Глава 12. Цифровые технологии изготовления форм

глубокой печати

12.1. Развитие формных технологий

печати

Технология изготовления форм глубокой печати с помощью уда­ления материала с печатающих элементов ЭМГ получила распростра­нение с 1964 г., благодаря созданию фирмой Hell (Германия) элек­тронного оптико-механического устройства — гелиоклишографа.

Первоначально на ЭМГА (рис. 12.1) использовались аналоговые носители информации. Автоматы состояли из анализирующего, гра­вирующего и управляющего блоков.

Анализирующий блок состоял из съемного стального цилиндра (оригиналодержателя) 1 для размещения на нем воспроизводимых промежуточных оригиналов и одной или нескольких анализирую­щих (считывающих) фотоголовок 2. В гравировальном блоке рас­полагался гравируемый формный цилиндр 6. Вдоль образующей цилиндра располагались гравирующие головки 5 (по числу фотого­ловок) с алмазными резцами. Каждая фотоголовка управляла рабо­той своей гравирующей головки, что давало возможность в не­сколько раз повысить производительность автомата.

Рис. 12.1. Схема устройства ЭМГ форм глубокой печати с аналогового носителя информации: / — цилиндр с промежуточным оригиналом; 2 — анализирующая головка; 3—аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи; 4 — накопитель информации; 5 — гравирующая головка; б — гравируемый

формный цилиндр

Используемые в качестве аналоговых носителей информации промежуточные оригиналы (опаловые копии) представляли собой фотокопии монтажа негативов или диапозитивов, содержавшие изо­бразительную и текстовую информацию. Они изготавливались на специальном галогенсеребряном материале на непрозрачной разме- роустойчивой подложке. В ряде случаев (применение способа оф­сетной печати для получения пробных оттисков при контроле цвето­деления) в качестве промежуточных оригиналов использовались растрированные фотоформы. Эта технология, получившая название конверсионной, была реализована в гравировальных автоматах, ос­нащенных устройством дерастрирования.

Начиная с 1977 г., был выпущен ряд моделей ЭМГА, отличаю­щихся числом параллельно работающих анализирующих и грави­рующих головок, количеством одновременно гравируемых цилинд­ров, скоростью работы гравирующей головки, типом развертки при гравировании и другими параметрами.

С середины 80-х гг. прошлого столетия стали использоваться ЭМГА, управляемые с помощью сигналов, получаемых из компьютера.

Скорость работы первых моделей устройств составляла 3,5 тыс. ячеек в сек и в дальнейшем в течение длительного времени она не превышала 4 тыс. Только в конце 90-х были созданы устройства с большей скоростью гравирования.

С целью повышения скорости гравирования параллельно с этими разработками был создан способ электронного гравирования, кото­рый реализовала фирма Hell в 1984 г. в устройстве EBG {Electron Beam Engraving). Гравирование форм таким способом осуществля­лось с использованием высокоинтенсивных пучков электронов. Они создавали кратковременные импульсы с большой концентрацией энергии для удара по поверхности формного цилиндра. В результате этого происходило мгновенное плавление и испарение меди с обра­зованием ячеек различного диаметра и глубины в соответствии с ве­личиной поступающего сигнала. Диаметры ячеек изменялись от 50 цо 125 мкм, а глубина от 3 до 60 мкм, их форма представляла собой нечто среднее между сферической и цилиндрической. По сравнению с ЭМГ процесс электронного гравирования протекает в десятки раз быстрее. Кроме того, обеспечивается возможность улучшенного краскопереноса при печатании за счет большего объема ячеек. Од­нако этот способ из-за высокой стоимости оборудования не нашел широкого применения до настоящего времени.

Наряду с рассмотренными способами в тот же период времени бы­ло создано и получило распространение устройство LaserGravure 700 фирмы Crosfield Electronics (Великобритания), реализующее воз­можность лазерного гравирования формных цилиндров, покрытых эпоксидной смолой. В первых моделях устройств гравирование про­водилось лазером на С0₂ в слое эпоксидной смолы, нанесенной в предварительно вытравленные на одинаковую глубину ячейки в омедненном формном цилиндре. После печатания, удалив эпоксид­ную смолу из ячеек, цилиндр использовали повторно. Наряду с вы­сокой скоростью изготовления, формы такого типа отличались так­же большой тиражестойкостью (до 3 млн. отт.).

Позже, в начале 90-х гг. прошлого столетия были разработаны косвенные способы лазерного гравирования, основанные на исполь­зовании лазерной записи информации на специальные масочные слои с последующим травлением омедненного формного цилиндра (см. § 12.4).

В 1995 г. фирма MAN Roland (Германия) разработала способ по­лучения формы лазерным гравированием, реализуемый непосредст­венно в печатной машине. Он заключается в следующем: выграви­рованные ячейки керамического или стального формного цилиндра заполняются полимером. Цилиндр устанавливается в печатную ма­шину, где лазер, испаряя полимер, формирует печатающие элементы формы. После печатания цилиндр очищается от полимера струей во­ды и используется повторно.

В этом же году компанией MDC Max Daetwyler (Швейцария) бы­ло создано автоматическое гравировальное устройство LaserStar предназначенное для прямого лазерного гравирования цинкового по­крытия формного цилиндра (см. § 12.4).

Разновидности современных форм глубокой печати. Формы глубокой печати изготавливаются чаще всего на формных цилинд­рах, основой которых служат стальные цилиндры с нанесенными на их поверхность гальваническим способом покрытиями. Значи­тельно реже используют алюминиевые или пластмассовые цилинд­ры. Практическое применение находят также пустотелые цилинд­ры, представляющие собой цилиндрические гильзы с медным покрытием. Попытки использования формных пластин с целью удешевления формного производства не принесли желаемых ре­зультатов из-за невозможности устранения проникновения краски между краями и под печатную форму.

По способу изготовления различают формы глубокой печати:

• изготовленные ЭМГ;

• лазерным гравированием (способ прямого гравирования);

• по масочной технологии с последующим травлением омеднен­ного формного цилиндра.

Формы, изготовленные ЭМГ\ разделяют в зависимости от ис­пользуемого формного цилиндра на формы гравированные:

• на рабочем слое меди;

• на медном съемном покрытии формного цилиндра (в практике — «медной рубашке»), которое представляет собой снимаемый после печатания тиража слой медного гальваноотложения.

Наибольшее распространение получили формы, полученные ЭМГ на «медной рубашке» формного цилиндра.

Формы, изготовленные лазерным гравированием, в зависимо­сти от используемого материала формного цилиндра могут быть по­лучены на цинковом или медном покрытиях цилиндра, а также на полимерном покрытии с последующей металлизацией поверхности.

Формыу изготовленные по масочной технологии, различаются в зависимости от типа используемого масочного слоя. Они класси­фицируются как формы, изготовленные с использованием светочув­ствительных (фотополимеризуемых) и термочувствительных масоч­ных слоев. Последние находят наибольшее применение.

о <$► о

о <Ф>

а

О Ф

ш

А/с. /2.2. Строение форм глубокой печати, изготовленных: а — ЭМГ; б — лазерным гравированием; в — по масочной технологии

с последующим травлением

Печатные формы глубокой печати характеризуются также раз­личной конфигурацией углубленных ячеек (рис. 12.2). Так, формы изготовленные ЭМГ, имеют переменные площадь и глубину грави­рованных ячеек (рис. 12.2, а). Формы, изготовленные лазерным гра­вированием, характеризуются углубленными ячейками, которые от­личаются преимущественно глубиной и мало или совсем не отличаются площадью (рис. 12.2, б). Формы, изготовленные по ма­сочной технологии с последующим травлением, имеют одинаковую глубину, но различную площадь ячеек (рис. 12.2, в).

Структуры углубленных ячеек обладают различными возможно­стями по передаче градации изображения. Это объясняется тем, что градационная передача оценивается через объем ячеек V_n<3, который определяется их площадью 5_П._Э, глубиной А_п._э и во многом зависит от возможностей различных по конфигурации ячеек передавать на от­тиск различное количество краски.

в

Общие схемы изготовления форм глубокой печати. Процесс изготовления форм глубокой печати ЭМГ на съемной «медной ру­

башке» (схема 1) включает следующие основные технологические операции:

• подготовка формного цилиндра с нанесением на него «медной рубашки» (см. § 12.3.1);

• ЭМГ на ЭМГА (рис. 12.3);

• 12 3 4 5

  

  Рис. 12.3. Электронно-механический гравировальный автомат: 1 —сенсорная панель управления; 2 — телескопический кожух; 3 — формный цилиндр;

  4 — гравирующая головка; 5 — каретка

  < >

  Процесс изготовления форм глубокой печати ЭМГ на рабочем медном слое (схема 2) состоит из технологических операций по под­готовке формного цилиндра с наращиванием рабочего медного слоя, ЭМГ и завершающих операций. Особенностью этого процесса явля­ется то, что в зависимости от технологии для ЭМГ используется или рабочий медный слой с толщиной, пригодной для изготовления од­ной формы, или рабочий слой большой толщины (порядка 320 мкм), на котором можно изготовить последовательно 3-4 формы.

  После печатания проводится удаление с цилиндра «медной ру- Зашки» вместе с разделительным слоем. С этой целью ее надрезают то образующей цилиндра и отделяют от него, что возможно благо­даря наличию разделительного слоя. После 5-10-кратного наращи­вания «медной рубашки» требуется проводить шлифовку основного ;лоя меди. Если для гравирования использовался рабочий медный ;лой большой толщины, то после печатания проводится удаление

  завершающие операции изготовления форм, включающие хро­мирование, механическую обработку, а также, при необходимости, техническую корректуру и пробную печать.

слоя хрома (химическим или электрохимическим способом), а затем медь с гравированными ячейками удаляют методом прецизионного фрезерования. Если оставшаяся после этого толщина медного слоя еще достаточна для получения новой формы, то формный цилиндр вновь используют для гравирования. Если же оставшийся после фре­зерования слой меди является слишком тонким для гравирования новой формы (т.е. имеет толщину меньше 80 мкм), то на него до­полнительно наносится слой меди необходимой толщины. Завер­шающие операции изготовления формы осуществляются по рас­смотренной выше схеме.

Процесс изготовления форм лазерным гравированием цинково­го слоя формного цилиндра (схема 3) включает операции:

• подготовка формного цилиндра с нанесением на него медногс слоя;

• нанесение цинкового слоя;

• полировка цинкового слоя;

• лазерное гравирование цинкового слоя;

• очистка поверхности формы;

• завершающие операции.

Как и в рассмотренной выше технологии изготовления фор\ ЭМГ, формные цилиндры для лазерного гравирования использу ются многократно. Подготовка поверхности формного цилиндре для гравирования новой формы включает удаление отработанны? слоев хрома и цинка с последующим нанесением цинкового по крытия.

Процесс изготовления формы по масочной технологии (с ис пользованием термочувствительного масочного слоя) с после дующим травлением меди (схема 4) включает следующие опера ции:

• подготовка омедненного формного цилиндра;

• нанесение масочного слоя на поверхность формного цилиндра;

• запись информации на масочный слой;

» травление медного покрытия формного цилиндра;

• очистка (в том числе, промывка и обезжиривание) поверхности £ормы;

• заключительные операции (см. схему 1).

Процесс изготовления формы по масочной технологии (с ис­пользованием светочувствительного масочного слоя) с после- )ующим травлением меди (схема 5) состоит из следующих стадий: » подготовка омедненного формного цилиндра;

• нанесение масочного слоя на поверхность формного цилиндра;

• нанесение водорастворимого защитного слоя;

• сушка слоев;

• запись информации на масочный слой;

• проявление масочного слоя;

• промывка;

• травление медного покрытия формного цилиндра;

• удаление защитного слоя;

» заключительные операции.