借助激光这种高效能手段进行印版制作,是印前处理及制版领域长期不懈努力的目标.作为一种高能量`高性能的记录工具,自20世纪70年代以来,激光就已经在胶印、凹印制版领域发挥着日益重要的作用。在计算机图文信息处理的基础上，使用激光对胶片和胶印印版的图文记录输出是目前最常见的及最有发展前途的胶印制版方法，所库“CTFilm”、“CTPlate”中理所当然地包含了激光印版记录。

　　众所周知，机械电磁式的凹版电子雕刻机是德国海尔（Hell GmbH）公司于1962年发明的。这与激光发明时间很接近。实际上，该公司的技术人员当时就试图利用激光进行镀铜滚筒的雕刻，但由于铜对光线的高反射率而未能成功，他们转而投入高能电子束雕刻的研究并取得了成功。

　　凹印版的激光记录开始于1977年，当时英国Crosfield Electronics公司曾使用激光在带聚合物树脂层的凹印滚筒上雕刻出网穴，制作出凹版滚筒。尽管由于质量稳定性等原因，该系统并没有真正大量地投入实用，但作为一种有益的技术研究和探索却为激光凹印版的制版指出了可以继续发展的途径。

　　今年5月在德国杜塞尔多夫举行的印刷盛会Drupa 2000上，人们看到，激光印版记录技术全进入实用化阶段，除用于平印CTPlate的技术成为热点以外，多家厂商都推出了凹印印版和柔性版的激光制作设备，成为CTP（Computer To Cylinder）的一个亮点。

一、激光雕刻凹版技术的类型

　　就凹版网穴的类型而言，通常有四种类型，即：面积可变网穴、凹下深度右变网穴、面积和凹下深度都可变网穴、调频网穴。在目前的技术发展水平上，这四种网穴的激光雕刻都已实现。



图1 面积可变网穴的结构

　　1．面积可变网穴

　　顾名思义，该类网穴仅通过改变其开口面积再现图像的阶调层次变化。颜色深处网穴面积较大，而颜色浅处网穴面积较小，肉穴的下深度不变。就此特点而言，类似于胶印网点的图像再现原理。故此，该类凹版也称为“网点凹版”。其网穴结构如图1所示。

　　应当注意的是，虽然其图像阶调再现的基本原理与胶印粗似，但其网穴的结构却不能脱离凹印版的基本技术要求，这就是：必须形成并保留网墙，不能在印版上出现大面积的无网墙实地。因此，从网穴的微观结构上讲，它与平印网点并不等同。



图2 凹下深度可变网穴的结构

　　2．凹下深度可变网穴

　　这是最典型的凹版网穴，常被称为“经典凹版”或“传统凹版”。该类网穴仅通过改变其网穴下深度再现图像的阶调层次变化。颜色深处网穴凹下较深，而颜色浅处网穴凹下较浅，网穴的面积不变。其网穴结构如图2所示。

　　由于网穴面积相同，故网墙的厚度是等同的。

　　3．面积和凹下深度都可变网穴

　　在机械电磁式电子凹版雕刻机所雕刻的滚筒上常可见这种网穴，它是非激光式电雕凹版最常用的网穴类型。其网穴特点是：颜色深处网穴开口面积和凹下深度都大，而颜色浅处网穴开口面积和凹下深度都小，显然网墙的厚度是不相等的。其网穴结构如图3所示。

　　4．调频网穴

　　将调频加网的原理应用到凹版用到凹版上，可以生成调频网穴凹版。其网穴特点是：面积相同，而在凹印版上出现的空间位置随机变化。同样，为了在图像的暗调区域不出现大面积无网墙“地带”，调频网穴的空间位置应受到合理的控制，不能完全随机。其网穴结构如图4所示。

二、激光凹版雕刻的基本原理和实现方式

　　从原理上讲，激光凹版雕刻是应用一路或多路高能激光束，在滚筒表面的待雕材料（金属层或基漆层）上，烧蚀出网穴或露铜的网穴形状，直接形成网穴印版，或为后续加工网穴做好准备。

　　从上面所给出的基本原理可以知道，这其中包含了两种略有差异的雕刻技术。第一种是用高能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成凹版网穴（见下页图5左图）。就目前的技术水准而言，直接雕刻铜层还未获得成功。瑞士Daetwyler公司采取了雕刻锌层的妥协方法，实现其激光雕刻的目标。第二种则是在铜滚筒上先涂覆黑色基漆层，用激光烧蚀网穴区域，使网穴处的铜层裸露出来，非网穴处由基漆保护抗蚀，待腐蚀后即可获得凹下的网穴。这就是德国Hell公司在Drupa 2000上推出的HelioBeam C2000所采用的技术方案（见下页图5右图）。



图3 面积和凹下深度可变网穴的结构

　　尽管从基本原理上两者的差异似乎并不大，但从网穴特征、工艺过程等细节上分析，两者还是各具特色的。

三、两种激光凹版雕刻技术的比较

　　1．激光雕刻凹版基漆层技术

　　以德国Hell公司的HelioBeam C2000系统为代表，激光雕刻凹版基漆层技术成为Drupa 2000上激光雕刻凹版的新热点。

　　德国Hell公司的激光雕刻凹版方案的实质是：充分利用激光记录的高分辨率，使激光在基漆上烧蚀出的网穴轮廓、文字、图形轮廓达到高精度。网穴轮廓面积随图像颜色的深浅明暗而变化。因此，经过后续腐蚀处理所得到的网穴属于前述的“面积可变、凹下深度不变网穴”（实际上，在腐蚀过程中，网穴轮廓面积的大小仍然会在一定程度上影响网穴腐蚀深度）。熟悉胶印制版的人员会发现，这是“平印化”的凹版。



图4 调频网穴的结构

　　长期以来，凹版制作中存在文字和图形质量低于胶印的问题。其原因是胶印制版通常使用1200－3000线／英寸的记录分辨率记录文字和图文的轮廓，精度较高；而电子雕刻机的雕刻分辨率（网线数）较低，一般在60－140线／厘米，即150－356线／英寸。这样的线数对图像层次和细节的再现是可以的，但对于文字和图形的轮廓质量而言就显得不足，以此分辨率雕刻出的文字和图形边缘不够光滑，品质与胶印不可同日而语，特别是雕刻小字号的文字时间问题更突出（见图6）。

　　胶印网点是由多个激光曝光点组合成的，利用这一特点，人们可以做两件事：第一，可以实现网点面积的多级变化。如果100％面积率的网点由16×16个记录曝光点组合而成，则网点面积率可以有257级（包括0％）变化；第二，网点的形状可以较为自由地设计，如将不同面积率的网点设计成不同的形状，这样可以相应补偿印刷过程中的网点扩大或网点缩小，使图像的层次和颜色再现更趋完美。



图5 激光凹版雕刻金属锌层（左）、基漆层（右）的原理

　　常见的机械电磁式电子雕刻机调刻刀的一次雕刻动作就生成一个网穴。网穴的形状仅决定于雕刻刀的角度、滚筒转速和雕刻头的模向进给速度等，改变网穴形状的自由度是比较小的。由此可知，非组合式网穴的形状变化少，而且由于分辨率较低，文字和图形的边缘雕刻品质不佳。为了解决这个问题，Hell和Daetwyler-Ohio公司的技术人采用过一些方法，例如Daetwyler-Ohio公司的TransCell技术在雕刻文字的笔划时微量改变网穴的间距，使其间距变小，局部地增加雕刻分辨率；Hell公司除雕刻刀的微量移动外，还采用类似“反混淆技术”的方法，用小网穴补充在笔划的锯齿空隙处，从视觉效果上予以弥补。

　　文字、图形边缘精度低这一问题的真正解决途径在于提高记录分辨率。在HelioBeam C2000激光雕刻机上，由于采用“准平印方式”进行激光基漆烧蚀，可以用2540－5080点／英寸的高分辨率记录图文（激光光斑直径5－10微米），雕刻分辨率是原来分辨率的10－20倍，因此从根本上解决了上述问题，提高了文字和图形的再现质量。同时，由于烧蚀出的每个网穴是由多个激光曝光点组合而成的，因此可以较为方便地设计网穴轮廓形状，以改善图像层次的传递效果。在HelioBeam C2000激光雕刻机上，除Hell公司原有的网穴形状外，还可以产生其他网穴形状。例如，该系统上产生的内凹形网穴对补偿印刷中的网点扩大有益。从原理上讲，雕刻调频网穴也是可以实现的。

　　提高雕刻分辨率引出了如何保证雕刻效率的问题。Hell公司的技术人员在HelioBeam C2000激光雕刻相上采用了多束激光并行曝光的方法，将功率为60瓦的新型纤维红外激光（1110纳米）分成8束（每束7．5瓦），对镀铜滚筒上的基漆层进行热烧蚀。纤维激光器产生的激光束质量好、聚焦深度（景深）大，而基漆的性质稳定，仅在高能激光下得以汽化。

　　从雕刻制版工艺路线上观察，采用该系统不必改变滚筒镀铜、滚筒表面加工（车／磨／抛）的配置，仅需要在工艺流程中加入基漆涂布和腐蚀两个步骤。系统可以比较方便地与原有的雕刻工艺共存，即加工好的带铜层滚筒既可以进行机械电磁式雕刻，也可以经过基漆涂布进入HelioBeam C2000进行激光雕刻，再经过腐蚀和去除基漆层得到凹版滚筒。随后进行的镀铬等工艺布置也是相同的。因此，该系统具有较高的工艺灵活性。



图6 胶印版和凹版上文字的边缘质量

　　在Drupa 2000上，Daetwyler-Ohio公司推出的Digilas激光雕刻系统也属于同类的激光烧蚀基漆层系统。该系统采用1束或2YAG激光（1064纳米），雕刻记录的分辨率为1250－2540点／英寸（激光光斑直径10－20微米）。

　　日本Think Lab公司也在Drupa 2000上推出了其TB－21系列激光雕刻系统FP－20／40／80。该系统采用多束激光对感光抗蚀层进行曝光，随后经过显影加工使网穴处理的铜层裸露出来，再进行铜层网穴腐蚀，得到凹版滚筒。其基本特征虽与上述两个公司的系统类似，但其激光记录的是感光层，需要进行显影加工，而未采用基漆烧蚀方法。

　　2．激光雕刻金属锌层技术

　　瑞士Daetwyler公司是一个勇于探索的公司，在Drupa 2000举办之前，他们与美国Ohio电雕机公司合并成立了Daetwyler-Ohio公司，以面对雕刻技术领域的竞争。在1995年的Drupa上，该公司首次推出了雕刻金属锌的系统LaserStar。系统采用单束氩离子激光雕刻，雕刻深度为35000－70000网穴／秒。当时，以“传统凹版的复兴”为口号，展示了其凹下深度可变、具有“影写凹版”特征的网穴。该公司还进行调频图像激光雕刻系统的开发。



图7 7个激光点组合成1个网穴

　　从激光记录技术上看，曝光光斑尺寸不变，用图像记录信号调制激光的记录强度，即可雕刻出上述特征的网穴。一次激光曝光即产生一个网穴。这一技术的关键之处是：为了保证图像层次再现，对激光曝光强度的精确控制。如果图像数字信号为8位，可以携带256级图像层次信息，要求激光能量也精确地控制为256等级，在数十至数百微米的范围内雕刻出多级深度的网穴。图像层次的再现依赖于激光雕刻精度控制。由于网线数在70－200线／厘米，在此雕刻分辨率下，文字和图形的轮廓精度尚可，但并不很高。

　　表1 两种凹版激光雕刻技术的比较表

主要参数 系统类型	Hell C2000	Daetwyler LaserStar
雕刻介质	基漆层	金属锌层
激光类型	纤维激光	氩离子激光
激光束	8	1
网穴线数 （线／英寸，LP1）	152－356	178－508
雕刻记录分辨率 （／英寸，dpi）	2540－5080	178－508（非组合式网穴） 530－1500（组合式网穴）
工艺流程	可兼容原有铜层加工工艺，增加基漆涂布、铜层腐蚀	建立锌层加工流水线

　　表2 两种激光柔性版雕刻系统主要参数

主要参数 系统类型	Hell F2000	Daetwyler SaserStar
雕刻介质	光聚合物材料	光聚合物材料
激光类型	纤维激光（1110纳米）	YAG激光（1064纳米）
激光束	8	1－2
印版材料尺寸（毫米）	1600×1200	1100×1600或1524×2032
雕记录分辨率 （点／英寸，dpi）	1270－2540	1270－2540

　　为了改善雕刻质量，该公司又在提高雕刻分辨率的基础上，推出了多光束组合网穴。具体的实现方法是用7个激光曝光点组成一个网穴（雕刻分辨率为原来的3倍），这样雕刻的网穴（见图7）为“面积和凹下深度都可变”类型。网穴的面积率可以有7级变化而凹深有多级变化。分辨率的提高可以改善文字和图形的雕刻质量，同时，网穴面积的多级变化又可以降低对激光强度调制的精度要求。

　　从雕刻工艺流程上看,因为雕刻对象是金属锌层，因此需要为镀锌、锌层表面加工等建立生产线。

　　从上面所进行的技术比较，可以得到目前激光凹版雕刻技术的类型、技术水平、网穴特征和工艺滚程构成。表1对上述各项内容进行了简单的归纳。

四、柔性版激光雕刻技术概况

　　柔性版材料的激光雕刻同样可以利用高能激光进行曝光形成凸版网点。在Drupa 2000上，Hell公司和Daetwyler-Ohio公司都展示了柔性版激光雕刻系统。两个公司的系统都使用激光直接对单张柔性版或柔性版套筒进行曝光（见表2），形成柔性印版。系统的基本配置与凹版激光雕刻系统类似。具体性能如表2。

　　综上所述，激光雕刻制版技术正处在稳步发展的过程中，随着激光技术、印版材料等科技的发展，它在凹版和柔性版制版领域还将取得更大的进展。

[时间：2001-08-17  作者：金杨  来源：印刷技术2000－10]