لیتوگرافی یکی از فرآیندهای اساسی در تولید تکنولوژی‌های پیشرفته است و در صنایع مختلف از جمله چاپ، الکترونیک و تولید مدارهای مجتمع کاربرد فراوانی دارد. این تکنیک با بهره‌گیری از نور برای ایجاد الگوهایی دقیق بر روی سطوح حساس به نور، امکان تولید تصاویر و متون را فراهم می‌آورد.
از زمان معرفی لیتوگرافی در صنعت چاپ، این تکنیک به یکی از ابزارهای کلیدی در مهندسی میکروالکترونیک تبدیل شده و در ساخت تراشه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی با دقت‌های میکرومتری به کار می‌رود. یکی از کاربردهای مهم چاپ لیتوگرافی در فرآیند چاپ افست است که در آن تصاویر و متون با دقت بالا روی انواع مختلف متریال چاپ می‌شوند. استفاده از دستگاه لیتوگرافی در این فرایند موجب دقت و کیفیت بالا در تولید چاپ‌های پیچیده میشود. در این مقاله، به سوال لیتوگرافی چیست و چه کاربردی دارد پاسخ داده و کاربردهای آن در صنایع مختلف را بررسی خواهیم کرد.
سرفصل ها
لیتوگرافی چیست؟
در پاسخ به سوال لیتوگرافی چیست باید بگوییم که لیتوگرافی یکی از مراحل چاپ افست است. در لیتوگرافی صفحه هایی از جنس آلومینیوم یا همان زینک ساخته می شود. لیتوگرافی به دلیل خاص بودنش به آن مادر صنعت چاپ می گویند.
لیتوگرافی (Lithography) یک کلمه یونانی است که از ترکیب دو واژه "لیتو" به معنی سنگ و "گرافیک" به معنی حک کردن تشکیل شده است. این واژه به معنای چاپ سنگی است و به فرآیندی اشاره دارد که در آن تصاویر و متون بر روی سنگ چاپ میشود.
لیتوگرافی به عنوان یک فرآیند فنی، برای ایجاد الگوهای دقیق و پیچیده بر روی سطوح حساس به نور استفاده میشود. این تکنیک در ابتدا در صنعت چاپ برای انتقال تصاویر و متون به مواد مختلف مانند کاغذ و فلزات به کار گرفته شد. همانطور که میدانید تمام رنگ ها ازترکیب سه رنگ قرمز ، زرد و آبی تشکیل می شوند. در این روش، یک لایه حساس به نور بر روی سطح قرار می‌گیرد و سپس با استفاده از نور یا پرتوهای دیگر، الگوهای مورد نظر روی آن ایجاد میشود. درلیتوگرافی ورقه های زینک ( آلومینیوم ) هر ورق یک رنگ را چاپ میکند تا در نهایت با ترکیب 3 رنگ، رنگ های دلخواه بدست آید.این صفحات زینک شده به هیج وجه رنگ را به خود نمی گیرند ولی در عوض پلیمری که روی این صفحات حک میشود رنگ را کاملا به خود جذب میکند.سپس زینک های آماده شده در لیتوگرافی را به چاپ خانه انتقال میدهند تا عملیات چاپ روی کاغذ صورت گیرد.
پلیت یا زینک لیتوگرافی چیست؟
در فرآیند لیتوگرافی، برای انتقال طرح به صفحات چاپی از ورقه‌ای فلزی به نام زینک یا پلیت استفاده میشود. سطح این ورقه‌ها با لایه‌ای از مواد حساس به نور پوشیده شده است. این مواد، که اغلب از ترکیبات پلیمری ساخته شده‌اند، نسبت به نور فرابنفش واکنش نشان میدهند و با تابش نور، تبخیر می‌شوند.
برای ایجاد تصویر مورد نظر بر روی زینک، ابتدا از طرح مورد نظر فیلم‌هایی شفاف تهیه میشود که دارای نواحی تاریک (سیاه) و روشن هستند. این فیلم‌ها بر روی زینک قرار گرفته و درون دستگاهی قرار داده می‌شوند که نور فرابنفش به آنها می‌تاباند.در قسمت‌هایی که نور از بخش شفاف فیلم عبور میکند، مواد حساس به نور روی زینک تبخیر شده و از بین می‌روند. اما در نواحی تیره‌ی فیلم که مانع عبور نور می‌شوند، این مواد پلیمری بر جای می‌مانند.پس از این مرحله، زینک در محلولی قلیایی که معمولاً پایه‌ی آن آمونیاک است شسته میشود تا باقی‌مانده‌های ناچیز مواد نور دیده پاک شوند و طرح روی زینک به‌صورت کامل ظاهر شود. سپس زینک را در محلول دیگری تثبیت می‌کنند تا بخش‌هایی که نور ندیده‌اند، تثبیت شده و آماده استفاده در چاپ شوند.
روش سنتی در تهیه زینک
در روش قدیمی، ابتدا فیلم‌های چاپی تهیه می‌شد و سپس این فیلم‌ها برای ایجاد طرح بر روی زینک مورد استفاده قرار می‌گرفتند. بنابراین ساخت زینک شامل دو مرحله‌ی اصلی بود: تولید فیلم و سپس ساخت زینک از طریق نوردهی.
روش مدرن: استفاده ازPlate Setter
با پیشرفت فناوری، روشی جدید تحت عنوان "پلیت ستر" (Plate Setter) معرفی شد که فرآیند تهیه فیلم را حذف کرده است. در این شیوه، فایل طراحی‌شده مستقیماً از کامپیوتر به دستگاه ارسال شده و زینک نهایی مستقیماً از دستگاه خارج میشود. در واقع می‌توان گفت دستگاه پلیت ستر مانند یک چاپگر دیجیتال برای زینک عمل میکند. این روش دقت بالاتری داشته، زمان و هزینه تولید را کاهش می‌دهد و امکان انجام اصلاحات سریع در طرح را فراهم میکند.
نکته: در عرف صنعت چاپ، ورقه‌ی فلزی تولید شده از روش سنتی معمولاً "زینک" و محصول نهایی روش دیجیتال "پلیت" نامیده میشود، هرچند که عملکرد آنها مشابه است.
انواع مختلف زینک لیتوگرافی
ردیف | نوع پلیت | ویژگی‌ها و کاربردها | پایه پلیت | حساسیت نوری | مناسب برای |
1 | پلیت دیازو | نیاز به نوردهی – ماندگاری تصویر – کیفیت مناسب | آلومینیومی | دارد | تیراژ متوسط تا بالا |
2 | پلیت فتوپلیمر | دقت بالا در جزئیات – وضوح تصویر عالی | آلومینیومی | دارد | چاپ با کیفیت بالا |
3 | پلیت هالید نقره | حساسیت نوری بالا – مناسب برای چاپ‌های خاص | آلومینیومی | بسیار بالا | چاپ تجاری و بسته‌بندی |
4 | هالید نقره با پایه فیلم | سبک – ارزان – دوام کمتر | پلی‌استر | بالا | چاپ‌های کم‌تیراژ یا تستی |
5 | هالید نقره با پایه فلزی | کیفیت بالا – ماندگاری بیشتر نسبت به پلی‌استر | آلومینیومی | بالا | چاپ با تیراژ متوسط |
6 | پلیت دو فلزی | ترکیب دو فلز – مقاومت و طول عمر بالا | ترکیبی از فلزات | دارد | چاپ با تیراژ بسیار بالا |
7 | پلیت الکترواستاتیکی | تصویرسازی بدون نور – مشابه چاپگر لیزری | پلیمری یا فلزی | ندارد | چاپ سریع و بدون نوردهی |
8 | پلیت افست خشک | بدون نیاز به آب – دقت و پایداری بالا | آلومینیومی | دارد | چاپ افست خشک |
9 | پلیت زدودنی (Ablative) | حذف فیزیکی تصویر با لیزر – بدون نیاز به مراحل شیمیایی | آلومینیومی یا پلیمری | وابسته به نوع دستگاه | CTP و چاپ دیجیتال پیشرفته |
دستگاه لیتوگرافی
این دستگاه هر چهار فایل تفکیک شده از فایل اصلی را با رنگ مشکی بر روی طلق شفاف پرینت می گیرد. در حقیقت دستگاه ایمیج ستر چیزی جز یک پرینتر سیاه و سفید بزرگ لیزی با قابلیت پرینت بر روی طلق شفاف نیست. البته دقت چاپ و رزولوشن این دستگاه بسیار بالا بوده و برای بازتولید دقیق جزئیات و ظرافت‌های مرتبط با رنگ در چاپ کاملاً مناسب است. پس از اینکه این طلق ها آماده شد آنها را بر روی زینک های خام چسبانده و با گیره های مخصوصی فیکس می کنند. سطح زینک خام از ماده ی پلیمری جاذب مرکب پوشانده شده است و در طی فرایند ساخت زینک قسمت های اضافی از روی سطح آن برداشته می شود تا فقط بخشهای طرح باقی بماند. در حقیقت عملیات چاپ بر روی زینک برعکس حالت معمول انجام می شود.
کاربرد لیتوگرافی چیست؟
اگر بخواهیم بدانیم لیتوگرافی چیست و چه کاربردی دارد؟ باید به تأثیر گسترده آن در صنایع مختلف اشاره کنیم. این فناوری با استفاده از روش‌های نوری و شیمیایی، امکان ایجاد الگوهای دقیق روی سطوح مختلف را فراهم میکند. در ادامه به بررسی کاربردهای اصلی لیتوگرافی در صنایع مختلف می‌پردازیم.
ردیف | زمینه کاربرد | توضیحات |
1 | صنعت چاپ و نشر | استفاده در چاپ کتاب، روزنامه، مجلات و بروشورها. به‌کارگیری در دستگاه‌های چاپ رول برای چاپ دقیق و با کیفیت روی کاغذهای با متراژ بالا. |
2 | تولید بسته‌بندی‌های تجاری | چاپ روی جعبه‌های مقوایی، کارتن‌ها و لیبل‌های محصولات. تولید تصاویر شفاف با رنگ‌های زنده جهت جذب مشتری. |
3 | صنایع الکترونیکی و میکروچیپ‌ها | مورد استفاده در تولید نیمه‌هادی‌ها، تراشه‌ها و پردازنده‌ها. امکان ایجاد الگوهای دقیق روی سطح سیلیکون در فرایندهای میکرونی. |
4 | صنعت پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی | ساخت سنسورها، ابزارهای میکروسکوپی و تجهیزات تشخیصی. استفاده از لیتوگرافی نوری و الکترونی برای تولید قطعات بسیار ریز و دقیق. |
5 | صنعت نساجی و چاپ روی پارچه | استفاده برای چاپ طرح‌های دقیق و رنگارنگ روی انواع پارچه. ایجاد کیفیت بالا و ماندگاری رنگ‌ها در طراحی لباس و محصولات تزئینی. |
مراحل لیتوگرافی چیست؟
۱.آماده‌سازی طرح
اولین گام از مراحل لیتوگرافی، طراحی و آماده‌سازی فایل گرافیکی است. این طرح شامل تصاویر، متون و رنگ‌های موردنظر است که باید روی متریال نهایی چاپ شوند. طراحان از نرم‌افزارهای گرافیکی مانند Adobe Illustrator یا CorelDRAW برای ایجاد فایل‌های چاپی استفاده می‌کنند. پس از تأیید طرح، آن را به فرمت مناسب برای لیتوگرافی تبدیل می‌کنند. بسته به نوع پروژه و نیازهای چاپی، ممکن است ازانواع لیتوگرافیمختلف مانند چاپ افست یا چاپ دیجیتال استفاده شود.
۲.تبدیل طرح به زینک
دومین مرحله از مراحل لیتوگرافی، طرح آماده‌شده روی صفحات فلزی مخصوصی به نام زینک منتقل میشود. این فرآیند معمولاً با استفاده ازدستگاه لیتوگرافیو دستگاه‌های چاپ نوری انجام میشود. برایچاپ لیتوگرافیرنگی، هر رنگ اصلی (آبی، قرمز، زرد و مشکی) به زینک جداگانه‌ای نیاز دارد. دقت در این مرحله بسیار مهم است، زیرا کیفیت نهایی چاپ به صحت و هماهنگی زینک‌ها بستگی دارد.
۳.آماده‌سازی زینک برای چاپ
پس از تهیه زینک‌ها، آنها با محلول‌های شیمیایی مخصوصی پوشانده می‌شوند تا خاصیت آب‌دوستی و چربی‌دوستی را در نواحی مختلف ایجاد کنند. قسمت‌های طراحی‌شده، جوهر را جذب می‌کنند، درحالی‌که سایر بخش‌ها که نباید رنگ بگیرند، آب را جذب کرده و جوهر را دفع می‌کنند. این تفاوت، پایه و اساس عملکرد لیتوگرافی است.
۴.انتقال تصویر به لاستیک (بلنکت)
در این بخش از مراحل لیتوگرافی، زینک‌ها روی سیلندرهای مخصوص دستگاه چاپ بسته می‌شوند. جوهر از روی زینک به یک لایه لاستیکی به نام بلنکت منتقل میشود. بلنکت به‌عنوان واسطه‌ای بین زینک و کاغذ عمل میکند و باعث میشود که جوهر به‌طور یکنواخت روی سطح چاپی منتقل شود. این روش موجب افزایش دقت و کیفیت چاپ میشود.
۵.چاپ روی متریال نهایی
در آخرین مرحله، بلنکت تصویر را روی کاغذ، مقوا یا سایر متریال‌های چاپی منتقل میکند. این فرآیند می‌تواند با سرعت بالا انجام شود و برای چاپ انبوه بسیار مناسب است. پس از چاپ، ممکن است مراحل تکمیلی مانند برش، سلفون کشی حرارتی یا برجسته‌سازی روی متریال انجام شود تا محصول نهایی آماده عرضه شود.
شاید برای شما جالب باشد : راه اندازی چاپخانه
فرآیند تفکیک رنگ و انتقال طرح در لیتوگرافی
کلیه تصاویر چاپی از ترکیب 4 رنگ اصلی آبی ، قرمز ، زرد و مشکی تشکیل شده که از ترکیب آنها میلیون ها رنگ با کنتراست های مختلف بوجود می آید و وظیفه لیتوگرافی تفکیک 4 رنگ اصلی از طرح های ارسالی می باشد. پس از ارسال طرح از آتلیه گرافیک به لیتوگرافی نامی نقش ، ابتدا توسط اپراتور در برنامه های مختلف گرافیکی بازبینی شده و در صورت نداشتن ایراد ، تفکیک رنگ انجام شده و نوع ترام بر اساس جنس کاغذ یا مقوایی که می خواهد چاپ شود انتخاب می شود و سپس بعد از مرحله تفکیک رنگ متوسط سیستم های مجهزلیتوگرافی ، تصویر هر رنگ بر اساس ترام تعریف شده بر روی زینک منتقل می شود. انتقال رنگ تفکیکی بر روی زینک به دو روش مستقیم (پلیت ستر)یا غیر مستقیم بواسطه فیلم انجام می پذیرد ( ایمیج ستر ). توجه داشته باشید که گاهی اوقات در طرح های گرافیکی برای داشتن جلوه بیشتر طرح و یا فانتزی کردن آن به غیر از 4 رنگ اصلی ، به رنگ پنجم یا ششمی نیاز است. مانند طلایی ، نقره ای و یا پنتون که در هر دو صورت مراحل تفکیک و اجرای آن مشابه است. بعد از طی مراحل ذکر شده ، زینک ها توسط اپراطور کنترل و به سالن چاپ منتقل می شود.