При виробництві промислових глибоких друкарських плит широка площа поверхні вимагає високої просторової роздільної здатності. Швидкий цикл робочих процесів друкарських валиків вимагає ефективної гравіювання площі в кілька квадратних метрів з точністю до рівня мікрона за короткий проміжок часу. Застосування лазера в цій галузі має такі характеристики: висока швидкість обробки, точне фокусування та переваги цифрової модуляції. Завдяки підвищеній точності, повторюваності, гнучкості та продуктивності, пряма лазерна мікроструктура замінює традиційні методи глибокого виготовлення пластівців (наприклад, механічне гравірування алмазними ручками або хімічне травлення).
Ротаційна гравірувальна друкарська пластина складається з рівномірного мідного або оцинкованого сталевого валика. Інформація про зображення викарбувана в крихітні порожнини в мідних або оцинкованих шарах для перенесення чорнила на підкладку (див. Малюнок 1). Тонкий шар хрому забезпечує тривалий термін експлуатації принтера при жорстких умовах шліфування. За допомогою леза лікаря можна забезпечити доставку лише кількості чорнила, визначеної розміром клітини.
Глибокий друкарський циліндр завдовжки 0,3-4,4 метра, окружність 0,3-2,2 метра, а площа поверхні може досягати 10 квадратних метрів. Коли роздільна здатність екрана становить 60-400 ліній / см, кількість комірок на барабані зазвичай становить від 108 до 1010. Для того щоб зробити обробку зображення в найекономічніший час, для лазерів потрібно мати високу частоту повторення імпульсу та високу середню потужність .
Для масштабного мікрогравірування термооптичною абляцією найбільш ефективним методом є використання імпульсного лазерного променя, єдиний лазерний імпульс якого створює повну сітчасту порожнину. Лазерна система Nd: YAG з комутацією Q середньою потужністю фокусування 500 Вт і частотою повторення 70 кГц (див. Малюнок 3) дозволяє досягти об'ємної швидкості абляції цинку 1 см / хв та швидкості абляції площі 0,1 М / хв. Форма клітин визначається формою хвилі інтенсивності лазерного променя.
Напівавтотипічні клітини (і глибина, і діаметр змінюються в масштабах сірого) можуть генеруватися лазером з формою хвилі променя Гаусса, тоді як традиційні клітини (з постійним діаметром, що змінюється глибиною при кожному значенні сірого кольору) створюються за допомогою форм хвиль з плоским дном ( див. рисунок 2). Розмір порожнини сітки залежить від енергії імпульсу і контролюється набором даних цифрового зображення за допомогою акустооптичного модулятора. Діаметр коливається від 25 метрів до 150 метрів, що може визначати роздільну здатність екрана зображення; глибина коливається від 1 метра до 40 метрів, що може визначити значення сірого кольору друкованих крапок.
Передача тепла і конвекція розплаву повинні бути зведені до мінімуму. Тому Daetwyler розробив спеціальний електрооцинкований матеріал з органічними добавками, який має нижчу теплопровідність, ніж звичайні цинкові структури. Випаровуючи і стираючи цей спеціальний цинк, область плавлення і задирки можна зменшити до тонкого шару осаду (в межах 2-3 метрів навколо клітини).
Вся поверхня барабана по черзі вигравірувана суцільною доріжкою із сітчастої сітки. Коли швидкість барабана досягає 20 об / хв, обробна головка рухається при поперечному подачі 15-150 мкм / оберт, паралельно осі барабана (залежно від роздільної здатності екрана). Товщина сітчастої стінки між клітинами становить лише 4-6 мкм при максимальному значенні тону. Це вимагає, щоб точність прицілювання валка для опромінення променя становила близько 1 мкм.
Інший метод полягає у використанні імпульсно-модульованого волоконно-волоконного лазера (середня потужність 500 Вт), частоту повторення імпульсу якого можна модулювати в діапазоні 30-100 кГц. Коли частота становить 35 кГц, на кожен імпульс припадає більше енергії, так що одним пострілом можна просвердлити великий отвір (наприклад, діаметр 140 мкм, коли екран становить 70 ліній / см). Коли частота становить 100 кГц, енергія на кожен імпульс стає меншою, тому вирізається невелика сітка (наприклад, екран діаметром 25 мкм - 400 ліній / см).
Експлуатація щебеневого лазерного променя - безконтактна, що є ключовою перевагою порівняно з електромеханічним гравіруванням за допомогою алмазної ручки. Поки процес друку передбачуваний і повторюваний, однакова гравірування може бути гарантована на всю ширину циліндра. Через високу повторюваність одношаровий лазерний процес одноразового проходження приблизно в 10 разів швидше, ніж електромеханічне гравірування.
Модуляція форми сигналу інтенсивності пучка
На ринку друку існує багато різних матеріалів для підкладки (таких як папір або гнучка фольга), кожен з яких має різні характеристики поверхні. Метод оптимізації передачі чорнила залежить від: поверхні підкладки (наприклад, шорсткості, здатності поглинання чорнила), параметрів чорнила (таких як в'язкість пігменту або модель) та друкарської пластини. Для кожної різної ситуації для досягнення найкращого можна використовувати різні форми скульптурних сітчастих порожнин.
Крім теплопровідності та конвекції, клітини точно представляють форму хвилі фокусної інтенсивності лазерного променя. Для того, щоб кожна комірка набула певної форми, тривимірна форма хвилі інтенсивності променя активно формується в режимі реального часу, а частота, керована даними зображення, досягає 100 кГц.
За допомогою активної модуляції форми хвилі інтенсивності та незалежної зміни енергії кожного лазерного імпульсу можна незалежно визначити форму, діаметр і глибину кожної окремої комірки. Цей новий тип сітки в процесі виготовлення друкарської пластини називається супергальфавтотипічною сіткою (SHC), яка є розширенням Halfautotypical mesh (глибина та діаметр напівавтоматичної сітки мінливі, але не можуть бути керовані незалежно).
Модуляція SHC дозволяє єдиній лазерній системі ліпити різні сітки (традиційні, автотипічні, Halfautotypical). У минулому потрібні були різні процеси (електромеханічне гравірування, хімічне травлення). Тепер можна створити нові форми сітки для оптимізації характеристик передачі чорнила та друку для кожного значення кольорового% -тона та друкованої підкладки.
Стратегія та застосування
На додаток до методу "одиночного вистрілення та одного отвору" модуляції форми хвилі ПЧК також можна проектувати гравірувальні сітки шляхом накладення безперервних лазерних імпульсів, але діаметр світлового плями менший за необхідний розмір сітки (наприклад, діаметр світлової плями 10-15 мкм, розмір комірки 100 мкм). Форма та внутрішня структура сформованої порожнини залежить від схеми сканування модуляції, перекриття та лазерних імпульсів (таких як алгоритм сканування машини набору зображень).
Щіпті лазери безперервної хвилі перемикаються або модулюються сірою шкалою, і вони можуть гравірувати невеликі перекриваються смуги, щоб утворити сітчасті отвори у формі ромба. Його перевага полягає у високій роздільній здатності зображення (наприклад, роздільна здатність досягає 1000 ліній / см, а діаметр світлого плями становить 15-20 мкм, коли розмір кроку прямої передачі вперед становить 10 мкм). Недолік полягає в втраті виробничої потужності, яку потрібно компенсувати за допомогою більш високої частоти модуляції (близько 1 МГц) та багатопроменевої гравірувальної головки.
Через свою високу пікову потужність при фокусуванні, волокна з високою яскравістю (200-600 Вт, безперервна хвиля, імпульсна модуляція) або ультракороткі імпульсні лазери можуть досягти цього вдосконаленого методу гравіювання. Окрім цинку, ця висока яскравість може бути використана також для гравіювання інших матеріалів, таких як мідь та кераміка.
Алгоритм процесу набору зображень набору зображень підходить для багатьох двовимірних (друкарських) додатків високої роздільної здатності та тривимірних (друкарських) програм. Такі як гравірування гравітаційного валика RFID.
Друкована електронна технологія - це майбутня нова технологія. Висока точність, необхідна електронним компонентам та схемам, встановить новий орієнтир для точності та рівномірності виводу друку. Більшість органічних та неорганічних фарб для провідників та напівпровідників є пастоподібними та важко друкованими.
Для рівномірного, непористого шарування цих фарб важливим є точний контроль геометрії клітин та текстури поверхні глибоких плит. На рис. 5С показаний тест на гравіювання антени RFID, а ширина лінії контуру становить лише 10 мкм.
Голмієва лазерна технологія поєднує в собі цифрові способи візуалізації зображень, покращує традиційний процес виготовлення друкарських форм, покращує ефективність, діапазон екрана, точність та якість друку. Відповідні алгоритми можуть використовуватися для використання різних типів лазера. Використовуючи модульовану форму хвилі лазерного променя, процес одношарового одношарового КХП - це найшвидший процес для гравірування, який можна використовувати для різних підкладок, чорнила та друку. Новий алгоритм гравіювання, що використовує потужний джерело TEM00, розширює застосування методів лазерної абляції на цілий спектр промислових застосувань, таких як валики anilox для перенесення матеріалів великої площі, високоточні шаблони глибокого друку для друку електроніки та для 3D-друку інструменти. Коли і необхідна потужність лазера, і новий алгоритм зрілого гравірування будуть виконані, ультракороткий імпульсний лазер зможе просувати та вдосконалювати вищезазначений метод. Завдання, яке постає перед собою, буде використовувати пікосекундні ультракороткі імпульсні лазери для оптимізації процесу абляції.
