Исследование стабильности параметров качества печати на листовой офсетной машине

Министерство образования и науки российской Федерации

Московский государственный университет печати

Факультет полиграфической техники и технологии

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Тема работы: Исследование стабильности параметров качества печати на листовой офсетной машине Студент Симановский Е. А Руководитель к.т.н. доц. Шахова И.И.

Москва 2010 г.

Реферат

Работа 90 с., 49 рис., 32 табл., 23 источника.

СТАБИЛЬНОСТЬ ПЕЧАТНОГО ПРОЦЕССА. АВТОМАТИЗАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ICC.

Объектом исследования являются вопросы и проблемы стабильности печатного процесса при воспроизведения цветных изображений офсетным способом печати.

Цель работы — проведение исследования стабильности листовой офсетной печати, а также решение задачи выработки практических рекомендаций по вопросам стандартизации печатной продукции.

В процессе работы проводились экспериментальные исследования стабильности таких параметров печатного процесса, как оптическая плотность, растискивание, колориметрические показатели. Исследование проводилось на тиражных оттисках, отпечатанных на листовой офсетной машине MAN Roland 710 в типографии «Медиа — Пресса». Полученные оттиски подверглись денситометрическому и колориметрическому контролю. Кроме того, было произведено составление банка денситометрических и колориметрических данных. Для этого на пробопечатном устройстве был получен ряд оттисков. Весовым методом, на аналитических весах, было определено количество краски, перешедшее с формы на запечатываемый материал, рассчитана толщина слоя краски на оттиске. Графическими методами были определены оптимальные значения зональных оптических плотностей.

В результате исследования был установлен факт нестабильности печатного процесса и необходимость использования профилирования. Результаты исследования позволили составить банк денситометрических и колориметрических данных для различных видов бумаг и красок.

1. Аналитическая часть

1.1 Современное состояние офсетной печати

1.2 Достоинства офсетной печати

1.3 Тенденции и перспективы развития офсетной печати

1.4 Анализ используемых компьютерных систем в печатных процессах

1.4.1 Общие сведения

1.4.2 Автоматическая регулировка толщины пленки увлажняющего раствора

1.4.3 Автоматическая регулировка оптических плотностей

1.4.4 Автоматическое управление натиском

1.5 Параметры качества тиражных оттисков

1.5.1 Оптическая плотность

1.5.2 Тоновый прирост (растискивание)

1.5.3 Колориметрия красочных слоев

1.5.3.1 Синтез цвета при многокрасочном печатании

1.5.3.2 Аддитивный синтез

1.5.3.3 Субтрактивный синтез

1.5.4 Приводка (несовмещение)

1.5.4.1 Несовмещение между прогонами

1.5.4.2 Несовмещение между секциями

1.5.5 Печатный треппинг

2. Экспериментальная часть

2.1 Определение оптимальных зональных оптических плотностей для различных печатных пар краска-бумага

2.1.1 Методика получения оттисков с заданными параметрами

2.1.2 Денситометрический и колориметрический контроль полученных оттисков

2.1.3 Определение оптимальных зональных оптических плотностей

2.2 Сравнительный анализ денситометрических и колориметрических показателей тиражных оттисков

2.3 Профилирование печатного процесса Заключение Список используемой литературы

В настоящее время в большинстве типографий установлены листовые офсетные печатные машины, а в крупных полиграфических комплексах — листовые и рулонные (ролевые) печатные машины.

Листовая офсетная печать — классический и основной способ печати в современной полиграфии. На сегодняшний день офсетная печать главенствует на рынке полиграфических услуг, благодаря высокому качеству, экономичности, продуктивности. Она широко использует в своих машинах, устройствах и технологиях все достижения современной науки.

Областью применения листовой офсетной печати является печать средних тиражей высококачественной полиграфической продукции. Листовая офсетная печать обеспечивает точное воспроизведение мелких деталей и хорошую передачу полутонов, отличается превосходной чёткостью и яркостью.

Основными производителями листового печатного оборудования являются фирмы KBA, Heidelberg, MAN Roland, RYOBI.

Рулонные машины отличаются от листовых большей производительностью и более узкой специализацией. Качество печати на рулонных машинах обычно несколько ниже, чем на листовых, из-за меньшей точности совмещения красок. Рулонные машины часто содержат модули послепечатной обработки «в линию»: брошюровки или отделки.

Рулонная печать предназначена для больших тиражей, в этом случае цена одного экземпляра, отпечатанного ролевым способом, существенно ниже, чем цена того же заказа, изготовленного на листовой машине. Это достигается благодаря экономии машинного времени из-за большой скорости печати, одновременной многокрасочной печати сразу с двух сторон, низкой себестоимости бумаги в рулонах и возможности печатать на экономичной бумаге малой плотности.

Основными производителями рулонного печатного оборудования являются фирмы KBA, Heidelberg, MAN Roland, GOSS.

Главной задачей офсетной печати является получение качественного изображения в короткие сроки. Поэтому мировая тенденция состоит в сокращении времени простоев печатных машин; в основном это сокращение производится за счет снижения времени на приладку. Единственным путем для этого является использование компьютерных систем, модернизирующих рабочий поток (Workflow) на полиграфических предприятиях.

Рабочий поток объединяет в одну цепочку операции допечатной подготовки, печати и послепечатной обработки. С появлением персональных компьютеров начался процесс модернизации допечатной подготовки, поэтому в настоящее время она отвечает всем требования рабочего потока. В связи с этим в последние годы в печатных процессах особое внимание стало уделяться использованию цифровых технологий, которые до этого использовались весьма ограниченно. В первую очередь, цифровые технологии направлены на снижение времени на приладку, а следовательно и на сокращение расходов бумаги.

Печатный процессэто многократное получение видимого изображения путем переноса краски с красконосителя на запечатываемый материал. Требование к продукции печатных цехов (оттискам) — идентичность их между собой и эталоном по таким параметрам качества, как оптическая плотность, растискивание, колориметрия красочных слоев. Для эффективного использования компьютерных систем указанные параметры необходимо стандартизировать.

Во всем мире стандартизации всех отраслей человеческой деятельности сейчас уделяется большое внимание. Создаются национальные институты, различные международные организации с благородной целью привести к общему знаменателю все лучшее, что уже достигнуто, наметить тенденции дальнейшего развития. Соблюдение определенных количественных характеристик позволяет прогнозировать результаты печати. Открывается возможность широкого внедрения системы управления цветом CMS (Color Management System). Дизайнерам и печатникам станет проще работать.

Появляется перспектива объективно оценивать качество продукции, опираясь на количественные показатели. Ведь сейчас такая оценка в большей степени субъективна: нравится или не нравится оттиск. Безусловное преимущество стандартизации — возможность специалистов общаться на одном языке, даже если родной язык у них разный. Имеется в виду вовсе не английский, а строгий язык цифр, одинаково понятный всем, независимо от национальной принадлежности.

В 1990 г. Госкомпечать СССР утвердил ОСТ 29.66−90 — денситометрические нормы печатания для четырех групп бумаг, — содержащий также допустимые отклонения плотностей плашек по сухому оттиску. Поскольку он, судя по всему, был привязан к краскам торжокского завода, а дальнейшие исследования были прекращены еще в начале 90-х гг. — стать законодателем моды в отрасли ему вряд ли суждено.

В Америке мы обнаружим сразу два документа. Это SWOP (Specifications for Web Offset Publications), ведущий свое начало с 1975 г. и претерпевший в 2001 г. девятое издание «for the New Millennium», и GRACOL (General Requirements for Applications in Commercial Offset Lithography) версии 6,0 образца 2002 г.

SWOP начинал с рекомендаций по используемым материалам, изготовлению фотоформ и цветопроб и только с 1986 г. приобрел современный вид, когда в него вошли непосредственно рекомендации по печати. Как следует из самого названия, SWOP — это стандарт для рулонной офсетной печати. Он примечателен тем, что является первым и единственным полноценным стандартом печати, датированным концом 80-х гг. прошлого века. GRACOL, видимо, был создан по образу и подобию, но уже для нужд листовой высококачественной цветной печати.

В обоих стандартах для установления качественных характеристик печати используются такие основополагающие параметры как плотность плашек, растискивание, контраст печати и общий лимит красок при заданной линиатуре. Растискивание измеряется при 50% растре, а контраст — при 75%. Приводятся возможные допуски на значения плотности (± 0,1), растискивания (± 3) и контраста (± 5). Естественно, что SWOP рекомендует линиатуру 52 лин/см при максимальном лимите краски 300%, GRACOL соответственно 69 лин/см — при 320%. У них почти совпадают характеристики «баланса по-серому», всего на 1% отличаясь в полутонах. Рекомендуемое растискивание одинаково для С и М, минимально для Y и максимально для К. Сохраняется единый подход к поддержанию «баланса по-серому», когда растискивание любых двух красок из трех (CMY) не должно отличаться друг от друга более чем на 4% в обоих направлениях от своих эталонных значений.

У этих стандартов есть одно принципиальное отличие. Оно заключается в подходе к определению эталонных плашек. GRACOL использует классический подход, оперируя значениями денситометрических плотностей, в то время как SWOP принципиально не доверяет инструментальному контролю, справедливо полагая, что реальные числовые показания различных приборов могут отличаться друг от друга.

В связи с этим SWOP предлагает использовать эталонную шкалу со значениями плотностей (SWOP Hi-Lo Color Reference), которая распространяется отдельно от самого стандарта. Этот эталон цвета представляет собой восемь плашек, соответственно по две на каждый цвет CMYK: минимальная и максимальная интенсивность каждого цвета. Таким образом, одновременно задается как сам цвет, так и возможный интервал его изменения. Денситометр рекомендуется использовать для сравнительной оценки тиражного оттиска и этой шкалы в случае, если по каким-то причинам человеческий глаз подводит.

Международная организация по стандартизации — ISO (The International Organization for Standardization) уже много лет разрабатывает нормативные документы для различных отраслей человеческой деятельности с учетом интересов всех стран, состоящих в ней (Россия тоже). Стандартизация организована по областям.

Существует несколько стандартов ISO, имеющих какое-то отношение к печатному процессу. Наиболее значимыми для офсетной печати являются следующие: ISO 13 655 — условия измерения в полиграфии; ISO 13 656 — рекомендации по использованию денситометрии и измерений цвета при контроле процесса; ISO 12 642 — испытательные тесты для вывода изображений в целях управления цветом. ISO 2846−1 является предписанием по проверке печатных красок в лабораторных условиях. В нем приводятся CIELAB-координаты последних на эталонной бумаге.

Стандартом, заслуживающим особого внимания, является ISO 12 647, впервые увидевший свет в 1996 г. Его первая часть содержит термины и определения, а вот вторая является настоящим кладом, на поиск которого мы затратили столько усилий. И пусть по содержанию стандарт ISO 12 647−2 не столь энциклопедичен, как, например, SWOP или GRACOL, все же это тот документ, который необходим.

В нем последовательно приводятся требования ко всей технологической цепочке тиражирования печатной продукции, данные для контроля процессов, начиная с изготовления фотоформ. В основной части стандарта содержатся четкие требования к колориметрическим координатам плашек CMYK и их бинарам для пяти типов бумаг. При этом, в отличие от ISO 2846, цвета измеряются не на отвлеченной эталонной бумаге, а на реально используемой на практике. Приводится также величина растискивания при допустимом суммарном лимите красок в 350% и линиатуре до 79 лин/см. Следует отметить, что эти два параметра (колориметрия и растискивание) возводятся в ранг необходимых и достаточных для контроля качества печатной продукции. Понятие контраста печати отсутствует вовсе, «балансу по серому» отводится второстепенная роль. При этом он достигается за счет несколько иных соотношений цветов, чем приняты в Америке. Растискивание контролируется на 40% и 80% растрах, его значения для цветов CMY принимаются одинаковыми, а для К — на 2−3% выше.

Несмотря на такое обилие стандартов, ни один из них так и не прижился в полиграфии на 100%, поскольку на их соблюдение влияет слишком много факторов, от климатических условий до изношенности оборудования. Выходом из сложившегося положения может стать использование ICC-профилей.

Построение профиля выводного устройства (в том числе и печатной машины) можно осуществить с помощью специального программного обеспечения. А сам процесс создания профиля состоит из нескольких этапов:

1. Основой для построения профиля печатного устройства являются цветовые координаты цветных элементов специальных стандартизированных шкал. С помощью программы необходимо выбрать тип калибруемого устройства (CMYK, CMY или RGB) и необходимую точность профиля.

При стандартном режиме тестовые таблицы для четырех основных цветов (голубого, пурпурного, желтого и черного, каждый из которых определен от 0 до 100% с шагом 5%) содержат 210 цветовых элементов, а при расширенном — 840. Полученный файл сохраняется в tiff CMYK, tiff RGB или ps — форматах.

Эталонный документ, который потребуется после того, как на печатной машине или цветопробном устройстве будет сделан отпечаток тестовой таблицы, создается параллельно с этими файлами и содержит информацию о данной тестовой таблице: о ее типе, количестве основных цветовых каналов, данные цветометрии печатных оттисков и т. д.

2. Из полученного файла изготавливается печатная форма, после чего производится печать на машине в привычных цеховых условиях. Для каждой комбинации линиатура-бумага-краска требуется создать индивидуальный профиль.

3. На полученном тестовом отпечатке с помощью спектрофотометра измеряются фактические значения цветов. Полученные значения автоматически загружаются (режим online) или импортируются (режим offline) в программу.

4. Полученные значения автоматически сравниваются с известными значениями цветов, которые были выведены на печатную машину. Во время этого анализа полученных данных программой на основе базовой таблицы генерируется профиль печатной машины.

5. Результатом выполнения первых четырех этапов программы является базовая таблица, в которой хранится вся информация о печатном процессе, и которую считывают большинство профессиональных графических приложений. Если сканеры и мониторы также были отпрофилированы, экранная цветопроба будет почти идентичной печатному оттиску.

Созданный профиль встраивается в программы обработки векторной и растровой графики или экспортируется в формат растрового процессора CRD, который является функциональным эквивалентом профилей печати ICC.

Создав профиль печатной машины, т. е. определив ее особенности при печати каждого конкретного заказа, вы получите возможность предсказать цвет печатного оттиска еще на стадии препресса.

Кроме того, наличие у типографии профиля своей печатной машины позволит избежать споров с заказчиками по поводу несоответствия того или иного цвета в том случае, если допечатная подготовка проводилась самим заказчиком.

При профилировании печатных машин используются специальные тест-формы, благодаря которым на оттиске можно измерить не только колориметрические показатели, но и оптическую плотность, растискивание. Профили делаются для каждой совокупности линиатуры, бумаг и красок.

При этом печатный процесс должен быть стабильным. Построенный профиль и будет являться стандартом для конкретной печатной машины.

В связи со всем вышесказанным, целями данной работы будет:

1) проведение исследований стабильности листовой офсетной печати;

2) профилирование печатной машины;

3) решение задачи выработки практических рекомендаций по вопросам стандартизации печатной продукции.

1. Аналитическая часть

1.1 Современное состояние офсетной печати

С 1950;х годов плоская офсетная печать является доминирующим способом воспроизведения полиграфической продукции, и в ближайшее время она не собирается сдавать свои позиции. Несмотря на конкурентную борьбу с другими перспективными способами печати, офсетная печать в наши дни занимает около 63−65% мирового рынка. При этом в недалеком будущем не ожидается серьезного уменьшения доли офсетной печати.

Качество офсетной печати пока что может превзойти только глубокая печать, экономическая эффективность которой проявляется только при печати сверхбольших тиражей. При этом глубокая печать полностью проигрывает офсетной с точки зрения экологичности процесса. Если не говорить о рынке упаковки и этикетки, то в нише средних и больших тиражей у офсетной печати нет конкурентов; в печати малых тиражей офсетная печать успешно конкурирует с цифровой печатью.

1.2 Достоинства офсетной печати

Офсетная печать именно возникла более 100 лет назад и сразу же показала свои неоспоримые достоинства. В результате сегодня она является мощной промышленной отраслью, высокомеханизированной и высокоавтоматизированной, широко использующей в своих машинах, устройствах, технологиях, материалах все достижения современной науки. При этом глубокие преобразования офсетного способа произошли, можно сказать, мгновенно. Если современники Алоиза Зенефельдера, изобретателя литографии, являющейся предшественницей офсетного способа, не смогли дожить до появления офсета, то многие наши современники смогли пережить множество его этапов — от цинковых и алюминиевых формных пластин до современных беспленочных технологий. Каждый год, а может, и каждый месяц приносит нам новшества, которые отрицают продукты, буквально вчера сами являвшиеся новшествами.

Принцип прежней офсетной печати сохранился, но от него остался только перенос изображения на бумагу не напрямую с жесткой печатной формы, а через эластичное промежуточное резиновое полотно благодаря чему достигается существенное повышение качества печати. Но воплощение этого принципа совершенно иное, чем прежде, причем это касается всех его сторон — начиная от подготовительных, допечатных процессов, до собственно печати и последующих отделочных работ.

Офсетная печать стала широкораспространенной благодаря целому ряду объективных причин, к числу которых относятся:

— возможность изменения формата и красочности печатания, широкая номенклатура запечатываемых материалов — от легких бумаг, имеющих толщину менее 0,04 мм и массу менее 40 г/мІ, до картона толщиной до 1,2 мм и массой до 1000 г/мІ, достаточно высокая рабочая скорость (до 21 тыс. оттисков/час для листовых машин и более 60 тыс. оттисков/час для рулонных);

— универсальные возможности художественного оформления изданий (большая свобода в компоновке материала в пределах полосы, использование разнообразных по конфигурации, размерам и красочности элементов изображения и их сочетаний и т. п.);

— легкость изготовления крупноформатной продукции на листовых и рулонных машинах при использовании бумаг различной массы;

— улучшение качества при помощи стандартизации технологий и появление новых основных и вспомогательных материалов;

— возможность двусторонней печати многокрасочной (в том числе и высокохудожественной) продукции в один прогон;

— наличие высокопроизводительного и технологически гибкого печатного оборудования и улучшение качества и появление новых расходных материалов — бумаг, красок, резинотканевых офсетных полотен и формных пластин;

— внедрение достаточно гибких и эффективных вариантов формного производства. Сегодня офсетные печатные формы могут изготавливаться фотомеханическими, диффузионными, электрофотографическими, лазерными и другими способами, а применение предварительно очувствленных формных пластин различных типов и автоматизация их экспонирования и обработки способствуют нормализации параметров качества печатных форм, в том числе использование технологии computer tо рlate (СtР, прямое изготовление печатной формы, компьютер — печатная форма) сильно укрепило позиции офсетной печати;

— сравнительно небольшая величина отходов бумаги и меньшая вредоносность воздействия на окружающую среду.

1.3 Тенденции и перспективы развития офсетной печати

Смена тысячелетий ознаменовалась процессом глобальных преобразований полиграфической отрасли. Человечество перешло к информационному обществу, характеризующемуся практически полной компьютеризацией, использованием сетевых коммуникаций. Некоторые специалисты подчеркивают, что в будущем наибольшее значение будут иметь не инвестиции в машины, а инвестиции в людей и в инновации.

В технологическом плане отчетливо проявляются тенденции к уменьшению тиражей изданий и к повышению красочности продукции, общему росту числа изданий, а также к сокращению сроков их изготовления. Так, например, технология компании KBA, доработанная компанией Heidelberg и получившая название Anicolor, позволяет значительно снизить бумажные отходы на приладку, что существенно уменьшает себестоимость тиража и делает малые тиражи рентабельными. Это достигается использованием сверхкороткого красочного аппарата, идея которого позаимствована у флексографской печати: используется растрированный валик, с помощью которого на полный формат всех листов наносится слой краски однородной толщины. Поскольку по размерам этот валик совпадает с формным цилиндром, это позволяет предотвратить шаблонирование.

Рис. 1 Схема красочного аппарата Heidelberg Anicolor.

На рисунке 1: 1- растровый (анилоксовый вал); 2- раскатные валики для получения идеальной эмульсии краски и увлажняющего раствора, а также для смывки красочного аппарата; 3- камер-ракельная система для заполнения анилоксового вала краской; 4- накатной красочный вал; 5- система непрерывного увлажнения; 6- формный цилиндр.

Несмотря на некоторые недостатки этой технологии, такие как особые требования к климатическим условиям и используемым краскам, потенциал этой технологии огромен [4][5].

Не менее важным является снижение времени перехода с тиража на тираж. Это обеспечивается путем автоматизации процессов переналадки печатной машины. Главной целью автоматизации является оказание печатнику максимального содействия в получении высокого качества печатной продукции. Чем проще процесс управления печатной машиной, тем быстрее достигается качественный результат. В связи с этим ведущие производители печатного оборудования стремятся свести все функции управления машиной на один центральный пульт. Обеспечение всех необходимых настроек с пульта управления — один из способов снижения времени простоев печатной машины и сокращения времени печати тиражей.

Существуют автоматизированные механизмы, предназначенные для облегчения и ускорения процессов установки печатных форм в машину и выброса отработанных пластин из нее. Как правило, такие устройства (Komori (APC), Heidelberg (Autoplate), Rolland (PPL), KBA, Ryobi и др.) выполняют цикл снятие-установку печатных форм в полуавтоматическом, либо полностью автоматическом режиме в течение всего 2−3 минут на всех секциях печатной машины. В первом случае автоматизируется лишь процесс зажатия и натяжения пластин на формном цилиндре, установку же в штифты выполняет печатник, во втором отрабатывается весь цикл, и работа печатника заключается лишь в укладке в приемный поддон новой формы и удаление снятой. Точность приводки при этом лежит в пределах 0.05 мм, что вполне достаточно для того, чтобы начать печатание большинства работ без дополнительной приладки. Не менее полезны механизмы автоматической смывки ОРТП, красочных аппаратов.

Другим важным направлением развития офсетной печати является экологическая безопасность процесса печатания. Экологичное производство сокращает количество отходов, потребление электроэнергии и выбросы в атмосферу. Одним из важнейших экологических показателей листовой офсетной печати является количество отходов бумаги на старте машины. Ни один другой параметр не оказывает столь значимого влияния на экологические характеристики печатной машины. Если считать, что в среднем на заказ приходится 600 бракованных оттисков, печатная машина формата А2 при работе в три смены производит 280 тонн отходов в год. Это соответствует примерно 300 тоннам ежегодных выбросов CO 2. При этом не учитываются дополнительные отходы, образующиеся на стадии послепечатной обработки.

Для сокращения количества отходов бумаги ведущие мировые производители оборудования предлагают широкий спектр решений, таких как программы для предварительной настройки красочных зон, для сохранения характеристик красок и бумаги, а также системы контроля и спектрофотометрических измерений цвета «в линию». Сочетание этих модулей сокращает количество контрольных оттисков, необходимых в процессе выхода на цвет, до 1−2 экземпляров. Это экономит до 400 листов бумаги на задание или около 190 тонн бумаги в год.

Энергопотребление печатной машины — второй по значимости экологический фактор после бумажных отходов. Энергопотребление печатной машины формата 70×100, печатающей в шесть красок с лакировальной секцией и сушкой, в среднем составляет 140 КВт. Энергия, генерируемая для этой цели, соответствует выбросу 290 тонн CO 2 в год. Главный привод, сушки и подача сжатого воздуха — наиболее энергоемкие компоненты машины. Поэтому производители печатного оборудования постоянно стремятся увеличить КПД основных узлов печатных машин, уменьшить расстояние между сушкой и оттиском и т. д.

Третьим экологическим фактором является использование спиртосодержащих увлажняющих растворов. Например, в Германии только в 15% типографий используются растворы с пониженным содержанием спирта. К сожалению, другие предприятия продолжают использовать увлажняющие растворы, содержащие от 8 до 15% спирта. Основное снижение нагрузки на окружающую среду возможно при использовании типографиями увлажняющих растворов, содержащих всего 3% спирта. Достижение баланса между выбросами летучих органических соединений и дополнительными затратами на электроэнергию, связанными с улучшением экологии, повышение качества очистки и сокращение отходов при запуске достигается уменьшением концентрации спирта до 3%, а не до широко разрекламированного показателя 0%.

Все большую популярность набирает печать офсетным способом на невпитывающих материалах. Одним из существенных недостатков традиционных офсетных красок на основе минеральных и растительных масел является продолжительное время их закрепления, что значительно увеличивает длительность производственного цикла. В результате технологический процесс оказывается разорван на несколько стадий, разделенных значительными промежутками времени, снижается оперативность выполнения заказов, требуются вместительные складские помещения, затрудняется управление производством. Решить перечисленные проблемы позволяет применение офсетных УФ-отверждаемых красок. УФ-отверждаемые краски расширили возможности офсетной печати, позволив наносить изображение на невпитывающие материалы. При этом не возникает трудностей, характерных для печати фолиевыми красками, таких как долгое время сушки и разрушение резины красочных валов. Краски отверждаются практически мгновенно и дают яркий, насыщенный цвет. Оттиски получаются стойкими к истиранию, и, благодаря свойствам красок, красочный слой при фальцевании не растрескивается.

Расход энергии при печати УФ-красками на порядок меньше, чем при термосушке. Не требуется дорогостоящая регенерация растворителя, так как его роль выполняет мономер (или низкомолекулярный олигомер), полимеризующийся в процессе отверждения, а не испаряющийся в воздух, как это происходит при сушке классических красок.

Из-за растущих требований к качеству печати все большее внимание уделяется системам контроля качества, интегрированным непосредственно в печатную машину. В процессе тиражного печатания система автоматически контролирует и регулирует отклонения в цвете и приводке красок по шкале контрольных полей, предусмотренных на каждой печатной форме. Спектрофотометр позволяет улавливать нюансы отклонения цвета, что особенно важно при воспроизведении фирменных цветов или при контроле смесевых и иных красок, не входящих в офсетную триаду (голубая, пурпурная, желтая). В отличие от выборочного контроля продукции, традиционно осуществляемого путем выемки запечатанного листа из машины для проведения замеров, контроль в режиме in-line обеспечивает измерение каждого экземпляра тиражной продукции с возможностью представления заказчику сертификата о качестве выполненной работы.

Рис. 1.2 Система контроля качества in-line

Многие новейшие достижения в области электроники быстро находят практическое применение в полиграфии. Как сказано в энциклопедии Гельмута Киппхана, «электроника обеспечивает управление печатным производством, благодаря чему достигается хорошее качество продукции и высокая производительность оборудования… Только так можно сократить сроки выполнения заказов и удовлетворить требования клиентов относительно высокого качества продукции». Поэтому технологии контроля качества непрерывно совершенствуются; добавляются такие функции, как, например, сравнение отсканированного непосредственно в машине печатного листа с оригиналом в PDF. Отображаются даже малейшие различия в шрифтах и автоматически протоколируются для документации по контролю качества.

1.4 Анализ используемых компьютерных систем в печатных процессах

1.4.1 Общие сведения

Печатный процесс — это многократное получение одинаковых изображений с заданными параметрами качества путем переноса краски с печатной формы (непосредственно или через промежуточную поверхность) на запечатываемый материал.

Процессы, которыми управляют специальные автоматические устройства, а не человек, называют автоматизированными. Автоматизация технологических процессов — одно из основных направлений научно-технического прогресса. Цель автоматизации — в повышении производительности и эффективности труда, улучшении качества продукции. Автоматизация печатных процессов на современных высокоскоростных офсетных машинах — задача первоочередной важности. Это объясняется тем, что объем информации, необходимой для правильного ведения процесса, возрастает, а время на получение и осмысление печатником этой информации, на принятие решений и их выполнение сокращается. Существуют способы и устройства, позволяющие получать объективную количественную информацию о происходящих в управляемых процессах изменениях. Такие устройства помогают печатнику количественно оценить появившиеся в печатном процессе отклонения и правильно и своевременно их компенсировать.

Управление процессом печатания на офсетной машине должно обеспечивать поддержание режима работы машины для получения нужного количества оттисков требуемого качества с наименьшими затратами груда, времени и материалов. Эта задача может быть решена при использовании самонастраивающейся системы с автоматическим оптимизатором. Такая система обладает способностью самостоятельно отыскивать в процессе печатания оптимальный режим работы и так изменять свои внутренние динамические свойства, чтобы при воздействии различных факторов режим оставался неизменным или близким к оптимальному.

Поэтому основной тенденцией развития офсетной печати в последние годы является автоматизация процесса выхода печатной машины на оптимальный режим печатания. Это осуществляется путем автоматической регулировки таких параметров, как толщина красочного слоя, толщина пленки увлажняющего раствора, давление натиска между формным и офсетным цилиндрами, скорость печати, тоновый прирост.

1.4.2 Автоматическая регулировка толщины пленки увлажняющего раствора

Системы такого типа появились на рынке в начале 80-х и пришли из Японии: первой внедрила системы с обратной связью в увлажняющем аппарате японская корпорация Ryobi. Принцип управления толщиной водной пленки на форме получил название ААС — Automatic Aqua Control.

На рис. 1.3 показано устройство датчика, измеряющего толщину водной пленки. На самом деле он измеряет не саму толщину пленки, а яркость луча, отраженного от поверхности формы. Чем больше на форме воды, тем сильнее отблеск.

Рис. 1.3 Система Automatic Aqua Control

Внутри датчика находятся излучатель и фотоприемник, расположенные так, что луч, отраженный от поверхности формы, попадает на фотоприемник. Датчик закреплен на штанге рядом с формным цилиндром.

Сначала нужно выбрать на каждой форме такой пробельный участок, который имел бы достаточную площадь (примерно 1×1 см) и обязательно располагался в поле бумажного листа. (Если такого участка нет — например, все поле печати занимают растровые элементы, — использование ААС невозможно.) Затем следует установить датчик точно над этим элементом формы и нажать кнопку запоминания позиции. После этого можно начать печать, и, когда установится стабильный баланс «краска-вода», включить автоматику. Существующий на этот момент уровень сигнала с датчика будет запомнен как эталонный, и дальше система будет поддерживать толщину водной пленки на этом уровне, изменяя скорость вращения дукторного валика увлажняющего аппарата. В автоматическом режиме имеется возможность напрямую изменить с пульта эталонное значение; например, можно сначала при прогоне макулатуры снизить подачу воды настолько, чтобы началось тенение, а потом прибавить ее всего на 10−20%, что позволит стабильно работать на предельно возможном минимуме смачивания формы.

Рис. 1.4 типичное изменение смачивания формы в процессе печати при ручном и автоматическом управлении Кривая A-F показывает характерный пример изменения увлажнения в начале тиража при традиционном ручном управлении с визуальным контролем по оттиску. Печатник контролирует качество оттисков и судит о том, нужно ли прибавить или уменьшить подачу воды, по появлению брака: если начинается тенение или «затягивает» растровые элементы, он прибавляет воду, а если на кромках печатных элементов появляются затеки воды, он уменьшает скорость дукторного валика увлажнения. В первый момент форма, как правило, несколько переувлажнена. В начале печати (на участке A-B) этот избыток достаточно быстро уходит, иногда настолько быстро, что начинается тенение (отрезок B-C). Заметив тенение, печатник спешит его убрать, увеличивая подачу увлажнения, а иногда еще и поливая увлажняющие валики вручную. После этого смачивание формы резко увеличивается, тенение исчезает (отрезок C-D). Точно угадать, насколько нужно увеличить скорость дуктора, очень сложно, и весьма вероятно, что через какое-то время на форме создастся избыток увлажнения. Но печатник заметит это только тогда, когда на оттиске снова появятся явные затеки воды (D-E). После этого печатник немного уменьшит подачу воды, и тираж будет продолжать печататься нормально — до тех пор, пока снова увлажнение не выйдет за допустимые границы (F).

Однако, наряду с серьезными преимуществами, система автоматического контроля увлажнения обладает также некоторыми недостатками. водная пленка будет стабилизироваться только в зоне датчика. Если из-за загрязнения валиков или нарушения регулировки на другом краю листа начнется тенение, ААС может этого не заметить. Для стабильной работы системы необходимо поддерживать увлажняющий и красочный аппараты в хорошем состоянии — чистыми и правильно отрегулированными. Этим будет гарантирована равномерность увлажнения по всей площади формы, и тогда достаточно контролировать только один фрагмент. Удержание постоянной оптической плотности оттисков в течение всего тиража действительно существенно облегчается; тем не менее регулировку подачи краски (общую и по зонам) должен делать печатник. Во время печати необходимо замерять денситометром плотность оттисков через каждые несколько сотен листов.

1.4.3 Автоматическая регулировка оптических плотностей

В настоящее время на рынке существует множество систем контроля оптических плотностей во время печати, схожих по своей функциональности. Такой системой является, например, KBA DensiTronic S.

Благодаря этому модулю при переналадке происходит снижение до 80% количества макулатуры, связанной с цветопередачей. Кроме того, происходит значительное ускорение всех процессов, связанных с регулировками цвета.

Рис. 1.5 Изменение оптических плотностей при традиционном управлении На рисунке 1.5 представлено изменение оптических плотностей при традиционном управлении: только после 780 листов самая «медленная» зона попадает в допустимую область по оптическим плотностям.

При традиционной регулировке происходит установка необходимых оптических плотностей для каждой красочной зоны и для каждого красочного аппарата в разные моменты времени. Для красочных зон с площадью покрытия от 40 до 100 процентов оптические плотности краски после 80 — 120 листов становятся стабильными. При малых площадях покрытия (менее 5 процентов) накат краски в таких красочных зонах достигает необходимой величины значительно позже. А так как обычно важной является совместная печать всех красок, самые «медленные» красочные зоны становятся определяющими для качества всей печатной продукции.

Благодаря целенаправленному зональному управлению с использованием новой технологии динамического управления цветом необходимые оптические плотности в каждой красочной зоне задаются за определенный промежуток времени. Даже при очень низких площадях покрытия (менее 5 процентов) эталонная область достигается уже после 120 листов (рис. 1.6).

Рис. 1.6 Изменение оптических плотностей при автоматическом управлении На мониторе DensiTronic S отображается файл CIP3, относящийся к конкретному заказу. Исходя из него после загрузки осуществляется расчет значений площадей покрытия, которые необходимы для динамического управления. Если машины Rapida соединены с LogoTronic professional, в будущем данные площадей покрытия передаются напрямую на DensiTronic S.

1.4.4 Автоматическое управление натиском

В первую очередь подобные системы предназначены для оптимальной работы машины при частой смене запечатываемых материалов. Технология была разработана компанией KBA в 2005 году и получила название NipTronic.

Подшипник в замкнутом, уплотненном смазкой корпусе, может дистанционно регулироваться с пульта управления для точной регулировки натиска между формным и офсетным цилиндром или между расположенными друг напротив друга офсетными цилиндрами при башенном восьмисекционном построении машины. Таким образом, можно отказаться от контрольных колец и связанного с ними технического обслуживания.

Рис. 1.7 Управление натиском Настройка предварительно заданной силы давления осуществляется электродинамически при нажатии кнопки «Включить натиск» с последующей регулировкой. При этом вне зависимости от текущего состояния офсетных полотен автоматически задается оптимальный натиск с дозированным усилием на базе эталонных значений, заданных с пульта управления в зависимости от используемой бумаги. При этом без всякого ущерба для качества печати отсутствуют длительные ручные работы по юстировке, которые на практике приходиться проводить достаточно часто, а также смена подкладочных полотен в зависимости от используемого запечатываемого материала. KBA NipTronic является идеальным решением для машин, которые применяются как для печати Heatset, так и для печати Coldset. Например, для относительно шероховатой газетной бумаги оптимальный натиск может быть на три уровня выше, чем при использовании высококачественной мелованной бумаги.

Более длительный срок службы для подшипников, печатных форм и офсетных полотен благодаря оптимальному натиску, меньший расход энергии и меньшее количество повреждений подшипников при размотке бумаги — это дополнительные преимущества этой инновации.

1.5 Параметры качества тиражных оттисков

1.5.1 Оптическая плотность

Оптическая плотность — величина производная от диффузного отражения (отношение световых потоков, отраженных пробным оттиском и эталоном белого цвета при угле падения световых лучей, равном 45°, и принятом за нуль значения плотности эталона плашки). Оптическую плотность измеряют в отраженном свете. По оптической плотности можно судить об оптических свойствах красочных слоев.

(1.1)

гдеD — оптическая плотность, с — диффузное отражение, Ф₀ — световой поток, отраженный от эталона белого, Ф — световой поток, отраженный от пробного оттиска.

На оптическую плотность оказывают влияния толщина красочного слоя и интенсивность краски. Измерение оптической плотности может служить для контроля равномерности подачи краски в поперечном и продольном направлениях на отдельном оттиске, контроля равномерности подачи краски во время печатания тиража, сравнения эталонного и печатных оттисков. Кроме того, сравнение оптической плотности плашки и растровых полей позволяет получить представление о контрасте печати. Недостаточная оптическая плотность приводит к получению ненасыщенного оттиска («серая печать») — малоконтрастное изображение на оттиске.

Причины, вызывающие сложность в достижении денситометрических норм и получении интенсивности цвета на оттиске в основном связаны со свойствами краски (тиксотропность, липкость, пониженная температура, стекленение, недостаточное различие в консистенции последовательно накладываемых красок — пониженный трепинг), свойствами системы краска — увлажняющий раствор — бумага (повышенное эмульгирование из-за добавок увлажняющего раствора; содержания веществ в проклейке бумаги, стимулирующих эмульгирование), с предпечатной подготовкой (цветокоррекция, недокопирование в формных процессах). Помимо этого, «серая печать» может быть вызвана обильной подачей увлажняющего раствора на форму, недостаточной подачей краски и недостаточным давлением в зоне печатного контакта. Измерения на денситометре оптических плотностей плашек чистых цветов триады необходимо сравнить с таблицами международных нормативных документов и определить таким образом, находятся ли изучаемые оттиски в допуске.

Таблица 1.1 Денситометрические нормы и нормы на растискивание [18]

Таблица 1.2 Рекомендации фирмы Heidelberg

Таблица 1.3 Денситометрические нормы печатания по российским нормативам

Допустимые отклонения зональных плотностей отражения не должны превышать: для бумаги первой группы по цветным краскам и для бумаг всех групп по черно краске ±0,10; для бумаг групп 2,3а, 3б, и 4б по цветным краскам ±0,08; для бумаги группы 4а по цветным краскам ±0,05;

Таблица 1.4 Денситометрические нормы и допуски ISO 12 647−1

Таблица 1.5 Денситометрические нормы, рекомендуемые ISO 12 647−2

Как видно, данные, приведенные в таблицах, сильно отличаются для отечественных и европейских нормативных документов. Наиболее «жизненным» стандартом из выше процитированных является ISO 12 647−2, в нем четко определен коридор колебания цветов СМYК, а также возможные пределы изменения растискивания и «спреда полутона». Впервые оговариваются допустимые отклонения цветопробы от подписного листа, а также возможные допуски на разнооттеночность тиража. В любом случае, каждая типография должна придерживаться собственных требований к качеству, исходя из видов выпускаемой продукции, используемых материалов и условий производства. Международные требования и стандарты являются отправной точкой, от которой уже происходит дальнейший отсчет и разрабатываются внутренние нормы. Как же тогда определить номинальное значение оптической плотности, к которому нужно стремиться? Главный технолог типографии Пресса-1 Гурулев О. С. предлагает эмпирический путь решения проблемы — определение оптимальных толщины красочного слоя и величины оптической плотности через достижение наибольшего контраста. Похожий вывод делает С. Бачурин [19]: В соответствии с современными требованиями весь контроль цветовых отличий осуществляется исключительно спектрофотометром. С практической точки зрения это означает, что сначала технолог путем спектральных измерений устанавливает необходимую толщину красочного слоя и только потом определяет, какая денситометрическая плотность ему соответствует.

Для этого существует определенная методика. Оттиски с различным количеством печатной краски получают на пробопечатном устройстве. Полученные при проведении работы числовые данные заносятся в табл. 1.6. Таблица предназначена для записи экспериментальных данных, полученных при работе с одним видом краски и запечатываемого материала. Для других видов краски или запечатываемого материала в отчете должно быть представлено соответствующее количество таблиц.

Таблица 1.6 Краска — Вес формы, —г Запечатываемый материал — Площадь формы, — см²

По данным таблицы 1.6 строят графики D=f (H).

Толщина слоя краски рассчитывается по формуле

h=g*10⁴/S*p (1.2)

После этого приступают к спектрофотометрическому анализу исследуемых оттисков в системе Lab, данные которого заносят в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 БумагаКраска;

Расчет ДE относительно эталона, координаты которого представлены в таблице 1.8, осуществляется по формуле:

ДE=[L_эт-L_от)²+(а_эт-а_от)²+(в_эт-в_от)²]^Ѕ (1.3)

Таблица 1.8 Эталонные координаты цветов

По данным таблицы 1.7 строят график зависимости ДE=f (Dотт), по которому определяют оптимальное значение зональной оптической плотности.

С это целью из нижней точки полученной кривой опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Пересечение перпендикуляра с осью абсциссзначение оптимальной оптической плотности.

Рис. 1.8 Зависимость цветовых различий от зональных оптических плотностей

1.5.2 Тоновый прирост (растискивание)

Растискивание — изменение размеров печатных штриховых и растровых элементов на оттиске в процессе печатания, ведущее к градационным и цветовым искажениям; оно бывает естественное, которое неизбежно при офсетной печати, и побочное — оно возникает из-за нарушения технологии и неправильных регулировок печатной машины.

Перечислим основные причины, вызывающие растискивание:

1. Избыточная подача краски в красочную систему и, соответственно, на печатную форму.

2. Слабое натяжение резинотканевого офсетного полотна.

3. Избыточное давление в зоне печатного контакта (деформация больше 0,07−0,1 мм).

4. Красочные и увлажняющие валики сильно прижаты к раскатному цилиндру. Имеет место боковое смещение валиков.

5. Нарушение баланса краска/увлажняющий раствор.

6. Несоответствие свойств в системе краска/форма/запечатываемый материал, которое чревато нарастанием нерабочего слоя краски на форме или офсетном полотне. Это приведет к тому, что в ходе печати резко увеличится растискивание вследствие расплющивания «столбика» избыточной краски.

7. Низкая тиксотропность краски; при корректировке в краску введено избыточное количество разбавителя или слабо-слабой олифы; печать ведется с применением слишком мягкого декеля; была нарушена технология при изготовлении печатной формы — увеличение размеров растровых точек и штрихов произошло еще на стадии допечатной подготовки.

Основные методы устранения дефекта растискивания