直接制版及相應(yīng)的成像體系
福州眾印網(wǎng) 2006-8-4 16:03:00 來(lái)源：轉(zhuǎn)載
計(jì)算機(jī)直接制版分為脫機(jī)直接制版和在機(jī)直接制版兩種方式。前者的特點(diǎn)是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)字頁(yè)面(Digital Page)通過(guò)獨(dú)立于印刷機(jī)的成像設(shè)備（即印版照排機(jī)）直接轉(zhuǎn)換成為印版(簡(jiǎn)稱(chēng)為CTPlate)，后者的特點(diǎn)是將數(shù)字頁(yè)面通過(guò)與印刷機(jī)一體的成像設(shè)備（即印版照排機(jī))直接轉(zhuǎn)換成為印版(簡(jiǎn)稱(chēng)為CTPress）。因此，后者通常又被稱(chēng)為直接成像印刷機(jī)，即DI Press。
直接制版技術(shù)有以下幾個(gè)典型特點(diǎn):
1.直接制版標(biāo)志著印前工作流程的完全數(shù)字化
印版既是印前處理的最終結(jié)果，也是劃分印前和印刷的分界線(xiàn)。直接制版出現(xiàn)以前的印前技術(shù)，僅僅實(shí)現(xiàn)了印前工作流程部分操作的數(shù)字化，仍需要模擬操作的介入。直接制版實(shí)現(xiàn)了數(shù)字頁(yè)面向印版的直接轉(zhuǎn)換，不再需要任何模擬操作介入，是一個(gè)完全數(shù)字化的過(guò)程。
2. 直接制版極大提高了制版效率和質(zhì)量
因?yàn)椴恍枰窗妗⒖截愐约皶癜娴确彪s的操作，直接制版具有更高的效率和速度。同時(shí)，因?yàn)橹瓢孢^(guò)程中的可變因素已經(jīng)降低到了最低限度，直接制版可以獲得更高的制版質(zhì)量。
3.直接制版具有更高的經(jīng)濟(jì)效益
直接制版無(wú)須再使用銀鹽感光膠片以及相應(yīng)的設(shè)備和耗材，構(gòu)筑了一個(gè)無(wú)“銀”印前生產(chǎn)過(guò)程，具有更低的綜合成本，可以產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。
由于上述優(yōu)點(diǎn)，直接制版在過(guò)去十多年中得到了巨大發(fā)展，裝機(jī)數(shù)量直線(xiàn)上升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。隨著時(shí)間的推移，直接制版將最終取代所有其他制版方式，成為本世紀(jì)印前生產(chǎn)的最主要技術(shù)。直接制版目前正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，不斷有新的技術(shù)和系統(tǒng)出現(xiàn)，體系繁多，呈現(xiàn)出“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的態(tài)勢(shì)。
一、 直接制版是數(shù)字化和整合生產(chǎn)發(fā)展的必然結(jié)果
數(shù)字頁(yè)面與印版的直接轉(zhuǎn)化對(duì)直接制版技術(shù)提出了兩個(gè)基本要求。第一，數(shù)字頁(yè)面在內(nèi)容上必須是完整的，在質(zhì)量上是完全可以信賴(lài)的，實(shí)際上就是最終產(chǎn)品的另外一種存在形式（數(shù)字方式）；第二，要求轉(zhuǎn)換技術(shù)能夠完成忠實(shí)可靠的轉(zhuǎn)換，而且在速度、效率、質(zhì)量、成本以及對(duì)耗材和環(huán)境的要求等方面滿(mǎn)足制版和印刷工藝的要求。這就要求直接制版必須有一個(gè)完整的數(shù)字化印前生產(chǎn)環(huán)境，保證數(shù)字頁(yè)面的所有組成元素，如圖像、文字、線(xiàn)條、符號(hào)、數(shù)字等都以數(shù)字方式存在。
完整數(shù)字化印前生產(chǎn)環(huán)境在20世紀(jì)80年代末逐漸顯露出雛形，以工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的高質(zhì)量的圖文并茂的桌面出版系統(tǒng)開(kāi)始在印刷領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并逐漸成為主要的印前生產(chǎn)手段。90年代初期，數(shù)字化印前生產(chǎn)環(huán)境已經(jīng)基本成熟，圖文并茂的數(shù)字頁(yè)面的質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到，甚至超過(guò)傳統(tǒng)制版工藝的水平，只要通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換技術(shù)就可以將數(shù)字頁(yè)面直接轉(zhuǎn)換成為所需要形態(tài)的產(chǎn)品，如膠片、印版、樣張、印刷品等。直接制版技術(shù)需要的數(shù)字化環(huán)境在技術(shù)上已經(jīng)趨向成熟，配套的輸出轉(zhuǎn)換技術(shù)以及設(shè)備器材成為關(guān)鍵和開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)。
圖像照排機(jī)(Imagesetter）的出現(xiàn)使數(shù)字頁(yè)面向圖文并茂的整頁(yè)膠片的轉(zhuǎn)換成為可能，將傳統(tǒng)工藝中的分色、掛網(wǎng)、照排、拼版、拷貝等操作整合為一個(gè)整體，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高質(zhì)量、高速度地完成，印前操作的數(shù)字化從原稿延伸到了整頁(yè)膠片。這種以數(shù)字印前系統(tǒng)和圖像照排機(jī)為主體的生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)成為今天印前生產(chǎn)的最主要的技術(shù)手段和基本配置。
印版照排機(jī)（Platesetter）的出現(xiàn)使數(shù)字頁(yè)面向印版的直接轉(zhuǎn)換成為可能，將傳統(tǒng)工藝中的分色、掛網(wǎng)、照排、拼版、拷貝甚至?xí)癜娴炔僮髡蠟橐粋�(gè)整體，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成，實(shí)現(xiàn)了印前操作的完全數(shù)字化。直接制版使印前操作的數(shù)字化從原稿一直延伸到了印版，不再使用像銀鹽感光膠片等的中介媒介，結(jié)束了印前生產(chǎn)依賴(lài)銀鹽膠片的歷史，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)銀”制版（Filmless）。
數(shù)字印刷機(jī)（Digital Press/Printer）的出現(xiàn)使數(shù)字頁(yè)面向印刷品的直接轉(zhuǎn)換成為可能，將傳統(tǒng)的印前、印刷甚至印后操作整合為一個(gè)整體，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。這是一個(gè)“徹頭徹尾”的數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)，所有產(chǎn)品在與顧客見(jiàn)面之前都以數(shù)字方式在生產(chǎn)系統(tǒng)中存在，流通和處理加工。數(shù)字印刷不再使用傳統(tǒng)意義上的印版，屬于無(wú)版印刷方法(Plateless Printing），因此具有可變信息印刷(Variable Information Printing)和按需印刷(On-demand Printing)的能力，成為正在逐漸興起的按需/個(gè)性化市場(chǎng)的主要生產(chǎn)技術(shù)手段。
數(shù)字彩色打樣機(jī)（Digital Proofer）的出現(xiàn)使數(shù)字頁(yè)面向彩色樣張的直接轉(zhuǎn)換成為可能，實(shí)現(xiàn)了打樣的數(shù)字化，即所謂的直接數(shù)字式彩色打樣(DDCP：Direct Digital Color Proofing）。從印刷生產(chǎn)的角度來(lái)看，DDCP實(shí)際上是與直接制版配套的輔助技術(shù)，因?yàn)樗袀鹘y(tǒng)意義上的打樣方法不是在速度上不能滿(mǎn)足直接制版的要求，就是在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)(如傳統(tǒng)的色粉或疊層簡(jiǎn)易打樣）。當(dāng)然，DDCP的高質(zhì)量還可以在其他領(lǐng)域找到應(yīng)用，如廣告、櫥窗展示、招貼、藝術(shù)設(shè)計(jì)等。
顯而易見(jiàn)，直接制版實(shí)際上是生產(chǎn)整合的必然結(jié)果，也是數(shù)字化生產(chǎn)發(fā)展的重要標(biāo)志。從產(chǎn)業(yè)技術(shù)的角度來(lái)看，直接制版不但需要相應(yīng)的成像設(shè)備和材料，而且需要配套的數(shù)字化環(huán)境、控制管理技術(shù)和設(shè)備器材之間的協(xié)調(diào)作用才能發(fā)揮其所具有的潛能和優(yōu)勢(shì)。
二、直接制版系統(tǒng)解決方案的基本要素
一個(gè)完整的直接制版系統(tǒng)解決方案至少有四個(gè)基本要素，即，數(shù)字環(huán)境、成像設(shè)備、成像材料和工作流程。缺少任何一個(gè)要素，或某一個(gè)或幾個(gè)要素在技術(shù)上不能滿(mǎn)足要求，都將使直接制版的效能和優(yōu)勢(shì)大打折扣，甚至完全不能發(fā)揮作用。
完整數(shù)字環(huán)境是生成數(shù)字頁(yè)面，保證控制信息傳輸和共享的必要條件。直接制版是一個(gè)完全數(shù)字化的印前生產(chǎn)過(guò)程，要求構(gòu)成最終數(shù)字頁(yè)面的所有元素（圖像、文字、線(xiàn)條等）等都必須以數(shù)字方式存在，或能夠容易地轉(zhuǎn)化成數(shù)字方式，而且數(shù)據(jù)格式與系統(tǒng)完全兼容，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中的無(wú)縫流通，操作和共享。同樣，操作指令和控制以及管理信息的描述也必須標(biāo)準(zhǔn)化，保證在系統(tǒng)中能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地被接受和執(zhí)行，例如CIP3-PDF、CIP4-JDF屬于這個(gè)范疇。因此，數(shù)字環(huán)境并不只是一個(gè)硬件平臺(tái)的問(wèn)題，還涉及到軟件、系統(tǒng)的開(kāi)放性以及數(shù)據(jù)格式和信息描述方式等的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。
印前系統(tǒng) 數(shù)字頁(yè)面 物理刺激源
掃描成像
成像材料 成像材料 成像材料
物理/化學(xué)反應(yīng) 后處理
狀態(tài)１ 狀態(tài)２ 狀態(tài)３
成像設(shè)備就是今天人們熟悉的直接制版機(jī)，主要作用是將數(shù)字頁(yè)面的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成掃描物理刺激源的On/Off工作信號(hào)，并在成像材料上進(jìn)行逐點(diǎn)逐行掃描成像，完成信息記錄。根據(jù)直接版材的工作原理，掃描物理刺激源主要有紅外激光（熱敏）、紅激光（光敏）、綠激光（光敏）、藍(lán)激光（光敏）、紫激光和紫外光（光敏）以及噴墨、電子雕刻等。
成像材料就是人們熟悉的直接版材，在物理刺激源的On/Off信號(hào)的作用下發(fā)生滿(mǎn)足印刷適性要求的物性變化，是數(shù)字頁(yè)面的另外一種存在形式。根據(jù)工作方式的不同，直接版材可以分為熱敏、光敏、噴墨和電子雕刻等類(lèi)型。熱敏版材又細(xì)分為熱燒蝕版材、熱交聯(lián)版材、熱致親和性變化版材、熱致物質(zhì)轉(zhuǎn)移版材等；光敏版材根據(jù)感光波長(zhǎng)的不同又分為紅激光版材、綠激光版材、藍(lán)激光版材、紫激光版材以及紫外光版材等。
工作流程是保證直接制版工藝正常運(yùn)行的管理系統(tǒng)，使直接制版系統(tǒng)中涉及到的各種設(shè)備、數(shù)據(jù)和信息能夠協(xié)調(diào)平穩(wěn)運(yùn)行，各種資源能夠得到充分利用，系統(tǒng)發(fā)揮最大效能。
以下將重點(diǎn)放在直接版材的成像材料上，從成像機(jī)理的視角對(duì)目前品種繁多的版材做分析和描述。
三、直接版材成像體系的技術(shù)要求和分類(lèi)
從功能和作用來(lái)看，直接制版過(guò)程可描述為成像材料物理刺激源的On/Off信號(hào)作用下發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致圖文部位和非圖文部位（印刷部位和非印刷部位）的材料性質(zhì)發(fā)生符合印刷適性要求的變化，并產(chǎn)生足夠的性質(zhì)差異（圖1）。根據(jù)印刷方式的不同，材料性質(zhì)反差可以由材料的選擇存在、材料的親和性變化、材料的物理高度差異等因素產(chǎn)生。如果掃描成像后材料不能產(chǎn)生足夠的物性反差，即圖1中的狀態(tài)1和狀態(tài)2之間的物性差異不能滿(mǎn)足印刷適性的要求，難以在圖文部位和非圖文部位建立足夠的物性反差，在成像之后還要進(jìn)行必要的后處理（如高溫處理、液體顯影等），這類(lèi)成像體系稱(chēng)為需要后處理的成像體系，否則稱(chēng)不需要后處理的成像體系。
（1）物理刺激源
光是物理刺激源最主要的形式，根據(jù)技術(shù)成熟程度和波長(zhǎng)可以簡(jiǎn)單地分為紅外光源、紅色光源、綠色光源、藍(lán)色光源和紫外光源等幾種基本類(lèi)型。
紅外光源主要有波長(zhǎng)為830nm的激光二極管（IR-LD)和波長(zhǎng)為1064nm的YAG激光。這兩種光源都是固體激光，技術(shù)成熟且功率高（數(shù)W/cm2以上），是熱敏成像的主要光源。
紅色光源主要有波長(zhǎng)在780nm的激光二極管（LD）、650nm左右的發(fā)光二極管（LED)和635nm的氦氖激光。前兩種都是固體激光，技術(shù)成熟，既可以做成單個(gè)光源，也可以做成集成光源。這些光源由于發(fā)光范圍都在可見(jiàn)光的紅色區(qū)域，一般適合靜電照相和銀鹽照相材料的直接掃描成像。
綠色光源目前主要是波長(zhǎng)在532nm的倍頻YAG激光（FD-YAG），這也是一種高功率的固體激光，適于靜電照相、銀鹽照相和增感后的感光性高分子等材料的直接掃描成像。
藍(lán)色光源主要是波長(zhǎng)在488nm的氬離子激光，這種激光非常適于感光性高分子和銀鹽照相材料的直接掃描成像。
數(shù)字微反射鏡芯片掃描技術(shù) 光閥掃描技術(shù)
圖2 采用常規(guī)紫外光源的數(shù)字掃描技術(shù)
紫外光源目前主要有兩種基本選擇，一種是波長(zhǎng)在390～410nm的紫外激光二極管(UV-LD)，另一種波長(zhǎng)在250～400nm范圍的常規(guī)高壓汞燈。UV-LD是一種新的固體激光，使用壽命已經(jīng)能夠達(dá)到數(shù)千小時(shí)，但目前功率還不高，一般在數(shù)幾mW/cm2，也出現(xiàn)了數(shù)十mW/cm2的器件。由于具有高光學(xué)分辨力、發(fā)光波長(zhǎng)處在傳統(tǒng)光化學(xué)感光材料的感光波長(zhǎng)范圍、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，UV-LD光源非常適于感光性高分子材料的直接掃描成像。常規(guī)高壓汞燈光源是一種連續(xù)放電光源，需要配置數(shù)字化掃描光學(xué)系統(tǒng)。目前主要有采用光導(dǎo)纖維和所謂“光閥”技術(shù)(Light-valve Technology)的Dicon系統(tǒng)(Purup-Eskofot公司）和采用數(shù)字微反射鏡芯片技術(shù)（DMmC：Digital Micromirror Chip)的UV-Setter系統(tǒng)（BasysPrint公司）。光閥技術(shù)是將常規(guī)的汞燈發(fā)出的紫外光束引導(dǎo)進(jìn)入光閥，對(duì)紫外光束進(jìn)行調(diào)制，控制光束的工作狀態(tài)(On/Off狀態(tài)），然后再經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維將調(diào)制后的光束引導(dǎo)到印版表面，對(duì)印版進(jìn)行曝光。光纖按照線(xiàn)陣列排列，覆蓋了印版的整個(gè)幅面，因此主掃描不涉及到任何光學(xué)部件做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，極大地提高了曝光掃描的速度（圖2）。數(shù)字微反射鏡芯片技術(shù)(DMmC)采用一個(gè)面陣列的數(shù)字反射微鏡系統(tǒng)和常規(guī)紫外光源，微鏡系統(tǒng)集成了數(shù)十萬(wàn)個(gè)微小的反射鏡，每個(gè)反射鏡的反射狀態(tài)都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，因此從其上面反射的光束可以得到On/Off兩種狀態(tài)的調(diào)制，從而完成數(shù)字曝光控制。面陣列的微反射鏡系統(tǒng)只能覆蓋印版非常有限的區(qū)域，因此必須做XY方向的運(yùn)動(dòng)，才能覆蓋整個(gè)印版表面。這種掃描結(jié)構(gòu)非常類(lèi)似于傳統(tǒng)的連曬機(jī)，要求移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有非常高的控制精度，特別在分辨力要求高的情況下尤其如此。
從成像材料的角度來(lái)看，紫外光掃描技術(shù)，特別是采用常規(guī)紫外光源的掃描技術(shù)的出現(xiàn)極大地緩解了直接版材開(kāi)發(fā)研究的難度。多數(shù)光化學(xué)材料體系，如光聚合、光交聯(lián)，甚至傳統(tǒng)的PS版材料體系都非常容易在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)感光。只要最終到達(dá)印版版面的光束具有足夠的強(qiáng)度就有可能實(shí)現(xiàn)可以接受的掃描成像速度。因此，人們提出了傳統(tǒng)版材直接制版的概念，即所謂的CTcP（Computer To conventional Plate）。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，UV-LD激光和傳統(tǒng)紫外光源掃描技術(shù)將直接影響今后直接制版技術(shù)的發(fā)展方向。在此之前，紅外激光熱敏成像體系被認(rèn)為是直接制版今后發(fā)展的方向，相應(yīng)的設(shè)備和版材開(kāi)發(fā)研制成為直接制版技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn)。紅外激光熱敏成像最顯著優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在明室操作性能、成像能量閾值明顯（即，成像過(guò)程無(wú)能量累積效應(yīng)）和技術(shù)成熟的高功率固體紅外激光光源（IR-LD和YAG），致命的弱點(diǎn)是敏感度(感光度)非常低。熱敏成像材料體系多數(shù)依靠物態(tài)的變化實(shí)現(xiàn)成像記錄，要求溫度必須達(dá)到相應(yīng)物態(tài)變化的溫度以上。因此，物理刺激源必須具備足夠的強(qiáng)度（功率）才有可能使被版材吸收的能量全部貢獻(xiàn)于溫度的升高（近似于絕熱條件），從而達(dá)到足以導(dǎo)致物態(tài)變化的溫度，這是熱敏成像體系為什么一般沒(méi)有能量累積效應(yīng)的原因。另一方面，物態(tài)變化需要比較高的能量，而且一般難以引入連鎖反應(yīng)機(jī)制（即所謂的增幅機(jī)制），因此敏感度（感光度）都比較低，最低成像曝光量一般在數(shù)百mJ/cm2以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的成像材料體系，如光交聯(lián)/光改性數(shù)十mJ/cm2、光聚合數(shù)十mJ/cm2、銀鹽及靜電照相體系數(shù)mJ/cm2或更低等。為了彌補(bǔ)熱敏成像體系低感光度的缺點(diǎn)，一般都需要采用W/cm2級(jí)以上的大功率激光器，這并不是一種十分有利的選擇。從發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，在脫機(jī)直接制版領(lǐng)域，紅外熱敏成像體系和紫外光敏成像體系肯定會(huì)成為今后的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。
（2）直接制版的技術(shù)要求
一般而言，采用激光直接掃描成像的直接制版材料要在感色性、感光度和分辨力等方面滿(mǎn)足直接掃描成像要求，在操作性能方面要求具備良好的后處理性能、穩(wěn)定性能和保存性能，在耐印力和反差方面符合具體印刷工藝的要求。
感色性要求成像材料在掃描激光的發(fā)光波長(zhǎng)下能夠有效地吸收光子，并將吸收的光子轉(zhuǎn)換成材料發(fā)生狀態(tài)變化的動(dòng)力，即圖1中狀態(tài)1向狀態(tài)2轉(zhuǎn)化的驅(qū)動(dòng)力。這種轉(zhuǎn)化的有效程度決定了感光度的高低，不同的成像材料和成像機(jī)理具有不同的轉(zhuǎn)換效率，即具有不同的感光度。一般而言，在圖1的狀態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程，如果能夠引入足夠高的增幅機(jī)制就有可能獲得高的感光度，掃描激光的能量就可以降低，掃描成像速度就高。銀鹽照相成像材料和靜電照相成像材料具有非常高的增幅效率（分別超過(guò)109和107），因此，即使使用數(shù)mW/cm2級(jí)別的激光器也可以獲得極高的掃描成像速度，而且具有非常寬的感色范圍(圖3)；熱敏成像材料一般難以引入高的增幅機(jī)制，感光度不高，一般需要使用數(shù)百mW/cm2～W/cm2級(jí)別的高功率激光器，而且感色范圍限制在紅外光譜區(qū)，目前只適合YAG和IR-LD兩種激光器（圖3）；感光性高分子，特別是光自由基聚合和光酸分解型成像材料也可以引入比較高的增幅機(jī)制，具有較高的感光度，一般采用數(shù)十mW/cm2級(jí)別的激光器，適合于綠激光、藍(lán)激光和紫外光源掃描成像（圖3）。與用于高規(guī)模集成電路的成像材料（也叫抗蝕材料）相比，直接制版成像材料在分辨力方面的要求并不苛刻，一般具備分辨20μm的能力即可，上述成像體系基本都能滿(mǎn)足這一要求。
汞燈 LED IR-LD YAG
汞燈 UV-LD
感光性高分子 FD-YAG LD
高增幅效率感光性高分子
靜電照相
銀鹽材料
300 400 500 600 700 800 900 1000 波長(zhǎng)（nm）
圖3 成像材料體系與掃描光源強(qiáng)度的關(guān)系
在操作性能方面，后處理、材料性能的穩(wěn)定性和保存性是主要關(guān)心的指標(biāo)。根據(jù)成像體系的不同，后處理由后曝光和烤版處理、顯影處理以及版面保護(hù)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。后曝光和烤版主要是為了進(jìn)一步加大激光掃描成像曝光的作用。目前相當(dāng)一部分陰圖型熱敏版材都需要烤版處理，以提高曝光區(qū)域的交聯(lián)程度。顯影處理一般要求采用顯影溶液，也有采用熱處理方法實(shí)現(xiàn)顯影的。出于環(huán)保的考慮，顯影液一般都采用堿性水顯影液，也有采用近乎中性的水顯影液。但也有不需要任何后處理就可以滿(mǎn)足印刷適性要求的成像體系，即免后處理成像體系，例如熱燒蝕成像、熱致相變化成像等。后處理環(huán)節(jié)越少越好，免后處理是今后發(fā)展的方向。
版材耐印力和反差是重要的指標(biāo)。一般而言，常規(guī)PS版具備10萬(wàn)印/版的耐印力即可滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用。耐印力在此之上的可以歸類(lèi)為高耐印力版材，之下的為低耐印力版材。大多數(shù)依靠交聯(lián)成像原理的陰圖型直接版材都可以劃分為高耐印力版材的范疇，而且經(jīng)過(guò)顯影后烤版處理還可以大幅度提高，達(dá)到數(shù)10萬(wàn)印/版。印刷和非印刷區(qū)域之間的性能反差是決定印刷質(zhì)量的非常重要的指標(biāo)。對(duì)膠印而言，這種反差可以表現(xiàn)為親水和親油的程度；對(duì)柔印而言則表現(xiàn)為足夠的高度差異。
（3） 直接版材的分類(lèi)
按成像機(jī)理分類(lèi)，直接版材可以上分為熱敏版材、可見(jiàn)光敏版材、紫外光敏版材和其他成像版材，而且還可以進(jìn)一步細(xì)分，如熱敏版材中又有熱燒蝕版材、熱交聯(lián)版材、熱致締合狀態(tài)變化版材、熱致親和性變化版材以及熱致物質(zhì)轉(zhuǎn)移成像版材等。按照成像材料體系分類(lèi)，直接版材可以分為銀鹽版材、光聚合版材、光酸分解版材、熱敏版材和其他版材，同樣也可以進(jìn)一步細(xì)分，如銀鹽版材中又有向上擴(kuò)散版材、向下擴(kuò)散版材等；考慮后處理以及版材結(jié)構(gòu)和材質(zhì)等因素，直接版材的類(lèi)別又延伸出很多細(xì)微的稱(chēng)謂，如，免后處理版材、需要預(yù)烤版版材、聚酯片基直接版材、鋁版基直接版材等。
四、典型的直接版材
以下主要就銀鹽版材、光聚合版材、紅外熱敏版材和噴墨版材等四類(lèi)版材體系做一簡(jiǎn)單介紹。
（1） 銀鹽版材
銀鹽版材主要有銀鹽與PS版復(fù)合型版材、向上擴(kuò)散型版材和向下擴(kuò)散型版材。銀鹽與PS版復(fù)合型直接版材利用銀鹽乳劑層的高感光度和寬感色范圍滿(mǎn)足版材的激光直接掃描成像，利用PS版的優(yōu)良印刷適性完成印刷工藝的要求，是充分利用已經(jīng)成熟的銀鹽感光材料和PS版材技術(shù)的組合。印刷適性和耐印力與傳統(tǒng)的PS版相同。但是，這種版材結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要多次曝光和顯影（定影）等后處理，工藝繁瑣。這也是這種版材難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主要原因。
向上擴(kuò)散型直接版材由版基、銀鹽乳劑層和物理顯影核層構(gòu)成。激光掃描成像后，進(jìn)行擴(kuò)散顯影。沒(méi)有曝光區(qū)域的銀離子向上擴(kuò)散，在表層物理顯影核的作用下還原成金屬銀，成為親油表面；曝光區(qū)域的表層仍然為乳劑層，具有良好的親水性。這種版材的版基既可以是金屬材料，也可以是柔性的高分子片基，在多數(shù)情況下為柔性的高分子片基，如Mitsubishi Paper Mills公司推出的Silver DigiPlate。這種版材的耐印力一般在1～2萬(wàn)印/版，感光范圍覆蓋紫外到近紅外的所有光譜范圍，可以在圖像照排機(jī)上曝光成像，無(wú)須購(gòu)置專(zhuān)用的印版照排機(jī)，具有非常廣泛的適應(yīng)性。
向下擴(kuò)散型銀鹽版材由具有良好親水表面的鋁版基、物理顯影核層和銀鹽乳劑層構(gòu)成。激光掃描成像后，進(jìn)行擴(kuò)散顯影。曝光區(qū)域的銀離子向下擴(kuò)散，在底層物理顯影核的作用下還原成金屬銀，成為最后的親油表面；然后將乳劑層去掉，曝光區(qū)域的親水版基裸露出來(lái)成為親水層。這種版材具有非常高的感光度和感色范圍，耐印力也非常高，適合高檔商業(yè)印刷。
（2） 光聚合版材
光聚合版材通常由鋁版基、感光層和表面層構(gòu)成。光聚合層主要由聚合單體（+低聚物）、引發(fā)劑、光譜增感劑和成膜樹(shù)脂構(gòu)成。引發(fā)劑一般采用量子效率高的多元引發(fā)劑體系，光譜增感劑的作用是有效地將引發(fā)劑的感光范圍延伸到激光的發(fā)光波長(zhǎng)區(qū)域，目前已延伸到488nm(亞離子激光)和532nm(倍頻的YAG激光)。由于采取了表面層，避免大氣中的氧氣分子進(jìn)入感光層，提高感光層的鏈增長(zhǎng)效率，光聚合型直接版材的感光度得到大幅度提高，最低成像曝光量已經(jīng)下降到10mJ/cm2左右，僅次于銀鹽類(lèi)型直接版材，而且這種版材結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分辨力、耐印力以及后處理與常規(guī)的PS版相似甚至更優(yōu)秀（圖4）。由于多數(shù)高效引發(fā)劑體系的固有感光范圍都在紫外區(qū)域，而且將感光范圍延伸到UV-LD激光的發(fā)光波長(zhǎng)范圍也非常容易，光聚合型直接版材將成為下一代紫外直接版材的首選體系。隨著紫外光源印版照排機(jī)的出現(xiàn)，很多公司在原有的可見(jiàn)光光聚合型直接版材的基礎(chǔ)上推出適合紫外光源成像的光聚合型直接版材。比較有代表性的有MC Imaging公司的LV-1（適合于UV-LD激光）、LA-5（適合于A(yíng)r+激光）、LY-5（適合于FD-YAG激光），F(xiàn)uji推出的LP系列感光高分子版材（適合于A(yíng)r+和FD-YAG激光）等。
圖4 光聚合型直接版材結(jié)構(gòu)及成像處理過(guò)程示意圖
（3） 外熱敏版材
紅外熱敏版材的發(fā)展前景一直看好，被認(rèn)為有可能成為壟斷直接版材市場(chǎng)的主要產(chǎn)品。紅外熱敏版材大致可以分為兩大類(lèi)型，即，熱燒蝕型直接版材和非熱燒蝕型直接版材，非熱燒蝕又分為熱交聯(lián)、熱轉(zhuǎn)移和熱致相變化三種。在眾多的熱敏版材中，激光掃描成像后無(wú)須后處理的版材是熱敏版材的發(fā)展方向。Kodak-Polychrome公司、Agfa公司、Presstek公司、Asahi公司、Fuji公司、Toray公司等是熱敏直接版材體系的重要制造和供應(yīng)商。無(wú)須后處理的熱敏版材的代表作是Presstek公司推出的熱燒蝕型無(wú)水膠印直接版材，該版材在Heidelberg公司的直接成像印刷機(jī)及在其后出現(xiàn)的其他廠(chǎng)商的直接成像印刷機(jī)上得到巨大商業(yè)成功。Asahi公司在IGAS展覽會(huì)上推出無(wú)須后處理的非熱燒蝕型熱致相變化/親和性變化直接版材，引起同行的普遍關(guān)注。隨后，在Drupa’2000博覽會(huì)上又有公司加入到這個(gè)行列，紛紛推出原形產(chǎn)品或進(jìn)行技術(shù)發(fā)布。盡管受到紫外光敏直接版材的沖擊，但熱敏版材的發(fā)展勢(shì)頭仍非常迅猛，
在熱燒蝕版材中，Presstek公司的熱燒蝕型無(wú)水膠印版材值得一提。這種版材由斥油的硅膠表面層、光熱轉(zhuǎn)換層（吸光層）、親油底層和版基構(gòu)成。硅膠表面層將構(gòu)成最終的非印刷表面，在熱的作用下會(huì)隨光熱轉(zhuǎn)換層的汽化作用而被去掉，使下面的親油層裸露出來(lái)成為接受油墨的印刷表面（圖5）。光熱轉(zhuǎn)換層的作用是吸收掃描激光發(fā)出的光能，并將吸收的光能轉(zhuǎn)換成熱能，使版面的溫度升高達(dá)到汽化溫度。這種版材的版基既可以是技術(shù)底基，也可以是柔性的高分子片基，具有比較寬的適應(yīng)性。這種版材激光掃描成像后即可進(jìn)行印刷，適合于在機(jī)直接制版系統(tǒng)，這也是為什么目前相當(dāng)多的直接成像印刷機(jī)搭載這種版材的主要原因。盡管它也屬于不需要后處理的直接版材，但在掃描成像過(guò)程中要產(chǎn)生燒蝕汽霧和碎片，需要進(jìn)行排污處理。
圖5 熱燒蝕型直接版材結(jié)構(gòu)和成像過(guò)程示意圖
熱交聯(lián)版材由熱敏涂層和親水版基構(gòu)成。熱敏涂層一般由（堿）水溶性成膜樹(shù)脂（如酚醛樹(shù)脂）、熱敏交聯(lián)劑和紅外染料構(gòu)成；親水版基可以使用鋁版基。紅外染料的作用是有效地吸收紅外激光的光能，并將吸收的光能轉(zhuǎn)換成熱能，使熱敏涂層的溫度能夠達(dá)到熱敏交聯(lián)劑的反應(yīng)溫度；熱敏交聯(lián)劑的作用是在溫度的作用下與成膜樹(shù)脂反應(yīng)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使熱敏涂層失去水溶性。由于空間交聯(lián)的作用，曝光區(qū)域的熱敏涂層在顯影處理后仍然留在版面成為親油的印刷表面，沒(méi)有曝光的區(qū)域被去掉使下面的親水版基裸露出來(lái)成為親水的非印刷表面。這種版材結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，類(lèi)似于圖4所示的光聚合型直接版材。有些版材為了進(jìn)一步提高熱交聯(lián)的效果，往往在曝光后還要對(duì)版材進(jìn)行預(yù)熱處理，進(jìn)一步加深熱交聯(lián)效果（也是一種提高感光度的增幅機(jī)制）。熱交聯(lián)版材的圖文區(qū)域由空間交聯(lián)的高分子樹(shù)脂構(gòu)成，這類(lèi)版材通常具有非常高的機(jī)械強(qiáng)度和耐印力，一般都可以印刷數(shù)十萬(wàn)印，非常適合長(zhǎng)版印刷市場(chǎng)。
熱轉(zhuǎn)移版材和熱致相變化版材都屬于成像后不再需要化學(xué)后處理就可以印刷的無(wú)后處理直接版材（Processless CTPlate），而且在激光掃描成像過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生燒蝕碎片和汽霧等廢棄物，因此，這種類(lèi)型的版材既適合于脫機(jī)直接制版，也適合于在機(jī)直接制版。熱轉(zhuǎn)移直接版材由色帶和受像基材構(gòu)成。受像基材本身具有良好的親水性，主要作用是接受由色帶轉(zhuǎn)移的熱蠟層和構(gòu)筑親水的非印刷表面。色帶由耐熱的高分子片基和熱敏層（熱蠟層）構(gòu)成，熱蠟層由低融點(diǎn)的高分子材料和紅外染料構(gòu)成。成像時(shí)色帶與受像基材處于緊密接觸狀態(tài)，激光光能被染料吸收后轉(zhuǎn)換成為熱能，使熱敏層溫度升高導(dǎo)致熱蠟層的高分子融化，從而使“液態(tài)”的熱蠟層轉(zhuǎn)移到受像基材上，形成印刷的圖文表面（圖6a）。為了提高圖像區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度，往往需要在更高的溫度下對(duì)轉(zhuǎn)移在受像基材表面的熱蠟層進(jìn)行固化處理，原理是使熱蠟層交聯(lián)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。盡管這種版材不需要顯影后處理，但是，分離的色帶與受像基材會(huì)給使用和控制帶來(lái)不便和可變因素。相比之下，熱致相變化的直接版材更具優(yōu)勢(shì)。這種版材由熱敏涂層和支撐底基構(gòu)成，熱敏涂層具有足夠的親水性，成為非印刷表面，但在熱能的作用下能夠轉(zhuǎn)變成親油性，成為印刷的圖文表面（圖6b）。這種版材的底基僅僅是熱敏涂層的支撐體，不參與最終的印刷，既可以是高分子片基，也可是金屬版基。Agfa公司發(fā)布了一種新型可重復(fù)使用的版材技術(shù)，稱(chēng)為L(zhǎng)iteSpeed。LiteSpeed實(shí)際上是一種高分子涂布液，可以噴涂在任何印版或印版滾筒等基材表面，形成噴涂高分子膜（Spray-on-Polymer）。高分子膜經(jīng)激光成像后無(wú)須后處理，印刷完成后，高分子膜可以很容易被清洗掉，印版或印版滾筒表面又恢復(fù)到原始狀態(tài)。由于支撐基材可以重復(fù)使用，因此，噴涂高分子膜非常適合于在機(jī)直接制版。
圖6a 熱轉(zhuǎn)移版材的基本成像過(guò)程
掃描激光
圖6b 相變化版材的基本成像過(guò)程
（4） 噴墨版材
噴墨版材有兩種基本類(lèi)型，一種是在傳統(tǒng)PS版的感光層上涂布一層能夠接受?chē)娔湍慕邮軐?受像層)，另一種就是一種具有優(yōu)良親水和保水性能的基材(如傳統(tǒng)PS版的鋁版基)。噴墨直接版材利用計(jì)算機(jī)控制的噴頭往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)掃描，將噴墨油墨直接噴射到PS版感光層表面的受像層或親水基材上形成油墨影像。對(duì)第一種印版，還要對(duì)噴射后的印版進(jìn)行全面紫外曝光，使沒(méi)有噴墨油墨影像的區(qū)域的PS感光層曝光，然后經(jīng)過(guò)PS版顯影處理即可去掉這部分的PS感光層，使下面的親水版基裸露出來(lái)成為非印刷表面，即，受像層表面的噴墨油墨影像僅僅作為紫外曝光時(shí)的“蒙版”影像，保護(hù)下面的PS感光層不受紫外光的照射(圖7a)。這種版材可以采用常規(guī)的水基噴墨技術(shù)，受像層一般應(yīng)該具備適當(dāng)?shù)挠H水性并能夠在堿水中溶解，以滿(mǎn)足接受?chē)娔湍蚉S版顯影時(shí)能夠被去掉的要求。對(duì)第二種版材，噴墨形成的油墨影像就是最終的親油印刷區(qū)域，因此要求采用特殊油墨的噴墨成像技術(shù)。固體噴墨（Solid Inkjet）也叫相變化噴墨(Phase Change Inkjet),這種噴墨技術(shù)采用不含任何溶劑的高分子固體油墨，依靠溫度差異實(shí)現(xiàn)噴射成像，噴射到親水基材上的油墨具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，成為印刷的圖文表面(圖7b)。噴墨直接版材的優(yōu)點(diǎn)是可以使用現(xiàn)在成熟的噴墨技術(shù)和傳統(tǒng)的PS版材，缺點(diǎn)是分辨力不高（主要受?chē)娔夹g(shù)的限制，一般在1500dpi以下），速度比較低（受?chē)婎^往復(fù)運(yùn)動(dòng)的限制），適合于分辨力要求不高的印刷領(lǐng)域。
噴頭 紫外曝光 親水 親油
噴墨成像 紫外全面曝光 PS版顯影
圖7a 采用傳統(tǒng)水基噴墨技術(shù)的噴墨直接版材
圖7b 采用固體噴墨技術(shù)的噴墨直接制版
本文標(biāo)題：直接制版及相應(yīng)的成像體系
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