第二部分:数字印前技术及其设备

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时间:

2021-08-11 09:59:45

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凹印版记录输出技术及设备

凹印版是雕刻在凹印滚筒上的。凹印版经过长期的手工雕刻过程,至今仍然有一些凹印工艺需要手工雕刻印版。现代凹版雕刻技术可以分为机电式雕刻和能量束雕刻两大类。

①机电式雕刻:包括电磁驱动雕刻和压电晶体驱动雕刻。

②能量束雕刻:包括激光雕刻(激光直接雕刻和激光烧蚀掩膜)和电子束雕刻。

1.机电式雕刻技术及设备

机电式雕刻技术,包括电磁驱动雕刻和压电晶体驱动雕刻技术。

①电磁驱动雕刻技术。电磁驱动雕刻是用电磁场驱动雕刻刀雕刻凹版网穴的技术。

电磁驱动雕刻也称电磁式电子雕刻,是目前凹版雕刻的主流技术,发明于1962年。图2-51是电磁式电子雕刻机。电子雕刻机雕刻速度一般为4000~8000网穴/秒,最高可达12800网穴/秒。

电磁式雕刻机主要雕刻镀铜的凹版滚筒。雕刻时,凹版滚筒转动,雕刻头沿轴向步进移动或连续移动,步进移动形成各圈分离的轨迹,连续移动形成螺旋线轨迹。雕刻头上的雕刻刀由电磁场驱动雕刻网穴,而电磁场直接受印刷图文雕刻信号控制。电磁式雕刻,雕刻的网穴基本上都是调制网穴,因此,雕刻信号具有某种振动频率而且振幅不同,振幅大小受图文每个像素灰度值调制(调制网穴深浅),如图2-52所示,与胶印记录设备的二值(1位/像素)图文信号不同。

目前,网穴雕刻有常规雕刻和超精细电磁雕刻两种。

A.普通(常规)雕刻。在雕刻过程中,受雕刻信号控制的电磁场驱使雕刻刀不仅按某种频率振动,而且振幅也在变化,振幅大小随图文每个像素灰度值变化。

滚筒转动,雕刻刀在振动中切入滚筒表面,使滚筒表面部分铜层被切下,形成网穴,网穴周边的毛刺被刮刀刮掉,以利于油墨流出,随后进行圆周方向下一个网穴的雕刻,直至滚筒圆周方向一圈网穴雕刻完。如果雕刻头沿轴向步进移动,在雕刻完一圈后雕刻头步进移动,进行下一圈雕刻,直至整个滚筒雕刻完毕。如果雕刻头沿轴向连续移动,雕刻头按螺旋线轨迹不停的移动,则雕刻刀不停的雕刻,直至完成滚筒的全部雕刻,如图2-53所示。

这种普通(常规)雕刻,雕刻刀每振动一次完成一个网穴雕刻。因此,雕刻分辨率和加网线数相同。在常用加网线数下,对精细的文字、线条再现不利。

B.超精细雕刻。2003年提出超精细雕刻,主要是用500dpi~1200dpi(防伪雕刻用2540dpi)的分辨率进行极细线条和文字的雕刻。图像部分,用多行雕刻线组合成一行网穴,雕刻分辨率不再与加网线数相等。超精细雕刻大幅度地提高了精细线条、文字和图像质量。图2-54是超精细雕刻与普通雕刻效果的比较图。

③不同雕刻方式的网穴角度。凹印和胶印一样,在多色叠印时,不同色版的网线角度应该不同。不同雕刻方式,实现网线角度不同的方法各异。

常规雕刻中,一次振动完成一个网穴,一般采用圆周方向上,相邻两行网穴错开半个网格的距离,并采用中心对称、“拉长”、“压扁”几种不同网穴,获得不同角度的网线。

超精细雕刻,一个网穴由多次雕刻完成,与胶印加网方式相似。

②压电晶体驱动雕刻技术。压电晶体驱动雕刻技术的原理是采用压电晶体堆驱动雕刻刀,在不同电压作用下,压电晶体的伸缩变形量不同,用其变形造成的驱动力,推动雕刻刀进行网穴雕刻。目前,压电晶体驱动雕刻的雕刻频率可达11000次/秒。

2.能量束雕刻技术及设备

能量束雕刻技术,包括激光雕刻(激光直接雕刻和激光烧蚀掩膜)和电子束凹版雕刻技术及设备。

①激光凹版雕刻技术。激光雕刻技术包括,激光直接雕刻技术和激光烧蚀掩膜技术。

A.激光直接雕刻技术。激光直接雕刻技术是利用高功率激光器发射激光,激光直接雕刻金属,特别是在雕刻金属铜和铬时需要高功率激光器。雕刻原理是:激光的能量将金属急速熔化而获得网穴,如图2-55所示。

激光直接雕刻技术多采用类似超精细雕刻的方式雕刻网穴,即一个网穴用多点烧蚀完成,以此实现对网穴角度、深度、开口面积的控制。

B.激光烧蚀掩膜技术。激光烧蚀掩膜技术是一种利用激光间接生成凹版网穴的技术。基本原理如图2-56所示。在镀铜的凹版滚筒表面涂布抗腐蚀层(即掩膜),用多路激光烧蚀图文部分的抗腐蚀涂层,使其露出铜层。然后,再对露出图文的滚筒铜层进行腐蚀和后续处理,而形成凹版滚筒。

与胶印中记录输出胶片或胶印版类似,控制激光烧蚀的图文信息是1位二值数据,即只有烧蚀和保留涂层两种状态。烧蚀的记录分辨率很高,最高可达5080dpi。因此,文字和图形的精细程度高于常规机电式雕刻。同时,可以在RIP加网时采用更灵活的网点参数和配置。

②电子束凹版雕刻技术。电子束凹版雕刻技术诞生于1985年。电子束凹版雕刻是利用高能电子流烧蚀铜层而获得凹版网穴的技术。它的雕刻频率可以达到15万个网穴/秒。网穴可以是面积和深度双调制的调制网穴。

电子束凹版雕刻,用数万伏高压电场,产生高能电子束,通过电场和磁场作用,使电子束在几微秒内达到所需要的强度和尺寸,将滚筒表面的铜液化和部分气化,用刮刀去除网穴周边的毛刺,形成所需要的凹版网穴。

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