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，自20世紀60年代初出現(xiàn)以來，就備受關(guān)注。激光在印刷業(yè)主要應(yīng)用在計算機直接制版系統(tǒng)、激光照排機、激光打印機、全息圖像印刷、電子出版、激光標記印刷等方面。其中，激光標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)展和擴大。
激光標記印刷也稱激光打標、激光印標，近年來在印刷領(lǐng)域，如包裝印刷、票據(jù)印刷、防偽標識印刷中的應(yīng)用越來越多，有些已用于聯(lián)機生產(chǎn)。
基本原理
激光打標是用激光束在各種不同的物質(zhì)表面打上永久的標記。打標的效應(yīng)是通過表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì)，或者是通過光能導(dǎo)致表層物質(zhì)的化學物理變化而"刻"出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質(zhì)，顯出所需刻蝕的圖案、文字。
目前，公認的原理是兩種：
"熱加工"具有較高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱激發(fā)過程，從而使材料表面（或涂層）溫度上升，產(chǎn)生變態(tài)、熔融、燒蝕、蒸發(fā)等現(xiàn)象。
"冷加工"具有很高負荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學鍵，至使材料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標記加工中具有特殊的意義，因為它不是熱燒蝕，而是不產(chǎn)生"熱損傷"副作用的、打斷化學鍵的冷剝離，因而對被加工表面的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。例如，電子工業(yè)中使用準分子激光器在基底材料上沉積化學物質(zhì)薄膜，在半導(dǎo)體基片上開出狹窄的槽。
激光標記印刷原理
激光標記印刷是通過激光打標機實現(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，當激光作用于承印材料時，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，會很快回到基態(tài)，當原子返回基態(tài)時，會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，從而形成圖文標記。
1．激光發(fā)生器
下文將以氪燈激光打標系統(tǒng)為例，說明激光發(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個焦點上，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焦點--晶體釔鋁石榴石 (YAG)上，YAG吸收泵浦光后，形成波長為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．打標原理
射頻驅(qū)動器(RFDriver)控制Q-開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，連續(xù)激光在Q-開關(guān)的作用下，變成峰值功率達110kW的脈沖光波，經(jīng)過光孔的脈沖光達到閾值后，由諧振腔輸出到達擴束鏡，光束經(jīng)擴束鏡放大后傳輸?shù)綊呙桤R，由伺服電機帶動X軸、Y軸方向的掃描鏡片旋轉(zhuǎn)進行光掃描，最后經(jīng)平面聚焦場將激光的功率進一步放大后，聚焦在工作平面上進行打標。整個過程由計算機按程序控制。
3．激光打標的特點
激光打標機因其特殊的工作原理，與傳統(tǒng)標記方式(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)則表面打印標記，且打標后工件不會產(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、皮革等不同種類或不同硬度的材料上打印；
3)可與生產(chǎn)線上的其他設(shè)備集成，提高生產(chǎn)線的自動化程度；
4)標記清晰、持久、美觀，并可有效防偽；
5)使用壽命長、無污染；
6)運行成本低
打標速度快且標記一次成型，能耗小，因而運行成本低。
雖然激光打標機的設(shè)備投資比傳統(tǒng)標記設(shè)備大，但從運行成本而言，使用激光打標機要低得多。
①塑封三極管打標：打標機工作速度為10個/秒，若設(shè)備折舊以5年計算，打標費用為0.00048元/個。如果使用移印機，其綜合運行成本約為0.002元/個，甚至更高。
②軸承表面打標：若軸承三等分打字，總共18個4號字，采用振鏡式打標機，以氪燈燈管的使用壽命為700小時計算，則每個軸承的打標綜合成本為 0.00915元。電腐蝕刻字的成本約為0.015元/個。以年產(chǎn)量400萬套軸承計算，僅打標一項，1年最少可以降低成本約6.5萬元。
7)加工效率高
計算機控制下的激光光束可以高速移動(速度達5～7米/秒)，打標過程可在數(shù)秒內(nèi)完成。1個標準計算機鍵盤的印字可在12秒內(nèi)完成。激光打標系統(tǒng)均配有計算機控制系統(tǒng)，可以與高速流水線靈活配合。
8)開發(fā)速度快
由于激光技術(shù)和計算機技術(shù)的結(jié)合，用戶只要在計算機上編程即可實現(xiàn)激光打印輸出，并可隨時變換打印設(shè)計，從根本上替代了傳統(tǒng)的模具制作過程，為縮短產(chǎn)品升級換代周期和柔性生產(chǎn)提供了便利工具。
9)加工精度高
激光能以極細的光束作用于材料表面，最細線寬可達到0.05mm。為精密加工和增加防偽功能開創(chuàng)了寬廣的應(yīng)用空間。
激光印標能滿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，與壓印或噴射打標方式相比，有更強的市場競爭力。
10)維護成本低
激光打標是非接觸式打標，不像模版印標工藝有使用壽命的限制，在批量加工中的維護成本極低。
11)具有環(huán)保性
激光打標為非接觸式打標，節(jié)約能源，相對于腐蝕法，避免了化學污染；相對于機械式打標，也可減少噪聲污染。
4．激光標記的應(yīng)用范圍
適用于鋼、不含鐵金屬、合金和無機物打標，及陶瓷、鉆石和硅質(zhì)材料的微加工。目前激光打標技術(shù)的應(yīng)用包括ABS鍵盤，HDPE、PP、PET和PVC剛性容器和容器蓋，尼龍和PBT元器件，HDPE開關(guān)按鈕，PVC管件等的標記印刷。
