CN103955113A - 一种印刷制版设备及制版方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷制版设备及制版方法，该设备包括：曝光装置、印刷图像成像装置、印版承载装置、时序控制装置；其中曝光装置包括曝光光源和曝光光源控制装置；曝光光源、印刷图像成像装置、印版承载装置依次同轴设置；曝光光源用于照射光线以固化负载于印版上的感光材料；印刷图像成像装置用于形成目标图像以代替胶片，使来自所述曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，在所述印版上形成相应曝光图像。从而实现精确制版、精确套印、免除胶片制作过程，形成降低生产成本和环境污染的绿色制版的工艺，解决现有技术中尤其是传统制版、CTP和CTcP制版设备和相应工艺中存在的种种弊端。

Description

一种印刷制版设备及制版方法

技术领域

本发明属于印刷领域，特别涉及一种印刷制版设备及制版方法。

背景技术

制版工艺是印前工艺中的重要步骤，在整个印刷流程中扮演这一个很重要的角色，对印刷品的色彩、阶调以及套准有着极其重要的影响。随着科技的发展，制版工艺也随之不断演变，从传统胶片制版发展为喷蜡制版、喷墨制版，直至目前广泛应用的激光制版等等，随着计算机技术的发展，制版工艺逐渐与之相结合，并向着高效、环保、低成本的方向不断发展，从而形成了计算机直接制版技术。

所谓计算机直接制版（Computer to Plate，简称CTP）就是用计算机把原稿文字图像经数字化处理和排版编辑，直接在印版上进行扫描成像，然后通过显影、定影等后处理工序或免后处理制成印版。与传统的胶片晒版工艺相比具有工序简单、无需出片、晒版且制版周期短等优点。

然而，计算机直接制版设备的应用受制于一个重要的因素，即光源限制，高能激光对制版质量及生产效率有很重要的影响。采用激光制版的限制性因素，激光光斑的大小与能量效率成负相关，从而影响烧蚀、成像效率，工艺复杂，能量利用率低，尤其是成像分辨率要求较高的情况下，精度要求越高，激光光斑越小，能量效率越低，烧蚀、成像时间越长，从而拉长了生产周期。

无论上述CTP亦或CTcP制版设备和工艺，均涉及到激光光源，激光光源在制版过程中直接影响制版的精度和良品率，其中制版工艺参数包括：激光光斑的大小的确定（包括点间距和点大小）、单点烧蚀时间、烧蚀面积、成像效率、激光功率、占空比、版材阈值、移动速率、步进速率、镜头倍率等等。为提高制版质量和制版效率，将上述工艺参数进行调整并获得较佳的技术效果是一项耗时极长的工作。此外，随着激光光源的工作寿命延长和性能退化，技术人员需随时调整其工作参数及相关其他工作参数，造成不同版次的误差积累，最终导致套印精度下降、印刷质量降低。

现有的研究视图引入新的光源以克服上述缺陷，以中国专利申请（申请号：201210399834.5）为例，其公开了一种丝网印刷网版的制作设备及制作方法，其具体公开了制版设备具有如下结构：包括依次设置的：一感光胶涂布装置，用于在预处理后的网版表面涂布感光胶；一晒版装置，其进一步包括：载物台，用于将涂布感光胶的网版固定住；晒版光源，包括：按照一定间距排列的 LED 灯 ；光源控制装置，用于根据需要制作的印版图案来控制 LED 灯，令 LED 灯直接在涂布感光胶的网版表面曝光出印版图案；一清洗设备，用于清除网版上残存的感光胶。所述 LED 灯为 UVLED 灯。具体制备工艺为：S1、对丝网进行预处理，所述预处理包括：绷网、清洁丝网和干燥；S2、对预处理后的网版表面涂布感光胶；S3、将涂布感光胶的网版固定在载物台上；S4、光源控制装置接收输入的需要制作的印版图案的数据，并调节 LED 灯的亮灭，然后令 LED 灯在涂布感光胶的丝网表面曝光出印版图案；S5、清除网版的网面上残存的感光胶：未曝光的感光胶被冲洗掉，曝光后的感光胶留存下来，形成版膜。该申请采用的基本的思路是，采用阵列的点光源，即LED阵列作为曝光光源，通过控制阵列中单独的LED灯的开闭，形成所需的曝光图案，对印版进行曝光后，LED灯亮的区域固化印版，LED灯灭的区域不曝光，从而省却了菲林，即胶片的使用，实现了直接制版。然而，该技术存在以下缺点：1. 精度不高，众所周知，LED灯为点光源，LED灯形成的阵列为一系列LED发光单元间隔排列形成，单个LED灯所发出的光并非完全的平行光束，LED灯之间的间隔同样存在散射光，单个LED灯的发光以中心强边缘弱的形式传播，尤其是LED灯与印版间隔较大的情况下，位于图像边缘处的LED灯的光线照射在印版上形成光晕，从而导致模糊的曝光图形边缘，造成成像精度下降；2. 成本高，LED阵列尤其是UVLED灯通常采用特殊的半导体材料，且该半导体材料为晶片整体光刻加工而成，通常采用CVD法生长，其成本极高；3. 容错性差，LED阵列中容易因生产、保养等因素形成坏点，即个别LED发光单元不能正常发光，而由于工艺限制，难以更换个别LED颗粒，从而导致整块LED阵列无法正常使用。

由此可见，现有技术中，尤其是广泛应用的CTP和CTcP制版工艺中存在着现有技术水平和解决思路难以逾越的技术障碍，为解决现有技术中存在的固定资产投资大、光源维护成本高、设备生命周期短、耗材成本高等技术问题，亟需转变设计思路，提供一种结构简单、易于维护、制版成本低的新一代计算机制版设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种制版精度高、适用于多种常规版材、结构简单易于维护的印刷制版设备，以实现精确制版、精确套印、免除胶片制作过程，形成降低生产成本和环境污染的绿色制版的工艺，解决现有技术中尤其是CTP和CTcP制版设备和工艺中存在的种种弊端。

具体的，本发明通过如下技术方案实现：

首先，本发明提供了一种印刷制版设备，其特征在于，该设备包括：曝光装置、印刷图像成像装置、印版承载装置、时序控制装置；所述曝光装置包括曝光光源和曝光光源控制装置；所述曝光光源、印刷图像成像装置、印版承载装置依次同轴设置；所述印刷图像成像装置用于形成目标图像以代替胶片，来自所述曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，在所述印版上形成相应曝光图像。

具体而言，所述曝光光源用于照射光线以固化负载于印版上的感光材料；所述曝光光源控制装置用于控制所述曝光光源的选择、开启、关闭，并控制曝光强度和时间；所述印版承载装置，用于承载、移动印版；所述时序控制装置用于调整包括曝光光源控制装置、印版承载装置及印刷图像成像装置在内的各装置工作时序。

作为一种可选的实现印刷图像成像的装置，可以采用的具体结构之一为，所述印刷图像成像装置包括，第一光学偏转片，液晶层和第二光学偏转片；所述液晶层夹设于第一光学偏转片与第二光学偏转片之间；第一光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层；第二光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第二透明导电层；所述第一光学偏转片与第二光学偏转片的偏振方向夹角为90度； 通过在第一透明电极层和第二透明电极层施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。

可以采用外部数据来源作为印刷图像成像装置的数据来源，为便于图像数据的加工和控制显示，印刷图像成像装置还包括数据接口，用于连接计算机，所述计算机将图像数据输入印刷图像成像装置。

为满足不同的生产需求，尤其是不同工况下印版上负载的感光材料的固化光化学反应所需要的波长要求，曝光光源包括多种波长的紫外光源、多种波长的红外光源，根据所述印版上负载的感光材料固化所需的波长选择其中的一种或几种。作为大规模连续工作时间长的工况，多选择单波长光源作为固定配置，根据需要可以更换其他波长的光源；作为多批次多用途的工况，可预先配置多种波长的光源，根据需要进行选择和切换。根据现有的市售光固化材料的性能，所述紫外光源为波长为320~450nm的光源；所述红外光源为波长为760~1200nm的光源。

为方便维护及消除光衍射带来的误差，所述印刷图像成像装置安装于印刷图像成像装置升降导轨上，由印刷图像成像装置升降电机驱动运动。

为防止制版过程中带来的污染，保证印刷成像装置的工作稳定性和制版精度，所述印刷图像成像装置朝向印版承载装置一侧设置有去污膜。

最后，本发明还提供了一种应用上述的印刷制版设备的制版工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进版，将负载有感光材料的印版装载至印版承载装置并移动至指定位置；

（2）光掩膜形成，计算机通过数据接口将图像数据输入印刷图像成像装置，所述印刷图像成像装置形成目标图像；

（3）曝光，曝光光源控制装置选择相应波长的曝光光源并开启，控制曝光强度和时间，曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，光线透射区域感光材料固化，在所述印版上形成相应曝光图像；

（4）曝光光源控制装置关闭曝光光源；

（5）退版，印版承载装置将曝光后的印版移动至指定位置。

在此过程中，采用时序控制装置调整包括曝光光源控制装置、印版承载装置及印刷图像成像装置在内的各装置工作时序。

本发明相比于现有的CTP、CTcP制版技术以及传统制版技术具有明显的有益效果，列举如下：

（1）提高制版精度：省去了感光胶片及其制备的工艺过程包括暗室胶片曝光冲洗、修版、晒版等繁琐的操作环节，有效的减少了此过程中的化学试剂使用，减少了环境污染，即为一种绿色制版技术；降低了生产成本、减少了图像转移次数，提高了图像质量，使用计算机直接制版替代胶片晒版后，由于不使用胶片，印刷品的印刷质量有明显改善，因为图像和网点不受传统印前工艺中的那些质量衰减的影响。输出的印版，质量更好，因为菲林上的灰尘、擦痕等影响因素已经不存在，网点边缘干净锐利，忠实原稿。（2）简化了设备，采用大面积曝光光源代替激光光源，降低了设备成本，避免了激光光源的维护、保养环节，提高了能量的利用效率，实现大面积一次性曝光，有效改善了激光光斑扫描成像的长制版周期和烧蚀不稳定性，避免了大幅成像中的拼版工艺的误差及成块扫描中的拼接误差。可以与印刷企业原有的设备进行无缝连接，实现了对通用制版设备的附件改进，降低了设备的依赖性，保证了较低的设备投入和改造费用，可以满足不同规模印刷企业的需求。（3）降低了生产耗材成本：实现了版材的通用化，对版材要求低，无需专门的特种版材，根据实际生产需要，变换曝光光源，可实现现有技术中各种版材的曝光。（4）套准校色准确，成版率高。减少印刷调试时间和材料损耗。由于不需要印版定位，因此印版的质量更好，而且不会因定位不准而需重新制版，避免上机印刷时花费大量时间校版。（5）适用范围广，精度可控性高。通过调节印刷图像成像装置的最小显示单元的大小，能实现精度的可控选择，适用于不同印刷需求，调整制版周期，合理提高生产效率。

总之，在本发明中，设备简单、生产成本低、使用操作简单、成像精度可控、套色精确、应用范围广，能够满足不同规格、参数要求的制版需求，有效解决了现有的计算机直接制版工艺投入成本高、图像精度调控复杂、制版效率低等实际问题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中印刷制版设备的透视图；

图2为本发明具体实施方式中印刷制版设备的主视图；

图3为本发明具体实施方式中印刷制版设备的侧视图；

图4为本发明具体实施方式中印刷制版设备的印刷图像成像装置的结构示意图。

其中，各图标为：11曝光装置 12曝光光源 13反光板 14 整光板；21印刷图像成像装置；211第一光学偏转片 212 第二光学偏转片 213液晶层 214第一透明电极层 215第二透明电极层 216去污膜；22印刷图像成像装置控制电路盒；31 印版承载装置；41时序控制装置；51电源盒。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及其技术效果更加清楚、明确，下面结合图1—4对本发明具体实施方式做进一步详述。应当理解，下述具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，其为具体实施方式中印刷制版设备的透视图。该印刷制版设备包括：曝光装置11、印刷图像成像装置21、印版承载装置31、时序控制装置41，本领域公知的，电源盒51等常规部件不再赘述。

从整体结构上而言，所述曝光光源11、印刷图像成像装置21、印版承载装置31依次同轴设置，主要是保证曝光过程的高效和准确，此处所述的同轴设置是依靠机械框架实现上述曝光装置、印刷图像成像装置和印版承载装置的光学平面同轴，以保证印版平面上各处所接受的曝光光线均匀分布，从而实现印版的均匀曝光。

对于时序控制装置41，其主要用于调整包括曝光光源控制装置、印版承载装置及印刷图像成像装置在内的各装置工作时序；在空间布置上，可将其根据整体设备设计安置于合理的位置，通过相应布线达到控制各装置工作时序的目的。根据本领域常规的设置，设备中各用电装置的电源由电源盒51提供。

具体来说，所述曝光装置11包括曝光光源12和曝光光源控制装置；所述曝光光源12用于照射光线以固化负载于印版上的感光材料；所述曝光光源控制装置用于控制所述曝光光源12的选择、开启、关闭，并控制曝光强度和时间。其一，对于曝光光源的选择，为满足不同的生产需求，尤其是不同工况下印版上负载的感光材料的固化光化学反应所需要的波长要求，曝光光源可以包括多种波长的紫外光源、多种波长的红外光源，根据所述印版上负载的感光材料固化所需的波长选择其中的一种或几种。根据需要可以单独配置某一单波长的紫外光源或红外光源，也可以配置不同的波长以满足不同制版需求。作为大规模连续工作时间长的工况，多选择单波长光源作为固定配置，根据需要可以更换其他波长的光源；作为多批次多用途的工况，可预先配置多种波长的光源，根据需要进行选择和切换。根据现有的市售光固化材料的性能，所述紫外光源为波长为320~450nm的光源；所述红外光源为波长为760~1200nm的光源。其二，对于曝光光源的开启、关闭，对于不同的曝光光源通常均存在启动、稳定发光、发光附加产热、热扰动发光稳定性等方面的技术问题，因此，合理控制曝光光源的启动至稳定发光的时间、同时避免长时间工作中带来的发光附加产热、热扰动发光稳定性等方面的技术问题，需要通过曝光光源控制装置控制光源的开启、关闭，并相应控制工艺时间参数，以获得稳定而扰动较小的曝光光线。其三，印版负载的光化学固化材料的物理化学参数随着种类、批次、用量、环境参数等诸多因素的变化而发生浮动变化，实现曝光时间和/或曝光强度的调控对弥补上述浮动变化起到重要作用，从而保证所制备的成品印版的精度和准确性。为提高曝光光源光线的有效利用率，可以增加反光板13的设置，以提高向印版方向的光强度，从而降低曝光时间，以提高生产效率。为使光线复合曝光需要，可以增设整光板14，以提高曝光质量。

在本具体实施方式中，所述印刷图像成像装置21用于形成目标图像以代替传统的制版过程中所需要的胶片或称菲林，来自所述曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，在所述印版上形成相应曝光图像；省去了感光胶片及其制备的工艺过程包括暗室胶片曝光冲洗、修版、晒版等繁琐的操作环节，有效的减少了此过程中的化学试剂使用，减少了环境污染，即为一种绿色制版技术；降低了生产成本、减少了图像转移次数，提高了图像质量，使用计算机直接制版替代胶片晒版后，由于不使用胶片，印刷品的印刷质量有明显改善，因为图像和网点不受传统印前工艺中的那些质量衰减的影响。输出的印版，质量更好，因为菲林上的灰尘、擦痕等影响因素已经不存在，网点边缘干净锐利，忠实原稿。

具体的，作为本具体实施方式提供的一种具体的易于实现的设计方式，采用了液晶光掩膜代替胶片或称菲林。从结构设置上讲，该液晶制成的印刷图像成像装置包括，第一光学偏转片211，液晶层213和第二光学偏转片212；所述液晶层213夹设于第一光学偏转片211与第二光学偏转片212之间；第一光学偏转片211与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层214；第二光学偏转片212与液晶层213接触的表面上设置有第二透明导电层215；所述第一光学偏转片211与第二光学偏转片212的偏振方向夹角为90度；通过在第一透明电极层214和第二透明电极层215施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态，从而在印版的相应位置实现曝光，印版上承载的感光材料发生光化学反应以固化，其余未曝光区域不能发生光化学反应，保持原有状态，在后续过程中被相应洗液洗去，上述过程为曝光制版法中常规的工艺，在此不再赘述，亦不影响本发明的保护范围。

为防止应用过程中带来的污染，造成污点、坏点及面板损坏等，所述光掩膜还包括去污膜216，所述去污层设置于第二光学偏转片光出射一侧。

对于数据来源，可以采用集成的计算机设备，亦可采用外部数据来源作为印刷图像成像装置的数据来源以提高设备的通用性，此时，印刷图像成像装置21还包括数据接口，用于连接计算机，所述计算机将图像数据输入印刷图像成像装置。

采用上述制版设备的制版工艺包括以下步骤：

（1）进版，将负载有感光材料的印版装载至印版承载装置31并移动至指定位置；

（2）光掩膜形成，计算机通过数据接口将图像数据输入印刷图像成像装置21，所述印刷图像成像装置21形成目标图像；

（3）曝光，曝光光源控制装置选择相应波长的曝光光源12并开启，控制曝光强度和时间，曝光光源12的光线经过所述目标图像的遮掩，光线透射区域感光材料固化，在所述印版上形成相应曝光图像；

（4）曝光光源控制装置关闭曝光光源12；

（5）退版，印版承载装置31将曝光后的印版移动至指定位置。

在此过程中，采用时序控制装置41调整包括曝光光源控制装置、印版承载装置及印刷图像成像装置在内的各装置工作时序。

需要说明的是，本发明针对设备的描述并不受限于制版过程中感光材料的限制，凡现有技术中已有的合适的制版用感光材料均可在本发明的设备和工艺中使用，在此不一一列举，本领域技术人员能够通过常规的技术手段进行选择和替换以适应不同的制版需求。

综上所述，在本具体实施方式中，设备简单、生产成本低、使用操作简单、成像精度可控、套色精确、应用范围广，能够满足不同规格、参数要求的制版需求，有效解决了现有的计算机直接制版工艺投入成本高、图像精度调控复杂、制版效率低等实际问题。

应当理解的是，本发明的结构、应用、工艺步骤等等不限于上述的举例，对本领域技术人员来书，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种印刷制版设备，其特征在于，该设备包括：曝光装置、印刷图像成像装置、印版承载装置、时序控制装置；所述曝光装置包括曝光光源和曝光光源控制装置；所述曝光光源、印刷图像成像装置、印版承载装置依次同轴设置；所述印刷图像成像装置用于形成目标图像以代替胶片，来自所述曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，在所述印版上形成相应曝光图像。

2.根据权利要求1所述的印刷制版设备，所述曝光光源用于照射光线以固化负载于印版上的感光材料；所述曝光光源控制装置用于控制所述曝光光源的选择、开启、关闭，并控制曝光强度和时间；所述印版承载装置，用于承载、移动印版；所述时序控制装置用于调整包括曝光光源控制装置、印版承载装置及印刷图像成像装置在内的各装置工作时序。

3.根据权利要求1或2所述的印刷制版设备，其特征在于，所述印刷图像成像装置包括，第一光学偏转片，液晶层和第二光学偏转片；所述液晶层夹设于第一光学偏转片与第二光学偏转片之间；第一光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层；第二光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第二透明导电层；所述第一光学偏转片与第二光学偏转片的偏振方向夹角为90度； 通过在第一透明电极层和第二透明电极层施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。

4.根据权利要求1-3任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，印刷图像成像装置还包括数据接口，用于连接计算机，所述计算机将图像数据输入印刷图像成像装置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，曝光光源包括多种波长的紫外光源、多种波长的红外光源，根据所述印版上负载的感光材料固化所需的波长选择其中的一种或几种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，所述紫外光源为波长为320~450nm的光源。

7.根据权利要求1-5任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，所述红外光源为波长为760~1200nm的光源。

8.根据权利要求1-7任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，所述印刷图像成像装置安装于印刷图像成像装置升降导轨上，由印刷图像成像装置升降电机驱动运动。

9.根据权利要求1-8任一项所述的印刷制版设备，其特征在于，所述印刷图像成像装置朝向印版承载装置一侧设置有去污膜。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述的印刷制版设备的制版方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进版，将负载有感光材料的印版装载至印版承载装置并移动至指定位置；

（2）光掩膜形成，计算机通过数据接口将图像数据输入印刷图像成像装置，所述印刷图像成像装置形成目标图像；

（3）曝光，曝光光源控制装置选择相应波长的曝光光源并开启，控制曝光强度和时间，曝光光源的光线经过所述目标图像的遮掩，光线透射区域感光材料固化，在所述印版上形成相应曝光图像；

（4）曝光光源控制装置关闭曝光光源；

（5）退版，印版承载装置将曝光后的印版移动至指定位置。