Структуры и технологии

Кто предвидит последствия, не сотворит великого.

Арабская пословица

Полиграфические технологии

Любую технологию можно рассматривать как сопряженность физического и информационного пространств. Они связаны символистическими, языковыми и математическими операциями для создания информационного «слепка» объекта, процесса, явления, системы и проч., и проектирования, позволяющего по информативной структуре получать реальный материальный объект - модель природных объектов. Собственно говоря, технология - это взаимодействие носителей разума с окружающей средой [4, 17].

Любая полиграфическая технология содержит:

1. способ сопряжения пространств - процессы, операции, условия, режимы;

2. средства сопряжения пространств - оборудования, механизмы, устройства, приборы;

3. материальные носители сопряжения пространств - основные и вспомогательные материалы;

4. средства управления, контроля сопряжения пространств и оценки полуфабрикатов и конечного продукта - человек, программы, системы управления.

Сумма полиграфических технологий можно разделить на три большие группы:

1. Допечатные технологии (до изготовления печатных форм включительно)

2. Печатные технологии (до изготовления оттисков включительно)

3. Брошюровочно- переплетные (изготовление печатной продукции как готовое изделие) и отделочные технологии (доработка готового изделия в соответствии с требованиями заказчика).

Отделочные технологии не меняют форму издание (печатного продукта). Они только меняют, облагораживают его внешний вид, увеличивают его долговечность, привлекательность, способствуют повышению спроса, а, иногда, и ценности, преобразуя печатное издание в произведение искусства.

Объединение брошюровочно-переплетныж и отделочных технологий в одинные послепечатные (финишные) технологии вполне оправдано, так как многие технологии в зависимости от решаемых задач являются или брошюровочными, или переплетными или отделочными.

Полиграфические технологии представлены на схеме (рис. 1).



Рис. 1. Схема полиграфических технологий

Допечатные технологии состоят из процессов по обработке оригиналов, получения фотоформ (как промежуточный продукт) [2] до изготовления печатных форм [2], используя допечатные системы, контрольные устройств и вспомогательные материалы. Вспомогательные материалы не входят в готовую печатную продукцию. Этап допечатных технологии – получения фотоформ, сегодня теряет позиции, уступая новой технологии CtP (компьютер – печатная форма).

Печатные технологии состоят из процессов подготовки оборудования к печати и собственно печатного процесса - получения оттиска с использованием печатных форм [2, 17], контрольных устройств, вспомагательных и запечатываемых материалов, красящих веществ.

Послепечатные технологий состоят из процессов изготовления готового продукта и его облагораживание (при необходимости) с использованием соответствующего оборудования, материалов и контрольных устройств.

Печатные технологии

Предметом нашего внимания являются печатные технологии. Они определяют допечатные и послепечатные технологии, в значительной мере зависят от оригиналов, от вида будущей печатной продукции, тиража, а также от запечатываемых материалов и красящих веществ, используемых для изготовления этой продукции.

Суть печатной технологии - перенос изображения с печатной формы на запечатываемую поверхность [17]:

1. при печати с использованием красящего вещества (краски, чернила, цветного лака, тонера) [2] для получения оттиска (отпечатка) за счет изменения цвета отдельных частей запечатываемой поверхности;

2. при выборочном (фрагментарном) лакировании с использованием бесцветного лака для получения оптического изображения за счет изменения глянца, фактуры или других оптических свойств отдельных частей запечатываемой поверхности [2];

3. при тиснении с использованием красящего вещества для изменения рельефа, фактуры и цвета отдельных частей запечатываемой поверхности [2];

4. при тиснении без использования красящего вещества для изменения рельефа и фактуры отдельных частей запечатываемой поверхности [2].

Базой печатной технологии является печатная форма, на которой формируется изображение (текст, иллюстрации, оформительские, вспомогательные и контрольные элементы). Участки печатной формы, переносящие изображение посредством красящего вещества, лака или давлением на запечатываемую поверхность, называют печатающими, а не воспринимающие красящее вещество и лак и не переносящие изображение - пробельными.

Цель и задачи

Нашей целью было предложить классификацию технологий печати, однозначно определяющей место существующих и новосозданных (актуальных), а также и потенциальных технологий печати в структуре классификации.

Для достижения цели необходимо:

1. Выявить и выделить значащие параметры классификации.

2. Создать стержень и схему классификации с определением взаимосвязей классификационных параметров.

3. Определиться с терминологией, отказавшись от неопределенности и многозначности некоторых понятий, используемые как термины.

Что дает для практики классификация технологий печати?

1. Взаимопонимание между специалистами, работающими в полиграфии, а также между специалистами, заказчиками и потребителями печатной продукции.

2. Базу для систематизации и прогнозирования развития технологий печати.

3. Ориентир при создании новых технологий печати и модификации существующих.

4. Структуру, по которой ведется обучение студентов предметам общей полиграфии и технологии печати.

5. Способствует ясности, четкости и однозначности формулировок при создании рекомендующих и регламентирующих документов разного уровня, включая и государственного.

Любая технология печати состоит из трех звеньев:

1. печатная форма с изображением текста и/или иллюстрации;

2. процесс переноса изображения с печатной формы на запечатываемую поверхность с участием печатной системы и красящего вещества, которое в некоторых технологиях печати может и отсутствовать;

3. запечатываемая поверхность со своей структурой, цветом, формой и индивидуальными особенностями.

Оригиналы и готовая продукция определяют во многом, как технологию печати, так и фотоформы и печатные формы. Разнообразие фотоформ (там, где эти технологии остались), печатных форм и готовой печатной продукции динамичное и их совокупности можно рассматривать как открытые множества.

Однако каждая составляющая печатной технологии (печатная форма, процесс переноса изображения и запечатываемый материал) и ее определяющие – оригиналы и готовая продукция, состоят из материала, структуры и процесса, как схематично показано на рис. 2.



Схема технологии печатания



Рис 2. Структурная схема технологии печати и ее

определяющие – оригиналы и готовая печатная продукция

Рассмотрим каждую составляющую отдельно в виде структуры со своими параметрами.

Параметры, определяющие структуру оригиналов, применяемых в полиграфии следующие:

1. Структура изображения по цвету.

2. Структура изображения по динамике записи на носителе.

3. Материал носителя изображения.

4. Процесс записи изображения на носителе и создания потенциальной структуры печатной формы, которая будет реализована при ее изготовлении.

На рис. 3 приведена структурная схема оригиналов до создания печатных форм [18] включительно.



Рис. 3. Структурная схема совокупности оригиналов до создания печатных форм включительно

Параметры, определяющие особенности красящих веществ, применяемых в полиграфии, следующие:

1. Физико-химическая структура красящего вещества.

2. Структура красящего вещества, создающая изображение на оттиске.

На рисунке 4 приведена схема красящих веществ.



Рис. 4. Структурная схема совокупности красящих веществ

Параметры, определяющие структуру печатных устройств (машин, агрегатов, станков, пресса) применяемых в полиграфии следующие:

1. Структура печатного аппарата.

2. Процесс переноса изображение с печатной формы на запечатываемый материал.

3. Структура печатного устройства (пресса, станка, машины, агрегата) в целом.

Структурная схема совокупности печатных устройств приведена на рис. 5.



Рис. 5. Структурная схема совокупности печатных устройств

Параметры, определяющие особенности печатной продукции, производимой полиграфическими средствами следующие:

1. Геометрическая структура продукции в целом.

2. Структура материала продукции.

Структурная схема совокупности готовой печатной продукции приведена на рис. 6.



Рис. 6. Структурная схема совокупности готовой печатной продукции

Значащие параметры технологии печати

Технология печати – единство оборудования, материалов и процессов при производстве печатного продукта [17, 18], определяется структурой печатной формы, структуры запечатываемого материала и структуры красящего вещества. Структура печатного устройства всего лишь механизирует и автоматизирует печатный процесс, увеличивая производительность и, освобождая печатника от рутинной монотонной работы.

Особо обстают дела с красящим веществом, которое выполняет особые функции при создании изображения на поверхности запечатываемого материала, взаимодействуя с печатной формой, запечатываемым материалом и печатным оборудованием, если оно участвует в процессе печати. Например, в трафаретной печати, литографии, ксилографии, линогравюры, офорта и некоторых других технологий печати и сегодня можно обойтись без печатающего устройства, используя только печатную форму, запечатываемую поверхность и красящее вещество. Без печатной формы и запечатываемой поверхности печатной технологии не может быть. Без красящего вещества технология печати возможна.

Для того, чтобы подчеркнуть особенность технологии, когда используют разные структуры красящего вещества, или в названии технологии печати дополнительно добавляют вид красящего вещества или же технология коренным образом меняет название. Например, печать тонером, чернилами, УФ красками или сольвентными красками. Однако говорим лакирование, когда в качестве красящего вещества используем лак, тиснение фольгой – когда используем полиграфическую фольгу, блинтовое и конгревное тиснение – когда не используем красящее вещество при создании изображения на запечатываемой поверхности. Исключением составляет Брайлевская печать, где употребляем термин «печать», но печатаем рельефно без красящего вещества. Таким образом, можно констатировать, что структура красящего вещества только уточняет технологию печати, не меняя ее суть, а только название, используя одни и те же печатные формы и запечатываемые материалы. Например, с печатной формой высокой печати можно печатать, лакировать, проводить Брайлевскую печать и все виды тиснение за исключением конгревного.

Оригиналы и вид будущей печатной продукции косвенно влияют на печатные технологии: оригиналы определяют во многом структуру печатной формы, а готовая продукция – запечатываемый материал.

Древовидные фракталы как база классификации технологий печати

После анализа структур полиграфического производства и отдельных структур его составных элементов – оригиналов, печатных форм, печатных устройств, красящих веществ, запечатываемых материалов и готовой печатной продукции, был сделан вывод, что фрактальная геометрия [5, 6, 8] применима для описания структур совокупностей печатных форм и запечатываемых материалов. Базой фрактальной геометрии является понятие «фрактал» [19].

Фракталы – это геометрические фигуры, полученные в результате дробления на части подобные целому или при одном и том же преобразовании, повторяющемся при уменьшающихся масштабах. Фрактал можно рассматривать еще и как структуру, состоящую из частей (элементов, подструктур), которые подобны целому, но в уменьшенных масштабах [8].

Понятие «фрактал» (от лат. fraktus – расколотый, раздробленный, состоящий из фрагментов) ввел в 1975 году французский ученый Бенуа Мандельброт для обозначения неругулярных, но самоподобных, структур, которыми он в это время занимался. Рождения теории фракталов и фрактальной геометрии формально связано с выходом в 1977 году книги Мандельброта «Фрактальная геометрия природы». Однако база фрактальной геометрии была разработана еще в 1875 – 1925 годах в работах Пуанкаре, Жулиа, Кантора, Хаусдорфа [19].

Для создания древовидного фрактала классификации технологий печати, необходимо было создать два древовидных фрактала: 1) фрактал печатных форм и 2) фрактал запечатываемых материалов, и объединить их в один.

Будем рассматривать структуру печатной формы и структуру запечатываемого материала как основопологающие структуры классификации, состоящие из подструктур. После анализа структур печатных форм и запечатываемых материалов были определены их подструктуры и созданы древовидные фракталы для печатных форм и запечатываемых материалов с разными фрактальными числами для каждой из подструктур.

Фрактальное число [8] определяется количеством разделения (расщепления) каждого элемента подструктуры. Фрактальное число всегда больше двух.

Подструктуры печатных форм

В качестве подструктур были выделены следующие семь структур, входящие и образующие структуру совокупности печатных форм:

1. Взаимное расположение печатных и пробельных элементов в поверхностном слое формного материала – в одной плоскости или в разных плоскостях. Эта базовая структура и она является самой значимой при классификации печатных форм (фрактальное число 4).

2. Расположение печатных элементов, которые образуют на печатной форме изображение (текст, иллюстрация, оформительские, контрольные и вспомогательные элементы), имеющее прямую или зеркальную структуру (для текста – читаемый/нечитаемый текст) (фрактальное число 2).

3. Динамика взаимного расположения печатных и пробельных элементов в процессе печати тиража. Структура может оставаться постоянной или меняться и перестраиваться после печати каждого оттиска (фрактальное число 2).

4. Геометрия печатной формы в целом как одна из геометрических структур – плоскость (гибкая или жесткая пластина, плита), цилиндр или част цилиндрической поверхности (фрактальное число 2).

5. Структура печатных элементов в плоскости печати – искусственные (регулярные, нерегулярные, стохастические, гибридные) растровые и природные структуры (фрактальное число 2).

6. Методы создания печатных и пробельных элементов, определяющие структуру печатной формы. Методы могут быть (фрактальное число 5):

- литье;

- механические с отделением часть вещества поверхностного слоя формного материала при гравировании или сканировании;

- химические с растворением часть вещества поверхностного слоя формного материала;

- физические – статическое электричество, магнетизм, ионизация поверхностного слоя формного материала;

- физико-химические – изменение агрегатного состояния, различные фазы стабильности коллоидов и фотополимеров.

7. Структура материала, из которого изготовлены печатные и пробельные элементы, а также форма в целом. Она определяет материал или сумму материалов формы и ее структуру как целое. Печатная форма может быть монолитной, составной, однослойной без подложки и двухслойной с подложкой (для плоских и/или гибких форм) или с носителем в виде тела (например, каменная плита в литографии, стереотип, формный цилиндр глубокой печати) (фрактальное число 5).

Общее количество (произведение фрактальных чисел) разновидностей печатных форм по данной классификации, состоящей из семи уровней, равно:

4 х 2 х 2 х 2 х 2 х 5 х 5 = 1 600.

Подструктуры запечатываемых материалов

В качестве подструктур были выделены следующие три структуры:

1. Структура поверхности – впитывающая и не впитывающая (фрактальное число 2).

2. Структура протяженности – листовые, рулонные, объемные - полуфабрикаты или готовые продукты (фрактальное число 3).

3. Структура устойчивости при печати – жесткие, мягкие, тонкие, хрупкие (фрактальное число 4).

Общее количество (произведение фрактальных чисел) разновидностей запечатываемых материалов, используемых в полиграфии по данной классификации, состоящей из трех уровней без учета их химического состава (вещества, из которого они изготовлены) равно: 2 х 3 х 4 = 24.

На рис. 7 – «Древовидный фрактал как математическая модель классификационной схемы печатных форм» приведена древовидная структура классификации печатных форм в виде структурной схемы.

На рис. 8 – «Древовидный фрактал как математическая модель классификационной схемы запечатываемых материалов» приведена древовидная структура классификации запечатываемых материалов в виде структурной схемы.

Объединяя двух фракталов - к каждому элементу седьмой подструктуры фрактала печатных форм добавляем фрактал запечатываемых материалов, и, таким образом, получаем общий древовидный фрактал как математическая модель классификационной схемы технологий печати.

Для получения таблицы классификации технологий печати можно использовать комбинаторный метод – в качестве параметров по строкам таблицы должны быть взяты все разновидности печатных форм – 1 600, а в качестве параметров по столбцам таблицы должны быть взяты все разновидности запечатываемых материалов – 24.

Как при объединении двух фракталов, так и при создании таблицы, принимаем, что все печатные формы из указанной классификации могут быть использованы для печати на всех материалах из указанной классификации. Таким образом, фрактал или таблица содержат как актуальные (реализованные как опытные, применяемые на практике или уже имеющие только историческое значение), так и потенциальные (нереализованные, но вероятностные) технологии печати. Нереализованные, но вероятностные технологии печати – это технологии, которые могут быть изобретенными, но на сегодня эти технологии не могут быть реализованы на практике. Например, используя металлические формы любого способа печати, исключая струйные технологии печати и тампонную печать, нельзя печатать на хрупких листовых материалах или хрупких объемных продуктах. Долгое время для печати на гофрокартоне можно было использовать только флексография и шелкография. Сегодня созданы листовые офсетные машины, которые печатают на микрогофрокартоне.

Общее количество реализованных и потенциальных технологий печати по данной классификации без учета структуры красящего вещества или его отсутствия равно:

1 600 х 24 = 38 400.

Конечно, дать описание всех 38 400 технологий печати в статье нереально, поэтому ограничимся тремя примерами – двумя реализованными технологиями: литографией, традиционной офсетной печати; и одной нереализованной: ротационной литографии (по аналогии с фототипией – печатная форма на стекле, и ротационной фототипией – печатная форма на алюминиевой фольге).

Литография - способ плоской печати, изображение на форме зеркальное, растровая структура печатных элементов нерегулярная, природная (самого камня); форма постоянная, аналоговая, в виде монолитной каменной плиты, созданная химическим методом, предназначенная для печати на впитывающем, листовом и мягком материале (бумаге).

Традиционная листовая офсетная печать на бумаге с монометаллических алюминиевых форм - способ плоской печати, изображение на форме прямое, растровая структура регулярная; форма постоянная, аналоговая, в виде гибкой пластины из аллюминия, созданная химическим методом, однослойная без подложки, предназначенная для печати на впитывающем, листовом и мягком материале (бумаге).

Ротационная литография (вероятная, но нереализванная) - способ плоской печати, изображение на форме зеркальное, растровая структура печатных элементов нерегулярная, природная (самого камня); форма постоянная, аналоговая, в виде монолитного цилиндра из материала типа литографского камня, созданная химическим методом, предназначенная для печати на впитывающем, листовом и мягком материале (бумаге).

Автор понимает, что при ротационной литографии никто не будет изготовлять формные цилиндры из литографского камня, чтобы на его поверхности создавать литографскую печатную форму, хотя это возможно, но, в таком случае, мы бы вернулись в «каменный век». Вполне вероятно, что могут быть созданы композиции, близкие по свойствам с литографским камнем, которыми можно будет покрыть поверхность формного цилиндра или создать гибкие пластины с соответствующими свойствами, а такие формы закреплять на формный цилиндр.

Наше завтра

Завтра никогда не наступает. Это всего лишь наши мысли о будущем.

Мы не знаем, сколько мы знаем, но мы всегда должны помнить, что мы никогда не сможем все узнать даже в своей узкоспециализированной области.

Любые классификации технологий печати навсегда останутся незаконченными, далекими от совершенства и открытыми для уточнения и развития. И всегда они будут способствовать структурированию наших знаний по технологиям печати, а также взаимопониманию между специалистами, заказчиками, организаторами и потребителями печатной продукции.



Рис 7. Древовидный фрактал как математическая модель классификационной схемы печатных форм



Рис 8. Древовидный фрактал как математическая модель классификационной схемы запечатываемых материалов

Литература:

1. Вернадский В. И. Избранные труды по истории науки. М., «Наука», 1981, 357 с.

2. Каган Б. В., Стефанов С. И. Словарь полиграфических терминов. М. «Репроцентр М», 2005, 588 с.

3. Лапатухин В. С. Способы печати. Проблемы классификации и развития. М., «Книга», 1976, 272 с.

4. Лем Станислав. Сумма технологий. М – С. Пб., АСТ, 2002, 668 с.

5. Мандельброт Б. Фракталы и возрождение теории итераций. В книге Пайтгена Х.-О. и Рихтера П. Красота фракталов. М., «Мир», 1993, С 131 - 140.

6. Мандельброт Б. Фракталы, случай и финансы. Москва-Ижевск, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004, 255 с.

7. Миклашевский С., Алямовская Г., Лапатухин В., Пельтинович Н. Направление развития основных способов печати. (С. 185 – 211) Статья в сборнике «Проблемы технологии полиграфии», М., «Книга», 1967.

8. Пайтген Х.-О., Рихтер П. Красота фракталов. М., «Мир», 199, 175 с.

9. Полянский Н. Н. Основы полиграфического производства. М., «Книга», 1991, 351 с.

10. Попов В. Общий курс полиграфии (четвертое, исправленное и дополненное издание). «Искусство», М., 1952, 503 с.

11. Раскин А. Современное состояние и перспективы развития печатных процессов. М., МПИ, 1988, 48 с.

12. Романо Фрэнк. Современные технологии издательско-полиграфической отрасли. М., ПринтМедиа центр, 2006, 454 с.

13. Стефанов С. И. CtP – революция или эволюция. М., «Репроцентр М», 2004, 44 с.

14. Стефанов С. И. Настоящее осмысливает прошлое и структурирует будущее. Журнал «Publish», 2005, № 1, С 31 - 35.

15. Стефанов С. И. Предтечи современных способов печати. М., «Репроцентр М», 2003, 71 с

16. Стефанов С. И. Технологии и цивилизации. Журнал «Вестник технологии в области полиграфии и печатной рекламы», 2006, № 1, С 2.

17. Стефанов С. И., Каган Б. В. Классификация технологий печатания. Журнал «КомпьюАрт» 2007, № 1, С 48 – 51.

18. Стефанов С. И., Фидель В. Р. Полиграфия как сумма технологий, М., «Унисерв», 2006, 311 с.

19. Тихоплавов В. Ю., Тихоплавов Т. С. Гармония хаоса или Фрактальная реальность. Санкт-Петербург, «Весь», 2003, 340 с.

Автор: Стефан Стефанов. к.т.н.,

Профессор Московского гуманитарного университета,

Директор департамента технологической поддержки компании

«Полиграфические системы»