ในการผลิตแผ่นพิมพ์กราเวียร์อุตสาหกรรมพื้นที่ผิวที่กว้างต้องการความละเอียดเชิงพื้นที่สูง วงจรการทำงานอย่างรวดเร็วของลูกกลิ้งพิมพ์ต้องการการแกะสลักที่มีประสิทธิภาพของพื้นที่หลายตารางเมตรด้วยความแม่นยำระดับไมครอนในช่วงเวลาสั้น ๆ การประยุกต์ใช้เลเซอร์ในสาขานี้มีลักษณะดังต่อไปนี้: อัตราการประมวลผลสูง, การโฟกัสที่แม่นยำและข้อดีของการปรับแบบดิจิตอล เนื่องจากความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น, ความสามารถในการทำซ้ำ, ความยืดหยุ่นและความสามารถในการผลิตการสร้างโครงสร้างด้วยเลเซอร์โดยตรงจึงเป็นการแทนที่เทคนิคการทำเพลทแบบแผ่นแม่พิมพ์แบบดั้งเดิม (เช่นการแกะสลักเชิงกลด้วยปากกาเพชร
แผ่นพิมพ์กราเวียร์โรตารี่ประกอบด้วยทองแดงแบบสม่ำเสมอหรือลูกกลิ้งเหล็กชุบสังกะสี ข้อมูลภาพถูกสลักลงในช่องเล็ก ๆ ในชั้นทองแดงหรือสังกะสีเพื่อถ่ายโอนหมึกไปยังวัสดุพิมพ์ (ดูรูปที่ 1) ชั้นบาง ๆ ของโครเมี่ยมช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องพิมพ์ภายใต้สภาพการเจียรที่รุนแรง ด้วยการใช้ใบมีดแพทย์คุณสามารถตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการส่งมอบปริมาณหมึกที่กำหนดโดยขนาดเซลล์เท่านั้น
กระบอกพิมพ์กราเวียร์มีความยาว 0.3-4.4 เมตรเส้นรอบวงคือ 0.3-2.2 เมตรและพื้นที่ผิวสามารถเข้าถึง 10 ตารางเมตร เมื่อความละเอียดหน้าจออยู่ที่ 60-400 เส้น / ซม. จำนวนของเซลล์บนดรัมจะอยู่ที่ 108 ถึง 1,010 เพื่อที่จะทำการประมวลผลภาพในเวลาที่ประหยัดที่สุดเลเซอร์จะต้องมีอัตราการทำซ้ำชีพจรสูงและกำลังเฉลี่ยสูง .
สำหรับการแกะสลักขนาดเล็กขนาดใหญ่โดยการระเหยด้วยแสงเทอร์โมวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการใช้ลำแสงเลเซอร์แบบพัลซิ่งซึ่งมีเลเซอร์พัลส์เดี่ยวที่สร้างช่องตาข่ายแบบสมบูรณ์ ระบบเลเซอร์ Nd: YAG แบบ Q-switched ที่มีกำลังการโฟกัสเฉลี่ย 500 วัตต์และอัตราการทำซ้ำที่ 70 kHz (ดูรูปที่ 3) สามารถบรรลุอัตราการระเหยของปริมาตรสังกะสี 1 ซม. / นาทีและอัตราการระเหยพื้นที่ 0.1 M / นาที รูปร่างของเซลล์ถูกกำหนดโดยรูปคลื่นความเข้มของลำแสงเลเซอร์
เซลล์ครึ่ง autotypical (ทั้งความลึกและเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นตัวแปรในระดับสีเทา) สามารถสร้างขึ้นโดยเลเซอร์ที่มีรูปแบบของคลื่นเกาส์เซียนในขณะที่เซลล์แบบดั้งเดิม (ที่มีการเปลี่ยนแปลงเชิงลึกขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ค่าสีเทาแต่ละค่า) ถูกสร้างขึ้น ดูรูปที่ 2) ขนาดของช่องตาข่ายนั้นขึ้นอยู่กับพลังงานพัลส์และถูกควบคุมโดยชุดข้อมูลภาพดิจิตอลโดยใช้ตัวปรับเปลี่ยนอะคูสติกออปติก เส้นผ่าศูนย์กลางอยู่ในช่วงจาก 25 เมตรถึง 150 เมตรซึ่งสามารถกำหนดความละเอียดหน้าจอของภาพ; ช่วงความลึกตั้งแต่ 1 เมตรถึง 40 เมตรซึ่งสามารถกำหนดค่าสีเทาของจุดพิมพ์
การถ่ายเทความร้อนและการพาความร้อนของการหลอมจะต้องลดลง ดังนั้น Daetwyler จึงได้พัฒนาวัสดุชุบสังกะสีแบบพิเศษพร้อมสารอินทรีย์ซึ่งมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าโครงสร้างสังกะสีทั่วไป โดยการระเหยและการระเหยสังกะสีพิเศษนี้พื้นที่การหลอมเหลวและเลนซ์สามารถลดลงเป็นชั้นบาง ๆ ของตะกอน (ภายใน 2-3 เมตรรอบเซลล์)
พื้นผิวทั้งหมดของดรัมนั้นถูกแกะสลักสลับกันโดยแทร็กโพรงเกลียวตาข่ายที่ต่อเนื่อง เมื่อความเร็วของดรัมถึง 20 รอบต่อนาทีหัวโพรเซสซิงจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราการหมุน 15-150 ไมครอน / รอบขนานกับแกนของดรัม (ขึ้นอยู่กับความละเอียดของหน้าจอ) ความหนาของผนังตาข่ายระหว่างเซลล์มีค่าเพียง 4-6 ไมครอนที่ค่าโทนเสียงสูงสุด ต้องมีความแม่นยำในการเล็งของลูกกลิ้งฉายรังสีลำแสงประมาณ 1 ไมครอน
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ปรับกำลังสูงแบบพัลส์ (กำลังเฉลี่ย 500 วัตต์) ซึ่งความถี่พัลส์ซ้ำสามารถปรับในช่วง 30-100 kHz เมื่อความถี่คือ 35 kHz จะมีพลังงานเพิ่มขึ้นในแต่ละพัลส์เพื่อให้ช็อตเดียวสามารถเจาะรูขนาดใหญ่ (เช่นเส้นผ่านศูนย์กลาง 140 ไมครอนเมื่อหน้าจอ 70 เส้น / ซม.) เมื่อความถี่คือ 100 kHz พลังงานในแต่ละพัลส์จะน้อยลงดังนั้นจึงมีการแกะสลักตาข่ายขนาดเล็ก (ตัวอย่างเช่นหน้าจอที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ไมครอนคือ 400 เส้น / ซม.)
การทำงานของลำแสงเลเซอร์เจี๊ยบที่ไม่ได้สัมผัสซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อเทียบกับการแกะสลักด้วยไฟฟ้าโดยใช้ปากกาเพชร ตราบใดที่กระบวนการพิมพ์สามารถคาดการณ์และทำซ้ำได้สามารถรับประกันความสม่ำเสมอของการแกะสลักได้ตลอดความกว้างทั้งหมดของกระบอกสูบ เนื่องจากความสามารถในการทำซ้ำสูงกระบวนการเลเซอร์แบบ Single-shot Single-shot จึงเร็วกว่าการแกะสลักด้วยไฟฟ้าประมาณ 10 เท่า
การปรับรูปแบบคลื่นความเข้มของลำแสง
มีวัสดุพื้นผิวที่แตกต่างกันมากมายในตลาดการพิมพ์ (เช่นกระดาษหรือฟอยล์ที่มีความยืดหยุ่น) ซึ่งแต่ละชนิดมีลักษณะพื้นผิวที่แตกต่างกัน วิธีการปรับให้เหมาะสมของการถ่ายโอนหมึกขึ้นอยู่กับ: พื้นผิวของวัสดุพิมพ์ (เช่นความหยาบความสามารถในการดูดซับหมึก) พารามิเตอร์ของหมึก (เช่นความหนืดของเม็ดสีหรือรุ่น) และแผ่นพิมพ์ สำหรับแต่ละสถานการณ์ที่แตกต่างกันสามารถใช้รูปทรงต่าง ๆ ของช่องตาข่ายที่แกะสลักเพื่อให้ได้สิ่งที่ดีที่สุด
นอกเหนือจากการนำความร้อนและการพาความร้อนเซลล์จะแสดงรูปคลื่นความเข้มโฟกัสของลำแสงเลเซอร์อย่างแม่นยำ เพื่อให้แต่ละเซลล์เข้าถึงรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงรูปคลื่นความเข้มแบบสามมิติของลำแสงจะเกิดขึ้นแบบเรียลไทม์และความถี่ที่ควบคุมโดยข้อมูลภาพสูงถึง 100 kHz
ด้วยการปรับความเข้มของรูปคลื่นแบบแอคทีฟและการเปลี่ยนแปลงพลังงานของพัลส์เลเซอร์แต่ละครั้งอย่างอิสระสามารถกำหนดรูปร่างเส้นผ่าศูนย์กลางและความลึกของแต่ละเซลล์ได้อย่างอิสระ ตาข่ายชนิดใหม่ในกระบวนการผลิตแผ่นพิมพ์นี้เรียกว่าตาข่าย Super Halfautotypical (SHC) ซึ่งเป็นส่วนขยายของตาข่าย Halfautotypical (ความลึกและเส้นผ่าศูนย์กลางของตาข่ายกึ่งอัตโนมัติเป็นตัวแปร แต่ไม่สามารถควบคุมได้อย่างอิสระ)
การมอดูเลต SHC ช่วยให้ระบบเลเซอร์เดียวสามารถปั้นตาข่ายหลาย ๆ แบบ (แบบดั้งเดิม, แบบอัตโนมัติ, แบบกึ่งอัตโนมัติ) ในอดีตต้องมีกระบวนการที่แตกต่างกัน (การแกะสลักด้วยไฟฟ้า, การกัดทางเคมี) ขณะนี้สามารถสร้างรูปร่างตาข่ายใหม่เพื่อปรับคุณสมบัติการถ่ายโอนและเพิ่มความสามารถในการพิมพ์สำหรับค่า% -tone แต่ละสีและวัสดุพิมพ์ที่พิมพ์ออกมา
กลยุทธ์และการใช้งาน
นอกเหนือจากวิธี "การยิงเดี่ยวและหลุมเดียว" ของการปรับรูปคลื่นสัญญาณ SHC แล้วยังสามารถออกแบบตาข่ายแกะสลักด้วยการซ้อนเลเซอร์พัลส์แบบต่อเนื่อง แต่เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแสงมีขนาดเล็กกว่าขนาดตาข่ายที่ต้องการ (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของสปอตไลท์ 10-15 ไมครอนขนาดเซลล์ 100 ไมครอน) รูปร่างและโครงสร้างภายในของช่องที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบการสแกนของการปรับการซ้อนทับและพัลส์เลเซอร์ (เช่นอัลกอริทึมการสแกนของเครื่องเรียงพิมพ์ภาพ)
เลเซอร์คลื่นแบบต่อเนื่องที่เจี๊ยบถูกสลับหรือปรับระดับสีเทาและพวกเขาสามารถแกะสลักลายเส้นเล็ก ๆ ที่เหลื่อมกันเพื่อก่อให้เกิดรูตาข่ายรูปเพชร ข้อได้เปรียบของมันอยู่ที่ความละเอียดสูงของภาพ (ตัวอย่างเช่นความละเอียดสูงถึง 1,000 เส้น / ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแสงคือ 15-20 ไมครอนเมื่อขนาดก้าวเดินหน้าไปข้างหน้าคือ 10 ไมครอน) ข้อเสียอยู่ที่การสูญเสียกำลังการผลิตซึ่งจำเป็นต้องได้รับการชดเชยโดยใช้ความถี่การมอดูเลตที่สูงขึ้น (ประมาณ 1 MHz) และหัวแกะสลักแบบมัลติคาน
เนื่องจากพลังงานสูงสุดสูงเมื่อทำการโฟกัสเลเซอร์ไฟเบอร์ความสว่างสูง (200-600 วัตต์คลื่นต่อเนื่องการมอดูเลตพัลส์) หรือเลเซอร์พัลส์แบบสั้นพิเศษสามารถบรรลุวิธีการแกะสลักขั้นสูงนี้ นอกจากสังกะสีแล้วความสว่างสูงนี้ยังสามารถใช้สำหรับการแกะสลักวัสดุอื่น ๆ เช่นทองแดงและเซรามิก
อัลกอริทึมกระบวนการสแกนเครื่องเรียงพิมพ์รูปภาพเหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นสองมิติ (การพิมพ์) ความละเอียดสูงและแอปพลิเคชันสามมิติ (การพิมพ์) เช่นการแกะสลักลูกกลิ้งกราเวียร์ RFID
เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมาเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่กำลังจะมาถึง ความแม่นยำสูงที่ต้องการโดยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และวงจรจะกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับความแม่นยำและความสม่ำเสมอของงานพิมพ์ หมึกออร์แกนิกและอนินทรีย์ส่วนใหญ่สำหรับตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์นั้นค่อนข้างซีดขาวและพิมพ์ยาก
สำหรับชั้นหมึกที่ไม่มีรูพรุนอย่างสม่ำเสมอการควบคุมรูปทรงของเซลล์และพื้นผิวของแผ่นกราเวียร์เป็นสิ่งสำคัญ รูปที่ 5C แสดงการทดสอบการแกะสลักของเสาอากาศแท็ก RFID และความกว้างของเส้นชั้นความสูงเพียง 10 ไมครอน
เทคโนโลยีเลเซอร์ Holmium ผสมผสานวิธีการถ่ายภาพดิจิตอลปรับปรุงกระบวนการทำเพลทการพิมพ์แบบดั้งเดิมและปรับปรุงประสิทธิภาพช่วงหน้าจอความแม่นยำและคุณภาพของงานพิมพ์ อัลกอริธึมที่สอดคล้องกันสามารถใช้เพื่อใช้เลเซอร์ชนิดต่าง ๆ ได้ การใช้รูปแบบคลื่นแสงเลเซอร์แบบมอดูเลตปัจจุบันกระบวนการ SHC แบบ single-shot single-shot นั้นเป็นกระบวนการที่เร็วที่สุดสำหรับการทำแผ่นแม่พิมพ์ซึ่งสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวต่างๆหมึกและการพิมพ์ อัลกอริธึมการแกะสลักใหม่โดยใช้แหล่งพลังงาน TEM00 กำลังแรงสูงขยายการประยุกต์ใช้วิธีการระเหยด้วยเลเซอร์ไปสู่การใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่นลูกกลิ้ง Anilox สำหรับถ่ายโอนวัสดุในพื้นที่ขนาดใหญ่รูปแบบการพิมพ์แผ่นแม่พิมพ์ความแม่นยำสูง เครื่องมือ เมื่อพบทั้งกำลังของเลเซอร์ที่จำเป็นและอัลกอรึทึมที่เป็นผู้ใหญ่ของการแกะสลักใหม่เลเซอร์พัลส์สั้นพิเศษจะสามารถส่งเสริมและปรับปรุงวิธีการดังกล่าวได้ ความท้าทายข้างหน้าคือการใช้เลเซอร์ ultrashort pulse picosecond ultrashort เพื่อปรับกระบวนการระเหยให้เหมาะสม
