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激光蚀烧蚀制版无水胶印技术

无水胶印是近10年来印刷界谈论的热门话题。自1994年以来，国外每次印刷界集会，无水胶印都是最吸引人的话题之一，介绍这种印刷方法的文章也很多。，国内也开过这方面的专题讨论会。有人对无水胶印持肯定态度，也有人持怀疑和观望态度。持肯定态度的人认为这种印刷方式印刷质量高，无环境污染；持怀疑态度的人认为这种印刷方式对印刷环境条件要求过于苛刻，所用版材、油墨特殊而且价格太贵，从质量和价格比方面看不出它比普通胶印有什么明显的优越性。这种状况使得多年来传统的无水胶印技术发展缓慢。 1996年以来，我们进行了计算机直接成像制版印刷技术和相关材料的研究，这是一个计算机直接制版和直接印刷的项目。在本项目中，我们采取的是激光烧蚀计算机直接制无水胶印版技术。目前已经完成了实验室研究，研制出了激光烧蚀型无水胶印版材，配套油墨和激光烧蚀直接制版实验机。我们用自行开发的制版系统，在自己研制的版材上制版，又用自己研制的无水胶印油墨在普通印刷机上进行了无水胶印实验，取得了满意的结果。下面，结合我们的研究情况，谈谈激光烧蚀制版无水胶印技术及相关材料的基本特点。 激光烧蚀制版无水胶印技术是一种用于计算机直接制版和计算机直接成像印刷的无水胶印技术，它已经在海德堡QM DI－46印刷机上使用。传统无水胶印的制版工序与有水胶印工序是相同的，惟一的区别是晒版后显影、定影工序有所不同。前者是通过显影定影去除PS版上非图文部分，留下图文部分，形成一个平凸版；而后者是通过药液作用去除图文对应区域的表面斥墨层，形成平凹版。从这种意义上讲普通无水胶印和普通有水胶印在制版工也能够通过气力来测试长度艺流程上属同一体系。激光烧蚀制版无水胶印则是通过计算机控制的激光束将计算机的图文直接转移到无水胶印版上，用水洗净制版过程中产生的尘埃之后即成印版，制好的版是平凹版。与前两者相比，显然这种制版工艺已较前两者大为简化，属于计算机直接制版。因此，它是有别于传统胶印和无水胶印的新技术，且自身构成一个制版印刷体系和材料体系，其优势在于它既有数字制版的优势又有无水胶印的优点，是一种有前途的新型制版印刷方法。 一、激光烧蚀无水胶印版材 这种版材由三层构成，其结构和成像原理见图1。版基是有吸墨性能的塑料片或金属板，中间层为成像层，它对激光有高吸收率并容易在激光作用下汽化，表面是斥墨层，具有高平滑度和低表面能，印刷时不粘墨。制版方法是将计算机好的图文通过RIP控制的激光烧蚀系统，利用激光烧蚀将图文转移到版材上（图1）。通过适当方式将制版过程中产生的粉末清除，即成印版，将其挂在印刷机上即可开机印刷。印刷过程中图文部分粘墨，非图文部分不粘墨，从而实现无水胶印。图1 激光烧蚀型版材结构(a)和成像原理图(b) 这种版材的主要性能指标如下。 1．版材分辨率和对激光功率的要求 分辨率和制版所需激光功率大小是通过测量激光束在版上烧蚀的线条宽度来决定的，并用其宽度表征分辨率。以塑料为基材的版材的测试结果见图2。由图2可见，认为今后将会向更长寿命化、无保护化方面发展当激光功率较小时，烧蚀线条宽度较窄，其宽度随激光功率的增大而变宽，当激光功率增大到一定值后，烧蚀线条宽度不再随激光功率变化，即达到稳定区。我们称这个转变点为“拐点”。从图2可以看出：如果版材质量稳定，激光发射稳定，在光路不变的情况下，可以通过调整激光功率大小来调整制版精度。因为在达到拐点之前，版材分辨率与激光功率之间成线性关系变化。图2中所示的两个版材样品的制版分辨率约为1200－2500dpi，对应光的功率为3－4瓦。当功率大于捌点所对应的功率之后，分辨率达到一个稳定值，即不再随功率变化而变化。图2 激光烧蚀制版无水胶印版材分辨率与激光功率之间的关系图图3 无水胶印油墨（左）与普通胶印油墨（右）Tack的值曲线 2．斥墨层表面能 必须注意做好以下两点：这是这种版材的关键指标，如果表面能不是足够低，则难以实现无水胶印。我们实际测量了所研制的版材的表面能，结果见表1。 表1中γ是表面能，γp和γd分别是表面能的极化能分量和色散能分量。实验表明，版材1可以用无水胶印油墨进行无水印刷，而版材11则因版面粘脏而无法进行无水胶印。这表明无水胶印版材表面能也有一个阈值区，当表面能大于这个区域时，将不能实现无水胶车模印。在我们所使用的无水胶印油墨情况下，这个阈值在焦耳米之间。 表1 激光烧蚀型无水胶印版材表面能（焦耳／米2）版材类别表面能γ极化能γp色散能γd版材124．70．124．6版材1128．4028．4 表2 普通胶印油墨、无水胶印油墨粘着性和粘度实测值油墨种类粘着性初始／300s／25℃粘度／PAS／25℃无水胶印效果普通胶印油墨128／1463．8不能印自己研制的无水胶印油墨92／7611．4良好 表3 相同版压条件下，不同印压时印刷斑点扩大情况版压（档）印压（档）给墨量版上印刷斑点直径d1印品上相应印刷斑点直径d2A＝d2/d1(%)511小342μm318μm93．0551小342μm320μmq93．65101小342μm326μm95．3 表4 相同印压条件下，不同版压时印刷斑点扩大情况版压（档）印压（档）给墨量版上印刷斑点直径d1印品上相应印刷斑点直径d2A＝d2/d1(%)151小342μm322μm94．1551小342μm320μm93．61051小342μm335μm98．0 3．耐印力 耐印力是一个重要指标。印刷实验表明，这种版材的耐印力在1．5万～2万印之间。国外同类产品的耐印力一般也在2万印左右。 二．配套油墨及其特点 这是构成无水胶印的主要材料之一。根据Hagenbach Poiseuille定律，油墨的粘度，粘着性及其随时间的变化值是无水胶印油墨的关键指标。我们实际测量了本实验室所研帛的无水胶印油墨和普通胶印没垢粘着性粘度及其随时间的变化，结果见表电话插头2和图3。 表2中“初始／300s／25℃”指的是测试开始时和300秒后的粘度值，测试条件是25℃。 从表2可见，要满足无水胶印，所需油墨在其粘度相同的情况下电动葫芦，必须有低的粘着性。图3左边的曲线是一种无水胶印油墨的Tack曲线；右边的曲线是普通胶印油墨的Tack曲线。图3中横坐标表示油墨粘着性，纵坐标表示作用时间。从图3中可以明显看出：（1）无水胶印油墨粘着性低，约为70，而普通胶印油墨约为170；（2）无水胶印油墨粘着性基本不随作用时间变化，即非常稳定；而普通胶印油墨粘着性随作用时间变化而变化，即不稳定。从上述测试结果可以看出，无水胶印油墨在印刷工艺方面的主要要求是粘着性低且稳定。 三、制版设备 这种版材的制版设备类似激光照排机，由电子印前系统、RIP、接口系统、激光系统、机电部分构成。与激光照排机的区别在于这种制版设备所使用的激光器为高功率红外激光器，它可以是半导体激光器，也可以是YAG激光器。实验中我们使用的是YAG激光器。制版精度与激光及有关设备参数之间的关系可以通过一个系统议程组来设计和描述。我们分别设计加工出了一台滚筒式制版系统和平台式制版实验机，它们都可以实现计算机激光烧蚀直接制版。该机可在明室条件下运行，工艺简单，操作简便。 四、印刷实验与结论 我们用自己研制的激光烧蚀直接制版系统（包括滚筒式和平台式两种类型），版材和油墨进行了制版和印刷实验。结果描述如下。 制版：方式简单，激光烧蚀制版后只需用药水或清水洗掉制版过程中的尘埃即得印版。 印刷：挂好版即可开始印刷，开机后约走四五张纸即可出正式印刷样品，印刷过程中不用水，也不必处理水墨平衡的问题。 版材耐印力：1．5万～2万印。 油墨：通过测量印刷斑点密度和非图文部分密度，可以看出印刷品的图像清晰，非图文部分无底灰，表明版材和油墨均可用。 印刷温度：从18℃～23℃进行了长时间印刷实验，未发现印刷效果有什么变化，表明这种印刷对印刷环境要求不是太苛刻，特别是印刷速度不太快时，更没有什么问题。 印刷效果：我们测量了不同版压和印压条件下点变化情况，结果见表3、表4。 表3、表4中，“印压”和“版压”及“给墨量”中所列的单位意义是指印刷机上所给的刻度数。两表中给出的给墨量是本实验中的一个合适的量。 从表3、制动器表4中所给的实验数据可以推断出，这种印刷方式不易出现点增大问题，印刷的点比版上的信息点还要小1％～5％，而且在较大的印刷参数变化范围内，印刷点尺寸变化很小，即印刷效果稳定。 通过这个课题的研究与实践，我们对激光烧蚀法制无水胶印版有如下认识： 1．激光烧蚀制版的无水胶印是一种新型无水胶印技术，它既保留了无水胶印的优点，又具有制版工艺简单、可以用于计算机直接制版和计算机直接印刷的优势。这是一种有特点、有自己存在和发展空间和良好前景的制版印刷方式。 2．近期内这种制版印刷方式在短版小幅面印刷方面有明显的质量和技术优势。制约其发展的主要原因是版材和油墨太贵。如果版材和油墨价格能降到与普通PS版和胶印油墨相当，制版设备价格能与激光照排机价格相当或再低些，则这种制版方式和印刷肯定会得到发展。从我们的研究结果来看，这种可能性是存在的。 3．这种制版方式在计算机直接印刷方面优势更为明显，而且这种优势已经被海德堡的QM DI－46印刷机所证明。我们研究工作的目标也是将这一技术用于计算机直接印刷。