專利名稱:制造灰度模版的方法
技術領域:
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分的用于制造灰度(grey-shade)模版的方法,即在其中以邊緣為限界并在其上疊加了灰度格的圖案被轉移到對射線敏感的基層上的方法。這種灰度模版也被稱為半灰度模版。
一種所述類型的方法已公開在US4350996中。在該方法中,以邊緣為限界并在其上疊加了灰度格的圖案被轉移到對射線敏感的基層上,該基層以膜的形式設置在那里,以便產生灰度模版。一種空板,例如一個覆蓋了對射線敏感的層的屏可通過該膜在大區域上被曝光,以便獲得灰度模版。
本發明基于制造更高質量灰度模版的目的。
該目的解決是由權利要求1的特征部分來確定的,即格連續地延伸到成為彼此相鄰放置的圖案的邊緣上。本發明有利的進一步構型給出在從屬權利要求中。
根據本發明的用于制造灰度模版的方法的特征在于格連續地延伸到成為彼此相鄰放置的圖案的邊緣上。
它產生的結果是可以避免印制的彼此相鄰的圖案之間及圖案邊緣處的圖案條紋,否則這些圖象條紋將干擾了整個印件的質量。如果格未連續地延伸到圖案的邊緣,則譬如可能在那里疊加了能導致格孔尺寸變化的格孔,并由此形成了所述條紋。
當然,格也能相對圖案轉動。
這意味著例如格的垂直線相對圖象垂直邊緣傾斜一定角度。其優點在于,當多個灰度模版用各不同傾斜或轉動的各個格被制造時,使用具有不同格轉動的這些灰度模版的多彩色印刷印制的印件實際上不再呈現任何莫爾條紋效應或格干擾案象。
根據本發明的一個有利改進,該連續延伸的格是由所述格經歷附加的細微轉動獲得的。
根據本發明的另一有利改進,該連續延伸的格相對于圖案的轉動也可通過所述格經歷壓縮或伸展來獲得。在此情況下,該壓縮及伸展也可在圖象的不同方向上是不同的。
當然,壓縮及伸展也可附加于細微轉動地進行。
可以使用譬如設有對射線敏的覆蓋層的空板通過膜的大區域上的曝光來制造灰度模版。在此情況下,所述對射線敏感的基層是所述的膜,疊加了灰度格的所述圖案將被刻到膜中。在此情況下,多個圖案可以彼此相鄰地被刻入到膜中,并使得一個或多個圖案的圖案邊緣與膜的邊緣相重合。在所述最后情況下,膜能夠譬如能放置在圓柱形空板的對射線敏感的層上并使得在圓周方向上膜邊緣彼此相鄰。在所有這些選擇中總是保證格連續地延伸到成為彼此相鄰放置的圖案的邊緣上,因此避免了在印制圖案中這些邊緣區域中的條紋形成。
當然,灰度模版也可以通過直接刻在空板的光敏覆蓋層中的疊加在灰格的圖象來產生,這就是說不要通過膜來產生。一種來自合適的輻射源的光束,例如激光束可用于此目的。位于空板上的覆蓋層在此情況下將是所述對射線敏感的基層。
因此邊靠邊放置的多個圖案也可用此方式被刻入到對射線敏感的基層中或是在圓柱形空板的情況下,它們可在圓周方向和/或軸向上被布置在其外表面上,并使得圖案的邊緣彼此緊密相鄰。在此情況下,格也連續地延伸到圖案的邊緣,并保證了在相鄰的印制圖案之間不引起條紋的形成。
原則上,任何類型的灰度模版可使用本發明的方法制造。它們可以是平板或圓柱形構型。灰度模版由此可如以具有均勻小孔并在外表面上設有膠層的圓柱屏的形成出現,其中與圖案相對應的地方的膠層已被除去。為一方式是,通過起初涂在是有連續外表面的圓柱基體上的膠層也可獲得灰度模版,在相應于圖案處的膠層也被除去,然后將一種金屬、例如鎳用電化學方式鍍到這樣獲得的結構上。另一方式但不限于此,是灰度模版也能以照相凹版或撓曲膠版印模的形式存在。
所述膠層可以是例如借助足夠強度的輻射可以被燒掉或汽化類型的對射線敏感的覆蓋層。這些對射線敏感的覆蓋層也可是包含聚合物的另一種,由此在曝光時產生被曝光區域的鍵合或硬化,此后未曝光的區域可通過顯影工序被溶解掉。
在其上疊加了灰度格的圖案直接地轉移到位在空板上對射線敏感的覆蓋層中這樣地被實現了,這尤其是適用于不僅具有高質量而且要極快地制造的灰度模版。
根據本發明的一個進一步構型,圖案用電子方法來設計并作為灰度表存儲。這導致了根據需要來產生圖案的相當高的自由度,并允許用電子方法以理想的方式來改變圖案。
根據本發明的另一進一步構型,可以譬如對一美術母圖在行或列上進行圖案掃描,以便至少將行或列的一部分作為灰度表存儲。
在所述這兩種情況下,圖案可被緩沖存儲,例如作為兩維灰度表存儲。
根據本發明方法的一個有利改進,其特征在于,灰度表由灰度單元組成,灰度單元包括圖案的灰度值,用于每次分配給它的一個圖案區域;為了向其轉移圖案,用光束沿讀出那些灰度單元中灰度值的路徑照射對射線敏感的層,那些灰度單元沿著通過灰度表的相應路徑放置;將每次從灰度單元中讀出的灰度值與至少一個包含在一個參考單元中的參考灰度值相比較,該灰度值被分配給重疊在灰度表或圖案上的格的灰度單元;及光束作為比較結果的函數被開通或關閉。
以此方式,該方法可以完全自動地進行,也可以根據本發明另一進一步構型,將灰度單元劃分成細單元,及將細單元的灰度值與參考灰度值進行比較。在此情況下,可以制造出具有更加細致等級的灰度分布的灰度版。
在本發明的又一改進中,直到訪問要被讀出用于曝光對射線敏感基層的灰度單元時才進行灰度單元到細單元的劃分。以此方式,可進一步減少電子存儲空間的需要,并使制造過程更加地加快。
細單元的灰度值作為至少一個相鄰灰度單元的細單元的灰度值的函數或作為至少一個相鄰灰度單元的灰度值的函數被預先確定。這被證實對于改進使用灰度模版制作的圖案印件的視覺印象常常是有利的。因此這些用于各個細單元的灰度值不需要從頭開始得到并對于每個灰度單元緩沖存儲,而可以在需要它們時產生出來,譬如說明內插法或另外措施產生。
已經在開始提及過,根據本發明的灰度模版是使用格來制作的。這些格對于使對射線敏感的基層(空板或膜)曝光的光束的導通及關斷是必須的。如果將灰度單元或灰度表細單元的各灰度值與參考單元的參考灰度值或屬于參考單元的各個單元的參考灰度值相比較,則視比較結果(大于或小于)而定,可以產生用于使光束開通及關斷的合適控制信號。如果假定該格先達到放置在緩沖存儲灰度表上,則可以用“虛格”的詞意來理解,因為它在此時刻不是真正存在的。但是,如果使用根據本發明的方法制造出灰度模版,則在灰度模版上也可識別出格。格本身可以是能復加的或不能復加的。在前一情況下,格單元的內容或結構是相同的;在后一情況下,正相反,格單元可具有不同的內容或結構。
因而,根據本發明的一個有利的進一步構型,格的參考單元可由各個單元組成,至少它們中的某些包含不同的參考灰度值。在此情況下,這樣地選擇參考單元的結構,即各個單元可通過一個陣列Zx,Zy來編址,它被啟動兩次,以便讀出參考灰度值。在此情況下參考單元可被視為譬如可被加入的格的格單元。現在參考灰度值可以譬如以螺線形狀從參考單元的邊緣向其中心上升或下降。再次地,這允許使用本發明的灰度模版產生的圖案印件能獲得更好的視覺印象。
也可以將每個灰度值與參考灰度值序列相比較。在此情況下,重復的參考單元可具有組,每個組具有多個各單元,這些單元在組中包括相同參考灰度值。
如果格連續地延伸到圖案的邊緣,則參考單元中的各單元的座標也可由灰度值單元的座標或細單元的座標的線性轉換來確定。該概念是這樣的,即在以灰度單元或細單元的灰度值為一方,及以參考單元或各單元的參考灰度值為另一方之間保持著原有的關系。
根據本發明的又一有利地進一步構型,格由格單元形成,這些格單元可被加到及每次位于大于格單元的參考單元中。
如上所述,參考單元可以是矩形或方形構型,以便能維持通過雙指針陣列Zx,Zy訪問各個單元的尋址能力。但是,另一方面也可以訪問不是矩形的多邊形格單元,例如六角形格單元。甚至格單元可能具有隨機的結構。
本發明的優點在于,對于現有的空板中的屏格,或對于用于多彩色印刷的多個灰度模版,提供了柳制莫爾條紋現象及格干擾圖案的又一措施。
在下文中將參考附圖對本發明進行更詳細的描述,其附圖為
圖1表示被光學掃描的母圖以便獲得沿列的灰度值;圖2表示一個灰度表,它以與掃描母圖相應的方式構成并具有多個灰度單元,其中每個單元包括一個母圖的掃描灰度值;
圖3表示圓柱屏上的復加圖象,每個復加圖象由多個母圖組成;圖4表示一種方形的疊放在圖3所示復加圖象的一個上的虛格;圖5表示使用刻版形成的圖案,在其上疊放了虛格;圖6表示在圓柱屏圓周上的格,在上及下圖象邊緣的格彼此不吻合;圖7表示在上及下圖象邊緣之間的相鄰點上對格進行校正的方法步驟;圖8表示在上及下圖象邊緣的區域中被校正的格,并由此在那里它們不再呈現不連續;圖9表示借助于仿射變形校正格的方法步驟;圖10表示在單個復加圖象中的仿射變形格;圖11表示使用圖10所示的格通過一種格中的復加圖象在圓柱屏縱向上連接起來所獲得的格圖象,其中,對每個復加圖象考慮了格圓周方向的偏置;圖12表示將灰度單元劃分成細單元;圖13表示如何借助內插法對于圖12所示的各細單元獲得灰度值的;圖14表示如何在一空板上進行曝光及形成格的;圖15表示格的參考單元的結構;圖16表示格的參考單元及在格變形后產生的變形參考單元之間的關系;圖17表示通過灰度表的多次復加形成一個復加圖象;圖18至21表示用于灰度單元相交條件的特定情況;圖22至25表示解釋根據本發明的方法的程序的流程圖26表示格的另一參考單元的結構;圖27表示內含六角形格單元的方形參考單元;圖28表示用于實施根據本發明的方法的裝置的總體概圖;圖29表示具有細單元及疊放其上的格單元的圖象主題;圖30表示根據圖29的圖象主題的放大細節;圖31表示以上升或下降順序標號的一個參考單元序列;圖32表示以上升或下降順序標號的另一參考單元序列;圖33表示圖32中所示序列中一個單元的放大圖;及圖34表示圖31中所示序列中一個單元的放大圖。
在下文中描述的示范實施例涉及屏板印刷模版的制造,雖然如在導言中提及的,另外的模版,如照相凹模版或撓曲膠版印刷模版也可使用根據本發明的方法制造。在激光刻版機上刻制屏板印刷模版的凹版時,使聚焦的激光束在一個圓柱屏表面上移動,該圓柱屏完全地被譬如膠膜覆蓋。通常,在此情況下聚焦點在膠膜層上描出一個螺旋線,因為,譬如圓柱屏被驅動進行旋轉運動,及聚焦激光束的光學系統同時地在圓柱屏軸向上移動。另一方式是,可以在每次刻出沿圓柱屏一個橫截面圓的軌跡,然后,一旦已刻出一圓周線時,將刻版頭向前移一個軌跡的寬度。在開通激光束時聚焦點上高度集中的輻射能量使膠膜燒掉,而留下膠膜下面的金屬屏,這時在外膠膜層上就有了相應的圖案。在已除去膠膜的點上曝露出屏,其中可滲入印刷油墨。
直到現在,通常僅能在這種激光刻版機上制作具有滿柵的圓柱形模版。對此的原因是產生這樣的灰度凹紋信息是困難的即將呈現半陰圖象(攝影照片)的“灰度”適度逼真地轉移到已設有屏結構的表面而不產生莫爾條紋效應或另外擾亂印刷圖象視覺印象的油墨點附聚。圖象的母模通常借助于掃描器被用光進行掃描。然后配置成數據并存儲在存儲介質上。在這些圖象數據被適當處理后,它們將在激光刻版機上用于譬如在覆蓋了膠膜的圓柱屏套筒上刻制圖象圖案。所有這些處理是由適用的計算機或微處理機控制的。
在根據本發明的方法的情況下,首先形成圖象結構,然后按照待模制的灰度施加柵格。與此同時,圖象結構這樣地被構成,即它以整數的均勻分布圖象點設置在圓柱套筒的圓周面上。這樣一來,就避免了視覺上可察覺的相連結構。
圖1試圖表示使用不同的灰度而非鮮明輪廓以類似膜片的方式給觀察者一種真實物體印象的原圖或母圖1。一種本身公知的圖象掃描儀借助光閱讀頭沿著讀軌跡2讀出呈現在圖象點上的灰度值。在此情況下,讀軌跡2平行于左方圖象邊緣3延伸。在該讀或掃描程序期間,由閱讀頭發射的并由圖象上受光點4反射回的光線被接收并經過光電池,將其轉換成模擬量電信號。然后該信號被轉換成數字信號,例如借助于同樣是公知的A/D轉換器。該信號例如為0至255之間的數字值,它代表在圖象該點上的灰度或黑值。在此情況下,值0規定為白色及值255為深黑色。圖象中的這些點4以從起始點開始規定的間隔分布;當然,它們并未真實加在圖象上,而是在每次讀過程前后它相對于閱讀頭以確定的高度間隔Au1移動。讀軌跡21之間的水平距離Aa1同樣是從開始點確定的。這些距離應這樣有利地選擇,即它們應符合隨后將被使用的灰度模版刻制時使用的合理距離。例如,這些距離選擇為50或100μm是合理的,因為例如借助于CO2激光可獲得用于刻制的聚焦直徑為70至100μm,因此將刻制線設得太靠近就無大意義。另一方面,聚焦直徑可在某些時候增加到約200μm,這對于某些應用也是合理的。相應地距離Aa1及Au1也要增大。用上述方式確定的灰度值現在被存儲在計算機的存儲介質中,例如磁存儲盤,或RAM區域中,它們具有適合的大容量。
這被象征地表示在圖2中。圖2試圖表征一個存儲區域,它在下文中將被稱為灰度表7。灰度表7在其單個存儲單元或灰度單元8中包含各數字值或灰度值,該值相當于圖象上相關點4的反射強度并被作為圖象上點4的灰度量度。在已作的假定基礎上,這些值在0及255之間。為了更好地示出灰度單元8的內容,存儲器的一部分置于放大鏡9下,它被圖示地放大了。應該指示,已經讀出并存儲在灰度表7中的母版1的灰度圖象總之并不需要與圓柱屏的圓周長及長度適配。被存儲的母圖1將是要被放大的或重復多次地施加在圓柱屏的周面上。這兩種措施均可使用。通過這兩種措施的組合,總是能作到無空隙地填滿圓柱屏的圓周面。當存儲的母圖1或灰色圖象的寬度小于圓柱屏長度時,多次重復(=圖象復加)可在圓柱屏軸向11上作出。視待表現的圖象或象素而定,軸向11上的幅度系數也可與圓周方向10上的幅度系度不同。
圖3表示具有多次復加的灰度圖象。適當地放大或縮小的母版1在縱向區段12中被多次地施加在周圍方向10上。相等的縱向區段12在軸向11上施加多次,每次在圓周方向上相對另一次偏移了偏移距離13。該偏移距離13將用于后面的公式中并在那里用符號V表示;它可被選為隨意的大小或為零。位于縱向區段12中并由在圓周方向上復加母圖1形成的圖象在下文中被稱為復加圖象14。復加圖象14的高度相應于待刻版的圓柱屏的周長h。復加圖象14現在根本不需要與母版1相同的方式固定,因為所有灰度值已實際存儲在灰度表7中。只要指出在圓周方向重復的次數就夠了,這意味著,復加圖象14是與灰度表7一起明確地確定的。在軸向11上的最后尺度Aa及圓周方向10上的最后尺度Au現在可歸因于灰度表7的每個灰度單元8。這些尺寸相應于讀間隔Aa1及Au1乘以加在各方向上的放大或縮小系數。
圖4表示迭加在縱向區段12,也即選放在復加圖象14上的虛設方格15,這是基于這樣規定的施加方格的條件即在隨后的印刷圖象中將給于觀察者以灰度圖象的印象。這種格子可與復加圖象14的寬度b無關地確定。然后僅需要在刻版工作期間進行格子的施加。“飛動”(“onfly”)施格一詞就是用于此情況。在該對圖象施格的方法中,格子持續在地縱向上延伸,而與圖象寬度b無關。另一方式是,格子可以這樣形成,即它精確地以復加圖象14的寬度b重復進行。這當所有的信息,也就是說不是單涉及母圖1的信息而是涉在其上設有格子的灰度圖象的信息,被存儲在專用工作存儲器中并在刻制期間從該工作存儲器中被通過重復讀而被讀出并被轉換成刻版指令的情況下是特別有利的。在此情況下,通常必需有仿射變形,以便使格子不僅精確地在圓周方向10上與圓柱屏的圓周適配,而且也同樣精確地與復加圖象的寬度b適配。該寬度也被稱為縱向關系。當用計算機施格時,虛格15僅被該格的單格單元(參考單元)來完成。這意味著僅是一個格單元21的內容與母圖1分開地,也同樣與復加圖象14分開地存儲在適合的介質(RAM,硬盤)中或介質上。這也是為什么它被稱為“虛格”。格單元21的內容是以用于大量格單元21的分區域(64至6400)的適當標度來確定。這將在以下更詳細地描述。虛格15的網絡線16及17預定能相對于左圖象邊緣3及上圖象邊緣19以所需角度18對齊。該角度自由選擇的結果是,當使用根據本方法產生的印刷模版時應能盡量地抑制印出的印刷圖象中的莫爾條紋現象。這種莫爾條紋現象是在當重復紋理(灰度格施加)具有另外周期的紋理(屏結構)疊加在其上時的模版情況下形成的。當多個這種模版的印刷圖象相重疊(多色套印,三色套印)時,該效應變得更嚴重。如果在一套印版的條模版上隨機地選擇所述角度18,首先需彼此各不相同,就可抑制這種莫爾條紋現象。一條在起初提及的沿其刻模的螺旋線20表示在圖中虛格15上。螺旋線20相對于圓周方向10的傾斜是很小的,確切地說,螺旋線20傾斜角的斜率相當于進給量S除以圓柱屏周長h(580至1000mn)的商值。進給量S的量級被選得與刻版線的寬度相同,因此也就相當于聚焦點上激光束的直徑(約70至100μm)。雖然如前述該角度18可隨意選擇,但還是受到一個很小的限制。格子的傾斜必須被校正,甚至是在很小的范圍上也是如此。必須指出,如果格子不合適,也就是說如果在相鄰點上格子未使點精確地并入格子本身中時,在圓柱屏圓周上刻制圖象的一個復加圖象14與后一復加圖象相鄰邊緣的點上對于觀察者將能看到黑線或亮線形式的誤差點。
圖5表示在刻版期間產生的并在其上迭加了虛格15的圖案。由于原來與圖象邊緣平行的圖案區域這里以相對圓周方向10由螺線20引起傾斜度傾斜,因此在圓柱屏表面上的圖案稍有變形。在一個示范實施例的情況下,該變形角度為β=0.1/(580至1000)=0.00002至0.00001弧度(rad)這是對于常規變形的一個好的平均值。這樣小的變形與很多印刷應用無關。圖5中圖示的變形大大地夸張了,為的是表示出該狀態。但是重要點在于;僅是圖象內容的變形是次要的,而可能出現在刻版圖象中復加圖象14相鄰邊緣上的誤差不應該有,所述誤差是由于為了產生半灰度而被用的虛格15的網格線16及17完全任意地定位引起的。圓柱屏刻版的情況下,設有格信息的復加圖象必需一次地施加到待刻版的圓柱屏的圓周h上。在下刻版圖象邊緣24與上刻版邊緣19相鄰的點上,被圓柱屏圖象邊緣隨機相交的格單元21應彼此相遇,其結果是在印刷圖象中出現了可看得出的刻版誤差。雖然在前面已說過其要求是格15的網格線16及17可相對圖象邊緣以任何可選擇的角度18布置,該要求現在必須受到一定限制。如果格子被移動了圓柱屏的周長h,則格子在由此產生的連接點上的必須無誤差地連接。但是,如果允許格子有非常小的轉動及類似的擴展或壓縮,則剛才所述的要求總能被滿足,這實際上在角度的自由選擇上也無任何限制。
圖6表示在下圖象邊緣24及上圖象邊緣19的相鄰點上13上不能彼此吻合的格子15。格子非常小的變形(=擴展+擴展或壓縮)足以避免這些誤差。在“飛動”施格方法的情況下,格子15持續地在縱向11上在相鄰點36處向前拖動,以使得這里完全不會產生格子施加誤差。這意味著,格子15不具有作為縱向關系的復加圖象14的圖象寬度b,而它的縱向關系是完全與寬度b無關的。
將參照圖7,來解釋對于校正圓周方向10上施格誤差所需的變形方式(擴展+轉動)。在該方法的情況下,在上及下界邊緣之間的相鄰點上校正誤差。格子相對圓柱屏圓周h及復加圖象14的寬度b(=縱向關系)的變形無需大于格單元21的邊尺寸5及26。圖7表示接近于復加圖象14的上圖象邊緣91及下圖象邊緣24的圖象細節。在此情況下這樣地設置了格子,即格子的網點3 0與復加圖象14的左下角點32相一致。另一相鄰的格子網點34設法接近復加圖象14的左上角點33處。從角點32到網點34的連接方向與復加圖象14的左邊緣3中夾有一角度d4。如果格子通過角dφ轉動,使格子的網點34精確地停在邊緣3上。通常,格子的網點34現在仍不會與角點33相重合,但將在距離角點dλ處。于是將格子放大或縮小直到格子網點34與角點33取得重合。這種處理對格子產生出小的校正旋轉角dφ及變距校正系數,該系數很接近于1。變距校正系數為Zf=h/(h-dλ)在此情況下,當格子轉動后格網點34位于角點32及33之間,則dλ成為正值。如果選擇的該格網點在該區域的外面,dλ必定為負值。如果將由轉動dφ及放大組成的失真校正施加在整體格子15上,則當上、下圖象邊緣相鄰時,就能滿足格子無誤差吻合的要求。
這種狀態表示在圖8中。在下及上圖象邊緣處的區域27是該圖中內部區域28的重復,因此它們以展開的方式表示出真實圓柱屏的圓柱面,用于表現格的吻合。從該圖中可以看到相鄰點36的下角點處格子不同位置S,該位置S是由在縱向11上將復加圖象14重復連接起來時產生的。如果到現在為止已由很小的轉動及用虛格15的整體仿射變形取代放大形成了格子的變形,使格子同時地在所有相鄰點36上處于同等的位置時,就獲得了在相鄰點36處格的正確吻合。以此方式,包括格子信息的整個圖案就能以復加的方式處理,然后可存儲在適合規模的存儲器中,最后,在刻版時對于施加格子可從那里取出使用,無需任何進一步的計算步驟,還必須使用對于每個新縱向復加原來就要使用的圓周偏置處理。這種格處理方法被稱為預先仿射施格方法。
對于仿射變形的方式將參照圖9進行描述。再次地,在這里將格子15作了移動,使格網點30與復加圖象14的左下角32相重合。角點33位于上邊緣的左端。格網點34接近該角點33。根據迄今已描述的內容,已經闡明了格子15必須被變形,以使得格網點34與角點33相重合。此外,當要施加相同的圖象細節時,現在,在右邊緣37上也要設法使格子吻合。這就需要關連點38,它位于右邊緣37處并在圓周方向上偏置距離V,是與起始點32同類型的格網點。格網點39與這里很接近。現在格子必須附加地變形,以使得格網點39與關連點38相重合。還必須作到所有的變形線性地進行,以使得即使在變形后,各個格網點彼此間有均勻的距離。如果使用一個座標系,其原點與復加圖象14的角點32相重合,y軸方向與左圖象邊緣3相重合,及x軸方向與下圖象邊緣24相重合,則確定變形的圖象中點座標由以下來決定未變形的格子15的兩個格網點38,39的座標為格網點34X1,Y1格網點39X2,Y2這兩個格網點設法要與之重合的點的座標為角點33o,h關連點38b,v。
對于解決所考慮的該任務適用的線性座標變換具有以下形式;x=ax·xp+ay·ypy=bx·xp+by·yp(TG)其中變換系數ax,ay,bx,by仍是未知的。
如果將該變換規則應用于待變換的點,則可獲得以下四個等式o=ax·x1+ay·y1h=bz·x1+by·y1b=ax·x2+ay·y2v=bx·x2+by·y2(AB)最后這四個方程式可以作到求解出四個未知系數ax,ay1,bx,by,及最后使用這些系數,可以運用關系式(TG)求解出轉換格子中所有另外格網點的座標。
由(AB)的求解得出這些系數值如下ax=b·y1x1·y2-x2·y1]]>ay=b·x1x1·y2-x2·y1]]>b1=v·y1-h·y2x1·(y1-y2)]]>by=h-vy1-y2]]>(KF)在圓柱屏刻版期間,螺旋線20將實際上位于仿射變形格15中。正如以下要描述的,因為在該格中的一個單元將僅被用于實際對應于未變形格的一個方形單元,該螺旋線20或至少其上的個別點必須用轉換來形成,定與(TG)式相逆地轉換成未變形格的表達形式。利用求解Xp,Yp,由(TG)式獲得以下逆變換的表達式xp=x·by-y·ayax·bx-bx·ay]]>yp=y·ax-x·bxax·by-bx·ay---(IT)]]>在這些表達式中,X及Y是變形格網點的座標,及Xp,Yp是未變形格網點的座標。如果用螺旋線20的真正端點的座標取代X及Y,則就獲得對于Xp,Yp的該螺旋線端點的方格上變形的座標,并使用α-=arctan(x y )---(W1)]]>相對網線族16,17的該變形螺旋線的角度將在確定半灰度值時進行考慮,對此將在下面描述。
圖10表示在一個單復加圖象14中的仿射變形格,及圖11表示施格過的復加圖象在圓柱屏縱向上連接起來時產生的格圖象,在每次復加中考慮了圓周方向上的偏置距離V。一個復加圖象14的格在所有四個邊緣上均正確地與相鄰的復加圖象14相吻合。
并此,所描述的僅是在彼此待連接的圖象細節相鄰點上格子的吻合。但是,另一重要的技術措施是數字信息的形成,一方面,要使相應于母圖1的灰度的印刷圖象的彩色強度能夠受到控制,及另一方面,格與前面復加圖象的連接也應與縱向關系無關。
為此目的,在圖2中灰度表7的每個灰度單元8再被劃分成細單元。這被表示在圖12中。被確定出的圓周分辨率及縱向分辨率將比與讀點4之間的間隔Au及讀線2之間的間隔Aa相對應的分辨率更精細,其中間隔Au及Aa用作灰度表7的基礎。這些間隔Au及Aa也被看作想象的灰度單元8的尺度。該灰度單元將從灰度表7或復加圖象14中轉移到圓柱屏的圓周上。上述的圓周分辨率及縱向分辨率不是完全任意選擇,而是依賴于必須與圓柱屏的網孔寬度的相應細度對應的經驗值。用戶可選擇細的,中等的及粗的分辨率。以下的表I包括對此的典型值
表1模版屏的細度 分辨率 粗格水平分辨率 垂直分辨率 角度[孔/英寸] [行/厘米] [點/毫米] [點/毫米] [度]60 中13.5 10301580 中16.6 10301580 細53.9 215015105 中20.95 153015125 細27.0 13.33 3015125 中22.2 8.0 3015125 粗15.77 7.76 3015135 粗16.6 103030155 細31.8 202030155 中27.7 13.3333030155 粗19.5 12.3 3030165 細36 19.1 3030165 中29 143030165 粗20.8 13.5113030185 細40 19.38 3030185 粗23.34 16.9 3030195 細39.1 19.7 3030195 粗23.34 19.7 3030圖12中相應于灰度單元8的劃分灰度單元41,在此情況下基于該表的細節譬如在圓周方向上劃分三道,及在縱向上劃分四道。在灰度單元41給出了灰度表7中灰度單元8的尺度Au和Aa。具有尺度tu及ta的細單元42作為劃分的結果而被獲得。將相同的灰度值給于這些細單元42的每個中,該灰度值被包括在灰度表7的每個灰度單元8中(原始值)并由它獲得灰度單元41。現在將細單元42中的灰度值與給在虛格15的參考單元46(圖15)相比較。對虛格15的該參考單元46將在圖14及15的討論中更詳細地討論。
原則上,在灰度單元41的細單元42中的灰度值也可由內插法來獲得。這如圖13所示。在此情況下,原始值僅在灰度單元41的中心43處的細單元42中被存入。位于灰度單元41邊緣的那些細單元42包含的值可使用相鄰灰度單元41的值插入來獲得。但是,由于在“飛動”施格的情況下直到刻版時才產生灰度單元41,因此或是在灰度值內插時需要相當高的處理速度,或是刻版速度必須降低。此外,從控制計算機RAM中必須不僅能一直獲得用于當前刻制的圓周行的數據量,而且也能獲得其相鄰圓周行的數據量。因而,在此情況下利用預先仿射施格進行操作才是有利的。
圖12,13及14表示相對于圓周方向10已知傾斜角度β時的螺旋線20。該傾斜角的確定已結合圖5討論過了。對于展開該施格方法重要的分步值可以從圖中取得,即dGu,dGa,dgu及dga。這些值由下式給出dGu=Aa/tan(β)dGa=Au·tan(β)dgv=ta/tan(β)dga=ta·tan(β)(SW)圖14表示該施格方法的實施。這里表示了灰度表7及其灰度單元8和41。在圓周方向上灰度表7的尺寸是h1。第一螺旋線20的起點位于第一復加圖象14的第一單元的左下角,或與此等同地位于灰度表7(圖2)的第一單元的左下角,或與此等同地位于灰度表7(圖2)的第一單元的左下角。在灰度表7中,在圓周方向上具有Nu=h1/Au個單元,及在軸向上具有Na=b/Aa個單元。每當螺旋線20與灰度表7中的灰度單元8的邊界首次相交時,灰度單元41的細單元42將精確地以與第一次相交的單元8中灰度值相對應的那些值被填入新值。此外,對相交點XRG或YRG與單元8及與其等同的灰度單元41之間的精確距離進行計算。必須確定出當螺旋線20從起始點至終點穿過時每次持續相交的這些單元8及它們相交點的座標XRG,YRG。對于這些座標的計算將在以下參照專門的流程圖來討論。將交點座標XRG,YRG轉移到灰度單元41(圖12)上,以便能類似地確定出在這里相交的細單元42及它們與螺旋線20相交點的座標。這些細單元42交點的座標具有相對于螺旋線20進入細單元42的起始點的座標Xa及Ya和相對于螺旋線20再離開細單元42的終點的座標Xe及Ye。與一個細單元相交的螺旋線部分的中點座標Xz及Yz是在進一步計算程序中需要的。它們被獲得來作為λ點及出點座標的平均值xz=x1+xe2+xRC]]>y2=y1+ye2+yRG]]>對于剛提到的這些座標,其灰度值是從當前細單元42中取得的,并被記下以用于比較。
圖15表示虛格15的參考單元46,它被設來用于比較,并已提及過多次。在此示范實施例的情況下,在該參考單元46中設置了8×8=64個單元44并且包含了從3至255的灰度值。灰度值以參考單元46的外角單元45中的最低值為開始并沿螺旋狀路徑進入到參考單元46的中心。在該示范實施例的情況下,它們同時地從一個單元44到另一個單元44每次單調地升高一個值4。在一般情況下,虛格15的參考單元46包括Ngrr×Ngrr個單元,例如,該參考單元46也可包括80×80=6400個單元。但是,指定不需要大于一字節存儲空間的灰度值是合適的,這就是說其值在0至255之間。在6400個單元的情況下,多個(約25個)連續的單元則總是必須包含相同的值,此外,當發生變化時,該值僅是每次跳變值1。當穿過參考單元46時,螺旋線20在參考單元46內部遇到多個單元44。但是,并不需要對所有的各單元44讀出它們的值,取而代之的是,僅是在當前細單元42的座標X2及Y2處所需的那些值將總被刪除。在虛格中的參考單元46也可被視為一個表,其中的值依賴兩個位置,水平位置序號47(=Zx)及垂直位置序號48(=Zy)。在分配座標(Xz及Yz)時必須考慮到格的轉動及仿射變形。如果包含在細單元42中的灰度值大于各單元44的灰度值,則激光機得到指令將光束開通。激光束保持開通,直到在細單元42中的灰度值小于各單元44的相應值為止。當為這種情況時,激光束被關閉。
將座標Xz及Yz分配給位置序號Zx及Zy的分配被表示在圖16中。這里在一個座標系中描繪了大量未變形的參考單元46,該座標系的Y軸位于圓柱屏的圓周方向上,而X軸位于所述圓柱屏的軸向上。但是,該未變形的形狀并不相應于圓柱屏表面格網單元的真實形狀,而格網單元的形狀相應于已仿射變形的這些參考單元46的形狀。這用變形參考單元49來表示。僅是在該變形形狀下,在圓周方向上、下格邊緣相鄰無誤差并在縱向上與下一縱向關系相連接。在未變形參考單元46中的點P′在變換到變形參考單元49上后被移動到位置P上,位置P由前面得出的關系式(TG)來計算。如果未變形的參考單元46具有尺度RH及RV,則點P′的座標由下式給出
xp·=n·Rv·sin(α)+m·RH·cos(α) (PU)yp·=n·Rv·cos(α)-m·RH·sin(α)利用該方程式組(TG)將導出用于實際圓柱屏表面上變形點P的座標的下列表達式xpv=n·Rv·Kxv+m·RH·Kxhypv=n·Rv·Kyv+m·RH·Kyh(PV)以下的表達式用于上式中所有的變換系數Kxv=sin(α)·ax+cos(α)·ayKxh=cos(α)·ax-sin(α)·ayKyv=sin(α)·bx+cos(α)·byKyh=cos(α)·bx-sin(α)·by(K01)在方程式組(PV)中,n及m不需要為整數值;僅當具有座標x及y的點位于網線交點上時,n及m才為整數。在任意座標的情況下,例如在由四根網線構成的參考單元中的座標X2及Y2的情況下,譬如n及m相應于十進制小數,在十進制小數,在十進制小數點后的位更精確地指示參考單元中的位置。如果用(PV)來解n及m,則獲得了下列表達式n=x·Kyb-y·KxbRv·(Kxv·Kyb-Kyv·Kxb)]]>m=-x·Kyv+y·KxyRH·(Kxv·Kya-Kyv·Kxb)---(L01)]]>對于在流程圖中所示的某些程序部分,尤其是對于子程序GTAB,必須詳細地考慮產生復加圖象14時的幾何關系。在圖17中,用多個復加的灰度表7象征性構成復加圖象14。在該例中的灰度表7包含在圓周方向上的(Nu=)4個單元8,及縱向上相同數目的單元8。復加圖象由在圓周方向上復加(Numf=)4次灰度表7來構成,這些灰度表總是相同的。在圖中注入了參數Aa,Au,Sa,Su,并以此方式表示它們相對應的尺度。
圖18至21表示一系列的螺旋線20與單元8及41相交狀態的特定重要情況,這些特定情況對于理解下文中將描述的計算程序是重要的。這些圖基本上取自于圖17。
圖18表示位于模版刻制起始點的單元8。當然,這也是灰度表7中的第一單元并由此具有序號1。雖然這里也類似地記有尺寸Sa及Su,但是在該特定情況下這兩個參數指定為值0。這里,螺旋線20精確地通過單元8的左下角點。在此情況下,XRG=0,及類似地YRG=0。
圖19表示在其中螺旋線20的入點51已位移了XRG的灰度表7中的一個單元8。如果螺旋線20穿過單元8的高度Au,則螺旋線的出點位于再向右一個量dGa處,并且出點座標XRGN正好大于入點座標XRG這個量。這是螺旋線穿過一個單元8最共同與普遍的情況。在此情況下幅值YRG等于零,因此在該圖中未示出該相應的尺度。
圖20表示另一特定情況,其中螺旋線20離開具有序號的單元8時相交于右側邊緣54,并垂直地移動,于是進入相鄰的具有序號5的單元8并相交于所述的相鄰單元8的左邊緣54。在此情況下,當然YRG不為零,但XRG在這里等于零。
最后,圖21表示最后一個特定情況,其中螺旋線20正好在一個單元8的右上角點53處離開它,該右上角與螺旋線20接著進入的單8的左下角點重合。
使用這些結果并借助于圖22至25中的流程圖,現在可以來描述施加格子所遵循的方法步驟。
在詳細描述流程圖中的程序前將給出所使用參數的一覽表參數 意義b 復加圖象的寬度h 復加圖象的高度h1 灰度表的高度v 圓周方向的偏置距離Au 灰度表7中的灰度單元8圓周方向的尺度Aa 灰度表7中灰度單元8的軸向的尺度α轉換到仿射變形格中的螺旋線角度α相對于軸向及圓周方向格子的理想旋轉位置β相對于圓周方向的螺旋線角度Nlngs 用于整個模版的復加圖象的縱向重復次數;相當于調用子程序GTAB(…)的次數Nu 在模版圓周方向中灰度表7的存儲單元8的數目Numf 對于整個復加圖象所必須的灰度表重復次數N1 在圓周方向上灰度表中每個灰度單元的細單元42的數目N2 在軸向上灰度表中每個灰度單元8的細單元42的數目tu 圓周方向上細單元的尺度ta 軸向上細單元的尺度ax,ay,bx,by轉換系數kxy,kxh, 總轉換系數kyv,kyh,D1,D2 對于n,m的條件方程組(L01)的分母程序GTABZNr在灰度表中存儲單元的單元號。Su 從模版起始點到目前被處理的單元8的左下角點量出的圓周座標(=粗座標)。Sa 從模版起始點到目前被處理的單元8的左下角點量出的圓周座標(=粗座標)。XRG,YRG從單元左下角點量出的螺旋線進入該單元8的入點座標。XRGN從單元左下角點量出的螺旋線出該單元8的出點座標。Liflg 指示單元的左邊緣與螺旋線相交的特征位。
程序RGTZXa,Ya螺旋線進入細單元的入點相對其左下角點(=起點)的座標Xe,Ye螺旋線從細單元出的出點相對其左下角點(=端點)的座標Xh,Yh描述當前細單元左下角點及在灰度單元41左下角點之間距離的輔助座標Xz,Yz被一個細單元圍住的相對于灰度單元41左下角點的螺旋線部分中點的座標Gtw 灰度值=灰度表中單元內的灰度值程序GRTVX,Y 被一個細單元包圍的相對于模版起點的螺旋線部分中點的座標n,m 變換后座標Δn,Δm 變換后座標的十進制小數=虛格中參考單元的一個單元相對于虛格中參考單元左下角點的座標zx,zy虛格中參考單元的一個單兇44的各水平及垂直位置序數圖22表示要進行的主計算程序。在開始時,所有這些參數被詢問(步驟100)或被計算(步驟101,102),它們在圓柱屏施格的整個過程中保持有效。尤其應該指出,Au實際作為一個整數包括在復加圖象14的高度h(=圓柱屏的周長h)中。因此該值不會因取整數值而出錯,以致Nu*Au不同于h。通過適當地選擇計算精度(雙倍精度)及明智地選擇Nu的值可以滿足該條件。所有被使用的參數應作為所謂全局參數使用,這就是說任何參數值可從任何程序部分存取。座標值XRG,YRG在步驟103中被置成零,這對于首先由程序處理的灰度表7或復加圖象14的左下方單元是必需的并僅代表順序連接多次的灰度表7。子程序TGAB在環106中被調用Nlngs次。在此之前,在環106中值Sa被置零用于每次新的運行,因為每次運行相當于一個復加圖象14整體的產生。
圖23表示子程序GTAB;在該子程序中產生出復加圖象。為了解釋數學幾何關系將參照圖17至21。在該子程序中至少通過灰度表7進行一次完整運行。但是,一般為產生一復加圖象通過灰度表7需Numfm次。這與刻制出一個完整的縱向圖寬是等同的。它隨后返回到調用的程序部分。要被重復運行多次的環的首部位于115。首先,對于起動所需的起動條件在步驟110上產生。灰度表7的單元號首先被置成1,因為正如已經提及的,刻制工作開始于灰度表7中第一單元8的左下角。計數參數Nu1及N1被置為零,特征位Liflg被刪除,即被置成零。此后,在步驟111上立即調用程序RGTZ,在該程序中處理參考灰度單元及它的細單元。該程序部分將在后面描述。在步驟112上詢問特征位Liflg。如果該特征位已設置,則程序進入步驟114,否則到步驟113。特征位Liflg基本上指示在最近通過該程序環運行時是否與單元的左邊緣相交。如果是該情況,則在最近通過該程序運行時在步驟119上將值XRG置為0,于是就處理了經由左側邊緣進入一個單元。在第二部分中,現在通過其下邊緣進入一個單元,現在必須處理該部分。但是,現在XRGN大出一個值Aa,必須在步驟114上適當地減少。如果特征位Liflg未被設置,則由老座標XRG加上變量dGa(例如見圖14)來簡單地形成新座標XRGN。程序現在進行到決定步驟116上,該步驟作出值XRGN的幅值的估算。根據XRGN是在Aa及0之間還是等于或大于Aa,程序分別進入117118或119。
根據與圖17至21一起使用的術語,當螺旋線經過灰度表7中當前單元8的上邊緣并從該邊緣出來時,則程序轉移到步驟117后面。這是當變量XRGN在0及Aa之間的情況。現在螺旋線穿過單元8,而沒有相交與任何垂直延伸的側邊緣54,并進入它上面的下一單元。這樣一來,就與兩個單元之間的一個上邊緣或下邊緣相交。在此情況下,描述僅是在圓周方向上一個單元序號的參數Nul將遞增1,灰度表中的單元序號ZNr也同樣地遞增1。圓周方向中的單元角點座標Su增加一個單元的高度Au。螺旋線進入所述下一單元的入點的X座標XRG被置成值XRGN,該值是螺旋線20從上一單元8出來的出點52的X座標。該最后所述單元的座標是在環中上次運行時確定的。在此情況下入點的Y座標YRG總等于0。
如果螺旋線正好在其右上角點離開一個單元并在下一單元左下角點進入該單元,則程序轉移到步驟118后面。在此情況下,XRGN=Aa。值Nu1遞增1,但單元號增加1+Nu。此外,軸向的座標Sa及圓周方向座標Su均突然增加,并分別增加一單元寬度Aa及一單元高度Au。在此情況下,XRG及YRG均假設為值0。最后,XRGN必須被置為零,以便下次在步驟113中加dGa時,XRGN不會變成大于Aa,并且在下次運行時程序不會錯誤地轉移到步驟119。
如果XRGN變成>Aa,則程序進入到步驟19。如果考慮步驟113,可以看到當一個值dGa這樣地大,以致當它加在稍小于Aa的值XRG上后使值XRGN超過Aa時,則發生這種程序轉移。在此情況下,螺旋線穿過相鄰兩單元的垂直側邊緣,甚至在XRGN能取得所述值以前已是如此。單元序號ZNr必須精確增加Nu。實際上被單元上、下邊緣切出的螺旋線部分被在此情況下經過它的垂直側邊緣劃分成兩部分,并且計算程序也必須考慮到這種狀態。起初,對于螺旋線20從第一部分中出來設置變量XRG及YRG。單元號ZNr必須增大Nu和變量Sa增大Aa,及根據幾何特性計算YRG,當然XRG被置成等于0,Liflg被置成(=-1),以便在通過環進行第二部分的接下來的運行中該特征位仍保持已知,在第二部分中螺旋線再次切過單元的下及上邊緣。
從步驟117及110出來后接著是詢問步驟120,它詢問已被處理過的單元數是否與灰度表7的高度相對應(Nu1>=Nu)。如果為此情況,在步驟121中計數參數N1遞增1,因為對復加圖象要加上另一個灰度表。計數參數Nu1再次被置成0,及單元號必須減少Nu。在步驟122上,詢問一個問題,即在灰度表7中重復的次數是否相應于對于整個復加圖象14所需的次數Numf。如果為此情況,則在步驟123上將值N1置成零,并同樣地將座標值Su置為零。因為如果程序已通過步驟118 Sa的值可能大于或等于b,該條件在步驟124上詢問。如果該最后的條件被滿足時,則不需要再考慮另一單元8,就完成了復加圖形及程序進入到步驟125,它相當于調用該子程序GTAB的程序點。
圖24表示子程序RGTZ,其中單元8再次更細致地劃分,并以此方式有利地形成灰度單元41,如圖12的情況那樣。為了描述程序過程,尤其要參考該圖12中的關系。一個單元在圓周方向上被劃分N1倍及在軸向上被劃分N2倍。為了劃分一個單元8,每種情況下灰度值Gtw取自于灰度表7并分配給參考灰度單元的細單元42。在該程序過程中,也要作出決定,看哪個參考灰度單元的細單元42被螺旋線20相交。這種單元8的劃分原則上不僅對在灰度單元41的細單元42中灰度值的內插建立了選擇,而且一個附加的優點是增加了計算精度,尤其是對于避免在復加圖象與圓柱屏圓周相交的點處形成可看見的交界顯得是重要的。將用一個計算例來解釋它。產生的數字總誤差由Au誤差的Nu倍加上總數Su(=圓周座標)乘以N1倍的tu誤差形成,盡管模版屏的圓周長h的實際劃分等于Nu與N1的乘積及細分割長度=tu。
根據本發明具有細單元劃分的方法圓柱屏的周長h=1250mm灰度單元高度Au =0.1mm細單元高度tu =0.0333mm計算精度 =1E-4(整數精度);每次復加可能的誤差 =0.1*1E-4mm=1E-5mm每周復加數目Nu=h/Au =12500在一圓周后可能的總誤差 =(12500+3)*1E-5mm=0.125mm=125μm。沒有細單元劃分圓柱屏的周長h =1250mm灰度單元高度Au =0.0333mm計算精度 =1E-4(整數精度);每次復加可能的誤差 =0.1*1E-4=1E-5mm每圓周復加數目Nu=h/Au =37500在一圓周后可能的總誤差 =37500*1E-5=0.375mm=375μm。
當然,這里確定的誤差對于刻版工作是太大了。通過選擇較高的計算精度(單精度<1E-7或雙精度<1E-15),可以獲得所需的精度(<1μm),但結果是增加了計算時間的損失。
再次地,在步驟130上繪出了用于起動所需的條件。在此情況下螺旋線20進入細單元42的入點座標以Xa及Ya表示,而出點座標以Xe及Ye表示。在進入程序時,進入一個細單元42的座標-這里入點用“起點”表示及出點用“終點”表示-被設成值XRG及YRG。用非常類似于前面的方式,即從左下角點測量座標Xa和Ya及Xe和Ye,但現在是從細單元42測量。此外,輔助座標Xh及Yh均被設置為值零。這些輔助座標具有的意義類似于參數Sa及Su。它們代表當前細單元42的左下角與當前單元8的左下角點的距離。在步驟131上,現在要問的問題是Xa是否大于軸向上細單元的間距ta。如果是這種情況,則在步驟132上每次輔助座標Xh增加ta,Xa正好減少該相同值,直到在步驟131上的詢問結果是從否定方向輸出為止,也就是說到當Xa變成<ta為止。對Ya及Yh執行相同的操作,但是在此情況下參量tu的增加及減小是用于比較。現在,在步驟136上要問的問題是Xa及Ya是否均等于零。如果是該情況,螺旋線20現在可僅在正在考慮的細單元42的左角點處開始。程序轉移到步驟137后面。在步驟138上通過將值dga加到Xa上開始確定螺旋線20從細單元42出來的出點X座標Xe。在具有所謂變形的細單元的情況下,Xe可能超過ta,盡管這是很不可能發生的。因此在步驟139上對此狀態作出檢驗。如果在139上的詢問結果是從肯定方向輸出,則正如從幾何上容易看出的,Xe必須取值ta及Ye必須等于ta/tan(β)。如果在139上的詢問結果是從否定方向輸出,則Ye取值tu及Xe不需要被修正。
進一步的計算步驟將再次地以等同于在136上的詢問結果從否定方向輸出再經適當程序點后所必須執行的步驟的方式進行。但是對此安排在后面考慮。再來考慮詢問步驟136并假定是從否定方向輸出。在步驟114上詢問問題是否因為Ya大于零而產生該情況。如果該詢問結果是從肯定方向輸出,則螺旋線20經由其左側邊緣進入當前所考慮的細單元,程序轉移到步驟142后面。螺旋線被細單元42切出部分的終點座標Xe及Ye,也即螺旋線從細單元42出來的出點座標由于幾何關系將變成以下形式,它相應于步驟143xe=(tu-ya)·tan(β) 及ye=tu·接著是詢問步驟144,它保證Xe不大于ta。如果詢問步驟144的結果經肯定方向輸出,則Xe及Ye必須根據計算規則步驟145來修正。如果對詢問步驟144問題的回答為否定,則程序將無這種Xe及Ye的處理而繼續進行。但是在討論接下來的步驟,即對于所有來源于詢問于步驟136及141共同的方法步驟前,必須先討論對詢問步驟141否定回答的情況及在步驟153后的程序分支。在此情況及最后情況下,被當前細單元42切出的螺旋線20的部分的起點位于該細單元42的下邊緣。首先,必須根據計算規則步驟154確定Xe及Ye,借助詢問步驟144進行檢驗,如果肯定時,用計算規則步驟145進行修正。所有剛剛討論過的不同程序支路再次在連接點146會合。所有被細單元42切出的螺旋線20部分的中點座標Xz及Yz現在被作出計算。這些座標現在再次相對于當前單元8的左下角點而非相對于細單元42來運算。顯然這些座標Xz及Yz將跟隨Xa及Xe和Ya及Ye的平均值,并對它們必須加上輔助座標Xh及Yh。計算規則步驟147和148相當于該情況。在步驟149上調用程序GRTV,對它將描述于后。從GRTV程序返回后,接著是詢問步驟150,用于確認終點座標Xe+Xh及Ye+Yh是否已達到或超過單元8的高度Au或其寬度Aa,它們相對于單元8的左下角點。如果這兩個條件中的一個能肯定地回答,則表示所有被螺旋線20相交的當前單元8的細單元均被考察過了,就在步驟151上執行返回到調用程序。如果不是這種情況,則將新起點的座標設在前一端點的值上,及程序以此值轉移到上述環的首部135。通過該環執行一次新的運行。
最后,參考圖25講述子程序GRTV。該子程序GRTV使用關系式(L01)來轉換被灰度單元41中的細單元42切出的螺旋線20部分的中點座標(Xz,Yz),將其轉換成虛格參考單元46的座標系。在步驟160上,相對于模板刻制的起點由(Xz,Yz)及Sa,Su形成剛才所述的中點座標X,Y。這些座標X,Y借助于計算規則步驟161被轉換成虛格15的參考單元46的座標系,或換言之,借助于關系式(Lo1),在該座標系中,所述座標系的原點與模板刻制起點相重合。如在結合關系式(Lo1)的產生時已描述的,轉換的座標n,m不一定是整數。偶然,僅當X,Y為網線交點的座標時,值n,m為整數。但是在此緊后面的是,與虛格的參考單元中的位置座標相對應的這些值的十進制小數。因此根據計算規則步驟162,通過從值n中減去n的整數部分(=INT(n))形成十進制小數,并對值m采用同樣的程序處理。為了最后形成位置號ZX及ZY,現在僅需將十進制小數Δn及Δm乘以Ngrr,并由乘積化整再確定出整數部分。這是使用計算規則步驟163作出的。Ngrr相當于沿著虛格參考單元一個邊緣的各單元的數目。在該程序執行的情況下,假定用于存儲虛格15的參考單元46的灰度值46,這些值被寄存在一個兩維的存儲區域中。位置號ZX及ZY可視為對該兩維區域的指針。然后在步驟164上,灰度的比較值Grtv可使用這些位置號或指針從該存儲區域中取得。值Gtw-參考灰度單元中細單元的灰度值-已經在先被確定了(圖24,130)。在步驟165上進行Gtw及Grtv之間的比較,這代表激光是否開通或關閉的決定,相應于步驟166,167。最后在步驟168上返回調用程序。
已在上面描述過的通過關系式(Lo1)相關座標的確定避免了一個缺點,該缺點是譬如由持續相加的小誤差及在圖案終端形成總的大區域而產生的,這就是說潛在著形成交界的危險。這將會導致呈現象縱向裂縫的錯誤圖象。
同樣已在該程序部分論及過的用于開或關激光的指令在此情況下被施加到激光器上,激光將通過譬如熱作用除去圓柱屏上覆蓋的膠層的一部分,以便形成圖案。通過使用激光的輻射作用以聚合該膠層,也可以相同的膠封圓柱屏的方式產生完全相同的圖案圖象,該膠層是一種樹脂或預聚合物層,它已被干燥但卻沒有被鍵合(=聚合),及在此以后,在一個化學顯影工序上,將未聚合因而更易于溶解的點溶解掉。因為在此情況下激光必須使用在剩留的層區域上而不照射待除去的層區域,因此需要使除去膠層的激光開、關指令逆轉。
圖26描述虛格15中的另一參考單元46,在該情況下,進入各單元44的灰度值進行路徑與圖15中所示的具有某些不同分布。已經結合圖15描述了如果沿參考單元46中的各個單元44從邊緣向中心行進其灰度值就形成一個單調上升的數值序列。如果在增值方向上沿著這些數字值就能看到類似螺線的分布。在圖15中螺線子單元的位置平行于虛格中參考單元46的邊界,而在圖25中具有增大灰度值的各單元的分布也描出了一個螺線59,該螺線59的子單元則平行于參考單元46的對角線方向。這種灰度值的進入路徑與根據圖15的值進入路徑相比形成了灰度較松的序列。
圖27表示根據本發明的包括灰度值進入路徑的虛格15的參考單元構型的另一可能性。這里所示的參考單元46有不同的尺度RH及Rv,以及用于水平位置序號47和垂直位置序號48的不同最大值。水平位置序號47的最大值為34,而垂直位置序號48的最大值為20。在該參考單元的內部引入了一個六角形格結構60,該參考單元的形狀為矩形。將多個這種參考單元在水平方向及垂直方向連接起來可以形成一個六角形格或六角蜂窩網絡,并且可以用與圖15及26相同的方式通過兩個位置序號47,48尋址進入這些個別單元44。從拓撲學的觀點看,在此情況下具有遞增灰度值的各個單元44的序列排成一個螺線59,它近似地平行于內六角形單元61的邊緣形成。當多個參考單元46在各參考單元46的角點連接在一起時,每次由四個六角形部分單元62正好組成一個六角形單元61,則它也具有相同的常有遞增灰度值的拓撲結構。一系列的畫得較粗的線64與相同寬度象似通道的區域相鄰,這些線圍繞著螺線。具有近似相同灰度值或至少僅稍微不同灰度值的各個單元44位于近似與螺線59的方向成直角的地方,即在以此方式形成的通道中。在該參考單位元46的情況下,每第二或第三灰度值出現兩次,因為在一個六角形單兇中具有三百四十個單元44,及從1至255的值必須在它們間分隔開。
最后,圖28表示其中使用了本發明的刻版硬件環境。一個薄壁空心圓柱體70被插放在類似車床的一個裝置71中。可以看到,安裝在一個主軸箱72中的軸其一端裝有保持錐73,而在另一端裝有高分辨率的脈沖發送器。從空心圓柱體70的縱向上看,一個尾架位于主軸箱72的對立端并裝有支承錐76,它以類似的方式安裝,使得本身能夠轉動。空心圓柱體70被保持或接納在保持錐73及支承錐76之間,其方式與工件被保持在車床上兩頂尖之間的情況相同。保持錐73被安裝在主軸箱72中的軸驅動旋轉,驅動電動機未被示出,它通過摩擦接觸驅動空心圓柱體70及支承錐76。不再需要另外的驅動裝置,因為在旋轉運動時作用在空心圓柱體70上的力僅是由轉動引起的空氣阻力及在尾架75中接收支承錐76的滾珠軸承的軸承摩擦阻力。也可在該裝置中使用柔性圖象印刷滾或甚至剛性刻版滾來取代空心圓柱體70。但是,在此情況下,要使用適合的夾持及支承部件來取代保持錐73及支承錐76。尾架75這樣設置,以致它能沿導軌77在空心圓柱體70的軸向上位移,因此可以設置各種空心圓柱體70的不同長度。一個滑動架70以這樣的方式安裝在該裝置71的前側,即它能在空心圓柱體70的縱向上移動。滑動架78沿導軌79行進并由螺桿80帶動。激光器81固定地安裝在滑動架上。激光器的光軸83垂直延伸。激光束84被反射鏡82反射到水平方向,激光束由鏡片系統85聚焦且鏡片系統85的焦點86精確地照在空心圓柱體70的表面上。為了獲得滑動架78的向前移動并由此使聚焦點移動及精確地達到與空心圓柱體70旋轉運動的適配,螺桿80被一步進電動機87驅動。由激光器81或激光束84施加到涂膠或涂聚合物的空心圓柱體表面的圖案圖象用于產生隨后印刷過程中的半灰度效果,它作為與待表現的圖案要求相應地形成的格的結果,刻制的空心圓柱體作為此目的的印模使用。為此目的,施格的細度及滑動架78和聚焦點86的進給量必須保持可選擇。為了能盡可能靈合地滿足所有這些要求,設置了一個控制計算機88,發送來的相應于空心圓柱體70各旋轉位置的信息經由數據線89進入控制計算機88。該計算機將確定作為所需圖案函數的激光器81所需的控制信號及步進電動機87的控制信號,所需圖案的信息被存儲在一個大容量存儲介質上,例如控制計算機88的硬盤上。這些信號經由導線90及未示出的功率放大器被發送到激光器81及用于步進電動機87的信號經由導線91及類似地經由未示出的功率放大器或驅動級被發送到該電機。如果所述激光器能具有保持相同尺寸的聚焦點直徑時,激光器81與滑動架形成一起移動的整體不是絕對需要的。譬如,該激光器可安裝在一固定位置上并與裝置71相分離。在此情況下,激光束由合適的反射裝置來導向,使其平行于空心圓柱體的軸及滑動架運動的方向并再由滑動架78上的反射鏡導向照射到空心圓柱體70的表面。空心圓柱體70表面上的膠層或感光涂層可被除去(汽化,光刻分解),或者由激光器81在圖案圖象的預定點上作其它處理(聚合,鍵合)并接著洗去未被處理的點。如果激光束能量及光導體特性許可的話,也可以通過光導體使激光束傳到滑動架78上的聚焦鏡片85上。
本發明可作出多方向的變化。可通過如結果圖1所描述的簡形或平板形掃描儀來取代讀母圖,圖案也可由美工師直接借助如鼠標器或數字交換器直接在計算機屏幕上設計。在后一情況下,可完全避免讀入圖案。還可以借助于攝象機來記錄及讀圖案。如果需要時,在某些情況下可使用CAD或作圖程序在計算機中改變圖案,使得其盡可能地完全失去與由工藝師作的母圖的任何相似性。圖象內容純粹用數字產生(塊象產生)也是可能作到的或是將記錄的灰度圖象改成主題圖象,其它的圖象內容被疊加在這樣產生的圖象主題上。在任何這種情況下沒有讀過程,但最好是根據在屏上顯示主題的要求將紅、綠及蘭的彩色強度值轉換成適于刻制模版的灰度值。
如果試圖由彩色屏產生作為襯底(織物,紙)上彩色圖象的彩色母圖,對RGB的強度可交替地分開處理。如果圖象在隨后印刷中再合成時,例如由紅、綠及蘭色再組合時,則紅色強度本身可確定刻版中格點的孔徑。但是,彩色強度可再次轉換(通常線性地),因為在印刷中可獲得的強度界限不同于屏中所示的強度界限。此外,借助于彩色強度值的非線性轉換,能使印刷中產生的灰調更好地符合印品觀察者正確的視覺感受力。對于另外的色彩同樣適用。例如印刷彩色為深藍,黃及深紅,則必須在印刷油彩的基礎上而非在屏幕彩色分量的基礎上,通過例如下列方式的轉換確定深藍、黃及深紅色的色度CD=a11·RB+a12·GB+a13·YBYD=a21·RB+a22·GB+a23·YBMD=a31·RB+a32·GB+a33·YB這些被在文獻中作為Neugebauer方程引用的關系式可作為紙張印刷非線性轉換的例子引用。
如果以此方式獲得了灰度值,則使用一種不同于涉及圖15或26的討論時所解釋的將虛格的單個參考單元作比較的方法將這些灰度值轉換成模版的不同孔徑或滲透度。為此,對于每個灰度值可使用不同的參考單元的序列。
對于該方法將參考圖29至34來描述。首先,在圖29中,圖案或圖形主題使用灰度細單元42及疊加其上的格單元21。灰度細單元42以平行于圖象邊緣的虛線為界。格單元21以與相對屏邊緣傾斜角β的連續細實線為界。
原則上,圖30表示相同的圖形,但被放大了。如結合圖13中所解釋的,細單元42包含已被確定的灰度值,例如利用相鄰灰度單元的內插來確定的。格單元21通常小于細單元42,因此一個細單元42包括多個格單元21。
現在將灰度值每次與一個參考單元序列或以上升下下降順序號的參考灰度值相比較,例如與根據圖31或32的參考灰度值相比較。如果參考單元的數目不是選擇得與灰度值的數目相同時,則進行該比較,例如,相應地灰度值乘以一比例系數(比較單元數目)/(可能的最大灰度值),接著將該值根據通用規則取成整數。這樣獲得的整數相當于在序列中待選擇的參考單元的數目。例如,圖31表示一個包括8個不同參考單元180的序列。這些參考單元180均具有相同尺寸的外限界181,但不同尺寸的內部圓形限界182,后者在原則上表示模版中各圖案點上后來的孔。也可以在參考單元的序列中改變內部限界182的形狀,也就是說,例如從圓形改變成方形。在一個參考單元序列中的參考單元數目也可以被選擇得比8大得多。最合適的是將該數目選擇得與細單元42中允許的灰度值數目相適應。如對于細單元42已圖示出的,格單元21同樣地與螺旋線20相交或相切。這已經在圖12中對于細單元42表示出來,并在圖23中的計算程序中同樣地預示了確定螺旋線20進入細單元42的入點座標XRG及YRG的步驟。對于螺旋線20進入格單元21的入點座標可用適當的方式來計算,但螺旋線20相對參考單元180的邊界線181的傾斜角β在這里不同于細單元的情況。
圖33表示圖32序列中參考單元180的入點座標。現在將要來確定這些座標XRRE及YRRE。假定參考單元是方形的,使用該圖中的關系得到激光器開通時的座標XRon及YRon(=XREin及YREin)要遵循的下列關系式如果XRRE+((AR-AI)/2-yRRE)*tan(β)<(AR-AI)/2XREin=(AR-AI)/2yREin=yRRE-((AR+AI)/2-XRRE)/tan(β)如果XRRE+((AR-AI)/2-yRRE)*tan(β)>(AR-AI)/2XREin=XRRE-((AR-AI)/2-yRRE)*tan(β)yREin=(AR-AI)/2如果XRRE+((AR-AI)/2-yRRE)*tan(β)=(AR-AI)/2XREin=(AR-AI)/2yREin=(AR-AI)/2
同樣地激光器關閉時的座標XRoff及YRoff(=XRAus及YRAus)應遵循下列關系式如果XRRE+((AR+AI)/2-yRRE)*tan(β)<(AR+AI)/2XRAus=XRRE+((AR+AI)/2-yRRE)*tan(β)yRAus=(AR+AI)/2如果XRRE+((AR+AI)/2-yRRE)*tg(β)>(AR+AI)/2XRAus=(AR+AI)/2yRAus=yRRE+((AR+AI)/2-XRRE)/tan(β)如果XRRE+((AR-AI)2-yRRE)*tan(β)>(AR-AI)/2XRAus=(AR+AI)/2yRAus=(AR+AI)/2沿著螺旋線20進行刻模。這個螺旋線20實際位于模版的圓周方向上,由幾何參數的尺寸比例可以看出(周長=約600mm,螺旋線間隔=0.05至0.1mm)。可以容易地計算出螺旋線20的長度與周長的差最大為8.3μm=8.3×10-6mm。因此這是一個可忽略的數量級,甚至在非常精確的刻模時也是如此。于是所有延螺旋線20的部分長度可被設置成與相應圓周座標相同的尺寸。
由上述結果,對于在激光器開通期間圓周方向的距離應遵循DU∞=(xRoff-xR∞)2+(yRoff-yR∞)2]]>
如果在下述情況,在格單元中激光不被開通yRRE≥(AR+AI)/2-(AR-AI)/(2*tan(β))(情況1)或XRRE≥(AR+AI)/2-(AR-AI)/2*tan(β) (情況2)為了計算在激光器保持關斷期間在圓周方向的距離,必須首先確定出點座標XRRA及YRRA如果XRRE≥AR/tan(β)and yRRE=0(情況3)然后XRRA=0及yRRA=(AR-XRRE)/tan(β)如果XRRE<AR/tan(β)and yRRE=0(情況4)然后XRRA=xRRE+AR*tan(β)andyRRA=AR如果XRRE=0及yRRE<AR-AR/tan(β) (情況5)然后XRRA=ARyRRA=yRRE+AR/tan(β)最后如果xRRE=0 及yRRE≥AR-AR/tan(β) (情況6)然后XRRA=(AR-yRRE)*tan(β)yRRA=AR此外,以下適用于對于進入到下一參考單元180的入點座標如果從上一參考單元180出來的出點座標號AR,則相應的入點座標將取值零,在所有的其它情況下入點座標與來自上一參考單元180的出點座標具有相同的值。
在情況1及情況2時激光器保持關斷期間圓周方向的距離由下式來計算DUoff=(xRRA-xRRE)2+(yRRA-yRRE)2]]>如果這兩種情況不適用,則必須對參考單元180確定兩個距離,確切說,從進入參考單元180的入點(XRRE,YRRE)到與內部邊界182的第一交點(XRON,YRON)的第一距離,及從螺旋線20與內部邊界182的第二交點(XRoff,YRoff)與螺旋線20出參考單元180的出點(XRRA,YRRA)的第二距離。在此情況下DUoff.1=(xRin-xRRE)2+(yRin-yRRE)2]]>DUoff2=(xRRA-xRoff)2+(yRRA-yRoff)2]]>在待刻版的模版一圈的期間內距離DUon及DUoff,DUoff,1及DUoff,2必須持續地從零標志,開始相加。
如果情況1或2的條件能滿足,則Sum1=Sum2+DUoff或者,如果這些條件不能被滿足,則Sum1=Sum1+(DUoff,1+DUon+DUoff,2)以此方式獲得的距離必須與脈沖距離相比較。脈沖距離相應于從編碼器(從零標志開始)接收的脈沖數與指示理想比較模版表面上脈沖相應的長度的系數相剩的積。
每當脈沖距離大于Sum1時,必須對下一格單元21確定距離值DUoff,1,DUon,DUoff,2及DUoff,并加到總數Sum1上。此外,必須作出比較,看脈沖距離的瞬時值是否真正大于用最后值DUoff,1形成的總值Sum1。如果是這情況,則激光必須被開通。如果,相反地,脈沖距離大于用最后DUon值形成的總值Sum1,則激光必須再被關斷。脈沖距離或簡稱脈沖數目還指示灰度表7中真正當前細單元42的位置。進入在該細單元42中的灰度值確定了參考單元的數目及值A1,該值用于確定座標XRon,YRon,XRoff,YRoff。
在圖34中,對于進入到相應參考單元180外邊界181的螺旋線20的入點座標XRRE,YRRE及從其外邊界181出來的出點座標XRRA,YRRA可用與圖33中相同的方式來確定。但是,螺旋線20與內邊界182(在此情況下為圓形)相交的座標需不同地確定。其關系為na=(xRRE-AR/2)·cos(β)+AR/2·sin(β)它被用來計算螺旋線距圓心的垂直距離,并假定na小于AR/2,半弦的長度則為
現在便導出xRon=AR/2+na·cos(β)-ti/2·sin(β)yRon=AR/2-na·sin(β)-ti/2·cos(β)xRoff=AR/2+na·cos(β)+ti/2·sin(β)yRoff=AR/2-na·sin(β)+ti/2·cos(β)對于激光必須導通的圓周方向的距離DUon現在將遵循與如前面在圖33的情況中相同的方式。如果na大于AI/2,則在該形狀的參考單元的情況下激光機必須不被導通。
權利要求
1.用于制造灰度模版的方法,在其中由邊緣所限界并在其上疊加了灰度格(15)的圖案(1)被轉移到對射線敏感的基層中,其特征在于格(15)連續地延伸到成為彼此相鄰放置的圖案(1)的邊緣上。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于格(15)相對于圖案(1)被轉動。
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于格(15)的連續延伸是以這樣的方式獲得的,即它經歷了附加的細微轉動。
4.根據權利要求2或3所述的方法,其特征在于格(15)的連續延伸是以這樣方式獲得的,即它經歷了壓縮或伸展。
5.根據權利要求4所述的方法,其特征在于壓縮或伸展在圖案(1)的不同方向上是不同的。
6.根據權利要求1至5中一項所述的方法,其特征在于使用一種膜作為對射線敏感的基層。
7.根據權利要求6所述的方法,其特征在于圖案(1)被轉移到該膜中,以使得圖案邊緣與膜的邊緣相重合。
8.根據權利要求1至5所述的方法,其特征在于設置在一個空板上的覆蓋層被用作對射線敏感的基層。
9.根據權利要求8所述的方法,其特征在于該空板是圓柱形構型,覆蓋層位于它的外表面。
10.根據權利要求9所述的方法,其特征在于至少在空板的圓周方向上,圖案相鄰于其本身一次或多次地被這樣地轉移到對射線敏感的層中,即每次使相繼的圖案邊緣相重合。
11.根據權利要求1至10中一項所述的方法,其特征在于圖案(1)是以電子方式設計的并作為灰度表(7)被存儲。
12.根據權利要求1至10中一項所述的方法,其特征在于借助母圖在行和列上掃描圖案(1),以便至少將行或列的部分作為灰度表(7)存儲起來。
13.根據權利要求11或12所述的方法,其特征在于圖案(1)作為兩維灰度表(7)被存儲。
14.根據權利要求11至13中一項所述的方法,其特征在于-灰度表(7)是由灰度單元組成的,灰度單元包括圖案(1)的灰度值,用于在每次中分配給它的一個圖象區域(4);-為了向其轉移圖案(1),用光束(84)沿讀出那些灰度單元(8)中的灰度值的路徑照射對射線敏感的基層,那些灰度單元沿著通過灰度表(7)相應路徑(20)放置;-將每次從灰度單元(8)中讀出的灰度值與至少一個包含在一個參考單元(46,180)中的參考灰度值相比較,該灰度值被分配給重疊在灰度表(7)或圖案(1)上的格(15)的灰度單元(8);及-光束(84)作為比較結果的函數被開通或關閉。
15.根據權利要求14所述的方法,其特征在于灰度單元(8)被劃分成細單元(42),及進行細單元灰度值與參考灰度值的比較。
16.根據權利要求15所述的方法,其特征在于直到訪問要被讀出用于曝光對射線敏感基層的灰度單元(8)時,才進行將灰度單元(8)劃分成細單元(42)。
17.根據權利要求15或16所述的方法,其特征在于細單元(42)的灰度值作為至少一個相鄰灰度單元(8)的細單元(42)的灰度值的函數或作為至少一個相鄰灰度單元(8)的灰度值的函數被預先確定。
18.根據權利要求14至17中一項所述的方法,其特征在于將每個灰度值與一序列參考灰度值相比較。
19.根據權利要求14至18中一項所述的方法,其特征在于參考單元(46)由各個單元(44)組成,至少它們中的一些包含不同的參考灰度值。
20.根據權利要求19所述的方法,其特征在于參考灰度值以螺線形狀從參考單元(46)的邊緣向其中心上升或下降。
21.根據權利要求19所述的方法,其特征在于參考單元(46)具有若干至少有多個各單元(44)的組,這些單元(44)在組中包括相同參考灰度值。
22.根據權利要求19,20或21所述的方法,其特征在于參考單元(46)的各單元(44)的座標(Zx,Zy)由灰度單元(8)的座標或細單元(42)的座標(Zx,Zy)的線性轉換來確定。
23.根據權利要求14至21中一項所述的方法,其特征在于格(15)由格單元(61)組成,格單元(61)可被加到及每次位于大于格單元(61)的參考單元(46)中。
24.根據權利要求1至22中一項所述的方法,其特征在于使用激光器(81)的光束(84)來將圖案轉移到對射線敏感的基層上。
全文摘要
本發明涉及一種用于制造灰度模版的方法,在其中以邊緣為限界并在其上疊加了灰度格(15)的圖案(1)被轉移到對射線敏感的基層上。在此情況下,格(15)連續地延伸到成為彼此相鄰放置的圖案(1)的邊緣上,以便避免形成在印制圖案相鄰邊緣區域中的條紋。
文檔編號H04N1/405GK1162233SQ9610696
公開日1997年10月15日 申請日期1996年7月10日 優先權日1996年7月10日
發明者西格弗里德·霍爾法特爾 申請人:庫夫施泰因模板技術公司