Технология Computer-to-Plate

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Основные типы устройств СТР (формовыводные устройства)

2. Формовыводные устройства для лазерной записи офсетных печатных форм

3. Устройства с внешним барабаном

4. Формовыводные устройства для записи пластин, расположенных на внутренней поверхности барабана

5. Планшетные формовыводные устройства

1. Основные типы устройств СТР

запись лазерный печатный

В настоящее время по технологии CTP изготовляют формы офсетной, высокой, флексографской и глубокой печати. Для записи изображения на формный материал при изготовлении офсетных и фотополимерных форм высокой и флексографской печати применяются устройства двух принципиально разных типов.

К первому типу устройств, получивших широкое распространение, относятся лазерные экспонирующие установки (формовыводные устройства), в которых элементы изображения создаются на светочувствительных или термочувствительных формных материалах по действием светового или теплового лазерного излучения.

В устройствах второго типа источником экспонирующего излучения служит мощная УФ-лампа. При этом экспонирование осуществляется через специальный чип DMD, содержащий множество управляемых микрозеркал, или светопереключаемую линейку LSA, элементы которой могут пропускать свет под действием управляющих сигналов.

В современных системах CTP, ориентированных на изготовление офсетных и фотополимерных форм высокой и флексографской печати, применяют лазерные формовыводные устройства трех основных принципов (рис. 1):

- барабанные, выполненные по технологии "внутренний барабан", когда форма расположена на внутренней поверхности неподвижного цилиндра;

- барабанные, выполненные по технологии "внешний барабан", когда форма расположена на наружной поверхности вращающегося цилиндра;

- планшетные, когда форма расположена в горизонтальной плоскости неподвижно или совершает движение в направлении, перпендикулярном направлению записи изображения.

Рис. 1. Способы экспонирования формных пластин: а - на внешней поверхности барабана; б - на внутренней поверхности барабана; в - на плоскости

Достоинствами устройств первого принципа построения являются достаточность одного источника излучения, благодаря чему достигается высокая точность записи; простота фокусировки и отсутствие необходимости юстировки лазерных лучей; большая оптическая глубина резкости; простота установки перфорирующего устройства для штифтовой приводки форм; простота замены источников излучения (исчезающая при использовании твердотельных лазеров).

Внешнебарабанные устройства имеют такие достоинства, как невысокая частота вращения барабана благодаря наличию многочисленных лазерных диодов; долговечность лазерных диодов; невысокая стоимость запасных источников излучения; возможность экспонирования больших форматов. К их недостаткам относят необходимость значительного числа лазерных диодов и, как следствие, такого же числа информационных каналов; необходимость трудоемкой юстировки; невысокую глубину резкости; сложность установки устройств для перфорирования форм.

И в том, и в другом случаях экспонирование термочувствительных формных пластин выполняется в инфракрасной области спектра. При этом заметны преимущества внешнебарабанного принципа, позволяющего максимально приблизить источник энергии к поверхности печатной формы. У устройств с записью на внутреннюю поверхность барабана расстояние от пластины до развертывающего элемента, как правило, соответствует радиусу барабана и становится тем больше, чем больше формат пластины. Для того чтобы генерировать исключительно маленькую и резкую точку на таком расстоянии, требуется дорогостоящая оптика.

При записи печатных форм скоростные характеристики формовыводных устройств существенно зависят от чувствительности формного материала. Внешние барабаны вращаются сравнительно медленно. Например, при записи термочувствительных материалов частота вращения барабана составляет 150 об./мин. Более короткое время экспонирования печатной формы достигается увеличением числа лазерных диодов. При этом вероятность сбоев при работе возрастает с увеличением числа диодов.

Таким образом, если рассматривать тенденцию дальнейшего развития систем CTP, то можно заметить, что для печатных форм форматом до 70х100 см существуют одинаковые условия для обоих принципов записи изображений. Для больших форматов печатных форм определенные преимущества имеет техника с внешним барабаном. Планшетный способ широко применяется в области форматов до 50х70 см для газетного производства. Причем в последнем случае его преимущества объясняются именно небольшими форматами и достаточностью относительно низких разрешений.

В настоящее время для экспонирования печатных форм применяются следующие типы лазерных источников света:

1) аргон-ионный голубой лазер с длиной волны 488 нм;

2) гелий-неоновый красный лазер с длиной волны 633 нм;

3) маломощный красный лазерный диод с длиной волны 670 нм;

4) инфракрасный мощный лазерный диод с длиной волны 830 нм, который получил распространение для экспонирования термочувствительных пластин, требующих более высоких энергетических затрат, и применяется в устройствах с внешним барабаном;

5) инфракрасный мощный лазер ND YAG на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом с длиной волны 1064 нм, используемый во многих системах CTP благодаря следующим достоинствам:

- небольшая длина волны позволяет получить пятно диаметром менее 10 мкм и значительно повысить разрешение системы при записи;

- минимальные потери при прохождении по световолоконным световодам и легкость модулирования упрощают конструкцию лазерных установок;

- значительное число известных материалов (в особенности металлы) имеют более высокий коэффициент поглощения в области длин волн 1,06 мкм, что облегчает разработку формных пластин и повышает эффективность лазерной записи;

6) зеленый лазер на иттрий-алюминиевом гранате с двойной частотой ND YAG с длиной волны 532 нм;

7) фиолетовый лазерный диод с длиной волны 400-410 нм, который позволяет использовать обычные светочувствительные пластины, применяемые для контактного копирования.

В зависимости от типа источника лазерного излучения различные фирмы предлагают специальные формные пластины, которые можно разделить на фотополимерные, серебросодержащие, с гибридными слоями, с термочувствительными слоями.

2. Формовыводные устройства для лазерной записи офсетных печатных форм

Основой лазерных формовыводных устройств является оптико-механическая система, содержащая в зависимости от конструкции один или несколько лазеров, модулятор, телескоп, фокусирующую линзу, поворотные зеркала, вращающийся зеркальный дефлектор, механизм крепления и перемещения формной пластины, механизм перемещения оптической или термической головки.

3. Устройства с внешним барабаном

Запись изображения на формных пластинах в этих устройствах может осуществляться методом однолучевого или многолучевого сканирования. В первом случае устройства оснащены одним лазером, экспонирующим светочувствительный или термочувствительный слой формного материала. Для многолучевого сканирования записывающая головка формовыводного устройства содержит несколько лазеров (лазерных диодов). При этом число экспонирующих лазерных лучей может быть равно числу лазеров или быть больше этого числа.

Лазерное сканирующее устройство с однолучевой записью формной пластины (рис. 2) работает следующим образом. Формная пластина 16 закрепляется на барабане 15, который установлен на станине 14, и вращается электродвигателем постоянного тока 12 через механизм привода 13. На одном валу с барабаном 15 расположен оптоэлектронный преобразователь 11 угловых перемещений в цифровой код. Вдоль образующей барабана на станине установлен ходовой винт 9, на валу которого расположен шаговый электродвигатель 10. При работе шагового электродвигателя 10 ходовой винт 9 вращается, и благодаря этому каретка 7 с записывающей головкой, содержащей фокусирующую линзу 6 и зеркало 3, перемещается вдоль образующей барабана. В качестве источника излучения используется твердотельный YAG-лазер 1, работающий в ИК-диапазоне спектра на длине волны 1,064 нм с выходной мощностью 15-20 Вт и оснащенный системой охлаждения 8. Лазерный луч модулируется акустооптическим модулятором 2 и далее через систему зеркал 3, диафрагму 4, телескоп 5 попадает в линзу 6, которая фокусирует его в пятно малого размера на поверхности формной пластины, закрепленной на вращающемся барабане 15. Развертка по строке осуществляется вращением барабана и контролируется оптоэлектронным преобразователем угловых перемещений 11, а развертка по кадру - вращением (с помощью шагового электродвигателя 10) прецизионного ходового винта 9, по которому движется каретка 7 записывающей головки.

Рис. 2. Лазерное сканирующее устройство для записи формных пластин на внешней поверхности барабана

Для требуемого качества записи печатных форм необходима точная фокусировка лазерного луча в точке его падения на поверхность формной пластины, расположенной на барабане. На геометрические размеры точки оказывают влияние погрешности при изготовлении и установке барабана (в наибольшей степени - отклонения барабана от идеальной формы и эксцентриситет), различные виды биений, возникающие из-за износа подшипников в опорах вращения. Из-за этих факторов при вращении барабана расстояние от поверхности формной пластины до записывающей головки изменяется на величину D, что приводит к расфокусировке лазерного луча. В связи с этим современные формовыводные устройства оснащены системой поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения на поверхности формного барабана (рис. 3).

Рис. 3. Система поддержания оптимальной фокусировки записывающего пятна: а - схема записывающей головки; б - схема оптической системы поддержания положения оптимальной фокусировки пятна лазерного излучения; в - схема двухзонного фотоприемника при симметричной и асимметричной засветке пятном, сфокусированным на его сенсорных поверхностях

Система работает следующим образом. Лазерное излучение от источника 1, проходя через призму 5 и объектив 7, фокусируется в пятно необходимого размера на поверхности вращающегося формного барабана 2. Параллельно оси вращения барабана по направляющей 3 движется каретка 4 для продольного перемещения сфокусированного лазерного пятна вдоль образующей цилиндра формного барабана. На каретке 4 размещена дополнительная каретка 6 с жестко установленными на ней фокусирующим объективом 7 и оптической частью системы поддержания оптимальной фокусировки 8. Дополнительная каретка 6 может перемещаться относительно каретки 4 в направлении, перпендикулярном оси вращения формного барабана 2, с помощью привода 9, укрепленного на каретке 4.

В случае оптимальной фокусировки лазерного излучения на поверхности формного барабана оптическая часть системы симметрично освещает зоны а и б фотоприемника 13. При уходе сфокусированного лазерного пятна из положения 14 оптимальной фокусировки в положения плоскостей 15 или 16 пятно на двухзонном фотоприемнике 13 смещается вправо в зону б при положении 15 или влево в зону а при уходе плоскости фокусировки в положение 16. В том и другом случаях освещенности зон а и б становятся различными, что изменяет соответствующие фототоки.

На выходе фотоприемника находится устройство, которое формирует электрический сигнал, пропорциональный разности освещенностей зон а и б, который имеет либо положительный, либо отрицательный знак. После усиления мощности этот сигнал поступает на привод 9 перемещения дополнительной каретки, являющийся выходом цепи обратной связи. Перемещение дополнительной каретки 6 приводит пятно лазерного излучения в положение 14 оптимальной фокусировки. Разностный электрический сигнал становится нулевым.

Система поддержания положения оптимальной фокусировки характеризуется величиной допустимого рабочего хода D дополнительной каретки 6, в пределах которого достигается фокусировка. Для оптической части системы (рис. 3б) поддержания положения оптимальной фокусировки найдено следующее соотношение между D и параметрами элементов оптической части:

где h - сторона зоны поверхности фотоприемника;

L - расстояние между изображением источника света на поверхности формного барабана 2 и второй фокусирующей линзой 12;

f - фокусное расстояние второй фокусирующей линзы 12;

i - угол падения излучения точечного источника 10 света после первой фокусирующей линзы 11.

Величина D определяет максимально допустимый эксцентриситет или отклонение барабана от идеальной цилиндрической формы.

Рис. 4. Система крепления пластин на барабане

Формные пластины крепятся на внешней поверхности барабана с помощью механического, магнитного, вакуумного прижима или их комбинаций. На рис. 4 представлена система крепления формных пластин, состоящая из подвижных (под разный формат пластин) зажимов в сочетании с вакуумным прижимом. Такая система надежно фиксирует пластины даже при высокой частоте вращения барабана - до 1000 об./мин.

Некоторые формовыводные устройства оснащены системой автоматической установки формных пластин на внешнюю поверхность барабана и снятия их после экспонирования, а также системой пробивки штифтовых отверстий. На рис. 5 показаны этапы (1-5) работы такой системы. Формная пластина 5 с помощью пневматического устройства подачи 4 вынимается из сдающей кассеты 6 и переносится к устройству пробивки штифтовых отверстий 3. Затем устройство 4 подводит край пластины с отверстиями к барабану 1 и надевает ее на штифты. При повороте барабана 1 на один оборот пластина полностью прилегает к нему и закрепляется зажимами. После этого барабан начинает вращаться, а записывающая головка 2, перемещаясь вдоль образующей барабана, экспонирует пластину. По окончании экспонирования барабан останавливается и поворачивается на один оборот назад. При этом пластина снимается со штифтов и с помощью транспортеров 8 подается в приемную кассету 7 или в процессор для обработки форм, соединенных с формовыводным устройством.

Рис. 5. Этапы работы системы автоматической установки и снятия пластин

В качестве примера многолучевой лазерной записи формных пластин, расположенных на внешней поверхности барабана, рассмотрим схему устройства для экспонирования термочувствительных пластин мощным инфракрасным многоканальным лазерным диодом, приведенную на рис. 6. В этом устройстве лазерный диод и формирующая изображение оптика смонтированы в термоголовке 4, которая перемещается с помощью ходового винта 3 по направляющим 2 вдоль барабана 1.

Рис. 6. Схема устройства для многолучевой записи термопластин

В термоголовке луч записывающего лазера делится электрооптическим световым затвором на множество индивидуально управляемых лучей, фокусируемых на пластину. Электрические сигналы, управляющие включением и выключением каждого луча, поступают из блока обработки данных. Данные об изображении в этот блок передаются из RIP-системы допечатной подготовки изданий.

Барабан 1 и ходовой винт 3 получают вращение от электродвигателей 5 и 6, управляемых электронными блоками по командам микропроцессора. Позицию барабана (с целью синхронизации его вращения с работой светового затвора) фиксирует оптоэлектронный преобразователь угловых перемещений.

4. Формовыводные устройства для записи пластин, расположенных на внутренней поверхности барабана

Такие устройства состоят из трех последовательно соединяемых секций: ввода, экспонирования и вывода. Секция ввода предназначена для размещения кассеты или нескольких кассет с формными пластинами, автоматического или ручного ввода пластин в секцию экспонирования. Секция экспонирования служит для записи изображения и пробивки штифтовых отверстий в формной пластине. Секция вывода передает экспонированную пластину непосредственно в процессор для обработки форм или выводит пластину на приемное устройство.

Все три секции объединены системой транспортирования пластин, конструкция которой в разных моделях формовыводных устройств имеет свои особенности. Так, система транспортирования, представленная на рис. 7а, передает пластины из кассеты с вертикальным их размещением в секцию экспонирования также в вертикальном положении. В секции экспонирования пластина с помощью вакуума располагается на внутренней поверхности барабана. После пробивки штифтовых отверстий и экспонирования пластина вновь принимает вертикальное положение и передается в секцию вывода. В секции вывода пластина из вертикального положения переводится в горизонтальное и выходит на приемное устройство или в подсоединенный к нему процессор.

В транспортирующей системе (рис. 7б) пластина, находящаяся в кассете или вставляемая оператором в секцию ввода, расположена в горизонтальной плоскости. В таком положении она передается в секцию экспонирования. При этом прокладочная бумага отделяется от формной пластины. В секции экспонирования пластина засасывается вакуумом и плотно прилегает к внутренней поверхности барабана. Экспонированная пластина с пробитыми штифтовыми отверстиями в горизонтальном положении поступает в секцию вывода.

Рис. 7. Схемы транспортирования формных пластин

Схема системы транспортирования (рис. 7в) автоматически удаляет прокладочную бумагу и выбирает пластины из двух подающих кассет. Загружаются и выгружаются пластины частично параллельно по времени: пока экспонированная пластина извлекается из барабана, следующая пластина подается из кассеты к точке входа в барабан; загрузка чистой пластины в барабан происходит одновременно с транспортированием экспонированной пластины в проявочный процессор. В результате время загрузки/выгрузки сокращается практически в 2 раза.

Секции экспонирования некоторых формовыводных устройств в зависимости от того, какой тип пластин предполагается использовать, могут быть оснащены разными лазерами. Оптическая система (рис. 8) устройства, которое может иметь ND YAG-лазер мощностью 10 мВт с длиной волны 532 нм или мощностью до 100 мВт с длиной волны 1064 нм, обеспечивает высокоточную запись изображения с разрешением от 1270 до 3386 dpi. В этой системе луч лазера проходит через затвор 2, плоскопараллельную пластину 3 и модулируется акустооптическим модулятором 4. В зависимости от требуемого разрешения поворотом турели 5 на оптическую ось устанавливается одна из линз, которая соответственно разрешению формирует апертуру лазерного луча.

Рис. 8. Оптическая схема формовыводного устройства

Мощность лазерного излучения контролирует фотодиод 6. Для ослабления мощности и приведения ее в соответствие со светочувствительностью формных пластин служат поглощающие светофильтры, расположенные на турелях 7 и 12. Причем на турели 7 установлены светофильтры кратностью 1, 8, 64, 256 и 1024, а на турели 12 - кратностью 1, 2 и 4. Пройдя один из светофильтров на турели 7, лазерный луч отражается от зеркал 8 и 9 и направляется в оптическую головку 10.

Зеркало 9 неподвижно, а зеркало 8 может менять свое положение по двум осям координат и тем самым изменять направление отраженного от него луча в небольших пределах под действием электрического напряжения, подаваемого на пьезоэлемент, служащий основой этого зеркала. Для определения величины и направления отклонения зеркала 8 служит фотодиодный датчик 11 положения луча.

Датчик 11 и зеркало 8 на пьезоэлементе являются соответственно измерительным и исполнительным элементами системы коррекции пространственного положения луча, призванной компенсировать погрешности в траектории сканирования сфокусированным лучом формной пластины. Эти погрешности могут возникать из-за неточности изготовления механизма перемещения оптической головки 10, вибраций, износа опор вращения развертывающего элемента 15. Зеркало 9 направляет лазерный луч через один из светофильтров турели 12 в фокусирующий объектив 13. Объектив 13 имеет привод от шагового двигателя, с помощью которого он устанавливается на оптической оси в положение наилучшей фокусировки луча для пластин разной толщины.

Развертку точечно-растровых строк на формных пластинах, надежно закрепленных вакуумной системой на внутренней поверхности неподвижного барабана 17, осуществляет вращающаяся пентапризма 15. Пентапризма 15 закреплена на валу электродвигателя 16 и вместе с объективом 13, турелью 12 и датчиком 11 входит в состав оптической головки 10. Изображение развертывается по всей поверхности перемещением головки 10 при непрерывном вращении пентапризмы 15. Датчик 14, состоящий из пары светодиод-фотодиод, определяет начало линии развертки изображения при каждом обороте пентапризмы.

5. Планшетные формовыводные устройства

В отличие от барабанных формовыводные устройства с записью формных пластин, расположенных в плоскости, практически не деформируют пластины во время загрузки и экспонирования. Это позволяет работать с пластинами разного формата и толщины с одинаково высокой точностью. Система позиционирования автоматически выравнивает края пластины и фиксирует ее с помощью вакуума на подвижном столе, что исключает самопроизвольное смещение пластины во время экспонирования.

В устройстве с плоскостной записью формных пластин, соединенном в линию с проявочным процессором (рис. 9) в качестве источника света использован лазерный диод с длиной волны 633 нм.

Рис. 9. Формовыводное устройство с плоскостной записью форм

Специальная оптическая система имеет двойную фокусировку луча: до и после многогранного зеркала. Оптическая система компенсации нелинейности развертки и угла поворота луча обеспечивает точное соблюдение геометрических размеров изображения.

Подача информации на модулятор лазера ускоряется буфером на двух жестких дисках емкостью по 1 Гбайт. Пока информация с одного диска выводится на пластину, растровый процессор записывает следующую битовую карту на второй диск. Такое решение позволяет передвигать пластину в зоне экспонирования плавно с постоянной скоростью, обеспечивая высокую точность совмещения.

Благодаря высоким скоростям работы (до 1014 мм/мин) на низких разрешениях (1200 dpi) устройство является незаменимым для газетного производства.

Формовыводное устройство обеспечивает гарантированную точность совмещения до 25 мкм на четырех последовательных пластинах, что при разрешениях до 3000 dpi позволяет использовать машину для подготовки форм самого высокого качества. При этом скорость записи составляет около 200 мм/мин.

Рис. 10. Схема формирования изображения при субрастровой записи форм

Существуют плоскостные формовыводные устройства, в которых изображение на формной пластине записывается методом субрастрового сканирования (рис. 10). Для этого записывающая головка, оснащенная ND YAG-лазером 1, зеркалом 2, акустооптическим модулятором 3 и фокусирующим объективом 4, совершает непрерывное возвратно-поступательное движение по одной оси координат и стартстопное поступательное движение по другой оси. Акустооптический модулятор 3 работает в режиме акустооптического дефлектора, производя одновременно модуляцию и отклонение луча перпендикулярно возвратно-поступательному движению записывающей головки.

Рис. 11. Конструкция механизма перемещения записывающей головки: 1, 2, 3 - поля изображения для разных форматов пластин; 4, 5 - направляющие; 6 - вакуумная плита; 7 - записывающая головка

Таким образом, за один проход головки от одного края пластины 5 до другого записывается целая полоска изображения небольшой ширины. После записи полоски на пластине, размещенной на вакуумной плите, записывающая головка перемещается на ширину этой полоски и, возвращаясь в исходное положение, записывает следующую полоску и т. д. В результате изображение на формной пластине формируется из отдельных полосок, записанных ортогональными точечно-растровыми строками небольшой длины. Конструкция механизма перемещения записывающей головки по двум координатам представлена на рис. 11.Формовыводное устройство (рис. 12) оснащено тремя кассетами для формных пластин и механизмом их смены 1. С помощью устройства подачи 2 пластина размещается на вакуумной плите 3, над которой перемещается в двух направлениях записывающая головка 4. По окончании экспонирования пластина по транспортеру 5 подается в процессор 6 для обработки форм.

Рис. 12. Схема плоскостного формовыводного устройства с субрастровой записью

Размещено на Allbest.ru