激光是一種與普通光源截然不同的相干光源，由于具有高方向性、高單色性和高能量的特點(diǎn)，自20世紀(jì)60年代初出現(xiàn)以來(lái)，就備受關(guān)注。激光在印刷業(yè)主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)直接制版系統(tǒng)、激光照排機(jī)、激光打印機(jī)、全息圖像印刷、電子出版、激光標(biāo)記印刷等方面。其中，激光標(biāo)記印刷已占到激光加工業(yè)的45.3%，且應(yīng)用領(lǐng)域仍在發(fā)展和擴(kuò)大。
激光標(biāo)記印刷也稱(chēng)激光打標(biāo)、激光印標(biāo)，近年來(lái)在印刷領(lǐng)域，如包裝印刷、票據(jù)印刷、防偽標(biāo)識(shí)印刷中的應(yīng)用越來(lái)越多，有些已用于聯(lián)機(jī)生產(chǎn)。本文將系統(tǒng)介紹激光標(biāo)記印刷技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。
激光標(biāo)記印刷原理
激光標(biāo)記印刷是通過(guò)激光打標(biāo)機(jī)實(shí)現(xiàn)圖文印刷的，其基本原理是，由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束，當(dāng)激光作用于承印材料時(shí)，處于基態(tài)的原子躍遷到較高能量狀態(tài)；處于較高能量狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)很快回到基態(tài)，當(dāng)原子返回基態(tài)時(shí)，會(huì)以光子或量子的形式釋放出額外的能量，并由光能轉(zhuǎn)換為熱能，使表面材料瞬間熔融，甚至氣化，從而形成圖文標(biāo)記。
1.激光發(fā)生器
下文將以氪燈激光打標(biāo)系統(tǒng)為例，說(shuō)明激光發(fā)生器的原理。氪燈通電后，以20kV的高壓擊穿氪燈中的氪氣后，電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換輸出電壓為100V(5A)，維持氪燈連續(xù)的弧光放電。在激光發(fā)生器中，氪燈位于橢圓形聚光腔的1個(gè)焦點(diǎn)上，氪燈產(chǎn)生的弧光經(jīng)聚光腔反射后，再全部聚焦在另一個(gè)焦點(diǎn)--晶體釔鋁石榴石 (YAG)上，YAG吸收泵浦光后，形成波長(zhǎng)為1060nm的連續(xù)激光，連續(xù)激光在諧振腔中垂直于光軸的前鏡和后鏡間往返振蕩，并從前鏡輸出。
2.打標(biāo)原理
射頻驅(qū)動(dòng)器(RFDriver)控制Q-開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，連續(xù)激光在Q-開(kāi)關(guān)的作用下，變成峰值功率達(dá)110kW的脈沖光波，經(jīng)過(guò)光孔的脈沖光達(dá)到閾值后，由諧振腔輸出到達(dá)擴(kuò)束鏡，光束經(jīng)擴(kuò)束鏡放大后傳輸?shù)綊呙桤R，由伺服電機(jī)帶動(dòng)X軸、Y軸方向的掃描鏡片旋轉(zhuǎn)進(jìn)行光掃描，最后經(jīng)平面聚焦場(chǎng)將激光的功率進(jìn)一步放大后，聚焦在工作平面上進(jìn)行打標(biāo)。整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)按程序控制。
3.激光打標(biāo)的特點(diǎn)
激光打標(biāo)機(jī)因其特殊的工作原理，與傳統(tǒng)標(biāo)記方式(移印、噴碼、電腐蝕等)相比，具有許多優(yōu)越性；
1)非接觸加工
可在任何規(guī)則或不規(guī)則表面打印標(biāo)記，且打標(biāo)后工件不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；
2)材料適用面廣
可在金屬、塑料、陶瓷、玻璃、紙張、皮革等不同種類(lèi)或不同硬度的材料上打印；
3)可與生產(chǎn)線(xiàn)上的其他設(shè)備集成，提高生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度；
4)標(biāo)記清晰、持久、美觀，并可有效防偽；
5)使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染；
6)運(yùn)行成本低
打標(biāo)速度快且標(biāo)記一次成型，能耗小，因而運(yùn)行成本低。
雖然激光打標(biāo)機(jī)的設(shè)備投資比傳統(tǒng)標(biāo)記設(shè)備大，但從運(yùn)行成本而言，使用激光打標(biāo)機(jī)要低得多。
①塑封三極管打標(biāo)：打標(biāo)機(jī)工作速度為10個(gè)/秒，若設(shè)備折舊以5年計(jì)算，打標(biāo)費(fèi)用為0.00048元/個(gè)。如果使用移印機(jī)，其綜合運(yùn)行成本約為0.002元/個(gè)，甚至更高。