JP2012533448A

JP2012533448A - フレキソ印刷版彫刻システム

Info

Publication number: JP2012533448A
Application number: JP2012520597A
Authority: JP
Inventors: アイナットマツェナー; デヴィッドアヴィエル; オフィラメラメド
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-12-27
Also published as: CN102470662A; US20110014573A1; EP2454094A2; WO2011008270A2; WO2011008270A3

Abstract

印刷用のもの及び印刷用でないものを含めアブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版に彫刻を施すシステムであって、そのフレキソ印刷版にアブレーションを施せるように構成されたレーザ光源を備える。そのレーザ光源としては、印刷用のアブレーション可能層に向け輻射する１個又は複数個の第１輻射源、並びに印刷用でないアブレーション可能層に向け輻射する１個又は複数個の第２輻射源を備える。

Description

本発明は、成像用の光学ヘッド、印刷版の構造、並びにフレキソ印刷版に対する直接彫刻方法に関する。

フレキソ印刷は、像が浮彫になっている可撓な印刷版をシリンダに巻き付け、その像にインクを付し、そしてそのインクを相応の印刷媒体へと転写させる、という印刷法である。版が可撓であるため媒体に優しく接触させることができ、段ボール等の非平坦媒体やポリプロピレンフィルム等の軟質媒体へも印刷を施せることから、この印刷法は梱包業界で重宝されている。リソグラフィやグラビア印刷に比べ印刷品質が劣るものの、今後もその普及が見込まれる。従って、多様な印刷媒体に対応できるよう、版の弾性乃至伸縮性を媒体種別に応じ精密に調整可能とすることが求められる。

更に、平坦な状態で作成即ち成像されるフレキソ印刷版に関しては、その可撓性が高く、印刷用回転シリンダに巻き付ける際の曲げに耐えうることが求められる。その厚みが一般に１ｍｍ未満ではなく数ｍｍのフレキソ印刷版では、オフセットリソグラフィ版と違いこのことが重要となる。１〜２μｍ厚で可撓性を呈するフィルム素材のなかにも、１ｍｍ厚又はそれ以上にすると可撓性が落ちて堅くなるものがあるからである。

以前から知られているように、フレキソ印刷版作成法のなかでは、レーザビームによるアブレーション（切除）で直に彫刻する手法が最も簡略であろう。成像処理後の版に対し、様々な露出、溶剤洗浄、長時間乾燥といった厄介な処理を施す必要がないからである。

フレキソ印刷版作成用の彫刻装置としては、今のところ、二酸化炭素レーザを使用するものが実用化されている。二酸化炭素レーザは、既知の通り、成像速度が低く高価で分解能が低い等、多くの難点を抱えている。しかし、直接彫刻によるメリットが活かせることから、成像速度や画質の高さが求められない分野ならば実用に値する。二酸化炭素レーザに優る光源としては、約７００〜１２００ｎｍの（近）赤外域で輻射する赤外ダイオードレーザもある。赤外ダイオードレーザは、高分解能且つ安価であるため大規模なアレイにして使用することができる。その使用が諸文献で提案されるに留まり未だ実用化には至っていないのは、実用的成像可能素材のなかで最も敏感なものに適用した場合ですら、十分に満足のいく彫刻結果が得られていないからである。

アブレーションによる彫刻に赤外ダイオードレーザを用いる際には、二酸化炭素レーザを用いる際と違い、相応の赤外域で輻射を吸収する物質を被彫刻層内に組み込むべきであろう。近年では大出力、例えば８Ｗ出力の赤外レーザダイオードも入手可能であるため、特許文献３（発明者：Ｆｉｇｏｖ）に記載の通り、比較的安価なレーザダイオードアレイを用い、未加工のフレキソ印刷版に彫刻を施す途も開けてきている。

こうしたレーザ彫刻では得られる像の浮彫深さが重要である。まず、使用する版素材を変えずに浮彫深さを増すとしたら、レーザ光強度を強めるか彫刻に費やす時間を延ばす必要がある。彫刻に費やす時間を変えずに浮彫深さを増すとしたら、より容易にアブレーション可能な素材へと版素材を変える必要がある。直接彫刻によるフレキソ印刷版の作成に当たっては、三次元（３Ｄ）的な彫刻をレーザ彫刻システムで版素材に施す必要がある。これは、３Ｄ形状を生成する際に後処理工程が必要な二次元（２Ｄ）的成像手法と大きく相違する点である。

米国特許第７４１９７６６号明細書米国特許出願公開第２００８／０１５３０３８号明細書国際公開第２００５／０８４９５９号パンフレット（Ａ１）

上掲の諸条件を満たすには、レーザ彫刻システム及び版素材に関し、幾つかの難題を解決する必要がある：
１．版素材に対するアブレーションのスループットが許容水準になるようレーザ彫刻システムのパワーを高めにする必要がある；
２．高画質印刷に適した版を得るため、精細アブレーションに適した版素材を使用すると共に、そのスポットサイズが小さい精細レーザ光源を使用する必要がある。スポットサイズの小ささがパワー密度の高さと常に競合するわけではない。実用上問題になるのは、そのスポットサイズが大きい粗略レーザ光源に比べ、精細レーザ光源の出射光ワット数当たり価格が格段に高いことである。従って、高パワー密度且つ小出力な精細レーザ光源ではなく、大出力な粗略レーザ光源を稼働させるのが望ましい。そのため、版のうち精細彫刻が必要な個所は精細レーザ光源、大きく単調な図形に対応する個所は粗略レーザ光源で彫刻する、というように、精細レーザ光源及び粗略レーザ光源の特質を共に活かせるレーザ彫刻システムが切望されている；
３．そして、ある層は精細レーザ光源、他のある層は粗略レーザ光源というように、互いに異なるレーザ光源で個別且つ好適に像を発現させうるよう、フレキソ印刷版上に被彫刻層を複数個設けることも望まれている。

版を形成する諸層に対しては、成像及び印刷の両面で好適な特性が求められる。特に、被彫刻層のうち印刷用の層については、レーザ光源で成像処理を施す際の分解能が高いことに加え、ドット印刷時の分解能が高く利得が低いこと及びインク転写性が優れていることが求められる。被彫刻層のうち印刷用でない層については、別のレーザ光源を用い高速ひいては高スループットで成像処理を実行できることや、印刷性能に悪影響を及ぼさないことが求められる。特許文献１（発明者：Ｋｉｍｅｌｂｌａｔｅｔａｌ．）には、多層フレキソ印刷版の一例として、レーザ光源による彫刻が可能なアブレーション可能層の下にアブレーション不能層があるものが示されている。

簡潔に述べると、本発明の一実施形態に係るシステムは、ほぼ所定の強度で輻射する１個又は複数個の第１輻射源と、第１輻射源と連携し第１輻射源からの輻射で第１アブレーション可能層上に像を発現させる１個又は複数個の第１光学素子と、ほぼ所定の強度で輻射する１個又は複数個の第２輻射源と、第２輻射源と連携し第２輻射源からの輻射で第２アブレーション可能層上に像を発現させる１個又は複数個の第２光学素子と、を備え、印刷用の第１アブレーション可能層及び印刷用でない第２アブレーション可能層を含めアブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版に、その輻射強度及びスポットサイズが異なる第１及び第２輻射源を同時に作動させつつ彫刻を施すシステムである。

本発明に係り、個別のキャリッジ上に都合２個のヘッドが搭載されているハイブリッド光学ヘッドシステムを示す図である。従来技術に係りアブレーション可能層を１個有するフレキソ印刷版について彫刻前の状態を示す断面図である。図２に示したフレキソ印刷版について彫刻後の状態を示す断面図である。本発明に係りアブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版を示す断面図である。図４に示したフレキソ印刷版について彫刻後の状態を示す断面図である。図４に示したフレキソ印刷版の各層に彫刻を施すための精細及び粗略レーザ光源を示す図である。

以下、本発明の目的、構成及び効果をより明らかにするため、その好適な実施形態に関し詳細に説明する。

まず、その出力及びスポットサイズが小さい精細輻射源とそれらが大きい粗略輻射源とを併用するハイブリッド光学ヘッドシステム（ＨＯＨＳ）は、フレキソ印刷版に対する直接彫刻時の３Ｄ処理に適しており、特許文献２（発明者：Ｓｉｍａｎ−Ｔｏｖｅｔａｌ．）にその詳細が記載されている。ＨＯＨＳを構築する際には、同一の輻射源群に属する輻射源間で輻射強度及びスポットサイズが一致し、別々の輻射源群に属する輻射源間で相違するよう、１個又は複数個の輻射源からなる輻射源群を複数個設ける。各輻射源群は互いに同時に作動させる。その輻射源としては、レーザ、レーザダイオード、マルチエミッタレーザダイオード、レーザバー、レーザスタック、ファイバレーザ等を使用する。例えば、単調な部位の処理にも援用可能な小出力の精細レーザ光源と、そのスポットサイズ以上の広さを有する部位のみで作動可能な大出力の粗略レーザ光源とを、共通の又は別々の光学ヘッド上に搭載して個々別々に駆動・制御する構成にするとよい。

そのスポットサイズが小さいシングルエミッタレーザダイオード等のレーザ光源を１個又は複数個使用し、ファイバ結合型又は非ファイバ結合型の構成で精細及び粗略の両レーザ光源を実現することもできる。ファイバ結合型の構成では、別体の合焦レンズを用い、或いはファイバの端部加工で形成されたレンズ状の屈折面を用い、レーザ光源をファイバの一端に結合させる。そのファイバの他端は、ファイバ径に応じたサイズの出射開口となる。その開口から出射される光の拡がりを抑え、スポットサイズが所望値になるようにするするには、レンズを１個又は複数個用い結像させる必要がある。

図１にＨＯＨＳの一例構成１００を示す。この例では、精細レーザ光源１０８がキャリッジ１１２、粗略レーザ光源１１６がキャリッジ１２０に搭載される一方、回転ドラム１２４上にフレキソ印刷版１２８が装着される。キャリッジ１１２，１２０は回転ドラム１２４の長軸沿いに駆動され、ドラム１２４は方向１３２沿いに回転駆動される。制御装置１０４は、個々別々に変化するキャリッジ１１２，１２０の対ドラム１２４位置に従い光源１０８，１１６を制御する。この制御を受け、精細レーザ光源１０８はレーザビーム１３６、粗略レーザ光源１１６はレーザビーム１４０を版１２８上に輻射する。

図２にフレキソ印刷版２００の断面を示す。この版２００は、大まかには、アブレーション可能な単一の被彫刻層２０４、並びにアブレーション不能層たる基層２０８で構成されている。これに類するフレキソ印刷版は、本願出願人を譲受人とする特許文献１（発明者：Ｋｉｍｅｌｂｌａｔｅｔａｌ．）に記載されている。

彫刻実施時には、フレキソ印刷版２００を回転ドラム１２４に装着した後、そのドラム１２４を回転させつつ制御装置１０４から指令を発する。粗略レーザ光源１１６に対する指令は、被彫刻層２０４上のアブレーション対象部位のうち、その光源１１６のスポットサイズと同等以上の広さを有する部位を切除せよ、とのものである。精細レーザ光源１０８に対する指令は、被彫刻層２０４上のアブレーション対象部位のうち、狭い部位、精細彫刻が必要な部位、並びに広めだが光源１０８で処理すべき部位を切除せよ、とのものである。光源１０８，１１６は、対応するアブレーション対象部位を過ぎるよう、対応するキャリッジ１１２，１２０に載った状態で移動させる。

こうした成像プロセスは新規なものではなく、特許文献２記載の成像ヘッドで特許文献１記載のフレキソ印刷版２００を対象に実行することができる。図３に、それを経たフレキソ印刷版２００を示す。この版２００では、基層２０８は元のままだが、被彫刻層２０４の幾個所かが切除されている。即ち、被彫刻層２０４のうち印刷用の部位３０４が切除されず上部まで残っているのに対し、印刷用でない部位３０８は下部まで又は完全に切除されている。印刷時には、版２００の上部にある部位３０４がインクブランケットに押し付けられ、そこから印刷媒体へとインクが転写されるのに対し、下部にある部位３０８はインクブランケットに届かないので、そこから印刷媒体へとインクが転写されることはない。

図４に、アブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版４００の断面を示す。この版４００は、大まかには、基層２０８並びに複数個のアブレーション可能層４０４，４０８で構成されている。上側のアブレーション可能層４０４は、印刷すべき画像を示すデータに従い彫刻される層であり、その彫刻を経て専ら印刷に使用される。下側のアブレーション可能層４０８は、印刷される画像中に現れない印刷対象外部位に係る層である。こうした構成の版４００であれば、ＨＯＨＳ１００にて効果的に活用することができる。

印刷用のアブレーション可能層４０４は、熱硬化性アクリラート、ポリウレタン、バルカンラバー、合成ラバー、その他の熱硬化性エラストマ等の素材群で形成されている。その素材のマトリクス中にはフィラ等の物質が予め又は事後的に混入されている。これは、その層４０４を、赤外レーザ光源で成像処理を施すことができ、機械特性及び化学特性が高く、従って高画質印刷に最適な層にするためである。この層４０４に備わるべき主な特性としては、良好な機械特性、熱衝撃、機械衝撃及び化学衝撃に対する良好な耐性、諸種インクに対する良好な親和性、レーザ光に反応し小サイズ、高分解能でドットを発現させうる成像性等がある。これらの特性を備える層は、印刷用の層４０４として好適に使用することができる。また、印刷用でないアブレーション可能層４０８は、熱硬化性アクリラート、ポリウレタン、バルカンラバー、合成ラバー、その他の熱硬化性エラストマ等の素材群で形成されている。その素材のマトリクス中には発熱酸化属、フィラ等の素材が予め又は事後的に混入されている。これは、熱分解で切除される性質を強め、気泡取り込み等で密度を抑え、或いは結合を弱めることで、アブレーションを容易に行えるようにするためである。印刷用でない層４０８を、印刷用の層４０４に比べ硬度及び耐久性が低くアブレーションが容易な層にすることで、成像スループットを高めることができる。

精細レーザ光源１０８は印刷用のアブレーション可能層４０４、粗略レーザ光源１１６は印刷用でないアブレーション可能層４０８に対し、成像処理を施せるように構成されている。印刷用の層４０４は３０〜３５０μｍの範囲に属する厚みにするのが望ましく、印刷用でない層４０８は１００〜１０００μｍの範囲に属する厚みにするのが望ましい。

彫刻実施時には、図１及び図６に示すように、フレキソ印刷版４００を回転ドラム１２４に装着した後、そのドラム１２４を回転させつつ制御装置１０４から指令を発する。粗略レーザ光源１１６に対する指令は、非印刷用のアブレーション可能層４０８上にあるアブレーション対象部位のうち、その光源１１６のスポットサイズと同等以上の広さを有する部位を切除せよ、とのものである。精細レーザ光源１０８に対する指令は、印刷用のアブレーション可能層４０４上にあるアブレーション対象部位のうち、狭い部位、精細彫刻が必要な部位、並びに広めだが光源１０８で処理すべき部位を切除せよ、とのものである。光源１０８，１１６は、対応するアブレーション対象部位を過ぎるよう、対応するキャリッジ１１２，１２０に載った状態で移動させる。

図５に、ＨＯＨＳ１００による成像プロセスを経たフレキソ印刷版４００を示す。印刷用のアブレーション可能層４０４には、印刷時のインク転写に使用される部位３０４が、精細レーザ光源１０８によるアブレーションで形成されている。下側にある印刷用でないアブレーション可能層４０８には、印刷用の層４０４に比べ層４０８が軟質であることを利用し、印刷用の層４０４で生じるものに比べ広い傾斜部分（チャンク）が粗略レーザ光源１１６によるアブレーションで形成されている。印刷用でない層４０８内に彫刻で形成されたこの幅広チャンクは、印刷用の層４０４内に彫刻で残された部位を支える基台として機能させうる。

１００ハイブリッド光学ヘッドシステム（ＨＯＨＳ）、１０４制御装置、１０８精細レーザ光源、１１２精細レーザ光源用キャリッジ、１１６粗略レーザ光源、１２０粗略レーザ光源用キャリッジ、１２４回転ドラム、１２８ドラム上のフレキソ印刷版、１３２ドラム１２４の回転方向、１３６上側の被彫刻層に合焦する精細レーザビーム、１４０下側の被彫刻層に合焦する粗略レーザビーム、２００フレキソ印刷版、２０４アブレーション可能な被彫刻層、２０８基層、３０４印刷用のインク転写部位、３０８印刷用でない非インク転写部位、４００被彫刻層を複数個有するフレキソ印刷版、４０４印刷用のアブレーション可能層、４０８印刷用でないアブレーション可能層。

Claims

ほぼ所定の強度で輻射する１個又は複数個の第１輻射源と、
第１輻射源と連携し第１輻射源からの輻射で第１アブレーション可能層上に像を発現させる１個又は複数個の第１光学素子と、
ほぼ所定の強度で輻射する１個又は複数個の第２輻射源と、
第２輻射源と連携し第２輻射源からの輻射で第２アブレーション可能層上に像を発現させる１個又は複数個の第２光学素子と、
を備え、印刷用の第１アブレーション可能層及び印刷用でない第２アブレーション可能層を含めアブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版に、その輻射強度及びスポットサイズが異なる第１及び第２輻射源を同時に作動させつつ彫刻を施すシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１輻射源がレーザダイオード、マルチエミッタレーザダイオード、レーザバー、レーザスタック、ファイバレーザ及びその組合せのうちいずれかであるシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第２輻射源がレーザダイオード、マルチエミッタレーザダイオード、レーザバー、レーザスタック、ファイバレーザ及びその組合せのうちいずれかであるシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記フレキソ印刷版の上記第１アブレーション可能層を上記第１輻射源で精細彫刻するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記フレキソ印刷版の上記第２アブレーション可能層を上記第２輻射源で粗略彫刻するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層が、
架橋ポリマ質のバインダ一種類又は複数種類と、
赤外線を熱に変換する赤外線吸収剤例えば顔料又は染料と、
自層の耐久性を高めるためのフィラと、
を含有するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第２アブレーション可能層が、
架橋ポリマ質のバインダ一種類又は複数種類と、
赤外線を熱に変換する赤外線吸収剤例えば顔料又は染料と、
自層の耐久性を高めるためのフィラと、
アブレーション速度を高める物質と、
を含有するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層が、互いに同組成の被覆層複数個の組合せであるシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第２アブレーション可能層が、互いに同組成の被覆層複数個の組合せであるシステム。
請求項６記載のシステムであって、上記バインダが架橋ポリウレタンであるシステム。
請求項７記載のシステムであって、上記バインダが架橋ポリウレタンであるシステム。
請求項６記載のシステムであって、上記赤外線吸収剤がカーボンブラック（登録商標）であるシステム。
請求項７記載のシステムであって、上記赤外線吸収剤がカーボンブラック（登録商標）であるシステム。
請求項６記載のシステムであって、上記フィラがシリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、タルク、雲母及びその組合せのうちいずれかであるシステム。
請求項７記載のシステムであって、上記フィラがシリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、タルク、雲母及びその組合せのうちいずれかであるシステム。
請求項１０記載のシステムであって、上記架橋ポリウレタンにニトロセルロース類が結合しているシステム。
請求項７記載のシステムであって、上記第２アブレーション可能層が、その直径が５０μｍ未満でアブレーション速度向上に資する中空球を複数個含有するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層のアブレーション速度に対する上記第２アブレーション可能層のアブレーション速度の比率が１．１超であるシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層が熱硬化性アクリラート、ポリウレタン、バルカンラバー、合成ラバー、熱硬化性エラストマ及びその組合せのうちいずれかを含有するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第２アブレーション可能層が熱硬化性アクリラート、ポリウレタン、バルカンラバー、合成ラバー、熱硬化性エラストマ及びその組合せのうちいずれかを含有するシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層の厚みが３０〜３５０μｍの範囲内であるシステム。
請求項１記載のシステムであって、上記第２アブレーション可能層の厚みが１００〜１０００μｍの範囲内であるシステム。
印刷用の第１アブレーション可能層及び印刷用でない第２アブレーション可能層を含めアブレーション可能層を複数個有するフレキソ印刷版を準備するステップと、
１個又は複数個の第１輻射源からほぼ所定の強度で輻射させるステップと、
第１輻射源からの輻射を受けフレキソ印刷版の第１アブレーション可能層上に像を発現させるステップと、
１個又は複数個の第２輻射源からほぼ所定の強度で輻射させるステップと、
第２輻射源からの輻射を受けフレキソ印刷版の第２アブレーション可能層上に像を発現させるステップと、
を有し、その輻射強度及びスポットサイズが異なる第１及び第２輻射源を同時に作動させつつフレキソ印刷版に彫刻を施す方法。
請求項２３記載の方法であって、上記第１アブレーション可能層を上記第１輻射源で精細彫刻するステップを有する方法。
請求項２３記載の方法であって、上記フレキソ印刷版の上記第２アブレーション可能層を上記第２輻射源で粗略彫刻するステップを有する方法。
請求項１記載のシステムであって、上記第１アブレーション可能層と上記第２アブレーション可能層を上記第２輻射源で共に切除するシステム。