EP0027614B1

EP0027614B1 - Verfahren zum Herstellen von Druckformen

Info

Publication number: EP0027614B1
Application number: EP80106168A
Authority: EP
Inventors: Douglas A. Seeley; Victor M. Kamhi
Original assignee: American Hoechst Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1983-12-07
Also published as: US4254196A; ZA806404B; BR8006695A; JPH0150906B2; EP0027614A1; CA1146011A; JPS5666863A; DE3065838D1; ATE5550T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Druckformen oder gedruckten Schaltungen auf elektrophotographischem Wege, bei dem ein Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Schichtträger und einer darauf befindlichen photoleitfähigen Schicht, aufgeladen, bildmäßig belichtet, mit einem Entwickler zu einem Tonerbild entwickelt und die Schicht an den tonerbildfreien Stellen mit einem Lösungsmittel weggelöst wird.
In der Praxis des Flachdrucks mit Bimetallplatten, z. B. solchen aus kupferbeschichtetem Aluminium, muß zur Erstellung des Bildes mit einer Photolackschicht gearbeitet werden. Diese wird auf die Kupferoberfläche aufgetragen, unter einer Vorlage belichtet und anschließend entwickelt. Nach dem Entwickeln ist die zurückbleibende Photolackschicht bildmäßig angeordnet und läßt dabei einen den Nichtbildstellen entsprechenden Hintergrund aus ungeschütztem Kupfer frei. Die Platte wird dann, z. B. mit Eisen-111-chloridlösung geätzt, um so das freiliegende Kupfer wegzulösen. Nach dem Abspülen wird die stehengebliebene Photolackschicht mit einem geeigneten Lösungsmittel abgelöst, so daß man ein oleophiles Kupferbild auf einem hydrophilen Aluminiumträger erhält. Zur Intensivierung seines oleophilen Verhaltens kann das Kupfer auch noch mit verdünnten Säuren behandelt werden.
Offsetdruckplatten zur Bebilderung auf elektrophotographischem Wege enthalten in der lichtempfindlichen Schicht eine photoleitfähige Substanz, z. B. aus Zinkoxid, Cadmiumsulfid oder bestimmten organischen Verbindungen, die in einem farbabstoßenden Bindemittel dispergiert und auf einen geeigneten Schichtträger, z. B. Papier, Metall oder Folie, aufgetragen wird. Die Platten werden nach üblicher elektrophotographischer Methode bebildert, d. h. auf der photoleitfähigen Schicht wird eine elektrostatische Ladung erzeugt und bildmäßig belichtet. Das entstandene latente elektrostatische Bild wird durch einen flüssigen oder festen elektroskopischen Entwickler sichtbar gemacht und das entwickelte Bild durch Trocknen oder Erwärmen fixiert. Die so erhaltene bebilderte Platte kann dann als Druckform verwendet werden.
Im Anschluß an den erwähnten Fixierschritt liegt der aufgeschmolzene bzw. fixierte Toner in bildmäßiger Anordnung auf der Photoleiterschicht vor. In den Fällen, in denen die tonerbildfreien Stellen nicht hydrophil sind, kann man die Oberfläche mit einer Entschichterlösung behandeln, wodurch die photoleitfähige Schicht an den tonerbildfreien Stellen weggelöst wird, so daß die metallische Trägeroberfläche sichtbar wird. In diesem Stadium wird die Platte in die Druckerpresse eingespannt. Der oleophile Toner über den Bildstellen nimmt Farbe an und überträgt diese auf das beim Offsetdruck verwendete Gummituch oder beim Direktflachdruck direkt auf das Papier, während die entschichteten Bereiche, wie beim normalen Flachdruck, Wasser annehmen und Druckfarbe abstoßen.
Die Druckformen können in automatischen, mit inkohärentem Licht arbeitenden Maschinen, z. B. gemäß US-PS 3999511 (DE-GM 74 18 392) oder in vollautomatischen Laser-Belichtungsgeräten, wie z. B. US-Patent 4 149 798, aufgeladen, belichtet, entwickelt und entschichtet werden.
Es wurde festgestellt, daß das Druckbild von Beginn der Druckauflage an bis zu etwa 3 000 Drucken innerhalb großer schwarzer Flächen sporadisch und ohne Erklärung fleckig werden kann, wobei dieses Phänomen sowohl bei Verwendung von Trockentoner als auch bei Verwendung von Flüssigtoner auftritt. Die fleckigen Drucke sind in jedem Fall unansehnlich und müssen ausgeschieden werden, was sich bei der Herstellung als sehr hinderlich und nachteilig auswirkt. Es kommt auch vor, daß helle, z. B. gelbe Druckfarben während des Druckens den Toner vom Bild auf der Druckform allmählich weglösen, was zu einer Minderung der Farbreinheit auf dem Druckbogen führt. Bei Drucken, die höheren Ansprüchen genügen sollen, wurde erkannt, daß unerwünschte Punktvergrößerungen auftreten, die sich im Bereich kleiner Tonerbildpunkte ergeben, was ebenso nachteilig ist.
Aus der Technik cyclisch elektrophotographisch arbeitender Kopiergeräte ist bekannt, die Photoleiteroberfläche bzw. die auf Maschinenteilen befindlichen Tonerpartikeln nach Übertragen des Tonerbildes von lose anhaftenden Resttonerpartikeln vor dem nächsten Kopierschritt zu befreien. So verwendet man zur Reinigung einer photoleitfähigen Schicht Flüssigkeiten aus der Reihe der Hydrocarbone wie Paraffine, Kohlenstofftetrachlorid und Freon (DE-A 19 02 034). Es ist auch bekannt, die Pulverrückstände von der photoleitfähigen Oberfläche mit Hilfe eines flüssigen Mediums zu entfernen, das man zusätzlich während einer bestimmten Zeitdauer Schwingungsenergien aussetzt (DE-B 14 97 235). Schließlich kann man durch Tonerteilchen kontaminierte Maschinenteile mittels eines Lösegemischs aus Trichlortrifluorethan, Aceton und Dimethoxymethan reinigen (US-PS 4 096 083). Die Entfernung eines fixierten Tonerbildes von einer für den Flachdruck geeigneten Druckform ist hieraus jedoch nicht bekannt.
Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Druckformen oder gedruckten Schaltungen auf elektrophotographischem Wege zu schaffen, bei dem das Problem der fleckigen Drucke gelöst, ferner die Verwendung reinerer Farben beim Farbdruck erzielt und schließlich auch die Punktvergrößerung auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß man anschließend das Tonerbild mit Methylcyclohexan, Mesitylen, Tetrahydronaphtalin Dekahydronaphtalin oder mit einem Kohlenwasserstoffgemisch aus 5-45 Gewichtsprozent aliphatischem, 25-95 Gewichtsprozent aromatischen und 0-60 Gewichtsprozent naphthenischem Anteil behandelt und hierdurch die Tonerteilchen von den Bildstellen entfernt. Vorzugsweise behandelt man das Tonerbild mit einem Kohlenwasserstoffgemisch aus 43 Gewichtsprozent aus aliphatischem, 29 Gewichtsprozent aromatischem und 28 Gewichtsprozent naphthenischem Anteil mit einem Siedebereich zwischen 140 und 210°C.
Hierdurch wird erreicht, daß Drucke hergestellt werden können, die hohen Ansprüchen genügen, nicht zu sporadischer Fleckenbildung in großen Volltonflächen neigen, die Verwendung reiner Farben ermöglichen und auch ohne Punktvergrößerung sind. Dies wird dadurch erzielt, daß man den auf den Bildstellen sich befindenden Toner selektiv entfernt.
Es gibt eine Reihe spezifischer Lösungsmittel, mit denen der Toner entfernt werden kann, ohne daß dabei die unter dem Toner liegende photoleitfähige Schicht angegriffen oder aufgelöst wird.
Anhand der beigefügten Zeichnungen sind in Reihenfolge die Verfahrensschritte dargestellt. So zeigt Fig. 1 das Betonern (Entwicklung), Fig. 2 das Aufschmelzen des Toners (Fixierung), Fig. 3 das Entschichten, d. h. das Weglösen an den Nichtbildstellen und Fig. 4 das Entfernen des Toners.
Die Fig. gibt die isolierende photoleitfähige Schicht 2 auf einem leitenden Schichtträger 1 mit einem unmittelbar nach der Entwicklung auf der photoleitfähigen Schicht liegenden Bildteil oder Bildpunkt aus Toner 3 an. In der Fig. 2 ist der Tonerpunkt 3a nach dem Aufschmelzen dargestellt. Die Fig. zeigt das Entschichten bzw. Entfernen der photoleitfähigen Schicht 2 an den nicht durch das aufgeschmolzene Tonerbild geschützten Stellen. In Fig. 4 ist ein Bildpunkt aus photoleitfähiger Schicht zu sehen, wie er nach dem Entfernen des Toners auf dem Schichtträger 1 zurückbleibt.
Erfindungsgemäß geeignete Lösungsmittel zum Entfernen des aufgeschmolzenen Toners sind die erwähnten Kohlenwasserstoffe. Die grundsätzlichen Anforderungen, die an ein solches Lösungsmittel gestellt werden, sind ein hohes Lösungsvermögen für aufgeschmolzenen Toner und ein geringfügiges oder überhaupt kein Angreifen der Photoleiterschicht. Diese beiden Anforderungen können als « Löslichkeitsdifferenzierung » bezeichnet werden. Bei der Auswahl des Lösungsmittels ist auch wichtig, darauf zu achten, daß nach der Behandlung keine Anzeichen für eine Farbannahme an den Nichtbildstellen auftritt, daß die Farbannahme durch das Bild nicht gestört ist und daß gute Farbübertragung auf das Gummituch oder Papier vorhanden ist und daß kein Bildverlust beim Drucken auftritt. Außerdem ist wünschenswert, daß die Lösungsmittel einen möglichst hohen Flammpunkt, z. B. oberhalb 40 °C haben, um die Entflammbarkeit weitestgehend zu reduzieren.
Als geeignete Lösungsmittel kommen einzeln oder im Gemisch in Frage : Methylcyclohexan, Mesitylen, Tetrahydronaphtalin, Dekahydronaphtalin und im Handel erhältliche Kohlenwasserstoffgemische mit 25-95 Gew.-% aromatischen, 0-60 Gew.-% naphthenischen und 5-45 Gew.-% aliphatischen Anteilen. Ein Gemisch aus 5 Gewichtsprozent eines aliphatischen und 95 Gewichtsprozent eines aromatischen Kohlenwasserstoffs wird erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzt.
Zur Entwicklung bzw. zum Sichtbarmachen des latenten Ladungsbildes werden die in der elektrophotographischen Praxis bekannten flüssigen oder trockenen Entwickler verwendet. Die Trockenentwickler sind feinpulverige, pigmentierte Thermoplaste, die entgegengesetzt zur Ladung des Bildes aufgeladen werden, so daß sie beim Entwickeln vom Bild angezogen werden. Die Flüssigentwickler enthalten Pigmentteilchen, die in einer hochisolierenden Flüssigkeit suspendiert werden. Wenn das aufgeladene Bild mit dem Flüssigtoner besprüht oder kurz in diesen eingetaucht wird, lagern sich die aufgeladenen Teilchen darauf ab. Der Überschuß an Flüssigkeit wird entfernt. Im Anschluß an die Entwicklung wird das nun sichtbare Bild fixiert bzw. die Pigmenttteilchen aufgeschmolzen. Dabei kann man mit Wärme oder mit Lösungsmitteldämpfen arbeiten.
Nach dem Fixieren wird die an den tonerbildfreien Stellen vorhandene photoleitfähige Schicht in einem Entschichtungsvorgang weggelöst. Zurück bleibt das oleophile Bild, das beim Drucken die Farbe annimmt. Typische, als Entschichter bekannte Lösungen sind im britischen Patent 944126 (DE-PS 1 117391) beschrieben. Es handelt sich dabei um alkalische Lösungen mit Phosphaten und Silikaten und einem Zusatz von organischen Lösungsmitteln, z. B. Alkoholen, Glykolen oder Glykolethern.
Zu den bevorzugten Photoleitern gehören organische Substanzen, wie die verschiedenen Oxazolverbindungen, die in US-Patent 3 257 203 (DE-PS 1 120 875) beschrieben sind, z. B. 4,5-Diphenyloxazole, Triphenylaminderivate, höher kondensierte aromatische Verbindungen, wie Anthracen, kondensierte Benzolringe enthaltende heterocyclische Verbindungen, Pyrazolin- und Imidazolderivate, Triazol- und Oxadiazolderivate gemäß US-Patent 3189447 (DE-PS 1 058 836), insbesondere 2,5-Bis-(4'-dialkylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazole und vinylaromatische Polymere, z. B. Polyvinylanthracen, Polyacenaphthylen, Poly-N-vinylcarbazol sowie deren Mischpolymerisate. Die photoleitfähige Schicht kann auch Harzbindemittel enthalten sowie Sensibilisator bzw. Aktivator, die die photoleitfähige Substanz selektiv lichtempfindlich machen, z. B. für Licht mit einer Wellenlänge von 400 bis 500 nm. Die tonerbildfreien Stellen der photoleitfähigen Schicht müssen für den Offsetdruck entfernt werden, ohne daß dabei die betonerten Bildstellen beeinträchtigt werden.
Der Schichtträger besitzt eine gute elektrische Leitfähigkeit. Es können Metallplatten, z. B. aus Aluminium, Zink, Magnesium oder Kupfer und Platten auf Cellulosebasis, z. B. Spezialpapiere, Cellulosehydrat-, Celluloseacetat- oder Cellulosebutyratfolien verwendet werden. Desgleichen können auch einige Kunststoffe, wie z. B. Polyamide in Form von Folien oder metallbedampfte Folien, als Schichtträger eingesetzt werden.
Die Verfahrensschritte elektrostatisches Aufladen, Belichten mit inkohärentem oder Laser-Licht, Entwickeln mit einem feinteiligen Toner, Fixieren und Entschichten können in getrennten Arbeitsgängen von Hand oder fortlaufend in Automaten durchgeführt werden.
Im einzelnen zeigt die Fig. 1 einen Abschnitt des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials unmittelbar nach dem Entwickeln. Der leitende Schichtträger hat die Bezugsziffer 1. Unmittelbar auf dem Träger haftet die isolierende photoleitfähige Schicht 2, während eine Teil des aus unverschmolzenem Toner bestehenden Bildes mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet ist. In Fig. 2 ist das Tonerbild 3a gezeigt, das nun durch die von einer Wärmequelle 6 ausgestrahlte Wärme aufgeschmolzen worden ist. In Fig. 3 ist der Entschichtungsschritt dargestellt, bei dem Entschichterlösung 4 aus einem Gefäß auf photoleitfähige Schicht tropft. Sie wird in allen nicht durch den aufgeschmolzenen Toner geschützten Bereichen weggelöst. Der aufgeschmolzene Toner und die darunter liegende photoleitfähige Schicht sind bildmäßig auf dem Schichtträger angeordnet.
In der bekannten Praxis hat man die Druckform in dieser Form zum Drucken verwendet.
Die Fig.4 schließlich zeigt die Druckform, nachdem das Lösungsmittel 5 den aufgeschmolzenen Toner von der photoleitfähigen Schicht weggelöst hat. Das Ergebnis ist eine erfindungsgemäße elektrophotographische Druckform, bestehend aus dem Schichtträger mit der darauf befindlichen tonerfreien photoleitfähigen Schicht in bildmäßiger Anordnung. Die Druckform wird in dieser Form in die Druckpresse eingespannt.
Die Lösungsmittel, die erfindungsgemäß geeignet sind, werden auf ihre Wirkung beim Entfernen des Toners von den Bildstellen untersucht. Hierzu dient ein Prüfgerät, das die Waschbeständigkeit und den Abrieb von Toner und photoleitfähigen Schichtbestandteilen im Durchlauf testet. Es werden z. B. 30 ml des zu prüfenden Lösungsmittels auf einen feuchten Tampon gegeben und die Druckform solange mit dem feuchten Tampon überwischt, bis der gesamte Toner entfernt ist. Das Ergebnis ist in den beigefügten Beispielen festgehalten.
Parallel hierzu wird zur Prüfung des Lösungsmittelangriffs auf die Druckformen bzw. auf die photoleitfähigen Schichtbestandteile nichtbetonertes Aufzeichnungsmaterial 40 Sekunden lang in einem Gebläseofen bei 180 °C getrocknet. Diese Proben werden in dem obengenannten Prüfgerät nach dem gleichen Verfahren mit 30 ml von jedem Lösungsmittel überwischt. Dabei wird jeweils die zehnfache Anzahl der Wischzüge ausgeführt, die für das Weglösen des Toners mit dem betreffenden Lösungsmittel notwendig war. Die abgetragene Beschichtungsmenge wird dann aus dem Gewichtsverlust ermittelt.
Die Wirkungsweise wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In einem Automaten zur Herstellung von Druckformen auf elektrophotographischem Wege werden im Entschichtungsbereich in die erste Station 121 Entschichtungslösung eingegeben. Die Lösung besteht aus Ethoxy-ethoxyethanol, n-Propanol, Natriummetasilikat und Trikaliumphosphat. In eine zweite Station werden 5 I eines Kohlenwasserstoffgemischs, das sich aus 29 Gew.-% Aromaten mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen, 28 Gew.-% Naphthenen und 43 Gew.-% Paraffinen bzw. Isoparaffinen zusammensetzt und einen Siedebereich zwischen etwa 149 und 204 °C besitzt, eingefüllt. Schließlich wird in eine dritte Station 5 einer verdünnten phosphorsäurehaltigen Lösung eingegeben.
Als Probe dient ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer isolierenden Photoleiterschicht nach der Lehre von US-Patent 3189447 (DE-PS 1 058 836). Nach dem Betonern folgt das Aufschmelzen bei 150 °C. Die Entschichtung erfolgt bei 30 °C bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von etwa 4,3 cm/s.
Dreißig Druckplatten werden wie oben beschrieben bearbeitet. Jede zehnte Platte wird mit einer Druckfarbe mit normalen Abriebeigenschaften eingefärbt. Es kann festgestellt werden, daß der Toner in den Bildbereichen fast vollständig entfernt war.
Beim Drucken mit diesen Druckformen ergeben sich keine Anzeichen für Verunreinigungen in den Nichtbildstellenbereichen, die Farbaufnahme ist gut und ein Bildverlust ist auch nicht erkennbar.

Beispiele 2 bis 8

Erfindungsgemäß geeignete Lösungsmittel werden auf dem beschriebenen Durchlaufprüfgerät zur Bestimmung der Waschbeständigkeit und des Abriebs geprüft, um die erforderliche Anzahl der Wischzüge zur Tonerentfernung und den Prozentanteil der verbleibenden Anteile der photoleitfähigen Schicht bei der zehnfachen Anzahl der Wischzüge mit jedem Lösungsmittel festzustellen.
(Siehe Tabelle Seite 5 f.)

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Druckformen oder gedruckten Schaltungen auf elektrophotographischem Wege, bei dem ein Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Schichtträger und einer darauf befindlichen photoleitfähigen Schicht, aufgeladen, bildmäßig belichtet, mit einem Entwickler zu einem Tonerbild entwickelt und die Schicht an den tonerbildfreien Stellten mit einem Lösungsmittel weggelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß man anschließend das Tonerbild mit Methylcyclohexan, Mesitylen, Tetrahydronaphtalin, Dekahydronaphtalin oder mit einem Kohlenwasserstoffgemisch aus 5-45 Gewichtsprozent aliphatischem, 25-95 Gewichtsprozent aromatischem und 0-60 Gewichtsprozent naphthenischem Anteil behandelt und hierdurch die Tonerteilchen von den Bildstellen entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Tonerbild mit einem Kohlenwasserstoffgemisch aus 43 Gewichtsprozent aus aliphatischem, 29 Gewichtsprozent aromatischem und 28 Gewichtsprozent naphthenischem Anteil mit einem Siedebereich zwischen 140 und 210 °C behandelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Tonerbild mit einem Gemisch aus 5 Gewichtsprozent eines aliphatischen und 95 Gewichtsprozent eines aromatischen Kohlenwasserstoffs behandelt.