借助激光這種高效能手段進行印版制作,是印前處理及制版領域長期不懈努力的目標.作為一種高能量`高性能的記錄工具,自20世紀70年代以來,激光就已經(jīng)在膠印、凹印制版領域發(fā)揮著日益重要的作用。在計算機圖文信息處理的基礎上，使用激光對膠片和膠印印版的圖文記錄輸出是目前最常見的及最有發(fā)展前途的膠印制版方法，所庫“CTFilm”、“CTPlate”中理所當然地包含了激光印版記錄。
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眾所周知，機械電磁式的凹版電子雕刻機是德國海爾（Hell GmbH）公司于1962年發(fā)明的。這與激光發(fā)明時間很接近。實際上，該公司的技術人員當時就試圖利用激光進行鍍銅滾筒的雕刻，但由于銅對光線的高反射率而未能成功，他們轉而投入高能電子束雕刻的研究并取得了成功。
凹印版的激光記錄開始于1977年，當時英國Crosfield Electronics公司曾使用激光在帶聚合物樹脂層的凹印滾筒上雕刻出網(wǎng)穴，制作出凹版滾筒。盡管由于質量穩(wěn)定性等原因，該系統(tǒng)并沒有真正大量地投入實用，但作為一種有益的技術研究和探索卻為激光凹印版的制版指出了可以繼續(xù)發(fā)展的途徑。
今年5月在德國杜塞爾多夫舉行的印刷盛會Drupa 2000上，人們看到，激光印版記錄技術全進入實用化階段，除用于平印CTPlate的技術成為熱點以外，多家廠商都推出了凹印印版和柔性版的激光制作設備，成為CTP（Computer To Cylinder）的一個亮點。
一、激光雕刻凹版技術的類型
就凹版網(wǎng)穴的類型而言，通常有四種類型，即：面積可變網(wǎng)穴、凹下深度右變網(wǎng)穴、面積和凹下深度都可變網(wǎng)穴、調頻網(wǎng)穴。在目前的技術發(fā)展水平上，這四種網(wǎng)穴的激光雕刻都已實現(xiàn)。
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圖1 面積可變網(wǎng)穴的結構
1．面積可變網(wǎng)穴
顧名思義，該類網(wǎng)穴僅通過改變其開口面積再現(xiàn)圖像的階調層次變化。顏色深處網(wǎng)穴面積較大，而顏色淺處網(wǎng)穴面積較小，肉穴的下深度不變。就此特點而言，類似于膠印網(wǎng)點的圖像再現(xiàn)原理。故此，該類凹版也稱為“網(wǎng)點凹版”。其網(wǎng)穴結構如圖1所示。
應當注意的是，雖然其圖像階調再現(xiàn)的基本原理與膠印粗似，但其網(wǎng)穴的結構卻不能脫離凹印版的基本技術要求，這就是：必須形成并保留網(wǎng)墻，不能在印版上出現(xiàn)大面積的無網(wǎng)墻實地。因此，從網(wǎng)穴的微觀結構上講，它與平印網(wǎng)點并不等同。
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圖2 凹下深度可變網(wǎng)穴的結構
2．凹下深度可變網(wǎng)穴
這是最典型的凹版網(wǎng)穴，常被稱為“經(jīng)典凹版”或“傳統(tǒng)凹版”。該類網(wǎng)穴僅通過改變其網(wǎng)穴下深度再現(xiàn)圖像的階調層次變化。顏色深處網(wǎng)穴凹下較深，而顏色淺處網(wǎng)穴凹下較淺，網(wǎng)穴的面積不變。其網(wǎng)穴結構如圖2所示。
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由于網(wǎng)穴面積相同，故網(wǎng)墻的厚度是等同的。
3．面積和凹下深度都可變網(wǎng)穴
在機械電磁式電子凹版雕刻機所雕刻的滾筒上�？梢娺@種網(wǎng)穴，它是非激光式電雕凹版最常用的網(wǎng)穴類型。其網(wǎng)穴特點是：顏色深處網(wǎng)穴開口面積和凹下深度都大，而顏色淺處網(wǎng)穴開口面積和凹下深度都小，顯然網(wǎng)墻的厚度是不相等的。其網(wǎng)穴結構如圖3所示。
4．調頻網(wǎng)穴
將調頻加網(wǎng)的原理應用到凹版用到凹版上，可以生成調頻網(wǎng)穴凹版。其網(wǎng)穴特點是：面積相同，而在凹印版上出現(xiàn)的空間位置隨機變化。同樣，為了在圖像的暗調區(qū)域不出現(xiàn)大面積無網(wǎng)墻“地帶”，調頻網(wǎng)穴的空間位置應受到合理的控制，不能完全隨機。其網(wǎng)穴結構如圖4所示。
二、激光凹版雕刻的基本原理和實現(xiàn)方式
從原理上講，激光凹版雕刻是應用一路或多路高能激光束，在滾筒表面的待雕材料（金屬層或基漆層）上，燒蝕出網(wǎng)穴或露銅的網(wǎng)穴形狀，直接形成網(wǎng)穴印版，或為后續(xù)加工網(wǎng)穴做好準備。
從上面所給出的基本原理可以知道，這其中包含了兩種略有差異的雕刻技術。第一種是用高能量激光直接雕刻滾筒金屬表面，形成凹版網(wǎng)穴（見下頁圖5左圖）。就目前的技術水準而言，直接雕刻銅層還未獲得成功。瑞士Daetwyler公司采取了雕刻鋅層的妥協(xié)方法，實現(xiàn)其激光雕刻的目標。第二種則是在銅滾筒上先涂覆黑色基漆層，用激光燒蝕網(wǎng)穴區(qū)域，使網(wǎng)穴處的銅層裸露出來，非網(wǎng)穴處由基漆保護抗蝕，待腐蝕后即可獲得凹下的網(wǎng)穴。這就是德國Hell公司在Drupa 2000上推出的HelioBeam C2000所采用的技術方案（見下頁圖5右圖）。
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圖3 面積和凹下深度可變網(wǎng)穴的結構
盡管從基本原理上兩者的差異似乎并不大，但從網(wǎng)穴特征、工藝過程等細節(jié)上分析，兩者還是各具特色的。
三、兩種激光凹版雕刻技術的比較
1．激光雕刻凹版基漆層技術
以德國Hell公司的HelioBeam C2000系統(tǒng)為代表，激光雕刻凹版基漆層技術成為Drupa 2000上激光雕刻凹版的新熱點。
德國Hell公司的激光雕刻凹版方案的實質是：充分利用激光記錄的高分辨率，使激光在基漆上燒蝕出的網(wǎng)穴輪廓、文字、圖形輪廓達到高精度。網(wǎng)穴輪廓面積隨圖像顏色的深淺明暗而變化。因此，經(jīng)過后續(xù)腐蝕處理所得到的網(wǎng)穴屬于前述的“面積可變、凹下深度不變網(wǎng)穴”（實際上，在腐蝕過程中，網(wǎng)穴輪廓面積的大小仍然會在一定程度上影響網(wǎng)穴腐蝕深度）。熟悉膠印制版的人員會發(fā)現(xiàn)，這是“平印化”的凹版。
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圖4 調頻網(wǎng)穴的結構
長期以來，凹版制作中存在文字和圖形質量低于膠印的問題。其原因是膠印制版通常使用1200－3000線／英寸的記錄分辨率記錄文字和圖文的輪廓，精度較高；而電子雕刻機的雕刻分辨率（網(wǎng)線數(shù)）較低，一般在60－140線／厘米，即150－356線／英寸。這樣的線數(shù)對圖像層次和細節(jié)的再現(xiàn)是可以的，但對于文字和圖形的輪廓質量而言就顯得不足，以此分辨率雕刻出的文字和圖形邊緣不夠光滑，品質與膠印不可同日而語，特別是雕刻小字號的文字時間問題更突出（見圖6）。
膠印網(wǎng)點是由多個激光曝光點組合成的，利用這一特點，人們可以做兩件事：第一，可以實現(xiàn)網(wǎng)點面積的多級變化。如果100％面積率的網(wǎng)點由16×16個記錄曝光點組合而成，則網(wǎng)點面積率可以有257級（包括0％）變化；第二，網(wǎng)點的形狀可以較為自由地設計，如將不同面積率的網(wǎng)點設計成不同的形狀，這樣可以相應補償印刷過程中的網(wǎng)點擴大或網(wǎng)點縮小，使圖像的層次和顏色再現(xiàn)更趨完美。
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圖5 激光凹版雕刻金屬鋅層（左）、基漆層（右）的原理
常見的機械電磁式電子雕刻機調刻刀的一次雕刻動作就生成一個網(wǎng)穴。網(wǎng)穴的形狀僅決定于雕刻刀的角度、滾筒轉速和雕刻頭的模向進給速度等，改變網(wǎng)穴形狀的自由度是比較小的。由此可知，非組合式網(wǎng)穴的形狀變化少，而且由于分辨率較低，文字和圖形的邊緣雕刻品質不佳。為了解決這個問題，Hell和Daetwyler-Ohio公司的技術人采用過一些方法，例如Daetwyler-Ohio公司的TransCell技術在雕刻文字的筆劃時微量改變網(wǎng)穴的間距，使其間距變小，局部地增加雕刻分辨率；Hell公司除雕刻刀的微量移動外，還采用類似“反混淆技術”的方法，用小網(wǎng)穴補充在筆劃的鋸齒空隙處，從視覺效果上予以彌補。
文字、圖形邊緣精度低這一問題的真正解決途徑在于提高記錄分辨率。在HelioBeam C2000激光雕刻機上，由于采用“準平印方式”進行激光基漆燒蝕，可以用2540－5080點／英寸的高分辨率記錄圖文（激光光斑直徑5－10微米），雕刻分辨率是原來分辨率的10－20倍，因此從根本上解決了上述問題，提高了文字和圖形的再現(xiàn)質量。同時，由于燒蝕出的每個網(wǎng)穴是由多個激光曝光點組合而成的，因此可以較為方便地設計網(wǎng)穴輪廓形狀，以改善圖像層次的傳遞效果。在HelioBeam C2000激光雕刻機上，除Hell公司原有的網(wǎng)穴形狀外，還可以產(chǎn)生其他網(wǎng)穴形狀。例如，該系統(tǒng)上產(chǎn)生的內凹形網(wǎng)穴對補償印刷中的網(wǎng)點擴大有益。從原理上講，雕刻調頻網(wǎng)穴也是可以實現(xiàn)的。
提高雕刻分辨率引出了如何保證雕刻效率的問題。Hell公司的技術人員在HelioBeam C2000激光雕刻相上采用了多束激光并行曝光的方法，將功率為60瓦的新型纖維紅外激光（1110納米）分成8束（每束7．5瓦），對鍍銅滾筒上的基漆層進行熱燒蝕。纖維激光器產(chǎn)生的激光束質量好、聚焦深度（景深）大，而基漆的性質穩(wěn)定，僅在高能激光下得以汽化。
從雕刻制版工藝路線上觀察，采用該系統(tǒng)不必改變滾筒鍍銅、滾筒表面加工（車／磨／拋）的配置，僅需要在工藝流程中加入基漆涂布和腐蝕兩個步驟。系統(tǒng)可以比較方便地與原有的雕刻工藝共存，即加工好的帶銅層滾筒既可以進行機械電磁式雕刻，也可以經(jīng)過基漆涂布進入HelioBeam C2000進行激光雕刻，再經(jīng)過腐蝕和去除基漆層得到凹版滾筒。隨后進行的鍍鉻等工藝布置也是相同的。因此，該系統(tǒng)具有較高的工藝靈活性。
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圖6 膠印版和凹版上文字的邊緣質量
在Drupa 2000上，Daetwyler-Ohio公司推出的Digilas激光雕刻系統(tǒng)也屬于同類的激光燒蝕基漆層系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用1束或2YAG激光（1064納米），雕刻記錄的分辨率為1250－2540點／英寸（激光光斑直徑10－20微米）。
日本Think Lab公司也在Drupa 2000上推出了其TB－21系列激光雕刻系統(tǒng)FP－20／40／80。該系統(tǒng)采用多束激光對感光抗蝕層進行曝光，隨后經(jīng)過顯影加工使網(wǎng)穴處理的銅層裸露出來，再進行銅層網(wǎng)穴腐蝕，得到凹版滾筒。其基本特征雖與上述兩個公司的系統(tǒng)類似，但其激光記錄的是感光層，需要進行顯影加工，而未采用基漆燒蝕方法。
2．激光雕刻金屬鋅層技術
瑞士Daetwyler公司是一個勇于探索的公司，在Drupa 2000舉辦之前，他們與美國Ohio電雕機公司合并成立了Daetwyler-Ohio公司，以面對雕刻技術領域的競爭。在1995年的Drupa上，該公司首次推出了雕刻金屬鋅的系統(tǒng)LaserStar。系統(tǒng)采用單束氬離子激光雕刻，雕刻深度為35000－70000網(wǎng)穴／秒。當時，以“傳統(tǒng)凹版的復興”為口號，展示了其凹下深度可變、具有“影寫凹版”特征的網(wǎng)穴。該公司還進行調頻圖像激光雕刻系統(tǒng)的開發(fā)。
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圖7 7個激光點組合成1個網(wǎng)穴
從激光記錄技術上看，曝光光斑尺寸不變，用圖像記錄信號調制激光的記錄強度，即可雕刻出上述特征的網(wǎng)穴。一次激光曝光即產(chǎn)生一個網(wǎng)穴。這一技術的關鍵之處是：為了保證圖像層次再現(xiàn)，對激光曝光強度的精確控制。如果圖像數(shù)字信號為8位，可以攜帶256級圖像層次信息，要求激光能量也精確地控制為256等級，在數(shù)十至數(shù)百微米的范圍內雕刻出多級深度的網(wǎng)穴。圖像層次的再現(xiàn)依賴于激光雕刻精度控制。由于網(wǎng)線數(shù)在70－200線／厘米，在此雕刻分辨率下，文字和圖形的輪廓精度尚可，但并不很高。
表1 兩種凹版激光雕刻技術的比較表
| 主要參數(shù) 系統(tǒng)類型 | Hell C2000 | Daetwyler LaserStar
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| 雕刻介質 | 基漆層 | 金屬鋅層
|
| 激光類型 | 纖維激光 | 氬離子激光
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| 激光束 | 8 | 1
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網(wǎng)穴線數(shù)
（線／英寸，LP1） | 152－356 | 178－508
|
雕刻記錄分辨率
（／英寸，dpi） | 2540－5080 | 178－508（非組合式網(wǎng)穴）
530－1500（組合式網(wǎng)穴）
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| 工藝流程 | 可兼容原有銅層加工工藝，增加基漆涂布、銅層腐蝕 | 建立鋅層加工流水線
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表2 兩種激光柔性版雕刻系統(tǒng)主要參數(shù) 套袋機 紅包機 三邊封制袋機 牛皮袋制袋機 無紡布制袋機 抗震支架 凹版印刷機 凹版彩印機 纏繞膜機 氣泡膜機 無紡布制袋機 紅包機 柔印機 凸版印刷機 防火閥 敷料貼機 留置針貼機 水膠體機 創(chuàng)口貼機 配頁機 膏藥成型機 柔性凸版印刷機 配頁機 排煙 醫(yī)藥袋制袋機 套袋機 拉鏈袋制袋機 封口膠 保鮮膜機
| 主要參數(shù) 系統(tǒng)類型 | Hell F2000 | Daetwyler SaserStar
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| 雕刻介質 | 光聚合物材料 | 光聚合物材料
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| 激光類型 | 纖維激光（1110納米） | YAG激光（1064納米）
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| 激光束 | 8 | 1－2
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| 印版材料尺寸（毫米） | 1600×1200 | 1100×1600或1524×2032
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雕記錄分辨率
（點／英寸，dpi） | 1270－2540 | 1270－2540 |
為了改善雕刻質量，該公司又在提高雕刻分辨率的基礎上，推出了多光束組合網(wǎng)穴。具體的實現(xiàn)方法是用7個激光曝光點組成一個網(wǎng)穴（雕刻分辨率為原來的3倍），這樣雕刻的網(wǎng)穴（見圖7）為“面積和凹下深度都可變”類型。網(wǎng)穴的面積率可以有7級變化而凹深有多級變化。分辨率的提高可以改善文字和圖形的雕刻質量，同時，網(wǎng)穴面積的多級變化又可以降低對激光強度調制的精度要求。
從雕刻工藝流程上看,因為雕刻對象是金屬鋅層，因此需要為鍍鋅、鋅層表面加工等建立生產(chǎn)線。
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從上面所進行的技術比較，可以得到目前激光凹版雕刻技術的類型、技術水平、網(wǎng)穴特征和工藝滾程構成。表1對上述各項內容進行了簡單的歸納。
四、柔性版激光雕刻技術概況
柔性版材料的激光雕刻同樣可以利用高能激光進行曝光形成凸版網(wǎng)點。在Drupa 2000上，Hell公司和Daetwyler-Ohio公司都展示了柔性版激光雕刻系統(tǒng)。兩個公司的系統(tǒng)都使用激光直接對單張柔性版或柔性版套筒進行曝光（見表2），形成柔性印版。系統(tǒng)的基本配置與凹版激光雕刻系統(tǒng)類似。具體性能如表2。
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綜上所述，激光雕刻制版技術正處在穩(wěn)步發(fā)展的過程中，隨著激光技術、印版材料等科技的發(fā)展，它在凹版和柔性版制版領域還將取得更大的進展。
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