Impression offset
L'impression offset, un procédé d'impression indirect, tire son nom de la lithographie ancienne, qui utilisait initialement des plaques de pierre. Dans la lithographie ancienne, des blocs de pierre étaient polis et utilisés comme plaques. Plus tard, cette méthode a évolué pour utiliser des plaques métalliques en zinc ou en aluminium, mais le principe est resté le même.
En impression offset, il n'y a pas de différence de hauteur entre les zones imprimantes et non imprimantes ; elles sont toutes plates. Elle utilise le principe de la non-miscibilité de l'eau et de l'huile pour maintenir une couche de film huileux sur la zone image, tandis que la zone non image de la plaque peut absorber l'eau. L'idée est qu'après encrage de la plaque, la zone image repousse l'eau et accepte l'encre, tandis que la zone non image absorbe l'eau et repousse l'encre. Cette méthode d'impression est appelée « impression offset ».
L'impression offset est issue de la méthode de report de la lithographie ancienne, où les images étaient transférées sur du papier transfert puis sur la plaque sous forme d'image inversée, qui était ensuite imprimée sur papier sous forme d'image correcte. Cependant, la pression exercée lors de l'impression faisait que l'encre s'étalait au-delà des lignes prévues en raison de la nature initialement plate de la plaque, ce qui entraînait une mauvaise qualité des lignes. Cela a conduit à des améliorations, connues sous le nom de « procédé d'impression offset », où la surface de la plaque est réalisée en image correcte, transférée sur un rouleau caoutchouc en image inversée lors de l'impression, puis sur papier en image correcte, améliorant ainsi l'élasticité de la pression d'impression.
L'impression offset ancienne était à plat ou à plat rotatif, puis a évolué en deux types : à plat rotatif et rotatif rotatif. Les machines à plat rotatif étaient principalement utilisées pour des impressions spéciales telles que les machines à épreuves, tandis que les machines rotatives rotatives étaient utilisées pour l'impression sur papier et autres matériaux. Dans l'impression à plat rotatif, la plaque d'impression est placée à plat, et la pression est appliquée par des rouleaux cylindriques. Cette méthode est similaire aux machines à plat rotatif en typographie. Dans l'impression rotative rotative, la plaque d'impression est enroulée autour d'un cylindre appelé cylindre porte-plaque, tandis qu'un autre cylindre de la machine, enveloppé de caoutchouc, appelé cylindre porte-blanchet, applique la pression. Les machines utilisant ces trois configurations de cylindres de base sont appelées « presses offset ».
Les avantages de l'impression offset incluent un processus de fabrication de plaque facile, un faible coût, un repérage précis des couleurs, une facilité de duplication de plaque, des tons doux et lisses, et la capacité de gérer de grands tirages.
Les inconvénients incluent une fidélité et une vivacité des couleurs réduites en raison de l'influence de l'eau et de l'encre, une couche d'encre mince sur la plaque (n'utilisant qu'environ 70 % de sa capacité, nécessitant une impression recto-verso pour les affiches afin d'améliorer la couleur), et des applications limitées pour les besoins d'impression spéciaux.
En 1798, le compositeur autrichien (aujourd'hui tchèque à Prague) Alois Senefelder (1771-1834) a inventé la lithographie, une méthode d'impression qui imprime directement sur une surface plane, initiant ainsi la technique connue sous le nom de planographie. Il a également développé une presse lithographique en bois. Senefelder a d'abord étudié le droit mais s'est ensuite tourné vers la composition, avec peu de succès. Face à des difficultés financières, il s'est tourné vers l'impression de ses compositions pour les vendre, mais les coûts d'impression étaient élevés et les profits maigres. Il a ensuite été apprenti dans une imprimerie mais manquait de capital pour innover seul. Alors qu'il vivait près de la carrière de Solnhofen près de Munich, où il y avait une abondance de calcaire, utilisé pour broyer les plaques de cuivre ou comme substitut à la gravure sur cuivre, il a observé sa mère lavant des vêtements et a accidentellement écrit sur une dalle de calcaire avec de l'encre grasse, qu'il a constaté ne pas pouvoir être lavée après plusieurs jours. Cela l'a conduit à expérimenter avec de l'encre grasse sur du calcaire, d'abord en écrivant du texte en inversé sur la pierre, puis en appliquant un mélange d'acide nitrique et de gomme arabique suivi d'encre, ce qui a finalement réussi. Il a appelé cela « impression chimique ». Le terme « lithographie » dérive des mots grecs « pierre » (litho) et « écriture » (graphein), maintenant synonyme de planographie.
En 1834, Senefelder est devenu inspecteur de l'Imprimerie royale bavaroise, mais il est décédé en février de la même année.
En 1810, un Allemand, F. Weishaept, a aidé Senefelder à compléter une presse lithographique manuelle en fer.
En 1817, Senefelder a tenté d'utiliser des plaques de zinc au lieu du calcaire pour la lithographie, mais sans succès.
En 1826, un Français, Niepce, a inventé le procédé héliographique.
En 1832 (dynastie Qing, 11e année de Daoguang), le missionnaire britannique W.H. Medhurst a établi une presse lithographique à Macao pour imprimer des livres chinois.
En 1837, un Français, G. Engelmann, a inventé la chromolithographie.
En 1840, un inventeur britannique, M. Ponton, a inventé le procédé à l'albumine.
En 1868, un Allemand, J. Albert, a inventé la collotypie.
En 1869, un scientifique britannique, D. Hauron, a inventé la lithographie trichrome utilisant la synthèse soustractive.
En 1876 (dynastie Qing, 2e année de Guangxu), un Français, le père Vénard, et un Chinois, Qiu Ziangong, ont établi la presse lithographique Tushehuan à Shanghai pour imprimer des magazines religieux.
L'impression offset est basée sur le principe de la répulsion entre l'eau et l'huile. Le processus d'impression se déroule comme suit :
Premièrement, la partie image encrée est formée sur la plaque offset. L'image peut être dessinée directement sur la plaque avec un crayon gras ou créée par un procédé photographique.
Deuxièmement, la plaque est humidifiée avec de l'eau. Parce que l'eau et l'huile se repoussent, l'eau couvre les zones non image de la plaque, qui sont rejetées par l'image.
Troisièmement, toute la plaque est couverte d'encre. Comme l'eau et l'encre se repoussent, l'encre est rejetée par les zones humidifiées de la plaque, adhérant uniquement aux zones image huileuses.
Enfin, le papier est pressé contre la surface de la plaque, transférant l'image encrée sur le papier.
L'impression offset est aussi communément appelée lithographie. Contrairement à la typographie et à l'héliogravure, où l'image d'impression est en relief ou en creux sur la plaque, en impression offset, l'image d'impression est simplement plate sur la surface de la plaque. Pendant le processus d'impression, lorsque le papier frotte contre l'image, l'image s'use rapidement, surtout lorsque la plaque est utilisée dans des presses à grande vitesse. Pour réduire l'usure des zones image de la plaque, l'image est d'abord transférée sur un blanchet en caoutchouc.
Selon les documents disponibles, l'impression offset a été inventée par l'Allemand Alois Senefelder en 1798, qui imprimait directement des motifs huileux sur papier à partir d'un lourd bloc de calcaire. Divers types de plaques offset sont utilisés pour les presses à grande vitesse et les petites presses offset, qui produisent plus de rendement que toute autre méthode d'impression.
L'impression offset, inventée par Alois Senefelder de Bohême en 1798, a été le premier nouveau procédé d'impression depuis l'invention de la typographie au XVe siècle. Aux débuts de l'impression offset, on utilisait du calcaire lisse, d'où le nom anglais « lithography » ou « lithos », dérivé du mot grec ancien pour « pierre ». Après l'application d'images à base d'huile sur la pierre, un acide gravait sous la surface de la pierre, puis une solution de gomme arabique était appliquée, qui adhérait uniquement aux zones non huileuses et scellait. Pendant l'impression, l'eau adhérait à la surface de gomme arabique mais pas aux parties huileuses, tandis que l'encre huileuse utilisée pendant l'impression adhérait aux zones image huileuses.
Dans les années suivant l'invention de l'impression offset, ce procédé d'impression a été utilisé pour des images multicolores, connu au XIXe siècle sous le nom de chromolithographie. De nombreuses estampes et publications chromolithographiques exquises du XIXe siècle sont encore conservées dans des musées aux États-Unis et en Europe. Chaque couleur utilisait une plaque de pierre séparée. Le principal défi était le repérage précis des images.
Aujourd'hui, des plaques en aluminium sont utilisées en impression offset. Les plaques sont brossées avec une texture de grain, ou « grainage », puis revêtues d'une couche lisse d'émulsion photosensible. Le négatif photographique de l'image souhaitée est placé sur la plaque et exposé, créant une image positive sur l'émulsion. Après traitement chimique, l'émulsion non exposée est éliminée. La plaque est montée sur un rouleau de la presse, et un rouleau humidificateur passe sur la plaque, appliquant de l'eau sur les zones rugueuses ou non image de la plaque. Ensuite, un rouleau encreur passe sur la plaque, appliquant de l'encre uniquement sur les zones lisses ou image de la plaque.
Si cette image était directement transférée sur papier, elle produirait une image inversée, mais le papier deviendrait mouillé. La méthode utilisée consiste à faire passer un rouleau recouvert de toile caoutchouc sur la surface de la plaque, ce qui expulse l'eau et transfère l'encre. (En réalité, la toile caoutchouc est élastique et meilleure pour transférer l'image, tout en transférant encore de l'eau, bien qu'en plus petite quantité, ce qui peut être ignoré.)
Le rouleau passe sur le papier, transférant l'encre sur le papier. Parce que l'image est d'abord transférée sur le rouleau de toile caoutchouc, ce procédé est aussi appelé « impression offset ». Ce terme provient du transfert indirect de l'image de la plaque au rouleau caoutchouc puis sur le papier.
Au fil des ans, ce procédé a connu de nombreuses innovations et améliorations technologiques, notamment des presses multicolores capables d'imprimer plusieurs couleurs en un seul passage, des systèmes d'encrage Dahlgren qui éliminent le besoin d'humidification (intégrant l'humidification dans le processus d'encrage).
À l'entrée, les progrès de l'édition assistée par ordinateur ont permis à presque n'importe qui de produire des mises en page de qualité professionnelle, et le développement de machines à composer a permis aux imprimeurs de contourner l'étape intermédiaire de la photocomposition ; les machines à composer peuvent produire directement des films à partir d'images générées par ordinateur. Depuis le XXIe siècle, les machines à fabriquer directement les plaques ont éliminé le besoin de films et peuvent directement imager sur la plaque d'impression.
Principe de l'impression sans eau
Système Toray
Le système d'impression sans eau Toray se compose de trois éléments principaux : des plaques sans eau, des encres spécialement formulées pour l'impression sans eau, et un équipement d'impression équipé d'un système de contrôle de la température.
La structure des plaques sans eau Toray est multicouche. La couche inférieure est une base en aluminium, revêtue d'une couche de polymère photosensible comme couche intermédiaire, et surmontée d'une couche de 2 microns de résine de silicone. Selon le type de plaque sans eau Toray, sa durée de vie varie de 150 000 à 600 000 impressions, sur la base d'un papier couché standard. Cependant, si la surface du papier est rugueuse, la durée de vie peut diminuer. Les plaques sans eau Toray sont recyclables, comme les plaques PS traditionnelles recyclables. Elles conviennent à diverses presses offset feuilles et rotatives.
L'exposition de ces plaques peut être réalisée à l'aide d'unités d'exposition traditionnelles à cadre sous vide et de sources lumineuses, avec des temps d'exposition similaires à ceux des plaques traditionnelles. Pendant l'exposition, l'intensité des UV est contrôlée en fonction de la densité du film, permettant à la lumière de pénétrer la couche de résine de silicone et d'exposer la couche de polymère en dessous. La réaction lumineuse sur la couche de polymère est très précise, résultant en une résolution de plaque élevée allant jusqu'à 175 lignes par pouce, avec une plage de points de 0,5 % à 99,5 %. Le schéma ci-dessous illustre le mécanisme d'imagerie des plaques humides traditionnelles par rapport aux plaques sans eau.
Après exposition, les plaques sont développées, un processus simple impliquant des produits chimiques spécialisés et un équipement mécanique pour le traitement des plaques sans eau. La plaque traitée a une couche de résine de silicone dans la zone non image, qui repousse l'encre, tandis que dans la zone image, la couche de résine de silicone est éliminée, laissant le matériau polymère qui attire l'encre. Lors de la conception de la plaque, la plaque peut être sélectivement conçue pour attirer ou repousser l'encre sans utiliser d'eau ou d'alcool.
La principale différence entre l'encre sans eau et l'encre traditionnelle réside dans le type de résine et de liant utilisé. Le liant dans les encres d'impression sans eau est choisi en fonction de ses propriétés rhéologiques et est légèrement plus visqueux que les liants des encres traditionnelles. Le principe de l'impression sans eau repose sur la couche de résine de silicone dans la zone non image de la plaque ayant une énergie de surface plus faible. Si la viscosité de l'encre est élevée, l'attraction moléculaire au sein de l'encre elle-même est plus grande que son affinité avec la résine de silicone, ce qui entraîne une forte répulsion de l'encre dans ces zones.
La température est un facteur important affectant la viscosité. Comme l'eau n'est pas impliquée dans le processus d'impression sans eau, il n'y a pas de substance pour refroidir la surface de la plaque. En raison de la friction, la température de la surface du cylindre porte-plaque augmente continuellement pendant l'impression. De plus, la viscosité élevée de l'encre sans eau et le broyage de l'encre sur les rouleaux contribuent également à une augmentation de la température de surface.
C'est pourquoi un contrôle précis de la température est essentiel dans les équipements d'impression sans eau. Les systèmes les plus populaires utilisent la technologie de refroidissement par vibration, où des rouleaux de refroidissement par vibration creux extraient le liquide de refroidissement pendant le processus de refroidissement. Cette structure est utilisée depuis de nombreuses années dans les presses offset rotatives à grande vitesse. Après améliorations, elle a également été appliquée aux équipements d'impression feuilles. Presque tous les fabricants de presses feuilles proposent des rouleaux d'encrage par vibration creux pour le contrôle de la température. Le schéma ci-dessous illustre un système typique de contrôle de la température dans une presse sans eau. Le nombre de rouleaux d'encrage par vibration affecte l'efficacité du contrôle de la température.
La fonction du système de contrôle de la température est de faire circuler le liquide de refroidissement le long de la trajectoire des rouleaux, éliminant la chaleur générée par le mouvement mécanique de l'unité d'impression.
Il convient de noter que ce type de système n'est pas conçu pour refroidir (ou réfrigérer) les rouleaux encreurs, mais simplement pour maintenir la température ambiante inhérente de la presse pendant le fonctionnement normal. Maintenir une température constante est crucial pour une viscosité d'encre optimale. Le schéma ci-dessous illustre la fenêtre de température optimale dans un système de contrôle de température d'impression sans eau.
La préparation d'épreuves en impression sans eau peut être directement réalisée à l'aide de films. Cependant, tous les systèmes analogiques ne peuvent pas reproduire avec précision le faible gain de point de l'impression sans eau. Certaines entreprises expérimentées en impression sans eau fournissent des épreuves de haute précision, tandis que d'autres utilisent des systèmes de préparation numérique calibrés pour obtenir de bons résultats.
Système Presstek
Le système d'impression Presstek PEARLdry se compose de deux éléments principaux : des plaques d'impression et des encres sans eau spécialement formulées, très similaires aux encres utilisées par Toray.
Selon Presstek, l'installation d'un système de contrôle de la température est facultative pour les imprimeurs. Cependant, pour atteindre des durées de vie plus longues, il est recommandé d'installer un système de contrôle de la température. La durée de vie maximale des plaques PEARLdry est de 50 000 impressions. Les plaques PEARLdry sont également recyclables, avec une taille maximale de plaque de 23,75" x 29,4" (quatre poses). Le schéma ci-dessous illustre la plaque négative PEARLdry ABL utilisée en impression sans eau.
Semblables aux plaques Toray, la couche supérieure des plaques PEARLdry est une couche de résine de silicone qui repousse l'encre. La couche intermédiaire est photosensible, capable d'absorber l'encre tout en maintenant la stabilité de la plaque.
L'imagerie et l'exposition des plaques se font sans avoir besoin de film ni de développement de plaque. La technologie d'imagerie utilisée est l'imagerie ablative, qui emploie un ensemble de diodes laser IR (infrarouge) pour éliminer la couche image en résine de silicone, exposant la couche d'aluminium ou de polyester en dessous pour l'absorption de l'encre. Pendant l'imagerie, les lasers chauffent rapidement la couche image, provoquant une expansion gazeuse qui sépare l'image et la couche supérieure de résine de silicone de la plaque. Une fois la plaque imagée, elle est pelée et montée sur la presse. Ce système permet l'imagerie directe de la plaque sur la presse (comme le format 8 poses A3 GTP-DI ou Quickmaster DI), ou l'imagerie hors presse à l'aide de l'unité d'exposition PEARLsetter de Presstek. Les tailles d'imagerie hors presse incluent 8 poses A3 (15,75"x20") et 4 poses A2 (23,75"x29,4"). Pour les formats plus grands jusqu'à 40 pouces (102 cm), l'imagerie de plaques grand format peut être réalisée à l'aide de machines d'imagerie directe thermique. Avec l'émergence de divers systèmes PostScript, l'impression sans eau peut être préparée à l'aide de divers types de systèmes de préparation numérique, tels que les imprimantes à jet d'encre Iris et 3M Rainbow.
Avantages
Respectueux de l'environnement : Élimine l'utilisation de solution de mouillage, ce qui est très bénéfique pour l'environnement.
Couleurs constantes : Sans système de mouillage, les variations de couleur sur les imprimés sont minimisées pendant le processus d'impression.
Bonne saturation des couleurs : L'impression sans eau atteint une densité de couleur environ 20 % supérieure aux normes SWOP (Specifications for Web Offset Publications, un ensemble d'encres couramment utilisé aux États-Unis).
Gain de point : Excellente reproduction des détails, l'impression sans eau présentant un faible gain de point, permettant d'imprimer des travaux à haute linéature avec une excellente reproduction des détails. Même avec une linéature de 175 lignes par pouce, l'impression sans eau produit d'excellents résultats.
Large gamme de substrats : L'impression sans eau peut être utilisée sur des papiers et substrats que l'impression traditionnelle ne peut pas, comme les papiers couchés. Sans système de mouillage, de nombreux problèmes liés au papier en impression traditionnelle sont éliminés.
Temps de préparation d'impression court : Environ 40 % plus court que le temps de préparation d'impression traditionnel.
Impact environnemental
Percée dans la protection de l'environnement.
Air pur, sources d'eau abondantes, forêts denses et conditions de travail sûres sont des objectifs environnementaux poursuivis par les pays du monde entier. Cependant, dans certaines régions, l'industrie de l'impression a causé de graves dommages environnementaux. L'impression sans eau peut apporter des contributions significatives à la protection de l'environnement.
Élimination des composés organiques volatils (COV).
L'impression sans eau élimine l'utilisation de COV présents dans les solutions de mouillage. Certains COV peuvent appauvrir la couche d'ozone et contribuer au réchauffement climatique. En utilisant des encres à base d'eau, l'impression sans eau dit adieu aux COV.
Révolution dans la technologie des encres élimine le besoin de solvants organiques lors du nettoyage des blanchets, réduisant considérablement les émissions de COV. Les solutions de lavage sont composées de 93 % d'eau et de 7 % de tensioactifs inoffensifs (comme le savon), ce qui en fait des agents de nettoyage à base d'eau.
Protection des ressources en eau.
En 1995, 92 % de la population mondiale avait accès à des sources d'eau suffisantes. Cependant, si les ressources en eau continuent d'être consommées au rythme actuel, d'ici 2050, seulement 58 % de la population mondiale aura accès à suffisamment d'eau. À l'avenir, certains pays pourraient même entrer en guerre pour les ressources en eau.
L'impression sans eau peut protéger les ressources en eau. Par exemple, une imprimerie suisse qui a introduit la première génération mondiale de presses offset rotatives sans eau économise 250 000 litres d'eau par an. La majeure partie de cette eau serait autrement puisée dans un lac voisin, qui sert de source d'eau à près de dix mille personnes.
Protection des ressources forestières.
Produire une tonne de papier nécessite l'utilisation de 17 grands arbres, assez pour fournir du papier à 20 personnes pour lire les journaux pendant un an.
Alors que la destruction des forêts fournit des matières premières pour la production de papier, elle détruit également les habitats naturels d'innombrables plantes et animaux, perturbant gravement l'équilibre écologique.
En raison du processus de séchage rapide de l'encre en impression sans eau, les feuilles peuvent être immédiatement repérées et la constance des couleurs maintenue pendant l'impression, ce qui entraîne une réduction de 30 % à 40 % de la consommation de papier par rapport à l'impression traditionnelle. Cela protège non seulement les forêts mais réduit également considérablement les coûts de production.
Un environnement plus propre et des humains en meilleure santé.
Les travailleurs de l'impression qui inhalent des gaz contenant des composés organiques toxiques toute la journée endommagent considérablement leur santé, affectant la fonction rénale et pulmonaire, causant une peau sèche, et même conduisant à une dermatite et des lésions du système nerveux, entre autres problèmes.
Les dommages les plus graves pour la santé se produisent lorsque les travailleurs utilisent des solvants à haute volatilité pour nettoyer les blanchets.
De toute évidence, l'impression sans eau, qui élimine l'utilisation de systèmes de mouillage, élimine les substances toxiques des solvants de nettoyage des blanchets, protégeant non seulement l'air, le sol et l'eau mais aussi la santé humaine.
Comparaison avec l'impression traditionnelle
Couleurs plus brillantes et plus vives. La comparaison des imprimés entre l'impression sans eau et traditionnelle montre que les imprimés sans eau ont un plus grand contraste, avec des zones d'ombre plus sombres et des hautes lumières plus brillantes. L'impression sans eau peut atteindre une qualité d'impression que l'impression traditionnelle ne peut pas.
Reproduction des couleurs plus précise. Les imprimés sans eau ont une densité d'encre plus élevée, permettant des images plus riches et plus réalistes par rapport aux imprimés traditionnels.
Meilleure résolution. Les imprimés sans eau semblent plus nets et plus vibrants par rapport aux imprimés traditionnels. L'impression sans eau utilise une linéature de 300 lignes par pouce, tandis que l'impression traditionnelle utilise 175 lignes par pouce.
Gamme de couleurs plus large. L'impression sans eau atteint une meilleure qualité d'impression. En raison de son faible gain de point, les détails fins dans les zones d'ombre peuvent être clairement reproduits. En particulier, la densité d'encre plus élevée dans les imprimés sans eau élargit la gamme de couleurs, résultant en des couleurs plus saturées.
Le schéma ci-dessous montre les espaces de gamme de couleurs de trois types d'impression mesurés à l'aide d'un densitomètre SPM100. L'espace de gamme de couleurs de l'impression traditionnelle est nettement plus petit que celui de l'impression sans eau.
En raison de la densité d'encre élevée, le périmètre de la gamme de couleurs de l'impression sans eau feuilles est 21,3 % plus long que celui de l'impression offset rotative traditionnelle, et 13 % plus long que celui de l'impression feuilles traditionnelle.