Технология и оборудование для прямого экспонирования печатных форм

Ю.Н. Самарин, докт. тех. наук, МГУП

Достоинства технологии CtP

Факторы, тормозящие внедрение CtP

Оборудование CtP

Пластины для CtP

Характеристики процесса изготовления форм

Технология Computer-to-Plate, являющаяся основным способом изготовления печатных форм в странах с высокоразвитой полиграфией, в последнее время стала широко gриеняться и на российских предприятиях. Это обусловлено тем, что сегодня уже созданы все условия для ее внедрения: появились достаточно тиражестойкие формные материалы, пригодные для поэлементной записи изображений; эффективное оборудование, осуществляющее прямое экспонирование формного материала с высоким разрешением и скоростью; надежные программные средства допечатной подготовки изданий; накоплен определенный опыт использования CtP как за рубежом, так и в нашей стране.

Технология CtP представляет собой управляемый компьютером процесс изготовления печатной формы методом прямой записи изображения на формный материал. Для этого процесса, который реализуется с помощью однолучевого или многолучевого сканирования, характерна высокая точность, так как каждая пластина является первой оригинальной копией, изготовленной с одних и тех же цифровых данных. В результате повышается резкость точек, точность приводки и точность воспроизведения всего тонального диапазона исходного изображения, снижается растискивание растровой точки, и одновременно с этим значительно сокращается время подготовительных и приладочных работ на печатной машине.

Достоинства технологии CtP

По сравнению с традиционной технологией внедрение CtP сокращает сроки изготовления печатных форм, поскольку исключаются операции обработки фотоматериала, копирования фотоформ на формные пластины, а в ряде случаев и обработки экспонированных формных пластин. Это оборачивается для издателя более быстрым возвращением инвестиций, вложенных в издание, а также позволяет ему до последнего момента вставлять в публикацию рекламные материалы.

CtP исключает из производства фотонаборные автоматы, проявочные машины, копировальное оборудование, а это означает экономию производственных площадей, снижение затрат на приобретение и эксплуатацию техники, электроэнергии, сокращение численности обслуживающего персонала. При малых тиражах прямое экспонирование пластин, несмотря на их высокие цены, часто оказывается более экономичным, чем традиционное, поскольку отсутствуют затраты на изготовление фотоформ.

Повышение качества изображения на печатных формах происходит за счет снижения уровня случайных и систематических помех, возникающих при экспонировании и обработке традиционных фотоматериалов (вуаль, ореольность) и при копировании монтажей на формные пластины. А поскольку при изготовлении форм прямым экспонированием монтаж пленок не требуется, то и проблемы, связанные с неточностью или ошибками монтажа, полностью исключены.

Кроме того, внедрение CtP улучшает экологические условия на полиграфическом предприятии из­за отсутствия химической обработки пленок. Вдобавок повышается культура производства и совершенствуется организация технологического процесса.

Факторы, тормозящие внедрение CtP

Если в производстве используются печатные машины большого формата (от А1 и выше), то при внедрении CtP необходимы значительные начальные инвестиции. Связано это с тем, что печатать с составных печатных форм невозможно — для полноценного использования печатной машины необходимо экспонировать формы полного формата. Приобретение системы CtP такого формата обходится недешево, а это означает длительный срок окупаемости системы и проблемы с единовременным выделением значительной суммы капитальных вложений. В то же время, имея ФНА даже небольшого формата, можно вручную смонтировать любой спуск полос, а потом на сравнительно недорогой копировальной установке изготовить формы полного формата.

И если при выводе фотоформ большого формата возможен визуальный контроль с помощью просмотровых столов, то читать печатную форму неудобно, поскольку изображение на ней не всегда высококонтрастное и подчас рассмотреть там что­либо очень сложно, а следовательно, приходится полагаться на изготовленную на широкоформатном принтере спусковую пробу. Любая неточность, замеченная уже на оттиске, приводит к повторению всех технологических операций, то есть повышается цена ошибки.

Оборудование CtP

В настоящее время по технологии CtP изготовляют формы офсетной, высокой, флексографской, глубокой и трафаретной печати. Для записи изображения на формный материал при изготовлении офсетных форм применяются устройства двух принципиально разных типов. Наибольшее распространение получили лазерные экспонирующие установки (формовыводные устройства), в которых один или несколько лазеров, работающих в видимом или ИК­диапазоне спектра, поэлементно создают изображение соответственно на светочувствительных или термочувствительных формных материалах. После обработки экспонированных формных материалов получают печатную форму.

В устройствах второго типа используется мощная УФ­лампа, излучение которой модулируется цифровым микрозеркальным чипом или линейкой LSA, элементы которой могут пропускать свет под действием управляющих сигналов.

Автоматизированные системы «компьютер — печатная форма» различаются составом, последовательностью и содержанием технологических операций, которые определяются принятой схемой технологического процесса, применяемым оборудованием, программным обеспечением и материалами. На рис. 1 представлена обобщенная схема системы допечатной подготовки изданий с основными вариантами изготовления форм офсетной (ФОП), высокой (ФВП), флексографской (ФФП) и глубокой печати (ФГП).

Рис. 1. Обобщенная схема системы прямого изготовления печатных форм

Процессы изготовления печатных форм по технологии CtP достаточно разнообразны, но можно выделить три их основных типа в зависимости от получаемых в результате печатных форм.

При изготовлении форм офсетной печати используются записывающие устройства, которые управляются непосредственно компьютером и создают изображение на свето­ или термочувствительных формных пластинах. После обработки в процессоре такие пластины становятся офсетными печатными формами.

Для записи изображения на фотополимерные пластины, предназначенные для форм высокой и флексографской печати, используются выводные устройства, конструкция которых во многом схожа с конструкцией выводных устройств для изготовления офсетных форм, или лазерные гравировальные автоматы.

При изготовлении форм глубокой печати по технологии CtP используются электронно­механические или лазерные гравировальные автоматы, которые на медном покрытии формного цилиндра (печатной форме) создают углубленные печатающие элементы.

Для контроля качества допечатной подготовки и моделирования печатных оттисков применяют цифровую цветопробу. Устройствами цифровой цветопробы являются цветные принтеры различного принципа действия. Чтобы проверить спуск полос, используют широкоформатные принтеры, которые могут иметь невысокое разрешение, так как на этом этапе проверяется не качество изображений, а их расположение.

В последние годы получили распространение устройства Computer­to­Press, в которых лазерное экспонирующее устройство интегрировано в печатную машину. Посредством матрицы экспонирования печатная форма создается непосредственно в печатной машине.

Рис. 2. Способы экспонирования формных пластин: а — на внешней поверхности барабана; б — на внутренней поверхности барабана; в — на плоскости

В современных системах CtP для офсета применяют лазерные формовыводные устройства трех основных типов (рис. 2):

• барабанные, выполненные по технологии «внешний барабан», когда форма расположена на наружной поверхности вращающегося цилиндра;

• барабанные, выполненные по технологии «внутренний барабан», когда форма расположена на внутренней поверхности неподвижного цилиндра;

• планшетные, когда форма расположена в горизонтальной плоскости неподвижно или совершает движение в направлении, перпендикулярном направлению записи изображения.

Такое построение формовыводных устройств объясняется прежде всего сходством их конструкций с фотонаборными автоматами для экспонирования пленок. Внутрибарабанный, внешнебарабанный и планшетный принципы построения имеют свои достоинства и недостатки.

Так, достоинствами первого являются достаточность одного источника излучения, благодаря чему достигается высокая точность записи; простота фокусировки и отсутствие необходимости юстировки лазерных лучей; возможность плавного изменения разрешения записи, простота замены источников излучения; легкость установки перфорирующего устройства для штифтовой приводки форм.

Внешнебарабанные устройства обладают такими преимуществами, как невысокая частота вращения барабана благодаря наличию многочисленных лазерных диодов; высокая производительность; возможность экспонирования больших форматов. К их недостаткам относят сложность и высокая цена записывающих головок, а также трудоемкость установки устройств для перфорирования форм.

Поскольку внешнебарабанная схема характеризуется малым расстоянием от источника излучения до поверхности пластины, то она получила широкое распространение в системах с ИК­лазерами. У устройств с записью на внутреннюю поверхность барабана расстояние от пластины до развертывающего элемента соответствует радиусу барабана и становится тем больше, чем больше формат пластины. Чтобы генерировать на таком расстоянии исключительно маленькую и резкую точку, требуется дорогостоящая оптика.

При записи печатных форм скоростные характеристики формовыводных устройств зависят от чувствительности формного материала, от количества и мощности лазеров.

Если говорить о тенденциях дальнейшего развития систем CtP, то отметим, что для форматов печатных форм до 70 х 100 см могут одинаково успешно применяться оба основных принципа записи изображений. Для больших форматов печатных форм определенные преимущества имеет техника с внешним барабаном. Планшетный способ широко используются в области форматов до 50 х 70 см — главным образом в газетном производстве, где достаточно небольших форматов и относительно низких разрешений.

Классификация наиболее распространенных лазерных формовыводных устройств для изготовления фотографических и печатных форм представлена на рис. 3. В качестве ее основных параметров можно выделить: тип схемы построения устройства, тип лазера, тип модулятора лазерного излучения, тип развертывающего элемента (дефлектора); тип оптической системы, тип механизма транспортировки материала (см. «Принципы построения лазерных выводных устройств» в № 5­7'2004).

Рис. 3. Классификационная схема лазерных выводных устройств для изготовления фотографических и печатных форм

В современных экспонирующих установках для изготовления офсетных форм применяются три лазерных источника света:

• инфракрасный мощный лазерный диод с длиной волны 830 нм, который получил распространение для экспонирования термочувствительных пластин, требующих более высоких энергетических затрат, и применяется в устройствах с внешним барабаном;

• зеленый лазер на иттрий­алюминиевом гранате с двойной частотой ND YAG с длиной волны 532 нм;

• фиолетовый лазерный диод с длиной волны 400­410 нм.

Пластины для CtP

В зависимости от типа источника лазерного излучения производители предлагают различные формные пластины, которые можно разделить на фотополимерные, серебросодержащие и термочувствительные.

Фотополимерные формные пластины содержат композиции из фотополимеров, в которых экспонированные участки поверхности теряют способность растворяться в технологических растворах в ходе последующей обработки, образуя при этом печатающие элементы, а неэкспонированные участки вымываются растворами, формируя пробельные элементы (рис. 4).

Рис. 4. Экспонирование галогенсодержащей пластины: а — пластина до экспонирования; б — пластина после экспонирования

Серебросодержащие формные пластины заключают в себе чувствительный к определенному участку спектра галогенсеребряный слой, под которым находится слой физического проявления. Попадание света на слой галогенида серебра вызывает диффузию серебра в слой физического проявления, что приводит к созданию на алюминиевой поверхности пластины «серебряного» изображения. После проявления такое изображение становится олеофильным — способным удерживать печатные краски, а остальные области пластины приобретают гидрофильные свойства. Серебросодержащий слой высокочувствителен, поэтому пластины этого типа экспонируются лазерами малой мощности (5 мВт). В настоящее время оборудование для экспонирования серебросодержащих пластин комплектуется фиолетовыми лазерами.

Формные пластины, содержащие галогенсеребряные слои, изготавливаются на бумажной, полимерной и металлической подложке. Офсетные печатные формы на бумажной основе выдерживают тиражи до 5 тыс. экземпляров, однако из­за пластической деформации увлажненной бумажной основы в зоне контакта формного и офсетного цилиндров штриховые элементы и растровые точки сюжета искажаются, поэтому бумажные формы могут быть использованы только для однокрасочной печати. Формы на полимерной основе имеют максимальную тиражестойкость до 20 тыс. экземпляров. Тиражестойкость формных пластин с галогенсеребряными слоями с металлической основой составляет до 250 тыс. оттисков.

В формных пластинах с термослоями печатающие и пробельные элементы формируются под действием лазерного инфракрасного излучения с длиной волны 830 нм и выше. При этом печатающие и пробельные элементы печатной формы могут формироваться по принципу непосредственного теплового воздействия на термослой, в котором экспонированные участки переходят из гидрофильного в гидрофобное состояние, либо по принципу диффузионного переноса изображения в многослойных структурах, либо по принципу двойного слоя, при котором после воздействия ИК­излучения печатающие и пробельные элементы формируются в разных слоях, образуя микрорельеф изображения. Термопластины нечувствительны к дневному свету. Тиражестойкость печатных форм достигает 250 тыс. экземпляров без обжига и 1 млн. экземпляров с обжигом.

Процесс обработки этих пластин (рис. 5) после экспонирования иногда требует предварительного нагрева до температуры 130­145 °С. Для этого необходим проявочный процессор, оборудованный встроенным устройством нагрева, или термопечь (рис. 6).

Рис. 5. Технологический процесс записи и обработки термопластин: 1 — эмульсионный слой (термополимер); 2 — алюминиевая подложка; 3 — луч лазера; 4 — экспонированный термополимер; 5 — нагревательный элемент; 6 — печатающие элементы формы; 7 — проявляющий раствор; 8 — печатная краска

Рис. 6. Комплекс оборудования для изготовления форм

Характеристики процесса изготовления форм

Главными характеристиками процесса и оборудования, от которых зависит качество печатных форм, являются:

• для формовыводного устройства — фокусировка луча, мощность лазера, частота вращения барабана;

• для печи (при предварительном обжиге) — температура и скорость транспортера;

• для процессора — скорость проводки пластины, температура проявителя и величина подачи проявителя.

Основные параметры формовыводных устройств — разрешение, размер пятна, линиатура растра, максимальный формат экспонирования и производительность.

Разрешение, размер пятна и линиатура растра для формовыводных устройств определяются так же, как и для фотонаборных автоматов. При записи фотопленки и при прямой записи печатных форм чем выше разрешение и меньше размер пятна, тем выше линиатура растра и соответственно качество изображения, получаемого в процессе печати. Современные формовыводные устройства обладают разрешением 1200­5080 dpi, что позволяет записывать изображение на форме с линиатурой до 305 lpi. При этом диаметр пятна, который во многих устройствах в зависимости от разрешения меняется, составляет соответственно от 25 до 6,25 мкм.

Максимальный формат экспонирования определяет формат формных пластин и должен соответствовать формату печатной машины.

Производительность формовыводных устройств измеряется количеством пластин, экспонируемых и обрабатываемых за час. Поскольку производительность зависит от разрешения, с которым экспонируется пластина, то обычно указывают производительность при определенном разрешении.

КомпьюАрт 2'2006