版材成像技术
版材成像技术
相对制版机多种多样的制造技术而言，关于何种方法才是最好的争论更是层出不穷。有关设备构造要内鼓式还是外鼓式的论战持续了几年，现在又开始加入平台式的争论。任何=种技术的支持者的论点都会让人感到奇怪为什么其他生产商会如此愚蠢而去考虑使用其他技术。
实际上，大部分争论专注于市场宣传，并不是真正的技术课题，并且他们忽略了一个事实就是：每种技术都有其优点和不足。和成像机的制造一样，制造制版机也有多种方法，每种方法都能为生产商和用户提供一定的有益之处。
在成像机市场，外鼓式设计占据大尺寸市场，更小尺寸（8开及更小尺寸）市场现在集中在两种技术：平台式和内鼓式。在CTP领域，尺寸格式的划分没有这么清楚。CTP市场和胶片成像市场明显不同使得外鼓式设计成为主要技术。该技术宣称的主要优点就是制作热敏版，在版材技术部分我们将探讨其原因。
制版机的种类
因为大家对制版机的构造：外鼓式、内鼓式和平台式已经很熟悉，这里主要介绍它们各自的优点和不足。
内鼓式
内鼓式设计就是把版材装在圆筒的内表面。和胶片成像相比，因为版材的装版和卸版的方式不同，成像鼓对成像材料制版的最大面积比例也不同。使用胶片一些设备的成像面积可以达到圆周的270°，而象Agfa和 Scitex设备的成像限制约180°。大部分制版机的成像鼓的工作角度约为圆周的180°。（Agfa 的新型Galileo的工作角度为 193°。）
内鼓式CTP。Gerber使用对开（4-up）3030R系统展示内鼓式成像机的工作原理。透过设备前面的一个窗口可以看到版材装在成像鼓的内圆周面。随着双转子马达引导激光射到版材表面，成像头沿着成像鼓的中心向下移动。
转镜。一个旋转偏转镜每转一周沿鼓轴方向移动一条扫描行宽度的距离。镜片按90°角把激光折射到固定在成像鼓滚筒内侧的版材上。激光聚焦在转镜镜片上，在按要求的成像点大小投射到版材上。在使用胶片成像时，这些点的大小随着成像版材解像度不同而改变。版材表面和转镜之间的距离保持不变，在无需特殊复杂的光学装置条件下，保证成像点的大小和焦点与版材表面的垂直。
打孔。内鼓式设备可以在成像鼓里对版材两端或两边打孔。
效率。由于内鼓式制版只是在其旋转圆周的一部分起成像作用，所以与平台式设备相比效率较低。例如，版材只占圆周的一半（180°），其效率只有50%，因为50%的时间激光投射到版材以外没有效率。成像设备利用更大的圆周面，比如达到270°，作无用功的时间更少效率更高。
内鼓式设备的效率依赖于转镜的转速和光栅图象处理器传输数据的速度。现在最快的内鼓式设备的转镜转速是24,000 rpm，只有最快成=设备的转速的一半。这种差距还将维持。版材仍然是提升速度的限制因素，因为热敏和光聚合版材的敏感度不够，每个像素需要的曝光时间太长而没法提高成像速度。
外鼓式
在外鼓式构造方面，版材固定在滚筒外表面。激光曝光光束与滚筒轴垂直，在滚筒外表面成像制版。光束距离很短，当成像鼓转动时保持相对稳定。由于滚筒在转动时会抖动，版材的重量会改变滚筒的平衡，所以光束距离会有轻微变化。然而系统装有避震器确保光头和版材之间的距离稳定。成像光头沿与成像鼓轴平行的路径移动。
外鼓式制版机。由Optronics 开发的此类型成像引擎通过 Monotype在去年Nexpo 上展示，Monotype 在报业市场作为PlateExpress XL销售。它可以制作一个双宽幅报纸页面或几个不同尺寸的印版。当成像鼓高速转动时成像头沿版面横向水平移动。
多重光束。为了达到合理速度或高速度，使用多重成像光束将多种数据路径同时投射在版材上。但成像路径变得复杂，在成像鼓旋转一周后，整套光束必须提前定位在投射到版材的第一套光栅之外。换句话说，整个光头先按一种路径投射，然后定位在第一种路径以外的路径位置去投射。
有两种方法处理这种情况。一种方法是先成像一组数字轨道，然后所有成像头前移改组轨道宽度的距离，接着成像另一组轨道。这种方法非常精密，但它要停顿和开始所以影响速度。另一种方法经常称为螺旋模式，因为成像激光象螺旋一样在版材的横向宽度连续移动。由于版材细微的翘曲，所以这种在版材表面连续移动成像的方法要克服相位差的影响。为了补充这种相位差，整个图象可以通过一个电子程序作细微的调整。（逐行成像和螺旋成像的优缺点在Dainippon Screen DT-R 3075 和 3100成像设备回顾中评论—查阅Vol. 25, No. 19.）
在一些制版机中，成像软件处理自动相位补偿确保螺旋模式中每条光栅的起始位置与版材边缘保持准确距离。如果没有补偿程序，版材成像将会随着版材边缘出现细微的歪斜。
缺点。外鼓式技术既有优点也有缺点。
缺点主要有这些：
光束强度。多重光束要求复杂的光学构造确保每条光束强度的稳定。（由于热敏版不能过度曝光，只要每条光束的能量超过版材成像所需能量，所以这个方面对热敏版的重要性较小。）强度的轻微错位可能产生条带和其他人工痕迹，使用单束光和内鼓式系统则不会出现此类问题。
打孔。与版材可以在鼓室内打孔的内鼓式不同，在外鼓式设备上对版材打孔会破坏其平衡。如果要打孔，一是在装版过程中打，一是在版材卸离鼓室和在冲版后打。
转速问题。激光鼓的转速会产生一些很严重的问题。在只有有限激光束的设备中，因为版材在高速转动中质量非常大，所以高转速要求复杂的版材固定和稳定技术。这种情况要求在固定大尺寸版材时使用多重夹具。
优点。热敏成像。外鼓式设备的真正优点是使用热敏版。
多功能CTP设备。使用同一个成像引擎除了制版以外，还兼有胶片成像和打样功能。在使用热敏版时，因为打样材料所需的曝光时间较长，所以此项功能在外鼓式设备受到限制。
平台式
平台式制版机比鼓式制版机简单。平台式在自动和手动装卸版以及安装打孔系统方面都较为简便。
平台式成像。版材从右边装入，在中部经由激光成像，从左边进入冲版机。
单光束系统。大部份平台式系统采用单个转镜系统偏转激光以直线横扫版材表面。这种偏转系统可以是一个多面体，一个单镜检流计或一个全息偏针仪。固定在平台上的版材在与扫描方向垂直的方向移动，每次移动一条扫描线距离。平台连续移动，扫描线以一个像素为增量不见断地横扫版材。激光束通过特殊镜片聚焦确保整条扫描线的光点面积和形状一致。这点非常必要，因为在扫描的横向宽度内镜头和版材表面的距离在改变。这也限制了扫描线的长度。平台式系统的最长扫描线是横向24”。要对超出这个宽幅范围成像也是可以的，就要使用两个激光头，并把两个数据部件缝合在一起。
平台式系统成像快速，具有最快的自动装卸版技术。但由于扫描宽度的限制，它们主要适用于报纸或中小格式的商业印刷。
多重成像系统。在保持版材操作简便的同时，平台技术还可以应用其他方法增加制版面积：?Barco Graphics把三个或五个成像单元连接起来组成单条扫描线，使得对单条扫描线进行多重扫描的光学和数字缝合成为可能。
ICG使用装在XY绘图机上的一个多光束记录头，绘图机带动光头在版材表面横向移动，在每条通道写入512条光束。
Basys系统的工作模式和ICG类似，但其光头以连续反复模式在版材成像位置写入一系列连接矩阵。
总结
如大家所知，有关制版机技术的争论就象一场宗教战争。但总体而言，有几个方面是很清楚的。第一，外鼓式技术在热敏成像方面有优势。第二，平台式由于具有简便的版材操作、激光高效率和其他因素，所以在速度上有明显优势。
在质量方面，这几种技术都没有明显优势。内鼓式系统一向宣称自己的质量优势，部分原因是早期CTP用户应用于单色和低清晰度工作，外鼓式设备可以轻易满足这些要求。但随着市场的成熟，争论在继续，制版机被要求完成原来由胶片完成的工作。这个领域是内鼓式胶片成像系统长期独自占有，理由是它们成像过程中对成像媒体的出色固定，对激光的精确控制，没有数据“缝接”的痕迹，无须补偿相位差等。从这个角度看，报业印刷侧重速度和低分辨率，于是使用外鼓式和平台式技术，高端商业印刷则应用内鼓式技术更多。
激光种类
在CTP领域有很多种不同的版材技术。除了喷墨技术以外，所有CTP版材都对某种特定波长的激光敏感。用于制版的激光一共有六种。分别是：
?氩离子（Argon-ion）激光。一种频率为488nm的蓝色可见光激光。
氦氖（Helium-neon）激光。一种频率为633nm的绿色可见光激光。
（低功率）激光二极管。一种频率为670nm的红色可见光激光。
（高功率）激光二极管。一种用于热敏处理的频率为830nm的红外线激光。红外线激光二极管的频率在780nm和900nm之间。
Nd（钕）YAG（钇铝石榴石）激光。一种用于热敏处理的频率为1064nm的高功率红外激光。
双频Nd YAG激光（FD YAG）。一种频率为532nm的绿色可见光激光。
版材的种类
在本章节，主要讨论目前使用的各种CTP版材。它们均为用于激光快速曝光的特殊版材。除了Basys UV-Setter和Dicon制版机以外，传统的PS版材对于CTP系统没有实际意义。除了金属版材市场以外，还有一个完全不同的聚酯版材市场。
聚酯版
聚酯基材敷上一层银盐涂层形成聚酯版。很长时间里这种版材用传统成像设备制版用于黑白印刷。但近年来，可以应用特制的成像设备制版，使它们也能用于彩色印刷。
供应商。市场上有两家银盐聚酯版供应商：Agfa公司供应 SetPrint；Mitsubishi公司供应Silver DigiPlate。第三家供应商Imation (原来叫3M)以前也提供同类产品 Onyx,但现在已停止生产该产品。另外Presstek公司生产一种热敏聚酯版PearlDry，可以在Heidelberg Quickmaster 46/4 DI印刷机上成像。
特性。聚酯版可以用很多种光源成像，这些光源包括激光二极管、气体激光和发光二极管。Agfa的SetPrint适用发光二极管和氦氖激光。Mitsubishi的Silver DigiPlate适用氩离子激光。目前市场上的聚酯版主要有两种厚度：5mils和 8mils。Agfa推出的厚度为12mils的产品是为了适应大尺寸成像设备使用，如Agfa的Avantra 44S设备。Mitsubishi的Silver DigiPlate只有5mils和 8mils两种厚度。聚酯版主要用于短版印刷，其耐印力保守估量在15,000印和25,000印之间。
光敏金属版
光聚合版。光聚合版以砂目化铝版为基版，表面有一层光聚合物涂层和一层PVA（聚乙烯醇）保护层。该保护层防止氧气进入曝光区域和感光分子反应。
光聚合版的原理是利用一种叫做“光敏游离基聚合反应”的化学反应。在这个过程中，通常对紫外线敏感的制版用光敏化合物通过光敏色素而对可见光敏感。随着光敏化合物的敏感性增强，所需的曝光时间可以减少。不管用蓝光或绿光曝光都可以在版面生成潜影。在未曝光区域被水性冲版液洗掉之前，潜影在冲版机的预冲洗阶段已经受热变成显影。
在早期Hoechst N90的使用当中，由于不能保存潜影，所以光聚合版给大家的印象不佳。在这些早期的使用中，潜影在显影时受热一定要不超过15分钟，否则潜影将消失。虽然某些没有生产光聚合版的热敏版供应商还会提及潜影问题，但后来N90型号的版材，如Agfa N90A和市场上的其他光聚合版并没有受此影响。
光聚合版的耐印力约为300,000印,烤版后可达两百万印。
现在的供应商有Agfa (N90A)、Fuji (LPA & LPY)、Imation (Viking)和 Mitsubishi Chemical (Diamond)。Horsell Anitec 和 Kodak曾经开发光聚合版，但后来转向发展热敏版。
银盐扩散型版材。虽然使用的方法有些出入，但银盐扩散型版材的基本技术应用于该类型的所有产品。银盐扩散型版材有一个在特定光谱范围内光敏的银盐层；下面有一个物理显影层；然后是作为印版的铝基底版。当银盐层曝光时，银通过物理显影层扩散，在铝基表面的可印区域形成金属银影象。冲版后，这些影象变得亲油墨，可以沾附印刷油墨。同时，没有显影部分变得亲水，不沾油墨，但可渗透护版液。
银盐扩散型版材和银盐胶片在冲洗过程中使用的化学物质相同。冲版机具有银恢复技术，以恢复冲版中洗掉的银。
银盐扩散型版材的感光乳剂非常敏感，感光速度比光聚合版和热敏版的感光乳剂快很多。它要求的曝光能量很低。网点控制非常精确，网点再现范围1%到99%。感光范围大，可以用氩离子激光(488nm) 和FD YAG激光 (532nm)成像。Agfa的 Lithostar Plus和 Mitsubishi Paper Mills的Aluminum Silver DigiPlate可以在低功率二极管激光670nm的红色光谱成像。
在市场占有率上，DuPont公司的Silverlith SDB占领先地位。银盐扩散型版材的耐印力约250,000印,但DuPont公司宣称其Silverlith SDB可达一百万印。
混合型版材。混合型版材是把银盐技术和传统PS版材技术融合起来。这个想法是结合两种已知技术以满足各种可见光制版机要求，并可在单张纸和卷筒纸胶印机上印刷。混合型版材只有一家供应商Polychrome,供应CTX 版材。
该技术涉及一张版上有两种感光涂层。上面一层是银盐涂层对可见光波长敏感。制版时，顶部银盐层在制版机里激光成像，然后将版材送进冲版机。显影过程是在感UV光感光乳剂上面生成银影象。版材在冲版机里面用UV光源第二次曝光。这时，银影象曝光时的护罩；它就好象没有胶片的阳图胶片成像。用UV光成像后，它要在冲版机里进行传统的冲版。
这种方法有几个好处：
版材的敏感度和银盐扩散型版材一样，网点再现范围1%-99%，可用低功率激光成像。
版材对所有的可见光激光敏感。具有出色的印刷性能，烤版后耐印力超过一百万印。虽然有以上优点，但也有一个明显不足：至今为止，CXT版材的冲版机体积仍然庞大，并且需要经常清洁。要求额外的清洁是因为版材要经过两种冲版程序，在UV成像后会引起明胶剥落。在Imprinta有一种新式小型冲版机CTX Lite，有望消除上面问题。
混合技术也适用于热敏版，只是顶部涂层不是银而是对红外能量敏感的物质。因为这种版材的印刷表面使用传统预涂感光技术，所以制版完成后，在印刷机上很难和传统版材区分开。
喷墨。喷墨技术被认为在低分辨率和免处理彩色印刷方面，尤其是在书本和海报印刷上，具有很好的潜力。一张标准的PS版固定在一台直立的大尺寸XY平板绘图机上。经改进的阳图版在普通感光乳剂顶部有一层很薄的亲油过渡层。该过渡层通过喷墨头成像，在版材上形成护罩。成像完成后，用UV灯显影没有护罩的区域。接着冲版，首先除去油墨层，然后冲掉成像区域。然后干燥，涂胶。
两家公司发展该类型产品：意大利的Lastra提供的设备分辨率为800 dpi。Polychrome 的IJP-1000, 分辨率600dpi。计划将其升级到 900 dpi和 1,200 dpi。
热敏金属版材
术语“热敏”用于版材成像时并非特指某种版材，而是代表一系列应用热成像原理的版材技术。这些版材由红外激光成像，光谱频率在800nm和100nm之间。
作为CTP版材未来发展的关键技术，热敏技术有其优点和缺点。在热敏领域我们所知的正在使用或发展中的技术有：交联 、热消融 、热转移 、热掩饰、相变。
清晰度因素。在热敏过程中有一些关键的限制条件。与清晰度越低速度越快的银盐技术不同，热敏技术在某种程度上刚好相反。原因是低清晰度就要求更大的网点，更大的网点需要更长的加热时间或更高的激光功率。
大部分的热敏设备的制版清晰度约2,400dpi。如果成像1,200dpi的网点，在任何光敏设备上的成像时间都不会久于成像2,400dpi网点的时间。但在热敏设备上，如果使用同等功率要花四倍的时间，如果花费同等时间则要使用四倍的功率。
随着版材敏感度的提高这种情况也在改变。为了使聚合体的交联有序进行，现在使用的版材要求较长的曝光时间，通常指版材的滞留时间。这就是为什么这种技术一直应用在慢速曝光、多重光束的外鼓式系统的原因。现在这种版材有些也可以在内鼓式设备用1,064nm激光成像。但相对于光敏版，成像同等精度的速度较慢。
如果对某张版施加太多的热量，成像太快，可能会出现别的问题，这样会使版面融化不能成像。热敏版成像的关键因素是曝光时间和功率。对清晰度要求在2,400dpi或以上的商业印刷而言，热敏版的成像时间可望和光敏版的时间相近。对于1,200dpi左右的低清晰度制版，热敏版的制版时间比光敏版慢很多。
交联型。这种版材与光聚合版相似，也是在铝版基上加一层光聚合物感光乳剂。与光聚合版不同的是，它没有氧隔离层也没有增感染料，但它有一种红外吸收染料。在红外激光能量下曝光激发聚合反应（感光乳剂链交联形成潜影），然后冲版。
Kodak的 Professional Direct Image Thermal Plate/830 (PDITP/80)和Polychrome的Quantum 830 plates是最初的两种热敏交联型版材，它们需要预热使感光乳剂完成交联。然后用碱性显影液冲版，除去非图文区域的没有聚合反应的乳剂。某些阳图形热敏版的操作刚好相反，除去曝光后图文区域的乳剂。这种过程是解开链接而不是交联。冲版后的交联型版材可以烤版延长耐印力。
交联型热敏版和光敏版的另一个区别是对光的反应方式不同。光敏版的染料与银盐乳剂在同等条件下曝光，染料的反应总是太轻或太重，就是说它可能曝光不足或曝光过度。另一方面，交联型热敏版红外染料只有正在曝光或不在曝光状态，不可能曝光不足或过度。
主要的交联型热敏版供应商有如下：
· Agfa (Thermostar)
· DuPont
· Horsell Anitec (Viking)
· Kodak (PDITP/80和 PDITP/IRx)
· Polychrome (Quantum 830 和Quantum NPH)
PDI (Printing Developments Inc., 的Prisma)
热烧蚀型。热烧蚀技术实际上是用热量消去版材表面剩下印刷表面。目前只有一家供应商Presstek供应该类产品Pearl系列。
Presstek的PearlDry金属版由非砂目化铝版组成，这里的铝在印刷过程中没有作用。铝版涂有一层吸墨层，上面是红外吸收层，根据版材用于传统印刷或无水印刷，该层的作用是作为PVA或硅层的底漆。红外激光的成像就是消除成像层露出下面的吸墨层。在印刷之前必须出去烧蚀的碎片，这一般由冲版机完成。在Heidelberg Quickmaster 46/4 DI印刷机上使用的Presstek聚酯无水印版，其碎片在上墨之前会被自动清除。大多数Presstek PearlWet版材成像之后在单独的固化设备里加热固化。Presstek的新型PearlGold印版在印刷之前无须清洁或固化。它是一种需要在印刷机上加水的传统版材。其烧蚀碎片附在版上，当版材在印刷机的溶液池润湿时被除去。它是第一种真正的免处理CTP版材。
Presstek的版材不能烤版增耐印力，也不能依靠砂目化铝版在印刷机上沾附水分。由于它们只是靠吸墨层和PVA或硅层达到版材的亲油和亲水性能，这些因素就限制了它们的耐印力。版材表层物质没有砂目铝版的耐磨性能，任何磨损都会造成版材报废。PearlDry印版的耐印力是50,000印，聚酯版是20,000印，PearlWet和PearlGold可以达到100,000印。
热转移型。该技术是通过对一种中间物质加热，然后将光点从中间物质转移到接受物上。在CTP应用上，接受物就是具有聚合物外表的砂目化铝版。被转移物质就是一种吸墨单体，它是一种带有色素、引导剂和为版材增感的红外染料的可塑性成分。
在调色剂和接受物之间有一层很薄的转移层可以确保转移的效率。版材不需要其他版材那样的显影方式。吸墨单体转移到版材上要经过四个步骤。单体加热后和铝版牢固粘连，然后用UV光曝光单体在聚合物表面开始交联。继续加热使之完全固化，然后对版材涂胶。
目前此类产品只有一家供应商Polaroid Graphics Imaging，提供LAT印版。
热掩饰型。该技术主要是Polychrome公司采用。热掩饰成像的原理和Polychrome CTX版材的混合型技术类似，只是银盐感光乳剂换成热敏显影层。
该技术涉及传统UV成像的预涂感光材料版。主要有三种方式：
热烧蚀。在预涂感光层上面的黑色表层被低功率的红外激光烧蚀，留下黑色掩饰，在接下来的UV曝光阶段其作用和阴图胶片一样。
热转移。金属基材的预涂感光乳剂上面带有不透明物质。红外激光将此物质从中间材料转移到预涂感光涂层表面，在接下来的UV曝光阶段其作用和阳图胶片一样。?热延长。在预涂感光乳剂表面有一层透UV层，红外激光在透UV层上生成一个UV过滤层作为下面阳图感光乳剂的掩饰。然后用UV曝光，冲版。
这些技术现在还不适用。热掩饰技术有三个优点，第一，由于使用传统的预涂感光材料版材，可以保证其印刷性能；第二，它适用于无水印刷；第三，它的生产成本低廉。
无处理型。顾名思义，此类热敏版无须化学处理。虽然它引起大家对热敏版的关注，但它未必是将来的技术发展方向。有很多种方法显影这种版材。这种技术和相变技术相同，但相变技术有物理和化学两种方式。
下面是两种使用不同种类版材的方法：
砂目化铝版。在砂目化铝版表面有一个热可变涂层作为树胶，热成像过程将水溶性涂层变成吸墨的不溶影象。在印刷机上，没有成像部分在溶剂池被洗掉露出亲水铝层。
涂有特殊涂层的任何金属表面。这种方法只需要将表层的亲水性能变成亲油性能。它的技术基础是可变聚合物，该聚合物不只可以涂在砂目化铝版表面，还可以谄渌鹗粑锾灞砻妗１热缈梢酝吭谟∷⒒慕鹗艄鐾脖砻妗５奔尤仁保杀浣鹗舻男灾视汕姿涑汕子汀Ｕ庵职娌牡纳杀窘艿停陀×梢源锏?0,000印。
后者还有一个优点就是：比砂目化铝版更加光滑的印刷表面可以极大提高印刷质量。砂目化铝版的表面粗糙会造成3-4微米的误差。和几乎光滑的胶片相比，在金属表面成像后，其表面粗糙可能会造成细微网点和线条的失真。如果印刷表面使用可变聚合物，在完全光滑状态处理油水性质，将会大大提高精密印刷质量。
这种技术的潜力超越了胶印版涂层技术，进入印刷滚筒重复涂层的技术领域。它可以在印刷后除去滚筒上的旧涂层，涂上新涂层，再次成像后进行其他印刷。可变聚合物技术被看成未来技术，但一些版材厂家提出，该技术虽然在清洁的涂层生产线上可行，但在充满灰尘等杂质的工厂印刷车间里完成涂层几乎不可能。
彩色打样
没有了即可以制版又可以打样的胶片，CTP需要一种替代品来完成高质量打样。时下有很多种不同的技术和产品可以满足不同水准的打样需要，但这里讨论的并非这些东西。我们要谈论的是一种将CTP和彩色打样紧密联系起来的技术进步：使用CTP成像设备进行制版和打样。到现在为止，这种技术方案还在发展当中。
一种半色调打样机使用特制引擎(Kodak Approval和Screen TrueRite)，将CMYK颜色在接受纸张上成像。这种设备应用热成像技术将光点从中间物质转移到接受物上。在Kodak 和Screen设备上使用的Kodak Approval材料，其成像的能量水平和曝光时间与CTP的热敏成像并不同步。这种情况因Imation的 Matchprint Laser Proof而得到改变。与Matchprint染料兼容的中间物质在Presstek PearlHDP CTP成像机上成像。因为中间物质所需的能量和成像时间和CTP系统的能力相配，所以其他的打样系统供应商很可能为自动装版的热敏CTO系统引入中间物质。这也将刺激多功能设备的发展。但是市场的发展方向并不清晰，它还会受到一些负面因素的影响。
