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光電技術在印刷包裝中的應用

光電技術在印刷包裝中的應用

 

光電技術在印刷包裝中的應用

隨著光學、電子技術等一系列新技術的引入，包裝印刷技術設備日趨先進。光電技術在現代印刷包裝技術中占有很重要的地位，包括實現自動控制的包裝機、電子制版分色等。為探討光電技術在印刷包裝領域中的應用，本文將討論包裝控制過程中的光電檢測技術和印刷制版的激光技術。

一、包裝過程的光電檢測技術

光電檢測主要是用光電傳感器進行測量。光電傳感器的工作原理是：光源產生光通量，光通量的參數（如輻射能流的橫截面積、光譜成份及發光強度等）受被測對象控制，然后由光電器件接收再轉變成電參數的變化進行測量。在不同的工作環境中可以采用不同的光源，如白熾燈、激光、發光二極管等。有時被控對象本身即為信號源，如包裝袋上的馬克線。

由于一般情況下直接檢測的信號較為微弱，也缺乏穩定性，故常在控制電路中加上放大整形電路，從而提高系統的實際操作能力。測量機構有指示儀表、報警器、數字顯示器及產品分選裝置等，由它們顯示產品相關測量值或對產品自動分類。通常為實現自動調節生產過程使被控量維持不變或按某些規律變化（如實現包裝袋分切的位置自動調整）需在電路中加上反饋電路。

光電檢測系統具有結構簡單，檢測距離長、精度高、反應速度快、使用壽命長等優點。在模式識別中有其獨到的優勢。它可以實現無接觸檢測，沒有力和力矩作用于被測物，即使被測物有較大的沖擊作用，對檢測儀表亦無損害。同樣，對一些包裝制作工藝要求較高的產品，如食品、藥品計數時可利用其非接觸這一特點進行測量。

光電檢測電路由電子元件或集成電路組成，成本低，靈敏度高，可實現快速測量，指示值的客觀性等，易于自動化。隨著計算機技術和機械工業的發展，可實現光一機一電的結合，運算處理數據、校驗、邏輯判斷、儲存等，從而實現包裝過程的精度可調和同步供送。

為說明問題，現舉一個包裝自動控制過程位置檢測定位的例子：由于包裝作業過程中，卷筒半徑不斷減小，包裝紙所受張力變化，送紙輥與包裝紙之間的摩擦系數受環境溫濕度的影響而波動，加上商標印刷誤差以及送紙、縱封、切斷等的差異，使得刀輥的實際切線偏離規定部位。盡管每次誤差很小，但由于機器高速運轉長時間積累，而必導致切線嚴重偏離，降低包裝質量，甚至造成廢品。為此有必要在系統中加設自動的光電定位檢測控制設備。

光電檢測定位系統用光電跟蹤檢測包裝紙上的定位色標，通過比較送紙速度與橫封切斷速度的誤差，輸出相應的控制信號，推動執行機構自動定位或進行誤差補償。為檢測可*，要求定位色標與包裝紙的底色有明顯差別，反差越大檢測越靈敏。色標要求顏色鮮明，印刷油墨要均勻，要占有一定的面積，一般色標呈矩形，長寬要有合適的比例。根據包裝材料的不同，光電檢測分為透射式和反射式兩種。透射式用于透明材料的檢測，包裝材料在發射頭和反射頭之間通過，用這種方式即使包裝材料在給進過程中有些跳動，也不會影響檢測靈敏度，且不易受環境燈光的干擾。???射式其發射頭和反射頭在同一方向，要求會聚光束在包裝材料或反射板上形成焦點，所以不允許包裝材料在通過檢測部位時有較大的跳動。按不同的包裝形式和包裝要求，有不同的光電檢測定位裝置用在給料、制袋、封切的包裝機中。

二、印刷制版中的激光技術

激光是一門新興學科和高新技術，自20世紀60年代初誕生以來就受到世界各國的重視并迅速發展。使得激光的應用范圍不斷擴大，與之相應的許多領域發生了深刻的變化。全世界印刷工業和其它工業一樣也積極采用這項新技術。激光在電子制版分色、激光照排、全息印刷技術等中均有應用，而且大大優化了印刷系統。限于篇幅，本文只討論激光在制版中的應用。印版是印刷過程中不可缺少的部分，它是把油墨轉移到承印物上的媒介，印版的好壞直接關系到印品的質量，印刷工業中一直都在努力改進制版工藝，以期能*快*好地制出印版，同時減輕勞動強度和降低制版成本。前期對凹印、凸印和膠印印版的制作主要*手工、機械、化學腐蝕、電能照相技術等，但這些方法存在缺乏操作穩定性、制版時間長等缺陷，自激光誕生后這些問題就迎刃而解了，利用激光的高強度、高相干性、單色性可以迅速可*地制作出印版。

激光雕刻印版即把聚焦的激光束射向印版，把印版的指定范圍熔化，然后去除不需要的部分，制出凸、凹的圖像，圖像的形狀、大小、尺寸等可由電子調制來控制。一般說來，當激光的功率密度達到10-lOw/cm時制版材料（包括陶瓷）都要熔化或者氣化，而中等強度的激光束經透鏡聚焦后，在焦點處得到的功率密度值遠遠大于上述數值，故激光比較適合雕刻印版。激光因其有單色性、高能、相干性好等特點，在雕刻制版方面表現出很強的優越性，尤其是現代的紫激光技術的發展和應用，使得印版的制作更趨完善。激光具有高強度，不僅對非金屬材料（如成像膠片、感光樹脂版和塑料版材等）熔化蝕刻，而且也能將金屬材料（鎳、鉛、鋼、鉻等版材）熔化。甚至能蝕刻耐火度很高的陶瓷輥，與其它方法相比，其蝕刻范圍要廣泛得多。激光制版速度快、質量好。一般刻一個對開的時間為3min左右，若采用波長更短的紫激光技術，時間會更短一些，而且可以提高解像力，確保網點質量。因激光相干性好、能量集中，所以其雕刻效率高，總耗能少。激光制版并非十全十美，其中存在的問題在于激光直接雕刻金屬的效果不佳。因激光蝕刻的著墨孔不光潔、有毛刺，同時金屬表面對激光的反射作用大，只有使用大功率激光器才能雕刻。一般解決這個問題的辦法是在金屬滾筒外面套上樹脂或塑料套筒，激光不直接在金屬版上雕刻。現代制版工業中的激光技術主要表現在CTP技術和紫激光技術上。

三、結語

光電檢測技術和激光技術都可以歸結為光電技術范疇。現代新技術、新設備的出現和發展不再是單一學科的發展，而是多種學科相互滲透、相輔相成的結果。印刷包裝中采用光電技術是基于光學、電子技術、原子物理學、量子力學等學科，在信息、控制和系統的理論基礎上發展而形成的綜合技術，而且它們的發展也一定會給印刷包裝工業帶來良好的經濟效益和社會效益。