特開 2023-172396 自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172396

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20231129BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 307

B41J2/01 125

B41J2/01 305

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084167

(22)【出願日】2022-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】520495906

【氏名又は名称】株式会社カナオカホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100081949

【弁理士】

【氏名又は名称】神保 欣正

(72)【発明者】

【氏名】金岡 良延

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 孝行

(72)【発明者】

【氏名】早田 智章

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EB13

2C056EB59

2C056EC07

2C056EC12

2C056EC29

2C056EC31

2C056EC35

2C056FB02

2C056HA47

(57)【要約】

【課題】 自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置を実現する。
【解決手段】フィルムの属性データと印刷データを記憶する印刷データベース５、被印刷対象のフィルムを供給する手段６、操作員から指示された、被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データと印刷開始からなる印刷命令を一つまたは複数記憶する印刷実行プログラムの手段を有し、印刷実行プログラムに沿って、印刷データベースから指定の印刷データを呼び出すとともに、指定の印刷対象のフィルムを供給し、フィルムの属性データおよび印刷データに対応した最適乾燥条件および最適張力条件を自動設定するとともに、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の設定を自動で行なって、全ての印刷を実行する。

【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被印刷対象のフィルムが一定の張力を与えられながらインクの吐出ヘッド部を通過して熱風乾燥経路を走行する水性インクジェット印刷装置において、
被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データを記憶する印刷データベース、
被印刷対象のフィルムを供給する手段、
操作員から指示された、被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データと印刷開始からなる印刷命令を一つまたは複数記憶する印刷実行プログラムの手段を有し、
印刷実行プログラムに沿って、印刷データベースから指定の印刷データを呼び出すとともに、指定の印刷対象のフィルムを供給し、フィルムの属性データおよび印刷データに対応した最適乾燥条件および最適張力条件を自動設定するとともに、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の設定を自動で行なって、全ての印刷を実行することを特徴とする自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置。

【請求項2】

被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジをファクターとして、
熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができるとともに収縮を最小限に押さえることができる乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件を、求めることができるとともに、
被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジに応じて得た乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および最適張力条件下において、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の情報を求めることができるイニシャルプリセットのデータベース、
印刷データから印刷デザインに関するカバレッジを算出する手段、
被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジの情報毎にイニシャルプリセットのデータベースを参照して、
印刷速度、
乾燥温度、
張力、
吐出位置
を自動算出し、これらに基づき印刷を行なう印刷制御手段、
を有する請求項１記載の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置。

【請求項3】

フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅をもって被印刷対象のフィルムの属性とした請求項１または２記載の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置に関し、特に紙でなくフィルムへの印刷を自動運転可能にした水性インクジェット印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本願出願人は既に食品用包装材に使用するプラスチックフィルムに水性インクジェット印刷すつことのできる発明をしている。

【0003】

プラスチックフィルムは紙などと異なり液体を吸収し難い基材なので、印刷に際しては塗膜密着性の高いグラビアインキを使用するグラビア印刷や、フレキソインキを使用するフレキソ印刷が採用されていた。

【0004】

ところで、印刷に際して製版の必要がなくデジタルデータにより印刷用の画像を生成できるインクジェット印刷はオンデマンド性に優れ、多種の図柄などを随時印刷しなくてはならない食品用包装材に本来は有用な筈であるが採用できなかった。

【0005】

その理由は、インクジェット印刷が可能な水性インクジェットインキは耐摩擦性、アルコール耐性、耐油性、耐水性などの諸物性がなく、簡単にインキが落ちてしまい塗膜密着性が薄弱だからである。この場合、塗膜密着性の高いグラビアインキやフレキソインキは粘度が高すぎるので、ノズルからインキを噴射して付着させるインクジェット印刷においてはノズルから円滑に噴射することが不可能で使用できなかった。

【0006】

図柄などの種類が固定されている固定耐久消費財でなく短期に消費され、しかも内容物に応じて多種多様な図柄などを随時印刷しなくてはならない食品用包装材においては生産効率を向上させるために印刷のスピードアップが不可欠である。

【0007】

しかしながら、新たな図柄などのために版を用意して、その都度製造ラインにセットしなくてはならないグラビア印刷やフレキソ印刷は印刷にとりかかるための工程に時間を要し、スピードアップに限界があった。

【0008】

例えば、グラビア印刷により図柄などを印刷した食品用包装材においては、印刷前に必要な作業（版下入稿＋製版）と印刷で計１２日を要し、その他後加工（フィルム積層、仕上げ加工）で６日かかり合計１８日を要していた。

【0009】

また、前記のようにグラビア印刷は分色と製版手間がかかるので、どうしても最小受注ロットは多目になり、顧客は必要以上の包装材を購入せざるを得ず、廃棄ロスが生じた。

【0010】

一方、インクジェット印刷を採用するという選択も容易になし得るが、そのためには包装材の表側に印刷する場合に印刷層が食品に接しないように印刷層の側にプラスチックフィルムを積層する工程を要し、コストと時間を要する問題を生じた。

【0011】

これに関し、本願発明者は下記の発明を創作した。
第一の発明は、食品用包装材を構成すべきプラスチックフィルムの表側に位置する面に図柄および／または文字を印刷するにあたり、インクジェットインキを用いて図柄および／または文字をインクジェット印刷した後、上記印刷領域に透明なインクジェットインキをインクジェット印刷により重ね印刷したことを特徴とする発明である（特許文献１）。

【0012】

また、第二の発明は、食品用包装材を構成すべきプラスチックフィルムの表側に位置する面に図柄および／または文字を印刷するにあたり、インクジェットインキを用いて図柄および／または文字をインクジェット印刷した後、透明なＵＶインキを重ね印刷したことを特徴とする発明である（特許文献２）。

【0013】

また、第三の発明は、食品用包装材を構成すべきプラスチックフィルムの表側に位置する面に図柄および／または文字を印刷するにあたり、インクジェットインキを用いて図柄および／または文字をインクジェット印刷した後、透明なＥＢインキを重ね印刷したことを特徴とする発明である（特許文献３）。

【0014】

本願発明者による前記の発明によれば、包装袋や食品用容器の蓋の表側に位置する面に図柄などを印刷するにあたり、水性インクジェットインキを用いてインクジェット印刷しても、上記印刷領域に透明なインクジェットインキ、あるいは透明なＵＶインキ、あるいは透明なＥＢインキが重ね印刷されて、図柄などの印刷層を保護するので、図柄などの印刷層が露出しない。

【0015】

よって、包装袋や蓋への加工時に印刷してフィルムを巻き取った際にフィルムの裏面に接触したり、流通時や展示時に他の包装材や物品、あるいは人の手指と接触したりすることにより摩擦により図柄などの印刷層が削られて不鮮明になったり削り屑が生じることが防止される。

【0016】

一方、オンデマンド性に優れたインクジェット印刷により印刷が完了するので、新たな図柄などのために版を用意して、製造ラインにセットしなくてはならないグラビア印刷やフレキソ印刷のように印刷にとりかかるための工程の時間を要することがなく、スピードアップを図ることが可能となり、内容物に応じて多種多様な図柄などを随時印刷しなくてはならない食品用包装材の生産効率を飛躍的に高めることができる。

【0017】

前記の発明はプラスチックフィルムの印刷において、水性インクジェットインキは耐摩擦性、アルコール耐性、耐油性、耐水性などの諸物性がなく、簡単にインキが落ちてしまい塗膜密着性が薄弱で採用できないという従来の技術常識を打ち破ったものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【特許文献1】特開２０２１－８８１７１

【特許文献2】特開２０２１－８８４１０

【特許文献3】特開２０２１－８８４０９

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

本願発明は前記のように小ロット多品種の印刷を可能にしたオンデマンド性に優れた水性インクジェット印刷を自動運転することを技術的課題としている。

【0020】

小ロット多品種でかつ超短納期で生産を対応するには水性インクジェット印刷装置の２４時間フル稼働が必要になる。そうすると特に夜間勤務の作業員の確保が難しい。それを解消するには無人でも稼働できる水性インクジェット印刷装置の自動運転が望ましい。

【0021】

印刷装置を自動運転すること自体は当業者であれば容易に着想できる事柄である。しかしながら、いままで誰も着手しなかったプラスチックフィルムへの水性インクジェットインキ印刷を実行した本願発明の発明者はこれに関し新たな問題に直面した。

【0022】

それは、インクヘッド部（印刷部）が非接触式である水性インクジェット印刷では、印刷するインクヘッド部と乾燥経路を走行するフィルムの張力は同じ条件下になるので、乾燥温度と乾燥経路の張力の影響でフィルムの熱伸縮が発生し見当と寸法を制御できなくなるという問題である。

【0023】

印刷デザインは個々に印字濃度や範囲によりカバレッジが異なるので、印刷条件の乾燥温度と速度がその都度異なる。乾燥温度と速度を安全範囲で固定することで印刷は可能であるが、例えばカバレッジが少ない場合は、印刷機の乾燥能力に合わせて速度をアップさせられる。それを確認するには印刷する都度試し刷りを行い、乾燥する限界を確認しなければならない。限界ギリギリでは乾燥炉内のガイドロールにインキが付着するので、それを印刷前に確認することはできない。よって速度が上げられる印刷でも低速の安全速度のままでしか印刷できない。

【0024】

さらに、乾燥温度と速度の最適条件が事前に分かったとしても、印刷基材になる各種フィルムタイプやその厚みや紙幅が違うだけでも、印刷見当や仕上り寸法に影響する。そのために初版の印刷時には事前に決められる乾燥温度と速度の条件下で最適な張力を選定する必要がある。ここでもそのために何度も試し刷りが必要になる。この試し刷りは何度も見当を合わせて印刷を停止させてサンプルを採るので印刷の自動化には適さないことになる。

【0025】

図４は水性インクジェット印刷装置におけるフィルムＦの流れを示す概念図である。水性インクジェット印刷装置においては白などの無彩色インクはＫＣＭＹなどの有彩色インクと同時に印刷すると混色するので、有彩色インクを印字したら（図中のＡ図）、乾燥路でインキを乾かし、その後無彩色インクを印字し（図中のＢ図）乾燥させる。ここで明らかなようにインクを印字する各吐出ヘッド間を移動する間にフィルムは加熱により伸縮することになる。従って無彩色インクの吐出ヘッド位置はこの伸縮を見込んで設定しなければならず、これを行なわない印刷結果において各色の見当ズレが生じてしまう。

【0026】

前記の各吐出ヘッド間を移動する間のフィルムの伸縮はフィルムの属性と乾燥温度と走行速度と張力により異なる。よって、フィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジに適する乾燥温度と速度と張力が全て事前に揃っていたとしても、見当の位置はヘッドの標準位置から始めるだけでは印刷結果において各色の見当ズレを生じてしまうので、一発目から見当を合わせることは難しく何度も試し刷りが必要になる。

【0027】

以上のように、水性インクジェット印刷はグラビア印刷機と比べて操作がとても複雑となった。すなわち、印刷条件が印刷柄毎に異なり適正条件を都度設置しスタート前に試し刷りが必要になる。フィルムタイプ・銘柄・厚みが異なると同様に都度設定が必要になる。これらは、小ロット多品種、すなわちそれぞれ異なるフィルムの属性および印刷デザインの複数種の印刷を連続して無人で行なう水性インクジェット印刷装置の自動運転化の妨げとなっていた。

【課題を解決するための手段】

【0028】

本願発明は前記の問題を解消することにより、自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置を提供することを目的として創作されたものである。

【0029】

すなわち、本願発明の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置は、
被印刷対象のフィルムが一定の張力を与えられながらインクの吐出ヘッド部を通過して熱風乾燥経路を走行する水性インクジェット印刷装置において、
被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データを記憶する印刷データベース、
被印刷対象のフィルムを供給する手段、
操作員から指示された、被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データと印刷開始からなる印刷命令を一つまたは複数記憶する印刷実行プログラムの手段を有し、
印刷実行プログラムに沿って、印刷データベースから指定の印刷データを呼び出すとともに、指定の印刷対象のフィルムを供給し、フィルムの属性データおよび印刷データに対応した最適乾燥条件および最適張力条件を自動設定するとともに、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の設定を自動で行なって、全ての印刷を実行することを特徴とする。

【0030】

また、請求項２記載の発明は前記の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置において、被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジをファクターとして、
熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができるとともに収縮を最小限に押さえることができる乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件を、求めることができるとともに、
被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジに応じて得た乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および最適張力条件下において、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の情報を求めることができるイニシャルプリセットのデータベース、
印刷データから印刷デザインに関するカバレッジを算出する手段、
被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジの情報毎にイニシャルプリセットのデータベースを参照して、
印刷速度、
乾燥温度、
張力、
吐出位置
を自動算出し、これらに基づき印刷を行なう印刷制御手段、
を有することを特徴とする。

【0031】

また、請求項３記載の発明は前記の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置において、フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅をもって被印刷対象のフィルムの属性としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0032】

本願発明の水性インクジェット印刷装置によれば、印刷実行プログラムにおいて、被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジの情報を与えることにより、カバレッジやフィルムタイプ・銘柄・厚みが異なる場合でも印刷速度、乾燥温度、張力を自動算出して、熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができるとともに収縮しないように自動調整し、さらに各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせて吐出位置を自動調整するので、異なるフィルムの属性および印刷デザインの複数種の印刷を無人で自動的に行なうことができる。すなわち、本願発明によれば水性インクジェット印刷装置の予約運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本願発明の水性インクジェット印刷装置のブロック図

【図2】同上、フィルム供給装置の概念図。

【図3】水性インクジェット印刷装置の概念図。

【図4】水性インクジェット印刷装置の概念図。

【図5】印刷仕上がり天地寸法に関するグラフ

【図6】印刷仕上り左右寸法に関するグラフ

【発明を実施するための最良の形態】

【0034】

以下、本願発明の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。図３は本願発明が前提とする水性インクジェット印刷装置の概念図である。図中符号Ｆは被印刷対象のフィルムであり、一定の張力を与えられながらインクヘッド部２０を通過して熱風乾燥経路３０を走行する。インクヘッド部１０は非接触式であるので乾燥経路３０内の張力と同じ条件になる。乾燥経路３０においては乾燥炉内において、ノズルから熱風をインキ面に当てて乾燥させる。

【0035】

本願発明においては、まず、フィルムの属性に応じて、印刷速度、乾燥温度、張力を自動算出して、熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができるとともに収縮しないようにこれらを自動調整するものであるが、自動調整にあたっての最適印刷条件として下記のことを知見している。

【0036】

すなわち、印刷基材として一般的に耐熱性の低いフィルムＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）で水性インクジェット印刷をすると水性インクの乾燥の熱によって印刷の寸法が伸縮し見当が合わなくなり製品寸法も基準を大きく外れて印刷ができない。

【0037】

インクヘッド部（印刷部）は非接触式であるので乾燥炉内の張力と同じ条件となるが、一般的に熱風乾燥はノズルから熱風をインキ面に当てて乾燥させるので、フィルムが風によりバタつかず蛇行しないように安定した走行ができる張力が必要となる。

【0038】

つまり、被印刷対象のフィルムが一定の張力を与えられながらインクヘッド部を通過して熱風乾燥経路を走行する水性インクジェット印刷においては、フィルムの耐熱性などの属性を考慮し、熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができる張力をフィルムに対し与えるとともに、上記張力と乾燥温度を被印刷対象のフィルムが張力と温度により収縮しない範囲に調整することが必要となる。

【0039】

前記に関し、本願発明者は水性インクジェット印刷で使用する一般汎用フィルムの中で耐熱性の低いフィルムＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）でも水性インクジェット印刷ができる最適条件を見つけた。この最適条件を再現すれば水性インクを十分に乾燥させる温度条件下でありながら、乾燥炉内の熱風によるバタつきや蛇行しない安定した走行状態にして、耐熱性の低いフィルムＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）が熱伸縮せず印刷の見当制御が出来て製品寸法が基準内となる。

【0040】

この場合、一般汎用フィルムＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）：熱収縮率１５０℃５分条件：ＭＤ（タテ）８～３０％、ＴＤ（ヨコ）5 ～３５％を使用する際に問題となる熱伸縮を抑制して印刷見当と寸法再現ができることを目指す。

【0041】

一般汎用フィルムＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）：熱収縮率１５０℃５分条件：ＭＤ（タテ）８～３０％、ＴＤ（ヨコ）5 ～３５％を使用した場合、所定の水性インクが十分に乾燥する乾燥装置で炉長が５．5 ｍの場合、乾燥温度８５℃で速度８０ｍ/ 分の条件下で乾燥炉内の張力を２０Ｎ（７６０ｍｍ幅時１０N ～３０N ）まで低張力にすることにより、印刷後のフィルムの印刷仕上がり寸法は基準以内（タテ±0.2 ％、ヨコ±0.2 ％）になる。

【0042】

一方、高耐熱ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）：熱収縮率１５０℃５分条件：ＭＤ（タテ）3 ～8 ％、ＴＤ（ヨコ）２～６％を使用する場合には、乾燥炉内の張力を５０N （７６０ｍｍ幅時４０Ｎ～６０Ｎ）まで低張力にする。

【0043】

前記の水性インクジェット印刷機では高耐熱ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）：熱収縮率１５０℃５分条件：ＭＤ（タテ）３～８％、ＴＤ（ヨコ）２～6 ％を使用した場合に、印刷仕上がり寸法が基準以内（タテ±0.2 ％、ヨコ±0.2 ％）になる。

【0044】

以上の前提として、本願発明の発明者は水性インクジェット印刷で使用する代表的なフィルムを用いて、温度×張力×加熱時間を組み合わせた実験を行い、乾燥に必要な温度と、乾燥炉で安定した走行が可能な張力と、印刷速度に相当する加熱時間から水性インクジェット印刷ができる前記の最適条件を見つけた。この最適条件を再現すれば自動運転可能な水性・インクジェット印刷機を設計することができる。以下はその実験内容である。

【0045】

〈実験内容〉
・恒温高湿器
ヤマト科学株式会社製型式ＩＧ４０１平衡調温調湿方式（ＧＴＨＣシステム）
（性能）
温湿度範囲：＋５℃～＋８５℃（８７℃可）／４０％～９５９６
温度変動：±１．０℃、温度勾配：５℃、空間温度偏差：５℃
湿度変動：±５９６ｒｈ、湿度勾配：１０％ｒｈ、空間湿度偏差：１０９６ｒｈ
・使用基材
ＯＰＰ：東セロ（Ｕ－１、２０μｍ）、フタムラ化学（ＦＯＲ－ＡＱ、２０μｍ）
特殊ＯＰＰ：東洋紡（Ｐ２１６１、２０μｍ）
ＰＥＴ：東洋紡（Ｅ５１００、１２μｍ）
・治具
吊るし用クリップ（幅１４５ｍｍ）
重り用クリップ（幅１４５ｍｍ）：３５０ｇ、９５０ｇ、１，５００ｇ
水性インクジェット印刷実機：７６０ｍ幅時の実験結果より検体サイズ１４０ｍｍに換算
＊実機２０Ｎ＝３５０ｇ、実機５０Ｎ＝９５０ｇ、実機８０Ｎ＝１，５００ｇ
検体
サイズ：タテ（フィルムＴＤ方向）２００ｍｍ。ヨコ（フィルムＭＤ方向）１４０ｍｍ
・測定
３００ｍｍＪｌｓ１級金尺＋東海産業製ルーペＰＥＡＫｌ０×（目盛り０．１ｍｍ）
・温度（各温度設定＋湿度４０％一定）と加熱時間
７５℃（４秒＝７６℃、１１秒＝７６．５℃、１８秒＝７７℃）
８０℃（４秒＝８１℃、１１秒＝８１．５℃、１８秒＝８２℃）
８５℃（４秒＝８６℃、１１秒＝８６．５℃、１８秒＝８７℃）
恒温槽の温度低下を考慮し各加熱時間でセット温度を変える
水性インクジェット印刷実機：速度と乾燥炉から加熱時間を算出
乾燥炉５．５ｍ、速度８０ｍ／分＝４秒、３０ｍ／分＝１１秒、０．３ｍ／分＝１８秒
加熱温度は実機で水性インクが乾燥する条件を組み合わせる
＊実機３０ｍ／分＝７５℃、８０ｍ／分＝８５℃、０．３ｍ／分は実機での実験無し

【0046】

◎実験方法
フィルム基材のヨコ（フィルムＭＤ方向）から両サイド・中央の３ヵ所を採取
タテ２００ｍｍヨコ１４０ｍｍのサイズでカットする
検体の中央部のタテとヨコ共に１００ｍｍ間隔に針で穴を開ける
加熱前にタテとヨコ共に１００ｍｍを金尺＋ルーペで実測（小数点１桁）し記録する
重り用クリップは指定の重りを選ぶ
検体の上部に吊るし用クリップと下部に重り用クリップを取り付ける
恒温槽は指定の温度（±１℃）になっているのを確認し恒温槽に検体を吊るす
恒温槽のドアを閉めてから指定時間加熱する
指定時間経ったらドアを開けて検体を取り出す
上下部のクリップを取り外す
加熱後にタテとヨコ共に１００ｍｍを金尺＋ルーペで実測（小数点１桁）し記録
加熱前から加熱後の寸法を差し引き記録
グラフは差し引き寸法（＋は伸び、一は縮み）をプロットする
各検体の熱伸縮を確認する

【0047】

〈実験結果〉

【表1】

印刷制御範囲が０．２９６以内になる吊るしの重量を表記した
（１）ＯＰＰ：東セロ：Ｕ－１では４秒でタテ８５℃、１１秒でタテ７５℃８０℃８５℃ヨコ８５℃の場合３５０ｇにすると合格。印刷はタテ・ヨコ同時なので全て３５０ｇになる低張力が必要
（２）ＯＰＰ：フタムラ化学：ＦＯＲ－ＡＱも東セロ同様、全て３５０ｇになる低張力が必要
（３）特殊ＯＰＰ：東洋紡：Ｐ２１７１は一般ＯＰＰより耐熱があるフィルムなので１１秒でタテ８０℃８５℃の場合９５０ｇでの張力でも印刷できる
（４）ＰＥＴ：東洋紡Ｅ５１００はＯＰＰと異なり高耐熱性フィルムなので１，５００ｇの通常張力でも印刷できる

【0048】

〈実験結果詳細グラフ〉
（１）７５℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表2】

【0049】

（１）７５℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表3】

（１）７５℃の場合、実機で水性インクは速度３０ｍ／分＝１１秒で乾燥するので印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
１１秒の張力９５０ｇではタテで限度少し超え、３５０ｇであれば合格

【0050】

（１）８０℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表4】

【0051】

（１）８０℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表5】

（１）８０℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥限界だが
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
４秒の張力９５０ｇでタテ・ヨコ共合格

【0052】

（１）８５℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表6】

【0053】

（１）８５℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東セロＵ－１＃２０＞

【表7】

（１）８５℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥する
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
４秒の張力９５０ｇはタテで限度少し超え、３５０ｇであれば合格

【0054】

（２）７５℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜フタムラ化学ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表8】

【0055】

（２）７５℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜フタムラ化学ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表9】

（２）７５℃の場合、実機で水性インクは速度３０ｍ／分＝１１秒で乾燥するので
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
１１秒の張力９５０ｇではタテが限度超え、３５０ｇであれば合格

【0056】

（２）８０℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜フタムラ化学：ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表10】

【0057】

（２）８０℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜フタムラ化学：ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表11】

（２）８０℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥限界だが
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
４秒の張力９５０ｇではタテで限度少し超え、３５０ｇであれば合格

【0058】

（２）８５℃：ＯＰＰタテ熱伸縮＜フタムラ化学：ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表12】

【0059】

（２）８５℃：ＯＰＰヨコ熱伸縮＜フタムラ化学：ＦＯＲ－ＡＱ＃２０＞

【表13】

（２）８５℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥する
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０，２９６以下は
４秒の張力９５０ｇではタテで限度少し超え、３５０ｇであれば合格

【0060】

（３）７５℃：特殊ＯＰＰタテ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表14】

【0061】

（３）７５℃：特殊ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表15】

（３）７５℃の場合、実機で水性インクは速度３０ｍ／分＝１１秒で乾燥するので
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２９６以下は
耐熱性があるタイプなので１１秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0062】

（３）８０℃：特殊ＯＰＰタテ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表16】

【0063】

（３）８０℃：特殊ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表17】

【0064】

（３）８０℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥限界だが
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
耐熱性があるタイプなので４秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0065】

（３）８５℃：特殊ＯＰＰタテ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表18】

【0066】

（３）８５℃：特殊ＯＰＰヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｐ２１７１ ２０μ＞

【表19】

（３）８５℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥する
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
耐熱性があるタイプなので４秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0067】

（４）７５℃：ＰＥＴタテ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００ １２μ＞

【表20】

【0068】

（４）７５℃：ＰＥＴヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００ １２μ＞

【表21】

【0069】

（４）７５℃の場合、実機で水性インクは速度３０ｍ／分＝１１秒で乾燥するので
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
耐熱性があるタイプなので１１秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0070】

（４）８０℃：ＰＥＴタテ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００ １２μ＞

【表22】

【0071】

（４）８０℃：ＰＥＴヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００ １２μ＞

【表23】

（４）８０℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥限界だが
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
耐熱性があるタイプなので４秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0072】

（４）８５℃：ＰＥＴタテ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００１２μ＞

【表24】

【0073】

（４）８５℃：ＰＥＴヨコ熱伸縮＜東洋紡Ｅ５１００１２μ＞

【表25】

（４）８５℃の場合、実機で水性インクは速度８０ｍ／分＝４秒で乾燥する
印刷制御可能な範囲：タテ・ヨコの伸縮が０．２％以下は
耐熱性があるタイプなので４秒の張力１，５００ｇでもタテ・ヨコ共に合格

【0074】

本願発明の特徴の一つとして、自動運転の前提として、使用するフィルムの属性（フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅）とデザインに関するカバレッジを印刷直前に入力すると、水性インキの最適乾燥条件（乾燥温度と速度）と、使用する基材に合った最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率）を一斉に自動設定して最適印刷条件を簡単に設定することができるイニシャルプリセット機能を設けたことが挙げられる。

【0075】

すなわち、事前テストで得られた乾燥条件ファクター（フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅、デザインに関するカバレッジ）から得られた最適乾燥条件（乾燥温度、速度）と、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率）のイニシャルプリセットデータベースを作成しておく。印刷にあたり、イニシャルプリセット設定画面からフィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅を選択して、尚かつデザインに関するカバレッジの％値を入力すれば、初版から試し刷り無しで最適印刷条件になる乾燥温度、速度と、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率）を自動で一斉に設定できる。

【0076】

次に印刷見当合わせは初版印刷時にイニシャルプリセットで自動設定された最適印刷条件下で有彩色の４色と無彩色の白の見当を合わせる。この場合イニシャルプリセットが最適乾燥条件と最適張力条件を自動設定しているので、その条件下でフィルムが熱収縮している状態に見当が合う位置を事前テストで把握しておきイニシャルプリセットデータベースに追加で保存をしておく。

【0077】

すなわち、事前テストで得られた乾燥条件ファクター（フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅、デザインに関するカバレッジ）から得られた最適乾燥条件（乾燥温度、速度）と、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率）の条件下で、更にその状態で見当が合っているヘッドの吐出位置の情報をイニシャルプリセットのデータベースに追加しておく。これにより初版の印刷時でも何度も試し刷りをすることもなく初回から見当が合うようになる。初版で初回の一発目から見当を合わせることができる様になるので、それまでのロスがほぼなくなり量産印刷が可能になる。以下はその具体例である。

【0078】

イニシャルプリセット機能は、先ず使用する基材のファクター（フィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅＝実施例：ＯＰＰ、東セロ、Ｕ－１、＃２０、７６０ｍｍ）とデザインに関するカバレッジ（実施例：４色のカバレッジ＝１００％、白２色のカバレッジ＝１４０％）を印刷直前に入力すると、水性インキの最適乾燥条件（乾燥温度８８℃、速度８０ｍ／分）と、使用する基材に合った最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率：超弱パターン＝張力２０～２５Ｎ）を一斉に自動設定して最適印刷条件を簡単に設定することができる。

【0079】

図３および図６は印刷仕上がり寸法、印刷見当に関するグラフである。印刷仕上がり寸法は、事前テストで調べ済みのイニシャルプリセットのデータベースから例えば図５に示す条件下の場合は、図３のグラフのように：天地０．００±０. １％、図５のグラフのように：左右 ０. ３０±０. １％となり、左右寸法が基準内でなければ印刷前にデザイン寸法を拡大して基準内に仕上げる。つまり事前に調整作業で対応できるので初回１回目から印刷が仕上がる。

【0080】

印刷見当は、例えば図５・６に示す条件下の最適乾燥条件（乾燥温度８８℃、速度８０ｍ／分）と、使用する基材に合った最適張力条件（各種条件になる各駆動ロールの引き率：超弱パターン＝張力２０～２５Ｎ）で乾燥時にフィルムが熱収縮をしているので、特に４色ＣＭＹＫとその後に印刷する白２色の見当がずれたままになる。事前テストで調べ済みのイニシャルプリセットの見当に関するデータベースが必要になる。それは見当が合っている状態でのデータ（例：ＣＭＹの各色と白×２度がＫ（墨）位置からのずれた差分（天地と左右）が基準の±０．２ｍｍ内）の時の、全４色と白×２色のヘッド位置情報データ（例：ＣＭＹＫ４色×全７ヘッド、白×２＝全７ヘッドの位置情報）になる。

【0081】

図１は本願発明の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置のブロック図である。図中符号１は操作員から指示された、被印刷対象のフィルムの属性データと印刷データと印刷開始からなる印刷命令を一つまたは複数記憶する印刷実行プログラムを作成し実行する印刷制御装置であり、上記印刷実行プログラムは記憶装置２に記憶される。

【0082】

図中符号３は操作員が印刷制御装置に印刷命令を与える操作盤である。印刷命令はインターネットＮを介して外部の端末９から与えるようにしてもよい。上記端末９は無人自動運転中のトラブルやエラー発生時の異常通知の受信手段ともなる。

【0083】

図中符号５は印刷実行プログラムに沿って呼び出される印刷データを記憶しておく印刷データべースである。ここに印刷データとは印刷発注者から受け取った印刷デザインおよびフィルムタイプ、銘柄、厚み、紙幅などの被印刷対象のフィルムの属性の指定情報に基づいて印刷受注者が作成した印刷原稿データであり、有線または無線で接続された印刷原稿作成装置８により作成されたものが印刷装置の印刷制御装置を介して印刷データべース５に記憶される。

【0084】

図中符号４はイニシャルプリセットデータベースである。ここでは前記の被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジをファクターとして、熱風乾燥時に熱風によりフィルムがバタつかず蛇行しないように安定した走行ができるとともに収縮を最小限に押さえることができる乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および、その乾燥条件下で変化したフィルムの熱収縮を考慮した最適張力条件を、求めることができるとともに、被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジに応じて得た乾燥温度と走行速度からなる最適乾燥条件および最適張力条件下において、各吐出ヘッド間を移動する際のフィルムの伸縮に応じて見当を合わせた吐出位置の情報を求めることができるデータを記憶しているものであり、被印刷対象のフィルムの属性および印刷デザインに関するカバレッジの情報毎にこのイニシャルプリセットのデータベースを参照して、
印刷速度、
乾燥温度、
張力、
吐出位置
が自動算出される。

【0085】

図中符号７は印刷実行プログラムからの制御命令により駆動される吐出ヘッド、同じく図中符号６はフィルムを供給するとともに指定された速度、張力、乾燥装置で走行させるフィルム供給装置である。

【0086】

フィルム供給装置６においては、印刷実行プログラムからの制御命令により複数種のフィルムＦを選択して供給することが必要となるが、印刷で使用する原反ロールを印刷装置側まで自動搬送機で搬送することはできるが、巻出し部や巻取り部での準備作業は全て作業者の作業が必要であった。すなわち、次に使用する原反ロールを巻出し部にセットして前の原反ロールのフィルムにテープ貼りする繋ぎ作業や、印刷仕上がり巻取りを巻取り部から降ろして新しい紙管を取付けてフィルムをカットして新しい紙管に繋げる作業であり自動化が難しかった。
また、前の使用している原反ロールが残り少なくなり、新しい原反ロールに繋いで印刷機を通過させる作業は自動化が難しかった。

【0087】

ところで、印刷の受注においては印刷品質の保証が必要であるが、印刷仕上がり時に品質検査のサンプルを採取して印刷品質を確認し品質保証する必要があり無人化が難しかった。
また、印刷毎に外観検査機をセットする必要があるが、外観検査機とインクジェット機が連動して無人自動検査は難しいので作業者が設定する必要があった。

【0088】

図２は前記の自動化を実現させるためのフィルム供給装置の実施例の概念図であり、図中符号１０はフィルムＦが走行するインクジェット印刷装置を示す。図中符号１２は印刷前のフィルムＦを巻き取った原反ロールを所定位置まで搬送する自動搬送機１２、同じく１４は印刷後のフィルムＦを巻き取った印刷仕上がりロールを所定位置まで搬送する自動搬送機１４であり、この実施例においては自動搬送機とインクジェット印刷装置１０の巻出し・巻取り部を連動させて自動運転する。

【0089】

この実施例においては巻出し部、巻取り部はターレット方式としている。Ａ軸で使用していた原反ロールが残り少なくなり、Ｂ軸の次に使用する原反ロール（印刷実行プログラムで指示した原反）が自動搬送機１２でセット位置まで近寄り、インクジェット印刷装置側で自動チャッキングさせる。この原反ロールには事前に作業者にてテープ貼りを済ませてあり、テープ貼り部が上を向いた状態でセットされる。インクジェット印刷装置は停止してからＡ軸の原反ロールのフィルムＦを次のＢ軸の原反ロールのテープ位置にターレット１１を回転させて適正な位置で自動に貼り付け、その後Ａ軸のフィルムＦを自動でカットする。カットされたＡ軸の原反は余ったフィルムＦを自動で巻上げておく。その時にＡ軸の下に自動搬送機１２が待機していてターレット１１が自動で動き自動搬送機にＡ軸の原反巻残りを乗せる。インクジェット機は原反ロールが外れると自動でターレット１１を回転させて定位置に戻す。Ａ軸で原反残りロールを乗せた自動搬送機は所定の位置に運び出す。原反のテープ継ぎ部はインクジェット印刷装置が自動で巻取り部まで基材を流して巻取りして停止させる。ここまでの作業がエラーなく完了した段階で印刷スタートモードに自動で入る。

【0090】

巻出し部の自動作業が終了して印刷が全て完了してからの巻取り作業を説明する。巻取り部もターレット方式とする。Ａ軸に印刷仕上がりフィルムＦが巻き取られている。Ｂ軸には次に使用する新しい紙管（事前に作業者にてテープ巻き済み）を自動搬送機がＢ軸のセット位置まで近寄り、インクジェット印刷装置側で自動チャッキングさせる。インクジェット印刷装置は自動でターレット１３を回転させてＡ軸の印刷仕上がり巻取りのフィルムをＢ軸の新しい紙管の貼られたテープにターレットを回転させて自動に貼り付ける。その後Ａ軸の印刷済み側の無地フィルムＦを自動でカットする。カットされたＡ軸の印刷済み側の無地の余ったフィルムＦを自動で巻上げておく。その時にＡ軸の下に自動搬送機１４が待機していてターレット１３が自動で動き自動搬送機にＡ軸の印刷仕上がり巻取りを乗せる。インクジェット印刷装置は印刷仕上がり巻取りが外れると自動でターレット１３を回転させて定位置に戻す。Ａ軸で印刷仕上がりロールを乗せた自動搬送機は所定の位置に運び出す。

【0091】

この実施例においては前の使用している原反ロールが残り少なくなり新しい原反ロールに繋いで印刷機を自動で通過させる。すなわち、原反ロールの残り部と次の新しい原反ロールのテープ繋ぎ部は巻出し部でテープ貼り位置を検知させて、自動でインクジェット印刷装置を低速で走行させて、巻取り部の巻取りに巻き込まれた位置を検知させて自動停止させる。この自動作業が完了した信号を受けてインクジェット機本体は自動印刷モードに入る。

【0092】

この実施例においては印刷仕上がり時に品質検査のサンプルを採取して印刷品質を確認し品質保証する作業を合理的に行うために、２次元色彩計を用いたデジタル化カラーマッチ方法により印刷が仕上がった色に対して色差△Ｅ＝３以下が品質保証できる仕組みを採用している。これにより夜間に無人自動運転で生産した印刷サンプルは翌日まとめて後工程で採取する。これは品質保証期間キープするサンプルを保管管理するために行う。

【0093】

また、印刷毎に外観検査機をセットする必要があるが、この実施例においては外観検査機とインクジェット印刷装置が連動して無人自動検査する。すなわち、インクジェット印刷装置が運転中に外観検査機で全数検査を行う。本願発明においては印刷実行プログラムによりインクジェット印刷装置の無人自動運転を行なうが、その機能に連動させて外観検査機も作動させる。

【0094】

なお、以上のイニシャルプリセットのデータベースおよび自動運転するための印刷制御装置は印刷装置と同体とする他、印刷受注者において印刷原稿データおよび被印刷対象のフィルムの属性指定データを作成するための印刷原稿作成装置と同体とし、別体の印刷装置と有線または無線でデータをやりとりするようにしてもよいことはもちろんである。

【0095】

本願発明の自動運転が可能な水性インクジェット印刷装置によれば、昼勤務の間に夜間の印刷予定、すなわち印刷の予約が確定する。夜間で印刷する順番に担当者が事前に印刷実行プログラムを作成しておくことにより印刷予約ができる。予約画面にまずイニシャルプリセット機能のままでフィルムの種類や銘柄・厚み・幅、印刷デザインの情報としてカバレッジ（１０％から１５０％）を選択し入力を完了させる。そのまま画面を切替えて画像データの紐付けをする。事前に準備完了している画像データを画面上から選んでクリックすると予約画面上にその画像データ名が書き込まれる。これらの作業を終えて最後に予約ボタンを押すと、予約した順番通りに全ての情報が事前にセットできる。たまに予定で飛び込みがあり一度夜間分の予約を完了もしくは予約中でも割り込み機能があり、同じ様に全ての入力を終えて「割込」ボタンを押すと最初の一番目に予約できるようになる。

【0096】

昼勤の作業者は昼のマニュアル操作の印刷作業が全て終了したら、「予約開始」ボタンを押して「ＯＫ」ボタンを押せば、その後の印刷は予約した分全てが無人自動運転モードになり自動運転を始める。途中でトラブルやエラー発生時は遠隔で異常を知らせる情報を発信する。機械は停止したまま復旧するまで待つ。トラブル解除は作業者が行う。全てのエラーを解除したら残りの予約作業を再スタートさせられる。もしくは残りを一旦全てリセットすることもできるる。

【符号の説明】

【0097】

Ｆ フィルム
１ 印刷制御装置
２ 記憶装置
３ 操作盤
４ イニシャルプリセットデータベース
５ 印刷データベース
６ フィルム供給装置
７ 吐出ヘッド
８ 印刷原稿作成装置
９ 端末
１０ インクジェット印刷装置
１１ ターレット
１２ 自動搬送機
１３ ターレット
１４ 自動搬送機
２０ インクヘッド部
３０ 熱風乾燥経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】