Lăzile cu fibră optică - nr.1 în flexografia digitală
Flexografia digitală este o tehnologie inovatoare în care o imagine cu un laser este înregistrată pe un strat de mască neagră a unei plăci fotopolimerice. După aceea, placa fotopolimer se supune prelucrării ulterioare pentru a forma un profil imprimat tridimensional (ca o placă tradițională). Tipul de laser utilizat este esențial pentru determinarea utilizării, performanței, calității și rentabilității sistemului CtFP (Computer-to-Flexo-Plate).
Tipul de modulare și spotul focal
În funcție de caracteristicile imaginii, modularea radiației laser poate fi externă - printr-un modulator acoustooptic - sau prin modularea directă internă a sursei laser (cu o reducere semnificativă a nivelului de calitate).
Avantajul incontestabil al unui laser CO2 este puterea și performanța ridicată. Lungimea de undă a laserului este de 10,6 μm. În condiții reale, focalizarea fasciculului laser nu poate produce un punct al cărui diametru nu depășește lungimea de undă a laserului cu mai puțin de cinci ori. Prin urmare, într-un laser cu putere mare de CO2, dimensiunea spotului este de aproximativ 50 μm. Aceasta corespunde unei rezoluții reale de numai 500 DPI și liniei maxime posibile de aproximativ 20 de linii / cm. Deoarece rezoluția este mărită, mărimea punctului laser rămâne neschimbată, rezultând o scădere a numărului de puncte raster în luminile și zonele umbrite. La imprimare, contrastul și transparența imaginii dispar și tranzițiile devin netede și treptate.
Există o diferență semnificativă în dimensiunile spotului diferitelor surse de radiație laser, astfel încât utilizarea unui laser CO2 duce la o scădere puternică a numărului de gradări ale tonurilor transmise.
In contrast, CO2 lasere, Nd: YAG-laser și lasere cu fibre din cauza lungimii de undă scurtă (1,06 microni sau 1064 nm) poate înregistra cu acuratețe imaginea ecranului mare și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în flexografie digital.
În flexografia digitală se utilizează plăci fotopolimerice convenționale acoperite cu un strat LAMS negru. Grosimea stratului LAMS este de câteva micrometri, iar imaginea este înregistrată utilizând un laser cu infraroșu (de obicei laser cu fibră optică cu lungimea de undă de 1064 nm sau diode laser cu lungimea de undă de 830 nm).
Stratul LAMS înlocuiește folia utilizată în metodele de imprimare convenționale. Este complet eliminat de fasciculul laser în locurile potrivite pentru imprimare (ablație). Stratul LAMS cu imaginea înregistrată este, de asemenea, numit "film digital" (film digital).
După înregistrarea unei imagini pe LAMS strat digitale placă flexografică imprimată este prelucrată în continuare în același mod ca și plăcile convenționale, inclusiv expunerea principală, expunerea inversă de radiațiile UV, levigare, uscarea, prelucrarea ulterioară (vezi. Fig. 2).
Procesul tehnologic în două etape îndeplinește pe deplin cerințele moderne de calitate și productivitate. Transmisia imaginilor în semifinale la liniaritate de până la 200 de linii / cm a devenit deja standard în imprimarea flexografică pe cutii și etichete pliabile. Chiar și pentru carton ondulat sunt posibile linii de până la 60 de linii / cm. Astăzi, pentru tipărirea elementelor de siguranță utilizate în tipărirea ambalajelor, etichetelor și biletelor de loterie, se produc forme flexografice digitale cu o linie de până la 400 linii / cm. rezoluția în acest caz atinge 8000 DPI.
strat LAMS îndepărtare cu o placă flexografică digitală necesită aproximativ 30 de ori mai mult decât puterea laser imaginea de înregistrare pe placa de compensare termică, și aproximativ 100 de ori mai puțină energie decât gravura directă a plăcii fotopolimer sensibile la radiațiile UV. Astfel, nici tehnologiile laser dezvoltate pentru gravarea directă, nici cele folosite pentru înregistrarea imaginilor pe pături termice nu sunt adecvate flexografiei digitale, cu excepția cazului în care acestea reduc calitatea, productivitatea și rentabilitatea. Lăzile cu fibră optică sunt cele mai des folosite aici. Avantajul lor constă în puterea necesară pentru tehnologia îndepărtarea stratului LAMS pe placa flexografica, permițând astfel fascicul laser de bună calitate. Acestea din urmă face posibilă crearea unei adâncime de câmp pentru a compensa toleranțe mari în grosimea plăcilor flexografice și forme suflate, fără a fi nevoie de costisitoare și ineficiente, în practică, sistemele de autofocalizare.
O altă abordare a surselor de radiație în flexografia digitală este utilizarea pentru înregistrarea formelor digitale de diode laser care expun capete de la dispozitive de expunere a factorului offset. Un dezavantaj al acestor sisteme este calitatea scăzută a radiațiilor. Acest lucru complică alinierea numeroaselor fascicule individuale cu putere redusă utilizate în această tehnologie, astfel încât aplicarea unei imagini raster utilizând unghiuri flexografice are loc fără apariția defectelor de imagine (benzi, moire). Rezultatul calității slabe a radiațiilor este o adâncime insuficientă a câmpului, care nu poate compensa pe deplin toleranțele grosimii mari pentru plăcile flexografice și în special formele de manșon.
Pentru a optimiza procesul de înregistrare, raportul dintre puterea laserului și numărul de fascicule este optimizat. Puterea laserelor cu fibră optică permite acest lucru. În sistemele moderne de lasere cu fibră optică se utilizează în prezent sisteme cu un număr de grinzi de la 4 la 16. Viteza înregistrării depinde de numărul de grinzi, care, de regulă, este cuprins între 1,5 și 4 m 2 pe oră.
Astfel, în sistemul CtFP al Esko-Graphics CDI, după pomparea laserului cu fibră optică, fasciculul este împărțit în mai multe raze absolut identice. Așa cum am menționat deja, pentru transmisia corectă a raster-urilor și tranzițiilor cu linii mari, exact identitatea razei individuale de expunere este necesară. Pentru a realiza acest lucru, se recomandă utilizarea unei surse de radiație în combinație cu un modulator acousto-optic, care împarte fasciculul în multe aceleași.
Proprietățile Beam rămân neschimbate pe toată durata de viață a laserului, nu este nevoie de zi cu zi sau săptămânal de calibrare de sisteme optice, pentru a permite o lungă perioadă de timp există o înregistrare de înaltă precizie a plăcilor și a calității procesului. lasere cu fibre pompate printr-un număr foarte mare de diode individuale, astfel încât eșecul diodelor individuale nu se va opri sistemul. Aș dori să atrag atenția asupra diferenței semnificative în această parte a laserelor cu fibră optică de la laserele cu diode, și anume, la o fiabilitate mai mare - o proprietate extrem de importantă pentru utilizatorii de sisteme laser. Strict vorbind diode laser, lasere de fibre optice de pompare sunt utilizate, de asemenea, cu toate acestea, fiecare dintre laser - zece, în plus, ele lucrează în modul neîncărcat, care asigură durabilitatea acestora. Nerespectarea uneia dintre lasere pompa de pierderi de putere în creștere de compensare curent se efectuează pe diode rămase, acest lucru asigură cu laser fibra de funcționare continuă, cu o putere de ieșire constantă: timp de mai mulți ani de funcționare a abaterii laser fibra de ieșire este mai mică de 1%. Această abordare a utilizării diode laser la momentul dictat de domeniul de aplicare al sistemelor cu laser de fibre: amplificatoare de fibră optică, în cazul în care problema de fiabilitate și funcționare stabilă pe termen lung a fost o chestiune de eficiență mai mulți kilometri segmentul de linii de fibră optică.
Avantajele laserelor cu fibră optică - cheia succesului lor pe piață
Astăzi, două tehnologii concurează pe piață în domeniul producției digitale de forme pentru tipărirea flexografică. Primul se bazează pe utilizarea unui laser cu fibră optică cu o lungime de undă de 1064 nm. Sistemul CtFP al producătorului rus ALPHA Research este bine cunoscut în Rusia Sisteme de producție și CDI dezvoltate de Esko-Graphics și DuPont. O alta tehnologie, bazata pe lasere cu diode infrarosu (IR) cu lungimea de unda de 830 nm, este reprezentata de dispozitivele Creo si a intrat recent in flexografie de la imprimarea offset.
Absolut lider mondial în numărul de vânzări pe care le puteți apela dispozitivul companiei Esko-Graphics în curs de dezvoltare și DuPont CDI de brand destinat plăcilor flexografice de formare a imaginii directe pentru imprimarea ambalajelor flexibile, ambalaje din carton, carton ondulat și imprimare etichete. Aproximativ 75% sisteme de CtFP din intreaga lume - sunt dispozitive Esko-Graphics CDI. Conform statisticilor, dispozitivele de ieșire CDI de până la 90% din lumea formelor. În Rusia, în prezența producătorului rus de sisteme laser de fibre partaja sisteme CtFP cu un laser de fibre este de cel puțin 90% din piață, dar cota lor din formele produse pe aceste dispozitive - chiar mai mare.
De ce sistemul de lasere cu fibre optice a devenit de fapt standard? Probabil, oferă anumite avantaje. Întrebați întrebarea: "Care este tehnologia potrivită pentru placa Computer-to-Flexo?". Aparent, tehnologia potrivită este cea care, în primul rând, vă permite să obțineți un rezultat stabil, cu o calitate și productivitate previzibilă și, în al doilea rând, este asociată cu cea mai mică investiție pe unitate de producție și costuri minime de operare.
Luați în considerare avantajele în ordine. Punctul unu: "un rezultat stabil". Este posibil atunci când procesul este controlat și controlat. Ce trebuie controlat, ce poate fi gestionat? Este necesar să se controleze și pot fi parametri variabili la intrarea procesului astfel încât să se obțină un rezultat stabil. Pot fi luate în calcul variabile în fabricarea formelor flexografice: erorile măștii ablative, frecvența măștii ablative, modificarea timpului / intensității iradierii UV, efectul substanțelor chimice, timpul de uscare.
Cum se obține controlabilitatea procesului? De exemplu, pentru a aplica o singură soluție software și hardware, inclusiv o tehnologie adecvată de expunere. Compania Esko-Graphics oferă software specializat, de la dezvoltarea ambalajelor până la expunere. Ca urmare a cooperării dintre Esko-Graphics și DuPont, a apărut o oportunitate unică de a obține o singură soluție tehnologică, inclusiv software, un dispozitiv CtFP, o probă de culoare, echipamente pentru prelucrarea formelor și materialelor expuse.
Cum de a alege tehnologia de expunere? Tehnologia corectă de expunere trebuie să furnizeze un profil rigid al fasciculului atunci când este expus. În orice manual al tehnologiei cu laser puteți citi că, în conformitate cu legile fizicii cuantice, un fascicul laser cu difracție limitată are profilul energetic cel mai rigid. Aceasta înseamnă că profilul energiei fasciculului diodei, care utilizează un sistem pe diode, cu o lungime de undă de 830 nm este împrăștiat de 20 de ori mai mare decât profilul fasciculului laserului de fibră utilizat în CDI de la Esko-Graphics.
Câteva cuvinte despre focalizare
Adâncimea de focalizare ar trebui să depășească adâncimea inegalității suprafeței plăcii flexografice. Adâncimea de focalizare depinde de lungimea de undă a laserului și se calculează cu formula, unde l este lungimea de undă:
Parametrul M 2 este utilizat pentru caracterizarea cantitativă complexă a calității radiației laser, este un fel de încercare de a caracteriza un fascicul laser într-un singur număr. Determinați M 2 poate fi după cum urmează:
în care DREAL - diametrul real al locului fasciculului laser, Qreal - divergență reală a razei laser, dgauss - Gaussian Diametrul spotului (ideală) a fasciculului laser, Qgauss - divergență Gaussian (ideală) a fasciculului laser, dgauss - Gaussian Diametrul spotului (idealul) al fasciculului laser,
Se poate presupune că parametrul M 2 (de mărire, «creșteri de produs“ diametru și divergență) caracterizează gradul de aproximare a fasciculului laser real pentru o distribuție gaussiană ideală, unde radiația poate fi concentrat la cel mai mic loc posibil, la o lungime de undă predeterminată și divergență. Mai aproape de M 2 la unul, fasciculul laser este „mai bună“ - acest cuvânt este încorporat mai multe semnificații: este abilitatea de a oferi petei focale mici, și o adâncime mai mare de concentrare, și de a crește fiabilitatea și eficiența sistemului de lumină laser modulare.
Parametrul M 2 recepționează fasciculul laser „naștere“ în laser, în sistemul optic ulterioară nu poate fi îmbunătățită (adică redus), prin urmare proprietățile dispozitivului de înregistrare a imaginii cu laser atat de mult depind de tipul celor utilizate în aceste lasere. Lasere Fiber M 2 este de 1,1 - 1,2, adică Aceste lasere sunt aproape perfecte. Pe de altă parte, pentru diode laser de mare putere, de exemplu, cu o lungime de undă de 830 nm, valoarea M 2 = 20 este cu adevărat „campionat“, deoarece astfel de lasere de obicei pentru acest parametru este mult mai rău și este de 40, 60 sau chiar 100.
Dacă vom compara sistemul optic bazat pe fibră optică și dioda laser, apoi de formula de mai sus se observă că pentru a obține un material pentru spoturi de lumină laser egal cu dioda cu laser necesară pentru a furniza o divergență de aproape 20 de ori mai mare decât a fibrei. Divergența - un unghi de convergență a fasciculului laser într-un loc. Evident, este mai mic de divergență, mai adâncimea de focalizare - plasarea zonă a materialului prelucrat de-a lungul axei optice, în care nu există nici o înregistrare a imaginii o schimbare apreciabilă. Astfel, în cazul diode laser, în cazul în divergență este mare, adâncimea de focalizare este semnificativ redusă în comparație cu lasere cu fibre.
Dacă diodele laser nu sunt utilizate pentru pompare, ci pentru expunerea directă a materialului, în plus față de o mică adâncime de focalizare, există mai multe pericole care în general reduc fiabilitatea sistemelor. De exemplu, atunci când se utilizează o serie de diode laser individuale, este necesar să se rezolve problema egalizării puterii radiațiilor înainte de fiecare sesiune de înregistrare. Iar atunci când se utilizează o linie de diode laser pe un singur cristal, trebuie reținut întotdeauna că dacă una dintre diode eșuează, celelalte diode ale liniei încep să eșueze destul de repede. Desigur, producătorii de sisteme laser rezolvă astfel de probleme prin intermediul unor dispozitive suplimentare pentru calibrare, control, autofocalizare etc. Cu toate acestea, toate acestea complică sistemul și, prin urmare, îi reduc fiabilitatea.
Așa cum am menționat mai sus, pentru un laser cu fibră optică M 2 = 1,1, pentru laserele diode M 2 = 20. Adică adâncimea de focalizare pentru Esko-Graphics CDI = 2x (15 microni) 2 / 1.064 microni / 1,1 = 380 microni. Pentru sistemele care utilizează lasere diode, adâncimea de focalizare este de 2x (10 microni) 2 / 0.830 microni / 20 = 12 microni. Neregularitatea suprafeței plăcii flexografice în foi este de 50 microni și până la 250 de microni pentru forme de furtunuri. Problema deosebită este reprezentată de expunerea formelor de manșon. Asta este, sistemele pe diode au un defect de proiectare. Chiar și cu un diametru spot de 10 μ, adâncimea de focalizare este insuficientă.
Ca reacție forțată, apare un sistem dinamic de focalizare automată care, la rândul său, generează alte două probleme: focalizarea automată poate fi înșelată prin focalizarea pe particulele de praf, apare efectul halo (halo). Da, și din punct de vedere tehnic: imaginați-vă că imaginea este scrisă imediat cu mai multe grinzi, fiecare dintre acestea trebuie supus procedurii de focalizare automată. Neregularitățile plăcii flexografice sunt, de regulă, de natură locală, adică, în mod ideal, un fascicul trebuie supus autofocusului, iar grinzile vecine nu sunt necesare. Sistemul de focalizare automată, de exemplu, Creo poate numai să regleze blocurile de fascicul, dar nu fiecare fascicul individual. Înregistrarea este efectuată de 64 de fascicule de 10 microni, adică imaginea este scrisă cu o bandă de 0,64 mm. Acest lucru face imposibilă compensarea prafului cu autofocus.
Ce alt parametru este important pentru un sistem adecvat de expunere? Rezoluție ridicată, cu o uniformitate ridicată a expunerii și liniarității. Pulverizarea trebuie monitorizată indiferent de mărimea spotului laser de pe suprafața materialului. În acest sens, un spot în sisteme de 10 microni cu lasere diode cu lungimea de undă de 830 nm nu oferă avantaje în comparație cu spotul de CDI de 15 microni. Opusul punctului de 10 microni poate deveni o sursă de striping atunci când înregistrați un formular.
Rezultatul descrierii detaliate a caracteristicilor construcției sistemului optic poate fi rezumat în câteva propoziții. În primul rând, în sistemele construite pe lasere cu fibră optică, nivelul de calitate a fost inițial stabilit cu un ordin de mărime mai mare decât cel al sistemelor cu lasere diode. În al doilea rând, costurile de funcționare sunt mai mici din aceleași motive fundamentale.