Полупроводниковые лазеры (лазерные диоды).

 Это технологии изготовления форм копированием с фотоформ и проекционным экспонированием с РОМ.

 Цифровыми называют технологии формных процессов, в которых информация представляется в цифровом виде.

 Эта информация переносится на формную пластину или цилиндр печатной машины методами поэлементной записи на основе цифровых данных.

 Преимущества цифровых технологий формных процессов:

- не требуется наличие промежуточных носителей информации – фотоформы или РОМ;

- сокращается длительность технологического процесса;

- повышается качество печатных форм;

- исключение экспонирования и химико-фотографической обработки фотопленок, копирование фотоформ повышает качество печатных форм из-за отсутствия случайных ошибок многостадийного процесса;

- сокращается длительность приладок форм;

- обеспечивается более точное совмещение красок на оттиске;

- сокращаются затраты материалов для изготовления форм;ъ

- сокращаются затраты на оборудование, обслуживающий персонал и производственные площади;

- обеспечивается возможность внедрения систем организации рабочих потоков (workflow).

   Основные разновидности цифровых технологий формных процессов

Запись информации может осуществляться:

- гравированием;

- лазерным воздействием;

- экспонированием УФ-лампой;

- термопереносом.

Гравирование (электронно-механическое и лазерное) проводится на относительно толстых слоях формных пластин или цилиндров.

 При этом создается рельефное изображение и на форме образуются углубленные печатающие или пробельные элементы.

 Гравирование используется для изготовления форм глубокой и флексографской печати.

Лазерное воздействие (тепловое, световое) излучения на тонкие приемные слои формных пластин используется для записи информации в процессе изготовления офсетных печатных форм, а также для записи информации на масочные слои формных пластин или цилиндров при изготовлении форм флексографской и глубокой печати.

Экспонирование УФ-лампой, излучение которой модулируется в соответствии с цифровыми данными об изображении, применяется для изготовления офсетных печатных форм на монометаллических формных пластинах.

Термоперенос (лазерное тепловое воздействие) основан на возможностях термографического способа, осуществляется с помощью лазерного излучения для изготовления офсетных форм.

                             2. Лазерное излучение и лазеры

Слово «LASER» представляет собой аббревиатуру от Light Amplification by Stimlated Emission of Radiatoin, что означает «усиление света путем его вынужденного излучения».

 Лазер представляет собой оптический квантовый генератор и является источником лазерного излучения. Лазерное излучение является монохроматическим, т.е. генерируется на фиксированной длине волны

или нескольких длинах волн. Лазерный луч имеет какую-либо одну длину волны, в то время как обычный дневной свет состоит из волн различной длины. Лазерное излучение является когерентным и направленным, т. е. распространяется достаточно узким направленным пучком и обладает высокой интенсивностью.

 Основные параметры лазеров: энергетические (определяют мощность), пространственные (характеризуют размер,форму пятна в сечении пучка, расходимость пучка – его диаграмму направленности), частотно-временные (характеризуют спектр излучения). 

 Концентрированный лазерный луч может быть направлен в одном направлении. Лазеры генерируют излучение в спектральной области от ближней УФ до дальней ИК.

Лазерный луч может быть видимым (голубым, зеленым или красным) или инфракрасным.

Процессы, протекающие при лазерной записи информации на формные материалы:

Световые процессы происходят в формных материалах, если интенсивность лазерного излучения невелика и оно поглощается частицами вещества, способными к фото- и физико-химическим реакциям.

Тепловые процессы под действием излучения проходят ряд последовательных стадий:

- нагревание;

- плавление;

- испарение или возгонка – сублимация, т.е. переход вещества в результате нагревания из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое.

Методы лазерной записи информации в различных формных технологиях

В зависимости от природы формного материала и его толщины в различных технологиях используются возможности как световых, так и тепловых процессов.

При лазерном гравировании в толстых слоях формных материалов происходят тепловые процессы, сопровождаемые нагреванием, плавлением и последующим испарением материала из зоны излучения.

В результате лазерного воздействия (светового и теплового) процессы происходят в тонких приемных слоях формных материалов.

Поглощение энергии лазерного излучения обеспечивает протекание фотохимических или электрофотографических процессов.

 Фотохимические процессы сопровождаются либо восстановлением галогенидов серебра и диффузией комплексов серебра, либо фотополимеризацией.

 Электрофотографические процессы основаны на изменении фотопроводимости слоя (т.е. электрического сопротивления фотополупроводника) под действием лазерного излучения.

 При тепловом воздействии лазерного ИК-излучения протекают термические процессы, такие как термодеструкция и термоструктурирование, возгонка или инверсия смачиваемости.

В обоих типах процессов имеют место аберрации (от лат. – уклонение).

При световом воздействии аберрации связаны с рассеянием излучения. Это приводит к увеличению экспонируемой зоны и к искажениям геометрических размеров элементов изображения.

 Аберрации при тепловом воздействии связаны с дополнительным прогреванием слоя на участках вблизи области точечного нагрева струей раскаленных продуктов разложения.

 В тепловых процессах существует возможность уменьшения аберраций и сведения их к минимуму путем сокращения длительности воздействия излучения за счет скорости перемещения лазерного пучка, в отличии от световых, которые всегда имеют место.

             Лазеры, используемые в формных процессах

В формных процессах применяются следующие типы лазеров:

- газовые;

- твердотелые;

- полупроводниковые.

Газовые лазеры. Активной средой таких лазеров является газ.

В коммерческом использовании известны следующие типы газовых лазеров, генерирующих излучение в видимом и ИК-спектральных диапозонах длин волн:

- газовый лазер ион-аргоновый, свет голубой, длина волны 488 nm, мощность излучения 500 мВт;

- гелий-неоновый, красный, длина волны 633 nm, мощность излучения не более 100 мВт;

- лазер на двуокиси углерода (лазер на СО2), излучение длиной волны 10600 нм, мощность от нескольких десятков ватт (в непрерывном режиме работы) до нескольких мегаватт (в импульсном режиме).

 Твердотелые лазеры. В твердотелых лазерах активной средой является кристаллический или аморфный диэлектрик, в который введены ионы редкоземельных металлов.

 Типы твердотелых лазеров:

- лазер на основе кристаллов иттрий - алюминиевого граната с примесью неодима (Nd) - Nd :YAG - лазер, зеленый, длина волны 532 nm,

Fd :YAG - лазер, инфракрасный, длина волны 1064 nm.

 Твердотелые лазеры бывают с ламповой или с полупроводниковой (диодной) накачкой.

 Лазеры с ламповой накачкой имеют невысокий КПД и требуют внешнего водяного охлаждения.

 Твердотелые лазеры с полупроводниковой (диодной) накачкой имеют более высокий КПД, при их использовании достигается значительная мощность излучения при высоком качестве лазерного пятна.

 Среди лазеров с полупроводниковой накачкой широко применяются волоконные лазеры. В качестве накачки используются лазерные диоды, а активной средой является сердцевина волокна, легированная, например, иттербием (Yb). Длина волны излучения таких лазеров 1112 нм.

 Лазеры имеют высокий КПД, для их работы не требуется принудительное внешнее охлаждение.

Оптоволоконный лазер инфракрасный, длина волны 1064 nm.

Твердотелые лазеры обеспечивают возможность получения значительной мощности излучения от нескольких мВт до нескольких кВт.

Полупроводниковые лазеры (лазерные диоды).

Активной средой является полупроводниковый кристалл, например, арсенид галлия (GaAs).

Достоинства лазеров: небольшие габариты и малая потребляемая мощность, лазеры не требуют внешнего охлаждения.

В зависимости от состава активной среды они дают излучения в видимом и коротковолновом ИК-диапозонах длин волн 405, 670, 830 нм.

На практике их называют фиолетовыми, красными и ИК-лазерными диодами. Мощность диодов – 1-2 Вт. Для достижения большей производительности их объединяют в линейки лазерных диодов.

- диодный лазер фиолетовый, длина волны 410 nm.

 Каждый тип лазера имитирует излучение с разной длиной волны, измеряемой в нанометрах. Чем меньше число, тем короче длина волны. Выбор типа лазера зависит от типа пластин, которые будут в СТР устройстве экспонироваться.

 Например, для экспонирования пластин с чувствительным слоем, содержащим галиды серебра, достаточно 5 мВт мощности и они могут экспонироваться аргоновым лазером.

 В то же время, для экспонирования фотополимерных пластин требуется мощность 75-100 мВт и аргоновые лазеры такой мощности редко используются.

 Чаще всего используется более дорогой FD Nd YAG лазер, который может экспонировать как серебросодержащие пластины, так и фотополимерные пластины. Продолжительность жизни лазеров обоих типов одинакова.

 Фиолетовый лазер имитирует свет с длиной волны 395-420 нм, особенности фиолетового лазера:

- пластины для этой технологии могут обрабатываться в желтом свете;

- фиолетовый лазер более дешевый, чем инфракрасный;

- лазер имеет небольшие размеры и не требует интенсивного охлаждения;

- фиолетовый лазер может использоваться как в устройствах с внутренним, так и в устройствах с внешним барабаном.

Мы поможем в написании ваших работ!