基本介紹
- 中文名：平板印刷
- 性質：一種間接的印刷方式
- 命名：早期石板印刷而發展而來的
- 優點：製版工作簡便，成本低廉
概況,基本原理,印刷方式,優缺點,歷史,工藝過程,早期工藝,現代工藝,無水印刷,Toray系統,Presstek系統,優點,環境,與傳統的比較,工藝介紹,
概況
基本原理
平版印刷是由早期石版印刷而發展命名的，早期石版印刷其版材使用石塊磨平後套用，之後改良為金屬鋅版或鋁版為版材，但其原理是不變的。
凡是印刷部份與非印刷部分均沒有高低之差別，亦即是平面的，利用水油不相混合原理使印紋部分保持一層富有油脂的油膜，而非印紋部分上的版面則可以吸收適當的水分，構想在版面上油墨之後，印紋部分便排斥水分而吸收了油墨，而非印紋部分則吸收水分而形成抗墨作用，利用此種方法印刷的方法，就稱為“平版印刷”。
平版印刷由早期石印發展之後，因其製版及印刷有其獨特的個性，同時在工序上亦極為簡單，且成本低廉，故在近代被專家們不斷的研究與改進，而成為現今印刷上使用最多的方法。
印刷方式
平版印刷方式是由早期石版印刷轉印方式發展而來，而描繪於轉寫紙上再落在版上成為反紋，然後印刷於紙面上為正紋。由於此種方法在印刷時所承受的壓力，使本來就是平面版的平版（即印紋部分與非印紋部分均是平面的)，承受了壓力之後，使得占在版面上之油墨為之擴散膨脹，而產生畫線不良現象，因此後來才改良稱為〖柯式印刷法〗（offset Printing）其印刷方式是將版面製成正紋，印刷時被轉印在橡皮筒上為反紋，再由反紋印到紙上為正紋，這樣就可以改進印刷壓力的彈性。
早期的平版印刷為平版平壓型，到後來發展為平版圓壓型及圓版圓壓型兩種，平版圓壓型機器大部分使用在特殊印刷上，如校樣用的打稿機等，至於在印刷紙張之類的機器則全部改良圓版圓壓型。平版圓壓型亦即是印刷版面平放，壓力部分是滾筒式的壓筒，此種印刷方式很類似凸版印刷里的平版圓壓機器一樣。圓版圓壓型則是將印刷版包裹在滾筒上稱為版筒，機器上另外一個滾筒包裹有橡皮的稱為橡皮筒，壓力部分同是滾筒式的壓筒，此種以三種基本滾筒構造的機器稱之為“柯式印刷機”。
優缺點
①優點：製版工作簡便，成本低廉。套色裝版準確，印刷版複製容易。印刷物柔和軟調。可以承印大數量印刷。
②缺點：因印刷時水膠之影響，色調再現力減低，鮮艷度缺乏。版面油墨稀薄（只能表現70%能力，所以柯式印的燈箱海報必須經過雙面印刷才可以加強其色澤）。特殊印刷套用有限。
套用範圍
歷史
1798 年，奧國（今捷克的布拉格）人作曲家塞納菲爾德（Alois Senefelder l771-1834） 發明石版印刷術(Lithography），利用水與脂肪互相反撥原理，在平面上印刷，是為 平版印刷術（Planography）的嚆矢。並造木製石版印刷機。塞納菲爾德氏，初習法律 ，後繼其父業學歌舞，不成。乃從事作曲為生，頗受世人歡迎，因思以所作曲譜印刷出售。而印費浩大，獲利微薄 ，乃自入印刷所為學徒，但限於資本，無力自創， 又不成。彼時氏居慕尼黑(Munich) 附近之索廉河汾 (Solenhofen），該地產石甚多， 平日 用石研磨銅版，或以石代銅版雕刻。斯時家貧，其母為人洗衣，一日命氏記其 洗衣賬，氏無意間將脂肪墨條寫賬於石版上，後數日發現字跡不 能洗去，氏心有所 悟，乃一再研究試驗，初用脂肪墨反寫文字於石版上，繼塗硝酸與樹膠液後上墨印 刷，卒得成功，自稱為化學印刷 (Chemical Printing）。石版印刷術 Lithography一字，原 系希臘文字"石" Litho 和"寫""Graphein" 組合而成，現已成為平版印刷術的代名。
1834 年，塞氏任巴產王國印刷所監印官，竟於同年二月逝世。
1810 年，德人衛謝普（F. Weishaept）協助塞納菲爾德氏完成鐵制手搖式石版印刷機。
1817 年，塞納菲爾德氏試以鋅版代替石版為平版版材，未成。
1826 年，法人尼布斯（Niepce）發明土瀝青光學製版。1832 年（清道光十一年），英傳教士麥 都思（W.H. Medhurst）在澳門設立石印所印刷中文書。
1837 年，法人恩格爾門（G. EngelMann）發明彩色石印法，定名為 Chromography。
1840 年，英人龐頓（M. Ponton）發明 蛋白製版法（AlbuMin process）。
1868 年，德人珂爾巴特（J. Albert) 發明珂羅版製版法 (Collotype）。
1869 年，英人浩潤（D. Hauron）發明用減色法作三原色彩色石印。
1876 年（清光緒二年），法人翁相公（天主教教士）與華人邱子昂於上海設「土山灣石印所」， 用平版印刷教會畫報。「點百齋石印局」繼之設立。
工藝過程
平版印刷基於油水相斥原理，其印刷工藝過程如下：
首先，在平版上形成著墨的圖像部分。圖像能夠直接用油性鉛筆在平版上畫出，也可用照相方法形成。
其次，給印版供水。因為油水相斥，水被圖像所排斥，所以水覆蓋了印版的非圖文部分。
再次，給整個版面覆蓋一層油墨，因為油水相斥，油墨被著水部分所排斥，所以油墨黏附到油性圖像上。
然後，紙張被壓印在平版表面，著墨的圖像也就轉移到了紙上。
平版印刷通常也被稱為膠印。與凸版印刷及凹版印刷不同，平版印刷的印刷圖像僅僅平置於印版表面上。在印刷過程中，紙張和圖像相摩擦，圖像很快就會被磨損，當印版用於高速運轉的印刷機上時尤其如此。為了減少印版上圖像的磨損，圖像首先應被轉移到橡皮布上。
據有關資料顯示，平版印刷術是德國人Alois Senefelder在1798年所發明的，他是把塗在一塊笨重石灰石上的油性圖案直接印到紙上的。而各種不同的平版被用於高速膠印機和小膠印機來進行印刷，其產量比其他任何一種印刷方法都要多。
早期工藝
平版印刷是由波西米亞的Alois Senefelder於1798年發明的，這是凸版印刷自15世紀發明以來第一種新的印刷工藝。在平版印刷的早期年代，使用一種平滑的石灰石（limestone），因此平版印刷的英文名稱lithography或lithos來源於古希臘的“石頭”一詞。在油基的圖像放到石頭表面後，用酸蝕入石頭的表面下，再塗上阿拉伯膠的水溶液，其只附著在無油的表面上，然後密封起來。在印刷的時候，水附著在阿拉伯樹膠的表面，但不附著在油性部分，而印刷時使用的油性墨則相反。
在平版印刷發明後的幾年裡，這個印刷工藝用於印刷多色的圖像，在19世紀稱為彩色平版印刷（Chromolithography），19時期的許多精美的彩色平版印刷品和出版物還存放在美國和歐洲19的博物館中。每一種顏色使用一石頭印版。主要的難題是如何使圖像套印準確。
參見： 平版印刷的發明，作者Alois Senefelder，（英文譯本，1911年）
現代工藝
今天，平版印刷使用的是鋁版。印版已經用刷子刷出砂目，或稱為“粗糙化”處理，然後塗上平滑的一層感光膠。將所需的圖像的照相陰圖放在印版上進行曝光，在感光膠上形成陽圖圖像。感光膠經過化學處理後去除未曝光的感光膠部分。印版裝在印刷機上的滾筒上，用水輥在印版上滾過，將水份附著在印版的粗糙部分或稱非圖文部分。然後用墨輥在印版上滾過，只將油墨附著在印版的平滑的部分或稱圖文部分。
如果這個圖像直接傳送到紙張上，則產生正讀的圖像，但是紙張就會濕了。採用的方法是用覆有橡皮布的滾筒滾過印版表面，能擠去水份，轉印上油墨。（實際的原因並非如此，只是橡皮布具有彈性，能更好地轉印圖像而已，它同樣能傳遞水份，但用的水分變少了，可以忽略不計。--譯者）
滾筒滾過紙張，將油墨轉印在紙張上。因為圖像是先轉印在橡皮布滾筒上，這個工藝也稱為“膠印”，這個詞的英文Offset printing有轉印的意思，指的是圖像先轉印到橡皮布滾筒再轉印到紙張上的過程。
多年來，這項工藝有很多創新和技術上的改進。包括利用幾塊印版一次走紙印出多色圖像的印刷機、達格倫（Dahlgren）輸墨系統，其排除了潤版的步驟（而是潤版步驟組合到輸墨過程中）。
在輸入端，桌面出版的進步使得幾乎每個人都能製作出專業質量的版式，照排機的發展也使印刷廠能夠跳過照相製版的中間步驟；照排機能夠直接從計算機的圖像製成軟片。從21世紀以來，直接製版機又排除了軟片的需要，可以直接在印版上成像。
無水印刷
無水印刷的工作原理：
Toray系統
Toray無水印版的結構是多層疊壓型的，最底層為鋁基版，在它的上面塗布了一層光敏聚合材料，這是中間層，最上面一層為2個微米後的矽樹脂橡膠層。根據Toray無水印版的類型不同，其耐印率從150,000到600,000印張，這一數據是以普通的銅板紙為例。如果紙張的表面比較粗糙，耐印率會有一定程度的下降。Toray無水印版是可回收的，與傳統的可回收PS版一樣。Toray印版非常適合各種單張紙和輪轉膠印印刷機上。
這種印版的曝光同樣可以使用傳統的吸真空曬版機和光源，而且曝光時間也與傳統印版的曝光時間相差不多。曝光的時候，通過膠片上密度的大小對UV光量進行控制，從而使光線穿透矽樹脂層照射到中間的光聚合物層上。在光聚合物層上的光反應非常精確，印版的解析度很高，可以達到175線/英寸，出網點的範圍為 0.5%-99.5%。下圖為傳統濕印版和無水印版的成像機理。
曝光後，對印版進行顯影，顯影的過程非常簡單。對無水印版顯影的設備與傳統的顯影設備不同，它套用特製的化學試劑和處理印版的機械結構。處理後的印版在非圖文區為斥墨的矽樹脂層，在圖文區，矽樹脂層已被去除，剩下親附油墨的光聚合材料。在設計的時候可將印版設計成選擇性地吸附和排斥油墨，無需使用任何水和酒精。
無水油墨和傳統油墨之間的主要區別是使用的樹脂和連線料的不同。無水印刷油墨的連線料是根據它的流變性進行選擇的，它比傳統油墨中的連線料黏度要高一些。無水印刷的原理是印版非圖文區的矽樹脂層具有較低的表面能，如果油墨的黏度比較高，那么它自身分子相互吸引的力量要高於與矽樹脂親和的力量，這樣此處的材料便具有較強的排斥油墨性。
影響黏度的主要因素為溫度，由於無水印刷過程中沒有水的參與，因此就失去了一個對印版表面溫度進行冷卻的物質。由於摩擦，印版滾筒表面的溫度將不斷上升。同時由於無水油墨的粘性較高，在滾筒研磨油墨的過程也會造成滾筒表面的溫度升高。
這就是為什麼在無水印刷設備上需要對溫度進行精確控制的原因。最流行的系統採用震動製冷技術，在製冷的過程中，油墨輪內的空心震動冷卻輥抽出冷卻劑。這一結構在高速輪轉膠印機上已經套用多年了。對它改進後，也開始套用在單張紙印刷設備上。幾乎所有的單張紙印刷機製造商都提供空心油墨震動輥，對溫度進行控制。下圖為無水印刷機典型的溫度控制系統。油墨震動輥的數量不同，溫度控制的效果也不同。
溫度控制系統的功能是通過滾筒運轉的軌跡將冷凍劑進行循環，去除由印刷單元機械運動所產生的熱量。
值得注意的一點是該類型的系統並不是為冷卻（或製冷）墨輥而設計的，而僅僅是為了維持印刷機正常運轉時的固有常溫。只有保持固定的溫度，油墨的黏度才能被保持到最佳狀態。下圖為無水印刷的溫度控制系統中最佳溫度任務視窗。
無水印刷的打樣可直接由膠片完成。注意不是所有的模擬系統能夠再現無水印刷的低網點擴大率。
一些有經驗的無水印刷企業提供高精度的樣張，也有一些無水印刷企業利用經過校準的數字打樣系統出樣，也獲得了不錯的效果。
Presstek系統
PresstekPEARLdry印刷系統由兩部分組成：印版和特殊配方的無水油墨，他們的油墨與Toray公司套用的油墨非常相似。
據Presstek稱，是否安裝溫度控制系統是印刷企業的選擇。但要想獲得較高的耐印率，建議安裝溫度控制系統，PEARLdry印版的最大耐印率為 50,000。PEARLdry印版也是可回收的，最大的印版尺寸為23.75"×29.4"（四開）。下圖為無水印刷中使用的PEARLdryABL陰圖印版。
與Toray印版一樣，PEARLdry印版的最上層也為排斥油墨的矽述職層。中間為光敏層，這層可以吸附油墨，還能保持印版尺寸的穩定性。
在不需要膠片和膠片顯影的情況下對印版進行成像和曝光。它所採用的成像技術叫做燒蝕技術。使用一組IR（紅外線）雷射二極體陣列去除矽樹脂圖像層，曝光其下的鋁或聚脂層，使之可以吸附油墨。成像的過程中，雷射器通過快速加熱圖像層來處理圖像區域。產生的氣體膨脹導致圖像和上層的矽樹脂層從印版上分離開來。當印版成像後，對印版進行剝離，並安裝在印刷機上。該系統可以在印刷機上直接對印版進行成像（8開A3幅面的GTP-DI或 QuickmasterDI），也可以利用Presstek公司的PEARLsetter曬版機脫機成像。脫機成像的尺寸有8開A3幅面 （15.75"x20")，4開A2幅面（23.75"x29.4")。幅面在40英寸（102cm），對開印版的成像可以在熱敏直接製版機上完成。隨著其他PostScript系統的不斷湧現，可利用各種類型的數字打樣系統對無水印刷進行打樣，如Iris的噴墨印表機和3M的Rainbow。
優點
·保護環境：不使用潤版液，對環保十分有利。
·顏色一致：沒有了潤濕系統，在印刷過程中，印品上的顏色變化小。
·網點擴大小：細節再現好，無水印刷網點擴大小，可印刷高加網線數的印活，細節再現好。即使使用175線/ 英寸的加網線數，無水印刷效果也相當不錯。
·承印範圍廣：無水印刷和以在傳統印刷不能使用的紙張上印刷。如膠版紙等。沒有潤濕系統，傳統印刷中許多紙張問題也隨之消失。
·印刷準備時間短：可比傳統印刷準備時間短40%左右。
環境
（1）環保的突破。
清新的空氣、充足的水源、茂密的森林、安全的工作條件，這些都是世界各國所追求的環境。然而在有些地方，印刷工業已對環境造成了嚴重的破壞。而無水印刷則會對環保事業做出很大的貢獻。
（2）不再使用揮發性有機物。
無水印刷不再使用潤版液中的揮發性有機物。有些揮發性有機物可以破壞地球上的臭氧層，產生地球溫室效應。使用水基油墨，告別了揮發性有機物。
油墨技術的革命，使清洗橡皮布都不再需有機溶劑，大大減小了揮發性有機物的排放量，洗車水是由93%的水和7%的無害表面活性劑（如肥皂等）組成，是水基清洗劑。
（3）水資源保護。
在1995年，全球92%的人口，可得到充足的水源。如果水資源以這樣的消耗速度一直被消耗下去，到2050年，全球就只有58%的人，才會有充足的水源。在未來，有些國家甚至為爭奪水源而戰。
無水印刷可以保護水資源。比如一家瑞士的印刷企業，引進世界上第一代無水捲筒紙印刷機，每年可節省用水250000升。這些水大都需來自附近一個湖泊，它則是近一萬人的飲用水源。
（4）森林資源保護。
生產一噸紙，需用17顆大樹，剛好可提供20個人一年所閱讀的日報用紙量。
破壞森林，雖然為造紙提供了原材料，但也破壞了無數動植物的自然棲息地，嚴重破壞了生態平衡。
由於無水印刷過程中，顏色很快就可以上來，立即可以套準，並在印刷過程中保持顏色的一致性，可比傳統印刷，書省30%～40%的紙張。除了可以保護森林，也大大降低了生產成本。
（5）更清潔的環境、更健康的人類。
印刷工人由於整天呼吸含有毒有機物的氣體，大大損害了工人的健康，大大影響了腎、肺功能、皮膚乾燥，甚至還引起皮炎，損害神經系統等等。
當工人用高揮發性溶劑去探橡皮布時，損壞健康最嚴重。
顯然，無水印刷不採用潤版系統，消除了洗橡皮布溶劑中的有毒物質，不但可以保護空氣、土壤和水，而且也保護了人類自己。
與傳統的比較
（1）更鮮艷明快的顏色。如圖所示，是無水印刷與傳統印刷的印刷品比較。
無水印刷的印品，反差大。也就是說暗調部件更黑，高光部分更亮。可印刷出傳統印刷達不到的印刷質量。
（2）色彩還原更夏實。如圖所示：
無水印刷所印刷出油墨密度大。所以在同樣加網線數下，無水印刷印品比傳統印刷印品層次更豐富，更真實。
（3）解析度更好。對比一下，顯然無水印刷印品看起來更銳利、要豐富。無水印刷用300線/英寸加網線數，而傳統印刷用175線/英寸。
無水印刷可提供更高色彩飽和度和更大的印刷反差，再現更多細節。另外，300線/英寸加網線數可消除通常175 線/英寸或150線/英寸情況下所產生的龜紋。
（4）更大的色域空間。無水印刷印刷效果更好一些。由於其網點擴大小，放暗調部計細節可以清晰地得以表現。尤其是無水印刷印品上的油墨密度大，可擴大色域空間，印出更飽和的色彩。
下圖所示為，使用SPM100為光密度計所測量三種印刷各自的色域空間。傳統印刷色城空間明顯小於無水印刷的色城空間。
由於油墨密度高，無水單張紙印刷的色域空間周長比傳統捲筒紙印刷的色域空間長21.3%，比傳統單張紙色域空間周長長13%。
工藝介紹
平版印刷工藝流程包括：印刷前的準備、安裝印版、試印刷、正式印刷，印後處理等，可用下列方框圖表示。
（一） 印刷前的準備
平版印刷工藝複雜，印刷前要作好充分的準備工作。
紙張在投入印刷前，（尤其是用於多色膠印機的紙張）需要進行調濕處理。其目的是降低紙張對水分的敏感程度，提高紙張尺寸的穩定性。調濕處理一般有兩種方法。一是將紙張吊晾在印刷車間，使紙張的含水量與印刷車間的溫、濕度相平衡。二是把紙張先放在高溫、高濕的環境中加濕，然後再放入印刷車間或印刷車間溫、濕度相同的場所使紙張的含水量均勻。
油墨廠生產的油墨，一般是原色墨（Y、M、C三色），印刷廠在使用時，需要根據印刷品的類別，印刷機的型號，印刷色序等的要求，對油墨的色相、粘度、粘著性、乾燥性進行調整。
從存版車間領到上機的印版時，要對印版的色別進行覆核，以免發生版色和印刷單元油墨色相不符的印刷故障。
平版的濃淡層次，是用網點百分比來表現的，網點百分比過大，印版深，否則，印版淺。過深、過淺的印版需要修正或重新曬版。
此外，還要檢查印版的規線、切口線、版口尺寸等。
平版印刷必須使用潤濕液。一般是在水中，加入磷酸鹽、磷酸、檸檬酸、乙醇、阿拉伯膠以及表面活性劑等化學組分，根據印刷機、印版、承印材料等的不同要求，配製成性能略有差異的潤濕液。印刷時，潤濕液在印版的空白部分形成均勻的水膜，防止髒版。當空白部分的親水層被磨損時，可以形成新的親水層，維護空白部分的親水性，同時，能降低印版的溫度，減小網點擴大值。PS版使用的潤濕液為弱酸性，pH值約為5～6之間，報紙印刷因使用略顯酸性的紙張，可以使用弱鹼性的潤濕液。
平版印刷機橡皮滾筒的表面，包復著由橡皮布和襯墊材料組成的包襯。包襯視硬度不同分為硬性、中性、軟性等三種。硬性包襯一般用於多色、高速膠印機；軟體包襯常被用在精度低的膠印機。中性包襯的性能介於硬性和軟性之間，套用的範圍較廣。
印刷色序是個很複雜的問題，一般是透明度差的油墨先印；網點覆蓋率低的顏色失印；明度低的油墨先印，以暖色調為主的人物畫面，後印品紅、黃色；以冷色調為主的風景畫面，後印青色、黃色；用墨量大的專色油墨後印；報紙印刷，黑墨後印。單張紙四色印刷機大多採用黑、青、品紅、黃的色序；單色機、雙色機的色序比較靈活。
（二） 安裝印版
將印版連同印版下的襯墊材料，按照印版的定位要求，安裝並固定在印版滾筒上。
（三）試印刷
印版安裝好以後，就可以進行試印刷，主要操作有：檢查膠印機輸紙、傳紙、收紙的情況，並做適當的調整以保證紙張傳輸順暢、定位準確。以印版上的規矩線為標準，調整印版位置，達到套印精度的要求。校正壓力，調節油墨、潤濕液的供給量，使墨色符合樣張。印出開印樣張，審查合格，即可正式印刷。
（四）正式印刷
在印刷過程中要經常抽出印樣檢查產品質量，其中包括：套印是否準確，墨色深淺是否符合樣張，圖文的清晰度是否能滿足要求，網點是否發虛，空白部分是否潔淨等，同時，要注意機器在運轉中，有無異常，發生故障即時排除。
（五） 印後處理
主要內容有：墨輥、墨槽的清洗，印版表面塗膠或去除版面上的油墨，印張的整理，印刷機的保養以及印刷環境的清掃等。
