레이저 조각 기술: 종합적인 개요

레이저 기술은 1960년 처음 소개된 이후 제조 분야에서 빠르게 응용 분야를 찾았습니다. 그 후 기본 이론에 대한 이해가 깊어지면서 다양한 유형의 레이저가 발전하여 적용 범위가 넓어지고 사용 규모가 점차 증가하여 상당한 사회적, 경제적 이익을 가져다주었습니다.

첨단 기술 중 하나인 레이저 기술은 20세기 과학 기술 발전의 주요 특징이며 현대 정보 사회에서 광전자공학의 필수적인 부분을 형성하고 있습니다.

기술 선진국뿐만 아니라 많은 개발도상국에서도 높은 관심을 받고 있으며, 이에 많은 투자를 하고 있습니다.

1980년대 이후 많은 정부가 레이저 기술을 국가 개발 계획에 포함시켰습니다. 예를 들어 영국의 AWE, 미국의 레이저 융합 프로그램, 일본의 5개년 레이저 연구 계획 등이 있습니다.

이러한 계획의 시행으로 레이저 기술 개발이 가속화되어 활기찬 신흥 산업을 육성하고 있습니다.

동시에 레이저 기술의 발전은 다양한 기술, 분야 및 생산 수준 전반에 걸쳐 발전과 개선을 크게 촉진하여 전 세계에 영향을 미치고 있습니다.

해외에서는 플 렉소 인쇄용 레이저 각인 세라믹 아닐록스 롤러가 수년 동안 사용되어 왔으며, 품질이 성공의 열쇠였습니다. 레이저 조각기는 인쇄 실린더에 연속적이고 매끄러운 패턴을 새길 수 있습니다.

그러나 비연속 패턴의 경우 레이저 각인 플레이트와 실린더의 비용이 더 높을 수 있습니다. 플레이트와 실린더의 긴 수명과 높은 인쇄 품질이 높은 제판 비용을 상쇄할 수 있지만, 이 비용으로 인해 레이저 각인 기술의 발전이 더딜 수 있습니다.

현재 품질은 여전히 중요한 요소이지만 생산성으로 초점이 옮겨가고 있습니다. 인쇄소에서는 조각 품질이 우수하고 라인 수가 많은 아닐록스 롤러를 요구하는데, 이는 상당한 시간이 소요됩니다.

품질을 높이고 비용을 절감하려면 레이저 각인 기술을 개선하고 레이저 각인 속도를 높여야 합니다. 이와 관련하여 만족스러운 진전이 있었습니다.

원칙적으로 레이저를 사용하여 세라믹으로 코팅된 롤러에 그리드 패턴을 조각하는 것은 간단합니다. 세라믹 롤러를 선반에 놓고 회전시키면 레이저 빔이 롤러 표면에 집중되고 빔이 롤러의 길이를 따라 이동하면서 계속 켜지고 꺼집니다.

결과적으로 롤러의 표면은 작은 구멍으로 채워집니다. 그리드의 크기와 패턴은 다양한 요인에 따라 달라집니다.

글루 롤러와 같은 거친 격자 조각의 경우 프로세스를 약간 개선하는 것으로 충분합니다. 그러나 고품질 아닐록스 롤러를 조각하는 것은 완전히 다른 이야기입니다. 플 렉소 인쇄소에는 일관된 잉크 성능을 제공하는 아닐록스 롤러가 필요합니다.

즉, 그리드 모양이 균일해야 하고 부피 변화가 최소화되어야 합니다. 특히 솔리드 영역을 인쇄할 때 잉크가 고르게 전달되도록 그리드 패턴도 규칙적이어야 합니다.

레이저 조각은 레이저 기술에서 흔히 사용되는 기술입니다. 세 가지가 있습니다. 레이저의 종류 인그레이빙: CO2 레이저 각인, Nd: YAG 레이저 각인, 엑시머 레이저 각인. 이러한 각 레이저 조각 기술에는 고유한 특성과 장점이 있어 다양한 응용 분야에 적합합니다.

1970년대 후반, 뷰클리와 젠킨스는 레이저로 각인된 아닐록스 롤러를 개발하기 시작했습니다. 그 이전에는 대부분 가스 기반 이산화탄소를 레이저 매체로 사용하는 CO2 레이저를 사용하여 각인했습니다.

CO2 레이저 각인 아닐록스 롤러는 플 렉소 인쇄 산업, 특히 포장 인쇄 산업의 개발 요구 사항을 대부분 충족했습니다.

플 렉소 인쇄기에 레이저 각인 세라믹 아닐 록스 롤러를 성공적으로 적용한 것은 최근 몇 년 동안 플 렉소 인쇄의 급속한 발전에 기여한 핵심 요소 중 하나로 간주 될 수 있습니다.

이를 통해 플 렉소그래피는 리소그래피 및 그라비아 인쇄와 경쟁할 수 있게 되었습니다. CO2 레이저 조각기는 세 단계의 개발 과정을 거쳤습니다:

1세대 이산화탄소 레이저 조각기는 기본적으로 발판 스위치로 제어되는 광펜의 증폭된 눈금으로 레이저를 사용하여 서예, 곡선 이미지 및 초상화를 복제하는 데 사용할 수 있었습니다. 레이저가 원본과 유사한 이미지를 공작물에 에칭합니다. 이것은 간단하고 원시적인 CO2 레이저 조각기이며 비용이 저렴합니다.

2세대 CO2 레이저 조각기는 목판화 이미지를 조각하기 위해 설계되었으며, 단일 칩 기계로 제어되어 XY 플랫폼에서 광점을 한 줄씩 스캔합니다. 원본의 밝은 부분에서는 레이저가 꺼지고 어두운 부분에서는 레이저가 켜져 흑백 이미지가 처리됩니다.

레이저의 초점 직경은 0.4mm이며 이미지의 검은색 영역은 기본적으로 폭 0.4mm, 깊이 2.2mm의 일련의 선으로 구성됩니다.

이미지를 550개의 라인으로 나눌 수 있으며 판독 헤드는 동기식 스캔도 수행할 수 있습니다. 판독 헤드는 반도체 발광 튜브와 수광 튜브로 구성된 0.4mm 조리개를 가지고 있으며, 발광 튜브에서 비추는 이미지의 반사광을 받아 단일 칩 기계를 통해 임계값을 취한 후 CO2 레이저의 스위치를 제어합니다.

3세대 CO₂ 레이저 조각기는 제어 시스템에서 단일 칩을 개인용 컴퓨터로 대체하므로 마이크로 컴퓨터로 제어되는 CO2 레이저 조각기라고도 합니다.

CCD 카메라를 사용하여 512*512 픽셀과 그 그레이스케일 레벨을 한 번에 읽습니다. 디더링 방식을 사용하여 256개의 그레이 스케일 레벨을 해당 영역의 검은 점 밀도로 변환하여 정보 용량을 크게 압축하고 이미지의 밝기와 그레이 스케일 레벨을 극복하며 이미지 확대 및 축소 문제를 해결하고 3차원 및 대규모 이미지의 판독과 여러 이미지 정보의 저장 및 처리를 완료합니다.

레이저 각인 세라믹 아닐록스 롤러의 품질을 개선하여 플 렉소 인쇄 제품의 품질이 오프셋 및 그라비아 인쇄를 따라잡거나 심지어 이를 능가할 수 있도록 지속적으로 노력하고 있습니다.

따라서 판재 제조 정밀도를 개선하고 세라믹 아닐록스 롤러의 미세도(라인 번호)와 잉크 저장 용량을 엄격하게 요구하여 수년간의 탐구와 노력 끝에 마침내 1996년경 Nd: YAG 레이저 각인 세라믹 아닐록스 롤러가 출시되었습니다.

Nd: YAG 레이저는 이트륨 알루미늄 가넷(Y3AL3O12) 기판에 네오디뮴 산화물(Nd)을 도핑하여 만들어집니다.₂O₃). 활성화된 이온도 네오디뮴 이온이며 출력 파장은 1.06um입니다.

Nd: YAG의 좁은 형광 스펙트럼 라인, 높은 양자 효율, 우수한 열전도율로 인해 유일하게 고체 레이저 고체 레이저의 세 가지 유형 중 연속 작동이 가능하며 레이저 열 가공에 주로 사용됩니다.

엑시머 레이저는 고출력, 고효율의 자외선 레이저입니다. 다양한 특성으로 인해 세라믹, 폴리머 및 기타 재료의 미세 가공에 중요한 역할을 합니다. 엑시머 레이저의 등장 이후 미세 가공과 고정밀 수요가 지속적으로 증가함에 따라 전 세계 각국에서 높은 가치를 인정받고 있습니다.

유럽 공동체의 유레카 계획(EREKA), 일본 정부의 21세기를 향한 첨단 제조 및 메카트로닉스(AMMTRI), 중국의 863 프로그램과 슈퍼 863 프로그램 등은 모두 엑시머 레이저 개발을 우선시하며 빠르게 발전하고 있습니다.

엑시머 레이저 조각의 메커니즘: 엑시머 레이저 에칭은 재료에 대한 직접적인 광화학 공정입니다. 엑시머 레이저가 가공된 재료와 상호 작용하는 메커니즘은 광유도 결합 파괴 및 제품 폭발을 포함한 절제라고 합니다.

엑시머 레이저 광자의 에너지가 폴리머의 화학 결합 에너지보다 크면 화학 결합이 끊어지고 재료 표면의 작은 영역의 비 용적이 갑자기 증가하며 결합 파괴율이 특정 임계값을 초과하면 표면 조각이 벗겨져 에칭이 완료됩니다.

엑시머 레이저의 출현과 발전은 광범위한 산업 응용 분야와 과학 연구에 강력한 도구를 제공했습니다.

자외선 및 심자외선 스펙트럼의 파장, 높은 펄스 에너지 및 광자 에너지, 높은 반복률, 좁은 펄스 폭을 고려할 때 대부분의 금속과 비금속은 자외선을 강하게 흡수합니다. 이러한 흡수를 통해 엑시머 레이저는 다른 레이저가 할 수 없는 작업을 수행할 수 있습니다. 레이저 열 치료가 불가능하여 레이저 가공의 적용 범위가 확대되었습니다.

최근 엑시머 레이저의 안정성과 신뢰성이 향상되면서 생물의학, 재료 과학, 미세 가공 및 광화학 분야에서 광범위하게 응용되고 있습니다.

분석 결과, YAG 레이저는 다음과 같은 가공에 탁월하다는 것이 분명합니다. 금속 재료와 CO₂ 레이저는 비금속 재료에 더 우수합니다. 반면 엑시머 레이저는 미세 가공과 고정밀 작업에 유리합니다.

플 렉소 인쇄 롤러 생산에 Nd: YAG 레이저 조각 기술을 사용함으로써 조각 제품의 성능이 크게 향상되고 레이저 조각 기술 자체의 발전에 박차를 가했습니다. 이 분야의 기술이 계속 발전함에 따라 앞으로 더 큰 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대합니다.

글로벌 레이저 조각 기술의 현황을 살펴보면, CO₂ 레이저 조각, YAG 레이저 조각 및 엑시머 레이저 조각은 각각 고유한 장점과 특정 단점을 보여줍니다.

이 세 가지 가공 방법의 조화로운 작동, 제품 다양성 확대, 각인 제품의 성능 향상은 의심할 여지없이 현재 세라믹 아닐록스 롤러의 레이저 각인 가공을 위한 최선의 선택입니다.

따라서 레이저 조각 장비 공급업체는 일반적으로 CO₂ 및 YAG 레이저를 사용하는 반면, 고정밀 조각에는 엑시머 레이저를 사용해야 합니다. 엑시머 레이저 조각 가공은 고정밀 제작을 위한 주요 연구 방향입니다.