Tööstuslike sügavtrükiplaatide tootmisel nõuab lai pindala suurt ruumilist eraldusvõimet. Trükirullide kiire töötsükkel nõuab mitme ruutmeetri suuruse pinna efektiivset graveerimist mikrotaseme täpsusega lühikese aja jooksul. Laseri rakendusel selles valdkonnas on järgmised omadused: suur töötlemiskiirus, täpne teravustamine ja digitaalse modulatsiooni eelised. Suurenenud täpsuse, korratavuse, paindlikkuse ja produktiivsuse tõttu asendab otsene laseri mikrostruktureerimine traditsioonilisi sügavtrüki plaatvalmistamise tehnikaid (näiteks mehaaniline graveerimine teemandiga või keemiline söövitus).
Rotatsioonsügavtrükiplaat koosneb ühtlasest vasest või tsingitud terasest rullist. Kujutise teave graveeritakse vase või galvaniseeritud kihtidena väikestesse õõnsustesse, et tinti substraadile üle kanda (vt joonis 1). Õhuke kroomikiht tagab printeri pika kasutusea rasketes lihvimistingimustes. Arsti tera abil on võimalik tagada, et tarnitakse ainult raku suuruse järgi määratud tindikogus.
Sügavtrükisilindri pikkus on 0,3–4,4 meetrit, ümbermõõt 0,3–2,2 meetrit ja pindala võib ulatuda 10 ruutmeetrini. Kui ekraani eraldusvõime on 60–400 rida / cm, on trummel lahtrite arv tavaliselt 108–1010. Selleks, et pilditöötlust teostada kõige ökonoomsemal ajal, peavad laserid olema kõrge impulsi korduse kiirusega ja kõrge keskmise võimsusega .
Termooptilise ablatsiooniga suuremahuliste mikrograveeringute jaoks on kõige tõhusam meetod kasutada impulss-laserkiirt, mille üksik laserimpulss loob tervikliku võrguõõne. Q-lülitusega Nd: YAG-lasersüsteem keskmise fookusvõimsusega 500 vatti ja kordussagedusega 70 kHz (vt joonis 3) võib saavutada tsingi mahulise ablatsiooni kiiruse 1 cm / min ja pindala ablatsiooni kiiruse 0,1 M / min. Rakkude kuju määratakse laserkiire intensiivsuse lainekuju järgi.
Poolautotüüpilisi rakke (nii sügavus kui ka läbimõõt on halltoonides varieeruvad) saab genereerida Gaussi kiirguse lainekujuga laseriga, samas kui traditsioonilisi rakke (püsiv sügavuse muutuva läbimõõduga igal hallil väärtusel) tekitatakse lamepõhjaliste lainekujude abil ( vt joonis 2). Võrgusilma õõnsuse suurus sõltub impulsi energiast ja seda kontrollib digitaalse pildi andmete komplekt, kasutades selleks akustooptilist modulaatorit. Läbimõõt ulatub 25 meetrist 150 meetrini, mis võib määratleda pildi ekraani eraldusvõime; sügavus ulatub 1 meetrist 40 meetrini, mis võib määratleda trükitud punktide halli väärtuse.
Sulami soojusülekannet ja konvektsiooni tuleb minimeerida. Seetõttu on Daetwyler välja töötanud spetsiaalse orgaaniliste lisanditega galvaniseeritud materjali, millel on madalam soojusjuhtivus kui tavalistel tsingistruktuuridel. Selle spetsiaalse tsingi aurustamise ja aurustamisega saab sulamispiirkonna ja kortsud vähendada õhukeseks settekihiks (2–3 meetri raadiuses raku ümber).
Kogu trumli pind on vahelduvalt graveeritud pideva spiraalvõrgu süvendiga. Kui trumli pöörlemiskiirus jõuab 20 p / min, liigub töötlemispea trumli teljega (sõltuvalt ekraani eraldusvõimest) paralleelselt trumli teljega kiirusega 15-150 mikronit pöörde kohta. Lahtrite vahelise võrguseina paksus on maksimaalse tooni väärtuse juures vaid 4-6 mikronit. See eeldab, et kiirte kiiritusrulli sihtimistäpsus on umbes 1 mikron.
Teine meetod on impulssmoduleeritud suure võimsusega kiudlaseri kasutamine (keskmine võimsus 500 vatti), mille impulsi korduse sagedust saab moduleerida vahemikus 30–100 kHz. Kui sagedus on 35 kHz, on igal impulssil rohkem energiat, nii et ühe võttega saab puurida suure augu (näiteks läbimõõt 140 mikroni, kui ekraani suurus on 70 joont / cm). Kui sagedus on 100 kHz, väheneb iga impulsi energia vähem, seega on nikerdatud väike võrgusilma (näiteks ekraani läbimõõt 25 mikronit on 400 joont / cm).
Kirjustatud laserkiire toimimine on kontaktivaba, mis on peamine eelis võrreldes teemantpliiatsi abil kasutatava elektromehaanilise graveerimisega. Kuni trükiprotsess on etteaimatav ja korratav, saab graveeringu ühtluse tagada kogu silindri laiuse ulatuses. Suure korratavuse tõttu on ühe auguga ühe auguga laserprotsess umbes 10 korda kiirem kui elektromehaaniline graveerimine.
Kiire lainekuju modulatsioon
Trükiturul on palju erinevaid alusmaterjale (näiteks paber või elastne foolium), millel kõigil on erinevad pinnaomadused. Tindiülekande optimeerimise meetod sõltub: põhimiku pinnast (näiteks karedus, tindi neeldumisvõime), tindi parameetritest (näiteks pigmendi viskoossus või mudel) ja trükiplaadist. Iga erineva olukorra jaoks saab parimate saavutamiseks kasutada erineva kujuga vormitud võrgusilma õõnsusi.
Lisaks soojusjuhtivusele ja konvektsioonile tähistavad rakud täpselt laserkiire fookuskauguse lainekuju. Selleks, et iga lahter saavutaks kindla kuju, moodustatakse reaalajas aktiivselt kiirte kolmemõõtmeline intensiivsusega lainekuju ja kujutise andmete juhitav sagedus on kuni 100 kHz.
Intensiivsuse lainekuju aktiivse modulatsiooni ja iga laserimpulsi energia sõltumatu muutuse kaudu saab sõltumatult määrata iga üksiku raku kuju, läbimõõdu ja sügavuse. Seda uut tüüpi võrgusilma trükiplaatide valmistamisprotsessis nimetatakse superhalfautotüüpseks võrguks (SHC), mis on halfautotüüpse võrgu laiendus (poolautomaatse võre sügavus ja läbimõõt on varieeruvad, kuid neid ei saa iseseisvalt kontrollida).
SHC modulatsioon võimaldab ühel lasersüsteemil skriinida mitmesuguseid võrgusilmasid (traditsioonilisi, autotüüpilisi, halfautotüüpilisi). Varem olid vajalikud erinevad protsessid (elektromehaaniline graveerimine, keemiline söövitamine). Tindiülekandeomaduste ja prinditavuse optimeerimiseks iga värvi% -toonväärtuse ja trükitud põhimiku jaoks on nüüd võimalik luua uusi võrgusilmi.
Strateegia ja rakendus
Lisaks SHC-kiirguse lainekuju modulatsiooni "ühe võtte ja ühe avaga" meetodile on võimalik kavandada ka graveerimisvõrke pidevate laserimpulsside lisamisega, kuid valguspunkti läbimõõt on väiksem kui nõutav võrgusilma suurus (näiteks valguspunkti läbimõõt 10-15 mikronit, raku suurus 100 mikronit). Moodustatud õõnsuse kuju ja sisemine struktuur sõltub modulatsiooni, kattumise ja laserimpulsside skaneerimise skeemist (näiteks kujutise trükimasina skaneerimise algoritm).
Kõverdatud pideva laine laserid on lülitatud või hallis skaalal moduleeritud ja nad saavad graveerida väikseid kattuvaid triipe, moodustades rombikujulisi võrgusilma auke. Selle eeliseks on pildi kõrge eraldusvõime (näiteks eraldusvõime ulatub 1000 jooneni / cm ja valguspunkti läbimõõt on 15-20 mikronit, kui edasisuunas edastamise samm on 10 mikroni). Puuduseks on tootmisvõimsuse vähenemine, mis tuleb korvata kõrgema modulatsioonisageduse (umbes 1 MHz) ja mitmekiirte graveerimispea abil.
Kuna teravustamisel on kõrge tippvõimsus, võivad selle kõrgtasemelise graveerimismeetodi saavutada kõrge heledusega kiudlaserid (200–600 vatti, pideva laine, impulsi modulatsioon) või ülikerge lühikese impulsiga laserid. Lisaks tsingile saab seda suurt heledust kasutada ka muude materjalide, näiteks vase ja keraamika graveerimiseks.
Piltide trükkimismasina skaneerimise protsessi algoritm sobib paljudeks kõrgresolutsiooniga kahemõõtmelisteks (printimis) ja kolmemõõtmelisteks (printimiseks) rakendusteks. Nagu graveerimine RFID sügavtrull.
Trükitud elektrooniline tehnoloogia on eelseisv uus tehnoloogia. Elektrooniliste komponentide ja vooluahelate nõutav ülitäpsus loob uue etaloni prindikvaliteedi täpsuse ja ühtluse tagamiseks. Enamik juhtide ja pooljuhtide orgaanilisi ja anorgaanilisi tinte on kleepuvad ja raskesti trükitavad.
Nende trükivärvide ühtlaseks ja mittepoorseks kihistamiseks on kriitilise tähtsusega raku geomeetria ja sügavtrükiplaadi täpne kontroll. Joonisel 5C on kujutatud RFID-märgise antenni graveeringutesti ja kontuurjoone laius on ainult 10 mikronit.
Holmiumi lasertehnoloogia ühendab endas digitaalse pildistamise meetodid, parandab tavapärast trükiplaatide valmistamise protsessi ning parandab trükise efektiivsust, ekraani ulatust, täpsust ja kvaliteeti. Vastavaid algoritme saab kasutada erinevate laseritüüpide kasutamiseks. Kasutades moduleeritud laserkiire lainekuju, on ühe võttega ühe auguga SHC-protsess praegu kiireim sügavkülvi protsess, mida saab kasutada mitmesuguste põhimike, trükivärvide ja trükkimisel. Uus graveerimisalgoritm, mis kasutab suure võimsusega TEM00 allikat, laiendab laser-ablatsioonimeetodite kasutamist paljudes tööstuslikes rakendustes, näiteks aniloksrullid suure pindalaga materjali edastamiseks, ülitäpse sügavtrüki mustrid elektroonika trükkimiseks ja 3D-printimiseks. tööriistad. Kui täidetud on nii vajalik laseri võimsus kui ka uus küps graveeringuga algoritm, on ultra-lühikese impulsi laseril võimalik ülaltoodud meetodit edendada ja täiustada. Eesseisvaks väljakutseks on ablatsiooniprotsessi optimeerimiseks kasutada pikosekundiliste ultra lühikeste impulsslaserite kasutamist.
