CN1496859A - 凹版印刷用印版的制造方法、凹版印刷用的印版及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明建议了一种凹版印刷用的，尤其是旋转凹版印刷用的印版的制造方法，其中在印版表面上都设有网穴。同时这表面设有一层抗磨层。此外还建议了一种能按上述方法制成的印版，其中印版的表面有一层抗磨层，设置的网穴深度至少部分地进入抗磨层里。最后本发明还涉及这样一种印版在一种旋转凹版印刷的印刷装置中的应用。

Description

凹版印刷用印版的制造方法、凹 版印刷用的印版及其应用

技术领域

本发明涉及一种凹版印刷用的、尤其是旋转凹版印刷用的印版的制造方法，其中在这印版表面上设有网穴，还涉及一种凹版印刷用的、尤其是旋转凹版印刷用的印版以及这样一种印版在印刷装置中的应用。

背景技术

凹版印刷用的印版，也称为印刷滚筒或雕刻滚筒，主要是在一个雕刻装置里借助于一种机械雕刻机构形式的描绘机构或者借助于一种电子束或激光射束或者腐蚀来制造。

所要制版的原稿用一个扫描机构逐点逐行地进行扫描，以便获得代表所扫描原稿的色调值的图像信号。这图像信号根据制版的要求，例如根据一条预先规定的雕刻曲线进行校正并与一个网屏信号迭加用来制造印刷网屏。通过由图象信号和网屏信号的迭加而形成的描绘信号控制着描绘机构，该机构在轴向方向上在沿着旋转的印刷滚筒上运动而且一系列设置在印刷网屏上的凹坑或凹座，称为网穴，雕刻在印刷滚筒的外壳面里。按照上述原理而进行的原稿的扫描目前一般只还用电子扫描来进行。由扫描所提供的图象数据输入一个计算机并在此进行程序支持的处理和加工。在许多情况下当前已经不再需要扫描原稿了，因为照相经常已经作为数码数据而保有，而且文本和图形同样也可以以数码数据的形式在计算机里产生。计算机然后就提供图象信号，根据此信号或是机械地或是借助于激光直接雕刻或是借助一种激光掩模法在印刷滚筒的外壳面上生成网穴。所雕刻网穴的深度或者容积就规定了所要印刷的处于“黑”和“白”之间的色调值，在印刷技术术语里也称之为“深”和“浅”。

用于印刷过程的雕刻好的印刷滚筒然后卡入一台凹版旋转印刷机里。

在印刷之前每个网穴接纳了跟其容积有关数量的印墨，这个量对应于所要印刷的色调值。印刷时则使印墨由网穴转移到印刷材料上。

实际通常使用的凹版印刷滚筒一般包括有一个滚筒芯，它可由钢、铝或者新近也可由一种塑料合成物制成并且另外设有一层基层，例如由铜组成的。在这铜基层里，或者在另一层固有的涂覆层里雕刻入了网穴。由于铜的物理和化学特性，因而铜就具有良好的雕刻性能，这种性能对于产生高质量的印刷提供了支持。电镀涂覆的铜雕刻表面的厚度约为60μm至140μm。此外对所要雕刻的铜镀层进行抛光，这样使表面具有规定的微观粗糙度。紧接着借助一把金刚石雕刻刀用机电的方式将所要印刷的由图形和文字组成的信息以一种细的网穴网屏的形式刻到铜表面里去。

但是使用铜作为雕刻材料的不足之处在于：其硬度和抗磨强度相对较小。因而在凹版旋转印刷机里印刷时由于括墨刀对铜涂层的机械负荷随着运行时间的加长就可能出现磨损，这会降低印刷质量以及限制印刷滚筒的工作寿命并因此限制了印版的印数。为了改善已雕刻的铜镀层的抗磨损强度并因而提高印刷滚筒的使用寿命，实践中通常是在印刷之前将雕刻了的铜镀层去除油脂并接着设置一层由比铜更硬的金属，例如由铬组成的金属层，这例如可以通过一个电镀过程来实现。在将准备好的印版装入印刷机之前，要对涂覆层的表面进行抛光。

印刷之后用化学的、电化学的或机械的方法将这镀层以及这下面的包含了雕刻的铜镀层从印版上除去因此用于一个新的循环的印刷滚筒就提供用来制造另一种印版。

此外在凹版印刷中过去都是借助于化学的和/或电解腐蚀来制造印版，其结果都比较好。此处印刷滚筒覆盖了一层掩膜层，其中接着通过胶片原稿对掩膜进行摄影曝光并洗净掩膜，用例如氯化铁对铜表面进行腐蚀。

不足之处在于过程可靠性不够，而且图象的本色调显示不够好。此外对腐蚀方法进行了修改，其方法是对于掩膜层一方面选择一种所谓抗感光的，另一方面选择所谓抗热的。在这两种情况下掩膜层都通过一种激光束来曝光(也称为加上图形)。若是抗感光的，那么激光束就使阻抗层的所照射位置产生一种光化学转变，其中在腐蚀产生完好的掩膜之前还需要一个冲洗步骤。若是热阻抗的，那么激光束就一步按以下方法产生完好的掩膜：激光通过热加工在应该通过腐蚀产生网穴的地方将掩膜层去掉。两种方法都是复杂的，也就是它们具有相对的较多的工艺步骤。因此它们在实践中容易产生一些质量问题。此外它们也具有所有腐蚀法的基本缺点：也就是图象的半色调的表示比较差。

此外，众包周知的是，为了在一个印刷滚筒上制造网穴而使用了应用于材料加工的电子射束雕刻法，这种方法由于电子束的高能量以及电子束偏转和电子束几何形状都非常精密因而所表明的结果很好。此处用一种高功率密度的电子射束以高速将网穴发射入铜层里。由于电子束雕刻机的费用高、投资大至今在实践中并不将这种电子束雕刻使用于凹版印刷铜滚筒的雕刻，而只是在铜铁工业中用于板材制造的所谓组织构造轧辊的表面雕刻，用这种轧辊就在板材里轧制出这种组织构造。

另外已经试验将激光用于凹版印刷的雕刻，以便借助一个激光器对具有铜的外表层的印刷滚筒进行雕刻。但是由于铜对于激光来说是一个很好的反射体，因而所要使用的激光器要求有很大的功率以及尤其是很高的功率密度，以便将铜熔化。为了解决这个问题，已经建议用一种锌层来替代包含了雕刻的铜层。此时用一个激光束将这些网穴射入一个锌层里。总的来说锌的激光雕刻比用铜的时候需要较少的射束功率。这种方法的主要缺点在于：在工业实际中在一个凹版印刷滚筒上的镀锌比如果包含雕刻的镀层是铜的情况时实施起来要少一些可靠性。

如同在铜里雕刻时那样在锌层里时也必须按照插图(激光雕刻)设有一层抗磨层，例如由铬制成的，以便在这印刷机里实现足够的耐用时间。此外这问题在于：将铬镀到锌上同样也并不比将铬镀到铜上进行得更可靠，因而镀锌与镀铬的组合就复杂化了。因而必须采用其它的工艺步骤。除了锌的操纵比较困难之外特别在与铬组合的情况下其清除也是一个问题。

发明内容

因此本发明的任务就是创立一种开头所述类型的工艺方法，用这种方法可以制造和提供持久地保证良好印刷结果的印版，其中这些印版应该可以不必改动印刷装置就能在印刷装置里使用，正如以前应用于通常制造和设计的印版那样。

按照本发明的工艺方法解决此任务的方法是使表面设有一层抗磨层。

铜的维氏硬度范围从40kp/mm²(软)至110kp/mm²(硬)。铬的维氏硬度从120kp/mm²(软)至760kp/mm²(硬)-见“材料冶金(Stoffhütte)”，第4版，1978，第1102，1103页。对于按本发明所述的抗磨层来说较为有利地原则上考虑所有比铜具有更大维氏硬度，也就是大于110kp/mm²的材料来构成这个层。

在通常设计成所谓印刷滚筒的印版上的铜用作为真正的雕刻层。以前，如开头所述那样，为了提高印版在其按规定的使用期间的寿命，就在这铜层上镀了铬。也就是说以前在印版上要镀上两层，为此必须必须准备两个单独的电镀槽，并因此必须进行两次单独的电镀涂覆过程。

按照本发明原则上在印版上只镀一层，这就整体上来说大大减少了制造印版的时间和制造成本。此外规定的抗磨层不一定都要电镀，这同样具有优点：在按规定的印刷使用时间到达之后经常可以用比以往更简单的措施使这抗磨层又与印版分离开。

而按本发明的解决方案的优点在于：抗磨层可以根据所希望的目的专门针对一种这样结构设计的印版所希望的应用情况来选择，也就是：可以考虑到构成抗磨层的可供使用的材料来选择或者调整抗磨层的硬度。这种选择也可从印版上除去抗磨层以后的磨损来进行，这是在结束了印版的按规定的利用周期之后并按照与之有时也有关的废物排除准则将这印版去掉之后。

按照本发明的一种特别有利的设计方案，这工艺方法的设计应保证在印版上在形成网穴之前就形成抗磨层。因而可以实现使抗磨层成为印版的真正的雕刻表面或者雕刻层。因而更为有利地可以在形成网穴过程结束之后，也就是直接在印版抗磨层里的雕刻或插图过程结束之后并没有其它花费时间的准备步骤就可以将这一定程度上完成的印版装入到印刷装置里以便进行印刷。只是在一定条件下需要去除在雕刻或加插图过程中所产生的废弃材料，或者需要去毛刺以及必要时还要接着研磨、抛光或清洗。通过这种所建议的有利的其它的方案改变明显地减少了制造印版的时间，也降低了所花费的成本。

必须强调的是，这种在一定条件下必需的再处理步骤原则上可以在真正雕刻时就实施了，但在一定条件下在按照规定选择抗磨层的材料时就完全不需要了。

更为有利的是这抗磨层可以是一个所谓硬材料层，例如用于切削加工工具如钻头、铣头和车刀的表面涂覆层这样的材料层，以提高其使用寿命。原则上每种当前技术中应用于这种目的的已知硬材料，例如碳化硼及其衍生物都是适合的，因而此处只是举例列举了这种材料。

但是抗磨层也可以更加有利地由一种复合材料构成，这种材料例如由一种塑料和含在里面的颗粒状元件组成的混合物构成。颗粒状元件可以优选是石英砂。

按照本发明的另外一种设计方案这抗磨层也可以由一种金属层构成，其中这金属层一方面可以由元素金属构成，而另一方面也可以由金属合金构成，其中选择的层是否按上面所说的由一种金属材料、一种硬材料或者一种复合材料所构成这也取决于印版中所想要的或者说所要保证的性能，也关系到用印版印刷的种类、还取决于抗磨层以后必要的磨损和印版或者说印版抗磨层的雕刻的实施。

抗磨层通常可以通过一些已知的涂层工艺方法，如优选是CVD-法和PVD-法(化学蒸汽喷镀，物理蒸汽喷镀)来实现，其中这些技术也已在更大的规模进行了工业试验，而且是可以控制的。

硬材料层和金属层可以按这种方法借助于这些已知的工艺方法高精密地保证镀层的均匀性以及所希望的镀层厚度镀覆到此处所说的印版的表面上。

有利的是例如与金属层的镀覆有关联地将这些金属层电镀到印版上，但其中金属层也同样可以最后借助于前述的PVD和CVD法进行涂覆。

所述的复合材料可以例如借助于一个喷涂过程而涂覆到印版表面上用来形成抗磨层，并然后进行热处理硬化和/或也用电子辐射进行硬化。

层厚可以优选地这样来选择，这最终适合于所有种类的镀层组成和这些层的涂覆，从而至少局部地在抗磨层里就形成了这些网穴。这种网穴就是将抗磨层涂覆在一层之前就已涂在印版上的传统所用的例如由金属，如铜、或锌构成的涂层上，或者涂在一层非金属层上，而且只是靠表面的部位用抗磨层构成，而这些网穴在网穴底部范围内都设置在位于抗磨层下面的层里面，但是也可以放弃在抗磨层下的一个单独的层来设计抗磨层的厚度，最好使网穴完全设计在抗磨层里。

由于设计在一个印版表面里的网穴的深度，若不考虑例外情况的话，通常比较有利地位于15至35μm范围内，因而抗磨层比较有利地设计成20至50μm厚的范围同，其中借助于已知的CVD-和PVD方法可以没有困难地制造小于等于10μm范围内的层厚，此外也可以至15忍气吞声范围内，也就说也借助于这些已知的PCV-或CVD涂层方法可以在印版上制成这样的抗磨层，在这抗磨层里甚完全都设计有网穴，而这些网穴并不碰到位于下面的涂层，如果有的话。

在按本发明所建议的抗磨层中，设置于其中的网穴也可以按任意适合的方式进行设计，例如通过各种不同的本身已知的方法，例如借助于一种机械的雕刻工具或者一种借助激光的雕刻。这些不同的雕刻方法也要考虑构成抗磨层的材料来进行选择。

一种机械的雕刻工具例如是一种由适当成型的金刚石所制成的雕刻刻刀。

借助激光的一种雕刻方法可以比较有利地这样来选择，从而借助于激光直接形成网穴，也就是说高能激光在抗磨层里以三维形式(长度、宽度、深度)直接形成了网穴。

但是这同样又与构成抗磨层的材料、与材料的种类、生成网穴的可操作性、按本发明设计的印版的力求的使用寿命以及抗磨层以后的可磨损性等有关，因而也可以比较有利地通过腐蚀来制成网穴，其中事先在进行腐蚀之前设置了一个光阻抗或者一个热阻抗用于形成一个在抗磨层上的腐蚀掩膜。同样这些本身就众所周知的腐蚀雕刻技术，正如它们以前就已应用在由铜制成的印刷滚筒里那样，网穴已经制成在其中了，按照本发明，这些技术原则上也可以在此处与抗磨层的腐蚀结合应用。这也适合于本发明的另外一种有利的改进方案，其方法也就是借助于激光使腐蚀掩膜曝光。

最后有利的是这样改进这种方法，使抗磨层的表面以一种予先规定的粗糙度粗糙生成，以便保证在摩擦层的表面和印刷时与之对应的所要印刷材料的表面之间的规定大小的摩擦阻力。

这种粗糙度最好对应于优选通过抛光和/或研磨表面所生成或达到的所谓微观粗糙度。

为了解决上述任务，一种凹版印刷用的、尤其是旋转凹版印刷用的印版在表面上具有一层抗磨层，其中在印版的表面上设有网穴，这些网穴的深度至少部分地设在抗磨层里。

上述有关其制造方法的优点同样也适合于这样一种印版，这种印版的优点也在于：相对于现有技术所熟知的印版来说按本发明的印版结构也大大简化。印版，包括生成网穴，也就是说直至其插入图都可以全套地完成并一直保存至印版被使用于插入图。若印版的雕刻表面如同对于传统制成的印版那样，由锌或铜组成，那么储存也就不可能了，因为锌和铜表面经受了一种老化作用，这种老化就不允许在没有另外的制造工序时随后就进行插入图并随后镀铬。

上面所述的印版可以优选地按照此方法根据一个或多个工艺步骤制成，如上面详细所述的那样。但是也可以应用根本不同的其它工艺步骤来制造按本发明的印版。

在对上述按本发明的印版加上插图之后或者在按照本发明的工艺方法制成印版之后可以将印版装入一个印刷装置里，尤其是装入一个旋转印刷机里，以便按规定对所要印刷的材料进行印刷。

以下再次对本发明进行更加详细的总结说明。

凹版印刷，尤其是旋转凹版印刷用的印版的制造方法的起点是一种基本设计成圆柱形的印版，这种印版通常包括一个钢芯，但原则上也可以由其它材料，例如由塑料制成。在这钢芯上可以生成一层铜基层，它是借助于已知的涂覆技术而涂到钢芯上的。但是也可以将其它的金属基层涂覆到钢芯上，例如一个锌基层。在这金属基层上然后镀上一层抗磨层。抗磨层的厚度可以使随后对印版的加插图，也就是生成网穴都在这抗磨层里进行，而这些网穴并不作用到位于其下面的金属基层上，也就是说网穴并不钻入位于其下的金属基层里。

但是应该指出，原则上在这抗磨层之下不需要设有基层。但也可以使这抗磨层直接设置在印版的芯元件上，不管是由钢制成的还是由其它材料制成的。

在抗磨层涂覆之后，就按本身就熟知的方式给印版加插图，这可以根据选择的情况借助于不同的雕刻技术来实现。

随后这插上图的印版，也就是说设置了雕刻的抗磨层通过抛光和/或研磨进行了一种表面处理。抛光和/或研磨应保证实现予先规定的表面粗糙度或表面微观粗糙度。抛光和/或研磨用于去除抗磨层上不想要和残留物，这些残留物是在雕刻时或者插入图时所产生的。因而也就去掉了毛刺。在抛光和/或研磨之后可以接着进行一种分开的清洗。但是这些加工步骤也可以在雕刻或者加插图时在一个工作步骤里进行。与抗磨层的材料有关地对于规定的材料来说根本就没有必要在插入图之后实施研磨工序、抛光工序或者清洗工序。

即使必需要有研磨过程、抛光过程或者清洗过程，这种过程与相应的工序，如同在常规的由铜或锌构成的雕刻层中在印刷之前通过费事的镀铬并接着抛光所必须要的工序那样相比就要求不一样的少得多的花费。

在这些制造工序之后印版原则上就能够装入在一个印刷装置或者旋转印刷机里用于规定的用途，并且按规定对要印刷材料进行印刷，这是借助于本身所熟知的印刷过程而进行的。

为了在按规定的印刷之后能够重新应用印版，要在印刷过程之后将这包含有插图部分的抗磨层与印版分离开，从而使印版，尤其是印刷滚筒提供用于印版的一个新的制造循环，这原则上可以多次进行。抗磨层的去除可以通过化学的、电化学的或者机械的方法，根据抗磨层的种类而进行。

Claims (27)

1.凹版印刷、尤其是旋转凹版印刷用的印版的制造方法，其中在印版的表面里设有网穴，其特征在于，表面设有一层抗磨层。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成网穴之前在印版上设有抗磨层。

3.按权利要求1或2中的一项或两项所述的方法，其特征在于，抗磨层是一种硬材料层。

4.按权利要求1或2中的一项或两项所述的方法，其特征在于，抗磨层是一层复合材料层。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，复合材料由一种塑料和颗粒状元件的混合物构成。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，颗粒状元件由石英砂构成。

7.按权利要求1或2中的一项或两项所述的方法，其特征在于，抗磨层是一种金属层。

8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，金属层由铬构成。

9.按权利要求1，2，3，7和8中的一项或多项所述的方法，其特征在于，借助于一种PVD法(物理蒸气喷镀)或CVD法(化学蒸气喷涂)在印版上形成层。

10.按权利要求7所述的方法，其特征在于，金属层是用电镀生成在印版上的。

11.按权利要求1至10中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，层厚的选择应保证网穴至少部分地设置在该层里。

12.按权利要求1至10中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，网穴完全设置在该层里。

13.按权利要求1至12中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，抗磨层层厚在20至50μm之间。

14.按权利要求1至13中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，在印版表面里的网穴的深度在15至35μm范围内。

15.按权利要求2至13中一项或多项所述的方法，其特征在于，网穴通过雕刻设置在抗磨层里。

16.按权利要求15所述的方法，其特征在于，借助于一种机械的雕刻工具进行雕刻。

17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，借助于激光进行雕刻。

18.按权利要求17所述的方法，其特征在于，借助于激光直接形成网穴。

19.按权利要求2至16中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，网穴在抗磨层里通过腐蚀而形成。

20.按权利要求19所述的方法，其特征在于，在进行腐蚀之前涂覆了一种光阻抗或热阻抗用以在抗磨层上形成一种腐蚀掩膜。

21.按权利要求19所述的方法，其特征在于，腐蚀掩膜借助于激光加入插图。

22.按权利要求1至21中任意一项或多项所述的方法，其特征在于，抗磨层表面作成粗糙的，具有预定的粗糙度。

23.按权利要求22所述的方法，其特征在于，所述粗糙度对应于微观粗糙度。

24.按权利要求22或23的一项或两项所述的方法，其特征在于，粗糙度通过抛光和/或研磨表面而生成。

25.凹版印刷、尤其是旋转凹版印刷用的印版，其中在印版表面上生成有网穴，其特征在于，表面有一层抗磨层，这些网穴的深度至少部分地生成至抗磨层里。

26.按权利要求25所述的印版，按权利要求1至23中任意一项或多项所述的方法制成。

27.按权利要求25所述的印版在一个旋转凹版印刷用的印刷装置中的应用。