ГРАВИРОВАНИЕ: механика или лазер?<i><A HREF="#vr"><SUP>*</SUP></A></i>

Познакомимся с технологиями лазерного гравирования формных цилиндров для глубокой печати и отличиями от традиционного электромеханического.

По оценкам экспертов, сегодня в США новейшие лазерные установки гравируют от 5 до 20% всех цилиндров глубокой печати. Они не вытеснят традиционных способов: скорее, будут предлагать то, чего старые методики не могут или выполняют не лучшим образом. Принимая решение, каждый должен исходить из потребностей бизнеса. Часть предприятий гравирует валы самостоятельно, часть заказывает на стороне — оценку полезности любой из известных или только появляющихся технологий можно давать лишь с учётом всех факторов.

Появлению новых решений предшествует огромная исследовательская работа. Технические детали по устройству лазеров и другим технологическим аспектам выходят за рамки данного обзора, но это не мешает пониманию, на что способны новые системы и какие задачи уже решают.

История

Прототипом современной растровой глубокой печати был метод создания полутоновых безрастровых изображений, при котором для травления использовалась чувствительная к свету пигментная бумага (способ получил название «гелиогравюра» — прим. ред.). Растровую же технологию в глубокой печати оценили за возросшую стабильность процесса, который из сферы «искусства» перешёл в плоскость «ремесла».

В 80-х с методиками электромеханического гравирования пришла возможность воспроизводить цифровые изображения. Медную поверхность стали гравировать алмазным резцом. Ограничения по форме ячеек, недостатки механической обработки и желание повысить скорость гравирования стимулировали интерес к альтернативным, бесконтактным технологиям. Эра постэлектромеханических экспериментов продолжалась почти 25 лет (рис. 1).

Терминология

Для тех, кто не знаком с технологиями гравирования или разбирается только в электромеханических методах, приводим краткий глоссарий.

Глоссарий технологий гравирования

Автотипное гравирование (auto-typical)
Размер ячеек варьируется только по ширине.

Полуавтотипное гравирование (semi-auto-typical)
Размер ячеек варьируется по ширине и глубине.

Прямое лазерное гравирование
Ячейка формируется испарением металла под прямым воздействием лазера.

Непрямое лазерное гравирование
Ячейки формируются химическим травлением или электролитическим удалением элементов, образуемых после выжигания лазером покрывающего цилиндр защитного масочного слоя.

Защитный масочный слой (resist)
Удаляемое лазером покрытие, невосприимчивое к раствору для химического травления.

Альтернативное гравирование
Любой процесс, отличающийся от электромеханического алмазного гравирования.

Бесконтактное гравирование
То же, что непрямой процесс.

Ключевое ограничение традиционного электромеханического гравирования — воспроизведение лишь полуавтотипных ячеек (меняющих размер по ширине и глубине), тогда как новые технологии прямого лазерного гравирования работают и с автотипной, и с полуавтотипной геометрией.

Рис. 2. Размер выгравированных электромеханическим способом полуавтотипных ячеек меняется по ширине и глубине

В геометрии ячеек, чья глубина меняется в зависимости от ширины, причина того, что точки на оттиске, отпечатанном с помощью формного цилиндра, выполненного методом электромеханического гравирования, сливаются, начиная с 50-75%. Новые лазерные установки позволяют точно воспроизводить нужную форму ячейки, получить стабильно воспроизводимый непрерывный тон, задаваемый цифровым образом.

Рис. 3. Результат непрямого лазерного гравирования — автотипные ячейки отличаются только по ширине

Современные технологии

Электромеханическое гравирование. Точка отсчёта для любого сравнительного анализа. Принцип геометрии алмазного резца диктует основное правило: при расширении ячейки (увеличении размеров растрового элемента) она углубляется, а её объём становится больше (рис. 4).

Рис. 4. Электромеханическое гравирование алмазным резцом

Лазерное гравирование. Способов лазерного гравирования несколько. При прямом выжигании по цинку возможна имитация полуавтотипной ячейки, но сильная сторона технологии — автотипная геометрия (рис. 5)

Сравнение

Лучше понять новые технологии поможет анализ технологических этапов.

Ниже показаны важнейшие шаги в процессах непрямого и прямого лазерного гравирования (рис. 6, 7, 8).

Краскоперенос

Работающие с гравированными лазером формными цилиндрами сразу отмечают стабильный и «объёмный» перенос краски. Объяснений несколько. Сформированные лазером ячейки более гладкие, чем механически гравированные, и не задерживают краску. Представьте две чашки — гладкую стеклянную и шероховатую: во втором случае площадь задерживающей краску поверхности намного больше. Другая причина — геометрия. Как видно из рис. 9, объём выгравированной алмазным резцом пирамидальной ячейки меньше, чем у аналогичной ячейки той же площади, изготовленной лазером.

Лазерная абляция, гравирование химическим травлением. Традиционное электромеханическое гравирование. Рис. 10. Результаты сканирования оттисков, демонстрирующие различия в краскопереносе при одинаковой линиатуре растра

Особенности лазерного гравирования обеспечивают повышенный краскоперенос при одинаковом разрешении или линиатуре.

Одно и то же изображение с высоким разрешением можно воспроизвести, увеличивая глубину ячейки независимо от ширины (рис. 10), обеспечивая перенос большего количества краски и работу с красками меньшей насыщенности или большей вязкости.

Другое существенное преимущество — работа с безрастровыми полутонами на всех уровнях оптической плотности. Один из лауреатов премии Golden Cylinder Award-2004 с помощью техники прямого лазерного гравирования по цинку воспроизвёл одним цветом растяжку, которую ранее не удавалось качественно передать даже двумя цветами.

Текст

Рис. 11. Сравнение результатов технологии Hell Xtreme с традиционным электромеханическим гравированием

Широко распространённые технологии тоже не стоят на месте. Недавно Hell представила методику Hell Xtreme, оптимизирующую воспроизведение текста при механическом гравировании. Разумеется, улучшенная работа с текстом на высоких линиатурах и разрешениях — немаловажный плюс только выходящих на рынок лазерных систем (рис. 12).

Рис. 12

Литература

1. Трибьют Э. Gravure Advances at Drupa («Новинки глубокой печати на Drupa») // The Seybold Report, 9 июня 2004.
2. Виземанн Р., Ритчер М. Coming Full Circle: Digital Gravure Images from Laser Ablation & Closed-Loop Spray Chemical Etching Process («Полный цикл цифрового нанесения изображений в глубокой печати методом лазерной абляции и химического травления») // Gravure magazine, 2004, октябрь, с. 71.
3. Образовательный центр глубокой печати и Американская ассоциация глубокой печати // Gravure Process and Technology («Технология глубокой печати»), 2003.

^* Перепечатано с разрешения издателей журнала Gravure magazine, июнь 2005 г.

НАШИ

Кроме подробного технологического обзора формных процессов глубокой печати, статья даёт представление о темпах развития отраслевых технологий. Минуло чуть более года с момента публикации оригинала, а на иллюстрации «история изготовления цилиндров глубокой печати» нужно ставить отметку «по состоянию дел» на 2006 г. И это при том, что «история» складывается из ключевых технологических нововведений. Речь идёт о выходе на стадию промышленных испытаний установки прямого лазерного гравирования по меди Cellaxy, производства Hell Gravure Systems.

Право на место в «истории» установка заслужила не только за решение проблем с высокой отражающей способностью и высокой теплопроводностью меди, но и за реализацию принципа трёхмерного управления мощным лазером при разрешении 2540 dpi. Управляющий лазером растровый процессор 3D Rip позволяет варьировать глубину не только конкретной ячейки, но и каждого субэлемента.

Технология обеспечивает работу установки в рамках традиционного технологического цикла гальваники, основанного на меднении и хромировании, а растрирование ограничено лишь уровнем возможностей трёхмерного растрового процессора. Реализуются автотипное и полуавтотипное растрирование, традиционная технология, при которой изменяется только глубина ячейки.

Касательно упомянутых на примере Xtreme новых возможностей электромеханического гравирования отмечу, что в нашей компании технология заметно повысила качество воспроизведения мелких элементов при печати.

Очевидна не только лучшая детализация, но и высокая их оптическая плотность, обусловленная большим объёмом ячеек, получаемых с помощью т. н. технологии «скребкового» гравирования (по сравнению с классическим вибрационным).

Борис Сумароков (Bsumarokov@upackgroup.ru), руководитель проекта «УпакРото»

На нашем предприятии лазерная гравировальная установка от MDC Max Daetwyler эксплуатируется с июля. Главное преимущество — реализация сложных высоколиниатурных растров, образуемых автотипными, полуавтотипными и суперполуавтотипными (комбинированными) ячейками. Последние формируются двумя «ударами» лазера: первый создаёт полуавтотипную ячейку, второй — автотипную внутри неё. Сфера применения таких структур — качественная печать, в т. ч. полутонов на поверхностях с низкой гладкостью, например, картоне. Низколиниатурные растры гравируются с помощью технологии «мастерскрин» (masterscreen), согласно которой каждая точка — комбинация 7-ми (см. рис.) или 19-ти высоколиниатурных ячеек (до 400 лин./см). Недавно мы отгрузили заказчику отгравированный таким способом цилиндр с растром 40 лин./см.

Владимир Топоров, специалист по лазерному гравированию компании «Яношка Павловск»

Техническая справка

Способы изготовления форм глубокой печати принято разделять на фотомеханические и гравировальные (электромеханическое гравирование и гравирование лазерным лучом). В то время как в фотомеханических способах углубления на печатной форме получаются при одновременном, но избирательном воздействии травящего раствора на всю форму, электронно-управляемое гравирование работает по принципу последовательного получения точек изображения.

Иллюстрация методов гравирования ячеек цилиндров глубокой печати

К фотомеханическим способам относятся: 1) традиционный способ с применением пигментной бумаги; 2) глубокая автотипия и 3) полуавтотипная глубокая печать. В традиционном способе печатающие элементы формы (ячейки, заполненные краской) имеют одинаковую поверхность, но различную глубину – меньшую в светах оригинала и большую в тенях (рис. 1).

Рис. 1 и 2. Схема печатной формы традиционного способа глубокой печати

Печатающие элементы формы глубокой автотипии имеют одинаковую глубину, но различаются по размерам поверхности (рис. 2). При полуавтотипной глубокой печати объём печатающих элементов определяется их поверхностью и глубиной.

Источник: «Технология изготовления печатных форм» под общей редакцией доктора технических наук профессора В. И. Шеберстова, Москва, «Книга», 1990 г.