Verfahren zur Herstellung einer Druckform für den Tiefdruck ...

(19)Europäisches PatentamtEuropean Patent OfficeOffice européen des brevets*EP001410923A1*(11) EP 1 410 923 A1(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG(43) Veröffentlichungstag:21.04.2004 Patentblatt 2004/17(51) Int Cl. 7 : B41N 1/06, B41N 1/10,B41N 1/20, B41C 1/05(21) Anmeldenummer: 03017492.4(22) Anmeldetag: 02.08.2003(84) Benannte Vertragsstaaten:AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GRHU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TRBenannte Erstreckungsstaaten:AL LT LV MK(30) Priorität: 17.10.2002 DE 1024860227.05.2003 DE 10324327(72) Erfinder: Beisswenger, Siegfried, Dr.24211 Preetz (DE)(74) Vertreter: Niedmers, OlePatentanwälteNiedmers Jaeger Köster Vander-Smissen-Strasse 322767 Hamburg (DE)(71) Anmelder: Hell Gravure Systems GmbH24148 Kiel (DE)(54) Verfahren zur Herstellung einer Druckform für den Tiefdruck(57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellungeiner Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, wobei mittels einer LaserstrahlgravurNäpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugt werden.Das Verfahren wird dadurch weitergebildet, daßvor der Laserstrahlgravur eine Chromschicht als Gravieroberflächeauf die Druckform aufgebracht wird.Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Druckformfür den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck,wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchenin einer Gravieroberfläche erzeugbar sind, sowie dieVerwendung einer Druckform.EP 1 410 923 A1Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR)

1 EP 1 410 923 A12Beschreibung[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellungeiner Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, wobei mittels einer LaserstrahlgravurNäpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugt werden,sowie eine Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, mit einer Gravieroberfläche zurLasergravur von Näpfchen.[0002] Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendungeiner Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, wobei mittels einer LaserstrahlgravurNäpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugbarsind.[0003] Druckformen für den Tiefdruck, auch Druckzylinderöder Gravierzylinder genannt, werden vorwiegendin Graviervorrichtungen mittels eines Aufzeichnungsorgansin Form eines Gravierorgans oder mittelseines Elektronenstrahls oder Laserstrahls hergestellt.[0004] Eine zu reproduzierende Vorlage wird mit einemAbtastorgan punkt- und zeilenweise abgetastet,um ein Bildsignal zu gewinnen, welches die Tonwerteder abgetasteten Vorlage repräsentiert. Das Bildsignalwird nach den Erfordernissen der Reproduktion, beispielsweisenach einer vorgegebenen Gradationskurve,korrigiert und einem Rastersignal zur Erzeugungdes Druckrasters überlagert. Das durch die Überlagerungvon Bildsignal und Rastersignal gebildete Aufzeichnungssignalsteuert das Aufzeichnungsorgan,welches sich in axialer Richtung an dem Druckzylinderentlang bewegt und eine Folge von im Druckraster angeordnetenVertiefungen oder Ausnehmungen, Näpfchengenannt, in die Mantelfläche des Druckzylinderseingraviert. Das abtasten der Vorlage, das dem voraufgeführtenPrinzip folgt, erfolgt heutzutage in der Regelnur noch mit elektronischer Abtastung der Vorlage. Diedurch die Abtastung gelieferten Bilddaten werden aufeinen Rechner gegeben, in dem eine programmgestützteVerarbeitung und Bearbeitung erfolgt. Der Rechnerliefert dann die Bildsignale, aufgrund derer die Näpfchenentweder mechanisch und/oder mittels Lasergravurin der Mantelfläche des Druckzylinders ausgebildetwurden. Die Tiefen bzw. Volumina der gravierten Näpfchenbestimmen die zu druckenden Tonwerte zwischen"Schwarz" und "Weiß", in der drucktechnischen Terminologieauch mit "Tiefe" und "Licht" bezeichnet.[0005] Für den Druckprozeß wird der gravierte Druckzylinderdann in eine Tiefdruck-Rotationsmaschine eingespannt.[0006] Vor dem Druckvorgang nimmt jedes Näpfcheneine von seinem Volumen abhängige Menge an Druckfarbeauf, die dem zu druckenden Tonwert entspricht.Beim Druckvorgang erfolgt dann die Farbübernahmeaus den Näpfchen auf das Druckmaterial.[0007] Ein in der Praxis gebräuchlicher Tiefdruckzylinderbesteht im allgemeinen aus einem Stahlkern, derzusätzlich mit einer Grundkupferschicht versehen seinkann. Auf den Stahlkern bzw. die Grundkupferschicht510152025303540455055wird eine weitere Kupferschicht aufgalvanisiert, in welchedie Näpfchen eingraviert werden. Kupfer weist aufgrundseiner physikalischen und chemischen Eigenschaftengute Graviereigenschaften sowie gute Farbannahmeund Farbabgabeeigenschaften auf, welche dieErzeugung hochwertiger Drucke unterstützen. Die Dikkeder galvanisch aufgebrachten Kupfer-Gravieroberflächebeträgt ca. 100 µm. Außerdem wird die zu gravierendeKupferschicht poliert, so daß die Oberflächemit einer definierten Mikrorauhigkeit versehen ist. Anschließendwird mittels eines Diamantstichels auf elektromechanischeWeise die zu druckende Informationaus Bild und Schrift in die Kupferoberfläche in Form einesfeinen Näpfchen-Rasters eingebracht.[0008] Nachteilig bei Verwendung von Kupfer als Graviermaterialist jedoch, daß es eine relativ geringe Härteaufweist. Dadurch tritt beim Druckprozess in der Tiefdruck-Rotationsmaschinein Folge der mechanischenBeanspruchung der Kupferschicht durch den Rakel mitzunehmender Betriebsdauer Verschleiß auf, der dieDruckqualität mindert sowie die Standzeit des Druckzylindersund somit die Auflagenstärke begrenzt. Um dieVerschleißfestigkeit der gravierten Kupferschicht zuverbessern und damit die Standzeit des Druckzylinderszu erhöhen, ist es in der Praxis üblich, vor dem Andruckdie gravierte Kupferschicht zu entfetten und anschließendmit einer verschleißfesten Schicht aus einem gegenüberKupfer härteren Metall, beispielsweise ausChrom, durch Aufgalvanisieren zu versehen. Bevor diefertige Druckform in die Druckmaschine eingelegt wird,wird die Chromoberfläche poliert.[0009] Nach dem Druck wird die Chromschicht sowiedie darunterliegende die Gravur enthaltende Kupferschichtvon der Druckform chemisch oder mechanischentfernt. Dadurch steht der Druckzylinder für einen neuenZyklus zur Herstellung einer weiteren Druckform zurVerfügung.[0010] Darüber hinaus wurden beim Tiefdruck in derVergangenheit Druckformen mittels Ätzung hergestellt,was zu guten Resultaten geführt hat. Hierbei wurde derDruckzylinder mit einer Maskenschicht bedeckt, wobeianschließend eine photographische Belichtung derMaske über Filmvorlagen und das Auswaschen derMaske und die Ätzung der Kupferoberfläche mit Eisenchloriderfolgte. Nachteilig waren die geringe Prozeßsicherheitund die nicht ausreichend gute Darstellung vonHalbtönen für Bilder. Das Ätzverfahren wurde ferner abgewandelt,indem die Maskenschicht mit einem Laserstrahlbelichtet wurde. Dieses modifizierte Verfahrenwar nicht nur aufwendig und teuer, sondern hatte auchdie Nachteile des Ätzverfahrens, daß die Halbtöne fürBilder schlecht dargestellt werden konnten.[0011] Weiterhin ist bekannt, zur Erzeugung derNäpfchen auf einem Druckzylinder das in der Materialbearbeitungangewendete Elektronenstrahlgravurverfahreneinzusetzen, das wegen der hohen Energie desElekronenstrahls und der enormen Präzision bezüglichder Strahlablenkung und Strahlgeometrie sehr gute Re-2

3 EP 1 410 923 A14sultate gezeigt hatte. Die Näpfchen werden hierbei indie Kupferschicht mit einem Elektronenstrahl hoher Leistungsdichtemit hoher Geschwindigkeit geschossen.Wegen des großen Aufwandes und der hohen Investitionskostenfür eine Elektronenstrahl-Graviermaschinewurde die Elektronenstrahlgravur in der Praxis bishernicht für die Gravur von Kupferzylindern für den Tiefdruckeingesetzt, sondern nur in der Stahlindustrie zurOberflächengravur von sogenannten Texturwalzen fürdie Blechherstellung, mit denen Texturen in die Blechegewalzt werden.[0012] Ferner wurde versucht, Laser für die Tiefdruckgravureinzusetzen, um die Druckzylinder mit eineräußeren Kupferschicht mittels eines Lasers zu gravieren.Da Kupfer aber für Laserstrahlung ein sehr guterReflektor ist, sind sehr große Leistungen und insbesonderesehr hohe Leistungsdichten der zu verwendendenLaser erforderlich, um das Kupfer aufzuschmelzen. Umdieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, dieKupferschicht, die die Gravur enthält, durch eine Zinkschichtzu ersetzen. Die Näpfchen werden hierbei miteinem Laserstrahl in eine Zinkschicht geschossen. DieLaserstrahlgravur von Zink erfordert insgesamt wenigerStrahlleistung als bei Kupfer. Ein wesentlicher Nachteildieser Verfahren besteht darin, daß Zink deutlich weicherals Kupfer ist und als Oberflächenmaterial fürDruckzylinder nicht geeignet ist. Ein Druckzylinder miteiner Gravieroberfläche aus Zink erreicht daher nichtannähernd eine so lange Standzeit im Druck, wie einDruckzylinder mit einer Oberfläche aus Kupfer. Druckformenmit Zinkoberflächen sind deshalb für hohe Auflagennicht geeignet.[0013] Um die Standzeit eines Druckzylinders mit einerZinkoberfläche zu erhöhen, wurde vorgeschlagen,die Zinkoberfläche nach der Gravur zu verchromen. Allerdingswird in der Fachwelt angenommen, daß damitnicht die Standzeiten realisiert werden, die bei normalenKupferzylindern erreicht werden. Des weiteren bestehtdas Problem, daß Chrom auf Zink nicht so gut haftet wieauf Kupfer, so daß die Kombination einer Zink- mit einerChromgalvanik sehr kompliziert ist. Daher ist es nötig,weitere Verfahrensschritte einzuführen. Neben derschwierigen Handhabung von Zink stellt die Entsorgunginsbesondere in der Kombination mit Chrom ein weiteresProblem dar.[0014] Ausgehend von diesem Stand der Technik istes Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahrenzur Herstellung einer Druckform sowie eine Druckformbereitzustellen, so daß dauerhaft gute Druckergebnisseim Tiefdruck erzielt werden, wobei die Druckform einfachherzustellen sein soll und der Aufwand hierfür möglichstgering gehalten werden soll und die Druckform fürdie Gravur mittels Laserstrahl geeignet sein soll.[0015] Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung gemäßdem Verfahren dadurch, daß vor der Laserstrahlgravureine Chromschicht als Gravieroberfläche auf die Druckformaufgebracht wird.[0016] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung510152025303540455055besteht im wesentlichen darin, daß anstelle der bisherigenGravieroberfläche aus Kupfer eine Gravieroberflächeaus Chrom oder einer Chromlegierung verwendetwird. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt,daß bei einer Laserstrahlgravur einer ChromschichtNäpfchen mit einer höheren Effizienz als bei einerKupferschicht erzeugt werden, obwohl die thermodynamischenDaten von Chrom im Vergleich zu Kupferdies überhaupt nicht erwarten ließen. Bei der Laserstrahlgravurerfolgt die Entstehung der Näpfchen durcheinen schmelzflüssigartigen Abtrag. Für die Näpfchenerzeugungmuß das entsprechende Metallvolumendurch den Laserstrahl auf die Schmelztemperatur erhitztwerden und die Wärmemenge zum Phasenübergangin die Schmelze aufgebracht werden, um anschließenddie Schmelze aus dem entstehenden Näpfchen inder Gravieroberfläche auszutreiben. Der Schmelzpunktvon Kupfer beträgt ca. 1083°C. Der Schmelzpunkt vonChrom liegt bei 1890°C. Aus den thermodynamischenDaten für Kupfer und Chrom ergibt sich, daß zumSchmelzen von 1 cm 3 Metall bei Kupfer eine Energievon 5,515 kJ und bei Chrom eine Energie von 8,698 kJaufzubringen ist. Die höhere Effizienz bei Chrom ergibtsich aufgrund der höheren Absorption bei Laserstrahlenin Abhängigkeit der verwendeten Laserstrahlung. Insgesamtwird durch die erfindungsgemäße Lösung derHerstellungsprozeß für Tiefdruckzylinder erheblich verbessertund vereinfacht, da mit der erfindungsgemäßenDruckform eine hohe Standzeit im Druck auf Grund derharten Eigenschaften von Chrom erreicht wird. Eineweitere Verstärkung der Chromschicht wie z.B. bei Kupferist daher nicht nötig; so daß weitere Behandlungsprozesseder Gravieroberfläche nach der Gravur derNäpfchen entfallen. Nach Fertigstellung der Gravur mittelsLaserstrahlen kann somit die Druckform sofort undunmittelbar in die Druckmaschine eingesetzt werden,und zwar nach einem ggf. vorgeschalteten Entgratungsvorgang.Prinzipiell kann die Entgratung schon bei derLasergravur erfolgen. Somit wird insgesamt die Produktionszeitfür die Erstellung einer Druckform bzw. einesDruckzylinders erheblich verkürzt.[0017] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung derErfindung wird die Chromschicht galvanisch aufgebracht.Die Aufgalvanisierung erfolgt in der Regel aufeinen zylindrischen Stahlkern, dessen Mantelfläche zusätzlichmit einer Grundkupferschicht versehen seinkann. Durch Galvanisation wird auf den Stahlkern bzw.auf die Grundkupferschicht eine Schicht aus Chromoder einer Chromlegierung mit einer vorbestimmtenDicke z.B. von ca. 25 µm aufgetragen. Eine bekannteChromlegierung ist die Chrom-Vanadium-Legierung.[0018] Dazu ist vorteilhaft vorgesehen, daß dieChromschicht mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, insbesondereMikrorauhigkeit, versehen wird. Durch dieseOberflächenbehandlung werden geringe Oberflächenfehlerbeseitigt.[0019] Bevorzugterweise wird die Rauhigkeit mittelsPolieren und/oder Schleifen erzeugt.3

5 EP 1 410 923 A16[0020] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung desVerfahrens wird nach der Gravur die Druckform in eineDruckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschineeingelegt, um Druckmaterial zu bedrucken. Um dieDruckform nach dem Druck wieder verwenden zu können,wird nach dem Druck die Chromschicht von derDruckform wenigstens teilweise entfernt, so daß dieDruckform, insbesondere der Druckzylinder, für einenneuen Herstellungszyklus der Druckform mehrfach zurVerfügung steht. Die Entfernung der Chromschicht kanninsbesondere auf chemische bzw. mechanische Weiseerfolgen.[0021] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eineDruckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck,mit einer Gravieroberfläche zur Laserstahlgravurvon Näpfchen, die erhältlich ist durch Ausführungmindestens eines Verfahrenschrittes des voranstehendbeschriebenen Verfahrens. Die Vorteile, die durch dieerfindungsgemäße Druckform erreicht werden, entsprechenim wesentlichen den Vorteilen, die oben imZusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verfahrenslösunggenannt worden sind.[0022] Des weiteren wird die Aufgabe gelöst, durchdie Verwendung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, wobei mittels einer LaserstrahlgravurNäpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugbarsind, die dadurch weit gebildet ist, daß eineChromschicht als Gravieroberfläche ausgebildet ist.[0023] Insbesondere wird die Chromschicht galvanischauf die Druckform aufgebracht.[0024] Außerdem ist vorgesehen, daß die Chromschichtmit einer vorbestimmten Rauhigkeit, insbesondereMikrorauhigkeit, versehen wird. Insbesondere wirddie Rauhigkeit mittels Polieren und/oder Schleifen erzeugt.[0025] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wirdvorgeschlagen, daß nach der Gravur die Druckform ineine Druckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschine,eingelegt wird.[0026] Weiterhin wird bevorzugterweise nach demDruck die Chromschicht von der Druckform wenigstensteilweise entfernt. Die Vorteile der erfindungsgemäßenVerwendung der Druckform ergeben sich aus den voranstehendgenannten Vorteilen.Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung einer Druckform für denTiefdruck, insbesondere für den Rotationstiefdruck,wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen ineiner Gravieroberfläche erzeugt werden, dadurchgekennzeichnet, daß vor der Laserstrahlgravur eineChromschicht als Gravieroberfläche auf dieDruckform aufgebracht wird.5101520253035404550552. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Chromschicht galvanisch aufgebrachtwird.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Chromschicht mit einer vorbestimmtenRauhigkeit, insbesondere Mikrorauhigkeit,versehen wird.4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Rauhigkeit mittels Polieren oderSchleifen erzeugt wird.5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nachder Laserstrahlgravur die Druckform in eine Druckmaschine,insbesondere Rotationsdruckmaschine,eingelegt wird.6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem Druck mittels der Druckform die Chromschichtvon der Druckform entfernt wird.7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einerMehrzahl von Laserstrahlen gleichzeitig und/oder hintereinander der Graviervorgang ausgeführtwird.8. Druckform für den Tiefdruck; insbesondere Rotationstiefdruck,mit einer Gravieroberfläche zur Laserstrahlgravurvon Näpfchen, erhältlich durch Ausführungdes Verfahrens nach einem oder mehreren derAnsprüche 1 bis 6.9. Verwendung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondereRotationstiefdruck, wobei mittels einerLaserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberflächeerzeugt werden, daurch gekennzeichnet,daß eine Chromschicht als Gravieroberfläche ausgebildetist.10. Verwendung einer Druckform nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, daß die Chromschicht galvanischauf die Druckschicht aufgebracht wird.11. Verwendung einer Druckform nach Anspruch 9oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieChromschicht mit einer vorbestimmten Rauhigkeit,insbesondere Mikrorauhigkeit, versehen wird.12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß die Rauhigkeit mittels Polieren und/oder Schleifen erzeugt wird.13. Verwendung einer Druckform nach einem odermehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß nach der Gravur die Druckformin eine Druckmaschine, insbesondere Rotations-4

druckmaschine, eingelegt wird.7 EP 1 410 923 A1814. Verwendung einer Druckform nach einem odermehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß nach dem Druck mittels derDruckform die Chromschicht von der Druckformwenigstens teilweise entfernt wird.5101520253035404550555

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