DE2241849C3

DE2241849C3 - Verfahren zum Gravieren von Tiefdruckformen mittels eines oder mehrerer Strahlenbündel

Info

Publication number: DE2241849C3
Application number: DE2241849A
Authority: DE
Inventors: Mamiliano 8000 Muenchen Dini
Original assignee: EUROPEAN ROTOGRAVURE ASSOCIATION 8000 MUENCHEN
Current assignee: EUROPEAN ROTOGRAVURE ASSOCIATION 8000 MUENCHEN
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1972-08-25
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB1428045A; JPS5316721B2; CH561602A5; DE2241849B2; JPS50106701A; DE2241849A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gravieren von Tiefdruckformen mittels eines oder mehrerer Strahlenbündel, insbesondere Laserstrahlenbündel, bei dem die während des Graviervorgangs von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlungsleistung kon- ^Γ)|> stant ist und der Materialabtrag innerhalb der einzelnen Gravurzellen mit Hilfe einer im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und Druckform angeordneten, die Bildinformation des gesamten Originals enthaltenden Maske gesteuert wird, deren örtliche Durchlässigkeit ^b" eine Funktion des jeweiligen Tonwertes des der betreffenden Zelle zugeordneten Bildpunktes des zu reproduzierenden Originals ist.

Beim Rastertiefdruck wird bekanntlich die Oberfläche der Druckform, z. B. des Druckzylinders, mit einer ^(|Γ> Vielzahl von Zellen bedeckt, deren Flächenausdehnung und/oder Tiefe jeweils den Tonwert des einer solchen Druckformzelle entsprechenden Bildpunktes des zu

reproduzierenden Originals entspricht

Die Herstellung dieser Zellen erfolgt nach zwei bekannten Methoden, nämlich durch Materialbeseitigung entweder mittels Chemikalien oder durch mechanische oder Strahlungsenergie.

Beim chemischen Gravieren wird die originalentsprechende Aushöhlung der einzelnen Zellen mit Hilfe einer die gesamte Druckformoberfläche bedeckenden Maske oder Deckschicht moduliert, die den Original-Bildpunkten entsprechend für die Äizflüssigkeit, z.B. Säure, örtlich unterschiedlich durchlässig ist D'e Maske wird dabei in ihrer Gesamtheit auf einmal, z.B. auf photographischem Wege, porositätsmoduliert, und auch die Einwirkung der Ätzflüssigkeit erfolgt über die gesamte Druckformoberfläche hinweg gleichzeitig.

Beim Gravieren mittels mechanischen Werkzeugs oder Strahlungsenergie, insbesondere Laserstrahlung, andererseits muß Zelle für Zelle nacheinander — bzw. bei Gruppenwerkzeugen gruppenweise aufeinanderfolgend — gearbeitet werden, wobei man das Original Bildpunkt für Bildpunkt auf seinen Tonwert abtastet und die einzelnen Tonwerte, über elektronische Umwandler, zur Steuerung der auf die zugeordneten Orte der Druckform einwirkenden Energiepulse verwendet Dieses Verfahren erfordert aufwendige Apparaturen und gegebenenfalls auch eine lange Bearbeitungsdauer, sofern man nicht mit hochfrequent pulsierender Strahlung arbeitet

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 19 60 959, insbesondere aus den Fig.4 und 5 und der zugehörigen Beschreibung bekannt. Nach dieser Druckschrift wird Laserlicht durch eine erste Linse fokussiert, und in den fokussierten Teil des Strahlenbündels wird eine Maske gebracht. Durch eine zweite Linse wird der die Maske abtastende, fokussierte und damit sehr kleine Laserlichtpunkt punktförmig auf die Druckform abgebildet. Bei dem bekannten Verfahren sind also Linsen und/oder Abbildungsspiegel erforderlich, wobei bei Verwendung eines unmodulierten Laserstrahlenbündels nicht nur eine, sondern sogar zwei Abbildungslinsen bzw. Abbildungsspiegel benötigt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel dieser genannten Druckschrift, bei dem eine Maske abgetastet und entsprechend dieser Abtastung der Laserstrahl moduliert wird, sind sogar drei Abbildungslinsen erforderlich. Hinzu kommt der Nachteil, daß durch die starke Fokussierung der hochenergetischen Laserstrahlung die jeweils beleuchtete Stelle der Maske äußerst stark beansprucht wird, wodurch die Auswahl von Materialien, aus welchen die Maske hergestellt sein kann, sehr beschränkt ist. Gerade zur Vermeidung der Beschädigung der Maske ist dementsprechend auch bei einem Ausführungsbeispiel dieser genannten Druckschrift ein Teil der Laserstrahlung von der Maske weggelenkt, wozu wiederum weitere Trenn- und Umlenkspiegel zusätzlich erforderlich werden, nur damit lediglich ein Teil der Laserstrahlung auf die Maske gelangt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ein Verfahren zum Gravieren von Tiefdruckformen mittels eines oder mehrerer Strahlenbündel zu schaffen, welches mit besonders wenigen Bauteilen auskommt und besonders schnell arbeitet.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Die Erfindung lehrt einen neuen Weg, wie beim Gravieren von Druckformen mit hochenergetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, die bisher

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notwendige bildpunktweise Abtastung des Originals und die dementsprechende Modulation von Energie und/oder Pulsfolge-Frequenz der Laserstrahlung vermieden werden kann. Es wird das vom chemischen Ätzen her bekannte Prinzip der Gravierungsleistungssteuerung mit Hilfe einer Maske angvwendet die in ihrer lokalen Strahlenbeeinflussungswirkung entsprechend den Tonwerten des Originals moduliert ist Bei der Durchführung ist das Verfahren zusätzlich an Jie Besonderhei.cn angepaßt, welche die Verwendung eines Laserstrahlenbündels mit sich bringt Gegenüber den bekannten Verfahren mit nichtmoduliertem Laserlicht wird dabei gleichzeitig das Erfordernis zusätzlicher Abbildungs- und IJmlenkeinrichtungen und auch die Gefahr der Beschädigung der Maske durch zu starke Energiekonzentrationen auf einen kleinen Punkt vermieden.

bei der Erfindung handelt es sich somit nicht nur um die bloße Übertragung des Maskenprinzips von der chemischen auf die Gravierung durch Strahlungsenergie, sondern zusätzlich um die spezifische Anpassung von Maskenwirkung und Maskeneigenschaften an das neue Anwendungsgebiet, nämlich die Gravierung mittels Strahlungsenergie.

Gegenüber Verfahren mit fokussiertem Dauerstrichlaser weist die Erfindung nicht nur den großen Vorteil auf, daß sie keine Abbildungsmittel erfordert, sondern darüber hinaus auch noch den Vorteil, daß die Justierung bei Verwendung eines Strahlenbündels, dessen Querschnitt an der Maskenoberfläche ein Mehrfaches d?s größten vorkommenden Gravurzellenquerschnitts beträgt, wesentlich einfacher durchzuführen ist. Außerdem kann wegen der gleichzeitigen Gravur einer Vielzahl von Zellen mit wesentlich geringerer Drehzahl des zu bearbeitenden Druckzylinders gearbeitet werden, so daß auch von dieser Seite her keine Einstellprobleme gegeben sind.

Die originalentsprechende Modulation des Gravierstrahlenbündels mit Hilfe einer bezüglich ihres Reflexionsvermögens örtlich modulierten Maske bringt aber außer dem vorstehend erörterten technischen Vorteil noch weitere mit sich.

Hierzu gehören z. B. die grundsätzliche Einsparung von elektronischen Einrichtung für die Modulation der Energie und/oder der Pulsfolge-Frequenz des Strahlenbündeis, fernerhin die Möglichkeit, die Druckformoberfläche mit einem Strahlenbündel überfahren zu können, dessen Flächenausmaß mehrfach größer als das entsprechende Flächenausmaß der am stärksten auszugravierenden Gravurzelle ist, wodurch sich die Strahl- to führung vereinfacht.

Wie bereits aus vorangehenden Beschreibungsteilen erkennbar ist, soll mit dem benutzten Kurzausdruck »Maske« das allgemeine Wirkungsprinzip und nicht etwa eine bestimmte körperliche Ausgestaltungsform gemeint sein. Das Wirkungsprinzip, nämlich die originalentsprechende, örtliche »Modulierung« des Reflexionsvermögens gegenüber der verwendeten Strahlung ist im Vorstehenden ausführlich erörtert.

Die Maske wird als modulierende Reflexionsschicht e>o unmittelbar auf die Druckform, z. B. den Druckzylinder selbst aufgebracht. Beispielsweise wird die zu ätzende Druckformoberfläche mit einer lichtempfindlichen Schicht überzogen, auf die das wiederzugebende Original (nebst üblichem Raster) entweder in direktem b^r> Kontakt oder auf projektivem Wege aufkopiert wird. Das Aufkopieren kann durch Belichtung der Gesamtfläche oder z. B. unter Einschaltung einer Schlitzmaske

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4^ri linien- oder streifenweise erfolgen. Das so entstandene latente Bild wird dann photo- oder eiektrographisch entwickelt wobei im ersteren Fall bei Verwendung einer lichtempfindlichen Halogensilberschicht das SiI-berbüd moduliert unterschiedlich glänzend entwickelt oder in einem Tonungsbad in ein Bild aus einem anderen Metall umgewandelt wird. Bei elektrographischer Entwicklung verwendet man einen mit Gianzmetallpigaient gefüllten Toner. Es ist fernerhin möglich, die modulierte Reflexionsschicht auf galvanotechnischem Wege zu erzeugen. Die praktische Durchführung der vorerwähnten Reflexionsschicht-Herstellungsverfahren erfolgt in üblicher, wohlbekannter Weise

Als reflektierenden Werkstoff verwendet man vorzugsweise Metalle mit besonders hohen Reflexionskoeffizienten für den Wellenlängenbereich von etwa 10 μπτ, in dem die üblichen Lasertypen, z. B. ein CO_r Laser, strahlen. Solche Metalle sind z. B. Aluminium, Magnesium und vorzugsweise Silber, die alle für diesen Wellenlängenbereich einen Reflexionskoeffizient von etwa 993% aufweisen.

Die erhöhte Durchsatzleistung bei der Druckformgravierung unter Benutzung der beschriebenen Maskensteuerung der Laserstrahlung ergibt sich aus folgenden Berechnungen:

Es sei angenommen, daß die zu gravierende Druckform aus einem Drehzylinder von 2 m Axiallänge und 1 m Umfang besteht ein typischer Raster von 70 Zellen je cm benutzt wird und das Laserstrahlenbündel einen Durchmesser von 3 mm besitzt und den Zylinder in aneinanderschließenden und untereinander sowie zur Zylinderachse parallelen Bahnstreifen überstreicht. Dann bedeckt er in jedem Augenblick 7 mm² Zylinderfläche entsprechend etwa 350 Gravurzellen. Die Abtastung des gesamten Zylinderumfangs dauert dann bei Annahme einer üblichen Zylinderdrehzahl von 60 U/min nur etwa 10 Minuten. Diese Zeit ist mit der Zeit (von etwa 15 Minuten) vergleichbar, die mit dem bisher schnellsten, nämlich chemischen Verfahren erzielbar ist, und schafft somit im Vergleich zu ihm einen Beschleunigungsfaktor von 3 :2 und im Vergleich zur mechanischen bzw. Werkzeug-Gravierung einen solchen von 5:1.

Eine weitere, wesentliche Verkürzung der Zylinderbearbeitungszeit läßt sich ersichtlicherweise durch die apparativ einfach zu lösende Verwendung von zwei oder mehreren, gleichzeitig den maskentragenden Zylinder bearbeitenden Laserstrahlenbündeln und durch die insbesondere bei Verwendung hochenergetischer Laserstrahlung mögliche Verdoppelung oder sogar Vervielfachung der obenerwähnten, üblichen Zylinderdrehzahl erreichen.

In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung schematisch verdeutlicht. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus dem Strahlengang der Laserstrahlung im Gebiet von Modulationsmäske und Druckformoberfläche und

F i g. 2 eine Teilaufsicht auf die Druckformoberfläche, um das Größenverhältnis zwischen Gravurzellen und dem Querschnitt des Strahlenbündels anzudeuten.

Wie aus den Nebenfiguren IA und IB ersichtlich ist, ist in dem Strahlengangschema der F i g. 1 die von der — nicht dargestellten — Strahlungsquelle ausgesandte und in Richtung der Druckformoberfläche einfallende Strahlung durch von links unten nach rechts oben verlaufende Schraffurlinien und der von der Maske reflektierte, also nicht bis zur Druckformoberfläche vordringenden Strahlungsar.;cil durch von rechts unten

nach links oben verlaufende Schraffurlinien symbolisiert.

Die Fig. 1 zeigt vier horizontale Zonen, nämlich die zwischen Strahlungsquelle und Maske M liegende Zone 1, die sowohl von einfallender als auch von reflektierter ^r> Strahlung erfüllt ist, darunter die von der Maske gebildete Zone 2, darunter die Zwischenzone 3 zwischen Maske M und Druckformoberfläche D, die nur von der Strahlung durchsetzt ist, welche die Maske passieren ließ, und schließlich die letztgenannte Oberflächenzone <° D.

Sowohl in der Maske M als auch in der Oberflächenzone D sind oberseitig Vertiefungen a—/eingezeichnet, deren Tiefe von links nach rechts zunimmt. Ihre örtliche Lage entspricht der der Gravurzellen (Fig.2). Sie ¹^ symbolisieren in der Maskenzone 2 Gebiete verringerten Reflexionsvermögens und in der Zone 4 die Tiefe der bearbeiteten Gravurzellen. Die zwischen den Vertiefungen liegenden Streifen g entsprechen den Druckformoberflächen-Bezirken zwischen den einzelnen Gravurzellen. Sie dienen bekanntlich als Stütz- bzw. Gleitfläche für die druckfarbenverteilende Rakel und sind während des Druckvorgangs von einer hauchdünnen Farbschicht bedeckt, die aber eine störende Untergrundtönung auf den Druckabzügen verursacht. 2^r> Die Maskengebiete g sind völlig rückstrahlend und verhindern daher jeglichen Durchtritt von Strahlung zur Druckformoberfläche D. Die Maskengebiete a bis f besitzen zunehmend geringeres Reflexionsvermögen und lassen daher in dieser Reihenfolge zunehmend mehr Strahlung passieren, die dementsprechend zunehmend tiefere Gravurzellen schafft. Die zunehmende Intensität der von den Maskengebieten a—f durchgelassenen Strahlung wurde durch die Dichte der Schraffurlinien innerhalb der Zone 3 versinnbildlicht. Da, wie oben dargelegt, als Maskenträger die Druckform selbst dient, verschwindet bei der praktischen Durchführung des Verfahrens die Zwischenzone 3.

Der in F i g. 2 eingezeichnete Querschnitt des auf die Maske M auftreffenden Strahlenbündels soll nur symbolisch das Größenverhältnis zwischen Gravierstrahlenbündel und den einzelnen Gravurzellen darstellen. Ersichtlicherweise muß dafür gesorgt werden, daß die von der Zone 1 her durch das wandernde Gravierstrahlenbündel übertragene, gravierwirksame Energie über die gesamte Maskenfläche M hinweg gleichmäßig verteilt ist, also nicht etwa streifenweise mehr oder weniger Energie eingestrahlt und demgemäß die Gravierleistung nicht mehr ausschließlich durch die Maske moduliert wird. Man wird also z. B. für diesbezüglich genaue Abstimmung zwischen Bündelquerschnitt und Strahlenwanderwegüberlappung sorgen, wobei ein rechteckiger und insbesondere quadratischer Strahlenquerschnitt die einfachsten Verhaltnisse schafft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gravieren von Tiedruckformen mittels eines oder mehrerer Strahlenbündel, insbe- > sondere Laserstrahlenbündel, bei dem die während des Graviervorgangs von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlungsleistung konstant ist und der Materialabtrag innerhalb der einzelnen Gravurzellen mit HiUe einer im Strahlengang zwischen to Strahlungsquelle und Druckform angeordneten, die Bildinformation des gesamten Originals enthaltenden Maske gesteuert wird, deren örtliche Durchlässigkeit eine Funktion des jeweiligen Tonwertes des der betreffenden Zelle zugeordneten Bildpunktes is des zu reproduzierenden Originals ist, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Maske verwendet wird, deren Reflexionsvermögen an jeder Stelle umgekehrt proportional dem Tonwert des zugeordneten Bildpunktes des Originals ist,

daß die Maske unmittelbar auf der zu gravierenden Druckformoberfläche angebracht wird und
daß ein Strahlenbündel verwendet wird, dessen Querschnitt an der Maskenoberfläche ein Mehrfaches des größten vorkommenden Gravurzellenquerschnitts beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu gravierende Druckformoberfläche gleichzeitig mit zwei oder mehr Strahlenbündeln >o bearbeitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Maske in Form eines dünnen, flächigen Verbundkörpers verwendet, der aus einem für die verwendete « Strahlung durchlässigen Träger und einer auf ihm angeordneten Schicht mit moduliertem Reflexionsvermögen für diese Strahlung besieht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Maske ■"> verwendet, deren reflektierender Werkstoff aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen für den Wellenbereich von 10 μΐη besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Maske verwendet, deren ^4<> reflektierender Werkstoff aus Silber besteht.