以多个分布曝光浮雕前体的方法与流程

发明领域本发明领域涉及用于曝光浮雕前体、特别是印刷版前体的装置和方法。

背景技术：

0、背景

1、浮雕结构可以通过将图像信息转移到可成像层上并移除可成像层的部分来制作。然后，形成的浮雕可以被用于在印刷步骤中将信息转移到基底上。浮雕前体的一个示例是印刷版前体。可数字成像的柔性印刷版前体是已知的，并且通常包括至少尺寸稳定的支撑层、光敏层和可数字成像的掩模层。可数字成像掩模层可以是例如激光可烧蚀层。在传统印刷版前体的情况下，由附着到光敏层的单独掩模来代替可数字成像掩模层。

2、为了从印刷版浮雕前体产生印刷版，根据现有方法，首先基于要被印刷的图像数据将掩模写入可数字成像层。在写入掩模之后，该版通过掩模用辐射曝光，使得光敏层经历聚合或交联或改变光敏层在未被掩模覆盖的区域中的溶解性或流动性的反应。在曝光后，移除掩模和光敏层的未被曝光部分的残留物。这可以用清洗装置中的一种或更多种液体或通过热显影来完成，其中光敏层的未曝光材料通过温度升高而液化并被移除。

3、用于印刷版前体的曝光装置是已知的。一种曝光装置可包括用于背面曝光的第一光源和用于正面曝光的第二光源。背面曝光可以使用一组uv光管来完成。背面曝光创建了固体层(底层)，在该固体层上生成浮雕结构。正面曝光也可以使用一组uv光管来完成或者可以使用可移动的uv光源(例如可移动的激光器或led棒)或者使用固定的光源(例如管状光源的布置)来完成。一些曝光装置仅进行正面曝光或仅进行背面曝光，这取决于需求。在一些情况下，曝光装置能够从两侧曝光，且本发明的实施例涉及这种情况。

4、如现有技术所知，us2018/0004093、us2018/0126721和us2013/0242276公开了用于生产柔性版的已知方法。

技术实现思路

0、概述

1、本发明的实施例的目的是提供根据多个分布以提高的效率和/或印刷质量曝光浮雕前体的装置和方法。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种利用光源曝光浮雕前体的方法，该光源的照射区域覆盖前体区域的一部分，其中，在曝光通程(exposure pass)期间通过相对于彼此移动光源和前体来曝光前体的整个区域。该方法包括在前体的光敏层上设置掩模的步骤、第一曝光步骤、第二曝光步骤，该第一曝光步骤包括在一个或更多个曝光通程期间根据第一强度分布和第一速度分布通过掩模曝光前体，第二曝光步骤包括在一个或更多个曝光通程期间根据第二强度分布和第二速度分布通过掩模曝光前体，第二强度分布不同于第一强度分布，第二速度分布不同于第一速度分布。

3、因此，根据本发明的实施例，强度分布和速度分布二者在两个曝光步骤之间都可以被改变。以这种方式，可以根据环境以多变量的方式控制印刷质量和功耗。强度和速度影响印刷质量和效率(功耗)，通过根据关于强度和速度的不同分布控制第一曝光步骤和第二曝光步骤，实现了更精细和更通用的控制。以这种方式，可以生产更广泛的浮雕前体，同时以最佳效率达到每个浮雕前体的最佳印刷质量。根据待曝光的浮雕前体的特征(反应性、厚度等)，通常，高强度的一个或更多个快速曝光通程之后可以是低强度的一个或更多个慢速曝光通程，以减轻热积聚，同时实现高固化质量。

4、根据优选实施例，第一速度分布使得在第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程中的速度基本上恒定，和/或第二速度分布使得在第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程中的速度基本上恒定。可替代地，第一速度分布或第二速度分布中的至少一个可以是随时间变化的分布，通常是速度随时间减小或增大的分布。该分布可以线性变化或分步变化。以这种方式，可以实现对曝光步骤的更精细的控制。

5、根据优选实施例，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均速度高于在第二曝光步骤的曝光通程期间的平均速度。以这种方式，快速曝光步骤先于慢速曝光步骤。通常，快速曝光步骤与第一强度相关联，而慢速曝光步骤与较低的第二强度相关联，使得这样，浮雕前体在快速曝光步骤期间形成扁平点(flat dot)时不会加热太多，同时在慢速曝光步骤期间完成固化。可替代地，第一曝光步骤的曝光通程期间的平均速度可以低于第二曝光的曝光通程期间的平均速度。以这种方式，慢速曝光步骤先于快速曝光步骤。以这种方式，高强度的快速最终曝光步骤也可以用作后曝光步骤，因此其不必作为后处理来被执行。省略或减少后处理时间会减少浮雕前体的总显影时间。

6、根据优选实施例，第一强度分布使得在第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的强度基本上恒定，和/或第二第一强度分布使得在第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的强度基本上恒定。可替代地，第一强度分布或第二强度分布中的至少一个可以是随时间变化的分布，通常是随时间强度减小或增大的分布。该分布可以线性变化或分步变化。以这种方式，可以实现对曝光步骤的更精细的控制。

7、根据优选实施例，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均强度高于在第二曝光步骤的曝光通程期间的平均强度。在这种情况下，高强度曝光步骤先于低(较低)强度曝光步骤。通常，高强度曝光步骤与快速速度相关联，而低强度曝光步骤与较低的第二速度相关联。以这种方式，浮雕前体在高强度曝光步骤期间形成扁平点并且不会加热太多，而在低强度曝光步骤期间完成固化。可替代地，第一强度可以低于第二强度。在这种情况下，低强度曝光步骤先于高强度曝光步骤。以这种方式，高强度的快速最终曝光步骤也可以用作后曝光步骤，因此其不必作为单独的后处理来被执行。省略或减少后处理时间会减少浮雕前体的总显影时间。

8、根据优选实施例，第一曝光步骤包括第一曝光通程数量，和/或第二曝光步骤包括第二曝光通程数量。以这种方式，提供了用于控制曝光步骤的另一个变量。通过重复曝光通程，剂量可以在通程之间进行分布，以进一步控制如何执行对浮雕前体的曝光，从而获得期望的质量和效率。

9、根据优选实施例，在第一曝光步骤的一个通程期间施加的第一剂量低于在第二曝光步骤的一个通程期间施加的剂量。优选地，第一剂量和第二剂量各自在0.2j/cm2至30j/cm2之间。更优选地，第一剂量在0.2j/cm2和20j/cm2之间，优选地为0.5j/cm2至18j/cm2，更优选地在1j/cm2至17j/cm2的范围内，以及第二剂量在2j/cm2和28j/cm2之间，优选地为5j/cm2至25j/cm2，更优选地在10j/cm2至20j/cm2的范围内。

10、根据优选实施例，第一曝光通程数量不同于第二曝光通程数量。以这种方式，可以选择性地重复根据不同分布的不同曝光行为。优选地，第一曝光通程数量高于第二曝光通程数量。以这种方式，总剂量可以在曝光通程之间分布。更优选地，第一曝光通程数量是二或更多，以及第二曝光通程数量是一。

11、根据优选实施例，光源在曝光循环中移动，在第一方向上进行第一移动和在相反的第二方向上进行第二移动，并且每个曝光循环包括一个或两个曝光通程。以这种方式，通过光源的曝光可以在一个方向或两个方向上移动的时候被执行。

12、根据优选实施例，第一曝光步骤的一个或更多个第一曝光通程和第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程在沿相同方向的移动期间被执行。可替代地，第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程在沿第一方向的移动期间被执行，而第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程在沿相反的第二方向的移动期间被执行。可替代地，第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程和/或第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程在沿两个方向的移动期间被执行。以这种方式，可以在第一曝光步骤和第二曝光步骤期间以不同的方式曝光，并根据情况(厚度、反应性等要考虑的可能参数)定制曝光。

13、优选地，在第一曝光步骤的曝光通程中的平均速度在500mm/分钟至10000mm/分钟的范围内，以及在第二曝光步骤的曝光通程中的平均速度在10mm/分钟至1000mm/分钟的范围内。

14、优选地，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均强度在30mw/cm2至10000mw/cm2的范围内，优选地为50mw/cm2至5000mw/cm2，更优选地在50mw/cm2至2500mw/cm2的范围内，以及第二曝光步骤的曝光通程期间的平均强度在1mw/cm2至5000mw/cm2的范围内，优选地为20mw/cm2至2500mw/cm2，更优选地在50mw/cm2至500mw/cm2的范围内。

15、当提到在第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的第一强度或第一强度分布时，它意在指由ophir 10a-v1.1传感器测量的强度，该传感器具有16mm直径的隔膜(ophir optronics solutions ltd)，该传感器布置成使得当浮雕前体被布置在曝光装置中时，该传感器的测量侧位于与浮雕前体的第一侧相对应的平面中。因此，当曝光装置具有带有支撑表面的承载结构(例如具有支撑表面的玻璃板)时，传感器可以被放置在支撑表面上，其测量侧被定向成朝向第一光源。这在图7中被示出，其中传感器s位于承载结构3(例如玻璃板)的支撑表面上，传感器s的测量侧m被布置在支撑表面上，使得测量侧m接收由第一光源发射的光。

16、当提到在第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的第二强度或第二强度分布时，意在指当浮雕前体被布置在曝光装置中、距离对应于浮雕前体的第一侧的平面15mm时，第二光源和所述平面之间的强度。因此，当曝光装置包括具有支撑表面的承载结构(例如玻璃板)时，强度是在支撑表面上方15mm的距离处的强度。然而，因为传感器具有一定的高度，并且第二光源和支撑表面之间的距离通常非常小，所以光强度可能必须在曝光装置外部进行测量。因此，传感器可以被布置在曝光装置的外部，但是使得传感器的测量侧位于第二光源的距离dm处，该距离dm对应于第二光源和支撑表面之间的距离d2减去15mm(dm＝d2-15mm)。此外，第二光源的强度可以通过具有16mm直径隔膜的ophir 10a-v1.1传感器(ophir optronics solutions ltd)来测量。这在图7中被示出，其中传感器s’被定位成使得传感器s’的测量侧m’位于第二光源2的距离dm处，该距离dm等于第二光源2和承载结构3的支撑表面之间的距离d2(在所示示例中d2＝50mm)减去15mm，即dm＝d2-15mm＝50mm-15mm＝35mm。

17、优选地，第一曝光步骤的曝光通程期间的平均速度与第二曝光步骤的曝光通程期间的平均速度之间的比率高于1.5，优选高于2，或者其中第二速度和第一速度之间的比率高于0.05，优选高于0.08。

18、优选地，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均强度和在第二曝光步骤的曝光通程期间的平均强度之间的比率高于0.15，优选地高于0.5，更优选地高于1.0，或者其中第二强度和第一强度之间的比率高于0.5，优选地高于0.7，更优选地高于1。

19、根据优选实施例，提供了第三曝光步骤，该第三曝光步骤包括以第三速度和第三强度曝光，其中，第三速度不同于第二速度和/或第三强度不同于第二强度。以这种方式，还可以提供用于提高质量的另一个曝光步骤。优选地，第三曝光步骤可以包括一个或多个另外的步骤。

20、根据优选实施例，在第一曝光步骤和第二曝光步骤之前，提供了用于通过用户输入界面接收第一强度分布、第一速度分布、第二强度分布和第二速度分布的步骤。以这种方式，分布可以由操作者定制。

21、根据优选实施例，设置掩模的步骤包括施加预制掩模层，或者在作为前体的本征层的掩模层中生成透明区域。

22、根据优选实施例，该方法还包括在第一曝光步骤和第二曝光步骤之前、之后或期间，从前体的与被曝光的浮雕形成侧相对的一侧使前体背面曝光(back-exposing)于电磁辐射。优选地，背面曝光在第一曝光步骤和/或第二曝光步骤期间被执行。更优选地，该方法包括基于输入的第一速度分布和第二速度分布，在第一曝光步骤和/或第二曝光步骤期间是否执行背面曝光步骤。

23、优选地，电磁辐射的波长在200nm至2000nm的范围内。

24、根据优选实施例，在第二曝光步骤之后，执行选自包括以下项的组的另外的步骤：用液体处理、用气体处理、热处理、与表面接触、移除可溶解或液化的材料、电磁辐射曝光、等离子体曝光、切割、打磨或它们的组合。这样就实现了后处理。

25、优选地，浮雕前体包括至少尺寸稳定的支撑层、一个或更多个光敏层和可选的覆盖层、粘合层、阻挡层、保护层、颗粒层、掩模层或它们的组合。

26、根据本发明的另一方面，通过在上述优选实施例中的任何一个中描述的方法获得浮雕结构。

27、根据本发明的另一方面，提供了根据前述方面的浮雕结构作为柔版印刷版、字母压印版(letter press plate)、浮雕印刷版、(柔性)印刷电路板、电子元件、微流体元件、微反应器、电泳池、光子晶体、光学元件或菲涅耳透镜的用途。为了获得微流体元件或微反应器，在形成的浮雕顶部上添加额外的层，从而产生通道和空间。

28、根据本发明的又一个方面，提供了一种控制装置，该控制装置被配置为利用光源控制浮雕前体的曝光，光源的照射区域覆盖前体区域的一部分，其中在曝光通程期间通过相对于彼此移动光源和前体来执行前体的整个区域的曝光。该控制装置被配置成控制前体的表面处的强度和光源的移动速度，使得执行以下步骤：第一曝光步骤，该第一曝光步骤包括在一个或更多个曝光通程期间根据第一强度分布和第一速度分布通过掩模曝光前体；第二曝光步骤，该第二曝光步骤包括在一个或更多个曝光通程期间根据第二强度分布和第二速度分布通过掩模曝光前体，第二强度分布不同于第一强度分布，第二速度分布不同于第一速度分布。

29、根据优选实施例，控制装置被配置成控制光源的移动速度，使得第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程的速度基本上恒定和/或使得在第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的速度基本上恒定。

30、根据优选实施例，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均速度高于在第二曝光步骤的曝光通程期间的平均速度。

31、根据优选实施例，控制装置被配置成控制前体的表面处的强度，使得在第一曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的强度基本上恒定，和/或使得在第二曝光步骤的一个或更多个曝光通程期间的强度基本上恒定。

32、根据优选实施例，在第一曝光步骤的曝光通程期间的平均强度高于在第二曝光步骤的曝光通程期间的平均强度。

33、根据优选实施例，第一曝光步骤包括第一曝光通程数量，和/或其中，第二曝光步骤包括第二曝光通程数量。优选地，第一通程数量不同于第二通程数量，其中更优选地，第一通程数量高于第二通程数量。

34、根据优选实施例，在第一曝光步骤的曝光通程期间施加的第一剂量低于在第二曝光步骤的曝光通程期间施加的剂量。

35、根据优选实施例，光源在循环中以沿第一方向的第一移动和沿相反的第二方向的第二移动进行移动，并且其中，每个循环包括一个或两个曝光通程。

36、根据另一方面，提供了一种曝光装置，该曝光装置包括第一光源、可移动第二光源、移动装置和根据上述优选实施例中的任何一个的控制装置，该第一光源被配置成曝光浮雕前体的第一侧，该第二光源被配置成在一个或更多个曝光通程期间曝光浮雕前体的与第一侧相对的第二侧，该移动装置被配置成移动第二光源。

37、第一光源，优选地是固定光源，可以包括多个led或多个光管、或者多个激光二极管或它们的组合。可选地，第一光源可以包括强度控制装置，该强度控制装置被配置为改变由第一光源发射的强度。例如，如果第一光源是led阵列，则强度控制装置可以是被配置成以不同功率电平驱动led阵列的驱动装置。可替代地，强度控制装置可以是光学装置，其被配置为通过例如在光源和浮雕前体之间放置部分吸收、部分反射或部分衍射介质来改变浮雕前体上的光强度。

38、此外，可以通过以下方式来改变强度：在具有不同光学特性的多个版中选择具有合适光学特性的版，并将该版布置在第一光源和浮雕前体之间，以影响被浮雕前体看到的强度。当需要不同的强度时，可以更换该版。在又一示例中，可以根据所需强度，在被配置为生成不同驱动电流的多个pcb中选择具有用于生成第一光源的所需驱动电流的驱动器电路的pcb。此外，第二光源和浮雕前体之间的距离可以被改变以影响被浮雕前体看到的强度。

39、第二光源，优选地为可移动光源，可包括多个led或多个光管、或多个激光二极管或它们的组合。可选地，第二光源可以包括多个led。以这种方式，可以以方便的方式实现可变强度。可选地，第二光源包括被配置用于改变由第二光源发射的强度的强度控制装置。例如，如果第二光源是led阵列，则强度控制装置可以是被配置成以不同功率电平驱动led阵列的驱动装置。可替代地，强度控制装置可以是被配置为改变浮雕前体上的光强度的光学装置。此外，可以通过以下方式来改变强度：在具有不同光学特征的多个版中选择具有合适光学特征的版，并将该版布置在第二光源和浮雕前体之间以影响被浮雕前体看到的强度。当需要不同的强度时，可以更换该版。在又一示例中，可以根据所需强度，在被配置为生成不同驱动电流的多个pcb中选择具有用于生成第二光源的所需驱动电流的驱动器电路的pcb。此外，第二光源和浮雕前体之间的距离可以被改变以影响被浮雕前体看到的强度。

40、根据优选实施例，曝光装置包括控制装置，该控制装置被配置为在第一曝光步骤和第二曝光步骤之前、之后或期间，利用电磁辐射从前体的与被曝光的浮雕形成侧相对的一侧背面曝光前体。