特种纸网之CTP软硬件技术发展亮点解读
特种纸网之CTP软硬件技术发展亮点解读
北京印刷学院 秦 炼
CTP技术经过20多年的发展，已经步入了成熟稳定期。在此阶段，比较适合对当前CTP软硬件的主要技术做一个梳理总结。
CTP设备根据机械结构模式可分为内鼓式CTP、外鼓式CTP和平台式CTP三种；从光源角度，可分为热敏CTP、紫激光CTP以及使用紫外光源的
CTcP。外鼓式CTP采用热敏光源，内鼓式CTP和平台式CTP采用紫激光光源；CTcP一般采用平台结构。下面从光学成像系统、机械设计技术、速度和幅面、配套软件几个部分对CTP中的关键技术点做一些分析和整理。
光学成像系统
CTP设备是典型的光机电结合的精密设备，其中光学成像系统是CTP设备最核心的部分。CTP的许多特点及技术指标都与其光学成像系统密不可分。光学成像系统是由光源、光路两部分构成，光源是各种形式的激光，光路则根据设备模式不同，有多种结构。
1.外鼓式成像／扫描
由于外鼓式CTP滚筒转速不能太高，因此必须依靠多路激光共同工作。目前最常见的是使用32路和64路激光通道，如网屏PT-R8600以及大多数国产CTP。外鼓式CTP光学系统通常采用半导体激光器加光纤耦合方案，其中的半导体激光器，即激光二极管，发射激光的波长为830nm，激光输出功率为1000mW左右。每路激光由1个激光二极管发出，经光纤耦合传输到成像镜头，各路光纤的另一端整齐排列黏合成光纤密排，然后由光学镜头成像到版材上。
外鼓式CTP光学成像的技术难点之一在于光纤密排，它必须保证行列整齐且间隔均匀。由于光纤被外皮包裹，相邻两个光纤芯间有一定距离，由此造成两路光不容易完全密合。为了弥补这个缺陷，光纤密排通常采取倾斜一定角度放置，以减小光间距；或者是采用交错曝光方式，即激光器上相邻的两路光并不在印版相邻两行曝光。
然而，光纤耦合方案的另一问题是光路效率通常较低。因此，某些设备选择采用直接耦合模式工作，如海德堡Suprasetter系列设备。这种光学结构不使用光纤，光源使用高密度激光二极管阵列，通过镜头直接在版材上成像。这种模式提高了光路传输效率，对单个激光管功率要求较低，如海德堡Suprasetter采用的单路激光功率仅为100mW。
GLV技术的应用使得多路光技术发展到一个新的阶段。采用GLV技术，可以将多路光的路数提高到512路甚至1024路，如网屏PT-R8800、爱克发Avalon等。这种技术的另一优点是：不再是每路激光对应固定的1个激光二极管工作，而是采用激光阵列作为1个整体曝光光源，通过GLV实现各路激光单独调制。这样即使有一两个激光管损坏，稍微增加其他激光管功率，整体曝光强度仍受影响，可以继续生产且不降低工作效率。
2.内鼓式成像／扫描
内鼓式CTP普遍使用单路光进行工作，其光路核心部件是1个高速转镜，转速能够达到60000转/分钟。由于激光点相对于版材线速度很高，因此需要采用高感光度工作模式。目前内鼓式CTP普遍采用紫激光工作，版材是感光度很高的银盐版和光聚合版。内鼓式CTP使用的紫激光二极管波长为405nm，功率几十毫瓦即可。内鼓式CTP光学系统的难点在于由于激光经过转镜反射后光程较长，转镜的稍微抖动会引起光点位置的很大偏移，因此对光学平台丝杠及导轨精度和稳定度要求很高。另外，多路光技术对于内鼓式结构设计难度很大，几乎所有内鼓式CTP都在单路光模式下工作，只有富士胶片CTP和与其使用相同平台的方正雕龙可以升级为2路或3路光工作模式。这个因素也在一定程度上制约了内鼓式CTP的速度。
3.平台式成像／扫描
平台式CTP也是使用单路光工作，这点与内鼓式CTP类似。不同的是，为了消除空转角度，其转镜多采用多面棱镜进行工作，如爱克发∶Advantage N使用的是6面棱镜，转镜旋转一周，可以扫描多行。平台式CTP使用的激光主要也是与内鼓式CTP相同的紫激光，不过功率一般稍大，如ECRM Mako 800使用的就是405nm、120mW的激光二极管。平台式CTP的局限与绞盘式照排机类似，主要是存在中心与两边光程不等的问题，需要通过特殊的光学镜头予以校正。以贝斯印（BasysPrint）为代表的CTcP设备，也是采用平台工作模式。它的光源是紫外光源（早期采用350～420nm高压汞灯，新机型开始采用激光二极管），光学系统采用DMD成像技术，其主要特点是采用面阵曝光（其他设备一般都使用线阵工作）。CTcP的最新成像系统——DSI2系统，超越了过去步进拼接模式，实现了连续运动曝光，是DMD技术应用到CTP设备上的一个亮点。
机械设计技术及功能特点
1.印版安装技术
外鼓式CTP自动上版的难度最大，因为印版要随滚筒旋转，转速有时会达到1000转/分钟以上，印版必须依靠版夹牢靠地安装在滚筒上。同时为了兼顾各种幅面的印版，尾版夹还必须设计成活动的，以根据不同的印版尺寸夹在不同位置。这就使得版夹结构复杂度较高，安全可靠性要求很强，运转中一旦发生脱落会造成严重后果。同时，不同幅面的印版，会造成滚筒转动惯量分布不同，打破滚筒动平衡。为此，外鼓式CTP还需要设置专门的动平衡配重机构，根据安装的印版幅面及厚度的不同，调整配重块的数量和位置。相较而言，平台式CTP在印版安装方面难度要小得多，且印版无须弯曲，也能够稳定安装。内鼓式CTP也相对容易实现些，但印版永远只能单张进版，不同于胶片，可以走连续卷片，并且同样都需要应付不同尺寸的印版。
2.印版定位技术
印版定位技术目前普遍采用的方法是三点定位法。印版定位的偏差，会导致印版上机后套印调整工作量增加，尤其是如果存在印版倾斜误差，则可能导致无法套准。即使是固定的系统误差（即各个色版都存在相同角度的倾斜，不影响套印），也会使得双面印刷的正背套准无法实现。印版定位孔与印刷机上版定位孔是否同时打孔，是影响这个问题的关键因素。
3.控温技术
外鼓式CTP对环境温度的稳定性要求比较高，主要因为外鼓式CTP激光光路镜头到印版的像距很短，成像景深比较小。同时，金属滚筒的尺寸较大，随着温度变化，热胀冷缩效应引起的滚筒半径变化比较大。该变化一旦超出景深范围，就会引起印版曝光效果出现问题。因此，高端设备中会专门设置有恒温控制机构，降低外部环境温度变化对成像质量的影响。
4.低转速动态调焦技术
低转速动态调焦技术是外鼓式CTP中提高曝光精度的一种先进技术。当使用GLV技术使激光工作路数达到512路以上时，滚筒转速可较大降低，使得系统整体工作精度和可靠性都得到提高。这时，低转速动态调焦技术能够实现在印版输出过程中，滚筒旋转时也可以连续进行聚焦检测，根据滚筒或印版表面位置的随机变化，实时地调整焦距，从而保证每个位置的曝光质量。爱克发∶Avalon系列热敏CTP、柯达热敏CTP中都采用了此类技术。对于内鼓式CTP而言，由于转镜的高速旋转，非常容易黏附灰尘，严重影响曝光效率。因此还要采取内部自净措施，最大程度地减少灰尘的进入。目前通常采用机器内部气压正压设置，使内部气压稍高于外部，阻止外部空气进入。
速度和幅面
CTP的工作速度通常以每小时输出印版的张数来衡量，其中报业CTP尤其强调以速度见长。外鼓式CTP的速度主要由激光路数和滚筒转速决定，采用光纤密排的CTP通常产能在20张／小时左右，而采用GLV或DMD技术的设备通常能达到50张／小时的工作速度。内鼓式CTP的速度主要取决于转镜的转速，一般在20张／小时左右。平台式CTP由于采用多面棱镜作为转镜，转镜旋转一周可以连续扫描多行，可达到100张／小时版以上的生产能力，如Krause LS Jet报业CTP最高生产能力可达到350张/小时。此外，CTP设备的高速生产还是一个整体系统问题，必须配套相应的高速供版装置和高速连线冲版装置才能最终得以实现。CTP设备的幅面，主要与印刷机相对应，通常有四开、对开、全开等幅面。随着包装印刷对大幅面的需求，以及印刷企业提高生产效率、降低生产成本的需要，超大幅面印刷机纷纷出现，逐步成为热点。与之相应的大幅面CTP也逐渐成为各设备制造商的研发重点。但幅面的加大，对CTP的机械及自动化机构提出了更高的要求。同时也会有其他一些特殊问题浮出水面，例如大幅面印版在温度变化下，由于热胀冷缩引起的套印不准问题。柯达公司给出的数据是1m宽的铝基版，温度变化5.6℃时，变形量为0.127mm。超大幅面CTP的另一个技术亮点是使用双光头实现双版同时曝光的模式，如网屏的PT-R24000Z。
配套软件技术
CTP的配套软件主要分为以下3部分。
(1)控制台软件。这是与CTP设备关系最密切的，不具备通用性。控制台软件实现的是机器操作台的工作，能够设定机器的各项参数，如分辨率、曝光量等，可用于调整测试设备，还可用于监控设备运行状态。
(2)输出软件。这是CTP的底层输出软件，它的主要功能就是用来接收光栅化后的1-bit点阵数据，然后将其发送到CTP，控制CTP曝光输出印版。由于接收的1-bit点阵数据通常是TIFF格式的文件，因此这种程序又被称为“TIFF Downloader”。在很多厂家的设计中，这个部分通常与控制台软件做在一起，成为控制台软件的一部分。如海德堡的MetaShooter就属于此类软件。1-bit数据输出软件可以作为CTP设备与前端RIP和流程软件的一个桥梁，几乎各厂家的CTP都具备这个功能。
(3)数字化工作流程。目前，主要的CTP生产商都有自己的工作流程配套销售，甚至直接捆绑销售。如海德堡的PrintReady、柯达的Prinegy、网屏的Trueflow以及方正的畅流等，它们都是基于JDF/PDF的标准数字化工作流程。海德堡、柯达、网屏都是基于Adobe PDF Print Engine 2内核，结合自己的界面及其他模块构成；而方正流程属于自主研发。
除上述流程外，国内常见的流程系统还有金豪EWF、崭新流程及佳盟优联工作流程。金豪系统主要是基于1-bit数据的RIP后工作流程，同时也支持基于PDF的工作模式，并且具备较紧凑的界面；崭新系统则完全是基于1-bit数据的RIP后工作流程；由几个核心模块较松散地组合而成，具备一定的灵活性。这两个体系的RIP主要基于HQ RIP，也可使用其他来源的1-bit数据。
佳盟优联则属于完全基于PDF的标准工作流程，功能模块齐备，并全部自主研发，比较适合国内工作模式，有较大的发展潜力。CTP技术发展到今天，无论是设备制造方面还是产工艺方面都日趋完善。CTP软硬件的各项技术也入相对平稳的发展时期，不太容易出现质的技术飞或结构设计方面上大的创新。各个厂家也基本是在化各项技术指标上下功夫，以期进一步提高生产效和降低生产制造成本。随着新设备、新材料、新工的发展，也必然还会有更多的先进技术应用到CTP硬件之中。
值得一提的是，国产CTP与进口设备相比虽然在术先进性和整体稳定性上还有一定差距，但经过多发展，也已度过最困难阶段，进入了比较成熟的时。如杭州科雷、中印周晋、保利特、豹驰等主要国设备制造商都具备了相当的规模。尤其值得称道的，这些企业的CTP核心技术都是自主研发的，为CTP后的发展打下了坚实的技术基础。
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