تقنيات وخصائص الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية

بشكل عام، تتضمن الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية الفئات التالية من التقنيات:

1. معدات مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية

ويشمل ذلك المصابيح، والعاكسات، وأنظمة التحكم في الطاقة، وأنظمة التحكم في درجة الحرارة (التبريد).

(1) المصابيح

أكثر مصابيح الأشعة فوق البنفسجية استخداماً هي مصابيح بخار الزئبق، التي تحتوي على الزئبق داخل الأنبوب. وفي بعض الحالات، تُضاف معادن أخرى مثل الغاليوم لضبط الطيف الناتج.

تُستخدم مصابيح الهاليد المعدني ومصابيح الكوارتز على نطاق واسع أيضاً، ولا يزال الكثير منها يُستورد.

يجب أن يقع نطاق الطول الموجي المنبعث من مصابيح المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بين 200 و400 نانومتر تقريبًا ليكون فعالاً في المعالجة.

(2) عاكسات

تتمثل الوظيفة الرئيسية للعكس في إعادة توجيه الأشعة فوق البنفسجية نحو الركيزة لزيادة كفاءة المعالجة (منشورات تقنية الأشعة فوق البنفسجية، 1991). ومن الأدوار المهمة الأخرى المساعدة في الحفاظ على درجة حرارة تشغيل مناسبة للمصباح.

عادةً ما تُصنع العواكس من الألومنيوم، وعادةً ما يكون مطلوبًا أن تصل نسبة الانعكاس إلى حوالي 90%.

يوجد نوعان أساسيان من تصميمات العاكس: العاكس المركز (البيضاوي) والعاكس غير المركز (القطع المكافئ)، مع وجود اختلافات إضافية طورتها الشركات المصنعة.

(3) أنظمة التحكم في الطاقة

تضمن هذه الأنظمة ثبات ناتج الأشعة فوق البنفسجية، مما يحافظ على كفاءة المعالجة وتجانسها مع التكيف مع سرعات الطباعة المختلفة. بعض هذه الأنظمة يتم التحكم بها إلكترونياً، بينما يستخدم البعض الآخر التحكم بواسطة الحواسيب الصغيرة.

 

2. أنظمة التبريد

لأن مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لا تصدر إشعاعًا فوق بنفسجيًا فحسب، بل تصدر أيضًا حرارة الأشعة تحت الحمراء، فإن المعدات تعمل في درجات حرارة عالية (على سبيل المثال، يمكن أن تصل درجة حرارة سطح المصابيح المصنوعة من الكوارتز إلى عدة مئات من الدرجات المئوية).

يمكن أن تؤدي الحرارة الزائدة إلى تقصير عمر المعدات، وقد تتسبب في تمدد أو تشوه الركيزة، مما يؤدي إلى أخطاء في التسجيل أثناء الطباعة. لذلك، تُعد أنظمة التبريد بالغة الأهمية.

 

3. نظام تزويد الحبر

بالمقارنة مع أحبار الطباعة الأوفست التقليدية، تتميز أحبار الأشعة فوق البنفسجية بلزوجة أعلى واحتكاك أكبر، وقد تتسبب في تآكل مكونات الآلة مثل البطانيات والأسطوانات.

لذلك، أثناء الطباعة، يجب تحريك الحبر في النافورة باستمرار، ويجب أن تكون البكرات والبطانيات في نظام الحبر مصنوعة من مواد مصممة خصيصًا للطباعة بالأشعة فوق البنفسجية.

للحفاظ على استقرار الحبر ومنع تغيرات اللزوجة المرتبطة بدرجة الحرارة، تعتبر أنظمة التحكم في درجة حرارة الأسطوانة مهمة أيضًا.

 

4. أنظمة تبديد الحرارة والعادم

تعمل هذه الأنظمة على إزالة الحرارة الزائدة والأوزون المتولد أثناء بلمرة الحبر ومعالجته.

وهي تتكون عادةً من محرك عادم ونظام أنابيب.

[يرتبط توليد الأوزون بشكل أساسي بأطوال موجية للأشعة فوق البنفسجية أقل من 240 نانومتر تقريبًا؛ تعمل العديد من الأنظمة الحديثة على تقليل الأوزون من خلال مصادر مرشحة أو مصادر LED.]

 

5. أحبار الطباعة

تُعد جودة الحبر العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على نتائج الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية. فبالإضافة إلى تأثيرها على دقة الألوان ونطاقها، تحدد قابلية الحبر للطباعة بشكل مباشر قوة الالتصاق والمتانة ومقاومة التآكل للمطبوعة النهائية.

تُعد خصائص المحفزات الضوئية والمونومرات أساسية للأداء.

لضمان التصاق جيد، عند ملامسة حبر الأشعة فوق البنفسجية الرطب للركيزة، يجب أن يكون التوتر السطحي للركيزة (داين/سم) أعلى من التوتر السطحي للحبر (شيلسترا، 1997). لذا، يُعد التحكم في التوتر السطحي لكل من الحبر والركيزة تقنية أساسية في الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية.

 

6. أجهزة قياس طاقة الأشعة فوق البنفسجية

نظراً لتأثير عوامل مثل تقادم المصباح، وتقلبات الطاقة، وتغيرات سرعة الطباعة على عملية المعالجة، فمن الضروري مراقبة والحفاظ على استقرار ناتج طاقة الأشعة فوق البنفسجية. لذا، تلعب تقنية قياس طاقة الأشعة فوق البنفسجية دوراً حيوياً في الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية.