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在印版上直接成像的CTP技术激光模组感应开关平口钳连接轴扫描灯Frc

发布时间:2023-11-29 23:56:21 阅读: 来源:方巾厂家

在印版上直接成像的CTP技术

在印版上直接成像的CTP技术分为脱机直接制版和在机直接制版两种,即所谓的CTPlate和CTPress。这里所说的 机 指印刷机。前者是一种独立于印刷机的直接制版系统,通过一台独立的印版照排机将数字页面直接转换成印版,然后再用普通的印刷机进行印刷,具有极大的通用性和灵活性,适合于所有类别的印刷。后者是一种印刷机和制版机一体化的直接制版系统,直接将数字页面扫描成像在印刷机的印版滚筒上,表现出设备的专用性。在机直接制版的特点是在扫描成像过程中计算机同时完成了套准和墨量设置,因此具有极高的制版效率和更短的开机前准备时间,非常适合于交货期短,品种多变的短版印刷市场。

4-1.脱机直接制版技术

(1)扫描成像设备

无论从设备还是从版材的角度来看,脱机直接制版依然呈多元化和系列化发展趋势。印版照排机的扫描机构仍然是内鼓、外鼓和平台三种方式平分秋色(图5),但扫描光源在原来的红外激光IR-LD(830nm)、YAG(1064nm),可见光激光光源HeNe(635nm)、FD-YAG(532nm)、Ar+(488nm)的基础上又添加了紫外光源。

在紫外光源中,目前有两种基本选择,一种采用紫外激光二极管UV-LD(390~410nm),另一种采用常规的高压汞灯系列(250~400nm)。UV-LD由一家日本公司开发成功,据称这种固体激光光源的寿命已经能够达到数千小时,但目前功率还非常小,局限在数mW/cm2。这也是一种固体激光光源,与IR-LD相似,功率的进一步提高还有比较大的空间。IR-LD光源的功率从数mW/cm2提高到数W/cm2,即提高了1千倍,花了不到十年的时间,估计UV-LD光源功率的提高不会花更长的时间。与IR-LD相比,UV-LD光源最诱人的地方在其(1)高光学分辨力、(2)发光波长处在传统光化学感光材料的感光波长范围、(3)低价格。第(1)和(2)项特点来自于UV-LD光源的短波长,既减少了配套光学系统的精度和难度要求,同时也缓解了版材开发的难度。传统的高感度光化学体系(如,光聚合)的感色范围可以非常容易地调节到390~410nm波长范围,但是要进一步红移到532nm(YAG激光)和635nm(HeNe激光)就非常困难,基本上不太可能延伸到 780nm(IR-LD激光)。由于UV-LD激光具有的这些优势,尽管这种光源在90年代末期才推向市场,但立即得到巨大的响应。很多著名的印版照排机厂商,如蛋筒机,Agfa、Barco、Escher-Grad、Krause、Purup-EskofoT等都在自己的设备上搭载了这种光源。

采用常规汞灯光源的印版照排机关键在扫描光学系统,目前有采用光导纤维和所谓 光阀 技术(Light-valuve Technology)的Dicon系统(Purup-Eskofot公司)和采用数字微反射镜芯片技术(DMmCigital Micromirror Chip)的UV-Setter系统(BasysPrint公司)。光阀技术是将常规的汞灯发出的紫外光束引导进入光阀,光阀对紫外光束进行调制,控制光束的工作状态(On/Off状态),然后再经过光导纤维将调制后的光束引导到印版表面,对印版进行曝光。光纤按照线阵列排列,覆盖了印版的整个幅面,因此主扫描不涉及到任何光学部件做机械运动,极大地提高了曝光扫描的速度(图6)。数字微反射镜芯片技术(DMmc)采用一个面阵列的数字反射微镜系统(图6)和常规紫外光源(如,高压汞灯),微镜系统集成了数十万个微小的反射镜,每个反射镜的反射状态都可以通过计算机独立控制,因此从其上面反射的光束可以得到On/Off两种状态的调制,从而完成数字曝光控制。面阵列的微反射镜系统只能覆盖印版非常有限的区域,因此必须做XY方向的运动,才能覆盖整个印版表面。这种扫描结构非常类似于传统的连晒机,要求移动机构具有非常高的控制精度,特别在分辨力要求高的情况下尤其如此。

从版材开发的角度来看,紫外光扫描技术,特别是采用常规紫外光源的扫描技术的出现极大地缓解了直接版材开发研究的难度。多数光化学材料体系,如,光聚合、光交联、光致亲和性变化,甚至传统的PS版材料体系都非常容易在这个波长范围内感光。只要最终到达印版版面的光束具有足够的强度(要求光束在扫描光学器件的传输和调制过程中光能的损失减少到最低限度),就有可能实现可以接受的扫描成像速度。因此,人们提出了传统版材(如,PS版)直接制版的概念,即所谓的CTcP(Computer To conventional Plate)。从远期目标来看,UV-LD激光和传统紫外光源扫描技术将直接影响今后直接制版技术的发展方向。在此之前,红外激光热敏成像体系呼声非常高,被认为是直接制版今后发展的方向,相应的设备和版材开发研制成为直接制版技术发展的焦点。红外激光热敏成像的最显著优点主要表现在(1)明室操作性能、(2)成像能量阈值明显(即,成像过程无能量累积效应)和(3)技术成熟的高功率固体红外激光光源(IR-LD和YAG),但是致命的弱点是敏感度(感光度)非常低。热敏成像材料体系多数依靠物态的变化实现成像记录,如,热致融化、热致汽化、热致相变化、热致化学反应等等,要求温度必须达到相应物态变化的温度以上。因此,物理刺激源(激光或加热头)必须具备足够的强度(功率)才有可能使被版材吸收的能量全部贡献于温度的升高(近似于绝热条件),从而达到足以导致物态变化的温度,否则,吸收的能量会在与环境的热交换中消失,版材的温度达不到足以使物态变化的温度。这是热敏成像体系为什么一般没有能量累积效应( 可以实现明室操作)和具有明显的成像功率阈值( 影像边缘清晰,高反差)的原因。另一方面,物态变化需要比较高的能量,而且一般难以引入连锁反应机制(即,所谓的增幅机制),因此敏感度(感光度)都比较低,最低成像曝光量一般在数百mJ/cm2以上,远远高于其它的成像材料体系,如光交联/光改性(数十mJ/cm2、光聚合(数十 J/cm2)、银盐及静电照相体系(数 J/cm2)等等。为了弥补热敏成像体系低感光度的缺点,一般都需要采用W/cm2级以上的大功率激光器,以达到实际应用需要的制版速度,这并不是一种十分有利的选择。从发展态势来看,在脱机直接制版领域,红外热敏成像体系和紫外光敏成像体系肯定会成为今后的竞争焦点。

由于直接制版扫描光源的这种多样性,目前印版照排机也是多样化的。这主要表现在(1)相同厂商推出适合于不同成像体系的系列化印版照排机和(2)同一印版照排机可采用/更换不同的激光光源,例如,Barco公司推出两款新型印版照排机Mondrian和Viking,前者采用红外激光热敏成像,后者搭载紫外激光二极管;CreoScitex公司展出了Trendsetter系列和Lotem系列印版照排机,前者的特点是搭载了40 W/cm2级别的红外激光头;ECRM公司推出的 猫 系列印版照排机(DesertCat、Wildcat、TigerCat)也可以搭载不同的激光光源;Agfa公司推出的Galileo系列印版照排机搭载UV-LD和红外热敏激光(15 W/cm2);Fuji公司推出的Luxel CTP系列印版照排机可用于红外热敏成像(IR-LD光源)和可见光光敏成像FD-YAG(532nm)或Ar+(488nm);Image Maker CTP系列印版照排机可以方便地更换扫描激光头,可供选择的光源有YAG(1064nm)、HeNe(635nm)、Ar+(488nm)和UV-LD(410nm)。

(2)直接版材

与印版照排机的多样性相同,直接版材体系的多样性也令人眼花缭乱,目前在市场上出现的主要有银盐版材、光聚合版材、红外热敏版材和喷墨版材四大类。

●银盐版材

银盐版材主要有银盐与PS版复合型版材、向上扩散型版材和向下扩散型版材三种类型。银盐与PS版复合型直接版材主要利用银盐乳剂层的高感光度和宽感色范围完成版材的激光直接扫描成像,利用PS版的优良印刷适性完成印刷工艺的要求,是一种充分利用已经成熟的银盐感光材料和PS 版材技术构筑直接版材的巧妙组合,在直接版材出现的安装尼龙材料油底壳的发动机工作整体噪音低于95dB(分贝)初期曾引起轰动。印刷适性和耐印率与传统的PS版完全相同。但是,这种版材结构复杂,而且需要多次曝光和显影(定影)等后处理,工艺烦琐。这也是这种版材难以实现大规模产业化应用的主要原因。

向上扩散型直接版材由版基、银盐乳剂层和物理显影核层构成。激光扫描成像后,进行扩散显影。没有曝光区域的银离子向上扩散,在表层物理显影核的作用下还原成金属银,成为亲油表面;曝光区域的表层仍然为乳剂层,具有良好的亲水性。这种版材的版基既可以是金属材料,如铝,也可以是柔性的高分子片基,如聚酯片基,在多数情况下为柔性的高分子片基,如,Mitsubishi Paper Mills公司推出的Silver DigiPlate。这种版材的耐印率一般在1~2万印,感光范围基本上覆盖紫外到近红外的所有光谱范围,而且可以在图像照排机上曝光成像,无须购置专用的印版照排机,具有非常广泛的适应性。

向下扩散型银盐版材由具有良好亲水表面的铝版基、物理显影核层和银盐乳剂层构成。激光扫描成像后,进行扩散显影。曝光区域的银离子向下扩散,在底层物理显影核的作用下还原成金属银,成为最后的亲油表面;然后将乳剂层去掉,曝光区域的亲水版基表面裸露出来成为亲水层。这种版材具有非常高的感光度和感色范围,耐印力也非常高,适合于高档商业印刷。

●光聚合版材

光聚合版材通常由铝版基、感光层和表面层构成。光聚合层主要由聚合单体(+低聚物)、引发剂、光谱增感剂和成膜树脂构成。引发剂一般采用量子效率高的多元引发剂体系,光谱增感剂的作用是有效地将引发剂的感光范围延伸到激光的发光波长区域,目前已经可以延伸到488nm(亚离子激光)和532nm(倍频的YAG激光)。表面层的作用主要是将大气中的氧气分子隔开,避免其进入感光层,以提高感光层的链增长效率,从而获得高感光度。由于采取了这些有效的措施,光聚合型直接版材的感光度得到大幅度提高,最低成像曝光量已经下降到10 J/cm2左右,仅次于银盐类型直接版材,而且这种版材结构简单,分辨力、耐印率以及后处理与常规的PS版相似甚至更优秀(图8)。由于多数高效引发剂体系的固有感光范围都在紫外区域,而且将感光范围延伸到UV-LD激光的发光波长范围也非常容易,因此,光聚合型直接版材将成为下一代紫外直接版材的首选体系,具有非常好的发展前景。随着紫外光源印版照排机的出现,很多公司在原有的可见光光聚合型直接版材的基础上开始推出适合紫外光源成像的光聚合型直接版材。比较有代表性的有MC Imaging公司的LV-1(适合于UV-LD激光)、LA-5(适合于Ar+激光)、LY-5(适合于FD-YAG激光),Fuji公司推出的LP系列感光高分子版材(适合于Ar+和FD-YAG激光)等等。

●红外热敏版材

到目前为止,红外热敏版材的发展前景一直看好,被认为有可能成为垄断直接版材市场的主要产品。由于这个原因,红外激光热敏版材的种类最为丰富,品种最为繁多。从总体来看,红外热敏版材大致可以分为两大类型,即,热烧蚀型直接版材和非热烧蚀型直接版材,非热烧蚀又分为热交联、热转移和热致相变化三种。在众多的热敏版材中,激光扫描禹州成像后不经任何化学后处理即可进行印刷的无须后处理版材是热敏版材的发展方向,引起了各大公司的极大关注。在这场竞争中,Kodak-Polychrome公司、Agfa公司、Presstek公司、Asahi公司、Fuji公司、Toray公司等依然是热敏直接版材体系的重要制造和供应商。无须后处理的热敏版材的代表作是PressTek公司推出的热烧蚀型无水胶印直接版材,该版材技术在Heidelberg公司的直接成像印刷机以及在其后出现的其它厂商的直接成像印刷机上得到巨大商业成功。去年Asahi公司在IGAS展览会上推出无须后处理的非热烧蚀型热致相变化/亲和性变化直接版材,引起同行的普遍关注。随后,在今年举行的DRUPA'2000博览会上又有几家公司加入到这个行列,如,Agfa公司、Kodak-Polychrome公司等等纷纷推出原型产品或进行技术发布。尽管受到紫外光敏直接版材的冲击,但热敏版材的发展势头仍然非常迅猛,目前还看不出谁是最后的赢家。

在热烧蚀版材中,PressTek公司的热烧蚀型无水胶印版材值得一提。这种版材由斥油的硅胶表面层、光热转换层(吸光层)、亲油底层和版基构成。硅胶表面层将构成最终的非印刷表面,在热的作用下会随光热转换层的汽化作用而被去掉,从而使下面的亲油层裸露出来成为接受油墨的印刷表面(图9)。光热转换层的主要作用是吸收扫描激光发出的光能,并有效地将吸收的光能转换成热能,使版面的温度升高达到汽化温度水平。这种版材的版基既可以是金属底基(如,铝版基),也可以是柔性的高分子片基(如,聚酯片基),具有比较宽的适应性。这种版材因为激光扫描成像后即可进行印刷,因此特别适合于在机直接制版系统,这也是为什么目前相当多的直接成像印刷机都搭载这种版材的主要原因。尽管这种版材也属于无需要后处理的直接版材,但在扫描成像过程中要产生烧蚀汽雾和碎片,需要采取必要的措施进行排污处理,否则将对成像光学器件和环境造成污染。需要特别说明一点,无水胶印并不是热烧蚀型直接版材的唯一选择,通过适当的结构变化,热烧蚀型直接版材同样可以用于常规的有水胶印。

热交联版材由热敏涂层和亲水版基构成。热敏涂层一般由(碱)水溶性成膜树脂(如,酚醛树脂)、热敏交联剂和红外染料构成;亲水版基可以使用与传统PS版完全一样的铝版基。红外染料的作用是有效地吸收红外激光的光能,并将吸收的光能转换成热能,使热敏涂层的温度能够达到热敏交联剂的反应温度;热敏交联剂的作用是在温度的作用下与成膜树脂反应形成空间状结构,从而使热敏涂层失去水溶性。由于空间交联的作用,曝光区域的热敏涂层在显影处理后仍然留在版面成为亲油的印刷表面,而没有曝光的区域被去掉使下面的亲水版基裸露出来成为亲水的非印刷表面(图10)。有些版材为了进一步提高热交联的效果,往往在曝光后还要对版材进行预热处理,从而进一步加深热交联效果(也是一种提高感光度的增幅机制)。这类版材称为需要预热的热交联版材。热交联版材的图文区域由空间交联的高分子树脂构成,因此这类版材通常具有非常高的机械强度和耐印率,一般都可以印刷数十万份,非常适合长版印刷市场。

热转移版材和热致相变化版材都属于成像后不再需要化学后处理就可以印刷的无后处理直接版材(Processless CTPlate),而且在激光扫描成像过程中也不会产生烧蚀碎片和汽雾等废弃物,因此,这种类型的版材既适合于脱机直接制版,也适合于在机直接制版,受到普遍关注。热转移直接版材由色带和受像基材构成。受像基材本身具有良好的亲水性(如,传统PS版的铝版基),主要作用是接受由色带转移的热蜡层和构筑亲水的非印刷表面。色带由耐热的高分子片基和热敏层(热蜡层)构成,热蜡层由低融点的高分子材料和红外染料构成。成像时色带与受像基材处于紧密接触状态,激光光能被染料吸收后转换成为热能,使热敏层温度升高导致热蜡层的高分子融化,从而使 液态 的热蜡层转移到受像基材上,形成印刷的图文表面(图11a)。为了提高图像区域的机械强度,往往需要在更高的温度下对转移在受像基材表面的热蜡层进行固化处理,原理是使热蜡层交联形成空间状结构。尽管这种版材不需要显影后处理,但是,分离的色带与受像基材会给使用和控制带来不便,增加可变因素。相比之下,热致相变化的直接版材更具优势。这种版材由热敏涂层和支撑底基构成。热汽车轮辋敏涂层具有足够的亲水性,成为非印刷表面,但在热能的作用下能够转变成亲油性,成为印刷的图文表面(图11b)。这种版材的底基仅仅是热敏涂层的支撑体,不参与最终的印刷,因此没有亲和性要求,根据不同的使用目的既可以是高分子片基,也可是金属版基。Agfa公司发布了一种新型可重复使用的版材技术,称为LiteSpeed,值得一提。LiteSpeed实际上是一种高分子涂布液,可以喷涂在任何印版或印版滚筒等基材表面,形成高分子膜。因此,这种高分子膜又被称为喷涂高分子膜(Spray-on-Polymer)。喷涂高分子膜经激光成像后,无需后处理即可进行印刷。印刷完成后,高分子膜可以很容易地被清洗掉,印版或印版滚筒表面又恢复到原始状态。由于支撑基材可以重复使用,因此,喷涂高分子膜非常适合于在机直接制版。

●喷墨版材

喷墨版材有两种基本类型,一种是在传统的PS版的感光层上涂布一层能够接受油墨的受像层,另一种就是一种具有优良亲水和保水性能的基材(如,传统PS版的铝版基)。喷墨直接版材利用计算机控制喷头的往复机械运动实现扫描,将油墨直接喷射到PS版感光层表面的受像层或亲水基材上形成油墨影像。对第一种印版,还要对喷墨后的印版进行全面紫外曝光,使没有喷到油墨影像的PS版感光层曝光,然后经过PS版显影处理即可去掉这部分PS版的感光层,使下面的亲水版基裸露出来成为非印刷表面,即,受像层表面的喷墨影像仅仅作为紫外曝光时的 蒙版 影像,保护下面的PS版感光层不受紫外光的照射(图12a)。这种版材可以采用常规的水基喷墨技术,受像层一般应该具备适当的亲水性并能够在碱水中溶解,以满足接受油墨和PS版显影时能够被去掉的要求。对第二种版材,喷墨形成的油墨影像就是最终的亲油印刷区域,因此要求采用特殊油墨的喷墨成像技术。固体喷墨(Solid Inkjet)也叫相变化喷墨(Phase Change Inkjet)是比较好的选择。这种喷墨技术采用不含任何溶剂的高分子固体油墨,依靠温度差异实现喷射成像,因此,喷射到亲水基材上的油墨具有足够的机械强度,成为印刷的图文表面。喷墨直接版材的优点是可以使用现在成熟的喷墨技术和传统的PS版材,缺点是分辨力不高(主要受喷墨技术的限制,一般在1500dpi以下),速度比较低(受喷头往复运动的限制),适合于分辨力要求不高的印刷领域。

4-2 在机直接制版在DRUPA'95博览会前后,在机直接制版技术只有Heidelberg推出的,采用Presstek公司的红外激光热敏成像和热烧蚀无水胶印印版的在机直接成像技术,即,DI印刷机(Direct Imaging)。曾有两种系列印刷机推出市场,即,人们熟悉的GTO-DI和QuickMaster-DI。经过五年的发展,可以说基本上所有知名的胶印机厂家都推出了在机直接制版系统。这在今年举行的DRUPA'2000弯曲机博览会国内企业纷纭开始转型湿法隔膜上成为热点。这些印刷机制造商推出的在机直接制版系统都是国际大合作的产物。基本模式是印刷机制造商利用自身在印刷机领域的优势,与印前厂商合作,采用这些厂家的在机成像技术(On-press Imaging),与版材供应商合作采用适当的版材系统。Presstek公司和CreoScitex公司是两家最有影响的在机成像技术的供应商。

与脱机直接制版相比,在机直接制版最大的优点在制版速度快和开机前准备时间短,非常适合于交货期短的短版印刷市场。这也是为什么在机直接制版最近几年得到飞速发展的一个主要原因。但是,在机直接制版系统只能使用自己制作的印版,即,在机直接制版系统制版和印刷功能的不可分离或设备的专用性,在某种程度上阻碍了这项技术大规模产业化应用。可喜的是,今天这个问题已经开始得到解决。例如,Hei-delberg与Creo合作推出的SpeedMaster 74 DI在机直接制版系统,采用Creo公司的热敏扫描成像技术(40 W/cm2红外激光)和Agfe公司的热敏直接版材Thermolite(热致相变化,无须后处理,据称制版时间为3.5分钟),由于Thermolite是有水胶印印版,SpeedMaster 74 DI配备有与传统有水胶印机相似的油墨和润版水系统,因此,也可以使用传统的PS版。也就是说,SpeedMaster 74 DI是一台两用印刷机,既可用作在机直接制版系统,也可用作传统的胶印机。Sakurai Graphic Systems公司推出的Oliver-474EPII-DI系统采用Presstek公司的一体化红外激光扫描头ProFire和(有水)热敏直接版材PearlGOld,因此也是一种在机直接制版和传统PS版的两用型印刷机系统。制版和印刷功能的专属性已经不再是在机制版技术的必然结果。

由于在机直接制版系统要求制版过程快捷、简便,因此常常采用无需后处理的成像技术和版材系统。开创这一先河的是海德堡公司推出的DI技术,该技术采用Presstek公司的红外激光热敏成像和热烧蚀无水胶印印版的在机直接成像系统。随后开始出现其它的成像体系,但是热敏成像系统,特别是不需要后处理,而且没有生产污染的热敏成像系统,如热致相变化成像体系、热蜡转移体系等等依然是首选的体系。Komori公司推出的代号为Project D的在机直接制版系统,采用CreoScitex公司的240光束IR-LD激光头,使用Agfa、Kodak Polychrome以及Asahi Chemica1等公司提供的无须后处理的热敏版材,制版时间可以控制在4分钟之内。另外,KBA和Scitex公司合作推出了Karat在机直接制版系统;Ryobi与Presstek合作推出了Ryobi 3404 DI;Akiyama采用Presstek的一体化红外激光扫描头ProFire,推出J Print Perfector系列在机直接制版系统;Screen推出TruePress在机直接制版系统 。

Man Roland公司与CreoScitex公司合作推出的DICOweb在机直接制版系统是采用热蜡转移成像技术的最典型例子。制版时,一带有碳黑热敏涂层(热可塑性树脂)的色带(约7 m厚)与胶印机印版滚筒接钢筋曲折实验机是对钢筋进行冷弯实验和平面反向曲折实验的专用装备触,碳黑涂层在红外激光热能的作用下转移到印版滚筒上形成亲油图像区域(图14a)。亲油图像区域经短时间高温处理(约160℃)在滚筒表面固化,具备足够的耐印强度。非图文区域的滚筒表面经短时间亲水处理后具备适当的亲水性。印刷完毕后,印版滚筒表面的油墨以及热蜡转移层可以采用特制的清洗溶液,在清洗带的作用下去掉(图14c)。该系统最大的特点是不再使用传统形态的印版,无须更换印版,因此,印版滚筒和橡皮布滚筒都可以设计成无缝滚筒,这对降低印刷噪声,减少机械运动的不稳定性,提高印刷有效面积和质量都非常有利。Agfa公司推出的Spray-on-Polymer也可以构筑同样的成像系统,据说,目前正在实验阶段,估计在近期还会有新的系统出现。有人误将这种系统称为 无版 印刷,这显然不太确切。这依然属于有版印刷的范畴,也依然存在制版过程以及相应的耗材和费用,印刷品的单页成本也会随印数的增加而逐渐减少,具有传统有版印刷的所有特征。但是,这种技术采用的是非传统形态的印版,对使用者(用户)而言,的确没有使用印版的感觉和操作过程。

从另一个角度来看,也可以说目前在机直接制版系统可以细分为采用传统形态印版的系统和不采用传统形态的系统两种,目前有一种误解,将在机直接制版系统称为数字印刷机,这种误解在不采用传统形态印版的在机直接制版系统中尤为容易发生。严格地讲,数字印刷机应该是数字印刷使用的印刷设备,应该满足(1)最终影像的形成过程是数字方式、(2)真实意义上的无版、(3)可以实现可变信息印刷。显然这两种在机直接制版系统都不能满足这些条件的要求,因此,相应的设备不妨可以采用 直接成像印刷机 、 在机直接制版印刷机 等术语来描述,但使用 数字印刷机 显然是不妥当的。

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