预曝光浮雕图像印刷版的方法 【技术领域】
本发明涉及用于在成像曝光前选择性地曝光感光印刷元件的方法。
背景技术
柔性版印刷是直接旋转印刷的方法，其使用橡胶或感光树脂的版中的弹性浮雕像来印刷作品，如纸盒、袋子、标签或书籍。柔性版印刷广泛用于报纸的生产和包装介质的装饰印刷。已经开发了感光印刷版和圆柱形印刷套筒以满足对快速、不贵的处理和长期印刷量的需要。
尽管随着技术成熟使用柔性版印刷的作品量已经显著增加，但是仍然存在与在版中创建浮雕像的处理有关的物理限制。具体地，使用柔性印刷版印刷小的图形元素，如小点、线和均匀文本，同时保持开放的相反文本和黑影是非常困难的。在图像的最亮区域(通常称为高亮)中，图像的密度由连续调图像的半色调屏幕表示中的点的总面积表示。对于幅度调制(AM)网印，这涉及将位于固定周期的栅格上的多个半色调点收缩到非常小的尺寸，高亮的密度由点的面积表示。对于频率调制(FM)网印，半色调点的大小通常保持在某个固定值，并且随机或伪随机放置的点的数目表示图像的密度。在两种情况下，都必须印刷非常小的点以适当地表示高亮区域。
由于制版工艺的本质，将小的点保持在柔性版上可能非常困难。一些数字柔性版印刷元件使用覆盖在感光树脂上的整体UV不透明掩膜层，如在例如Yang等人的美国专利No.5,925,500和Fan的美国专利No.6,238,837中描述的，在此通过引用其每个的主题内容作为参考。在预成像(或后成像)步骤中，通过背面曝光给UV光来设置版的基板，这将感光树脂加固到最优印刷要去的浮雕深度。该步骤后是利用激光(例如红外激光)选择性地消融掩膜层，以形成在非消融区域中对紫外线(UV)光不透明的图像掩膜。接着，印刷元件曝光给图像形成UV射线，并且被显影以移除未曝光给UV射线的区域，并且例如使用熔剂或加热及吸收呈现浮雕像。掩膜和UV曝光的组合产生具有通常的圆锥形状的浮雕点。这些点中的最小那些倾向于在处理期间被移除，这意味者在印刷期间没有墨水传送到这些区域(该点没有“保持”在版和/或印刷机上)。可替代地，如果该点在处理期间留存，则它们易于在印刷机上损坏。例如，小的点在印刷期间经常重叠和/或部分中断，导致传送过多墨水或没有传送墨水。
用于制造柔性版浮雕像印刷版的固体感光固化元件典型地包括支持层、一个或多个光固化层和通常的保护盖板。保护盖板由塑料或任何其它可移除的材料形成，其能够保护版或光固化元件在准备好成像之前不受损坏。光固化元件还能可选地包括滑动膜，其布置在保护盖板和(各)光固化层之间以保护印刷版不被污染，增加了处理的容易度，并且用作墨水接受层。
用于柔性版印刷元件制造的感光印刷介质的使用总地描述如下，其中所述感光印刷介质包括印刷版和套筒。感光印刷材料被涂覆到支持层上以形成印刷元件，并且可以以各种方式，例如，通过挤压、滚动覆盖、热处理、熔剂浇铸等，涂覆到支持层上。这些技术可以通过本领域技术人员容易地实现。
支持层可以由透明的或不透明的材料，如纸、纤维素膜、塑料或金属，形成。优选的基底材料包括钢、铜或铝薄片、板或箔；纸；或由合成聚合物材料，如聚酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酰胺等，制成的膜或薄片。支持板可以可选地包括粘结层，该粘结层用于更紧固地贴附到光固化层并且控制基板的反射。
感光层能够包括多种已知的感光材料，如聚合物、引发剂、反应稀释剂、填充物和染料。优选的感光组合物包括橡胶化合物、具有至少一个末端烯基团的不饱和烯键化合物和光引发剂。这些材料在许多专利和出版物中描述，并且对本领域技术人员是公知的。
本发明的感光材料应当交联(固化)，从而至少在某些光化波长区域中固化。如在此使用地，光化射线是能够在暴露的部分中引起化学改变的射线。光化射线包括，例如放大(即，激光)和非放大光，特别是在UV和近UV波长区域。优选的光化波长区域为从大约320nm到大约450nm，更优选地从大约350nm到大约415nm。
通过光化射线将树脂的选择的部分曝光来在印刷版上制造期望的图像。感光树脂的选择性曝光习惯上例如通过使用在感光层的表面上的图像承载掩膜如负片，是通过感光树脂的前侧来实现的。对光化射线不透明的掩膜区域防止直接在掩膜下面的感光层内的游离基聚合作用的开始。载像掩膜的透明区域将允许光化射线穿透到感光层，使游离基开始聚合，致使这些区域在处理熔剂中不溶解。或者使用激光辐射或者其他的数字控制的光化性光源(即，数字制版)将感光层的选择的部分曝光，使游离基开始聚合，致使这些区域在处理熔剂中不溶解。
在数字直写制版或“计算机直接制版”(CTP)处理的情况下，数字文件并入多个文本和图形元素。数字制版将图像数字数据解释到印刷版上，该印刷版用作用于将墨水传送到印刷机上的纸的介质。印刷机包括任何种类的版印刷处理的任何，如平版印刷、凸版印刷和凹版印刷。在CTP处理中，数字控制的光化光由存储在电子数据文件中的图像引导跨越版的直径选择性地扫描。印刷版的图像区域直接被光化光固化，留下非图像区域未固化，并且能够在印刷版处理步骤中移除。
典型地，工作站接收图像数据。例如，工作站可以是通用可编程计算机，如运行MICROSOFT WINDOWS或Linux操作系统的PC。图像数据通过光栅图像处理器(RIP)被转换为光栅图像。“RIPing”是以设备能够印刷的方式来配置图像文件的处理。例如，如果设备支持一定的每英寸点(DPI)分辨率，则所述图像文件“被分解(ripped)”为该分辨率。RIP可以在硬件、单独的硬件设备和/或运行在适当的计算机上的软件模块中采用植入了光栅化功能的插件。RIP将图像数据转换为半色调数据，并且半色调数据传递到图像处理器上。图像处理器可以以硬件、软件或两者实现。图像处理器扫描半色调数据，并且得到的半色调数据被发送到输出设备，其根据半色调数据准备柔性版印刷版。图像处理器可以立刻处理半色调数据，或者更优选地，工作站可以在将半色调数据输出到成像设备之前，并入或分配用于存储半色调数据的存储器。
此后，采用显影步骤以选择性地移除树脂中未曝光因此未固化的部分。通过例子并且不是限制的方式，显影可以包括如本领域公知的，在适合的熔剂中清洗或热吸收。得到的表面具有浮雕图案，该浮雕图案重现要印刷的图像。然后印刷元件安装到印刷机上并且印刷开始。
印刷版，如覆盖有感光聚合物树脂层的柔性版，典型地在如计算机直接制版(CTP)曝光系统的机器中，使用调制的和光栅化的激光束或各激光束或由照明和重新成像空间光调制器阵列产生的光阵列数字成像或形成图案。柔性版典型地不是在有氧环境中制造，并且没有以任何方式覆盖或封装以严格排除氧分子。这样，氧贯穿感光聚合物分布。对于本领域技术人员公知的是，氧是柔性版印刷版中最常用的游离基固化化学反应的强抑制剂。如果从这种柔性版中移除氧，那么如果该版与大气接触，则环境氧将随着时间扩散回到树脂中。
曝光和显影的柔性版的第三维，特别是形成图案的特征的侧壁斜度是曝光图像质量的关键决定因素。对于这种版上的孤立的点，宽的底部和窄的平顶是优选的。这利用传统的曝光的紫外线敏感感光聚合物树脂通过首先“撞击”版来实现，即，利用紫外光均匀地流过整个印刷版从而光度测定地消耗溶解在树脂的氧)，然后利用组成图案的光进行曝光以便在印刷板上将选择的特征进行聚合。然后显影曝光的版，留下粘附到印刷版基底的聚合的树脂的余像。撞击处理以时间常数开始未曝光版中的化学反应，其中厚的柔性版树脂已经在几秒内测量。立即在应用撞击之后，环境氧开始从表面扩散回到版中。这导致靠近表面(印刷版的顶部)的树脂中比靠近基底(印刷版的底部)具有更高氧气浓度，以至于仅在靠近表面的光化聚合抑制作用更大。因此，当形成图案的曝光被执行时，点底部比顶部更聚合，导致较宽的底部和较窄的顶部。
对于成功的柔性版CTP系统，必须利用预曝光系统修剪贯穿树脂跨越部分的氧气浓度，该预曝光系统调节撞击发光和从撞击开始直到形成图案的曝光经过的时间。
在光下曝光时，感光树脂化合物通常通过游离基聚合固化。该固化反应被溶解在树脂化合物中的氧抑制，因为氧用作游离基净化剂。因此，非常优选地是，在曝光前从感光树脂化合物中移除溶解的氧。已经提出各种技术用于从感光树脂化合物中移除溶解的氧。例如，感光树脂化合物可以在曝光前放置在惰性气体(例如，二氧化碳或氮气)的环境中整晚，以便通过扩散的方式利用惰性其它替代溶解的氧。该方法的缺点是可能要化很长时间，并且需要大量的空间用于所需的机器。
可替代地，感光树脂印刷元件可以给予弱的全部“预曝光”，以便在使印刷元件经历主要的成像曝光前消耗溶解的氧。该预曝光步骤也称为“撞击”曝光。该撞击曝光被施加在整个印刷版的区域并且是短的，印刷版的低剂量曝光明显地减少了抑制印刷版(或其它印刷元件)的光化聚合的氧。没有该预感光步骤，精细特征(即，高光点、精细线、隔离点等)不会保留在完成的版上，没有非常长的和不方便的曝光时间。然而，如果进行过渡，则预曝光步骤可能趋于导致阴影色调填充，使得印刷的全色度显著减少。这在具有非常高的敏感度和小的曝光范围的印刷版配方中恶化。该方法另一个缺点是撞击曝光要求特定条件，包括曝光时间、照射光的密度等，以便只消除溶解的氧。
随着撞击曝光和主要曝光之间经过的时间增加，预感光效果也减弱。在印刷版的传统曝光中，撞击曝光和主要曝光之间经过的时间典型地大于大约10或20秒，允许一些氧气在主要曝光之前重新进入印刷版中。这导致完成的印刷版具有可接受的深阴影。另一方面，如果在预感光步骤之后非常快地实施主曝光，如计算机直接制版处理中预想的，则与传统曝光技术相比，要填充的阴影色调的趋势进一步恶化。
在Donahue等人的美国专利No.6,903,809中描述了用于印刷版和其它具有感光层的基底的直线撞击和曝光系统，在此参考地并入其全部主题内容。由Donahue描述的系统包括线性照明源，用于以照明带宽撞击感光材料，以消耗感光层内的溶解的氧。然而，如同其它现有技术的系统，该系统提供了整个感光表面的全部预曝光。为了优化图像质量，制版机必须典型地等待2到100秒之间，以允许一些氧返回到印刷版表面层，但是不能太长，以使得环境中的氧扩散回到感光树脂的中间层。这可能是缺点，因为它产生了时间延迟，因此加长了印刷处理。
用于改进浮雕图像印刷版的其它努力已经还包括单独地形成空间板或与撞击曝光相结合。
例如，Kawaguchi等人的美国专利No.5,330,882，该专利在此全部引入作为参考，描述了一种感光树脂化合物，其包括聚合物粘结剂、游离基聚合单体、感光染料和聚合抑制剂，其中利用只激发感光染料的光进行初步(撞击)曝光，并且利用激发光化聚合抑制剂的光进行主要曝光。在该情况下，利用只激发感光染料的进行初步曝光，并且利用激发光化聚合抑制剂的光进行主要曝光。
Sakurai的美国专利No.4,540,649，在此全部引入作为参考，描述了一种光化聚合化合物，其包含至少一个水溶聚合物、光化聚合抑制剂和N羟基丙烯酰胺、N羟基甲基丙烯酸、N烃氧基甲基丙烯酰胺或N烃氧基甲基甲基丙烯酸和三聚氰胺衍生物的缩合反应产物。根据发明人，该化合物消除了对预曝光条件控制的需要，并且产生了化学和热稳定的印刷版。
Ohta等人的美国专利No.5,645,974，在此全部引入作为参考，描述了一种光固化混合物，其包括石蜡或类似蜡质物质以抑制环境的氧的影响。由于其聚合物中的低溶解性，一旦进行曝光步骤，石蜡在聚合开始时漂浮并且形成透明的表面层，其防止空气的重新进入。
尽管已经提出了各种抑制/移除感光树脂化合物中的溶解氧的方法，但是本领域仍然存在特别是在计算机直接制版(CTP)处理中对移除溶解氧的改进的方法。
【发明内容】
本发明的发明人已经发现了用于感光印刷元件的成像曝光的各种改进的处理，以克服感光层中的氧的有害影响。
根据本发明的第一实施例，感光层选择性地曝光在光化射线下，其有足够强度来消除感光层中，特别是要显影的精细特征的区域中的氧，但是其没有在将固化感光层的强度上。因此，感光层的某些区域，如精细特征区域，被预感光，同时其它区域，如阴影区域，没有预感光或预感光到较少的程度。
本发明的发明人已经确定在精细特征区域中，预感光射线消除了将抑制这些精细特征的曝光和显影的溶解氧，但是在预感光射线将填充阴影的阴影区域中最小化或避免预感光。因此，该处理实现了预感光的目标而没有经历现有技术的损害，即阴影区域中的氧消除导致填充的阴影点和相反文本。
本发明的目的是提供一种改进的装置，用于使柔性版印刷元件进行预曝光，以在成像曝光步骤之前从感光层中移除氧。
本发明的另一目的是提供一种改进的装置，用于使可在数字制版处理中使用的柔性版印刷元件进行预曝光。
为此，在此描述了实现感光层的选择性预感光的各种方法。
【附图说明】
当结合附图阅读时，在优选实施例的描述中本发明的上述和其它特征将变得更明显，其中：
图1描绘典型的半色调网版的栅格图案。
图2A、2B和2C描绘高亮、中间色调和阴影半色调单元的放大视图和通过根据本发明的网版调色撞击曝光的半色调单元的部分。
【具体实施方式】
发明人已经惊奇地发现，当使用与图像匹配并与其配准的屏幕调色将撞击曝光选择性地(优选地)应用到感光基底时，可以获得改进的浮雕像印刷元件。在一个实施例中，在CTP设备中处理印刷元件。
在保持主要曝光恒定时，阴影色调随着增加撞击曝光而减少。这说明当增加撞击剂量时，阴影色调填充。因此，为了实现更好的印刷表面，即具有更少的阴影色调的填充因此在印刷表面上有更好的清晰度，发明人已经开发了一种处理方法，其用于选择性地预曝光印刷元件而不是如现有技术中传统地进行的预曝光整个印刷表面。
例如，Zertani等人的美国专利No.5,455,416，在此全部引入作为参考，描述了一种预曝光设备，用于对要成像曝光的印刷元件进行“预感光”。Zertani等人的预曝光设备据说在印刷形状的工作宽度上形成非常一致的曝光强度，并且发光二极管(LED)模块或LED安排的曝光强度可以无限变化。该预曝光设备利用非常低和非常一致的强度的光起作用。
本发明的实践中，选择性地使用预感光(或撞击曝光)步骤，以主要在精细特征区域中撞击，留下阴影色调和相反文本区域大部分地或完全地不预感光，导致阴影色调的较少填充。如本领域技术人员理解的，“阴影”指与中间色调(由覆盖的大约30％到70％之间的点产生的色调)和高亮(与中间色调和阴影相比图像的最亮部分)相比的半色调图像的最暗区域。
在第一实施例中，通过提供用于根据最终期望图像改变不透明水平的膜或负片，完成撞击曝光步骤。在建立离散的增加的特征的膜的区域基本上是透明的，并且要显影的膜的区域基本上对光化射线不透明。各区域在基本透明和基本不透明之间变化。这样严格地减少了阴影和相反文本区域中的撞击曝光，同时允许精细特征适当地预感光，从而产生有效结果。
在替代实施例中，使用基于激光的CTP设备完成撞击曝光步骤。在这种设备中，光束的强度和位置被高度地控制，因此利用激光束来实施优选的预感光可以是有利的，特别是在多光束设备中。在一个实施例中，CTP设备数字地将图像投影到印刷元件上。图案自身可以是由计算机生成的点或划线的形式。
从另外的实施例中，感光聚合物可以使用基于微镜的设备，如可以从Basys Print GmbH获得的那些，或LED阵列选择性地预曝光。Basys Print设备可以以低剂量的光化射线投影网版调色撞击以选择性地预感光印刷版，之后立即以更高的主剂量的光化射线对期望图像进行全曝光。在随后的主要成像步骤中要成像的半色调点的位置，以良好的配准实施初始网版调色撞击。
不考虑使用的方法(膜、激光、微镜、LED阵列或其它)，本发明的基础是选择性地预感光感光聚合物，以移除特别是其中需要显影精细特征的区域中的不想要的氧。因此，控制到达感光聚合物的用于预感光的光化射线的相对强度和位置，以便很少或没有预感光射线撞击阴影区域，同时更大量的预感光射线到达精细特征必须显影的区域。然后，预感光后快速跟随主要成像曝光，其可以通过如现有技术中描述的各种方法完成。在撞击和主要曝光之间不需要延迟时间，因此，节省了印刷版曝光顺序中的时间。
本发明特别适于数字制版。对高亮点上和周围的印刷版区域进行感光预曝光(即，撞击)，同时避免在阴影点上和周围区域中的撞击。在该情况下，以网版调色的形式传递撞击量，该网版调色位于预半色调图像文件相同的线网版、网版角度和配准。因此，在印刷版的所有区域中撞击曝光不相同，并且印刷版的一些区域接收预曝光，而印刷版的一些区域不接收预曝光。
为此，本发明针对于一种用于制造浮雕像印刷版的方法，包括以下步骤：
提供数字感光印刷元件，所述感光印刷元件包括布置在底部基底上的感光层，其中通过选择性地固化感光层的表面以在感光层的表面中创建固化的和未固化的区域，从而在感光层的表面中创建期望的图像，并且其中要创建的所述图像包含在数字图像文件中；
提供网版调色撞击数据文件作为图像，该网版调色撞击数据文件包括与图像在相同线网版、网版角度和配准的期望图像的网版调色；
通过执行网版调色撞击数据文件传递光化射线的选择性预曝光剂量，并且对所述感光层的表面进行网版调色，以便根据网版调色撞击数据文件选择性地使用光化射线对感光层的表面的各部分进行预曝光；
数字地将图像提供到所述印刷元件，并根据数字图像文件选择性地将感光层的表面成像曝光到光化射线下，以便在感光层的表面上创建固化的和未固化的区域；以及
选择性地移除感光树脂层的未固化部分以呈现浮雕像。
“半色调”指这样的处理，其拍摄或扫描连续色调图像以将图像转换为半色调点和照片或连续调图案，其已经被半色调并且出现在膜、纸或最后印刷的产品上。“半色调屏幕”指包含将光分为点的栅格线的一块膜或玻璃。传统的半色调网版由以图1所示的栅格图案布局的各种大小的点组成。图中的高亮区域由小的点组成，并且阴影区域大多数是具有小的白色区域的黑色。
以与半色调相同的线屏幕并且与半色调点配准传递预曝光量作为网版点。图2A-2C描绘高亮、中间色调和阴影半色调单元的放大视图。通过根据本发明的网版色彩撞击曝光的半色调单元的部分由虚线圆内的区域表示。
如容易看到的，要成像的高亮点完全被网版调色撞击点包围，从而在随后的成像曝光前适当地感光它们。而且，在阴影区域，网版调色撞击点并不与全部的阴影点重叠。这是可能的，因为阴影和高亮点的中心点具有不同的、不重叠的中心点。
印刷版成像速度通过高亮点的预曝光增强，并且色度范围通过避免阴影区域中的任何预曝光而扩展。
本发明的这个特征对任何线网版分辨率起作用，典型地是在65到300线每英寸(lpi)之间，只要网版调色lpi与成像网版配准。此外，本发明的这个特征在任何像素分辨率起作用，典型地是在500到3000点每英寸(dpi)之间。可以使用任何网版点形状，包括但不限于圆形、正方形、椭圆形和前述的一个或多个的组合。
网版调色撞击点可以是圆形、正方形、多边形、椭圆形和前述的一个或多个的组合。
网版调色撞击还可以在任何网版角度起作用，只要网版调色撞击角度匹配图像文件网版的角度。
网版调色撞击的“点百分比”可以从最小5％直到至少约80％变化。优选的范围在大约10％到60％之间。
根据经验确定网版调色撞击的优化强度，如同现有技术中实践的撞击方法。典型地，对于金属背版和其它不透明基底版，优化强度约为导致碎屑在处理后留在版上所需的最小撞击能量的60-99％。对于更典型地用于其中通常使用聚合物基底的封装的印刷的版，优化撞击波动是提供高亮点保持的需要的增加，同时保持各精细点之间的适当的冲洗。
本发明还对于任何光化波长起作用，并且光可以是单色、多线或宽带的。撞击曝光的光性质(即，波长、一致、强度等)可以与用于主要曝光的光性质相同或不同。此外，可以以单个剂量或多个剂量应用网版调色撞击的能量。用于网版调色撞击的光化射线可以源自与用于成像曝光的源相同的源，或者可以是分开的能量源，依赖于制版设备的特定设计。
撞击和主要曝光之间的延迟可以是从几微秒到大约60秒的任何一点。在优选实施例中，延迟少于大约10秒。
本发明的该方面的优点是，创建网版调色撞击数字文件，其关于尺寸大小、线网版、配准和网版角度与要成像的数字文件匹配。网版调色撞击点的尺寸和形状将也已经在之前选择。该网版调色撞击文件可以保存，并统一地再用于所有类似图像文件。该网版调色撞击文件已经准备好位于制版计算机服务器上。
为了成像印刷版，印刷版安装员首先使用网版调色撞击数据文件撞击印刷版或其部分，然后使用图像文件进行主要曝光。然后以通常方式处理该印刷版。
本发明的网版调色撞击数据文件的使用改进了数字曝光的浮雕像印刷版的色度范围(即，精细点保持和阴影/相反区域的打开)，同时增强了它们的成像速度。
数字成像的浮雕印刷版典型地是根本不预曝光或使用基本一致的一段曝光进行预曝光。预曝光光能量有时候以单个“闪光”曝光应用到整个版，或者可替代地，遍及表面扫描。在两种情况下，印刷版表面的所有区域接收基本相同剂量的能量，即使在要成像为阴影区域的印刷版的区域中。有时候在撞击曝光和主要成像曝光之间使用延迟以改进相反深度。然而，这趋于减慢制版，并且在打开阴影区域时有时候只有部分有效。
网版调色撞击的使用提供与之前描述的实施例相同的优选撞击，但是提供能够保存并重复使用网版调色撞击数据文件用于其它类似图像文件的优点。相反，如上所述，相反图像的使用要去分开的和显著的软件代码来实现，并大大加重了制版服务器的负担，要计算和撕开每个唯一撞击图像文件，因为每个图像文件需要分开的和唯一的撞击文件。
本发明提供各种优点，包括更深深度的阴影，因为消除了阴影区域中的撞击曝光；更高的生产率，因为在撞击和主要曝光步骤之间没有延迟时间；以及数字工作流的实现的容易，因为一旦建立，相同的网版调色撞击文件可以用于所有类似图像文件。
因此，将可以看到，在从之前描述中变得明显的目的中，上述目的有效地达到，因为可以在上述构造中进行特定改变而不偏离本发明的精神和范围，所以意图在于上述描述中包含的或附图中示出的所有内容应当解释为是图示性的而不是限制的意思。
要理解的是，下面的权利要求意图覆盖在此描述的本发明的所有一般的和特定的特征，并且作为语言问题的本发明的范围的所有陈述可以落入它们之间。