Laser mikrostrukturteknik för plåtframställning
Vi är ett stort tryckbolag i Shenzhen Kina. Vi erbjuder alla bokpublikationer, inbunden bokutskrift, papperstäckning bokutskrift, inbunden anteckningsbok, prenumerationsbok, saddle stiching bokutskrift, broschyr utskrift, förpackningslåda, kalendrar, alla typer av PVC, produktbroschyrer, anteckningar, barnbok, klistermärken, alla sorters specialpapper färgutskrift produkter, game card och så vidare.
För mer information besök
http://www.joyful-printing.com. Endast ENG
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
email: info@joyful-printing.net
Vid industriell gravyrplåtproduktion kräver en stor yta en hög grad av rumslig upplösning. Den snabba arbetscykeln hos tryckrullen kräver en effektiv gravering av flera kvadratmeter i mikrometer precision på kort tid. Applikationen av lasrar i detta fält har följande egenskaper: hög bearbetningshastighet, exakt fokusering och digital modulering. Direkt lasermikrostruktureringsteknik ersätter traditionella gravyrtillverkningstekniker (som mekanisk gravyr med diamantpenna eller kemisk etsning) på grund av ökad precision, repeterbarhet, flexibilitet och produktivitet.
Den roterande gravyrplattan består av en likformig koppar eller galvaniserad stålrulle. Bildinformationen graveras i små celler i ett koppar eller galvaniserat skikt som överför bläcket till substratet (se figur 1). Ett tunt lager av krom säkerställer pressens långa livslängd under svåra slipningsförhållanden. Genom att använda en läskling säkerställs att endast den mängd bläck som bestäms av cellens storlek överförs.
Gravtryckcylindern har en längd av 0,3 till 4,4 meter, en omkrets på 0,3 till 2,2 meter och en yta på upp till 10 kvadratmeter. När skärmupplösningen är 60 till 400 linjer / cm, är antalet celler på trumman vanligen 108 till 1010. För att kunna utföra bildbehandling på den mest ekonomiska tiden måste lasern ha en högpulsrepetitionshastighet och en hög genomsnittlig effekt.
För storskalig mikrogravering i form av termisk ablation är den mest effektiva metoden att använda en pulserad laserstråle med en enda laserpuls för att skapa en komplett cell. Ett Q-switchat Nd: YAG-lasersystem med en genomsnittlig effekt på 500 watt och en repetitionshastighet på 70 kHz (se figur 3) möjliggör en volymablationshastighet av zink för att nå 1 cm3 / min och en areaablation av 0,1 m2 / minut. Cellens form bestäms av laserstrålens intensitetsvågform.
Halvautotypiska celler (både djup och diameter varierar i gråskala) kan alstras av lasrar med gaussiska strålvågformer, medan traditionella celler (med varierande djup per grått värde) genereras genom att använda plattformade vågformer (se figur 2). Cellens storlek beror på pulsenergin och styrs av den digitala bilddatasatsen med hjälp av en akustisk-optisk modulator. En diameter som sträcker sig från 25 meter till 150 meter definierar bildens skärmupplösning. ett djup som sträcker sig från 1 meter till 40 meter definierar det tryckta prickans gråvärde.
Värmeöverföringen och värmekonvektionen av smältan måste minimeras. Som ett resultat har Daetwyler utvecklat ett speciellt elektrogalvaniserat material med organiska tillsatser som är mindre termiskt ledande än vanliga zinkstrukturer. Genom att ablera denna speciella zink genom förångning kan smältzonen och burren reduceras till ett tunt lager av insättning (inom 2 till 3 meter runt cellen).
Hela trummans yta är omväxlande graverad av ett kontinuerligt spiralformat nätspår. När trummans varvtal når 20 varv per minut, flyttar bearbetningshuvudet vid ett spårmatning på 15 till 150 μm / varv, parallellt med trumaxeln (beroende på skärmens upplösning). Tjockleken på nätväggen mellan cellerna är endast 4 till 6 mikron när tonvärdet är maximalt. Detta kräver att strålens riktningsnoggrannhet upplyser trumman till ungefär 1 mikron.
En annan metod är att använda en pulsmodulerad högeffektivlaser (genomsnittlig effekt på 500 watt) med ett pulsrepetitionsfrekvensmoduleringsområde på 30-100 kHz. När frekvensen är 35 kHz, är det mer energi per puls, så att ett enda skott kan borra en stor cell (till exempel en skärm med en diameter på 140 mikron när skärmen är 70 linjer / cm). När frekvensen är 100 kHz blir energin per puls mindre och sålunda graveras en liten cell (till exempel en skärm med en diameter av 25 μm när skärmen är 400 linjer / cm).
Laserstrålens funktion är kontaktfri, vilket är en viktig fördel framför elektromekanisk gravyr med en diamantpenna. Så länge tryckprocessen är förutsägbar och repeterbar, kan graveringens jämnhet garanteras över hela trummans bredd. På grund av den höga repeterbarheten är single-shot-enhållasprocessen cirka 10 gånger snabbare än elektromekanisk gravyr.
Beam intensitet vågform modulering
Det finns många olika substratmaterial (såsom papper eller elastisk folie) på tryckmarknaden, var och en med olika ytegenskaper. Optimeringen av bläcköverföring beror på: substratets yta (såsom råhet, bläckabsorptionskapacitet), bläckparametrar (såsom viskositet eller modell av pigmentet), tryckplattor. För olika fall kan olika former av graverade celler användas för att uppnå optimal.
Förutom värmeledning och konvektion representerar cellerna exakt laserljusets fokusintensitetsvågform. För att uppnå en specifik form för varje cell formas den stereoskopiska intensitetsvågformen av strålen aktivt i realtid och frekvensen styrd av bilddata är så hög som 100 kHz. Det övergripande systemet för denna stereomoduleringsteknik visas i figur 4.
Formen, diameteren och djupet hos varje enskild cell kan bestämmas oberoende av den aktiva moduleringen av intensitetsvågformen och den oberoende variationen av energin hos varje laserpuls. Denna nya typ av cell i plåtframställningsprocessen kallas Super Halfautotypical Cell (SHC), som är en förlängning av den halfautotypiska cellen (djupet och diametern hos den halvautomatiserade cellen är varierad men inte oberoende kontrollerad).
SHC-modulering gör det möjligt för ett lasersystem att gravera olika celler (traditionell, autotypisk, halfautotypisk). Tidigare krävdes olika processer (elektromekanisk gravyr, kemisk etsning). Nu kan nya cellformer skapas för att optimera egenskaper för bläcköverföring och skrivbarhet för varje färg% -tonvärde och utskriftssubstrat.
Strategi och tillämpning
Förutom "single-shot single hole" -metoden för SHC-strålvågformmodulering är det också möjligt att designa graverade celler genom att överlappa kontinuerliga laserpulser, förutom att spotdiametern är mindre än den önskade cellstorleken (såsom en fläck diameter av 10-15). Micron, cellstorlek 100 mikron). Formen och de interna strukturerna hos de bildade cellerna beror på modulerings-, överlappnings- och avsökningsscheman för laserpulser (såsom algoritmer för bildsättning av maskinskanning).
Kontinuerliga våglasrar är omkopplade eller gråskaliga modulerade för att skapa små överlappande band som bildar en diamantformad cell. Fördelen är bildens höga upplösning (till exempel en upplösning på 1000 linjer / cm med en framåtriktad transportsteg på 10 mikron och en spotdiameter på 15-20 mikron). Nackdelen är förlusten av produktionskapacitet, som måste kompenseras genom att använda en högre moduleringsfrekvens (ca 1 MHz) och ett flerbalkgräverhuvud.
High-brightness fiber lasrar (200-600 watt, kontinuerlig våg, puls modulering) eller ultrasort puls lasrar möjliggör denna avancerade gravering metod på grund av sin höga peak power under fokusering. Förutom zink kan denna höga ljusstyrka också användas för att gravera andra material såsom koppar och keramik.
Skanningsprocessalgoritmen för bildlayout är lämplig för många högupplösta 2D (utskrift) applikationer och 3D (utskrift) applikationer. Till exempel graverar en RFID-gravyrrulle.
Tryckt elektronik är en kommande ny teknik, och den höga precision som krävs för elektroniska komponenter och kretsar kommer att sätta ett nytt riktmärke för utskriftens noggrannhet och enhetlighet. De flesta organiska eller oorganiska färgerna av ledare och halvledare är pastaliknande, vilket är mycket mödosamt att skriva ut.
För likformig, icke-porös delaminering av dessa bläck är precisionskontroll av cellgeometrin och ytstrukturen hos gravyrplattan kritisk. Figur 5C visar ett graveringstest av en RFID-tagantenn med en konturbredd på endast 10 mikron.
Sammanfattning och perspektiv
Laserteknik kombinerar digitala bildhanteringsmetoder för att förbättra den traditionella utskriftsprocessen, förbättra utskriftens effektivitet, skärmområde, noggrannhet och kvalitet. Olika algoritmer kan användas för att använda olika lasertyper. Med hjälp av den modulerade laserstrålvågformen är single-shot-enhålig SHC-processen för närvarande den snabbaste processen för gravyr och kan användas för en mängd olika substrat, bläck och tryck. Den nya graveringsalgoritmen som använder högkapacitets TEM00-källor, utökar utbudet av laserablationsmetoder till en rad industriella applikationer, såsom aniloxrullar för materialöverföring av stor yta, högtryckstrycktryck för tryckt elektronik och används i 3D-skrivverktyg . Ultra korta pulslasrar kommer att kunna köra och förbättra ovanstående metoder när både den nödvändiga laserkraften och den nya gravyrmodiga algoritmen är nöjda. Utmaningen för framtiden är att använda en picosecond ultrasort pulslaser för att optimera ablationen.