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莫尔条纹防伪印刷原理

时间:2010-04-19来源:科印网作者:韩晓良

  几个世纪以前字库,法国丝绸工人曾发现一种奇怪的现象——两块叠合在一起的薄绸子在光线的照耀下会产生绚丽的花纹,他们把这种自然现象称之为“莫尔”现象。在日常生活中,我们也能经常看到这种现象,只是不为人注意罢了。在两层纱窗重叠时,会出现“莫尔”现象报纸印刷,两层帐子重叠时、转动撑开的纸伞时也会出现“莫尔”现象。但是,利用莫尔现象于机械工业却是本世纪五十年代的事。而莫尔现象的应用对机械工业带来的深远影响是发现者们所意想不到的。然而,这种莫尔现象用于印刷品的防伪却是近几年的事情。
  1.莫尔条纹原理
  机械工业运用莫尔现象是以当代的机加工技术为基础,人为创造这种莫尔现象并加以利用。现代加工技术可以在金属或玻璃表面刻划出宽度相等、间隔相同的高精度线纹。仅在一毫米的间隔内刻出50-200条线纹,而刻线精度可以达到在一米长度上仅有±3-5微米的刻线误差。这种具有精密刻线的尺叫做光栅。用透明玻璃做的光栅叫透射光栅印刷商巡礼,用不锈钢做的光栅叫反射光栅,在直线尺上刻得光栅称为方光栅,在圆柱面上刻得光栅尺称作圆光栅。就透射直线光栅而言,如果将两块刻线宽度相等、节距相同的光栅,使其刻线平面平行且靠近字体,并留出微小的距离,再使两块光栅的线纹间呈现一个微小的夹角,在平行光束照射下,就会在线纹的垂直方向看到明暗相间的条纹,这就是莫尔条纹。图1为两块光栅重叠、交角示意图。晒版


图1 两光栅交角示意图大族冠华

  由图可以看出:惠普

  莫尔条纹的产生是由于光的衍射和干涉的总效果光盘印刷,它可用遮光现象去解释(见图2)。由于两块光栅的栅距相等(或近乎于相等),并且线纹宽度等于线纹间距,线纹间又有微小的夹角,那么两块光栅的线纹必然在空间相交。如果,将两块叠合的光栅置于光源和观察者之间惠普,那么两块光栅的两个线纹交点之间,就有光线从线纹间隔中通过。因为线纹的间隔很小,所以透射出的光线发生衍射现象,光线被扩散开来,并和数束从交点之间漏过来的光线形成光带。而两块光栅线纹完全错开的部位上光,也就是一块光栅的线纹正好处于另一块光栅线纹间隔中心时,光线恰好被完全遮住,光线不能通过而形成暗带。在两块光栅线纹交点和错开之间的部位,由于仍有部份光线通过,就会形成亮度由强到弱术语,以致到暗的过渡带。这样就构成了清晰的莫尔条纹图像。整合


图2 遮光现象示意图

  莫尔条纹的清晰度可以由两块光栅刻线的距离来进行调节,莫尔条纹的宽度可以由两块光栅线纹交角大小来进行调节。增大交角会改变并增加交点长度可以获得较宽的莫尔条纹。反之,可以获得较窄的莫尔条纹。如果两块光栅线纹的交角等于零,就会获得方向和光栅线纹同向的莫尔条纹。当一块光栅固定,另一光栅相对平行移动时化妆品包装,产生的莫尔条纹也会移动。光栅移动一个栅距,莫尔条纹也相对移动一个条纹宽度。莫尔条纹还有放大的效果,放大的倍率可以几十倍到几百倍。如果刻线夹角为20分时,放大倍率可达172倍,并且摩尔条纹的精度远远大于刻线精度的效果。莫尔条纹的这些优良特性与工程上的细分技术结合喷墨,在工业上越来越广泛地被人们所利用。在一百年前,人利用它做光谱分析,检验波长。本世纪五十年代开始,人们利用它做测量元件用于机床和测量仪器。随着科学技术的不断发展,不但制造如前所述的方光栅以用于长度计量设计,而且制造圆光栅用于角度计量。有时还被用来测量速度、振动、爬行等。书刊印刷
  2.莫尔条纹原理的应用
  莫尔条纹的这种明暗相间的变化,如果照射在光敏元件上,就会产生电压。随着光栅的相对移动,莫尔条纹的透出光线强弱也在变化,这就会得到“位移——电压”变化的信号检测系统及仪器,其输出电压的波形如图3,输出的电压信号可用下公式求出:
  u = Uav+Umsin(2πx/w)
  u——光电元件输出电压信号
  Uav——输出信号的平均直流分量
  Um——输出信号的幅值
  x——两光栅瞬时相对位移油墨


图3 输出电压波形图

  如果将这个信号通过差分放大器等一套电路系统处理以后,再由计数器计数,并用数码管显示,就成为1套数显系统装置。直接用数字显示出相对运动零件对基准或起始点的位置版材,使传统的机床读数系统有了重大的变革。按照莫尔条纹原理制造的光栅数显装置读数精度很高,一方面它直接反映了相对运动零件的移动量,克服了传递零件、读数零件的制造误差和间隙带来的误差,另一方面也减少读刻度时的视觉误差和加工过程中尺寸链计算误差。光栅数显装置具有高分辨率大大地提高了机应的生产效率。它的使用,改变了传统的测量——试切削——再测量——直至达到成型尺寸的反复测量数码印刷在中国,反复试切的操作程序,也克服了设计尺寸——工艺尺寸——测量尺寸——运算刻度环上刻度数的运算程序,节约了辅助时间和运算误差。
  近年来,数显机床、数控机床,加工中心机床如雨后春笋般的出现在工厂的生产线上纸品包装,柔性加工系统的无人车间也经过第一代、第二代的发展过程,进入第三代柔性加工系统,已经出现在机床零部加工,印刷机零部件加工的生产线上。无论这些机床是采用电子计算机控制系统,还是自动换刀、自动交转工作台装置包装贸易,莫尔条纹作为精密的定位、读数的原理依然闪烁着美丽光彩。海德堡
  利用莫尔条纹原理制造的光栅已经在印刷机械设备上广泛应用,如利用装在推纸器系统的圆光栅实现切纸尺寸数字显示,采用步进电机或伺服电机与圆光栅配合实现切纸机的半闭环的程序控制。还有的用圆光栅进行印刷机的周向套准等。
  3.莫尔条纹用于防伪印刷
  莫尔条纹用于防伪印刷品有很好的防伪效果,已经被一些印刷企业采用,其中一家西安的印刷厂大族冠华,在美国麦安迪的柔性版印刷机上利用丝网印刷机组,用UV油墨在烟盒局部印刷莫尔条数标识,借助刻有线纹的解码器(做成书签的形式)可以清晰地看到莫尔条纹,从而使印刷品具备防伪功能。
  现代莫尔条纹防伪印刷技术,可以通过多次印刷在印品上形成固定的莫尔条纹效果其他包装,即在防伪部位印刷一组线纹,用UV上光膜覆盖,再在其上印刷与前一组相同并成一定夹角的线纹,这样不但可以形成莫尔条文,还可以使放大镜观测到莫尔条文大族冠华,从而达到防伪的目的;也可以在印品上一次印刷,借助相匹的解码工具,在放大镜下观看活动的莫尔条纹效果;还可以通过特殊的专业设计,借助解码器,将印刷品的莫尔条纹形成一个图案橡胶制品,其防伪效果更佳。印刷工艺
  当然,莫尔条纹现象在丝网印刷中还有负面影响,主要发生在双色、多色印刷网点之间;在各色网点和丝网网丝之间;丝网张力大小等因素容易形成莫尔条纹,从视觉的角度影响印刷质量。解决办法有计算预防法、借助工具预测法等。
  4.结语
  防伪印刷技术已经形成多种门类发展的趋势,其科技含量和防伪效果也在不断提高包装印刷,但标示性防伪仍是重要手段之一。在全息摄影、数字喷码等防伪技术广泛应用的同时,莫尔条文的防伪技术,也是印刷品防伪的一项重要选择。油墨


韩晓良专栏

总访问量:92190 更新时间:2016-05-31 06:20:56

简介:原北人集团公司副总工程师,印刷机械行业协会秘书长。现任北京印刷机械研究所、全国印刷机械标准化技术委员会顾问和中国印刷机设备器材工业协会技术委员会委员,长期从事印刷机械设备的设计与制造。曾参与中国印刷机械行业、北京印刷机械产业规划制定,还参与商务部印刷机械设备出口指南的编写。我的博客han.br.blog.163.com/edit

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