JP2008221541A - Method and equipment for screen printing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子回路基板に導電性の印刷材料を印刷するスクリーン印刷方法に関する。 The present invention relates to a screen printing method for printing a conductive printing material on an electronic circuit board.
電子回路基板の製造においては、基板上にスクリーン印刷によって導電性ペーストを印刷して、そこにチップ部品などの電子部品を配置し、半田付けして、配線パターンのランドに電子部品を実装して電子回路が構築されている。 In the production of electronic circuit boards, conductive paste is printed on the board by screen printing, electronic parts such as chip parts are placed there, soldered, and electronic parts are mounted on the land of the wiring pattern. An electronic circuit is built.
その印刷の際に用いられる、従来の印刷装置の一例を図4と図5に示す。
図4に示す印刷装置では、基板4の印刷面にマスク6がセットされており、マスク6に形成されている開口部6aに印刷材料を充填するために、印刷方向(矢印F方向)を左から右となるように見たとき、スキージ1の前方にあるローラ10を反時計回りに回転させることにより、ローラ10の後部にて印刷面に対して印刷材料11が対流する高圧部12を作り出して、開口部6aに印刷材料を充填している。
An example of a conventional printing apparatus used for printing is shown in FIGS.
In the printing apparatus shown in FIG. 4, the
または、図5に示すように、スキージ1とローラ13の間に印刷材料11の密閉空間をつくり、ローラ13を印刷方向(矢印F方向)に回転させて印刷材料11を密閉空間へ掻きこむことにより高圧領域を作り出し、印刷材料をスクリーン6の開口部6aに充填している。
図4の方法では、マスク6の開口部6aにおける印刷材料の圧力が低いため、高アスペクト比の穴への印刷材料充填力は不十分である。また、図5の方法では、印刷材料の対流の印刷面に対して垂直方向成分の発生が小さく、高アスペクト比の穴への印刷材料充填力は不十分である。
In the method of FIG. 4, since the pressure of the printing material in the opening 6a of the
さらに、前記2つの方法では、ローラ13の後部のスキージ1と印刷面との間の空間、とりわけスキージ印刷面の接触部近傍が高圧となるために、図6に示すように、スキージ通過後に(b)で示したように印刷材料が残るという課題もある。
Furthermore, in the above two methods, the space between the
その課題を解決するためにスキージの印刷面への押圧を高めると、マスク6や基板4、さらにはスキージ1へのダメージが発生し、スキージ1やマスク6などの印刷部材の耐久性や、印刷精度を悪化させる原因となっている。
When the pressure on the printing surface of the squeegee is increased in order to solve the problem, damage to the
また、スキージ1の直前部の圧力が高く、かつ印刷面に大きな開口が存在する場合には、図5に示すように、開口部を介してスキージ前部の圧力によってスキージ後部の印刷材料が(a)で示すように盛り上がってしまうという現象も発生する。
Further, when the pressure immediately before the
さらに、図7に示すように、スキージ1がやわらかい樹脂などの材質である場合は、スキージ1の押圧が高い場合は、印刷面の大きな開口の時に、開口部6aの内までスキージ1を潜り込ませてしまい、(c)で示すように印刷材料が必要量よりも少なく充填されてしまう。一方で、スキージ1の材質が硬い場合には、印刷材料の充填量の減少は軽減されるが、印刷面のマスク6、もしくは電子回路基板、スキージへのダメージが発生し、それぞれの部材の耐久性が損なわれたり、印刷精度の悪化が発生するなどの不具合が起こる。
Further, as shown in FIG. 7, when the
本発明は、高アスペクト比の開口部への印刷材料の充填力が十分で、印刷材料を十分に充填させ、かつ、その動作を高速に安定させて行うことができるスクリーン印刷方法及びスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to a screen printing method and a screen printing apparatus capable of sufficiently filling a printing material into an opening having a high aspect ratio, sufficiently filling the printing material, and stably performing the operation at high speed. The purpose is to provide.
本発明の請求項1記載のスクリーン印刷方法は、印刷方向に対して後部が印刷用マスクの表面に接したスキージを前記印刷方向に動かして印刷材料を掻くとともに、前記スキージによって掻かれて移動する印刷材料を前記印刷用マスクと平行な第1,第2のローラによって、第1のローラを第2のローラに向かって回転させ、第2のローラを第1のローラに向かって回転させて、第1,第2のローラの間の隙間から前記印刷用マスクの上に向かって供給することを特徴とする。 In the screen printing method according to the first aspect of the present invention, the squeegee whose rear portion is in contact with the surface of the printing mask with respect to the printing direction is moved in the printing direction to scratch the printing material, and is moved by being scratched by the squeegee. The printing material is rotated by the first and second rollers parallel to the printing mask, the first roller is rotated toward the second roller, the second roller is rotated toward the first roller, The sheet is supplied from the gap between the first and second rollers toward the top of the printing mask.
本発明の請求項2記載のスクリーン印刷方法は、請求項1において、前記スキージと第1,第2のローラを前記印刷方向に同じ速度で移動させることを特徴とする。
本発明の請求項3記載のスクリーン印刷装置は、印刷方向に対して後部が印刷用マスクの表面に接したスキージと、前記スキージと印刷用マスクの間に溜まった印刷材料の中に配置され前記印刷用マスクと互いに平行な第1,第2のローラと、印刷用マスクとスキージを相対移動させて前記印刷材料を掻くとともに、第1のローラを第2のローラに向かって回転させ、第2のローラを第1のローラに向かって回転させて、第1,第2のローラの間の隙間から前記印刷用マスクの上に向かって供給する駆動手段とを設けたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the screen printing method according to the first aspect is characterized in that the squeegee and the first and second rollers are moved in the printing direction at the same speed.
The screen printing apparatus according to claim 3 of the present invention is arranged in a squeegee whose rear portion is in contact with the surface of the printing mask with respect to the printing direction, and in the printing material accumulated between the squeegee and the printing mask. The first and second rollers parallel to the printing mask, the printing mask and the squeegee are moved relative to each other to scrape the printing material, and the first roller is rotated toward the second roller. Drive means for rotating the first roller toward the first roller and supplying the roller toward the top of the printing mask through a gap between the first and second rollers.
本発明の請求項4記載のスクリーン印刷装置は、請求項3において、前記スキージ及び第1,第2のローラを前記印刷方向に同じ速度で移動させることを特徴とする。
本発明の請求項5記載のスクリーン印刷装置は、請求項3において、第1,第2のローラの間の隙間よりも、それぞれのローラと印刷用マスクとの隙間が狭いことを特徴とする。
A screen printing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the screen printing apparatus according to the third aspect, wherein the squeegee and the first and second rollers are moved in the printing direction at the same speed.
The screen printing apparatus according to claim 5 of the present invention is characterized in that, in claim 3, the gap between each roller and the printing mask is narrower than the gap between the first and second rollers.
本発明の請求項6記載のスクリーン印刷装置は、請求項3において、第1,第2のローラのうちの前記印刷方向に対して後方の第2のローラと前記スキージとの隙間が、第2のローラと前記印刷用マスクとの隙間よりも広いことを特徴とする。 A screen printing apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the screen printing apparatus according to the third aspect, wherein a gap between the second roller and the squeegee behind the first and second rollers in the printing direction is the second. It is characterized by being wider than the gap between the roller and the printing mask.
本発明の請求項7記載のスクリーン印刷装置は、請求項3において、第1,第2のローラが互いに同径であることを特徴とする。
本発明の請求項8記載のスクリーン印刷装置は、請求項4において、前記駆動手段は、第1,第2のローラ及び前記スキージの進行速度よりも、第1,第2のローラの表面の速度が速くなるように第1,第2のローラを回転駆動するよう構成したことを特徴とする。
The screen printing apparatus according to
The screen printing apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the screen printing apparatus according to the fourth aspect, wherein the driving means has a speed of the surfaces of the first and second rollers higher than a traveling speed of the first and second rollers and the squeegee. The first and second rollers are rotationally driven so as to be faster.
本発明の請求項9記載のスクリーン印刷方法は、請求項1において、印刷の工程を真空中で実施することを特徴とする。
本発明の請求項10記載のスクリーン印刷方法は、請求項9において、前記印刷装置が、印刷後に大気中に置かれるステップが含まれることを特徴とする。
A screen printing method according to a ninth aspect of the present invention is the screen printing method according to the first aspect, wherein the printing step is performed in a vacuum.
The screen printing method according to
本発明の請求項11記載のスクリーン印刷装置は、請求項8において、真空中で前記印刷材料を前記スキージ及び第1,第2のローラの周りを循環させて脱泡させることを特徴とする。 A screen printing apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the screen printing apparatus according to the eighth aspect, wherein the printing material is circulated around the squeegee and the first and second rollers in a vacuum to defoam.
この構成によると、印刷材料の印刷面への充填力を高めることができ、それによってより高いアスペクト比の開口部へ、高速かつ高精度に印刷材料を充填させることができ、かつ、スキージ押圧からくる不具合や、スキージと印刷用マスクの接触箇所近傍での印刷材料の圧力が高くなることによる不具合を解決できる。 According to this configuration, it is possible to increase the filling force of the printing material onto the printing surface, thereby filling the printing material with high speed and high accuracy into the opening having a higher aspect ratio, and from the squeegee press. It is possible to solve the problems caused by the increased pressure of the printing material near the contact point between the squeegee and the printing mask.
以下、本発明のスクリーン印刷方法を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明のスクリーン印刷方法を実行するスクリーン印刷装置を示す。具体的には、ステージ7に電子回路基板4がセットされている。印刷材料としての導電性ペースト3を、電子回路基板4の穴などの開口部6aへ充填する目的で印刷を行うものである。
Hereinafter, the screen printing method of the present invention will be described based on specific embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a screen printing apparatus for executing the screen printing method of the present invention. Specifically, the
多数の開口部6aが存在する多層の電子回路基板4の表面には、マスク6が配置されている。開口部6aは、基板を貫通するものや基板途中までの穴など、多種存在する。
そして、板状のスキージ1の後端を、そのマスク6の表面に接する状態で配置する。そして、第1,第2のローラ21,22を軸芯が印刷方向Fと交差する方向でマスク6と平行に配置する。具体的には、電子回路基板4とマスク6とが固定側で、矢印F方向が印刷方向である。
A
Then, the rear end of the plate-
この固定側に対して円柱状の第2のローラ22を、スキージ1と電子回路基板4の印刷面と平行に、スキージ1の印刷方向前方に配置する。第2のローラ22の印刷方向前方にもう第1のローラ21を配置する。第1のローラ21と第2のローラ22は同じ直径である。
A cylindrical
印刷方向に対して第1,第2のローラ21,22は、マスク6より1mm〜5mmの隙間G1をあけて配置されている。第1,第2のローラ21,22の相互間の隙間G2は5mm〜20mm程度に調整されている。そして、スキージ1と第2のローラ22との最接近部の隙間G3はマスク6と第1,第2のローラ21,22との隙間よりも大きい、5mm〜10mm程度に調整されている。
The first and
そこへ、第1,第2のローラ21,22がともに隠れるくらいの量の導電性ペースト3が供給されている。なお、スキージの材質には、ウレタンゴム等の硬質ゴムや、金属などが使用される。
An amount of the conductive paste 3 is supplied to such an extent that both the first and
ここでスキージ1と第1,第2のローラ21,22を印刷方向Fに同じ速度で移動させるように駆動手段が構成されている。さらに、この駆動手段は、印刷時には、印刷方向に対して前方の第1のローラ21を印刷方向の逆方向へ回転させ、印刷方向に対して後方の第2のローラ22は印刷方向に回転させる。これらの回転速度は、第1,第2のローラ21,22が印刷時に印刷方向Fへ移動する速度よりもそれぞれのローラ表面の周速度が大きくなるような速度となっている。その状態で、第1,第2のローラ21,22とスキージ1を同速度にて印刷方向Fへ移動する。印刷方向は、図右側であり、より具体的には、電子回路基板4と平行かつスキージと垂直な方向である。
Here, the drive means is configured to move the
スキージ1及び第1,第2のローラ21,22の位置はそれぞれ独立して調整可能な状態であり、スキージ1は、上下動を自動でさせることができるように取り付けされている。
The positions of the
また、印刷時には、図1に示したスクリーン印刷装置が閉じた空間、例えば真空環境に配置されており、真空状態にされてから印刷動作を行い、その後、印刷状態よりも高い圧力である大気圧へ戻し、もう1度印刷動作を行うよう構成されている。 Further, at the time of printing, the screen printing apparatus shown in FIG. 1 is disposed in a closed space, for example, a vacuum environment, and a printing operation is performed after being in a vacuum state, and then an atmospheric pressure that is higher than the printing state. The printing operation is performed once again.
このスクリーン印刷方法によって印刷することにより、下記のような現象が発生する。
まず、図1に示すようにA部、B部、C部を考え、ペースト外部の気圧をP0、ペースト表面部からローラ手前のA部の圧力をP1、第1,第2のローラ21,22によって発生するペーストの流動によって加圧された領域であるB部の圧力をP2、印刷方向最後部の後部ローラとスキージと印刷面との間の部分の圧力をP3とする。
By printing by this screen printing method, the following phenomenon occurs.
First, as shown in FIG. 1, the A part, the B part, and the C part are considered, the pressure outside the paste is P0, the pressure of the A part before the roller from the paste surface part is P1, the first and
A部のうち、ペースト表面はほぼ外部気圧P0と等しい。そして、ペースト内部になるにつれて圧力は高くなる。また、第1,第2のローラ21,22によって流動が発生し、その流れ込む先の部分である領域Bは、前述のように第1,第2のローラ21,22とマスク6との隙間がペーストの流入元である2本のローラの間隔よりも狭いため、領域Bに流れ込もうとする量に比べ、領域Bから流れ出ようとするペースト量が少なくなる。そのため、P2の圧力は高くなる。
In part A, the paste surface is almost equal to the external pressure P0. And pressure becomes high as it becomes the paste inside. In addition, the flow is generated by the first and
また、P3の圧力は、第1,第2のローラ21,22とスキージ1の前進に伴い、マスク6と印刷材料の摩擦からスキージ1とマスク6との接触部にペーストが集中しようとするが、後部の第2のローラ22によって印刷材料を前上方へ掻き出し、圧力を低下させているため、P3の圧力は低くなる。なお、この圧力は後部の第2のローラ22の回転速度で調整可能である。
The pressure of P3 is such that the paste tends to concentrate on the contact portion between the
これらの圧力は、印刷材料や印刷部周囲の真空度、印刷速度、ローラ回転速度、スキージ角度などによって変化するが、それらを適切に調整することにより、
P0 < P3 < P1 < P2
とすることができる。
These pressures vary depending on the degree of vacuum around the printing material and the printing area, printing speed, roller rotation speed, squeegee angle, etc., but by adjusting them appropriately,
P0 <P3 <P1 <P2
It can be.
また、第1,第2のローラ21,22の回転によって、第1,第2のローラ21,22間のペースト流動は上方からマスク6へと発生するため、その慣性及び上方からの押し込みによっても、マスク6の開口部6aへのペースト充填力は高まることになる。
In addition, since the paste flow between the first and
この充填部でのペーストの高圧化と流動による慣性、押し込み力を同時に実現することによって、これまでの印刷方法では不可能であった高いアスペクト比の穴へのペーストの充填を精密かつ高速に行うことが可能となるのである。 By simultaneously increasing the pressure of the paste in the filling area and the inertia and indentation force due to flow, the paste can be filled accurately and at high speed into holes with a high aspect ratio, which was impossible with conventional printing methods. It becomes possible.
同時に、スキージとマスク6の接触部付近の圧力を軽減させることもできるため、ペーストの掻きとり漏れ、スキージ押圧増加によるマスク6及び基板4、スキージ1へのダメージも軽減できる。
At the same time, since the pressure near the contact portion between the squeegee and the
また、スキージ1の材料として軟らかいものを使用した場合にも考えうる、大きな開口部6aでのスキージ押圧によるスキージ変形からくる、ペースト充填量の不足も防ぐことができる。
Further, it is possible to prevent a shortage of paste filling amount resulting from squeegee deformation caused by squeegee pressing at the
さらに、ペースト3がスキージ1及び第1,第2のローラ21,22の周りを循環して対流するため、前記印刷を真空中で行うことにより、ペースト3の脱泡も同時に行うことができる。
Furthermore, since the paste 3 circulates around the
そして、真空中での印刷を行った場合、印刷動作後に大気圧に戻すと、印刷材料が印刷面の開口部に落ち込み、印刷面が不均一になる場合もある。その場合は、大気圧でもう一度印刷動作を行うことにより、高い最終印刷精度を確保することができる。 When printing is performed in a vacuum, if the pressure is returned to atmospheric pressure after the printing operation, the printing material may drop into the opening of the printing surface, and the printing surface may become uneven. In this case, high final printing accuracy can be ensured by performing another printing operation at atmospheric pressure.
また、この形態では第1,第2のローラ21,22の径が同じであり、さらにそれぞれのローラと印刷面との隙間の量が同じである場合、スキージ1を印刷方向前面に、前後反対向きにも配置し、スキージの上下動を印刷の往路と復路で別途設定可能な状態にすることにより、往路だけでなく、復路でも印刷が可能となる。
Further, in this embodiment, when the diameters of the first and
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2を示す。
先の実施の形態1を示す図1では、第1,第2のローラ21,22は直径が同じであったが、実施の形態2では第1のローラ21は第2のローラ22よりも直径が太い。電子回路基板4、スキージ1及びローラの配置は実施の形態1とほぼ同じである。具体的には、第1のローラ21の直径を第2のローラ22の直径よりも1〜10mm程度大きくした。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
In FIG. 1 showing the first embodiment, the first and
このように構成することによって、ペースト3の外部の気圧P0とペースト3の表面部から第1のローラ21の手前のA部の圧力P1、第1のローラ21によって発生するペーストの流動によって加圧された領域であるB1部の圧力P21、第1,第2のローラ21,22と印刷面との間であるB2の圧力をP22、印刷方向最後部の第2のローラ22とスキージ1と印刷面との間の部分C部の圧力P3の関係は、
P0 < P3 < P1 < P21 < P22
とすることができ、実施の形態1と比べ、B2部での印刷面への圧力がさらに高くなることが期待できる。また、ペーストの高圧部にてペースト流動方向を印刷面に対して垂直方向成分を発生させることも同時に実現可能なため、高いアスペクト比の穴へのペースト充填が可能となる。同時に、実施の形態1と同様に、P3の圧力を低く保つことができるため、ペーストの掻きとり漏れ、スキージ押圧増加によるマスク及び基板、スキージへのダメージも軽減できる。
With this configuration, the pressure P1 is applied by the air pressure P0 outside the paste 3, the pressure P1 of the portion A before the
P0 <P3 <P1 <P21 <P22
Compared to the first embodiment, it can be expected that the pressure on the printing surface at the B2 portion is further increased. In addition, since it is possible to simultaneously generate a component in the paste flow direction perpendicular to the printing surface in the high-pressure portion of the paste, it is possible to fill the paste into a hole with a high aspect ratio. At the same time, similarly to the first embodiment, the pressure of P3 can be kept low, so that damage to the mask, the substrate, and the squeegee due to paste scraping leakage and increased squeegee press can be reduced.
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3を示し、第1,第2のローラ21,22で構成されていた印刷材料加圧部を、第1,第2,第3のローラ21,22,23のように3つ以上配置することにより、同様にB部の高圧化とペーストの流動方向を調整し、同様の効果を得ることができる。ここでは、第1,第2のローラ21,22は実施の形態1と同じ方向に回転駆動し、第3のローラ23は第1のローラ21と同方向に回転駆動している。
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, in which the printing material pressurizing portion constituted by the first and
なお、上記の各実施の形態において、印刷材料加圧部のローラを印刷材料に埋没させない状態での印刷においても、印刷材料の流動と印刷面と複数のローラ間での高圧化ができる状態であれば、同様の効果が期待できる。 In each of the above embodiments, even in printing in which the roller of the printing material pressurizing unit is not buried in the printing material, the printing material can be flowed and the pressure between the printing surface and the plurality of rollers can be increased. If there is, the same effect can be expected.
なお、上記の各実施の形態において、印刷材料加圧部のローラを円柱形以外の形状にしても、圧力の時間的な変化は生じるが、同様の効果が期待できる。
なお、上記の各実施の形態において、ペースト3の充填箇所やペースト状態、印刷対象物の開口箇所に応じて、印刷材料加圧部のローラの径や形状を軸方向で変化させることによって、仕上がり精度や印刷面の印刷精度均一性を調整することも可能である。
In each of the above-described embodiments, even if the roller of the printing material pressurizing unit has a shape other than the cylindrical shape, the pressure changes with time, but the same effect can be expected.
In each of the above embodiments, the finish is obtained by changing the diameter and the shape of the roller of the printing material pressurizing unit in the axial direction according to the filling location of the paste 3, the paste state, and the opening location of the printing object. It is also possible to adjust the accuracy and the printing accuracy uniformity of the printing surface.
1 スキージ
21 第1のローラ
22 第2のローラ
3 導電性ペースト(印刷材料)
4 電子回路基板
6a 開口部
6 マスク
7 ステージ
DESCRIPTION OF
4
Claims (11)
スクリーン印刷方法。 The squeegee whose rear part is in contact with the surface of the printing mask with respect to the printing direction is moved in the printing direction to scratch the printing material, and the printing material that is scratched and moved by the squeegee is parallel to the printing mask. By the second roller, the first roller is rotated toward the second roller, the second roller is rotated toward the first roller, and the gap between the first and second rollers is A screen printing method for supplying a printing mask.
請求項1記載のスクリーン印刷方法。 The screen printing method according to claim 1, wherein the squeegee and the first and second rollers are moved in the printing direction at the same speed.
前記スキージと印刷用マスクの間に溜まった印刷材料の中に配置され前記印刷用マスクと互いに平行な第1,第2のローラと、
印刷用マスクとスキージを相対移動させて前記印刷材料を掻くとともに、第1のローラを第2のローラに向かって回転させ、第2のローラを第1のローラに向かって回転させて、第1,第2のローラの間の隙間から前記印刷用マスクの上に向かって供給する駆動手段と
を設けたスクリーン印刷装置。 A squeegee whose rear part is in contact with the surface of the printing mask with respect to the printing direction;
First and second rollers disposed in a printing material collected between the squeegee and the printing mask and parallel to the printing mask;
The printing mask and the squeegee are moved relative to each other to scrape the printing material, the first roller is rotated toward the second roller, the second roller is rotated toward the first roller, and the first roller is rotated. , A screen printing apparatus provided with driving means for supplying the printing mask from above the gap between the second rollers.
請求項3記載のスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 3, wherein the squeegee and the first and second rollers are moved in the printing direction at the same speed.
請求項3記載のスクリーン印刷装置。 4. The screen printing apparatus according to claim 3, wherein a gap between each roller and the printing mask is narrower than a gap between the first and second rollers.
請求項3に記載のスクリーン印刷装置。 The clearance gap between the 2nd roller and the said squeegee of back with respect to the said printing direction among the 1st, 2nd rollers is wider than the clearance gap between a 2nd roller and the said mask for printing. Screen printing equipment.
請求項3記載のスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 3, wherein the first and second rollers have the same diameter.
第1,第2のローラ及び前記スキージの進行速度よりも、第1,第2のローラの表面の速度が速くなるように第1,第2のローラを回転駆動するよう構成した
請求項4記載のスクリーン印刷装置。 The driving means includes
5. The first and second rollers are configured to be rotationally driven so that the surface speeds of the first and second rollers are faster than the traveling speeds of the first and second rollers and the squeegee. Screen printing equipment.
請求項1記載のスクリーン印刷方法。 The screen printing method according to claim 1, wherein the printing step is performed in a vacuum.
請求項9に記載のスクリーン印刷方法。 The screen printing method according to claim 9, further comprising the step of placing the printing apparatus in the atmosphere after printing.
請求項8に記載のスクリーン印刷装置。 The screen printing apparatus according to claim 8, wherein the printing material is defoamed by circulating the printing material around the squeegee and the first and second rollers in a vacuum.
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