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            2019-10-19

            一文讀懂凸版制版技術

            發布者:佳景水墨     瀏覽次數:825

            隨著先進材料的發展,樹脂凸版與柔性印刷版在材料上也發生了很多變化,已經不能再以簡單的“樹脂版”一個詞來進行印版性質的區別。以往我們經常說樹脂版、水洗版,就代表了凸版印刷(Letterpress);柔版、膠版,就代表了柔印(Flexography)。但目前把凸版材料做軟就能應用在柔版印刷機上,把柔版做硬就能應用在凸版印刷機上,而且柔版也是屬于凸版的一種,在臺灣也叫彈性凸版。


            在經過以上名詞的爭議后,我們暫且把版材和印刷方式概括為以下一個簡單結論而讓行業間減少一些不必要的代名詞:

            ①凸印,使用凸版。

            ②柔印,使用柔版。


            而現在我們嘗試較完整性地討論一下凸版的分類、成像原理、制版工藝,以及實際生產中的技巧。并在這個過程中適當加入一些柔版數據作為參考對比。本文章部分內容來源于版材公司及之前所寫的柔版成像原理,另外針對凸版的制作,補充了一些生產技巧。


            一、凸版的分類

            凸版的應用非常廣范:輪轉(半輪轉)印刷,平板(平壓平)印刷,干柯式印刷,熱燙,壓模,移印等等。而常見的知名品牌包括:富林特(Flint)、東洋紡(TOYOBO)、邦寶麗(BONPOLY)、東麗(TARAY)。對于各類不同的應用,使用的版材也會存在一定的區別,從材料結構特性上把常用的版材劃分為以下幾種(如圖①):


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            另外,由于成像原理不同,凸版又區分為:①數碼激光成像凸版;②傳統菲林成像凸版。

            由于顯示液的不同,又區分為:①水洗(水顯影);②醇洗(醇顯影)。但目前市面上的一般應用性產品均以水洗為主。

            至于各個不同品牌之間原材料成份如尼龍,PVA之類的區別在此暫不作詳述區分。


            二、凸版成像原理

            1.凸版的版材結構

            凸版的成像原理和柔版相似,都是感光材料在紫外線作用下固化成型。


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            從圖②可以對比出,傳統曬菲林成像凸版和數碼激光凸版兩者的差別在于輔助涂層和黑色涂層。


            1)、傳統菲林凸版的的浮雕層帶有輕度磨砂的表狀,有利于在貼合菲林膠片后,曬版時通過抽真空把膠片與版材之間的空氣導出,實現更好的貼合。

            2)、數碼激光版材的黑色涂層代替了菲林,直接用激光燒刻成像,因為無需菲林等抽真空的工藝,所以黑色涂層是光滑的表狀。直接在黑色涂層上燒刻出需要的內容圖案。

            另外對于凸版的底基部分,也會根據圖①表格所示,有區分膠底基和鋼底基。


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            2.版材感光層的成分及原理

            從圖③ (Flint提供)中我們可以看到版材的組合成份,樹脂是浮雕感光層最主要的材料,光引發劑通過吸收UV紫外線,使單體等材料與樹脂進行交聯反應,這樣被紫外線照射到的圖文部分才會變成固體。而沒有經UV照射的部分(被菲林黑膜或激光版黑膜涂層遮擋的部分)依然是軟質的未固化樹脂,這種軟質的樹脂將在洗版時溶解掉。圖③右側是交聯反應的示意圖。在認識到這些原理后,才能理解后面文章講到的設定生產參數的方法。


            三、RIP電子分色及成像 


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            在印刷成像前,我們需要把設計師的無限創意轉化為4色或有限的顏色數量來表達設計意念。印刷圖案通過RIP軟件算法做出計算后生成了1-Bit-TIF image文件,例如是CMYK四色的4個文件,4個顏色通過疊加、灰度等方式來模擬出原圖案效果。再把這4個1-Bit-TIF文件通過照排機輸出菲林陰片,或由CTP機器直接在數碼激光柔版上雕刻TIF文件的圖文,如圖④。


            四、制版工藝流程

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            在了解版材結構及成份后,結合RIP分色和成像原理,我們用圖⑤作為整體的生產流程就容易理解了。因為菲林制版的份額已經越來越少,而且因為其不環保及不穩定性已經在很多發達國家基本停用。因此我們著重講解激光制版流程,如果是使用菲林制版,我們把最上面的一層黑色涂層理解為菲林即可,激光燒刻成像部分即為菲林的透光部分。


            凸版制作的流程順序是:版材激光成像→主曝光(曝光成像)→洗版→烘干→后曝光。


            項目詳細說明:

            1.激光成像:激光在黑色涂層上燒雕出我們需要的內容,即把需要的圖文上方的黑色涂層燒掉,讓紫外線能穿過并進入感光樹脂層進行交聯反應。

            2.主曝光(曝光成像):紫外線通過燒刻掉的黑色涂層的缺口,進入感光樹脂層,被紫外線照射到的部分在進行交聯反應后固化,而被黑色涂層遮擋了紫外線的部分依然是沒被固化的狀態。

            3.洗版:當需要的內容已經完成了交聯反應被固化后,把樹脂版放進洗版機進行洗版,把沒有被固化的半流體樹脂給溶解掉。這里對不同的版材大概劃分為純水洗與醇洗(純水加入特定比例的醇)

            4.烘干:在洗版之后,溶液會殘留在版材的表面,并有部分進入了樹脂的內部使版材有所膨脹,我們需要對版材進行烘干以使其表面的溶液蒸發干燥,并把進入內部的溶液蒸發出來,恢復到版材在清洗前厚度的103%以內。

            5.后曝光:在完成所有上面的工序后,再用UVA對版材進行一次整體的感光固化。例如在主曝光時,黑色涂層的下方樹脂是沒有被固化,通過最后的一次后曝光,使包括材料的中間層位置都作完全的交聯反應,使壽命更高。


            五、制版設備的選擇及檢測

            1.為什么選擇激光制版設備而放棄傳統菲林制版。

            在全民數碼的時代,是否選擇數碼制版已經不是一個值得討論的話題,目前中國市場最常使用的激光雕刻機有意大利ESKO(艾司科)制造的speak系列及中國Amsky(愛司凱)在2013年推出的AURA系列。

            詳細的理解激光制版與菲林制版兩者的差異性,有利于明白發展激光數碼制版技術的必然性。


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            從圖⑥中曬版光線的散射可以更清楚理解,為什么數碼制版比傳統菲林制版更具精細化,并由此得到了圖⑦差異巨大的成像效果。


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            數碼制版的最大優勢并不單單是它能成像精細網點,而是它的低散射,讓曬版的寬容度更高,甚至寬容到小反白陰圖與1%精細網點同時用一個曬版時間實現成像,這過程無需蒙板局部遮擋。只要你的曬版機配置比較標準,對同一款版材而不管內容差異,我們只需要設置同一個曬版時間即可,即實現零技術性。


            2.需要多大尺寸的曬版機及燈管功率

            曬版機的真正有效面積并非與臺面尺寸一致,曬版尺寸有效面積并不像洗版那么直觀,通過觀察能否同時洗干凈就可以了。曬版機如果能量不均衡,做出來的每一模的標簽網點都會有差異性。


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            如圖⑧所示,在經過紫外線強度計測量后,我們選擇能量較均衡的紅框區域作為曬版位置,并作標記以保證生產時不超出穩定區域。


            要理解這問題的原因,我們需要先了解燈管的排列及結構。


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            如圖⑨所示,圓柱型的燈管在不同的角度產生的紫外線放射強度存在非常大的差異,燈管正下方0度位置的紫外線強度最高。另外燈管在排列時,曬板臺面紫外線的強度總和是多根燈管在不同距離和角度下放射值的疊加。由圖⑨可見版材在燈管下方的不同位置將受到不同強度的燈管放射值影響,吸收的紫外線總量有差異性時將使平網不均勻。為此,我們必須保證版材放置的位置均同時需要在并排燈管的左/右方第三根燈管的下方。以常規的60w燈管來說,像圖⑨這種版材放置方式,版材左側的紫外線強度可能是6mw/cm2,而版材的右側紫外線強度可能是9mw/cm2,這樣做出來的版兩模之間就存在差異性,必將影響印刷效果。


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            除了燈管并排的寬度外,對于燈管的實際有效長度也會影響曬版的質量。如圖⑩所示,燈管的總長度A值包含燈頭及燈絲,而燈絲的位置能量很低,甚至兩端最邊上是沒有紫外線放射值。以實際測試,我們得到各種功率的燈管,其符合曬版要求的實際有效長度是B值。由此數據可以發現40W燈管可以認為不適應于此類制版,建議大家在購買設備時選擇60W功率的燈管。


            另外由圖⑩左上角的發光強度可以看到,燈管左右兩端的放射強度存在差異性,為了讓曬版臺能量更均勻,我們需要把燈管有字的一端和沒字的一端交替安裝。


            3.洗版機的有效面積及維護

            洗版機的效果好壞是比較直觀的,市面上的洗版機大多設計較為簡易并使用多年,不同品牌之間的外觀也甚為相似。但旋轉式的洗版機在使用一些時間后需要做一些維護及參數調整。如(圖11)所示,這是一款針對大幅面洗版機改良的機型,其外觀和市面上的機器接近,此洗版機設計的結構為上方毛刷旋轉,下方貼版臺固定,以方便粘貼大面積的版材。市面上的常規結構是上方貼版臺旋轉,下方毛刷固定不動。


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            ①洗版平臺有效范圍。

            對于這種毛刷尺寸與洗版平臺尺寸一樣大小的機器,其洗版平臺有效的面積必須減去毛刷的旋轉半徑(或洗版臺的旋轉半徑),不然洗版平臺的邊沿位置在同等洗版時間內,摩擦的時間少了一半。如(圖11)的藍色線框內才是洗版的有效面積范圍。


            ②洗版平臺的四個方位高低調整。

            洗版機在應用一段時間后,由于這種平臺旋轉式移動,可能會引起平臺或毛刷四角的調節螺絲松脫?;蛘哂袝r候操作人員為了方便清潔毛刷而沒有固定毛刷的調節螺絲。因此我們有必要在洗版機每使用一段時間后,在平臺的四角和中間位置放置一些小面積的測試版材(圖11中的1,2,3,4,5),然后按時間從少到多的方式洗30秒-60秒-90秒-120秒,來觀察5片小版的溶解情況。當發現某一片溶解速度特別慢時,就有可能這個方位的平臺較低,需要調整固定螺絲來保持平臺的四方摩擦壓力平衡。


            4.激光凸版/柔版CTP雕刻機需要多高dpi分辨率。

            在圓形激光光斑的雕刻系統里,我們常見的激光成像系統分辨率有2540dpi,4000dpi,5080dpi,而更有甚者標榜著9600dpi,實際上我們常規印刷需要用到的分辨率是多少?是否越高越好?

            1)從電子文檔成像角度考慮高清印刷對激光成像分辨率的需求。雖然人眼在0%-100%灰階漸變的識別率約為110級左右,但電子檔案的文件系統里把灰階劃分為256級。另外目前柔版及凸版的材料最高成像線數為175Lpi至200Lpi(以保留1%網點而犧牲96%以上網點為前題)。那么用此數據計算可以得到高清印刷對分辨率的需求為:175Lpi需要2800dpi,200Lpi需要3200dpi。


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            同時從圖⑿可以看到,在不同分辨率下,同樣的175Lpi 1%的網點形狀并不相同,但最大直徑是相同的。在實際應用中,經常會出現用2540dpi的機器雕刻成像175Lpi的網點,但激光CTP使用1至2年時間后性能輕度老化,做出來的小網點并不穩定。


            2.從生產效率考慮對激光成像分辨率的需求。檔案分辨率每增加一倍,其檔案文件容量大小將增加3倍(圖⒀)。對印刷檔案日益復雜精美的理念下,如今的檔案都非常巨大,檔案存取和運算對電腦計算機的要求也很高,如果我們無目的性使用高分辨率,將以犧牲生產效率為代價,而且獲得的成品效果并不能等比增加。


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            另外從圖(12)的網點形狀我們也可以計算到,激光分辨率的增加,在相同數量激光束的情況下,雕刻成像的速度是呈等比下降,生產時間將更長。


            3.從光學成像效果考慮對激光成像分辨率的需求。柔版是一種厚度存在較大波動性的彈性體成像材料,每個厚度都存在誤差范圍,5%以內的波動在成熟的大品牌供應商里也時有出現。例如1.14mm的版會出現1.18mm,這種波動幅度跟膠印的PS版材波動存在較大的差異。同時,激光的光斑會隨著分辨率的增加而使焦深變淺,光斑越細焦深越淺。如果無法實現極深的焦深范圍,在版材厚度發生變化,或版底有灰塵而改變了版材與激光鏡頭的距離時,很可能會發生失焦現象,引起雕刻不干凈情況。


            目前標稱高分辨率的技術,很多也是把光學分辨率通過軟插件運算而虛擬提升。


            另外在實際應用中開發工程師也會把人眼的最高識別灰階定為200級,使用2800dpi雕刻200線印刷版,這樣也可以兼顧到生產效率及人眼識別的要求。但目前常規性設備并沒有2800dpi的配置。


            綜合目前柔印及凸印的市場使用情況,兼顧實用性和穩定性考慮,4000dpi的光學分辨率將是一種較理想的選擇。


            六、制版常用參數及實際生產技巧

            1.常用版材的制版參數。

            為方便制版人員參考,現按照市場上最穩定使用的凸版型號及制版設備列出制作參數以供參考,并列出部分水洗柔版以供同時使用兩種印刷技術的公司對比。但各公司在參考之余應該根據自己設備的使用年份及實際情況作出適當調整優化。


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            2.凸版制作中的實際生產技巧。

            對于凸版制作流程,我們經常是主曝光后就直接清洗。但對于一些網點組成的防偽虛線或特別細小的文字,這樣制作出來的版廢品很高,而且網點容易出現殘缺。


            2-19101Z94P52b.jpg


            如圖(14)這一類線條在藥盒藥標等產品上經??梢?,要曬好這種效果的凸版,制版時我們可以先把版材翻過來,先做2-5秒鐘的背面曝光,此作用:1.讓凸版產生很薄一點的底基,網點更牢固。2.底基固化后不容易在洗版時把網點底部溶解掉。這方式雖然產生了一點底基,但并不影響印刷使用,按實際使用的情況或以對時間作以秒為單位的調整。


            3.如何更快地適應從菲林制版向激光制版過渡。

            激光制版對制版人員的要求進一步降低,并且讓生產更穩定。但從印刷產品的效果來說,使用初期往往會讓制版部門及設計部門走彎路,其主要原因是沒有正確理解激光制版網點與菲林制版網點的差異性,而迫使制版人員重新走回了憑經驗設定曬版時間的舊路。最常見的問題就是直接調用以往曬菲版的檔案去生產激光版,而無法達到原來的漸變過渡效果,新激光版印刷出來的過渡效果邊沿過硬,以至使曬版人員故意減少曝光時間讓小網點溶解,如此死循環以至無法用好激光制版技術。此問題同樣適用于柔版的制作及印刷。

            要理解這原因,我們需要正確認識一下菲林網點與激光網點成型的區別。


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            從圖(15)可以看出菲林制版時175Lpi的1%-3%的小網點比正常網點更矮,在施加印刷壓力后會有局部輕微上墨,印刷出來的太陽圈之類的漸變過渡效果更均衡,邊沿墨量少而更容易接受。而在激光制版時從1%-4%的所有網點高度一樣,所以所有網點都能上墨的情況下印刷出來的高光效果邊沿更粗。


            同時可以觀察到激光版的網點更垂直更細膩。在這種情況下,我們應該合理利用激光版的特點,更多的使用印前設計技巧,例如在高光絕網位置鋪滿一個1%的網點避免斷口,而不用擔心小網點無法成型。


            所以原有曬菲林的檔案及激光版的檔案是無法直接互用的,印前人員應該把精力集中放在理解激光制版的原理之上,更快地適應設備。在使用激光制版機的初期可以做一些包含陰陽文字、陰陽線條、漸變圓圈等測試圖,同時使用激光版及菲林版印刷,通過對比兩者的效果差異,根據各自特點來調整設計制圖的方向。



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