Pri proizvodnji industrijskih gravurnih tiskarskih plošč široka površina zahteva visoko prostorsko ločljivost. Hiter cikel dela tiskalnih valjev zahteva učinkovito graviranje površine nekaj kvadratnih metrov z natančnostjo mikronov v kratkem času. Uporaba laserja na tem področju ima naslednje značilnosti: visoka hitrost obdelave, natančno ostrenje in prednosti digitalne modulacije. Zaradi večje natančnosti, ponovljivosti, fleksibilnosti in produktivnosti neposredna laserska mikrostruktura nadomešča tradicionalne tehnike izdelovanja gravur (npr. Mehansko graviranje z diamantnimi peresniki ali kemično jedkanje).
Vrtljiva gravurna tiskarska plošča je sestavljena iz enotnega bakrenega ali pocinkanega jeklenega valja. Informacije o sliki so vrezane v drobne vdolbine v bakrenih ali pocinkanih plasteh za prenos črnila na podlago (glej sliko 1). Tanka plast kroma zagotavlja dolgo življenjsko dobo tiskalnika v močnih pogojih brušenja. Z uporabo zdravniškega rezila je mogoče zagotoviti, da se dostavi samo količina črnila, določena glede na velikost celice.
Grobni tiskarski valj je dolg 0,3-4,4 metra, obseg je 0,3-2,2 metra, površina pa lahko doseže 10 kvadratnih metrov. Če je ločljivost zaslona 60-400 vrstic / cm, je število celic na bobnu običajno od 108 do 1010. Za lažjo obdelavo slike v najbolj varčnem času morajo laserji imeti visoko stopnjo ponavljanja impulzov in visoko povprečno moč .
Za obsežno mikrograviranje s termo-optično ablacijo je najučinkovitejša uporaba impulznega laserskega žarka, katerega en sam laserski impulz ustvari popolno mrežno votlino. Qd-preklopljeni Nd: YAG laserski sistem s povprečno fokusno močjo 500 vatov in stopnjo ponovitve 70 kHz (glej sliko 3) lahko doseže volumetrično stopnjo ablacije cinka 1 cm / min in površinsko stopnjo ablacije 0,1 M / min. Oblika celic je določena z intenziteto valovne oblike laserskega žarka.
Polavtotipske celice (tako globina kot premer sta v sivih barvah spremenljive) lahko ustvarimo z laserjem z Gaussovo valovno obliko snopa, medtem ko tradicionalne celice (s konstantnim spreminjanjem globine premera pri vsaki sivi vrednosti) ustvarimo z uporabo valovitih oblik z ravnim dnom ( glej sliko 2). Velikost mrežne votline je odvisna od energije impulza in jo nadzirajo digitalni slikovni podatki z uporabo akustično-optičnega modulatorja. Premer sega od 25 metrov do 150 metrov, kar lahko opredeli ločljivost zaslona slike; globina sega od 1 metra do 40 metrov, kar lahko določi sivo vrednost natisnjenih pik.
Prenos toplote in konvekcija taline morata biti čim manjša. Zato je Daetwyler razvil poseben elektro galvaniziran material z organskimi dodatki, ki ima nižjo toplotno prevodnost kot običajne cinkove strukture. S hlapanjem in črtanjem tega posebnega cinka se lahko območje taljenja in poči zmanjša na tanek sloj usedline (v 2-3 metrih okoli celice).
Celotna površina bobna je izmenično vrezana z neprekinjeno mrežico v obliki spiralne mreže. Ko hitrost bobna doseže 20 vrt./min, se procesna glava premika s pomikom 15-150 mikronov / vrtljajem, vzporedno z osjo bobna (odvisno od ločljivosti zaslona). Debelina mrežaste stene med celicami je pri največji tonski vrednosti le 4-6 mikronov. To zahteva, da je ciljna natančnost valjčka za obsevanje snopa približno 1 mikron.
Druga metoda je uporaba impulzno moduliranega vlaknastega laserja (povprečna moč 500 vatov), katerega frekvenco ponavljanja impulzov lahko modulirate v območju 30-100 kHz. Če je frekvenca 35 kHz, je na vsakem impulzu več energije, tako da lahko en posnetek izvrta veliko luknjo (na primer premer 140 mikronov, ko je zaslon 70 vrstic / cm). Ko je frekvenca 100 kHz, postane energija na vsakem impulzu manjša, zato je vklesano majhno mrežico (na primer zaslon s premerom 25 mikronov je 400 vrstic / cm).
Delovanje stiskanega laserskega žarka je brezkontaktno, kar je ključna prednost v primerjavi z elektromehanskim graviranjem z uporabo diamantnega peresa. Dokler je postopek tiskanja predvidljiv in ponovljiv, lahko zagotovimo enakomernost graviranja po celotni širini valja. Zaradi visoke ponovljivosti je laserski postopek z enim strelom eno luknjo približno 10-krat hitrejši kot elektromehansko graviranje.
Modulacija valovne intenzitete snopa
Na tiskarskem trgu je veliko različnih materialov za podlage (na primer papir ali prožna folija), vsak z različnimi površinskimi lastnostmi. Način optimizacije prenosa črnila je odvisen od: površine podlage (na primer hrapavost, sposobnost absorpcije črnila), parametrov črnila (na primer viskoznosti pigmenta ali modela) in tiskalne plošče. Za vsako različno situacijo lahko uporabimo različne oblike vrezanih mrežastih votlin, da dosežemo najboljše.
Celice poleg toplotne prevodnosti in konvekcije natančno predstavljajo obliko vala žariščne jakosti laserskega žarka. Da bi vsaka celica dosegla določeno obliko, se v realnem času aktivno oblikuje tridimenzionalna valovna oblika snopa, frekvenca, ki jo nadzorujejo slikovni podatki, pa do 100 kHz.
Z aktivno modulacijo intenzitetnega valovanja in neodvisno spremembo energije vsakega laserskega impulza je mogoče neodvisno določiti obliko, premer in globino vsake posamezne celice. Ta nova vrsta mrežnega očesa v postopku izdelave tiskalnih plošč se imenuje Super Halfautotipska mrežica (SHC), ki je podaljšek Halfautotipske mrežice (globina in premer polavtomatske mreže sta spremenljiva, vendar ju ni mogoče nadzorovati neodvisno).
SHC modulacija omogoča en sam laserski sistem za risanje različnih mrež (tradicionalnih, avtotipnih, halfautotipskih). V preteklosti so bili potrebni različni postopki (elektromehansko graviranje, kemično jedkanje). Zdaj lahko ustvarite nove oblike mrežice za optimizacijo lastnosti prenosa črnila in tiskljivosti za vsako barvno vrednost%-tone in tiskano podlago.
Strategija in uporaba
Poleg metode "single shot and single hole" SHC modulacije valnega snopa SHC je možno oblikovati tudi graviranje mrež z nalaganjem neprekinjenih laserskih impulzov, vendar je premer svetlobne točke manjši od zahtevane velikosti očes (npr. premer svetlobne pege 10-15 mikronov, velikost celice 100 mikronov). Oblika in notranja struktura oblikovane votline je odvisna od skeniranja sheme modulacije, prekrivanja in laserskih impulzov (kot je algoritem za skeniranje stroja za nastavitev slike).
Stiskani laserji z neprekinjenimi valovi so preklopljeni ali modulirani v sivi lestvici in lahko vgravirajo majhne prekrivajoče se trakove, da tvorijo mrežaste luknje v obliki diamanta. Njegova prednost je v visoki ločljivosti slike (na primer ločljivost doseže 1000 vrstic / cm, premer svetlobe pa 15-20 mikronov, ko je korak koraka naprej 10 mikronov). Pomanjkljivost je v izgubi proizvodne zmogljivosti, ki jo je treba nadoknaditi z višjo modulacijsko frekvenco (približno 1 MHz) in večrezno gravirano glavo.
Zaradi visoke vršne moči pri fokusiranju lahko ta napredna metoda graviranja dosežejo svetlobni laserji z visoko svetlostjo (200–600 vatov, neprekinjeno valovanje, impulzna modulacija) ali ultra kratki impulzni laserji. Poleg cinka lahko to visoko svetlost uporabimo tudi za graviranje drugih materialov, na primer bakra in keramike.
Algoritem postopka skeniranja slik za nalaganje slik je primeren za številne dvodimenzionalne (tiskarske) aplikacije z visoko ločljivostjo in tridimenzionalne (tiskarske) aplikacije. Kot je graviranje RFID gravurnega valja.
Tiskana elektronska tehnologija je prihajajoča nova tehnologija. Visoka natančnost, ki jo zahtevajo elektronske komponente in vezja, bo postavila novo merilo za natančnost in enotnost izpisa. Večina organskih in anorganskih črnil za prevodnike in polprevodnike je trajnih in jih je težko natisniti.
Za enakomerno, neporozno plast teh barv je natančen nadzor geometrije celic in teksture površine gravurnih plošč. Slika 5C prikazuje test graviranja antene RFID, širina črte konture pa je le 10 mikronov.
Holmijeva laserska tehnologija združuje digitalne metode slikanja, izboljšuje tradicionalni postopek tiskanja plošč in izboljša učinkovitost, obseg zaslona, natančnost in kakovost izpisa. Ustrezni algoritmi se lahko uporabljajo za uporabo različnih vrst laserjev. S pomočjo moduliranega valovnega oblika laserskega žarka je postopek SHC z eno luknjo trenutno najhitrejši postopek za gravuro, ki se lahko uporablja za različne podlage, črnila in tisk. Nov algoritem graviranja z uporabo visoko zmogljivega vira TEM00 razširja uporabo laserskih ablacijskih metod na vrsto industrijskih aplikacij, kot so valjčki anilox za prenos materiala z velikimi površinami, visoko precizni vzorci globokega tiska za elektroniko tiskanja in za 3D-tiskanje orodja. Ko bosta dosežena tako potrebna moč laserja kot nov algoritem zrelega graviranja, bo ultra-kratki impulzni laser lahko spodbudil in izboljšal zgoraj navedeno metodo. Izziv, ki ga čaka, bo uporaba picosekundnih ultra kratkih impulznih laserjev za optimizacijo postopka ablacije.
