CN111016476B - 实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法 - Google Patents

实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，它先设定印刷网点的抱枕形形状以及曝光网点的网点尺寸，计算网点面积率；在腐蚀中，根据网穴深度和网墙侧壁的腐蚀比例，计算由于腐蚀而增加的曝光网点的预留尺寸，确定曝光网点的实际尺寸；对腐蚀后的网穴进行镀铬，计算镀铬后网穴的网点面积率。在该过程中，建立网穴结构参数模型，最终准确计算出网点面积率、网穴容积、油墨用量等，快速高效。

Description

实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法
技术领域
本发明涉及印刷技术领域，尤其涉及到一种实地凹版抱枕形网穴结构参数模型的建立。
背景技术
随着科学技术的发展，凹印制版工艺发生了较大变化，先后经历了多个发展阶段：从最初的手工雕刻制版发展到化学腐蚀制版，再发展到电子机械雕刻制版、激光直接雕刻制版。目前市场上常用的凹印制版技术为电子雕刻制版和激光雕刻制版，两者有很大的区别。如图1所示，a为电子雕刻网穴，电子雕刻只能雕刻菱形网点(包括抱枕形网点)，网穴呈棱锥形，其纵截面为V形，在油墨转移时容易夹墨，影响油墨的转移；b为激光雕刻网穴，激光雕刻可以根据印品要求设计不同形状的网点形状，网穴呈柱状形，其纵截面为扁平U形，利于油墨的转移。两种结构的网穴在开口尺寸、深度相同时，U形网穴体积即储墨量是V形的三倍。因此，激光雕刻与电子雕刻相比，在同样储墨量的条件下，网穴深度可以做得更浅，既满足了油墨的呈色要求，同时也有效解决了水性油墨在凹印过程中的干燥问题，而这一问题在水性油墨凹印实地印刷方面显得更为严重。
激光雕刻凹版是应用一路或多路高能激光束，在滚筒表面的待雕材料(金属层或基漆层)上，直接烧蚀形成网穴，或烧蚀基漆层为后续加工网穴做好准备。目前，存在激光直接雕刻和激光烧蚀掩膜技术两种方式:(1)激光直接雕刻印版是指用高能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成凹版网穴。其价格昂贵，技术还未完全成熟。(2)激光烧蚀掩膜技术是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，待腐蚀后即可获得凹下的网穴。本专利采用激光烧蚀掩膜技术。
激光烧蚀掩膜技术是一种激光间接生成凹版网穴的技术。基本工作原理：在镀铜的印版表面进行涂布，形成一层基漆层(即掩膜)，然后使用激光对印版表面的图文部分进行蚀刻，使得图文部分的铜表面露出，烧蚀完成后，再对滚筒表面进行腐蚀、镀铬及后处理，最后获得凹版滚筒。
激光蚀刻凹印制版工艺流程：原稿、DTP系统、激光蚀刻系统工作站、滚筒研镀、喷胶、激光蚀刻、腐蚀、镀铬。
由激光烧蚀掩膜工艺技术形成的网穴开口面积随图像颜色的深浅明暗而变化，而网穴深度可设置为定值；但在滚筒腐蚀过程中，由于腐蚀液的侵蚀，网穴侧壁会随着网穴深度腐蚀而腐蚀，造成网墙的宽度变窄，导致镀铬之后的网穴尺寸与实际尺寸存在偏差，这给加工过程带来了困扰，也增添了误差的可能性。
发明内容
鉴于上述曝光、腐蚀、镀铬加工过程中存在的问题，本发明的目的旨在提供一种实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，它建立了实地凹版抱枕形网穴结构参数模型，能够方便、精确地计算网点加工前后的尺寸大小，获取网穴容积值，预测油墨用量。
本发明所述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，网点形状为抱枕形，是由正方形通过椭圆处理使网点四角往外拉伸而得，椭圆半长轴a，半短轴b，包括下述步骤：
1)确定网线角度、加网线数、加网方式；
根据加网线数确定每个抱枕形基准网点对角线长度A0；
网线角度：相邻网点中心连线与基准线的夹角，设置为45°；
加网方式：设置为调幅网点，以点的大小来表现图像的层次，基准网点间距固定，网点大小可改变；
2)基准网点尺寸：
基准网点面积为：
Figure BDA0002307790410000021
网墙尺寸C，单侧网墙尺寸为c1＝C/2，抱枕形网值为A1＝A0-2*c1，椭圆交点坐标值为
Figure BDA0002307790410000022
椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA0002307790410000023
椭圆的内切正方形边长为lq1＝2*(k1-b)，面积为Sq1＝lq1 2，交点处相应正方形面积Sj1＝4*x1 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA0002307790410000024
四角空白部分面积为Sk1＝Sj1-Sq1-Ss1，计算得到设定曝光网点面积为S1＝Sk1+Sq1；
3)实际曝光网点尺寸：
根据腐蚀工艺，确定腐蚀的横向尺寸变化与腐蚀深度比为腐蚀横纵比k；
根据网穴的腐蚀深度h，计算出网墙壁在腐蚀后的减小值Δd＝k*h，实际曝光网点的网墙壁为
Figure BDA0002307790410000025
其内切正方形网点边长为lq2＝ld-2*d2，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA0002307790410000026
椭圆交点坐标为
Figure BDA0002307790410000027
其抱枕形网值为
Figure BDA0002307790410000028
网墙值为
Figure BDA0002307790410000029
其内切正方形面积为Sq2＝lq2 2，交点处相应正方形面积为Sj2＝4*x2 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA00023077904100000210
四角空白部分面积为Sk2＝Sj2-Sq2-Ss2，实际曝光网点面积为S2＝Sk2+Sq2；
4)腐蚀后网穴尺寸：
腐蚀之后网点尖角处形成圆弧状，圆弧半径为
Figure BDA00023077904100000211
腐蚀后单侧网墙c'1＝c2-r1，网穴对角长度为A'1＝A0-2*c'1,未腐蚀的四个圆角处面积为
Figure BDA0002307790410000031
腐蚀之后网穴开口面积为S'1＝S1-ΔS1，计算后得到网点面积率为
Figure BDA0002307790410000032
5)镀铬后网穴尺寸：
设镀铬层厚度为t，镀铬之后单侧圆角网墙尺寸为d3＝d1+t，其内切正方形网点边长为lq3＝ld-2*d3，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA0002307790410000033
椭圆交点坐标为
Figure BDA0002307790410000034
其抱枕形网值为A3＝A'1-2t，网墙为
Figure BDA0002307790410000035
其内切正方形面积为Sq3＝lq3 2，交点处正方形面积为Sj3＝4*x3 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA0002307790410000036
四角空白部分面积为Sk3＝Sj3-Sq3-Ss3，计算得到四个圆角处减少部分的面积为
Figure BDA0002307790410000037
镀铬后网穴面积为S3＝Sk3+Sq3-ΔS2；最终的网点面积率为
Figure BDA0002307790410000038
单个网穴容积为V＝S3*h；则该实地凹印版的网穴容积为V/S0；
6)计算油墨用量：若版面面积为S，则该实地凹印版面的网穴总体积即油墨用量理论值为
Figure BDA0002307790410000039
上述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，实地凹版加网线数设置为70l/cm，基准网点对角线长度A0＝140μm。
上述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，腐蚀横纵比为7:10。
上述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，印品版面尺寸为L*B，版面面积为S＝L*B。
本发明的有益效果：本发明先设定印刷网点的抱枕形形状以及曝光网点的网点尺寸，计算网点面积率；在腐蚀中，根据网穴深度和网墙侧壁的腐蚀比例，计算由于腐蚀而增加的曝光网点的预留尺寸，确定曝光网点的实际尺寸；对腐蚀后的网穴进行镀铬，计算镀铬后网穴的网点面积率。在该过程中，建立网穴结构参数模型，最终准确计算出网点面积率、网穴容积、油墨用量等，快速高效。
附图说明
图1为网穴示意图；
图2为网点基本结构图；
图3为网点形成示意图；
图4为设定曝光网点尺寸图；
图5为设定曝光网点局部放大图；
图6为网穴腐蚀横纵比示意图；
图7为实际曝光网点尺寸图；
图8为实际曝光网点局部放大图；
图9为腐蚀后网穴尺寸图；
图10为腐蚀后网穴局部放大图1；
图11为腐蚀后网穴局部放大图2；
图12为镀铬后网穴尺寸图；
图13为镀铬后网穴局部放大图1；
图14为镀铬后网穴局部放大图2；
图15为实地抱枕形网穴排列效果图；
图16为抱枕形网穴对角剖面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下以实施例参照附图对本发明的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法进一步详细说明。
本发明建立一种实地凹版抱枕形网穴结构参数模型。
本发明所述网穴结构参数模型为抱枕形，由正方形和椭圆组合形成，基本结构如图2所示。
网值A：网穴开口的大小。网墙C、网墙壁D：网点之间的间隔，对刮刀起到支撑作用。见图2所示。
加网线数：此实地凹版加网线数设置为70l/cm，由此确定每个基准网点所占尺寸大小，其对角线为A0。以下算法也可适用其它加网线数。
网线角度：相邻网点中心连线与基准线的夹角，设置为45°。
加网方式：设置为调幅网点，以点的大小来表现图像的层次，基准网点间距固定，网点大小可改变。
在凹印实地版中，由于必须由网墙来支撑网穴中的油墨，因此存在实地印版其网穴所占面积率问题。随着曝光、腐蚀、镀铬工艺参数的调整，其值发生相应变化。
网点结构：网点形状为抱枕形，由正方形通过椭圆处理使网点四角往外拉伸而得。如图3所示。设椭圆半长轴a＝140μm，半短轴b＝20μm，椭圆面积为St＝πab，椭圆的交点坐标即包角位置为
Figure BDA0002307790410000051
k为椭圆的圆心到网点中心的距离。
基准网点尺寸：线数为70l/cm时，基准网点对角线长度约为A0＝140μm，基准网点边长为
Figure BDA0002307790410000052
基准网点面积为：
Figure BDA0002307790410000053
设定网点尺寸：设网墙尺寸C＝8.00μm，单侧网墙尺寸为c1＝4.00μm，抱枕形网值为A1＝A0-2*c1，椭圆交点坐标值为
Figure BDA0002307790410000054
椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA0002307790410000055
椭圆的内切正方形边长为lq1＝2*(k1-b)，面积为Sq1＝lq1 2，网墙壁厚为
Figure BDA0002307790410000056
交点处相应正方形面积Sj1＝4*x1 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA0002307790410000057
四角空白部分面积为Sk1＝Sj1-Sq1-Ss1，计算得到设定曝光网点面积为S1＝Sk1+Sq1＝8568.80μm2，其网点面积率为
Figure BDA0002307790410000058
设定网点曝光尺寸如图4所示。
腐蚀横纵比：在凹版印刷网穴的形成过程中，腐蚀是非常重要且复杂的一步。在腐蚀中，如图6所示，网穴在深度腐蚀的同时，会同时腐蚀网穴的侧壁，造成网墙的宽度变窄，影响网穴开口面积和容积。根据腐蚀工艺，这里查询到的腐蚀的深度与腐蚀的横向宽度的横纵比为
Figure BDA0002307790410000059
实际曝光网点尺寸：对于对角线长度为A1＝132μm的曝光网点来说，设网穴的腐蚀深度为h＝15μm，则网墙壁腐蚀变化尺寸为Δd＝k*h＝10.50μm，单侧网墙腐蚀变化尺寸为
Figure BDA00023077904100000510
若想要保持腐蚀前后的网点面积率不变，应该将Δd变化值加到相应的网墙壁中，然后再进行曝光，即实际曝光网点的网墙壁尺寸为
Figure BDA00023077904100000511
其内切正方形网点边长为lq2＝ld-2*d2，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA00023077904100000512
椭圆交点坐标为
Figure BDA00023077904100000513
其抱枕形网值为
Figure BDA00023077904100000514
网墙值为
Figure BDA00023077904100000515
其内切正方形面积为Sq2＝lq2 2，交点处相应正方形面积为Sj2＝4*x2 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA00023077904100000516
四角空白部分面积为Sk2＝Sj2-Sq2-Ss2，如图7、8所示，计算后得到实际曝光网点面积为S2＝Sk2+Sq2＝6678.79μm2。
腐蚀后网穴尺寸：由于腐蚀液对网穴四周进行均匀渗透腐蚀，腐蚀之后网点尖角处形成圆弧状。如图9、10、11所示。圆弧半径为
Figure BDA0002307790410000061
其中，腐蚀后单侧网墙为c'1＝c2-r1，网穴对角长度为A'1＝A0-2*c'1，计算出四个圆角处减少的面积为ΔS1＝28.99μm2，网穴开口面积为S'1＝S1-ΔS1，得到网点面积率为
Figure BDA0002307790410000062
镀铬：设镀铬层厚度为t＝3.00μm，镀铬之后单侧网墙壁厚度为d3＝d1+t，其内切正方形网点边长为lq3＝ld-2*d3，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure BDA0002307790410000063
椭圆交点坐标为
Figure BDA0002307790410000064
其抱枕形网值为A3＝A'1-2t，网墙为
Figure BDA0002307790410000065
其内切正方形面积为Sq3＝lq3 2，交点处正方形面积为Sj3＝4*x3 2，其内椭圆扇形面积为
Figure BDA0002307790410000066
四角空白部分面积为Sk3＝Sj3-Sq3-Ss3，计算得到四个圆角处减少部分的面积为ΔS2＝5.30μm2，镀铬后网穴面积为S3＝Sk3+Sq3-ΔS2＝7453.65μm2，如图12、13、14所示。最终的网点面积率为
Figure BDA0002307790410000067
单个网穴容积为V＝S3*h＝111804.81μm3；则该实地凹印版的网穴容积为V/S0,约等于7.36BCM。
计算油墨用量。图15为实地抱枕形网穴排列效果图，图16为网穴对角剖面图，设定印品版面尺寸为320mm*450mm的印版来说，版面面积为S＝320*450＝144000.00mm2，则该实地凹印版面的网穴总体积即油墨用量理论值为
Figure BDA0002307790410000068

Claims (4)

1.实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，网点形状为抱枕形，是由正方形通过椭圆处理使网点四角往外拉伸而得，椭圆半长轴a，半短轴b，其特征是：包括下述步骤：
1)确定网线角度、加网线数、加网方式；
根据加网线数确定每个抱枕形基准网点对角线长度A0；
网线角度：相邻网点中心连线与基准线的夹角，设置为45°；
加网方式：设置为调幅网点，以点的大小来表现图像的层次，基准网点间距固定，网点大小可改变；
2)基准网点尺寸：
基准网点面积为：
Figure FDA0002997590880000011
基准网点边长为
Figure FDA0002997590880000012
网墙尺寸C，单侧网墙尺寸为c1＝C/2，抱枕形网值为A1＝A0-2*c1，椭圆交点坐标值为
Figure FDA0002997590880000013
椭圆中心到网点中心的距离为
Figure FDA0002997590880000014
椭圆的内切正方形边长为lq1＝2*(k1-b)，面积为Sq1＝lq1 2，网墙壁厚为
Figure FDA0002997590880000015
交点处相应正方形面积Sj1＝4*x1 2，其内椭圆扇形面积为
Figure FDA0002997590880000016
四角空白部分面积为Sk1＝Sj1-Sq1-Ss1，计算得到设定曝光网点面积为S1＝Sk1+Sq1；
3)实际曝光网点尺寸：
根据腐蚀工艺，确定腐蚀的横向尺寸变化与腐蚀深度比为腐蚀横纵比k；
根据网穴的腐蚀深度h，计算出网墙壁在腐蚀后的减小值Δd＝k*h，实际曝光网点的网墙壁为
Figure FDA0002997590880000017
其内切正方形网点边长为lq2＝ld-2*d2，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure FDA0002997590880000018
椭圆交点坐标为
Figure FDA0002997590880000019
其抱枕形网值为
Figure FDA00029975908800000110
网墙值为
Figure FDA00029975908800000111
其内切正方形面积为Sq2＝lq2 2，交点处相应正方形面积为Sj2＝4*x2 2，其内椭圆扇形面积为
Figure FDA00029975908800000112
四角空白部分面积为Sk2＝Sj2-Sq2-Ss2，实际曝光网点面积为S2＝Sk2+Sq2；
4)腐蚀后网穴尺寸：
腐蚀之后网点尖角处形成圆弧状，圆弧半径为
Figure FDA00029975908800000113
腐蚀后单侧网墙c'1＝c2-r1，网穴对角长度为A'1＝A0-2*c'1,未腐蚀的四个圆角处面积为
Figure FDA0002997590880000021
腐蚀之后网穴开口面积为S'1＝S1-ΔS1，计算后得到网点面积率为
Figure FDA0002997590880000022
5)镀铬后网穴尺寸：
设镀铬层厚度为t，镀铬之后单侧圆角网墙尺寸为d3＝d1+t，其内切正方形网点边长为lq3＝ld-2*d3，椭圆中心到网点中心的距离为
Figure FDA0002997590880000023
椭圆交点坐标为
Figure FDA0002997590880000024
其抱枕形网值为A3＝A'1-2t，网墙为
Figure FDA0002997590880000025
其内切正方形面积为Sq3＝lq3 2，交点处正方形面积为Sj3＝4*x3 2，其内椭圆扇形面积为
Figure FDA0002997590880000026
四角空白部分面积为Sk3＝Sj3-Sq3-Ss3，计算得到四个圆角处减少部分的面积为
Figure FDA0002997590880000027
镀铬后网穴面积为S3＝Sk3+Sq3-ΔS2；最终的网点面积率为
Figure FDA0002997590880000028
单个网穴容积为V＝S3*h；则实地凹版的网穴容积为V/S0；
6)计算油墨用量：若版面面积为S，则实地凹版版面的网穴总体积即油墨用量理论值为
Figure FDA0002997590880000029
2.如权利要求1所述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，其特征是：
实地凹版加网线数设置为70l/cm，基准网点对角线长度A0＝140μm。
3.如权利要求1所述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，其特征是：腐蚀横纵比为7:10。
4.如权利要求1所述的实地凹版抱枕形网穴结构的油墨用量预测方法，其特征是：印品版面尺寸为L*B，版面面积为S＝L*B。
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