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文章中讨论的柔性版数字直接制版机是指:应用于带有热蚀型防紫外线涂层的固态感光柔性版(防紫外线涂层通常使用的是黑色涂料)。柔性版数字直接制版机在下文中简称为:柔版CTP(Computer to Plate)。
一. 柔版CTP发展过程简介
在Drupa1995展会上,由杜邦公司和Baasel-Scheel联合推出了世界第一套数字柔性版成像系统CDI(Cyrel Digital Imager),这被认为是第一台柔版CTP。Baasel-Scheel 1996年被巴可公司(Barco)收购,2002年巴可公司 与宝禄德福公司(Purup-Eskofot)合并成立Esko-Graphics,2006年改为艾司科(Esko),2007年收购Artwork Systems改名为Esko-Artwork,2012年又改回为艾司科(Esko)。到目前为止,全球超过90%的数字柔版是在艾司科CDI柔版制版机上制作完成的。
柯达(Eastman Kodak)自2005年完成对克里奥(Creo,其前身为CreoScitex克里奥赛天使)的并购后,开始销售名为Thermal Flex的Creo技术黑膜雕刻机。之后,在Drupa2008展会上首次展出其独特的柔版CTP系统FLEXCEL NX。
在Drupa 2012展会上,赛康公司(Xeikon)正式推出ThermoFlexX成像系统。此设备的面世基于其2011年收购了FlexoLaser公司,还宣布获得柯达公司ThermoFlexX注册商标的使用权。2015年底赛康公司被富林特(Flint)收购。
之后,日本网屏公司、瑞士洛森公司,也推出了基于半导体激光器的柔版CTP。其中瑞士洛桑柔版CTP的内鼓式技术非常独特,与目前其他机型都不同,精度和雕刻质量非常高。
在中国地区,也早有企业尝试推出柔版CTP系统,但均未能取得成功,直到2013年爱司凯与东莞长盈制版(现东莞瑞盈成像技术有限公司)进行联合开发基于半导体激光的柔版CTP,最终于2014年取得成功,并开始销售产品。
在随后的几年中,中国的豹驰公司、东信光电、科雷机电、北佳印艺等胶印CTP制造企业,也先后推出了基于半导体激光技术的柔版CTP设备。到了2018年末,爱司凯科技推出了面向柔性版CTP的256路高功率方形激光分光切割调制技术。
二. 各品牌柔版CTP的市场状况及各自特点
目前市场上在售的柔版CTP相关技术参数及产品类型见表1所示。
表1 柔版CTP相关技术参数
从表1可以看出,每种激光机构的有效焦深(激光能精准成像的深度范围)差异甚大。有效焦深的概念见图1所示。
图1 有效焦深示意图
在Esko及Xeikon的新设备中均已采用Fiber固态光纤激光。这种激光器是通过一个固态激光发生器,引出1束高功率激光,激光通过光纤进入分光镜后,分出来4-64束、甚至128束圆形光斑的激光。这种激光器的价格昂贵,使用寿命约只有6000-9000小时。激光通过分光镜控制每一路光束按0 / 1数据决定是否打到版材表面。光纤激光调制的光学系统受到光纤内芯形状以及光纤内部光强分布的限制,打印出来的光点为圆形并且光强呈高斯状分布,如图2、图3所示(图3中红色的部分光强高,绿色、兰色部分光强递减),这使得光点边缘锐利程度大为降低。
图2 圆形光点示意图
图3 激光光强示意图
而其他从胶印CTP进入柔版CTP的厂商,因其原有设备主要采用IR 热红外半导体分立激光,所以也直接使用此技术制造柔版CTP。分立激光使用每束激光功率为1-2W的激光器做光源,通过相应数量的密排光纤耦合到成像镜头里去,如图4所示,这种方式使用激光器数量多,价格昂贵,并且激光器路数受到光纤密排工艺技术限制,通常只能做到64路。
图4 半导体分立激光的镜头结构示意图
柯达的系统是直接引入其胶印CTP激光调制技术,把激光器光源进行切割调制成方型激光,但由于焦深较浅及功率较低,目前仅适用于其胶印CTP版材及自身闭环系统里生产的干式NX胶片。
爱司凯最新的IR spatial light modulator (热红外空间光调制器)激光调制分割技术,是通过一只激光器发出激光,通过透镜系统将光束整形成一个线状光束,线状光束经过256通道光阀装置被分割成256束细小激光,这些激光束由软件程序独立控制,经过镜头分割后,变成长方形光点,再通过长方形光点扫描,在印版黑膜上打出方形光点进行雕刻,如图5所示。
图5 IR spatial light modulator工作机理
这种256路的调制技术不需要使用光纤,被分割出来的方型光斑实现了与1 bit Tiff文件的高度一致。在光束数量增加后,设备可以用更低的转速运作,让机器寿命更长,震动的减少进一步提升成像质量。例如在降低转速后依然能保持比分立激光设备快2-4倍的成像速度。
但是否具备了方形激光就能实现类似柯达NX系统的1:1复制呢?柔版制作是一个综合性的工艺,只从单方面改良成像是远远不够的。因为普通热蚀型的数字柔性版,它在黑膜被清除后裸露在空气中,固化时会产生氧阻聚现象,形成圆头网点或小网点无法成型。版材为了实现低成本1:1复制,就必须使用高能量LED曝光机实现平顶网(版材表面在瞬间受高能量UVA照射后,实现表面层完全固化,氧气无法干扰聚合),或使用自带平顶的数码版材,方可实现1:1复制。但对于类似175LPI的1%小网点,成像后可能变成尖头网点(受黑膜厚度影响,越小的点受光量越少,其吸收UVA时边沿存在轻量氧阻聚反应),这也许是件好事情。
当然高分子抗氧阻聚的材料也在不断进步,这方面的制版技术概论留在以后有时间再详述,本文暂不讨论。
三. 柔版CTP市场需求增长原因猜想
使用1.14mm及1.70mm的柔版印刷机的安装数量不断增长,印刷机的速度也越来越快,而且快速消费品市场越来越呈现多品种、个性化的特征,这都在很大程度上提高了柔版CTP的需求。1.14mm/1.70mm是针对印刷品精美度要求高、成像线数高的印刷市场,传统的抽真空晒胶片工艺已经无法满足。
从实际调查中发现,近两年来购买宽幅面柔版CTP的多数为制版公司,其观点主要是原来从事的3.94mm瓦楞印刷版价格太低,甚至于无法获利,于是决定进入薄版领域,因为这个市场看来价格很不错。
而早已使用柔版CTP的制版公司,很多是因为产能饱和而需要增加设备,个别情况是因为旧设备老化,毕竟柔版CTP的使用寿命还是相当长的。
四. 中国制造柔版CTP所面临的问题
1. 柔版CTP的研发经验
目前中国有能力制造胶印CTP的公司,从大企业到微型企业超过30家,很多小公司以维修CTP为主业,空闲时再每年组装两三台机器出来销售。这30多家企业中有能力把IR 热红外半导体分立激光做成柔版CTP的不会低于10家。但从目前市场上的产品来看,绝大部份公司均缺少柔版CTP的经验,这使得研发与生产脱离了实际,机器售出后问题百出。
2. 售后服务效率
中国的印刷企业非常多,制版公司也非常多,这种分散式生产的局面造成了缺少大型制版企业;制版公司基本为微型企业,没有过多的利润购买多台柔版CTP设备。因此在设备发生故障时,对设备厂家的维修效率的需求非常高,所以柔版CTP制造企业必须配备更多、布局分散的售后人员。
3. 应用培训
朋友所在的公司在国内售出了两百多台小幅面多功能柔版CTP。从综合经验来看,用户在购买了设备后遇到的问题,只有10%以内是与机器有关,其余均为应用性问题。所以,应用培训团队在机器售出后将扮演非常重要的角色。