序
　　无水胶印是十年来印刷界谈论的一个热门话题，不少文章和报告对其印刷原理及特点作过报导。自1994年以来国外每次印刷界集会，无水胶印都是最吸引人的话题之一，介绍这种印刷方法的讲话和文章也很多，国内也开过不少这方面的专题讨论会。这其中有肯定的，也有持怀疑和观望态度的。持肯定态度的人认为这种印刷方式印刷质量高、无环境污染；持怀疑态度的人认为这种印刷方式对印刷环境条件要求过于苛刻，版材、油墨特殊而且太贵，综合质量和价格比方面看不出它比普通胶印有什么明显的优越性。这种状况使得传统的无水胶印技术实际上没得到发展。

　　1996年以来，我们进行了计算机直接成像制版印刷技术和相关材料的研究，这是一个计算机直接制版和直接印刷的项目。在本项目中，我们采取的是计算机―激光烧蚀方法制版无水胶印技术。这项工作已经完成了实验室研究，研制出了激光烧蚀型无水胶印版材、配套油墨和激光烧蚀直接制版实验机，用自己开发的制版系统，在自己研制的版材上用激光烧蚀的方法制版，用自己研制的无水胶印油墨在普通印刷机上进行了无水胶印实验，取得了满意的结果。现在，结合我们的研究情况，谈一下激光烧蚀制版无水胶印技术及相关材料的基本特点和对今后发展的看法。

一、激光烧蚀制版无水胶印技术是一种用于计算机直接制版和计算机直接成像印刷的无水胶印技术，它已经在DI―46印刷机上使用。

　　这是一个区别于传统胶印和无水胶印的新技术，且自身构成一个独立制版印刷体系和材料体系。见图1。从图1中可以看出，传统无水胶印的制版工序与有水胶印工序是相同的，唯一区别是晒版后显影、定影工序有所不同。前者是通过显影定影去除PS版上非图文部分，留下图文部分，形成一个平凸版；而后者是通过药液作用去除图文对应区域的表面斥墨层，形成平凹版。从这种意义上讲普通无水胶印和普通有水胶印在制版工艺流程上属同一体系。激光烧蚀制版无水胶印则是通过计算机控制的激光束将计算机编辑的图文直接转移到无水胶印版上，用水洗净制版过程中产生的尘埃后即成印版，制好的版是平凹版。与前两者相比，显然这种制版工艺已较前两者大为简单，属于计算机直接制版。因此，它是区别于前两者的新一代无水胶印技术。其优势在于它既有数字制版的优势又有无水胶印的优点，是一种有前途的新型制版印刷方法。

　　这种技术由三部分构成，这三部分的特点结合起来就构成了激光烧蚀制版无水胶印的特点。

二、激光烧蚀制版无水胶印版材

　　这种版材由三层构成，其结构和成像原理见图2。基材是有吸墨性能的塑料片或金属板，中间层为成像层，它对激光有高的吸收率和容易在激光作用下气化，表面是斥墨层，具有高的平滑度和低的表面能，印刷时不粘墨。制版方法是将计算机编辑好的图文通过RIP控制的激光烧蚀系统，利用激光蚀将图文转移到版材上（图2）。通过适当方式将制版过程中产生的粉末清除，即成印版，将其挂在印刷机上即可开机印刷。印刷过程中图文部分粘墨，非图文部分不粘墨，从而实现无水胶印。

这种版材的有关性能指标包括：

　　（1）、版材分辨率和对激光功率的要求：分辩率和制版所需激光功率大小是通过测量激光束在版上烧蚀的线条宽度来测量的，并用其宽度来表征分辨率。用塑料作基材的版材的测试结果见图3。由图3可见，当激光功率较小时，烧蚀线条宽度窄，随激光功率增大而变宽，当激光功率增大到一定值后，烧蚀线条宽度不再随激光功率变化，即达到稳定区。我们称这个转变点为“拐点”。从图3可以看出：如果版材质量稳定，激光发射稳定，在光路不变的情况下，可以通过调整激光功率大小来调整制版精度。因为在达到拐点之前，版材分辨率与激光功率之间成线性关系变化。在图3中所示的两个版材样品，其制版分辨率约为1200―2500dpi，对应激光的功率为3―4瓦。当激光功率大于拐点所对应的功率之后，分辨率达到一个稳定值，即不再随功率变化而变化。

　　（2）、斥墨层表面能是这种版材的关键指标，如果表面能不是足够低，则难以实现无水胶印。我们实际测量了所研制的版材的表面能，结果列于表1。

表1：激光烧蚀型无水胶印版材表面能（尔格／厘米）

　　　　版类别 表面能γ 极化能γp 色散能γd

版材Ⅰ 24.7 0.1 24.6

版材Ⅱ 28.4 0 28.4

表中，γ 是表面能；γp和γd 分别是表面能的极化能分量和色散能分量。实验表明，表1中版材Ⅰ可以用无水胶印油墨进行无水印刷。而版材Ⅱ则因版面粘脏而无法进行无水胶印。这表明无水胶印版材表面能也有一个阈值区，当表面能大于这个区域时，将不能实现无水胶印。在我们所使用的无水胶印油墨情况下，这个阈值在26―28达因/厘米之间。


（3）、耐印力。对商业使用这是一个重要指标。印刷实验表明，这种版材耐印力在15000―20000印之间，国外同类产品耐印力也在20000印左右。

三、配套油墨及其特点

　　这是构成无水胶印的主要材料之一。根据Hagenbach Poiseuille定律，油墨的粘度和粘着性及其随时间的变化值是无水胶印油墨的关键指标。我们实际测量了本实验室所研制的无水胶印油墨和普通胶印油墨的粘着性和粘性及其随时间的变化，结果见表2和图4。


　　表２：普通胶印油墨、无水胶印油墨粘着性和粘度实测值


油墨种类 粘着性初始／300秒/25℃ 粘度PAS/25 无水胶印效果


普通胶印油墨 128/146 13.8 不能印


自己研制的无水胶印油墨 92/76 11.4 良好


　　表2中（初始/300秒/25℃）指的是测试开始时和300秒后的粘度值，测试条件是25℃。


　　从表2 可见，要满足无水胶印，所需油墨在其粘度相同的情况下，必须有低的粘着性。图4左边的曲线是一种无水胶印油墨的Tack曲线；右边的曲线是普通胶印油墨的Tack曲线。图中横坐标表示油墨粘着性，纵坐标表示作用时间。从图中可以明显看出：(a)、无水胶印油墨粘着性低，约为70，而普通胶印油墨约为170。(b)、无水胶印油墨粘着性基本不随作用时间变化，即非常稳定；而普通胶印油墨粘着性随作用时间变化而变化，即不稳定。从上述测试结果可以看出，无水胶印油墨在印刷工艺方面的主要要求是：粘着性低而且稳定。


四、制版设备：

　　这种版材的制版设备类似激光照排机，由电子印前系统、RIP、接口系统、激光系统、机电部分构成。与激光照排机的区别在于这种制版设备所使用的激光器为高功率的红外激光器，它可以是半导体激光器，也可以是YAG激光器。在我们的实验中使用的是YAG激光器。制版精度与激光及有关设备参数之间的关系可以通过一个系统方程组来设计和描述。我们分别设计加工出了一台滚筒式制版系统和平板式制版实验机，它们都可以实现计算机―激光烧蚀直接制版。因为它可以在明室条件下运行，因此工艺简单，易操作。


五、印刷实验

　　我们用自己研制的激光烧蚀直接制版系统（包括滚筒式和平板式两种类型）、版材和油墨进行了制版和印刷实验。从实验得到以下结论：


　　（1）制版：方式简单，激光烧蚀制版后只需用药水或清水洗掉制版过程中的尘埃即得印版。

　　（2）印刷：挂好版既可开始印刷，试验印品不过4―5张即可出正式样品，印刷过程中不用水也无需处理水墨平衡问题。

　　（3）版材的耐印率：15000―20000印。

　　（4）油墨：通过测量印刷斑点密度和非图文部分密度，可以看出印刷品的图像清晰，非图文部分无底灰，表明版材和油墨均可用。

　　（5）印刷温度：从18℃―23℃进行了长时间印刷实验，未发现印刷效果有什么变化，表明这种印刷对印刷环境要求不是太苛刻，特别是印刷速度不太快时，更没有什么问题。

　　（6）印刷效果：测量了不同版压和印压条件下网点变化情况，结果见表3，表4



　　表3：相同版压条件下，不同印压时印刷斑点扩大情况


版压（档） 印压（档） 给墨量 版上印刷斑点直径d1（μ） 印品上相应印刷斑点直径d2（μ） A=d2/d1（%）


555 1510 1小1小1小 342342342 318320326 93.093.695.3




　　表4：相同印压条件下，不同版压时印刷斑点扩大情况


版压（档） 印压（档） 给墨量 版上印刷斑点直径d1（μ） 印品上相应印刷斑点直径d2（μ） A=d1/d2（%）


1510 555 1小1小1小 342342342 322320335 94.193.698.0




　　表中，“印压”和“版压”及“给墨量”中所列的单位意义是指印刷机上所给的刻度数。表中给出的给墨量是本实验中的一个合适的量。


　　从表3―4中所给的实验数据可以明显的看出这种印刷不易出现网点扩大问题。反而是印刷点比版上的信息点小1―5%，而且在较大的印刷参数变化范围内，印刷网点尺寸变化很小，既印刷效果稳定。


六、结论：

　　通过这个课题的研究实践，我们对激光烧蚀制版无水胶印有如下认识：


　　1、激光烧蚀制版无水胶印是一种新型的无水胶印技术，它一方面保留了无水胶印的优点，同时又具有制版工艺简单，可以用于计算机直接制版和计算机直接印刷的优势。是一种有特点，有自己存在和发展空间和良好前景的制版印刷方式。


　　2、近期内这种制版印刷方式在短版小幅面印刷方面有明显的质量和技术优势。制约其发展的主要原因是版材和油墨太贵。如果版材和油墨价格能降到与普通PS版和胶印油墨相当、制版设备价格能与激光照排机价格相当或再低些，则这种制版方式和印刷肯定会得到发展。从我们研究结果来看，这种可能性是存在的。


　　3、这种制版方式在计算机直接印刷方面优势更为明显，而且这种优势已经被DI―46印刷机所证明。我们研究工作的目标也是将这一技术用于计算机直接印刷。





　　图1 传统胶印①、传统无水胶印②和激光烧蚀制版


　　无水胶印③制版工艺流程比较图





　　图2：激光烧蚀型版材结构(a)和成像原理图(b)


　　1.版基 2.成像层 3.表面斥墨层





　　图3 激光烧蚀制版无水胶印版材分辨率与激光功率之间的关系图





　　图4 无水胶印油墨(左)与普通胶印油墨(右)的tack值曲线