第四章凹版制版原理及工艺.doc

个人收集整理 勿做商业用途第四章 凹版制版原理及工艺第一节 概述凹版印刷起源于中世纪的雕刻凹版画，它与平版印刷、凸版印刷、孔版印刷一样，是印刷工艺的重要组成部分,也是现代印刷中的一种主要印刷方法。一、凹版印刷及其特点凹版印刷因其版面特征而得名。凹印版的图文部分低于版面，它以不同的深度凹入印版来表现原稿图像的不同层次,空白部分处于同一版面上。印刷时，先将油墨填涂于印版上，然后用刮墨刀把印版表面的油墨刮掉，再通过压力的作用,使存留在印版凹陷部分(即图文部分）的油墨与纸(或其它承印物)接触，将该部分油墨转印到纸张（或其它承印物）上，则得到所需的印刷品。凹版印刷与复印的区别是,它通常以高速度进行批量生产，而复印只从原稿直接制作少数复印件。印刷产品有书籍、报纸、杂志、课本、图片、画册、地图、招贴、商品目录、表格票据、有价证券、包装材料和各种日用印刷品等。凹版印刷与平、凸版印刷相比较,其突出的优点是印刷质量好，通过不同深浅程度的油墨层，能将连续性色调原稿丰富的层次较完整地表现出来，墨色厚实，色彩鲜艳，富于立体感,它的墨层比平印产品厚5倍之多,比凸印产品厚2倍以上。由于凹印具有能在各种大幅面的高级纸张、粗糙纸张、塑料薄膜和金属箔纸等承印物上印刷并能达到很高质量的优点，在现代印刷中常用来印刷各种精美的画册、画报，尤其在包装装潢工业中得到广泛应用，如各种造型的商标、折叠纸盒、软包装材料(玻璃纸和各种薄膜材料）、礼品装材料、各种类型的包装纸和其他商品的包装、装潢材料的印刷等均可采用凹版印刷.又由于凹版印刷的印版耐印力高，在大批量印刷中优势最为明显，经济效益很好。总之,凹版印刷具有墨层厚、色彩鲜艳、耐印力高、适用范围广、适合连续绵延的图案的印刷。现已广泛应用于塑料包装印刷、纸制包装印刷、装饰印刷、转移印花、出版印刷等领域。二、凹版制版工艺的发展凹版制版是凹版印刷必不可少的一个重要环节。随着技术的发展，凹版制版工艺也发生了变化.从凹印工艺本身来讲，随着工艺技术的变化,凹印工艺也经历了其兴衰变化的历史。在15世纪中叶，凹印版的制作首先是用手工的方式完成的。手工用刻刀在铜版或钢板上挖割。17世纪初，化学腐蚀法被用于凹印版的制作.具体做法是：先在铜层表面涂一层耐酸性的防腐蚀蜡层，然后用锐利的钢针在蜡层面上描绘，经描绘的线条的蜡层被破坏，使得下面的铜面外露，并在下一步的腐蚀过程中与酸性溶液接触，从而形成下凹的痕迹。1819世纪期间多项技术的发明和应用，给凹版制版工艺的巨大变革奠定了坚实的基础。其中包括：1782年发现重铬酸钾具有感光性;1839年照相技术的发明；1839年发现重铬酸钾曝光前后物理性能的不同；1864年碳素纸转移法等;1878年照相凹版技术诞生，并于1890年在维也纳正式投入生产。照相凹版法采用照相技术制作胶片,利用碳素纸作为中间体，从而彻底代替了手工雕刻，极大地提高了制版的质量和速度，但由于工艺特点的限制,使得当时的凹版印刷仍然只能印刷较低档次的印件，而随后出现的布美兰制版法也未能从根本上提高凹印的质量。直到出现了电子雕刻凹版工艺，从而使凹印版上不再单纯依靠一维变化来反应浓淡深浅的层次（照相凹版法是依靠网穴的深度的变化,布美兰制版法是依靠网穴表面积的变化），电子雕刻凹版依靠网穴的表面积和深度同时变化来反应浓淡深浅的层次，这就使得用凹印工艺复制以层次为主的高档活件变为了可能。特别是计算机技术在凹印领域被广泛采用以后，凹印制版及印刷技术更是如虎添翼。从凹印制版来讲，先是率先实现了无软件技术，在胶印工艺仍在大力宣传推广CTP技术的今天，凹印领域的CTP已经成功运转了近10年；其次是成功运用了数码打样技术，如今数码打样技术已经被凹印领域所广泛接受，并在生产中发挥着不可或缺的作用。图41为凹版印刷工艺框图。三、凹版的分类凹印刷版按图文形成的方式不同,可分为雕刻凹版和腐蚀凹版两大类。（一）雕刻凹版:是利用手工,机械或电子控制雕刻刀在铜版或钢版上把图文部分挖掉,为了表现图像的层次，挖去的深度和宽度各不同。深处附着的油墨多，印出的色调浓厚；浅处油墨少印出的色调淡薄.雕刻凹版有:手工雕刻、机械雕刻、电子雕刻凹版.1手工雕刻凹版：手工雕刻凹版是采用手工刻制和半机械加工相结合的方法，按照尺寸要求,把原稿刻制在印版上。2机械雕刻凹版：机械雕刻凹版是采用雕刻机直接雕刻或蚀刻的方法制成的雕刻凹版。3电子雕刻凹版：应用电子雕刻机来代替手工和机械雕刻所制成的凹版。它是在电子雕刻机上利用光电原理，根据原稿中不同层次的图文对光源反射不同的光量(若用透射原稿则透过不同光量）,通过光电转换产生相对应的电量，控制进行雕刻刀具升降距离，对预先处理好当然金属版面进行雕刻，获得需要的图文。印版版面日深度程度根据原稿层次日浓淡变化.电子雕刻凹版是目前应用最多的印版。(二）腐蚀凹版腐蚀凹版就应用照相和化学腐蚀方法，在所需复制的图文制作的凹版.腐蚀凹版有：照相凹版、照相网点凹版1照相凹版：又称影写版，这是目前常用的一种凹印版。它的制作方法是把原稿制成阳图片，然后覆盖在碳素纸上进行曝光,使碳素纸上的明胶感光。受光充足部分明胶感光充分，硬化透澈.反之，未受光部分的明胶则不发生硬化。而硬化部分相当于阳图片上的明亮部分，图像部分的明胶则感光不充分或未感光，将经过曝光的碳素纸仔细地包贴在镀铜后经过研磨的滚筒表面上，使硬化的感光胶膜转移么滚筒表面形成防蚀层，经显影,腐蚀而得到凹印版.由于粘贴在滚筒表面上的感光胶膜厚薄不同,腐蚀后凹下支的深度也不同，这些不同的深度就相对应地表现图像的层次。图像最暗部分，印版凹陷深度最大，印刷品的油墨层最厚；图像最明亮部分的油墨层最薄或无墨层,介于二者这间部分的油墨的厚度依次也相应变化。这样就较完整地再现图像的细微层次，增强复制品的真实感。这种印版用来印刷照片之类的原稿最为适宜。2照像网点凹版：这种凹版是直接在印版滚筒表面涂布感光液，然后附网点阳图片晒版,在光的作用下，空白部分的胶膜感光硬化，在腐蚀过程中，这些硬化了的胶膜保护滚筒表面不被腐蚀，形成非图文部分，而图文部分则被腐蚀形成深度相同而面积大小不同的网点，构成了所需要的凹印印版。它的特点是不用碳素纸转移图像，采用网点的阳图片进行晒版。第二节 凹版滚筒结构和加工过程一、 凹版滚筒结构 由于凹版印刷机均为圆压圆式的轮转印刷机，因此凹版印版必须呈圆筒形，才能上机印刷，这种圆筒形的印版称为凹版滚筒。凹版印版是以空心的铸铁或刚质的圆柱体的表面为基础，经镀铜最为版基,经过晒版、腐蚀等一系列的制版过程而制成的。印版滚筒分为整体结构和组合结构两种形式.图4-2为整体式凹版滚筒结构示意图,它的特点是版体和旋转轴颈连成一体，一次铸造成型.这种结构机械加工较简单，加工精度易于保证，但铸造工艺较复杂.图43为组合结构凹版滚筒结构示意图.版体4一般为相应尺寸的无缝钢管，两端紧密地装上端盖5，端盖5中间加工有与版体外圆同心的锥孔.锥套6与锥孔紧密配合,旋转轴8与锥套内孔无间隙配合并由锁紧螺母与其紧固在一起，保证旋转轴8;与版体外圆同心。这种结构的凹版滚筒重量轻，易于更换,加工性能好，但是加工件多,精度要求高.目前在包装行业中应用得很广泛。 上述两种滚筒虽然在结构上有所差异，但是它们版体组成却是一样的。现分述如下。 (1)版体:版体为圆筒形，由铸铁或钢管做成，是滚筒的基体。其表面经过精细机械加工,要求平直无缺陷（如砂眼，凹坑等）。 （2)镀镍层：由于在钢或铁上直接镀铜结合力差,不牢固,一般在镀铜前应先进行镀镍处理，在凹版滚筒表面上先镀上一层薄薄的金属镍，以便在镍上镀铜,保证镀铜质量.(3)底铜层：其厚度约为23mm，可供多次使用。底层电镀好后,要在专门的机床、磨床上进行车削或磨削加工，使其外圆尺寸和几何精度都达到规定要求，并且使铜层表面结构更细密，保证镀面层的质量。（4）银处理层:为了使面铜层便于与底铜层分离,在电镀面铜前对底铜表面进行银化处理,即用浸过银化溶液或硫化铵溶液的刷子将底铜表面均匀地刷上一层银化液或硫化铵液,然后电镀面铜。（5）面铜层：面铜层的厚度约为013015mm，只供一次使用在每次制作新的印版时,均需将旧的面铜去掉,重新镀上新的一层面铜。面铜电镀完后也要进行磨削、研磨和抛光等精细和超精细加工，保证面铜的表面质量（几何精度和光洁度）。（6)镀铬层：为了提高印版表面的硬度和耐磨性,在印版制完后，在其表面镀-层铬。为了保证印品的质量,对凹印印版滚筒的表面质量要求非常高。加工后的印版表面应呈镜面，不能有凹坑、加工痕迹，几何精度和光洁度均有非常严格的要求：旋转轴外圆面与版滚筒外圆表面应严格同心,允差0。03mm。 版滚筒外圆表面的不圆度允差001mm。版滚筒外圆面的圆柱允差002mm。版滚筒外圆面的精糙度0.02 （光洁度为ll）以上。二、凹版滚筒的加工过程由于凹版工艺的需要,对凹版滚筒的制作提出严格的精度要求,加工过程较复杂,难度较大，许多工序还采用特殊的方法在专门的加工设备上进行加工，现介绍如下。(一）新凹版滚筒的加工过程图44为新凹版滚筒加工过程示意图.1滚筒材料.现在一般凹版的版体材料为无缝钢管,因这种材料在市场上均有出售,不需要专门制作,一般价格便宜，货源较充足,并且钢的加工性能也比较好.2金工加工。滚筒的加工一般在普通车床和磨床上进行。均要进行粗、半精和精加工，保证尺寸精度达到要求，表面精糙度为08左右.3脱脂。用弱碱或有机溶剂将加工过的滚筒表面的油脂污物去掉，使滚筒表面洁净，便于镀镍.4镀镍。镀镍是在凹版滚筒镀铜前必须进行的一项重要的工作。由于在钢管上直接镀铜结合力差，一般先进行镀镍处理,在凹版滚筒上镀上薄薄一层金属镍，以便在镍层上镀铜。凹版镀镍是以硫酸镍为主的溶液中进行，在脉动直流电的作用下,阳极镍板放出电子，Ni2eNi+阴极凹版滚筒获得电版滚筒表面沉积,即Ni+2eNi，这样凹版钢滚上金属镍.配方：硫酸镍 250g1 硼酸 40g/1 氯化钠 25g1 电流 2Adm2 温度 505。 镀底铜。镀铜是凹版加工的一道关键工艺,其质量的好坏，直接影响印版的加工质量。凹版滚筒镀铜采用硫酸铜电镀液的镀铜工艺,在直流电的作用下，阴阳极都发生电极反应，阳极的纯铜块放出电子,产生二价铜离子，Cu-2eCu2+，阴极凹版滚筒获得电子发生沉积反应，使铜离子在滚筒表面还原为铜原子,Cu2+2eCu,经过无数次的电极反应，在凹版滚筒表面镀上一层铜。配方：硫酸铜 220g1 硫酸 50g1 硬度添加剂 适量 电流密度 1520A/dm2 温度 256. 车磨加工。底铜镀成后，表面精度和尺寸精度均达不到规定要求，必须进行车磨加工.车削和磨削可在通用车床和磨床上进行，也可在专用的车磨联合机床上进行。应特别注意：在车、磨时，必须采用同一加工定位基准,才能保证各加工面的相互位置精度.加工后的底铜层的厚度约为23mm。7。 脱脂。原理同3。8. 银处理.又称“银化”处理,或称浇注隔离溶液。一般常用的处理液的主要成份有：硫化铵（NH4）2S、氢氧化钠。也有硝酸银和氰化钾配制的“银化液”，但因氰化钾有毒，故很少使用。处理时将滚筒慢慢转动，把处理液均匀地浇注在滚筒表面，形成薄薄的一层隔离层。要求能牢固地沾住铜皮，在印刷过程中不能脱开,而在印刷结束后能较顺利地将铜皮（面铜）从滚筒上剥离下来。 9镀面铜。镀面铜是一道十分重要的工序。要求面铜层结晶细密，表面光亮平整，厚度均匀，因此在镀面铜时,对电镀液中硫酸铜的含量、硫酸的浓度、电镀液的温度、电流密度和电解液的PH值等应严格控制在允许值内。精心操作，保证面铅的质量。面铜厚度约为013015mm。10车磨.镀面铜后，滚筒表面还要进行精细加工.一般在车磨联合机床上进行，采用金刚石刀头和金刚石砂轮进行车削和磨削，将滚筒表面铜层切削至所需直径尺寸和表面精度要求。车削和磨削必须在一次安装中完成。 11抛光。滚筒磨好后,再用羽布抛光轮，也可用特殊的软木炭对滚筒表面进行超精加工，使滚筒表面光洁度达到镜面状，表面粗糙度在0.05以上。 (二)旧凹版滚筒的加工过程旧凹版滚筒的加工过程如图4-5所示。各工序要求同前，不再重复。若滚筒的尺寸不变，将面铜剥离，重进行银处理、镀面铜层、车磨、抛光即可，无须进行银处理前的各道工序。 第三节 凹版制版方法 凹版是凹版印刷的基础,在现代凹版印刷中，凹版的制作方法有传统的照相凹版制版法、照相网点凹版制版法和电子雕刻法等三种.它们具有各自的特点，现介绍如下。一、电子雕刻制版法电子雕刻制版法,是一种集现代的机、光、电、电子计算机为一体的现代化制版方法，可迅速、准确、高质量地制作出所需要的凹版。按其雕刻刀具的不同可分为：电子机械雕刻法、激光雕刻法和电子束雕刻法。1电子机械雕刻法电子机械雕刻法是发展较快的一种高速全自动凹版网孔形成的方法。它改变了以往腐蚀形成的凹孔，而是由钻石雕刻刀直接对凹版铜面进行雕刻而成.其工艺是先将原稿电分为网点片或连续调片,通过扫描头上的物镜对网点片或连续调图像进行扫描，其网点大小或深浅程度是由扫描密度的光信号大小转换成电信号大小后输入电子计算机，经过一系列的计算机处理后，传递变化的电流和数字信号控制和驱动电雕钻石刻刀,在镜面铜滚筒表面上雕刻形成大小和深浅都不同的凹版网孔,其形成过程如图46所示。图4-6 雕刻网孔阶调过程图现以K304电子雕刻机的工作过程为例，说明机械电子雕刻的工艺流程。图47所示为其工艺流程。 图4-7 电子雕刻凹版工艺流程(1）软片制作 根据电子雕刻机转换头的不同（分为OC转换头与OT转换头两种)，可分别采用连续调和扫描网点软片。若采用OC转换头,软片应采用伸缩性小的白色不透明聚酯感光片拍摄而成的连续调图软片；若采用OT转换头,软片应采用扫描加网软片。软片可用阳图，也可用阴图，主要根据加工件复杂程度和要求而定.(2）滚筒安装 凹印机滚筒可分为有轴滚筒和无轴滚筒两种。无轴滚筒安装时须用两顶尖顶住凹版滚筒两端锥孔；有轴滚筒必须在两端轴套上安装后，用联轴器与电雕机连接。滚筒安装好后,应用1：500的汽油机油混合液将滚筒表面的灰尘、油污、氧化物清除干净，使滚筒表面洁净无污。（3）软片粘贴 粘贴前，用干净的纱布加适量无水酒精将软片与扫描滚筒表面揩干净.粘贴时，软片中线应与扫描移动方向垂直，并与扫描滚筒表面完全紧密贴合,否则因扫描焦距不准，成像发虚，影响雕刻的阶调层次和清晰度。(4）程序编制 是指为控制电雕机工作而给电子计算机输入的相应数据和工作指令，程序编制必须熟悉产品规格尺寸、客户要求、版面排版，并根据图案内容、规格尺寸选用网线、网角和层次曲线。当版面尺寸较大的层次图案，宜用较粗线数如60线cm，并按黄、品红、青、黑使用相应的网角和层次曲线。若复制规格尺寸较小,层次又丰富的图案,宜用较细线数如70线cm,才能反映细微层次。而文字线条图案则宜采用较硬的层次曲线。（5)试刻 通过调节控制箱电流值的大小,得到合适的暗调（全色调)、高光（5%)网点和通沟大小。电子雕刻的网点可分为四种形状，以0、2、3、1来表示，称为网角形状，如图48所示。不同的网角形状是通过改变电雕刻时转速进给速度和雕刻频率而获得的. 图48 网角形状示意图如较高速度将点形拉长呈形；较低速度时点形压扁呈口形.试刻是一项十分重要的工作，直接关系到印刷品的阶调层次.因此，试刻时应根据不同的网屏线数、网点形状、承印材料,选用相应的暗调、高光网点，可用网点测试仪测定网点的对角线和通沟尺寸来确定。（6）扫描校准 扫描时，以扫描滚筒的白色表面作为基面,使软片上呈黑色密度的图文与白色基面有明显的反差，为了保证凹印时第一色调的印刷，扫描头设定应有恰当的密度差，它可通过将光学头移至5加网密度区域，这个密度的数字输入值校准在768，第一个着墨孔的对角线(试刻高光网点)是在这个值，余下的数字输入(7681023），使白基面与软片空白部分间形成足够的差异，这就保证了雕刻粘贴以及底色部分所形成的边缘，都不会对雕刻或印刷过程产生影响。（7)雕刻 上述工作完毕后，电雕机则正式进入雕刻。扫描头对软片进行扫描时，与扫描同步的雕刻头根据扫描信号进行雕刻.雕刻头的动作由石英振荡器驱动，雕刻头的最高雕刻速度可达4000粒s网点。 2激光雕刻法激光雕刻法是英国克劳斯菲尔德公司于二十多年以前就试制成功的,并于1977年首次展出了激光凹版雕刻机。开始时,该公司采用经腐蚀后铜滚筒的网格内填注环氧树脂,并使其硬化,然后在磨床上进行研磨,使其表面磨光.在雕刻时采用一能量可变的二氧化碳激光束照射滚筒，因铜表面能反射激光束，所以原来铜网墙被保留下来，而环氧树脂从网格中被去掉,去除量多少与激光束大小有关。激光雕刻法存在的主要不足之处在于，铜与环氧树脂材料性能差异很大,很难在技术上达到一个光滑的非印刷表面，使非印刷区域有污点，此外制版还需要电镀及腐蚀设备.此后，该公司改用表面喷涂环氧树脂，然后在滚筒表面经处理再进行激光雕刻。印刷区域是由不同深度呈螺旋形排列的细槽纹构成。代替网格充墨区呈“连续槽纹”。1982年该公司又将激光雕刻控制系统改型，使以前连续槽纹断开,这样形成了类同网格的凹坑。图49所示为激光雕刻法工作原理示意，其工作过程是,从二氧化碳激光器发出的激光束,按照凹版原稿的信息要求，通过电子计算机控制调制器和光能量调节器，变成一束所需要的激光，再通过反射镜，聚光镜(透镜）照射到凹版铜滚筒表面上，熔化蒸发环氧树脂形成一个所需要的凹坑，这些凹坑组成与原稿相对应的印版。图410所示为激光雕刻工艺过程，简要说明如下.(1）腐蚀滚筒 按照传统的腐蚀方法，将经过精细加工的凹版滚筒表面腐蚀成所需要的网格状，供喷涂用.（2)喷涂环氧树脂 采用静电喷射法喷射特别配制的环氧树脂粉末料，使滚筒表面涂布环氧树脂,再将滚筒移到红外炉中，从180起开始熔化并慢慢旋转滚筒，整个过程由微机控制.为使滚筒达到足够的涂层厚度，可进行第二次喷涂。硬化过程结束时温度达200。整个过程约需15h,最后将滚筒冷却，为使滚筒表面光洁度达到一定要求，必须进行车光、磨光,使滚筒便于激光雕刻。（3)激光雕刻 采用CO2气体激光器（功率150W),激光束触及处的环氧树脂表面则被蒸发掉.滚筒转速1000rmin。雕刻速度根据滚筒周长而定,一般每分钟雕刻75mm.激光雕刻滚筒最大尺寸为长2600mm，周长1600mm.根据有关资料介绍，激光雕刻机可以采用联机操作和非联机操作两种输入方式.联机操作即是激光雕刻机是与一台电分机连接。装在电分机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580mm610mm。当联机时，扫描信号直接输入与电分机同步运转的激光雕刻机，使激光束刻出网格中填充树脂的深度与图文对应的部位的调值相适应。不联机操作时,来自电分机的信息储存在磁盘上，随后在需要时再输入激光雕刻机进行雕刻。（4）镀铬 雕刻好的凹版滚筒进行清洗检查合格后，在传统的镀铬机上镀一层铬以提高耐磨性，保证经久耐用。印刷完成后，可将滚筒上的镀层剥去，再用环氧树脂填充网格，以备下次雕刻用。一只滚筒可以重复使用十次以上.激光雕刻的优点：质量好，图像清晰，适用2070线cm；复制准确,不需要修正滚筒，生产能力高（雕刻长2600mm，周长1200mm滚筒，仅用35min）;可自动重复连雕,尤其适用包装印刷.3电子束雕刻法从事电子束雕刻凹版滚筒生产的只有德国海尔公司一家,第一台电子雕刻机于1980年初制成。(1）电子束雕刻机的基本结构 电子束雕刻机的机架是一个铸铁床座，如图411所示。它与同长度的真空箱构成一个滚筒加工室。该室中有两个轴承座,它们通过丝杠由步进电机驱动，相互独立地顺着机器的长度方向运动。轴承座有两个辅助装置，在机器装上滚筒后自动夹紧。轴承座有一台大功率的电机驱动滚筒，滚筒速度根据滚筒直径大小而定,一般在12001800rmin。当滚筒雕刻时，电子束枪固定不动，而滚筒在电子束枪前作左右移动.电子束枪装在机器中间的加工室后部，穿过真空箱罩.电子束枪与滚筒远近的距离是由一只步进电机驱动。电子束雕刻机还有控制电子束枪和机器的电子柜、高压发生器和真空泵等部分.(2）雕刻过程 将雕刻的凹版滚筒装到打开盖的定心装置上，将滚筒轴定心到轴承座的轴线上。其他步骤由多个微型计算机控制自动进行,其操作顺序如下。关闭真空室的箱盖.夹紧滚筒。真空泵抽气使电子束枪加工室内产生真空。使滚筒转动，在滚筒的起始端进行雕刻的起始定位。接通并调定电子束。开始调刻。控制和调节过程的大部分时间是并行的，到雕刻起始需要6min.一个长度为2400mm，周长为780mm的滚筒，雕刻时间为15min。另一个长度相同，而周长为1540mm的滚筒雕刻时间为22min。雕刻时只有雕刻滚筒转动及横移,电子束枪固定不动。雕刻完毕,电子束自动切断，滚筒被刹住,加工室充气,最后滚筒被松开。雕刻一只滚筒，整个准备时间不到15min，由此可见，每小时可雕刻2只滚筒。在用电子束进行雕刻时,高能量的电子束深入铜层约5m，并在原子场内被刹住.它把所有的运动能传递给了铜，于是产生了过热铜熔液。在电子束中生成的等离子体压力，将铜熔液从侧面挤出熔融区。每秒2030m的滚筒圆周速度将熔液以滴状的形式沿切线抛出旋转的滚筒。微小的铜滴在真空中飞行,只稍冷却一点，仍以熔融状态碰撞到调换的反射板上,变成了铜渣。电子束冲击后，网穴里的熔化区在熔铜表面张力的作用下重结晶,形成一个光滑面，网穴形状呈半球面形。如图4-12所示.（3)电子束雕刻技术的优点电子束雕刻速度高(1015万个网格s)，易于调制和偏转。电子束在射击间与快速旋转的滚筒同步运动，即在射击网穴时电子束始终在滚筒的同一位置上。电子束能雕刻任意线数和网线角度。采用特殊的电子束雕刻网点装置，使轮廓的再现有了明显的改善，这对文字和线条的复制非常重要。生产效率与电子雕刻比较提高12倍.电子束雕刻所产生的网格形状为半球形，当高热的铜熔化后，汽化筒被等离子压挤出网格，再结晶的表面厚度不到5m。因此网格内壁光滑，网墙无缺陷，利于在高速印刷情况下,实现非常好的油墨转移。 二、照相凹版制版法 照相凹版制版法，又称为碳素纸过版法或碳素纸腐蚀法，这是一种传统的凹版制版方法，其工艺是将原稿通过照相或者电分制成连续调阳图,然后在敏化的碳素纸上先晒制凹网(又称为网格）,再晒制连续调阳图片，经过曝光的碳素纸已具有凹网和阳图图案文字,过版在脱脂的滚筒上,并通过显影,从而在过版的碳素纸上形成了密度不同的网格.经填版后，用不同浓度的三氯化铁腐蚀液进行腐蚀，就形成了大小相同和深浅不同的凹版网孔。其形成过程如图413所示。照相凹版制版工艺流程如图414所示。其主要过程说明如下。 （1）照相 对任何性质的原稿如画稿、彩色照片、黑白照片等,都必须用照相方法先翻拍成与原稿反向的连续调阳图片。原稿若是彩色图像,应先依次拍成黄、晶红、青、黑四张分色阳图片，经修正后再翻晒成四色阳图.文字稿，采用照相排字方法拍摄成所需规格的版式。 (2）拼版 经照相制成的阳图片或文字，若需要合并进行印刷,应按版面要求和技术参数拼成印刷版面。 (3）碳素纸敏化 碳素纸是由纸基、白明胶和碳色素组成,它本身无感光性能。只有经过敏化处理，使其明胶层吸收重铬酸钾(K2Cr2O7），才具有感光性能。敏化处理一般在晒碳素纸之前24h进行为好。敏化液由重铬酸钾和水组成。在室温为22左右,空气相对湿度为65%的环境条件下，将碳素纸放入浓度为2.55的重铬酸钾溶液(温度约为1518)内，浸泡34min，取出晒干，装入密闭铁筒内，避光防潮待用. (4)碳素纸晒网线 照相凹版晒网线用的网屏有两种网目形状，一种是方块状网目，另一种是不规则状网目。它的特点是在曝光时，小黑方块不透光，只有白线条是透光的，通过曝光使碳素纸胶层有网目潜影，经过腐蚀后形成深浅不一的网目墙。在印刷时,凹版着墨部分面积较大，用刮刀刮墨时,刮刀不仅刮掉了空白部分的油墨，同时也要刮走一部分图文部分的油墨，影响图文质量。为了防止这种状况发生，在不影响图像层次转移的情况下，晒制网墙，使其在印刷时作为刮墨刀的支承体，保证图文部分的油墨不受刮墨刀的侵袭,保证印品的质量. (5)晒制碳素纸 将拼好的阳图片安置在晒版机的框架内,覆盖在碳素纸感光面上,并抽真空使之紧密结合，然后用紫外光源进行晒版.(6）碳素纸过版 将阳图片在碳素纸上晒得的图案移到印版滚筒表面上的过程，称为碳素纸过版。过版方法有干式转移和湿式转移两种. 干式转移法 首先用碳酸镁、盐酸清洗滚筒。然后将碳素纸涂有胶层的表面对着印版滚筒表面，在碳素纸与版面之间用24的蒸馏水喷洒，当滚筒以一定的速度转动时，在上面的橡胶辊的压力作用下，碳素纸紧贴在印版滚筒表面上。这一工作在专用过版机上进行. 湿式转移法 是将晒制好的碳素纸放入水槽内浸润，然后贴在印版滚筒表面上，由于水的作用,碳素纸的胶膜发生膨胀，其结果会使图像变形而影响质量。现一般不采用此法。 （7）显影 将贴着碳素纸的滚筒，置于3245的热水槽中，轻轻旋转，进行显影处理，使胶膜大量吸收水分,未感光的胶膜全被溶解，只留下硬化的感光胶层。显影处理一般约为15min，滚筒表面形成了厚薄不同的抗蚀膜。显影完毕后，降低滚筒温度，然后喷洒酒精,用热风使其干燥。 （8)涂防蚀剂 在印版滚筒不需要腐蚀的部分，用耐腐蚀的沥青漆涂抹好，以保护起来而不被腐蚀。 （9)腐蚀 腐蚀是保证印版质量的关键工序，习称烂版.其过程是让氯化铁溶液透过硬化的抗蚀胶膜使铜外层溶解.腐蚀中，铜和氯化铁的化学反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 腐蚀过程可分为三步进行：胶膜膨胀氯化铁渗透化学腐蚀。腐蚀开始时,胶膜在氯化铁溶液的影响下膨胀，然后氯化铁溶液透过胶膜层而深入印版铜表面，与铜层发生化学反应。胶膜层厚，透过的氯化铁溶液相对少，对铜层腐蚀深度浅;胶膜层薄，透过的氯化铁溶液相对多，对铜层腐蚀深度深。从而形成与胶膜厚度相对应的深浅不等的凹坑,表现出图像连续调的层次。除此之外，氯化铁溶液的浓度、腐蚀液的温度和胶膜层的温度等，都会影响腐蚀的速度，在腐蚀中应严格控制。因此腐蚀过程中，被腐蚀滚筒放置在腐蚀机的架子上，一边缓缓转动,一边向滚筒上的胶膜浇泼腐蚀液，直至达到要求为止。 (10）清理 腐蚀完成后，立即用清水清洗滚筒，再用汽油或苯拭去滚筒表面的防腐漆，然后用3一4%的稀盐酸溶液冲洗干净，涂抹碳酸镁，检查印版有无疵痕。若有疵痕，可用刀补刻修正，检查合格后，再用水冲洗干净，晾干后用毛毡保护版面。 （11)打样 在打样车间用新制印版滚筒进行试印。将试印样张与原稿对照检查，看有无差错。经打样检查合格的印版滚筒方可上机印刷。 (12）镀铬 为了进一步提高凹版滚筒的耐印力，经打样合格后的滚筒表面，要进行镀铬以增强版面硬度。 照相凹版制版法，是一种传统制版方法，工艺成熟,印品层次丰富，美术效果好。但是制作印版滚筒的周期长，生产速度慢，印版的腐蚀结果难以掌握和预测，对操作工人技术等级要求高等，这些都影响这一制版方法的推广. 三、照相网点凹版制作法 照相网点凹版制作法，是继碳素纸腐蚀法发展起来的一种方法。它革除了碳素纸，直接把原稿进行照相加网或电分加网,将光敏抗蚀胶涂在脱脂的铜滚筒上，干燥后进行晒版,显影，填版，然后用三氯化铁腐蚀液进行腐蚀，就形成了凹版网孔,其制版过程如图415所示。 曝光时，空白部分的胶膜见光被硬化,图像部分的胶膜未受光,所以不硬化。显影时未硬化部分的胶膜被水冲走露出铜面，硬化部分胶层不溶于温水，以微微凸起的浮雕形式存留于滚筒表面.在腐蚀过程中，这些硬化了的胶膜保护滚筒表面不被腐蚀，而露铜部分的表面铜逐渐失去两个电子变成二价铜离子不断进入电解液，从而形成了大小不同的腐蚀凹坑，这种腐蚀俗称网格。其深度相同，而表面积不同. 图4-16所示为照相网点凹版制版工艺流程.其主要过程说明如下。 （1）照相 照相过程与照相凹版的照相过程相同.无论是天然色正片原稿，还是反射原稿，都必须先将原稿翻成阴图,再将阴图接触加网翻制成阳图。 (2）脱脂去污处理 其目的为了清洁印版滚筒的表面，以除去滚筒上的油污及氧化膜。除油采用混合溶剂（50二甲苯+50醋酸乙酯）或碳酸钙粉末糊.除氧化膜采用混合酸（2盐酸+4%氯化钠+5醋酸)或砂膏。 （3)感光液涂布 将感光液涂布于滚筒表面,有喷射方式和环状涂布两种方式，如图417所示。前者使用喷射枪向转动的滚筒喷射感光液，它根据滚筒的周长调节喷射量来控制感光液的胶膜厚度。后者在镶上橡皮环的存储器里装满感光液，将存储器从滚筒上端垂直地缓慢滑向滚筒下端进行涂布。它必须根据滚筒直径的大小改变环状存储器的滑移速度来控制胶膜的厚度。常用的感光液有三种：聚乙烯硅酸酯感光液、光致抗蚀剂组成的感光液和常用的以聚乙烯醇为主体的重铬酸盐感光剂。（4）晒版方式 大致可分成三种:普西尔方式：将加网阳图包裹在滚筒上，用两根辊子压住加网阳图。梅特恩海默方式：拉紧加网阳图两端,将它紧密附着于滚筒上。阿契格拉夫方式：用透明的张力膜使加网阳图紧密附着在滚筒上。晒版光源可采用氟弧灯、高压水银灯。晒版是把加网阳图包裹在滚筒上，一面转动滚筒，一面用贯穿整个滚筒长度的细长光窗狭缝中透出的光亮对滚筒进行曝光.曝光过程中始终用沾有挥发性溶剂的麂皮揩加网阳图,以消除沉积在阳图和滚筒之间的灰尘。曝光后,加网阳图的透光部分硬化,没有见光部分未硬化.曝光光源是6kW水冷疝灯，曝光速度由工作性质决定，用柯达连续调有级（14级）灰梯尺检测，以曝光后第6级出影为准.为了使加网阳图与滚筒表面紧密贴合，要拉紧聚酯薄膜.(5）显影及清洗 根据感光液的性能不同，可采用有机混合物或水作为显影液，显影方法采用浸渍法、冲洗法均可。(6）涂防腐剂 涂防腐剂又叫填版。在腐蚀之前，把滚筒表面图像和文字以外不需要腐蚀的地方用沥青覆盖起来.填版时要十分细心。万一沥青滴入图像,可用脱脂棉蘸一点煤油轻轻揩去，切不可用二甲苯擦。（7)电解腐蚀 凹版滚筒腐蚀可用氯化铁溶液或电解溶液腐蚀，腐蚀方式一般采用喷射式、辊式或浸渍式.氯化铁溶液腐蚀的原理和过程同照相凹版。电解溶液腐蚀是在电解腐蚀液中凹版滚筒作阳极,不锈钢板作阴极。接通电流即可进行腐蚀。阳极失去两个电子，变成二价铜离子而进入电解液，二价铜离子在阴极上得到两个电子,在不锈钢板上析出铜。这种工艺方法与氯化铁腐蚀法相比较，简单稳定、易控制。电解溶液耗尽后排放物易中和，价格便宜，以后工序过程及要求与照相凹版相同。第四节 凹版制版机一、碳素纸过版机碳素纸过版机是将晒过版的碳素纸按一定的规格通过压力贴附在印版辊上的一个过程,具体操作原理如图4-18所示，经过精细抛光的凹版滚筒4按箭头方向等速旋转，在洁净的滚筒表面上适量地用水3润湿,随后将晒过版的碳素纸2按规定贴在滚筒上，橡胶制的压力滚筒1以392266-588399kPa(46kgcm2)的压力将碳素纸2严实地贴附在凹版滚筒表面上。在过版中，除了注意滚筒表面的洁净外，还应特别注意过版压力大小应适当.压力过小有可能使碳素纸贴附不实；压力过大会使碳素纸变形伸长,从而使印刷品尺寸发生变化.尤其是彩色版的过版，黄、品红、青、黑各版都要保持同样的压力,否则就会套印不准.为了保证碳素纸的过版质量，碳素纸的过版工作在碳素纸过版机上进行，图419所示为WGB101型碳素纸过版机，专供碳素纸过版及显影、洗涤之用。它由变速器18、减速器13、水斗2、压力滚筒8、压力千分表11、刻线器9以及导轨4等部件组成。 工作时，凹版滚筒由吊车吊放在两根导轨4上，然后再用轴承 19将滚筒轴颈支承，通过手枪15或电机17、变速器18、减速器13使滚筒旋转。当过版或刻线时，可用手轮来旋转滚筒；当洗涤或显影时，可由电机17驱动。通过变速手柄14操纵变速箱可得到14rmin、48rmin、70rmin、141rmin四种不同的转速.摆臂7的一端装有刻线器9和游标尺一套，可在滚筒面上刻纵向或横向定位线，另一端装有硬橡胶压力滚筒8，其压力的大小由测压的压力千分表11上读出。压力大小可由螺杆12调节,显影或洗涤滚筒时，可由手轮16使水斗2升降.这种过版机,将过版和显影（即用一定温度的水将未感光的明胶溶解掉)两部分联在一起，操作较方便。图420所示为另一种形式的碳素纸过版机，它由导轨2、支承凹版滚筒的轴承3、压辊6、7以及滚筒和压辊支架8的传动机构等部分组成。工作时，用吊车或专用推车将滚筒放在导轨2上，然后用手推它到轴承3的位置，用轴承起落手柄1将轴承抬起支承凹版滚筒轴颈4,滚筒由电机18通过变速器17、减速器16进行传动，压辊6、7装在压辊支架8上，由电机12通过丝杠13、螺母14带其上下移动。压辊支架8上升的极限位置由行程开关11控制，过版压力大小由压力表9读出。这种过版机，结构较简单，操作方便、可靠。二、腐蚀机凹版滚筒的腐蚀是保证制版质量的关键工序，使用的腐蚀设备有自动调温、控制腐蚀液浓度的自动腐蚀机(一般应在恒温条件下工作）和腐蚀槽两种。国内多用腐蚀槽,图421所示为常用凹版滚筒腐蚀槽外形，它由腐蚀槽1、左右轴承座3、塑料斗等组成,结构简单。三、镀铬退铬机凹版滚筒经腐蚀清洗后，要在凹版滚筒印刷机上进行打样，符合质量要求的凹版滚筒，才能上机印刷。为了提高耐印力,在上机印刷前均在镀铬机上将印版表面镀一层铬。图422所示为镀铬机工作原理,如图所示，锡铅合金为阳极2插入铬酸溶液1中，并与整流器阳极联接，凹版滚筒4一部分浸在铬酸液中，并与整流器的阴极联接。图423所示为镀铬机的结构，镀铬机由传动装置、电解槽、电器系统、排气设备等部分组成。 电解槽浸入加热水槽内，热水槽有三组加热器，可分批使用以调节溶液的温度。工作时，凹版滚筒由吊车放在轴承1上，用手轮8摇动后,轴承1可以升降.滚筒一端的轴套上附有皮带轮3，电机6通过减速器5、平皮带4、皮带轮3带动凹版滚筒旋转.镀铬时在两极部位有极细的铬蒸气气泡逸出，这种气体有害于人体健康，因此，整个镀铬槽要封闭起来，并由排气管7不断地抽气，以保障操作者的健康。退铬机的工作原理与镀铬机相反，但是机器结构原理基本相同。第五节 电子雕刻机 凹版电子雕刻机是一种现代化的制作凹版设备，是由电子、光学与机械等方面的高新技术所组成的利用电子与光学原理，通过机械等物理方法进行制版，把原稿、阳图片或平印用网目阳图片，经由全自动