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)，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��；

　　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(guān)，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。

　�、偎芊馊龢O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。

　�、谳S承表面打標(biāo)：若軸承三等分打字，總共18個(gè)4號(hào)字，采用振鏡式打標(biāo)機(jī)，以氪燈燈管的使用壽命為700小時(shí)計(jì)算，則每個(gè)軸承的打標(biāo)綜合成本為0.00915元。電腐蝕刻字的成本約為0.015元/個(gè)。以年產(chǎn)量400萬(wàn)套軸承計(jì)算，僅打標(biāo)一項(xiàng)，1年最少可以降低成本約6.5萬(wàn)元。

　　7)加工效率高

　　計(jì)算機(jī)控制下的激光光束可以高速移動(dòng)(速度達(dá)5～7米/秒)，打標(biāo)過(guò)程可在數(shù)秒內(nèi)完成。1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的印字可在12秒內(nèi)完成。激光打標(biāo)系統(tǒng)均配有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可以與高速流水線(xiàn)靈活配合。

　　8)開(kāi)發(fā)速度快

　　由于激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，用戶(hù)只要在計(jì)算機(jī)上編程即可實(shí)現(xiàn)激光打印輸出，并可隨時(shí)變換打印設(shè)計(jì)，從根本上替代了傳統(tǒng)的模具制作過(guò)程，為縮短產(chǎn)品升級(jí)換代周期和柔性生產(chǎn)提供了便利工具。

　　9)加工精度高

　　激光能以極細(xì)的光束作用于材料表面，最細(xì)線(xiàn)寬可達(dá)到0.05mm。為精密加工和增加防偽功能開(kāi)創(chuàng)了寬廣的應(yīng)用空間。

　　激光印標(biāo)能滿(mǎn)足在極小的塑料制件上印制大量數(shù)據(jù)的需要。例如，可印制要求更精確，清晰度更高的二維條碼，與壓印或噴射打標(biāo)方式相比，有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　10)維護(hù)成本低

　　激光打標(biāo)是非接觸式打標(biāo)，不像模版印標(biāo)工藝有使用壽命的限制，在批量加工中的維護(hù)成本極低。

　　11)具有環(huán)保性

　　激光打標(biāo)為非接觸式打標(biāo)，節(jié)約能源，相對(duì)于腐蝕法，避免了化學(xué)污染；相對(duì)于機(jī)械式打標(biāo)，也可減少噪聲污染。