Системы CtP: новое развитие старых идей
Основные этапы развития воспроизведения изобразительных оригиналов
Отечественные устройства гравирования
Устройства, разработанные в Северной Америке и Европе
Основные этапы развития воспроизведения изобразительных оригиналов
Фотомеханические способы воспроизведения изобразительных оригиналов появились и начали быстро совершенствоваться после изобретения в 1851 году Арчером и Ле-Греем так называемого мокроколлоидного способа. Однако иллюстрационные печатные формы изготовлялись и значительно раньше — до того, как фотография открыла широкие возможности для развития фотомеханических процессов. Фотомеханическим способам изготовления печатных форм предшествовали разнообразные ручные операции, просуществовавшие в полиграфии долгое время и широко использовавшиеся для воспроизведения изобразительных оригиналов еще в начале XX века. Для каждого вида печати применялись свои ручные способы изготовления форм — так, для высокой печати это была ксилография, для плоской — литографские ручные способы, для глубокой — разные способы гравюры на металле.
Первой для получения оттисков стала использоваться гравюра на дереве — ксилография. Точной даты начала применения ксилографии для полиграфического размножения не установлено. Предполагают, что в Европе это произошло в начале XIV века. Первые датированные ксилографические оттиски, на которых наряду с рисунком был выгравирован текст, появились значительно позже. Со второй половины XV века, после изобретения книгопечатания, ксилография широко использовалась для иллюстрирования книг. Сначала распространение получила так называемая продольная ксилография (деревянные доски вырезались вдоль ствола дерева). Во второй половине XVIII века появилась торцовая ксилография, для которой доски нарезались поперек ствола. Торцовая ксилография позволила воспроизводить тонкие штриховые элементы и детали изображения, что, в свою очередь, дало возможность репродуцировать тоновые оригиналы. Данная техника применялась для иллюстрирования книг и журналов, длительное время — вплоть до начала ХХ века, то есть и после того, как в практику вошло цинкографское клише. Большого мастерства достигли в области торцовой ксилографии русские граверы, работы которых публиковались, например, в популярном в дореволюционной России журнале «Нива».
Предшественницей современного фотомеханического способа изготовления форм глубокой печати была резцовая гравюра на металле, которая появилась в XV веке. Для резцовой гравюры применяли медные пластины. В начале XVI века был изобретен офорт, отличие которого от резцовой гравюры состоит в том, что рисунок гравируют не на самом металле, а на кислотоупорном слое, нанесенном на металлическую пластину. При последующем травлении в растворе азотной кислоты на освобожденных от кислотоупорного слоя штриховых элементах металл растворяется, в результате чего на пластине образуются углубленные печатающие элементы. Офорт значительно облегчил изготовление иллюстрационных печатных форм и стал широко использоваться в полиграфии.
Появление современного способа изготовления форм глубокой печати предворяла также гелиогравюра, изобретенная Кличем во второй половине XIX века, после открытия явления дубления коллоидов под действием света в присутствии солей хромовой кислоты. В этом способе была применена пигментная бумага, а репродуцирование полутонов осуществлялось нанесением на пластины мелкого порошка асфальта с последующим его плавлением.
Фотомеханическому способу изготовления форм офсетной печати предшествовала литография, изобретенная Зенефельдером в 1797 году. Литография открыла широкие возможности для воспроизведения цветных изобразительных оригиналов, поэтому уже с начала XIX века она все шире применялась для печати изобразительной полиграфической продукции, в том числе и географических карт. Воспроизведение цветных оригиналов средствами литографской техники получило название хромолитографии.
Современное состояние полиграфического воспроизведения изобразительных оригиналов характеризуется использованием исключительно фотомеханических печатных форм. В настоящее время в технике ксилографии, гравюры на металле и литографии работают только художники-графики. Кстати, и в прошлом многие художники занимались гравюрой и литографией, а некоторые из них даже изобрели различные ручные способы изготовления печатных форм.
Развитие и совершенствование техники и технологии изготовления фотомеханических печатных форм шли параллельно для всех видов печати. В 50-х годах XIX века появился способ изготовления штриховых клише, а в 1882 году был предложен растр, что положило начало созданию автотипных растровых клише, или автотипий. После открытия в 1873 году сенсибилизации и начала использования бромосеребряной коллоидной эмульсии стала развиваться фотомеханическая цветная репродукция, постепенно вытеснившая хромолитографию. Во второй половине XIX века значительному совершенствованию подверглась литография. В 50-х годах появилась фотолитография и было положено начало замене литографского камня цинковыми пластинами. В 90-х годах начали применять алюминиевые пластины. Развитие плоской печати завершилось появлением в 1892 году офсетной печати, которая связана с именем русского изобретателя И.И. Орлова. Большая заслуга в усовершенствовании офсетной печати принадлежит и другим русским изобретателям, из которых в первую очередь следует назвать А.В. Янова, положившего в 1907 году начало развитию глубокого офсета. В 1886 году Албертом была разработана фототипия. В 1910 году появился современный способ глубокой печати с использованием при изготовлении печатной формы пигментной бумаги и растра, а в печатном процессе — ракеля и жидкой печатной краски на летучих растворителях.
Стоит заметить, что в 1883 году американский изобретатель Форэ Бейн запатентовал «способ гравирования при помощи света и тепловых лучей» и принципиальную схему гравировальной фотоэлектрической машины. Однако только в 30-х годах прошлого века инженер Уолтер Гауэй сконструировал машину, подобную той, которую в свое время задумал его соотечественник.
Весьма интересную по своему техническому решению модель машины предложил в конце 40-х годов ХХ века Н.П.Толмачев. Оригинал и плоский формный материал закреплялись на плоских столах, совершавших возвратно-поступательное движение. На машине можно было гравировать клише с точечной структурой элементов и линиатурой примерно 25-30 лин./см. В этой машине впервые удалось решить проблему изменения масштаба от 1:1 до 1:4.
 |
|
Современная история CtP
Отечественные устройства гравирования
В 60-70-х годах советское машиностроение, имевшее большой опыт в создании различной гравировальной техники, специально для полиграфических нужд разрабатывало гравировальные аппараты электромеханического типа. В них использовался обычный резец, который сидел на сердечнике соленоида и был заточен в виде пирамиды.
Один из таких автоматов был разработан в начале 60-х годов НИИ Полиграфмаш в Одессе был начат его серийный выпуск под названием ЭГА (электронный гравировальный автомат). Такими устройствами оснащались центральные и районные типографии. Конструкция ЭГА предусматривала использование двух цилиндров с общей осью (рис. 1). На одном монтировался иллюстрационный оригинал (фотография, текст, напечатанный на наборно-пишущей машинке и т.д.), на другом — пластина микроцинка Конструкция аппарата позволяла проводить гравирование с двумя глубинами (малой вблизи печатающих элементов и большой — в отдалении от них). Подобное технологическое новшество давало возможность более четко обрабатывать контуры печатающих элементов и способствовало повышению скорости гравирования.
Кратко работу системы можно описать следующим образом. Световой поток от источника света 1a или 1б, последовательно попадая на различные участки оригинала 3, образует бегущее по нему световое пятно. Часть светового потока, отразившись от оригинала (или пройдя через него в случае применения прозрачного оригинала), устремляется на фотоэлемент 5. При стабильном световом потоке количество световой энергии, попавшей на фотоэлемент, будет пропорционально коэффициенту отражения соответствующего участка оригинала. Световая энергия преобразуется фотоэлементом в электрический ток, создающий на его выходе напряжение, пропорциональное величине светового потока.
Световой поток, падающий на оригинал, модулируется при помощи механических прерывателей 2а или 2б, представляющих собой вращающиеся крыльчатки или цилиндры с прорезями. Возможно также применение специального генератора 4, который модулирует световой поток осветителей 1a и 1б (в случае использования специальных газовых источников) или фотопоток на выходе фотоэлемента.
Для компенсации искажений тональности воспроизводимого изображения на клише или с целью осуществления заданной трансформации тонов в схему автомата вводится градационный корректор. Чтобы получить точечную структуру гравируемого изображения, в синтезирующую головку 6 подаются импульсы растровой частоты от специального датчика 7, жестко связанного с перемещением формоносителя.
Интересна схема анализирующей системы (фотоголовки), являющейся оптико-электронным устройством, предназначенным для выделения на оригинале элементарного участка изображения и преобразования световой информации в электрические сигналы. Устройство состоит из узлов освещения, проецирования и фотоэлемента (фотоумножителя). В дальнейшем эта схема была значительно улучшена и в настоящее время широко применяется в современных барабанных сканерах. Размеры элементарного участка, выделяемого на изображении, определяются линиатурой и масштабом гравирования.
На рис. 2 приведена схема считывающей системы электрогравировального автомата. Световой поток от одного из источников света отражается от анализируемого элемента оригинала (или проходит через него) и далее с увеличением проецируется объективом на плоскость диафрагмы. Так как размеры диафрагмы меньше изображения светового потока в ее плоскости, на фотоэлемент попадает лишь часть света, которая и формирует развертывающий элемент. Размеры развертывающего элемента обусловлены степенью увеличения объектива и размерами диафрагмы, выбираемыми в соответствии с линиатурой и масштабом. Перед осветителями устанавливается оптический конденсор или сферическое зеркало, концентрирующее световой поток на оригинале.
Для получения цветоделенных клише с многокрасочного оригинала за плоскостью диафрагмы расходящийся пучок лучей расчленяется полупрозрачными дихроическими зеркалами на три пучка, которые через светофильтры поступают на фотоэлементы. Для создания идентичных условий развертки на всех участках оригинала необходимо, чтобы развертывающий элемент имел форму квадрата, величина стороны которого определяется линиатурой развертки, то есть шириной строки с учетом масштаба гравирования. При изменении линиатуры или масштаба гравирования соответственно изменяются и размеры развертывающего элемента, то есть диафрагма. Плавное изменение размеров диафрагмы осуществить весьма сложно, поэтому на практике размеры развертывающего элемента изменяются ступенчато с помощью сменных диафрагм с круглыми или квадратными отверстиями различных размеров. Ширина отверстия устанавливается с таким расчетом, чтобы размер развертывающего элемента был по возможности близок к шагу развертки.
Использование развертывающего элемента с поперечным размером, меньшим, чем шаг развертки, приводит к тому, что при анализе изображения некоторые его точки не сканируются, следовательно, теряется информация, что ведет к искажению тональности изображения на клише.
Отечественные устройства лазерной записи
Разработке современных систем Сomputer-to-Рlate (компьютер—печатная форма) способствовало бурное развитие науки и техники, начавшееся в послевоенные годы. В 1954 году трудами советских ученых Басова и Прохорова, а также их американских коллег Таунса, Гордона и Цайгера независимо друг от друга были получены первые образцы квантовых генераторов, которых стали называть мазерами. В 1960 году Мейман изобрел оптический квантовый генератор, прообраз современного лазера, а в 1964 году Таунс, Басов и Прохоров получили Нобелевскую премию по физике «за фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на мазерно-лазерном принципе». В США и СССР работы стали финансироваться правительствами стран и в первую очередь были направлены на военные нужды. В эти годы увеличилась номенклатура лазеров: были изобретены газовые (CO2 и He-Ne) и твердотельные (FD-YaG) лазеры. В СССР многие достижения, к сожалению, не выходили за стены исследовательских институтов, а в Америке и Европе, наоборот, происходило массовое внедрение новой технологии в производство. Флагманы индустрии — крупные корпорации, специализирующиеся в области электроники, пытались найти применение лазерам.
В СССР первые работы по внедрению лазеров в формную технику вели сотрудники Московского полиграфического института. С середины 60-х годов в его стенах началась разработка лазерного гравировального аппарата — ЛГА. Концепция устройства была та же, что и у электронного гравировального автомата: на один цилиндр устанавливался штриховой или полутоновый оригинал, который сканировался фотоголовкой точка за точкой по всей поверхности. На другом, соосном первому, цилиндре мощный CO2-лазер точка за точкой воспроизводил сканированный сюжет. Аппарат предназначался для изготовления либо фотошаблона для радиоэлектронных печатных плат, либо офсетных печатных форм. В течение 70-х годов ВНИИ полиграфии вел активную разработку необходимых формных материалов.
На рис. 3 представлена структурная схема устройства. Принцип изготовления печатных форм на лазерном гравировальном автомате основан на тепловом воздействии лазерного излучения на формный материал. При этом воздействии формируется рельеф печатной формы.
Цилиндр оригинала и формный цилиндр расположены на одной оси и приводятся во вращение электродвигателем посредством клиноременной передачи. Анализирующее устройство, перемещаясь по направляющим вдоль образующей цилиндра оригинала, производит построчное сканирование оригинала. Информация об оптической плотности оригинала поступает на усилитель, а затем на градационный корректор. Электронное растрирование изображения осуществляется с помощью фотоголовки, считывающей информацию с растровой дорожки, и формирователя растровых импульсов. Видеосигнал с выхода корректора и растровые импульсы поступают на вход формирователя управляющих импульсов, на усилитель напряжения и далее на электрооптический модулятор, который управляет мощностью или длительностью (в зависимости от способа формирования растровых элементов) импульса излучения СО2-лазера. Лазерный луч, отражаясь от зеркал, с помощью линзы фокусируется до требуемого размера на поверхности формного материала. Зеркало и линза расположены на каретке, движущейся вдоль образующей формного цилиндра и обеспечивающей построчный синтез изображения на формном материале. Индукционный датчик за каждый оборот цилиндра выдает импульс, используемый в формирователе растровых импульсов для образования растровой структуры, повернутой на 45° к образующей цилиндров. Имитаторы растра фотоэлектронного преобразователя (ФЭП) позволяют настраивать электронный тракт при неподвижных цилиндрах. Шаг сканирования устанавливается с помощью механизма линиатур, а масштабирование осуществляется ступенчато с помощью сменных цилиндров.
Использование CO2-лазера, имеющего длину волны 1640 нм, накладывало свои ограничения: диаметр растрового элемента получался равным 80-90 мкм (чем меньше длина волны, тем меньшую точку возможно воспроизвести). CO2-лазер отличался большой мощностью (до 50-100 Вт) и работал в непрерывном режиме.
В середине 80-х годов подобные устройства, разработанные профессором Казакевичем совестно с НИИ «Полис», были внедрены в нескольких типографиях, в частности в Подольской типографии, для выпуска районных газет. Однако в 90-х годах их серийный выпуск был прекращен. Последние аппараты были изготовлены в Брянске в 1991-92 годах.
Для продолжения развития системы необходимо было решить несколько вопросов, в частности о типе используемого лазера. К тому времени стало ясно, что аппарат должен работать в инфракрасной зоне спектра, так как в этом случае не требуется специальных условий и отдельных помещений для загрузки формного материала. Однако в нашей стране не производились требуемые формные материалы, зато было множество материалов для газовых лазеров высокой мощности, а Ульяновский завод серийно выпускал лазеры с длиной волны 1060 нм и мощностью 16 Вт под маркой ГОИ (генератор оптический импульсный).
Под эти лазеры была разработана формная установка, испытания которой проводились в 1991 году. После известных событий работы приостановились и продолжились только в 1993 году, когда установка вышла под маркой «Крона» (устройство формата А2 с разрешением 400 точек/см).
Уже через два года появилось новое устройство — «Гранат 530» с разрешением записи 800 точек/см. Устройство работало с формным материалом на основе лавсана, на который напылялся металл, испарявшийся лазерным лучом (это был первый случай применения подобного материала в сочетании с технологией CtP).
В 1998 году был создан «Гранат 630» (рис. 4), который в настоящее время выпускается серийно на 106-м Оптико-механическом заводе в Москве. В качестве источника излучения в устройстве используются так называемые волоконные лазеры (по двум волокнам запись осуществляется с двух сторон). За один оборот цилиндра записываются две рядом стоящие микрорастровые строчки высотой 12,5 мкм. Скорость вращения цилиндра составляет 30-35 об./с, а себестоимость изготовления печатной формы максимального формата составляет 3 долл., что примерно в три раза меньше, чем в системах иностранного производства.
|
|
Устройства, разработанные в Северной Америке и Европе
На Западе пионером разработки систем прямого экспонирования печатных форм, исключающего изготовление фотоформ, стала калифорнийская компания EOCOM, научный отдел которой занимался исследованиями в области лазеров и свойств газов. В 1975 году компания представила прототип плейтсеттера Platerite. Устройство состояло из экспонирующей части и транспортной системы. Проявка осуществлялась вручную. Пробную инсталляцию устройства произвели в Cambridge Evening News. Устройство было весьма несовершенно и неудобно в работе, поэтому до его коммерческой реализации дело не дошло. Еще одним сдерживающим фактором было отсутствие формных пластин.
Через два года EOCOM была поглощена американским химическим гигантом Hoechst, который продолжил финансирование разработок в данной области. Именно компания Hoechst первой наладила серийный выпуск пластин для CtP. Это были пластины N90 на основе фотополимеров, права на которые позднее купила корпорация Agfa, после чего они получили название Ozazol N90.
В 1983 году появилась система, которую многие западные источники склонны называть первой полноценной газетной CtP-системой. В ней использовался модернизированный плейтсеттер Platerite V, управляемый одним из самых первых компьютеров PDP-11 (разработка Digital Equipment). Партнером EOCOM стала компания Xerox, предложившая, в свою очередь, разработки, сделанные в рамках приобретенной ею незадолго до этого технологии Versotec для широкоформатных принтеров. Однако и эта система не нашла широкого применения.
Одновременно с EOCOM разработкой принципиально нового оборудования занималась компания LogEtronics. Первым достижением компании стала технология LogEscan. Устройство, в котором вместе с экспонирующей частью присутствовал еще и онлайн-процессор, было представлено в 1976 году. Пробная инсталляция была произведена в издательстве The Army Times в 1979 году. Однако издательство такого масштаба не могло перестраивать производство под достаточно «сырую» технологию.
В дальнейшем LogEscan была приобретена Crosfield Electronics и поменяла свое название на Datraz. Установки систем Datraz были выполнены в нескольких типографиях США, в том числе в The New York Times. Переворота не произошло, но теоретические возможности таких систем, наряду с развитием лазерной и компьютерной техники, стали поводом для начала дебатов и расширения исследовательских работ в этой области. Продвижение новых систем на рынок тормозила их высокая цена, недостаточная производительность и отсутствие формных материалов. На 10 лет воцарилось относительное затишье, однако в научных лабораториях работа шла непрерывно.
В 1988 году фирма Hope представила CtP-комплекс Laser Exposer. Первая инсталляция была произведена в Дублине. В дальнейшем фирму Hope приобрела компания Krause, которая стала продавать систему под своей маркой. На выставке Imprinta’88 система от Hope появилась без специальных пластин, а представленная на IРЕХ 1993 та же система от Krause уже предполагала использование пластин Hoechst N90. Первые системы начали применять в Европе в газетном производстве. В Америке несколько инсталляций произвели Gerber и Autologic. В это же время на рынке появились серебросодержащие пластины от Houseman (DuPont) и STZX от Polychrome. К разработкам оборудования подключились Creo и Scitex.
Результатом работы инженеров из Creo стал аппарат Platesetter 3244. Запуск первой машины был произведен в 1994 году. Несмотря на то что Creo принято ассоциировать с термальным процессом, первая машина работала с пластинами N90, экспонируемыми в видимом диапазоне света. Первые две машины были приобретены издательством RR Donnely&Son уже в качестве полноценных участников производственного процесса. Машина того же типа была представлена на выставке Drupa-1995. Именно на этой выставке прогрессивная технология заявила о себе в полный голос. Демонстрируемые устройства в большинстве своем не являлись прототипами и были готовы к немедленному включению в производственный процесс.
Многие компании, занимавшиеся CtP-устройствами, по разным причинам потеряли свою самостоятельность и были поглощены другими компаниями. Из Purup, Escofot и Barco выросла компания Esco-Graphics; подразделение Scitex, которое вело разработку CtP, было куплено Creo; Crosfield вошла в состав Fuji, а Optronics стала частью ECRM. На рынке пластин компания Kodak слилась с Polyсhrome и поглотила Horsell и Anitech, Agfa купила Hoechst и производство пластин DuPont.
В настоящее время последние разработки в области CtP связаны с системами с фиолетовым лазером 410 нм и термальными системами.
Авторы выражают благодарность за помощь в подготовке статьи Эдуарду Соломоновичу Десятнику.
Список использованной литературы
Самородов Б. Памятные книжные даты// Полиграфист и издатель. 2003. №3.
Синяков Н.И. Технология изготовления фотомеханических печатных форм». М.: Книга, 1966.
Brunner L. Making a CTP change// Printing world. 1999. № 4.
McCourt А. Bringing CTP out of the Dark Ages// Graphick Repro&Print.
Vol 18. № 5.
|
|