デビッドリチャードソン

印刷工程の概要

活字の発明は11世紀の中国にさかのぼります。 15世紀後半、ヨハネス・グーテンブルグが最初に活字を導入し、印刷機を発明したことで、現在では世界中で一般的な印刷プロセスが生み出されました。 それ以来、印刷プロセスは、単に紙に文字を印刷するだけでなく、紙やその他の素材 (基材) に文字やその他の形式のグラフィック アートを印刷するように劇的に拡大しました。 20 世紀には、あらゆる種類の消費者向け製品のパッケージングが、印刷をさらに別のレベルに引き上げました。 印刷、パッケージング、出版物は、密接に関連するコーティングとラミネート加工の分野とともに、家庭、レジャー、職場で使用される日常の製品やプロセスに見られます。

紙やその他の素材に言葉や絵を配置する技術は、数年前には予想もしなかった方向に進んでいます。 古くて伝統的な印刷スタイルから、コンピューターや関連プロセスを含む最新のテクノロジーに至るまで、非常に幅広いテクノロジーが進化しています。 これには、フラット ベッド プレスの鉛ベース タイプの古い技術から、今日の最新のウェブ供給型のダイレクト ツー プレート プレスまで、すべてが含まれます (図 1 を参照)。 一部の作戦では、これらのさまざまな技術が文字通り並んでいます。

図 1. 印刷プロセスの最終段階

印刷には XNUMX つの一般的なタイプがあり、これらの技術には多くの安全、健康、および環境上の危険が伴います。

1. 活版印刷または凸版印刷. 印刷や出版で長年使用されてきたこのプロセスには、背景や非印刷領域の上に浮き出たイメージ (多くの場合、文字や写真) の作成が含まれます。 隆起した領域にインクが塗布され、画像を受け入れる紙または他の基材と接触します。

活字を使って個々の文字を組み合わせたり、かつては一般的だったライノタイプ機や機械製の活字を使ってレリーフ画像を作成する方法など、いくつかの方法があります。 これらのプロセスは、より単純で短期間の印刷タスクに適しています。 より長時間実行されるタスクには、多くの場合、金属またはプラスチックまたはゴム系の材料で作られた印刷版がより適切です。 ゴムまたは類似のプレートを使用することは、フレキソ印刷またはフレキソ印刷と呼ばれることがよくあります。

このプロセスの典型的なインクは、溶剤または水性のいずれかです。 紫外線 (UV) 硬化およびその他の化学物理システムに基づくいくつかの新しいインクが開発され、この印刷システムに実装されています。

2.凹版またはグラビア印刷. 凹版またはグラビア印刷プロセスでは、印刷するイメージは、彫刻されたプレートまたはシリンダーの表面に埋め込まれます。 プレートまたはシリンダーはインクに浸されています。 次に、プレートの彫刻されていない部分から余分なインクを除去します。 ドクターブレード. 次に、版またはシリンダーは、インクが画像を転写する紙または他の基材と接触させられます。 この印刷システムは、雑誌や包装材などの長期印刷製品に非常に典型的です。

通常、インキは溶剤ベースで、凹版またはグラビア インキではトルエンが最も一般的な溶剤です。 大豆油と水をベースにしたインキの使用が進行中であり、ある程度の成功を収めています。 ただし、すべてのアプリケーションがこの新しいテクノロジーを利用できるわけではありません。

3. 平版または平版印刷. 平版印刷または平版印刷の基礎は、異なる材料から形成されます。 異なる材料を使用することにより、水受容性または撥水性 (すなわち、溶剤インクを受容する) の領域を開発できます。 溶剤インクを受容する領域は画像を保持し、水を受容する領域は背景または印刷されない領域になります。 したがって、インクは特定の領域にのみ付着し、紙または他の基材に転写されます。 多くの場合、このステップは中間面への転写を伴います。 毛布、 これは、後で紙または他の基板に対して配置されます。 この転写プロセスはオフセット印刷と呼ばれ、多くの印刷、出版、包装用途に広く使用されています。

すべてのオフセット印刷にリソグラフィが含まれるわけではないことに注意してください。 印刷プロセスの正確なニーズに応じて、他の印刷方法ではオフセット印刷の要素を利用する場合があります。

平版印刷または平版印刷で使用されるインクは、通常、溶剤ベース (つまり、水ベースではない) ですが、溶剤ベースではない一部のインクが急速に開発されています。

4. 多孔性またはスクリーン印刷。 多孔質印刷またはスクリーン印刷では、細かいメッシュ スクリーンの上に配置されたステンシルが使用されます。 インクはオープン スクリーン領域に適用され、ステンシルとオープン メッシュ領域に押し付けられます (スクイージ)。 インクは、スクリーンを通過して、スクリーンの下にある紙または他の素材に転写されます。 スクリーン印刷は、多くの場合、このプロセスがコスト面で有利な、より単純で少量の印刷タスクに使用されます。 この印刷プロセスの典型的な用途は、テキスタイル、ポスター、ディスプレイ、壁紙です。

スクリーン印刷用のインクは、主に印刷する基材に応じて、溶剤ベースまたは水性のいずれかです。 スクリーン印刷で使用されるコーティングはより厚いことが多いため、通常、インクは他の印刷方法で使用されるものよりも粘性があります。

印刷可能な素材の準備

印刷物作成とは、文字、写真、アートワーク、イラスト、デザインなど、複製の対象となるさまざまな素材を組み合わせて印刷物にする作業です。 刷版作成後の変更はできないため、すべての資料を完全に確定する必要があります。 エラーを修正するには、プロセスをやり直す必要があります。 この時点でグラフィック アートの原則が適用され、印刷物の適切な美学が保証されます。

印刷プロセスのグラフィック アートの段階における健康と安全の側面は、一般に、印刷の他の側面よりも危険性が低いと見なされています。 アートワークの生成には、かなりの身体的負担が伴う可能性があるだけでなく、使用される顔料、ゴム セメント、スプレー接着剤、およびその他の材料による健康リスクも伴います。 これの多くは、コンピュータ化されたグラフィックスに置き換えられています。 エンターテイメントと芸術 章。 ビジュアル ディスプレイ ユニットとコンピュータを扱う際の潜在的な危険性については、このドキュメントの別の場所で説明します。 百科事典. 人間工学的に健全なワークステーションは、危険を軽減することができます。

製版

現代の印刷プロセスの典型である印刷版またはシリンダーは、プロセス写真またはコンピューターで生成されたメイクアップ用に作成する必要があります。 多くの場合、製版は、画像を作成するために使用されるカメラ システムから始まります。その後、画像は光化学的方法によってプレートに転写されます。 色を分離する必要があり、ハーフトーン画像などの印刷品質の側面をこのプロセスで開発する必要があります。 製版に使用される写真は、カメラの一般的な家庭用に比べて非常に洗練されています。 高品質の印刷物を作成するには、非常に優れたシャープネス、色分解、見当合わせが必要です。 コンピューターの導入により、手作業による組み立てとイメージ開発作業の多くが不要になりました。

印刷プロセスのこの部分で見られる潜在的な危険性は、写真産業の典型的なものと同様であり、この章の他の場所で説明されています. 潜在的な化学物質への暴露を制御することは、製版中に重要です。

画像が作成された後、写真製版プロセスを使用して印刷版を作成します。 プレートを作成するための典型的な写真製版プロセスは、次のようにグループ化できます。

手動による方法. 手工具、彫刻機、ナイフを使用してプレートにレリーフを作成したり、クレヨンを使用してリトグラフ プレートに撥水領域を作成したりできます。 (これは通常、小規模な生産や特殊な印刷作業で使用される方法です。)

機械的方法. 旋盤、ルーリング マシン、および同様のタイプの機械装置を使用してレリーフを作成したり、他の装置を使用してリソグラフィ プレートに撥水領域を作成したりできます。

電気化学的方法. 電気化学的方法を使用して、金属をプレートまたはシリンダーに堆積させます。

電子メソッド。 電子彫刻機は、プレートまたはシリンダーにレリーフを作成するために使用されます。

静電法。 ゼログラフィーまたは同様の方法を使用して、プレートまたはシリンダー上にレリーフまたは撥水イメージ コンポーネントを作成します。

写真製版法。 写真画像は、プレートまたはシリンダー上の感光性コーティングを介してプレートに転写できます。

写真製版は、今日最も一般的なプロセスです。 多くの場合、XNUMX つ以上のシステムを使用してプレートまたはシリンダーを作成することができます。

印刷版の作成にはさまざまな方法が使用されるため、印刷版を作成することの健康と安全への影響は広範です。 機械的方法は、今日では以前ほど使用されていませんが、手工具の使用や機械工場でよく見られる大型の機械装置から生じる危険など、典型的な機械的安全性の問題の原因となっていました。 手の安全とガードに関連するリスクは、機械的方法を使用する製版では一般的です。 このような製版では、可燃性または有毒な油やクリーナーを使用することがよくあります。

多くの施設では、古い方法が新しい機器と並んでまだ使用されていることが多く、危険が広がる可能性があります。 プレートが可動活字で構成されている場合、かつてほとんどの印刷所で非常に一般的だったライノタイプ マシンは、鉛を文字の形に鋳造して活字を作成します。 鉛を溶かし、鉛ポットに入れます。 鉛ポットが存在すると、鉛に関連する多くの危険が直接プリントショップに入ります。 本書の別の場所で説明されている鉛 百科事典、鉛化合物の吸入や、鉛および鉛含有タイプによる皮膚汚染によって体内に入る可能性があり、鉛の摂取につながる可能性があります. その結果、慢性的な軽度の鉛中毒が発生し、神経系の機能障害、腎機能障害、およびその他の毒性が生じる可能性があります。

製版の他の方法では、メッキまたは化学エッチングに典型的な化学システムを使用して、プレートまたはシリンダーに画像を作成します。 これには、酸や重金属 (亜鉛、クロム、銅、アルミニウム) などのさまざまな化学物質や、プレート自体の上層の一部を構成する有機化学ベースの樹脂システムが含まれます。 一部のシステムでは、現在、プレートを作成する化学プロセスで石油ベースの溶剤を使用しています。 そのような化学物質による健康被害の可能性は、そのような施設で行われる安全への取り組みにおいて考慮されなければなりません。 使用する化学物質に適した換気と個人用保護具が非常に重要です。 さらに、腐食剤や重金属の潜在的な環境への影響は、製版の化学に対する安全対策の一環として考慮に入れる必要があります。 これらの化学システムの保管と混合は、流出が発生した場合に重大な健康上のリスクももたらします。

場合によっては画像をプレートまたはシリンダーに転写するために使用される彫刻システムも、潜在的な危険をもたらす可能性があります。 標準的な彫刻システムでは金属汚染が発生し、これらのシステムを使用する作業者にとって問題になる可能性があります。 新しいシステムは、レーザー機器を利用して画像を版材に彫り込みます。 これにより、製版プロセスのいくつかのステップを省略できますが、レーザーの存在により、目や皮膚に危険が生じる可能性があります。 レーザーは、プラスチックなどの材料を加熱して気化させるのではなく、軟化させるためにも使用される可能性があり、そのため作業場で蒸気や煙に関連する問題がさらに発生します。

ほとんどの場合、製版プロセスは、印刷施設の全生産作業の比較的小さな部分であり、製版エリアで働く人はほとんどおらず、少量の材料がこれらのタイプの作業に典型的であるため、存在するリスクは自動的に制限されます。 技術が進歩するにつれて、画像をプレートに変換するために必要な手順が少なくなるため、危険が従業員や環境に影響を与える機会が少なくなります.

インク製造

利用する技術に応じて、さまざまなインクやコーティングが使用されます。 インクは通常、キャリアと顔料、または画像を形成するための染料と樹脂で構成されています。

キャリアは、インクが乾燥するまで、顔料やその他の成分を溶液中に残すことができます。 典型的な印刷インク担体には、アルコール、エステル（アセテート）、ケトン、または水が含まれます。 グラビアインキには多くの場合、多量のトルエンが含まれています。 新しいインクには、揮発性がないため危険性の低いエポキシ化大豆油やその他の化学物質が含まれている場合があります。

一般的なインクのもう XNUMX つの成分は、樹脂バインダーです。 樹脂ベンダーは、溶剤が乾燥した後、顔料を基材に保持するために使用されます。 アクリル樹脂などの有機樹脂は、天然のものと合成のものがありますが、インクには日常的に使用されています。

顔料は色を提供します。 顔料ベースは、重金属や有機材料を含むさまざまな化学物質から生成されます。

UV 硬化インクはアクリレートをベースにしており、キャリアは含まれていません。 それらは硬化/乾燥プロセスには関与しません。 これらのインクは、単純に樹脂と顔料のシステムである傾向があります。 アクリレートは、潜在的な皮膚および呼吸器の感作物質です。

インクの製造に関連する多くの健康上および安全上の問題があります。 インキの構成には可燃性の溶剤が含まれていることが多いため、インキの製造を行う施設では防火が重要です。 スプリンクラー システムと携帯用消火装置が存在し、完全かつ完全な動作状態にある必要があります。 従業員は機器の使用方法を知っている必要があるため、トレーニングが必要です。 電気システムは、本質的に安全であるか、パージまたは防爆を伴う必要があります。 多くの溶媒は、プラスチック ホースまたは空気中を流れるときに静電気を発生させる可能性があるため、静電気の制御は重要です。 湿度制御、接地、およびボンディングは、静電気制御のために強く推奨されます。

小型ミキサーから大型バッチ タンクまでの混合装置は、多くの機械的安全上の危険を課す可能性があります。 ミキサーのブレードとシステムは、動作中、およびメイク準備モードとクリーンアップ モードの間、保護するか、別の方法で保護する必要があります。 マシンガードが必要であり、設置する必要があります。 メンテナンス関連の活動のためにそれらを取り外す場合は、ロックアウト/タグアウト プログラムが不可欠です。

大量の物質が存在するため、物質の取り扱いには危険も伴います。 使用場所に直接パイプで運ばれるすべての材料は、このような方法で取り扱うことをお勧めしますが、多くのインク成分は、バッグ、ドラム、またはその他の容器に入れて手動で混合場所に移動する必要があります。 これには、フォークリフトやホイストなどの機械設備だけでなく、混合を行う従業員による手作業も含まれます。 これらの操作では、背中の歪みや同様のストレスが一般的です。 正しい持ち上げ方法のトレーニングは、予防措置の重要な側面であり、人間の直接的な関与が少なくて済む機械的な持ち上げプロセスを選択することも重要です。

このように多くの取り扱いを行うと、こぼれや化学物質の取り扱い事故が発生する可能性があります。 このような緊急事態に対処するためのシステムを整備する必要があります。 また、こぼれたり、混和性のない物質が混入する可能性を防ぐため、保管には注意が必要です。

特定の化学物質と大量の保管により、従業員の健康への暴露の可能性に関連する問題が発生する可能性があります。 キャリア、樹脂、顔料のいずれであっても、各コンポーネントは個別に、またインク システムのコンテキスト内で評価する必要があります。 安全への取り組みには以下が含まれるべきです。 有毒物質を除去するための適切な換気; また、適切な個人用保護具の使用を考慮する必要があります。 流出やその他の過剰暴露の機会が存在するため、応急処置を行うための緊急システムを設置する必要があります。 安全シャワー、洗眼、応急処置キット、および医療監視がすべて推奨されます。そうしないと、皮膚、目、呼吸器系、およびその他の身体系に損傷を与える可能性があります。 入力は、溶剤への皮膚暴露による単純な皮膚炎から、一部のインク配合物に見られるクロム酸鉛などの重金属顔料への暴露によるより永続的な臓器損傷まで、さまざまです。 さまざまなインクやコーティングの製造に多くの材料が使用されているため、考えられる毒性のスペクトルは大きくなっています。 UV 硬化インクなどの新しい技術では、危険性は標準的な溶剤の危険性から、皮膚との繰り返しの接触による感作性に変わる可能性があります。 インクやコーティングの製造に使用される化学物質の潜在的なリスクを十分に理解するように注意する必要があります。 これは、調合前に行うのが最適です。

多くのインクには、環境に侵入すると有害な可能性がある物質が含まれているため、インク製造プロセスの管理が必要になる場合があります。 さらに、環境への影響を最小限に抑えるために、クリーンアップ材料や廃棄物を含む残留物を慎重に処理する必要があります。

より良い環境が世界中で強く強調されているため、溶媒として水を使用し、毒性の少ない樹脂や顔料を使用する、より「地球に優しい」インクが導入されています。 これは、インク製造に関連する危険を軽減するのに役立ちます。

印刷

印刷には、プレートを取り、インクをプレートに置き、インクを基材に転写することが含まれます。 オフセットプロセスでは、イメージは、シリンダーに巻き付けられた版から中間のゴムシリンダー (ブランケット) に転写されてから、目的の素材に転写されます。 紙は最も一般的な素材の XNUMX つですが、素材は常に紙に限定されるわけではありません。 多くのファンシー ラベルは、従来の印刷技術を使用して、真空蒸着ポリエステル フィルムに印刷されます。 ラミネート加工されたプラスチックは、シート状または連続ウェブの一部として印刷機に供給され、後で仕様に合わせて切断されて包装されます。

印刷には色が含まれることが多いため、いくつかの印刷層を基材に配置し、次の層を追加する前に乾燥させることができます。 すべての色を登録しておくために、これらすべてを非常に正確に行う必要があります。 これには、印刷機全体で適切な速度と張力を維持するために、複数の印刷ステーションと高度な制御が必要です。

印刷機の操作に伴う危険は、インク製造に伴う危険と似ています。 火災の危険は重大です。 インクの製造と同様に、スプリンクラー システムやその他の防火手段が必要です。 他のシステムは、印刷機に直接取り付けることができます。 これらは、利用可能な携帯用消火器に加えて、追加の制御として機能します。 電気システムは、パージ、防爆、または本質安全の要件を満たす必要があります。 特にイソプロピルアルコールのような溶剤やウェブ印刷機では、静電気の制御も重要です。 プラスチック ホースまたは空気中を移動する際に静電気を発生する可能性のある可燃性液体の取り扱いに加えて、ほとんどのプラスチック フィルムまたはウェブは、金属ロール上を移動する際にも非常に大きな静電気を発生します。 湿度制御、接地、ボンディングは、ウェブに焦点を当てた静電気除去技術とともに、静電気除去に必要です。

印刷機器、素材、および関連するインクを手作業で取り扱うことも、安全上の懸念事項の XNUMX つです。 インク製造と同様の保管上の問題が存在します。 機器、素材、インクの手作業を最小限に抑えることをお勧めします。 これが不可能な場合は、印刷室で働く従業員に対して定期的かつ集中的な教育が必要です。

印刷室の安全性の問題に加えて、毎分 1,500 フィートを超える速度で移動する素材とともに、急速に移動/回転する装置に関連する機械的な安全性の問題があります。 従業員の安全を確保するには、警備システムとアラームが必要です。 ロックアウトおよびタグアウト システムは、修理/保守作業中にも必要です。

多くの印刷作業で一般的な回転装置の量と速度では、特に新聞印刷のように複数の印刷機が存在する場合、騒音はしばしば重大な問題になります。 騒音レベルが許容できない場合は、工学的制御を含む聴覚保護プログラムを実施する必要があります。

多くの場合、インキは印刷機の周囲の空気中に乾燥されますが、揮発性溶剤への暴露を減らすために、乾燥トンネルを使用することをお勧めします。

また、一部の高速印刷ではインクミストが発生する場合があります。 溶媒の乾燥とインクの霧化の両方により、有毒な化学物質を吸入する危険性があります。 さらに、印刷作業の定期的な管理、タンクとトレイの充填、ロールとアイドラーのクリーニング、および関連作業には、インクやクリーニング溶剤との接触が含まれる場合があります。

インク製造と同様に、適切な換気と個人用保護具とともに、適切に構築された産業衛生サンプリング作業が推奨されます。 これらのプレス機は非常に大型のものもあり、定期的に洗浄する必要があるため、化学溶剤が使用されることが多く、化学物質との接触がさらに進んでいます。 取り扱い手順により、露出を減らすことができますが、印刷作業の規模によっては、露出を完全になくすことはできません。 前に述べたように、より優れた技術を表す新しいインクやコーティングでさえ、依然として危険を伴う可能性があります。 たとえば、UV 硬化型インクは皮膚に触れると感作物質になる可能性があり、危険なレベルの UV 放射にさらされる可能性があります。

印刷作業からの排出物は、洗浄液や廃インクとともに、環境問題の潜在的な問題です。 大気汚染防止システムは、印刷後にインクから蒸発した溶剤を回収して破壊または再利用するために必要になる場合があります。 環境への影響を最小限に抑えるために、発生する廃棄物を慎重に管理することが重要です。 溶剤やその他のコンポーネントをリサイクルできる廃棄物処理システムが推奨されます。 クリーンアップに優れた溶剤を使用する新しい技術は、現在の研究努力から生まれています。 これにより、排出量と曝露の可能性が減少する可能性があります。 特定の印刷操作で見られる要件を満たす、水ベースの溶液や植物油を使用するなど、溶剤洗浄の代替手段が利用可能かどうかを確認するために、現在の洗浄技術を積極的に検討することをお勧めします。 ただし、溶剤系インクで汚染された水性洗浄液は、印刷作業と廃棄の両方で慎重な管理が必要な場合があります。

フィニッシング

印刷が完了すると、最終的な使用の準備をする前に、通常、基材に追加の仕上げが必要になります。 一部の材料は、印刷機からパッケージを形成して内容物を充填するか、接着剤を塗布して容器にラベルを貼る包装機器に直接送ることができます。 他の例では、本または他の印刷物を最終的に組み立てるために、大量の裁断または裁断が必要となる。

仕上げに関連する健康と安全の問題は、ほとんどが機械的な安全性の問題です。 仕上げの多くはサイズに合わせて切断するため、指、手、手首/腕の切り傷や裂傷が典型的です. ガードは重要であり、すべてのタスクの一部として使用する必要があります。 従業員が使用する小さなナイフや刃物も、不注意による切り傷や裂傷を防ぐために、慎重に使用し、適切に保管および廃棄する必要があります。 大規模なシステムでは、事故を防止するための警備と訓練にも同じレベルの注意が必要です。

仕上げのマテリアルハンドリングの側面は重要です。 これは、最終的にパッケージ化された印刷物だけでなく、仕上げられる素材にも当てはまります。 リフト トラック、ホイスト、コンベアなどの機械設備を使用できる場合は、それらを使用することをお勧めします。 手作業による持ち上げと取り扱いが必要な場合は、適切な持ち上げに関する教育を実施する必要があります。

印刷プロセスのこのコンポーネントの最近の評価は、人間工学的なストレスが人体にかかる可能性があることを示しています。 裁断、仕分け、梱包などの各作業を見直して、人間工学的に考えられる影響を判断する必要があります。 人間工学的な問題が見つかった場合は、このストレス要因を許容レベルまで減らすために、職場の変更が必要になる場合があります。 多くの場合、何らかの形の自動化が役立ちますが、ほとんどの印刷操作には、人間工学的なストレスを生み出す可能性のある多くの手動処理タスクが残っています. ジョブローテーションは、この問題を軽減するのに役立ちます。

これからの印刷

基材に文字を印刷する必要は常にあります。 しかし、将来の印刷では、コンピューターから印刷機への情報の直接転送や、言葉や画像が電磁媒体やその他の素材に印刷される電子印刷が必要になります。 このような電子印刷物は、電子デバイスを介してのみ表示および読み取ることができますが、ますます多くの印刷されたテキストおよび文献が、印刷された基板から電子基板フォーマットに移行します。 これにより、印刷に関連する機械的な安全性と健康上の問題の多くが軽減されますが、印刷業界における人間工学的な健康上のリスクの数は増加します。

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