水なし印刷
(1)WFBL理論 シリコーンゴムのインキ反発機構について、Gaudiosらが検討し、Weak Fluid Boundary Layer理論(WFBL理論)を1975年に発表した。これは油性インキ中に含まれる炭化水素系溶剤がシリコーンゴムに吸収され、シリコーンゴム表面に薄膜(Weak Fluid Boundary Layer)を形成し、そこがインキの破断面となってインキの付着を防ぐという理論である。
(2)表面張力(表面自由エネルギー)を基礎とした理論 山岡亜夫らは、シリコーンゴム表面、インキ溶剤を含むインキビヒクル(液体状物質)との濡れ問題として論じた。濡れるとは、個体の表面張力(個体と気体(空気)との界面張力)と液体の表面張力の和が、個体と液体の界面張力よりも大きい場合には濡れが広がることを意味する。そこで、個体が液体で濡れにくくする、すなわち液体を反発しやすくするには、個体の表面張力を小さくし、液体の表面張力を大きくすることで達成できる。 表面張力が小さい樹脂としては、フッ素系樹脂やシリコーン系樹脂が知られている。表面張力値は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は18.5mN/m、ポリジメチルシロキサンは20.7mN/mで、汎用樹脂であるポリエチレンの31mN/mやPETの43N/mに比べてかなり小さい。一方、液体であるインキビヒクルの表面張力を上げ過ぎると、版材表面の画像部への濡れ性が損なわれることになり、水あり印刷に使用されているインキビヒクルの表面張力の範囲内であることが必要である。
アナログ版ポジ型
3M社‘Driography’と東レTAP版は、(C)タイプのシリコーンゴム上層二層構成であるが、前者は露光部が画像部になるネガ型であったが、後者は露光部が非画像部(インキ反発部)となるポジ型である点で異なる。更に、前者では平凹になる画像部が二層分の深度になるのに対し、後者ではシリコーンゴム層の厚さだけであり、印刷プロセスで有利に作用する。
東レTAP版の基本構成は、基板(アルミニウム)/感光層/シリコーンゴム層/カバーフィルムの4層構造である。
カバーフィルムをつけたまま製版用ポジフィルムを版面に真空密着させ、PS版と同様に露光すると、露光部の感光層が光重合・架橋反応すると同時に、上層のシリコーンゴム層を接着固定する。カバーフィルムを剥離して版面を現像液で処理するとシリコーンゴム層が膨潤し、未露光部のシリコーンゴム層のみが剥離するので、これをブラシで擦り取って刷版を作る。
感光層は、担体ポリマー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤などからなり、光重合性モノマーとシリコーンゴム層を架橋させる成分との組み合わせが光接着力発現の重要な鍵になっている。
光重合性モノマーとシリコーンゴム架橋剤の活性基と反応する水酸基を有する場合に最も良好な結果が得られる。
光接着の機構(推定図)
感光層上にシリコーンゴム層を形成する工程での反応
シリコーンゴムの架橋
両層界面での反応
露光工程での反応
現像工程で、露光部と非露光部との両層間の接着力の差を利用し、接着力の弱い部分の界面に現像液が作用し、ブラシの擦り力を受けてシリコーンゴム層のみが除去される。
溶剤は、タック値及びインコメーターでの測定時間によるタック値の変動に大きく影響する。
樹脂に対する溶解性の良い溶剤はタック値を高くするが、一方タック値の変動は少なく、実印刷での機上安定性も優れている。しかしながら、水なし印刷では、高タックによるエッジピッキングが発生しやすい。
樹脂に対する溶解性が低い溶剤は、タック値は低くなるが、インコメーター上でのタック値が溶剤の揮散により大きく変化する。この場合にも実印刷ではエッジピッキングが発生しやすくなる。水なしインキ用の溶剤としては、α-オレフィン系溶剤が、タック値が低く、機上安定性の良いことが見出されている。
しかし近年では、溶剤のほとんどを植物油等に置き換えたNonVOCインキが水なしインキでは多用されている。このNonVOCインキにおいては、植物油が樹脂を溶解しており、溶解性のバランスがインキの特性を左右している。
その後、台湾メーカーや欧州メーカーがCD/DVD向け水なし専用印刷機を開発し、CD/DVD印刷の水なし印刷化が進展し、4色印刷のほぼすべてが水なし印刷となっている。
機上製版印刷機(DI=Digital Imaging機)
CTP版が普及する以前から印刷機上でデジタル製版して印刷をする水なし専用機が多数開発された。
この機上製版印刷機は、露光前の生版を版胴に巻き付けた後に露光して画像を形成するものである。
2001年には、Heidelberg Printing Machines(ハイデルベルグ)社が、GTO DI機を発表した。GTO DI機は、PRESSTEK社の画像部のシリコーンゴム層を放電破壊で画像を形成できる版材を利用したものである。
2005年には、GTO DI機を進化させ、QMDI(Quick Master Digital Imaging)機を発表した。QMDI機は、RESSTEK社のアブレーション型水なしCTP版を使用した機上製版印刷機であり、レーザー露光した時に発生するシリコーンゴムのデブリ(かす)は、簡単にふき取ることができる実質的に無現像CTP版であった。
その後、PRESSTEK社のアブレーション型CTP版を使用した機上製版印刷機は、KBA PLANETA社のKARAT機(46KARAT,74KARAT)や、リョービ株式会社(リョービMHIグラフックテクノロジー株式会社)のRYOBI3404DI機などに引き継がれた。
各社の印刷機に版材を供給してきたPRESSTEK社も、自社ブランドの機上製版印刷機(PRESSTEK 75DI,52DI,34DIの3シリーズ)を販売している。
水あり印刷では困難なCDやDVD表面への画像の印刷、クレジットカードや身分証明などのプラスチックカードへの印刷、自動車内装材や家電部品などインモールド成型品用の印刷などへも展開されており、専用の印刷機が用途別に生産されている。
CORTINA
ドイツの印刷機メーカーであるKoening & Bauer AG(KBA)社が、1999年に発表した水なし印刷専用の新聞輪転印刷機であり、欧州中心に20社の新聞社で稼働中である。
タワー型輪転機であるが、タワー型で問題になるファンアウトを水なし印刷より解消している。
また、水なし印刷のための温度制御機構を有している。インキは、温度コントロールされたアニロックスローラに供給され、表面をドクターブレードで均した後に、ゴムローラを通じて版面に供給される構造になっている。版を取り着ける版胴も温度コントロールされており、自動版替装置も装備され、48頁のフルカラーに必要な192枚の印刷版を2分間で版替えできる。
最大の特長は、新規紙面印刷時の立ち上がり損紙がフルカラー印刷で50~60部に抑えられることであり、印刷時の消耗品の80%を占める用紙の節約が、導入会社の最大のメリットとなる。
新聞印刷時はコールドセット方式であるが、一般の商業印刷物を印刷するときはヒートセット方式で印刷できるようドライヤーが装着できる。耐刷力は、新聞印刷に必要な120,000~150,000部である。コールドセット方式とは、輪転印刷において、印刷後に加熱やUV照射などの手段を一切加えず印刷を終了する印刷方式である。