JP6644321B1 - 印刷治具 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的厚みがある被印刷体でも嵌め込んで固定することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる印刷治具を提供する。【解決手段】立体的な被印刷体１２に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、被印刷体１２を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具１である。被印刷体１２を嵌め込んで固定するための複数個の開口２が形成された被印刷体固定板４と、被印刷体固定板４の裏面側に突出するように被印刷体固定板４の裏面に取り付けられた、被印刷体固定板４の高さを嵩上げするための脚８と、を備え、被印刷体固定板４の下部に被印刷体を突出させるための逃がし空間１４が形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具に関する。

従来、立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う印刷方法が知られている。インクジェット印刷では、印刷ヘッドを主走査方向及び副走査方向に移動させながら印刷を行う。このため、前記印刷方法では立体的な被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具が用いられている。

例えば、ヘッドフォンのヘッドバンドに対して絵柄をＵＶインクジェット印刷する際に用いられる治具が提案されている（特許文献１）。この治具には、ヘッドフォンのヘッドバンドの両端部を差し込むスリットが形成されており、スリットにヘッドバンドの両端部を差し込むことで、湾曲したヘッドバンドに対して負荷をかけ、ヘッドバンドを伸長させた状態で固定することができるように構成されている。

また、本発明者等も、被印刷体の少なくとも一部を嵌入する載置凹部が形成された治具を用いてＵＶインクジェット印刷を行う印刷方法を提案している（特許文献２）。この治具は、被印刷体の少なくとも一部を治具の載置凹部に嵌入させることで、被印刷体の正確な位置決めを行うことができるように構成されている。

特開２０１３―１０７０６１号公報 特許第６４３３１０６号公報

しかし、特許文献１に記載されている治具は、ヘッドフォンのヘッドバンド等の樹脂製の湾曲部を有する被印刷体に印刷を行うことを目的としている。従って、他の形状を有する被印刷体の印刷に適用することができるものではないという問題があった。

また、特許文献２に記載されている治具は、例えば樹脂板の表面に載置凹部を形成する等の方法で作製される。このため、形成可能な載置凹部の深さは樹脂板の厚さに依存し、深さのある載置凹部を形成することは困難であった。即ち、特許文献２に記載の治具は比較的厚みが薄い板状の被印刷体を嵌め込んで固定するには向いているが、比較的厚みが大きい被印刷体を嵌め込んで固定するには不向きであるという問題があった。

本発明は、前記のような従来技術が有する課題を解決するものである。即ち、本発明は、比較的厚みがある被印刷体でも嵌め込んで固定することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる印刷治具を提供するものである。

本発明者らは、前記従来技術の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。そして、被印刷体を嵌め込んで固定するための複数個の開口が形成された被印刷体固定板に脚を取り付け、前記被印刷体固定板の下側に被印刷体の厚みを逃がすことにより、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、前記課題は以下に示す本発明によって解決される。

本発明の印刷治具は、立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具であって、前記被印刷体を嵌め込んで固定するための複数個の開口が形成された被印刷体固定板と、前記被印刷体固定板の裏面側に突出するように前記被印刷体固定板の裏面に取り付けられた、前記被印刷体固定板の高さを嵩上げするための脚と、を備え、前記被印刷体固定板の下部に前記被印刷体を突出させるための逃がし空間が形成されていることを特徴とする。

本発明の印刷治具は、
前記脚の高さは、前記被印刷体を印刷時姿勢に配置した際に、前記被印刷体の印刷対象箇所が前記被印刷体固定板の表面から露出する高さに形成されていること；
前記脚の高さは、前記被印刷体を印刷時姿勢に配置した際に、前記被印刷体の印刷対象面が前記被印刷体固定板の表面と一致する高さに形成されていること；
前記被印刷体固定板の各々の開口は、前記被印刷体の印刷時姿勢を上方から平面視した外形に対応する形状に形成されていること；
前記被印刷体固定板が矩形状に形成され、前記脚が前記被印刷体固定板の四辺に沿って配置されていること；
前記被印刷体固定板は複数個の前記開口が行列状に形成され、前記脚が隣接する行または隣接する列の間で、かつ、前記被印刷体固定板の四辺のいずれかと平行するように配置されていること；
が好ましい。

また、本発明の印刷治具は、
外形が円錐状又は円錐台状の被印刷体の円錐面に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具であって、前記被印刷体固定板と平行するように前記脚の下端側に配置する底板を更に備え、前記底板の表面には、前記底板の表面から突出し、前記被印刷体の小径部側を持ち上げるための被印刷体支持台が設置されており、前記被印刷体支持台は、前記底板の表面のうち前記被印刷体固定板と前記底板を位置合わせした際に前記被印刷体固定板の前記開口を通じて視認可能な領域に配置され、前記被印刷体支持台の高さは、前記被印刷体支持台に前記被印刷体を載置した際に前記被印刷体の円錐母線が前記被印刷体固定板と平行となる高さに形成されていること；
前記底板の表面には、前記底板の表面から突出し、前記被印刷体を印刷時姿勢のままずれないように固定するためのズレ防止ブロックが設置されており、前記ズレ防止ブロックは、前記底板の表面のうち前記被印刷体の印刷時姿勢における前記被印刷体の大径側端部に相当する位置に配置されていること；
前記ズレ防止ブロックが、前記底板の表面のうち前記被印刷体の印刷時姿勢における前記被印刷体の両側部に相当する位置に更に配置されていること；
が好ましい。

本発明の印刷治具は、比較的厚みがある被印刷体でも嵌め込んで固定することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる。

本発明の印刷治具の一の実施形態を模式的に示す平面図である。 図１に示す印刷治具を模式的に示す底面図である。 図１に示す印刷治具を模式的に示すＡ−Ａ’端面図である。 図３に示す印刷治具の使用方法を模式的に示す工程図である。 図３に示す印刷治具の使用方法を模式的に示す工程図である。 図３に示す印刷治具の使用方法を模式的に示す工程図である。 本発明の印刷治具の構成要素である底板の一の実施形態を模式的に示す平面図である。 図７に示す底板を模式的に示すＢ−Ｂ’端面図である。 図８に示す底板の使用状態を模式的に示す工程図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。但し、本発明は図面に示された形態のみに限定されるものではない。

［１］第一の実施形態：
図１乃至図３は本発明の印刷治具の一の実施形態を模式的に示す図であり、図１は平面図、図２は底面図、図３は図１に示す印刷治具のＡ−Ａ’端面図である。

本発明の印刷治具は、立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具である。

図１乃至図３に示す印刷治具１は、被印刷体を嵌め込んで固定するための複数個の開口２が形成された被印刷体固定板４と、被印刷体固定板４の裏面側に突出するように被印刷体固定板４の裏面に取り付けられた、被印刷体固定板４の高さを嵩上げするための脚８と、を備えている。そして、被印刷体固定板４の下部に被印刷体を突出させるための逃がし空間１４が形成されている。

このように、被印刷体固定板４を脚８によって嵩上げすることで、被印刷体固定板４の下部に被印刷体を突出させるための逃がし空間１４を形成することができる。従って、比較的厚みがある被印刷体でも嵌め込んで固定することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる。

被印刷体固定板４の各々の開口２は、被印刷体の印刷時姿勢を上方から平面視した外形に対応する形状に形成されている。このような構成により、被印刷体固定板４の開口２に被印刷体を嵌め込んで固定することができる。

「印刷時姿勢」とは、印刷時における被印刷体の姿勢を意味する。印刷時姿勢においては、被印刷体の表面の一部である印刷対象箇所が上方に向けられ、被印刷体固定板４の開口２から印刷対応箇所が露出する状態となる。

開口２と被印刷体の外形との間には、０．０２ｍｍ程度（０．０１ｍｍから０．１ｍｍ）のクリアランスが設けられている。このクリアランスを設けることで、開口２への被印刷体の嵌め込みが容易になるとともに、被印刷体の位置ズレによる印刷ズレの発生を防止することができる。

被印刷体固定板４の厚さは１０ｍｍである。被印刷体固定板４の厚さを０．１ｍｍから５０ｍｍとすることで被印刷体を嵌め込んだ際に被印刷体を確実に固定することができ、被印刷体の正確な位置決めが可能となる。

被印刷体固定板４はアクリル樹脂からなるアクリル板である。被印刷体固定板４の材質は特に限定されず、アクリル樹脂以外の樹脂からなるものであってもよい。

被印刷体固定板４は矩形状に形成されている。被印刷体固定板４を矩形状とすることで、印刷治具１を所定の印刷位置にセットし、位置合わせを行うことが容易となる。

被印刷体固定板４は複数個の開口２が３行×４列の行列状に形成されている。ＵＶインクジェット印刷を行うインクジェットプリンタは印刷対象箇所に対して、印刷ヘッドを主走査方向及び副走査方向に移動させながら印刷を行う。従って、多数の被印刷体に対して印刷を行う場合には、開口２を行列状に配置することが好ましい。

脚８は板状（直方体状）に構成されている。そして、脚８は矩形状に構成された被印刷体固定板４の四辺に沿って（即ち、被印刷体固定板４の外縁に沿って枠状に）配置されている。脚は板状に限られるものではなく、例えば、被印刷体固定板の裏面から棒状の脚を突出させるような構成であってもよい。但し、図示のように脚８を板状とし、被印刷体固定板４の四辺に沿って配置した方が被印刷体固定板４の撓みや捻じれを抑制することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる。

また、被印刷体固定板が複数個の前記開口が行列状に形成されている場合には、脚が隣接する行または隣接する列の間で、かつ、前記被印刷体固定板の四辺のいずれかと平行するように配置されていることが好ましい。印刷治具１においては、脚１０は３行×４列の行列状に配置された複数個の開口２の隣接する行の間で、かつ、矩形状の被印刷体固定板４の二辺と平行するように配置されている。このような構成は、脚８を被印刷体固定板４の外縁に沿って枠状に配置するのみの構成より、更に被印刷体固定板４の撓みや捻じれを抑制することができる。従って、被印刷体を正確に位置決めする効果が高い点において好ましい。

図４乃至図６は図１乃至図３に示す印刷治具１の使用方法を示す模式図である。いずれの図も図３と同様に図１のＡ―Ａ’端面に対応する端面を示す図面である。

印刷治具１は以下のようにして使用する。まず、印刷治具１を裏返し、被印刷体固定板４の裏面を露出させる（図４）。次に、被印刷体固定板４の開口２に被印刷体１２を嵌め込む（図５）。この際、被印刷体１２の印刷対象箇所が開口２から露出するように被印刷体１２を嵌め込む。更に、開口２に嵌め込まれた被印刷体１２の小径側を粘着テープで動かないように固定する。被印刷体１２がセットされた印刷治具１を裏返して被印刷体固定板４の表面を露出させる（図６）。この状態で、印刷治具１を印刷装置（ＵＶインクジェットプリンタ）のステージ１６上に載置し、ストッパ１８に突き当てて所定の位置に位置合わせし、被印刷体１２に対して印刷を行う。

被印刷体１２としては、外形が円錐台状の構造体を用いている。この構造体は大径側が開口され、小径側が有底の中空体、具体的にはコップである。印刷対象箇所は被印刷体１２の円錐面の一部に施された凹凸模様の面であり、被印刷体１２の印刷時姿勢は円錐台状の構造体を横に倒した姿勢である。

脚８，１０の高さは、被印刷体１２を印刷時姿勢に配置した際に、被印刷体１２の印刷対象箇所が被印刷体固定板４の表面から露出する高さに形成されている。特に図６に示すように、脚８，１０の高さが、被印刷体１２を印刷時姿勢に配置した際に、被印刷体１２の印刷対象面が被印刷体固定板４の表面と一致する高さに形成されていることが好ましい。脚８，１０の高さは被印刷体１２の外形を考慮し、適宜設定すればよい。

［２］第二の実施形態：
図７及び図８は、本発明の印刷治具の構成要素である底板の一の実施形態を模式的に示す図であり、図７は平面図、図８は図７に示す底板のＢ−Ｂ’端面図である。

本発明の印刷治具は、印刷治具（被印刷体固定板及び脚）に加えて、底板を更に備えた形態であってもよい。この実施形態は、外形が円錐状又は円錐台状の被印刷体の円錐面に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具である。

図７及び図８に示す底板２０は、図１乃至図３に示す印刷治具１（被印刷体固定板４及び脚８）と組み合わせて用いられる。底板２０は、図１乃至図３に示す被印刷体固定板４と平行するように脚８，１０の下端側に配置する部材である。

図７及び図８に示す底板２０の表面には、底板２０の表面から突出し、被印刷体の小径部側を持ち上げるための被印刷体支持台２２が設置されている。被印刷体支持台２２は外形が円錐状又は円錐台状の被印刷体の小径側を持ち上げ、被印刷体を傾斜させた状態で保持するための部材である。外形が円錐状又は円錐台状の被印刷体を印刷する際に被印刷体支持台２２を用いると、印刷ヘッドに対して傾斜している円錐面を印刷ヘッドに対して正対させることができる。従って、立体形状から平面化した二次元データへの変換する際に面の傾斜を考慮する必要がなくなり、データの変換が簡素化され、印刷ズレを効果的に抑止することができる。

被印刷体支持台２２は、底板２０の表面のうち被印刷体固定板と底板２０を位置合わせした際に被印刷体固定板の開口を通じて視認可能な領域（視認可能領域２４）に配置されている。その領域に被印刷体支持台２２を配置することで、被印刷体を持ち上げることができる。被印刷体の小径側を持ち上げるという目的から、被印刷体支持台２２は視認可能領域２４の被印刷体の大径側に相当する領域ではなく、被印刷体の小径側に相当する領域に配置されている。

被印刷体支持台２２の高さは、被印刷体支持台２２に被印刷体を載置した際に被印刷体の円錐母線（即ち、印刷時姿勢における被印刷体の頂部）が被印刷体固定板と平行となる高さに形成されている。被印刷体の形状が決まれば、被印刷体支持台２２の配置位置と高さを調整することで、被印刷体固定板と被印刷体の円錐母線とを平行する位置に配置することができる。

被印刷体支持台２２は、直方体状に構成されている。但し、被印刷体を持ち上げて支えることが可能である限り、被印刷体支持台の形状は直方体状に限定されない。

底板２０の表面には、被印刷体支持台２２に加えて、底板２０の表面から突出し、被印刷体を印刷時姿勢のままずれないように固定するためのズレ防止ブロック２６が設置されている。ズレ防止ブロック２６は、底板２０の表面のうち被印刷体の印刷時姿勢における被印刷体の大径側端部に相当する位置に配置されている。この実施形態では被印刷体支持台２２により被印刷体を傾斜させた姿勢で保持する必要がある。従って、被印刷体の大径側端部が滑って位置ずれを起こさないようにズレ防止ブロック２６を配置することが好ましい。

底板２０においては、ズレ防止ブロック２８が、底板２０の表面のうち被印刷体の印刷時姿勢における被印刷体の両側部に相当する位置に更に配置されている。ズレ防止ブロック２８を配置することで、被印刷体の側方への位置ずれや転がりを防止することができる。

ズレ防止ブロック２６，２８は、直方体状に構成されている。但し、被印刷体の位置ずれを防止しうる限り、ズレ防止ブロックの形状は直方体状に限定されない。また、ズレ防止ブロックの高さも被印刷体の位置ずれ防止という効果を奏する限り、適宜設定することができる。

このように、印刷治具１を被印刷体固定板４と脚８とから構成すると、脚８の高さを調整することで、被印刷体固定板４の厚さに拘らず被印刷体を収めるスペースを確保することができる。従って、比較的厚みが大きい被印刷体でも嵌め込んで固定することができ、被印刷体を正確に位置決めすることができる。

図９は図１乃至図３に示す印刷治具１の使用状態を示す模式図である。図９は図８と同様に図７のＢ―Ｂ’端面に対応する端面を示す図面である。

図９は図７及び図８に示す底板２０と、図１乃至図３に示す印刷治具１（被印刷体固定板４及び脚８）とを組み合わせて用いた状態を示している。

図９に示すように、被印刷体固定板４の開口２に、外形が円錐台状の被印刷体１２を嵌め込む。この際、被印刷体１２の印刷対象箇所が開口２から露出するように被印刷体１２を嵌め込む。

被印刷体１２は、円錐台の小径部側を被印刷体支持台２２により持ち上げられている。そして、円錐台の大径部側端部はズレ防止ブロック２６により傾斜された印刷時姿勢のままずれないように固定されている。更に、円錐台の両側部は図示されないズレ防止ブロックにより側方に位置ずれしたり、転がったりしないよう固定されている。

この状態で、印刷治具１を印刷装置（ＵＶインクジェットプリンタ）のステージ１６上に載置し、ストッパ１８に突き当てて所定の位置に位置合わせし、被印刷体１２に対して印刷を行う。

［３］ＵＶインクジェット印刷：
ＵＶインクジェット印刷は従来公知の方法により行えばよく、その方法は特に限定されない。例えば、以下のような工程により行うことができる。

まず、被印刷体の立体形状、その表面に形成された凹凸模様等の立体形状等を印刷層の層厚のムラを考慮して、被印刷体および印刷対象箇所である立体面の立体形状を平面化した二次元データに変換する（解析工程）。このデータ変換は印刷装置（ＵＶインクジェットプリンタ）の制御部により行うことができる。このデータ変換により、被印刷体の印刷対象箇所を単純に平面視した形状ではなく、印刷層の層厚のムラを考慮し、平面視形状を歪ませた形状を示す二次元データを得る。

次に、前記二次元データに基づいて、被印刷体の印刷対象箇所にＵＶインクジェットプリンタを用いてプライマーを印刷し、プライマー層を形成する（プライマー層形成工程）。プライマー層の形成材料としては、例えばトルエン、キシレン及びエチルベンゼンの混合物を用いることができる。通常、、プライマー層の層厚は５〜１０μｍである。

更に、前記二次元データに基づいて、被印刷体の印刷対象箇所に形成されたプライマー層の表面に、ＵＶ硬化型白色インクを印刷し、ＵＶ照射し、白色インク層を硬化させることで硬化白色インク層を形成する（白引き工程）。

ＵＶ硬化型白色インクとしては、ＵＶ硬化性を有する既知の白色インクを好適に用いることができる。ＵＶ照射はＬＥＤ光源等を用い、室温条件下、数ミリ秒〜数秒の間、ＵＶを照射することにより行うことができる。

最後に、前記二次元データに基づいて、被印刷体の印刷対象箇所に形成された硬化白色インク層の表面に、ＵＶ硬化型カラーインクを印刷し、カラーインク層を硬化させることで硬化カラーインク層を形成する（カラー印刷工程）。

ＵＶ硬化型カラーインクとしては、ＵＶ硬化性を有する既知のカラーインクを好適に用いることができる。カラーインクとして、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのＵＶ硬化インクを用いることが好ましい。これにより、高精度のフルカラー印刷を行うことが可能となる。ＵＶ照射はＬＥＤ光源等を用い、室温条件下、数ミリ秒〜数秒の間、ＵＶを照射することにより行うことができる。

このような印刷方法においては、被印刷体および印刷対象箇所である立体面の立体形状に加えて、被印刷体の印刷対象箇所の位置が考慮されるため、被印刷体、ひいては印刷対象箇所の正確な位置決めが極めて重要となる。本発明の印刷治具は、被印刷体を正確に位置決めすることができるので、前記印刷方法に好適に用いることができる。

１ 印刷治具
２ 開口
４ 被印刷体固定板
６ 裏面
８，１０ 脚
１２ 被印刷体
１４ 逃がし空間
１６ ステージ
１８ ストッパ
２０ 底板
２２ 被印刷体支持台
２４ 視認可能領域
２６，２８ ズレ防止ブロック

Claims (7)

1. 立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具であって、
   前記被印刷体を嵌め込んで固定するための複数個の開口が形成された被印刷体固定板と、前記被印刷体固定板の裏面側に突出するように前記被印刷体固定板の裏面に取り付けられた、前記被印刷体固定板の高さを嵩上げするための脚と、を備え、
   前記被印刷体固定板の下部に前記被印刷体を突出させるための逃がし空間が形成されており、
   前記被印刷体固定板が矩形状に形成され、前記脚が前記被印刷体固定板の四辺に沿って配置され、
   前記被印刷体固定板は複数個の前記開口が行列状に形成され、
   前記脚が隣接する行または隣接する列の間で、かつ、前記被印刷体固定板の四辺のいずれかと平行するように配置されていることを特徴とする印刷治具。
2. 前記脚の高さは、前記被印刷体を印刷時姿勢に配置した際に、前記被印刷体の印刷対象箇所が前記被印刷体固定板の表面から露出する高さに形成されている請求項１に記載の印刷治具。
3. 前記脚の高さは、前記被印刷体を印刷時姿勢に配置した際に、前記被印刷体の印刷対象面が前記被印刷体固定板の表面と一致する高さに形成されている請求項１に記載の印刷治具。
4. 前記被印刷体固定板の各々の開口は、前記被印刷体の印刷時姿勢を上方から平面視した外形に対応する形状に形成されている請求項１から３までのいずれか一項に記載の印刷治具。
5. 立体的な被印刷体に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具であり、外形が円錐状又は円錐台状の被印刷体の円錐面に対してＵＶインクジェット印刷を行う際に、前記被印刷体を並列的に固定し、位置決めするための印刷治具であって、
   前記被印刷体を嵌め込んで固定するための複数個の開口が形成された被印刷体固定板と、前記被印刷体固定板の裏面側に突出するように前記被印刷体固定板の裏面に取り付けられた、前記被印刷体固定板の高さを嵩上げするための脚と、を備え、
   前記被印刷体固定板の下部に前記被印刷体を突出させるための逃がし空間が形成されており、
   前記被印刷体固定板と平行するように前記脚の下端側に配置する底板を更に備え、
   前記底板の表面には、前記底板の表面から突出し、前記被印刷体の小径部側を持ち上げるための被印刷体支持台が設置されており、
   前記被印刷体支持台は、前記底板の表面のうち前記被印刷体固定板と前記底板を位置合わせした際に前記被印刷体固定板の前記開口を通じて視認可能な領域に配置され、
   前記被印刷体支持台の高さは、前記被印刷体支持台に前記被印刷体を載置した際に前記被印刷体の円錐母線が前記被印刷体固定板と平行となる高さに形成されている印刷治具。
6. 前記底板の表面には、前記底板の表面から突出し、前記被印刷体を印刷時姿勢のままずれないように固定するためのズレ防止ブロックが設置されており、
   前記ズレ防止ブロックは、前記底板の表面のうち前記被印刷体の印刷時姿勢における前記被印刷体の大径側端部に相当する位置に配置されている請求項５に記載の印刷治具。
7. 前記ズレ防止ブロックが、前記底板の表面のうち前記被印刷体の印刷時姿勢における前記被印刷体の両側部に相当する位置に更に配置されている請求項６に記載の印刷治具。