Виды печати, их характерные особенности

Оперативная полиграфия и репрография

Главная задача репрографии заключается в максимально быстром и, по возможности, простом и недорогом размножении научной, технической, управленческой и другой документации ограниченными тиражами (до 50 копий). В отличие от оперативной полиграфии, где любой печатный процесс связан с изготовлением и применением печатной формы, процессы репрографии не требуют их использования, тем самым исключая, по меньшей мере, одну стадию в процессе изготовления копий с оригинала, что повышает оперативность процесса получения копии.

Основной особенностью способов размножения текстового материала и графических изображений, объединяемых понятием оперативная полиграфия, является быстротечность всех технологических процессов и, прежде всего, формных, что достигается за счет сокращения числа операций и упрощения их. Однако при этом качество отпечатков остается достаточно хорошим. Способами оперативной полиграфии чаще всего репродуцируются научно-техническая информация, материалы конференций, ведомственные инструкции, учебные пособия и т. п.

Способами оперативной полиграфии является офсетная плоская печать на малоформатных машинах типа ротапринт или ромайор, печатные формы для которых, наряду с обычными негативным или позитивным копированием на алюминиевую фольгу, изготавливают также механическими (печатанием на формном материале, черчением) или электрофотографическими способами. В качестве формных материалов могут использоваться также полимерные пленки или специальная гидрофильная бумага.

К средствам оперативной полиграфии относится трафаретная печать, а также и ее разновидность, в которой используют для печати ротатор. Печатную форму для него изготавливают на бумаге с восковидным слоем путем выбивания литер на пишущей машинке без ленты. Имеются также устройства, в которых изображения пробиваются на специальной пленке электрической искрой. При печатании жидкая краска просачивается через пробитые штрихи и попадает на запечатываемый материал, находящийся в контакте с формой.

Оперативным средством полиграфии является и способ гектографии, где печатной формой служит специальная масса на желатиновой основе, несущая краску в своей толще и постепенно отдающая ее листам плотно прижимаемой бумаги. Если при печатании на малой офсетной машине можно получить до нескольких тысяч оттисков, то гектография позволяет изготовить только до 60–80.

Характерной особенностью репрографии является отсутствие стадии изготовления печатной формы. Она выгодна, если необходимо изготовить от 1 до 50 копий. Сейчас известны десятки разнообразных способов, позволяющих получить копии не только штриховых, но и полутоновых оригиналов, одноцветных и многоцветных. Репрография успешно внедряется в полиграфию для изготовления таких полуфабрикатов, как промежуточные копии, монтажные листы, фотоформы, пробные изображения и т. д.

К основным группам репрографических способов относятся светокопировальные, электрографические и термографические, которые, в свою очередь, включают множество мелких подгрупп, объединяемых особенностями проведения процесса или применяемыми материалами.

Трафаретная печать

Трафаретная печать – это способ печати, позволяющий получать оттиск продавливанием краски через форму. В качестве печатной формы используется трафарет. Он представляет собой тонкую сетку из натурального шелка, синтетического материала или металлических нитей с нанесенным изображением. В большинстве случаев используется сетка из синтетических материалов или металлическая. Через открытые ячейки сетки, несущие изображения, краска наносится на запечатываемый материал. Таким образом, форма трафаретной печати – это комбинация сетки и шаблона.  

Трафаретная печать является одним из технологичных способов печати. Она охватывает самые различные области применения: от ручных работ до высокотехнологичных промышленных решений, от самых малых форматов при изготовлении печатных плат до самых крупных плакатов порядка 3 × 6 м. и от единичных экземпляров до больших тиражей. Способом трафаретной печати запечатываются бумага, текстиль, керамика и синтетические материалы в виде полотна, отдельных листов, а также такие изделия различного предназначения и формы, как банки, бокалы и панели.

Палитры красок характеризуются большим разнообразием. Находят широкое применение специальные краски для самых разнообразных областей. В трафаретном способе для печати иллюстраций находит широкое применение четырехкрасочная печать. Применяемые для трафаретной печати аппараты, машины и устройства охватывают как обычные приспособления и установки, используемые в кустарном производстве, так и большие машины для работ в промышленных масштабах.

Трафаретная печать, называемая иногда шелкографией, является особым способом шаблонной печати. Это означает, что краски в процессе печати продавливаются сквозь печатную форму на запечатываемый материал.

Шаблонные способы печати относятся к древнейшим. Шрифтовые шаблоны (трафареты), шаблоны для нанесения оригиналов, помогающих вышивать монограммы на белье или наносить тексты и маркировки на упаковке любого рода, известны давно. Применение шаблонов позволяет быстро переносить текстовую информацию, символы и пиктограммы с формы на различные документы и материалы. При этом шаблоны фиксируются на запечатываемой поверхности, а краски попадают на открытые участки шаблона. Краски могут наноситься кистью, щеткой, ракелем, шприц-пистолетом или воздушным распылителем.

Однако шаблонная печать имеет существенный недостаток, ограничивающий ее применение: все части шаблона должны быть между собой соединены. Это означает, что для соединения внутренних частей или фрагментов изображения в большинстве случаев необходимы перемычки, которые легко отламываются. Из-за этого шаблонные изображения должны иметь перемычки, из-за которых

сплошные линии (трафареты) на определенных расстояниях прерываются. В трафаретной печати этот недостаток устранен.

Здесь трафаретная сетка-основа печатной формы берет на себя функцию перемычки, не ограничивая при этом характер и вид изображения. Краска проникает через отверстия ячейки сетки и образует непрерывные участки между запечатанными элементами шаблона. Шаблон в этом случае кладется на сетку, приклеивается и закрепляется в таком положении.

Итак, сетка является только носителем шаблона. Комбинация сетки и шаблона образует печатную форму. Обеспечивается почти полная свобода для оформления сюжета и нанесения шаблона на сетку вплоть до растровых элементов. Благодаря этому перенос краски на закрытых участках частично предотвращается или, по крайней мере, сокращается. Это ограничивает возможность использования высоколиниатурных растров и передачу высокого градационного диапазона.

При выборе растровых углов нужно обращать внимание на положение нитей сетки, чтобы при печати не появлялся муар. Трафаретная форма и краска должны соответствовать ряду определенных требований, чтобы обеспечить желаемое качество печати. Для трафарета типичны растры с линиатурами до 40 точек/см при частоте сетки до 200 нитей/см. Растровые углы соответствуют углам растра офсетной печати с дополнительным поворотом в 7,5° относительно положения нитей трафаретной сетки. Печатная форма для трафаретной печати состоит из специальной сетки, натянутой на раму, и шаблона на ней.

Рамы для трафаретной печати изготавливаются из дерева, стали, но наиболее распространены рамы из алюминиевого профиля. Имеются устройства для натяжения сетки на раму с зажимными приспособлениями. Производятся рамы, в которых зажимные элементы находятся с каждой ее стороны, что позволяет распределять натяжения по двум координатам, чтобы избежать искажения структуры изображения. Подготовка рамы имеет решающее значение для качества печати. Небольшой вес рамы особенно благоприятен для работы в кустарном производстве и малых предприятиях. Выбор трафаретной сетки определяется требованиями к способу печати. Материал сетки должен хорошо сочетаться с материалом для шаблонов. Ее не должны повреждать растворитель и очищающее средство. Сетка должна иметь достаточную износостойкость к давлению ракеля в процессе контакта с запечатываемым материалом. Размеры ячеек должны быть достаточно большими, если применяются краски и материалы для копировального слоя с грубыми пигментами. С другой стороны, ячейки не должны быть большими, чтобы при растровой печати обеспечить надежное воспроизведение мельчайшей структуры изображения. Требование экспонирования на сетку прямых фотографических диапозитивов и проявления шаблона с высоким качеством предполагает высокую устойчивость материала сетки к УФ-излучению. Рассеивание при УФ-засвечивании в волокнах сетки, ведущее к снижению качества изображения, может быть устранено путем использования окрашенной сетки, соответствующей источнику излучения.

Одним из важнейших параметров сетки является число нитей/см. Предлагаются сетки с числом нитей от 10 до 200 на сантиметр. Качество сетки определяется толщиной применяемых в ней нитей. Оно задается че- тырьмя градациями: от «легкого» до «тяжелого». Линиатура в нитях/см и толщина нитей в мкм (например, 180/27) определяют размер ячейки и процент открытой поверхности материала (рис. 6), которая определяется по формуле (%) = W2 /a2 × 100 %. Этот размер, наряду с толщиной формы, влияет на передачу красочного слоя. При заключительной обработке сетки в каландре перед покрытием ее поверхности копировальным материалом достигается высокая гладкость шаблона печатной формы (малый износ сетки и ракеля).

Качество печати растровых изображений ограничено параметрами шаблона и сетки. Элементы шаблона должны иметь определенные минимальные размеры для того, чтобы они могли быть зафиксированы на трафаретной сетке. Открытые части должны иметь, по крайней мере, такие размеры, чтобы они не закрывались нитями сетки и их пересечениями. Далее следует убедиться, что отверстия не меньше половины толщины шаблона, так как иначе красочные каналы не обеспечат безупречную передачу краски на запечатываемый материал. Линиатура сетки должна быть, по крайней мере, в 4 раза выше, чем у используемого растра, что надежно обеспечит градационный охват от 5 до 95 %. Муар может возникнуть как следствие неоптимального согласования линиатуры сетки, линиатуры растра и требующейся толщины красочного слоя (превышение шаблона).

Правильное натяжение сетки в трафаретной печати является важнейшим параметром обеспечения высокого качества. Недостаточное натяжение сетки приводит к искажениям изображения во время печатного процесса. Это может также вызвать повреждения печатной формы. Особенно следует обращать внимание на натяжение при многокрасочной печати или, например, при производстве печатных плат, где предъявляются высокие требования к стабильности размеров изображения. Натяжение сетки зависит от материала, его линиатуры, а также от качества ее изготовления и натяжения. Нагрузка на полотно может составлять в зависимости от требований от 0 до 25 Н/см. В зависимости от вида трафаретной сетки и нагрузки при печати, а также от скорости печати натяжение может ослабевать. Так, например, уже после двух дней работы синтетической сетки натяжение уменьшается на 50 %. Деформация рамки также ведет к неравномерному натяжению, что при печати может привести к искажению печатных элементов формы. Пневматическое саморегулирующееся устройство обеспечивает равномерное натяжение и оказывает влияние на выравнивание деформации рамки. 

Ручное изготовление шаблонов. Изготовление шаблонов выполняется как мастерами-любителями, так и художниками-графиками, особенно в сериграфии (это название применяется для творческой трафаретной печати).

Используются следующие методы:

• вырезание – в качестве материала-носителя шаблонов используется фольга. Из ее листов изготавливаются вручную изображения, которые переносятся на сетку и приклеиваются к ней. Существует фольга для «приглаживания» или для отделения соответствующим специальным растворяющим средством;

• покрытие – шаблонный материал переносится на сетку точно так же, как лак, например, кистью;

• вымывание – в то время как при вырезании подлежащая печати информация наносится на сетку в виде негативного изображения, при вымывании информация об изображении (с открытыми позднее для проникновения краски печатающими элементами) наносится на сетку посредством, например, водорастворимого лака. После этого сетка полностью покрывается собственно шаблонным материалом – лаком на основе другого растворителя, например, ацетона. Затем нанесенный копировальный слой вымывается (в данном примере водой), и открываются участки для прохождения краски в виде печатающих элементов изображения.

Фотомеханическое изготовление печатной формы (шаблона). В настоящее время печатные формы для трафаретной печати изготавливаются преимущественно с применением копировального материала на диазооснове:

• прямой способ: для него применяют материал, затвердевающий под действием УФ-излучения. Материал наносится на сетку, устанавливаемую вертикально или под небольшим углом наклона. Для достижения высокого качества и большой толщины красочного слоя при печати копировальный слой для шаблонов может наноситься на сетку многократно с промежуточными сушками. Слои наносятся как с печатной стороны, так и со стороны ракеля. Чем мельче заметна структура сетки на поверхности формы, тем лучше результаты печати. Причина заключается в том, что в печатном процессе форма должна лежать ровно на запечатываемом материале, чтобы не возникало никаких зазоров, в которые могла бы проникнуть краска. Равномерный прижим при копировании также улучшает качество, так как при этом можно избежать нерезкости и неточности при передаче печатной информации. После копирования незадубленные участки вымываются. Прямой способ изготовления удовлетворяет всем требованиям качественной печати и поэтому находит наибольшее применение. 

• непрямые способы: используются при высоких требованиях к точности толщины слоя краски, например при нанесении проводящей пасты на элементы солнечной батареи или запечатке панелей с определенными толщинами красочного слоя. Фотослой, находящийся на пленке-носителе, предназначенной для точно определенной толщины слоя краски, экспонируется, проявляется и только затем переносится на сетку (приклеивается, прикатывается и пр.);

• комбинированный способ: фотоматериал с носителем на пленке переносится сначала на трафаретную сетку, а затем экспонируется и проявляется. Этот вид печатной формы имеет высокую точность при формировании печатных элементов.

Другие возможности изготовления форм и трафаретных сеток:

1.  резка на режущем плоттере; с помощью графических программ и программ компьютерного дизайна САD можно из соответствующей пленки нарезать шаблоны, которые затем переносятся на сетку и приклеиваются. Этот процесс сравним с изготовлением шаблонов путем вырезания вручную;
2.  УФ-проекция для больших форматов; чтобы сократить расходы на пленку или иметь возможность экспонировать очень большие трафаретные формы, используются проекторы, которые экспонируют фотошаблоны УФ-светом;
3.  струйный способ: некоторые изготовители предлагают струйные печатные системы на базе пьезоэффекта, работающие по принципу «капля по требованию», в которых непрозрачные для УФ-света краски (воск или чернила) набрызгиваются в соответствии с изображением на сетку со светочувствительным слоем. Нанесенная таким путем краска заменяет диапозитив. УФ-излучение задубливает открытые участки шаблона. И в заключительном проявочном процессе сформированная струйным методом красочная пленка удаляется, а незадубленные участки вымываются;
4.  изготовление трафаретных ротационных форм; изготовленные плоские формы на никелевой основе наклеиваются или привариваются на соответствующие элементы круглой формы трафаретной печати. Круглые трафаретные бесшовные формы, например, для декоративной печати, изготавливаются гальваническим путем;
5.  формы трафаретной печати на сетках, изготовленных гальваническим путем (фирма «Stork»); сетки, изготовленные гальваническим путем из никеля (плоские и круглые), особенно подходят для трафаретной ротационной печати. Для сетки этого вида имеется несколько возможностей изготовления шаблона:

• – на сетку наносится фотополимеризующаяся композиция, и подготовленная таким образом трафаретная печатная форма как обычно экспонируется и вымывается;
• – на сетку с предварительно нанесенной на нее фотополимеризующейся композицией наносится изображение краской для струйной печати, затем печатная форма экспонируется и вымывается;
• – сетка с нанесенным на нее фотополимеризующимся слоем равномерно засвечивается, слой полимеризуется, а затем на сетке лазером выжигаются в полимере отверстия, соответствующие изображению;
• – сетка закрывается специальным полимером, осуществляется прямая лазерная запись (488 нм), непроэкспонированные участки вымываются.

При перемещении краски ракелем она приобретает большую текучесть и заполняет ячейки формы. Далее краска под давлением ракеля продавливается через форму на запечатываемый материал. На этом этапе осуществляется контакт между краской и запечатываемой поверхностью.

Наконец, происходит разделение формы и запечатанного материала. При этом краска удаляется из ячеек трафаретной сетки (что сравнимо с опорожнением ячеек в способе глубокой печати). Этот процесс протекает нормально при условии, что сетка размещена на определенном расстоянии от материала и только под действием ракеля вступает в контакт с запечатываемой поверхностью.

Сегодня уже никого не удивляет печать с качеством хорошей типографии, которая достигается на оборудовании, размещающемся на одном рабочем столе. Но если необходимо сделать десятки, а то и сотни копий документов, то издержки на расходные материалы и техническое обслуживание для обычного ксерокса рискуют стать самой значительной статьей расходов. При тиражах от 50 до 10 000 экземпляров наиболее экономически выгодным может быть использование ризографа.

В основе конструкции ризографа лежит принцип трафаретной печати. Первое устройство, использующее этот принцип, изобрел в 1875 г. Томас А. Эдисон. С тех пор техника трафаретной печати постоянно развивалась. В 50-е г. новую жизнь в старую идею вдохнула японская фирма «RISO». На новом технологическом витке практически все выполняется автоматически, поэтому в управлении ризограф так же прост, как и ксерокопировальный аппарат. Оператору достаточно правильно положить оригинал, указать необходимое количество копий (с одного трафарета можно напечатать более 4 000 качественных копий) и нажать кнопку «Старт».

За 20 секунд ризограф сканирует изображение, переводит его в дигитальную форму, передает данные на термоголовку, которая выжигает трафарет на специальном носителе с разрешением 400 dpi (точек на дюйм), устанавливает трафарет на барабан и выдает первый оттиск. Таким образом, можно 1 000 экземпляров получить за 8 минут.

Столь высокая производительность (130 копий в минуту) достигается за счет прямолинейного движения бумаги в ризографе. Этим же объясняется и его неприхотливость к плотности и формату бумаги, на которой производится печать; от 46 г/м2 (папиросная бумагу) до 210 г/м2 (плотный картон), от формата А6 (почтовая открытка) до А3. Помимо черной, можно печатать еще по меньшей мере 10 различными красками: синей, зеленой, красной, коричневой, желтой, их оттенками и использовать защитную краску.

Следует подчеркнуть экономические преимущества данной технологии. Начиная примерно с тиража в 30 экз., удельная стоимость одного отпечатка сравнима с соответствующими показателями для ксерокопировальных машин и значительно снижается с увеличением тиража.

Ризографы не нуждаются в термозакреплении краски, являются экологически чистой техникой, представляют возможность прямой печати с компьютера (минуя промежуточные стадии).

Глубокая печать

Способ глубокой печати характеризуется применением форм с углублением печатающих элементов. Пробельные элементы на форме расположены в одной постоянной плоскости. На всю печатную форму (пробельные и печатающие элементы) при печати наносится краска, т. е. форма заливается ею. Перед печатью соответствующее средство (ткань или бумага для снятия краски или ракель) обеспечивает удаление печатной краски с пробельных элементов. Таким образом, она остается только в углублениях. Высокое давление и силы адгезии обеспечивают перенос краски из углублений на запечатываемый материал.

В типографиях нашла применение так называемая глубокая ракельная печать. Формы глубокой печати, как правило, цилиндрические. Особенность глубокой ракельной печати состоит в том, что на каждое цветоде- ленное изображение используется комплектный формный цилиндр (без формной пластины), на котором нанесено изображение. Это означает, что в четырехкрасочной машине при каждом новом заказе должны быть заменены четыре отдельных формных цилиндра.

Предприятие с частыми повторяющимися заказами вынуждено хранить большое количество этих цилиндров. Формные цилиндры глубокой печати обычно имеют значительный вес и требуют специальных транспортной и обслуживающей систем.

Традиционная глубокая печать (изменяется только глубина ячеек) также все больше теряет свое значение, так как изготовление печатных форм основывается на сложных, не поддающихся стандартизации процессах копирования и травления. По этой причине на практике добилась признания глубокая печать с переменными глубиной и площадью ячеек, которая в промышленном применении основана на электронно-механическом гравировании (с помощью резца).

Различают два способа построения формного цилиндра. На стальном цилиндре расположен полученный гальваническим наращиванием основной слой меди (обычно толщиной около 2 мм), на который наносится слой меди, предназначенный для гравирования, толщиной около 100 мкм. Он получается либо гальваническим путем, либо методом Балларда. В этом слое происходит гравирование соответственно воспроизводимому изображению. Кроме того, используются методы восстановления поверхности цилиндров, бывших в употреблении.

В процессе растрирования изображение разделяется на печатающие элементы формы (ячейки) и пробельные элементы (металлические перегородки). Металлические перегородки между ячейками служат опорой для ракеля при снятии лишней краски. После снятия краски с поверхности формы она остается только в ячейках.

Если после снятия краски с поверхности формы она остается на краях ячеек, то при печати будет наблюдаться тенение, а при наличии дефектов ракеля – полошение.

Сканируемый цилиндр с оригиналом и гравируемый формный цилиндр связаны друг с другом либо механическим способом, либо с помощью «электрического вала». 

На цилиндре для сканирования размещается оригинал – позитив воспроизводимого изображения (так называемая опаловая пленка) с соответствующими градациями и интервалом оптических плотностей.

В зависимости от оптической плотности сканируемых точек изображения получается соответствующий электрический сигнал.

Сигналы, поступающие от сканирующей головки (данные об изображении), преобразуются в компьютере и управляют гравировальной головкой. В совокупности они используются для управления гравировальной головкой. Для электромеханической головки сигнал имеет две составляющие, отображающие изображение и растровую структуру. Угол поворота растра обеспечивается подбором частоты, а также скорости ее подачи и вращения цилиндра. Вместо сканирования пленки-оригинала сегодня в большинстве случаев применяют прямое гравирование, управляемое сигналами из базы, описывающими изображение.

Печатные формы, полученные гравированием, более склонны к непропечатке (пустые ячейки), чем печатные формы, изготовленные методом травления. В первом случае ячейки вследствие технологии образования переносят меньше краски на запетываемый материал. Для устранения или уменьшения эффекта непропечатки при печати на ротационных машинах применяют электростатические добавки, которые повышают мениск поверхности краски в растровых ячейках для лучшего смачивания запечатываемого материала.

Очень высокие расходы на изготовление печатных форм приводят к тому, что ракельная глубокая печать экономически выгодна только при печати массовых тиражей (более 500 тыс. экземпляров).

Получаемые при гравировании (а также при травлении) растры являются периодическими. В многокрасочной печати при их использовании может появиться муар. В офсетной и высокой печати муар сводят к минимуму, поворачивая направления растровых линий для отдельных печатных красок на определенный угол. В глубокой печати можно имитировать угол поворота растров, используя изменения конфигурации ячеек.

Формный цилиндр погружается в краску, находящуюся в красочном резервуаре. Его ячейки ею полностью заполняются. Ракель удаляет лишнюю краску так, что она остается только в ячейках, а перемычки между ячейками остаются чистыми. Под ракелем возникает гидродинамическое давление, которое зависит от угла установки ракеля, скорости и вязкости печатной краски. В современных машинах глубокой печати применяют, в основном, установку ракеля под большим углом к поверхности цилиндра.

В глубокой многокрасочной печати после каждой печатной секции оттиск необходимо сушить, так как в этом способе нельзя печатать новую краску пока не подсохла предыдущая краска.

Высокая печать

Для всех способов высокой печати характерно то, что печатающие элементы расположены выше, чем пробельные. Все печатающие элементы (участки изображения), находящиеся на одном уровне по высоте, покрываются слоем краски равной толщины при помощи накатных валиков красочного аппарата. Затем происходит перенос краски на материал, например бумагу.

Технология высокой печати используется в следующих печатных системах:

• типографская печать;

• флексографская печать;

• типоофсетная печать, или высокий офсет.

Высокая печать, к которой принадлежат собственно высокая печать с металлических печатных форм, а также флексография, является древнейшим способом печати. Как уже видно из самого ее названия, печатный процесс осуществляется возвышающимися над поверхностью печатной формы печатающими элементами.

Высокая печать, главным образом, книжная, является машинным видом печати. Перенос высоковязких, пастообразных красок на бумагу осуществляется посредством твердых (преимущественно металлических) печатающих элементов. В хронологии развития высокой печати печатные станки и машины разделялись в соответствии с различными принципами давления на ручные прессы и тигельные станки, плоскопечатные и ротационные машины. 

На протяжении многих столетий высокая печать, охватив весь мир, являлась доминирующей. Она выполнялась с твердых печатных форм, изготавливаемых преимущественно из сплава свинца, сурьмы и цинка. Так как этот способ служил для печати книг, он получил, по крайней мере в немецком языке, название «Buchdruck» («книжная печать»). В настоящее время офсетная печать по техническим и коммерческим причинам повсеместно вытеснила высокую печать, которая находит себе применение только в определенной нише (например, для качественного изготовления такой непритязательной продукции, как карманные и телефонные справочники или отдельные виды ежедневных газет). Косвенный способ высокой печати, в котором печатное изображение передается с формы на запечатываемый материал через резиновый цилиндр, еще можно найти в определенных областях – особенно при печати упаковки.

На протяжении нескольких последних десятилетий был внедрен модифицированный принцип высокой печати, а именно – флексография. Чаще всего он используется в упаковочной промышленности для печати на различных материалах. Название «флексографская печать» (флексография) было введено в начале 50-х г. ХХ в. (до этого называлась «анилиновая печать»). В противоположность высокой печати флексография работает с жидкими красками и эластичными, т. е. мягкими и гибкими печатными формами (клише), а также с незначительным давлением между формным цилиндром и запечатываемым материалом. Гибкие печатные формы (ранее их изготавливали исключительно из резины, а в настоящее время в основном из фотополимеризующихся материалов) дают возможность запечатывать материалы с очень шероховатой поверхностью и даже ткани.

Высокая печать с металлических форм применяется преимущественно для печати книг. В течение четырех столетий она была доминирующим способом печати для изготовления плакатов, визиток, церковных, ведомственных и служебных бумаг, одно- и двусторонних листовок с местными новостями, ежедневных и еженедельных газет, а также простой акциденции. Сначала процесс печати базировался на принципе тигельного пресса. Изобретение Фридрихом Кенигом в 1812 г. плоскопечатных машин привело к повышению производительности и существенному прогрессу высокой печати.

Предпосылкой для создания рулонных ротационных печатных машин явилось открытие в 1854 г. стереотипных полукруглых форм. Это позволяло печатать, в частности, газеты большими тиражами, а на различных специальных машинах стало возможным изготавливать высококачественную многокрасочную печатную продукцию. Для печати обоев применялись специальные рулонные машины высокой печати с планетарным расположением цилиндров (большой опорный цилиндр и до 20 формных валиков со своими красочными аппаратами), а для изготовления другой печатной продукции были предложены другие разнообразные машины. Примером может служить тигельная машина фирмы Гейдельберг – самая распространенная в мире машина высокой печати. 

Существенными недостатками печатных форм высокой печати (по сравнению с офсетными) являются их высокая стоимость, сложность приладки, ограничения качества печати и невысокие производственные скорости.

Высокая печать находит сегодня применение в печати формуляров, этикеток, лотерейных билетов, ценных бумаг, телефонных справочников и обыкновенных карманных книг, правда, с тенденцией к снижению ее доли в их производстве. Способ высокой печати применяется также в ротационной газетной печати с красочными аппаратами. Между тем в эксплуатации находятся еще некоторые газетные ротационные машины, а также машины для прямой и косвенной печати (с резиновым офсетным цилиндром). Последние газетные машины высокой печати были выпущены в 80-х гг. ХХ в..

В качестве печатной формы сегодня служат вымывные фотополимеризующиеся пластины, причем предлагаются различные вымывные системы и различная глубина вымывания, связанные с различными материалами-основами.

В качестве основы используются сталь, алюминий или лавсан. В зависимости от типа формных пластин их толщина составляет примерно от 0,8 до 1,75 мм, а высота рельефа в зависимости от назначения и типа формы – от 0,2 до 0,67 мм. Рельефный слой состоит из фотополимеризующегося материала (чувствительного к УФ- лучам с длиной волны 360–370 нм), который прочно скреплен с основой. 

Изготовление печатной формы высокой печати включает следующие этапы:

• удаление защитной фольги;

• засветка полимеризующегося слоя через негатив (засвеченные места задубливаются; чем меньше площадь экспонируемых участков, тем меньше впоследствии глубина рельефа; для записи используются фотовыводные устройства (ФВУ) планшетного типа, ФВУ с внешним барабаном, а также копировальные устройства); Рельефный слой Подслой Основа (алюминий или полиэфир) Защитная фольга

• вымывание незадубленного фотополимера водой или спиртоводной смесью;

• сушка печатного рельефа после вымывания;

• последующая общая УФ-засветка для того, чтобы произошла полная полимеризация и затвердение печатного рельефа.

При этом способе обеспечивается воспроизведение тонких линий ши- риной не менее 50 мкм и маленьких отдельно расположенных точек диаметром 200 мкм.

Формы высокой печати на стальной основе могут простым способом закрепляться на магнитном формном цилиндре.

Типичная продукция высокой печати: малоформатная акцидентная продукция; визитные карточки; бланочная или формулярная печать; упаковка (флексографская печать); этикетки (флексографская и типографская печать); сумки с ручками и пакеты (флексографская печать) [4, 9].

Флексографская печать

Точную дату изобретения флексографии назвать невозможно. Известно, что еще в середине XIX столетия анилиновые красители использовались при печатании обоев. И все же изобретателем этого способа в первом приближении можно считать Карла Хольвего, владельца германской машиностроительной фирмы «К. унд А. Хольвег ГмбХ», существующей и сегодня. Другой важной технической предпосылкой для появления флексографии явилось изобретение резиновых эластичных форм. Первоначально флексография использовалась почти исключительно для запечатывания поверхности бумажных пакетов и других упаковочных материалов. Расширению области применения флексографии способствовали определенные преимущества этой разновидности способа высокой печати перед классическими способами. Формы высокой печати изготовлялись раньше только из дерева или металла (типографского сплава – гарта, цинка, меди), но с появлением эластичных печатных форм во флексографии, в высокой печати стали изготовлять печатные формы и из фотополимеров.

Новый этап в развитии флексографии начался около 1912 г., когда парижская фирма «С.А. Целлофан» начала изготовлять целлофановые мешки с надписями и изображениями на них, отпечатанными анилиновыми красками.

Область применения флексографии постепенно расширялась, чему способствовали определенные преимущества этого специального вида печати перед классическими способами, особенно же там, где не ставили перед собой задачу получения высококачественных оттисков. Первоначально метод использовался для запечатывания бумажных и целлофановых пакетов и других упаковочных материалов. В 1929 г. его применили для изготовления конвертов для грампластинок. В 1932 г. появились автоматические упаковочные машины с флексографскими печатными секциями – для упаковки сигарет и кондитерских изделий, например, печенья.

В промежутке между двумя мировыми войнами и в первые послевоенные годы совершенствовалась технология флексографии и, прежде всего, технология формных процессов.

Примерно с 1945 г. флексографская печать используется для печатания обоев, рекламных материалов, школьных тетрадей, конторских книг, формуляров и другой канцелярской документации. В 1950 г. немецкое издательство «Ровольт – Ферлаг» начало выпуск массовой серии в бумажных обложках «RoRoRo Bucher». Печатались они на газетной бумаге на ролевой ротационной машине анилиновой печати, изготовленной фирмой «Маркс унд Флеминг». Себестоимость книг была низкой, что позволило издательству резко снизить цены на книжную продукцию. Примерно в 1954 г. метод флексографии стали использовать для изготовления почто- вых конвертов, рождественских открыток, особо прочной упаковки для кофе и других сыпучих продуктов.

Новый этап в развитии флексографии начался примерно в 1952 г. с появлением на рынке новых воспринимающих поверхностей – пленок полимерных материалов. Особенно широкое применение получил полиэтилен и печать на его поверхности. С применяемыми ранее исключительно резиновыми печатными формами была возможна печать лишь простых изображений и грубых штриховых рисунков невысокого качества. Сегодня для удовлетворения постоянно растущих требований к качеству, прежде всего в печати упаковки, используются фотополимерные вымывные печатные пластины.

Достигаемое качество флексографской печати ниже, чем в офсетной печати. Максимальное разрешение флексографии соответствует области низколиниатурных структур (линиатура 48 лин/см), в то время как в офсетной печати обычно используют линиатуры от 60 до 120 лин/см. Современные печатные формы, в основном изготовленные способом «Компьютер – печатная форма», улучшают качество печати. Флексография продолжает совершенствоваться и сегодня. Становится возможной печать с линиатурой 60 лин/см (также до 120 лин/см). Новые печатные формы в совокупности с соответствующими печатными красками и развитием машинной техники, в особенности в части нанесения красок (красочный аппарат), существенно улучшают качество флексографской печати.

Эластичность форм флексографской печати в сочетании с красками низкой вязкости позволяет печатать на невпитывающих и шероховатых поверхностях, что является типичным в производстве упаковки. Более того, флексографская печать особенно пригодна для запечатывания гибких материалов (например, полиэтиленовой пленки).

Печатный процесс требует небольшого давления, при этом обеспечивается надежная передача красок с печатной формы на запечатываемый материал. Давление должно быть равномерно распределено по всем печатным элементам как в зоне контакта, так и по всей длине печати. Отклонения размеров цилиндра и радиальное биение устраняются за счет первоначального небольшого избыточного натиска. Предпосылкой для равномерного распределения давления по всему запечатанному изображению является постоянное давление печати при его незначительных колебаниях. Мягкие эластичные печатные формы позволяют получить хороший результат при незначительном натиске, причем можно, например, печатать на гофрокартоне без разрушения его структуры.

Следует обратить внимание на то, что слишком сильная деформация гибкой печатной формы приводит к значительному растискиванию растровых точек. В особенности это заметно на светлых участках, где находятся маленькие, тонкие и поэтому легко деформируемые печатные элементы. Так как при этом речь может идти, в основном, о случайных ошибках, то корректура градаций на стадии допечатных процессов практически невозможна. Износ печатной формы, который увеличивается с числом отпечатанных оттисков, также приводит к увеличению размеров растровых точек, т. е. растискиванию.

Печатные формы, также называемые «клише», изготавливаются из резины или фотополимеризующихся материалов. Их твердость и толщина должны соответствовать используемому в данный момент запечатываемому материалу и сюжету. В качестве запечатываемых материалов широко используются: гофрокартон, бумага, полимерные пленки и фольга и др. К ним могут предъявляться специальные требования (например, к упаковке для промышленных товаров или пищевых продуктов). Поэтому во флексографской печати применяются разнообразные виды печатных красок. Это могут быть краски на водной основе, спиртоустойчивые, бензиноустойчивые, устойчивые к эфирам, УФ-краски и т. д. Материал для печатных форм нужно выбирать так, чтобы он не набухал, не становился хрупким, не растворялся под воздействием красок.

Клише имеют либо плоскую форму и закрепляются на формном цилиндре с помощью клея или двусторонней липкой ленты, либо уже изготовлены в цилиндрической форме (например, по гильзовой технологии «Компьютер – печатная гильза»).

Резиновые клише. Они изготавливаются путем матрицирования (тиснением отливных форм) с использованием сырой резины с последующей ее вулканизацией. Равномерность по толщине обеспечивается шлифовкой оборотной стороны клише.

Резиновые, а точнее эластомерные клише обладают лучшим качеством, если нанести на всю их поверхность эластомер и вслед за этим лазерным гравированием получить на ней печатный рельеф. Печатающие элементы (в отличие от фотохимического способа) имеют боковые грани, скошенные к основанию, в то время как верхняя поверхность имеет прямые вертикальные боковые грани. Это существенно повышает устойчивость клише к износу во время печати тиража и уменьшает связанное с этим растискивание (увеличение) растровых точек.

Гравированные лазером клише еще мало распространены, их линиатура растра составляет 40 лин/см, что существенно ниже, чем у фотополимерных печатных форм (где она составляет приблизительно 60 лин/см).

Фотополимерные печатные формы. Фотополимеризующиеся материалы, из которых изготавливаются флексографские печатные формы, могут быть жидкими (система Liquid) или твердыми (система Solid), причем твердая их форма используется чаще. Сырьем для фотополимеризующихся материалов служат эластомерное связующее вещество, ненасыщенные мономеры и УФ – фотоинициаторы. Они растворимы в воде или органических растворителях. При засветке УФ-лучами происходит реакция полимеризации, или «сшивание».

Образованные путем этой реакции фотополимеры становятся нерастворимыми.

При частичной засветке фотополимеры могут частично задубливаться, в то время как незасвеченные участки можно растворить, т. е. они сохраняют способность к вымыванию. Это свойство используется при изготовлении рельефных печатных форм.

Твердые фотополимеризующиеся пластины поставляются в готовом для экспонирования виде такими фирмами, как «BASF» или «DuPont». Они бывают одно- и многослойными. Однослойные пластины состоят из рельефного слоя («несшитого» полимера), покрытого защитной фольгой. Разделительный слой обеспечивает легкое отделение защитной фольги. Лавсановая основа на оборотной стороне пластины служит для ее стабилизации. При обработке однослойных формных материалов сначала равномерно засвечивается оборотная сторона без копировального оригинала. Засветка оборотной стороны обеспечивает равномерное по всей площади «сшивание» фотополимеризующегося слоя и ограничивает глубину вымывания. Кроме того, она повышает светочувствительность слоя, обеспечивает стабильную структуру боковых граней и возможность образования промежуточного рельефа в тонких структурах, например, на растровых площадях.

Основное экспонирование производится под вакуумом после отделения защитной пленки с лицевой стороны пластины и размещения на лицевой поверхности пластины негатива (копируемого оригинала). Рельеф образуется путем фотополимеризации. Продолжительность и интенсивность основной экспозиции влияют на образование точек, углов боковых граней и глубину рельефа в тонких структурах.

После основного экспонирования производится вымывание. Посредством растворителя неполимеризованные (незасвеченные) участки печатной формы вымываются. При этом используется механическая обработка щеткой. После вымывания печатная форма должна быть основательно высушена для того, чтобы проникший в рельефный слой растворитель полностью испарился. Далее следует равномерная засветка пластины по всей площади без фотоформы, чтобы все области рельефа были полностью полимеризованы. Флексографская печатная форма в этом состоянии имеет клейкую верхнюю поверхность, к которой прилипают пыль и грязь. При засветке УФ-лучами или при погружении в раствор брома клеящая способность теряется. Клише для флексографской печати полностью готово.

Однослойные печатные формы изготавливаются толщиной от 0,76 мм (например, для печати на пакетах, пленках, тонком картоне) до 6,35 мм (например, для печати на гофрокартоне, мешках из бумаги или пластика). При работе на пластинах толщиной до 3,2 мм могут использоваться линиатуры до 60 лин/см. Возможный диапазон градаций составляет при этом от 2 до 95 %. Более толстые печатные формы (от 4 до 5 мм) используются с линиатурами до 24 лин/см, они обеспечивают градационный диапазон от 3 до 90 %.

Многослойные пластины, предназначенные для качественной растровой печати, комбинируют в своей структуре принцип относительно твердых тонкослойных пластин со сжимаемой основой. Подложка сама образует сжимаемую основу для рельефного слоя и принимает на себя деформацию при печати. При этом сохраняется печатный рельеф. Стабилизирующий слой обеспечивает почти полное отсутствие продольной деформации вследствие изгиба плоской печатной формы при монтаже на формный цилиндр. Достигаемый эффект повышения качества печати имеет место в том случае, когда тонкие однослойные печатные формы со сжимаемым пористым слоем приклеиваются на формный цилиндр.

При удалении защитной фольги освобождается «черный» слой, на который, например, с помощью луча лазера (с длиной волны 1 064 нм) можно осуществлять запись путем 45 разрушения слоя (абляции). Лазерный луч разрушает черный адсорбирующий энергию слой. При этом на формной пластине осуществляется запись точка за точкой. Черный слой выполняет задачу копируемого оригинала (негатива). После завершения записи пластина засвечивается по всей ее площади (предварительная и основная экспозиции) и дальше обрабатывается так же, как однослойная формная пластина для получения рельефа (здесь нет никакого «лазерного гравирования», как пояснялось в случае изготовления резиновых клише).

Монтаж печатных форм. Плоские клише фиксируются на формном цилиндре двусторонней липкой лентой. Увеличение размеров печатающих элементов, обнаруживаемое в направлении печати, следует компенсировать на допечатной стадии методом продольного сжатия.

Технология получения бесконечной формы (гильзы). Принцип этой технологии состоит в том, что на тонкостенную металлическую оболочку – гильзу (Sleeve) – нанесен формный материал. Внутренний диаметр гильзы выбран таким образом, что при подаче сжатого воздуха гильза может быть надета на формный цилиндр.

После прекращения подачи сжатого воздуха гильза закрепляется на формном цилиндре. Вся поверхность этой гильзы перед ее насадкой на формный цилиндр покрывается формным материалом. Далее поверхность формного материала экспонируется лазерным лучом.

При этом отсутствуют продольное растяжение и неравномерности, связанные с наклеиванием клише при стандартном монтаже.

Плоская печать

Плоская печать на сегодняшний день наиболее распространена для воспроизведения различного вида печатной продукции, в том числе картографической.

При этом способе печатающие и пробельные элементы лежат в одной плоскости. Печатающие элементы воспринимают краску, а пробельные ее отталкивают. Способ плоской печати применяется:

• – в литографии (прямой способ печати с печатной формы из камня);
• – в фототипии (прямой способ);
• – в офсетной печати (непрямой способ);
• – в способе «Ди-лито» (прямой способ печати с офсетных печатных форм).

Литография была изобретена А. Зенефельдером в 1796 г. Воспроизведенное изображение с помощью специальной краски наносилось на камень. Перед окрашиванием камень увлажнялся, вследствие чего участки свободные от рисунка, не воспринимали краску.

Фототипия – другой вид плоской печати. Его появление (1856 г.) связывают с изобретателем А.Л. Пойтевином. Полутона при этом способе воспроизводятся без растрирования. Фототипией достигается высокое качество печати (без муара). На светочувствительный пигментно-желатиновый слой, находящийся на стеклянной основе, экспонируют негатив и сразу же проявляют. Образуются области различной степени набухания желатина при соприкосновении с водой. После увлажнения печатной формы получают различной степени восприятия краски ее участками. Как и литография, фототипия применяется только для художественной печатной продукции (малыми тиражами.

Офсетная печать (офсет) – важнейший вид плоской печати, при которой краска с печатной формы переносится сначала на промежуточный резиновый носитель, а только потом на запечатываемый материал.

Способ «Ди-лито» представляет разновидность плоской печати, в котором изображение с печатной формы передается прямо на запечатываемый материал. Он был разработан специально для печати газет. Преимущественно состоит в том. Что его легко реализовать, используя ротационные машины высокой печати. Печатные аппараты машин при этом модернизируются установкой увлажняющего аппарата. Печать осуществляется с печатных форм, которые для прямого контакта с бумагой и обеспечения высокой тиражестойкости покрываются специальным слоем и обрабатываются.