Тип используемых в СtР пластин определяется прежде всего типом применяемого лазера (излучение в видимом или инфракрасном диапазоне)

Существует три поколения пластин, пригодных для СtP-технологии.

Пластины первого поколения требуют операций химической обработки (проявления) и подогрева копии перед проявлением. Такие пластины для систем цифровой записи были разного типа: фотополимеризационноспособные, с внутренней диффузией изображения, термочувствительные и т.п. Это пластины N90A фирмы Agfa, LPA/LPY фирмы Fuji, Diamond фирмы Mitsubishi. К серебросодержащим пластинам принадлежат Silverlith SDB и Lithostar фирмы Agfa, CTX фирмы Kodak Polychrome Graphics. Несмотря на преимущества — малое время экспонирования, применение этих пластин ограничивается требованиями высокой стабильности процессов обработки и печати.

Эти операции отсутствуют для большинства термочувствительных пластин второго поколения, к которым принадлежат Electra 830 фирмы Kodak Polychrome Graphics, Extrema фирмы Lastra, Thermostar фирмы Agfa-Gevaert, Brillia фирмы Fuji и т.п..

Современные термочувствительные пластины третьего поколения имеют немало преимуществ. Например, пластины NAW (Non Ablative Waterless) фирмы Kodak Polychrome Graphics, Pearl Gold фирмы Presstek, Thermal СТР фирмы Asahi не требуют никаких дополнительных процессов обработки и применяются для печати без увлажнения формы.

Лазеры, излучающие в видимом диапазоне света, требуют применения пластин на металлической основе с фотополимерным или серебросодержащем слоем.

Серебросодержащие пластины состоят из трех слоев:

основа – алюминиевая пластина, верхний слой – галогенид серебра, под ним находится слой «физического проявления». Экспонирование верхнего слоя вызывает диффузию серебра в слой «физического проявления», что приводит с созданию на алюминиевой пластине «серебряного» изображения. В настоящее время выпускаются серебросодержашие пластины, предназначенные для экспонирования фиолетовым лазерным диодом, голубым или зеленым лазером, а также красным лазерным диодом.

После проявления это изображение становится олеофильным, соответственно, неэкспонированные области пластины – гидрофильными.

Чувствительность серебросодержащих пластин сравнима с чувствительностью пленки. Скорость экспонирования зависит от скорости генерирования световой точки и перемещения луча по поверхности пластины.

Благодаря высокой светочувствительности удается также добиться воспроизведения растровых точек в диапазоне от 1 до 99%. В экспонирующем устройстве могут использоваться дешевые лазерные диоды, а для проявления необходимы традиционные химические реактивы.

Серебросодержащие пластины в настоящее время производят только две компании: Agfa и Mitsubishi. Agfa изготавливает позитивные пластины, Mitsubishi – негативные. В негативных пластинах печатающие элементы образует восстановленное серебро экспонированных областей.

Тиражестойкость современных серебросодержащих пластин достигает 350 000 оттисков, а максимальная линиатура изображений составляет 250 lpi.

Пластины с фотополимерным слоем (фотополимерные). На зерненной алюминиевой пластине находится чувствительный фотополимерный слой, покрытый защитным слоем поливинилового спирта, предохраняющим поверхность от контакта с кислородом. Экспонирование голубым или зеленым лазером вызывает на фотополимерном слое скрытое изображение. В результате полимеризации содержащегося в фотополимерном слое мономера формируются будущие печатающие элементы.

Проявление, как правило, включает следующие этапы; смывку защитного слоя, вымывание неэкспонированного фотополимера, нанесение специального слоя, повышающего олеофнлъные свойства печатающих элементов, сушку.

Экспонирование фотополимерных пластин занимает больше времени, чем экспонирование серебросодержащих пластин, так как процесс требует значительных затрат энергии.

Дополнительный обжиг фотополимерной пластины позволяет повысить ее тиражестойкость до 1 млн. оттисков. Линиатура изображений может достигать по данным некоторых производителей 300-400 lpi.

Важным достоинством фотополимерных пластин является экологическая чистота процесса их изготовления.

Гибридные пластины имеют также трехслойную структуру: на зерненой анодированной алюминиевой подложке нанесены слои фотополимера и галогенида серебра. Обработка таких пластин ведется и несколько этапов. В начале экспонируется серебросодержащий слой. После проявления и фиксации скрытого изображения верхний слой образует маску, через которую производится экспонирование фотополимера. После удаления маски фотополимерный слой обрабатывается обычным способом.

Достоинством гибридных пластин является возможность получения высоколиниатурной формы с большой тиражестойкостью при использовании в экспонирующем устройстве дешевых лазерных диодов.

Однако широкого признания эта технология не нашла из-за продолжительного, с большим количеством операций процесса изготовления форм.

Термочувствительные пластины применяются в аппаратах, экспонирующих в тепловом инфракрасном диапазоне.

В отличии от фоточувствительных пластин, где скорость экспонирования растет при уменьшении разрешения, в термальной технологии происходит наоборот: чем выше разрешение (меньше размер растровой точки), тем и скорость выше (меньше требуется энергии для экспонирования).

Сегодня значительное количества пластин, которые применяются в технологии CtР – термочувствительные.

Термочувствительные материалы по сравнению с другими материалами компьютерных технологий имеют такие преимущества:

1. Термальная технология дает возможность изготовлять печатные формы при обычном освещении рабочих помещений (большинство копировальных слоев (КС) чувствительные только к тепловому излучению), что значительно облегчает контроль за операциями изготовления формы.

2. Растровое пятно имеет четкую форму без ореола (рис. 12.15), и во время облучения не происходит изменения печатных элементов. Это дает возможность хорошо воссоздать мельчайшие элементы (например, при использовании стохастических или классических растров с возможностью воспроизведения градации серого в диапазоне 1...99%).

Рисунок 12.15 – Сравнение разреза растровой точки на фоточувствительной (А) и термочувствительной (В) пластинах

3. При работе с термочувствительными пластинами не возникает опасности недоэкспонирования и переэкспонирования изображения.

4. Обеспечивают высокую четкость печатных элементов, отсутствие "краевого" эффекта, а отсюда и искажения размеров растровых точек.

5. Термальная технология дает возможность использовать оборудование не только для изготовления печатных форм, но и фотоформ и цветопробы.

6. Последнее служит причиной полнейшего отказа от применения серебра в допечатных процессах, в частности в формных материалах (по сравнению с серебросодержащими пластинами).

7. Упрощенный процесс обработки формы. В подавляющем большинстве современных технологий не применяют растворов ("сухая" технология). Исключение – операция гуммирования, которую проводят в случае необходимости для форм, где пробельными элементами является алюминий.

8. Широкий диапазон тиражестойкости форм от 20-30 тысяч отпечатков (на полиэстровой основе) до 2 млн. (на алюминиевой основе с термообработкой после проявления).

9. Быстрое достижение баланса "краска-вода". Благодаря этому, а также сокращению операции приладки форм, экономия времени, в сравнении с традиционной технологией, составляет 30% для рулонных машин и от 10 до 20% для листовых.

Технология изготовления форм на термочувствительных материалах имеет и свои недостатки:

1. Это пока что высокая стоимость оборудования. Изображение формируется преимущественно высокомощными лазерами, которые усложняют конструкцию устройства для записи, а отсюда и повышают ее стоимость.

2. Высокая цена термальных пластин по сравнению с пластинами с фоточувствительным слоем.

3. Меньшие скорости записи информации в сравнении с фоточувствительными материалами.

4. При работе по термочувствительными пластинами, как и с другими формными материалами технологии СtР, возникают проблемы с макетной пробой непосредственно перед выводом изображения на пластину (контролем правильности спуска страниц, размещением меток, шкал, полей и т.п.). Выпуск оборудования для печати полноформатных корректурных отпечатков пока что ограничен.

Лидером в производстве пластин для термальной технологии является фирма Agfa-Gevaert. Одной из популярных является также фирма Kodak Polychrome Graphics.

Технология изготовления печатных форм на термочувствительных материалах сравнительно простая: если, например, серебросодержащие пластины требуют полнейшей автоматизации процесса в связи с необходимостью экспонирования в темноте, которая усложняет конструкцию экспонирующих устройств и транспортирования пластины в процессор для проявления, то подавляющее большинство термочувствительных материалов можно обрабатывать при обычном освещении в полуавтоматическом режиме с ручным подачей и приемом пластин, которые выгодны для большинства малых и средних предприятий с небольшой загрузкой. Тем более, это существенно потому, что не все системы для компьютерной записи информации на формный материал оснащены устройствами для автоматической зарядки и приема пластин и имеют возможность работать в линии с процессором для обработки форм.

Технологическое оборудование для записи информации на термочувствительные материалы согласовывается с формными пластинами по типу источника излучения, размерными параметрами (формат, толщина), типом завершающей обработки. Независимо от разновидности технологии обработки копии информация на термочувствительные пластины записывается в инфракрасной зоне спектра с помощью ИК-лазерних диодов высокой мощности HPLD (830 нм), иттрий-алюминий гранатовых лазеров с неодимом Nd-YAG (1064 нм) или газовых углекислотных лазеров СO₂ (10600 нм). Некоторые пластины могут экспонироваться лазерами двух типов с близкими между собой излучениями]. 80% термочувствительных пластин облучаются по технологии SquareSpot, основанной на применении лазерного луча квадратного сечения, что обеспечивает равномерное распределение энергии по плоскости точки. Это дает возможность формировать очень четкие элементы квадратной формы, которые плотно прилегают друг к другу и в конечном результате образовывают растровую точку разной формы (круглая, эллиптическая).

Выбор оборудования по размерным параметрам не является проблемой, поскольку системы обеспечивают широкий форматный диапазон облучения. Собственно формат записи определенной мерой влияет на конструкцию системы. В подавляющем большинстве форматов до 70х100 см конструкция системы является внутрицилиндровой, при больших форматах – внешнецилиндровой, Планшетный способ записи преобладает для форматов до 50х70 см и применяется в газетном производстве. Поскольку информация на термочувствительных пластинах регистрируется в ИК-зоне спектра, он требует больших затрат энергии и обуславливает преобладание внешнецилиндрового принципа конструкции системы. Одновременно это облегчает удаление продуктов разложения термочувствительного слоя. Пластины третьего поколения не нуждаются в удаления продуктов разложения благодаря сверхтонкому слою. Последнее оказывает содействие конструированию систем как первого, так и второго типов.

Регистрация изображения на термочувствительных материалах в выводных устройствах осуществляется под действием инфракрасного лазера, который используется в качестве источника теплового воздействия, способного не только нагреть вещество до любой требуемой температуры, но и даже расплавить и испарить. Установлено, что длительность процессов передачи энергии при тепловом воздействии лазерного излучения лежит в диапазоне
10^-11 …10^-8 с. В процессах записи изображения в выводных устройствах при допустимой неточности воспроизведения краев штриховых изображений 5-10 мкм максимальная длительность нарастания и спада температуры нагрева на краях штрихов должна иметь порядок 10^-7 с. Следовательно, минимальное значение времени, требуемого для нагрева материала лазерным излучением и обеспечения качественной записи, по крайней мере на порядок больше характерного времени обмена энергией между лазерным излучением и обрабатываемым материалом.

Таким образом, при расчетах результатов теплового воздействия лазерного излучения на вещество в процессе регистрации изображения можно считать, что при падении на вещество это излучение мгновенно выделяет в нем теплоту, образуя внутренний источник энергии, характер которого зависит от прозрачности вещества. При прохождении излучения через прозрачное вещество не происходит выделения тепловой энергии, если не считать потерь на локальных неоднородностях, снижающих лучевую стойкость материала и определяющих качество оптических материалов.

При падении излучения на непрозрачное вещество некоторая часть энергии этого излучения отражается от поверхности материала, а остальная часть выделяется в виде теплоты в слое, толщина которого зависит от степени поглощения излучения данным веществом. При малой скорости поглощения излучения вещество является полупрозрачным, теплота выделяется в нем в объеме, пронизываемом лазерным лучом, и распространяется от этого объема в стороны за счет теплопроводности. При значительной скорости поглощения излучения его воздействие приводит к поверхностному нагреву материала с распространением его в толщу по экспоненциальному закону.

Во всех случаях важно оценить, какая часть энергии излучения отражается от облучаемой поверхности, а какая поглощается в виде теплоты. Установлено, что при облучении неметаллов этот факт не имеет практического значения, если лазерное излучение направляется примерно перпендикулярно к поверхности материала. В таком случае подавляющая часть энергии излучения поглощается и только небольшая ее часть (порядка 10%) отражается. При падении лазерного излучения под небольшим углом к поверхности коэффициент отражения заметно возрастает, но этот случай обычно не имеет практического значения в реальных процессах нагрева веществ лазерным излучением. Таким образом, можно считать, что при нагреве неметаллических материалов лазерным излучением почти вся энергия этого излучения расходуется на нагрев материала.

Значение коэффициента отражения излучения от металлической поверхности очень сильно зависит от длины волны излучения. Минимальные отражения характерны для ультрафиолетовой области спектра. При переходе в инфракрасную область коэффициент отражения практически для всех металлов достигает 90% и более. Поэтому использовать для нагрева металлов излучение лазеров на углекислом газе с длиной волны около 10 мкм экономически нецелесообразно, несмотря на то что эти лазеры характеризуются относительно большим значением коэффициента полезного действия.

При нагреве материалов различают следующие степени их нагрева:

• умеренный нагрев до наступления относительно энергоемких физико-химических превращений вещества (фазовые переходы, химические реакции, полимеризация, разрушение структурных связей и т.д.);

• плавление;

• разрушение (абляция) вещества (главным образом испарение).

Можно выделить такие основные термальные технологии, которые различаются физико-химическими процессами, которые происходят под действием теплового излучения. Это изменение структуры (термозатвердевание или, деструкция), удаление (абляция) и изменение полярной природы вещества. Вследствие любых из этих процессов изменяются как поверхностные, так и объемные свойства слоя. Выделяют также и пятую технологию – термопереноса частичек углерода (полимерного слоя) со специальной пленки на пластину под действием ИК-излучения.

1. Технология термического трехмерного структурирования (термосшивания, термозатвердевания) принадлежит к негативному способу копирования. Полимерный термочувствительный слой нагревается под действием тепловой энергии лазерного излучения и при температуре 400-500 С через образование кислого реагента термоструктурируется (сшивается). Освещенные участки становятся олеофильными. Существенным является то, что физико-химические реакции происходят только при достижении определенной температуры (тепловой границы), низшие температуры не влияют на полимерный слой. Для сокращения времени термооблучения формы перед проявлением нагревают. Не освещенные лазером участки пластины в дальнейшем растворяются при проявлении и открывают гидрофильные участки основы формы – пробельные элементы (рис.12.16).

Рисунок 12.16 – Технология термического трехмерного структурирования

Процесс обработки этих пластин после экспонирования состоит из трех ступеней (рис. 12.17).

Рисунок 12.17 – Технологический процесс записи обработки термопластин:

1 – эмульсионный слой (термополимер); 2 – алюминиевая подложка; 3 – луч лазера; 4 – экспонированный термополимер; 5 – нагревательный элемент; 6 – печатающие элементы формы; 7 – проявляющий раствор; 8 – печатная краска

Предварительный обжиг. Поверхность формы подвергается обжигу примерно в течение 30 с при температуре 130-145°С. Этот процесс укрепляет печатающие (чтобы они не смогли раствориться в проявителе) и размягчает пробельные элементы. Предвари­тельный обжиг является обязательной операцией. После предв­арительного обжига, перед тем как попасть в проявочный проце­сор, пластина проходит через охлаждающий конвейер.

Проявление. Стандартный позитивный проявочный процесс: погружение, обработка щетками, фильтрация и рециркуляция, гуммирование и, наконец, форсированная воздушная сушка.

Обжиг. После обработки пластина подвергается обжигу в течение 2,5 мин при температуре от 200 до 220°С, чтобы обеспечить ее прочность и большую тиражестойкость.

Для изготовления офсетных форм с использованием технологии экспонирования термопластин необходим комплекс оборудования, состоящий из трех основных устройств: рекордера для термального экспонирования, печи для обжига и процессора для проявления пластин (рис. 12.17).

Для изготовления офсетных форм с использованием технологии экспонирования термопластин необходим комплекс оборудования, состоящий из трех основных устройств: рекордера для термального экспонирования, печи для обжига и процессора для проявления пластин.

Основными характеристиками процесса и оборудования, от которых зависит качество печатных форм, являются:

для рекордера – фокусировка луча, мощность лазера, частота вращения барабана;

для печи (при предарительном обжиге) – температура (высокая – вуалирование, низкая – участки изображения вымываются или отслаиваются) и скорость транспортера (высокая – участки изображения вымываются или отслаиваются, низкая – вуалирование);

для процессора – скорость перемещения (высокая – вуалирование, низкая – участки изображения вымываются или отслаиваются);

температура проявителя (высокая – вуалирование, низкая – участки изображения вымываются или отслаиваются, уменьшается срок эксплуатации проявителя);

темп добавления проявителя (высокий – потери химического раствора, низкий – уменьшается срок эксплуатации проявителя, что приводит к вуалированию); дата изготовления проявителя (старый – вуалирование).

По такой технологии обрабатывают:

Пластины Quantum 830, Quantum 1064 фирмы Kodak Polychrome Graphics. Число в марке указывает на длину волны лазера, нужного для записи изображения. Эти пластины чувствительные также к УФ-излучению и могут экспонироваться в обычной копировальной раме. Тиражестойкость форм – 250 тыс. отпечатков, с термообработкой – 1 млн.

Пластины Direct Image Thermal Printing Plate (DITPP) фирмы Kodak Polychrome Graphics чувствительны к HPLD лазеру (830 нм) и к УФ-излучениям, поэтому также могут применяться в традиционной технологии как обычный негативный материал. Тиражестойкость – свыше 200 тыс. отпечатков, с термообработкой после экспонирования – до 1 млн. DITPP экспонируют в системах с внешнецилиндровой конструкцией.

Пластины фирмы Kodak Polychrome Graphics нуждаются в операции проявления и дополнительного нагрева перед проявлением (120-135 °С, продолжительностью 30-45 с) для достижения энергетической границы сшивания. Термообработка осуществляют при температуре 200-220° С продолжительностью 2,5 минуты. Выделяющая способность формы — 4 мкм, разрешающая способность – 240 лин/см.

Пластины Brillia LH-NI, LH-N фирмы Fujifilm (чувствительность 830 нм, HPLD-лазер) экспонируются на внешнецилиндровых устройствах. Аналогично пластинам DITPP требуют нагрева перед проявлением и термообработки для повышения тиражестойкости до 1 млн. отпечатков.

По приведенной выше технологии обрабатывают также пластины Termostar N95 фирмы Agfa (Nd-YAG лазер), которые выдерживают тираж в 150 тыс. отпечатков, с термообработкой – 1 млн.

2. Технология термической деструкции термочувствительного слоя под действием лазера принадлежит к позитивной. Термочувствительный слой после теплового облучения лазером становится при проявлении растворимым (рис.12.18).

Рисунок 12.18 – Технология термической деструкции

Формы этого типа требуют проявления для удаления деструктурированного термочувствительного слоя. Нагрев пластины перед проявлением не нужен. Средняя тиражестойкость форм 150-200 тыс. отпечатков, с термообработкой – до 1 млн. отпечатков.

По этой технологии обрабатывают:

Пластины Thermostar XTD 830, Thermostar XTD 1064 фирмы Agfa-Gеvaert. Как и другие пластины этого типа Thermostar не требуют дополнительного нагрева перед проявлением, тиражестойкость форм – 150 тыс. отпечатков без термообработки, с термообработкой после проявления – 1 млн. отпечатков.

Пластины Termal IRX с чувствительностью 700-1200 нм: разработчик фирма Kodak Polychrome Graphics.

Термочувствительный материал третьего поколения для сухого офсета – NAW (Non Ablative Waterless) фирмы Kodak Polychrome Graphics, который не требует никакой дополнительной обработки.

Тиражестойкость форм на пластинах Вгіlliа LH-Р (830 нм) и LH-PG
(1064 нм) фирмы Fujifilm – свыше 300 тыс. отпечатков, а после дополнительной химической и термической обработки – свыше 500 тыс.

Полимерный слой пластины Extrema 830 фирмы Lastra чувствителен также к УФ-излучению и она может копироваться в обычной копировальной раме, или в експонирующем устройстве Lotem 800 V. Extrema 830 рассчитана на внешнецилиндровый принцип экспонирования.

3. Термоабляционная технология (позитивная технология) базируется на деструкции (разложении) термочувствительного слоя тепловой энергией лазерного излучения и абляции (удалении путем испарения) продуктов разложения.

Термоабляционные пластины, как правило, являются многослойными, и пробельные элементы в них формируются на поверхности специального олиофобного слоя, а не на анодированной поверхности алюминиевой основы. Существуют как позитивные, так и негативные версии термоабляционных пластин. В негативных пластинах олиофобный слой находится выше олиофильного печатного слоя, и в процессе экспонирования происходит его абляция с будущих печатающих элементов формы. В позитивных пластинах, наоборот, – выше находится олиофильный печатный слой, удаляемый в процессе экспонирования с будущих пробельных элементов формы.

Один из вариантов термоабляционной технологии приведен на рис.12.19.

Рисунок 12.19 – Термоабляционная технология

Пластины Pearl Dry фирмы Presstek (рис.12.20) предназначены для офсетной печати без увлажнения. В варианте на полиэфирной основе выдерживают тираж 20-30 тыс. отпечатков, и 50 тысяч – на алюминиевой. Тиражестойкость пластин Pearl Wet– 200-250 тысяч отпечатков (обычная печать с увлажнением). Они имеют на своей поверхности специальное защитное прозрачное покрытие, через которое лазерный луч проникает в рабочий слой 2, который лежит на алюминиевой основе. Во время записи изображения происходит абляция силиконового слоя 1. Для повышения тиражестойкости пластину термообрабатывают. Оба типа форм требуют очистки (отсосами и щетками) от остатков продуктов разложения слоя и могут экспонироваться на устройствах как с внешней, так и с внутренней стороны цилиндра. Новая марка пластин Pearl Gold фирмы Presstek имеет значительно тоньший силиконовый слой, который целиком испаряется при абляции и не требует очистки. Формы могут применяться в експонирующих устройствах любого типа. Тиражестойкость больше 25 тыс., термообработка невозможна. В случае изготовления форм на полиэфирной основе последняя является носителем печатных элементов, а пробельные создаются на олеофобном силиконовом покрытии, нанесенном на слой титана.

Рисунок 12.20 – Схематический разрез пластин «Реагl Dгу» и «Реагl Gold» (а) и печатной формы (б).

4. Технология термопереноса (позитивная технология) изображения с мастер-пленки (фольги) на пластину находится на стадии внедрения. Разработана фирмой Polaroid Graphics на пластинах LAT. На формный материал изображения переносится с фольги, которая содержит частички углерода, который сгорает под действием теплового излучения.

5. Технология изменения полярности (фазового состояния) полимерного слоя под действием тепловой энергии (негативная технология) – пока что находится на стадии разработки. Полимер после облучения изменяет гидрофильные свойства на олеофильные или наоборот.

Экспонированный полимер прилипает к основе формы, а неэкспонированный сохраняет с ней лишь слабую связь. Проявка формы производится непосредственно в печатной машине: накатные валики увлажняющего аппарата смачивают неэкспонированный полимер, а накатные валики красочного аппарата за несколько оборотов формного цилиндра удаляют его, после чего может выполняться печать тиража.

Тиражестойкость таких форм и линиатура отпечатков пока что ограниченна. Термообработка для повышения тиражестойкости невозможна.

Широкое практическое применение находят также гибридные технологии с принципом термомаскирования с комбинированием разных типов слоев (серебросодержащие и термочувствительные, фотополимерные и термочувствительные и т.п.) и видов преобразований под действием теплового излучения (термоструктурирование, деструкция, абляция, термоперенос, изменение полярности вещества).

Дата добавления: 2014-01-15