산업용 그라비아 인쇄판의 생산에서 넓은 표면적은 높은 공간 해상도를 요구합니다. 인쇄 롤러의 빠른 워크 플로주기를 위해서는 짧은 시간 내에 수 마이크론 수준의 정확도로 수 평방 미터의 면적을 효과적으로 조각해야합니다. 이 분야에서 레이저를 적용하면 높은 처리 속도, 정확한 초점 조정 및 디지털 변조의 장점이 있습니다. 정확성, 반복성, 유연성 및 생산성 향상으로 인해 직접 레이저 미세 구조화는 기존의 그라비아 제판 기술 (예 : 다이아몬드 펜을 사용한 기계 조각 또는 화학적 에칭)을 대체하고 있습니다.
회전식 그라비아 인쇄판은 균일 한 구리 또는 아연 도금 강철 롤러로 구성됩니다. 이미지 정보는 잉크를 기판으로 옮기기 위해 구리 또는 아연 도금 된 층으로 작은 공동에 새겨 져 있습니다 (그림 1 참조). 얇은 크롬 층은 심한 연삭 조건에서 프린터의 긴 수명을 보장합니다. 닥터 블레이드를 사용함으로써, 셀 크기에 의해 결정된 잉크 량 만이 전달되도록 보장 할 수있다.
그라비아 인쇄 실린더의 길이는 0.3-4.4 미터, 원주는 0.3-2.2 미터, 표면적은 10 평방 미터에이를 수 있습니다. 스크린 해상도가 60-400 라인 / cm 인 경우 드럼의 셀 수는 보통 108-1010입니다. 가장 경제적 인 시간에 이미지 처리를 수행하려면 레이저에 높은 펄스 반복률과 높은 평균 출력이 필요합니다. .
열 광학 절제에 의한 대규모 미세 조각의 경우 가장 효과적인 방법은 단일 레이저 펄스가 완벽한 메쉬 공동을 생성하는 펄스 레이저 빔을 사용하는 것입니다. Q- 스위칭 Nd : YAG 레이저 시스템의 평균 초점 전력이 500 와트이고 반복 속도가 70kHz (그림 3 참조) 인 경우 1cm / 분의 아연의 부피 제거율과 0.1M의 면적 제거율을 달성 할 수 있습니다. / 분 셀의 모양은 레이저 빔의 강도 파형에 의해 결정됩니다.
반자동 형 셀 (깊이와 직경은 모두 그레이 스케일로 변경 가능)은 가우스 빔 파형을 사용하는 레이저로 생성 할 수 있으며 기존 셀 (각 회색 값에서 일정한 깊이 변경 직경을 가짐)은 평평한 파형을 사용하여 생성됩니다 ( 그림 2 참조). 메시 캐비티의 크기는 펄스 에너지에 따라 달라지며 음향 광학 변조기를 사용하여 디지털 이미지 데이터 세트에 의해 제어됩니다. 직경은 25 미터에서 150 미터이며 이미지의 화면 해상도를 정의 할 수 있습니다. 깊이는 1 미터에서 40 미터 사이이며 인쇄 도트의 회색 값을 정의 할 수 있습니다.
용융물의 열 전달 및 대류가 최소화되어야합니다. 따라서 대트 일러는 일반 아연 구조보다 열전도율이 낮은 유기 첨가제를 사용하는 특수 전기 아연 도금 재료를 개발했습니다. 이 특수 아연을 기화 및 제거함으로써, 녹는 영역과 버는 얇은 층으로 퇴적 될 수 있습니다 (셀 주위에서 2-3 미터 이내).
드럼의 전체 표면은 연속적인 나선형 메쉬 캐비티 트랙에 의해 교대로 새겨 져 있습니다. 드럼 속도가 20 rpm에 도달하면 처리 헤드는 15-150 미크론 / 회전의 이송 속도로 드럼 축에 평행하게 움직입니다 (화면 해상도에 따라 다름). 셀들 사이의 메시 벽의 두께는 최대 톤 값에서 단지 4-6 미크론이다. 이것은 빔 조사 롤러의 조준 정확도가 약 1 미크론이어야한다.
다른 방법은 펄스 반복 주파수를 30-100 kHz 범위에서 변조 할 수있는 펄스 변조 고출력 광섬유 레이저 (평균 500 와트)를 사용하는 것입니다. 주파수가 35kHz 인 경우, 각 펄스에 더 많은 에너지가 존재하므로 한 번의 샷으로 큰 구멍을 뚫을 수 있습니다 (예 : 화면이 70 라인 / cm 일 때 직경 140 미크론). 주파수가 100kHz 일 때, 각 펄스의 에너지는 작아 지므로 작은 메쉬가 조각됩니다 (예를 들어, 직경이 25 미크론 인 스크린은 400 라인 / cm입니다).
처프 된 레이저 빔의 작동은 비접촉으로, 다이아몬드 펜을 사용하는 전자 기계 조각과 비교할 때 주요 이점입니다. 인쇄 공정이 예측 가능하고 반복 가능한 한, 실린더 전체 폭에 걸쳐 조각 균일 성이 보장 될 수 있습니다. 높은 반복성으로 인해 단일 샷 단일 홀 레이저 프로세스는 전기 기계 조각보다 약 10 배 빠릅니다.
빔 강도 파형 변조
인쇄 시장에는 각각 표면 특성이 다른 여러 가지 기판 재료 (예 : 종이 또는 연성 호일)가 있습니다. 잉크 전사의 최적화 방법은 기판 표면 (거칠기, 잉크 흡수 용량 등), 잉크 매개 변수 (예 : 안료 점도 또는 모델) 및 인쇄판에 따라 다릅니다. 각각의 다른 상황에 대해, 다른 모양의 조각 된 메쉬 공동을 사용하여 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.
열전도 및 대류 외에도 셀은 레이저 빔의 초점 강도 파형을 정확하게 나타냅니다. 각각의 셀이 특정 형상에 도달하기 위해, 빔의 3 차원 강도 파형이 실시간으로 능동적으로 형성되고, 이미지 데이터에 의해 제어되는 주파수는 최대 100 kHz이다.
강도 파형의 능동 변조 및 각 레이저 펄스의 에너지의 독립적 인 변화를 통해, 각각의 단일 셀의 형상, 직경 및 깊이가 독립적으로 결정될 수있다. 인쇄판 제조 공정에서이 새로운 유형의 메시를 반자동 메시의 확장 인 SHC (Super Halfautotypical Mesh)라고합니다 (반자동 메시의 깊이와 직경은 가변적이지만 독립적으로 제어 할 수는 없음).
SHC 변조를 통해 단일 레이저 시스템이 다양한 메시 (전통, 자동, 반자동)를 조각 할 수 있습니다. 과거에는 서로 다른 프로세스 (전자 기계 조각, 화학 에칭)가 필요했습니다. 각각의 색조 % 값 및 인쇄 된 인쇄물에 대한 잉크 전달 특성 및 인쇄 성을 최적화하기 위해 새로운 메쉬 모양을 생성 할 수 있습니다.
전략 및 응용
SHC 빔 파형 변조의 "단일 샷 및 단일 홀"방법 외에도 연속 레이저 펄스를 중첩하여 조각 메시를 설계 할 수도 있지만, 광점의 직경은 필요한 메시 크기 (예 : 광점의 직경 10-15 미크론, 세포 크기 100 미크론). 형성된 공동의 형상 및 내부 구조는 변조, 중첩 및 레이저 펄스의 스캐닝 방식 (이미지 조판 기의 스캐닝 알고리즘과 같은)에 의존한다.
처프 연속파 레이저는 스위칭 또는 그레이 스케일로 변조되며 작은 겹치는 줄무늬를 조각하여 다이아몬드 모양의 메쉬 구멍을 형성 할 수 있습니다. 그것의 장점은 이미지의 고해상도에있다 (예를 들어, 정방향 이송 단계 크기가 10 미크론 일 때 해상도는 1000 라인 / cm에 도달하고 광점 직경은 15-20 미크론이다). 단점은 더 높은 변조 주파수 (약 1MHz)와 다중 빔 조각 헤드를 사용하여 보상해야하는 생산 능력 손실에 있습니다.
초점을 맞출 때 피크 전력이 높기 때문에 고휘도 파이버 레이저 (200-600 와트, 연속파, 펄스 변조) 또는 초단 펄스 레이저가이 고급 조각 방법을 달성 할 수 있습니다. 아연 외에도이 높은 밝기는 구리 및 세라믹과 같은 다른 재료를 조각하는 데에도 사용될 수 있습니다.
이미지 조판 기 스캐닝 프로세스 알고리즘은 많은 고해상도 2 차원 (인쇄) 응용 프로그램 및 3 차원 (인쇄) 응용 프로그램에 적합합니다. RFID 그라비아 롤러 조각과 같은.
인쇄 전자 기술은 다가오는 새로운 기술입니다. 전자 부품과 회로에 필요한 높은 정밀도는 인쇄 출력의 정확성과 균일성에 대한 새로운 기준을 제시 할 것입니다. 도체 및 반도체를위한 대부분의 유기 및 무기 잉크는 엉성하고 인쇄가 어렵다.
이들 잉크의 균일하고 비 다공성 층을 형성하기 위해, 그라비아 플레이트의 세포 구조 및 표면 질감의 정밀한 제어가 중요하다. 그림 5C는 RFID 태그 안테나의 조각 테스트를 보여 주며, 등고선 너비는 10 미크론에 불과합니다.
홀뮴 레이저 기술은 디지털 이미징 방법을 결합하고 전통적인 인쇄 제판 공정을 개선하며 인쇄 출력의 효율성, 화면 범위, 정확성 및 품질을 향상시킵니다. 해당 알고리즘을 사용하여 다양한 레이저 유형을 활용할 수 있습니다. 변조 된 레이저 빔 파형을 사용하는 단일 샷 단일 홀 SHC 프로세스는 현재 다양한 인쇄물, 잉크 및 인쇄에 사용할 수있는 가장 빠른 그라비아 프로세스입니다. 고출력 TEM00 소스를 사용하는 새로운 조각 알고리즘은 레이저 어블 레이션 방법 적용을 대 면적 재료 이송을위한 아닐 록스 롤러, 전자 인쇄를위한 고정밀 그라비아 인쇄 패턴 및 3D 인쇄와 같은 다양한 산업 응용 분야로 확장합니다. 도구. 필요한 레이저 출력과 새로운 조각 성숙 알고리즘이 모두 충족되면 초단 펄스 레이저는 위의 방법을 홍보하고 향상시킬 수 있습니다. 앞으로 도전은 피코 초 초단파 레이저를 사용하여 절제 과정을 최적화하는 것입니다.
