スクリーン印刷でインクだまりを防ぐためのスキージスピード設計

スクリーン印刷におけるインクだまりとは

スクリーン印刷は、プリント基板から電子部品、産業製品の名板印刷など、製造業の現場で幅広く活用されている印刷手法です。

その中で「インクだまり」とは、スキージが版上を走る際にインクが特定部分に溜まり、ムラや溢れ、にじみ、線幅変動といった印刷欠陥となる現象です。

この現象は特に微細パターンやカラークリアラインなど、高精度を求める場面で大きな問題になります。

一見すると単なる作業者の技量や勘によるものと思われがちですが、実際にはスキージスピード、圧力、インク粘度、版デザイン、スキージ角度、周辺温湿度など、複数要素が複雑に絡みあって発生します。

そのなかでも「スキージスピード設計」は、最新の自動化工場でも現場の現実課題として多くの技術者やオペレータが頭を悩ませています。

この記事では、昭和から受け継がれてきたノウハウも盛り込みつつ、現在の工場運用や品質管理、サプライヤー視点でも実践できる「インクだまりを防ぐためのスキージスピード設計」について詳しく解説します。

スキージスピードの役割と設計原理

なぜスキージスピードが重要なのか

スクリーン印刷でインクを版のメッシュ開口部に的確に押し出す役割を担うのが「スキージ」です。

スキージスピードが遅すぎると、インクが版の目詰まり(ドライアウト)やインク引き伸ばしによるムラの原因となりやすくなります。

一方、スキージスピードが速すぎると、インクが供給不足になりメッシュへの押し込みが不十分となり、線切れやかすれ、そしてスキージストローク後部での「インクだまり」が増加します。

適切なスピード設計は、インクという「流体」の物性と、版・基材との関係性に基づいて決定されるべきで、作業者任せの“さじ加減”の世界から一歩抜け出すことができます。

粘度・せん断・界面現象の基礎

スキージスピード設計には、インクの粘度（流れやすさ）、せん断特性（圧力をかけた際の変形性）、版の網点サイズや開口率、さらに版とインク・基材との界面現象（濡れ性、離型性など）を理解する必要があります。

新旧混在した現場では、インクメーカーの標準推奨から大きく離れた“現場独自”の粘度運用も散見され、それを考慮して最適設計を行うことが商品価値向上と歩留りUP、コスト競争力向上に直結します。

実践的なスキージスピード設計手法

1. 標準プロセスパラメータを明確化する

まずはカタログやインクメーカー、設備メーカーが推奨する基準スピードを出発点とします。

例えば、一般的な溶剤系インクの場合、50～150 mm/秒の幅が広く初期値となることが多いです。

スクリーンメッシュの線径や目開き、インクの粘度・チクソ性に応じて仮説をもち、基準点を多数（工程別、ロット別、環境別）記録することが大切です。

2. インク供給・流動テストの徹底実施

スキージスピードを10mm/秒単位で段階的に変化させ、それぞれにおける線幅持ち、濡れ性、かすれ、ダマリ（インクだまり）の発生度を目視またはAOI（自動外観検査装置）で評価します。

また、インクだまりの可視化には、紫外線励起や拡大観察、時にはレーザー変位計なども効果的です。

3. ワークごと・ラインごとのベスト設定を探る

量産現場では、「A製品にはスキージスピード120mm/秒」「B製品は粘度高めなので90mm/秒」といった具合に製品別の最適値を明文化・共有します。

さらに現場の習慣や“ウラ技”もドキュメント化し、デジタル・アナログ混在時代でも再現性の高い運用が実現します。

ハイミックス化・自動化推進下では、このレシピ情報をMES（生産管理）やSCADAなどシステムと連携させ、変種変量生産でもミスのない高品質維持が可能となります。

インクだまり低減に向けた現場改善の実例とポイント

トレーサビリティ強化×標準化のすすめ

インクだまりの発生要因分析は通常「5M1E」方式（Man, Machine, Material, Method, Measurement, Environment）で行います。

例えば、人為要因なら熟練オペレータと新人との差異、装置要因なら自動スキージ速度設定誤差などです。

インクロットや保管温度の微妙な差も現場では大きなミスに直結しやすいです。

製造現場ではトレーサビリティシートに「スキージスピード何mm/秒」「版・インク・基材のロット情報」「作業者名」「標準時間」「湿度・温度」などを正しく残し、異常時の迅速フィードバックを可能にします。

製造業の“戦略的データ活用”事例

実際に大手電子部品メーカーの現場では、インクだまりが頻発していた工程において、過去半年分のプロセスデータを多変量解析したところ、特定湿度帯におけるスキージスピード遅延が主因と判明しました。

季節をまたぐ変動を吸収するため、スキージスピードを自動調整するアルゴリズムを導入。AIと連携した工程パラメータ自動最適化によって歩留り向上を実現しています。

このようなデータドリブン運用の現場では、従来の職人技や熟練者依存から脱却し、サプライヤー側提供の新インクや新材料にも柔軟に最適化思考が可能です。

サプライヤー・バイヤー視点での連携とコミュニケーション

サプライヤー：現場観点の提案力を強化する

原材料・版メーカーが提供する技術資料や試作サポートは、現場特有のパラメータ設計現実に即したものでなければ、現場では「机上の空論」と見なされやすいです。

インクだまり現象が発生する現場条件を詳細にヒアリングし、標準レシピ提案とともに「最適スキージスピードチャート」や「歩留り効果・コスト対比」資料をバイヤーに提出することで、調達採用率向上が見込めます。

バイヤー：品質とコストの両立を追求する

バイヤーは、調達先や工程パートナーから安定品質と透明なコストの両面を求められています。

インクだまり防止の取組みは、製品不良率低減＝歩留り向上＝コスト低減という直接的な利益につながります。

また、標準化可能なスキージスピード設計情報は、海外サプライヤーや多拠点工場への横展開も容易で、グローバルサプライチェーン強化にも寄与します。

品質監査やFMEA（故障モード影響解析）の場でも、「インクだまり低減活動」「再現性のある設定値運用」として高評価が得られます。

これからの現場設計者・管理職が意識したいポイント

AIやIoTの進化で自動設定・監視が進む一方、現場特有の「再現困難」「暗黙知」に潜む課題は今後も存在します。

現場オペレーションに沈む“昭和的アナログ”をアップデートしつつ、真の現場価値を高めるために、下記のポイントを意識してください。

・現行不良要因の徹底分析と見える化
・標準スキージスピードレシピの定量管理化と文書化
・多能工教育や海外工場展開向けの運用マニュアル化
・サプライヤーとの実践的パラメータ共有
・設備メーカーとの技術交流を通じた最適化事例の蓄積

こうした取り組みが、今後グローバル競争で生き抜く上でのカギとなります。

まとめ

スクリーン印刷のインクだまり防止には、スキージスピード設計という一見単純な指標の背後に、多様な現場知の蓄積とプロセス革新が求められます。

現場改善とデータドリブンな最適化、そしてサプライヤー・バイヤー間の信頼に根差した技術連携こそが、品質課題克服とビジネス競争力強化の源泉となります。

明日の現場、今後の製造業をより強くしなやかにするために、ぜひ本記事の内容を貴社のスクリーン印刷現場でご活用いただければと思います。