专利名称：预曝光凸版图像印刷版的方法
技术领域：
本发明涉及在成影像曝光之前有选择地预曝光光敏印刷元件的方法，以在成影像曝光之前从光敏层除去氧。
背景技术：
柔性版印刷广泛应用于报纸的生产和包装材料的装饰性印刷中。已经开发出光敏印刷版和圆柱形印刷套筒，以满足快速、廉价加工和长时间印刷运行的需求。
固体光固化元件可以是圆柱体或直线片材。光固化元件包括基底，一个或多个光固化层，及通常的保护性覆盖片。保护性覆盖片是由塑料或任何其它可除去的材料形成，这可以保护感光版或光固化元件不受损害，直到其将被使用时。光固化元件可以非强制性选择地包括滑膜(slip film)，位于保护性覆盖片和光固化层之间，以保护感光版不受污染，提高易加工性，并可作为接收油墨层。
使用光敏印刷介质来制造柔性版印刷元件，包括感光版和套筒，大体上如下所述。光敏树脂印刷材料沉积在基底上形成印刷元件。光敏树脂可以以多种方式沉积在基底上，例如，通过挤出，辊涂，热法加工，溶剂浇铸等。本领域技术人员可以容易地实施这些技术。
通过将选择的部分树脂曝光于光化射线下，可在印刷版上形成所需的图像。光敏树脂的选择性曝光可以通过以下实现，例如在光敏层表面上使用成像透明片例如负片，穿过光敏树脂的正面。透明片透不过光化射线的区域防止了正好在透明片下方的光敏层内引发自由基聚合。成像元件的透明区域使得光化射线可以穿透光敏层，引发自由基聚合反应，使这些区域在显影液中不可溶。另外，将光敏层的选择部分曝光于激光器射线或其它聚焦射线束，也可以引发自由基聚合，使这些区域在显影液中不可溶。
利用显影法，例如在适当的溶剂中洗涤或热吸墨(thermalblotting)，可以有选择地除去树脂的未曝光以及由此而未硬化的部分。洗涤可以用多种方法实现，包括刷，喷或浸渍。所得表面具有复制了欲被印刷图像的凸版图形。印刷元件被安装在印刷机上，开始台印刷。
支撑片或衬底层可以由透明或不透明材料形成，例如纸、纤维素膜、塑料或金属。优选的基底材料包括钢、铜或铝片、板或薄片；纸；合成聚合材料制造的膜或片材，例如聚酯，聚苯乙烯，聚烯烃，聚酰胺等。支撑片非强制性选择的包含粘合层，用于更牢固地附着到光固化层上。
光敏层可以包含多种已知材料，例如聚合物，引发剂，反应稀释剂，填料和染料。优选光敏组合物包含弹性体化合物，含有至少一个烯式端基的烯式不饱和化合物和光敏引发剂。在多个专利和公布中描述了这些材料，对于本领域的技术人员而言是熟知的。
本发明的光敏材料应该交联(固化)，从而至少在某些光化波长区域内硬化。此处所说的光化射线是能够在曝光部分引起化学变化的射线。光化射线包括，例如增强的(例如激光)或未增强的光线，特别是在UV和紫光波长区域的光线。优选光化波长区为约320nm～450nm，更优选约355nm～415nm。
如上所述，光敏树脂组合物通常在曝光时通过自由基聚合反应而固化。固化反应受到溶解于树脂组合物中的氧的抑制，因为氧用作自由基净化剂。因此首选在曝光前将溶解的氧从光敏树脂组合物中除去。已经提出了多种方法用于将溶解的氧从光敏树脂组合物中除去。例如，为了使惰性气体通过扩散的方式来取代溶解的氧，光敏树脂组合物在曝光前可以被整夜置于惰性气体(例如二氧化碳或氮)环境中。该方法的缺点在于它需要很长的时间，而且对于必要的机械需要的空间大。
另外，可以给予光敏树脂印刷元件以弱的全面(blanket)“预曝光”，以在将印刷元件进行主要的成影像曝光之前用来消耗溶解的氧。该预曝光的步骤通常被称作“无网高光”(“bump”)曝光。无网高光曝光应用于整个版区域上，是版的短的、低剂量曝光，明显降低了氧，抑制了版(或其它印刷元件)的光聚合作用。没有该预感光步骤，那么成品版上就不会保留细微特征(即亮点，细线，孤立的点等)。但预感光步骤可能导致填充阴影，导致印刷全彩范围显著下降。这在灵敏度非常高，曝光范围小的版的构制中是加剧的(exacerbated)。该方法的其它缺点是无网高光曝光需要特定条件，包括曝光时间，照射线密度等，所以只将溶解的氧抑制。
当无网高光曝光和主曝光之间经过的时间增加时，预感光效果也会减弱。在印刷版的常规曝光中，无网高光曝光和主曝光之间经过的时间通常大于约20秒，使得一些氧在主曝光之前重新进入印刷版。这种延时导致了成品版的阴影深。另一方面，如果在预曝光步骤之后很快地施加主曝光，如在计算机直接制版的方法中预计的，与常规曝光技术相比，填充暗调的趋势会变得更坏。
改进凸版图像印刷版的其它措施包括单独的特殊版配料，或者是与无网高光曝光的组合。
例如Kawaguchi等人的美国第5,330,882号专利，在此全部作为参考引用，描述了一种光敏树脂组合物，该组合物包含聚合物粘合剂，可自由基聚合的单体，感光染料，和聚合反应引发剂，其中用只激发感光染料的光线进行初步(无网高光)曝光，用激发光聚合反应引发剂的光线进行主曝光。在该例子中，用只激发感光染料的光线进行初步曝光，用激发光聚合反应引发剂的光线进行主曝光。
Sakurai的美国第4,540,649号专利，在此全部作为参考引用，描述了一种可光聚合的组合物，该组合物包含至少一种水溶性聚合物，光聚合引发剂和N-羟甲基丙烯酰胺，N-羟甲基异丁烯酰胺，N-烷氧基甲基丙烯酰胺或N-烷氧基甲基异丁烯酰胺与三聚氰胺衍生物的缩聚反应产物。根据该发明，该组合物免除了预曝光处理的必要，制造出化学和热稳定的版。
Ohta等人的美国第5,645,974号专利，在此全部作为参考引用，公开了一种光固化混合物，该混合物包含石蜡或类似蜡的物质，来抑制环境中氧的作用。由于它在聚合物中的溶解度低，在开始聚合反应时石蜡漂浮着，形成了防止空气进入的透明表层。
虽然提出了多种方法来抑制/除去光敏树脂组合物中溶解的氧，本领域仍需要一种改进方法，来除去溶解的氧，特别是在计算机直接制版(CTP)方法中。
发明内容
本发明人开发出一种改进的方法，用于成影像曝光光敏聚合物，该方法克服了氧在光敏聚合物中的有害影响。根据该新型方法，光敏聚合物被选择性曝光于光化射线，该射线有足够的强度来抑制光敏聚合物中的氧，特别是在细微特征需要被显影的区域，但该射线不具有固化光敏聚合物的强度。因此光敏聚合物的确定区域，例如细微特征区域被预感光，而其它区域，例如阴影区域则没有或进行较小程度的预曝光。其中隐含的道理在于在细微特征区域，预感光射线抑制了溶解的氧，这会抑制这些细微特征的有效曝光及显影，但避免或减少了在阴影区域的预感光，在该区域预感光射线会填充阴影。该新方法从而实现了预感光的目标，而没有遭受现有技术中的损害，即阴影区域的氧抑制或填充。此处公开了实现选择性预感光的多种方法。
具体实施例方式
本发明人出乎意料地发现，当将无网高光曝光有选择地(优选)应用于光敏基底时，可以得到改进的凸版图像印刷元件。在一个实施例中，在CTP设备中加工印刷元件。因此，为了得到更好的印刷表面，即较少的暗调填充和更高清晰度的印刷表面，本发明人开发出一种方法，用选择性预曝光印刷元件，来代替现有技术中按通常所做的预曝光整个印刷表面。
例如Zertani等的美国第5,455,416号专利，在此全部作为参考引用，描述了一种预曝光装置，用于“预感光”将被成影像曝光的印刷元件。一般认为Zertani等的预曝光装置在印刷图形的整个工作宽度上产生很均匀的曝光密度。
实施该发明时，预感光(或无网高光曝光)步骤有选择地用于主要在细微特征区域的无网高光曝光，使大部分或者全部的暗调和反相文字区域没有被预感光，导致较少的暗调填充。
在一个实施方式中，无网高光曝光步骤是通过薄膜或负片完成的，它根据成品图像所需而变化不透性的水平。薄膜上形成离散凸版的图形的区域对于光化射线基本上是透明的，薄膜上将被显影去掉的区域对于光化射线基本上是不透明的。全部范围在基本透明与基本不透明之间变化。这大大减少了阴影和反相文字区域中的无网高光曝光，而使得细微特征区域将被适当地预感光，从而产生有效的结果。
在另外一个实施方式中，无网高光曝光步骤是通过使用基于激光的CTP设备完成的。在该设备中高度控制光束强度和位置，所以用激光束施加优先的预感光是有益的，特别是在多光束设备中。在一个实施方式中，CTP设备在印刷元件上数字化投映出图像。图形本身可以是计算机产生的点或线条。
在另一个实施方式中，光敏聚合物可以使用基于微镜(micromirror)的设备，例如购自Basys Print GmbH，或LED阵列来进行选择性预曝光。Basys Print设备能以少量光化射线投映出反转图像，而选择性预感光版，接下来在较高主剂量光化射线下立即进行所需图像的全曝光。最初的反转图像(此处的“反转图像”指的是与用于最后成像光敏聚合物的强度图形相比的强度反转，所以在反转图像中，在固化步骤中接收大部分强度的区域接收了最少强度并且反之亦然)减少了阴影区域的无网高光曝光，而预感光具有细微特征的区域。另外可以使用发光二极管(LED)阵列来选择性地预感光光敏聚合物的特定区域。通过控制阵列中各个二极管的强度，可以实现精确和预计的选择性预曝光。
不管使用何种方法(薄膜，激光，微镜，LED阵列，或其它等同物)，本发明的基础是选择性预曝光光敏聚合物，以除去不需要的氧，特别是在需要显影细微特征的区域。因此控制光化射线到达光敏聚合物进行预感光的相对强度，从而使极少或者没有预感光射线到达阴影区域，而较大量的预感光射线到达细微特征必须显影的区域。紧接着预感光曝光的是主要的成像曝光，这可以通过现有技术中所述的多种方法来实现。
参照下面的非限定性实施例来详细说明本发明。
实施例1通过与传统方法曝光的版比较，进行图像分辨率测试，来确定选择性无网高光曝光对于聚合物图像分辨率的作用。使用NAPPFLEXHS-2(购自Napp Systems，Inc.，San Marcos，CA.)光敏聚合物印刷元件来进行这些实验。这些印刷元件包括在钢基底上的光敏聚合物薄层。这些版被制成标准树脂凸版厚度(即约0.015英寸)。当版在OV-45Olec曝光部件中曝光时，使用标准测试负片来评价图像分辨率。使用标准测试负片的正片作为选择性过滤器，而产生了该实施例中无网高光曝光的选择度。这在亮部网点区域产生了最需要的较高的无网高光曝光量(因为正片在这些区域大部分是透明的)，而在最不需要的阴影区域无网高光曝光量较少(因为正片在这些区域大部分是不透明的)。
版经受了无网高光曝光和主要曝光，这产生了所需的最小亮部网点(每英寸半色调网屏100条线3％的亮部网点)。而后测量反转深度，用于比较选择性碰撞法和普通曝光方法(较大的反转深度表示质量较高)。表1所示为曝光时间，60％中间色深度和4-点反相文字深度。
表1
最小点％是最小尺寸亮部网点，其中成像树脂能够保留和印刷。亮部网点保留是树脂性能的临界测量。随着特征更细微，印刷质量提高了(即较低的亮部网点％)。
曝光版上反转图像的深度通常是定性评估，但也可能是在实验室用测量显微镜来进行测量。良好的反转深度表明树脂具有深的反转区域，几乎没有来自周围树脂的“填充”。反转深度对生产干净、清晰细节和印字的印刷物是很重要的。
反转质量保证了反转图像边缘的洁净度的测量。反转质量良好的树脂具有清晰、明确界定的印字和阴影区域，而亮部网点之间的区域是干净的。
权利要求
1.一种制备凸版图像印刷元件的方法，包括提供光敏印刷元件，该光敏印刷元件包括位于基底上的光敏层；用光化射线在选择的辐射源第一强度下，在该光敏层表面上有选择地预曝光细微特征区域；用光化射线在选择的辐射源第二强度下有选择地成影像曝光该光敏层的表面，从而生成固化和未固化的区域；和有选择地除去光敏树脂的未固化区域。
2.根据权利要求1的方法，其中辐射源是激光器。
3.根据权利要求2的方法，其中激光器是紫外线激光器。
4.根据权利要求1的方法，其中该细微特征选自亮部网点、孤立的点、细线和上述的一种或多种。
5.根据权利要求1的方法，其中，该预曝光步骤是通过正片实施的。
6.根据权利要求5的方法，其中辐射源选自弧光灯，荧光灯，等离子体灯或发光二极管。
7.根据权利要求1的方法，其中使用选自如下的辐射源来实施预曝光步骤激光器，LED阵列和其它聚焦光化射线束源。
8.根据权利要求7的方法，其中使用激光器的第一强度在光敏层的表面投映出所需图形的反转图像。
9.根据权利要求8的方法，其中在预曝光步骤之后，光敏层在光敏层表面上用具有所需图形的图像的激光以第二强度立即曝光。
10.根据权利要求8的方法，其中被细微特征区域接受的第一曝光量介于约5mJ/cm2～250mJ/cm2之间。
11.根据权利要求9的方法，其中第二强度介于约20mJ/cm2～2000mJ/cm2之间。
12.根据权利要求8的方法，其中辐射以第一强度施加约1毫秒～5秒。
13.根据权利要求9的方法，其中辐射以第二强度施加约30纳秒～3微秒。
全文摘要
本发明涉及在成影像预曝光之前，选择性预曝光光敏印刷元件的方法，以在成影像曝光之前从光敏层除去氧。本发明应用于计算机直接制版方法中以制备柔性版凸版图像印刷元件。
文档编号G03F7/20GK101019073SQ200580016721
公开日2007年8月15日 申请日期2005年3月8日 优先权日2004年5月25日
发明者戴维·H·罗伯茨, 格雷戈里·E·米勒 申请人:麦克德米德印刷方案股份有限公司