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         Septembre 1998

Evolution des systèmes Computer-to-plate

par J. ROUIS et E. ROUSSET - E.F.P.G./CERIG

 


Chapitre II - Etude de la technologie CTP

II - 1 - Principe de fonctionnement de l'insolation directe des plaques

II - 2 - Les plaques "numériques"

II - 3 - Caractéristiques des lasers

II - 4 - Les systèmes d'insolation

II - 5 - Bibliographie


II - 1 - Principe de fonctionnement de l'insolation directe des plaques

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La technologie Computer-to-plate (de l'ordinateur à la plaque) permet d'insoler des plaques offset directement à partir de fichiers numériques. Quels sont les principes de base de cette technologie, ses enjeux et ses perspectives d'évolution ?

L'insolation d'une plaque, à partir de données numériques, requiert 3 éléments essentiels outre les données informatiques : un système d'insolation CTP, une tête d'écriture constituée d'un laser et une plaque dite "numérique".

Il faut toutefois signaler une exception : le système de Basys Print appelé CTcP pour "Computer to conventional plate". En effet, l'UV Setter 710 de Basys Print comme son nom l'indique fonctionne avec une lumière ultraviolette dans un champ de longueur d'ondes de 360 à 450 nm et insole les plaques offset conventionnelles.

 

Comme nous l'avons vu dans le chapitre précédent, tous les systèmes d'insolation directe reçoivent du RIP (Raster Image Processor) les informations qui leur sont nécessaires sous forme de données bitmap. Ce fichier bitmap qui est une série de points blancs ou noirs, indique au système optique du système CTP, pour chaque point élémentaire de la plaque (ou pixel), si le laser doit être activé ou désactivé. A ce stade, il faut souligner que le point élémentaire appelé "pixel" ne correspond pas à un point de trame d'impression. L'unité pixel est beaucoup plus petite que l'unité point de trame, il faut donc un certain nombre de pixels (en général quelques centaines) pour constituer un point de trame. Le rayon laser insole donc les pixels ligne par ligne sur la plaque photosensible et quand il arrive à la fin d'une ligne, soit la plaque, soit le système optique se déplace pour insoler la ligne suivante, et ce, jusqu'à la lecture complète du fichier numérique.

Le temps de maintien ou dwell-time

La principale difficulté que doit donc résoudre un système CTP est le temps alloué à la gravure d'un pixel. En effet, ces systèmes insolent la plaque entière au moyen d'un nombre limité de rayons laser (de 1 à plusieurs centaines suivant les technologies), ce qui signifie que le rayon laser doit se déplacer assez rapidement pour balayer toute la surface dans un délai raisonnable. Cela a pour conséquence que le temps nécessaire à l'insolation d'un pixel soit suffisament court. Ce temps, souvent désigné comme le "dwell time"en anglais ou temps de maintien, varie de quelques nanosecondes au millième de seconde. Pour donner un ordre de grandeur : si un faisceau laser balaie la plaque à une vitesse de 180 m/s, il expose environ 14 millions de pixels à la seconde. Il apparaît alors clairement que les plaques dites conventionnelles ne sont pas dotées des caractéristiques nécessaires à ce type d'insolation. En effet, dans une machine à insoler traditionnelle en UV, le temps de maintien est plutôt de l'ordre de la minute.

Les modulations de ce temps de maintien pour adapter les systèmes d'insolation aux sensibilités des plaques sont réalisés par un choix judicieux des lasers en fonction de leur longueur d'onde et de leur puissance. Il va de soi que cette adéquation est en constante évolution suivant les améliorations de la sensiblité des couches polymères et les types de laser disponibles sur le marché.

D'autres contraintes entourent également les systèmes CTP. Le rayon laser doit, en effet, être activé et désactivé par pulsation pour produire des points insolés et non-insolés sur la plaque et ces points insolés ne doivent pas varier en forme et en taille sur toute la surface de la plaque. C'est pourquoi le laser doit être conduit et focalisé avec une grande précision, et les données provenant du RIP doivent être synchronisées avec ce positionnement pour pouvoir être reproduites à leur place exacte. Enfin, il est évident que toutes ces fonctions doivent s'exécuter le plus rapidement possible afin que l'on puisse jouer sur la résolution.

 

 

II - 2 - Les plaques "numériques"

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La forme imprimante est le paramètre déterminant dans le choix de l'imageuse CTP. Pour pouvoir fonctionner efficacement dans un système CTP, la plaque, quelle que soit son origine, doit remplir impérativement un certain nombre de critères. Les principaux critères, qu'un imprimeur doit prendre en compte, sont une photosensibilité élevée, une longévité correcte, une résolution suffisante pour le tramage et un traitement simple. La sélection d'une plaque particulière conditionnera le choix de l'imageuse, selon la technique utilisée et la source d'exposition qu'elle met en oeuvre.

Les nombreux développements technologiques obligent donc les fabricants de plaques à rester très actifs dans un marché fortement concurrentiel. En conséquence, l'industrie emprunte donc diverses voies technologiques pour produire les plaques.

 

Quelques rappels

Depuis l'apparition des systèmes CTP, on assiste à une évolution de la technologie appliquée aux plaques. La première génération de plaques "numériques" appelée plaques à "lumière visible" a rendu possible la transmission d'une image au moyen d'une lumière visible (bleue, verte, rouge) en un laps de temps très court. Dans un premier temps, sont apparues les plaques à couche argentique directement issues de la technologie des films puis les plaques photopolymères à haute sensibilité qui sont à l'heure actuelle les plaques les plus utilisées. Enfin, les plaques hybrides, type CTX de Kodak Polychrome Graphics, ont été introduites.

La deuxième génération de plaque, qui a vu le jour ces dernières années, a recours à une technologie plus sophistiquée. L'idée de départ de ce développement est que l'énergie thermique d'un rayonnement infrarouge peut être utilisée pour la modification chimique des matériaux. Ainsi, des plaques "numériques thermiques" sont apparues récemment sur le marché. Leur traitement s'effectue par élévation de la température.

 

Il existe donc aujourd'hui un choix assez large de plaques pour les systèmes CTP, ces plaques sont déclinées sur support papier, polyester ou sur support aluminium pour les plus nombreuses d'entre elles.

 

II - 2 -1 - Plaques sur support polyester

 

Depuis quelques années les fabricants ont mis sur le marché des plaques à support polyester principalement destinées à des tirages courts. Certaines de ces plaques ont la particularité de s'exposer sur un copieur à partir d'un montage papier. D'autres, comme la Silver-Digiplate de Mitsubishi, peuvent s'insoler dans un système CTP.

Ces plaques, utilisées déjà depuis fort longtemps pour tous les travaux noir et blanc, permettent aujourd'hui de réaliser des travaux en couleur mais restent encore réservées pour des tirages limitées entre 15 et 25 000 tours. Elles n'ont, en effet, ni la stabilité dimensionnelle ni la longévité d'une plaque aluminium, malgré les nombreuses améliorations apportées ces dernières années. Leur épaisseur limitait, jusqu'à présent, leur utilisation aux petits formats, désormais Agfa propose des plaques polyester dans une épaisseur compatible avec les formats 8 Pages.

Pour ce type de plaque, la couche de nucléation repose sur une couche hydrophile et la couche émulsive se trouve en dessous. Le support est un polyester renforcé (polyéthylène téréphtalate). Le complexe d'halogénure formé dans les zones non exposées diffuse vers la couche colloïdale de nucléation où il précipite en argent développé physiquement (ex : plaque super Master, Agfa).

Deux technologies ont pris une place notoire dans ce contexte, il s'agit :

 

II - 2 - 2 - Plaques sur support aluminium


Les plaques sur support aluminium représente les développements les plus nombreux et les variés. Le développement de ces plaques adaptées aux systèmes d'insolation CTP est principalement basée sur la sensibilité de la couche photosensible. Cette tâche est rendue difficile car souvent la recherche d'un niveau élevé de sensibilité va à l'encontre d'un maintien d'une qualité équivalente à celle des plaques conventionnelles

II - 2 - 2 - 1 - Principe et propriétés des plaques sensibles à la lumière

 

Toutes ces plaques doivent avoir une sensiblité élevée car les insoleuses munies de lasers n'émettent parfois que quelques milliwatts utiles.

Pour obtenir des plaques à haute sensibilité, différents moyens ont été utilisés :

 

Plaques argentiques

 

Le procédé de transfert par diffusion est le plus ancien dans la technologie CTP et présente le plus de stabilité. Un support aluminium grainé et anodisé est tout d'abord recouvert d'une couche de nucléation puis d'une couche d'halogénure d'argent (les couches sont inversées par rapport à celles des plaques polyester). Selon les fabricants des couches écran peuvent aussi exister. Durant le développement, les thiosulfates d'argent formés dans les zones non-exposées diffusent vers la couche de nucléation pour former de l'argent lithographique qui adhère fortement à la couche anodique. Après lavage, une image positive d'argent apparaît sur la plaque.

Les avantages d'une telle plaque sont la rapidité du procédé, la simplicité de manutention et la souplesse. Par exemple, la plaque Silverlith sensible à la lumière bleue (laser Argon ionisé ou système projection par caméra) est 40 000 fois plus rapide que les plaques conventionnelles tout en assurant les mêmes qualités d'impression. Par contre, le travail en lumière de longueur d'onde moyenne, le contrôle, la régénération des agents de développement et la récupération des sels argentiques sont réellement des inconvénients.

Le principe de cette technologie est le suivant :

  • Un cristal d'halogènure d'argent exposé à la lumière forme une image latente, généralement à la surface du cristal, composée d'un groupe de 4 à 10 atomes d'argent réduits sous l'action de la lumière. Ils jouent ensuite le rôle d'électrode pour la réduction complète du cristal par action d'un agent réducteur organique, habituellement de l'hydroquinone. L'argent réduit formé par le développement chimique n'intervient plus dans le procédé de transfert par diffusion. Dans le processus noir-blanc conventionnel, les halogénures d'argent non exposés sont dissous par le fixateur (thiosulfate de sodium). Dans le processus de transfert par diffusion, les cristaux non exposés sont transformés en complexes thiosulfate d'argent qui peuvent diffuser dans la couche de nucléation. En contact avec le catalyseur d'un site de nucléation (sulfures d'argent ou de nickel), le réducteur du révélateur transforme les complexes thiosulfate d'argent en argent métal. L'argent formé par le développement physique est plus dense que celui développé chimiquement et, sous cette forme, il est oléophile et accepteur d'encre. C'est un système positif.
  •  

    Le développement de ces plaques présente 3 étapes :

  • Développement chimique des zones insolées.
  • Fixation des zones non insolées : complexation des halogénures d'argent par l'ion thiosulfate.
  • Développement physique par diffusion du complexe des zones non insolées vers la couche de nucléation.
  •  

    Les plaques actuellement commercialisées sont :

     

     

    Plaques photopolymères à haute sensibilité

     

    La seconde génération de plaques, aujourd'hui la plus répandue, concerne les plaques photopolymères. L'insolation est souvent réalisée par des lasers à Argon ionisé principalement avec des systèmes à plat. Ces plaques conviennent très bien aux travaux de labeur haut de gamme.

    Le principe de cette technologie :

  • Une couche de polymère photoréticulable est déposée sur un support aluminium grainé et anodisé. L'ensemble est recouvert d'une couche protectrice pour éviter les phénomèmes d'oxydation. L'énergie lumineuse nécessaire à l'exposition de la plaque est 3 fois supérieure à celle des plaques avec couches argentiques. Cette énergie initie la réticulation par photoamorçage du polymère. Cette réaction peut d'ailleurs être accélerée par un pré-chauffage.
  •  

    Les plaques actuellement commercialisées sont :

     

    Plaques à masque argentique ou hybrides

     

    La famille de plaques CTX de Kodak Polychrome Graphics concernent des plaques hybrides. Elles sont composées de 2 éléments principaux : un masque argentique et une couche photopolymère conventionnelle sensible aux UV . Ce type de plaque combine les avantages des plaques aluminium grainé anodisé à couche photopolymère avec la sensibilité des films argentiques. Un laser Argon ionisé (bleu - 488 nm) ou éventuellement un laser Fd-YAG (vert - 532 nm) jusqu'à des lasers HeNe (543 nm) ou des diodes infrarouge (670 nm) , peuvent être utilisés pour créer le masque argentique.

    Par contre comme pour les plaques argentiques, le contrôle et la régénération des agents de développement et la récupération des sels argentiques sont réellement des inconvénients.

     

    Le principe est le suivant :

  • Création d'un masque argentique de protection par insolation directe et développement avec une chimie argentique standard.
  • Insolation UV classique du photopolymère, par-dessus le masque de protection.
  • Elimination du masque de protection.
  • Développement du photopolymère en solution aqueuse alcaline, finition et séchage.
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    Des plaques positives et négatives sont disponibles selon la nature de la couche photosensible. Une cuisson des plaques est possible et permet un million ou plus d'impressions

     

    II - 2 - 2 - 2 - Principe et propriétés des plaques thermiques

     

    L'appelation thermique, donnée à la dernière génération de plaques CTP, ne fait pas référence à une technologie de plaque en particulier mais à un ensemble de technologies partageant la même approche :

    "être imagé par l'énergie thermique et non l'énergie lumineuse".

    En effet, c'est la création de l'image qui requiert de la chaleur avant de retrouver les procédés classiques de traitement des plaques offset. La particularité de ces plaques tient à leur type de réaction : ce n'est qu'à une certaine température, dite de valeur seuil, (typiquement de l'ordre de quelques centaines de degrés), que se produit dans la couche une modification physique ou chimique. Toute température, en dessous de cette valeur seuil, n'aura aucun effet. On est donc en présence d'un procédé de type binaire. Lorsque température de la valeur seuil est atteinte, il y a réaction et la plaque présente une image latente qui sera révélée par une étape de développement ou de nettoyage. Ce procédé, assez séduisant, semble promit à un bel avenir.

     

    Quelques rappels

    Dans le contexte du Computer-to-plate, la technologie thermique est très récente. C'est lors de la DRUPA 95 que fut présentée la première plaque offset "numérique thermique", la plaque de KODAK (Kodak Professionnal Direct Image Thermal printing plate) en association avec le système CTP Thermique de CREO Products. Pour cette plaque, la chaleur du laser thermique génèrait des molécules d'acide qui modifiaient la solubilité de la couche polymère réceptrice d'encre dans le développeur basique. Un pré-traitement de la plaque ainsi qu'une post-cuisson étaient nécessaires. Bien que le système CTP de Creo présentait une résolution limitée à 1800 dpi, la plaque de Kodak créa la surprise par son étonnante qualité. Cela ouvrait, dès lors, un avenir fort prometteur à cette technologie. En effet, depuis cette présentation de nombreux fabricants de plaques se sont engagés dans la voie du thermique.

    Même si l'envol de cette technologie débuta en 1995. Deux ans auparavant, en 1993, Presstek avait déjà introduit pour ces plaques sans mouillage la technologie thermique qui consistait à imager des plaques à partir d'un laser thermique. Il s'agissait de la plaque Pearl dry. Heidelberg fût le partenaire de ces développements. En 1993, il équipa la GTO-DI avec cette technologie puis en 1995, la QuickMaster-DI. La plaque PearlDry, une plaque polyester, reste cependant réservée à des faibles tirages autour de 20 000 exemplaires.

    Depuis 1995, l'offre des plaques "numériques thermiques" s'est fortement diversifiée. Le salon Graphitec 98 confirma cette tendance. Aujourd'hui plus d'une douzaine de plaques adaptées à ce procédé sont annoncées, mais toutes ne sont pas encore disponibles commercialement.

     

    Caractéristiques des plaques thermiques

    Comme nous l'avons déjà mentionné, plusieurs technologies ont été développées autour du contexte thermique. On retrouve donc les technologies décrites pour les plaques numériques non thermiques.

     

    Principales technologies développées pour le thermique

    Toutes ces technologies sont actuellement pratiquement équivalentes en therme de qualité des plaques, la différence entre les plaques se situent surtout au niveau de leur traitement après insolation. En effet, comme nous l'avons vu pour la première plaque de Kodak, cette plaque nécessitait un pré-chauffage avant développement et une post-cuisson pour une meilleure tenue de la couche. Toutes ces étapes alourdissent le traitement. La tendance, aujourd'hui, est à éliminer ces étapes. Ce qui simplifie le procédé, voir même le minimise comme dans le cas par exemple de la plaque PearlGold, la nouvelle plaque développée par Presstek et adaptée à l'impression avec un mouillage traditionnel . Cette plaque passe directement de l'insolation à la presse. La technologie d'ablation de couche présente sur cette plaque requiert en général un nettoyage des particules éliminées par le laser. Ici la couche est si mince que ce nettoyage se réalise lors des premiers tours sur machine. Les enjeux d'un tel procédé sont considérables dans un contexte où la protection de l'environnement prend une part de plus en plus importante.

     

    Propriétés des plaques thermiques

    Toutes les plaques thermiques présentent en commun des propriétés qui justifient les efforts entrepris dans cette voie :

     

    La contre partie de ces avantages se trouve dans le surcoût des lasers. En effet, pour la création de l'image, ces plaques requièrent des lasers à infrarouge générant plus d'énergie que les lasers qui émettent dans le visible (énergie 1000 à 10000 fois supérieure).

    D'un point de vue technique, pour être imagées, ces plaques réagissent principalement à deux pics de longueurs d'ondes (830 nm ou 1064 nm) correspondant à deux types de lasers thermiques que l'on retrouvera dans les systèmes CTP équipés soit de tambour interne soit de tambour externe.

    Les plaques développées pour la technologie thermique se répartissent actuellement, comme suit, en fonction de leur sensibilité aux longueurs d'ondes des lasers thermiques (disponibilité sur le marché) :

     

    Coté plaques, il semble que la diversité des développements portent plutôt sur des plaques ayant une sensibilité spectrale centrée sur 830 nm. Coté système CTP, deux tendances se confrontent aujourd'hui.

    Les systèmes à tambour externes tels que le Trensetter de Creo Products et le Lotem de Scitex 800V, qui utilisent un laser avec une longueur d'onde de sortie centrée sur 830 nm dans le proche infrarouge.

    Les systèmes à tambour interne tels que le Galileo d'Agfa, le Crescent 42T de Gerber et le Laser Star de Krause qui utilisent des lasers infrarouge de longueur d'onde centrée sur 1064 nm dans l'infrarouge lointain.

    En marge de ces considérations, Presstek développe un système le Pearlsetter utilisant un laser qui présente un pic de sortie vers 915 nm.

     

    Conclusion

    Même si beaucoup d'experts de la profession s'accordent à penser que la technologie thermique est la voie du futur. La disponibilité commerciale des plaques thermiques reste, encore aujourd'hui, bien limitée. Il faut cependant reconnaître que cette technologie est assez séduisante. En effet, avec la Pearlgold de Presstek, on accèdera à des plaques sans traitement et sans nettoyage. L'impact sur l'environnement deviendra alors un argument de poids dans le développement de ce crénau.

     

     

    II - 3 - Caractéristiques des lasers

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    Depuis la sortie des premiers systèmes CTP, des recherches ont été conduites conjointement par les fabricants de plaques et les constructeurs de machines afin d'augmenter la sensibilité des plaques pour des lasers nécessitant moins d'énergie et étant moins onéreux. Actuellement, tout une gamme de lasers est disponible sur les systèmes CTP. En effet, selon le type de laser employé et surtout selon sa fréquence d'émission, un système CTP sera en mesure d'insoler uniquement une catégorie de plaques ou de films.

    Avant de classer les lasers suivants leurs caractéristiques particulières, il est peut être utile de rappeler ces quelques notions générales.

    Laser : les principes fondamentaux

    Pour chacun d'entre nous, un laser évoque bien une source lumineuse. Mais qu'elles en sont les particularités ?

    Le mot LASER est en faite le sigle de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", c'est-à-dire amplification de lumière par émission forcée de rayonnement. C'est un outil qui produit un intense rayonnement lumineux avec des propriétés spécifiques. En réalité, c'est un oscillateur lumineux.

    A la différence de la lumière d'une lampe, la caractéristique essentielle d'un laser est la cohérence de son émission lumineuse. Cette cohérence se présente sous deux aspects : une cohérence temporelle et une cohérence spatiale.

  • La cohérence temporelle correspond à la monochromaticité du rayon laser. Un laser ne génère que des ondes d'une seule et même longueur d'onde.
  • La cohérence spatiale correspond à la propriété de vibration en phase en tous points de la surface d'onde émise par le laser au niveau du miroir de sortie. Toutes les ondes se propagent ainsi dans la même direction.
  •  

    Mais, d'où vient la lumière ?

    La lumière est en faite produite par un processus atomique et c'est ce même processus qui génère la lumière laser. Pour comprendre ces phénomènes, il convient de rappeler quelques définitions sur les niveaux d'énergies atomiques.

    Si l'on simplifie le concept d'un atome, pour les besoins de nos explications, on peut considérer qu'un atome est constitué d'un noyau qui porte une charge (+) positive et d'un (ou plusieurs) d'électrons qui porte(nt) une charge (-) négative. Les électrons décrivent des orbites autour du noyau telles que celles décritent par les planètes autour du soleil. Chaque électron, sur son orbite, possède une énergie qui dépend de sa distance avec le noyau. Normallement, les électrons occupent le plus faible niveau d'énergie disponible. Cependant, il arrive que des électrons atteignent temporairement des niveaux d'énergie supérieure.

    Pour un électron, un des moyens de changer de niveau d'énergie est d'absorber de l'énergie à partir de différentes sources externes. Dans le cas des lasers, le transfert d'énergie viendra d'un photon. Et cela aura pour concéquence : l'électron "sautera" vers le niveau d'énergie supérieur et sera alors dans un "état excité". L'électron ne peut alors existé dans cet" état excité" qu'un temps déterminé, de l'ordre de la milliseconde, avant de "retomber" au niveau d'énergie inférieur. Ce retour s'accompagne de la libération d'un photon lumineux. Le principe du laser consiste à produire cet effet particulier à un moment déterminé.

    L'émission d'un photon peut, également, être obtenue lorsqu'un photon incident avec une certaine fréquence propre stimule un atome d'énergie plus élevée. Le photon émis par l'atome présente alors les mêmes caractéristiques que celui incident. Cette réaction peut entrainer des réactions en chaine. La lumière résultante de ces phénomènes est conforme en fréquence, phase et direction. C'est ce que l'on appelle l'amplification lumineuse.

    En 1961, Theodore Maiman, un scientifique américain fit la démonstration du premier laser, un laser au ruby qui est encore largement utilisé aujourd'hui.

     

    Que se passe-t-il à l'intérieur d'un laser ?

    Un laser est composé de trois éléments essentiels : un milieu laser actif, un système de pompage et une cavité optique.

  • Le système de pompage transmet l'énergie aux atomes ou molécules du milieu laser actif leurs permettant d'atteindre un "état exité" et créant ainsi une population d'inversion.
  • La cavité optique est nécessaire pour fournir l'amplification désirée et pour sélectionner les photons dans la bonne direction. Les mirroirs de cette cavité optique doivent donc être précisemment alignés.
  • Les lasers sont communément appelé par le type de milieu laser actif employé. Il en existe de quatre types : à l'état solide (par exemple, le laser YAG - Néodyme), gazeux (le plus commun étant le laser Helium-Neon), colorant ( le plus connu étant Rhodamine 6G) et semi-conducteur (parfois référencé sous l'appelation diodes lasers, la plus commune étant la diode laser Arsenide gallium avec une émission de 840 nm).
  • Techniquement, tous ces pénomèmes se déroulent dans un résonnateur. De chaque coté du milieu laser actif (là où est apportée l'energie de l'extérieur) sont placés deux miroirs afin que la lumière résultante s'amplifie en parcourant ce milieu.

    Pour qu'un partie de cette onde soit utilisable, un des miroirs doit pouvoir être remplacé par un miroir poreux. A la sortie du résonnateur, le faisceau est guidé jusqu'à son but (dans notre cas la couche sensible de la plaque).

     

    Les types de lasers pour les systèmes CTP

     

    II - 3 - 1- Les lasers Hélium - Néon

     

    Le premier laser à ondes continues était composé d'un mélange de gaz Hélium - Néon (He-Ne). Ce type de laser fonctionne par une exicitation des atomes d'hélium à partir de l'état initial. Cet excédent d'énergie est couplé à un atome de Néon non exicité par un processus de collision qui résulte dans une inversion de la population des atomes de Néon. Cela permet permet à l'action du laser de démarrer.

    Les niveaux de puissance atteint par ce type de laser vont d'une fraction de milliwatt à 75 milliwatts.

    Le plus connu de ces lasers émet à une longueur d'onde de 633 nm (dans le rouge), mais ils en existent aussi qui émettent à des longueurs d'ondes inférieures (612 nm, 594 nm et 543 nm).

    Dans les systèmes CTP, ils ont généralement une puissance inférieure à 10 mW, c'est pourquoi ils sont faiblement utilisés. On les retrouve plutôt dans les imageuses de film.

     

    II - 3 - 2 - Les lasers à Argon ionisé

     

    Le principe de base d'un laser à argon ionisé est le même que pour les lasers He-Ne. La différence majeur est que le courant électrique qui traverse le laser est doit être de 10 à 20 ampères, suffisament élevé pour ionisé le gaz. La population d'inversion est obtenue uniquement avec l'état ionisé du gaz.

    Ces lasers sont très stables et présentent des niveaux de puissance élévée : de 1 à 10 Watts.

    Ces lasers émettent à des longueurs d'ondes dans le bleu - vert comprises entre 458 et 514 nm, les deux ondes majeures étant 488 nm et 514 nm. Ils peuvent également émettre dans l'ultraviolet à 351 et 364 nm en modifient les miroirs du résonnateur.

    Le laser à Argon ionisé (Ar+ : 488 nm) était le plus couramment utilisé pour les systèmes CTP, il y a deux ou trois ans. Ils présentent cependant un coût de production élévée (50 000 F) et une durée de vie assez courte (4 à 5 000 heures ou 6 à 7 mois).

     

    II - 3 - 3 - Les lasers Yag et Fd-YAG

     

    Une des sources laser, la plus utilisée actuellement pour des puissances moyennes ou élévées, est constituée d'un grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG) dopé au néodyme. Le crystal sert à hébergé les ions Néodyme. Ce laser est couramment désignée par le symbole suivant (Nd : YAG). Il est constitué d'un système de pompage à base de Tungstème. Ces lasers font partie de la classe des lasers à l'état solide, ils sont ainsi faciles à entrenir et sont capables de générer des puissances élevées jusqu'à 1000 Watts en ondes continues à une longueur d'onde de 1064 nm. En contre-partie, il faudra leurs adapter des systèmes de refroidissement.

    Dans les dernières génération de systèmes CTP, la puissance de ces lasers varie entre 10 et 20 Watts.

    Un nouveau type de laser est actuellement adopté par la technologie CTP, c'est un laser Nd : YAG à doublement de fréquence (Fd-YAG) qui grâce à une technologie spécifique de génération d'harmoniques, voit sa longueur d'onde divisée par 2 (longueur d'onde de 532 nm - émission dans le vert). La puissance de ces lasers varie de 100 à 400 mW.

    Les lasers Fd-YAG sont extrêmement stables et présentent une durée de vie de plus de 10 000 heures. Ce qui est plusieurs fois supérieures à celle des lasers à Argon ionisé utilisés dans la première génération de machines. leur coût est toutefois assez important autour de 90 000 F.

     

    II - 3 - 4 - Les semi-conducteurs ou diodes lasers

     

    Les semi-conducteurs (parfois appelés diodes lasers) sont un autre type de laser à l'état solide. Ils sont constitués de deux couches de matériaux semi-conducteurs placées en sandwich. Ces lasers sont générallement physiquement très petit avec des puissances modestes. Cependant, ils peuvent couvrir de plus larges bandes au niveau du spectre d'émission. La diode laser la plus commune est la diode laser au gallium arsénic qui présente une émission centrée sur 840 nm.

    Pour les systèmes CTP, deux types de diodes lasers se cotoient. Les diodes lasers rouge (RLD) dont le spectre d'émission est centré sur 670 nm. Dans les systèmes CTP thermiques se sont plutôt des diodes lasers à haute puissance qui sont utilisées, elles émettent à une longueur d'onde decentrée sur 830 nm, leur puissance est de l'ordre de 10 mW.

    La durée de vie des diodes laser rouges ou à haute puissance est de 2 à 3 ans, pour un coût de 1200 F pour les premières et 9000 F pour les secondes.

     

     

    Conclusion

     

    Cette cohérence du rayon lumineux permet de réaliser une insolation très précise des plaques, il faut cependant que la couche photosensible soit excitable à la longueur d'onde émise par le laser.

    Il convient, en effet, d'insister sur un point particulier, avec le développement des systèmes CTP ces dernières années, l'offre et choix de lasers à des prix raisonnables se sont largement diversifiés. Cependant il n'est pas possible de mettre n'importe quelle plaque dans n'importe quelle système CTP. Même si la tendance actuelle est d'avoir des lasers à plus large bande, il convient de toujours d'orienter son choix selon le type de plaque à utiliser puis de définir le laser adapté et vient ensuite le choix du système.

     

     

    II - 4 - Les systèmes d'insolation

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    Du point de vue technique, les fabricants de systèmes CTP proposent trois principes différents de système d'insolation pour les plaques numériques : le tambour interne, le tambour externe et l'insolation à plat. Ces trois technologies se répartissent parmi les divers équipements commercialisés. On compte, en effet, actuellement une trentaine de sociétés qui proposent une soixante de modèles différents parmi lesquels la moitié des modèles sont proposés avec des tambours internes, l'autre moitié étant constitué à trois quart de tambours externes et le reste en systèmes à plat. Il convient tout de même de relativiser ces chiffres, en effet si l'on tient compte du nombre de systèmes vendus, la part de tambour externe augmente du fait de la notoriété d'un constructeur, CREO Products.

     

    II - 4 -1 - Le système d'insolation à plat

     

    C'est un système d'insolation qui s'apparente à la technologie utilisée sur les machines à copier et à répéter de précision (schéma 1). Un miroir rotatif et une lentille variable nécessaire à la correction de la taille du point, renvoie un rayon laser en balayage horizontal sur la plaque. Pendant l'insolation, la plaque est maintenue en position sur un socle par un dispositif pneumatique, sans nécessité de fixation mécanique. Elle se déplace perpendiculairement au mouvement du laser. Le système de modulation du laser ainsi que toute l'unité optique sont construits sans aucune partie mobile. Le berceau d'optique est entraîné par un moteur linéaire à sustentation pneumatique, ce qui permet de déplacer la tête d'écriture en douceur et d'éviter ainsi des vibrations d'origine mécanique. Ce montage autorise des vitesses importantes pour les faibles résolutions.Toutefois afin de préserver la précision, la largeur de la plaque est limitée pour l'instant à 610 mm.

    Actuellement, les constructeurs développent différentes solutions afin de palier à ces inconvénients :

    Ces solutions ouvrent désormais la voie de cette technologie pour les grands formats.

     

     

     

    Schéma 1 : le système d'insolation à plat.

     

     

    II - 4 - 2 - Le dispositif à tambour interne

     

    Sur les systèmes à tambour interne, la source lumineuse et la plaque maintenue fixe par aspiration, sont montées à l'intérieur d'un cylindre (schéma 2). Dans cette configuration, le tambour reste immobile et le rayon laser est dirigé sur un prisme ou un miroir qui tourne autour de l'axe du tambour. Le système optique se déplace le long de l'axe et insole la plaque ligne par ligne. Il est déplacé sur coussins d'air grâce à un moteur magnétique.

    La distance entre la surface de la plaque et le miroir qui projette le rayon laser reste constante ce qui assure une taille de faisceau et une focal identique en tout point de la plaque sans faire appel à une optique complexe. C'est un système compact et rapide (jusqu'à 24 000 tours/min) avec cependant un rendement limité, car compte tenu de sa rigidité, la plaque ne peut occuper que 180 ° de circonférence (Agfa et Scitex par exemple) voir 193° pour le Galileo d'Agfa et seul un rayon laser peut fonctionner.

    Il en résulte que ce système n'est pas adapté aux besoins de l'insolation thermique. En effet, l'insolation thermique requiert un temps minimal d'exposition par pixel (temps de maintien) assez long. Dans ce cas, l'unique rayon laser disponible conduirait à des temps d'insolation inacceptables pour la surface une plaque.

    Les constructeurs tels que Krause, Cymbolic Science et Purup Eskofot ont adopté cette technologie.

     

    Schéma 2 : le dispositif à tambour interne.

     

     

    II - 4 - 3 - La machine à tambour externe

     

    Dans ce type d'insoleuse, la plaque est fixée, comme elle le sera d'ailleurs plus tard sur la presse, à l'extérieur d'un tambour qui tourne lors de l'insolation (schéma 3). Dans le même temps, le système optique se déplace sur un axe parallèle à celui du tambour. La tête d'écriture est à une faible distance de la plaque (environ 5 mm) et reste relativement constante. Cela nécessite évidement la mise en place d'une optique sophistiquée. Le système à tambour externe est un système plus lent que les précédents. Par exemple, dans le système Aurora d'Optronics qui fonctionne avec 8 faisceaux, le tambour tourne à une vitesse de 1000 tours/min.

    Toutefois, il est possible d'augmenter le nombre de faisceaux pour atteindre une vitesse d'insolation suffisante. En effet, le plattessetter de Creo Products offre 480 faisceaux dans sa version laser Fd-YAG et 240 dans sa version diodes laser infrarouges. Il tourne à des vitesses allant de 70 à 140 tours/min. Cependant, les faisceaux multiples font alors intervenir d'autres problèmes tels que la précision ou l'égale répartition de l'intensité dans chacun des faisceaux.

    Il reste que cette technique est la mieux adaptée aux plaques thermiques du fait justement de la faible vitesse de rotation du tambour. Cela permet un temps de maintien élévé par pixel. Ces systèmes présentent aussi l'avantage de pouvoir insoler différents supports : plaques, films et épreuves.

    Les principaux constructeurs qui ont opté pour cette technologie sont Creo Products, Misomex et Presstek.

     

     

    Schéma 3 : le dispositif à tambour externe.

     

    II - 4 - 4 - Le choix d'un système

     

    Quelque soit le système d'insolation directe sélectionné, la technologie utilisée ne permet que de résoudre en partie certains problèmes. Comme nous venons de le voir, chacun des systèmes présente des avantages et des inconvénients. En effet, il faut savoir que toutes les pièces mécaniques mobiles peuvent provoquer des erreurs de positionnement. De plus, les différences de température nées de l'échauffement ou du refroidissement des pièces durant le fonctionnement, peuvent faire varier suffisament la position des éléments optiques, et ainsi créer des erreurs dans la focalisation, la forme du point et son positionnement.

    Néanmoins, il est possible de dégager deux grandes tendances actuelles:

     

    La démarche à privilégier pour choisir un système CTP, serait de sélectionner les plaques selon son activité (taille et caractéristiques de l'entreprise et des travaux à réaliser). De ce choix dépendra un type de laser émettant avec une longueur d'onde dans le domaine de sensibilité de la plaque. Il conviendra alors de retenir les constructeurs de système CTP répondant à ces critères et de faire son choix parmi cette sélection. Le prix et les prestations concernant la préparation des fichiers numériques avant le RIP deviendront alors des éléments déterminants (voir Chapitre II).

     

    II - 4 - 5 - Les caractéristiques annexes des systèmes

     

     

     

    II - 5 - Bibliographie

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    Michael H. BRUNO
    "Printing in a digital world", Advanced in Printing Science and Technology, Proceeding of 23 rd Research Conference,Vol.23, Sept-95, p.9-18
    Alain CANDILLE
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    "Laser thermal media : the new Graphic Arts paradigm", Journal of Imaging Science and Technology, Vol.42, n°1, Janv-Fev 1998, p.63-69
    Koen GODERIS
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    Michael LIMBURG
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    Uwe RÖTTGERS
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    Eliane ROUSSET
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    Andrew TRIBUTE and Bill DRENAN
    "Computer-to-plate imaging : State of the industry, Imprimta 97", Seybold Report on Publishing Systems, Vol.26, n°17, 2 Juin 1997
    Patrice VERMEILLE et Martial SAUVADET
    "Regards sur les différentes méthodes d'impression : le Computer-to-Plate", Projet technico-économique(PTE) de l'EFPG (Ecole Française de Papeterie et des Industries graphiques), Juin 1998
     

    Documents sur INTERNET

    Anonym.
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    Anonym.
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    Garett WARD
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    Ivars SARKANO
    "Computer-to-Plate technology", 1996, http://dangeon.netlink.co.uk/users/rleeds/connect/info/ctp.html First published - DMIA (Document Management Ind. Ass.) Business Printing Technology Report, Vol.16, n°5-6, Mai-Juin 1996
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