JPH11511860A - 光削摩（ホトアブレーション）による凹版印刷板の作製 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光削摩法によって、凹版印刷板用ニッケル母型のポリマー先駆体を作製する。エキシマレーザからの光線がポリマーワークピース(14)に、光を通さない部分と光を通す部分とを有するマスク(12)の一領域のイメージを形成し、上記マスクの光を通す部分が、ワークピースの光削摩される領域に対応する。上記エキシマレーザがワークピースを走査し、これに対応して、ワークピースの表面に形成されるイメージが移動するように上記マスクとワークピースとが移動する。

Description

【発明の詳細な説明】 光削摩（ホトアブレーション）による凹版印刷板の作製 本発明は印刷板、特に、銀行券あるいはその他の証券類を製造するのに使用さ れる凹版印刷板の作製に関する。 従来、凹版印刷板の製作法は長時間を要し、複雑であり、一般には、鋼製型を 彫刻し、この最初の鋼製型に対応して派生する銅製型を作製し、この銅製型を更 に彫刻し、更にこの彫刻された銅製型を用いてプレスでプラスチック製型を作成 し、そしてこのプラスチック製アセンブリ（型）からニッケル母型を製造するこ とを含む。よって、全工程は彫刻開始から９ヶ月を要する。 本発明の主目的は、凹版印刷の高品質を保持しながら、処理時間の短縮、好ま しくは凹版印刷板の製造コストの削減と、印刷デザインの変更に要する時間の短 縮と、コンピュータによるデザインを用いて高度な技術力の必要性を減少させる ことである。 二酸化炭素レーザあるいはその他のレーザを適当な自動制御のもとで用いて、 所望のパターンで金属板を切削することが提案されたが、この提案はきり屑が不 当にでたり、ワークピースを構成している材料の加熱により（輪郭などの）明確 さを欠いたりするので、一般には実施されていない。 電磁スペクトルの紫外線領域に光を生じるレーザを用いて有機ポリマーを光削 摩することは既知である。その一例は米国特許第5,322,986号に示されており、 この特許には193あるいは248ナノメータの波長の光を生じるエキシマレーザの使 用が記載されている。また、切り屑が除去できるよう有機ポリマーワークピース から十分離して配置されるマスクの使用も記載されている。もう一つの例は米国 特許第5,359,173号に示されており、この特許には、回転するワークピース上を 走査する紫外線レーザの使用が記載されている。 紫外線レーザあるいはエキシマレーザは、普通に集束されると細い線を生じる ので、印刷板用のポリマー母型の製作には特に適していない。上記細い線は補修 作業には十分かもしれないが、集束せられた地点よりかなり広い領域を削摩する には十分でない。 本発明はワークピースとしてポリマー板を使用することに基づいており、この 板を、エキシマレーザ等から出る248ナノメータ等の波長の光りを用いて光削摩 することによりレリーフ・パターンを形成する。レーザ光線を通さない部分と通 す部分とから構成されたパターンを有するマスクを、レーザからの光の通路に配 置し、マスクのイメージを適当な光学装置によりワークピース上に形成する。光 削摩は、マスクの光を通す部分に対応する、イメージの部分に生じている。 通常マスクのイメージ面積はレーザからの光線の面積を越えるので、通常マス クは、ここを通る光の通路を横断するその面内で移動させなければならない。よ って、マスクの全面がポリマーワークピース上にイメージされるように、このワ ークピースは上記と平行の面内で、上記移動と同期して逆方向に移動させなけれ ばならない。 適当なマスクがコンピュータデザイン装置の出力から直接あるいはホトマスタ ーを介して容易に作製できる。所望のデザインのデテール（詳細部）は、水晶板 に重ねた複合の誘電性被膜に所望の尺度で組み込むことができる。この種のマス クは、エキシマレーザと共に用いるのに適しており、その理由は紫外線が、誘電 被膜が除去されている所は通過するが除去されていない所では反射されるからで ある。 光削摩により作製されたプラスチックマスターは、さしたる表面の欠陥もなく 正確に間隔をあけて配置された複数のイメージ・パターンを保有する。このプラ スチック製アセンブリは、従来の方法によりプラスチック・アセンブリからニッ ケル母型を作製するのと同様の方法で、ニッケル母型を作製するのに使用できる 。 光削摩を用いる方法は、彫刻された鋼製型と銅製型とからなる従来の先駆体を 完全になくすので、従来の方法に比べてはるかに早く、またデザイ変更にもより 良く対応できる。 図面の簡単な説明 第１図は、凹版印刷板の従来の作製方法の略図である。 第２図は、本発明による、凹版印刷板の作製方法の略図である。 第３図は、光削摩による、凹版印刷板の先駆体の作製を示す線図である。 第４図は、第３図に示されている装置を組み込んだ走査装置の概略を示す線図 である。 詳細な説明 第１図は、例えば銀行券あるいはその他の証券類の長い印刷工程に適した、高 品質で、複数イメージをもったニッケル製凹版印刷板を製造するための既存の方 法の概略を示している。この方法は長時間かかり、高度な技術手腕を必要とする 。 上記既存の方法の第１段階（１）は、鋼製型の彫刻である。彫刻家は、原画像 の芸術的要素を、彫刻に適した線画像に変えて、鋼製素材を手で彫刻する。銀行 券の作製に用いられる型の彫刻方法は完了まで６ヶ月かかる。 上記既存の方法の第２段階（２）は、最初の鋼製型に対応する銅製型の作製で ある。これらの銅製型は既知の電気化学方法で製作せられるが、この電気化学方 法はかなり緩慢で、完了まで１週間かかる。 上記既存の方法の第３段階（３）は、各銅製型の彫刻である。異なる通貨単位 がある銀行券のような、１群の書類用のデザインを提供するため、各銅製型にデ テール（細部）の彫刻を追加できる。この段階が含められると、各銅製型を更に 彫刻し終るまで約２ヶ月かかる。 上記既存の方法の次の段階（４）は、銅製型から、複数の合成プラスチック製 あるいは合成ポリマー製保持体を作製し、組み合わせることである。一般に、凹 版印刷板はシリンダー状板からなり、このシリンダー状板は多数のレリーフ・パ ターンを保持し、各レリーフ・パターンが個々の銀行券の凹版用レリーフ・パタ ーンとなる。上記プラスチック製保持体あるいはプラスチック製板は、各々、銅 製型を用いて成形（プレス）により形成される。次いで複数のプラスチック製保 持体を正確にトリム（切って長さを整える）し、溶接法で組み合わせて、凹版印 刷に適した大きさの板を作成する。隣接するパターン同士間の間隔を正確にし、 プラスチック製保持体を溶接で接合する際生じる表面の欠陥を少なくするため、 この段階では大きな注意を払わなければならない。一般に、このプラスチック製 アセンブリの作製は完了まで２週間を要する。 上記既存の方法の次の段階（５）はニッケル製母型の作製である。雄型レリー フ・パターンから雌型パターンあるいはその逆に進むまで数段階の電気化学的蒸 着および製作が必要であり、表面の欠陥を直すため、各製作段階の後には、次の 製作段階に行く前にドレッシング（研削）および形磨を行う。プラスチック製保 持体からニッケル製母型への作製段階は完了まで通常４週間かかる。 上記既存の方法は、全体で、約９ヶ月あるいは10ヶ月を要する。これから作製 されるニッケル製母型は、銀行券あるいは証券類の長い印刷工程に用いることが できる最終ニッケル製印刷板の製作のため、繰り返し用いることができる。 本発明の目的は、既存の方法の最初の４段階をなくすことである。第２図が本 発明による方法における主要段階を示す。 第２図に示されている方法における第一段階は、光削摩用マスクの作製である 。凹版パターンは、主として、“陸“と”谷”とからなる。原版が凹版板のポジ あるいはその逆であるか否かにより、陸部あるいは谷部のどちらか一方が、マス クでは光不通過体として表れ、他方が、マスクでは適当な波長の光りを通過させ る領域として表われる。 マスク自体は、米国テキサス，オースティンで1995年10月23日と24日に発行さ れたハーヴェイ エートルの“Proceedings of The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers"第2639巻、266頁から277頁に記載されている技術に よって作製できる。簡単に言えば、凹版パターンに対応するイメージのデジタル 表示が、既知のコンピュータによるデザイン技術を用いてなされ、そのコンピュ ータによるデザイン方法の出力が、直接あるいはホトマスターを介して用いられ て、光通過部分と光不通過部分とから構成されたイメージを作製する。上記光不 通過部分は、水晶板上に誘電被膜を重ねたものである。上記ハーヴェイ エトー ルは、レーザ・プリンタと光透過膜とを用いてネガを作製し、このネガを、接触 露光して水晶板にクロムを重ねた素材上のレジストに変質させる。露光せられた レジストは、当業者には周知の技術で現像してエッチングされる。 本発明の方法における次の段階は、マスクを用いて、マスクのイメージに対応 するレリーフ・パターンを一般には剛性塩化ポリビニール等の合成ポリマーであ るワークピース上に、光削摩で製作することである。各種の材料が光削摩用に適 していることが知られており、本発明は特定の材料の使用に限定されない。 以下に、光削摩方法を、第３図および第４図を参照しながら詳細に記載する。 上記ワークピースは、既存の方法における段階（４）で作製されたプラスチッ ク製保持体のアセンブリと同様の一般特性を有するが、溶接により生じる表面欠 陥のない一体のものである。一般に、マスクには、各々が銀行券の凹版パターン に対応する複数の別個のイメージが形成されるので、ワークピースにはこれに対 応する複数のレリーフ・パターンが形成される。各レリーフ・パターンは個々の 銀行券に対応するものであって、最終ニッケル製印刷板が用いられる凹版印刷プ レスに適するように十分な正確さで間隔をあけて配置せられている。 従って、上記ワークピースを用いてニッケル製母型を既存の方法の段階（５） に相応する方法で製作でき、そのニッケル製母型を用いて複数の最終ニッケル製 印刷板を製作して、上述のように使用する。 一般に、第２図の方法の完了までに要する時間は１ヶ月〜２ヶ月の間であり、 既存の方法の所要時間よりかなり短いものである。この新規の方法はコンピュー タデザイン法の出力に適合させてあるので、デザインの変化には既存のものに比 べてよりよく対応できる。そしてニッケル製母型を作製するのに用いることがで きるプラスチック製保持体を作製するのに要する時間は、既存の方法における最 初の４段階よりかなり短い。 コンピュータデザイン法の出力から、エッチングせられたパターンを作製する ことは周知であるので、ここでは第２図の段階（６）についての詳細な説明はし ない。 第３図および第４図は、第２図に示されている光削摩段階（７）をより詳細に 図示している。 第３図に示されているように、ワークピース(14)に当たると、それを光削摩で きる波長と強度をもった、レーザ(10)(第4図)からの光(11)が、ワークピース(14) に光削摩で作製されるパターンに対応するイメージ・パターンをもったマスク(1 2)に当てられる。エキシマレーザから出されることが好ましい光が集束光学装置 を通って放射されて、その光が照らし出すマスクの部分のイメージ(24)がワーク ピース(14)上に生じる。ワークピースに当った際の光の強度は約800〜1000mJ/cm² が好ましく、通常レーザ出口でのエネルギー密度はこれよりかなり低い。いずれ にせよマスクの領域でのエネルギー密度は、マスク自体を光削摩するには確実に 不十分であることが望ましい。従って、集束光学装置が通常イメージをかなり縮 少し、その結果、マスクの領域とワークピースの表面領域との間の光のエネルギ ー密度は高くなる。 先に引用したハーヴェイ エトールが述べているように、ワークピース(14)は 一般には剛性塩化ポリビニールのような剛性ポリマーであるが、その他の材料も ここに引用している文献より既知である。 ワークピース上のイメージの面積はエキシマレーザからの光線の面積よりかな り広い。そこで、マスクの全イメージを光削摩によりワークピース上に再生する ため、マスクと光線とを相対的に移動させて、光線が効果的に全マスクを、一般 にはラスタ・パターンで走査できるようにすることが望ましく、走査移動はマス クをその面内で移動することによりなされるのが好ましい。従って、上記ハーヴ ェイエトールが述べているように、ワークピースをこれに同期させて逆に相対的 移動させることが適切である。第３図に示されているように、光線がマスク上の 文字（Ｒ）の領域に当たり、その（Ｒ）の縮少イメージがワークピース上に形成 される。マスク・パターンの（Ｆ）部分を光線に入れるために必要な、マスクと 光線と間の移動は、(Ｆ)の部分を(Ｒ)の部分に対し正確に位置させるため、ワー クピースの逆の移動とマッチさせなければならない。 更に、エキシマレーザはパルスレーザであるので、原版の表面での削摩率は、 エネルギー密度と、レーザのパルス率と走査速度の関数である。よって、実際に は、マスクと原版との同期をサーボ機構制御することが適切である。また、光線 がマスクの縁に近づくにつれ、マスクの横断速度が減少し、それに対応してレー ザのパルス率が減少するようにレーザのパルス率を変化させることが適切である 。一般的なエキシマレーザのパルス率は約100パルス／秒であり、確実に制御で きるものでなので、既知のサーボ駆動のＸ−Ｙ駆動機構が、マスクとワークピー ス とのＸ−Ｙ移動を制御するのに用いられ、そしてマスクとワークピースの位置と 速度とを示す情報に対する十分なデータ量を提供してレーザのパルス率を制御す る。 従って、特に第４図に示されているように、マスクのＸ−Ｙ走査移動はＸ−Ｙ サーボ駆動機構（15）により制御され、そのマスクの移動に対応するワークピー スの移動は同様の駆動機構(16)により制御される。駆動機構(15)、(16)は共にシ ンクロナイザ(17)によって制御され、シンクロナイザ(17)はまた、レーザ(10)用 のパルス率制御器(18)に制御出力を提供する。 上記の光削摩技術の考えられる短所は、凹版印刷に用いられるインクを保有す るようになされた領域はなだらかなスロープの方がより適切であるが、光削摩さ れた部分の境界のスロープがどちらかと言えば急であることである。しかし、集 束光学装置(13)の開口数を変化させたり、主走査工程の終了後、光削摩された領 域の境界の周りを細い線で走査することにより、スロープの程度を幾分制御する ことができる。また、複数のマスクを連続して使って、光削摩された領域の横断 面が段階状のプロフィールを有するようにすることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィール ライト テリィ イギリス国 エセックス シーエム16 ６ エルアール，ケルムスフォード，ニューラ ンズ スプリング，ピックウィック アベ ニュー 76 (72)発明者 ラムズビイ フィリップ トーマス イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス20 １エスビー，ブラドン，ヒ ース レーン ５ (72)発明者 ハーヴェイ エロール クレイグ イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス14 ５アールアール アビング ドン，ライリィ クロース 20

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．凹版用パターンを形成しているマスク(12)を光線(11)の通路に配置し、光学 装置(13)により光を集束して上記マスクのイメージをワークピース(14)上に形成 することからなり、上記光線は上記ワークピースを光削摩して、マスクに形成せ られたパターンに対応するパターンを形成するとができる程の波長と強度のもの である、凹版印刷板の先駆体の作製方法。 ２．上記光線が上記マスクを走査できるように、上記マスク(12)をその面内で移 動し、上記マスクの異なる部分のイメージが、ワークピースの対応する異なる部 分に照射されるように上記ワークピース(14)が上記マスクの移動とは逆に移動さ れるクレーム１の方法。 ３．金属製母型上の凹版パターンに対応するレリーフ・パターンを有するプラス チック製保持体板から金属製母型を形成する工程(5)と、この金属製母型を先駆 体として用いて印刷板を製作する工程とからなる、凹版印刷に適した印刷板の作 成方法において、上記プラスチック製保持体がポリマーワークピースの表面を光 削摩(6)することにより形成されることを特徴とするもの。 ４．上記原版の光削摩が、マスクをエキシマレーザ(10)からの光線で照らし、上 記レーザからの光により上記マスクのイメージを上記ワークピースの表面に形成 し、そして上記マスクをレーザからの光線で走査して、マスクの各部分がワーク ピースの表面上の対応する個所に照射されるように上記マスクと上記ワークピー スとを同期させて移動することからなる、クレーム３の方法。 ５．上記マスク(12)が上記光線を通す部分と、通さない部分とを有し、上記光線 を通す部分が、光削摩されるワークピースの部分と対応する、上記クレームのい ずれかの方法。 ６．凹版印刷板のポリマー先駆体(14)であって、この先駆体が、凹版印刷パター ンに直接あるいは逆に対応する光削摩された領域を有するもの。