Цифровые технологии: CTP и CTcP плоской офсетной печати

Московский  Государственный Университет Печати им. И. Федорова 

Кафедра «Технология допечатных процессов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа 

по дисциплине: «Технология формных процессов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва, 2011

Цифровые  технологии: CTP и CTcP плоской офсетной печати 

CTP

   Цифровые  технологии изготовления офсетных печатных форм по схеме «Компьютер – печатная форма» осуществляется путем поэлементной записи изображения на формные пластины. Формирование изображения происходит в результате лазерного воздействия излучения.

   Система CtP включает в себя три основные составляющие:

• компьютеры, которые обрабатывают цифровые данные и управляют их потоками;
• устройства записи на формные пластины (устройства экспонирования, формовыводные устройства);
• формный материал (формные пластины с различными копировальными слоями, чувствительными к определённым длинам волн).

   Существует много различных типов лазеров, используемых для изготовления печатных форм, они работают в различных частотных диапазонах и обладают различными показателями записи изображения. Все лазеры можно разделить на две основные категории: близкие к инфракрасному спектру термальные лазеры и лазеры видимого спектра излучения. Термальные лазеры экспонируют печатную пластину воздействием тепла, а пластины видимого спектра производят запись воздействием света. Необходимо использовать пластины, специально разработанные для того или иного типа лазеров, иначе правильной регистрации изображения не произойдет; в равной степени это относится и к проявочным процессорам.

   Типы  формных пластин

   Основные  типы формных пластин для CtP представлены бумажными, полиэфирными и металлическими пластинами.

   Бумажные  пластины

   Это самые дешевые пластины для CtP. Их можно увидеть в маленьких  типографиях коммерческой печати, в  салонах быстрой печати, для работ с низким разрешением, «грязных», для которых приводка не имеет значения. Тиражеустойчивость, или тиражестойкость таких форм — низкая, обычно менее 10000 оттисков. Разрешающая способность чаще всего не превышает 133 lpi.

     Полиэстровые формные пластины

   Эти пластины имеют более высокую  разрешающую способность, чем бумажные, в то же время они дешевле металлических. Их применяют для работ среднего уровня качества для печати в одну и две краски — а также для  четырехкрасочных заказов, — в том случае если цветопередача, приводка и четкость изображения не имеют критического значения.

   Формный материал представляет собой полиэстеровую  пленку толщиной около 0,15 мм, одна из сторон которой имеет гидрофильные свойства. Эта сторона воспринимает тонер, наносимый лазерным принтером или ксероксом. Участки, не покрытые тонером, в процессе печати удерживают на себе пленку увлажняющего раствора и отталкивают краску, тогда как запечатанные участки, наоборот, ее воспринимают. Поскольку это светочувствительные пластины, их загрузка в экспонирующее устройство выполняется в комнате со специальным освещением, так называемой «темной» или «желтой» комнате. Такие формные пластины доступны в формате до 40 дюймов, или 1000 мм, и толщиной 0,15 и 0,3 мм. Пластины толщиной 0,3 мм являются уже третьим поколением этого типа материалов, имеющим толщину, аналогичную толщине формных пластин на металлической основе для четырех и восьмикрасочных машин.

   При установке на формном цилиндре и  превышении усилия натяжения может  возникнуть растяжение полиэстровой печатной формы. Также растяжение формы часто наблюдается на полноформатных машинах. В настоящий момент возможно использование полиэстровых печатных форм при полноцветной печати. При двух и четырехкрасочной печати чаще наблюдается растяжение бумаги, чем формы. Тиражестойкость полиэстровых форм составляет 20–25 тыс. оттисков. Максимальная линиатура 150–175 lpi.

   Металлические пластины

   Металлические пластины имеют алюминиевую основу; они способны поддерживать самую  резкую точку и самый высокий уровень приводки. Существует четыре основных разновидности металлических пластин: галогенидосеребряные пластины, фотополимерные пластины, термальные пластины, а также гибридные.

   Серебросодержащие пластины

   Пластины  покрыты светочувствительной эмульсией, содержащей галогениды серебра. Состоят из трёх слоёв: барьерного, эмульсионного и противострессового, нанесённых на алюминиевую основу, подвергнутую предварительно электро-химическому зернению, анодированию и специальной обработке для катализации миграции серебра и обеспечению прочности его закрепления на пластине (рис. 8). Непосредственно на алюминиевой основе находятся также мельчайшие зародыши коллоидального серебра, в ходе последующей обработки восстанавливающиеся до металлического.  

   Строение  серебросодержащей пластины

   Все три водорастворимых слоя наносятся  за один цикл. Данная технология нанесения  многослойных покрытий очень близка к используемой в производстве фототехнических  плёнок, и позволяет оптимизировать свойства пластины за счёт придания каждому слою специфических характеристик. Так, барьерный слой изготавливается из безжелатинового полимера, содержит частицы, способствующие наиболее полному удалению остатков всех слоёв внеэкспонированной области в ходе проявки пластин, что стабилизирует её печатные свойства. Кроме этого, слой содержит светопоглащающие компоненты для минимизации отражения от алюминиевой основы. Эмульсионный слой этих пластин состоит из светочувствительных галогенидов серебра, обеспечивающих высокую спектральную чувствительность материала и скорость экспонирования. Верхний антистрессовый слой служит для защиты эмульсионного слоя. Содержит также специальные полимерные соединения, облегчающие удаление прокладочной бумаги в автоматических системах, и светопоглащающие в определённой зоне спектра компоненты для оптимизации разрешения и условия работы с безопасным освещением.

   Серебросодержащие пластины являются очень чувствительными  к излучению и простыми в использовании, но недостатком их является низкая тиражестойкость до 350 000 оттисков и вдобавок, согласно закону об охране окружающей среды, требуют процедуры регенерации серебра после их использования.

   3.3.2 Фотополимерные пластины

   Это пластины с алюминиевой основой  и полимерным покрытием которое  придает им исключительную тиражеустойчивость — 200000 и более оттисков. Дополнительный обжиг печатных форм до печати тиража может увеличить срок службы печатной формы до 400 000 — 1 000 000 оттисков. Разрешающая способность печатной формы позволяет работать с линиатурой растра 200 lpi и «стохастикой» от 20 мкм, она выдерживает очень высокие скорости печати. Эти пластины предназначены для экспонирования в устройствах с лазером видимого света – зеленым или фиолетовым.  

   Строение  фотополимерной пластины 

   Фотополимерная  технология экспонирования предполагает негативный процесс, то есть лазерной засветке подвергаются будущие печатные элементы. Пластины являются промежуточными по чувствительности между термальными и серебросодержащими.

   Термальные  пластины

   Состоят из трёх слоёв: алюминиевой подложки, печатного слоя и термочувствительного слоя, который имеет толщину менее 1 мкм, т.е. в 100 раз тоньше человеческого волоса.

   Строение  термальной пластины 

   Регистрация изображения на этих пластинах выполняется  излучением невидимого спектра, близкого к инфракрасному. При поглощении ИК-энергии поверхность пластины нагревается и образует участки изображения, с которых удаляется защитный слой, — происходит процесс абляции, размывания; это «аблативная» технология. Высокая чувствительность верхнего слоя к ИК-излучению обеспечивает непревзойденную скорость формирования изображений, поскольку для экспонирования пластины лазером требуется малое время. Во время экспонирования, свойства верхнего слоя преобразуются под действием наведенного тепла, поскольку при лазерном облучении температура слоя поднимается до 400˚С, что позволяет назвать процесс термоформированием изображения.

   Пластины  делятся на три группы (поколения):

   —термочувствительные  пластины с предварительным нагревом;

   —термочувствительные  пластины, не требующие предварительного нагрева;

     —термочувствительные пластины, не  требующие дополнительной обработки  после экспонирования.

   Термальным  пластинам свойственна высокая  разрешающая способность, тиражеустойчивость обычно указывается производителями на уровне 200 000 и более оттисков. При дополнительном обжиге некоторые пластины способны выдержать миллионный тираж. Одни разновидности термальных пластин рассчитаны на трехсоставную проявку, другие подвергают предварительному обжигу, который заканчивает процесс записи изображения. Поскольку экспонирование производят при помощи лазеров вне видимого спектра, нет необходимости в затемнении или специальном защитном освещении. При обработке термочувствительных пластин второго поколения исключается трудоемкая стадия предварительного нагрева, требующая временных и энергетических затрат. Благодаря тому, что пластины имеют стойкие к разного рода химическим реагентам печатные элементы, их можно использовать с самыми разными вспомогательными материалами и красками, например, в печатных машинах со спиртовой системой увлажнения и при печати УФ-отверждаемыми красками. Пластины обеспечивают воспроизведение растровой точки в интервале 1 - 99% при линиатуре до 200 lpi, что позволяет использовать их для печати работ, требующих самого высокого качества.

   Но, несмотря на эти преимущества, слабой стороной этой технологии является более высокая совокупная стоимость термальных пластин и высокая стоимость термальных экспонирующих устройств по сравнению со светочувствительными системами. Такие пластины требуют оснащения устройства СtР вакуумной установкой для удаления отходов. 

   CTcP

  Цифровые технологии изготовления офсетных печатных форм реализуются не только путем записи изображения на формовыводных устройствах по технологии СТР, но и с помощью УФ-излучения в устройстве типа UV-Setter фирмы Basys Print. Эта технология, известная как «компьютер — традиционная печатная форма» — СТсР, осуществляется путем записи изображения на формную пластину с копировальным слоем.

  Способ записи изображения в этой технологии основан на цифровой модуляции излучения с помощью микрозеркального устройства — чипа, каждое зеркало которого управляется таким образом, что во включенном положении единичное микрозеркало направляет поступающий на него световой сигнал через фокусирующую линзу на формную пластину; в выключенном состоянии отраженный от микрозеркала свет на пластину не попадает и, следовательно, не регистрируется на ней.

  Таким образом происходит запись изображения на формную пластину, при этом каждое микрозеркало (а их порядка 1,3 млн штук) формирует субэлемент изображения квадратной формы с резкими краями (рис. 1).

  Поскольку в устройстве UV-Setter используются в настоящее время источники, дающие излучение в УФ-диапазоне спектра, то практическое применение находят формные пластины с копировальным слоем как с позитивным, так и негативным. При этом использование формных пластин с негативным копировальным слоем позволяет повысить производительность за счет того, что для записи на них (с учетом принципа получения деталей изображения при экспонировании) требуется меньшее время.

Рис. 1. Увеличенный фрагмент структуры поверхности печатной формы I

И  конфигурация полученных на ней растровых точек II 

Пока  на рынке присутствует только одна группа серийно выпускаемых CTcP-устройств  — это формоизготовители UV-Setter фирмы basysPrint (Германия). Компания basysPrint была основана в 1995 году немецким инженером Фридрихом Люллау с целью коммерческой реализации разработанной им технологии DSI (Digital Screen Imaging — цифровое растровое экспонирование).

Рассмотрим  основные проблемы, которые пришлось решать Фридриху Люллау при разработке концепции UV-Setter.

Выбор источника излучения. Уже несколько десятков лет в качестве источников излучения в экспонирующих узлах формной техники, в том числе и устройств CTP для изготовления офсетных печатных форм, широко применяются лазеры. Но копировальные слои традиционных офсетных пластин имеют максимальную светочувствительность в диапазоне длин волн от 360 до 450 нм (фиолетовая и ультрафиолетовая области спектра), а в то время, когда разрабатывались UV-Setter, лазеры, работающие в этом диапазоне волн, еще не были созданы. Поэтому в качестве источника света была выбрана металлогалогенная лампа, подобная тем, которые используются в копировальных рамах.

Позднее, в конце 90-х годов, был изобретен  полупроводниковый лазер, работающий в фиолетовой области спектра (405-410 нм). Однако подобные лазеры отличаются относительно низкой мощностью и не позволяют экспонировать традиционные пластины с достаточно высокой скоростью.

Обеспечение высокой скорости записи. Копировальные слои традиционных офсетных пластин характеризуются невысокой светочувствительностью, поэтому однолучевая запись изображения, даже при использовании мощной металлогалогенной лампы, является абсолютно бесперспективной: производительность подобного устройства будет слишком мала. Обеспечить достаточно высокую производительность может только многолучевая запись.

Модуляция светового потока. Цифровая запись информации на формные пластины осуществляется благодаря модуляции интенсивности экспонирующего излучения. В системах с полупроводниковыми лазерами модуляция выполняется путем включения/выключения лазера, а в системах с газовыми лазерами используются модуляторы, пропускающие или не пропускающие свет по сигналу, поступающему от контроллера.

Однако  модуляция потока света, при которой, в зависимости от записываемой информации, одни лучи пропускаются к формной пластине, а другие поглощаются или отражаются, является гораздо более сложной задачей. В первых модификациях UV-Setter для модуляции светового потока использовался жидкокристаллический дисплей. Молекулы жидких кристаллов имеют свойство менять свою ориентацию в пространстве под воздействием электрического тока. Изменение ориентации молекул оказывает влияние на поляризацию проходящего через них света. Поэтому если разместить слой жидких кристаллов между поляризационными фильтрами, то можно получить модулятор излучения, который будет, в зависимости от поступающего на него управляющего напряжения, либо пропускать, либо задерживать свет. Матрица из ячеек с жидкими кристаллами разделяет световой поток на лучи, модулируя каждый из них исходя из записываемой информации.

Недостатком системы с модуляцией света при  помощи ЖК-дисплея оказался очень  высокий нагрев поляризационных  фильтров, который вынуждал ограничивать мощность лампы. Между тем мощность лампы определяет интенсивность светового потока, время экспонирования и соответственно производительность всей системы. Поэтому в 1999 году basysPrint внедрила в устройство UV-Setter систему экспонирования, построенную на основе технологии DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света) компании Texas Instruments (США). Модуляция света в новой системе экспонирования осуществляется микрозеркальным чипом DMD — Digital Micromirror Device), производимым Texas Instruments. На поверхности микрозеркального чипа площадью 2 см2 расположено около 1,3 млн. подвижных микроскопических зеркал квадратной формы. Модуляция светового потока осуществляется благодаря регулированию положения зеркал: луч света либо проецируется на поверхность пластины через оптическую систему, либо отражается в сторону.

Особенности конструкции устройств UV-Setter

   В настоящее время basysPrint поставляет пять моделей устройств UV-Setter трех форматов. Все модели построены по плоскостной схеме: формная пластина закрепляется при помощи вакуумной системы на плоском столе, а вертикальная и горизонтальная развертка изображения осуществляется в результате перемещения экспонирующей головки. Некоторые модели для повышения производительности могут оснащаться двумя экспонирующими головками.

   Плоскостная схема построения позволяет работать с пластинами любого формата (в пределах максимального формата устройства), размещать на столе несколько пластин, экспонировать материалы различной толщины. Для обеспечения высокой резкости изображения растровых элементов служит система динамической фокусировки: расстояние от фокусирующей линзы до поверхности пластины измеряется с помощью лазера и при необходимости автоматически корректируется. Для точного позиционирования пластины могут использоваться легко заменяемые планки со штифтами.

   Перемещение экспонирующей головки в горизонтальной плоскости осуществляется при помощи линейного двигателя (в системах с двумя экспонирующими головками используются два линейных двигателя). Линейный двигатель позволяет производить позиционирование экспонирующей головки с точностью ±2 мкм. Для повышения механической стабильности системы служит специальная демпфирующая система.

   Минимальный размер элементарной точки при экспонировании составляет от 10 до 28 мкм в зависимости  от выбранного разрешения. Элементарная точка имеет квадратную форму  и резкие края, что обеспечивает высокое качество изображения даже при низком разрешении записи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Используемая  литература: 

1. Технология  формных процессов, ч. 1.: Лабораторные работы для специальности 261202 -  Технология полиграфического производства / под ред. Карташовой О. А., Бушевой Е. В., Надировой Е. Б. - М.: МГУП, 2009 г.
2. Тематический журнал Компьюарт, BasysPrint: новый взгляд на CtP, Дмитрий Гудилин, 2003 г.
3. Киппхан Х. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технологии и способы производства Пер. с нем. – М.: МГУП, 2003. – 1280 с.