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两种激光凹版雕刻技术的比较
发布时间:2014.11.11 浏览次数:

 1.激光雕刻凹版基漆层技术

    以德国Hell公司的HelieBeam C2000系统为代表,激光雕刻凹版基漆层技术成为Drupa2000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。

    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问题更突出。

    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16x16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。

    常见的机械电磁式电子雕刻机雕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横向进给速度等,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公司的技术人员采用过一些方法,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激光雕刻机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。

    在Drupa2000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2束YAG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ThinkLab公司也在Drupa2000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Drupa2000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,雕刻速度为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。

    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。

    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、网穴特征和工艺流程构成。

 

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