JP2008093980A - スクリーン印刷装置 - Google Patents

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貴弘 深川
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Abstract

【課題】平板型電極とスルーホール型電極が混在している基板に対して効率よくペーストを印刷することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
【解決手段】印刷対象とする基板10の形状データを入力すると、その入力された形状データに対応する基板画像100がディスプレイ22に表示された後、基板画像100はスキージ6aの移動方向に沿った複数の小領域101に分割される。オペレータが、各小領域101を、その小領域101に対応する基板10の領域にスルーホール型電極10bが含まれるか否かに応じて分別すると、各小領域101には、その小領域101の分別内容に応じた印刷条件が自動で割り当てられ、各小領域101に対する基板10の領域が印刷される際には、その割り当てられた印刷条件で印刷されるようにスキージ6aの動作が制御される。
【選択図】図8

Description

本発明は、基板上の電極にクリーム半田や導電性ペースト等のペーストを印刷するスクリーン印刷装置に関するものである。
電子部品実装工程において、基板上の電極にクリーム半田や導電性ペースト等のペーストを印刷するものとしてスクリーン印刷装置が知られている。このスクリーン印刷装置は、印刷対象とする基板の電極配置パターンに応じて設けられたパターン孔を有したマスクプレートを基板の上面に押し当てた状態で、スキージの下端部をマスクプレートの上面に当接させ、そのスキージを基板と平行な方向に移動させることによって、マスクプレートの上面に供給したペーストをマスクプレートのパターン孔から基板の電極に転写・印刷するものである。
このようなスクリーン印刷装置では、基板に設けられた電極のタイプに応じてスキージの移動速度や印圧などの印刷条件が設定される。例えば、挿入実装用の電子部品が取り付けられるスルーホール型電極では表面実装用の電子部品が取り付けられる平板型電極よりも多くのペーストをパターン孔内に送り込む必要があることから、スルーホール型電極のみを有する基板を印刷するときには、一般には、平板型電極のみを有する基板を印刷するときよりもスキージの移動速度を落として印圧を上げるようにする。
特開2001−230536号公報 特開平7−117218号公報 特開2004−1554号公報
ところが、平板型電極とスルーホール型電極が混在している基板にスクリーン印刷を施そうとする場合、平板型電極に合わせた印刷条件を設定するとスルーホール型電極においてはペースト量が不足し、スルーホール型電極に合わせた印刷条件を設定すると平板型電極においてはペースト量が過多となる。このため従来は、基板上の領域を平板型電極の領域とスルーホール型電極の領域と分けたうえでそれぞれ別の印刷条件を設定して複数回印刷を行うか、スクリーン印刷装置によって平板型電極の領域のみをスクリーン印刷し、平板型電極とスルーホール型電極が混在する基板では一般に数が少ないスルーホール型電極を人力で印刷するといった方法が採られていた。しかし、前者の方法ではスクリーン印刷工程を複数回行わなければならないため作業効率が悪く、また後者の方法では人力を用いることからやはり作業効率が悪かった。
そこで本発明は、平板型電極とスルーホール型電極が混在している基板に対して効率よくペーストを印刷することができるスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載のスクリーン印刷装置は、所定位置に保持された基板とマスクプレートを接触させ、スキージをマスクプレートに当接させた状態でそのスキージを基板と平行な方向に移動させることにより、マスクプレートに供給したペーストをマスクプレートのパターン孔から基板の電極に転写するスクリーン印刷装置であって、印刷対象とする基板の形状データを入力するデータ入力手段と、データ入力手段によって入力された形状データに対応する基板の画像が表示されるディスプレイと、ディスプレイに表示された基板の画像をスキージの移動方向に沿った複数の小領域に分割する領域分割手段と、領域分割手段
により生成された各小領域を、その小領域に対応する基板の領域にスルーホール型電極が含まれるか否かに応じて分別する領域分別手段と、基板上の領域にスルーホール型電極が含まれるか否かに応じて予め設定された印刷条件を記憶した記憶手段と、各小領域に、その小領域の分別内容に応じた印刷条件を記憶手段から読み出して割り当てる印刷条件割り当て手段と、各小領域に対応する基板の領域が印刷される際、印刷条件割り当て手段により割り当てられた印刷条件で印刷されるようにスキージの動作を制御する制御手段とを備えた。
請求項2に記載のスクリーン印刷装置は、請求項1に記載のスクリーン印刷装置において、前記印刷条件はスキージの移動速度及び印圧から成る。
本発明のスクリーン印刷装置では、印刷対象とする基板の形状データを入力すると、その入力された形状データに対応する基板画像がディスプレイに表示された後、基板画像はスキージの移動方向に沿った複数の小領域に分割される。そして、オペレータが、各小領域を、その小領域に対応する基板の領域にスルーホール型電極が含まれるか否かに応じて分別すると、各小領域には、その小領域の分別内容(小領域に対応する基板上の領域にスルーホール型電極が含まれるか否か)に応じた印刷条件が自動で割り当てられ、各小領域に対する基板の領域が印刷される際には、その割り当てられた印刷条件で印刷されるように、スキージの動作が制御される。このため、印刷対象とする基板に平板型電極とスルーホール型電極が混在している場合であっても、スルーホール型電極を含む領域ではスルーホール型電極を含まない領域とは異なる適切な印刷条件で印刷することができ、従来のようにスルーホール型電極を含む領域と含まない領域とに分けてスクリーン印刷工程を複数回行ったりスルーホール型電極の領域のみを人力で印刷したりする必要がないので、効率よくペーストの印刷をすることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の側面図、図2は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図、図3は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の平面図、図4は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の制御系統図、図5は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図、図6は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置によってペーストが印刷される基板の平面図、図7は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置によってペーストが印刷される基板の断面図、図8は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の印刷条件設定の手順を示すフローチャート、図9は本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置で行う印刷条件設定の手順を示すディスプレイ画面の図である。
図1及び図2において、スクリーン印刷装置1は基台2、基台2上に設けられた基板位置決め機構3、基板位置決め機構3の上方に設けられたマスクプレート5、マスクプレート5の上方に設けられたスキージヘッド6、スキージヘッド6を水平面内で移動させるスキージヘッド移動機構7、基板位置決め機構3とマスクプレート5の間に設けられたカメラ8及びカメラ8を水平面内で移動させるカメラ移動機構9を備えている。
図1及び図2において、基板位置決め機構3は、基台2上を水平面内の一の方向(図1の紙面の面内の左右方向。Y軸方向とする)に移動自在なY軸テーブル31、Y軸テーブル31上をY軸と直交する水平面内の方向(図1の紙面に垂直な方向。X軸方向とする)に移動自在なX軸テーブル32、X軸テーブル32上を上下軸まわりに回転自在なθテーブル33、θテーブル33の上面に固定されたベースプレート34、ベースプレート34に対して昇降自在に設けられた第1昇降プレート35、第1昇降プレート35に対して昇
降自在に設けられた第2昇降プレート36、第2昇降プレート36の上方に設けられた一対のクランプ部材37のほか、Y軸テーブル31をY軸方向に移動させるY軸テーブル移動モータ31a、X軸テーブル32をX軸方向に移動させるX軸テーブル移動モータ32a、θテーブルを上下軸まわりに回転させるθテーブル回転モータ33a(図4)、第1昇降プレート35を昇降させる第1昇降プレート昇降モータ35a、第2昇降プレート36を昇降させる第2昇降プレート昇降モータ36a及びクランプ部材37を開閉させるクランプ部材駆動シリンダ37a等から成る。Y軸テーブル移動モータ31a、X軸テーブル移動モータ32a、θテーブル回転モータ33a、第1昇降プレート昇降モータ35a、第2昇降プレート昇降モータ36a及びクランプ部材駆動シリンダ37aは本スクリーン印刷装置1に備えられた制御装置(CPU:Central Processing Unit)内の制御部20からその動作制御が行われる(図4)。
第1昇降プレート35の上面には複数の垂直フレーム38が立設されており、これら複数の垂直フレーム38の上端部には印刷対象物である基板10の搬送方向(ここではX軸方向)に平行に延びた2本の搬送レール39が支持されている。制御部20から第1昇降プレート昇降モータ35aを駆動すると第1ベルト35bを介して複数の第1送り螺子35cが回転し、これら第1送り螺子35cと螺合した第1昇降プレート35がベースプレート34に対して昇降する。
基板10は搬送レール39の上流側(図2及び図3における紙面左側)から搬送レール39によって搬入され、基板位置決め機構3によって所定位置に位置決め保持される。そして、後述するスキージヘッド6に備えられたスキージ6aによって基板10へのペースト11の印刷が行われた後、搬送レール39によって下流側に搬出される。
第2昇降プレート36の上面には基板支持部材40が設けられている。制御部20から第2昇降プレート昇降モータ36aを駆動すると第2ベルト36bを介して複数の第2送り螺子36cが回転し、これら第2送り螺子36cと螺合した第2昇降プレート36が第1昇降プレート35に対して昇降するので、基板支持部材40を基板10の下面に当接させた状態から更に第2昇降プレート36を上昇させることにより、基板10を下方から支持することができる。
一対のクランプ部材37は2本の搬送レール39の上方に設けられている。これらクランプ部材37は制御部20からクランプ部材駆動シリンダ37aを駆動することによって開閉させることができ、基板支持部材40によって基板10が支持されたところでクランプ部材37を閉じて基板10をクランプすれば、基板10を基板位置決め機構3に固定することができる。
図1及び図2において、マスクプレート5は搬送レール39の上方に設けられている。矩形状のマスクプレート5の四辺はマスク枠5aによって支持されており、マスク枠5aによって囲まれた内側領域には基板10の電極(表面実装用の電子部品が取り付けられる平板型電極10aと挿入実装用の電子部品が取り付けられるスルーホール型電極10bから成る)の形状及び位置に対応したパターン孔(平板型電極10aに対応するパターン孔5b及びスルーホール型電極10bに対応するパターン孔5cから成る)が設けられている。
図2において、基台2にはX軸方向に対向する2つの縦フレーム7aが立設されており、これら縦フレーム7aの上端部のそれぞれにはY軸方向に沿って延びたガイドレール7bが設けられている。これら一対のガイドレール7bには下面にスライダ7cを有したブロック部材7dがガイドレール7bに沿って移動自在に設けられており、これら両ブロック部材7dをX軸方向に掛け渡すように移動プレート7eが設けられている。スキージヘ
ッド移動機構7は、これら縦フレーム7a、ガイドレール7b、スライダ7c、ブロック部材7d、移動プレート7eのほか、移動プレート7eをガイドレール7bに沿って移動させるスキージヘッド移動モータ7f(図4)から成る。スキージヘッド移動モータ7fは制御部20からその動作制御が行われる。
スキージヘッド6は移動プレート7eの中間部に固定されており、移動プレート7eと一体となってマスクプレート5の上方をY軸方向に移動自在になっている。スキージヘッド6はX軸方向に延びてY軸方向に対向した一対のスキージ6aと、各スキージ6aを昇降させるアクチュエータとしての空圧シリンダ6bと、各スキージ6aのスキージ傾斜角α(図1)を変化させるアクチュエータとしてのスキージ傾斜角可変モータ6c(図4)を有している。ここで、スキージ6aのスキージ傾斜角αとは、水平面(基板10或いはマスクプレート5)に対してスキージ6aがなす角度のことをいう。
図3において、搬送レール39とマスクプレート5の間にはY軸方向に延びた第1ステージ9aと、X軸方向に延びて第1ステージ9a上をY軸方向に移動自在な第2ステージ9bが設けられており、カメラ8は第2ステージ9bに沿ってX軸方向に移動自在に設けられている。カメラ移動機構9は、これら第1ステージ9a及び第2ステージ9bと、第2ステージ9bを第1ステージ9aに沿って移動させ、またカメラ8を第2ステージ9bに沿って移動させる複数のカメラ移動モータ9c(図4)から成っている。カメラ8は図1に示すように、クランプ部材37にクランプされて基板位置決め機構3に固定された基板10の位置を認識するための基板認識カメラ8aと、マスクプレート5の位置を認識するためのマスク認識カメラ8bを備える。カメラ移動モータ9cは制御部20から動作制御がなされる。
次に、スクリーン印刷装置1による基板10へのペーストの印刷動作を説明する。搬送レール39によって基板10が基板位置決め機構3の上方の所定の位置に搬入されると、図5(a)に示すように、第2昇降プレート36を第1昇降プレート35に対して上昇させて基板支持部材40によって基板10を下方から支持した後、クランプ部材37によって基板10をクランプする。そして、基板認識カメラ8aによって基板10の位置を認識するとともに、マスク認識カメラ8bによってマスクプレート5の位置を認識しながら、基板位置決め機構3のY軸テーブル移動モータ31a、X軸テーブル移動モータ32a及びθテーブル回転モータ33aを作動させて、基板10をマスクプレート5の直下の所定位置に位置合わせする。
基板10の位置合わせが終了したら、図5(b)に示すように第1昇降プレート35をベースプレート34に対して上昇させて基板10の上面とマスクプレート5の下面とを接触させたうえで、クリーム半田や導電性ペースト等のペースト9をマスクプレート5の上面に供給し、一方の空圧シリンダ6bを下方に伸長させてその空圧シリンダ6bに取り付けられたスキージ6aの下縁をマスクプレート5の上面に当接させる。そして、移動プレート7e全体を基板10と平行な方向(ここではY軸方向)に移動させ、ペースト11をスキージ6aによってかき寄せて、そのペースト11をマスクプレート5のパターン孔5b,5cから対応する基板10の電極10a,10bに転写する。
基板10にペースト11を印刷する際には、ペースト11が印刷される電極のタイプ、すなわち電極が平板型電極10aであるかスルーホール型電極10bであるかによって印刷条件、例えばスキージ6aの移動速度と印圧を変える必要がある。例えば、図6及び図7に示すように基板10をスキージ6aの移動方向(図中に矢印Aで示す方向。以下、スキージング方向と称する)に沿って分けた3つの領域R1,R2,R3のうち、領域R1及びR3は平板型電極10aのみが存在する領域であり、領域R2はスルーホール型電極10bのみが存在する領域であるが、一般には、スルーホール型電極10bでは平板型電
極10aよりも多くのペースト11を送り込む必要があるので(図7参照)、スルーホール型電極10bについて印刷するときには平板型電極10aについて印刷するときよりもスキージ6aの移動速度を下げ、印圧を上げることになる。なお、スキージ6aの移動速度は制御部20からスキージヘッド移動モータ7fの回転速度を変化させることによって調節することができ、スキージ6aの印圧は制御部20から空圧シリンダ6bの伸長量を変化させることによって調節することができる。
本スクリーン印刷装置1では、最初に図8のフローチャートに示すステップS1〜S6に従った所定の印刷条件設定を行っておけば、後は自動で、スルーホール型電極10bを含まない基板10上の領域と、スルーホール型電極10bを含む基板10上の領域について、それぞれ適切な印刷条件で印刷がなされるようになっている。以下、その詳細について説明する。
図4に示すように、制御部20にキーボード及びマウスからなる入力装置21(データ入力手段)とディスプレイ22が接続されている。オペレータは先ず、入力装置21を操作して、これから印刷を行おうとする基板10の形状データ(例えば基板10の縦横の寸法)を、スキージング方向と関連付けて入力する(図8に示す形状データ入力ステップS1)。そうすると、制御部20は、入力装置21から入力された形状データに基づいて、印刷対象となる基板10の画像(以下、基板画像100と称する)をディスプレイ22に表示させる(図8に示す基板画像表示ステップS2。図9(a))。そして、オペレータが更に所定の操作を行うと、ディスプレイ22に表示された基板画像100が、スキージング方向(図9(a)に矢印Aで示す方向)に沿った複数の小領域101に自動分割される(図8に示す領域分割ステップS3。図9(b))。この基板画像100の分割は制御部20に繋がる領域分割部23(図4)によって行われ、その分割数は、入力した形状データ(例えばスキージング方向の寸法)に応じて設定される。なお、図9(b)は、基板画像100がスキージング方向に沿って5等分割された例を示している。
スキージング方向に沿った複数の小領域101に分割された基板画像100がディスプレイ22に表示されたら、オペレータは続いて、領域分割ステップS3において生成された各小領域101を、その小領域101に対応する基板10の領域にスルーホール型電極10bが含まれるか否かに応じて分別する操作を行う(図8に示す領域分別ステップS4)。この操作は、具体的には、領域分割ステップS3において生成された複数の小領域101のうち、スルーホール型電極10bを含む基板10上の領域に対応する小領域101を特定領域101′として指定することによって行う(図9(c))。この特定領域101′の指定は、例えば、オペレータが入力装置21であるマウスでディスプレイ22に表示されている小領域101を選択してクリックすることによって行う。図9(c)では、斜線を施した小領域101がオペレータによって指定された特定領域101′を表している。
オペレータによって行われた各小領域101の分別操作(特定領域101′の指定操作)の内容は、制御部20と繋がるRAM(Random access memory)24に記憶される。オペレータによる各小領域101の分別操作が終了したら、印刷条件割り当て手段としての制御部20は、記憶手段としての印刷条件ライブラリ25(図4)にアクセスし、印刷条件ライブラリ25に予め記憶された電極のタイプに応じた適切な印刷条件、すなわち平板型電極10aに対するペースト11の印刷時に適したスキージ6aの移動速度と印圧の各データと、スルーホール型電極10bに対するペースト11の印刷時に適した(スルーホール型電極10bに十分なペースト11を供給し得る)スキージ6aの移動速度及び印圧の各データを読み出して(図8に示す印刷条件読み出しステップS5)、これらのデータを分別操作によって分別された各小領域101に割り当てる(図8に示す印刷条件割り当てステップS6)。これによりRAM24には、各小領域101と
、その小領域101に対応する基板10上の領域に含まれる電極のタイプに応じた印刷条件との組み合わせから成る印刷パターンデータが記憶される。これにより印刷条件の設定は終了する。
制御部20は、印刷条件の設定が終了し、かつ、基板認識カメラ8a及びマスク認識カメラ8bからの情報に基づいて基板10及びマスクプレート5がそれぞれ所定位置に保持されたことを認識したら、RAM24に記憶された印刷パターンデータに従ってスキージヘッド6を作動させ、基板10の印刷を行う。このとき制御手段としての制御部20は、スルーホール型電極10bを含まない基板10上の領域を印刷するときには、印刷条件ライブラリ25に記憶された、その領域の印刷に適した印刷条件(平板型電極10aに対するペースト11の印刷時に適したスキージ6aの移動速度と印圧)で印刷されるようにスキージ6aの動作制御を行い、スルーホール型電極10bを含む基板10上の領域を印刷するときには、印刷条件ライブラリ25に記憶された、その領域の印刷に適した印刷条件(スルーホール型電極10bに対するペースト11の印刷時に適したスキージ6aの移動速度と印圧)で印刷されるようにスキージ6aの動作制御を行う。ここでいうスキージ6aの動作制御とは、具体的には、スキージヘッド移動モータ7f及び空圧シリンダ6cの動作制御のことである。これにより、基板10上の各電極には、その電極のタイプに応じた適切な量のペースト11が転写・印刷される。
このように、本実施の形態におけるスクリーン印刷装置1では、印刷対象とする基板10の形状データを入力装置21から入力すると、その入力された形状データに対応する基板画像100がディスプレイ22に表示された後、基板画像100はスキージ6aの移動方向に沿った複数の小領域101に分割される。そして、オペレータが、各小領域101を、その小領域101に対応する基板10の領域にスルーホール型電極10bが含まれるか否かに応じて領域分別手段である入力装置21の操作によって分別すると、各小領域101には、その小領域101の分別内容(小領域101に対応する基板10上の領域にスルーホール型電極10bが含まれるか否か)に応じた印刷条件が自動で割り当てられ、各小領域101に対する基板10の領域が印刷される際には、その割り当てられた印刷条件で印刷されるように、制御部20(制御手段)が、スキージ6aの動作を制御する。
本実施の形態におけるスクリーン印刷装置1は上記のような構成であるため、印刷対象とする基板10に平板型電極10aとスルーホール型電極10bが混在している場合であっても、スルーホール型電極10bを含む領域ではスルーホール型電極10bを含まない領域とは異なる適切な印刷条件で印刷することができ、従来のようにスルーホール型電極10bを含む領域と含まない領域とに分けてスクリーン印刷工程を複数回行ったりスルーホール型電極10bの領域のみを人力で印刷したりする必要がないので、効率よくペーストの印刷をすることができる。
これまで本発明の好ましい実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、ディスプレイ22に表示された基板画像100がスキージ6aの移動方向に沿って自動で5等分割されるようになっていたが、これは5等分割以外の等分割であってもよく、不等分割であってもよい。また、自動で分割されるのではなく、オペレータがディスプレイ22に表示された基板画像100を見ながら、入力装置21を用いて手動(マニュアル操作)で分割操作するようになっているのであってもよい。この場合には、領域分割手段に入力装置21が含まれることになる。
また、上述の実施の形態では、スルーホール型電極10bを含む基板10上の領域を印刷するときに変化させる印刷条件としてスキージ6aの移動速度と印圧を挙げていたが、これらスキージ6aの移動速度及び印圧に加えて、或いはこれらの双方又は一方に代えて
、スキージ傾斜角αを印刷条件に入れるようにしてもよい。スキージ傾斜角αは、制御部20からスキージ傾斜角可変モータの6cの動作制御を行うことによって変化させることができる。
平板型電極とスルーホール型電極が混在している基板に対して効率よくペーストを印刷することができる。
本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の制御系統図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の動作説明図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置によってペーストが印刷される基板の平面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置によってペーストが印刷される基板の断面図 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置の印刷条件設定の手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置で行う印刷条件設定の手順を示すディスプレイ画面の図
符号の説明
1 スクリーン印刷装置
5 マスクプレート
5b,5c パターン孔
6a スキージ
10 基板
10a 平板型電極(電極)
10b スルーホール型電極(電極)
11 ペースト
20 制御部(印刷条件割り当て手段、制御手段)
21 入力装置(データ入力手段、領域分別手段)
22 ディスプレイ
23 領域分割部(領域分割手段)
25 印刷条件ライブラリ(記憶手段)
100 基板画像(基板の画像)
101 小領域

Claims (2)

  1. 所定位置に保持された基板とマスクプレートを接触させ、スキージをマスクプレートに当接させた状態でそのスキージを基板と平行な方向に移動させることにより、マスクプレートに供給したペーストをマスクプレートのパターン孔から基板の電極に転写するスクリーン印刷装置であって、
    印刷対象とする基板の形状データを入力するデータ入力手段と、データ入力手段によって入力された形状データに対応する基板の画像が表示されるディスプレイと、ディスプレイに表示された基板の画像をスキージの移動方向に沿った複数の小領域に分割する領域分割手段と、領域分割手段により生成された各小領域を、その小領域に対応する基板の領域にスルーホール型電極が含まれるか否かに応じて分別する領域分別手段と、基板上の領域にスルーホール型電極が含まれるか否かに応じて予め設定された印刷条件を記憶した記憶手段と、各小領域に、その小領域の分別内容に応じた印刷条件を記憶手段から読み出して割り当てる印刷条件割り当て手段と、各小領域に対応する基板の領域が印刷される際、印刷条件割り当て手段により割り当てられた印刷条件で印刷されるようにスキージの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
  2. 前記印刷条件はスキージの移動速度及び印圧から成ることを特徴とする請求項1に記載のスクリーン印刷装置。
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