JP3359647B2 - リソグラフィ親和性の調節方法及びそれにより作成された印刷部材 - Google Patents
リソグラフィ親和性の調節方法及びそれにより作成された印刷部材Info
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Description
しくは自動化されたイメージングに適したリソグラフ印
刷部材の製造に関するものである。
転写されるイメージは、プレート、マットその他の印刷
部材上に、インク受容性(親油性)及びインク反撥性
(疎油性)の表面領域のパターンとして表される。乾式
印刷システムでは、印刷部材は単にインク付けされ、イ
メージが記録材料上へと転写される。つまり印刷部材は
最初にブランケットシリンダと呼ばれる従順な中間表面
と接触し、このブランケットシリンダが次いで、紙その
他の記録媒体に対してイメージを適用する。典型的な給
紙式の印刷システムにおいては、記録媒体は圧胴即ちイ
ンプレッションシリンダにピン留めされ、それによって
記録媒体とブランケットシリンダとの接触が持ち来たら
される。
領域は湿し水(又は「ファウンテン」溶液)に対する親
和性の意味において親水性であり、所要のインク反撥性
は、インク付けに際し又はこれに先立って、かかる液を
最初に適用することによってもたらされる。インク忌避
性のファウンテン溶液は、インクが非イメージ領域に付
着することを妨げるが、イメージ領域の親油性の特性に
は影響しない。
し、イメージに関連するパターン、即ち印刷すべき素材
に対応するパターンでもって、その親和特性を変化させ
ることによって適用される。これは写真術的に、ブラン
クプレートを適切な放射線に暴露した後に化学的現像を
行うことによって達成可能であり、或いは物理的に、
(例えば)デジタル制御されたレーザを用いてプレート
の1又はより多くの層をイメージに関連するパターンで
除去し又は機械的な除去を容易ならしめることによって
達成できる。
印刷ブランクのインク拒絶性の、非イメージ部分をイメ
ージに関連して除去し(又は除去を容易とし)、イメー
ジを担持するインク受容層を現出させる。間接書き込み
プロセスでは、レーザはこれに代えて、ブランクのイン
ク受容部分を除去する。イメージングモードの選択は、
イメージングシステムの特性よりも、用いられる印刷部
材の構造に依存している(なぜならデジタル動作システ
ムでは、モードは出力されるビットマップを反転させる
ことだけで変更可能であるから)。
メージング機構によってイメージングされている。例え
ば米国特許第5,339,737号及び再発行特許第35,512号
(これらの全開示内容は、ここでの参照によって本書に
取り入れるものとする)は、ダイオードレーザを用いる
イメージング装置に用いるための、各種の融除タイプの
リソグラフプレート構成を開示している。これらの特許
によれば、レーザイメージング可能なリソグラフ印刷構
造は例えば、インク又はインク忌避液体に対する親和性
(又は反撥性)について選択された第1の、最上層と、
その下側にありイメージング(例えば赤外、即ち「I
R」)放射線に応答して揮発され、ガス状及び微粒子状
の残骸となる融除層と、このイメージング層の下側にあ
り、インク又はインク忌避液体に対して第1の層のそれ
とは逆の親和性(又は反撥性)により特徴付けられる強
固で耐久性のある基体を含むものであることができる。
イメージング層の融除は、最上層をも弱化する。下側に
ある層に対する係留を破壊されることにより、最上層は
イメージング後の洗浄工程において容易に除去可能なも
のとなり、インク又はインク忌避液体に対し、暴露され
ていない第1の層のそれとは異なる親和性を有するイメ
ージスポットを生成する。
与層からなることもでき、そのうち一方がイメージング
放射線の融除的な吸収を行う。例えばこの融除層は無機
金属層であることができ(ここでの参照によってその全
開示内容を本書に取り入れる1996年8月20日に出願され
たTHIN−FILM IMAGING RECORDING CONSTRUCTIONS INCOR
PORATING METALLIC INORGANIC LAYERS AND OPTICAL INT
ERFERENCE STRUCTURESと題する同時係属中の米国特許出
願第08/700,287号参照)、これはファウンテン溶液を受
容するという印刷的な意味において親水性である。他方
の層はポリエステルのような、疎水性、親油性の材料で
あることができる。
す材料を得るのは、困難であることが判明しよう。印刷
プロセスに関与する各々の層は、何千回又は何万回の印
刷という商業印刷の高負荷環境に耐えるだけの、十分な
耐久性のものでなければならない。また適切な親和性を
強く示すと同時に逆の親和性を排除せねばならず、必要
に応じてイメージングモードに反応性でなければならず
(例えばレーザ放射線に応じて融除される)、簡便で経
済的な製造に馴染むものでなければならず、最終的なプ
レートを生成するために他のプレート層と簡便且つ経済
的に組み合わさるのを促進するものでなければならな
い。これらの特性は相反するものでありうる。例えば、
低出力で融除を受けると共に、商業的な有用な耐久性を
も示す材料を見出すことは難しいであろう。当業界で定
型的に受け入れられるようになった材料は通常、利用可
能な材料の限定的な選択肢により、必要とされる所望の
特性について妥協した結果を表すものである。
イオン及び/又は原子(又は分子)の形態で、1又はよ
り多くの無機物質を注入することを通じて強く影響さ
れ、それにより選択的に変性されうることが見出され
た。所望とする特性は、旧来の手法のようにテクスチャ
処理を行ったり新たな表面層を堆積したりするのではな
く、その材料をバルクで化学変性することによって達成
される。例えばポリマー系の場合、無機物質はそのマト
リクス中に打ち込まれ、表面への実質的な蓄積なしに、
観察可能な深さまで入り込む。
又は染料取り込み特性を得るための、表面変性に対する
数多くの手法がある。これらに含まれるものには、コロ
ナ放電、グロー放電プラズマ、低圧低温非平衡プラズマ
処理、及び二重周波数プラズマ処理がある。例えばBern
ierらの“polymer Surface Modification by Dual−Fre
quency Plasma Treatment",Metallization of Polymer
s,147(ACS Symp.Ser.440,1990)を参照のこと。これら
は典型的には、表面構造の変化を通じて効果を起こさせ
るものである(例えば3次元トポロジの生成を通じて湿
潤性を高める)。スパッタリングやイオン注入のような
他のプロセスは、物理的に異なる表面層又は下側表面層
をもたらすものである。
状又はイオン状の形態)は、通常はシート形態のアクセ
プタ材料の本体中へとドライブインされる。好ましい手
法では、金属イオン及び/又は原子がスパッタリング又
はイオン注入によってポリマーマトリクス中へと打ち込
まれ、現場で分散が形成される。何れのプロセスも、所
望ならば反応性エッチングと組み合わせて、イオンの入
り込みを改善することができる。これらのプロセスはや
はり従来技術において公知であるが、それらは本発明と
は異なる、そして場合によっては正反対の目的で用いら
れてきたものである。例えばイオン注入は、原子状又は
分子状酸素イオンを高いドーズ量で注入してアニーリン
グ後に明確な界面を有する埋め込み酸化物層を形成する
ことにより、シリコンが絶縁物上にある構造体を形成す
るために、或いはシリコンウエハー上に窒化珪素やオキ
シ窒化珪素のような表面膜を堆積するために用いられて
きた。例えばPinizzotto,J.Vac.Sci.Technol.A2(2):
597−98(Apr.−June 1984)、ChiuらJ.Electrochem.So
c.131(9):2110−15(1984)参照のこと。
性なしに、内部に無機物質が入り込んで分散すること
が、これまで観察されたような親和特性の顕著な変更と
いう効果をもたらすことは予期されていない。実際は、
注入段階の慎重な選択によって、元の材料の固有の特性
を完全に変化させうることが見出されているのである。
例えば、通常は疎水性のポリエステルはアルミニウム
(テクスチャ状態又は酸化状態においてそれ自体は親油
性である)の注入を通じて親水性とすることができる一
方で、ポリエステルの固有の親油性を銅の注入を通じて
増大させることができる。
性の故にこれまではリソグラフ印刷のための構造体とし
て不向きと考えられていたが、しかしなお有用な性質
(例えば耐久性)を有する材料を変性し、リソグラフ印
刷のために機能するようにすることができる。さらにま
た、本発明のプロセスを用いることにより、在来のリソ
グラフ印刷プレート材料の印刷挙動を改善することが可
能になる。
により達成可能な代表的な印刷プレート構造を示す単一
の図面に関連して取り上げた場合に、より容易に理解さ
れるものである。
ためには、数多くの方法が使用可能なものであるが、好
ましい手法はスパッタリング又はイオン注入プロセスを
用いることである。在来の陰極スパッタリングでは、イ
オン化されたガスが陰極表面へ向けて電気的に加速さ
れ、陰極の物質の原子をはじき出し、即ち「スパッタ」
する。スパッタされた原子の経路に置かれた基体は、陰
極物質でコーティングされる。電場が十分に強ければ、
スパッタされた原子は基体に入り込む。或いはまた、基
体をも電気的にバイアスしてイオン化された物質を引き
つけるようにし、それによって基体の表面材料を破壊し
はじき出して、陰極物質の入り込みを改善することがで
きる。
が基体材料中へと、イオン注入を通じて導入される。こ
の手法では、注入される物質は電場の作用を受けて(典
型的には気相で)イオンプラズマを形成し、このイオン
化された物質が基体上へとビームとして集束される。適
切なイオン注入設備は容易に入手可能であり、技術的に
も十分に確立されている。例えばHandbook of Ion Impl
antation Technology,J.F.Ziegler編(1992)、Current
ら“Ion Implantation Processing",Proc.of Tutorial
Symp.on Semicond.Tech.(1982)を参照のこと。
合通常は金属)を電力印加電極として用いて、プラズマ
エッチングが実行される。この手法では、通常はシート
状である基体は、同様の大きさの接触された金属プレー
トに固定される。電力印加電極(通常はやはり同様の大
きさ)は基体から離して置かれ、排気が行われ、作用ガ
スが電力印加電極と基体の間の空間に導入される。電力
印加電極に強力な電場をかけると作用ガスのプラズマが
生成され、このプラズマが基体の表面を加熱し、破壊
し、「反応性プラズマエッチング」でもって表面と反応
する。在来のプラズマエッチングは一般に、ある表面を
清浄化し、その上に均一な粗面化されたトポロジを生成
するために用いられている。即ち交流電場は正又は負に
帯電した種を表面に向けて又はそこから離れるように周
期的に駆動し、それによって表面の不均一な造作を屑と
共に運び、除去する。一般に、この交流電場は比較的低
い周波数であり、相の反転の間にイオンの十分な移動が
得られるようになっている。反応性プラズマエッチング
は、作用ガス種の間における反応により発現されるコー
ティングを堆積させ、或いは作用ガス種と基体表面の間
に反応を生じさせるために用いられている。
面を、電場が交番する結果として電力印加電極から放出
されるイオンによる入り込みを受け易いものとするため
に用いられている。電場の強度及び周波数は、関心のあ
る1又はより多くの物質からなる電極を用いて、適切な
濃度の物質が基体中に堆積されるように選ばれる。これ
らのパラメータは、過度の実験を行うことなしに、当業
者が容易に決定することができる。
必要とされないから、反応性エッチングは不必要である
が、しかしもしも、基体の親和特性の改良に加えて、上
側層に対する付着性能をも向上させることが望ましいな
らば、これを採用することができる。この場合にガス混
合物は、基体表面上に堆積された場合に、付着性コーテ
ィングを生成する膜を形成するよう反応する種を含むも
のである。典型的にはこのコーティングは、結果的に得
られた印刷部材が処理された場合にイメージポイントに
おいて破壊されるが、イメージングに対する暴露を受け
ていない領域においては、反応性エッチングされた基体
に係留されたまま残る。
た量の無機物質の、ポリマーのようなマトリクス中への
分散にある点である。従って、打ち込みを伴う他の真空
又は非真空技術、或いは例えばポリマー前駆体中への微
細な無機粒子の硬化前の分散も、当業者には理解される
ように、好適に用いることができる。
る。例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレ
フィンその他の如き親油性ポリマーをさらに親油性のも
のとし(例えば銅の打ち込みを通じて)、それによって
インク受容体としての挙動を改善することができる。同
様に、ポリビニルアルコールの如き親水性ポリマーにア
ルミニウムのような金属を打ち込んで、親水性を向上さ
せることができる。代替的に、示される親和性が不十分
又は不適切でさえあるが他の点では望ましい材料を変性
して、それらを所望の用途に有用なものとすることがで
きる。例えば、通常は疎水性のポリエステルを親水性の
(即ちファウンテン溶液を受容することができる)もの
として、同じポリエステル材料の2枚のシートであって
一方がアルミニウム注入により処理され他方が未処理の
ものを、一方が他方の上になるように配置して、リソグ
ラフ印刷プレート構造を形成することができる。
トの代表的な形態が示されている。プレート100は、フ
ァウンテン溶液及び/又はインクに対して異なる親和性
を示す。第1及び第2の層105,110を含んでいる。例え
ば、層105はインク受容性のポリエステルであることが
でき、これに対して表面層110は疎油性又は親水性であ
る。上述したように、層105は銅の打ち込みによって処
理して親油性を増大させることができ、これに対し親水
性層110はアルミニウムの打ち込みによって処理して親
水性を向上させることができる。層110の処理は、それ
が層105に適用される前、或いは後に達成することがで
きる。プレート100がイメージングされる仕方に応じ
て、層105,110の間にイメージング層115を追加する(例
えばイメージング放射線に応答して融除され、それによ
ってイメージング領域における層110の選択的な除去を
容易にするために)ことが適切でありうる。こうしたリ
ソグラフ印刷プレート構造を製造するための方法は、再
発行特許第35,512号及び米国特許第5,339,737号に十分
に開示されている。
は全て、インク受容性(親油性)の向上のために使用す
ることができる。アルミニウム、マグネシウム、及び亜
鉛のような金属は、親水性の向上のために有用である。
金属及び合金に加えて、金属間化合物や金属−非金属化
合物のような他の無機物質もまた使用可能である。例え
ば、窒化チタンの打ち込みを通じて、親水性を増大させ
ることができる。親水性を増大させる他の金属−非金属
化合物は、上述した米国特許出願第08/700,287号に開示
されている。特に、好ましい化合物には、dブロックの
(遷移)金属、fブロックの(ランタニド)金属、アル
ミニウム、インジウム又は錫であってよい金属成分、或
いはこれらの何れかの混合物(合金、又はより明確な組
成が存在する場合には、金属間化合物)が含まれる。適
切な金属には、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニ
オブ、タンタル、モリブデン、及びタングステンが含ま
れる。非金属成分はpブロック元素、ホウ素、炭素、窒
素、酸素、及び珪素の1つ又はより多くでありうる。本
書による金属−非金属化合物は、明確な化学量論量を有
していてもいなくともよく、場合によっては(例えばAl
−Si化合物)アロイであってもよい。代表的な金属−非
金属の組み合わせには、TiN,TiON,TiOx(0.9x2.
0),TiAlN,TiAlCN,TiC及びTiCNが含まれる。
m)のテスト用印刷プレートを、異なる親和特性を有す
る15.75"×10.15"×0.007"(400.1mm×257.8mm×0.178m
m)の2枚のポリエステル基体を接合することによって
構成した。これらの基体は個別に、真空中でアルゴンと
窒素の50:50の反応性ガス混合物を用いて、RF(無線周
波数)誘導反応性エッチングプロセスによって調製し
た。一方の手順では銅のプレートを電力印加電極として
用い、他方の手順ではアルミニウムプレートを電力印加
電極として用いた。RF電力、ガス圧力、及び時間は、エ
ッチングを種々の度合いで達成し、またアミド化(即ち
窒素と反応してアミドを形成する表面での反応)を生ず
るように変調した。
刷機上に装着し、湿式プレートとして用いて、黒インク
で用紙に印刷を行った。銅でエッチングされた側は黒色
の印刷を行い、従って親油性を示したが、これに対して
アルミニウムでエッチングされた側は印刷を行わないま
まであり、親水性であることが示された。
300Åのチタン層と、さらに300Åの窒化チタン層を形成
し、最後に保護層としてポリエチレングリコール/Kluce
l G又は99−G“FF"グレードのヒドロキシプロピルセル
ロース(米国デラウェア州ウィルミントンのHercules I
nc.のAqualon部門から市販されている)の薄層でオーバ
コートして、改良されたインク受容特性を有する印刷プ
レート構造の完成品を作成した。
レートを、再発行特許第35,512号及び米国特許第5,339,
737号に記載された如きIRイメージングユニットを用い
てイメージングした。上記と同様の結果が得られ、プレ
ート表面上へのレーザビームの作用が上述した親和特性
を変性するものではなかったことが示された。
基体として白色の、米国デラウェア州ウィルミントンの
ICI Filmsにより市販されているIR反射性329フィルム
と、チタンからなる融除層と、TiNの表面層を含む。こ
の基体は親油性であり、TiN表面層は親水性である。プ
レートの製造に先立って、窒素又は酸素を含む雰囲気中
で銅電極を用いて基体を反応性エッチングすることによ
り、銅の打ち込みに起因してインク受容性が増大され、
また表面の反応を通じて、後で適用されるチタン層に対
する基体の接着性が改良される。(先に強調したよう
に、これらの効果は個々別々であり、打ち込みを通じて
の親和性の増強という利益を享受するためには、表面を
反応的に変性する必要はない。) 以上の次第により、リソグラフ印刷部材の構成部材の
親和特性の変性に対する上述の手法が、特性を最適化
し、有用な材料の範囲を拡大する観点から相当の融通性
をもたらすものであることが看取されよう。本書で用い
られた術語及び表現は説明のための用語として用いられ
たものであって限定のためのものではなく、こうした術
語及び表現を用いることについては、図示し記述した特
徴又はその一部に対する均等物を排除しようとする意図
はない。むしろ、請求の範囲に記載した本発明の範囲内
において、種々の変更が可能であることが認識されるも
のである。
Claims (34)
- 【請求項1】インク及びインク忌避液体からなる群より
選ばれる少なくとも1つの印刷液体に対して第1と第2
の異なる親和性をそれぞれ有する第1の層及び第2の層
からなるリソグラフ印刷プレートの調製方法であって、 a. ある初期親和性を有する第1の層内へと少なくとも
1つの無機物質を打ち込み、この無機物質が初期親和性
を変化させて第1の親和性を獲得し、 b. 第2の親和性を有する第2の層を準備し、及び c. 第1の層と第2の層を結合して、リソグラフ印刷イ
メージの形成のためのこれらの層のイメージングを促進
させることからなる方法。 - 【請求項2】第1の層と第2の層が直接に隣接してい
る、請求項1の方法。 - 【請求項3】第1の層と第2の層が少なくとも1つの介
在層によって結合している、請求項1の方法。 - 【請求項4】無機物質が金属、合金、及び金属−非金属
化合物からなる群より選ばれる、請求項1の方法。 - 【請求項5】無機物質が銅であり、第1の親和性が親油
性である、請求項1の方法。 - 【請求項6】第1の層がポリエステルであり、第2の層
がシリコーンである、請求項5の方法。 - 【請求項7】無機物質が銅、金、銀、プラチナ、及びパ
ラジウムからなる群より選択され、第1の親和性が親油
性である、請求項4の方法。 - 【請求項8】無機物質が銅である、請求項7の方法。
- 【請求項9】無機物質がアルミニウム、マグネシウム、
及び亜鉛からなる群より選択され、第1の親和性が親水
性である、請求項4の方法。 - 【請求項10】無機物質がアルミニウムである、請求項
9の方法。 - 【請求項11】無機物質が少なくとも1つの金属と少な
くとも1つの非金属からなる化合物からなり、前記少な
くとも1つの金属がチタン、ジルコニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、モリブデン、及びタングステン
の少なくとも1つからなり、及び前記少なくとも1つの
非金属がホウ素、炭素、窒素、酸素、及び珪素の少なく
とも1つからなる、請求項4の方法。 - 【請求項12】無機材料が窒化チタンである、請求項11
の方法。 - 【請求項13】第1の層がポリエステルであり、第2の
層が未変性ポリエステルである、請求項7の方法。 - 【請求項14】少なくとも1つの無機化合物がイオン注
入により打ち込まれる、請求項1の方法。 - 【請求項15】少なくとも1つの無機化合物が少なくと
も1つの金属からなる電力印加電極を用いてプラズマエ
ッチングにより打ち込まれる、請求項1の方法。 - 【請求項16】少なくとも1つの無機化合物がスパッタ
リングにより打ち込まれる、請求項1の方法。 - 【請求項17】第1の層がポリマーである、請求項1の
方法。 - 【請求項18】少なくとも1つの金属が打ち込まれて第
1の層内へと現場で分散が形成される、請求項1の方
法。 - 【請求項19】インク及びインク忌避液体からなる群よ
り選ばれる少なくとも1つの印刷液体に対して第1と第
2の異なる親和性をそれぞれに有する第1の層及び第2
の層からなり、第1の層がポリマーであって第1の親和
性を付与する少なくとも1つの無機化合物が打ち込まれ
ている、リソグラフ印刷部材。 - 【請求項20】第1の層と第2の層の間に中間層をさら
に含む、請求項19の印刷部材。 - 【請求項21】中間層がイメージング放射線を融除的に
吸収する、請求項20の印刷部材。 - 【請求項22】無機物質が金属、合金、及び金属−非金
属化合物からなる群より選ばれる、請求項19の印刷部
材。 - 【請求項23】無機物質が銅であり、第1の親和性が親
油性である、請求項19の印刷部材。 - 【請求項24】第1の層がポリエステルであり、第2の
層がシリコーンである、請求項23の印刷部材。 - 【請求項25】無機物質が銅、金、銀、プラチナ、及び
パラジウムからなる群より選択され、第1の親和性が親
油性である、請求項22の印刷部材。 - 【請求項26】無機物質が銅である、請求項25の印刷部
材。 - 【請求項27】無機物質がアルミニウム、マグネシウ
ム、及び亜鉛からなる群より選択され、第1の親和性が
親水性である、請求項22の印刷部材。 - 【請求項28】無機物質がアルミニウムである、請求項
27の印刷部材。 - 【請求項29】無機物質が少なくとも1つの金属と少な
くとも1つの非金属からなる化合物からなり、前記少な
くとも1つの金属がチタン、ジルコニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、モリブデン、及びタングステン
の少なくとも1つからなり、及び前記少なくとも1つの
非金属がホウ素、炭素、窒素、酸素、及び珪素の少なく
とも1つからなる、請求項22の印刷部材。 - 【請求項30】無機材料が窒化チタンである、請求項29
の印刷部材。 - 【請求項31】第1の層がポリエステルであり、第2の
層が未変性ポリエステルである、請求項25の印刷部材。 - 【請求項32】少なくとも1つの無機化合物がイオン注
入により打ち込まれている、請求項19の印刷部材。 - 【請求項33】少なくとも1つの無機化合物が少なくと
も1つの金属からなる電力印加電極を用いたプラズマエ
ッチングにより打ち込まれている、請求項19の印刷部
材。 - 【請求項34】少なくとも1つの無機化合物がスパッタ
リングにより打ち込まれている、請求項19の印刷部材。
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