京都市産業技術研究所

型友禅における型紙作製の自動化に関する研究籔内
快，上坂廣澤覚，名所沖田実嘉子

色染化学チーム
製織システムチーム
デザインチーム要貴宏
高一旨
型友禅における型紙作製は手彫りで行われ，その生産は職人の技能に大きく依存している。しかし近年，職人の高齢化や後継者不足によって型紙を作製できる職人は減少しており，このままでは型紙の供給が困難となり，型友禅業界に大きな影響を及ぼす事態が予想される。そこで弊所では，平成 28 年度からカッティングプロッターを用いた型紙自動作製システムの検討を行っている。今年度は昨年度に課題となった型紙に裏張りしたフィルムの剥離による加工精度低下の解決策として，支台を設置することを検討し，その効果を確認した。また，ラスターデータのベクター変換条件についても検討した。その結果，ベクター変換時のパラメータのうち誤差の許容値によりトレース精度およびカット時間は大きく変化することが示唆された。

1．はじめにが加工時に型紙から剥離し加工精度が低下するという課

京都の繊維産業は高度に分業化していることが特徴で題も明らかとなった。

あるが，近年，高齢化や後継者不足による生産工程の断本研究では，カッティングプロッターでの切断条件を絶など分業化の弊害が顕在化しつつある。型紙製造工程精査することに加え，前年度からの課題である型紙剥離においても高齢化や職人の減少により型紙の供給が困難による加工精度の低下を防止する方法について検討しな事態に陥る可能性が指摘されている。型紙の供給が途た。またラスターデータの図案をベクター変換する際の絶えることになれば型友禅業界に与える影響は甚大であ最適な変換条件についても検討した。

り，この問題への解決策が求められている。
職人不足による型紙作製工程の断絶という問題の解決策の一つとして型紙作製の自動化が考えられる。レー

2．実験方法2.1

型紙

ザー加工機などの機械による染色型紙の自動彫刻は小紋ST（合成型紙）及び CP（ビニール型紙）の 10 番（厚文様や伊勢型紙を対象に検討が行われており，実際の型さ約 0.2mm）を使用した。また，いずれの型紙につい紙製造工程への利用可能性が示されている 1, 2）。京都をてもフィルムを裏張りして使用した。

代表する捺染技法である型友禅においても，型紙の供給不足への対策として型紙製造工程の自動化が求められて2.2

おり，京都独自の生産工程に合致した型紙自動作製システムの開発が希求されている。

加工機

カッティングプロッターはロールタイプのミマキエン
ジニアリング製，CG-160FX- Ⅱを使用した。また，加工

そこで弊所では，平成 28 年度より型紙自動作製システムの構築を検討してきた。その中で，加工精度や手彫精度検討時のカット条件はカット速度 10cm/s，カット圧 80g（ST）および 150g（CP）とした。

りの型紙と切断形状が近いことから型紙の自動加工用の装置としてロールタイプのカッティングプロッターを選

2.3

型紙のカット条件の検討定し，その実用性を評価してきた。昨年度までに，座標フィルムを裏張りした型紙を試料とし，40g 〜 400g

補正用目印（トンボ）による自動補正機能を利用するこの範囲でカット圧を変化させ，型紙とフィルムの切断状とで，加工精度が向上することを確認している 3）。一方況を確認した。

で，切断した型紙の脱落防止のために，型紙の裏側にフィルムを接着している（裏張り）が，裏張りしたフィルム

̶ 77 ̶

研究報告
2.4№ 9（２０１９）2.5

ベクターデータ作製条件の検討

支台を用いた型紙作製

図 1 に示した図案について，Illustrator CS5（Adobe

型紙からのフィルムの剥離を防ぐため，支台を設置しInc. 製）を用いてベクターデータを作製した。ベクターて型紙の変形を軽減する手法について検討した。図 2 に

データは，360dpi で作製したラスターデータの図案を示すようにカッティングプロッターの前後に支台を設置ベクター化し，さらに 200 µm パスのオフセットを行う

し，型紙が垂れ下がるのを防止した状態で型紙作製を行ことで糸目の幅方向の中心付近に柄の外形が入るようにい，加工精度のばらつきを支台無しで作製した型紙と比調節した。ベクターデータ作製条件の検討として，ベク較した。型紙には T シャツ君（太陽精機製，120 メッシュ）

ター化のパラメータの一つである「誤差の許容値」がカッで製版した簡易スクリーン型を用いて，事前に糸目とトト時間，トレースの精度にどのように影響するかを確認ンボを四つ並べて印刷した。図 3 に実際に使用した簡易した。また，この検討で作製したベクターデータのうちスクリーン型と型紙を示す。

誤差の許容値が 1.5pixel（px）のデータを加工精度のばらつき評価時の加工用データとしても使用した。

2.6

加工精度の評価作製した型紙はデジタルマイクロスコープ（キーエンス製，VHX-2000，倍率 100 倍）で撮影を行い，同装置にインストールされている解析ソフトで図 4 に示すように糸目の総幅（L1）と糸目の内側の端からカットの中心位置（L2）の測定を行った。また，図 5 に図案中の測定点を示す。測定点は，アンカーの疎密，ベクター変換時点でのデータのズレを考慮して選出した。
加工精度の評価は，L1 と L2 の測定値を式 1 に代入し，糸目の中心からのカット位置の距離（LC）を算出することで行った。加工精度のばらつきは，単純な標準偏差だ
けでなく，工程管理に使用される工程能力指数を評価対象に加え，実際に生産を行った際に安定して生産可能か

図１

図２

加工精度評価に使用した図案

上：支台無しでの加工イメージ
下：支台有りの加工イメージ

図３

̶ 78 ̶

左：シルクスクリーン
右：使用した型紙

京都市産業技術研究所を評価した。具体的には L C の平均値 μ と標準偏差 σ から上側規格の工程能力指数 Cpk（USL）と下側規格の工3．実験結果
3.1

型紙切断条件の検討

程能力指数 Cpk（LSL）を算出し評価した。上側規格，フィルムを裏張りした ST 紙と CP 紙について，カッ下側規格は一般的な糸目の太さが 500 µm であったこと

ト圧を変化させ切断を行った結果を表 1 に示す。結果かから，糸目中心より＋ 250 µm を上側規格，− 250µm

ら，ST 紙ならば 60 g 以上，
CP 紙ならば 100 g 以上のカッを下側規格に設定した。

ト圧であれば型紙が切断可能であることが分かる。また，今回の条件ではカット圧の最大値である 400 g でも裏張りしたフィルムを切断することはなかった。以上のこと

2から，カッティングプロッターによる型紙作製において
ᘧ 1 LC ࡢィ⟬ᘧୖഃつ᱁Cpk USL, Cpk LSL

は，カット圧を一定の値以上にしておけば型紙のみを切ୗഃつ᱁

断可能であることが確認された。
3.2

ベクター変換条件の検討

図 6 にベクター変換条件の一つである誤差の許容量とᘧ 2 Cpk(USL), Cpk(LSL)ࡢᐃ⩏ᘧ

カット時間の関係を示す。誤差の許容量を低く設定するほどカット時間が増加することが分かる。また，カット

表 1 ST 紙，CP 紙の切断状況（○：裏面まで完全に切断，△：一部裏面まで切断されず，×：全体が裏面まで切断されず）㻠㻜䕧
㽢㻿㼀㻯㻼㻢㻜䕿䕧㻤㻜䕿䕧䜹䝑䝖ᅽ䠄㼓䠅㻝㻜㻜 㻝㻞㻜䕿䕿䕿
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11.5

2.53㻠㻜㻜䕿
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400࢝ࢵࢺ᫬㛫(sec)

350
300
250
200
150
10050

図４

加工精度の測定イメージ

000.52ㄗᕪࡢチᐜ್(px)

図６

図５

図案中の加工精度の測定位置

誤差の許容量とカット時間の関係

図７ 誤差の許容量によるベクターデータの変化
左：許容量 2.5 px，中：許容量 1.5 px，右：許容量 0.5 px

̶ 79 ̶

研究報告№ 9（２０１９）

時間は誤差の許容量が 1.0 px よりも小さくなると急激台無）＜ CP 紙（支台有）となる傾向があることが分かる。に増加し始めることも見て取れる。次に図 7 に誤差の許

この結果から支台を設置することには，型紙切断時のば容量を変化させた場合のベクターデータの糸目に対するらつきを抑える効果があるものと考えられる。ST 紙の位置を示す。許容量が 2.5 px, 1.5 px, 0.5 px の全ての場

支台の有無で測定箇所毎の値を比較すると，測定箇所 1合でベクターデータは糸目の内側に位置しているが，2.5と 11 の平均値に大きな差があることが分かる。これら

px の場合では糸目の外側ぎりぎりに位置しており切断の測定位置は型紙の端部に近い位置であり，図 8 左に示位置が少しずれることで不良となってしまう可能性があすような型紙の剥離が起きやすい位置であった。一方る。また，1.5 px と 0.5 px では 0.5 px の方が忠実にトレー

ST 紙と CP 紙で比較すると，CP 紙の方がばらつきは大スしているが，ベクターデータの糸目内での位置には大きくなる傾向にあることが見て取れる。CP 紙においてきな差はないため，カット時間がより短い 1.5 px のデーは，図 8 右に示すような型紙のフィルムからの浮きが頻タが最も実用性が高いと判断した。

繁に観察されており，こちらも型紙とフィルムの接着性が原因となっているものと考えられる。

3.3

次に工程能力（Cpk）に着目する。Cpk は 1.0 程度で加工ばらつきの評価

表 2 に各測定点での Lc の平均値と標準偏差，Cpkあれば規格外の発生確率が 0.15 % 程度となり，1.33 で（USL），Cpk（LSL）を示す。それぞれの測定箇所での0.03 % 程度の発生確率となる。今回の結果では，ST 紙（支標準偏差の値を比較すると，ST 紙（支台有）＜ ST 紙（支台有）が Cpk は全体的に高く，切断位置が糸目から出

表２ᐃ⟠ᡤ㻝㻞㻟㻠㻡㻢㻣㻤㻥㻝㻜㻝㻝

各加工条件での加工精度と標準偏差㻿㼀㻔ᨭྎ↓㻕㻌㻺㻩㻝㻜㻿㼀㻔ᨭྎ᭷㻕㻌㻺㻩㻝㻜㻯㻼㻔ᨭྎ᭷㻕㻌㻺㻩㻝㻝ᖹᆒ್㻛㽀㼙ᶆ‽೫ᕪ㻯㼜㼗㻔㻴㻿㻸㻕㻯㼜㼗㻔㻸㻿㻸㻕ᖹᆒ್㻛㽀㼙ᶆ‽೫ᕪ㻯㼜㼗㻔㻴㻿㻸㻕㻯㼜㼗㻔㻸㻿㻸㻕ᖹᆒ್㻛㽀㼙ᶆ‽೫ᕪ㻯㼜㼗㻔㻴㻿㻸㻕㻯㼜㼗㻔㻸㻿㻸㻕㻙㻝㻥㻞㻠㻙㻞㻢㻥㻡㻙㻞㻝㻙㻝㻠㻠㻙㻝㻠㻟㻙㻞㻟㻥㻙㻡㻠㻙㻢㻤㻙㻝㻝㻥㻥㻡㻤㻡㻣㻞㻠㻤㻣㻢㻢㻤㻣㻝㻣㻤㻥㻣㻣㻟㻝㻡㻜㻝㻚㻡㻡㻜㻚㻥㻢㻝㻚㻞㻤㻝㻚㻜㻤㻝㻚㻝㻥㻝㻚㻥㻟㻝㻚㻤㻡㻞㻚㻜㻥㻝㻚㻜㻠㻝㻚㻠㻡㻜㻚㻤㻞㻜㻚㻞㻜㻝㻚㻜㻜㻝㻚㻜㻠㻞㻚㻠㻜㻝㻚㻜㻜㻜㻚㻡㻞㻜㻚㻡㻜㻜㻚㻜㻡㻜㻚㻢㻣㻜㻚㻤㻟㻜㻚㻞㻥㻙㻥㻡㻡㻞㻙㻝㻢㻢㻙㻥㻟㻙㻝㻞㻟㻙㻝㻟㻟㻙㻝㻤㻤㻙㻣㻟㻙㻡㻠㻙㻤㻣㻣㻤㻠㻢㻥㻟㻡㻡㻢㻣㻢㻢㻡㻡㻠㻡㻡㻟㻣㻣㻤㻝㻚㻠㻥㻜㻚㻣㻥㻝㻚㻞㻝㻝㻚㻣㻡㻞㻚㻜㻠㻝㻚㻢㻠㻝㻚㻥㻢㻞㻚㻣㻜㻝㻚㻥㻢㻞㻚㻣㻠㻝㻚㻝㻜㻜㻚㻢㻣㻝㻚㻞㻜㻝㻚㻞㻜㻟㻚㻜㻝㻜㻚㻥㻟㻜㻚㻡㻢㻜㻚㻢㻜㻜㻚㻟㻤㻝㻚㻜㻣㻝㻚㻣㻣㻝㻚㻜㻟㻙㻞㻤㻝㻤㻠㻝㻥㻝㻞㻞㻝㻠㻙㻟㻠㻠㻙㻞㻡㻟㻙㻟㻣㻤㻙㻥㻙㻝㻜㻞㻙㻝㻟㻟㻞㻝㻡㻝㻤㻜㻝㻝㻤㻡㻤㻤㻣㻟㻜㻡㻝㻥㻣㻝㻤㻠㻝㻞㻞㻝㻝㻜㻝㻢㻟㻜㻚㻤㻞㻜㻚㻟㻝㻜㻚㻢㻡㻜㻚㻣㻠㻜㻚㻥㻜㻜㻚㻢㻡㻜㻚㻤㻡㻝㻚㻝㻠㻜㻚㻣㻝㻝㻚㻜㻣㻜㻚㻣㻤㻙㻜㻚㻜㻡㻜㻚㻢㻞㻜㻚㻣㻢㻞㻚㻝㻠㻝㻚㻜㻝㻙㻜㻚㻝㻜㻙㻜㻚㻜㻝㻙㻜㻚㻞㻟㻜㻚㻢㻢㻜㻚㻠㻡㻜㻚㻞㻠

図８ 型紙のフィルムからの剥離イメージ
左：型紙の端部での剥離と浮き，右：CP 紙で頻発した型紙の浮き̶ 80 ̶

京都市産業技術研究所
る確率は低い傾向にあることが分かる。ST 紙（支台有）

し，型友禅業界に貢献できるよう検討をすすめたい。

では，最も Cpk が低い箇所で 0.38，切断位置が糸目の外側になる確率は 13 % 程度である。これでは十分な工参考文献

程能力があるとは言い難い。また CP 紙については，平１）佐藤雄介，愛知教育大学研究報告，29（芸術・保健

均値が規格外となっている測定箇所があり Cpk（LSL）

体育・家政・技術科学編），pp.55 〜 70, March, 1980

は負の値と取っている。これは生産した場合に下側規格

２）沖田実嘉子，日本感性工学会論文誌 11（2）, 175182, 2012に外れる（切断位置が糸目の外側に位置する）ものが50% 以上あることを意味し，CP 紙は加工精度の向上な

３）津村幸夫，向井俊博，廣澤覚，名所高一，京都市産業技術研究所研究報告 No8，p110, 2018

くしては生産に耐えられないものと考えられる。
以上のことから，課題としては更なる加工精度の向上が挙げられ，特に CP 紙は生産を成り立たせるためにもある程度の加工精度を実現するのが必須である。加工精度を向上するためには型紙とフィルムの剥離をより抑える加工方法を検討する必要があると考えられる。
4．まとめ
本研究では，カッティングプロッターを用いた型紙自動作製システムの実現可能性について検討し，加工条件による加工精度のばらつきの変化やベクター変換の条件によるトレース結果の違いについて検討し，以下の結果を得た。
・

ベクター変換の精度は誤差の許容量のパラメータに依存し，許容量を低く設定することで高い精度を実現できる。

・

誤差の許容量を 1.0 px 以下に設定すると急激にカット時間が増加するため，カット時間を考慮し許容量を設定する必要がある。

・

型紙を切断するのに必要なカット圧は型紙の種類によって異なり，一定の圧力以上であれば型紙のみを切断できる。また，0.2 mm 厚の型紙を使用した場合は裏張りしたフィルムが切断されることはなかった。

・

型紙の切断時に支台を使用することで切断時のばらつきを抑えることができることが示唆された。

・

型紙のフィルムからの剥離が起こることで加工精度のばらつきが増加することが示唆された。

今年度の結果から，更なる加工精度の向上が必要であることが示された。そのため今後は，型紙からのフィルムの剥離を抑制するため，型紙とフィルムの接着性を改善する方法についても検討する必要があると考える。次年度では，加工精度の向上を検討するとともに，見本品を作製し，製品での品質を確認する。最終的には，型紙自動作製システムを供給不足の解決策として業界に提示

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