Dans la production de plaques d'impression hélio industrielle, une grande surface nécessite une résolution spatiale élevée. Le cycle de flux de travail rapide des rouleaux d'impression nécessite une gravure efficace d'une surface de plusieurs mètres carrés avec une précision de l'ordre du micron en peu de temps. L'application du laser dans ce domaine présente les caractéristiques suivantes: vitesse de traitement élevée, mise au point précise et avantages de la modulation numérique. En raison de la précision, de la répétabilité, de la flexibilité et de la productivité accrues, la microstructuration laser directe remplace les techniques traditionnelles de gravure de plaques (telles que la gravure mécanique avec des stylos diamant ou la gravure chimique).
Les plaques d'impression hélio rotatives sont constituées d'un rouleau de cuivre ou d'acier galvanisé uniformément plaqué. Les informations sur l'image sont gravées dans de minuscules cavités en couches de cuivre ou galvanisées pour transférer l'encre sur le substrat (voir figure 1). Une fine couche de chrome assure une longue durée de vie de l'imprimante dans des conditions de meulage sévères. En utilisant une racle, il est possible de garantir que seule la quantité d'encre déterminée par la taille des cellules est délivrée.
La longueur du cylindre d'impression hélio est de 0,3-4,4 mètres, la circonférence est de 0,3-2,2 mètres et la surface peut atteindre 10 mètres carrés. Lorsque la résolution d'écran est de 60 à 400 lignes / cm, le nombre de cellules sur le tambour est généralement de 108 à 1010. Pour effectuer le traitement d'image dans les délais les plus économiques, les lasers doivent avoir un taux de répétition des impulsions élevé et une puissance moyenne élevée. .
Pour la micro-gravure à grande échelle par ablation thermo-optique, la méthode la plus efficace consiste à utiliser un faisceau laser pulsé, dont l'impulsion laser unique crée un maillage complet. Un système laser Nd: YAG à commutation Q avec une puissance de mise au point moyenne de 500 watts et un taux de répétition de 70 kHz (voir figure 3) peut atteindre un taux d'ablation volumétrique de zinc de 1 cm / min et un taux d'ablation de zone de 0,1 M / min. La forme des cellules est déterminée par la forme d'onde d'intensité du faisceau laser.
Les cellules semi-autotypiques (la profondeur et le diamètre sont variables en niveaux de gris) peuvent être générées par un laser avec une forme d'onde de faisceau gaussienne, tandis que les cellules traditionnelles (avec un diamètre constant changeant en profondeur à chaque valeur de gris) sont générées en utilisant des formes d'onde à fond plat ( voir figure 2). La taille de la cavité du maillage dépend de l'énergie d'impulsion et est contrôlée par l'ensemble de données d'images numériques à l'aide d'un modulateur acousto-optique. Le diamètre varie de 25 mètres à 150 mètres, ce qui peut définir la résolution d'écran de l'image; la profondeur varie de 1 mètre à 40 mètres, ce qui peut définir la valeur de gris des points imprimés.
Le transfert de chaleur et la convection de la fonte doivent être minimisés. Par conséquent, Daetwyler a développé un matériau électro-galvanisé spécial avec des additifs organiques, qui a une conductivité thermique inférieure à celle des structures en zinc ordinaires. En vaporisant et en ablant ce zinc spécial, la zone de fusion et les bavures peuvent être réduites en une mince couche de sédiments (à 2-3 mètres autour de la cellule).
La totalité de la surface du tambour est gravée en alternance par une piste de maille en spirale continue. Lorsque la vitesse du tambour atteint 20 tr / min, la tête de traitement se déplace à une avance transversale de 15 à 150 microns / tour, parallèle à l'axe du tambour (en fonction de la résolution de l'écran). L'épaisseur de la paroi maillée entre les cellules n'est que de 4 à 6 microns à la valeur de tonalité maximale. Cela nécessite que la précision de visée du rouleau d'irradiation du faisceau soit d'environ 1 micron.
Une autre méthode consiste à utiliser un laser à fibre haute puissance à modulation d'impulsion (puissance moyenne 500 watts), dont la fréquence de répétition d'impulsion peut être modulée dans la plage de 30 à 100 kHz. Lorsque la fréquence est de 35 kHz, il y a plus d'énergie à chaque impulsion, de sorte qu'un seul coup peut percer un grand trou (tel qu'un diamètre de 140 microns lorsque l'écran fait 70 lignes / cm). Lorsque la fréquence est de 100 kHz, l'énergie sur chaque impulsion diminue, de sorte qu'un petit maillage est sculpté (par exemple, un écran d'un diamètre de 25 microns fait 400 lignes / cm).
Le fonctionnement du faisceau laser est sans contact, ce qui est un avantage clé par rapport à la gravure électromécanique utilisant un stylo diamant. Tant que le processus d'impression est prévisible et reproductible, l'uniformité de la gravure peut être garantie sur toute la largeur du cylindre. En raison de la répétabilité élevée, le processus laser à un seul coup est environ 10 fois plus rapide que la gravure électromécanique.
