способ изготовления печатной формы

Формула изобретения

1. Способ изготовления печатной формы для глубокой печати «интаглио», отличающийся тем, что с помощью лазера в основе из латунного сплава и/или с наружным слоем из латунного сплава выполняют углубления и/или линии, при этом твердость латунного сплава по Виккерсу выбирают большей, чем 140.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выполнения углублений и/или линий удаляют плавильные заусенцы.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что плавильные заусенцы удаляют посредством последующей химической обработки, в частности, в кислотной ванне, электролитической ванне и т.п.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что кислотная ванна содержит уксусную кислоту, фосфорную кислоту и азотную кислоту, в частности примерно 40 об.% уксусной кислоты, 50 об.% фосфорной кислоты и 10 об.% азотной кислоты.

5. Способ по пп.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что глубину для каждого из углублений и/или каждой из линий или для группы углублений и/или линий задают независимо друг от друга.

6. Способ по пп.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что в качестве основы используют плоскую пластину.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве основы используют плоскую пластину.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что лазер закреплен с помощью каретки, установленной с возможностью перемещения в по меньшей мере двух разных и, по существу, параллельных плоской пластине направлениях.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что лазер закреплен с помощью каретки, установленной с возможностью перемещения в по меньшей мере двух разных и, по существу, параллельных плоской пластине направлениях.

10. Способ по пп.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что основу на следующем этапе хромируют.

11. Способ по п.5, отличающийся тем, что основу на следующем этапе хромируют.

12. Способ по п.6, отличающийся тем, что основу на следующем этапе хромируют.

13. Способ по п.7, 8 или 9, отличающийся тем, что основу на следующем этапе хромируют.

14. Способ по пп.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

15. Способ по п.5, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

16. Способ по п.6, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

17. Способ по пп.7, 8, 9, 11 или 12, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

18. Способ по п.10, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

19. Способ по п.13, отличающийся тем, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства.

20. Печатная форма для глубокой печати «интаглио», отличающаяся тем, что она содержит основу из латунного сплава и/или с наружным слоем из латунного сплава, при этом твердость латунного сплава по Виккерсу составляет более 140.

21. Печатная форма для глубокой печати «интаглио» по п.20, отличающаяся тем, что она имеет углубления и/или линии разной глубины, причем глубина этих углублений и/или линий не зависит от ширины углублений и/или линий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу изготовления печатной формы для глубокой печати «интаглио» (металлографии).

При изготовлении защищенных от подделки документов, в частности банкнот, сертификатов, грамот и т.п., принято проводить по меньшей мере одну стадию печати в виде глубокой печати «интаглио», при которой работают с очень высокими давлениями. Поэтому печатные формы для глубокой печати «интаглио» должны выдерживать большие нагрузки.

В известных способах изготовления печатной формы для глубокой печати «интаглио» экспонируют (т.е. подвергают воздействию излучения) фотополимерную пластину, с экспонированной пластины методом гальванопластики формируют рабочую матрицу, а уже с рабочей матрицы методом гальванопластики формируют печатную форму. Недостаток этих способов заключается в том, что изготовление печатной формы занимает очень много времени. Еще один недостаток заключается в том, что при гальванопластике или отделении гальванически осажденного слоя нередко возникают дефекты, которые требуют длительного ретуширования рабочей матрицы или печатной формы, причем в некоторых случаях рабочая матрица или печатная форма может быть отбракована. Другой недостаток заключается в том, что глубина линий, зависящая, в частности, от продолжительности экспонирования и ширины линий, не могут быть выбраны независимо друг от друга.

В других известных способах за счет использования нескольких экспонирующих шаблонов в многостадийном процессе экспонирования можно достичь разных глубин линий. Недостаток при этом заключается в том, что нельзя получить проходящих глубин линий и что эти способы особенно подвержены ошибкам и отнимают много времени.

В DE 4430430 С1 раскрыт способ изготовления гравированных валов и пластин для способов печати, согласно которому на основу из металла наносят гравируемый слой, и после гравирования гравируемого слоя на него наносят по меньшей мере два слоя металла или соединения металла для повышения твердости и защиты от коррозии.

В ЕР 0103680 А2 раскрыт формный цилиндр (вал) глубокой печати, состоящий из цилиндрического сердечника и размещенной на нем трубы в качестве носителя для гравируемого рисунка. Труба состоит из гравируемого машинным путем материала, который, в частности, с одной стороны, обеспечивает гравирование без проблем, а с другой стороны, в соответствии с высокой твердостью также имеет длительный срок службы. Отпечатываемый рисунок выгравировывают преимущественно с помощью электронно-управляемого гравировального устройства с алмазным резцом. Процесс гальванизации и процесс травления в случае подобного формного цилиндра глубокой печати являются излишними.

Из GB 1044547 А известен способ гравирования печатных форм посредством лазера.

В DE 10134150 А1 раскрыты способ и устройство для выполнения посредством лазера ямок в печатной форме для глубокой печати, преимущественно - в медной поверхности формного цилиндра.

В WO 01/40272 А1 раскрыт способ изготовления растровых ямок в печатной форме для глубокой печати посредством модулированного по времени лазерного излучения, причем эта печатная форма имеет удаляемый вспомогательный слой, сквозь который с помощью лазерного излучения выполняют растровые ямки. Затем этот удаляемый вспомогательный слой удаляют.

US 4301727 А относится к печатной форме с пластиковой сердцевиной и металлическим покрытием.

US 3556883 А раскрывает способ полирования меди или медных сплавов.

DE 4033230 А1 относится к способу нанесения гравировок для тиснения на крупноформатные металлические прессующие пластины и/или бесконечные ленты для поверхностной обработки полотна или плит из пластика, древесины, кожи или других материалов или прессованных ламинатов для использования в нагревательных прессах периодического или непрерывного действия.

Из DE 4212582 А1 известен способ гравирования печатных форм, при котором состоящий из меди гравируемый поверхностный слой перед гравированием снабжают механически стойким защитным слоем, а затем посредством электронного луча выполняют расположенные в виде печатного растра углубления.

Целью изобретения является создание способа описанного выше рода, который позволил бы избежать известных недостатков, отнимал бы немного времени и обеспечивал бы высокие надежность и точность.

Согласно изобретению это достигается за счет того, что с помощью лазера в основе из латунного сплава и/или с наружным слоем из латунного сплава выполняют углубления и/или линии и что твердость латунного сплава по Виккерсу выбирают большей, чем 140.

За счет этого обеспечивается то преимущество, что печатная форма обладает требуемой прочностью, причем стойкость может быть повышена, в частности, за счет хромирования. Кроме того, с помощью лазера в основе могут быть выполнены мелкие («тонкие») структуры. Точность этих структур может быть еще больше повышена посредством дополнительной обработки для удаления плавильных заусенцев. Еще одно преимущество заключается в том, что глубина линий может быть выбрана независимо друг друга, что обеспечивает повышение степени защиты изготовленных с помощью такой печатной формы документов.

В усовершенствованном варианте изобретения может быть предусмотрено, что после выполнения углублений и/или линий удаляют плавильные заусенцы. За счет этого можно значительно повысить точность линий и/или углублений, в результате чего повышается репродуцируемость печатной формы и ее разрешение.

В этой связи, согласно другому варианту осуществления изобретения, может быть предусмотрено, что плавильные заусенцы удаляют посредством последующей химической обработки (отделки), в частности - в кислотной ванне, электролитической ванне и т.п. С помощью последующей химической обработки плавильные заусенцы могут быть удалены просто и быстро, причем целенаправленно удаляются только оксид меди или оксид цинка плавильных заусенцев, а не материал основы.

Согласно другому варианту осуществления изобретения может быть предусмотрено, что кислотная ванна содержит уксусную кислоту, фосфорную кислоту и азотную кислоту, в частности - примерно 40 об.% уксусной кислоты, 50 об.% фосфорной кислоты и 10 об.% азотной кислоты. При таком составе кислотной ванны можно уже при обработке погружением за несколько минут получить зеркальную и ровную поверхность основы, причем других этапов последующей обработки не требуется.

В другом варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что глубину для каждого из углублений и/или каждой из линий или для группы углублений и/или линий задают независимо друг от друга. За счет разного выбора глубины углублений и/или линий может быть реализован дополнительный защитный признак, благодаря чему можно повысить степень защиты от подделки изготовленных с помощью такой печатной формы документов. Кроме того, в некоторых других вариантах выполнения печатной формы согласно изобретению гарантировано, что все углубления и/или линии имеют по существу одинаковую глубину, благодаря чему можно обеспечить особенно единообразный печатаемый рисунок (оттиск).

Согласно другому варианту осуществления изобретения может быть предусмотрено, что в качестве основы используют плоскую пластину. Плоская пластина может быть обработана просто и быстро, благодаря чему требуемое время изготовления печатной формы можно поддерживать особенно коротким.

В этой связи в усовершенствованном варианте изобретения может быть предусмотрено, что соединенная с лазером гравировальная головка и/или основа закреплена с помощью каретки, установленной с возможностью перемещения в по меньшей мере двух разных и по существу параллельных плоской пластине направлениях. За счет этого гравировальная головка и/или пластина-основа может простым образом перемещаться в направлении выполняемых линий и/или углублений. Кроме того, такое перемещение может быть дополнительно оптимизировано с возможностью достижения как можно более короткого времени изготовления печатной формы и как можно более малой доли проходимых, но не обрабатываемых поверхностей.

В другом варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что основу на следующем этапе способа хромируют. За счет хромирования можно дополнительно повысить стойкость печатной формы.

Согласно другому варианту осуществления изобретения может быть предусмотрено, что испускание лазерных импульсов контролируют с помощью контрольного устройства. С помощью контрольного устройства можно простым образом контролировать надлежащее выполнение углублений и/или линий, что делает возможной непосредственную «доводку» неиспущенных лазерных импульсов и повышает надежность способа согласно изобретению.

Изобретение относится также к печатной форме для глубокой печати «интаглио» (металлографии).

Подобные известные печатные формы состоят из гальванически осажденного и хромированного никеля. Недостаток при этом заключается в том, что изготовление этих печатных форм занимает очень много времени и требует длительного ретуширования и дополнительных этапов обработки печатных форм, таких как шлифование, полирование и т.п., причем печатную форму из-за дефектов приходится в некоторых случаях отбраковывать.

Целью изобретения является создание печатной формы описанного выше рода, которая не имела бы известных недостатков и которую можно было бы изготавливать просто и быстро.

Согласно изобретению это достигается за счет того, что она содержит основу из латунного сплава и/или с наружным слоем из латунного сплава.

За счет этого обеспечивается то преимущество, что печатная форма обладает высокой прочностью, причем стойкость может быть повышена, в частности, за счет хромирования. Кроме того, с помощью лазера в основе могут быть выполнены мелкие («тонкие») структуры, причем точность этих структур может быть еще больше повышена посредством последующей обработки для удаления плавильных заусенцев.

В другом варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что углубления и/или линии имеют разную глубину, причем глубина этих углублений и/или линий не зависит от ширины углублений и/или линий, благодаря чему может быть повышена степень защиты от подделки документов, изготовленных с помощью печатной формы согласно изобретению. За счет задаваемого распределения глубины углублений и/или линий можно реализовать дополнительный защитный признак.

Согласно другому варианту осуществления изобретения может быть предусмотрено, что твердость латунного сплава по Виккерсу составляет более 140. Это гарантирует достаточную стойкость печатной формы согласно изобретению.

Изобретение будет далее более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены варианты его осуществления.

На чертежах представлены:

фиг.1 - блок-схемы различных способов изготовления печатных форм для глубокой печати «интаглио»;

фиг.2 - отпечатанный методом глубокой печати «интаглио» участок банкноты.

На фиг.1 изображены блок-схемы двух известных способов и одного варианта осуществления способа согласно изобретению изготовления печатной формы для глубокой печати «интаглио». Цифры в кружках указывают необходимое для данного этапа время в днях.

При этом исходят из графики 1, которая может быть представлена, в частности, в электронной форме в виде файла данных. В случае приведенного в средней колонке способа на этапе 6 сначала экспонируют пленку, по существу имеющую размер изготавливаемой основы, на которой несколько раз расположена графика 1. Затем на этапе 7 экспонируют фотополимерную пластину с этой пленкой в качестве шаблона, после чего с фотополимерной пластины на следующем этапе 15 посредством гальванопластики изготавливают рабочую матрицу, дефектные места которой ретушируют на этапе 16. На этапе 17 с рабочей матрицы посредством гальванопластики изготавливают печатную форму, которую на этапе 18 ретушируют, а на этапе 4 хромируют, в результате чего получают готовую печатную форму 5. Этот способ занимает около 15 дней.

В случае приведенного в левой колонке известного способа на этапе 6 на пленке экспонируют только изображение графики 1, которое на этапе 7 используют в качестве шаблона для экспонирования фотополимерной пластины. Для получения рабочей матрицы, на которой многократно содержится графика 1, на промежуточных этапах 8-15 сначала посредством формования 8 полимера, гальванопластики 9, последующего ретуширования 10 и повторной гальванопластики 11 изготавливают штамп для тиснения с одним изображением, с помощью которого после повторного ретуширования 12 на этапе 13 тиснят несколько отдельных изображений, которые на этапе 14 составляют в цельное изображение, с которого на этапе 15 методом гальванопластики формируют рабочую матрицу. Дальнейший процесс изготовления готовой печатной формы соответствует вышеописанному способу. При этом для изготовления готовой печатной формы требуется примерно 48 дней.

На формном цилиндре для глубокой печати «интаглио» устанавливают обычно несколько, в частности - три, печатные формы. Для изготовления двух других печатных форм с рабочей матрицы требуется еще примерно 9 дней.

В соответствии со способом согласно изобретению для изготовления печатной формы для глубокой печати «интаглио», вариант осуществления которого изображен в правой колонке на фиг.1, с помощью лазера в основе из латунного сплава выполняют углубления и/или линии. В других вариантах осуществления способа согласно изобретению может быть предусмотрена также основа из композиционного (многослойного) материала с наружным слоем из латунного сплава.

Латунью называется медно-цинковый сплав, содержащий по меньшей мере 50% Cu. Помимо меди и цинка, в нем может содержаться еще до 3% свинца. При легировании другими элементами помимо свинца говорят о специальных латунях. Латунные сплавы в смысле изобретения могут быть как латунями, так и специальными латунями.

Может быть предусмотрено, что информацию графического файла посредством управляемой компьютером лазерной системы преобразуют непосредственно в управляющие лазером команды. За счет этого изготовление печатной формы может происходить непосредственно после создания графического файла, причем по существу не требуется никаких дополнительных промежуточных этапов.

В предпочтительном варианте осуществления способа помимо контура углублений и/или линий задают также глубину углублений и/или линий. Это может происходить отдельно для каждого углубления и/или каждой линии или сообща для группы углублений и/или линий. При этом задания отдельных глубин не зависят друг от друга. Разные глубины могут быть достигнуты в случае способа согласно изобретению простым образом за счет регулирования мощности лазерного луча или за счет многократного прохождения лазера.

В случае традиционных печатных форм, при изготовлении которых экспонируют фотополимерную пластину и т.п., задание разных глубин углублений и/или линий невозможно, поскольку глубины задают на этапе экспонирования. Будучи обусловленными изготовлением, у таких печатных форм широкие линии имеют бульшую глубину, чем тонкие линии.

В противоположность этому, в способе согласно изобретению глубину углублений и/или линий задают независимо от их ширины. Может быть предусмотрено также изменение глубины отдельной линии по ее контуру, причем ширина этой линии может оставаться одинаковой.

В качестве лазера можно использовать твердотельный лазер с основной модой, предпочтительно - Nd:YAG-лазер с диодной накачкой.

За счет своего профиля излучения лазерный луч конусообразно проникает в поверхность материала. В краевой зоне фокусированного луча протекают процессы плавления, в результате которых часть материала застывает в виде нежелательных выбросов и брызг. Вид и размер краевого выброса зависят от материала, мощности импульса и глубины гравирования. Лазером можно гравировать металлы, керамику и некоторые пластики, причем плотность мощности лазерного луча настолько высока, что материал во время обработки в течение нескольких наносекунд частично испаряется. В материале возникает бесцветное само по себе углубление - гравировка. Нередко в результате взаимодействия расплавленного основного материала с кислородом воздуха образуются оксиды, которые из-за своего цвета делают гравировку заметно выделяющейся.

Если в качестве основы используют плоскую пластину, то углубления и/или линии могут быть выполнены особенно быстро и просто, благодаря чему требуемое время изготовления можно поддерживать коротким. При этом может быть предусмотрено, что соединенная с лазером гравировальная головка и/или пластина-основа закреплена с помощью каретки, установленной с возможностью перемещения в по меньшей мере двух разных и по существу параллельных плоской пластине направлениях, за счет чего реализуется подвижная в направлениях х-у гравировальная головка и/или подвижная в направлениях х-у пластина-основа.

Благодаря этому можно перемещать лазерный луч из любой точки плоской пластины к произвольно задаваемой другой ее точке вдоль произвольно задаваемой кривой, в частности - также прямой. Для задаваемого оригинала, в частности, приведенного выше графического файла, можно определить последовательность перемещений, гарантирующую минимальное время изготовления печатной формы. При этом не требуется полностью проходить поверхности, в которых линии и/или углубления выполняться не должны.

Гравировальная головка может содержать жесткую оптику или гальванически отклоненную зеркальную систему (гальвосистему). Особенно высокое качество лазерной обработки и короткое время изготовления могут быть достигнуты путем комбинирования этих обеих оптик. В других вариантах осуществления способа согласно изобретению могут быть предусмотрены несколько гальванически отклоненных зеркальных систем, которые оптимизированы для разных значений ширины линий и диапазонов глубины. С помощью гравировальной головки помимо точечной графики 1 может обрабатываться также векторная графика 1, и, тем самым, могут целенаправленно обрабатываться только те участки, которые содержат печатаемый рисунок (оттиск).

На фиг.2 изображена банкнота 20, имеющая участок 21 глубокой печати «интаглио». При этом обычно участок 21 простирается не по всей банкноте 20.

В других вариантах осуществления способа согласно изобретению основа может быть также выпуклой, в частности - в форме цилиндра, сегмента цилиндра и т.п.

В случае способа согласно изобретению надежность и качество печатной формы при выполнении углублений и/или линий можно контролировать простым образом посредством контрольного устройства за счет того, что детектируется испускание лазерных импульсов. Если лазерный импульс не испускается, то контрольное устройство дает команду на повторное испускание лазерного импульса, что уменьшает опасность возникновения дефектных мест.

Точность углублений и/или линий может быть повышена, если удалить плавильные заусенцы, возникающие при выполнении углублений и/или линий в основе. Эти плавильные заусенцы состоят по существу из окисленного материала основы, в частности из оксида меди или оксида цинка.

Для удаления плавильных заусенцев особенно подходящим представляется последующая химическая обработка, которая может включать в себя, в частности, обработку в кислотной ванне, электролитической ванне и т.п. При этом можно гарантировать, что в результате такой последующей химической обработки удаляются оксид меди или оксид цинка, а не латунный сплав основы.

Последующая химическая обработка может происходить, в частности, путем погружения основы в кислотную ванну и т.п., содержащую фосфорную кислоту, уксусную кислоту, азотную кислоту, мышьяковую кислоту и т.п. или комбинацию этих кислот. Особенно подходящей представляется кислотная ванна, содержащая уксусную кислоту, фосфорную кислоту и азотную кислоту, причем эта кислотная ванна может содержать, в частности, примерно 40 об.% уксусной кислоты, 50 об.% фосфорной кислоты и 10 об.% азотной кислоты.

После выполнения углублений и/или линий и, при необходимости, после удаления плавильных заусенцев могут быть предусмотрены далее ретуширование и/или контроль печатной формы с тем, чтобы можно было обнаружить возможно имеющиеся дефектные места и исправить их.

Срок службы печатной формы можно еще более увеличить посредством хромирования основы на дальнейшем этапе способа.

Способом согласно изобретению изготавливают печатную форму для глубокой печати «интаглио», содержащую основу из латунного сплава и/или композиционный материал с наружным слоем из латунного сплава. При этом оказалось, что латунный сплав обладает подходящей прочностью для выполнения печатной формы для глубокой печати «интаглио» и что с помощью лазера в основе могут быть выполнены достаточно мелкие («тонкие») структуры.

Кроме того, образованные лазером плавильные заусенцы могут быть просто и быстро удалены с основы из латунного сплава посредством последующей обработки.

Для обеспечения подходящей прочности печатной формы представляется благоприятным, если латунный сплав имеет твердость по Виккерсу более 140.

Печатная форма согласно изобретению может иметь углубления и/или линии разной глубины, причем глубина этих углублений и/или линий может быть задана независимо от ширины углублений и/или линий. Разная глубина углублений и/или линий может образовать самостоятельный защитный признак или может быть составной частью другого защитного признака. При этом могут быть предусмотрены, в частности, линии непрерывно изменяющейся глубины.

При выборе материала для печатных форм большое значение имеют его механические свойства, поскольку при глубокой печати «интаглио» перенос краски происходит, главным образом, за счет очень большого давления прижима печатной формы к отпечатываемому материалу (бумаге или полимеру). В промышленном масштабе здесь используются давления вплоть до 60 тонн. Для достижения большого срока службы печатных форм для глубокой печати «интаглио» непригодны материалы с небольшой твердостью, например медь.

Большое значение имеет также то, чтобы применяемый материал мог обрабатываться лазером с оптимальной «тонкостью», а выброс мог быть удален как можно более просто и, прежде всего, выборочно. Исходя из подробных исследований, для применения в способе согласно изобретению менее пригодными представляются поэтому также никель или сталь. У этих материалов последующая химическая обработка всегда приводит к съему, хотя и небольшому, основного материала, что оказывает негативное влияние на тонкость линий.

Оказалось, что закаленные варианты латуни отвечают всем требованиям для того, чтобы найти применение при глубокой печати «интаглио» защищенных от подделки документов.