凹版印刷是一種神奇的印刷工藝，雖然工藝簡單，但印刷出來的圖像層次豐富、色彩鮮艷。清晰度好。質量高。惟一的挑戰(zhàn)就是凹版滾筒的制作有一定的難度。從1446年第一支鍍銅凹版滾筒的問世，至今已有幾百年的歷史了，隨著科學技術的發(fā)展，凹印制版技術越來越先進，同時也日趨復雜。期間先后經(jīng)歷了多個發(fā)展階段．最早出現(xiàn)的是手工雕刻凹版，后來又有了針刻凹版、鏤刻凹版、腐蝕凹版以及直接雕刻凹版。各種五花八門的凹印制版工藝，其核心問題和最基本的原理就是采用何種成像方式，是雕刻成像還是在銅層表面進行腐蝕。
對凹印制版技術的要求
經(jīng)歷過腐蝕凹印制版時代的人都知道，腐蝕制版工藝相當復雜，而且，在腐蝕制版中，需要使用大量價格不菲的材料和設備，而且許多工藝步驟都要靠手工操作來完成，會過多地受到操作人員主觀因素的影響。與腐蝕制版工藝相比，電子雕刻制版工藝實在是太簡單了、而且還可以實現(xiàn)工藝過程的數(shù)字化控制，操作簡便、質量可靠，目前已經(jīng)實現(xiàn)了無膠片雕刻，不再需要掃描原稿信息，數(shù)據(jù)信息可以直接驅動和控制電雕針，且可以通過軟件對雕刻過程進行控制。
電子雕刻制版工藝大大簡化了凹版滾筒的生產(chǎn)過程。提高了生產(chǎn)效率，版滾筒質量和制版工藝的可靠性也有了很大程度的提高。此外，由于摒棄了許多對人體有害的化學藥品，不但使工作環(huán)境得到了改善，而且更有利于操作人員的身體健康。就拿書刊印刷凹印版滾筒來說，采用腐蝕制版工藝，每人每班能制作2個分色頁面，但是配備了動化的K6 Klischograph雕刻機之后，每人每班能生產(chǎn)150個分色頁面。包裝印刷領域內也同樣如此，電子雕刻方式大大提高了制版效率。
今后不論再出現(xiàn)何種凹印制版新技術，要想獲得認可和大的發(fā)展，必須得滿足一定的條件，即是否能夠保證提高版滾筒質量、生產(chǎn)效率和工藝可靠性，這也是衡量每一種新工藝和新技術先進性的重要標準。如果不能使工藝更加簡化，那么新工藝就不能滿足人們的需求。
電子雕刻制版技術
通常，一些參考書上把凹印稱作連續(xù)調印刷，也就是說當油墨從版滾筒的網(wǎng)穴中轉移到承印物上之后能夠獲得真實自然的灰度值。因為凹印油墨像水一樣稀薄，在承印物表面是透明的，對光線有過濾作用，類似于照相中銀鹽層的性能。
19世紀末，隨著照相技術的發(fā)展，人們對連續(xù)調圖像的印刷提出了更高的要求。最先提出的是對連續(xù)調進行加網(wǎng)的網(wǎng)目調理論，圖像的灰度值由不同面積大小的網(wǎng)點來體現(xiàn)，這種方法一直沿用至今，但原稿的加網(wǎng)方式已經(jīng)發(fā)生了很大的改變。原來采用的是非接觸加網(wǎng)，后來被接觸加網(wǎng)代替，現(xiàn)在則是由RIP(光柵圖像處理器)來完成，通常用0—255之間的任一數(shù)值來表示圖像的灰度值，然后由RIP轉化成不同形狀、尺寸、位置的網(wǎng)點。
與凸印、膠印和柔印的印版成像過程相比，電子雕刻凹版工藝顯然要簡單得多。與原稿圖像灰度值相對應的數(shù)值可直接傳送給電子雕刻機，并控制金剛雕刻針在銅層表面進行雕刻，而且，所雕刻的網(wǎng)穴的面積和深度都可以改變，值得一提的是，電子雕刻通過對階調曲線進行簡單的調整就可以獲得適合特定印刷條件(包括印刷機、油墨，紙張等)的高質量凹印版滾筒。
正如上面所介紹的那樣，用灰度值數(shù)據(jù)控制電雕針能夠實現(xiàn)與凹印網(wǎng)目調圖像的精確匹配，這一點非常重要。換句話說，電子雕刻制版與凹版印刷工藝的完美結合，極大地提高了工藝的可靠性和版滾筒的質量，這是腐蝕凹版(包括傳統(tǒng)照相凹版和直接加網(wǎng)凹版)所無法比擬的。
值得一提的是，與膠印不同，在復制文字和線條方面，電子雕刻方式還不能實現(xiàn)比選擇的雕刻線數(shù)更精細的復制，這就使得文字和線條的復制質量受到了限制。最近幾年，HELL公司改進了電雕針的動態(tài)控制，并開發(fā)了HQH軟件，能夠有效消除細小陰陽線條的“鋸齒形邊緣”。而且，在許多情況下，由于凹印的文字比膠印的更加柔和，更便于閱讀。但是，毫無疑問，包裝印刷對凹版印刷質量有著更高的要求，人們希望文字和線條的印刷質量能有進一步的提高。
由于傳統(tǒng)照相凹版制版工藝具有很多局限性，憑借自身在制版領域40年的豐富經(jīng)驗，HELL公司制定了新的目標，要進一步提高凹版滾筒的制版工藝和質量水平。為了實現(xiàn)這一目標，從技術角度可以提供哪些保障呢?下面就簡單介紹一下凹版滾筒的成像技術。
傳統(tǒng)照相凹印制版技術
傳統(tǒng)照相凹版又稱作“影寫版”，它完全依靠網(wǎng)穴深度的變化來表現(xiàn)階調層次。為此，需要分別用網(wǎng)屏和連續(xù)調陽圖片對碳素紙進行曬網(wǎng)格和曬陽圖處理，根據(jù)碳素紙對腐蝕液透過性的不同來獲得面積大小一致。深度不同的網(wǎng)穴。
從以上廖廖幾筆大家不難看出，傳統(tǒng)照相凹印制版工藝比較復雜，步驟繁多，從碳素紙的準備到腐蝕共有11個步驟，因此，工藝的可預見性和可重復性比較差，例如網(wǎng)穴的腐蝕深度和網(wǎng)墻的控制都相當困難。但是，更加困難的是對亮調部分的控制，亮調要求網(wǎng)穴的腐蝕深度要非常淺，不能超過1μm，但實現(xiàn)起來實在是太困難了。
同時改變網(wǎng)穴的面積和深度就能解決這個問題，但必須要對碳素紙進行二次曝光。網(wǎng)穴深度由用連續(xù)調圖片的一次成像控制。二次成像則使用同一個原稿的網(wǎng)屏，從而實現(xiàn)使網(wǎng)穴的深度和面積能夠同時發(fā)生改變。
這種凹印制版技術的出現(xiàn)標志著復制亮調和暗調的技術又向前邁進了一步，但是碳素紙和腐蝕過程所固有的不穩(wěn)定性仍是一個問題，歸根結底，還是工藝太復雜且難以控制。隨著電子雕刻技術的出現(xiàn)，電雕針能夠輕松并精確地雕刻不同面積大小和不同深度的網(wǎng)穴，Am藝簡單，一致性和可靠性高，因此逐漸代替了傳統(tǒng)照相凹版。
照相直接加網(wǎng)制版技術
除了傳統(tǒng)的照相凹版，照相直接加網(wǎng)工藝也已經(jīng)出現(xiàn)很長時間了，尤其在包裝凹印中的應用更廣。照相直接加網(wǎng)凹印制版工藝的基本原理是：版滾筒在經(jīng)過鍍銅和拋光處理之后，先涂布一層感光層，再曝光成像，然后再對銅層進行腐蝕。
最早是在版滾筒的銅層表面涂布感光膜，用高壓汞燈進行曝光。后來又出現(xiàn)了激光刻蝕技術，不用膠片，圖像數(shù)據(jù)直接控制精細的激光束在感光膜層上成像。曾一度出現(xiàn)兩種數(shù)字成像制版方法：一種是涂布感光膠膜．在腐蝕之前需要對曝光后的感光層進行顯影，讓圖文部分的銅層露出來；另一種是采用一種特殊的薄涂層作為激光燒蝕層，激光束可直接將圖文部分的保護涂層完全燒蝕掉，使銅層裸露出來，因此無須顯影處理可直接進行腐蝕，但必須要增加激光束的能量。
不管成像工藝采用的是數(shù)字方式還是傳統(tǒng)的加網(wǎng)膠片，均僅僅是在涂層上創(chuàng)建面積變化的網(wǎng)點結構，深度信息無法體現(xiàn)。對暴露的銅層部分進行腐蝕是一個相當落后的工藝，如果操作人員一時疏忽，對曝光部分的銅層進行同樣深度的腐蝕，就無法表現(xiàn)圖像的連續(xù)調特征了。使用這種印版，線條和文字可以獲得很好的再現(xiàn)，但是圖像的復制效果要差一些，因為圖像部分含有豐富的階調層次， 對網(wǎng)穴深度變化的要求較高。
另外，照相直接加網(wǎng)制版工藝還有一個缺點就是工藝復雜，步驟較多，這使得制版工藝的可靠性大打折扣。一般來說，經(jīng)過的環(huán)節(jié)越多，工藝的可靠性就越差，為什么這么說呢?因為整個制版工藝總體的可靠性必然要受到各個環(huán)節(jié)和步驟的影響，如果整個制版工藝共分S個步驟來完成，每個步驟的可靠性是98％，那么制版工藝總的可靠性就只有90％，也就是說所生產(chǎn)的版滾筒中可能會有10％是廢品，而電子雕刻工藝的廢品率要低得多，一般連2％都不到。
總之，與電子雕刻制版工藝相比，所有的照相直接加網(wǎng)凹印制版工藝(即使采用數(shù)字成像技術也不例外)都存在3個根本問題：成像方法不適合高質量印刷．腐蝕過程本身的缺點以及復雜的工藝步驟。
用激光束直接雕刻鋅層
除了HELL公司在20年前開發(fā)的電子束雕刻外，還有一種方法就是采用波長非常短(接近于1μm)的激光脈沖直接轟擊版滾筒表面并產(chǎn)生網(wǎng)穴。一個網(wǎng)穴由一個或兩個脈中形成，脈中正好對準網(wǎng)穴的中心。但這種雕刻方法也存在一個問題，就是銅層對激光束的鏡面反射作用。解決辦法之一是在鋅層上進行雕刻．但我們認為，在鋅層表面進行雕刻要比在銅層上雕刻的控制難度更大，這一缺點也限制了激光束直接雕刻技術的進一步推廣和發(fā)展。
另一個根本問題是用短波長激光脈；中雕刻，所形成的階調非常陡，不柔和，不細膩。同時，用短波長激光脈；中直接在金屬層上雕刻還涉及到金屬層對激光的敏感度問題，金屬對激光束敏感度的微小變化都會對能量閾值產(chǎn)生影響，由于只有高于閾值的脈：中能量才能產(chǎn)生網(wǎng)穴，所以能量閾值發(fā)生改變當然就會影響到網(wǎng)穴尺寸。而且，如果激光束聚焦的能量密度發(fā)生波動，也會引起網(wǎng)穴尺寸的改變，也就是說，上述兩種靜態(tài)過程的變化都會導致網(wǎng)穴尺寸產(chǎn)生偏差．如果這種變化同時發(fā)生作用，必將導致更大的偏差。如圖2所示，左側的雕刻層材料具有較低雕刻閾值，這是由于工藝變化較小且激光束的聚焦范圍比正常值稍寬一些；右側的情況則恰恰相反。由此我們就可以更好地理解為什么網(wǎng)穴尺寸會發(fā)生變化。
用一個或兩個激光束脈沖形成網(wǎng)穴，再由一個個的網(wǎng)穴共同來體現(xiàn)圖像的整個階調范圍，這個過程可以認為是一種模擬過程。為什么呢?因為不同面積尺寸的網(wǎng)穴所需要的脈；中能量也不同，隨著網(wǎng)穴面積的逐步增大，所需要的脈沖能量也就越高，結果得到的網(wǎng)穴和網(wǎng)墻比率可能會十分不理想，比如實地區(qū)域的網(wǎng)墻面積相對來說還是太大，與電子雕刻網(wǎng)穴相比，在印刷過程中，這些網(wǎng)穴與承印物接觸的面積要小得多，油墨的傳遞效果也遠不如電子雕刻網(wǎng)穴好，特別是在高速印刷過程中。
由于激光束通過玻璃透鏡聚焦，所以只能設置一個固定的成像區(qū)域。這導致了激光束只有一個固定的直徑。如果不考慮網(wǎng)穴深度因素，用這種方式雕刻出來的網(wǎng)穴的直徑應當是固定的，而聚焦后的單束激光，其脈；中能量的改變將會影響并改變網(wǎng)穴的深度。這在直接加網(wǎng)制版工藝中是不可能實現(xiàn)的。用激光束直接雕刻時，要想改變網(wǎng)穴面積，必須采用特殊的方法。如采用兩束同軸激光束，其中一束激光的聚焦直徑較大一些，而另一束激光束的聚焦直徑則稍小一些。通過調整和控制兩束激光束的相對脈沖能量，就能夠獲得不同直徑大小的網(wǎng)穴。但是，我們認為用這種方法生成的網(wǎng)穴尺寸的可復制性是不可靠的。
另一個增加雕刻穩(wěn)定性和提高鋅層分辨力的方法是用幾個小網(wǎng)穴組成網(wǎng)格，這樣產(chǎn)生的六角形網(wǎng)格能容納7個比較小的獨立網(wǎng)穴。但這種方法會使雕刻速度大大降低。
未來的雕刻方法
自1995年以來，傳統(tǒng)腐蝕凹版在雜志和目錄冊印刷領域的應用大幅萎縮， 電子雕刻憑借工藝簡單、可靠性高、成本低。質量好，尤其圖像的再現(xiàn)性好等優(yōu)點而被廣泛應用，與腐蝕制版相比，電子雕刻制版的惟一缺點就是輪廓不佳，這是因為它以相同的分辨力雕刻文本和圖像。
在包裝印刷領域，除了電子雕刻凹版外，腐蝕版的應用也比較普遍。但是，即使用激光蝕刻數(shù)字成像方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片成像，咸像時仍然無法控制網(wǎng)穴的深度，這在一定程度上限制了網(wǎng)目調產(chǎn)品的復制。
由于新的雕刻材料處理的復雜性．在鋅上直接雕刻成本相當高，而激光技術也是上世紀90年代才發(fā)展起來的，所以質量也不夠高。
針對這種情況，HELL公司將目標鎖定在尋求方法解決電子雕刻的根本缺點上，也就是說解決文本和線條的輪廓清晰度問題。HELL公司通過兩種不同的方法實現(xiàn)這個目標：一是進一步開發(fā)電子雕刻凹版技術，二是開發(fā)激光直接雕刻銅層技術。
XT超精細電子雕刻技術
與激光照排技術相似，新的XT超精細電子雕刻技術也可以對文字和圖像分別采取不同的分辨力進行雕刻，例如文字采用1000線／厘米，圖像采用60線／厘米。這不僅意味著文字和圖像分辨力的提高，而且網(wǎng)穴的深度也可以根據(jù)要求進行改變?？偟膩碚f，XT技術意味著可以對分辨力，最大網(wǎng)穴容積。網(wǎng)穴深度等基本參數(shù)單獨進行調節(jié)。
XT技術的應用相當廣泛，甚至可以用在電子領域，例如將電路印到鋁箔上。在包裝印刷領域，對于要求非常精細的圖文都可以采用XT技術，它在防偽印刷中也發(fā)揮著相當重要的作用。另外，在雜志和目錄冊等的印刷中，XT技術用于文字和線條的雕刻。
在銅層上直接進行激光雕刻
根據(jù)XT技術原理，HELL公司開發(fā)了激光雕刻機的雛形，在銅或鉻的表面直接雕刻網(wǎng)穴，而且激光束的寫入分辨力也可單獨調整。激光束如此精細，能量如此高，因此，在這樣一種超乎想像的高能量狀態(tài)下，即使銅層本身對激光有較強的反射作用，它也會像烈日下的黃油一樣立刻被熔化掉。
XT技術也需要一個加網(wǎng)控制器，其被放在XT雕刻頭內，一邊加網(wǎng)一邊雕刻，可以完成任意形狀的網(wǎng)穴雕刻。這種技術第一次將加網(wǎng)過程在雕刻頭內完成，不僅可以雕刻調幅網(wǎng)穴，也可以雕刻調頻網(wǎng)穴。
HELL公司的XT技術首先是針對包裝領域開發(fā)的，在適當?shù)臈l件下，還會將其推廣到大幅面的目錄冊和雜志印刷領域。
結 束 語
目前幾種采用激光成像方法的凹印制版工藝都有一定的不足之處。激光刻蝕咸像技術無法控制網(wǎng)穴的深度，在網(wǎng)目調復制方面無法達到電子雕刻的質量，且工藝步驟也比較多，這導致工藝可靠性的降低。在鋅層上直接進行激光雕刻，在質量和成本方面都沒有太明顯的改進和提高，而且材料難以處理，加重了滾筒加工的負擔。
激光直接雕刻銅層的技術基于電子雕刻工藝和新的激光雕刻工具。XT技術和激光直接雕刻銅層技術均能夠提高輪廓清晰度，從而使文字和線條再現(xiàn)更加清晰，這兩種方法均能控制雕刻深度．在很大程度上，其深度的調整也是獨立于網(wǎng)穴面積的。
另外，照相直接加網(wǎng)制版技術也有了進一步的提高，甚至可以達到以假亂真的效果。
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