Правило CtFP

Хотя устройства прямого вывода цифровых флексоформ (CtFP, Computer-to-Flexo Plate) известны уже 30 лет, лишь в последнее десятилетие позиции аналоговых пластин заметно пошатнулись. А использующие исключительно цифровые формы типографии из приятного исключения превратились в почти обязательное правило.

Повышение требований к качеству и повсеместный рост объёмов производства стимулировали развитие полиграфических процессов, в первую очередь цифровых допечатных: системы CtP (Computer-to-Plate) давно и прочно обосновались в офсете, активно внедряются во флексографии, глубокой и трафаретной печати.

Сокращение технологической цепочки уменьшает себестоимость допечатной подготовки — снижаются затраты на персонал и расходные материалы (пропадает необходимость в ФНА, аналоговая цветопроба заменяется на цифровую), высвобождаются производственные помещения. Уменьшение количества стадий изготовления форм не только упрощает допечатный процесс и делает его более экономичным, но и устраняет проблемы с качеством, связанные с использованием негативов. Профиль печатного элемента становится «круче» из-за меньшего светорассеивания при экспонировании, позволяя воспроизводить более широкий диапазон оптических плотностей (1–99%), уменьшить растискивание. Растровая точка формируется на одном уровне с плашкой (или чуть выше), делая печать стабильнее, чем при работе с возвышающейся аналоговой точкой. Это упрощает стандартизацию флексопечати.

На российском рынке представлены CtFP восьми производителей: Alpha, Daetwyler, Dainippon Screen, Esko, Hell Gravure Systems, Kodak GCG, Luescher и Stork. За прошедший год Alpha и Esko обновили модельные ряды. В наименовании аппаратов первой отразилось использование волоконного лазера с полупроводниковой накачкой (индекс FD), все системы модифицируются от двух- до многолучевых, расширился ассортимент моделей, ориентированных на работу с рукавными формами малого формата LaserGraver Sleeves. Esko индексировала свои машины по формату и производительности. Специализировавшаяся ранее на системах прямого гравирования фотополимерных форм Luescher сменила приоритеты, полностью перейдя на работу с маскированными пластинами LAMS. Начало года ознаменовалось выводом на рынок крупноформатного CtFP Esko CDI Spark 5080 и системы прямого лазерного гравирования PremiumSetter 1600 от Hell Gravure Systems.

Прямое начало

Развитие технологий CtFP началось с метода прямого лазерного гравирования (LEP, Laser Engraving Process). Привлекающий простотой метод включает одну операцию — удаление лазером «лишнего» полимера из пробельных элементов, дабы сформировать печатающие. Не нужна химическая обработка, форма готова к печати сразу после выжигания. Минус — потребность в мощных лазерах: в большинстве LEP-систем пока трудятся лазеры CO₂ с достаточно крупным размером пятна (50 мкм), что ограничивает их применение областью средних линиатур (до 120–150 lpi). Хотя есть положительные сдвиги: барьер оказался преодолимым, диапазон линиатур при прямом гравировании постепенно расширяется до 180–200 lpi, размер минимально воспроизводимой точки — до 15 мкм.

Шире распространены технологии LAMS (Laser Ablative MaSk), основанные на гравировании лазером чёрного масочного слоя, исполняющего роль аналоговой плёнки. Нанесённое на поверхность обычной формной пластины покрытие удаляется с печатных элементов лазером, на что требуется в 30-50 раз меньше мощности, чем при прямом гравировании. Затем — традиционная обработка: экспонирование, вымывание, сушка и финишинг.

Разработкой подобных систем занимаются Alpha, Esko, Kodak GCG, Hell Gravure Systems, Dainippon Screen. Stork дополнительно оснащает LEP-системы Morpheus оптоволоконными лазерами для работы с чёрным масочным слоем.

Одно из достоинств LAMS — универсальность, позволяющая работать с формами высокой печати и цилиндрами глубокой печати (Daetwyler, Stork). Многие производители дополнительно оснащают CtFP средствами экспонирования форм цифрового офсета (Alpha, Daetwyler, Esko, Kodak GCG, Luescher), а ThermoFlex Narrow Hybrid от Kodak GCG и FlexPose! от Luescher, путёвку в жизнь которым дали термальные технологии офсетных CtP, способны работать с традиционными офсетными формами. Машины Stork, наряду с флексографскими, обрабатывают и ротационные трафаретные формы.

Но активно развиваются и системы LEP, среди приверженцев которых — Stork и Alpha, выпустившая комбинированные модели LaserGraver 2FDd и Sleeves SI FD, LaserSleeves 1300 и 2030, работающие с обеими технологиями. Во всех устройствах Digilas от Daetwyler предусмотрена установка лазера CO2. Hell Gravure Systems выпустила PremiumSetter 1600 для непосредственной гравировки эластомерных форм, а задействованная в ней лазерная система PremiumFlexo может быть установлена и на машины HelioFlex (начиная с модели 1600).

Проблемы выбора

Первый шаг — решение о целесообразности покупки CtFP-устройства. Ведь при небольших объёмах можно изготавливать формы на стороне, например, в специализированных репроцентрах. Так раньше поступали в «Тетра Пак», но в связи с выросшими объёмами производства и строительством новой фабрики решили организовать собственный допечатный участок. Как рассказала инженер по допечатной подготовке Мила Попова, были приобретены две технологические линии в составе формного оборудования DuPont и машин Esko CDI Spark 4260. Первая уже введена в эксплуатацию, запуск второй планируется в ближайшее время. В «Тетра Пак» учли, что для полного перехода на «цифру» требуется, как минимум, два CtFP, способных работать круглосуточно, при необходимости заменяя друг друга.

Основной параметр при выборе CtFP — формат устройства (длина и диаметр вакуумного барабана), определяемый спецификой производства. Для небольшой компании — системы малого или среднего формата. Например, в «Полиграфф», работающей на этикеточном рынке, успешно действует Esko CDI Spark 2530 (635х762 мм). В специализирующейся на выпуске форм компании «Репроцентр» — широкоформатный Kodak ThermoFlex Wide II (2032х1320 мм), удовлетворяющий любые потребности заказчиков при печати по гибкой упаковке и гофрокартону.

Статистика инсталляций CtFP (шт.) на российском рынке в соответствии с представленными поставщиками устройств данными

Неоспоримый плюс большого формата — монтаж на барабан нескольких пластин, получение за один цикл комплекта форм. Одна из ведущих специализаций крупноформатных CtFP — ориентация на предприятия, работающие с гофрокартоном.

Оптическая система

Важнейшие компоненты любого CtFP — лазер и оптическая система, определяющие ключевые характеристики цифрового оборудования — количество лучей и производительность. В большинстве машин — 2-4-лучевые системы, в термальных Dainippon Screen и Luescher — 32 луча, у Kodak — 64. Для оптоволоконных лазеров предусматривается замена первоначально установленной оптики на версию более высокого уровня. Например, в машинах Esko взаимозаменяемые системы Optics 7,5 (0,75 м²/ч, один луч), Optics 15/25/40/80. Самая производительная 16-лучевая Optics 80 (8,0 м²/ч) — для машин Spark 4260, 5080 и Advance 5080. Hell готова установить на свои машины до 6-ти лучей, Alpha — до 10-ти (скоро, по заявлению производителя, и до 28-ми). Daetwyler предлагает 1-, 2-, 4- и 8-лучевые системы. Увеличение количества лучей зависит от конфигурации и уточняется у производителя.

Технология Kodak DigiCap создаёт на плашках микрорельеф, улучшающий краскопередачу

Разрешение лазера и размер минимально воспроизводимой на форме точки определяет величина перетяжки (минимального диаметра лазерного луча на выходе из оптической системы) и уровень расходимости лучей лазера, характеризующий способность оптической системы точно позиционировать луч на поверхности объекта и лежащий в основе точного гравирования.

Расходимость — угол схождения лазерного пучка в пятно. Чем он меньше, тем больше глубина «фокуса» — длина зоны размещения обрабатываемого материала вдоль оптической оси, в пределах которой нет заметных изменений записи изображения. Для более точного позиционирования луча на поверхности гравируемого материала в устройствах Kodak, Daetwyler и Luescher — механизм автоматической фокусировки: один из лучей лазера выполняет функцию дальномера, корректирующего работу оптической системы. Это позволяет удерживать поверхность формы «в фокусе» независимо от точности её изготовления, что особенно важно при гравировании рукавных форм, отклонение толщины которых достигает 100 мкм (для флексопластин — 20 мкм).

Всё выше, и выше, и выше…

Применение CtFP сокращает время допечатной подготовки, повышает оперативность работы. Потому производительности, определяемой мощностью лазера и количеством его лучей, уделяют первостепенное внимание. Разработчики повышают её двумя способами: наращиванием мощности лучей и скорости вращения барабана с формой либо увеличением количества лучей при сохранении скорости вращения (увеличивается размер одновременно обрабатываемой площади).

Поднимая скорость, производитель обязан позаботиться о методике балансировки барабана, особенно при работе с пластинами неполного формата. Она осуществляется вручную (противовесами из формного материала, как на машинах Alpha старой модификации) или автоматически (Daetwyler, Kodak, Luescher). В Kodak ThermoFlex — барабан с самобалансирующимися упорами, динамически перемещаемыми в зависимости от характера и уровня вибраций. В Daetwyler Digilas — закрытые камеры с водой, расположенные в 4-х точках на поверхности цилиндра. Alpha заявила о решении проблем с балансировкой благодаря цилиндрам со стальной осью.

Увеличение количества лучей — популярный способ ускориться без наращивания оборотов, требующего защиты от вибраций и центробежных сил, стремящихся сорвать форму с барабана. Такую стратегию развития выбрали Alpha, Esko, Kodak GCG, Dainippon Screen. Наряду с наращиванием количества лучей, Kodak сообщила об увеличении мощности каждого диода до 1 Вт. Но идеальных путей нет — при перекрытии лучей может возникать муар, борются с которым программными и аппаратными методами.

Градиент, отрастрированный по технологии Alpha FlexWorks ComboScreen

Для термальных машин, работающих на базе линейки лазерных диодов, производительность напрямую зависит от их количества. Для систем с оптоволоконными и газовыми лазерами основной «стимулятор» скорости — мощность лазера. Здесь, как правило, он один, а пропорционально разбивает луч на части акустооптический модулятор. Исключение — HelioFlex от Hell Gravure System с 4-мя независимыми лазерами и Agrios от Stork с тремя, последовательно формирующими каждую растровую точку: первый отрабатывает глубину, второй и третий — ширину и форму.

Эффективный путь повышения производительности — совмещение операций в одном устройстве. Esko недавно представила технологию InLine UV Main Exposure, при которой основная экспозиция пластин происходит в CtFP параллельно с лазерной записью изображения. Процесс будет реализован в машинах CDI Advance и Compact.

Всё большую популярность приобретают термальные процессоры для термореактивных пластин, чьим продвижением занимаются DuPont и MacDermid. Прин-цип работы — разность температур плавления полимера до и после экспонирования: неэкспонированный расплавляется ИК-лампой и удаляется с поверхности нетканым материалом. Что ещё больше упрощает и ускоряет изготовление форм. Как рассказал начальник формного участка «Полиграфф» Дмитрий Змиевский (недавно установлены CtFP CDI Spark 2530 и Cyrel Fast TD VE-IP), цифровой комплекс повысил качество печати (меньше растискивание, лучше градационная передача), вывел из процесса негативы и растворители, сократил среднее время получения комплекта форм на 2 часа.

Растровые наборы

Важный критерий при выборе CtFP — сочетание доступных разрешений, линиатур и растровых углов. Обычно в стандартной комплектации машины 1-2 разрешения с джентльменским набором линиатур (как правило, 65-150-200 lpi в зависимости от производителя). Оценив потребности, лучше заранее оговорить этот аспект при оформлении контракта. Среди приятных исключений — системы Hell, изначально не ставящие ограничений на диапазон физически доступных параметров.

Чрезвычайно интересный аспект — дополнительные системы растрирования, существенно повышающие потенциал CtFP. Для устройств ThermoFlex, например, Kodak разработала пакет в составе гибридного растра MaxTone, обеспечивающий плавные переходы в светах; механизм HyperFlex для устойчивой печати точек меньшего размера (отдельные растровые точки соединяют специальные «мостики»); высокочастотное растрирование плашек DigiCap, при котором на маску наносятся специальные микронасечки, гарантирующие стабильный краскоперенос и исключающие ореол вокруг печатаемых плашек.

Полуавтоматическая система загрузки/выгрузки рукавных форм One-Touch и тележка для их транспортировки в Kodak ThermoFlex Wide

Комбинированные (гибридные) растры есть в арсенале растровых процессоров Nexus от ArtWork Systems (Hybrid, стандартно), FlexRIP от Esko (Samba Screen, опционально), FlexWorks от Alpha (алгоритмы ComboScreen, стандартно). Суть технологии — объединение классического растра со стохастическим: в зонах высоких светов и глубоких теней используется частотно-модулированный растр, в средних тонах — регулярный. Результат — отсутствие «обрыва растра» в светах, плавные тоновые переходы.

В большинстве систем растры генерируются по методу суперячеек, расчёт которых «на ходу» способен приводить к проблемам с одно- и многоцветным муаром. Для этого — предварительный расчёт блоков растра, как во FlexRIP и Nexus. В FlexWorks от Alpha, по словам практиков, помогает функция Line Scatter — случайный сдвиг растровой ячейки на пиксель. Специальные алгоритмы растрирования для многолучевых систем и работы с бесшовными рукавными формами предлагают Esko, Luescher и Alpha. Технология бесшовного растрирования в процессорах FlexoPower и Nexus «сшивает» изображения на бесконечной рукавной форме.

У Esko для работы с двухлучевыми лазерами специальные растры — ABS для Optics 15 и выше (опционально), компенсирующие погрешности наложения лучей и устраняющие проблемы с муаром. Их особенность — растровая точка с небольшим отклонением от идеальной круглой формы. Аналогичные решения для печати в многолучевом режиме.

Сложные оптические системы — ключ к изготовлению высоколиниатурных форм (до 10 160 dpi у Alpha). В машинах Esko, начиная со Spark 4835, дополнительно устанавливается оптика SecuFlex для работы с разрешением 8000 dpi. Однако, заметил главный технолог «Полифлекс» Константин Зенюков, такие формы мало востребованы ввиду меньшей тиражестойкости и быстрого осыпания растра (особенно в светах).

Ничего лишнего

Мозг CtFP — растровый процессор (RIP) и специальное ПО, отвечающее за контроль и управление устройством, его линеаризацию. Чем он сообразительнее и мудрее, тем меньше проблем с цифровым оборудованием. На 100% срабатывает практиковавшийся великим Шерлоком Холмсом подход: не захламлять «полки» своего «чердака» бесполезной информацией, размещая там лишь самые ценные и необходимые сведения. Что не стоит забывать при формировании спецификации на ПО. Среди стандартно включаемых в комплект программно-аппаратных функций — тесты сведения и идентичности лучей, фокусировки, подбора режимов обработки форм. В работающих на базе диодных линеек Kodak ThermoFlex добавляется тест на параллельность расположения линейки относительно барабана.

Рычажное управление прижимной планкой в HelioFlex F1200

В состав формирующего упомянутые растровые наборы RIP обязательно должны входить утилиты для просмотра растров, сгенерированных для вывода на пластину, пропуска лазером пустых участков формы (для LAMS-систем), оптимизации размещения сюжетов на форме (PlateOptimizer у Hell Gravure Systems, PlatePatcher у Esko, Imposition у Alpha).

ПО всех CtFP работает по принципу «вырезания» объектов из растровых заготовок, а «линия реза» может проходить как по свободному месту, так и по растровой точке. Результат — паразитные элементы в растре, в виде «обрезков» точек на краях сюжетов и суперячеек, незаконченные перемычки… При печати дефект проявляется в виде инверсной передачи тонов и пятнистости, «грязной» контурной обводки. Потому столь важна способность RIP фильтровать результаты и вносить корректировки. На помощь приходят «мусоросборочные» функции — опция FlexoPerfection у Esko и алгоритм ComboScreen у Alpha.

Не стоит забывать, что версии RIP постоянно обновляются, например, Kodak GCG объявила о прекращении продаж Brisque — её сменила система Prinergy PowerPack. У Alpha на стадии тестирования FlexWorks 1.5 с доработанным интерфейсом и поддержкой современных графических форматов.

Без начала и конца

Перспективное, но малознакомое российским печатникам направление — изготовление «бесконечных» рукавных форм. Технология активно развивается, ряд отечественных производителей всерьёз подумывает об установке соответствующих систем. Предпосылок более чем достаточно — заметное количество CtFP дают работать с подобными формами (как правило, опционально).

Верхний направляющий стол в Kodak Thermoflex обеспечивает удобную загрузку пластин без перегибов масочного слоя и нарушения его целостности

Основа крепления — «воздушный» цилиндр, хорошо знакомый специалистам, имеющим дело с гильзами-основами для пластинчатых форм или рукавными анилоксами. Для монтажа форм два варианта — набор сменных цилиндров требуемого диаметра либо облегчённые переходники-адаптеры (например, из стекловолокна), устанавливаемые на базовый воздушный цилиндр.

Имеющие общий внутренний и разные внешние диаметры адаптеры обеспечивают монтаж рукавных форм различных раппортов (один шаг печати — один переходник). Реализация в устройствах Alpha, Daetwyler, Esko, Kodak.

Поскольку выпуском «рукавов» с чёрным масочным слоем занимаются немногие, Daetwyler выпустила устройство для его нанесения на «сливы». Особенность Ring Coater — работа с любыми базовыми гильзами, которые после нанесения маски готовы к цифровой гравировке. Комплексную систему Infinity предлагает Flint Group Printing Plates (бывшая BASF Drucksysteme), специализирующаяся на фотополимерных пластинах и формном оборудовании. В её составе плоттер для резки фотополимерного полотна, модули монтажа и температурной сшивки (сплавления краёв) фотополимера на гильзе, система нанесения покрытия.

У технологии интересное будущее, ведь она повышает оперативность производства. Благодаря увеличению числа лучей запись изображения на гильзу будет занимать несколько минут, а автоматика облегчит установку гильз на машину.

Легче крепим

Не менее важный аспект выбора CtFP — система монтажа форм, особенно габаритных, в т. ч. исключающая их повреждение при транспортировке на устройства экспонирования (для LAMS-систем). Неотъемлемая часть агрегатов — вакуумные барабаны с прижимной планкой, фиксирующей пластину с одной или двух сторон (по передней и задней кромке). Иногда для лучшего прижима и удержания вакуума боковые кромки форм заклеиваются скотчем. Если планок нет, формы крепятся исключительно на скотч.

Линейка на планке прижима помогает позиционировать форму на барабане в CDI Spark XT от Esko

Вакуум — основной инструмент надёжной фиксации форм на вращающийся относительно лазерной установки барабан. Самый простой вариант — крепление формы максимального формата, располагаемой по всей площади вакуумируемой поверхности. Ситуация меняется при обработке форм меньшего и нестандартного формата, чей размер заставляет исключить из работы незадействованную область. Тут надо либо полностью закрыть нерабочие зоны вспомогательным материалом, либо обратить внимание на дополнительные удобства, предоставляемые поставщиками CtFP. В Kodak Thermoflex, например, поверхность вакуумного барабана поделена на сегменты: рабочая зона вакуумирования определяется автоматически, по краям плотно прилегающей к барабану формы. В аппаратах Hell Gravure Systems свободные зоны перекрываются поршнями, передвигаемыми внутри полого барабана.

При загрузке помогают направляющие столы с воздушной подушкой, которыми могут оснащаться, например, машины Esko и Kodak GCG. Как отметил главный технолог «Репроцентр» Родион Харин, намного легче работать с крупноформатными пластинами, исключаются их случайные перегибы, повреждения масочного слоя. Заметно облегчит транспортировку форм, в т. ч. габаритных, передвижной монтажный стол (у Alpha, Esko и Hell Gravure Systems).

Выбирая CtFP, не стоит забывать об автоматизации операций с пластинами, заметно повышающую производительность, особенно на производствах с большим объёмом изготавливаемых форм. В комплекте Esko CDI Advance — система полуавтоматической загрузки пластин (SAPL, Semi-Automatic Plate Loader), дооснащаемая до автоматической (APL). В первом случае загрузка и выгрузка пластин — вручную из кассеты, во втором — 16 кассет для хранения пластин разного формата, выбираемых подающим устройством.

Системы автоматической и полуавтоматической загрузки предусмотрены и для работы с «рукавами» (QuickSleeve в Digilas от Daetwyler). В универсальных системах заметно повышают производительность устройства быстрой смены барабана. В Kodak ThermoFlex Wide II стандартный заменяется на воздушный для рукавов простым опусканием внутрь машины — не надо его извлекать и транспортировать. Дополнительно предлагаются тележка для перевозки гильз и система их полуавтоматической загрузки.

Сервисные процедуры

Завершающий момент — особенности сервисного обслуживания и эксплуатации, правильная организация рабочего места. Как рассказал начальник допечатного отдела «Полипак» Дмитрий Фисенко, перед монтажом Kodak Thermoflex Mid II в одном из необорудованных помещений был укреплён пол, смонтированы системы кондиционирования и заземления. При вероятном проникновении пыли из печатного цеха стоит подумать о системе защиты от пыли — нагнетающем воздух фильтре-вентиляторе.

Заранее надо прояснить порядок послегарантийной эксплуатации — известна, например, практика предоставления дополнительной гарантии при условии регулярной закупки расходных материалов.

Переводя производство на цифровые рельсы, нельзя забывать о подборе и обучении персонала, основные качества которого — умение преодолеть аналоговые стереотипы, желание и умение работать со сложной цифровой техникой. А увенчает дело изначально верно построенный технологический процесс, где важна каждая мелочь, в т. ч. доходчиво и понятно написанная инструкция по эксплуатации.

Авторы выражают глубокую признательность специалистам компаний Alpha, Amos, Daetwyler, DuPont, Hell Gravure Systems, «ВИП-Системы», «Итрако», «Полиграфические системы», «Полиграфф», «Полипак», «Полифлекс», «Репроцентр», «Тампомеханика», «ТетраПак», «УпакГрафика» и «ЯМ Интернэшнл» за помощь при подготовке статьи.