JP2019119057A - インク膜形成用原版、パターン形成方法、パターン膜形成方法、およびパターン膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔原版の構成〕
本発明のインク膜形成用原版は、通常、支持体上に刺激応答性化合物および樹脂を含む表面層が配置されてなる。
支持体の形状は、特に制限されず、平板状、円筒状等が挙げられる。
<樹脂>
表面層に含まれる樹脂としては、特に制限されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。
刺激応答性化合物とは、外部刺激に応答して、その性質を可逆的に変化させる化合物をいう。本発明においては、外部刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性化合物を用いる。
本発明に係る光応答性化合物は、光照射により立体異性化または構造異性化(シス−トランス異性化、光開環反応等)を起こし、水との親和性が可逆的に変化する化合物である。かような化合物としては、具体的には、親水性基を含むアゾベンゼン構造を有する化合物、親水性基を含むスピロピラン構造を有する化合物、親水性基を含むスチルベン構造を有する化合物、親水性基を含むジアリールエテン構造を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物は、高分子または該高分子の架橋体の形態であってもよい。
本発明に係る温度応答性化合物は、温度変化に応答して水との親和性が可逆的に変化する化合物である。温度応答性化合物は、水に対する臨界溶解温度(CST)において、疎水性(または親水性)から親水性(または疎水性)に可逆的に変化する。温度応答性化合物としては、
(1)臨界溶解温度未満(このときの臨界溶解温度を特に「下限臨界溶解温度(LCST)」という)の温度で親水性を示すが、同温度以上の温度で疎水性を示す温度応答性化合物
(2)臨界溶解温度以上(このときの臨界溶解温度を特に「上限臨界溶解温度(UCST)」という)の温度で親水性を示すが、同温度未満の温度で疎水性を示す温度応答性化合物
のいずれも用いることができる。
本発明に係る表面層は、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、可塑剤、金属酸化物粒子等をさらに含有していてもよい。表面層の厚さ(乾燥厚さ)は、特に制限されないが、3〜30μmであることが好ましく、5〜10μmであることがより好ましい。
本発明のインク膜形成用原版は、表面層が接着層を介して支持体上に配置されてなるものであってもよい。
インク膜形成用原版の製造方法は、特に制限されないが、たとえば、刺激応答性化合物および樹脂を含む表面層形成用溶液を調製した後、支持体上に当該溶液を塗布し乾燥することによって、表面層を設ける方法が挙げられる。
本発明は、本発明の原版を用いたパターン膜形成装置(印刷装置)についても提供する。当該装置は、インク膜形成用原版と、前記原版の表面層に外部刺激を付与して、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する書き込み手段と、前記パターン上にインク膜を形成するインク膜形成手段と、前記インク膜が形成された原版に対して、ブランケットのインク膜用表面を相対的に押し当て引き離すことで、前記ブランケットのインク膜用表面に、前記パターンの疎水性部位上に形成されたインク膜のみを転写する第1の転写手段と、転写されたインク膜を有する前記ブランケットに対して、被印刷体を相対的に押し当て引き離すことで、前記被印刷体表面にインク膜を転写する第2の転写手段と、を有することが好ましい。
原版1の表面層が光応答性化合物を含む場合、書き込み手段は、発光ダイオード(LED)、単色レーザー光源等の公知の光源でありうる。また、原版1の表面層が温度応答性化合物を含む場合、書き込み手段は、赤外線ランプ、単色レーザー光源等でありうる。書き込み用手段は、単独でもまたは2つ以上を組み合わせて設置してもよい。
本発明の一実施形態に係るパターン膜形成装置において、インク膜形成手段は、たとえば、図1に示すようなインクローラー5である。
本発明の一実施形態に係るパターン膜形成装置において、第1の転写手段は、たとえば図1に示すように、ブランケット3である。
本発明の一実施形態に係るパターン膜形成装置において、第2の転写手段は、たとえば図1に示すように、圧胴4である。
本発明のパターン膜形成装置は、原版1の表面層に対して外部刺激を付与してパターンを消去する消去手段をさらに有することが好ましい。
4−アミノ−2−クロロフェノール(8.61g、60mmol)に2.4N塩酸 75mLを加えた後、0℃で冷却攪拌しながら、亜硝酸ナトリウム(4.98g、72mmol)を蒸留水6mLに溶解した溶液を加え、0℃で60分間攪拌を続けた。この溶液に、2−クロロフェノール(7.71g、60mmol)と20%水酸化ナトリウム水溶液24mLとの混合溶液を加え20時間攪拌した。析出した沈殿を濾過し、固形物を水で洗浄した。得られた固体を、酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体A(構造は前記反応式Aを参照)を得た。この中間体A(2.83g、10mmol)に、DMF100mL、1−ブロモヘキサン(9.90g、60mmol)、および炭酸カリウム(6.91g、50mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した後、室温(25℃)で20時間攪拌を続けた。溶媒を減圧留去後、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体B(構造は前記反応式Aを参照)を得た。この中間体B(2.58g、5mmol)に20%水酸化ナトリウム水溶液12mLを加え、340℃、150atmで2時間攪拌した後、1.2N塩酸10mLを加え、室温(25℃)で1時間攪拌した。酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、アゾベンゼン誘導体(1)(上記化学式(2)参照)を得た。
3−クロロ−4−(ヘキシルオキシ)アニリン(13.66g、60mmol)に2.4N塩酸75mLを加えた後、0℃で冷却攪拌しながら、亜硝酸ナトリウム(4.98g、72mmol)を蒸留水6mLに溶解した溶液を加え、0℃で60分間攪拌を続けた。この溶液に、2−クロロフェノール(7.71g、60mmol)と20%水酸化ナトリウム水溶液24mLとの混合溶液を加え、20時間攪拌した。析出した沈殿を濾過し、固形物を水で洗浄した。得られた固体を、酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体C(構造は前記反応式Cを参照)を得た。この中間体C(7.35g、20mmol)にDMF100mL、3−ブロモ−1−ヘキサノール(10.9g、60mmol)、および炭酸カリウム(6.91g、50mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した後、室温(25℃)で20時間攪拌を続けた。溶媒を減圧留去後、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体D(構造は前記反応式Cを参照)を得た。この中間体D(4.67g、10mmol)に、テトラヒドロフラン100mLを加え、中間体Dのテトラヒドロフラン溶液を調製した。別途、アクリロイルクロリド(1.09g、12mmol)とトリエチルアミン(2.43g、24mmol)とを加えたところに、中間体Dのテトラヒドロフラン溶液を0℃で滴下し、引き続き、0℃で30分攪拌した後、室温(25℃)まで昇温させ、さらに室温(25℃)で2時間攪拌した。得られた反応液を水、飽和食塩水で洗浄した後、溶媒を減圧留去し、メタノールで再結晶することにより、中間体Eを得た。この中間体E(2.61g、5mmol)に20%水酸化ナトリウム水溶液12mLを加え、340℃、150atmで2時間攪拌した後、1.2N塩酸 10mLを加え、室温(25℃)で1時間攪拌した。酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体Fを得た。この中間体F(1.45g、3mmol)に、ベンゼン/テトラヒドロフラン混合溶媒(質量比1:1)40mLを加え、さらに、重合開始剤として2,2−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を中間体Fに対して20質量%加え、70℃で20時間攪拌した。その後、エタノールを用いて再沈殿させることにより、アゾベンゼン誘導体(ポリマー2)(上記化学式(6)参照)を得た。得られたポリマー2は、上記化学式(6)中の繰り返し単位であるxが500程度であった。
中間体B(2.26g、5mmol)に液体アンモニア20mL、およびカリウムアミド(0.33g、6mmol)を加え、室温(25℃)で5時間攪拌した。得られた反応液を酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチルとヘキサンとの混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、アゾベンゼン誘導体(3)(上記化学式(3)参照)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(1)380質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071、重量平均分子量:10,000)1520質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−1)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(1)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071、重量平均分子量:10,000)1330質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−2)を得た。
ジクロロメタン 600質量部、トルエン 600質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(1)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)380質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−3)を得た。
ジクロロメタン 600質量部、トルエン 600質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(1)1330質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)380質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−4)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(ポリマー2)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)1330質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−5)を得た。
テトラヒドロフラン 1200質量部、トルエン 1200質量部、温度応答性化合物であるポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)(SIGMA−ALDRICH社製、806471−1G)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)1330質量部を室温(25℃)で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−6)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記で合成したアゾベンゼン誘導体(1)570質量部、および熱硬化性樹脂である固形エポキシ樹脂(DIC株式会社製、7050)1330質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−7)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記で得られたアゾベンゼン誘導体(3)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)1330質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−8)を得た。
ジクロロメタン 1200質量部、トルエン 1200質量部、光応答性化合物である上記化学式(5)で表されるスチルベン誘導体(1)(東京化成工業株式会社製、製品コード:I0804、イソラポンチゲニン)570質量部、および熱可塑性樹脂であるスチレンアクリル樹脂(星光PMC株式会社製、US−1071)1330質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−9)を得た。
ジクロロメタン 360質量部、トルエン 360質量部、および光応答性化合物である上記で得られたアゾベンゼン誘導体(1)570質量部を50℃で1時間攪拌混合し、溶液を得た。この溶液を、ペイントシェーカーを用いて室温(25℃)で30分間よく分散させた後、支持体である電解研磨された平板状のアルミニウム基板(縦360mm×横180mm)に、ブレードコーターを用いて乾燥後の厚さが6μmになるように塗布した。塗布後30分間風乾し、次いで、真空乾燥機を用いて30℃で2時間乾燥し、インク膜形成用原版(M−10)を得た。
図1に示すような構成を有するパターン膜形成装置の版胴の表面に接着層を設け、さらにその上にインク膜形成用原版(M−1)をくくりつけて設置し、波長365nmの単色レーザー光を、図2に示す画像パターン(細線の幅:0.1mm)の非画像部に対して照射量2J/cm2で照射した。これにより、光照射部、すなわち、非画像部が親水性部位となり、画像部が疎水性部位となるパターンを有するインク膜形成用表面(m10)を形成した。
インク膜形成用原版を下記表2のように変更したこと以外は、実施例10と同様にして、印字画像の出力を行った。
図1に示すような構成を有するパターン膜形成装置の版胴にインク膜形成用原版(M−6)を設置し、出力画像の画像部が40℃になるように、波長800nmの単色レーザー光を出力画像の画像部に照射した。この光照射により、画像部は加熱され疎水性部位となり、光照射されていない(加熱されていない)非画像部は親水性部位となり、パターンが形成された。このようにして、インク膜形成用表面(m15)を作製した。
図1に示すようなパターン膜形成装置の版胴にインク膜形成用原版(M−2)を設置し、波長365nmの単色レーザー光を、原版(M−2)の表面層全体に照射量2J/cm2で照射した。これにより、原版(M−2)の表面層全体が親水性部位となった。次いで、波長465nmの単色レーザー光を、図2に示す出力画像の画像部に対して照射量2J/cm2で照射した。これにより、光照射部、すなわち、画像部が疎水性部位となり、非画像部が親水性部位となるパターンを有するインク膜形成用表面(m19)を形成した。
<細線再現性>
上記で得られた画像パターンの「初期」、「1000枚画出し後」、および「書き込み工程および1000枚画出し後」の印字画像を、デジタルマイクロスコープ「VHX−600」(株式会社キーエンス製)にて拡大した。その得られたモニター画像から、インジケーターにより細線の線幅や、交点での細線の線幅などを観察し、下記基準によりランク付けした。A〜Dが合格である。また、図3は、評価に使用した細線の交点を示す図であり、太実線丸印が4直線の交点、細実線丸印が3直線の交点、破線丸印が2直線の交点である:
A:細線や交点で線幅が太くなっている箇所は見られない
B:4直線の交点で線が太くなっている
C:3直線の交点で線が太くなっている
D:2直線の交点で線が太くなっている
E:細線自体が太くなっている。
2 版胴、
3 ブランケット、
4 圧胴、
5 インクローラー、
6 水ローラー、
7 単色レーザー光源、
8 被印刷体、
10 パターン膜形成装置。
Claims (20)
- 外部刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性化合物と、樹脂と、を含む表面層を有する、インク膜形成用原版。
- 前記刺激応答性化合物は、光応答性化合物または温度応答性化合物である、請求項1に記載のインク膜形成用原版。
- 前記光応答性化合物は、親水性基を有するアゾベンゼン化合物または親水性基を有するスチルベン化合物である、請求項2に記載のインク膜形成用原版。
- 前記親水性基はヒドロキシ基である、請求項3に記載のインク膜形成用原版。
- 前記温度応答性化合物が、N−置換(メタ)アクリルアミド由来の構成単位を有する高分子である、請求項2に記載のインク膜形成用原版。
- 前記樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版。
- 前記表面層における前記刺激応答性化合物の含有量は、前記表面層に含まれる前記刺激応答性化合物と前記樹脂との合計質量を100質量%として、20〜70質量%である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版。
- 前記表面層における前記刺激応答性化合物の含有量は、前記表面層に含まれる前記刺激応答性化合物と前記樹脂との合計質量を100質量%として、30〜60質量%である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版が有する表面層に対して、外部刺激を付与し、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する第1の書き込み工程を有する、パターン形成方法。
- 前記外部刺激は、光または温度変化である、請求項9に記載のパターン形成方法。
- 前記外部刺激は、波長280〜400nmの領域の光である、請求項9または10に記載のパターン形成方法。
- 前記親水性部位および疎水性部位からなるパターンは、
前記パターンに外部刺激を付与してパターンを消去する消去工程と、
前記消去工程の後に、外部刺激を付与し、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する第2の書き込み工程と、
をさらに行うことにより書き換え可能である、請求項9〜11のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - インク膜形成用原版の表面層に外部刺激を付与して、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する第1の書き込み工程と、
前記パターン上にインク膜を形成する工程と、
前記インク膜が形成された原版に対して、ブランケットのインク膜用表面を相対的に押し当て引き離すことで、前記ブランケットのインク膜用表面に前記パターンの疎水性部位上に形成されたインク膜のみを転写する第1の転写工程と、
転写されたインク膜を有する前記ブランケットに対して、被印刷体を相対的に押し当て引き離すことで、前記被印刷体表面にインク膜を転写する第2の転写工程と、
を有する、パターン膜形成方法であって、
前記インク膜形成用原版に、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版を用いる、パターン膜形成方法。 - 前記被印刷体表面にインク膜を転写する工程の後に、前記パターンに外部刺激を付与してパターンを消去する消去工程をさらに有する、請求項13に記載のパターン膜形成方法。
- 前記消去工程で用いられる外部刺激は、光または温度変化である、請求項14に記載のパターン膜形成方法。
- 前記消去工程で用いられる外部刺激は、可視光である、請求項14または15に記載のパターン膜形成方法。
- 前記パターンは、前記消去工程の後に、外部刺激を付与し、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する第2の書き込み工程をさらに行うことにより書き換え可能である、請求項14〜16のいずれか1項に記載のパターン膜形成方法。
- インク膜形成用原版と、
前記原版の表面層に外部刺激を付与して、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する書き込み手段と、
前記パターン上にインク膜を形成するインク膜形成手段と、
前記インク膜が形成された原版に対して、ブランケットのインク膜用表面を相対的に押し当て引き離すことで、前記ブランケットのインク膜用表面に、前記パターンの疎水性部位上に形成されたインク膜のみを転写する第1の転写手段と、
転写されたインク膜を有する前記ブランケットに対して、被印刷体を相対的に押し当て引き離すことで、前記被印刷体表面にインク膜を転写する第2の転写手段と、
を有する、パターン膜形成装置であって、
前記インク膜形成用原版は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインク膜形成用原版である、パターン膜形成装置。 - 前記パターンに外部刺激を付与して、パターンを消去する消去手段をさらに有する、請求項18に記載のパターン膜形成装置。
- 前記親水性部位および疎水性部位からなるパターンは、
前記パターンに外部刺激を付与してパターンを消去する消去工程と、
前記消去工程の後に、外部刺激を付与し、親水性部位および疎水性部位からなるパターンを形成する書き込み工程と、
をさらに行うことにより書き換え可能である、請求項18または19に記載のパターン膜形成装置。
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