Виды печатных форм

ВВЕДЕНИЕ

Печатная  форма – носитель изображения, представляет собой твердую поверхность, плоскую или цилиндрическую, несущую печатающие (изображение) и пробельные (остальные светлые) элементы.

Одной из наиболее востребованных услуг в  типографиях является офсетная печать – этот метод подразумевает перенесение  краски с печатных форм на поверхность  не напрямую, а при помощи промежуточного офсетного (переносящего) цилиндра. Таким  образом, изображение, получаемое в  итоге, не зеркальное, а прямое –  этого нельзя добиться при помощи других печатных методов. Главным образом  офсетная методика используется для  плоской печати – такая печать использует формы, которые предполагают расположение печатающих и пробельных элементов в одной плоскости. Традиционная офсетная печать предполагает перенос краски на бумагу после прохождения  двух валов – содержащего печатную форму и офсетного. Формой является металлическая пластина, которая  покрыта светочувствительным слоем, на нее наносят изображения. Как  только проведены экспонирование и  проявка засвеченных частей, форма  начинает притягивать воду и отталкивать  краску и прочие маслянистые субстанции. Наоборот, незасвеченными частями форм начинается отторжение воды и притяжение краски – это способствует тому, что краска попадает только на те места, которые притягивают маслянистую  субстанцию, за счет чего формируются  рисунки и буквы. Каждый поворот  вала с печатной формой ознаменовывается очередным смачиванием водой  и нанесением краски (в тех же пропорциях). Итак, как только изображение  перенесено с печатной формы на офсетный вал, благодаря которому достигается  высокая ровность краски, осуществляется перенос на бумажную поверхность. Такова традиционная технология. Имеются и  другие методики переноса изображений  на печатные формы – к примеру, Computer to Plate, обеспечивающая перенос  благодаря устройству platesetter. Фотоформы  изображения могут производиться  при помощи цифрового метода, технологии computer to film или благодаря фотонабору.

          Самый современный вид офсетной  печати – метод цифрового офсета. Он позволяет проводить нанесение  изображения на форму, которая  установлена в машине. Именно  этот метод является наиболее  востребованным. Необходимо сказать,  что применение способов офсетной  печати оправдывает себя только  тогда, когда планируется большой  тираж. Малые тиражи не окупаются  с данным методом, поэтому для  них требуется цифровая печать, позволяющая выпускать тиражи  от 1 до 1000 экземпляров.

1 Печатная форма

Носитель изображения, представляет собой твердую поверхность, плоскую или цилиндрическую, несущую печатающие (изображение) и пробельные (остальные светлые) элементы.

Официально  утвержденной классификации печатных форм не существует. Печатные формы, используемые для размножения текстовой и изобразительной информации, можно классифицировать по следующим признакам:

- красочность печатной продукции – формы для однокрасочного печатания и формы (цветоделенные) для многокрасочного печатания;

- знаковая природа информации – текстовые формы, содержащие 
только текстовую информацию;

- изобразительные формы, содержащие только изобразительную информацию;

- тексто-изобразительные формы, содержащие текстовую и изобразительную информацию;

- способы и виды печати – формы высокой (типографской и 
флексографской), плоской офсетной (с увлажнением и без увлажнения пробельных элементов), глубокой печати и специальных способов печати;

- способ записи информации на формные материалы – изготовленные форматной записью (информация переносится одновременно 
на всю площадь поверхности формного материала – пластины или 
цилиндра) и изготовленные поэлементной записью (информация переносится последовательно на очень небольшие участки площади).

Кроме того, в зависимости от назначения, печатные формы часто подразделяют на пробные, которые служат для контроля цветоделения и других параметров и тиражные, используемые для печатания определенного числа экземпляров одного и того же издания – тиража (термин «тираж» не всегда употребляется в правильном значении).

1.1Общие показатели формного процесса

 Степень автоматизации процесса – участие человека в выполнении рабочих операций и операций управления. По этому признаку формные процессы могут быть: ручными, когда человек выполняет вручную все операции; механизированными — рабочие операции выполняет машина, а управление – человек; автоматизированными — одна группа операций выполняется оператором, а другая — автоматически.

Себестоимость процесса, включающая затраты на формные и другие расходные материалы, оплату трупа основных рабочих, амортизацию площадей и основного технологического оборудования, электроэнергию и др.

Длительность цикла изготовления печатных форм – время, за которое изготавливается одна форма или их комплект (например, цветоделенных).

Условия труда работающих, безопасность жизнедеятельности, экологические и климатические условия, освещение рабочих мест и т.д

1.2 Репродукционно-графические показатели печатных форм

Эти показатели характеризуют качество воспроизведения на печатных формах штрихового (в том числе полиграфического шрифта), тонового и растрового изображений.

Разрешающая способность форм характеризует возможность воспроизведения на печатной форме мелких деталей изображения. Она оценивается предельным числом штрихов, раздельно зафиксированных на печатной форме, и выражается их количеством, приходящимся  на   1мм.  Для  определения разрешающей способности используют контрольные миры и специальные тест-объекты. Численная величина этого показателя зависит от типа печатной формы и режимов ее изготовления.

Градационная передача изображений – показатель, характеризующий качество воспроизведения на печатных формах тоновых или растровых изображений. На практике она может контролироваться визуально по контрольным шкалам, находящимся на форме, или оцениваться графической зависимостью воспроизведения растрового изображения фотоформы или РОМ на печатной форме при форматной записи информации, или тонового изображения оригинала при поэлементной записи.

Элементы копировального процесса: необходимыми элементами копировального процесса являются: фотоформы, формные пластины, устройства для экспонирования и обработки копий. В современном процессе используются также контрольные тестовые шкалы, тест-объекты и контрольно-измерительная аппаратура.

Фотоформы – растровые и штриховые (в том числе и текстовые) негативы или диапозитивы, изготовленные на прозрачной подложке. Они могут содержать текстовую, тексто-изобразительную или изобразительную информацию. В зависимости от полярности изображения используемых фотоформ различают процессы позитивного и негативного копирования. При выборе фотоформы соответствующей полярности учитывается тип используемого копировального слоя и технология процесса изготовления печатной формы.

Формная пластина представляет собой тонкую (0,15-0,8мм) металлическую или полимерную подложку, на которой находится регистрирующий информацию светочувствительный копировальный слой и, во многих случаях, другие вспомогательные слои. Толщина копировального слоя может быть различной. Наиболее часто используемые для формных пластин плоской офсетной печати слои имеют толщину 1-3мкм.

Экспонирующие устройства – КС, а также еще применяемые КММ обеспечивают необходимый контакт между фотоформой и светочувствительным слоем пластины и дозированную экспозицию актиничным для слоя излучением. Из-за очень низкой светочувствительности копировальных слоев и ФПК ЭУ снабжаются мощными источниками излучения (металлогалогенными, ультрафиолетовыми трубчатыми лампами и др.).

Устройства для обработки копий предназначены для механизированной или автоматизированной обработки формных пластин после экспонирования. Перечень выполняемых ими операций зависит от типа формных пластин, вида изготавливаемых печатных форм и конструкции этих устройств.

 2 Формы плоской офсетной печати

Офсетная печать (от англ. Off set) – способ печатания, при котором краска с печатной формы передаётся под давлением на промежуточную эластичную поверхность резинового полотна, а с неё на бумагу или другой печатный материал. Принцип офсетной печати предложен в 1905 в США, когда была создана первая офсетная печатная машина. Обычно название «офсетная печать» объединяет процессы печатания с форм плоской печати, которые основаны на избирательном смачивании печатающих элементов краской, а пробельных – водным раствором, что достигается благодаря различным молекулярно-поверхностным свойствам отдельных участков формы. В процессе печатания форму попеременно смачивают водным раствором и закатывают краской, после чего вводят под давлением в контакт с поверхностью резиновой пластины, а последнюю – в контакт с бумагой и получают отпечаток. Таким образом, происходит двукратная передача изображения и бумага не входит в непосредственный контакт с печатной формой, что позволяет резко сократить давление, необходимое при печатании, а, следовательно, и износ формы, увеличить скорость печатания и улучшить качество воспроизведения.

На данный момент офсетная печать является наиболее развитым и часто используемым способом печати. За последние десятилетия  она прогрессивно развивалась, что  обусловлено рядом причин:

- универсальные возможности художественного оформления изданий;

- возможность двухсторонней печати многокрасочной (в том числе и высокохудожественной) продукции в один прогон;

- доступность изготовления крупноформатной продукции как на листовых, так и на рулонных машинах;

- наличие высокопроизводительного и технологически гибкого печатного оборудования;

- улучшение качества и появление новых основных и вспомогательных технологических материалов, прежде всего бумаг, красок, декельных офсетных резинотканевых  пластин;

     - внедрение в практику достаточно гибких и эффективных вариантов формного производства.

Современное офсетное производство характеризуется  интенсивным использованием электронной  техники на всех стадиях подготовки издания к печати и проведения печатного процесса, а также достаточно широким внедрением элементов стандартизации и оптимизации.

Совсем  невелик объем изданий, выпускаемых  способом глубокой печати. Это обычно журналы, альбомы, где преобладают  репродукции черно-белых и цветных  фотографий, поскольку качество воспроизведения  оригиналов с большой площадью теней  разной интенсивности способом глубокой печати очень хорошее – сочные, глубокие тона. Глубокая печать составляет около 1% общего объема изданий. Столь  скромный показатель определяется дороговизной изготовления печатных форм глубокой печати, необходимостью использования  токсичных печатных красок на основе толуола.

Создание  многокрасочных изображений способом высокой печати существенно меньше нормализовано, чем в офсете, и, кроме  того, связано с большой сложностью и медлительностью приправки  цветоделенных печатных форм в печатной машине высокой печати перед началом  печатания.

Именно  при офсетной печати высокое качество многокрасочной продукции сочетается с хорошими экономическими показателями.

Технология офсетной печати основана на применении фотомеханических методов  и электронной техники в формных  процессах, а также использовании  средств механизации и автоматизации  при изготовлении форм и печатании. Офсетные печатные формы изготавливаются  на алюминиевых или цинковых пластинах  толщиной 0,35—0,8 мм, поверхность которых подвергают механической обработке (зернению) для получения равномерно матовой поверхности. Печатающие и пробельные элементы на поверхности пластин образуются путём создания различных по молекулярно-поверхностным свойствам плёнок, устойчиво воспринимающих влагу или краску. Это так называемые монометаллические формы. Алюминиевые пластины для увеличения адсорбционной способности и повышения износостойкости поверхности подвергают комплексной электрохимической подготовке на автоматизированных гальванолиниях. Применяются также способы изготовления форм на полиметаллических пластинах, основанные на использовании двух металлов с разными молекулярно-поверхностными свойствами: меди для создания устойчивых печатающих элементов и никеля (или хрома, нержавеющей стали) — для пробельных. Высокие гидрофильность и износостойкость пробельных элементов позволяют применять полиметаллические формы при печатании изданий большими тиражами на высокоскоростных печатных машинах. Полиметаллические пластины обычно изготавливают на алюминиевой или стальной основе и гальваническим путём наносят на всю поверхность пластины плёнки меди толщиной до 10 мкм и никеля или хрома толщиной 1—3 мкм. 

Печатающие  элементы на монометаллических или  полиметаллических пластинах создаются  фотохимическим способом путём копирования  изображения через негатив или диапозитив на светочувствительный копировальный слой. Такие слои изготавливают из высокомолекулярных соединений (альбумин, камедь сибирская лиственница, поливиниловый спирт и др.) и хромовых солей, или диазосоединений, с введением плёнкообразующих веществ или фотополимеров. Продукты фотохимической реакции хромовых солей обладают дубящим действием. При копировании на освещенных участках слой дубится и теряет способность растворяться в воде. С неосвещенных участков, защищенных непрозрачными элементами негатива или диапозитива, слой удаляется при проявлении, и на пластине создаётся изображение — печатающие элементы. Более широко используются копировальные слои на диазосоединениях, в которых под действием света происходит фотохимический распад в освещенных местах и слой удаляется с этих участков пластины при проявлении. В копировальных слоях из фотополимеров под действием света на освещенных участках происходит полимеризация слоя и потеря растворимости в воде. С неосвещенных участков слой удаляется при проявлении. Копировальный слой на диазосоединениях и фотополимеры, нанесённые тонким слоем на металлические пластины (моно- или полиметаллические), длительное время (более года) не изменяют свойств, что позволяет производить подготовку металлов и предварительное очувствление пластин на специализированных предприятиях.

При изготовлении форм на предварительно очувствлённых  пластинах печатающие элементы на монометалле  создаются на копировальном слое, защищенном при копировании непрозрачными  участками диапозитива и оставшимися  после проявления копии.

На полиметаллических пластинах  копировальный слой после проявления удаляется с печатающих элементов  и остаётся как временная защита на пробельных участках. Затем производят химическое или электрохимическое травление верхнего металла (никеля или хрома) до слоя меди, после чего удаляют защитный слой с пробельных элементов. В этом случае печатающие элементы создаются на поверхности меди, а пробельные — на никеле или хроме. При всех способах изготовления форм после создания печатающих элементов производят обработку пробельных элементов гидрофилизующим раствором для придания им устойчивых гидрофильных свойств. 

 Отдельные  операции процесса изготовления  монометаллических форм (проявление, промывка, сушка) проводятся на  механизированных установках, процессы  обработки копии и изготовление  полиметаллических форм — на  механизированных линиях.

Формы офсетной плоской печати отличаются от форм высокой и глубокой печати по двум основным признакам: 1) по отсутствию геометрической разницы в высоте между печатающими  и пробельными элементами и 2) по наличию принципиального различия физико-химических свойств поверхности  печатающих и пробельных элементов. Печатающие элементы формы плоской печати обладают ярко выраженными гидрофобными свойствами и водой не смачиваются. Пробельные элементы, наоборот, хорошо смачиваются водой и способны удерживать на своей поверхности некоторое ее количество, они обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами.

В процессе плоской печати проводится последовательное смачивание формы водным раствором  и краской. При этом вода удерживается на пробельных элементах формы вследствие их гидрофильности, образуя на их поверхности  тонкую пленку. Краска удерживается только на печатающих элементах формы, которые  она хорошо смачивает. Поэтому принято  говорить, что процесс офсетной плоской  печати основан на избирательном  смачивании пробельных и печатающих элементов водой и краской.

Для получения  форм плоской печати необходимо создать  на поверхности формного материала (формной основы) устойчивых гидрофобных  печатающих  и гидрофильных пробельных элементов. Это может быть достигнуто разными способами, но повсеместное широкое применение в полиграфии получили монометаллические и биметаллические  печатные формы. Наиболее употребительные  формные основы для получения  как моно-, так и биметаллических  печатных форм – это пластины из алюминия (или его сплава) или  из углеродистой или нержавеющей  стали. Поверхность алюминиевой  или стальной пластины при получении  монометаллических форм остается без  изменения, а при получении биметаллических  форм на нее наращивают слой меди (на нем в дальнейшем образуются печатающие элементы), а поверх него – слой хрома  или никеля (для образования пробельных элементов).

2.1 Формные пластины для плоской офсетной печати

Для проведения формных процессов  полиграфического производства в наличии должен быть большой ассортимент формных пластин, выпускаемых специализированными предприятиями. Их можно разделить на две группы:

- пластины для форматной записи информации, главным образом, 
посредством копирования;

- пластины для поэлементной записи информации.

В плоской офсетной печати для печатных форм с увлажнением пробельных элементов  наиболее широко применяются монометаллические  пластины с негативным или позитивным копировальными слоями, нанесенными  на тонкие (0,15-0,30мм) алюминиевые подложки (рис. 6.1). Иное строение имеют пластины для форм без увлажнения пробельных элементов.

Требования  к формным пластинам: регламентируются действующей нормативно-технической документацией, которая устанавливает ТУ на пластины и служит для связи между производством пластин, производством оборудования и потребителем. ТУ содержат требования назначения, надежности, стойкости к внешним воздействиям. Они устанавливают также браковочные дефекты формных пластин и определяют требования к исходным материалам, используемым для их изготовления. В том числе, это требования, относящиеся к безопасности, охране труда и окружающей среды и исключающие возможность выделения токсичных или иных веществ, опасных в экологическом отношении, в окружающую среду при получении формных пластин, их хранении и использовании в процессе изготовления печатных форм. Изготовление форм плоской офсетной печати форматной записью копированием с фотоформ: в данном процессе изготовления печатных форм используются промежуточные фотоформы, которые должны обладать определенными свойствами. Данные формы представляют собой прозрачную основу, на которой расположены полосы издания.

При использовании  ЭВМ спуск полос осуществляется непосредственно в компьютере, а  затем выводится на пленку (фотоформу) при помощи ФВУ. Если для каждой полосы изготавливается отдельная фотоформа, то затем надо провести монтаж (готовая  фотоформа должна соответствовать  печатной и содержать количество полос, равное доле листа издания).

2.2 Преимущества цифровых технологий формных процессов

Технологии формных процессов, использующие форматную запись воспроизводимой  информации на формную пластину (или  цилиндр), являются аналоговыми. Это  технологии изготовления форм копированием с фотоформ и проекционным экспонированием  с РОМ. Аналоговыми также называют технологии изготовления печатных форм с вещественных (аналоговых) оригиналов (носителей информации), при использовании  поэлементной записи информации, они  известны более 40 лет. Решения, найденные  при их разработках и прошедшие  практическую проверку, были в дальнейшем применены в цифровых технологиях.

Цифровыми называют технологии формных  процессов, в которых в качестве исходной используют информацию, представленную в цифровом виде. Эта информация переносится на формную пластину или цилиндр различными методами поэлементной записи на основе цифровых данных. При  этом не требуется наличия  таких промежуточных носителей  информации, как фотоформы или  РОМ, которые необходимы для реализации аналоговых технологий изготовления печатных форм форматной записью. Это позволяет  сократить длительность технологического процесса, а также повысить качество печатных форм. Ускорение процесса обеспечивается за счет сокращения стадий, необходимых для получения печатной формы. Исключения таких стадий, как  экспонирование и химико-фотографическая  обработка фотопленок, а также  копирование фотоформ позволяет повысить качество печатной формы из-за отсутствия случайных и систематических ошибок многостадийного процесса. Наряду с этим обеспечивается также более точная приводка при печатании и, как результат, улучшается совмещение красок на оттиске. Уменьшение количества стадий процесса изготовления печатной формы приводит и к сокращению затрат на требуемые для изготовления фотоформ материалы, оборудование, обслуживающий его персонал и производственные площади.

При использовании цифровых технологий обеспечивается также возможность  внедрения систем организации рабочих  потоков (от англ. – workflow).

В настоящее время цифровые технологии применяются для изготовления печатных форм всех классических способов печати. Запись информации может осуществляться: гравированием, лазерным воздействием, экспонированием УФ-лампой и термопереносом.

Гравирование - (электронно-механическое и лазерное) проводится на относительно толстых слоях формных материалов (пластин или цилиндров). В результате создается рельефное изображение и на форме образуются углубленные печатающие или пробельные элементы. Гравирование используется для изготовления форм глубокой и флексографской печати.

Лазерное воздействие излучения на тонкие приемные (регистрирующие) слои формных пластин используется для записи информации в процессе изготовления офсетных печатных форм, а также для записи информации на масочные слои формных пластин или цилиндров при изготовлении форм флексографской и глубокой печати.

Экспонирование УФ-лампой, излучение которой модулируется в соответствии с цифровыми данными об изображении, применяется для изготовления офсетных печатных форм на монометаллических формных пластинах с копировальным слоем.

Термоперенос реализует возможности термографического способа. Он осуществляется с помощью лазерного излучения и используется для изготовления офсетных форм.

3 Лазерная запись информации на формные материалы

Разновидности процессов. Лазерное излучение, используемое для записи информации, обеспечивает протекание в приемных слоях формных материалов определенных процессов. В зависимости от интенсивности лазерного излучения, его длины волны, продолжительности действия и ряда других параметров, а также природы облучаемого материала различают процессы двух типов: световые и тепловые.

Световые процессы происходят в формных материалах, если интенсивность лазерного излучения невелика и оно поглощается частицами вещества, способными к фото- и физико-химическим реакциям. Инициированные лазерным излучением световые процессы могут быть аналогичны фотохимическим, которые происходят под действием обычных источников светового излучения, но интенсивность протекания превращений исходных реагентов выше.

Тепловые процессы под действием излучения проходят ряд последовательных стадий: нагревания, плавления и испарения или возгонки — сублимации (от лат. sublimo — возношу), т. е. перехода вещества в результате нагревания из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое.

Развитие процесса в формных  материалах при повышении плотности  лучистой энергии (отношения мощности к площади излучения) происходит следующим образом: при повышении плотности лучистой энергии первоначально наблюдается умеренное нагревание, сопровождаемое протеканием относительно энергоемких физико-химических превращений (фазовых переходов, химических реакций, полимеризации, разрушения структурных связей и т.д.). В дальнейшем с повышением плотности энергии начинается плавление материала и граница между жидкой и твердой фазами (поверхность расплава) смещается в глубину материала. Чем больше плотность лучистой энергии, тем интенсивнее происходит испарение, и часть вещества переходит в другое фазовое состояние с выбросом продуктов химической деструкции. Тепловой процесс может развиваться и по другой схеме. В ряде случаев, например, в слоях малой толщины основная часть поглощенной лучистой энергии может расходоваться не на плавление, а на термическое разрушение в результате возгонки.

Различают механизмы теплового  воздействия лазерного излучения в металлах и неметаллах. В металлах кванты излучения поглощаются в основном электронами проводимости, которые отдают энергию кристаллической решетке, увеличивая тепловую энергию колебаний атомов.

Процессы, происходящие в неметаллах, более разнообразны. Возможна фотоэмиссия электронов с последующей передачей им энергии излучения и нагреванием материала. Может происходить также процесс непосредственного взаимодействия квантов со структурными элементами материала. В результате поглощения лазерного излучения повышение температуры материала иногда сопровождается и другими изменениями: в ряде случаев активизируются диффузионные процессы в твердом теле, протекают некоторые химические реакции на поверхности и в приповерхностных слоях материала и др.

Лазеры, используемые в формных  процессах с момента первого использования до настоящего времени в формных процессах находят практическое применение следующие типы лазеров: газовые, твердотельные и полупроводниковые.

Газовые лазеры, активной средой таких лазеров является газ или смесь газов. В формных процессах применяются гелий-неоновый, ион-аргоновый лазеры и лазер на двуокиси углерода (лазер на СО₂). Они генерируют излучение в видимом и ИК-спектральных диапазонах длин волн.

Гелий-неоновые лазеры (красные лазеры) с λ = 633 нм характеризуются стабильностью параметров, устойчивостью к внешним воздействиям и мощностью излучения не более 100 мВт.

Ион-аргоновые (синие) лазеры генерируют излучение  с λ = 488 нм. Средняя мощность этих лазеров составляет 500 мВт.

Лазеры  на СО₂ генерируют излучение с λ = 10600 нм мощностью от нескольких десятков ватт (в непрерывном режиме работы) до нескольких мегаватт (в импульсном режиме).

Требования, предъявляемые к лазерам, используемым в качестве инструмента для поэлементной записи информации на формные материалы, определяются теми функциями, которые лазер выполняет в цифровой технологии: осуществляет гравирование, реализует лазерное воздействие или обеспечивает термоперенос. Выполнение указанных функций обеспечивается выбором лазера с соответствующими параметрами. Значимость того или иного параметра определяется конкретной цифровой технологией, а необходимые величины этих параметров зависят от типа используемого в технологии формного материала. Так, при использовании лазеров для гравирования наиболее важным является требование к его мощности, поскольку процесс лазерного гравирования требует больших затрат энергии. Требования к мощности лазеров при записи информации путем лазерного воздействия и в результате термопереноса зависят от энергетической чувствительности приемных слоев формных материалов и могут отличаться для слоев различных типов. Существенным для всех цифровых технологий формных процессов являются требования к пространственным параметрам излучения лазеров, так как они определяют размеры и качество сформированных при записи элементов изображения, т. е. репродукционно-графические показатели печатных форм. Не менее важным является требование к спектральным характеристикам излучения лазера. При его оптимальном согласовании со спектральной чувствительностью приемного слоя обеспечивается высокая актиничность действия излучения и, как следствие, сокращение времени записи информации.

Определяя требования к параметрам лазеров  необходимо учитывать, что их стабилизация имеет решающее значение при записи информации на формные материалы. Немаловажными являются также требования к эксплуатационным показателям лазеров, которые характеризуют их технико-экономические возможности и определяют целесообразность применения для записи информации в цифровых формных процессах.