本发明属于珂罗版印刷技术领域，具体涉及采用紫外led光源的珂罗版晒版系统。
背景技术：
珂罗版是单词collotype的音译，是最早的照相平版印刷方法之一，在清朝末年传入我国。其特点是平版印刷，无网点，因此能够忠实地反映出被印刷图像的原型，效果传神逼真，能够保留书画作品中的笔墨神韵。因此珂罗版印刷技术应用在复制古代绘画、墨迹等艺术作品方面，表现出了其不可替代的艺术价值，已经发展成为复制中国古代字画艺术作品的一种特殊技术。
珂罗版晒版的基本原理就是在磨砂玻璃的表面涂覆可以感光的明胶和重铬酸钾(k2cr2o7)，经过烘干后形成感光膜，感光膜形成的褶皱与底片接触后在光照下产生不同的硬化反应，最终形成印版。其具体的工艺流程为：照相—修版—制版—印刷。
其中晒版是珂罗版印刷的核心工艺，能否控制感光液的曝光量是能否得到好的印版的关键，是珂罗版印刷必备的条件。制版的过程是将磨砂玻璃清洗干净烘干后，涂布含有重铬酸钾的感光液并在60℃左右的温箱内烘干，感光液形成的胶膜会产生均匀的细微褶皱。将修好的底片和胶膜的一面敷在一起放在晒版箱内曝光。重铬酸钾主要吸收紫外和短波长的可见光，感光后胶膜会硬化，感光吸收的能量越多，褶皱就会更深，色调越暗，反之色调则明亮，这样就形成了与底片反像的图像。成像玻璃版在冲洗定影后吹干即可用于印刷。
制作晒版的过程中，不同色调的图像对于曝光量有着严格的要求。底片的密度越高曝光时间越长。为了形成与底片完全相同色调的反像图像，必须严格控制曝光的时间和曝光剂量，才能形成色调准确、层次丰富的印版。
传统的珂罗版晒版是在晴朗条件下在日光下进行。由于太阳光的强度不可控，且处在变化当中，因此往往都是操作者根据经验来进行控制曝光时间的长短，不同季节正午阳光下的曝光时间在10s至5min不等。并且还要将印版背面整面阴干固化，需要的曝光量很小。这样在制作印版的过程当中，成功率不高，而且受到条件限制，制作印版的时间必须在晴朗的午后。由于感光液对于温度和湿度也有极高的要求，因此还要根据季节的变化来调配感光液的浓度。这些都是珂罗版印刷工艺当中面临的急需克服的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够克服目前珂罗版印刷工艺当中上述问题的珂罗版晒版系统。
本发明提供的珂罗版晒版系统，采用紫外led光源，具体包括：箱体、扫描测试模块、固化控制模块、底部紫外led固化光源、顶部紫外led固化光源，以及透光窗口可调节的玻璃工作台；其中：
所述箱体为一长方体，前面设有可开关的门，顶部可翻转；
所述工作台，设置于箱体的中间部位，水平固定于箱体内，用于固定底片和承载珂罗版印版；位于玻璃工作台下表面有可变光阑，通过可变光阑调节透光窗口尺寸，以其符合底片大小；
所述扫描测试模块，包括一个标准光源和一个光电探测器，分别位于玻璃工作台的上下两侧；扫描测试模块用于扫描底片，扫描过程中标准光源和光电探测器同步移动，通过光电探测器检测到的标准光源光强信号，计算得到底片的透过率；
所述固化控制模块，设置于箱体上部的侧面，用于控制晒版的固化模式，即根据扫描测试模块的扫描结果自动设置晒版过程采用的固化模式；涂有感光胶的印版固定后，根据自动设定的固化模式，调节底部紫外led固化光源的输入功率以达到合适的紫外辐照度，并控制固化时间避免固化不彻底或过度曝光；
所述底部紫外led固化光源，设置于箱体的底部，用于照射珂罗版印版正面，通过提供高强度紫外辐射对印版进行正面固化，使底片图案转印到印版上；
所述顶部紫外led固化光源，设置于箱体的顶盖内，用于照射珂罗版印版背面，实现印版背面固化，增强印版的底板与感光胶的牢固度，防止后续印刷时感光胶粘附宣纸。
本发明中，所述扫描测试模块中的标准光源为线光源，光谱不含紫外成分。
本发明中，所述固化控制模块，具体为一种集成电路控制芯片和外围电路组成的可编程控制模块，可以控制底部紫外led固化光源的驱动电源，从而调节印版正面固化的工作模式；固化控制模块中预先设定了多个不同的固化模式，每个固化模式中都相应地设定了底部紫外led光源的输入功率和持续工作时间；固化模式可以人为选定，也可以根据固化控制模块中预设的透过率等级划分及其对应模式，由控制模块自动选择。
本发明中，所述固化控制模块，在得到扫描模块扫描传来的底片的透光参数后，可以在10%−100%范围内任意调节紫外led光源模块的辐射功率。
进一步，设底片的透过率为τ，由以下方式确定底部紫外led固化光源的固化时间和固化功率：
（1）透过率τ和固化时间t的对应关系存储在固化控制模块中，具体为：τ=5%，t=20.0min；τ=10%，t=14.0min；τ=15%，t=8.5min；τ=20%，t=5.0min；τ=25%，t=3.5min；τ=30%，t=3.0min；τ=35%，t=2.5min；τ=40%，t=2.0min；τ=45%，t=1.0min；τ≥50%，t=0.5min；
（2）由透过率τ，计算固化能量密度ρ=265.12×exp(-11.72τ)，单位kj/m2；
（3）底部紫外led固化光源的辐照度e=1000×ρ/(t×60)，单位w/m2；
（4）底部紫外led固化光源的输入功率pin=e×s/(ηf×ηref×ηrad)，单位w，其中s为玻璃工作台的面积，ηf为底部紫外led固化光源与玻璃工作台之间的空间利用系数，ηref为箱体内壁的反射率，ηrad为紫外led光源的辐射效率。
本发明中，所述底部紫外led固化光源，提供相当于夏天正午室外强光辐射的等效辐照度（一般紫外辐照度需达到100w/m2以上），照射珂罗版正面晒版；所述的顶部紫外led固化光源，提供无日光强光辐射时的等效辐照度，确保珂罗版印版背面缓慢均匀固化。
本发明中，所述工作台由高强度、高紫外透过率的玻璃制成；工作台上方具有多个压紧器，确保印版、底片和工作台玻璃紧密贴合，防止留有气泡。
本发明中，所述的箱体内安装全光谱白光led灯管作为照明使用，白光led灯管分布于箱体的顶面和底面，ra=99，r1−r15>90，能够提供极高的颜色还原能力，用于观察珂罗版的晒版固化效果。本发明中，所述箱体正面设有四扇门；上、下各两扇；下部两扇门常闭，只在维护时打开；上部两扇门供晒版操作时使用；上箱盖可朝上翻起，方便更换底片和印版。
本发明实现了底片透过率的自动测量，以及紫外led固化光源的功率和固化时间的自动调节，有助于规范珂罗版晒版工艺。
附图说明
图1为晒版系统图。
图2为紫外led固化光源布局示意图。
图3为晒版箱工作台示意图。
图4为工作台上表面仿真灰阶等照度图。
图5为工作台下表面仿真灰阶等照度图。
图6为紫外led余弦配光曲线。
图7为紫外led窄配光曲线。
图8固化时间与透过率的关系图。
图9固化能量密度随透过率的变化。
图中标号：1为系统箱体，2为玻璃工作台，3为扫描测试模块，4为固化控制模块，5为底部紫外led固化光源，6为顶部紫外led固化光源；1-1为余弦配光紫外led，1-2为全光谱白光led，1-3为窄配光紫外led。2-1为可变光阑，2-2为转轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
一种采用紫外led光源的珂罗版晒版系统如图1所示，包括箱体1、工作台2、扫描测试模块3、固化控制模块4、底部紫外led固化光源5以及顶部紫外led固化光源6。扫描测试模块3包含一个红光led线光源和一组ccd光电探测器，分别位于工作台2的上下两侧。扫描底片时，两者同步移动，根据ccd测到的红光强度计算得到底片的透过率。
底部紫外led固化光源5包含4×4阵列排布的16颗led封装器件，正中间四颗为余弦配光led1-1，其余为窄配光led1-3，如图2所示；顶部紫外led固化光源6采用4×2阵列排布，均为余弦配光led1-1。余弦配光紫外led1-1和窄配光紫外led1-3的配光曲线分别如图6、图7所示。顶部紫外led固化光源6的布局行间距为0.55m，列间距0.375m，使得工作台上表面的辐射均匀度达到0.904，如图4所示；底部紫外led固化光源5的布局行间距为0.35m，列间距为0.20m，使得工作台下表面的辐射均匀度为0.918，如图5所示。底部和顶部紫外光源的底板上，在阵列排布的紫外led中间还装有全光谱白光led灯管1-2作为照明，用于观察珂罗版晒版的固化效果。
工作台2由高强度、高紫外透过率的玻璃制成，下半表面有一个可变光阑2-1，四周为转轴2-2，通过步进电机调节光阑大小，如图3所示。
晒版前，先将底片放置在工作台表面，通过可变光阑2-1调节透光窗口以符合底片大小。扫描测试模块3开始扫描得，到底片透过率，固化控制模块4根据测试结果自动选择固化模式，调节底部紫外led固化光源5的光源功率以及固化时间。具体来说，与灰度梯尺的灰阶1~10级相对应，透过率以步长5%呈等差数列分为5%~50%共10级，对应10个预设的固化模式。
将制作好的涂有感光胶的印版背面朝上放在工作台表面，确保印版完全覆盖透光窗口，并将印版背面盖住。然后通过固化控制模块4选择的固化模式启动晒版过程。晒版过程中，底部紫外led固化光源5先对印版正面进行固化，使底片图案转印到印版上；随后关闭底部紫外led固化光源5，并开启顶部紫外led固化光源6，实现印版背面均匀固化，增强印版的底板与感光胶的牢固度，防止后续印刷时感光胶粘附宣纸。晒版完成后可以开启高显色性的全光谱白光led1-2提供普通照明，来观察印版的晒版效果。
若测得底片的透过率τ=25%，由以下步骤确定底部紫外led固化光源的固化时间和固化功率：
（1）透过率τ和固化时间t的对应关系由珂罗版晒版实验得到，存储在固化控制模块中，具体为：τ=5%，t=20.0min；τ=10%，t=14.0min；τ=15%，t=8.5min；τ=20%，t=5.0min；τ=25%，t=3.5min；τ=30%，t=3.0min；τ=35%，t=2.5min；τ=40%，t=2.0min；τ=45%，t=1.0min；τ≥50%，t=0.5min；如图8所示。今τ=25%，查表得固化时间t=3.5min；
（2）固化能量密度ρ=265.12×exp(-11.72τ)，单位kj/m2，其中固化能量密度为辐照度与时间的乘积，由实验数据拟合得到，如图9所示。将透过率τ=25%代入，可得ρ=14.2kj/m2；
（3）底部紫外led固化光源的辐照度e=1000×ρ/(t×60)，单位w/m2。将ρ=14.2kj/m2、t=3.5min代入，可得e=67.6w/m2；
（4）底部紫外led固化光源的输入功率pin=e×s/(ηf×ηref×ηrad)，单位w，其中s为玻璃工作台的面积，ηf为底部紫外led固化光源与玻璃工作台之间的空间利用系数，ηref为箱体内壁的反射率，ηrad为紫外led光源的辐射效率。将s=0.84m2，ηf=0.7，ηref=0.8，ηrad=0.3代入，可算得pin=338w。
采用本实施例的晒版系统，底部紫外led固化光源的满功率为960w，则固化控制模块自动设置底部led灯板功率为338w进行固化，固化时间3.5min，并在结束时缓慢降低光源辐射输出以防止过度曝光，可以达到日光晒版相同的固化效果。
由于印版为调阴图，且珂罗版晒版的原理是根据感光胶固化的褶皱密度来控制着墨量的多少，对于曝光量的要求较为严格。之前的晒版制作过程较为粗糙，且通常凭经验制作，复现性较差。在晒版箱制成之后，可以制定出标准的晒版流程，晒版箱控制单元包含可编程单元，可以根据制作流程控制紫外led辐射功率的变化，自动控制不同固化阶段的紫外led功率，以得到还原程度更好的印图。