JPH0719946B2 - 直接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法 - Google Patents

直接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法

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JPH0719946B2
JPH0719946B2 JP63229537A JP22953788A JPH0719946B2 JP H0719946 B2 JPH0719946 B2 JP H0719946B2 JP 63229537 A JP63229537 A JP 63229537A JP 22953788 A JP22953788 A JP 22953788A JP H0719946 B2 JPH0719946 B2 JP H0719946B2
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俊幸 加藤
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ノズルと耐熱セラミック基板のような被描
画体とを相対移動させながら、ノズルから回路形成用ペ
ーストを吐出させて被描画体上に厚膜回路を形成する直
接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法に関す
る。
〔従来の技術〕
直接描画装置によって、例えばアルミナ基板等の耐熱性
セラミック基板上に回路形成用ペーストを吐出させて所
定回路を描画した後、これを高温焼成して厚膜回路パタ
ーンを形成することが行なわれている。
そして、ノズルから吐出する回路形成用ペースト(以下
「ペースト」という)の種類によつて、導電体,抵抗
体,非導電体等の種々の形状の厚膜が形成され、これら
の各厚膜の膜層を積層して電気回路を構成する。
第6図は、このような直接描画装置の機構部の一例を示
すもので、本体フレーム11にノズル上下駆動モータ12を
固設し、その回転軸にカツプリング13を介してボールね
じ軸14を連結し、このボールねじ軸14をノズルホルダ15
のボールナツト15aに螺合させると共に、ノズルホルダ1
5のガイド保持部15bを本体フレーム11のガイド11aに摺
動自在に挿着してノズルホルダ15を上下に駆動し得るよ
うにしている。
また、ノズルホルダ15にパルスモータからなるピストン
駆動モータ16aと差動機構16bとで構成したピストン駆動
機構16を設け、その回転軸16cをカツプリング17を介し
てボールねじ軸18に連結し、このボールねじ軸18をピス
トン駆動部材19のボールナツト19aに螺合し、そのガイ
ド保持部19bをノズルホルダ15のガイド15cに摺動自在に
装着してピストン駆動部材19を上下に駆動し得るように
している。
ピストン駆動部材19の下部19cを、継手20を介してシリ
ンダ21のピストン21aに係合させ、ピストン21aの下降に
よりシリンダ21内のペーストをノズル22から吐出させ
る。
このシリンダ21とノズル22からなるノズル本体を、レバ
ー23の操作によりノズルホルダ15に着脱自在に装着して
いる。
そして、ノズル22の下方には、被描画体であるセラミッ
ク基板24がXY方向に移動可能なXYテーブル25上に位置決
めして保持される。
このような構成で、ノズル上下駆動モータ12を駆動する
と、カツプリング13を介してボールねじ軸14が回動し
て、ノズルホルダ15が矢示Z方向に上下に移動し、ノズ
ル22の先端とセラミック基板24の描画面との間隔が調節
される。
また、ピストン駆動モータ16aによつてピストン駆動機
構16の回転軸16cが回動されると、カツプリング17を介
してボールねじ軸18が同動して回動し、ピストン駆動部
材19が矢示B方向に下降し、継手20を介してピストン21
aを押圧し、シリンダ21の内部のペーストがノズル22か
らセラミック基板24上に吐出され、厚膜回路26を形成す
る。
この時、ピストン21aの押圧力を制御することにより、
ノズル22から吐出するペーストの吐出量を制御すること
ができる。
そして、ノズル22とセラミック基板24との相対移動速度
と、ピストン21aの押圧力を一定に保持することによ
り、1回の吐出によつて描画される厚膜回路26の基本線
幅を一定に保つようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の直接描画装置において
は、被描画体でであるセラミック基板24がノズル22に対
して等速移動している間は問題はないが、描画開始時と
終了時とに次のような問題を生じる。
すなわち、このような直接描画装置では、厚膜回路パタ
ーンの描画位置を正確に規正するため、描画開始時には
被描画体は停止状態にあり、描画開始と同時に徐々に加
速して所定の速度に達した後は同一速度を保持し、その
後徐々に減速した後停止して描画を終了するようにして
いる。
このように被描画体をノズルに対して移動させるための
目標速度パターンを第8図に実線で示す。これは、描画
開始及び終了時の加速度及び減速度を一定にした場合を
示している。
そして、このように被描画体を移動させるように、XYテ
ーブルの駆動モータにこの目標速度パターンに応じた駆
動信号を与えても、XYテーブルには比較的大きな慣性が
あるため、実際の移動速度は同図に破線で示すようにな
つてしまう。
そのため、ノズルからのペーストの吐出量を、第8図で
実線で示した目標速度パターンに応じて制御すると、例
えば第9図に示すように両端部で幅が広くなり、加速の
終わりと減速の開始位置で若干くびれたパターンで描画
されてしまつた。
その結果、形成された厚膜回路が抵抗素子の場合にその
抵抗値と設計値との間に誤差を生じたり、高周波回路の
場合には特性が全く異なつてしまうことがあるという問
題があつた。
また、近接した複数本の線パターンを描画する場合、そ
の間隔が部分的に狭くなつて短絡する恐れがあるため、
線間隔が狭い密度の高い回路パターンを作りにくいとい
う問題もあつた。
この発明はこのような種々の問題点を解決するため、描
き始めから終りまで常に一定の線幅のパターンを描画で
きるように、ペーストの吐出量を制御することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は上記の目的を達成するため、ノズル被描画体
とを相対移動させながら、ノズルから回路形成用ペース
トを吐出させて被描画体上に厚膜回路を形成する直接描
画装置において、ノズルと被描画体との実際の相対移動
量を検出し、その検出した実際の相対移動量に比例する
ようにノズルからのペーストの吐出量を制御することを
特徴とするペーストの吐出量制御方法を提供する。
〔作用〕
この方法によれば、ノズルと被描画体との実際の相対移
動量に比例してペーストの吐出量を制御するので、両者
を相対移動させる駆動系の入力と出力との間に遅れがあ
つても、第7図に示すように常に一定の線幅で回路パタ
ーンを描画することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面の第1図乃至第5図
を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、説明
を簡略化するため、例えばサーマルヘツドの加熱部を構
成する抵抗体を形成する場合のように、被描画体である
セラミック基板24を載置したXYテーブル25を、モータ30
によつてX方向にのみ移動させる場合について説明す
る。
なお、第1図における直接描画装置の機構部は、その主
要部のみを模型的に示しているが、その全体の構造は第
6図に示した装置と同様である。また、制御部について
もこの発明に関係する部分のみを示している。
モータ30はXYテーブル25をX方向に移動させるためのパ
ルスモータであり、その回転軸30aをカツプリング31を
介してボールねじ軸32に連結し、このボールねじ軸32を
XYテーブル25の軸受部に螺入させている。
そして、ドライバ33に移動パルスP0を印加することによ
り、モータ30に駆動パルスを与えて回転駆動させ、ボー
ルねじ軸32の回転によりXYテーブル25を矢示X方向に移
動させる。
このモータ30には、その回転軸30aに直結してエンコー
ダ34を設けており、回転軸30aの回転に同期して所定角
度回転する毎に、90度位相差のあるパルス信号φA,φB
(第2図参照)を交互に出力する。
35はこのパルス信号φA,φBを入力してパルス数を4倍
にするパルス変換器、36はその出力パルスP1を設定分周
値Nによつて1/Nに分周する分周器、37は分周器36によ
つて分周されたパルス信号P2の周期に応じてピストン駆
動モータ16aに駆動パルスを出力するドライバである。
なお、分周値Nを適当に選んで、ピストン駆動モータ16
aへの印加パルスがまばらになりすぎないようにする。
いま、モータ30のドライバ33に第2図(a)に示すよう
な移動パルスP0を印加すると、ドライバ33はその移動パ
ルスP0の周期に応じた駆動パルスをモータ30に印加し、
それによつてモータ30が回転軸30aを回転駆動するた
め、エンコーダ34から同図(b)(c)に示すように90
度位相差のあるパルス信号φA,φBが出力され、同時に
カツプリング31を介してボールねじ軸32が回動して回転
し、XYテーブル25をX方向へ移動させる。
ここで、ドライバ33に印加する移動パルスP0は、ノズル
22に対するセラミック基板24の第8図に示した目標速度
パターンを得るように、印加開始時はパルス間隔を長く
し、徐々に短かくした後所定のパルス間隔を維持し、図
示していないが終了時には逆に徐々にパルス間隔を長く
する。
それに対して、実際のセラミック基板24の移動すなわち
XYテーブル25の移動には遅れが生じるが、エンコーダ34
によつて発生するパルス信号φA,φBも第2図(b)
(c)に示すように遅れ、このパルス信号φA,φBによ
つて実際のセラミック基板24の移動量を検出することが
できる。
そして、このパルス信号φA,φBをパルス変換回路35に
入力してその各立上り時及び立下り時にそれぞれパルス
を発生させると、第2図(d)に示すようにパルス信号
φAまたはφBの4倍(周期は1/4)の出力パルスP1
得ることができ、これを分周器36に入力する。
そこで、例えばN=3とすると1/3に分周され、同図
(e)に示すようにパルス信号P2を得ることができる。
このパルス信号P2はXYテーブル25の移動に同期し、且つ
その実際の移動量に比例した周期の信号であり、このパ
ルス信号P2をドライバ37に入力させて、ピストン駆動モ
ータ16aの駆動パルスを制御することにより、ピストン
駆動モータ16aによつて回動されるボールねじ軸18を介
してピストン駆動部材19がシリンダ21のピストン21aを
押し下げることによつて、ノズル22から吐出されるペー
ストの吐出量を、XYテーブル25の移動量、すなわち被描
画体であるセラミック基板24の移動量に比例するように
制御することができる。
それによつて、第7図に示すように描画開始から終了ま
で常に一定した線幅で、ペーストによる厚膜回路のパタ
ーンを描画することが可能になる。
なお、上記の実施例では、ドライバ33に印加される移動
パルスP0とモータ30の回転との間の遅れによつて生ずる
被描画体の移動量とペーストの吐出量との不一致は確実
に避けることができるが、長期に亘る使用によりカツプ
リング31が摩耗してモータ30の回転軸30aとボールねじ
軸32との間の遊びが生じたような場合には、セラミック
基板24の移動量を常に正確に検出することができなくな
ることがある。
そのため、そのような問題も解決できるこの発明の他の
実施例を第3図に示す。
この実施例では、モータ30にエンコーダ34を設ける代り
に、ボールねじ軸32の他端にエンコーダ34より分割数の
大きいエンコーダ38を取り付け、その出力パルス信号を
分周器36に直接入力するようにしている。その他の構成
は、第1図の実施例と同様であるので、その説明は省略
する。
このようにすれば、モータ30の回転軸30aとボールねじ
軸32との間に遊びが生じたような場合でも、実際のボー
ルねじ軸32の回転角、すなわちXYテーブル25の移動量に
正確に応じた周期のパルス信号を、エンコーダ38によつ
て発生させることができる。
また、このエンコーダ38として分割数が大きく、単位回
転角当たりの発生パルス数が多いものを使用したので、
第1図の実施例におけるパルス変換器35を省略した。
なお、第1図の実施例でも、エンコーダ34として分割数
の大きいものを使用すれば、パルス変換器35を省略する
ことができる。
さらに、ピストン駆動モータ16a及びXYテーブル移動用
のモータ30はパルスモータに限るものではなく、サーボ
モータでもよい。
ところで、第1図及び第3図に示した実施例において、
分周器36の分周値Nは整数でなければならないが、実際
には被描画体の移動量とペーストの吐出量との比をさら
に細かく制御したい場合が考えられる。
そのような場合には、第1図及び第3図に破線で囲んで
示した部分を、第4図に示すようにF−V変換器40とゲ
インコントローラ41によるアナログ式の回路に変更し、
パルス入力のドライバ37に代えてアナログ入力のドライ
バ42を使用すればよい。
すなわち、エンコーダ34又は38から出力されるパルス信
号をF−V変換器40によりその周波数に応じた電圧信号
Vsに変換し、その電圧信号VsをゲインNを任意に設定で
きるゲインコントローラ41により増軸(N<1の場合も
ある)し、その出力信号NVsをドライバ42に入力すれ
ば、ドライバ42がピストン駆動モータ16aをその電圧信
号NVsに応じた回転速度で駆動するように制御する。
第5図(a),(b),(c)は、この実施例における
移動パルスP0と、エンコーダ34又は38の出力パルス信号
φAと、それをF−V変換器40によつてF−V変換し、
ゲインコントローラ41のゲインNを1及び1/2に設定し
た時のドライバ42への印加電圧(NVs)曲線V1,V2をそ
れぞれ示すもので、Nを任意に選ぶことにより印加電圧
曲線を自由に設定することができる。
なお、上記実施例においては、モータによつてピストン
を押圧してペーストを吐出させるタイプの直接描画装置
を使用した場合の例について説明したが、この発明は空
気圧によつてピストンを押圧してペーストを吐出させる
タイプの直接描画装置を使用する場合にも同様に実施す
ることができる。
また、この発明は被描画体をY方向に移動させる場合に
も全く同様に適用することができる。
さらに、被描画体をX,Y両方向に同時に駆動して、例え
ば斜め方向の直線を描画する場合には、各方向の駆動速
度の加速から定速あるいは定速から減速に移行する時点
がそれぞれ一致するように、各モータのドライバに指令
を与えればよく、この場合、X方向とY方向の移行時点
が異なると、先に停止した時点で直線が非連続になる。
ここで、X,Y両方向の定速時の速度をVx,Vyとすると、斜
め方向の速度Vは、 となる。
いま、Vx/Vy=αとすると、 で表わされる。
これを第4図に示すアナログ方式による制御方式に制御
して、ゲインコントローラ41の増幅率を に設定することにより、ピストン駆動モータ16aの回転
速度を適正に制御することができる。
なおまた、上記各実施例においては、モータ回転軸30a
又はボールねじ軸32にエンコーダ34,38を設けて被描画
体の移動量を検出するようにしたが、光学的又は磁気的
変位計測用スケール(リニアスケール)等により、被描
画体の移動量を直接検出することも可能であり、このよ
うにすることによりボールねじ軸32とXYテーブル25との
間のきわめて僅かな遊びによる誤差も除去することがで
き、さらに正確に被描画体の移動量を検出することがで
きる。
さらにまた、この発明は被描画体を静止状態に保つてノ
ズル側を移動させる場合等にも同様に適用することが可
能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明によれば、ノズルと被描画
体との実際の相対移動量に比例してノズルからのペース
トの吐出量を制御するので、移動系の作動に遅れや不安
定要素があつても、1回で描画される厚膜回路パターン
の線幅を常に一定に保つことができ、描画品質が著しく
向上する。
したがつて、前述した従来の方法による問題点を全て解
消することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、 第2図は同じくその作用を説明するための各部のパルス
信号波形を示すタイミングチヤート、 第3図はこの発明の他の実施例を示す構成図、 第4図はこの発明のさらに他の実施例の要部のみを示す
ブロツク図、 第5図は同じくその作用を説明するための各部の信号波
形を示すタイミングチヤート、 第6図はこの発明の実施例に使用する直接描画装置の機
構部を一部断面にして示す側面図、 第7図は好ましい描画パターンを示す説明図、 第8図は描画時におけるノズルと被描画体との相対移動
速度の目標速度パターンと実際の移動速度との関係を示
す線図、 第9図は好ましくない描画パターンの一例を示す説明図
である。 12……ノズル上下駆動モータ 14,18,32……ボールねじ軸 16……ピストン駆動機構 16a……ピストン駆動モータ 21……シリンダ、22……ノズル 24……セラミック基板(被描画体) 25……XYテーブル 26……厚膜回路、30……モータ 33,37,42……ドライバ 34,38……エンコーダ、35……パルス変換器 36……分周器、40……F−V変換器 41……ゲイン・コントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノズルと被描画体とを相対移動させなが
    ら、前記ノズルから回路形成用ペーストを吐出させて前
    記被描画体上に厚膜回路を形成する直接描画装置におい
    て、 前記ノズルと被描画体との実際の相対移動量を検出し、
    その検出した実際の相対移動量に比例するように前記ノ
    ズルからのペーストの吐出量を制御することを特徴とす
    るペーストの吐出量制御方法。
JP63229537A 1988-09-13 1988-09-13 直接描画装置におけるペーストの吐出量制御方法 Expired - Lifetime JPH0719946B2 (ja)

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