Принципи роботи цифрових друкарських машин

Цифровий друк

До цього часу ми розглядали основні способи друку та їх різновиди, де класифікація, в основному, йде залежно від взаємного розміщення друкарських та пробільних елементів на друкарській формі. При цьому вважалось, що зображення на друкарській формі залишається незмінним протягом всього тиражу. Однак, існують технології – цифровий друк, які базуються на принципах змінюваності самої друкарської форми.

Гутенбергівський наборний шрифт XV століття і виготовлення металевих форм, які можна розбирати, зробили у свій час можливим масове виробництво ідентичних копій. Сьогодні цифрові технології, що дозволяють змінювати зображення на друкарській формі після кожного оберту формного циліндру, роблять реальним створення безкінечних версій одного оригіналу. До цифрових способів друку належить технологія “комп’ютер – друкарська машина”, що полягає в безпосередньому тиражуванні підготовлених засобами КВС видань у цифровій друкарській машині.

Технологія “комп’ютер – друкарська машина”

Технологія “комп’ютер – друкарська машина” – це процес одночасного друку і виготовлення друкарських форм (на матеріалі, що встановлений безпосередньо на формному циліндрі в друкарській машині) шляхом прямого експонування, лазерного гравіювання чи іншого способу створення друкарських і пробільних елементів з управління від ЕОМ видавничої системи.

Ця технологія використовується в машинах цифрового друку для виготовлення малотиражних видань, в які необхідно вносити зміни у зміст окремих полос під час друку тиражу. На окремих з цих машин можна внести зміни в кожен окремий відбиток. Для цієї технології характерні офсетний, глибокий і електрографічний способи друку. Технологію “комп’ютер – друкарська машина” можна розглядати у двох варіантах:

1. “computer-to-press” – друкарська форма виготовляються на формному циліндрі друкарської машини, і на формному матеріалі, який змінюється при виготовленні кожної форми. В процесі друку тиражу неможливо вносити зміни;

2. “computer-to-print” – форма виготовляється безпосередньо на формному циліндрі друкарської машини, вона є змінною і в неї можна вносити зміни після кожного оберту формного циліндру.

Цифровий друк – технологія одержання відбитків в друкарській машині з використанням змінної друкарської форми, змінами в якій при кожному циклі керує ЕОМ видавничої системи. Цей вид техніки використовується для малотиражних рекламних чи комерційних видань, в які необхідно вносити зміни після друку кожного екземпляру тиражу.

Цифровий друк має такі особливості:

- виключені процеси виготовлення фотоформ і друкарських форм;

- друк тиражу відбувається безпосередньо з комп’ютера;

- існує можливість зміни вмісту кожного відбитка в тиражі (повна чи часткова).

Цим вимогам відповідають кольорові принтери, копіювальні апарати і цифрові машини. Однак, коли говорять про технологію “комп’ютер – друкарська машина” (СtPrint), то мають на увазі цифрові друкарські машини, оскільки вони мають ряд додаткових можливостей. Перш за все, вони мають високу швидкість друку, можливість двохстороннього друку, і якість відбитків, одержаних на цифрових машинах, можна порівняти з поліграфічними відбитками.

В основі роботи більшості цифрових машин лежать ті ж принципи, що і в лазерних принтерах. Це є системи з створення електростатичного зображення та подальшим його переносом на задруковуваний матеріал.

Пристрої, які реалізують СtPrint-технології, складаються з комп’ютерного блоку і друкарської секції. Друкарська секція має 6-8 друкарських апаратів, які можуть забезпечити одночасний двосторонній друк на папері, плівковому матеріалі або друк додатковими, спеціальними (металізованими, магнітним і т.п.) фарбами. Комп’ютерний блок об’єднує електроніку керування друком і растровий процесор (PostScript Level 2) на основі платформи Pentium чи DEC Alfa. Результатом растрування є розетка, яка характерна для офсету, з чистим центром або розсіяний лінійний растр. Машини комплектуються програмними модулями для автоматичного трепінгу та спуску полос.

 Цифрові друкарські машини можуть бути аркушевими і рулонними. В аркушевих машинах аркуш задруковуваного матеріалу залишається на друкарському циліндрі декілька обертів. При друці у чотири фарби – чотири оберти. При подачі з рулону матеріал проходить послідовно через декілька друкуючих головок. Крім того, на рулонних машинах існує можливість друку відбитків різної величини (залежно від об’єму пам’яті контролера друку).

В цифрових друкарських машинах постійна друкарська форма відсутня. Роль змінної друкарської форми виконує фотонапівпровідниковий шар, на якому при кожному оберті барабана заново створюються пробільні і друкарські елементи (скрите електростатичне зображення).

Процес одержання зображення складається з трьох етапів:

1. Одержання скритого електростатичного зображення.

На початку циклу барабан, покритий шаром фотонапівпровідника (полімеру, що змінює свою провідність під дією світла) заряджається скоротроном до від’ємного потенціалу – 800 В. При експонуванні під дією лазерного променя на засвічених ділянках відбувається падіння потенціалу до – 100 В. Таким чином, відбувається розділення поверхні барабана на пробільні і друкарські елементи (утворюється скрите електростатичне зображення).

2. Проявлення скритого електростатичного зображення.

Проявлення відбувається при селективному осадженні заряджених частинок тонера. Проявник складається з частинок тонера і носія. Частинки тонера дрібнодисперсні і пофарбовані в певний колір. В результаті проявлення одержується одноколірне зображення, сформоване з частинок тонера.

3. Перенесення зображення на задруковуваний матеріал.

Зображення може бути перенесене на задруковуваний матеріал безпосередньо з “формного циліндру”, або через проміжний носій – додатковий офсетний циліндр, який є позитивно заряджений нагрітий металевий барабан, покритий спеціальним електропровідниковиим офсетним покриттям). Багатоколірне зображення формується безпосередньо на задруковуваному матеріалі шляхом накладання чотирьох (шести) однофарбових зображень.

Порівняно з машинами традиційних видів друку цифрові друкарські машини мають ряд особливостей:

1. Економічно вигідний друк малих тиражів.

Мінімальний тираж складає один екземпляр. Друк тиражів більше 1000 екземплярів є вигідний лише у випадку особливої оперативності випуску продукції і необхідності персоналізації відбитків.

2. Персоналізація.

Персоналізація – можливість друку на кожному екземплярі тиражу індивідуальних текстових і ілюстраційних матеріалів.

3. Існує можливість друку на різних матеріалах: різних сортах крейдованого і некрейдованого паперу, самоклеючої, прозорої і матової плівки, особливо – в рулонних друкарських машинах.

4. Є можливість перейти від друку одної роботи до другої без зупинки машини і практично без відходів матеріалу.

5. Цифрові друкарські машини не потребують додаткових пристроїв для одержання кольоропроби, оскільки відбиток, одержаний на них може використовуватись як кольоропроба.

6. Електронний листопідбір, що дозволяє кожне окреме багатосторінкове видання в тиражі друкувати повністю – сторінка за сторінкою – в необхідному порядку, що виключає необхідність подальшого листопідбору.

7. Існує можливість зберегти публікацію в електронній версії в архівах для повторного друку.

8. Основною перевагою цифрового друку є можливість внесення змін безпосередньо перед друком, оскільки цифрові дані легко доповнювати і коректувати.

9. Є можливість вдруковувати (наприклад, логотипів) в певній частині попередньо задрукованого матеріалу.

Технологія “комп’ютер – друкарська машина” і цифровий друк перекривають один одного, оскільки управління процесом друку і виготовлення друкарської форми проводиться в реальному часі друкарського процесу на цифровому рівні від ЕОМ. Спосіб цифрового друку реалізований майже у всіх вивідних пристроях – принтерах, плоттерах.

Принципи роботи цифрових друкарських машин

Цифровими називають друкарські машини, у які завдання на друк (текстові і ілюстраційні зображення) надходять у цифровому виді. Вони можуть вводитися з комп'ютера, з комп'ютерної мережі чи з твердого носія ( дискети чи диска). Відповідно до цього визначення, цифровими можна назвати машини, що працюють по принципах Computer-to-Press, Computer-to-Cylinder і Computer-to-Print. У першому випадку друкарську форму одержують на спеціальному формному матеріалі безпосередньо в машині офсетного друку. Після закінчення роботи над тиражем форма віддаляється і заміняється новою. В другому випадку друкарська форма створюється на поверхні формного циліндра, що по закінченні друку змивається і знову використовується для запису нової форми. У третьому випадку друкарське зображення для кожного відбитка формується від початку до кінця заново. Тому саме цифрові машини Computer-to-Print найбільше повно реалізують специфічні можливості цифрового друку — друку за вимогою і персоналізацію. У таких машинах застосовується електрофотографічний чи струминний друк, а в останні роки розробляються цифрові машини, що використовують інші принципи друку (елкографію, магнітографію). У джерела створення цифрових машин Computer-to-Print стояли фірми Xeikon і Indigo, а зараз число фірм, що випускають такі цифрові машини власної розробки чи вироблені за рекомендаціями ЕОМ, перевалило за десяток.

Можливості багатоколірних цифрових машин Computer-to-Print
Основу конструкції таких машин складають керуюча станція і друкувальний пристрій. Керуюча станція, що складається з високопродуктивних комп'ютерів, наприклад, на базі Intel Pentium 3 з відповідним програмним забезпеченням, що використовують операційну систему Windows NT, приймає завдання на друк, обробляє його і передає в друкувальний пристрій (власне друкарську машину). Крім того, у функції керуючої станції входить контроль за роботою машини і за станом її вузлів. Для зв'язку з комп'ютерною мережею керуюча станція підтримує стандарт Ethernet і стандартні мережні протоколи TPS/IP, NFS, AppleTalk, IPX/SPX. За допомогою системного розширення забезпечується зв'язок з комп'ютерами Macintosh. Завдання на друк приймається у форматах Adobe PostScript Level 3 і PDF. Керуюча станція включає також два програмних растрових процесори (RIP) з підтримкою PostScript 3, що реалізують різні алгоритми растрування. Підтримується стандарт друку перемінних даних PPML (Personalized Print Mark-up Language). Можливості керуючої станції залежать від типу, моделі, конфігурації машини, і фірми звичайно пропонують варіанти для їхнього розширення. Як правило, вони дозволяють здійснювати наступні операції:

— миттєве переключення. Друк тиражу можна призупинити і надрукувати більш термінову роботу, після чого продовжити перервану. Така зміна послідовності друку не вимагає зупинки машини, додаткової витрати паперу і не приводить до зниження якості друку;

— швидке одержання кольоропроби. У процесі друку якого-небудь замовлення можна перервати його і надрукувати кольоропробу іншого замовлення, потім повернутися до перерваної роботи. Переключення відбувається практично миттєво. Поки на комп'ютері виробляється пошук і виклик завдання, для якого необхідна кольоропроба, друк замовлення йде без переривання;

 — електронний листопідбір. Керуюча станція дозволяє проводити видрук матеріалу в тому порядку, у якому багатосторінкове видання повинне брошуруватися. У результаті лист за листом виходить один екземпляр брошури чи книги, після чого друкується наступний екземпляр. Це дозволяє приєднати до машини пристрій для скріплення аркушів (степлер чи буклетмейкер) і одержувати на виході з машини готові брошури;

— мультипліцюювання зображення. Відтрастроване й оброблене зображення невеликого формату (наприклад, візитка) може бути розміщене на листі в максимально можливій кількості екземплярів, що істотно прискорює й здешевлює виконання такого роду робіт;

— персонализація, що дозволяє формувати зображення, що складаються з двох шарів: постійного і перемінного. Перемінна частина (текстова чи іллюстраційна) завантажується в оперативну пам'ять зображення керуючої станції у виді банку даних. Різні варіанти публікації збираються «на лету», безпосередньо в процесі друку, що дає можливість проводити різні маніпуляції з перемінними даними.
В оперативній пам'яті керуючої станції зберігається доступним для негайного використання великий обсяг інформації — до 13 тис. журнальних сторінок.

Формування зображення в багатоколірних цифрових машинах, що реалізують технологію Computer-to-Print, спосіб одержання кольорового зображення значною мірою визначається видом використовуваного тонера (сухого чи рідкого). В даний час існує кілька типів багатоколірних електрофотографічних друкувальних пристроїв, у яких застосовується сухий тонер. До першого типу відносяться друкуючі станції, що представляють собою фоторецептор з навколишніми його функціональними вузлами, розміщеними в ряд один за одним уздовж транспортного ременя, що переміщає папір. Кожна зі станцій друкує на папері (як правило, листовий) відбиток однієї з фарб CMYK. Після цього багатоколірне тонерне зображення надходить на термозакріплення. По цьому принципі працюють цифрові друкарські машини (апарати) DocuColor 40 і Canon 5000.

До другого типу відноситься конструкція, у якій друкуючі станції розташовані вздовж нескінченного ременя із силіконової гуми. Ця гума має погану адгезію до тонеру, але вона має обмежену електропровідність. Це дозволяє за допомогою спеціальних зарядних пристроїв повідомляти ділянкам гуми, що проходять через друкарські станції, позитивний електричний потенціал, протилежний заряду тонера і схованого зображення. Тонерне зображення всіх кольорів CMYK шар за шаром переходить на ремінь і на ньому утримується доти, поки він не підходить до зони переносу зображення на папір. Тут відбувається перезарядження гуми на протилежний (негативний) заряд, і зображення переноситься на папір. Щоб полегшити цей процес, зворот папера заряджається позитивно. На папір переноситься сполучене чотирьохфарбове зображення, що в значній мірі поліпшує якість сполучення фарб. Далі копія надходить на термозакреплення. Так працює Docu-Color 2060.

Третій тип оснований на передачі зображення з формного циліндра на папір через гумовий офсетний циліндр. При цьому сполучення фарб відбувається на папері. Такий принцип реалізований у цифрових машинах NexPress спільного виробництва Heidelberg — Kodak. В даний час рідкий тонер використовується тільки в цифрових машинах фірми Indigo. Процес формування зображення складається із зарядки, експонування, проявки зображення на поверхні фоторецептора і переносу фарбового зображення спочатку на офсетний циліндр, а потім на матеріал, що задруковується. Цей процес кардинально відрізняється від електрофотографічного процесу із сухою проявкою і полягає в наступному. У зону проявки між формним циліндром (фототорецептором) і циліндром, що проявляє, подається електрофарба, розведена рідким носієм (легколетучою мінеральною олією). Тонер летить у ділянках зображення до формному циліндра й осідає на скритому зображенні, а в ділянках пробілів він летить до циліндра, що проявляє, і з нього надходить у ємність з відповідною фарбою. Проявка відбується шляхом електрофореза, що використовується і для процесів концентрування тонера на друкуючих ділянках, і для очищення від залишків тонера пробельних ділянок. Фарбове зображення передається на офсетний циліндр за рахунок того, що його поверхня має заряд протилежного знаку стосовно тонеру і до схованого зображення. Циліндр розігрітий, і фарба остаточно підсихає, розм'якшується й у такому виді передається на папір. Фарба передається цілком, оскільки її адгезія до силіконової гумової полотнини офсетного циліндра мізерно малий. Ця технологічна схема використовується з невеликими змінами у всіх моделях машин Indigo, що відрізняються один від одного за будовою фарбового апарату, швидкості роботи, за способом подачі матеріалу, що задруковується, і за рядом інших параметрів.

Пристрої для двостороннього друку

       Для двостороннього друку в цифрових машинах застосовуються спеціальні автоматичні дуплексні пристрої, що бувають двох типів — стекові (з лотком нагромадження) і безстекові. У першому випадку аркуші всього тиражу, задруковані з одного боку, закріплюються і збираються в спеціальному лотку, розташовуваному всередині машини. Потім вони з переворотом надходять на друк зворотнього боку. Недолік цього способу в тім, що дефект друку лицевої частини буде виявлений тільки після початку друку звороту. При безстековому дуплексі з машини виходять аркуш за аркушем, задруковані з двох сторін. Цей процес друку технологічно більш складний. У сучасних цифрових машинах передбачений в основному безстековый дуплекс.

       Питання для самоперевірки:

1.    Виготовлення видання способами цифрового друку.

2.    Особливості цифрових способів друку.