12.3.3. Технология электронно-механического гравирования

и завершающие операции

Основы технологии гравирования. Процесс гравирования форм включает:

• установку формного цилиндра в гравировальное устройство;

• установку гравирующей головки (головок) в исходное положе­ние (между резцом и поверхностью цилиндра должно быть опреде­ленное расстояние);

• выбор и установку режимов гравирования;

• контрольное(пробное)гравирование;

• рабочее гравирование формы.

После чего следуют заключительные операции (см. § 12.1). Установка формного цилиндра в гравировальное устройство может осуществляться как с помощью механизмов, так и автомати­чески. На автоматизированных линиях по производству форм про­цесс гравирования объединен с линией гальванической подготовки цилиндров системой транспортировки. Это позволяет, подобрав под подготовленный цилиндр соответствующее задание, установить его в гравировальное устройство, в котором автоматически оценивается погрешность геометрических размеров цилиндра и запускается пол­ностью автоматизированный процесс гравирования.

Гравирование форм на ЭМГА. Ввод управляющих команд для гравирования может осуществляться в ручном, автоматизированном или автоматическом режимах в зависимости от степени автоматиза­ции устройства. Так, при ручном режиме на сенсорном экране вво­дятся команды в следующем порядке:

• выбор задания;

• загрузка цилиндра;

• установка гравирующих головок;

• запуск пробного гравирования;

• запуск рабочего гравирования формы.

В автоматизированных устройствах установка гравирующих го­ловок и настройка режимов гравирования производится автоматиче­ски. Приведение в действие ЭМГА (например, модели К-500 фирмы Hell) может осуществляться в автоматическом режиме, требующем только выбора задания.

Гравирование формы осуществляется алмазным резцом с углом заточки 110—130^у. Резец имеет ресурс времени работы порядка 150 ч, его износ сказывается на размерах гравируемых ячеек. Поэтому контроль угла заточки резца является необходимым при гравиро­вании. В случае использования нескольких гравирующих головок для устранения различия в их работе в зависимости от параметров резцов периодически устанавливается и гравируется тестовый ци­линдр, после чего калибруется все устройство при стандартном режиме работы.

Особенности гравирования форм для многокрасочной печати.

С целью предотвращения возможности возникновения муара исполь­зуют эффект поворота гравированной структуры. Для этого при ре­гулировании взаимодействия трех видов движения (колебательного цвижения резца, вращения формного цилиндра и смещения каретки с гравировальной головкой) осуществляется растяжение или сжатие гравируемой ячейки в направлении окружности и в осевом направле­нии. Ячейки получаются вытянутой или сжатой форм (рис. 12.11), они :оздают различные углы поворота гравируемой структуры.

Рис. 12.11. Влияние формы ячейки на угол поворота гравированной структуры: а — нормальная форма ячейки; б — сжатая ячейка; в —вытянутая ячейка; а —

Рис. 12.12. Определение эффективной линиатуры гравирования: а — расстояние между центрами ячеек в осевом направлении; и — расстояние между центрами ячеек в направлении окружности; а — угол наклона гравируемой структуры

Осевое направление ^

угол наклона гравируемой структуры

Линиатуры таких структур в двух направлениях, по окружности и в осевом направлении, могут быть различны и определяются путем измерения расстояний и w а между центрами ячеек (рис. 12.12).

Эти значения используются для расчета так называемой эффектив­ной линиатуры (лин/см) по формуле

1

и-а

где и и а измерены в мкм.

Наличие сжатых или вытянутых ячеек (см. рис. 12.11, б, в) по срав­

нению с ячейками нормальной формы (см. рис. 12.11, а) с углом а, равным 45°, создает эффект поворота гравированной структуры. Ре­комендованные соотношения эффективной линиатуры и углов пово­рота а при гравировании форм для четырехкрасочной продукции, например, следующие: черная краска: 90 лин/см, а = 37°; пурпурная: 70 лин/см, а = 60°; голубая: 70 лин/см, а = 37°; желтая: 54 лин/см, а = 48°. Линиатура гравирования определяет объем гравируемой ячейки и, как следствие, то количество краски, которое переносится с формы. Чем ниже L, тем больше краски переходит на оттиск. С учетом этого и устанавливаются линиатуры гравирования форм. Так, желтая краска (как самая светлая) требует наличия большего коли­чества краски на оттиске, что достигается гравированием форм с бо­лее низкой линиатурой. Гравирование форм для черной краски про­водится при более высокой линиатуре. Это обеспечивает получение высокой резкости и, как результат, лучшее воспроизведение мелких деталей изображения.

Выбор линиатуры гравирования формы зависит также от типа ис­пользуемых печатных красок. Для красок на водной основе (в связи с большей продолжительностью высыхания на оттиске), выбираете* большая линиатура гравирования, чем для красок на основе органиче­ских растворителей.

Особенности гравирования форм, содержащих штриховые и текстовые элементы. Пилообразный контур штриховых и тек стовых изображений, характерный для ЭМГ (рис. 12.13, а), может быть устранен при использовании ряда инновационных методов Так, метод Xtreme Engraving, предложенный фирмой Hell (Герма ния), поз-воляет гравировать ячейку по принципу формированш растровой точки в лазерном ЭУ. В результате обеспечивается по лучение изображения со сверхвысоким разрешением. Контурь такого изображения за счет дополнительного количества краскі получаются более сглаженными и, в конечном итоге, более рез кими (рис. 12.13, б).

а б

Рис. 12.13. Изображение контуров штриховых элементов на формах, изготов­ленных ЭМГ: а — с обычным разрешением; б — со сверхвысоким разрешением

Другой возможностью повышения резкости контуров штрихо­вых и текстовых элементов служит метод гравирования по краю штрихового элемента дополнительных ячеек различных размеров (рис. 12.14). За счет изменения фазы сигнала, определяющего поло­жение ячеек (рис. 12.14, б), дополнительно гравируемые ячейки рас­полагаются таким образом, что снижают заметность пилообразного контура.

Рис. 12.14. Повышение резкости контура штрихового элемента за счет гравирования дополнительных ячеек

Рассмотренные методы гравирования осуществляются при ис­пользовании специальных программ, разработанных производите­лями ЭМГА. Нелинейное соотношение между объемом ячейки на форме и выходом из нее краски регулируется с помощью корректи­рующих градационных кривых. Составленные на их основе коррек­тирующие таблицы в виде файла для градационной коррекции учи­тывают различные факторы формного и печатного процессов (например, форма ячейки, запечатываемый материал и др.) и исполь­зуются при выборе режимов гравирования.

Контроль процесса гравирования осуществляется с помощыс тест-объекта. Используемый для пробного гравирования тест-объект содержит элементы изображения из области светов, полутонов и те­ней, соответствующие 5, 50 и 100% растровой точке, необходимые для контроля размеров гравируемых ячеек. Гравируется тест-объект на краях цилиндров за линией, ограничивающей размеры полос из­дания.

Контроль формы осуществляется измерением размеров выграви­рованных ячеек с помощью приборов (например, Dot-Check ил* Checkrnaster II), при этом автоматически измеряются продольная v поперечная диагонали ячейки, размер перегородки между двумя со­седними ячейками, их площадь, глубина и объем. Производите* также определение линиатуры гравирования и угла поворота грави­руемой структуры, измерение угла заточки резца.

Измерение (и при необходимости коррекция) размеров ячеек у минимальных размеров пробельных элементов может проводиться как после гравирования, так и в процессе гравирования тест- объектов. В последнем случае измерения ведутся с помощью микро­скопа со встроенной автофокусируемой видеокамерой на вращаю­щемся формном цилиндре. После достижения требуемых парамет­ров ячеек, устройство автоматически выходит на рабочий режи№ гравирования формного цилиндра.

Хромирование форм и механическая обработка поверхности. Хромирование, необходимое для повышения тиражестойкости фор­мы проводится гальваническим способом в электролите с хромовым ангидридом, содержащем серную кислоту в качестве катализатора, а также другие компоненты, в частности, ПАВ для понижения по­верхностного натяжения.

На катоде происходит осаждение хрома из анионных комплексов через такие промежуточные ступени как соединения хрома (III):

[Сг₂0₇]²* + 14 Н⁺ + 12е~—> 2Сг⁺³ + 7 Н₂0

Выход по току очень низкий и составляет 10-25%. Параллельно с осаждением хрома происходит выделение водорода:

2 Н⁺ + 2е'— Н₂ Т

На аноде у нерастворимых платинированных титановых элек­тродов выделяется кислород:

2 Н₂0 -> 0₂t + 4 Н⁺ + 4е~

В ванне хромирования дополнительно размещаются свинцовые аноды, на поверхности которых быстро образуется слой двуокиси свинца. Присутствие такого слоя, обладающего каталитическим дей­ствием, обеспечивает окисление ионов хрома (III), возникающих у ка­тода, и образование соединений хрома (VI):

2 Сг⁺³ + 7 Н₂0 -> [Сг₂0₇]²' + 14 Н⁺ + бе"

Как результат данных реакций в электролите устанавливается необходимая концентрация хрома (III).

Нанесение хромового покрытия проводится при частичном по­гружении формного цилиндра в раствор и рабочей плотности тока

2

Рис. 12.15. Изменение печатающих и пробельных элементов формы в результате нанесения хромового покрытия: а — до хромирования; 6— после хромирования; И\ — толщина хромового покрытия на пробельных элементах; h₂ — толщина

хромового покрытия на печатающих элементах

а б

до 50 А/дм". Толщина образовавшегося хромового покрытия состав­ляет 5-7 мкм и может быть рассчитана по формуле 12.1 (электрохи­мический эквивалент хрома равен 0,3232 г/А ч, плотность 7,2 г/см³). Хромовое покрытие находится как на пробельных, так и на печа­тающих элементах формы, а также, хотя и меньшей толщины, на на­клонных гранях ячеек (рис. 12.15).

Такое неравномерное распределение хрома в ячейках печатаю­щих элементов после хромирования {h\ и Л₂ различны) связано с пи­рамидальной формой ячеек и низкой рассеивающей способностью электролита хромирования.

Распределение хромового покрытия на форме, как показали ис­следования, практически не приводит к изменению объема печа­тающих элементов после хромирования по сравнению с их объемом до хромирования и поэтому не оказывает влияния на репродукционно- графические показатели печатной формы. Однако структура образо­вавшегося покрытия влияет на печатно-эксплуатационные показате­ли формы. Так, гладкость внутренней поверхности ячейки оказывает влияние на выход краски из ячейки во время печатания, причем при одной и той же площади ячеек краска лучше выходит из тех, кото­рые имеют гладкую внутреннюю поверхность. Немаловажным явля­ется также крутизна боковых стенок ячеек. Крутые, нависающие над ячейкой стенки, влияют на краскоперенос, затрудняя переход краски с формы при печатании.

Механическая обработка форм включает полировку или шли­фовку хромированной поверхности формы. Эта операция необходи­ма для достижения ее определенной микроструктуры.

Осуществляется обработка с помощью специальных полиро­вальных камней, кругов или бумаги. Микрогеометрия полированной поверхности формы должна способствовать образованию тончайше­го слоя краски, непереносимого на оттиск при печатании, но обеспе­чивающего «смазку» ракеля, улучшая его скольжение по форме.

Излишне гладкая поверхность формы (R_z < 0,2 мкм) приводит к снижению износостойкости, большему истиранию хромового покры­тия и его возможному повреждению красками, содержащими грубые частицы пигментов. Если поверхность хрома имеет значительнук шероховатость (R_z > 1 мкм), возможно тенение формы и происходи- повышенный износ ракеля. Величина R_z хромового покрытия зави сит от типа запечатываемого материала и используемых красок. Так если используются краски на основе органических растворителей, R может достигать 0,7 мкм, а если на водной основе, поверхності форм должна быть более гладкой.

Наряду с параметром R_z важным является параметр, характери­зующий количество микротрещин на единицу поверхности, причем чем их количество больше, тем более устойчивым к коррозии явля­ется хромовое покрытие. Как правило, формы для печатания крас­ками на водной основе имеют хромовые отложения с количеством микротрещин более 800 на 1 см, формы для печатания красками на основе органических растворителей: 200-300 микротрещин на 1см.

Техническая корректура используется для устранения дефектов форм.

Плюс-корректура включает методы, основанные на формиро­вании и углублении уже образованных на форме ячеек (печатаю­щих элементов). Осуществляется она ручным корректурным гра­вированием штихелями на нехромированной или хромированной форме. Дополнительно гравируемые ячейки представляют собой отдельно стоящие точки или расположенные рядом друг с другом линии. Во всех случаях между откорректированными ячейками должны оставаться перегородки (опорные линии для ракеля), а направления выгравированных линий не должны совпадать с осью цилиндра.

Минус-корректура позволяет, наоборот, уменьшить объем ячеек вплоть до их полного удаления. Она осуществляется гальваническим методом или с помощью лака, причем последний ручным ракелем может наноситься на форму непосредственно в печатной машине, заполняя выгравированные ячейки, после чего поверхность формы шлифуется. Мелкие дефекты на нехромированной форме можно удалить ручным полированием, аналогичным образом устраняются и небольшие повреждения на поверхности цилиндра. Гальваниче­ская минус-корректура позволяет уменьшить объем ячеек, осаждая в них медь на нехромированной форме. Если корректируется хроми­рованная поверхность, то проводится локальный электрохимический процесс осаждения слоя никеля, а затем меди — вплоть до полного заполнения ячеек. Для этого используется переносной источник по­стоянного тока и электролит. При необходимости избыток осажден­ного слоя удаляется шлифованием.

Пробная печать служит для контроля процесса гравирования. Пробная печать осуществляется на тех же запечатываемых материа­лах, которые в дальнейшем будут использоваться при печатании ти­ража и с использованием печатных красок, аналогичных тиражным (но не содержащих летучих растворителей).

Большинство пробопечатных станков глубокой печати по внеш­нему виду похожи на однокрасочные печатные машины, но вместо печатного цилиндра используется барабан большого диаметра, по­крытый резиновым полотном. На этом барабане размещается запеча­тываемый материал, который надежно закрепляется с каждой стороны. Формный цилиндр устанавливается на центрированных держателях оси цилиндра. Краска наносится на поверхность цилиндра, а ее излишки удаляются ракелем. Цилиндр приводится в контакт с барабаном. По­лучение изображения на запечатываемом материале осуществляется за два или три оборота формного цилиндра, что позволяет имитиро­вать печатание на рулонной печатной машине.