DE2241850B2

DE2241850B2 -

Info

Publication number: DE2241850B2
Application number: DE2241850A
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: 1976-01-02
Also published as: JPS5347721B2; DE2241850A1; GB1425340A; US3931458A; CH562684A5; JPS4987401A; DE2241850C3

Description

Die Erfindung betrifft die Druckformherstellung unter Ausbildung der Rasterpunkte mittels eines Energiestrahles insbesondere eines Laserstrahles.

Es ist bekannt, Druckformzylinder mit einem der Bildvorlage entsprechend energiemodulierten Laserstrahl zu gravieren, wobei jeder einzelne Energieimpuls zur Herstellung einer Gravurzelle dient, deren Flächenabmessung oder Tiefe von der Energie des Impulses abhängt. Bei einer ebenfalls bekannten, speziellen Ausführungsform werden in der Druckformoberfläche Zellen ausgebildet, die eine der maximal erforderlichen Drucktiefe entsprechende Tiefe haben und mit einem vom Laserstrahl leichter zersetzbaren oder verdampfbaren Material gefüllt sind. Die Intensität und Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahles werden so gewählt, daß nur das Filmmaterial der Energie der einzelnen Abtastflecke entsprechend tiefenmoduliert wird. In beiden Fällen ist der Variationsbereich für die Modulation von Energie und/oder Frequenz eines solchen der Gravurzellenerzeugung dienenden Energiestrahles aber begrenzt und ermöglicht nur eine relativ eng begrenzte Anzahl von Tiefen- und damit Bildtonstufen. Mit derart vergleichsweise wenig Bildton- oder -gradationsstufen läßt sich aber die heutzutage insbesondere für die Farbbildwiedergabe geforderte Bildgüte nicht erreichen.

Wenn man mit Hilfe eines Tiefdruckzylinders sämtliche Gradationsstufungen wiedergeben will, muß jede Zelle auf ihrer Oberfläche eine Volumenvariation aufweisen, die von Null bis zu einem Höchstwert reicht und zur En:ielung einer guten Tonmodulation sehr vielstufig sein muß. Der Übergang /wischen aufeinanderfolgenden Stufen darf bei einer kontinuierlichen Tonvariation oraktisch keinen sichtbaren Kontrast hervorrufen. Um bei einer Tonvariatioa zwischen einer maximalen und einer minimalen Druckdichte solche weichstufigen und gleichzeitig scharfen Druckergebnisse zu erzielen, bedarf es einer Tonstufenzahl in der Größenordnung von 200, dh-, jede Zelle auf der Druckzylinderfläche muß 200 verschiedene, mögliche Variationen ihres Volumens (in bezug auf Flächenausdehnung und/oder Tiefe) aufweisen können. Wenn man nun in der eingangs beschriebenen,

ίο bekannten Art mit einer kontinuierliche Pulse aussendenden Energiequelle, z.B. einem Laserstrahl, diese vielstufige Gradationsskala erzielen wolke, müßte ihre Energie und/oder Frequenz dementsprechend, d.h. entsprechend z. B. 200 verschiedenen Gravurleistungen,

moduliert werden. Es bedarf keiner besonderen Begründung, daß diese Forderung nur mit einer praktisch schwer erzielbaren Energiemodulations- Frequenz erfüllbar ist. Die Erfindung schafft nun einen Weg, dieses Ziel einer vielstufigen Gravurleistung mit Hilfe einer Energiequelle, insbesondere eines Laserstrahls, zu erzielen, deren Energie und/oder Frequenz geringstufiger oder vorzugsweise überhaupt nicht moduliert, d. h. konstant ist, um dadurch die vorerwähnten Schwierigkeiten einer vielstufigen Modulation der Energie und/oder Frequenz der Strahlenquelle selbst zu umgehen.

Die Erfindung ist bei einem Verfahren zur Druckformherstellung unter Ausbildung der Rasterpunkte mittels eines Energiestrahls insbesondere eines Laser-Strahls dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rasterpunkt von einer in der Punktmitte beginnenden Spiralbahn des Energiestrahls beschrieben wird, die je nach Tonwert unterschiedliche Steigung hat, wobei die dem Energiestrahl ausgesetzte Fläche des Rasterpunkts durch eine überschüssige Außenteile der Spirale abhaltende Blende begrenzt ist.

Bei der praktischen Durchführung läßt man den gebündelten Strahl im Mittelpunkt einer Gravurzelle beginnen und anschließend die Zellenfläche auf einer kontinuierlichen Bahnlinie überlaufen, deren Verteilungsausmaß auf der Zellenfläche um so größer ist und/oder deren benachbarte Bahnabschnitte um so enger aneinanderliegen, je höher die Dichte des diesem Zellenort entsprechenden Punktes der Bildvorlage ist.

Dem Verteilungsausmaß entspricht dann der Außendurchmesser und dem Abschnittsabstand die Steigung der Spirale. Mit diesem Prinzip der Strahllaufbahn-Regelung kann man eine Gravurskala erreichen, die beliebig vielstufig bis sogar praktisch stufenlos sein

so kann. Es ist zwar aus der FR-PS 15 16 547 bereits ein Druckverfahren bekannt, bei dem die Ausbildung eines Rasterpunktes in Form einer Spirale erfolgt, jedoch nur bei Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, die die entsprechende Unterbrechung des Strahls leicht gestatlet.

Bei sehr enger Bündelung und/oder beschränktem Energieinhalt des Energiestrahls kann die Zellenfläche im ganzen oder abschnittsweise, z. B. in ihrerr Mittenbezirk, auch mehr als einmal vom Energiestrah

iio überlaufen werden, um z. B. eine besonders große Ätztiefe zu erzielen. Die entsprechende Wirkung triti z. B. ein, wenn man benachbarte Bahnabschnitte, ζ. Β die zentralen Windungen einer Spirale, auf weniger al; Strahldurchmesser aneinander schließen läßt, so daC

Ls eine örtliche Überlappung von Strahleinflüssen eintritt Man kann auch die Abstände benachbarter Bahnab schnitte, z. B. die Spiralsteigung, von der ZellenmitK nach außen hin vergrößern.

Ersichtlicherweise kann man für die Durchführung der Erfindung mit besonderem Vorteil hochfrequente, d. h. in der Größenordnung von MHz pulsierende Laserstrahlen mit vergleichsweise niedrigem Energiegehalt verwenden.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen:

Es sei davon ausgegangen, daß einerseits die Gravurzelle größten Volumens einen Durchmesser von 120 μ und eine dementsprechend erforderliche Tiefe von 35 μ und andererseits die kleinste, gerade noch eine sichtbare Drucktonung liefernde Gravurzelle einen Durchmesser von 30 μ und eine Tiefe von 2 μ besitzt, und fernerhin angenommen, daß unter der Voraussetzung einer Ultraschall-Modulation der Bahnspur der Energieinhalt jedes Strahlimpulses eine Ätzleistung entsprechend einem Volumen von 200 μ³ hervorbringt. Dann bedarf es theoretisch für die Schaffung der größtvolumigen Gravurzelle etwa 2000 Impulse und für die Schaffung der kleinstvolumigen Gravurzelle etwa 700 Impulse.

Theoretisch läßt sich zwar eine solche Modulation von Frequenz oder Impulsratenwiederholung erzielen. Es bedarf aber keiner Erklärung, daß sich diese Modulationsart in der Praxis bei der erforderlichen Arbeitsfrequenz nur sehr schwierig durchführen läßt. In diesem Fall wird nämlich die Zahl der bezüglich Frequenz und Energieinhalt konstanten Impulse, die jeweils auf eine Einzelzelle einwirken, durch die Zeitdauer bestimmt, während der dieser hochfrequent pulsierende Strahl diese Zelle beaufschlagen darf.

Zur Erzielung der größten Ätzleistung, d. h. zur Schaffung einer Gravurzelle größten Volumens, muß der Strahl während der gesamten Zeitdauer auf die Zellfläche einwirken.

Um andererseits eine Gravurzelle irgendwie mittleren Volumens, also beispielsweise eine Halbtonzelle auszuätzen, darf der Strahl nur während eines Teils der vollen Zeitdauer auf die Zellfläche einwirken und muß sich während der restlichen Zeitdauer außerhalb des Zellgebietes befinden.

Diese zeitweise Fernhaltung des Strahls vom Zellgebiet läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man ihn innerhalb der Modulationsapparatur ausblendet.

Da die Zeitdauer der beherrschende Faktor bei der Modulation der Energie ist, die auf einem speziellen, von der Zelle bestimmten Gebiet verteilt ist, ließen sich beispielsweise günstigere Ergebnisse unter Zugrundelegung der Annahme erzielen, daß sich die Dauer der einzelnen Impulse in der Weise modulieren läßt, daß auf jeder einzelnen Gravurzelle jeweils während der gleichen Zeitdauer unterschiedlich hohe Energieniveaus konzentriert werden.

Statt dessen kann man auch die Strahlfokussierung oder -bündelung von Zelle zu Zelle modulieren. Dann hängt innerhalb gleicher Einwirkungsperioden die Gesamtgravurleistung auch von der Energieflächenverteiking der einzelnen Impulse auf der Zellfläche ab. Diese Strahlfokussierungs-Modulation gelingt beispielsweise mit Hilfe eines vom Strahl durchflosseneu Fokussierungskristalls, der durch einen entsprechenden, elektronischen Steuerkreis aktiviert wird.

Die Strahlbündelung erzielt man auf irgendeine bekannte und übliche Weise, /.. B. unter Benutzung von elektronisch oder mittels Ultraschall gesteuerter Modulation, indem man z. B. bei den ersterwähnten Methoden mit Kristallen und bei den zweitgenannten Methoden mit Interfcrenzohänomcncn arbeitet.

Das vom Strahl durchlaufende Babnmuster kann man je nach Musterstruktur in verschiedener Art festlegen. Im bevorzugten Fall der Strahlbahn in Form einer Spirale steuert man den Spiralradius mit Hilfe von zwei gegeneinander um 90° versetzt arbeitenden und richtig synchronisierten Ablenksystemen. Derartige Apparaturen sind aus der Lichtstrahl- und Elektronenoptik wohl bekannt.

Für die Erfindungsdurchführung, bei der der Ätzstrahl ίο jede Gravurzelle auf einer Spiralbahn überfährt, deren Ausmaß der Tonabstufung des zugeordneten Originalbildpunktes entspricht, gelten folgende rechnerische Grundlagen:

Die Gleichung für eine typische Spirale lautet bekanntlich

In r = a ■ θ

in der r den Radius der Spirale, a das Inkrement und θ die Strahl-Wandergeschwindigkeit, d. h. den Winkel des ίο Radius, bedeutet. Da für θ die Gleichung gilt

"30

mit η gleich der Zahl der je Sekunde vom Ätzstrahl durchlaufenen Spiralwindungen, ergibt sich weiter

und

30 ■ In /■

Im vorliegenden Anwendungsfall entspricht r der halben Diagonale der Gravurzelle und besitzt daher einen Festwert, der von der — über die Druckfläche hinweg konstanten — Zellengröße abhängt. Für die vorherrschend üblichen, quadratischen Zellen von 120 μ Kantenlänge ist r = 85 μ. Der in der letzten Formel enthaltene Klammerausdruck ist also eine geometrische Konstante, d. h.

„ = K ■ '

(I

oder in Worten: die Zahl der pro Sekunde vom Ätzstrahl abzulaufenden Spiralwindungen kann durch Einstellung des Wertes von a geregelt werden.

In den Zeichnungen isl die Erfindung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 den Weg des Ätzstrahls auf einer quadratischen Gravurzelle mittlerer Tönung,

Fig. 2 den Weg des Abtaststrahls auf einei quadratischen Gravurzelle tiefer, d. h. Schattentönung, ss Fig. 3 einen Schnitt durch die Druckflächenoberschicht im Gebiet der Gravurzclle gemäß F i g. 1,

F i g. 4 einen Schnitt iihnlich F i g. 3 für die Gravurzelle gemäß F i g. 2,

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Geräteein Λο heilen einer erfindungsgemäß arbeitenden Ät/.appara tür,

F i g. 6 eine schemaiische Darstellung ähnlich F i g. 5 die eine abgewandelte Äizstrahl-Steuerungsanlagt zeigt.

hs F i g. 7 eine schematische Darstellung einer zu Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ge eigneten Apparatur an sich bekannten Grundaufbau: und

F i g. 8 eine schaubildliche Teilansicht der Apparatur gemäß F i g. 7.

Die F i g. 1 und 2 zeigen im Schemabild das Erfindungsprinzip unter Zugrundelegung eines spiralförmigen Wanderweges aufeinanderfolgender Ätzstrahlimpulse gleichen Energieinhalts auf der Fläche einer einem Rasterpunkt entsprechenden Gravurzelle. Dabei soll durch die Kreise die — infolge der angenommenen Energiekonstanz durchweg gleich große — Brennfläche der aufeinanderfolgenden Strahlimpulse und durch die gestrichelte Linie der spiralförmige Wanderweg der Atzstrahlimpulse versinnbildlicht werden. Wenn eine Gravurzelle entstehen soll, die einer mittleren Tonstufe im Original entspricht und etwa die Ätztiefe gemäß F i g. 3 aufweist, wird die Steigung der Spiralbahn groß gewählt, so daß die durch eine Strahlblende begrenzte Gravurzellenfläche in nur wenigen Spiralwindungen überfahren wird. Bei einer Gravurzelle z. B. größter Ätztiefe gemäß F i g. 4 andererseits, die also einem Schattenton im Original entspricht, liegen die Spiralwindungen eng aneinander, und entsprechend vielfach mehr Ätzstrahlimpulse treffen auf die Gravurzellenfläche auf, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist.

Aus den F i g. 5 bis 8 ist der schematische Aufbau einer zur Erfindungsdurchführung geeigneten Strahlsteuerungsapparatur ersichtlich. Da ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin liegt, daß der Ätzstrahl im Prinzip nicht nach Energie und/oder Frequenz, sondern bezüglich seines Wanderweges auf der Gravurzellenfläche moduliert wird, befindet sich zwischen Strahlenquelle und zu ätzender Druckfläche kein elektronisches, sondern ein z. B. akusto-optisches Strahkteuersystem. Dieses kann durch eine Strahlfokussierungsanordnung ergänzt werden. In den F i g. 5 bis 8 sind gleichwirkende Apparaturgruppen mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Grundbestandteile einer solchen Strahlsteueranlage sind also das Originalabtastgerät 1, das der Tonabstufung entsprechend modulierte Helligkeitssignale abgibt, der Helligkeitssignalumwandler 2, der entsprechende elektrische Signale, möglicherweise in Digitalform abgibt, das Ultraschallgerät 3, das diese elektrischen Signale in zwei z. B. sin x- und cos x-Signale umwandelt, welche getrennt voneinander auf zwei z. B. kristall-optische Ablenksysteme Aa und Ab übertragen werden, die einen von der Strahlenquelle 5 gelieferten, z.B. COj-Laserstiahl in zwei lotrecht zueinander stehenden Koordianten ablenken und dadurch zu dem erfindungsgemäßen, spiralförmigen Wanderweg 6a au einer Gravurzellenfläche der z. B. zylindrischen Druck fläche 6 zwingen.

Dabei ist, um es zu wiederholen, die Anzahl der au die Fläche einer Gravurzelle gerichteten, unter siel energiegleichen Strahlimpulse von Zelle zu Zeil« konstant, d. h., der Strahlübergang von einer Zelle zui nächsten erfolgt in konstanten Zeitintervallen. Be stärkeren Tonwerten bearbeitet die gesamte Impulsse ίο rie die Zellenfläche, während bei schwächeren Tonab stufungen entsprechenden Zellen der Strahlwanderwej das Zellenflächenausmaß überschreitet und, soweit ei sich außerhalb desselben befindet, in den Bereich einei im Ablenksystem Aa, Ab angeordneten Maske gerät, di< die überschüssigen Strahlimpulse absorbiert.

Bei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten, abgewan delten Ausführungsform der Anordnung wirkt da: Ultraschallgerät 5 nicht nur auf die beiden Strahiablenk systeme Aa, Ab, sondern unter bestimmten Vorausset

jo zungen, z. B. bei Zellen, die extremen Tonabstufungei zugeordnet sind, auch noch auf eine z. B. mit einen brennweitenmodulierbaren optischen System ausge statteten Strahlfokussierungsgerät 7 ein. Durch diesei Gerät wird der Querschnitt und damit die Intensität de auf einen Zellenpunkt auftreffenden Energie eine:

Strahlimpulses moduliert, so daß das die Ätzleistunj

mitbestimmende Ausmaß der Wärmeenergiestreuunj

in die Zylindermasse hinein Einfluß gewinnt.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine zur Erfindungsdurchfüh rung geeignete Anlage, die in bezug auf dei Synchronantrieb von Originalabtastgerät 1 und Druck zylinder 6 und die Zusatzeinrichtungen zur Erzeugung von Farbauszügen einen bekannten Aufbau besitzt. Di« den Originalbildfilm tragende Abtasttrommel 1 ist mi der Belichtungstrommel 6, die das Filmmaterial für di< einzelnen Farbauszüge trägt, über eine Führungsspinde 16 verbunden, die von einem mit Innengewindi versehenen Stein 16a umspannt ist, der bei ortsfesten Abtast- und Gravierorgan eine spiralige Abtastung voi

Orighal und Druckfläche gewährleistet. Die Spektral zerlegung und Weiterverarbeitung des Abtastlichte erfolgt in der in F i g. 7 angedeuteten bekannten Weise.

Die in F i g. 7 rechts abgebildeten Apparaturgruppei

2 bis Aa, Ab entsprechen den an früherer Stelle ii Verbindung mit der Schema- F i g. 5 bezüglich Aufbai und Arbeitsweise beschriebenen Systemteilen
benötigen daher keiner erneuten Erläuterung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckformherstellung unter Ausbildung der Rasterpunkte mittels eines Energiestrahles insbesondere eines Laserstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rasterpunkt von einer in der Punktmitte beginnenden Spiralbahn des Energiestrahles beschrieben wird, die je nach Tonwert unterschiedliche Steigung hat, wobei die dem Energiestrahl ausgesetzte Fläche des Rasterpunktes durch e^!ne überschüssige Außenteile der Spirale abhaltende Blende begrenzt ist

2. Druckformherstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei impulsweise arbeitendem Energiestrahl der zeitliche Abstand aufeinan derfolgender Impulse so klein ist, daß sich die den einzelnen Impulsen entsprechenden Brennpunkte überlappen.

3. Druckformherstellung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennfläche des Energiestrahles größer als der Abstand benachbarter Spiralwindungen ist.

4. Druckformherstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Spiralbahn nach außen zunimmt.

5. Druckformherstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl in gleichen Zeitabständen von Rasterpunkt zu Rasterpunkt verlagert wird.