Ved produksjon av industrielle gravure-trykkplater krever et bredt overflateareal høy romlig oppløsning. Den raske arbeidsflyt-syklusen for trykkvalser krever effektiv gravering av et område på flere kvadratmeter med mikronivå-nøyaktighet på kort tid. Bruken av laser på dette feltet har følgende egenskaper: høy prosesseringshastighet, presis fokusering og fordelene ved digital modulasjon. På grunn av økt presisjon, repeterbarhet, fleksibilitet og produktivitet, erstatter direkte lasermikrostruktur tradisjonelle gravure platemaking teknikker (for eksempel mekanisk gravering med diamantpenner eller kjemisk etsing).
Trykkplate for roterende gravure består av en jevn kobber eller galvanisert stålrulle. Bildeinformasjonen graveres inn i bittesmå hulrom i kobber eller galvaniserte lag for å overføre blekket til underlaget (se figur 1). Et tynt lag krom sikrer en lang levetid på skriveren under alvorlige slipeforhold. Ved å bruke et doktorblad er det mulig å sikre at bare blekkmengden bestemt av cellestørrelsen blir levert.
Dyptrykk-sylinderen er 0,3-4,4 meter lang, omkretsen er 0,3-2,2 meter, og overflaten kan nå 10 kvadratmeter. Når skjermoppløsningen er 60-400 linjer / cm, er antall celler på trommelen vanligvis 108 til 1010. For å utføre bildebehandling på den mest økonomiske tiden, kreves det at lasere har høy repetisjonshastighet og høy gjennomsnittlig effekt. .
For storskala mikrogravering ved termo-optisk ablasjon er den mest effektive metoden å bruke en pulserende laserstråle, hvis enkelt laserpuls skaper et fullstendig nettinghulrom. Et Q-byttet Nd: YAG-lasersystem med en gjennomsnittlig fokuskraft på 500 watt og en repetisjonshastighet på 70 kHz (se figur 3) kan oppnå en volumetrisk ablasjonshastighet på sink på 1 cm / min og en areal-ablasjonshastighet på 0,1 M / min. Formen til cellene bestemmes av intensitetsbølgeformen til laserstrålen.
Halv-autotypiske celler (både dybde og diameter er forskjellige i gråtoner) kan genereres av en laser med en Gaussisk strålebølgeform, mens tradisjonelle celler (med konstant dybdeskiftende diameter ved hver grå verdi) genereres ved å bruke flatbunnede bølgeformer ( se figur 2). Størrelsen på nettinghulen avhenger av pulsenergien og styres av det digitale bildedatasettet ved bruk av en akustooptisk modulator. Diameteren varierer fra 25 til 150 meter, noe som kan definere skjermoppløsningen på bildet; dybden varierer fra 1 meter til 40 meter, som kan definere den grå verdien av de trykte prikkene.
Varmeoverføringen og konveksjonen av smelten må minimeres. Derfor har Daetwyler utviklet et spesielt elektrogalvanisert materiale med organiske tilsetningsstoffer, som har lavere varmeledningsevne enn vanlige sinkstrukturer. Ved å fordampe og fjerne denne spesielle sinken, kan smelteområdet og burrene reduseres til et tynt lag av sediment (innen 2-3 meter rundt cellen).
Hele overflaten på trommelen er vekselvis gravert av et kontinuerlig spiralnett hulrom spor. Når trommelhastigheten når 20 o / min, beveger behandlingshodet seg ved en traversmatning på 15-150 mikrometer / omdreining, parallelt med trommens akse (avhengig av skjermoppløsningen). Tykkelsen på nettveggen mellom cellene er bare 4-6 mikron med den maksimale toneverdien. Dette krever at siktningsnøyaktigheten til strålebestrålingsrullen er ca. 1 mikron.
En annen metode er å bruke en pulsmodulert høykraftsfiberlaser (gjennomsnittlig effekt på 500 watt), hvis puls repetisjonsfrekvens kan moduleres i området 30-100 kHz. Når frekvensen er 35 kHz, er det mer energi på hver puls, slik at et enkelt skudd kan bore et stort hull (for eksempel en diameter på 140 mikron når skjermen er 70 linjer / cm). Når frekvensen er 100 kHz, blir energien på hver puls mindre, så et lite nett er skåret ut (for eksempel er en skjerm med en diameter på 25 mikron 400 linjer / cm).
Betjeningen av den kvitrende laserstrålen er ikke-kontakt, noe som er en viktig fordel sammenlignet med elektromekanisk gravering ved bruk av en diamantpenn. Så lenge utskriftsprosessen er forutsigbar og repeterbar, kan graveringsuniformitet garanteres over hele sylinderens bredde. På grunn av den høye repeterbarheten er laserprosessen med ett skott en-hulls laser omtrent 10 ganger raskere enn elektromekanisk gravering.
Strålingsintensitet bølgeformmodulasjon
Det er mange forskjellige underlagsmaterialer på utskriftsmarkedet (for eksempel papir eller fleksibel folie), hver med forskjellige overflateegenskaper. Optimaliseringsmetoden for blekkoverføring avhenger av: underlagsoverflate (for eksempel ruhet, blekkabsorpsjonskapasitet), blekkparametere (for eksempel pigmentviskositet eller modell), og trykkplate. For hver forskjellige situasjon kan forskjellige former av skulpturerte nettinghulrom brukes for å oppnå det beste.
I tillegg til varmeledning og konveksjon, representerer cellene nøyaktig bølgeformens brennform for laserstrålen. For å få hver celle til å oppnå en bestemt form, blir den tredimensjonale intensitetsbølgeformen til strålen dannet aktivt i sanntid, og frekvensen som styres av bildedataene er opptil 100 kHz.
Gjennom den aktive moduleringen av intensitetsbølgeformen og den uavhengige endringen av energien til hver laserpuls, kan formen, diameteren og dybden til hver enkelt celle bestemmes uavhengig. Denne nye typen nett i fremstillingsprosessen for trykkplater kalles en Super Halfautotypical mesh (SHC), som er en forlengelse av Halfautotypical nett (dybden og diameteren til det halvautomatiske nettet er varierende, men kan ikke kontrolleres uavhengig).
SHC-modulasjon gjør det mulig for et enkelt lasersystem å forme forskjellige masker (tradisjonell, autotypisk, halfautotypisk). Tidligere var forskjellige prosesser påkrevd (elektromekanisk gravering, kjemisk etsing). Nye nettformer kan nå genereres for å optimalisere blekkoverføringsegenskaper og utskrivbarhet for hver farge% -toneverdi og trykt underlag.
Strategi og anvendelse
I tillegg til metoden "single shot and single hole" for SHC-bølgeformmodulering, er det også mulig å designe graveringsnett ved å overlegge kontinuerlige laserpulser, men lyspunktets diameter er mindre enn den nødvendige maskestørrelsen (for eksempel diameter på lyspunktet 10-15 mikron, cellestørrelse 100 mikron). Formen og den indre strukturen til det dannede hulrommet avhenger av skanningsskjemaet for modulering, overlapp og laserpulser (for eksempel skannealgoritmen til bildesettingsmaskin).
Chirped kontinuerlig-bølgelasere er modulert eller gråskala modulert, og de kan gravere små overlappende striper for å danne diamantformede nettinghull. Fordelen ligger i den høye oppløsningen på bildet (for eksempel når oppløsningen 1000 linjer / cm og lyspunktdiameteren er 15-20 mikron når den fremre transporttrinnstørrelsen er 10 mikron). Ulempen ligger i tapet av produksjonskapasitet, som må kompenseres ved å bruke en høyere modulasjonsfrekvens (ca. 1 MHz) og et flerstrålegraveringshode.
På grunn av sin høye toppeffekt når du fokuserer, kan fiberlasere med høy lysstyrke (200-600 watt, kontinuerlig bølge, pulsmodulering) eller ultra-korte pulslasere oppnå denne avanserte graveringsmetoden. I tillegg til sink, kan denne høye lysstyrken også brukes til gravering av andre materialer, for eksempel kobber og keramikk.
Bildesettingsmaskinens skanneprosessalgoritme er egnet for mange høyoppløselige todimensjonale (utskrifts) applikasjoner og tredimensjonale (utskrifts) applikasjoner. Slik som gravering av RFID gravyrrulle.
Trykt elektronisk teknologi er en kommende ny teknologi. Den høye presisjonen som kreves av elektroniske komponenter og kretsløp, vil sette et nytt mål for nøyaktigheten og ensartetheten på utskriftsutdataene. De fleste organiske og uorganiske blekk for ledere og halvledere er klistrete og vanskelige å trykke.
For jevn, ikke-porøs lagdeling av disse blekkene, er nøyaktig kontroll av cellegeometri og overflatestruktur på graveplater kritisk. Fig. 5C viser graveringstesten av RFID-taggenantennen, og konturlinjens bredde er bare 10 mikron.
Holmium laserteknologi kombinerer digitale bildemetoder, forbedrer den tradisjonelle utskriftsplatemakeringsprosessen og forbedrer effektiviteten, skjermområdet, nøyaktigheten og kvaliteten på utskrifter. Tilsvarende algoritmer kan brukes til å bruke forskjellige lasertyper. Ved å benytte den modulerte laserstrålebølgeformen er SHC-prosessen med ett skott enhullet i dag den raskeste prosessen for gravur, som kan brukes til forskjellige underlag, blekk og utskrift. En ny graveringsalgoritme ved bruk av en kraftig TEM00-kilde utvider anvendelsen av laserablasjonsmetoder til en rekke industrielle bruksområder, for eksempel anilox-ruller for overføring av stort område, høye presisjon gravure-utskriftsmønstre for utskrift av elektronikk og for 3D-utskrift verktøy. Når både den nødvendige laserkraften og den nye graverende modne algoritmen er oppfylt, vil den ultra-korte pulslaseren være i stand til å fremme og forbedre den ovennevnte metoden. Utfordringen fremover vil være å bruke picosecond ultrashort-pulslasere for å optimalisere ablasjonsprosessen.
