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Dokumentenidentifikation DE69008040T2 28.07.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0400621
Titel Verfahren zur Herstellung von Artikeln zur Flüssigkeitsübertragung.
Anmelder Praxair S.T. Technology, Inc., Danbury, Conn., US
Erfinder Luthi, Pierre, F-74560 Mornex, FR;
Hidber, Christian, CH-1226 Thonex, CH
Vertreter Schwan, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 81739 München
DE-Aktenzeichen 69008040
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 30.05.1990
EP-Aktenzeichen 901102889
EP-Offenlegungsdatum 05.12.1990
EP date of grant 13.04.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.1994
IPC-Hauptklasse B41N 7/06

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zur Verwendung beim Übertragen einer genau bemessenen Flüssigkeitsmenge auf eine andere Oberfläche. Ein Beispiel für solch einen Artikel zur Flüssigkeitsübertragung ist eine Walze zur Verwendung bei Tiefdruckverfahren. Der Artikel zur Flüssigkeitsübertragung wird hergestellt durch Beschichtung eines Substrats mit einer Schicht eines keramischen Werkstoffes oder eines Metallcarbids, Aufbringen einer entfernbaren Maske aus diskontinuierlichem Material, das für Strahlung opak ist, über jene beschichtete Oberfläche und dann Richten eines Laserstrahls einer Strahlung auf die Maske und die beschichtete Oberfläche, um in dem Bereich der beschichteten Oberfläche, der von dem diskontinuierlichen Maskenmatenal nicht bedeckt ist, ein Muster aus Senkungen oder Vertiefungen zu erzeugen, die für die Aufnahme von Flüssigkeit geeignet sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein Artikel zur Flüssigkeitsübertragung, wie z.B. eine Walze, wird in der Druckindustrie benutzt um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit, wie z.B. Druckfarbe oder andere Substanzen, von dem Artikel zur Flüssigkeitsübertragung auf eine andere Oberfläche zu übertragen. Der Artikel zur Flüssigkeitsübertragung weist im allgemeinen eine Oberfläche mit einem Muster aus Senkungen oder Vertiefungen auf, die zur Aufnahme einer Flüssigkeit geeignet sind, wobei das besagte Muster auf eine andere Oberfläche übertragen wird, wenn diese mit dem Artikel zur Flüssigkeitsübertragung in Kontakt gebracht wird. Wenn es sich bei der Flüssigkeit um Druckfarbe handelt und die Druckfarbe auf den Artikel aufgebracht wird, werden die Vertiefungen mit der Druckfarbe gefüllt, während die verbleibende Oberfläche des Artikels abgewischt wird. Da sich die Druckfarbe nur in dem durch die Vertiefungen gebildeten Muster befindet, wird genau dieses Muster auf eine andere Oberfläche übertragen.

In der kommerziellen Praxis wird ein Abstreifer oder ein Rakel benutzt, um jegliche überschüssige Flüssigkeit von der Oberfläche des Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zu entfernen. Falls die Oberfläche des beschichteten Artikels zu rauh ist, wird überschüssige Flüssigkeit wie z.B. Druckfarbe, nicht von der Oberfläche der Stegbereiche des rauhen Artikels entfernt werden, was zu einer Übertragung von zu viel Druckfarbe auf die Aufnahmeoberfläche und/oder auf die falsche Stelle führt. Daher sollte die Oberfläche des Artikels zur Flüssigkeitsübertragung geglättet werden, und die Vertiefungen oder Senkungen sollten klar bestimmt werden, so daß diese die Flüssigkeit aufnehmen können.

Eine Gravurwalze wird üblicherweise als eine Walze zur Flüssigkeitsübertragung benutzt. Eine Gravurwalze wird auch als eine Auftrags- oder Musterwalze bezeichnet. Eine Gravurwalze wird hergestellt, indem unterschiedlich große Vertiefungen in Bereiche der Walzenoberfläche geschnitten oder eingraviert werden. Diese Vertiefungen werden mit Flüssigkeit gefüllt, und dann wird die Flüssigkeit auf die Aufnahmeoberfläche übertragen. Der Durchmesser und die Tiefe der Vertiefungen kann variiert werden, um das Volumen der Flüssigkeitsübertragung zu steuern. Die Plazierung der Vertiefungen sorgt für ein Muster der auf die Aufnahmeoberfläche zu übertragenden Flüssigkeit, während der die Vertiefungen bestimmende Stegbereich keinerlei Flüssigkeit enthält und daher keine Flüssigkeit übertragen kann. Der Stegbereich befindet sich bei einem gleichmäßigen Oberflächenpegel, so daß wenn Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgebracht wird und die Flüssigkeit die Vertiefungen füllt oder flutet, überschüssige Flüssigkeit von dem Stegbereich entfernt werden kann, indem mit einem Rakel die Walzenoberfläche abgestreift wird.

Die Tiefe und Größe jeder Vertiefung bestimmt die Menge von Flüssigkeit, die auf die Aufnahmeoberfläche übertragen wird. Durch Steuerung der Tiefe und Größe der Vertiefungen und der Plazierung der Vertiefungen (des Musters) auf der Oberfläche kann eine genaue Steuerung des zu übertragenden Flüssigkeitsvolumens und der Plazierung der auf eine Aufnahmeoberfläche zu übertragenden Flüssigkeit erreicht werden. Außerdem kann die Flüssigkeit in einem vorbestimmten Muster mit hoher Genauigkeit auf eine Aufnahmeoberfläche übertragen werden, wobei durch unterschiedliche Größe und/oder Tiefe der Vertiefungen unterschiedliche Druckdichten ausgebildet werden können.

Typischerweise ist eine Gravurwalze ein Metall mit einer Außenschicht aus Kupfer. Im allgemeinen sind die für das Gravieren von Kupfer eingesetzten Gravurtechniken mechanische Verfahren, z.B. der Gebrauch einer Diamantnadel zum Ausheben des Vertiefungsmusters, oder photochemische Verfahren, die das Vertiefungsmuster chemisch ätzen.

Nach Fertigstellung der Gravur wird die Kupferoberfläche üblicherweise mit Chrom beschichtet. Dieser letzte Schritt ist erforderlich, um die Lebensdauer der gravierten Kupferoberfläche der Walze zu verbessern. Ohne die Chrombeschichtung verschleißt die Walze schnell, und sie wird leichter durch die beim Drucken benutzten Druckfarben korrodiert. Aus diesem Grund hat die Kupferwalze ohne Chrombeschichtung eine unannehmbar kurze Lebensdauer.

Doch selbst mit einer Chrombeschichtung wird die Lebensdauer der Walze oft unannehmbar kurz. Dies liegt in der Schleifwirkung der Fluide und der durch das Rakel verursachten Schabwirkung. Bei vielen Anwendungen wird der rasche Verschleiß der Walze durch das Bereitstellen einer überdimensionierten Walze ausgeglichen, die Vertiefungen mit überdimensionierten Tiefen aufweist. Diese Walze hat jedoch den Nachteil, daß die Flüssigkeitsübertragung höher ist, wenn die Walze neu ist. Außerdem nimmt das Volumen der auf eine Aufnahmeoberfläche übertragenen Flüssigkeit schnell ab, wenn die Walze verschleißt, wodurch Probleme der Qualitätssteuerung auftreten. Der rasche Verschleiß der chrombeschichteten Kupferwalze führt auch zu einer beträchtlichen Ausfallzeit und zu erheblichen Wartungskosten.

Viele Jahre wurden keramische Überzüge für Aniloxwalzen benutzt, um bei diesen für eine extrem lange Lebensdauer zu sorgen. Aniloxwalzen sind Flüssigkeitsübertragungswalzen, die ein gleichförmiges Flüssigkeitsvolumen über die gesamte Arbeitsoberfläche der Walzen übertragen. Gravieren von mit keramischen Werkstoffen beschichteten Walzen kann mit konventionellen Gravurverfahren, die zum Gravieren von Kupferwalzen benutzt werden, nicht ausgeführt werden; diese Walzen müssen daher mit einem Strahl hoher Energie, wie z.B. einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl graviert werden. Lasergravur führt zu der Ausbildung von Vertiefungen mit einer neuen, umschmolzenen Oberfläche um jede Vertiefung und über der ursprünglichen Oberfläche der Walze, wobei solch eine umschmolzene Oberfläche wie ein kleiner Vulkankrater um jede Vertiefung aussieht. Dies wird durch die Verfestigung des schmelzflüssigen Materials verursacht, das von der Oberfläche aufgeworfen wird, wenn diese von einem Strahl hoher Energie getroffen wird.

Es ist möglich, daß die umschmolzenen Oberflächen die Funktion einer Aniloxwalze nicht wesentlich beeinträchtigen, da die gesamte Aniloxwalze graviert ist und kein Muster aufweist. Bei Tiefdruckprozessen, bei denen jedoch ein Flüssigkeitsübertragungsmuster benötigt wird, verursachen die umschmolzenen Oberflächen erhebliche Probleme. Der Hauptunterschied zwischen einer Gravurwalze und einer Aniloxwalze besteht darin, daß die gesamte Oberfläche der Aniloxwalze graviert ist, wohingegen bei einer Gravurwalze nur Bereiche der Walze graviert werden, um ein vorbestimmtes Muster zu erzeugen. Um bei der Gravurwalze Flüssigkeit in einer kontrollierten, durch ein Muster bestimmten Weise zu übertragen, muß Fluid von dem ungravierten Stegbereich vollständig mit einem Rakel abgestreift werden. Jegliches Fluid, das auf dem Stegbereich verbleibt, nachdem dieser unter dem Rakel hindurchgelaufen ist, wird auf das Aufnahmeprodukt aufgebracht werden, wo es nicht erwünscht ist. Bei einer mittels Laser gravierten Keramikwalze kann das Rakel aufgrund der umschmolzenen Oberflächen, die einen Teil der Flüssigkeit zuruckhalten, Flüssigkeit nicht vollständig von dem Stegbereich entfernen. Für die meisten Druckanwendungen sollten daher die umschmolzenen Oberflächen entfernt werden.

Wenn Lasertechniken zur Herstellung von Artikeln zur Flüssigkeitsübertragung für Anwendungen benutzt werden, bei denen gedruckte Muster erforderlich sind, ist es äußerst schwierig, die Tiefe und Größe aller Vertiefungen zu steuern. Insbesondere ist es im allgemeinen erforderlich, daß der Laser nur dann betätigt wird, wenn Vertiefungen benötigt werden, und daß er außer Betrieb genommen wird, wenn keine Vertiefungen benötigt werden. Unglücklicherweise ist das Start-/Stopansprechverhalten des Lasers nicht gleich dem Ansprechverhalten, das erzielt wird, wenn der Laser für eine festgelegte Dauer arbeitet. Wenn z.B. der Laser gestartet wird, sind die ersten paar Strahlungsimpulse schwächer als der Energiegehalt des Laserstrahls für Impulse, die erzeugt werden, nachdem der Laser für eine geeignete Zeitdauer betrieben wurde. Dies führt wiederum dazu, daß die Form und Tiefe der ersten paar Vertiefungen in der Oberfläche des Artikels verschieden sind von den anschließend nachfolgenden Vertiefungen, die in der Oberfläche des Artikels ausgebildet werden. Infolgedessen haben die Vertiefungen, die den Rand des Musters bestimmen, nicht die gleiche Tiefe und/oder Größe wie die Vertiefungen, die sich in der Mitte des Musters befinden, und daher wären diese nicht in der Lage, ein gewünschtes Flüssigkeitsvolumen aufzunehmen. Dies führt dazu, daß der auf die Aufnahmeoberfläche übertragene Rand des Musters mit Bezug auf das Gesamtmuster verblaßt aussieht. In anderen Worten sind die Ränder des gedruckten Musters etwas unklar. Dies kann zu unterschiedlichen Schattierungen des gedruckten Musters führen, das auf die Aufnahmeoberfläche übertragen wird. Obschon Lasertechniken ein effektives Mittel zum Erzeugen von Vertiefungen in der Oberfläche eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung darstellen, kann die Ungleichförmigkeit der wenigen Start- und Stopimpulse des Lasers einen Artikel zur Flüssigkeitsübertragung mit minderwertiger Qualität hervorbringen. Bezüglich der Plazierung der Vertiefungen erfordert eine scharfe Grenzlinie der Muster im allgemeinen eine Kombination aus Vertiefungen mit voller und anteiliger Oberflächengröße, um zu gewährleisten, daß eine gute Festlegung des Grenzrandes erzielt wird. Ohne eine Maske kann ein scharfer Grenzrand nicht erreicht werden.

Von GB-A-2 049 102 ist eine Übertragungswalze zur Verwendung beim Übertragen von Druckfarbe oder einem anderen Mittel auf eine Druckwalze oder direkt auf zu bedruckendes Material bekannt, wobei diese Übertragungswalze einen äußeren keramischen Überzug aufweist, der geschliffen werden kann, um für eine relativ glatte Oberfläche zu sorgen. In dem keramischen Überzug wird eine Vielzahl von Löchern oder Senkungen ausgebildet, und für diesen Prozeß kann ein Pulslaserstrahl benutzt werden. Die Verteilung und das Volumen der Senkungen bestimmen die Übertragungskapazität der Walze. Bevor die Senkungen ausgebildet werden, kann die poröse keramische Schicht mit einem Dichtmittel imprägniert werden, um für eine undurchdringliche Oberfläche zu sorgen. Die Übertragungswalze hat eine extrem harte, dauerhaft abriebbeständige Oberfläche, und sie sorgt für eine gleichförmige Verteilung von Druckfarbe oder einem anderen Medium auf das zu bedruckende Material.

Die durch den Pulslaserstrahl gebohrten Löcher müssen sich nicht über den gesamten Umfang der Walze erstrecken, sondern sie können in jedem gewünschten Muster ausgebildet werden, und die Tiefe und das Volumen der Löcher können über den Umfang der Walze variiert werden, um für unterschiedliche Übertragungskapazitäten für unterschiedliche Bereiche der Walzenoberfläche zu sorgen.

Von US-A-4 108 659 ist ein Verfahren zum Gravieren einer Druckoberfläche mit einem Energiestrahl bekannt, bei dem:

eine reflektierende Maske mit einer Mehrzahl von Elementflächen zum Reflektieren und zum Hindurchlassen variierender Energiebeträge von dem Energiestrahl hergestellt wird, wobei der Energiebetrag, der von jeder gegebenen Fläche hindurchgelassen werden kann, der Farbtonabstufung einer entsprechenden Fläche des auf die Druckfläche einzugravierenden und nachfolgend in einem Druckverfahren zu reproduzierenden Originals entspricht,

dieser Vorbereitungsschritt Schritte einschließt, um ein Maskengrundmaterial zu schaffen, das den Energiestrahl im wesentlichen reflektiert, und um eine Mehrzahl von einzelnen Zellen mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen in der Maske ausbilden, wobei das Reflexionsvermögen mit den Tiefen entsprechender in die Druckoberfläche einzugravierender Zellen umgekehrt in Beziehung steht, wobei das Reflexionsvermögen der Zellen in jeder gegebenen Fläche der Maske mit Bezug auf den Energiestrahl umgekehrt proportional der Farbtonabstufung einer entsprechenden Fläche des in die Druckoberfläche einzugravierenden Originals ist, und wobei nicht reflektierte Energie im wesentlichen durch die Maske hindurchgelassen wird,

ein Energiestrahl mit im wesentlichen konstanter Energie bereitgestellt wird, wobei der Energiestrahl eine Querschnittsfläche aufweist, die eine Mehrzahl der Elementarflächen über der maskierten Druckoberfläche einschließt, und

die Maske zwischen die Druckoberfläche und die Quelle des Energiestrahles eingebracht wird, so daß der Energiestrahl gleichzeitig eine Mehrzahl der Einzelzellen belichtet, wodurch die Elementarflächen in die Druckoberfläche entsprechend dem Energiebetrag geätzt werden, der durch betreffende Elementarflächen der Maske hindurchgelassen wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zu schaffen, der Vertiefungen mit gleichmäßiger Größe und Tiefe auf seiner Oberfläche aufweist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Qualitätswalze zur Flüssigkeitsübertragung zu schaffen, die bei Tiefdruckverfahren benutzt werden kann, um gedruckte Muster mit gewünschten Formen und Schattierungen zu schaffen, die unter Verwendung konventioneller Matrizen nicht effektiv erzielt werden können.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Gravurwalze zu schaffen, die Vertiefungen mit gewünschter Form und Größe aufweist, wobei die Vertiefungen Flüssigkeit aufnehmen können, die zu einer Aufnahmeoberfläche übertragen werden kann, um eine vorbestimmte Form und Schattierung von gedruckten Mustern auf der Aufnahmeoberfläche auszubilden.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Gravurwalze zu schaffen, die Vertiefungen mit gewunschter Größe und Tiefe aufweist, wobei die Vertiefungen Flüssigkeit aufnehmen können, die zu einer Aufnahmeoberfläche übertragen werden kann, um eine vorbestimmtes gedrucktes Muster zu erzeugen, wobei keine unklaren Ränder das gedruckte Muster bestimmen.

Die obigen und weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden Beschreibung derselben offenbar.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zur Verwendung beim Übertragen der Flüssigkeit auf eine andere Oberfläche bei dem:

(a) ein Artikel mit mindestens einer Schicht eines Überzugsmaterials beschichtet wird, das aus der aus keramischen Werkstoffen und Metallcarbiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist;

(b) über die beschichtete Oberfläche ein entfernbares Maskenmaterial aus diskontinuierlichem Material aufgebracht wird, das für einen Strahl einer Strahlung mit ausgewähltem Energiepegel opak ist;

(c) ein Laser, der einen Strahl einer Strahlung mit dem ausgewählten Energiepegel aufweist, auf die beschichtete Oberfläche des Artikels gerichtet wird, um in dem Bereich der beschichteten Oberfläche, der von dem diskontinuierlichen Maskenmaterial nicht bedeckt ist, ein Muster aus Vertiefungen zu erzeugen, die für die Aufnahme von Flüssigkeit geeignet sind, wobei das Muster aus Vertiefungen von dem Bereich der beschichteten Oberfläche gebildet wird, der mit dem diskontinuierlichen Material nicht überzogen ist; und

(d) das Maskenmaterial von dem beschichteten Artikel entfernt wird.

Generell könnte nach Aufbringen der Beschichtung im Verfahrensschritt (a) die beschichtete Oberfläche durch konventionelle Schleiftechniken auf die gewünschten Abmessungen und Toleranzen der beschichteten Oberfläche gegläffet werden. Die beschichtete Oberfläche könnte auch geglättet werden, um eine Rauhigkeit von weniger als 20 uinch Ra oder weniger, vorzugsweise von etwa 10 uinch Ra oder weniger aufzuweisen, um für eine ebene Oberfläche für eine Laserbehandlung zu sorgen.

Wie hier benutzt ist Ra die mittlere Oberflächenrauhheit gemessen in uinch nach dem ANSI- Verfahren B46.1, 1978. Bei diesem Maßsystem bedeutet eine höhere Zahl eine rauhere Oberfläche.

Vorzugsweise sollten die umschmolzenen Bereiche, die um jede Vertiefung des mit einem Laser behandelten Artikels gebildet wurden, behandelt oder geglättet werden, um wesentliche Bereiche der Oberfläche der umschmolzenen Flächen auf eine Rauhheit von 6 uinch Ra oder weniger, vorzugsweise von 4 uinch Ra oder weniger zu glätten. Infolgedessen sollte die Oberfläche des mittels Laser behandelten Artikels auf eine Rauhheit von 6 uinch Ra oder weniger für die meisten Druckanwendungen geglättet werden.

Falls erwünscht könnte ein Dichtungsmittel benutzt werden, um den beschichteten Artikel nach dem Verfahrensschritt (a) abzudichten. Ein geeignetes Dichtungsmittel wäre ein Epoxiddichtungsmittel wie z.B. das Dichtungsmittel UCAR 100, das von der Union Carbide Corporation, Danbury, Connecticut bezogen werden kann. UCAR 100 ist ein Warenzeichen der Union Carbide Corporation für ein wärmehärtbares Epoxidharz, das DGEBA enthält. Das Dichtungsmittel kann wirkungsvoll feine Mikroporen verschließen, die sich während dem Beschichtungsprozeß bilden können, und es kann daher für eine Beständigkeit gegenüber Wasser und alkalischen Lösungen sorgen, die während dem Endgebrauch des beschichteten Artikels angetroffen werden können, während es auch für eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Verunreinigungen sorgt, die während der Handhabung des beschichteten Artikels angetroffen werden können.

Wie hier benutzt soll ein Material, das gegenüber einem Strahl einer Strahlung, wie z.B. einem Pulslaserstrahl, opak ist, ein Material bezeichnen, das den Strahl der Strahlung absorbiert und/oder reflektiert, so daß der Strahlungsstrahl nicht durch das Material übertragen wird, um mit der durch das Material bedeckten Oberfläche in Kontakt zu kommen. Das ausgewählte spezielle opake Material muß ausreichend dick sein, um den Strahl der Strahlung zu absorbieren und/oder zu reflektieren, so daß ein Eindringen des Strahls durch das Material verhindert wird.

Wie hier benutzt ist ein diskontinuierliches Material eines, das im allgemeinen aus zwei oder mehr unabhängigen Oberflächen des Materials aufgebaut ist, die miteinander verbunden werden, und die in jeglicher Art angeordnet werden können, um ein Gesamtmuster zu erzeugen.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zur Verwendung beim Übertragen der Flüssigkeit auf eine andere Oberfläche, bei dem:

(a) ein Artikel mit mindestens einer Schicht eines Überzugsmaterials beschichtet wird, das aus der aus keramischen Werkstoffen und Metallcarbiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist;

(b) über die beschichtete Oberfläche ein entfernbares Maskenmaterial aus einem zweilagigen Film aufgebracht wird, der eine erste Lage aufweist, die gegenüber einem Strahl einer Strahlung mit ausgewähltem Energiepegel im wesentlichen transparent ist, wobei auf der ersten Lage eine zweite Lage aus diskontinuierlichem Material angeordnet ist, das gegenüber dem Strahl einer Strahlung mit dem ausgewählten Energiepegel opak ist, wodurch ein Muster in der ersten Lage erzeugt wird, das von dem Bereich der ersten Lage bestimmt ist, der von der zweiten Lage nicht überdeckt ist; und

(c) ein Laser, der einen Strahl einer Strahlung mit dem ausgewählten Energiepegel aufweist, durch den zweilagigen Film auf die beschichtete Oberfläche des Artikels gerichtet wird, um in der beschichteten Oberfläche ein Muster aus Vertiefungen zu erzeugen, die für die Aufnahme von Flüssigkeit geeignet sind, wobei das Muster aus Vertiefungen durch den Bereich der ersten Schicht bestimmt wird, der nicht durch das opake Material der zweiten Schicht des zweilagigen Films bedeckt ist.

Der zweilagige Film, der sich für einen Gebrauch bei einer Ausführungsform der Erfindung eignet, weist eine erste Schicht auf, die für Strahlungswellen im wesentlichen transparent ist, so daß die Strahlungswellen effektiv die erste Schicht durchdringen können, und er weist eine zweite Schicht mit diskontinuierlichen Flächen aus einem Material auf, das Strahlungswellen absorbiert und/oder reflektiert. Bei dieser Erfindung können für den zweilagigen Film kupferplattierte Laminate zur Verwendung bei gedruckten Schaltungen benutzt werden. Die für Strahlung transparente Schicht kann aus einer großen Zahl von Kunststoffmaterialien aufgebaut sein, die zu einer Schicht aufgebaut werden können, und die den Strahlungswellen oder - impulsen wirkungsvoll ermöglichen können, das Material im wesentlichen zu durchdringen, wo sie mit einer von dem Kunststoffmaterial bedeckten Oberfläche in Kontakt treten können. Ein geeignetes Material für die transparente Schicht wäre ein Polyesterfilm, wie z.B. Mylar- Polyesterfilm. Mylar ist ein Warenzeichen von E.I. DuPont de Nemours & Co. für einen sehr dauerhaften, transparenten, wasserabweisenden Film aus Polyethylenterephthalatharz. Aufgrund der Zusammensetzung von vielen Kunststoffilmen, sind diese im allgemeinen nicht vollständig transparent für Laserimpulse, und sie könnten daher während des Betriebs des Lasers zerstört werden. Infolgedessen wird bei vielen Anwendungen der Kunststoffilm zerstört, und er ist daher nicht erneut verwendbar. Das Material, das für die Strahlungswellen opak ist, könnte jegliches Metall sein, das Strahlung absorbiert und/oder reflektiert, wie z.B. Kupfer, Nickel, Gold und ähnliches. Vorzugsweise könnten Kupfer und Nickel für die Strahlungsabsorptionsschicht benutzt werden, wobei Kupfer am stärksten bevorzugt wird. Falls das für Strahlungswellen opake Material eines ist, das die Strahlungswellen absorbiert, sollte das Material ausreichend dick sein, so daß es jegliche Wärme, die durch die Strahlungswellen erzeugt wird, ableiten kann, ohne den durch das Material bedeckten Artikel zu beschädigen.

Der zweilagige Film kann durch Verbinden eines Materials, wie z.B. Kupferfolie mit einer Laminatschicht, die aus einem Material wie z.B. Mylar-Polyesterfilm hergestellt ist, aufgebaut werden. Dann wird unter Verwendung eines nicht ätzbaren Schutzüberzugs ein Muster auf die Kupferschicht aufgebracht, und dann wird das freiliegende ungeschützte Kupfer weggeätzt. Die nicht durch das Kupfer bedeckte Fläche bestimmt ein Muster auf der für Strahlung transparenten Schicht, welches die Laserimpulse durchdringen können. Wenn eine geeignete Laservorrichtung benutzt wird, kann daher das Muster in der für Strahlung transparenten Schicht, die als die nicht von dem diskontinuierlichen Strahlungsabsorptionsmaterial (Kupfer) bedeckte Fläche bestimmt ist, als ein Muster von Vertiefungen auf den Artikel zur Flüssigkeitsübertragung aufgebracht werden.

Die Dicke und das Material jeder Schicht des Films sowie die Energie und Frequenz des Strahls von Strahlung der Pulse von dem Laser wird die Form und Tiefe jeder Senkung in dem Artikel zur Flüssigkeitsübertragung bestimmen. Vorzugsweise sollte für die meisten Walzen zur Verwendung bei Tiefdruckprozessen die erste Schicht des zweilagigen Films zwischen etwa 10 und 100 um dick sein, stärker bevorzugt etwa 35 um dick, und sie sollte aus Mylar-Polyester hergestellt sein. Falls die für Strahlung opake Schicht aus Kupfer aufgebaut ist, sollte sie eine Dicke zwischen 25 und 200 um haben, am stärksten bevorzugt etwa 100 um.

Die erste Schicht des zweilagigen Films sollte für einen Strahl von Strahlung (Laserimpulse) von etwa 0,10 Millijoule oder höher transparent sein. Die zweite Schicht des zweilagigen Films sollte den Strahl einer Strahlung von 0,10 Milljoule oder höher absorbieren und/oder reflektieren. In Abhängigkeit von dem speziellen benutzten zweilagigen Film kann jeder Laser eingesetzt werden, der die geeignete Leistung hat, um Strahlen oder Impulse von Strahlung zu erzeugen, die von der zweite Schicht absorbiert und/oder reflektiert werden, und die von der ersten Schicht durchgelassen werden, um mit dem Artikel zur Flüssigkeitsübertragung in Kontakt zu treten, und um die Vertiefungen mit vorbestimmter Größe und Form zu erzeugen.

Bei Betrieb wird der zweilagige Film über die beschichtete Oberfläche des Artikels zur Flüssigkeitsübertragung aufgebracht, und unter Verwendung eines konventionellen Lasers kann ein Muster aus Vertiefungen in der Oberfläche des Artikels zur Flüssigkeitsübertragung ausgebildet werden. Falls der Artikel zur Flüssigkeitsübertragung eine zylindrische Walze ist, könnte der zweilagige Film ein Hohlzylinder sein, der über die Walze geschoben wird, oder der zweilagige Film könnte eine Lage sein, die um die Walze gewickelt wird. Unter Verwendung relativer Bewegung zwischen dem Laser und der von dem Film bedeckten Walze könnte das gewünschte Muster von Vertiefungen auf die Walze aufgebracht werden. Die das Muster bildenden Vertiefungen könnten unter Anwendung der vorliegenden Erfindung gleichmäßige Größe und Tiefe erhalten. Die Walze zur Verwendung bei Tiefdruckverfahren könnte aus Aluminium oder Stahl hergestellt werden, vorzugsweise aus Stahl.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung, bei dem:

(a) ein Artikel mit mindestens einer Schicht eines Überzugsmaterials beschichtet wird, das aus der aus keramischen Werkstoffen und Metallcarbiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist;

(b) auf die beschichtete Oberfläche des Artikels ein Maskenmaterial aufgebracht wird, das für einen Strahl einer Strahlung mit ausgewähltem Energiepegel opak ist;

(c) eine Resistschicht aus diskontinuierlichen Flächen auf das Maskenmaterial aufgebracht wird, um auf den freiliegenden Flächen des Maskenmaterials, die nicht von der Resistschicht bedeckt sind, ein gewünschtes Muster auszubilden;

(d) die freiliegende Fläche des Maskenmatenals, das nicht durch die Resistschicht bedeckt ist, entfernt wird, wodurch ein gewünschtes Muster auf der freiliegenden Oberfläche des beschichteten Materials ausgebildet wird;

(e) ein Laser, der einen Strahl einer Strahlung aufweist, auf die Oberfläche des Artikels gerichtet wird, wo er in der Oberfläche des freiliegenden Bereichs des Beschichtungsmaterials, das nicht von dem Maskenmaterial bedeckt ist, ein Muster aus Vertiefungen erzeugt, die für die Aufnahme von Flüssigkeit geeignet sind, während das Maskenmaterial ein Eindringen des Strahls von Strahlung durch das Maskenmatenal verhindert, wodurch der Bereich des Beschichtungsmaterials geschützt wird, der von dem Maskenmaterial bedeckt ist; und

(f) das Maskenmaterial von dem Artikel entfernt wird.

Falls gewünscht, könnte das in dem Verfahrensschritt (c) auf dem Maskenrnaterial abgelagerte Resistmaterial vor der Ausführung des Verfahrensschrittes (e) entfernt werden. Um eine bessere Haftung des Maskenmaterials auf der beschichteten Oberfläche zu erzielen, könnte außerdem der in Verfahrens schritt (a) beschichtete Artikel unter Verwendung eines relativ kleinen Strahls von Strahlung mittels Laser behandelt werden, um eine Oberfläche mit einer Mehrzahl kleiner Vertiefungen zu erzeugen. Ein Lasergravieren von Vertiefungen mit einer Tiefe von 1 bis 8 um, vorzugsweise mit einer Tiefe von etwa 4 um, wobei die Vertiefungen bei 200 bis 300 Zeilen pro Zentimeter ausgebildet werden, wäre für die meisten Anwendungen geeignet.

Das bevorzugte Maskenmaterial ist Kupfer, das auf den beschichteten Artikel unter Verwendung konventioneller Techniken wie z.B. Plasmaspritzbeschichtung aufgebracht wird. Falls erwünscht könnte die aufgebrachte Schicht des Maskenmaterials poliert oder anderweitig geglättet werden, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen.

Es ist bekannt, daß bestimmte Resistmaterialien, wie z.B. Polymere, die anfangs in organischen Lösungsmittels löslich sind, in dem gleichen Lösungsmittel unlöslich werden, nachdem sie einer geeigneten Lichtquelle ausgesetzt werden. Falls daher eines dieser Resistmaterialien auf eine Schicht aus Maskenmaterial aufgebracht wird, und bestimmte Bereiche Licht ausgesetzt werden, wie z.B. einer Kationenstrahlung, werden diese dem Licht ausgesetzten Bereiche unlöslich werden, und die unbelichteten Bereiche werden löslich bleiben. Das gewünschte, mittels Laser auf den Artikel zu gravierende Muster kann durch die unbelichteten Bereiche auf der Resistschicht ausgebildet werden, so daß diese unbelichteten Bereiche gelöst werden können, um Maskenmaterial freizulegen, das dann mit chemischen oder mechanischen Mitteln entfernt werden kann. Die verbleibenden Bereiche des resistbeschichteten Maskenmaterials werden für einen Strahl von Strahlung, wie z.B. von einem Pulslaser, opak sein, und wenn der Artikel lasergraviert wird, wird daher der Laserstrahl nur in die freiliegenden beschichteten Bereiche des Artikels eindringen. Falls erwünscht könnte die Resistschicht vor dem Lasergravieren in geeigneter Weise durch Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden. Falls die Resistschicht auf dem Teil der Maskenschicht, der nicht entfernt wird, belassen wird, könnten dann die Resistschicht und die Maskenschicht nach dem Lasergravieren durch chemische oder mechanische Mittel entfernt werden. Der Artikel könnte dann angemessen bis zu einer gewünschten Rauhheit durch Schleifen oder ähnliches geglättet werden, um für eine glatte, ebene Oberfläche zu sorgen, von der ein Rakel jegliche Flüssigkeit auf dieser Oberfläche leicht und effizient entfernen kann. So werden die lasergravierten Vertiefungen die Flüssigkeit enthalten, während die verbleibenden Bereiche des Artikels flach sein werden, so daß jegliche Flüssigkeit auf der flachen Oberfläche leicht durch ein Rakel entfernt werden kann.

Es kann jedes geeignete Resistmaterial eingesetzt werden, das sich nicht auflösen wird oder nicht beeinträchtigt wird, wenn die ausgewählten Bereiche des Maskenmaterials entfernt werden sollen. Wenn das Maskenmaterial z.B. Kupfer ist, sollte das Resistmaterial nicht durch eine Ätzlösung beeinträchtigt werden, die zum Entfernen belichteter Kupferbereiche auf dem Artikel benutzt wird. Geeignete Resistmaterialien sind Polymere des in US-A-4 062 686, US- A-3 726 685 und US-A-3 645 744 offenbarten Typs. Auf diese Veröffentlichungen wird in vollem Umfang Bezug genommen, wie wenn der vollständige Text dargelegt werden würde.

Auf die Oberfläche der Walze kann jeder geeignete keramische Überzug aufgebracht werden, wie z.B. ein feuerfester Oxid- oder Metallcarbidüberzug. Zum Beispiel können Wolframcarbid-Kobalt, Wolframcarbid-Nickel, Wolframcarbid-Kobaltchrom, Wolframcarbid- Nickelchrom, Chrom-Nickel, Aluminiumoxid, Chromcarbid-Nickelchrom, Chromcarbid- Kobaltchrom, Wolfram-Titancarbid-Nickel, Kobaltlegierungen, Oxiddispersion in Kobaltlegierungen, Aluminium-Titanoxid, Kupferbasislegierungen, Chrombasislegierungen, Chromoxid, Chromoxid plus Aluminiumoxid, Titanoxid, Titan plus Aluminiumoxid, Eisenbasislegierungen, in Eisenbasislegierungen dispergiertes Oxid, Nickel und Nickelbasislegierungen und ähnliches benutzt werden. Vorzugswiese könnten Chromoxid (Cr&sub2;O&sub3;), Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Siliziumoxid oder Mischungen davon als das Beschichtungsmaterial benutzt werden, wobei Chromoxid am stärksten bevorzugt wird.

Die Keramik- oder Metallcarbidüberzüge können auf die Metalloberfläche der Walze durch eine von zwei bekannten Techniken aufgebracht werden; nämlich das Detonationskanonenverfahren oder das Plasmabeschichtungsverfahren. Das Detontionskanonenverfahren ist bekannt und vollständig in US-A-2 714 563, US-A-4 173 685 und US-A-4 519 840 beschrieben, wobei auf diese Veröffentlichungen in vollem Umfang Bezug genommen wird. Konventionelle Plasmatechniken zum Beschichten eines Substrats werden in US-A-3 016 447, US-A- 3 914 573, US-A-3 958 097, US-A-4 173 685 und US-A-4 519 840 beschrieben, wobei auf diese Veröffentlichungen in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die Dicke des entweder durch das Plasmaverfahren oder durch das D-Kanonenverfahren aufgebrachten Überzugs kann im Bereich von 0,5 bis 100 mils liegen, und die Rauhheit liegt im Bereich von etwa 50 bis etwa 1000 Ra in Abhängigkeit von dem Verfahren, d.h. D-Kanone oder Plasma, der Art des Beschichtungsmaterials und der Dicke des Überzugs.

Wie oben erwähnt kann der Keramik- oder Metallcarbidüberzug auf der Walze vorzugsweise mit einem geeigneten Porendichtmittel behandelt werden, wie z.B. mit einem Epoxid- Dichtungsmittel, z.B. UCAR 100 Epoxid, das von der Union Carbide Corporation bezogen werden kann. Die Behandlung dichtet die Poren, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit oder andere korrosive Materialien durch den Keramik- oder Metallcarbidüberzug dringen, um die darunterliegende Stahlstruktur der Walze anzugreifen oder abzubauen.

Nach dem Auftrag des Überzugs wird dieser durch konventionelle Schleiftechniken auf die gewünschten Abmessungen und Toleranzen der Walzenoberfläche geglättet, wobei die Glätte zwischen etwa 20 uinch Ra und etwa 10 uinch Ra liegt um für eine glatte Oberfläche für eine Laserbehandlung zu sorgen.

Das Volumen der zu übertragenden Flüssigkeit wird durch das Volumen (Tiefe und Durchmesser) jeder Vertiefung und die Anzahl der Vertiefungen pro Flächeneinheit gesteuert. Die Tiefen der mittels Laser gebildeten Vertiefungen können von einigen Mikrometern wie z.B. 2 oder weniger bis zu 250 um oder mehr variieren. Der mittlere Durchmesser jeder Vertiefung wird natürlich durch das Muster und die Anzahl der mittels Laser gebildeten Vertiefungen per laufenden Zentimeter gesteuert. Vorzugsweise wird die Oberfläche der Walze in zwei Bereiche unterteilt, wodurch ein(e) ungleichförmige(s) Verteilung oder Muster von Vertiefungen auf der Oberfläche gebildet wird. Ein Bereich weist Vertiefungen in einem gleichförmigen Muster auf, wie z.B. in einem quadratisches Muster, einem 300-Muster, oder einem 45º- Muster, wobei die Anzahl der mittels Laser gebildeten Vertiefungen per laufenden Inch typischerweise zwischen 80 und 550 liegt, und der verbleibende zweite Bereich frei von Vertiefungen (Stegbereiche) ist. Am Übergang zwischen dem Vertiefungen aufweisenden Bereich und dem Stegbereich würde die Anwesenheit von Umschmelzungen auf den Stegbereichen dazu führen, daß Druckfarbe in den von Vertiefungen freien Bereich geschmiert wird, wenn ein Rakel über die Oberfläche geführt wird, um Fluid zu entfernen. Dieses Problem wird vermieden, indem umschmelzungsfreie Stegbereiche in den Stegbereichen zwischen den Vertiefungen geschaffen werden.

Es ist eine große Vielfalt von Laservorrichtungen verfügbar, um Vertiefungen in den Keramik- oder Metallcarbidüberzügen auszubilden. Im allgemeinen können Laser benutzt werden, die einen Strahl oder Puls von Strahlung von 0,0001 bis 0,4 Joule pro Laserimpuls für eine Dauer von 10 bis 300 Mikrosekunden erzeugen können. Die Laserimpulse können in Abhängigkeit von dem speziellen gewünschten Vertiefungsmuster 30 bis 2000 Mikrosekunden auseinanderliegen. Höhere oder niedrigere Werte für die Energie und die Zeitdauern können eingesetzt werden, und andere in der Technik bereits verfügbare Lasergravurtechniken können für diese Erfindung benutzt werden. Nach dem Lasergravieren sollte die Rauhheit typischerweise im Bereich von 20 bis 1000 uinch Ra liegen, und bei den Vertiefungen kann der Durchmesser von 10 um bis 300 um und die Höhe von 2 um bis 250 um betragen.

Nach der Laserbehandlung der beschichteten Oberfläche des Artikels zur Flüssigkeitsübertragung kann die beschichtete Oberfläche auf weniger als etwa 6 uinch Ra unter Verwendung einer Feinstbearbeitungstechnik (auch Superfinition genannt) geglättet werden, wie beschrieben in "Roll Superfinishing with Coated Abrasives" von Alan P. Dinsberg, Carbide and Tool Journal, Veröffentlichung März/April 1988. Feinstbearbeitungstechniken schaffen eine vorhersagbare konsistente Zurichtung der Oberfläche über die gesamte Länge der gravierten Walze, und sie schaffen eine Oberfläche, die frei von Umschmelzungen ist. Daher kann alles ungewünschte Fluid durch ein Rakel von den Stegbereichen entfernt werden. Ferner können Feinstbearbeitungstechniken für die gewünschte Zurichtung des beschichteten Artikels sorgen.

Die Flüssigkeit, die zu einer Aufnahmeoberfläche übertragen werden kann, ist jegliche Flüssigkeit, wie z.B. Druckfarbe, flüssige Klebstoffe und ähnliches.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

FIG. 1 ist Schrägansicht von vorne auf eine bei dieser Erfindung benutzte zweilagige Maskenschicht.

FIG. 2 ist ein Seitenaufriß einer Druckwalze, die mit der zweilagigen Maskenschicht von FIG. 1 bedeckt ist.

FIG. 3 ist eine Querschnittansicht der Druckwalze von FIG. 2 entlang der Linie 3-3.

FIG. 4 ist ein Seitenaufriß einer Druckwalze, die mit einem Maskenmaterial zum Gebrauch bei dieser Erfindung beschichtet ist.

FIG. 5 ist eine Querschnittansicht der Druckwalze von FIG. 4 entlang Linie 4-4.

FIG. 6 ist ein Seitenaufriß einer mittels Laser gravierten Druckwalze, die gemäß der Erfindung hergestellt wurde.

FIG. 7 ist eine Frontansicht einer anderen zweilagigen Maskenschicht zum Gebrauch bei dieser Erfindung.

FIG. 8 ist ein Seitenaufriß einer anderen Ausführungsform einer Druckwalze, die mit einem Maskenmaterial zum Gebrauch bei dieser Erfindung beschichtet ist.

FIG. 9 ist ein Seitenaufriß einer mittels Laser gravierten Druckwalze, die gemäß dieser Erfindung hergestellt wurde.

FIG. 1 zeigt einen zweilagigen Film 2, der aus einer ersten Schicht 4 eines Polymers und einer zweiten Schicht 6 aus Kupfer aufgebaut ist. Die Polymerschicht 4 ist für einen Strahl eines Pulslasers transparent, während die Kupferschicht 6 für den Strahl des Pulslasers opak ist, so daß jeglicher auf die Kupferschicht 6 gerichtete Strahl des Pulslasers nicht die Kupferschicht 6 durchdringt um mit der Polymerschicht 4 in Kontakt zu treten. Wie gezeigt in FIG. 1 werden diskontinuierliche Bereiche 5 durch freiliegende Bereiche der Polymerschicht 4 bestimmt, die nicht von der Kupferschicht 6 bedeckt sind. Diese diskontinuierlichen Bereiche 5 in diesem zweilagigen Film 2 können benutzt werden, um ein mittels Laser graviertes Muster unter Verwendung einer konventionellen Laservorrichtung in einer Oberfläche zu auszubilden.

Die FIG. 2 und 3 zeigen den zweilagigen Film 2 von FIG. 1, der um eine Druckwalze 8 gewickelt ist. Wie gezeigt in FIG. 3 weist die Druckwalze 8 ein Stahlsubstrat 12 auf, das mit einem keramischen Überzug 14 beschichtet ist. Wenn der zweilagige Film 2 um die Druckwalze 8 angeordnet ist, könnte wie oben beschrieben ein Strahl eines Pulslasers über die Oberfläche der Druck,valze 8 gerichtet werden, so daß der Energiestrahl von den freiliegenden Kupferbereichen 6 absorbiert und/oder reflektiert und von den Polymerbereichen 4 durchgelassen wird. Der Pulslaser würde in die von den freiliegenden Polymerbereichen 5 ab gedeckten Bereiche eindringen und in der mit einem keramischen Werkstoff beschichteten Lage 14 auf der Druckwalze 8 Vertiefungen ausbilden. Nach dem Lasergravieren könnte der zweilagige Film 2 entfernt werden, wodurch die mittels Laser gravierte Druckwalze freigelegt wird. FIG. 6 zeigt eine mittels Laser gravierte Walze 16, die unter Verwendung des zweilagigen Films 2 der FIG. 1, 2 und 3 hergestellt werden könnte. Die mittels Laser gravierte Walze 16 ist mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 18 dargestellt, wobei jede Gruppe von Vertiefungen ein diskontinuierliches Muster 7 entsprechend den in FIG. 2 gezeigten freiliegenden Polymerbereichen 5 bildet.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sind die in den FIG. 6 und 9 gezeigten Laservertiefungen größer veranschaulicht, als sie in der Praxis ausgebildet werden würden. In der Praxis wäre jede Vertiefung so klein, daß sie für das menschliche Auge nicht sichtbar wäre.

Die FIG. 4 und 5 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Kupferschicht 20 eines geeigneten Musters auf die mit einem keramischen Werkstoff beschichtete Lage 22 auf einem Stahlsubstrat 21 einer Druckwalze 24 aufgebracht wurde. Wie oben beschrieben könnte die Kupferschicht 20 auf eine mit einem keramischen Werkstoff beschichtete Druckwalze 24 aufgebracht werden, und dann können durch Aufbringen einer Resistschicht auf das Kupfer gefolgt von selektivem Belichten der Resistschicht zum Erzeugen eines gewünschten Musters, die verbleibende Resistschicht und das Kupfer entfernt werden, wobei die geometrischen Formen 26 der freiliegenden Keramikbereiche auf der Druckwalze 24 wie gezeigt in den FIG. 4 und 5 verbleiben. Insbesondere zeigt FIG. 4 eine keramisch beschichtete Druckwalze 24, auf deren Oberfläche eine Schicht aus Kupfer 20 aufgebracht ist, die freiliegende Bereiche 26 des keramisch beschichteten Materials 22 auf der Druckwalze 24 aufweist. Das Lasergravieren der Druckwalze 24 wird bewirken, daß der Strahl der Laserimpulse von der Kupferschicht absorbiert und/oder reflektiert wird und die beschichtete Lage 22 durchdringen kann. Nach Entfernung des Kupfers mit mechanischen oder chemischen Mitteln wird eine mittels Laser gravierte Druckwalze 16 des in FIG. 6 gezeigten Typs hergestellt sein. Somit kann die mittels Laser gravierte Druckwalze 16 von FIG. 6 unter Verwendung des in den FIG. 1 bis 3 gezeigten zweilagigen Films oder durch das Aufbringen von Kupfer direkt auf eine Druckwalze wie gezeigt in den FIG. 4 und 5 hergestellt werden.

FIG. 7 zeigt einen zweilagigen Film 30 ähnlich dem in FIG. 1 gezeigten, mit der Ausnahme, daß das auf der Polymerschicht 34 dispergierte Kupfer 32 ähnlich einem Negieren des auf der Polymerschicht 4 von FIG. 1 dispergierten Kupfers 6 ist, und daß eine zusätzliche geometrische Form 35 aus Kupfer innerhalb einer äußeren geometrischen Form 36 aus Kupfer angeordnet ist. Wie gezeigt in dieser FIG. 7 bildet das Kupfer 32 eine Mehrzahl von unabhängigen geometrischen Formen 35 und 36. Indem dieser zweilagige Film 30 auf eine keramisch beschichtete Druckwalze aufgebracht und dann die Druckwalze mittels Laser graviert wird, wie oben beschrieben, kann eine mittels Laser gravierte Druckwalze 40 hergestellt werden, die wie gezeigt in FIG. 9 geometrische Muster bildende Bereiche 44 aufweist, die frei von Vertiefungen sind. Man beachte, daß die Druckwalze 40 eine Mehrzahl von Vertiefungen 42 zur Aufhahme von Flüssigkeit wie z.B. Druckfarbe aufweist, so daß die Druckfarbe auf eine Aufnahmeoberfläche übertragen werden kann, und einen Druck zurückläßt, bei dem die geometrischen Formen 44 frei von Druckfarbe sind.

FIG. 8 zeigt eine Kupfer dispergierte Schicht 52 mit verschiedenen geometrischen Formen 53 und 54 auf einer keramisch beschichteten Druckwalze 50. Die dispergierten Kupferformen 53 und 54 können so aufgebracht werden, wie das Kupfer auf die in FIG. 4 gezeigte Druckwalze aufgebracht wurde. Die Verwendung der in FIG. 8 gezeigten Keramikdruckwalze 50, Lasergravieren der Druckwalze 50 wie oben beschrieben und Entfernen des Kupfers wird eine mittels Laser gravierte Druckwalze 40 mit geometrischen Formen 44 erzeugen, die frei von Vertiefungen sind, wie gezeigt in FIG. 9. Man beachte, daß die Druckwalze 40 eine Mehrzahl von Vertiefungen 42 zur Aufnahme von Flüssigkeit wie z.B. Druckfarbe aufweist, so daß die Druckfarbe auf eine Aufnahmeoberfläche übertragen werden kann, und einen Druck zurückläßt bei dem die geometrischen Formen 56 frei von Druckfarbe sind.

Beispiel 1

Eine Gravurwalze aus Stahl mit einem Durchmesser von 150 mm wurde mit einer 0,012 inch dicken Schicht Chromoxid (Cr&sub2;O&sub3;) beschichtet. Unter Verwendung eines 0,010 inch dicken Mylar-Polyesterfilms, mit dem eine Kupferfolie verbunden wurde, wurde ein zweilagiger Film hergestellt. Auf ausgewählte Bereiche der Kupferfolie wurde ein nicht ätzbarer Schutzüberzug aufgebracht, um ein diskontinuierliches Muster in Bereichen des Kupfers auszubilden, die nicht mit der Schutzschicht überzogen waren. Das freiliegende Kupfer (unbeschichtetes Kupfer) wurde unter Verwendung von Eisen(III)-Chlorid weggeätzt. Die verbleibenden Kupferbereiche bildeten Bereiche, die jegliche Strahlungsimpulse von einem Laser absorbieren und/oder reflektieren würden.

Der zweilagige Film wurde über die beschichtete Gravurwalze aufgebracht, und ein CO&sub2;- Laser wurde eingesetzt, um Strahlungspulse zu erzeugen, die auf den zweilagigen Film gerichtet wurden, wo die Impulse von den Kupferbereichen absorbiert und/oder reflektiert und von dem Mylar-Polyesterfilm (der keine Kupferschicht enthielt) durchgelassen wurden. Der benutzte Laser hatte die folgenden Parameter:

Frequenz 1300 Hz

Pulsbreite 200 us

Strom 70 mA

mittlere Leistung 65 Watt

Energie pro Puls 50 mJ

Brennweite 3,5 inch

Strahlkollimator-Aufweit-Anordnung zweifach

Die durch die Mylarschicht hindurchgelassenen Strahlungsimpulse kamen in Kontakt mit der beschichteten Oberfläche der Gravurwalze und erzeugten eine Mehrzahl von Senkungen oder Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche. Die Pulse des Lasers hatten alle eine gleichförmige Energie und erzeugten daher eine Mehrzahl gleichförmiger Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche, die das Muster auf der Walze bestimmten. Daher hatten die Vertielungen, die die Ränder des Musters bestimmten, die gleiche Tiefe und Größe wie die in der Mitte des Musters enthaltenen Vertiefungen. Diese Gleichförmigkeit der Vertiefungen an den Randbereichen verhindert, daß die Ränder des Musters beim Drucken auf eine Aufnahmeoberfläche unklar sind.

Die mittels Laser behandelte, beschichtete Gravurwalze wurde feinstbearbeitet unter Verwendung einer Walze, die aus einem filmgestützten Diamantband bestand, wobei diese kontinuierlich über die beschichtete Walze bei einer zweckmäßigen Geschwindigkeit von etwa 120 U/min bewegt wurde, um das Entfernen des die Vertiefungen bestimmenden Umschmelzungsbereiches zu erleichtern. Die geglättete Oberfläche hatte eine Rauhheit von etwa 3 uinch Ra. Die Parameter der Vertiefungen waren wie folgt:

Durchmesser der Vertiefungen nach Gravur 0,122 mm

Durchmesser der Vertiefungen nach Glätten 0,114 bis 0,112 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Gravur 0,075 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Glätten 0,063 mm

Höhe der Umschmelzung nach Glätten 0,003 mm

Eine Untersuchung der Vertiefungen ergab, daß alle Vertiefungen in der Mitte des Musters und an den Grenzen der Muster die gleichen Gesamtabmessungen hatten, wodurch gewährleistet wird, daß die Walzen, wenn sie zum Drucken benutzt werden, ein Muster auf eine Aufnahmeoberfläche aufbringen würden, das keine unklaren Ränder hat.

Beispiel 2

Eine Gravurwalze aus Stahl mit einem Durchmesser von 150 mm wurde mit einer 0,012 inch dicken Schicht Chromoxid (Cr&sub2;O&sub3;) beschichtet. Unter Verwendung eines 0,010 inch dicken Mylar-Polyesterfilms, mit dem eine Kupferfolie verbunden wurde, wurde ein zweilagiger Film hergestellt. Auf ausgewählte Bereiche der Kupferfolie wurde ein nicht ätzbarer Schutzüberzug aufgebracht, um ein diskontinuierliches Muster in Bereichen des Kupfers auszubilden, die nicht mit der Schutzschicht überzogen waren. Das freiliegende Kupfer (unbeschichtetes Kupfer) wurde unter Verwendung von Eisen(III)-Chlorid weggeätzt. Die verbleibenden Kupferbereiche bildeten Bereiche, die jegliche Strahlungsimpulse von einem Laser absorbieren und/oder reflektieren würden.

Der zweilagige Film wurde über die beschichtete Gravurwalze aufgebracht, und ein CO&sub2;- Laser wurde eingesetzt, um Strahlungspulse zu erzeugen, die auf den zweilagigen Film gerichtet wurden, wo die Impulse von den Kupferbereichen absorbiert und/oder reflektiert und von dem Mylar-Polyesterfilm (der keine Kupferschicht enthielt) durchgelassen wurden. Der benutzte Laser hatte die folgenden Parameter:

Frequenz 1000 Hz

Pulsbreite 200 us

Strom 50 mA

mittlere Leistung 53 Watt

Energie pro Puls 53 mJ

Brennweite 3,5 inch

Strahlkollimator-Aufweit-Anordnung zweifach

Die durch die Mylarschicht hindurchgelassenen Strahlungsimpulse kamen in Kontakt mit der beschichteten Oberfläche der Gravurwalze, und sie erzeugten eine Mehrzahl von Senkungen oder Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche. Die Pulse des Lasers hatte alle eine gleichförmige Energie und erzeugten daher eine Mehrzahl gleichförmiger Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche, die das Muster auf der Walze bestimmten. Daher hatten die Vertiefungen, die die Ränder des Musters bestimmten, die gleiche Tiefe und Größe wie die in der Mitte des Musters enthaltenen Vertiefungen. Diese Gleichförmigkeit der Vertiefungen an den Randbereichen verhindert, daß die Ränder des Musters beim Drucken auf eine Aufnahmeoberfläche unklar werden.

Die mittels Laser behandelte, beschichtete Gravurwalze wurde feinstbearbeitet unter Verwendung einer Walze, die aus einem filmgestützten Diamantband bestand, wobei diese kontinuierlich über die beschichtete Walze bei einer zweckmäßigen Geschwindigkeit von etwa 120 U/min bewegt wurde, um das Entfernen des die Vertiefungen bestimmenden Umschmelzungsbereiches zu erleichtern. Die geglättete Oberfläche hatte eine Rauhheit von etwa 3 uinch Ra. Die Parameter der Vertiefungen waren wie folgt:

Durchmesser der Vertiefungen nach Gravur 0,122 mm

Durchmesser der Vertiefungen nach Glätten 0, 105 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Gravur 0,100 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Glätten 0,056 mm

Höhe der Umschmelzung nach Glätten 0,002 mm

Eine Untersuchung der Vertiefungen ergab, daß alle Vertiefungen in der Mitte des Musters und an den Grenzen der Muster die gleichen Gesamtabmessungen hatten, wodurch gewährleistet wird, daß die Walzen, wenn sie zum Drucken benutzt werden, ein Muster auf eine Aufnahmeoberfläche aufbringen würden, das keine unklaren Ränder hat.

Beispiel 3

Eine Gravurwalze aus Stahl mit einem Durchmesser von 150 mm wurde mit einer 0,012 inch dicken Schicht Chromoxid (Cr&sub2;O&sub3;) beschichtet. Unter Verwendung eines 0,010 inch dicken Mylar-Polvesterfilms, mit dem eine Kupferfolie verbunden wurde, wurde ein zweilagiger Film hergestellt. Unter Verwendung eines Mylar-Polyesterfilms wurde ein 0,010 inch dicker zweilagiger Film hergestellt, mit dem eine Kupferfolie verbunden wurde. Auf ausgewählte Bereiche der Kupferfolie wurde ein nicht ätzbarer Schutzüberzug aufgebracht, um ein diskontinuierliches Muster in Bereichen des Kupfers auszubilden, die nicht mit der Schutzschicht überzogen waren. Das freiliegende Kupfer (unbeschichtetes Kupfer) wurde unter Verwendung von Eisen(III)-Chlorid weggeätzt. Die verbleibenden Kupferbereiche bildeten Bereiche, die jegliche Strahlungsimpulse von einem Laser absorbieren und/oder reflektieren würden.

Der zweilagige Film wurde über die beschichtete Gravurwalze aufgebracht, und ein CO&sub2;- Laser wurde eingesetzt, um Strahlungspulse zu erzeugen, die auf den zweilagigen Film gerichtet wurden, wo die Impulse von den Kupferbereichen absorbiert und/oder reflektiert und von dem Mylar-Polyesterfilm (der keine Kupferschicht enthielt) durchgelassen wurden. Der benutzte Laser hatte die folgenden Parameter:

Frequenz 2500 Hz

Pulsbreite 100 us

Strom 90 mA

mittlere Leistung 65 Watt

Energie pro Puls 26 mJ

Brennweite 2,5 inch

Strahlkollimator-Aufweit-Anordnung zweifach

Die durch die Mylarschicht hindurchgelassenen Strahlungsimpulse kamen in Kontakt mit der beschichteten Oberfläche der Gravurwalze, und sie erzeugten eine Mehrzahl von Senkungen oder Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche. Die Pulse des Lasers hatte alle eine gleichförmige Energie, und sie erzeugten daher eine Mehrzahl gleichförmiger Vertiefungen in der beschichteten Oberfläche, die das Muster auf der Walze bestimmten. Daher hatten die Vertiefungen, die die Ränder des Musters bestimmten, die gleiche Tiefe und Größe wie die in der Mitte des Musters enthaltenen Vertiefungen. Diese Gleichförmigkeit der Vertiefungen an den Randbereichen verhindert, daß die Ränder des Musters beim Drucken auf eine Aufnahmeoberfläche unklar werden.

Die mittels Laser behandelte, beschichtete Gravurwalze wurde feinstbearbeitet unter Verwendung einer Walze, die aus einem filmgestützten Diamantband bestand, wobei diese kontinuierlich über die beschichtete Walze bei einer zweckmäßigen Geschwindigkeit von etwa 120 U/min bewegt wurde, um das Entfernen des die Vertiefungen bestimmenden Umschmelzungsbereiches zu erleichtern. Die geglättete Oberfläche hatte eine Rauhheit von etwa 3 uinch Ra. Die Parameter der Vertiefungen waren wie folgt:

Durchmesser der Vertiefungen nach Gravur 0,08 bis 0,063 mm

Durchmesser der Vertiefungen nach Glätten 0,07 bis 0,052 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Gravur 0,030 mm

Tiefe der Vertiefungen nach Glätten 0,021 mm

Höhe der Umschmelzung nach Glätten 0 mm

Eine Untersuchung der Vertiefungen ergab, daß alle Vertiefungen in der Mitte des Musters und an den Grenzen der Muster die gleichen Gesamtabmessungen hatten, wodurch gewährleistet wird, daß die Walzen, wenn sie zum Drucken benutzt werden, ein Muster auf eine Aufnahmeoberfläche aufbringen würden, das keine unklaren Ränder hat.

Beispiel 4

Eine Gravurwalze aus Stahl wurde mit einer 0,012 inch dicken Schicht Chromoxid beschichtet. Die Walze wurde mit einem Laser graviert, wodurch Vertiefungen mit einer Tiefe von 0,004 mm und einer Verteilung von 200 bis 300 Zeilen pro Zentimeter erzeugt wurden, so daß die Oberfläche des Überzugs für die Aufnahme einer Kupferschicht empfänglicher würde. Unter Verwendung einer konventionellen Plasmabeschichtungsanordnung wurde eine 0,15 mm dicke Kupferschicht auf die mittels Laser gravierte, beschichtete Oberfläche aufgebracht. Auf die Kupferoberfläche wurde ein Photopolymerresist aufgebracht, und ein Negativ mit einem gewünschten Muster wurde über dem Photopolymerresist angeordnet. Die freiliegenden Photopolymerresistbereiche in dem Negativ wurden einer geeigneten Lichtquelle ausgesetzt, woraufhin der Photopolymerresist entwickelt wurde. Die Bereiche des Photopolymerresists, die nicht in Kontakt mit der Lichtquelle kamen, wurden entfernt, wobei freiliegende Kupferbereiche verblieben, die mittels konventionellem Ätzen ebenfalls entfernt wurden. Die von dem Resist bedeckten verbleibenden Kupferbereiche konnten die Laserimpulse absorbieren und/oder reflektieren.

Unter Verwendung einer konventionellen Laservorrichtung wurden Strahlungsimpulse über die Gravurwalze gerichtet, so daß die Kupferbereiche die Impulse absorbierten und/oder reflektierten, während die Impulse mit den freiliegenden Keramikflächen in Kontakt traten und Vertiefüngen in diesen freiliegenden Keramikbereichen bildeten. Die auf der Walze verbliebenen Kupferbereiche wurden dann entfernt.

Die mittels Laser behandelte Walze wurde dann feinstbearbeitet wie beschrieben bei Beispiel 3 und auf eine Rauhheit von etwa 3 uinch Ra geglättet. Eine Untersuchung der Vertiefungen ergab, daß alle Vertiefungen in der Mitte des Musters und an den Grenzen des Musters die gleichen Gesamtabmessungen hatten, wodurch gewährleistet wird, daß die Walzen, wenn sie zum Drucken benutzt werden, ein Muster auf eine Aufnahmeoberfläche aufbringen würden, das keine unklaren Ränder hat.

Da von dieser Erfindung viele mögliche Ausführungsformen gemacht werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, versteht sich, daß alle Ausführungen als beispielhaft und nicht als begrenzend interpretiert werden müssen. Zum Beispiel könnte diese Erfindung benutzt werden, um Artikel zur Flüssigkeitsübertragung herzustellen, die zum Aufbringen von Mustern von Flüssigkeit oder Klebstoff auf Papier, Tuch, Filme, Holz, Stahl und ähnliches benutzt werden könnten.


Anspruch[de]

1.Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Flüssigkeitsübertragung zur Verwendung beim Übertragen der Flüssigkeit auf eine andere Oberfläche, bei dem:

(a) ein Artikel mit mindestens einer Schicht eines Überzugsmaterials beschichtet wird, das aus der aus keramischen Werkstoffen und Metallcarbiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist;

(b) über die beschichtete Oberfläche ein entfernbares Maskenmaterial aus diskontinuierlichem Material aufgebracht wird, das für einen Strahl einer Strahlung mit ausgewähltem Energiepegel opak ist;

(c) ein Laser, der einen Strahl einer Strahlung mit dem ausgewählten Energiepegel aufweist, auf die beschichtete Oberfläche des Artikels gerichtet wird, um in dem Bereich der beschichteten Oberfläche, der von dem diskontinuierlichen Maskenmaterial nicht bedeckt ist, ein Muster aus Vertiefungen zu erzeugen, die für die Aufnahme von Flüssigkeit geeignet sind, wobei das Muster aus Vertiefungen von dem Bereich der beschichteten Oberfläche gebildet wird, der mit dem diskontinuierlichen Maskenmaterial nicht überzogen ist; und

(d) das Maskenmaterial von dem beschichteten Artikel entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach dem Verfahrensschritt (a) in einem zusätzlichen Verfahrensschritt

(a') die beschichtete Oberfläche behandelt wird, um eine Rauhigkeit von weniger als 20 uinch (0,51 um) Ra zu erzielen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach dem Verfahrensschntt (a) in einem zusätzlichen Verfahrensschritt

(a') die beschichtete Oberfläche mit einem Dichtungsmittel abgedichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das im Verfahrensschritt (b) verwendete entfernbare Maskenmaterial aus einem zweilagigen Film besteht, der eine erste Lage aufweist, die gegenüber einem Strahl einer Strahlung mit ausgewähltem Energiepegel im wesentlichen transparent ist, wobei auf der ersten Lage eine zweite Lage aus diskontinuierlichem Material angeordnet ist, das gegenüber dem Strahl einer Strahlung mit dem ausgewählten Energiepegel opak ist, wodurch ein Muster in der ersten Lage erzeugt wird, das von dem Bereich der ersten Lage bestimmt ist, der von der zweiten Lage nicht überdeckt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das entfernbare Maskenmaterial auf der Oberfläche des beschichteten Artikels abgeschieden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem nach dem Verfahrensschritt (a') in einem zusätzlichen Verfahrensschritt (a") die beschichtete Oberfläche behandelt wird, um eine Rauhigkeit von weniger als 20 uinch (0,51 um) Ra zu erzielen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4, 5 oder 6, bei dem nach dem Verfahrensschritt (d) in einem zusätzlichen Verfahrensschritt

(e) die Oberfläche des laserbehandelten Artikels auf eine Rauhigkeit von etwa 6 uinch (0,15 um) Ra oder weniger geglättet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in dem Verfahrensschritt (b) die erste Lage für einen Strahl einer Strahlung mit mindestens 0,10 Millijoule im wesentlichen transparent ist und die zweite Lage für diesen Strahl der Strahlung opak ist.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Verfahrensschritt (b) die erste Lage ein Polyesterfilm ist.

10. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Verfahrensschritt (b) die zweite Lage aus der aus Kupfer, Nickel und Gold bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Verfahrensschritt (b) die erste Lage ein Polyesterfilm ist und die zweite Lage aus Kupfer besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Verfahrensschritt (b) das entfernbare Maskenmaterial aus der aus Kupfer, Nickel und Gold bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem im Schritt (b) das entfernbare Maskenmaterial Kupfer ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4, 5 oder 6, bei dem der Artikel zur Flüssigkeitsübertragung eine Gravurwalze ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Gravurwalze ein Substrat aufweist, das aus einem Werkstoff gefertigt ist, der aus der aus Aluminium und Stahl bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und bei dem die Gravurwalze mit einem Werkstoff beschichtet wird, der aus der aus Chromoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Gemischen dieser Werkstoffe bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Substrat aus Stahl besteht und mit einer Schicht aus Chromoxid überzogen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4, 5 oder 6, bei dem im Verfahrensschritt (c) die Vertiefungen einen Durchmesser von 10 um bis 300 um und eine Tiefe von 2 um bis 250 um haben.







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