DE60017700T2

DE60017700T2 - Bildgebungsverfahren

Info

Publication number: DE60017700T2
Application number: DE60017700T
Authority: DE
Inventors: Malcom James Horsforth Mallison; Philip John Watkiss; Susan Anne Wilkinson
Original assignee: Agfa Gevaert NV; Agfa Gevaert Ltd
Current assignee: Agfa NV; Agfa Gevaert Ltd
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: EP1110628B1; US20010028992A1; US6629375B2; DE60017700D1; GB9930298D0; EP1110628A1; JP2001235874A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die direkte Erzeugung von Bildern aus elektronisch zusammengestellten Digitalquellen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Aufzeichnungsverfahren, bei denen Teilchen einer bilderzeugenden Schicht während der Belichtung eines Aufzeichnungselements mit bilderzeugender Strahlung durch Ablation aus dem Aufzeichnungselement entfernt werden. Solche Verfahren können beispielhaft insbesondere bei der Herstellung von lithografischen Druckplatten angewandt werden.
Lithografischer Druck ist ein Verfahren, bei dem das Drucken von Oberflächen her erfolgt, die solchermaßen behandelt sind, dass bestimmte Bereiche Druckfarbe anziehen (oleophile Bereiche) und andere Bereiche die Druckfarbe abstoßen werden (oleophobe Bereiche). Die oleophilen Bereiche bilden die druckenden Bereiche, die oleophoben Bereiche die Hintergrundbereiche.
Für die Herstellung von Platten zur Verwendung in lithografischen Druckverfahren kann ein fotografisches Material verwendet werden, das durch Fotobelichtung und eine anschließende chemische Behandlung bildmäßig farbanziehend oder farbabstoßend gemacht ist. Dieses auf fotografischen Verarbeitungstechniken basierende Herstellungsverfahren umfasst aber verschiedene Schritte und ist demnach zeitraubend, arbeitsaufwendig und kostspielig.
Seit vielen Jahren war folglich die Druckindustrie langfristig bestrebt, Druckbilder direkt aus einer elektronisch zusammengesetzten digitalen Datenbasis, d.h. nach einem sogenannten "Computer-to-Plate"-System, herzustellen. Die Vorteile eines solchen Systems gegenüber den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Druckplatten sind:

(i) Beseitigung des kostspieligen Zwischensilberfilms und der kostspieligen Verarbeitungschemikalien,
(ii) Zeitersparnis und
(iii) die Möglichkeit, das System zu automatisieren und eine entsprechende Senkung der Arbeitskosten zu erzielen.

Die Einführung von Lasertechnologie bot die erste Möglichkeit, ein Bild direkt auf einer Druckplattenvorstufe zu erzeugen und zwar dadurch, dass ein Laserstrahl die Oberfläche der Druckplattenvorstufe abtastet und der Laserstrahl so moduliert wird, dass er in zweckmäßiger Weise ein- und ausgeschaltet wird. In dieser Weise wurden strahlungsempfindliche, ein hochempfindliches Polymer enthaltende Platten mit wassergekühlten UV-Argon-Ionenlasern belichtet und wurden elektrofotografische Platten, deren Empfindlichkeit sich vom sichtbaren spektralen Bereich bis in den sichtbaren Spektralbereich erstreckt, in erfolgreicher Weise mit luftgekühlten Argon-Ionenlasern, Helium-Neon-Lasern und Halbleiter-Lasereinrichtungen mit niedriger Leistung belichtet.
Eine digitale Bebilderungstechnik ist in US-P 4 911 075 beschrieben, in der eine sogenannte driografische Platte, die keine Anfeuchtung mit Feuchtwasser erfordert, um die Nicht-Bildbereiche während des Drucks zu benetzen, durch Funkentladung hergestellt wird. In diesem Fall verwendet man eine Druckplattenvorstufe mit einer farbabstoßenden Beschichtung, die elektrisch leitende, auf ein leitfähiges Substrat aufgetragene Teilchen enthält, wobei die Beschichtung vom Substrat ablatiert wird. Leider aber werden mit ablativer Funkentladung Bilder mit relativ schwacher Auflösung erhalten.
Diese Eigenschaft kann bekanntlich durch Einsatz von Lasern zum Erhalt einer Ablation mit hoher Auflösung verbessert werden, wie zum Beispiel von P. E. Dyer beschrieben in "Laser Ablation of Polymers" (Kapitel 14 von "Photochemical Processing of Electronic Materials", Academic Press, 1992, S. 359–385). Bis vor kurzem wurden bei diesem Bilderzeugungsverfahren in der Regel Hochleistungs-Kohlendioxid-Laser oder Hochleistungs-Excimer-Laser eingesetzt. Leider sind solche Laser infolge ihres hohen Stromverbrauchs und hoher Kosten nicht gerade geeignet für Druckanwendungen, zumal da sie Hochdruck-Gashandhabungssysteme erfordern. Dank rezenten Entwicklungen stehen heute aber geeignetere Infrarotdiodenlaser zur Verfügung, die kompakte, sehr effiziente und sehr wirtschaftliche Festkörperlaser sind. Hochleistungsversionen solcher Laser, die eine Leistung von bis zu 3.000 mJ/m² ergeben, sind derzeit handelsüblich.
Durch Ablation mit Infrarotstrahlung bebilderbare Schichten sind schon früher vorgeschlagen worden. So wird zum Beispiel ein Proofingfilm, in dem ein Bild durch bildmäßige Ablation einer gefärbten Schicht auf einem Empfangsbogen erzeugt wird, in der PCT-Anmeldung Nr. 90/12342 beschrieben. In EP-A 649 374 wird eine Ablationstechnik beschrieben, bei der eine driografische Druckplattenvorstufe mittels eines Infrarotdiodenlasers oder YAG-Lasers digital bebildert und das Bild direkt durch Beseitigung von unerwünschtem Material erzeugt wird. In US-P 4 034 183 wird ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial offenbart, das einen eloxierten Aluminiumträger und darüber vergossen eine hydrophile Schicht enthält. Bei bildmäßiger Laserbelichtung werden die belichteten Bereiche hydrophob, d.h. farbanziehend, gemacht.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 49-117102 (1974) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Druckplatten, wobei die Bilderzeugungsschicht einer Druckplattenvorstufe ein Metall enthält und durch Bestrahlung mit einem durch elektrische Signale modulierten Laserstrahl bebildert wird. In der Regel enthält die Druckplattenvorstufe einen Metallträger wie einen Aluminiumträger, der mit einem Harzfilm, üblicherweise einem Nitrocellulosefilm, beschichtet ist, und darüber vergossen eine dünne Kupferschicht. Die Harzschicht und Metallschicht werden in den Bereichen, auf die die Strahlung auftrifft, entfernt, wodurch eine Druckplatte erhalten wird. Dieses System beinhaltet aber den Nachteil, dass zwei Typen von Laserstrahlung benötigt werden, um zunächst das Kupfer (z.B. mittels eines Argon-Ionenlasers) und dann das Harz (z.B. mittels eines Kohlendioxid-Lasers) zu entfernen. Die erforderliche Ausrüstung ist folglich kostspielig.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 52-37104 (1977) offenbarte daraufhin ein Verfahren zur Herstellung von Druckplatten, in dem das Erfordernis einer zweiten Laserbelichtung beseitigt ist. In diesem Verfahren wird also eine Druckplattenvorstufe, die einen Träger, in der Regel einen Aluminiumträger, eine anodische Aluminiumoxidschicht und eine Schicht aus Messing, Silber, Grafit oder vorzugsweise Kupfer enthält, mit einem Laserstrahl mit hoher Energiedichte belichtet, um die belichteten Bereiche hydrophil zu machen und so eine Druckplatte zu erhalten. Die Druckplattenvorstufe hat aber eine ziemlich niedrige Empfindlichkeit und erfordert den Einsatz eines hochenergetischen Lasers für die Belichtung.
Ein alternatives wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung einer lithografischen Druckplatte wird in EP-A 609 941 offenbart. Dieses Aufzeichnungsmaterial enthält einen Träger, der eine hydrophile Oberfläche aufweist oder mit einer hydrophilen Schicht überzogen ist, und darüber vergossen eine Metallschicht, auf die eine hydrophobe Schicht mit einer Stärke von weniger als 50 nm aufgetragen ist. Aus diesem Material kann durch bildmäßige Belichtung mit aktinischer Strahlung, wodurch die belichteten Bereiche hydrophil und fette Druckfarbe abstoßend gemacht werden, eine lithografische Druckplatte erzeugt werden.
In EP-A 628 409 dagegen wird ein wärmeempfindliches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung einer lithografischen Druckplatte offenbart, das einen Träger und eine Metallschicht und darüber vergossen eine hydrophile Schicht mit einer Stärke von weniger als 50 nm enthält. Zur Herstellung einer lithografischen Druckplatte wird das Material bildmäßig mit aktinischer Strahlung belichtet, wodurch die belichteten Bereiche hydrophob und fette Druckfarbe anziehend gemacht werden.
Später sind in den PCT-Patentanmeldungen WO 98/55307, 98/55311, WO 98/55330 und WO 98/55332 lithografische Druckplattenvorstufen, die ein gekörntes und eloxiertes Aluminiumsubstrat und eine darüber aufgetragene Metallschicht, in der Regel eine Metallsilberschicht enthalten, offenbart worden. Die Vorstufen können direkt bebildert werden, um die Metallschicht in den bestrahlten Bereichen (Nicht-Bildbereichen) gezielt durch Ablation zu entfernen und dabei die hydrophile anodisierte Aluminiumschicht in diesen Bereichen freizulegen und in den nicht-bestrahlten Bereichen (Bildbereichen) das hydrophobe Metallbild zu erhalten.
Es ist zwar allgemein bekannt, durch Ablation eines gewissen Materials vom Substrat Bilder auf diesem Substrat zu erzeugen, bei jedem der obenbeschriebenen Bebilderungsverfahren schafft aber die Bildung von während der Ablation von Material vom Substrat durch die Luft mitgetragenen Teilchen Probleme. Beispielhaft löst die Laserbelichtung von Infrarotlaser-Farbstoffablationssystemen bei der Wellenlänge, die vom Farbstoff absorbiert wird, eine Ablation der Farbstoffaufzeichnungsschicht vom Substrat aus, während die Ablation von Metallschichten erfolgt durch Bestrahlung bei einer Wellenlänge, die von der Schicht absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird, die sodann die Metallschicht auf deren Schmelzpunkt erhitzt und dazu führt, dass das bestrahlte Material in Form von Tröpfchen unter hohem Druck vom Substrat abgeblasen wird.
In beiden Fällen, also in jeglichem ablativen System, bleibt also das Problem der Ablation der Aufzeichnungsschicht, die als gasartige Fahne von Rauch und Abfall entfernt wird. Dabei besteht das Risiko, dass sich der entstandene Abfall zum Beispiel auf die Optik oder Innenoberflächen der Bebilderungsvorrichtung oder auf die Druckplatte selbst absetzt. Das Sammeln solchen Abfalls auf der Optik würde dazu führen, dass ein Teil der Energie, die die Bebilderungsvorrichtung dem Ablationsmedium zuführen würde, durch die Abfallbeseitigung entzogen wird. Eine solche Abnahme der Energie könnte eine Unterbelichtung und Verlust an Bildqualität verursachen. Die luftgetragenen ablatierten Teilchen und Fahnen würden darüber hinaus verschiedene Umweltprobleme und Gesundheits- und Sicherheitsrisikos schaffen. Es besteht ein deutlicher Bedarf an einem Mittel zur befriedigenden Steuerung des Ablationsabfalls.
Aus der veröffentlichten Literatur sind verschiedene Mittel zum Sammeln von Ablationsabfall bekannt. Im Allgemeinen wird eine Absaugvorrichtung mit einem den ablatierten Abfall sofort nach dessem Entstehen entfernenden Vakuumkopf verwendet, wobei an die Vorrichtung eine Leitung gekoppelt wird, durch die der gesammelte Abfall vom Vakuumkopf zu einer Gas-Feststoff-Abscheidevorrichtung, die die ablatierten Teilchen aus dem Gasstrom aussondert und sammelt, geführt wird. Mit solcher Einrichtung sind aber in der Regel Probleme infolge des Absetzens gesammelten Abfalls verbunden, die die Effizienz in beträchtlichem Maße beeinträchtigen können und oft den Einsatz zusätzlicher Hilfsmittel zum Beheben dieser Schwierigkeiten erfordern.
So wird beispielhaft in US-P 5 574 493 ein umständliches Verfahren offenbart, in dem auf den Anschluss einer Absaugleitung, insbesondere in der Nähe der Vakuumkammer, verzichtet werden kann. Allerdings bleibt eine regelmäßige Reinigung notwendig, um den effizienten Betrieb des Absaugsystems zu gewährleisten. Das elektrostatische Filter und das Russfilter zum Abtrennen der ablatierten Teilchen aus dem Gasstrom sind in bestimmtem Abstand zur Ablationsabfallquelle angeordnet. Das Filtriergehäuse ist mittels einer Leitung, deren Wände selber dem Risiko von Anhäufung von Staub über ihre ganze Länge unterliegen, am Vakuumkopf angeschlossen.
Auch in der europäischen Patentanmeldung EP-A 882 582 ist ein in vorgegebenem Abstand zur Ablationsabfallquelle angeordnetes Filtriergehäuse beschrieben. Bei der beschriebenen Vorrichtung tritt ebenfalls Staubanhäufung über die ganze Länge der den Vakuumkopf mit dem Gehäuse verbindenden Leitung auf. Solche Nachteile sind üblich bei in dieser Weise gestalteten Vorrichtungen und erfordern komplexe und umständliche Wartungssysteme, um einen konstant befriedigenden Betrieb solcher Systeme zu gewährleisten.
In GB-A 2 326 428 wird eine Absaugvorrichtung offenbart, um thermografisches Material in selektiver Weise aus einem magnetisches Material enthaltenden Substrat zu entfernen. Die Absaugvorrichtung umfasst einen Saugeinlass und einen Magnet, der so angeordnet ist, dass das Substrat am Einlass vorbei entfernt werden kann und während dieser Bewegung durch den Effekt des Magnets auf das Substrat das Substrat vom Einlass entfernt gehalten wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das ein zweckmäßiges Mittel zum Sammeln von während Bebilderungsvorgängen anfallendem Abfall umfasst, die Abtrennung des Abfalls aus dem Gasstrom erlaubt und dabei das Absetzen des Abfalls auf die Optik oder Innenoberflächen der Bebilderungsvorrichtung oder auf das Bildelement verhindert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen dieses Sammelmittels und parallel dazu das Unterbinden von Problemen beim Sammeln von Staub, wie sie bei aus dem aktuellen Stand der Technik bekannten Verfahren auftreten, bei denen regelmäßige unpraktische und umständliche Wartungs- und Reinigungstechniken benötigt wurden, um die Leitungen wesentlich frei von Verunreinigungen zu halten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildelements, wobei die während der Belichtung erhaltenen ablatierten Materialien in zweckmäßiger Weise gesammelt und ohne Gefahr für den Benutzer oder die Umwelt beseitigt werden können. Das Bildelement kann beispielhaft ein bebilderter Film oder eine bebilderte Platte sein, ist jedoch vorzugsweise eine lithografische Druckplatte.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Vorrichtung zum Sammeln von während der Belichtung einer bilderzeugenden Schicht mit einer Strahlungsquelle anfallendem ablatiertem Material verwendet, wobei die Vorrichtung ein Vakuumversorgungselement und einen in dessen nächster Nähe an einem Zentrifugalabscheider angeschlossenen Vakuumkopf umfasst und der Vakuumkopf direkt an einem beweglichen Montagemittel mit Führungsmitteln befestigt wird.
Der Zentrifugalabscheider ist vorzugsweise ein Gas-Feststoff-Abscheider, der Zentrifugalkräfte nutzt, um Feststoffteilchen aus dem Transportgas abzuscheiden. Infolge der „klebrigen" Art des Ablationsabfalls wird der im Allgemeinen als „Gaszyklon" bekannte Abscheider am besten in nächster Nähe der Ablationsabfallquelle angeordnet, damit vermieden wird, dass Partikeln auf die Innenwände der den Abfall zum Abscheider führenden Leitungen auftreffen und daran kleben werden.
Der Abscheider, der zum Trennen, Entfernen und Sammeln des Ablationsabfalls, der in den aus dem Vakuumkopf ausgestoßenen Abgasströmen mitgetragen wird, verwendet wird, kann ein Umlenkabscheider oder Gleichstromabscheider sein. In der Regel basieren Gaszyklone auf dem Umlenkzyklon, bei dem das Gas tangential in die Zyklonkammer eintritt und spiralförmig zum Apexkegel am Boden einer konischen Kammer geblasen wird. Anschließend kehrt sich der Gasstrom von selbst um und bewegt sich zum Auslass (Oberseite) der Kammer und dann in der Regel mittels eines zweiten Zyklons mit kleinerem Durchmesser weiter zu einem Auslassrohr oder einer Auslassleitung. Die Feststoffe im Gasfluss werden zu den Wänden der Zyklonkammer geschleudert und schlagen sich in ein Sammelgefäß nieder.
Bei einem Gleichstromgaszyklon tritt zunächst das Gas ebenfalls tangential in die Zyklonkammer ein und wird spiralförmig über die Länge der Zyklonkammer zum Kammerboden geschleudert. Danach aber wird das Gas über ein zentrales vertikales Abfuhrrohr oder eine zentrale vertikale Abfuhrleitung am Boden der Kammer aus der Kammer abgeführt. Analog zum Ablenkzyklon werden die Feststoffe im Gasstrom auch hier zu den Wänden der Zyklonkammer geschleudert und schlagen sich in das um das Abfuhrrohr oder die Abfuhrleitung herum angeordnete Sammelgefäß nieder.
In beiden Fällen wird ein zweckmäßigerer Zyklon erhalten, indem alle Innenwände entfettet und poliert und unebene Oberflächen, wie die bei Schweißstellen oder Anschlüssen von Rohrleitungen vorkommen, möglichst viel geglättet werden. So wird ein effizienterer Luftstrom erhalten und wird sichergestellt, dass eine höhere Menge des Abfalls in das Sammelgefäß gerät und nicht an den Wänden der Vorrichtung kleben bleibt. Wahlweise kann dieser Effekt durch Beschichtung der Innenwände mit einer Antihaftbeschichtung verstärkt werden. Geeignete Materialien für eine solche Antihaftbeschichtung sind beispielhaft Polytetrafluorethylen und Novolakharze. Andere Mittel, die herangezogen werden können, um Probleme mit Haftung von Abfall an Innenwänden zu vermeiden, sind der Einsatz von Einwegröhren für den Zyklon. Es wird ebenfalls erwogen, ob hier der Einsatz kostengünstiger einmaliger Zyklone eine wirtschaftlich interessante Option darstellen würde.
Der Gasstrom kann in beiden Fällen in die Atmosphäre abgeführt werden, ist jedoch vorzugsweise mit einem Filtriersystem versehen, das alle giftigen Restmaterialien oder sonstige verunreinigende Restsubstanzen filtriert und zwar zumindest in solchem Maße, dass die Menge solcher Restmaterialien im Gasstrom auf einen Wert unter der maximalen Arbeitsplatzkonzentration gesenkt wird. In diesem Fall muss der Gasstrom nicht unbedingt in die Atmosphäre abgeführt und können Restgase in praktischer Weise zurück in die Innenatmosphäre abgeführt werden.
Ein geeignetes Vakuumversorgungsmittel umfasst eine Vakuumpumpe eines beliebigen handelsüblichen Typs, deren Effizienz reicht, um die während der Bebilderung anfallende Ablationsabfallmasse über den Saugkopf zu sammeln, wonach in der Abscheidkammer eine zweckmäßige Trennung von Gas und Feststoff erfolgt.
Das bewegliche Montagemittel umfasst vorzugsweise einen Schlitten, an dem der Vakuumkopf befestigt werden kann. Als weitere Funktion trägt das bewegliche Montagemittel in der Regel ebenfalls die zur Bebilderung des bilderzeugenden Elements eingesetzte Strahlungsquelle. Dem beweglichen Montagemittel sind Führungsmittel zugeordnet, die den Laufweg des Montagemittels ausbilden. In der Regel können die Führungsmittel eine Führungsschiene umfassen.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gaszyklon in nächster Nähe zum Vakuumkopf anzuordnen ist, um die Nachteile der aus dem aktuellen Stand der Technik bekannten Systeme zu vermeiden, bei denen lange Abschnitte von Rohrleitungen, Schläuche oder Kanalnetze zum Verbinden des Vakuumkopfes mit der entfernten Abfallsammelanlage verwendet werden und unerwünschte Staubanhäufung in den besagten Abschnitten von Rohrleitungen, Schläuchen oder Kanälen eine übermäßige Wartung der Systeme erforderte. Aus diesem Grund wird der Gaszyklon vorzugsweise direkt auf dem beweglichen Montagemittel angeordnet, obgleich in diesem Fall das zusätzliche Gewicht der Kammer und das infolge des Sammelns von Abfall während der Bebilderung zunehmende Gewicht beim Auslegen des beweglichen Montagemittels und des Führungselements zu berücksichtigen sind. Als Alternative kann der Zyklon in der Nähe des beweglichen Montagemittels angeordnet, dabei durch ein zweites bewegliches Montagemittel getragen und durch ein zweites Führungsmittel, in der Regel eine zweite Führungsschiene, entlang dem ersten beweglichen Montagemittel geführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Zyklon nahe am Saugkopf angeordnet und weiteren möglichen Absaugeinrichtungen, wie Filtern oder Absorptionselementen, fest vorgeschaltet werden.
Die Abfallentfernung kann durch Einbau in die Vorrichtung eines im Handel erhältlichen Hochleistungs-Feinstaubfilters (HEPA-Filter, auch als Absolutfilter bezeichnet), das 99,97% aller Teilchen bis zu einer Größe von 0,3 μm absorbiert, zweckmäßiger gemacht werden. Am besten wird das Filter dem Gas-Feststoff-Zentrifugalabscheider nachgeschaltet, mittels zumindest eines Abschnittes einer Rohrleitung, eines Schlauches oder eines Kanals an den Abscheider gekoppelt und an solcher Stelle zwischen dem Abscheider und dem Vakuumversorgungsmittel angeordnet, dass Restspuren des Abfalls in geeigneter Weise gesammelt werden können.
Man hat gefunden, dass die Abfallentfernung im Allgemeinen durch Erhöhung der Teilchengröße des zu sammelnden Materials zweckmäßiger gemacht werden kann. In dieser Hinsicht hat sich erwiesen, dass durch Einsatz von Prallblechen in den Rohrleitungen günstige Ergebnisse erzielt werden, wobei die Teilchen öfters aufeinander prallen und dabei infolge ihrer eingangs erwähnten klebrigen Art aneinanderhaften werden. Vorzugsweise wird die Prallblechstruktur zwischen dem Vakuumkopf und dem Zentrifugalabscheider angeordnet, wodurch im Abscheider eine höhere Menge Abfall gesammelt werden kann.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung umfasst vorzugsweise ebenfalls ein Absorptionsfilter, das Restgerüche und sehr feine Teilchen aus dem Abgas absorbiert. Das Absorptionsfilter ist in erster Linie vorgesehen für die Entfernung von mit flüchtigen organischen Verbindungen verbundenen Gerüchen und enthält ein geeignetes absorbierendes Material wie Aktivhohle, Molekularsiebe oder Kieselgelgranulate. Geeignete Molekularsiebe sind zum Beispiel UOP Typ 4A, das Kaliumaluminiumsilikat enthält. Kieselgelgranulate mit einer spezifischen inneren Oberfläche von 500–800 m²/g ergeben besonders günstige Ergebnisse. Das Absorptionsfilter kann am besten dem Gas-Feststoff-Zentrifugalabscheider und dem eventuellen HEPA-Filter nachgeschaltet werden und zwar an einer Stelle zwischen diesen beiden Vorrichtungen und dem Vakuumversorgungsmittel. Das Filter kann allerdings ebenfalls an einer Stelle zwischen dem Vakuumversorgungsmittel und dem Abgasauslass dem Vakuumversorgungsmittel nachgeschaltet werden.
Bei Verwendung in einer im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Vorrichtung zur Entwicklung von bilderzeugenden Metallschichtelementen ergeben Absorptionsfilter besonders günstige Ergebnisse. So lassen sich die typischen unangenehmen Gerüche bei der Ablation sehr feiner Metallteilchen während der Bestrahlung dieser Metallschichten durch Einbau eines geeigneten Absorptionsfilters beseitigen. Insbesondere die bei der Ablation von Silberteilchen von der Submikrongröße freikommenden Gerüche werden durch Einsatz eines Absorptionsfilters in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Belichtung von Mustern der von Agfa-Gevaert Limited vertriebenen Howson^® Silverlith^® SDT-Platte beseitigt.
Die bei der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Vorrichtung benutzte Strahlungsquelle enthält in der Regel einen Belichter oder Plattenbelichter mit Außentrommel- oder Innentrommelkonfiguration. Im Allgemeinen erfolgt die Belichtung von fotografischem Film am besten in einem Belichter, während ein Plattenbelichter vorzugsweise für die Herstellung einer lithografischen Druckplatte aus einer strahlungsempfindlichen Vorstufe eingesetzt wird.
Eine ganz besonders bevorzugte Anwendung der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Vorrichtung ist die Bebilderung lithografischer Druckplattenvorstufen, die ein Substrat und eine bilderzeugende Metallschicht enthalten. Das Substrat kann zum Beispiel ein Metallsubstrat oder Kunststoffsubstrat sein, ist jedoch vorzugsweise ein Aluminiumsubstrat, das zwecks der Verbesserung seiner lithografischen Eigenschaften an zumindest einer Seite elektrochemisch aufgerauht und anodisiert ist. Wahlweise kann das Aluminium auf anderen Materialien, in der Regel verschiedenen Kunststoffmaterialien, auflaminiert werden.
Die auf das Substrat wie ein aufgerauhtes und anodisiertes Aluminiumsubstrat aufgebrachte Metallschicht kann verschiedene beliebige Metalle enthalten, von denen spezifische Beispiele Kupfer, Wismut und Messing sind. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Metallschicht aber um eine Silberschicht. Die Stärke der Metallschicht liegt vorzugsweise zwischen 1 nm und 100 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 nm und 50 nm. Die Schicht kann nach einer beliebigen Technik wie Vakuumbedampfung oder Zerstäubung auf das Substrat aufgebracht werden. Im Falle einer Silberschicht jedoch wird der Auftrag der Schicht ganz besonders bevorzugt durch Verarbeitung eines fotografischen Silberhalogenidmaterials nach dem Silbersalzdiffusionsübertragungsverfahren vorgenommen.
Die lithografische Druckplattenvorstufe kann gegebenenfalls noch eine weitere Schicht enthalten, die auf die Metallschicht aufgebracht und zusammen mit der Metallschicht ablatiert wird. Eine solche Schicht wird infolge der bei der Bebilderung der Vorstufe auftretenden Ablation Abfall mit erhöhter Teilchengröße ergeben. Wie eingangs besprochen wird dank der höheren Teilchengröße ein zweckmäßigeres Sammeln der Abfallteilchen erzielt. Geeignete Materialien zur Erzeugung dieser zusätzlichen Schicht sind zum Beispiel Novolakharze, Epoxide, (Meth)acrylatpolymere, Cellulosepolymere, Poly(vinylacetat) und verwandte Polymere und Poly(vinylpyrrolidon). In solchem Falle wird die Teilchengröße der ablatierten Metallschicht und der Deckschicht nicht nur durch die Art des Deckschichtmaterials, sondern ebenfalls durch andere Parameter wie die Stärke der Deckschicht bestimmt.
Sonstige Mittel zum Erhalten von Abfallteilchen mit höherer Teilchengröße sind Bearbeitung des Substrats, wozu zum Beispiel die Aufrauhungs- und Anodisierbedingungen geändert werden und ein Substrat mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit, unterschiedlichem anodischem Gewicht oder anderen geänderten Parametern erhalten wird. Es kann auch eine Nachanodisierbehandlung vorgenommen werden, wobei vor dem Aufbringen der Metallschicht eine weitere Schicht auf die anodische Oberfläche des Substrats aufgetragen wird. Die weitere Schicht kann zum Beispiel ein polymeres Material wie Poly(acrylsäure) oder Poly(vinylphosphon)säure, ein Copolymer derselben oder einen Metallsalzkomplex, wie ein Alkalimetallhexafluorzirconat oder Alkalimetallhexafluortitanat, enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Eine ganz besonders bevorzugte Anwendung des Verfahrens ist die Herstellung lithografischer Druckplatten, ganz besonders bevorzugt lithografischer Druckplatten mit aufgerauhtem und anodisiertem Aluminiumsubstrat und ablatierbarer Metallsilberschicht. Bei diesen Anwendungen wird die Vorstufe mittels vorzugsweise von einem im spektralen Infrarotbereich emittierenden Laser herrührender Strahlung bebildert. Beispiele für geeignete Infrarotlaser sind u.a. Halbleiterlaser und YAG-Laser, zum Beispiel die Plattenbelichter „Agfa Galileo Thermal T" oder „Gerber Crescent 42T" mit einem 10 Watt-YAG-Laser und einer Leistung von 1.064 nm. Bei Bestrahlung tritt in den bestrahlten Bereichen Ablation der Silberschicht auf.
Anschließend an die Belichtung und Entfernung des Ablationsabfalls kann die Platte wahlweise durch eine Verarbeitung mit einer Zusammensetzung, die ein Silber oleophilierendes Mittel, eine desensibilisierende Verbindung und wahlweise ein proteolytisches Enzym enthält, druckfertig gemacht werden. Eine solche Behandlung verbessert die Farbanziehung in den Bildbereichen sowie die Hydrophilie in Hintergrundbereichen, wodurch eine gute Anlaufstufe auf der Presse erzielt wird. Bei gewissen bilderzeugenden Elementen ist solche Behandlung jedoch nicht immer erforderlich und reicht es, das bebilderte Element ohne Nachbelichtungsschritte direkt in eine Presse einzuspannen und den Druck zu beginnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die sichere, praktische und benutzer- und umweltfreundliche Herstellung druckfertiger Platten ohne kostspieligen Zwischenfilm und kostspielige Entwicklungschemikalien, die die Verfahrensweise unpraktisch machen, wodurch das Erfordernis einer regelmäßigen Wartung von zur Entfernung von Ablationsabfall eingesetzten Vorrichtungen entfällt. Die erhaltenen Platten warten mit guter Bildqualität, guten Presseneigenschaften und hoher Auflagenfestigkeit auf der Presse auf.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren erläutert, ohne sie jedoch darauf zu beschränken. Es zeigen
1: eine Vorderansicht einer im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Vorrichtung zum Sammeln von Ablationsabfall, der während der bildmäßigen Laserbelichtung eines Bilderzeugungselements mittels einer Bebilderungsvorrichtung mit Innentrommelkonfiguration anfällt.
Die 2(a)–(c): eine Vorderansicht, Seitenansicht bzw. Rückansicht eines nutzbaren Umlenkgaszyklons zum Beseitigen von während der bildmäßigen Laserbelichtung eines Bilderzeugungselements angefallenem Ablationsabfall gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die 3(a)–(c): eine Vorderansicht, Seitenansicht bzw. Rückansicht eines nutzbaren Gleichstromgaszyklons zum Beseitigen von während der bildmäßigen Laserbelichtung eines Bilderzeugungselements angefallenem Ablationsabfall gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die 4(a)–(b): eine Seitenansicht bzw. isometrische Ansicht eines wie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzten Vakuumkopfes und seines Verhältnisses zu dem zugehörigen Schlitten und der zugehörigen Führungsschiene.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vorrichtung kann in Kombination mit verschiedenen, wie oben beschriebenen Bebilderungsvorrichtungen betrieben werden, ist jedoch besonders geeignet zum Einsatz in Kombination mit einem Belichter oder einem Plattenbelichter mit Innentrommel- oder Außentrommelkonfiguration.
1 zeigt ein Bilderzeugungselement 2 mit einer ablatierbaren bilderzeugenden Schicht, das auf das Plattenbett 1 eines Innentrommel-Plattenbelichters gelegt ist. In der Regel kann ein solches Bilderzeugungselement eine lithografische Druckplatte auf Basis von Metallablationstechnolgie enthalten, wie die von Agfa-Gevaert Ltd. hergestellte Silverlith^® SDT-Platte, die eine auf einem aufgerauhten und anodisierten Aluminiumsubstrat aufgebrachte ablatierbare Silberschicht enthält. Bebildert wird ein solches Element durch Bestrahlung der Metalloberfläche mittels eines IR-Laserstrahls mit ausreichender Energie und Leistung, der solange auf das Element auftrifft, bis die Metallschicht erhitzt und geschmolzen und das Metall sodann aus der Plattenoberfläche herausgelöst wird.
Der während der Bebilderung von Bilderzeugungselement 2 angefallene Ablationsabfall wird durch Vakuumkopf 3 angesaugt und zu Leitung 4 geführt, aus der der Abfall tangential in den Gaszyklon 5 eingeführt wird. Der Zyklon schleudert Teilchen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 5 μm nach außen gegen die zylindrische Wand des Gefäßes, wonach sie in einem Trichter 6 am Boden des Zyklons gesammelt werden. Abfallteilchen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 5 μm, was bei aus der Silverlith^® SDT-Platte ablatiertem Material der Fall ist, werden ihrerseits durch Aufprallen auf die Innenwände der Zyklonkammer gesammelt. Man hat gefunden, dass der Großteil des Ablationsabfalls durch die Wirkung des Zyklons 5 gesammelt wird. Auf jeden Fall kann das Sammeln von Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 5 μm durch Verwendung eines Zyklons mit kleinerem Durchmesser verbessert werden.
Allerdings ist es möglich, dass eine gewisse Menge Abfall mit dem Luftstrom durch den Zyklon hindurch mitgetragen wird. Aus diesem Grund umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise ebenfalls einen Leitungsabschnitt 7, der den Zyklon der Reihe nach mit einem HEPA-Filter 8, einem Absorptionsfiltermaterial 9 und einer Vakuumpumpe 10 verbindet, wobei der Luftstrom nach seinem Durchgang durch diese Elemente über die Abgasausfuhröffnung 11 in die Atmosphäre abgeführt wird. Die Vakuumpumpe 10 kann ebenfalls zwischen dem HEPA-Filter 8 und dem Absorptionsfiltermaterial 9 angeordnet werden.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Zyklon 5 ist in der Regel aus einem Metall wie Gussaluminium oder einer Stahlplatte oder besonders bevorzugt einem leichten Kunststoffmaterial, in der Regel Poly(vinylchlorid). Daneben kann der Zyklon aus einem einzelnen Element oder besonders bevorzugt zwei Elementen aufgebaut werden. Die Doppelelementgestaltung beinhaltet den Vorteil einer einfacheren Reinigung und Wiederverwendung.
Der in den 2(a)–(c) dargestellte Umlenkzyklon umfasst also einen ersten Bereich 12 mit einem Naht 13, der an den Naht 14 eines zweiten Bereichs 15 grenzt und so eine nahtlose Fügverbindung bildet. 2(a) zeigt einen Zyklon mit einer Länge A, die die Summe der Länge B der oberen Kammer und der Länge C des konischen Bereiches ist. Der Durchmesser D des Zyklons wird so gewählt, dass B = 1,5D und C = 2,5D. Die Abfuhröffnung zum Sammeltrichter am Boden des Zyklons, wobei die Abfuhr über den Apexkegel verläuft, ist eine Abfuhröffnung mit Durchmesser E. Wie es die 2(b) und 2(c) zeigen, umfasst der Zyklon einen Lufteinlass mit einer Länge F und Breite G, die so gewählt werden, dass F = 0,5D und G = 0,2D, wobei dieser Einlass an einer gegebenenfalls gerillten Leitung, die an ihrer vom Zyklon entfernt liegenden Stirnseite einen maximalen Durchmesser H aufweist, angeschlossen ist. Der Zyklon umfasst ebenfalls eine an der Oberseite des Zyklons angeordnete Abgasabfuhrleitung mit Durchmesser I, wobei I = 0,5D.
Der in den 3(a)–(c) dargestellte Gleichstromgaszyklon umfasst einen Einzelbereichzyklon mit einer wie in 3(a) gezeigten Gesamtlänge A und einem Durchmesser D, eine Abfuhrleitung mit einer Länge C und einem Durchmesser E und einen Lufteinlass mit einer Länge I und Breite G, die so gewählt werden, dass I = 0,5D, wobei dieser Einlass an einer gegebenenfalls gerillten Leitung, die an ihrer vom Zyklon entfernt liegenden Stirnseite einen maximalen Durchmesser H aufweist, angeschlossen ist.
Auf jeden Fall sind die Abmessungen jedes einzelnen Gaszyklons, der über eine Gasabfuhrleitung an ein vorgegebenes Absaugsystem in nächster Nähe des Vakuumkopfes anzuschließen ist, in hohem Maße abhängig von den Gesamtabmessungen des Systems und insbesondere dem innerhalb der Bebilderungsvorrichtung verfügbaren Platz. Ein zusätzlicher Faktor beim Bestimmen der Zyklongröße ist die Luftgeschwindigkeit des durch den Vakuumkopf gesammelten und anschließend tangential in den Zyklon eingeführten Ablationsabfalls. Das tangentiale Einblasen erfordert eine Einblassgeschwindigkeit in die Zyklonvorrichtung von zumindest 5 m/s und vorzugsweise zwischen 20 und 50 m/s.
Die Abmessungen des in den 2(a)–(c) dargestellten Umlenkzyklons fallen vorzugsweise innerhalb der folgenden, mit A-I bezeichneten Grenzen:
A = 80–700 mm, B = 20–300 mm, C = 50–500 mm, D = 20–200 mm, E = 5–80 mm, F = 10–100 mm, G = 4–60 mm, H = 10–150 mm, I = 10–100 mm.
In ähnlicher Weise fallen die Abmessungen des in den 3(a)–(c) dargestellten Gleichstromgaszyklons vorzugsweise innerhalb der folgenden, mit A-I bezeichneten Grenzen:
A = 80–700 mm, B = 60–500 mm, C = 5–200 mm, D = 20–200 mm, E = 6–50 mm, F = 4–100 mm, G = 4–40 mm, H = 10–150 mm, I = 10–100 mm.
Wie es die 4(a) und (b) zeigen, ist der Vakuumkopf 3, der eine Vielzahl von Löchern 16 in einer einzelnen Linie über seinen Umfang aufweist, mittels Faltenschlauchabschnitten 17 an einem 'T'-Stück 18 gekoppelt, das wiederum an einem zu Leitungen und dem Zyklon führenden Bogenstück 19 gekoppelt ist. Das 'T'-Stück 18 ist über Verbindungsstück 20 ebenfalls an einem Laserkreisel 21 gekoppelt, der Teil des optischen Belichtungssystems ist und selber mittels Klemme 22 an einer Führungsschiene 23 befestigt ist. Das bewegliche Montagemittel umfasst in diesem Fall also Klemme 22, Verbindungsstück 20, 'T'-Stück 18 und Faltenschlauchabschnitte 17 und ebenfalls den Laserspinner 21. Wie es in 4(b) gezeigt wird, erleichtert das bewegliche Montagemittel die freie Bewegung des Vakuumkopfes, bezogen auf das die Führungsschiene 23 umfassende Führungselement.
Wahlweise darf die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung mit mehr als einer Zyklonvorrichtung versehen werden, um das Sammeln von Ablationsabfall zweckmäßiger zu machen. Aufeinander folgende Zyklone würden dabei in Reihen am ersten Zyklon geschaltet werden.
Die Zweckmäßigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch Belichtung einer von Agfa-Gevaert Limited vertriebenen Silverlith^® SDT-Druckplattenvorstufe mittels eines Gerber C42T-Plattenbelichters geprüft. Der Abfall, der während der Belichtung infolge Ablation der bilderzeugenden Schicht anfällt und mittels hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie beobachtet wird, besteht zum Großteil aus Silberteilchen mit einer Teilchengröße zwischen 0,1 und 1,0 μm und daneben aus einer geringen Menge Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 10 nm. Der Abfall wird mittels einer wie in 1 dargestellten, im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten, mit einem Zyklon, einem HEPA-Filter und einem Absorptionsfilter ausgestatteten Absaugvorrichtung gesammelt. Die entfernbare Silbermenge wird mit einer mit entweder einem Umlenkgaszyklon oder einem Gleichstromgaszyklon versehenen Vorrichtung in Kombination mit verschiedenen absorbierenden Materialien im Absorptionsfilter gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet. Es soll bemerkt werden, dass die für diese Experimente benutzten Zyklone nicht den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen entsprechen. Tabelle 1: Menge ablatierter Silberabfall, die in verschiedenen Komponenten des Absaugsystems gesammelt ist.
Abmessungen des Umlenkgaszyklons: A = 135 mm, B = 30 mm, C = 105 mm, D = 35 mm, E = 15 mm, F = 19 mm, G = 8 mm, H = 22 mm, I = 13 mm.
Abmessungen des Gleichstromgaszyklons: A = 85 mm, B = 75 mm, C = 10 mm, D = 39 mm, E = 19 mm, F = 5 mm, G = 5 mm, H = 20 mm, I = 20 mm.
Aus den Messungen ergibt sich also, dass die Masse des Silberablationsabfalls im Zyklon gesammelt wird und die in der den Vakuumkopf mit dem HEPA-Filter verbindenden Rohrleitung gesammelte Menge viel niedriger ist. Eine sehr vorteilhafte Folge dieser Ergebnisse ist eindeutig die Verringerung des Reinigungsaufwands der Innenflächen der Rohrleitungen.
Zur Auswertung der relativen Zweckmäßigkeit verschiedener Materialien als Bestandteile des Absorptionsfilters bei der Entfernung von Silberteilchen von der Submikrongröße werden die Silberemissionen in die Atmosphäre gemessen und der Geruch des emittierten Luftstroms beurteilt. Die Zweckmäßigkeit der verschiedenen Absorptionselemente kann aus folgenden Einzelheiten hergeleitet werden:
Tabelle 2: Zweckmäßigkeit der Absorptionsmaterialien bei der Entfernung von Silberteilchen von der Submikrongröße aus dem ablatierten Abfall enthaltenden Luftstrom
Die maximale Arbeitsplatzkonzentration für luftgetragene Silberteilchen und lösliche Verbindungen (wie definiert von der US OSHA (Occupational Safety and Health Administration) nach Methode 121) beträgt 0,01 mg/m³ für einen 8-Stunden-Tag. Die Zweckmäßigkeit von Kieselgel, Aktivkohle und des Molekularsiebs des obigen Typs, die am häufigsten zur Entfernung gasförmiger Materialien aus einem Luftstrom eingesetzt werden, ist in diesem Fall nahezu gleich. Sie sind sehr zweckmäßig beim Entfernen von Silberteilchen von der Submikrongröße aus dem Abgasfluss.

Claims

Ein durch die nachstehenden Schritte gekennzeichnetes Verfahren zur Herstellung eines bebilderten Elements a) Bereitstellen eines bilderzeugenden Elements (2), das ein Substrat und eine ablatierbare bilderzeugende Schicht enthält, b) bildmäßige Belichtung des bilderzeugenden Elements (2), um die belichteten Bereiche der bilderzeugenden Schicht durch Ablation zu entfernen, und c) Einsatz einer Vorrichtung mit einem Vakuumversorgungsmittel und einem in dessen nächster Nähe an einem Zentrifugalabscheider (5) angeschlossenen Vakuumkopf (3), wobei der Vakuumkopf (3) direkt an einem beweglichen Montagemittel mit Führungsmitteln befestigt ist, um ablatiertes Material zu sammeln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalabscheider (5) der Vorrichtung einen Gas-Feststoff-Abscheider umfasst, der Zentrifugalkräfte nutzt, um Feststoffteilchen aus dem Transportgas abzuscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Innenflächen der Vorrichtung mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Montagemittel der Vorrichtung ebenfalls die zur Bebilderung des bilderzeugenden Elements (2) verwendete Strahlungsquelle unterstützt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ebenfalls ein Filtriersystem (8, 9) umfasst, das irgendwelche giftigen Restmaterialien oder sonstige verunreinigende Restsubstanzen filtriert und zwar zumindest in solchem Maße, dass die Menge an solchen Restmaterialien im Gasstrom auf einen Wert unter der maximalen Arbeitsplatzkonzentration gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtriersystem (8, 9) der Vorrichtung ebenfalls ein Absorptionsfilter (9), das Restgerüche und sehr feine Teilchen aus dem Abgas absorbiert, umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ebenfalls ein System von Prallblechen zwischen dem Vakuumkopf (3) und dem Zentrifugalabscheider (5) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bilderzeugende Element (2) eine bilderzeugende Metallschicht enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das bilderzeugende Element (2) ebenfalls eine zusätzliche, auf die Metallschicht aufgebrachte Schicht enthält.