JP2008179698A - レーザー分解用樹脂組成物およびそれを用いるパターン形成材料 - Google Patents

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Abstract

【課題】高感度かつ安定性に優れたレーザー分解用樹脂組成物およびそれを用いるパターン形成材料を提供すること。
【解決手段】 (A) 下記一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物および (B) 光又は熱潜在性触媒を含有するレーザー分解用樹脂組成物、該組成物からなる層を有するパターン形成材料。
【化67】
Figure 2008179698

式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基である。
【選択図】なし

Description

本発明はレーザー分解用樹脂組成物に関し、特にレーザーによって彫刻が可能な高い分解性と安定性を両立させた組成物、及びそれを用いるパターン形成材料に関する。
分解性樹脂、分解性樹脂組成物とは、例えば熱的因子、機械的因子、光化学的因子、放射線化学的因子、化学薬品的因子などの外部因子に応答して樹脂が分解するものであり、広く公知である。この樹脂の分解によって引き起こされる、樹脂または組成物の分解前後での形態の変化(液化、気化)、分子量、硬度、粘弾性、ガラス転移点(Tg)、溶解性、接着性などの性状や特性の変化を利用するものであり、各種の分野で使用されている。
このような分解性樹脂、分解性樹脂組成物の例としては例えばプラスチック材料の環境影響を低減させるための生分解性プラスチック(ポリ乳酸など)、医療・化粧品・ライフサイエンス分野などにおいて薬剤、香料などの成分を徐々に放出させるための徐放性材料などが挙げられる。但しこれらは自然環境下で酸素、光、酵素、生体内、土壌中などで徐々に分解するものであり、初期状態を安定に保ち、かつ外部刺激で一気に大きな性状の変化を引き起こすものではない。
またリサイクル性や廃棄処理の簡便化のために光や熱によって分解する樹脂や、接着性が低下する接着剤なども開発されている。更にセラミックス、炭素繊維などと分解性樹脂を混合し、焼成などによって分解性樹脂を除去することで多孔性材料を形成することも知られている。しかしながらこれらは材料全体を処理・加工するもので、必要な部分のみに必要なパターンを形成するものではない。また分解処理には大きなエネルギーが必要とされる。
画像形成への利用としては、例えば熱分解性樹脂を含むトナーを用いて、加熱定着時の熱による性状変化を利用して、トナーとしての保存安定性と画像定着性を両立させる例も知られている。しかしながら樹脂そのものがパターン状の刺激に対して十分な応答性を有しているものではない。
一方、パターン形成材料としては例えばフォトレジストとして、光酸発生剤と酸分解性樹脂とを含む組成物に対してパターン状に露光、必要に応じて加熱処理によって、パターン状に樹脂を分解し、現像処理でパターン形成を行うものが、所謂化学増幅型レジストとして広く知られている。この組成物は保存安定性とパターン形成性が実用レベルとして両立しているが、パターン形成には十分に処理条件が制御された現像過程が必須であり、また薄膜には適用可能であるが、例えば数十μm以上の厚膜でのパターン形成は困難である。
またレーザー光を画像様に照射して薄膜の一部を除去(アブレーション)する工程を利用することで画像を形成する方法も知られている(特許文献1)。しかしながら、熱分解性樹脂として取り上げられているの化合物はポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタンなど通常の汎用樹脂が例示されているにすぎず、また膜厚も1〜2μm程度に留まっている。また熱分解性を規定した化合物を用いる例も知られている(特許文献2)。しかしながら、この場合でも膜厚は1〜2μm程度に留まっている。
またプリント配線板へのペースト印刷などのためのマスク材料として、光分解性樹脂シートを利用して100〜200μm程度のパターンを形成するマスク、及びその製造方法が開示されている(特許文献3)。しかしながら、該公報には具体的な化合物については開示されておらず、露光、現像の度合いを調整してパターンを形成するために制御された現像処理が必須となる。
一方で厚膜に対して簡便な処理でパターンを形成するものとしては、例えばレーザー加工によるパターン形成が知られており、レーザー光を画像様に照射することで基材そのものを除去したり変形、変色させたりするものである。例えばレーザマーカーとして、各種基材からなる製品(例えばビデオテープ、家電製品)にロット番号等の情報を記入するなどの利用がなされている。但しこの場合は基材自体は通常の樹脂などをそのまま用いているものである。
レーザー加工によるパターン形成においては、レーザー彫刻部(凹部)が速やかに形成されることが望まれる。このためには、高感度なレーザー分解性パターン形成材料が必要となる。
特に、レーザーにより直接描画するタイプのフレキソ印刷版原版(いわゆるレーザー彫刻用フレキソ印刷版)においては、レーザー光による彫り易さ(彫刻感度)が製版スピードを左右する為、高感度なレーザー分解性樹脂組成物を用いたレーザー彫刻用フレキソ印刷版が望まれている。
一方、酸触媒存在下、イミン結合は容易に加水分解される。この性質を利用し、イミン結合を含有するポリマーが酸により加水分解され、分子量低下することが知られている(特許文献4、非特許文献1)。また、光あるいは熱潜在性触媒存在下、熱により発生した触媒活性種の作用により解重合反応が進行する組成物として、アセタール結合を有する高分子化合物の、酸発生剤により発生した酸による解重合反応(非特許文献2、特許文献5)や、ポリフタルアルデヒドの光酸発生剤による解重合(非特許文献3)が知られている。これらは、解重合反応やレジスト組成物について開示しているが、高感度な系においては、組成物作成時や保存時に分解反応を抑制することが困難であるため、高感度・高安定な組成物が望まれている。
特開平10−119436号公報 特開平10−244751号公報 特開平8−258442号公報 特開2003−73470号公報明細書 特開2003−119281号公報 Kanazawa, H. et al. Macromolecules., 39, 138-144 (2006). Konno, Y. et al. Polymer J., 36, 531-537 (2004). Ito. H. et al. J. Photopolym. Sci. Technol., 3, 219-233 (1990).
本発明の目的は、厚膜にも利用可能であり、彫刻感度が高く、低レーザーエネルギーで効率的に彫刻が可能であり、かつ安定性に優れたレーザー分解用樹脂組成物およびそれを用いるパターン形成材料を提供することである。
本発明は、以下のとおりである。
(1)下記(A)および(B)成分を含有することを特徴とするレーザー分解用樹脂組成物。
(A) 下記一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物
Figure 2008179698
式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基である。
(B) 光又は熱潜在性触媒
(2)前記高分子化合物が、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(1)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることを特徴とする前記(1)に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
Figure 2008179698
式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、L1およびL2はそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCS であり、R2は水素原子または一価の置換基であり、Xはハロゲン原子である。
(3)前記高分子化合物が、前記一般式(1)で示される化合物と、該化合物と反応する二官能性の化合物とを、重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる高分子化合物であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(4)前記高分子化合物が、ポリウレタン、ポリアミド、ポリウレア、ポリエーテルまたはポリエステルであることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(5)前記高分子化合物が、ポリウレタンであることを特徴とする前記(4)に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(6)前記熱潜在性触媒が酸発生剤であることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(7)前記高分子化合物が、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(2)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることを特徴とする、前記(1)に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
Figure 2008179698
式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、LおよびLはそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCSであり、R2は水素原子または一価の置換基である。
(8)前記高分子化合物が、前記一般式(2)で示される化合物と、該化合物と反応する二官能性の化合物とを重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる高分子化合物であることを特徴とする前記(7)に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(9)さらに、重合性不飽和二重結合を含む化合物を含有することを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
(10)前記(9)に記載のレーザー分解用樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とするレーザー分解用樹脂組成物。
(11)前記(1)〜(10)のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物からなる層を有することを特徴とするパターン形成材料。
(12)前記パターン形成材料が、レーザー彫刻用フレキソ印刷版原版であることを特徴とする前記(11)に記載のパターン形成材料。
(13)下記一般式(1)で示される化合物を少なくとも1つの重合成分として合成される高分子化合物。
Figure 2008179698
式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、L1およびL2はそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCS であり、R2は水素原子または一価の置換基であり、Xはハロゲン原子である。
本発明によれば、厚膜にも利用可能であり、彫刻感度が高く、低レーザーエネルギーで効率的に彫刻が可能であり、かつ安定性に優れたレーザー分解用樹脂組成物およびそれを用いるパターン形成材料が提供される。
以下に、レーザー分解用樹脂組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
まず、本発明に用いられる(A)一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物、(B)光又は熱潜在性触媒について説明する。
(一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物)
本発明の (A) 下記一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物について説明する。該(A)成分は、下記一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物であれば、任意の化合物でよい。
Figure 2008179698
式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基である(なお、ヒドロカルビル基とは炭化水素基から水素原子を一つ除いた基である)。
ヒドロカルビル基としては、直鎖状、分岐状、又は環状で炭素数22以下のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数22以下のアリール基もしくはアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基は更に置換基を有していてもよく、その置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ヒドロカルボキシ基、カルボキシ基、エステル基、ケトン基、シアノ基、アミノ基、アミド基、及びニトロ基等が挙げられる。なお、本発明におけるヒドロカルビル基には、該ヒドロカルビル基内の炭素鎖中に酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有しているものも含まれる。
一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。なお、下記具体例中、分子量とあるのは質量平均(重量平均)分子量(Mw)であり、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返しとして含む高分子化合物は、製造適性から、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(1)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることが好ましく、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(2)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることが、分解性、彫刻感度の観点からも更に好ましい。
本発明の一般式(1)で示される化合物について説明する。
Figure 2008179698
一般式(1)中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、ヒドロカルビル基としては、直鎖状、分岐状、又は環状で炭素数22以下のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数22以下のアリール基もしくはアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基は更に置換基を有していてもよく、その置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ヒドロカルボキシ基、カルボキシ基、エステル基、ケトン基、シアノ基、アミノ基、アミド基、及びニトロ基等が挙げられる。なお、本発明におけるヒドロカルビル基には、該ヒドロカルビル基内の炭素鎖中に酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有しているものも含まれる。
また、一般式(1)中、L1およびL2はそれぞれ独立して、2価の連結基であり、好ましくは、直鎖状、分岐状、又は環状で炭素数22以下のアルキレン基、もしくは、ビニレン基、炭素数22以下のアリーレン基、もしくはアラルキレン基があげられる。また、これらの基は、更に置換基を有していてもよく、その置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロカルボキシ基、エステル基、ケトン基、シアノ基、アミノ基、アミド基、およびニトロ基等があげられる。また、二価の連結基内の炭素鎖中に酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有しているものも含まれる。
L1またはL2はとしては、分解性、原料の入手性の観点から、L1またはL2のどちらか一方がアリーレン基であることが好ましい。アリーレン基としては、特に限定されないが、フェニレン基が特に好ましい。
また、一般式(1)中、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCS であり、R2は水素原子または一価の置換基、例えば置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、ヒドロカルビル基としては、直鎖状、分岐状、又は環状で炭素数22以下のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数22以下のアリール基もしくはアラルキル基等が挙げられる。また、これらの基は更に置換基を有していてもよく、その置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ヒドロカルボキシ基、カルボキシ基、エステル基、ケトン基、シアノ基、アミノ基、アミド基、及びニトロ基等が挙げられる。なお、本発明におけるヒドロカルビル基には、該ヒドロカルビル基内の炭素鎖中に酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有しているものも含まれる。Xはハロゲン原子を表す。
一般式(1)で示される化合物の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
また、一般式(1)で示される化合物を少なくとも一つの重合成分として重合して得られる高分子化合物とは、一般式(1)で表される化合物と、一般式(1)と反応する二官能性の化合物とを重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる化合物が挙げられ、このような化合物としては、任意の高分子化合物でよいが、重縮合反応により得られるポリエステル類、ポリアミド類、ポリエーテル類等、重付加反応により得られるポリウレア類、ポリウレタン類等、が好ましく、得られる高分子の物性の観点から、ポリウレタン類が更に好ましい。その際、好ましく用いられる二官能性の化合物としては、ジアミン化合物、ジカルボン酸またはその誘導体、ジイソシアネート化合物、ジオール化合物である。
ジアミン化合物としては、以下に示すものを例として挙げることができる。
エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、1,5−ジアミノペンタン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,10−ジアミノデセン、4,4' −メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、2,2' −(エチレンジオキシ)−ビス(エチレンアミン)、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン、などの脂肪族ジアミン、1,2−フェニレンジアミン、2,3−ジアミノトルエン、3,4−ジアミノトルエン、4−クロロ−1,2−フェニレンジアミン、4,5−ジメチル−1,2−フェニレンジアミン、4,5−ジクロロ−1,2−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノトルエン、2,4,6−トリメチル−1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,5−ジクロロ−1,4−フェニレンジアミン、4,4‘−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジアミン、2,3−ジアミノナフタレン、1,5―ジアミノナフタレン、p−キシレンジアミン、4−アミノベンジルアミン、2−(4−アミノフェニル)エチレンアミン、ビス(4−アミノフェニルメタン)、ビス(4−アミノフェニル)エーテルなどの芳香族ジアミン等が挙げられ、中でも、芳香族を有するジアミン化合物、炭素数2〜10の脂肪族ジアミン化合物が特に好ましい。
ジカルボン酸またはその誘導体としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラブロモフタル酸、テトラクロロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、カルボキシノルボルナン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、4−ヒドロキシベンジリデンマロン酸、3−ヒドロキシフタル酸などのジカルボン酸またはその誘導体等が挙げられ、中でも、芳香族を有するジカルボン酸またはその誘導体、炭素数2〜10の脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体が特に好ましい。
ポリアミド類は、例えば「新高分子実験学3 高分子の合成・反応(2)」高分子学会 編 共立出版株式会社発行に記載されている方法により容易に製造することができる。
ジイソシアネート化合物としては、一般式(4)で表される。ジオール化合物としては、一般式(5)で表され、一般式(4)および(5)中、X0、Y0は、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。
OCN−X0−NCO (4)
HO−Y0−OH (5)
上記一般式(4)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。すなわち、2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物; ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のような脂肪族ジイソシアネート化合物; イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(または2,6)ジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等のような脂環族ジイソシアネート化合物; 1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のようなジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;等が挙げられる。
上記一般式(5)で表されるジオール化合物としては、広くは、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等が挙げられる。
ポリエーテルジオール化合物としては、下記式(7)、(8)、(9)、(10)、(11)で表される化合物、および、末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体が挙げられる。
Figure 2008179698
式(7)〜(11)中、R14は水素原子またはメチル基を表し、X1は、以下の基を表す。また、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ2以上の整数を表し、好ましくは2〜100の整数である。
Figure 2008179698
上記式(7)、(8)で表されるポリエーテルジオール化合物としては具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール、ジ−1,2−プロピレングリコール、トリ−1,2−プロピレングリコール、テトラ−1,2−プロピレングリコール、ヘキサ−1,2−プロピレングリコール、ジ−1,3−プロピレングリコール、トリ−1,3−プロピレングリコール、テトラ−1,3−プロピレングリコール、ジ−1,3−ブチレングリコール、トリ−1,3−ブチレングリコール、ヘキサ−1,3−ブチレングリコール、質量平均分子量1000のポリエチレングリコール、質量平均分子量1500のポリエチレングリコール、質量平均分子量2000のポリエチレングリコール、質量平均分子量3000のポリエチレングリコール、質量平均分子量7500のポリエチレングリコール、質量平均分子量400のポリプロピレングリコール、質量平均分子量700のポリプロピレングリコール、質量平均分子量1000のポリプロピレングリコール、質量平均分子量2000のポリプロピレングリコール、質量平均分子量3000のポリプロピレングリコール、質量平均分子量4000のポリプロピレングリコール等である。
上記式(9)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)PTMG650、PTMG1000、PTMG2000、PTMG3000等である。
上記式(10)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポールPE−61、ニューポールPE−62、ニューポールPE−64、ニューポールPE−68、ニューポールPE−71、ニューポールPE−74、ニューポールPE−75、ニューポールPE−78、ニューポールPE−108、ニューポールPE−128、ニューポールPE−61等である。
上記式(11)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポールBPE−20、ニューポールBPE−20F、ニューポールBPE−20NK、ニューポールBPE−20T、ニューポールBPE−20G、ニューポールBPE−40、ニューポールBPE−60、ニューポールBPE−100、ニューポールBPE−180、ニューポールBPE−2P、ニューポールBPE−23P、ニューポールBPE−3P、ニューポールBPE−5P等である。
末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポール50HB−100、ニューポール50HB−260、ニューポール50HB−400、ニューポール50HB−660、ニューポール50HB−2000、ニューポール50HB−5100等である。
ポリエステルジオール化合物としては、式(12)、(13)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
式(12)、(13)中、L2、L3およびL4ではそれぞれ同一でも相違してもよく2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表し、L5は2価の脂肪族炭化水素基を表す。好ましくは、L2〜L4は、それぞれアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリレン基を表し、L5はアルキレン基を表す。またL2〜L5中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエーテル、カルボニル、エステル、シアノ、オレフィン、ウレタン、アミド、ウレイド基またはハロゲン原子等が存在していてもよい。n1、n2はそれぞれ2以上の整数であり、好ましくは2〜100の整数を表す。
ポリカーボネートジオール化合物としては、式(14)で表される化合物がある。
Figure 2008179698
式(14)中、L6はそれぞれ同一でも相違してもよく2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表す。好ましくは、L6はアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基を表す。またL6中にはイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばエーテル、カルボニル、エステル、シアノ、オレフィン、ウレタン、アミド、ウレイド基またはハロゲン原子等が存在していてもよい。n3は2以上の整数であり、好ましくは2〜l00の整数を表す。
上記式(12)、(13)または(14)で表されるジオール化合物としては具体的には以下に示す(例示化合物No.1)〜(例示化合物No.18)が含まれる。具体例中のnは2以上の整数を表す。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
Figure 2008179698
一般式(1)で示される化合物を少なくとも一つの重合成分として重合して得られる高分子化合物の具体例を以下に挙げるが、これに限定されるものではない。尚、本発明において、彫刻感度と安定性の観点から、一般式(1)で示される化合物から得られる重合単位は高分子中に1〜80質量%含まれていることが好ましく、10〜60質量%含まれていることが更に好ましい。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
上記表中、化合物下の数値はモル%であり、分子量とあるのは質量平均分子量である。
以下、PA−1〜28、PB−1〜41において、表中で略称した化合物を示す。
Figure 2008179698
本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物は、前述したように、製造適性、分解性、彫刻感度の観点から、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(2)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることが更に好ましい。本発明の一般式(2)で表される化合物について説明する。
Figure 2008179698
一般式(2)中、R1は前述一般式(1)中のR1と同様であり、LおよびLも前述した一般式(1)中のLおよびLと同様に、2価の連結基であり、好ましくは、直鎖状、分岐状、又は環状で炭素数22以下のアルキレン基、もしくは、ビニレン基、炭素数22以下のアリーレン基、もしくはアラルキレン基があげられる。また、これらの基は、更に置換基を有していてもよく、その置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロカルボキシ基、エステル基、ケトン基、シアノ基、アミノ基、アミド基、およびニトロ基等があげられる。また、二価の連結基内の炭素鎖中に酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有しているものも含まれる。また、式中Aも一般式(1)記載のAと同義である。
L3又はL4としては、分解性、原料の入手性の観点から、L3又はL4のどちらか一方がアレーレン基であることが好ましい。アリーレン基としては、特に限定されないが、フェニレン基が特に好ましい。
一般式(2)で表される化合物の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
Figure 2008179698
Figure 2008179698
Figure 2008179698
以下に、本発明における一般式(2)で示される化合物の合成例を示す。
<例示化合物(B−13)の合成>
300mLナス型フラスコに、2−(4−アミノフェニル)エチルアルコール15.05g、エタノール100mL、テレフタルアルデヒド7.00gを加え、室温下、一時間攪拌した。得られた黄色粉体を濾別し、エタノール100mLを用いて洗浄、真空状態にて乾燥させ、(B−13)18.20gを得た。目的物であることは、NMRスペクトル、IRスペクトル、質量分析スペクトルから確認した。
また、一般式(2)で示される化合物を少なくとも一つの重合成分として重合して得られる高分子化合物とは、一般式(2)で表される化合物と、一般式(2)と反応する二官能性の化合物とを重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる化合物が挙げられ、このような化合物としては、任意の高分子化合物でよいが、重縮合反応により得られるポリエステル類、ポリアミド類、ポリエーテル類等、重付加反応により得られるポリウレア類、ポリウレタン類等、が好ましく、得られる高分子の物性の観点から、ポリウレタン類が更に好ましい。その際、好ましく用いられる二官能性の化合物としては、前述の一般式(1)で示される化合物を重合成分として重合して得られる高分子化合物を得る際に用いたジアミン化合物、ジカルボン酸またはその誘導体、ジイソシアネート化合物、ジオール化合物と同様である。
少なくとも一つの重合成分として一般式(2)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物の具体例を以下に挙げるが、これに限定されるものではない。
尚、本発明において、感度と安定性の観点から、一般式(2)で示される化合物から得られる重合単位は高分子中に1〜80質量%含まれていることが好ましく、10〜60質量%含まれていることが好ましい。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
Figure 2008179698
なお、上記表中、化合物下の数値はモル%であり、分子量とあるのは質量平均分子量である。
<例示化合物(PB−30)の合成>
300mL3つ口フラスコに、N−メチル−2−ピロリジノン70mL、(B−13)9.31g、ポリエチレングリコール(分子量1,000)5.00g、ヘキサメチレングリコール2.36g、ヘキサメチレンジイソシアネート3.36g、4,4’−ジイソシアン酸メチルジフェニル7.50gを加え、50℃にて固形物が溶媒に完溶するまで加熱・攪拌し、ネオスタン(日東化成社製)2滴を加え、さらに70℃、5時間加熱・攪拌した。反応溶液にメタノール3mLを加え、さらに50℃、1時間攪拌を行った後、反応溶液を室温まで冷却した。得られた反応溶液を3Lの水に注ぎ、白色粉体25.5gを得た。化合物が目的物であることは、NMRスペクトル、IRスペクトル、GPC測定から確認した。
これら、本発明における一般式(0) で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物、一般式(1) で示される化合物を少なくとも一つの重合単位として重合して得られる高分子化合物、一般式(2)で示される化合物を少なくとも一つの重合単位として重合して得られる高分子化合物は、単独で使用してもよいし、複数を組み合わせて使用してもよい。さらに、後述する従来公知の高分子バインダー(添加高分子バインダー)を1種以上添加して、混合物として用いてもよい。混合物として用いる場合には、添加高分子バインダーは、高分子バインダー成分の総質量に対し1〜60質量%、好ましくは1〜40質量%、さらに好ましくは1〜20質量%の範囲で用いられる。
高分子化合物の質量平均分子量としては、レーザー分解性、安定性、耐刷性の観点から、5000〜500000が好ましく、より好ましくは8000〜300000であり、最も好ましくは10000〜150000である。
また、本発明は、感度の観点から、架橋剤あるいは添加剤として、一般式(0)で表される構造を少なくとも1つ有する化合物、より好ましくは、一般式(0)で表される構造を少なくとも3つを有する架橋剤を含有していてもよい。
(光又は熱潜在性触媒)
本発明の光又は熱潜在性触媒とは、活性な酸性基、塩基性基、ラジカルを、ブロック化等の化学的手法により一時的に抑制し、光照射時又は加熱時にこれを開裂させ、再び活性を示す化合物に変換可能な化合物群を示す。これら化合物群の中では、酸を発生する化合物、塩基を発生する化合物、ラジカルを発生する化合物が好ましく利用されるが、特に酸を発生する化合物が感度の観点から好ましい。
<酸を発生する化合物>
本発明において用いられる上記酸発生剤は、好ましくは熱により酸を発生する化合物であり、たとえば特開平10−282644号公報の〔0039〕〜〔0063〕に記載されている化合物などを挙げることができる。
具体的には、S. I. Schlesinger, Photogr. Sci. Eng., 18, 387 (1974)、T. S. Bal et al, Polymer, 21, 423 (1980) 等に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号明細書、同4,069,056号明細書、特開平3−140,140号公報等に記載のアンモニウム塩、D. C. Necker et al,Macromolecules, 17, 2468 (1984)、C. S. Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988) 、米国特許第4,069,055号明細書、同4,069,056号明細書等に記載のホスホニウム塩、J. V. Crivello et al, Macromolecules, 10 (6), 1307 (1977) 、Chem. & Eng. News,Nov. 28, p31 (1988) 、欧州特許第104,143号明細書、米国特許第339,049号明細書、同第410,201号明細書、特開平2−150,848号、特開平2−296,514号等に記載の ヨードニウム塩、J. V. Crivello et al, Polymer J. 17, 73 (1985) 、J. V. Crivello et al. J. Org. Chem., 43, 3055 (1978)、W. R. Watt et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 22, 1789 (1984)、J. V. Crivello et al, Polymer Bull., 14, 279 (1985)、J. V. Crivello et al, Macromolecules, 14 (5), 1141 (1981)、J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 2877 (1979)、欧州特許第370,693号明細書、米国特許3,902,114号明細書、欧州特許第233,567号明細書、同297,443号明細書、同297,442号明細書、米国特許第4, 933,377号明細書、同410,201号明細書、同339,049号明細書、同4,760,013号明細書、同4,734,444号明細書、同2,833,827号明細書、獨国特許第2, 904,626号明細書、同3,604,580号明細書、同3,604,581号明細書等に記載のスルホニウム塩、J. V. Crivello et al, Macromolecules, 10 (6), 1307 (1977) 、J. V. Crivello et al, J. Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17, 1047 (1979)等に記載のセレノニウム塩、C. S. Wen et al, Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478 Tokyo, Oct (1988) 等に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩、米国特許第3,905,815号明細書、特公昭46−4605号公報、特開昭48−36281号公報、特開昭55−32070号公報、特開昭60−239736号公報、特開昭61−169835号公報、特開昭61−169837号公報、特開昭62−58241号公報、特開昭62−212401号公報、特 開昭63−70243号公報、特開昭63−298339号公報等に記載の有機ハロゲン化合物、K. Meier et al, J. Rad. Curing, 13 (4), 26 (1986)、T. P. Gill et al, Inorg. Chem., 19, 3007 (1980) 、D. Astruc, Acc. Chem. Res., 19 (12), 377 (1896) 、特開平2−161445号公報等に記載の有機金属/有機ハロゲン化物、S. Hayase et al, J. Polymer Sci., 25, 753 (1987)、 E. Reichmanis et al, J. Pholymer Sci., Polymer Chem. Ed., 23, 1 (1985)、 Q. Q. Zhu et al, J. Photochem., 36, 85, 39, 317 (1987)、 B. Amit et al, Tetrahedron Lett., (24) 2205 (1973)、 D. H. R. Barton et al, J. Chem Soc., 3571 (1965)、 P. M. Collins et al, J. Chem. Soc., Perkin I, 1695 (1975)、 M. Rudinstein et al, Tetrahedron Lett., (17), 1445 (1975)、 J. W. Walker et al, J. Am. Chem. Soc., 110, 7170 (1988)、 S. C. Busman et al, J. Imaging Technol., 11 (4), 191 (1985)、 H. M. Houlihan et al, Macromolecules, 21, 2001 (1988)、 P. M. Collins et al, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 532 (1972)、 S. Hayase et al, Macromolecules, 18, 1799 (1985)、 E. Reichmanis et al, J. Electrochem. Soc., Solid State Sci. Technol., 130 (6)、 F. M. Houlihan et al, Macromolecules, 21, 2001 (1988)、 欧州特許第0290,750号明細書、同046,083号明細書、同156,535号明細書、同271,851号明細書、同0,388,343号明細書、米国特許第3,901,710 号明細書、同4,181,531号明細書、特開昭60−198538号公報、特開昭53−133022号公報等に記載のo−ニトロベンジル型保護基を有する酸発生剤、 M. TUNOOKA et al, Polymer Preprints Japan, 35 (8)、 G. Berneret al, J. Rad. Curing, 13 (4)、 W. J. Mijs et al, Coating Technol., 55 (697), 45 (1983), Akzo、 H. Adachi et al, Polymer Preprints, Japan, 37 (3)、欧州特許第0199,672号明細書、同84515号明細書、同199,672号明細書、同044,115号明細書、同0101,122号明細書、米国特許第4,618,564号明細書、同4, 371,605号明細書、同4,431,774号明細書、特開昭64−18143号公報、特開平2−245756号公報、特開平4−365048号公報等に記載のイミノスルフォネート等に代表される分解してスルホン酸を発生する化合物、特開昭61−166544号公報等に記載のジスルホン化合物、特開昭50−36209号公報(米国特許第3969118号明細書)記載のo−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸ハライド、特開昭55−62444号公報(英国特許第2038801号明細書)記載あるいは特公平1−11935号公報記載のo−ナフトキノンジアジド化合物を挙げることができる。
その他の酸発生剤としては、シクロヘキシルシトレート、p−アセトアミノベンゼンスルホン酸シクロヘキシルエステル、p−ブロモベンゼンスルホン酸シクロヘキシルエステル等のスルホン酸アルキルエステル、下記構造式で表されるアルキルスルホン酸エステル等を用いることができる。
Figure 2008179698
上記酸発生剤の中で、特に有効に用いられるものについて以下に例示する。
(1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG1)で表されるオキサゾール誘導体又は一般式(PAG2)で表されるS−トリアジン誘導体。
Figure 2008179698
式中、R 1 は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、R 2 は置換もしくは未置換のアリール基、アルケニル基、アルキル基、−CY 3 を示す。Yは塩素原子又は臭素原子を示す。
具体的には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
(2)下記の一般式(PAG3)で表されるヨードニウム塩、又は一般式(PAG4)で表されるスルホニウム塩、もしくはジアソニウム塩。
Figure 2008179698
ここで式Ar1 、Ar2 は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。好ましい置換基としては、アルキル基、ハロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、メルカプト基及びハロゲン原子が挙げられる。
3 、R4 、R5 は 各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。好ましくは炭素数6〜14のアリール基、炭素数1〜8のアルキル基及びそれらの置換誘導体である。好ましい置換基としては、アリール基に対しては炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルキル基、ニトロ基、カルボキシル基、ヒドロキ シ基及びハロゲン原子であり、アルキル基に対しては炭素数1〜8のアルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基である。またR3 、R4 、R5 のうちの2つ及びAr1 、Ar2 はそれぞれの単結合又は置換基を介して結合してもよい。
- は対アニオンを示し、例えば BF 4 - 、AsF 6 - 、PF 6 - 、SbF 6 - 、SiF 6 2- 、ClO 4 - 、CF3 SO 3 - ,C 4 9 SO 3 - 等 のパーフルオロアルカンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナフタレン−1−スルホン酸アニオン等の結合多核芳香族スルホン 酸アニオン、アントラキノンスルホン酸アニオン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
一般式(PAG3)、(PAG4)で示される上記オニウム塩は公知であり、たとえばJ. W. Knapczyk et al, J. Am. Chem. Soc., 91, 145(1969) 、A. L. Maycok et al, J. Org. Chem., 35, 2532, (1970)、B. Goethas et al, Bull. Soc.Chem. Belg., 73, 546, (1964) 、H. M. Leicester, J. Am. Chem. Soc., 51,3587(1929) 、J. V. Crivello et al, J. Polym. Chem. Ed., 18, 2677(1980)、米国特許第2,807,648号及び同4,247,473号明細書、特開昭53−101331号公報等に記載の方法により合成することができる。
(3)下記一般式(PAG5)で表されるジスルホン誘導体又は一般式(PAG6)で表されるイミノスルホネート誘導体。
Figure 2008179698
式中Ar3 、Ar4 は各々独立に置換もしくは未置換のアリール基を示す。R6 は置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリレン基を示す。
具体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
上記酸発生剤の使用量は、組成物中の全固形分に対して通常0.1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%である。上記範囲内において、感度及び安定性が良好となる。
<塩基を発生する化合物>
本発明に用いられる塩基発生剤としては、特開平2−166450号公報の第6頁上段左2行目〜同頁上段右15行目に記載されているような化合物、具体的には、加熱により脱炭酸する有機酸と塩基との塩、分子内求核置換反応、ロッセン転移、ベックマン転移などの反応によってアミン類を放出する化合物など、加熱により何らかの反応を起こして塩基を放出するものが好ましく用いられる。
具体的には、塩基の酸塩が挙げられ、該塩基としては、例えば、グアニジン、トリフェニルグアニジン、トリシクロヘキシルグアニジン、ピペリジン、モルホリン、p−トルイジン、2−ピコリンなどが挙げられ、酸としては、例えば、酢酸、トリクロロ酢酸、フェニルスルホニル酢酸、4−メチルスルフォニルフェニルスルホニル酢酸、4−アセチルアミノメチルプロピオン酸、蓚酸、マレイン酸、コハク酸、フマル酸、炭酸、重炭酸などが挙げられる。
これらの塩基発生剤は、固体状のまま組成物中に分散して粒子状物として層中に導入しても良く、また後述するマイクロカプセルの中に内包された状態で導入しても良い。
具体例としては、以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
また、塩基発生剤の添加量は、組成物中の全固形分に対して通常0.1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%である。上記範囲内において、感度及び安定性が良好となる。
<ラジカルを発生する化合物>
本発明に用いられるラジカル発生剤としては、公知の重合開始剤や結合解離エネルギーの小さな結合を有する化合物から適宜、選択して用いることができる。ラジカルを発生する化合物を2種類以上併用してもよい。
ラジカルを発生する化合物は、特開2004−306582号公報に記載がある。ラジカルを発生する化合物の例は、ハロゲン化有機化合物、カルボニル化合物、有機過酸化物、アゾ系重合開始剤、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オキシム塩化合物を含む。ヘキサアリールビイミダゾール化合物、オニウム塩が最も好ましい。
具体例としては、以下に示す化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008179698
また、ラジカル発生剤の添加量は、組成物中の全固形分に対して通常0.1〜50質量%、より好ましくは1〜40質量%である。上記範囲内において、感度及び安定性が良好となる。
(添加高分子バインダー)
添加高分子バインダーとしては、液状化し易い樹脂や分解し易い樹脂が好ましい。分解し易い樹脂としては、分子鎖中に分解し易いモノマー単位として、スチレン、α-メチルスチレン、α-メトキシスチレン、アクリルエステル類、メタクリルエステル類、エステル化合物類、エーテル化合物類、ニトロ化合物類、カーボネート化合物類、カルバモイル化合物類、ヘミアセタールエステル化合物類、オキシエチレン化合物類、脂肪族環状化合物類等が含まれていることが好ましい。特に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラエチレングリコール等のポリエーテル類、脂肪族ポリカーボネート類、脂肪族カルバメート類、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ニトロセルロース、ポリオキシエチレン、ポリノルボルネン、ポリシクロヘキサジエン水添物、あるいは分岐構造の多いデンドリマー等の分子構造を有するポリマーは、分解し易いものの代表例である。また、分子鎖中に酸素原子を多数含有するポリマーが分解性の観点から好ましい。この中でも、カーボネート基、カルバメート基、メタクリル基をポリマー主鎖に含有する化合物は熱分解性が高く好ましい。例えば、ポリカーボネートジオールやポリカーボネートジカルボン酸を原料として合成したポリエステルやポリウレタン、ポリカーボネートジアミンを原料として合成したポリアミドなどを熱分解性の良好なポリマーの例としてあげることができる。これらのポリマーは主鎖、側鎖に重合性不飽和基を含有しているものであっても構わない。特に、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の反応性官能基を有する場合には、重合性不飽和基を導入することが容易である。
また、添加高分子バインダーとしては、エラストマー性を有する高分子化合物であることが好ましい。エラストマー性を有するポリマーとして特に限定するものではないが、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、シリコーン系エラストマーを挙げることができる。より熱分解性を向上させるために、分解性の高いカルバモイル基、カーボネート基等の易分解性官能基を主鎖に導入したポリマーも用いることができる。より分解性の高いポリマーと混合しても構わない。熱可塑性のエラストマーを用いると、加熱することにより流動化するため、本発明で用いられる複合体と良好に混合することが可能である。分子構造としては、ポリエーテルあるいはゴム分子のようなソフトセグメントと、常温付近では加硫ゴムと同じく塑性変形を防止するハードセグメントとからなり、ハードセグメントとしては、凍結層、結晶層、水素結合、イオン結合など種々のタイプが存在する。
樹脂組成物の用途により、エラストマーの種類を選択できる。例えば、耐溶剤性が要求される分野では、ウレタン系、エステル系、アミ時計、フッ素系エラストマーが好ましく、耐熱性が要求される分野では、ウレタン系、オレフィン系、エステル系、フッ素系エラストマーが好ましい。また、エラストマーの種類により、硬度を変えることができる。
これらの中で、さらに好ましい添加高分子バインダーとして、主鎖および側鎖の少なくともいずれかに炭素-炭素不飽和結合を持つ添加高分子バインダーが好ましく、主鎖にオレフィン(炭素-炭素二重結合)および炭素-炭素三重結合の少なくともうずれかを含むポリマーは、形成される被膜の機械的強度が高い点で更に好ましく、主鎖にオレフィンを含むポリマーが特に好ましい。
主鎖にオレフィンおよび炭素-炭素三重結合を少なくともいずれか1つ有するポリマーとしは、例えばSB(スチレン-ブタジエン)、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレン)、SIS(スチレン-イソプレン-スチレン)、SEBS(スチレン-ポリエチレン/ポリブチレン-スチレン)、等が挙げられる。
添加高分子バインダーの数平均分子量は。0.1万から100万の範囲が好ましい。より好ましい範囲としては、0.5万から50万である。数平均分子量が0.1万から100万も範囲であれば、形成される被膜の機械的強度を確保することができる。ここで数平均分子量とは、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定し、分子量既知のポリスチレン標品に対して評価したものである。
(マイクロカプセル)
本発明においては、上記の感光層構成成分および後述のその他の構成成分を感光層に含有させる方法として、例えば、特開2001−277740号公報、特開2001−277742号公報に記載のごとく、該構成成分の一部をマイクロカプセルに内包させて感光層に添加することができる。その場合、各構成成分はマイクロカプセル内および外に、任意の比率で含有させることが可能である。
感光層構成成分をマイクロカプセル化する方法としては、公知の方法が適用できる。例えばマイクロカプセルの製造方法としては、米国特許第2800457号、同第2800458号明細書にみられるコアセルベーションを利用した方法、米国特許第3287154号の各明細書、特公昭38−19574号、同42−446号の各公報にみられる界面重合法による方法、米国特許第3418250号、同第3660304号明細書にみられるポリマーの析出による方法、米国特許第3796669号明細書に見られるイソシアナートポリオール壁材料を用いる方法、米国特許第3914511号明細書に見られるイソシアナート壁材料を用いる方法、米国特許第4001140号、同第4087376号、同第4089802号の各明細書にみられる尿素―ホルムアルデヒド系または尿素ホルムアルデヒド−レゾルシノール系壁形成材料を用いる方法、米国特許第4025445号明細書にみられるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ヒドロキシセルロース等の壁材を用いる方法、特公昭36−9163号、同51−9079号の各公報にみられるモノマー重合によるin situ法、英国特許第930422号、米国特許第3111407号明細書にみられるスプレードライング法、英国特許第952807号、同第967074号の各明細書にみられる電解分散冷却法などがあるが、これらに限定されるものではない。
本発明に用いられる好ましいマイクロカプセル壁は、3次元架橋を有し、溶剤によって膨潤する性質を有するものである。このような観点から、マイクロカプセルの壁材は、ポリウレア、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、およびこれらの混合物が好ましく、特に、ポリウレアおよびポリウレタンが好ましい。また、マイクロカプセル壁に、上記の非水溶性高分子に導入可能なエチレン性不飽和結合等の架橋性官能基を有する化合物を導入してもよい。
上記のマイクロカプセルの平均粒径は、0.01〜3.0μmが好ましい。0.05〜2.0μmがさらに好ましく、0.10〜1.0μmが特に好ましい。この範囲内で良好な解像度と経時安定性が得られる。
(その他成分)
本発明の組成物には、さらにその用途、製造方法等に適したその他成分を適宜添加することができる。以下、当該添加剤に関し例示する。
重合性不飽和二重結合を含む化合物
本発明の組成物は、重合性不飽和二重結合を含む化合物(以下、重合性化合物あるいはモノマーとよぶ)を含有するのが好ましい。以下に、重合性化合物(モノマー)として付加重合性化合物を用いた場合を例に挙げ、より詳しく述べる。
<付加重合性化合物>
本発明に使用される好ましい重合性化合物である、少なくとも一個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物は、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物から選ばれる。このような化合物群は当産業分野において広く知られるものであり、本発明においてはこれらを特に制限なく用いることができる。これらは、例えばモノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体およびオリゴマー、またはそれらの共重合体、ならびにそれらの混合物などの化学的形態をもつ。モノマーの例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基や、アミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能イソシアネート類、エポキシ類との付加反応物、単官能もしくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアナト基や、エポキシ基、等の親電子性置換基を有する、不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、ハロゲン基や、トシルオキシ基、等の脱離性置換基を有する、不飽和カルボン酸エステル、アミド類と単官能もしくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー等がある。
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。
イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。
マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
その他のエステルの例として、例えば、特公昭46−27926号、特公昭51−47334号、特開昭57−196231号各公報記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号、特開昭59−5241号、特開平2−226149号各公報記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。
上記エステルモノマーは混合物としても使用することができる。
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。
その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726号公報記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(V)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
CH2=C(R)COOCH2CH(R')OH (V)
(ただし、R及びR'は、H又はCH3を示す。)
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号、特公平2−16765号各公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号、特公昭56−17654号、特公昭62−39417号、特公昭62−39418号各公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。
さらに、特開昭63−277653号、特開昭63−260909号、特開平1−105238号各公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、短時間で硬化組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号、特公平1−40337号、特公平1−40336号各公報記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号公報記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号公報記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
感光スピードの点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合、2官能以上が好ましい。また、画像部すなわち硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感光性と強度の両方を調節する方法も有効である。付加重合性化合物は、組成物中の不揮発性成分に対して、好ましくは5〜80質量%、更に好ましくは25〜75質量%の範囲で使用される。また、これらは単独で用いても2種以上併用してもよい。
レーザー分解の前及び/又は後で、重合性化合物を含有するレーザー分解用樹脂組成物は、光、熱などのエネルギーにより重合、硬化させることができる。
開始剤
開始剤は当業者間で公知のものを制限なく使用することができる。具体的には、例えば、Bruce M. Monroeら著、Chemical Revue, 93, 435 (1993) やR.S.Davidson著、Journal of Photochemistry and biology A:Chemistry,73.81 (1993); J.P.Faussier, "Photoinitiated Polymerization-Theory and Applications":Rapra Review vol.9, Report, Rapra Technology(1998); M.Tsunooka et al., Prog.Polym.Sci., 21, 1 (1996)等に多く記載されている。また、F.D.Saeva, Topics in Current Chemistry, 156, 59 (1990); G.G.Maslak, Topics in Current Chemistry, 168, 1 (1993); H.B.Shuster et al,JACS, 112, 6329 (1990); I.D.F.Eaton et al, JACS, 102, 3298 (1980)等に記載されているような、酸化的もしくは還元的に結合解裂を生じる化合物群も知られる。
以下、好ましい開始剤の具体例に関し、光および/または熱のエネルギーによってラジカルを発生し、上述の重合性化合物と重合反応を開始、促進させる化合物であるラジカル開始剤について詳述するが、本発明はこれらの記述により制限を受けるものではない。
本発明において、好ましいラジカル開始剤としては、(a)芳香族ケトン類、(b)オニウム塩化合物、(c)有機過酸化物、(d)チオ化合物、(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(f)ケトオキシムエステル化合物、(g)ボレート化合物、(h)アジニウム化合物、(i)メタロセン化合物、(j)活性エステル化合物、(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物、(l)アゾ系化合物等が挙げられる。以下に、上記(a)〜(l)の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(a)芳香族ケトン類
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(a)芳香族ケトン類としては、「RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY」J.P.Fouassier,J.F.Rabek(1993),p77−117記載のベンゾフェノン骨格あるいはチオキサントン骨格を有する化合物が挙げられる。例えば、下記の化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
中でも、特に好ましい(a)芳香族ケトン類の例としては、例えば、下記化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
(b)オニウム塩化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(b)オニウム塩化合物としては、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
式(1)中、Ar1とAr2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下のアリール基を示す。(Z2-はハロゲンイオン、過塩素酸イオン、カルボン酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、およびスルホン酸イオンからなる群より選択される対イオンを表し、好ましくは、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロフォスフェートイオン、およびアリールスルホン酸イオンである。
式(2)中、Ar3は、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下のアリール基を示す。(Z3-は(Z2-と同義の対イオンを表す。
式(3)中、R23、R24及びR25は、それぞれ同じでも異なっていても良く、置換基を有していても良い炭素原子数20個以下の炭化水素基を示す。(Z4-は(Z2-と同義の対イオンを表す。
本発明において、好適に用いることのできるオニウム塩の具体例としては、本出願人が先に提案した特開2001−133969号の段落番号[0030]〜[0033]に記載されたものや特開2001−343742号の段落番号[0015]〜[0046]に記載されたもの、また、特開2002−148790号、特開2001−343742号、特開2002−6482号、特開2002−116539号、特開2004−102031号記載の特定の芳香族スルホニウム塩化合物などを挙げることができる。
(c)有機過酸化物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(c)有機過酸化物としては、分子中に酸素−酸素結合を1個以上有する有機化合物のほとんど全てが含まれるが、その例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)ブタン、ターシャリイブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、パラメタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジターシャリイブチルパーオキサイド、ターシャリイブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ビス(ターシャリイブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリイブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−キサノイルパーオキサイド、過酸化こはく酸、過酸化ベンゾイル、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、メタ−トルオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、ターシャリイブチルパーオキシアセテート、ターシャリイブチルパーオキシピバレート、ターシャリイブチルパーオキシネオデカノエート、ターシャリイブチルパーオキシオクタノエート、ターシャリイブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ターシャリイブチルパーオキシラウレート、ターシャリーカーボネート、3,3′4,4′−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、カルボニルジ(t−ブチルパーオキシ二水素二フタレート)、カルボニルジ(t−ヘキシルパーオキシ二水素二フタレート)等がある。
中でも、3,3′4,4′−テトラ−(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−アミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−ヘキシルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(t−オクチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(クミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′4,4′−テトラ−(p−イソプロピルクミルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレートなどの過酸化エステル系が好ましい。
(d)チオ化合物
本発明で用いられるラジカル開始剤として好ましい(d)チオ化合物としては、下記一般式(4)で示される構造を有する化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
(ここで、R26はアルキル基、アリール基または置換アリール基を示し、R27は水素原子またはアルキル基を示す。また、R26とR27は、互いに結合して酸素、硫黄および窒素原子から選ばれたヘテロ原子を含んでもよい5員ないし7員環を形成するのに必要な非金属原子群を示す。)
上記一般式(4)で示されるチオ化合物の具体例としては、下記に示すような化合物が挙げられる。
Figure 2008179698
(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、特公昭45−37377号、特公昭44−86516号記載のロフィンダイマー類、例えば2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ブロモフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイミダゾール、2,2′−ビス(o,o′−ジクロロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−メチルフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール、2,2′−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4′,5,5′−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
(f)ケトオキシムエステル化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(f)ケトオキシムエステル化合物としては、3−ベンゾイロキシイミノブタン−2−オン、3−アセトキシイミノブタン−2−オン、3−プロピオニルオキシイミノブタン−2−オン、2−アセトキシイミノペンタン−3−オン、2−アセトキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ベンゾイロキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン、3−p−トルエンスルホニルオキシイミノブタン−2−オン、2−エトキシカルボニルオキシイミノ−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられる。
(g)ボレート化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(g)ボレート化合物の例としては、下記一般式(5)で表される化合物を挙げることができる。
Figure 2008179698
(ここで、R28、R29、R30およびR31は互いに同一でも異なっていてもよく、各々置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換のアルケニル基、置換もしくは非置換のアルキニル基、又は置換もしくは非置換の複素環基を示し、R28、R29、R30およびR31はその2個以上の基が結合して環状構造を形成してもよい。ただし、R28、R29、R30およびR31のうち、少なくとも1つは置換もしくは非置換のアルキル基である。(Z5+はアルカリ金属カチオンまたは第4級アンモニウムカチオンを示す。)
一般式(5)で示される化合物例としては具体的には米国特許3,567,453号、同4,343,891号、ヨーロッパ特許109,772号、同109,773号に記載されている化合物および以下に示すものが挙げられる。
Figure 2008179698
(h)アジニウム化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(h)アジニウム塩化合物としては、特開昭63−138345号、特開昭63−142345号、特開昭63−142346号、特開昭63−143537号ならびに特公昭46−42363号記載のN−O結合を有する化合物群をあげることができる。
(i)メタロセン化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(i)メタロセン化合物としては、特開昭59−152396号、特開昭61−151197号、特開昭63−41484号、特開平2−249号、特開平2−4705号記載のチタノセン化合物ならびに、特開平1−304453号、特開平1−152109号記載の鉄−アレーン錯体をあげることができる。
上記チタノセン化合物の具体例としては、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ジ−クロライド、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−フェニル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4,6−トリフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−2,6−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−シクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ−1−イル、ジ−メチルシクロペンタジエニル−Ti−ビス−2,4−ジフルオロフェニ−1−イル、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(ピリ−1−イル)フェニル)チタニウムビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(メチルスルホンアミド)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ブチルビアロイル−アミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ブチル−(4−クロロベンゾイル)アミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−ベンジル−2,2−ジメチルペンタノイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(2−エチルヘキシル)−4−トリル−スルホニル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3−オキサヘプチル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,6−ジオキサデシル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(トリフルオロメチルスルホニル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(トリフルオロアセチルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(2−クロロベンゾイル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(4−クロロベンゾイル)アミノ〕フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,6−ジオキサデシル)−2,2−ジメチルペンタノイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−(3,7−ジメチル−7−メトキシオクチル)ベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、ビス(シクロペンタジエニル)ビス〔2,6−ジフルオロ−3−(N−シクロヘキシルベンゾイルアミノ)フェニル〕チタン、等を挙げることができる。
(j)活性エステル化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(j)活性エステル化合物としては、特公昭62−6223記載のイミドスルホネート化合物、特公昭63−14340号、特開昭59−174831号記載の活性スルホネート類をあげることができる。
(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物としては、下記一般式(6)から(12)のものを挙げることができる。
Figure 2008179698
(式中、X2はハロゲン原子を表わし、Y1は−C(X23、−NH2、−NHR38、−NR38、−OR38を表わす。ここでR38はアルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を表わす。またR37は−C(X23、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基、置換アルケニル基、を表わす。)
Figure 2008179698
(ただし、R39は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アリール基、置換アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基、置換アルコキシル基、ニトロ基又はシアノ基であり、X3はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
Figure 2008179698
(ただし、R40は、アリール基又は置換アリール基であり、R41は、以下に示す基又はハロゲンであり、Z6は−C(=O)−、−C(=S)−又は−SO2−であり、X3はハロゲン原子であり、mは1又は2である。)
Figure 2008179698
(R42、R43はアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アリール基又は置換アリール基であり、R44は一般式(6)中のR38と同じである。)
Figure 2008179698
(ただし、式中、R45は置換されていてもよいアリール基又は複素環式基であり、R46は炭素原子1〜3個を有するトリハロアルキル基又はトリハロアルケニル基であり、pは1、2又は3である。)
Figure 2008179698
(式(10)は、トリハロゲノメチル基を有するカルボニルメチレン複素環式化合物を表す。L7は水素原子又は式:CO−(R47)q(C(X43)rの置換基であり、Q2はイオウ、セレン又は酸素原子、ジアルキルメチレン基、アルケン−1,2−イレン基、1,2−フェニレン基又はN−R基であり、M4は置換又は非置換のアルキレン基又はアルケニレン基であるか、又は1,2−アリーレン基であり、R48はアルキル基、アラルキル基又はアルコキシアルキル基であり、R47は、炭素環式又は複素環式の2価の芳香族基であり、X4は塩素、臭素またはヨウ素原子であり、q=0及びr=1であるか又はq=1及びr=1又は2である。)
Figure 2008179698
(式(11)は、4−ハロゲノ−5−(ハロゲノメチルフェニル)オキサゾール誘導体を表す。X5はハロゲン原子であり、tは1〜3の整数であり、sは1〜4の整数であり、R49は水素原子又はCH3-t5 t基であり、R50はs価の置換されていてもよい不飽和有機基である。)
Figure 2008179698
(式(12)は、2−(ハロゲノメチルフェニル)−4−ハロゲノオキサゾール誘導体を表す。X6はハロゲン原子であり、vは1〜3の整数であり、uは1〜4の整数であり、R51は水素原子又はCH3-v6 v基であり、R52はu価の置換されていてもよい不飽和有機基である。)
このような炭素−ハロゲン結合を有する化合物の具体例としては、たとえば、若林ら著、Bull.Chem.Soc.Japan,42、2924(1969)記載の化合物、たとえば、2−フェニル4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−クロルフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(2′,4′−ジクロルフェニル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−n−ノニル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(α,α,β−トリクロルエチル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン等が挙げられる。その他、英国特許1388492号明細書記載の化合物、たとえば、2−スチリル−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メチルスチリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロルメチル)−S−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4−アミノ−6−トリクロルメチル−S−トリアジン等、特開昭53−133428号記載の化合物、たとえば、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−(4−エトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−〔4−(2−エトキシエチル)−ナフト−1−イル〕−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン、2−(4,7−ジメトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン)、2−(アセナフト−5−イル)−4,6−ビス−トリクロルメチル−S−トリアジン等、独国特許3337024号明細書記載の化合物、例えば、下記化合物等を挙げることができる。あるいはさらにM.P.Hutt、E.F.ElslagerおよびL.M.Herbel著「Journalof Heterocyclic chemistry」第7巻(No.3)、第511頁以降(1970年)に記載されている合成方法に準じて、当業者が容易に合成することができる次のような化合物群、例えば、下記化合物等を挙げることができる。
Figure 2008179698
(l)アゾ系化合物
本発明に用いられるラジカル開始剤として好ましい(l)アゾ系化合物としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビスプロピオニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミドオキシム)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等を挙げることができる。
本発明におけるラジカル開始剤のさらにより好ましい例としては、上述の(a)芳香族ケトン類、(b)オニウム塩化合物、(c)有機過酸化物、(e)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(i)メタロセン化合物、(k)炭素ハロゲン結合を有する化合物、を挙げることができ、さらに最も好ましい例としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、チタノセン化合物、一般式(6)であらわされるトリハロメチル−S−トリアジン化合物を挙げることができる。
開始剤は、重合性化合物を含有する組成物の全固形分に対し、0.1〜50質量%、好ましくは、0.5〜30質量%、特に好ましくは5〜20質量%の割合で添加することができる。
本発明における開始剤は単独もしくは2種以上の併用によって好適に用いられる。
なお、上記開始剤の例示あるいは下記の共増感剤の例示は、光又は熱潜在性触媒と一部重複しているが、このような成分を用いる場合、該成分と光又は熱潜在性触媒の合計使用量は、上記で示した光又は熱潜在性触媒の好適な使用量の範囲内であることが望ましい。
<増感色素>
本発明において、760から1,200nmの赤外線を発するレーザー(YAGレーザー、半導体レーザー等)を光源として用いる場合には、通常、赤外線吸収剤が用いられる。赤外線吸収剤は、レーザー光を吸収し、発熱して熱分解を促進する。本発明において使用される赤外線吸収剤は、波長760nmから1200nmに吸収極大を有する染料又は顔料である。
染料としては、市販の染料及び例えば「染料便覧」(有機合成化学協会編集、昭和45年刊)等の文献に記載されている公知のものが利用できる。具体的には、アゾ染料、金属錯塩アゾ染料、ピラゾロンアゾ染料、ナフトキノン染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、シアニン染料、スクワリリウム色素、ピリリウム塩、金属チオレート錯体等の染料が挙げられる。
好ましい染料としては、例えば、特開昭58−125246号、特開昭59−84356号、特開昭59−202829号、特開昭60−78787号等に記載されているシアニン染料、特開昭58−173696号、特開昭58−181690号、特開昭58−194595号等に記載されているメチン染料、特開昭58−112793号、特開昭58−224793号、特開昭59−48187号、特開昭59−73996号、特開昭60−52940号、特開昭60−63744号等に記載されているナフトキノン染料、特開昭58−112792号等に記載されているスクワリリウム色素、英国特許434,875号記載のシアニン染料等を挙げることができる。
また、米国特許第5,156,938号記載の近赤外吸収増感剤も好適に用いられ、また、米国特許第3,881,924号記載の置換されたアリールベンゾ(チオ)ピリリウム塩、特開昭57−142645号(米国特許第4,327,169号)記載のトリメチンチアピリリウム塩、特開昭58−181051号、同58−220143号、同59−41363号、同59−84248号、同59−84249号、同59−146063号、同59−146061号に記載されているピリリウム系化合物、特開昭59−216146号記載のシアニン色素、米国特許第4,283,475号に記載のペンタメチンチオピリリウム塩等や特公平5−13514号、同5−19702号に開示されているピリリウム化合物も好ましく用いられる。また、染料として好ましい別の例として、米国特許第4,756,993号明細書中に式(I)、(II)として記載されている近赤外吸収染料を挙げることができる。
また、本発明の赤外線吸収色素の好ましい他の例としては、特開2002−278057号に記載の特定インドレニンシアニン色素が挙げられる。
これらの染料のうち特に好ましいものとしては、シアニン色素、スクワリリウム色素、ピリリウム塩、ニッケルチオレート錯体、インドレニンシアニン色素が挙げられる。更に、シアニン色素やインドレニンシアニン色素が好ましい。
本発明において、好適に用いることのできるシアニン色素の具体例としては、特開2001−133969号の段落番号[0017]〜[0019]、特開2002−40638号の段落番号[0012]〜[0038]、特開2002−23360号の段落番号[0012]〜[0023]に記載されたものを挙げることができる。
下記一般式(d)または一般式(e)で表される色素は光熱変換性の観点から好ましい。
Figure 2008179698
一般式(d)中、R29ないしR31は各々独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を示す。R33及びR34は各々独立に、アルキル基、置換オキシ基、又はハロゲン原子を示す。n及びmは各々独立に0ないし4の整数を示す。R29とR30、又はR31とR32はそれぞれ結合して環を形成してもよく、またR29及び/又はR30はR33と、またR31及び/又はR32はR34と結合して環を形成してもよく、更に、R33或いはR34が複数存在する場合に、R33同士或いはR34同士は互いに結合して環を形成してもよい。X2及びX3は各々独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、X2及びX3の少なくとも一方は水素原子又はアルキル基を示す。Qは置換基を有していてもよいトリメチン基又はペンタメチン基であり、2価の有機基とともに環構造を形成してもよい。Zc-は対アニオンを示す。ただし、一般式(d)で示される色素が、その構造内にアニオン性の置換基を有し、電荷の中和が必要ない場合にはZa-は必要ない。好ましいZa-は、感光層塗布液の保存安定性から、ハロゲンイオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、及びスルホン酸イオンであり、特に好ましくは、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロフォスフェートイオン、及びアリールスルホン酸イオンである。
本発明において、好適に用いることのできる一般式(d)で示される染料の具体例としては、以下に例示するものを挙げることができる。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
一般式(e)中、R35〜R50はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、カルボニル基、チオ基、スルホニル基、スルフィニル基、オキシ基、アミノ基、オニウム塩構造を示し、これらの基に置換基が導入可能な場合は、置換基を有してもよい。Mは2つの水素原子若しくは金属原子、ハロメタル基、オキシメタル基を示すが、そこに含まれる金属原子としては、周期律表のIA、IIA、IIIB、IVB族原子、第一、第二、第三周期の遷移金属、ランタノイド元素が挙げられ、中でも、銅、マグネシウム、鉄、亜鉛、コバルト、アルミニウム、チタン、バナジウムが好ましい。
本発明において、好適に用いることのできる一般式(e)で示される染料の具体例としては、以下に例示するものを挙げることができる。
Figure 2008179698
本発明において使用される顔料としては、市販の顔料及びカラーインデックス(C.I.)便覧、「最新顔料便覧」(日本顔料技術協会編、1977年刊)、「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)、「印刷インキ技術」CMC出版、1984年刊)に記載されている顔料が利用できる。
顔料の種類としては、黒色顔料、黄色顔料、オレンジ色顔料、褐色顔料、赤色顔料、紫色顔料、青色顔料、緑色顔料、蛍光顔料、金属粉顔料、その他、ポリマー結合色素が挙げられる。具体的には、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン及びペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、染付けレーキ顔料、アジン顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、天然顔料、蛍光顔料、無機顔料、カーボンブラック等が使用できる。これらの顔料のうち好ましいものはカーボンブラックである。
これら顔料は表面処理をせずに用いてもよく、表面処理を施して用いてもよい。表面処理の方法には、樹脂やワックスを表面コートする方法、界面活性剤を付着させる方法、反応性物質(例えば、シランカップリング剤、エポキシ化合物、ポリイソシアネート等)を顔料表面に結合させる方法等が考えられる。上記の表面処理方法は、「金属石鹸の性質と応用」(幸書房)、「印刷インキ技術」(CMC出版、1984年刊)及び「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)に記載されている。
顔料の粒径は0.01μmから10μmの範囲にあることが好ましく、0.05μmから1μmの範囲にあることがさらに好ましく、特に0.1μmから1μmの範囲にあることが好ましい。顔料の粒径を0.01μm以上にすると、分散物の塗布液中での安定性が増し、また、10μm以下にすると樹脂組成物層の均一性が良好になる。
顔料を分散する方法としては、インク製造やトナー製造等に用いられる公知の分散技術が使用できる。分散機としては、超音波分散器、サンドミル、アトライター、パールミル、スーパーミル、ボールミル、インペラー、デスパーザー、KDミル、コロイドミル、ダイナトロン、3本ロールミル、加圧ニーダー等が挙げられる。詳細は、「最新顔料応用技術」(CMC出版、1986年刊)に記載されている。
<共増感剤>
ある種の添加剤(以後、共増感剤という)を用いることで、樹脂組成物層を光硬化させる際の感度をさらに向上させる事ができる。これらの作用機構は、明確ではないが、多くは次のような化学プロセスに基づくものと考えられる。即ち、光重合開始剤により開始される光反応とそれに引き続く付加重合反応の過程で生じる様々な中間活性種(ラジカル、カチオン)と、共増感剤が反応し、新たな活性ラジカルを生成するものと推定される。これらは、大きくは、(a)還元されて活性ラジカルを生成しうるもの、(b)酸化されて活性ラジカルを生成しうるもの、(c)活性の低いラジカルと反応し、より活性の高いラジカルに変換するか、もしくは連鎖移動剤として作用するものに分類できるが、個々の化合物がこれらのどれに属するかに関しては通説がない場合も多い。
(a)還元されて活性ラジカルを生成する化合物
炭素−ハロゲン結合結合を有する化合物:還元的に炭素−ハロゲン結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には、例えば、トリハロメチル−s−トリアジン類や、トリハロメチルオキサジアゾール類等が好適に使用できる。
窒素−窒素結合を有する化合物:還元的に窒素−窒素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的にはヘキサアリールビイミダゾール類等が好適に使用される。
酸素一酸素結合を有する化合物:還元的に酸素−酸素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には、例えば、有機過酸化物類等が好適に使用される。
オニウム化合物:還元的に炭素−ヘテロ結合や、酸素−窒素結合が解裂して、活性ラジカルを発生すると考えられる。具体的には例えば、ジアリールヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類、N−アルコキシピリジニウム(アジニウム)塩類等が好適に使用される。フエロセン、鉄アレーン錯体類:還元的に活性ラジカルを生成しうる。
(b)酸化されて活性ラジカルを生成する化合物
アルキルアート錯体:酸化的に炭素−ヘテロ結合が解裂して、活性ラジカルを生成すると考えられる。具体的には例えば、トリアリールアルキルボレート類が好適に使用される。
アルキルアミン化合物:酸化により窒素に隣接した炭素上のC−X結合が解裂して、活性ラジカルを生成するものと考えられる。Xとしては、水素原子、カルボキシル基、トリメチルシリル基、ベンジル基等が好適である。具体的には、例えば、エタノールアミン類、N−フェニルグリシン類、N−トリメチルシリルメチルアニリン類等があげられる。
含硫黄、含錫化合物:上述のアミン類の窒素原子を硫黄原子、錫原子に置き換えたものが、同様の作用により活性ラジカルを生成しうる。また、S−S結合を有する化合物もS−S解裂による増感が知られる。
α−置換メチルカルボニル化合物:酸化により、カルボニル−α炭素間の結合解裂により、活性ラジカルを生成しうる。また、カルボニルをオキシムエーテルに変換したものも同様の作用を示す。具体的には、2−アルキル−1−[4−(アルキルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロノン−1類、並びに、これらと、ヒドロキシアミン類とを反応したのち、N−OHをエーテル化したオキシムエーテル類をあげる事ができる。
スルフィン酸塩類:還元的に活性ラジカルを生成しうる。具体的は、アリールスルフィン駿ナトリウム等をあげる事ができる。
(c)ラジカルと反応し高活性ラジカルに変換、もしくは連鎖移動剤として作用する化合物:例えば、分子内にSH、PH、SiH、GeHを有する化合物群が用いられる。これらは、低活性のラジカル種に水素供与して、ラジカルを生成するか、もしくは、酸化された後、脱プロトンする事によりラジカルを生成しうる。具体的には、例えば、2−メルカプトベンズチアゾール類、2−メルカプトベンゾオキサゾール類、2−メルカプトベンズイミダゾール類等があげられる。
これらの共増感剤のより具体的な例は、例えば、特開平9−236913号公報中に、感度向上を目的とした添加剤として、多く記載されており、それらを本発明においても適用することができる。以下に、その一部を例示するが、本発明はこれらに限定されるものはない。なお、下記式中、−TMSはトリメチルシリル基を表す。
Figure 2008179698
共増感剤に関しても、先の増感色素と同様、さらに、樹脂組成物層の特性を改良するための様々な化学修飾を行うことも可能である。例えば、増感色素や開始剤化合物、付加重合性不飽和化合物その他のパートとの結合、親水性部位の導入、相溶性向上、結晶析出抑制のための置換基導入、密着性を向上させる置換基導入、ポリマー化等の方法が利用できる。
共増感剤は、単独でまたは2種以上併用して用いることができる。使用量はエチレン性不飽和二重結合を有する化合物100質量部に対し0.05〜100質量部、好ましくは1〜80質量部、さらに好ましくは3〜50質量部の範囲が適当である。
<重合禁止剤>
また、本発明においては以上の成分の他に組成物の製造中あるいは保存中において重合可能なエチレン性不飽和二重結合を有する化合物の不要な熱重合を阻止するために少量の熱重合防止剤を添加することが望ましい。適当な熱重合防止剤としてはハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t―ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4′−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−t―ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩等が挙げられる。熱重合防止剤の添加量は、全組成物の質量に対して約0.01質量%〜約5質量%が好ましい。また必要に応じて、酸素による重合阻害を防止するためにベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体等を添加して、支持体等への塗布後の乾燥の過程でその層の表面に偏在させてもよい。高級脂肪酸誘導体の添加量は、全組成物の約0.5質量%〜約10質量%が好ましい。
<着色剤>
さらに、樹脂組成物層の着色を目的として染料もしくは顔料等の着色剤を添加してもよい。これにより、画像部の視認性や、画像濃度測定機適性といった性質を向上させる事ができる。着色剤としては、特に顔料の使用が好ましい。具体例としては例えばフタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、カーボンブラック、酸化チタンなどの顔料、エチルバイオレット、クリスタルバイオレット、アゾ系染料、アントラキノン系染料、シアニン系染料などの染料がある。着色剤の添加量は全組成物の約0.5質量%〜約5質量%が好ましい。
<その他の添加剤>
さらに、硬化皮膜の物性を改良するために充填剤や、可塑剤等の公知の添加剤を加えてもよい。
充填剤としては有機化合物、無機化合物、あるいはこれらの混合物のいずれでもよい。例えば、有機化合物としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛などが挙げられる。無機化合物としては、シリカ、アルミナ、アルミニウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
可塑剤としては例えばジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等があり、結合剤を使用した場合、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物と結合剤との合計質量に対し10質量%以下添加することができる。
<パターン形成材料>
本発明のパターン形成材料は、支持体上に本発明に係る組成物からなる層を有することを特徴とする。当該組成物からなる層(以下、パターン形成層とも云う)は、前記の(A)及び(B)成分を含む。また、パターン形成層をなす組成物は、必要に応じて、更に、上記の重合性化合物、開始剤、その他の成分を含んでもよく、また、レーザーで分解する前に架橋(重合)により当該組成物を硬化させた層であっても良い。
本発明で言うところのレーザー分解用樹脂組成物からなる層を有することを特徴とするパターン形成材料とは、レーザー露光部が凹凸パターンの凹部となるもの全般を指す。レーザー露光後に加熱処理やアルカリ水溶液等による現像処理を施すことによって凹部を形成してもよいが、本願のパターン形成材料は特にレーザー露光で直接的に(アブレーション的に)凹部を形成する場合に好適に用いられる。
本発明において好適に用いられるパターン形成材料としては、上記のような性質を持つものであれば特に用途は限定されず、平版、グラビア、凸版、スクリーンなどの印刷版原版、プリント配線用基板、半導体用フォトレジスト材料、光ディスク用記録材料など多岐に渡って利用可能である。本発明においては、レーザーによる直接彫刻製版、いわゆる「レーザー彫刻」に用いられる印刷版が好ましく用いられる。特にフレキソ印刷版が好ましく用いられ、レーザー彫刻用フレキソ印刷版原版が本発明のパターン形成材料として最も好適である。
(支持体)
本発明において、パターン形成材料の支持体は、可撓性を有し、かつ、寸法安定性に優れた材料が好ましく用いられ、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、或いはポリカーボネートフィルムを挙げることができる。支持体の厚みは50〜350μm、更に100〜250μmがパターン形成材料の機械的特性、形状安定性あるいは取り扱い性等から好ましい。また、必要により、支持体とパターン形成層との接着を向上させるために、この種の目的で従来から使用されている公知の接着剤層を支持体の表面に設けてもよい。
また、本発明で用いる支持体の表面に物理的、化学的処理を行うことにより、パターン形成層あるいは接着剤層との接着性を向上させることができる。物理的処理方法としては、サンドブラスト法、微粒子を含有した液体を噴射するウエットブラスト法、コロナ放電処理法、プラズマ処理法、紫外線あるいは真空紫外線照射処理法などを挙げることができる。また、化学的処理方法としては、強酸処理法、強アルカリ処理法、酸化剤処理法、カップリング剤処理法などを挙げることができる。
(膜の形成)
本発明の組成物をシート状、ロール状もしくは円筒状に成形するためには、既存の樹脂の成形方法を用いることができる。例えば、注型法、ポンプや押し出し機等の機械で組成物をノズルやダイスから押し出し、ブレードで厚みを合わせる、ロールによりカレンダー加工して厚みを合わせる方法等が例示できる。その際、組成物の性能を落とさない範囲で加熱しながら成形を行なうことも可能である。また、必要に応じて圧延処理、研削処理などをほどこしても良い。通常はPETやニッケルなどの素材からなるバックフィルムといわれる下敷きの上に成形される場合が多い。また、繊維強化プラスチック(FRP)製、プラスチック製あるいは金属製の円筒状基体を用いることもできる。円筒状基体は軽量化のために一定厚みで中空のものを使用することができる。バックフィルムあるいは円筒状基体の役割は、パターン形成材料の寸法安定性を確保することである。したがって、寸法安定性の高いものを選択する必要がある。材料の具体例としては、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビスマレイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンチオエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂からなる液晶樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。また、これらの樹脂を積層して用いることもできる。例えば、厚み4.5μmの全芳香族ポリアミドフィルムの両面に厚み50μmのポリエチレンテレフタレートの層を積層したシート等でもよい。また、多孔質性のシート、例えば繊維を編んで形成したクロスや、不織布、フィルムに細孔を形成したもの等をバックフィルムとして用いることができる。バックフィルムとして多孔質性シートを用いる場合、組成物を孔に含浸させた後に光硬化させることで、硬化物層とバックフィルムとが一体化するために高い接着性を得ることができる。クロスあるいは不織布を形成する繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アルミナ・シリカ繊維、ホウ素繊維、高珪素繊維、チタン酸カリウム繊維、サファイア繊維などの無機系繊維、木綿、麻などの天然繊維、レーヨン、アセテート等の半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリイミド、アラミド等の合成繊維を挙げることができる。また、バクテリアの生成するセルロースは、高結晶性ナノファイバーであり、薄くて寸法安定性の高い不織布を作製することのできる材料である。
本発明のレーザー分解用樹脂組成物は、レーザーで分解する前に架橋(重合)により硬化させることが、形成される被膜の強度を向上させる観点で好ましい。組成物を硬化させるためには、前記のような重合性化合物を組成物内に含有させることが好ましい。これは、ネガ型(重合型)感光材料において被膜の強度を上げる手法として一般的に用いられていることであり、本発明でも同様の効果が発現すると考えられる。本発明に係る上記高分子化合物を含有するレーザー分解性樹脂組成物は、このような硬化を行うことにより、レーザー彫刻の際に発生するカスの除去性が更に向上する。この方法は、パターン形成材料がレーザー彫刻用フレキソ印刷版原版である場合に特に効果がある。レーザー彫刻前に硬化させることでレーザー彫刻後形成されるレリーフがシャープになり、また、レーザー彫刻の際に発生する彫刻カスの粘着性が抑制されるという利点がある。
組成物を硬化させる方法は、組成物を加熱する、光照射する、光または熱重合開始剤等を組成物に添加しておいてそれに光照射または加熱する等、重合性化合物の重合反応を起こさせる手段であれば特に制限無く使用することができる。
中でも、硬化させる方法としては、組成物の加熱が作業の簡便さから好ましい。レーザー分解前の組成物に対して架橋(重合)を生起するための加熱には、オーブン、サーマルヘッド、加熱ロール、レーザー光線などあらゆる加熱方法が適用できる。温度コントロールが必要な場合は、オーブン、サーマルヘッド、加熱ロール等の温度をコントロールするか、レーザー光線の強度やスポット径を調節することで実施することができる。加熱温度は、共存する有機化合物の熱安定性の観点から、40〜250℃が好ましく、60〜220℃がより好ましく、80〜200℃が更に好ましい。
樹脂組成物層の厚みは、一般的には0.0005〜10mm、好ましくは0.005〜7mmである。
レーザー彫刻(特にレーザー彫刻用フレキソ印刷版原版)に用いる場合の厚みは、その使用目的に応じて任意に設定し得るが、好ましくは0.05〜10mmの範囲、より好ましくは0.1〜7mmの範囲である。場合によっては、組成の異なる層を複数積層していても構わない。
複数の層からなる組み合わせとしては、例えば、最表面にYAGレーザー、ファイバーレーザーあるいは半導体レーザー等の近赤外線領域に発振波長を有するレーザーを用いて彫刻することができる層を形成し、その層の下に炭酸ガスレーザー等の赤外線レーザーあるいは可視・紫外線レーザーを用いてレーザー彫刻できる層を形成することも可能である。このような方法でレーザー彫刻する場合、赤外線レーザーと近赤外線レーザーを搭載した別々のレーザー彫刻装置を用いて彫刻することもでき、また、赤外線レーザーと近赤外線レーザーの両方を搭載したレーザー彫刻装置を用いて行うことも可能である。
本発明では、支持体とパターン形成層との間、あるいはパターン形成層と接着剤層との間にクッション性を有する樹脂あるいはゴムからなるクッション層を形成することができる。支持体とパターン形成層との間にクッション層を形成する場合、片面に接着剤層の付いたクッション層を、接着剤層側を支持体に向けて貼り付ける方法が簡便である。クッション層を貼り付けた後、表面を切削、研磨して整形することもできる。より簡便な方法は、液状接着剤組成物を支持体上に一定厚みで塗布し、光を用いて硬化させクッション層を形成する方法である。クッション性を有するために、光硬化した硬化物の硬度が低いことが好ましい。また、クッション性を有する感光性樹脂硬化物層中に気泡を含むものであっても構わない。
<レーザー彫刻>
レーザー彫刻においては、形成したい画像をデジタル型のデータとし、コンピューターを利用してレーザー装置を操作し、パターン形成材料上にレリーフ画像を作成する。
上記したように、レーザー彫刻に用いるパターン形成材料としては特に限定されないが、レーザー彫刻用フレキソ印刷版原版が特に好ましく用いられる。
レーザー彫刻に用いるレーザーは、パターン形成材料がレーザーアブレーションによりパターン形成が可能なものであればどのようなものを用いてもよいが、彫刻を高速度で行なうためには出力の高いものが望ましく、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザー等の赤外線あるいは近赤外線領域に発振波長を有するレーザーが好ましいものの一つである。また、紫外線領域に発振波長を有する紫外線レーザー、例えばエキシマレーザー、第3あるいは第4高調波へ波長変換したYAGレーザー、銅蒸気レーザー等も、有機化合物の分子の結合を切断するアブレージョン加工が可能であり、微細加工に適する。フェムト秒レーザーなど極めて高い尖頭出力を有するレーザーを用いることもできる。また、レーザーは連続照射でも、パルス照射でも良い。レーザー彫刻用フレキソ印刷版原版では、炭酸ガスレーザー、YAGレーザーが好ましく用いられる。
レーザーによる彫刻は酸素含有ガス下、一般には空気存在下もしくは気流下に実施するが、炭酸ガス、窒素ガス下でも実施できる。彫刻終了後、レリーフ画像面に発生する粉末状もしくは液状の物質(カス)は適当な方法、例えば溶剤や界面活性剤の入った水等で洗いとる方法、高圧スプレー等により水系洗浄剤を照射する方法、高圧スチームを照射する方法、布等で拭き取る方法などを用いて除去することができる。
本発明の組成物はレリーフ画像の他、スタンプ・印章、エンボス加工用のデザインロール、電子部品作成に用いられる絶縁体、抵抗体、導電体ペーストのパターニング用レリーフ画像、窯業製品の型材用レリーフ画像、広告・表示板などのディスプレイ用レリーフ画像、各種成型品の原型・母型など各種の用途に利用できる。
また、レーザー彫刻後のパターン画像の表面に改質層を形成させることにより、表面のタックの低減を行うこともできる。改質層としては、シランカップリング剤あるいはチタンカップリング剤等のパターン画像の表面水酸基と反応する化合物で処理した被膜、あるいは多孔質無機粒子を含有するポリマーフィルムなどを挙げることができる。広く用いられているシランカップリング剤は、パターン画像の表面水酸基との反応性の高い官能基を分子内に有する化合物であり、そのような官能基とは、例えばトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリクロロシリル基、ジエトキシシリル基、ジメトキシシリル基、ジモノクロロシリル基、モノエトキシシリル基、モノメトキシシリル基、モノクロロシリル基を挙げることができる。また、これらの官能基は分子内に少なくとも1つ以上存在し、パターン画像の表面水酸基と反応することにより表面に固定化される。更に本発明のシランカップリング剤を構成する化合物としては、分子内に反応性官能基としてアクリロイル基、メタクリロイル基、活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、パーフルオロアルキル基、及びメルカプト基から選ばれた少なくとも1個の官能基を有するもの、あるいは長鎖アルキル基を有するものも用いることができる。表面に固定化したカップリング剤分子が、特に重合性反応基を有する場合、表面への固定化後、光、熱、あるいは電子線を照射して架橋させることにより、より強固な被膜とすることもできる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
<モデル分解実験>
〔実施例1〜8及び比較例1〕
下記組成物を用いてパターン形成層を形成した。
<実施例1〜8および比較例1サンプル処方>
本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物:下記表1に記載 80質量%
光又は熱潜在性触媒:下記表1に記載 20質量%
上記サンプルをTHF(固形分濃度10wt%溶液とした)に溶解させ、アルミカップ皿の中に10gづつキャストした。これらを大気中室温で24時間乾燥させ、モデル分解実験サンプル(加熱前)を得た。
これらのサンプルを、オーブンを用いて200℃、2分間加熱し、モデル分解サンプル(加熱後)を得た。モデル分解サンプル(加熱前)とモデル分解サンプル(加熱後)をTHFにそれぞれ再溶解させ、GPC(東ソー社製:高速GPCシステム「HLC-8220GPC」)を用いて分子量(質量平均分子量)を測定した。
結果を表1に示す。
Figure 2008179698
上記において、「分解」とは、重合体がモノマー単位にまで分解されたことを示す。
表1に示すように、本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物および光又は熱潜在性触媒の組み合わせのサンプルにおいて、加熱実験を行ったところ、実施例1〜8に示すように、それぞれ分子量の低下が見られた。一方、光又は熱潜在性触媒を添加しなかった比較例1においては、分子量低下が見られなかった。このことから、本発明の 一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物および光又は熱潜在性触媒の組み合わせのサンプルにおいて、分子量低下が起こることが示唆される。
<レーザーによる分解実験>
〔実施例9〜25及び比較例2〜5〕
下記組成物を用いてパターン形成層を形成した。
<パターン形成層組成物>
本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物:下記表2に記載 X質量%
バインダーポリマー(JSR(株)社製 スチレンーブタジエンブロックポリマー、TR-2000):下記表2に記載 Y質量%
光又は熱潜在性触媒:下記表2に記載 Z質量%
重合性不飽和二重結合を含有する化合物:下記表2に記載 W質量%
レーザー吸収剤:微細カーボンブラック 2.00質量%
添加剤(オゾン分解防止ワックス):1,4−ベンゾキノン 1.00質量%
本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物、バインダーポリマー、重合性不飽和二重結合を含有する化合物、添加剤及びレーザー吸収剤を、温度100℃で実験室用ニーダー中で15分間混合し、レーザー吸収剤を均一に分散した。次いで得られた混合物を、光又は熱潜在性触媒とともに60℃で塩化メチレン(溶解しない場合はDMAc)中に溶解し、40℃に冷却した後、125μm厚のPETフィルム上に流延した。大気中室温で24時間、次いで60℃で3時間乾燥した。得られたパターン形成層(厚み1000μm)を、接着剤層が設けられた125μm厚PETフィルムにラミネート(積層)した。これにより、パターン形成層は接着剤層が設けられた125μm厚PETフィルムに転写された。また、重合性不飽和二重結合を含む化合物が添加されている場合には、サンプルを150℃、3分間加熱し、熱重合反応させたサンプルを得た。
レーザーでの彫刻深さの評価は、炭酸(CO2)レーザーの場合、「高品位CO2レーザーマーカML-9100シリーズ(KEYENCE(株)製)」を用いて12Wでラインスピード20cm/秒、Nd-YAGレーザーの場合、「MARKER ENGINE 3000(レーザーフロントテクノロジーズ(株)製)」を用いて10Wで10cm/秒ラインスピードで彫刻した後、レーザー照射部(凹部)とレーザー未照射部の高さの違いを超深度形状測定顕微鏡(VK-8500;キーエンス社製)で測定することにより行った。また、厚膜形成時の安定性に関しては、厚膜形成ができるものを『◎』、ベトツキがあるが、膜形成可能なものを『〇』、厚膜形成時、分解反応等を起こし厚膜形成ができないものを『×』とする。結果を表2に示す。
Figure 2008179698
Figure 2008179698
上記PR−1において下記ユニットの質量平均分子量は1000である。
Figure 2008179698
表2に示すように、本発明の実施例である実施例9〜25において、本発明の一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物および光又は熱潜在性触媒の組み合わせを添加しなかった比較例と比べ、レーザー分解実験における分解性の指標である彫刻深さが深くなっていることが分かる。このことは、モデル実験のデータから考えると、光又は熱潜在性触媒の分解により発生した活性種により、高分子化合物の主鎖が切断されることにより、該高分子化合物の分子量が低下し、厚膜形成時の安定性を保ちつつ、分解性が向上できたものと考える。

Claims (13)

  1. 下記(A)および(B)成分を含有することを特徴とするレーザー分解用樹脂組成物。
    (A) 下記一般式(0)で表される構造を主鎖中に繰返し単位として含む高分子化合物
    Figure 2008179698

    式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基である。
    (B) 光又は熱潜在性触媒
  2. 前記高分子化合物が、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(1)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることを特徴とする請求項1に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
    Figure 2008179698

    式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、L1およびL2はそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCS であり、R2は水素原子または一価の置換基であり、Xはハロゲン原子である。
  3. 前記高分子化合物が、前記一般式(1)で示される化合物と、該化合物と反応する二官能性の化合物とを、重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる高分子化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  4. 前記高分子化合物が、ポリウレタン、ポリアミド、ポリウレア、ポリエーテルまたはポリエステルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  5. 前記高分子化合物が、ポリウレタンであることを特徴とする請求項4に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  6. 前記熱潜在性触媒が酸発生剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  7. 前記高分子化合物が、少なくとも1つの重合成分として下記一般式(2)で示される化合物を重合して得られる高分子化合物であることを特徴とする、請求項1に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
    Figure 2008179698

    式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、LおよびLはそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCSであり、R2は水素原子または一価の置換基である。
  8. 前記高分子化合物が、前記一般式(2)で示される化合物と、該化合物と反応する二官能性の化合物とを重縮合反応あるいは重付加反応することにより得られる高分子化合物であることを特徴とする請求項7に記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  9. さらに、重合性不飽和二重結合を含む化合物を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物。
  10. 請求項9に記載のレーザー分解用樹脂組成物を硬化させてなることを特徴とするレーザー分解用樹脂組成物。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載のレーザー分解用樹脂組成物からなる層を有することを特徴とするパターン形成材料。
  12. 前記パターン形成材料が、レーザー彫刻用フレキソ印刷版原版であることを特徴とする請求項11に記載のパターン形成材料。
  13. 下記一般式(1)で示される化合物を少なくとも1つの重合成分として合成される高分子化合物。
    Figure 2008179698

    式中、R1はHまたは置換基を有していてもよいヒドロカルビル基であり、L1およびL2はそれぞれ独立して、2価の連結基であり、Aは OH、SH、NR2H 、CO2H、CO2R2、CO2X、NCOまたは NCS であり、R2は水素原子または一価の置換基であり、Xはハロゲン原子である。
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