン版に設定された印刷領域にペーストをコートし、コートされたペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付けるスキージングを行うことで印刷領域のパターンを印刷するスクリーン印刷装置であって、
スクリーン版の歪みを検出する歪みセンサーと、
歪みセンサーからの出力信号を処理することで、スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを検知する信号処理系と、
スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを信号処理系が検知した際、装置の稼働を停止する制御を行う制御手段と
備えている
という構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記歪みセンサーは二つ設けられており、各々の歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、一方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向と、他方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向とは直交しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記スキージングを行う部材としてスキージを備えており、スキージは、スクリーン版を押して撓ませながらスクリーン版に沿って移動するものであり、
前記歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向がスキージの移動方向に一致するよう配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記歪みセンサーに加え別の歪みセンサーが設けられており、この別の歪みセンサーも、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向は、前記スキージが移動する方向に対して直角な方向であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版においてペーストのコートとスキージングが行われる領域である印刷領域の外に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記歪みセンサーはパッチ状のものであり、スクリーン版に貼り付けられることで設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記歪みセンサーは、スクリーン版に編み込まれた素線によって形成されているという構成を有する。
【発明の効果】
【０００９】
以下に説明する通り、本願の各請求項の発明によれば、実施形態の装置によれば、スクリーン版の破断後に装置が稼働を続けてしまうのを防止することができる。このため、ペーストにより装置各部が汚損されたり、ペーストの大量の無駄が生じたり、装置の復旧までの手間のために生産性が大きく低下したりする問題が避けられる。
また、請求項２の発明によれば、上記効果に加え、二つの歪みセンサーにより、直交すする二つの方向においてスクリーン版の歪みが監視されるので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、スキージングの方向においてスクリーン版の歪みを監視するので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項４の発明によれば、上記効果に加え、スキージングの方向とこれに直交する方向とにおいてスクリーン版の歪みを監視するので、スクリーン版の破断をより確実に検知することができる。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されているので、歪みセンサーがあるためにパターン転写に支障を来すという問題はない。
また、請求項６の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーがあるためにペーストのコートやスキージングに支障を来すという問題はない。
また、請求項７の発明によれば、上記効果に加え、パッチ状の歪みセンサーを貼り付けるだけの構成なので、簡便で構造がシンプルとなる。
また、請求項８の発明によれば、上記効果に加え、歪みセンサーがスクリーン版の一部となっているので、より精度の高い歪みの監視が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態に係るスクリーン印刷装置の正面概略図である。
図１に示す装置は、スクレッパー４とスキージ５とを備えており、スクリーン版１を対象物３に重ね合わせてペースト２をコートし、スキージングを行うことでスクリーン版１のパターンを印刷する装置である。
【００１１】
スクリーン版１は、方形な枠（以下、スクリーン枠）１１に固定されている。スクリーン版１には、方形の印刷領域１２が設定されている。印刷領域１２は、少なくともこの領域においてペースト２のコートとスキージングが行われる領域として設定されるものである。印刷領域１２は、転写するパターンが描かれた領域（以下、パターン領域）１３を含んでいる。印刷領域１２とパターン領域１３が同じであっても良いが、通常は印刷領域１２はパターン領域１３よりも大きくパターン領域１３の外側のマージンを含んだ形状となっている。
【００１２】
スクレッパー４もスキージ５も、長尺な帯板状の部材であって、一種のヘラとして機能する部材である。スクレッパー４もスキージ５も、スクリーン枠１１の方形の一辺の方向に沿って配置されている。スクレッパー４とスキージ５は、狭い間隔で並んで平行に配置されている。
【００１３】
そして、この装置は、スクレッパー４をスクリーン版１に沿って移動させることでスクレッパー４にペースト２のコートを行わせるスクレッパー移動機構と、ペースト２がコートされたコートスクリーン版１に沿ってスキージを移動させることでスキージ５にスキージングを行わせるスキージ移動機構と、スクリーン版１に対するスクレッパー４の距離を調節するスクレッパー昇降機構４１と、スクリーン版１に対するスキージ５の距離を調節するスキージ昇降機構５１とを備えている。
【００１４】
スクレッパー昇降機構４１は、スクレッパー４を昇降させてスクリーン版１に対する距離を調節する機構である。スキージ昇降機構５１は、スキージ５を昇降させてスクリーン版１に対する距離を調節する機構である。スクレッパー昇降機構４１やスキージ昇降機構５１としては、サーボモータと精密ネジを使用した機構が採用できる。精密ネジを垂直な姿勢で配置し、これに噛み合う被駆動体に回転止めを設け、精密ネジの回転を被駆動体の昇降に変換する構成が採用できる。被駆動体に、スクレッパー４やスキージ５が固定され、サーボモータにより精密ネジを回転させてその回転角度を制御することで、スクレッパー４やスキージ５の上下方向の位置が制御される。
【００１５】
本実施形態では、スクレッパー移動機構とスキージ移動機構とが一つの機構６で兼用されている。この機構を単に移動機構と呼ぶ。移動機構６も、サーボモータと精密ネジを使用した機構が採用できる。精密ネジが水平に延びるように配置し、これと同じ高さで平行に延びるようにしてリニアガイドを配置する。被駆動体が精密ネジに噛み合うとともにリニアガイドにガイドされる構成が採用される。そして、スクレッパー昇降機構４１及びスキージ昇降機構５１が被駆動体に固定されており、これらの機構ごとスクレッパー４やスキージ５が一体に水平方向に移動するようになっている。
移動機構６による移動方向は、スクレッパー４やスキージ５の長さ方向に対して垂直な水平方向（スクリーン枠１１の方形の他の一辺の方向）である。本実施形態では、移動方向は、図１の紙面上左右方向となっている。
【００１６】
また、装置は、各機構を制御する制御手段７を備えている。制御手段７は、演算処理部（プロセッサ）、記憶部（メモリ）、入力部、インターフェース等を備えたコンピュータである。制御手段７の記憶部には、制御プログラムがインストールされている。この制御プログラムは、一種のシーケンス制御プログラムであり、各機構が所定のシーケンスで動作するよう制御するプログラムである。
【００１７】
尚、装置は、不図示のペーストディスペンサーを備えている。ペーストディスペンサーは、スクリーン版１の印刷領域１２の上にペースト２を所定量ずつ供給する機構である。その他、対象物３をスクリーン版１の真下に供給する機構を備えている。この機構は、対象物３によって異なるが、例えば対象物３が紙であれば、ロールツーロール(roll-to-roll)で紙を供給する機構が備えられる。また、装置は、対象物３がスクリーン版１に対して所定の位置に配置されたことを確認する不図示のセンサを備えている。尚、対象物３は、スキージングの際にスキージ５に押されるので、通常、不図示の印刷台が設けられており、対象物３は印刷台に載せられた状態で印刷が行われるようになっている。
【００１８】
次に、このような装置を使用した印刷について、図２を使用して説明する。図２は、図１に示す装置における印刷動作について示した正面概略図である。
対象物３は、不図示の機構によりスクリーン版１の下方の所定位置にセットされる。対象物３は、スクリーン版１に対して所定の接近した位置に位置される。対象物３のセットが不図示のセンサにより確認されると、不図示のペーストディスペンサーによりペースト２がスクリーン版１の上に盛られる（図２（１））。
【００１９】
そして、スクレッパー昇降機構４１によってスクレッパー４がスクリーン版１に接近した高さに位置し（図２（２））、その後、移動機構６によってスクリーン版１に沿って移動する。これにより、ペースト２のコートが行われる（図２（３））。スクレッパー４が方形の印刷領域１２の一端から反対側の他端まで移動してコートが行われた後、スクレッパー昇降機構４１によりスクレッパー４が上方の退避位置に上昇する。
【００２０】
次に、スキージ昇降機構５１によりスキージ５が下降してスクリーン版１に当接し、少し押圧した状態とされる（図２（４））。この状態を保ちながら、移動機構６はスキージ５をスクリーン版１に沿って他端から一端まで移動させる。これによりスキージングが行われ、ペースト２がスクリーン版１を通して対象物３に押し付けられ、スクリーン版１のパターンが対象物３に転写される（図２（５））。
【００２１】
このような本実施形態の装置は、スクリーン版１の歪みを検出する歪みセンサーとその信号処理によって特徴づけられている。即ち、装置は、スクリーン版１の歪みを検出する歪みセンサー８とその信号処理系９を備えている。
歪みセンサー８としては、金属等の抵抗素子の抵抗値変化から対象物３の歪みを測定するものが使用できる。このような歪みセンサー８は、樹脂製のベースの上にＣｕ−Ｎｉ系合金箔を格子状に形成して抵抗素子とした構造が一般的で、対象物３に対して接着されて対象物３の歪みを測定する。即ち、対象物３に歪みが生じると、接着されている歪みセンサー８の抵抗素子に形状変化（伸び又は縮み等）が生じ、この形状変化が抵抗値の変化となり、抵抗値の変化量を検出することで歪み量が測定される。このような歪みセンサー８としては、パッチ状のものを用いることが簡便であり、例えば株式会社共和電業（東京都調布市）から販売されているひずみゲージシリーズの中から適宜選択して使用することができる。
【００２２】
尚、本実施形態では、後述するように、歪みセンサー８からの信号の大きさを相対的に監視し、スクリーン版１の破断を検知する。したがって、スクリーン版１の歪み量の絶対的な値を知る必要はない。とはいえ、上記センサーを用いると絶対値を求めることも可能であり、そのようにしてもよい。
【００２３】
本実施形態では、歪みセンサー８が１個だけ設けられている。歪みセンサー８は、印刷領域１２の外側に設けられている。歪みセンサー８は、図１に示すように、スクリーン版１の裏側（ペースト２２が盛られる側とは反対側、対象物３の側）に貼り付けされている。
貼り付けは、接着により行われている。接着材としては、いわゆる瞬間接着剤として市販されれているものが使用されている。歪みセンサー８のベースの材料と、スクリーン版１の編み線の材料とにより、適宜接着材が選定される。
【００２４】
図３は、図１の装置における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
図３において、印刷領域１２は方形のスクリーン枠１１と相似形で同心に設定されている。パターン領域１３は印刷領域１２の内側に設定され、やはりスクリーン枠１１と相似形で同心である。そして、図３に示すように、印刷領域１２の外側において歪みセンサー８がスクリーン版１に貼り付けられている。
図３に示すように、本実施形態では、歪みセンサー８は、方形であるスクリーン枠１１の短辺部分の内側に配置されているが、長辺部分の内側に配置されていてもよく、角部の内側に配置されていてもよい。
【００２５】
図４は、歪みセンサー８からの信号を処理する信号処理系９のブロック図である。図４に示すように、実施形態の装置は、歪みセンサー８に接続された検出回路９１と、検出回路９１の出力を増幅する増幅器９２と、増幅器９２から出力された信号を処理して歪みを検知する演算処理部９３とを備えている。図３に示す検出回路９１と増幅器９２は、図１に示す検出ユニット９０１を構成しており、演算処理部９３は、図１に示す信号処理ユニット９０２の構成要素である。
【００２６】
検出回路９１は、ホイートストンブリッジであり、その出力電圧ｅｏが歪みセンサー８の形状変化に応じて変化するようになっている。Ｅはブリッジ電圧である。演算処理部９３は、ＯＰアンプＩＣ又はプロセッサなどを含んでおり、増幅器９２からの出力を所定の基準値と比較し、その比較結果に従って所定の出力を発するようになっている。演算処理部９３がデジタル信号を処理するものである場合、信号処理ユニット９０２は、増幅器９２からの出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器を備える。
【００２７】
図５は、演算処理部９３における演算処理について示した図であり、検出回路９１での検出信号の変化について示した図である。図５において、実線で示すＡは、スクリーン版１が正常な状態の検出信号、破線で示すＢは、スクリーン版１が破断する際の検出信号である。
【００２８】
前述したように、印刷におけるスキージングの際にはスキージ５がスクリーン版１を押しながら擦るように移動するから、この際には、スクリーン版１は若干伸びる。スキージングが終了し、スキージ５がスクリーン版１を離れると、スクリーン版１は復元力により元の状態に戻ろうとする。つまり、伸びた状態から縮むような形状変化が生じる。そして、次の対象物３がセットされてペースト２２がコートされて再びスキージングが行われる際、再びスクリーン版１は伸びた状態になる。即ち、スクリーン版１は伸長と収縮を周期的に繰り返す。
【００２９】
スクリーン版１に貼り付けされた歪みセンサー８も、このスクリーン版１の形状変化（歪み）に追従し、同様に伸長と収縮を繰り返す。したがって、検出回路９１の出力は、図５に示すように、正弦波状に変化したものとなる。波の一周期が、一回の印刷の際に生ずる伸長と収縮である。尚、厳密な意味で正弦波となる訳ではなく、大まかには波線状に変化するというべきである。
【００３０】
このような検出回路９１の出力（以下、単に出力波形）の周期的な変化において、スクリーン版１が正常な状態である場合、波形Ａで示すように、出力波形の平均値ないしピーク値は殆ど一定である。これは、スクリーン版１には摩耗や損傷等が無く、スクリーン版１は復元力により常に元の状態に戻るからである。波形Ａは、装置が稼働を開始し、ｍ回目の印刷を繰り返す過程で、スクリーン版１が正常な状態を保持する様子を示している。
【００３１】
一方、スクリーン版１に破断が生じる場合、図５に波形Ｂで示すように、出力波形は周期的に変化するものの、徐々に平均値（又はピーク値）が上昇していく。そして、ある時点で出力は急激に上昇する。この急激な上昇の時点が破断した時点である。波形Ｂは、印刷がｍ回を越え、ｎ回に達したあたりから元の状態に戻らなくなり、ｋ＋１回の印刷の際に破断する様子を示している。
【００３２】
演算処理部９３において設定される閾値は、スクリーン版１が破断したのを検知するか、破断しそうなのを検知するかによって異なる。スクリーン版１が破断したのを検知する場合、図５に示す出力波形の急激な変化点（以下、破断点）を検出するか、閾値を周期的な変化では達しない程度大きな値（以下、破断時到達点）Ｖ１に設定し、それを越えた場合には破断と判断するようにする。破断点を検知する場合、演算処理部９３が微分回路ないし微分プログラムを含むようにし、演算処理部９３は、急激な出力波形の変化を破断と判断して出力するよう構成される。
【００３３】
また、破断しそうなのを検出する（破断する直前を検出する）場合、通常の周期的な変化の際には到達しないが、破断点に至る際の出力が全体として上昇している際に到達する値（以下、破断前到達点）Ｖ２に閾値を設定する。閾値Ｖ２（破断前到達点）としては、例えば通常のピーク値の１．５倍又はそれ以上の値を設定する。この値は、要求される印刷精度等により適宜決定する。
【００３４】
以上の説明から解るように、演算処理部９３は、出力波形の急激な変化点（破断点）を検知する演算処理を行うか、ある閾値（Ｖ１又はＶ２）を出力値が越えたかどうかを判断する演算処理を行うよう構成されている。
演算処理部９３での演算結果は、制御用の入力信号として制御手段７に送られるようになっている。この入力信号は、装置の緊急停止用の信号（以下、緊急停止信号）である。制御手段７にインストールされている制御プログラムには、演算処理部９３から緊急停止信号が送られると、装置の運転を緊急停止するシーケンスが含まれている。
【００３５】
装置は、前述した動作を繰り返し、各対象物３に順次印刷を行う。印刷が繰り返される際、歪みセンサー８はスクリーン版１の形状変化に伴う出力を常に発生させている。歪みセンサー８の出力は、検出回路９１、増幅器９２を経て演算処理部９３に入力される。演算処理部９３では、入力された信号を処理し、ある条件が満たされる場合、緊急停止信号を発生させる。緊急停止信号は制御手段７に入力され、制御手段７は、緊急停止用のシーケンスを実行する。これにより、装置の各部が緊急停止する。例えば、印刷が終わった時点で緊急停止信号が発せられた場合、次の対象物３をセットしないようにし、ペースト２ディスペンサーもペースト２を供給しないようにする。ペースト２のコート後、スキージングの直前で緊急停止信号が発せられた場合、スキージ５がスキージングをしないようにする。スキージ５がスキージング中に緊急停止信号が発せられた場合、スキージ５を停止させ、上方の退避位置まで上昇させる。
【００３６】
上記動作において、破断点を検知するか、閾値を破断時到達点Ｖ１に設定しておくと、スクリーン版１が破断した際に装置は緊急停止することになる。また、閾値を破断前到達点Ｖ２に設定しておくと、スクリーン版１が破断する直前に（破断しそうになると）装置は緊急停止することになる。
いずれにしても、実施形態の装置によれば、スクリーン版１の破断後に装置が稼働を続けてしまうのを防止することができる。このため、ペースト２により装置各部が汚損されたり、ペースト２の大量の無駄が生じたり、装置の復旧までの手間のために生産性が大きく低下したりする問題が避けられる。
【００３７】
次に、スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について、図６を使用して説明する。図６は、スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について示した平面概略図である。
歪みセンサー８は、検出する対象物３の形状変化について、一定の指向性（方向性）を持っていることが多い。即ち、ある一定の方向（以下、検出方向）に形状変化（伸び又は縮み）が生じた場合のみ抵抗値の変化が生ずる特性が有する場合が多い。
【００３８】
一方、スクリーン版１に形状変化（歪み）が生じるのは特にスキージングの際である。スキージングの際は、スクリーン版１は、スキージ５により押されて撓み対象物３に向けて膨らんだ状態となり、この状態を維持しながら、スキージ５がスクリーン版１の表面を擦るように移動している。
【００３９】
この説明から解るように、スキージングの際のスクリーン版１の歪みは、特にスキージ５の移動方向において生じる。スキージ５が移動する際、スキージ５は移動方向後方においてスクリーン版１を引っ張る状態となり、移動方向前方においてスクリーン版１を縮める状態となる。
したがって、指向性のある歪みセンサー８を使用する場合には、図６に示すように、検出方向をスキージ５の移動方向に一致させることが望ましい。破断につながるのはより大きな歪みが生じる際であり、歪みがより大きな方向で監視を行う方がより確実に破断を監視でき、望ましい。
【００４０】
但し、スキージングの際、スキージ５により撓ませられたスクリーン版１は、スキージ５の移動方向に対して直交する方向においても引っ張られた状態となる。したがって、この方向においてもスキージ５の歪みは生じており、歪みセンサー８の検出方向をスキージ５の移動方向に直交する方向（図６に点線で示す）でもよい。さらにいえば、この二つ以外の方向においても、スキージングの際にスクリーン版１は引っ張られていることには変わりはない。したがって、スクリーン版１の表面に沿った方向である限り、検出方向がいずれの方向になっていても破断の監視は可能である。
【００４１】
尚、スキージングの他、ペースト２のコート際にもスクレッパー４がスクリーン版１を押圧しながら移動する場合がある。この場合は、スクレッパー４の移動方向を検出方向としても良い。但し、本実施形態では、スキージ５の移動方向とスクレッパー４の移動方向は同じであり、スキージ５によるスクリーン版１の歪みの他、スクレッパー４によるスクリーン版１の歪みも監視する構成となっている。
【００４２】
次に、本願発明の第二の実施形態について説明する。
図７は、第二の実施形態の装置の主要部について示した概略図であり、第三の実施形態における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
図７に示すように、第二の実施形態は、歪みセンサー８１，８２を二つ用いている。これらの歪みセンサー８１，８２は、前述したように特定の方向でのみ歪みを検出できるものである。第一の歪みセンサー８１は、第一の実施形態と同じ位置であり、方形のスクリーン枠１１の一つの辺の内側に配置されており、スキージ５やスクレッパー４の移動方向（以下、第一の方向）におけるスクリーン版１の歪みを監視するものである。
【００４３】
第二の歪みセンサー８２は、第一の歪みセンサー８１が配置された辺と直交する別の辺の内側に配置されている。第二の歪みセンサー８２は、スキージ５やスクレッパー４の移動方向と直角な方向（以下、第二の方向）でのスクリーン版１の歪みを監視するものである。尚、二つの歪みセンサー８１，８２とも、印刷領域１２の外側に配置されている。
【００４４】
図８は、第二の実施形態の装置における信号処理系９の概略図である。
図８に示すように、第二の実施形態における検出回路９１は、ホイートストンブリッジ内に二つの歪みセンサー８１，８２を配置した構成となっている。検出回路９１の出力は、同様に増幅器９２によって増幅され、演算処理部９３に入力されるようになっている。
【００４５】
図８から解るように、この第二の実施形態では、いずれの歪みセンサー８１，８２においてスクリーン版１の歪みが検出された場合でも検出回路９１の出力になって現れるようになっている。即ち、第一の方向に加え、それに直交する第二の方向においてもスクリーン版１の歪みが監視されている。したがって、万が一、第二の方向での歪みが原因で破断が生じた（又は生じる）場合であっても検知することができる。
尚、二つの歪みセンサー８１，８２は、検出方向が互いに直交していることが望ましいが、方形のスクリーン枠１１の辺の方向に沿っていなくともよく、斜めに配置されていてもよい。この場合も、二つの方向でスクリーン版１の歪みを監視しているから、より確実に破断を監視することができる。
【００４６】
上記第一第二の実施形態において、歪みセンサー８は、印刷領域１２の外に配置する限り、スクリーン版１の表側（ペースト２のコートが行われる側）の面に貼り付けしてもよい。また、裏側の面に貼り付けする場合、印刷領域１２内に配置しても問題がない場合もある。さらに、パターン領域１３内に配置してもよい場合もある。即ち、パターン領域１３内でも、転写されるパターンに重ならないようにすれば、歪みセンサー８を配置できる場合もある。
また、歪みセンサー８を三つ以上用いてもよく、例えば四つの歪みセンサーをスクリーン枠１１の各角部の内側に配置する構成が考えられる。この場合、うち二つはスキージ５の移動方向を検出方向とし、他の二つはこれに直交する方向を検出方向とすると好適である。
【００４７】
次に、本願発明の第三の実施形態について説明する。
図９は、第三の実施形態の装置の主要部について示した平面概略図である。
第三の実施形態の装置は、歪みセンサー８の構成自体が第一第二の実施形態と異なっている。この第三の実施形態では、歪みセンサー８は、図９に示すように、スクリーン版１に編み込まれた状態で設けられている。スクリーン版１は、絹又はナイロン、テトロン等の化学繊維で編み込まれていることが多いが、この際、歪みセンサー８を構成する素線８３を一緒に編み込むようにする。
【００４８】
素線８３は、図９に示すように、スクリーン枠１１と同心、相似のほぼ方形とされる。素線８３は、開放端を有し、この開放端と検出回路９１とをつなぐ結線８４が設けられている。即ち、歪みセンサー８は、素線８３と結線８４で構成されている。スクリーン枠１１が金属製である場合、絶縁物で形成された部位を設け、結線８４をそこに貫通させるようにする。尚、素線８３は、Ｃｕ−Ｎｉ系合金のように、形状変化に応じて十分に抵抗値が変化する材料で形成されたものとされる。尚、本実施形態における信号処理系９は、図４に示す第一の実施形態のものと同様でよい。
【００４９】
また、素線８３の編み込み位置は、図９に示すように、パターン領域１３の外であるものの印刷領域１２の内部となっている。印刷領域１２では、ペースト２２のコートやスキージングが行われるが、素線８３はスクリーン版１の一部となっているため、特に問題はない。尚、素線８３を印刷領域１２の外で編み込んでもよいことは勿論である。また、パターン転写に支障が無いようであれば、パターン領域１３内に素線８３を編み込んでもよい。
【００５０】
第三の実施形態においても、素線８３で構成される歪みセンサー８がスクリーン版１の歪みを監視するので、スクリーン版１が破断したこと又は破断しそうであることを検知できる。このため、ペースト２の漏出による装置各部の汚損、ペースト２の無駄、装置の復旧作業による生産性の低下などの諸問題が回避される。
また、素線８３が開放端を有するほぼ方形となっている構成は、第二の実施形態と同様に、直交する二つの方向においてスクリーン版１の歪みを監視できることを意味する。したがって、より確実に破断を監視できる。
【００５１】
上記第三の実施形態では素線即ち線状の部材により歪みセンサー８を構成したが、それ以外の構成もあり得る。例えば、フォトリソグラフィによりスクリーン版１上に導電パターンを形成し、その導電パターンによりスクリーン版１の歪みを検出する構成が考えられる。この場合、製版用の露光と導電パターン形成用の露光とを同時に行うようにしてもよい。但し、現像については、材料が異なるので、別々に行うことになる場合が多い。尚、この場合の導電パターンも、図９に示す素線８３と同様に開放端を有するほぼ方形とされる。結線についても同様に導電パターンで形成しても良い。
第三の実施形態において、素線８３や導電パターンの形状は、開放端の有するほぼ方形の他、コ状であってもよく、この場合も直交する二つの方向でのスクリーン版１の歪みを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本願発明の第一の実施形態に係るスクリーン印刷装置の正面概略図である。
【図２】図１の装置における印刷動作について示した正面概略図である。
【図３】図１の装置における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
【図４】図３は、歪みセンサー８からの信号を処理する信号処理系９のブロック図である。
【図５】演算処理部９３における演算処理について示した図であり、検出回路９１での検出信号の変化について示した図である。
【図６】スキージ５の移動方向と歪みセンサー８の姿勢との関係について示した平面概略図である。
【図７】第二の実施形態の装置の主要部について示した概略図であり、第三の実施形態における歪みセンサー８の配置位置について示した平面概略図である。
【図８】第二の実施形態の装置における信号処理系９の概略図である。
【図９】第三の実施形態の装置の主要部について示した平面概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ スクリーン版
２ ペースト
３ 対象物
４ スクレッパー
５ スキージ
６ 移動機構
７ 制御手段
８ 歪みセンサー
９ 信号処理系
９１ 検出回路
９２ 増幅器
９３ 演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン版を対象物に重ね合わせ、スクリーン版に設定された印刷領域にペーストをコートし、コートされたペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付けるスキージングを行うことで印刷領域のパターンを印刷するスクリーン印刷装置であって、
スクリーン版の歪みを検出する歪みセンサーと、
歪みセンサーからの出力信号を処理することで、スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを検知する信号処理系と、
スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを信号処理系が検知した際、装置の稼働を停止する制御を行う制御手段と
備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記歪みセンサーは二つ設けられており、各々の歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、一方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向と、他方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向とは直交している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】
前記スキージングを行う部材としてスキージを備えており、スキージは、スクリーン版を押して撓ませながらスクリーン版に沿って移動するものであり、
前記歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向がスキージの移動方向に一致するよう配置されている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４】
前記歪みセンサーに加え別の歪みセンサーが設けられており、この別の歪みセンサーも、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向は、前記スキージが移動する方向に対して直角な方向であ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。
【請求項５】
前記歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項６】
前記歪みセンサーは、スクリーン版においてペーストのコートとスキージングが行われる領域である印刷領域の外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項７】
前記歪みセンサーはパッチ状のものであり、スクリーン版に貼り付けられることで設けられていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項８】
前記歪みセンサーは、スクリーン版に編み込まれた素線によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項１】
スクリーン版を対象物に重ね合わせ、スクリーン版に設定された印刷領域にペーストをコートし、コートされたペーストをスクリーン版を通して対象物に押し付けるスキージングを行うことで印刷領域のパターンを印刷するスクリーン印刷装置であって、
スクリーン版の歪みを検出する歪みセンサーと、
歪みセンサーからの出力信号を処理することで、スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを検知する信号処理系と、
スクリーン版が破断したこと又は破断しそうなことを信号処理系が検知した際、装置の稼働を停止する制御を行う制御手段と
備えていることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【請求項２】
前記歪みセンサーは二つ設けられており、各々の歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、一方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向と、他方の歪みセンサーが検出するスクリーン印刷の歪みの方向とは直交している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】
前記スキージングを行う部材としてスキージを備えており、スキージは、スクリーン版を押して撓ませながらスクリーン版に沿って移動するものであり、
前記歪みセンサーは、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向がスキージの移動方向に一致するよう配置されている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４】
前記歪みセンサーに加え別の歪みセンサーが設けられており、この別の歪みセンサーも、スクリーン版が特定の方向において歪むのを検出するものであり、この特定の方向は、前記スキージが移動する方向に対して直角な方向であ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。
【請求項５】
前記歪みセンサーは、スクリーン版において転写するパターンが描かれた領域であるパターン領域の外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項６】
前記歪みセンサーは、スクリーン版においてペーストのコートとスキージングが行われる領域である印刷領域の外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項７】
前記歪みセンサーはパッチ状のものであり、スクリーン版に貼り付けられることで設けられていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【請求項８】
前記歪みセンサーは、スクリーン版に編み込まれた素線によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載のスクリーン印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４８９３９（Ｐ２００９−１４８９３９Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７５０９（Ｐ２００７−３２７５０９）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００１１１２７０）ニューロング精密工業株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（０００１１１２７０）ニューロング精密工業株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]