DE10115435A1 - Nassoffset-Druckform mit fotothermisch veränderbarem Material und Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckbilds und/oder zur Löschung eines Druckbilds einer Nassoffset-Druckform - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Bebilderung einer Nassoffset-Druckform (31), die an einer bebilderbaren Oberfläche (130) ein fotothermisch veränderbares Material aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist. Die Druckform (32) wird durch eine bildgemäße Erwärmung des fotothermisch veränderbaren Materials bebildert. Das Bild wird durch UV-Bestrahlung gelöscht. Die Druckform kann unter einer das fotothermisch veränderbare Material enthaltenden Oberschicht (24) eine Absorptionsschicht (23) für IR-Strahlung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nassoffset-Druckform mit einer Oberfläche, die mit einem Druckbild bebilderbar oder bebildert ist, wobei diese Oberfläche von einem Werkstoff gebildet wird, der ein fotothermisch veränderbares Material als Anteil in gleichmäßiger Verteilung enthält oder allein aus solch einem Material besteht. Unter einem fotother­ misch veränderbaren Material wird im Sinne der Erfindung ein Material verstanden, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und thermisch, nämlich durch Erwärmung, in einen lipophilen Zustand versetzbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung des Druckbilds, d. h. zur Bebilderung, ein Verfahren zum Löschen eines Druckbilds, eine Vorrichtung zur Bebilderung und eine Vorrichtung zur Löschung eines Druckbilds einer Nassoffset-Druckform der genannten Art. Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bebildern und Löschen einer Druckform, beispielsweise für ein mehrmaliges Bebildern der gleichen Druckform mit unterschiedlichen Druckbildern. Besonders bevorzugt finden die Druckform, das Verfahren und die Vorrichtung Verwendung im Nassoffset- Rollenrotationsdruck, insbesondere im Zeitungsauflagendruck.

Unter einer Bebilderung wird im Folgenden ein Vorgang verstanden, bei dem die Druck­ form nur an den Stellen erwärmt wird, die die Bildpunkte bilden, so dass ein latentes Bild auf der Druckform erzeugt wird. Unter einer Löschung wird im Sinne der Erfin­ dung ein Vorgang verstanden, bei dem die Druckform vorzugsweise nicht bildabhängig, sondern ganzflächig derart behandelt wird, dass die bei der Bebilderung aufgebrachte Bildinformation, d. h. das Druckbild, beseitigt wird.

Zeitungen werden überwiegend im Nassoffset produziert. Druckmaschinen, wie die Er­ findung sie vorzugsweise betrifft, enthalten typischerweise Druckwerke mit Gummituch­ zylindern, Plattenzylindern, Farbwerken und Feuchtwerken. Eine auf einen Druckform­ zylinder gespannte Druckform weist eine Oberfläche zumeist in Form einer Oberschicht auf, die im bebilderten Zustand hydrophile (wasserfreundliche) und lipophile (wasserab­ stoßende) Bereiche aufweist. Üblicherweise wird die Druckform von einer Druckplatte gebildet, die auf einen als Plattenzylinder ausgebildeten Druckformzylinder aufgespannt ist. Die Druckform besitzt bildmäßig aufgebrachte lipophile Bereiche. Die Nichtbildstel­ len sind hydrophil und binden Wasser stärker als Farbe. Die lipophilen Bereiche stoßen Wasser ab und wirken daher farbfreundlich. Prinzipiell kann jede Oberfläche für den Offsetprozess genutzt werden, die in hydrophile und lipophile Bereiche unterteilt werden kann.

Zur Herstellung von Druckformen sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen unter Verwendung entsprechender Druckformen bekannt. Man kann beispielsweise mit einem Laser eine Druckform bildmäßig bestrahlen und anschließend chemisch entwi­ ckeln. Ferner können Druckformen durch Laserablation hergestellt werden. Dabei wer­ den entweder lipophile Bereiche unter einer hydrophilen Schicht oder hydrophile Berei­ che unter einer lipophilen Schicht freigelegt. Der für die Bilderzeugung maßgebliche Belichtungsvorgang kann entweder in einer separaten Anlage erfolgen oder innerhalb der Druckmaschine, wie die Erfindung dies bevorzugt. Für die Belichtung bzw. Bebilderung in der Druckmaschine ist das Außentrommelprinzip bekannt. Meistens kommen soge­ nannte prozessfreie Druckformen zum Einsatz, die keine chemische Entwicklung benöti­ gen.

Heutzutage eingesetzte Druckformen werden nur einmalig verwendet. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist es allerdings wünschenswert, dieselbe Druckform mehr­ fach verwenden zu können.

Aus der EP 0 911 155 A1 ist die Bebilderung einer Druckform durch eine fotokatalytische Reaktion bekannt. Zur Erzeugung des Druckbilds werden die hydrophilen Nichtbildstellen mit UV-Laserlicht bestrahlt. Die derart belichtete und dadurch bebilderte Druckform wird durch Erhitzen gelöscht. Hierbei muss die Druckform eine hohe Temperatur erreichen. Des Weiteren ist für die Löschung des Druckbilds nach Gebrauch der Druckform ein Reinigungsvorgang mit einer Reinigungseinrichtung erforderlich, um die Farbreste von der Druckform zu entfernen. Ohne Reinigung würde eine Erwärmung der Druckform zur Löschung des Druckbilds ein Einbrennen von Farbresten in die Druckformoberfläche bewirken, wodurch die Druckform unbrauchbar würde.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Bebilderung einer Druckform und/oder die Lö­ schung eines Druckbilds einer Druckform zu erleichtern, bevorzugt in einer Nassoffset- Druckmaschine.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.

Ebenso ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Nassoffset-Druckform zu schaffen, die nach Gebrauch nicht eigens für die Löschung des Druckbilds gereinigt werden muss.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, das lokale Benetzungsverhalten, also das hydrophile oder lipophile Verhalten einer Druckform dadurch zu erreichen, dass die Atome oder Moleküle eines fotothermisch veränderbaren Materials, das die bebilderbare oder bebilderte Oberfläche der Druckform bildet, von einem angeregten Zustand, in dem sie sich normalerweise befinden, durch die Bebilderung in einen niederenergetischen Zustand überführt werden. Bei der Löschung werden umgekehrt die Atome oder Moleküle aus dem niederenergetischen in den angeregten Zustand überführt. Die Druckform befindet sich nach der Erfindung somit vor Durchführung eines Bebilderungsvorgangs oder nach Durchführung eines Löschungsvorgangs in einem hydrophilen Ausgangszustand, der durch eine lokale, bildgemäße, vorzugsweise kurzzeitige, Erwärmung des fotothermisch veränderbaren Materials in den bildgemäß lipophilen und hydrophilen Gebrauchszustand überführt wird.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die unbebilderte Druckform problemlos bei Tageslicht gehandhabt werden kann. Die Löschung des Druckbilds und nicht die Bebilderung erfolgt durch die Einwirkung von natürlichem oder künstlichem Tageslicht oder UV-Licht, und zwar vorzugsweise an der das Druckbild aufweisenden Oberfläche ganzflächig. Ande­ rerseits ist der Verlust einer Bebilderung im eingebauten Zustand der Druckform un­ wahrscheinlich, da in der Druckmaschine kein Tageslicht mehr auf der Druckform auf­ trifft, das eine Löschung in einem relevanten Umfang fürchten ließe. Noch ein Vorteil liegt in der selbstreinigenden Eigenschaft der von dem fotothermisch veränderbaren Ma­ terial gebildeten Oberfläche, die bei der Löschung des Bildes zum Tragen kommt. Die Druckform wird in ihrer Oberfläche nicht nur hydrophil, sondern es werden auch organi­ sche Rückstände katalytisch oxidiert. Gegenüber dem Löschvorgang mittels ganzflächiger Erwärmung ist daher eine Reinigung der Druckform zum Zwecke des Löschens nicht erforderlich. Eine ganzflächige Erwärmung auf die erforderlich hohen Temperaturen kann innerhalb der Druckmaschine nur mit wesentlich größerem Aufwand als eine Be­ strahlung mit Tageslicht oder UV-Licht durchgeführt werden. Insbesondere besitzt das natürliche Tageslicht kurzwelliges, ultraviolettes Licht (UV), welches die normalerweise vorhandene Hydrophilie des fotothermisch veränderbaren Materials bewirkt.

Eine erfindungsgemäße Druckform weist unterhalb einer Oberschicht, an deren Oberflä­ che das Druckbild erzeugt wird, eine Absorptionsschicht auf. Die Absorptionsschicht wird durch kurzzeitige, lokale Bestrahlung entsprechend lokal erwärmt, d. h. sie wird bildgemäß erwärmt mit bildgemäß lokal warmen und demgegenüber kalten Stellen. Für die bildgemäße Erwärmung sollte die Absorptionsschicht gleichmäßig dünn sein, um die Wärme in erster Linie normal zur Absorptionsschicht an die vorzugsweise unmittelbar darüber liegende Oberschicht mit dem fotothermisch veränderbaren Material abzugeben und einen Wärmeausgleich innerhalb der Absorptionsschicht in tangentialer Richtung zwischen den bildgemäß lokal warmen und kalten Stellen der Absorptionsschicht zu ver­ hindern. Die lokal bildgemäß erzeugte Wärme in der Absorptionsschicht wird über Wärmeleitung von der Absorptionsschicht in die Oberschicht übertragen, so dass an der Oberfläche der Oberschicht die lipophilen Stellen des Druckbilds entstehen. Die zwei Schichten sind ganzflächig wärmeleitend miteinander verbunden. Die Absorptionsschicht grenzt vorzugsweise unmittelbar an die Oberschicht. Jeder der zwei Schichten wechsel­ wirkt mit Strahlung aus einem bestimmten Wellenlängenbereich, wobei die Oberschicht mit Strahlung, die in besonders starkem Maße von der Absorptionsschicht absorbiert wird, wenig oder gar nicht wechselwirkt, d. h. für diese Strahlung durchlässig ist. Die Oberschicht wechselwirkt fotokatalytisch mit Licht aus dem UV-Bereich, während die Absorptionsschicht durch Wechselwirkung mit Strahlung aus einem anderen Wellenlän­ genbereich, vorzugsweise aus dem IR-Bereich, das von der Oberschicht durchgelassen wird, erwärmt wird. Die Oberschicht wird durch Wärmeleitung von der bildgemäß er­ wärmten Absorptionsschicht entsprechend ebenfalls bildgemäß erwärmt und bildet an ihrer Oberfläche aufgrund dieser Erwärmung die lipophilen Bildstellen.

Durch die Bebilderung der Druckform durch bildgemäß lokale Bestrahlung, vor­ zugsweise Laserbestrahlung, wird nicht die gesamte Druckform, sondern nur ein oberflä­ chennaher Tiefenbereich der Druckform kurzzeitig lokal erwärmt. Die Druckform insge­ samt bleibt auf Umgebungstemperatur, die im Allgemeinen der üblichen Raumtemperatur entspricht.

Zwischen der Absorptionsschicht und einem Druckformträger ist vorzugsweise eine ther­ mische Isolationsschicht vorgesehen, um Wärmeverluste an den Träger zu minimieren. Ferner kann vorteilhafterweise eine Diffusionsbarriere zwischen dem Träger und der Oberschicht vorgesehen sein, um eine Diffusion von Atomen des Trägers, insbesondere von Fe oder Al Atomen, zu verhindern. Die Diffusionsbarriere kann beispielsweise von einer SiO₂ Quarzschicht gebildet werden. Eine als Diffusionsbarriere wirksame Schicht sollte höchstens 1 µm dick sein, vorzugsweise weist solch eine Schicht eine gleichmäßige Dicke von 100 nm der weniger auf. Eine allmähliche Diffusion von beispielsweise Fe und/oder Al Atomen in die Oberschicht könnte den erfindungsgemäß genutzten Halblei­ tereffekt stören, da die Elektronenbandstruktur der Oberschicht sich im Laufe des Be­ triebs der Druckform durch solche Diffusionseffekte nachteilig verändern könnte. Die Diffusionsbarriere kann durch die Isolationsschicht gebildet werden. Ebenso kann eine Diffusionsbarriere durch eine eigens hierfür vorgesehene Schicht gebildet werden, die grundsätzlich zwischen jeder der genannten Schichten einer erfindungsgemäßen Druck­ form angeordnet sein kann. In bevorzugten Ausführungen ist eine eigens als Diffusions­ barriere vorgesehene Schicht zwischen dem Träger und der Absorptionsschicht vorgese­ hen. Falls eine Isolationsschicht vorhanden ist, kann die Diffusionsbarriere zwischen dem Träger und der Isolationsschicht oder zwischen der Isolationsschicht und der Ab­ sorptionsschicht vorgesehen sein. Ebenfalls bevorzugt kann solch eine als Diffusionsbar­ riere wirkende Schicht unmittelbar unter der Oberschicht angeordnet sein. In diesem Falle können Fremdatome, die möglicherweise nicht nur von einem Träger, sondern auch von einer anderen Funktionsschicht stammen können, am sichersten von einem Ein­ diffundieren in die Oberschicht abgehalten werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je ein­ zeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche vorteilhaft wei­ ter. Dies gilt auch für Kombinationen von Merkmalen, die an unterschiedlichen Ausfüh­ rungsbeispielen nur explizit beschrieben werden, soweit die Kombination solcher Merk­ male nicht zu Widersprüchen führt, die nicht auflösbar sind. Es zeigen:

Fig. 1a eine UV-hydrophile Oberfläche,

Fig. 1b eine Benetzung der Oberfläche,

Fig. 1c einen Belichtungsvorgang zur lokalen Aufhebung der Hydrophilie der O­ berfläche,

Fig. 1d die Benetzung der Oberfläche nach dem Belichtungsvorgang,

Fig. 2a eine Druckform nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Quer­ schnitt,

Fig. 2b eine Druckform nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Quer­ schnitt,

Fig. 2c eine Druckform nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Quer­ schnitt,

Fig. 2d eine Druckform nach einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Quer­ schnitt und

Fig. 3 ein Druckwerk einer Nassoffset-Rotationsdruckmaschine.

Fig. 1a zeigt eine aufgrund Bestrahlung mit Licht aus dem UV-Bereich hydrophile O­ berfläche 130 einer Nassoffset-Druckform 31, die im Folgenden auch als UV-hydrophile Oberfläche bezeichnet wird. Die Oberfläche 130 wird von einer Oberschicht 11 der Druckform 31 gebildet, die ein fotothermisch veränderbares Material enthält oder gänz­ lich aus solch einem Material besteht. Der im Normalfall bestehende angeregte Zustand ergibt sich beispielsweise aus der Bestrahlung mit natürlichem oder künstlichem Tages­ licht. Wird nämlich die Schicht 11 durch eine Lichtquelle bestrahlt, die UV-Licht zumin­ dest als Bestandteil ihres Spektrums ausstrahlt, vorzugsweise eine Tageslichtquelle und/oder eine UV-Lichtquelle 12, kommt es zu einer Bestrahlung der Schicht 11 mit hoch energetischen Photonen 17, so dass in der Nähe der Oberfläche 130 der Schicht 11 Elektronen aus dem Valenzband des fotothermisch veränderbaren Materials in das Lei­ tungsband angeregt werden. Die im Valenzband fehlenden Elektronen hinterlassen posi­ tive Löcher h+. Ist das elektrische Potential der Löcher h+ ausreichend hoch, so kann das fotothermisch veränderbare Material mit Wassermolekülen 14 reagieren, derart, dass ein Hydroxylradikal .OH gebildet wird, das sich an die Atome oder Moleküle des foto­ thermisch veränderbaren Materials bindet. Mit zunehmender Zahl von an die Oberfläche 130 gebundenen OH-Gruppen nimmt der hydrophile Charakter der Oberfläche 130 zu. Insbesondere können sich Wassermoleküle 14 über Wasserstoffbrücken an die OH- Gruppen binden, die ihrerseits an die positiven Löcher h+ der Oberschicht 11 gebunden sind.

Fig. 1b veranschaulicht die Benetzung der UV-hydrophilen Oberfläche 130 der Schicht 11 mit einem Wassertropfen 140. Der spitze Kontaktwinkel, den der Rand des Wasser­ tropfens 140 mit der Oberfläche 130 bildet, ist ein Maß für die Hydrophilie der Oberflä­ che 130.

Ein bevorzugtes Material für die Oberschicht 11 der Druckform 31 ist Titanoxid TiO₂ in der Anatase-Kristallstruktur. In der Anatase-Struktur beträgt die Anregungsenergie vom Valenzband in das Leitungsband etwa 3.2 eV, was einer Wellenlänge von 387 nm ent­ spricht. Durch Einwirkung von ultraviolettem Licht, dessen Wellenlänge nicht größer ist als 387 nm, erfolgt eine Anregung von Valenzelektronen des TiO₂ in das Leitungsband des Halbleiters. Dabei entsteht gleichzeitig ein positives Loch h+ im Valenzband. Ein Rückfallen des angeregten Elektrons auf das positive Loch h+ wird verhindert, wenn zuvor eine chemische Bindung eines anderen Stoffs an die aktivierte Halbleiteroberfläche erfolgt. Bei Anatase-Titanoxid und bestimmten anderen Halbleitern ist dies zum Beispiel möglich, wenn Wasser vorhanden ist. Der hydrophile Zustand kann andauern, auch wenn kein UV-Licht mehr auf das fotothermisch veränderbare Material einwirkt.

Das im Sinne der Erfindung fotothermisch veränderbare Material sollte eine Valenzband­ energie und eine Leitungsbandenergie aufweisen, jeweils gemessen an den beiden einan­ der zugewandten Kanten der Energiebänder, die für die Reduzierung und Oxidierung von Wasser geeignet sind. Die Leitungsbandenergie sollte daher zumindest so negativ sein, wie die zur Reduzierung von Wasser erforderliche Energie (0.0 V in saurer Lösung), und die Valenzbandenergie sollte zumindest so positiv sein, wie die zur Oxidierung von Wasser erforderliche Energie (+1.23 V). Eine die Oberfläche bildende Oberschicht, die von oder zumindest zu einem großen Teil aus dem fotothermisch veränderbarem Material gebildet ist, weist eine Band-Gap-Energie auf, die vorzugsweise wenigstens 3.2 eV be­ trägt. Als Band-Gap-Energie wird die Energie bezeichnet, die erforderlich ist, um Elekt­ ronen aus dem Valenzband in das Leitungsband anzuregen. Die durch die Anregung ent­ standenen positiven Löcher des Valenzbands besitzen in diesem Fall ein vorteilhaft gro­ ßes Potential, um in Verbindung mit Wasser hochreaktive .OH-Radikale zu bilden. Be­ sonders bevorzugte Materialien sind das bereits genannte Anatase-TiO₂ und andere Mate­ rialien mit geeigneter Elektronenstruktur, um durch Anregung mit UV-Licht in der be­ schriebenen Weise Hydroxylgruppen an der Materialoberfläche zu binden. Beispiele für solche, ebenfalls geeignete Materialien sind Zinkoxid, ZrO₂, SrTiO₃, KTaO₃ oder KTa_0,77 Nb_0,23O₃, die wie TiO₂ das fotothermisch veränderbare Material je alleine oder in einer Materialkombination aus wenigstens zwei der genannten Materialien einschließlich TiO₂ bilden. Die Druckform 31 weist in dem für die UV-hydrophile Oberfläche maßgeblichen Tiefenbereich vorzugsweise wenigstens 40 Gew.-% des fotothermisch veränderbaren Materials auf, gemessen am Gesamtgewicht des diesen Bereich bildenden Materials der Druckform. Wird das fotothermisch veränderbare Material durch eine Materialkombina­ tion gebildet, so stellt eine Kombination von TiO₂ und SiO₂ einen besonders bevorzugten Werkstoff dar. SiO₂ kann auch in Kombination mit einem anderen oder mehreren der genannten Materialien vorteilhafterweise einen Werkstoff bilden, der das fotothermisch veränderbare Material enthält.

Die Hydrophilie von Anatase-Titanoxid als Effekt einer fotokatalytischen Reaktion ist be­ kannt und wird beispielsweise bei selbstreinigenden Oberflächen an Gebäuden und Anti­ beschlagsgläsern, beispielsweise im Automobilbereich, genutzt.

Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft von Titanoxid-Schichten besteht darin, selbstreini­ gend zu wirken, da organische Partikel auf der Oberfläche mit der Zeit fotokatalytisch zersetzt werden. Dies gilt auch für die anderen der genannten Materialien.

Da in einer normalen Arbeitsumgebung stets ein gewisser Anteil ultravioletten Lichts vorhanden ist, das eine von einem fotothermisch veränderbaren Material gebildete Ober­ fläche stets anregt, kann davon ausgegangen werden, dass solch eine Oberfläche norma­ lerweise hydrophil ist. Die Druckform kann durch natürliches oder künstliches Tageslicht gelöscht werden. Unterstützt werden kann die Löschung durch eine zusätzliche UV- Quelle. Ein für die Löschung allein oder in Verbindung mit Tageslicht verwendeter UV- Strahler sollte ein Spektrum mit einem ausreichenden Anteil von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 387 nm und kleiner haben. Vorzugsweise liegt der Peak des ausge­ strahlten Spektrums bei einer Wellenlänge von 387 nm, entsprechend einer Band-Gap- Energie von 3.2 eV, oder einer kürzeren Wellenlänger. Es liegt die spektrale Verteilung der Strahlung vorzugsweise überwiegend unterhalb von 387 nm. Insbesondere kann als UV-Strahler ein UV-Laser oder UV-Lasersystem zum Einsatz kommen. Auf eine Fokus­ sieroptik für den oder die Laser wird vorzugsweise verzichtet.

Die UV-hydrophile Oberfläche wird lokal durch Bestrahlung mit (IR) Infrarot-Laserlicht farbfreundlich gemacht. Dabei wird die Druckform insgesamt nicht wesentlich erwärmt. Sie bleibt auf der normalerweise in einer Druckmaschine herrschenden Temperatur im Bereich von 10°C bis 40°C.

Fig. 1c veranschaulicht die Beseitigung der Hydrophilie der UV-hydrophilen Oberflä­ che 130. Dies geschieht, indem die Oberschicht 11 bildgemäß lokal erwärmt wird. Die Belichtung bzw. Bebilderung erfolgt durch Bestrahlung mit Laserlicht 18. Die Wellen­ länge des Laserlichts 18 kann im sichtbaren Bereich bis zum nahen Infrarot (NIR) liegen, d. h. zwischen etwa 400 und 3000 nm betragen. Bevorzugt wird Laserlicht aus dem Be­ reich von 700 nm bis 3000 nm und besonders bevorzugt aus dem Bereich von 800 nm bis 1100 nm zur Bebilderung verwendet. Durch die lokale Einwirkung des Laserlichts 18 wird an der Oberfläche 130 ein dem Laserspot auf der Oberfläche entsprechender li­ pophiler Oberflächenbereich 131 erzeugt. Die Wärmeübertragung zu den Atomen oder Molekülen, an denen die OH-Gruppen gebunden sind, bewirkt eine Aufspaltung der Bin­ dungen. Anschließend kommt es zu einer Rekombination von Elektronen aus dem Lei­ tungsband des fotothermisch veränderbaren Materials der Schicht 11 mit den positiven Löchern h+. Dadurch nimmt die Hydrophilie ab und die Druckform 31 wird im be­ strahlten Oberflächenbereich 131 lipophil, während in dem nicht mit dem Laserlicht 18 bestrahlten Oberflächenrestbereich 130 der hydrophile Zustand erhalten bleibt. Bei der Bebilderung werden lokale Flächenelemente, die je einem Bildpunkt entsprechen, von beispielsweise 50 × 50 µm² für eine Dauer von 1 µs bis 100 µs auf eine Temperatur von 400°C bis 600°C erwärmt, während die übrigen Bereiche 130 der Schicht 11 bei Um­ gebungstemperatur bleiben. Nach der Bebilderung ist auf der Nassoffset-Druckform 31 ein latentes Bild vorhanden, das während des Drucks erhalten bleibt. Die lipophilen Bildpunkte 131 übertragen während des Druckvorgangs die Farbe.

Fig. 1d veranschaulicht die Benetzung der Schicht 11 durch Wasser in dem nicht be­ strahlten Oberflächenbereich 130 und dem bestrahlten Oberflächenbereich 131. In dem bestrahlten und dadurch erwärmten Material in dem Oberflächenbereich 131 ist die Was­ serbenetzung gering. Der in dem Oberflächenbereich 131 gebildete Kontaktwinkel zwischen dem Oberflächenbereich 131 und dem Wassertropfen 141 ist groß, und die Schicht 11 ist in diesem Oberflächenbereich 131 lipophil. Um zu verhindern, dass von dem Zeit­ punkt des Beginns der Belichtung bis zu dem Ende eines Druckvorgangs UV-Licht aus der Umgebung zu einer Neuanregung des fotothermisch veränderbaren Materials führt, genügt es, dass sich die Druckform im Schatten befindet. Dies ist im Normalfall nach Einbau der Druckform in eine Druckmaschine gegeben.

Die Fig. 2a bis 2d zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele für eine schichtweise auf­ gebaute Druckform 31, die vorzugsweise als Druckplatte ausgebildet ist und auf einen Druckformzylinder aufgespannt werden kann oder bereits aufgespannt ist.

Die Druckform 31 der Fig. 2a ist zweischichtig aufgebaut mit einer Trägerschicht 21 und einer einzigen, unmittelbar auf der Trägerschicht 21 aufgebrachten Oberschicht 25, an deren freien Oberfläche das Druckbild erzeugt wird oder im Falle einer bebilderten Druckform 31 bereits vorhanden ist. Die Schicht 25 enthält fotothermisch veränderbares Material in einem ausreichend großen Anteil, um eine pixelweise feine Bebilderung zu ermöglichen. Es soll selbstverständlich der Fall mit eingeschlossen sein, dass die Schicht 25 ausschließlich aus einem fotothermisch veränderbaren Material besteht. Die Träger­ schicht wird wie auch in den weiteren Ausführungsbeispielen von einer biegsamen Stahl­ platte oder Aluminiumplatte gebildet und nachfolgend auch einfach nur als Träger be­ zeichnet.

Aus der Elektronenbandstruktur eines fotothermisch veränderbaren Materials, das durch UV-Bestrahlung eine hydrophile Oberfläche bildet, kann geschlossen werden, dass solch ein Material im sichtbaren Bereich des Spektrums und im nahen Infrarot (NIR) transpa­ rent ist. Es kommt somit zu keiner Wechselwirkung mit Laserlicht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums und dem NIR. Um dennoch die für die Bebilderung erforderliche Wärme zu erzeugen, können in der Oberschicht der Druckform 31 vorteilhafterweise Absorptionszentren für Laserlicht im NIR geschaffen werden. Es kommt so zu einer in­ direkten Erwärmung des fotothermisch veränderbaren Materials der Oberschicht.

Damit nicht zuviel Wärme in lateraler Richtung innerhalb der Oberschicht der Druck­ form 31 diffundiert, kann eine an die Oberschicht unmittelbar angrenzende Unterschicht so beschaffen sein, dass sie Wärme aufnimmt. Als Material für solch eine Unterschicht, die auch unmittelbar durch einen Druckformträger wie die Trägerschicht 21 gebildet sein kann, eignen sich Materialien, die eine hohe Wärmeleitung ermöglichen und eine große Wärmekapazität besitzen. Da ein Druckformträger über eine hohe mechanische Festig­ keit verfügen sollte, um einen dauerhaften Einbau innerhalb der Druckmaschine zu er­ möglichen, kann solch ein Träger beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen.

Je nach Empfindlichkeit der Oberschicht kann es vorteilhaft sein, die Wärmeabgabe an einen Träger zu vermindern, um die bilderzeugende Wirkung der in der Oberschicht lo­ kal erzeugten Wärme zu erhöhen. So kann zwischen der Oberschicht und dem Träger beispielsweise eine Isolationsschicht vorgesehen sein, welche die Wärmeleitung zum Träger vermindert. Das Material der Isolationsschicht sollte naturgemäß eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a sind in der Oberschicht 25 Absorptionszentren für Laserlicht aus dem NIR dispergiert. Die Oberschicht 25 weist vorteilhafterweise eine Schichtdicke von 1 µm bis 30 µm, besonders vorteilhaft zwischen 1 µm bis 10 µm, auf.

Fig. 2b zeigt eine Ausführung, in der auf den Träger 21 zunächst eine Absorptions­ schicht 23 und darauf die Oberschicht 24 aufgebracht sind. Zu diesem dreischichtigen Aufbau wird durch die Bestrahlung bei der Bebilderung in der Absorptionsschicht 23 lokal bildgemäß Wärme erzeugt. Die in der Absorptionsschicht 23 erzeugte Wärme wird über die Kontaktfläche in die Oberschicht 24, welche das fotothermisch veränderbare Material enthält, übertragen und erreicht die Oberfläche der Oberschicht 24. Wie bereits beschrieben, bewirkt die Wärmeübertragung zu den Atomen bzw. Molekülen an der O­ berfläche, an denen die OH-Gruppen gebunden sind, eine Aufspaltung dieser Bindungen, wodurch es zu Rekombinationen und zur Abnahme der Hydrophilie kommt. Vorteilhaft ist eine Schichtdicke der Absorptionsschicht 23 von 1 µm bis 5 µm. Die Oberschicht 24 ist im zweiten Ausführungsbeispiel dünner als im ersten Ausführungsbeispiel. Vorteilhaft ist eine Dicke der Oberschicht von 0,05 µm bis 5 µm, besonders bevorzugt von 0,05 µm bis 2 µm.

Fig. 2c zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Hierbei befindet sich unmit­ telbar über dem Träger 21 eine thermisch isolierende Zwischenschicht 22, auf der un­ mittelbar die Oberschicht 25 mit dem photothermisch wirksamen Material angeordnet ist. Die Dicke der Zwischenschicht 22 beträgt vorzugsweise zwischen 1 µm und 30 µm. In der Oberschicht 25 sind wieder wie im ersten Ausführungsbeispiel gleichmäßig verteilt Absorptionszentren vorhanden. Die Oberschicht 25 weist vorzugsweise eine Dicke von 1 µm bis 30 µm, besonders bevorzugt eine Dicke von 1 µm bis 10 µm, auf.

Fig. 2d zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. In diesem Beispiel befindet sich unmittel­ bar über dem Substrat 21 eine thermisch isolierende Zwischenschicht 22, deren Dicke vorzugsweise zwischen 1 µm und 30 µm beträgt. Unmittelbar auf der Zwischenschicht 22 ist eine Absorptionsschicht 23 vorgesehen, deren Schichtdicke vorzugsweise zwischen 1 µm und 5 µm beträgt. Auf der Absorptionsschicht 23 ist eine Oberschicht 24 angeord­ net, die das fotothermisch veränderbare Material enthält oder ausschließlich aus solchem Material besteht und vorzugsweise eine Dicke von 0,05 µm bis 5 µm, besonders bevor­ zugt von 0,05 µm bis 2 µm, aufweist.

Die Oberschichten der Ausführungsbeispiele der Fig. 2b und 2d können ebenfalls dispergierte Absorptionszentren aufweisen, obgleich ein Vorteil einer Absorptionsschicht unter anderem auch darin besteht, dass auf den Einbau von Absorptionszentren in die fo­ tothermisch veränderbare Schicht verzichtet werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2d ist dennoch eine Oberschicht 24 mit dispergierten Absorptionszentren angedeu­ tet.

Zum Aufbringen der Oberschicht und einer oder mehreren bevorzugten weiteren Schicht bzw. Schichten sind beispielsweise das Sol-Gel-Verfahren und das CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) geeignet. Die genannten Schichten können unmittelbar übereinander aufgetragen sein, d. h. ohne vermittelnde Schichten wie beispielsweise Haft­ schichten.

Fig. 3 zeigt eine Druckeinheit mit einem Druckformzylinder 32, einem zugeordneten Gummituchzylinder 38 und einem Gegendruckzylinder 39, der mit dem Gummituchzylin­ der 38 einen Druckspalt für eine zu bedruckende Bahn 37 bildet. Auf dem Druckformzy­ linder 32 sind zwei Druckplatten 31 in bekannter Weise befestigt. Allerdings wird jede der beiden Druckplatten 31 von einer Druckform gemäß der Erfindung, beispielsweise gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Fig. 2a bis 2d gebildet. Über den Umfang um den Druckformzylinder 32 verteilt, sind in der Druckmaschine angeordnet eine Bild­ gebungseinrichtung 33, zwei Löscheinrichtungen 34, Farbauftragswalzen 35 und eine Feuchtauftragswalze 36. Über die Feuchtauftragswalze 36 wird in bekannter Weise ein Feuchtmittelfilm, vorzugsweise ein Wasserfilm, an die Druckformen 31 herangeführt. Mittels der Farbauftragswalzen 35 wird während des Drucks in ebenfalls bekannter Wei­ se bildmäßig Farbe auf die Druckformen 31 übertragen, die von den Druckformen 31 zunächst auf den Gummituchzylinder 38 und von diesem auf die Bahn 37 übertragen wird. Der Gegendruckzylinder 39 kann selbst ein Gummituchzylinder einer weiteren Druckeinheit zum beidseitigen Drucken, ein Stahlzylinder für nur eine einzige Druck­ stelle oder ein Stahlzylinder eines Satellitendruckwerks, beispielsweise eines 9- oder 10- Zylinderdruckwerks sein.

Die Bildgebungseinrichtung 33 ist der zu bebildernden Oberfläche der Druckform 31 unmittelbar zugewandt und parallel zur Drehachse des Druckformzylinders 32 angeord­ net. Die Bildgebungseinheit 33 weist eine Mehrzahl von entlang der Drehachse des Druckformzylinders 32 nebeneinander angeordneten Lasern auf. Die Laserspots dieser Laser sind auf die Oberfläche der Druckform 31 fokussiert. Die Laser der Bildgebungs­ einrichtung 33 sind vorzugsweise zu einem oder mehreren nebeneinander angeordneten Laserarrays zusammengefasst. Eine Bildgebungseinrichtung in bevorzugten Ausführun­ gen wird in der DE 199 11 907 A1 beschrieben, die als Beispiel in Bezug genommen wird.

Die beiden Löscheinrichtungen 34 weisen je wenigstens einen Tageslichtstrahler und/oder wenigstens einen UV-Strahler auf. Die Löscheinrichtungen 34 sind über den Umfang des Druckformzylinders 32 voneinander beabstandet je parallel zu der Drehach­ se des Druckformzylinders 32 angeordnet. Grundsätzlich würde eine einzige der Lösch­ einrichtungen 34 genügen, um die bebilderten Oberflächen der Druckformen 31 zu lö­ schen, indem das die jeweiligen Oberflächen bildende, fotothermisch veränderbare Mate­ rial in Bezug auf das jeweilige Druckbild in den hydrophilen Normalzustand durch ganz­ flächige Bestrahlung mit Licht aus dem UV-Bereich zurückversetzt wird.

Während der Bebilderung sind die Löscheinrichtungen 34 ausgeschaltet. Vorzugsweise stehen während der Bebilderung keinerlei Walzen bzw. Zylinder mit dem Druckformzy­ linder 32, insbesondere den Druckformen 31, in Berührung, um eine möglichst ruhige Drehung des Druckformzylinders 32 zu ermöglichen. Nach Beendigung des Drucks wer­ den die Löscheinrichtungen 34 eingeschaltet. Während der Löschung werden die Ober­ flächen der Druckformen 31 mit Wasser benetzt, um die durch UV-Strahlung angereg­ ten, zuvor lipophilen Oberflächenbereiche durch Bindung von OH-Gruppen dauerhaft hydrophil zu machen. Hierzu wird vorzugsweise das Feuchtwerk der Druckeinheit ver­ wendet.

Die Bebilderung und Löschung in der Druckmaschine wird bevorzugt, besonders die Be­ bilderung und Löschung an dem Druckformzylinder, auf dem die Druckform auch in der Druckproduktion befestigt oder integriert am Zylinder ausgebildet ist. Grundsätzlich kön­ nen jedoch die Bebilderung und die Löschung auch außerhalb der Druckmaschine vorge­ nommen werden. Auch die Durchführung des einen der Vorgänge in der Druckmaschine und Durchführung des anderen der Vorgänge außerhalb der Druckmaschine soll nicht ausgeschlossen werden.

Claims (23)

1. Verfahren zur Bebilderung einer Nassoffset-Druckform (31), die an einer bebilderbaren Oberfläche (130) ein fotothermisch veränderbares Material aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (32) durch eine bildgemäße Erwärmung des fotothermisch veränderbaren Materials bebildert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) mit Laserstrahlen, vorzugsweise IR-Laserstrahlen, bebildert wird.

3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 3000 nm verwendet wird.

4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht mit einer Wellenlänge von wenigstens 700 nm, vorzugsweise wenigstens 800 nm, verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) zur Löschung eines durch die bildgemäße Erwärmung erzeugten Druckbilds mit Tageslicht und/oder UV-Licht bestrahlt wird.

6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bebilderte Oberfläche (130, 131) der Druckform (31) zur Löschung ganzflächig bestrahlt wird.

7. Verfahren zur Löschung eines Druckbilds einer Nassoffset-Druckform, die an einer das Druckbild bildenden Oberfläche (130, 131) ein fotothermisch veränderbares Material aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbild durch eine Bestrahlung der Oberfläche (130, 131) mit wenigstens einem UV-Strahler und/oder einem Strahler für künstliches Tageslicht gelöscht wird.

8. Vorrichtung zur wiederholten Bebilderung einer Nassoffset-Druckform, die an einer bebilderbaren oder bereits bebilderten Oberfläche ein fotothermisch veränderbares Material aufweist, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen Zustand und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, die Vorrichtung umfassend eine Löscheinrichtung (34) zur Löschung eines durch die bildgemäße Bestrahlung erzeugten Druckbilds, dadurch gekennzeichnet, dass die Löscheinrichtung (34) einen oder mehrere Strahler für Tageslicht und/oder UV-Licht aufweist.

9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Löscheinrichtung (34) einen oder mehrere Strahler für eine ganzflächige Bestrahlung der Oberfläche (130, 131) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Strahler der Löscheinrichtung (34) einen hohen Anteil von Strahlung einer Wellenlänge von höchstens 387 nm ausstrahlen, wobei ein von dem Strahler ausgestrahltes Wellenlängenspektrum einen Peak hat vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 387 nm oder weniger.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) auf einem Druckformzylinder (32) in einer Nassoffset- Druckmaschine, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschine, lösbar oder unlösbar angeordnet ist und die Löscheinrichtung (34) auf den Druckformzylinder (32) gerichtet ist und sich vorzugsweise soweit über die parallel zu einer Drehachse des Druckformzylinders (32) gemessene Länge der Druckform (31) erstreckt, dass eine ganzflächig gleichmäßige Bestrahlung der Druckform (31) durchführbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Bildgebungseinrichtung (33) mit mehreren Strahlern für eine bildgemäße Bestrahlung der Druckform (32) umfasst.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler der Bildgebungseinrichtung (33) IR-Laser, vorzugsweise NIR- Laser, sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) auf einem Druckformzylinder in einer Nassoffset- Druckmaschine, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschine, lösbar oder unlösbar angeordnet ist und die Strahler der Bildgebungseinrichtung (33) auf den Druckformzylinder (32) gerichtet und vorzugsweise parallel zu einer Drehachse des Druckformzylinders (32) nebeneinander angeordnet sind.

15. Nassoffset-Druckform mit einer Oberschicht (24), die ein fotothermisch veränderbares Material enthält, das durch Bestrahlung mit Licht fotokatalytisch in einen hydrophilen und durch Erwärmung in einen lipophilen Zustand versetzbar ist, und die eine bebilderbare oder bebilderte Oberfläche (130, 131) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Oberschicht (24) eine Absorptionsschicht (23) für Strahlung einer Wellenlänge von 400 nm oder größer angeordnet und wärmeleitend mit der Oberschicht (24) verbunden ist.

16. Nassoffset-Druckform nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das fotothermisch veränderbare Material der Oberschicht (24) ein Halbleitermaterial ist mit einer an der Unterkante des Leitungsbands gemessenen Leitungsbandenergie, die zumindest so negativ ist wie die zur Reduktion von Wasser in Wasserstoffgas erforderliche Energie, und einer an der Oberkante des Valenzbands angemessenen Valenzbandenergie, die zumindest so positiv ist, wie eine zur Oxidation von Wasser zu Wasserstoffgas erforderliche Energie.

17. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fotothermisch veränderbare Material der Oberschicht (24) Anatase-TiO₂ oder Zinkoxid oder ZrO₂ oder SrTiO₃ oder KTaO₃ oder KTa_0,77 Nb_0,23O₃ oder eine Kombination von wenigstens zwei dieser Materialien ist.

18. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Oberfläche (130, 131) bildender Werkstoff das fotothermisch veränderbare Material mit einem Anteil von wenigstens 40 Gew.-% enthält.

19. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberfläche (130, 131) bildende Oberschicht (24) der Druckform (31) Absorptionszentren für eine Strahlung, insbesondere Laserstrahlung im NIR, aufweist, mit der die bildgemäße Erwärmung der Oberschicht (24) bewirkt wird.

20. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (23) für einen direkten Wärmekontakt unmittelbar an die Oberschicht (24) grenzt.

21. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Absorptionsschicht (23) eine thermisch isolierende Schicht (22) ausgebildet ist.

22. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (31) einen Träger (21) für die Oberschicht (25) aufweist, der vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium besteht.

23. Nassoffset-Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Druckformträger (21) und der Oberschicht (24) eine als Diffusionsbarriere wirksame Schicht, die von einer thermisch isolierenden Schicht (22) gebildet werden kann, vorgesehen ist, wobei diese Schicht eine Diffusion von Atomen des Trägers (21) in die Oberschicht (24) verhindert oder behindert.