U proizvodnji industrijskih gravurarskih ploča za široku površinu potrebna je velika prostorna rezolucija. Brz ciklus rada tiskanog valjka zahtijeva efikasno graviranje površine od nekoliko kvadratnih metara s preciznošću na mikronskim nivoima u kratkom vremenskom periodu. Primjena lasera u ovom polju ima sljedeće karakteristike: veliku brzinu obrade, precizno fokusiranje i prednosti digitalne modulacije. Zbog povećane preciznosti, ponovljivosti, fleksibilnosti i produktivnosti, direktno lasersko mikrostrukturiranje zamjenjuje tradicionalne tehnike izrade gravura (poput mehaničkog graviranja dijamantskim olovkama ili hemijsko jetkanje).
Rotaciona gravura ispisna ploča sastoji se od jednolikog bakrenog ili pocinčanog čeličnog valjka. Informacije o slici su ugravirane u sitne šupljine u bakrenim ili pocinčanim slojevima kako bi se mastilo prenijelo na podlogu (vidi sliku 1). Tanak sloj kroma osigurava dug radni vijek pisača u teškim uvjetima brušenja. Upotrebom ljekarske oštrice moguće je osigurati isporuku samo količine tinte utvrđene veličinom ćelije.
Gravurni tiskarski cilindar dugačak je 0,3-4,4 metra, obim je 0,3-2,2 metra, a površina može dostići 10 četvornih metara. Kada je rezolucija ekrana 60-400 linija / cm, broj ćelija na bubnju je obično 108 do 1010. Da bi se obrada slike odvijala u najekonomičnije vrijeme, laseri moraju imati visoku stopu ponavljanja pulsa i visoku prosječnu snagu .
Za mikrograviranje velikih razmjera termo-optičkom ablacijom najefikasnija metoda je upotreba pulsiranog laserskog snopa, čiji pojedinačni laserski impuls stvara potpunu mrežastu šupljinu. Qd-prebačeni Nd: YAG laserski sistem s prosječnom fokusnom snagom od 500 vata i brzinom ponavljanja od 70 kHz (vidi sliku 3) može postići volumetrijsku stopu ablacije cinka od 1 cm / min i površinsku stopu ablacije od 0,1 M / min Oblik ćelija određen je talasnim oblikom intenziteta laserskog snopa.
Pola-autotipske ćelije (i dubina i promjer su promjenljivi u sivim tonovima) mogu se generirati laserom s Gaussovim valnim oblikom snopa, dok se tradicionalne stanice (s konstantnim promjerom dubine pri svakoj sivoj vrijednosti) generiraju korištenjem valnih oblika ravnog dna ( vidi sliku 2). Veličina šupljine mreže ovisi o energiji impulsa, a kontrolira je skup digitalnih slika pomoću akustično-optičkog modulatora. Prečnik se kreće od 25 do 150 metara, što može definisati rezoluciju slike na slici; dubina se kreće od 1 metra do 40 metara, što može definirati vrijednost sive ispisane točke.
Prijenos topline i konvekcija taline moraju biti smanjeni. Stoga je Daetwyler razvio poseban elektro-pocinčani materijal s organskim dodacima, koji ima nižu toplinsku provodljivost od običnih cinkovih struktura. Isparavanjem i uklanjanjem ovog posebnog cinka područje topljenja i bura se mogu smanjiti u tanak sloj sedimenta (u roku od 2-3 metra oko ćelije).
Čitava površina bubnja naizmjenično je urezana trakom kontinuirane spiralne mrežaste šupljine. Kada brzina bubnja dostigne 20 o / min, glava za obradu kreće se s poprečnim dovodom 15-150 mikrona / okretajem, paralelno s osi bubnja (ovisno o rezoluciji ekrana). Debljina stijenke mreže između ćelija iznosi samo 4-6 mikrona pri maksimalnoj tonskoj vrijednosti. Ovo zahtijeva da tačnost ciljanja valjka za zračenje snopa iznosi oko 1 mikrona.
Druga metoda je upotreba laserskog lasera velike snage vlakna (prosječne snage 500 vata), čija se frekvencija ponavljanja impulsa može modulirati u rasponu od 30-100 kHz. Kada je frekvencija 35 kHz, na svaki impuls postoji više energije tako da se jednim kadrom može izbušiti velika rupa (poput prečnika 140 mikrona kada je ekran 70 linija / cm). Kada je frekvencija 100 kHz, energija na svakom pulsu postaje manja, pa se ugravira mala mreža (na primjer, ekran s promjerom od 25 mikrona je 400 linija / cm).
Rad zvrćanog laserskog snopa je beskontaktni, što je ključna prednost u odnosu na elektromehaničko graviranje pomoću dijamantske olovke. Sve dok je postupak štampanja predvidljiv i ponovljiv, uniformnost graviranja može se garantovati po cijeloj širini cilindra. Zbog velike ponovljivosti, laserski postupak s jednom rupom s jednom rupom otprilike je 10 puta brži od elektromehaničkog graviranja.
Modulacija valnog oblika intenziteta snopa
Na tržištu štampanja postoji mnogo različitih materijala za podlogu (poput papira ili fleksibilne folije), koji imaju različite karakteristike površine. Način optimizacije prijenosa tinte ovisi o: površini podloge (kao što je hrapavost, sposobnost upijanja mastila), parametrima tinte (poput viskoznosti pigmenta ili modela) i ploči za ispis. Za svaku različitu situaciju mogu se koristiti različiti oblici isklesanih mrežastih šupljina kako bi se postiglo najbolje.
Osim provođenja i konvekcije toplote, ćelije tačno predstavljaju oblik talasa žarišnog intenziteta laserskog snopa. Da bi svaka ćelija postigla određeni oblik, trodimenzionalni valni oblik intenziteta snopa aktivno se formira u stvarnom vremenu, a frekvencija kojom upravljaju slikovni podaci doseže i do 100 kHz.
Kroz aktivnu modulaciju oblika talasa intenziteta i neovisnu promjenu energije svakog laserskog impulsa, oblik, promjer i dubinu svake pojedine ćelije mogu se nezavisno odrediti. Ova nova vrsta mrežice u postupku izrade tiskarske ploče naziva se Super Halfautotipska mreža (SHC), što je produžetak Halfautotipske mrežice (dubina i promjer poluautomatske mreže su promjenjivi, ali se ne mogu samostalno kontrolirati).
SHC modulacija omogućava jedinstvenom laserskom sistemu da skida različite mreže (tradicionalne, autotipske, halfautotipske). U prošlosti su bili potrebni različiti procesi (elektromehaničko graviranje, hemijsko jedrenje). Sada se mogu stvoriti novi oblici mrežica kako bi se optimizirale karakteristike prijenosa mastila i mogućnost ispisa za svaku vrijednost% -tone boje i ispisanu podlogu.
Strategija i primena
Pored metode „single shot and single hole“ SHC modulacije valnog snopa snopa, moguće je dizajnirati i gravure u obliku gravure na načinom nanošenja kontinuiranih laserskih impulsa, ali promjer svjetlosne mrlje manji je od potrebne veličine mrežice (kao na primjer prečnik svetlosne tačke 10-15 mikrona, veličina ćelije 100 mikrona). Oblik i unutarnja struktura formirane šupljine ovise o shemi skeniranja modulacije, preklapanja i laserskih impulsa (poput algoritma skeniranja stroja za postavljanje slike).
Stiskani laseri kontinuiranog talasa su prebačeni ili modulirani u sivoj skali, a mogu ugravirati male preklapajuće se trake u obliku mrežastih rupa u obliku dijamanta. Njegova prednost leži u visokoj rezoluciji slike (na primjer, rezolucija doseže 1000 linija / cm, a promjer svjetlosne točke je 15-20 mikrona kada je korak koraka prema naprijed 10 mikrona). Nedostatak leži u gubitku proizvodnog kapaciteta, koji se mora nadoknaditi upotrebom veće frekvencije modulacije (oko 1 MHz) i glavice za višestruke zrake.
Zbog svoje velike vršne snage pri fokusiranju, vlaknasti laseri velike svjetline (200-600 vata, kontinuirana talasna, pulsna modulacija) ili ultra-kratki pulsni laseri mogu postići ovu naprednu metodu graviranja. Osim cinka, ova velika svjetlina se može koristiti i za graviranje drugih materijala, poput bakra i keramike.
Algoritam procesa skeniranja slika za podešavanje slika pogodan je za mnoge dvodimenzionalne aplikacije za tiskanje i za trodimenzionalne (ispisne) aplikacije. Kao što je graviranje RFID gravure valjka.
Štampana elektronska tehnologija nadolazeća je nova tehnologija. Visoka preciznost koju zahtijevaju elektroničke komponente i sklopovi postaviće novo mjerilo za točnost i ujednačenost ispisa. Većina organskih i anorganskih mastila za vodiče i poluvodiče je tijesto i teško ih je ispisati.
Za jednolično, neporozno slojevitost ovih tinti, kritična je precizna kontrola geometrije ćelije i teksture površine gravura. Sl. 5C prikazuje test graviranja RFID oznake, a širina linije konture iznosi samo 10 mikrona.
Holmium laserska tehnologija kombinira digitalne metode snimanja, poboljšava tradicionalni postupak izrade tiskanih ploča i poboljšava efikasnost, raspon ekrana, tačnost i kvalitetu ispisa. Odgovarajući algoritmi mogu se koristiti za korištenje različitih tipova lasera. Koristeći modulirani valni oblik laserskog snopa, jednokratni SHC proces s jednim otvorom trenutno je najbrži proces gravure, koji se može koristiti za razne podloge, mastila i ispis. Novi algoritam za graviranje koji koristi TEM00 izvor velike snage proširuje primjenu metoda laserske ablacije na čitav niz industrijskih primjena, poput anilox valjka za prijenos materijala velikih površina, visoko preciznih gravurarskih obrazaca za tiskanje elektronike za ispis i za 3D ispis alate. Kada se ispune potrebna snaga lasera i novi algoritam zrelog graviranja, laser za ultra-kratki puls moći će promovirati i poboljšati gornju metodu. Izazov koji slijedi bit će korištenje picosekundnih ultrasjetnih pulsnih lasera za optimizaciju procesa ablacije.
