一种智能版辊印刷电子系统及制版方法技术领域
本发明属于印刷电子技术领域，涉及一种智能版辊印刷电子系统及制版方法，尤其涉及一种无需制版、网穴数据可变的智能版辊印刷电子系统及制版方法。
背景技术
在印刷电子领域，导电油墨由于存在粘度大、脆性大、耐冲击性差的缺点，较少使用凹印，多采用网印，但是网印印刷电子油墨时其墨层较厚，成本高且精度及效率较低。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料，当在压电陶瓷的极化方向上施加电场，压电陶瓷就会发生变形，电场去掉后，压电陶瓷的变化随之消失。因此，利用压电陶瓷的形变，开发出一种可以无需制版并实现印刷电子油墨的智能版辊印刷电子系统具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能版辊印刷电子系统，以克服传统照相凹版制作印版滚筒速度慢，网印电子油墨时墨层厚、效率及精度较低，印刷电子油墨粘度大、脆性大、耐冲击性差等不足。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种智能版辊印刷电子系统，其特征在于：包括承印物、输卷装置、刮墨装置、墨槽、智能版辊、压印滚筒、定位与对齐装置、固化装置、收卷装置、连接线、上位机；
上位机通过连接线对输卷装置、刮墨装置、智能版辊、定位与对齐装置、固化装置、收卷装置分别进行控制，承印物依次经过输卷装置、墨槽、刮墨装置、智能版辊、压印滚筒、定位与对齐装置、固化装置与收卷装置完成印刷过程；
所述的智能版辊包括圆柱体滚筒、电极走线层、压电陶瓷层、金属外层、接口线缆；
所述的智能版辊的结构从轴心向外依次为圆柱体滚筒、电极走线层、压电陶瓷层与金属外层，压电陶瓷层成网穴结构均匀分布在电极走线层的表面，金属外层与压电陶瓷层相嵌合，并且金属外层的外表面与压电陶瓷层表面平齐。上位机通过连接线连接到电极走线层，电极走线层连接到压电陶瓷的上、下电极；
所述的智能版辊表面均匀设置有网穴，在每个网穴内粘贴叠层压电陶瓷，构成压电陶瓷层，智能版辊通过控制压电陶瓷层来改变网穴深度；
所述的上位机装配有编辑软件和驱动软件，使用者通过编辑软件将原稿图像转变成网穴数据和控制指令，其后通过驱动软件将所述的网穴数据和控制指令经过连接线传递到电极走线层，控制智能版辊上的网穴打开或关闭，并根据这些指令或数据自动调整网穴深度；承印物在输卷装置带动下进入印刷机，墨槽中的电子油墨转移到智能版辊的网穴中；刮墨装置刮去智能版辊表面多余的油墨，只留下智能版辊网穴里的油墨，使整个印品质量达到所需的物理性质和几何形状，同时当油墨或杂物发生粘堵阻塞时，刮墨装置配合压电陶瓷层的形变来解决此问题。
作为优选，所述的智能版辊表面均匀设置的网穴是通过腐蚀的方法，腐蚀前在智能版辊上不需要腐蚀的地方，即非网穴的部分涂耐酸涂料，防止腐蚀网穴的时候非网穴部分也被腐蚀，然后将智能版辊置于腐蚀液中对其进行腐蚀，以形成均匀的网穴。
作为优选，所述的压电陶瓷层包括上下电极、叠层的压电陶瓷片、耐磨层，并引出接口线缆与连接线相连。叠层的压电陶瓷片相对于单层的压电陶瓷片可以产生较大的形变，满足网穴不同深度的要求，有利于制成不同电子油墨浓度的印品；耐磨层可以增强压电陶瓷表面的硬度，防止刮刀在刮墨时对其造成磨损。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用智能版辊印刷电子系统进行制版的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备工作，包括：
（1）检查印刷机周围是否有灰尘及与印刷无关的杂物，检查通风排气设施是否完好；
（2）检查原辅材料是否备足，是否符合印刷要求；
（3）检查印刷机传送、送料、走料、干燥、上墨、牵引各部分是否有卡阻现象，润滑部分注入润滑油，油路是否通畅，仪器仪表是否完好；
（4）调配好印刷电子油墨；
步骤2：上刮墨刀，调整好刮墨刀压力及其同智能版辊接触点切线之间的角度；
步骤3：打开电源，根据原稿的图形信息，使用编辑软件将其转化为智能版辊网穴数据和控制指令，并通过驱动软件将该网穴数据和控制指令传递到上位机；
步骤4：输送装置把承印物以一定速度和张力连续进入智能版辊印刷电子系统；
步骤5：上位机根据网穴数据和控制指令自动调节浸入墨槽中的网穴内压电陶瓷的形变，使网穴深度达到所需的要求，并通过大气压将油墨压入网穴内；
步骤6：经过刮墨装置，将非图形部分的油墨刮除，防止非图文部分的油墨对印品造成影响；
步骤7：智能版辊浸入墨槽后，智能版辊与承印物接触时，通过上位机撤消上述数据和指令，使压电陶瓷恢复到与智能版辊表面平齐的状态，同时将网穴内的油墨转移到承印物上；智能版辊非首次与承印物接触时，上位机调节压电陶瓷的形变，使其表面与智能版辊表面的径向距离恰好等于墨层厚度，将油墨再次转移到承印物上，实现精确的叠印；
步骤8：电子油墨经过固化装置，使其固化干燥，以获得所需的物理性能；
步骤9：将固化的电子油墨与承印物通过检测设备检查并集合整理，以便进行后期加工；
步骤10：当发生油墨或杂物粘堵阻塞问题时，控制所有的压电陶瓷，使其处于与智能版辊表面平齐的状态，并在智能版辊旋转的状态下用刮墨刀刮去表面的油墨，解决粘堵阻塞问题；
步骤11：重复步骤4~步骤9，即可实现对同一原稿的连续印刷；当更换图稿时，只需更改步骤3中的网穴数据和控制指令即可。
本发明具有以下优点：
可以根据原稿的图形信息，通过计算机对每个版辊网穴内部的压电陶瓷进行实时控制，使其发生形变，从而在版辊上形成相应的图形，省去了制版的步骤，可以实时改变版辊网穴，印制不同的线路图形或者幅面不同的印刷电子制品，实现了“一辊多印”。省去了多次制版工序，节省了制版材料，做到了“绿色印刷”。当印刷滚筒浸入墨槽时，通过压电陶瓷的形变产生真空，使油墨在大气压的作用下进入网穴；当印刷滚筒首次与承印物接触时，通过压电陶瓷的形变使其与印刷滚筒表面平齐，将网穴内的油墨转移到承印物上，无需使用任何压力装置；当印刷滚筒与印刷过的墨层接触时，通过压电陶瓷的形变使其与滚筒表面径向距离恰好等于墨层厚度，将网穴内的油墨转移到承印物上，并保护墨层的物理性能与几何形状不受影响。光电传感器精确控制牵引辊的运动，保证套印过程的印刷精度。
附图说明
图1：本发明实施例的系统结构图；
图2：本发明实施例的智能版辊剖视图；
图3：本发明实施例的智能版辊俯视图；
图4：本发明实施例的压电陶瓷层剖视图；
图5：本发明实施例的压电陶瓷层立体结构图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1、图2和图3，本发明提供的一种智能版辊印刷电子系统，包括承印物1、输卷装置2、刮墨装置3、墨槽4、智能版辊5、压印滚筒6、定位与对齐装置7、固化装置8、收卷装置9、连接线10、上位机11；上位机11通过连接线10对输卷装置2、刮墨装置3、智能版辊5、定位与对齐装置7、固化装置8、收卷装置9分别进行控制，承印物1依次经过输卷装置2、墨槽4、刮墨装置3、智能版辊5、压印滚筒6、定位与对齐装置7、固化装置8与收卷装置9完成印刷过程；智能版辊5包括圆柱体滚筒501、电极走线层502、压电陶瓷层503、金属外层504、接口线缆505；智能版辊5的结构从轴心向外依次为圆柱体滚筒501、电极走线层502、压电陶瓷层503与金属外层504，压电陶瓷层503成网穴结构均匀分布在电极走线层502的表面，金属外层504与压电陶瓷层503相嵌合，并且金属外层504的外表面与压电陶瓷层503表面平齐。上位机11通过连接线10连接到电极走线层502，电极走线层502连接到压电陶瓷的上、下电极；智能版辊5表面均匀设置有网穴，在每个网穴内粘贴叠层压电陶瓷，构成压电陶瓷层，智能版辊5通过控制压电陶瓷来改变网穴深度；智能版辊5表面均匀设置的网穴是通过腐蚀的方法，腐蚀前在智能版辊5上不需要腐蚀的地方，即非网穴的部分涂耐酸涂料，防止腐蚀网穴的时候非网穴部分也被腐蚀，然后将智能版辊5置于腐蚀液中对其进行腐蚀，以形成均匀的网穴。上位机11装配有编辑软件和驱动软件，使用者通过编辑软件将原稿图像转变成网穴数据和控制指令，其后通过驱动软件将网穴数据和控制指令通过连接线10传递到电极走线层502，控制智能版辊5上的网穴打开或关闭，并根据这些指令或数据自动调整网穴深度；承印物1在输卷装置2带动下进入印刷机，墨槽4中的电子油墨转移到智能版辊5的网穴中；刮墨装置3刮去智能版辊5表面多余的油墨，只留下智能版辊5网穴里的油墨，使整个印品质量达到所需的物理性质和几何形状，同时当油墨或杂物发生粘堵阻塞时，刮墨装置3配合压电陶瓷的形变来解决此问题。
请见图4和图5，本实施例的压电陶瓷层包括上下电极、叠层的压电陶瓷片、耐磨层，并引出接口线缆505与连接线10相连。其中上电极为耐磨性能良好的导电材料，如铬等。为了防止短路，要保证上电极与下电极的引线不会接触。叠层的压电陶瓷相对于单层的压电陶瓷片可以产生较大的形变，满足网穴不同深度的要求，有利于制成不同电子油墨浓度的印品；耐磨层可以增强压电陶瓷表面的硬度，防止刮刀在刮墨时对其造成磨损。
本发明提供的一种利用智能版辊印刷电子系统进行制版的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备工作，包括：
（1）检查印刷机周围是否有灰尘及与印刷无关的杂物，检查通风排气设施是否完好；
（2）检查原辅材料是否备足，是否符合印刷要求；
（3）检查印刷机传送、送料、走料、干燥、上墨、牵引各部分是否有卡阻现象，润滑部分注入润滑油，油路是否通畅，仪器仪表是否完好；
（4）调配好印刷电子油墨；
步骤2：上刮墨刀，调整好刮墨刀压力及其同智能版辊接触点切线之间的角度；
步骤3：打开电源，根据原稿的图形信息，使用编辑软件将其转化为智能版辊网穴数据和控制指令，并通过驱动软件将该网穴数据和控制指令传递到上位机；
步骤4：输送装置把承印物以一定速度和张力连续进入智能版辊印刷电子系统；
步骤5：上位机根据网穴数据和控制指令自动调节浸入墨槽中的网穴内压电陶瓷的形变，使网穴深度达到所需的要求，并通过大气压将油墨压入网穴内；
步骤6：经过刮墨装置，将非图形部分的油墨刮除，防止非图文部分的油墨对印品造成影响；
步骤7：智能版辊浸入墨槽后，智能版辊与承印物接触时，通过上位机撤消上述数据和指令，使压电陶瓷恢复到与智能版辊表面平齐的状态，同时将网穴内的油墨转移到承印物上；智能版辊非首次与承印物接触时，上位机调节压电陶瓷的形变，使其表面与智能版辊表面的径向距离恰好等于墨层厚度，将油墨再次转移到承印物上，实现精确的叠印；
步骤8：电子油墨经过固化装置，使其固化干燥，以获得所需的物理性能；
步骤9：将固化的电子油墨与承印物通过检测设备检查并集合整理，以便进行后期加工；
步骤10：当发生油墨或杂物粘堵阻塞问题时，控制所有的压电陶瓷，使其处于与智能版辊表面平齐的状态，并在智能版辊旋转的状态下用刮墨刀刮去表面的油墨，解决粘堵阻塞问题；
步骤11：重复步骤4~步骤9，即可实现对同一原稿的连续印刷；当更换图稿时，只需更改步骤3中的网穴数据和控制指令即可。
本实施例的智能版辊5表面压电陶瓷数量庞大，从而引线数量庞大，所以可以将电极走线层502放在智能版辊5的中心位置，再与上位机11相连。上位机11与电极走线层502的连接方式，即接口线缆505有USB1.1、SUB2.0、USB3.0、串口、并口、打印口等方式。
本实施例在印刷的过程中，在印版的非图形部分，通过控制这一部分的电压使得压电陶瓷与智能版辊表面平齐；印版的图形部分可以根据所需电子油墨的浓度来对压电陶瓷施加不同的电压，压电陶瓷在电压作用下发生一定的形变，从而在版辊上形成相应的图形部分，转移到承印物1上的油墨厚度也不同，以满足印刷电子产品的要求。
本实施例的智能版辊5浸入墨槽4之前，控制电压使得智能版辊5表面所有的压电陶瓷与智能版辊5表面处于平齐，即网穴处于关闭状态；当浸入墨槽4时，控制该处图形部分压电陶瓷的形变来形成深度各异的网穴，非图形部分的压电陶瓷依然保持与智能版辊5表面平齐的状态，此时在图形部分的网穴形成真空，油墨在压力差的作用下被压入网穴；油墨首次向承印物1转移时，撤消使压电陶瓷发生形变的指令，使得压电陶瓷恢复到与智能版辊5表面平齐的状态，原来网穴内的油墨随网穴的消失转移到承印物1上，不需要使用任何压力装置；油墨非首次向承印物1转移时，控制该处压电陶瓷的形变，使其表面与智能版辊5表面的径向距离恰好等于墨层厚度，油墨即可再次转移到承印物1上。未印刷的部分与首次印刷的控制方法相同，保证印品的物理性能和几何形状不受破坏。随着智能版辊5不断旋转，在上位机11的控制下，图文部分的压电陶瓷在浸入墨槽4的瞬间发生形变，在与承印物1接触的瞬间恢复初始状态，以此来完成整个印品的印刷。
本实施例在印刷过程中，将智能版辊5的网穴数据实时改变成即将印刷图形的版辊网穴数据，造成印刷矩阵的变化，即可印制不同的线路与图形，可以实现低成本的个性化产品印刷，实现了“一辊多印”。
本实施例的印刷幅面不受圆柱体滚筒501大小的限制。传统的印刷滚筒必须根据滚筒大小来确定印刷品的幅面，而本发明可以将圆柱体滚筒501的半径设计成较小的尺寸。在印刷过程中，控制智能版辊5上下移动，选择性使用部分版辊，或者改变智能版辊5在轴向上的网穴数据，造成印刷矩阵可变，实现不同幅面线路与图形的印刷。
本实施例的定位与对齐装置7可以保证套印的准确性，上位机11根据光电传感器检测承印物1上新印图形与原有图形位置之间相位误差，通过连接线10指令驱动电机调整牵引辊进行误差调整。
本发明具有自动修复的功能，当遇到油墨阻塞的问题时，控制电压使得所有压电陶瓷处于与滚筒表面平齐的状态，在滚筒旋转的情况下用刮墨刀将表面油墨刮掉，即可解决油墨阻塞问题。同时在可在槽中放清洁剂，可以用来清洁滚筒。
尽管本说明书较多地使用了承印物1、输卷装置2、刮墨装置3、墨槽4、智能版辊5、压印滚筒6、定位与对齐装置7、固化装置8、收卷装置9、连接线10、上位机11、圆柱体滚筒501、电极走线层502、压电陶瓷层503、金属外层504、接口线缆505等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。