EP0473973B1 - Process for the treatment of intaglio printing plates - Google Patents
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- EP0473973B1 EP0473973B1 EP19910113491 EP91113491A EP0473973B1 EP 0473973 B1 EP0473973 B1 EP 0473973B1 EP 19910113491 EP19910113491 EP 19910113491 EP 91113491 A EP91113491 A EP 91113491A EP 0473973 B1 EP0473973 B1 EP 0473973B1
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- B41C1/04—Engraving; Heads therefor using heads controlled by an electric information signal
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von wenigstens aus einem Grundkörper und einer von diesem getragenen, metallischen Aussenschicht bestehenden Tiefdruckformen gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Druckform.The present invention relates to a method for processing gravure printing forms consisting of at least one base body and a metallic outer layer carried by it, as well as a printing form suitable for carrying out this method.
Das Ausbilden der Rasternäpfchen in der Aussenschicht von Druckformen mittels Laserstrahlen ist bereits bekannt. In der DE-PS 23 54 323, die die Bearbeitung einer Druckform mit einer Aussenschicht aus Kunststoff mittels Laserstrahlen zum Gegenstand hat, sind die Probleme beschrieben, die bei der Laserbearbeitung von Druckformen auftreten (siehe insbesondere Kolonne 1, Zeilen 46-62). Im weiteren sind in dieser deutschen Patentschrift Hinweise zur Lösung dieser Probleme zu finden.The formation of the grid cells in the outer layer of printing forms by means of laser beams is already known. DE-PS 23 54 323, which deals with the processing of a printing form with an outer layer made of plastic by means of laser beams, describes the problems which occur in the laser processing of printing forms (see in
In den DE-PS en 27 09 554 und 27 19 275 sind Vorrichtungen zur Laserbearbeitung von Tiefdruckzylindern herkömmlicher Art beschrieben, d.h. also von Tiefdruckzylindern mit einer Aussenschicht aus elektrolytisch aufgebrachtem Kupfer. In der Praxis konnte sich jedoch die Laserbearbeitung von Tiefdruckzylindern mit Kupferaussenschicht nicht durchsetzen.DE-PS en 27 09 554 and 27 19 275 describes devices for laser processing of gravure cylinders of a conventional type, that is to say of gravure cylinders with an outer layer of electrolytically applied copper. In practice, however, the laser processing of gravure cylinders with an outer copper layer could not prevail.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art für die Laserbearbeitung der metallischen Aussenschicht von Druckformen zu schaffen, das unter den in der Praxis herrschenden Bedingungen erfolgreich eingesetzt werden kann.The present invention has for its object to provide a method of the type mentioned for the laser processing of the metallic outer layer of printing forms, which can be used successfully under the conditions prevailing in practice.
Bezüglich der erfindungsgemässen Lösung dieser Aufgabe wird auf die Ansprüche verwiesen.With regard to the solution to this problem according to the invention, reference is made to the claims.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Laserbearbeitung von Tiefdruckformen, insbesondere Tiefdruckzylinder, der herkömmlichen Art mit einer Aussenschicht aus Kupfer aus folgenden Gründen mit Schwierigkeiten verbunden ist.The present invention is based on the finding that the laser processing of gravure forms, in particular gravure cylinders, of the conventional type with an outer layer made of copper is associated with difficulties for the following reasons.
Das Ausnehmen der Rasternäpfchen aus der Kupferschicht mittels Laserstrahlen ist mit einem verhältnissmässig hohen Energieaufwand verbunden und zwar aus folgenden Gründen:
- 1. Sehr starke Reflexion der Kupferschicht
- 2. Hohe Schmelz- bzw. Verdampfungstemperatur von Kupfer
- 3. Hohe Schmelz- bzw. Verdampfungswärme von Kupfer
- 4. Gute Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und damit starke Wärmeabgabe an die Umgebung der Rasternäpfchen.
- 1. Very strong reflection of the copper layer
- 2. High melting or evaporation temperature of copper
- 3. High melting or evaporation heat of copper
- 4. Good thermal conductivity of copper and thus strong heat transfer to the surroundings of the cell.
Speziell an Tiefdruckformen werden noch weitere Anforderungen gestellt. Insbesondere wird eine hohe Qualität der Druckoberfläche und eine kurze Bearbeitungszeit beim Ausbilden der Rasternäpfchen verlangt. Diese Anforderungen sind mit den herkömmlichen Tiefdruckformen mit einer galvanisch aufgetragenen Kupfer-Aussenschicht aber nur sehr schwer zu erfüllen.There are additional requirements especially for gravure forms. In particular, a high quality of the print surface and a short processing time is required Training the grid cells requires. However, these requirements are very difficult to meet with conventional gravure printing forms with an electroplated copper outer layer.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden nun verschiedene Massnahmen erläutert, mit denen die vorstehend dargestellten Nachteile, die beim Ausbilden von Rasternäpfchen in herkömmlichen Druckformen mittels Laserstrahlen auftreten, vermieden werden können.Various measures will now be explained with reference to the drawing, with which the disadvantages described above, which occur when forming raster cups in conventional printing forms by means of laser beams, can be avoided.
Die Figuren 1-4 zeigen Ausschnitte von verschiedenartig aufgebauten Tiefdruckformen.Figures 1-4 show excerpts from differently designed gravure forms.
Die in Figur 1 nur ausschnittweise dargestellte Druckform 1 (im vorliegenden Fall als bevorzugte Ausführungsform ein Tiefdruckzylinder) weist einen Grundkörper 2 aus einem geeigneten Material, z.B. Stahl, Aluminium oder Kunststoff, auf. Auf diesen Grundkörper 2 ist auf bekannte Weise eine metallische Zwischenschicht 3 aufgetragen, vorzugsweise galvanisch. Die Zwischenschicht 3 besteht beispielsweise aus Kupfer oder Zink. Diese Zwischenschicht 3, die zur Anpassung an verschiedene Zylinderdurchmesser dient, ist bei den Ausführungsformen gemäss den Figuren 2-4 auch vorhanden, in diesen Figuren jedoch nicht mehr dargestellt.The
Mit der Zwischenschicht 3 ist eine metallische Aussenschicht 4 verbunden, die ebenfalls galvanisch aufgebracht wird. In dieser Aussenschicht 4 sind mittels Laserstrahlen Rasternäpfchen 5 ausgebildet. Die Aussenschicht 4 ist nicht aus elektrolytisch aufgetragenem Kupfer sondern besteht aus einem bzw. enthält einen Werkstoff mit den folgenden Eigenschaften:
- 1. Sein Absorptionsfaktor 1-R ist grösser als derjenige von Kupfer,
- 2. Er weist eine geringere Schmelz- bzw. Verdampfungswärme Q auf als Kupfer,
- 3. Er weist eine geringere Schmelz- bzw. Verdampfungstemperatur T auf als Kupfer, und
- 4. Seine Wärmeleitfähigkeit k ist geringer als diejenige von Kupfer.
- 1. Its absorption factor 1-R is greater than that of copper,
- 2. It has a lower heat of melting or evaporation Q than copper,
- 3. It has a lower melting or evaporation temperature T than copper, and
- 4. Its thermal conductivity k is lower than that of copper.
Daneben weist dieser Werkstoff eine Abrieb- und Druckfestigkeit auf, die mindestens so hoch ist wie diejenige von Kupfer. Im weiteren ist dieser Werkstoff mindestens so gut mechanisch bearbeitbar wie Kupfer und erlaubt eine Reproduzierbarkeit des Rasternäpfchenmusters, die mit derjenigen von Kupfer vergleichbar ist.In addition, this material has an abrasion and compressive strength that is at least as high as that of copper. Furthermore, this material can be machined at least as well as copper and allows the reproducibility of the grid pattern to be reproduced, which is comparable to that of copper.
Ein Werkstoff, der diese Eigenschaften aufweist und der zudem den drucktechnischen Anforderungen genügt ist insbesondere Zink oder eine Zinklegierung.A material that has these properties and that also meets the printing requirements is in particular zinc or a zinc alloy.
Zwischen den im Zusammenhang mit der Lasergravur wichtigen Materialeigenschaften von Kupfer und Zink bestehen die folgenden bedeutenden Unterschiede:
Zum Ausheben einer Rasternäpfchens mit einem Durchmesser von 120 »m und einer Tiefe von 30 »m sind zum Beispiel beim Kupfer 165 mWs und beim Zink 6 mWs notwendig.In order to dig out a grid well with a diameter of 120 »m and a depth of 30» m, 165 mWs for copper and 6 mWs for zinc are necessary.
Neben Zink und dessen Legierungen eignen sich auch Werkstoffe mit vergleichbaren Eigenschaften.In addition to zinc and its alloys, materials with comparable properties are also suitable.
Bei der Auswahl der geeigneten Werkstoffe ist noch folgendes zu beachten:
Die für die Aussenschicht 4 zur Anwendung gelangenden Metalle und Metalllegierungen müssen eine Abrieb- und Druckfestigkeit aufweisen, die mindestens so hoch ist wie diejenige von Kupfer und müssen sich mindestens so gut mechanisch bearbeiten lassen wie Kupfer. Zudem muss die Reproduzierbarkeit des Rasternäpfchenmusters von Druckform zu Druckform vergleichbar sein zu derjenigen bei aus Kupfer bestehenden Aussenschichten.When selecting the suitable materials, the following must also be observed:
The metals and metal alloys used for the
Natürlich müssen diese Metalle und Metalllegierungen auch den drucktechnischen Anforderungen genügen und insbesondere eine sehr hohe Güte der Oberfläche 4a der Aussenschicht 4 ermöglichen. Im weiteren ist es von Bedeutung, dass das Ausheben der Rasternäpfchen 5 in der Aussenschicht 4 mittels Laserstrahlen mit sehr grosser Geschwindigkeit erfolgen kann. Die letztgenannte Forderung ist vor allem für die Bearbeitung von Tiefdruckzylindern von sehr grosser Bedeutung.Of course, these metals and metal alloys must also meet the printing requirements and in particular enable a very high quality of the
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist unterhalb der metallischen Aussenschicht 4 eine wärmeisolierende Zwischenschicht 6 angeordnet, welche den Abfluss der bei der Laserbearbeitung entstehenden Wärme aus der Aussenschicht 4 in die Zwischenschicht 3 bzw. den Grundkörper 2 weitgehend verhindert. Diese Wärmeisolation kann einerseits durch Wahl eines Werkstoffes mit wärmeisolierenden Eigenschaften und andererseits durch die Dicke der Schicht 6 beeinflusst werden. Als mögliche Werkstoffe für diese wärmeisolierende Schicht 6 sind zu nennen: Kunststoff, Keramik, Metalle oder Metalllegierungen mit schlechterer Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff, aus dem die Aussenschicht 4 besteht. Solche Metalle mit schlechterer Wärmeleitfähigkeit sind z.B. Titan, Zinn, Zink u.s.w. Daneben sind selbstverständlich auch andere geeignete Wärmeisolationsmaterialien einsetzbar.In the embodiment shown in FIG. 2, a heat-insulating
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform kann die Aussenschicht 4 neben den bereits im Zusammenhang mit Figur 1 genannten Werkstoffen auch aus Kupfer gebildet sein.In the embodiment shown in FIG. 2, in addition to the materials already mentioned in connection with FIG. 1, the
Bei der Ausführungsform gemäss Figur 3 ist die Aussenschicht 4 als sogenannte Dispersionsschicht ausgebildet, die aus einem Träger- oder Matrixmaterial 8 und darin eingebetteten Partikeln 7 aus einem wärmeisolierenden Werkstoff besteht. Diese Partikel 7 können z.B. aus Kunststoff, Metalloxiden, Keramik, Siliziumkarbid, Molybdän und dergleichen Materialien sein. Als Träger- bzw. Matrixmaterial 8 kann z.B. Zink, Kupfer oder andere metallische Werkstoffe bzw. deren Legierungen verwendet werden.In the embodiment according to FIG. 3, the
Durch die Einlagerung der Partikel 7 in die Aussenschicht 4 können die die Laserbearbeitung massgeblich beeinflussenden Eigenschaften der Aussenschicht 4 positiv beeinflusst werden, so z.B. die Verdampfungsenergie, die Leitfähigkeit und die Absorptionseigenschaften der Schicht 4. Der Wärmeabfluss wird nicht nur wie bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 in Richtung zum Grundkörper 2 hin beeinflusst, sondern räumlich, d.h. auch in Richtung des Verlaufes der Aussenschicht 4. Anders ausgedrückt wird durch diese Partikel 8 auch der Wärmeabfluss in der Aussenschicht erheblich herabgesetzt, wodurch beispielsweise die Deformation von extrem dünnen Näpfchenwandungen verhindert werden kann. Die eingelagerten Partikel 7 werden bezüglich Form, Grösse und Anzahl pro Volumeneinheit so gewählt, dass die jeweiligen drucktechnischen Anforderungen (z.B. Druckqualität) erfüllt werden können.The incorporation of the
Eine weitere Ausführungsform ist in Figur 4 beschrieben. Bei dieser Variante wird vor der Laserbearbeitung auf die Oberfläche 4a der Aussenschicht 4 eine Deckschicht 9 aufgebracht, die aus einem abrieb- und verschleissfesten Material besteht, z.B. aus Chrom oder einem Metalloxid. Die Rasternäpfchen 5 werden dann direkt durch diese verschleissfeste Deckschicht 9 hindurch in das darunterliegende Material der Aussenschicht 4 eingearbeitet.Another embodiment is described in FIG. 4. In this variant, a cover layer 9, which consists of an abrasion and wear-resistant material, for example of chrome or a metal oxide, is applied to the
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Druckform 1 direkt nach der Laserbearbeitung für den Druck zur Verfügung steht, da die üblicherweise erst nach dem Gravieren aufgebrachte Chromschicht 9 nun bereits vorhanden ist. Das Material, das zur Bildung der Deckschicht 9 verwendet wird, sollte auf seiner Oberfläche ein sehr stabiles Oxid bilden, welches die Haftung anderer Werkstoffe sehr stark erschwert oder sogar verhindert. Dies ist beispielsweise bei Chrom der Fall. Beim Bilden der Rasternäpfchen 5 herausgeschleudertes Material, das am Rand des Rasternäpfchens 5 kondensiert, wird von dieser Oxydschicht der Deckschicht 9 abgestossen, so dass zwischen dieser Deckschicht 9 und dem abgelagerten Material keine haftende Verbindung stattfinden kann. Somit können im Randbereich der Rasternäpfchen 5 keine störenden Materialablagerungen erfolgen.This embodiment has the advantage that
Bei dieser Ausführungsform gemäss Figur 4 kann die metallische Aussenschicht 4 aus Zink oder seinen Legierungen oder auch anderen Metallen und Metalllegierungen einschliesslich Kupfer bestehen. Daneben ist es auch denkbar, die Aussenschicht 4 aus einem geeigneten Kunststoff herzustellen.In this embodiment according to FIG. 4, the metallic
Die Absorption der Laserstrahlen wird erhöht, wenn die zu gravierende Aussenschicht 4 zusätzlich mit einer schwarzen Schicht überdeckt wird. Diese Schicht kann aus einer chemisch oder elektrochemisch aufgebrachten Chrom- bzw. Chromatschicht bestehen. Die Schicht kann auch mittels eines Plasma- oder Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht werden und kann auch aus andern Materialien, wie z.B. Lack oder Kunststoffen, bestehen.The absorption of the laser beams is increased if the
Versuche haben folgendes gezeigt:
Mit CO₂-Lasern können bei einer Aussenschicht 4 aus unlegiertem Zink (Zn) die besten Materialabtragsleistungen erzielt werden. Doch haben Aussenschichten 4 aus reinem Zink den Nachteil, dass die drucktechnischen Anforderungen, wie insbesondere Druckbeständigkeit, nur schlecht erfüllt werden können.Experiments have shown the following:
With CO₂ lasers, the best material removal rates can be achieved with an
Demgegenüber konnte festgestellt werden, dass mit aus Zinklegierungen bestehenden Aussenschichten 4, die mit einem YAG-Laser bearbeitet wurden, eine bedeutend bessere Qualität der Rasternäpfchen 5 erzielt werden konnte und auch die bereits früher erwähnten drucktechnischen Anforderungen viel besser erfüllt werden können.In contrast, it was found that with
Trotzdem waren bei mit YAG-Lasern bearbeiteten Aussenschichten 4 aus Zinklegierungen bezüglich Materialabtragsleistungen keine Nachteile feststellbar.Nevertheless, no disadvantages were found in the case of
Daraus lässt sich schliessen, dass bei Verwendung von Zinklegierungen für die Aussenschicht 4 und bei Bearbeitung durch YAG-Laser sich die gewünschten Resultate erzielen lassen.From this it can be concluded that the desired results can be achieved when using zinc alloys for the
Claims (10)
- Process for the treatment of intaglio printing plates (1) which consist of at least one basic body (2) and of a metallic outer layer (4) carried by the latter, in which process the screen cups (5) are formed in the outer layer (4) by means of laser beams, characterized in that a printing plate (1) with a metallic outer layer (4) which consists of zinc or a zinc alloy or which contains zinc or a zinc alloy is used.
- Process according to Claim 1, characterized in that there is arranged under the metallic outer layer (4) a heat-insulating intermediate layer (6) which consists of an insulation material, for example plastic, or which is formed by a metal layer with lower heat conductivity than the outer layer (4).
- Process according to Claim 1, characterized in that particles (7) of a heat-insulating material, for example plastic, metal oxide, silicon carbide, ceramic or molybdenum, are embedded in the metallic outer layer (4).
- Process according to Claim 1, characterized in that, before the laser treatment, the metallic outer layer (4) is provided with a covering layer (9) consisting of abrasion-resistant and wear-resistant material, for example a metal oxide or chromium.
- Process according to Claim 1, characterized in that the outer layer (4) is provided with a black layer causing an increase in the absorption of the laser beams.
- Intaglio printing plate (1) suitable for the formation of screen cups (5) by means of laser beams and consisting of at least one basic body (2) and of a metallic outer layer (4) carried by the latter, characterized in that the outer layer (4) consists of zinc or a zinc alloy or contains zinc or a zinc alloy.
- Intaglio printing plate according to Claim 6, characterized in that there is arranged under the outer layer (4) a heat-insulating intermediate layer (6) which consists of an insulation material, for example plastic, or which is formed by a metal layer having lower heat conductivity than the outer layer (4).
- Intaglio printing plate according to Claim 6, characterized in that particles (7) of a heat-insulating material, for example plastic, metal oxide, silicon carbide, ceramic or molybdenum, are embedded in the metallic outer layer (4).
- Intaglio printing plate according to Claim 6, characterized in that the metallic outer layer (4) is provided with a covering layer (9) consisting of an abrasion-resistant and wear-resistant material, for example a metal oxide or chromium.
- Intaglio printing plate according to Claim 6, characterized in that the outer layer (4) is provided with a black layer causing an increase in the absorption of the laser beams.
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