Для оброблення гуми при виготовленні ФДФ можна за­стосувати технології лазерного гравірування, що дає змогу не тільки скоротити кількість стадій виготовлення кліше, а й істотно підви­щити їхню якість порівняно з традиційними технологіями.

Практично водночас були створені такі конструкції лазерного обладнання: лазерний гравірувальний автомат фірми «Енс Шеель-Зон - дермашинен» (Німеччина), лазерний гравер типу «Зедко» фірми «Ко - горент радіейшен» (СІЛА). Це обладнання має коротку станину, на опорах якої встановлюється ФЦ стандартних розмірів, що обертається за допомогою електродвигуна. Циліндр виготовлений з гуми або мета­лу, поверхню якого покрито пластиком і металізовано (на гумову або пластмасову поверхню наноситься тонкий шар міді). На металізованій поверхні ФЦ з використанням фотолітографії відтворюється зобра­ження. Для цього на циліндр наносять шар фоторезисту, на який екс­понується зображення крізь діапозитив. Потім фоторезист задублюють і промивають, утворюючи копію зображення, що підлягає розмно­женню. Одночасно на пробільних ділянках фоторезист вимивається, оголюючи мідне покриття, яке потім витравлюють.

На станині гравірувальної установки поряд із ФЦ розташовують лазер, який в неперервному режимі забезпечує випромінювання потужністю 200...500 Вт залежно від заданої продуктивності. Промінь такого лазера за допомогою оптичного об’єктива фокусується на поверхні ФЦ. Діаметр сфокусованої плями визначається довільно (близько ОД мм). Об’єктив переміщується вздовж твірної ФЦ; одно­часно під дією лазерного випромінювання гума або пластик випа­ровуються до певної глибини в пробільних ділянках, утворюючи рельєф на ДЦ.

Глибина і швидкість гравірування залежать від потужності ла­зерного випромінювання. Для цього найбільш придатним є лазер з випромінюванням на вуглекислому газі, який забезпечує макси­мум корисної дії. Це випромінювання цілком поглинається гумою (пластиком), що обробляється, а також практично цілком відби­вається від обміднених частин поверхні ФЦ. За допомогою лазерно­го пучка потужністю 240 Вт гравірування гумового ФЦ діаметром 200 мм і завдовжки 600 мм на максимальну глибину 1,5 мм здійснюється приблизно за 1,5 год.

Отже, перевагами описаного лазерного обладнання є техніко - економічна ефективність, а також простота конструкції, оскільки в ньому є лише один стандартний ФЦ, що обертається. Недолік такого обладнання — необхідність попередньої підготовки ФЦ для здобуття мідної маски. Тому були створені сучасні та зручні в експ­луатації промислові конструкції, які перелічено вище.

Лазерний автомат фірми «Енс Шеель-Зондернмашинен» осна­щений ще одним циліндром, на якому закріплюється оригінал зоб­раження, що підлягає розмноженню. Оригінал може бути виготов­лений будь-яким зручним або доступним способом: викреслюванням на папері, фотокопіюванням тощо. Уздовж циліндра переміщується зчитувальний пристрій, що виробляє аналоговий електричний сиг­нал, за допомогою якого здійснюється керування інтенсивністю лазерного випромінювання. В зазначеній конструкції керування здійснюється швидким умиканням і вимиканням електропостачан­ня лазера, що займає кілька мікросекунд. За допомогою керуваль - ного пристрою визначаються роздільна здатність зображення, що відтворюється, а також продуктивність процесу гравірування. Заз­начимо, що вказана швидкодія схеми керування є граничною для газових лазерів.

Цією самою фірмою створено кілька модифікацій лазерного ав­томата, що різняться розмірами ФЦ і типом лазера, який викорис­товується. Щоб дістати зображення з роздільною здатністю до 60 ліній/см, застосовують лазери на вуглекислому газі потужністю 100 і 450 Вт, а для забезпечення вищої роздільної здатності (100 ліній/см) — твердотільні лазери на граніті потужністю в неперерв­ному режимі генерації 50 і 100 Вт. На лазерних автоматах фірми можна гравірувати флексографічні ФЦ діаметром до 500 мм і зав­довжки до 2,2 м. Простота конструкції дає змогу без складного пе­реналагодження встановлювати ФЦ практично будь-яких розмірів, які не потребують спеціального оброблення перед гравіруванням.

Лазерні автомати фірми «Енс Шеель-Зондермашинен» оснащу­ються автоматичним обладнанням для регулювання глибини граві­рування під час відтворення зображення. На зображенні (або на його частинах) з дрібними деталями максимальна глибина гравіру­вання також менша (наприклад, вона дорівнює 0,5 мм), у той час як на широких пробільних ділянках вона автоматично збільшується до 1... 1,5 мм. Це гарантує якісний друк, запобігає потраплянню фарби на пробільні ділянки форми.

Нову лазерну технологію виготовлення форм і растрованих циліндрів для флексографії розробила фірма «Baasel Scheel Lasergfaphics GmbH». Серія гравірувальних верстатів «Giapholas Com­pact» призначена для виготовлення ФДФ розмірами 30x60, 60x90, 60x60 см.

Фірма «Cliches Bachkine» (Франція) є виробником різних ДФ для флексографії, де працюють три лазерні гравірувальні машини «Zedco» і різноманітне допоміжне обладнання. Остання розробка фірми — виготовлювані з еластомірного матеріалу ФДФ «Lasersoft». Формний матеріал складається з трьох різних шарів гуми. Поверх­невий шар несе тонке покриття, на яке лазером наноситься зоб­раження. Другий шар, що визначає специфічні особливості нового формного матеріалу, складається з пористої гуми, яка надає формі Ідеальної еластичності. Ступінь еластичності можна змінювати. Третій шар, який слугує основою ФДФ, виготовляється з досить твердої гуми і забезпечує рівномірну стійкість форми.

Цей формний матеріал сумісний з фарбами на спиртовій і во­дяній основах, на основі гліколей і гліколевих ефірів, але не суміс­ний з фарбами на масляній основі й на основі аліфатичних і арома­тичних вуглеводів. Твердість цього матеріалу за Шором дорівнює 40, його товщина — 3,94 ... 6,35 мм. Стандартною товщиною є 4 мм, за необхідності вона може збільшуватися до 9 мм. Глибина гравіру­вання — до 3 мм. Новий матеріал дає змогу виготовляти досить великі ФДФ — до 3,2 м завширшки. Форми довговічні й забезпечу­ють високу якість друкування. Технологія їх виготовлення відпові­дає екологічним вимогам.

Науково-виробничим центром «Альфа» (Росія) розроблено ла­зерні гравірувальні апарати «Laser Graver», які дають змогу викону­вати гравірування гуми з роздільною здатністю до 1422 точок/дюйм, забезпечуючи лініатуру півтонового растра до 120 рядків/дюйм. У цих апаратах застосовано твердотільні YAGiNd-лазери, випромі­нювання яких фокусується оптичною системою в пляму розміром

25.. .30 мкм, що дає змогу формувати друкарські елементи розмі­ром 70...90 мкм.

Важливою перевагою способу лазерного гравірування є мож­ливість гнучкого керування глибиною пробілів, а також кутом на­хилу профілю друкарських елементів. В апаратах «Laser Graver 1500S44» ці можливості реалізовано за допомогою програмного (відразу з комп’ютера!) керування кількістю проходів гравіруван­ня, а також потужністю лазерного випромінювання. Модифікація початкового зображення на кожному проходженні за допомогою оригінального забезпечення, що постачається разом з апаратами, дає змогу задавати потрібний профіль друкарських елементів кліше. Програмне забезпечення містить також програмний RIP PostScript, що забезпечує сумісність із будь-якими видавничими системами.

Для виготовлення ФДФ зазначений Центр випускає апарати «Laser Graver» моделей LG 1500S44 та LG 1500SP44, технічні ха­рактеристики яких наведено в табл. 2.6.

Крім того, для виготовлення печаток і ФДФ Центр випускає апарат «Laser Graver 1000S31» формату АЗ+ (роздільна здатність 1016 точок/дюйм) та інших форматів за замовленням.

На рис. І, а (див. кольорову вклейку) зображено загальний вигляд апарата «Laser Graver SP44», а на рис. 2.31 — схему проходження лазерного пучка в цьому апараті з використанням лазера ЛГ-40. Ці апарати мають такі основні вузли:

Лазерний випромінювач з різальною головкою (створює стабілі-

Таблиця 2.6. Технічні характеристики лазерних гравірувальних апаратів, моделей Ш1500 844 таШ 1500 БР44

Показник

Тип лазера (довжина хвилі)

Потужність випромінювання лазера, Вт Формат вхідної інформації Технологія запису зображення

Максимальне поле запису, мм Роздільна здатність запису, точок/дюйм Розмір точки запису, мкм Розмір мінімального елемента, мкм Лініатура півтонового растра, ліній/дюйм Лінійна швидкість запису, м/с Порти приєднання до комп’ютера Ресурс основних вузлів реверса, год Маса, кг

1G 1500S44	LG 1500SP44
Тверд отільний	Твердотільний
YAG:Nd	YAG:Nd
(1,06 мкм)	(1,06 мкм)
ЗО	40
PostScript, PCX	PostScript, PCX
Гравірування на	Гравірування на
Гумі	Гумі або олівці
210x500	210x500
508... 1422	508...3370
15...70	15...70
25	25
<120	-120
0,5...5	0,5—10
Com, LPT	Com, LPT
> 5000	> 5000
120	120

Зоване випромінювання в невидимому для ока діапазоні та фокусує це випромінювання на поверхню матеріалу, що гравірується); блок живлення лазера;

Систему вентиляції лазера з робочої зони (видаляє продукти зго­ряння з зони гравірування);

Барабанний вузол (забезпечує точне переміщення поверхні ма­теріалу, що гравірується, піц сфокусованим пучком лазера); блок електроніки з пультом керування;

Двоконтурну систему охолодження лазерного випромінювача.

Рис. 2.31. Схема проходження лазерно­го пучка в апараті «Laser Graver SP 44»:

7— «глухе»дзеркало(відбиття 100%); 2— квантрон (складається з активного елемента, лампи накачу­вання, еліптичного відбивача); З — охолоджувана діафрагма-заслінка; 4— вихідне дзеркало (відбиття 60 &); 5,6,8— поворотні дзеркала (відбиття 100 %); 7 — охолоджувана діафрагма; 9 — датчик потуж­ності випромінювача лазера; 10 — розширювач ла­зерного пучка; 11 — об’єкти« 12 — захисний ко­нус; 13 — поверхня барабана

J

І

А тг о « . 1__________ Резонатор Лазерний пучок

&

Юстування лазера здійснюється за допомогою гелій-неонового лазера потужністю 1...3 мВт.

Основним елементом лазера є квантрон, в якому знаходяться найважливіші елементи лазера: лампа накачування та кристал. Труб­часта дугова лампа накачування потужністю до 6 кВт освітлює крис­тал, який перетворює світло лампи в лазерне випромінювання з дов­жиною хвилі 1,06 мкм (невидимий для ока інфрачервоний діапазон). Квантрон забезпечує також охолодження лампи та кристала проточ­ною дистильованою водою.

Крім того, в лазері встановлено дзеркала, точність настроюван­ня яких визначає потужність лазера й саму його можливість випро­мінювати світло.

Захисна заслінка дає змогу в будь-який момент закрити вихід­ний промінь натисканням на кнопку «Заслінка» в блоці живлення. В корпус лазерного випромінювача вбудовано фокусуючу систему з кварцовою оптикою (різальна головка), яка зводить лазерний промінь у пляму мінімального розміру (15...70 мкм залежно від матеріалу).

На зовнішньому боці різальної головки розміщено:

Юстувальне кільце для суміщення сфокусованого лазерного ви­промінювання з поверхнею металу, що гравірується;

Стопори фіксації захисного скла.

На кінці головки є металевий конус з вихідним отвором. Фокус міститься приблизно на відстані 8 мм від конуса. Всередині конуса є захисне прозоре скло, що захищає вихідну лінзу фокусуючої си­стеми від продуктів згоряння. Юстування різальної головки прово­диться в міру потреби, в основному при переході з одного матеріа­лу, який гравірується, на інший.

Лазерне випромінювання в апараті цілком заховане в металево­му тракті й тому безпечне. Воно може вийти назовні тільки в разі часткового розбирання апарата.

Усіма операціями лазерного гравірувального апарата, синхроні­зацією переміщення та обертання барабана й роботою лазерного пучка керує вбудований в апарат мікрокомп’ютер. Він забезпечує правильну роботу всіх швидкодіючих електроприводів механіки апа­рата, видачу сигналів на пульт керування апаратом, підтримує ви­соку точність нанесення рисунка. Оператор тільки встановлює ре­жим оброблення і стежить за процесом гравірування.

Лазер, установлений на апаратах такого типу, є різцем з уні­кальними характеристиками. Оброблення гуми проводиться точно сфокусованим пучком лазерного випромінювання потужністю 40 Вт і діаметром 15...70 мкм. Під дією лазерного випромінювання прохо­дить моментально деструкція та випаровування гуми. Але процес деструкції і горіння відбувається тільки в каналі лазерного пучка; тому ширина розрізу не перевищує 10...70 мкм. Така точність об­роблення дає змогу гравірувати на гумі дуже дрібні елементи зобра­ження.

Крім того, за допомогою УАвіКсІ-лазера можна створити уні­версальне обладнання, придатне не тільки для виготовлення гумо­вих печаток, а й для оброблення безсрібних плівок при виготов­ленні висококонтрольних поліграфічних плівкових оригіналів з роздільною здатністю до 3370 точок/дюйм і для оброблення мета­лізованих плівок, у тому числі дифракційної та голографічної фольги.

Потужність лазерного пучка дає змогу випалювати близько ЗО см3 гуми за годину.

Для нанесення рисунка гумовий лист закріплюється на барабані за допомогою липкої стрічки. Лазерний пучок фокусується на по­верхні листа гуми. При цьому лазер прорізає кільцеву доріжку в листі гуми. Для того щоб гравірувати всю площину листа, барабан переміщується вздовж своєї осі з дуже дрібним кроком. Оскільки ширина лазерного пучка перевищує крок поздовжнього пере­міщення барабана, сусідні доріжки зливаються, утворюючи не­перервну площину.

Таким способом можна обробити просту площину, на якій не­має жодного елемента рисунка (а саме: непрогравірованої ділянки гуми, що переносить фарбу з форми на папір під час друкування). Для того щоб нанести рисунок, лазерний пучок діє синхронно з обертанням барабана та його поздовжнім переміщенням. Зображен­ня формується по рядках, як на екрані телевізора.

Роздільна здатність (до 1422 точок/дюйм) лазерного гравіруваль­ного автомата більше ніж утричі перевищує стандартну роздільну здатність більшості лазерних принтерів і наближається до стандарт­ної роздільної здатності друкарських фотоскладальних машин. Це дає змогу створювати штемпелі з графікою будь-якої складності, а також забезпечувати такий захист печаток, як і при виготовленні грошей та цінних паперів, оскільки мікрошрифт розміром 1...2 пун­кти має високу складність і забезпечується точна передача будь - яких геометричних розмірів рисунка.

Завдяки дуже високій роздільній здатності автомата стало мож­ливим включати в рисунок печатки півтонові фотографії із забезпе­ченням поліграфічної якості відбитків.

Інформація для керування лазером надходить з комп’ютера ря­док за рядком. Автомат прорізає кільцевий рядок (доріжку) і зміщується на сусідній рядок. Далі він дістає від комп’ютера інфор­мацію про гравірування цього рядка, пропалює його і знову зміщується. Таким чином на поверхні гуми формується рельєфний рисунок.

Оптимальна швидкість оброблення гуми становить 0,5...1,2 м/с, що відповідає швидкості обертання барабана 1...2,5 с1. При менших швидкостях факел продуктів згоряння гуми починає горіти не тільки в каналі проходження лазерного пучка, а й на сусідній з ним по­верхні листа гуми, внаслідок чого рельєфні елементи підгоряють і псуються. Якщо ж швидкість перевищує 1,2 м/с, то температура в зоні горіння і загальна продуктивність гравірування знижуються. Крім того, дрібні зони гравірування (заглиблення розміром 50...150 мкм) пропалюються на меншу глибину, ніж інші частини рисунка.

При оптимальній швидкості лазер гравірує гуму на глибину

0, 15...0,35 мм. Як правило, такої глибини для здобуття нормального відбитка не вистачає. Тому автомат обробляє кожен рядок кілька разів (два — чотири залежно від потрібної глибини, партії гуми та стану лазера).

Лазерний гравірувальний автомат принципово може обробляти будь-яку гуму, що має чорний колір. Але для здобуття найкращих результатів вона повинна бути досить м’якою та дрібнозернистою, без сторонніх включень, мати високу стійкість до фарб і добре ними змочуватися. Особливо важливим показником є тиражостійкість гу­мової печатки.

Інщі важливі характеристики гуми — це ефективність її оброб­лення лазерним пучком і мінімальна кількість шкідливих речовин у продуктах випалювання.

Тому й розроблено спеціальну марку гуми — гуму для лазерного гравірування, що випускається у вигляді рулону завширшки 500 мм. Товщина гуми для виготовлення друкарських штемпелів становить

1,7.. .2 мм (відхилення — 0,2 мм), а для виготовлення ФДФ—2,5 мм (відхилення — також 0,2 мм). Гума змочується водно-спиртовими фарбами, що містять до 20% спирту. За замовленням її виготовля­ють і для інших фарб.

Технологія лазерного гравірування, будучи зручним і економ­ним способом виготовлення флексографічних кліше, без сумніву, має добрі перспективи розширення її застосування у флексографії. Впровадження цієї технології на поліграфічних підприємствах дасть змогу поліпшити якість продукції з одночасним зниженням витрат, пов’язаних із виготовленням флексографічних кліше.

Варто звернути особливу увагу на таку важливу галузь застосу­вання лазерного гравірування, як виготовлення печаток і штампів. Для цього використовують ті самі технологічні процеси, що й у флексографії. Однак останнім часом зростає кількість підробок пе­чаток, а це змушує шукати такі способи їх виготовлення, що пе­редбачали б внесення додаткових ступенів захисту.

Це завдання може бути з успіхом вирішене за допомогою лазер­ного гравірування, що створює можливості виготовлення печаток з тонкими мереживними графічними елементами, півтоновими зоб­раженнями (наприклад, фотографіями), мікротекстом. Підробка та­ких печаток неможлива без наявності такого самого обладнання.

Продуктивність апаратів «Laser Graver 1500S44» у разі їх застосу­вання для виготовлення печаток є дуже високою (15...20 печаток/год) незалежно від складності зображення, що гарантує великий обсяг випуску продукції і в стислі строки.