Технологічний процес виготовлення штемпелів

Робочі довжини хвиль промислових конструкції лазерів розміщені в світловій області спектра. Не визначається тим, що у видимому діапазоні працювати зручніше, позаяк при цьому спрощується налагодження лазерних пристроїв і захист від шкідливої дії лазерного випромінювання. Крім того видимий і близькі до нього ділянки спектра забезпечені високоякісними оптичними матеріалами і вимірювальними пристроями. На вибір довжин хвиль впливають також причини фізичного характеру. Для відтворення зображень, як правило, використовують лазери ультрафіолетового та інфрачервоного діапазонів спектра.

Лазери, як і всі інші генератори електромагнітного випромінювання, є перетворювачами будь-якого виду енергії в енергію когерентного випромінювання. За характером енергії, яка подається до лазера, вони поділяються на прилади з електричною, оптичною, сонячною, лазерною, ядерною накачкою, лазери електророзрядні, газодинамічні, хімічні, фотодисоаційні та інші.

Класифікують лазери за станом, в якому знаходиться активна речовина лазера: газові, рідинні, твердотілі й напівпровідникові.. Напівпровідникові лазери є також твердотілі. Однак вони значно відрізняються за способами накачування, габаритними розмірами. Властивостями випромінювання і технології виробництва. За цими причинами напівпровідникові лазери виділяють у самостійний клас. Найбільшу кількість різновидів з цих класів мають газові лазери, які в свою чергу поділяють на атомарні (гелій-неоновий лазер), іонні (аргоновий), молекулярні (на вуглекислому газі), лазери на парах металів, ексимерні, на вільних електронах тощо.

За конструктивним виконанням лазери можуть бути відпаяними, прокачними, з замкнутим циклом прокачування робочої суміші, з батарейним, сітковим електроживленням, з високочастотним збудженням.

Поділяють лазери також за видом випромінювання. Вони можуть працювати в різних режимах: непереривного випромінювання, моно імпульсному, частотно-імпульсному, синхронізації мод однодомоловому, багатоголовому, з лінійно поляризованим випромінюванням.

Велика різноманітність лазерів не дозволяє детально охарактеризувати їх особливості. Тому потрібно обмежитись характеристиками лазерів, які застосовують у поліграфічній промисловості. В поліграфії лазерне випромінювання застосовують для зчитування і запису зображень. Лазерні гравіювальні апарати використовуються для виготовлення форм офсетного високого, глибокого, флексо-графічного (штемпелі) і трафаретного способу друку.

Для зчитування застосовують гелій-неонові лазери. Для запису зображень (експонування, гравіювання, зміни структури) застосовують газові і твердотілі, іноді напівпровідникові лазери.

Для виготовлення штемпелів шляхом випалювання гуми застосовують газові лазери на СО₂ і твердотілі лазери на гранаті з домішками неодиму. Тому розглянемо їх особливості, переваги га недоліки.

Особливості газових лазерів:

· дають змогу отримати випромінювання в необмеженому спектральному діапазоні - від рентгенівського випромінювання до радіочастот;:

· можливість забезпечити максимальний рівень потужності в неперервному режимі:

· коефіцієнт корисної дії може становити більше 10% (для СО₂).

Однак потреба мати достатню кількість робочих молекул призводить до того, що газові лазери мають досить великі габаритні розміри. Іншим недоліком є технологічна складність виробництва, пов'язана з необхідністю повної герметизації газорозрядних трубок. Це вимагає використання складного спеціального обладнання і призводить до складності ремонту.

Особливості твердотілих лазерів:

· за габаритними розмірами вони менші від газових;

· простота реалізації імпульсного режиму роботи завдяки наявності великої кількості робочих молекул. Не дає змогу нагромаджувати велику кількість енергії в малому об'ємі або велику енергію в імпульсі.

Недоліками твердотілих лазерів є низький коефіцієнт корисної дії, а також скланість забезпечення такої характеристики, як малого розсіювання випромінювання.

6.2 Принцип технології та обладнання для виготовлення штемпелів лазерним гравіюванням

Лазерна технологія - це обробка матеріалів лазерним випромінюванням. Дає змогу здійснювати гравіювання, різку матеріалів.

Лазерний копіювальний апарат це пристрій для прямою способу виготовлення друкарських форм (у тому числі штемпелів) з репродукційного оригіналу макета (виклейний монтаж), який містить текст, штрихові і напівтонові ілюстрації. Складається з трьох функціональних блоків: фотоелектричного пристрою, в якому сканується чорно-білий оригінал, перетворювача відеосигналів і синтезуючого пристрою, який служить для перетворення сигналів у візуальну інформацію на формному матеріалі. При застосуванні лазерної копіювальної технолог (машина „Копія 2”) зображення штемпеля сканується фотоелементом з паперового оригіналу, наклеєного на барабан, і одночасно проводиться гравіювання гуми. Для підготовки оригіналу використовується лазерний принтер або фоторепродукційна техніка.

Якість штемпеля обмежується якістю механіки, стабільністю лазера, розміром плями при фокусуванні, якістю оригіналу і якістю сканування зображення. При роздільній здатності лазерною принтера 300 dpi, якість штемпеля буде гіршою: впливає нерівномірність паперу, зернистість тонера, спотворення скануючої оптики.

При лазерному копіюванні профіль друкарського елемента має форму, близьку до прямокутної. У момент друку такий елемент легко деформується, особливо при бокових навантаженнях, а відтворюваність відбитків падає. Через це при лазерному копіюванні складно виготовити штемпель з точними геометричними розмірами.

Технічні характеристики машини „Копія 2Ї (Росія)

Але найсучаснішою технологією виготовлення штемпелів і печаток с технологія Computer-to-plate. У цих системах вивід рисунка печатки з комп'ютера на гуму здійснюється без будь-яких додаткових зображень (фотооригіналів, фотошаблонів) чи додаткового обладнання (лазерний принтер, фотокопіювальна техніка). Лазерні гравіювальні автомати випускають такі фирми, як TRODAT (Австрія), CASTION (Франція), Baasel -seheel Lasergraphics GmbH (ФРН), НВЦ „Альфа” (Росія).

Апарати цих фірм мають ряд загальних характеристик:

· гравіювання по гумі або по матеріалах на основі гуми;

· прямий вихід зображення з комп'ютера на гуму;

· програмна сумісність з найбільш популярнішії графічними пакетами, наприклад, Corel Draw, Micrographix Designer, Adobe Illustrator, Macromedia Free Hand.

Відмінність апаратів пов'язана, в оспонпому, з типом лазера, (форматом гуми, ціною тощо (табл. 7.1, 7.2).

Використання СО₂ лазера дає можливість гравіювати не тільки гуму, але і інші матеріали. Проте Nd:Yag лазер забезпечує більш високу роздільну щільність (По гумі до 2030 dрі). Це пов'язане з різницею в довжинах хвиль випромінювання: СО₂ -- л =10,6 мкм; Nd:Yag л =1,06 мкм.

Чим коротша довжина хвилі, тим у менший пучок можна сфокусувати випромінювання при інших однакових умовах. Крім того Nd:Yag лазер дозволяє створити універсальне обладнання, яке можна застосовувати не тільки для виготовлення гумових штемпелів, але й для обробки офсетних

Пластин, маскованих фото полімерів, плівок для виготовлення високо контрастних поліграфічних плівкових оригіналів з роздільною здатністю до 3400 dрі, також для гравіювання металізованих плівок, у тому числі дифракційної та голографічної фольги.

Розглянемо більш детально принцип дії лазерного гравіювального автомата на прикладі Laser Graver 2000 SP 45 НВЦ „Альфа” (Росія).

6.3 Пакет програм обробки зображень Engrave V 2.0 i система макетування штемпелів Stamp Maker 4.0/4.10

Пакет підготовки макетів штемпелів Stamp Maker був спеціально орієнтований па роботу з програмами Engrave. Разом вони складають комплекс, який забезпечує повний технологічний процес від набору штемпелів до виводу на лазерний гравіювальний автомат Laser Graver 2000 SP 45 НВЦ „Альфа” (Росія).

6.3.1. Особливості програм обробки зображень

Програми обробки зображень з пакета Engrave виконують функції, які можна виконати за допомогою багатьох стандартних пакетів програм. Для чого ж потрібні спеціалізовані програми? Справа в тому, що лазерні гравіювальні автомати мають дуже високу роздільну щільність (приблизно 1000 dрі і більше) і відповідно, навіть невеликі за розмірами зображення займають багато місця па жорсткому диску. Стандартні програми працюють з такими зображеннями на межі своїх можливостей. Для досягнення достатньої швидкості в таких умовах необхідний комп'ютер високого класу (з процесором Intel 80486 DХ2 або Intel Pentium і не менше 8 Мб пам'яті). Пакет Engrave, навпаки, розробляли для роботи на повільних машинах з невеликим об'ємом пам'яті. Він орієнтований на роботу з великими зображеннями високої роздільної здатності. Програми цього пакети можуть швидко викопувати типові завдання підготовки зображення, які виникають при роботі з штемпелями. Водночас, за рахунок використання найбільш розповсюдженого у світі формату .РСХ, робота з Engrave суміщується з роботою більшості програм редагування.

6.4 Принцип технології лазерного гравіювання

Інформація для керування лазером подається з комп'ютера. рядок за рядком. Гравер прорізає кінцевий рядок і зміщується на сусідній рядок. Таким чином, на поверхні гуми формується рельєфне зображення.

Дія нанесення зображення гумовий лист закріплюється на барабанах за допомогою скотча. Лазерний промінь фокусується на поверхні листа гуми. При цьому лазер прорізає кільцеву дорожку в листі гуми. Для того, щоб обробляти всю поверхню листа, барабан перемішується вздовж своєї осі з дрібним кроком (7.5-50 мкм). Позаяк ширина лазерного променя перевищує крок поздовжнього переміщення барабана, то сусідні доріжки зливаються, утворюючи в результаті неперервну площину.

Таким способом можна обробити просту площину, на якій немає жодного елемента рисунка (не вигравіюваної ділянки гуми, яка переносить фарбу зі штемпеля на папір). Для того, щоб нанести зображення., лазерний промінь включається і виключається синхронно з обертанням барабана і його поздовжнім переміщенням. Зображення формується так, як на екрані телевізора.

Обробка гуми в лазерному гравері проводиться точно сфокусованим променем лазерного випромінювання. Промінь потужністю 40 Вт фокусується в круглу пляму діаметром 70 мкм.

Внаслідок цього при дії на чорну гуму температура в точці фокусування досягає декількох тисяч градусів. Гума моментально згоряє, а продукти згоряння утворюють палаючий факел.

Процес горіння проходить тільки в каналі лазерного променя. Тому ширина розрізу не перевищує 70-100 мкм. Така точність обробки дає можливість гравіювати на гумі дуже дрібні елементи зображення.

Потужність лазерного променя дозволяє випалювати близько 30 см³ гуми за годину, що достатньо для виготовлення приблизно 10 штемпелів середніх розмірів.

Роздільна здатність зображення 508-2030 точок/дюйм. Ця роздільна здатність у два-три рази більша від роздільної здатності більшості лазерних принтерів і наближується до роздільної здатності типографічних фотонабірних машин.

Існує оптимальна швидкість обробки гуми, яки становить від 0,5 до 1,2 м/с. Це відповідає швидкості обертання барабана від 1,0 до 2,5 об/с. При меншій швидкості, факел продуктів згоряння гуми починає виникати не тільки в каналі променя, але й на сусідній з ним поверхні листа. В результаті рельєфні елементи штемпеля підгоряють і псуються Якщо швидкість перетину 1,2 м/с. то температура в зоні горіння знижується. Водночас знижується продуктивність гравіювання. Крім того, дрібні елементи (розміром 50-150 мкм) випалюються на меншу глибину, ніж інші елементи штемпеля.

При оптимальній швидкості лазерний автомат гравірує гуму на глибину 0,15-0,35 мм. Як правило, така глибина є недостатньою для отримання якісного відбитка. Тому гравер, звичайно, обробляє кожен рядок декілька разів (2-4 рази, залежно від необхідної глибини, види гуми і стану лазера).

Є дві стратегії повторної обробки. При першій стратегії (стратегія проходу по рядках - Line Passes) кожен рядок прорізається задане число разів, після чого гравер перемішується на сусідній рядок. Згідно з другою стратеги (стратегія проходу по зображенню - Image Passses), кожен рядок гравірується один раз. однак після гравіювання всього зображення гравер повертається до початку і гравіює його повністю ще один раз (або необхідне число разів). Вибір числа проходів та їх стратегії задається оператором лазерного гравера. Стратегія проходу по зображенню дає загалом, найвищу якість за рахунок своєчасного зменшення механічних напружень у листі гуми. Натомість стратегія проходу по рядках використовується частіше, оскільки дозволяє швидше зробити мінімальну кількість штемпелів.

Дія отримання штемпелів високої якості, наприклад растрового зображення, використовується друга стратегій, до того ж у цьому випадку необхідно для кожного проходу підготувати свій файл. Виконують це таким чином:

· за допомогою програми ntwexp.exe проводиться розширення на 4 і 9 пікселів. Розширення па 4 і 9 пікселів э технологічно рекомендованими параметрами гравіювання:

· перший прохід здійснюється з файла з розширенням 9 пікселів на великій потужності (Ніgh);

· другий прохід здійснюється з файла з розширенням 4 пікселі і високої потужності (High);

· третій прохід здійснюється з файлом без розширення і нормальної потужності (Normal).

Зображення для гравіювання підготовлюється у вигляді комп'ютерного файла в графічному форматі .РСХ. З точки зору продуктивності вигідніше гравіювати одразу цілу смугу гуми, яка майже повністю охоплює барабан. Час гравіювання визначається лише числом рядків, які гравіюються, а не їх довжиною. Зображення штемпелів готуються окремо, а потім склеюються в смугу за допомогою спеціальної програми. Потім файл цієї смуги передасться рядок за рядком у міру гравіювання. Цим займається спеціальна програма-драйвер гравіювання. Якщо використовується комп'ютер ІВМ РС АТ-386, 486 або Pentium, то гравіювання проходить паралельно з електронним набором і версткою штемпелів. Можливостей комп'ютерів ІВМ РС ХТ або АТ-286 недостатньо для паралельного набору і виводу на гравер, тому за допомогою такого комп'ютера можна або гравіювати, або набирати штемпелі (не одночасно).

6.5 Будова гравіювального автомата

Модель SР45 виготовлена у вигляді настільного агрегату масою 120 кг. Його габарити повністю відповідають стандартному письмовому столу, на який він може бути встановлений. Гравер, крім корпуса, має шість основних вузлів.

Размещено на Allbest.ru