การพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำ

การพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำเป็น กระบวนการ พิมพ์ออฟเซตลิโทกราฟีที่ขจัดการใช้น้ำหรือระบบทำให้เปียกที่ใช้ในการพิมพ์แบบดั้งเดิม^{[ 1 ]}แตกต่างจากเครื่องพิมพ์แบบดั้งเดิม เครื่องพิมพ์ออฟเซตแบบไม่ใช้น้ำไม่ใช้สารละลายทำให้เปียกเพื่อล้างหมึกออกจากเครื่องพิมพ์[ 2 ^{]ผู้สนับสนุน}เทคโนโลยีนี้อ้างว่ามีประสิทธิภาพและ เป็นประโยชน์ ต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 3 ]}

การพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำใช้แผ่นพิมพ์เคลือบยางซิลิโคน และหมึกสูตรพิเศษ โดยทั่วไปจะมีการรวมระบบควบคุมอุณหภูมิไว้ด้วย ^{[ 4 ​​]}

เครื่องพิมพ์ออฟเซตแบบไร้น้ำไม่ใช้สารทำให้ชุ่มชื้นเพื่อป้องกันไม่ให้หมึกซึมเข้าไปในบริเวณที่ไม่มีภาพของแผ่นพิมพ์ เครื่องพิมพ์เหล่านี้ทำงานได้เพราะบริเวณที่ไม่มีภาพของแผ่นพิมพ์ประกอบด้วยชั้นซิลิโคนซึ่งกันหมึก เครื่องพิมพ์แบบไร้น้ำมีลักษณะคล้ายกับเครื่องพิมพ์ออฟเซตแบบดั้งเดิม โดยไม่มีระบบทำให้ชุ่มชื้น การออกแบบที่พบได้ทั่วไปมากกว่านั้นจะมีระบบทำให้ชุ่มชื้นเพื่อให้เครื่องพิมพ์สามารถทำงานได้ตามปกติเมื่อจำเป็น เครื่องพิมพ์ ออฟเซตแบบสร้างภาพโดยตรง (ดิจิทัล)เป็นเครื่องพิมพ์แบบไร้น้ำและไม่มีระบบทำให้ชุ่มชื้น

หมึกพิมพ์ออฟเซตแบบไร้น้ำมีความเหนียวและ ความหนืด (ความข้น) สูงกว่า และมีความแข็งกว่าหมึกพิมพ์ออฟเซตแบบดั้งเดิม อุณหภูมิของหมึกต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อรักษาความหนืดที่ถูกต้อง เนื่องจากพื้นผิวแผ่นพิมพ์ได้รับการออกแบบมาให้ขับไล่หมึกที่มีความหนืดเฉพาะ การควบคุมอุณหภูมินี้ทำได้โดยการส่ง น้ำเย็นผ่านท่อในแกนกลวงของลูกกลิ้งสั่นสองตัวขึ้นไป ซึ่งพบได้ภายในชุดส่งหมึกในเครื่องพิมพ์

พื้นผิวภาพของแผ่นพิมพ์แบบไร้น้ำเป็นแบบเว้า (intaglio) ทำให้แผ่นพิมพ์สามารถอุ้มหมึกได้มากกว่าแผ่นพิมพ์แบบทั่วไป และช่วยให้ได้เส้นความละเอียดสูงมาก ตั้งแต่ 300 ถึงมากกว่า 800 lpi (เส้นต่อนิ้ว) การพิมพ์แบบไร้น้ำให้ความหนาแน่นของหมึกสูงกว่าและช่วงสีที่กว้างกว่าการพิมพ์ออฟเซตแบบทั่วไป แผ่นพิมพ์แบบไร้น้ำที่ใช้กับเครื่องพิมพ์แบบป้อนกระดาษแผ่นเดียวมักมีอายุการใช้งานประมาณ 100,000 ถึง 200,000 แผ่น ส่วนแผ่นพิมพ์ที่ออกแบบมาสำหรับใช้กับเครื่องพิมพ์ออฟเซตแบบป้อนกระดาษหลายแผ่นสามารถพิมพ์ได้ 300,000 ถึง 500,000 แผ่น

เมื่อต้องการพิมพ์งานซ้ำอีกครั้ง สามารถนำเพลทกลับไปแขวนบนเครื่องพิมพ์ได้ และถึงแม้ว่าจะต้องสร้างการจัดตำแหน่งด้วยตนเอง แต่ขั้นตอนการเตรียมการบางส่วนจะง่ายขึ้น เนื่องจากโปรไฟล์หมึกพิมพ์สามารถบันทึกและโหลดใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วไฟล์พรีเพรสต้นฉบับ รูปแบบเพลทที่ ใช้ในไฟล์ พรีเพรส ต้นฉบับ หรือบิตแมปรูปแบบเพลท มักจะถูกบันทึกหรือประมวลผลใหม่ ข้อมูล บิตแมปสามารถโหลดใหม่ได้ผ่านเซิร์ฟเวอร์การสร้างภาพโดยตรงสร้างภาพใหม่บนเครื่องพิมพ์ และพิมพ์ได้ตามปกติ เพลทการสร้างภาพโดยตรงไม่ใช่เพลทถ่ายภาพ ไม่มีของเสียอันตราย และสามารถรีไซเคิลได้ผ่านช่องทางการรีไซเคิลอะลูมิเนียมทั่วไป

ข้อดีของการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำมีดังต่อไปนี้:

• การเพิ่มความละเอียดของภาพ ทำให้ภาพคมชัดขึ้น ความคมชัดของภาพพิมพ์สูงขึ้น และขจัดปัญหาลายจุดด่าง
• มีช่วงสีที่กว้างกว่าแผ่นพิมพ์ออฟเซ็ตแบบดั้งเดิม
• หมึกมีความหนาแน่นสูงกว่าและติดทนนานกว่าบนกระดาษทุกประเภท
• สีมีความสม่ำเสมอมากขึ้นตลอดการวิ่ง
• จุดคมชัดขึ้น และรายละเอียดของแสงและเงาชัดเจนยิ่งขึ้น
• เวลาในการเตรียมตัวลดลงครึ่งหนึ่ง
• การกำจัดตัวแปรเรื่องความสมดุลของหมึกและน้ำ ส่งผลให้ลดเวลาการพิมพ์และของเสียลงได้
• การควบคุมการลงทะเบียนที่ดีขึ้น (ขจัดปัญหาการยืดตัวของกระดาษที่เกิดจากน้ำยาพิมพ์)
• หากใช้แอลกอฮอล์แทนสารละลายลดความชื้น จะไม่มีการปล่อยสาร VOC ที่เป็นอันตรายออกมา
• ไม่มีน้ำเสียหรือน้ำพุที่มีความเข้มข้นสูง

การพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำได้รับการพัฒนาและนำออกสู่ตลาดโดย บริษัท 3Mภายใต้ชื่อทางการค้า Driography ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้นั้นค่อนข้างหลากหลาย มีปัญหาหลายประการเกิดขึ้น ทั้งในการพัฒนาหมึกที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการนี้ และที่สำคัญกว่านั้นคือ ความทนทานของแผ่นพิมพ์ Driography หลังจากทำการวิจัยและพัฒนาเป็นเวลาหลายปีและลงทุนไปหลายล้านดอลลาร์ 3M ก็เลือกที่จะไม่พัฒนาผลิตภัณฑ์นี้ต่อไป

ในปี 1972 บริษัท Toray Industriesซึ่งเป็นบริษัทขนาดใหญ่ของญี่ปุ่นที่เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาและการผลิตวัสดุสังเคราะห์ ได้ซื้อสิทธิบัตรผลิตภัณฑ์ไดรโอกราฟีจากบริษัท 3M นอกจากนี้ยังได้ซื้อสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องจากบริษัทScott Paper Co.ซึ่งกำลังทำงานในโครงการที่คล้ายคลึงกันอีก ด้วย

ประสบการณ์ของ Toray ในการทำงานกับวัสดุสังเคราะห์และสารประกอบโพลีเมอร์ขั้นสูง ช่วยให้พวกเขาสามารถปรับปรุงการออกแบบผลิตภัณฑ์ ดั้งเดิม ได้ หลังจากทำการวิจัยและพัฒนามาประมาณห้าปี จานพิมพ์ภาพแบบไร้น้ำของ Toray ก็ได้เปิดตัวในงาน DRUPA ในปี 1977

การวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์เริ่มต้นในปี 1978 ด้วยแผ่นพิมพ์แบบ TAP ที่เป็นบวก เนื่องจากแผ่นพิมพ์รุ่นแรกใช้รูปแบบการทำงานแบบบวก ผลิตภัณฑ์จึงวางจำหน่ายครั้งแรกในประเทศญี่ปุ่น (ตลาดการพิมพ์เชิงพาณิชย์ของญี่ปุ่นใช้รูปแบบการทำงานแบบบวกประมาณ 95% ในขณะที่สหรัฐอเมริกาใช้ประมาณ 5%) ความร่วมมือจากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ หมึก และกระดาษช่วยสนับสนุนผลิตภัณฑ์ และโดยรวมแล้วได้รับการยอมรับจากตลาดเป็นอย่างดี

การสาธิตกระบวนการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำครั้งแรกในอเมริกาเหนือเกิดขึ้นที่งาน Print '80 และด้วยการเปิดตัวแผ่นพิมพ์แบบเนกาทีฟ (TAN) ในปี 1982 ทำให้สามารถเจาะตลาดนี้ได้อย่างจริงจัง การยอมรับระบบการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำในสหรัฐอเมริกาในช่วงแรกค่อนข้างช้า มีหลายสาเหตุด้วยกัน:

1. ความทรงจำเกี่ยวกับปัญหาที่พบกับระบบ 3M รุ่นดั้งเดิมเมื่อสิบปีก่อน ทำให้โรงพิมพ์หลายแห่งในสหรัฐอเมริกาไม่เปิดรับระบบพิมพ์แบบไร้น้ำรุ่นใหม่
2. ในสหรัฐอเมริกาไม่มีแหล่งผลิตหมึกพิมพ์แบบไม่ต้องใช้น้ำที่เหมาะสม
3. กลยุทธ์การตลาดของ Toray นั้นค่อนข้างระมัดระวัง
4. Verico ครองส่วนแบ่งตลาดโลก 72%

กระบวนการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ แผ่นพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำ หมึกพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำสูตรพิเศษ และอุปกรณ์การพิมพ์ที่ติดตั้งระบบควบคุมอุณหภูมิ เช่น เครื่องพิมพ์ Codimag

แผ่นพิมพ์ไร้น้ำ (Waterless Plate) มีพื้นฐานมาจากการออกแบบแบบลามิเนต โดยใช้อลูมิเนียมเป็นวัสดุหลัก จากนั้นจึง นำวัสดุ โฟโตพอลิเมอร์ ที่ไวต่อแสง มาเชื่อมติดกับอลูมิเนียม และเคลือบด้วยยางซิลิโคนหนา 2 ไมครอนบนโฟโตพอลิเมอร์นั้น

ขึ้นอยู่กับชนิดของเพลท Toray หรือ Verico ที่ใช้ จำนวนการพิมพ์ต่อครั้งจะแตกต่างกันไป ตั้งแต่ 150,000 ถึงมากกว่า 600,000 ครั้ง จำนวนการพิมพ์เหล่านี้อ้างอิงจากการใช้กระดาษเคลือบ เบอร์ 1 หรือ 2 การใช้กระดาษที่มีความหยาบมากกว่าจะลดจำนวนการพิมพ์สูงสุดลงอย่างมาก เพลทไร้น้ำของ Toray สามารถนำไปรีไซเคิลได้ และไม่แตกต่างจากวัสดุเพลทอะลูมิเนียมทั่วไปในการรีไซเคิล เพลท Toray สามารถใช้ได้กับเครื่องพิมพ์แบบป้อนกระดาษแผ่นและแบบป้อนกระดาษต่อเนื่องทุกรุ่นที่เป็นที่นิยม

การฉายแสงลงบนแผ่นพิมพ์ทำได้โดยใช้กรอบสุญญากาศและแหล่งกำเนิดแสงแบบทั่วไป เวลาในการฉายแสงสำหรับวัสดุแผ่นพิมพ์นั้นเทียบได้กับแผ่นพิมพ์ทั่วไปส่วนใหญ่ ภายใต้การฉายแสง แสงอินฟราเรดซึ่งควบคุมโดยตัวยึดฟิล์ม จะผ่านชั้นซิลิโคนของแผ่นพิมพ์และกระทบกับชั้นโฟโตพอลิเมอร์ด้านล่าง การฉายแสงอินฟราเรดจะกระตุ้นโฟโตพอลิเมอร์ ทำให้เกิดการแตกของพันธะระหว่างโฟโตพอลิเมอร์และชั้นซิลิโคน ปฏิกิริยาทางแสงมีความแม่นยำสูง และแผ่นพิมพ์สามารถให้ความละเอียดสูงถึงหกไมโครไลน์ รองรับช่วงจุดตั้งแต่ 0.5% ถึง 99.5% ที่ 175 เส้นต่อนิ้ว

หลังจากฉายแสงแล้ว แผ่นพิมพ์ก็พร้อมสำหรับการประมวลผล อุปกรณ์ประมวลผลสำหรับแผ่นพิมพ์แบบไร้น้ำเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของระบบนี้ โดยใช้การบำบัดทางเคมีและเชิงกลแบบพิเศษกับแผ่นพิมพ์ แผ่นพิมพ์ที่เสร็จสมบูรณ์แล้วจะมีพื้นที่ที่ไม่เป็นภาพซึ่งประกอบด้วยซิลิโคนที่ไม่ดูดซับหมึก ในพื้นที่ที่เป็นภาพ ซิลิโคนจะถูกกำจัดออกไปเพื่อให้เห็นวัสดุโฟโตพอลิเมอร์ที่ดูดซับหมึกได้ การออกแบบนี้ช่วยให้แผ่นพิมพ์สามารถดูดซับและต้านทานหมึกได้อย่างเลือกสรรโดยไม่ต้องใช้น้ำ สารกัดกร่อน หรือแอลกอฮอล์ใดๆ

สามารถเพิ่มรายละเอียดลงในแผ่นพิมพ์แบบไร้น้ำได้ง่ายๆ โดยการขูดหรือขีดลงบนพื้นผิวซิลิโคนเพื่อเผยชั้นที่รับหมึกได้ด้านล่าง ส่วนการลบรายละเอียดทำได้โดยการใช้สารละลายซิลิโคนเหลว ซึ่งใช้แทนซิลิโคนในบริเวณที่ถูกลบออกไป (ไม่ว่าจะโดยการถ่ายภาพหรือการขีด)

ความแตกต่างหลักระหว่างหมึกพิมพ์แบบไร้น้ำและหมึกพิมพ์แบบดั้งเดิมอยู่ที่เรซินหรือสารตัวทำละลายที่ใช้ สารตัวทำละลายสำหรับหมึกพิมพ์แบบไร้น้ำจะถูกเลือกจากคุณสมบัติทางรีโอโลยี และมักมีความหนืดสูงกว่าเรซินที่ใช้ในระบบหมึกพิมพ์แบบดั้งเดิม

ทฤษฎีเบื้องหลังการพิมพ์แบบไร้น้ำคือ วัสดุซิลิโคนซึ่งเป็นส่วนประกอบของบริเวณที่ไม่ปรากฏภาพของแผ่นพิมพ์ มีพลังงานพื้นผิวต่ำมาก วัสดุนี้จะต้านทานหมึกได้ ตราบใดที่ความหนืดของหมึกนั้นเหมาะสม ทำให้หมึกมีแรงดึงดูดต่อตัวมันเองมากกว่าต่อซิลิโคน

ปัจจัยหนึ่งที่จะส่งผลต่อความหนืดคืออุณหภูมิ การกำจัดน้ำออกจากกระบวนการพิมพ์ออฟเซตจะทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนบนพื้นผิวของแผ่นพิมพ์ลดลง ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิหลักที่กระบอกแผ่นพิมพ์สูงขึ้นเนื่องจากแรงเสียดทาน นอกจากนี้ เนื่องจากหมึกพิมพ์แบบไร้น้ำมีความหนืดเริ่มต้นสูงกว่า จึงเกิดความร้อนขึ้นอีกในระบบลูกกลิ้งเนื่องจากแรงเสียดทานจากการบดหมึกผ่านลูกกลิ้ง

ความร้อนนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้จำเป็นต้องใช้ระบบควบคุมอุณหภูมิของเครื่องพิมพ์ เพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิภายในหน่วยการพิมพ์ได้อย่างแม่นยำ ระบบที่นิยมใช้มากที่สุดคือระบบระบายความร้อนด้วยตัวสั่น ซึ่งสารหล่อเย็นจะถูกปั๊มผ่านลูกกลิ้งตัวสั่นแบบแกนกลวงในเครื่องจ่ายหมึก ระบบประเภทนี้ถูกนำมาใช้ในเครื่องพิมพ์แบบม้วนความเร็วสูงมานานหลายปีแล้ว เทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับปรุงและกำลังถูกนำไปใช้กับเครื่องพิมพ์แบบป้อนแผ่นด้วยเช่นกัน ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์แบบป้อนแผ่นเกือบทั้งหมดมีตัวสั่นหมึกแบบแกนกลวงซึ่งสามารถใช้งานร่วมกับระบบควบคุมอุณหภูมิที่จำหน่ายแยกต่างหากได้

หน้าที่ของระบบควบคุมอุณหภูมิคือการหมุนเวียนสารหล่อเย็นให้เพียงพอผ่านชุดลูกกลิ้งเพื่อระบายความร้อนที่เกิดจากการทำงานเชิงกลในหน่วยพิมพ์ เทคโนโลยี Aniflo ช่วยรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิและให้หมึกพิมพ์ที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับความเสถียรของกระบวนการ

ระบบประเภทนี้ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อทำให้เครื่องจ่ายหมึกเย็นลงหรือแช่แข็ง แต่เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิให้คงที่ตลอดการพิมพ์ การรักษาอุณหภูมิให้คงที่ช่วยรักษาระดับความหนืดของหมึกให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่สุด

การพิสูจน์อักษรสำหรับการพิมพ์แบบไร้น้ำจะดำเนินการโดยตรงจากฟิล์ม ระบบพิสูจน์อักษรแบบอนาล็อกบางระบบไม่สามารถแสดงผลการขยายจุด ต่ำ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ได้ เครื่องพิมพ์ไร้น้ำที่มีประสบการณ์จะนำเสนอการพิสูจน์อักษรที่แม่นยำสูง เครื่องพิมพ์ไร้น้ำบางเครื่องใช้ระบบพิสูจน์อักษรดิจิทัลที่ได้รับการปรับเทียบอย่างระมัดระวังจนประสบความสำเร็จ^{[ 5 ]}

• บทความเรื่อง "ข้อดีและข้อเสียของการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำ" โดย วิลเลียม ซี. แลมพาร์เตอร์นำมาพิมพ์ซ้ำโดยได้รับอนุญาตจากนิตยสารAmerican Printer ฉบับเดือนตุลาคม 1994 บนเว็บไซต์ของสมาคมชมรมการพิมพ์หินแห่งชาติ (NALC)
• John O. Rourke, คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำ , มูลนิธิเทคนิคศิลปะกราฟิก (มิถุนายน 1997), หนังสือปกอ่อน, ISBN 0-88362-243-2

• สมาคมการพิมพ์แบบไม่ใช้น้ำ (Waterless Printing Association) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 2007 ที่Wayback Machine
• เทคโนโลยีการพิมพ์ออฟเซตลิโทกราฟี ฉบับที่ 4 โดย เคนเนธ เอฟ. เฮิร์ด และ ชาร์ลส์ อี. ฟินลีย์ ISBNของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา 978-1-60525-068-7