2008.06.23, Автор: Анжелика Ли8109 прочтений

"Элементарные частицы" глубокой печати *

Теги: Глубокая печать FSP

Гравированный формный цилиндр- один из сложнейших компонентов глубокой печати, от которого, ввиду ограниченного количества корректируемых при печати переменных, напрямую зависит качество продукции. Что представляют собой выгравированные на нём ячейки, ка

Учёт особенностей влияния структуры ячеек на результаты печати поможет добиться от формного цилиндра лучших результатов. Сделать это можно, лишь зная типы гравируемых ячеек, характеризующие их параметры, разновидности методик гравирования.

Узел глубокой печати довольно прост, ибо предусматривает регулировку лишь трёх составляющих: вязкости краски, угла наклона ракеля и давления натиска. Главные сложности — в операциях допечатной подготовки и гравирования формных цилиндров, определяющих будущие значения краскопереноса, линиатуры растра и разрешения.

В 1879 г. Карл Клитч заложил основы современной глубокой печати, начав работу с квадратными ячейками переменной глубины, способными переносить различное количество краски. С тех пор технологии гравирования шагнули далеко вперёд — в целях улучшения качества печати современные печатники учитывают гораздо больше параметров: глубину, диаметр1 и форму ячеек, оптимизируемых с точки зрения краскопереноса и качества печати.

Глубина

Чем глубже ячейка фиксированного диаметра, тем выше объём переносимой краски, толщина и оптическая плотность красочной плёнки. Слишком глубокие ячейки могут не заполняться до конца, чересчур мелкие чреваты засыханием краски, круговыми дефектами растровой печати («рыбий глаз»).

Диаметр

Увеличить диаметр ячейки можно, одновременно уменьшив её величину и объём. Достигаемая оптическая плотность останется той же за счёт большего процентного покрытия поверхности. Чем меньше диаметр, тем выше линиатура растра (слишком маленькая ячейка хуже заполняется и отдаёт краску). Соответственно, с понижением линиатуры диаметр ячейки растёт, но слишком крупная ячейка перестаёт удерживать краску, дестабилизируя краскоперенос.

Форма

Круглые, сферические ячейки характерны для лазерного гравирования, ромбовидные, пирамидальные — для электромеханического (рис. 1). У каждой формы есть плюсы и минусы: считается, что первые проще отдают краску, а пирамидальные точнее её дозируют. При гравировании лазером оптимальную, с точки зрения краскопередачи и поведения при печати, конфигурацию ячеек корректируют по трём координатам (см. «Суперполуавтотипные ячейки»).

Рис. 1. Круглая ячейка после лазерного гравирования; б-ромбовидная после электромеханического

Типы ячеек и способы их получения

Отличающиеся лишь глубиной традиционные ячейки использовались ещё во времена Клитча в процессе диффузионного химического травления, когда маскирующий слой цилиндра сначала подвергался экспонированию сквозь опорную растровую сетку и затем через высококонтрастный (для штриховых работ) или плавный полутоновый (для фотографий) диапозитив. Количество переносимой на материал краски контролируется единственной переменной — глубиной ячейки. Традиционные ячейки достаточно объёмны и удерживают много краски, что удобно с точки зрения высокой оптической плотности. Но одновременно воспроизвести гравированным подобным образом формным цилиндром линейную графику и полутоновые цветные изображения проблематично.

Отличающиеся лишь диаметром автотипные ячейки могут быть получены химическим травлением, при прямом переносе изображения на цилиндр с помощью защитного копировального слоя2 и лазерным гравированием масочного слоя (см. ФСП № 6, 2007, с. 29 — прим. ред.).

В первом случае, при экспонировании маскирующего цилиндр слоя, использовался единственный растровый диапозитив, величину точек которого определяли размеры гравируемых ячеек, чья глубина оставалась постоянной. Во втором случае, помимо точности лазера, гравирующего впоследствии вытравливаемый слой фоторезиста, результат также зависит от качества химически вытравленных ячеек.

При постоянной глубине автотипных ячеек, единственный влияющий на объём переносимой ими краски параметр — их диаметр, следствием чего является вынужденное снижение линиатуры в целях сохранения аналогичного традиционным ячейкам краскопереноса. Преимущество технологии — улучшенный контроль над воспроизведением высоких светов и мелких деталей.

Полуавтотипные ячейки (сфера деятельности электромеханического гравирования) широко практикуются в современной глубокой печати. Резец создаёт на поверхности формного цилиндра ячейки переменных диаметра и глубины, соотношение между которыми определяется геометрией резца (см. таблицу во врезке). Похожие ячейки даёт диффузионное химическое травление с предварительным двойным экспонированием маскирующего слоя (не считая традиционного, сквозь опорную линейную сетку) через полутоновые растровый и безрастровый позитивы. Точный контроль соотношения глубины и диаметра полуавтотипных ячеек — ключ к достижению оптимального краскопереноса.

Прямое лазерное гравирование позволяет сделать следующий шаг — к суперполуавтотипным ячейкам переменной формы, глубины и диаметра за счёт динамического управления диаметром лазерного луча и мощностью его импульсов. Результат — полный контроль над структурой ячейки, включая профиль её сечения: гауссов для печати высоких светов, цилиндрический для средних тонов (рис. 2).

Рис.2. Гауссов профиль ячейки для печати высоких светов (трёхмерное изображение и вид ячейки сверху) (а); цилиндрическая форма для печати средних тонов (б)

Гравируемые лазером ячейки

Самые распространённые одиночные ячейки простой формы формируются одним лазерным импульсом, ячейки сложных комбинированных форм — несколькими. Технология MDC Masterscreen для получения шестиугольной макроячейки предусматривает использование до 7-ми лазерных импульсов. Формирующие макроструктуру элементарные ячейки повторяют контуры текста и штрихов, обеспечивая чёткую печать с высоким разрешением, подобно отдельным ячейкам, но при большем объёме краскопереноса. Добиться чёткого воспроизведения краёв помогает контурная обводка3.

Рис.3. Элементарная ячейка простой формы и макроячейка MDC Masterscreen

Ячейки электромеханического гравирования

Стандартные ячейки располагаются на формном цилиндре под углом 45º, для удлинённых он больше, для сжатых меньше. Нужный угол поворота растра в электромеханическом гравировании достигается синхронизацией частоты вращения гравируемого цилиндра и частоты гравирования. В зависимости от нужного угла, форма ячейки меняется по вертикали и горизонтали согласно приводимой во врезке таблице масштабных коэффициентов (сжимаются или удлиняются).

Рис.4. Угол наклона растра при электромеханическом гравировании

Формирование растра

В глубокой печати, как и в других печатных процессах (офсете, флексографии), угол поворота растра варьируется во избежание нежелательных цветовых наложений и муара. Понятия «оптимального» растра не существует — есть баланс между линиатурой и краскопереносом. Чем выше линиатура, тем меньше краски переносит формный цилиндр, быстрее изнашивается (зависит от толщины опорной стенки) и дольше гравируется (с понижением линиатуры всё происходит наоборот).

Любое значение линиатуры — это фиксированное количество ячеек на каждый угол поворота растра. С технической точки зрения, с удлинением или сжатием ячеек чёткость оттиска увеличивается в горизонтальном или вертикальном направлении, но общее впечатление неизменно ввиду равного количества ячеек. Как правило, повышенные значения линиатуры используются с более качественными материалами, чья поверхность ровнее.

Влияние резца

В зависимости от угла заточки резца (110–130º) формируются ячейки разных глубины и площади (на самом деле, площадь их поверхности не меняется — прим. ред.): чем больше угол, тем шире ячейки одинаковой глубины и мельче при сохранении ширины. Гравирование резцом с углами 110º и 120º может дать ячейку одинакового диаметра, но во втором случае её объём будет на 5% меньше (по оценкам экспертов, разница составит не менее 10-15% — прим. ред.).

Резец с меньшим углом заточки создаёт высокие линиатуры с большим краскопереносом, но срок его службы резко уменьшается. При условии симметричности стенок увеличение диагоналей ячеек не создаёт дополнительного риска их разрушения. Резец с углом 120º, удлиняя диагональ на 5%, повышает объём ячейки на 10%.

Краскоперенос

Соотношение глубины и диаметра ячейки непосредственно влияет на взаимодействие краски, ячейки и материала.

Грубые поверхности не годятся для высоких линиатур — для качественной печати необходимы глубокие ячейки. В мелких (AR < 0,1)4 силы поверхностного натяжения притягивают краску к краям — отпечатанная точка приобретает форму кольца. Для воспроизведения высоких светов диаметр ячейки приходится резко сокращать.

Высококачественные носители и фольга более пригодны для печати на повышенных линиатурах, допуская меньшее отношение глубины к диаметру (мелкими считаются ячейки с AR < 0,05) при снижении краскопереноса. Оптимальная форма — традиционная ячейка переменной глубины с незначительными отклонениями по диаметру.

Оборудование и технологии

Основные игроки на рынке гравировального оборудования — Max Daetwyler и Hell Gravure Systems. Среди методов обработки лидируют электромеханическая и лазерная технологии, хотя валы для нанесения клея и конгревного тиснения иногда всё ещё вытравливают химическим способом. Избежать зубчатости линий на изображениях помогает наличие растровых ячеек меньшего размера на их границе. Альтернативный способ чёткой печати линий и текста — технологии TranScribe от MDC Max Daetwyler и Xtreme Engraving от Hell Gravure Systems. Ячейки состоят из нескольких выгравированных линий (бороздок), подстраиваемых под контуры краёв: при качестве высоких линиатур обеспечивается повышенный краскоперенос. Для оптимальной печати границ возможна контурная обводка.

Хромирование

Слой хрома защищает гравированный цилиндр от истирания ракельным ножом. Без него даже на небольшом тираже изнашивались бы стенки ячеек, менялась их форма и результаты печати. Одновременно защитное покрытие должно как можно меньше влиять на исходную форму ячейки — достаточной для защиты цилиндра толщиной считается слой в 6 мкм. Если же этой толщины мало (например, при работе с абразивными красками), форму ячеек корректируют при гравировании для сохранения достаточного объёма.

Практические аспекты

Форма и линиатура ячеек меняются в зависимости от «специализации» формного цилиндра. Для печати жёлтой краской рекомендуются стандартные ячейки меньшей линиатуры (54 лин./см, 140 lpi), гравированные под углом 45–48º. Итог — укрупнённых ячеек на единицу площади меньше, по сравнению с другими цветами. Для нормального восприятия жёлтого цвета краски должно быть намного больше, а точность контуров для неё не столь важна — допустимо снижение линиатуры.

Характерная особенность формного цилиндра для пурпурной краски — удлинённые ячейки со средней линиатурой (в нашем случае 70 лин./см, 175 lpi) и углом гравирования 58–60º. Формные цилиндры для печати голубым должны иметь сжатые ячейки с той же линиатурой и углом гравирования 37º. Специфика печати чёрным цветом: сжатые ячейки с увеличенной линиатурой (90 лин./см, 225 lpi), угол гравирования 37–40º. Повышение линиатуры обеспечивает большее число ячеек на единицу площади: чёрная краска плотная, в большинстве сюжетов на неё приходится основная масса мелких деталей.

Зачастую тонких линий и высокого разрешения стараются избегать — из-за небольшого объёма ячеек краскоперенос уменьшается, края выглядят зазубренными. С этим можно бороться, меняя углы наклона растра и методы воспроизведения безрастровых плашек.

Целесообразность инвестиций в технологии TranScribe или Xtreme Engraving зависит от специфики заказов, возможности компенсировать затраты получаемой прибылью или разделить между партнёрами (например, печатным и гравировальным производствами). Подобные методики оказались актуальными при печати почтовых марок, где, наряду с печатью тонких линий, требуется высокий краскоперенос.

Увеличение угла заточки гравировального резца экономит краску при работе с гибкими полимерными плёнками и реверсной печати, когда снижение краскопереноса допустимо при сохранении оптической плотности.

Выводы

Результаты гравирования зависят от многих переменных, потенциально влияющих на качество печатной продукции. Главные — глубина, диаметр и форма ячейки, которые необходимо корректировать с учётом специфики заказа и системы гравирования.

Для получения высоких оптических плотностей, печати детализированной графики и мелкого текста (например, на сигаретной упаковке) оптимально лазерное гравирование. Добиться аналогичного результата на электромеханических системах помогут технологии MDC TranScribe и Hell Xtreme Engraving.

Разумеется, единственно верного способа гравирования нет. Для наилучшего качества печати необходимы индивидуальные методы, учитывающие способ гравирования и специфику заказов. Задача решаема при одном условии — чётком понимании особенностей структуры гравируемых ячеек.

Об авторе: Анжелика Ли, сотрудник Калифорнийского политехнического университета.


*Перепечатано с разрешения издателей журнала Gravure magazine, апрель 2007 г.
1Говоря на протяжении всей статьи о диаметре ячейки, автор имеет в виду ячейки круглой формы. Хотя, если они, например, ромбовидные, надо понимать, что это будет диагональ. — Прим. ред.

2В отличие от диффузионного метода, копировальный слой полностью защищает поверхность цилиндра от травления, обеспечивая постоянную глубину травления на открытых участках. — Прим. ред.

3Как отмечают эксперты, контурная обводка в данных технологиях используется для чёткого обозначения границ штриховых элементов, позволяя добиться ровных краёв на оттиске. – Прим. ред.

4Автор имеет в виду коэффициент отношения глубины ячейки к её диаметру/диагонали. — Прим. ред.


Пример пересчёта линиатур при изменении угла гравирования (для 70 лин./см) *

30º сжатая ячейка

70 × 1,316 = 92,12 лин./см (вертикальный растр)
70 × 0,76 = 53,2 лин./см (горизонтальный растр)
92,12 × 53,2 = 4900 ячеек на 1 см2

60º удлинённая ячейка

70 × 0,76 = 53,2 лин./см (вертикальный растр)
70 × 1,316 = 92,12 лин./см (горизонтальный растр)
53,2 × 92,12 = 4900 ячеек на 1 см2

45º стандартная ячейка

70 лин./см (вертикальный растр)
70 лин./см (горизонтальный растр)
70 × 70 = 4900 ячеек на 1 см2

*Расчёты базируются на приводимой таблице коэффициентов пересчёта для разных углов поворота растра при механическом гравировании от MDC


Наши

Муар в глубокой печати

Диапазон углов наклона растра в глубокой печати ограничен геометрией ячейки. Электромеханическое гравирование позволяет использовать углы 30–65°. Стандартные для триадных красок отличаются максимум на 10°, вследствие чего являются комбинацией угла наклона растра (формы ячейки) и линиатуры. В частности, голубая и чёрная краски имеют очень близкие углы поворота, но разную линиатуру. Что неизбежно приводит к образованию муара в отдельных зонах изображения на участках, где присутствуют растровые фрагменты обеих красок. Аналогична ситуация с жёлтой, которая образует муар как с голубой, так и с пурпурной, но, являясь «слепой», не так сказывается на качестве изображения.

Муар в глубокой печати не заметен, как во флексографии, из-за относительно высоких линиатур. Он близок по шагу к растровой структуре и может восприниматься как аналог розеточной структуры в традиционном регулярном растрировании.

Для минимизации муара нужно учитывать указанные особенности при цветоделении. В растровой графике используют максимально контрастный «скелетный» чёрный, избегают его появления в полутонах, особенно в голубых оттенках. Стараются избегать и тройного растрового наложения.

Пётр Мухин (mukhin@upackgroup.ru ), к. т. н., ведущий технолог подразделения допечатной подготовки «Упак Графика»


Наши

Мелкие детали при электромеханическом гравировании

Глубокая печать, несмотря на дискретную структуру изображения на печатной форме, обладает высоким потенциалом передачи мелких деталей, не уступающим современному офсету. И существенно отличается от других способов печати по характеру растискивания. Нельзя с уверенностью сказать, что размер растрового элемента на оттиске будет строго соответствовать соответствующей ячейке на форме или иметь стандартное приращение. Многое зависит от формы ячейки, условий печати и запечатываемого материала. На растискивание существенно влияет градационный диапазон растровых элементов, в светлых и тёмных участках оттиска оно может варьироваться от отрицательного до положительного значения. В мелких деталях толщина элементов часто не увеличивается, а уменьшается. Эти нюансы следует учитывать при допечатной подготовке макетов.

Традиционное электромеханическое гравирование позволяет воспроизводить на формном цилиндре штрих толщиной 0,15-0,2 пункта, который будет устойчиво печататься на материалах высокой гладкости. Есть и специфика: хорошо заметная ребристая граница объектов. В мелких штриховых деталях часто нарушается цельность элементов из-за разбиения их на отдельные ячейки. Воспроизводимость таких деталей сильно зависит от ориентации относительно направления движения гравирующей головки, линиатуры, угла растра, микроструктуры поверхности вала и др.

При воспроизведении мелких штриховых элементов используют следующие методы. На стадии допечатной подготовки увеличивают толщину тонких штрихов и мелкого текста, используя ручные и автоматические программные средства. На стадии производства форм отдельные элементы воспроизводят с повышенной линиатурой или применяют специализированную технологию воспроизведения мелких деталей, такую как Hell Xtreme Engraving.

Пётр Мухин (mukhin@upackgroup.ru ), к. т. н., ведущий технолог подразделения допечатной подготовки «Упак Графика»


Наши

С каналом или без?

Углы гравирования разделяются на образующие и не образующие каналы в гравируемом материале. В формирующих канал растровых структурах, при достаточно большом размере ячейки (в глубоких тенях и на плашке), вертикальные ряды ячеек смыкаются. Резец при колебательном движении не выходит на поверхность, и между соседними ячейками образуется перешеек — «канал». К таким углам относятся стандартные углы для голубой, жёлтой и чёрной красок. Угол пурпурной краски канал не образует. Считается, что канальные растровые структуры имеют лучший выход краски, а не образующие каналов структуры формируют более ровный красочный слой, краска меньше «плывёт».

Пётр Мухин (mukhin@upackgroup.ru ), к. т. н., ведущий технолог подразделения допечатной подготовки «Упак Графика»

Архив журналов в свободном доступе.

На ту же тему:
  • Чтобы цилиндр не подвёл *
    Убытки в печатном производстве неизбежны, а основные их причины заключаются в сбоях техпроцесса, от момента поступления заказа до передачи в печать. Будет работа прибыльной или нет, напрямую зависит от качества формных цилиндров, краски и систем её фильтр
  • Лазеры решают всё? *
    Более 40 лет считалось, что лазерный луч не в состоянии испарять медь при комнатной температуре: из-за отражающей свет блестящей поверхности металл не получает достаточной энергии и остаётся твёрдым. Похоже, современные разработчики скоро избавят нас
  • Оптимизация цветового охвата в глубокой печати *
    Повторяемость цвета при многокрасочной печати достигается тщательным контролем техпроцесса, а его предсказуемость- специальными средствами управления цветом.
  • Чтобы РАКЕЛЬ не подвёл*
    Точный анализ процесса удаления излишков краски с поверхности цилиндра глубокой печати невозможен без учёта особенностей ракельной системы и правильной её эксплуатации.
  • Флексографская печать по картону *
    В США картонная упаковка уже много лет запечатывается флексографией, а в Европе на неё пока приходится лишь незначительная часть картонной продукции, несмотря на прогнозируемую к 2000 г. долю рынка в 50%.
  • Развитие рынка рукавных этикеток *
    Благодаря усилиям фирм-первопроходцев, рукавные этикетки оказались на передовой линии рекламных кампаний, дизайнерских решений по оформлению торговых марок, разработок средств защиты товаров от вскрытия.

comments powered by Disqus