捺染用インクジェットプリントシステム− Konica Nassenger KS1600 Ⅱ−
Inkjet Textile Printing System − Konica Nassenger KS1600 Ⅱ−

加藤孝行＊Katoh, Takayuki

川島保彦＊＊本Kawashima, Yasuhiko多広行＊

Honda, Hiroyuki

The inkjet textile printing system "Nassenger KS-1600 Ⅱ " developed by Konica are practically used. Thissystem has features and mechanism of the head driving frequency 20kHz, the high quality inks and the goodfabric feed unit. At the printing speed 10m2/hour, the black print fabric of L*value 20 is obtained by colordevelopment. The stretch fabric is also available by this fabric feed unit.

１ はじめに
１．１

捺染市場の現状

液体をデジタルで制御できるインクジェットは産業用途として注目を浴びている。特に捺染業界における期待は大きい。現在、国内及び欧州の生産者は従来スクリーン捺染などによる生産を安価な中近東や中国などへシフトさせている。一方、高級品は自国内で生産しようと試みている。これは、最終顧客の考え方が必需品と嗜好品との２つに分かれ、必需品としての衣服やインテリアには、より安価なものを求め、嗜好品に対しては個性的で高級感のあるものを求めていることにある。つまり、国内及び欧州の生産者は、高付加価値商品に特化し斬新なデザインが可能なインクジェット捺染へシフトせざるを得なくなってきている。現にデザインの大半はデジタル化され、従来捺染では不可能なグラデーションを含んだ① Dyestuff vessels ② Computer controlled jets unit
③ The carpet
Fig.1 Diagram of the Chromojet Carpet Printing System

ものが主流となりつつある。
また、近年の捺染業界は販売効率アップを狙い在庫圧縮を進めており小ロット化と短納期化を求めている。捺

布帛用BJプリントシステム２）を開発した。このシステム

染用インクジェットはデジタル処理しプリントを行うのはデジタル画像を毎分１ m の速さで印捺ができ 3.8 × 6.4で短納期化に対応でき在庫レス化が可能でありこの点も× 1.7m、重量７ｔを有した本格的なデジタルプリント生大いに着目されている。さらに、必要な部分のみ染料や産装置である。また、1997年に、コニカと住江織物は、微顔料を付着させるので廃液などが格段に少なく、かつ消細なノズルを有するインクジェットヘッドに対応した分散費電力など種々の点で厳しくなった環境問題にも十分に染料のインク化と高粘度対応のヘッドの実用化に成功し、対応できる１）。

ポリエステル繊維へのデジタル捺染を可能にした３）４）。

１．２

捺染のデジタル化

現在、発表されている捺染用インクジェット装置は、1976 年に Zimmer 社が Fig. １に示すクロモトロニック

インクジェットの心臓部であるヘッドが、熱又はバブル方式を開発した。このシステムはベルト上でモケットジェットのDOD方式、圧電素子によるピエゾ方式及び連（布帛の一種、カーペット等に使用）を間欠的に移動させ、続出射の CIJ 方式の３種類でそれぞれに長所と短所があ停止状態で可動染料液ユニットがモケット移動方向に対り、その目的によって使分けがなされている５）。色形成し垂直に移動し、電磁弁でジェットノズルをコントロー

方法においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのインクを基準としたプルしインクを吐出するものである。その後、インクジェッロセスカラーが主流である。その他の方法として従来捺

トの出現により高精細な画像形成が可能となり一般布帛

染で使用する安価な染料を使用し有版捺染単色カラーへの印捺が可能となった。1993 年に、鐘紡とキャノンはデータを用いて、インクジェット捺染と従来捺染での色を容易に一致できるようにした事前混色法による色形成＊ 技術センター＊＊ 技術センター

IJT センター
IJT センター

第３開発グループ
第１開発グループ

方法も提案されている６）。

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２ 捺染用インクジェットNassengerⅡ型の主要技術

トが強調されてしまうためと考えられる。つまり、高い以下にコニカが開発した捺染用インクジェットプリンための解像度は必要であるが、粒状感に関しては紙用プ解像度が必要となっている。一方、捺染では細線を描くリンタのレベルまでは必要ではない。布帛の表面は粗面

トシステムの主要技術について述べる。

で多孔質であり反射光がランダムとなり、高い解像度が２．１システム設計認識できないためである。さらに、布帛には織りの空隙

インクジェットによる紙と布帛のプリント上の相違は、がありインクドットが小さい高解像度では織りの空隙を現行の印刷と捺染の違いに一致していると考えて良い。

通過してしまうためである。 つまり、捺染インクジェッ

印刷は、平滑な表面構造を持つ紙に文字や模様を表現す

トシステムでは解像度は細線を重視して考えれば良い。

る技術として発展し、捺染は粗面で多孔質な布帛（繊維衣服などの遠距離でデザインを見る場合には、細線から考集合体）に模様を表現する技術として発展してきた。捺

えて、720dpi 以下、つまり実際の細線では 0.05mm で十分染の印捺方式は印刷同様に版方式が利用され、その版もであり、現実的には 540dpi（0.07 ｍｍ）以下であれば十分凸版、凹版、孔版、平板など印刷と同様な方式が採用さで、また最小解像度は 260dpi（0.14mm）以上あれば良い。

れている。捺染と印刷の大きな違いは色の深みである。

産業用としてインクジェットを考えるに当り重要なこ印刷の場合は媒体の表面部分のみの着色で十分な効果がとは生産性である。インクジェットのプリント速度は発揮できるのに対して、布帛の場合は深みを出すためにヘッドの駆動周波数とノズル数及びドットの解像度で決繊維の内部までインクを浸透させる必要がある。さらに、定される。ヘッドが搭載されるキャリッジの加減速を考発色後の洗いによって未染着染料が流れてしまう。Fig.２

慮した解像度 300dpi での速度を Fig. ３に示す。図よりわ

＊

＊

＊

は数十種類の図柄をそれぞれ紙用と布用の L a b 形式

かるように、プリント速度を上げるためにはノズル数をで色変換した後、それぞれの専用プリンタで出力した場増やせば良い。しかしながらこの考えでは大きな問題が合のインク付着量分布を示した。なお、この時用いた布生じる。不出射ノズルの生じる確率が高くなることであ用インクは紙用に比べて２〜４倍程度染料濃度が高いもる。つまり、欠陥プリントの確率が高くなることである。のを使用している。図より紙用プリンタのインク付着量

プリント速度は 20KHz 駆動と５ KHz 駆動では約 2.5 倍もは 10ml/m ２以下に分布しており、同じ色を出すためには異なる。つまり同じ速度では 20KHz のヘッドを使用すれ布用では平均約４倍のインク量が必要なことがわかる。

ばノズル数を25％に抑えられる。産業用として開発するにつまり、捺染用のプリンタは、紙用プリンタのインクに当り安定性を考慮して、この程開発したインクジェット捺

比べて捺染用のインクは吐出量を多くし、かつインク濃染用ヘッドは 20KHz で駆動できるように設計している。

度を高濃度化する必要があることがわかる。
次に解像度について述べる。インクジェットでの濃度変化は基本的には面積変調により中間調を再現する。つまり、ドットの大きさは固定であるがドットの数を変える。現在の紙用プリンタは、濃淡のインクを用いかつ視認限界域以下の最小ドットを用いてドットの大きさも可
変させ粒状感を低減し写真画質に近づけている７）。これは、平滑な表面構造を持つため、光の反射が強く、ドッ

Fig.3 Textile Inkjet printing speed

２. ２

捺染用インクジェットインク

捺染用インクジェットインクは、粘度、表面張力という基本特性だけでなく、布帛やヘッドとのマッチングも考慮に入れて設計しなければならない。布帛と使用染料の関係を Table １に示す。
Fig.2 Ink distribution of various images using two
kinds of printers.

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綿やレーヨンなどのセルロース繊維には反応性染料が適している。反応性染料は繊維に対して主に共有結合でKONICA TECHNICAL REPORT VOL.16（2003）

必要であり、捺染用インクジェットインクの中でも不均Table1 Types of fabric and inks

一系インクである分散染料インクの技術開発負荷が最も大きい。
分散染料インクジェットインクの処方設計について簡単に述べる。アゾ及びアントラキノンが代表的な分散染料インク用の染料骨格であり、疎水性有機化合物である。
これらを、染料に対する吸着性が優れた特殊な高分子分散剤を用いて、電気二重層とポリマーの立体排除効果を染着する。したがって、水素結合で染着する直接染料よ適切にコントロールすることで、紙用インクジェットイりも一般的に染色堅牢度が優れている。また、発色部分ンクよりも高濃度で且つ安定に分散させている。Fig. ４と反応部分を機能分離させているため、同一骨格で分子に、60℃の加速劣化試験による沈降データを示す。評価

設計しなければならない直接染料よりも良好な色相が得

方法はサンプル瓶の上層部約１割を採り分光光度計にられるといったメリットも有している。ビニルスルフォ

よって染料濃度を測定し基準濃度と比較した。染料に適ン系、モノクロルトリアジン系が代表的な反応性染料でした分散剤と適切な分散剤量で処方したインクは開発初ある。一般的に染着性ではビニルスルフォン系が優れて期のインクに比べて格段に改良されていることがわかる。

いるが、インク保存安定性では、モノクロルトリアジン系が優れている。
絹、ナイロン及びウールなどのアミノ酸系の繊維には酸性染料が適している。アミノ酸のカチオン性基（４級アンモニウム塩）に対して、酸性染料が有するアニオン性基（スルホ基等）がイオン結合する。堅牢度の優れた酸性媒染染料も知られているが、クロム塩を含むために環境面から捺染用インクジェットインクとしては敬遠されている。また、反応性染料でも絹やウールなどに染色できるが、この場合の反応はアミノ酸のアミノ基等に対する共有結合であり、染色条件にもよるが、綿よりも反応性は低下すると言われている。

Acceleration test at 60℃
Fig.4 Sedimentation of the cyan ink

ポリエステルは、エチレングリコールとテレフタル酸を重縮合した線状高分子であり、主鎖にベンゼン核が規則的に存在する。そのため疎水的で、直接染料をはじめ、２．３

布帛の搬送

反応性染料や酸性染料など従来の親水性染料では染色でインクジェット装置において、紙用と布用で異なるときない。ポリエステル用の最適な染料は分散染料であり、ころは搬送方法である。紙は伸縮率が小さいが布帛は著布帛へ物理的に拡散し、主に疎水−疎水ファンデルワー

しい。Fig.５は、一定幅当りに加重した場合の伸び量を示ルス力によって染着する。

す。紙では測定精度以下であるのに対して、デシン布で捺染用インクジェットインクは水系インクであり、その基本構成は紙用水系インクジェットインクと同じでイ） 染料、顔料などの色材

は加重が 300g/100mm で約 60 μｍ伸びる。ストレッチ布においては加重が約 100g/100mm で急激に 0.2mm ぐらい伸びてしまい搬送ごとに加重が変動して搬送量が異なる。

ロ）水ハ）水可溶な有機溶媒
ニ）表面張力調整剤
ホ）防黴剤
へ）pH 調整剤などからなる。最終製品として高い染色濃度が必要なた
め、それを具現化するために、紙用インクジェットイン
クと比較してより高い色材含有量が求められる。色材含有量は、インク保存安定性、ヘッドからの安定出射とトレードオフの関係にあり、一般的に色材含有量を高くすると、インク保存安定性、出射性は劣化する。それをクリアーするためには高度なインク処方設計、技術開発がKONICA TECHNICAL REPORT VOL.16（2003）

Fig.5 Fabric expansion

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伸びて搬送量が少なくなり、あるテンション以下では伸縮せずに搬送量が多くなる。したがって、Peak to Peakの値が大きくなりバンディングが生じる。一方、布帛対応ユニットでは、布帛の伸縮を事前に一定に抑えているのでPeak to Peak の値は小さくバンディングは生じない。
以上のように、困難とされていたスポーツウェアなどの伸縮性のあるストレッチ布帛の搬送が可能となった。

３ まとめ
デザインは着実にデジタル化した無製版のデザインへと移行し、国内外ともにインクジェット捺染システムが浸透してきている。Photo. １は、デザイナーとして著名なYoshiki Hishinumaさんが、今までにない革新的なプリントができることに着目され、『'01 Paris collection』において発表された作品の一例である。
① The sensor unit of fabric feed
② The nip roller unit
③ The sensor unit of the winder

インクジェット捺染は、デザインの許容度拡大はもとより在庫レス化に対応し、さらに環境問題に対しては従Fig.6 Diagram of the fabric transfer unit

来の約 20％のエネルギー使用量のみでプリントできる。
今後、繊維・染色産業の嘱望するところの高生産性のシステム開発に応えていかなければならないと考えている。

その結果として搬送ムラが生じ白いスジ（バンディング）が発生する。
Fig. ６は今回開発した布帛対応搬送ユニットを示す。
構成は布の送出し部に自動送出し機構をつけ、センサーにて常に一定の量を送出すものである。送出された布に一定のテンションを与え、布の伸縮を安定させている。布の横方向には主搬送部のニップローラをスパイラル状にして一定の伸びと皺取りの効果を与えている。プ
リント面での布の伸縮状態はプリント後の布の状態にも左右され、プリント後にも一定テンションが負荷されるようにセンサーで巻き取り量を調整している。この搬送

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ユニットと従来の方法による搬送精度を Fig. ７に示す。
横軸は同じピッチで搬送したときの搬送ピッチの数であり縦軸は搬送ムラ量である。通常の紙プリンタでの搬送
では、布帛の伸縮のため、あるテンション以上で布帛が'01 Paris collection: Design Yoshiki Hishinuma
Photo.1 This design was made with the inkjet textile
printing system●参考文献
１）北川修一、地球を救う環境マニュアル、繊維社、1999、p484
２）蔵田満、三浦康、鈴木鋭一、Textile Art,2，(1997)
３）加藤孝行、若杉雄司、松本和正、Textile Art,4，(1998)
４）加藤孝行、染色工業、48、10、(2000)
５）Tincher W C, Text World, 149,11 (1999).
６）北尾好隆、加工技術、11、35（2000）
７）米窪周二、インクジェット記録におけるインク・メディア・プリ
Fig.7 Fabric feed stability

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ンターの開発技術、技術情報協会、2000、p161

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