Endüstriyel gravür baskı plakalarının üretiminde, geniş bir yüzey alanı yüksek bir uzaysal çözünürlük gerektirir. Baskı silindirlerinin hızlı iş akışı döngüsü, kısa bir sürede mikron düzeyinde doğrulukla birkaç metrekarelik bir alanın etkili bir şekilde kazınmasını gerektirir. Bu alanda lazerin uygulanması aşağıdaki özelliklere sahiptir: yüksek işleme hızı, hassas odaklama ve dijital modülasyonun avantajları. Artan hassasiyet, tekrarlanabilirlik, esneklik ve üretkenlik nedeniyle, doğrudan lazer mikroyapısı geleneksel gravür plaka yapım tekniklerinin (elmas kalemlerle mekanik gravür veya kimyasal gravür gibi) yerini almaktadır.
Döner gravür baskı plakası düzgün bir bakır veya galvanizli çelik rulodan oluşur. Görüntü bilgisi, mürekkebi substrata aktarmak için bakır veya galvanizli katmanlardaki küçük boşluklara kazınır (bkz. Şekil 1). İnce bir krom tabakası, ağır taşlama koşullarında yazıcının uzun hizmet ömrünü garanti eder. Bir doktor bıçağı kullanarak, sadece hücre boyutuna göre belirlenen mürekkep miktarının sağlanmasını sağlamak mümkündür.
Gravür baskı silindiri 0.3-4.4 metre uzunluğunda, çevresi 0.3-2.2 metredir ve yüzey alanı 10 metrekareye ulaşabilir. Ekran çözünürlüğü 60-400 çizgi / cm olduğunda, tamburdaki hücre sayısı genellikle 108 ila 1010'dur. En ekonomik sürede görüntü işleme yapabilmek için lazerlerin yüksek nabız tekrarlama oranına ve yüksek ortalama güce sahip olması gerekir. .
Termo-optik ablasyon ile büyük ölçekli mikro kazıma için en etkili yöntem, tek lazer darbesi tam bir kafes boşluğu oluşturan darbeli bir lazer ışını kullanmaktır. Ortalama odak gücü 500 watt ve tekrarlama oranı 70 kHz olan Q-anahtarlı Nd: YAG lazer sistemi (bkz. Şekil 3), 1 cm / dak çinkonun hacimsel ablasyon oranına ve 0,1 M alan ablasyon oranına ulaşabilir / dak. Hücrelerin şekli, lazer ışınının yoğunluk dalga formu ile belirlenir.
Gaussian ışın dalga formuna sahip bir lazerle yarı ototipik hücreler (hem derinlik hem de çap değişkendir) düz tabanlı dalga formları ( bkz. şekil 2). Ağ boşluğunun boyutu darbe enerjisine bağlıdır ve bir akustik optik modülatör kullanılarak ayarlanan dijital görüntü verileri tarafından kontrol edilir. Çap, görüntünün ekran çözünürlüğünü tanımlayabilen 25 metre ila 150 metre arasındadır; derinlik, yazdırılan noktaların gri değerini tanımlayabilen 1 metre ila 40 metre arasındadır.
Eriyiklerin ısı transferi ve taşınımı en aza indirilmelidir. Bu nedenle Daetwyler, sıradan çinko yapılara göre daha düşük termal iletkenliğe sahip organik katkı maddelerine sahip özel bir elektro galvanizli malzeme geliştirdi. Bu özel çinkonun buharlaştırılması ve hafifletilmesiyle, erime alanı ve çapaklar ince bir tortu tabakasına indirgenebilir (hücrenin etrafında 2-3 metre içinde).
Tamburun tüm yüzeyi dönüşümlü olarak sürekli bir spiral kafes boşluk izi ile kazınır. Tambur hızı 20 rpm'ye ulaştığında, işleme kafası tamburun eksenine paralel olarak (ekran çözünürlüğüne bağlı olarak) 15-150 mikron / devirlik bir çapraz ilerlemede hareket eder. Hücreler arasındaki örgü duvarın kalınlığı, maksimum ton değerinde sadece 4-6 mikrondur. Bu, ışın ışınlama merdanesinin nişan alma hassasiyetinin yaklaşık 1 mikron olmasını gerektirir.
Başka bir yöntem, darbe tekrarlama frekansı 30-100 kHz aralığında modüle edilebilen bir darbe modülasyonlu yüksek güçlü fiber lazer (ortalama 500 watt) kullanmaktır. Frekans 35 kHz olduğunda, her puls üzerinde daha fazla enerji vardır, böylece tek bir atış büyük bir delik açabilir (ekran 70 satır / cm olduğunda 140 mikron çapı gibi). Frekans 100 kHz olduğunda, her atımdaki enerji daha az olur, bu nedenle küçük bir ağ oyulur (örneğin, 25 mikron çapında bir ekran 400 satır / cm'dir).
Cıvıl cıvıl lazer ışınının çalışması temassızdır, bu da bir elmas kalem kullanılarak elektromekanik kazımaya kıyasla önemli bir avantajdır. Baskı işlemi öngörülebilir ve tekrarlanabilir olduğu sürece, gravür homojenliği silindirin tüm genişliği boyunca garanti edilebilir. Yüksek tekrarlanabilirlik nedeniyle, tek atış tek delikli lazer işlemi elektromekanik gravürden yaklaşık 10 kat daha hızlıdır.
Işın şiddeti dalga formu modülasyonu
Baskı pazarında (kağıt veya esnek folyo gibi) her biri farklı yüzey özelliklerine sahip birçok farklı alt tabaka malzemesi vardır. Mürekkep transferinin optimizasyon yöntemi şunlara bağlıdır: alt tabaka yüzeyi (pürüzlülük, mürekkep emme kapasitesi), mürekkep parametreleri (pigment viskozitesi veya modeli gibi) ve baskı plakası. Her farklı durum için, en iyiyi elde etmek için farklı şekillendirilmiş örgü boşluklarının şekilleri kullanılabilir.
Isı iletimi ve konveksiyonuna ek olarak, hücreler lazer ışınının odak yoğunluğu dalga formunu doğru bir şekilde temsil eder. Her hücrenin belirli bir şekle ulaşmasını sağlamak için, ışının üç boyutlu yoğunluk dalga formu gerçek zamanlı olarak aktif olarak oluşturulur ve görüntü verileri tarafından kontrol edilen frekans 100 kHz'e kadardır.
Yoğunluk dalga formunun aktif modülasyonu ve her lazer darbesinin enerjisinin bağımsız değişimi yoluyla, her bir hücrenin şekli, çapı ve derinliği bağımsız olarak belirlenebilir. Baskı plakası imalat işlemindeki bu yeni ağ türüne, Halfautotipik ağın bir uzantısı olan Süper Halfautotipik ağ (SHC) denir (yarı otomatik ağın derinliği ve çapı değişkendir, ancak bağımsız olarak kontrol edilemez).
SHC modülasyonu, tek bir lazer sisteminin çeşitli ağları (geleneksel, Ototipik, Halfautotipik) şekillendirmesini sağlar. Geçmişte farklı süreçler gerekiyordu (elektromekanik gravür, kimyasal dağlama). Artık her renk% ton değeri ve yazdırılan alt tabaka için mürekkep aktarım özelliklerini ve yazdırılabilirliği optimize etmek için yeni ağ şekilleri oluşturulabilir.
Strateji ve uygulama
SHC ışın dalga formu modülasyonunun "tek atış ve tek delik" yöntemine ek olarak, sürekli lazer darbeleri üst üste bindirerek gravür ağları tasarlamak da mümkündür, ancak ışık noktasının çapı gerekli ağ boyutundan (örneğin, ışık noktasının çapı 10-15 Mikron, hücre boyutu 100 mikron). Oluşturulan boşluğun şekli ve iç yapısı, modülasyon, üst üste binme ve lazer darbelerinin tarama şemasına (görüntü dizgi makinesinin tarama algoritması gibi) bağlıdır.
Cıvıl cıvıl sürekli dalga lazerler anahtarlanır veya gri tonlamalı modüle edilir ve elmas şeklindeki ağ delikleri oluşturmak için üst üste binen küçük şeritleri gravürler. Avantajı, görüntünün yüksek çözünürlüğünde yatmaktadır (örneğin, ileri taşıma adımı boyutu 10 mikron olduğunda çözünürlük 1000 çizgiye / cm'ye ulaşır ve ışık spot çapı 15-20 mikrondur). Dezavantajı, daha yüksek bir modülasyon frekansı (yaklaşık 1 MHz) ve çok ışınlı bir oyma kafası kullanılarak telafi edilmesi gereken üretim kapasitesinin kaybında yatmaktadır.
Odaklanma sırasındaki yüksek tepe gücü nedeniyle, yüksek parlaklığa sahip fiber lazerler (200-600 watt, sürekli dalga, darbe modülasyonu) veya ultra kısa darbe lazerleri bu gelişmiş gravür yöntemini başarabilir. Çinkoya ek olarak, bu yüksek parlaklık bakır ve seramik gibi diğer malzemelerin gravürü için de kullanılabilir.
Görüntü dizgi makinesi tarama işlemi algoritması birçok yüksek çözünürlüklü iki boyutlu (baskı) uygulama ve üç boyutlu (baskı) uygulama için uygundur. Gravür RFID gravür silindiri gibi.
Basılı elektronik teknolojisi yaklaşmakta olan yeni bir teknolojidir. Elektronik bileşenler ve devrelerin gerektirdiği yüksek hassasiyet, baskı çıktısının doğruluğu ve bütünlüğü için yeni bir ölçüt oluşturacaktır. İletkenler ve yarı iletkenler için çoğu organik ve inorganik mürekkep macun kıvamındadır ve baskısı zordur.
Bu mürekkeplerin homojen, gözeneksiz tabakası için, hücre geometrisinin ve gravür plakalarının yüzey dokusunun hassas kontrolü kritiktir. Şekil 5C, RFID etiket anteninin gravür testini gösterir ve kontur çizgisi genişliği sadece 10 mikrondur.
Holmiyum lazer teknolojisi, dijital görüntüleme yöntemlerini birleştirir, geleneksel baskı plakası üretim sürecini geliştirir ve baskı çıktısının verimliliğini, ekran aralığını, doğruluğunu ve kalitesini artırır. Karşılık gelen algoritmalar, farklı lazer tiplerini kullanmak için kullanılabilir. Modüle edilmiş lazer ışını dalga formunu kullanarak, tek atışlık tek delikli SHC işlemi şu anda çeşitli alt tabakalar, mürekkepler ve baskı için kullanılabilen gravür için en hızlı işlemdir. Yüksek güçlü TEM00 kaynağı kullanan yeni bir gravür algoritması, lazer ablasyon yöntemlerinin uygulanmasını, geniş alanlı malzeme transferi için aniloks silindirleri, baskı elektroniği için yüksek hassasiyetli gravür baskı desenleri ve 3D baskı için bir dizi endüstriyel uygulamaya genişletir. araçlar. Hem gerekli lazer gücü hem de yeni gravür olgun algoritması karşılandığında, ultra kısa puls lazeri yukarıdaki yöntemi teşvik edebilecek ve geliştirebilecektir. Önümüzdeki zorluk ablasyon işlemini optimize etmek için pikosaniye ultra kısa puls lazerleri kullanmak olacaktır.
