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Die
Erfindung betrifft Digitaldruckvorrichtungen und -verfahren, und
insbesondere Flachdruckplattenkonstruktionen, die innerhalb oder
außerhalb einer
Druckmaschine unter Verwendung von digital gesteuerter Laserausgangsstrahlung
belichtet bzw. bebildert werden können.
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US-A-5339737
und US-A-5379698 offenbaren eine Reihe von Flachdruckplattenkonfigurationen zur
Verwendung mit Belichtungsvorrichtungen, die mit Laserstrahlung
arbeiten (siehe z. B. US-A-5385092 und US-A-5697300 (EP-A-0722828)).
Dazu gehören "Naßplatten", mit Verwendung
eines Feuchtmittels bzw. Wischwassers beim Drucken und "Trockenplatten" mit direktem Druckfarbenauftrag.
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Insbesondere
offenbart US-A-5379698 mittels Laserstrahlung bebilderungsfähige Platten
mit Verwendung von Ablationsschichten aus dünnem Metall, die bei Einwirkung
eines Belichtungsimpulses selbst bei relativ niedrigen Leistungsniveaus
verdampft und/oder geschmolzen werden. Die zurückbleibenden unbelichteten
Schichten sind fest und dauerhaft, bestehen typischerweise aus einer
Polymer- oder dickeren Metallzusammensetzung und ermöglichen,
daß die
Platten den harten Beanspruchungen des industriellen Druckbetriebs
widerstehen und ausreichende Nutzlebensdauern aufweisen.
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In
einer allgemeinen Ausführungsform
weist die Plattenkonstruktion eine erste, oberste Schicht auf, die
wegen ihrer Affinität
zu (oder Abweisung von) Druckfarbe oder einem farbabweisenden Fluid
gewählt
wird. Unter der ersten Schicht liegt eine dünne Metallschicht, die als
Reaktion auf Belichtungsstrahlung (z. B. Infrarot- oder "IR"-Strahlung) abgeschmolzen
wird. Unter der Metallschicht liegt ein festes, dauerhaftes Substrat,
das durch eine der ersten Schicht entgegengesetzte Affinität zu (oder
Abweisung von) Druckfarbe oder einem farbabweisenden Fluid gekennzeichnet
ist. Durch Ablation bzw. Abschmelzen der absorbierenden zweiten
Schicht durch einen Belichtungsimpuls wird auch die oberste Schicht
geschwächt.
Durch Zerstören
ihrer Verankerung bzw. Haftung an einer darunterliegenden Schicht
läßt sich die
oberste Schicht in einem Reinigungsschritt nach der Belichtung leicht
entfernen. Dadurch wird wiederum ein Bildpunkt mit einer Affinität zu Druckfarbe oder
einem farbabweisenden Fluid erzeugt, die sich von derjenigen der
unbelichteten ersten Schicht unterscheidet.
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Ein
beträchtlicher
Vorteil dieser Plattentypen ist die Vermeidung von Umweltverschmutzung,
da die Abschmelzprodukte innerhalb einer Schichtstruktur eingeschlossen
sind; Laserimpulse zerstören
weder die oberste Schicht noch das Substrat, so daß Trümmer von
der abgeschmolzenen Bildaufzeichnungsschicht dazwischen zurückgehalten
werden. Dies steht im Gegensatz zu verschiedenen Verfahrensweisen
nach dem Stand der Technik, wo die Oberflächenschicht durch Laserätzen vollständig weggebrannt
wird; siehe z. B. US-A-4054094 und US-A-4214249. Neben der Vermeidung
luftgetragener Nebenprodukte können
Platten, die auf in eine Schichtstruktur eingeschlossenen Ablationsschichten
basieren, auch mit niedriger Leistung belichtet werden, da die Ablationsschicht
nicht als Druckfläche dient
und daher nicht besonders haltbar zu sein braucht; eine haltbare
Schicht ist normalerweise dick und/oder hitzebeständig und
schmilzt nur als Reaktion auf eine erhebliche Energiezufuhr. Der
Preis für diese
Vorteile ist jedoch der obenerwähnte
Reinigungsschritt nach dem Belichten.
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Außerdem können die
obersten Polymerschichten, die gewöhnlich für die in eine Schichtstruktur
eingelagerte Ablationsschicht erforderlich sind, eine geringere
Haltbarkeit aufweisen als herkömmliche
Druckplatten. Zum Beispiel können
herkömmliche
Naßplatten
vom Photobelichtungstyp eine harte Aluminiumoberfläche verwenden,
die Hunderttausende von Druckvorgängenen überstehen kann. Bei Platten
mit in eine Schichtstruktur eingelagerten Ablationsschichten werden
dagegen Polymerdeckschichten verwendet, die Laserstrahlung zur Ablationsschicht
durchlassen. Hydrophile Polymere, wie z. B. Polyvinylalkohole, weisen
nicht die Haltbarkeit von Metallen auf.
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Schwierigkeiten
können
auch auftreten, wenn die Ablationsschicht aus Metall besteht. Zunächst müssen Reflexion,
Absorption und Durchgang von Belichtungsstrahlung sorgfältig aufeinander
abgestimmt werden. Metalle weisen eine innewohnende Neigung zur
Strahlungsreflexion auf; bei den für die leistungsarme Belichtung
erforderlichen winzigen Beschichtungsdicken wird jedoch eine Metallschicht
einen Teil der Strahlung absorbieren (die für den Ablationsmechanismus
sorgt), und außerdem einen
Teil durchlassen. Durch Vergrößern der
Dicke einer solchen Schicht erhöhen
sich die Anforderungen an die Laserleistung nicht nur durch die
Hinzunahme von Material, sondern auch wegen stärkerer Reflexion von Belichtungsstrahlung.
Das Gesamtergebnis ist ein Grenzwert für die maximale Dicke, der die
Fähigkeit
zur Erhöhung
der Haltbarkeit einer Platte durch dickere Bildaufzeichnungs- bzw.
Belichtungsschichten aus Metall beschränkt.
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Ferner
können
dünne Bildaufzeichnungsschichten,
die auf Metall/Nichtmetall-Kombinationen (z. B. Metalloxiden) basieren,
beim Aufbringen auf ein flexibles Polymersubstrat Steifigkeit aufweisen. Die
Steifigkeit nimmt gleichfalls mit der Schichtdicke zu, und zu dicke
Metall/Nichtmetall-Schichten werden bruchempfindlich sein; zum Beispiel
kann als Ergebnis von Erwärmung
und Abkühlung
eine zum Bruch führende
Formbeanspruchung auftreten, wie etwa beim Aufbringen und Aushärten einer
hitzehärtbaren
Beschichtung über
einer solchen Schicht. Eine Druckplatte mit einer auf diese Weise
beschädigten Bildaufzeichnungsschicht
weist eine schlechte Haltbarkeit und möglicherweise einen Bildqualitätsverlust auf.
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Ein
weiterer Problemtyp, der in Verbindung mit Platten mit in eine Schichtstruktur
eingeschlossener Ablationsschicht auftreten kann, betrifft die Fähigkeit
zur visuellen Unterscheidung belichteter von unbelichteten Flächen. Falls
das Substrat durchsichtig ist, kann das silbrig metallische Aussehen
von Bereichen, die keine Laserbelichtung empfangen haben, unter
Umständen
nicht mit der unter dem Druckelement liegenden Oberfläche (z.
B. einem Plattenzylinder oder Prüftisch)
kontrastieren, so daß die
belichteten Flächen
nicht ohne weiteres unterscheidbar sind. Eine ähnliche Schwierigkeit kann
beispielsweise bei bestimmten, in US-A-5 339 737 und US-A-5 570
636 skizzierten Konstruktionen auftreten, unabhängig davon, was unter der Konstruktion
liegt. Insbesondere ist es möglich,
die oben beschriebene Konstruktion auf einen Metallträger aufzulaminieren,
der nicht nur für
Formbeständigkeit
sorgt, sondern auch durchgelassene Belichtungsstrahlung in die dünne Metallschicht
zurück
reflektiert. Bei Annahme durchsichtiger Substrat- und Laminierklebstoffmaterialien
wird jedoch der Metallträger,
der nach der Belichtung intakt bleibt, wahrscheinlich wenig Kontrast
zu der dünnen
Metallschicht bieten.
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Wie
gleichfalls in US-A-5 572 636 beschrieben, ist es möglich, dünne Metallbildaufzeichnungsschichten über Metallträgem ohne
Laminierung zu verwenden. Obwohl wärmeleitfähige Metallträger Belichtungsenergie
ableiten würden,
wenn sie direkt unter der dünnen
Metallschicht angeordnet wären,
gibt US-A-5 570 636 eine genaue Beschreibung von Konstruktionen,
die Wärme
in der dünnen
Metallschicht konzentrieren und ihre Übertragung und ihren Verlust in
die Trägerschicht
verhindern (oder zumindest verzögern).
Um dies zu erreichen, wird eine wärmeisolierende Schicht zwischen
der Bildaufzeichnungsschicht und dem wärmeleitfähigen Träger eingefügt. Wenn man annimmt, daß die Isolierschicht
aus einem durchsichtigen Polymerwerkstoff gefertigt ist, dann ist
wieder der Kontrast zwischen der dünnen Metallschicht und dem
Metallträger
minimal.
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Drucker
haben herkömmlicherweise
den Kontrast zwischen belichteten und unbelichteten Plattenbereichen
ausgenutzt, um die Sichtprüfung
zu erleichtern. Typischerweise benutzt der Drucker zunächst die
groben Strukturen, um sicherzustellen, daß die Platte dem aktuellen
Auftrag entspricht und daß die
Serie von Platten auf aufeinanderfolgenden Plattenzylindern einander
entsprechen. Dann kann er die kontrastierenden Bereiche der Platten
genauer überprüfen und
die einwandfreie Gesamtbelichtung sowie das Vorhandensein von wesentlichen
Details vor dem Betrieb der Druckmaschine bestätigen. Ein fehlender oder schwacher
Kontrast macht es für
einen Drucker schwierig oder unmöglich,
diese Identifikations- und Prüfungsaktivitäten durch
Untersuchung der Platte auszuführen.
Der Drucker kann zwar einen Probeabzug bzw. Proof herstellen, um das
Plattenbild direkt sichtbar zu machen, aber dies ist eine zeitraubende
Arbeit, besonders bei computergesteuerter bzw. digitaler Plattenherstellung.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf für Konstruktionen,
die einen Kontrast zwischen visuell benachbarten Plattenschichten
von ähnlicher
Tönung
vermitteln. Eine Lösung
für dieses
Problem wird in US-A-5 649 486 (EP-A-0 755 781), eingereicht am 27.
Juli 1995 und in gleichem Besitz wie die vorliegende Patentanmeldung,
dargestellt. Die offenbarten Konstruktionen enthalten ein Färbemittel,
das die farbannehmende(n) Schicht(en) beobachtbar von der (den)
farbabweisenden Schicht(en) unterscheidet, die Wirkung der Belichtungsimpulse
aber nicht wesentlich stört.
In einer Ausführungsform
weist das Druckelement eine oberste Schicht, eine Bildaufzeichnungsschicht
aus dünnem
Metall und ein Polymersubstrat mit einem Material auf (wie etwa
einem dispergierten Pigment, z. B. Bariumsulfat), das Belichtungsstrahlung
reflektiert und sich im Farbton von der dünnen Metallschicht unterscheidet.
Das Färbemittel
ist innerhalb der Polymermatrix des Substrats chemisch integriert,
dispergiert oder aufgelöst.
Da die oberste Schicht als Folge des Belichtungsprozesses entfernt
wird, ist es alternativ möglich,
das Färbemittel
anstelle des Substrats (oder zusätzlich
zum Substrat) in dieser Schicht unterzubringen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
wird eine Konstruktion, die eine oberste Schicht, eine Bildaufzeichnungsschicht
aus dünnem
Metall und ein Polymersubstrat aufweist, auf einen Metallträger auflaminiert,
der eine ähnliche
Farbtönung
wie die Bildaufzeichnungsschicht aufweist. In einer ersten Version dieser
Ausführungsform
befindet sich das Färbemittel
in der Substratschicht, so daß,
wenn der Träger nicht
absorbierte Belichtungsstrahlung reflektiert, diese Strahlung ohne
wesentliche Absorption durch das färbemittelhaltige Substrat zu
der dünnen
Metallschicht zurückgestrahlt
wird. In einer zweiten Version befindet sich das Färbemittel
in dem Laminierklebstoff. Dieses zweite Verfahren ist insofern vorteilhaft, als
es die Beobachtung der Gleichmäßigkeit
der Klebstoffschicht für
Zwecke der Qualitätskontrolle
gestattet. Tatsächlich
kann sich sogar bei Anwendungen, wo ein sichtbarer Kontrast zwischen
belichteten und unbelichteten Plattenbereichen unnötig (oder vielleicht
sogar unerwünscht)
ist, innerhalb der Klebstoffschicht ein Farbstoff befinden, der
im Umgebungslicht unsichtbar, aber unter speziellen Bedingungen
beobachtbar ist (der z. B. unter ultraviolettem Licht fluoresziert).
In einer dritten Version dieser Ausführungsform befindet sich das
Färbemittel
in der obersten Schicht, wie oben diskutiert. Das Färbemittel
kann ein Farbstoff, ein Pigment oder eine Kombination aus beiden
sein.
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Kontrast
kann für
andere Zwecke als die Sichtprüfung
nützlich
sein. Zum Beispiel können
verschiedene Farben benutzt werden, um unterschiedliche Typen von
Aufzeichnungsmedien zu unterscheiden, oder zur Dekoration oder zum
Echtheitsnachweis. Für
diese Zwecke kann es wünschenswert sein,
Kontrastmittel mit komplexeren Farbeigenschaften als denen eines
einfachen Farbstoffs oder Pigments zu benutzen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein mittels Laserstrahlung direkt bebilderungsfähiges Flachdruckelement
bereitgestellt, wobei das Element aufweist: eine erste hydrophile
Schicht, eine unter der ersten Schicht liegende zweite Schicht;
wobei die erste Schicht, jedoch nicht die zweite Schicht, Bebilderungsstrahlung
absorbiert und dadurch abgeschmolzen wird; und wobei die ersten
und zweiten Schichten gemäß Anspruch
1 unterschiedliche Affinitäten
zu Druckfarbe oder einem farbabweisenden Fluid aufweisen. In bevorzugten
Ausführungsformen überlagert
eine hydrophile Oberflächenbehandlung die
erste Schicht, die zweite Schicht ist eine farbannehmende oleophile
Schicht, wobei die über
der zweiten Schicht liegenden Schichten, jedoch nicht die zweite
Schicht, durch Bebilderungsstrahlung entfernbar sind oder entfernbar
gemacht werden, und wobei die hydrophile Oberflächenbehandlung durch Feuchtmittel
entfernbar ist.
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Nach
einem ersten Aspekt nutzt die vorliegende Erfindung bestimmte anorganische
metallische Werkstoffe als Oberflächenschichten in Flachdruckplatten.
Diese Materialien können
sowohl hydrophil als auch sehr haltbar sein, was sie für Naßplattenkonstruktionen
wünschenswert
macht. Tatsächlich
weisen die erfindungsgemäßen anorganischen
Metallwerkstoffe selbst bei sehr kleinen Auftragsdicken eine zufriedenstellende
Haltbarkeit auf. Als Ergebnis ist die durch den Belichtungsprozeß entstehende
Trümmermenge
minimal, und diese Trümmer
sind gewöhnlich
nichtflüchtig.
Die anorganischen Metallschichten lassen sich bequem durch Vakuumbeschichtungsverfahren
aufbringen. Diese Schichten sind leicht entfernbar, beispielsweise durch
Laserbelichtungsstrahlung, und ihr hydrophiler Charakter kann durch
Aufbringen eines dünnen, wasserempfindlichen Überzugs
bewahrt werden. Alternativ kann ein anorganischer Metallwerkstoff
als integrierte Schicht unter einer separaten hydrophilen oder oleophoben
Schicht dienen.
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In
einer Variante dieses Aspekts der Erfindung kann die anorganische
Metallschicht als Teil einer optischen Interferenzstruktur dienen,
um einen größeren Bereich
von optischen Eigenschaften bereitzustellen. Derartige Strukturen
sorgen z. B. für Kontrast
zwischen Schichten sowie für
Farbvarianten, die durch andere Mittel nicht ohne weiteres reproduziert
werden können.
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Allgemeiner
gesagt, weisen optische Interferenzstrukturen Konstruktionen auf,
die Licht durchlassen, bestimmte Wellenlängen selektiv verstärken und/oder
auslöschen
(z. B. um Reflexion zu beseitigen, die beim Durchgang von Licht
zwischen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes auftritt),
sowie Konstruktionen, die einfallendes Licht auf eine Weise reflektieren,
die eine bestimmte Wellenlänge (gewöhnlich eine
sichtbare Farbe) hervorhebt. Im letzteren Fall verändert sich
die Farbe auf charakteristische Weise mit dem Blickwinkel.
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Reflektierende
optische Interferenzstrukturen weisen typischerweise eine reflektierende
Metallschicht, ein darüberliegendes
lichtdurchlässiges
dielektrisches Material und über
der dielektrischen Schicht eine halbreflektierende Metallschicht
auf. Wenn einfallendes Licht auf die halbreflektierende Metallschicht
der optischen Interferenzstruktur auftrifft, wird ein Teil des Lichts
reflektiert, während
ein Teil sowohl durch diese Schicht als auch durch die darunterliegende
dielektrische Schicht hindurchtritt. Der durchgelassene Teil des
Strahls wird dann durch die unterste Metallschicht reflektiert und
wieder durch die dielektrische Schicht durchgelassen; ein Teil dieses
reflektierten Lichts passiert die halbreflektierende Deckschicht,
wo es das ursprünglich
durch die Deckschicht reflektierte Licht durch Interferenz verstärken oder
abschwächen
kann. Die Dicke der dielektrischen Schicht wird so gewählt, daß bei der
Vereinigung von Licht, das durch die oberste und die untere Metallschicht
reflektiert wird, eine gewählte
Wellenlänge
eine verstärkende
Interferenz erfährt,
während andere
Wellenlängen
bis zu einem gewissen Grade durch Interferenz geschwächt werden.
Präzise
ausgedrückt,
die Dicke der dielektrischen Schicht ist ein kleines, geradzahliges
Vielfaches von einem Viertel der gewünschten Wellenlänge (einer "Viertelwellenlänge") und ermöglicht die
durch den Brechungsindex des dielektrischen Materials verursachte
Wellenlängenverschiebung.
Wenn daher ein Reflexionsinterferenzfilter in weißem Licht
beobachtet wird, reflektiert es eine starke charakteristische Farbe.
(Der Begriff "Viertelwelle", wie er hier gebraucht
wird, dient auch zur Bezeichnung einer Materialdicke, die gleich einem
geradzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge ist.)
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Eine
optische Eigenschaft derartiger Interferenzstrukturen, die sich
als Gegenmaßnahme
gegen Fälschungen
als nützlich
erwiesen hat, besteht darin, daß die
von der Struktur reflektierte Farbe von der Weglänge des Lichts abhängt, das
durch das dielektrische Material hindurchtritt. Als Ergebnis verändert sich
die beobachtete Farbe mit dem Winkel des einfallenden Lichts. Wenn
eine solche Struktur unter senkrecht auf das Filter einfallendem
Licht beobachtet wird, dann sieht man eine bestimmte Farbe (z. B. blau).
Bei spitzerem Einfalls- und Reflexionswinkel ist jedoch die Weglänge durch
das dielektrische Material länger.
Als Ergebnis wird bei Beobachtung der Interferenzstruktur unter
einem Winkel, der dem streifenden Einfall näherkommt, eine langwelligere
Farbe (z. B. Purpur) beobachtet. Diese komplexe Abhängigkeit der
Farbe vom Einfallswinkel läßt sich
nicht reproduzieren, ohne das Interferenzfilter selbst zu reproduzieren.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden optische Interferenzstrukturen,
die nicht notwendigerweise anorganische Metallschichten enthalten,
zur Erzeugung eines Kontrasts zwischen Aufzeichnungsschichten mit ähnlichen
Farbtönungen
eingesetzt. Das hier ins Auge gefaßte Verfahren kann auf irgendeine
der verschiedensten Aufzeichnungskonstruktionen angewandt werden,
die durch Strahlung mit unterschiedlichen Maximalwellenlängen bebilderungsfähig sind.
Insbesondere eignet sich die Ausführungsform für Flachdruckplatten,
die mit den in US-A-5 385 092 beschriebenen Festkörperdiodenlasern
mit Impulsdauern von mehr als 1 μs,
typischerweise von 5–13 μs, und nach Wunsch
mit längeren
Impulsdauern belichtet werden können.
Die Ausführungsform
eignet sich auch für Flachdruckplatten,
die mit Hochintensitätslasern
mit Impulsdauern von einigen Nanosekunden oder weniger belichtungsfähig sind.
Der Begriff "Platte", wie er hier gebraucht
wird, bezeichnet einen beliebigen Typ eines Druckelements oder einer
Oberfläche,
das bzw. die ein Bild aufzeichnen kann, das durch Bereiche definiert
ist, die unterschiedliche Affinitäten zu Druckfarbe und/oder
Feuchtmittel aufweisen; geeignete Konfigurationen sind u. a. die
herkömmlichen ebenen
Flachdruckplatten, die auf dem Plattenzylinder einer Druckmaschine
montiert werden, können aber
auch Zylinder (z. B. die Walzenoberfläche eines Plattenzylinders),
ein endloses Band oder eine andere Anordnung einschließen. Der
Begriff "Photomaske" bezieht sich auf
eine Negativdurchsichtsvorlage, die zwischen einem lichtempfindlichen
Aufzeichnungsmedium (typischerweise einer Druckplatte vom Photobelichtungstyp)
und einer Quelle für
aktinische Strahlung eingefügt
wird. Während
der Belichtung verhindert die Photomaske, daß die Beleuchtung bildfreie
Teile des Aufzeichnungsmediums erreicht. Der Begriff "Probeabzug" oder "Proof' bezeichnet ein Medium,
das eine Voransicht einer belichteten Druckplatte liefert, indem
es das Plattenbild mit einem unbebilderten Hintergrund kontrastieren
läßt.
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Bei
allen erfindungsgemäßen Konstruktionen
werden Schichten benutzt, die Laserstrahlung absorbieren und dadurch
abgetragen bzw. abgeschmolzen werden. Im allgemeinen liegen bevorzugte
Belichtungswellenlängen
im IR-Bereich, und vorzugsweise im nahen IR-Bereich; der Begriff "nahes IR", wie er hier gebraucht
wird, bedeutet Belichtungsstrahlung, deren maximale Wellenlänge λmax zwischen
700 und 1500 nm liegt. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist ihre Anwendbarkeit in Verbindung mit Festkörperlasern (gewöhnlich als Halbleiterdiodenlaser
bezeichnet; dazu gehören
auf Gallium-Aluminiumarsenid-Verbindungen basierende Geräte sowie
Einkristall-Laser (z. B. Nd:YAG- und Nd:YLF-Laser), die selbst durch
Diodenlaser oder Lampen gepumpt werden) als Quellen der Belichtungsstrahlung;
diese sind ausgesprochen wirtschaftlich und zweckmäßig und
können
in Verbindung mit den verschiedensten Belichtungsvorrichtungen eingesetzt
werden. Die Anwendung der Strahlung im nahen IR erleichtert die
Verwendung einer großen
Anzahl von organischen und anorganischen Absorptionsmaterialien.
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Die
Konstruktionen können
auch mit formbeständigen
Schichtträgern
(die im allgemeinen durch Laminieren aufgebracht werden), reflektierenden Schichten,
welche die Belichtungsstrahlung innerhalb der Ablationsschicht(en)
konzentrieren, und die Gefügehärte fördernden
Schichten versehen werden.
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Die
vorstehende Diskussion läßt sich
leichter anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
verstehen. Dabei zeigen:
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1 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
einer allgemeinen Aufzeichnungskonstruktion mit mindestens einem
Substrat und einem darauf aufgebrachten, laserabschmelzbaren Metall
mit einer Oxidoberfläche
und wahlweise einer optischen Interferenzstruktur;
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer Flachdruckplatte, welche die vorliegende Erfindung verkörpert und
eine optische Interferenzstruktur mit einer teilweise reflektierenden,
dünnen
ersten Metallschicht, z. B. aus Titan; einer Polymer-Viertelwellenabstandsschicht
und einer reflektierenden zweiten Metallschicht aufweist;
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer weiteren Aufzeichnungskonstruktion mit einem Substrat und
einer darauf angeordneten, laserabschmelzbaren anorganischen Metallschicht,
die wahlweise Teil einer optischen Interferenzstruktur sein kann;
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die 4A - 4C zeigen
die Bruchempfindlichkeit bestimmter Plattenkonstruktionen nach dem
Stand der Technik, die Metallschichten enthalten;
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die 5A - 5C zeigen
die bevorzugte mikroskopische Struktur einer anorganischen Metallschicht
gemäß der vorliegenden
Erfindung und ihre Reaktion auf Formbeanspruchung;
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6 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht einer
Flachdruckplatte mit einer optischen Interferenzstruktur, die eine
anorganische Metallschicht und eine darunterliegende Schicht aus
einem oberflächenoxidierten
Metall darstellt; und
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die 7 und 8 zeigen
Varianten der in 6 dargestellten Konstruktion,
die an unterschiedlichen Stellen eine Schicht aufweisen, die Belichtungsstrahlung
reflektiert.
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Die
Zeichnungen und die darin dargestellten Komponenten sind nicht unbedingt
maßstabsgetreu dargestellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die abgebildete Konstruktion weist in
ihrer elementarsten Form ein Substrat 10 und eine Oberflächenschicht 12 auf.
Das Substrat 10 ist vorzugsweise eine feste, stabile und
flexible Schicht, die eine Polymerfolie oder ein Papier oder ein
Metallblech sein kann. Polyesterfolien (in einer bevorzugten Ausführungsform
die von E. I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, DE, vertriebene MYLAR-Folie
oder alternativ die von ICI Films, Wilmington, DE, vertriebene MELINEX-Folie)
sind brauchbare Beispiele. Eine bevorzugte Dicke der Polyesterfolie
ist 0,18 mm (0,007 Zoll), aber es können auch dünnere und dickere Versionen
mit Erfolg eingesetzt werden.
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Papiersubstrate
sind typischerweise mit Polymeren "gesättigt", um ihnen Wasserfestigkeit, Formbeständigkeit
und Festigkeit zu verleihen. Ein bevorzugtes Metallsubstrat ist
Aluminium. Idealerweise ist das Aluminium poliert, um jede Belichtungsstrahlung
zu reflektieren, die etwaige darüberliegende
optische Interferenzschichten durchdringt. Als Alternative zu einem
reflektierenden Metallsubstrat 10 kann man auch eine Schicht
verwenden, die ein Pigment enthält,
das Belichtungsstrahlung (z. B. IR-Strahlung) reflektiert. Ein Material
zur Verwendung als IR-reflektierendes Substrat ist die von ICI Films,
Wilmington, DE, gelieferte weiße
329-Folie, in der IR-reflektierendes Bariumsulfat als weißes Pigment
verwendet wird. Eine bevorzugte Dicke ist 0,18 mm (0,007 Zoll),
oder 0,05 nun (0,002 Zoll), wenn die Konstruktion auf einen Metallträger auflaminiert
wird, wie weiter unten beschrieben.
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Die
Schicht 12 ist eine sehr dünne (5–50 nm (50–500 Å), wobei für Titan 30 nm (300 Å) bevorzugt werden)
Schicht aus einem Metall, das unter Einwirkung von Luft eine natürliche Oxidoberfläche 12s entwickeln
kann oder nicht. Diese Schicht wird als Reaktion auf IR-Strahlung
abgeschmolzen. Das Metall oder dessen Oxidoberfläche weist hydrophile Eigenschaften
auf, welche die Grundlage für
die Verwendung dieser Konstruktion als Flachdruckplatte bilden. Durch
bildartiges Entfernen der Schichten 12 und 12s mittels
Abschmelzen wird die darunterliegende Schicht 10 freigelegt,
die sowohl hydrophob als auch oleophil ist; dementsprechend weist
die Schicht 10 Feuchtmittel ab, nimmt aber Druckfarbe an,
während die
Schichten 12/12s Feuchtmittel annehmen. Das vollständige Abschmelzen
der Schicht 12 ist daher wichtig, um restliches hydrophiles
Metall in einem Bildmerkmal zu vermeiden.
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Das
Metall der Schicht 12 ist mindestens ein Übergangsmetall
(d-Element), d. h. Aluminium, Indium oder Zinn. Im Falle eines Gemischs
sind die Metalle als Legierung oder intermetallische Verbindung enthalten.
Wiederum können
bei aktiveren Metallen durch die Entwicklung einer Oxidschicht Oberflächenmorphologien
entstehen, welche die Hydrophilie verbessern. Eine solche Oxidation
kann auf beiden Metalloberflächen
auftreten und kann daher die Haftung der Schicht 12 am
Substrat 10 (oder einer anderen darunterliegenden Schicht)
beeinflussen. Das Substrat 10 kann gleichfalls auf verschiedene
Arten behandelt werden, um die Haftung an der Schicht 12 zu
verbessern. Zum Beispiel führt
die Plasmabehandlung einer Schichtoberfläche mit einem Arbeitsgas, das
Sauerstoff enthält
(z. B. einem Argon/Sauerstoff-Gemisch) zur Anlagerung von Sauerstoff
an die Schichtoberfläche
und verbessert das Haftvermögen,
indem es die Oberfläche
mit dem (den) Metall(en) der Schicht 12 reaktionsfähig macht.
Sauerstoff ist jedoch für
eine erfolgreiche Plasmabehandlung nicht notwendig. Andere geeignete Arbeitsgase enthalten
reines Argon, reinen Stickstoff und Argon/Stickstoff-Gemische. Siehe
z. B. Bernier et al., ACS Symposium Series 440, Metallization of
Polymers, S. 147 (1990).
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Die
Hydrophilie, Haltbarkeit, Lagerfähigkeit und
Kratzfestigkeit der Schichten 12/12s können durch
Behandlung mit Gummiarabicum oder den Gummierungsmitteln verbessert
werden, die in handelsüblichen
Plattenappreturen und Feuchtmitteln enthalten sind; für diesen
Zweck eignen sich besonders der Plattenreiniger TRUE BLUE und das Feuchtmittel
VARN TOTAL, geliefert von Varn Products Company, Oakland, NJ, ebenso
wie das Produkt FPC der Printing Products Division von Hoechst Celanese,
Somerville, NJ, das Feuchtmittel G-7A-"V"-COMB,
geliefert von Rosos Chemical Co., Lake Bluff, IL, der Plattenreiniger
und Kratzerentferner VANISH, vertrieben von Allied Photo Offset
Supply Corp., Hollywood, FL, und die gleichfalls von Allied vertriebene
Plattenreinigerlösung
POLY-PLATE. Weitere bevorzugte Materialien enthalten als Hauptbestandteil
Polyethylenglycol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa
8000. Ein weiteres brauchbares Oberflächenbehandlungsmaterial ist
Polyvinylalkohol, aufgebracht als sehr dünne Schicht. Das Ergebnis der
Oberflächenbehandlung
ist als Deckschicht 13 dargestellt.
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Wenn
die Schicht 12 teilweise reflektierend ist, können dieser
Konstruktion zwei weitere Schichten 14, 16 hinzugefügt werden,
die bei einer Kombination mit der Schicht 12 eine optische
Interferenzstruktur 18 bilden. Durch Entzündung der
Schicht 12 werden die Zwischenschichten 14, 16 weggebrannt. Die
Schicht 14 ist eine dielekirische Viertelwellen-Abstandsschicht,
deren Dicke, wie oben dargestellt, von der interessierenden Wellenlänge abhängt. Eine
Dicke zwischen 0,05 und 0,9 μm
erzeugt eine sichtbare Kontrastfarbe. Diese Schicht ist gewöhnlich ein
Polymer und vorzugsweise ein Polyacrylat. Geeignete Polyacrylate
sind unter anderem polyfunktionelle Acrylate oder Gemische aus monofunktionellen
und polyfunktionellen Acrylaten, die durch Aufdampfen von Monomeren
mit anschließender
Elektronenstrahl- oder Ultraviolett-(UV)-Aushärtung aufgebracht werden können.
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Die
Schicht 16 ist eine reflektierende Schicht, z. B. aus Aluminium
mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 50 nm (oder dicker, wenn dies
bei einer gegebenen Laserausgangsleistung und der erforderlichen vollständigen Abschmelzung
machbar ist). Die Schichten 12, 14 und 16 können alle
unter Vakuumbedingungen aufgebracht werden. Besonders die Schichten 12 und 16 können durch
Vakuumbedampfen oder -sputtern (z. B. mit Argon) aufgebracht werden;
im Falle der Schicht 16 ist das Vakuumsputtern auf ein
plasmabehandeltes Polyestersubstrat 10 vorzuziehen. Die
Schicht 14 kann durch Vakuumbedampfen aufgebracht werden;
wie z. B. in US-A-4 842 893 und US-A-5 032 461 dargestellt, können Monomere
oder Vorpolymere mit niedrigem Molekulargewicht durch Entspannungsverdampfung
in eine Vakuumkammer eingebracht werden, die außerdem eine zu beschichtende
Materialbahn (z. B. ein geeignet metallisiertes Substrat 10)
enthält.
Der Dampf wird auf die Oberfläche
der sich bewegenden Bahn gerichtet, die auf einer ausreichend niedrigen
Temperatur gehalten wird, damit das Monomer an ihrer Oberfläche kondensiert,
wo es dann durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung polymerisiert
wird. Gewöhnlich
weisen die Monomere oder Vorpolymere Molekulargewichte im Bereich
von 150–800
auf.
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2 zeigt
eine Variante dieser Ausführungsform,
in der die Schichten 12/12s mit einer Oberflächenschicht 20 bedeckt
sind. In diesem Fall weisen die Schichten 10 und 20 entgegengesetzte Affinitäten zu Druckfarbe
oder einem farbabweisenden Fluid auf; dieses Verfahren ermöglicht die
Verwendung von Oberflächenschichten
mit einer Affinität und/oder
mit Haltbarkeitseigenschaften, die sich von denen der Schichten 12/12s unterscheiden.
In einer Version dieser Platte ist die Oberflächenschicht 20 ein
Siliconpolymer oder Fluorpolymer, das Druckfarbe abweist, während das
Substrat 10 ein oleophiles Polyester- oder Aluminiummaterial
ist; das Ergebnis ist eine Trockenplatte. In einer zweiten, Naßplattenversion
ist die Oberflächenschicht 20 ein
hydrophiles Material, wie etwa Polyvinylalkohol (z. B. das von Air Products,
Allentown, PA, gelieferte Material Airvol 125), während das
Substrat 10 sowohl oleophil als auch hydrophob ist (hier
eignet sich wieder Polyester).
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Für Trockenplattenkonstruktionen
mit Verwendung einer Siliconschicht 20 ist Titan das bevorzugte
Metall für
die Schicht 12. Besonders in Fällen, wo das Silicon durch
Additionsvernetzung vernetzt ist, bietet eine darunterliegende Titanschicht
wesentliche Vorteile gegenüber
anderen Metallen. Das Auftragen eines additionsvernetzten Silicons über einer Titanschicht
führt zur
Verbesserung der katalytischen Wirkung während der Vernetzung, fördert wesentlich die
vollständige
Vernetzung und kann sogar nach abgeschlossener Vernetzung weitere
Bindungsreaktionen fördern.
Diese Erscheinungen verstärken
das Silicon und seine Bindung an die Titanschicht und verlängern dadurch
die Lebensdauer der Platte (da vollständiger vernetzte Silicone eine
bessere Haltbarkeit aufweisen), und bieten außerdem Widerstand gegen die
Wanderung von in der Druckfarbe enthaltenen Lösungsmitteln durch die Siliconschicht
(wobei sie darunterliegende Schichten zersetzen können). Die katalytische
Verstärkung
ist besonders nützlich
in Fällen,
wo der Wunsch nach einer schnellen Beschichtung (oder die Notwendigkeit
eines Betriebs bei niedrigeren Temperaturen, um eine thermische Beschädigung des
farbannehmenden Trägers
zu vermeiden) die vollständige
Aushärtung
in der Beschichtungsvorrichtung unausführbar macht; die Gegenwart
von Titan begünstigt
eine fortgesetzte Vernetzung trotz der Temperaturabsenkung.
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Verwendbare
Materialien für
die Schicht 20 und Beschichtungsverfahren werden in US-A-5
339 737 und US-A-5 385 092 sowie in US-A-5 353 705 und US-A-5 379
698 offenbart. Grundsätzlich
werden geeignete Siliconmaterialien mit einer Spiralrakel aufgebracht,
dann getrocknet und durch Wärme
ausgehärtet,
um eine gleichmäßige Schicht
mit einem Auftragsgewicht von beispielsweise 2g/m2 zu
erzeugen. Im Fall von Polyvinylalkoholen werden geeignete Materialien
typischerweise durch Hydrolyse von Polyvinylacetatpolymeren erzeugt.
Der Hydrolysegrad beeinflußt
eine Reihe physikalischer Eigenschaften, einschließlich der
Wasserfestigkeit und der Haltbarkeit. Um eine ausreichende Haltbarkeit
der Platte sicherzustellen, spiegeln daher die bei der vorliegenden
Erfindung verwendeten Polyvinylalkohole einen hohen Hydrolysegrad
sowie ein hohes Molekulargewicht wider. Wirksame hydrophile Schichten sind
ausreichend vernetzt, um eine Wiederauflösung als Ergebnis der Einwirkung
von Feuchtmittel zu verhindern, enthalten aber auch Füllstoffe,
um Oberflächengefüge zu erzeugen,
die eine Benetzung fördern.
Die Auswahl einer optimalen Mischung von Eigenschaften für eine bestimmte
Anwendung liegt durchaus im Rahmen der Fähigkeiten von entsprechend
ausgebildeten Praktikern. Brauchbare Polyvinylalkohol-Oberflächenschichten
können
z. B. mit einer Spiralrakel aufgebracht und anschließend eine Minute
bei 149°C
(300°F)
in einem Strahlungsofen bis zu einem Auftragsgewicht von 1 g/m2 aufgebracht werden.
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Durch
Belichten der vorstehenden Konstruktion mit einem Laserausgangsstrahl
wird die Schicht 20 geschwächt oder entfernt und die optische
Interferenzstruktur 18 im Belichtungsbereich abgeschmolzen.
Die geschwächte
Oberflächenschicht
(und etwaige Trümmer,
die von der Zerstörung
der absorbierenden zweiten Schicht zurückbleiben) werden in einem
Reinigungsschritt nach der Belichtung entfernt.
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Insbesondere
kann diese Reinigung mit Hilfe einer Kontaktreinigungsvorrichtung
ausgeführt
werden, wie z. B. einer rotierenden Bürste (oder einer anderen geeigneten
Einrichtung, wie z. B. in US-A-5 148 746 beschrieben), ohne Fluid
oder mit einem Nichtlösungsmittel
für die
oberste Schicht. Obwohl die Reinigung nach der Belichtung einen
zusätzlichen
Verarbeitungsschritt darstellt, kann das Fortbestehen der obersten
Schicht während
der Belichtung sich tatsächlich
als nützlich
erweisen. Durch das Abtragen der absorbierenden Schichten entstehen Trümmer, die
den Durchgang des Laserstrahls stören können (z. B. durch Abscheidung
auf einer Fokussierlinse oder als Aerosol (oder Nebel) von feinen Teilchen,
das (der) den Durchgang teilweise blockiert). Die zerstörte, aber
nicht entfernte oberste Schicht verhindert ein Entweichen dieser
Trümmer.
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Die
Schicht 25 ist ein wahlfreier Metallträger. In einem repräsentativen
Produktionsablauf werden die Schichten 16, 14 und
danach 12 unter Vakuumbedingungen auf eine Polyesterfolie
aufgedampft, die als Substrat 10 dient. Dann wird die Schicht 20 auf
die Schicht 12 aufgebracht, und anschließend wird
das beschichtete Material unter Verwendung eines Laminierklebstoffs 27 auf
einen Aluminiumträger 25 auflaminiert,
der eine Dicke aufweist, die der gewünschten Gesamtdicke der Platte
entspricht. Außer der
Vermittlung von Steifigkeit kann das erfindungsgemäße Auflaminieren
auch für
ein Reflexionsvermögen
sorgen. Der Träger 25 reflektiert
vorzugsweise nichtabsorbierte Belichtungsstrahlung, welche die optische
Interferenzstruktur 18 und die darunterliegenden Schichten
passiert hat; im Falle einer Strahlung im nahen IR liefern beispielsweise
laminierte Träger
aus Aluminium (und besonders aus poliertem Aluminium) ein sehr vorteilhaftes
Reflexionsvermögen.
In diesem Fall sollten das Substrat 10, der Laminierklebstoff 27 und
etwaige weitere Schichten zwischen der optischen Interferenzstruktur 18 und
dem Träger 25 (z.
B. eine Grundierungsschicht) weitgehend durchlässig für Belichtungsstrahlung sein.
Außerdem
sollte das Substrat 10 relativ dünn sein, so daß keine
Strahlenergiedichte durch Divergenz verlorengeht, bevor sie auf
den reflektierenden Träger auftrifft.
Für einen
einwandfreien Betrieb in Verbindung mit der oben beschriebenen Laserausrüstung sind
z. B. Polyestersubstrate vorzugsweise nicht dicker als 0,05 mm (0,002
Zoll).
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Alternativ
kann ein Polyesterträger 25 vor dem
Laminieren mit einer dünnen
reflektierenden Metallschicht metallisiert werden. Eine solche Anordnung
weist eine erhebliche Flexibilität
auf und eignet sich daher gut für
Plattenaufrollanordnungen. Die reflektierende Schicht ist vorzugsweise
ein reflektierendes Metall (z. B. Aluminium) mit einer Dicke von
5 bis 50 nm oder mehr, und der Träger ist eine starke (z. B. 0,19
mm dicke) Polyesterschicht.
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In
einer weiteren Alternative enthält
der Laminierklebstoff ein Material (z. B. ein Pigment wie etwa Bariumsulfat),
das Belichtungsstrahlung reflektiert.
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Geeignete
Laminierverfahren sind nach dem Stand der Technik gut charakterisiert
und werden z. B. in US-A-5 385 092 und US-A-5 570 636 offenbart. Bei
der Herstellung von Druckelementen wird die Verwendung von Materialien
in Rollenform (Bahnform) sowohl für das Substrat 10 als
auch für
den Träger 25 bevorzugt.
Dementsprechend werden Walzenspaltlaminierverfahren bevorzugt. In
diesem Produktionsablauf werden eine oder beide zu verbindenden
Oberflächen
mit einem Laminierklebstoff beschichtet; dann werden die Oberflächen unter
Druck aneinandergefügt
und gegebenenfalls im Walzenspalt zwischen zylinderförmigen Laminierwalzen
erhitzt. Weitere geeignete Verfahren sind unter anderem Elektronenstrahl-
und UV-Vernetzungsverfahren.
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In
einer weiteren Variante dieses Verfahrens ist das Substrat 10 ein
reflektierendes Metall (z. B. Aluminium) von ausreichender Dicke
(z. B. 0,13 mm oder mehr), um nicht als Reaktion auf Belichtungsstrahlung
abgetragen zu werden. In diesem Fall kann die Schicht 16 entfallen,
da das Substrat 10 die Reflexionsfunktion aufweist (und
außerdem
in Trockendruckanwendungen als farbannehmendes Material dient).
In ihrer einfachsten Form weist diese Variante auf: eine Oberflächenschicht 20,
eine darunterliegende, teilweise reflektierende dünne Metallschicht 12 (die
eine Oxidoberfläche 12s aufweisen
kann oder nicht), eine Viertelwellen-Abstandsschicht 14 und das
reflektierende Substrat 10. Da ein Metallsubstrat 10 nach
der Belichtung außer
der gewünschten
Oleophilie eine gewisse Resthydrophilie aufweisen kann, wird normalerweise
zur Ausbildung einer Trockenplatte eine farbabweisende Schicht 20 (z.
B. eine Siliconschicht) verwendet.
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3 stellt
die zweite Ausführungsform
der Erfindung dar, in der eine harte, haltbare, leitfähige hydrophile
Schicht 32 direkt über
der Schicht 10 angeordnet ist, oder stärker bevorzugt über einer
Metallschicht 12, da durch Hinzufügen der letzteren gewöhnlich das
Gesamthaftvermögen
verbessert wird. Im letzteren Fall kann die Schicht 12 eine Oxid-Grenzschicht 12s enthalten
oder nicht. Auf die Schicht 32 kann eine Oberflächenbehandlung 13 angewandt
werden.
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Die
Schicht 32 ist eine metallische anorganische Schicht, die
eine Verbindung von mindestens einem Metall mit mindestens einem
Nichtmetall oder ein Gemisch derartiger Verbindungen aufweist. Zusammen
mit der darunterliegenden Schicht 12/12s absorbiert
die Schicht 32 Belichtungsstrahlung und wird dadurch abgeschmolzen,
und wird folglich mit einer Dicke von nur 10 bis 200 nm aufgebracht.
Dementsprechend ist die Auswahl des Materials für die Schicht 32 kritisch,
da sie in schwierigen industriellen Druckmilieus als Druckfläche dienen,
als Reaktion auf Belichtungsstrahlung aber dennoch abschmelzen muß. Dieses
Herangehen unterscheidet sich daher von den in US-A-5 354 633 offenbarten
mehrschichtigen Konstruktionen, die eher auf die Abschirmung aktinischer
Strahlung gerichtet sind, statt als Druckplatte zu funktionieren.
Als Ergebnis erfordern die Konstruktionen gemäß US-A-5 354 633 eine dicke Serie
von Schichten, die nicht einheitlich auf Belichtungsstrahlung reagieren.
Als Reaktion auf Belichtungsstrahlung wird (werden) statt dessen
nur die oberste(n) Schicht(en) abgeschmolzen; diese Schicht oder
dieses mehreren Schichten verursachen ihrerseits die Entzündung der
darunterliegenden opaken Schicht, die als Ergebnis dieser Entzündung und
nicht durch die Wirkung des Laserstrahls zerstört wird.
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Die
Metallkomponente der Schicht 32 kann ein d-Metall (Übergangsmetall),
ein f-Metall (Lanthanid), Aluminium, Indium oder Zinn oder ein Gemisch von
irgendwelchen der vorstehenden Bestandteile (eine Legierung oder,
falls eine genauer bestimmte Zusammensetzung existiert, eine intermetallische Verbindung)
sein. Bevorzugte Metalle sind unter anderem Titan, Zirconium, Vanadium,
Niobium, Tantal, Molybdän
und Wolfram. Die Nichtmetallkomponente der Schicht 32 kann
aus einem oder mehreren der p-Elemente Bor, Kohlenstoff, Stickstoff,
Sauerstoff und Silicium bestehen. Eine Metall/Nichtmetall-Verbindung
nach diesen Vorgaben kann eine genau bestimmte Stöchiometrie
aufweisen oder nicht und kann in vielen Fällen (z. B. Al-Si-Verbindungen)
eine Legierung sein. Bevorzugte Metall/Nichtmetall-Kombinationen
sind unter anderem TiN, TiON, TiOx (mit 0,9 ≤ x ≤ 2,0), TiAlN,
TiAlCN, TiC und TiCN.
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Gewisse
Spezies eignen sich nicht zur Verwendung in der Schicht 32.
Dazu gehören
Chalcogenide, Schwefel, Selen und Tellur; die Metalle Antimon, Thallium,
Blei und Bismut; und die elementaren Halbleiter Silicium und Germanium
in Anteilen von über
90% des für
die Schicht 32 eingesetzten Materials; sowie arsenhaltige
Verbindungen (z. B. GaAs, GaAlAs, GaAlInAs usw.). Diese Elemente
versagen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wegen mangelnder
Leitfähigkeit,
schlechter Haltbarkeit, fehlender Hydrophilie, chemischer Unbeständigkeit und/oder
Umwelt- oder Toxizitätsproblemen.
Die Haupterwägungen,
welche die Auswahl des Materials bestimmen, sind die Leistung als
optische Interferenzstruktur (wenn erwünscht), die Haftung an benachbarten
Schichten, das Abschmelzverhalten, das Fehlen toxischer Stoffe beim
Abschmelzen und die Wirtschaftlichkeit der Beschaffung und Anwendung. Im
allgemeinen wird die Schicht 32 als im Vakuum aufgdampfte
Dünnschicht
aufgebracht.
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Die
Dicken, in denen die Schicht 32 aufgebracht wird, erleichtern
die Ausbildung eines Gefüges,
das im Vergleich zu glatten Schichten, die zu dem in den 4A bis 4C dargestellten
Verhalten neigen, einen besseren Widerstand gegen Formbeanspruchung
aufweist. 4A zeigt eine glatt aufgebrachte
anorganische Metallschicht 32 (z. B. mit einer Dicke von
100 bis 500 nm oder mehr), die eine texturierte Oberfläche 32s aufweisen
kann. Eine Formbeanspruchung des Substrats 10, wie durch
die Pfeile in 4B angedeutet, führt gewöhnlich zu
einer Bruch- oder Rißbildung
der Schicht 32 wegen ihrer inhärenten Steifigkeit, die zum
Teil einfach von der Auftragsdicke herrührt. Eine zu der dargestellten Bruchbildung
führende
Formbeanspruchung kann beispielsweise von thermisch bedingten differentiellen
Ausdehnungen oder Kontraktionen während des Aushärtungsprozesses
einer darüberliegenden
Polymerschicht herrühren.
In 4C ist ein zweiter Umstand abgebildet, der zur
Bruchbildung führen
kann, nämlich
eine Biegung der Struktur. Zusätzlich
zur Rißbildung
kann jedoch eine Biegung der steifen Schicht 32 auch zu
ihrer Ablösung
von der darunterliegenden Schicht 10 führen, mit gleichzeitiger Leistungsverschlechterung
und unzuverlässiger
Ansprechempfindlichkeit auf Belichtungsstrahlung. Leider ist der
Druckprozeß praktisch
immer zumindest bis zu einem gewissen Grade von einer Biegung begleitet;
zum Beispiel werden Platten bei der Druckvorbereitung gewöhnlich um
einen Plattenzylinder gewickelt, und die Platte kann durch weiteres
Biegen in einem Spannmechanismus fixiert werden. Tatsächlich tritt
bei der Plattenherstellung häufig
eine Biegung auf, lange vor der Verwendung der Platte: während der
Herstellung von Plattenmaterial als "Bahn" zur
späteren
Unterteilung in einzelne Platten wird das Plattenmaterial typischerweise
zu einer Rolle aufgewickelt.
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Eine
Lösung
dieses Problems ist in den 5A – 5C dargestellt.
Die abgebildeten Konstruktionen schließen eine Metallschicht 12 ein,
die, wie weiter oben diskutiert, mit einer Dicke von 10 bis 200
nm aufgebracht wird. Indem sie durch Absorption von Strahlung zum
Belichtungsprozeß beiträgt, ermöglicht die
Schicht 12, daß die
Eigenschaften der Schicht 32 so eingestellt werden, daß die Steifigkeit minimiert
wird, da die Schicht 32 nicht den Hauptteil eines Belichtungsimpulses
zu absorbieren braucht. Da die Schicht 32 typischerweise
hydrophil ist, ist nichtsdestoweniger ihre vollständige Entfernung durch
Abschmelzen wichtig, da etwaige Rückstände mit dem Feuchtmittel wechselwirken
und die Bildqualität
verschlechtern; und die Schicht 32 muß ausreichend dick sein, um
haltbar zu sein. Die Schicht 12 unterstützt auch diese Aspekte, indem
sie die Belichtungsstrahlung teilweise in die Schicht 32 zurück reflektiert.
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Beständigkeit
gegen Bruchbildung und Schichtentrennung wird hauptsächlich erzielt,
indem die Schicht 32 so aufgebracht wird, daß eine Oberflächenmorpholgie
entsteht, die als knotenförmig
oder dendritisch charakterisiert werden kann. Die für die Schicht 32 ins
Auge gefaßten
anorganischen Metallwerkstoffe weisen die Neigung auf, sich anfänglich in mikroskopischen
Klumpen oder Clustern abzuscheiden. Bei ausreichenden Abscheidungsdichten
wachsen die Cluster zusammen, und die Schicht nimmt die glatte,
gleichmäßige morphologische
Charakteristik der in den 4A – 4C dargestellten
dicken Schichten an, mit den daraus folgenden Steifigkeitsproblemen.
Durch Beibehaltung der in den 5A – 5C dargestellten
Struktur mit einer dreidimensionalen Textur aus Dendriten oder Knöllchen N,
die auf der gesamten Oberfläche
der Schicht 32 bestehen bleiben, wird die Empfindlichkeit
gegen Spannungen vermindert. Dies ist auf die Trennbarkeit der einzelnen
Knöllchen
N zurückzuführen, so
daß, wie
in 5B gezeigt, statt eines Bruchs der Oberfläche die
einzelnen Knöllchen
N bei Formbeanspruchung einfach auseinandergezogen werden und, wie in 5C dargestellt,
die Struktur auch Biegung toleriert, da sich die Knöllchen N
auch in Winkelrichtung voneinander trennen können, ohne daß die Verankerung
reißt.
Da ferner die Knöllchen
N mikroskopisch und daher in großen Strukturdichten vorhanden
sind, wird durch keine der beiden Verformungsarten der hydrophile
Charakter der Oberfläche
gefährdet.
Da außerdem
die Schicht 12 in sehr geringer Dicke aufgebracht wird,
kann auch diese Schicht thermisch und mechanisch bedingte Spannungen
ohne Rißbildung
tolerieren und wirkt außerdem
als "Bindeglied" oder haftverbessernde
Schicht, welche die Schicht 32 verankert.
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Da
auf weichere Materialien (z. B. Polyester) aufgebrachte harte Materialien
gegen Zerkratzen und ähnliche
Oberflächenschäden empfindlich
sein können,
kann es nützlich
sein, eine darunterliegende Schicht 34 hinzuzufügen, die
härter
als das Substrat 10 ist. Die Schicht 34 kann ein
Polyacrylat sein, das, wie oben beschrieben, unter Vakuumbedingungen aufgebracht
werden kann, oder ein Polyurethan. Ein repräsentativer Dickenbereich für die Schicht 34 ist 1–2 μm. Im Falle
eines Metallsubstrats 10 kann die Schicht 34 ein
wärmeisolierendes
Material aufweisen, das die Ableitung des Belichtungsimpulses in das
Substrat 10 verhindert und als Druckfläche dient (indem es eine Affinität zu Druckfarbe
und/oder Feuchtmittel aufweist, die sich von derjenigen der obersten
Fläche
unterscheidet).
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In
Abhängigkeit
von den optischen Eigenschaften der darunterliegenden Schichten
kann aus der Schicht 32 und einer darunterliegenden, teilweise reflektierenden
Metallschicht 12 (die eine Oxidoberfläche 12s aufweisen
kann) eine optische Interferenzstruktur 30 geformt werden.
Durch Variieren der Dicke der Schicht 32 lassen sich unterschiedliche
optische Effekte erzielen. Durch Belichten der Konstruktion werden
die Schichten 32, 12/12s und, falls vorhanden,
die Schicht 34 entfernt, um das Substrat 10 freizulegen
(wenn nicht die Schicht 34 Druckfarbe annehmen soll, in
welchem Falle sie so aufgebaut und aufgebracht wird, daß sie die
Belichtungsimpulse überlebt).
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Bei
der in 6 dargestellten Variante dieser Ausführungsform
wird die Schicht 32 durch eine Oberflächenschicht 20 abgedeckt,
und die Schichten 10 und 20 weisen entgegengesetzte
Affinitäten
zu Druckfarbe oder einem farbabweisenden Fluid auf. Wieder kann
die Oberflächenschicht 20 farbabweisend
und das Substrat 10 oleophil sein, um eine Trockenplatte
zu erzeugen, oder die Oberflächenschicht 20 kann
statt dessen hydrophil, und das Substrat 10 kann oleophil
und hydrophob sein. Das Substrat 10 kann auch mit einem
Laminierklebstoff 27 auf einen formbeständigen Träger 25 auflaminiert
werden.
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Um
für Reflexionsvermögen zu sorgen,
kann das Substrat 10 eine weiße Polyesterfolie sein, wie oben
diskutiert. Alternativ kann, wie in den 7 und 8 dargestellt,
eine reflektierende Schicht 36 entweder unter der optischen
Interferenzstruktur 30 oder unter dem Substrat 10 angeordnet
sein. Die wichtigen Aspekte, welche die Anordnung der reflektierenden
Schicht bestimmen, sind, (i) daß sie
unter der (den) Ablationsschicht(en) (hier der optischen Interferenzstruktur)
liegen sollte, (ii) daß etwaige
dazwischenliegende Schichten für
Belichtungsstrahlung weitgehend durchlässig sein sollten, und (iii)
daß die reflektierende
Schicht, falls sie nicht als farbannehmende Fläche wirken soll, unter dem
Substrat liegen (oder dieses bilden) sollte.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die praktische Ausführung der
Erfindung.
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FLACHDRUCKPLATTEN
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BEISPIEL 1
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Eine
Schicht aus metallischem Titan wurde durch Vakuumsputtern mit Argon
bis zu einer Dicke von etwa 30 nm auf eine plasmabehandelte, weiße Polyesterfolie
(0,18 mm) aufgebracht und der Luft ausgesetzt, um dadurch die Bildung
einer passivierenden natürlichen
Oxidoberfläche
zu ermöglichen. Bei
Belichtung dieser Probe auf einem Presstek Pearl-Plattenbelichter
(einer computergesteuerten Belichtungseinheit mit Verwendung von
Diodenlasern, wie oben diskutiert) und Verwendung als Naßplatte
auf einer Druckmaschine betrug die beobachtete Lebensdauer der Platte – das heißt, die
erreichte Anzahl der Druckvorgänge,
bevor eine wahrnehmbare Verschlechterung des Druckbildes auftrat – etwa 25000
Drucke.
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BEISPIEL 2
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Gemäß Beispiel
1 hergestellte Platten wurden durch Wischen in getrennten Arbeitsgängen mit den
oben diskutierten Feuchtmittelprodukten FPC, TRUE BLUE, POLY PLATE,
Varn TOTAL und Rosos sowie mit wäßrigem Gummiarabicum
und verschiedenen wäßrigen Polyethylenglycolen überzogen.
Die Platten wurden dann vor dem Belichten getrocknet. Es zeigte
sich, daß die
aufgetragenen Oberflächenbeschichtungen
Plattenhandhabungseigenschaften verbesserten, wie z. B. die Kratz-
und Fingerabdruckfestigkeit, ohne die Belichtungsempfindlichkeit
oder die Aufrollzeit in der Druckmaschine zu beeinträchtigen.
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BEISPIEL 3
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In
getrennten Arbeitsgängen
wurden TiN-Schichten von unterschiedlicher Dicke – 10 nm, 20
nm, 50 nm und 100 nm – durch
reaktives Sputtern von Titan in einer Argon- und Stickstoffatmosphäre (Gemisch
von etwa 50/50) bei einem Druck von etwa 4 μm auf Platten aufgebracht, die
gemäß Beispiel
1 hergestellt wurden. Die beobachteten Farben der jeweiligen Proben
waren hellgoldfarbig, dunkelgoldfarbig, purpur und tiefblau; alle
mit hydrophilen Oberflächen.
Die 0,18 mm dicken Polyesterplatten wurden ohne Modifikation beurteilt;
in einem getrennten Verfahren wurden Platten gemäß Beispiel 1 auf 0,05 mm dickem
Polyester hergestellt, und die entstehende Struktur wurde auf 0,15
mm dicke Aluminiumfolien auflaminiert. Bei Belichtung jeder dieser
Proben auf dem Presstek PEARL-Plattenbelichter und Verwendung als
Naßplatte
für den
Druck in einer Druckmaschine war die beobachtete Lebensdauer der
Platten stark von der Dicke der Titannitridschicht abhängig (35000,
75000, 100000 bzw. mehr als 250000 Drucke).
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Die
vorstehenden Arbeitsgänge
wurden mit Sputterdruckwerten von 1 μm, 10 μm, 20 μm und 40 μm wiederholt, um Platten auf
TiN-Basis mit ähnlichen
Belichtungs- und Aufrolleigenschaften auszubilden.
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BEISPIEL 4
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Das
Verfahren von Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei aber die Ausbildung
einer Oxidschicht zwischen der Titan- und der TiN-Schicht nicht
zugelassen wurde. Dies wurde erreicht, indem beide Schichten nacheinander
ohne Belüftung
(mit Luft) zwischen den Beschichtungsprozessen aufgesputtert wurden.
Die Ergebnisse bei der Belichtung und in der Druckmaschine waren
weitgehend identisch mit denen von Beispiel 3.
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BEISPIEL 5
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Das
Verfahren von Beispiel 4 wurde unter Verwendung eines durchsichtigen
Polyestersubstrats wiederholt; die resultierenden Belichtungs- und Druckeigenschaften
waren ähnlich
denen von Beispiel 3.
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BEISPIEL 6
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Das
Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei als Substrat eine
Aluminiumplatte (0,2 mm) verwendet wurde, die nach dem Aufbringen
und Trocknen mit einem wärmebeständigen weißen Anstrich
(HT-1300 weiß,
geliefert von Color Works, Solon, OH) überzogen worden war, der als
oleophile Wärmesperrschicht
diente; die resultierenden Belichtungs- und Druckeigenschaften waren ähnlich denen von
Beispiel 3.
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BEISPIEL 7
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Naßdruckplatten
wurden durch reaktives Aufsputtern von Titan mit Argon und Stickstoff
(50/50) bei einem Druck von etwa 4 μm auf weiße Polyestersubstrate (0.18
mm) hergestellt, die einer Inline-Plasmabehandlung (Argon/Stickstoff)
unterworfen worden waren, wodurch hydrophile TiN-Oberflächenschichten ausgebildet wurden.
Es wurden zwei Platten mit unterschiedlichen TiN-Dicken hergestellt:
ca. 50 nm (gelbgrün)
und ca. 200 nm (tiefblaugrau). Die Platten waren hinsichtlich der
Belichtung und des Drucks in der Druckmaschine ähnlich denen von Beispiel 3.
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BEISPIEL 8
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Eine
weitere Naßdruckplatte
wurde durch reaktives Aufsputtern von Titan mit Argon und Stickstoff (50/50)
bei einem Druck von etwa 4 μm
bis zu einer Dicke von etwa 0,2 bis 0,6 nm auf ein (in einem Argon/Stickstoff-Gemisch)
plasmabehandeltes weißes Polyestersubstrat
(0,18 mm) hergestellt, wodurch eine abschmelzende Unterschicht ausgebildet
wurde. Darauf wurde unter den gleichen Bedingungen eine 30 nm (300 Å) dicke
Inline-Folgeschicht aus Titan aufgebracht, gefolgt von einer weiteren,
30 nm dicken Titannitridschicht. Im Vergleich zu Platten, die gemäß Beispiel
3 hergestellt wurden, verbesserte sich die Laserbelichtungsempfindlichkeit.
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BEISPIEL 9
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Eine
bronzefarbige Titanborid-Naßplatte wurde
durch Aufsputtern von TiB2 auf ein plasmabehandeltes
weißes
Polyestersubstrat bis zu einer Dicke von etwa 200 nm hergestellt.
Die resultierende Platte wurde belichtet und erfolgreich für herkömmliches
Naßdrucken
eingesetzt.
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BEISPIEL 10
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Eine
Trockenplatte wurde durch Überziehen der
Plattenstruktur von Beispiel 3 (TiN mit 100 nm) mit der in US-A-5
487 338 (Beispiele 1 – 7)
beschriebenen Siliconformulierung hergestellt; das Silicon wurde
durch Lösungsmittelbeschichtung
bis zu einem Trockenbeschichtungsgewicht von etwa 2 g/m2 aufgebracht
und dann ausgehärtet,
wonach die Platte belichtet und zum Kopierdrucken in einer wasserlosen
Druckmaschine verwendet wurde.
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BEISPIEL 11
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Eine
Naßplatte
wurde durch Überziehen
der Plattenstruktur von Beispiel 3 (TiN mit 100 nm) mit der in US-A-5
487 338 (Beispiel 17) beschriebenen Polyvinylalkoholformulierung
hergestellt; der Polyvinylalkohol wurde durch Lösungsmittelbeschichtung bis
zu einem Trockenbeschichtungsgewicht von etwa 1,2 g/m2 aufgebracht
und dann ausgehärtet,
wonach die Platte belichtet und zum Kopierdrucken in einer Naßdruckmaschine
eingesetzt wurde.
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BEISPIEL 12
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Eine
kratzfeste Naßplatte
wurde durch Überziehen
der Plattenstruktur von Beispiel 3 (TiN mit 100 nm) mit einer wäßrigen Lösung hergestellt,
die 2% Polyethylenglycol (Molekulargewicht etwa 8000) und 0,5% Hydroxypropylcellulose
enthielt. Das Gemisch wurde mit einer Meyer-Rakel #4 mit einer mittleren Deckung
von 30 mg/m2 aufgebracht. Nach dem Trocknen
wurde die Platte belichtet und in einer Druckmaschine montiert,
mit einem nassen WEBRIL Handi-pad abgewischt und zum Kopierdrucken
eingesetzt.
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EINFARBIGE
PROOFS
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BEISPIEL 13
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Ein
einfarbiges Blau-auf-Silber-Andruckmaterial bzw. -Proofmaterial
wurde durch reaktives Vakuumsputtern auf aluminiertes Papier (Titan
mit Argon/Stickstoff (50/50) bei einem Druck von etwa 4 μm) bis zu
einer Dicke von 200 nm hergestellt. Dieses Andruckpapier wurde auf
einem Presstek PEARL-Plattenbelichter
belichtet, um eine silberfarbige (Aluminium-) Bildfläche freizulegen,
die mit der blauen TiN-Deckschicht kontrastierte.
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BEISPIEL 14
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Ein
einfarbiges Blau-auf-Weiß-Andruckmaterial
wurde auf ähnliche
Weise hergestellt und belichtet, indem nacheinander dünne Schichten
aus Aluminium (etwa 10 nm), Trimethylolpropantriacrylat-Polymer (etwa 0,25 μm) und Titan
(etwa 30 nm) alle durch Vakuumbedampfen auf ein weißes Polyestersubstrat
aufgebracht wurden. Ebenso wurden Gold-auf-Weiß- bzw. Purpur-auf-Weiß-Materialien
hergestellt, indem die Dicke der Acrylat-Abstandsschicht auf etwa
0,5 μm bzw.
0,75 μm
vergrößert wurde.
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Man
wird daher erkennen, daß das
vorstehende Verfahren zur Herstellung der verschiedensten druckgraphischen
Konstruktionen angewandt werden kann, die sich zur Verwendung als
Flachdruckplatten, Photomasken und Andruckblätter eignen. Die hierin verwendeten
Begriffe und Ausdrücke werden
als Begriffe zu Zwecken der Beschreibung und nicht der Einschränkung benutzt,
und es besteht keine Absicht, bei der Verwendung solcher Begriffe und
Ausdrücke
irgendwelche Äquivalente
der dargestellten und beschriebenen Merkmale oder Teile davon auszuschließen, sondern
es wird anerkannt, daß innerhalb
des beanspruchten Umfangs der Erfindung verschiedene Modifikationen
möglich
sind.