Při výrobě tiskových desek pro průmyslovou hlubotisk vyžaduje velká povrchová plocha vysoké prostorové rozlišení. Rychlý pracovní cyklus tiskařských válců vyžaduje efektivní rytí plochy několika metrů čtverečních s přesností na mikronové úrovni v krátkém časovém období. Aplikace laseru v této oblasti má následující vlastnosti: vysoká rychlost zpracování, přesné zaostření a výhody digitální modulace. Vzhledem ke zvýšené přesnosti, opakovatelnosti, flexibilitě a produktivitě nahrazuje přímá laserová mikrostruktura tradiční techniky hlubotisku (například mechanické gravírování diamantovými pery nebo chemickým leptáním).
Rotační hlubotisková deska se skládá z rovnoměrného měděného nebo pozinkovaného ocelového válce. Obrazové informace jsou vyryty do malých dutin v měděných nebo galvanizovaných vrstvách, aby se inkoust přenesl na substrát (viz obrázek 1). Tenká vrstva chromu zajišťuje dlouhou životnost tiskárny za těžkých podmínek broušení. Použitím čepele lékaře je možné zajistit, aby bylo dodáno pouze množství inkoustu určené velikostí buňky.
Válec pro hlubotisk je dlouhý 0,3-4,4 metrů, obvod je 0,3-2,2 metrů a plocha povrchu může dosáhnout 10 metrů čtverečních. Pokud je rozlišení obrazovky 60-400 řádků / cm, je počet buněk v bubnu obvykle 108 až 1010. Aby bylo možné zpracování obrazu v nejúspornějším čase, musí lasery mít vysokou frekvenci opakování pulzů a vysoký průměrný výkon .
Pro mikrogravírování ve velkém měřítku pomocí termooptické ablace je nejúčinnější metodou použití pulzního laserového paprsku, jehož jediný laserový puls vytváří úplnou síťovou dutinu. Q-přepnutý Nd: YAG laserový systém s průměrným zaostřovacím výkonem 500 wattů a opakovací frekvencí 70 kHz (viz obrázek 3) může dosáhnout objemové ablační rychlosti zinku 1 cm / min a plošné ablační rychlosti 0,1 M / min. Tvar buněk je určen vlnovým průběhem intenzity laserového paprsku.
Poloautotypické buňky (hloubka i průměr jsou proměnlivé ve stupních šedi) mohou být generovány laserem s Gaussovým tvarem vlny, zatímco tradiční buňky (s konstantním průměrem měnícím hloubku při každé šedé hodnotě) jsou generovány pomocí tvarů s plochým dnem ( viz obrázek 2). Velikost dutiny oka závisí na pulzní energii a je řízena digitálním obrazovým datovým souborem pomocí akustooptického modulátoru. Průměr se pohybuje od 25 metrů do 150 metrů, což může definovat rozlišení obrazu obrazu; hloubka se pohybuje od 1 metru do 40 metrů, což může definovat šedou hodnotu tištěných bodů.
Přenos tepla a proudění taveniny musí být minimalizovány. Proto společnost Daetwyler vyvinula speciální galvanizovaný materiál s organickými přísadami, který má nižší tepelnou vodivost než běžné zinkové struktury. Odpařováním a ablací tohoto speciálního zinku lze oblast tání a otřepy redukovat na tenkou vrstvu sedimentu (do 2–3 metrů kolem buňky).
Celý povrch bubnu je střídavě vyryto kontinuální spirálovou síťovitou dráhou. Když rychlost bubnu dosáhne 20 ot / min, zpracovatelská hlava se pohybuje při posuvu posuvem 15 - 150 mikronů / otáčku, rovnoběžně s osou bubnu (v závislosti na rozlišení obrazovky). Tloušťka síťové stěny mezi buňkami je při maximální hodnotě tónu pouze 4 až 6 mikronů. To vyžaduje, aby přesnost zaměřování ozařovacího válce paprsku byla asi 1 mikron.
Další metodou je použití pulzně modulovaného vysokovýkonného vláknového laseru (průměrný výkon 500 wattů), jehož frekvence opakování pulsu může být modulována v rozsahu 30-100 kHz. Když je frekvence 35 kHz, je na každém impulsu více energie, takže jediný výstřel může vyvrtat velkou díru (například průměr 140 mikronů, když je obrazovka 70 řádků / cm). Když je frekvence 100 kHz, energie na každý puls se sníží, takže je vyřezáno malé pletivo (například obrazovka s průměrem 25 mikronů je 400 řádků / cm).
Činnost chirovaného laserového paprsku je bezkontaktní, což je klíčová výhoda ve srovnání s elektromechanickým gravírováním pomocí diamantového pera. Dokud je proces tisku předvídatelný a opakovatelný, lze po celé šířce válce zaručit uniformitu gravírování. Vzhledem k vysoké opakovatelnosti je jednorázový laserový postup s jedinou dírkou asi 10krát rychlejší než elektromechanické gravírování.
Modulace vlnové intenzity paprsku
Na trhu tisku je mnoho různých podkladových materiálů (jako je papír nebo pružná fólie), z nichž každý má odlišné povrchové vlastnosti. Metoda optimalizace přenosu inkoustu závisí na: povrchu podkladu (jako je drsnost, kapacita absorpce inkoustu), parametrech inkoustu (jako je pigmentová viskozita nebo model) a tiskové desce. Pro každou odlišnou situaci lze pro dosažení nejlepších výsledků použít různé tvary vyřezávaných dutin.
Kromě vedení tepla a konvekce představují buňky přesně tvar ohniskové intenzity laserového paprsku. Aby každá buňka dosáhla specifického tvaru, je trojrozměrný tvar vlny intenzity paprsku aktivně vytvářen v reálném čase a frekvence řízená obrazovými daty je až 100 kHz.
Prostřednictvím aktivní modulace průběhu intenzity a nezávislé změny energie každého laserového pulsu lze nezávisle určit tvar, průměr a hloubku každé jednotlivé buňky. Tento nový typ pletiva ve výrobním procesu tiskové desky se nazývá Super Halfautotypical mesh (SHC), což je rozšíření Halfautotypical mesh (hloubka a průměr poloautomatické sítě jsou variabilní, ale nelze je kontrolovat samostatně).
Modulace SHC umožňuje jedinému laserovému systému vyřezávat různá oka (tradiční, autotypická, poloautotypická). V minulosti byly vyžadovány různé procesy (elektromechanické gravírování, chemické leptání). Nyní lze vygenerovat nové tvary mřížky pro optimalizaci charakteristik přenosu inkoustu a možnosti potisku pro každou hodnotu% barvy tónu a tištěný substrát.
Strategie a aplikace
Kromě metody „jediného výstřelu a jediného otvoru“ modulace tvaru vlny paprsku SHC je také možné navrhnout gravitační sítě superponováním kontinuálních laserových pulzů, ale průměr světelné skvrny je menší než požadovaná velikost ok (jako je průměr světelné skvrny 10-15 mikronů, velikost buněk 100 mikronů). Tvar a vnitřní struktura vytvořené dutiny závisí na skenovacím schématu modulace, překrývání a laserových pulsech (jako je skenovací algoritmus stroje na sazbu obrazu).
Chirped lasery s kontinuální vlnou jsou spínány nebo modulovány v šedém měřítku a mohou gravírovat malé překrývající se pruhy a vytvářet tak otvory ve tvaru kosočtverců. Jeho výhoda spočívá ve vysokém rozlišení obrazu (například rozlišení dosahuje 1 000 řádků / cm a průměr světelné skvrny je 15-20 mikronů, když je velikost kroku dopředného transportu 10 mikronů). Nevýhoda spočívá ve ztrátě výrobní kapacity, která musí být kompenzována použitím vyšší modulační frekvence (asi 1 MHz) a gravitační hlavy s více paprsky.
Díky svému vysokému špičkovému výkonu při zaostřování mohou vláknové lasery s vysokým jasem (200–600 wattů, kontinuální vlna, pulzní modulace) nebo ultrakrátké pulzní lasery dosáhnout této pokročilé gravírovací metody. Kromě zinku lze tento vysoký jas použít také pro gravírování jiných materiálů, jako je měď a keramika.
Algoritmus skenovacího stroje pro sazbu obrazu je vhodný pro mnoho aplikací s vysokým rozlišením pro dvourozměrné (tisk) a trojrozměrné (tisk) aplikace. Jako je gravírování gravírovacího válce RFID.
Tištěná elektronická technologie je nová nová technologie. Vysoká přesnost vyžadovaná elektronickými součástkami a obvody stanoví nový standard pro přesnost a jednotnost tiskového výstupu. Většina organických a anorganických inkoustů pro vodiče a polovodiče je pastovitá a obtížně tisknutelná.
Pro rovnoměrné, neporézní vrstvení těchto inkoustů je kritická přesná kontrola geometrie buněk a povrchové textury hlubotiskových desek. Na obr. 5C je znázorněn test rytí antény RFID a šířka obrysové linie je pouze 10 mikronů.
Laserová technologie Holmium kombinuje metody digitálního zobrazování, zlepšuje tradiční proces výroby tiskových desek a zlepšuje účinnost, rozsah obrazovky, přesnost a kvalitu tiskového výstupu. K použití různých typů laserů lze použít odpovídající algoritmy. S využitím modulované vlnové křivky laserového paprsku je jednorázový jednokanálový SHC proces v současné době nejrychlejším procesem gravírování, který lze použít pro různé substráty, inkousty a tisk. Nový algoritmus gravírování využívající vysoce výkonný zdroj TEM00 rozšiřuje použití metod laserové ablace na řadu průmyslových aplikací, jako jsou aniloxové válečky pro přenos velkoplošných materiálů, vysoce přesné hlubotiskové vzory pro tiskovou elektroniku a pro 3D tisk nástroje. Když je splněna jak potřebná energie laseru, tak nový algoritmus gravírování zralých vzorků, bude ultra krátký pulzní laser schopen výše uvedenou metodu podporovat a vylepšovat. Výzvou do budoucna bude použití pikosekundových ultrakrátkých pulsních laserů pro optimalizaci procesu ablace.
