Исследование стабильности параметров качества печати на листовой офсетной машине

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/м², до картона толщиной до 1,2 мм и массой до 1000 г/м², 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 [3].

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 [2].

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 [6].

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 [7].

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 [7].

Энергопотребление печатной машины - второй по значимости экологический фактор после бумажных отходов. Энергопотребление печатной машины формата 70х100, 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 [7].

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% [7].

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 [8].

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 [9].

 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 [10].

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 [11].

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 [12].

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 [13].

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 х 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 [13].

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 [14].

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 [14].

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 [15].

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 [15].

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 [16].

,                                                      (1.1)

где      D – оптическая плотность,

         ρ – 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 [16]. Недостаточная оптическая плотность приводит к получению ненасыщенного оттиска («серая печать») – малоконтрастное изображение на оттиске.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9