Цифровая печать на оптических дисках CD/DVD (промышленные принтеры)

04.07.2007

Возможно, главным итогом прошедшей выставки Media-Tech Expo 2006 можно считать утверждение цифровой печати на компакт дисках в качестве самостоятельного и эффективного решения по декорации CD/DVD наряду с традиционной офсетной и шелкотрафаретной печатью. В данной статье речь пойдет исключительно о промышленных принтерах, которые по производительности и себестоимости покрашенного диска в состоянии конкурировать с традиционными видами печати, используемыми в производстве оптических дисков. Не следует путать это оборудование с офисными (настольными) принтерами, широко используемыми дупликаторами для покраски небольших партий записываемых CD и DVD. Несмотря на похожую технологию нанесения изображения, это совершенно разные устройства, как по габаритам, так и по цене. Однако, прорыв в технологии цифровой печати способен заинтересовать не только репликаторов, но и дупликаторов, работающих с крупными заказами, поскольку низкая себестоимость и, главное, высокое качество изображения (визуально не отличающееся от офсета или шелкографии), способно удовлетворить самого требовательного заказчика.

Работы по продвижению цифровой печати на рынок промышленного оборудования для покраски дисков начались в конце 90-х годов прошлого века ввиду ее очевидных преимуществ перед офсетом или шелкографией: отсутствие допечатного процесса, возможность печати любых тиражей (от 10 дисков), индивидуализация и персонализация каждого диска. Наиболее успешными проектами можно было бы считать цифровой принтер Kammann K15.50, использующий офсетную технологию и AutoTec “Digital”, работающий по принципу термопереноса изображения. Несмотря на высокую производительность (до 12 000 дисков в час) и приемлемую себестоимость покраски ($0.04-0.05) эти машины так и не поступили в серийное производство и не были востребованы репликатарами. Высокая стоимость оборудования ( от 1 000 000 евро) и большие размеры сводили на нет все преимущества цифровой печати. Не оправдала себя и высокая производительность цифровых машин, поскольку все преимущества цифровой печати проявляются, прежде всего, на “коротких” (300-500 дисков) тиражах. Тем не менее, работы по поиску технологичного и экономичного решения не прекращались, развиваясь по двум основным направлениям: струйная печать и термоперенос с бумажного носителя. Ситуация в корне изменилась в 2004 году, когда на рынке появились струйные печатные головки, соответствующие требованиям разработчиков оборудования и способные работать в режиме 24/7 (то есть 24 часа в сутки, семь дней в неделю). В борьбу за потенциальный рынок будущего включились английская компания “Copytrax” и итальянская “Tapematic”. Параллельно не прекращал свои разработки и Kammann, чьи инженеры также пришли к идее струйной печати и столкнулись с проблемой отсутствия подходящих печатных устройств. Знаменательно, что все участники гонки, к которым присоединился и известный производитель материалов и оборудования для шелкотрафаретной печати “Sefar”, одновременно представили промышленные образцы (уже запущенные в производство) на прошедшей Media-Tech Expo 2006. Потенциальный заказчик, который уже успели подзабыть о громко рекламировавшихся в свое время цифровых принтерах, неожиданно столкнулся с большим выбором относительно недорогих, а главное эффективно работающих цифровых печатных машин. Были озадачены и наши специалисты по печати (www.replitech.ru). Однако, разобравшись в вопросе и изучив представленные образцы, мы решили поделиться этими знаниями с нашими читателями, а возможно и будущими заказчиками этих машин.

Отказавшись от иллюзий конца 90-х, когда разработчики цифровых принтеров позиционировали их как замену традиционных офсета и шелкографии, производители теперь более осторожно говорят об области применения цифровой печати. Тем не менее, и эти перспективы заставляют радостно биться сердца репликаторов и дупликаторов (правда с разной частотой). Еще раз остановимся на основных преимуществах цифровой печати:

1) Отсутствие допечатного цикла, загрузил файл в компьютер принтера и печатай;

2) Низкая себестоимость на малых тиражах (10 – 1500 дисков);

3) Качество картинки и стойкость краски не уступают традиционной печати;

4) Возможность индивидуализации и персонализации, то есть внесения информации, отличающий каждый диск тиража друг от друга;

5) Простота в обслуживании и эксплуатации, не требуются квалифицированные печатники.

6) Отсутствие расходных материалов (кроме краски), чистота процесса.

По мнению разработчиков, цифровая печать ориентирована на всех производителей оптических дисков: репликаторов и дупликаторов. Не секрет, что для репликаторов (производителей дисков промышленным способом – на термопластавтоматах литьем из поликарбоната) сущим кошмаром являются тиражи по 500 дисков. И дело не в том, что их сложно изготовить, как раз для линии репликации это полчаса работы при том, что стампер меняется за 5 минут. Их сложно покрасить. На изготовление 4-х шелкотрафаретных форм уйдет порядка 40 минут, настройка принтера квалифицированным печатником займет еще 10-15 минут. Дополнительно 20-30 дисков будет испорчено при сведении цветов. Итого около часа подготовительной работы и потом за 10 минут все это красится. Затем надо снять формы, отмыть их от краски и положить на хранение в архив. Процесс подготовки печати при офсетном способе несколько проще, но 30-40 минут и около 50 подгоночных дисков будет истрачено. Безрадостная картина. Тогда почему нельзя полностью заменить офсет и тем более шелкографию на цифровую печать, тем более что цена на оборудование сопоставима, а в некоторых случаях даже ниже? Дело в том, что преимущества цифровой печати очевидны при тиражах до 2000 дисков. При больших объемах “цифра” безнадежно проигрывает традиционным технологиям по скорости и себестоимости отпечатка. Поэтому разработчики цифрового оборудования обращают внимание репликаторов на следующие моменты: процесс цифровой печати имеет “нулевое” время старта (10 сек.) и никаких затрат времени при смене заказа. Таким образом, если подсчитать общее время затраченное при печати “коротких тиражей” (печать и допечатная подготовка) на шелкотрафаретном или офсетном принтере и сравнить это со временем, которое будет затрачено на этот же объем работы при цифровой печати - получится, что цифровой принтер быстрее чем офсет при тиражах до 1250 дисков и быстрее шелкотрафаретных при тиражах до 1 500 дисков. Для репликаторов цифровой принтер должен быть не заменой, а дополнением к уже существующим печатным машинам. Если репликатор переместит все “короткие тиражи” на цифровой принтер, то он сможет более продуктивно использовать шелкотрафаретные машины в наиболее эффективном для них режиме – на “длинных тиражах”. Выигрыш от применения цифрового принтера при таком подходе будет более очевидным и общий выход покрашенных дисков увеличится не только за счет добавленной производительности цифровой машины, но и за счет более эффективного использования существующего оборудования. Дупликаторы в настоящее время используют в основном настольные струйные и термосублимационные принтеры. Их отличает низкая производительность (диск в минуту или даже две) и высокая стоимость печати ($ 0.30 – $0.50) – отметим, что речь идет о полноцветной печати (CMYK), а не ее имитации, как в принтерах Rimage. При этом изображение на диске получается чувствительным к механическим воздействиям, что требует последующей лакировки диска, что так же увеличивает его себестоимость. Даже при больших объемах производства (до 200 000 дисков в месяц) дупликаторы, как правило, не приобретают шелкотрафаретные принтеры из-за сложности допечатного процесса, больших габаритов оборудования и необходимой высокой квалификации персонала. То же справедливо и для офсетной печати, которая к тому же плохо совместима с CD-R дисками. Получить качество печати, неотличимое от “заводского”, при низкой себестоимости и высокой (для дупликатора) производительности – об этом год-два назад никто и не мечтал. Единственно, что будет сдерживать большинство дупликаторов от приобретения цифровых машин – это высокая стоимость оборудования. По расчетам производителей при загрузке 20 часов в день цифровой принтер окупается за 11 месяцев, но это при условии наличия такого объема заказов (200-300 000 в месяц).

Теперь более подробно остановимся на представленных на выставке цифровых принтерах. Их описания мы дадим по мере убывания производительности и цены, сначала будут принтеры более интересные для репликаторов, а далее более подходящие дупликаторам или начинающим репликаторам. Надо отметить, что все производители заявляют высокое качество печати 800 dpi и высокую стойкость изображения к механическим воздействиям.

Kammann K15.51 (или 1204-D по новой нумерации фирмы) - принтер о котором известно меньше всего. По словам представителя компании поставки его заказчикам начнутся не ранее начала следующего года. Цена не объявлена, но, судя по размерам и производительности, машина должна стоить не меньше 400 000 евро. Принцип печати – UV-inkjet (струйная печать чернилами ультрафиолетовой сушки). В основе печатного узла - пьезоэлектрические печатные головки (технология “Drop on demand”) с увеличенным сроком жизни. Kammann впервые применил новую технологию ультрафиолетовой сушки UV-LED, где вместо ламп применяются светодиоды. Это позволяет уменьшить нагрев диска, исключая проблемы с его воспроизведением после покраски, снижает расходы на замену дорогостоящих ламп и исключает образование озона. В принтер может быть встроена шелкотрафаретная станция для нанесения белой базы на неокрашенный диск и станция финишной лакировки, а так же системы Print-check и Ident-check. Разработчики обещают самую высокую скорость для цифровой струйной печати – 40 тактов в минуту (2 400 в час). О себестоимости печати не сообщается, но можно предположить, что она не превышает средние цифры конкурентов ($0.03).

Компания “Sefar” – крупнейший производитель трафаретной сетки, ракелей и натяжных узлов для шелкографии, применила в своем принтере технологию термопереноса с бумажного носителя, аналогичную применяемой в принтерах AutoTec “Digital”. Технология термопечати заключается в сочетании высокой температуры и давлении головки через бумажную ленту на диск, вследствие чего осуществляется прямой перенос изображения в месте нагрева с бобины на поверхность диска. После печати изображение получается влаго- и водостойкое и устойчивое к механическим воздействиям. Эта технология позволяет достичь большей скорости печати, чем струйная. Принтер состоит из двух модулей, не связанных между собой, но образующих единое технологическое решение. На цифровой станции “Digitron” осуществляется нанесение тонером четырех основных цветов (CMYK) зеркально отраженной картинки диска на бумажную ленту. Тонер специально разработан для декорации оптических дисков и поставляется компанией “Sefar”. После того как бобина с лентой будет заполнена, она переносится на термосублимационный принтер “Discotron”, где изображение с бумажной ленты переносится на неокрашенные диски и фиксируется путем несильного нагрева. Эта технология обеспечивает высокую скорость печати: Digitron – 6000 заготовок в час, Discotron – 3000 дисков в час. Себестоимость отпечатка лежит в пределах $0.02 – 0.04 в зависимости от размера тиража. Помимо перечисленных отличий от струйной технологии Discotron сочетает в себе все достоинства и недостатки цифровых принтеров. Стоимость двух модулей – 300 000 евро, дополнительная станция для нанесения белой базы – 25 000 евро. Огорчает, что белая краска специализированная и поставляется только компанией “Sefar” и, значит, будет не дешевой.

Как и в принтере Kammann K15.51, в двух следующих моделях применяется струйная пьезоэлектрическая технология. Остановимся более подробно на особенностях этого метода. В основе пьезотехнологии лежит способность некоторых кристаллов (т.н. пьезокристаллы), деформироваться под действием электрического тока. Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного “чернильного насоса”, в котором смена положительного напряжения на отрицательное будет вызывать сжатие небольшого объема чернил и энергичный выброс его через открытое сопло. Как и при формировании чернильной струи за счет термических эффектов, размер капли здесь определяется физическими характеристиками инжекционной камеры и давлением, создаваемым в этой камере за счет деформации кристалла. Модуляция, т. е. изменение размера капли, осуществляется путем изменения величины тока, протекающего через инжекционный механизм. Возможность изменения размера точки дает пьезотехнологии определенные преимущества. Самая маленькая точка, которую можно получить при использовании пьезотехнологии - 12 микрон, при том, что человеческий глаз с трудом различает точку в 30 микрон (для сравнения: минимальная точка при офсетной печати – 25 микрон, шелкографии – 75-80 микрон). Использование точек различного размера делает картинку более естественной, “гладкой”. При этом технология отличается высокой надежностью, что очень важно для промышленных принтеров, потому что печатающая головка, по чисто экономическим причинам, не может быть частью сменного картриджа с чернилами, как в термических системах, а обязательно должна быть жестко соединена с принтером. В настоящее время такие преимущества пьезоэлектрических головок как высокая надежность и возможность изменения размеров капли весьма существенны и позволяют изготовлять продукцию очень высокого качества. Однако, поскольку цены на термические струйные принтеры непрерывно снижаются и они все больше захватывают рынок принтеров начального уровня, то для пьезосистем остается рынок продукции среднего и высшего класса. Полноцветные (CMYK) принтеры для декорации оптических дисков оснащены долгоживущими головками нового поколения, позволяющими печатать с истинным разрешением 720 x 720 dpi и достигать фотореалистической передачи изображений на высокой скорости. Высокая цена на промышленные струйные принтеры, прежде всего, определяется высокой стоимостью печатных головок.

Широко разрекламированный “Project 37” компании “Sun Chemical” занимает промежуточное положение по цене, производительности, да и размерам, и подойдет как репликаторам, так и дупликаторам (правда, только крупным). Еще в начале 2000 года инженерам компании была поставлена задача разработки цифрового струйного принтера, но из-за отсутствия подходящих печатных узлов работа все время стопорилась. Реальная работа над принтером началась три года назад. В довольно компактном печатном узле (600 мм вместе с UV-сушкой) размещаются 24 промышленные цифровые пьезоэлектрические головки для струйной печати (OmniDot 318 ), разделенные на шесть групп по четыре основных цвета в каждой (CMYK). Каждый диск красится за один проход печатных головок. Поскольку полоса печати головки покрывает только половину диска на диск приходится таким образом 8 штук. Принтер одновременно печатает три диска, причем это могут быть три разных изображения, то есть от одного до трех тиражей за один проход. Остальное место занимают загрузочный и разгрузочный буфер. Подача дисков осуществляется со стандартных шпинделей, используемых в линиях репликации и традиционных принтерах. Воздушные сопла, расположенные около загрузочных шпинделей, отделяют верхний диск от следующих и не позволяют роботу брать более одного диска за цикл. Одновременно происходит очистка дисков от пыли. Диск проходит под печатными узлами и попадает под UV-LED сушку. Благодаря малому количеству выделяемого тепла технология “холодной сушки” позволяет избежать деформации печатных узлов. Общее время цикла составляет 10 сек., соответственно один диск красится за 3 секунды. В процессе печати используются UV-краски производства компании “Sun Chemical”. Изображение может наноситься и на неокрашенный диск, но для достижения лучшей адгезии и более высокого качества печати рекомендуется использовать диски с предварительно нанесенной белой подложкой. Поставляемый в комплекте с принтером водяной чиллер поддерживает температуру краски (+44 С), чем обеспечивается постоянная вязкость в процессе работы. Уровень краски отображается на мониторе принтера, позволяя контролировать процесс ее расхода и своевременно менять картриджи (1, 3 или 5 литра), не прерывая процесс печати. Поскольку в “Project 37” печатные головки подвижные, проблема дегазации (удаление воздуха из чернил) решается периодической продувкой сопел сжатым воздухом. Дело в том, что при движении головки на поверхности встроенного резервуара чернил образуется пена. Воздух, попадая в сопла, их закупоривает, и качество печати ухудшается, что вызывает необходимость продувки головок. Краска после этого фильтруется и возвращается обратно в танк. Для обработки файлов используется находящийся в принтере двухядерный PC, управляемый Adobe Photoshop с встроенной RIP системой. По габаритам “Project 37” соответствует примерно половине офсетного принтера (3.1 Х 0.95 м.), что ограничивает его использование в “офисных” помещениях. Производительность принтера 1 200 дисков в час (CMYK, 100% покрытие), стоимость от 300 000 евро в зависимости от комплектации.

Последний, самый маленький и самый симпатичный в нашем обзоре – “2Print” компании “Tapematic”. Эта машина весом 1100 кг. и высотой всего 1.5 метра прекрасно впишется в любой офисный интерьер, но при этом не будет казаться чужаком и на производственных площадях завода по репликации. Действительно, в чем уж сильны итальянцы, так это в дизайне. Однако притягательная сила “2Print” не только в привлекательном внешнем виде и компактных размерах, но и в цене. Но об этом ниже… Как и конкуренты, итальянцы включились в гонку за звание лучшего цифрового принтера в конце 2004 года, с появлением подходящих печатных головок. Стандартные пьезоэлектрические головки за один проход покрывали полосу шириной всего 1 дюйм. Для декорации диска нужна была полоса покрытия не менее 2 дюймов, чтобы красить диск хотя бы за два прохода – ключевой фактор в достижении приемлемого цикла печати. Другое важное требование - это высокое разрешение печати, чтобы конкурировать с офсетной печатью, востребованной сейчас производителями фильмов на DVD дисках. Все изменилось в ноябре 2004 года с появлением печатных головок с так называемым “истинным разрешением” 720X720 dpi. Разработанная итальянцами машина с производительностью от 1000 дисков в час ориентирована, в первую очередь, на крупных дупликаторов и начинающих репликаторов с одной–двумя линиями. Время печати (цикл) зависит от заданных параметров печати во время обработки файла изображения и вывода его на печать. В зависимости от пожеланий заказчика и характера изображения оператор может задать оптимальный режим печати : два прохода, четыре прохода, низкое или высокое разрешение. Таким образом достигается оптимальное соотношение параметров качества и скорости. Принтер очень прост в обслуживании, удобен и имеет дружелюбный интерфейс. Водяное охлаждение узла UV-сушки позволило отказаться от необходимости отвода образующегося в традиционных системах озона, что упростило размещение принтера в офисных помещениях. Основное отличие от конкурентов в том, что в печатном узле двигаются не головки, а диски, которые красятся за два или четыре прохода. Перемещение головок при струйной печати негативно сказывается на качестве чернил в малом резервуаре, находящемся непосредственно на печатном узле и из которого краска подается в сопла. Постоянное размешивание краски образует пену и пузырьки воздуха могут забивать сопла, что приводит к появлению линий на окрашиваемом диске. В “2Print” краска не сотрясается и, следовательно, не требуется остановка печатных головок для дегазации, как в “Project 37”. Необходимость продувки печатных головок возникает только при простоях более часа и осуществляется автоматически. В базовой комплектации принтер имеет 4 печатных головки для нанесения основных цветов (CMYK). Дополнительно можно разместить еще две головки для специальных красок, понтонов или белой базы. Существует и более производительная модель с восьмью печатными головками. Принтер может наносить изображение на неокрашенный “серебряный” диск. Но качество печати и стойкость изображения существенно выигрывают, если на диск предварительно нанесена белая подложка. Дупликаторы могут использовать предварительно окрашенные записываемые диски. Для снижения себестоимость и улучшения качества предусмотрены дополнительные опции в виде встраиваемых в принтер станций шелкографии (+ 16 000 евро) и лакировки (+ 20 000 евро), справа и слева за загрузочным и разгрузочным буферами соответственно. Белая краска и лак не специализированные – большой выбор производителей и поставщиков позволит сэкономить на этих материалах. Положение с UV-красками не такое радужное, в принтере используются чернила, поставляемые компанией “Tapematic”. При этом себестоимость печати, заявленная производителем, всего $0.02 при тиражах 500-1500 дисков. Использование этого принтера эффективно для компаний работающих прежде всего с такими объемами и имеющих от 50 до 100 “коротких”тиражей в день. Встроенный компьютер может обрабатывать файлы в формате PostScript, PDF, Jpeg, Tiff, EPS и хранить в памяти от 4000 до 6000 изображений. Разрешение печати задается компьютером и может варьироваться в зависимости от требований заказчика и требуемой скорости печати. Стоимость принтера от 175 000 евро в базовой комплектации.

Обзор подготовил О. Медиакритский (replitech.ru), использованы фотографии, сделанные на Media-Tech Expo, и материалы любезно предоставленные производителями оборудования. Франкфурт-Москва, 2006-07.