Bei der Herstellung von industriellen Tiefdruckplatten erfordert eine große Oberfläche eine hohe räumliche Auflösung. Der schnelle Arbeitsablauf von Druckwalzen erfordert eine effektive Gravur einer Fläche von mehreren Quadratmetern mit einer Genauigkeit von Mikrometern in kurzer Zeit. Die Anwendung von Laser auf diesem Gebiet weist die folgenden Eigenschaften auf: hohe Verarbeitungsrate, präzise Fokussierung und die Vorteile der digitalen Modulation. Aufgrund der erhöhten Präzision, Wiederholbarkeit, Flexibilität und Produktivität ersetzt die direkte Lasermikrostrukturierung herkömmliche Techniken zur Herstellung von Tiefdruckplatten (z. B. mechanische Gravur mit Diamantstiften oder chemisches Ätzen).
Rotations-Tiefdruckplatten bestehen aus einer gleichmäßig plattierten Kupfer- oder verzinkten Stahlwalze. Die Bildinformationen werden in winzige Hohlräume in Kupfer- oder verzinkten Schichten eingraviert, um die Tinte auf das Substrat zu übertragen (siehe Abbildung 1). Eine dünne Chromschicht gewährleistet eine lange Lebensdauer des Druckers unter schwierigen Schleifbedingungen. Durch die Verwendung einer Rakel kann sichergestellt werden, dass nur die durch die Zellgröße bestimmte Tintenmenge abgegeben wird.
Die Länge des Tiefdruckzylinders beträgt 0,3 bis 4,4 Meter, der Umfang 0,3 bis 2,2 Meter und die Oberfläche kann 10 Quadratmeter erreichen. Wenn die Bildschirmauflösung 60 bis 400 Zeilen / cm beträgt, beträgt die Anzahl der Zellen auf der Trommel normalerweise 108 bis 1010. Um die Bildverarbeitung in der wirtschaftlichsten Zeit durchzuführen, müssen Laser eine hohe Pulswiederholungsrate und eine hohe Durchschnittsleistung aufweisen .
Für die Mikrogravur in großem Maßstab durch thermooptische Ablation ist die effektivste Methode die Verwendung eines gepulsten Laserstrahls, dessen einzelner Laserpuls ein vollständiges Netz erzeugt. Ein gütegeschaltetes Nd: YAG-Lasersystem mit einer durchschnittlichen Fokusleistung von 500 Watt und einer Wiederholungsrate von 70 kHz (siehe Abbildung 3) kann eine volumetrische Zinkablationsrate von 1 cm / min und eine Flächenablationsrate von 0,1 M erreichen / Mindest. Die Form der Zellen wird durch die Intensitätswellenform des Laserstrahls bestimmt.
Halbautotypische Zellen (sowohl Tiefe als auch Durchmesser sind in Graustufen variabel) können von einem Laser mit einer Gaußschen Strahlwellenform erzeugt werden, während herkömmliche Zellen (mit konstantem Tiefenänderungsdurchmesser bei jedem Grauwert) unter Verwendung von Wellenformen mit flachem Boden erzeugt werden ( siehe Abbildung 2). Die Größe des Maschenhohlraums hängt von der Impulsenergie ab und wird durch den digitalen Bilddatensatz unter Verwendung eines akustooptischen Modulators gesteuert. Der Durchmesser reicht von 25 Metern bis 150 Metern, wodurch die Bildschirmauflösung des Bildes definiert werden kann. Die Tiefe reicht von 1 Meter bis 40 Meter, wodurch der Grauwert der gedruckten Punkte definiert werden kann.
Die Wärmeübertragung und Konvektion der Schmelze muss minimiert werden. Aus diesem Grund hat Daetwyler ein spezielles galvanisch verzinktes Material mit organischen Additiven entwickelt, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als gewöhnliche Zinkstrukturen aufweist. Durch Verdampfen und Ablatieren dieses speziellen Zinks können der Schmelzbereich und die Grate zu einer dünnen Sedimentschicht (innerhalb von 2-3 Metern um die Zelle herum) reduziert werden.
Die gesamte Oberfläche der Trommel wird abwechselnd von einer durchgehenden Spiralgitterbahn graviert. Wenn die Trommeldrehzahl 20 U / min erreicht, bewegt sich der Verarbeitungskopf mit einem Verfahrvorschub von 15 bis 150 Mikrometern / Umdrehung parallel zur Trommelachse (abhängig von der Bildschirmauflösung). Die Dicke der Maschenwand zwischen den Zellen beträgt bei maximalem Tonwert nur 4 bis 6 Mikrometer. Dies erfordert, dass die Zielgenauigkeit der Strahlbestrahlungswalze etwa 1 Mikron beträgt.
Ein anderes Verfahren besteht darin, einen pulsmodulierten Hochleistungsfaserlaser (durchschnittliche Leistung 500 Watt) zu verwenden, dessen Impulswiederholungsfrequenz im Bereich von 30 bis 100 kHz moduliert werden kann. Wenn die Frequenz 35 kHz beträgt, gibt es bei jedem Impuls mehr Energie, so dass mit einem einzigen Schuss ein großes Loch gebohrt werden kann (z. B. ein Durchmesser von 140 Mikrometern, wenn der Bildschirm 70 Linien / cm beträgt). Wenn die Frequenz 100 kHz beträgt, wird die Energie bei jedem Impuls geringer, so dass ein kleines Netz geschnitzt wird (beispielsweise beträgt ein Schirm mit einem Durchmesser von 25 Mikrometern 400 Linien / cm).
Der Betrieb des Laserstrahls ist berührungslos, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber der elektromechanischen Gravur mit einem Diamantstift ist. Solange der Druckvorgang vorhersehbar und wiederholbar ist, kann die Gleichmäßigkeit der Gravur über die gesamte Breite des Zylinders gewährleistet werden. Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit ist der Single-Shot-Single-Hole-Laserprozess etwa zehnmal schneller als die elektromechanische Gravur.
