October 2020

不使用墨水实现高精细、全彩印刷的新技术

京都大学的研究小组开发了一种新技术，不使用墨水而成功地再现印刷了高精细、全彩浮世绘等美术作品。目前，为了推动实用化正在进行进一步的技术开发。

光盘（CD）其本身没有颜色，但会根据光线的照射角度表面呈现彩虹色。这是因为在CD的表面，光照射到为了记录数据而规则排列的细微的凹凸上，反射出光的波长互相“干涉*”，呈现红、蓝等颜色的光。由于颜色是由凹凸等表面构造而成的，所以被称为“结构色”。金花虫身体有光泽的绿色、红色、孔雀羽毛的眼珠等也是结构色的代表性例子。金花虫其身体的表面重叠了多个膜的层，通过各层反射的光干涉，看起来表面上有颜色。

京都大学的西瓦尼亚·伊桑教授和伊藤真阳特定助教等研究小组，开发了人工制作这个结构色的新技术，实现了不使用墨水也可以印刷出彩色超高精细作品。

研究小组使用新技术，制作全彩世界名画之一浮世绘葛饰北斋的《神奈川冲浪里》。实物长25.7厘米×宽37.9厘米的版木上，用白色和蓝色表现的汹涌和三艘船，以及描绘富士山的构图豪放的作品。

为了产生结构色，需要如CD和金花虫那样，在物质表面人工地制作将光反射各种颜色的凹凸或多层结构。为此，研究小组开发了应用“裂纹”技术。所谓裂纹，就是对塑料等聚合物（高分子）施加压力后其内部产生裂纹，在其内部形成被称为“小纤维”的纳米（百万分之一毫米）规模的纤维状结构。举个身边的例子，将塑料的透明文件夹折叠后弯曲的部分变白就是裂纹。变白并不是因为弯曲部分的塑料色素变成了白色，而是由于裂纹产生的纤维，弯曲部分变成了反射白色光的构造。

研究小组开发的被称为“OM（微动）”技术是将LED的光照射到聚合物上引起裂纹，将产生结构色的多层结构的纤维形成在聚合物上的技术。如果使用该技术，还可以在特定的地方制造出反射红、蓝等各种光的结构的纤维。

在通常的印刷中，使小点集成来表示图像。小点越多的话，可以实现更精细的印刷。这次，研究小组再现的作品，也是使用产生结构色的点集成起来表现图像。

“为了制作出更细致的图像，我很努力地将点缩小。最终实现了14000dpi（1英寸中有14000小点）的图像分辨率。结构色是由光的细腻控制而发色，根据观察角度的不同颜色也会发生变化，可以表现出墨水无法表现的光和颜色的效果。另外，因为不使用作为化学物质的墨水，所以不会因为时间而退色，还能抑制墨水制造和印刷时产生的废弃物的排出，可以说很环保”。

现在，研究小组面向实用化，致力于裂纹的光照射装置的大型化。现在的装置只能照射10厘米见方的大小，如果将其扩展到几米见方，则可以进行大型、高精细的印刷。

伊藤表示，“我们的目标是将OM技术应用于防伪印刷领域。因为作为聚合物内部裂纹的纤维很难被模仿，所以我认为可以应用于商品券和身份证等防伪上”。

* 所谓光的干涉，是指多个光的波长重叠，使光变强、变弱的现象。