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TWI526333B - 使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法 - Google Patents

使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法 Download PDF

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TWI526333B
TWI526333B TW101101180A TW101101180A TWI526333B TW I526333 B TWI526333 B TW I526333B TW 101101180 A TW101101180 A TW 101101180A TW 101101180 A TW101101180 A TW 101101180A TW I526333 B TWI526333 B TW I526333B
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大衛Ａ 瑞屈亞
約瑟Ｈ 布萊爾
里安Ｗ 維斯特
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麥克達米德印刷解法公司
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Description

使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法
本發明主要係關於熱處理樹脂積層之方法，以產生最適印刷用之柔性立體圖像印刷元件。
柔性印刷版為具有在開放區域上方突起之成像元件的立體印刷版。一般而言，這種版有些柔軟，並且具有足夠的可撓性來包圍印刷滾筒，並且足以耐用百萬次的複製。此類版子可對印刷機提供許多優點，主要是基於其耐用性及其易於製作。
柔性印刷一般常用於大量操作。柔性印刷可用來印刷在許多種基材上，例如紙張、紙板原料、瓦楞紙板、薄膜、箔及積層。報紙及雜貨袋為主要的例子。粗糙表面及伸縮薄膜只能夠藉由柔性印刷來便宜的印刷。瓦楞紙板一般係包括一種波浪狀的介質，其通常是被稱為「溝紋」的皺褶狀或多溝槽紙板鄰接於被稱為「襯墊」的扁平紙張或類似紙張的薄層。典型的瓦楞紙板結構係包括夾在兩個襯墊層之間的一個溝紋層。其它實施例可包括多層的溝紋和/或襯墊。溝紋內層提供瓦楞紙板結構上的剛性。由於瓦楞紙板被用於包裝，並且被用來做成盒子和容器，形成瓦楞紙板外部表面的襯墊層通常會被印刷包裝用的識別資訊。由於底下溝紋層的不均勻支撐，經常使得外部的襯墊層有些許的壓痕。
當在瓦楞紙板基材上進行印刷時，可能會面臨發生所謂的「波浪紋」(亦被稱為「條紋」或「線條紋」或「洗衣板紋」)印刷效應。當印刷於瓦楞紙板外表面上的襯墊層時，在瓦楞紙板組裝好之後，可能會發生波浪紋。波浪紋效應可看見暗色印刷區域(亦即較高密度帶)與淡色印刷區域(亦即較低密度帶)交替出現，其係對應於下方瓦楞紙板的溝紋結構。暗色印刷係發生在支撐襯墊層之印刷表面的皺褶式內層結構的最外層部分。在具有之色調或色澤數值係代表整個區域一部分的印墨區域的印刷影像區域以及印墨覆蓋較完整之印刷影像區域時，波浪紋效應可能較為明顯。當以使用數位化流程所產生的柔性印刷元件來進行印刷時，這種波浪紋效應通常會因為數位製程所產生圓點的形狀而變得更顯著。此外，提高印刷壓力不會去除波浪紋，並且所提高的壓力會造成對瓦楞紙板基材的破壞。因此，當在瓦楞紙板基材上進行印刷時，需要其它方法來降低波浪紋效應。
由製造商所提供的典型柔性印刷版是一種多層式的物品，其依序是背襯層或支撐層；一或多個未曝光的光可硬化層；選擇性的保護層或隔離膜(slip film)；及通常一層保護的覆蓋片。
支撐片或背襯層係用來提供印刷版支撐。支撐片或背襯層可以由透明或不透明的材料形成，如紙張、纖維素薄膜、塑膠或金屬。較佳的材料包括由合成聚合物材料如聚酯、聚苯乙烯、聚烯烴、聚醯胺等所構成之薄片。一般而言，最廣泛使用的支撐層為聚對酞酸乙二酯的可撓性薄膜。這種支撐片也可以選擇性地包括黏著層，以更能確保其對光可硬化層的黏附。選擇性地，也可以在支撐層和一或多個光可硬化層之間提供消暈層。光量層係用於使光可硬化樹脂層非影像區域內的UV光散射所造成的暈光作用降至最低。
光可硬化層可包括任何一種已知的光聚合物、單體、起始劑、反應性或非反應性稀釋劑、填料及染料。「光可硬化」乙詞係指回應光化輻射而進行聚合、交聯或任何其它熟化或硬化反應之組成物，而使得材料未經曝光的部分可以選擇性的分離並且從已曝光(硬化)的部分移除，而形成硬化材料的三維或立體圖像。較佳之光可硬化材料包括彈性體化合物、具有至少一個乙烯端基之乙烯不飽和化合物、及光起始劑。光可硬化材料的實例曾揭露於Goss等人之歐洲專利申請書0 456 336 A2及0 640 878 A1號，Berrier等人之英國專利1,366,769號、美國專利5,223,375號，MacLahan之美國專利3,867,153號，Allen之美國專利4,264,705號、Chen等人之美國專利4,323,636、4,323,637、4,369,246及4,423,135號，Holden等人之美國專利3,265,765號、Heinz等人之美國專利4,320,188號，Gruetzmacher等人之美國專利4,427,759號，Min之美國專利4,622,088號及Bohm等人之美國專利5,135,827號中，每一篇主題內容之全文以引用的方式併入本文。可以使用一個以上的光可硬化層。
光可硬化材料一般係在至少某些光化波長範圍內經由自由基聚合反應來進行交聯(熟化)及硬化。在本文中，光化輻射是能夠使光可硬化層聚合、交聯或硬化之輻射。光化輻射包括例如放大(例如雷射)及非放大的光線，特別是在UV及紫光波長區域內。一種常用的光化輻射源為汞弧燈，雖然習於本技術領域者一般也知道其它的光源。
隔離膜是一種薄層，其可保護感光聚合物不受灰塵所害，並且提高其處理的容易性。在傳統的(「類比」)製版方法中，隔離膜對UV光是透明的。在此方法中，印表機將覆蓋片從印刷胚板上脫除，並且在隔離膜層的頂端放置負片。接著以UV光透過負片的方式使印刷版及負片接受整片曝光(flood-exposure)。曝露在光線下的區域將熟化或是硬化，並且未曝光區域被移除(顯影)而在印刷版上產生立體圖像。
在「數位」製版或「直接製版」的方法中，係藉由儲存在電子資料夾中的影像來引導雷射，並且在數位(亦即雷射剝蝕)光罩層中用來產生原位負片，該層一般為已被改質之隔離膜，其包括不透輻射之材料。接著雷射可剝蝕層的部分係藉由將光罩層曝露在所選擇波長及雷射功率之雷射輻射之下而予以剝蝕。雷射可剝蝕層的實例曾揭露於例如Yang等人之美國專利5,925,500號及Fan之美國專利5,262,275及6,238,837號中，每一篇主題內容之全文以引用的方式併入本文。
在成像之後，將感光印刷元件顯影，以去除光可硬化材料層未聚合的部分，並且揭露出已硬化之感光印刷元件中的交聯立體圖像。顯影的典型方法包括以各種不同的溶劑或水沖洗，通常會伴隨著使用刷子。其它用來熱顯影的可能性係包括使用氣刀或者是熱加上吸墨紙(亦即熱顯影)。熱顯影的優點是在顯影之後不需要額外的乾燥步驟，因而能夠使得由製版至印刷的時間變得更快。
熱顯影方法係藉由加熱的方式來處理光聚合物印刷版；利用硬化和未硬化光聚合物之間的熔點差異來顯現潛在的圖像。此方法的基本參數已為人所知，如同在美國專利7,122,295、6,773,859、5,279,697、5,175,072及3,264,103及WO 01/88615、WO 01/18604及EP 1239329中所述，其教示內容之全文以引用的方式併入本文。這些方法可以不需使用顯影溶劑，亦不需為了去除溶劑而耗費冗長的版乾燥時間。這些方法的速度及效率可使其用於製造重視快速印刷周期及大量印刷之報紙及其它出版品所用之柔性印刷版。
為了使印刷版能夠熱顯影，光聚合物之組成必須使得已硬化和未硬化聚合物之間的熔點存在實質上的差異。精確的說，這種差異須使得光聚合物在加熱時能夠產生圖像。未硬化的光聚合物(亦即光聚合物未與光化輻射接觸的部分)將熔解和/或實質上軟化，而硬化的光聚合物則是仍維持固態，並且在所選擇的溫度下仍完整無損。因此，熔點的差異可使得未硬化光聚合物被選擇性的移除，因而產生所需的圖像。
之後，未硬化的光聚合物可以被軟化和/或熔解，並且移除。在大多數的情況下，加熱的印刷元件係與吸收材料接觸，該材料可吸收或者是去除軟化和/或熔解的未硬化光聚合物。此種移除程序一般被稱為「吸墨」。
所得之表面，在顯影之後，具有複製被印刷影像之立體圖案，並且通常同時包括固體區域及包含複數個凸紋印刷圓點之圖案區域。在立體圖像被顯影之後，立體圖像印刷元件可以裝置在印刷機上並且開始印刷。
在所有因素中，印刷圓點的形狀及凸紋深度尤其對於印刷影像的品質會有所影響。使用柔性印刷版很難印刷出小的圖形元件，如微細的點、線甚至文字，同時又要維持開放式的反向文字及陰影。在影像最淡的區域中(通常被稱為高亮度部分)，影像密度係以連續色調影像之網目屏圖像中的圓點總面積來代表。對於調幅(AM)屏蔽而言，其牽涉將位於固定週期格點上的複數個網目圓點收縮成非常小的尺寸，高亮度部分的密度係以圓點的面積來代表。對於調頻(FM)屏蔽而言，網目圓點的尺寸一般是維持在某些固定的數值，並且隨機或假隨機置放的圓點數目代表了影像的密度。在兩種情形中，必須印刷非常小尺寸的圓點以充分代表高亮度區域。
要在柔性印刷版上維持小圓點是非常困難的，這是因為製版方法本質的緣故。在使用UV-不透明光罩層之數位製版方法中，光罩和UV曝光的組合會產生一般為圓錐形的凸紋圓點。這些圓點中的最小圓點很容易在處理過程中被移除，其意味著在印刷期間沒有印墨被轉移到這些區域(圓點沒有被「固定」在印刷版和/或印刷機上)。換句話說，如果圓點在加工過程中能存留，它們在印刷機上也很容易被破壞。例如，在印刷期間，小圓點通常會重疊和/或部分斷開，而造成印墨過量或者是沒有印墨可轉移。
此外，光可硬化樹脂組成物通常係在曝露於光化輻射的情況下經由自由基聚合反應而硬化。然而，硬化反應可以被氧分子抑制，其通常係溶解於樹脂組成物中，因為氧會扮演自由基捕捉劑的角色。因此，希望能夠在影像曝光之前，從樹脂組成物中將氧移除，而使得光可硬化樹脂組成物能夠更快速及均勻的硬化。
在本領域，已有各種不同去除溶解氧的方法被開發出來。例如，為了置換出溶解的氧氣，可在曝光之前將感光樹脂版置於惰性氣體如二氧化碳氣體或氮氣環境中，以移除溶解的氧。這種方法已知的明顯缺點是它很不方便且繁複，並且為了置放設備需要大的空間。此外，如同以下將要詳細討論的內容，此方法在熱顯影之數位印刷元件中，尚未發現是特別有效的。
另一種方法是涉及將印刷版施以光化輻射的初步曝光(亦即「無網曝光」)。在無網曝光期間，使用的是低強度「預先曝光」劑量的光化輻射，以便於印刷版在接受更高強度主要曝光劑量的光化輻射之前使樹脂敏化。無網曝光係施用於整個版區域，並且是一種短時間、低劑量的曝光，其可降低氧的濃度，因而抑制印刷版(或其它印刷元件)的光聚合反應，並且幫助維持在印刷版成品上的微細形體(亦即高亮度圓點、微細的線、獨立的圓點等)。然而，這種預敏化步驟也可能會造成陰影色調的填入，因而降低影像之網目色調範圍。
無網曝光需要特殊條件以只限於抑制溶解氧，如曝光時間、照射光強度等。此外，也有研究提出選擇性的初步曝光，如同例如Roberts等人之美國專利公開號2009/0043138中所討論，該案內容之全文以引用的方式併入本文。
其它研究則是涉及單獨使用特殊的印刷版配方，或者是與無網曝光組合，如Kawaguchi之美國專利5,330,882號，該案內容之全文以引用的方式併入本文，其係建議使用單獨的染料，將其加入樹脂中，以吸收由主要光起始劑吸收後所移除波長至少為100奈米之光化輻射。Sakurai之美國專利4,540,649號，其全文以引用的方式併入本文，係描述一種光可聚合組成物，其含有至少一種水溶性聚合物、光聚合反應起始劑及N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-烷氧甲基丙烯醯胺或N-烷氧甲基甲基丙烯醯胺和三聚氰胺衍生物之縮合反應產物，依發明人所述，其不需預先曝光調節，並且生成一種化學及熱穩定之印刷版。
然而，所有方法在產生具有優異圓點結構之立體圖像印刷元件方面仍有所不足，特別是當其是設計用於印刷瓦楞紙板基材時。此外，當立體圖像接受熱顯影步驟時，上述所有方法也未能顯現出其能夠產生具有優異圓點結構之立體圖像印刷元件。
當在溶劑中顯影時，主要考量為溶劑是否能夠在結合適當機械攪拌的情況下，膨脹並且分散/溶解未硬化之光聚合物及所伴隨的阻隔層，而產生沒有沾染物、表面缺陷或其它製版產業常見不需要的溶劑現象之乾淨印刷版。
相反地，熱顯影印刷版有時需要其它的考量。當以傳統方式(亦即在空氣中)進行數位印刷版曝光時，其已被認為無論是接受溶劑顯影方法或者是熱顯影方法皆是可通用的，使用的是相同的基質樹脂配方。已知類比式熱顯影本身較具挑戰性，通常需要利用新穎的隔離膜或樹脂本身獨特的性質，例如非常高的熔融流動指數。
因此，需要有一種用於製備可接受熱顯影方法處理之立體圖像印刷元件的改良方法。
也需要一種改良的立體圖像印刷元件，其包含改良之凸紋結構，該結構包括可在各種不同基材上展現優異印刷性能之印刷圓點。
本發明一般係關於具有有利於印刷之控制性架構(亦即扁平頂面、陡峭肩斜角)之圓點的數位印刷版，其能夠進行熱處理而不會對印刷版品質或印刷性能造成損害。
本發明亦提供了一種經由相同曝光技術來曝光及處理類比印刷版之方式，其亦可進行熱處理，而不會對材料品質或印刷性能造成損害。
本發明的目的之一係提供一種熱顯影數位立體圖像印刷元件之改良方法。
本發明的另一個目的是提供一種熱顯影類比立體圖像印刷元件之改良方法。
本發明的另一個目的是提供一種熱顯影立體圖像印刷版之改良方法，該印刷版可產生具有平坦頂面及陡峭肩斜角之印刷圓點。
本發明還有另一個目的是提供一種立體圖像印刷元件的成像及顯影方法，當其印刷於瓦楞紙板基材上時，可提供良好的結果。
本發明的另一個目的是產生一種立體圖像印刷版，當印刷於瓦楞紙板基材上時，其可降低印刷波浪紋。
本發明的另一個目的是產生一種立體圖像印刷元件，其包含在印刷表面、邊緣清晰度、肩斜角、圓點深度及高度等方面具有優異圓點結構之印刷圓點。
本發明的另一個目的是提供在印刷元件上之圓點形狀及結構，其為高度抗印刷波紋。
本發明還有另一個目的是控制立體圖像印刷元件之印刷表面的表面粗糙度。
本發明人已發現，藉由加熱方式來處理之印刷版的一項特徵是固體區域和圓點頂端，以及印刷版的底板皆同時具有較高的表面粗糙度。這是因為，在熱處理期間，「吸墨」無法去除所有的光聚合物。總是有少量的聚合物殘留在版上，在凸紋元件及印刷版底板上亦同。吸墨材料的紋理通常會轉移至這些殘留的光聚合物中。在印刷版的底板區域，這種獨特的圖案只有裝飾效果。然而，在凸紋元件上，這種紋理可能會造成問題。如果紋理的粗糙度過高，它可能會實際轉印圖案至印刷表面而影響印刷品質，導致通常被描述為斑點或針孔的大量印刷缺陷，以及降低固態印墨密度(SID)的大量印刷缺陷。這些缺陷一般會降低由具有過高粗糙度之印刷版所製成之印刷物品的品質，減少顏色的鮮活性，並且使其很難達到一致的顏色再現。
版表面粗糙度的某些程度將有利於印刷性能，但是過高的粗糙度可能會具有上述的負面效應。「過高的」版表面粗糙度之定義會隨著許多因素而改變，包括被印刷的基材，印墨的特性，及在每一個圖像上所使用的印墨量。一般而言，本發明人已發現：為達到良好且均勻的固體印墨覆蓋，所需的版表面粗糙度係小於2000奈米(Ra)，較佳之版表面粗糙度係小於1200奈米，並且最佳之版表面粗糙度係小於800奈米。
為此，在一個較佳實施例中，本發明一般係關於一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層以及置放於該至少一層光可硬化層頂端之雷射可剝蝕光罩層，此方法包括步驟為：
(a)藉由選擇性剝蝕該雷射可剝蝕光罩層在該至少一層光可硬化層的表面上產生圖像的方式，以使得該至少一個光可硬化層成像；
(b)將一層氧氣阻隔膜積層於雷射剝蝕光罩層的頂端；
(c)透過該氧氣阻隔膜及光罩層將該印刷胚板曝露於一或多種光化輻射源的光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化部分的該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層被交聯和硬化的部分為未被光罩層覆蓋的部分，因而產生立體圖案；
(d)由雷射剝蝕光罩層的頂端去除氧氣阻隔膜；以及
(e)將印刷胚板予以熱顯影以去除雷射剝蝕光罩層及光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖案；其中在曝光步驟期間，氧氣阻隔膜的存在產生了具有所需特徵之印刷圓點。
在另一個較佳實施例中，本發明一般係關於一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層，此方法包括步驟為：
a)將一層氧氣阻隔膜積層於光可硬化層的頂端；
b)在氧氣阻隔膜的頂端置放所需立體圖像之負片；
c)透過該氧氣阻隔膜及負片將該印刷胚板曝露於光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層的交聯和硬化係在未受負片覆蓋的區域內進行，因而產生所需的立體圖像；
d)由該至少一層光可硬化材料層的頂端去除氧氣阻隔膜及負片；以及
e)將印刷胚板予以熱顯影以去除光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖像；其中在曝光步驟期間，氧氣阻隔膜的存在產生了具有所需特徵之複數個印刷圓點。
負片本身也可作為氧氣阻隔膜。如果在這種情況下，接著必須將負片積層於該至少一層光可硬化層之上，並且不需要分離氧氣阻隔膜。在此情況下，所需圖像可藉由將一種輻射不透明材料噴墨至氧氣阻隔膜的方式來產生，因此它本身也可作為負片。
本發明之發明人已發現，印刷圓點的形狀與結構對於其印刷方式有很明顯的影響。對於數位立體圖像印刷元件而言，其特別真確。本發明之發明人也確認了在使用熱顯影方法時所必須強調的特別考量，以提供一種包括具有扁平頂面及陡峭肩斜角之凸版印刷圓點的凸紋表面。
本發明之發明人已發現，在印刷版曝光期間降低氧氣抑制之影響同時維持製造高品質熱處理印刷版所必需的物理性質是有好處的。
本發明一般係關於將阻隔膜積層於經蝕刻之數位印刷版或者是可經由類比方法成像之未塗布印刷版的表面上之方法。接著將印刷版予以熱加工，以去除未硬化的光聚合物，因而產生了凸版印刷版。薄膜的功能係用來作為氧氣阻隔層，其可改變印刷版上所形成圓點的形狀。使用這種阻隔層的結果是得以控制硬化機制，而能發生以下情形：
1)形成的圓點沒有氧氣抑制的限制效應，而得到扁平的頂面及陡峭的肩斜角；
2)硬化速率被控制在可維持最適的逆向深度並且未大量加寬肩斜角；
3)所得之薄膜積層可使熱處理期間所產生的過高表面粗糙度最小化；
4)所得之薄膜能夠使類比印刷形式的熱處理比現存的類比式印刷版結構的熱處理更為有效率，因為薄膜在處理之前已被移除。
本發明利用並結合以積層膜作為氧氣阻隔層的前述優點，令人驚訝的發現：積層熱處理的印刷版與標準熱處理的印刷版相比，其在印刷研究方面的表現更好，曝光於惰性氣體介質中亦同，其呈現出較少的網點增大，以及較乾淨的固體及雙面印刷。
在一個較佳實施例中，本發明一般係關於一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層以及置放於該至少一層光可硬化層頂端之雷射可剝蝕光罩層，此方法包括步驟為：
(a)藉由選擇性剝蝕該雷射可剝蝕光罩層在該至少一層光可硬化層的表面上產生圖像的方式，以使得該至少一個光可硬化層成像；
(b)將一層氧氣阻隔膜積層於雷射剝蝕光罩層的頂端；
(c)透過該氧氣阻隔膜及光罩層將該印刷胚板曝露於一或多種光化輻射源的光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化部分的該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層被交聯和硬化的部分為未被光罩層覆蓋的部分，因而產生立體圖案；
(d)由雷射剝蝕光罩層的頂端去除氧氣阻隔膜；以及
(e)將印刷胚板予以熱顯影以去除雷射剝蝕光罩層及光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖案；其中氧氣阻隔膜的存在產生了具有所需幾何參數之印刷圓點。
印刷圓點所需的幾何參數主要為陡峭的肩斜角、圓點表面的平坦性、足夠的圓點間凸紋深度、圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度、低表面粗糙度及其組合中的一或多項。可以藉由使用本文所述之方法來操控印刷圓點之所得形狀，以使得印刷達到最適化。
本發明之發明人已發現一種特殊的幾何特徵組合可界定柔版印刷圓點形狀，其可產生優異的印刷性能，如第7圖中所示。這些幾何參數包括，但非侷限於：(1)圓點表面的平坦性；(2)圓點的肩斜角；(3)圓點之間的凸紋深度；以及(4)圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度。這些幾何參數在相關的專利案件中有更詳細的描述，如Recchia之申請案12/571,523號及Recchia等人之申請案12/660,451號，其全文以引用的方式併入本文。然而，這些幾何參數在熱顯影方法所產生之印刷圓點的最適印刷上的特殊用途，在過去並未被仔細研究。
首先，圓點的肩斜角已被發現是印刷性能的一項良好預測指標。圓點肩部的角度係如同第8圖所定義，其為圓點頂面和側面所形成之夾角θ。在極端的情況下，垂直圓柱將具有90°的肩斜角，但是在實務上，大多數柔版圓點所具有的角度是要低得多，通常是接近45°而非90°。
肩斜角也可以隨著圓點大小的變動而改變。例如在1-15%範圍內的小圓點，可具有大的肩斜角，然而較大的圓點例如大於約15%的圓點則是呈現出較小的肩斜角。對於所有的圓點而言，希望其儘可能具有最大的肩斜角。在一個實施例中，所需的特徵包括陡峭的肩斜角，並且每一個複數圓點之肩斜角係使整體肩斜角大於約50°，較佳係大於約70°。
在肩斜角方面有兩種競爭性的幾何侷限--圓點穩定性及壓印靈敏度。大的肩斜角會使得壓印靈敏度降至最低，並且在印刷機上提供最寬廣的操作範圍，但代價是圓點穩定性及耐用性。相反的，較低的肩斜角可改善圓點穩定性但是使得圓點對於印刷機的壓印更為敏感。在本文中所使用的圓點肩斜角乙詞係指由與圓點頂面相切之水平線及代表相鄰之圓點側壁的線條相交所形成之夾角。
在另一個實施例中，所需的特徵包括圓點表面的平坦性。圓點頂面的平坦性可以橫跨圓點頂面之曲率半徑r t 來量測，如第10圖所示。圓點頂面所具有的平坦性較佳係使得圓點頂面之曲率半徑大於該至少一層光可硬化材料的總厚度，更佳是該至少一層光可硬化材料之厚度的兩倍，並且最佳是大於該光聚合物層總厚度的三倍。平坦圓點表面較佳是在整個色調範圍內。最佳是平坦圓點表面，甚至圓點都在高亮度(亦即0-10%色調)範圍內。
在另一個實施例中，印刷圓點所需的特徵為低表面粗糙度，並且凸版印刷圓點之頂面的表面粗糙度係小於約2000奈米，較佳係小於約1250奈米，並且最佳係小於800奈米。
在另一個實施例中，印刷圓點所需的特徵為圓點之間充分的凸紋深度，並且印刷元件之圓點高差大於約9%的整個版高差，較佳係大於約12%的整個版高差。版高差係表示印刷版的底板和固體凸紋表面之頂面之間的距離，如第9圖所示。例如，0.125英吋厚的印刷版一般係製成具有0.04英吋的高差。然而，版高差通常遠大於色調區塊中圓點之間的高差(亦即「圓點高差」)，其結果為在色調區域內的圓點緊密。在色調區域內圓點之間的低高差係代表這些圓點具有良好的支撐結構，但是可能會在印刷期間因為印墨累積在版上甚至填入圓點之間的區域而造成問題，造成圓點連接或者是骯髒印刷。本發明人已發現：較深的圓點高差可以明顯降低這個問題，使得印刷運轉的時間更長，同時更少操作干擾，這種能力通常被稱為「較潔淨的印刷」。
在另一個實施例中，所需的特徵為圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度。一般較佳的情況是圓點邊緣輪廓清楚且界限明確。這些界限明確的圓點邊緣可將圓點的「印刷」部分和「支撐」部分良好的分隔出來，使得圓點和基材在印刷期間能有更一致的接觸面積。邊緣銳度可以定義為曲率半徑(在圓點肩部與頂面交會處)r e 相對於圓點頂面或印刷表面的寬度p之比率，如第11圖中所示。對於真正圓頂的圓點而言，很難定義出精確的印刷表面，因為並沒有一般所認知的真正邊緣，並且r e :p可以達到50%。相反地，尖銳邊緣的圓點將具有非常小的r e 值，並且r e :p會趨近於0。實務上，r e :p以小於5%為較佳，r e :p最佳係小於2%。
有許多種材料可用於阻隔膜層。本發明人已找出可產生有效阻隔層的三種性質，包括光學透明度、低厚度及抑制氧氣輸送。抑制氧氣輸送的量測係以低氧氣擴散係數來表示。氧氣阻隔膜的氧氣擴散係數一般係小於6.9×10-9平方公尺/秒，更佳係小於6.9×10-10平方公尺/秒，並且最佳係小於6.9×10-11平方公尺/秒。
針對熱處理而言，最佳的氧氣阻隔膜為透明薄膜，其可使光散射降至最低。適合用來作為阻隔膜層之材料實例包括聚醯胺、聚乙烯醇、羥烷基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、乙烯與醋酸乙烯酯的共聚合物、兩性互聚物、醋酸丁酸纖維素、烷基纖維素、縮丁醛、環化橡膠及前述一或多種之組合。此外，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯及類似的透明薄膜也可以用來作為阻隔膜。在一個較佳實施例中，阻隔膜層包含聚丙烯薄膜或聚對酞酸乙二酯薄膜。有一種特佳的阻隔膜為取自富士軟片公司的 Final Proof接收片薄膜。
阻隔膜必須儘可能的薄，以符合薄膜及薄膜/光聚合物版組合在處理上的結構需求。阻隔膜的厚度以介於約1和100微米之間為較佳，又以介於約1和20微米之間的厚度為最佳。
阻隔膜必須具有充分的光學透明度，使得薄膜不會將用於使感光印刷胚板曝光的光化輻射有不好的吸收或者是偏斜。因此，阻隔膜的光學透明度較佳至少為50%，又以至少75%為最佳。
阻隔膜必須充份的阻隔氧氣擴散，使其能夠在曝光於光化輻射的期間，有效地限制氧氣擴散進入光可硬化層中。本發明人已確認，當依照本文所述方式使用時，上述所提之阻隔膜材料在上述所提之厚度範圍內，可以實質限制氧氣擴散進入光可硬化層中。
在本發明的另一個實施例中，阻隔膜包含一個平滑的奈米薄膜，其粗糙度係小於100奈米。在這個實施例中，印刷版的平均表面粗糙度被控制成小於約100奈米。
可使用典型積層方法中所用的加壓和/或加熱方式將阻隔層積層於印刷版的表面。
適合之熱顯影方法對於本技術領域的人來說，已為一般習知。在一個實施例中，熱顯影步驟包括：
a)當其加熱到溫度為40℃和200℃之間時，藉由將成像及曝光之表面與能夠吸收至少一層光可硬化材料未交聯部分之吸收層接觸的方式，使印刷元件的成像及曝光表面上之未交聯聚合物軟化；
b)將該至少一層光可硬化材料加熱到溫度為40和200℃之間，並且使至少一層光可硬化材料的未交聯部分與吸收層接觸，以被該吸收層吸收，以及
c)移除含有至少一層光可硬化層之未交聯部分的該吸收層，因而顯露出立體圖案。
除此之外，阻隔層方法可以用於類比式的結構中，其中阻隔層被積層於含有非紅外線UV吸收隔離膜層之光聚合物樹脂上。接著在阻隔層之上置放負片，並且經由標準的類比製版方法來進行製版。第6圖所顯示的是使用這種方法所得到的清除效果。
更明確的說，在另一個較佳實施例中，本發明一般係關於一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層，此方法包括步驟為：
a)將一層氧氣阻隔膜積層於光可硬化層的頂端；
b)在氧氣阻隔膜的頂端置放所需立體圖像之負片；
c)透過該氧氣阻隔膜及負片將該至少一層光可硬化層曝露於光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層的交聯和硬化係在未受負片覆蓋的區域內進行，因而產生所需的立體圖像；
d)由該至少一層光可硬化層的頂端去除氧氣阻隔膜及負片；以及
e)將印刷胚板予以熱顯影以去除光可硬化層未硬化的部分，並且露出所需立體圖像；其中阻隔膜的存在導致了具有所需特徵之複數個印刷圓點。
負片本身也可作為氧氣阻隔膜。如果在這種情況下，接著必須將負片積層於該至少一層光可硬化層之上，並且不需要分離氧氣阻隔膜。在此情況下，所需圖像可藉由將一種輻射不透明材料噴墨至氧氣阻隔膜上，使其本身亦可作為負片的方式來產生。
為此，在另一個實施例中，本發明一般係關於一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層，此方法包括步驟為：
a)將所需立體圖像之負片積層於至少一層光可硬化材料的頂端；
b)透過該負片將該印刷胚板曝露於光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層的交聯和硬化係在未受負片覆蓋的區域內進行，因而產生所需的立體圖像；
c)由該至少一層光可硬化材料的頂端去除負片；以及
d)將印刷胚板予以熱顯影以去除光可硬化層未硬化的部分，並且露出所需立體圖像，其中負片係作為氧氣阻隔層，其可允許改變所形成凸紋圓點的形狀。
第1圖係描繪數位印刷版的表面粗糙度等級之圖形，該版係經由所列舉的方式進行曝光及處理。由第1圖可看出，數字會隨著方法類型而改變，熱處理通常會產生較高的表面粗糙度數值。事實上，在薄膜積層以及溶劑處理材料的情況下，都可以降低表面粗糙度，視產物而定。令人驚訝的，藉由氮氣所產生的無氧環境並不會使表面硬化改善至可以抵擋在升溫條件下將非編織介質壓入聚合物表面所產生的粗糙化/壓花效果。事實上，當印刷版在氮氣環境中曝光並且接著進行熱處理時，粗糙度會明顯提高。
第2A至2C圖所示為熱顯影印刷版之圓點及背面。當與第2C圖所示的氮氣曝光印刷版相比時，第2B圖所示的積層處理印刷版的背面很清楚的較深、圓點的角度更陡峭，並且表面比氮氣曝光印刷版更為平滑。
表1所示為經由積層及惰性氣體技術進行曝光之熱處理印刷版材料分別在10密耳逆向、15密耳逆向及30密耳逆向情況下的逆向深度。
表1.　經由積層及惰性氣體技術曝光之熱處理版材的逆向深度
如第3A、3B及3C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到之熱處理印刷版線條及背面的比較圖，並且第4A、4B及4C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到之熱處理印刷版的文字比較圖。
所得之清除效果也會影響最後的印刷性能。第5A、5B及5C圖所示為傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得之比較圖，其呈現出在文字銳度和清晰度的明顯差異。
最後，一旦印刷版施以熱處理，立體圖像印刷元件被安裝在印刷機的印刷滾筒上，便能開始印刷。
因此，可得知本文所述之立體圖像印刷元件之製法可產生包含凸紋圓點之立體圖案的立體圖像印刷元件，其配置成可發揮最適印刷功能之形式。此外，經由本文所述之積層方法，可以同時製造出數位及類比之熱顯影印刷版，其具有可得到立體圖像之凸紋圓點的最適化幾何特徵，以產生所需的結果。
為了完全了解本發明，可結合附圖參考以下描述，其中：
第1圖係描繪數位印刷版的表面粗糙度數值之圖形，該版係經由各種不同技術進行曝光及處理。
第2A、2B及2C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到5%、20%及50%之熱處理印刷版圓點的比較圖。
第3A、3B及3C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到之熱處理印刷版線條及背面的比較圖。
第4A、4B及4C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到之熱處理印刷版的文字比較圖。
第5A、5B及5C圖係描繪以傳統熱顯影、積層熱顯影及曝氮熱顯影方法所得到之熱處理印刷版的印刷品質比較圖。
第6圖係描繪使用本發明之積層熱顯影方法在類比印刷版上所可達到的清除效果。
第7圖係描繪有關於產生柔性印刷用之最適圓點的四種圓點形狀度量示意圖。
第8圖係描繪圓點肩斜角θ的量測。
第9圖係描述立體圖像的定義。
第10圖係描繪一種特徵化圓點印刷表面之平坦性的方式，其中p為橫跨圓點頂面的距離，並且r t 為橫跨圓點表面之曲率半徑。
第11圖係描繪一種柔版圓點及其邊緣，其中p為橫跨圓點頂面的距離。其被用於邊緣銳度r e :p的特徵化，其中r e 為圓點肩部與頂面交會處之曲率半徑。

Claims (48)

  1. 一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層以及置放於該至少一層光可硬化層頂端之雷射可剝蝕光罩層，此方法包括步驟為：(a)藉由選擇性剝蝕該雷射可剝蝕光罩層在該至少一層光可硬化層的表面上產生圖像的方式，以使得該至少一個光可硬化層成像；(b)將一層氧氣阻隔膜積層於雷射剝蝕光罩層的頂端；(c)透過該氧氣阻隔膜及光罩層將該印刷胚板曝露於一或多種光化輻射源的光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化部分的該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層被交聯和硬化的部分為未被光罩層覆蓋的部分，因而產生立體圖案；(d)由雷射剝蝕光罩層的頂端去除氧氣阻隔膜；以及(e)將印刷元件予以熱顯影以去除雷射剝蝕光罩層及光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該印刷圓點具有一或多項選自以下之特徵：a)陡峭的肩斜角，其中每一個複數圓點的肩斜角係使得整個肩斜角大於約50°；b)圓點表面的平坦性，其中圓點頂面的平坦度係使得圓點頂面的曲率半徑r t 大於該至少一層光可硬 化層材料之總厚度；c)足夠的圓點間凸紋深度，其中圓點高差大於約9%的整個版高差；d)圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度，其中r e ：p之比率小於5%；以及e)低表面粗糙度，其中複數個凸紋圓點頂面的表面粗糙度係小於約700奈米。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該印刷圓點具有陡峭的肩斜角。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中每一個複數圓點的肩斜角係使得整個肩斜角大於約70°。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該印刷圓點具有圓點表面的平坦性。
  6. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該印刷圓點具有低表面粗糙度。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中複數個凸版印刷圓點之頂面的表面粗糙度係小於約800奈米。
  8. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該印刷圓點具有足夠的圓點間凸紋深度。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中印刷元件的圓點高差大於約12%的整個版高差。
  10. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該印刷圓點具有圓點的邊緣銳度。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中r e ：p之比率小於2%。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中氧氣阻隔膜係選自由聚醯胺、聚乙烯醇、羥烷基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、乙烯與醋酸乙烯酯的共聚合物、兩性互聚物、醋酸丁酸纖維素、烷基纖維素、縮丁醛、環化橡膠及前述一或多種的組合所構成之群組。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中氧氣阻隔膜包含選自由聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯及前述一或多種的組合所構成之透明薄膜。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中氧氣阻隔膜包含聚丙烯薄膜或聚對酞酸乙二酯薄膜。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的厚度係介於約1和100微米之間。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的厚度係介於約1和20微米之間。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的光學透明度至少約50%。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的光學透明度至少約75%。
  19. 如申請專利範圍第1項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-9平方公尺/秒。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-10平方公尺/秒。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-11平方公尺/秒。
  22. 如申請專利範圍第1項之方法，其中使印刷胚板熱 顯影之步驟包括：a)當其加熱到溫度為40和200℃之間時，藉由將成像及曝光之表面與能夠吸收至少一層光可硬化材料未交聯部分之吸收層接觸的方式，使印刷胚板的成像及曝光表面上之未交聯聚合物軟化；b)將該至少一層光可硬化材料加熱到溫度為40和200℃之間，並且使至少一層光可硬化材料的未交聯部分與吸收層接觸，以被該吸收層吸收，以及c)移除含有至少一層光可硬化層之未交聯部分的該吸收層，因而顯露出立體圖案。
  23. 如申請專利範圍第1項之方法，其中印刷胚板不是在惰性環境中成像。
  24. 一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層，此方法包括步驟為：a)將一層氧氣阻隔膜積層於光可硬化層的頂端；b)在氧氣阻隔膜的頂端置放所需立體圖像之負片；c)透過該氧氣阻隔膜及負片將該印刷胚板曝露於光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層的交聯和硬化係在未受負片覆蓋的區域內進行，因而產生所需的立體圖像；d)由該至少一層光可硬化材料的頂端去除氧氣阻隔膜及負片；以及 e)將印刷胚板予以熱顯影以去除光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖像。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該印刷圓點具有一或多項選自以下之特徵：a)陡峭的肩斜角，其中每一個複數圓點的肩斜角係使得整個肩斜角大於約50°；b)圓點表面的平坦性，其中圓點頂面的平坦度係使得圓點頂面的曲率半徑r t 大於該至少一層光可硬化材料之總厚度；c)足夠的圓點間凸紋深度，其中圓點高差大於約9%的整個版高差；d)圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度，其中r e ：p之比率小於5%；以及e)低表面粗糙度，其中複數個凸紋圓點頂面的表面粗糙度係小於約700奈米。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該印刷圓點具有陡峭的肩斜角。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中每一個複數圓點的肩斜角係使得整個肩斜角大於約70°。
  28. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該印刷圓點具有圓點表面的平坦性。
  29. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該印刷圓點具有低表面粗糙度。
  30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中複數個凸版印刷圓點之頂面的表面粗糙度係小於約800奈米。
  31. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該印刷圓點具有足夠的圓點間凸紋深度。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中印刷元件的圓點高差大於約12%的整個版高差。
  33. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該印刷圓點具有圓點的邊緣銳度。
  34. 如申請專利範圍第33項之方法，其中r e ：p之比率小於2%。
  35. 如申請專利範圍第24項之方法，其中氧氣阻隔膜係選自由聚醯胺、聚乙烯醇、羥烷基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、乙烯與醋酸乙烯酯的共聚合物、兩性互聚物、醋酸丁酸纖維素、烷基纖維素、縮丁醛、環化橡膠及前述一或多種的組合所構成之群組。
  36. 如申請專利範圍第24項之方法，其中氧氣阻隔膜包含選自由聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯及前述一或多種的組合所構成之透明薄膜。
  37. 如申請專利範圍第36項之方法，其中氧氣阻隔膜包含聚丙烯薄膜或聚對酞酸乙二酯薄膜。
  38. 如申請專利範圍第24項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的厚度係介於約1和100微米之間。
  39. 如申請專利範圍第38項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的厚度係介於約1和20微米之間。
  40. 如申請專利範圍第24項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的光學透明度至少約50%。
  41. 如申請專利範圍第40項之方法，其中氧氣阻隔膜具 有的光學透明度至少約75%。
  42. 如申請專利範圍第24項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-9平方公尺/秒。
  43. 如申請專利範圍第42項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-10平方公尺/秒。
  44. 如申請專利範圍第43項之方法，其中氧氣阻隔膜具有的氧氣擴散係數小於6.9×10-11平方公尺/秒。
  45. 如申請專利範圍第24項之方法，其中使印刷胚板熱顯影之步驟包括：a)當其加熱到溫度為40和200℃之間時，藉由將成像及曝光之表面與能夠吸收至少一層光可硬化材料未交聯部分之吸收層接觸的方式，使印刷胚板的成像及曝光表面上之未交聯聚合物軟化；b)將該至少一層光可硬化材料加熱到溫度為40和200℃之間，並且使至少一層光可硬化材料的未交聯部分與吸收層接觸，以被該吸收層吸收，以及c)移除含有至少一層光可硬化層之未交聯部分的該吸收層，因而顯露出立體圖案。
  46. 如申請專利範圍第24項之方法，其中印刷胚板不是在惰性環境中成像。
  47. 一種使光可硬化印刷胚板熱顯影之方法，以產生包含複數個凸紋圓點之立體圖案，其中光可硬化印刷胚板包括一個背襯層，其具有至少一層置放於其上的光可硬化層，此方法包括步驟為：a)將所需立體圖像之負片積層於至少一層光可硬化 材料的頂端；b)透過該負片將該印刷胚板曝露於光化輻射之下，以選擇性交聯和硬化該至少一層光可硬化層，其中該至少一層光可硬化層的交聯和硬化係在未受負片覆蓋的區域內進行，因而產生所需的立體圖像；c)由該至少一層光可硬化材料的頂端去除負片；以及d)將印刷胚板予以熱顯影以去除光可硬化層未硬化的部分，並且露出立體圖像，其中負片係作為氧氣阻隔層，其可允許改變所形成凸紋圓點的形狀。
  48. 如申請專利範圍第1項之方法，其中印刷圓點具有一或多項選自以下之特徵：a)陡峭的肩斜角，其中每一個複數圓點的肩斜角係使得整個肩斜角大於約50°；b)圓點表面的平坦性，其中圓點頂面的平坦度係使得圓點頂面的曲率半徑r t 大於該至少一層光可硬化材料之總厚度；c)足夠的圓點間凸紋深度，其中圓點高差大於約9%的整個版高差；d)圓點頂面與圓點肩部交會處的邊緣銳度，其中r e ：p之比率小於5%；以及e)低表面粗糙度，其中複數個凸紋圓點頂面的表面粗糙度係小於約800奈米。
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