בייצור לוחות הדפסת כובעי תעשייה, שטח פנים רחב דורש רזולוציה מרחבית גבוהה. מחזור זרימת העבודה המהיר של גלילי הדפסה מחייב חריטה יעילה של שטח של כמה מטרים רבועים בדיוק של מיקרון בפרק זמן קצר. ליישום הלייזר בתחום זה יש את המאפיינים הבאים: קצב עיבוד גבוה, מיקוד מדויק, והיתרונות של אפנון דיגיטלי. עקב דיוק מוגבר, יכולת הדירות, הגמישות והפרודוקטיביות, מיקרו-מבנה לייזר ישיר מחליף טכניקות לייצור גרורות מסורתיות (כגון חריטה מכאנית עם עטים יהלומים או תחריט כימי).
לוחית הדפסת סיבובית של סיבוב מורכבת מגלגל נחושת אחיד או מפלדה מגולוונת. מידע התמונה נחקק לחללים זעירים בשכבות נחושת או מגולוון כדי להעביר את הדיו למצע (ראה איור 1). שכבה דקה של כרום מבטיחה חיי שירות ארוכים של המדפסת בתנאי שחיקה קשים. באמצעות להב רופא ניתן להבטיח כי רק כמות הדיו הנקבעת על פי גודל התא מועברת.
אורך צילינדר הדפסת הכבידה הוא 0.3-4.4 מטר, היקף 0.3-2.2 מטר, ושטח השטח יכול להגיע ל -10 מטרים רבועים. כאשר רזולוציית המסך היא 60-400 קווים / ס"מ, מספר התאים על התוף הוא בדרך כלל 108 עד 1010. על מנת לבצע עיבוד תמונה בזמן החסכוני ביותר, נדרשים בלייזרים להיות בעלי חזרת דופק גבוהה וספק ממוצע גבוה .
עבור חריטה מיקרו בקנה מידה גדול על ידי אבלציה תרמו-אופטית, השיטה היעילה ביותר היא להשתמש בקרן לייזר פועמת, שדופק הלייזר היחיד שלה יוצר חלל רשת שלם. מערכת לייזר ND עם מיתוג Q: הספק לייזר YAG בהספק פוקוס ממוצע של 500 וואט וקצב חזרות של 70 קילו הרץ (ראה איור 3) יכול להשיג קצב אבלציה נפחי של אבץ של 1 ס"מ / דקה ושיעור אבלציה בשטח של 0.1 M / דקה צורת התאים נקבעת על ידי צורת הגל האינטנסיבית של קרן הלייזר.
ניתן לייצר תאים אוטוטויים למחצה (עומק וגם קוטר משתנים בגודל אפור) על ידי לייזר עם צורת גל של קרן גאוסית, ואילו תאים מסורתיים (בעלי קוטר משתנה בעומק קבוע בכל ערך אפור) נוצרים על ידי צורות גל עם תחתית שטוחה ( ראה איור 2). גודל חלל הרשת תלוי באנרגית הדופק ונשלט על ידי נתוני התמונה הדיגיטלית שנקבעה באמצעות מודולטור אקוסטי-אופטי. הקוטר נע בין 25 מטר ל -150 מטר, שיכולים להגדיר את רזולוציית המסך של התמונה; העומק נע בין מטר ל- 40 מטר, שיכול להגדיר את הערך האפור של הנקודות המודפסות.
יש למזער את העברת החום ואת הסעה של ההמסה. לפיכך פיתחה Daetwyler חומר אלקטרו-מגולוון מיוחד עם תוספים אורגניים, שיש לו מוליכות תרמית נמוכה יותר ממבני אבץ רגילים. על ידי אידוי וביטול אבץ מיוחד זה, ניתן להפחית את אזור ההיתוך והקיקים לשכבה משקעית דקה (בטווח של 2-3 מטרים מסביב לתא).
כל שטח הפנים של התוף נחרט לסירוגין על ידי מסלול חלל רשת ספירלי. כאשר מהירות התוף מגיעה ל -20 סל"ד, ראש העיבוד נע בהזנת מעבר של 15-150 מיקרון / מהפכה, במקביל לציר התוף (תלוי ברזולוציית המסך). עובי דופן הרשת בין התאים הוא 4-6 מיקרון בלבד בערך הטון המרבי. זה דורש כי הדיוק המכוון של גלגל ההקרנה לקורה הוא בערך 1 מיקרון.
שיטה נוספת היא להשתמש בלייזר סיבי עוצמה גבוהה-מודולציה עם דופק (הספק ממוצע של 500 וואט), שאפשר לשנות את תדירות החזרת הדופק שלו בטווח של 30-100 קילו הרץ. כאשר התדר הוא 35 קילו הרץ, יש יותר אנרגיה על כל דופק, כך שצילום בודד יכול לקדוח חור גדול (כמו קוטר של 140 מיקרון כאשר המסך הוא 70 קווים / ס"מ). כאשר התדר הוא 100 קילו הרץ, האנרגיה על כל דופק הופכת פחות, ולכן מגולף רשת קטנה (לדוגמא, מסך בקוטר של 25 מיקרון הוא 400 קווים / ס"מ).
פעולת קרן הלייזר המצולקת אינה מגע, המהווה יתרון מרכזי לעומת חריטה אלקטרומכנית באמצעות עט יהלום. כל עוד ניתן יהיה לחזות את תהליך ההדפסה, ניתן להבטיח את אחידות החריטה על כל רוחב הצילינדר. בגלל הדירות הגבוהה, תהליך לייזר חד-חורי חד-יקר מהיר פי 10 יותר מאשר חריטה אלקטרומכנית.
אפנון צורת גל בעוצמת קרן
ישנם הרבה חומרי מצע שונים בשוק ההדפסות (כגון נייר או נייר כסף גמיש), לכל אחד מאפייני שטח שונים. שיטת האופטימיזציה להעברת דיו תלויה במשטח המצע (כגון חספוס, יכולת ספיגת דיו), פרמטרי דיו (כגון צמיגות פיגמנט או דגם), ולוחית הדפסה. בכל סיטואציה שונה ניתן להשתמש בצורות שונות של חללי רשת מפוסלים בכדי להשיג את הטוב ביותר.
בנוסף להולכת חום והסעה, התאים מייצגים במדויק את צורת הגל בעוצמת המוקד של קרן הלייזר. על מנת לגרום לכל תא להגיע לצורה ספציפית, צורת הגל בעוצמה התלת מימדית של הקורה נוצרת באופן פעיל בזמן אמת, והתדר הנשלט על ידי נתוני התמונה הוא עד 100 קילוהרץ.
באמצעות האפנון הפעיל של צורת הגל העוצמה ושינוי העצמאית של האנרגיה של כל דופק לייזר, ניתן לקבוע באופן עצמאי את הצורה, הקוטר והעומק של כל תא בודד. רשת חדשה מסוג זה בתהליך הייצור של צלחות הדפוס נקראת רשת Super Halfautotypical (SHC), שהיא הרחבה של הרשת האלפוטוטית (העומק והקוטר של הרשת האוטומטית למחצה משתנים, אך לא ניתן לשלוט בהם באופן עצמאי).
אפנון SHC מאפשר למערכת לייזר יחידה לפסל רשתות שונות (מסורתיות, אוטוטיפיות, חלפוטוטיות). בעבר נדרשו תהליכים שונים (חריטה אלקטרומכנית, תחריט כימי). כעת ניתן ליצור צורות רשת חדשות כדי לייעל את מאפייני העברת הדיו ואת יכולת ההדפסה עבור כל ערך צבע-טון ומצע מודפס.
אסטרטגיה ויישום
בנוסף לשיטת "ירייה בודדת וחור בודד" של אפנון צורת גל קורת SHC, ניתן גם לתכנן רשתות חריטה על ידי הצבת פולסי לייזר רציפים, אך קוטר נקודת האור קטן מגודל הרשת הנדרש (כמו למשל קוטר נקודת האור 10-15 מיקרון, גודל תא 100 מיקרון). הצורה והמבנה הפנימי של החלל הנוצר תלויים בתכנית הסריקה של פעימות אפנון, חפיפה וייזר (כגון אלגוריתם הסריקה של מכונת הגדרת תמונה).
לייזרים בעלי גל רציף מצולק ממתנים או מודולים בקנה מידה אפור, והם יכולים לחרוט פסים חופפים קטנים ליצירת חורי רשת בצורת יהלום. היתרון שלה טמון ברזולוציה הגבוהה של התמונה (לדוגמא, הרזולוציה מגיעה ל 1000 קווים / ס"מ וקוטר נקודת האור הוא 15-20 מיקרון כאשר גודל המדרכה המעביר קדימה הוא 10 מיקרון). החיסרון טמון באובדן כושר הייצור, שצריך לפצות אותו על ידי שימוש בתדר אפנון גבוה יותר (כ- 1 מגהרץ) וראש חריטה מרובת קרניים.
בגלל עוצמת השיא הגבוהה שלו בעת מיקוד, לייזרי סיבים בהירים במיוחד (200-600 וואט, גל רציף, אפנון דופק) או לייזרי דופק קצרים במיוחד יכולים להשיג שיטת חריטה מתקדמת זו. בנוסף לאבץ, בהירות גבוהה זו יכולה לשמש גם לצורך חריטה של חומרים אחרים, כמו נחושת וקרמיקה.
אלגוריתם תהליכי סריקת מכונות לתמונת תמונות מתאים ליישומים רבים דו-ממדיים (הדפסה) ברזולוציה גבוהה ויישומי תלת מימד (הדפסה). כגון חריטת רולר כבידה RFID.
טכנולוגיה אלקטרונית מודפסת היא טכנולוגיה חדשה הבאה. הדיוק הגבוה הנדרש על ידי רכיבים ומעגלים אלקטרוניים יקבע אמת מידה חדשה לדיוק ואחידות פלט ההדפסה. מרבית הדיו האורגניים והאורגניים למוליכים ומוליכים למחצה הם דביקים וקשים להדפסה.
לשכבה אחידה ולא נקבובית של צבעי דיו אלה, קריטי מדויק על הגיאומטריה של התאים ומרקם השטח של לוחות הכובש. איור 5C מראה את מבחן החריטה של אנטנת תג RFID, ורוחב קו המתאר הוא 10 מיקרון בלבד.
טכנולוגיית הלייזר של הולמיום משלבת שיטות הדמיה דיגיטליות, משפרת את תהליך ייצור ההדפסה המסורתי ומשפרת את היעילות, טווח המסך, הדיוק ואיכות פלט ההדפסה. ניתן להשתמש באלגוריתמים מקבילים לשימוש בסוגי לייזר שונים. באמצעות צורת הגל של קרן הלייזר המווסתת, תהליך SHC בעל חור אחד בודד הוא כיום התהליך המהיר ביותר לכבידה, שניתן להשתמש בו למצעים, דיו והדפסה שונים. אלגוריתם חריטה חדש המשתמש במקור TEM00 בעל עוצמה גבוהה, מרחיב את היישום של שיטות אבלציה בלייזר למגוון יישומים תעשייתיים, כגון גלילי anilox להעברת חומר גדול בשטח, דפוסי הדפסת gravure גבוהה לדפוס אלקטרוניקה והדפסת תלת מימד. כלים. כאשר מתקיימים הן עוצמת הלייזר הנחוצה והן האלגוריתם הבוגר החריטה החדש, לייזר הדופק הקצר במיוחד יוכל לקדם ולשפר את השיטה הנ"ל. האתגר שעומד לפנינו יהיה להשתמש בלייזרי דופק אולטרה-שורט פיקו-שניות כדי לייעל את תהליך ההפחתה.
