История фотонабора: от рассвета до заката. Часть 1

http://www.compuart.ru/article.aspx?id=22955&iid=1055

Юрий Самарин, докт. техн. наук, профессор МГУП им. Ивана Федорова

Фотографические характеристики штрихов

Дальнейшее развитие фотонабора

Комплексы фотонаборного оборудования

Системы переработки текста

За сто с небольшим лет в развитии фотонаборной техники произошел существенный научно-технический прогресс, который в свое время привел к расцвету фотонабора, то есть к его широкому применению во всем мире, а сегодня — к его закату в связи с прямой записью печатных форм.

В развитии фотонабора от появления первых работоспособных механических фотонаборных машин, позволявших получить фотографическое изображение отдельных букв и строк текста, до создания автоматизированных систем обработки текстовой и изобразительной информации, обеспечивающих изготовление комплектов цветоделенных фотоформ или печатных форм в полном формате печатного листа и даже изготовление такой формы непосредственно на формном цилиндре цифровой печатной машины, можно выделить несколько основных этапов.

Каждый этап ознаменовался созданием принципиально новых конструкций фотонаборной техники, получением значительного эффекта от их применения в производстве по сравнению с предшествующим поколением машин. Создание нового класса фотонаборных машин и комплектующего оборудования было обусловлено применением новых прогрессивных технологических и технических решений на основе научно-технических достижений в электронике и автоматике, телевидении и средствах связи, электронно-вычислительной технике, лазерных и информационных технологиях.

К созданию фотонабора привело развитие способов офсетной и глубокой печати, которые требовали для изготовления печатных форм предварительного получения текстовых фотоформ.

Приоритет в изобретении и практическом осуществлении фотонаборной машины принадлежит русскому изобретателю В.А. Гассиеву. В 1894 году он сконструировал первую в мире модель фотонаборной машины. В 1900­м Комитет по техническим делам выдал изобретателю официальную привилегию, подтвердив тем самым оригинальность его изобретения.

Основным элементом этой машины (рис. 1) является стеклянный зачерненный диск 1, вращающийся со скоростью ~120 об./мин. На этой же оси имеется кулачок 2 с пружинной щеткой 3, касающейся контактных плашек коммутационного кольца 4.

Рис. 1. Первая модель фотонаборной машины, построенная В.А. Гассиевым

Плашки коммутатора соединены проводником с металлическими клавишами 5 клавиатурной доски 6. В момент набора стержень 7 приходит в контакт с соответствующей клавишей доски. В стеклянный стакан 8 с ртутью погружен платиновый стержень 9, укрепленный на якоре электромагнита 10. Ртуть и стержень включены в контур 11, состоящий из батареи и катушки самоиндукции 12. При выдергивании стержня из ртути возникает искра, освещающая через конденсор 13 букву на диске, попавшую в этот момент в объектив фотокамеры 14.

Совпадение буквы с оптической осью объектива определяется положением щетки, прикасающейся в данный момент к плашке. Эта плашка соединена с клавишей на клавиатурной доске и замыкает ток электромагнита 15. В этот момент возникает искра. Продолжительностью разряда, вызывающего искру, и определяется время экспонирования при фотографировании каждого отдельного знака. В процессе набора диск поворачивается на угол, соответствующий положению следующего знака. Этот знак вызывается контактным стержнем, вводимым в соприкосновение с клавишей клавиатурной доски.

Это была первая, но не единственная модель — впоследствии В.А. Гассиев построил более пяти моделей. Последняя из них была наиболее совершенной. На этой машине В.А. Гассиев получил образец текста на фотоматериале.

Советское правительство высоко оценило заслуги В.А. Гассиева. 29 июня 1950 года Указом Президиума Верховного Совета СССР «За плодотворную изобретательскую деятельность в области техники» он был награжден орденом Трудового Красного Знамени. Ему присвоили почетное звание заслуженного деятеля науки и техники.

Заслугой В.А. Гассиева является то, что он создал фотонаборную машину с вращающимся шрифтоносителем. Машины этого класса, которые впоследствии стали называться электронно­механическими с вещественным шрифтоносителем, получили широкое распространение.

Первые работоспособные фотонаборные машины были построены на базе наборно­литейных машин. Они обеспечивали механический фотонабор отдельных строк и гранок текста. Все основные технологические операции в них выполнялись механическими системами. Представление знаков шрифта осуществлялось в аналоговой форме на вещественных шрифтоносителях, в качестве которых использовались фотоматрицы. Каждая фотоматрица содержала негативное изображение одного знака и была по форме и размерам подобна матрице линотипа или монотипа. Вывод знака на оптическую ось осуществлялся механическим способом, а масштабирование знака при его фотографировании — за счет изменения коэффициента увеличения оптической системы. В оптико­механических фотонаборных машинах создание скрытого фотографического изображения строк текста происходило путем побуквенного фотографирования изображения знаков фотоматриц, которые в момент фотографирования были неподвижны.

Выводом шрифтовых знаков на оптическую ось, то есть установкой знаков в положение фотографирования, управлял оператор, осуществлявший прямой ввод текстовой информации с клавиатуры. Формирование строки при этом происходило в полуавтоматическом режиме: оператор в конце набора строки текста принимал решение о ее окончании и давал соответствующую команду, а расчет выключки (доведение строки до заданного формата) по этой команде выполнялся механической системой.

Рис. 2. Фотоматрица машины «Фотосеттер»: 1 — негативное изображение; 2 и 3 — прозрачные пленки

Одной из наиболее совершенных моделей оптико­механической фотонаборной машины, построенных на базе наборной строкоотливной машины с круговым обращением матриц, была модель «Фотосеттер», разработанная фирмами «Интертайп Корпорейшен» и «Харрис­Интертип ГмБХ» (ФРГ). Эта машина получила широкое распространение.

Используемые в «Фотосеттере» фотоматрицы по форме и размерам подобны матрицам линотипа. На широких боковых гранях фотоматриц (рис. 2) закреплена пленка с негативным изображением знака, а на узких гранях расположены контрольное очко и паз для юстировки при фотосъемке.

Фотокамера фотонаборной машины (рис. 3), сконструированной на основе линотипа, состояла из вертикально перемещающейся съемной кассеты, револьверной головки с восемью объективами и механизма, устанавливающего фотоматрицы (по одной) перед объективом, где они задерживались для проецирования, а затем переходили на распределительный аппарат.

Рис. 3. Схема процесса фотографирования строки в оптико-механической фотонаборной машине «Фотосеттер»

При этом фотоматрицы были аналогичны линотипным, за исключением того, что вместо углубленного изображения знака на их широких боковых гранях было небольшое окошко с закрепленной пленкой с негативным изображением шрифтового знака.

После подъема верстатки строка из фотоматриц 1 поступала в промежуточный канал, где выключающее устройство фиксировало размер незаполненной части формата. Одновременно кассета с пленкой 2 устанавливалась в верхнее положение, а зубчатый привод сцеплялся с транспортными салазками 3. По мере того как фотоматрицы поштучно подавались вверх, кассета каждый раз опускалась на толщину данной фотоматрицы. При подъеме очередная фотоматрица 4 останавливалась перед объективом 5, центрировалась и просвечивалась лучом света от лампы 6, передававшим изображение шрифтового знака на светочувствительную пленку с требуемым увеличением в зависимости от кегля набора текста и кегля знаков на фотоматрице. После проецирования фотоматрицы собирались в строку 7 и передавались на распределение по каналам магазина так же, как в строкоотливной наборной машине.

Рис. 4. Схема фотоаппарата машины НФС

В отечественной фотонаборной машине НФС, разработанной коллективом сотрудников НИИ Полиграфмаш (1952­1954 гг.), использованы наборный и разборочный аппараты наборной строкоотливной машины Н­5, а литейная система заменена автоматическим фотографирующим устройством, которое построчно проецирует текст на фотоматериал. Фотоматрицы подобны линотипным матрицам, но с белым очком на черном фоне (рис. 4 а). Шпационные клинья имеют черные рабочие грани. Продукция машины НФС — текстовый диапозитив, формат строки — 5­30 цицеро. Максимальная длина пленки — 10 м. Производительность машины — 6­8 строк в минуту. Кегль шрифта — от 6 до 14 п., причем базовый кегль шрифта на фотоматрицах — 10 и 12 п.

Машина функционирует следующим образом. В результате работы наборщика на клавиатуре получается строка фотоматриц, которая устанавливается перед щелью фотоаппарата, очко строки освещается через эту щель ртутно­кварцевой лампой. Выключка и линирование матричной строки производятся обычным путем. Фотоаппарат связан цепной передачей с главным валом, при вращении которого приводится в действие механизм кассеты фотоаппарата. Пленка, находящаяся в кассете, перематывается, выравнивается и приводится в фокальную плоскость. Затем срабатывает затвор, и строка экспонируется на пленке. Матричная строка после фотографирования разбирается обычным порядком.

Механизм экспонирования матрично­клиновой строки 1 (рис. 4 б) состоит из отражающего зеркала 2, объектива 3 и затвора 4 (цилиндр с прорезями). Кроме механизмов экспонирования, в специальной кассете машины установлены механизмы прижима и транспортировки пленки. Механизм прижима действует в момент съемки строки и состоит из прижимной рамки 5 и резиновой колодки 6. В механизм транспортировки входят направляющие ролики 7 и транспортная колодка.

В момент экспонирования матричная строка освещается лампой 8 с рефлектором, вместе с которым она вмонтирована в кожух.

Экспериментальный образец машины НФС был изготовлен и прошел производственные испытания в 1954 году. Однако вследствие ограниченных технологических возможностей машины, а особенно из­за сложности изготовления фотоматриц серийный выпуск таких машин не был осуществлен.

При создании фотонаборного автомата «Монофото» фирмы «Монотайп Корпорейшн Лтд» (Англия) за основу была принята конструкция буквоотливного автомата «монотип». В машине «Монофото» текст на фотоматериале воспроизводится автоматически по программе, закодированной на перфоленте.

Шрифтовая рамка фотонаборного автомата содержит 272 или 340 фотоматриц, несущих негативное изображение очка. Фотоматрицы комплектуются в рамке в соответствии с особенностями набираемого текста. С фотоматриц трех базовых кеглей можно получить на пленке шрифты кеглем от 6 до 24 п. Максимальный формат набора — 14 кв. Скорость фотографирования — 3­4 зн./с. Перемещение шрифтовой рамки для вывода нужного знака в позицию экспонирования производится таким же механизмом, как в машине «монотип».

Оптико­механические фотонаборные машины, техническая характеристика и конструкция которых основаны на базе механических наборно­литейных машин, имели ряд технологических недостатков. Основными из них являлись: крайне малый ассортимент знаков для одновременного набора; низкая скорость фотографирования, ограниченная возможностями работы оператора на клавиатуре и механических систем и устройств; малая кегельность набора (диапазон и количество кеглей набора); отсутствие возможностей трансформации шрифтовых знаков для получения модифицированного шрифта (узкого, широкого, наклонного и т.д.); формирование строк оператором, что снижало производительность набора; аналоговый способ хранения знаков на шрифтовых матрицах, который исключал оперативное дополнение знакового состава без участия завода­изготовителя фотонаборной машины; оптический способ изменения кегля, что приводило к разной оптической плотности изображения знаков для разных кеглей; выполнение корректуры, верстки, монтажа иллюстраций и полноформатных фотоформ с помощью трудоемких ручных процессов.

Широкое внедрение фотонабора, несмотря на такие преимущества перед «горячим» набором, как более высокая скорость набора, существенно более широкий ассортимент шрифтовых знаков для одновременного набора, отсутствие быстроизнашивающихся и дорогостоящих латунных матриц, отсутствие вредных из­за угара свинца литейных процессов, высокое качество получаемых на фотоматериале изображений знаков и т.п., началось только с появлением электронно­механических фотонаборных автоматов с групповыми шрифтоносителями в виде прозрачных дисков или цилиндров.

Изображение знаков на фотоматериале в электронно­механических фотонаборных машинах с вещественным шрифтоносителем получают путем фотографирования знаков, находящихся на шрифтоносителе. В большинстве фотонаборных машин фотографируют в проходящем свете с негативного изображения знаков, нанесенного на непрозрачную основу шрифтоносителя. При этом световой поток, несущий изображение знака, проходит оптическую систему и попадает на светочувствительный слой фотоматериала, на котором образуется скрытое фотографическое изображение.

В фотонаборных машинах с вещественным шрифтоносителем применяются групповые и индивидуальные шрифтоносители. Групповой шрифтоноситель, в отличие от индивидуального, несущего на себе изображение одного какого­либо знака, содержит изображение целого комплекта знаков.

Из существующего многообразия групповых шрифтоносителей можно выделить их основные типы, систематизировав по следующим характерным признакам:

1. По геометрической форме:

а) цилиндрические шрифтоносители, у которых знаки расположены параллельными рядами по окружности на образующей поверхности;

б) дисковые шрифтоносители, на которых знаки расположены рядами по концентрическим окружностям;

в) линейные шрифтоносители, представляющие собой гибкую ленту с расположенными на ней знаками в один ряд или несколько параллельных рядов;

г) плоские шрифтоносители, выполненные в виде прямоугольных (часто квадратных) пластин или рамок, на которых знаки расположены параллельными рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

2. По виду материала шрифтоносителя:

а) стеклянные, на непрозрачную основу которых фотоспособом нанесено негативное изображение знаков;

б) пленочные, изготовленные непосредственно из высококачественной фотопленки.

3. По характеру движения:

а) неподвижные шрифтоносители, которые в процессе позначного фотографирования текста остаются неподвижными, а перемещение их возможно только при замене одного шрифтоносителя на другой;

б) непрерывно вращающиеся шрифтоносители, совершающие в процессе фотонабора текста вращение с постоянной скоростью;

в) шрифтоносители с дискретным перемещением, которые для установки знака в положение фотографирования осуществляют возвратно­поступательное или вращательное движение и остаются неподвижными в момент фотографирования знака.

4. По характеру использования:

а) основные шрифтоносители, которые содержат основной ассортимент знаков и постоянно применяются для набора текста;

б) дополнительные шрифтоносители, содержащие постоянный или изменяемый при необходимости комплект знаков, отсутствующих на основном шрифтоносителе (например, редко встречающихся в тексте специальных знаков), и используемые в отдельные моменты времени для фотографирования этих знаков.

5. По назначению:

а) шрифтоносители для набора текстов на русской графической основе;

б) шрифтоносители для набора текстов на латинской графической основе;

в) шрифтоносители для набора текстов шрифтами на основе особых графических форм (например, для набора на арабском, армянском и других языках);

г) шрифтоносители для сложных видов набора: математических, физических и химических текстов, словарей, научно­технической литературы;

д) шрифтоносители для особых видов набора: шахматного, шашечного, нотного и др.

Каждый шрифтоноситель предназначен для набора текста шрифтом определенной гарнитуры, название или обозначение которой содержится в надписи на шрифтоносителе. В зависимости от вида набора и языка набираемого текста шрифтоносители одной и той же гарнитуры могут иметь различную раскладку (ассортимент и расположение) знаков. Применение различных раскладок шрифтоносителей позволяет набирать текст с определенным ассортиментом знаков с наибольшей производительностью, что достигается за счет рационального расположения знаков на шрифтоносителях для соответствующих видов набора. Рациональной считается раскладка, при использовании которой до минимума сокращаются среднее время поиска фотографируемых знаков и число переходов с одного шрифтового ряда на другой.

Рис. 5. Шрифтоноситель ФШТ

Основными техническими параметрами шрифтоносителей являются: общее количество знаков на шрифтоносителе, базовый кегль шрифта, то есть кегль изображенных на шрифтоносителе знаков, и кегли набора, получаемые с базового кегля при работе фотонаборной машины.

В отечественных фотонаборных машинах комплексов «Каскад» и «Квант» шрифтоноситель представляет собой полоску фотопленки с нанесенными на нее негативными изображениями знаков и специальных синхрорисок, с помощью которых осуществляются поиск и управление фотографированием требуемого знака (рис. 5). Знаки и синхрориски на шрифтоносителе размещены параллельными рядами. Каждый знак в ряду строго ориентирован относительно соответствующей синхрориски так, что левая граница его поля совпадает с ней. Шрифтоносители устанавливают на шрифтовой цилиндр фотонаборной машины попарно и закрепляют с помощью металлической ленты. Для этого на шрифтоносителе имеются прямоугольные отверстия, которыми они надеваются на штифты шрифтового цилиндра. Знаки на шрифтоносителе нанесены в одном базовом кегле, а каждый ряд используется для размещения знаков определенного начертания: прямой светлый, курсив светлый, прямой полужирный или курсив полужирный на русской или латинской графической основе.

Рис. 6. Схема размещения знаков на шрифтоносителе

Каждый знак (рис. 6) на шрифтоносителе размещен на кегельной площадке, которая по высоте равна кеглю К шрифта, а по горизонтали — ширине а соответствующего знака. Высота очка знака h обычно меньше размера К, а ширина очка Ш меньше полной ширины знака а с учетом полуапрошей, которые расположены на кегельной площадке слева и справа от очка знака, — соответственно Л и П. Таким образом, а = Л+
+ Ш + П. При фотографировании полуапроши смежных знаков образуют межбуквенные пробелы. У некоторых знаков полуапроши отсутствуют. Это позволяет при их многократном фотографировании получить непрерывную последовательность знаков без интервалов между ними, например при образовании непрерывной горизонтальной линейки в таблицах, линий дроби или линий над подкоренным выражением в формулах. Отсутствуют полуапроши и у некоторых знаков, что необходимо для стыковки их с другими наборными элементами, например радикала и горизонтальной линейки.

Линия шрифта знаков на шрифтоносителе совпадает с главной оптической осью фотонаборной машины и поэтому при фотографировании остается постоянной для шрифтов всех кеглей.

Основными требованиями, предъявляемыми к шрифтоносителям, являются высокая точность (0,01 мм) расположения знаков относительно единой линии шрифта и синхрориски, а также определенное значение оптической плотности прозрачных и непрозрачных участков, которое должно быть менее 0,08 и более 3,0 соответственно. При этом инородные включения на пленке (точки, царапины и т.п.) не должны превышать 0,02 мм и на 1 см2 шрифтоносителя должно быть не более четырех таких включений, и то в тех местах, где нет контуров знаков. Нарушение контуров знаков не должно превышать 0,01 мм.

В электронно­механических фотонаборных машинах знаки различных кеглей набора на фотоматериале получают оптическим путем за счет фотографирования базовых знаков на шрифтоносителе с некоторым коэффициентом увеличения. Например, для получения с базового кегля 6 пунктов знаков 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 кегля и т.д. оптическая система фотонаборной машины должна обладать увеличением соответственно 5/6, 1, 7/6, 8/6, 9/6, 5/3, 2 и т.д.

Главным параметром фотонаборной машины электронно­механического типа является количество знаков для одновременного набора, которое определяется общим количеством знаков, одновременно находящихся на шрифтоносителе в машине, количеством кеглей набора (количеством возможных коэффициентов увеличения оптической системы) и возможностью трансформации изображений знаков по ширине, высоте и углам наклона. Некоторые фотонаборные машины, в том числе и автоматы, имеют возможность оптической трансформации базового изображения шрифтовых знаков с целью получения модифицированных начертаний шрифта: узкого, широкого, наклонного.