[发明专利]柔性印刷板的直接雕刻

说明书

技术领域

本发明涉及通过利用高功率二极管激光器直接雕刻敏感柔性印刷 板的光学印刷头和方法。

背景技术

传统柔性印刷方法通过在模具内模制诸如橡胶的弹性体，或者通过 光聚合UV敏感聚合物来制备印刷板。这些方法缓慢且昂贵。

在弹性体表面上形成凸起图案的另一种方法是使用公知的NdYAG 或CO₂激光器直接切削凸起图案，这些激光器目前在直接雕刻印刷系统 中用作光源。激光器受控制以消融凹陷区域内的弹性体并使凸起区域内 的弹性体保持原样。然而，传统柔性印刷板无法快速地激光雕刻。这是 因为激光器消融弹性体的较厚层(0.5mm-2mm)。因此，在一个小时之 内完成一般的柔性板需要数KW的激光器。

使用CO₂激光器来激光雕刻柔性印刷表面的前述尝试的另一个困难 是，相对于二极管激光器的约1微米波长，CO₂激光器具有10.6微米的 长波长，这严重限制了可以实现的分辨率。此外，由于CO₂激光器的长 波长，需要使用用于远红外的光学元件。相对于用于近红外的光学元件 而言，这些用于远红外的光学元件相当昂贵。

美国专利No.6,150,629(Sievers)描述了一种使用不同波长的两 个激光器的激光雕刻系统。每个激光器可以独立且随时间调制。该专利 严格上说是利用时间上的调制以在板上实现不同效果。利用外部调制声 光调制器，这些激光组合成一束并成像在板上。

Sievers方法包含诸多缺点，包括：

◆不同激光束聚焦到相对于板平面的相同深度。

◆不同激光束组合在一个公共光学路径内。

◆使用声光调制器的外部调制。

美国专利No.4,947,023(Minamida)描述了一种通过脉冲激光束 用于辊消光(roll dulling)的设备。该系统利用以相同波长发射光的 多个激光器，激光可以被组合在一个或多个光学路径内。激光的束发散 可以通过扩束器来操纵，从而在板表面上得到不同光斑尺寸。Minamida 系统并不使用不同波长，或者光学元件以将不同波长在空间上聚焦到相 对于板表面的不同深度。

美国专利No.6,664,498(Forsman)描述了一种用于提高激光加工 中材料除去率的方法和设备。该专利的意旨在于加工诸如钢、铝和硅的 材料。没有提及印刷板。该专利的主要思想是使用具有非常短激光脉冲 串的高功率脉冲激光，通常脉冲持续时间在纳秒范围。使用光纤二极管 无法实现该目的。

发明内容

本发明使用高功率激光二极管和/或高功率光纤耦合激光二极管、 和/或激光器光纤，而不是目前在直接雕刻印刷系统中用作光源的公知 大功率NdYAG和CO₂激光器。本发明的多束光学头包含许多激光二极管， 每个激光二极管具有约为10瓦特每100微米发射器宽度的相对适中的 功率；而不使用只具有一个或两个发射几百瓦特的NdYAG和CO₂激光器 的大功率束的光学头。

使用二极管激光器而不是NdYAG和CO₂激光器的优点为，二极管激 光器紧凑、可靠且可以在较高频率直接被调制而无需外部调制器。也可 以获得不同波长和高功率的二极管激光器。不使用气体且所需电压较 低。

激光二极管现在已经可以获得约为10瓦特每100微米发射器宽度 的较高功率。这使得可以使用高功率二极管激光器来直接雕刻新型的较 敏感柔性印刷板。

直接雕刻柔性印刷板具有接近1的一般发射率并因此吸收任何波 长。入射在板上的激光光被板吸收，且在板内雕刻出有形状的孔。本发 明还包括使用光学头以及控制激光光从而增强直接雕刻和消融效果的 方法的多个实施例。例如，根据本发明一个发明，用于直接雕刻柔性印 刷板的光学成像头包括：发射一个或多个波长的辐射的至少两个激光二 极管；以及用于将所述一个或多个波长的辐射成像在相对于所述板的表 面的不同深度的装置。

附图说明

图1为本发明的无光纤光学系统的一个通道的示意图；

图2为本发明的光纤耦合系统的一个通道的示意图；

图3为本发明的使用偏振束组合器的无光纤系统的一个通道的示 意图；

图4为本发明的使用偏振束组合器的光纤耦合系统的一个通道的 示意图；