JP2022162785A - スクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来に比べて厚いパターンを被印刷物上に印刷することが可能なスクリーン印刷機を提供することを目的とする。【解決手段】スキージを用いて、スクリーン版のパターンを被印刷物に転写するスクリーン印刷機であって、当該スクリーン印刷機は、被印刷物の上方に配置されるスクリーン版と、前記スクリーン版の上方に配置されるスキージと、前記被印刷物の外方に配置された調整部材と、を有し、前記調整部材は、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた際に、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷機。【選択図】図11

Description

本発明は、スクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法に関する。
スクリーン印刷技術は、高精細な印刷を高速で行うことができるため、単純な図柄等の印刷に留まらず、電子回路基板の製造、および電池の電極の製造など、幅広い分野で使用されている。
特開2001-212935号公報 特開平9-314802号公報
通常、スクリーン印刷技術により被印刷物に印刷を行う場合、まず、被印刷物上に、所望のパターンを有するスクリーン版が配置される。次に、スクリーン版の表面(被印刷物とは反対側の表面)に、ペースト(印刷インク)が設置される。次に、スキージがスクリーン版に押し付けられると、これに伴い、スクリーン版も被印刷物に押し付けられる。従って、この状態でスキージを水平方向に移動させると、スクリーン版を介してペーストが被印刷物の表面に押し付けられる。これにより、スクリーン版のパターンを被印刷物に転写、印刷することができる(例えば特許文献1、2)。
一般に、スクリーン印刷技術で被印刷物に転写されるパターンの厚さは、10μm程度が限界である。
しかしながら、スクリーン印刷技術によって、より厚いパターンを被印刷物上に印刷することができれば、スクリーン印刷技術の適用範囲がよりいっそう広がることが期待される。
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて厚いパターンを被印刷物上に印刷することが可能なスクリーン印刷機を提供することを目的とする。また、本発明では、従来に比べて厚いパターンを被印刷物上に印刷することが可能なスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
本発明では、
スキージを用いて、スクリーン版のパターンを被印刷物に転写するスクリーン印刷機であって、
当該スクリーン印刷機は、
被印刷物の上方に配置されるスクリーン版と、
前記スクリーン版の上方に配置されるスキージと、
前記被印刷物の外方に配置された調整部材と、
を有し、
前記調整部材は、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた際に、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷機が提供される。
また、本発明では、
スクリーン印刷方法であって、
(1)被印刷物の上方にスクリーン版を配置し、被印刷物の外方に調整部材を設置し、前記スクリーン版の上方にスキージを配置する工程と、
(2)前記スクリーン版の上にペーストを設置し、前記スキージを前記スクリーン版に押し付けた状態で、前記スキージを前記被印刷物に対して平行に移動させることにより、前記被印刷物の被印刷面に前記ペーストを転写する工程と、
を有し、
前記調整部材は、前記(2)の工程において、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた状態で、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷方法が提供される。
本発明では、従来に比べて厚いパターンを被印刷物上に印刷することが可能なスクリーン印刷機を提供することができる。また、本発明では、従来に比べて厚いパターンを被印刷物上に印刷することが可能なスクリーン印刷方法を提供することができる。
従来のスクリーン印刷方法に使用されるスクリーン印刷機を概略的に示した図である。 図1に示した従来のスクリーン印刷機を用いて、被印刷物にパターンを印刷する際の様子を模式的に示した図である。 図1に示した従来のスクリーン印刷機を用いて、被印刷物にパターンを印刷する際の様子を模式的に示した図である。 図1に示した従来のスクリーン印刷機を用いて、被印刷物にパターンを印刷する際の様子を模式的に示した図である。 図1に示した従来のスクリーン印刷機を用いて、被印刷物にパターンを印刷する際の様子を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機の延伸方向に平行な断面を模式的に示した図である。 図6に示した本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機の延伸方向に垂直な断面を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機における、スクリーン版と調整部材との間の別の配置関係を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法のフローの例を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法の一工程を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法の一工程を模式的に示した図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
(従来のスクリーン印刷方法)
本発明の構成および特徴についてより良く理解するため、まず、図1~図5を参照して、従来のスクリーン印刷方法について簡単に説明する。
図1には、従来のスクリーン印刷方法に使用されるスクリーン印刷機を概略的に示す。また、図2~図5には、図1に示した従来のスクリーン印刷機を用いて、被印刷物にパターンを印刷する際の様子を示す。
図1に示すように、従来のスクリーン印刷機1は、スクリーン版10と、被印刷物(図1には示されていない)が載置されるテーブル30と、スキージ40とを有する。
スクリーン版10は、外周に配置された枠部材12と、この枠部材12で取り囲まれた領域に配置されたメッシュ14で構成される。メッシュ14は、張力が生じるようにして、枠部材12に固定される。また、メッシュ14には、予め所定のパターンが形成されている。
なお、実際に図1に示す方向(Y方向)から視認した場合、スクリーン版10のメッシュ14は、手前側の枠部材12の底面と一致するため、視認することはできないことに留意する必要がある。図1に示した例では、説明の明確化のため、スクリーン版10は、紙面に平行な方向における断面として示されている。
また、図1には示されていないが、スキージ40は、通常スキージヘッドの先端に取り付けられ、上下方向(図1の±Z方向)および左右方向(図1の±X方向)に移動することができる。
このような構成を有する従来のスクリーン印刷機1を用いて被印刷物にパターンを印刷する場合、まず、図2に示すように、テーブル30の上に、被印刷物90が載置される。また、被印刷物90の上方に、スクリーン版10が配置される。
スクリーン版10は、メッシュ14の下面と被印刷物90との間に、所定のクリアランスdを有するように配置される。
次に、スクリーン版10の所定の位置に、ペースト(印刷インク)92が配置される。
次に、図3に示すように、スキージ40をペースト92の近傍に配置した後、スキージ40をスクリーン版10に押し付ける。この押し付け力により、スキージ40の直下では、スクリーン版10のメッシュ14が変形し、メッシュ14が被印刷物90と接触する。
図4には、スクリーン印刷機1をX方向から見た場合の、この段階における各部材の位置関係を模式的に示す。
図5に示すように、スキージ40の押し付けによりメッシュ14が変形し、メッシュ14は、被印刷物90の被印刷面と接触される。
次に、この状態から、図5に示すように、ペースト92を同伴させながら、スキージ40を水平(X)方向に移動させる。このスキージ40の動きにより、ペースト92が、スクリーン版10のメッシュ14を介して、被印刷物90の表面に連続的に押し付けられる。その結果、被印刷物90の表面に、ペースト92のパターン95を印刷することができる。
ここで、このような従来のスクリーン印刷機1を用いてスクリーン印刷を実施した場合、被印刷物90上に印刷されるパターンの厚さは、10μm程度が限界である。特に、より厚いパターンを印刷するため、ペースト92の量を増やした場合、得られるパターン95に、にじみや歪みが生じる可能性が高くなり、その結果、印刷品質が低下する。
これに対して、本発明の一実施形態では、
スキージを用いて、スクリーン版のパターンを被印刷物に転写するスクリーン印刷機であって、
当該スクリーン印刷機は、
被印刷物の上方に配置されるスクリーン版と、
前記スクリーン版の上方に配置されるスキージと、
前記被印刷物の外方に配置された調整部材と、
を有し、
前記調整部材は、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた際に、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷機が提供される。
本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機は、調整部材を有する。この調整部材は、印刷の際、特にスキージがスクリーン版に押し付けられている間、該スクリーン版と被印刷物の被印刷面の間に隙間が形成されるように機能する。換言すれば、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機では、被印刷物にペーストを転写させる際に、スクリーン版は、被印刷物と接触しない。
このような「非接触印刷方式」では、パターンが「厚く」形成された場合であっても、スクリーン版と印刷されたパターンとの間の干渉が有意に回避される。従って、厚いパターンであっても、にじみや歪みのない、高品質の印刷を行うことができる。
このように、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機では、従来は難しかった厚いパターンを、被印刷物上に適正に印刷することができる。
例えば、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機では、厚さが10μm~1mmの範囲のパターンを適正に印刷することができる。パターンの厚さは、例えば、20μm~600μmの範囲であってもよく、例えば、100μm~500μmの範囲であってもよい。
(本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機)
次に、図6~図8を参照して、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機について、より詳しく説明する。
図6および図7には、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機(以下、「第1のスクリーン印刷機」と称する)の構成を概略的に示す。図6は、第1のスクリーン印刷機100の一つの延伸方向(X方向)に平行な断面を模式的に示した図であり、図7は、第1のスクリーン印刷機100のX方向に垂直な断面を模式的に示した図である。なお、X方向は、印刷中のスキージの移動方向である。
以下、図6におけるX方向を「(スクリーン印刷機の)長さ方向」と称し、図7におけるY方向を「(スクリーン印刷機の)幅方向」とも称する。
図6および図7に示すように、第1のスクリーン印刷機100は、スクリーン版110と、テーブル130と、スキージ140と、調整部材150とを有する。
テーブル130は、スクリーン版110の下方に配置され、被印刷物(図6には示されていない)、スクリーン版110、および調整部材150を支持する役割を有する。
スキージ140は、アーム142に接続されたスキージヘッド144に取り付けられる。なお、図7においては、明確化のため、アーム142およびスキージヘッド144は省略されている。
スキージ140は、アーム142およびスキージヘッド144の動作により、スクリーン版110の所定の位置に、所定のアタック角度で配置される。また、スキージ140は、印刷の際に、アーム142およびスキージヘッド144の動作により、スクリーン版110上を、X方向に移動する。
スクリーン版110は、スクリーン版110の外周に枠状に配置された枠部材112と、この枠部材112に取り囲まれて配置されたメッシュ114とで構成される。
メッシュ114には、予め所定のパターンが形成されている。換言すれば、メッシュ114の一部は目封じされており、メッシュ114の目封じされていない部分がパターンを構成する。
調整部材150は、スクリーン版110の下方であって、被印刷物90の外側に設置される。調整部材150は、スキージ140により、スクリーン版110が被印刷物90に向かって押し付けられた際に、スクリーン版110と被印刷物90の被印刷面の間に隙間を形成するように構成される。
なお、図6および図7に示した例では、調整部材150は、第1のスクリーン印刷機100の長手方向に沿って延在する、一対の線状部材で構成される。以下、これらを、それぞれ、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bと称する。
第1の線状部材152Aは、上面153Aを有し、第2の線状部材152Bは、上面153Bを有する。
第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bは、被印刷物90の対向する両側に配置される。特に、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bは、第1のスクリーン印刷機100の幅方向において、相互に対向するように配置される。
図7に示すように、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bは、第1のスクリーン印刷機100の幅方向において、第1の線状部材152Aの内端から第2の線状部材152Bの内端までの距離が、スキージの幅方向の寸法よりも小さくなるように配置される。
特に、第1のスクリーン印刷機100の上面視、スキージ140は、両端部、すなわち第1の端部141Aおよび第2の端部141Bが、それぞれ、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bに配置されるような寸法を有することが好ましい。
第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bは、等しい高さHを有し、この高さHは、被印刷物90の厚さよりも大きくなるように選定される。また、高さHは、スクリーン版110のメッシュ114の「最下点」が、被印刷物90と接触しないような寸法に選定される。
ここで、メッシュ114の「最下点」は、スキージ140により、メッシュ114が被印刷物90に向かって押し付けられた際の、被印刷物90の被印刷面から最も近いメッシュ114の位置を意味する。
第1のスクリーン印刷装置100の詳細な動作は後述するが、第1のスクリーン印刷装置100では、「非接触印刷方式」で印刷を行うことができ、従って、被印刷物90に厚いパターンを適正に印刷することができる。
なお、図6および図7に示した例では、第1のスクリーン印刷装置100におけるスクリーン版110は、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bから離した状態で配置され、従って、スクリーン版110は、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bとは接触していない。
しかしながら、これは単なる一例に過ぎず、スクリーン版110は、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bに対して、別の配置態様を有してもよい。
図8には、スクリーン版110の別の配置態様の一例を模式的に示す。
図8に示すように、この例では、スクリーン版110は、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bのそれぞれと接するように配置されている。
このように、本発明の一実施形態では、「非接触印刷方式」が可能となる限り、調整部材150とスクリーン版110の配置関係は、特に限られないことに留意する必要がある。
(調整部材150)
ここで、第1のスクリーン印刷機100において使用される調整部材150について説明する。
調整部材150は、スクリーン印刷の際に、スクリーン版110のメッシュ114が被印刷物90の被印刷面と接触しないように、スクリーン版110と被印刷物90の間の距離を調整する役割を有する。すなわち、調整部材150を設けることにより、「非接触印刷方式」によるスクリーン印刷が可能になる。
なお、係る機能から、調整部材150は、スクリーン版110の支持体とも称される。
そのような調整部材150の支持体としての機能からも明らかなように、調整部材150は、前述のような一組の線状部材152A、152Bの他にも、様々な構成を取り得る。
例えば、調整部材150は、上面視、被印刷物90の周囲を取り囲む、額縁のような構成を有してもよい。
調整部材150は、上記機能を有する限り、いかなる材料で構成されてもよい。例えば、調整部材150は、金属またはセラミックスのような剛性材料で構成されてもよい。あるいは、調整部材150は、ゴムまたは樹脂のような弾性部材で構成されてもよい。
調整部材150がその他にも各種構成を取り得ることは、当業者には明らかである。
(本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法)
次に、図9~図11を参照して、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法について説明する。
図9には、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法(以下、「第1の方法」と称する)のフローの一例を概略的に示す。また、図10~図11には、第1の方法における一工程の様子を模式的に示す。
なお、ここでは、説明の明確化のため、一例として、図6および図7に示したような第1のスクリーン印刷機100を用いて、被印刷物90にスクリーン印刷を行う方法について説明する。ただし、第1のスクリーン印刷方法は、必ずしも第1のスクリーン印刷機100を使用して実施する必要はないことに留意する必要がある。
図9に示すように、第1の方法は、
(1)被印刷物の上方にスクリーン版を配置し、被印刷物の外方に調整部材を設置し、前記スクリーン版の上方にスキージを配置する工程(工程S110)と、
(2)前記スクリーン版の上にペーストを設置し、前記スキージを前記スクリーン版に押し付けた状態で、前記スキージを前記被印刷物に対して平行に移動させ、前記被印刷物の被印刷面に前記ペーストを転写する工程であって、前記調整部材により、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間には、隙間が形成される、工程(工程S120)と、
を有する。
以下、図10~図11を参照しながら、各工程について説明する。なお、ここでは、明確化のため、各部材を説明する際には、図6および図7に示された参照符号を使用する。
(工程S110)
まず、図10に示すように、テーブル130の上に被印刷物90が載置される。また、被印刷物90の幅方向の両側に、それぞれ、第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bが設置される。さらに、被印刷物90の上方に、スクリーン版110が設置される。
被印刷物90は、板、箔、フィルム、およびブロックなど、いかなる形態であってもよい。また、被印刷物90は、紙、金属、半導体、およびセラミックスなど、いかなる材料であってもよい。
被印刷物90は、テーブル130に固定されることが好ましい。また、スクリーン版110も、テーブル130に対して、位置が固定されることが好ましい。この場合、後の印刷工程(工程S120)において、スクリーン版110から被印刷物90に転写されるペーストのずれを、有意に回避することができる。
そのような被印刷物90およびスクリーン版110をテーブル130に固定する方法は、特に限られない。例えば、被印刷物90およびスクリーン版110をテーブル130の側から吸引することにより、被印刷物90およびスクリーン版110の位置を固定してもよい。
(工程S120)
次に、以下の操作により、スクリーン版110のパターンが被印刷物90に転写される。
まず、スクリーン版110の所定の位置に、ペースト92が設置される。
次に、スキージヘッド144の動作により、スキージ140が、スクリーン版110上の第1の位置に設置される。また、スキージ140がスクリーン版110のメッシュ114に押し付けられる。
図11には、スキージ140が第1の位置に配置された状態を示す。なお、明確化のため、この図11では、スキージ140を除くスキージヘッド144の部分、およびペースト92は、省略されている。
図11に示すように、スキージ140からの押し付け力により、スキージ140の直下のメッシュ114は、被印刷物90に向かって張り出される。
ただし、被印刷物90の幅方向の両側に設置された第1の線状部材152Aおよび第2の線状部材152Bのため、スキージ140は、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bよりも下方に移動することはできない。
すなわち、スキージ140の下降は、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bにより停止される。
これにより、メッシュ114も、それ以上、下向きに伸展されなくなる。
その結果、メッシュ114の最下点と、被印刷物90の被印刷面との間には、距離Pmaxの隙間が形成される。
ここで、距離Pmaxは、被印刷物90の被印刷面から、第1の線状部材152Aの上面153A(または第2の線状部材152Bの上面153B)までの距離として規定される。
距離Pmaxは、例えば、10μm~1mmの範囲である。距離Pmaxは、100μm~500μmの範囲であってもよい。
図11に示した第1の方法における一態様と、前述の図4に示した従来のスクリーン印刷方法との対比から、第1の方法が従来のスクリーン印刷方法とは大きく異なることは、明らかである。
次に、メッシュ114の最下点と被印刷物90の被印刷面との間に隙間が形成された状態で、スキージ140が第1のスクリーン印刷機100の延伸方向(X方向)に移動される。
これにより、スクリーン版110上のペースト92(図10~図11には示されていない)が被印刷物90に向かって押し出され、スクリーン版110のパターンを被印刷物90上に転写することができる。
このような第1の方法では、被印刷物の表面に、比較的厚いパターンを高品質で印刷することができる。
例えば、パターンの厚さは、20μm以上であり、50μm以上、100μm以上、または500μm以上であってもよい。
以上、第1の方法を例に、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法について説明した。しかしながら、これは単なる一例であって、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷方法が、別の構成を有し得ることは、当業者には明らかである。
例えば、第1の方法の(工程S110)において、スクリーン版110は、第1の線状部材152Aの上面153Aおよび第2の線状部材152Bの上面153Bと接触してもよい(図8参照)。
また、上記記載では、被印刷物90がテーブル130上に水平に載置される場合を例に、本発明の一実施形態によるスクリーン印刷機およびスクリーン印刷方法の特徴について説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態では、被印刷物90は、鉛直方向に沿って配置されてもよい。この場合、スクリーン印刷機に含まれる各部材も、基本的に、鉛直方向に沿って配置されればよい。そのような構成においても、前述のような効果を得ることができることは、当業者には明らかである。
この他にも、各種変更が可能である。
1 従来のスクリーン印刷機
10 スクリーン版
12 枠部材
14 メッシュ
30 テーブル
40 スキージ
90 被印刷物
92 ペースト
95 パターン
100 第1のスクリーン印刷機
110 スクリーン版
112 枠部材
114 メッシュ
130 テーブル
140 スキージ
141A 第1の端部
141B 第2の端部
142 アーム
144 スキージヘッド
150 調整部材
152A 第1の線状部材
152B 第2の線状部材
153A 第1の線状部材の上面
153B 第2の線状部材の上面

Claims (12)

  1. スキージを用いて、スクリーン版のパターンを被印刷物に転写するスクリーン印刷機であって、
    当該スクリーン印刷機は、
    被印刷物の上方に配置されるスクリーン版と、
    前記スクリーン版の上方に配置されるスキージと、
    前記被印刷物の外方に配置された調整部材と、
    を有し、
    前記調整部材は、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた際に、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷機。
  2. 前記調整部材は、前記被印刷物の対向する両側に配置された、一対の支持体を有する、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
  3. 前記調整部材は、前記被印刷物を取り囲むように配置された支持体を有する、請求項1に記載のスクリーン印刷機。
  4. 前記スクリーン版は、該スクリーン版に前記スキージが押し付けられる前に、対向する両側が前記支持体と接触するように配置される、請求項2または3に記載のスクリーン印刷機。
  5. 前記スクリーン版は、該スクリーン版に前記スキージが押し付けられる前に、対向する両側が前記支持体と接触しないように配置される、請求項2または3に記載のスクリーン印刷機。
  6. 前記スキージにより前記スクリーン版が前記被印刷物と最近接の位置に移動した際の前記スクリーン版と前記被印刷面との間の距離は、10μm~1mmの範囲である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のスクリーン印刷機。
  7. スクリーン印刷方法であって、
    (1)被印刷物の上方にスクリーン版を配置し、被印刷物の外方に調整部材を設置し、前記スクリーン版の上方にスキージを配置する工程と、
    (2)前記スクリーン版の上にペーストを設置し、前記スキージを前記スクリーン版に押し付けた状態で、前記スキージを前記被印刷物に対して平行に移動させることにより、前記被印刷物の被印刷面に前記ペーストを転写する工程と、
    を有し、
    前記調整部材は、前記(2)の工程において、前記スキージにより前記スクリーン版が被印刷物に向かって押し付けられた状態で、前記スクリーン版と前記被印刷物の被印刷面の間に隙間が生じるように構成される、スクリーン印刷方法。
  8. 前記調整部材は、前記被印刷物の対向する両側に配置された、一対の支持体を有する、請求項7に記載のスクリーン印刷方法。
  9. 前記調整部材は、前記被印刷物を取り囲むように配置された支持体を有する、請求項7に記載のスクリーン印刷方法。
  10. 前記(1)の工程では、前記スクリーン版は、対向する両側が前記支持体と接触するように配置される、請求項8または9に記載のスクリーン印刷方法。
  11. 前記(1)の工程では、前記スクリーン版は、対向する両側が前記支持体と接触しないように配置される、請求項8または9に記載のスクリーン印刷方法。
  12. 前記(2)の工程において、前記スキージにより、前記スクリーン版が前記被印刷物と最近接の位置に移動した際の前記スクリーン版と前記被印刷面との間の距離は、10μm~1mmの範囲である、請求項7乃至11のいずれか一項に記載のスクリーン印刷方法。
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