EP2277699A2 - Drucksiebe und Verfahren zur Herstellung von Drucksieben - Google Patents

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EP2277699A2
EP2277699A2 EP20090168380 EP09168380A EP2277699A2 EP 2277699 A2 EP2277699 A2 EP 2277699A2 EP 20090168380 EP20090168380 EP 20090168380 EP 09168380 A EP09168380 A EP 09168380A EP 2277699 A2 EP2277699 A2 EP 2277699A2
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EP
European Patent Office
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screen
layer
laser
stencil layer
printing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20090168380
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kesper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kesper Druckwalzen GmbH
Original Assignee
Kesper Druckwalzen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kesper Druckwalzen GmbH filed Critical Kesper Druckwalzen GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/14—Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing
    • B41C1/145—Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing by perforation using an energetic radiation beam, e.g. a laser

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing printing screens from a screen and to a printing screen comprising a screen and a stencil layer.
  • a process for the production of printing screens, with which predetermined motifs can be printed on eg posters in the rotary screen printing process is for example from the EP 0 291 137 A1 known.
  • the known method is based on galvanically deposited, endless nickel screens, which extend as a cylindrical shell between two end rings.
  • a stencil layer is applied, with which the holes of the sieve are closed. Subsequently, the stencil layer is removed locally with high-energy radiation at specific locations, so that the holes of the screen, which are rendered permeable to color, form a screened image of the motif to be printed.
  • the high-energy radiation is generated with carbon dioxide lasers (CO 2 laser) in the known method.
  • CO 2 lasers used for this purpose are characterized by a very high continuous output power of typically 100 W to 2 kW and emit laser radiation with a wavelength of 10.6 microns. Due to the high output power, the CO 2 lasers have basically proven to structure the stencil layer.
  • Another method for the production of printing screens is from EP 0 913 730 A1 known.
  • a thick radiation-sensitive stencil layer is applied in a first step to a serving as a carrier nickel screen.
  • This is usually a layer which crosslinks under the action of ultraviolet radiation.
  • a thin, black colored cover layer which protects the photosensitive stencil layer from unintentional exposure, is applied to the surface of the stencil layer.
  • the covering layer which is typically less than 5 micrometers thick, is then removed by evaporation in accordance with the printing motif locally with a neodymium-doped yttrium-aluminum garnet laser (Nd: YAG laser).
  • Nd yttrium-aluminum garnet laser
  • the laser beam is directed substantially perpendicular to the covering layer of the rotating rotary printing screen.
  • the Nd: YAG laser thus does not directly structure the printing layer of the printing rollers corresponding to the stencil layer. Rather, the Nd: YAG laser or the laser radiation emanating from it serves exclusively for producing a mask for a subsequent exposure and development process.
  • the teaching of the present invention the object of a method for the production of printing screens for To provide, with a higher engraving resolution can be achieved with reduced production costs. Similarly, a printing screen should be specified, which can be printed on objects in higher resolution.
  • the previously derived and indicated object has been achieved by applying a through-colored stencil layer to the screen and structuring the stencil layer with laser radiation of the wavelength 900 nm to 1400 nm.
  • the finest structures in particular details with a resolution of 10 micrometers, can be engraved into the stencil layer.
  • the laser radiation is generated by a fiber laser.
  • a fiber laser the laser radiation is generated in an optical waveguide and passed directly into fiber optic cables.
  • the use of a fiber laser makes it possible to arrange the laser spatially separated from the actual manufacturing device and to assign only the end of the optical fiber cable and the required focusing optics of a relatively movable to the printing screen device.
  • the device is distinguished from those in which the laser is assigned directly to the device, that is, by a smaller mass and smaller size.
  • the fiber laser allows a better alignment and focusing of the laser beam used for structuring the printing screen.
  • AOM acousto-opaque modulators
  • YAG lasers yttrium-aluminum garnet lasers
  • carbon dioxide lasers YAG lasers
  • YAG lasers do not require regular replacement of the amplifying medium, resulting in lower operating costs for YAG lasers.
  • Nd YAG lasers have proven to be particularly suitable. On the one hand, they provide sufficient output power for structuring even thick stencil layers. On the other hand, large numbers of Nd: YAG lasers are available on the market at low cost.
  • a stencil layer having a layer thickness between 20 micrometers and 100 micrometers is applied to the screen.
  • the stencil layer which is subjected to mechanical stress when the viscous ink is pressed through the printing screen, can better withstand wear and a consistently high imaging quality of the produced printing screens can be ensured over a relatively long period of time.
  • the object underlying the present invention has been achieved in that the stencil layer is through-dyed, in particular through-dyed black.
  • Such a designed printing screen can be structured with laser radiation of wavelength 900 nm to 1400 nm in a particularly simple manner.
  • the layer thickness of the stencil layer is from 20 microns to 100 microns, so that it can withstand even increased mechanical requirements during printing safely.
  • the printing screen may in particular be produced according to the method according to the invention. With regard the associated advantages are made to the comments on the method according to the invention.
  • the rotary printing screen 1 is made of a galvanically deposited nickel screen 3, which extends as a cylindrical shell between two end rings, not shown here.
  • a stencil layer 2 having a layer thickness D between 20 and 100 micrometers is applied in a manner known per se.
  • the stencil layer 2 differs from the known stencil layers 2 in that it is through-dyed.
  • the rotary printing screen 1 provided with the stencil layer 2 is then patterned with infrared laser radiation 4 of the wavelength 1064 nanometers and an optical power of 300 W.
  • the rotary printing screen 1 in a device, not shown here, comparable to one Lathe, rotated.
  • a device 9, which is movable in the longitudinal direction L of the rotary printing screen 1 is provided with which the laser radiation 4 is directed onto the rotary printing screen 1.
  • the point at which the laser radiation 4 strikes the rotary printing screen 1 describes a helical line, so that the entire surface of the rotary printing screen 1 is engraved.
  • the laser radiation 4 itself is generated by a neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet fiber laser and passed by means of a fiber optic cable 10 to the movable device 9, where it is focused with optical elements 6, 7, 8 and directed to the stencil layer 2 of the rotary printing screen 1 ,
  • optical elements 6 both diffractive elements, e.g. Lenses, as well as reflective elements, e.g. Concave mirror, to be used.
  • a rotary printing screen 1 is obtained which can be used to print objects with a higher resolution than conventional rotary printing screens without significant further intermediate steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drucksieb aus einem Sieb (3) sowie ein Drucksieb, das ein Sieb und eine Schablonenschicht (2) aufweist. Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Drucksieben zur Verfügung zu stellen, mit dem eine höhere Gravurauflösung erzielt werden kann, wird dadurch gelöst, dass eine durchgefärbte Schablonenschicht (2) auf das Sieb (3) aufgebracht wird und dass die Schablonenschicht (2) mit Laserstrahlung (4) der Wellenlänge 900 nm bis 1400 nm strukturiert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Drucksieben aus einem Sieb sowie ein Drucksieb, das ein Sieb und eine Schablonenschicht aufweist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Drucksieben, mit denen vorgegebene Motive im Rotationssiebdruckverfahren auf z.B. Plakate gedruckt werden können, ist z.B. aus der EP 0 291 137 A1 bekannt. Das bekannte Verfahren geht dabei von galvanisch abgeschiedenen, endlosen Nickelsieben aus, die sich als zylindrischer Mantel zwischen zwei Endringen erstrecken.
  • Auf die bekannten Nickelsiebe wird eine Schablonenschicht aufgebracht, mit der die Löcher des Siebes verschlossen werden. Im Anschluss wird die Schablonenschicht mit hochenergetischer Strahlung lokal an bestimmten Stellen entfernt, so dass die derart für Farbe durchlässig gemachten Löcher des Siebes ein gerastertes Abbild des zu druckenden Motivs bilden.
  • Üblicherweise wird bei dem bekannten Verfahren die hochenergetische Strahlung mit Kohlendioxidlasern (CO2-Laser) erzeugt. Die dazu verwendeten CO2-Laser zeichnen sich durch eine sehr hohe Dauerausgangsleistung von typischerweise 100 W bis 2 kW aus und emittieren Laserstrahlung der Wellenlänge 10,6 Mikrometer. Aufgrund der hohen Ausgangsleistung haben sich die CO2-Laser zur Strukturierung der Schablonenschicht grundsätzlich bewährt.
  • Es werden allerdings immer höhere Ansprüche an die mit dem Siebdruck zu erzielenden Druckauflösungen gestellt. Dementsprechend werden auch höhere Anforderungen an die Präzision und Genauigkeit der Gravur der Schablonenschicht gestellt, die sich mit der Laserstrahlung von CO2-Lasern nicht immer erfüllen lassen, da der Laserstrahl von CO2-Lasern sich im Regelfall nur auf einen Fokuspunkt mit einem Durchmesser von mehr als 70 Mikrometern fokussieren lässt.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Drucksieben ist aus der EP 0 913 730 A1 bekannt. Dabei wird in einem ersten Schritt auf ein als Träger dienendes Nickelsieb eine dicke strahlungsempfindliche Schablonenschicht aufgebracht. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine Schicht, die unter der Einwirkung von ultravioletter Strahlung vernetzt.
  • In einem darauf folgenden zweiten Schritt wird auf die Oberfläche der Schablonenschicht eine dünne, schwarz eingefärbte Abdeckschicht, die die lichtempfindliche Schablonenschicht vor einer unbeabsichtigten Belichtung schützt, aufgetragen.
  • Die typischerweise weniger als 5 Mikrometer dicke Abdeckschicht wird anschließend dem Druckmotiv entsprechend lokal mit einem Neodym-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (Nd:YAG-Laser) durch Abdampfen entfernt. Der Laserstrahl wird dazu im Wesentlichen senkrecht auf die Abdeckschicht des rotierenden Rotationsdrucksiebes gerichtet. Indem entweder der Laser selbst oder ein einen parallel zum Rotationsdrucksieb ausgerichteten Laserstrahl umlenkender Spiegel jeweils mit den dazugehörigen optischen Elementen parallel zur Längsachse des Rotationsdrucksiebes bewegt wird, wird das gesamte Druckmotiv auf die Schablonenschicht des Rotationsdrucksiebes übertragen.
  • Bei der auf den Strukturierungsschritt folgenden großflächigen Belichtung der Schablonenschicht des Rotationsdrucksiebes mit ultravioletter Strahlung kommt es nun an den Stellen, an denen die Abdeckschicht durch die Laserstrahleinwirkung entfernt worden ist, zum Vernetzen, d.h. Aushärten, der Druckschicht.
  • Schließlich werden in einem abschließenden Schritt die unbelichteten Stellen der Schablonenschicht und die sich darauf befindenden Reste der Abdeckschicht in einem Entwicklungsbad entfernt.
  • Im Gegensatz zum oben beschriebenen Herstellungsverfahren unter Verwendung von CO2-Lasern wird mit dem Nd:YAG-Laser somit die der Schablonenschicht entsprechende Druckschicht der Druckwalzen nicht direkt strukturiert. Der Nd:YAG-Laser bzw. die von ihm ausgehende Laserstrahlung dient vielmehr ausschließlich zur Herstellung einer Maske für einen darauffolgenden Belichtungs- und Entwicklungsprozess.
  • Die Herstellung eines Rotationsdrucksiebes gemäß der aus der EP 0 913 730 A1 bekannten Vorgehensweise bedingt also eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Produktionsschritten, die das entsprechende Verfahren kostenintensiv machen.
  • Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik lag der Lehre der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Drucksieben zur Verfügung zu stellen, mit dem eine höhere Gravurauflösung bei gleichzeitig verringerten Herstellungskosten erzielt werden kann. Ebenso sollte ein Drucksieb angegeben werden, mit der sich Gegenstände in höherer Auflösung bedrucken lassen.
  • In Bezug auf das Verfahren ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst worden, dass eine durchgefärbte Schablonenschicht auf das Sieb aufgetragen wird und dass die Schablonenschicht mit Laserstrahlung der Wellenlänge 900 nm bis 1400 nm strukturiert wird.
  • Mit Laserstrahlung dieser Wellenlänge lassen sich feinste Strukturen, insbesondere Details mit einer Auflösung von 10 Mikrometern, in die Schablonenschicht gravieren.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Laserstrahlung von einem Faserlaser erzeugt. Bei einem Faserlaser wird die Laserstrahlung in einem Lichtwellenleiter erzeugt und direkt in Lichtleitkabel geleitet. Die Verwendung eines Faserlasers ermöglicht es, den Laser räumlich getrennt von der eigentlichen Herstellungsvorrichtung anzuordnen und nur das Ende des Lichtleitkabels und die benötigte Fokussieroptik einer relativ zum Drucksieb beweglichen Einrichtung zuzuordnen. Die Einrichtung zeichnet sich gegenüber solchen, bei denen der Laser direkt der Einrichtung zugeordnet ist, also durch eine geringere Masse und geringere Größe aus. Gegenüber Herstellungsvorrichtungen bei denen ein beweglicher Spiegel der Einrichtung zugeordnet ist, der einen sich parallel zum Sieb verlaufenden Laserstrahl umlenkt, ermöglicht der Faserlaser eine bessere Ausrichtung und Fokussierung des zur Strukturierung des Drucksiebes genutzten Laserstrahls.
  • Für Licht der Wellenlänge von 900 nm bis 1400 nm stehen eine Vielzahl von kostengünstigen optischen Elementen zur Verfügung, mit denen der Lichtstrahl präziser auf die Oberfläche der Kopierschicht fokussiert und somit die Abbildungsqualität noch weiter gesteigert werden kann.
  • Die Wellenlänge der zur Anwendung kommenden Laserstrahlung erlaubt es, akustoopitsche Modulatoren (AOM) als schaltende Bauelemente zu verwenden. Gegenüber herkömmlichen Blendenverschlüssen oder beweglichen Spiegeln zeichnen sich AOMs durch deutlich höhere Schaltgeschwindigkeiten aus. Dementsprechend kann die Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Sieb während der Belichtung ohne wesentliche Qualitätseinbußen erhöht werden. Darüber hinaus lassen sich AOMs als Güteschalter (auch Q-Switch genannt) verwenden, mit denen Laserpulse hoher Intensität erzeugt werden können.
  • Als Laser für die Gravur der Kopierschicht stehen insbesondere Yttrium-Aluminium-Granat-Laser (YAG-Laser) zur Verfügung. Im Gegensatz zu Kohlendioxidlasern muss bei YAG-Lasern das verstärkende Medium nicht regelmäßig ausgetauscht werden, so dass sich YAG-Laser durch niedrigere Betriebskosten auszeichnen.
  • In der Praxis haben sich insbesondere Nd:YAG-Laser als besonders geeignet erwiesen. Sie stellen einerseits eine ausreichende Ausgangsleistung zur Strukturierung auch dicker Schablonenschichten zur Verfügung. Andererseits sind Nd:YAG-Laser in großer Zahl preisgünstig auf dem Markt verfügbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das Sieb eine Schablonenschicht mit einer Schichtdicke zwischen 20 Mikrometern und 100 Mikrometern aufgebracht. Die Schablonenschicht, die beim Durchdrücken der zähflüssigen Druckfarbe durch das Drucksieb mechanisch beansprucht wird, kann der Abnutzung so besser standhalten und es kann über einen längeren Zeitraum eine gleichbleibend hohe Abbildungsqualität der hergestellten Drucksiebe gewährleistet werden.
  • Insbesondere dann, wenn auf das Sieb eine schwarz durchgefärbte Schablonenschicht aufgetragen wird, wird auch bei einer größeren Schichtdicke und Laserstrahlung der Wellenlänge 900 nm bis 1400 nm eine hochpräzise Strukturierung der Schablonenschicht ermöglicht, die es erlaubt, mit den so hergestellten Drucksieben Gegenstände mit einer höheren Auflösung zu bedrucken.
  • In Bezug auf das Drucksieb ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst worden, dass die Schablonenschicht durchgefärbt, insbesondere schwarz durchgefärbt, ist. Ein derart gestaltetes Drucksieb kann mit Laserstrahlung der Wellenlänge 900 nm bis 1400 nm auf besonders einfache Weise strukturiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Drucksiebes beträgt die Schichtdicke der Schablonenschicht 20 Mikrometer bis 100 Mikrometer, so dass sie auch erhöhten mechanischen Anforderungen beim Drucken sicher standhalten kann.
  • Das Drucksieb kann insbesondere entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein. Im Hinblick auf die damit einhergehenden Vorteile wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Drucksieben oder die erfindungsgemäßen Drucksiebe auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die von den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 6 abhängigen Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt die einzige
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Siebdruckformen.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Rotationsdrucksieb 1 aus einem galvanisch abgeschiedenen Nickelsieb 3 hergestellt, das sich als zylindrischer Mantel zwischen zwei hier nicht gezeigten Endringen erstreckt.
  • Auf das Rotationssieb 1 wird in an sich bekannter Weise eine Schablonenschicht 2 mit einer Schichtdicke D zwischen 20 und 100 Mikrometern aufgebracht. Die Schablonenschicht 2 unterscheidet sich dabei von den bekannten Schablonenschichten 2 dadurch, dass sie durchgefärbt ist.
  • Das mit der Schablonenschicht 2 versehene Rotationsdrucksieb 1 wird anschließend mit infraroter Laserstrahlung 4 der Wellenlänge 1064 Nanometer und einer optischen Leistung von 300 W strukturiert. Dazu wird das Rotationsdrucksieb 1 in einer hier nicht gezeigten Vorrichtung, vergleichbar einer Drehbank, rotiert. Gleichzeitig ist eine in Längsrichtung L des Rotationsdrucksiebes 1 bewegbare Einrichtung 9 vorgesehen mit der die Laserstrahlung 4 auf das Rotationsdrucksieb 1 gerichtet wird. Bei der Strukturierung der Schablonenschicht 2 beschreibt der Punkt, an dem die Laserstrahlung 4 auf das Rotationsdrucksieb 1 trifft, eine schraubenartige Linie, so dass die gesamte Oberfläche des Rotationsdrucksiebes 1 graviert wird.
  • Die Laserstrahlung 4 selbst wird durch einen Neodym-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Faserlaser erzeugt und mittels eines Lichtleiterkabels 10 zur beweglichen Einrichtung 9 geleitet, wo er mit optischen Elementen 6, 7, 8 fokussiert und auf die Schablonenschicht 2 des Rotationsdrucksiebes 1 gelenkt wird. Als optische Elementen 6 können sowohl diffraktive Elemente, z.B. Linsen, als auch reflektive Elemente, z.B. Hohlspiegel, verwendet werden.
  • Im Ergebnis erhält man somit nach der Strukturierung der Schablonenschicht 2 ein Rotationsdrucksieb 1 mit dem sich ohne wesentliche weitere Zwischenschritte Gegenstände mit einer gegenüber herkömmlichen Rotationsdrucksieben höheren Auflösung bedrucken lassen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Drucksieben aus einem Sieb (3), dadurchgekennzeichnet, dass eine durchgefärbte Schablonenschicht (2) auf das Sieb (3) aufgebracht wird und dass die Schablonenschicht (2) mit Laserstrahlung (4) der Wellenlänge 900 nm bis 1400 nm strukturiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenschicht (2) mit Laserstrahlung (4) der Wellenlänge 1064 nm strukturiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung durch einen YAG-Laser (5) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung durch einen Nd:YAG-Laser (5) erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung (4) durch einen Faserlaser erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schablonenschicht (2) mit einer Schichtdicke (D) zwischen 20 µm und 100 µm aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwarz durchgefärbte Schablonenschicht (2) auf das Sieb (3) aufgetragen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationssiebdrucksieb (3) verwendet wird.
  9. Drucksieb, das ein Sieb (3) und eine Schablonenschicht (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenschicht (2) durchgefärbt ist.
  10. Drucksieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenschicht (2) schwarz durchgefärbt ist.
  11. Drucksieb nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenschicht (2) eine Schichtdicke (D) von 20 µm bis 100 µm aufweist.
  12. Drucksieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (3) ein Rotationssiebdrucksieb ist.
  13. Drucksieb nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksieb mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.
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