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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雕刻凹版画，它和平版印刷、凸版印刷、孔版印刷一样，是印刷工艺关键组成部分，也是现代印刷中一个关键印刷方法。
一、凹版印刷及其特点
凹版印刷因其版面特征而得名。凹印版图文部分低于版面，它以不一样深度凹入印版来表现原稿图像不一样层次，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油墨刮掉，再经过压力作用，使存留在印版凹陷部分(即图文部分)油墨和纸(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，则得到所需印刷品。
凹版印刷和复印区分是，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、书本、图片、画册、地图、招贴、商品目录、表格票据、有价证券、包装材料和多种日用印刷品等。凹版印刷和平、凸版印刷相比较，其突出优点是印刷质量好，经过不一样深浅程度油墨层，能将连续性色调原稿丰富层次较完整地表现出来，墨色厚实，色彩鲜艳，富于立体感，它墨层比平印产品厚5倍之多，比凸印产品厚2倍以上。因为凹印含有能在多种大幅面高级纸张、粗糙纸张、塑料薄膜和金属箔纸等承印物上印刷并能达成很高质量优点，在现代印刷中常见来印刷多种精美画册、画报，尤其在包装装潢工业中得到广泛应用，如多种造型商标、折叠纸盒、软包装材料(玻璃纸和多种薄膜材料)、礼品装材料、多种类型包装纸和其它商品包装、装潢材料印刷等均可采取凹版印刷。又因为凹版印刷印版耐印力高，在大批量印刷中优势最为显著，经济效益很好。
总而言之，凹版印刷含有墨层厚、色彩鲜艳、耐印力高、适用范围广、适合连续绵延图案印刷。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、凹版制版工艺发展
凹版制版是凹版印刷必不可少一个关键步骤。伴随技术发展，凹版制版工艺也发生了改变。
从凹印工艺本身来讲，伴随工艺技术改变，凹印工艺也经历了其兴衰改变历史。
在15世纪中叶，凹印版制作首先是用手工方法完成。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制作。具体做法是：先在铜层表面涂一层耐酸性防腐蚀蜡层，然后用锐利钢针在蜡层面上描绘，经描绘线条蜡层被破坏，使得下面铜面外露，并在下一步腐蚀过程中和酸性溶液接触，从而形成下凹痕迹。
18~19世纪期间多项技术发明和应用，给凹版制版工艺巨大变革奠定了坚实基础。其中包含：1782年发觉重铬酸钾含有感光性；1839年摄影技术发明；1839年发觉重铬酸钾曝光前后物理性能不一样；1864年碳素纸转移法等；1878年摄影凹版技术诞生，并于1890年在维也纳正式投入生产。摄影凹版法采取摄影技术制作胶片，利用碳素纸作为中间体，从而根本替换了手工雕刻，极大地提升了制版质量和速度，但因为工艺特点限制，使适当初凹版印刷仍然只能印刷较低级次印件，而随即出现布美兰制版法也未能从根本上提升凹印质量。
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改变来反应浓淡深浅层次（摄影凹版法是依靠网穴深度改变，布美兰制版法是依靠网穴表面积改变），电子雕刻凹版依靠网穴表面积和深度同时改变来反应浓淡深浅层次，这就使得用凹印工艺复制以层次为主高级活件变为了可能。
尤其是计算机技术在凹印领域被广泛采取以后，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技术今天，凹印领域CTP已经成功运转了近；其次是成功利用了数码打样技术，现在数码打样技术已经被凹印领域所广泛接收，并在生产中发挥着不可或缺作用。图4-1为凹版印刷工艺框图。

三、凹版分类
凹印刷版按图文形成方法不一样，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，为了表现图像层次，挖去深度和宽度各不一样。深处附着油墨多，印出色调浓厚；浅处油墨少印出色调淡薄。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：手工雕刻凹版是采取手工刻制和半机械加工相结合方法，根据尺寸要求，把原稿刻制在印版上。
2．机械雕刻凹版：机械雕刻凹版是采取雕刻机直接雕刻或蚀刻方法制成雕刻凹版。
3．电子雕刻凹版：应用电子雕刻机来替换手工和机械雕刻所制成凹版。它是在电子雕刻机上利用光电原理，依据原稿中不一样层次图文对光源反射不一样光量（若用透射原稿则透过不一样光量），经过光电转换产生相对应电量，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，取得需要图文。印版版面日深度程度依据原稿层次日浓淡改变。
电子雕刻凹版是现在应用最多印版。
（二）腐蚀凹版
腐蚀凹版就应用摄影和化学腐蚀方法，在所需复制图文制作凹版。
腐蚀凹版有：摄影凹版、摄影网点凹版
1．摄影凹版：又称影写版，这是现在常见一个凹印版。它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，使碳素纸上明胶感光。受光充足部分明胶感光充足，硬化透澈。反之未受光部分明胶则不发生硬化。而硬化部分相当于阳图片上明亮部分，图像部分明胶则感光不充足或未感光，将经过曝光碳素纸仔细地包贴在镀铜后经过研磨滚筒表面上，使硬化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。因为粘贴在滚筒表面上感光胶膜厚薄不一样，腐蚀后凹下支深度也不一样，这些不一样深度就相对应地表现图像层次。图像最暗部分，印版凹陷深度最大，印刷品油墨层最厚；图像最明亮部分油墨层最薄或无墨层，介于二者这间部分油墨厚度依次也对应改变。这么就较完整地再现图像细微层次，增强复制品真实感。这种印版用来印刷照片之类原稿最为适宜。
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，在光作用下，空白部分胶膜感光硬化，在腐蚀过程中，这些硬化了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一样网点，组成了所需要凹印印版。它特点是不用碳素纸转移图像，采取网点阳图片进行晒版。
第二节 凹版滚筒结构和加工过程
一、 凹版滚筒结构
因为凹版印刷机均为圆压圆式轮转印刷机，所以凹版印版必需呈圆筒形，才能上机印刷，这种圆筒形印版称为凹版滚筒。凹版印版是以空心铸铁或刚质圆柱体表面为基础，经镀铜最为版基，经过晒版、腐蚀等一系列制版过程而制成。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，加工精度易于确保，但铸造工艺较复杂。

图4—3为组合结构凹版滚筒结构示意图。版体4通常为对应尺寸无缝钢管，两端紧密地装上端盖5，端盖5中间加工有和版体外圆同心锥孔。锥套6和锥孔紧密配合，旋转轴8和锥套内孔无间隙配合并由锁紧螺母和其紧固在一起，确保旋转轴8；和版体外圆同心。这种结构凹版滚筒重量轻，易于更换，加工性能好，不过加工件多，精度要求高。现在在包装行业中应用得很广泛。

上述两种滚筒即使在结构上有所差异，不过它们版体组成却是一样。现分述以下。
(1)版体：版体为圆筒形，由铸铁或钢管做成，是滚筒基体。其表面经过精细机械加工，要求平直无缺点（如砂眼，凹坑等)。
(2)镀镍层：因为在钢或铁上直接镀铜结协力差，不牢靠，通常在镀铜前应优异行镀镍处理，在凹版滚筒表面上先镀上一层薄薄金属镍，方便在镍上镀铜，确保镀铜质量。
(3)底铜层：其厚度约为2～3mm，可供数次使用。底层电镀好后，要在专门机床、磨床上进行车削或磨削加工，使其外圆尺寸和几何精度全部达成要求要求，而且使铜层表面结构更细密，确保镀面层质量。
(4)银处理层：为了使面铜层便于和底铜层分离，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：面铜层厚度约为0．13～0．15mm，只供一次使用．在每次制作新印版时，均需将旧面铜去掉，重新镀上新一层面铜。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，确保面铜表面质量(几何精度和光洁度)。
(6)镀铬层：为了提升印版表面硬度和耐磨性，在印版制完后，在其表面镀—层铬。
为了确保印品质量，对凹印印版滚筒表面质量要求很高。加工后印版表面应呈镜面，不能有凹坑、加工痕迹，几何精度和光洁度全部有很严格要求：
①旋转轴外圆面和版滚筒外圆表面应严格同心，允差≤0.03mm。
②版滚筒外圆表面不圆度允差0．01mm。
③版滚筒外圆面圆柱允差0．02mm。
④版滚筒外圆面精糙度0.02▽ (光洁度为▽ll)以上。
二、凹版滚筒加工过程
因为凹版工艺需要，对凹版滚筒制作提出严格精度要求，加工过程较复杂，难度较大，很多工序还采取特殊方法在专门加工设备上进行加工，现介绍以下。
(一)新凹版滚筒加工过程
图4—4为新凹版滚筒加工过程示意图。

1．滚筒材料。现在通常凹版版体材料为无缝钢管，因这种材料在市场上全部有出售，不需要专门制作，通常价格廉价，货源较充足，而且钢加工性能也比很好。
2．金工加工。滚筒加工通常在一般车床和磨床上进行。均要进行粗、半精和精加工，确保尺寸精度达成要求，表面精糙度为0．8左右。
3．脱脂。用弱碱或有机溶剂将加工过滚筒表面油脂污物去掉，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需进行一项关键工作。因为在钢管上直接镀铜结协力差，通常优异行镀镍处理，在凹版滚筒上镀上薄薄一层金属镍，方便在镍层上镀铜。
凹版镀镍是以硫酸镍为主溶液中进行，在脉动直流电作用下，阳极镍板放出电子，Ni-2e→Ni++阴极凹版滚筒取得电版滚筒表面沉积，即Ni+++2e→Ni，这么凹版钢滚上金属镍。
配方：硫酸镍 250g／1
硼酸 40g/1
氯化钠 25g／1
电流 2A／dm2
温度 50℃
5. 镀底铜。镀铜是凹版加工一道关键工艺，其质量好坏，直接影响印版加工质量。凹版滚筒镀铜采取硫酸铜电镀液镀铜工艺，在直流电作用下，阴阳极全部发生电极反应，阳极纯铜块放出电子，产生二价铜离子，Cu-2e→Cu2+，阴极凹版滚筒取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++2e→Cu，经过无数次电极反应，在凹版滚筒表面镀上一层铜。
配方：硫酸铜 220g／1
硫酸 50g／1
硬度添加剂 适量
电流密度 15～20A/dm2
温度 25℃
6. 车磨加工。底铜镀成后，表面精度和尺寸精度均达不到要求要求，必需进行车磨加工。车削和磨削可在通用车床和磨床上进行，也可在专用车磨联合机床上进行。应尤其注意：在车、磨时，必需采取同一加工定位基准，才能确保各加工面相互位置精度。加工后底铜层厚度约为2～3mm。
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。通常常见处理液关键成份有：硫化铵[(NH4)2S]、氢氧化钠。也有硝酸银和氰化钾配制“银化液”，但因氰化钾有毒，故极少使用。处理时将滚筒慢慢转动，把处理液均匀地浇注在滚筒表面，形成薄薄一层隔离层。要求能牢靠地沾住铜皮，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。镀面铜是一道十分关键工序。要求面铜层结晶细密，表面光亮平整，厚度均匀，所以在镀面铜时，对电镀液中硫酸铜含量、硫酸浓度、电镀液温度、电流密度和电解液PH值等应严格控制在许可值内。精心操作，确保面铅质量。面铜厚度约为0．13～0．15mm。
10．车磨。镀面铜后，滚筒表面还要进行精细加工。通常在车磨联合机床上进行，采取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。车削和磨削必需在一次安装中完成。
11．抛光。滚筒磨好后，再用羽布抛光轮，也可用特殊软木炭对滚筒表面进行超精加工，使滚筒表面光洁度达成镜面状，表面粗糙度在0.05▽以上。
(二)旧凹版滚筒加工过程
旧凹版滚筒加工过程图4—5所表示。各工序要求同前，不再反复。若滚筒尺寸不变，将面铜剥离，重进行银处理、镀面铜层、车磨、抛光即可，无须进行银处理前各道工序。

第三节 凹版制版方法

凹版是凹版印刷基础，在现代凹版印刷中，凹版制作方法有传统摄影凹版制版法、摄影网点凹版制版法和电子雕刻法等三种。它们含有各自特点，现介绍以下。
一、电子雕刻制版法
电子雕刻制版法，是一个集现代机、光、电、电子计算机为一体现代化制版方法，可快速、正确、高质量地制作出所需要凹版。按其雕刻刀具不一样可分为：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一个高速全自动凹版网孔形成方法。它改变了以往腐蚀形成凹孔，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，经过扫描头上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，经过一系列计算机处理后，传输改变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全部不一样凹版网孔，其形成过程图4—6所表示。

图4-6 雕刻网孔阶调过程图
现以K304电子雕刻机工作过程为例，说明机械电子雕刻工艺步骤。图4—7所表示为其工艺步骤。

图4-7 电子雕刻凹版工艺步骤
(1)软片制作 依据电子雕刻机转换头不一样(分为O／C转换头和O／T转换头两种)，可分别采取连续调和扫描网点软片。若采取O／C转换头，软片应采取伸缩性小白色不透明聚酯感光片拍摄而成连续调图软片；若采取O／T转换头，软片应采取扫描加网软片。软片可用阳图，也可用阴图，关键依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；有轴滚筒必需在两端轴套上安装后，用联轴器和电雕机连接。滚筒安装好后，应用1：500汽油机油混合液将滚筒表面灰尘、油污、氧化物清除洁净，使滚筒表面洁净无污。
(3)软片粘贴 粘贴前，用洁净纱布加适量无水酒精将软片和扫描滚筒表面揩洁净。粘贴时，软片中线应和扫描移动方向垂直，并和扫描滚筒表面完全紧密贴合，不然因扫描焦距不准，成像发虚，影响雕刻阶调层次和清楚度。
(4)程序编制 是指为控制电雕机工作而给电子计算机输入对应数据和工作指令，程序编制必需熟悉产品规格尺寸、用户要求、版面排版，并依据图案内容、规格尺寸选择网线、网角和层次曲线。当版面尺寸较大层次图案，宜用较粗线数如60线／cm，并按黄、品红、青、黑使用对应网角和层次曲线。若复制规格尺寸较小，层次又丰富图案，宜用较细线数如70线／cm，才能反应细微层次。而文字线条图案则宜采取较硬层次曲线。
(5)试刻 经过调整控制箱电流值大小，得到适宜暗调(全色调)、高光(5％)网点和通沟大小。电子雕刻网点可分为四种形状，以0＃、2＃、3＃、1＃来表示，称为网角形状，图4—8所表示。不一样网角形状是经过改变电雕刻时转速进给速度和雕刻频率而取得。

图4-8 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。试刻是一项十分关键工作，直接关系到印刷品阶调层次。所以，试刻时应依据不一样网屏线数、网点形状、承印材料，选择对应暗调、高光网点，可用网点测试仪测定网点对角线和通沟尺寸来确定。
(6)扫描校准 扫描时，以扫描滚筒白色表面作为基面，使软片上呈黑色密度图文和白色基面有显著反差，为了确保凹印时第一色调印刷，扫描头设定应有合适密度差，它可经过将光学头移至5％加网密度区域，这个密度数字输入值校准在768，第一个着墨孔对角线(试刻高光网点)是在这个值，余下数字输入(768～1023)，使白基面和软片空白部分间形成足够差异，这就确保了雕刻粘贴和底色部分所形成边缘，全部不会对雕刻或印刷过程产生影响。
(7)雕刻 上述工作完成后，电雕机则正式进入雕刻。扫描头对软片进行扫描时，和扫描同时雕刻头依据扫描信号进行雕刻。雕刻头动作由石英振荡器驱动，雕刻头最高雕刻速度可达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企业于二十多年以前就试制成功，并于1977年首次展出了激光凹版雕刻机。开始时，该企业采取经腐蚀后铜滚筒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。在雕刻时采取一能量可变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，去除量多少和激光束大小相关。激光雕刻法存在关键不足之处于于，铜和环氧树脂

材料性能差异很大，极难在技术上达成一个光滑非印刷表面，使非印刷区域有污点，另外制版还需要电镀及腐蚀设备。以后，该企业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。印刷区域是由不一样深度呈螺旋形排列细槽纹组成。替换网格充墨区呈
“连续槽纹”。1982年该企业又将激光雕刻控制系统改型，使以前连续槽纹断开，这么形成了类同网格凹坑。图4—9所表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激光束，根据凹版原稿信息要求，经过电子计算机控制调制器和光能量调整器，变成一束所需要激光，再经过反射镜，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凹坑，这些凹坑组成和原稿相对应印版。
图4—10所表示为激光雕刻工艺过程，简明说明以下。

(1)腐蚀滚筒 根据传统腐蚀方法，将经过精细加工凹版滚筒表面腐蚀成所需要网格状，供喷涂用。
(2)喷涂环氧树脂 采取静电喷射法喷射尤其配制环氧树脂粉末料，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。为使滚筒达成足够涂层厚度，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1．5h，最终将滚筒冷却，为使滚筒表面光洁度达成一定要求，必需进行车光、磨光，使滚筒便于激光雕刻。
(3)激光雕刻 采取CO2气体激光器(功率150W)，激光束触及处环氧树脂表面则被蒸发掉。滚筒转速1000r／min。雕刻速度依据滚筒周长而定，通常每分钟雕刻75mm。激光雕刻滚筒最大尺寸为长2600mm，周长1600mm。
依据相关资料介绍，激光雕刻机能够采取联机操作和非联机操作两种输入方法。
联机操作即是激光雕刻机是和一台电分机连接。装在电分机上原稿能够是彩色片，也能够是黑白稿或反射稿。最大尺寸是580mm~610mm。当联机时，扫描信号直接输入和电分机同时运转激光雕刻机，使激光束刻出网格中填充树脂深度和图文对应部位调值相适应。
不联机操作时，来自电分机信息储存在磁盘上，随即在需要时再输入激光雕刻机进行雕刻。
(4)镀铬 雕刻好凹版滚筒进行清洗检验合格后，在传统镀铬机上镀一层铬以提升耐磨性，确保经久耐用。
印刷完成后，可将滚筒上镀层剥去，再用环氧树脂填充网格，以备下次雕刻用。一只滚筒能够反复使用十次以上
激光雕刻优点：质量好，图像清楚，适用20～70线／cm；复制正确，不需要修正滚筒，生产能力高(雕刻长2600mm，周长1200mm滚筒，仅用35min)；可自动反复连雕，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只有德国海尔企业一家，第一台电子雕刻机于1980年初制成。
(1)电子束雕刻机基础结构 电子束雕刻机机架是一个铸铁床座，图4—11所表示。

它和同长度真空箱组成一个滚筒加工室。该室中有两个轴承座，它们经过丝杠由步进电机驱动，相互独立地顺着机器长度方向运动。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电机驱动滚筒，滚筒速度依据滚筒直径大小而定，通常在1200—1800r／min。
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加工室后部，穿过真空箱罩。电子束枪和滚筒远近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电子柜、高压发生器和真空泵等部分。
(2)雕刻过程 将雕刻凹版滚筒装到打开盖定心装置上，将滚筒轴定心到轴承座轴线上。其它步骤由多个微型计算机控制自动进行，其操作次序以下。
①关闭真空室箱盖。
②夹紧滚筒。
③真空泵抽气使电子束枪加工室内产生真空。
④使滚筒转动，在滚筒起始端进行雕刻起始定位。
⑤接通并调定电子束。
⑥开始调刻。
控制和调整过程大部分时间是并行，到雕刻起始需要6min。一个长度为2400mm，周长为780mm滚筒，雕刻时间为15min。另一个长度相同，而周长为1540mm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。雕刻完成，电子束自动切断，滚筒被刹住，加工室充气，最终滚筒被松开。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，高能量电子束深入铜层约5μm，并在原子场内被刹住。它把全部运动能传输给了铜，于是产生了过热铜熔液。在电子束中生成等离子体压力，将铜熔液从侧面挤出熔融区。每秒20～30m滚筒圆周速度将熔液以滴状形式沿切线抛出旋转滚筒。微小铜滴在真空中飞行，只稍冷却一点，仍以熔融状态碰撞到调换反射板上，变成了铜渣。电子束冲击后，网穴里熔化区在熔铜表面张力作用下重结晶，形成一个光滑面，网穴形状呈半球面形。图4—12所表示。
(3)电子束雕刻技术优点
①电子束雕刻速度高(10—15万个网格／s)，易于调制和偏转。

②电子束在射击间和快速旋转滚筒同时运动，即在射击网穴时电子束一直在滚筒同一位置上。
③电子束能雕刻任意线数和网线角度。
④采取特殊电子束雕刻网点装置，使轮廓再现有了显著改善，这对文字和线条复制很关键。
⑤生产效率和电子雕刻比较提升1～2倍。
⑥电子束雕刻所产生网格形状为半球形，当高热铜熔化后汽化筒被等离子压挤出网格，再结晶表面厚度不到5／μm。所以网格内壁光滑，网墙无缺点，利于在高速印刷情况下，实现很好油墨转移。
二、摄影凹版制版法
摄影凹版制版法，又称为碳素纸过版法或碳素纸腐蚀法，这是一个传统凹版制版方法，
其工艺是将原稿经过摄影或电分制成连续调阳图，然后在敏化碳素纸上先晒制凹网(又称为网格)，再晒制连续调阳图片，经过曝光碳素纸已含有凹网和阳图图案文字，过版在脱脂滚筒上，并经过显影，从而在过版碳素纸上形成了密度不一样网格。经填版后，用不一样浓度三氯化铁腐蚀液进行腐蚀，就形成了大小相同和深浅不一样凹版网孔。其形成过程图4—13所表示。
摄影凹版制版工艺步骤图4—14所表示。其关键过程说明以下。
(1)摄影 对任何性质原稿如画稿、彩色照片、黑白照片等，全部必需用摄影方法先翻拍成和原稿反向连续调阳图片。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，采取摄影排字方法拍摄成所需规格版式。
(2)拼版 经摄影制成阳图片或文字，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)，才含有感光性能。敏化处理通常在晒碳素纸之前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％环境条件下，将碳素纸放入浓度为2.5％～5％重铬酸钾溶液(温度约为15～18℃)内，浸泡3～4min，取出晒干，装入密闭铁筒内，避光防潮待用。
(4)碳素纸晒网线 摄影凹版晒网线用网屏有两种网目形状，一个是方块状网目，另一个是不规则状网目。它特点是在曝光时，小黑方块不透光，只有白线条是透光，经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油墨，同时也要刮走一部分图文部分油墨，影响图文质量。为了预防这种情况发生，在不影响图像层次转移情况下，晒制网墙，使其在印刷时作为刮墨刀支承体，确保图文部分油墨不受刮墨刀侵袭，确保印品质量。

(5)晒制碳素纸 将拼好阳图片安置在晒版机框架内，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图案移到印版滚筒表面上过程，称为碳素纸过版。过版方法有干式转移和湿式转移两种。
①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表面对着印版滚筒表面，在碳素纸和版面之间用24℃蒸馏水喷洒，当滚筒以一定速度转动时，在上面橡胶辊压力作用下，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。
②湿式转移法 是将晒制好碳素纸放入水槽内浸润，然后贴在印版滚筒表面上，因为水作用，碳素纸胶膜发生膨胀，其结果会使图像变形而影响质量。现通常不采取此法。
(7)显影 将贴着碳素纸滚筒，置于32～45℃热水槽中，轻轻旋转，进行显影处理，使胶膜大量吸收水分，未感光胶膜全被溶解，只留下硬化感光胶层。显影处理通常约为15min，滚筒表面形成了厚薄不一样抗蚀膜。显影完成后，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部分，用耐腐蚀沥青漆涂抹好，以保护起来而不被腐蚀。
(9)腐蚀 腐蚀是确保印版质量关键工序，习称烂版。其过程是让氯化铁溶液透过硬化抗蚀胶膜使铜外层溶解。腐蚀中，铜和氯化铁化学反应为
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，和铜层发生化学反应。胶膜层厚，透过氯化铁溶液相对少，对铜层腐蚀深度浅；胶膜层薄，透过氯化铁溶液相对多，对铜层腐蚀深度深。从而形成和胶膜厚度相对应深浅不等凹坑，表现出图像连续调层次。除此之外，氯化铁溶液浓度、腐蚀液温度和胶膜层温度等，全部会影响腐蚀速度，在腐蚀中应严格控制。所以腐蚀过程中，被腐蚀滚筒放置在腐蚀机架子上，一边缓缓转动，一边向滚筒上胶膜浇泼腐蚀液，直至达成要求为止。
(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防腐漆，然后用3％一4％稀盐酸溶液冲洗洁净，涂抹碳酸镁，检验印版有没有疵痕。若有疵痕，可用刀补刻修正，检验合格后，再用水冲洗洁净，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。将试印样张和原稿对照检验，看有没有差错。经打样检验合格印版滚筒方可上机印刷。
(12)镀铬 为了深入提升凹版滚筒耐印力，经打样合格后滚筒表面，要进行镀铬以增强版面硬度。
摄影凹版制版法，是一个传统制版方法，工艺成熟，印品层次丰富，美术效果好。不过制作印版滚筒周期长，生产速度慢，印版腐蚀结果难以掌握和估计，对操作工人技术等级要求高等，这些全部影响这一制版方法推广。
三、摄影网点凹版制作法
摄影网点凹版制作法，是继碳素纸腐蚀法发展起来一个方法。它革除了碳素纸，直接把原稿进行摄影加网或电分加网，将光敏抗蚀胶涂在脱脂铜滚筒上，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，其制版过程图4—15所表示。

曝光时，空白部分胶膜见光被硬化，图像部分胶膜未受光，所以不硬化。显影时未硬化部分胶膜被水冲走露出铜面，硬化部分胶层不溶于温水，以微微凸起浮雕形式存留于滚筒表面。在腐蚀过程中，这些硬化了胶膜保护滚筒表面不被腐蚀，而露铜部分表面铜逐步失去两个电子变成二价铜离子不停进入电解液，从而形成了大小不一样腐蚀凹坑，这种腐蚀俗称网格。其深度相同，而表面积不一样。
图4—16所表示为摄影网点凹版制版工艺步骤。其关键过程说明以下。

(1)摄影 摄影过程和摄影凹版摄影过程相同。不管是天然色正片原稿，还是反射原稿，全部必需先将原稿翻成阴图，再将阴图接触加网翻制成阳图。
(2)脱脂去污处理 其目标为了清洁印版滚筒表面，以除去滚筒上油污及氧化膜。除油采取混合溶剂(50％二甲苯+50％醋酸乙酯)或碳酸钙粉末糊。除氧化膜采取混合酸(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，有喷射方法和环状涂布两种方法，图4-17所表示。前者使用喷射枪向转动滚筒喷射感光液，它依据滚筒周长调整喷射量来控制感光液胶膜厚度。后者在镶上橡皮环存放器里装满感光液，将存放器从滚筒上端垂直地缓慢滑向滚筒下端进行涂布。它必需依据滚筒直径大小改变环状存放器滑移速度来控制胶膜厚度。
常见感光液有三种：聚乙烯硅酸酯感光液、光致抗蚀剂组成感光液和常见以聚乙烯醇为主体重铬酸盐感光剂。

(4)晒版方法 大致可分成三种：
①普西尔方法：将加网阳图包裹在滚筒上，用两根辊子压住加网阳图。
②梅特恩海默方法拉紧加网阳图两端，将它紧密附着于滚筒上。
③阿契格拉夫方法：用透明张力膜使加网阳图紧密附着在滚筒上。
晒版光源可采取氟弧灯、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细长光窗狭缝中透出光亮对滚筒进行曝光。曝光过程中一直用沾有挥发性溶剂麂皮揩加网阳图，以消除沉积在阳图和滚筒之间灰尘。曝光后，加网阳图透光部分硬化，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。为了使加网阳图和滚筒表面紧密贴合，要拉紧聚酯薄膜。
(5)显影及清洗 依据感光液性能不一样，可采取有机混合物或水作为显影液，显影方法采取浸渍法、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，腐蚀方法通常采取喷射式、辊式或浸渍式。氯化铁溶液腐蚀原理和过程同摄影凹版。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。这种工艺方法和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
廉价，以后工序过程及要求和摄影凹版相同。
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碳素纸按一定规格经过压力贴附在印版辊上一个过程，具体操作原理图4—18所表示，经过精细抛光凹版滚筒4按箭头方向等速旋转，在洁净滚筒表面上适量地用水3润湿，随立即晒过版碳素纸2按要求贴在滚筒上，橡胶制压力滚筒1以392．266—588．399kPa(4～6kg／cm2)压力将碳素纸2严实地贴附在凹版滚筒表面上。在过版中，除了注意滚筒表面洁净外，还应尤其注意过版压力大小应合适。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改变。尤其是彩色版过版，黄、品红、青、黑各版全部要保持一样压力，不然就会套印不准。

为了确保碳素纸过版质量，碳素纸过版工作在碳素纸过版机上进行，图4—19所表示为WGB-101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和导轨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，经过手枪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。经过变速手柄14操纵变速箱可得到14r／min、48r／min、70r／min、141r／min四种不一样转速。摆臂7一端装有刻线器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，其压力大小由测压压力千分表11上读出。压力大小可由螺杆12调整，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(即用一定温度水将未感光明胶溶解掉)两部分联在一起，操作较方便。
图4—20所表示为另一个形式碳素纸过版机，它由导轨2、支承凹版滚筒轴承3、压辊6、7和滚筒和压辊支架8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经过变速器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经过丝杠13、螺母14带其上下移动。压辊支架8上升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
凹版滚筒腐蚀是确保制版质量关键工序，使用腐蚀设备有自动调温、控制腐蚀液浓度自动腐蚀机(通常应在恒温条件下工作)和腐蚀槽两种。中国多用腐蚀槽，图4—21
所表示为常见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，符合质量要求凹版滚筒，才能上机印刷。为了提升耐印力，在上机印刷前均在镀铬机上将印版表面镀一层铬。图4—22所表示为镀铬机工作原理，图所表示，锡铅合金为阳极2插入铬酸溶液1中，并和整流器阳极联接，凹版滚筒4一部分浸在铬酸液中，并和整流器阴极联接。图4—23所表示为镀铬机结构，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，可分批使用以调整溶液温度。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能够升降。滚筒一端轴套上附有皮带轮3，电机6经过减速器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铬蒸气气泡逸出，这种气体有害于人体健康，所以，整个镀铬槽要封闭起来，并由排气管7不停地抽气，以保障操作者健康。退铬机工作原理和镀铬机相反，不过机器结构原理基础相同。

第五节 电子雕刻机

凹版电子雕刻机是一个现代化制作凹版设备，是由电子、光学和机械等方面高新技术所组成利用电子和光学原理，经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，经由全自动电子扫描、阶调控制及雕刻系统，直接在印版滚筒上雕刻出和原稿相对应网孔来。现代凹版电子雕刻机雕刻系统有机械式(金刚石雕刻)、激光式(二氧化碳激光)和电子束雕刻等三种。这三种方法电子雕刻机，前端处理没有多大区分，仅是雕刻实施机构不一样。现在市场上应用较多是机械式电子雕刻机，中国现在使用关键是德国和美国产品。
一、K304电子雕刻机
K304电子雕刻机是机械电子雕刻机，雕头采取电机转换作为动力驱动金刚石刀头运动而实现雕刻工作。图4—24所表示为德国海尔企业K304型电子雕刻机外形结构示意，它关键由操作台、计算机、控制箱、机架、雕刻滑架、雕刻头、扫描滚筒、扫描雕刻支架、联轴器、齿轮箱及扫描头等部分组成。
K304电子雕刻机只要按其电脑程序要求，输入所需功效和尺寸规格数据，即可进行雕刻。雕刻方法可采取连续软片或网点分色片进行雕刻，并能自动进行放大、缩小、对镜、反向、拼图等功效雕刻，还含有滚筒二次雕刻和木纹、斜图、不规则图