JPH0345709B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の方法は、例えば、印刷回路基板の製作
の際に、その過程においてすでに印を施された基
板上にその印を基準として印刷を施す場合に、そ
の印刷を正確にするための版合せ方法である。

従来の技術 例えば、所定位置のスルーホールを印とする両
面印刷回路基板の製作においては、基板にスルー
ホール加工を施し、その上に回路パターンを印刷
することになり、この場合、基板は印刷ステージ
上に固定され、その上方に印差版が版枠に固定さ
れた状態で位置させられる。この状態で、印刷版
の回路パターンと基板のスルーホールとを所定の
関係で対向させることが必要となる。ところが、
印刷版を版枠に固定する際、多少のずれが生じる
ことは避けられない。これらのずれを印刷版ある
いは被基板の位置を調整することにより補正する
操作が版合せである。

尚、上記版合せは、スルーホールと印刷版上の
パターンとの間で位置合せを行なうものである
が、それ以外にも基板上に予め印刷や加工された
マーク、あるいは電子部品挿入孔やさらには位置
合せ用に加工された孔等を印とし、それと印刷版
上の回路パターンとの間で位置合せを行なう場合
がある。

一つの印刷ステージ上で、位置合せと印刷を繰
返し行なうものとして、例えば特開昭57−133694
号「スクリーン印刷機の位置合せ装置」が公知で
ある。これは第２図に示すようにスクリーン１１
にフオトレジスト膜からなる印刷パターン版１２
を形成してなる印刷版１０の被印刷部１７，１
７′（印刷パターンの形成されていない部分）の
所定位置にピンホール１４，１４′を穿設し、印
刷版１０と対向状態に配設されている印刷ステー
ジ３１上の所定位置にそれぞれ第３図に示すよう
に４つの領域１５１〜１５４に分けられた受光体
１５，１５′を配置し、その受光体１５，１５′と
ピンホール１４，１４′を挟んで光源１８，１
８′を対向したものであり、版合せは、そのピン
ホール１４，１４′を介した光が受光体１５，１
５′のどの領域に達したかをその出力変化により
判別し、それに応じて印刷版１０の固定された版
枠１３あるいは印刷ステージの位置を調整するこ
とにより行なわれる。

ただし、以上の操作は、印刷版１０と印刷ステ
ージ３１との間で版合せを行なつたことになり、
したがつて、印刷版１０と例えば基板よりなる被
印刷体１９との版合せのためには、被印刷体１９
を印刷ステージ３１に対して所定位置に位置決め
しておかなければならない。さて、印刷ステージ
３１に対する被印刷体１９の位置決め法として
は、被印刷体１９に穿つたガイド孔とステージ３
１に設けたピンの嵌合による方法、あるいは被印
刷体１９の外側２辺をステージ３１上に設けたガ
イドカバーに押付ける方法等があるが、後者は精
度的に難点があるため主に前者が用いられる。

しかしながら、前者ではピンとガイド孔との嵌
合を自動化することが困難なため作業効率の低下
が避けられない。

また、このように、印刷版１０と印刷ステージ
３１、印刷ステージ３１と被印刷体１９とを所定
の位置関係に保つても実際の印刷作業をした場合
には印刷版１０の遊びによる微小なずれが避けら
れず、最終的には、被印刷体１９上に試し刷りを
行なつて印刷ステージ３１上の受光体１５，１
５′の位置あるいは版枠に対する印刷版の位置の
微調整を必要とし、この面でも作業効率の低下が
避けられなかつた。

上記問題点を検討するのに、作業効率の第１の
低下要因は、印刷ごとに繰返し行なわれる印刷ス
テージ３１に対する被印刷体１９の位置決めであ
る。

ところで、いま、前記第２図において、被印刷
体１９が印刷ステージ３１の全巾にわたつてい
て、その被印刷体１９上の所定位置に受光体１
５，１５′が存在していると想定すると、被印刷
体１９の印刷ステージ３１に対する位置決めは不
要となる。

このように被印刷体１９上に受光体１５，１
５′を設けることは、実際上では難しいが、それ
と同等のことは被印刷体１９の印刷パターンの印
刷されるべき部分と所定の関係を有する位置にあ
らかじめ貫通孔や模様などのマークを形成してお
き、それがピンホール１４，１４′と一致するよ
うに印刷ステージ３１あるいは版枠１３を調整す
ることで達成可能である。ただし、その自動化に
は、マークとピンホールとの対向状態を自動的に
検出し、それに応じて印刷ステージ３１あるいは
版枠１３の調整が行なわれるようにしなければな
らない。しかし、小径のピンホールを介して整合
マークを検出することは困難である。この解決に
は、第４図に示すように、印刷版１０にはピンホ
ール部分を拡大させて孔部３，３′を設けると共
に、その上部に被印刷体１９上のマーク２，２′
の位置を検出するための例えば、ビデオカメラと
その画像信号処理部からなり、マークの重心座標
を検出するようにしたイメージセンサ１，１′を
配置し、そのイメージセンサ１，１′の座標上の
所定点、例えば原点が印刷版１０のピンホール位
置と一致するようにイメージセンサ１，１′を位
置決めしておくことが考えられる。これによれ
ば、被印刷体１９は印刷ステージ３１に対して精
密な位置決めされていなくても、その所定位置を
表わすマーク２，２′の位置は、印刷版１０の所
定の位置に設けられたイメージセンサ１，１′に
よつて検出され、その検出値と位置決めの目標値
であるイメージセンサ１，１′の例えば原点との
ずれに応じて版枠１３あるいは印刷ステージ３１
の位置が調整されることになる。すなわち、これ
は印刷版１０と所定の位置関係にあるイメージセ
ンサ１，１′に対して被印刷体の所定位置を位置
決めする操作、すなわち整合を行なつたものであ
り、これで印刷版１０と被印刷体１９との間での
版合せがなされたことになる。

しかし、これにおいては、被印刷体の代わりに
イメージセンサ１，１′を印刷版の所定位置に位
置決めするという操作が必要であり、前記と同様
位置合せまでには多数回の試し刷を必要とする。

以上は、印刷ステージ上で位置合せと印刷を行
なつている例であり、能率が悪い。これに対し
て、被印刷体の位置合せすなわち整合と印刷を
別々に行なつて印刷を連続的にしたのが例えば、
本出願人の提案に係る特開昭57−109655号「印刷
装置」である。この装置は、第１図に示すように
印刷版１０と直列に位置決め専用の整合機２０を
設け、その印刷ステージ３１、整合ステージ２１
には中間に搬送ステージ４１の通路を形成してそ
の通路にレール４２を設け、そのレール４２に搬
送ステージ４２を係合させたものであり、各ステ
ージ２１，３１，４１はいずれも被印刷体１９の
吸着機能を有し、また、搬送ステージ４１の長さ
は、整合、印刷の両ステージ２１，３１間距離と
ほぼ同じであり、さらに、レール４２は第５図ａ
〜ｃの３段階の高さ変化機能を有し、それにより
搬送ステージ４１の上面を整合、印刷の各ステー
ジ２１，３１の上面に対して水平、突出、陥没さ
せられるようになつている。第６図は、前記整合
機２０の一例である。これは第１の台座５１から
突出させた軸５２に第２の台座５４を回動自在に
係合させると共に、それを球座５３，５３により
指示させ、台座５４の右方への延伸部５５を５３
により支持させ、台座５４の右方への延伸部５５
を第１の台座５１上に固定されたパルスモータ５
６の回転軸とフレキシブル継手及びボールねじ機
構を介して結合し、前記第２の台座５４には紙面
と直交する方向にあり溝を形成し、そこに第３の
台座５８の下部に設けられた溝部材５７を摺動自
在に嵌合し、その溝部材５７の前端部は第２の台
座５４に固定されたパルスモータ５９の回転軸と
ボールねじ機構を介して結合し、第３の台座５８
上には左右方向にあり溝を形成してそこに整合ス
テージ２１の下部に設けられた溝部材６０を摺動
自在に嵌合し、その溝部材６０の右端部を第３の
台座５８に固定されたパルスモータ６３の回転軸
とボールねじを介して結合したものであり、その
整合ステージ２１と対向させて第１、第２のイメ
ージセンサ６１，６２が配置される。尚、第１、
第２のイメージセンサ６１，６２の配置位置は、
前記第４図にて説明したイメージセンサ１，１′
の位置を搬送ステージ４１のストローク分だけ左
方にずらした位置となる。

以下、この装置による印刷のプロセスを説明す
る。先ず、被印刷体１９を整合ステージ２１上に
供給し、その直交する２側辺をガイド板２２、ガ
イドピン２３（突出と陥没機能を有する）にプレ
ツシヤー２５，２６により押付ける粗位置決めを
行なつた後、被印刷体１９を整合ステージ２１上
に吸着させる。尚、このときピン２３，２３は陥
没させられる。続いて、第１、第２のイメージセ
ンサ６１，６２により被印刷体１９上のマーク
２，２′の像の位置を検出し、その検出位置とそ
れの存在すべき位置、すなわち整合目標位置との
ずれに応じてパルスモータ５１，５９，６３の回
転量を制御させ、整合ステージ２１の回動方向、
紙面と直交する方向と左右方向の２方向の整合を
行なわせる。続いて、搬送ステージ４１を第５図
ａの水平状態にして整合ステージ２１上の被印刷
体１９をそれに吸着させ、吸着後、整合ステージ
２１による吸着を解除し、次いで搬送ステージ４
１を第５図ｂの突出状態にして搬送ステージ４１
を右方に所定ストローク移動させる。これにより
整合済の被印刷体１９は印刷ステージ３１上に達
し、この状態でこれを印刷ステージ３１に吸着し
た後、搬送ステージ４１の吸着を解除する。そし
て、印刷機３０による印刷を行なわせる。これと
同時に、搬送ステージ４１は第５図ｃの陥没状態
にされ、左方に所定ストローク戻され、続いて整
合ステージ２１上で次の被印刷体の整合が行なわ
れる。そして、整合、印刷が完了すると前記と同
様にして整合済の被印刷体が印刷ステージ３１上
に、印刷済の被印刷体は印刷機３０の右方の図示
されていない搬出機の位置に移動させられ、前記
手順が繰返される。

以上により整合、印刷の作業効率は向上する
が、それに先立つて行なわれる印刷版１０に対す
るイメージセンサ６１，６２の位置合せは、依然
として煩雑な操作を必要とする。すなわち、この
操作は試し刷りを行なつて所定の整合マークと印
刷パターン間距離に対するずれを測定し、そのず
れ分だけイメージセンサの位置を調整した後再び
試し刷りをして最終的にずれを０に追込む方法で
あり、多大な時間を要する問題点がある。

発明が解決しようとする問題点 ところで、特開昭54−1117号「ステンシルの位
置を印刷又は捺染テーブルに対し調節する方法を
実施するための装置」には、参照パターンを有す
る材料の上に透明材料を配置して印刷位置まで送
り、そこで透明材料にパターンを印刷し、続いて
その印刷パターンとその下の参照パターンとが重
なる状態に印刷パターンを有する透明材料を移動
させることにより、その移動量から両パターンの
ずれを求め、次いでそのずれ分だけステンレスの
調整を行う方法が開示されている。これは、前記
のものがずれ分だけイメージセンサの位置調整を
行うのに対し、ずれ分だけステンシルの調整を行
うもので、前記の方法と同様に多大の時間を要す
る問題がある。

本発明は、印刷版とイメージセンサとの位置合
せが煩雑で、かつ多大の時間を要するという問題
点を解決しようとするものである。

問題を解決するための方法 さて、上記問題点の解決にあたり、今、印刷ス
テージにて被印刷体と印刷版が所定の位置関係で
対向している状態のもとで整合マークと対向する
印刷版上に新たにダミーマークの印刷部を形成
し、その位置関係を検討してみる。

尚、この印刷版上のダミーマーク印刷部の形成
位置は、被印刷体と印刷版を対向させて求める必
要はなく、被印刷体上の印刷予定パターンと整合
マークの位置関係を印刷版上のパターン印刷部と
ダミーマーク印刷部との位置関係に置き換えるだ
けでよい。そして、被印刷体を整合ステージ上に
位置させ、予め定めた暫定的な整合目標位置に整
合マークを整合させる整合を行なつた後、それを
搬送ステージにより所定ストローク移動させ、印
刷ステージ上に位置させて前記のダミーマークを
印刷してみる。こうすると、印刷版と被印刷本位
置とが所定状態にあれば、ダミーマークは整合マ
ーク上に重ね刷されるが、所定関係になければ両
マークはずれることになる。

さて、このずれについて再び整合ステージ上で
検討するために印刷済の被印刷体を搬送ステージ
により逆方向に所定ストローク移送し、整合ステ
ージ上に位置させてみる。そうすると、当然整合
マークの位置は前記の整合における暫定的な整合
目標位置を示しているが、ダミーマークの位置
は、印刷版と被印刷体とを所定の位置関係で対向
させるために整合マークを合わせるべき位置、す
なわち真の整合目標位置をそのまま示すことにな
る。しかし、そのダミーマークと整合マークとが
一致するようにイメージセンサの位置を調整する
のでは、前記のように多大の時間を要する。とこ
ろでいま観点を変え、このダミーマークのイメー
ジセンサ内における位置を検討すると、この位置
は本来整合を行う目標の位置である。とすれば、
この位置そのものを新たに整合目標位置として定
めれば、何等機械的な調整は不要となり、それに
対しての整合を行わせることだけで、常に印刷版
と被印刷体とは所定の位置関係に保たれることに
なる。

本発明は、上記検討結果に基づいてなされたも
のであり、平面上の直交する２方向及び回動方向
に対する移動制御機能を有する整合機の整合ステ
ージ上に、所定の２ケ所に整合マークを有する被
印刷体を固着し、その整合ステージと対向させて
所定位置に配置した第１、第２のイメージセンサ
により前記整合マークの位置を検出し、その検出
位置と整合目標位置とのずれに応じて前記整合ス
テージの各方向の移動量を制御することにより整
合を行なわせ、次いで、その整合済の被印刷体を
整合ステージ上から搬送機の搬送ステージ上に固
着換えし、搬送ステージの所定ストロークの移動
により前記整合済被印刷体を印刷機の印刷ステー
ジ上に移送させた後、印刷ステージ上に固着換え
し、印刷版により印刷を行なう印刷法において整
合、印刷に先立つて予め行う版合せ方法であつ
て、前記印刷版は、前記整合用マークと対向する
個所にダミーマークの印刷部を設けたものとし、
前記印刷ステージ上に整合マークなしの試験用被
印刷体を固着して印刷を行い、次いで、その印刷
済試験用被印刷体を前記搬送ステージに固着換え
して前記整合ステージ上まで戻し、そのときの前
記第１、第２のイメージセンサ内の前記ダミーマ
ーク像位置を前記被印刷体に対する整合の整合目
標位置とすることを特徴とし、これにより版合せ
が１回だけの試し刷りのみで行なえる方法を提供
するものである。すなわち、本発明では印刷版の
製版に際し、版合せ完了状態において被印刷体の
整合マークと対向する印刷版上に、ダミーマーク
の印刷部を形成する。しかして、印刷版の形成に
おいて、このような所定関係のダミーマークの印
刷部を正確に形成することは容易であり、また、
そのダミーマークは、印刷の際には整合マーク上
に重ね刷されるだけであり、印刷過程や被印刷体
に何等の支障もきたさない。そして、版合せに際
しては、先ず、被印刷体と略同寸法で、整合マー
クの付されていない試し刷用の試験用印刷体ある
いは被印刷体の上に整合マークを覆うための試し
刷用の膜等を貼付した試験用印刷体を印刷ステー
ジ上に固着し、印刷を行なわせる。これにより試
験用印刷体上には、所定の印刷と共にダミーマー
クが印刷される。続いて、この試験用印刷体を印
刷ステージから搬送ステージ上に固着換えし、整
合機側に所定ストローク移動する。これにより試
験用印刷体は、整合ステージ上に位置し、この状
態での試験用印刷体上に印刷されているダミーマ
ークの位置は、前記印刷版のダミーマーク印刷部
と搬送ステージのストローク分だけ離れた位置と
なる。次いで、この状態で第１、第２のイメージ
センサによりそのダミーマークの位置を検出し、
その位置を前記整合機における整合目標値として
設定する。以上が版合せである。

以下、前記の整合は、整合ステージ上に供給さ
れた被印刷体の整合マークを第１、第２のイメー
ジセンサにより検出し、それと前記版合せにおい
て設定された整合目標位置との偏差に応じて整合
ステージの各方向の移動量を制御することにより
行なわれ、整合完了後の被印刷体は所定ストロー
ク移動させられて印刷ステージ上に位置させられ
た後、印刷版による印刷が行なわれることにな
る。

尚、ここではイメージセンサによるダミーマー
ク、整合マークの位置検出法については詳述され
ていないが、各マークの像の濃淡を２値化した
後、その重心を算出し、それをイメージセンサの
座標系により表わす方法等が公知（例えば日経メ
カニカル1984.7.30 205／213）であり、適宜の画
像処理法が利用できる。

また、マークの検出位置と整合目標位置とのず
れに応じて整合機を制御する方法についても詳述
していないが、これらのずれは幾何学的に算出し
得るものであり、その各方向のずれに応じて前記
整合機２０（第６図参照）のステツピングモータ
５９，５６，６３に供給するパルス量を制御する
ことにより行なわれる。

実施例 第１、第２のイメージセンサに分解能10μｍの
ものを用い、整合マークは被印刷体である500×
600mmの回路基板上に穿たれた1/8インチの孔とし
た場合において、本発明によれば、±10μｍ（検
出分解能）以内の位置決め精度の印刷が、１回の
試し刷のみで達成されている。

発明の効果 以上のとおりであり、本発明は、印刷時に整合
用マークと対向する印刷版上に、ダミーマークの
印刷部を設けておき、版合せに際しては、そのダ
ミーマークを試験用印刷体に印刷後、その試験用
印刷体を所定ストロークだけ離れた整合ステージ
上に位置させてダミーマークの位置を検出し、そ
れを整合目標座標として設定するものであり、自
動的に版合せを行なわせることができ、版合せを
簡単に、かつ短時間で行なわせられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を
示す平面図、第２図は従来の版合せ法を実施する
ための装置を示す正面図、第３図は第２図のもの
の受光体の構成を示す平面図、第４図は本発明に
至る過程において考えた版合せ法を実施するため
の装置を示す正面図、第５図は第１図の搬送ステ
ージの印刷、整合ステージに対する３段階の高さ
変化状態を示す側面図、第６図は第１図の整合機
の正面図である。 ２１：整合ステージ、３１：印刷ステージ、４
１：搬送ステージ、６１，６２：イメージセン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平面上の直交する２方向及び回転方向に対す
   る移動制御機能を有する整合機の整合ステージ上
   に、所定の２カ所に整合マークを有する被印刷体
   を固着し、その整合マークと対向させて所定位置
   に配置した第１、第２のイメージセンサにより前
   記整合マークの位置を検出し、その検出位置と整
   合目標位置とのずれに応じて前記整合ステージの
   各方向の移動量を制御することにより整合を行わ
   せ、次いで、その整合済の被印刷体を整合ステー
   ジ上から搬送機の搬送ステージに固着換えし、搬
   送ステージの所定ストロークの移動により前記整
   合済被印刷体を印刷機の印刷ステージ上に移送さ
   せた後、印刷ステージ上に固着換えし、印刷版に
   より印刷を行うようにした印刷法においてその整
   合、搬送、印刷に先立つて予め行う版合せ方法で
   あつて、前記印刷版は、前記整合用マークと対向
   する個所にダミーマークの印刷部を設けたものと
   し、前記印刷ステージ上に整合マークなしの試験
   用被印刷体を固着して印刷を行い、次いで、その
   印刷済試験用被印刷体を前記搬送ステージに固着
   換えして前記整合ステージ上まで戻し、そのとき
   の前記第１、第２のイメージセンサ内の前記ダミ
   ーマーク像位置を前記被印刷体に対する整合の整
   合目標位置とすることを特徴とする版合せ方法。