DE1960959B2 - Verfahren zur Herstellung einer Druckform - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer DruckformInfo
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Description
CX
besteht, in der η eine ganze Zahl von mindestens 1, X ein Sauerstoff- oder Schwefelatom und Ri
und R2 jeweils H, Cl, F, CF3 und/oder CCl3 ist,
b) die polymere Schicht mit einem fokussierten Laserstrahl exponiert wird, der eine ausreichende
Intensität besitzt, um das Polymere der Schicht mindestens an seiner Oberfläche zu
zersetzen und Vertiefungen zu erzeugen, und
c) der Punkt und die Intensität des auftreffenden Laserstrahls so gesteuert wird, daß entsprechend
einer Vorlage bildweise Vertiefungen unterschiedlicher Größe in der polymeren Schicht entstehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymer ein Polychoral, ein
Copolymer von Hexafluoraceton und Formaldehyd oder von Hexafluoraceton und Äthylenoxid, ein
Polythiocarbonylfluorid oder ein Polyoxymethylen mit endständigen Äthergruppen und einem Molekulargewicht
von mehr als 10 000 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auf einer beweglichen
Halterung befestigt ist und die Halterung so bewegt wird, daß der Laserstrahl über die polymere
Schicht wandert.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser beweglich angeordnet
ist und so bewegt wird, daß der Laserstrahl über die polymere Schicht wandert.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Laser als auch die
Platte unbeweglich befestigt sind und der Laserstrahl in solcher Weise unterschiedlich stark gebeugt
wird, so daß er über die polymere Schicht wandert.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl pulsiert und die
Tiefe der Gravur durch eine Änderung der Dauer, der Geschwindigkeit und der Intensität der Impulse,
die auf die Oberfläche auftreffen, und durch die Geschwindigkeit, mit der sich der Laserstrahl relativ
zu der Platte bewegt, geregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl durch periodisches
Unterbrechen des Laserstrahls gepulst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mit Hilfe einer
(^-Schaltung gepulst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl durch Modulierung des
Eingangs in den Laser moduliert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl ein kontinuierlicher
Laserstrahl ist und die Tiefe der Gravur durch eine Veränderung der Intensität des Laserstrahls und der
Geschwindigkeit, mit der sich der Laserstrahl relativ zu der Platte bewegt, geregelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserstrahl so gesteuert ist, daß er entweder über die ganze Platte oder über einen
speziellen Teil der Platte streicht, und daß das Muster, das auf der Oberfläche der Platte eingraviert
wird, und die Tiefe der Gravur durch die optische Dichte von mindestens einer Maske geregelt wird,
die sich zwischen dem Laser und der Platte befindet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Maske eine Schablone ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske ein Transparentbild
ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Laserstrahl in zwei ungleiche Teile aufgespalten wild, von denen der erste Teil, der im
wesentlichen die gesamte Energie enthält, so gesteuert wird, daß er über die Platte streicht,
und der zweite Teil so gesteuert ist, daß er in Übereinstimmung mit dem ersten Teil über die
Maske streicht,
b) das Muster, das auf der Platte mit dem ersten Teil des Laserstrahls graviert wird, dadurch
variiert wird, daß die Intensität des zweiten Teils des Laserstrahls sich ändert und dazu
verwendet wird, den ersten Teil des Laserstrahls zu modelieren und
c) die Tiefe der Gravur durch die Intensität des Laserstrahls und die Geschwindigkeit, mit der
sich der Laserstrahl relativ zu der Platte bewegt, geregelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske eine Schablone oder
ein photographisches Transparentbild ist.
Es sind die verschiedensten Gravierverfahren zur Herstellung von Druckformen bekannt, deren Anwendbarkeit
abhängt von dem Werkstoff der Druckformen
ίο und dem beabsichtigten Anwendungszweck. Das manuelle
Gravieren ist viel zu teuer und führt darüber hinaus im allgemeinen zu Graten um die Vertiefungen, was zu
qualitativ schlechten Druckerzeugnissen führt. Daher werden für große Auflagen im allgemeinen metallische
r>5 Tiefdruckformen angewandt, jedoch ist deren Herstellung
wegen der Unregelmäßigkeit und geringen Reproduzierbarkeit des Ätzvorgangs ebenfalls mit
Nachteilen behaftet.
Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung von
Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung von
bo Druckformen, die in einer Polymerschicht ein Relief
enthalten, in schneller und einfacher Art bei höchster Präzision, wobei man scharfe Konturen, keine Grate
und keine Hinterschneidungen erhält, welche häufig bei den bekannten Verfahren zu mangelhaften Drucker-
br> Zeugnissen Anlaß geben können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine Polymerschicht verwendet, die mindestens
95% eines Polymeren enthält, das ein Homopoly-
mer oder ein Copolymer ist und im wesentlichen aus Einheiten der allgemeinen Formel
—-ex
besteht, in der η eine ganze Zahl von mindestens 1, X ein
Sauerstoff- oder Schwefelatom und Ri und R2 H, Cl, F,
CFi und/oder CCI3 ist, die polymere Schicht mit einem
fokussieren Laserstrahl exponiert wird, der eine ausreichende Intensität besitzt, um das Polymere
mindestens an seiner Oberfläche zu zersetzen und dadurch Vertiefungen zu erzeugen, und der Punkt und
die Intensität des auftreffenden Laserstrahls so gesteuert wird, daß entsprechend einer Vorlage bildweise
Vertiefungen unterschiedlicher Größe in der Polymeren-Schicht entstehen.
Die Tiefe des Reliefs kann durch Modulieren der Intensität des Laserstrahls variiert werden. Das Muster
bzw. die eingeschriebenen Informationen werden durch den Laserstrahl hervorgerufen, indem eine Relativbewegung
zwischen Platte und Laser hervorgerufen wird, der Laserstrahl abgelenkt wird oder indem zwischen
Laser und Platte eine Maske oder ein Transparentbild vorgesehen wird. Bei einer Maske oder einem
Transparentbild, welches der Einwirkung des Laserstrahls nicht widerstehen könnte, ist es zweckmäßig,
diesen zu teilen und einen Teil für die Gravierung und den anderen Teil zur Abtastung der Maske heranzuziehen,
wobei der erste Teilstrahl über das Abtastsignal des zweiten Teilstrahls gesteuert wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren weiter erläutert.
F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Apparatur;
F i g. 2 bis 5 zeigen weitere Ausführungsformen der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Vorrichtung;
Fig.6 zeigt im Querschnitt eine nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erhaltene Vertiefung.
Nach Fig. 1 erzeugt der Laser 12 kohärente Strahlung 13, die durch die Linse 14 auf die Oberfläche
der Polymerplatte 15 fokussiert wird. Diese wird durch die Halterung 16 in ihrer Lage fixiert. Entweder der
Laser oder die Halterung kann so gebaut sein, daß durch geregelte Bewegung der Laserstrahl die Polymerschicht
der Platte entsprechend graviert.
Was für ein Laser angewandt wird, hängt weitgehend ab von dem benötigten Energieinhalt bzw der
benötigten Strahlungsintensität. Min kann Fest-, Flüssig-
oder Gaslaser anwenden, wobei wegen seiner hohen Leistung CO2-Laser bevorzugt werden. Der
Laser kann kontinuierlich arbeiten oder gepulst sein. Bei einem kontinuierlichen Laser läßt sich der Energieeinfall
auf einen Punkt der Druckform variieren durch Regelung der Ausgangsleistung des Lasers oder der
Geschwindigkeit, mit der sich der Laserstrahl über die Platte bewegt. Viele Arten von Laser haben bei
Dauerbetrieb keine hohe Intensität, so daß man mit. gepulstem Laser arbeiten muß. Einen solchen erhält
man z. B. durch einen Zerhacker 18, wie er in der F i g. 2 angedeutet ist. Dieser kann eine rotierende Schlitzscheibe,
eine Kerr-Zeile oder eine andere bekannte Zerhackervorrichtung sein. Man kann aber auch den
Laserstrahl durch eine Q-Schaltung pulsen. Mit
gepulstem Laser läßt sich die auf die Druckplatte auftreffende Strahlungsenergie variieren durch Steue-
-) rung der Ausgangsleistung des Lasers, der Geschwindigkeit und der Dauer des Impulses oder der
Geschwindigkeit, mit der sich der Strahl über die Platte bewegt.
Die Linse 14 ist eine lichtbrechende Linse, an deren
Die Linse 14 ist eine lichtbrechende Linse, an deren
κι Stelle aber auch ein lichtbrechender oder fokussierender
Spiegel angewandt werden kann. Bei der Fokussierung kann man mit fester oder veränderbarer
Brennweite arbeiten. Eine Linse für einen CO2-Laser hat
eine effektive Brennweite von 6,35 cm.
-, Bei der erfindungsgemäß herzustellenden plattenförmigen Druckform kann es sich selbstverständlich
sinngemäß auch um einen Druckzylinder handeln. Die Platte (oder der Zylinder) besteht normalerweise aus
einem Werkstoff, kann jedoch auch aufgebaut sein aus einem Unterlagematerial mit der Polymerschicht, deren
Dicke jedoch zumindest ausreichen muß, daß der Laserstrahl nicht die gesamte Schichtdicke durchdringt.
Die gesamte Vertiefung oder das Näpfchen muß sich in der Polymerschicht befinden. Es kann dabei jedoch das
darunterliegende Material freigelegt werden. Das wesentliche Merkmal ist nicht die Tiefe der Näpfchen,
sondern die Tatsache, daß keine Grate gebildet werden.
Das Relief 17 kann auf die verschiedensten Arten
erhalten werden. Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, ist der
Laser fixiert und die zu gravierende Platte oder der Zylinder 15 befindet sich auf einer bewegbaren
Halterung oder umgekehrt, wobei in diesem Fall zusammen mit dem Laser auch die Fokussierungslinsen
bewegt werden müssen, was jedoch kompliziert sein
1-5 kann. Man kann aber auch den Laserstrahl mit Hilfe des
Spiegels 19 (F i g. 3) ablenken. Ein solcher Spiegel besteht z. B. aus poliertem korrosionsbeständigem Stahl
beschichtet mit Silicium oder Germanium. Man kann einen Spiegel mit zwei Bewegungsmöglichkeiten oder
zwei Spiegel mit je einer Bewegungsmöglichkeit anwenden. Es ist aber auch möglich, einen Spiegel mit
einer Bewegungsmöglichkeit in Verbindung mit einer bewegbaren Plattenhalterung anzuwenden.
Für die Gravierung gibt es die verschiedensten Möglichkeiten. Am einfachsten ist die Plattenhalterung
und/oder den Laser impulsgesteuert zu bewegen. Ein zweiter Weg ist die Auslenkung des Laserstrahls mit
bewegbaren Spiegeln. Diese können z. B. so befestigt sein, daß sie dem Ausschlag eines ballistischen
Galvanometers zu folgen vermögen. Diese Verfahrensweisen eignen sich für einfache Vorlagen. Bei komplizierten
Vorlagen sollte jedoch die Platte mit dem Laserstrahl in der Art eines Fernsehrasiers abgetastet
werden. Dazu wird er zweckmäßigerweise moduliert, so daß man ein der Vorlage entsprechendes Relief erhält.
Für Schwarzweißbilder kann der Laser ein- und ausgeschaltet werden. Eine Tonung wird durch Änderung
der Intensität des Strahls erreicht. Die Modulierung des Laserstrahls erfolgt auf
verschiedene Weise. So kann man die Ausgangsleistung eines Lasers entsprechend einem Elektronenstrahl in
einer Fernsehröhre modulieren, wobei für ein entsprechendes Relief Signale erforderlich sind, wie sie ein
Fernsehempfänger erhält. Es kann aber auch die
fa5 Ausgangsleistung des Lasers konstantgehalten und der Strahl moduliert werden, indem eine Maske zwischen
Laser und Platte vorgesehen wird (Fig.4). Dazu benötigt man Spiegel 14 und 21 und das Relief
entspricht den durchlässigen Bereichen der Maske. Die Maske kann entweder eine Schablone oder ein Filter
(Transparentbild) sein, wobei die die Platte treffende Strahlungsintensität durch die optische Dichte des
Filters bestimmt wird. Für gute Auflösung muß die Maske im fokussierten Strahl, also zwischen den
Spiegeln 14 und 21 nach Fig.4, angeordnet sein. Die Maske selbst muß für den Laserstrahl undurchlässig
sein, so daß sich nur wenige Materialien dafür eignen. Eine andere Möglichkeit ist in F i g. 5 gezeigt.
Bei der Vorrichtung nach F i g. 5 gelangt der Laserstrahl 13 auf einen halbdurchlässigen Spiegel 22,
der in dem nicht fokussierten Teil des Strahls angeordnet ist. Der kleinere Teilstrahl 23 wird
abgelenkt und der größere Teilstrahl 24 wird in der Linse 14 fokussiert und dient zum Gravieren der Platte.
Der abgelenkte Teilstrahl 23 wird entweder direkt oder mit Hilfe eines Ablenkspiegels 25 auf die Schablone
gelenkt. Die durchgelassene Strahlung trifft auf den Detektor 28, dessen Ausgangssignal zur Modulierung
des Strahls dient, z. B. mit einer Rückkopplungsschleife 29. Gegebenenfalls kann man zusätzlich zu der
Rückkopplungsschleife einen Zerhacker im Sinne der F i g. 4 vorsehen zwischen halbdurchlässigem Spiegel 22
und Linse 14. Der Detektor 28 ist z. B. eine Photozelle. Als Rückkopplungskreis kann man übliche Schaltungen
anwenden. Zur Fokussierung des abgebeugten Strahls dienen die Linsen 26,27. Da bei dieser Ausführungsform
nur ein kleiner Teilstrahl die Maske trifft, kann diese aus einem Material bestehen, das für die Maskierung des
gesamten Laserstrahls ungeeignet wäre. Mit Hilfe von mehreren Schablonen lassen sich die einzelnen Farbauszüge
für Mehrfarbendruck herstellen.
In der Fig.6 ist nun eine Vertiefung eines Reliefs
gezeigt, wie man sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält. Die Tiefe a ist abhängig von der
eingestrahlten Energie. Die Breite b am Boden der Vertiefung entspricht dem heißesten Teil des Strahls.
Die Vertiefung kann zwar durch die Polymerschicht gehen und das darunterliegende Material freilegen, so
daß a auch abhängt von der Schichtstärke. Die Breite c in der Druckfläche wird durch den Gesamtdurchmesser
des Strahls bestimmt. Die Vertiefung in der Polymerschicht wird erhalten, indem das Polymere schmilzt und
verdampft bzw. zersetzt wird. Es bildet sich um die Vertiefung ein kleiner Rand in einer Höhe von d, wobei
der Durchmesser des Rands c ist. Dieser schmale Rand bildet sich infolge der Oberflächenspannung des
geschmolzenen Polymeren.
Die Nachteile eines solchen Randes oder Grates auf die Qualität der Druckerzeugnisse ist bekannt. Idealerweise
sollte eine Druckform keine Ränder um die Vertiefungen aufweisen.
Ist die Intensität des Laserstrahls ausreichend hoch,
so kommt es hingegen nicht zu einem Schmelzen des Polymeren, sondern dieses wird unmittelbar zersetzt
und die Zersetzungsprodukte verdampfen. Das Arbeiten mit einem so energiereichen Laser ist jedoch
aufwendig. Trotzdem ist kaum zu vermeiden, daß am äußeren Umfang des Strahls die Intensität geringer ist,
so daß es dort doch zu einem beschränkten Schmelzen des Polymeren kommt. Dieses Abschmelzen ist jedoch
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so gering, daß es
nur zu einer Abrundung der Kanten kommt. Zu beachten ist jedoch, daß bei der Modulation des Strahls
die Energie nicht so weit absinkt, daß ein Schmelzen in größerem Ausmaß erfolgt. Es ist daher zweckmäßiger,
für das Herstellen eines Reliefs nach einer getonten Vorlage nicht die Strahlintensität zu modulieren,
sondern die Geschwindigkeit, mit der der Strahl die Platte abtastet, zu variieren. Dies ist jedoch ein relativ
aufwendiges Verfahren.
Es zeigte sich jedoch, daß bestimmte Polymere ohne die Ausbildung eines solchen Randes die Herstellung
von Reliefs gestatten. Ein solches Polymer A ist z. B. ein endständige Äthergruppen tragendes Polyoxymelhylen
mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als 10 000. In der folgenden Tabelle sind die Parameter für
Vertiefungen einer Druckform zusammengestellt, deren Polymerschicht erfindungsgemäß aus diesem Polymer A
oder nach dem Stand der Technik bestand. Bei dem Polymer B handelt es sich um ein Copolymer aus
weniger als 10% Äthylacrylat mit Methylmethacrylat und bei dem Polymer C um Poly(hexamethylenadipamid).
Die Vertiefungen wurden in jedem Fall mit einem CO2-Laser hergestellt.
A | α | h | C | (I | |
III | B | (mm) | (mm) | (mm) | (mm) |
C | 0,635 | 0,203 | 0,254 | 0 | |
!> Polyäthylenharz | 0,762 | 0,203 | 0,305 | 0,051 | |
Polyletrafluor- | - | - | 0,254 | 0,076 | |
iithylcn | 0,254 | 0,508 | 0,279 | 0,0305 | |
0,762 | 0,152 | 0,305 | 0,00025 | ||
w Aus dieser Gegenüberstellung ersieht man, daß nur
bei dem nach der Erfindung angewandten Polymeren es um das Relief zu keinen Rändern kommt, so daß man
besonders scharfe Druckerzeugnisse erhält. Ohne daß die Parameter der Vertiefungen bestimmt worden sind
4-> ist eine Anzahl von Polymeren auf ihre Eignung für die Herstellung von Druckformen, mit denen man scharfe
Druckerzeugnisse erhalten kann, untersucht worden und zwar ergaben randlose Reliefs Polychoral sowie
Polythiocarbonylfluorid und die Copolymeren vor
■in Hexafluoraceton mit Formaldehyd bzw. mit Äthylenoxid.
Es scheint auch, daß das Copolymer vor Polychoral mit p-Chlorphenylisocyanat (95 :5 Mol-%
ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist. Alle diese erfindungsgemäß brauchbaren Polymerer
γ-, weisen Einheiten der oben angegebenen Formel auf. Ir
einigen Fällen, besonders bei den Polyoxymethylenen haben sich schützende Gruppen am Ende der Ketten al:
vorteilhaft erwiesen. Das Material für die Polymer schicht kann außer dem genannten Homopolymerei
hi oder Copolymeren noch bis zu 5% Substanzer enthalten, die sich auf die Verwendbarkeit de:
Polymeren nicht nachteilig auswirken.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung einer Druckform, die in einer polymeren Schicht ein Relief enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) eine Schicht verwendet wird, die mindestens 95% eines festen Polymeren enthält, das ein Homopolymer oder ein Copolymer ist, welches im wesentlichen aus Einheiten der allgemeinen Formel
a) eine Schicht verwendet wird, die mindestens 95% eines festen Polymeren enthält, das ein Homopolymer oder ein Copolymer ist, welches im wesentlichen aus Einheiten der allgemeinen Formel
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