印刷制版設備—曬版機的設計與技術性能

蒲 濤陳海生付文亭

印刷制版設備—曬版機的設計與技術性能

蒲 濤陳海生付文亭

在現代印刷產業中，曬版制版是印刷的一項重要環節。高質量的彩印畫刊和流行的絲網版印刷很大程度上依仗設備性能和操作人員的使用技能及拼版組合等多方面的技能水準。在條件允許的情況下，應盡量完美制版和印刷的設備。

曬版機覆曬的版材主要有兩種，一種是膠印機的PS版（Presensitized Offset Plates），簡稱預涂感光版。PS版具有分辨力高,網點再現飽滿,層次豐富,水墨平衡易掌握,耐印力高等特點。另一種是絲網印刷，它是將涂布感光膠的網版通過強光的照射，把底圖上畫好的圖形中的透光部在網版曝光、沖洗所制成的印刷網版。制版設備一般包括曬版設備及相配套的烘干和沖現設備等。曬版機的設計與技術性能探討如下。

一、曬版機的類別和基本組合

曬版機一般分為兩種類型，箱式曬版機和立式曬版機。

A、箱式曬版機

箱式曬版機（如圖1），箱式曬版機由一個帶有真空吸氣裝置的橡皮氣膜和一塊帶有很厚玻璃的箱體組成，玻璃下的箱體內安有數根紫外線燈管，箱體的下段裝有真空吸氣裝置。箱式真空吸氣曬版機一般帶有自動控時裝置，其工作原理是將涂布過感光膠的網框和底圖放置在玻璃上，然后合上箱蓋，啟動真空吸氣裝置，使網版網面和底圖充分地密合，調整好時間啟動光源，待曝光結束后，曬版機會自動關閉光源，取出網版，經沖洗即可得到我們所需的網版。

圖1 箱式曬版機

箱式曬版機相對占地面積較小，但同時也存在著曬版尺寸的局限性，其優點是結構較簡單。另外,曬版機內燈管的分布應該保證光線均勻，要根據光源的強度和圖形的要求控制好時間。

B、立式曬版機

立式曬版機（見圖2）的特點是可曬較大尺寸的網版，立式曬版機由于尺寸較大且地上鋪有軌道來移動，所以占地面積較大。

立式曬版機的曝光原理與柜式曬版機基本相同，但構造特點有所不同。立式曬版機的光源是脫離玻璃板體與橡膠膜的結合體而獨立存在的，曬版光源要求發光強，照度均勻熱輻射少，受環境濕溫度及氣流影響少，光源的光譜功率分布適應制版感光材料的光譜吸收范圍，常用的制版光源有日光燈、炭精燈、氨燈、鹵素燈、碘鎵燈、鏑燈等。

圖2 立式曬版機

二. 沖顯與烘干設備

沖顯的作用是沖洗感光后的網版。沖顯可用不銹鋼（或磚砌貼瓷磚）材料制成沖顯池。沖洗最好使用流動的水，水溫保持在20℃左右。沖顯池應具備背光裝置，以便在沖洗網版時可以看到網版圖形的感光效果，并可及時調整沖洗水的壓力和沖洗網版的位置。沖顯池的背光可以用一張透光的半透明塑料版覆蓋在光源上制成。背光板一定要保證周邊的密封較好，以防進水而漏電。

圖3 曝光燈—碘鎵燈

圖4 鏑燈

烘干設備是用來烘燥涂膠后的網版以及感光后的網版的工具設備。烘干有多排抽屜推拉式和豎排列式兩種，無論哪種，其目的都是通過箱體內部的熱量，烘燥網版，達到干燥的目的。烘干柜由于用電量很大，較為適合工廠化生產，對于藝術院校和畫家絲網版畫的創作而言就不太實用。所以現在很多院校的絲網工作室都采用電吹風，或是電熱器。在使用電吹風和電熱器烘版的時候，一定要考慮用電安全，首先應保證不要讓水濺到電器上，以免觸電。再則，也應注意操作的時候一定要保證手和身上不要有水，要在干燥的環境中操控烘燥用的電器設備。另外一點要注意的是，烘干電器不能離網面太近，烘烤得一定要均勻，不能長時間烘烤一個地方，以免烤壞網面。烘燥電器使用完以后，須立即拔掉電源，待溫度降低還原到沒有熱度后，方可保存起來。存放的時候一定要注意防濕，防塵和防潮。

三、 曬版機的基本技術性能

曬版機的的基本技術性能是利用壓力（包括大氣壓力和機械壓力），使膠片（或硫酸紙）與感光版緊密貼合，并在特種光源下曝光，使得PS版（或涂布感光版）上的感光膜發生化學反應，從而將原版上的圖像精確地曬制在感光版上。

曬版機的基本技術性能主要有以下幾點：

Ⅰ. 曝光系統

曝光系統主要由光源、燈罩、點燈電氣系統構成。曬版光源主要有高壓汞燈、炭精弧光燈、氙燈、碘鎵燈（圖3）、鏑燈（圖4）等。目前國內市場上的曬版機光源大多采用碘鎵燈光源。各種型號的燈管價格、質量參差不齊，質量較好的基本上是從德、日、美等國進口的，如德國天馬牌燈管、馬來西亞生產的東上曬版機用的日本USHIO燈管等。這些燈管市場價格大都在2000元以上，相對較貴，但使用壽命也相對長一些，大約10～16個月，累計曝光時間為200h上下。另外就是大多數國產曬版機上使用的國產燈管，從幾十元到幾百元的都有，基本特點是成本低、壽命短。

印刷流程中的某一個環節出現了瑕疵，會在最后的終端產品中反映出來。光源的均勻度和光源強度的穩定性是影響曬版質量的重要因素。由于點光源是經過燈罩的漫反射到達工作面的，所以在工作面上各點的光強度會產生誤差，中央區域光強度要比四周的光強度大，一般要求照射均勻度不得小于85%。當曝光燈管使用一段時間后，光的強度必然會產生衰減。那么，如何保證前后曬版的質量一致呢？目前有些廠家是采用光量積算器對光強進行采樣，將數據反饋到主機，主機通過增加曝光的時間來補償光強的減弱。通常在燈管達到使用壽命時要及時更換。

點燈系統的穩定性也是影響工作效率的一個重要因素。市場上的產品主要分快啟式和常開式點燈系統。常開式的比較簡單，曝光燈管一直點亮著，燈罩下方安裝一個快門，當曝光時快門打開，曝光結束時快門關閉。快啟式曝光系統是指曝光燈管通過電腦控制，在曝光時刻才快速啟動，曝光結束時燈管自動熄滅。現如今市場上的主流產品大都采用快啟式曝光，這種方式可以有效地減少燈管不必要的損耗，延長燈管使用壽命。因此快啟式曬版機成為印刷廠的首選。

II．真空系統

真空系統主要由真空泵（圖5）、橡皮布、玻璃板、抽氣電氣系統等幾部分組成。我們在日常使用當中經常碰到抽氣不實、抽氣真空度不夠、橡皮布窩氣或漏氣等一系列的問題，這些問題都會直接影響曬版的質量，給用戶造成額外的成本損失，降低工作效率。因此曬版機的選擇一定要重視真空系統的可靠性。

圖5 真空泵

目前，市場上主流產品的真空系統大都采取雙回路式，所謂雙回路就是同時在橡皮布和玻璃板構成的真空區域與橡皮布和下部鋼板構成的區域抽氣。曬版時，合上手閘，真空系統開始工作，橡皮布上下同時抽氣，下方抽氣的目的是為了使真空區域的氣體能從中央向四周排出，否則橡皮布會很快與玻璃板緊貼一起，導致局部區域氣體抽不出去，出現窩氣現象。這段過程一般被稱作一次抽氣，即半真空抽氣。一次抽氣大約持續20s左右，而后開始二次抽氣，即全真空抽氣。此時控制橡皮布下方區域的抽氣閥門關閉，真空泵完全對真空區域進行工作，從而使真空度達到要求值。

值得注意的是，橡皮布在經過幾年的使用后，會因為老化的原因需要即時更換。各種品牌曬版機的橡皮布質量和價格都有所差別，德國天馬橡皮布質量較好，市場價在2萬元左右，較昂貴。臺灣東上、旺昌等曬版機上使用的日產橡皮布，價格和質量都比較適中，市場價在5000元左右，性價比較高。再有就是國內一些廠家生產的橡皮布，他們之中少數廠家的產品質量已經和國際接軌，價格也相對低廉，從幾百元到幾千元不等。

Ⅲ．曬版機的自制與電路控制系統

隨著自動化技術的不斷提高，電腦程控已經在曬版機上普及開來，并且朝著更精巧、更穩定、更可靠、更簡易的方向發展。根據不同的版材可以設定不同的抽氣時間、曝光時間、副曝光時間，并將這些數據存儲在芯片中，使用者可以根據不同的使用需求隨時調用，大大提高了工作效率。

曬版機的主要功能是覆曬出圖像網版，若條件限制也可自制，用木板制作一個燈箱式的箱體，箱體大小可根據自身的需要和條件而定。在箱體上端放置一塊較厚的玻璃，箱體內安裝幾根紫外線燈管，然后在箱體外安裝電源開關，曬版時可用厚磚石或重物壓緊網面和底圖，用來代替真空吸氣橡膠膜，曝光的時間可以通過手工控制完成。自制曬版機的關鍵部分是要將網面和底圖壓實，如果壓得不實就會產生曝光不徹底，會丟掉部分圖形。如果操作合理，也可以取得同樣的覆曬效果。

圖6 鏑燈曬版機基本控制電路

當然，要自制設計全套自動控制曬版機也不難，請看圖6：鏑燈曬版機基本控制電路，就是一種典型的曬版機控制電路，其中間的虛線框為燈控觸發器，燈控觸發器的有多種外形結構，常見的有圖7。

圖7 燈控觸發器

形體和圖8圓柱形體的燈控觸發器。外圍只在AC220V電源輸入端口加一個BL扼流器和觸發按鈕AT，將曝光燈—鏑燈一端接在EL端口，另一端接源零線N即可完成。

鏑燈曬版機基本控制電路。覆曬圖像網版時，只接通電源，按下AT“觸發按鈕”啟動鏑燈曝光曬制網版。

燈控觸發器實際為一脈沖高頻高壓發生器。當按下啟動按鈕AT時，一個電磁振子開始工作，它的一個對應觸點在不斷的開與合中產生大量的電弧。電弧中含有許多高頻分量，這些高頻電流被一個寬通頻帶的LC選頻回路所獲取，饋入高頻高壓變壓器BT中加以升壓，成為脈沖高頻電壓，送入EL燈管，鏑燈管被“擊穿”，即被觸發而發出強烈光線對圖像進行曝光。

鏑燈是金屬鹵素放電燈，其外形見圖4，鏑燈具有負的伏安特性，且在啟動時需要有幅值很高的高頻脈沖電壓來使燈管“擊穿”，所以在使用時必須配備相應的電源裝置；為了使用方便和獲得較高的光利用率，還需配備相應燈具。

圖6中的BL扼流器為一帶氣隙的鐵芯電感線圈，利用其電感量來限制燈管電流的無限制增長，使流入燈管的電流啟動時緩慢增加與斷方，確保散熱，免受高溫烘烤，必要時增加5w左右的小排風扇。

在按圖電路聯接完畢后即可試行工作。按動啟動鈕AT后燈管應即被觸發，每次啟動時間不應超過五秒，以免損傷燈管及觸發器。燈管在被觸發后即逐漸增加亮度，約0.5min后便可穩定；如燈管在此過程中自行熄滅，是燈管衰老或管壓太高所致，應予調換。

圖8 燈控觸發器

若你覺得圖6控制電路太簡電時緩慢減少處于合適的工作狀態。

為提高光利用率和改善均勻度，設置了以反光系統為中心的燈具。燈具主要由反光板、燈管支腳外殼等組成。反光板由優質高純度鋁板制成，表面壓有漫射凹坑，并經電化學拋光及陽極氧化等處理，使其具有較高的反光漫射能力。

燈具懸掛于立柱或橫桿上，安裝角度可任意選取，但須注意燈具內部的觸發器部分盡量處在下單，請參看圖9程控曬版機基本控制電路。接通AC220V，按下QA“開啟”按鈕，繼電器KQ吸合。KQ-2觸點閉合，真空泵通電旋轉，KQ-1為“自鎖”點，保持KQ交流接觸器吸合，真空泵通常附有空氣壓力表，通常，壓力表指示在0.08Mpa后。可進入曝光階段，按下雙組按鈕QD-1，使交流接觸器KD通電，KD接觸器吸合接通了四個部件通電，分別是KD-1和KD-2“自鎖”點。KD-3對“燈控觸發器”通電，KD-4點對延時繼電器JS通電。按設定曝光時間，例如設定5min，時間過后，延時繼電器觸點JS-1（常閉觸點）斷開，切斷了KQ和KD交流接觸器，使真空泵停轉，鏑燈部分亦同時關閉，結果了一次曬版流程。

其中QD-2按鈕是指在開啟曝光燈（QD-1），同時給燈控觸發器“觸發”端口通電，點亮鏑燈開始曝光。

曬版機按幅面大小分：大全開（1310mm×1120mm）、全開（1270mm×1033mm）、對開、四開、八開等幅面印刷，還有1610mm×1310mm，甚至更大幅面的，用于曬制不同規格的PS版。選用曬版機應留有擴展余地。

四、曬版機的操作與使用

曬版的具體操作步驟是將要曬制的底圖放置在玻璃臺面上固定好，然后將涂過感光膠的網面緊密的壓在底圖上，蓋緊曬版機的上蓋。

開啟真空吸氣開關，當真空吸氣機將網版壓緊壓實后，確定好曝光時間，打開曝光控制開關，開始曝光。曝光時間的確定應該考慮到畫面內容的因素，還應考慮光源強度的因素。當然，準確的曝光時間的掌握還應依靠多次實踐經驗的積累。

絲網印刷曝光時間掌控技巧

1、準備一塊上好感光膠的網版，還準備一張底片（上面最好有大圖案，也有細線條），將底片的左端與網版用透明膠布粘牢（避免底片與網版之間的位置移動）。

2、用一張紅紙（紅色或黑色蠟光紙，或紅膜——特點是薄且遮光效果好）放在底片與網版之間，遮住圖案部分的右邊3/4，左邊的1/4露出來，用平常的方法曝光5min之后，關掉電源

3、將紅紙往右邊挪動1/4，即底片有一半被遮住，一半露出來，用平常的方法再曝光5min之后，關掉電源；依此類推，曝光4次，則網版上從左到右的四個部分分別被曝光20min、15min、10min、5min。

4、將網版清洗出來，仔細觀察，哪一個部分的效果好，就用哪個時間。

印刷企業在選擇自己的制版設備時要根據本身的實際需求來選擇合適的設備，不能臨時湊合，也不可盲目追風，應該量力而行。根據企業的市場定位，能為客戶提供什么樣的印刷品就選擇相配套的設備。匹配是很重要的，設備間匹配不合理就不能最大限度挖掘設備的生產潛力。

在多年的技術研制和服務過程中，反映最多的是PS版的質量問題，它實際就是由于曬版未曬好而導致的。如PS版不耐印、掉版、網點不實等問題，幾乎都與曬版時間出現偏差有關，當然有時也與版本身的質量有關。曬版機是實施光化學反應，圖與版間必須具有良好的密合性，以保證圖文的再現性迪真度，還要具有結構緊湊、操作方便、安全可靠等特點。

圖9 程控曬版機基本控制電路

曬版機上用于壓蓋的玻璃不同于一般的民用玻璃，必須選用優質的玻璃板，應符合我國規定的JG40-62“窗用密封玻璃”中一級玻璃的要求。玻璃板的光潔度、平整度、透明度都有嚴格的要求。要求玻璃的雙面都要平整，如果玻璃板的平整度不好，會影響曬版底片與PS版的密合程度。玻璃面上不能有劃痕、氣泡等弊病色，否則，也會影響曬版質量。一般玻璃本身對于320nm以下的光有較強的吸收。

在曬版之前應該充分的將準備工作做好。這其中包括對底片的確認和對網版的檢查工作。曬版前應該認真檢查底片圖形的完整性和精確度。如果發現有此類問題應及時修補。另外還要檢查底片上是否有污點劃痕或其他不需要的東西。因為一旦曬版完成，底片上任何對光有遮擋的形狀都將在網版上顯示出來。所以底片的清理檢查、核準工作就顯得非常重要。如果是四色印刷的制版，就要考慮底片的正面與反面。因為它關系到以后各版是否能夠準確地疊印在一起。除了檢查底片以外，對曬版機玻璃臺面的清理工作也非常重要。因為，在操作中很容易將曬版機臺面污染。如果不及時清理，就極易形成固化，會影響曬版質量。除了對網版和底片的檢查外，對網面也應進行必要的清理和檢查。如果網面上有污塵和污點都應及時清洗，否則都將影響曬版的準確程度。在確定底圖、涂有感光膠的網版以及玻璃臺面都正常無誤的情況下就可以準備曬版了。

曝光完成后，打開曬版機取出網版，放置在沖洗池中用清水沖去浮膠。沖洗用高壓水槍效果更好。可以很快將未被感光部分的浮膠沖去，沖洗的過程中可以在背光的照射下檢查網版沖洗的程度和效果。可以適度的調節沖洗的部位和沖洗的力度。水槍沖洗的強度過大會造成網版圖形細節的丟失。而力度過小，又會造成圖象的準確性差，圖形模糊，所以說應邊沖網邊檢查網面的情況。

曬版機光源發出的光中含有紫外線，對人體皮膚有害，所以光源上置的曬版機四周必須加裝防紫外線的黑塑料布簾。

五、曬版機的保養

1．對環境的要求

由于制版工藝的特殊性，使得其對制版環境有相對較高的要求，制版車間要求密封良好，避免強光的直接照射。這樣做一來可起到防塵的作用，二來則可避免曬版過程中曝光和漏光。若在曬版過程中空氣中彌漫著大量的灰塵，較大顆粒的灰塵可能落在PS版表面或由于膠片的靜電吸附作用而黏附在膠片表面，在曬版機抽氣過程中，會直接影響到PS版與膠片的緊密結合程度，顯影后就可觀察到曬出的PS版局部發虛或出現顆粒狀臟點，影響原稿再現。

2．濕度、溫度的影響

曬版機對環境的相對濕度、溫度有規范的具體要求，環境相對濕度以不超過70%，溫度25℃為宜。濕度較大對PS版與膠片的密結度產生負面影響，濕度增大后，膠版與PS版之間產生油狀衍射波紋，致使橡皮布與玻璃板之間的空氣不能完全排出，曝光后顯影PS版發虛。特別在夏季濕熱的天氣持續時間較長，一定要注意調節室內的工作環境。另外，若室內溫度較高、濕度較大將對曬版機的控制電路的穩定性能產生較大的影響。濕度的增大將減小集成電路的使用壽命及工作電路的可靠性，因而導致曬版機的故障發生率增加；溫度過高，曬版機曝光燈管發光時所產生的熱量若不能及時散出，會影響燈管的正常啟動，同時也會削減燈管的使用壽命。

3．真空泵的保養

進口曬版機的真空泵一般都為免維護的無油干泵，需要清理的只是泵上安裝的一個氣體濾芯，建議3個月清理一次。國產曬版機的真空泵大多為油式真空泵，真空泵吸入的水蒸氣隨著時間的增加而逐漸積聚，與泵中的油充分混合后形成乳油狀的液體，使真空泵的吸氣能力減小。建議真空泵要每周檢查一次；真空油面高度應始終對準油位線；一年更換一次真空泵油，以保證曬版機的正常工作。

4．玻璃的保養

曬版機的玻璃的光潔度、平整度、透明度不同于一般的民用玻璃，上面不能有劃痕、氣泡。在使用過程中，在上面不能隨意擱放雜物，以免劃傷玻璃。擦拭玻璃要用酒清浸泡的脫脂棉或不掉毛的棉布，最大限度地延長其使用壽命。

5．橡皮布的保養

橡皮布性能的優劣直接影響曬版的質量。在平時曬版時放置或拿取PS版，要輕拿輕放，以免PS版的邊棱劃傷橡皮布密封條，影響抽氣真空系統的功能。建議橡皮布的邊框每周用甘油擦拭或滋潤一次。此外工作中，我們經常發現曬版工為了方便，把曬版機當成工作平臺在上面給版面擦拭汽油。這種做法很容易將汽油濺到橡皮布上，汽油可加速橡皮布表面橡膠顆粒的老化，極大地縮短了橡皮布的使用壽命。所以我們應該在曬版機的使用過程中，強調規范操作、注意保養。