激光雕刻凹版制版技术.pdf
．27No．22006．04包装工程激光雕刻凹版制版技术易丽芳，张逸新(江南大学，无锡214122)摘要：作为一种高能量，高性能的记录工具，激光已经在凹印制版领域发挥着日益重要的作用。主要对激光雕刻凹版制版技术的原理及其工艺进行了研究。关键词：激光；雕刻；凹版印刷；制版中图分类号：TS838文献标识码：A文章编号：1001—3563(2006)02—0082—i-xinY／Lifang．zHANG(versity，，China)： ． ． ：laser；；；在国内外印刷市场上主要用的有3种基本的印刷技术， 用频率发生器产生一定频率和适当振幅的震荡，震荡频率决定 即：凹版印刷，柔性版印刷和平版EI]届U。
采用凹印的方式生产了每秒雕刻的网穴数，由图像存储器传送过来的数字信号，经 的印刷品，大多是大众趣味周刊和邮订商品目录等，包装印刷数／模转换器转换成模拟信号，再与前项振幅结合，控制雕刻刀 是凹印的另一个主要阵地，特别是特薄的薄膜印刷和厚纸板印在匀速转动的版辊的制版铜层表面，雕刻出不同大小和深度的 刷，其承印材料可以是纸张、塑料以及铝箔片等∞j。它又以印 网穴。 刷图案鲜艳、层次丰富、印版耐力强、高速运行，适合印刷基材 广泛等特点，大受青睐。凹印已经占了整个欧洲市场的 2 激光雕刻凹印滚筒的成像 16％”J。传统的凹印是采用蚀刻技术或雕刻技术，将印刷图 文直接成像在滚筒表面上，是一个高成本的机械加工与电镀过从原理上讲，激光凹版雕刻是应用一路或多路高能激光 程。为了提高凹版雕版的速度，降低凹版雕版的成本，激光雕束，在滚筒表面的待雕材料(金属层或基漆层)上，烧蚀出网穴 版技术成了不少研究人员开发的对象。或露铜的网穴形状，直接形成网穴印版，或为后续加工网穴做好准备。这其中包含了2种略有差异的雕刻技术。(1)用高 1传统凹印滚筒的成像能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成凹版网穴。就目前的技术水准而言1688库移动站，直接雕刻铜层还未获得成功。
瑞士公传统凹印滚筒的表面都镀了一层铜或锌，在表面用化学或司采取了雕刻锌层的妥协方法，实现其激光雕刻的目标；(2) 物理的方法，使有图像的部分形成一些网穴。通常为了延长滚在铜滚筒上先涂覆黑色基漆层，用激光烧蚀网穴区域，使网穴 筒的寿命，在滚筒表面成像后再镀一层铬Mo。目前大多数凹 处的铜层裸露出来，非网穴处由基漆保护抗蚀，待腐蚀后即可 印滚筒的成像都用如下几种方法口J。获得凹下的网穴。 1．1 化学腐蚀2．1 激光雕刻凹版基漆层技术该方法是采用一种炭素纸将图文转移到凹印滚筒上，炭素激光雕刻凹版方案的实质是：充分利用激光记录的高分辨 纸上涂有一层已经被铬盐溶液敏化的明胶层。将十字形网屏率，使激光在基漆上烧蚀出的网穴轮廓、文字、图形轮廓达到高 和图文底片放在炭素纸上，再一起放在拷贝机上曝光，然后用精度。网穴轮廓面积随图像颜色的深浅明暗而变化。因此，经 专门的炭素纸转移装置将炭素纸碾压到凹印滚筒上。过后续腐蚀处理所得到的网穴属于前述的。面积可变、凹下深 1．2 电子雕刻度不变网穴。(实际上，在腐蚀过程中，网穴轮廓面积的大小仍电子雕刻制版是将光信号或数字信号，通过光电转换和电然会在一定程度上影响网穴腐蚀深度)。
其工艺见图1。 磁转换变成雕刻刀机械运动的过程。电子雕刻机在雕刻时利收稿日期：2005—12-26作者简介：易丽芳(1978一)，女，湖北京山人，江南大学硕士研究生，主攻印刷工艺原理。 82万方数据 易丽芳等激光雕刻凹版制版技术直接激光雕版的基本的光学设备见图4，有2束多模式激制器控制每束激光的能量，调制后其最大的利用率为75％，也的光纤系统透射后，平均有大于500W的能量聚集于滚筒表图l 激光雕刻凹版基漆层技术工艺面。为了精确的定位网穴，减少热量的相互作用，滚筒表面的．1 t图文部分被蒸气直接去除了。使网穴周围融化的部分及其毛边的厚度都可以不超2～3“m。为了实现这个目的，可以利用一种添加了有机物的特殊的电镀锌材料，与利用普通的锌材料相比利用这种材料可以降低热量的产生。与蒸气的结合，又使这种雕版技术效率更高，因为只需要较低的能量就能融化网穴，而其余的部分可以由汽化产生的压力去除。每1柬激光都能产生1个网穴，网穴的形状取决于激光束的形状，其大小取决于激光束的能量(见图4)。由于直接激图2直接激光雕刻后的凹印滚筒光雕版的频率很高，并且可以做到1束激光1个网穴，所以这Gravure 种方法雕版比电子机械雕版要快9倍。
见图5。Fig．2 2．2直接激光雕刻这种激光凹版雕刻方法，从激光记录技术上看，曝光光斑 尺寸不变，用图像记录信号调制激光的记录强度，即可雕刻出 上述特征的网穴。1次激光曝光即产生1个网穴。这一技术 的关键之处是：为了保证图像层次再现，对激光曝光强度的精图4平底网穴a和圆底网穴b 确控制。如果图像数字信号为8位，可以携带256级图像层次．4 信息，要求激光能量也精确地控制为256等级，在数十至数百 微米的范围内雕刻出多级深度的网穴。图像层次的再现依赖 于激光雕刻精度控制。由于网线数在70～200线／cm，在此雕 刻分辨率下，文字和图形的轮廓精度尚可，但并不是很高。直 接激光雕刻后的凹印滚筒见图3。图5雕版速度和加网线数ig．激光凹版雕刻的网穴图3直接激光雕版的光学设备就凹版网穴的类型而言，通常有4种类型HJ，即：面积可 forFig．变网穴、凹下深度可变网穴、面积和凹下深度都可变网穴、调频网穴。
在目前的技术发展水平上，这4种网穴的激光雕刻都已实现。网穴的纵横比与油墨的转移率有很大的关系。所谓网 3 凹版直接激光雕刻系统原理穴的纵横比是指网穴的深度与其直径的比值，是油墨、网穴及承印物界面相互作用的一个重要参数。它决定了油墨的转移由于化学腐蚀雕版的不稳定性和电子雕版的一些限制，这特性，如果网穴纵横比太小，也就是说网穴太浅，会引起油墨变 种新的雕版方法以其精确性，可重复性以及高效性得到了广泛干，网点丢失，形状变异以及油墨转移不稳定等问题发生，而如 认可和接受。并且这种方法还很经济灵活。果网穴太深，油墨就不能把它完全填满，或者由于剪切力迫使83万方数据．27No．22006．04包装工程 网穴里面的油墨溢出激光雕刻加工设计，见图6。优良的承印物表面比较耐压一 6结语 些，而较差的纸张发生的这种现象会更严重。为了自如地控制 纵横比，有必要分别控制网穴的深度和直径，也就是说要分别凹版EDI币U历来是印刷工艺中重要的组成部分B2B电子商务平台，与胶印、柔 控制激光束的形状和能量。印刷、丝印组成4大ED,罚U工艺体系。具有承印材料广泛、承印幅面宽、印品质量高等其他ED,屙U方式不可替代的独特优势¨J。
文中对激光雕刻凹版制版技术的原理及工艺进行了研究，并提出了一些新的提高效率降低成本的方法。但新的方法还有待于在实际生产中得到应用，还需要一个过程，所以仍然有待进一步研究。图6 网穴纵横比与油墨转移ig．6Aspect参考文献：．Laseren—[I]， 5新的激光凹版雕刻方法Hennig，Kar—[J]．Proc．ofSPIE，6157．(余不详)[2]Helmut1)选用更高效的材料。传统的凹版印刷的滚筒都是镀铜京：世界图书出版公司． 的，而事实证明镀锌的表面对于激光去除来讲效率更高uJ。[3]金杨．从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展[J]．印 由于热量的扩散使铜的能量的损失大约是锌的3～4倍，用铜刷技术，2000(zo)． 还有一个问题是随着从固态向液态的转变，其反射率会有很大[4] 曹春宝．强力推动我国凹版印刷业持续发展[J]．包装工程， 的变化，这样控制光的灰度就很难。所以在应用材料时要尽量2004，25(6)：208—209． 选用镀锌层，以降低成本提高效率。
W． of[5]ure2)用其它的激光光源。如果是在比锌硬的表面雕刻，激，2000，21(12)：47—48． 光束的能量的聚集度就要提高，这可以能通过比较好的几何聚Brockeh GM．Anew for[6] A，， rmlaser 焦或者是激光沿着时间轴聚焦来实现。这种方法还有待进一— 步研究。plating[J]． (上接第81页)致谢：此文完成过程中得到了施乐对本研究内容的支 中，应按照经济、高效、适用的原则选择合适的生产工艺和工作持激光雕刻加工设计，在此表示感谢! 流程，并根据印刷页面中可变信息内容是否具有规律性和稳定 性等的特点，选择合适的VIPP工作模式进行动态数据的组织参考文献：[1] 和版面安排。例如对水电煤、信用卡、移动通信费等帐单，由于149—150． 其可变信息因人而异，而且可变信息种类和内容非常丰富，此 类可变数据EIO届U宜采用Line工作模式，而对哪些可变信息基38． 本固定的应用，如可变标签、个性化包装产品、证书、证卡、直邮[3]姚海根．数字印刷技术[M]．上海：上海科学技术出版社，2001． 信函和广告等，则采用模式较为合适。
84万方数据 激光雕刻凹版制版技术 作者：易丽芳， 张逸新，YI Li-fang激光雕刻凹版制版技术.pdf， ZHANG Yi-xin 作者单位：江南大学,无锡,214122 刊名：包装工程 英文刊名： 年，卷(期)：2006，27(2) 被引用次数：5次 参考文献(6条) 1.Guido Hennig.Kar-Heinz . Laser in gravure 2.Helmut Kipphan.谢普南.王强 印刷媒体技术手册 3.金杨 从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展[期刊论文]-印刷技术 2000(10) 4.曹春宝 强力推动我国凹版印刷业持续发展[期刊论文]-包装工程 2004(06) 5. W zur PIRA studie the future of print 2000(12) 6. A. G A. M A new process for form -MDC laser in with special chrome plating 1999 相似文献(10条) 1.期刊论文 王成.曾晓雁.WANG Cheng.ZENG Xiao-yan Al2O3陶瓷的激光三维雕刻实验研究 -激光技术2007,31(1)基于激光三维雕刻对单层雕刻深度的工艺需求,采用不同雕刻工艺参数对Al2O3陶瓷进行雕刻实验.详细分析了工艺参数对单层雕刻深度、雕刻质量的 影响以及激光雕刻陶瓷的机理,并建立起激光雕刻深度的数学模型.当激光输出功率为12.2A、重复频率为2kHz、激光扫描速度为25 mm/s时,陶瓷试样的单 层雕刻深度最接近0.1 mm,同时获得较高的雕刻质量.利用实验中获得的参数数据进行了三维实体的雕刻并给出了应用实例.结果表明,分层成形原理可以 应用于激光雕刻领域,三维雕刻系统能够在陶瓷表面直接加工真正的三维图形. 2.会议论文 蒋明.王英.胡兵.刘晓东.黄维玲 激光数字图像精密雕刻技术的研究 2002结合数字图像处理技术、激光精密控制技术研究了激光灰度图像精密雕刻系统的结构和雕刻算法.基于视觉灰度感知特点设计了25级灰度雕刻模板 ,彩色图像文件经过灰度转化和色彩量化处理后直接调用灰度雕刻模板控制激光和振镜的扫描雕刻出多灰度级图像.系统采用Nd:YAG激光器、振镜扫描方 式获得25级灰度、247dpi分辨率的激光精密图像雕刻效果. 3.学位论文 刘腾 高频率脉冲固体激光深雕刻技术研究 2009随着激光技术的不断发展，激光的用途越来越广泛，其应用扩展到更多的领域。
本文针对企业对低碳钢压力容器钢瓶瓶身雕刻字符效率、美观度以 及雕刻稳定性提高要求，提出用高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光雕刻代替传统的辊压成型技术进行低碳钢瓶瓶身字符标号的雕刻，不论美观程度或 者雕刻速度上都满足了企业生产的需要。文章首先基于激光与金属材料的作用机理，分析了激光打孔和切割的技术特点；在此基础上总结激光深宽雕刻的技术特点，比较其与前两者的不同 ；分析ms级脉冲激光加工的特点，比较了连续激光雕刻和ms脉冲激光雕刻的区别，提出用ms级脉冲激光在低碳钢瓶上进行深宽雕刻，一次成型，高效美 观。研制适用激光深雕刻的高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光器，具有高重频和高脉冲能量的特点。实验选取最佳腔长和最佳透过率以获取最大功率 的稳定输出。通过实验得到重复频率100Hz，单脉冲能量3J，脉宽1ms的高频率脉冲激光输出，光束质量20mm*mrad，功率不稳定性2％。对激光深雕刻外光路系统进行介绍，采用5片高反射镜进行光路传导，进入焦距为100mm聚焦透镜聚焦，得到0.3mm聚焦光斑。理论上分析了光束质量 对聚焦和传输特性的影响，光束质量越好，聚焦光斑越小，瑞利长度越长。光束质量越好，越能提高加工质量。
为了得到更高的光斑功率密度，并且适 应1.5m长的运动飞行光路要求，采用2倍扩束镜对高斯光束进行扩束，减小其发散角。最后通过雕刻工艺试验，获取较高速度下低碳钢瓶身的典型雕刻工艺参数。试验发现氧气气压，离焦量，喷嘴与工件距离对雕刻效果的影响最大。 对雕刻试验结果进行分析，找到各个参数对试验结果的影响。提出过烧问题的解决方法。单个字符雕刻深度0.5mm，宽度能达到1mm，雕刻速度最高达到 40mm/s。 4.期刊论文 卑江艳 凹印印前领域划时代的突破--激光直接雕刻铜辊技术 -印刷杂志2006,(6)多年来,凹印滚筒一直采用机械雕刻的原理来完成制作.机械雕刻是采用钻石雕针在铜层表面直接雕刻出网穴,然后通过网穴的大小和深浅的变化来反 应层次的变化.但是由于网穴与网穴之间有网墙分割,所以通过网穴组成的线条和边缘始终无法避免锯齿边的存在.因此对于精细产品来讲,机械雕刻始终 受到一定的限制. 5.期刊论文 王成.曾晓雁.WANG Cheng.ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中扫描算法的研究 -工程图学学报2007,28(4)采用分层制造原理研究激光三维雕刻技术.在对现有激光扫描方式进行分析的基础上,从算法实现的难易程度、扫描效率及对硬件性能的要求等方面 综合考虑,确定将直线扫描作为激光三维雕刻的扫描方式.给出了激光三维雕刻中直线扫描的原理,详述了扫描线生成算法并实现阴刻及阳刻扫描.针对直 线扫描中存在的不足,提出并实现了一种新的直线扫描算法.应用结果表明,该算法稳定可靠、效率高,完全满足激光三维雕刻中的扫描需求. 6.会议论文 卢宇.陈荣.吴进营 激光图像雕刻软件的研究 2003本文讨论激光加工机控制方式及机械特性,分析该加工系统的特性,介绍针对该机而开发的激光图像雕刻的软件,该软件可以弥补该机对处理图像功能 不足的缺点,克服硬件瓶颈.这种设计方法可以为其他系统借鉴使用. 7.学位论文 李文华 激光切割机控制系统的改进研究 2005激光切割机控制系统的改进研究测试计量技术及仪器研究生李文华指导教师周肇飞随着制造加工技术的快速发展，各种加工技术不断涌现，尤其是 激光切割(雕刻)加工技术在各行各业得到了广泛的应用。
本课题主要结合激光切割加工技术在雕刻领域的应用来展开，比如我们常见的广告字体，或者 办公用章，这些都是很常见的激光雕刻技术，因此该技术在市场有着广泛的实际应用。我们通过对现有切割机(雕刻机)的调查发现，这些产品仍然存在 着或是成本偏高，或是效率低，可靠性不足的问题，因此本课题的主要任务就是重新设计一款既是低成本，又是高效率高可靠性的切割机(雕刻机)。针对上述目标，完成了以下研究工作：一、重新制作了雕刻机软件，含以下功能：1)编写了更加方便操作的软件界面。用户可以直接在界面内编辑 文字大小、格式、字体。同时，软件界面上标出了实际雕刻平台的尺度，用户可以对照得知所刻字体的实际大小。2)文字编辑功能，按刻字平台大小，按比例显示在界面上，方便用户在雕刻前知道实际的雕刻出来的文字大小。3)文字轮廓识别功能。我们设计一个文字轮廓识别的方法，可以将文字外围轮廓计算出来，然后进一步转化成为雕刻机的运动指令，这些指令被单 片机系统用来指挥雕刻机进行雕刻。除了可以识别文字外，对图形的识别也是可以的，其原理与文字识别类似。4)雕刻进度显示，对于工人的操作有指导意义。以往的雕刻机在雕刻过程中没有进度指示，操作人员往往不知道雕刻过程还要持续多久。
我们把雕 刻进度显示在软件界面的最上方，该进度显示出雕刻指令的总数以及当前已经执行到第几条指令，从而方便操作人员估计工作时间。二、重新制作了硬件，含以下功能：1)设计单片机硬件电路，控制步进电机。首先重新设计电路原理图，然后做成PCB，采用PROTEL电路设计工具。 单片机采用，该型号单片机具有大存储容量(用于存储雕刻指令)，超强抗干扰能力，轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT)，加密性强，无法解密 (而ATMEL，PHILIP的51单片机均可解密)，使得本产品的知识产权得以保护，不易被其他厂家所仿制。2)编写单片机程序，实现从上位机下载雕刻数据，并执行。单片机程序采用keil开发工具，用C51编写，代码执行效率高，开发速度快，可以直接生 成HEX文件烧写入单片机内。单片机烧写采用最新的串口ISP技术，无需外加编程器，降低了开发成本。从上位机下载的雕刻指令存储在单片机内部的 FLASH内。3)实现脱机工作，增强系统实时性，降低产品成本。研究创新点与改进后的优势：1)降低了成本：改用单片机控制，节省了一台电脑。2)提高了可靠性：单片机专注于控制，不受其他软件干扰。3)提高了实时性：单片机的中断反应时间更快。
4)提高了效率：一方面是提高了雕刻速度，更重要的是，工作人员的设计工作和雕刻控制工作可以同时进行。采用了最新的单片机技术：IAP在线仿真技术、ISP在线程序烧写技术、新型反解密单片机。 8.期刊论文 王成.曾晓雁.WANG Cheng.ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中实时切片算法研究 -工程图学学报 2008,29(1)如何对三维模型进行快速切片一直是分层制造的关键技术,分析对比两类切片方式,基于格式通用性、操纵灵活性及数据处理快速性方面考虑,选择 STL文件作为该系统与三维造型软件的接口规范.从实时切片角度出发,在充分分析STL文件格式的基础上,提出STL模型拓扑快速重建的算法思想.通过预先 为模型建立点表及邻接边表,
【本文来源于互联网转载，如侵犯您的权益或不适传播，请邮件通知我们删除】