Stand der Technik Aus der DE-A 2 218 393 ist ein gattungsfremdes Verfahren zur Herstellung von Tiefdruckformen mit Elektronenstrahlen bekannt. Bei der Herstellung von Tiefdruckfor- men mit Elektronenstrahlen ergaben sich Schwierigkeiten bei der Erzeugung von Ras- ternäpfchen mit einer Tiefe unter 10 um. Die DE-A 2 218 393 hat deshalb vorgeschla- gen, die mit Elektronenstrahlen zu gravierenden Oberflächen mit einer Trennschicht aus Silber bzw. Kupfersulfid mit einer Schichtdicke von lediglich 0,1 um zu beschichten.

Auf die Trennschicht wurde dann eine zweite Schicht aus Kupfer mit einer Schichtdicke von 15 um aufgebracht. Trennschicht und zweite Schicht dienten lediglich dazu, auf Abtragungstiefe zu reduzieren. Nach dem Gravieren mit Elektronenstrahlen, wobei

Näpfchen mit einer Tiefe bis zu 20 um erzeugt wurden, verblieben beim nachträglichen Abziehen der Trenn-und Kupferschicht lediglich Näpfchen mit einer Tiefe von 5 um ; d. h. unter 10 um, wie gewünscht.

Das in der DE-A 2 218 393 beschriebene Verfahren stellte aufgrund einer Er- zeugung von zwei Schichten mit unterschiedlichen Materialen und einem Arbeiten im Vakuum ein kompliziertes Verfahren dar.

Aus der DE-A 30 35 714 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Druck- näpfchen für eine Tiefdruckform bekannt. Hierbei wurde die noch"rohe"Tiefdruckform mit einem ätzmittelresistenten Lack belegt. Der Lack wurde dann mit einer elektroni- schen Graviervorrichtung an den Stellen abgetragen, an denen später Rastemäpfchen vorhanden sein sollten. Als elektronische Graviervorrichtung wurde ein Stiche, ein La- serstrahl oder ein Elektronenstrahl verwendet. Nach dem gezielten Abtragen des Lacks erfolgte zur Erzeugung der Rasternäpfchen ein Ätzvorgang. Das hier beschriebene Herstellungsverfahren war kompliziert und zeitaufwendig.

Ein hierzu analoges Verfahren ist in der DE-A 2 344 233 beschrieben.

In der EP-B 0 473 973 wird nun vorgeschlagen, mittels Laserstrahlung eine di- rekte Gravur der Rasternäpfchen für die Tiefdruckform vorzunehmen, wobei hier darauf hingewiesen wird, dass eine Laserbearbeitung von Tiefdruckformen mit einer Aussen- schicht aus Kupfer mit den nachfolgenden Schwierigkeiten verbunden waren : 1. Sehr starke Reflexion der Kupferschicht ; 2. Hohe Schmelz-bzw. Verdampfungstemperatur von Kupfer ; 3. Hohe Schmelz-bzw. Verdampfungswärme von Kupfer ; 4. Gute Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und damit starke Wärmeabgabe an die Umgebung der Rasternäpfchen.

Bei der Lasergravur von Kupferschichten ergab sich zudem ein überstehender Auswurfkraterrand am Näpfchen. Dieser Rand musste dann in mühevoller Weise ent- femt werden.

Aus diesem Grund schlägt die EP-B 0 473 973 vor, die Näpfchen nicht mehr in Kupfer, sondern in Zink zu erzeugen.

Das in der EP-B 0 473 973 beschriebene Verfahren ist zwar einsetzbar, nachtei- lig bei den hiermit hergestellten Tiefdruckformen ist jedoch, dass die gesamte Tief-

drucktechnik nun einmal auf Kupfer als Material ausgerichtet ist, in dem sich die Raster- näpfchen befinden.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzustellen sowie einen Grundkör- per zu schaffen, bei dem bzw. auf dem Rasternäpfchen einer Tiefdruckform direkt mit- tels Laserstrahlung bevorzugt in Kupfer, aber auch in anderen Materialien ohne Aus- wurfskraterrand, d. h. gratfreie Rasternäpfchen herstellbar sind.

Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf dem Grundkörper über dessen, für die Informationseinprägung vorgesehenen Oberschichtbereichen eine, bevorzugt nur eine einzige Abtragungsunterstützungsschicht aufgebracht wird, durch die hindurch Rasternäpfchen mit der Laserstrahlung durch Materialablation (Verdampfen und/oder Auswurf von geschmolzenem Material) in die Mantelbereiche eingebracht werden und anschliessend diese Unterstützungsschicht entfernt wird, worauf gratfreie Rasternäpf- chen erhalten werden. Die Laserstrahlung ist eine zeitlich in ihrem Intensitätsverlauf modulierte Strahlung. In der Regel wird man eine gepulste Strahlung verwenden, was jedoch nicht zwingend ist. Laserspikes, Q-switch, mode-locking usw. sind ebenfalls möglich. Bei der Entfernung der Unterstützungsschicht erfolgt keine Veränderung der Rasternäpfchen in den Oberschichtbereichen. Die Qualität der derart ohne Grat herge- stellten Rasternäpfchen ist so gut, dass ohne Nachbehandlung eine Hartschicht, insbe- sondere eine Chromschicht, aufgebracht werden kann. Die Chromschicht bei derartigen Tiefdruckformen wird man vorzugsweise mit einer Schichtdicke zwischen 4 um und 30 um, insbesondere zwischen 8 um und 10 um aufbringen.

Die gratfreien Rasternäpfchen, vorzugsweise in Kupfer, lassen sich inbesondere dadurch erreichen, dass die Unterstützungsschicht derart ausgewählt wird, dass sie eine gute Energieeinkopplung für die Laserstrahlung mit einer guten Materialabtra- gungsinitierung (Ablation) zum darunterliegenden Material bei einer minimierten ge- richteten Strahlungsrückstreuung ermöglicht. Eine minimierte Strahlungsrückstreuung ist wichtig, damit keine Strahlung zurück in den Laserresonator gelangt. Diese würde nämlich dort verstärkt und könnte Beschädigungen an den optischen Komponenten bewirken. Eine gute Energieeinkopplung der Laserstrahlung ist wichtig, da dann nur noch ein geringer Strahlungsanteil verbleibt, der überhaupt für eine Rückreflexion noch

in Frage kommen könnte. Andererseits bewirkt eine gute Energieeinkopplung eine star- ke Aufheizung des Materials der Unterstützungsschicht. Ist die Unterstützungsschicht einmal in den flüssigen Zustand übergegangen, muss man sich praktisch keine Sorgen mehr betreffend Strahlungsabsorption machen.

Wählt man nun dieses Material der Unterstützungsschicht noch derart aus, dass bei seinem wesentlichen Materialanteil der Schmelzpunkt tief liegt, so tritt die hohe Strahlungsabsorption auch schnell ein. Der Schmelzpunkt sollte jedoch auf jeden Fall tiefer liegen als derjenige des darunterliegenden Oberschichtmaterials, in dem dann die Rasternäpfchen liegen. Sollen die Rasternäpfchen in Kupfer liegen, so sollte der Schmelzpunkt unter 1083 °C liegen. Lediglich vom Schmelzpunkt her, würden sich bei den Metallen Silber mit 961 °C, Aluminium mit 660 °C, Gold mit 1063 °C (was jedoch sofort von den Kosten her herausfällt), Gallium und Germanium mit 937 °C, Indium mit 927 °C, Blei mit 327 °C, Zinn mit 232 °C, Zink mit 419 °C usw. anbieten. Vernünftig verwendbar sind jedoch nur Materialien, deren Dämpfe nicht gesundheitsschädlich sind, da ansonsten grosse Aufwendung für eine Dampfabsaugung vorgenommen wer- den müssten. Unter einem wesentlichen Materialanteil des Schichtmaterials wird ein Prozentsatz verstanden, der die oben angeführte Eigenschaft hervorruft. Ein wesentli- cher Materialanteil dürfte je nach Materialien bei einem Prozentanteil von 80 % bis nahe 100 % liegen.

Das Material der Unterstützungsschicht soll einen Materialabtrag in dem die Druckinformation tragenden darunterliegenden Material bewirken. D. h. es soll durch die mit der Laserstrahlung eingebrachte örtliche Wärmeenergie möglichst rasch ein repro- duziertes Schmelzen des darunterliegenden Materials erfolgen. Wie Versuche gezeigt haben, ist dieses reproduzierbare Schmelzen nur gegeben, wenn die Schichtdicke der Abtragungsunterstützungsschicht überall gleich dick ist. Ist dies der Fall, kann nämlich über die eingestrahlte maximale Pulsintensität und die Pulsform exakt das zu erzeu- gende Näpfchenvolumen vorgegeben werden. Das Näpfchenvolumen lässt sich am einfachsten experimentell ermitteln. Gute Ergebnisse haben sich bei Kupfer als infor- mationstragender Schicht und Zink als Abtragungsunterstützungsschicht bei deren Schichtdicke zwischen 1 um bis 15 um, bevorzugt zwischen 5 um und 10 um mit einer Schichtdicketoleranz von kleiner als 10-3, bevorzugt von besser als 5 10-5 ergeben.

Eine Zinkschicht mit einer derartigen Genauigkeit wird am besten galvanisch aufge- bracht.

Durch Versuche konnte ferner festgestellt werden, dass das Material der Abtra- gungsunterstützungsschicht einen möglichst hohen Dampfdruck aufweisen sollte. Vom Laserpuls aus der informationstragenden Schicht ausgeworfenes"Untergrundmaterial", welches noch flüssig auf die Unterstützungsschicht fällt, bringt diese zum Schmelzen und Verdampfen und wird dann durch den Dampf unter einem weiteren Wärmeverlust weggeschleudert. Der Dampfdruck des"Untergrundmaterials"sollte mindestens fünfmal kleiner sein als derjenige des darauf liegenden Materials. Wird beim oben angeführten Beispiel verblieben, so hat Zink einen etwa 100 mal höheren Dampfdruck als Kupfer.

Das Material der Abtragungsunterstützungsschicht sollte gut, insbesondere che- misch, ohne Angreifen der informationstragenden Mantelbereiche entfernbar sein.

Die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung ist der Absorption des Mate- rials der Abtragungsunterstützungsschicht anzupassen. Auch ist die Wellenlänge ge- mäss den optischen Abbildungsgesetzen den Dimensionen der zu erzeugenden Ras- ternäpfchen anzupassen. Für Rasternäpfchen mit einem Durchmesser grösser als 10 um kann ein C02-Laser (Wellenlänge 10,6 um) verwendet werden. Für kleine Durch- messer wird man bevorzugt einen Nd : YAG-Laser (1,06 um) verwenden. Eine Pulsfor- mung sowie einen optischen Aufbau für die Strahlführung des Lasers wird man vor- zugsweise derart vornehmen, wie in der EP 00 810 552.0 beschrieben. Wird ein Nd : YAG-Laser verwendet, hat sich auch in diesem Fall Zink als Material der Abtra- gungsunterstützungsschicht bewährt.

Die Abtragungsunterstützungsschicht initiert nicht nur einen Materialabtrag in dem darunter liegenden Material, sie bewirkt zudem eine Einschaltverzögerung für den Bohrvorgang in die darunterliegende Schicht. Der Laserpuls ist somit bereits auf einen gegenüber seinem Pulsanfangswert höheren Intensitätswert angestiegen, was eine Bohrintensitätserhöhung ergibt. Hierdurch ergibt sich eine gute, d. h. eine halbkugelför- mige Rasternäpfchenform.

Weitere Vorteile der Erfindung sowie der Ausführungsvarianten ergeben sich auch noch aus dem untenstehenden Text.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel angeführt, welches jedoch gemäss obigen Ausführungen in einem weiten Bereich auch materialmässig variierbar ist.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentan- sprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombina-

tionen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemässen Grundkörper in vergrösserter Darstellung mit einem Rasternäpfchen erzeugenden, gepulsten Laserstrahl, Fig. 2 einen zu Figur 1 analogen Querschnitt, wobei hier die Abtragungsunterstüt- zungsschicht entfernt ist und Fig. 3 einen zu den Figuren 1 und 2 analogen Querschnitt, wobei hier eine Hart- schicht aufgebracht ist.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung Metallische Rotations-Tiefdruckformen sind üblicherweise aus mehreren funktio- netten Elementen aufgebaut. Als Grundkörper 1 dient meist ein Stahlzylinder. Auf dem Stahlzylinder ist eine Kupferlage 3 mit einer Dicke von einigen Millimetern aufgebracht.

Die Kupferlage 3 ist die informationstragende Tiefdruckform. Die Information besteht aus einer Anordnung einer Vielzahl von Rasternäpfchen 5, welche die für den Druck benötigte Farbe aufnehmen. Zur Erhöhung der Wiederstandsfähigkeit ist als oberste Schicht eine Chrombeschichtung 7 mit einer typischen Dicke von etwa 10 um aufge- bracht.

Die Druckinformation wird nun direkt in die Kupferlage 3 in deren Oberschichtbe- reich 8 mit einem Strahl 9 einem gepulsten Nd : YAG durch Materialabtragung einge- bracht. Um diese direkte Materialabtragung mit gratfreien Rasternäpfchen 5 zu errei- chen, wird die Kupferoberfläche 11 galvanisch mit einer Zinkschicht 13 als Abtragungs- unterstützungsschicht mit einer geringen Dickentoleranz (kleiner als 5 10-5) versehen.

Die Gratfreiheit ist eine Voraussetzung für eine einwandfreie Qualität im Druckprozess.

Der Laserpuls 9 zur Erzeugung jeweils eines Rasternäpfchens 5 durchstösst unter einem Aufschmelzen die Zink-Schicht 13. Festes Zink hat eine Absorption für die Strahlung 9 des Nd : YAG-Lasers von etwa 50 %. Ferner zeigt festes Zink so gut wie keine gerichtete Rückstrahlung. Geht das Zink aufgrund seines relativ tiefen Schmelz-

punkts und seiner im Verhältnis zu Kupfer geringen Wärmeleitfähigkeit in den flüssigen Zustand über, erfolgt eine nahezu 100-prozentige Strahlungsabsorption. Es erfolgt eine starke örtliche Erwärmung des Zinks, welches weiterhin im absorbierenden Zustand diese an das darunterliegende Kupfer weitergibt, worauf dieses ebenfalls in den flüssi- gen Zustand übergeht. Kupfer ist nun von einer nahezu 100-prozentigen Reflexion für die Strahlung 9 des Nd : YAG-Lasers (wobei die Reflexion jedoch nicht zur Wirkung kommt, da das Kupfer noch von Zink bedeckt ist) im festen Zustand, jetzt flüssig in eine annähernd 100-prozentige Absorption übergegangen.

Der Kupfermaterialauswurf bzw. derjenige des Zinks 15 liegen auf der Zink- schicht 13 und können leicht entfernt werden, indem diese in einem folgenden Reini- gungsprozess chemisch abgelöst wird. Die freigelegte Gravur (Rasternäpfchen 5) im Kupfer 3 ist gratfrei und kann problemlos verchromt werden.

Mit der dünn aufgetragenen Zinkschicht 13 ist nun eine wirtschaftliche, direkte, gratfreie Lasergravur in Kupfer 3 möglich geworden. Zink verhindert insbesondere ein Anhaften der Aufschmelzungen, reduziert die Anfangsreflexion für die Laserstrahlung 9 und erlaubt deshalb einen effizienten Bohrprozess in Kupfer 3.

Das gerade beschriebene Verfahren ist selbstverständlich nicht auf Zink 13 als Kupferbeschichtung beschränkt. Wie eingangs ausgeführt, sind eine Reihe anderer Materialien möglich. Die auf Kupfer 3 aufzubringende Abtragungsunterstützungsschicht muss auch nicht unbedingt eine Metallschicht sein. Auch Nicht-Metalle eignen sich, so- fern sie die geforderten Eigenschaften betreffend Absorption, gerichteter Reflexion und Schmelzpunkt aufweisen.

Anstelle nur einer einzigen Abtragungsunterstützungsschicht 13 können auch mehrere Schichten übereinander angebracht werden. Es hat sich jedoch die einzige Zinkschicht 13 aus Kostengründen und aufgrund des einfachen Handling bewährt.

Der Grundkörper 1 einer Tiefdruckform muss nicht unbedingt zylindrisch ausge- bildet sein ; er kann auch halbzylindrisch, flach oder anders geformt sein.