Teollisuuden syväpainatuslevyjen valmistuksessa laaja pinta-ala vaatii korkean tilaresoluution. Tulostusrullien nopea työnkulku vaatii useiden neliömetrien tehokkaan kaiverruksen mikrotason tarkkuudella lyhyessä ajassa. Laserin sovelluksella tällä alalla on seuraavat ominaisuudet: korkea käsittelynopeus, tarkka tarkennus ja digitaalisen modulaation edut. Parannetun tarkkuuden, toistettavuuden, joustavuuden ja tuottavuuden vuoksi suora lasermikrostrukturointi korvaa perinteiset syvälevyvalmistustekniikat (kuten mekaaninen kaiverrus timanttikynillä tai kemiallinen etsaus).
Pyörivä syväpainolevy koostuu yhtenäisestä kuparista tai galvanoidusta terästelasta. Kuvatiedot kaiverrettiin pieniksi onteloiksi kupari- tai galvanoiduissa kerroksissa musteen siirtämiseksi alustaan (katso kuva 1). Ohut kromikerros varmistaa tulostimen pitkän käyttöiän vaikeissa hiontaolosuhteissa. Käyttämällä lääkintäterää on mahdollista varmistaa, että vain solumäärän määrittämä muste määrä toimitetaan.
Syväpainosylinteri on 0,3–4,4 metriä pitkä, ympärysmitta on 0,3–2,2 metriä ja pinta-ala voi olla 10 neliömetriä. Kun näytön resoluutio on 60-400 riviä / cm, rummun solujen lukumäärä on yleensä 108-1010. Jotta kuvankäsittely tapahtuisi taloudellisimmassa ajassa, lasereilla on oltava korkea pulssin toistotaajuus ja korkea keskimääräinen teho .
Suurimuotoisessa mikro-kaiverruksessa termo-optisella ablaatiolla, tehokkain menetelmä on käyttää pulssitettua lasersädettä, jonka yksittäinen laserpulssi luo täydellisen mesh-onkalon. Q-kytkentäinen Nd: YAG-laserjärjestelmä, jonka keskimääräinen tarkennusteho on 500 wattia ja toistotaajuus 70 kHz (ks. Kuva 3), voi saavuttaa sinkin tilavuusablaationopeuden 1 cm / min ja pinta-alan ablaationopeuden 0,1 M / min. Kennojen muoto määräytyy lasersäteen voimakkuuden aaltomuodon perusteella.
Puoliautotyyppiset solut (sekä syvyys että halkaisija ovat harmaasävyissä vaihtelevia) voidaan tuottaa Gaussin säteen aaltomuodolla varustetulla laserilla, kun taas perinteiset solut (joiden syvyyden muuttuessa vakiohalkaisija on kussakin harmaassa arvossa) luodaan käyttämällä litteäpohjaisia aaltomuotoja ( katso kuva 2). Verkon onkalon koko riippuu pulssienergiasta, ja sitä ohjataan digitaalisen kuvan datajoukolla käyttämällä akustoptista modulaattoria. Halkaisija vaihtelee 25 metristä 150 metriin, mikä voi määrittää kuvan näytön tarkkuuden; syvyys vaihtelee 1 metristä 40 metriin, mikä voi määrittää tulostettujen pisteiden harmaan arvon.
Sulan lämmönsiirto ja konvektio on minimoitava. Siksi Daetwyler on kehittänyt erityisen sähkösinkittyä materiaalia orgaanisilla lisäaineilla, jolla on alhaisempi lämmönjohtavuus kuin tavallisilla sinkkirakenteilla. Haihduttamalla ja ablatoimalla tämä erityinen sinkki, sulamispinta ja rakeet voidaan vähentää ohueksi sedimenttikerrokseen (2-3 metrin sisällä kennon ympäri).
Rummun koko pinta kaiuttuu vuorotellen jatkuvalla kierreverkkoontelon radalla. Kun rummun nopeus saavuttaa 20 rpm, prosessointipää liikkuu poikittaisella syötöllä 15-150 mikronia / kierros rummun akselin suuntaisesti (näytön tarkkuudesta riippuen). Solujen välisen silmäseinämän paksuus on vain 4 - 6 mikronia maksimimäärällä. Tämä edellyttää, että säteen säteilytystelan kohdistustarkkuus on noin 1 mikroni.
Toinen menetelmä on käyttää pulssimoduuloitua suuritehoista kuitulaseria (keskimääräinen teho 500 wattia), jonka pulssin toistotaajuutta voidaan moduloida alueella 30 - 100 kHz. Kun taajuus on 35 kHz, jokaisella pulssilla on enemmän energiaa, joten yksi laukaus voi porata suuren reiän (kuten halkaisija 140 mikronia, kun näytön koko on 70 linjaa / cm). Kun taajuus on 100 kHz, kunkin pulssin energia vähenee, joten veistetty pieni silmä (esimerkiksi ruudun halkaisija 25 mikronia on 400 viivaa / cm).
Sirutetun lasersäteen toiminta ei ole kosketuksissa, mikä on tärkeä etu verrattuna timanttikynällä käytettävään sähkömekaaniseen kaiverrukseen. Niin kauan kuin painatusprosessi on ennustettavissa ja toistettavissa, kaiverruksen yhtenäisyys voidaan taata koko sylinterin leveydeltä. Korkean toistettavuuden vuoksi yhden aukon yhden reiän laserprosessi on noin 10 kertaa nopeampi kuin sähkömekaaninen kaiverrus.
Säteen voimakkuuden aaltomuodon modulaatio
Painomarkkinoilla on monia erilaisia substraattimateriaaleja (kuten paperi tai joustava folio), jokaisella on erilaiset pintaominaisuudet. Musteensiirron optimointimenetelmä riippuu alustan pinnasta (kuten karheudesta, musteen absorptiokyvystä), musteparametreista (kuten pigmentin viskositeetti tai malli) ja painatuslevystä. Jokaisessa tilanteessa parhaan saavuttamiseksi voidaan käyttää eri muotoisia veistettyjä onteloita.
Lämmönjohtavuuden ja konvektion lisäksi solut edustavat tarkasti lasersäteen polttovälin aaltomuotoa. Jotta jokainen solu saavuttaisi tietyn muodon, säteen kolmiulotteinen voimakkuuden aaltomuoto muodostetaan aktiivisesti reaaliajassa ja kuvadatan ohjaama taajuus on jopa 100 kHz.
Voimakkuuden aaltomuodon aktiivisen moduloinnin ja kunkin laserpulssin energian riippumattoman muutoksen avulla kunkin yksittäisen solun muoto, halkaisija ja syvyys voidaan määrittää itsenäisesti. Tätä uudentyyppistä silmää tulostuslevyn valmistusprosessissa kutsutaan superhalfautotyyppiseksi silmäksi (SHC), joka on halfautotyyppisen verkon jatke (puoliautomaattisen verkon syvyys ja halkaisija ovat muuttuvat, mutta niitä ei voida hallita itsenäisesti).
SHC-modulaatio mahdollistaa yhden laserjärjestelmän veistämään erilaisia silmiä (perinteisiä, autotyyppisiä, halfautotyyppisiä). Aikaisemmin vaadittiin erilaisia prosesseja (sähkömekaaninen kaiverrus, kemiallinen etsaus). Nyt voidaan luoda uusia verkkomuotoja musteensiirto-ominaisuuksien ja tulostettavuuden optimoimiseksi kullekin väriprosenttiarvolle ja painetulle alustalle.
Strategia ja soveltaminen
SHC-säteen aaltomuodon moduloinnin "yhden laukauksen ja yhden aukon" menetelmän lisäksi on myös mahdollista suunnitella kaiverrusverkot upottamalla jatkuvat laserpulssit, mutta valopisteen halkaisija on pienempi kuin vaadittu silmäkoko (kuten valopisteen halkaisija 10-15 mikronia, solukoko 100 mikronia). Muodostuneen onkalon muoto ja sisäinen rakenne riippuvat modulaatio-, päällekkäisyys- ja laserpulssien skannausjärjestelmästä (kuten kuvanlaatikoiden skannausalgoritmi).
Sirutetut jatkuvan aallon laserit ovat kytkettyjä tai harmaasähkömoduloituja, ja ne voivat kaiverrettaa pieniä limittyviä raitoja timantin muotoisiksi verkkorei'iksi. Sen etuna on kuvan korkea resoluutio (esimerkiksi resoluutio saavuttaa 1000 juovaa / cm ja valopisteen halkaisija on 15 - 20 mikronia, kun eteenpäin siirtävän askelkoko on 10 mikronia). Haittapuoli on tuotantokapasiteetin menetys, joka on kompensoitava käyttämällä suurempaa modulointitaajuutta (noin 1 MHz) ja monisäteistä kaiverruspäätä.
Suurella huipputeholla fokusoinnilla korkean kirkkauden kuitulaserit (200–600 wattia, jatkuva aalto, pulssimodulaatio) tai erittäin lyhyet pulssilaserit voivat saavuttaa tämän edistyneen kaiverrusmenetelmän. Sinkin lisäksi tätä suurta kirkkautta voidaan käyttää myös muiden materiaalien, kuten kuparin ja keramiikan, kaiverrukseen.
Kuvien lajittelulaitteiden skannausprosessialgoritmi soveltuu moniin korkearesoluutioisiin kaksidimensionaalisiin (tulostus-) sovelluksiin ja kolmiulotteisiin (tulostus-) sovelluksiin. Kuten kaiverrettu RFID-syvätela.
Painettu sähköinen tekniikka on tuleva uusi tekniikka. Elektroniikkakomponenttien ja piirien vaatima korkea tarkkuus asettaa uuden vertailukohdan tulosteiden tarkkuudelle ja yhdenmukaisuudelle. Useimmat johtimien ja puolijohteiden orgaaniset ja epäorgaaniset musteet ovat tahnamaisia ja vaikeasti tulostettavia.
Näiden musteiden tasaisen, ei-huokoisen kerrostamisen kannalta on kriittistä tarkka solugeometrian ja syvälevyjen pintarakenteen hallitseminen. Kuvio 5C esittää RFID-tunnisteantennin kaiverruskoetta, ja ääriviivan leveys on vain 10 mikronia.
Holmium-lasertekniikka yhdistää digitaaliset kuvantamismenetelmät, parantaa perinteistä painatuslevynvalmistusprosessia ja parantaa tulostuksen tehokkuutta, näyttöaluetta, tarkkuutta ja laatua. Vastaavia algoritmeja voidaan käyttää erilaisten lasertyyppien hyödyntämiseen. Hyödyntämällä moduloitua lasersäteen aaltomuotoa, yhden kuvan reikäinen SHC-prosessi on tällä hetkellä nopein syväpainotusprosessi, jota voidaan käyttää erilaisille substraateille, musteille ja tulostamiseen. Uusi kaiverrusalgoritmi, joka käyttää suuritehoista TEM00-lähdettä, laajentaa laserablaatiomenetelmien soveltamisen moniin teollisiin sovelluksiin, kuten aniloksiteloihin materiaalin siirtämiseen laaja-alaisella alueella, tarkkuuspainokuvioilla elektroniikan tulostamiseen ja 3D-tulostukseen työkaluja. Kun sekä tarvittava laservoima että uusi kaiverrettu algoritmi saavutetaan, erittäin lyhyt pulssilaseri pystyy edistämään ja parantamaan edellä mainittua menetelmää. Tulevaisuuden haasteena on käyttää pikosekunnin ultra lyhyt pulssilasereita ablaatioprosessin optimoimiseksi.
