第二部分:数字印前技术及其设备

齐福斌

凹印版记录输出技术及设备

凹印版是雕刻在凹印滚筒上的。凹印版经过长期的手工雕刻过程，至今仍然有一些凹印工艺需要手工雕刻印版。现代凹版雕刻技术可以分为机电式雕刻和能量束雕刻两大类。

①机电式雕刻：包括电磁驱动雕刻和压电晶体驱动雕刻。

②能量束雕刻：包括激光雕刻（激光直接雕刻和激光烧蚀掩膜）和电子束雕刻。

1.机电式雕刻技术及设备

机电式雕刻技术，包括电磁驱动雕刻和压电晶体驱动雕刻技术。

①电磁驱动雕刻技术。电磁驱动雕刻是用电磁场驱动雕刻刀雕刻凹版网穴的技术。

电磁驱动雕刻也称电磁式电子雕刻，是目前凹版雕刻的主流技术，发明于1962年。图2-51是电磁式电子雕刻机。电子雕刻机雕刻速度一般为4000～8000网穴/秒，最高可达12800网穴/秒。

电磁式雕刻机主要雕刻镀铜的凹版滚筒。雕刻时，凹版滚筒转动，雕刻头沿轴向步进移动或连续移动，步进移动形成各圈分离的轨迹，连续移动形成螺旋线轨迹。雕刻头上的雕刻刀由电磁场驱动雕刻网穴，而电磁场直接受印刷图文雕刻信号控制。电磁式雕刻，雕刻的网穴基本上都是调制网穴，因此，雕刻信号具有某种振动频率而且振幅不同，振幅大小受图文每个像素灰度值调制（调制网穴深浅），如图2-52所示，与胶印记录设备的二值（1位/像素）图文信号不同。

目前，网穴雕刻有常规雕刻和超精细电磁雕刻两种。

A.普通（常规）雕刻。在雕刻过程中，受雕刻信号控制的电磁场驱使雕刻刀不仅按某种频率振动，而且振幅也在变化，振幅大小随图文每个像素灰度值变化。

滚筒转动，雕刻刀在振动中切入滚筒表面，使滚筒表面部分铜层被切下，形成网穴，网穴周边的毛刺被刮刀刮掉，以利于油墨流出，随后进行圆周方向下一个网穴的雕刻，直至滚筒圆周方向一圈网穴雕刻完。如果雕刻头沿轴向步进移动，在雕刻完一圈后雕刻头步进移动，进行下一圈雕刻，直至整个滚筒雕刻完毕。如果雕刻头沿轴向连续移动，雕刻头按螺旋线轨迹不停的移动，则雕刻刀不停的雕刻，直至完成滚筒的全部雕刻，如图2-53所示。

这种普通（常规）雕刻，雕刻刀每振动一次完成一个网穴雕刻。因此，雕刻分辨率和加网线数相同。在常用加网线数下，对精细的文字、线条再现不利。

B.超精细雕刻。2003年提出超精细雕刻，主要是用500dpi～1200dpi（防伪雕刻用2540dpi）的分辨率进行极细线条和文字的雕刻。图像部分，用多行雕刻线组合成一行网穴，雕刻分辨率不再与加网线数相等。超精细雕刻大幅度地提高了精细线条、文字和图像质量。图2-54是超精细雕刻与普通雕刻效果的比较图。

③不同雕刻方式的网穴角度。凹印和胶印一样，在多色叠印时，不同色版的网线角度应该不同。不同雕刻方式，实现网线角度不同的方法各异。

常规雕刻中，一次振动完成一个网穴，一般采用圆周方向上，相邻两行网穴错开半个网格的距离，并采用中心对称、“拉长”、“压扁”几种不同网穴，获得不同角度的网线。

超精细雕刻，一个网穴由多次雕刻完成，与胶印加网方式相似。

②压电晶体驱动雕刻技术。压电晶体驱动雕刻技术的原理是采用压电晶体堆驱动雕刻刀，在不同电压作用下，压电晶体的伸缩变形量不同，用其变形造成的驱动力，推动雕刻刀进行网穴雕刻。目前，压电晶体驱动雕刻的雕刻频率可达11000次/秒。

2.能量束雕刻技术及设备

能量束雕刻技术，包括激光雕刻（激光直接雕刻和激光烧蚀掩膜）和电子束凹版雕刻技术及设备。

①激光凹版雕刻技术。激光雕刻技术包括，激光直接雕刻技术和激光烧蚀掩膜技术。

A.激光直接雕刻技术。激光直接雕刻技术是利用高功率激光器发射激光，激光直接雕刻金属，特别是在雕刻金属铜和铬时需要高功率激光器。雕刻原理是：激光的能量将金属急速熔化而获得网穴，如图2-55所示。

激光直接雕刻技术多采用类似超精细雕刻的方式雕刻网穴，即一个网穴用多点烧蚀完成，以此实现对网穴角度、深度、开口面积的控制。

B.激光烧蚀掩膜技术。激光烧蚀掩膜技术是一种利用激光间接生成凹版网穴的技术。基本原理如图2-56所示。在镀铜的凹版滚筒表面涂布抗腐蚀层（即掩膜），用多路激光烧蚀图文部分的抗腐蚀涂层，使其露出铜层。然后，再对露出图文的滚筒铜层进行腐蚀和后续处理，而形成凹版滚筒。

与胶印中记录输出胶片或胶印版类似，控制激光烧蚀的图文信息是1位二值数据，即只有烧蚀和保留涂层两种状态。烧蚀的记录分辨率很高，最高可达5080dpi。因此，文字和图形的精细程度高于常规机电式雕刻。同时，可以在RIP加网时采用更灵活的网点参数和配置。

②电子束凹版雕刻技术。电子束凹版雕刻技术诞生于1985年。电子束凹版雕刻是利用高能电子流烧蚀铜层而获得凹版网穴的技术。它的雕刻频率可以达到15万个网穴/秒。网穴可以是面积和深度双调制的调制网穴。

电子束凹版雕刻，用数万伏高压电场，产生高能电子束，通过电场和磁场作用，使电子束在几微秒内达到所需要的强度和尺寸，将滚筒表面的铜液化和部分气化，用刮刀去除网穴周边的毛刺，形成所需要的凹版网穴。endprint