کاربرد لیزر میکرو حکاکی لیزر در ساخت صنعتی گرانش صنعتی

در تولید صفحات چاپ گرانش صنعتی ، مساحت وسیعی نیاز به وضوح مکانی بالا دارد. چرخه گردش کار سریع غلتک های چاپ نیاز به حکاکی مؤثر از مساحت چند متر مربع با دقت سطح میکرون در مدت زمان کوتاه دارد. کاربرد لیزر در این زمینه دارای ویژگی های زیر است: سرعت پردازش بالا ، فوکوس دقیق و مزایای مدولاسیون دیجیتال. با توجه به افزایش دقت ، تکرارپذیری ، انعطاف پذیری و بهره وری ، ریزساختار مستقیم با لیزر در حال جایگزینی تکنیک های سنتی ساخت پلاستیک (مانند حکاکی مکانیکی با قلم های الماس یا اچینگ شیمیایی) است.

صفحه چاپ گراوات چرخشی از یک غلتک مس یا فولاد گالوانیزه یکنواخت تشکیل شده است. اطلاعات تصویر در حفره های ریز در لایه های مس یا گالوانیزه حک شده است تا جوهر را به بستر منتقل کنید (شکل 1 را ببینید). یک لایه نازک از کروم باعث می شود عمر طولانی چاپگر در شرایط سنگ زنی شدید باشد. با استفاده از تیغه پزشک می توان اطمینان حاصل کرد که فقط مقدار جوهر تعیین شده با اندازه سلول تحویل داده می شود.

طول سیلندر چاپ گراور 0.3-4.4 متر طول ، دور آن 0.3-2.2 متر است و مساحت سطح می تواند به 10 متر مربع برسد. هنگامی که وضوح صفحه نمایش 60-400 خط / سانتی متر باشد ، تعداد سلول های درام معمولاً 108 تا 1010 است. برای انجام پردازش تصویر در اقتصادی ترین زمان ، به لیزرها نیاز به سرعت تکرار پالس و قدرت متوسط ​​متوسط ​​دارند. .

برای میکرو حکاکی در مقیاس بزرگ با استفاده از فرسایش حرارتی و نوری ، موثرترین روش استفاده از پرتوی لیزر پالس است که پالس تک لیزری آن باعث ایجاد حفره مش کامل می شود. یک سیستم لیزر Q: Nd: YAG با توان فوکوس متوسط ​​500 وات و سرعت تکرار 70 کیلوهرتز (شکل 3) می تواند به میزان فرسایش حجمی روی 1 سانتی متر در دقیقه و سرعت فرسایش مساحت 0.1 م برسد. / دقیقه شکل سلول ها با شکل موج شدت پرتو لیزر مشخص می شود.

سلولهای نیمه اتوتایپیک (هر دو عمق و قطر در مقیاس خاکستری متغیر هستند) توسط یک لیزر با یک موج پرتوی گاوسی تولید می شود ، در حالی که سلول های سنتی (با قطر تغییر عمق ثابت در هر مقدار خاکستری) با استفاده از شکل های موج مسطح ایجاد می شوند ( شکل 2 را ببینید. اندازه حفره مش به انرژی پالس بستگی دارد و توسط داده های تصویر دیجیتال با استفاده از یک مدولاتور آکوستیک و نوری کنترل می شود. قطر از 25 متر تا 150 متر ، که می تواند وضوح صفحه نمایش تصویر را تعریف کند. عمق آن از 1 متر تا 40 متر است که می تواند مقدار خاکستری نقاط چاپ شده را تعریف کند.

انتقال حرارت و همرفت مذاب باید به حداقل برسد. بنابراین ، دیتویلر یک ماده الکترو گالوانیزه ویژه با مواد افزودنی ارگانیک تولید کرده است که از هدایت حرارتی کمتری نسبت به ساختارهای روی معمولی برخوردار است. با تبخیر و چسباندن این روی خاص ، می توان سطح ذوب و بربر را به لایه نازک رسوب (در فاصله 2-3 متری اطراف سلول) کاهش داد.

تمام سطح درام به طور متناوب با یک مسیر حفره مش مارپیچی حک شده است. هنگامی که سرعت طبل به 20 دور در دقیقه می رسد ، سر پردازش در یک فید گردش 15-150 میکرون / چرخش ، موازی با محور طبل (بسته به وضوح صفحه) حرکت می کند. ضخامت دیواره مش بین سلولها فقط 4-6 میکرون در حداکثر مقدار تن است. این امر مستلزم این است که دقت هدفون غلتک تابش پرتو در حدود 1 میکرون باشد.

روش دیگر استفاده از لیزر فیبر با فشار بالا با تعدیل پالس (متوسط ​​توان 500 وات) است که فرکانس تکرار پالس را می توان در محدوده 30-100 کیلوهرتز تعدیل کرد. هنگامی که فرکانس 35 کیلوهرتز است ، در هر پالس انرژی بیشتری وجود دارد ، به طوری که یک شات تنها می تواند سوراخ بزرگی را سوراخ کند (مانند قطر 140 میکرون وقتی صفحه نمایش 70 خط در سانتی متر است). هنگامی که فرکانس 100 کیلوهرتز است ، انرژی روی هر پالس کمتر می شود ، بنابراین یک مش کوچک حک شده است (به عنوان مثال ، صفحه نمایش با قطر 25 میکرون 400 خط در سانتی متر).

عملکرد پرتوهای لیزر chirped غیر تماسی است ، که در مقایسه با حکاکی الکترومکانیکی با استفاده از قلم الماس یک مزیت اساسی است. تا زمانی که روند چاپ قابل پیش بینی و تکرار باشد ، می توان یکنواخت حکاکی را بر روی کل عرض استوانه تضمین کرد. به دلیل قابلیت تکرار بالا ، روند لیزر تک سوراخی تقریباً 10 برابر سریعتر از حکاکی الکترومکانیکی است.

مدولاسیون شکل موج شدت پرتو

بسیاری از مواد بستر مختلف در بازار چاپ (مانند کاغذ یا فویل انعطاف پذیر) وجود دارد که هر کدام دارای خصوصیات سطحی متفاوت هستند. روش بهینه سازی انتقال جوهر به موارد زیر بستگی دارد: سطح بستر (مانند زبری ، ظرفیت جذب جوهر) ، پارامترهای جوهر (مانند ویسکوزیته رنگ یا مدل) و صفحه چاپی. برای هر موقعیت متفاوت ، می توان از اشکال مختلف حفره های مش مجسمه برای رسیدن به بهترین ها استفاده کرد.

علاوه بر رسانش گرما و همرفت ، سلولها بطور دقیق نمایانگر شدت موج کانونی پرتو لیزر هستند. به منظور دستیابی هر سلول به یک شکل خاص ، شکل موج شدت پرتو سه بعدی در زمان واقعی شکل می گیرد و فرکانس کنترل شده توسط داده های تصویر حداکثر 100 کیلوهرتز است.

از طریق مدولاسیون فعال شکل موج شدت و تغییر مستقل انرژی هر پالس لیزر ، می توان شکل ، قطر و عمق تک تک سلول ها را بطور مستقل تعیین کرد. این نوع جدید از مش در فرآیند تولید صفحه چاپ ، مش Super Halfautotypical mesh (SHC) نامیده می شود ، که فرمت مش Halfautotypical است (عمق و قطر مش نیمه اتوماتیک متغیر است ، اما به طور مستقل قابل کنترل نیست).

مدولاسیون SHC یک سیستم لیزر منفرد را قادر می سازد تا مشبک مختلف (سنتی ، اتوتپیپی ، نیمه اتومبیلی) را ترسیم کند. در گذشته فرآیندهای مختلفی مورد نیاز بود (حکاکی الکترومکانیکی ، اچینگ شیمیایی). برای بهینه سازی ویژگی های انتقال جوهر و چاپ برای هر مقدار رنگی با ارزش و بستر چاپ شده ، اکنون می توانید اشکال جدید مش تولید شود.

استراتژی و کاربرد

علاوه بر روش "تک شات و تک سوراخ" از مدولاسیون شکل موج پرتو SHC ، همچنین می توان با استفاده از پالسهای لیزر مداوم ، مشهای حکاکی طراحی کرد ، اما قطر نقطه نور از اندازه مش مورد نیاز (مانند نمونه قطر نقطه نور 10-15 میکرون ، اندازه سلول 100 میکرون). شکل و ساختار داخلی حفره تشکیل شده به طرح اسکن مدولاسیون ، همپوشانی و پالسهای لیزر بستگی دارد (مانند الگوریتم اسکن دستگاه تایپ تصویر).

لیزرهای موج پیوسته پیچیده تغییر یافته یا مدولاسیون در مقیاس خاکستری دارند و می توانند نوارهایی با همپوشانی کوچک را حک کنند تا سوراخ های مش الماس به شکل ایجاد شود. مزیت آن در وضوح بالای تصویر نهفته است (به عنوان مثال ، وضوح به 1000 خط در سانتی متر و قطر نقطه نور 15-20 میکرون است که اندازه مرحله انتقال انتقال به جلو 10 میکرون است). این نقطه ضعف در از بین رفتن ظرفیت تولید است ، که باید با استفاده از فرکانس مدولاسیون بالاتر (حدود 1 مگاهرتز) و یک سر حکاکی چند پرتو جبران شود.

به دلیل قدرت بالای او هنگام تمرکز ، لیزرهای فیبر روشنایی بالا (200-600 وات ، موج مداوم ، مدولاسیون پالس) یا لیزرهای پالس فوق العاده کوتاه می توانند به این روش حکاکی پیشرفته دست یابند. علاوه بر روی ، از این درخشندگی بالا می توان برای حکاکی سایر مواد مانند مس و سرامیک نیز استفاده کرد.

الگوریتم فرآیند اسکن دستگاه تایپ تصویر برای بسیاری از برنامه های دو بعدی (چاپ) با وضوح بالا و برنامه های سه بعدی (چاپ) مناسب است. مانند حکاکی غلتک gravure RFID.

فناوری الکترونیکی چاپ شده یک فناوری جدید آینده است. دقت بالای مورد نیاز اجزای الکترونیکی و مدارها ، معیار جدیدی را برای صحت و یکنواختی در خروجی چاپ تعیین می کند. اکثر جوهرهای آلی و معدنی برای رسانا ها و نیمه هادی ها خمیری هستند و چاپ آن دشوار است.

برای لایه بندی یکنواخت و غیر متخلخل این جوهرها ، کنترل دقیق هندسه سلولی و بافت سطح صفحات گرانشی بسیار مهم است. شکل 5C تست حکاکی آنتن برچسب RFID را نشان می دهد و عرض خط کانتور تنها 10 میکرون است.

فناوری لیزر هولمیوم ترکیبی از روش های تصویربرداری دیجیتال ، بهبود روند تولید نقشه برداری سنتی و بهبود بهره وری ، دامنه صفحه ، دقت و کیفیت خروجی چاپ است. برای استفاده از انواع مختلف لیزر می توان از الگوریتم های مربوطه استفاده کرد. با استفاده از شکل موج پرتو لیزر مدوله شده ، فرآیند SHC تک ضربه ای تک سرعت در حال حاضر سریعترین فرآیند برای گرانش است ، که می تواند برای بسترهای مختلف ، جوهرها و چاپ مورد استفاده قرار گیرد. یک الگوریتم حکاکی جدید با استفاده از منبع پر قدرت TEM00 کاربرد روشهای فرسایش لیزری را در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی گسترش می دهد ، مانند غلطکهای آنیلوکس برای انتقال مواد با مساحت بزرگ ، الگوهای چاپ با دقت بالا برای چاپ الکترونیک و برای چاپ سه بعدی ابزارها هنگامی که هم قدرت لیزر لازم و هم الگوریتم بالغ حکاکی جدید برآورده شود ، لیزر پالس فوق العاده کوتاه قادر به ارتقاء و بهبود روش فوق خواهد بود. چالش پیش رو استفاده از لیزرهای پالس اولتراورت پیکوسکوند برای بهینه سازی روند فرسایش خواهد بود.