Método y sistema para fabricar planchas de calcografía para la producción de papeles de seguridad.

Un método para fabricar planchas de calcografía para la producción de papeles de seguridad,

en el que se utiliza un haz láser (2) para grabar patrones de calcografía (3, 3.1, 3.2, 3.3) directamente en la superficie de un soporte de plancha de impresión (1), especialmente metálico, que se puede grabar por láser, caracterizado porque el grabado por láser del soporte de plancha de impresión (1) se lleva a cabo capa a capa en varias etapas de grabado individuales realizadas una después de la otra, en coincidencia, de manera que dichos patrones de calcografía se graban gradualmente en la superficie del soporte de plancha de impresión (1) hasta profundidades de grabado deseadas, siendo dicha superficie del soporte grabado de plancha de impresión (1) limpiada de residuos del proceso de grabado por láser, a continuación de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas.

Mïtodo y sistema para fabricar planchas de calcografïa para la producciïn de papeles de seguridad

Campo tïcnico La presente invenciïn se refiere, de modo general, al campo tïcnico de la impresiïn “intaglio” o calcografïa, tal como se aplica para la producciïn de papeles de seguridad, incluyendo billetes de banco, estampas de servicio, sellos de garantïa o etiquetas, documentos de identificaciïn o de viaje, etc.

La presente invenciïn se refiere, con mïs precisiïn, a un mïtodo y a un sistema para fabricar planchas de calcografïa para imprimir por calcografïa hojas o bandas de papeles de seguridad, cuyo mïtodo y sistema estïn basados en el grabado por lïser directo de un soporte de plancha de impresiïn, especialmente un soporte de plancha de impresiïn metïlica.

Antecedentes de la invenciïn Ya se conoce en la tïcnica la fabricaciïn de planchas de calcografïa para la producciïn de elementos de seguridad mediante grabado por lïser directo.

La solicitud internacional nïmero WO 97/48555 A1, por ejemplo, describe un mïtodo para el grabado directo de un soporte metïlico de plancha de impresiïn, en el que una herramienta de grabado de precisiïn, tal como una herramienta de grabado por lïser, estï guiada de tal modo que sigue un recorrido determinado para la herramienta, situado dentro de un contorno deseado y con una profundidad de penetraciïn deseada, para eliminar material del soporte de plancha de impresiïn dentro del contorno deseado y a la profundidad deseada. Este proceso de grabado es esencialmente vectorial porque la herramienta de grabado por lïser sigue una trayectoria determinada para la herramienta, correspondiente a los patrones de calcografïa a grabar.

La solicitud de patente europea nïmero EP 1 334 822 A2 describe un mïtodo y una instalaciïn para el grabado por lïser directo de planchas o cilindros de calcografïa, en los que se realiza el grabado mediante un haz lïser generado por un dispositivo lïser pulsatorio de Nd-YAG. Un soporte de plancha de impresiïn que se puede grabar por lïser estï montado sobre una plataforma motorizada capaz de moverse a lo largo de dos ejes cartesianos y que estï controlada por un ordenador, cuyo ordenador controla asimismo el funcionamiento y el accionamiento del dispositivo lïser pulsatorio. El dispositivo lïser pulsatorio estï montado para ser desplazable verticalmente y su altura con respecto a la plataforma es ajustable mediante un motor controlado por el ordenador, para corregir y ajustar el enfoque del haz lïser sobre la plancha a grabar. Un sistema ïptico con motores galvanomïtricos se utiliza para guiar el haz lïser sobre una lente focal que concentra el haz lïser en un punto deseado dentro de una zona de grabado determinada que cubre solamente una parte limitada de toda la superficie de la plancha de impresiïn. El dispositivo lïser pulsatorio estï diseïado especïficamente para generar pulsos cuya potencia es, en gran medida, mayor que la potencia de los dispositivos lïser normales accionados continuamente. Una desventaja de esta soluciïn se encuentra en el hecho de que el proceso de grabado implica un procesamiento local repetitivo para grabar toda el ïrea de la plancha de impresiïn, siendo tratada a la vez un ïrea de grabado del orden de 100 mm x 100 mm. Un sistema ïptico con distancia focal apropiada estï previsto para tratar cada lugar deseado dentro de la zona de grabado. El ïngulo de incidencia del haz lïser con respecto a la superficie de la plancha de impresiïn varïa de esta manera segïn la posiciïn del haz lïser con respecto a los lugares de la zona de grabado que se estï grabando, afectando potencialmente por ello a la uniformidad del grabado. Dicho procesamiento requiere ademïs una precisiïn muy alta para que no aparezcan solapamientos o espacios entre zonas de grabado adyacentes.

La solicitud internacional nïmero WO 2006/045128 A1 describe un sistema de grabado por lïser directo para la producciïn de planchas de calcografïa que sigue un planteamiento similar al descrito en la solicitud de patente europea nïmero EP 1 334 822 A2 anteriormente mencionada, es decir, el soporte de impresiïn que se puede grabar por lïser estï montado de modo similar sobre una plataforma desplazable en el plano x-y, mientras que un dispositivo lïser estï controlado para grabar una zona limitada de la superficie de la plancha de impresiïn. En el artïculo de Messrs. Harald Deinhammer, Daniel Schwarzbach, Rudolf Kefeder y Peter Fajmann titulado "The implication of direct laser engraved intaglio printing plates on banknote security" (La repercusiïn de las planchas de calcografïa grabadas por lïser directo en los billetes de banco de seguridad) , Proceedings of SPIE, volumen 6075, 2006, 607503-1 a 607503-11 (denominado en lo sucesivo Deinhammer2006) se pueden encontrar detalles adicionales sobre este sistema de grabado por lïser directo. El ïrea de grabado de este otro sistema es de aproximadamente 70 mm x 70 mm, lo que implica que solamente una parte limitada de los patrones de calcografïa se podrïan grabar a la vez y que el proceso de grabado se debe repetir con alta precisiïn de manera que no se formen solapamientos o espacios visibles entre zonas de grabado adyacentes. Como se describe en la solicitud internacional nïmero WO 2006/045128 A1, esto implica realizar una operaciïn de calibraciïn a intervalos regulares, que es engorrosa y consume tiempo.

Una desventaja adicional del sistema de grabado por lïser directo de la solicitud internacional nïmero WO 2006/045128 A1 se encuentra de nuevo en el hecho de que el ïngulo de incidencia del haz lïser con respecto a la superficie de la plancha de impresiïn varïa segïn la posiciïn del haz lïser con respecto a los lugares de la zona de grabado a tratar, lo que conduce potencialmente a grabar zonas no uniformes que se deberïan evitar.

Otra desventaja adicional de dicho sistema de grabado por lïser directo (que caracteriza asimismo el planteamiento descrito en la solicitud internacional nïmero WO 97/48555 A1) se encuentra en el hecho de que los datos utilizados para controlar el dispositivo de grabado por lïser se basan esencialmente en datos grïficos vectorizados. Esto implica que los tiempos de grabado aumentarïn con la complejidad del diseïo, como se ha descrito en Deinhammer2006.

En la solicitud internacional nïmero WO 2005/002869 A1 y en el artïculo relacionado de Messrs. Harald Deinhammer, Franz Loos, Daniel Schwarzbach y Peter Fajmann titulado "Direct Laser Engraving of Intaglio Printing Plates" (Grabado por lïser directo de planchas de calcografïa) , Proceedings de SPIE, volumen 5310, 2004, pïgs. 184-193 (denominado en lo sucesivo Deinhammer2004) se puede encontrar ademïs una descripciïn adicional con relaciïn al grabado directo por lïser de planchas de calcografïa. Segïn la solicitud internacional nïmero WO 2005/002869 A1, la plancha de impresiïn, que estï fabricada o tiene una capa exterior que consiste en bronce o en una aleaciïn del mismo, se graba directamente mediante lïser y, una vez completamente grabada, se somete a un proceso de limpieza para eliminar los residuos fundidos del proceso de grabado por lïser, cuyo proceso de limpieza implica un tratamiento quïmico en un baïo quïmico de soluciïn ïcida, antes de ser, por ïltimo, pulida y cromada. Se puede realizar una limpieza previa con hielo seco de la superficie de la plancha de impresiïn grabada pulverizando peletes macizos de diïxido de carbono antes del tratamiento quïmico de la plancha grabada (vïase de nuevo Deinhammer2006) . El tratamiento quïmico propuesto, posterior al grabado, de la plancha de impresiïn grabada, asï como la limpieza previa con hielo seco, es mïs bien agresivo y puede conducir a una degradaciïn de los grabados calcogrïficos deseados si no se controla y se lleva a cabo apropiadamente. El procesamiento posterior al grabado por limpieza previa con hielo seco y el tratamiento con soluciïn ïcida son ademïs perjudiciales, dado que podrïan conducir a la grabaciïn de zonas no uniformes y a la falta de repetibilidad, a saber, diferencias entre dos planchas de calcografïa producidas a partir de un mismo diseïo.

La solicitud internacional nïmero WO 03/103962 A1, a nombre de la presente firma solicitante, describe un planteamiento diferente para la fabricaciïn de planchas grabadas para la producciïn de planchas de calcografïa. Aunque el diseïo calcogrïfico a grabar se concibe en un sistema de diseïo asistido por ordenador que utiliza grïficos vectorizados y/o grïficos de mapas de bits, el diseïo calcogrïfico final se convierte en el llamado mapa de profundidades que consiste bïsicamente en datos de pïxel tridimensionales representativos de los patrones de calcografïa a grabar y en los que la “intensidad”... [Seguir leyendo]

1. Un mïtodo para fabricar planchas de calcografïa para la producciïn de papeles de seguridad, en el que se utiliza un haz lïser (2) para grabar patrones de calcografïa (3, 3.1, 3.2, 3.3) directamente en la superficie de un soporte de plancha de impresiïn (1) , especialmente metïlico, que se puede grabar por lïser, caracterizado porque el grabado por lïser del soporte de plancha de impresiïn (1) se lleva a cabo capa a capa en varias etapas de grabado individuales realizadas una despuïs de la otra, en coincidencia, de manera que dichos patrones de calcografïa se graban gradualmente en la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) hasta profundidades de grabado deseadas, siendo dicha superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) limpiada de residuos del proceso de grabado por lïser, a continuaciïn de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas.

2. El mïtodo segïn la reivindicaciïn 1, en el que cada etapa individual de grabado da como resultado una eliminaciïn selectiva de una capa de material del soporte de plancha de impresiïn (1) , cuyo grosor no excede un valor mïximo preseleccionado, preferentemente entre 10 y 15 !m.

3. El mïtodo segïn la reivindicaciïn 1 ï 2, en el que, al menos, parte de dichos patrones de calcografïa estïn grabados hasta una profundidad de, al menos, 80 !m.

4. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la limpieza de la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) , a continuaciïn de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas, se realiza mecïnicamente.

5. El mïtodo segïn la reivindicaciïn 4, en el que la limpieza de la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) , a continuaciïn de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas, se realiza mediante una brocha rotatoria (9) que es desplazada sobre la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) , a continuaciïn de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas.

6. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada etapa de grabado implica un grabado de pïxel a pïxel del soporte de plancha de impresiïn (1) basïndose en datos de pïxel tridimensionales de un mapa de profundidades de grabado de dichos patrones de calcografïa.

7. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una unidad de grabado por lïser (4) que produce un haz lïser (2) , que estï dirigido hacia la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , es desplazada durante cada etapa individual de grabado desde una posiciïn inicial hasta una posiciïn final sobre la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , y en el que la limpieza de la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) se realiza mientras la unidad de grabado por lïser (4) , que estï inoperativa, vuelve a ser desplazada desde la posiciïn final hasta la posiciïn inicial.

8. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho soporte de plancha de impresiïn

(1) estï montado sobre la periferia de un cilindro de soporte (5) que se hace girar delante de una unidad de grabado por lïser (4) desplazable que produce un haz lïser (2) , que estï dirigido hacia la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , cuya unidad de grabado por lïser (4) puede ser desplazada paralela al eje de rotaciïn (O) del cilindro de soporte (5) , en el que la unidad de grabado por lïser (4) es desplazada durante cada etapa individual de grabado desde una posiciïn inicial hasta una posiciïn final paso a paso a lo largo del eje de rotaciïn (O) del cilindro de soporte (5) , para tratar partes anulares sucesivas de la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , y en el que la limpieza de la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) se realiza mientras la unidad de grabado por lïser (4) , que estï inoperativa, vuelve a ser desplazada desde la posiciïn final hasta la posiciïn inicial.

9. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el grabado de la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) se realiza en primer lugar comenzando con los patrones de calcografïa mïs profundos y aïadiendo gradualmente patrones de calcografïa menos profundos durante las etapas de grabado posteriores.

10. El mïtodo segïn la reivindicaciïn 9, en el que un foco de dicho haz lïser (2) se ajusta durante, al menos, una de dichas etapas de grabado individuales.

11. El mïtodo segïn la reivindicaciïn 9, en el que un foco de dicho haz lïser (2) no se ajusta durante dichas etapas de grabado individuales y en el que el grabado de la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) se descompone en una pluralidad de fases de grabado, comprendiendo cada una de ellas una o mïs etapas de grabado individuales, por lo que solamente parte de los patrones de calcografïa (3.1, 3.2, 3.3) deseados se graban durante cada fase de grabado.

12. El mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ïngulo de incidencia del haz lïser (2) con respecto a la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) permanece constante por todo el proceso de grabado.

13. Un sistema de grabado por lïser para llevar a cabo el mïtodo segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un elemento de soporte (5) sobre el que estï montado dicho medio de plancha de impresiïn (1) que se puede grabar por lïser, una unidad de grabado por lïser (4) que produce un haz lïser (2) , que

estï dirigido hacia la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , para grabar dicha superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) capa a capa en varias etapas de grabado individuales, y una unidad de limpieza (6) para limpiar la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) y eliminar los residuos de la misma, a continuaciïn de cada etapa individual de grabado, y entre las mismas.

14. El sistema de grabado por lïser segïn la reivindicaciïn 13, en el que dicho soporte de plancha de impresiïn (1) estï montado sobre la periferia de un cilindro de soporte (5) que actïa como dicho elemento de soporte, cuyo cilindro de soporte (5) se hace girar delante de dicha unidad de grabado por lïser (4) , cuya unidad de grabado por lïser (4) puede ser desplazada paralela al eje de rotaciïn (O) del cilindro de soporte (5) .

15. El sistema de grabado por lïser segïn la reivindicaciïn 14, en el que la unidad de grabado por lïser (4) puede ser desplazada durante cada etapa individual de grabado desde una posiciïn inicial hasta una posiciïn final paso a paso a lo largo del eje de rotaciïn (O) del cilindro de soporte (5) , para tratar partes anulares sucesivas de la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) , y en el que dicha unidad de limpieza (6) es operativa mientras la unidad de grabado por lïser (4) , que estï inoperativa, vuelve a ser desplazada desde la posiciïn final hasta la posiciïn inicial.

16. El sistema de grabado por lïser segïn cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que dicha unidad de grabado por lïser (4) y dicha unidad de limpieza (6) estïn montadas en un armazïn comïn que puede ser desplazado con respecto a la superficie del soporte de plancha de impresiïn (1) .

17. El sistema de grabado por lïser segïn cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que dicha unidad de limpieza (6) comprende una brocha giratoria (9) que se puede poner en contacto con la superficie del soporte grabado de plancha de impresiïn (1) , para eliminar mecïnicamente residuos de dicho soporte grabado de plancha de impresiïn (1) .