オフセット印刷
オフセット印刷は間接印刷方式の一つで、初期の石版印刷が石版を使用していたことに由来します。初期の石版印刷では、石を平らに研磨して版として使用していました。後にこの方法は亜鉛やアルミニウムの金属版を使用するように進化しましたが、原理は同じです。
オフセット印刷では、印刷部分と非印刷部分の間に高低差がなく、どちらも平らです。水と油が混ざり合わない原理を利用して、画線部に油性の膜を維持し、版の非画線部は水を吸収します。版にインキを付けた後、画線部は水をはじいてインキを受け入れ、非画線部は水を吸収してインキをはじくという考え方です。この印刷方法を「オフセット印刷」と呼びます。
オフセット印刷は、初期の石版印刷の転写法に起源を持ち、画像を転写紙に転写し、それを版に逆像として転写し、さらに紙に印刷して正像を得るという方法でした。しかし、印刷時の圧力により、版が元々平らであるため、インキが意図した線の外に広がり、線の品質が低下しました。このため、「オフセット印刷プロセス」と呼ばれる改良が加えられ、版面を正像とし、印刷時にゴムローラーに逆像として転写し、紙に正像として転写することで、印刷圧力の弾力性を向上させました。
初期のオフセット印刷は平版または平版輪転機でしたが、後に平版輪転機と輪転輪転機の2種類に進化しました。平版輪転機は主に校正機などの特殊印刷に使用され、輪転輪転機は紙やその他の材料への印刷に使用されました。平版輪転印刷では、印刷版は平らに置かれ、圧力は円筒ローラーによって加えられます。この方法は、活版印刷の平版輪転機に似ています。輪転輪転印刷では、印刷版は版胴と呼ばれる円筒に巻き付けられ、機械上の別の円筒でゴムが巻かれたブランケット胴が圧力を加えます。これら3つの基本的な円筒構成を使用する機械を「オフセット印刷機」と呼びます。
オフセット印刷の利点には、製版工程が容易で低コスト、色の見当が正確、版の複製が容易、色調が滑らかで柔らかい、大量印刷に対応できることが挙げられます。
欠点には、水とインキの影響で色の忠実度と鮮やかさが低下すること、版上のインキ被膜が薄いこと（能力の約70%しか活用できず、ポスターでは色を強調するために両面印刷が必要）、特殊印刷の用途が限られることが挙げられます。
1798年、オーストリア（現在のチェコ、プラハ）の作曲家アロイス・ゼネフェルダー（1771-1834）が石版印刷を発明しました。これは平らな面に直接印刷する方法で、平版印刷技術の始まりとなりました。彼は木製の石版印刷機も開発しました。ゼネフェルダーは当初法律を学びましたが、後に作曲に転じ、あまり成功しませんでした。経済的に困難な状況から、自分の作品を印刷して販売しようとしましたが、印刷費用が高く利益はわずかでした。その後、印刷所で見習いをしましたが、独自に革新する資本がありませんでした。ミュンヘン近郊のゾルンホーフェン採石場の近くに住んでいたとき、そこには銅版の研磨や銅版彫刻の代替に使われる石灰岩が豊富にありました。母が洗濯をしているのを観察し、誤って石灰岩の板に油性インキで書いたところ、数日経っても洗い流せないことに気づきました。これがきっかけで、石灰岩に油性インキで実験を始め、まず石に文字を逆に書き、次に硝酸とアラビアゴムの混合物を塗り、その後インキを付けると最終的に成功しました。彼はこれを「化学印刷」と呼びました。「リソグラフィー」という用語はギリシャ語の「石」（litho）と「書く」（graphein）に由来し、現在では平版印刷の同義語となっています。
1834年、ゼネフェルダーはバイエルン王立印刷局の検査官になりましたが、同年2月に亡くなりました。
1810年、ドイツのF.ヴァイスヘプトがゼネフェルダーを助けて鉄製の手動石版印刷機を完成させました。
1817年、ゼネフェルダーは石版印刷に石灰岩の代わりに亜鉛版を使用しようと試みましたが、成功しませんでした。
1826年、フランスのニエプスがヘリオグラフィー法を発明しました。
1832年（清王朝、道光11年）、イギリスの宣教師W.H.メドハーストがマカオに石版印刷所を設立し、中国語の書籍を印刷しました。
1837年、フランスのG.エンゲルマンがクロモリソグラフィーを発明しました。
1840年、イギリスの発明家M.ポントンがアルブミン法を発明しました。
1868年、ドイツのJ.アルバートがコロタイプを発明しました。
1869年、イギリスの科学者D.オーロンが減法混色を用いた三色石版印刷を発明しました。
1876年（清王朝、光緒2年）、フランスのヴェナール神父と中国人の邱子昂が上海に土山湾石版印刷所を設立し、教会の雑誌を印刷しました。
オフセット印刷は水と油の反発原理に基づいています。印刷プロセスは次のように進みます：
まず、オフセット版上にインキの付いた画像部分が形成されます。画像は油性鉛筆で版に直接描くか、写真法を用いて作成できます。
次に、版を水で湿らせます。水と油は反発するため、水は版の非画像部分を覆い、画像部分は水をはじきます。
第三に、版全体をインキで覆います。水とインキは反発するため、インキは版の湿った部分をはじき、油性の画像部分にのみ付着します。
最後に、紙を版の表面に押し付け、インキの付いた画像を紙に転写します。
オフセット印刷は一般にリソグラフィーとも呼ばれます。活版印刷やグラビア印刷とは異なり、印刷画像が版上で凸または凹ではなく、オフセット印刷では印刷画像が版表面で単に平らです。印刷プロセス中、紙が画像と擦れるため、画像はすぐに摩耗します。特に高速印刷機で版を使用する場合に顕著です。版の画像部分の摩耗を減らすため、画像はまずゴムブランケットに転写されます。
入手可能な記録によると、オフセット印刷は1798年にドイツのアロイス・ゼネフェルダーによって発明され、重い石灰岩のブロックから紙に油性パターンを直接印刷しました。高速および小型オフセット印刷機にはさまざまなタイプのオフセット版が使用され、他のどの印刷方法よりも多くの出力を生み出します。
1798年にボヘミアのアロイス・ゼネフェルダーによって発明されたオフセット印刷は、15世紀の活版印刷の発明以来の新しい印刷プロセスでした。オフセット印刷の初期には滑らかな石灰岩が使用されたため、英語名の「リソグラフィー」または「リソス」は、古代ギリシャ語の「石」に由来します。油性の画像を石に付けた後、石の表面下を酸でエッチングし、次にアラビアゴム溶液を塗布すると、非油性部分にのみ付着して封止しました。印刷中、水はアラビアゴム表面に付着しましたが油性部分には付着せず、印刷時に使用される油性インキは油性画像部分に付着しました。
オフセット印刷の発明後の数年間、この印刷プロセスは多色画像に使用され、19世紀にはクロモリソグラフィーとして知られていました。19世紀の多くの精巧なクロモリソグラフィー印刷物や出版物は、現在もアメリカやヨーロッパの博物館に保存されています。各色に別々の石版が使用されました。主な課題は画像の正確な見当合わせでした。
今日、オフセット印刷にはアルミニウム版が使用されています。版はブラシで粒子状のテクスチャー、つまり「グレイン」を付けられ、次に滑らかな感光乳剤層でコーティングされます。所望の画像の写真ネガを版に置いて露光し、乳剤上にポジ画像を作成します。化学処理後、未露光の乳剤が除去されます。版は印刷機のローラーに取り付けられ、湿しローラーが版上を通過して、版の粗い部分または非画像部分に水を適用します。次にインキローラーが版上を通過し、版の滑らかな部分または画像部分にのみインキを適用します。
この画像を直接紙に転写すると逆像が生成されますが、紙が濡れてしまいます。使用される方法は、ゴム布で覆われたローラーを版面に通過させ、水を絞り出してインキを転写することです。（実際には、ゴム布は弾力性があり、画像の転写に優れていますが、水も少量転写され、無視できます。）
ローラーが紙上を通過し、インキを紙に転写します。画像はまずゴム布ローラーに転写されるため、このプロセスは「オフセット印刷」とも呼ばれます。この用語は、画像が版からゴムローラーを経て紙にオフセット転写されることに由来します。
長年にわたり、このプロセスには多くの革新と技術的改善が見られました。例えば、1回の通過で複数の色を印刷できる多色印刷機、湿しを不要にするダールグレンインキシステム（インキ供給プロセスに湿しを組み込む）などです。
入力側では、デスクトップパブリッシングの進歩により、ほぼ誰でもプロ品質のレイアウトを作成できるようになり、写植機の発展により印刷所は中間ステップの写真植字を省略できるようになりました。写植機はコンピュータ生成画像から直接フィルムを作成できます。21世紀以降、直接製版機はフィルムを不要にし、印刷版に直接画像を形成できます。
水なし印刷の原理
東レシステム
東レの水なし印刷システムは、水なし版、特別に配合された水なし印刷インキ、温度制御システムを備えた印刷装置の3つの主要コンポーネントで構成されています。
東レ水なし版の構造は多層です。最下層はアルミニウム基板で、中間層として感光性ポリマー層がコーティングされ、その上に2ミクロンのシリコーンゴム樹脂層があります。東レ水なし版のタイプに応じて、その耐刷力は標準銅版紙で15万から60万枚です。ただし、紙面が粗い場合、耐刷力は低下する可能性があります。東レ水なし版は、従来のリサイクル可能なPS版と同様にリサイクル可能です。各種枚葉機や輪転オフセット印刷機に適しています。
これらの版の露光は、従来の真空フレーム露光装置と光源を使用して行うことができ、露光時間は従来の版と同様です。露光中、UV光の強度はフィルムの濃度に基づいて制御され、光がシリコーン樹脂層を透過して下のポリマー層を露光します。ポリマー層での光反応は非常に正確で、版の解像度は1インチあたり175線まで高く、ドット範囲は0.5%から99.5%です。以下の図は、従来の湿式版と水なし版の画像形成メカニズムを比較したものです。
露光後、版は現像されます。これは水なし版処理用の専用薬品と機械装置を使用する簡単なプロセスです。処理された版は、非画像部分にシリコーン樹脂層があり、インキをはじきますが、画像部分ではシリコーン樹脂層が除去され、インキを引き付けるポリマー材料が残ります。版の設計中に、水やアルコールを使用せずにインキを引き付けるかはじくかを選択的に設計できます。
水なしインキと従来のインキの主な違いは、使用される樹脂とバインダーの種類にあります。水なし印刷インキのバインダーは、そのレオロジー特性に基づいて選択され、従来のインキのバインダーよりもわずかに粘性が高いです。水なし印刷の原理は、版の非画像部分のシリコーン樹脂層が低い表面エネルギーを持つことに依存しています。インキの粘度が高い場合、インキ自体の分子間引力がシリコーン樹脂との親和性よりも大きくなり、これらの部分で強いインキ反発が生じます。
温度は粘度に影響を与える重要な要因です。水なし印刷プロセスでは水が関与しないため、版面を冷却する物質がありません。摩擦により、印刷中に版胴表面の温度が継続的に上昇します。さらに、水なしインキの高い粘度とローラー上でのインキの摩砕も表面温度の上昇に寄与します。
これが、水なし印刷装置で正確な温度制御が不可欠である理由です。最も一般的なシステムは振動冷却技術を利用しており、中空の振動冷却ローラーが冷却プロセス中に冷却液を抽出します。この構造は、高速輪転オフセット印刷機で長年使用されてきました。改良後、枚葉印刷装置にも適用されています。ほぼすべての枚葉機メーカーが温度制御用の中空インキ振動ローラーを提供しています。以下の図は、水なし印刷機の典型的な温度制御システムを示しています。インキ振動ローラーの数は温度制御の効果に影響します。
温度制御システムの機能は、ローラーの軌道に沿って冷却液を循環させ、印刷ユニットの機械的運動によって発生する熱を除去することです。
このタイプのシステムは、インキローラーを冷却（または冷蔵）するように設計されているのではなく、通常運転中の印刷機の固有の周囲温度を維持するだけであることに注意してください。一定の温度を維持することは、最適なインキ粘度にとって重要です。以下の図は、水なし印刷温度制御システムにおける最適な温度タスクウィンドウを示しています。
水なし印刷での校正は、フィルムを使用して直接行うことができます。ただし、すべてのアナログシステムが水なし印刷の低いドットゲインを正確に再現できるわけではありません。経験豊富な水なし印刷会社の中には、高精度の校正を提供する企業もあれば、校正済みのデジタル校正システムを利用して良好な結果を得る企業もあります。
プレステックシステム
プレステックのPEARLdry印刷システムは、印刷版と特別に配合された水なしインキの2つの主要コンポーネントで構成されており、東レが使用するインキと非常に似ています。
プレステックによると、温度制御システムの設置は印刷会社にとってオプションです。ただし、より高い耐刷力を達成するには、温度制御システムの設置が推奨されます。PEARLdry版の最大耐刷力は5万枚です。PEARLdry版もリサイクル可能で、最大版サイズは23.75インチ x 29.4インチ（4面付け）です。以下の図は、水なし印刷で使用されるPEARLdry ABLネガ版を示しています。
東レ版と同様に、PEARLdry版の最上層はインキをはじくシリコーン樹脂層です。中間層は感光性で、版の安定性を維持しながらインキを吸収できます。
版の画像形成と露光は、フィルムと版現像を必要とせずに行われます。使用される画像形成技術はアブレーティブ画像形成で、IR（赤外線）レーザーダイオードアレイのセットを使用してシリコーン樹脂画像層を除去し、下のアルミニウムまたはポリエステル層を露出させてインキを吸収させます。画像形成中、レーザーは画像層を急速に加熱し、ガス膨張を引き起こして画像と上部のシリコーン樹脂層を版から分離します。版が画像形成されると、ストリップされ、印刷機に取り付けられます。このシステムにより、印刷機上での直接製版（8面付けA3フォーマットのGTP-DIやQuickmaster DIなど）や、プレステックのPEARLsetter露光装置を使用したオフライン製版が可能です。オフライン画像形成サイズには、8面付けA3（15.75インチx20インチ）と4面付けA2（23.75インチx29.4インチ）があります。最大40インチ（102cm）のより大きなフォーマットでは、熱直接画像形成機を使用して大判版の画像形成が可能です。さまざまなPostScriptシステムの出現により、水なし印刷はIrisインクジェットプリンターや3M Rainbowなど、さまざまなタイプのデジタル校正システムを使用して校正できます。
利点
環境に優しい：湿し水の使用を排除し、環境に非常に有益です。
一貫した色：湿しシステムがないため、印刷プロセス中の印刷物の色変動が最小限に抑えられます。
良好な色飽和：水なし印刷は、SWOP標準（Web Offset Publicationsの仕様、米国で一般的に使用されるインキセット）よりも約20%高い色濃度を達成します。
ドットゲイン：細部の再現性に優れ、水なし印刷は低いドットゲインを示し、高線数のジョブを優れた細部再現で印刷できます。1インチあたり175線の線数でも、水なし印刷は優れた結果を生み出します。
広い基材範囲：水なし印刷は、従来の印刷では使用できない紙や基材、例えばコート紙に使用できます。湿しシステムがないため、従来の印刷における多くの紙関連の問題が解消されます。
短い印刷準備時間：従来の印刷準備時間より約40%短縮されます。
環境への影響
環境保護における画期的な進歩。
新鮮な空気、豊富な水源、密林、安全な労働条件は、世界中の国々が追求する環境目標です。しかし、一部の地域では、印刷業界が深刻な環境被害を引き起こしています。水なし印刷は、環境保護に大きく貢献できます。
揮発性有機化合物（VOC）の排除。
水なし印刷は、湿し水に含まれるVOCの使用を排除します。一部のVOCはオゾン層を破壊し、地球温暖化に寄与する可能性があります。水性インキを使用することで、水なし印刷はVOCと決別します。
インキ技術の革命により、ゴムブランケットの洗浄時に有機溶剤が不要になり、VOCの排出が大幅に削減されます。洗浄液は93%の水と7%の無害な界面活性剤（石鹸など）で構成され、水性洗浄剤となっています。
水資源の保護。
1995年、世界人口の92%が十分な水源を利用できました。しかし、現在の速度で水資源が消費され続けると、2050年までに世界人口の58%しか十分な水を利用できなくなります。将来、一部の国々は水資源をめぐって戦争になるかもしれません。
水なし印刷は水資源を保護できます。例えば、世界初の水なし輪転オフセット印刷機を導入したスイスの印刷会社は、年間25万リットルの水を節約しています。この水のほとんどは、そうでなければ近くの湖から取水され、その湖は1万人近くの水源となっています。
森林資源の保護。
1トンの紙を生産するには17本の大木が必要で、20人が1年間新聞を読むのに十分な紙を提供できます。
森林の破壊は紙の生産に原材料を提供する一方で、無数の動植物の自然生息地を破壊し、生態系のバランスを深刻に乱します。
水なし印刷ではインキの乾燥が速いため、印刷中にシートをすぐに見当合わせし、色の一貫性を維持でき、従来の印刷と比較して紙の消費量が30%から40%削減されます。これは森林を保護するだけでなく、生産コストも大幅に削減します。
よりクリーンな環境とより健康な人間。
有毒な有機化合物を含むガスを一日中吸入する印刷労働者は、健康を著しく損ない、腎臓や肺の機能に影響を与え、皮膚の乾燥を引き起こし、さらには皮膚炎や神経系の損傷などにつながります。
最も深刻な健康被害は、労働者が高揮発性溶剤を使用してゴムブランケットを洗浄するときに発生します。
明らかに、湿しシステムの使用を排除する水なし印刷は、ブランケット洗浄溶剤から有毒物質を除去し、空気、土壌、水だけでなく人間の健康も保護します。
従来の印刷との比較
より明るく鮮やかな色。水なし印刷と従来の印刷の印刷物を比較すると、水なし印刷の方がコントラストが高く、シャドウ部分が暗く、ハイライトが明るくなっています。水なし印刷は、従来の印刷では達成できない印刷品質を実現できます。
より正確な色再現。水なし印刷の印刷物はインキ濃度が高く、従来の印刷物と比較してより豊かでリアルな画像が得られます。
より良い解像度。水なし印刷の印刷物は、従来の印刷物と比較してよりシャープで鮮やかに見えます。水なし印刷は1インチあたり300線の線数を使用し、従来の印刷は1インチあたり175線を使用します。
より広い色域。水なし印刷はより良い印刷品質を実現します。ドットゲインが低いため、シャドウ部分の細部も明確に再現できます。特に、水なし印刷の高いインキ濃度は色域を拡大し、より飽和した色をもたらします。
以下の図は、SPM100濃度計を使用して測定した3種類の印刷の色域空間を示しています。従来の印刷の色域空間は、水なし印刷よりも著しく小さいです。
インキ濃度が高いため、水なし枚葉印刷の色域周囲は、従来の輪転オフセット印刷より21.3%長く、従来の枚葉印刷より13%長くなっています。