CN102602127B

CN102602127B - 一种蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法

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Publication number: CN102602127B
Application number: CN201210061068.1A
Authority: CN
Inventors: 方平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CN102602127A

Abstract

一种蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法，它主要包括：一主传动机构，一横移机构，一光电编码器，一带有控制程序的计算机以及控制器，所述的主传动机构包括主电机、减速器和主轴，主轴与减速器相连，减速器与主电机相连，辊筒与主轴相连；所述的横移机构包括横移电机、丝杠和导轨，一光学引擎与丝杠相连，丝杠与横移电机相连，光学引擎安装在导轨上并可以移动；所述的控制器与光学引擎、横移电机、主电机、光电编码器、以及计算机分别相连；所述的辊筒上喷涂有感光材料；所述雕版方法包括辊筒涂布感光材料，原始图像数据转换成位图数据，位图数据转换成反射式光栅光阀的控制信号并加载到光学引擎上，激光扫描，显影和腐蚀；它具有性能稳定，雕版质量高，高效方便等特点。

Description

一种蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法

技术领域

本发明涉及一种蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法，特别是一种基于反射式光栅光阀的蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法，主要适用于高品质印刷与防伪包装制版。

背景技术

激光雕刻系统已广泛应用于印刷和压纹等领域，而高品质印刷和防伪包装要求激光雕刻系统的解析度高、扫描速度快。现有技术的激光雕刻系统主要有大功率烧蚀型、红外激光型和蓝紫激光型三种。

大功率烧蚀型激光雕刻系统采用CO₂激光器、YAG激光器或光纤激光器，直接烧蚀感光材料，雕刻边缘比较粗糙，不适用于雕刻质量要求很高的高品质印刷和防伪包装。加拿大Creo公司、日本Think公司以及浙江大学研制的红外激光雕刻系统(中国专利200510060983.9)采用830nm激光器和光栅光阀(GLV)，其主要优点是雕刻质量较高、扫描速度快、辊筒转速低，但激光波长较大，解析度受到限制；而且光栅光阀(GLV)的光效率和消光比较低，激光器的功率大，寿命较短，系统的功耗较大。

现有技术的蓝紫激光雕刻系统采用半导体点状激光光源，每个激光光源均需单独驱动，并需要光纤耦合传输，结构复杂，其激光通道数通常只能达32路以下。现有技术的蓝紫激光雕刻系统的雕版方法包括以下步骤：辊筒涂布紫外感光胶；原始图像数据转换成位图数据；根据位图数据控制点状激光器；光纤传输和处理；激光扫描加工；显影；腐蚀。现有技术的蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法主要有以下缺陷：(1)扫描速度慢、效率低；(2)输出的激光光斑呈圆形，所加工的图像边缘呈锯齿状，雕刻质量差；(3)体积大、功耗大、冷却方法复杂、维修困难等问题，限制了输出激光的通道数；(4)对辊筒转速、加工精度和动静平衡要求高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种性能稳定，雕版质量高，高效方便的蓝紫激光雕刻系统及其雕版方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括：一主传动机构，一横移机构，一光电编码器，一带有控制程序的计算机以及控制器，所述的主传动机构包括主电机、减速器和主轴，主轴与减速器相连，减速器与主电机相连，辊筒与主轴相连；所述的横移机构包括横移电机、丝杠和导轨，一光学引擎与丝杠相连，丝杠与横移电机相连，光学引擎安装在导轨上并可以移动；所述的控制器与光学引擎、横移电机、主电机、光电编码器、以及计算机分别相连；所述的辊筒上喷涂有感光材料。

所述的光学引擎包括蓝紫激光器、反射式光栅光阀、光阑和透镜组；所述的蓝紫激光器发生波长为405nm的线状激光，经反射式光栅光阀调制后，由透镜组聚焦后对涂布于辊筒表面上的感光材料进行扫描。

所述的反射式光栅光阀的工作频率达300kHz，消光比为50∶1，光效率为75％，其可移动光栅条的宽度为50μm，长度为200μm，数量为512；蓝紫激光器发生波长为405nm，宽度为50μm，长度为28mm的线状激光，入射在反射式光栅光阀上，未加电可移动光栅条之反射光线的绝大部分被光阑挡住，加电后发生形变的可移动光栅条形成柱面反射镜，其反射光线的绝大部分穿过光阑上的狭缝，由透镜组聚焦后形成多通道激光束对涂布于辊筒7表面上的感光材料进行扫描。

一种利用如上所述蓝紫激光雕刻系统的雕版方法，其特征在于该雕版方法包括以下步骤：

1)、在辊筒7上涂布有感光材料；

2)、将原始图像数据转换成位图数据；

3)、位图数据转换成反射式光栅光阀的控制信号并加载到光学引擎上；

4)、激光扫描；

5)、显影；

6)、腐蚀。

本发明优选的雕版方法包括：

步骤1)中，所述的感光材料为速干型材料；

步骤2)中，所述原始图像经过计算机的控制程序中的光栅图像处理器处理后形成位图数据，并送到控制器中；

步骤3)和4)中，控制器控制横移电机、主电机工作，横移电机通过丝杠控制光学引擎在导轨上的位置，主电机通过减速器和主轴控制辊筒及涂布于其上的感光材料转动，同时，控制器取样光电编码器的信号作为同步信号，并将位图数据转换成与反射式光栅光阀的驱动电路相匹配的数据串并送入反射式光栅状光阀的寄存器中，同步地控制光学引擎按照设定的图像对涂布于辊筒的感光材料进行激光扫描加工；

步骤5)和6)中，经过激光加工的辊筒7再进行显影和腐蚀加工，完成雕刻制版工作。

本发明采用基于反射式光栅光阀和线状蓝紫激光器的光学引擎实现雕版，由计算机、控制器、光学引擎、主传动机构、横移机构、光电编码器和辊筒组成，目的在于为高品质印刷和防伪包装提供一种高速、高解析度的激光雕刻系统及雕版方法。

本发明具有如下技术效果：

1、激光光源为波长为405nm的蓝紫线状激光，激光光斑小，雕刻解析度高(可达10160DPI以上)；

2、采用基于反射式光栅光阀的光学引擎，光效率和消光比高，激光光源功率小，功耗低；

3、激光光斑呈方形，雕刻质量好；

4、同步输出的最大通道数可达512路以上；

5、加工速度快、精度高。

附图说明

图1为本发明实施例蓝紫激光雕刻系统的示意图；

图2为本发明光学引擎的示意图；

图3为本发明雕刻方法的流程图。

图中：1.横移电机，2.主电机，3.光电编码器，4.减速器，5.主轴，6.丝杠，7.辊筒，8.感光材料，9.光学引擎，10.多通道激光束，11.导轨，12.控制器，13.计算机，14.原始图像数据，15.反射式光栅光阀，16.线状激光，17.蓝紫激光器，18.加电可移动光栅条之反射光线，19.光阑，20.狭缝，21.透镜组，22.未加电可移动光栅条之反射光线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1所示，本发明主要包括：一主传动机构，一横移机构，一光电编码器，一带有控制程序的计算机以及控制器，所述的主传动机构包括主电机2、减速器4和主轴5，主轴5与减速器4相连，减速器4与主电机2相连，辊筒7与主轴5相连；所述的横移机构包括横移电机1、丝杠6和导轨11，一光学引擎9与丝杠6相连，丝杠6与横移电机1相连，光学引擎9安装在导轨11上并可以移动；所述的控制器12与光学引擎9、横移电机1、主电机2、光电编码器3、以及计算机13分别相连；所述的辊筒7上喷涂有感光材料8。

图2所示，本发明所采用的光学引擎9包括蓝紫激光器17、反射式光栅光阀15、光阑19和透镜组21；反射式光栅光阀15的工作频率达300kHz，消光比为50∶1，光效率为75％，其可移动光栅条的宽度为50μm，长度为200μm，数量为512。蓝紫激光器16发生波长为405nm，宽度为50μm，长度为28mm的线状激光16，入射在反射式光栅光阀15上，未加电可移动光栅条之反射光线22的绝大部分被光阑19挡住，加电后发生形变的可移动光栅条形成柱面反射镜，其反射光线18的绝大部分穿过光阑19上的狭缝20，由透镜组21聚焦后形成多通道激光束10对涂布于辊筒7表面上的感光材料8进行扫描。

图3所示，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括蓝紫激光雕刻系统的雕版方法，它包括以下步骤：

1)、辊筒7涂布感光材料8；

2)、原始图像数据14转换成位图数据；

3)、位图数据转换成反射式光栅光阀的控制信号并加载到光学引擎9上；

4)、激光扫描；

5)、显影；

6)、腐蚀。

具体实施时，首先将辊筒7涂布感光材料8，感光材料8为速干型材料，因此无需经过烤版处理；原始图像14经过计算机13的控制程序中的光栅图像处理器处理后形成位图数据，并送到控制器12中；控制器12控制横移电机1、主电机2工作，横移电机1通过丝杠5控制光学引擎9在导轨11上的位置，主电机2通过减速器4和主轴5控制辊筒7及涂布于其上的感光材料8转动，同时，控制器12取样光电编码器3的信号作为同步信号，并将位图数据转换成与反射式光栅光阀15的驱动电路相匹配的数据串并送入反射式光栅状光阀15的寄存器中，同步地控制光学引擎9按照设定的图像对涂布于辊筒7的感光材料8进行激光扫描加工；经过激光加工的辊筒7再进行显影和腐蚀加工，完成雕刻制版工作。实验结果表明，该激光雕刻系统的解析度可达10160DPI，雕刻1平方米仅需5分钟，可适用于高品质印刷和防伪包装。

本发明的等效变换均应认为落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种蓝紫激光雕刻系统，它主要包括：一主传动机构，一横移机构，一光电编码器，一带有控制程序的计算机以及控制器，其特征在于所述的主传动机构包括主电机（2）、减速器（4）和主轴（5），所述的主轴（5）与减速器（4）相连，减速器（4）与主电机（2）相连，主轴（5）与一辊筒（7）相连，所述的辊筒（7）上喷涂有感光材料（8）；所述的横移机构包括横移电机（1）、丝杠（6）和导轨（11），一光学引擎（9）与丝杠（6）相连，丝杠（6）与横移电机（1）相连，光学引擎（9）安装在导轨（11）上并可以移动；其特征在于所述的控制器（12）与光学引擎（9）、横移电机（1）、主电机（2）、光电编码器（3）以及计算机（13）分别相连；

所述的光学引擎（9）包括蓝紫激光器、反射式光栅光阀、光阑和透镜组；所述的蓝紫激光器发生波长为405nm 的线状激光，经反射式光栅光阀调制后，由透镜组聚焦后对涂布于辊筒表面上的感光材料进行扫描；

所述的反射式光栅光阀（15）的工作频率达300kHz，消光比为50:1，光效率为75%，其可移动光栅条的宽度为50μm，长度为200μm，数量为512；蓝紫激光器（17）发生波长为405nm，宽度为50μm，长度为28mm 的线状激光（16），入射在反射式光栅光阀（15）上，未加电可移动光栅条之反射光线（22）的绝大部分被光阑（19）挡住，加电后发生形变的可移动光栅条形成柱面反射镜，其反射光线（18）的绝大部分穿过光阑（19）上的狭缝（20），由透镜组（21）聚焦后形成多通道激光束（10）对涂布于辊筒（7）表面上的感光材料（8）进行扫描。

2. 一种利用如权利要求1所述蓝紫激光雕刻系统的雕版方法，该雕版方法包括以下步骤：

1)、在辊筒（7）上涂布有感光材料，所述的感光材料（8）为速干型材料；

2)、将原始图像数据转换成位图数据，所述原始图像（14）经过计算机（13）的控制程序中的光栅图像处理器处理后形成位图数据，并送到控制器（12）中；

4)、激光扫描；

5)、显影；

6)、腐蚀；

其特征在于：所述步骤3）和4）中，控制器（12）控制横移电机（1）、主电机（2）工作，横移电机（1）通过丝杠（6）控制光学引擎（9）在导轨（11）上的位置，主电机（2）通过减速器（4）和主轴（5）控制辊筒（7）及涂布于其上的感光材料（8）转动，同时，控制器（12）取样光电编码器（3）的信号作为同步信号，并将位图数据转换成与反射式光栅光阀（15）的驱动电路相匹配的数据串并送入反射式光栅状光阀（15）的寄存器中，同步地控制光学引擎（9）按照设定的图像对涂布于辊筒（7）的感光材料（8）进行激光扫描加工；

所述步骤5）和6）中，经过激光加工的辊筒（7）再进行显影和腐蚀加工，完成雕刻制版工作。