Оборудование для изготовления цветопробы
На различных этапах процесса допечатной подготовки изданий проводится контроль за выполнением наиболее важных технологических операций. Для контроля верстки полос изданий и корректорской вычитки текста служат отпечатки, получаемые на одноцветных (чернобелых) электрофотографических или струйных принтерах. Качество обработки цветных изображений проверяют на экране монитора компьютера графической станции и по изображениям, полученным на устройствах цифровой цветопробы. В первом случае говорят о так называемой мягкой цветопробе, которая обычно используется в процессе обработки изобразительной информации или для предварительной оценки изображений после их обработки. «Мягкая» цветопроба в силу того, что цветовой охват монитора существенно уже возможностей печатного процесса, не может в полной мере дать представление о будущем печатном оттиске. Во втором случае получают так называемую твердую цифровую цветопробу на цветных принтерах или аналоговую цветопробу с цветоделенных фотоформ с помощью контактнокопировальной установки и ламинатора.
Рис. 1. Одноцилиндровый (а) и двухцилиндровый (б) варианты конструкции цветного лазерного принтера: 1 — ЭФГ-цилиндр; 2 — узел зарядки; 3 — лазер; 4 — узлы проявления; 5 — узел переноса; 6 — цилиндр переноса; 7 — узел очистки; 8 — узел закрепления
Наиболее полную оценку качества допечатной подготовки изданий осуществляют на пробопечатных станках, на которых изготовляют с печатных форм оттиски, аналогичные тиражным оттискам в печатной машине.
Электрофотографические принтеры (печатающие устройства) предназначены для получения на обычной бумаге отпечатков полос изданий в типографском виде. Изображение текста, иллюстраций и других элементов оформления полос на этих отпечатках имеет высокую контрастность и по своему характеру идентично (или почти идентично) получаемым в процессе печатания тиража оттискам.
Изготовляемые на принтерах отпечатки могут использоваться в качестве корректурных полос для редакторской и корректорской читки, работы технического и художественного редакторов.
В настоящее время в основном применяются лазерные электрофотографические принтеры, которые могут быть чернобелыми (одноцветными) и цветными.
Основными параметрами электрофотографических принтеров являются: разрешение, максимальный формат изображения и производительность.
Конструкция цветных принтеров основана на принципе классического одноцилиндрового или двухцилиндрового варианта электрофотографической технологии получения цветного изображения. Все принтеры настольного одноблочного исполнения.
Схема одноцилиндрового варианта приведена на рис. 1а.
Одноцилиндровый вариант — это накопление цветного изображения непосредственно на ЭФГцилиндре в результате последовательного цветоделенного экспонирования и четырехкратного (включая черный цвет) проявления цветами триады. Полученное цветное изображение переносится непосредственно на бумагу и закрепляется.
Схема двухцилиндрового варианта представлена на рис. 1б. Двухцилиндровый вариант и его модификации с автоматически сменяемыми узлами проявления, как правило, применяются в лазерных принтерах. По этому варианту изображение многократно экспонируется и проявляется на цилиндре и каждый раз переносится на бумагу, удерживаемую на другом цилиндре — цилиндре переноса. Только после завершения процесса накопления цветного изображения бумажный лист освобождается и транспортируется в зону закрепления, где порошковое изображение закрепляется.
Развитие цветной электрофотографии и лазерной записи на светочувствительные материалы привело к созданию цифровой печатной машины, в которой изображение на формном цилиндре воспроизводится каждый раз перед получением отпечатка. Первый тиражный оттиск в этих машинах может быть использован в качестве пробопечатного отпечатка.
Струйные принтеры реализуют процесс получения изображения, которое создается каплями чернил, вылетающими из сопла со скоростью, достаточной, чтобы преодолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой формируется изображение.
По сравнению с лазерными или LEDпринтерами струйные устройства имеют ряд недостатков. Например, до сих пор не удалось изобрести чернила, которые обеспечивали бы независимость качества печати от вида бумаги. Пористая, рыхлая бумага приводит к расплыванию чернил, в результате чего линии и контуры теряют четкость, хотя на гладкой бумаге изображение получается качественным. Кроме того, неоднородность размеров сопел и соответственно размеров и скорости капель чернил, вылетающих из них, может привести к появлению заметных на глаз полосок, особенно при выводе бледных участков изображений. Еще один эффект, который способен снизить качество печати, — это появление капель«спутников», которые случайно отклонились от требуемой траектории и не попали в нужное место на бумаге.
Превосходство струйной печати над электрофотографическим способом получения изображения в принтерах особенно заметно при сравнении устройств для цветной печати: стоимость цветного отпечатка, полученного на струйном принтере, существенно ниже, чем изготовленного на цветном электрофотографическом принтере, а качество практически одинаково.
Для получения высококачественного изображения выпускаются струйные принтеры с физическим разрешением 1440x720, 1200x1200, 2880x720, 2400x1200 dpi. Последние два значения разрешения обеспечиваются за счет двух проходов печатающей головки принтера.
Изображения, созданные методом струйной печати, имеют два существенных недостатка: «водобоязнь» и склонность к выцветанию под воздействием ультрафиолетового излучения. В связи с этим в последнее время стали применять пигментные чернила, представляющие собой мелкодисперсную водную (или иную) взвесь твердого красящего порошка. Пигментные чернила имеют более насыщенный, устойчивый к влажности цвет. В целях повышения устойчивости изображений, выводимых на обычную бумагу, в некоторых струйных принтерах используют печатающую головку с дополнительным каналом в картридже для черных чернил. Этот канал содержит так называемый оптимизатор, задача которого — создать для чернильных капель фиксирующую подложку, предотвращающую растекание чернил по бумаге (рис. 2). После такой пропитки изображение получается водостойким.
Рис. 2. Схема использования оптимизатора чернил в струйном принтере
Струйная печать по способу нанесения изображения разделяется на непрерывную и импульсную (рис. 3), а импульсная струйная печать, в свою очередь, — на пузырьковую, пьезоэлектрическую и печать с твердыми чернилами.
Рис. 3. Классификация способов струйной печати
В струйных принтерах с непрерывным способом печати (рис. 4) печатающая головка непрерывно выстреливает каплями чернил в сторону бумаги. Поток чернил, поступающий в печатающую головку, разбивается на капли под действием вибрации сопла, вызываемой с помощью, например, пьезоэлектрического генератора капель. Под действием переменного электрического напряжения кристалл пьезоэлектрика изменяет свой объем и выталкивает каплю из головки. Чернила постоянно подаются в печатающую головку из резервуара с помощью насоса. Для получения чернил определенной вязкости этот резервуар соединен с резервуаром растворителя.
Рис. 4. Схема принтера непрерывной струйной печати
С помощью электрода, охватывающего выход из сопла, вылетающие капли приобретают электрический заряд. Далее они пролетают через отклоняющую систему, которая создает электрическое поле высокого напряжения. Поскольку капли имеют заряд, под действием электрического поля они изменяют свою траекторию. Генератор изображения управляет направлением полета капель. Они попадают либо на бумагу в нужном месте, либо в уловитель, откуда чернила поступают в резервуар для повторного использования.
Печатающая головка (рис. 5) перемещается вдоль поверхности носителя информации (бумаги) и постепенно создает изображение.
Рис. 5. Варианты построения струйных принтеров: 1 — носитель информации (бумага); 2 — печатающая головка; 3 — гибкий кабель; 4 — направляющая
Основное достоинство струйных принтеров с непрерывной печатью — это возможность получать цветное изображение высокого качества. На нем совершенно неразличимы на глаз точки, из которых оно сформировано. К недостаткам относятся низкая скорость получения изображения (даже при производительности сопел от 50 000 до 150 000 капель в секунду на сопло), высокие эксплуатационные расходы (дорогие чернила и сложность в обслуживании) и, наконец, дороговизна самого оборудования.
Струйные принтеры с импульсной печатью получили наибольшее распространение. В отличие от систем непрерывного действия, импульсные струйные головки — это асинхронные устройства, то есть печатающая головка «выстреливает» чернилами только тогда, когда получает сигнал, — «по требованию».
В устройствах импульсного типа в капельном генераторе рядом с соплом расположена небольшая камера, в которой в нужный момент создается избыточное давление — при помощи либо кристалла пьезоэлектрика, действующего как микропоршень на одну из стенок камеры, либо теплового импульса, под воздействием которого образуется пузырек мгновенно испарившихся чернил. Избыточное давление выталкивает из камеры каплю чернил, которая по инерции пролетает через зазор между соплом и бумагой. Так капля за каплей, точка за точкой формируется изображение (рис. 6).
Рис. 6. Формирование изображения в принтере импульсного типа
К струйным принтерам импульсного типа относятся также принтеры с твердыми чернилами, которые в процессе печатания изменяют фазу своего состояния. В этих принтерах (рис. 7) четыре цветные восковые палочки, соответствующие базовым цветам, — голубая, пурпурная, желтая и черная — закладываются в печатающую головку. Нагреватели расплавляют воск — при температуре 90 °С он переходит в жидкое состояние и стекает в резервуар с подогревом, где чернила поддерживаются в жидкой фазе во время работы принтера. Для получения изображения печатающее устройство откачивает небольшое количество чернил из резервуара и затем дополнительно нагревает их.
Рис. 7. Схема струйной печати со сменой фаз
Электронное устройство «выстреливает» мельчайшими каплями чернил в тот момент, когда это требуется. При контакте с бумагой чернила мгновенно переходят в твердую фазу, поэтому они не впитываются в бумагу, а остаются на ее поверхности. При этом полностью отсутствует эффект расплывания чернил, присущий любым жидким чернилам. Но поскольку капли застывают мгновенно, то поверхность изображения становится шершавой. Поэтому лист бумаги с изображением прокатывают через валки, которые расплющивают застывшие капли твердых чернил и придают изображению приятный глянцевый вид.
Механизм печати большинства таких принтеров устроен (рис. 8) так же, как в принтерах непрерывного действия. Бумага закреплена на вращающемся барабане, и печатающая головка формирует изображение за один поступательный проход.
Рис. 8. Схема печатающего механизма принтера с твердыми чернилами
Для увеличения числа градаций цвета одновременно используются два комплекта (I и II) печатающих головок — с пигментами стандартной (II) и половинной оптической плотности (I), за счет чего в каждой точке могут быть достигнуты четыре градации плотности краски.
Основное преимущество струйной печати со сменой фаз перед другими струйными технологиями состоит в том, что чернила не впитываются в бумагу, благодаря чему удается достичь высокого качества печати. Недостаток один — высокая стоимость получаемых изображений. Для одноцветной печати использовать такие устройства нецелесообразно. Их следует применять для вывода полноцветных изображений, когда требуются точная цветопередача и высокое качество.
Цифровая цветопроба с термопереносом краски. Цветные отпечатки с целью оценки качества обработки и цветоделения изображений в системах допечатной подготовки изданий получают не только на цветных лазерных и струйных принтерах, но и на устройствах цифровой цветопробы с термопереносом краски. Эти устройства можно разделить на три основных типа: с термопередачей краски, с термосублимацией краски и с термопередачей краски через промежуточный носитель. Первые два типа устройств часто называют принтерами соответственно с термопередачей и сублимацией краски.
Для термопереноса краски используются специальные материалы. Материал для термопередачи краски (рис. 9а) состоит из материаланосителя, покрытого сверху защитным слоем, а снизу — грунтовкой (первым слоем краски) и красочным слоем. В качестве красочного слоя может применяться воск или специальный полимер. Материал для термосублимации краски (рис. 9б) также состоит из материаланосителя, покрытого сверху защитным слоем, а снизу — красочным слоем. Запечатываемый материал для термосублимации имеет специальное покрытие, на которое нанесен диффузионный слой.
Рис. 9. Структура материалов для термопереноса краски: для термопередачи (а) и для термосублимации (б): 1 — защитный слой; 2 — материал-носитель; 3 — грунтовка; 4 — красочный слой; 5 — запечатываемый материал; 6 — диффузионный слой; 7 — покрытие
При термопередаче под действием тепла, создаваемого нагревательными элементами термоголовки, часть красочного слоя на материаленосителе отделяется и переносится на запечатываемый материал (рис. 10). Участок пленки с красителем нужного цвета нагревается именно в тех точках, которые должны остаться на бумаге, а затем пленка перематывается для нанесения следующего цвета. Таким образом, печать осуществляется последовательно. Для этого лента — носитель краски разделена на участки, которые последовательно содержат красящий слой основных цветов, а термоголовка имеет ширину, равную ширине запечатываемого материала (рис. 11).
Рис. 10. Схема термопередачи краски: 1 — термоголовка; 2 — лента — носитель краски; 3 — запечатываемый материал
Рис. 11. Схема принтера с термопередачей краски: 1 — термоголовка; 2 — запечатываемый материал; 3 — лента — носитель краски
Используемые для термопередачи краски по своему цвету довольно близки к триадным, а отсутствие их смешения обеспечивает хорошую цветопередачу для плашечных элементов. Получить же хорошую резкость изображения (или плавность перехода полутонов) не удается ввиду низкой разрешающей способности таких устройств — обычно 300 dpi. Недостатком этого способа является то, что для качественной печати пригодна не всякая бумага. Если поверхность бумаги не слишком гладкая (или мелованная), может произойти неполная передача красителя на бумагу. Другой недостаток — неэкономный расход пленки с красителем. Даже если на лист надо нанести совсем немного краски, будет израсходовано ровно по одной странице каждого красителя.
Скорость печати принтеров с термопередачей краски выше, чем у принтеров со струйной технологией печати: обычно она составляет 12 стр./мин.
При термосублимации краска с материаланосителя переносится на запечатываемый материал посредством диффузии. Нагревание приводит к испарению краски, изза чего происходит процесс диффузии красящих веществ в бумагу (рис. 12). Для восприятия диффундированных красителей требуется специальное покрытие запечатываемого материала. В то время как при термопередаче носитель краски связан с запечатываемым материалом, при термосублимации между принимающим слоем и слоем краски возможен небольшой просвет, например распорные частицы, которые включены в принимающий слой или в носитель краски (частицы в форме шариков, создающие специальную структуру поверхности).
Рис. 12. Схема термосублимации краски: 1 — термоголовка; 2 — материал-носитель; 3 — красочный слой; 4 — пары краски; 5 — специальная бумага; 6 — диффузионный слой; 7 — краска, проникшая в диффузионный слой
Термоголовка в сублимационных принтерах имеет ширину во весь лист бумаги, то есть одновременно печатается целая строка изображения. После печати одной краски лист сдвигается к началу изображения, а красящая лента перематывается к началу зоны, содержащей следующий цвет, так же как в принтерах с термопередачей краски.
Количество краски, попавшей на бумагу, определяется продолжительностью нагрева печатающего элемента. Таким образом, каждая точка изображения может иметь 256 градаций цвета, что обусловливает точную цветопередачу при разрешении 300 dpi.
Фактически количество информации о цвете, воспроизводимой в отпечатке и офсетном оттиске с линиатурой 300 dpi, эквивалентно. К сожалению, рассеяние красителя в процессе переноса несколько снижает резкость полутоновых изображений по сравнению с офсетной печатью.
Основными преимуществами сублимационной технологии печати являются точная тоноперадача при полном отсутствии видимой структуры изображения, малые размеры устройства и высокая надежность.
Аналоговая цветопроба без изготовления печатных форм. Данный вид цветопробы целесообразно применять в допечатных системах, реализующих технологию ComputertoFilm и обеспечивающих изготовление комплектов цветоделенных фотоформ. Для получения цветных изображений с фотоформ используются специальные цветопробные материалы. В последнее время этот вид цветопробы стал применяться редко. Практически не выпускается оборудование для аналоговой цветопробы, о чем многие типографии сожалеют.
Аналоговые цветопробы подразделяются на так называемые сухие и мокрые. Различие между ними заключается в том, что в процессе получения оттиска на «сухих» цветопробах не используются какиелибо химические растворы: пигмент с пробельных элементов удаляется механическим способом. В случае «мокрых» цветопроб происходит проявление, то есть разрушение и вымывание элементов, которые приобрели растворимость. Процессы «сухой» и «мокрой» цветопробы довольно разнообразны, но их различие в основном обусловлено свойствами применяемых цветопробных материалов. При рассмотрении различных технологий можно выделить три основных этапа процесса получения пробного отпечатка:
1. Ламинирование (приклеивание пигментного слоя к основе под воздействием температуры).
2. Экспонирование (воздействие на пигментный слой УФизлучением).
3. Проявление (удаление пигментного слоя с пробельных элементов, предусмотренное в технологиях «мокрой» цветопробы).
Комплекты оборудования для аналоговой цветопробы, поставляемые различными фирмами, обычно включают две или три единицы оборудования:
- ламинатор;
- экспонирующую установку;
- процессор для проявления (только для «мокрых» цветопроб).
Для удобства работы и обслуживания ламинатор и проявляющий процессор обычно монтируются в одном корпусе.
Ламинаторы — устройства, предназначенные для прикрепления к различным основам и бумаге пленок, покрытых термоклеевым слоем. Приклеивание осуществляется за счет одновременного нагрева, расплавляющего термоклеевой слой, и плотного прижима пленки к основе транспортирующими валиками (рис. 13).
Рис. 13. Схема процесса ламинирования
Таким образом, основным рабочим органом ламинатора является пара транспортирующих валиков с расположенными внутри них нагревательными элементами. В зависимости от конструкции ламинатора таких пар валиков может быть несколько. Ламинатор должен обеспечивать необходимый для конкретной цветопробной системы технологический режим, то есть установку требуемых значений температуры и скорости.
Экспонирующие установки (контактнокопировальные устройства) предназначены для воздействия УФизлучением на пигментные слои цветопробных материалов. Для этой цели могут быть использованы обычные контактнокопировальные устройства для экспонирования формных материалов (офсетные пластины, ФПФ и т.д.). Как правило, системы цветопробы комплектуются подобными устройствами более простой конструкции.
Проявляющие процессоры обеспечивают удаление засвеченного пигментного слоя с пробельных элементов изображения под действием химических растворов. По принципу построения проявляющие процессоры аналогичны процессорам для обработки офсетных форм.
Изготовление цветопробы «сухим» способом производится в несколько этапов.
Сначала на лист плотной бумаги — основы со специальным покрытием — при помощи ламинатора наносится слой светочувствительного материала с защитной пленкой сверху. Затем поверх защитной пленки крепится фотоформа.
Ламинированная бумага с фотоформой помещается в копировальную раму и подвергается кратковременному (от 5 до 30 с) экспонированию с помощью ультрафиолетового источника света. Происходящий при этом фотохимический процесс является основой формирования изображения. Светочувствительный слой, который был клейким по всей поверхности до экспонирования, полимеризуется и теряет клейкость в тех местах, где на него попал свет, то есть на пробельных элементах. Там же, где свет был перекрыт печатающими элементами — растровыми точками, полимеризации не происходит.
Использование материала, чувствительного только к ультрафиолетовой части спектра, позволяет выполнять все операции на свету.
После экспонирования фотоформа снимается, защитная пленка удаляется. Бумага с воспринявшим изображение светочувствительным слоем пропускается через валики, где по ней прокатывается покрытая слоем пигмента фольга. Происходящий при этом процесс довольно прост: слабо держащийся на поверхности фольги пигмент прилипает к оставшимся клейкими печатающим элементам. В результате на участках бумаги, соответствующих черным местам фотоформы, создается изображение.
Для получения цветного изображения описанный выше процесс повторяется четырежды — с использованием фотоформ для голубой, пурпурной, желтой и черной красок. Каждый раз берется фольга с соответствующим пигментом. Совмещение красок производится вручную.
После нанесения последней краски готовый оттиск покрывается защитным ламинатом для придания устойчивости к внешним воздействиям.
Безусловными преимуществами аналоговой пробы являются как хорошее соответствие офсетным оттискам, так и возможность полностью проконтролировать качество готовой фотоформы — не только цвет, но и качество растрирования векторных элементов, совмещение красок и даже (отчасти) оптическую плотность экспонированной пленки.