專利名稱:凹版雕刻的方法和設備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明與雕刻技術有關,具體地說,與一種前所未知的凹版雕刻的方法和設備有關。
在印刷工業(yè)的某些領域,要求印刷出來的圖像非常清晰。這種圖像通常需要用凹版印刷版以一種或多種十分精細的線條來印刷。例如,大多數(shù)國家的現(xiàn)鈔以及許多證券和其他重要證件都是用凹版印刷版印刷的。
過去,凹版印刷通常用平的凹版印刷版進行。這些凹版印刷版上有一系列刻出的低于版面的線或點。凹版印刷版通常手工雕制,因此雕刻起來十分費時。此外,由于凹版印刷版用手工雕刻,要制成套色印刷用的一些相同的版就非常困難,需要耗費大量的時間。
過去已經(jīng)作了一些努力,通過將凹版圖像刻在滾筒上使制作凹版印刷版自動化。例如,已經(jīng)研究了使用輪轉凹版雕刻設備將凹版圖像刻在滾筒上。雖然這種輪轉凹版雕刻設備已用來雕刻具有較大的容納諸如膠那樣的粘滯液體的凹元(cell)區(qū)域的滾筒, 然而這種過去的輪轉凹版雕刻設備不適宜在用于印刷的滾筒上雕刻具有精細線條的凹版圖案。這部分是因為輪轉凹版雕刻設備刻出的凹元通常呈與圖6A中所示類似的偏菱形。此外,這些凹元的截面通常不是接近矩形或方形,而是很接近如圖6B所示的凹角形。因此,很難達到清晰的對比度和印刷灰度。表示雕刻這些凹元的刻頭的一個特性是上升時間,即從白色深度刻以全黑深度所需的時間。對于現(xiàn)有技術的這些雕刻機來說,上升時間大約為300微秒量級。
凹元的形狀部分是取決于雕刻凹元的刻針的形狀和雕刻凹元的速度。圖5示出了過去的凹版雕刻機的典型刻針。使用這種刻針的刻頭的典型上升時間大約為300-400微秒量級。由于過去的雕刻機的上升時間很長,因此很難雕刻比較細而深的水平線條(即基本平行于滾筒軸線的線條)或任何非垂直(即不與滾筒軸線垂直)的細凹版線條。
不幸的是,這樣的上升時間不適合進行凹版雕刻,因為刻出字符的一豎或者說字符的一個基本與受雕刻的滾筒的轉動軸平行的部分的高度受到雕刻機的響應時間和雕刻機從一個白色區(qū)X進到全深度的黑色區(qū)Y所需的相應時間T(見圖6B)的限制。這樣一根線的高度和時間T反過來又與刻頭的速度和滾筒的轉速有關。為了增大響應時間,必需減慢轉動雕刻滾筒的速度。這也就是說,增加了總的雕刻時間。
此外,具有刻在滾筒上的一些大區(qū)域的凹版圖案印刷效果并不好,因為不能很好地對油墨流入和流出這些雕刻區(qū)進行控制。
因此,過去的這些凹版雕刻機在雕刻精細線條的凹版圖案時無論在結構上還是在性能上都是不能勝任的。
所以,需要開發(fā)一種能以可接受的雕刻速度雕刻凹版圖案的方法和設備。
本發(fā)明的主要目的是提供一種在滾筒轉動期間將凹版圖案刻到滾筒上的雕刻方法和設備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有雕刻精細線條的裝置的凹版雕刻機。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種具有擴展裝置(b00sting means)的凹版雕刻機,擴展裝置將某些或全部凹版源數(shù)據(jù)擴展到雕刻機能刻出的分辨率,而不會擾亂凹版源圖像。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種控制需刻出的凹版圖案中的墨流的方法和設備。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種配置一個響應時間可達到100微秒或不是100微秒、使用一個具有預定或專有外形的刻針的刻頭的方法和設備。
一方面,本發(fā)明包括一種將一個預定凹版圖案雕刻在一個在印刷機中用來印刷這個預定凹版圖案的滾筒上的方法,這種方法包括下列步驟驅使?jié)L筒轉動;產生一個通常與預定凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及根據(jù)凹版雕刻信號在滾筒上雕刻預定凹版圖案。
另一方面,本發(fā)明包括一種將一個預定凹版圖案雕刻在一個用于印刷機的滾筒上的方法,這種方法包括下列步驟將滾筒可轉動地安裝在一臺雕刻機上;以及在轉動滾筒的同時在滾筒上雕刻預定凹版圖案。
再一方面,本發(fā)明包括一種雕刻印刷預定凹版圖案的滾筒的雕刻機,這種雕刻機包括一個驅使?jié)L筒轉動的驅動機構;一個控制雕刻機操作和產生一個與預定凹版圖案相應的凹版雕刻信號的計算機;以及一個根據(jù)凹版雕刻信號在滾筒轉動期間在滾筒上雕刻預定凹版圖案的刻頭。
本發(fā)明的這些和其他一些方面、目的和優(yōu)點從以下附圖、本發(fā)明的詳細說明以及所附權利要求和摘要將會看得更加清楚。
在本說明的附圖中
圖1為本發(fā)明一個實施例的具有一個刻頭的凹版雕刻機的總體透視圖;圖2為圖1中所示的刻頭的局部剖視圖,示出了執(zhí)行臂、刻針支桿和刻針的詳細情況;圖3為示出雕刻導塊和刻針與滾筒之間在操作中的相互位置關系的局部剖視圖;圖4為示出刻針臂和刻針的詳細情況的局部透視圖;圖5(與圖6處在同一頁上)為現(xiàn)有技術的刻針的局部透視圖;圖6A為幾個用圖5所示刻針刻出的這種現(xiàn)有技術刻出的凹元的平面圖;圖6B為沿圖6A中的線6B-6B切剖的局部剖視圖,示出了典的現(xiàn)有技術刻出的凹元的形狀;圖7(與圖3處在同一頁上)為示出本發(fā)明一個實施例的具有外圓角形的刻針的局部透視圖;圖8A為示出一系列凹版紋槽的局部平面圖;圖8B為圖8A所示的這些凹版紋槽中的一個紋槽的局部剖視圖,示出了進入和退出凹版紋槽的陡角和相應的上升時間T2;圖8C為刻出的圖案的一部分的圖像,示出了一系列刻出的凹版紋槽;圖8D為與圖8C所示相同圖案的輪轉雕刻凹元圖案的圖像;
圖9A為通過隨著滾筒朝箭頭8 1所示方向轉動相繼在滾筒上刻出多條紋道而形成的字母L和A的局部視圖;圖9B為沿圖9A中的線9B-9B切剖的局部剖視圖,示出了形成字母L的這些凹版紋槽的細節(jié);圖9C為沿圖9A中的線9C-9C切剖的局部剖視圖,示出了形成字母A的一部分的這些凹版紋槽的細節(jié);圖10A為按照相應凹版雕刻信號雕刻的滾筒的一部分的局部剖視圖;圖10B為一對按圖10A所示凹版雕刻信號刻出的基本呈矩形的凹版雕刻圖像的局部平面圖;圖11為示出本發(fā)明一個實施例的方法的總體原理圖;圖12為示出細線擴展或信號擴展程序的一般原理圖;圖13A-13B合在一起為示出本發(fā)明一個實施例的墨流控制部程序的一般原理圖;圖14A為凹版雕刻一部分圖案的平面圖,示出了配置在一個刻出的凹版紋槽內的多個墨流控制部或控制樁;圖14B為示出隨著滾筒朝箭頭107所示方向轉動刻出的一系列凹版紋槽列的局部視圖,其中還示出了有選擇地交錯配置在一些凹版紋槽列中的多個墨流控制部;圖14C為沿圖14B中的線14C-14C切剖的局部剖視圖;圖15A為作為示例性的一個源字符“O”的圖像。
圖15B為與圖15A所示字符相應的數(shù)據(jù)文件的圖像,示出了可由細線擴展程序加以分析的高度H;圖15C為圖1 5A所示源圖像在刻到一個滾筒上后成為一組基本上是細長而連接的凹版紋槽的局部視圖;圖16A為一組沒有采用圖12所示的細線擴展程序而刻出的凹版紋槽的局部平面圖;圖16B為源文件圖像數(shù)據(jù)與圖16A的相同但采用了圖12所示的細線擴展程序后刻出的一組凹版紋槽的局部平面圖;以及圖17為示出本發(fā)明一個實施例的內插程序的一般原理圖。
圖1示出了雕刻機10的總體示意性透視圖。雕刻機10是一個雕刻以后將用來印刷預定凹版圖案的滾筒12的凹版雕刻機。滾筒12具有一個敷有一層可雕刻鍍層(如銅)的表面13,類似于在凹版雕刻中所用的那種類型。
雕刻機10有一個底盤14,在座落在底盤14上的機床20上裝有頭座16和尾座18。頭座16和尾座18通過適當?shù)剌S承和傳動系統(tǒng)(未示出)安裝在機床20上,可以滑動和加以調整,使得頭座16和尾座18能夾持滾筒12和使之轉動。雕刻機10還有一個刻頭架22,也是通過適當?shù)妮S承和傳動系統(tǒng)(未示出)可滑動地安裝在機床20上??填^架22可以在雙向箭頭24方向上受到驅動,以便進行雕刻,這在下面將要加以說明。還可以看到,雕刻機10還有一個刻頭26,可滑動地安裝在刻頭架22上,受到驅動能沿圖1中雙向箭頭28所示方向朝向或退離滾筒12。
雕刻機10還包括多個執(zhí)行機構,驅動裝置或驅動機構30,能夠驅動滾筒12旋轉。驅動機構30還包括適合用來有選擇地驅動刻頭架22和刻頭26的電動機和傳動機構(未示出)。如果需要的話,驅動機構30還可以包括至少一個適當?shù)尿寗与妱訖C和傳動鍵(未示出),用來驅動頭座16和尾座18夾持或脫開滾筒12,從而不必進行人工調整。例如,驅動機構30可以使頭座16和尾座18退到完全退回的位置(未示出)或進到圖1所示的夾持滾筒的位置。可以有選擇地控制驅動驅動機構36,使頭座16和尾座18分別或同時運動。
雖然未示出,但可以只用一個驅動電動機帶一根兩端的螺紋方向向反的絲杠(未示出),使頭座16和尾座18在絲杠受到驅動時,可同時相向和背向運動。同時驅動頭座16和尾座18可以使長度不同的滾筒12能用垂直于雕刻機10的旋轉軸起降的行車裝卸。然而,可以理解,如果滾筒裝卸機構(未示出)可以通過使?jié)L筒12沿大致與雕刻機10的旋轉軸平行的方向運動進行裝載,那么頭座16和尾部18中一個可以是靜止的,而另一個是受驅動的。
此上,驅動機構30還可以驅動一根與刻頭架交連的絲杠(未示出),在雙向箭頭24所示的方向上對刻頭架22進行驅動。類似,驅動機構30還可以驅動一個傳動鏈或絲杠,使得刻頭26在刻頭架上沿雙向箭頭28所示方向朝向或退離滾筒12運動??填^26、刻頭架22以及它們受驅動后的運動情況可參見美國專利申請No.08/038,679,No.08/022,127,No.08/023,060和No.08/057,327;以及1 84年5月22日頒發(fā)給與本發(fā)明相同的受理人的美國專利No.4,450,586,1984年3月20日頒發(fā)給與本發(fā)明相同的受理人的美國專利No.4,438,460,1982年11月2日頒發(fā)給與本發(fā)明相同的受理人的美國專利No.4,357,633和1994年7月12日頒發(fā)給與本發(fā)明相同的受理人的美國專利No.5,329,215,這些申請和專利都列為本發(fā)明的參考,成為本發(fā)明的一個部分。
雕刻機10包括控制裝置,一個控制器或計算機34,用來控制雕刻機10和刻頭26的操作,按照可選的需雕刻的預定凹版圖案產生相應的凹版雕刻信號38(圖10A)。計算機34還有選擇地控制雕刻機10中的所有驅動電動機,如上述驅動機構30之類。
如圖2詳細示出的那樣,刻頭26無論在結構上還是在操作上都與上面列出的專利中的一個或幾個專利中所示出的類似??填^26包括一個40,由直徑較小的兩個扭簧部48剛性地固定在軸42上,處在相對的兩個端部44和46之間。在本實施例中,軸42的直徑約為0.625英寸,而扭簧部的直徑都為0.060英寸左右??梢岳斫?,扭簧部48和軸部42的直徑和重量可以選擇得使預定上升時間小于100微秒左右。在本實施例中,雕刻機10雕刻凹版圖案的預定響應時間約為75至20微秒量級。
軸部42上開有一個凹口50,用來承載由一組螺釘(未示出)剛性固定在軸部40上的執(zhí)行臂52。執(zhí)行臂52內開有一個圓柱形橫孔 54(見圖4),孔54內裝有一根細長的棒形支桿56。一根最好是用金剛石制成的刻針58集成或粘結在具有一個平坦表面60的支桿56的一端。表面60由一個擰入從軸42向外延伸穿過執(zhí)行臂52與孔54相交的孔64內的定位螺釘62卡住。
執(zhí)行臂52剛性固定在軸42上,向外凸出在一對安裝在刻頭26的基座內的相對的電磁鐵(未示出)之間。當電磁鐵受到激勵時,執(zhí)行臂52就在大約為0.25度的弧上來回振動。
如圖2所示,最好是用金剛石制成的導塊66具有一個壓靠在需雕刻的滾筒12的表面上的表面68(見圖3)。導塊66的結構和操作情況與以上列出的參考專利中的一個或幾個參考專利中所示的類似。
應該注意的是,與過去的刻頭不同,圍著軸42(見圖2)、端部44和46、扭簧部48只有很少甚至沒有減震材料。這有利于減少刻頭26的響應時間。
如圖7更為清楚地所示出的那樣,本實施例中的支桿56有一個一體形成式固定在其上的刻針58,通常呈U形或外圓角形,如圖所示。圖7的刻針58的后讓角θ1,在一個實施例中大于5度,根據(jù)需要,可以在0度至60度之間。業(yè)已發(fā)現(xiàn),θ1取20度是適當?shù)摹?br>
注意,在圖7中示出了刻針58的脊角θ2,大約在60度的量級。還應該注意的是,刻針58的頂尖確定了雕刻滾筒12的直線刻刀或表面58a。在本實施例中,寬度W約為20微米。然而,可以理解,雖然所示出的本發(fā)明這個實施例的刻針具有圖7所示的外形,然而也可以根據(jù)需刻出的凹版溝槽的截面形狀選用其他適當?shù)男螤睢?br>
刻頭26可滑動地安裝在刻頭架22上,與驅動機構30和計算機34連接。以與在過去的雕刻機中所用的刻頭類似的方式,刻頭26得到定位,與滾筒1 2保持相應的操作位置關系。在適當時刻和以下述方式,計算機34激勵刻頭26,雕刻出所需的預定凹版圖案或部分凹版圖案,諸如圖8C中所示的實際凹版圖案70的部分圖像??梢?,凹版雕刻圖案70可以給出如圖8C所示由一系列凹版紋槽72組成的基本連續(xù)而非直線的凹版字符73或部分字符。由圖8A中見,字符或部分字符77可以由一系列凹紋或細長的凹版紋槽77a組成。這些凹紋77a可以雕刻成連續(xù)連接的,也可以雕刻成一個或多個雕刻區(qū),各區(qū)之間存有紋壁77b。
如圖8b所示,每條刻出的凹紋77a具有基本是平的底部79和非常陡的前沿81和后沿83。采用本實施例中的響應時間(圖8B中雙箭頭T2所示)在100微秒左右的刻頭26可以刻出這樣的前沿81。應注意的是,圖8A和8C中所示的這些凹版紋槽有些(如凹紋72a)比較長,而有些(如凹紋72b)則相當短。在本實施例中,雕刻機10能雕刻出截面形狀如圖8B所示的凹版紋槽,長度X(見圖6B)可以長到隨意,而短到1/500英寸左右(刻頭26以每英寸500點左右進行雕刻時刻出)。
作為比較,圖8D示出了采用上面提到的那種傳統(tǒng)凹版雕刻機刻出的字符89。應注意的是,在字符頂部那些凹印元91(箭頭93所指)非常小而淺。用這些凹元實際印出的圖像將呈現(xiàn)為不連續(xù)的一些點,非常象圖8D中出現(xiàn)的這些刻出的凹元。
圖9A-9C按照本發(fā)明一個實施例刻出的凹版雕區(qū)或凹紋的另一個例示圖。在這個例示圖中,示出了凹版雕刻字母L和A的情況。隨著滾筒12按圖9A中箭頭81所示方向轉動,刻針58相繼刻出各條凹紋,如凹紋74、76、78等。由圖9B這個相應剖視圖可見,凹紋74、76、78形成了一條通常連續(xù)的凹版紋槽83,它確定了圖9A所例示的凹版字符。為了明顯起見,在圖9A-9C中標明了每條相繼刻出的紋道,或用想象的線80隔開。如前面所提到的那樣,計算機34具有根據(jù)預定凹版圖案(本例中為字母“L”和“A”)產生相應凹版雕刻信號的裝置。當這信號用來激勵刻頭26時,就刻出如圖8所示那樣的所需預定凹版圖案70。凹版雕刻信號的產生情況將在稍后加以說明。
圖10A和10B示出了由刻頭26根據(jù)凹版雕刻信號38隨著滾筒12按箭頭82所示方向轉動刻出的多條凹紋形成的兩個大體呈矩形的凹版字符或部分字符86和88的局部剖視圖。這種波形的信號是一個脈沖寬度調制信號,表示或通常相應于往如下面將要說明的那樣修改后的凹版圖像數(shù)據(jù)。圖10B是一個相應的局部頂視圖,示出了在滾筒12轉動期間用信號38(見圖10A)刻出的凹紋86和88。再次可見,圖10B中雙箭頭所指的上升或響應時間T2是很短的。在本實施例中,雕刻的響應時間T2是200微秒左右量級,或大約在75至300微秒之間。
下面結合圖11說明計算機34產生用來雕刻一個凹版圖案的凹版雕刻信號的基本過程或方法。首先,計算機34獲得需雕刻一個字符的源文件圖像數(shù)據(jù)或一組數(shù)據(jù)(方框90)。計算機34從存儲器獲得這數(shù)據(jù),或者數(shù)據(jù)由用戶通過工作站或其他輸入裝置(未示出)輸入。例如,計算機34產生或獲得表示圖15A中的字符“O”的數(shù)據(jù)。
然后在方框92執(zhí)行下面將要說明的印刷分辨率程序(圖17)。為此,對源文件圖像數(shù)據(jù)進行分析,確定雕刻機10雕刻凹版圖案的分辨率。
計算機34通常以比雕刻機10的雕刻分辨率高的分辨率提供源文件圖像數(shù)據(jù)。以這種較高的分辨率提供源文件圖像數(shù)據(jù)是為了保證能得到與源圖像相應的最為清晰的圖像。例如,計算機34可以以每英寸2000點提供圖15A所示的源圖像,而雕刻機10在本實施例中的分辨率大約為每英寸500點。因此,必需將源文件圖數(shù)據(jù)修改到雕刻機10所能達到的分辨率,而在修改后的源圖象中保持最大的對比度。
雕刻分辨率確定后,就可能需要將某些或全部源文件圖像數(shù)據(jù)擴展(boost)到一個最小的所需或預定長度。例如,如圖15B所示,字母“O”具有一個相關聯(lián)的最小所需雕刻高度H。在本實施例中,如果這高度H小于一個預定長度,就可能需要將與這數(shù)據(jù)高度H相應的源文件圖像數(shù)據(jù)擴展或增大到使預定雕刻分辨率可以達到的適當?shù)母叨取R虼?,例如在本實施例中,雕刻機10的預定雕刻分辨率大約為每英寸500點。這樣,如果一部分凹版圖案具有一個不允許達到每英寸500點的高度H,那么就可能需要按照一個源文件擴展程序(圖11中的方框94)擴展這部分源文件圖像數(shù)據(jù)。源文件擴展程序將稍后加以說明。
在方框98,經(jīng)擴展或未擴展的源文件圖像數(shù)據(jù)用傳統(tǒng)的雙線性內插或圖像解密內插到雕刻分辨率。一種適合這種內插的方法可參見Willam K.Prattr的“數(shù)字圖像處理”第二版的14.5節(jié)(“Digital Image Processing”John wiley & sons,Inc.,1991)。
然后,經(jīng)修改的雕刻源圖像數(shù)據(jù)進一步再加以修改,或者是按照一個預定門限加以處理,以便調整凹版雕刻圖案的對比度(方框100)。在本實施例中,將表示密度小于黑色的50%的那些數(shù)據(jù)點或像素設置為零或白色,而將相應密度大于黑色的50%的那些象素設置為黑色。可以理解,也可以采用其他的門限值。
在對原始雕刻源文件數(shù)據(jù)進行修改和門限處理,調整了對比度后,確定在需在滾筒12上雕刻的凹版圖案中是否需設置一個或多個諸如圖14A中的墨流控制部144那樣的墨流控制部(判決方框102)。就此而言,業(yè)已發(fā)現(xiàn),在預定凹版圖案區(qū)域設有一個或多個墨流控制部有利于控制印刷期間油墨的流動。這有利于減小甚至消除在印刷凹版圖案時的不希望墨流或毛細吸引問題。此外,墨流控制部還有利于為印刷機(未示出)中的刮片(未示出)提供支持。
圖14A示出了設有多個墨流控制部144的凹版圖案142的一部分的圖像。圖14B也示出了分別設置在凹紋149和151中的多個墨流控制部145和147??梢钥吹?,與凹紋149相鄰的凹紋153中沒有設置任何墨流控制部。還應注意的是,墨流控制部程序使得諸如圖14A的墨流控制部144和圖14B的墨流控制部145、147這樣的墨流控制部交錯配置。這使得一個墨流控制部(如圖14B中的墨流控制部145)配置在兩條刻出的凹紋(如凹紋151和153)之間。
執(zhí)行了墨流控制部程序(圖11中的方框104)后,或如果判決方框的判定結果為“否”時,計算機34就產生一個與經(jīng)擴展、門限和調整處理的原始雕刻源文件數(shù)據(jù)相應的最終凹版雕刻信號(圖11中的方框106)。
然后,計算機34激勵雕刻機10的刻頭26(方框108),使刻頭20在方框108根據(jù)最終凹版雕刻信號刻出預定凹版圖案(如圖15C中的刻出的字母“O”191),結束后退出。
為了便于確定雕刻機10雕刻凹版圖案的實際凹版雕刻分辨率,使用了分辨率程序。圖17原理性地示出了本發(fā)明一個實施例的分辨率程序。首先,計算機34在方框200將一個指數(shù)(INDEX)設置為0。然后在方框202,計算機34輸入雕刻機10的最精分辨率。最精分辨率相應于需雕刻的最短的黑色象素行程長度(見下)。這長度從而取決于諸如油墨、刻頭26的響應特性、印刷情況、承印物等因素。在本實施例中,印出的分辨率約為每英寸500點量級。接著,在方框204,將一個最終(FINAL)分辨率設為源文件圖像數(shù)據(jù)分辨率除以指數(shù)。在判決方框206,確定這最終分辨率是否小于前面在方框202確定的印刷分辨率。如果不是,則將指數(shù)增加一個預定的增量,例如2(方框208)后,循環(huán)回方框204,如圖所示。
如果在方框206的判決結果為“是”,則最終分辨率小于印刷分辨率,于是計算機34就采用這個最終分辨率。然后,退出這個程序,返回到方框94(圖11)。
對于源文件擴展程序(圖11的方框94)的情況,圖16A例示了一個沒有應用源文件擴展程序刻出的預定凹版圖案,而圖16B例示了應用了源文件擴展程序后同樣刻出的圖案。由圖16A可見,刻針58同有刻到全黑深度,因為高度Y在所示的情況下短于刻頭10的分辨率(1/500英寸)。這樣,由于要刻的圖案的分辨率高,從而刻這個圖案要求相應的響應時間少,因此雕刻機10只能使刻針插到50%的黑色深度,如虛線59所指。也就是說,要刻的凹版圖案的分辨率可能要出雕刻機的響應能力所能達到的。這樣,雕刻機10將不能刻入和退出滾筒12的表面13快到足以刻出這樣的凹版圖案的精細線條或區(qū)域。如上所述,雕刻機10將只能刻到全黑深度的50%左右。這就使得在所舉的例中凹版紋槽191比所要求的淺、細和短。因此,這妨礙了雕刻機10雕刻形成精細的線條或凹版圖案的連續(xù)凹紋的能力。
所以,為了保證雕刻機10刻出具有適當寬度、高度和深度(諸如圖16B中虛線61所表示的100%的黑色深度)的凹版紋槽,可以對源文件圖像數(shù)據(jù)加以擴展。這有利于保證源文件圖像數(shù)據(jù)的分辨率等于或小于雕刻機的分辨率。
下面將結合圖12說明源文件提升程序的一個實施例。源文件擴展程序啟動后,在方框110,將源文件圖像數(shù)據(jù)裝入緩沖存儲器。然后,程序進至方框114,計算機34確定與一個或多個黑色像素的數(shù)據(jù)行程有關的數(shù)據(jù)長度。計算機34得出數(shù)據(jù)長度后,就在判決方框116進行檢驗,確定它是否小于預定長度。如果是小于預定長度,則程序進至方框118,計算這數(shù)據(jù)的中心。
在方框120,程序后退預定長度中約半數(shù)個像素,然后進至將源文件圖像數(shù)據(jù)修改為一個最小的黑色像素行程長度。在本實施例中,最小的黑色像素行程長度取決于各種因素,包括刻頭26的響應特性、印刷情況、油墨、承印物等。
在這個步驟后或在判決方框116的判決結果為“否”的情況下,程序進至判決方框124,確定是否對要分析的凹版圖像整個列的像素都已執(zhí)行。如果不是,程序就返回方框114,如圖所示。
當程序循環(huán)結束時,就退出循環(huán),進至方框126,經(jīng)修改或未修改的數(shù)據(jù)文件由計算機34存入適當?shù)拇鎯ζ?。此后,退出這程序,進至圖11中的方框98。
對于墨流控制部程序(圖11中的方框104)的情況,圖14B和14C示出了多個墨流控制部147a、147b配置在刻出的凹紋146內從而隔出了子紋146a、146b、146c情況的剖視圖。應當注意的是,諸如圖14C中的墨流控制部147b那樣的墨流控制部可以具有在印刷預定凹版圖案時形成白色區(qū)域那樣的高度?;蛘撸骺刂撇恳部梢允怯兄诳刂朴∷及鎴D案時的有害紊流和墨流的具有任何適當高度、寬度或形狀的樁或控制部。在本實施例中,可以理解,圖14A-14C中所示的墨流控制部表示一個由下述墨流控制部程序產生的像素。雖然沒有示出,但墨流控制部程序可以按需要產生具有任何預定尺寸、高度或寬度的墨流控制部144(圖14A)。
如果需要有一個或多個墨流控制部144,計算機34進至原理性示于圖13A和13B的墨流控制部程序(圖11中的方框104)。參見圖13A,計算機34首先在方框128設置以像素數(shù)計的垂直偏移量作為區(qū)距(OFFSET),并將一個雙態(tài)件設置為邏輯真。垂直區(qū)距與相鄰的墨流控制部之間的距離相應。在本例中,在各墨流控制部之間垂直區(qū)距是不變的。然而,應當理解,也可以采用其他算法,將墨流控制部配置成非對稱或對稱分布形圖案。
然后計算機34在方框130讀取第一和第二列像素,在方框132讀取第三列像素后進至子程序A(圖13B)。第一、第二和第三列像素相應于與需雕刻的凹版字符的一個部分相應的相鄰三列像素數(shù)據(jù)。例如,在圖14B中,第一、第二和第三列數(shù)據(jù)可以相應于由相鄰雕刻區(qū)域141a、141b和141c所示的這些雕刻區(qū)。如方框142所示,如果雙態(tài)件為邏輯真(首次通過該程序的狀態(tài)),將索引(INDEX)設置為區(qū)距的二分之一;否則,將索引設置為零。然后,程序進至判決方框144,檢驗處在索引位置的第二列像素,確定該像素是白色還是黑色。如果是黑色,則程序進至判決方框146,確定處在相同索引位置的第一列像素是否為黑色。如果處在索引位置的第一列像素為白色,則程序進至判決方框148,確定第三列處在索引位置的像素是否為黑色。如果在方框146確定第一列處在索引位置的像素為黑色,則程序進至判決方框150,確定第三列處在索引位置的像素是否為黑色。如果為黑色或者如果方框148的判決結果為“否”,則將處在索引位置的第二列像素置為黑色。
如果方框148的判斷結果為“是”,或者如果判決方框144或150的判決結果為“否”,則程序進至判決方框154,確定子程序A是否已完成,如果還沒有完成,則在方框156將索引增加一個區(qū)距,然后返回方框144,如圖13B所示。如果處理了所有所檢驗的這部分凹版圖像或圖案的像素數(shù)據(jù)列,則子程序A結束。
如果方框154的判決結果為“是”,程序就進至方框134(圖13A),將像素寫入或存入計算機34的存儲器(未示出)。墨流控制部程序已經(jīng)處理了所有的數(shù)據(jù)列(圖13A中的判決方框136)后退出。也就是說,這程序如果已處理了一個給定的需雕刻的凹版圖像或圖案(如圖15A所示的字母“ O”)的所有數(shù)據(jù)列,就在方框136(圖13A)完成。如果還沒有完成,則進至方框140,第二列像素數(shù)據(jù)成為第一列,而第三列成為第二列,再讀出一列新的第三列像素(方框132)。
一旦退出墨流控制部程序,或者在圖11的判決方框102確定不需要墨流控制部,那么就在方框106象上面所提到的那樣產生最終凸版雕刻信號。然后,計算機34利用最終凹版雕刻信號激勵刻頭26,在滾筒12上刻出預定凹版圖案,從而完成雕刻處理。
下面將說明在印刷機(未示出)中用來印刷預定凹版圖案的滾筒12上雕刻預定凹版圖案的設備和方法的例子。首先,將滾筒12可轉動地安裝到雕刻機10上,夾在頭座16和尾座18之間。驅動機構30根據(jù)從計算機34接收到的信號驅使?jié)L筒轉動和驅使刻頭架22運動。計算機34也激勵驅動機構30,使刻頭26移動到開始位置,以便開始雕刻預定的凹版圖案。
通常以上述方式產生與預定凹版圖案相應的凹版雕刻信號后,雕刻機10的計算機34激勵刻頭26,從而使得執(zhí)行臂52根據(jù)與預定凹版圖案相應的凹版雕刻信號38擺向或擺離滾筒12。隨著執(zhí)行臂52和刻針58(圖4)靠到滾筒12的表面上,就刻出至少一條凹版紋槽。正如前面所提到的那樣,可以要求修改凹版雕刻信號,使得在啟動墨流控制部程序(圖11中的方框102和104)情況下進行雕刻時在凹版圖案中配置至少一個墨流控制部或樁144。還可以象前面所指出的那樣要求擴展部分或全部源文件圖像數(shù)據(jù)。
如上所述,源文件圖像數(shù)據(jù)(如圖15B所示)存儲在計算機34中的存儲器內,或者例如由一個獨立的輸入終端或工作站(未示出)輸入計算機34。對源文件圖像數(shù)據(jù)象前面所述那樣進行分析后,確定出雕刻分辨率(圖11中的方框90)。源文件圖像數(shù)據(jù)再象上述那樣經(jīng)過修改和門限處理后,就產生出原始凹版雕刻信號(圖11中的方框94)。然后,可以按照這凹版雕刻信號雕刻出諸如圖15C中的字形“O”那樣的凹版圖案。
在滾筒12可旋轉地安裝在雕刻機10上后,就可以開始進行凹版雕刻。于是,在滾筒12的表面13上刻出包括一個或多個凹版字符的一個或多個預定凹版圖案或這類圖案的凹紋。雕刻結束后,可以從雕刻機10上將滾筒12卸下。
然后,可以將滾筒12可轉動地安裝在印刷機(未示出)上。一卷諸如紙、塑料之類材料就可以饋給印刷機,從而可以將預定圖案印刷在這卷材料上。
有利的是,這種方法和設備可用來在轉動的滾筒上雕刻具有連續(xù)紋槽的預定凹版圖案??梢岳斫猓@種凹版雕刻可用于滾筒型雕刻機或螺旋型雕刻機,例如在凹版雕刻中一直沿用的那種類型的雕刻機。而且,本發(fā)明的特色也可用于其他類型的雕刻,如激光雕刻。
此外,這種設備和方法有助于以與常規(guī)凹版雕刻機可相比或更高一些的速度在滾筒上雕刻或均勻浮雕凹版圖案或圖像。而且,這種凹版雕刻可以比例如人工平版雕刻快得多。按照這種方法和設備進行的凹版雕刻與以前的雕刻系統(tǒng)和方法相比精度也比較高。
最后,本發(fā)明有助于采用一種以前在將凹版圖案雕刻到用于印刷機的滾筒上的雕刻機上尚未采用的基本或完全連續(xù)的方形雕刻信號。
雖然這里所說明的方法和實現(xiàn)這種方法的設備形式構成本發(fā)明的優(yōu)選實施例,但可以理解,本發(fā)明并不局限于就這種方法和設備形式。例如,應該看到,這里所說明設備和方法可以結合常規(guī)的凹版雕刻技術一起使用,從而可以只刻出或形成按照這種方法和設備刻出的凹版紋槽,或者還帶有以前所用的那種凹元。因此,可以在所附權利要求所規(guī)定的專利保護范圍內進行各種改變。
權利要求
1.一種雕刻印刷凹版圖案的滾筒的雕刻機,所述雕刻機包括一個驅使?jié)L筒轉動的驅動機構;一個計算機,用來控制所述雕刻機的操作和產生與所述凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及一個刻頭,用來根據(jù)所述凹版雕刻信號在所述滾筒轉動期間在所述滾筒上刻出所述凹版圖案。
2.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述刻頭的上升時間為200微秒左右。
3.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述刻頭的上升時間小于200微秒。
4.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述計算機包括一個油墨控制部產生器,用來修改所述凹版雕刻信號,使得所述凹版圖案在雕刻時包括至少一個油墨控制部。
5.如在權利要求4中所提出的雕刻機,其中所述油墨控制部包括一個配置在所述凹版圖案中的控制樁。
6.如在權利要求4中所提出的雕刻機,其中所述凹版雕刻信號通常與一個第一像素數(shù)據(jù)、一個第二像素數(shù)據(jù)和一個第三像素數(shù)據(jù)相應,所述油墨控制部產生器包括一個測定所述第一、第二和第三像素數(shù)據(jù)、在所述第一、第二和第三像素數(shù)據(jù)都表示一個黑色區(qū)域時產生所述油墨控制部的裝置。
7.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述凹版源數(shù)據(jù)文件通常與所述凹版圖案的至少一個部分相應,所述計算機包括一個線擴展產生器,用來修改所述凹版源數(shù)據(jù)文件,根據(jù)所述凹版源數(shù)據(jù)文件產生一個經(jīng)修改的凹版源數(shù)據(jù)文件。
8.如在權利要求7中所提出的雕刻機,其中所述計算機根據(jù)所述經(jīng)修改的源數(shù)據(jù)文件產生凹版雕刻信號。
9.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述凹版雕刻信號是一個脈沖寬度調制波形信號。
10.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述刻針包括一個大體吾U形的針端。
11.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述刻針包括一個大于5°的后讓角。
12.如在權利要求11中所提出的雕刻機,其中所述后讓角大約在10°至20°之間。
13.如在權利要求1中所提出的雕刻機,其中所述凹版圖案包括至少一個具有小于0.002英寸的區(qū)域。
14.一種在滾筒上雕刻凹版圖案的方法,所述滾筒在印刷機中用來印刷所述凹版圖案,所述方法包括下列步驟驅使所述滾筒轉動;產生一個通常與所述凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及根據(jù)所述凹版雕刻信號在所述滾筒上雕刻所述凹版圖案。
15.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述調刻步驟還包括下列步驟用一個響應時間約為200微秒的刻頭雕刻所述滾筒。
16.如在權利要求15中所提出的方法,其中所述響應時間小于200微秒。
17.如在權利要求15中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟修改所述凹版雕刻信號,使得在雕刻所述凹版圖案時在所述凹版圖案中配置至少一個油墨控制部。
18.如在權利要求17中所提出的方法,其中所述至少一個油墨控制部包括一個雕刻區(qū)。
19.如在權利要求17中所提出的方法,其中所述至少一個油墨控制部包括一個深度小于最大深度的凹紋。
20.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述凹版雕刻信號通常相應于與多列像素有關的像素數(shù)據(jù),而所述方法還包括下列步驟將所述多列像素的一列中的至少一個像素數(shù)據(jù)在至少一至相鄰像素為黑色時設置為一個非黑色像素。
21.如在權利要求20中所提出的方法,其中所述多列像素包括第一列、第二列和第三列像素數(shù)據(jù),而所述產生非黑像素的步驟包括下列步驟測定所述第一、第二和第三列像素數(shù)據(jù);將所述第二列像素數(shù)據(jù)在所述第一和第三列像素數(shù)據(jù)為黑色時設置為一個非黑色像素。
22.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟使一個油墨控制部配置在所述凹版雕刻圖案中。
23.如在權利要求22中所提出的方法,其中所述配置油墨控制部的步驟還包括下列步驟使多個油墨控制部以預先選定的交錯模式配置在所述凹版雕刻圖案中。
24.如在權利要求22中所提出的方法,其中所述油墨控制部是一個不雕刻區(qū)。
25.如在權利要求22中所提出的方法,其中所述配置油墨控制部的步驟包括下列步驟使一個深度小于最大深度的油墨控制部配置在所述凹版雕圖案中。
26.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟將所述源文件數(shù)據(jù)擴展到一個預定長度。
27.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述產生凹版雕刻信號的步驟包括下列步驟產生一個用來激勵刻頭的連續(xù)的脈沖寬度調制信號。
28.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟雕刻一個包括多個凹版紋槽的連續(xù)凹版字符。
29.如在權利要求28中所提出的方法,其中所述多個凹版紋槽的至少一個紋槽截面大體呈U形。
30.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述雕刻步驟包括下列步驟使用一個具有一個大體平坦的切刻表面的刻針。
31.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述雕刻步驟包括下列步驟使用一個具有一個至少為5°的后讓角的刻針。
32.如在權利要求14中所提出的方法,其中所述雕刻步驟包括下列步驟使用一個具有一個在10°至20°之間的后讓角的刻針。
33.一種在用于印刷機的滾筒上雕刻凹版圖案的方法,所述方法包括下列步驟將所述滾筒可轉動地安裝在一個雕刻機上;以及在轉動所述滾筒的同時,在所述滾筒上雕刻所述凹版圖案。
34.如在權利要求33中所提出的方法,其中所述雕刻步驟還包括下列步驟雕刻一個其截面大體呈U形的基本連續(xù)的凹紋。
35.如在權利要求33中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟產生一個與所述凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及用所述凹版雕刻信號激勵一個刻頭。
36.如在權利要求35中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟使用一個響應時間小于200微秒的刻頭雕刻所述凹版圖案。
37.如在權利要求33中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟雕刻一個包括多個凹版紋槽的凹版字符。
38.如在權利要求35中所提出的方法,其中所述凹版雕刻信號是脈沖寬度調制信號。
39.如在權利要求33中所提出的方法,其中所述雕刻機包括一個具有一個刻針的刻頭,而所述雕刻步驟還包括下列步驟使用一個具有一個基本平坦的刻刃的刻針。
40.如在權利要求33中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟在所述滾筒上雕刻一個凹版圖案。
41.一種使用刻有凹版圖案的滾筒印刷凹版圖案的方法,所述方法包括下列步驟將一個經(jīng)凹版雕刻的滾筒可轉動地安裝在一臺印刷機上;將一卷材料饋入所述印刷機;以及將所述凹版圖案印刷在饋入所述印刷機的這卷材料上。
42.如在權利要求41中所提出的方法,其中所述方法還包括下列步驟使用一個原來是在轉動的情況下刻上所述凹版圖案的滾筒。
43.如在權利要求41中所提出的方法,其中所述印刷包括至少一把刮刀,而所述方法還包括下列步驟在刻在所述滾筒上的所述凹版圖案中配置一個或多個刮刀支承。
44.一種增強在滾筒上雕刻凹版圖案的雕刻機的方法,所述方法包括下列步驟提供一個響應時間適合雕刻所述凹版圖案的刻頭;產生一個與所述凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及用所述凹版雕刻信號激勵所述刻頭,雕刻所述凹版圖案。
45.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述凹版雕刻信號是一個脈沖寬度調制波形信號。
46.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述凹版紋槽截面大體呈U形。
47.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述提供刻頭的步驟包括下列步驟增強所述刻頭,使得所述響應時間大約為20微秒量級。
48.如在權利要求47中所提出的方法,其中所述響應時間小于200微秒。
49.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述激勵步驟包括下列步驟螺旋形地雕刻所述凹版圖案。
50.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述產生凹版雕刻信號的步驟包括下列步驟產生一個適合激勵所述刻頭的凹版雕刻信號,雕刻在所述凹版圖案中至少一個油墨控制部。
51.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述產生凹版雕刻信號的步驟包括下列步驟產生至少一組與所述凹版圖案相應的像素數(shù)據(jù);分析所述這組像素數(shù)據(jù),據(jù)此規(guī)定一個油墨控制區(qū);以及使所述至少一個油墨控制部配置在所述油墨控制區(qū)。
52.如在權利要求44中所提出的方法,其中所述產生凹版雕刻信號的步驟包括下列步驟擴展所述凹版雕刻信號中的至少一個部分。
53.如權利要求52中所提出的方法,其中所述方法包括下列步驟選擇一個因子;以及將所述因子作用于一個源文件圖像數(shù)據(jù)集,以有利于產生所述凹版雕刻信號。
54.一種雕刻印刷凹版圖案的滾筒的雕刻機,所述雕刻機包括驅動機構,用來驅使所述滾筒轉動;控制裝置,與所述驅動機構連接,用來控制所述雕刻機的操作和產生一個與所述凹版圖案相應的凹版雕刻信號;以及雕刻裝置,與所述控制裝置連接,用來根據(jù)所述凹版雕刻信號在所述滾筒轉動期間在所述滾筒上雕刻所述凹版圖案。
55.如在權利要求54中所提出的雕刻機,其中所述雕刻裝置包括一個具有一個刻針的刻頭,所述刻頭的響應時間大約為200微秒。
56.如在權利要求55中所提出的雕刻機,其中所述響應時間小于200微秒。
57.如在權利要求54中所提出的雕刻機,其中所述控制裝置包括一個油墨控制部產生器,用來修改所述凹版雕刻信號,使得所述凹版圖案在雕刻時包括至少一個油墨控制部。
58.如在權利要求57中所提出的雕刻機,其中所述油墨控制部包括一個配置在所述凹版圖案中的不雕刻區(qū)。
59.如在權利要求57中所提出的雕刻機,其中所述油墨控制部包括一個以小于最大雕刻深度雕刻的雕刻區(qū)。
60.如在權利要求59中所提出的雕刻機,其中這最大雕刻深度小于50微米左右。
61.如在權利要求57中所提出的雕刻機,其中所述凹版雕刻數(shù)據(jù)包括一個第一像素數(shù)據(jù)、一個第二像素數(shù)據(jù)和一個第三像素數(shù)據(jù),所述油墨控制部產生器還包括一個測定器,用來測定所述第一、第二和第三像素數(shù)據(jù)和在所述第一、第二和第三像素數(shù)據(jù)都為黑色時產生所述油墨控制部。
63.如權利要求55所提出的雕刻機,其中所述的控制裝器還包括用于修改所述凹版源數(shù)據(jù)文件的擴展裝置,以提供一個修改的凹版源數(shù)據(jù)文件。
64.如權利要求63所提出的雕刻機,其中所述的雕刻機包括一個響應于所述修改的凹版源數(shù)據(jù)文件產生雕刻信號的產生器。
65.如權利要求55所提出的雕刻機,其中所述的凹版雕刻信號是脈寬調制的。
66.如權利要求66所提出的雕刻機,其中所述的雕刻機包括一個雕刻頭,該雕刻頭包括一個具有大體U形的針端的刻針。
67.如權利要求66所提出的雕刻機,其中所述的刻針包括一個大于5度的后讓角。
68.如權利要求55所提出的雕刻機,其中所述的雕刻機在所述滾筒上螺旋地雕刻所述凹版圖案。
全文摘要
本發(fā)明與雕刻將凹版圖案印刷到一卷材料上的滾筒(10,12)的雕刻方法和設備有關。雕刻機包括一個驅使?jié)L筒轉動的驅動機構和一個控制雕刻機按照預定凹版圖案進行操作的計算機(34)??提?58)具有一個大體平坦的刻刃或刻面??填^能以小于200—300微秒的響應時間進行雕刻,從而使刻頭能根據(jù)凹版雕刻信號(38)雕刻凹版滾筒。這種設備和方法還包括一個便于雕刻凹版圖案的精細區(qū)域或線條的細線擴展程序。還配置了控制在大雕刻區(qū)或凹版紋槽(72a,72b,74,76,77a,77b,78)中的墨流(144,145,147)的裝置和方法。本設備和方法有利于根據(jù)計算機產生的脈沖寬度調制的凹版雕刻信號雕刻出截面可以大體呈矩形的凹版紋槽。
文檔編號G01D15/14GK1169773SQ96191560
公開日1998年1月7日 申請日期1996年1月19日 優(yōu)先權日1996年1月19日
發(fā)明者托尼·D·貝克特, 肯尼思·威廉姆·杰克森, 戴衛(wèi)·R·塞茨 申請人:俄亥俄電子刻板公司