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第四章 凹版制版原理及工藝

第壹節 概述

凹版印刷起源於中世紀的雕刻凹版畫,它與平版印刷、凸版印刷、孔版印刷壹樣,是印刷工藝的重要組成部分,也是現代印刷中的壹種主要印刷方法。

壹、凹版印刷及其特點

凹版印刷因其版面特征而得名。凹印版的圖文部分低於版面,它以不同的深度凹入印版來表現原稿圖像的不同層次,空白部分處於同壹版面上。印刷時,先將油墨填塗於印版上,然後用刮墨刀把印版表面的油墨刮掉,再通過壓力的作用,使存留在印版凹陷部分(即圖文部分)的油墨與紙(或其它承印物)接觸,將該部分油墨轉印到紙張(或其它承印物)上,則得到所需的印刷品。

凹版印刷與復印的區別是,它通常以高速度進行批量生產,而復印只從原稿直接制作少數復印件。印刷產品有書籍、報紙、雜誌、課本、圖片、畫冊、地圖、招貼、商品目錄、表格票據、有價證券、包裝材料和各種日用印刷品等。凹版印刷與平、凸版印刷相比較,其突出的優點是印刷質量好,通過不同深淺程度的油墨層,能將連續性色調原稿豐富的層次較完整地表現出來,墨色厚實,色彩鮮艷,富於立體感,它的墨層比平印產品厚5倍之多,比凸印產品厚2倍以上。由於凹印具有能在各種大幅面的高級紙張、粗糙紙張、塑料薄膜和金屬箔紙等承印物上印刷並能達到很高質量的優點,在現代印刷中常用來印刷各種精美的畫冊、畫報,尤其在包裝裝潢工業中得到廣泛應用,如各種造型的商標、折疊紙盒、軟包裝材料(玻璃紙和各種薄膜材料)、禮品裝材料、各種類型的包裝紙和其他商品的包裝、裝潢材料的印刷等均可采用凹版印刷。又由於凹版印刷的印版耐印力高,在大批量印刷中優勢最為明顯,經濟效益很好。

總之,凹版印刷具有墨層厚、色彩鮮艷、耐印力高、適用範圍廣、適合連續綿延的圖案的印刷。現已廣泛應用於塑料包裝印刷、紙制包裝印刷、裝飾印刷、轉移印花、出版印刷等領域。

二、凹版制版工藝的發展

凹版制版是凹版印刷必不可少的壹個重要環節。隨著技術的發展,凹版制版工藝也發生了變化。

從凹印工藝本身來講,隨著工藝技術的變化,凹印工藝也經歷了其興衰變化的歷史。

在15世紀中葉,凹印版的制作首先是用手工的方式完成的。手工用刻刀在銅版或鋼板上挖割。

17世紀初,化學腐蝕法被用於凹印版的制作。具體做法是:先在銅層表面塗壹層耐酸性的防腐蝕蠟層,然後用銳利的鋼針在蠟層面上描繪,經描繪的線條的蠟層被破壞,使得下面的銅面外露,並在下壹步的腐蝕過程中與酸性溶液接觸,從而形成下凹的痕跡。

18~19世紀期間多項技術的發明和應用,給凹版制版工藝的巨大變革奠定了堅實的基礎。其中包括:1782年發現重鉻酸鉀具有感光性;1839年照相技術的發明;1839年發現重鉻酸鉀曝光前後物理性能的不同;1864年碳素紙轉移法等;1878年照相凹版技術誕生,並於1890年在維也納正式投入生產。照相凹版法采用照相技術制作膠片,利用碳素紙作為中間體,從而徹底代替了手工雕刻,極大地提高了制版的質量和速度,但由於工藝特點的限制,使得當時的凹版印刷仍然只能印刷較低檔次的印件,而隨後出現的布美蘭制版法也未能從根本上提高凹印的質量。

直到出現了電子雕刻凹版工藝,從而使凹印版上不再單純依靠壹維變化來反應濃淡深淺的層次(照相凹版法是依靠網穴的深度的變化,布美蘭制版法是依靠網穴表面積的變化),電子雕刻凹版依靠網穴的表面積和深度同時變化來反應濃淡深淺的層次,這就使得用凹印工藝復制以層次為主的高檔活件變為了可能。

特別是計算機技術在凹印領域被廣泛采用以後,凹印制版及印刷技術更是如虎添翼。從凹印制版來講,先是率先實現了無軟件技術,在膠印工藝仍在大力宣傳推廣CTP技術的今天,凹印領域的CTP已經成功運轉了近10年;其次是成功運用了數碼打樣技術,如今數碼打樣技術已經被凹印領域所廣泛接受,並在生產中發揮著不可或缺的作用。圖4-1為凹版印刷工藝框圖。

三、凹版的分類

凹印刷版按圖文形成的方式不同,可分為雕刻凹版和腐蝕凹版兩大類。

(壹)雕刻凹版:是利用手工,機械或電子控制雕刻刀在銅版或鋼版上把圖文部分挖掉,為了表現圖像的層次,挖去的深度和寬度各不同。深處附著的油墨多,印出的色調濃厚;淺處油墨少印出的色調淡薄。雕刻凹版有:手工雕刻、機械雕刻、電子雕刻凹版。

1.手工雕刻凹版:手工雕刻凹版是采用手工刻制和半機械加工相結合的方法,按照尺寸要求,把原稿刻制在印版上。

2.機械雕刻凹版:機械雕刻凹版是采用雕刻機直接雕刻或蝕刻的方法制成的雕刻凹版。

3.電子雕刻凹版:應用電子雕刻機來代替手工和機械雕刻所制成的凹版。它是在電子雕刻機上利用光電原理,根據原稿中不同層次的圖文對光源反射不同的光量(若用透射原稿則透過不同光量),通過光電轉換產生相對應的電量,控制進行雕刻刀具升降距離,對預先處理好當然金屬版面進行雕刻,獲得需要的圖文。印版版面日深度程度根據原稿層次日濃淡變化。

電子雕刻凹版是目前應用最多的印版。

(二)腐蝕凹版

腐蝕凹版就應用照相和化學腐蝕方法,在所需復制的圖文制作的凹版。

腐蝕凹版有:照相凹版、照相網點凹版

1.照相凹版:又稱影寫版,這是目前常用的壹種凹印版。它的制作方法是把原稿制成陽圖片,然後覆蓋在碳素紙上進行曝光,使碳素紙上的明膠感光。受光充足部分明膠感光充分,硬化透澈。反之,未受光部分的明膠則不發生硬化。而硬化部分相當於陽圖片上的明亮部分,圖像部分的明膠則感光不充分或未感光,將經過曝光的碳素紙仔細地包貼在鍍銅後經過研磨的滾筒表面上,使硬化的感光膠膜轉移麽滾筒表面形成防蝕層,經顯影,腐蝕而得到凹印版。由於粘貼在滾筒表面上的感光膠膜厚薄不同,腐蝕後凹下支的深度也不同,這些不同的深度就相對應地表現圖像的層次。圖像最暗部分,印版凹陷深度最大,印刷品的油墨層最厚;圖像最明亮部分的油墨層最薄或無墨層,介於二者這間部分的油墨的厚度依次也相應變化。這樣就較完整地再現圖像的細微層次,增強復制品的真實感。這種印版用來印刷照片之類的原稿最為適宜。

2.照像網點凹版:這種凹版是直接在印版滾筒表面塗布感光液,然後附網點陽圖片曬版,在光的作用下,空白部分的膠膜感光硬化,在腐蝕過程中,這些硬化了的膠膜保護滾筒表面不被腐蝕,形成非圖文部分,而圖文部分則被腐蝕形成深度相同而面積大小不同的網點,構成了所需要的凹印印版。它的特點是不用碳素紙轉移圖像,采用網點的陽圖片進行曬版。

第二節 凹版滾筒結構和加工過程

壹、 凹版滾筒結構

由於凹版印刷機均為圓壓圓式的輪轉印刷機,因此凹版印版必須呈圓筒形,才能上機印刷,這種圓筒形的印版稱為凹版滾筒。凹版印版是以空心的鑄鐵或剛質的圓柱體的表面為基礎,經鍍銅最為版基,經過曬版、腐蝕等壹系列的制版過程而制成的。印版滾筒分為整體結構和組合結構兩種形式。圖4-2為整體式凹版滾筒結構示意圖,它的特點是版體和旋轉軸頸連成壹體,壹次鑄造成型。這種結構機械加工較簡單,加工精度易於保證,但鑄造工藝較復雜。

圖4—3為組合結構凹版滾筒結構示意圖。版體4壹般為相應尺寸的無縫鋼管,兩端緊密地裝上端蓋5,端蓋5中間加工有與版體外圓同心的錐孔。錐套6與錐孔緊密配合,旋轉軸8與錐套內孔無間隙配合並由鎖緊螺母與其緊固在壹起,保證旋轉軸8;與版體外圓同心。這種結構的凹版滾筒重量輕,易於更換,加工性能好,但是加工件多,精度要求高。目前在包裝行業中應用得很廣泛。

上述兩種滾筒雖然在結構上有所差異,但是它們版體組成卻是壹樣的。現分述如下。

(1)版體:版體為圓筒形,由鑄鐵或鋼管做成,是滾筒的基體。其表面經過精細機械加工,要求平直無缺陷(如砂眼,凹坑等)。

(2)鍍鎳層:由於在鋼或鐵上直接鍍銅結合力差,不牢固,壹般在鍍銅前應先進行鍍鎳處理,在凹版滾筒表面上先鍍上壹層薄薄的金屬鎳,以便在鎳上鍍銅,保證鍍銅質量。

(3)底銅層:其厚度約為2~3mm,可供多次使用。底層電鍍好後,要在專門的機床、磨床上進行車削或磨削加工,使其外圓尺寸和幾何精度都達到規定要求,並且使銅層表面結構更細密,保證鍍面層的質量。

(4)銀處理層:為了使面銅層便於與底銅層分離,在電鍍面銅前對底銅表面進行銀化處理,即用浸過銀化溶液或硫化銨溶液的刷子將底銅表面均勻地刷上壹層銀化液或硫化銨液,然後電鍍面銅。

(5)面銅層:面銅層的厚度約為0.13~0.15mm,只供壹次使用.在每次制作新的印版時,均需將舊的面銅去掉,重新鍍上新的壹層面銅。面銅電鍍完後也要進行磨削、研磨和拋光等精細和超精細加工,保證面銅的表面質量(幾何精度和光潔度)。

(6)鍍鉻層:為了提高印版表面的硬度和耐磨性,在印版制完後,在其表面鍍—層鉻。

為了保證印品的質量,對凹印印版滾筒的表面質量要求非常高。加工後的印版表面應呈鏡面,不能有凹坑、加工痕跡,幾何精度和光潔度均有非常嚴格的要求:

①旋轉軸外圓面與版滾筒外圓表面應嚴格同心,允差≤0.03mm。

②版滾筒外圓表面的不圓度允差0.01mm。

③版滾筒外圓面的圓柱允差0.02mm。

④版滾筒外圓面的精糙度0.02▽ (光潔度為▽ll)以上。

二、凹版滾筒的加工過程

由於凹版工藝的需要,對凹版滾筒的制作提出嚴格的精度要求,加工過程較復雜,難度較大,許多工序還采用特殊的方法在專門的加工設備上進行加工,現介紹如下。

(壹)新凹版滾筒的加工過程

圖4—4為新凹版滾筒加工過程示意圖。

1.滾筒材料。現在壹般凹版的版體材料為無縫鋼管,因這種材料在市場上均有出售,不需要專門制作,壹般價格便宜,貨源較充足,並且鋼的加工性能也比較好。

2.金工加工。滾筒的加工壹般在普通車床和磨床上進行。均要進行粗、半精和精加工,保證尺寸精度達到要求,表面精糙度為0.8左右。

3.脫脂。用弱堿或有機溶劑將加工過的滾筒表面的油脂汙物去掉,使滾筒表面潔凈,便於鍍鎳。

4.鍍鎳。鍍鎳是在凹版滾筒鍍銅前必須進行的壹項重要的工作。由於在鋼管上直接鍍銅結合力差,壹般先進行鍍鎳處理,在凹版滾筒上鍍上薄薄壹層金屬鎳,以便在鎳層上鍍銅。

凹版鍍鎳是以硫酸鎳為主的溶液中進行,在脈動直流電的作用下,陽極鎳板放出電子,Ni-2e→Ni++陰極凹版滾筒獲得電版滾筒表面沈積,即Ni+++2e→Ni,這樣凹版鋼滾上金屬鎳。

配方:硫酸鎳 250g/1

硼酸 40g/1

氯化鈉 25g/1

電流 2A/dm2

溫度 50℃

5. 鍍底銅。鍍銅是凹版加工的壹道關鍵工藝,其質量的好壞,直接影響印版的加工質量。凹版滾筒鍍銅采用硫酸銅電鍍液的鍍銅工藝,在直流電的作用下,陰陽極都發生電極反應,陽極的純銅塊放出電子,產生二價銅離子,Cu-2e→Cu2+,陰極凹版滾筒獲得電子發生沈積反應,使銅離子在滾筒表面還原為銅原子,Cu2++2e→Cu,經過無數次的電極反應,在凹版滾筒表面鍍上壹層銅。

配方:硫酸銅 220g/1

硫酸 50g/1

硬度添加劑 適量

電流密度 15~20A/dm2

溫度 25℃

6. 車磨加工。底銅鍍成後,表面精度和尺寸精度均達不到規定要求,必須進行車磨加工。車削和磨削可在通用車床和磨床上進行,也可在專用的車磨聯合機床上進行。應特別註意:在車、磨時,必須采用同壹加工定位基準,才能保證各加工面的相互位置精度。加工後的底銅層的厚度約為2~3mm。

7. 脫脂。原理同3。

8. 銀處理。又稱“銀化”處理,或稱澆註隔離溶液。壹般常用的處理液的主要成份有:硫化銨[(NH4)2S]、氫氧化鈉。也有硝酸銀和氰化鉀配制的“銀化液”,但因氰化鉀有毒,故很少使用。處理時將滾筒慢慢轉動,把處理液均勻地澆註在滾筒表面,形成薄薄的壹層隔離層。要求能牢固地沾住銅皮,在印刷過程中不能脫開,而在印刷結束後能較順利地將銅皮(面銅)從滾筒上剝離下來。

9.鍍面銅。鍍面銅是壹道十分重要的工序。要求面銅層結晶細密,表面光亮平整,厚度均勻,因此在鍍面銅時,對電鍍液中硫酸銅的含量、硫酸的濃度、電鍍液的溫度、電流密度和電解液的PH值等應嚴格控制在允許值內。精心操作,保證面鉛的質量。面銅厚度約為0.13~0.15mm。

10.車磨。鍍面銅後,滾筒表面還要進行精細加工。壹般在車磨聯合機床上進行,采用金剛石刀頭和金剛石砂輪進行車削和磨削,將滾筒表面銅層切削至所需直徑尺寸和表面精度要求。車削和磨削必須在壹次安裝中完成。

11.拋光。滾筒磨好後,再用羽布拋光輪,也可用特殊的軟木炭對滾筒表面進行超精加工,使滾筒表面光潔度達到鏡面狀,表面粗糙度在0.05▽以上。

(二)舊凹版滾筒的加工過程

舊凹版滾筒的加工過程如圖4—5所示。各工序要求同前,不再重復。若滾筒的尺寸不變,將面銅剝離,重進行銀處理、鍍面銅層、車磨、拋光即可,無須進行銀處理前的各道工序。

第三節 凹版制版方法

凹版是凹版印刷的基礎,在現代凹版印刷中,凹版的制作方法有傳統的照相凹版制版法、照相網點凹版制版法和電子雕刻法等三種。它們具有各自的特點,現介紹如下。

壹、電子雕刻制版法

電子雕刻制版法,是壹種集現代的機、光、電、電子計算機為壹體的現代化制版方法,可迅速、準確、高質量地制作出所需要的凹版。按其雕刻刀具的不同可分為:電子機械雕刻法、激光雕刻法和電子束雕刻法。

1.電子機械雕刻法

電子機械雕刻法是發展較快的壹種高速全自動凹版網孔形成的方法。它改變了以往腐蝕形成的凹孔,而是由鉆石雕刻刀直接對凹版銅面進行雕刻而成。其工藝是先將原稿電分為網點片或連續調片,通過掃描頭上的物鏡對網點片或連續調圖像進行掃描,其網點大小或深淺程度是由掃描密度的光信號大小轉換成電信號大小後輸入電子計算機,經過壹系列的計算機處理後,傳遞變化的電流和數字信號控制和驅動電雕鉆石刻刀,在鏡面銅滾筒表面上雕刻形成大小和深淺都不同的凹版網孔,其形成過程如圖4—6所示。

圖4-6 雕刻網孔階調過程圖

現以K304電子雕刻機的工作過程為例,說明機械電子雕刻的工藝流程。圖4—7所示為其工藝流程。

圖4-7 電子雕刻凹版工藝流程

(1)軟片制作 根據電子雕刻機轉換頭的不同(分為O/C轉換頭與O/T轉換頭兩種),可分別采用連續調和掃描網點軟片。若采用O/C轉換頭,軟片應采用伸縮性小的白色不透明聚酯感光片拍攝而成的連續調圖軟片;若采用O/T轉換頭,軟片應采用掃描加網軟片。軟片可用陽圖,也可用陰圖,主要根據加工件復雜程度和要求而定。

(2)滾筒安裝 凹印機滾筒可分為有軸滾筒和無軸滾筒兩種。無軸滾筒安裝時須用兩頂尖頂住凹版滾筒兩端錐孔;有軸滾筒必須在兩端軸套上安裝後,用聯軸器與電雕機連接。滾筒安裝好後,應用1:500的汽油機油混合液將滾筒表面的灰塵、油汙、氧化物清除幹凈,使滾筒表面潔凈無汙。

(3)軟片粘貼 粘貼前,用幹凈的紗布加適量無水酒精將軟片與掃描滾筒表面揩幹凈。粘貼時,軟片中線應與掃描移動方向垂直,並與掃描滾筒表面完全緊密貼合,否則因掃描焦距不準,成像發虛,影響雕刻的階調層次和清晰度。

(4)程序編制 是指為控制電雕機工作而給電子計算機輸入的相應數據和工作指令,程序編制必須熟悉產品規格尺寸、客戶要求、版面排版,並根據圖案內容、規格尺寸選用網線、網角和層次曲線。當版面尺寸較大的層次圖案,宜用較粗線數如60線/cm,並按黃、品紅、青、黑使用相應的網角和層次曲線。若復制規格尺寸較小,層次又豐富的圖案,宜用較細線數如70線/cm,才能反映細微層次。而文字線條圖案則宜采用較硬的層次曲線。

(5)試刻 通過調節控制箱電流值的大小,得到合適的暗調(全色調)、高光(5%)網點和通溝大小。電子雕刻的網點可分為四種形狀,以0#、2#、3#、1#來表示,稱為網角形狀,如圖4—8所示。不同的網角形狀是通過改變電雕刻時轉速進給速度和雕刻頻率而獲得的。

圖4-8 網角形狀示意圖

如較高速度將點形拉長呈◇形;較低速度時點形壓扁呈口形。試刻是壹項十分重要的工作,直接關系到印刷品的階調層次。因此,試刻時應根據不同的網屏線數、網點形狀、承印材料,選用相應的暗調、高光網點,可用網點測試儀測定網點的對角線和通溝尺寸來確定。

(6)掃描校準 掃描時,以掃描滾筒的白色表面作為基面,使軟片上呈黑色密度的圖文與白色基面有明顯的反差,為了保證凹印時第壹色調的印刷,掃描頭設定應有恰當的密度差,它可通過將光學頭移至5%加網密度區域,這個密度的數字輸入值校準在768,第壹個著墨孔的對角線(試刻高光網點)是在這個值,余下的數字輸入(768~1023),使白基面與軟片空白部分間形成足夠的差異,這就保證了雕刻粘貼以及底色部分所形成的邊緣,都不會對雕刻或印刷過程產生影響。

(7)雕刻 上述工作完畢後,電雕機則正式進入雕刻。掃描頭對軟片進行掃描時,與掃描同步的雕刻頭根據掃描信號進行雕刻。雕刻頭的動作由石英振蕩器驅動,雕刻頭的最高雕刻速度可達4000粒/s網點。

2.激光雕刻法

激光雕刻法是英國克勞斯菲爾德公司於二十多年以前就試制成功的,並於1977年首次展出了激光凹版雕刻機。開始時,該公司采用經腐蝕後銅滾筒的網格內填註環氧樹脂,並使其硬化,然後在磨床上進行研磨,使其表面磨光。在雕刻時采用壹能量可變的二氧化碳激光束照射滾筒,因銅表面能反射激光束,所以原來銅網墻被保留下來,而環氧樹脂從網格中被去掉,去除量多少與激光束大小有關。激光雕刻法存在的主要不足之處在於,銅與環氧樹脂

材料性能差異很大,很難在技術上達到壹個光滑的非印刷表面,使非印刷區域有汙點,此外制版還需要電鍍及腐蝕設備。此後,該公司改用表面噴塗環氧樹脂,然後在滾筒表面經處理再進行激光雕刻。印刷區域是由不同深度呈螺旋形排列的細槽紋構成。代替網格充墨區呈

“連續槽紋”。1982年該公司又將激光雕刻控制系統改型,使以前連續槽紋斷開,這樣形成了類同網格的凹坑。圖4—9所示為激光雕刻法工作原理示意,其工作過程是,從二氧化碳激光器發出的激光束,按照凹版原稿的信息要求,通過電子計算機控制調制器和光能量調節器,變成壹束所需要的激光,再通過反射鏡,聚光鏡(透鏡)照射到凹版銅滾筒表面上,熔化蒸發環氧樹脂形成壹個所需要的凹坑,這些凹坑組成與原稿相對應的印版。

圖4—10所示為激光雕刻工藝過程,簡要說明如下。

(1)腐蝕滾筒 按照傳統的腐蝕方法,將經過精細加工的凹版滾筒表面腐蝕成所需要的網格狀,供噴塗用。

(2)噴塗環氧樹脂 采用靜電噴射法噴射特別配制的環氧樹脂粉末料,使滾筒表面塗布環氧樹脂,再將滾筒移到紅外爐中,從180℃起開始熔化並慢慢旋轉滾筒,整個過程由微機控制。為使滾筒達到足夠的塗層厚度,可進行第二次噴塗。硬化過程結束時溫度達200℃。整個過程約需1.5h,最後將滾筒冷卻,為使滾筒表面光潔度達到壹定要求,必須進行車光、磨光,使滾筒便於激光雕刻。

(3)激光雕刻 采用CO2氣體激光器(功率150W),激光束觸及處的環氧樹脂表面則被蒸發掉。滾筒轉速1000r/min。雕刻速度根據滾筒周長而定,壹般每分鐘雕刻75mm。激光雕刻滾筒最大尺寸為長2600mm,周長1600mm。

根據有關資料介紹,激光雕刻機可以采用聯機操作和非聯機操作兩種輸入方式。

聯機操作即是激光雕刻機是與壹臺電分機連接。裝在電分機上的原稿可以是彩色片,也可以是黑白稿或反射稿。最大尺寸是580mm~610mm。當聯機時,掃描信號直接輸入與電分機同步運轉的激光雕刻機,使激光束刻出網格中填充樹脂的深度與圖文對應的部位的調值相適應。

不聯機操作時,來自電分機的信息儲存在磁盤上,隨後在需要時再輸入激光雕刻機進行雕刻。

(4)鍍鉻 雕刻好的凹版滾筒進行清洗檢查合格後,在傳統的鍍鉻機上鍍壹層鉻以提高耐磨性,保證經久耐用。

印刷完成後,可將滾筒上的鍍層剝去,再用環氧樹脂填充網格,以備下次雕刻用。壹只滾筒可以重復使用十次以上。

激光雕刻的優點:質量好,圖像清晰,適用20~70線/cm;復制準確,不需要修正滾筒,生產能力高(雕刻長2600mm,周長1200mm滾筒,僅用35min);可自動重復連雕,尤其適用包裝印刷。

3.電子束雕刻法

從事電子束雕刻凹版滾筒生產的只有德國海爾公司壹家,第壹臺電子雕刻機於1980年初制成。

(1)電子束雕刻機的基本結構 電子束雕刻機的機架是壹個鑄鐵床座,如圖4—11所示。

它與同長度的真空箱構成壹個滾筒加工室。該室中有兩個軸承座,它們通過絲杠由步進電機驅動,相互獨立地順著機器的長度方向運動。軸承座有兩個輔助裝置,在機器裝上滾筒後自動夾緊。軸承座有壹臺大功率的電機驅動滾筒,滾筒速度根據滾筒直徑大小而定,壹般在1200—1800r/min。

當滾筒雕刻時,電子束槍固定不動,而滾筒在電子束槍前作左右移動。電子束槍裝在機器中間的加工室後部,穿過真空箱罩。電子束槍與滾筒遠近的距離是由壹只步進電機驅動。電子束雕刻機還有控制電子束槍和機器的電子櫃、高壓發生器和真空泵等部分。

(2)雕刻過程 將雕刻的凹版滾筒裝到打開蓋的定心裝置上,將滾筒軸定心到軸承座的軸線上。其他步驟由多個微型計算機控制自動進行,其操作順序如下。

①關閉真空室的箱蓋。

②夾緊滾筒。

③真空泵抽氣使電子束槍加工室內產生真空。

④使滾筒轉動,在滾筒的起始端進行雕刻的起始定位。

⑤接通並調定電子束。

⑥開始調刻。

控制和調節過程的大部分時間是並行的,到雕刻起始需要6min。壹個長度為2400mm,周長為780mm的滾筒,雕刻時間為15min。另壹個長度相同,而周長為1540mm的滾筒雕刻時間為22min。雕刻時只有雕刻滾筒轉動及橫移,電子束槍固定不動。雕刻完畢,電子束自動切斷,滾筒被剎住,加工室充氣,最後滾筒被松開。雕刻壹只滾筒,整個準備時間不到15min,由此可見,每小時可雕刻2只滾筒。

在用電子束進行雕刻時,高能量的電子束深入銅層約5μm,並在原子場內被剎住。它把所有的運動能傳遞給了銅,於是產生了過熱銅熔液。在電子束中生成的等離子體壓力,將銅熔液從側面擠出熔融區。每秒20~30m的滾筒圓周速度將熔液以滴狀的形式沿切線拋出旋轉的滾筒。微小的銅滴在真空中飛行,只稍冷卻壹點,仍以熔融狀態碰撞到調換的反射板上,變成了銅渣。電子束沖擊後,網穴裏的熔化區在熔銅表面張力的作用下重結晶,形成壹個光滑面,網穴形狀呈半球面形。如圖4—12所示。

(3)電子束雕刻技術的優點

①電子束雕刻速度高(10—15萬個網格/s),易於調制和偏轉。

②電子束在射擊間與快速旋轉的滾筒同步運動,即在射擊網穴時電子束始終在滾筒的同壹位置上。

③電子束能雕刻任意線數和網線角度。

④采用特殊的電子束雕刻網點裝置,使輪廓的再現有了明顯的改善,這對文字和線條的復制非常重要。

⑤生產效率與電子雕刻比較提高1~2倍。

⑥電子束雕刻所產生的網格形狀為半球形,當高熱的銅熔化後,汽化筒被等離子壓擠出網格,再結晶的表面厚度不到5/μm。因此網格內壁光滑,網墻無缺陷,利於在高速印刷情況下,實現非常好的油墨轉移。

二、照相凹版制版法

照相凹版制版法,又稱為碳素紙過版法或碳素紙腐蝕法,這是壹種傳統的凹版制版方法,

其工藝是將原稿通過照相或者電分制成連續調陽圖,然後在敏化的碳素紙上先曬制凹網(又稱為網格),再曬制連續調陽圖片,經過曝光的碳素紙已具有凹網和陽圖圖案文字,過版在脫脂的滾筒上,並通過顯影,從而在過版的碳素紙上形成了密度不同的網格。經填版後,用不同濃度的三氯化鐵腐蝕液進行腐蝕,就形成了大小相同和深淺不同的凹版網孔。其形成過程如圖4—13所示。

照相凹版制版工藝流程如圖4—14所示。其主要過程說明如下。

(1)照相 對任何性質的原稿如畫稿、彩色照片、黑白照片等,都必須用照相方法先翻拍成與原稿反向的連續調陽圖片。原稿若是彩色圖像,應先依次拍成黃、晶紅、青、黑四張分色陽圖片,經修正後再翻曬成四色陽圖。文字稿,采用照相排字方法拍攝成所需規格的版式。

(2)拼版 經照相制成的陽圖片或文字,若需要合並進行印刷,應按版面要求和技術參數拼成印刷版面。

(3)碳素紙敏化 碳素紙是由紙基、白明膠和碳色素組成,它本身無感光性能。只有經過敏化處理,使其明膠層吸收重鉻酸鉀(K2Cr2O7),才具有感光性能。敏化處理壹般在曬碳素紙之前24h進行為好。敏化液由重鉻酸鉀和水組成。在室溫為22℃左右,空氣相對濕度為65%的環境條件下,將碳素紙放入濃度為2.5%~5%的重鉻酸鉀溶液(溫度約為15~18℃)內,浸泡3~4min,取出曬幹,裝入密閉鐵筒內,避光防潮待用。

(4)碳素紙曬網線 照相凹版曬網線用的網屏有兩種網目形狀,壹種是方塊狀網目,另壹種是不規則狀網目。它的特點是在曝光時,小黑方塊不透光,只有白線條是透光的,通過曝光使碳素紙膠層有網目潛影,經過腐蝕後形成深淺不壹的網目墻。在印刷時,凹版著墨部分面積較大,用刮刀刮墨時,刮刀不僅刮掉了空白部分的油墨,同時也要刮走壹部分圖文部分的油墨,影響圖文質量。為了防止這種狀況發生,在不影響圖像層次轉移的情況下,曬制網墻,使其在印刷時作為刮墨刀的支承體,保證圖文部分的油墨不受刮墨刀的侵襲,保證印品的質量。

(5)曬制碳素紙 將拼好的陽圖片安置在曬版