При производството на индустриални гравиращи печатни плочи широката повърхност изисква висока пространствена разделителна способност. Бързият цикъл на работния процес на печатащите ролки изисква ефективно гравиране на площ от няколко квадратни метра с точност на микрона за кратък период от време. Прилагането на лазер в тази област има следните характеристики: висока скорост на обработка, прецизно фокусиране и предимствата на цифровата модулация. Поради повишената точност, повтаряемостта, гъвкавостта и производителността, директната лазерна микроструктура замества традиционните техники за гравиране на гравиране (като механично гравиране с диамантени химикалки или химическо офорт).
Ротационна гравираща плоча за печат се състои от равномерна медна или поцинкована стоманена ролка. Информацията за изображението е гравирана в малки кухини в медни или поцинковани слоеве за пренасяне на мастилото върху субстрата (виж Фигура 1). Тънък слой хром осигурява дълъг експлоатационен живот на принтера при тежки условия на шлайфане. С помощта на лекарско острие е възможно да се гарантира, че се доставя само количеството мастило, определено според размера на клетката.
Гравиращият цилиндър за печат е дълъг 0,3-4,4 метра, обиколката е 0,3-2,2 метра, а повърхността може да достигне 10 квадратни метра. Когато разделителната способност на екрана е 60-400 линии / см, броят на клетките на барабана обикновено е от 108 до 1010. За да се извърши обработката на изображението в най-икономичното време, е необходимо лазерите да имат висока честота на повторение на импулса и висока средна мощност ,
За мащабно микрогравиране чрез термооптична аблация най-ефективният метод е използването на импулсен лазерен лъч, чийто единичен лазерен импулс създава пълна мрежеста кухина. Q-превключена Nd: YAG лазерна система със средна мощност на фокус от 500 вата и честота на повторение 70 kHz (виж фигура 3) може да постигне обемна скорост на аблация на цинк от 1 см / мин и скорост на аблация на площта от 0,1 М / мин. Формата на клетките се определя от формата на интензивността на лазерния лъч.
Полуавтотипични клетки (както дълбочината, така и диаметърът са променливи в сиви скали) могат да бъдат генерирани от лазер с гаусова форма на лъчевия лъч, докато традиционните клетки (с постоянен диаметър на променяне на дълбочината при всяка стойност на сивото) се генерират чрез използване на сигнали с плоско дъно ( виж фигура 2). Размерът на кухината на мрежата зависи от енергията на импулса и се управлява от набора от цифрови изображения, като се използва акустооптичен модулатор. Диаметърът варира от 25 метра до 150 метра, което може да определи резолюцията на екрана на изображението; дълбочината варира от 1 метър до 40 метра, което може да определи сивата стойност на отпечатаните точки.
Топлопредаването и конвекцията на стопилката трябва да бъдат сведени до минимум. Затова Daetwyler е разработил специален електро-поцинкован материал с органични добавки, който има по-ниска топлопроводимост от обикновените цинкови структури. Чрез изпаряването и извличането на този специален цинк зоната на топене и разрушаване може да се намали до тънък слой седимент (в рамките на 2-3 метра около клетката).
Цялата повърхност на барабана е алтернативно гравирана от непрекъсната спирална мрежа от кухина. Когато скоростта на барабана достигне 20 об / мин, обработващата глава се движи с напречно подаване от 15-150 микрона / оборот, успоредно на оста на барабана (в зависимост от резолюцията на екрана). Дебелината на мрежестата стена между клетките е само 4-6 микрона при максимална стойност на тона. Това изисква точността на насочване на ролката за облъчване на лъча да е около 1 микрона.
Друг метод е да се използва импулсно модулиран лазер с висока мощност на влакна (средна мощност 500 вата), чиято честота на повторение на импулса може да се модулира в диапазона от 30-100 kHz. Когато честотата е 35 kHz, на всеки импулс има повече енергия, така че с един изстрел може да се пробие голям отвор (като диаметър от 140 микрона, когато екранът е 70 линии / см). Когато честотата е 100 kHz, енергията на всеки импулс става по-малка, така че се издълбава малка мрежа (например екран с диаметър 25 микрона е 400 линии / см).
Работата на пикочния лазерен лъч е безконтактна, което е ключово предимство в сравнение с електромеханичното гравиране с помощта на диамантена писалка. Докато процесът на печат е предвидим и повтарящ се, еднаквостта на гравирането може да се гарантира по цялата ширина на цилиндъра. Поради високата повтаряемост, лазерният процес с едно отваряне с една дупка е около 10 пъти по-бърз от електромеханичното гравиране.
Модулация на формата на интензитета на лъча
На пазара за печат има много различни субстратни материали (като хартия или гъвкаво фолио), всеки с различни характеристики на повърхността. Методът на оптимизиране на прехвърлянето на мастило зависи от: повърхността на основата (като грапавост, капацитет за абсорбция на мастилото), параметрите на мастилото (като вискозитет на пигмента или модел) и печатната плоча. За всяка различна ситуация могат да се използват различни форми на изваяни мрежести кухини, за да се постигне най-доброто.
В допълнение към топлопроводимостта и конвекцията, клетките точно представляват формата на вълната на фокалния интензитет на лазерния лъч. За да накара всяка клетка да достигне определена форма, триизмерната интензивна вълнова форма на лъча активно се формира в реално време, а честотата, контролирана от данните от изображението, е до 100 kHz.
Чрез активната модулация на интензивната вълнова форма и независимата промяна на енергията на всеки лазерен импулс, формата, диаметърът и дълбочината на всяка отделна клетка могат да бъдат независимо определени. Този нов тип окото в процеса на производство на печатната плоча се нарича супер Halfautotypical мрежа (SHC), което е удължаване на Halfautotypical мрежа (дълбочината и диаметърът на полуавтоматичната мрежа са променливи, но не могат да бъдат контролирани независимо).
SHC модулация позволява на една единствена лазерна система да извайва различни мрежи (традиционни, автотипни, халфавтотипични). В миналото са били необходими различни процеси (електромеханично гравиране, химическо офорт). Вече могат да се генерират нови мрежести форми, за да се оптимизират характеристиките на пренасяне на мастило и печатаемостта за всяка цветова% -тонова стойност и отпечатан субстрат.
Стратегия и приложение
В допълнение към метода "единичен изстрел и единична дупка" на модулацията на SHC лъчевата форма на лъча, също е възможно да се проектира гравиращи мрежи чрез наслагване на непрекъснати лазерни импулси, но диаметърът на светлинното петно е по-малък от необходимия размер на окото (например диаметър на светлинното петно 10-15 микрона, размер на клетката 100 микрона). Формата и вътрешната структура на образуваната кухина зависи от сканиращата схема на модулация, припокриване и лазерни импулси (като алгоритъма на сканиране на машината за настройване на изображение).
Чуруликащите лазери с непрекъсната вълна са комутирани или модулирани в сива скала и могат да гравират малки припокриващи се ивици, за да образуват отвори с ромбовидна мрежа. Предимството му се състои във високата разделителна способност на изображението (например, разделителната способност достига 1000 линии / см, а диаметърът на светлинното петно е 15-20 микрона, когато размерът на стъпката на предаване напред е 10 микрона). Недостатъкът се състои в загубата на производствен капацитет, който трябва да бъде компенсиран чрез използване на по-висока честота на модулация (около 1 MHz) и многолъчева гравираща глава.
Поради високата си пикова мощност при фокусиране, влакна с висока яркост (200-600 вата, непрекъсната вълна, импулсна модулация) или ултра къси импулсни лазери могат да постигнат този усъвършенстван метод на гравиране. В допълнение към цинка, тази висока яркост може да се използва и за гравиране на други материали, като мед и керамика.
Алгоритъмът на процеса на сканиране на машинно сканиране на изображения е подходящ за многомерни приложения с висока разделителна способност (печат) и триизмерни (печатни) приложения. Като гравиране на гравитационна валяк RFID.
Печатната електронна технология е предстояща нова технология. Високата точност, изисквана от електронните компоненти и схеми, ще постави нов показател за точността и равномерността на печата. Повечето органични и неорганични мастила за проводници и полупроводници са пастообразни и трудни за печат.
За равномерното, непорьозно наслояване на тези мастила, прецизният контрол на геометрията на клетката и текстурата на повърхността на гравиращите плочи е от решаващо значение. Фиг. 5С показва теста за гравиране на антената RFID таг, а ширината на контурната линия е само 10 микрона.
Холмиевата лазерна технология комбинира дигитални методи за изобразяване, подобрява традиционния процес на печат на плочи и подобрява ефективността, обхвата на екрана, точността и качеството на печата. Съответстващите алгоритми могат да се използват за използване на различни видове лазер. Използвайки модулираната форма на вълна от лазерен лъч, еднократният SHC процес с едно отваряне в момента е най-бързият процес за гравиране, който може да се използва за различни субстрати, мастила и печат. Нов алгоритъм за гравиране, използващ източник на висока мощност TEM00, разширява приложението на методите на лазерна аблация до редица индустриални приложения, като ролки anilox за пренос на материали с големи площи, високо прецизни модели на гравиращ печат за печат на електроника и за 3D печат инструменти. Когато се изпълнят както необходимата лазерна мощност, така и новият алгоритъм за зряло гравиране, ултра късият импулсен лазер ще може да насърчава и подобрява горния метод. Предстоящото предизвикателство ще бъде използването на пикосекундни ултракороткови импулсни лазери за оптимизиране на процеса на аблация.
