DE10036995A1

DE10036995A1 - Process for engraving a printing form with a laser beam

Info

Publication number: DE10036995A1
Application number: DE2000136995
Authority: DE
Inventors: Siegfried Beiswenger
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2000-07-29
Filing date: 2000-07-29
Publication date: 2002-02-07
Also published as: WO2002009941A1

Abstract

The invention relates to a method for engraving a printing form using a laser beam. According to the invention, an absorbent layer is applied to the surface of the printing form and the layer's absorption for laser light is greater than the absorption of the printing form material. This results in reducing the laser power required for melting or vaporizing the printing form material. The absorbent layer can be produced by chemically modifying the surface of the printing form by means of electrodeposition or a mechanical method such as vapor depositing, melting-on or varnishing. In addition, the absorption of the surface of the printing form can be increased by roughening the printing form material or the absorbent layer. The method is preferably used for engraving rotogravure forms having a copper surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gravieren einer Druckform mit einem Laser strahl, beispielsweise für Tiefdruck, Offsetdruck, Hochdruck, Siebdruck oder Fle xodruck. Bei der Herstellung von Druckformen ist es erforderlich, sehr feine Strukturen auf der Oberfläche der Druckform zu erzeugen, da hochaufgelöste Bildinformationen wie Text, Rasterbilder, Grafiken (Linework) und Linienmuster wiedergegeben werden sollen.The invention relates to a method for engraving a printing form with a laser jet, for example for gravure printing, offset printing, letterpress printing, screen printing or fle xodruck. When producing printing forms it is necessary to have very fine structures to generate on the surface of the printing form, as high-resolution image information how text, raster images, graphics (linework) and line patterns are reproduced should.

Nach dem Stand der Technik bekannte Gravierverfahren zur direkten Gravur von Tief druckformen arbeiten entweder mit einem Diamantstichel, einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl, um Vertiefungen - sogenannte Näpfchen -, die jeweils einen Rast erpunkt bilden, aus dem Druckformmaterial herauszuarbeiten. Im Tiefdruck werden normalerweise als Druckformen Druckzylinder verwendet, deren Oberfläche aus Kup fer besteht, in die die für den Druck erforderlichen Strukturen in Form von Näpfchen mittels eines Diamantstichels in den Druckzylinder eingraviert werden. Die Druckzylin der werden nach ihrer Fertigstellung in eine Druckmaschine eingebracht, in der die Näpfchen mit Druckfarbe gefüllt werden und die Druckfarbe beim Druckprozeß auf den Bedruckstoff übertragen wird.Engraving methods known from the prior art for direct engraving of deep printing forms either work with a diamond stylus, an electron beam or a laser beam, around depressions - so-called cups - which each have a rest form the starting point to work out of the printing form material. Be in gravure normally used as printing formes, the surface of which is made of copper fer, in which the structures required for printing in the form of cells be engraved into the impression cylinder using a diamond stylus. The printing cylinder after their completion, they are placed in a printing press in which the Cups are filled with ink and the ink in the printing process on the Substrate is transferred.

Man verwendet Kupferzylinder wegen ihrer langen Standzeit im Druckprozeß. Eine lange Standzeit ist bei hohen Auflagen erforderlich, insbesondere im Magazindruck oder Verpackungsdruck, da beim Druckprozeß die Oberfläche der Druckform ver schleißt. Um die Standzeit noch weiter zu verlängern, werden die Druckzylinder nach der Gravur auch noch galvanisch verchromt. Hieraus ergibt sich, daß Kupfer als Mate rial für die Oberfläche von Tiefdruckzylindern am geeignetsten ist. Andere Materialien als Kupfer haben sich bisher für hohe Auflagen nicht bewährt.Copper cylinders are used because of their long service life in the printing process. A Long service life is required for long runs, especially in magazine printing or packaging printing, since the surface of the printing form ver ver during the printing process wears out. In order to extend the service life even further, the pressure cylinders are replaced the engraving is also galvanically chrome-plated. It follows from this that copper as mate is most suitable for the surface of gravure cylinders. Other materials So far, copper has not proven itself for long runs.

Bei der Erzeugung der Näpfchen schneidet der Diamantstichel entlang einer Umfangs linie Vertiefungen in den rotierenden Druckzylinder, während sich das Graviersystem in Achsrichtung entlang des Druckzylinders bewegt. Die Hubbewegung des Diamantsti chels erfolgt über ein elektromechanisch angetriebenes Magnetsystem mit einem os zillierenden Anker, auf dem der Diamantstichel befestigt ist. Ein solches elektromecha nisches Schwingungssystem kann wegen der aufzubringenden Kräfte, die zum Gravie ren der Näpfchen erforderlich sind, nicht beliebig schnell gemacht werden. Um die Graviergeschwindigkeit noch weiter zu steigern, sind bei den heutigen Graviermaschi nen mehrere solcher Graviersysteme nebeneinander in Achsrichtung des Druckzylin ders angeordnet. Beim Einsatz mehrerer Graviersysteme werden in die Oberfläche des Druckzylinders gleichzeitig mehrere sogenannte Stränge eingraviert. Ein solcher Strang enthält z. B. eine oder mehrere ganze Magazinseiten. Ein dabei auftretendes Problem ist, daß in den einzelnen Strängen wegen der verschiedenen Graviersysteme, die unabhängig voneinander angesteuert werden, bei gleichem zu gravierenden Ton wert Näpfchen unterschiedlicher Volumina erzeugt werden, was zu Unterschieden in den einzelnen Strängen führt, die das Auge beim späteren Betrachten erkennt. Aus diesem Grund wird z. B. beim Verpackungsdruck nur mit einem Graviersystem gear beitet, damit diese Fehler, die im Magazindruck toleriert werden, nicht auftreten.When the cells are created, the diamond stylus cuts along a circumference line indentations in the rotating impression cylinder while the engraving system is in Axis direction moved along the printing cylinder. The lifting movement of the Diamantsti chels takes place via an electromechanically driven magnet system with an os anchoring anchor on which the diamond stylus is attached. Such an electromecha African vibration system can be due to the forces to be exerted which lead to gravity ren of the wells are not required to be made arbitrarily quickly. To the To increase the speed of engraving even more are today's engraving machines NEN several such engraving systems side by side in the axial direction of the printing cylinder otherwise arranged. When using multiple engraving systems are in the surface several so-called strands are engraved simultaneously on the impression cylinder. Such a Strand contains e.g. B. one or more whole magazine pages. One that occurs The problem is that in the individual strands because of the different engraving systems, which are controlled independently of one another, with the same tone to be engraved worth cells of different volumes are generated, which leads to differences in leads the individual strands that the eye recognizes when looking at it later. Out for this reason z. B. in packaging printing only with an engraving system gear works so that these errors, which are tolerated in the magazine print, do not occur.

Bei der Gravur der Näpfchen wird das Näpfchenvolumen abhängig vom Bildinhalt der zu druckenden Vorlage variiert. Hierbei soll der jeweilige Tonwert der Vorlage beim Druck möglichst genau wiedergegeben werden. Um die entsprechenden Volumina zu erzeugen, wird die Eindringtiefe des Diamantstichels in die Kupferoberfläche durch die Ansteuerung des Magnetsystems variiert, wobei sich die Geometrie der Näpfchen et wa zwischen 120 µm Durchmesser bei einer Tiefe von 40 µm und etwa 30 µm Durch messer bei einer Tiefe von 3 µm ändert. Weil nur ein sehr kleiner Variationsbereich in der Tiefe der Näpfchen zwischen 40 µm und 3 µm zur Verfügung steht, muß die Ein dringtiefe des Stichels, mit dem die Näpfchen graviert werden, mit sehr hoher Präzisi on gesteuert werden, um den gewünschten Tonwertumfang reproduzierbar zu errei chen. Da die Geometrie der gravierten Näpfchen direkt von der Form des Stichels ab hängt, werden außerdem noch sehr hohe Anforderungen an die Geometrie des Dia mantstichels gestellt. Außerdem unterliegt der Diamantstichel einem Verschleiß, da bei der Gravur eines großen Druckzylinders ca. 20 Millionen Näpfchen von einem Stichel graviert werden müssen. Bricht während der Gravur eines Druckzylinders einer der Di amantstichel ab, so ist der ganze Druckzylinder unbrauchbar, was einerseits einen er heblichen finanziellen Schaden anrichtet und zum anderen einen beträchtlichen Zeit verlust darstellt, da ein neuer Zylinder graviert werden muß und der Druckbeginn um Stunden hinausgeschoben wird.When engraving the wells, the well volume depends on the image content of the template to be printed varies. Here, the respective tonal value of the template should Print reproduced as accurately as possible. To the appropriate volumes too generate, the depth of penetration of the diamond stylus in the copper surface through the Activation of the magnet system varies, the geometry of the cells et wa between 120 microns in diameter at a depth of 40 microns and about 30 microns through knife changes at a depth of 3 µm. Because only a very small range of variation in the depth of the well between 40 µm and 3 µm is available, the Ein depth of penetration of the stylus with which the cups are engraved with very high precision on can be controlled in order to achieve the desired tonal range reproducibly chen. Because the geometry of the engraved cells depend directly on the shape of the stylus depends, are also very high demands on the geometry of the slide mantle posed. In addition, the diamond stylus is subject to wear, because at the engraving of a large impression cylinder about 20 million cells from a stylus must be engraved. Breaks one of the di during the engraving of a printing cylinder amantstichel, so the entire printing cylinder is unusable, which is a problem causes considerable financial damage and secondly a considerable amount of time represents loss because a new cylinder has to be engraved and the start of printing around Hours is postponed.

Die gravierten Näpfchen, die später die Druckfarbe aufnehmen sollen, sind entspre chend dem Druckraster auf der Oberfläche der Druckform angeordnet, wobei für jede Druckfarbe ein separater Druckzylinder hergestellt wird, der jeweils ein anderes Raster mit unterschiedlichem Winkel und unterschiedlicher Rasterweite erhält. Bei diesen Rastern verbleiben zwischen den einzelnen Näpfchen schmale Stege, die beim Druck in der Druckmaschine das Rakelmesser tragen, das die überflüssige Farbe nach dem Einfärben abrakelt. Bedingt durch die Einschränkung, daß die Näpfchen nur entlang einer Umfangslinie graviert werden können, steht für die Raster auch nur eine be schränkte Auswahl an Rasterwinkeln zur Verfügung. Ein weiterer Nachteil der Be triebsweise der elektromechanischen Gravur ist, daß auch Texte und Linien gerastert wiedergegeben werden müssen, was zu Vertreppungen der Konturen der Schriftzei chen und der Linien führt, die das Auge als störend erkennt. Dies ist ein Nachteil des Tiefdrucks gegenüber dem Offsetdruck, bei dem diese Vertreppung so klein gehalten werden kann, daß die Konturen von Schriftzeichen und Linien dem Auge vollkommen glatt erscheinen.The engraved cells, which will later hold the printing ink, are corresponding Chend the printing grid arranged on the surface of the printing form, being for each Printing ink is made a separate printing cylinder, each with a different grid with different angles and different grid width. With these Grids remain between the individual wells, narrow webs during printing in the printing press carry the doctor knife, which removes the superfluous color after the Inking squeegees. Due to the restriction that the cells are only along a circumferential line can be engraved, there is only one for the grid limited choice of screen angles available. Another disadvantage of the Be The driving force behind the electromechanical engraving is that text and lines are also screened have to be reproduced, leading to cross-stitching of the contours of the writing and the lines that the eye recognizes as disturbing. This is a disadvantage of the Gravure printing compared to offset printing, in which this offset is kept so small can be that the contours of characters and lines are perfect to the eye appear smooth.

Ebenso können bei der Tiefdruckgravur bedingt durch die mechanische Randbedin gung in der Graviermaschine, daß die Näpfchen nur entlang einer Umfangslinie gra viert werden können, keine frequenzmodulierten Raster erzeugt werden, bei denen die Größe und die Position der Näpfchen dem Tonwert entsprechend zufällig verteilt wird. Solche frequenzmodulierten Raster hätten den Vorteil einer verbesserten Bild qualität, weil Details schärfer wiedergegeben werden können und weil kein Moire zwi schen den Grundfarben des Drucks auftreten kann.Likewise, gravure engraving can be caused by the mechanical marginal conditions in the engraving machine that the wells gra only along a circumferential line fourth, no frequency-modulated raster can be generated in which the size and position of the cells are randomly distributed according to the tone value becomes. Such frequency-modulated screens would have the advantage of an improved image quality because details can be reproduced more clearly and because there is no moire between the basic colors of the print.

Alles in allem ist die elektromechanische Gravur gut geeignet, um Tiefdruckzylinder hoher Qualität herzustellen. Sie hat aber doch eine Reihe von Schwachpunkten und ist sehr aufwendig. Man würde diese Nachteile gerne durch ein anderes Gravierverfahren eliminieren, das nicht mit den Einschränkungen der elektromechanischen Gravur ar beitet. All in all, the electromechanical engraving is well suited to gravure cylinders high quality. But it has a number of weak points and is very complex. One would like to have these disadvantages through a different engraving process eliminate that ar not with the limitations of electromechanical engraving beitet.

Weiterhin ist es bekannt, zur Erzeugung der Näpfchen das in der Materialbearbeitung angewendete Elektronenstrahlgravierverfahren einzusetzen, das wegen der hohen Energie des Elektronenstrahls und der Präzision bezüglich Strahlablenkung und Strahl geometrie sehr gute Resultate gezeigt hat. Dieses Verfahren ist in der Druckschrift "Schnelles Elektronenstrahlgravierverfahren zur Gravur von Metallzylindern", Optik 77, No. 2 (1987) Seiten 83-92, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, be schrieben. Wegen des sehr hohen Aufwandes, der für die Hardware und Elektronik erforderlich ist, wurde die Elektronenstrahlgravur in der Praxis bisher nicht für die Gra vur 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.Furthermore, it is known to produce the wells in the material processing used electron beam engraving process, because of the high Energy of the electron beam and the precision in terms of beam deflection and beam geometry has shown very good results. This procedure is in the document "Fast electron beam engraving process for the engraving of metal cylinders", Optik 77, No. 2 (1987) pages 83-92, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, be wrote. Because of the very high effort required for the hardware and electronics is required, the electron beam engraving has so far not been used for the Gra used by copper cylinders for gravure printing, but only in the steel industry for surface engraving of so-called texture rollers for sheet metal production, with where textures are rolled into the sheets.

In der Fachliteratur und auch in der Patentliteratur ist wiederholt vorgeschlagen wor den, die Kupferzylinder mittels Laser zu gravieren. Da Kupfer aber für Laserstrahlung ein sehr guter Reflektor ist, sind sehr hohe Leistungen und insbesondere sehr hohe Leistungsdichten der Laser erforderlich, um in das Kupfer einzudringen und es aufzu schmelzen bzw. zu verdampfen. Es gibt bisher keine Lasergraviereinheit mit Laser strahlungsquellen entsprechend hoher Leistungsdichte und Energie, mit der es gelingt, die Kupferzylinder für den Tiefdruck mit der geforderten Näpfchenstruktur in der Kup feroberfläche zu versehen.In the specialist literature and also in the patent literature it is repeatedly suggested that to engrave the copper cylinders with a laser. Because copper is for laser radiation is a very good reflector, are very high powers and especially very high Power densities of the lasers are required to penetrate and open the copper melt or evaporate. So far, there is no laser engraving unit with a laser radiation sources corresponding to high power density and energy with which it is possible the copper cylinders for gravure printing with the required cell structure in the cup surface.

Man hat trotzdem versucht, Laser für die Tiefdruckgravur einzusetzen, indem man auf andere Materialien als Kupfer ausgewichen ist. So ist z. B. in der Druckschrift DE-A-19 27 323 vorgeschlagen worden, Kupferzylinder mittels chemischer Ätzung so vorzube reiten, daß die Oberfläche des Kupferzylinders bereits Näpfchen aufweist, die ein Vo lumen haben, das der maximalen Druckdichte entspricht. Diese Näpfchen werden mit einem festen Füllmaterial z. B. Kunststoff gefüllt. Mittels eines Lasers wird dann von dem Füllmaterial soviel entfernt, bis das gewünschte Näpfchenvolumen erreicht ist. Dieses Verfahren kommt zwar mit geringerer Laserleistung aus, als nötig wäre, um das Kupfer wie bei der Elektronenstrahlgravur aufzuschmelzen und zu verdampfen. Bei diesem Verfahren wird aber im Druckprozeß der verbleibende Kunststoff vom Lö sungsmittel der Druckfarbe angegriffen und zersetzt, so daß nur eine geringe Druck auflage möglich ist. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis nicht bewährt und ist nicht zum Einsatz gekommen.However, attempts have been made to use lasers for gravure engraving by clicking on materials other than copper have evaded. So z. B. in the publication DE-A-19 27 323 has been proposed to copper copper by chemical etching ride that the surface of the copper cylinder already has wells that a Vo lumen that corresponds to the maximum print density. These cells are with a solid filler z. B. plastic filled. By means of a laser the filling material until the desired cell volume is reached. Although this method requires less laser power than would be necessary to to melt and evaporate the copper as in electron beam engraving. In this process, however, the remaining plastic is removed from the solder in the printing process means attacked and decomposed the printing ink, so that only a low pressure edition is possible. This method has not proven itself in practice and is not were used.

Es ist weiterhin in der Druckschrift der VDD Seminarreihe "Direktes Lasergravierver fahren für metallbeschichtete Tiefdruckzylinder", herausgegeben im Rahmen eines "Kolloquium vom Verein Deutscher Druckingenieure e.V. und dem Fachgebiet Druck maschinen und Druckverfahren, Fachbereich Maschinenbau, Technische Hochschule Darmstadt", von Dr. phil. nat. Jakob Frauchiger, MDC Max Dätwyler, AG, Darmstadt, 12. Dez. 1996, vorgeschlagen worden, mit Zink beschichtete Tiefdruckzylinder durch einen mit Bogenlampen gepumpten, gütegeschalteten Nd : YAG Hochleistungs- Festkörperlaser zu gravieren. Bei diesem Verfahren wird das Volumen der Näpfchen durch die optische Leistung des Lasers bestimmt.It is also in the publication of the VDD seminar series "Direct laser engraving drive for metal coated gravure cylinders ", published as part of a "Colloquium by the Association of German Print Engineers e.V. and the Printing Department machines and printing processes, Department of Mechanical Engineering, Technical University Darmstadt ", from Dr. phil. Nat. Jakob Frauchiger, MDC Max Dätwyler, AG, Darmstadt, Dec. 12, 1996, has been proposed to use zinc coated gravure cylinders a Q-switched Nd: YAG high-performance pumped with arc lamps Engrave solid-state lasers. In this procedure, the volume of the wells determined by the optical power of the laser.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die zum Pumpen des Lasers erforderlichen Bogenlampen eine relativ kurze Lebensdauer haben und nach ca. 500 Betriebsstun den ersetzt werden müssen. Beim einem Ausfall der Pumplichtquelle während der Gravur wird der Gravierzylinder unbrauchbar. Dies entspricht einem Ausfall des Dia mantstichels bei der elektromechanischen Gravur und hat die gleichen Nachteile zur Folge.A disadvantage of this method is that it is necessary to pump the laser Arc lamps have a relatively short lifespan and after about 500 hours of operation that need to be replaced. If the pump light source fails during the Engraving will make the engraving cylinder unusable. This corresponds to a failure of the slide Mantstichels in electromechanical engraving and has the same disadvantages Episode.

Ein entscheidender Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß Zink wesent lich weicher als Kupfer ist und als Oberflächenmaterial für Druckzylinder nicht geeignet ist. Da das Rakelmesser, mit dem vor dem Druck in der Druckmaschine die über schüssige Farbe abgerakelt wird, ein Stahlmesser ist, wird die Zinkoberfläche nach ei ner gewissen Zeit beschädigt und der Druckzylinder wird unbrauchbar. Ein Druckzylin der mit einer Oberfläche aus Zink erreicht daher nicht annähernd eine so lange Stand zeit im Druck, wie ein Druckzylinder mit einer Oberfläche aus Kupfer. Druckformen mit Zinkoberfläche sind deshalb nicht für hohe Auflagen geeignet.A crucial disadvantage of this method is that zinc is essential Lich softer than copper and not suitable as a surface material for printing cylinders is. Since the doctor blade, with which before printing in the press the over paint is scraped off, is a steel knife, the zinc surface is after egg damaged after a certain time and the printing cylinder becomes unusable. A printing cylinder the one with a zinc surface is nowhere near as long time in print, like a printing cylinder with a copper surface. Printing forms with Zinc surfaces are therefore not suitable for long runs.

Auch wenn man, wie weiterhin vorgeschlagen wurde, die Zinkoberfläche nach der Gravur verchromt, um die Standzeit zu erhöhen, kommt die Standfestigkeit den nor malen Kupferzylindern nicht nahe. Chrom haftet auf Zink nicht so gut, wie auf Kupfer und das sog. "Heißverchromen", das bei Kupferzylindern mit Erfolg angewendet wird, um eine optimale Haftung des Chroms auf dem Kupfer zu erreichen, ist bei Zink nicht möglich, da das Zink hierbei schmelzen würde. Da die Chromschicht nicht sehr gut auf dem Zink haftet, wird sie ebenfalls vom Rakelmesser angegriffen, was zu einem relativ frühen Ausfall der Druckzylinder führt. Werden dagegen Kupferzylinder nach diesem Verfahren verchromt, so sind extrem hohe Auflagen möglich, da das Chrom fest auf der Kupferoberfläche haftet, so daß diese Kupferzylinder die verchromten Zinkzylinder bei weitem übertreffen.Even if, as was further suggested, the zinc surface after the Chrome-plated engraving to increase the service life, the stability comes to the nor don't paint copper cylinders close. Chromium does not adhere as well to zinc as it does to copper and the so-called "hot chrome plating", which is successfully used in copper cylinders, In order to achieve optimal adhesion of the chrome to the copper, zinc is not possible because the zinc would melt. Because the chrome layer doesn't look very good adheres to the zinc, it is also attacked by the doctor knife, which results in a relative leads to early failure of the impression cylinder. By contrast, copper cylinders are made after this Chrome-plated process, so extremely long runs are possible because the chrome is firmly on adheres to the copper surface so that this copper cylinder is the chromed zinc cylinder surpass by far.

Aus der Druckschrift EP-B-0 473 973, die ebenfalls das im vorangehenden beschrie bene Verfahren betrifft, geht hervor, daß bei diesem Verfahren zum Ausheben eines Näpfchens mit einem Durchmesser von 120 µm und einer Tiefe von 30 µm bei Zink ei ne Energie von 6 mWsec erforderlich ist. Für Kupfer wird in dieser Druckschrift eine E nergie von 165 mWsec angegeben, was einen Faktor von 27,5 bei der erforderlichen Laserleistung ausmacht. Damit werden Laser mit einer Dauerstrichleistung von einigen Kilowatt bei guter Strahlqualität erforderlich, um Näpfchen in Kupfer mit einer für die Druckindustrie annehmbaren Geschwindigkeit herzustellen. Eine solche Leistung kann aber mit der im vorangehenden beschriebenen Laseranordnung nicht erzeugt werden. Aus diesem Grunde ist es auch nur möglich, in eine Zinkoberfläche zu gravie ren.From document EP-B-0 473 973, which also described the above bene procedure, it is clear that this procedure for excavating a Cell with a diameter of 120 µm and a depth of 30 µm for zinc egg ne energy of 6 mWsec is required. For copper, an E energy of 165 mWsec, which is a factor of 27.5 when required Laser power matters. This makes lasers with a continuous wave output of some Kilowatts with good beam quality required to use wells in copper for the Printing industry to produce acceptable speed. Such an achievement but can not be generated with the laser arrangement described above become. For this reason it is only possible to engrave on a zinc surface ren.

Weiterhin wäre bei einer solchen Anordnung für die Gravur von Kupferzylindern ein aufwendiger Modulator erforderlich. Modulatoren für sehr hohe Laserleistungen sind langsam, was zu einer Verringerung der Modulationsfrequenz und damit der Gravier frequenz führt. Ist die Gravierfrequenz aber zu gering, diffundiert die Energie in die Umgebung des Bearbeitungsfleckes auf der Oberfläche, ohne ein Näpfchen auszuhe ben. Daher ist es erforderlich, neben der hohen Energie zum Ausheben auch eine ho he Leistung aufzubringen.Furthermore, such an arrangement would be suitable for engraving copper cylinders complex modulator required. Are modulators for very high laser powers slowly, which leads to a reduction in the modulation frequency and thus the engraving frequency leads. If the engraving frequency is too low, the energy diffuses into the Surrounding the machining spot on the surface without opening a well ben. Therefore, in addition to the high energy required for lifting, it is also necessary to have a ho to deliver performance.

Will man die Vorteile der Kupferoberfläche nutzen und diese mit einem Laser gravie ren, ist es unabdingbar, die zum Eindringen in die Oberfläche des Kupfers erforderli che hohe Leistungsdichte und die zum Aufschmelzen bzw. Verdampfen des Kupfers erforderliche hohe Energie aufzubringen. Dies ist aber bisher mit einem Festkörperla ser nicht gelungen.If you want to take advantage of the copper surface and this with a laser gravie ren, it is indispensable to penetrate the surface of the copper high power density and for melting or evaporating the copper to apply the required high energy. So far, however, this is with a solid state he did not succeed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile der Verfahren nach dem Stand der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zum Gravie ren von Druckformen - vorzugsweise von Kupferzylindern für den Tiefdruck - mit einem Laserstrahl anzugeben, das mit einer geringeren Leistungsdichte und Energie aus kommt und deshalb kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der An sprüche 1 bis 8 gelöst.The object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages described Avoid prior art methods and a method of gravity ren of printing forms - preferably copper cylinders for gravure printing - with one Specify laser beam with a lower power density and energy comes and is therefore inexpensive. This task is characterized by the characteristics of the An sayings 1 to 8 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Beobachtung, daß sich die Absorpti on der Kupferoberfläche für Lichtenergie stark erhöht, wenn ein Teil des Kupfers im Bearbeitungsfleck bereits verdampft ist. In der Druckschrift "Der Laser in der Druckin dustrie" von Werner Hülsbuch, Seite 540, Verlag W. Hülsbusch, Konstanz, ist be schrieben, daß es bei der Materialbearbeitung bei Leistungsdichten ab typisch 10⁷ bis 10⁸ W/cm² bei allen Materialien zu einer spontanen Verdampfung des Materials kommt, die mit einem sprunghaften Absorptionsanstieg verbunden ist, was besonders vorteilhaft ist, da dann anschließend die Laserleistung nicht mehr von der Metallober fläche reflektiert wird.The method according to the invention is based on the observation that the absorption of the copper surface for light energy increases sharply when part of the copper has already evaporated in the processing spot. In the publication "The laser in the printing industry" by Werner Hülsbuch, page 540, publisher W. Hülsbusch, Constance, be described that it is in the material processing at power densities from typically 10 ⁷ to 10 ⁸ W / cm ² for all materials there is a spontaneous evaporation of the material, which is associated with a sudden increase in absorption, which is particularly advantageous since the laser power is then no longer reflected by the metal surface.

Das Ziel der Erfindung ist, das Einsetzen des Aufschmelzens bzw. der Verdampfung des Kupfers und den damit verbundenen Anstieg der Absorption schon bei wesentlich geringeren Leistungsdichten zu erreichen. Wenn die Absorption durch die einsetzende Verdampfung entsprechend erhöht ist, genügt die geringere Leistungsdichte auch zur Fortsetzung des Abtragungsprozesses, so daß weiteres Material aus der Kupferober fläche entfernt wird. Auf diese Weise wird es möglich, den Gravierprozeß aufrechtzu erhalten und Näpfchen mit variabler Tiefe in die Kupferoberfläche zu gravieren.The aim of the invention is the onset of melting or evaporation of copper and the associated increase in absorption already at substantial to achieve lower power densities. If the absorption by the onset Evaporation is increased accordingly, the lower power density is also sufficient Continuation of the removal process, so that more material from the copper surface surface is removed. In this way it becomes possible to continue the engraving process preserved and engrave wells with variable depth in the copper surface.

Die Herabsetzung der Leistungsdichteschwelle für das Einsetzen der Verdampfung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, indem durch eine Vorbehand lung des Tiefdruckzylinders die Absorption der Kupferoberfläche erhöht wird. Vor zugsweise wird die Oberfläche in einer dünnen Schicht in eine chemische Kupferver bindung umgewandelt, die eine hohe Absorption für Laserlicht aufweist, beispielsweise in eine Kupferoxidschicht. Die chemische Umwandlung der Kupferoberfläche kann durch die Einwirkung von Säuren, Laugen oder Salzlösungen erreicht werden, wobei der Vorgang bei Bedarf durch Erwärmung oder auch durch Elektrolyse beschleunigt und intensiviert werden kann.The lowering of the power density threshold for the onset of evaporation is achieved by the method according to the invention by a pretreatment tion of the gravure cylinder, the absorption of the copper surface is increased. before preferably, the surface is in a thin layer in a chemical copper ver bond converted, which has a high absorption for laser light, for example in a copper oxide layer. The chemical transformation of the copper surface can can be achieved by the action of acids, bases or salt solutions, whereby if necessary, the process is accelerated by heating or by electrolysis and can be intensified.

Nach einer alternativen Lösung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Kup feroberfläche eine dünne Schicht eines anderen Metalls mit höherer Absorption für das Laserlicht aufgebracht, vorzugsweise auf galvanischem Weg. Diese Metallschicht soll nicht wie bei den bekannten Verfahren so dick sein, daß die Näpfchen ausschließlich in dieses andere Metall graviert werden. Sie soll nur durch das Verdampfen dieser dünnen Schicht und die damit verbundene Erhöhung der Absorption die Leistungs schwelle für die Kupferverdampfung herabsetzen. Die eigentliche Gravur der Näpfchen erfolgt dann in der Kupferschicht.According to an alternative solution of the method according to the invention, the cup a thin layer of another metal with higher absorption for the Laser light applied, preferably by galvanic means. This metal layer is supposed to not be as thick as in the known methods, that the wells exclusively be engraved in this other metal. You should only by vaporizing this thin layer and the associated increase in absorption performance Lower the threshold for copper evaporation. The actual engraving of the cells then takes place in the copper layer.

Eine weitere Lösung zur Erhöhung der Absorption der Kupferoberfläche ist das me chanische Aufbringen einer dünnen gut absorbierenden Schicht, beispielsweise einer Kunststoffschicht. Dazu können Techniken wie Aufdampfen, Aufsprühen, Aufschmel zen oder Lackieren verwendet werden, gegebenenfalls unterstützt durch einen nach folgenden Einbrennvorgang. Auch hier soll die aufgebrachte Schicht nur die Einsatz schwelle für die Kupferverdampfung herabsetzen, so daß die eigentliche Gravur der Näpfchen dann in der Kupferschicht erfolgt.Another solution to increase the absorption of the copper surface is the me mechanical application of a thin, highly absorbent layer, for example one Plastic layer. Techniques such as vapor deposition, spraying, melting can be used zen or painting are used, if necessary supported by an after following burn-in process. Here, too, the applied layer is only intended to be used lower the threshold for copper evaporation, so that the actual engraving of the Cups are then made in the copper layer.

Eine erhöhte Absorption der Kupferoberfläche kann schließlich auch durch eine Erhö hung der Rauhigkeit der Oberfläche erreicht werden, beispielsweise durch Ätzen der Oberfläche. Die Erhöhung der Rauhigkeit kann auch mit den zuvor genannten Lösun gen kombiniert werden, d. h. nach der Erzeugung bzw. dem Aufbringen der dünnen ab sorbierenden Schicht wird diese Schicht noch zusätzlich aufgerauht.An increased absorption of the copper surface can ultimately also be caused by an increase The roughness of the surface can be achieved, for example by etching the Surface. The increase in roughness can also be achieved with the aforementioned solutions gen combined, d. H. after the generation or application of the thin sorbent layer, this layer is additionally roughened.

Claims

1. A method for engraving a printing form with a laser beam, characterized in that an absorbent layer is applied to the surface of the printing form, whose absorption for the laser light is higher than the absorption of the printing form material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the absorbent Layer required for the melting or evaporation of the printing plate material reduced laser power.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the absorbance layer by chemically changing the surface of the printing form is fathered.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the absorbance layer is generated by electrodeposition.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the absorbance layer by a mechanical process such as vapor deposition, spraying, Melting or painting is applied.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Absorption of the surface of the printing form by roughening the printing form material rials or the absorbent layer is increased.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the Printing form is a gravure form.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Printing form material is copper.