JPH09510414A - グラビア印刷シリンダの表面にグリッド階段を作る方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パルスレーザビーム（１３）によって回転グラビア印刷シリンダ（２）の表面に穴（１８）を特に迅速に作るための方法及び装置であって、レーザビームは、偏向され、光学レンズ（７）を介して加工すべきグラビア印刷シリンダ（２）の表面に差し向けられる。シングルレーザビームパルスの力は、該力が穴（１８）に必要とされる最大容積を除去するのに十分であるような仕方で、調節される。更に、レーザビーム（１３）は、光音響モジュレータ（８）によって回折によりレンズ（７）の光学軸線に偏向され、個々のレーザビームパルスは、これらのパルス力が、形成すべき穴の容積に従って同じモジュレータ（８）によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 グラビア印刷シリンダの表面にグリッド階段を作る方法及び装置 本願発明は、請求の範囲第１項及び第８項の前文によりルグラビア印刷シリン ダの表面に穴を作るための方法及び装置に関する。 かかる方法及び装置は、例えばＷＯ−Ａ−９２／０９３９９から知られている 。ＷＯ−Ａ−９２／０９３９９では、グラビア印刷シリンダは、回転駆動体によ って一定回転速度で回転され、表面に穴を作るようにレーザ光源によって加工さ れる。連続波として放たれるレーザビームは、レーザ制御機によってパルス化さ れ、その力が制御される。ミラーと、光音響モジュレータと光学レンズとを有す る加エヘッドがグラビア印刷シリンダに沿って移動される。パルスレーザビーム は、ミラーによって調節され、回転速度に応答するように光音響モジュレータに よって調節され、特定の加工モードでグラビア印刷シリンダの表面に差し向けら れる。光音響モジュレータは、同様に、レーザ制御機によって制御される。隣接 配置された穴の加工を行うことは非常に困難であることが指摘されている、とい うのは、シリンダ表面の局所的な激しい加熱により隣接した穴の裂けが生ずるこ とがあるからである。この理由で、例えば、１つのくり抜いた穴から始めて、先 ず、意図された２つの穴を前方に避け、次の穴をくり抜き又は作り、次いで、意 図された２つの穴を後方に避け、次の穴を作るという仕方で、レーザビームを光 音響モジュレータによって偏向させる加工モードが提案された。かくして、作ら れた穴は、壁の裂けなしに隣接した穴を作るのに十分なほど冷める。エネルギが 比較的大きな穴を作るのに十分でない場合には、冷却後、レーザビームは再び引 き続きかかる穴に差し向けられる。当業者はこれら全ての仕事から、グラビア印 刷シリンダの回転速度は比較的遅く、個々の穴の加工時間は比較的長いに違いな いというこを推測する。 本発明は、もっと非常に迅速に隣接した穴を直接作ることを可能にする、グラ ビア印刷シリンダ表面に穴を作る方法及び装置を明示する目的に基づいている。 この目的は、請求の範囲第１項の特徴を有する方法及び請求の範囲第１項の特 徴を有する装置によって達成される。 本発明は、短いパルス幅のシングルレーザビームパルスを使用して穴に必要と される最大容積を除去又は取り除く仕方でレーザ光源の力を調節すべきであると いう理解に基づいている。穴の容積を少し除去するため、これを行うのに必要と されるエネルギは、光音響モジュレータによって調節される、すなわち、レーザ ビームパルスの強度はモジュレータに加えられる電気ＲＦ力に基づいて構成され る。この種の力制御機は、遅延応答時間を持ち、高速度で正確に機能しない電気 機械装置やオプトエレクトロニクス装置を備えた在来のタイプよりも非常に速い 。 本発明の更なる利点は、請求の範囲の従属項及び以下の説明から明らかになる 。以下の説明において、概略図面に示した例示実施形態を参照して本発明をより 詳細に説明する。 第１図は、レーザ光源で加工すべきグラビア印刷シリンダを備えたレーザ製版 機械を示す。 第２図は、２つのレーザ光源で加工すべきグラビア印刷シリンダを備えたレー ザ製版機械を示す。 第３図は、光音響モジュレータの斜視図を示す。 第４図は、光音響モジュレータの機能を説明する概略図をしめす。 第５図は、時間にわたる、移動する音場及びレーザビームパルスを示す。 第６図は、第２図の２つのレーザ光源のレーザパルスを示す。 これらの図では、同じ番号が各ケースにおいて同じ要素に用いられ、最初に与 えられた要素の説明が、別に特に述べられない限り、全ての図に当てはまる。 第１図は、処理又は加工すべき（輪転）グラビア印刷シリンダ２のレーザ製版 機械１をきわめて概略的に示す。かかる機械１の機械的構成は、一般に知られて おり、ここでは更には詳細に説明しない。グラビア印刷シリンダ２は、そのシャ フト端３がシャフトベアリング４に回転自在に取付けられ、回転駆動体５によっ て任意の一定回転速度で駆動される。光学レンズ７が、グラビア印刷シリンダ２ の長手方向（矢印参照）に移動させることができる移動可能キャリッジ６に設け られる。電気ＲＦゼネレータ９を備えた光音響モジュレータ８と、アブソーバ１ ０とが、レーザ光源１１と共に、固定テーブル１２に設けられている。レーザ光 源１１から放たれたレーザビーム１３が、ミラー１４によって反射され、光音響 モジュレータ８に差し向けられる。凸レンズ１６を備えた長い可撓性光導波路１ ５がモジュレータ８と、光学レンズ７との間に設けられ、凸レンズ１６はレーザ ビーム１３を結合する。光導波路１５は、約０．５mmの直径を有し、約１０mmの 直径の外側保護スリーブを備え、約２５ｍの一般的な長さを有する。１．０６４ μmの波長を備えたＱ−スイッチＮｄ：ＹＡＧレーザは、レーザ光源１１として 特に都合がよいことが証明されている。 好ましい使用では、これらのレーザはマルチモード作業において使用され、こ れらの作業では、横方向基本モードＴＥＭ₀₀に次のより大きな次数（ＴＥＭ_mn； 整数としてのｎ、ｍを持つ）が加わり、この結果、レーザビームパルスの力が著 しく増大される。この場合の本質的な要素は、レーザが、＋／−０．５％の非常 に小さな許容偏差の一連の同じパルスを提供し、このパルスがエネルギ及び最大 能力において長期の安定性を有する、ということである。シングルレーザパルス のエネルギは、一般的には約５ｍＪ乃至１０ｍＪである。 次に、光音響モジュレータ８の原理的構造及び機能を第３図及び第４図を参照 して説明する。モジュレータ８は、例えば、フリントガラス又は石英ガラスで作 られた立方形の透明な媒体２０からなり、この媒体２０は、頂部に圧電変換器２ １を、底部に音響アブソーバ２２を備える。高周波信号が変換器２１に加えられ 、音場２６が頂部から透明媒体２０を通って底部まで移動し、入射レーザビーム ２３の一種の回折格子を形成する。Ｘ線光学回折格子を備えた同様な例では、最 大偏向効率は、θ_b＝λ×Ｆ／２Ｖと定義されるブラッグ角θ_bで得られる。 ここで、 λ＝入射レーザビーム２３の波長 Ｆ＝加えられた音場２６の周波数 Ｖ＝媒体２０の音波の速度 である。 出た反射レーザビーム２４は、既知の仕方で、第１次で強度Ｉ₁の放射によっ て示され、出た非反射レーザビーム２５は、０次で強度Ｉ₀の放射によって示さ れる。反射レーザビーム２４の強度又は偏向効率は加えられた電気ＲＦ力によっ て左右されることは明瞭であり、電気ＲＦ力を入射レーザビーム２３の振幅変調 に使用することができ、強度Ｉ₁は、入射レーザビーム２３の強度の９０％まで 達する。非反射レーザビーム２５はアブソーバ１０で滅せられる（第１図参照） 。偏向効率は、主に、パルス（化された）レーザビーム２３の形状及びパラメー タの発散において音場２６の慎重な適用に左右される。従って、光音響モジュレ ータ８を使用して、レーザビーム２３の振幅を非常に迅速且つ正確に要求に適用 させることができる、というのは、音場２６の発達は音速で透明な媒体２０内で 起こるからである。 レーザ光源１１をマルチモード作業で使用すると、ＴＥＭ₀₀モードでのレーザ ビームと比較してレーザビーム１３は直径がより大きく、発散がより大きいため 、約８mmの音場高さが要求され、これは約５０Ｗの電気ＲＦ力で維持される。し かしながら、長期（時間）作業では、かかる高い電気ＲＦ力は非常に急速に透明 な媒体２０を破壊する。しかしながら、不連続作業は、かかる高い電気ＲＦ力で でも透明な媒体２０を破壊しないことが判っている。 この種の作業を第５ａ図乃至第５ｅ図を参照して説明するが、これらの図面は 各々が、以下のように、連続時の光音響モジュレータの瞬間偏向を示す。 電気ＲＦ力が圧電変換器２１に加えられると、音場２６が透明な媒体２０の頂 部から音速で広がる又は展開する（第５ａ図及び第５ｂ図参照）。この場合、音 場２６はまだ、媒体２０を通過するレーザビームパルス２８の外側周囲２７に達 していない。周囲２７の破線図示は、レーザビームパルス２８がまだ媒体２０に 達していないことを示す。音場２６が外側周囲２７を完全に覆わないうちはレー ザビームパルス２８は媒体を通過する。続いて、圧電変換器２１に加えられた電 気ＲＦ力が切られ、レーザビームパルス２８が透明な媒体２０から出るとき、音 場２６の端はいまだレーザビームパルス２８を完全に覆っている（第５ｄ図）。 次いで、音場２６は、透明な媒体２０を離れ、音響アブソーバ２２（第３図）で 滅される。かくして、音場２６のスイッチが入っている期間（時間）は、透明な 媒体２０におけるレーザビームパルス２８の直径及び通過時間、並びに、励磁さ れた音場２６の音速による原理に帰着する。更に、音場２６がレーザビームパル ス２８の周囲２７まで広かって通過するまでに経過する時間を考慮しなければな らない。かくして、レーザビームパルス２８と音場２６との連続的且つ空間的に 一致する重なりが、ビームの質のいかなる低下をも許容する必要なしに、起こる 。 レーザ力が、例えば、１対３３のパルス衝撃係数で穴１８をあけることができ るように、放たれる。ビームパルス２８によるマルチモードレーザビームパルス に関して約８mmの直径では、音場２６のスイッチが入っている時間は、例えば約 ３μ秒であり、この時間は、例えば３００ｎ秒の個々のレーザビームパルスの時 間の１０倍である。かくして、音場２６によって引き起こされる透明な媒体２０ の平均熱負荷を１０の因数だけ減ずることができる。かくして、マルチモードレ ーザ放射に関して、非常に高い偏向効率が達成される。このモードの作業はかな りのエネルギの節約という追加の利点を有する。 第２図に示すように、複数のレーザ光源１１ａ、１１ｂを平行に用いて、これ らの光源のレーザビーム１３ａ、１３ｂを光学レンズ７に同軸に差し向けること によって、レーザ製版機械１の速度を更にいっそう高めることができる。このこ とは、例えば、レーザビーム１３ａが、光音響モジュレータ８ａによって偏向さ れ、次いで、光音響モジュレータ８ｂを通ってレンズ７の光軸の真っ直ぐな線を 進む、ことを意味する。この目的で、レーザ光源１１ａのレーザビームパルス列 ３０は、レーザ光源１１ｂのレーザビームパルス列３１に対して時間がずらされ ている。しかしながら、２つのレーザ光源１１ａ、１１ｂのパルス衝撃係数及び 最大振幅は正確に同じである。音場２６のシングルレーザビームパルス２９に属 するステップファンクション応答３２が同様に示されている。レーザビームパル ス列３０、３１間の時間のずれは、これらが重ならないように選択される。この モードの作業に関する別の状態は、レーザビームパルス列３０のレーザビームパ ルス２９が通されたときに、光音響モジュレータ８ｂの音場２６はスイッチが入 れられないことにある。この目的で、レーザ光源１１ａ、１１ｂ及び光音響モジ ュレータ８ａ、８ｂで作られた音場２６は、対で同期され、互いに対してパルス 衝撃係数の整関数だけ時間かずらされる。上述した仕方で連続的に作動させるこ とができる付加されるレーザビームの最大数は、レーザビーム源１１のパルス衝 撃係数を掛けられた音場２６のスイッチが入っている時間と、シングルレーザビ ームパルス２９のパルス時間の比に起因する。この結果は、約３００ｎ秒のパル ス時間、約３μ秒のスイッチオン時間の場合、１対３３のパルス衝撃係数では、 １１個のレーザ光源の最大数、すなわち、実際には１０個のレーザ光源に帰着す る。かくして、再び、グラビア印刷シリンダ２の回転速度及びその表面の加工速 度を１０倍だけ高めることができる。これらの高回転速度で生ずる、形成すべき 穴１８のゆがみを補償するため、更に、使用された電気ＲＦ力に付加される周波 数変調信号を光音響モジュレータに適用し、明細書の始めに述べたＷＯ−Ａ−９ ２／０９３９９に詳細に説明された仕方でレーザビーム１３を調節する制御装置 （図示せず）を光音響モジュレータ８に設けることができる。回転ミラーや旋回 プリズムのようなその他の調節機構も変形実施形態として用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘーニッヒ グイド スイス ツェーハ−4923 ヴィーナウ ア ーエゲルテンシュトラーセ 42

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．偏向され、光学レンズ（７）を介して加工すべき回転グラビア印刷シリンダ （２）の表面に差し向けられるパルスレーザビーム（１３）によって回転グラビ ア印刷シリンダ（２）の表面に穴（１８）を作る方法であって、シングルレーザ ビームパルスの力が、該力が穴（１８）に必要とされる最大容積を除去するのに 十分であるような仕方で、調節され、レーザビーム（１３）が、光音響モジュレ ータ（８）によって回折によりレンズ（７）の光学軸線に偏向され、個々のレー ザビームパルスは、これらのパルス力が、形成すべき穴（１８）の容積に従って 同じモジュレータ（８）によって制御されることを特徴とする前記方法。 ２．レーザビーム（１３）がマルチモードＴＥＭ波として放たれることを特徴と する、請求の範囲第１項の方法。 ３．光音響モジュレータ（８）が音場（２６）を周期的に発生させ、該音場（２ ６）が、モジュレータ（８）の透明な媒体（２０）を通る夫々のレーザビームパ ルス（２８）の通過時間に一時的に重なることを特徴とする、請求の範囲第２項 の方法。 ４．偏向され、光学レンズ（７）を介して加工すべき回転グラビア印刷シリンダ （２）の表面に差し向けられるパルスレーザビーム（１３）によって回転グラビ ア印刷シリンダ（２）の表面に穴（１８）を作る方法、特に前記請求の範囲第１ 項による方法であって、複数のパルスレーザビーム（１３ａ、１３ｂ）が、レン ズ（７）の光学軸線に同軸に反射され、同じパルス衝撃係数を持つが、連続した 穴（１８）を作るように高いパルス繰返数を持つパルスレーザビームを発生させ るため、互いに対して時間がずらされたレーザビームパルスを持つことを特徴と する、前記方法。 ５．各レーザビーム（１３ａ、１３ｂ）が、光音響モジュレータ（８ａ、８ｂ） によって回折によりレンズ（７）の光学軸線に偏向され、個々のレーザビームパ ルスは、これらのパルス力が、形成すべき穴（１８）の容積に従って同じモジュ レータ（８ａ、８ｂ）によって制御されることを特徴とする、請求の範囲第４項 の方法。 ６．各光音響モジュレータ（８ａ、８ｂ）が音場（２６）を発生させ、該音場（ ２６）が、モジュレータ（８ａ、８ｂ）の透明な媒体（２０）を通る関連したレ ーザビームパルスの通過時間に一時的に重なることを特徴とする、請求の範囲第 ５項の方法。 ７．パルスレーザビームが、光導波路（１５）に供給され、かくして、レンズ（ ７）の光学軸線と整合されることを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第６項の いずれか一項の方法。 ８．光音響モジュール（８）が、加工すべき回転グラビア印刷シリンダ（２）の 回転速度に従ってレーザビーム（１３）を同時調節することを特徴とする、請求 の範囲第１項乃至第７項のいずれか一項の方法。 ９．回転グラビア印刷シリンダ（２）の表面に穴（１８）を作るための、パルス レーザビーム源（１１）と、加工すべき表面にレーザビーム（１３）を差し向け る光学レンズ（７）と、レーザビーム（１３）をレンズの光学軸線に偏向させる ための偏向手段とを備えた装置であって、光音響モジュレータ（８）が、レーザ ビーム（１３）の回折のための偏向手段であると同時に個々のレーザビームパル スの力制御機として設けられていることを特徴とする、前記装置。 10．光音響モジュレータ（８）は、該モジュレータによって作られた音場（２６ ）を、モジュレータ（８）の透明な媒体（２０）を通る個々のレーザビームパル スの通過時間と、一時的に重なる仕方で同期させるスイッチ装置（９）を備える ことを特徴とする、請求の範囲第９項の装置。 11．回転グラビア印刷シリンダ（２）の表面に穴（１８）を作るための、レーザ ビーム源（１１）と、加工すべき表面にレーザビーム（１３）を差し向ける光学 レンズ（７）と、偏向手段とを備えた装置、特に、請求の範囲第８項の装置であ って、レーザビームパルスをレンズ（７）の光学軸線に同軸に差し向ける複数の パルスレーザ光源（１１ａ、１１ｂ）を備え、前記レーザビームパルスが、同じ パルス衝撃係数を持つが、連続した穴（１８）を作るため高いパルス繰返数を持 つパルスレーザビームを発生させる仕方で、互いに対して時間がずらされている ことを特徴とする、前記装置。 12．各レーザ光源（１１ａ、１１ｂ）が光音響モジュレータ（８ａ、８ｂ）を備 え、光音響モジュレータ（８ａ、８ｂ）が、回折によって関連したレーザ光源（ １１ａ、１１ｂ）のレーザビーム（１３ａ、１３ｂ）をレンズ（７）の光学軸線 に偏向させ、個々のレーザビームパルスをこれらの力において形成すべき穴（１ ８）の容積に従って制御することを特徴とする、請求の範囲第１１項の装置。 13．各光音響モジュレータ（８ａ、８ｂ）は、作られた音場（２６）を、モジュ レータ（８ａ、８ｂ）の透明な媒体（２０）を通るレーザビームパルス（２８） の通過時間と、一時的に重なる仕方で同期させるスイッチ装置（９）を備えるこ とを特徴とする、請求の範囲第１２項の装置。 14．光導波路（１５）が、少なくとも、光音響モジュレータ（８）と光学レンズ （７）との間に設けられたことを特徴とする、請求の範囲第９項乃至第１３項の いずれか一項に記載の装置。 15．別の制御機が光音響モジュレータ（８）に連結され、前記別の制御機が、レ ーザビーム（１２）を、加工すべきグラビア印刷シリンダ（２）の回転速度に従 って、光音響モジュレータ（８）の音場の変調によって調節することを特徴とす る、請求の範囲第９項乃至第１４項のいずれか一項に記載の装置。