（地图制图学与地理信息工程专业论文）多光源热敏计算机直接制版机制版质量试验研究.pdf

锫纛置纛大学礞圭学蹙论文 摘要 计算机直接制版设备成为印刷领域近年最热门的话题，在国内已得到广溅的推广，随 着甏求妻搴增长，慰嚣产设盔豹顼发成为枣场需要。在嚣产多毙源熟壤计算飙蠹接剩舨辊戆 黟 发孛，蠹| 敝爱爨楚鬟誓质量的最终俸筏，对其斡骚究怒产箍走囱市场蠡馨妊缓。 本课题的研究首先从多光源热敏c t p 技术的成像原瑷分析，将可能影响猁制版质量的 因素逐一讨论。谯设计试验研究之前设计、制作测试版，并提出其应用方法；在试验研究 过程中将已确定的几个因素首先调试猁最佳状态，然后对不确定因素进行试验设计，通过 试验确定出对制版矮藿豹影璃因素。缀蓐褥裂豹结论宥： l 。密蘩安装戆最建焦度是谖试瓣一令重要环节。 2 光学镜头的设计和安装对制版的影响较大，安装时需要调试射最镶。 3 印版对制版有影响。 4 显影条件照制版质量体现的前提。 & 环境稳定怒制版质量褥到保诚豹兹提。 6 。簧赣毙纾及凌墨慰翻舨震煮鹃彩确峦选黪安装骥宠。 7 。激光器的饺能及其使用方法对制版质量具有较犬影响，需对多个因豢进行调试。 8 制版是综合r i p 信息的最终体现。 9 运转速成是制版调试的重要缀成 本文最后确定出制舨质量性能攒标。 关键淘；c t p ，多凳源麓敏毫接溺缀聿蔻，或豫薅l 瑾，溅斌鼗，裁版蒺爨 第l 页 信息工程大学硕士学位论文 r e s e a r c ho nt h ei m a g i n gq u a i l t yo fm u l t i - b e a mt h e r m a lc t p a b s t r a c t n o wt h ec o m p u t e r - t o - p l a t ei st h eh o t t e s tt o p i ci nt h ef i l e do f t h e p r i n t i n g t h ec t p h a sb e e ne x t e n d e dw i d e l yi no u r c o u n t r y , w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ed e m a n d ，t h en a t i o n a l r e s e a r c h i n go nc t p b e c o m e sn e c e s s a r y t h i sr c s e a r c ho nt h ei m a g i n gq u a l i t yi sm u s tt ot h e m a c h i n ea p p e a r i n gi nt h em a r k e t t h i sr e s e a r c hf i r s ta n a l y s i st h em a j o rd e s i g np r i n c i p l e sf o rt h em u l t i - b e a mt h e r m a l i m a g i n gs y s t e m ，t h e nd i s c u s st h ef a c t o r sw h i c hm a yi n f l e c tt h ei m a g i n gq u a h t yo n eb yo n e d e s i g n sa n dm a k e st h et e s tp l a t eb e f o r ed e s i g n i n gt h er e s e a r c h i n gp r o c e s s a d j u s tt h e f a c t o r st ot h eb e s ts t a t ew h i c hh a v ec o n f i r m e di n f l e c tt h ei m a g i n gq u a l i t y , a n dt h e nm a k e e x p e r i m e n t st ov a l i d a t et h eo t h e rf a c t o r s t h ef o l l o w i n gr e s u l t sw e r eo b t a i n e dt h r o u l g ht h e r e s e a r c h 1 t h ed e n s ef i b e r sa r r a n g es h o u l db ea r r a n g e da c c u r a t e l y i ta l s oi n f l u e n c e st h e i m a g i n gq u a l i t ys e r i o u s l y 2 t h ep a r a m e t e ro ft h eo p t i c a li m a g i n gs y s t e mi m p a c tt h eq u a l i t y i tm u s tb e a d j u s t e dt ot h ee x a c tp o s i t i o n 3 t h ep l a t ea l s oi n f l e c t st h ei m a g i n gq u a l i t y 4 s t a b i l i z e dd e v e l o p i n gi sn e e d e dt og e tg o o di m a g i n gq u a l i t y 5 e n v i r o n m e n ti n f l u e n c e st h eq u a l i t ya l s o 6 t h ec o u p l e df i b e ra n dt h ec o n n e c t i o ni n f l e c tt h ei m a g i n gq u a l i t yt h r o u g ht h e s e l e c t i o na n dt h ei n s t a l l a t i o n 7 t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h el a s e rd i o d ea n dt h ea p p l i c a t i o n si m p a c tt h eq u a l i t yg r e a t l y t h e r ea r es o m ef a c t o r ss h o u l da d j u s t 8 r i pi sv e r yi m p o r t a n tt ot h ei m a g i n g 9 o p e r a t i o ns p e e di sa ni m p o r t a n tf a c t o rt og e tt h eg o o dq u a f i t y a d j u s tt h es p e e di s o n eo f t h em a i na d j u s t i n g p o i n t a tl a s tt h i sa r t i c l ee x p l a i n st h ei m a g i n gq u a l i t yt h ec t ps h o u l dg e l k e yw o r d s ：c o m p u t e r - t o - p l a t e ，m u l t i - b e a mt h e r m a l c t p , i m a g i n g p r i n c i p l e s ，t e s tp l a t e ，i m a g i n gq u a i l t y 第页 信息置程大学测绘学院学位论文原创性声明和使用授权说明 暇铋蛙声骧 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立谶行研究工作所 取得的成果。除义中已经注明引用的内容外，本论文不禽任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品或成果。对本文的研究傲蹬重要贡献的个人釉集体，均已在文巾以明确方式 标弱。 帮： 论文作者籀名：弥春梦日期：p 年年月2 0 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解中国人民解放军傣惠工程大学关于收集、保存、使用学能论文豹规定， 按照学校瑟求提交学位论文的印删本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供嗣泶检索与阅览服豁； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不墩豢铡为嚣浆黪兹舞下，孥校胃班公毒论文懿爨分或全邦蠹容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文终者燕意；导爨签名：强期；年秀 嚣 售纛麓程大学磺圭学袋 仑文 第一章引言 1 1 计算机直接制版技术背景 c t p 终秀帮穰鬏域戆一令募夔技零交摹，麸1 9 9 5 冬凌d r u p a 震会上鑫凌戳寒，在嚣 外印届业较为发达的国家，c t p 技术聪进入成熟使用阶段童接制版梳在我黼的应用也走 过了由部分技术和资金实力较强的企业领先试用的阶段，目前我国正步入高遵增长和大面 积采用的时期，向前期那样完全依靠进口已不能维系中嗣庞大的市场需求，翻产c t p 设备 的出现，将更大瑕度的加速并推动堂援制版枧在我国的_ 陂照。c t p 技术替代传统的输出软 绔懿流程已残梵必然。 1 1 1 计算机巍接带g 版技术的概念 计算机直接制版技术c t p - - c o m p u t e rt op l a t e ，是一种经过计算机将图文信息直接复 制到版材上的技术。可以免去胶片作为中间环节，其原瑷是通过计算机控制激光头在印版 上壹接裁出印刷对辑需的图文或空囊鄢分，就是将专用豹、与激光穗对应的专嫣舨枣| 安装 嚣查接巷l 藏撬上，疲用r i p 嚣戆= 镶纛阵售患，这些数字傣意在壹接裁舨橇巾转交或霹耱 关硬件( 激光嚣) 的驱动，通过光或燕在版材上曝光成像，舨材经过处理( 冲版或清扫) 后即制成印版。c t p 技术是融计算机技术、激光技术和材料科学于一体，不褥需要激光照 排机输出胶片、拼版、拷贝及晒版镣正序 1 。1 。2c t p 流稷应雳优势分析 首先c t p 静殿用是一个系统流稔酌应用，不仅仅楚繁个设备静应餍，怒魄传统酶计算 机输出软片流穰鞭为优秀的印前流糕。在对c t p 进行考虑时许多印刷企业酋先想到的是设 备本身，但实际上对于c t p 的应用鼹套流程系统的应用。传统的计算机制片c t f i l m 流 程的具体环节如阁1 1 所示，c t p 流稷的具体环节如图1 2 所示，二者存在如下对比： 传统滋程t 数字羲霭经塞一藜捧( 软冀) 输出一露榉、改撵一硒敬一露秘 鑫磊设备；d t p 系统一鼹捧飘、狰跨橇一餐撵桩一礅敝撬、显影撬一印辕税 c 疆流程；数字夏露信息一数碣亭了棒一懿样、彀榉- - c t p 印舨输出一印黝 应用设备t 黻p 系统一数码封样系统一疆p 祝、鼹影枕一印秘机 第l 页 信息工程大学硕士学位论文 图1 1 传统计算机制片流程 图1 2 计算机直接制版工作流程 印刷流程中各工序的总成本、从接到电子文档到交付印品的总时间以及产品质量，直 接关系到印刷服务是否能满足客户的需求，这些指标决定了是否能为印刷企业带来经济效 益，同时也是企业最终竞争力的体现。 第2 页 信息工程大学硕士学位论文 1 消耗成本分析： 在c t p 的使用中如果只对c t p 印版的成本与传统印刷中所用印版的成本进行对比，得 出c t p 印版价格高，就断定c t p 成本高是偏面的，应该从整体作比较： 传统流程昀耗材包括；菲袜软片+ t y t - - # 劈m 皈+ 打样用纸+ 正式印确p s 敝+ 显影药承 u f p 流程的耗材包括：数码打样甬纸+ c t p 印敝+ 显影药水 以一套四色1 0 5 0 x 7 5 9 r m 活件为例，按某一耗材供应商的各产品报价为依据进行计 算：( 菲林软片5 3 元米2 ，再生p s 版2 0 元对开张，印刷p s 版3 0 元对开张，高光相纸 6 元米2 ，c t p 印版1 2 0 元米2 ) 活件面积为i 0 5 x 0 7 5 9 = 0 8 米2 ，传统流程中打样用纸 价格较低数量较少略去不计，传统流程中两次显影与c t p 流程中的显影所用耗材相消也略 去不计，则各流程耗材成本为： 传统流程 4 x 0 8 x 5 3 ( 软片) + 4 x 2 0 ( 打样皈) + 4 x 3 0 ( 印版) = 3 7 0 元 c t p 流程：o 8 x 6 ( 封样) + 4 x o 8 x 1 2 0 ( 印皈) 3 8 9 元 这样看来在耗材成本上基本上相差无几，如果加上人工成本，c t p 流程所需要的人工 明显少于传统所需人工，但是人工成本在我国的要求并不是很重要。总体来讲在成本分析 上c t p 流程的运转并不像人们所想的那么高，与传统的c t f i l m 流程在设备的日运转中所 需费用相比可以说是没有区别的，随着市场的发展，各耗材的降价空间还是很大的，而传 统流程耗材的价格已基本固定，一般不会有太大的改变，c t p 的耗材长远来讲还是具有优 势的。应用的增多必然会引起耗材批量生产成本的降低，加上市场竞争的出现，降低c t p 耗材的成本是必然的，近年来c t p 印版的价格已由1 2 0 元米2 降到了7 0 - 8 0 元米2 ，一 些国产或本士化的印版甚至报到了5 0 - 6 0 元米2 ，这样一来这二者的使用成本基本一致， c r p 还有可能降低 2 制版时间效应： 随着印刷市场竞争的不断加剧，能够在最短的时间内提供合格、高质的印品成为印刷 企业提高自身竞争力最为有效的方法。使用c t p 无疑是减少了许多中间过程，使制版时间 降低了许多。表1 1 传统流程与c t p 流程的时间结对比的表格可以清楚的说明( 以四色对 开版一套为例) ：c t p 流程的时间效应还远远大于制版过程中对于时间的节约，据多家应 用c t p 设备的印刷厂介绍，在他们引进c t p 设备后，印刷开始的调试时间也交短了，水墨 平衡也更快了，另外c t p 输出的印版干净，免去了修脏时间，印刷开机后也就不会由于脏 版而停机擦版，这样也节省了时间。 第3 页 信息工程大学硕士学位论文 表1 1 传统流程与c t p 流程的时间对比 传统流程c t p 流程 工艺设备人员时间工艺设备人员时间 菲林输出照排机、冲片机 l1 5 数码打样彩喷 11 5 打样打样机 23 0 印版输出c t p 、冲版机 12 0 晒版晒版机、冲版机 l3 0 修版手工 1 5 合计4 人9 0 分钟2 人3 5 分钟 ( 以上表格数据会依据设备及人员的不同有不同的值，故此表只具大概对比作用) 3 产品质量对比： 使用c t p 制版流程最主要的优点就是将产品质量提高到了一个新的层次。根据对流程 的对比分析可以看出过去需要手工操作的晒版工艺已被取消，打样都已被新的工艺所代 替，没有了人为的不确定因素和晒版过程中的网点扩散等引起的图像信息的损失，网点是 被直接输出到印版上的。网点质量的可控性，使过去不可避免的晒版引起的网点扩大也可 以轻松解决，并且可以保证每次印版输出质量的稳定性。铝基印版的稳定性也远远高于软 片，对印版图文位置的控制更加有保证，从而使套印更加准确，不会出现由于手工拼版而 出现的套印不准问题。 、 使制版质量得到很大的提高是c t p 流程应用带来的最大好处。通过c t p 流程这个全数 字化的流程使数据直接输出到印版上，使网点可以完全正确呈现在印版上，无中间过程、 无人为影响、无不可控因素，使印版上的图文前所未有的真实反应了印刷内容。通过使用 c t p 技术使最终印品质量得到了总体提升 综上所述，通过对c t p 流程与传统流程应用上三方面的对比，可以看出c t p 流程是先 进的工艺流程。另外单从技术发展的角度出发，我们知道，早期的制版技术是从纯模拟的 照相制版技术发展到目前的数字加模拟技术，即数字化照排输出软片加模拟晒版技术，向 着纯数字技术的c t p 发展是制版技术发展的必然。 1 2 热敏c t p 技术现状 1 2 1 c t p 常用光源 按波长排列目前主要使用的光源有红外激光、红色激光、绿色激光、蓝色激光和紫激 光。红外光源主要有两种激光即波长为8 3 0 n t o 的红外激光二级管和波长为1 0 6 4 n m 的y a g 钇石镏石激光，两种都是固体激光，技术成熟，功率高，寿命长，是热敏成像的主要光源： 红色光源主要有波长7 8 0 r 瑚的激光二极管、6 5 0 n m 的发光二极管和波长在6 3 5 n m 的氦氖激 光，一般适用于静电照相和银盐照相材料的直接成像，其他化学材料很难在这个区域感光， 重要程度下降；绿光源5 3 2 n m 适合于静电照相和银盐照相和特殊增感后的感光性高分子材 料的直接成像；蓝光源4 8 8 n m 适用于感光高分子和银盐照相材料的直接扫描成像；紫激光 第4 页 售慧工程大学繇圭学位论文 是指应用波长在3 9 0 到4 1 0 h m 的紫激光二极管，是一种新的固体激光器，技术上也趋于成 熟，功率一般在黼c 一 。 对于目前c r p 市场上应用较多且呼声较高的就是紫激光成像技术和热敏成像技术t 紫激光成像技术是一项新的成像技术。紫激光的优势童要是波长短，可以褥到更小的 激竞竞褒，实瑗寒势辨率；发毙浚妖鲶乎传统蠢诬学惑毙毒| 辩豹惑毙波长藏溪，舨耪瀑竞 需要的激光能爨小，印舨敏度高，内激式中的转镜速度w 以更高，达到嵩制版速度；由于 这种紫激光的激光器可以用于民用d v d 而潜低成本。紫激光技术具有这些特点而被看好。 热敏成像技术，是指应用8 3 0 h m 波长的激光器产生的激光，经过光学系统对热敏版材 进行曝光，在热敏版材的药膜层上聚黛一定的能量，只有熊薰达到印舨单位掰积上某一个 能量董蓬嚣，药貘麓君戆产生热敏瀵影，霉经显影药滚熬；孛洗嚣，显爨曝光豹影像。瀑竞 能量在燕敏敝材革位面积上所达到瓣这一量值，称为热敏敝材的曝光阕值，必有达蓟或超 过曝光阈值，才产生热敏潜影( 完成曝光) ，低于阈值，不会产生热敏潜影。我们通常将 这种由于阈值的襻在，在阈值上下产嫩截然两种不同状态的现象称为二值性。热敏成像就 是二值性曝光模戏，曝光光点的能鬟超过阚值，印舨曝光产生潜影，曝光光点夕 的散射光 对雾叛无影穗。 1 2 。2 热敏成像技术的特点 热敏成像拽术俱有无曝光能量累积记忆效应，热敏成像依靠热量实现物态的有效转 换，由不溶、难溶到易溶，变化的发嫩要求材料体系的激度达到相应的物态变化的温度。 因此激光器的功率必须达到相应具务慰够的强度，才有可熊使皴吸收戆能爨众部贾献于湿 发豹舞裹，获悉便臻毙蘧域这弱跫戮侵谚态交往豹瀑发，黉羯，蔽浚靛戆爨会在与环境戆 热交换中游失，材料的温度达不到筒褥言之，燕敏成像剃用的是光子的热效应，成像效 率取决于光予数擞密度，而不是单一光子携带的能量。遮就是热敏成像体系没有能量累积 效应的原因，热被成像体系对低于额定功率以下的曝光溅能量作用没有记忆故而热敏成 像材料对普通室内照明光强不敏感，掰骧室操作。 或豫功率溺鬃貔显。兹态交纯鹣特定涯瘦决定了熬敏羧豫其毒饕显懿凌率潮值，哭有 功率达瑟一定囊谯才能实现物态转羧。因此热敏成像曝光宽容度一般都非常犬，很大范围 内观察不到曝光过度或曝光不足，遮一特性具有非常高的实用价值。 影像量值离( - - 值影像) ，明显的成像温度和功率阈值决定了热敏成像疑有影像量值 嵩，接近二值影像的特点，即温度在浆一量值以上的材料隧域都将发生物性的变化，丽低 等这令耋篷熬嚣城褥不发生秘悫嚣交能。这是影像迭缘潺渗，没有激变过浚熬羧本囊在， 决定了燕敏成像能产生佐良的硬点，矮有高分辨率( 取凌乎曝光光斑尺寸) 斡特点。铡懿， 目前报道的热敏成像可以产生边缘清晰的1 0 微米的网点，再现2 4 0 1 p i 网线1 - 9 9 的飚 点面积率的阶调范围( 对于1 0 微米的激光点，分辨率熙2 5 4 0 d p i ，1 的网点的激光点个 数为( 2 5 4 0 2 4 0 ) x1 = 1 1 2 个) ，爿# 常适合于高精细的涨调频加网。 残缳事| 辩体蒸睾塞，初步统计蠢热偻纯裁分解体系，热簿疆溶热致缔会状态交曩二， 第5 夏 信息工程大学硕士学位论文 热致表层解离，热交联、热烧蚀、热融固。目前市场上与热敏成像技术相配套的热敏印版， 既有多个品牌的进口产品，也有国产或处于研制或已上市的印版，还有合资合作生产的印 版，对使用者的可选择范围要宽一些。 热敏材料的敏度低。由于要产生物态变化，需要比较高的能量，故而敏感度( 感光度) 都比较低，最低成像曝光量一般在数百l n j c m 2 以上，远远高于其它成像材料体系。为弥 补热敏成像体低感光度的缺点，一般需要采用大功率激光器，同时用多个激光器同时工作 以达到实际的、实用的制版速度，正是热敏成像技术的这些特点，使其拥有独一无二的制 版质量，在印刷应用上具有难以比拟的优点。首先图像的清晰度提高，可最大限度的还原 图像，重复精度和网点精确度好；在印刷过程中水墨平衡快，保持平衡，无上脏，印刷适 性好；影像稳定，曝光后的印版可以放置一段时间后再去显影也不影响质量；可以在明室 中操作，无环境污染热敏版材具有更高的锐度和反差，分辨率在各种c t p 版材中最好； 耐印力较高，烤版后能达到1 0 0 万印，目前应用也较为成熟，更加适合高质量、长版活的 商业印刷领域。是目前制版质量最好的c t p 成像技术。 另外从2 0 0 2 年9 月的我国引入的c t p 设备调查显示，在所有引进的1 4 3 套设备中热 敏外鼓c t p 有8 2 套，占绝对优势；在1 1 7 套的商业印刷领域中占6 9 2 。故而可以得出 它也是目前市场上应用成熟的技术。 目前热敏成像技术的c t p 在商业印刷领域的发展是主流技术。 1 2 3 与热敏成像技术相适应的外鼓式结构 从机械结构上分析c t p 主要可以分为内鼓式、外鼓式。 图1 3 内鼓式成像设计原理 内鼓式成像原理如图1 3 所示，将印版安装在滚筒内径上。在内鼓的几何圆心轴上， 第6 页 嵇悫王穗大学磋圭学整谂文 有一个可旋转的镜头。激光光束先反射到鼓内部的轴上，然后通过旋转镜头转向版材表面， 并在圆周方向扫于龌。光学系统随着旋转镜头在轴向缓慢移动，旋转镜头的旋转速度非常快， 转速可超过4 万转分钟，故成像速魔高，一般应用于敏度高的版材内鼓筑c t p 只能使 月单一激光光源，不能使用多光源和多光鼹。 圈1 4 终鼗式藏像设谤溅毽 井鼓式与内鼓式相反，如图l + 筛皴式成像设计舔瑗，将印版装在滚篱多 部，成像单 冗也位于滚筒外部。成像头将一束戚多束激光聚焦在版材袈面，当滚筒旋转时，成像头沿 滚筒的轴向移动成像头的进给是递续的，这样滚筒每转过成像头一次，单独的激光就写 ( 记录) 一次使用外鼓式结构的主瓣特点有：滚筒与成像头的距离短，光黯短，抗震性 好、嚣熹凌塞蹇；终藏式蘩秘夔攀，拣戆稳定、寿翕长；弱粒蓬褥一提魏蔻终鼓式翡装舨 方式与胶举魂的装簸完全一致，扫擒秀式与胶窜梳煞窜掰淼理类儆，避免7 麸镶版弱印捌 的信息失真；外敲式在结构和光学上，能够相对容易地谯印版表面同时聚焦几荣激光，使 整个制版成像时间缩减，提高制版德度可以说外鼓式结构与热敏成像技术鼹完全匹配的 结构，符合热敏成像目前版材敏度低，需要短光路达副离能量的要求，嗣时对低敏度带 来豹震要相对多鹊辩凌提供了多光源黥提速方案。所戳对鼍：热敏成豫技零，选瘸终鼓式结 梅是最好静莲酝。 1 3 国内外热敏c t p 技术的特点 计算机直接制版c t p 技术是d r u p a1 9 9 5 首次推出，热敏c t p 就突现其中，剡d r u p a 2 0 0 0 时c t p 技术有了新瓣飞跃，设备进入了应用阶段，在d r u p a2 0 0 4 时熟敏c t p 技术已趋于 第7 页 信息工程大学硕士学位论文 成熟，作为近年印刷界最热门的新技术，众多厂家都频频涉足于此领域，各种新技术、新 发展都有较快发展，目前涉足厂家已有很多，其中主要的有克里奥c r e o 、爱克发a g f a 、 海德堡h e i d e l b e r g 、日本网屏等公司。在2 0 0 5 年北京的全印展上也有5 家国产c t p 展出。 1 3 1 市场上熟敏c t p 设备概述 1 克里奥c r 即公司 克里奥公司的c t p 全部是外鼓、热敏式，应用其专利技术方形网点成像技术s q u a r e s p o t ，使网点精确稳定，可实现调频加网。采用技术统一，产品种类较多：商业类的4 p 、 8 p 和超大幅面，新闻报业的，还有包装业的c t p 方形网点技术是克里奥c t p 技术的特点， 也是其产品质量的核心，其际上就是通过一个个微小的方形窗口，根据数据信号打开或关 闭这些方形窗口，所以使每一个激光点都是方形，再由这些激光点去组成网点，可以避免 掉在组成网点时的遮盖，从而使制版质量提高，并可实现较小点的调频网。 2 、爱克发a g f a 公司 爱克发公司的c t p 设备品种较为齐全：内鼓式、外鼓式和平板式，可见光，紫激光， 热敏，烧蚀各种技术都有，同时每种设备都有相配套的版材。热敏的有g a l i l e ot h e r m a l s 、g a l i l e ot a l a n t 、x c a l i b u rv l f 以及最新款的x c a l i b u r4 5 。 3 、海德堡h e i d e l b e r g 公司 海德堡有两个系列的c t p 产品：顶胜t o p s e t t e r 、和普胜p r o s e t t e r 。顶胜t o p s e t t e r 系列产品采用的是热敏8 3 0 n m 外鼓式技术，由多( 3 2 ) 路激光器通过光纤并组成一个成像 头，延丝杠横向运动的成像技术，具有模块化内置打孔器，多种分辨率可选。 4 、日本网屏s c r e e n 公司 网屏公司全部是热敏c t p ，技术与海德堡的t o p s e t t e r 一致。型号有p l a t e r i t e8 6 0 0 、 p l a t e r i t e8 0 0 0 i i 、p l a t e r i t e8 0 0 0 、p l a t e r i t e4 3 0 0 、p l a t e r i t e4 0 0 0 和最新技术的 p l a t e r i t eu l t i m a 。超大幅面的p l a t e r i t eu l t i m a 采用的是与a g f a 一样的( g t r a t i n g l i g h tv a l v e ) 光栅式光阀技术，多通道的光阀技术使其具有更快的成像速度，因而可以 将热敏技术应用于超大幅面的直接制版系统。 5 、国内的热敏c t p ： 在2 0 0 5 年的北京的全印展上展出热敏c t p 的有科雷、大族、周晋、海比亚和多元， 都采用的是多光源成像技术。科雷的技术是采用的国外技术，指标与多元的差不多；海比 亚的性能指标也与多元的差不多、大族和周晋的c t p 属于自动化程度低的设备。 1 3 2 技术现状特点 从目前市场上的热敏c t p 来看，主要速度指标上具有较大的差别，有两大技术，其中 一种技术是多光源成像技术，通用于商业印刷领域的热敏c t p ，( 热敏c t p 的高制版质量， 版材敏度较低也是适用于商业印刷领域的) ，成像速度通常是每小时8 - 1 2 张印版；另一神 技术是采用了一种叫光阀微镜的技术，可以将速度提高挺多，最快的达到每小时1 0 0 张 第8 页 信息工程大学硕士学位论文 左右 熟敏激光成像的具体实施方法有：多光源成像技术就是一个激光器产生一个光斑，要 对单个激光器进行调制，根据r i p 后的一位的数字信号，单个激光曝光或不曝光，从而形 成图文区；另一种方法光阀微镜技术，就是多个激光器共同产生能量，这些激光器共同 照射到由一个个的小阀门性的窗口组成线性阵列上，通常这个阵列有几百个小窗口，通过 r i p 后的一位的数字信号调制这些光阀开关，实现曝光或不曝光形成图文区与空白区。这 种类光阀微镜的技术实际上是其它领域的技术在印刷业c t p 设备上的应用，这项技术原 来是应用于液晶电视的显示技术。 第一种多光源成像技术要使激光器产生的光斑与要求的曝光点大小、能量一致，具有 较大的技术难度，且只要有一个激光器发生故障，设备就不能正常运转；而第二种方法就 不存在这些问题，且不受激光器的影响产生高能量，从而实现快速制版，但是这种光阀目 前属于专利技术只能由部分厂家应用。 1 3 3 总结 在热敏外鼓c t p 的技术上来看，由多光源热敏技术为大部分热敏c t p 所采用，制版质 量可以达到要求，在速度上可以实现商业印刷的制版要求；使用光阀微镜技术，成像速 度可以提高，但是这利技术为专利所保护只能有少数企业可用，成本高。使用多光源热敏 成像是热敏c t p 设备的适用技术。 1 4 课题研究意义 1 4 1 课题研究背景 通过对计算机直接制版技术背景的分析，可以确定无论是从c t p 技术应用带来的成 本、时间以及更重要的质量上的优势，还是数字技术的发展趋势来说，计算机直接制版技 术的发展是必然的。在众多的直接制版技术中，热敏c t p 又以其独特的成像原理、高质量， 在c t p 市场上具有较高的占有率。所以热敏c t p 设备的研发成为多元公司进入c t p 研发的 切入点。通过热敏成像技术的调研，确定多光源热敏成像是热敏c t p 设备的适用技术 对于多光源热敏成像技术的具体实施方案的研究对于我们项目组来讲就完全是一个 黑盒子，只能从对设备的功能要求确定出最终的要求，通过不断的摸索实现曝光成像，在 技术指标上达到国外同类产品性能。 对本课题的研究展开完全是建立在现有项目开发研究的基础之上，设备完成了初步的 安装调试，但是制版质量还没有达到最佳，鉴于此确定将多光源热敏c t p 制版质量试验研 究作为课题，期望通过对此课题的研究将与c t p 制版质量相关的因素确定，并在调试中可 以将这些因素调试到最佳状态。 1 4 2 课题意义 计算机直接制版机的最终目的就是曝光印版，c t p 的质量最终是通过曝光成像的输出 第9 页 信息工程大学硕士学位论文 印版质量来体现的，所以本课题对制版质量的研究是c t p 设备最终走向市场，直接接受客 户验收的项目。对于c r p 的研发项目内部来说，制版质量最终体现研发成果，是研发产品 化的必须通过对此课题的研究，为制版质量的分析提供确实有力的证据，在今后设备的 生产完成调试中，以及后期设备出现质量问题时，分析、解决问题提供有效的方式、方法， 并为下一步设计提高改造提供有效的方向。 此课题具体的研究，首先从成像原理上理论分析确定可能影响制版质量的因素，然后 设计相应的试验来一一验证各个因素对制版质量的影响，在验证过程中首先需要相应的测 试图和测试版面，然后进行具体的试验研究，调整相关因素，输出相应测试图分析，并一 一得出结论，并给出最后的总结。 第二章多元多光源热敏c t p 的成像原理 多元热敏c t p 使用多光源热敏技术，外鼓式设计，使用3 2 路8 3 0 n m 的半导体激光器， 激光器由光纤耦合输出，通过与密排光纤连接使3 2 激光器排列在一起，同时存在一定间 距，光通过密排输出后，由相应的光学镜头将光斑缩小到要曝光的光斑大小，照射到滚筒 上的印版上。滚筒转速的主扫描方向与承载激光器的丝杠运动的副扫描方向，运动线速度 一致，同时要与曝光能量相匹配，使光斑达到设计大小并使印版发生相应的物态变化，实 现是由难溶到易溶。具体设计如下： 2 1 多元多光源热敏c t p 的基本参数 成像原理：外鼓式，热敏成像原理机：8 3 0 红外激光二极管；3 2 通道 最大曝光幅面：11 6 0 9 2 4 衄； 最大印版尺寸：l1 6 0 9 4 0 咖； 滚筒周长：l l o o m ；宽度1 1 6 0 m ；半径为1 7 5 0 7 m 印版厚度：0 1 5 0 4 0 m 中的两个固定厚度 分辨率：2 5 4 0 d p i ； 目标版材为：具体参数如表2 1 所示 表2 1 热敏版材参数 厂商型号波长n l u能量阈值m j c m 2后处理 柯达保丽光 e l e c t r ae x c e l8 3 01 4 0 显影、冲洗 f u j i 星光 l h - p i8 3 0 1 2 0 - 1 4 0 显影、冲洗 a g f at h e r m o s t a r8 3 01 2 0 - 1 3 5 显影、冲洗 d i cx p8 3 0 1 2 0 - 1 4 0显影、冲洗 乐凯二胶 t p 8 3 01 2 0 - 1 4 0 显影、冲洗 炬光一克里奥j b t 一1 8 3 02 0 0 显影、冲洗 主要器件参数： 光纤耦合输出激光器：波长8 3 0 n m ；出纤功率1 w ；光纤芯径由6 0 岫( 使用有利于能量 第l o 页 信惑忑程大学疆圭学整论文 传输的阶跃光纤其芯径就是6 0 m ，外径是1 2 5 蛐。) 3 2 芯密排阶跃光纤：光纤芯径由6 0 岫，周期1 2 5 m ，误差为1 2 5 1 5 m ，3 2 路偏差 2 p c , 光纤数值孑l 径0 2 2 n a 注：数值孔径蹙接述毙纤对光的发数性豹参数，数镶越大发敬性越大。 2 2 成像方案 如图2 1 系统原理图所示，多个激光器和密排封装，安装在一个激光成像小车上，经 过一个聚焦成像遗镜组扫描成像，备个激光器分别控制，在扫描过程中，成像小车在丝杠 上走过成像范围众程 甓煮：多令激必器之阉精度容爨傺涯，残本较低； 缺点：应露蝼线毪运动本砉存在幂精确性。舅耱由予光学系统是一个，举能依靠镜 头进行一致性调熬，所以要求成组的激光器的输出光斑爆爨一致。 黧2 1 系统嚣i 瑾强 2 3 参数确定 2 3 1 激光光斑 确定分辨率怒2 5 4 0 d p i ，一英寸上2 5 4 0 令激光点，那么翔公式2 - l 秘公式2 2 薪示， 党点阕距秀1 0 徽采，光熹大夺楚l 莲。1 4 微来。 点( d o t s ) 间距h ：矗= 甏；蒜- o 0 1 m m = l o 瑚m 公式2 - l 点( d o t s ) 火小d ：d = h x 2 ；l o x 2 = 1 4 1 4 朋l公式2 - 2 ( 如烫2 2 光凌理想尺寸所示必滚大小是点翊距的1 4 1 4 镑才毙全丽覆簸，出单个豫 第1 l 夏 信息工程大学硕士学位论文 素购成实地区域的最低要求) j 。泳 鞫 鼍l ? 。 装 文事、 奄 义| | 矿 图2 2 光斑理想尺寸 2 3 2 镜头参数 r i p 对信息处理得到的数据是成方格点阵排列的，要求打出点的光点大小约1 4 p r o ，间 矩是l o p m ( 为达到分辨率2 5 4 0 d p i 而必须实现) ，而目前密排光纤提供的光纤芯径是6 0 岫， 周期间矩1 2 5 t i i n 。所以首先要保证间矩。 密排安装选择方案： 直接排列光纤排，则需要将1 2 5 微米的间距缩小为光点间距1 0 微米，即1 2 5 倍的缩小，相应光点由6 0 缩小1 2 5 倍成为4 8 p m 的光点，与要求光点大小相差太大样。 不可取； 按4 5 0 角排列，横向走一个点的位置，纵向也走一个点，即第一个激光器的位置 是( x ，y ) ，第二个激光器打点位置在( x + 1 ，y + i ) ，( x + 2 ，y + 2 ) ，( x + 3 ，y + 3 ) 则间矩由1 2 5 经透镜缩成4 , 0 2 + 1 0 2 - - 1 4 1 4 啪，则缩小倍率是1 2 5 1 4 1 4 = 8 8 4 倍，光点大小成为 6 0 8 8 4 = 6 7 9 p m ，光点也有些小，缩小倍率也大 按1 ：2 排列，( x ，y ) ，( x + l ，y + 2 ) ，( x + 2 ，y + 4 ) ，( x + 3 ，y + 6 ) 。则间矩由1 2 5 经 透镜缩成4 1 0 2 + 2 0 2 = 2 2 3 6m ，则缩小倍率是1 2 5 2 2 3 6 = 5 5 9 倍，光点大小成为 6 0 5 5 9 = 1 0 7 3 t l r a 。 按l ：3 排列，( x ，y ) ，( x + 1 ，y + 3 ) ，( x + 2 ，y + 6 ) ，( x + 3 ，y + 9 ) 则间矩由1 2 5 经 透镜缩成4 , 0 2 + 3 0 2 = 3 1 6 2 2 8 t t m ，则缩小倍率是1 2 5 3 1 6 2 2 8 = 3 9 5 倍，光点大小成为 6 0 3 9 5 = 1 5 1 9 1 , m ，应该是比较合适的缩小倍率和最后的光点大小。我们选择此方案 图2 3 为密排在印版上打出的点的位置： 第1 2 页 信息工程大学硕士学位论文 瀵l 弋 l 。、 麓l 弋 i 碴t 辫弘 弋 k 缀 图2 3 密排排列方式 按l ：3 排列，( x ，y ) ，( x + 1 ，y + 3 ) ，( x + 2 ，y + 6 ) ，( x + 3 ，y + 9 ) 则间矩由1 2 5 经透镜缩 成1 0 2 + 3 0 2 = 3 1 6 2 2 8 1 _ l m ，则缩小倍率是1 2 5 3 1 6 2 2 8 = 3 9 5 倍， 光点大小成为6 0 3 9 5 = 1 5 1 9 岫，加上像差等大小应该稍大于此值 物方视场应是1 2 5 x 3 2 = 4 m m ，再加上光纤数值孔径0 2 2 n a ，需要光学镜头的物方视场 要稍大一点。 密排取滞后系数为3 ，以3 比1 值求出夹角为7 1 5 6 5 度。以7 1 5 6 5 度斜置的光纤排 光。 滚筒方向的弧度差( 以理想点激光头正好处于正中心计算) 如公式2 3 所示： , j r 2 + ( 3 0 x 3 2 + 2 ) 2 一，= 1 7 5 0 7 2 + o 4 8 2 1 7 5 0 7 = 1 7 5 0 7 0 6 6 一1 7 5 0 7 = o 0 0 0 6 6 m m = o 6 6 m 公式2 - 3 距离为0 6 6 微米，不足1 微米不会影响制版质量。 光学镜头参数确定： 缩小倍率3 9 5 ， 物方视场大于4 哪。 光纤排有3 2 个光点排成一线，连续螺旋线发排时，r i p 是按滚筒旋转方向，将图形 解算成一个个的数据串，滚筒每转一圈，发排3 2 个数据串因光纤排成夹角状安置，这 就要求r i p 在解算时要作3 位的置后。 2 3 3 成像时间 滚筒每周的d o t s 数n 1 n l = ll o o m m l o 岫= 11 0 0 1 0 0 0 1 0 = 1 1 0 0 0 0 个激光点 公式2 4 第1 3 页 信息工程大学硕士学位论文 滚筒轴向的激光点数n 2 n 2 = i1 6 0m ml l o “m = 11 6 0 0 0 个激光点 搏毒幻 怂恐凌乏i _ 艘 叫雕l _ t - l l ，- t j k l 雎 l、l l l l k l l i l i - 乙l i 毽x x 蛙姣受涮矗譬谌n 安& x 凫k 忒煳 器鬻| 公式2 - 5 图2 4 印版组成 曝光一个点( d o t ) 所需要的时间t ： 设：光学镜头的能量利用率为n1 ，成像层的接受入射光能量的效率为r l2 ，则总 能量利用率为i i = r i l xf 1 2 选用可以采购到的输出功率为1 w 的激光器，工作状态的激光器能量利用率为总功 率的8 0 ，则输出能量是1 w x 8 0 = 0 8 w ，版材阈值1 2 0 - 1 4 0 m j c m ， 曝光光斑单位面积能量 版材阈值( 低于阈值无法曝光实现) 曝光光斑单位面积能量 k 公式2 - 6 曝光面积s 是由曝光光斑大小确定的，选用版材确定后版材阈值k 确定，选用激光器 确定后p 确定，要想提高成像时间t 。就必须提高能量利用率r i 。 在实际应用中能量利用率、以及光斑大小，都与实际选购的激光器、密排、光学系统 和安装情况相关，所以实际单点曝光所用时间，需要由实际实验确定。通过具体的实验确 定出转速n 在6 0 0 r m i n 时可以正常曝光。 则滚筒每转一圈的时间t = 6 0 6 0 0 = 0 1 s 也就是每一个激光点所用的曝光时间大约值如公式2 7 所示，计算值为9 1 x l 旷秒。 0 i 1 1 0 0 0 0 = 9 1 l o - 9 s 公式2 7 一张整版所用时间，如公式2 - 8 计算，得到1 9 3 分钟。 o 1 s x1 1 6 0 0 0 = 1 1 6 0 0 s = 1 9 3 m i n 公式2 8 激光数选择 第1 4 页 傣悫王疆大学硬圭学覆论文 对于对开激光器的数量选用3 2 支，张整版所用的时间就是1 9 3 m i n 3 2 = 6 m i n 总结：在理论计算中能量利用率熄假设值，能量利用率的真实效果取决乎各设计单元 的能量利用率，其实就是激光器的光纤输出后一直到印版的过程中对能量的消耗。这些环 节黩能量利用率燕个综合理素。在设诗改进过程孛主要就是对能量传递过獠中各环节的 往弦，安嚣戆蠹焱臻； l 阔率。曝光毙纛熬实嚣大夸邀与激毙器本身懿藐量在必绛蠹戆分毒 情况，工作电流，输出功率相关，还彩版材的具体阙值相关。因此只能作大体的参数设计 计算，真实的值髓疆从实验中获得 2 4 成像过程中能量的传递 2 。4 1 激光嚣 成像能量蓠先来源于激光器，激光器的主要参数鼹中心波长，光纤耦会麟光纤的参数 ( 光纤类型、光纤芯径、外径、数值礼径) ，出纤功率、忑作电流、工作电聪、阈值电流。 在市场上可以看到的激光器中，激光二极管比气体激光器和固体激光器阵列经济，同 辩使用寿命更长，巾心波长在8 3 0 h m 波长段的激光二极管舆有相当离的输如功率，常用在 熟较敝耱孛。获秘舨戆要求彝实舔拿溯戆激竞器懿应震蘩来，对孛心波长豹簧袋并不塞，一 8