WO2016013646A1 - 染色方法、マスク形成装置、及び着色物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性の樹脂で形成された対象物に対し着色を行う。 【解決手段】染料を含む染料液で可撓性の樹脂を染色する染色方法であって、可撓性の樹脂で形成された染色の対象物の表面上に、染料液による着色を行わない領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程Ｓ１０４と、マスクが形成された対象物を染料液へ浸漬する染料液浸漬工程Ｓ１０６と、対象物からマスクを剥離するマスク剥離工程Ｓ１０８とを備える。マスク形成工程は、紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体である紫外線硬化型の液体の液滴を吐出するインクジェットヘッド１２と、紫外線を照射する紫外線光源１４とを用い、マスクを形成すべき領域へインクジェットヘッド１２から液滴を吐出し、紫外線光源１４から紫外線を照射することにより、マスクを形成する。

Description

染色方法、マスク形成装置、及び着色物の製造方法

　本発明は、染色方法、マスク形成装置、及び着色物の製造方法に関する。

　従来、柔軟性を有する可撓性の樹脂（例えば、合成ゴム、ウレタンゴム等）が、様々な用途に用いられている。例えば、スポーツ用シューズや、携帯機器のカバー等の用途に、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）等が広く用いられている。

特開２００５－１１９２４８号公報

　可撓性の樹脂は、硬質の樹脂等と比べ、黄ばみや汚れの付着が生じやすい場合がある。ＴＰＵ等の樹脂を長期間使用した場合、用途によっては、黄ばみや汚れ等が生じやすい。

　この点に関し、樹脂の表面を着色すれば、黄ばみや汚れ等を目立たなくすることができると考えられる。また、従来、紫外線硬化型インクを用いたインクジェットプリンタが広く用いられている（例えば、非特許文献１参照。）そして、紫外線硬化型インクを用いれば、ＴＰＵ等の樹脂に対し、カラーインクによりインクジェット方式で直接に着色を行うことができる。また、この場合、予め用意した画像に基づいて印刷を行うことにより、様々なデザインでの着色を行うことが可能になる。

　しかし、樹脂に対して紫外線硬化型インクで着色を行う場合、インクは、樹脂の表面に載った状態で硬化する。そのため、樹脂の表面にインクの厚さ分の凹凸が生じることになる。そして、このような凹凸が生じると、樹脂で形成された製品の使用時において、インクが剥がれやすくなるおそれがある。また、可撓性の樹脂においては、樹脂の変形等により、インクが剥がれやすくなるおそれもある。そのため、樹脂の用途によっては、インクジェット方式で直接に着色する方法が適さない場合もある。

　また、樹脂を着色する方法としては、染料を含む染料液を用いる方法も考えられる。このような方法を用いれば、高い耐久性を有する着色を行うことができる。

　しかし、染料液を用いて着色を行う場合、通常、染色の対象物の全体に対して着色を行うことになる。そのため、細かなデザイン等を表現することが困難になる。そのため、可撓性の樹脂に対し、より適切な方法で着色を行う方法が望まれていた。本発明は、上記の課題を解決できる染色方法、マスク形成装置、及び着色物の製造方法を提供することを目的とする。

　本願の発明者は、ＴＰＵ等の可撓性の樹脂に対して着色を行う方法について、鋭意研究を行った。そして、カラーインクを用いてインクジェット方式で直接に着色をする方法ではなく、インクジェット方式で着色用のマスクを形成し、マスクで覆われていない領域に対し、染料液で着色を行うことを考えた。このように構成すれば、染料液を用いる場合においても、細かいデザイン等を適切に表現することができる。また、着色後にマスクを除去することにより、インクによる凹凸が着色面に生じることを防ぐこともできる。また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、このような方法で着色を行う場合に関し、より好ましい具体的な構成等も見出した。上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。

　（１）染料を含む染料液で可撓性の樹脂を染色する染色方法であって、可撓性の樹脂で形成された染色の対象物の表面上に、染料液による着色を行わない領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、マスクが形成された対象物を染料液へ浸漬する染料液浸漬工程と、対象物からマスクを剥離するマスク剥離工程とを含む。

　このように構成した場合、マスクを形成して着色を行うことにより、染色の対象物に対し、一部の領域を選択して着色を行うことができる。また、染料液を用いて、細かいデザイン等を表現することができる。

　このように構成した場合、マスク剥離工程でマスクを剥離するため、着色の完成後において、対象物の表面に余計な凹凸等が残ることもない。そのため、このように構成すれば、着色が完了した状態の対象物の表面を平坦化できる。また、可撓性の樹脂で形成された対象物に対し、高い耐久性を有する着色を行うことができる。

　可撓性の樹脂とは、軟質の合成樹脂のことである。可撓性の樹脂は、例えば、弾性を有する合成樹脂（合成ゴム等）であってよい。可撓性の樹脂としては、ウレタン系の樹脂（ウレタンゴム等）を用いることができる。また、ウレタン系の樹脂としては、ＴＰＵを用いることができる。可撓性の樹脂として、その他の合成ゴム等を用いることも考えられる。

　（２）可撓性の樹脂は、熱可塑性ポリウレタンである。このように構成すれば、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　（３）マスク形成工程は、アルコールによる剥離が可能なマスクを形成し、マスク剥離工程は、対象物において少なくともマスクを形成した部分を、アルコールを含む液体に浸漬することにより、対象物からマスクを剥離する。

　このように構成すれば、アルコールにより剥離が可能なマスクを用いることにより、樹脂に大きなダメージを与えることなく、マスクを除去することができる。また、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　アルコールを含む液体に浸漬することで対象物からマスクを剥離するとは、対象物において少なくともマスクを形成した部分を、アルコールを含む液体に浸漬することでマスクを剥離しやすい状態にして、マスクを剥離することであってよい。アルコールを含む液体に対象物を所定の時間だけ浸漬した後に、マスクを剥離する。

　（４）マスク形成工程は、紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体である紫外線硬化型の液体の液滴を吐出するインクジェットヘッドと、紫外線を照射する紫外線光源とを用い、マスクを形成すべき領域へインクジェットヘッドから液滴を吐出することにより、マスクを形成し、紫外線硬化型の液体は、紫外線の照射により重合するモノマーとして、一官能基のモノマーを９０％以上含む。

　このように構成すれば、インクジェット方式でマスクを形成することにより、所望の領域を覆うマスクを高い精度でより形成できる。これにより、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　また、このように構成した場合、マスクの材料となる紫外線硬化型の液体に含まれるモノマーが一官能基のモノマーであるため、重合反応により一本の分子鎖が形成される。そして、この場合、例えば網目状の緻密な分子鎖が形成される場合等と比べ、溶剤の影響を受けやすくなると考えられる。このように構成した場合、アルコールによる膨潤等が生じやすくなり、アルコールによるマスクの剥離が行いやすい構成になる。

　そのため、このように構成すれば、アルコールにより剥離が可能なマスクをより形成できる。これにより、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　紫外線の照射により重合するモノマーとしては、一官能基のモノマーの他に、二官能基のモノマー等も知られている。従来、紫外線硬化型インクの成分として、二アクリル酸ヘキサメチレン等の二官能基のモノマーが用いられる場合がある。

　しかし、二官能基のモノマーは、重合すると、網目構造を形成する。そのため、二官能基のモノマーを含む液体でマスクを形成すると、マスクの構造が緻密になり、溶剤に溶けにくくなる。また、マスクの材料となる紫外線硬化型の液体が二官能基のモノマーを含む場合、アルコールにより剥離が可能なマスクを形成することが難しくなる。

　また、二官能基のモノマーを用いてマスクを形成した場合、緻密なマスクが形成されるため、マスクがより硬質になる。しかし、可撓性の樹脂上にマスクを形成する場合、マスクが硬質であると、樹脂が変形した場合等に、マスクが剥がれやすくなる。

　これに対し、上記のように構成した場合、一官能基のモノマーのみでマスクを形成することにより、アルコールによる剥離がより容易なマスクを形成できる。また、二官能基のモノマーを用いてマスクを形成する場合等と比べ、より柔軟性の高いマスクを形成することもできる。そのため、このように構成すれば、樹脂の変形等によりマスクが剥がれることを防ぐことができる。これにより、可撓性の樹脂に適したマスクを形成できる。

　（５）紫外線硬化型の液体は、一官能基のモノマーとして、アクリル酸エステルを含む。このように構成すれば、アルコールによる剥離が可能なマスクを形成できる。

　（６）染料を対象物に定着させる定着剤を含む液体である定着液に対象物を浸漬する定着液浸漬工程を更に含む。定着液浸漬工程は、染料液浸漬工程とマスク剥離工程との間に行う工程であってよい。このように構成すれば、着色後の色移り等を防ぐことができる。これにより、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。定着液浸漬工程は、マスク剥離工程の後で行う工程であってもよい。

　（７）マスクを剥離した対象物の表面を覆うコーティング層を形成するコーティング層形成工程を更に含む。このように構成した場合、対象物において着色がされた領域を保護することができる。これにより、着色後の色移り等を防ぐことができる。そのため、このように構成すれば、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　（８）互いに色が異なる複数種類の染料液を用い、それぞれの染料液毎に、マスク形成工程、染料液浸漬工程、及びマスク剥離工程を行う。このように構成すれば、複数の色による着色を行うことができる。これにより、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　ここで、マスク形成工程、染料液浸漬工程、及びマスク剥離工程を複数回繰り返して行う場合において、対象物を構成する樹脂がマスクの剥離時にダメージを受けるとすると、マスク剥離工程を複数回行うことにより、樹脂が受けるダメージも大きくなると考えられる。これに対し、このように構成した場合、アルコールを含む液体を用いてマスクを剥離するため、マスクの剥離を複数回行ったとしても、樹脂が受けるダメージを抑えることができる。そのため、この点でも、複数の色を用いて、より多様なデザインを表現できる。

　マスクが覆う領域は、それぞれの染料液毎に異ならせることが好ましい。このように構成すれば、複数の色を用いて、より多様なデザインを表現できる。

　（９）対象物は、靴のソールとして用いられる素材である。この靴のソールは、例えば、スポーツ用シューズのソールである。このように構成すれば、靴のソールに対し、着色を行うことができる。これにより、デザイン性の高い靴のソールを提供できる。

　（１０）対象物は、携帯機器のカバーとして用いられる素材である。携帯機器のカバーは、例えば、スマートフォン又はゲーム機等のカバーである。このように構成すれば、携帯機器のカバーに対し、着色を行うことができる。これにより、デザイン性の高い携帯機器のカバーを提供できる。

　（１１）構成１から１０のいずれかに記載の染色方法において、マスク形成工程でのマスクの形成を行うマスク形成装置であって、紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体である紫外線硬化型の液体の液滴を吐出するインクジェットヘッドと、紫外線を照射する紫外線光源とを備え、マスクを形成すべき領域へインクジェットヘッドから液滴を吐出することにより、マスクを形成する。このように構成すれば、高い精度でマスクを形成できる。また、これにより、染色の対象物に対し、着色を行うことができる。

　（１２）可撓性の樹脂を着色した着色物を、染料を含む染料液で染色することで製造する着色物の製造方法であって、可撓性の樹脂で形成された染色の対象物の表面上に、染料液による着色を行わない領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、マスクが形成された対象物を染料液へ浸漬する染料液浸漬工程と、対象物からマスクを剥離するマスク剥離工程と、を含む。このように構成すれば、構成１と同様の効果を得ることができる。

　本発明によれば、例えば、可撓性の樹脂で形成された対象物に対し、高精細なデザインの着色を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る染色方法について説明をする図である。 染料液浸漬工程について更に詳しく説明をする図である。 マスク剥離工程について更に詳しく説明をする図である。 着色が完了した状態の例を示す全体写真である。 着色後の状態を更に詳しく示す拡大写真である。

　以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る染色方法について説明をする図である。図１（ａ）は、染色方法の一例を示すフローチャートである。図１（ｂ）は、本例の染色方法の実行時に用いるインクジェットプリンタ１０の要部の構成の一例を示す。

　本例において実行する染色方法は、染料を含む染料液で可撓性の樹脂を染色する方法である。この染色方法は、可撓性の樹脂を着色した着色物の製造方法と考えることができる。また、可撓性の樹脂とは、軟質の合成樹脂のことである。可撓性の樹脂は、弾性を有する合成樹脂であってよい。以下においては、可撓性の樹脂としてＴＰＵ（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ：熱可塑性ポリウレタン）を用いる場合について説明する。ＴＰＵは、ウレタン系の樹脂の一例である。また、可撓性の樹脂としては、ウレタン系の樹脂以外の樹脂を用いることも可能である。可撓性の樹脂として、シリコン樹脂（シリコンゴム）、イソプレンゴム（ｉｓｏｐｒｅｎｅ　ｒｕｂｂｅｒ：ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ｓｔｙｒｅｎｅ―ｂｕｔａｄｉｅｎｅ　ｒｕｂｂｅｒ：ＳＢＲ）等を用いることも可能である。

　図１に示すように、本例の染色方法においては、準備工程Ｓ１０２、マスク形成工程Ｓ１０４、染料液浸漬工程Ｓ１０６、及びマスク剥離工程Ｓ１０８の各工程の動作を行うことにより、染色を行う。以下、各工程での動作について、説明をする。

　準備工程Ｓ１０２は、染色の対象物を準備する工程であり、染色の対象物として、可撓性の樹脂で形成された素材等を準備する。素材等とは、製品又は部品の製造工程で用いられる素材等のことである。

　また、着色の対象物としては、靴のソールとして用いられる素材や、携帯機器のカバーとして用いられる素材等を用いることが考えられる。靴のソールは、スポーツ用シューズのソールである。携帯機器のカバーは、スマートフォン又はゲーム機等のカバーである。また、着色の対象物としては、その他にも、例えば、腕時計ベルト部分や、水泳用ゴーグル、フィン、まな板等の素材を用いることも考えられる。これらの素材に対し、以下において説明をするように着色を行うことで、デザイン性の高い製品や部品等を提供することができる。

　マスク形成工程Ｓ１０４は、染色の対象物の表面上にマスクを形成する工程である。この場合、マスクとは染料液による着色を行わない領域を覆う層のことである。また、本例のマスク形成工程Ｓ１０４では、インクジェットプリンタ１０を用いて、インクの層により、マスクを形成する。これにより、インクジェットプリンタ１０は、マスクを形成するマスク形成装置として用いられる。

　また、図１（ｂ）に示すように、インクジェットプリンタ１０は、インクジェットヘッド１２、紫外線光源１４、及び台部１６を備える。インクジェットヘッド１２は、紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体（紫外線硬化型の液体）の液滴を吐出する。紫外線光源１４は、紫外線を照射する光源である。また、台部１６は、インクジェットヘッド１２と対向させた状態で対象物５０を支持する台状部材である。台部１６は、インクジェットプリンタ１０のプラテンであってよい。

　インクジェットプリンタ１０としては、公知のインクジェットプリンタを用いることができる。より具体的に、インクジェットプリンタ１０としては、例えば、ミマキエンジニアリング社製の紫外線硬化型インク（ＵＶインク）用のインクジェットプリンタを用いることができる。

　インクジェットヘッド１２は、予め設定された主走査方向へ移動しつつ液滴を吐出する主走査動作（スキャン）を行い、マスクの材料となる液滴を、対象物５０上に吐出する。この場合、インクジェットヘッド１２は、インクジェットプリンタ１０の制御部（図示省略）の指示に応じて、対象物５０上において予め設定された位置に対し、選択的に液滴を吐出する。また、必要に応じて副走査動作を行うことにより、対象物５０上において液滴の吐出対象となる領域を変更する。この場合、副走査動作とは主走査方向と直交する副走査方向へ対象物５０に対して相対的にインクジェットヘッド１２が移動する動作である。これにより、インクジェットヘッド１２は、マスクを形成すべき領域へ、マスクの材料となる液体の液滴を吐出する。

　紫外線光源１４は、インクジェットヘッド１２により対象物５０上の塗布された液体へ紫外線を照射することにより、液体中のモノマーを重合させる。これにより、インクジェットヘッド１２及び紫外線光源１４は、対象物５０の表面にマスクを形成する。インクジェットヘッド１２を用いてインクジェット方式でマスクを形成することにより、所望の領域を覆うマスクを高い精度で形成する。

　マスク形成工程では、アルコールによる剥離が可能なマスクを形成する。この場合、マスクの材料となる液体としては、公知の紫外線硬化型のプライマーインクの中から、好ましい特性を有するものを選択して使用することができる。

　マスクの材料となる紫外線硬化型の液体としては、紫外線の照射により重合するモノマーとして一官能基のモノマーのみを含む紫外線硬化型の液体を用いることが好ましい。この一官能基のモノマーとしては、アクリル酸エステルを用いることができる。紫外線硬化型の液体としては、例えば、ミマキエンジニアリング社製のプライマーインクであるＰＲ１００型のインクを用いることができる。

　一官能基のモノマーとは、一分子のモノマー中にビニル基が１つのみ含まれた構造をさす。マスクの材料となる紫外線硬化型の液体について、モノマーとして、一官能基のモノマーのみを含むとは、紫外線硬化型の液体が、モノマーとして、微量成分等を除き、一官能基のモノマーのみを含むことである。一官能基のモノマーのみであるとは、紫外線硬化型の液体が含むモノマーのうちの９０％以上が一官能基のモノマーであることをさす。

　マスクの材料となる液体に含まれるモノマーが一官能基のモノマーである場合、重合反応により一本の分子鎖が形成されることになる。そして、この場合、例えば網目状の緻密な分子鎖が形成される場合等と比べ、溶剤の影響を受けやすくなる紫外線硬化型の液体が含むモノマーのうちの９０％以上が一官能基のモノマーである場合、アルコールによる膨潤等が生じやすくなり、アルコールによるマスクの剥離が行いやすい構成になる。従って、上記の紫外線硬化型の液体を用いることにより、アルコールにより剥離が可能なマスクを形成できる。

　アルコールにより剥離が可能なマスクとは、アルコールを含む液体に浸漬することで剥がしやすくなるマスクのことである。アルコールにより剥離が可能なマスクとは、アルコールにより一部が溶解するマスク等であってよい。必ずしもアルコールに溶解する必要はない。アルコールにより剥離が可能なマスクとは、アルコールの影響により膨潤し、対象物との密着性が低下するマスク等であってよい。

　紫外線の照射により重合するモノマーとしては、一官能基のモノマーの他に、二官能基のモノマー等も知られている。従来、紫外線硬化型インクの成分として、二アクリル酸ヘキサメチレン等の二官能基のモノマーが用いられる場合がある。しかし、二官能基のモノマーは、重合すると、網目構造を形成する。そのため、二官能基のモノマーを含む紫外線硬化型の液体でマスクを形成すると、マスクの構造が緻密になり、溶剤に溶けにくくなる。その結果、アルコール等の弱い溶剤に対しては、膨潤しにくくなる。そのため、マスクの材料となる液体が二官能基のモノマーを含む場合、アルコールにより剥離が可能なマスクを形成することが難しくなる。

　二官能基のモノマーを用いてマスクを形成した場合、緻密なマスクが形成されるため、マスクがより硬質になるおそれもある。しかし、可撓性の樹脂上にマスクを形成する場合、マスクが硬質であると、樹脂が変形した場合等に、マスクが剥がれやすくなる。

　一官能基のモノマーのみでマスクを形成することにより、アルコールによる剥離がより容易なマスクを形成できる。二官能基のモノマーを用いてマスクを形成する場合等と比べ、より柔軟性の高いマスクを形成することもできる。一官能基のモノマーのみでマスクを形成することにより、樹脂の変形等によりマスクが剥がれることを防ぐことができ、可撓性の樹脂で形成された対象物に適したマスクを形成できる。

　染料液浸漬工程Ｓ１０６は、染色の対象物に対して着色を行う工程であり、マスクが形成された対象物を染料液へ浸漬する工程である。この工程において、対象物においてマスクが形成されていない領域を着色する。染料液とは、染料を溶解させた液体のことである。また、染料液としては、対象物を構成する樹脂に応じた公知の染料を用いることができる。ＴＰＵで構成された対象物に対して着色を行う場合、綿製品用の公知の染料液等を用いることができる。染料液浸漬工程Ｓ１０６の動作については、後に詳しく説明をする。

　マスク剥離工程Ｓ１０８は、染色の対象物からマスクを剥離する工程であり、対象物において少なくともマスクを形成した部分を、アルコールを含む液体に浸漬することにより、マスクを剥離する。アルコールを含む液体に浸漬することで対象物からマスクを剥離するとは、対象物において少なくともマスクを形成した部分を、アルコールを含む液体に浸漬することでマスクを剥離しやすい状態にして、マスクを剥離することである。マスク剥離工程Ｓ１０８では、アルコールを含む液体に対象物を所定の時間だけ浸漬した後に、粘着テープを用いて、対象物からマスクを剥離する。マスク剥離工程Ｓ１０８の動作については、後に詳しく説明をする。

　以上のような各工程の動作を行うことにより、染色の対象物を染料液に浸漬する前に、マスクを形成できる。また、インクジェット方式でマスクを形成することにより、予め用意した画像に合わせて、デジタル方式で高い精度でマスクを形成できる。そして、形成したマスクを使用して染料液により着色を行うことにより、染色の対象物に対し、一部の領域を選択して着色を行うことができる。

　インクジェット方式でのマスク形成と染料液を用いた着色とを組み合わせたデジタル染色により、細かいデザイン等を表現することができる。また、マスク剥離工程でマスクを剥離するため、着色後の対象物の表面に余計な凹凸等が生じることはない。着色が完了した状態の対象物の表面を平坦化できる。そのため、可撓性の樹脂で形成された対象物に対し、高い耐久性を有する着色を行うことができる。

　ＴＰＵ等の可撓性の樹脂は、硬質の樹脂等と比べて染料液に含まれる染料が内部に侵入しやすいため、染料液を用いた着色を行いやすい。しかし、このような樹脂には、通常、染料液以外の液体も侵入しやすいと考えられる。その結果、可撓性の樹脂は硬質の樹脂等と比べ、耐薬品性が低い。

　そのため、可撓性の樹脂に対してマスクを用いて着色を行う場合、マスクの剥離に用いる薬剤の種類によっては、マスクの剥離時に樹脂がダメージを受けやすくなる。強い酸やアルカリ等でマスクを剥離する場合、樹脂のダメージが大きくなる。トルエン等の溶解性の強い有機溶剤等を用いてマスクを除去する場合、対象物を構成する樹脂も溶解してしまう。

　アルコールにより剥離が可能なマスクを用いることにより、樹脂に大きなダメージを与えることなく、マスクを除去することができる。そのため、可撓性の樹脂で形成された対象物に対し、着色を行うことができる。

　アルコールを含む液体とは、アルコールのみを含む純度１００％のアルコール、又は、アルコール及び水を含むアルコール溶液である。アルコールを含む液体としては、メタノールを主成分とする液体を用いることができる。アルコールを含む液体は、複数種類のアルコールの混合液であってよい。アルコールを含む液体は、メタノールと、エタノールとの混合液であってよい。メタノールと、エタノールと、イソプロパノールとの混合液を用いることもできる。アルコールを含む液体としては、燃料用アルコール等を用いることができる。

　続いて、染料液浸漬工程Ｓ１０６及びマスク剥離工程Ｓ１０８の動作について、具体的に着色を行った例（以下、実施例という）に基づき、更に詳しく説明をする。図２は、染料液浸漬工程Ｓ１０６について更に詳しく説明をする図である。

　図２（ａ）は、染料液へ浸漬する前の対象物５０の様子の一例を示す模式図である。染料液へ浸漬する前の対象物５０とは、マスク形成工程Ｓ１０４でマスク１０２が形成された対象物５０のことである。

　マスク形成工程Ｓ１０４でマスク１０２が形成されることにより、対象物５０は、表面における着色領域１０４以外がマスク１０２で覆われた状態になる。この場合、着色領域１０４とは、染料液により着色を行う領域のことである。着色領域１０４は、対象物５０の表面に描くデザインに応じて予め設定される。

　対象物５０としては、ＴＰＵで形成されたスマートフォン用カバーを用いた。マスク１０２の形成は、ミマキエンジニアリング社製のＵＪＦ－３０４２ＨＧ型インクジェットプリンタを用いて行った。マスク１０２の材料となる紫外線硬化型の液体として、ミマキエンジニアリング社製のＰＲ１００型のプライマーインクを用いた。予め準備した印刷用画像を印刷することで、対象物５０において着色をしたくない領域へインク滴を吐出するようにして印刷を行い、マスク１０２を形成した。この印刷用画像としては、マスク１０２を形成すべき領域を示すモノクロ２階調の画像を用いた。この印刷においては、使用する色をプライマーインクのみに設定する単色置換を行い、パス数を１６としたマルチパス印刷の設定を用い、７２０×１２００ｄｐｉの解像度で印刷を行った。

　対象物を染色液に長時間浸漬する場合には、２層目のインクの層を更に形成することにより、複数のインクの層でマスク１０２を形成してもよい。この場合、２層目について、色置換の設定として、プライマーインクを１００％、クリアインクを１％とする設定を用いる。２層目について、紫外線の照射の条件は、厚盛り印刷を行う条件に設定することが好ましい。そして、１層目と同様に、パス数を１６としたマルチパス印刷の設定を用い、７２０×１２００ｄｐｉの解像度で印刷を行う。

　図２（ｂ）は、染色液を示す写真である。染料液は、染め粉をお湯（７０℃）に溶かすことで作成した。また、染め粉としては、ダイロン社製のＮｅｗマルチ型の高温染め粉を用いた。染料液の溶媒としては、お湯ではなく、水を用いてもよい。お湯を用いた方が、より短時間で染色することができる。

　染料液浸漬工程Ｓ１０６においては、このような染料液にマスク１０２が形成された対象物５０を浸漬することにより、対象物５０の着色領域１０４を着色する。対象物５０を染料液に浸漬する時間（染色時間）は、約４５分～１時間、又は約２時間とした。

　図３は、マスク剥離工程Ｓ１０８について更に詳しく説明をする図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、マスク剥離工程Ｓ１０８において行う動作を示す写真である。マスク剥離工程Ｓ１０８では、対象物５０においてマスク１０２を形成した部分をアルコールに浸漬し、その後、粘着テープ等を用いて、マスク１０２を剥離する。対象物５０におけるマスク１０２の部分をアルコールに浸漬することで、マスク１０２を構成するプライマーインクの一部が溶解する。これにより、マスク１０２が粘着テープ等で剥がしやすい状態になる。

　マスク剥離工程Ｓ１０８では、先ず、図３（ａ）に示すように、対象物５０に合わせたサイズの容器（プラスチック容器等）にアルコールを注ぐ。アルコールとして、ケンエー社製の燃料用アルコールを用いた。このアルコールは、メタノールを７６．６％、エタノールを２１．４％、イソプロパノールを０．３％含む。容器内のアルコールに対象物５０を入れることにより、少なくとも、対象物５０においてマスク１０２が形成されている部分をアルコールに浸漬する。アルコールに浸漬する時間は、１～２分程度とすることが好ましい。

　その後、アルコールから対象物５０を取り出し、図３（ｂ）に示すように、マスク１０２の上に、粘着テープを貼り付ける。そして、図３（ｃ）に示すように、粘着テープを剥がす。これにより、粘着テープに付着したマスク１０２を、対象物５０から剥離する。

　このようにすれば、対象物５０からマスク１０２を剥離することができる。粘着テープ等を用いずに、対象物５０の表面を擦る方法等で直接マスク１０２を剥離する場合と比べ、対象物５０の表面が傷つくこと等を防ぐことができる。

　以上のようにしてマスク１０２を剥離することで、対象物５０への着色は完了する。図４及び図５は、着色が完了した状態を示す写真である。

　図４は、着色が完了した状態の例を示す全体写真であり、染色の対象物として用いたスマートフォン用カバーについて、着色後の状態を示す。図４（ａ）は、対象物を染料液に浸漬する染色時間を約４５分～１時間にした場合の着色後の状態について、２種類の例を示す。図４（ｂ）は、染色時間を約２時間にした場合の着色後の状態について、２種類の例を示す。いずれの例においても、デザインに合わせて高い精度で着色がされていることがわかる。

　図４（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、２種類の例は、異なる色の染料液を用いた場合の結果を示している。図４（ａ）において、左側の写真は、黄緑色の染料液を用いた場合の結果である。また、右側の写真は、青色の染料液を用いた場合の結果である。図４（ａ）において、左側の写真は、黄色の染料液を用いた場合の結果である。右側の写真は、青色の染料液を用いた場合の結果である。

　図５は、着色後の状態を更に詳しく示す拡大写真である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、着色を行ったスマートフォン用カバーについて、各部をより詳細に示す。

　各写真から、高い精度で着色ができていることがわかる。染色により着色を行い、着色後にマスクを剥離しているため、着色後の表面に余計な凹凸等が残ることはない。図５（ｃ）に示すように、スマートフィン用カバーを折り曲げたとしても、インクが割れること等の問題は生じない。染色により着色を行っているため、耐摩擦性も十分に高くなる。ＴＰＵ等の可撓性の樹脂に対し、高い精度で着色できる。

　また、図４及び図５においては、図示の便宜上、簡素なデザインでの着色を行った場合の例を示している。インクジェットヘッドを用いてデジタル染色を行う場合、着色のデザインとして、より細かな絵柄等を含む高精細なデザインを用いることも可能である。自然物等の写真に対して網点処理を行った画像に基づいてマスクを形成することにより、写真の内容を表現すること等も可能である。

　続いて、図１～５を用いて説明をした染色方法に関し、様々な変形例について説明をする。本発明に係る染色方法については、上記において説明をした具体的な例に限らず、様々な変形例を考えることもできる。尚、以下に説明をする点を除き、各種変形例において行う動作は、図１～５を用いて説明をした動作と、同一又は同様である。

　最初に、複数の色での着色を行う場合の例について、説明をする。図１に関連して説明した構成のようにして各工程の動作を行う場合、マスクの剥離時に染色の対象物が受けるダメージが小さいため、マスク形成工程Ｓ１０４、染料液浸漬工程Ｓ１０６、及びマスク剥離工程Ｓ１０８の一連の動作を複数回繰り返し、複数種類の染料液を用いた着色を行うこと等も考えられる。この場合、互いに色が異なる複数種類の染料液を用い、それぞれの染料液毎に、マスク形成工程Ｓ１０４、染料液浸漬工程Ｓ１０６、及びマスク剥離工程Ｓ１０８を行うことになる。このようにすれば、複数の色による着色を行うことができる。この場合、マスクが覆う領域は、それぞれの色の染料液毎に異ならせることが好ましい。このようにすれば、複数の色を用いて、より多様なデザインを表現できる。

　ここで、マスク形成工程Ｓ１０４、染料液浸漬工程Ｓ１０６、及びマスク剥離工程Ｓ１０８を複数回繰り返して行う場合において、対象物を構成する樹脂がマスクの剥離時にダメージを受けるとすると、マスク剥離工程Ｓ１０８を複数回行うことにより、樹脂が受けるダメージも大きくなると考えられる。これに対し、本変形例のようにした場合、アルコールを含む液体を用いてマスクを剥離するため、マスクの剥離を複数回行ったとしても、樹脂が受けるダメージを抑えることができる。そのため、この点でも、複数の色を用いて、より多様なデザインを表現できるといえる。

　また、更なる変形例においては、例えば、図１（ａ）に示した各工程以外の動作を行うこと等も考えられる。また、このような変形例としては、染色方法において、定着液浸漬工程の動作を更に行うこと等が考えられる。この場合、定着液浸漬工程とは、染色の対象物に染料を定着させる定着剤を含む液体である定着液に対象物を浸漬する工程である。

　定着液としては、使用する染料に応じた公知の定着液を用いることができる。また、定着液とは、染色のストッパー液であってよい。また、定着液浸漬工程は、染料液浸漬工程Ｓ１０６とマスク剥離工程Ｓ１０８との間に行う工程であってよい。このようにすれば、着色後の色移り等を防ぐことができる。定着液浸漬工程は、マスク剥離工程Ｓ１０８の後で行う動作であってもよい。

　また、染色方法において、図１（ａ）に示した各工程以外に、コーティング層形成工程の動作を更に行うこと等も考えられる。この場合、コーティング層形成工程とは、マスク剥離工程Ｓ１０８でマスクを剥離した対象物の表面を覆うコーティング層を形成する工程である。このようにした場合、対象物において着色がされた領域を保護することができる。これにより、着色後の色移り等を防ぐことができる。

　コーティング層の形成は、インクジェットプリンタ１０により、公知のクリアインク等を用いて行うことが考えられる。この場合、硬化後に柔軟性を有する紫外線硬化型のインク等を用いることが考えられる。硬化後に柔軟性を有する紫外線硬化型のインクとは、硬化後に伸びる性質のインクのことである。このようにすれば、可撓性の樹脂が変形した場合も、樹脂の変形に合わせてコーティング層を変形させることができる。これにより、樹脂の変形によるコーティング層が割れや剥がれ等を防ぐことができる。

　以上、本発明を、実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

　本発明は、染色方法に利用できる。

１０・・・インクジェットプリンタ、
１２・・・インクジェットヘッド、
１４・・・紫外線光源、
１６・・・台部、
５０・・・対象物、
１０２・・・マスク、
１０４・・・着色領域

Claims (12)

1. 　染料を含む染料液で可撓性の樹脂を染色する染色方法であって、
   　前記可撓性の樹脂で形成された染色の対象物の表面上に、前記染料液による着色を行わない領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、
   　前記マスクが形成された前記対象物を前記染料液へ浸漬する染料液浸漬工程と、
   　前記対象物から前記マスクを剥離するマスク剥離工程と、
   を含むことを特徴とする染色方法。
2. 　前記可撓性の樹脂は、熱可塑性ポリウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
3. 　前記マスク形成工程は、アルコールによる剥離が可能な前記マスクを形成し、
   　前記マスク剥離工程は、前記対象物において少なくとも前記マスクを形成した部分をアルコールを含む液体に浸漬することにより、前記対象物から前記マスクを剥離することを特徴とする請求項１のいずれかに記載の染色方法。
4. 　前記マスク形成工程は、
   　紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体である紫外線硬化型の液体の液滴を吐出するインクジェットヘッドと、
   　紫外線を照射する紫外線光源と、
   を用い、前記マスクを形成すべき領域へ前記インクジェットヘッドから前記液滴を吐出し、前記紫外線光源から前記紫外線を照射することにより、前記マスクを形成し、
   　前記紫外線硬化型の液体は、前記紫外線の照射により重合するモノマーとして、一官能基のモノマーを前記モノマーのうちの９０％以上含むことを特徴とする請求項３に記載の染色方法。
5. 　前記紫外線硬化型の液体は、前記一官能基のモノマーとして、アクリル酸エステルを含むことを特徴とする請求項４に記載の染色方法。
6. 　前記染料を前記対象物に定着させる定着剤を含む液体である定着液に前記対象物を浸漬する定着液浸漬工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
7. 　前記マスクを剥離した前記対象物の表面を覆うコーティング層を形成するコーティング層形成工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
8. 　互いに色が異なる複数種類の前記染料液を用い、
   　それぞれの前記染料液毎に、前記マスク形成工程、前記染料液浸漬工程、及び前記マスク剥離工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
9. 　前記対象物は、靴のソールとして用いられる素材であることを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
10. 　前記対象物は、携帯機器のカバーとして用いられる素材であることを特徴とする請求項１に記載の染色方法。
11. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の染色方法において、前記マスク形成工程での前記マスクの形成を行うマスク形成装置であって、
    　紫外線の照射により重合するモノマーを含む液体である紫外線硬化型の液体の液滴を吐出するインクジェットヘッドと、
    　紫外線を照射する紫外線光源と、
    を備え、
    　前記マスクを形成すべき領域へ前記インクジェットヘッドから前記液滴を吐出することにより、前記マスクを形成することを特徴とするマスク形成装置。
12. 　可撓性の樹脂を着色した着色物を、染料を含む染料液で染色することで製造する着色物の製造方法であって、
    　前記可撓性の樹脂で形成された染色の対象物の表面上に、前記染料液による着色を行わない領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、
    　前記マスクが形成された前記対象物を前記染料液へ浸漬する染料液浸漬工程と、
    　前記対象物から前記マスクを剥離するマスク剥離工程と、
    を含むことを特徴とする着色物の製造方法。

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