探索平顶网点技术在软包装高清柔印中的应用

赵嵩

长期以来，凹版印刷在我国软包装领域获得了比柔性版印刷更为广泛的青睐，一个极为重要的原因是柔印产品的品质远远落后于凹印。从加网线数上看，柔性版印刷长期使用133LPI及以下的加网线数，和普遍使用175LPI的凹印相比，在高光和实地的表现上有很大差距。国内柔印用户的普遍情况是：在薄膜上，可以印刷出来的最小网点往往在10%以上，同时在渐变到零的区域往往会出现比较明显的硬口，柔印产品的实地密度也普遍比凹印低，多色叠印时经常出现实地针孔及漏白的问题。

2009年，总部位于比利时的艾司科（Esko）公司在布鲁塞尔的标签展上发布了高清柔印（HD Flexo）技术，而推出这个产品的初衷是为满足日本标签用户对精细文字的印刷要求，以及改善柔性版印刷高光网点和细微元素的再现能力。

使用这一技术需要客户将激光雕刻机从2540dpi升级到4000dpi，而软件上用户也需要安装特别的网点，生成不同于传统调频网点的混合网点。对于高光网点，这种混合加网采用小网点包围支撑大网点的方式，让大网点更持久稳定，同时获得更精细的高光阶调，在印刷条件较好的情况下，使用HD技术可以在印刷品上得到175LPI下的1%的高光网点，这样制作到零的渐变网点就变得不再困难了。这个加网方式在标签领域获得了成功，但在薄膜印刷上遇到了挑战，尤其是支撑网点的稳定性会在大批量印刷时出现问题，因此后续的加网算法上，支撑网点被要求不再印刷出来，而是靠改进的抖动算法提升高光稳定性。

2010年艾司科又推出了针对实地加网的微穴加网技术（Microcell）。实地加网并不是一个新概念，长久以来，就有柔印用户注意到渐变阶调的最大密度往往不是出现在实地部分，而是比实地稍微低一点的阶调区域，即常见的在印版上 95%～98%的网点区域。如果观察柔性版材，95%以上的区域网点之间尚存微穴小孔，这些小孔参与印刷，并帮助了传墨，因此如果从成像技术上入手，在实地表面和网点内部雕刻更多的细小网穴，就可以帮助全阶调的密度提升。

从技术原理上看，微穴技术的实质是增加印版和油墨接触的表面积。在印刷和制版条件不变的情况下，采用微穴技术可以有效地改善实地部分油墨铺张的均匀性并提升实地密度。微穴技术的出现为提升柔印品质提供了一个有力的工具，在国内外的薄膜印刷测试上，都达到了当时的最好水平，但对于实地密度，当时的微穴技术往往只能将色密度提升不到0.2，相比一般凹印，柔印的实地密度还是有差距的。这个困扰直到平顶网点技术出现后，才得到了解决。随后的研究发现，在传统曝光方式下，由于氧气的影响，无法制作极其精准的细小网穴，而实地加网印版其实地表面积的提升也仅在10%左右，这也就解释了为什么早期的微穴加网对实地密度的提升作用十分有限。同时，由于氧气的影响，高光的圆顶网点在多年的使用后也逐渐暴露出各种问题。因此，将高清柔印和平顶网点技术结合成为了必然。

2012年以后，基于设备和额外耗材的各类平顶网点技术应运而生，除了向曝光机内充入氮气的曝光技术以外，采用覆膜和高能量LED的技术也推向市场。这些技术的应用确实帮助用户改善了实地加网技术，然而此时原有的加网和激光雕刻技术已经不能满足客户的需求。为此艾司科在CDI上升级了光学系统，更换了像差更小的非球面镜，同时在RIP过程中，采用了新的加网算法，生成尺寸更小的单像素微穴，见图1和图2。但这些雕刻技术必须和平顶网点技术结合才能发挥作用。

图1　Pixel+下的单像素微穴加网位图

图2　采用Pixel+加网的实地表面的微穴立体

平顶网点技术带来的不仅是实地密度和均匀性的提升，见图3，在高光和中间阶调上，平顶网点技术对印刷品质也有很大帮助。最新的Pixel+ 微穴技术可以获得远远超过传统微穴加网的高密度值，尤其是WSI和MG45这两种网点类型在很多印刷测试中都有比较好的表现。

然而，基于设备或额外耗材的平顶网点技术并不完美，特别是针对实地加网的激光雕刻技术，以CDI为例，由于雕刻的激光点仅有6.35μm，在4000dpi的雕刻精度下，以生产效率4m2/h的CDI4260为例，滚筒的转速在600rpm/min，雕刻每一个微穴的时间为0.635微秒，在这个时间里，控制激光的输出变得不再容易。使用前需要一个比较复杂的测试过程寻找合适的激光能量（Boost Value）, 这个测试不单单需要制版，而且需要上机印刷测试。使用过程中除了印刷条件的波动，制版条件也会对印刷效果产生影响，比如激光的聚焦、黑膜的残留密度、曝光以及洗版过程，都是需要重视的控制要点。在推广该技术进入高线数柔印过程中，制版厂以及印刷客户都经历了一系列的技术挑战。

图3　平顶网点印版下普通实地和Pixel+ 实地的密度对比

最大的问题出现在150LPI及以上的印刷过程中，故障现象常见于CI宽幅柔印机，在印刷初期，一切表现正常，但是随着印量增加，在40%～60%阶调处，网点的四角会逐渐出现油墨的堆积，直至网点粘连到一起。在尝试过调整印刷压力、更换软性胶带和加入油墨慢干剂等常规方法之后，问题仍然会持续出现。

在图4中可以发现，网点中间部分有轻微漏印现象出现，这个现象在传统圆顶网点时代就有发生，所以有用户怀疑是不是网点下凹（见图5）造成了严重糊版。在采用设备方案的制版条件下，通过改变制版参数，可以获得完全没有任何下凹的网点（见图6），再次在同样条件下印刷测试，得到了和故障现象完全一致的测试结果，所以判断网点下凹并不是造成糊版的主要因素。

图4　平顶网点中间阶调糊版现象

图5　有下凹的网点立体扫描

图6　没有下凹的网点结构

紧接着，研究人员又把注意力转移到加网算法上。Pixel+在中间阶调网点周围会雕刻一圈宽度为2个像素或者4个像素的保护环，见图7、图8。最初的怀疑是这些保护环在网点表面形成了一个封闭区域，导致油墨过多堆积在网点顶 部。当移除这圈保护环后，糊版的状况是否会有改善呢？为此，采用手动方式，我们制作了没有保护环的中间阶调网点，见图9。

图7　带有保护环的中间阶调网点位图　

图8　Pixel+带有2个像素保护环的 50% 网点立体成像

图9　移除了保护环的 Pixel+ 中间阶调网点位图

测试的结果振奋人心，糊版的问题基本得到了解决，见图10。虽然目前改进后的网点还没有正式发售，但已经有消息称，针对这一问题，艾司科公司会在近期推出全新的水晶网点，同时在最新的Crystal 雕刻机上采用升级后的激光技术，配合XPS双面LED曝光技术，这样将会有更好的印刷表现。(www.xing528.com)

糊版的根源似乎找到了，但当笔者和欧美柔印用户交流时，发现很多用户并没有这类问题，为此笔者收集了大量的印样和印刷条件进行了分析。

图10　没有保护环的中间阶调网点糊版的问题大大减少

图11　平顶网点印刷样品

图11的产品来自于一家著名的软包装用户，该客户也曾经遇到过比较严重的糊版问题，但通过提高网纹辊线数，改变油墨干燥速度，控制车间的温湿度就基本解决了高线数的糊版问题。尤其是当环境湿度比较高的情况下，糊版的概率很高。客户给出的一种推测是当环境湿度较高时，网纹辊和环境温度有较大的温度差，在网纹辊表面容易形成冷凝水，导致局部区域油墨的含水率升高而产生糊版问题。当然业界对此也有很多不同的观点，此处就不一一列举了。这家用户的印刷条件见表1。

表1　图11印刷样品的印刷条件

图12采用了7色印刷方案，在选用网纹辊上很值得大家学习，特别是除了打底的白色采用了400LPI的网纹辊外，其余颜色全部使用了1000LPI及以上的网纹辊，其印刷条件见表2。而在我国，使用1000LPI网纹辊的软包装企业是屈指可数的。

图12　七色印刷样品

表2　图12印刷样品的印刷条件

来自另一家著名印刷企业的印样，见图13，其印刷条件见表3，也成功解决了糊版问题。

图13　印刷样品

表3　图13印刷样品的印刷条件

以上三个样品的一个普遍共性就是采用对应的高网线网纹辊，而当对比国内常见的印刷条件（见表4），会发现这是国内和国外的一些极为显著的区别。因此综合以上对比条件，导致网点糊版的主要原因包括油墨、印版、胶带、网纹辊和印刷机以及印刷车间环境。而这其中，环境因素是国内用户过去最容易忽略的。

表4　国内常见的高网线印刷条件

此外，在使用平顶网点的设备方案过程中，还出现了大量和印刷品质相关的重复性问题，很多用户反映重复制版后无法达到相同的印刷效果或是同一套印版反复使用时印刷效果波动较大。最初怀疑三方面问题，一是实地加网的印版表面因为受到承印材料的磨损逐渐变光滑而降低了油墨转移量；二是微穴被固化的残留油墨堵塞，印版的油墨转移量下降；三是由于制作过程中的设备波动和工艺参数设置，导致了实地加网的印刷效果的较大变化。

对于第一点和第三点推测，已经有大量事实依据可以确认，对于磨损的问题除了重新制版外没有更好的应对措施，而对于工艺环境的波动，需要严格控制制版过程，而对制成印版的测量可以有效避免上机故障带来的额外损失。最新的微穴尺寸很小，无法用普通的检测设备测量，因此采用共聚焦激光扫描显微镜对印版进行测量，通过检测印版表面积的变化可以很好地控制制版品质，但是整套设备昂贵，并不适用于所有的制版单位。考虑到设备方案的复杂性，很多用户希望能有使用更为简单容易的平顶网点技术。自带平顶网点的印版就是针对这一诉求而开发出来的，它不再依赖额外设备和耗材，用户只要使用现有的传统制版设备即可，在生产效率和成品版材品质上也有了很大的提升。特别是在随后出现的磨砂表面印版上，即便不使用微穴加网技术，也可以获得比较好的实地密度。这里所说的磨砂表面印版，是基于自带平顶网点技术，在印版表面再增加一层特别的树脂层用来提升油墨转移量的印版，所以磨砂表面印版也被称为多层版。多层版技术在传统版时代曾广泛使用。也曾经得到了客户的广泛好评，结合平顶网点技术的多层版继承了所有传统版的优点，又结合了激光版的优势，是版材技术上的一个进步。

图14　自带平顶网点的磨砂表面印版可以实现平滑的渐变

图15　具有磨砂表面的网点

配合自带平顶网点的磨砂表面印版在使用中表现出了优异的综合性能，包括稳定的制版和印刷生产过程，良好的可重复性以及平衡的印刷品质，印刷品质包含对粗糙承印物表面的适应性、细小元素的再现性能、网点扩张状况、油墨转移能力、耐印力和油墨的兼容性。值得一提的是，使用磨砂表面印版时，中间阶调的糊版问题通常会有大幅度的减少，已经有用户经过生产验证了这个结论。一个可能的原因是，磨砂表面增大了印版的表面积，更有助于油墨在版材表面的铺张，减少了在网点顶部的堆积，糊版减少也许和这个现象有关。

回顾高清柔印在软包装领域的技术发展和应用历程，从基于额外设备的平顶网点技术一路到今天的自带平顶网点的磨砂印版技术，充满挑战、波折和收获，希望采用最新技术，结合我国的环保政策，高清柔印产品可以获得更多的认可，开启柔印尤其是高清柔印在软包装领域的一片新天地。

（发表于《CI FLEXO TECH》2017年10月刊〔总第2期〕）