Verfahren zur Herstellung einer Druckform für den Tiefdruck

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugt werden, sowie eine Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, mit einer Gravieroberfläche zur Lasergravur von Näpfchen.

[0002] Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugbar sind.

[0003] Druckformen für den Tiefdruck, auch Druckzylinder öder Gravierzylinder genannt, werden vorwiegend in Graviervorrichtungen mittels eines Aufzeichnungsorgans in Form eines Gravierorgans oder mittels eines Elektronenstrahls oder Laserstrahls hergestellt.

[0004] Eine zu reproduzierende Vorlage wird mit einem Abtastorgan punkt- und zeilenweise abgetastet, um ein Bildsignal zu gewinnen, welches die Tonwerte der abgetasteten Vorlage repräsentiert. Das Bildsignal wird nach den Erfordernissen der Reproduktion, beispielsweise nach einer vorgegebenen Gradationskurve, korrigiert und einem Rastersignal zur Erzeugung des Druckrasters überlagert. Das durch die Überlagerung von Bildsignal und Rastersignal gebildete Aufzeichnungssignal steuert das Aufzeichnungsorgan, welches sich in axialer Richtung an dem Druckzylinder entlang bewegt und eine Folge von im Druckraster angeordneten Vertiefungen oder Ausnehmungen, Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylinders eingraviert. Das abtasten der Vorlage, das dem voraufgeführten Prinzip folgt, erfolgt heutzutage in der Regel nur noch mit elektronischer Abtastung der Vorlage. Die durch die Abtastung gelieferten Bilddaten werden auf einen Rechner gegeben, in dem eine programmgestützte Verarbeitung und Bearbeitung erfolgt. Der Rechner liefert dann die Bildsignale, aufgrund derer die Näpfchen entweder mechanisch und/oder mittels Lasergravur in der Mantelfläche des Druckzylinders ausgebildet wurden. Die Tiefen bzw. Volumina der gravierten Näpfchen bestimmen die zu druckenden Tonwerte zwischen "Schwarz" und "Weiß", in der drucktechnischen Terminologie auch mit "Tiefe" und "Licht" bezeichnet.

[0005] Für den Druckprozeß wird der gravierte Druckzylinder dann in eine Tiefdruck-Rotationsmaschine eingespannt.

[0006] Vor dem Druckvorgang nimmt jedes Näpfchen eine von seinem Volumen abhängige Menge an Druckfarbe auf, die dem zu druckenden Tonwert entspricht. Beim Druckvorgang erfolgt dann die Farbübernahme aus den Näpfchen auf das Druckmaterial.

[0007] Ein in der Praxis gebräuchlicher Tiefdruckzylinder besteht im allgemeinen aus einem Stahlkern, der zusätzlich mit einer Grundkupferschicht versehen sein kann. Auf den Stahlkern bzw. die Grundkupferschicht wird eine weitere Kupferschicht aufgalvanisiert, in welche die Näpfchen eingraviert werden. Kupfer weist aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften gute Graviereigenschaften sowie gute Farbannahme und Farbabgabeeigenschaften auf, welche die Erzeugung hochwertiger Drucke unterstützen. Die Dicke der galvanisch aufgebrachten Kupfer-Gravieroberfläche beträgt ca. 100 µm. Außerdem wird die zu gravierende Kupferschicht poliert, so daß die Oberfläche mit einer definierten Mikrorauhigkeit versehen ist. Anschließend wird mittels eines Diamantstichels auf elektromechanische Weise die zu druckende Information aus Bild und Schrift in die Kupferoberfläche in Form eines feinen Näpfchen-Rasters eingebracht.

[0008] Nachteilig bei Verwendung von Kupfer als Graviermaterial ist jedoch, daß es eine relativ geringe Härte aufweist. Dadurch tritt beim Druckprozess in der Tiefdruck-Rotationsmaschine in Folge der mechanischen Beanspruchung der Kupferschicht durch den Rakel mit zunehmender Betriebsdauer Verschleiß auf, der die Druckqualität mindert sowie die Standzeit des Druckzylinders und somit die Auflagenstärke begrenzt. Um die Verschleißfestigkeit der gravierten Kupferschicht zu verbessern und damit die Standzeit des Druckzylinders zu erhöhen, ist es in der Praxis üblich, vor dem Andruck die gravierte Kupferschicht zu entfetten und anschließend mit einer verschleißfesten Schicht aus einem gegenüber Kupfer härteren Metall, beispielsweise aus Chrom, durch Aufgalvanisieren zu versehen. Bevor die fertige Druckform in die Druckmaschine eingelegt wird, wird die Chromoberfläche poliert.

[0009] Nach dem Druck wird die Chromschicht sowie die darunterliegende die Gravur enthaltende Kupferschicht von der Druckform chemisch oder mechanisch entfernt. Dadurch steht der Druckzylinder für einen neuen Zyklus zur Herstellung einer weiteren Druckform zur Verfügung.

[0010] Darüber hinaus wurden beim Tiefdruck in der Vergangenheit Druckformen mittels Ätzung hergestellt, was zu guten Resultaten geführt hat. Hierbei wurde der Druckzylinder mit einer Maskenschicht bedeckt, wobei anschließend eine photographische Belichtung der Maske über Filmvorlagen und das Auswaschen der Maske und die Ätzung der Kupferoberfläche mit Eisenchlorid erfolgte. Nachteilig waren die geringe Prozeßsicherheit und die nicht ausreichend gute Darstellung von Halbtönen für Bilder. Das Ätzverfahren wurde ferner abgewandelt, indem die Maskenschicht mit einem Laserstrahl belichtet wurde. Dieses modifizierte Verfahren war nicht nur aufwendig und teuer, sondern hatte auch die Nachteile des Ätzverfahrens, daß die Halbtöne für Bilder schlecht dargestellt werden konnten.

[0011] Weiterhin ist bekannt, zur Erzeugung der Näpfchen auf einem Druckzylinder das in der Materialbearbeitung angewendete Elektronenstrahlgravurverfahren einzusetzen, das wegen der hohen Energie des Elekronenstrahls und der enormen Präzision bezüglich der Strahlablenkung und Strahlgeometrie sehr gute Resultate gezeigt hatte. Die Näpfchen werden hierbei in die Kupferschicht mit einem Elektronenstrahl hoher Leistungsdichte mit hoher Geschwindigkeit geschossen. Wegen des großen Aufwandes und der hohen Investitionskosten für eine Elektronenstrahl-Graviermaschine wurde die Elektronenstrahlgravur in der Praxis bisher nicht für die Gravur von Kupferzylindern für den Tiefdruck eingesetzt, sondern nur in der Stahlindustrie zur Oberflächengravur von sogenannten Texturwalzen für die Blechherstellung, mit denen Texturen in die Bleche gewalzt werden.

[0012] Ferner wurde versucht, Laser für die Tiefdruckgravur einzusetzen, um die Druckzylinder mit einer äußeren Kupferschicht mittels eines Lasers zu gravieren. Da Kupfer aber für Laserstrahlung ein sehr guter Reflektor ist, sind sehr große Leistungen und insbesondere sehr hohe Leistungsdichten der zu verwendenden Laser erforderlich, um das Kupfer aufzuschmelzen. Um dieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, die Kupferschicht, die die Gravur enthält, durch eine Zinkschicht zu ersetzen. Die Näpfchen werden hierbei mit einem Laserstrahl in eine Zinkschicht geschossen. Die Laserstrahlgravur von Zink erfordert insgesamt weniger Strahlleistung als bei Kupfer. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß Zink deutlich weicher als Kupfer ist und als Oberflächenmaterial für Druckzylinder nicht geeignet ist. Ein Druckzylinder mit einer Gravieroberfläche aus Zink erreicht daher nicht annähernd eine so lange Standzeit im Druck, wie ein Druckzylinder mit einer Oberfläche aus Kupfer. Druckformen mit Zinkoberflächen sind deshalb für hohe Auflagen nicht geeignet.

[0013] Um die Standzeit eines Druckzylinders mit einer Zinkoberfläche zu erhöhen, wurde vorgeschlagen, die Zinkoberfläche nach der Gravur zu verchromen. Allerdings wird in der Fachwelt angenommen, daß damit nicht die Standzeiten realisiert werden, die bei normalen Kupferzylindern erreicht werden. Des weiteren besteht das Problem, daß Chrom auf Zink nicht so gut haftet wie auf Kupfer, so daß die Kombination einer Zink- mit einer Chromgalvanik sehr kompliziert ist. Daher ist es nötig, weitere Verfahrensschritte einzuführen. Neben der schwierigen Handhabung von Zink stellt die Entsorgung insbesondere in der Kombination mit Chrom ein weiteres Problem dar.

[0014] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Druckform sowie eine Druckform bereitzustellen, so daß dauerhaft gute Druckergebnisse im Tiefdruck erzielt werden, wobei die Druckform einfach herzustellen sein soll und der Aufwand hierfür möglichst gering gehalten werden soll und die Druckform für die Gravur mittels Laserstrahl geeignet sein soll.

[0015] Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung gemäß dem Verfahren dadurch, daß vor der Laserstrahlgravur eine Chromschicht als Gravieroberfläche auf die Druckform aufgebracht wird.

[0016] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß anstelle der bisherigen Gravieroberfläche aus Kupfer eine Gravieroberfläche aus Chrom oder einer Chromlegierung verwendet wird. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei einer Laserstrahlgravur einer Chromschicht Näpfchen mit einer höheren Effizienz als bei einer Kupferschicht erzeugt werden, obwohl die thermodynamischen Daten von Chrom im Vergleich zu Kupfer dies überhaupt nicht erwarten ließen. Bei der Laserstrahlgravur erfolgt die Entstehung der Näpfchen durch einen schmelzflüssigartigen Abtrag. Für die Näpfchenerzeugung muß das entsprechende Metallvolumen durch den Laserstrahl auf die Schmelztemperatur erhitzt werden und die Wärmemenge zum Phasenübergang in die Schmelze aufgebracht werden, um anschließend die Schmelze aus dem entstehenden Näpfchen in der Gravieroberfläche auszutreiben. Der Schmelzpunkt von Kupfer beträgt ca. 1083°C. Der Schmelzpunkt von Chrom liegt bei 1890°C. Aus den thermodynamischen Daten für Kupfer und Chrom ergibt sich, daß zum Schmelzen von 1 cm³ Metall bei Kupfer eine Energie von 5,515 kJ und bei Chrom eine Energie von 8,698 kJ aufzubringen ist. Die höhere Effizienz bei Chrom ergibt sich aufgrund der höheren Absorption bei Laserstrahlen in Abhängigkeit der verwendeten Laserstrahlung. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Lösung der Herstellungsprozeß für Tiefdruckzylinder erheblich verbessert und vereinfacht, da mit der erfindungsgemäßen Druckform eine hohe Standzeit im Druck auf Grund der harten Eigenschaften von Chrom erreicht wird. Eine weitere Verstärkung der Chromschicht wie z.B. bei Kupfer ist daher nicht nötig; so daß weitere Behandlungsprozesse der Gravieroberfläche nach der Gravur der Näpfchen entfallen. Nach Fertigstellung der Gravur mittels Laserstrahlen kann somit die Druckform sofort und unmittelbar in die Druckmaschine eingesetzt werden, und zwar nach einem ggf. vorgeschalteten Entgratungsvorgang. Prinzipiell kann die Entgratung schon bei der Lasergravur erfolgen. Somit wird insgesamt die Produktionszeit für die Erstellung einer Druckform bzw. eines Druckzylinders erheblich verkürzt.

[0017] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Chromschicht galvanisch aufgebracht. Die Aufgalvanisierung erfolgt in der Regel auf einen zylindrischen Stahlkern, dessen Mantelfläche zusätzlich mit einer Grundkupferschicht versehen sein kann. Durch Galvanisation wird auf den Stahlkern bzw. auf die Grundkupferschicht eine Schicht aus Chrom oder einer Chromlegierung mit einer vorbestimmten Dicke z.B. von ca. 25 µm aufgetragen. Eine bekannte Chromlegierung ist die Chrom-Vanadium-Legierung.

[0018] Dazu ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Chromschicht mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, insbesondere Mikrorauhigkeit, versehen wird. Durch diese Oberflächenbehandlung werden geringe Oberflächenfehler beseitigt.

[0019] Bevorzugterweise wird die Rauhigkeit mittels Polieren und/oder Schleifen erzeugt.

[0020] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird nach der Gravur die Druckform in eine Druckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschine eingelegt, um Druckmaterial zu bedrucken. Um die Druckform nach dem Druck wieder verwenden zu können, wird nach dem Druck die Chromschicht von der Druckform wenigstens teilweise entfernt, so daß die Druckform, insbesondere der Druckzylinder, für einen neuen Herstellungszyklus der Druckform mehrfach zur Verfügung steht. Die Entfernung der Chromschicht kann insbesondere auf chemische bzw. mechanische Weise erfolgen.

[0021] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, mit einer Gravieroberfläche zur Laserstahlgravur von Näpfchen, die erhältlich ist durch Ausführung mindestens eines Verfahrenschrittes des voranstehend beschriebenen Verfahrens. Die Vorteile, die durch die erfindungsgemäße Druckform erreicht werden, entsprechen im wesentlichen den Vorteilen, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verfahrenslösung genannt worden sind.

[0022] Des weiteren wird die Aufgabe gelöst, durch die Verwendung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugbar sind, die dadurch weit gebildet ist, daß eine Chromschicht als Gravieroberfläche ausgebildet ist.

[0023] Insbesondere wird die Chromschicht galvanisch auf die Druckform aufgebracht.

[0024] Außerdem ist vorgesehen, daß die Chromschicht mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, insbesondere Mikrorauhigkeit, versehen wird. Insbesondere wird die Rauhigkeit mittels Polieren und/oder Schleifen erzeugt.

[0025] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß nach der Gravur die Druckform in eine Druckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschine, eingelegt wird.

[0026] Weiterhin wird bevorzugterweise nach dem Druck die Chromschicht von der Druckform wenigstens teilweise entfernt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung der Druckform ergeben sich aus den voranstehend genannten Vorteilen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondere für den Rotationstiefdruck, wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Laserstrahlgravur eine Chromschicht als Gravieroberfläche auf die Druckform aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht galvanisch aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht mit einer vorbestimmten Rauhigkeit, insbesondere Mikrorauhigkeit, versehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeit mittels Polieren oder Schleifen erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Laserstrahlgravur die Druckform in eine Druckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschine, eingelegt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Druck mittels der Druckform die Chromschicht von der Druckform entfernt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen gleichzeitig und/oder hintereinander der Graviervorgang ausgeführt wird.

8. Druckform für den Tiefdruck; insbesondere Rotationstiefdruck, mit einer Gravieroberfläche zur Laserstrahlgravur von Näpfchen, erhältlich durch Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.

9. Verwendung einer Druckform für den Tiefdruck, insbesondere Rotationstiefdruck, wobei mittels einer Laserstrahlgravur Näpfchen in einer Gravieroberfläche erzeugt werden, daurch gekennzeichnet, daß eine Chromschicht als Gravieroberfläche ausgebildet ist.

10. Verwendung einer Druckform nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht galvanisch auf die Druckschicht aufgebracht wird.

11. Verwendung einer Druckform nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht 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 oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Gravur die Druckform in eine Druckmaschine, insbesondere Rotationsdruckmaschine, eingelegt wird.

14. Verwendung einer Druckform nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Druck mittels der Druckform die Chromschicht von der Druckform wenigstens teilweise entfernt wird.