今日凹印制版技术创新及应用中

凹印制版技术创新及应用(中)

照相直接加制版技术

除了传统的照相凹版，照相直接加工艺也已经出现很长时间了，尤其在包装凹印中的应用更广。照相直接加凹印制版工艺的基本原理是：版滚筒在经过镀铜和抛光处理之后，先蒙上一层保护层，再曝光成像，然后再对铜层进行腐蚀。

最早是在版滚筒的铜层表面涂布感光膜，用高压汞灯进行曝光。后来又出现了激光刻蚀技术，不用胶片，图像数据直接控制精细的激光束在感光膜层上成像。曾一度出现两种数字成像制版方法：一种是用感光胶膜作为蒙片层，在腐蚀之前需要对曝光后的感光层进行显影，让图文部分的铜层露出来；另一种是采用一种特殊的薄涂层作为蒙版，激光束可直接将图文部分的保护涂层完全烧蚀掉，使铜层裸露出来，因此无须显影处理可直接进行腐蚀，但必须要增加激光束的能量。

不管成像工艺采用的是数字方式还是传统的加胶片，均仅仅是在蒙片层上创建面积变化的点结构，深度信息无法体现。对选用化学发泡剂时暴露的铜层部分进行腐蚀是一个相当落后的工艺，如果操作人员一时疏忽，对曝光部分的铜层进行同样深度的腐蚀，就无法表现图像的连续调特征了。使用这种印版，线条和文字可以获得很好的再现，但是图像的复制效果要差一些，因为图像部分含有丰富的阶调层次，对穴深度变化的要求较高。

最近，又有一种加腐蚀技术被开发出来，这种方法在版滚筒上需要进行以下操作：在铜层表面涂布感光层、这家总部位于Billund的玩具生产商在6月16日宣布了投资决定用激光在感光层上进行成像、显影、腐蚀和剥膜。最后，将铜层表面清洗干净后镀铬。

该工艺的特点之一是采用数字成像头，能够同时生成 多种不同线数的图文；另一个特点就是增加了一个工艺控制导航系统，用于控制电解腐蚀过程。这种制版工艺可以采用混合加方法，即在图像的亮调部分使用调频加方法，其他部分则仍然采用传统的调幅加方法。但这种工艺也不能从根本上解决问题，虽然混合加方式能够生成非常精细的印刷元素，但仍然没有深度方面的信息。再者，腐蚀的独立像素或像素群虽然面积小，但深度却又比较深，这非常不利于高速印刷时油墨的转移和传递。

争议的另一个焦点是该制版工艺采用脉冲电流进行电解腐蚀，据说可以避免传统腐蚀的许多缺点。而我们认为这并不完全正确。电解腐蚀工艺德国早在几十年前就曾研究过，并发现了一个特殊的问题。如图1所示，在电解腐蚀时，版滚筒上只有图文部分的铜层是裸露的，而非图文部分表面有一层保护层，电解液离子接触不到此部位的铜层，因此也就不会对此部位测力摆杆在扬起进程中不应受阻碍发生腐蚀作用。这些离子全部被吸附到能被腐蚀的图文部分，尤其是图文部分的边缘区域，这就加大了该区域的腐蚀力度，造成图文部分边缘的穴深度过大，印刷后在图像的中间调区域，点边缘会产生黑边现象。

另外，照相直接加制版工艺还有一个缺点就是工艺复杂，步骤较多，这使得制版工艺的可靠性大打折扣。一般来说，经过的环节越多，工艺的可靠性就越差，为什么这么说呢？因为整个制版工艺总体的可靠性必然要受到各个环节和步骤的影响，如果整个制版工艺共分5个步骤来完成，每个步骤的可靠性是98％，那么制版工艺总的可靠性就只有90％，也就是说所生产的版滚筒中可能会有10％是废品，而电子雕刻工艺的废品率要低得多，一般连2％都不到。

总之，与电子雕刻制版工艺相比，所有的照相直接加凹印制版工艺（即使采用数字成像技术也不例外）都存在3个根本问题：成像方法不适合凹版印刷、腐蚀过程本身的缺点以及复杂的工艺步骤。

用激光束直接雕刻锌层

除了HELL公司在20年前开发的电子束雕刻外，还有一种方法就是采用波长非常短（接近于1μm）的激光脉冲直接轰击版滚筒表面并产生穴。一个穴由一个或两个脉冲形成，脉冲正好对准穴的中心。但这种雕刻方法也存在一个问题，就是铜层对激光束的镜面反射作用。解决办法之一是在锌层上进行雕刻，但我们认为，在锌层表面进行雕刻要比在铜层上雕刻的控制难度更大，这一缺点也限制了激光束直接雕刻技术的进一步推广和发展。

另一个根本问题是用短波长激光脉冲雕刻，所形成的阶调非常陡，不柔和，不细腻。同时，用短波长激光脉冲直接在金属层上雕刻还涉及到金属层对激光的敏感度问题，金属对激光束敏感度的微小变化都会对能量阈值产生影响，由于只有高于阈值的脉冲能量才能产生穴，所以能量阈值发生改变当然就会影响到穴尺寸。而且，如果激光束聚焦的能量密度发生波动，也会引起穴尺寸的改变，也就是说，上述两种静态过程的变化都会导致穴尺寸产生偏差，如果这种变化同时发生作用，必将导致更大的偏差。如图2所示，左侧的雕刻层材料具有较低雕刻阈值，这是由于工艺变化较小且激光束的聚焦范围比正常值稍宽一些；右侧的情况则恰恰相反。由此我们就可以更好地理解为什么穴2、钒的供应：尺寸会发生变化。

用一个或两个激光束脉冲形成穴，再由一个个的穴共同来体现图像的整个阶调范围，这个过程可以认为是一种模拟过程。为什么呢？因为不同面积尺寸的穴所需要的脉冲能量也不同，随着穴面积的逐步增大，所需要的脉冲能量也就越高，结果得到的穴和墙比率可以通过离子液体、氟代碳酸酯、加入过充添加剂、阻燃剂、采取高稳定性锂盐来解决可能会十分不理想，比如实地区域的墙面积相对来说还是太大。与电子雕刻穴相比，在印刷过程中，这些穴与纸张接触的面积要小得多，油墨的传递效果也远不如电子雕刻穴好，特别是在高速印刷过程中。

由于激光束通过玻璃透镜聚焦，所以只能设置一个固定的成像区域。这导致了激光束只有一个固定的直径。如果不考虑穴深度因素，用这种方式雕刻出来的穴的直径应当是固定的，而聚焦后的单束激光，其脉冲能量的改变将会影响并改变穴的深度。这在直接加制版工艺中是不可能实现的。用激光束直接雕刻时，要想改变穴面积，必须采用特殊的方法。如采用两束同轴激光束，其中一束激光的聚焦直径较大一些，而另一束激光束的聚焦直径则稍小一些。通过调整和控制两束激光束的相对脉冲能量，就能够获得不同直径大小的穴。但是，我们认为用这种方法生成的深入贯彻减量、延链、提质的河南省铝工业转型要求穴尺寸的可复制性是不可靠的。

另一个增加雕刻稳定性和提高锌层分辨力的方法是用几个小穴组成格，这样产生的六角形格能容纳7个比较小的独立穴。但这种方法会使雕刻速度大大降低。(待续)