北京印刷学院副院长 蒲嘉陵 |
进入90年代,基本上在所有类型的国际或区域性与印刷技术和设备器材相关的展览会上,CTP技术都是展览会的热点和焦点。CTP技术是20世纪印刷产业技术发展的精华,将成为21世纪印刷技术的必然归属。简单地讲,CTP是从计算机到印版、印刷机、样张和纸张或印刷品的英文缩写,其家族成员包括了脱机直接制版(CTPlate)、在机直接制版(CTPress)、直接打样(CTProof)和数字印刷(CTPaper/Print)。从另一个角度来看,CTP技术也是一个完整的系统,既涉及到系统构建、控制,也涉及到设备和器材。 |
一、 CTP技术的家族成员和分类 |
CTP主要有4个家族成员,即,CTPlate、CTPress、CTProof和CTPaper/Print,从性质上可以分为两大类,即在印版上直接成像的CTPlate和CTPress和在承印物上直接成像的CTProof和CTPaper/Print。第一类技术的特点是将计算机系统中的数字页面(Digital Page)直接转换成为印版,然后再通过传统的压力过程将印版上的图文信息转移到承印物上形成最终产品(印刷品),在这个过程中印版成为连接数字页面和印刷品的中介媒介(图1a);后一类技术的特点是将计算系统中的数字页面直接转换成彩色硬拷贝(样张、印刷品),不再使用象印版那样的任何中介媒介(图1b)。 从另一个角度来看,以CTPlate和CTPress为代表的在印版上直接成像技术属于采用传统形态印版,靠压力作用的印刷方法,是印刷复制技术数字化发展的必然延伸。这种印刷技术仍然可以从传统的印刷定义得到完美的解释,印版、压力和复制是必然的三个关键词。但是,以CTProof和CTPaper/Print为代表的在承印物上直接成像技术已经不再使用传统形态的印版或根本上不使用印版,属于无版印刷(Plateless Printing)的范畴,而且最终影像的形成也不靠压力的作用,属于无压印刷技术 (NIPNon-impact Printing)。显然,印版、压力和复制已经不再是这种印刷方法的关键词,当然这种印刷技术也不可能从传统的印刷定义得到完全解释。但是这丝毫也不意味着是不是需要讨论数字印刷这种形态是否属于印刷。实际上这种讨论没有多大的意义,因为无论从哪个角度来看数字印刷机输出的产品都与传统意义上的印刷品没有两样。从这种意义上讲,也许是到了应该考虑修改印刷定义本身的时代了。由于使用了印版,CTPlate和CTPress依然是一种针对大众需求的印刷技术,靠忠实、大量重复印版上的相同影像来获取价格上的优势。但是,CTProof和CTPaper/Print却不然,是一种针对个性需求的印刷技术,靠快速、个性化和多样性的特点实现产品的高附加值. |
二、 CTP是印刷技术发展的必然结果 |
由于1995年在德国举行的DRUPA博览会首次大规模全面展示了CTP技术,人们普遍将1995年看成为CTP技术的元年。实际上,CTP技术并不象人们想象的那样年轻,其基本概念和具备的优越性早在70年代就被人们所认识并接受。但是,当时缺乏必要的技术环境和配套的设备器材,CTP技术一直停留在概念阶段。在上面已经讲到,CTP技术的本质是将数字页面直接转化成印版、样张甚至印刷品,不再存在任何中介环节或中介物理媒体(如,胶片)供确认、修改或拼接。这隐含了两层意思。第一,要求数字页面在内容上是完整的,在质量上是完全可以信赖的,实际上就是最终产品的另外一种存在形式(数字方式)。第二,要求转换技术能够完成忠实可靠的转换,而且对速度、效率、质量、成本以及耗材和环境的要求符合最终产品形式的技术要求。因此,CTP技术需要一个完整的数字化环境、配套的输出设备和器材以及全新的管理理念。 印版照排机(Platesetter)的出现使数字页面向印版的直接转换成为可能,将传统工艺中的分色、挂网、照排、拼版、拷贝甚至晒版等操作融为一个整体,由计算机系统统一完成,实现了印前操作的完全数字化。直接制版使印前操作的数字化从原稿一直延伸到了印版,即,实现了印前操作的完全数字化,而且不再使用象银盐感光胶片等的中介媒介,结束了印前生产依赖银盐胶片的历史,实现了“无银”制版(Filmless)。这种高效、低成本的印前生产具有在此之前的任何生产技术都不可比拟的技术优势和巨大的经济和社会效益,将成为21世纪最主要的印前生产手段和系统基本配置。 数字印刷机(Digital Press/Printer)的出现使数字页面向印刷品的直接转换成为可能,将传统的印前、印刷甚至印后操作融为一个整体,由计算机系统统一完成。这是一个“彻头彻尾”的数字化生产技术,在整个生产过程中没有任何中介物理媒介存在,所有产品在与顾客见面之前都以数字方式在生产系统中存在、流通和处理加工。数字印刷不再使用传统意义上的印版,属于无版印刷方法(Plateless Printing),因此具有可变信息印刷(Variable Information Printing)和按需印刷(On-demand Printing)的能力,将成为正在逐渐兴起的按需/个性化印刷市场的主要生产技术手段。 显而易见,CTP技术实际上是印刷产业技术数字化发展的一个必然结果。CTP已经不再是一个孤立的设备或器材,是一个完整的系统工程,需要配套的数字化环境、控制管理技术和设备器材之间的协调作用才能发挥所具有的潜能和优势。 |
三、CTP技术需要的生产环境 |
早期的CTP生产流程着眼点主要放在印前系统,主要涉及从前端设备到印版照排机的数字工作流程。但是,今天的CTP工作流程所覆盖的范围已经从前端设备一直延伸到印刷机,甚至要延伸到印后工序,实现了印刷生产系统的高度整合和生产流程的综合管理和控制。在这种高度整合的生产系统中,传统的印前、印刷和印后工序由计算机网络(+数字媒体)连接成为一个整体(系统的无缝连接),各种设备和器材都作为整合系统的组件在系统级别上进行集中统一管理和控制,所有生产信息和产品资源在系统各个组件实现无缝传输,交换和共享。数字化工作流程及管理将成为CTP技术运行的必要条件和关键。 印刷生产系统的数字化和网络化的进程并没有停留在印刷生产系统本身,已经开始向印刷生产系统的两端延伸,将定货、策划、设计等为代表的业务入口和产品储运、流通、销售等为代表的销售出口都纳入到了系统的管理范畴,逐步形成了一个以数字网络和数字媒体为纽带,包含企业甚至集团整体的经营策划,生产组织、调度、协调、监控、管理以及营销管理数据的庞大信息系统。从技术的角度来看,这个庞大的网络系统的组件可能是来自不同厂商的不同品牌的设备、器材和系统,因此,标准化(数据格式的标准化、通讯接口的标准化等等)成为系统平稳运行,数据无故障流通、交换和共享的关键。 并不是所有的企业都已经具备了这种完全数字化的生产环境,即使在发达的工业国家,如美国、日本等国,多数企业仍然处在数字与模拟流程并存或混合的过渡状态。在这种状态下,仅仅靠引进印版照排机或数字印刷机显然还不能够构筑真实意义的CTP生产。这也是设备器材厂商和印刷企业不断努力的一个方向,并取得显著进展。基本上所有大制造厂商都推出数字工作流程,非常重视在数字化和网络化背景下的整合生产管理技术。比较有代表性的有Agfa推出的Apogee Series2,Heidelberg公司推出的Prinergy等等。Dainippon Printing公司的Prepress Workflow Management System也称为DNP Flow以及其他公司展出的系统;拟在实现自动套准、墨量预设以及印后加工高效自动化的,建立在CIP3标准上的印前到印刷甚至到印后环节的数字化工作流程有Mitsubishi Heavy Industries公司的CIP3 Compatible PPC Server Interface,Heidel-berg公司推出的CPC32-CIP3:Prepress Interface以及Komori公司推出的HIPER系统Highly Intelligent Printing for Economic Reengineering等等;以系统整合为背景,贯穿印前-印刷-印后的数字化工作流程有Heidelberg公司推出的,以Delta技术为核心的数字化工作流程,Fuji Film公司推出的拟在实现系统各个组件之间一致性的数字式工作流程Valiano Flexfile System以及以数据库和网络为技术背景,对应不同使用用途的AGE Advanced Graphic arts Evolution,Danippon Screen公司推出的对应于网络化的智能型RIP:True Flow以及AGFA公司、Scitex公司推出的数字式工作流程。尽管各个产品针对的专业领域和覆盖的范围都不尽相同,但普遍都趋向采用PDF作为数据格式,主要原因是PDF格式非常适合于数字页面的传送,而且这种传送以及传送结果不依赖生成这些数字页面的软件和硬件平台。这在今天的网络出版/印刷以及网络化图文数据库的再利用等领域,具有非常重要的意义。 |
四、在印版上直接成像的CTP技术 |
在印版上直接成像的CTP技术分为脱机直接制版和在机直接制版两种,即所谓的CTPlate和CTPress。这里所说的“机”指印刷机。前者是一种独立于印刷机的直接制版系统,通过一台独立的印版照排机将数字页面直接转换成印版,然后再用普通的印刷机进行印刷,具有极大的通用性和灵活性,适合于所有类别的印刷。后者是一种印刷机和制版机一体化的直接制版系统,直接将数字页面扫描成像在印刷机的印版滚筒上,表现出设备的专用性。在机直接制版的特点是在扫描成像过程中计算机同时完成了套准和墨量设置,因此具有极高的制版效率和更短的开机前准备时间,非常适合于交货期短,品种多变的短版印刷市场。 从版材开发的角度来看,紫外光扫描技术,特别是采用常规紫外光源的扫描技术的出现极大地缓解了直接版材开发研究的难度。多数光化学材料体系,如,光聚合、光交联、光致亲和性变化,甚至传统的PS版材料体系都非常容易在这个波长范围内感光。只要最终到达印版版面的光束具有足够的强度(要求光束在扫描光学器件的传输和调制过程中光能的损失减少到最低限度),就有可能实现可以接受的扫描成像速度。因此,人们提出了传统版材(如,PS版)直接制版的概念,即所谓的CTcP(Computer To conventional Plate)。从远期目标来看,UV-LD激光和传统紫外光源扫描技术将直接影响今后直接制版技术的发展方向。在此之前,红外激光热敏成像体系呼声非常高,被认为是直接制版今后发展的方向,相应的设备和版材开发研制成为直接制版技术发展的焦点。红外激光热敏成像的最显著优点主要表现在(1)明室操作性能、(2)成像能量阈值明显(即,成像过程无能量累积效应)和(3)技术成熟的高功率固体红外激光光源(IR-LD和YAG),但是致命的弱点是敏感度(感光度)非常低。热敏成像材料体系多数依靠物态的变化实现成像记录,如,热致融化、热致汽化、热致相变化、热致化学反应等等,要求温度必须达到相应物态变化的温度以上。因此,物理刺激源(激光或加热头)必须具备足够的强度(功率)才有可能使被版材吸收的能量全部贡献于温度的升高(近似于绝热条件),从而达到足以导致物态变化的温度,否则,吸收的能量会在与环境的热交换中消失,版材的温度达不到足以使物态变化的温度。这是热敏成像体系为什么一般没有能量累积效应(→可以实现明室操作)和具有明显的成像功率阈值(→影像边缘清晰,高反差)的原因。另一方面,物态变化需要比较高的能量,而且一般难以引入连锁反应机制(即,所谓的增幅机制),因此敏感度(感光度)都比较低,最低成像曝光量一般在数百mJ/cm2以上,远远高于其它的成像材料体系,如光交联/光改性(数十mJ/cm2、光聚合(数十μJ/cm2)、银盐及静电照相体系(数μJ/cm2)等等。为了弥补热敏成像体系低感光度的缺点,一般都需要采用W/cm2级以上的大功率激光器,以达到实际应用需要的制版速度,这并不是一种十分有利的选择。从发展态势来看,在脱机直接制版领域,红外热敏成像体系和紫外光敏成像体系肯定会成为今后的竞争焦点。 ●红外热敏版材 在热烧蚀版材中,PressTek公司的热烧蚀型无水胶印版材值得一提。这种版材由斥油的硅胶表面层、光热转换层(吸光层)、亲油底层和版基构成。硅胶表面层将构成最终的非印刷表面,在热的作用下会随光热转换层的汽化作用而被去掉,从而使下面的亲油层裸露出来成为接受油墨的印刷表面(图9)。光热转换层的主要作用是吸收扫描激光发出的光能,并有效地将吸收的光能转换成热能,使版面的温度升高达到汽化温度水平。这种版材的版基既可以是金属底基(如,铝版基),也可以是柔性的高分子片基(如,聚酯片基),具有比较宽的适应性。这种版材因为激光扫描成像后即可进行印刷,因此特别适合于在机直接制版系统,这也是为什么目前相当多的直接成像印刷机都搭载这种版材的主要原因。尽管这种版材也属于无需要后处理的直接版材,但在扫描成像过程中要产生烧蚀汽雾和碎片,需要采取必要的措施进行排污处理,否则将对成像光学器件和环境造成污染。需要特别说明一点,无水胶印并不是热烧蚀型直接版材的唯一选择,通过适当的结构变化,热烧蚀型直接版材同样可以用于常规的有水胶印。 热交联版材由热敏涂层和亲水版基构成。热敏涂层一般由(碱)水溶性成膜树脂(如,酚醛树脂)、热敏交联剂和红外染料构成;亲水版基可以使用与传统PS版完全一样的铝版基。红外染料的作用是有效地吸收红外激光的光能,并将吸收的光能转换成热能,使热敏涂层的温度能够达到热敏交联剂的反应温度;热敏交联剂的作用是在温度的作用下与成膜树脂反应形成空间网状结构,从而使热敏涂层失去水溶性。由于空间交联的作用,曝光区域的热敏涂层在显影处理后仍然留在版面成为亲油的印刷表面,而没有曝光的区域被去掉使下面的亲水版基裸露出来成为亲水的非印刷表面(图10)。有些版材为了进一步提高热交联的效果,往往在曝光后还要对版材进行预热处理,从而进一步加深热交联效果(也是一种提高感光度的增幅机制)。这类版材称为需要预热的热交联版材。热交联版材的图文区域由空间交联的高分子树脂构成,因此这类版材通常具有非常高的机械强度和耐印率,一般都可以印刷数十万份,非常适合长版印刷市场。 热转移版材和热致相变化版材都属于成像后不再需要化学后处理就可以印刷的无后处理直接版材(Processless CTPlate),而且在激光扫描成像过程中也不会产生烧蚀碎片和汽雾等废弃物,因此,这种类型的版材既适合于脱机直接制版,也适合于在机直接制版,受到普遍关注。热转移直接版材由色带和受像基材构成。受像基材本身具有良好的亲水性(如,传统PS版的铝版基),主要作用是接受由色带转移的热蜡层和构筑亲水的非印刷表面。色带由耐热的高分子片基和热敏层(热蜡层)构成,热蜡层由低融点的高分子材料和红外染料构成。成像时色带与受像基材处于紧密接触状态,激光光能被染料吸收后转换成为热能,使热敏层温度升高导致热蜡层的高分子融化,从而使“液态”的热蜡层转移到受像基材上,形成印刷的图文表面(图11a)。为了提高图像区域的机械强度,往往需要在更高的温度下对转移在受像基材表面的热蜡层进行固化处理,原理是使热蜡层交联形成空间网状结构。尽管这种版材不需要显影后处理,但是,分离的色带与受像基材会给使用和控制带来不便,增加可变因素。相比之下,热致相变化的直接版材更具优势。这种版材由热敏涂层和支撑底基构成。热敏涂层具有足够的亲水性,成为非印刷表面,但在热能的作用下能够转变成亲油性,成为印刷的图文表面(图11b)。这种版材的底基仅仅是热敏涂层的支撑体,不参与最终的印刷,因此没有亲和性要求,根据不同的使用目的既可以是高分子片基,也可是金属版基。Agfa公司发布了一种新型可重复使用的版材技术,称为LiteSpeed,值得一提。LiteSpeed实际上是一种高分子涂布液,可以喷涂在任何印版或印版滚筒等基材表面,形成高分子膜。因此,这种高分子膜又被称为喷涂高分子膜(Spray-on-Polymer)。喷涂高分子膜经激光成像后,无需后处理即可进行印刷。印刷完成后,高分子膜可以很容易地被清洗掉,印版或印版滚筒表面又恢复到原始状态。由于支撑基材可以重复使用,因此,喷涂高分子膜非常适合于在机直接制版。 由于在机直接制版系统要求制版过程快捷、简便,因此常常采用无需后处理的成像技术和版材系统。开创这一先河的是海德堡公司推出的DI技术,该技术采用Presstek公司的红外激光热敏成像和热烧蚀无水胶印印版的在机直接成像系统。随后开始出现其它的成像体系,但是热敏成像系统,特别是不需要后处理,而且没有生产污染的热敏成像系统,如热致相变化成像体系、热蜡转移体系等等依然是首选的体系。Komori公司推出的代号为Project D的在机直接制版系统,采用CreoScitex公司的240光束IR-LD激光头,使用Agfa、Kodak Polychrome以及Asahi Chemica1等公司提供的无须后处理的热敏版材,制版时间可以控制在4分钟之内。另外,KBA和Scitex公司合作推出了Karat在机直接制版系统;Ryobi与Presstek合作推出了Ryobi 3404 DI;Akiyama采用Presstek的一体化红外激光扫描头ProFire,推出J Print Perfector系列在机直接制版系统;Screen推出TruePress在机直接制版系统……。 从另一个角度来看,也可以说目前在机直接制版系统可以细分为采用传统形态印版的系统和不采用传统形态的系统两种(图15)。目前有一种误解,将在机直接制版系统称为数字印刷机,这种误解在不采用传统形态印版的在机直接制版系统中尤为容易发生。严格地讲,数字印刷机应该是数字印刷使用的印刷设备,应该满足(1)最终影像的形成过程是数字方式、(2)真实意义上的无版、(3)可以实现可变信息印刷。显然这两种在机直接制版系统都不能满足这些条件的要求,因此,相应的设备不妨可以采用“直接成像印刷机”、“在机直接制版印刷机”等术语来描述,但使用“数字印刷机”显然是不妥当的。 |
五、在承印物上直接成像的CTP技术 |
在承印物上直接成像主要有两种形态的应用,即数字印刷和数字彩色打样。尽管它们在承印物上直接成像这一点是一样的,但针对的应用领域不一样,有不同的技术要求。例如,数字印刷对输出速度、成本和耗材的通用性有特别要求,而数字彩色打样则对彩色的忠实还原和与最终印刷品的一致性有特殊要求,输出速度、成本和耗材的通用性成为相对次要的因素。 按需市场在国外正在逐步发展和形成过程中,在国内还没有这样的市场,但会随着技术和经济的发展而发展。按需化、个性化的需求是一个巨大的潜在市场,需要引导和发掘。也许,对我国这个特定的对象,需要用现有的按需印刷/出版技术去推动按需市场,促使其形成和发展。 磁记录成像等4种方法。采用干式色粉显影的静电照相系统分辨力可以达到600~800dpi,采用湿式色粉显影的可达数千dpi,而且每个像素的阶调数可以是多值的(但有限)。如果采用功率为100mW的激光扫描成像,一维空间的扫描成像速度为6.35m/s,而且可以在普通承印物上成像,呈色剂为颜料,与传统的胶印相似。喷墨成像具有300~1500dpi的分辨能力,阶调 数为多值(但,有限),而且成像速度非常高,单一像素的成像时间一般在10-4~-6s(取决于不同的喷墨成像方式),一维空间的扫描成像速度为0.63~63.5m/s(按400dpi密度扫描)。但是,大多数喷墨成像都采用水基油墨,而且呈色剂以染料为主,最终影像的形成依赖油墨与承印物的相互作用。因此,喷墨成像系统一般需要使用与油墨配套的专用承印物,以便实现油墨与承印物之间在性能上的最佳匹配。采用颜料的普通纸成像一直是喷墨成像技术发展的一个方向,同时,也是技术难点所在。电凝聚成像是一种全新的成像方式,具有非常高的成像速度,每个像素的形成时间为4×10-6s,一维空间的扫描成像速度为15m/s(按400dpi密度扫描)。这种成像方法采用电化学反应使分散体系凝聚的原理,使一种水性的反应油墨从液体状态转换成为固体状态,从而实现影像的记录。尽管这种系统目前的分辨力还非常有限,只能达到400dpi,但每一个像素都具有高达256阶的阶调再现能力,因此,具有比较高的质量效果。 在上面的高速化方法中,速度、分辨力和价格始终是矛盾的三个方面,并且相互制约。例如,要想获得高质量,就必须提高成像元件的集成度(即分辨力),这必然会导致价格上升,同时也将导致速度下降(因为单位长度需要放置更多的像素)。实际上,如何协调这三个矛盾是实现数字印刷产业化应用的一个非常实际的技术问题。在不提高分辨力的情况下扩展像素的阶调层次再现能力是实现高质量的一个有效的方法。这样既可以实现高品质,同时又比较巧妙地回避了在速度和价格上的矛盾(因为不需要增加成像元件的集成度)。众所周知,采用网点再现阶调有三种基本方法,即(1)面积调制网点方法、(2)墨膜厚度调制网点方法、(3)面积和厚度同时调制的网点方法。第(2)和(3)种方法都可以在分辨力非常有限的条件下实现高质量,因为最终影像的视觉质量效果取决于分辨力和每一个像素能够再现的阶调数的平方根之间的乘积(按调幅网点换算),即, |
六、结束语 |
CTP是印刷产业技术数字化和网络化发展的必然结果,将成为21世纪印刷生产技术的主力军。CTP技术是一个完整的系统,既涉及到设备、器材,也涉及到系统控制和管理。这一点往往容易被忽视,认为只要购买了CTP设备和相应的耗材就能实现CTP生产。完全数字化环境是实现CTP生产的必要条件,配套的数字流程以及质量管理体系是CTP能否充分发挥效用的关键。 |
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