JP5796088B2 - レリーフパターンを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に樹脂積層体を熱加工して最適な印刷のためのフレキソ印刷レリーフ像印刷要素を製造する方法に関する。

フレキソ刷版は、開口領域の上方に隆起した画像要素を備えたレリーフ版である。一般的に、前記版は、若干柔らかく、印刷胴に巻き付けるのに十分な可撓性を有し、百万部を超えて印刷するのに十分な耐久性がある。そのような版は、主にそれらの耐久性、及びそれらの作製容易性により、多くの利点をプリンタに提供する。

フレキソ印刷は、一般的に大量印刷に使用される。フレキソ印刷は、紙、板紙材料、段ボール、フィルム、箔、及び積層品等の種々の基材に印刷するために採用されている。新聞や買い物袋は顕著な例である。粗い表面及び伸縮性フィルムは、フレキソ印刷の手段によってのみ経済的に印刷することができる。段ボールは、一般的に、「ライナー」と呼ばれる平らな紙又は紙状の層に隣接した、「フルート」と呼ばれる典型的にはひだ又は複数の溝を有する板紙の層である波形の媒体を含んでいる。典型的な段ボールの構造は、２つのライナー層の間に挟まれたフルート層を含む。他の実施形態は、フルート及びライナーの少なくともいずれかの複数の層を含んでいてもよい。波型の中間層は、段ボールに構造的剛直性を提供する。段ボールは、梱包材料として使用され、箱及び容器へと形成されるので、段ボールの外表面を形成するライナー層は、多くの場合パッケージの識別情報が印刷される。外側のライナー層は、多くの場合、下層のフルート層の不均一な支持に起因する僅かな窪みを有している。

段ボール基材上に印刷するときに遭遇する可能性がある問題は、「フルーティング」（「バンディング」、「ストライピング」、又は「ウォッシュボーディング」としても知られる）と呼ばれる印刷効果の発生である。フルーティングは、段ボールが組み立てられた後、段ボールの外表面上のライナーを印刷する際に発生する可能性がある。フルーティング効果は、段ボールの下層のフルート構造に対応した、明るい印刷の領域、即ち明るい濃度のバンドと交互になった、暗い印刷の領域、即ち高い濃度のバンドとして目視できる。ひだ状内部層構造の最上部がライナーの印刷表面を支持する場所に、暗い印刷が発生する。フルーティング効果は、インク付けされた領域が総面積の一部を占める明暗又は色調の値を有する印刷画像の領域だけでなく、インク被覆率がより完全である印刷画像の領域においても明らかとなり得る。このフルーティング効果は、典型的には、デジタル工程により製造されたドットの形状により、デジタルワークフロー工程を用いて製造されたフレキソ印刷要素で印刷する場合により顕著である。更に、印圧を増加させることはフルーティングを排除せず、増大した圧力が段ボール基材に損傷を与え得る。従って、段ボール基材上に印刷する場合にフルーティングを低減する他の方法が必要とされる。

フレキソ刷版の製造業者により供給される典型的なフレキソ刷版は、順に、バッキング層又は支持層、１以上の非露光光硬化性層、随意的に保護層又はスリップフィルム、及び多くの場合保護カバーシートから作られた多層品である。

支持シート又はバッキング層は、版を支持する。支持シート又はバッキング層は、紙、セルロースフィルム、プラスチック、又は金属等の透明又は不透明な材料から形成することができる。好ましい材料としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィン、及びポリアミド等の合成ポリマー材料から作られたシートが挙げられる。一般的に、最も広く使用されている支持層は、ポリエチレンテレフタレートの可撓性フィルムである。支持シートは、随意的に、より確実な光硬化性層への取付けのために接着層を含むことができる。随意的に、支持層と１以上の光硬化性層との間にハレーション防止層を設けてもよい。ハレーション防止層は、光硬化性樹脂層の非画像領域内のＵＶ光の散乱に起因するハレーションを最小限にするために使用される。

光硬化性層は、既知のフォトポリマー、モノマー、開始剤、反応性又は非反応性の希釈剤、フィラー、及び染料のいずれかを含むことができる。「光硬化性」との用語は、化学線に反応して重合、架橋、又は任意の他の硬化（ｃｕｒｉｎｇ）反応若しくは硬化（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）反応を受ける組成物を指し、その結果として、材料の未露光部分を露光（硬化）部分から選択的に分離及び除去して、硬化材料の三次元パターン、即ちレリーフパターンを形成することができる。好ましい光硬化性材料としては、エラストマー化合物、少なくとも１つの末端エチレン基を有するエチレン性不飽和化合物、及び光開始剤が挙げられる。例示的な光硬化性材料としては、それぞれの主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献１〜特許文献１５に開示されている。１を超える光硬化性層を用いてもよい。

光硬化性材料は、一般的に、少なくとも何らかの化学線波長域におけるラジカル重合によって、架橋（硬化（ｃｕｒｅ））及び硬化（ｈａｒｄｅｎ）する。本願明細書で使用される化学線は、光硬化性層を重合、架橋、又は硬化することができる放射線である。化学線としては、例えば、特にＵＶ及び紫色波長域における増幅（例えば、レーザ）光及び非増幅光が挙げられる。１つの一般的に用いられる化学線源は、水銀アークランプであるが、他の光源も当業者に一般的に知られている。

スリップフィルムは、埃からフォトポリマーを保護してその取扱容易性を高める薄層である。従来の（「アナログ」）製版工程においては、スリップフィルムは、ＵＶ光を透過する。この工程では、プリンタが刷版ブランクからカバーシートを剥離し、スリップフィルム層上にネガを配置する。次いで、ネガを介してＵＶ光によって版及びネガを大（ｆｌｏｏｄ）フラッド露光する。光に露光された領域は、硬化（ｃｕｒｅ）又は硬化（ｈａｒｄｅｎ）し、未露光領域を除去して（現像して）刷版にレリーフ像を作成する。

「デジタル」又は「直接刷版」製版工程においては、レーザは、電子データファイルに格納された画像によって導かれ、典型的には放射線不透過性材料を含むように改変されたスリップフィルムであるデジタル（即ち、レーザアブレーション可能な）マスキング層にその場ネガ（ｉｎ ｓｉｔｕ ｎｅｇａｔｉｖｅ）を作成するために使用される。レーザアブレーション可能層の部分は、次いでマスキング層を選択された波長及びパワーのレーザでレーザ放射線に暴露することによってアブレーションされる。レーザアブレーション可能層の例としては、例えば、それぞれの主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献１６〜特許文献１８に開示されている。

画像形成後、感光性印刷要素を現像して、光硬化性材料の層の未重合部分を除去し、硬化した感光性印刷要素中の架橋されたレリーフ像を露呈する。典型的な現像方法としては、様々な溶媒又は水での洗浄が挙げられ、多くの場合ブラシが用いられる。現像の他の選択肢としては、エアナイフの使用、又は熱とブロッターとの使用（即ち、熱現像）が挙げられる。熱現像は、現像の後に追加の乾燥工程を必要としないという利点を有しており、従って押圧する版からより迅速に移動する機能を提供する。

熱現像工程は、熱を利用してフォトポリマー刷版を加工することによって機能し、硬化フォトポリマーと未硬化フォトポリマーとの間の異なる融解温度が、潜像を現像するために利用される。この工程の基本的なパラメータとしては、それぞれの教示の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献１９〜特許文献２６に記載のものが知られている。これらの工程は、現像溶媒と、溶媒を除去するために必要な長時間の版乾燥時間を排除することを可能にする。これらの工程の速度及び効率は、迅速なターンアラウンドタイム及び高い生産性が重要である新聞及び他の出版物を印刷するためのフレキソ版の製造におけるそれら工程の使用を可能にする。

刷版を熱現像可能にするためには、フォトポリマーの組成物は、硬化ポリマーと未硬化ポリマーとの間の融解温度に大きな差が存在するものでなければならない。加熱されたときにフォトポリマー中に画像の作成を可能にするのは、まさにこの差である。選択された温度において、未硬化フォトポリマー（即ち、化学線と接触していないフォトポリマーの部分）は融解又は実質的な軟化の少なくともいずれかを起こし、一方で硬化フォトポリマーは固形でかつ損傷がないまま残る。よって、融解温度の差が未硬化フォトポリマーを選択的に除去することを可能にし、これによって所望の像を作成する。

次いで、未硬化のフォトポリマーは、軟化及び融解の少なくともいずれかを受け、除去することができる。殆どの場合、加熱された印刷要素は、軟化又は融解の少なくともいずれかを起こしたフォトポリマーを吸収又は除去する吸収材料と接触させられる。この除去工程は、一般的に「ブロッティング」と称される。

現像後に得られた表面は、印刷される画像を再現するレリーフパターンを有しており、典型的には、複数のレリーフドットを含む固形領域とパターン化領域とを含んでいる。レリーフ像が現像された後、レリーフ像印刷要素が印刷機に取り付けられて印刷が開始されてもよい。

ドットの形状及びレリーフの深さは、他の要因の中でも特に印刷画像の品質に影響を与える。白抜き文字（ｏｐｅｎ ｒｅｖｅｒｓｅ ｔｅｘｔ）及び陰影を維持しながら、フレキソ刷版を使用して微細なドット、線、更にはテキスト等の小さな図形要素を印刷することは、非常に困難である。画像の最も明るい領域（一般的にハイライトと呼ばれる）においては、画像の濃度は、連続階調画像の網点スクリーン表示におけるドットの総面積で表される。振幅変調（ＡＭ）スクリーニングでは、一定間隔の格子上に位置する複数の網点の非常に小さなサイズへの縮小を含み、ハイライトの濃度がドットの面積で表される。周波数変調（ＦＭ）スクリーニングでは、網点の大きさを一般的に幾らかの固定値に維持し、ランダム又は疑似ランダムに配置されたドットの数が画像の濃度を表す。いずれの場合も、適切にハイライト領域を表すためには、非常に小さなドットサイズを印刷することが必要である。

製版工程の性質上、フレキソ版上に小さなドットを維持することは、非常に困難となり得る。ＵＶ不透過マスク層を使用するデジタル製版工程においては、マスク及びＵＶ露光の組合せが、略円錐形状を有するレリーフドットを製造する。これらのドットの最小のものは、加工中に除去される傾向にあるが、これは、印刷中、これらの領域にはインクが全く転写されないことを意味する（ドットが、版及び印刷機の少なくともいずれかに「保持」されない）。或いは、印刷ドットが加工に耐えた場合は、それらは、印刷機の損傷の影響を受け易い。例えば、小さなドットは、印刷中に、折り重なり及び折り取りの少なくともいずれかを起こすことが多く、過剰のインクが転写されたりインクが全く転写されなかったりすることを引き起こす。

更に、光硬化性樹脂組成物は、典型的には、化学線に曝露されるとラジカル重合により硬化する。しかしながら、酸素は、遊離基捕捉剤として機能するので、硬化反応は、典型的には樹脂組成物中に溶解している酸素分子によって抑制される。それ故、光硬化性樹脂組成物をより迅速かつ均一に硬化させることができるように、像様露光の前に樹脂組成物から溶存酸素を除去することが望ましい。

溶存酸素を除去する様々な方法が、当該技術分野での使用のために開発されてきた。例えば、溶存酸素の除去は、溶存酸素を置換するために、露光前に、感光性樹脂版を二酸化炭素ガス又は窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気中に配置することによって達成することができる。この方法の顕著な欠点は、不便かつ煩雑であり、装置のための大きなスペースを必要とすることである。加えて、以下により詳細に説明するように、この手法が熱現像されるデジタル印刷要素において特に有効であることは見出されていない。

別の手法としては、版を化学線で予備露光（即ち、「バンプ露光」）することが挙げられる。バンプ露光中、化学線の低強度「前露光」線量が、版が化学線のより高強度の主露光線量に暴露される前に、樹脂を増感するために使用される。バンプ露光は、典型的には、版領域の全体に適用される、酸素の濃度を減少させる版の短い低線量の暴露であり、版（又は他の印刷要素）の光重合を抑制して完成した版の微細形状（即ち、ハイライトドット、微細な線、及び独立したドット等）を維持するのに役立つ。しかしながら、前増感工程は、陰影トーンが埋まることをも引き起こし、これによって画像中のハーフトーンの階調範囲を減らす可能性がある。

バンプ露光は、露光時間及び照射光強度等の溶存酸素を抑制するためだけに制限された特定の条件を必要とする。加えて、例えばその主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献２７に記載されている選択的予備露光が提案されている。

他の取組みは、その主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献２８等における、単独の、又はバンプ露光と組み合わせた特殊な版設計を含んでおり、これは、主な光開始剤によって吸収された波長から少なくとも１００ｎｍは離れた波長の化学線を吸収するために樹脂へ添加される独特の染料の使用を示唆している。その主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される特許文献２９は、少なくとも１つの水溶性ポリマーと、光重合開始剤と、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ−アルキルオキシメチルアクリルアミド、又はＮ−アルキルオキシメチルメタクリルアミドとメラミン誘導体との縮合反応生成物とを含む光重合性組成物を記載しており、発明者らによれば、これは、前露光調整の必要性を除外し、化学的及び熱的に安定な版を製造する。

しかしながら、これらの方法は全て、特に段ボール基材を印刷するために設計された場合は、優れたドット構造を有するレリーフ像印刷要素の製造においては依然として不十分である。加えて、上記の方法は全て、レリーフ像が熱現像工程に供される場合に優れたドット構造を有するレリーフ画像印刷要素を製造することは示されていない。

溶媒中で現像する場合、主な考慮事項は、溶媒が、適切な機械撹拌との組合せで未硬化フォトポリマー及び関連するバリア層を膨潤させて分散／溶解させ、製版業界に共通する汚染、表面欠陥、又は溶媒に基づく他の望まれない現象がない、欠点のない刷版を得ることができるかどうかである。

対照的に、版を熱的に現像することは、時として他の考慮事項を必要とする。デジタル版は、従来の手段によって（即ち、空気中で）露光される場合、以前は、同じ基材樹脂配合物を使用して溶媒現像工程又は熱現像工程に供されようと、互換可能であると信じられていた。アナログサーマルは、それ自体がより困難であることが示されており、多くの場合に、新規のスリップフィルムの使用、又は非常に高い溶融流動等の樹脂自体の独特の特性を必要とする。

よって、熱現像工程に供されるレリーフ像印刷要素を製造するための改良された工程が必要とされている。

様々な基材上での優れた印刷性能のために構成された印刷ドットを含む改良されたレリーフ構造を含む、改良されたレリーフ像印刷要素もまた必要とされている。

本発明は、一般的に、印刷に有益な制御された構造（平坦な頂上及び急峻なショルダー）のドットを備えた、版の品質又は印刷性能を損なうことなく熱加工が可能なデジタル版に関する。

本発明はまた、同じ露光技術を介してアナログ版を露光及び加工する手段を提供し、これは、材料の品質又は印刷性能を損なうことなく熱的に加工可能である。

欧州特許出願公開第０ ４５６ ３３６ Ａ２号明細書（Ｇｏｓｓ等） 欧州特許出願公開第０ ６４０ ８７８ Ａ１号明細書（Ｇｏｓｓ等） 英国特許第１，３６６，７６９号明細書（Ｂｅｒｒｉｅｒ等） 米国特許第５，２２３，３７５号明細書（Ｂｅｒｒｉｅｒ等） 米国特許第３，８６７，１５３号明細書（ＭａｃＬａｈａｎ） 米国特許第４，２６４，７０５号明細書（Ａｌｌｅｎ） 米国特許第４，３２３，６３６号明細書（Ｃｈｅｎ等） 米国特許第４，３２３，６３７号明細書（Ｃｈｅｎ等） 米国特許第４，３６９，２４６号明細書（Ｃｈｅｎ等） 米国特許第４，４２３，１３５号明細書（Ｃｈｅｎ等） 米国特許第３，２６５，７６５号明細書（Ｈｏｌｄｅｎ等） 米国特許第４，３２０，１８８号明細書（Ｈｅｉｎｚ等） 米国特許第４，４２７，７５９号明細書（Ｇｒｕｅｔｚｍａｃｈｅｒ等） 米国特許第４，６２２，０８８号明細書（Ｍｉｎ） 米国特許第５，１３５，８２７号明細書（Ｂｏｈｍ等） 米国特許第５，９２５，５００号明細書（Ｙａｎｇ等） 米国特許第５，２６２，２７５号明細書（Ｆａｎ） 米国特許第６，２３８，８３７号明細書（Ｆａｎ） 米国特許第７，１２２，２９５号明細書 米国特許第６，７７３，８５９号明細書 米国特許第５，２７９，６９７号明細書 米国特許第５，１７５，０７２号明細書 米国特許第３，２６４，１０３号明細書 国際公開第ＷＯ ０１／８８６１５号 国際公開第ＷＯ ０１／１８６０４号 欧州特許出願公開第１ ２３９ ３２９号明細書 米国特許出願公開第２００９／００４３１３８号明細書（Ｒｏｂｅｒｔｓ等） 米国特許第５，３３０，８８２号明細書（Ｋａｗａｇｕｃｈｉ） 米国特許第４，５４０，６４９号明細書（Ｓａｋｕｒａｉ）

本発明の目的は、デジタルレリーフ像印刷要素を熱的に現像する改良された方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、アナログレリーフ像印刷要素を熱的に現像する改良された方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、平坦な頂上及び急峻なショルダーを有する印刷ドットを製造するレリーフ像印刷版を熱的に現像する改良された方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、段ボール基材上に印刷する場合に良好な結果を提供する、レリーフ像印刷要素を画像形成及び現像する方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、段ボール基材上に印刷する場合に印刷フルーティングを減少させるレリーフ像印刷版を製造することにある。

本発明の別の目的は、印刷表面、エッジ解像度、ショルダー角、深度、及びドットの高さの観点で優れたドット構造を有する印刷ドットを含むレリーフ像印刷要素を作成することにある。

本発明の別の目的は、印刷フルーティングに対して高い耐性を有するドット形状及び構造を印刷要素上に提供することにある。

本発明の更に別の目的は、レリーフ像印刷要素の印刷表面の表面粗さを制御することにある。

本発明者らは、熱的手段によって加工された版の特徴は、ドットの固形領域及び頂上だけでなく、版の床面のより高い表面粗さであることを発見した。これは、「ブロッティング」は熱加工中の全てのフォトポリマーを除去することができないという事実によるものである。レリーフ要素及び版の床面の両方には、版上に残されたいくらかの少量の残存ポリマーが常に存在する。ブロッター材料のテクスチャは、典型的には、この残存フォトポリマーに転写される。版の床面領域においては、この特徴的なパターンは外見上の効果のみしか有さない。しかしながら、レリーフ要素上では、このテクスチャは問題となる可能性がある。テクスチャの粗さが過剰である場合は、印刷される表面にパターンを実際に転写することによって印刷品質に影響を及ぼし兼ねず、多くの場合にモットリング又はピンホールと言われる質的な印刷欠陥、及び減少した固形インク密度（ＳＩＤ）の量的な印刷欠陥をもたらす。これらの欠陥は、一般的に、過剰な粗さの版から作られた印刷物品の品質を低下させ、色の鮮やかさを低減させ、一貫した色の再現の実現を困難にする。

ある程度の版の表面粗さは、印刷性能に有益となり得るが、過剰な表面粗さは、上述の負の効果を有し得る。「過剰な」版の表面粗さの定義は、印刷される基材、インク特性、及び各画像上で使用されるインクの量を含む多くの要因によって変化する。一般的に、本発明者は、２０００ｎｍ未満の版の表面粗さ（Ｒａ）が、良好かつ均一な固形インク被覆率を実現するのに必要であり、１２００ｎｍ未満の版の表面粗さが好ましく、８００ｎｍ未満の版の表面粗さが最も好ましいことを見出した。

これらの目的のために、好ましい実施形態において、本発明は、一般的に光硬化性印刷ブランクを熱現像し、複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、前記光硬化性印刷ブランクは、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層と、前記少なくとも１つの光硬化性層上に配置されたレーザアブレーション可能マスク層とを含み、
ａ）前記レーザアブレーション可能マスク層を選択的にアブレーションすることによって前記少なくとも１つの光硬化性層を画像形成して前記少なくとも１つの光硬化性層の表面に像を作成する工程と、
ｂ）前記レーザアブレーションされたマスク層の上部に酸素バリア膜を積層する工程と、
ｃ）前記印刷ブランクを、前記酸素バリア膜及びマスク層を通して１つ以上の化学線源を介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層の部分を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記マスク層によって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによってレリーフパターンを作成する工程と、
ｄ）前記酸素バリア膜を前記レーザアブレーションされたマスク層の上部から除去する工程と、
ｅ）前記印刷ブランクを熱現像して前記レーザアブレーションされたマスク層及び前記光硬化性層の未硬化部分を除去してレリーフパターンを露呈する工程と、
を含み、露光工程中の酸素バリア膜の存在が、所望の特性を有する印刷ドットを製造する方法に関する。

別の好ましい実施形態において、本発明は、一般的に光硬化性印刷ブランクを熱現像し、複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、前記光硬化性印刷ブランクは、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層を含み、

ａ）前記光硬化性層の上部に酸素バリア膜を積層する工程と、
ｂ）前記酸素バリア膜の上部に所望のレリーフ像のネガを配置する工程と、
ｃ）前記印刷ブランクを、前記酸素バリア膜及びネガを介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記ネガによって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによって所望のレリーフ像を作成する工程と、
ｄ）前記酸素バリア膜及び前記ネガを前記少なくとも１つの光硬化性層の上部から除去する工程と、
ｅ）前記印刷ブランクを熱現像して光硬化性層の未硬化部分を除去して所望のレリーフ像を露呈する工程と、
を含み、前記露光工程中の前記酸素バリア膜の存在が、所望の特性を有する複数の印刷ドットをもたらす方法に関する。

ネガはまた、酸素バリアそのものとして機能することができる。この場合は、次いでネガが前記少なくとも１つの光硬化性層に積層される必要があり、別の酸素バリア膜は必要とされない。この場合は、放射線不透過性材料がネガとしても機能することができるように、放射線不透過性材料を酸素バリア上にインクジェット法で噴出することによって所望の画像を作成することができる。

本発明をより理解するために、以下添付の図面と関連した以下の説明を参照する。
図１は、様々な技術を介して露光及び加工されたデジタル版の表面粗さの値のグラフを示す。 図２Ａは、従来の熱現像工程について、５％、２０％及び５０％の熱加工された版ドットの比較を示す。 図２Ｂは、従来の積層熱現像工程について、５％、２０％及び５０％の熱加工された版ドットの比較を示す。 図２Ｃは、従来の窒素暴露熱現像工程について、５％、２０％及び５０％の熱加工された版ドットの比較を示す。 図３Ａは、従来の熱現像工程について、熱加工された版の線及び反転部の比較を示す。 図３Ｂは、従来の積層熱現像工程について、熱加工された版の線及び反転部の比較を示す。 図３Ｃは、従来の窒素暴露熱現像工程について、熱加工された版の線及び反転部の比較を示す。 図４Ａは、従来の熱現像工程について、熱加工された版からのテキストの比較を示す。 図４Ｂは、従来の積層熱現像工程について、熱加工された版からのテキストの比較を示す。 図４Ｃは、従来の窒素暴露熱現像工程について、熱加工された版からのテキストの比較を示す。 図５Ａは、従来の熱現像工程について、熱加工された版からの印刷品質の比較を示す。 図５Ｂは、従来の積層熱現像工程について、熱加工された版からの印刷品質の比較を示す。 図５Ｃは、従来の窒素暴露熱現像工程について、熱加工された版からの印刷品質の比較を示す。 図６は、本発明の積層熱現像工程を使用するアナログ版上に実現したクリーンアウトの図を示す。 図７は、フレキソ印刷に最適なドットの作成に関連した４つのドット形状の測定の概略図を示す。 図８は、ドットのショルダー角θの測定を示す。 図９は、レリーフ像の諸定義を示す。 図１０は、ドットの印刷表面の平坦性を特徴付ける手段を示しており、ｐは、ドットの頂上の直径であり、ｒ_１は、ドットの表面の曲率半径である。 図１１は、フレキソドット及びそのエッジを示しており、ｐは、ドットの頂上の直径である。これは、エッジ鮮明度ｒ_ｅ：ｐの特徴付けに使用され、ｒ_ｅは、ドットのショルダーと頂上との交点における曲率半径である。

本発明者らは、印刷ドットの形状及び構造は、それが印刷を行う方法に大きな影響を与えることを見出した。これは、デジタルレリーフ像印刷要素において特にそうである。本発明者らはまた、平坦な頂上及び急峻なショルダーを有するレリーフ印刷ドットを含むレリーフ表面を提供するために、熱現像工程を使用する場合には対処しなければならない特別な考慮事項が存在することを特定した。

本発明者らは、版の露光中の酸素の阻害の影響を低減すると同時に高品質の熱加工された刷版を製造するのに必要な物理的性質を維持するという利点があることを発見した。

本発明は、一般的にアナログ方式を介して画像形成可能な、アブレーションされたデジタル版又は被覆されていない版の表面上へのバリア膜の積層に関する。後続の版が次いで熱加工されて未硬化のフォトポリマーを除去し、これによってレリーフ印刷版を製造する。前記膜の機能は、刷版上に形成されるドットの形状を変更することを可能にする酸素バリアとしての機能を果たすことである。このバリア層の使用の結果は、以下が生じるような硬化機構の有利な制御である。

１）酸素の阻害の抑制効果を伴わずにドットが形成され、平坦な頂上及び急峻なショルダー角をもたらす。
２）硬化速度は、最適な反転部の深度が維持されて角度が過度に広がらないように制御される。
３）得られた膜の積層体は、熱加工中の過剰な表面粗さの生成を最小限に抑える。
４）膜は加工前に除去されるので、得られた膜は、既存のアナログ版の構造よりも効率的なアナログ印刷形状の熱加工を可能にする。

本発明は、酸素バリアとしての積層膜の上記の利点を利用するとともに、それらの利点を、積層された熱加工された版が、一般的な熱加工された版だけでなく、不活性ガス媒体中に暴露された版よりも、印刷研究においてより優れた性能を示し、減少したドットゲイン、並びにより欠陥のない固形及び裏刷を示すという驚くべき発見と組み合わせている。

好ましい実施形態において、本発明は、一般的に光硬化性印刷ブランクを熱現像し、複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、前記光硬化性印刷ブランクは、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層と、前記少なくとも１つの光硬化性層上に配置されたレーザアブレーション可能マスク層とを含み、
ａ）前記レーザアブレーション可能マスク層を選択的にアブレーションすることによって前記少なくとも１つの光硬化性層を画像形成して前記少なくとも１つの光硬化性層の表面に像を作成する工程と、
ｂ）前記レーザアブレーションされたマスク層の上部に酸素バリア膜を積層する工程と、
ｃ）前記少なくとも１つの光硬化性層を、前記酸素バリア膜及びマスク層を通して１つ以上の化学線源を介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層の部分を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記マスク層によって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによってレリーフパターンを作成する工程と、
ｄ）前記酸素バリア膜を前記レーザアブレーションされたマスク層の上部から除去する工程と、
ｅ）前記印刷ブランクを熱現像して前記レーザアブレーションされたマスク層及び前記光硬化性層の未硬化部分を除去してレリーフパターンを露呈する工程と、
を含み、

前記酸素バリア膜の存在が、所望の幾何学的パラメータを有する印刷ドットを製造する方法に関する。

印刷ドットの所望の幾何学的パラメータは、典型的には、急峻なショルダー角、ドット表面の平坦性、ドット間のレリーフの十分な深度、及びドットの頂上がドットのショルダーへと移行する点におけるエッジの鮮明度、低い表面粗さ、及びこれらの組合せの１以上である。本願明細書に記載の方法を利用することによって、印刷を最適化するために、印刷ドットの得られる形状を操作することができる。

本発明者らは、図７に示すように、特定の幾何学的特性の一式が、優れた印刷性能を生むフレキソドット形状を定義することを見出した。これらの幾何学的パラメータとしては、以下に限定されないが、（１）ドット表面の平坦性、（２）ドットのショルダー角、（３）ドット間のレリーフの深度、及び（４）ドットの頂上がドットのショルダーへと移行する点におけるエッジの鮮明度が挙げられる。これらの幾何学的パラメータは、それぞれの主題の全体が参照することにより本願明細書中に援用される関連する米国特許出願第１２／５７１，５２３号（Ｒｅｃｃｈｉａ）及び米国特許出願第１２／６６０，４５１号（Ｒｅｃｃｈｉａ等）により詳細に記載されている。しかしながら、熱現像工程において製造された印刷ドットの印刷品質の最適化におけるこれらの幾何学的パラメータの特定の用途は、以前には検討されていない。

第一に、ドットのショルダーの角度は、印刷性能の良好な予測因子であることが見出された。ドットのショルダーは、図８に示すように、ドットの頂上と側面とによって形成される角度θとして定義される。極端な場合、垂直な円柱は、９０°のショルダー角を有するであろうが、実際には、殆どのフレキソドットは、９０°よりも著しく小さな角度、多くの場合約４５°のショルダー角を有する。

ショルダー角は、更にドットの大きさに応じて変動し得る。例えば、１％〜１５％の範囲の小さなドットは、大きなショルダー角を有し得るが、例えば約１５％を超えるより大きなドットは、より小さなショルダー角を示し得る。全てのドットが可能な限り最大のショルダー角を有することが望ましい。一実施形態では、所望の特性は、急峻なショルダー角を含み、複数のドットの各々のショルダー角は、全体的なショルダー角が約５０°よりも大きく、好ましくは約７０°よりも大きいようなものである。

ショルダー角には、ドット安定性及び印圧感度という２つの競合する幾何学的制約がある。大きなショルダー角は、印圧感度を最小化して印刷における機能窓が最も広くなるが、ドットの安定性及び耐久性を犠牲にする。対照的に、より小さなショルダー角は、ドットの安定性を改善するが、印刷における印圧に対するドットの感度を高める。本明細書で使用されるドットのショルダー角とは、ドットの頂上に接する水平線と隣接するドットの側壁を表す線との交点により形成される角度を意味する。

別の実施形態では、所望の特性は、ドット表面の平坦性を含む。図１０に示すように、ドットの頂上の平坦性は、ドットの上面の曲率半径ｒ_ｔとして測定することができる。好ましくは、ドットの頂上の曲率半径が光硬化性材料の少なくとも１層の総厚みを超える場合、より好ましくは、光硬化性材料の少なくとも１層の厚みの２倍である場合、最も好ましくは、フォトポリマー層の総厚みの３倍を超える場合、ドットの頂上は平坦性を有する。平坦なドット表面が、階調範囲を通して好ましい。ハイライトの範囲（即ち、０％〜１０％の階調）のドットでも、最も好ましいのは平坦なドット表面である。

更に別の実施形態では、印刷ドットの所望の特性は低い表面粗さであり、複数のレリーフ印刷ドットの頂上の表面粗さは、約２０００ｎｍ未満であり、好ましくは約１２５０ｎｍ未満であり、最も好ましくは８００ｎｍ未満である。

別の実施形態では、印刷ドットの所望の特性は、ドット間のレリーフの十分な深度であり、印刷要素のドットレリーフは、全体的な版レリーフの約９％よりも大きく、好ましくは全体的な版レリーフの約１２％よりも大きい。図９に示すように、版レリーフは、版の床面と固形レリーフ表面の頂上との間の距離として表される。例えば、０．１２５インチの厚みの版は、典型的には０．０４０インチのレリーフを有するように作成される。しかしながら、版レリーフは、典型的には階調パッチのドット間のレリーフ（即ち、「ドットレリーフ」）よりも遙かに大きく、これは階調領域におけるドットの近接した間隔の結果である。階調領域におけるドット間の低いレリーフは、ドットが構造的に良好に支持されてはいるが、印刷中に版上でのインクの蓄積として問題を引き起こしかねず、最終的にはドット間の領域を埋めてドットの架橋又は汚れた印刷を引き起こすことを意味する。本発明者らは、より深いドットレリーフがこの問題を著しく軽減することができ、多くの場合「クリーナー印刷」と呼ばれる性能である操作者の干渉が少なくより長い印刷運転に繋がることを見出した。

別の実施形態では、所望の特性は、ドットの頂上がドットのショルダーへと移行する点におけるエッジの鮮明度である。一般的に、ドットのエッジが鮮明であり定義されていることが好ましい。これらの明確に定義されたドットのエッジが、ドットの「支持」部から「印刷」部をより良好に分離させ、印刷中にドットと基材とが接触する面積をより一定にすることを可能にする。エッジ鮮明度は、図１１に示すように、（ドットのショルダーと頂上との交点における）曲率半径ｒ_ｅの、ドットの頂上、即ち印刷表面の幅ｐに対する比として定義することができる。真円状の先端を有するドットでは、一般的に理解される意味におけるエッジが実際には存在せず、ｒ_ｅ：ｐの比が５０％に近づき得るため、正確な印刷表面を画定することが困難である。対照的に、鮮明なエッジのドットは、非常に小さな値のｒ_ｅを有し、ｒ_ｅ：ｐはゼロに近づく。実際には、ｒ_ｅ：ｐは５％未満が好ましく、ｒ_ｅ：ｐは２％未満が最も好ましい。

広範囲の材料が、バリア膜層として機能することができる。効果的なバリア層の製造において発明者らが同定した３つの性質としては、光透過性、薄い厚み、及び酸素輸送の阻害が挙げられる。酸素輸送の阻害は、低酸素拡散係数の点で測定される。知られているように、酸素バリア膜の酸素拡散係数は、典型的には約６．９×１０^−９ｍ^２／秒未満であり、より好ましくは約６．９×１０^−１０ｍ^２／秒未満であり、最も好ましくは約６．９×１０^−１１ｍ^２／秒未満である。

熱処理のためには、最も好ましい酸素バリア膜は、光散乱を最小限にする透明フィルムである。バリア膜層としての使用に好適な材料の例としては、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルピロリドン、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、両性共重合体、酢酸酪酸セルロース、アルキルセルロース、ブチラール、環状ゴム、及びこれらの１以上の組合せが挙げられる。加えて、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル及び類似の透明フィルム等のフィルムもまた、バリア膜として十分に機能することができる。好ましい一実施形態では、バリア膜層としては、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。１つの特に好ましいバリア膜は、富士フイルムから入手可能なＦｕｊｉ（登録商標） Ｆｉｎａｌ Ｐｒｏｏｆ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｓｈｅｅｔ ｍｅｍｂｒａｎｅである。

バリア膜は、可能な限り薄くして、膜、及び膜／フォトポリマー版の組合せの取扱いの構造的な要求と一致するべきである。バリア膜は、約１μｍ〜１００μｍの厚みが好ましく、約１μｍ〜約２μｍの厚みが最も好ましい。

バリア膜は、膜が感光性印刷ブランクを露光するのに使用される化学線を有害に吸収したり屈折したりしないように、十分な光透過性を有する必要がある。そのため、バリア膜は、少なくとも５０％、最も好ましくは少なくとも７５％の光透過性を有することが好ましい。

バリア膜は、化学線への露光中に酸素の光硬化性層への拡散を効果的に制限できるように、酸素の拡散に対しては十分に不浸透性である必要がある。本発明者らは、上述の厚みの上述のバリア膜の材料が、本願明細書に記載したように使用される場合に酸素の光硬化性層への拡散を大きく制限することを特定した。

本発明の別の実施形態では、バリア膜としては、１００ｎｍ未満の粗さを有する滑らかなナノテクノロジーフィルムが挙げられる。この実施形態では、刷版の平均表面粗さを約１００ｎｍ未満に制御することができる。

バリア層は、典型的な積層工程における圧力及び熱の少なくともいずれかを用いて刷版の表面に積層されてもよい。

好適な熱現像工程は、一般的に当業者に周知である。一実施形態では、熱現像工程は、

ａ）印刷要素の画像形成がされ露光された表面上の非架橋ポリマーを、前記画像形成がされ露光された表面を、光硬化性材料の少なくとも１層の非架橋部分が４０℃〜２００℃の間の温度に加熱されたときにそれを吸収可能な吸収層と接触させることによって、軟化させる工程と、
ｂ）前記光硬化性材料の少なくとも１層を４０℃〜２００℃の間の温度に加熱して、前記吸収層と接触した前記少なくとも１層の光硬化性材料の非架橋部分を、前記吸収層によって吸収させる工程と、
ｃ）前記光硬化性材料の少なくとも１層の非架橋部分を含む前記吸収層を除去し、これによってレリーフパターンが露呈される工程と、
を含む。

加えて、バリア層の手法は、バリア層が非赤外ＵＶ吸収スリップフィルム層を含むフォトポリマー樹脂に積層されたアナログ構造においても使用することができる。ネガが次いでバリア層上に配置され、一般的なアナログ製版の慣行によって製版が行われる。図６は、この方法を用いて実現されたクリーンアウトを示している。

より具体的には、別の好ましい実施形態において、本発明は、一般的に光硬化性印刷ブランクを熱現像して複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、該光硬化性印刷ブランクが、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層を含み、

ａ）前記光硬化性層の上部に酸素バリア膜を積層する工程と、
ｂ）前記酸素バリア膜の上部に所望のレリーフ像のネガを配置する工程と、
ｃ）前記少なくとも１つの光硬化性層を、前記酸素バリア膜及びネガを介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記ネガによって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによって所望のレリーフ像を作成する工程と、
ｄ）前記酸素バリア膜及び前記ネガを前記少なくとも１つの光硬化性層の上部から除去する工程と、
ｅ）前記印刷ブランクを熱現像して光硬化性層の未硬化部分を除去して所望のレリーフ像を露呈する工程と、
を含み、前記酸素バリア膜の存在が、所望の特性を有する複数の印刷ドットをもたらす方法に関する。ネガはまた、酸素バリアそのものとして機能することができる。この場合は、次いでネガが前記少なくとも１つの光硬化性層に積層される必要があり、別の酸素バリア膜は必要とされない。この場合は、放射線不透過性材料がネガとしても機能することができるように、放射線不透過性材料を酸素バリア上にインクジェット法で噴出することによって所望の画像を作成することができる。

この目的のために、好ましい実施形態において、本発明は、一般的に光硬化性印刷ブランクを熱現像し、複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、前記光硬化性印刷ブランクは、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層を含み、

ａ）光硬化性材料の前記少なくとも１層の上部に所望のレリーフ像のネガを積層する工程と、
ｂ）前記印刷ブランクを、前記ネガを介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記ネガによって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによって所望のレリーフ像を作成する工程と、
ｃ）前記ネガを前記光硬化性層の少なくとも１層の上部から除去する工程と、
ｄ）前記印刷ブランクを熱現像して光硬化性層の未硬化部分を除去して所望のレリーフ像を露呈する工程と、
を含み、前記ネガが、形成されるレリーフドットの形状を変更することを可能にする酸素バリアとしての機能を果たす。

図１は、示された手段により露光及び加工されたデジタル版の表面粗さの値のグラフを示す。図１から分かるように、加工の種類に応じて数値が変化し、熱加工が典型的にはより高い表面粗さの値を与える。実際には、製品に応じて、膜の積層は、更に溶媒加工された材料についての表面粗さを低減することができる。驚くべきことに、窒素によって提供される無酸素環境は、高温下における不織媒体のポリマー表面への印圧から生じる粗面化／エンボス効果に耐えるレベルには表面硬化を改善しない。実際には、版が不活性ガス下に暴露され次いで熱加工されたときに、粗さが著しく増加する。

図２Ａ〜図２Ｃに示すものは、熱現像された版のドット及び反転部である。図２Ｃに示す窒素に暴露されたプレートと比較して、図２Ｂに示す積層加工された版の反転部は、明らかに深く、ドットの角度はより急峻であり、表面は窒素に暴露された版におけるものよりも滑らかである。

表１は、１０ミルの反転部、１５ミルの反転部、及び３０ミルの反転部についての、積層技術及び不活性ガス技術を経て熱加工された版材料の反転部の深度を示す。

積層技術及び不活性ガス技術を経て熱加工した版材料の反転部の深度

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すものは、従来の熱現像工程、積層熱現像工程、及び窒素暴露熱現像工程についての、熱加工された版の線及び反転部の比較であり、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すものは、従来の熱現像工程、積層熱現像工程、及び窒素暴露熱現像工程についての、熱加工された版からのテキストの比較である。

得られるクリーンアウトもまた、最終的な印刷性能に影響を与える。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すものは、従来の熱による版、積層熱による版、及び窒素熱による版の比較であり、テキストの鮮明度及び明瞭さにおける明らかな違いを示している。

最後に、一度版が熱現像に供されたら、レリーフ像印刷要素が印刷機の印刷胴に装着されて印刷が開始される。

よって、本願明細書に記載のレリーフ像印刷要素を作成する方法は、最適な印刷性能のために構成された、印刷されるレリーフドットを含むレリーフパターンを有するレリーフ像印刷要素を製造することが分かる。加えて、本願明細書に記載の積層方法により、所望の結果を生むために得られるレリーフ像におけるレリーフドットの最適化された幾何学的特性を有する、デジタル及びアナログ両方の熱現像された版を作成することが可能である。

Claims (23)

1. 光硬化性印刷ブランクを熱現像し、複数のレリーフドットを含むレリーフパターンを製造する方法であって、前記光硬化性印刷ブランクは、その上に配置された少なくとも１つの光硬化性層を有するバッキング層と、前記少なくとも１つの光硬化性層上に配置されたレーザアブレーション可能マスク層とを含み、
   ａ）前記レーザアブレーション可能マスク層を選択的にアブレーションすることによって前記少なくとも１つの光硬化性層を画像形成して前記少なくとも１つの光硬化性層の表面に像を作成する工程と、
   ｂ）前記レーザアブレーションされたマスク層の上部に酸素バリア膜を積層する工程と、
   ｃ）前記印刷ブランクを、前記酸素バリア膜及びマスク層を通して１つ以上の化学線源を介して化学線に露光して前記少なくとも１つの光硬化性層の部分を選択的に架橋及び硬化させる工程であって、前記少なくとも１つの光硬化性層が、前記マスク層によって被覆されていない部分において架橋及び硬化され、これによってレリーフパターンを作成する工程と、
   ｄ）前記酸素バリア膜を前記レーザアブレーションされたマスク層の上部から除去する工程と、
   ｅ）前記印刷要素を熱現像して前記レーザアブレーションされたマスク層及び前記光硬化性層の未硬化部分を除去してレリーフパターンを露呈する工程と、
   を含む方法。
2. 印刷ドットが次のａ）からｅ）のうちの１種以上の特性を有する請求項１に記載の方法：
   ａ）複数のドットの各々のショルダー角において全体的なショルダー角が５０°よりも大きい急峻なショルダー角を有する、
   ｂ）ドットの上面の曲率半径ｒ_ｔが光硬化性材料の少なくとも１層の総厚みよりも大きいというドット表面の平坦性を有する、
   ｃ）ドットレリーフが、全体的な版レリーフの９％よりも大きいドット間のレリーフの十分な深度を有する、
   ｄ）ドットの頂上からドットのショルダーへと移行する点におけるエッジの鮮明度において、ｒ_ｅ：ｐの比が５％未満である、及び、
   ｅ）複数のレリーフドットの頂上の表面粗さが１２５０ｎｍ未満である低い表面粗さを有する。
3. 少なくとも１種の特性が、急峻なショルダー角を含む請求項２に記載の方法。
4. 複数のドットの各々のショルダー角が、全体的なショルダー角が７０°よりも大きい請求項３に記載の方法。
5. 少なくとも１種の特性が、ドット表面の平坦性を含む請求項２に記載の方法。
6. 少なくとも１種の特性が、低い表面粗さを含む請求項２に記載の方法。
7. 複数のレリーフ印刷ドットの頂上の表面粗さが８００ｎｍ未満である請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１種の特性が、ドット間のレリーフの十分な深度を含む請求項２に記載の方法。
9. 印刷要素のドットレリーフが、全体的な版レリーフの１２％よりも大きい請求項８に記載の方法。
10. 少なくとも１種の特性が、ドットのエッジの鮮明度を含む請求項２に記載の方法。
11. ｒ_ｅ：ｐの比が２％未満である請求項１０に記載の方法。
12. 酸素バリア膜が、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルピロリドン、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、両性共重合体、酢酸酪酸セルロース、アルキルセルロース、ブチラール、環状ゴム、及びこれらの１以上の組合せからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
13. 酸素バリア膜が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル及びこれらの１以上の組合せからなる群から選択される透明フィルムを含む請求項１に記載の方法。
14. 酸素バリア膜が、ポリプロピレンフィルム又はポリエチレンテレフタレートフィルムを含む請求項１３に記載の方法。
15. 酸素バリア膜が、１μｍ〜１００μｍの厚みを有する請求項１に記載の方法。
16. 酸素バリア膜が、１μｍ〜２０μｍの厚みを有する請求項１５に記載の方法。
17. 酸素バリア膜が、少なくとも５０％の光透過性を有する請求項１に記載の方法。
18. 酸素バリア膜が、少なくとも７５％の光透過性を有する請求項１７に記載の方法。
19. 酸素バリア膜が、６．９×１０^−９ｍ^２／秒未満の酸素拡散係数を有する請求項１に記載の方法。
20. 酸素バリア膜が、６．９×１０^−１０ｍ^２／秒未満の酸素拡散係数を有する請求項１９に記載の方法。
21. 酸素バリア膜が、６．９×１０^−１１ｍ^２／秒未満の酸素拡散係数を有する請求項２０に記載の方法。
22. 印刷ブランクを熱現像する工程が、
    ａ）印刷ブランクの画像形成がされ露光された表面上の非架橋ポリマーを、前記画像形成がされ露光された表面を、それが４０℃〜２００℃の間の温度に加熱されたときに光硬化性材料の少なくとも１層の非架橋部分を吸収可能な吸収層と接触させることによって、軟化させる工程と、
    ｂ）前記光硬化性材料の少なくとも１層を４０℃〜２００℃の間の温度に加熱して、前記吸収層と接触した前記少なくとも１層の光硬化性材料の非架橋部分を、前記吸収層によって吸収させる工程と、
    ｃ）前記光硬化性材料の少なくとも１層の非架橋部分を含む前記吸収層を除去し、これによってレリーフパターンが露呈される工程と、
    を含む請求項１に記載の方法。
23. 印刷ブランクが、不活性環境において画像形成されない請求項１に記載の方法。