При производстве пластин глубокой печати для промышленного применения большая площадь поверхности требует высокого пространственного разрешения. Быстрый цикл рабочего процесса печатных валиков требует эффективной гравировки на площади в несколько квадратных метров с точностью до микрона за короткий промежуток времени. Применение лазера в этой области имеет следующие характеристики: высокая скорость обработки, точная фокусировка и преимущества цифровой модуляции. Благодаря повышенной точности, повторяемости, гибкости и производительности прямое лазерное микроструктурирование заменяет традиционные методы изготовления глубоких пластин (например, механическое гравирование алмазными ручками или химическое травление).
Ротационные пластины глубокой печати состоят из равномерно покрытого медью или оцинкованного стального валика. Информация об изображении выгравирована в крошечные полости в медных или оцинкованных слоях для переноса чернил на подложку (см. Рисунок 1). Тонкий слой хрома обеспечивает длительный срок службы принтера в тяжелых условиях шлифования. Используя лезвие врача, можно обеспечить доставку только количества чернил, определенного размером ячейки.
Длина цилиндра глубокой печати составляет 0,3-4,4 метра, длина окружности 0,3-2,2 метра, а площадь поверхности может достигать 10 квадратных метров. Когда разрешение экрана составляет 60-400 строк / см, количество ячеек на барабане обычно составляет от 108 до 1010. Чтобы сделать обработку изображения в наиболее экономичное время, лазеры должны иметь высокую частоту следования импульсов и высокую среднюю мощность ,
Для крупномасштабного микрогравирования с помощью термооптической абляции наиболее эффективным методом является использование импульсного лазерного луча, чей единственный лазерный импульс создает полную сетку. Лазерная система Nd: YAG с модуляцией добротности со средней мощностью фокусировки 500 Вт и частотой повторения 70 кГц (см. Рисунок 3) может достигать объемной скорости абляции цинка 1 см / мин и скорости абляции области 0,1 М / мин Форма ячеек определяется интенсивностью формы волны лазерного луча.
Полуавтоматические ячейки (глубина и диаметр изменяются в оттенках серого) могут генерироваться лазером с формой волны гауссова луча, в то время как традиционные ячейки (с постоянным изменяющимся по глубине диаметром при каждом значении серого) генерируются с использованием плоскодонных сигналов ( см. рисунок 2). Размер полости сетки зависит от энергии импульса и контролируется цифровыми данными изображения, установленными с помощью акустооптического модулятора. Диаметр колеблется от 25 метров до 150 метров, что позволяет определять разрешение экрана изображения; глубина варьируется от 1 до 40 метров, что может определять значение серого для печатаемых точек.
Теплопередача и конвекция расплава должны быть сведены к минимуму. Поэтому Daetwyler разработал специальный электроцинкованный материал с органическими добавками, который имеет более низкую теплопроводность, чем обычные цинковые структуры. Путем испарения и удаления этого специального цинка площадь плавления и заусенцы могут быть уменьшены до тонкого слоя осадка (в пределах 2-3 метров вокруг ячейки).
Вся поверхность барабана попеременно выгравирована непрерывной спиральной дорожкой. Когда скорость барабана достигает 20 об / мин, обрабатывающая головка перемещается со скоростью подачи 15-150 микрон / оборот параллельно оси барабана (в зависимости от разрешения экрана). Толщина стенки сетки между ячейками составляет всего 4-6 мкм при максимальном значении тона. Для этого требуется, чтобы точность прицеливания валика для облучения лучом составляла около 1 микрона.
Другой метод заключается в использовании импульсного модулированного мощного волоконного лазера (средняя мощность 500 Вт), частота повторения импульсов которого можно модулировать в диапазоне 30-100 кГц. Когда частота составляет 35 кГц, в каждом импульсе больше энергии, так что за один выстрел можно просверлить большое отверстие (например, диаметром 140 микрон, когда экран составляет 70 линий / см). Когда частота равна 100 кГц, энергия каждого импульса становится меньше, поэтому вырезается небольшая сетка (например, экран диаметром 25 микрон равен 400 линиям / см).
Работа лазерного луча бесконтактна, что является ключевым преимуществом по сравнению с электромеханической гравировкой с использованием алмазной ручки. Пока процесс печати предсказуем и повторяем, равномерность гравирования может быть гарантирована по всей ширине цилиндра. Из-за высокой повторяемости, лазерный процесс с одним отверстием с одним отверстием примерно в 10 раз быстрее, чем электромеханическая гравировка.
