Офсетная печать
Офсетная печать, косвенный метод печати, получила название от ранней литографии, в которой изначально использовались каменные пластины. В ранней литографии каменные блоки шлифовали до плоского состояния и использовали в качестве печатных форм. Позже этот метод эволюционировал до использования металлических пластин из цинка или алюминия, но принцип остался тем же.
В офсетной печати нет разницы по высоте между печатающими и пробельными участками; оба они плоские. Используется принцип несмешиваемости воды и масла, чтобы поддерживать слой масляной плёнки на участке изображения, в то время как пробельные участки формы могут впитывать воду. Идея в том, что после нанесения краски на форму участок изображения отталкивает воду и принимает краску, а пробельный участок впитывает воду и отталкивает краску. Этот метод печати называется «офсетной печатью».
Офсетная печать произошла от способа переноса ранней литографии, где изображения переносились на переводную бумагу, а затем на форму в виде зеркального изображения, которое затем печаталось на бумаге как прямое изображение. Однако давление, оказываемое при печати, приводило к растеканию краски за пределы заданных линий из-за изначально плоской природы формы, что ухудшало качество линий. Это привело к улучшениям, известным как «офсетный процесс печати», где поверхность формы делается как прямое изображение, переносится на резиновый вал как зеркальное изображение во время печати, а затем на бумагу как прямое изображение, таким образом улучшая эластичность печатного давления.
Ранняя офсетная печать была плоскопечатной или плоскопечатной ротационной, позже развилась в два типа: плоскопечатная ротационная и ротационная ротационная. Плоскопечатные ротационные машины в основном использовались для специальных целей печати, таких как пробопечатные машины, в то время как ротационные ротационные машины использовались для печати на бумаге и других материалах. В плоскопечатной ротационной печати печатная форма размещается плоско, а давление прикладывается цилиндрическими валами. Этот метод аналогичен плоскопечатным ротационным машинам в высокой печати. В ротационной ротационной печати печатная форма обёрнута вокруг цилиндра, называемого формным цилиндром, в то время как другой цилиндр на машине, обёрнутый резиной, называемый офсетным цилиндром, прикладывает давление. Машины, использующие эти три базовые конфигурации цилиндров, называются «офсетными печатными машинами».
Преимущества офсетной печати включают простой процесс изготовления форм, низкую стоимость, точную приводку цветов, лёгкость дублирования форм, плавные и мягкие цветовые тона и возможность обработки больших тиражей.
Недостатки включают снижение точности и яркости цветов из-за влияния воды и краски, тонкое покрытие краской на форме (используется только около 70% её возможностей, требуется двусторонняя печать для плакатов для усиления цвета) и ограниченные применения для специальных нужд печати.
В 1798 году австрийский (ныне чешский в Праге) композитор Алоис Зенефельдер (1771-1834) изобрёл литографию, метод печати, который непосредственно печатает на плоской поверхности, таким образом положив начало технике, известной как плоская печать. Он также разработал деревянный литографический пресс. Зенефельдер изначально изучал право, но позже занялся композицией, хотя и с небольшим успехом. Столкнувшись с финансовыми трудностями, он обратился к печати своих композиций для продажи, но расходы на печать были высоки, а прибыль скудной. Затем он обучался в типографии, но не имел капитала для самостоятельных инноваций. Живя рядом с карьером Зольнхофен near Munich, где было изобилие известняка, используемого для шлифовки медных пластин или в качестве замены для гравировки на медных пластинах, он наблюдал, как его мать стирает одежду, и случайно написал на известняковой плите жирными чернилами, которые, как он обнаружил, не смывались после нескольких дней. Это побудило его экспериментировать с жирными чернилами на известняке, сначала написав текст в обратном порядке на камне, затем нанеся смесь азотной кислоты и гуммиарабика, а затем чернила, что в конечном итоге увенчалось успехом. Он назвал это «химической печатью». Термин «литография» происходит от греческих слов «камень» (litho) и «письмо» (graphein), теперь синоним плоской печати.
В 1834 году Зенефельдер стал инспектором Баварской королевской типографии, но он скончался в феврале того же года.
В 1810 году немец Ф. Вайсхапт помог Зенефельдеру завершить железный ручной литографический пресс.
В 1817 году Зенефельдер попытался использовать цинковые пластины вместо известняка для литографии, но безуспешно.
В 1826 году француз Ньепс изобрёл гелиографический процесс.
В 1832 году (династия Цин, 11-й год Даогуана) британский миссионер В.Х. Медхерст основал литографическую типографию в Макао для печати китайских книг.
В 1837 году француз Г. Энгельманн изобрёл хромолитографию.
В 1840 году британский изобретатель М. Понтон изобрёл альбуминовый процесс.
В 1868 году немец Й. Альберт изобрёл коллотипию.
В 1869 году британский учёный Д. Орон изобрёл трёхцветную цветную литографию с использованием субтрактивного смешения цветов.
В 1876 году (династия Цин, 2-й год Гуансюя) француз отец Венар и китаец Цю Цзянгун основали литографическую типографию Tushehuan в Шанхае для печати церковных журналов.
Офсетная печать основана на принципе отталкивания воды и масла. Процесс печати происходит следующим образом:
Во-первых, на офсетной форме формируется участок изображения с краской. Изображение можно нарисовать непосредственно на форме жирным карандашом или создать фотографическим методом.
Во-вторых, форма увлажняется водой. Поскольку вода и масло отталкиваются, вода покрывает пробельные участки формы, которые отталкиваются изображением.
В-третьих, вся форма покрывается краской. Поскольку вода и краска отталкиваются, краска отталкивается увлажнёнными участками формы, прилипая только к жирным участкам изображения.
Наконец, бумага прижимается к поверхности формы, перенося изображение с краской на бумагу.
Офсетную печать также часто называют литографией. В отличие от высокой и глубокой печати, где печатное изображение приподнято или углублено на форме, в офсетной печати печатное изображение просто плоское на поверхности формы. Во время печати, когда бумага трётся об изображение, изображение быстро стирается, особенно когда форма используется в высокоскоростных печатных машинах. Чтобы уменьшить износ участков изображения формы, изображение сначала переносится на резиновое офсетное полотно.
Согласно имеющимся записям, офсетная печать была изобретена немецким Алоисом Зенефельдером в 1798 году, который непосредственно печатал жирные узоры на бумаге с тяжёлого известнякового блока. Различные типы офсетных форм используются для высокоскоростных и малых офсетных печатных машин, которые производят больше продукции, чем любой другой метод печати.
Офсетная печать, изобретённая Алоисом Зенефельдером из Богемии в 1798 году, была первым новым печатным процессом после изобретения высокой печати в 15 веке. В ранние дни офсетной печати использовался гладкий известняк, отсюда английское название «lithography» или «lithos», происходящее от древнегреческого слова «камень». После нанесения масляных изображений на камень, кислота травила под поверхностью камня, а затем наносился раствор гуммиарабика, который прилипал только к нежирным участкам и запечатывал их. Во время печати вода прилипала к поверхности гуммиарабика, но не к жирным частям, в то время как жирная краска, используемая при печати, прилипала к жирным участкам изображения.
В годы после изобретения офсетной печати этот печатный процесс использовался для многоцветных изображений, известных в 19 веке как хромолитография. Многие изысканные хромолитографические оттиски и публикации 19 века до сих пор сохранились в музеях по всей территории США и Европы. Каждый цвет использовал отдельную каменную пластину. Основной задачей была точная приводка изображений.
Сегодня в офсетной печати используются алюминиевые пластины. Пластины обрабатываются зернистой текстурой, или «зернением», а затем покрываются гладким слоем светочувствительной эмульсии. Фотографический негатив желаемого изображения помещается на пластину и экспонируется, создавая позитивное изображение на эмульсии. После химической обработки неэкспонированная эмульсия удаляется. Пластина устанавливается на валу печатной машины, и увлажняющий вал проходит по пластине, нанося воду на шероховатые участки или пробельные участки пластины. Затем красочный вал проходит по пластине, нанося краску только на гладкие участки или участки изображения пластины.
Если бы это изображение непосредственно переносилось на бумагу, оно дало бы зеркальное изображение, но бумага стала бы влажной. Используемый метод заключается в том, чтобы вал, покрытый резиновой тканью, прошёл по поверхности пластины, который выжимает воду и переносит краску. (В действительности резиновая ткань эластична и лучше переносит изображение, при этом всё ещё перенося воду, хотя и в меньших количествах, что можно игнорировать.)
Вал проходит по бумаге, перенося краску на бумагу. Поскольку изображение сначала переносится на вал с резиновой тканью, этот процесс также называется «офсетной печатью». Этот термин происходит от офсетного переноса изображения с пластины на резиновый вал, а затем на бумагу.
За эти годы этот процесс претерпел множество инноваций и технологических улучшений, включая многокрасочные печатные машины, которые могут печатать несколько цветов за один проход, системы краски Dahlgren, которые устраняют необходимость увлажнения (включая увлажнение в процесс подачи краски).
На входном конце достижения настольных издательских систем позволили почти любому создавать макеты профессионального качества, а развитие наборных машин позволило типографиям обойти промежуточный этап фотонабора; наборные машины могут непосредственно создавать плёнку из компьютерных изображений. С 21 века машины для прямого изготовления форм устранили необходимость в плёнке и могут непосредственно экспонировать изображение на печатную форму.
Принцип безводной печати
Система Toray
Система безводной печати Toray состоит из трёх основных компонентов: безводные пластины, специально разработанные безводные печатные краски и печатное оборудование, оснащённое системой контроля температуры.
Структура безводных пластин Toray многослойна. Нижний слой представляет собой алюминиевую основу, покрытую слоем светочувствительного полимера в качестве среднего слоя, а сверху нанесён 2-микронный слой силиконовой резиновой смолы. В зависимости от типа безводной пластины Toray, её тиражестойкость составляет от 150 000 до 600 000 оттисков, исходя из стандартной мелованной бумаги. Однако, если поверхность бумаги шероховата, тиражестойкость может снизиться. Безводные пластины Toray подлежат переработке, аналогично традиционным перерабатываемым PS-пластинам. Они подходят для использования на различных листовых и рулонных офсетных печатных машинах.
Экспонирование этих пластин может быть достигнуто с использованием традиционных вакуумных копировальных рам и источников света, с временем экспонирования, аналогичным традиционным пластинам. Во время экспонирования интенсивность УФ-света контролируется в зависимости от плотности плёнки, позволяя свету проникать через слой силиконовой смолы и экспонировать полимерный слой под ним. Световая реакция на полимерном слое очень точна, что приводит к высокому разрешению пластины до 175 линий на дюйм, с диапазоном точек от 0,5% до 99,5%. Диаграмма ниже иллюстрирует механизм формирования изображения традиционных влажных пластин по сравнению с безводными пластинами.
После экспонирования пластины проявляются, простой процесс включает специализированные химикаты и механическое оборудование для обработки безводных пластин. Обработанная пластина имеет слой силиконовой смолы в пробельной области, который отталкивает краску, в то время как в области изображения слой силиконовой смолы удалён, оставляя полимерный материал, который притягивает краску. При проектировании пластины можно выборочно спроектировать так, чтобы притягивать или отталкивать краску без использования воды или спирта.
Основное различие между безводной краской и традиционной краской заключается в типе используемой смолы и связующего. Связующее в безводных печатных красках выбирается на основе его реологических свойств и немного более вязкое, чем связующие в традиционных красках. Принцип безводной печати relies on the silicone resin layer in the non-image area of the plate having lower surface energy. Если вязкость краски высока, молекулярное притяжение внутри самой краски больше, чем её сродство с силиконовой смолой, что приводит к сильному отталкиванию краски в этих областях.
Температура является значительным фактором, влияющим на вязкость. Поскольку вода не участвует в процессе безводной печати, нет вещества для охлаждения поверхности пластины. Из-за трения температура поверхности формного цилиндра непрерывно повышается во время печати. Кроме того, высокая вязкость безводной краски и трение краски на валах также способствуют повышению температуры поверхности.
Вот почему точный контроль температуры необходим в оборудовании для безводной печати. Наиболее популярные системы используют технологию вибрационного охлаждения, где полые вибрационные охлаждающие валы извлекают охлаждающую жидкость во время процесса охлаждения. Эта структура использовалась в течение многих лет в высокоскоростных рулонных офсетных печатных машинах. После улучшений она также была применена к листовому печатному оборудованию. Почти все производители листовых печатных машин предлагают полые красочные вибрационные валы для контроля температуры. Диаграмма ниже иллюстрирует типичную систему контроля температуры в безводной печатной машине. Количество красочных вибрационных валов влияет на эффективность контроля температуры.
Функция системы контроля температуры заключается в циркуляции охлаждающей жидкости по траектории валов, удаляя тепло, генерируемое механическим движением печатного узла.
Стоит отметить, что этот тип системы не предназначен для охлаждения (или замораживания) красочных валов, а лишь для поддержания присущей окружающей температуры печатной машины во время нормальной работы. Поддержание постоянной температуры имеет решающее значение для оптимальной вязкости краски. Диаграмма ниже иллюстрирует оптимальное температурное рабочее окно в системе контроля температуры безводной печати.
Пробопечать в безводной печати может быть непосредственно выполнена с использованием плёнки. Однако не все аналоговые системы могут точно воспроизвести низкий прирост точек безводной печати. Некоторые опытные компании по безводной печати предоставляют высокоточные цветопробы, в то время как другие используют калиброванные системы цифровой цветопробы для достижения хороших результатов.
Система Presstek
Система печати Presstek PEARLdry состоит из двух основных компонентов: печатных пластин и специально разработанных безводных красок, которые очень похожи на краски, используемые Toray.
Согласно Presstek, установка системы контроля температуры является необязательной для типографий. Однако для достижения более высокой тиражестойкости рекомендуется установить систему контроля температуры. Максимальная тиражестойкость пластин PEARLdry составляет 50 000 оттисков. Пластины PEARLdry также подлежат переработке, с максимальным размером пластины 23,75" x 29,4" (четырёхкратный формат). Диаграмма ниже иллюстрирует негативную пластину PEARLdry ABL, используемую в безводной печати.
Аналогично пластинам Toray, верхний слой пластин PEARLdry представляет собой слой силиконовой смолы, который отталкивает краску. Средний слой светочувствителен, способен впитывать краску, сохраняя стабильность пластины.
Формирование изображения и экспонирование пластин выполняются без необходимости в плёнке и проявке пластин. Используемая технология формирования изображения, абляционное формирование изображения, которое использует набор массивов ИК (инфракрасных) лазерных диодов для удаления слоя силиконовой смолы изображения, обнажая алюминиевый или полиэфирный слой под ним для впитывания краски. Во время формирования изображения лазеры быстро нагревают слой изображения, вызывая расширение газа, которое отделяет изображение и верхний слой силиконовой смолы от пластины. После формирования изображения пластина снимается и устанавливается на печатную машину. Эта система позволяет выполнять прямое формирование изображения на пластине на печатной машине (например, 8-кратный формат A3 GTP-DI или Quickmaster DI), или офлайн-формирование изображения на пластине с использованием экспонирующего устройства Presstek PEARLsetter. Размеры офлайн-формирования изображения включают 8-кратный A3 (15,75"x20") и 4-кратный A2 (23,75"x29,4"). Для более крупных форматов до 40 дюймов (102 см) формирование изображения крупноформатных пластин может быть достигнуто с использованием термальных машин прямого формирования изображения. С появлением различных систем PostScript безводная печать может быть проверена с использованием различных типов систем цифровой цветопробы, таких как струйные принтеры Iris и 3M Rainbow.
Преимущества
Экологичность: Устраняет использование увлажняющего раствора, что очень полезно для окружающей среды.
Стабильные цвета: Без системы увлажнения цветовые вариации на печатных материалах минимизируются во время печати.
Хорошая насыщенность цветов: Безводная печать достигает примерно на 20% более высокой плотности цвета, чем стандарты SWOP (Specifications for Web Offset Publications, обычно используемый набор красок в США).
Прирост точек: Отличное воспроизведение деталей, безводная печать демонстрирует низкий прирост точек, позволяя печатать работы с высокой линиатурой с отличным воспроизведением деталей. Даже с линиатурой 175 линий на дюйм безводная печать даёт отличные результаты.
Широкий диапазон подложек: Безводная печать может использоваться на бумагах и подложках, которые традиционная печать не может, таких как мелованные бумаги. Без системы увлажнения многие проблемы, связанные с бумагой, в традиционной печати устраняются.
Короткое время подготовки к печати: Примерно на 40% короче, чем традиционное время подготовки к печати.
Воздействие на окружающую среду
Прорыв в охране окружающей среды.
Свежий воздух, обильные источники воды, густые леса и безопасные условия труда, это экологические цели, к которым стремятся страны по всему миру. Однако в некоторых областях полиграфическая промышленность нанесла серьёзный ущерб окружающей среде. Безводная печать может внести значительный вклад в охрану окружающей среды.
Устранение летучих органических соединений (ЛОС).
Безводная печать устраняет использование ЛОС, содержащихся в увлажняющих растворах. Некоторые ЛОС могут истощать озоновый слой и способствовать глобальному потеплению. Используя краски на водной основе, безводная печать прощается с ЛОС.
Революция в технологии красок устраняет необходимость в органических растворителях при очистке резиновых офсетных полотен, значительно снижая выбросы ЛОС. Смывочные растворы состоят из 93% воды и 7% безвредных поверхностно-активных веществ (таких как мыло), что делает их чистящими средствами на водной основе.
Защита водных ресурсов.
В 1995 году 92% мирового населения имели доступ к достаточным источникам воды. Однако, если водные ресурсы будут продолжать потребляться текущими темпами, к 2050 году только 58% мирового населения будут иметь доступ к достаточной воде. В будущем некоторые страны могут даже вступить в войну из-за водных ресурсов.
Безводная печать может защитить водные ресурсы. Например, швейцарская типография, которая внедрила первое в мире поколение безводных рулонных офсетных печатных машин, экономит 250 000 литров воды ежегодно. Большая часть этой воды в противном случае была бы взята из близлежащего озера, которое служит источником воды для почти десяти тысяч человек.
Защита лесных ресурсов.
Производство одной тонны бумаги требует использования 17 крупных деревьев, чего достаточно, чтобы обеспечить бумагой 20 человек для чтения газет в течение года.
Хотя уничтожение лесов обеспечивает сырьё для производства бумаги, оно также разрушает естественные места обитания бесчисленных видов флоры и фауны, серьёзно нарушая экологический баланс.
Благодаря быстрому процессу закрепления краски в безводной печати, листы могут быть немедленно приведены в регистр и поддерживаться цветовая согласованность во время печати, что приводит к снижению потребления бумаги на 30% до 40% по сравнению с традиционной печатью. Это не только защищает леса, но и значительно снижает производственные затраты.
Более чистая окружающая среда и более здоровые люди.
Работники полиграфии, которые вдыхают газы, содержащие токсичные органические соединения, весь день, значительно повреждают своё здоровье, влияя на функцию почек и лёгких, вызывая сухость кожи и даже приводя к дерматиту и повреждению нервной системы, среди прочих проблем.
Наиболее серьёзное повреждение здоровья происходит, когда работники используют высоколетучие растворители для очистки резиновых офсетных полотен.
Очевидно, безводная печать, которая устраняет использование увлажняющих систем, удаляет токсичные вещества из растворителей для очистки полотен, защищая не только воздух, почву и воду, но и здоровье человека.
Сравнение с традиционной печатью
Более яркие и живые цвета. Сравнение оттисков безводной и традиционной печати показывает, что безводные оттиски имеют больший контраст, с более тёмными областями теней и более яркими светами. Безводная печать может достичь качества печати, которое традиционная печать не может.
Более точное воспроизведение цветов. Безводные оттиски имеют более высокую плотность краски, что позволяет получать более насыщенные и реалистичные изображения по сравнению с традиционными оттисками.
Лучшее разрешение. Безводные оттиски выглядят более чёткими и яркими по сравнению с традиционными оттисками. Безводная печать использует линиатуру 300 линий на дюйм, в то время как традиционная печать использует 175 линий на дюйм.
Больший цветовой охват. Безводная печать достигает лучшего качества печати. Благодаря низкому приросту точек, мелкие детали в областях теней могут быть чётко воспроизведены. В частности, более высокая плотность краски в безводных оттисках расширяет цветовой охват, что приводит к более насыщенным цветам.
Диаграмма ниже показывает цветовые пространства охвата трёх типов печати, измеренные с помощью денситометра SPM100. Цветовое пространство охвата традиционной печати значительно меньше, чем у безводной печати.
Из-за высокой плотности краски, периметр цветового охвата безводной листовой печати на 21,3% длиннее, чем у традиционной рулонной офсетной печати, и на 13% длиннее, чем у традиционной листовой печати.