激光在工業(yè)凹版制版中的應(yīng)用

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1、激光在工業(yè)凹版制版中的應(yīng)用在工業(yè)凹版印版制作中，寬人的表面區(qū)域要求高度的空間分辨率。而印刷轆的快速工作流程周期要求在很短的時(shí)間內(nèi)，以微米級(jí)將度有效地雕刻若干平方米的面積。激光在這一領(lǐng)域的應(yīng)用有如F特點(diǎn)：加工率高，聚焦精確以及具備數(shù)字調(diào)制的優(yōu)勢(shì)。山丁精密度、可重復(fù)性、靈活性和生產(chǎn)率的提高，直接激光微構(gòu)造技術(shù)止在取代傳統(tǒng)的凹版制版技術(shù)（例如川金剛石筆或化學(xué)蝕刻進(jìn)行機(jī)械雕刻）。旋轉(zhuǎn)型凹版印版由一個(gè)均勻鍍銅或鍍鋅的鋼輾紐成。圖像信息被雕刻到鍍銅或鍍鋅層里的微小網(wǎng)穴，將印墨轉(zhuǎn)移到基底上（見圖1）。一層薄的珞層可確保在劇烈研磨條件下印刷機(jī)仍具較長(zhǎng)的狡用壽命

2、。通過便用刮刀，能夠確保只傳遞網(wǎng)穴尺寸確泄的油墨量。sevA）瞞用鳥B）勁弼凹踽冷叭凹版印刷滾筒長(zhǎng)0.344米，鬪周長(zhǎng)0.322米，表面積可達(dá)10平方米。當(dāng)網(wǎng)屏分辨率為60-400線/厘米時(shí)，滾筒上的網(wǎng)穴數(shù)量通常為108到1010。為了在最經(jīng)濟(jì)的時(shí)間內(nèi)做好圖像處理，要求激光具有高脈沖重復(fù)率和高平均功率。對(duì)于以熱光燒蝕為途徑的人規(guī)模微雕刻來說，放有效的方法是：采用一束脈沖激光光束，其單個(gè)激光脈沖創(chuàng)建一個(gè)完整的網(wǎng)穴。一種工作聚焦平均功率為500瓦、重復(fù)頻率為70千赫的調(diào)QNd:YAG激光系統(tǒng)（參見圖3）能夠使鋅的體積燒蝕率達(dá)到1立方厘米/分鐘，面積

3、燒蝕率達(dá)到0.1平方米/分鐘。網(wǎng)穴的形狀山激光光束的強(qiáng)度波形決定?！曂柩葜曝M一>ABA<35kHz)—■T丸HB(35kHz)—田3.用干凹版琢鬆的祐DCjg接憑光系壊（DLS）9Half-autotypical網(wǎng)穴（深度和直徑在灰階上均可變）可以山離斯光束波形的激光產(chǎn)生，而傳統(tǒng)網(wǎng)穴（每-?灰度值上深度變化直徑不變）通過使用平底波形產(chǎn)僅（參見圖2）。網(wǎng)穴的大小取決丁?脈沖能量，通過使用聲光調(diào)制器由數(shù)字圖像數(shù)據(jù)組控制。范圍為25米到150米的直徑，可以定義圖像的網(wǎng)屏分辨率；范圍為1米到40米的深度，可以定義印刷點(diǎn)的灰度值。熔料的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流必

4、須減至最低限度。因此，Daetwyler公司開發(fā)了一?種附帶有機(jī)添加劑的特殊電鍍鋅材料，其熱傳導(dǎo)性比普通鋅結(jié)構(gòu)更低。通過汽化燒蝕這種特殊鋅，熔化區(qū)域和毛刺對(duì)以被減至一層薄薄的沉積物（網(wǎng)穴周fbl2-3米內(nèi)）。整個(gè)滾筒表面通過一條連續(xù)的螺旋狀網(wǎng)穴軌道進(jìn)行交替雕刻。當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速達(dá)到20轉(zhuǎn)/秒時(shí)，加工頭以15-150微米/轉(zhuǎn)的橫移進(jìn)給量，平行丁滾筒軸線移動(dòng)（取決丁?網(wǎng)屏分辨率）。網(wǎng)穴Z間的網(wǎng)墻厚度在階調(diào)值放大時(shí)只有4-6微米。這要求光束照射滾筒的瞄準(zhǔn)精度達(dá)到約1微米。期-?種方法是使用脈沖調(diào)制的高功率光纖激光器（平均功率500瓦），其脈沖重復(fù)頻率對(duì)調(diào)制

5、范圍為30-100千赫。當(dāng)頻率為35千赫時(shí)，毎次脈沖上有更多能量，從而使得單次擊發(fā)能夠鉆出大網(wǎng)穴（如網(wǎng)屏為70線〃里米吋直徑為140微米）。當(dāng)頻率為100千赫吋，每次脈沖上的能址變少，因而雕刻出小網(wǎng)穴（如網(wǎng)僑為400線/厘米時(shí)直徑為25微米）。激光光束的操作是非接觸式的，與使用金剛石筆的機(jī)電雕刻和比，這是一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)。只要印刷工藝具備可預(yù)測(cè)性和可重復(fù)性，就能在滾筒整個(gè)寬度上保證雕刻的均勻性。正是因?yàn)楦呖芍貜?fù)率,單發(fā)單穴激光工藝人約比機(jī)電雕刻快10倍。光束強(qiáng)度波形調(diào)制印刷市場(chǎng)上有許多不同的基底材料（比如紙張或彈性箔），毎種材料有著不同的表面特性

6、。油鵰轉(zhuǎn)移的優(yōu)化方法依賴丁-：基底表面（如粗糙度、汕購吸收能力）、汕墨參數(shù)（如顏料的粘度或型號(hào)）、卬版。對(duì)丁每種不同情況，可以使用不同形狀的雕刻網(wǎng)穴以達(dá)到最優(yōu)。除熱傳導(dǎo)和對(duì)流之外，網(wǎng)穴精確農(nóng)示了激光光束的焦點(diǎn)強(qiáng)度波形。為了讓每個(gè)網(wǎng)穴都達(dá)到特沱形狀，光束的立體強(qiáng)度波形是主動(dòng)實(shí)時(shí)形成的，由圖像數(shù)據(jù)控制的頻率高達(dá)100千赫。這一立體調(diào)制技術(shù)的總體方案如圖4所示。r滾筒W?■*■?當(dāng)YA■334.腿制和聲度液用調(diào)制各自獨(dú)立.通過強(qiáng)度波形的主動(dòng)調(diào)制以及每次激光脈沖能址的獨(dú)立變化，每一單網(wǎng)穴的形狀、直徑和深度都町以獨(dú)立決定。印版制作工藝屮的這-噺型網(wǎng)穴叫做

7、超級(jí)Halfautotypical網(wǎng)穴（SHC）,是Halfautotypical網(wǎng)穴的延伸（半自動(dòng)型網(wǎng)穴的深度和直徑是變化的，但不能獨(dú)龍控制）。SHC調(diào)制使得一臺(tái)激光系統(tǒng)就能雕刻各種網(wǎng)穴（傳統(tǒng)的、AutotypicakHalfautotypical）。過去則需要不同的工藝（機(jī)電雕刻、化學(xué)蝕刻）?，F(xiàn)在，能夠生成全新網(wǎng)穴形狀，從而為每種顏色％?階調(diào)值和印刷基底優(yōu)化汕墨轉(zhuǎn)移特性和適印性能。戰(zhàn)略與應(yīng)用除了SHC光束波形調(diào)制的“單發(fā)單穴”方法外，還可以通過疊加連續(xù)激光脈沖的方式來設(shè)計(jì)雕刻網(wǎng)穴，只不過光點(diǎn)直徑比要求的網(wǎng)穴尺寸?。ū热绻恻c(diǎn)直徑10-15微米

8、，網(wǎng)穴尺寸100微米）。所形成網(wǎng)穴的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有賴于調(diào)制、重疊以及激光脈沖的掃描方案（如圖像排版機(jī)掃描算法）。連續(xù)波激光器是開關(guān)或灰階調(diào)制的，可以