Пряме лазерне гравіювання проти лазерної аблації: переваги і недоліки

Сергій Спілка, генеральний директор компанії "ВІП Системи"

Виготовлення цифрових друкованих форм вже зайняло міцні позиції у флексографічного друку. Нарівні з прямим гравіюванням, при якому за допомогою потужний лазерного променя йде безпосереднє формування тривимірної структури друкарської форми, сьогодні все ширше застосовується лазерна аблації, або так звана цифрова флексографія. Це досить нова технологія, при якій зображення за допомогою лазера записується на чорному масочний шарі фотополімерної пластини. Потім пластина піддається обробці для формування тривимірних друкованих елементів, як звичайна аналогова пластина.

Дискусія про те, що краще - цифрова флексографія або пряме гравірування - активно ведеться ще з часів виставки drupa 2000. Ми постараємося піддати обидві технології порівнянні відносно їх теперішніх та майбутніх можливостей.

Пряме гравірування: плюси і мінуси

Історично пряме гравірування є найстарішою технологією СtР в поліграфії. Ще в 1975 р. була представлена перша система, в якій для гравіювання рукавної друкованої форми з чорної гуми використовувався Nd: YAG-лазер потужністю 60 Вт. Наступним кроком стало застосування CO2-лазера, який за рахунок більш високої потужності (до 2500 Вт) дозволяв досягти більшої продуктивності, ніж Nd: YAG-лазер, а завдяки своїй довжині хвилі міг гравірувати більш широкий спектр матеріалів.

Рис.1. Пряме гравірування

Наведена нижче табл. 1 містить основні величини - потужність і довжину хвилі лазерного випромінювання, а також такі залежні від них показники, як якість зображення, продуктивність, характер формних матеріалів та ін

При високих потужностях лазера в експонується матеріалі через вплив теплопровідності неминуче виникає ефект змазування, що призводить до зернистою структурі растрового поля. У момент включення і виключення CO2-лазера виникає так званий "ефект пам'яті", який призводить до відхилень в роботі лазера і, як результат, до короткочасної неправильної передачі тонів растрового поля. Тому високопотужні CO2-лазери застосовуються тільки для запису штрихових або нескладних растрових елементів. CO2-лазери середньої потужності (менше 100 Вт) можуть бути використані для формування растрів з низькими та середніми лініатурами.

Однак, з іншого боку, велика довжина хвилі (10,6 мкм) дає CO2-лазера відчутне перевага: лазерне випромінювання поглинається більшістю матеріалів, а значить, майже всі наявні матеріали для виготовлення друкованих форм можуть піддаватися обробці. Умовою для цього буде відсутність виникнути під дією лазера отруйних газів, як, наприклад, це відбувається при роботі з матеріалами, містять полівінілхлорид.

Для прямого гравірування широко використовуються гума (червона, чорна або біла), силікон-каучук (білий або чорний) і всі види полімерів.

Для Nd: YAG-і волоконних лазерів потрібні чорні матеріали. Довжина хвилі лазера НЕ дозволяє безпосередньо впливати на гуму або фотополімер, а тільки на що містяться у матеріалі темні частинки. Це обмежує спектр використовуваних матеріалів.

Істотним перевагою прямого гравірування є отримання готової друкованої форми відразу після його завершення. Це одноступінчатий процес, який не потребує додаткової обробки матеріалу, пов'язаної з тимчасовими і грошовими витратами.

До недоліків відноситься низька якість гравірування, яке, як правило, не відповідає сучасним вимогам до якості форм, особливо в галузі високих (вище 48 лин/см) лініатур.

Продуктивність даної технології при записі високолініатурного растру з глибиною рельєфу 1 мм не перевищує 0,06 м2/год (що відповідає одній сторінці формату А4 на годину). Вона прийнятна лише для запису нізколініатурного растру або штрихових елементів, де звичайна продуктивність складає 1 м2/ч. Продуктивність також залежить від глибини рельєфу (при збільшенні глибини рельєфу у два рази продуктивність відповідно зменшується наполовину).

Єдина можливість підвищення продуктивності технологічного процесу полягає в комбінуванні різних лазерів потужністю 200 Вт. Кілька лазерних променів разом здатні досягти продуктивності 0,5 м2/год при висоті рельєфу 0,6 мм. Недолік цієї технології полягає у високій вартості машин і можливих помилки в оптиці, що впливають на якість та надійність. Крім того, такий метод підвищення продуктивності пов'язаний з багаторазовим повторенням технологічних операцій і призводить, з одного боку, до ефекту змазування, а з іншого - до ефекту пам'яті, що виникають при включенні і виключенні лазера високої потужності.

Недоліком також є і утворення великої кількості пилу, що, незважаючи на наявність необхідних потужних відсмоктувальних і фільтруючих систем, часто веде до забруднення обладнання та виробничих приміщень.

Крім того, коефіцієнт корисної дії CO2-лазерів становить лише близько 10%: так, наприклад, для системи потужністю 2500 Вт потрібна система охолодження потужністю 30 кВт (!). Обслуговування систем охолодження також є трудомістким і дорогою справою.

В зв'язку з тим, що гравірування друкованих форм вимагає дорогого устаткування і процес займає тривалий час, виробництво друкованих форм цим способом складно назвати рентабельним. Таким чином, основна область застосування прямого гравіювання - виготовлення безшовних гільзовій форм для друку нескінченних зображень, тому що тільки тут можна досягти розумною собівартості.

Ще однією сферою застосування є гравірування спеціальних формних матеріалів, використання яких пов'язане з особливими фарбами.

Пряме гравірування в перспективі збереже свої позиції в ринковій ніші безшовних гільзовій форм і спеціальних матеріалів. Сама ж частка ринку, швидше за все, зменшиться - це обумовлено поширенням технології безшовних фотополімерів. З іншого боку, CO2-технологія не зможе значно покращитися у відношенні якості, продуктивності і рентабельності, тому що в цих областях вона вже досягла фізично можливих меж.

Лазерна аблації: нові віяння

Серйозну конкуренцію систем прямого гравірування складають так звані системи цифрового виготовлення флексографских форм CtFP (Computer-to-Flexo-Plate) з використанням лазерної аблації, або запису зображення на чорній масці.

Перевага цифровий флексографії полягає в хорошій якості і стандартизації технологічного процесу, а також у високій швидкості запису зображення на цифрову пластину.

Майже повна тонопередачу при лініатурі до 200 лін/см вже стала стандартом у пресі складних коробок і етикеток. Навіть на гофрокартоне можна друкувати з линиатурой до 60 лін/см. Сьогодні для друку захисних елементів, які використовуються при виготовленні упаковки, етикеток і лотерейних квитків, виробляються цифрові флексографские форми з линиатурой до 400 лін/см, то є дозвіл в цьому випадку становить 8000 dpi.

Рис. 2. Порівняння прямого гравірування та лазерної аблації на прикладі виготовлення комплекту форм для чотириколірного друку

В даний час технологія досягла такого рівня розвитку, що при експонуванні цифрових пластин стало можливим одержання 1-відсоткової і навіть меншою растрової точки. Це відкриває нові шляхи до стандартизації флексографічного друку.

Продуктивність існуючих лазерних систем для цифрових флексографічних форм досягла 8 м2/ч. Зображення на пластину формату 1067і1524 мм наноситься менше 10 хв, а на пластину формату 1270і2032 мм - менше 20 хв.

Сучасним лазерним систем, перш за все в секторі полуформатной і малоформатної друку, продається, як пристрої Plug-and-Play (включив в розетку і працюй), не потрібно ніякого спеціального забезпечення, крім електропостачання 220 В/16 A.

Недоліком цифровий флексографії можна вважати те, що процес виготовлення цифрових форм проходить у два етапи. Однак це компенсується високою, у порівнянні з одноступеневою технологією прямої гравіювання, продуктивністю. За рахунок чого це відбувається - показує діаграма на рис. 2.

Після вимивання в процесорах з застосуванням розчинників готова форма повинна сохнути протягом декількох годин, перш ніж її можна буде використовувати в друкарській машині.

Термальні процесори, після яких пластини не потребують тривалої сушки, значно скорочують витрати часу. Цифрова форма розміром 1200і900 мм вже через 30 хвилин після експонування готова до друку (див. табл. 2).

При виконання замовлення на багатокольоровим машині наочно виявляється перевага цифровий флексографії перед прямим гравіюванням в продуктивності і швидкості виготовлення форми (рис. 2).

Щоб збалансувати час експонування і час простою, необхідно спростити процес завантаження і вивантаження пластин і, головне, прискорити його. На виставці drupa 2004 на стенді компанії Esko-Graphics демонструвалася повністю автоматична CtFP-система CDI. Зникла все ще звична сьогодні обклеювання пластин липкою стрічкою. Виготовлення флексографских друкованих форм тепер порівняти як за продуктивністю, так і за якістю з фотонабір і офсетними CtP-системами.

Подальший зростання продуктивності CtFP-систем очікується в області технології CtS (Computer-to-Sleeve), тобто за рахунок застосування безшовних гільзовій форм. Завдяки збільшенню кількості експонуються променів запис зображення на гільзовій форму буде займати всього кілька хвилин, а автоматика значно полегшить завантаження і вивантаження пластин.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://publish.ruprint.ru/