制造雕刻板的方法

专利名称：制造雕刻板的方法
技术领域：
本发明一般涉及用于生产证券纸特别是钞票的凹版印刷领域。
更具体来说，本发明涉及制造用于凹版印刷证券纸页的雕刻板的一种方法，其中非雕刻板通过计算机控制的雕刻工具提供给编程的雕刻过程。
传统上，凹版的制造是一种冗长和复杂的过程，其从手工雕刻钢或铜板开始，形成这第一板的拷贝，通过化学雕刻添加其它元件，制成这一最后原始板的塑料印记，将它们焊接在一起，并通过重要的数个电镀槽，以获得作为被安装到机器上的凹版印刷板的最终产品。板制造的整个过程可能需要几个月，因而非常冗长和耗费。
EP 0 322 301提出使用电腐蚀步骤制造凹版钢板一种稍微缩短的方法。首先，通过电成形获得原始的手工制造的铜板的铜复制品。然后这一复制品用作为电腐蚀过程中的电极，其中该电极和将被雕刻的钢板彼此相对移动。这样，这一方法回避了通过原始板的手工冗长和困难的制造。在保密印刷业实际上不使用这一制板的方法，因为板不具有所需的精度。
WO 97/48555描述了用于生产深度刻画钢板的以上定义类型的过程，其避免了手工雕刻步骤。在线刻画中选择表面部件，表面部件的边缘决定标称的轮廓。然后从向其发配了标称深度的每一标称轮廓，计算工具通路。然后这样导向雕刻工具，激光器或凿刀，使得对应于各表面成分的板的表面一部分被去除。以预定深度被去除的表面成分的部分可在进一步的雕刻步骤中进一步被加深，使得这种表面成分的深度不一定是固定的。然而，雕刻图案的清晰度，只要涉及深度的变化，就低于原始图画的清晰度。
WO 96/26466描述了通过光烧蚀制造凹版印刷板的聚合物母板的一种方法，该方法也避免了手工雕刻。首先，对应于凹版图案的图象被转换为具有不透明和透明部分的掩模。来自受激准分子激光器的光在聚合物工件上形成掩模区域的图象，透明部分对应于工件中被烧蚀的区域。掩模和工件被移动以提供图象的扫描。由于掩模只是由透明和不透明部分组成的一图象，这一方法不使用关于可变深度的信息，且不提供对雕刻深度精确的控制。
DE 10044403公开了生产通过不规则线性结构表示的半色调图象的一种照相凹版印刷方法。在第一步骤，提供象素数据形式的一图象并由计算机显示。设计者借助于可变的和各种线性结构分析图象。然后，对应于线性结构的数据以基于向量的数据格式存储在计算机中。在后继的雕刻步骤，基于向量的格式化数据导向雕刻工具，这样遵循对应于线性结构的数据雕刻一凹版印刷板。
本发明的一个目的是通过避免手工雕刻装饰图案与肖像的冗长的步骤，减少处理时间和凹版印刷板的生产成本。
进一步的目的是要同时保持如同按传统制造那样的高水平的凹版印刷板的质量，就是说获得很精细定义的照相凹版。
保密印刷业中当前的实践是把一个以上的印刷过程与同一证券相关联，就是说把证券纸提供给多个不同的印刷过程，以使伪造更困难。作为保密印刷业中特别是对于钞票使用的其它印刷过程，可以列举胶印，丝网印刷，箔施加，及编号。
在保密印刷业中已知的事实是，凹版印刷过程由于推动纸页进入印刷板的雕板所需的高印刷压力所至引起纸张扭曲。用来产生相同纸页的其它上述印刷过程不引起相同的扭曲。这一扭曲的结果是，不是来自不同过程的所有印刷物将在纸页上互相对准。术语“纸页”这里是既指各个一般矩形的纸页，又指连续的纸张条带。
本发明进一步的目的是要校正这一扭曲，使得通过不同相关的印刷过程获得的印刷物都将互相对准。
这些目的通过在引言中定义的一种方法实现，其中所述被编程的雕刻过程根据所述板的主深度图三维导向象素数据(X，Y，Z)，雕刻非雕刻板，其中所述主深度图通过至少一个计算机存储的原始深度图产生，所述原始深度图包括三维一个所述证券纸至少一部分的三维光栅图象，其中初步雕刻步骤与每一三维象素数据相关。
这样本发明基于作为一种计算机文件的深度图的使用，该文件包含三维光栅雕刻图象，基于使用板作为被雕刻的工件，并基于容纳深度图的一种工具。
雕刻工具最好是激光雕刻机，且初步激光雕刻步骤与光栅图象的每一象素相关联。雕刻的深度由光栅图象的每一象素数据规定。相继的雕刻步骤可遵循板的象素列，然后是相邻的列，等等。由于相邻倾斜对齐的象素困难呈现相同的深度，例如对应于图画的线，完成的板提供对应于凹版印刷的图象，而板本身的制造过程对应于光栅图案。
被雕刻的板可以是凹版印刷板。被雕刻的板还可以是凹版印刷板的母体，然后如先有技术中所知那样其进一步通过金属沉积处理。
与给定的证券相关联的三维光栅图象，与同一象素相关深度信息(Z)一同，包括关于每一象素座标(X，Y)的信息。
其通过处理一个或几个三维元件获得。这些元件可以是a)三维线图案b)三维光栅图案，特别是光栅证券图案；c)由各种深度与形状的数个扁平的嵌入或否区域组成的三维元件；d)浅浮雕的三维扫描。
这种三维线图案可由线段串组成，每一线段有其自己特定的长度、宽度和深度。
该三维光栅图案可以直接是计算机生成的，或从扫描图或通过确定光栅图案每一象素的深度的算法处理的计算机设计图获得。该算法使深度与每一象素相关，使得光栅图案类似于手工雕刻中观察到的线轮廓。
主深度图在雕刻板上提供原始深度图多个复制品，并包含关于它们在板的平面中位置的信息。这样根据行和列的图案主深度图可提供原始深度图的数个复制品。
根据本发明一优选实施例，主深度图包含关于凹版印刷过程的结果纸页扭曲，以及所述扭曲的补偿的参数的信息。
主深度图可包含用于整个板的雕刻的永久象素数据，特别是根据补偿纸页扭曲的信息产生的象素数据。
计算机还可存储对应于一个证券与扭曲校正参数的原始深度图，使得在雕刻过程期间快速产生主深度图数据，以节省时间和磁盘空间。
从以下参照附图优选实施例的描述，对于业内专业人员本发明的其它特点和优点将更为明显可见，其中

图1示意图示凹版印板生产的技术方法的状态。
图2示意图示属于本发明的制造凹版印板的方法。
图3a示出一三维线，而图3b示出一个三维图案。
图4示出一个三维光栅图案。
图5示出其它三维图案。
图6示出三维原始深度图。
图7a，7b和7c示出一原始深度图。
图8示出一主深度图。
图9a，9b，9c与9d示出本发明的实施例。
图1示意图示出用于凹版印刷板制造的保密印刷工厂传统上使用的技术过程状态。
第一步骤是在钢或铜模手工雕刻有深度的一图象，例如肖像。这一步骤需要技艺高超雕刻家的数个月的劳动。
第二步骤是要形成这一手工雕刻模的拷贝，并通过化学蚀刻在模上添加其它线条。这些线条可以是在凹版过程期间被印刷的计算机产生的保密图案。
第三步骤是要形成这一模的塑料压印。将可以形成压印被印刷在每一纸页上的保密文件那么多的压印。
第四步骤是要切割这些压印成形。
第五步骤是要放置所述切割的压印成行和列，然后把它们焊接在一起，生成多图象塑料组件。
第六步骤是要对多图象塑料组件镀银。
第七步骤是要在电镀铜槽中在塑料组件上沉积铜层以产生铜板。
第八步骤是在镍电镀槽中在铜板上沉积镍层。
从这一技术状态所有这些步骤所得的产品是所谓镀镍底片，其将用作为生产在凹版过程中被安装的镍凹版印刷板的母板。
图2示出本发明的主要步骤，其至少去除了本技术状态中所述的头七个步骤。
第一步骤是生成原始深度图，其如下产生1)产生有深度信息的三维元件。这些元件可以是，但不仅是，以下类型a.三维线条图案。例如，这些线条可以由线段串组成，每一线段有其自己指定的长度，宽度，和深度。图3a示出有可变宽度和深度的线条的放大部分，其中每一线段的深度通过其颜色显示在计算机屏幕上，并在屏幕图象的这一黑白打印中以灰影显示。图3b类似地示出有可变宽度和深度的一简单的计算机产生的三维线条图案。
b.三维保密光栅图案，例如计算机生成，或从扫描的手工图画产生，或根据如图4所示类似于手工雕刻中观察到的线条轮廓，通过确定光栅图案的每一象素深度的算法处理的计算机设计图画。例如，可对每一线条或对于任何线条组选择轮廓。轮廓类型非限定性地包括各种开放角度的V-形和U-形轮廓，以及方形轮廓。可规定线条的最大深度以及线条深度-线条宽度的关系。
c.其它类型的三维元件，诸如由各种深度和形状(图5)嵌入或否的数个扁平区域组成的三维元件，或浅浮雕的三维扫描。
2.三维元件组合为带有深度信息的原始文件，如图6所示。
3.原始深度图的产生。原始文件的处理产生单个三维光栅图象。图7a，7b，和7c显示带有增加的放大因子的同一深度图。每一象素的深度通过其灰度水平显示。图7c中，可看到各象素。它们的尺寸对应于分辨率8000dpi。
第二步骤是主深度图的推广。其包括关于原始深度图复制及在板上位置的信息，以及关于所施加扭曲以补偿印刷期间出现的纸页扭曲的信息，使得所有施加到同一纸页的过程将相互对准。
主深度图由逐个象素雕刻板的雕刻工具使用。能够转移由每一象素存储的信息的激光器雕刻机是业内专业人员所熟知的。
主深度图数据能够在雕刻期间迅速产生，以节省时间和磁盘空间。当主深度图对应于原始深度图的复制品时，这是特别有用的。
业内专业人员将可理解，深度图产生过程的许多变型是可行的。
三维元件可被组合为一个以上的原始文件，例如用于非重叠元件的几个分开的文件。从其产生的原始深度图可根据不同于只是以行和列复制的各种规则在主深度图内重复。
重叠元件组合为带有对每一迅速的(X，Y，Z)信息的原始文件和深度图，取决于所希望的最终视觉效果，例如一个元件是否将局部位于其它元件上，可服从各种规则。
图9a，9b，9c和9d示出本发明的实施例。
图9a中，雕刻工具是YAG激光器，而雕刻板是作为凹版印刷板的母板的聚合物板。被雕刻的板安装在一旋转柱体。激光器在平行于柱体的轴的方向运动。激光器运动及其强度以及柱体运动的控制由一计算机进行，其考虑在凹版印刷过程期间出现的纸页扭曲的补偿，快速产生主深度图数据。
图9b中，实施例类似于图9a中的实施例，所不同在于，板是在扁平面上运动。激光器和板的运动平行于板。
在镍电镀槽中雕刻的聚合物板被电镀银并作为镍底片板的母板。
根据一种变型，被雕刻的板由分层结构构成，包括-金属基板-粘合剂层
-聚合物层根据本发明的过程雕刻聚合物层。具体来说，适用于雕刻过程的聚合物是聚亚胺，包含碳黑分布在其中用于增强激光束的吸收。这一类型的材料允许特别高的分辨率雕刻。适用的材料的例子是载有碳的聚亚胺固态，商品名称“KAPTON”，由“Du Pont de Nemours”制造。
图9c中，实施例类似于图9a中的实施例，所不同在于板是金属的且激光器是受激准分子激光器。
图9d中，实施例类似于图9b中的实施例，所不同在于板是金属的且激光器是受激准分子激光器。
这些实施例只是作为例子给出的，并且业内专业人员可开放出属于权利要求范围的其它实施例。例如，可以有由主适当图导向的多个雕刻工具，那些工具同步工具，特别来说，在带有所述证券纸的印刷纸页上，可以有与证券纸列同样多的雕刻工具。
权利要求
1.制造用于证券纸页的凹版印刷的雕刻板的一种方法，其中非雕刻板提交给由计算机控制的雕刻工具的编程的雕刻过程，其特征在于，所述编程的雕刻过程根据一个所述纸页的主深度图的三维导向象素数据(X，Y，Z)，雕刻所述非雕刻板，其中所述主深度图由至少一个计算机存储的原始深度图产生，所述原始深度图由一个所述证券纸的至少一部分的一个三维光栅图象组成，且其中初步雕刻步骤与每一三维象素数据相关联。
2.如权利要求1所述的一种方法，其中所述雕刻板是凹版印刷板。
3.如权利要求1所述的一种方法，其中所述雕刻板是凹版印刷板的母板。
4.如权利要求1到3任何之一所述的一种方法，其中所述雕刻板是金属板。
5.如权利要求1到3任何之一所述的一种方法，其中所述雕刻板包括一聚合物层且其中所述聚合物层被雕刻。
6.如权利要求5所述的一种方法，其特征在于所述雕刻板是包括以下层的母板-金属基-粘合剂层-聚合物层
7.如权利要求6所述的一种方法，其特征在于所述聚合物层是包含散布的碳黑材料的聚酰亚胺。
8.如前述任何权利要求中所述的一种方法，其中所述雕刻工具是激光器雕刻机。
9.如前述任何权利要求中所述的一种方法，其特征在于所述雕刻工具是受激准分子激光器或YAG-激光器。
10.根据任何前述权利要求的一种方法，其特征在于所述三维光栅图象通过处理从以下选择的至少一个三维元件产生a)三维线条图案b)三维光栅图案c)由扁平区域组成的三维元件d)浅浮雕的三维扫描或它们的组合。
11.根据权利要求10的一种方法，其特征在于所述三维线条图案由线段串构成，每一线段有其自己特定的长度，宽度和深度。
12.根据权利要求10的一种方法，其特征在于，所述三维光栅图案是计算机生成的，或从扫描的手工图画产生的，或通过根据手工雕刻线条轮廓确定光栅图案的每一象素深度的算法处理的计算机设计的图画。
13.根据权利要求1到12任何之一的一种方法，其特征在于，所述主深度图在每一原始深度图的板上提供多个复制品，并包含关于所述复制品在板的平面中位置的信息。
14.根据权利要求13的一种方法，其特征在于，所述主深度图包含根据补偿凹版印刷期间纸页扭曲的信息产生的象素数据，并据此导向雕刻工具。
15.根据前述权利要求任何之一的一种方法，其特征在于有多个雕刻工具由所述主深度图导向，那些工具以同步化方式工作。
16.根据权利要求15的一种方法，其特征在于，雕刻工具多达使用所述证券纸印刷的纸页上证券纸的列。
17.通过权利要求1到16任何之一所述的过程获得的一种雕刻板。
18.一种凹版印刷板，其特征在于，这是通过权利要求1到16任何之一所述的过程获得的。
19.凹版印刷板的一种雕刻母板，其特征在于，所述板由包含散布的碳黑的聚酰亚胺材料构成，并在于所述雕刻通过权利要求1到16任何之一所述的过程进行。
全文摘要
制造凹板印刷中使用的雕刻板的一种方法，所述板由一种工具例如激光束雕刻，其特征在于，基于被打印文献的三维光栅图象雕刻工具使用来自深度图的数据。
文档编号B41M3/14GK1564745SQ03801222
公开日2005年1月12日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月5日
发明者法乌斯托·基奥利, 德克·达乌, 雅克斯·佩利尔, 劳伦特·玛蒂斯 申请人:Kba-吉奥里股份有限公司