Dans les ateliers d’impression, les performances de la polymérisation par rayonnement ultraviolet dépendent souvent d’un détail que les gens oublient : la géométrie du réflecteur. Si la lampe ne projette pas un faisceau stable et à haute densité sur le substrat, il faut alors utiliser plus de puissance pour obtenir une polymérisation complète. Cela entraîne cependant des problèmes tels que des défauts de polymérisation, une perte d’adhésion entre les couches, ou encore un déplacement du matériau en raison de la chaleur générée. Il ne s’agit pas seulement de comparer les lampes à mercure aux LED. Il s’agit plutôt de savoir comment l’ensemble du système optique influence ce qui atteint réellement le substrat.
Ce qui est important, en réalité, c’est l’intensité maximale d’irradiation à la surface, ainsi que la densité d’énergie fournie, exprimée en mJ/cm². Les lampes à vapeur de mercure produisent un spectre large, avec des pics forts aux longueurs d’onde 365 nm, 254 nm et 436 nm. Cette largeur de spectre peut être utile lorsque les photoinitateurs ont plusieurs bandes d’absorption, mais elle fait également en sorte que de l’énergie est perdue en dehors de la fenêtre d’absorption des photoinitateurs. Les LED, quant à elles, émettent dans des bandes étroites – 365 nm, 385 nm ou 405 nm – ce qui permet de correspondre plus précisément au spectre requis. Cependant, l’intensité maximale d’irradiation peut diminuer si le système n’est pas suffisamment bien géré thermiquement. Dans tous les cas, c’est le réflecteur qui détermine la taille effective du faisceau et son niveau de uniformité.
Un réflecteur parabolique permet certes de concentrer le flux lumineux, mais si les tolérances ne sont pas strictes et que la couche dichroïque n’est pas ajustée en fonction de la longueur d’onde dominante, les rayons infrarouges et ultraviolets indésirables affectent la qualité de la polymérisation et endommagent les éléments optiques et le substrat.
En pratique, lorsque la géométrie du réflecteur est bien calibrée, on obtient une meilleure utilisation des photons, ce qui augmente la densité d’énergie sans avoir besoin d’utiliser plus de puissance. Cela signifie des vitesses d’impression plus élevées, une consommation d’énergie réduite, et moins de changements de lampes nécessaires. Avec les systèmes à mercure, le réflecteur doit être exempt d’ozone et fonctionner à basse température pour maintenir une sortie spectrale stable. Avec les systèmes LED, le réflecteur doit fonctionner correctement avec les éléments de collimation afin de préserver cette emission étroite et d’éviter toute interférence entre les émetteurs.
L’alignement est très important. Un angle d’écart de 0,5 degré suffit pour altérer le profil d’irradiation et provoquer des défauts de polymérisation. Les lampes à mercure nécessitent un balast stable et un quartz de qualité. Les systèmes LED nécessitent un refroidissement actif pour maintenir une sortie stable.
Il est conseillé d’utiliser un radiomètre spectral pour valider les paramètres du système et s’assurer que la densité d’énergie fournie correspond bien aux caractéristiques chimiques de l’encre utilisée, à la vitesse d’impression souhaitée.