EP1563992A2 - Druckform mit mehreren flächigen Funktionszonen - Google Patents

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EP1563992A2
EP1563992A2 EP05100599A EP05100599A EP1563992A2 EP 1563992 A2 EP1563992 A2 EP 1563992A2 EP 05100599 A EP05100599 A EP 05100599A EP 05100599 A EP05100599 A EP 05100599A EP 1563992 A2 EP1563992 A2 EP 1563992A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
zone
layer
printing form
energy
absorption
Prior art date
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EP05100599A
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English (en)
French (fr)
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EP1563992A3 (de
EP1563992B1 (de
Inventor
Bernd Vosseler
Martin Gutfleisch
Dr. Gerald Erik Hauptmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP1563992A2 publication Critical patent/EP1563992A2/de
Publication of EP1563992A3 publication Critical patent/EP1563992A3/de
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Publication of EP1563992B1 publication Critical patent/EP1563992B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/04—Printing plates or foils; Materials therefor metallic
    • B41N1/08—Printing plates or foils; Materials therefor metallic for lithographic printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/10—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/12—Printing plates or foils; Materials therefor non-metallic other than stone, e.g. printing plates or foils comprising inorganic materials in an organic matrix
    • B41N1/14—Lithographic printing foils
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a printing form with a plurality of flat functional zones according to the preamble of claim 1.
  • printing plates are Printing plates, printing tapes, printing sleeves and surfaces of printing devices such.
  • B. of printing cylinders (hereinafter generally referred to as printing plates) known which after a (re) imaging process carry image information and a applied ink according to the image information on a medium such. Eg paper transfer.
  • Such printing forms often have a layered structure, i. H. are on a carrier applied to each other different layers, these layers special Functions, such as B. absorption or reflection of radiation and thermal insulation, can be assigned.
  • the imaging process usually involves the full-surface or according to the image information controlled irradiation of energy, often laser are used.
  • the printing form is at least pixel-wise heated by the radiated energy to the extent that their surface temperature locally exceeds a certain transition temperature and a surface chemical or surface physical process takes place, which leads to a change in the wetting property with water (or color).
  • the surface of the printing form can be structured into hydrophilic and hydrophobic (or oleophobic and oleophilic) areas.
  • an imageable wet offset printing plate is already known which has a layer structure.
  • the printing form, or their photocatalytically and thermally variable material such.
  • TiO 2 is photocatalytically hydrophilized on the surface with ultraviolet radiation photocatalytic and thermoblocked with infrared radiation thermally pixel by pixel, the heat energy is absorbed by absorption centers in the variable material or an absorption layer below this material.
  • a first embodiment comprises a 1 to 30 micron thick top layer of TiO 2 , in which absorption centers (eg, nanoparticles of a semiconductor material) are dispersed in a fine, uniform distribution, and an underlayer of a material with high heat conduction and high heat capacity for reducing a to large lateral heat flow.
  • absorption centers eg, nanoparticles of a semiconductor material
  • a second embodiment comprises an only 0.5 to 5 micrometer thick upper layer of TiO 2 and a disposed below 1 to 5 micrometer thick absorption layer, from which the absorbed heat energy can flow back into the upper layer.
  • the two layers on a support for. B. Aluminum, with an additional 1 to 30 microns thick Insulation layer can reduce the heat conduction to the carrier.
  • an imageable offset printing plate which a Polymer surface, an underneath thin, less than 25 nanometers thick Metal layer, z.
  • Metal layer As titanium, for the absorption of infrared radiation and a bad having thermally conductive carrier with infrared radiation reflective pigments.
  • Imaging of the printing form is applied to this infrared laser radiation, which in the two upper layers penetrate and on the carrier back into the metal layer is reflected.
  • the thin metal layer may additionally be provided with an antireflective coating, z. B. of a metal oxide, be provided for the infrared radiation.
  • US Pat. No. 6,073,559 discloses an infrared-imageable offset printing plate having a 10 to 500 nanometers thick hydrophilic layer of a metal-non-metal mixture, a 5 to 500 nanometers thick metal layer, z.
  • titanium for the absorption of the coupled Infrared radiation, which forms an oxide on its surface, an oleophilic, hard Ceramic layer as a thermal insulator and a support. On the surface of the Ceramic layer, the incident radiation is reflected back into the metal layer.
  • the printing form has a as Absorption layer serving outer layer, for. B. a 0.5 to 5 microns thick Titanium layer, and serving as an insulating layer inner layer, for. For example, a 10-100 Micrometer thick glass or ceramic layer, on. Both layers are on a support added.
  • the absorption layer has a low heat capacity and density and the insulation layer additionally has a low thermal conductivity.
  • Another printing form is the subject of unpublished DE 102 27 054.
  • This reusable printing form has a metal oxide surface, z. Legs Titanium oxide surface treated with an amphiphilic organic compound, the polar region has an acidic character.
  • By selective pointwise energy supply, z. B. by infrared radiation an image can be generated on the printing form and through large-scale energy supply, z. B. by ultraviolet radiation, the picture can again to be deleted.
  • the subject of unpublished DE 103 54 341 relates to a method for patterning a printing form surface which is a hydrophilizable polymer having, whereby by energy supply, for. B. by means of laser radiation, on a range of Printing plate surface in which the polymer is hydrophilized, the printing plate surface liquefied and mixed.
  • the imaging energy into a Absorption layer introduced from which layer of energy in a to berecinde Layer flows and there abuts the Beumbleungsrea.
  • the energy intake of the Absorption layer is limited by a temperature of the layer in which the Layer could be damaged and destroyed.
  • “Function zone” A substantially parallel to the surface of the printing form extending and substantially flat formed portion or portion of the printing form, by its material composition, its physical and / or chemical properties (eg density, heat capacity, thermal conductivity) and / or its dimension (in vertical direction to the surface of the printing plate; hereinafter: thickness) a desired one Function, such as B. radiation transmission (antireflection), radiation absorption, Energy storage (or buffering), heat conduction, thermal insulation, or Image information carrier fulfilled.
  • a first functional zone does not necessarily need to be delimited against an adjacent second functional zone. Rather, they can become Function zones also penetrate or overlap completely or partially. Furthermore, one needs Function zone not necessarily assigned to a layer of the printing form.
  • a functional zone can also be wholly or partially over several layers or extend only over part of a layer. It is also possible that one layer of the Printing form several functional zones are assigned. Two of each other at least partially different zones can z. B. by their respective material composition, their respective physical and / or chemical properties, their respective dimensions, and / or by their relative positions to each other.
  • Buffer zone A special function zone that fulfills the function, energy, in particular Heat energy, to store or buffer and time-shifted to another functional zone to give up again.
  • the buffer zone absorbs energy from a first zone, preferably an absorption zone, by energy flow (eg., Heat flow) is supplied.
  • energy flow eg., Heat flow
  • the two zones absorption zone and buffer zone share the necessary Tasks for energy absorption: the energy is coupled into the absorption zone and the energy is temporarily stored in the buffer zone.
  • the buffer zone gives the cached energy back to a second zone, preferably one according to the Image information to be changed zone, from.
  • a printing form according to the invention with a plurality of flat functional zones, which at least one according to an image information variable information zone and a Absorption zone for energy of radiation, characterized in that a at least partially provided by the absorption zone different buffer zone, which Absorbs energy from the absorption zone and releases energy to the information zone.
  • This process can be on a much longer timescale than the process of Energy coupling by absorption of radiation play.
  • Heat energy according to the invention advantageously cached in a buffer zone or buffered, wherein the thickness of the buffer zone of the expansion preferably of that Area can correspond to the coupled heat energy through Thermal conduction achieved during the period of energy input.
  • ⁇ thermal conductivity
  • t coupling time
  • ⁇ density
  • c specific heat capacity.
  • z. B. metallic area (buffer) whose thickness is smaller than the thermal penetration depth (relative to a infinitely extended buffer zone), and to a poorly thermally conductive, z. B. adjacent polymer region (insulator), wherein the thermal penetration depth in the insulator is significantly smaller than the thickness of the buffer, so in good approximation, all Heat energy in the buffer at a homogeneous temperature within the buffer coupled.
  • the buffer zone defined above may advantageously be used as such a functional zone good heat conduction may be formed, which is preferred to the range of conversion of Radiant energy in heat energy (or to the absorption zone) is adjacent, and the coupled thermal energy caches or buffers.
  • the highest possible temperature of the buffer zone is an advantage.
  • reaching or exceeding a threshold temperature can Damage or destroy the layer structure of the printing plate.
  • a buffer zone, its thickness, density and / or heat capacity in such an advantageous manner is hereafter referred to as "adapted buffer zone” or “adapted buffer” for short.
  • An embodiment of the printing form according to the invention is characterized the buffer zone is provided at least partially below the absorption zone.
  • the injected energy from the absorption zone in the deeper lying buffer zone for the purpose of time-delayed feedback are led away.
  • a further embodiment of the printing form according to the invention is characterized the buffer zone is designed as a matched buffer zone.
  • a particularly advantageous embodiment of the printing form according to the invention characterized in that the buffer zone is formed thicker than the absorption zone, in particular a thickness of about 0.5 to 10 microns or a thickness of about 1 Having micrometer.
  • a further embodiment of the printing form according to the invention is characterized in that the information zone which can be changed according to an image information as an outer one Image information carrying or sustainable zone is formed.
  • An alternative to the aforementioned embodiment embodiment of printing form according to the invention is characterized in that the corresponding one Image information variable information zone as an outer image information bearing or viable color layer is provided.
  • Another, particularly advantageous embodiment of the printing form according to the invention is characterized by the fact that an antireflection zone is provided for the radiation.
  • a particular advantage stems from the fact that by forming an antireflection zone the radiated energy passes largely lossless in the absorption zone and there can be coupled. As the absorption zone according to the invention with the buffer zone interacts, this largely lossless injected energy quickly in the Transfer buffer zone. Damage or even destruction of the zones (and corresponding layers) by overheating can in this way even at high Energy intake can be effectively prevented.
  • another embodiment of the printing form according to the invention is characterized in that the antireflection zone of the outer image information carrying zone and the absorption zone is formed.
  • a further embodiment of the printing form according to the invention is characterized a thermal isolation zone is provided at least partially below the buffer zone is.
  • a particular advantage can be achieved in this way that the (eg. largely lossless) injected and buffered energy largely lossless in the Image information bearing zone can be returned.
  • the performance of the artwork serving energy source eg a laser
  • Technology can be further reduced with advantage.
  • another embodiment of the printing form according to the invention is characterized in that the printing form a carrier having.
  • the printing form according to the invention is characterized in that at least the Absorbent zone and the buffer zone are formed as separate layers.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of the layer structure or the layer sequence and the functional zones of a printing form 100 according to the invention, which from above with electromagnetic energy, preferably in the form of laser radiation 102 (e.g. Infrared radiation in the wavelength range of 830 nanometers) is applied.
  • electromagnetic energy preferably in the form of laser radiation 102 (e.g. Infrared radiation in the wavelength range of 830 nanometers) is applied.
  • laser radiation 102 e.g. Infrared radiation in the wavelength range of 830 nanometers
  • the printing form is formed by a printing cylinder surface
  • the printing cylinder itself the carrier 118th form. This also applies correspondingly in the other embodiments.
  • the information layer 110 and the absorption layer 112 together form an antireflection layer 150 or an antireflection system 150 at least for the introduced radiation, ie for the corresponding wavelength, such that the radiation penetrates into the absorption layer 112 substantially without reflection.
  • the layer thicknesses and the respective refractive indices are matched to one another.
  • the layer thickness of the cover layer is preferably n ⁇ / 4 , where n is an odd-numbered, integer preferably greater than 5.
  • the refractive index of the information layer 110 lies between the refractive index of air and the refractive index of the layer lying below the information layer 110 and is preferably the root of the refractive index of the layer located below the information layer 110.
  • this buffer layer is largely transparent to the introduced radiation have to be.
  • the functional zones of the printing form 100 are by lines shown. As can be seen from FIG. 1, the functional zones can be used on the one hand individual layers of the layer structure agree and on the other several Include layers (in whole or in part). It can also be seen that individual layers also can be assigned to several functional zones.
  • FIG. 1 also shows the energy flow.
  • the on the layer structure of the printing plate 100th radiated energy 170 in the form of electromagnetic radiation 102 is only slightly Measures lost by reflection 172 (reflection loss 172), preferably less than about 20%, so that initially only this part 172 of the incident energy 170 is not for the actual imaging process is available.
  • the in the absorption zone 122nd coupled thermal energy 190 is also only slightly by transmission 174th (Transmission loss 174) lost in the carrier 118, preferably less than about 5%, In particular, 1%, and this part 174 of the radiated energy 170 is therefore also not available for the actual imaging process.
  • the majority 176 (deposited heat energy 176) of the coupled-in thermal energy 190 preferably more than However, about 75%, especially 80%, is at least partially lower than the Absorbing zone 122 arranged buffer zone 124 received via heat conduction 178 and buffered as buffered thermal energy 180 in time and space. From the buffer zone 124, the heat energy 180 passes with a time delay via heat conduction 182 back into the Absorption zone 122 and the information zone 120, where the heat energy for the actual (physical or chemical) imaging process is needed.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section of the layer structure or the layer sequence a further printing form 200 according to the invention, which from above with laser radiation 202, preferably in the infrared range, is applied for imaging.
  • the information layer 110 and the Absorption layer 112 together an antireflection layer 250 or an antireflection system 250th at least for the introduced radiation 202, d. H. for the appropriate wavelength, like, that the radiation penetrates into the absorption layer 212 substantially without reflection.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention with respect to FIG Degree of utilization of the introduced radiation 302 optimized printing form 300 with amphiphilic Shown molecules.
  • a polymer film may also be a carrier made of sheet metal, preferably steel or Aluminum sheet can be used, the sheet preferably with about a 10 or only about 5 microns thick polyimide layer can be provided (eg by gluing).
  • An optionally applied on the absorption layer 312, usable as an information layer and with the absorption layer 312 an antireflection layer 350 forming further layer may be exemplified as a TiO 2 layer which reduces the reflection of the incident light by destructive interference (example: refractive index of TiO 2 is 1.8, wavelength is 900 nanometers, thickness is 125 nanometers).
  • titanium (Ti) its oxides or nitrides may be present in the layer 312 (or in the additional Antireflective coating) also zirconium (Zr), manganese (Mn), aluminum (Al), chromium (Cr), Tantalum (Ta), tin (Sn), zinc (Zn) and iron (Fe), their oxides or nitrides or mixtures be used.
  • a very thin buffer layer 314 may be provided be further tasked, the layer interface between the polyimide film 318th and to protect their coating from excessive thermal stress.
  • the scheduling of layer 312 with amphiphilic molecules happens after activation the layer 312 with ultraviolet light (Xe2, Hg or atmospheric pressure plasma) by wetting with a 1 millimolar ethanolic solution of the amphiphilic molecules, then rinsing the layer 312 with the solvent and drying with N2.
  • the layer 312 is also very resistant to abrasion, resulting in stability in the printing process benefits.
  • the polyimide substrate provides effective thermal insulation, so that the coupled heat energy essentially for heating a only 600 nanometers thick Area is used on the surface. This is the achievement of the Becularungstemperatur already possible with low laser power.
  • FIG. 3 in addition to the layer sequence of the printing form 300, the functional zones are again shown represented by lines: an information zone 320, an absorption zone 322, a Buffer zone 324, an isolation zone 326, a carrier zone 328 and an antireflection zone 360.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention for a printing forme 400, which is based on the principle of thermal mixing and during a Bericeungsreaes with laser radiation 402 applied according to the image information becomes.
  • the polymer surface is inherently hydrophobic and can be treated by treatment with Chemicals, eg. B. with KMnO4 or by plasma or ultraviolet treatment over a large area be hydrophilized, wherein the penetration depth of such processes typically 10 nanometers does not exceed.
  • the polymer If the polymer is then melted, then not hydrophilized, mix deeper lying molecules and hydrophilized molecules of the treated surface. After solidification of the polymer, the proportion of hydrophilized molecules on the surface is as large as their proportion in the polymer layer as a whole, d. H. at z. B. 1 nanometer Hydrophilticianstiefe and 5 microns layer thickness only 0.2 per thousand. The solidified polymer layer thus has regain their hydrophobic character.
  • the previously hydrophilized printing form can thus be effectively imaged, d. H. be spotwise hydrophobic by melting and thermal mixing.
  • the functional zones are again printing form 400 represented by lines: An information zone 420, a Absorbent zone 422, a buffer zone 424, an isolation zone 426 and a carrier zone 428.
  • the invention can also be used in printing processes in which the printed image by Laser radiation is written in a full-surface ink layer on the printing plate.
  • the first hard color layer is liquefied at the imaging points and by a given given solidification delay of the ink, the printed image on a Substrate are transferred.
  • the printing form has a carrier layer (corresponding to 118 in Figure 1), an insulating layer (corresponding to 116 in Figure 1), wherein the Carrier and the insulating layer can also form a unit (corresponding to 218 in FIG 2), and a buffer layer (corresponding to 114 in FIG. 1).
  • the absorption layer (corresponding to 112 in FIG. 1) and also the information layer (corresponding to 110 in FIG. 1) are formed by the applied color layer.

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Abstract

Bebilderbare Druckformen werden mit der Bildinformation entsprechender Strahlungsenergie beaufschlagt, wobei die Energie in der Druckform absorbiert wird. Die derart eingekoppelte Energie steht für eine Strukturierung der Druckformoberfläche zur Verfügung. Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Druckform mit mehreren flächigen Funktionszonen, welche zumindest eine entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszonc (110, 210, 312, 410) und eine Absorptionszone (112, 212, 312, 412) für Energie einer Strahlung (102, 202, 302, 402) aufweist, dadurch aus, dass eine zumindest teilweise von der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) verschiedene Pufferzone (114, 214, 314, 414) vorgesehen ist, welche Energie von der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) aufnimmt und Energie an die Informationszone (110, 210, 312, 410) abgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckform mit mehreren flächigen Funktionszonen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik des Flachdrucks, insbesondere des Offsetdrucks sind Druckplatten, Druckbänder, Druckhülsen und Oberflächen von Druckvorrichtungen wie z. B. von Druckzylindern (im Folgenden allgemein als Druckformen bezeichnet) bekannt, welche nach einem (Wieder-) Bebilderungsvorgang eine Bildinformation tragen und eine aufgebrachte Druckfarbe entsprechend der Bildinformation auf ein Medium wie z. B. Papier übertragen.
Solche Druckformen weisen häufig eine Schichtstruktur auf, d. h. auf einem Träger sind übereinander verschiedene Schichten aufgebracht, wobei diesen Schichten besondere Funktionen, wie z. B. Absorption oder Reflexion von Strahlung und thermische Isolation, zugeordnet sein können.
Der Bebilderungsvorgang umfasst üblicherweise die vollflächige oder entsprechend der Bildinformation gesteuerte Einstrahlung von Energie, wobei häufig Laser zum Einsatz kommen. Dabei wird die Druckform durch die eingestrahlte Energie zumindest bildpunktweise soweit aufgeheizt, dass ihre Oberflächentemperatur lokal eine bestimmte Übergangstemperatur überschreitet und ein oberflächenchemischer oder oberflächenphysikalischer Prozess abläuft, der zu einer Veränderung bezüglicher der Benetzungseigenschaft mit Wasser (oder Farbe) führt. Auf diese Weise kann die Oberfläche der Druckform in hydrophile und hydrophobe (oder oleophobe und oleophile) Bereiche strukturiert werden.
Aus der EP 1 245 385 A2 ist bereits eine bebilderbare Nassoffset-Druckform bekannt, welche einen Schichtaufbau aufweist. Die Druckform, bzw. deren fotokatalytisch und thermisch veränderbares Material wie z. B. TiO2 wird an der Oberfläche mit Ultraviolett-Strahlung fotokatalytisch vollflächig hydrophiliert und mit Infrarot-Strahlung thermisch bildpunktweise hydrophobiert, wobei die Wärmeenergie von Absorptionszentren im veränderbaren Material oder einer Absorptionsschicht unterhalb dieses Materials aufgenommen wird.
Eine erste Ausführungsform umfasst eine 1 bis 30 Mikrometer dicke Oberschicht aus TiO2, in der Absorptionszentren (z. B. Nanopartikel eines Halbleitermaterials) in feiner, gleichmäßiger Verteilung dispergiert sind, und eine Unterschicht aus einem Material mit hoher Wärmeleitung und großer Wärmekapazität zur Verminderung eines zu großen lateralen Wärmeflusses.
Eine zweite Ausführungsform umfasst eine nur 0,5 bis 5 Mikrometer dicke Oberschicht aus TiO2 und eine darunter angeordnete 1 bis 5 Mikrometer dicke Absorptionsschicht, von welcher die aufgenommene Wärmeenergie in die Oberschicht zurückfließen kann.
In beiden Ausführungsbespielen können die beiden Schichten auf einem Träger, z. B. Aluminium, aufgebracht sein, wobei eine zusätzliche 1 bis 30 Mikrometer dicke Isolationsschicht die Wärmeleitung zum Träger vermindern kann.
Ferner ist in der US 5,632,204 eine bebilderbare Offset-Druckform beschrieben, welche eine Polymer-Oberfläche, eine darunter angeordnete dünne, weniger als 25 Nanometer dicke Metallschicht, z. B. aus Titan, zur Absorption von Infrarot-Strahlung und einen schlecht wärmeleitenden Träger mit Infrarot-Strahlung reflektierenden Pigmenten aufweist. Zur Bebilderung der Druckform wird diese mit Infrarot-Laserstrahlung beaufschlagt, welche in die beiden oberen Schichten eindringt und an dem Träger zurück in die Metallschicht reflektiert wird. Die dünne Metallschicht kann zusätzlich mit einer Antireflex-Beschichtung, z. B. aus einem Metalloxid, für die Infrarot-Strahlung versehen sein.
Weiterhin offenbart die US 6,073,559 eine infrarotbebilderbare Offset-Druckform mit einer 10 bis 500 Nanometer dicken hydrophilen Schicht einer Metall-Nichtmetall-Mischung, eine 5 bis 500 Nanometer dicke Metallschicht, z. B. aus Titan, zur Absorption der eingekoppelten Infrarot-Strahlung, welche an ihrer Oberfläche ein Oxid ausbildet, eine oleophile, harte Keramikschicht als thermischer Isolator und einen Träger. An der Oberfläche der Keramikschicht wird die einfallende Strahlung zurück in die Metallschicht reflektiert.
Darüber hinaus ist in der DE 101 38 772 A1 eine wiederbeschreibbare Druckform zum Drucken mit schmelzender Druckfarbe beschrieben. Die Druckform weist eine als Absorptionsschicht dienende äußere Schicht, z. B. eine 0,5 bis 5 Mikrometer dicke Titanschicht, und eine als Isolationsschicht dienende innere Schicht, z. B. eine 10-100 Mikrometer dicke Glas- oder Keramikschicht, auf. Beide Schichten sind auf einem Träger aufgenommen. Die Absorptionsschicht weist eine geringe Wärmekapazität und Dichte und die Isolationsschicht zusätzlich eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.
Eine weitere Druckform ist Gegenstand der noch unveröffentlichten DE 102 27 054. Diese wiederverwendbare Druckform besitzt eine Metalloxidoberfläche, z. B. eine Titanoxidoberfläche, die mit einer amphiphilen organischen Verbindung behandelt ist, deren polarer Bereich einen säureartigen Charakter hat. Durch selektive punktweise Energiezufuhr, z. B. durch Infraroteinstrahlung, kann auf der Druckform ein Bild erzeugt und durch großflächige Energiezufuhr, z. B. durch Ultravioletteinstrahlung, kann das Bild wieder gelöscht werden.
Schließlich betrifft der Gegenstand der noch unveröffentlichten DE 103 54 341 ein Verfahren zum Strukturieren einer Druckformoberfläche, welche ein hydrophilierbares Polymer aufweist, wobei durch Energiezufuhr, z. B. mittels Laserstrahlung, auf einen Bereich der Druckformoberfläche, in dem das Polymer hydrophiliert ist, die Druckformoberfläche verflüssigt und durchmischt wird.
Bei allen bekannten Druckformen und den angewendeten Bebilderungsverfahren steht nur ein Teil der eingestrahlten Energie für den eigentlichen Bebilderungsprozess zur Verfügung. Durch Reflexion an der Oberfläche oder an Grenzflächen zwischen benachbarten Schichten und durch Transmission vermittels Wärmeleitung in tiefer liegende Schichten, insbesondere zum Trägermaterial geht ein anderer Teil der eingestrahlten Energie ungenutzt verloren.
Aus diesem Grund ist eine Bebilderung mit niedriger Leistung, insbesondere bei Verwendung vielkanaliger Bebilderungssysteme problematisch. Im Stand der Technik werden zur Behebung des Problem z. B. höhere Leistungen bei wenigen Bebilderungskanälen und geringerer Bebilderungsgeschwindigkeit eingesetzt.
Ferner wird bei den bekannten Druckformen die Bebilderungsenergie in eine Absorptionsschicht eingebracht, von welcher Schicht aus die Energie in eine zu bebildernde Schicht fließt und dort den Bebilderungsprozess anstößt. Die Energieaufnahme der Absorptionsschicht ist dabei begrenzt durch eine Temperatur der Schicht, bei welcher die Schicht beschädigt und zerstört werden könnte.
Aus diesem zweiten Grund kann die Leistung des Bebilderungssystems jedoch auch nicht beliebig hoch gewählt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Druckform zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik mit minimierter Strahlungsenergie, insbesondere Laserenergie bebilderbar oder wiederbebilderbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche enthalten.
Folgende Begriffe werden in diesem Zusammenhang verwendet.
"Funktionszone": Ein sich im Wesentlichen parallel zur Fläche der Druckform erstreckender und im Wesentlichen flächig ausgebildeter Bereich oder Abschnitt der Druckform, der durch seine Materialzusammensetzung, seine physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften (z. B. Dichte, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit) und/oder seine Abmessung (in senkrechter Richtung zur Fläche der Druckform; im Folgenden: Dicke) eine gewünschte Funktion, wie z. B. Strahlungstransmission (Antireflexion), Strahlungsabsorption, Energiespeicherung (bzw. -pufferung), Wärmeleitung, thermische Isolation, oder Bildinformationsträger erfüllt. Eine erste Funktionszone braucht nicht notwendigerweise gegen eine benachbarte zweite Funktionszone abgegrenzt zu sein. Vielmehr können sich Funktionszonen auch durchdringen bzw. ganz oder teilweise überlappen. Ferner braucht eine Funktionszone nicht notwendigerweise einer Schicht der Druckform zugeordnet zu sein. Vielmehr kann sich eine Funktionszone auch ganz oder teilweise über mehrere Schichten oder nur über einen Teil einer Schicht erstrecken. Es ist ebenfalls möglich, dass einer Schicht der Druckform mehrere Funktionszonen zugeordnet sind. Zwei voneinander zumindest teilweise verschiedene Zonen können z. B. durch ihre jeweilige Materialzusammensetzung, ihre jeweiligen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, ihre jeweiligen Abmessungen, und/oder durch ihre relativen Lagen zueinander unterscheiden.
"Pufferzone": Eine spezielle Funktionszone, die die Funktion erfüllt, Energie, insbesondere Wärmeenergie, zu speichern bzw. zu puffern und zeitversetzt an eine weitere Funktionszone wieder abzugeben. Die Pufferzone nimmt die Energie auf, welche ihr von einer ersten Zone, bevorzugt einer Absorptionszone, durch Energiefluss (z. B. Wärmefluss) zugeführt wird. Dabei teilen sich die beiden Zonen Absorptionszone und Pufferzone die notwendigen Aufgaben zur Energieaufnahme: eingekoppelt wird die Energie in der Absorptionszone und zwischengespeichert wird die Energie in der Pufferzone. Die Pufferzone gibt die zwischengespeicherte Energie wieder an eine zweite Zone, bevorzugt eine entsprechend der Bildinformation zu verändernde Zone, ab.
Eine erfindungsgemäße Druckform mit mehreren flächigen Funktionszonen, welche zumindest eine entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone und eine Absorptionszone für Energie einer Strahlung aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine zumindest teilweise von der Absorptionszone verschiedene Pufferzone vorgesehen ist, welche Energie von der Absorptionszone aufnimmt und Energie an die Informationszone abgibt.
Maßgeblich für den Anteil der eingekoppelten Energie, der von der Oberfläche oder einer oberflächennahen Zone in tiefer liegende Zonen einer Druckform weggeleitet wird und damit nicht zum Aufheizen der Oberfläche oder der oberflächennahen Zone beiträgt, ist das Produkt aus Wärmeleitfähigkeit, spezifischer Wärmekapazität und Dichte eines Materials. Um die Ableitung der Energie in tiefer liegende Zonen zu verringern oder weitgehend zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn dieses Produkt möglichst klein ist.
Falls nicht sämtliche eingestrahlte Energie an der Oberfläche oder in einer oberflächennahen Zone, sondern erst in tiefer liegenden Zonen in Wärme umgewandelt wird, so muss diese Wärmeenergie durch Wärmeleitung zurück an die Oberfläche oder in die oberflächennahe Zone gelangen.
Dieser Prozess kann sich auf einer deutlich längeren Zeitskala als der Prozess der Energieeinkopplung durch Absorption der Strahlung abspielen. In einem solchen Fall kann die zum Aufheizen der Oberfläche oder einer oberflächennahen Zone benötigte Wärmeenergie erfindungsgemäß in einer Pufferzone vorteilhaft zwischengespeichert bzw. gepuffert werden, wobei die Dicke der Pufferzone der Ausdehnung bevorzugt desjenigen Bereichs im Wesentlichen entsprechen kann, den die eingekoppelte Wärmeenergie durch Wärmeleitung während der Dauer der Energieeinkopplung erreicht.
Die Thermische Eindringtiefe ist dabei definiert durch δ W = 2 × λ×t ρ×c , wobei λ = Wärmeleitfähigkeit, t = Einkopplungsdauer, ρ = Dichte, c = spezifische Wärmekapazität ist. Nach einer Einkopplungsdauer von t ist ein Großteil der eingekoppelten Wärmeenergie in einem Bereich der Dimension δ W , um den Ort der Einkopplung verteilt. Bei einer Einkopplungsdauer von z. B. 5 Mikrosekunden beträgt die thermische Eindringtiefe in Polyimid ca. 1 Mikrometer, in Titan ca. 8 Mikrometer.
Wird die Wärmeenergie in einen gut wärmeleitenden, z. B. metallischen Bereich (Puffer) eingekoppelt, dessen Dicke kleiner als die thermische Eindringtiefe (bezogen auf eine unendlich ausgedehnte Pufferzone) ist, und der an einen schlecht wärmeleitenden, z. B. polymeren Bereich (Isolator) angrenzt, wobei die thermische Eindringtiefe im Isolator deutlich kleiner als die Dicke des Puffers ist, so wird in guter Näherung sämtliche Wärmeenergie in dem Puffer mit einer homogenen Temperatur innerhalb des Puffers eingekoppelt.
Die oben definierte Pufferzone kann in vorteilhafter Weise als eine solche Funktionszone mit guter Wärmeleitung ausgebildet sein, die bevorzugt an den Bereich der Konversion der Strahlungsenergie in Wärmeenergie (bzw. an die Absorptionszone) angrenzt, und die die eingekoppelte Wärmeenergie zwischenspeichert bzw. puffert.
Für die Effektivität der Wärmeleitung aus der Pufferzone zurück an die Oberfläche oder in die oberflächennahe Zone ist eine möglichst hohe Temperatur der Pufferzone von Vorteil. Andererseits kann das Erreichen oder Überschreiten einer Grenztemperatur einen Schichtaufbau der Druckform beschädigen oder zerstören.
Eine Pufferzone, deren Dicke, Dichte und/oder Wärmekapazität in vorteilhafter Weise derart gewählt sind, dass beim Puffern der eingekoppelten Wärmeenergie nahezu (d. h. bis auf einen Zerstörungsfreiheit gewährleistenden Temperaturunterschied) diese Grenztemperatur erreicht wird, wird im Folgenden "angepasste Pufferzone" oder kurz "angepasster Puffer" genannt.
Aufgrund der Wirkung der Pufferzone kann mit Vorteil zur Bebilderung eine Energiequelle mit gegenüber dem Stand der Technik verringerter Leistung eingesetzt werden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die Pufferzone zumindest teilweise unterhalb der Absorptionszone vorgesehen ist.
In vorteilhafter Weise kann dabei die eingekoppelte Energie von der Absorptionszone in die tiefer liegende Pufferzone zum Zweck der zeitversetzten Rückführung weggeführt werden.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die Pufferzone als angepasste Pufferzone ausgebildet ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die Pufferzone dicker als die Absorptionszone ausgebildet ist, insbesondere eine Dicke von etwa 0,5 bis 10 Mikrometer oder eine Dicke von etwa 1 Mikrometer aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone als eine äußere Bildinformation tragende oder tragfähige Zone ausgebildet ist.
Eine zur vorgenannten Ausführungsform alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone als eine äußere Bildinformation tragende oder tragfähige Farbschicht vorgesehen ist.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Antireflex-Zone für die Strahlung vorgesehen ist.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich daraus, dass durch die Ausbildung einer Antireflex-Zone die eingestrahlte Energie weitgehend verlustfrei in die Absorptionszone gelangt und dort eingekoppelt werden kann. Da die Absorptionszone erfindungsgemäß mit der Pufferzone zusammenwirkt, wird diese weitgehend verlustfrei eingekoppelte Energie schnell in die Pufferzone übertragen. Eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Zonen (und korrespondierender Schichten) durch Überhitzung kann auf diese Weise selbst bei hoher Energieaufnahme effektiv verhindert werden.
Eine zur vorgenannten Ausführungsform mögliche weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die Antireflex-Zone von der äußeren Bildinformation tragenden Zone und der Absorptionszone gebildet ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass eine thermische Isolationszone zumindest teilweise unterhalb der Pufferzone vorgesehen ist.
Eine besonderer Vorteil kann auf diese Weise dadurch erzielt werden dass die (z. B. weitgehend verlustfrei) eingekoppelte und gepufferte Energie weitgehend verlustfrei in die Bildinformation tragende Zone rückgeführt werden kann. Die Leistung der zur Bebilderung dienenden Energiequelle (z. B. ein Laser) kann auf diese Weise gegenüber dem Stand der Technik mit Vorteil weiter verringert werden.
Eine zu allen vorgenannten Ausführungsformen mögliche weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckform einen Träger aufweist.
Eine ebenfalls zu allen vorgenannten Ausführungsformen mögliche weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckform zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die Absorptionszone und die Pufferzone als separate Schichten ausgebildet sind.
Die Ausbildung separater Schichten erleichtert die Herstellung der Druckform. insbesondere hinsichtlich der Einstellung der bestimmenden Parameter der jeweiligen Zone, wie z. B. Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Dichte.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1
einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus und der Funktionszonen einer erfindungsgemäßen Druckform;
Figur 2
einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus und der Funktionszonen einer weiteren erfindungsgemäßen Druckform;
Figur 3
einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus und der Funktionszonen einer weiteren erfindungsgemäßen Druckform;
Figur 4
einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus und der Funktionszonen einer weiteren erfindungsgemäßen Druckform.
In den Zeichnungen sich gleiche oder einander entsprechende Merkmale mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus bzw. der Schichtenfolge und der Funktionszonen einer erfindungsgemäßen Druckform 100, welche von oben mit elektromagnetischer Energie, vorzugsweise in Form von Laserstrahlung 102 (z. B. Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 830 Nanometer) beaufschlagt wird.
Die dargestellte Druckform 100 weist von oben nach unten fünf Schichten 110, 112, 114, 116, 118 auf, welche wie folgt aufgebaut sind:
  • Eine erste Schicht 110 (Deckschicht oder Informationsschicht 110) besteht aus Titandioxid (TiO2) und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 50 Nanometer auf (+/- etwa 10%). Diese Schicht 110 bildet eine äußere Schicht 110 der Druckform und trägt nach dem Bebilderungsprozess die Bildinformation vorzugsweise in Form einer Strukturierung in hydrophile und hydrophobe Bereiche. Bereits diese Schicht 110 kann die eingebrachte Strahlung zumindest teilweise absorbieren, jedoch ist die Absorptionsfähigkeit durch die geringe Schichtdicke meist nicht ausreichend;
  • Eine zweite Schicht 112 (Absorptionsschicht 112) besteht aus Titan (oder Molybdän), Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff (Ti-C, N, O) und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 250 Nanometer (+/- etwa 50%) auf. In dieser Schicht, welche die Strahlung 102 vorzugsweise zu etwa 80% oder mehr absorbiert, wird die Energie der Laserstrahlung 102 stark absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Durch die große Schichtdicke im Verhältnis zur Informationsschicht 110 wird in dieser Schicht 112 eine ausreichende Absorption der eingebrachten Strahlung erzielt;
  • Eine dritte Schicht 114 (Pufferschicht 114) besteht aus einer periodischen Mehrfachschicht aus Titan (oder Molybdän) und weist bevorzugt eine Schichtdicke mehr als etwa 0,5 Mikrometer und weniger als etwa 10 Mikrometer, insbesondere etwa 1 Mikrometer auf. Die Pufferschicht kann aufgrund einer bevorzugt hohen Wärmekapazität, vorzugsweise etwa 1 bis 4 Millijoule/Kelvin Zentimeter3, die in die Druckform 100 eingekoppelte Wärmeenergie in besonders ausgeprägter Weise speichern. Weiterhin kann die Wärmeenergie aufgrund einer bevorzugt hohen Wärmeleitfähigkeit der Pufferschicht 114, vorzugsweise etwa 5 bis 50 Watt/(Meter Kelvin), insbesondere etwa 10 bis 20 Watt/(Meter Kelvin), in der Pufferschicht 114 schnell transportiert und verteilt werden;
  • Eine vierte Schicht 116 (Isolationsschicht 116) besteht aus Polyimid (PI) und weist bevorzugt eine Schichtdicke von mehr als etwa 10 Mikrometer, insbesondere etwa 50 Mikrometer auf. Aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit dieser Schicht, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 Watt/(Meter Kelvin), findet kaum Wärmetransport (bzw. Wärmeabfluss) durch die Isolationsschicht zur einer tiefer liegenden Schicht statt;
  • Eine fünfte Schicht 118 (Trägerschicht oder Träger 118) besteht aus Aluminium, z. B. in Form eines Aluminiumblechs, und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 100 bis 250 Mikrometer auf. Die Trägerschicht ist mechanisch stabil und bildet für die darauf aufgebrachten Schichten 110, 112, 114 und 116 einen Träger (bzw. ein Substrat).
Falls die Druckform von einer Druckzylinderoberfläche gebildet ist, kann auf den Träger 118 verzichtet werden oder mit anderen Worten kann der Druckzylinder selbst den Träger 118 bilden. Dies gilt auch entsprechend bei den weiteren Ausführungsformen.
Die Informationsschicht 110 und die Absorptionsschicht 112 bilden zusammen eine Antireflexschicht 150 oder ein Antireflexsystem 150 zumindest für die eingebrachte Strahlung, d. h. für die entsprechende Wellenlänge, derart, dass die Strahlung im Wesentlichen ohne Reflexion in die Absorptionsschicht 112 vordringt. Hierzu sind die Schichtdicken und die jeweiligen Brechungsindizes aufeinander abgestimmt. Bei gegebener Wellenlänge λ beträgt die Schichtdicke der Deckschicht bevorzugt nλ/4, wobei n eine ungeradzahlige, ganze Zahl bevorzugt größer als 5 ist. Der Brechungsindex der Informationsschicht 110 liegt dabei zwischen dem Brechungsindex von Luft und dem Brechungsindex der unter der Informationsschicht 110 liegenden Schicht und ist vorzugsweise die Wurzel aus dem Brechungsindex der unter der Informationsschicht 110 liegenden Schicht.
Es kann ferner vorgesehen sein, auch über der Absorptionsschicht 112 eine Pufferschicht vorzusehen, wobei diese Pufferschicht weitgehend transparent für die eingebrachte Strahlung sein muss.
Neben dem Schichtaufbau sind durch Linien die Funktionszonen der Druckform 100 dargestellt. Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, können die Funktionszonen zum einen mit einzelnen Schichten des Schichtenaufbaus übereinstimmen und zum anderen mehrere Schichten (ganz oder teilweise) umfassen. Ferner ist ersichtlich, dass einzelne Schichten auch mehreren Funktionszonen zugeordnet werden können.
Die Funktionszonen ergeben sich von oben nach unten wie folgt:
  • Eine erste Funktionszone 120 (Bildinformation tragende oder tragfähige Zone oder Informationszone 120) ist durch thermisch induzierte oberflächenphysikalische und/oder oberflächenchemische Prozesse und/oder Beschichtungsprozesse definiert, welche einer Strukturierung der Druckform 100 in dieser Funktionszone 120 entsprechend der Bildinformation zugrunde liegen. Diese Zone ist folglich entsprechend einer Bildinformation veränderbar, in der Weise, dass die zuvor im Wesentlichen unstrukturierte Zone nach dem Bebilderungsvorgang bildentsprechend strukturiert ist;
  • Eine zweite Funktionszone 122 (Absorptionszone 122) ist durch eine Absorptionsfähigkeit für die eingebrachte Strahlung 102 und eine Konversion der Strahlungsenergie in Wärmeenergie definiert, wobei vorzugsweise das Material im Bereich der Absorptionszone 122 eine Absorption von etwa 80% oder mehr für die Strahlung 102 aufweisen kann. Die optische Eindringtiefe für die eingebrachte Strahlung 102 ist vorzugsweise im Wesentlichen kleiner oder gleich als die Dicke des Absorptionszone 122.
  • Eine dritte Funktionszone 124 (Pufferzone 124) ist durch eine Speicher- bzw. Pufferfähigkeit für die eingekoppelte Wärmeenergie definiert. Die Pufferzone 124 kann aufgrund einer bevorzugt hohen Wärmekapazität des im Bereich der Pufferzone 124 befindlichen Materials, vorzugsweise etwa 1 bis 4 Millijoule/Kelvin Zentimeter3, die in die Druckform 100 eingekoppelte Wärmeenergie in besonders ausgeprägter Weise speichern. Weiterhin kann die Wärmeenergie aufgrund einer bevorzugt hohen Wärmeleitfähigkeit des im Bereich der Pufferzone 124 befindlichen Materials, vorzugsweise etwa 5 bis 50 Watt/(Meter Kelvin), insbesondere etwa 10 bis 20 Watt/(Meter Kelvin), in der Pufferzone 124 schnell transportiert und verteilt werden;
  • Eine vierte Funktionszone 126 (Isolationszone 126) ist durch eine Isolationsfähigkeit definiert, in der Weise, dass ein Wärmefluss von der über der Isolationszone 26 liegenden Pufferzone 124 (oder einer Zwischenzone), bzw. der zugeordneten Schicht, in die unter der Isolationszone 126 liegenden Zone, bzw. die zugeordnete Schicht, verringert oder im Wesentlichen vollständig verhindert wird. Das Material, welches zum Aufbau der Isolationszone eingesetzt wird, weist zu diesem Zweck bevorzugt eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,2 Watt/(Meter Kelvin) auf;
  • Eine fünfte Funktionszone 128 (Trägerzone 128) ist durch eine mechanische Stabilität definiert, in der Weise, dass die Trägerzone 128 (bzw. der zugeordnete Träger 118) geeignet ist, die weiteren Funktionszonen (bzw. die zugeordneten Schichten) zur Bildung einer in Richtung der Flächenausdehnung der Zonen mechanisch stabilen und bevorzugt senkrecht zur Fläche der Zonen biegsamen Einheit 100 (Druckform 100) aufzunehmen. Ein solcher Träger 118, z. B. ein metallischer Träger 118 ist insbesondere bei großformatigen Druckformen zweckdienlich. Die Trägerzone 128 weist bevorzugt eine geringe Dicke und einen hohen E-Modul auf.
  • Eine weitere Funktionszone 160 (Antireflexzone 160) ist durch eine Antireflex-Fähigkeit (bzw. Transmissionsfähigkeit) für die eingebrachte Strahlung 102 definiert, so dass die Strahlung 102 weitgehend unreflektiert, bevorzugt mit einem Reflexionskoeffizient von weniger als etwa 20%, in die tiefer liegende Absorptionszone vordringt. Die Antireflex-Zone 160 umfasst die Informationszone 120 und die Absorptionszone 122. Wie in Bezug auf die Antireflexschicht 150 bereits erläutert, ist die Dicke der zugrunde liegenden Zone 120 auf die Wellenlänge der Strahlung 102 abzustimmen;
Figur 1 zeigt ferner auch den Energiefluss. Die auf den Schichtaufbau der Druckform 100 eingestrahlte Energie 170 in Form elektromagnetischer Strahlung 102 geht nur in geringem Maße durch Reflexion 172 verloren (Reflexionsverlust 172), bevorzugt weniger als etwa 20%, so dass zunächst nur dieser Teil 172 der eingestrahlten Energie 170 nicht für den eigentlichen Bebilderungsprozess zur Verfügung steht. Die in der Absorptionszone 122 eingekoppelte Wärmeenergie 190 geht ferner nur in geringem Maße durch Transmission 174 (Transmissionsverlust 174) in den Träger 118 verloren, bevorzugt weniger als etwa 5%, insbesondere 1%, und dieser Teil 174 der eingestrahlten Energie 170 steht deshalb ebenfalls nicht für den eigentlichen Bebilderungsprozess zur Verfügung. Der überwiegende Anteil 176 (deponierte Wärmeenergie 176) der eingekoppelten Wärmeenergie 190, bevorzugt mehr als etwa 75%, insbesondere 80%, wird jedoch von der zumindest teilweise tiefer als die Absorptionszone 122 angeordneten Pufferzone 124 über Wärmeleitung 178 aufgenommen und als gepufferte Wärmeenergie 180 zeitlich und räumlich gepuffert. Von der Pufferzone 124 gelangt die Wärmeenergie 180 zeitverzögert über Wärmeleitung 182 wieder in die Absorptionszone 122 und die Informationszone 120, wo die Wärmeenergie für den eigentlichen (physikalischen oder chemischen) Bebilderungsprozess benötigt wird.
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus bzw. der Schichtenfolge einer weiteren erfindungsgemäßen Druckform 200, welche von oben mit Laserstrahlung 202, bevorzugt im infraroten Bereich, zur Bebilderung beaufschlagt wird.
Was mit Bezug zu Figur 1 über die Informationsschicht (bzw. -zone), die Absorptionsschicht (bzw. -zone) und die Pufferschicht (bzw. -zone) hinsichtlich der Funktionalität, der Vorgänge während der Bebilderung, insbesondere den Energiefluss betreffend, und der Vorteile gesagt wurde, gilt entsprechend auch für die Druckform gemäß Figur 2. Die mit Bezug zu Figur 1 eingeführten Begriffe werden hier entsprechend verwendet.
Die dargestellte Druckform 200 weist von oben nach unten vier Schichten auf:
  • Eine erste Schicht 210 (Deckschicht oder Informationsschicht 210) besteht aus Siliziumdioxid (SiO2) und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 50 Nanometer (+/etwa 10%) auf;
  • Eine zweite Schicht 212 (Absorptionsschicht 212) besteht aus TiNxO2-x und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 250 Nanometer (+/- etwa 50%) auf;
  • Eine dritte Schicht 214 (Pufferschicht 214) besteht aus metallischem Titan weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 1 bis 10 Mikrometer, bevorzugt etwa 1 Mikrometer auf;
  • Eine vierte Schicht 218 (Isolations- und Trägerschicht 218) besteht aus Polyimid und weist bevorzugt eine Schichtdicke von etwa 100 bis 300 Mikrometer, bevorzugt etwa 250 Mikrometer auf. In dieser Schicht 218 erfüllt das Schichtmaterial Polyimid sowohl die Trägerfunktion als auch die Isolationsfunktion.
Auch in dieser Ausführungsform bilden die Informationsschicht 110 und die Absorptionsschicht 112 zusammen eine Antireflexschicht 250 oder ein Antireflexsystem 250 zumindest für die eingebrachte Strahlung 202, d. h. für die entsprechende Wellenlänge, derart, dass die Strahlung im Wesentlichen ohne Reflexion in die Absorptionsschicht 212 vordringt.
Neben dem Schichtaufbau sind wiederum durch Linien Funktionsbereiche dargestellt. Die Funktionsbereiche ergeben sich von oben nach unten wie folgt:
  • Eine erste Funktionszone 220 bildet die Informationszone 220;
  • Eine zweie Funktionszone 222 bildet die Absorptionszone 222;
  • Eine dritte Funktionszone 224 bildet die Pufferzone 224;
  • Eine vierte Funktionszone 226 bildet die Isolationszone 226;
  • Eine fünfte Funktionszone 228 bildet die Trägerzone 228.
  • Eine weitere Funktionszone 260 bildet die Antireflexzone 222;
In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung für eine hinsichtlich des Nutzungsgrades der eingebrachten Strahlung 302 optimierte Druckform 300 mit amphiphilen Molekülen gezeigt.
Die dargestellte Druckform 300 besteht vorzugsweise aus drei Schichten:
  • Eine etwa 100 bis 500 Nanometer dicke erste Schicht 312 (Absorptionsschicht 312) aus Titan, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff (Ti-C, N, O). Es können aber auch andere Materialien bzw. Materialsysteme eingesetzt werden, die eine geringe optische Eindringtiefe aufweisen. Das verwendete Material sollte entweder zumindest an der Oberfläche den Bebilderungs-Prozessanforderungen genügen (in diesem Fall ist die Absorptionsschicht zumindest an ihrer Außenseite zugleich die Deck- oder Informationsschicht) oder aber mit einer weiteren, äußeren Schicht versehen werden (in diesem Fall existiert eine separate Deck- oder Informationsschicht), die diesen Anforderungen genügt, beispielsweise TiO2. Die Schicht 312 weist für die Strahlung 302 einen Reflexionsgrad von vorzugsweise weniger als etwa 20% auf, d. h. die Absorptionsschicht 312 kann gleichzeitig eine Antireflex-Funktion erfüllen bzw. eine Antireflexschicht bilden;
  • Eine etwa 0,3 bis 10 Mikrometer, bevorzugt 0,5 bis 2 Mikrometer dicke zweite Schicht 314 (Pufferschicht 314) aus Edelstahl. Anstelle von Edelstahl kann auch ein anderes Material mit im Vergleich zu einem Polymer guter Wärmeleitfähigkeit gewählt werden, wobei die Wärmeabsorption pro Flächeneinheit und Grad Kelvin (J/(m2K)) in etwa derjenigen von 500 Nanometer Edelstahl entsprechen sollte. Ferner kann auch ein periodischer Schichtstapel zweier oder mehrerer Materialen, vorzugsweise Metalle (z. B. Molybdän und/oder Titan) vorgesehen sein;
  • Eine etwa 100 bis 300 Mikrometer dicke Trägersicht 318 aus Polyimid-Folie (bzw. Kapton®), welche neben der Trägerfunktion auch die thermische Isolationsfunktion erfüllt, d. h. die Trägerschicht 318 bildet zugleich die Isolationsschicht. Neben Polyimid sind auch andere Polymere denkbar, die den besonderen thermischen, chemischen und mechanischen Einflüssen und Belastungen während der Bebilderung oder des Druckens standhalten.
Anstelle einer Polymer-Folie kann auch ein Träger aus Blech, vorzugsweise Stahl- oder Aluminium-Blech verwendet werden, wobei das Blech vorzugsweise mit einer etwa 10 oder nur etwa 5 Mikrometer dicken Polyimid-Schicht versehen (z. B. durch Aufkleben) sein kann.
Eine gegebenenfalls auf der Absorptionsschicht 312 aufgebrachte, als Informationsschicht einsetzbare und mit der Absorptionsschicht 312 eine Antireflexschicht 350 bildende weitere Schicht kann beispielhaft als eine TiO2-Schicht ausgebildet sein, welche durch destruktive Interferenz die Reflexion des eingestrahlten Lichts verringert (Beispiel: Brechungsindex von TiO2 ist 1,8, Wellenlänge sei 900 Nanometer, Dicke sei 125 Nanometer).
Außer Titan (Ti), dessen Oxide oder Nitride kann in der Schicht 312 (bzw. in der zusätzlichen Antireflexbeschichtung) auch Zirkonium (Zr), Mangan (Mn), Aluminium (Al), Chrom (Cr), Tantal (Ta), Zinn (Sn), Zink (Zn) und Eisen (Fe), deren Oxide oder Nitride oder Mischungen verwendet werden.
Die eingekoppelte Wärmeenergie muss bei dieser Ausführungsform nur wenig durch Wärmeleitung transportiert werden, da die Einkopplung bereits sehr nahe der Oberfläche erfolgt. In vorteilhafter Weise kann deshalb eine sehr dünne Pufferschicht 314 vorgesehen sein, die weiterhin die Aufgabe hat, das Schichtinterface zwischen der Polyimid-Folie 318 und deren Beschichtung vor zu großer thermischer Belastung zu schützen.
Die Ti-C, N, O-Schicht 312 kann mit amphiphilen Molekülen hydrophobiert und durch Laserbebilderung mit Infrarotlaser (Wellenlänge 1 = 700 bis 1100 Nanometer, Leistung P = 150 Milliwatt bis 0,5 Watt) wieder hydrophiliert werden. Die Terminierung der Schicht 312 mit amphiphilen Molekülen (z. B. Stearin-Phosphonsäure) geschieht nach einer Aktivierung der Schicht 312 mit Ultraviolett-Licht (Xe2-, Hg-Strahler oder Atmosphärendruckplasma) durch Benetzung mit einer 1 millimolaren ethanolischen Lösung der amphiphilen Moleküle, anschließendem Abspülen der Schicht 312 mit dem Lösungsmittel und Trocknung mit N2.
Die Schicht 312 ist außerdem sehr abrasionsbeständig, was der Stabilität im Druckprozess zugute kommt.
Das Polyimid-Trägermaterial liefert eine effektive thermische Isolation, so dass die eingekoppelte Wärmeenergie im Wesentlichen zum Heizen eines nur 600 Nanometer dicken Bereiches an der Oberfläche genutzt wird. Dadurch ist das Erreichen der Bebilderungstemperatur bereits mit geringer Laserleistung möglich.
In Figur 3 sind neben der Schichtenfolge der Druckform 300 wiederum die Funktionszonen durch Linien dargestellt: Eine Informationszone 320, eine Absorptionszone 322, eine Pufferzone 324, eine Isolationszone 326, eine Trägerzone 328 und eine Antireflexzone 360. Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung für eine Druckform 400, welche auf dem Prinzip der thermischen Durchmischung beruht und während eines Bebilderungsprozesses mit Laserstrahlung 402 entsprechend der Bildinformation beaufschlagt wird.
Die dargestellte Druckform 400 besteht vorzugsweise aus drei Schichten:
  • Eine etwa 1 bis 10 Mikrometer dicke Informationsschicht 410 eines schmelzbaren und chemisch hydrophilierbaren Polymers, welches thermisch durchmischt werden kann;
  • Eine etwa 100 bis 500 Nanometer dicke Absorptionsschicht 412 aus Titan, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff (Ti-C, N, O) oder Chrom, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff (Cr-C, N, O).
  • Eine etwa 2 bis 5 Mikrometer dicke Pufferschicht 414 aus Molybdän. Anstelle von Molybdän kann auch ein anderes Material mit im Vergleich zu einem Polymer guter Wärmeleitfähigkeit gewählt werden, wobei die Wärmeabsorption pro Flächeneinheit und Grad Kelvin (J/(m2K)) in etwa derjenigen von 2 Mikrometer Molybdän entsprechen sollte. Ferner kann auch ein periodischer Schichtstapel zweier oder mehrerer Materialen, vorzugsweise Metalle (z. B. Molybdän und/oder Titan) vorgesehen sein;
  • Eine etwa 100 bis 300 Mikrometer dicke Trägersicht 418 aus Polyimid-Folie (bzw. Kapton®), welche neben der Trägerfunktion auch die thermische Isolationsfunktion erfüllt. Alternativen zur Polyimid-Folie sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel zur Figur 3 möglich.
Die Polymeroberfläche ist von Natur aus hydrophob und kann durch eine Behandlung mit Chemikalien, z. B. mit KMnO4 oder durch Plasma- oder Ultraviolett-Behandlung großflächig hydrophiliert werden, wobei die Eindringtiefe solcher Prozesse typischerweise 10 Nanometer nicht übersteigt.
Wird das Polymer nun aufgeschmolzen, so durchmischen sich nicht hydrophilierte, tiefer liegende Moleküle und hydrophilierte Moleküle der behandelten Oberfläche. Nach Erstarren des Polymers ist der Anteil hydrophilierter Moleküle an der Oberfläche so groß wie ihr Anteil in der Polymerschicht insgesamt, d. h. bei z. B. 1 Nanometer Hydrophilierungstiefe und 5 Mikrometer Schichtdicke nur 0.2 pro Tausend. Die erstarrte Polymerschicht weist somit wieder ihren hydrophoben Charakter auf.
Mit einem Diodenlaser kann die zuvor hydrophilierte Druckform folglich effektiv bebildert, d. h. punktweise durch Aufschmelzen und thermisches Durchmischen hydrophobiert werden.
Da bei diesem Prozess die Wärmeenergie durch Wärmeleitung zur Oberfläche der Druckform 400 (also der Polymeroberfläche) geleitet wird, außerdem ein größeres Volumen (Pufferschicht 414 und Polymerschicht 410) aufgeheizt, sowie die Schmelzenthalpie aufgebracht werden muss, ist die Speicherung von deutlich mehr Energie notwendig, als im Ausführungsbeispiel zur Figur 3. Dieser Tatsache wird in dieser Ausführungsform durch eine dickere Pufferschicht 414 Rechnung getragen.
In Figur 4 sind wiederum neben der Schichtenfolge der Druckform 400 die Funktionszonen der Druckform 400 durch Linien dargestellt: Eine Informationszone 420, eine Absorptionszone 422, eine Pufferzone 424, eine Isolationszone 426 und eine Trägerzone 428.
Allen gezeigten Ausführungsformen ist gemein, dass den Druckformen 100, 200, 300 und 400 Funktionszonen zugewiesen werden können, wobei die Funktionszonen vorzugsweise folgende Eigenschaften aufweisen:
  • Deck- oder Informationszone: hohe Abrasionsbeständigkeit und gute thermisch induzierte Strukturierbarkeit entsprechend der zu erzeugenden Bildinformation;
  • Absorptionszone: hohe Absorptionsfähigkeit, d. h. geringe optische Eindringtiefe, zumindest für die eingestrahlte Bebilderungswellenlänge, bedingt durch eine hohe Konzentration von Absorptionszentren zumindest nahe der Oberfläche, z. B. in einem Bereich von weniger als etwa 200 Nanometer Tiefe;
  • Pufferzone bzw. angepasste Pufferzone: hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit; vorzugsweise große Dicke im Vergleich zur Absorptionszone;
  • Isolationszone: geringe Wärmeleitfähigkeit und/oder geringe Wärmekapazität im Vergleich zur Pufferzone;
  • Trägerzone: ausreichende mechanische Stabilität, hoher E-Modul;
  • Antireflexzone: geringe Reflexion zumindest für die Bebilderungswellenlänge.
Die Erfindung ist auch bei Druckprozessen einsetzbar, bei denen das Druckbild durch Laserstrahlung in eine vollflächige Farbschicht auf der Druckform geschrieben wird. Dabei wird die zunächst harte Farbschicht an den Bebilderungspunkten verflüssigt und durch einen entsprechend gegebenen Erstarrungsverzug der Druckfarbe kann das Druckbild auf einen Bedruckstoff übertragen werden.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist die Druckform eine Trägerschicht (entsprechend 118 in Figur 1), eine Isolationsschicht (entsprechend 116 in Figur 1), wobei die Träger- und die Isolationsschicht auch eine Einheit bilden können (entsprechend 218 in Figur 2), und eine Pufferschicht (entsprechend 114 in Figur 1) auf. Die Absorptionsschicht (entsprechend 112 in Figur 1) und auch die Informationsschicht (entsprechend 110 in Figur 1) werden von der aufgebrachten Farbschicht gebildet. Alternative kann die Absorptionsschicht auch untrehalb der Frabshicht angeordnet sein.
Bezugszeichenliste:
100
Druckform
102
Laserstrahlung
110
Deckschicht/Informations schicht
112
Absorptionsschicht
114
Pufferschicht
116
Isolationsschicht
118
Trägerschicht/Träger/Zylinder
120
Informationszone
122
Absorptionszone
124
Pufferzone
126
Isolationszone
128
Trägerzone
150
Antireflexschicht/Antireflexsystem
160
Antireflexzone
170
eingestrahlte Energie
172
Reflexionsverlust
174
Transmissionsverlust
176
deponierte Wärmeenergie
178
Wärmeleitung
180
gepufferte Wärmeenergie
182
Wärmeleitung
190
eingekoppelte Wärmeenergie
200
Druckform
202
Laserstrahlung
210
Informationsschicht
212
Absorptionsschicht
214
Pufferschicht
218
Isolations- und Trägerschicht/Träger
220
Informationszone
222
Absorptionszone
224
Pufferzone
226
Isolationszone
228
Trägerzone
250
Antireflexschicht/Antireflexsystem
260
Antireflexzone
300
Druckform
302
Laserstrahlung
312
Absorptionsschicht
314
Pufferschicht
318
Trägerschicht/Träger
320
Informationszone
322
Absorptionszone
324
Pufferzone
326
Isolationszone
328
Trägerzone
350
Antireflexschicht/Antireflexsystem
360
Antireflexzone
400
Druckform
402
Laserstrahlung
410
Informationsschicht
412
Absorptionsschicht
414
Pufferschicht
418
Trägerschicht/Träger
420
Informationszone
422
Absorptionszone
424
Pufferzone
426
Isolationszone
428
Trägerzone

Claims (12)

  1. Druckform mit mehreren flächigen Funktionszonen, welche zumindest eine entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone (110, 210, 312, 410) und eine Absorptionszone (112, 212, 312, 412) für Energie einer Strahlung (102, 202, 302, 402) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine zumindest teilweise von der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) verschiedene Pufferzone (114, 214, 314, 414) vorgesehen ist, welche Energie von der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) aufnimmt und Energie an die Informationszone (110, 210, 312, 410) abgibt.
  2. Druckform nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferzone (114, 214, 314, 414) zumindest teilweise unterhalb der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) vorgesehen ist.
  3. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferzone (114, 214, 314, 414) als angepasste Pufferzone ausgebildet ist.
  4. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferzone (114, 214, 314, 414) dicker als die Absorptionszone (112, 212, 312, 412) ausgebildet ist, insbesondere eine Dicke von etwa 0,5 bis 10 Mikrometer oder eine Dicke von etwa 1 Mikrometer aufweist.
  5. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone (110, 210, 312, 410) als eine äußere Bildinformation tragende oder tragfähige Zone (110, 210, 312, 410) ausgebildet ist.
  6. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechend einer Bildinformation veränderbare Informationszone (110, 210, 312, 410) als eine äußere Bildinformation tragende oder tragfähige Farbschicht (312) oder Polymerschicht (410) ausgebildet ist.
  7. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Antireflex-Zone (160, 260, 360) für die Strahlung (102, 202, 302) vorgesehen ist.
  8. Druckform nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antireflex-Zone (160, 260, 360) von der entsprechend einer Bildinformation veränderbaren Informationszone (110, 210, 312, 410) und der Absorptionszone (112, 212, 312, 412) gebildet ist.
  9. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Isolationszone (116, 218, 318, 418) zumindest teilweise unterhalb der Pufferzone (114, 214, 314, 414) vorgesehen ist.
  10. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckform (100, 200, 300, 400) einen Träger (118, 218, 318, 418) aufweist.
  11. Druckform nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Absorptionszone (112, 212, 312, 412) und die Pufferzone (114, 214, 314, 414) als separate Schichten ausgebildet sind.
  12. Druckmaschine mit wenigstens einem Druckzylinder,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (118) mit einer Druckform (100, 200, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist oder dass der Druckzylinder (118) eine Druckform (100, 200, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bildet.
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