在工业中使用的激光微雕刻凹版

浏览次数:    时间:2017-10-16
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  在工业生产中凹版印刷的,大的表面积需要高度的空间分辨率的。工作流快速循环需要印刷辊在很短的时间内,有效微米级精密雕刻的几个平方米。在这方面的应用中具有以下特征:高的加工,精确聚焦和数字调制的优点包括。因为精度,可重复性,灵活性和生产率,直接激光微结构是取代传统的凹版制版技术(例如。G。,机械雕刻或化学蚀刻金刚石笔)。

  一种旋转凹版印刷一个均匀的铜或由镀锌钢辊。图像信息被刻入的精细网格点的层的铜或锌,所述油墨转印到基片(参照图。1)。薄的铬层确保剧烈研磨条件下保持更长的印刷寿命。通过使用刮刀,能够确保油墨的量的尺寸的网格点仅传输。

  

  

  凹版滚筒的长度0.3-4.4μm时,0的周向长度。3-2.2μm时,表面积高达10平方米。当60?400线/厘米的屏分辨率,网络点在鼓上的数通常为108-1010。为了使最经济的图像处理的在高脉冲重复率和高平均功率的时间所需的激光。

  

  对于热消融的一种方式来点亮大规模微雕刻,最有效的方法是:利用脉冲激光束,它创建一个完整的单一的网络分。一个500瓦时,Q开关Nd 70千赫的重复率的平均功率的工作的焦点:YAG激光系统(参见图。3)锌的烧蚀速率的体积可高达1毫升/分钟,区域0的烧蚀率。1平方米/分钟。的网络点通过激光束的强度分布所确定的形状。

  

  半autotypical网络点(深度和直径可以在灰度级来改变)可以通过高斯波形,传统的网络点处产生(在每一灰度值恒定直径深度变化)的激光束来产生(参见图波形通过使用平2 )。取决于网格点的脉冲能量的大小,通过使用由数字图像数据集控制的声光调制器。25米150米范围内的直径,可以定义图像屏幕的分辨率; 的深度在1米至40米范围内,可以定义灰度值的打印点。

  熔化热传导和对流必须减少到最低限度。因此,德国特威勒开发了包括有机添加剂特殊镀锌材料,热导率比普通锌结构下。通过锌的汽化这种特殊的烧蚀,熔化区域可以被减小,和薄毛刺存款(在网络点周围2-3米)。

  可替代地,整个鼓表面刻通过连续的螺旋轨道网络点。当滚筒速度20转/秒,所述加工头是15-150米/转进给方向移动,平行移动于汽缸轴线(取决于屏幕分辨率)。当在色调值的网络的网络点之间的最大壁厚只有4-6微米。这要求瞄准束照射大约1微米的精度鼓。

  另一种方法是使用脉冲的高功率(500瓦特平均功率),其可以调节30-100千赫的脉冲重复频率范围。当频率为35千赫兹,每个脉冲具有上更多的能量,使得(140微米直径,如画面70线/厘米)可以在单个击发大网络点被钻孔。当100kHz的频率,每个脉冲的能量减少,从而雕刻出小点(例如。G。中,屏幕是400线/厘米,直径为25微米)。

  操作的非接触型激光束,与机电雕刻金刚石触针,这是一个关键的优点相比。只要印刷过程包括预测的和可重复的,能保证均匀性的凹刻滚筒的整个宽度。这可能是因为高重复率的,单点单个激光工艺比机电雕刻快约10倍。

  束强度调制波形

  有许多不同的基底材料(如纸或弹性箔)印刷市场上,每种材料都有不同的表面特性。优化取决于油墨转移:衬底表面(例如。G。,粗糙度,墨水的吸收能力),油墨参数(例如。g。,粘度或颜料模型),该板。对于每一个不同的情况下,你可以使用凹印单元的不同形状,以达到最佳。

  除了热传导和对流,准确地表示的网络点聚焦激光束强度分布。为了允许每个网络点已达到特定的形状,光束的三维强度分布是由主动实时形成的,该图像数据由频率控制的高达100千赫。在图4中所示的这种一般方案透视调制技术。

  

  通过调节活性的强度分布,并且每个独立地是激光脉冲能量的变化的,每个单丝孔形状,直径和深度可以被独立地确定。称为超级Halfautotypical网络点(SHC)这种新的网络点印刷版制造工艺中,延伸Halfautotypical网格点(网格点的半自动深度和直径被改变,但不能独立地控制)。

  SHC调制,使得一个激光雕刻系统可以是多种网络点(常规的,Autotypical,Halfautotypical)。在过去,他们需要不同的工艺(机电雕刻,化学蚀刻)。现在,有可能产生新的完全孔形状,由此%为每个颜色 - 和色调值印刷衬底的油墨转移属性来优化性能和可印刷性。

  策略与应用

  除了SHC波形调制光束的“单单孔”的方法,也可以通过叠加连续激光脉冲方式设计凹版单元,但比所需要的网络点的光点尺寸的直径小(如点直径10-15微米,100微米筛目孔的尺寸)。的网络点所形成的形状和内部结构取决于调制方案和扫描重叠的激光脉冲(例如。g。照排机扫描算法)。

  CW调制或灰度是一个开关,可雕刻出细小条纹重叠,网络点形成金刚石。其优点是,高分辨率的图像(E。g。,正向传递步骤是10微米分辨率主干线/厘米,15-20微米的光斑直径)。的缺点是,通过使用较高的调制频率(约1MHz)所需的生产能力损失补多光束雕刻头和。

  由于峰值功率处的焦点,高亮度光纤激光器(200-600瓦,连续波,脉冲调制)或超短实现这种先进的雕刻方法。除了锌,这样的高亮度可以用来雕刻相同的其他材料,如铜,和陶瓷。

  适用于多种高分辨率二维(印刷)的照排机扫描算法和三维应用(印刷)应用。RFID雕刻凹版辊è。g。。

  印刷电子被准确和新的基准的均匀设定即将到来的新技术,电子元件和电路所需的精度的打印输出。大部分的导体和半导体的是有机或无机糊状墨水,印刷是困难。

  对于均匀的无孔层离这些油墨中,网络点和表面纹理的凹版印刷的几何结构的精确控制是关键。图5C示出了测试雕刻RFID标签的天线的轮廓线宽度仅为10微米。

  

  总结与展望

  激光技术结合用于改进现有的印版处理的数字成像方法中,提高了打印输出,画面范围,精度和质量的效率。适当的算法都可以使用,使用不同类型的激光器。用激光束调制波形,对于凹版过程中的当前单点计费速率是最快的SHC工艺可用于多种底物,油墨和印刷。TEM00新雕刻算法的高功率源,以激光烧蚀方法的应用范围扩大到奔驰宝马在线娱乐一个范围的工业应用,如网纹辊的用于凹版图案材料转印在大面积印刷的电子和精密三维印刷工具。时所需的激光功率和新的雕刻成熟算法这两个条件都满足时,超短脉冲激光将能够促进和改善上述方法。未来的挑战将是:使用皮秒超短脉冲激光烧蚀过程优化。

   笔者圭多亨尼格和卡尔 - 海因茨·塞尔伯曼就职于瑞士公司MDC马克斯·韦勒飞镖; 斯蒂芬Brning就职于德国公司SCHEPERS。

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