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特集論

印刷機械を支える先進技術

文
新聞用輪転印刷機

Advanced Technologies That Suppor t PrintingMachinery

枚葉印刷機

赤塚

正和山

下山

本昇

志田

阪

博
範青木将

一

文

商業用輪転印刷機

本報では，高まる印刷品質への要求を実現するために重要な鍵となる色調再現・高精度印刷位置合わせについて，当社製品に適用されている先進的な技術を紹介する．正確な色調再現については，当社独自に開発した 印刷適性解析設備を用い，サブミクロン単位のインキ膜創成を計測評価した事例を紹介する．合わせて，正確で迅速な色調管理装置の鍵となる高精度な色センシングと制御の事例を紹介する．印刷のシャープさの鍵となる正確な印刷位置合わせについては，電気的に連結された分散モータ駆動方式における，画像処理技術を用いた精密位置検出技術を紹介する．

1．はじめムに計測している．に（２）インキ薄膜の平滑化：インキがローラ間で分裂する際

印刷は情報を大量に効率よく複製する手法で，特にカタロに生じる表面凹凸（メロンの皮に似たサブミクロンのパグなどの用途では，出来上がった印刷物が原稿と，感度が非ターン）が印刷面のムラ（微小濃度差）に影響する．こ常に高い人間の目で全く同一に見える必要がある．印刷の出の分裂挙動は，インキ物性以外にローラでのせん断力な来栄えは，主にどに支配されるため，運転中でのインキせん断力を世界

色調と絵柄のシャープさで判断されるが，現在主流の平版オフセット印刷方式では， 色調は供給する油性インキ・水の分量と混合状態， 絵柄のシャーで初めて機上計測している．
（３）ローラ間の流動可視化：従来の潤滑理論では，インキは印刷の位置合わせ精度が重要な鍵である．これらの薄膜化で現れる高粘度流体の分裂特性が説明できず，イ精度は印刷品質への要求が高まるにつれ厳しくなり，現状でンキ転移の予測が困難であった．ローラとローラとの微は，インキ膜厚精度はサブミクロン単位，用紙へ転写する際小時間（１５ ms）でのローラ表面の挙動を可視化モニタの位置精度は１０μm 単位に及び，長年の経験と勘だけでは，リングし，高速画像処理でインキ転移メカニズムを解明

高速で高品質な印刷機は実現できなくなっている．
本報では，し，高速印刷機での紙面濃度安定性が向上した．

プさ当社が他に先駆けて開発した，超薄インキ膜創成と高精度色調制御，及び微小位相差検出などの先進技術について紹介す3．高精度色調制御
印刷物において色は， 美しいる．

深みがあるなど，見る

2．超薄インキ膜創成
用紙

印刷機では，高粘度インキを数μm の薄膜に伸ばして印刷ゴム刷版する．このインキ薄膜はローラ間で混合分離を繰り返すことで，均一な粘度と含水率に調整されるが，ローラニップ出口

インキローラ群でインキ膜が分裂するときの，インキ糸ひきによる表面の凹凸化，内部水滴の形成・破壊による乳化状態の変化などにより，必ずしも平滑な均一膜にはならない．印刷ではインキ膜

水供給系（１）ローラ上のインキと水インキ溜の均一化が鍵であり，一層の高速化・品質向上のために，これら微細現象の解明が重要になっている．当社は印刷部が変更可能で，最高速度２０ m/s（製品速度の１．
５倍）で各種計測が可能な印刷適性解析設備を製作し，超薄膜インキ転移の研究を行っている．計測事例を図１に示す．
（１）ローラ上のインキと水：インキは微細水滴が分散した乳化状態になっており，安定した特性を得るために，高速回転中での１〜１０μm の超薄膜のインキと水の膜厚プロファイルを，赤外線を利用した特殊計測でリアルタイ（２）インキ薄膜の平滑化

図１（３）ローラ間の流動可視化

インキ転移挙動の事例
三菱重工技報 Vol.40 No.6（2003_11）

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投光
ファイバ

受光
ファイバ

CCD
カメラ

集光レンズ

Bロールマーク画像（＋：重心位置）
計測対象領域

光ファイバ
ストロボ

環受光
光学系

Aロールマーク画像（＋：重心位置）

画像処理用マークB

測色点

画像処理用マークA

マイクロレンズ

CCD
カメラ図２ 適用事例

（1）機能をコンパクトにまとめた制御卓，（2）円周上に計測光学系を配置した小型センサ．

マークセンサロール

画像処理装置

画像の位置ズレが位相差

人の印象を左右する重要な意味を持つが，印刷技術としては元の原稿の色に忠実な再現が必要である．印刷機では前述の基準ロール ロール
A 画像
B 画像

画像 A 画像 B
基準ロール 他ロール

ようにインキ膜の安定化を図っているが，インキや用紙の種別，作業環境によって微妙な変化が生じるため，印刷物を計回
転方
向図３ 処理画像例

回転位相差の変化が計測中にリアルタイムでモニタできる．

測して最終的な出来栄えを合わせる必要もある．かつては熟練者が目視調整していた作業も，現在では計測評価の定量化・自動化が進んでいる．当社はこれに対応して，光学セン技術を用いることで，実用化を速やかに進めることができた．

シング技術と色彩技術を駆使した色調管理装置を開発し，そなお，本技術は直接ローラ表面を計測できることや画面上での性能が世界に高く評価されている．

位相差状態を計測できるため，印刷特有のダブリなどシャフセンシングでは，人間が識別できない微小な色差でも高速で計測する，当社独自の集光光学系を持つ高速センサを開発した（計測幅約１ m を１５秒）．このセンサは一つの色を２０以上のスペクトルに色分解して，それぞれの吸収強度を計

トレス以外でも印刷障害発生時の原因究明ツールとしても有効に活用されている．

5．まとめ測・評価することで，高い精度を得ている．また，計測位置

印刷機械は，ミクロな網点を決められた位置にミクロンオの自動位置補正機能など，センシング技術を通じて，オペレーダで精度よく紙などにインキを転写する精密回転機械であータのノンスキル化に取り組んでいる．

る．例えば，世界最高速の新聞印刷機（DIAMONDSTAR）

色制御では，計測されたマルチスペクトル強度から，原稿は，超高速時のインキ転移データを元にした高速精密回転体の絵柄面積（インキ量），重ね印刷での藍・赤・黄・墨の混としての設計が要求される．デジタル化が進む枚葉印刷機で色分離，隣接する絵柄の影響評価，数μm の網点の太りによは，計測結果と原稿制作部門とのデータ連携をいかし，高精る絵柄寸法変化など印刷機上での現象を，機械の運転状況に度な色調管理が取り入れられてきている．商業印刷機や新聞合わせて最適なインキ供給量を算出する，インテグレーショ

印刷機で導入されたシャフトレス駆動では，定常運転以外のンプレスコントロールシステムを実現している（図２）．

さまざまな印刷運転に対しても，高精度な位相制御で高品質

4．微小位相差検出
印刷機の各パートを連結していたシャフトやギヤを廃止し，分散配置した個別モータを同期させ機械をメカトロ化すな印刷が実現されてきた．当社では，お客様の御期待に答えうる安定して高品質な製品を提供できるように，ますます高まる要求を先取りして，印刷機械を支える先進技術の研究開発にまい進する所存である．

ることで，操作性・メインテナンス性向上，装置の設置自由度の増大，消費電力低減が可能となる．大型印刷機特有の駆動シャフトを廃したことで，シャフトレス駆動とも呼ばれる．

赤塚正和

山下博

技術本部
広島研究所印刷機械研究室主席

技術本部
広島研究所
機械研究室主席

性を高めている．本装置の特徴は，複数の CCD カメラと１青木将一

山本昇志

台のストロボで撮影した画像を処理することで，１０μm 単技術本部
広島研究所
印刷機械研究室主席

技術本部
広島研究所
印刷機械研究室

この開発において最も重要な鍵は，印刷部での回転位相角制御技術であるが， 従来の技術ではモータ位置での計測のみであったが，当社では，ローラ間微小回転位相差計測技術を世界で初めて開発し，出荷前検査に適用して，製品の信頼位のローラ間の微小回転位相差を直接計測できることである（図３）．
シャフトレス開発に当たっては，３原色と黒色の合計４色の重ね印刷の同期精度を検出するために，４本のローラ間の位相差を４台の CCD カメラと画像処理装置で計測するシス

田阪範文
紙・印刷機械事業部
印刷機械技術部次長

テムを構築した．シャフトレス機の開発に当たっては制御系と機械系の連成問題など解決すべき問題があったが，本検出
三菱重工技報 Vol.40 No.6（2003_11）