1976年原聯邦德國赫爾公司推出電子束雕刻機。
1.電子束雕刻機的基本結構
電子束雕刻機的機架是一個鑄鐵床座,如圖1-12所示,它與同長度的真空箱構成滾筒加工室。該室中有兩個軸承座,它們通過絲杠由步進電機驅動,相互獨立地順著機器的長度方向運動。軸承座有兩個輔助裝置,在UV固化爐裝上滾筒后自動夾緊。軸承座有一臺大功率的電機驅動滾筒,滾筒速度根據滾筒直徑大小而定,一般在1200~1800r/min。
當滾筒雕刻時,電子束槍固定不動,而滾筒在電子束槍前作左右移動。電子束槍裝在機器中間的加工室后部,穿過真空箱罩。電子束槍與滾筒遠近的距離是由一只步進電機驅動。電子束雕刻機還有控制電子束槍和機器的電子柜、高壓發生器和真空泵等部分。
2.雕刻過程
UV隧道爐將雕刻的凹版滾筒裝到打開蓋的定心裝置上
①關閉真空室的箱蓋;
②夾緊滾筒;
③真空泵抽氣使電子束槍加工室內產生真空;
④使滾筒轉動,在滾筒的起始端進行雕刻的起始定位;
⑤接通并調定電子束;
⑥開始雕刻。 控制和調節過程大部分時間是并行的,到雕刻起始需要6min。一個長度為2400mm周長為780mm的滾筒,雕刻時間為15min。另一個長度相同而周長為1540mm的UV隧道爐傳送帶滾筒雕刻時間為22min。雕刻時只有雕刻滾筒轉動及橫移,電子束槍固定不動。雕刻完畢,電子束自動切斷,滾筒被剎住,加工室充氣,最后滾筒被松開。雕刻一只滾筒,整個準備時間不到15min,由此可見,h可雕刻2只滾筒。
在用電子束進行雕刻時,高能量的電子束深入銅層約5μm,并在原子場內被剎住。它把所有的運動能傳遞給了銅,于是產生了過熱銅熔液。在電子束中生成的等離子體壓力,將銅熔液從側面擠出熔融區。每秒20~30m的滾筒圓周速度將熔液以滴狀的形式沿切線拋出旋轉的滾筒。微小的銅滴在真空中飛行,只稍冷卻一點,仍以熔融狀態碰撞到調換的反射板上,變成了銅渣。電子束沖擊后,點穴里的熔化區在熔銅表面張力的作用下重結晶,形成一個光滑面,點穴形狀呈半球面形。
典型設備如瑞士MDC公司的 Laser star,它不用鍍銅滾筒,而是在滾筒表面鍍鋅合金,用YAG激光,以35000Hz的高速進行加工,還可采用70000Hz的激光頭圖1-13凹印點穴的產生原理示意圖速度比普通雕刻機4000Hz快17.5倍。
激光束射向鍍鋅層表面,使其部分熔化成液滴,部分汽化成金屬蒸氣而逸出。激光雕刻完成后,剩余的氧化鋅被刮刀去除掉,形成網穴,其網穴屬于凹下深度可變、網穴開口面積不變的類型。
這種方法的缺點是在滾筒表面鍍鋅合金所耗費的時間是表面鍍銅的2倍,而且不能再在其上鍍鉻。 3.電子束雕刻技術的優點
①電子束雕刻速度高(10萬~15萬個網格/s),易于調制和偏轉。
②電子束在射擊間與快速旋轉的滾筒同步運動,即在射擊點穴時電子束始終在滾筒的同一位置上。
③電子束能雕刻任意線數和網線角度。
④采用特殊的電子束雕刻網點裝置,使輪廓的再現有了明顯的改善,這對文字和線條的復制非常重要。
⑤生產效率與電子雕刻比較提高1~2倍。
⑥電子束雕刻所產生的網格形狀為半球形,當高熱的銅熔化后,汽化銅被等離子壓擠出網格,再結晶的表面厚度不到5μm。因此網格內壁光滑,網墻無缺陷,利于在高速印刷情況下,實現非常好的油墨轉移。