TWI420260B - 改善柔性印刷板印刷性能之方法 - Google Patents

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Description

改善柔性印刷板印刷性能之方法
本發明申請書為2009年10月1日遞件申請之美國申請案12/571,523號之部分接續申請案，該案之全文以引用的方式併入本文。
本發明主要係關於其上具有改良凸紋結構之凸紋圖像柔性印刷元件(a relief image flexographic printing element)之製備方法，該種改良凸紋結構包括複數個為了最適印刷而配置之凸紋圓點。
柔性印刷(flexography)是一般用於大量運轉之印刷方法。柔性印刷可用來印刷在許多種基材上，例如紙張、紙板原料、瓦楞紙板、薄膜、箔、積層。報紙及雜貨袋為主要的例子。粗糙表面及伸縮薄膜只能夠藉由柔性印刷來便宜的印刷。柔性印刷板為具有在開放區域上方突起之影像元件的凸紋印刷板。一般而言，這種板有些柔軟，並且具有足夠的可撓性來包圍印刷滾筒，並且足以耐用百萬次的複製。此類板子可對印刷機提供許多優點，主要是基於其耐用性及其易於製作。
瓦楞紙板一般會包括波紋狀的介質，其通常是一層打褶襇或是多溝槽式的紙板(稱為“瓦楞芯紙(flute)”)鄰接於平坦紙張或是類似紙張的薄層(稱為“裱面紙(liner)”)。典型的瓦楞紙板結構包括一層瓦楞芯紙夾在兩層裱面紙之間。其它實施實例可包括多層瓦楞芯紙和/或裱面紙。波浪狀的內層可提供瓦楞紙板結構的剛性。由於瓦楞紙板被用於包裝並且製成箱子和容器，因此形成瓦楞紙板外表面的裱面紙層經常會印上包裝所需的辨別資訊。外部的裱面紙層通常會因為下方的瓦楞芯紙層的不均勻支撐而輕微的凹痕。
當在瓦楞紙板的基材上印刷時，會面臨到的問題是被稱為“波浪紋(fluting)”(其亦稱為“條紋狀”或“條狀”或“洗衣板狀”)的印刷效果。當在瓦楞紙板的外表面上印刷裱面紙時，在瓦楞紙板組裝之後可能會發生波浪紋。這種波浪效果可由深色印刷區域(亦即，較高密度的條帶)與淡色印刷區域(亦即，相當於瓦楞紙板下方波浪狀結構的較低密度之條帶)。較深色的印刷係發生在支撐裱面紙之印刷表面之褶襇內層結構的最上層部分。在印有油墨區域係代表所有區域一部分之具有色調或色彩值的印刷影像區域中，以及在油墨覆蓋更完全的印刷影像區域中，波浪效果會相當明顯。當以利用數位工作流程方法所產生的柔板印刷元件來印刷時，這種波浪紋的效果通常會更為明顯。此外，增加印刷壓力不會消除條狀現象，並且增加的壓力可能會對瓦楞紙板基材造成破壞。因此，當在瓦楞紙板基材上印刷時，需要其它方法來降低條狀或波浪狀現象。
製造商所提供之典型柔性印刷板是一種多層式的物品，其是由背襯(或支撐層)、一或多個未曝光的光可硬化層、選擇性的保護層或隔離膜(slip film)、及通常一層保護的覆蓋片，依序製成。
支撐片或背襯層係用來支撐印刷板。支撐片或背襯層可以由透明或不透明的材料形成，如紙張、纖維素膜、塑膠或金屬。較佳的材料包括由合成聚合物材料(如聚酯、聚苯乙烯、聚烯烴、聚醯胺等)所構成之薄片。最廣泛使用的支撐層為聚對酞酸乙二酯的可撓性薄膜。這種支撐片可以選擇性地包含黏著層，以更能確保其對光可硬化層的黏附。也可以在支撐層和一或多個光可硬化層之間提供消暈層(antihalation layer)。消暈層係用來使光可硬化樹脂層非影像區域內的UV光散射所造成的暈光作用降至最低。
光可硬化層可包括任何一種已知的光聚合物、單體、起始劑、反應性或非反應性稀釋劑、填料及染料。“光可硬化”乙詞係指回應光化輻射而進行聚合、交聯或任何其它熟化或硬化反應之組成物，而使得材料未經曝光的部分可以選擇性的分離並且由已曝光(硬化)的部分移除，而形成硬化材料的三維或立體圖案。較佳之光可硬化材料包括彈性體化合物、具有至少一個乙烯端基之乙烯不飽和化合物、及光起始劑。光可硬化材料的實例曾揭露於Goss等人之歐洲專利申請書0 456 336 A2及0 640 878 A1號、Berrier等人之英國專利1,366,769號、美國專利5,223,375號、MacLahan之美國專利3,867,153號、Allen之美國專利4,264,705號、Chen等人之美國專利4,323,636、4,323,637、4,369,246及4,423,135號、Holden等人之美國專利3,265,765號、Heinz等人之美國專利4,320,188號、Gruetzmacher等人之美國專利4,427,759號、Min之美國專利4,622,088號及Bohm等人之美國專利5,135,827號中，每一篇主題內容之全文以引用的方式併入本文。可以使用超過一個光可硬化層。
光可硬化材料一般係經由在至少部分光化波長範圍內的自由基聚合反應來進行交聯(熟化)及硬化。在本文中，光化輻射是能夠在光可硬化層材料的曝光部分中進行化學改變之輻射作用。光化輻射包括，例如，放大(例如雷射)及非放大的光線，特別是在UV及紫外線波長區域內。一種常用的光化輻射源為汞弧燈，雖然習於本技術領域者一般也知道其它的光源。
隔離膜是一種薄層，其可使得光聚合物不受灰塵所害，並且提高其處理的容易性。在傳統的(類比式)製板方法中，隔離膜對UV光是透明的。在此方法中，印表機將覆蓋片從印刷胚板上脫除，並且在隔離膜層的頂端放置負片。接著以UV光透過負片的方式使印刷板及負片接受整片曝光(flood-exposure)。曝露在光線下的區域熟化或是硬化，並且未曝光區域被移除(顯影)而在印刷板上產生凸紋圖像。取代隔離膜，也可以使用消光層來改善處理印刷板的容易性。消光層一般係包含懸浮在水性黏合劑溶液中的微細顆粒(二氧化矽或類似物質)。消光層被塗布在光聚合物層之上，並且接著予以空氣乾燥。接著將負片置放在消光層之上，以進行後續光可硬化層的UV-整片曝光。
在“數位”製板或”直接製板”的方法中，藉由儲存在電子資料夾中的影像來引導雷射，並且在數位光罩(亦即雷射剝蝕)層中用來產生原位負片，該層一般為已被改質之隔離膜，其包括不透輻射之材料。雷射剝蝕層的部分係藉由將光罩層曝露在所選擇波長及雷射功率之雷射輻射之下而予以剝蝕。雷射剝蝕層的實例曾揭露於，例如，Yang等人之美國專利5,925,500號及Fan之美國專利5,262,275及6,238,837號中，每一篇主題內容之全文以引用的方式併入本文。
在成像之後，將感光印刷元件顯影，以去除光可硬化材料層未聚合的部分，並且揭露出已硬化之感光印刷元件中的交聯凸紋圖像。顯影的典型方法包括以各種不同的溶劑或水沖洗，通常會伴隨著使用刷子。其它用來顯影的可能性係包括使用氣刀或者是熱加上吸墨紙。所得之表面具有重製被印刷影像之立體圖案，並且通常同時包括固體區域及包含複數個凸紋圓點之圖案區域。在凸紋圖像被顯影之後，凸紋圖像印刷元件可以裝置在印刷機上並且開始印刷。
在其它因素中，圓點形狀及凸紋深度影響了印刷影像的品質。使用柔性印刷板很難印刷出小的圖形元件，如微細的點、線及文字，同時又要維持開放式的反向文字及陰影。在影像最淡的區域中(通常被稱為高亮度部分)，影像密度係以連續色調影像之網目屏圖像中的圓點總面積來代表。對於調幅(AM)屏蔽而言，其牽涉將位於固定週期格點上的複數個網目圓點收縮成非常小的尺寸，高亮度部分的密度係以圓點的面積來代表。對於調頻(FM)屏蔽而言，網目圓點的尺寸一般是維持在某些固定的數值，並且隨機或假隨機置放的圓點數目代表了影像的密度。在兩種情形中，必須印刷非常小尺寸的圓點以充分代表高亮度區域。
要在柔性印刷板上維持小圓點是非常困難的，這是因為製板方法本質的緣故。在使用UV-不透明光罩層之數位製板方法中，光罩和UV曝光的結合會產生一般為圓錐形的凸紋圓點。這些圓點中的最小圓點很容易在加工過程中被移除，其意味著在印刷期間沒有油墨被轉移到這些區域(圓點沒有被“固定”在印刷板和/或印刷機上)。或者是，如果圓點在加工過程中能存留，它們在印刷機上也很容易被破壞。例如，在印刷期間，小圓點通常會重疊和/或部分斷開，而造成油墨過量或者是沒有油墨可轉移。
此外，光可硬化樹脂組成物通常係在曝露於光化輻射的情況下經由自由基聚合反應而硬化。然而，硬化反應可以被分子氧抑制，其通常係溶解於樹脂組成物中，因為氧係做為自由基捕捉劑。因此，希望能夠在影像曝光之前，從樹脂組成物中將溶解的氧移除，而使得光可硬化樹脂組成物能夠更快速及均勻的硬化。
為了排代溶解氧，在曝光之前可藉由，例如，將感光樹脂板置惰性氣體環境中(如二氧化碳氣體或氮氣)的方式來完成溶解氧之移除。這種方法已知的缺點是它很不方便且很麻煩，並且為了置放設備需要大的空間。
另一種已被使用的方法是涉及將印刷板施以光化輻射的初步曝光(亦即“無網曝光(bump exposure)”。在無網曝光期間，使用的是低強度“預先曝光”劑量的光化輻射，以便於印刷板在接受更高強度主要曝光劑量的光化輻射之前使樹脂敏化。無網曝光係施用於整個板區域，並且是一種短時間、低劑量的曝光，其可降低氧的濃度，因而抑制印刷板(或其它印刷元件)的光聚合反應，並且幫助維持在印刷板成品上的微細形體(亦即高亮度圓點、微細的線、獨立的圓點..等)。然而，這種預-敏化步驟也可能會造成陰影色調的填入，因而降低影像之濃淡的色調範圍。
無網曝光需要特定的條件，其只限於將溶解的氧淬火，例如曝光時間、照射光線強度等。除此之外，如果感光樹脂層的厚度超過0.1毫米，低強度無網曝光劑量的弱光不足以到達感光樹脂層的特定部分(亦即，最靠近基板層並且最遠離光化輻射來源之感光層側)，在該處，溶解氧的移除是不足的。在後續的主要曝光中，這些部分因為殘餘氧的緣故而無法充分硬化。為了解決這個問題，曾有研究提出選擇性的初步曝光，如同例如Roberts等人之美國專利公開號2009/0043138中所討論，該案內容之全文以引用的方式併入本文。其它方法係僅涉及特殊的板配方，或者是與無網曝光組合。
舉例來說，Kawaguchi之美國專利5,330,882號，該案內容之全文以引用的方式併入本文，建議使用單獨的染料添加至樹脂中，以吸收從被主要光起始劑吸收之波長中移除之光化輻射，其波長至少為100奈米。這會使得用於無網曝光和主要曝光之起始劑用量將分別最適化。不幸的是，這些染料為弱起始劑並且需要延長無網曝光的時間。此外，這些染料會在正常室內光線下敏化樹脂，因此在工作環境中需要不方便的黃色安全光。最後，Kawaguchi所描述之方法使用了傳統用於無網曝光之寬頻光化輻射光源，因此易於在樹脂的較低層中留下明顯數量的氧。
Sakurai之美國專利4,540,649號，該案內容之全文以引用的方式併入本文，描述了一種光可聚合組成物，其包含至少一種水溶性聚合物、光聚合起始劑及N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-烷氧甲基丙烯醯胺或N-烷氧甲基甲基丙烯醯胺與三聚氰胺衍生物之縮合反應產物。依照此發明，該組成物可免除預先曝光調理的需求，並且產生化學及熱安定的板。
然而，所有方法在生產具有優異圓點結構之凸紋圖像印刷元件方面仍有所不足，特別是當其被設計用來印刷瓦楞紙板基材上時。
因此，需要一種用於製備具有改良凸紋結構之凸紋圖像印刷元件的改良方法，該種凸紋結構類似於或更佳於傳統印刷於瓦楞紙板基材上所使用類似工作流程方法之凸紋結構。
也需要一種改良之凸紋圖像印刷元件，其包括改良之凸紋結構，該結構包括用了優異印刷性能而在基材上配置之印刷圓點。
本發明的目的之一係提供一種凸紋圖像印刷板，當其印刷於瓦楞紙板基材上時，可產生良好的結果。
本發明的另一個目的係產生一種凸紋圖像印刷板，當其印刷於瓦楞紙板基材上時，可減少印刷波浪紋的情形。
本發明的另一個目的是開創出一種凸紋圖像印刷元件，其包含在印刷表面、邊緣清晰度、肩斜角(shoulder angle)、深度及圓點高度等方面具有優異圓點結構之印刷圓點。
本發明的另一個目的是在印刷元件上提供一種可以高度抗印刷波浪紋之圓點形狀及結構。
本發明還有另一個目的是控制凸紋圖像印刷元件之印刷表面的表面粗糙度。
為此，本發明主要係關於柔性凸紋圖像印刷元件，其在凸紋中含有複數個圓點，並且其中該複數個圓點含有至少一種特性係選自以下所構成之群組：
(a)　圓點的頂面大致上為平面；
(b)　圓點的肩斜角係使得(i)圓點的整體肩斜角為大於50°，或者是(ii)θ1 大於70°且θ2 小於45°；及
(c)　圓點的邊緣銳度係使得r e :p 的比率小於5%，其中p 為橫跨圓點頂部中心從一邊到另一邊的距離，並且r e 為圓點邊緣的曲率半徑。
在另一個較佳實施實例中，本發明主要係關於複數個凸紋圓點，其係在凸紋圖像印刷元件中產生並且形成立體圖案，其中該複數個凸紋圓點係在數位製板方法期間產生，並且
其中該複數個凸紋圓點含有至少一種選自由以下所構成之群組之幾何特性：
(a)　凸紋圓點頂面大致上為平面；
(b)　凸紋圓點的肩斜角係使得(i)圓點的整體肩斜角為大於50°，或者是(ii)θ1 大於70°且θ2 小於45°；
(c)　凸紋圓點之間的凸紋深度，以整體板凸紋的百分比來量測，係大於約9%；及
(d)　凸紋圓點的邊緣銳度係使得r e :p 的比率小於5%。
本發明亦關於由感光印刷胚板(a photosensitive printing blank)製造凸紋圖像印刷元件之方法，該感光印刷胚板包含置放在至少一個光可硬化層上之雷射可剝蝕光罩層(a laser ablatable mask layer)，此方法包括步驟為：
(a)　選擇性地雷射剝蝕該雷射可剝蝕光罩層，以產生原位光罩並且裸露出光可硬化層；
(b)　透過原位光罩(in-situ mask)將經雷射剝蝕的印刷胚板曝露於至少一種光化輻射光源下，以選擇性的交聯及硬化部分的光可硬化層，
其中在步驟(b)之前，藉由在原位光罩的頂端及光可硬化層的任何裸露部分配置一層擴散阻障層以限制擴散進入該至少一個光可硬化層內的氧氣。
在一個較佳實施實例中，擴散阻障層較佳係選自由以下構成之群組：
(i)　在曝光步驟之前積層於原位光罩及光可硬化層的任何裸露部分之阻障膜(barrier membrane)；以及
(ii)　在曝光步驟之前塗布於原位光罩及光可硬化層的任何裸露部分之上的液體層；
其中阻障膜和/或液體層具有的氧氣擴散係數少於6.9×10-9 平方公尺/秒，較佳係少於6.9×10-10 平方公尺/秒，並且最佳係少於6.9×10-11 平方公尺/秒。
在另一個較佳實施實例中，該至少一種光化輻射光源係以實質上直線或是準直的形式來傳送能量。
本發明之發明人已發現，印刷圓點的形狀與結構對於它的印刷方式有很明顯的影響。了解此事實，就可以藉由使用本文中所述之印刷方法來操控所得印刷圓點的形狀，以使得印刷最適化。第1圖描繪了具有複數個圓點之印刷元件，其說明了本發明之獨特圓點/肩部結構，其係與未具有本發明優勢之印刷元件的圓點做對照。
更特別的是，本發明之發明人已發現：幾何特徵的一種特殊組合方式界定出柔板圓點形狀，而可產生優異的印刷性能，如第2圖所示。描繪最適柔性印刷圓點特徵(特別是在數位柔板印刷方面)熟知的幾何參數包括：
(1)　圓點表面的平面性；
(2)　圓點的肩斜角；
(3)　圓點之間的凸紋深度；以及
(4)　凸紋頂端轉換到圓點肩部之位置點的邊緣銳度。
然而在第2圖中所示之圓點形狀並不必然是最適的圓點形狀，其特別是由被印刷的基板來決定。
首先，圓點表面的平面性已被發現是印刷性能的貢獻因素之一。以典型數位成像方法成像的柔性印刷板易於產生具有球形頂部的圓點，如同第3圖中所示，其中所示為5%的圓點。這種熟知的現象是因為光聚合反應的氧氣抑制所造成，並且，如同先前更詳細的描述，其對於較小圓點的影響比較大圓點的影響為大。平面性的圓點表面較佳是偏佈整個色調範圍。即使是在高亮度範圍內(亦即0-10%色調)的圓點上，最佳的是平面的圓點表面。此係由第4圖來說明，其呈現的是藉由在具有非平面頂端之印刷圓點上以不同壓印程度來增加接觸區塊大小的示意圖。此外，第5圖呈現的是非平面圓點之接觸區塊大小隨著壓印程度增加而增加的代表性數學關係圖。上方的線條係描繪沒有整體壓縮效果時的增加速率，而下方的線條則是包括整體壓縮的修正因子。
圓點頂部的平面性可以橫跨圓點頂部表面之曲率半徑(r t )來量測，如第15圖所示。圓點的頂部所具有的平面性較佳係使得圓點頂部之曲率半徑大於光聚合物層的厚度，更佳是光聚合物層厚度的兩倍，並且最佳是大於光聚合物層總厚度的三倍。
因此，由印刷的觀點來看，可得知球形圓點表面並不理想，因為印刷表面和圓點之間的接觸區塊大小會隨著壓印力量的大小而呈指數級的變化。相反地，平坦的圓點表面在合理的壓印範圍內將具有相同的接觸區塊大小，因此是較佳的情況，特別是在高亮度範圍內的圓點(0-10%色調)。
第二個參數是圓點肩部的角度，其已被發現是印刷性能的良好預測因子。圓點的肩部如第6圖所定義，其為圓點頂部和側面所形成之夾角θ。在極端的情況下，垂直圓柱將具有90°的肩斜角，但是在實務上，大多數柔板圓點所具有的角度是要低的多，通常是接近45°而非90°。
肩斜角也可以隨著圓點大小的變動而改變。例如在1-15%範圍內的小圓點，可具有大的肩斜角，然而較大的圓點，例如，大於約15%的圓點則是呈現出較小的肩斜角。對於所有的圓點而言，希望其儘可能具有最大的肩斜角。
第7圖描繪的是藉由不同成像技術所製成之20%圓點的圓點肩斜角。在由類比成像方法所製成的柔性印刷板中，圓點肩斜角通常是接近45°，如第7圖的樣品2所示。用於柔性印刷板的數位成像方法會增加這個角度，特別是對於較小的圓點，使其在大於約50°的更佳範圍內，但是在較大圓點時，就不會是這個角度，如同在第7圖的樣品14所示，並且隨之而來的是球形圓點頂部或邊緣不想看到的副作用。相對的，經由使用本文所述之成像技術方法，即使是如第7圖樣品13所示之20%圓點的大形圓點，數位柔性印刷板的圓點肩斜角可以改善為大於約50°，第7圖所描繪的是藉由本文所述之方法製造出的圓點。
在肩斜角方面有兩種競爭性的幾何限制-圓點穩定性及壓印靈敏度。大的肩斜角會使得壓印靈敏度降至最低，並且在印刷機上提供最寬廣的操作範圍，但是所花的代價是圓點穩定性及耐用性。相反的，較低的肩斜角可改善圓點穩定性，但是使得圓點對於印刷機的壓印更為敏感。在目前的實務上，大多數形成圓點所具有的角度係在這兩種需求之間尋求一種妥協。
理想的圓點將不需要在兩種需求之間尋求妥協，其係將進行兩種功能(印刷壓印及圓點強化)之圓點區段予以分開，並且使得每一種圓點的肩斜角特別適合其所需目的。當由其側面觀察時，此類圓點將會具有兩種角度，如第8圖所描繪。最靠近印刷表面的角度(θ1 )將會具有大角度，以使得壓印靈敏度降至最低，然而較靠近圓點底部的角度(θ2 )則是較小，以便於使圓點的結構得到最大的物理強化作用及具有最大的穩定性。然而，藉由傳統的類比或數位柔性光聚合物及成像技術，並不容易獲得這種類型的圓點形狀，因為圓點形狀主要是由所使用的成像技術來決定。
如本文所述之方法的成像技術已能夠用來產生如第9圖所示之複合肩斜角圓點。第9圖左邊的兩個附圖描繪的是本發明方法所產生之圓點，而在右邊附圖所描繪的則是以直寫式方法所產生之圓點。本發明之複合肩斜角圓點具有最靠近圓點頂部(印刷表面)非常高的肩斜角，但是因為寬廣底部而結構結實；以及靠近圓點底部低很多的肩斜角，其係與板的“底板”相連，如第10圖所示。這種複合肩斜角圓點不僅是在最佳壓印程度下能夠得到非常良好的印刷效果，同時在較高壓印程度下也能展現出對於印刷增量非凡的抵抗性。
在整個色調範圍內，較佳的圓點肩斜角為>50°。更佳為>70°或更高的圓點肩斜角。最佳是具有“複合式的肩斜角”，其中θ1 (最靠近圓點頂部的角度)為>70°或更高，並且θ2 (最靠近連結圓點底板的角度)為45°或更小。在本文中所使用的圓點肩斜角乙詞係指由與圓點頂部相切之水平線及代表相鄰之圓點側壁的線條相交所形成之夾角，如第6圖所示。在本文中所指的θ1 係由代表與圓點頂部相切之水平線及代表最靠近圓點頂部之相鄰肩壁部分之線條相交所形成之夾角，如第8圖所示。在本文中所指的θ2 則是由水平線及代表最靠近圓點底部之圓點側壁之線條相交所形成之夾角，如第8圖所示。
第三個參數是板凸紋，其係以印刷板底板和固體凸紋表面之間的距離來表示，如第11圖所示。舉例來說，0.125英吋厚的板通常會有0.040英吋的凸紋。然而，板凸紋通常會比色調區塊中的圓點之間的凸紋(亦即“圓點凸紋”)要大的多，其係在色調區域中圓點之緊密間隔的結果。在色調區域中圓點之間的低凸紋係代表這些圓點被結構性的良好支撐，但是在印刷期間可能會造成油墨在板上累積及最後填充於圓點之間的區域等問題，而造成圓點橋接或弄髒印刷品。
本發明人發現較深的圓點凸紋可以明顯減少這種問題，而能夠得到操作員干擾較少之更長久的印刷運轉，係具有通常所稱的“乾淨印刷”能力。圓點凸紋某種程度上會與圓點肩斜角相連，如第12圖所示，其說明了圓點凸紋隨著圓點肩斜角改變。這四個樣品取得自具有0.125英吋的總厚度以及0.04英吋厚的板凸紋之印刷板。由第12圖可看出，由標準類比及數位成像方法所製得的圓點(分別為樣品2及14)通常具有的圓點凸紋係少於約10%的整體板凸紋。相對的，改良之成像方法可以產生大於約9%的整體板凸紋(樣品13)，或更佳的是為大於約13%的板凸紋(樣品12)。
第四種辨識柔板印刷之最適圓點的特性為：在平面圓點頂部及肩部之間出現界限明確的邊界。由於氧氣抑制的效果，使用標準數位柔板的光聚合物成像方法所製得之圓點易於展現出球形的圓點邊緣。對於約20%以上的圓點而言，圓點的中心仍為平面的，但是邊緣則會呈現出相當圓的形狀，如同第13圖所示，其呈現的是藉由柔性印刷板的數位成像所製得之20%圓點上之球形圓點邊緣。
圓點邊緣一般是以輪廓明顯且界限明確者為較佳，如第14圖所示。這些界限明確的圓點邊緣可將圓點的“印刷”部分和"支撐”部分良好的分隔出來，使得圓點和基材在印刷期間能有更一致的接觸面積。
如第16圖中所示，邊緣銳度可以定義為曲率半徑(在圓點肩部與頂面交會處)r e 相對於圓點頂面或印刷表面的寬度p 之比率。對於真正圓頂的圓點而言，很難定義出精確的印刷表面，因為並沒有一般所認知的真正邊緣，並且r e :p 可以達到50%。相反地，尖銳邊緣的圓點將具有非常小的r e 值，並且r e :p 會趨近於0。實際上，r e :p 以小於5%為較佳，r e :p 最佳係小於2%。第16圖描繪的是柔板圓點及其邊緣，其中p 為橫跨圓點頂面的距離，其說明了邊緣銳度(r e :p )的特徵，其中r e 為圓點肩部與頂面交會處之曲率半徑。
最後，第17圖描繪了量測膠板圓點之平面性的另一種方式。(AB)是圓點頂部的直徑，(EF)是具有弦(AB)之圓的半徑，並且(CD)為具有被弦(AB)橫斷後之半徑EF之圓線段高度。表1係列出各種不同圓點%在每英吋150條線(LPI)的條件下所得之數據，而表2則是列出在各種不同圓點%在85 lpi條件下所得之數據。
此外，當在瓦楞紙板基材上印刷時，為了減少印刷波浪紋並且產生本文中所述的較佳圓點結構，本發明之發明人已發現必需要(1)將來自曝光步驟的空氣予以去除；並且較佳是(2)改變照明的型態、功率及入射角。
同時使用這些方法可產生一種圓點形狀，其可高度抵抗印刷波浪紋的形成，並且在印刷機上呈現出優異的壓印寬容度(亦即，當印刷過程中對印刷板施以更高壓力時，其對印刷增量改變的抵抗性)。
本發明人已發現有利於改變最適凸紋印刷用印刷元件上所形成之印刷圓點形狀的關鍵因素是：在曝露於光化輻射期間，去除或限制擴散進入光可硬化層的空氣。本發明人已發現擴散進入光可硬化層的空氣可藉由以下方式來加以限制：
(i)　在柔性印刷板的頂端積層一層阻障膜，以覆蓋住原位光罩及光可硬化層的任何裸露部分。這種膜最好是在使用雷射剝蝕來產生原位光罩之後但是在曝露於光化輻射之前鋪蓋。本發明人還發現可使用這種薄片來提供板印刷表面清晰的紋理，其係一種額外的能力並且有利於此方法。
(ii)　以液體層塗布原位光罩及任何裸露的光可硬化層，較佳為油；
其中阻障膜和/或液體層具有的氧氣擴散係數少於6.9×10-9 平方公尺/秒，較佳係少於6.9×10-10 平方公尺/秒，並且最佳係少於6.9×10-11 平方公尺/秒。
改變照明的型態、功率及入射角在這方面也是相當有用的，並且可以藉由多種方法來完成。例如，可以在曝光步驟期間，於板的上方使用準直柵(collimating grid)來完成改變照明的型態、功率及入射角。在Randall之美國專利6,245,487號中，該案內容之全文以引用的方式併入本文，描述的係關於類比印刷板，其係將準直柵用於類比板。或者是，可以利用點光源或是其它半整合型光源。這些光源能夠將光譜、能量密度及入射角改變成各種不同的程度，端視光源及曝光單元設計而定。這些點光源的實例包括Olec公司的OVAC曝光單元及Cortron公司的eXact曝光單元。最後，也可以使用完全整合型(例如雷射)光源來進行曝光。雷射光源的實例包括用於如Luescher Xpose成像器和Heidelberg Prosetter成像器之裝置中的U.V.雷射二極體。其它可以改變照明的型態、功率及入射角的光源也可以用於實施本發明。
在另一個實施實例中，本發明主要係關於由感光印刷胚板製造凸紋圖像印刷元件之方法，該感光印刷胚板包含置放在至少一個光可硬化層上之雷射可剝蝕光罩層，此方法包括步驟為：
(a)　選擇性地雷射剝蝕該雷射可剝蝕光罩層，以產生原位光罩並且裸露出光可硬化層；
(b)　透過原位光罩將經雷射剝蝕的印刷胚板曝露於至少一種光化輻射光源下，以選擇性的交聯及硬化部分的光可硬化層，
其中在曝光步驟期間，藉由選擇以下的至少一種方法來限制擴散進入該至少一個光可硬化層內之空氣：
(i)　在曝光步驟之前將阻障膜積層於原位光罩及光可硬化層的任何裸露部分；以及
(ii)　在曝光步驟之前在原位光罩及光可硬化層的任何裸露部分之上塗布一層液體，較佳為油；
有許多種材料可用來做為阻障膜層。本發明人已辨識出有三種特性可製造出有效阻障層，其包括光學透明度、低厚度及氧氣輸送抑制。氧氣輸送抑制的量測係以低的氧氣擴散係數來表示。如前所述，膜(或液體層)的氧氣擴散係數必須少於6.9×10-9 平方公尺/秒，較佳係少於6.9×10-10 平方公尺/秒，並且最佳係少於6.9×10-11 平方公尺/秒。
適合用來做為本發明之阻障膜層之材料實例包括那些傳統用來做為柔性印刷元件中之離型層的材料，如聚醯胺、聚乙烯醇、羥烷基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、乙烯與醋酸乙烯酯之共聚物、兩性互聚物、醋酸丁酸纖維素、烷基纖維素、丁醛、環化橡膠，以及一或多種前述物質之組合。此外，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯之類的薄膜及類似的透明膜也可以用來做為阻障膜。在一個較佳實施實例中，阻障膜層包含聚丙烯膜或聚對酞酸乙二酯膜。有一種特佳的阻障膜為富士軟片公司所製造的FujiFinal Proof接受膜片。
阻障膜必須儘可能的薄，以符合薄膜及薄膜/光聚合物板組合在處理上的結構需求。阻障膜的厚度以介於約1和100微米之間為佳，又以介於約1和20微米之間的厚度為最佳。
阻障膜必須具有充分的光學透明度，使得薄膜不會將用來使感光印刷胚板曝光的光化輻射予以不利的吸收或者是使之偏斜。因此，阻障膜的光學透明度至少為50%，又以至少75%為最佳。
阻障膜必須對於氧氣擴散具有充分的不可滲透性，而能夠在曝露於光化輻射的期間有效限制氧氣擴散進入光可硬化層。本發明人已確定，當依本文所述方式來使用時，具有上述所提厚度的阻障膜將可實質上限制氧氣擴散進入光可硬化層。
除了限制氧氣擴散進入光可硬化層之外，阻障膜可用來提供或壓印所需之紋理至印刷元件的印刷表面，或者是控制印刷元件之印刷表面的表面粗糙度，使其達到所需的程度。在本發明的一個實施實例中，阻障膜包含了一層霧面防護層(matte finish)，並且此霧面防護層的紋理可以轉移到板表面，以在印刷板表面上提供所需的表面粗糙度。例如，在一個實施實例中，霧面防護層提供的平均表面粗糙度是在約700和約800奈米之間。在這個例子中，阻障膜包含其上具有硬化光聚合物層的聚丙烯膜，並且該硬化光聚合物層之上具有清晰的地形圖案。阻障膜表面的紋理或粗糙度將會在積層步驟期間壓印在光聚合物(光可硬化)層的表面上。一般來說，此方面的表面粗糙度可以使用型號為Wyko NT 3300的Veeco光學輪廓儀來量測(紐約州，Plainville鎮，Veeco儀器公司)。
在本發明的另一個實施實例中，阻障膜包含粗糙度少於100奈米的光滑奈米技術薄膜。在這個實施實例中，印刷板的平均表面粗糙度可以控制成少於約100奈米。
可以使用壓力和/或熱，在典型的積層方法中將此阻障層積層於印刷板的表面上。
在另一個實施實例中，在曝光步驟之前，印刷板可以被一層液體包覆，較佳是一層油，並且這種油可以是透明或者是著色的。這種液體或油係另一種形式的阻障膜。如同固體阻障膜一樣，所使用液體對於用來使光可硬化層曝光之光化輻射而言，其光學透明度是相當重要的。液體層的光學透明度較佳至少為50%，又以至少75%為最佳。液體層也必須能夠實質上抑制氧氣擴散進入光可硬化層，其具有的氧氣擴散係數如前所述。此液體也必須足夠黏稠，而能夠在加工期間維持在適當的位置。本發明人已確定厚度為1微米至100微米的液體層將符合上述標準，且該液體層包含以下任何一種油類(其係用來舉例而非限制)：石蠟烴或環烷烴油類、矽酮油和植物性油。必須在原位光罩產生之後且在印刷胚板曝光於光化輻射之前，將液體塗在印刷元件的表面上。
在感光印刷胚板如本文中所述曝露於光化輻射下之後，將印刷胚板予以顯影，以顯露出其中的凸紋圖像。顯影可以藉由各種不同的方法來完成，包括水顯影、溶劑顯影及熱顯影，其僅係舉例之用而非限制。
最後，將凸紋圖像印刷元件裝置在印刷機上並且開始印刷。
因此，可看出本文中所述之凸紋圖像印刷元件的製造方法產生了一種具有凸紋圖案的凸紋圖像印刷元件，該圖案包含為了最適印刷性能而配置之印刷凸紋圓點。此外，經由文中所述的製板方法，可以使所得凸紋圖像中之凸紋圓點的某些幾何特徵得以操控及最適化。
為了完全了解本發明，可參考以下描述內容並與附圖相聯接，其中：
第1圖係描繪具有複數個圓點之印刷元件，其說明了本發明之獨特圓點/肩部結構，其係與未具有本發明優勢之印刷元件的圓點做對照。
第2圖描繪的是有關於產生柔性印刷用之最適圓點的四種圓點形狀量測之代表性示意圖。
第3圖描繪的是5%膠板圓點上之球形邊緣，其中整個圓點表面為球形。
第4圖描繪的是藉由在具有非平面頂端之圓點上壓印的方式來增加接觸區塊大小。
第5圖描繪的是非平面圓點之接觸區塊大小隨著壓印程度增加而增加的代表性數學關係圖。上方的線條係描繪沒有整體壓縮效果時的增加速率，而下方的線條則是包括整體壓縮的修正因子。
第6圖描繪的是圓點肩斜角θ的量測。
第7圖描繪的是藉由不同成像技術所製成之20%圓點的圓點肩斜角及其所伴隨之各別的圓點凸紋。
第8圖係描繪具有兩種肩斜角之圓點。
第9圖係描繪依照本發明方法所產生之複合肩斜角圓點的實例，其係與藉由直寫式成像方法所產生之複合肩斜角圓點做對照。
第10圖描繪的是複合肩斜角圓點之間的肩斜角及凸紋深度。
第11圖描繪的是凸紋圖像的定義。
第12圖描繪的是一系列具有各別圓點肩斜角之圓點凸紋高度。
第13圖描繪的是在以柔性印刷板標準數位成像技術所製成之20%圓點上的球形邊緣。
第14圖描繪的是在20%圓點上的界線明確的圓點邊緣。
第15圖係描述一種特徵化圓點印刷表面之平面性的方式，其中p 為橫跨圓點頂部的距離，並且r t 為橫跨圓點表面之曲率半徑。
第16圖係描繪一種柔板圓點及其邊緣，其中p 為橫跨圓點頂部的距離。其被用於特徵化邊緣銳度(r e :p )，其中r e 為圓點肩部與頂面交會處之曲率半徑。
第17圖係描繪依照本發明之柔板圓點頂部之弦的量測計算方式。

Claims (15)

  1. 一種柔性凸紋圖像印刷元件，其在凸紋中含有複數個圓點，並且其中該複數個圓點含有至少一種選自由以下所構成之群組之特性：(a)圓點頂面的平面性係使得圓點頂面之曲率半徑(rt )大於光聚合物層的總厚度；(b)圓點的肩斜角係使得(i)圓點整體肩斜角為大於50°，或者是(ii)θ1 大於70°且θ2 小於45°；及(c)圓點的邊緣銳度係使得r e ：p 的比率小於5%；其中該印刷元件之圓點凸紋大於約9%的整體板凸紋。
  2. 如申請專利範圍第1項之柔性凸紋圖像印刷元件，其中圓點的肩斜角係使得整體肩斜角大於約50°。
  3. 如申請專利範圍第2項之柔性凸紋圖像印刷元件，其中圓點的肩斜角係使得整體肩斜角大於約70°。
  4. 如申請專利範圍第1項之柔性凸紋圖像印刷元件，其中圓點的肩斜角係使得θ1 大於70°且θ2 小於45°。
  5. 如申請專利範圍第1項之柔性凸紋圖像印刷元件，其中r e ：p 的比率小於2%。
  6. 如申請專利範圍第1項之柔性凸紋圖像印刷元件，其中印刷元件之圓點凸紋大於約12%的整體板凸紋。
  7. 一種複數個凸紋圓點，其係在凸紋圖像印刷元件中 產生並且形成凸紋圖案，其中該複數個凸紋圓點係在數位製板方法期間產生，並且其中該複數個凸紋圓點含有至少一種選自由以下所構成之群組之幾何特性：(a)凸紋圓點頂面的平面性，以圓點頂面之曲率半徑(rt )來量測，係大於光聚合物層的總厚度；(b)凸紋圓點的肩斜角係使得(i)圓點整體的肩斜角為大於50°，或者是(ii)θ1 大於70°且θ2 小於45°；(c)凸紋圓點之間的凸紋深度，以整體板凸紋的百分比來量測，係大於約9%；及(d)凸紋圓點的邊緣銳度係使得r e ：p 的比率小於5%；其中該印刷元件之圓點凸紋大於約9%的整體板凸紋。
  8. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中該凸紋圓點頂面的平面性係使得圓點頂面的曲率半徑(rt )大於光聚合物層的總厚度。
  9. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中該凸紋圓點的肩斜角係使得整體肩斜角大於約50°。
  10. 如申請專利範圍第9項之複數個凸紋圓點，其中凸紋圓點的肩斜角係使得整體肩斜角大於約70°。
  11. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中凸紋圓點的肩斜角係使得θ1 大於70°且θ2 小於45°。
  12. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中凸 紋圓點之間的凸紋深度大於約12%的整體板凸紋。
  13. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中凸紋圓點的邊緣銳度係使得r e ：p 的比率小於約2%。
  14. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中該複數個凸紋圓點包含以下幾何特性：(a)平的頂面，係使得圓點頂面之曲率半徑(rt )大於光聚合物層的總厚度；(b)凸紋圓點的整體肩斜角大於50°；(c)圓點之間的凸紋深度，以整個板凸紋的百分比來量測，大於約9%；及(d)r e ：p 的比率小於約5%。
  15. 如申請專利範圍第7項之複數個凸紋圓點，其中該複數個凸紋圓點包含以下幾何特性：(a)平的頂面，係使得圓點頂面之曲率半徑(rt )大於光聚合物層的總厚度；(b)凸紋圓點的肩斜角係使得θ1 大於70°且θ2 小於45°；(c)圓點之間的凸紋深度，以整個板凸紋的百分比來量測，大於約9%；及(d)r e ：p 的比率小於約5%。
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