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将激光微构造技术用于制版(1)

 

    【喜工全自动丝网印刷机收集整理】在工业凹版印版制作中,宽大的表面区域要求高度的空间分辨率。而印刷辊的快速工作流程周期要求在很短的时间内,以微米级精度有效地雕刻若干平方米的面积。激光在这一领域的应用有如下特点:加工率高,聚焦精确以及具备数字调制的优势。由于精密度、可重复性、灵活性和生产率的提高,直接激光微构造技术正在取代传统的凹版制版技术(例如用金刚石笔或化学蚀刻进行机械雕刻)。

    旋转型凹版印版由一个均匀镀铜或镀锌的钢辊组成。图像信息被雕刻到镀铜或镀锌层里的微小网穴,将印墨转移到基底上(见图1)。一层薄的铬层可确保在剧烈研磨条件下印刷机仍具较长的使用寿命。通过使用刮刀,能够确保只传递网穴尺寸确定的油墨量。

    凹版印刷滚筒长0.3~4.4米,圆周长0.3~2.2米,表面积可达10平方米。当网屏分辨率为60~400线/厘米时,滚筒上的网穴数量通常为108~1010。为了在最经济的时间内做好图像处理,要求激光具有高脉冲重复率和高平均功率。

    对于以热光烧蚀为途径的大规模微雕刻来说,最有效的方法是:采用一束脉冲激光光束,其单个激光脉冲创建一个完整的网穴。一种工作聚焦平均功率为500瓦、重复频率为70千赫的调QNd:YAG激光系统(参见图3)能够使锌的体积烧蚀率达到1cm3/分钟,面积烧蚀率达到0.1m2/分钟。网穴的形状由激光光束的强度波形决定。

    Half-autotypical网穴(深度和直径在灰阶上均可变)可以由高斯光束波形的激光产生,而传统网穴(每一灰度值上深度变化直径不变)通过使用平底波形产生(参见图2)。网穴的大小取决于脉冲能量,通过使用声光调制器由数字图像数据组控制。范围为25米到150米的直径,可以定义图像的网屏分辨率;范围为1米到40米的深度,可以定义印刷点的灰度值。

    熔料的热传导和热对流必须减至最低限度。因此,Daetwyler公司开发了一种附带有机添加剂的特殊电镀锌材料,其热传导性比普通锌结构更低。通过汽化烧蚀这种特殊锌,熔化区域和毛刺可以被减至一层薄薄的沉积物(网穴周围2~3米内)。

    整个滚筒表面通过一条连续的螺旋状网穴轨道进行交替雕刻。当滚筒转速达到20转/秒时,加工头以15~150微米/转的横移进给量,平行于滚筒轴线移动(取决于网屏分辨率)。网穴之间的网墙厚度在阶调值最大时只有4~6微米。这要求光束照射滚筒的瞄准精度达到约1微米。

    另一种方法是使用脉冲调制的高功率光纤激光器(平均功率500瓦),其脉冲重复频率可调制范围为30-100千赫。当频率为35千赫时,每次脉冲上有更多能量,从而使得单次击发能够钻出大网穴(如网屏为70线/厘米时直径为140微米)。当频率为100千赫时,每次脉冲上的能量变少,因而雕刻出小网穴(如网屏为400线/厘米时直径为25微米)。

    激光光束的操作是非接触式的,与使用金刚石笔的机电雕刻相比,这是一个关键的优势。只要印刷工艺具备可预测性和可重复性,就能在滚筒整个宽度上保证雕刻的均匀性。正是因为高可重复率,单发单穴激光工艺大约比机电雕刻快10倍。

    光束强度波形调制

    印刷市场上有许多不同的基底材料(比如纸张或弹性箔),每种材料有着不同的表面特性。

来源:中国印刷行业网