激光照排機小知識：
激光照排機概覽
在印刷工業(yè)中，圖文信息從光信號變成電信號，就要用輸入掃描儀，而經(jīng)過處理后的電信號復(fù)原為光信號，在膠片上進行曝光輸出，那就需要輸出記錄儀，激光照排機就是能同時輸出文字和圖像的光機電一體化設(shè)備。
1.照排機分類
從成像原理來看，激光照排機分為兩種類型：絞盤式和滾筒式。
(1)絞盤式激光照排機(Capstan imagesetters)
絞盤式激光照排機有時被稱為軋壓式照排機，膠片由幾個摩擦傳動輥帶動。在膠片傳動的同時，激光將圖文信息記錄在膠片上，因此膠片的走動速度和曝光速度必須是嚴(yán)格一致的。絞盤式激光照排機的激光光源固定不動，曝光光線的偏轉(zhuǎn)靠振鏡或棱鏡轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。在成像單元，軟片經(jīng)過激光二極管曝光，進入收片盒。在成像過程中，一系列傳動輥始終把感光軟片拉緊，并把它從供片盒傳送到收片盒中。
這種照排機的特點是結(jié)構(gòu)和操作都很簡單，價格也較便宜，可以使用連續(xù)的膠片，連續(xù)的記錄長度無限制等。缺點是記錄精度和套準(zhǔn)精度略低，一股只限于四開或四開以下幅面照排機。絞盤式照排機屬于中檔照排機，由于價格適中，是目前使用最多的一種照排機類型。
絞盤式照排機的技術(shù)難點是高速旋轉(zhuǎn)反射光學(xué)系統(tǒng)、記錄膠片的穩(wěn)定傳輸機械系統(tǒng)等。
(2)滾筒式激光照排機
滾筒式激光照排機有曝光和感光片傳輸方法上與絞盤式照排機不同，感光材料從供片盒傳送到滾筒上，在整個曝光過程中一直保持在滾筒上。滾筒式照排機從其結(jié)構(gòu)來說又分內(nèi)滾筒曝光和外滾筒曝光兩種方式。
內(nèi)滾筒式照排機(Internal drum imagesetters)又稱為內(nèi)鼓式照排機，它的工作方式是把軟片固定在鼓的內(nèi)側(cè)，一方面利用棱鏡高速旋轉(zhuǎn)進行掃描(主掃描)使感光膠片曝光，另一方面使掃描頭沿鼓的中心軸方向移動進行掃描(副掃描)，即同時進行二維掃描。這種結(jié)構(gòu)的記錄光束到膠片任一點的距離都一樣。因此光斑沒有變形，又可有效避免因膠片傳動不穩(wěn)定所造成的記錄精度降低的問題，這是它具有非常高重復(fù)精度的原因。另一方面，由于滾筒不動，靠棱鏡的轉(zhuǎn)動來偏轉(zhuǎn)光束，棱鏡很輕，轉(zhuǎn)動慣量很小，因此轉(zhuǎn)速可以達到很高，使得記錄速度也很快。
內(nèi)滾筒式照排機也使用連續(xù)膠片，因此操作方便。但它記錄的長度被限制在滾筒圓周的范圍內(nèi)(通常限制在半個圓周范圍內(nèi))，不能像絞盤式照排機那樣記錄無限長的版面。
內(nèi)滾筒式照排機的技術(shù)難點是高速旋轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)、大型滾筒的加工、自動上片卸片機構(gòu)和定位打孔裝置。
外滾筒式照排機(External drum imagesetters)又稱為外鼓式照排機，它的工作方式是把軟片固定在鼓的外側(cè)，軟片隨滾筒一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動一圈就記錄一行，同時激光頭沿鼓的中心軸平行方向橫移一行，再記錄下一行，與內(nèi)鼓式一樣也是二維掃描。這種照排機的優(yōu)點是記錄精度和套準(zhǔn)精度都較高，結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，可以將記錄幅面做得很大。
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外滾筒式照排機的缺點是操作不方便，自動化程度低，通常需要手工上片和卸片，手工上下片時需在暗室操作。大幅面照排機的記錄滾筒大，需要抽氣系統(tǒng)和膠片固定裝置，而且記錄滾筒越大，轉(zhuǎn)動時的慣性也越大，轉(zhuǎn)速就要受到限制，記錄的速度較低，必須靠增加激光光束數(shù)量來提高記錄速度。
外滾筒式照排機的技術(shù)難點為激光二極管陣列以及大型滾筒的加工。
但是，外滾筒式的結(jié)構(gòu)非常適合直接制版機，因為直接制版是單張版，不是連續(xù)片，版材尺寸固定，而且直接版材可以在明室操作，部分抵消了它的缺點，加上這種結(jié)構(gòu)的光路短，容易控制，激光損失小，可以用多路激光加快曝光速度。另外，外滾筒結(jié)構(gòu)處理制版時的粉塵方法簡單，上版方式與印刷機上版方式相同，因此可以做到精度很高。隨著設(shè)計水平的提高，自動化程度也將會不斷提高，所以被認(rèn)為是最佳的直接制版機結(jié)構(gòu)
2.照排機的主要性能參數(shù)
激光照排機的主要性能參數(shù)為：記錄精度(記錄分辨率)、重復(fù)精度(套準(zhǔn)誤差)、幅面、記錄速度和激光波長等，其中記錄精度和重復(fù)精度是衡量照排機性能的兩個最重要的指標(biāo)，也是劃分照排機檔次的標(biāo)準(zhǔn)。
(1)記錄精度和重復(fù)精度
記錄精度和重復(fù)精度是兩個不同的概念。記錄精度是指照排機在單位長度內(nèi)可以記錄的光點數(shù)量，即記錄分辨率，通常以每英寸的點數(shù)(dpi)或每厘米的點數(shù)(dpc)來表示。記錄分辨率越高，激光光點的尺寸越小，光點的密集程度越高。因為印刷圖像網(wǎng)點是由很多激光束形成的，激光光斑越小，在相同加網(wǎng)線數(shù)條件下，組成網(wǎng)點的光點數(shù)就越多，所能形成的圖像灰度級變化也就越多，或者說，在保證灰度級數(shù)的條件下使網(wǎng)點尺寸更小，即獲得更高的加網(wǎng)線數(shù)。一個由 16×16個激光點組成網(wǎng)點，它總共能構(gòu)成256個不同的灰度級變化。在一個印刷網(wǎng)點的范圍內(nèi)，每增加或減少一個激光點曝光，印刷網(wǎng)點尺寸就變化一級，就構(gòu)成了一個不同深淺的灰度級。因此，構(gòu)成網(wǎng)點的激光斑點越多，產(chǎn)生的灰度級數(shù)也就越多。現(xiàn)在的照徘機按這種方式最多可產(chǎn)生256個灰度級，即由16×16 個激光點組成一個印刷網(wǎng)點。
重復(fù)精度是指各色版上圖像位置的準(zhǔn)確程度，這是進行彩色印刷所必須要求的，通常以第一色版和最后一色版重疊的誤差計算。單色印刷品不需要套印，因此對套準(zhǔn)精度要求不高，但對于彩色印刷來說，套準(zhǔn)精度就是一個非常重要的參數(shù)了。如果套印精度不夠，印刷出來的印刷品各種顏色之間會出現(xiàn)錯位、色塊之間出現(xiàn)漏白、小號字體出現(xiàn)重影等現(xiàn)象，因此照排機的重復(fù)精度對于彩色印刷制版來說是至關(guān)重要的。一般中檔照排機的記錄精度為1200～2540dpi(記錄點數(shù)/in)，重復(fù)精度15～25μm；高檔照排機的記錄精度在3000dpi以上，重復(fù)精度5μm左右。記錄幅面有八開、四開和對開等規(guī)格。
印刷圖像的精細(xì)程度直接與照排機的記錄精度有關(guān)。不同于文字的照排，圖像需要用加網(wǎng)的方法來表現(xiàn)圖像的顏色和層次變化，加網(wǎng)線數(shù)越高，要還原的灰度級越多，就要求照排機的記錄精度越高，或者說要求構(gòu)成印刷網(wǎng)點的激光點數(shù)越多，同時要求激光斑點的尺寸就要越小。照排機曝光形成的網(wǎng)點是由很多激光點組成的，在同樣要求產(chǎn)生256個灰度級條件下，加網(wǎng)175線比加網(wǎng)100線時的網(wǎng)點小，因此激光點也要小，否則就必須降低加網(wǎng)線數(shù)，二者互相制約。照排機記錄精度、印刷加網(wǎng)線數(shù)和還原灰度級三者間的關(guān)系由下式確定：
灰度級：(記錄精度／加網(wǎng)線數(shù))2十l
目前照排機用常規(guī)加網(wǎng)方法可表現(xiàn)的最大灰度級為256級，而人眼可分辨的灰度級數(shù)大約為這個級數(shù)的一半，更高的級數(shù)并不一定能明顯提高印刷品的質(zhì)量，因此只要能合理控制印刷制版條件，不明顯丟失層次，這個灰度級數(shù)是可以滿足實際使用需要的。
(2)幅面
照排機有各種幅面寬度，一般有正八開、大八開、正四開、大四開、以至對開和全開幅面，一般照排機都在最大幅面范圍內(nèi)可以換用幾種不同幅面的膠片，以適應(yīng)不同的幅面要求，達到節(jié)約膠片的目的。照排機的記錄精度和重復(fù)精度與幅面的關(guān)系很大，幅面越大，對精度的要求就越高，制造起來加工難度就越大，因此價格就會成倍上升。
一般內(nèi)滾筒和外滾筒結(jié)構(gòu)的照排機都可以達到很高的記錄精度，因為激光器到達膠片的距離始終是一樣的。但絞盤式結(jié)構(gòu)的照排機激光束在橫向是靠棱鏡偏轉(zhuǎn)光束掃描的，因此激光束距離膠片中間和兩端的距離不一樣，幅面越大，激光掃描的偏角就越大，激光束距離膠片中間和兩端的距離差加大，非線性失真就越大，誤差因而也就越大。因此一般限制絞盤式照排機的照排幅面不能超過四開，而且還應(yīng)設(shè)法盡量減小激光束的偏轉(zhuǎn)角度，減小光斑的變形。
但是，并不是因此絞盤式結(jié)構(gòu)的照排機精度低得就不能用了，通常設(shè)計時都會考慮這些問題，使誤差達到允許的范圍之內(nèi)。為了改善絞盤式照排機由于走片不勻造成的精度下降，有些絞盤式照排機采用膠片緩沖的供片和收片裝置，避免由于膠片張力不勻造成的走片不勻。由于膠片在傳動的過程中經(jīng)過松弛的緩沖，不直接從供片盒拉動膠片，也不直接將膠片送到收片盒，減小了膠片在傳動過程中的拉伸，使膠片的張力始終保持一致，改善了走片的均勻性。事實上，絞盤式照排機還有許多其他類型照排機不可比擬的優(yōu)點，如照排長度不受限制，可以在幅面寬度以內(nèi)記錄很長的版面，比內(nèi)鼓式照排機節(jié)約膠片，輸出速度為所有照排機中最快的和操作方便等，很受使用者的歡迎。
(3)其他參數(shù)
照排速度通常是以1200dpi分辨率記錄時的走片速度衡量的?，F(xiàn)在新型的照排機走片可以達到很快的速度，但這并不是唯一決定出片速度的因素，因為它還受到RIP速度的限制。輸出一個版面所用的時間應(yīng)等于網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)所用時間、RIP解釋版面所用時間和照排機記錄所用時間之和，因此照排速度只影響記錄時間這一部分。
照排機的另一個參數(shù)是照排機所用激光器波長。照排機常用的激光器有氦氖激光器，波長為633nm，紅光半導(dǎo)體激光器，波長為650nm或 670nm，紅外半導(dǎo)體激光器，激光為780nm紅外光。激光波長決定了所使用的膠片型號，甚至關(guān)系到所用膠片的價格。例如目前國產(chǎn)氦氖激光照排片最便宜，幾乎所有文字照排都使用這種膠片，而紅外照排膠片則價格貴，使用得較少。
3.柵格圖像處理器(RIP)
RIP是將頁面描述語言描述的矢量圖像翻譯為點陣圖像的電腦或軟件。其中軟件RIP由一個RIP文件和視頻接口卡組成，硬件RIP由一塊插在打印或計算機箱內(nèi)的卡，卡上有完整有RAM、ROM的RISC計算機和打印機視頻接口構(gòu)成。
柵格圖像處理的作用是生成整頁版面的圖像，對版面描述語言形式的文件進行解釋，把輪廓轉(zhuǎn)換成點陣，并用一組水平掃描線將這一圖像輸出。為了更好地理解激光照排機的工作原理下面簡要地介紹頁面描述語言的特點。
(1)頁面描述語言的類型和特點
在印刷和電子出版物中，信息并非無序地出現(xiàn)，而是依照設(shè)計人員設(shè)計按頁面有序地被組織起來。頁面中的文字、圖形和圖像被稱為“頁面元素”要將頁面完整無誤碼地建起來，必須對頁面元素在頁面中的狀態(tài)進行明確無誤的說明。需要說明的頁面元素狀態(tài)可以有三大類，其中包括：頁面元素在頁面中的位置；頁面元素自身的狀態(tài)及特征；頁面元素之間的相互關(guān)系。在計算機圖文信息處理當(dāng)中，要將頁面信息正確地顯示和打印出來，就需要有一種語言對頁面的狀態(tài)予以描述，這樣的語言就稱為“頁面描述語言”。
可以將頁面描述語言定義為：關(guān)于頁面再現(xiàn)的、在某種坐標(biāo)下對文字、圖形、圖像的特征和相互關(guān)系進行說明的計算機語言。諸如Adobe公司的 PostScript語言、惠普公司的PCL語言以及北京大學(xué)和華光公司的BD排版語言都是頁面描述語言的代表。對于頁面描述語言來說，在頁面上的成像模型(Imaging Model)是首先必須明確的一項內(nèi)容，二維成像模型一般規(guī)定了成像的基本方式、成像元素的類型、成像元素的顏色、成像元素在頁面上與其他元素相交時的處理方式等。Adobe公司在PostScript語言中確立了基本的成像模型，即“Adobe Imaging Model”。
(2)柵格圖像處理器方法
柵格圖像處理器是采用位映像方法生成整版面圖文控制激光曝光主方法，此方法把版面劃分為無數(shù)個小方格像素，方格越小，分辨率越高，它采用二進制，“0”位表示存貯塊為空缺“白”，“1”位表示存貯塊已占用“黑”。光柵圖像處理器有足夠的空間容量容納整頁面的圖文信息。
將頁面圖文信息再現(xiàn)出來是頁面描述的主要目的。記錄并再現(xiàn)圖文信息必須借助于記錄設(shè)備。能夠通過記錄成像來再現(xiàn)圖文信息的設(shè)備有多種，但一般都是通過像素點陣的記錄把頁面信息重新組建起來。也就是說，圖文信息記錄設(shè)備通常是點陣記錄成像設(shè)備。在這類設(shè)備上，任何信息都像素點陣組成，一個頁面或整個記錄幅面實際上可以按行和列分割成柵格陣列，每個柵格內(nèi)可以記錄一個像素。柵格排列的疏密程度決定于設(shè)備的記錄分辯率。記錄分辨率越高，則柵格線排列越緊密，記錄的像素點的面積越小，圖文的再現(xiàn)精細(xì)程度越高。
無論使用體何種頁面描述語言，為了驅(qū)動記錄設(shè)備將頁面記錄出來，最終都必須將頁面描述轉(zhuǎn)換成設(shè)備可記錄的像素點陣信息，這個過程就是“柵格化”的過程。具體來講，柵格化的過程是將高層次的頁面描述轉(zhuǎn)換為具體記錄設(shè)備可接受的低層次像素點陣數(shù)據(jù)的過程。將頁面描述語言轉(zhuǎn)換成可記錄頁面信息的設(shè)備稱為 “柵格圖像處理器”，即廣為人知的RIP(Raster Image Processer)。 |
