Ved produktion af industrielle gravure-trykplader kræver et bredt overfladeareal en høj rumlig opløsning. Den hurtige arbejdsgangscyklus for trykvalser kræver effektiv indgravering af et område på flere kvadratmeter med mikroniveaunøjagtighed på kort tid. Anvendelse af laser på dette felt har følgende egenskaber: høj behandlingshastighed, præcis fokusering og fordelene ved digital modulation. På grund af øget præcision, gentagelighed, fleksibilitet og produktivitet erstatter direkte lasermikrostruktur traditionelle gravure-platemaking-teknikker (såsom mekanisk indgravering med diamantpenne eller kemisk ætsning).
Trykplade til roterende gravure består af en ensartet kobber- eller galvaniseret stålrulle. Billedinformationen er indgraveret i små hulrum i kobber eller galvaniserede lag for at overføre blækket til underlaget (se figur 1). Et tyndt lag krom sikrer en lang levetid på printeren under svære slibeforhold. Ved at bruge et lægeblad er det muligt at sikre, at kun den blækmængde, der bestemmes af cellestørrelsen, leveres.
Dyptrykscylinderen er 0,3-4,4 meter lang, omkredsen er 0,3-2,2 meter, og overfladearealet kan nå 10 kvadratmeter. Når skærmopløsningen er 60-400 linier / cm, er antallet af celler på tromlen normalt 108 til 1010. For at udføre billedbehandling på den mest økonomiske tid kræves det, at lasere har en høj puls gentagelsesfrekvens og høj gennemsnitlig effekt .
Til storskala mikrogravering ved termo-optisk ablation er den mest effektive metode at bruge en pulseret laserstråle, hvis enkelt laserpuls skaber et komplet mesh hulrum. Et Q-switchet Nd: YAG-lasersystem med en gennemsnitlig fokuskraft på 500 watt og en gentagelsesfrekvens på 70 kHz (se figur 3) kan opnå en volumetrisk ablationshastighed på zink på 1 cm / min og en arealblæsningshastighed på 0,1 M / min. Cellenes form bestemmes af laserstrålens intensitetsbølgeform.
Halv-autotype celler (både dybde og diameter er varierende i gråtoner) kan genereres ved hjælp af en laser med en Gaussisk strålebølgeform, mens traditionelle celler (med konstant dybdeskiftende diameter ved hver grå værdi) genereres ved hjælp af fladbundede bølgeformer ( se figur 2). Størrelsen på mesh hulrummet afhænger af pulsenergien og styres af det digitale billeddatasæt ved hjælp af en akusto-optisk modulator. Diameteren spænder fra 25 meter til 150 meter, hvilket kan definere billedets skærmopløsning; dybden varierer fra 1 meter til 40 meter, som kan definere den grå værdi af de udskrevne prikker.
Varmeoverførslen og konvektionen af smelten skal minimeres. Derfor har Daetwyler udviklet et specielt elektro-galvaniseret materiale med organiske tilsætningsstoffer, som har en lavere varmeledningsevne end almindelige zinkstrukturer. Ved at fordampe og fjerne denne specielle zink kan smelteområdet og burrerne reduceres til et tyndt lag af sediment (inden for 2-3 meter omkring cellen).
Tromlens hele overflade graveres skiftevis af et kontinuerligt spiralformet hulrumspor. Når tromlehastigheden når 20 o / min, bevæger behandlingshovedet sig ved en gennemgangstilførsel på 15-150 mikron / omdrejning, parallelt med tromlens akse (afhængigt af skærmopløsningen). Tykkelsen af maskevæggen mellem cellerne er kun 4-6 mikron ved den maksimale toneværdi. Dette kræver, at strålingsbestrålingsrullens målnøjagtighed er ca. 1 mikron.
En anden metode er at bruge en pulsmoduleret højeffekt fiberlaser (gennemsnitlig effekt på 500 watt), hvis pulsrepetitionsfrekvens kan moduleres i området 30-100 kHz. Når frekvensen er 35 kHz, er der mere energi på hver puls, så et enkelt skud kan bore et stort hul (f.eks. En diameter på 140 mikron, når skærmen er 70 linier / cm). Når frekvensen er 100 kHz, bliver energien på hver puls mindre, så et lille mesh udskæres (for eksempel er en skærm med en diameter på 25 mikron 400 linier / cm).
Betjeningen af den kvitrede laserstråle er ikke-kontakt, hvilket er en nøglefordel sammenlignet med elektromekanisk gravering ved hjælp af en diamantpen. Så længe udskrivningsprocessen er forudsigelig og gentagelig, kan graveringsuniformiteten garanteres over hele cylinderbredden. På grund af den høje gentagelighed er laserproses med enkelt skud ca. 10 gange hurtigere end elektromekanisk gravering.
Stråleintensitet bølgeformmodulering
Der er mange forskellige underlagsmaterialer på trykmarkedet (såsom papir eller fleksibel folie), hver med forskellige overfladekarakteristika. Optimeringsmetoden til blækoverførsel afhænger af: underlagsoverflade (såsom ruhed, blækabsorptionskapacitet), blækparametre (såsom pigmentviskositet eller model) og trykplade. For hver forskellige situationer kan forskellige former af skulpturerede mesh hulrum bruges til at opnå det bedste.
Ud over varmeledning og konvektion repræsenterer cellerne nøjagtigt bølgeformen for laserstrålen. For at gøre hver celle til en bestemt form, dannes den tredimensionelle intensitetsbølgeform af strålen aktivt i realtid, og frekvensen, der styres af billeddataene, er op til 100 kHz.
Gennem den aktive modulation af intensitetsbølgeformen og den uafhængige ændring af energien i hver laserpuls, kan formen, diameteren og dybden af hver enkelt celle bestemmes uafhængigt. Denne nye masketype i fremstillingsprocessen til trykplader kaldes en Super Halfautotypical mesh (SHC), som er en forlængelse af Halfautotypical net (dybden og diameteren af det halvautomatiske net er varierende, men kan ikke styres uafhængigt).
SHC-modulation muliggør et enkelt lasersystem til at skulpturere forskellige masker (traditionel, autotypisk, halfautotypisk). Tidligere var forskellige processer nødvendige (elektromekanisk gravering, kemisk ætsning). Nye maskeformer kan nu genereres for at optimere blækoverførselsegenskaber og udskrivbarhed for hver farve% -tone værdi og trykt underlag.
Strategi og anvendelse
Ud over metoden "enkelt skud og enkelt hul" til SHC-strålebølgeformmodulation er det også muligt at designe graveringsmasker ved at overlejre kontinuerlige laserimpulser, men diameteren på lyspunktet er mindre end den krævede maskestørrelse (som f.eks. lyspunktets diameter 10-15 mikron, cellestørrelse 100 mikron). Formen og den interne struktur af det dannede hulrum afhænger af scanningsskemaet for modulering, overlapning og laserpulser (såsom scanningsalgoritmen for billedindstillingsmaskine).
Chirpede kontinuerlige bølgelasere er omskiftet eller gråskala moduleret, og de kan gravere små overlappende striber til dannelse af diamantformede nethuller. Dens fordel ligger i billedets høje opløsning (for eksempel når opløsningen 1000 linier / cm, og lyspunktsdiameteren er 15-20 mikron, når den forreste transporttrinnestørrelse er 10 mikron). Ulempen ligger i tabet af produktionskapacitet, som skal kompenseres ved at bruge en højere moduleringsfrekvens (ca. 1 MHz) og et flerstrålegraveringshoved.
På grund af sin høje spidseffekt ved fokusering kan fiberlasere med høj lysstyrke (200-600 watt, kontinuerlig bølge, pulsmodulering) eller ultrakorte pulslaser opnå denne avancerede graveringsmetode. Ud over zink kan denne høje lysstyrke også bruges til indgravering af andre materialer, såsom kobber og keramik.
Billedtypermaskinscanningsprocessealgoritme er velegnet til mange to-dimensionelle (udskrivnings) applikationer og tredimensionelle (udskrivning) applikationer i høj opløsning. Såsom gravering af RFID gravyrulle.
Trykt elektronisk teknologi er en kommende ny teknologi. Den høje præcision, der kræves af elektroniske komponenter og kredsløb, sætter en ny benchmark for nøjagtighed og ensartethed af udskriftsudgang. De fleste organiske og uorganiske blæk til ledere og halvledere er pastaagtige og vanskelige at udskrive.
For ensartet, ikke-porøs lagdeling af disse farver er præcis kontrol af cellegeometri og overfladestruktur af graveplader kritisk. Fig. 5C viser graveringstesten af RFID-mærkeantennen, og konturlinjens bredde er kun 10 mikron.
Holmium laserteknologi kombinerer digitale billeddannelsesmetoder, forbedrer den traditionelle udskrivningsproces til fremstilling af plader og forbedrer effektiviteten, skærmområdet, nøjagtigheden og kvaliteten af udskrivningsprodukter. Tilsvarende algoritmer kan bruges til at anvende forskellige lasertyper. Ved hjælp af den modulerede laserstrålebølgeform er SHC-processen med enkelt skud en-hul i øjeblikket den hurtigste gravyringsproces, der kan bruges til forskellige underlag, trykfarver og trykning. En ny graveringsalgoritme ved hjælp af en højeffekt TEM00-kilde udvider anvendelsen af laserablationsmetoder til en række industrielle applikationer, såsom anilox-ruller til materialeoverførsel i stort område, høje præcision af gravure til mønster til udskrivning af elektronik og til 3D-udskrivning værktøjer. Når både den nødvendige laserkraft og den nye indgraverede modne algoritme er opfyldt, vil den ultra-korte impulslaser være i stand til at fremme og forbedre ovennævnte metode. Udfordringen fremover vil være at bruge picosecond ultrashort-pulslasere til at optimere ablationsprocessen.
