Технология изготовления форм офсетной печати

Формирование и регистрация изображения в выводных устройствах

В современных  фото- и формовыводных устройствах систем допечатной подготовки изданий для формирования изображения используется принцип сканирования световым лучом, сфокусированным на плоскости регистрирующего материала в пятно малого размера. При этом регистрация происходит посредством изменения физико-химических свойств свето- или термочувствительных слоев, нанесенных на прозрачную или непрозрачную основу. Визуализация скрытого изображения происходит в результате соответствующей химической обработки.

Принцип сканирования заключается  в том, что световое пятно, последовательно  перемещаясь по расположенным с  определенным шагом вертикальным или  горизонтальным линиям, постепенно обходит  всю площадь поверхности регистрирующего  материала, где должно быть записано изображение. При этом вследствие модулирования  интенсивности светового сигнала  по принципу «да/нет» осуществляется экспонирование регистрирующего материала и  выполняется запись элементов изображения  — отрезков и точек, формирующих  шрифтовые знаки, штриховые и  растрированные полутоновые иллюстрации  и другие графические элементы.

Сегодня в качестве источника  света в большинстве современных  выводных устройств используется лазер. Основными достоинствами лазерного  источника света являются монохроматичность излучения, малая расходимость и высокая интенсивность лазерного луча, быстрое и достаточно простое управление лучом.

Монохроматичность излучения и его малая расходимость позволяют с помощью оптической системы сфокусировать лазерный луч в пятно, которое по своим размерам сопоставимо с длиной волны излучения, причем и чем меньше длина волны, тем меньше размер пятна. В различных выводных устройствах в зависимости от используемого типа лазера и от конструкции оптической системы сканирующее световое пятно имеет размеры от 5,2 до 30 мкм.

Высокая интенсивность излучения  дает возможность записывать изображение  с большой скоростью. Это обусловлено  тем, что оптическая плотность изображения  на фотопленке, полученная после ее проявления, зависит от экспозиции, то есть от произведения освещенности фотоматериала на время экспонирования. Высокая интенсивность лазерного  луча создает значительную -освещенность фотоматериалов в сканирующем пятне, при которой требуемую экспозицию можно получить за очень короткое время экспонирования. Чем меньше времени требуется для экспонирования фотоматериала, тем с большей скоростью может перемещаться световое пятно по фотоматериалу и тем быстрее производится запись изображения. Возможность быстрого и сравнительно простого управления лазерным лучом также повышает скорость записи.

Значительная интенсивность  лазерного излучения тоже является определяющим фактором скоростных характеристик  формовыводных устройств, так как от плотности энергии, сосредоточенной в сканирующем пятне, зависит время экспонирования светочувствительных или термочув-ствительных формных материалов.

Сформированное из отдельных  вертикальных или горизонтальных линий (точечно-растровых линий) изображение  шрифтовых знаков, в отличие от идеального изображения (рис. 1 а ) знаков (например, при их фотографировании с эталонных изображений), имеет растрированную структуру (рис. 1 б - д ) с пилообразной формой некоторых линий контура знака. Шаг между линиями растра выбирается так, чтобы изображение в пределах знака было сплошным. Для этого шаг должен быть несколько меньше (обычно на 20-30%) диаметра светового пятна, формирующего изображение на фотоматериале или светочувствительных формных пластинах. При записи изображения на термочувствительные формные пластины данный шаг практически равен диаметру сканирующего пятна.

Величина, обратная шагу между  линиями растра, определяется важнейшей  характеристикой фото- и формовыводного устройства — разрешением, под которым понимается количество записываемых элементов изображения на единицу длины изображения. Разрешение обычно оценивается числом точек изображения на дюйм (dpi). Чем выше разрешение и соответственно меньше диаметр пятна, тем мельче пилообразная форма линий контура знака и выше качество изображения. Приведенное для примера увеличенное изображение знаков на рис. 1 в и д получено при разрешении в два раза большем, чем изображение знаков на рис. 1 б и 1 г . Современные фотонаборные автоматы экспонируют фотоматериал с разрешением 1200-5080 dpi, а формовыводные устройства экспонируют формные пластины с разрешением 900-6000 dpi, что обеспечивает получение соответственно фотоформ и печатных форм высокого качества.

В выводных устройствах с  цифровым представлением шрифтов и  иллюстраций применяются два  основных метода формирования растрированного  изображения шрифтовых знаков.

Первый метод основан  на формировании знаков из горизонтальных точечно-растровых строк, которые  содержат последовательности черных и  белых отрезков для соответствующих  линий сканирования изображения. Изображение  формируется в результате записи световым пятном таких точечно-растровых  строк по горизонтали и перемещения  регистрирующего материала по вертикали (или наоборот) на величину шага растра в периоды между окончанием и  началом записи двух соседних строк (рис. 2 а ). При этом световое пятно всегда сканирует максимально возможный для данного выводного устройства формат, независимо от формата регистрирующего материала. 

Рис. 2. Формирование изображения шрифтовых  знаков из горизонтальных точечно-растровых  строк: а — при однолучевом сканировании; б — при многолучевом (пакетном) сканировании  

Второй метод базируется на формировании изображения знаков из пакета горизонтальных точечно-растровых  строк, а запись здесь осуществляется сразу несколькими параллельными  световыми лучами (пакетом лучей). В этом случае изображение на регистрирующем материале формируется посредством  записи нескольких строк по горизонтали  и перемещения материала по вертикали  на ширину этой полоски (рис. 2 б ).

Управление процессом  формирования изображения знаков (сканированием) в выводных устройствах осуществляется на основе цифровых сигналов, в которых  в виде двоичных чисел закодирована информация о начертании контуров шрифтовых  знаков.

Любое выводное устройство для  экспонирования фотоформ или печатных форм имеет некоторую погрешность. Так, растровая точка с относительной  площадью 50% в файле может воспроизвестись  на пленке или форме с относительной  площадью 48 или 52%. Существует система  мер, направленных на минимизацию погрешности, вносимой собственно экспонирующим  устройством. Эти меры принято называть линеаризацией и калибровкой. После  правильно выполненной линеаризации относительная площадь растровой  точки на пленке или форме и  в файле не должна отличаться более  чем на единицу.

Для печати с линиатурой до 300 lpi минимальный размер точки должен быть 10-12 мкм, а до 200 lpi — 15-20 мкм. Разрешение экспонирования должно быть согласовано с разрешением фотопленки и формных пластин, а также с настройками формного оборудования и возможностями печатного процесса. Например, даже для качественных формных пластин время экспозиции копировальной рамы настраивается примерно на 12 мкм, то есть более тонкие линии и детали на пластину скопированы не будут.

Большое значение имеет качество растровой точки на фотоформе. Для  того чтобы растровая точка была хорошо скопирована на печатную форму  и четко напечатана, она должна быть жесткой, то есть неравномерность  оптической плотности по ее площади  должна быть минимальной. Жесткость  растровой точки в значительной степени зависит от метода регулировки  размера пятна лазера. В аппаратах  с переменной апертурой регулировка  размера выполняется изменением диаметра луча D (рис. 1).

Выбор линиатуры определяется возможностями формного и печатного оборудования. Общий принцип достаточно прост: увеличение линиатуры приводит к улучшению внешнего вида полутоновых иллюстраций, но требует более качественного оборудования и большей точности при изготовлении печатных форм и при печати. Для журнальной продукции наиболее распространенной линиатурой является 150, реже — 175 lpi. Художественные журналы и альбомы печатаются с линиатурой 175-200 lpi, плакатная продукция — 133 lpi, цветные газеты — 100-150 lpi.

Получение изображения шрифтовых  знаков, штриховых и полутоновых  растровых изображений в фотовыводных и некоторых формовыводных устройствах основано на фотографическом действии светового излучения на светочувствительный слой формного материала в процессе экспонирования. При этом под экспонированием понимается воздействие дозированного излучения на регистрирующую среду. Светочувствительный слой черно-белого фотографического материала в основном состоит из взвеси микрокристаллов галогенида серебра в тонкой желатиновой пленке, нанесенной на подложку. Подложка пленочного фотоматериала изготавливается из триацетата целлюлозы или лавсана, а основа формного материала представляет собой электрохимически зерненную и анодированную алюминиевую пластину. Микрокристаллы в слое тем крупнее, чем больше светочувствительность материала. С увеличением размеров микрокристаллов соответственно увеличиваются толщина светочувствительного слоя и масса галогенида серебра, приходящаяся на единицу поверхности материала.

Галогенид серебра является полупроводником, в котором под  действием света появляются свободные  электроны: по одному на каждый поглощенный  квант света. Эти электроны, соединяясь с ионами серебра, имеющимися в междоузлиях  кристаллической решетки, образуют атомы серебра. Соединение происходит на небольших дефектах решетки, которые  называются центрами светочувствительности. При этом происходит образование  скрытого фотографического изображения. Затем фотоматериал подвергают фотохимической обработке — проявлению и фиксированию.

Технология регистрации  изображения на современных светочувствительных  пластинах для офсетной печати подразделяется на два основных типа: фотополимеризация и внутренний диффузионный перенос серебра.

Фотополимерные пластины (например, пластины N91 фирмы Agfa), структура которых представлена на рис. 8, обеспечивают получение 2-98% точки при 175 lpi, тиражестойкость 300 тыс. оттисков без обжига формы, а их светочувствительность составляет от 180 до 240 мкДж/см².

Технологический процесс  получения изображения на фотополимерной пластине состоит из четырех основных операций (рис. 9): а — экспонирования; б — термообработки; — предварительной промывки; г — проявления. При экспонировании лазером с длиной волны 488, 633 или 532 нм происходит сшивание полимера на участках формирования изображения. При термообработке в результате кратковременного нагревания усиливается процесс полимеризации и обеспечивается полная потеря способности участков изображения растворяться в проявителе. Во время предварительной промывки удаляется защитное покрытие. В процессе проявления удаляются все неэкспонированные участки и остаются только элементы изображения. После этого пластина готова к окончательной промывке и нанесению защитного покрытия.

В формных пластинах офсетной печати, содержащих галогенсеребряные  слои, на бумажной, полимерной или металлической  подложке после экспонирования и  химической обработки на поверхности  слоя образуются печатающие и пробельные элементы. Полученные офсетные печатные формы на бумажной основе выдерживают  тиражи до 5 тыс. экземпляров, однако из-за 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, например полиэстровой, имеют максимальную тиражестойкость до 20 тыс. оттисков хорошего качества с линиатурой до 175 lpi и градационным диапазоном 3-97%.

Основой технологии является полиэстровый рулонный светочувствительный материал, работающий на основе принципа внутреннего диффузионного переноса серебра. На рис. 10 представлена структура полиэстровых форм. В процессе экспонирования происходит засветка галогенида серебра. При химической обработке осуществляется диффузионный перенос серебра из незасвеченных областей в верхний слой, в дальнейшем восприимчивый к краске. Этот технологический процесс требует негативного экспонирования. Формные пластины на металлической подложке содержат чувствительный к определенному участку спектра серебросодержащий слой, под которым находится слой физического проявления. Основанием служит алюминиевая пластина.

Попадание света на слой галогенида серебра вызывает диффузию серебра  в слой физического проявления, что  приводит к созданию на алюминиевой  поверхности пластины изображения. После проявления такое изображение становится олеофильным — способным удерживать печатные краски). При этом остальные области становятся гидрофильными, то есть не восприимчивыми к печатным краскам, но восприимчивыми к увлажняющему раствору.

Серебросодержащий слой очень  чувствителен, поэтому пластины этого  типа экспонируются быстрее, чем  фотополимерные или термальные, причем растровая точка воспроизводится  точно в диапазоне от 1 до 99%.

Пластины имеют широкий  диапазон чувствительности и могут  экспонироваться как аргонионным лазером (длина волны 488 нм), так и FD YAG-лазером (длина волны 532 нм). Пластины этого типа могут выпускаться и в версии, чувствительной к красному свету, для экспонирования лазерным диодом с длиной волны 670 нм. Обычно тиражестойкость серебросодержащих пластин составляет около 250 тыс. оттисков.

В последние годы все большее  применение находят пластины, светочувствительные  к фиолетовой области спектра  излучения (400-430 нм). Структура пластин  Lithostar Ultra V фирмы Agfa приведена на рис. 11.