CN1115246C - 半色调模版及其制造方法和设备 - Google Patents

Abstract

在半色调模版(1)的制造过程中，为了形成模版图案(3)，在基本模版元件的预定模版图案区域(2)内雕刻一模版图案孔结构。另外，在基本模版元件上雕刻多个均匀一致的基准孔结构(4)，每一基准孔结构(4)的渗透度均不同且位于模版图案区域(2)的外侧。在后续的印刷过程中，这些基准孔结构用于生成印刷图案，且其中一部分用于评估模版图案印刷的质量或色彩真实度。

Description

半色调模版及其制造方法和设备

本发明涉及一种制造半色调模版的方法，和实现上述方法的设备。

用于纺织品印刷等的模版是公知的，在这种印刷中，依据欲产生的图案，在每单位面积(半色调印刷)上施加不等量的油墨。

但是，在半色调印刷时，有一个困难是许多用于生产模版的雕刻装置上和印刷机上的操作参数设置都要留给检验员、雕刻技术工人或印刷工，结果是，刚好使半色调印刷区域内的半色调印刷品的亮度分布产生非故意性的严重偏差。这样，以不正确的开口关系进行雕刻的半色调模版、或非故意性地错误设置印刷机或印刷设备所带来的结果是，以错误的密度施加了一部分油墨。在彩色印刷的情况下，这尤其会立即引起再现色彩的明显偏差，这意味着只能完全错误地再现色彩，而这些色彩的正确再现实际上取决于保持各原色量的精确比例。

本发明的目的是提供半色调模版，特别是说明一种制造半色调模版的方法，利用该模版可以更精确或使色彩更逼真地进行半色调印刷。另外，本发明的目的是提供一种用于制造上述半色调模版的设备。

本发明所述方法的特征在于，在基本模版元件上雕刻多个均匀一致的基准孔，每个孔的渗透度均不同且位于模版图案区域外侧。

这些基准孔结构也可称为半色调标记或区域标记。这些基准孔或区域标记可直接相互邻近，但也可相互隔开。

依据本发明，在半色调模版的一端，除了已经存在的任何印刷标记(pico)外，还制有所述基准孔结构，利用它，当模版用于印刷时，将能获得上述特定彩色密度。这些基准孔结构包括例如正方形、矩形或圆形的小区域，这些小区域是以不同的但均为预定的渗透度雕刻的，并给出标称正确的渗透率，而且，在印刷机用这种半色调模版印刷时，印刷机所有参数均进行自动设置。这种半色调模版产生一种确定的和可检测的、在0至100％的密度范围内的彩色密度值序列。

通过检查由基准孔结构辅助产生的印刷图象的密度值，或者适当地通过改变作为检查结果函数的印刷参数，即使在模版图案区域内，仍可以改善半色调印刷，这是因为该模版图案孔结构与基准孔结构之间有一定关系(但不需要这二者相同)。

依据本发明的一个有利的改进方面，将每一基准孔结构的渗透度与各期望的渗透度相比，以作为各偏差的函数以这样一种方式重新雕刻均匀一致的基准孔结构，即所述偏差减小，该一系列步骤至少执行一次。

可以看出，这种测量的优点在于，即使在真正印刷之前，“渗透度”参数仍可达到其预期值(或至少接近该预期值)，这样，在随后真正的印刷过程中，剩下的印刷参数不再需要大幅度改变，就可使前述各渗透度(期望渗透度)达到所期望的彩色密度，而在某些情况下这根本不可能。这里，期望渗透度应理解为半色调模版的标称的正确开口率。而实际的渗透度是与实际获得的半色调模版的开口率有关的。

依据本发明的另一有利的改进方面，根据所述偏差，对位于模版图案区域的模版图案孔结构进行雕刻。因此，在真正渗透度距期望渗透度存在偏差的情况下，不仅可重新雕刻各基准孔结构，还可为了形成一改进的模版图案孔结构而改变雕刻参数。如前所述，模版图案孔结构的各区域的渗透度不一定要与基准孔结构的渗透度一样，而是前者与后者相关。这样，在作为距相应的期望渗透度偏差的结果的基准孔结构渗透度改变的情况下，所述关系也可类似地适当改变。

依据本发明的改进方面，各旧有的孔结构在已经将其渗透度与期望渗透度比较之后被去除。在这种情况下，对旧有的基准孔结构进行去除操作之后，可进行新的雕刻操作。这种去除操作可简单地通过把旧有的基准孔结构从基本模版元件上切去而实现。但是，将旧孔填平并在任一情况下在相应区域内雕刻新的基准孔结构会更好。

依据本发明的另一非常有利的改进方面，各基准孔结构的渗透度可被自动测量。其原理在于可对各基准孔结构的渗透度和期望渗透度进行视觉比较，也就是说通过雕刻人员进行比较。但是，采用自动监测更为有利，因为它更快速、更精确。另外，对于视觉比较来说，需要基准孔结构的范围相对较大，也就是说，对于在本文的开头以举例方式描述的矩形、正方形或圆形来说，它们应相对较大。于是各基准孔结构包括了许多模版开口。但如果渗透度测量是自动的，就可采用相对少的模版开口或较小的基准孔结构进行这一操作，从而节省了时间和基本模版元件的空间。

可以例如使用丝网作为基本模版元件形成基准孔结构，所述丝网上有一层在某些区域上留出丝网开口的覆层。

该覆层可以是覆盖在丝网上的涂漆层，其上的一部分区域被激光束烧蚀而使丝网孔暴露出来。该覆层也可具有聚合性，以便例如通过激光束的逐点照射加以处理。在随后的显影工序中，接着去除涂漆层的非暴露区域，以显露出丝网开口。但是，如果覆层具有聚合性，则该覆层也可以逐点地、在不透明液体的辅助下被覆盖。然后，再对非覆层区域进行大面积照射和处理，接着用显影工序去除未处理的覆层区域。另一种方案是，也可通过用喷嘴将液体覆盖材料喷射到丝网上来制造涂漆层。在将要制造模版开口的任何地方均关闭喷嘴。

另外，还可使用作为基本模版元件的一元件来形成基准孔结构，该元件具有一封闭表面，其上有一覆层，并且在覆层的一部分区域内留出表面。

这里，仍可通过激光束烧蚀、逐点照射或后续显影工序(如果覆层是可聚合的)、或者用喷嘴将液体喷射到基本模版元件表面的方法来制造覆层。类似地，还可用不透明液体逐点地将最初欲覆盖的层加以覆盖。此后，可在一较大区域上再进行一次照射，以使没有被液体覆盖的层区域固化。然后，再进行显影工序以溶解未经固化的层区域。

当准备好带有适当数目的基准孔结构的覆层后，就可测量它们，以确定各基准孔结构的渗透度。最后，如果渗透度与期望渗透度一致，或者非常接近，就在覆层上施以金属材料以得到丝网，该丝网在以后要从基本模版元件上去除。如果这一层包括镍等，则可以通过电镀方法将镍镀在其表面上以形成丝网。这样，最终的丝网不仅包括多个基准孔结构，还包括最终的模版图案。

在一开始就有丝网的情况下，借助光束可测量基准孔结构的渗透性，所述光束穿过丝网开口、基本上以直角向模版表面发射并可在一方向或其它方向上穿过模版表面。光束被聚焦，焦点位于模版表面上。

作为替换形式，在这种情况下，基准孔结构的渗透度也可借助于穿过丝网开口的气流进行测量。

对于具有封闭表面的基本模版元件的情况，借助于从自由表面反射的光束来测量位于这一表面上的涂漆层内的基准孔结构的渗透度。反射密度值根据基准孔结构上的开口大小而变化，所述反射密度值即为这些孔的尺寸的测量值。但是，这里应考虑到后安装的丝网的丝网开口位于测量时覆层材料仍存在的地方。这一点必须在确定渗透度时加以考虑。

如果确定了渗透度，那么在测量出与期望渗透度存在一定偏差的渗透度之后，根据不同的产品，最好是激光束的脉冲占空因数或喷射液体的喷嘴的开/关循环周期也不同，以使渗透度达到与期望渗透度相等。

在本发明的一种改进中，基本模版元件可构造成空心圆柱形，以使半色调轮转印刷模版也可以用本发明方法来制造。

本发明所述的用于制造半色调模版的设备包括：一用于可转动地安装空心圆柱形半色调模版的轴承装置；一用于加工该空心圆柱形半色调模版外圆面的装置；一可平行于空心圆柱形半色调模版轴线移动并载有至少部分加工装置的滑架；和一用于在空心圆柱形半色调模版转动时控制加工装置并使滑架移动的控制装置。该设备的特征在于，它具有一用于测量上述模版区域内基准孔结构的渗透度的测量装置。

在这种情况下，所述基准孔结构最好仅位于空心圆柱形半色调模版的一端，以使测量装置的位置可以适当选择。它因此能紧固于轴承等装置上。

尤其是，在大约中央处具有模版图案区域的半色调模版的特征在于，在模版图案区域外，它具有多个均匀一致但具有不同渗透度的基准孔结构。在这种情况下，可将半色调模版设计成空心圆柱形，以形成轮转印刷模版。该基准孔结构可相互直接邻接或相互间隔设置。

应再次指出的是，术语基准孔结构应理解为这样一个区域，即其中有多个均匀一致或同样敞开的丝网开口或多个一致或相同的、用于形成丝网开口的结构。在这种丝网开口结构中，通过用覆层在或大或小的范围内覆盖这些丝网开口而获得不同的渗透度。在上述用于形成丝网开口的结构中，通过将所述孔结构制造得更宽或更窄一些而在后来形成的丝网中获得不同的渗透度。

以下附图表示本发明的实施例：

图1表示了一个带有多个基准孔结构的半色调轮转印刷模版，所述每一基准孔结构的渗透度均不同；

图2表示了一种使用图1所示半色调轮转印刷模版的轮转印刷机；

图3表示了一种用于制造图1所示半色调轮转印刷模版的激光雕刻装置；

图4是表示通过图3所示激光雕刻装置右侧轴承区域的轴向截面图；

图5表示了用于测量模版坯件表面上的基准孔结构的渗透度的光学反射测量装置，在所示模版坯件上，为了形成丝网印刷模版而电镀了金属材料；

图6是表示通过图3所示激光雕刻装置右侧轴承区域的轴向截面图，所述激光雕刻装置带有一测量装置，该测量装置利用射流技术进行操作，用于测量基准孔结构的渗透度。

图1表示了一种按照本发明而制造的、用于半色调印刷的空心圆柱形轮转印刷模版1，为了形成模版图案3，该印刷模版1的中间部分即模版图案区域2内设置有雕刻孔结构即模版图案孔结构。模版图案3的不同区域的渗透性不同。在本案中，半色调模版1包括一张其上有一覆层的空心圆柱形丝网，为了露出圆柱形载体丝网上的丝网开口，在所述空心圆柱丝网上至少一部分区域内已雕刻有模版图案孔结构。

在模版图案区域2的外侧，比如在半色调模版1一端的边缘，有区域标记4，这些标记4中的每一个均具有一致的基准孔结构但渗透度有所不同。如图1所示，有四个区域标记4，其渗透度分别是10％、50％、75％和100％，并且它们相互间隔设置。在这种情况下，渗透性不仅取决于位于覆层下面的滚筒丝网上各丝网开口的暴露程度，还取决于而后在液体压力等的作用下、流过模版开口的油墨的类型和粘度。另外，区域标记4范围内的渗透性不需要与当前模版图案3各区域内的渗透性相一致。

另外，还提供了另一印刷标记5(pico)，在本实施例中用圆环表示。其目的是有助于在印刷机中相互调节多个半色调模版。

为了能对雕刻进行视觉评估，可采用代替这里所示的区域标记4或一致的基准孔结构的另一比较标准，所述类似的比较标准可由涂漆的雕刻丝网片(比如镍制丝网片)构成。在进行这种视觉比较的情况下，当然需要雕刻装置停止工作。但是，如果对各基准孔结构或区域标记4的渗透度的测量是自动进行的，那么这种比较，也就是渗透度和各区域标记4的期望渗透度之间的比较，就要在雕刻装置运转时进行。

图2表示了一种轮转印刷机6，其中采用了依据本发明制造的模版1。在这种印刷机6中，模版1通过齿轮7和循环齿轮传动装置8而被驱动，这样所述模版与卷筒薄材9同步运动，所述卷筒薄材9在模版1下被导向并通过印刷机6。齿轮7固定在模版头部，所述头部连接于模版1的两端。卷筒薄材9用一种极易分离的粘结剂粘在垫板10上，并在印刷期间由垫板10牢固地支撑。垫板10是一种很宽的橡胶编织输送带；它由两个转向辊11驱动，在辊11上绕有垫板10。这种布置方式实现了上述模版1和待印的卷筒薄材9的同步运行。每一模版1的区域标记4与图案一起印到卷筒薄材9上并在那儿形成区域标记图象12。在印刷机6末端的侧壁14上安装有视频摄像机13，它连续测量区域标记图象12的彩色密度。如果产生了浓淡即彩色密度偏差，则会发出声音或视觉信号，或者在发生上述两种信号之一后，由伺服机构再次调整上墨装置。

图3表示了一种激光雕刻装置。欲雕刻的模版1在两个锥形夹具15和16之间对中放置并被牢固地夹持着。锥形夹具15可被驱动而旋转并安装在齿轮箱17中，该齿轮箱17中还装有驱动电机。模版1的左端被推到所述锥形夹具15上。锥形夹具16可转动地安装在尾座18中并在该实施例中没有受到驱动。可以在连轴线20方向上、在两个锥形夹具15和16之间沿导轨19调整尾座18，这样就可以放置任意所需长度的模版1。编码器21以刚性扭转方式连接到锥形夹具15上，它通过一条线路21a为雕刻装置的计算机22提供脉冲或旋转位置信号。为了进行雕刻，有一从激光器24发出的激光束23通过折射镜25和一光学装置26聚焦到模版1的表面上。依据图案3的需要，激光束23可通过从计算机22引出的线路22a而形成一个循环回路，也就是说，该激光束23受控打开或关闭，并使涂漆层1a从滚筒丝网1b上相应地被去除或被处理。在雕刻过程中，模版1约以500至1200转/分的速度旋转，同时，载有光学装置26的滑架28借助一进给轴(不可见)在轴线20的方向上进给。该滑架通过一线路22b在计算机22的控制下进行位移。

在雕刻作业开始时，首先要雕刻区域标记4。当区域标记4形成后立即进行检查并持续到实际图案3开始雕刻之前。在本实施例中，尾架18上紧固有一测量或检查装置27。但该装置27也完全适合安装在齿轮箱17上并在模版1的另一端形成区域标记4。检查装置27可以具有以下附图所描述的结构形式之一。其输出信号经一线路22c传到计算机22。

图4表示了一种检查装置27，它采用光学测量方法来确定已雕刻的区域标记4的渗透度。尾架18不仅包括安装在球轴承29上的锥形夹具16，还包括一用于产生虚像31的发射装置30。这大致位于模版1的覆层区域内。一管道33带有一从其右端开始延伸的灯罩32。该管道33由一锥形夹持套筒34夹持着，所述套筒34与尾架18中的锥形接收孔相配合。一压板35将夹持套筒34按压在接收孔内。灯罩32中装有一由支座37支撑的发射灯36。一凹镜38用于提高从该发射灯36发出的光线量。一部分没用的射出光量由这一凹镜38反射到聚光镜39中。一金属遮光板40带有一圆形遮光板开口或一方形开口。该遮光板40由聚光镜39尽可能均匀地照亮。遮光板开口借助于光学装置41(消色差透镜)并通过一折射镜42被投影到模版1的覆层上而形成虚像31。对于该虚像31，从外部只可能看出落到模版31敞开点上的那些点。位于尾架18上的夹具43带有一半导体照相机44，该照相机44通过另一光学装置45将虚像31的可见部分映射到一感光半导体46(光电二极管、光电三极管、光敏电阻)上。由入射光触发产生的输出信号从该半导体46传出，并被集成前置放大器47放大而用作以这种方式测量的雕版渗透度测量值。

图5表示了另一种基于光学原理工作的检查装置27’，它利用从区域标记4范围内反射的射线来测量雕刻质量。这种装置27’用于要对封闭的(也就是说非丝网型)空心滚筒1d的层面1c进行雕刻的情况。灯49照亮的部分通过灯罩32内的光学装置48映射到区域标记4的表面上。该灯罩32当然也可被构造成类似于图4所示那样更为复杂的形式。在任一种情况下，均以下述方式对区域标记4进行光照，即尽可能使由区域标记4封闭的整个区域上尽可能均匀地受到光照。被区域标记4反射的光线、或更确切地说是光线强度由半导体照相机44测量并用于评估区域标记4的渗透度。区域标记4的图象由光学装置45投射到感光半导体46上，并且其输出信号由集成放大器47放大，再传给评估装置22(没有再表示)。

图6表示了一种用于确定雕刻质量或区域标记4的渗透度的检查装置27”，该装置利用流体技术进行工作，并被设计成一测量喷嘴的形式。在本实施例中，模版1的内部处于稍稍增高的空气压力下，其超压值约为0.1至0.3巴。该压力是通过经空心轴55供应压缩空气而产生的，所示空心轴55上装有锥形夹具16。该压缩空气的气源是一径向鼓风机，图中没有再表示这种鼓风机，这种鼓风机可以是多级的。尽管压力仅可保持到相对较大的图案区域尚未被曝光的时刻，但这种压缩空气也可在低功率消耗的情况下保持到模版1的开放区域仅为区域标记4时。但不管怎样，在雕刻作业开始时要对这些区域标记4进行雕刻，这是因为在实际图案开始雕刻之前，如果需要对雕刻机的设置参数进行修正，那么这些标记4的测量结果必须是可用的。因此，所述限制意味着没有阻碍。从区域标记4的已暴露区域排出的空气被气动操作检查装置27”的接收口49截获。接收口49与模版1外表面之间的距离最好小于接收口直径的1/4。被接收口49截获的空气接着流经气流通道50中的锥体51。从流体力学可知，如果气流通道50不带有通向外部的开口，则在锥体中气体速度增高而静压力下降。在上述锥体中有第一热变电阻52(NTC电阻)，该电阻设置在通道中尽可能靠近中心的位置上，并以下述方式紧固在那里，即紧固后不发生泄露。该电阻52被高速气流急速冷却。接着，通道50以扩散管的形式扩张，以不发生高能损失并尽可能多地使空气流经测量喷嘴，而尽可能少地使空气通过接收口49前端空隙泄漏到外部大气中。再在以扩散管形式扩张的气流通道50内的边缘位置提供第二热变电阻53(NTC电阻)，并尽可能地使之远离气流而保护它。这里，仅在所述电阻周围有气流泄漏，并且所述电阻仅被稍稍冷却。如果这两个电阻52、53连入到半个电桥中，再用另外两个电阻构成另一半电桥，那么就可以形成一个完整电桥，于是该电桥的对角线电压可用作区域标记4的雕刻渗透度的测量信号。即使在气流速度非常小的情况下，该装置27”反应也极其敏感。当然，在任一种情况下，也可在锥形和扩张的气流通道内的某位置上设置两个热变电阻并将它们连接成完整电桥的形式，从而增强测量信号。

当然，也可以借助已知的测量遮光板装置或通过类似已知的不同压力测量容器来检测穿过区域标记4的空气量。在后一种情况下，不同的静压应在图6所示的测量喷嘴中的最高气流速度点和最低气流速度点之间进行测量。

Claims (21)

1.一种用于制造半色调模版(1)的方法，其中，在一基本模版元件(1a，1b；1c，1d)的预定模版图案区域(2)内雕刻一模版图案孔结构，以形成一模版图案(3)，其特征在于，在基本模版元件(1a，1b；1c，1d)中雕刻多个均匀一致的基准孔结构(4)，每一基准孔结构(4)的渗透度均不同并位于模版图案区域(2)的外侧，将每一基准孔结构(4)的渗透度与各期望渗透度进行比较，如果存在偏差，便重新雕刻均匀一致的基准孔结构(4)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将每一基准孔结构(4)的渗透度与各期望渗透度进行比较，以作为各偏差的函数以这样一种方式重新雕刻均匀一致的基准孔结构，即所述偏差减小，该一系列步骤至少执行一次。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据比较得到的偏差，对位于模版图案区域(2)中的模版图案孔结构进行雕刻。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在已经将各旧有的基准孔结构(4)的渗透度与期望渗透度比较之后，将这些旧的基准孔结构(4)去除。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对旧有的基准孔结构(4)进行去除操作之后，进行新的雕刻操作。

6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，各基准孔结构(4)的渗透度被自动测量。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用作为基本模版元件的丝网(1b)形成基准孔结构(4)，所述丝网(1b)上有一层至少在某些区域上留出丝网开口的覆层(1a)。

8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用作为基本模版元件的元件(1d)形成基准孔结构(4)，所述元件(1d)具有封闭表面，且其上有一层至少在某些区域上留出不被覆盖的表面的覆层(1c)。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基准孔结构(4)的渗透度是借助一穿过丝网开口的激光束测量的。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基准孔结构(4)的渗透度是借助一穿过丝网开口的气流测量的。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基准孔结构(4)的渗透度是借助一束从自由表面上反射的光束测量的。

12.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，为了形成基准孔结构(4)，采用了一激光束(23)，其脉冲占空因数依据基准孔结构(4)的渗透度与期望渗透度之间的偏差而变化。

13.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，为了形成基准孔结构(4)，采用了一用于喷射覆层漆的喷嘴，其开/关循环周期依据基准孔结构(4)的渗透度与期望渗透度之间的偏差而变化。

14.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将半色调模版设计成空心圆柱形。

15.一种用于制造半色调模版的设备，包括：

—一用于可转动地安装空心圆柱形半色调模版的轴承装置(15，16)；

—一用于加工空心圆柱形半色调模版外圆面的装置(24至26)；

—一可平行于空心圆柱形半色调模版的轴线(20)移动并至少载有部分加工装置的滑架(28)；

—一用于在空心圆柱形半色调模版转动时控制加工装置并使滑架(28)移动的控制装置(22)，

其特征在于，它具有一用于测量上述模版区域内基准孔结构(4)的渗透度的测量装置(27，27’，27”)。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，控制装置(22)具有一比较装置，用于将测量到的渗透度与期望渗透度相比较，根据比较结果控制加工装置(24至26)。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，测量装置(27)具有一射线源(36)和一射线检测器(47)，所述射线源(36)用于发出射线，所述射线检测器(47)相对于空心圆柱壁位于射线传送所至的位置上。

18.如权利要求15或16所述的设备，其特征在于，测量装置(27’)具有一射线源(49)和一射线检测器(47)，所述射线源(49)用于发出射线，所述射线检测器(47)相对于空心圆柱形半色调模版的壁位于射线反射所至的位置上。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，射线源(49)被设计成发射单色射线。

20.如权利要求15或16所述的设备，其特征在于，测量装置具有一测量喷嘴(27”)，它相对于空心圆柱形半色调模版的基本模版元件(1a，1b)位于基本上沿径向向外的一侧，该设备还具有一轴承装置(16)，它带有气体供应通道(55)，用于在超压下将气体引入空心圆柱形半色调模版的基本模版元件(1a，1b)的内部。

21.如权利要求15至17任一项所述的设备，其特征在于，测量装置(27，27’，27”)紧固于轴承装置(16)上。

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