JP2011521805A - 証券を生産するための凹版印刷版の製造の方法とシステム - Google Patents

Abstract

証券を生産するための凹版印刷版を製造する方法であって、レーザビーム（２）を使用して、レーザ彫刻が可能な印刷版材（１）、特にレーザ彫刻が可能な金属製の印刷版材（１）の表面に凹版印刷パターン（３、３．１、３．２、３．３）を直接に彫刻するものであり、見当を合わせて順次実行される複数の個別の彫刻ステップで、印刷版材（１）のレーザ彫刻を１層ずつ実行することにより、印刷版材（１）の表面に凹版印刷パターン３、３．１、３．２、３．３）を所望の彫刻深さまで段階的に彫刻し、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、彫刻された印刷版材（１）の表面をクリーニングして、レーザ彫刻工程の残留物を除去する方法が記載されている。

Description

本発明は一般に、紙幣、印紙、証紙または証票、身分証明書、旅券などを含む証券を生産するために使用する凹版印刷の分野に関する。

より正確には、本発明は、枚葉紙または巻取紙に証券を凹版印刷するための凹版印刷版を製造する方法およびシステムであって、印刷版材（ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｍｅｄｉｕｍ）、特に金属製の印刷版材の直接レーザ彫刻に基づく方法およびシステムに関する。

証券を生産するための凹版印刷版を直接レーザ彫刻によって製造することは当技術分野において既に知られている。

例えば、国際出願ＷＯ９７／４８５５５Ａ１は、金属製印刷版材に直接に彫刻する方法を開示しており、この方法では、所望の輪郭内の所望の貫入深さに位置する決められたツール軌道をたどるようにレーザ彫刻ツールなどの精密彫刻ツールを誘導して、その所望の輪郭内のその所望の深さに位置する材料を印刷版材から除去する。この彫刻工程は、レーザ彫刻ツールが、彫刻する凹版印刷パターンに対応する決められたツール経路をたどるという点で、本質的にベクトル型である。

欧州特許出願ＥＰ１３３４８２２Ａ２は、凹版印刷版または凹版印刷シリンダを直接にレーザ彫刻する方法および設備であって、パルスＮｄ−ＹＡＧレーザデバイスが発生させるレーザビームによって彫刻を実行する方法および設備を開示している。２つのデカルト軸に沿って移動することができるコンピュータ制御のモータ駆動式プラットホーム上に、レーザ彫刻が可能な印刷版材が取り付けられる。このコンピュータは、パルスレーザデバイスの動作および作動も制御する。パルスレーザデバイスは垂直に移動できるように取り付けられ、彫刻する版上へのレーザビームの集束を補正し、調整するため、このコンピュータによって制御されたモータによって、プラットホームに対するパルスレーザデバイスの高さを調整することができる。印刷版の全表面のうち限られた部分だけを占める決められた彫刻領域内の所望の一点にレーザビームを集中させるフォーカルレンズ（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｓ）上にレーザビームを誘導するため、ガルバノメトリックモータ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｒｉｃ モータ）を備える光学系が使用される。このパルスレーザデバイスは特に、通常の連続作動型のレーザデバイスのパワーよりも大幅に高いパワーを有するパルスを発生させるように設計される。この解決手段の１つの欠点は、彫刻工程が、印刷版の面積全体を彫刻するために、一度に１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の彫刻領域を処理する反復的な局所処理を含むことである。彫刻領域内のそれぞれの所望の位置を処理するために、適当な焦点距離を有する光学系が提供される。したがって、印刷版の表面に対するレーザビームの入射角は、彫刻中の彫刻領域の位置に対するレーザビームの位置によって変化し、それによって潜在的に、彫刻の均一性に影響を及ぼす。また、このような処理は、隣接する彫刻領域間に重なりまたは隙間ができないようにするため、非常に高い正確さを必要とする。

国際出願ＷＯ２００６／０４５１２８Ａ１は、凹版印刷版を生産する直接レーザ彫刻システムであって、上述の欧州特許出願ＥＰ１３３４８２２Ａ２に記載されている方法と同様の方法に従う直接レーザ彫刻システムを開示している。すなわち、可動ｘ−ｙプラットホーム上に、レーザ彫刻が可能な印刷材が同様に取り付けられ、印刷版表面の限られた領域を彫刻するようにレーザデバイスが制御される。この直接レーザ彫刻システムに関する追加の詳細が、Ｈａｒａｌｄ Ｄｅｉｎｈａｍｍｅｒ、Ｄａｎｉｅｌ Ｓｃｈｗａｒｚｂａｃｈ、Ｒｕｄｏｌｆ ＫｅｆｅｄｅｒおよびＰｅｔｅｒ Ｆａｊｍａｎｎの論文「Ｔｈｅ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｌａｓｅｒ ｅｎｇｒａｖｅｄ ｉｎｔａｇｌｉｏ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｐｌａｔｅｓ ｏｎ ｂａｎｋｎｏｔｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、第６０７５巻、２００６年、６０７５０３−１〜６０７５０３−１１ページ（以後Ｄｅｉｎｈａｒｎｍｅｒ２００６と呼ぶ）に出ている。この別システムの彫刻領域は約７０ｍｍ×７０ｍｍであり、このことは、凹版印刷パターンの限られた部分しか一度に彫刻されない場合があること、および隣接する彫刻領域間に目に見える重なりまたは隙間が形成されないように、彫刻工程を高い正確さで繰り返さなければならないことを意味している。国際出願ＷＯ２００６／０４５１２８Ａ１に開示されているとおり、このことは、較正動作を定期的に実行することを意味しており、このことは煩わしく、時間もかかる。

国際出願ＷＯ２００６／０４５１２８Ａ１の直接レーザ彫刻システムの他の欠点もやはり、印刷版表面に対するレーザビームの入射角が、処理中の彫刻領域の位置に対するレーザビームの位置によって変化し、このことが潜在的に、回避すべき彫刻の不均一性につながることにある。

この直接彫刻システムの他の欠点（これは、国際出願ＷＯ９７／４８５５５Ａ１に開示されている方法を特徴づける点でもある）は、レーザ彫刻デバイスを制御するために使用するデータが本質的に、ベクトル化された図形データに基づくことである。Ｄｅｉｎｈａｍｍｅｒ２００６に論じられているように、このことは、彫刻時間が設計の複雑さとともに増大することを意味する。

凹版印刷版の直接レーザ彫刻に関する別の議論が、国際出願ＷＯ２００５／００２８６９Ａ１および関連論文Ｈａｒａｌｄ Ｄｅｉｎｈａｍｍｅｒ、Ｆｒａｎｚ Ｌｏｏｓ、Ｄａｎｉｅｌ ＳｃｈｗａｒｚｂａｃｈおよびＰｅｔｅｒ Ｆａｊｍａｎｎ、「Ｄｉｒｅｃｔ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｔａｇｌｉｏ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐｌａｔｅｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ、第５３１０巻、２００４年、１８４〜１９３ページ（以後Ｄｅｉｎｈａｒｎｍｅｒ２００４と呼ぶ）に出ている。国際出願ＷＯ２００５／００２８６９Ａ１によれば、黄銅または黄銅の合金でできた印刷版あるいは黄銅または黄銅の合金からなる外層を有する印刷版が、レーザによって直接に彫刻され、レーザ彫刻工程の融解残留物を除去するため、完全に彫刻された後にクリーニング工程にかけられる。このクリーニング工程は、最終的にポリシングし、クロム処理する前に、酸性溶液の化学浴中で化学処理することを含む。彫刻後の印刷版のこの化学処理の前に、固体二酸化炭素ペレットを吹き付けることによって、彫刻後の印刷版の表面をドライアイスで前クリーニングすることができる（再度Ｄｅｉｎｈａｍｍｅｒ２００６を参照されたい）。提案されている彫刻後の印刷版のこの彫刻後化学処理およびドライアイス前クリーニングはかなり攻撃的であり、適正に制御され、実施されない場合には、所望の凹版彫刻版の劣化につながりうる。さらに、ドライアイス前クリーニングおよび酸性溶液処理によるこの彫刻後処理は、彫刻の不均一性および再現性の欠如、すなわち同じ設計によって生産された２つの凹版印刷版間の差異につながる可能性があるため有害である。

本出願の出願人の名義で出願された、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１は、凹版印刷版を生産するための彫刻版を製造する異なる方法を開示している。彫刻する凹版設計は、ベクトル化された図形および／またはビットマップ図形を使用して、コンピュータ支援設計システム上に生成されるが、最終的な凹版設計は、いわゆるデプスマップ（ｄｅｐｔｈ−ｍａｐ）に変換される。このデプスマップは基本的に、彫刻する凹版印刷パターンを表す３次元画素データからなり、それぞれの画素の「強度」が、印刷版の対応する位置に彫刻する深さを表す。次いで、このデプスマップに基づいてレーザ彫刻デバイスを制御して、デプスマップのそれぞれの画素に対応する一連の連続する基本彫刻ステップを実行する。彫刻の一般的な分解能は８０００ｄｐｉにもなることがあり、これは、２つの連続する基本彫刻ステップ間の距離が約３ミクロンであることに相当する。したがって、生成されたデプスマップに基づくレーザビームによって印刷版を彫刻して、印刷版表面に彫刻部分を形成することができる。

この方法の重大な利点は、印刷版に彫刻する凹版設計全体を構成するさまざまな設計要素が個別には彫刻されず、１画素ごとにそれら全てが一度に彫刻されることにある。さらに、上述の方法とは対照的に、彫刻時間が、凹版設計の複雑さとは無関係であり、彫刻する設計の最大深さのみに依存する。この１画素ずつ彫刻する方法はさらに、彫刻断面および彫刻断面の形状に関するより大きな柔軟性および制御を提供する。

国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１に開示されているこの彫刻法は特に、やはり本出願の出願人の名義で出願された国際出願ＷＯ２００５／０９００９０Ａ１およびＷＯ２００７／１１９２０３Ａ１に開示されているもののような非常に複雑な凹版印刷パターンを彫刻するために実施することができる。ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１に開示されている１画素ずつ彫刻する彫刻原理は特に、非常に複雑で高い要素密度を有する国際出願ＷＯ２００７／１１９２０３Ａ１で論じられているパターンを、適度に短い彫刻時間で彫刻するのに適している。凹版印刷された例示的なパターンを図１および２に示す。これらの凹版印刷パターンは、凹版印刷された大部分の紙幣に見られるパターンに類似のものである。図１は、国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１に記載されている肖像の眼の部分の拡大図であり、図２は、階調の変化を生み出すために寸法が調整された微小文字（ｍｉｃｒｏ−ｌｅｔｔｅｒ）が一般的な曲線凹版印刷パターンに織り交ぜられた国際出願ＷＯ２００７／１１９２０３Ａ１の教示に基づく別の肖像の眼の部分の拡大図である。これらの凹版印刷パターンは一般に、証券上に表現したい絵画表現の所望のハーフトーンを生み出す寸法調整された曲線要素の複雑な配置によって形成される。曲線要素の線幅は一般に１０ミクロン程度およびそれ以上である。

国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１において論じられているとおり、１画素ずつ彫刻するこの方法は、任意の数の全く同じ印刷版をガルバニック（ｇａｌｖａｎｉｃ）複製工程によって生産するために使用するポリマー版などの凹版印刷版の前駆体を彫刻するため、または一般に表面をクロム処理した後に最終的に凹版印刷版として使用する金属版を直接に彫刻するために実施することができる。有利には、この彫刻工程が、レーザ彫刻が可能な印刷材を回転シリンダの周囲に取り付け、シリンダの軸に対して平行な方向へレーザ彫刻デバイスを移動させることによって実施される。

国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１に教示されている凹版印刷版のポリマー前駆体のレーザ彫刻は、本出願の出願人によって実施に移され、成功を収めており、本出願の出願人は現在、世界中の紙幣印刷業界に対していくつかのＣｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ Ｉｎｔａｇｌｉｏ Ｐｌａｔｅ（登録商標）ないしＣＴｉＰ（登録商標）システムを販売している。このようなＣＴｉＰ（登録商標）システムは現在、世界中の相当な数の紙幣プリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）機関によって、紙幣および他の証券を生産するための凹版印刷版を製造する目的に使用されている。

凹版印刷版のポリマー前駆体のレーザ彫刻は、１回のパス（ｐａｓｓ）で実行でき、彫刻の質も高い点で、印刷版の直接レーザ彫刻よりも有利である。したがって、ポリマー前駆体の彫刻は、紙幣生産用の高品質、高分解能の凹版印刷版を製造するのに特に適している。

凹版印刷版のポリマー前駆体のレーザ彫刻の他の利点は、彫刻した後に、このような前駆体を使用して、いわゆる「アルト（Ａｌｔｏ）」をガルバニック工程によって製作することができる点である。このアルトを使用して、全く同じ複数の凹版印刷版を複製するために使用するマスタ（または原）印刷版を製作することができ、あるいは、このアルトを「マスタアルト」として使用して、このような全く同じ複数の凹版印刷版を直接に作成することができる。ガルバニック工程は非常に安定した均質な工程であるため、同じマスタから複製した複数の印刷版間に差異が生じる可能性はほとんどない。さらに、当業界で従来から使用されている材料と同じ印刷版材料を利用することができ、このことは、印刷機を操作する印刷工の実際の作業に影響を与えない。

しかしながら、凹版印刷版の直接レーザ彫刻には、環境要件に関して、環境に有害な化学薬剤を利用するガルバニック工程を回避することができるという利点がある。

本出願の出願人が実施した試験によれば、印刷版材、特に金属材の直接レーザ彫刻は残留物の形成につながり、適正な彫刻および印刷品質を保証するためには、それらの残留物を除去する必要がある残留物の量は、彫刻の深さに直接に依存し、したがって彫刻の深さとともに増大する。印刷版材中に比較的に深い彫刻部分、特に厚さ５０ミクロンを超える（よりいっそう重要には１００ミクロンを超える）彫刻部分を形成するためには、これらの量の残留物を、希望するときに直ぐに除去することが特に重要になる。

印刷版材料の特定の選択は、融解残留物の形成に影響を与えるが、凹版印刷版の直接レーザ彫刻の文脈においてこのような融解残留物の形成は不可避であり、これらの残留物を除去し、同時に所望の彫刻部分の品質を低下させないことに注意を払うべきである。繰返しになるが、深い凹版印刷パターンを彫刻するときには、除去することが困難になるかなりの量の残留物が生じるため、このことは非常に重要である。

このことが、低温（−８０℃程度）の二酸化炭素ドライアイスペレットを版の表面に吹き付けることによって彫刻印刷版の表面の前クリーニング動作を実行し、次いで、この前クリーニングした印刷版を酸性溶液中での化学処理にかけることがＤｅｉｎｈａｍｍｅｒ２００６で提案されている理由の１つである。既に述べたとおり、このような動作は、彫刻不均一性につながる可能性があるため、潜在的に有害である。さらに、これらのクリーニング動作は、印刷版を完全に彫刻した後にしか実施することができない。

レーザビームのエネルギーは、彫刻された印刷版材の最初の数マイクロメートルの材料によく吸収され、熱エネルギーに変換され、その結果、その材料を局所的に融解し、蒸発させるが、その熱エネルギーはもはや一定の方向には放出されず、印刷版材のより下層の材料の中へ全方向に均一に広がることにも留意されたい。その結果、より高いレーザエネルギーは、より深い彫刻部分を生み出すだけでなく、線幅も増大させる（再びＤｅｉｎｈａｍｍｅｒ２００４を参照されたい）。

したがって、凹版印刷版を製造する改良された方法およびシステムであって、レーザビームを使用して、レーザ彫刻が可能な印刷版材、特にレーザ彫刻が可能な金属製の印刷版材の表面に凹版印刷パターンを直接に彫刻する改良された方法およびシステムが求められている。

したがって、本発明の全般的な目的は、証券を生産するための凹版印刷版を製造する改良された方法およびシステムであって、レーザビームを使用して、レーザ彫刻が可能な印刷版材の表面に凹版印刷パターンを直接に彫刻する改良された方法およびシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、印刷版の表面に直接に彫刻したい凹版印刷パターンの彫刻断面を成形する能力を向上させる該方法およびシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、融解残留物の形成を制限することができ、融解残留物の除去およびクリーニングを容易にし、同時に高品質の彫刻を保証する該方法およびシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、彫刻の均一性および品質に不利な影響を及ぼしうる攻撃的なクリーニング工程の使用に頼って、レーザ彫刻工程の融解残留物を印刷版の表面から除去するのを避けることをできるだけ可能にする解決手段を提供することである。

これらの目的は、特許請求項の範囲に定義された解決手段によって達成される。

本発明によれば、証券を生産するための凹版印刷版を製造する方法であり、レーザビームを使用して、レーザ彫刻が可能な印刷版材、特にレーザ彫刻が可能な金属製の印刷版材の表面に凹版印刷パターンを直接に彫刻する方法であって、見当を合わせて順次実行する複数の個別の彫刻ステップで、印刷版材のレーザ彫刻を１層ずつ実行し、その結果として、印刷版材の表面に前記凹版印刷パターンを所望の彫刻深さまで段階的に彫刻し、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、彫刻された印刷版材の表面をクリーニングして、レーザ彫刻工程の残留物を除去する方法が提供される。

さらに、上記方法を実施するための直接レーザ彫刻システム、すなわち、レーザ彫刻が可能な印刷版材を取り付ける支持要素と、印刷版材の表面に向かって送出されるレーザビームを生成するレーザ彫刻ユニットであり、印刷版材の表面を複数の個別の彫刻ステップで１層ずつ彫刻するレーザ彫刻ユニットと、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、彫刻された印刷版材の表面をクリーニングし、彫刻された印刷版材の表面から残留物を除去するクリーニングユニットとを備えるレーザ彫刻システムが提供される。

この解決手段により、彫刻工程が、それぞれが印刷版材から限られた量の材料を除去することを含み、したがって残留物の形成を制限する複数の個別の彫刻ステップに細分される。さらに、次の彫刻ステップが実行される前に残留物が除去されるように、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、彫刻された印刷版材の表面がクリーニングされ、このことは最終的に彫刻品質を向上させる。

一実施形態によれば、個別の各彫刻ステップの結果、予め選択した最大値を超えない厚さを有する材料の層が、印刷版材から選択的に除去される。好ましくは、この予め選択した最大値が１０から１５ミクロンである。

他の実施形態によれば、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間の彫刻された印刷版材の表面のクリーニングを機械的に実行し、有利には、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に彫刻された印刷版材の表面を横切って移動する回転ブラシによって実行する。

他の実施形態によれば、印刷版材の表面に向かって送出されレーザビームを生成する、支持シリンダの回転軸に対して平行に移動可能な可動レーザ彫刻ユニットの正面で回転する支持シリンダの周囲に印刷版材を取り付ける。

他の実施形態によれば、彫刻中の印刷版材の表面に対するレーザビームの入射角が一定に維持され、それによって彫刻工程の全体を通じて完全な彫刻均一性が保証される。

他の実施形態によれば、個別の各彫刻ステップ中に、印刷版材の表面に向かって送出されレーザビームを生成するレーザ彫刻ユニットを、印刷版材の表面を横切って開始位置から終了位置へ移動させ、動作していないレーザ彫刻ユニットが終了位置から開始位置へ戻る間に、彫刻された印刷版材の表面のクリーニングを実行する。

有利には、支持シリンダの周囲に印刷版材を取り付ける前述の実施形態の文脈では、個別の各彫刻ステップ中に、レーザ彫刻ユニットを、印刷版材の表面の連続する環状部分を処理するように、支持シリンダの回転軸に沿って開始位置から終了位置へ１段階ずつ移動させ、動作していないレーザ彫刻ユニットが終了位置から開始位置へ戻る間に、彫刻された印刷版材の表面のクリーニングを実行する。

他の実施形態によれば、印刷版材の表面の彫刻はまず最も深い凹版印刷パターンから始め、後続の彫刻ステップ中により浅い凹版印刷パターンを段階的に追加することによって実行する。有利には、このことが、クリーニング動作の影響をより受けやすいより浅い凹版印刷パターンおよびより微細な凹版印刷パターンを、最後の彫刻ステップまで保護することを可能にする。これは、個別の彫刻ステップ中にレーザビームの焦点合わせを調整する自動焦点合わせシステムを使用することによって、あるいは、彫刻順序を、それぞれが１つまたは複数の個別の彫刻ステップを含む複数の彫刻段階に分け、それによってそれぞれの彫刻段階中に、所望の凹版印刷パターンのうちの一部のパターンだけを彫刻することによって、実行することができる。

本発明の他の有利な実施形態は従属請求項の主題を形成し、それらについては以下で論じる。

本発明の他の特徴および利点は、単に非限定的な例として提示し、添付図面に示す本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むことによってより明白となる。

国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１に記載されている凹版印刷によって実現された肖像の眼の部分の拡大図である。 国際出願ＷＯ２００７／１１９２０３Ａ１の教示に基づく凹版印刷によって実現された別の肖像の眼の部分の拡大図である。 本発明に基づく直接レーザ彫刻によって生成することができる複数の設計要素からなる印紙または証紙の例示的な凹版設計を示す図である。 本発明に従って彫刻した凹版印刷版の一部分のグレースケール写真であり、この凹版印刷版上には、図３に示した複数の凹版印刷パターンが彫刻されている。 ａおよびｂは、本発明に基づく個別の彫刻ステップおよびその後に続くクリーニングステップを示す２つの概略図である。 本発明に基づく凹版印刷版の個別の彫刻ステップの可能な順序を示す概略図である。 本発明に基づく凹版印刷版の個別の彫刻ステップの可能な他の順序を示す概略図である。 本発明に基づく凹版印刷版の個別の彫刻ステップの可能な他の順序を示す概略図である。 本発明に基づく凹版印刷版の個別の彫刻ステップの可能な他の順序を示す概略図である。 本発明の方法を実施するためのレーザ彫刻システムの概略側面図である。 図９のレーザ彫刻システムの概略透視図であり、この図には、図９のレーザ彫刻システムの構成部品のうちの一部の構成要素だけが示されている。

本発明の文脈では、「凹版印刷設計」または「凹版印刷パターン」を、彫刻によって生成された設計およびパターンであって、さまざまな線幅および彫刻深さを有する複数の曲線要素の配置からなる設計およびパターンを指すと理解すべきである。このような凹版印刷設計およびパターンは、容易に認識でき、大部分の証券上に見られる印刷された特徴的な設計およびパターンを印刷物上に生み出す。凹版印刷されたこのような設計およびパターンの例を、既に論じた図１および２、ならびに図３に示す。図３は、本発明に基づく直接レーザ彫刻によって、対応する凹版印刷パターンの形態で凹版印刷版に彫刻することができる例示的な凹版設計を示している。これらの図が純粋に例示を目的としていることは明らかであり、これらの図を本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。

本発明に従って生成される凹版印刷設計およびパターンは、単に、シリンダの表面に彫刻され、セル壁によって分離されたさまざまな幅および／または深さを有する複数のセルのアレイからなる、グラビア印刷（または輪転グラビア印刷）の文脈で使用される設計およびパターンとは区別される。グラビア印刷は、セル壁よりも上に溢れ出すことができる低粘度インクを使用し、そのため、印刷物中ではもはや、個々のセルを見ることはできない。グラビア印刷におけるセルの深さは一般に最大５０ミクロンであり（セルの深さは普通１０から３０ミクロンである）、グラビア印刷は、印刷された最終製品上に顕著な浮き上がり（ｒｅｌｉｅｆ）を生じさせない。グラビア印刷についての詳細は、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｉｎｔ Ｍｅｄｉａ」、Ｈｅｌｍｕｔ Ｋｉｐｐｈａｎ著、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ刊、２００１年、ＩＳＢＮ３−５４０−６７３２６−１に出ている（例えば４８から５３ページの１．３．２．２章および３６０から３９４ページの２．２章を参照されたい）。

対照的に、証券の生産に使用される凹版印刷は、曲線パターンの形状を有し、その少なくとも一部分の深さが一般に５０ミクロンを超える凹版印刷パターンを有する彫刻された印刷版の使用に基づく。さらに、これらの凹版印刷パターンには高粘度インクが付けられ、印刷は、高印圧下で実施され、その結果、印刷された最終製品上に特徴的な盛り上がり（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）が形成される。

図３は、全体を参照符号１２によって示す、本発明に基づく直接レーザ彫刻によって生成することができる、印紙または証紙の例示的な凹版設計を示す。この凹版設計１２は、複数の設計要素１２ａないし１２ｇからなり、これらには例えば、いわゆる潜像１２ａ、さまざまなサイズの字句または同類の文字数字指示１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、インク保持構造（図示せず）を有する大きな表面パターン１２ｅ、ロゴ１２ｆおよび組み紐飾り（ｇｕｉｌｌｏｃｈｅ）パターン１２ｇが含まれる。図１および２に示した凹版印刷された一般的な肖像に見られるパターンと同様のパターンを含む、他の任意のパターンまたはパターンの組合せを想像することもできる。

図３の凹版印刷パターンのさまざまな設計要素１２ａないし１２ｇは、本出願の出願人が販売しているソフトウェアＯＮＥ（登録商標）など、適当な設計ソフトウェアによって生成することができる。それぞれの設計要素１２ａないし１２ｇの彫刻断面を、設計者が選択するパラメータに従って個別に画定して、国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１で論じられているいわゆる原デプスマップを作成することができる。次いで、この原デプスマップを必要な回数だけディジタル複製して、彫刻する凹版印刷版のマスタデプスマップを形成する。図４のグレースケール写真に、図３の凹版設計に基づいて彫刻した凹版印刷版１の表面の部分図を示す。図４のグレースケール写真は実際には、彫刻された凹版印刷版１の鏡像を示しており、印刷版１に彫刻された凹版印刷パターンは、図３に示した凹版設計を鏡映したものであることが理解される。

次に、図５ａおよび５ｂを参照して、本発明に基づく方法の基本原理を説明する。図５ａは、その表面に彫刻部分３を形成するためにレーザビーム２によって彫刻している最中の印刷版材１を概略的に示している。図５ａのハッチングされた領域は、レーザビーム２によって除去されている材料を示している。図解の目的上、彫刻部分３の寸法は誇張されている。一例として、凹版印刷パターン３の少なくとも一部分を深さ約８０ミクロンまで彫刻することができる。彫刻の深さは１５０ミクロン（さらにはそれ以上）にもすることができ、一般的な線幅は約１０から５００ミクロンであることを理解されたい。彫刻部分に適当なインク保持構造が形成される条件下では、これよりも広い線幅または面積が可能である。このインク保持構造は、凹版印刷機のワイピングシステムによってインクが彫刻部分から拭き取られることを防ぐことを狙いとしている。

好ましくは、国際出願ＷＯ０３／１０３９６２Ａ１で論じられている所望の凹版印刷パターンの彫刻デプスマップの３次元画素データに基づいて、彫刻を１画素ずつ実行する。好ましくは、印刷版材１が、ニッケル、鋼、黄銅、亜鉛、クロムまたはこれらの合金などの金属でできているか、あるいはこのような金属でできた外層を備える。これらの材料は全て、当技術分野において一般的に使用されているものである。

本発明によれば、見当を合わせて順次実行する複数の個別の彫刻ステップ（図５ａは、一連の個別の彫刻ステップのうちの第１のステップを示している）で印刷版材１を彫刻し、その結果として、印刷版材１の表面に凹版印刷パターンを所望の彫刻深さまで１層ずつ段階的に彫刻する。好ましくは、個別の各彫刻ステップの結果、予め選択した最大値Δ_ＭＡＸを超えない厚さを有する材料の層が、印刷版材１から選択的に除去される。好ましくは、この最大値Δ_ＭＡＸが１０から１５ミクロンである。

図５ｂによって概略的に示されているとおり、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、すなわちそれぞれの層を除去した後に、彫刻された印刷版材１の表面をクリーニングする。好都合には、印刷版材１の表面のクリーニングを機械的に（すなわち攻撃的なクリーニング工程の使用に頼ることなしに）実行することができる。有利には、このようなクリーニングを、彫刻された印刷版材１の表面を横切って移動する回転ブラシ９によって実行することができる。

後に理解されるように、有利には、印刷版材１の表面に向かって送出される、支持シリンダの回転軸に対して平行に移動可能なレーザビームを生成する可動レーザ彫刻ユニットの正面で回転する支持シリンダの周囲に、印刷版材１を取り付けることができる。好都合には、この文脈では、レーザ彫刻ユニットを、印刷版材の表面の連続する環状部分を処理するように、支持シリンダの回転軸に沿って開始位置から終了位置へ１段階ずつ移動させる間に、個別の各彫刻ステップを実行することができ、動作していないレーザ彫刻ユニットが終了位置から開始位置へ戻る間に、印刷版材１の表面のクリーニングを実行することができる。

好ましくは、彫刻中の印刷版材１の表面に対するレーザビーム２の入射角が一定に維持され、それによって彫刻工程の全体を通じて完全な彫刻均一性が保証される。

本発明の文脈では、個別の彫刻ステップのさまざまな順序を想像することができる。図６は、それぞれ参照符号３．１および３．２によって示された第１および第２の凹版印刷パターンを１層ずつ段階的に形成する可能な順序を示す。例えば、第１の凹版印刷パターン３．１は、第１の彫刻ステップ中に第１の部分彫刻部分を形成し、第２の彫刻ステップ中にこの彫刻部分を第２の部分彫刻部分まで深くし、最後に、第３の彫刻ステップ中に最終的な凹版印刷パターン３．１まで深くすることによる３つのステップで彫刻する。より浅い凹版印刷パターン３．２も同様に、第１の凹版印刷パターン３．１の第１および第２の部分彫刻と同時に実行される２つのステップで彫刻され、第１のステップ中に部分彫刻部分を彫刻し、続いて第２の彫刻ステップ中に最終的な凹版印刷パターン３．２まで深くする。図６のハッチングされた領域もやはり、各彫刻ステップ中にレーザビーム２によって除去されている材料を示す（同じことが後に論じる図７ならびに図８ａおよび８ｂにもあてはまる）。個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、印刷版材１の表面をクリーニングして残留物を除去することを理解されたい。

図７は別の可能な順序を示し、この順序では、印刷版材１の表面の１層ずつの彫刻は、最初に最も深い凹版印刷パターン、例えば凹版印刷パターン３．１から始めて、後続の彫刻ステップ中により浅い凹版印刷パターン、例えば凹版印刷パターン３．２、次いで凹版印刷パターン３．３を段階的に追加することによって実行する。例えば、第１の彫刻ステップ中に、凹版印刷パターン３．１だけを部分的に彫刻する。第２のステップ中に、この凹版印刷パターン３．１を深くし、同時に凹版印刷パターン３．２の部分彫刻部分を形成する。第３のステップ中に、凹版印刷パターン３．１および３．２をさらに深くし、同時に、印刷版材１の表面に、より浅い第３の凹版印刷パターン３．３を形成する。

図７から明らかなように、このケースでは、印刷版材１の異なる深さから材料を除去するため、第２および第３の彫刻ステップ中にレーザビーム２の焦点合わせを調整する必要がある。この調整は、彫刻ステップ中レーザビーム２の焦点合わせを調整する適当なシステムを使用して実行することができる（レーザビーム２の焦点合わせのこのような調整は第１の彫刻ステップ中には必要ないことになる）。

あるいは、図８ａおよび８ｂに示すように、この１層ずつの彫刻順序を、それぞれが１つまたは複数の個別の彫刻ステップを含む複数の彫刻段階に分け、それによってそれぞれの彫刻段階中に、所望の凹版印刷パターンのうちの一部のパターンだけを彫刻することもできる。

例えば図８ａおよび８ｂは、第１の彫刻段階中に凹版印刷パターン３．１を形成し、続く第２の彫刻段階中に凹版印刷パターン３．２および３．３を形成するケースを示す。より正確には、図８ａおよび８ｂは、第１、第２、第３および第４の彫刻ステップ（この第１ないし第４の彫刻ステップは第１の彫刻段階に相当する）を実施して凹版印刷パターン３．１を形成し、第５および第６の彫刻ステップ（この第５および第６の彫刻ステップは第２の彫刻段階に相当する）中に、より浅い凹版印刷パターン３．２および３．３を同時に形成する様子を示している。３つ以上の彫刻段階を想像することができることは明らかである。

図７を参照して論じた彫刻ステップの以前の順序とは対照的に、それぞれの彫刻ステップ中にレーザビーム２の焦点合わせを調整する必要はなく、図６の彫刻ステップの順序の場合と同様に、単に１つのステップから次のステップに移るときに焦点合わせを調整すればよい。

図７ならびに図８ａおよび８ｂを参照して上で論じた彫刻ステップの順序は、より浅い凹版印刷パターンおよびより微細な凹版印刷パターンが、彫刻工程の最後の段階中に形成され、繰り返されるクリーニング動作から保護されるという点で、有利なことがある。

図６、７、８ａおよび８ｂを参照して上で論じた彫刻ステップの順序は、可能な彫刻順序の例を示しているにすぎない。彫刻ステップの他の順序を想像することもできる。

図９は、本発明の方法を実施するためのレーザ彫刻システムの概略部分側面図である。好ましくは、既に述べたように、印刷版材１が、印刷版材１の表面に向かって誘導するレーザビーム２を生成する可動彫刻ユニット４の正面で回転する支持シリンダ５（図１０も参照されたい）の周囲に取り付けられ、レーザ彫刻ユニット４が、支持シリンダ５の回転軸Ｏに対して平行に移動可能である。

レーザ彫刻ユニット４は、適当な任意のタイプのレーザ彫刻ユニット、例えばイッテルビウムファイバレーザユニットとすることができる。好都合には、レーザ源（図示せず）から光ファイバケーブル４０を介してユニット４のレーザヘッドへレーザを供給することができる。レーザ彫刻ユニット４はフレーム（図１０には示されていない）上に取り付けられ、このフレームは、（図１０の左側に示された）開始位置と参照符号４^＊によって示された（図１０の右側の）終了位置との間をシリンダ５の回転軸Ｏに対して平行に移動可能である。

レーザ彫刻ユニット４は、個別の各彫刻ステップ中に、印刷版材１の表面の連続する環状部分を処理するように、支持シリンダ５の回転軸Ｏに沿って開始位置から終了位置へ（例えば図１０の左から右へ）１段階ずつ移動可能である。

好ましくは、レーザ彫刻ユニット４と同じフレームに、全体が参照符号６によって示されたクリーニングユニットが、レーザ彫刻ユニット４と一緒に移動するように、支持アーム（図示せず）によって取り付けられる。支持アームは、クリーニングユニット６が、支持シリンダ５に担持された印刷版材１の表面と接触した（図９に示す）動作位置と、クリーニングユニット６が印刷版材１の表面から離れた動作していない後退した位置（図示せず）との間を移動することを可能にするように設計される。好ましくは、動作していないレーザ彫刻ユニット４が終了位置から開始位置へ、例えば図１０の右から左へ移動している間に、クリーニングユニット６が動作する。しかしながら、クリーニングユニット６を取り付ける他の構成を想像することもでき、これには、クリーニングユニット６とレーザ彫刻ユニット４とを別々のフレームに取り付ける構成、ならびに／または例えば支持シリンダ５によって担持された印刷版材１の表面に近づくようにクリーニングユニット６を回転させることによって、および印刷版材１の表面から遠ざかるようにクリーニングユニット６を回転させることによってクリーニングユニット６を後退させることができる構成が含まれる。

好ましくは、クリーニングユニット６が、印刷版材１の表面をブラッシングする回転ブラシ９を備える。有利には、クリーニングユニット６がさらに、印刷版材１の表面から除去された残留物を吸引する吸引ヘッド１０を備えることができる。好都合には、この例では、回転ブラシ９の周囲の全ての領域から残留物を吸引することができるように、回転ブラシ９が吸引ヘッド１０内に配置されている。

有利には、最適なクリーニング効率を保証するため、ブラシ９の回転速度、ブラシ９と印刷版材１の表面との間の圧力および／または支持シリンダ５の回転軸Ｏに平行な方向のクリーニングユニット６の変位速度を調整することができる。

有利には、図９および１０のシステムでは、凹版印刷機の版胴の周囲に保持されているときと同じように支持シリンダ５上に保持されている間に、印刷版材１が彫刻される。このことは、彫刻された印刷版材１が最終的に凹版印刷機に装着されたときに、彫刻部分の彫刻断面が実質的に変化しないことを保証し、このことは、平らに保持されている間に印刷版材１を彫刻する国際出願ＷＯ９７／４８５５５Ａ１、欧州特許出願ＥＰ１３３４８２２Ａ２、国際出願２００６／０４５１２８Ａ１またはＤｅｉｎｈａｍｍｅｒ２００６に開示されている解決手段よりも有利である。完全を期すため、凹版印刷機は、全て本出願の出願人の名義で出願された欧州特許出願ＥＰ００９１７０９Ａ１、ＥＰ０３５１３６６Ａ２、ＥＰ０４０６１５７Ａ１、ＥＰ０４１５８８１Ａ１、ＥＰ０５６３００７Ａ１、ＥＰ０６８３１２３Ａ１、ＥＰ０８７３８６６Ａ１、ＥＰ１４００３５３Ａ１、ＥＰ１４４２８７８Ａ１、ＥＰ１４４５０９８Ａ１、ＥＰ１４４８３９３Ａ１（ＷＯ０３／０４７８６２Ａ１）、ＥＰ１５８００１５Ａ１、ＥＰ１６０２４８２Ａ１、ＥＰ１６０２４８３Ａ１、ＥＰ１６２２７６９Ａ１（ＷＯ２００４／１０１２８２Ａ１）およびＥＰ１７０４０５２Ａ１（ＷＯ２００５／０７７６５６Ａ１）に開示されている。

以上に記載した実施形態には、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更および／または改良を加えることができる。例えば、レーザ彫刻システムの上記の実施形態は、レーザ彫刻が可能な印刷版材が周囲に取り付けられた回転可能な支持シリンダを備えるが、本発明は、平らなｘ−ｙ台を使用する彫刻システムにも等しく適用可能である。

Claims (17)

1. 証券を生産するための凹版印刷版を製造する方法であって、レーザビーム（２）を使用して、レーザ彫刻が可能な印刷版材（１）、特にレーザ彫刻が可能な金属製の印刷版材（１）の表面に凹版印刷パターン（３、３．１、３．２、３．３）を直接に彫刻するものであり、見当を合わせて順次実行される複数の個別の彫刻ステップで、前記印刷版材（１）のレーザ彫刻を１層ずつ実行することにより、前記印刷版材（１）の表面に前記凹版印刷パターンを所望の彫刻深さまで段階的に彫刻し、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、前記彫刻された印刷版材（１）の表面をクリーニングして、レーザ彫刻工程の残留物を除去することを特徴とする方法。
2. 個別の各彫刻ステップの結果、予め選択した好ましくは１０から１５ミクロンの最大値を超えない厚さを有する材料の層が、前記印刷版材（１）から選択的に除去される、請求項１に記載の方法。
3. 前記凹版印刷パターンの少なくとも一部分を少なくとも深さ８０ミクロンまで彫刻する、請求項１または２に記載の方法。
4. 個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間の前記彫刻された印刷版材（１）の表面のクリーニングを機械的に実行する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間の前記彫刻された印刷版材（１）の表面のクリーニングを、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に、前記彫刻された印刷版材（１）の表面を横切って移動する回転ブラシ（９）によって実行する、請求項４に記載の方法。
6. 彫刻ステップが、前記凹版印刷パターンの彫刻デプスマップの３次元画素データに基づいて前記印刷版材（１）を１画素ずつ彫刻することを含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 個別の各彫刻ステップ中に、前記印刷版材（１）の表面に向かって送出されるレーザビーム（２）を生成するレーザ彫刻ユニット（４）を、前記印刷版材（１）の表面を横切って開始位置から終了位置へ移動させ、動作していない前記レーザ彫刻ユニット（４）が前記終了位置から前記開始位置へ戻る間に、前記彫刻された印刷版材（１）の表面のクリーニングを実行する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記印刷版材（１）が、前記印刷版材（１）の表面に向かって送出されるレーザビーム（２）を生成する可動レーザ彫刻ユニット（４）の正面で回転する支持シリンダ（５）の周囲に取り付けられ、可動レーザ彫刻ユニット（４）が前記支持シリンダ（５）の回転軸（Ｏ）に対して平行に移動可能であり、個別の各彫刻ステップ中に、前記レーザ彫刻ユニット（４）を、前記印刷版材（１）の表面の連続する環状部分を処理するように、前記支持シリンダ（５）の回転軸（Ｏ）に沿って開始位置から終了位置へ１段階ずつ移動させ、動作していない前記レーザ彫刻ユニット（４）が前記終了位置から前記開始位置へ戻る間に、前記彫刻された印刷版材（１）の表面のクリーニングを実行する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記印刷版材（１）の表面の彫刻は、まず最も深い凹版印刷パターンから始め、後続の彫刻ステップ中にそれより浅い凹版印刷パターンを段階的に追加することによって実行する、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記複数の個別の彫刻ステップのうちの少なくとも１つのステップ中に、前記レーザビーム（２）の焦点を調整する、請求項９に記載の方法。
11. 前記複数の個別の彫刻ステップ中に前記レーザビーム（２）の焦点を調整せず、前記印刷版材（１）の表面の彫刻を、それぞれが１つまたは複数の個別の彫刻ステップを含む複数の彫刻段階に分け、各彫刻段階中に、所望の凹版印刷パターン（３．１、３．２、３．３）のうちの一部のパターンだけを彫刻する、請求項９に記載の方法。
12. 彫刻工程の全体を通じて、前記印刷版材（１）の表面に対する前記レーザビーム（２）の入射角を一定に維持する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法を実施するためのレーザ彫刻システムであって、前記レーザ彫刻が可能な印刷版材（１）を取り付けるための支持要素（５）と、前記印刷版材（１）の表面に向かって送出されるレーザビーム（２）を生成して前記印刷版材（１）の表面を複数の個別の彫刻ステップで１層ずつ彫刻するレーザ彫刻ユニット（４）と、個別の各彫刻ステップの後および個別の各彫刻ステップの間に前記彫刻された印刷版材（１）の表面をクリーニングして前記彫刻された印刷版材（１）の表面から残留物を除去するクリーニングユニット（６）とを備えるレーザ彫刻システム。
14. 前記印刷版材（１）が、前記支持要素の役目を果たす支持シリンダ（５）の周囲に取り付けられており、前記支持シリンダ（５）が、前記レーザ彫刻ユニット（４）の正面で回転し、前記レーザ彫刻ユニット（４）が、前記支持シリンダ（５）の回転軸（Ｏ）に対して平行に移動可能である、請求項１３に記載のレーザ彫刻システム。
15. 前記レーザ彫刻ユニット（４）が、個別の各彫刻ステップ中に、前記印刷版材（１）の表面の連続する環状部分を処理するように、前記支持シリンダ（５）の回転軸（Ｏ）に沿って開始位置から終了位置へ１段階ずつ移動可能であり、動作していない前記レーザ彫刻ユニット（４）が前記終了位置から前記開始位置へ戻る間に前記クリーニングユニット（６）が動作する、請求項１４に記載のレーザ彫刻システム。
16. 前記レーザ彫刻ユニット（４）と前記クリーニングユニット（６）とが、前記印刷版材（１）の表面に対して移動可能な共通のフレーム上に取り付けられている、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載のレーザ彫刻システム。
17. 前記クリーニングユニット（６）が、前記彫刻された印刷版材（１）の表面に接触して前記彫刻された印刷版材（１）から残留物を機械的に除去することができる回転可能なブラシ（９）を備えている、請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載のレーザ彫刻システム。

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