スクリーン印刷

スクリーン印刷は、インク(または染料)を基材に転写するためにメッシュを使用する印刷技術です。ただし、ブロッキングステンシルによってインクが浸透しない領域は除きます。ブレードまたはスキージをスクリーン上で「フラッド ストローク」で動かして、開いたメッシュの開口部にインクを充填し、次に逆ストロークでスクリーンを接触線に沿って基材に瞬間的に接触させます。これによりインクが基材を濡らし、ブレードが通過した後にスクリーンが跳ね返るときに、インクがメッシュの開口部から引き出されます。一度に 1 色が印刷されるため、複数のスクリーンを使用して多色の画像やデザインを作成できます。

伝統的には、このプロセスではシルクが使用されていました。現在では、合成糸が一般的に使用されています。一般的に使用される最も一般的なメッシュはポリエステル製です。スクリーン印刷機には、ナイロンやステンレススチールなどの特殊用途のメッシュ素材が使用できます。メッシュのサイズにもさまざまな種類があり、それによって素材に印刷されるデザインの仕上がりと外観が決まります。

この技術は、衣服の印刷だけでなく、デカール、時計や腕時計の文字盤、風船など、さまざまな物質への印刷にも使用されます。高度な用途としては、薄いセラミック層を基板として使用して、多層回路に導体や抵抗器を配置することなどがあります。

スクリーン印刷は、中国宋王朝時代（960-1279年）に初めて認識できる形で登場しました。 ^{[1] [2]} その後、日本などの他のアジア諸国に採用され、さらに新しい手法で作成されました。

スクリーン印刷は、18 世紀後半にアジアから西ヨーロッパに広く導入されましたが、東方から絹のメッシュがより多く取引されるようになり、この媒体の収益性の高い販売先が発見されるまで、ヨーロッパでは広く受け入れられたり、使用されることはありませんでした。

1910 年代初頭、光反応性化学物質の実験を行っていた数人の印刷業者は、よく知られている化学線で活性化された架橋または硬化特性を持つ、クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、クロム酸アンモニウム、および重クロム酸化学物質を接着剤やゼラチン化合物とともに使用しました。ロイ・ベック、チャールズ・ピーター、エドワード・オーウェンズは、光反応性ステンシル用のクロム酸塩増感乳剤を研究し、実験しました。この 3 人の開発者は、写真で画像化したステンシルを業界に導入することで、商業用スクリーン印刷業界に革命をもたらしましたが、この方法が受け入れられるまでには何年もかかりました。商業用スクリーン印刷では現在、重クロム酸よりもはるかに安全で毒性の低い増感剤を使用しています。現在、^{[いつ? ]}光反応性ステンシルを作成するための、事前増感済みおよび「ユーザー混合」の増感乳剤化学物質の選択肢が豊富にあります。

後に全米シルクスクリーン協会を結成したアーティストのグループ（ WPAアーティストのマックス・アーサー・コーン、アンソニー・ヴェロニス、ハイマン・ウォーサーガーを含む）は、1930年代にスクリーン印刷の芸術的用途と工業的用途を区別するために「シルクスクリーン印刷」という言葉を作り出した。^[3]「シルクスクリーン印刷」はラテン語の「sēricum」（絹）とギリシャ語の「graphein」（書く、描く）からできた合成語である。^[4]

ニューヨークのWPAポスターショップの歴史家たちは、そこで使われていたシルクスクリーンの手法を確立したのはアンソニー・ヴェロニスだけだとしている。この評判は、1937年に出版された彼の小冊子「アーティストの技術的問題：シルクスクリーンプロセスのテクニック」によってさらに高まった。グイド・レングヴァイラーは、2016年に英語で出版された著書「スクリーン印刷の歴史」でこの誤解を正している。これらのWPAポスターショップから派生した少なくとも2つのニューヨーク市のスタジオは、1939年には早くも戦時中にシルクスクリーンで焼き付けた下絵で陶器のタイルを装飾し始めた。エステバン・ソリアーノとハロルド・アンベランの工房「デザインド・タイルズ」である。^[5]

プリンターズ・ナショナル・エンバイロメンタル・アシスタンス・センターは、「スクリーン印刷は、すべての印刷プロセスの中で最も汎用性が高いと言えるでしょう。基本的なスクリーン印刷材料は手ごろな価格で簡単に入手できるため、アンダーグラウンドやサブカルチャーで頻繁に使用されてきました。また、このようなDIY 文化のスクリーン印刷の非プロフェッショナルな外観は、映画のポスター、レコードアルバムのカバー、チラシ、シャツ、広告の商用フォント、アートワークなどで見られる重要な文化的美学となっています。」と述べています。^[確認]

スクリーン印刷を芸術的技法として普及させた功績は、芸術家のアンディ・ウォーホルに帰せられる。ウォーホルのシルクスクリーン作品には、1962年のマリリン・モンローの肖像画を大胆な色彩で印刷した『マリリン・ディプティク』がある。ウォーホルの制作は、フェスパの創設メンバーでスクリーン印刷の巨匠ミシェル・カザの支援を受けた。^{[6] [7]}

シスター メアリー コリタ ケントは、 1960 年代から 1970 年代にかけて、鮮やかなシルクスクリーンの作品で国際的な名声を得ました。彼女の作品は虹色で、政治的な言葉が書かれ、平和と愛と思いやりを育むものでした。

アメリカの起業家、芸術家、発明家であるマイケル・ヴァシラントーンは、1960年に回転式多色衣類スクリーン印刷機の使用、開発、販売を開始しました。ヴァシラントーンは後に1967年にこの発明の特許を申請し^{[8]、 1969年2月18日に特許番号3,427,964を取得しました[8]。}元の機械は、ボウリングの衣類にロゴやチーム情報を印刷するために製造されましたが、すぐにTシャツへの印刷という新しい流行に向けられました。ヴァシラントーンの特許は複数のメーカーによってライセンスされ、その結果、プリントTシャツの生産とブームにより、この衣類スクリーン印刷機は人気を博しました。衣類へのスクリーン印刷は現在^{[いつ? ]}米国のスクリーン印刷活動の半分以上を占めています。^[9]

グラフィック スクリーン印刷は、ポスターやディスプレイ スタンドなどの大量または大規模バッチ生産のグラフィックを作成するために今日広く使用されています。CMYK (シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック) で印刷すると、フルカラー印刷を作成できます。

スクリーン印刷はキャンバスへの印刷に適しています。アンディ・ウォーホル、アーサー・オカムラ、ロバート・ラウシェンバーグ、ロイ・リキテンスタイン、ハリー・ゴットリーブなど、多くのアーティストが創造性と芸術的ビジョンの表現としてスクリーン印刷を使用しています。

もう 1 つのバリエーションであるデジタル ハイブリッド スクリーン印刷は、アナログ スクリーン印刷と従来のデジタル直接衣類印刷を組み合わせたもので、この 2 つは今日使用されている最も一般的な繊維装飾技術です。基本的に、デジタル ハイブリッド スクリーン印刷は、スクリーン印刷ステーションの 1 つに CMYK デジタル拡張機能を備えた自動スクリーン印刷機です。デジタル ハイブリッド スクリーン印刷は、可変データ オプションに対応しており、無限のカスタマイズが可能で、スクリーン印刷固有の技術も使用できます。

スクリーンは、フレームに張られたメッシュ片でできています。メッシュはナイロンなどの合成ポリマーでできており、より細かく小さな開口部は、より高度で繊細なディテールが求められるデザインに使用されます。メッシュを効果的にするには、フレームに取り付けて張力をかけておく必要があります。メッシュを保持するフレームは、機械の精巧さや職人の手順に応じて、木材、金属、アルミニウムなど、さまざまな材料で作ることができます。メッシュの張力は、張力計を使用して確認できます。メッシュの張力の測定に一般的に使用される単位は、ニュートン/センチメートル(N/cm) です。

ステンシルは、印刷するデザインのネガ画像のスクリーンの一部をブロックすることによって形成されます。つまり、開いたスペースが、基材上にインクが現れる場所です。

印刷を行う前に、フレームとスクリーンはプレプレス プロセスにかけられ、メッシュ全体に乳剤が「すくい上げられる」必要があります。乳剤が乾燥したら、必要なデザインが印刷されたフィルムを通して、選択的に紫外線にさらします。これにより、露光された部分の乳剤が硬化しますが、露光されていない部分は柔らかいままです。その後、水スプレーを使用して洗い流すと、メッシュに目的の画像と同じ形状のきれいな領域が残り、インクが通過できるようになります。これはポジティブ プロセスです。

布地印刷では、印刷する布地を支える表面 (一般にパレットと呼ばれる) に幅広の「パレット テープ」を貼ります。これは、不要なインクがスクリーンから漏れてパレットを汚したり、不要なインクが次の基材に移ったりするのを防ぐためです。パレット テープは、基材をパレットに接着して所定の位置に維持する接着剤の使用からパレットを保護するためにも使用されます。時間が経つとパレット テープは糸くずで覆われますが、その場合は取り除いて廃棄し、新しいパレット テープに交換できます。

次に、スクリーンとフレームの縁にインクが届かないように、スクリーンとフレームにテープを貼ります。この目的で使用されるテープの種類は、基板に印刷されるインクによって異なります。インクの粘度が低く、テープの下に入り込みやすいため、UV インクや水性インクには、通常、より強力なテープが使用されます。

「プリプレス」の最後のプロセスは、乳剤の不要な「ピンホール」をブロックすることです。乳剤にこれらの穴が残っていると、インクが通り抜けて不要な跡が残ります。これらの穴をブロックするには、テープ、特殊乳剤、および「ブロックアウトペン」などの材料を効果的に使用できます。

スクリーンは基板の上に配置されます。インクはスクリーンの上に置かれ、フラッドバーを使用してメッシュの穴にインクを押し込みます。オペレーターは、スクリーンの背面、インク リザーバーの後ろにあるフィル バーから作業を開始します。オペレーターは、スクリーンを持ち上げ、基板との接触を防ぎ、次にわずかに下向きの力でフィル バーをスクリーンの前面に引きます。これにより、メッシュの開口部がインクで効果的に満たされ、インク リザーバーがスクリーンの前面に移動します。次に、オペレーターはスクイージー(ゴム製のブレード) を使用してメッシュを基板まで下げ、スクイージーをスクリーンの背面に押し込みます。メッシュの開口部にあるインクは、毛細管現象によって、制御された規定の量で基板に送り出されます。つまり、ウェット インクの付着量は、メッシュやステンシルの厚さに比例します。スキージがスクリーンの背面に向かって移動すると、メッシュの張力によってメッシュが基材から引き上げられ（スナップオフと呼ばれる）、インクが基材の表面に残ります。

スクリーン印刷機には、フラットベッド、シリンダー、ロータリーの3つの一般的なタイプがあります。^[10] 1963年からのフラットスクリーンを使用したスクリーン印刷の開発では、スクリーンをチューブに巻き付けてチューブを形成し、チューブ内にインク供給装置とスキージを配置しました。その結果得られたローラーは、ロールツーロールマシンのウェブと同じ速度で回転します。利点は、出力率が高く、製品のロールが長いことです。これは、連続プロセスとして高密度の完全パターン印刷/コーティングを行う唯一の方法であり、テクスチャ壁紙の製造に広く使用されています。

多色のデザインが印刷された織物製品では、ウェット オン ウェット技法、つまり印刷機上で乾燥させる色を使用することが多い一方、グラフィック製品では、色と色の間に乾燥させてから、別のスクリーンで印刷し、製品を印刷機上で再配置した後に異なる色で印刷することがよくあります。

ほとんどのスクリーンはこの段階で再コーティングの準備ができていますが、スクリーンの再生プロセスでは、曇り除去と呼ばれる追加のステップを踏まなければならない場合があります。この追加ステップでは、乳剤が除去された後にスクリーンに残った曇りまたは「ゴースト イメージ」を除去します。ゴースト イメージは、以前のステンシルの開いた領域の輪郭をかすかに残す傾向があるため、この名前が付けられています。これは、メッシュに閉じ込められたインクの残留物によって発生し、多くの場合、メッシュのナックル (糸が交差するポイント) に発生します。適切にクリーニングされたスクリーンでは、以前のイメージの残留痕跡は表面には見えません。

過去数年間で人気が高まっているステンシルの手法は、写真乳剤技法です。

1. 元の画像は透明なオーバーレイ上に作成され、そのオーバーレイ上に直接描画またはペイントしたり、コピーしたり、コンピュータ プリンタで印刷したりできますが、インクを塗る部分は透明にならないようにします。フィルムには、カード ストックなど、紫外線を遮断する素材を使用できます。白黒ポジも使用できます (スクリーンに投影)。ただし、従来の製版とは異なり、これらのスクリーンは通常、フィルム ポジを使用して露光されます。
2. 次にスクリーンを選択する必要があります。印刷するデザインの詳細に応じて、使用できるメッシュ数はいくつかあります。スクリーンを選択したら、感光性乳剤をスクリーンに塗布して乾燥させます。乾燥したら、印刷物を焼き付け/露光することができます。
3. オーバーレイをスクリーン上に配置し、 350～420 ナノメートルのスペクトルの紫外線を含む光源で露光します。
4. スクリーンは徹底的に洗い流されます。光にさらされなかった乳剤部分は溶解して洗い流され、メッシュ上に画像のネガ ステンシルが残ります。

キャビアビーズ

キャビアビーズは、デザインの形状に印刷され、小さなプラスチックビーズが貼り付けられる接着剤です。ブロックの領域とよく合い、興味深い触感の表面を作り出します。

インクのひび割れ

インクを塗布すると、乾燥後に表面にひび割れが生じることがあります。インクが完全に硬化しないと、意図せず同様のひび割れが生じることがあります。

放電インク

抜染インクは、亜鉛ホルムアルデヒドスルホキシレート（ロンガリットの亜鉛類似体）を使用して、布地から染料を除去（抜染）します。抜染インクを使用するデメリットは、このプロセスが綿100%の濃い色の布地にしか適切に機能しないことです。下地染料のある布地や混紡布地では、染料の抜染の度合いが異なります。塗布と硬化から生じる煙は刺激臭があり、曝露を軽減するためには、通常、強力な換気とフェイスマスクが必要です。このプロセスのメリットは、抜染が特にダメージ加工プリントや、プラスチゾルの追加層でプリントされる濃い色の衣類の下地処理に効果的であることです。デザインに多様性が加わり、自然な柔らかな感触が生まれます。

膨張インク（パフ）

膨張インク、またはパフはプラスチゾルインクの添加剤で、衣服からプリント部分を浮き上がらせ、デザインに3Dの感触と外観を与えます。主に衣類に印刷するときに使用されます。^[11]

群れ

フロッキングは、生地に接着剤を印刷し、ベルベットのような手触りを出すためにフロック素材を塗布するものです。

ホイル

フォイルはフロックによく似ており、接着剤またはプラスチゾル インクのベース層から始まります。フォイルは、スクリーン印刷されたベースの上に反射/鏡のような素材の薄いシートを貼り付け、熱プレスして固めることで完成します。デザインのスクリーン印刷されていない部分にはフォイルの基材は接着せず、残りのフォイル シートは破棄されます。

4色プロセスまたはCMYKカラーモデル

4 色プロセスでは、アートワークが作成され、4 つの色 (CMYK) に分解され、これらが組み合わさって写真印刷に必要な色の完全なスペクトルが作成されます。つまり、4 つのスクリーンのみを使用して多数の色をシミュレートできるため、コスト、時間、セットアップが削減されます。このプロセスではハーフトーンが使用されます。インクはブレンドする必要があり、より半透明であるため、色の鮮やかさが損なわれます。

キラキラ/きらめき

グリッター インクまたはシマー インクは、インク ベースに金属片を添加することで、キラキラ光る効果を生み出します。通常は金色または銀色ですが、混ぜてほとんどの色を作ることができます。

光沢

光沢インクとは、以前に印刷されたインクの上に透明なベースを重ねて光沢のある仕上がりにするものです。

メタリック

メタリック インクはグリッターに似ていますが、インクに浮遊する粒子がより小さくなっています。接着剤を布地に印刷し、その上にナノ スケールの繊維を塗布します。これは既製品を購入することがよくあります。

ミラーインク

ミラーシルバーとミラーゴールドは、反射率の高い溶剤ベースのインクです。ミラーインクは、時間の経過とともに変色しやすくなります。

ナイロボンド

Nylobond は、テクニカル生地や防水生地に印刷するための特殊なインク添加剤です。

プラスチゾル

プラスチゾルは、商業用衣服装飾に最もよく使用されるインクです。名前の通り、より可塑化された質感で、濃い色の衣服に優れた色の不透明度と鮮明なグラフィックディテールを実現します。このプリントは、特殊な添加剤で柔らかくしたり、インク層を追加して厚くしたりできます。プラスチゾル インクは、低硬化インクの場合を除き、プリントを硬化させるために熱 (多くのインクで約 150 °C (300 °F)) を必要とします。

PVCおよびフタル酸エステル不使用

PVCとフタル酸エステルを含まないインクと印刷は、プラスチゾルの利点を持ちながら、2つの主要な有毒成分を含まない比較的新しい種類のインクと印刷です。また、柔らかい質感があり、ほとんどの大手サプライヤーによって生産されています。^[12]

スエードインク

スエード インクは、プラスチゾルに添加される乳白色の添加剤です。スエード添加剤を使用すると、どの色のプラスチゾルでもスエードのような感触にすることができます。これは実際にはパフ インクほど泡立たないパフ発泡剤です。使用方法はメーカーによって異なりますが、一般的に通常のプラスチゾルに最大 50% のスエードを添加できます。

水性インク

これらはプラスチゾル インクよりも生地に浸透し、より柔らかい感触を生み出します。明るい色の衣服に濃いインクを印刷するのに最適です。また、質感が重要な大面積の印刷にも役立ちます。一部のインクは、印刷を永続的にするために熱または追加の触媒を必要とします。

水性染料（インク）

より濃いプラスチゾルインクとは対照的に、この染料は濃縮物として届き、スクリーン印刷を可能にするために印刷ペースト（増粘剤）に混ぜられます。このプロセスは軽い衣類に最適で、染料が繊維自体に含まれているため、ふきんやナプキンなどによく使用されます。これは、従来の繊維印刷に似ています。

高密度

高密度とは、メッシュ数の低い層に、エマルジョンを何層も重ね塗りするか、より厚いグレードのエマルジョン (例: Capillex) を塗布するタイプのワニスを使用するプロセスです。ワニスが基材を通過すると、エンボス加工されたように見える「盛り上がった」ワニス領域が作成されます。プロセスの最後に硬化すると、ワニスは点字効果を生み出すため、「高密度」と呼ばれます。

スクリーン印刷は、従来の印刷技術よりも用途が広いです。エッチングやリソグラフィーとは異なり、表面に圧力をかけて印刷する必要がなく、平面である必要もありません。さまざまなインクを使用して、繊維、セラミック、 ^[13]木材、紙、ガラス、金属、プラスチックなど、さまざまな材料に印刷できます。その結果、スクリーン印刷は、以下を含むさまざまな業界で使用されています。

• 風船
• 衣類
• デカール
• 医療機器^[14]
• プリンテッドエレクトロニクス^[15]、回路基板印刷を含む
• 製品ラベル
• スノーボードのグラフィック
• 織物​
• 厚膜技術
• ピンボールマシン
• ドリンクウェア^[16]

ウェーハベースの太陽光発電 (PV) セルへのスクリーン印刷では、メッシュと銀のバスが前面に印刷され、さらに銀のバスが背面に印刷されます。その後、パッシベーションと表面反射のために、アルミニウム ペーストが背面の表面全体に塗布されます。スクリーン印刷で変更および制御できるパラメータの 1 つは、印刷の厚さです。これにより、スクリーン印刷は太陽電池、電子機器などの印刷技術の一部に役立ちます。

太陽電池ウェハーはますます薄く、大きくなっているため、印刷段階での高スループットによりセル生産ライン全体のスループットは向上しますが、破損率を低く抑えるには慎重な印刷が必要です。

衣服にスクリーン デザインの複数のコピーを効率的に印刷するために、アマチュアやプロの印刷業者は通常、スクリーン印刷機を使用します。これは俗語であり、ほとんどのスクリーン印刷機はオフセット印刷機とは大きく異なります。多くの会社が、シンプルなものから高度なものまでさまざまな印刷機を提供しています。これらの印刷機には、手動 (ハンドベンチとも呼ばれます)、半自動、全自動の 3 種類があります。ほとんどの印刷会社では、小ロットやサンプル印刷用に 1 台以上の半自動または全自動機と手動機を使用します。

手動スクリーン印刷は、カルーセル、ハンドベンチ（どちらも口語ではプレスと呼ばれることが多い）またはテーブル上で行うことができます。半自動および全自動マシンは、フラットベッドプリンター^[17]（ポスター、アート印刷、またはその他の平らな基板）とカルーセルおよびオーバルマシン（衣類やその他のアパレル、その他の繊維）の2つの主要なカテゴリに分けられます。どちらも自動化の点では基本的に似ていますが、物理的な設置面積やアップグレードパスなどの領域が異なります。^[18]

これらの機械ははるかに高速で、エアコンプレッサーによって生成される空気圧を使用するか、電動モーターを使用してスクイジーを引っ張ったり、パレットを回転させたり上げ下げしたりすることで、作業から手作業の多くを排除し、UVを使用して画像を瞬時に硬化させるため、オペレーターの疲労が大幅に軽減され、より一貫した結果が得られます。^[19]

電子設計自動化において、シルクスクリーンはプリント基板（PCB）の層スタックの一部であり、上面と底面は他の層（銅層やはんだストップ層など）と同様に個別のガーバーファイルに記述されます。^{[20]これらの}サービスプリントオーバーレイの一般的な名前には、/別名/ ^{[21] [注 1]}または/ （EAGLE）、/ （KiCad）、/ （TARGET）、/ （Fritzing）、/ （OrCAD）、/ （PADS）、/ （WEdirekt）^[22]または/ （Gerberおよびその他多数^[23]）などがあります。 tSilkbSilkPLCPLSTSKBSKF.SilkSB.SilkSPosiTopPosiBotsilkTopsilkBottomSSTSSBST.PHOSB.PHOSEVSSERSGTOGBO

スクリーン印刷は、印刷業界で広く採用されている技術ですが、プリンテッド エレクトロニクスの分野で独自の地位を確立しています。その汎用性とインクの厚い層を堆積する能力により、導電性トラック、センサー、その他の電子部品の作成に最適です。さらに、スクリーン印刷には、高スループット、低生産コスト、フレキシブル素材を含むさまざまな基板との互換性などの利点があります。これらの特性により、プリンテッド エレクトロニクス デバイスの大規模生産に適した選択肢となっています。

スクリーン印刷はプリンテッド エレクトロニクスにおいて大きな可能性を秘めていますが、同時にいくつかの課題にも直面しています。細線解像度、先進材料との互換性、正確な位置合わせの必要性などにより、継続的な研究開発の機会が生まれています。しかし、インク配合、装置、プロセス最適化の継続的な進歩により、プリンテッド エレクトロニクスをモノのインターネット (IoT) デバイスやエネルギー ハーベスティング システムなどに統合するなど、刺激的な将来の可能性への道が開かれています。

• バティック
• ゴッコ
• インクジェット
• プリンテッドエレクトロニクス

• ビーゲライゼン、ジェイコブ I. ビーゲライゼン (1972)。『スクリーン印刷：アーティスト、デザイナー、職人のためのスクリーン印刷技術の現代ガイド』ニューヨーク：ワトソン・ガプティル出版。ISBN 0823046656。 
• チーフフォ、クリフォード T. (1979)。シルクスクリーンは美術である：現代シルクスクリーン印刷のハンドブック。ニューヨーク：ヴァン・ノストランド・ラインホールド。ISBN 0442215614。 
• Lengwiler, Guido (2013).スクリーン印刷の歴史. シンシナティ: ST Media Group International. ISBN 0944094740 . 
• マクドゥーガル、アンディ (2008)。『スクリーン印刷の現在: 基礎』。シンシナティ: ST メディア グループ インターナショナル。ISBN 0944094619。 
• サフ、ドナルド、サシロット、デリ（1979年）。スクリーン印刷：歴史と技術。ニューヨーク：ホルト、ライナーハート、ウィンストン。ISBN 0-03-045491-3。 
• Zahn, Bert (1935)。シルクスクリーン複製法。イリノイ州シカゴ: Fredrick J. Drake & Co. 参照番号 1942.1694。

• ウィキメディア・コモンズのスクリーン印刷に関連するメディア