Vid produktion av industriella gravyrtryckplattor kräver ett brett ytområde en hög rumslig upplösning. Den snabba arbetsflödescykeln för tryckvalsar kräver effektiv gravering av ett område på flera kvadratmeter med mikronivånoggrannhet på kort tid. Användningen av laser inom detta område har följande egenskaper: hög bearbetningshastighet, exakt fokusering och fördelarna med digital modulering. På grund av ökad precision, repeterbarhet, flexibilitet och produktivitet ersätter direkt lasermikrostruktur traditionella gravurplattframställningstekniker (såsom mekanisk gravering med diamantpennor eller kemisk etsning).
Roterande gravure tryckplatta består av en enhetlig koppar- eller galvaniserad stålrulle. Bildinformationen graveras i små håligheter i koppar eller galvaniserade skikt för att överföra bläcket till underlaget (se figur 1). Ett tunt lager krom garanterar en lång livslängd för skrivaren under svåra slipförhållanden. Genom att använda ett doktorblad är det möjligt att säkerställa att endast bläckmängden bestämd av cellstorleken levereras.
Gravtryckcylindern är 0,3-4,4 meter lång, omkretsen är 0,3-2,2 meter och ytytan kan nå 10 kvadratmeter. När skärmupplösningen är 60-400 rader / cm är antalet celler på trumman vanligtvis 108 till 1010. För att kunna göra bildbehandling på den mest ekonomiska tiden krävs att lasrar har hög pulsrepetitionsfrekvens och hög genomsnittlig effekt .
För storskalig mikrogravering genom termo-optisk ablation är den mest effektiva metoden att använda en pulserad laserstråle, vars enskilda laserpuls skapar en fullständig maskhålighet. Ett Q-omkopplat Nd: YAG-lasersystem med en genomsnittlig fokuskraft på 500 watt och en repetitionsfrekvens på 70 kHz (se figur 3) kan uppnå en volymetrisk ablationshastighet av zink på 1 cm / min och en areablåsningshastighet på 0,1 M / min. Formen på cellerna bestäms av laserstrålens intensitetsvågform.
Halva autotypiska celler (både djup och diameter är varierande i gråskala) kan genereras av en laser med en Gaussisk strålvågform, medan traditionella celler (med konstant djupförändringsdiameter vid varje gråvärde) genereras genom att använda plattbottna vågformer ( se figur 2). Storleken på nätkaviteten beror på pulsenergin och styrs av den digitala bilddatauppsättningen med hjälp av en akustooptisk modulator. Diametern sträcker sig från 25 meter till 150 meter, vilket kan definiera bildens skärmupplösning; djupet sträcker sig från 1 meter till 40 meter, vilket kan definiera gråvärdet för de tryckta prickarna.
Smältans värmeöverföring och konvektion måste minimeras. Därför har Daetwyler utvecklat ett speciellt elektro-galvaniserat material med organiska tillsatser, som har en lägre värmeledningsförmåga än vanliga zinkstrukturer. Genom förångning och bortblåsning av denna speciella zink kan smältområdet och gräset reduceras till ett tunt lager av sediment (inom 2-3 meter runt cellen).
Trumman hela ytan är växelvis graverad av ett kontinuerligt spiralmaskhålrum. När trumhastigheten når 20 varv / min, rör sig behandlingshuvudet vid en strömmatning på 15-150 mikron / varv, parallellt med trummanas axel (beroende på skärmupplösningen). Tjockleken på nätväggen mellan cellerna är endast 4-6 mikron vid det maximala tonvärdet. Detta kräver att riktningsnoggrannheten för strålbestrålningsvalsen är cirka 1 mikron.
En annan metod är att använda en pulsmodulerad högeffektfiberlaser (medeleffekt på 500 watt), vars pulsrepetitionsfrekvens kan moduleras i intervallet 30-100 kHz. När frekvensen är 35 kHz finns det mer energi på varje puls, så att ett enda skott kan borra ett stort hål (t.ex. en diameter på 140 mikron när skärmen är 70 rader / cm). När frekvensen är 100 kHz blir energin på varje puls mindre, så ett litet nät huggas (till exempel är en skärm med en diameter på 25 mikron 400 rader / cm).
Funktionen för den kvittrade laserstrålen är icke-kontakt, vilket är en viktig fördel jämfört med elektromekanisk gravering med en diamantpenna. Så länge tryckprocessen är förutsägbar och repeterbar kan graveringslikformiteten garanteras över hela cylinderns bredd. På grund av den höga repeterbarheten är enkelhåls laserprocessen ungefär tio gånger snabbare än elektromekanisk gravering.
Stråleintensitet vågform modulering
Det finns många olika underlagsmaterial på tryckmarknaden (som papper eller flexibel folie), var och en med olika ytegenskaper. Optimeringsmetoden för bläcköverföring beror på: substratytan (såsom grovhet, bläckabsorptionsförmåga), bläckparametrar (såsom pigmentviskositet eller modell) och tryckplatta. För varje olika situation kan olika former av skulpturerade näthålor användas för att uppnå det bästa.
Förutom värmeledning och konvektion representerar cellerna noggrant vågformens brännform hos laserstrålen. För att få varje cell att nå en specifik form, bildas strålens tredimensionella intensitetsvågform aktivt i realtid, och frekvensen som styrs av bilddata är upp till 100 kHz.
Genom den aktiva moduleringen av intensitetsvågformen och den oberoende förändringen av energin för varje laserpuls kan formen, diametern och djupet för varje enskild cell bestämmas oberoende. Denna nya typ av nät i tillverkningsprocessen för tryckplattor kallas en Super Halfautotypical mesh (SHC), som är en förlängning av Halfautotypical nät (djupet och diametern på det halvautomatiska nätet är varierande, men kan inte kontrolleras oberoende).
SHC-modulering möjliggör ett enda lasersystem för att skulptera olika nät (traditionell, autotyp, halfautotyp). Tidigare krävdes olika processer (elektromekanisk gravering, kemisk etsning). Nya nätformer kan nu genereras för att optimera bläcköverföringsegenskaper och utskrivbarhet för varje färg% -tonvärde och tryckt underlag.
Strategi och tillämpning
Förutom metoden "single shot and single hole" för SHC-strålvågformmodulering är det också möjligt att utforma graveringsnät genom att överlagra kontinuerliga laserpulser, men ljusfläckens diameter är mindre än den önskade maskstorleken (t.ex. ljusfläckens diameter 10-15 mikron, cellstorlek 100 mikron). Formen och den inre strukturen hos det bildade hålrummet beror på skanningsschemat för modulering, överlappning och laserpulser (såsom skanningsalgoritmen för bildinställningsmaskin).
Chirpade kontinuerliga våglasrar är omkopplade eller gråskala modulerade, och de kan gravera små överlappande ränder för att bilda diamantformade näthål. Dess fördel ligger i den höga upplösningen på bilden (till exempel når upplösningen 1000 rader / cm och ljusfläckens diameter är 15-20 mikron när den främre transportstegstorleken är 10 mikron). Nackdelen ligger i förlusten av produktionskapacitet, som måste kompenseras genom att använda en högre moduleringsfrekvens (cirka 1 MHz) och ett gravyrhuvud med flera strålar.
På grund av sin höga toppeffekt vid fokusering kan fiberlasrar med hög ljusstyrka (200-600 watt, kontinuerlig våg, pulsmodulering) eller ultrakorts pulslasrar uppnå denna avancerade graveringsmetod. Förutom zink kan denna höga ljusstyrka också användas för att gravera andra material, t.ex. koppar och keramik.
Bildsättningsmaskinens skanningsprocessalgoritm är lämplig för många högupplösta tvådimensionella (tryck) applikationer och tredimensionella (tryck) applikationer. Såsom gravering av RFID gravyrrulle.
Tryckt elektronisk teknologi är en kommande ny teknik. Den höga precisionen som krävs av elektroniska komponenter och kretsar kommer att sätta ett nytt riktmärke för exakthet och enhetlighet i utskrifter. De flesta organiska och oorganiska färger för ledare och halvledare är klibbiga och svåra att skriva ut.
För enhetlig, icke-porös skiktning av dessa färger är exakt kontroll av cellgeometri och ytstruktur på gravplattor avgörande. Fig. 5C visar graveringstestet för RFID-taggenantennen, och konturlinjens bredd är endast 10 mikron.
Holmium-laserteknologi kombinerar digitala avbildningsmetoder, förbättrar den traditionella tryckplattframställningsprocessen och förbättrar effektiviteten, skärmområdet, noggrannheten och kvaliteten på utskrifter. Motsvarande algoritmer kan användas för att använda olika lasertyper. Med hjälp av den modulerade laserstrålvågformen är SHC-processen med en skott enhåls för närvarande den snabbaste processen för gravyr, som kan användas för olika underlag, bläck och tryckning. En ny gravyralgoritm med en kraftfull TEM00-källa utvidgar tillämpningen av laserablationsmetoder till en rad industriella tillämpningar, såsom anilox-rullar för materialöverföring i stor yta, högprioritet med gravyrtryck för tryckning av elektronik och för 3D-utskrift verktyg. När både den nödvändiga laserkraften och den nya graveringsmogna algoritmen är uppfyllda, kommer den ultrakortspulslasern att kunna främja och förbättra metoden ovan. Utmaningen framöver kommer att vara att använda picosecond ultrashort-pulslaser för att optimera ablationsprocessen.
