第八章 套印准确及套印精度的控制

第二节 印版的变形及其控制

　　平面的印版，安装到印版滚筒上，首先发生弯曲变形，紧固时又要发生拉伸变形。为了提高印刷品的套印精度，必须对印版的这两种变形进行控制。

一、印版的弯曲变形

　　平版、橡皮凸版、感光树脂版等片状印版，被安装到印刷机的印版滚筒上之后，便由平面变成了圆筒形，如图8－5所示。假定印版滚筒的轴向（Z向）不受外力的作用，印版在XOY平面内的变形必然包括弯曲变形。



图8－5 印版在滚筒上的弯曲



图8－6 印版弯曲变形简化图

　　印版在XOY平面内的弯曲变形，可以近似地看作是一个矩形截面的直梁的纯弯曲变形，如图8－6左图所示。按照材料力学理论，直梁在纯弯曲过程中，任何一个截面都保持其平面形状不变而转过一个角度。若设想梁由纵向纤维所组成，随着横截面的转动，梁的凹边纤维将缩短，梁的凸边纤维将伸长，中间必有一层纤维长度不变，即所谓“中性层”。短形截面梁的中性层位置与梁的中间层的位置是一致的。对于印版来说，中性层的长度即等于变形前印版的宽度，印版上用于印刷的表面，即相当于梁的凸边的外表面，这里的变形最为严重。

　　设印版沿滚筒周向的长度为L（印版变形前的宽度），印版的厚度为b，印版滚筒的半径为R，如图8－5右图所示，定义

　　Ｋ＝Ｌ／２π（Ｒ＋ｂ／２）

　　K为印版利用系数。据此，可求得印版版面因弯曲而产生的绝对伸长量ΔL1和相对伸长率ΔL¹／L，即

　　ΔＬ_１＝［２π（Ｒ＋ｂ）－２π（Ｒ＋ｂ／２）］·Ｋ＝ｂ／２Ｒ＋ｂＬ （８－４）

　　ΔＬ_１／Ｌ＝ｂ／２Ｒ＋ｂ　　　　　　　　　　　（８－５）

　　从（8－4）和（8－5）式中看到，当印版厚度一定时，版面弯曲变形随印版滚筒半径的增大而减小；当印版滚筒半径一定时，版面弯曲变形随印版厚度的增大而增加。

　　多层金属版的表面镀层不能过厚，否则会因版面弯曲变形过量，致使镀层局部绷裂，形成密布的龟纹，引起印版空白部分粘脏。安装在轮转印刷机上的感光树脂版、橡胶凸版等柔性版，版基较厚，弯曲变形很多，因此，在图像版式设计时，要考虑变形量的问题。

　　高速轮转印刷机的印刷速度很高，印版滚筒的半径小，利用系数大，因而使印版产生的弯曲变形量大。为了控制印版的弯曲变形，就需要采用薄印版印刷。例如，高速轮转胶印机使用的PS版，厚度一般是 0．3mm或 0· 15。m。

　　此外，多色印刷机应使用厚度相同的印版印刷，使每块印版产生的弯曲变形接近，以保证套印的准确。

二、印版的拉伸变形

　　印版安装到胶印机的印版滚筒上，必须利用版夹使其固定，由于张力作用，印版必定产生拉伸变形。



图8－7 印版拉伸的近似估计

　　从图8－7（a）可以看出，固定到滚筒上的印版，受到以下几个力的作用：张紧印版的拉力T，衬垫给印版的摩擦力F′和正压力N。这些力合起来构成的弯矩，使印版产生弯曲变形，构成的沿印版滚筒周向的拉力，使印版产生拉伸变形，下面讨论印版拉伸的近似估计。

　　假定印版滚筒的半径相当大，印版上的一段近似地看作是平面，又不考虑衬垫给印版的力F′和N，那么，印版的拉伸便可看作是等截面直轴的拉伸，如图8－7（a）所示，相对变形ΔL₂／L可按下式计算：

　　ＤＬ_２／Ｌ＝Ｔ／ＥＡ　　　　　　　　　　　　　　　　（８－６）

　　式中，E是版材的弹性模量，常用单位是N／m2，A是印版的截面积。从（8－6）式中可以看到，当版材的E、印版的A一定时，印版由拉伸产生的相对变形ΔL2／L与印版的张力T成正比；当印版的T和A一定时，ΔL₂／L与E成反比；当T和E一定时，ΔL2／L与A成反比。应当指出，这些推论都是近似的和定性的。根据上述推论，用版夹固定PS版、平凹版等平版时，张紧力不宜过大，以固定住不滑移为度。弹性模量小的印版，切不可做得太薄，否则会因截面积的大幅下降，使印版产生过量的拉伸变形。

　　进一步来考虑印版拉伸变形的不均匀性。参看图8－7（b），由于张紧力T的作用，一方面印版要求承受衬垫给予的压力N，另一方面，因为印版和衬垫间有相对滑移的趋势，还要受到衬垫对它的摩擦力F′，F′的方向是沿印版滚筒的周向的，如果取印版的一段出来，把摩擦力产和正压力N考虑在内，受力图如图 8－7（c）所示。图中P1和P2表示这段印版的两个端面上所受的拉力，由于摩擦力的存在，平衡时必然有P1＞P2。由此得到，从A点到C点（从B点到C点也一样），印版各断面上的轴向应力（即单位面积上的拉力）是递减的，因而印版的拉伸变形也是递减的，A点和B点的拉伸变形最大，C点没有变形，这就是印版拉伸变形的不均匀性。印版拉伸变形的不均匀性，结果可使印版产生局部的过量变形（在靠近A、B的部位），也可能影响印版各部分的相对位置。

三、印版的其它变形

　　印版固定在印版滚筒上以后，其变形主要是弯曲和拉伸的组合，在试印过程中，如果发生套印不准，需要调节印版位置，由于敲击或拉动印版，印版可能产生一些其它形式的变形，严重时甚至会在版夹咬口部分出现印版断裂。因此装校印版时，应掌握拉版技巧，尽量避免不正常的变形发生。

　　当印版需要做轴向移动时，必须先行撤消对印版的周向张紧力，印版周向的张紧力消除后，才可能使衬垫对印版的摩擦力消失或减小到足够的程度。否则在张紧力T和摩擦力F′的参与下，当印版再受到轴向力Fs时，就有可能出现图8－8所示的变形情况。

　　图8－8（a）是印版在T1和T2（T1＞T2）尚未撤去时，就施加轴向力Fs于拖梢，使印版变成平行四边形，造成套印不准，图8－8（b）是印版在T1和T2尚未撤除时，就施加轴向项力F′s于叼口、拖梢，由于印版背面的摩擦力的阻碍，使印版成为“双曲边”平行四边形，也造成套印不准。



图8－8 印版的其它变形

　　当印版需要做周向移动的时候，拉动印版的一端就必须把另一端的张力撤除，这样才能松动印版，而且不能用力过大，否则印版的拉伸变形量大幅度增加。因此，调整印版的位置时，印版的轴向移动和周向移动要配合进行，防止硬拉硬敲。

　　此外，印版在张紧力T作用下产生的拉伸变形量分配并不均匀，拉伸量在版的两边最大，如图8－7（a）中的A、B两边。离版边距离愈远，拉伸变形量愈小。如果在叼口或拖梢部位仅有很小的套印误差，则依靠轻微的拉版，可以解决套印木准确的问题。但是当印张上出现全面套印不准的情况时，切不可盲目拉版调整版位，要进行分析后，再采取措施。

四、印刷定位系统

　　将原稿复制成印刷品，一般要经过分色、拼版、拷贝、晒版、印刷等生产过程。如果在印刷复制中，采用统一的定位系统，不仅可以减少从原版（晒版用的底片）、印版制作到装版、印刷各工序之间的误差，而且缩短了制版、装版、调版的时间，使印刷质量和生产效率都得到提高。因此，80年代以来，国内外在印刷过程中，普遍采用了定位系统。



图8－9 定位孔和定位销对的排布

　　定位系统也叫规位系统，是利用定位销和定位孔的配合，在印刷过程中，通过一系列的操作，达到再现细节所需位置的精度，使印刷品的套印准确。

　　多色胶印机的定位系统，包括制版和装版的定位系统。可以保证原版。印版以及在印刷机上获得准确的定位。

　　制版定位系统的定位孔和定位销的排布位置如图8－9所示。打孔线是一条平行于材料边缘的直线。材料包括各类感光胶片，拼版、上版用的纸张、金属、薄膜版材等。制版定位系统居中有一纵向长圆孔，两侧对称排列横向长圆孔。图中材料的最大宽度为500mm，对于超过500mm宽度的材料，对应孔的间距，可以按 200mm的步距相应增加。定位销有两种，一种截面为长圆形，一种截面为圆形。

　　装版定位系统，是使印版准确地固定在印版滚筒所设定的位置上。用于单张纸胶印机的装版定位系统，设有两个装版定位（U形孔）和两个观察孔。装版定位孔和观察孔的排布位置如图8－10所示。定位销的截面为圆形。



图8－10 装版定位孔和观察孔的排布

　　装版定位系统中，定位销安装在胶印机印版滚筒设定的位置上，装版时，只需将印版上的两个U形孔挂在定位销上，利用观察孔调整版位，印版很快即可装好。

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第八章 套印准确及套印精度的控制]