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CN102782445B - 凸纹圆点以及柔性版凸纹图像印刷元件 - Google Patents

凸纹圆点以及柔性版凸纹图像印刷元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种由感光印刷版坯料制造凸纹图像印刷元件的方法。通过激光对具有置于至少一层光可固化层上的激光可烧蚀层的感光印刷版坯料进行烧蚀，以产生原位光掩模。接着透过此原位光掩模将印刷版坯料曝露于至少一种光化辐射源下，以有选择地使部分光可固化层交联并固化。在曝光步骤期间，对扩散进入到至少一层该光可固化层内的空气进行限制；并且在曝光步骤期间，优选来自至少一种光化辐射源的照明的类型、功率和入射角中的至少一个条件发生改变。所得的凸纹图像包含多个圆点，并且多个圆点的圆点形状可在各种不同基材(包括瓦楞纸板)上提供最适的印刷性能。

Description

凸纹圆点以及柔性版凸纹图像印刷元件
相关申请的交叉引用
本申请为2009年10月1日提交的美国第12/571,523号申请的部分继续申请，该案的全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及凸纹图像柔性版印刷元件的制备方法，在该印刷元件上具有改良的凸纹结构，该改良的凸纹结构包括用于最适印刷而配置的多个凸纹圆点。
背景技术
柔性版印刷(flexography)是通常用于大批量生产的一种印刷方法。柔性版印刷可用来在各种基底例如纸、纸板料、瓦楞纸板、薄膜、箔片以及层压材料上进行印刷。报纸和食品杂货袋是突出的例子。粗糙表面和拉伸膜仅能通过柔性版印刷的方式经济地印刷。柔性版印刷版是凸印版，图像部分凸起在空旷区域上。通常这种版稍许软且柔韧得足以包裹在印刷滚筒上，并且其耐用性足以印刷超过百万份。这种版主要由于其耐用性和容易制造，为印刷工提供了许多便利。
瓦楞纸板一般包括波纹状的介质，其通常是一层褶状或多沟槽式的纸板，称之为“瓦楞芯纸(flute)”，邻接于平坦纸张或类似纸张的薄层，称之为“衬纸(liner)”。典型的瓦楞纸板结构包括一层瓦楞芯纸夹在两层衬板之间。其它实施例还包括多层的瓦楞芯纸和/或衬纸。波浪状的内层可提供瓦楞纸板结构的刚性。由于瓦楞纸板被用于包装并且制成箱子和容器，因此在形成瓦楞纸板外表面的衬纸上经常会印刷包装所需的识别信息。外部的衬纸通常会因为下方的瓦楞芯纸层的不均匀支撑而出现轻微的凹痕。
当在瓦楞纸板的基材上印刷时，常出现的问题是被称为“波浪纹(fluting)”，亦称为“条纹状”、“条状”或“洗衣板状”的印刷效果。当印刷瓦楞纸板的外表面上的衬纸时，在瓦楞纸板组装之后可能会出现波浪纹。这种波浪纹的视觉效果为深色印刷区域，即较高密度的条带或浅色印刷区域，即，相当于瓦楞纸板下方波浪状结构的较低密度的条带。较深色的印刷发生在支撑衬纸的印刷表面的褶折内层结构的最上层部分。在印有油墨区域作为代表所有区域一部分的具有色调或色彩值的印刷图像区域中，其中在油墨覆盖更完全的印刷图像区域中，波浪效果会相当明显。在对使用数字化工作流程方法所制备的柔版印刷元件进行印刷时，这种波浪纹的效果通常会更为明显。此外，增加印刷压力也不会消除条状现象，并且增加的压力可能会对瓦楞纸板基材造成破坏。因此，当在瓦楞纸板基材上进行印刷时，需要其它方法来减少条状或波浪状现象的发生。
由制造商交付的一种典型柔性版印刷版是由背衬层或支撑层、一层或多层未曝光的光可固化层、非强制选择的保护层或滑膜(slip film)、以及通常的保护盖层按次序构成的多层制品。
支撑片材或背衬层为该版提供了支撑物。该支撑片材或背衬层可以由透明或者不透明的材料如纸、纤维素薄膜、塑料或金属形成。优选的材料包括由合成聚合材料例如聚酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酰胺等制成的薄片。最广泛使用的支撑层为聚对苯二甲酸乙二醇酯的可挠性薄膜。这种支撑片可以非强制选择地包括黏 着层，以用于更可靠地附着到光可固化层。非强制选择地，也可以在支撑层和一层或多层光可固化层之间提供防光晕层(antihalation layer)。防光晕层用于将由光可固化树脂层的无图像区域内的UV光散射所引起的晕影减至最小。
光可固化层可包括任何公知的光敏聚合物、单体、引发剂、反应性或非反应性稀释剂、填料和染料。术语“光可固化”是指组合物响应于光化辐射进行聚合反应、交联或任何其它固化或硬化反应，其结果是该材料的未曝光部分可从曝光(固化)的部分有选择地分离和移除以形成三维或凸纹图案的固化材料。优选的光可固化材料包括弹性化合物、具有至少一个乙烯基端基的烯键式不饱和化合物以及光敏引发剂。光可固化材料的实施例已公开于Goss等人的欧洲专利申请Nos.0 456 336 A2和0 640 878 A1，英国专利No.1,366,769、Berrier等人的美国专利No.5,223,375，MacLahan的美国专利No.3,867,153、Allen的美国专利No.4,264,705、Chen等人的美国专利Nos.4,323,636、4,323,637、4,369,246以及4,423,135、Holden等人的美国专利No.3,265,765、Heinz等人的美国专利No.4,320,188、Gruetzmacher等人的美国专利No.4,427,759、Min的美国专利No.4,622,088以及Bohm等人的美国专利No.5,135,827，其各自的主题内容在此全部引入作为参考。可使用多于一层的光可固化层。
该光可固化材料通常在至少某些光化波长范围内通过自由基聚合反应而进行交联(固化)并且硬化。在本文中，光化辐射是能够在光可固化层材料的曝光部分产生化学变化的辐射。光化辐射包括，例如，增强(例如激光)和未增强的光，特别是在UV及紫色波长范围。一种常用的光化辐射源是汞弧灯，虽然其它辐射源通常也是本领域技术人员众所周知的。
滑膜为一种薄层，其保护光敏聚合物免受灰尘污染，并且使其易于加工。在常规版的(类似的)制造方法中，滑膜对UV光是透明的。在此方法中，印刷工将覆盖薄片从印刷版坯料剥离，并且将负片置于滑膜层上面。接着由UV光通过负片的方式使印刷版和负片进行整片曝光(flood-exposure)。曝光的区域固化或硬化，未曝光区域被移除(显影)以在印刷版上产生凸纹图像。也可以使用表面粗糙层替代滑膜来提高版加工的容易度。表面粗糙层通常包括悬浮在含水黏合剂溶液中的微细颗粒(二氧化硅或类似物)。将表面粗糙层覆盖在光敏聚合物层之上并使其风干。接着将负片置于表面粗糙层上，以进行后续的光可固化层的UV-整片曝光。
在“数字化”或“直接制版”的制版方法中，激光被储存在电子数据文件中的图像引导，并且用于在数字式掩模(即激光可烧蚀)层中用来产生原位负片，该层通常是已被改性成含有辐射线不能透过的材料的滑膜。通过将掩模层对所选择激光波长和强度的激光辐射曝光来烧蚀激光可烧蚀层的多个部分。激光可烧蚀层的实施例公开于例如Yang等人的美国专利No.5,925,500和Fan的美国专利Nos.5,262,275和6,238,837中，其各自的主题在此全部引入作为参考。
在成像之后，将感光印刷元件显影以除去光可固化材料层的未聚合部分以在感光印刷元件表面上形成凸纹图像。典型的显影方法包括用各种不同的溶剂或水进行冲洗，通常用刷子。对于显影其它可能采用的方法还包括使用气刀或加热外加吸墨纸。所得表面具有复制待印刷图像的凸纹图案，且通常同时包括固体区域及包含多个凸纹圆点的图案区域。在凸纹图像显影之后，凸纹图像印刷元件可以安装在印刷机上并且开始印刷。
在其它因素中，圆点形状及凸纹深度影响了印刷图像的质量。 使用柔性印刷版很难印刷出小的图形元件，如微细的点、线及文字，同时又要维持开放式的反向的文字及阴影。在图像最浅的区域中(通常称之为高亮度部分)，图像密度是以连续色调图像的网屏图像中的圆点总面积来表示。对于调幅(AM)屏蔽而言，其涉及将位于固定周期格点上的多个网屏圆点收缩成非常小的尺寸，高亮度部分的密度是以圆点的面积来表示。对于调频(FM)屏蔽而言，网屏圆点的尺寸通常是维持在某些固定的数值，并且随机或伪随机设置的圆点数目代表了图像的密度。在上述两种情形下，必须印刷非常小尺寸的圆点以充分代表高亮度区域。
由于制版方法的性质，想要在柔性印刷版上维持小圆点是非常困难的。在使用UV-不透明光掩模层的数字化制版方法中，光掩模和UV曝光的结合通常会产生圆锥形的凸纹圆点。这些圆点中的最小圆点很容易在加工过程中被移除，这就意味着在印刷期间没有油墨被转移到这些区域(圆点没有被“固定”在印刷版和/或印刷机上)，或者，即使圆点在加工过程中能存留，但是它们在印刷机上也很容易被破坏。例如，在印刷期间，小圆点通常会重迭和/或部分断开，从而造成油墨过量或者是没有油墨可转移。
此外，光可固化树脂组合物通常是在对光化辐射曝光下，通过自由基聚合而固化。但是，由于氧起自由基捕捉剂的作用，固化反应可以被分子氧(其通常溶解在树脂组合物中)抑制。因此，优选在成像曝光之前从树脂组合物中除去溶解的氧，从而使光可固化树脂组合物能够更快速且均匀地固化。
除去溶解的氧可通过在曝光之将感光树脂板置于惰性气体气氛(如二氧化碳气体或氮气)中来置换溶解的氧来完成。这种方法的缺点是不方便和麻烦并且还需要用于放置设备的大的空间。
另一种公知的方法是将印刷版进行光化辐射的预曝光，即“无 网曝光(bump exposure)”。在无网曝光期间，使用的是低强度“预曝光”量的光化辐射，以便于印刷版在接受更高强度主要曝光剂量的光化辐射之前使树脂敏化。无网曝光可用于整个版面积，且对于该版是一种短时间且低剂量的曝光，显然其降低了氧浓度，因而抑制印刷版(或其它印刷部件)的光聚合反应，且有助于微细特征(如加亮点、细线、孤立点等)保留在最终印刷版。然而，这种预致敏步骤通常易于引起暗调充入，由此减小了图像中半色调的色调范围。
无网曝光也需要特定的条件，例如曝光时间、照射光密度等，该条件限制为仅抑制溶解的氧。另外，如果感光树脂层的厚度大于0.1毫米，则低强度无网曝光剂量的弱光不足以到达感光树脂层的某些部分(即最靠近基底层并且离光化辐射来源最远的感光树脂层一侧，在该部分溶解的氧的除去是不充分的。在后续的主曝光中，因为残余氧的缘故，这些部分不会充分固化。为了解决这个问题，曾有研究提出选择性的预曝光，如同Roberts等人的美国专利公开第2009/0043138号中所讨论的，其主题在此全部引入作为参考。其它方法仅涉及特殊的制版或者是与无网曝光组合。
举例来说，Kawaguchi的美国专利No.5,330,882，其主题在此全部引入作为参考，提出了使用一种单独的染料，将其添加至树脂中，以吸收远离主光敏引发剂吸收波长的波长至少为100nm的光化辐射。这会使得用于无网曝光的引发剂和主引发剂的量可分别最优化。不幸的是，这些染料为弱引发剂并且需要延长的无网曝光时间。此外，这些染料使树脂对正常的室内光具有感光性，这样在工作环境下就需要不合适的黄色安全光。最后，Kawaguchi所描述的方法使用了传统的宽带类型光化辐射光源来用于无网曝光，并因此也易于将大量氧留在树脂下层中。
Sakurai的美国专利No.4,540,649，其主题在此全部引入作为参考，描述了一种光可聚合组合物，其包含至少一种水溶性聚合物、光聚合引发剂和由N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-烷氧基甲基丙烯酰胺或N-烷氧基甲基甲基丙烯酰胺与三聚氰胺衍生物形成的缩合反应产物。依照此发明，该组合物消除了对于预曝光调节的需要并且制备出化学及热稳定的版。
然而，所有方法在制备具有优异圆点结构的凸纹图像印刷元件方面仍存在不足，特别是当其设计用来在瓦楞纸板基材上印刷时。
因此，需要一种用于制备具有改良的凸纹结构的凸纹图像印刷元件的改良方法，该种凸纹结构类似于或更优于在瓦楞纸板基材上进行印刷所使用的类似工作流程方法中的凸纹结构。
还需要一种改良的凸纹图像印刷元件，其包括改良的凸纹结构，该结构包括配置用于在各种基材上形成优异印刷性能的印刷圆点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种凸纹图像印刷版，当其印刷于瓦楞纸板基材上时，可产生良好的效果。
本发明的再一个目的是制备一种凸纹图像印刷版，当其印刷于瓦楞纸板基材上时，可减少印刷波浪纹的发生。
本发明的另一个目的是设计一种凸纹图像印刷元件，其包含印刷圆点，该印刷圆点在印刷表面、边缘清晰度、肩斜角(shoulder angle)、深度及圆点高度等方面具有优异圆点结构。
本发明还有一个目的是在印刷元件上提供一种可以较高抵抗印刷波浪纹的圆点形状及结构。
本发明又一个目的是控制凸纹图像印刷元件的印刷表面的表面粗糙度。
为此，本发明涉及柔性版凸纹图像印刷元件，其在凸纹中含有多个圆点，并且其中该多个圆点含有从如下所构成的群组选出的至少一种特征：
(a)圆点的顶面基本为平面；
(b)圆点的肩斜角为(i)圆点的整体肩斜角大于50°，或者为(ii)θ1大于70°且θ2小于45°；及
(c)圆点的边缘锐度为：re:p的比率小于5%，其中p为横跨圆点的顶部中心从一边到另一边的距离，并且re为圆点边缘的曲率半径。
在另一个较佳实施实例中，本发明涉及多个凸纹圆点，其在凸纹图像印刷元件中产生且形成立体图案，其中该多个凸纹圆点产生于数字化制版方法中，并且
其中该多个凸纹圆点含有从如下所构成的群组中选出的至少一种几何特征：
(a)凸纹圆点顶面基本为平面；
(b)凸纹圆点的肩斜角为(i)圆点的整体肩斜角大于50°，或者为(ii)θ1大于70°且θ2小于45°；
(c)凸纹圆点之间的凸纹深度以整版凸纹的百分比来衡量，大于约9%；及
(d)凸纹圆点的边缘锐度为：re:p的比率小于5%。
本发明还涉及由感光印刷版坯料制造凸纹图像印刷元件的方法，该感光印刷版坯料包含置放在至少一层光可固化层上的激光可烧蚀光掩模层，此方法包括步骤：
(a)有选择地激光烧蚀该激光可烧蚀光掩模层，以产生原位光 掩模并且曝露出光可固化层；
(b)透过原位光掩模将经激光烧蚀的印刷版坯料曝露于至少一种光化辐射光源下，以有选择地使部分光可固化层交联并固化，
其中在步骤(b)之前，通过在原位光掩模的顶端和光可固化层的任何曝露部分配置一层扩散屏障，以限制氧气扩散进入到该至少一层光可固化层内。
在一个较佳实施实例中，扩散屏障层优选从以下构成的群组中选出：
(i)在曝光步骤之前，层积于原位光掩模和光可固化层的任何曝露部分的屏障膜；以及
(ii)在曝光步骤之前，涂布于原位光掩模和光可固化层的任何裸露部分之上的液体层；
其中屏障膜和/或液体层的氧气扩散系数小于6.9×10-9平方米/秒，优选小于6.9×10-10平方米/秒，最优选小于6.9×10-11平方米/秒。
在另一个较佳实施例中，该至少一种光化辐射源是以基本为直线或准直线的方式来传送能量。
附图说明
为完全了解本发明，可参考以下描述内容并结合附图，其中：
图1表示具有多个圆点的印刷元件，其表示与不具有本发明优势的印刷元件的圆点相比较，本发明的独特圆点/肩部结构。
图2表示相对于柔性印刷所使用的最佳圆点的设计，四种圆点形状测量的示意图。
图3表示5%柔性圆点上的球形边缘，其中整个圆点表面为球形。
图4表示通过在具有非平面顶端的圆点上进行压印的方式来 增加接触面积的大小。
图5表示非平面圆点的接触面积大小随着压印程度增加而增加的示意性数学关系图。上方的线条描绘没有整体压缩效果时的增加速率，而下方的线条则是包括整体压缩的修正系数。
图6表示对圆点肩斜角θ的测量。
图7表示通过不同成像技术所制成的20%圆点的圆点肩斜角与其相应的圆点凸纹。
图8表示具有两种肩斜角的圆点。
图9表示与直接写入式成像方法所产生的复合肩斜角圆点相比较，依照本发明方法所产生的复合肩斜角圆点的实例。
图10表示复合肩斜角圆点之间的肩斜角和凸纹深度。
图11表示凸纹图像的定义。
图12表示一系列具有各自圆点肩斜角的圆点的凸纹高度。
图13表示在以柔性印刷版标准数字化成像技术所制成的20%圆点上的球形边缘。
图14表示在20%圆点上的界线明确的圆点边缘。
图15表示一种表征圆点印刷表面的平面性的方式，其中p为横跨圆点顶部的距离，并且rt为横跨圆点表面之曲率半径。
图16表示一种柔版圆点及其边缘，其中p为横跨圆点顶部的距离。其用于表征边缘锐度re:p，其中re为圆点肩部与顶面交会处的曲率半径。
图17表示根据本发明的柔版圆点顶部的弦的测量计算方式。
具体实施方式
本发明之发明人已发现，印刷圆点的形状和结构对于它的印刷方式影响很大。了解此事实，就可以通过使用本文中所述的印 刷方法来操控所得印刷圆点的形状，以使得印刷最优化。图1表示具有多个圆点的印刷元件，与不具有本发明优势的印刷元件的圆点相比较，示出了本发明的独特圆点/肩部结构。
特别地，本发明的发明人已发现：一种特定几何特征的组合方式限定出柔版圆点形状，该圆点形状可产生优异的印刷性能，如图2所示。表征最佳柔性版印刷圆点特征(特别是在数字化柔版印刷方面)的几何参数包括：
(1)圆点表面的平面性；
(2)圆点的肩斜角；
(3)圆点之间的凸纹深度；以及
(4)从凸纹顶端过渡到圆点肩部的位置点的边缘锐度。
但是，在众多因素中，图2中所示的圆点形状并非是最佳的圆点形状，其由被印刷的基板来决定。
首先，已发现圆点表面的平面性是对印刷性能的贡献因素之一。以通常的数字化成像方法成像的柔性印刷版易于产生具有球形顶部的圆点，如图3所示，其中所示为5%的圆点。这种公知的现象是因为光聚合反应的氧气抑制所造成，并且，如前所述，其对于较小圆点的影响大于对较大圆点的影响。平面的圆点表面优选遍布整个色调范围。即使是在高亮度范围内(即0~10%色调)的圆点上，最优选的是平面的圆点表面，如图4所示，其是通过在具有非平面顶端之印刷圆点上以不同压印程度来增加接触面积大小的示意图。此外，图5表示非平面圆点的接触面积大小随着压印程度增加而增加的示意性数学关系图。上方的线条描绘没有整体压缩效果时的增加速率，而下方的线条则是包括整体压缩的修正系数。
圆点顶部的平面性可以通过横跨圆点顶部表面的曲率半径rt 来衡量，如图15所示。圆点的顶部所具有的平面性优选是使圆点顶部的曲率半径大于光聚合物层的厚度，更优选是光聚合物层厚度的两倍，最优选是大于光聚合物层总厚度的三倍。
因此，从印刷的观点来看，可得知球形圆点表面并不理想,因为印刷表面和圆点之间的接触面积大小会随着压印力量的大小而呈指数级的变化。相反地，平坦的圆点表面在合理的压印范围内将具有相同的接触面积大小，因此是较优选的情况，特别是在高亮度范围内的圆点(0~10%色调)。
第二个参数是圆点肩部的角度，已发现其是作为印刷性能的良好预测因子。圆点的肩部如图6所定义，其为圆点顶部和侧面所形成的夹角θ。在极端的情况下，垂直圆柱将具有90°的肩斜角，但是，实际上大多数柔版圆点所具有的角度要低得多，通常是接近45°而非90°。
肩斜角也可以随着圆点大小的变动而改变。例如在1~15%范围内的小圆点，可具有大的肩斜角。但是，对于较大的圆点，例如，大于约15%的圆点则是呈现出较小的肩斜角。对于所有的圆点而言，希望其尽可能具有最大的肩斜角。
图7表示通过不同成像技术所制成的20%圆点的圆点肩斜角。在由模拟成像方法所制成的柔性印刷版中，圆点肩斜角通常是接近45°，如图7的样品2所示。用于柔性印刷版的数字成像方法会使该角度增加，特别是对于较小的圆点，使其在大于约50°的更优选范围内，但是在较大圆点时，就不会是这个角度，如在图7中的样品14所示，并且随之而来的是球形圆点顶部或边缘不希望看到的副作用。与此相反，通过使用本文所述的成像技术方法，即使是如图7中样品13所示的20%圆点的大型圆点，数字化柔性印 刷版的圆点肩斜角仍可以改善为大于约50°，图7所示为通过本文所述的方法制造出的圆点。
对于肩斜角有两个对立的几何限制——圆点稳定性和压印灵敏度。大的肩斜角会使得压印灵敏度降至最低，并且在印刷机上提供最宽广的操作范围，但其却以损害圆点稳定性和耐用性作为代价。相反，较低的肩斜角可改善圆点稳定性，但是使得圆点对于印刷机的压印更为敏感。在目前的实践中，大多数以这种方式形成的圆点所具有的角度是在这两种需求之间寻求一种妥协。
理想的圆点将不需要在这两种需求之间寻求妥协，其是将完成这两种功能(印刷压印及圆点强化)的圆点区段予以分开，并且使得每一种圆点的肩斜角特别适合其所需目的。当由其侧面观察时，此类圆点将会具有两种角度，如图8所示。最靠近印刷表面的角度(θ1)将会具有大角度，以使得压印灵敏度降至最低，然而较靠近圆点底部的角度(θ2)则较小，以便于使圆点的结构得到最大的物理强化作用和具有最大的稳定性。然而，通过传统的模拟或数字柔性光聚合物及成像技术，并不容易获得这种类型的圆点形状，这是因为圆点形状主要是由所使用的成像技术来决定。
如本文所述的方法的成像技术已能够用来产生如图9所示的复合肩斜角圆点。图9左侧的两个附图描绘的是本发明方法所产生的圆点，而在右侧的附图所描绘的则是以直接写入式方法所产生的圆点。本发明的复合肩斜角圆点在最靠近圆点顶部(印刷表面)具有非常高的肩斜角，但是因为宽广底部而结构合理；和在靠近圆点底部具有较低的肩斜角，其与版的“底板”相连，如图10所示。这种复合肩斜角圆点不仅是在最佳压印程度下能够得到非常良好的印刷效果，而且在较高压印程度下也能展现出对于印刷增 量特别的抵抗性。
在整个色调范围内，优选的圆点肩斜角为>50°，更优选为>70°或更高的圆点肩斜角，最优选是具有“复合式的肩斜角”，其中θ1(最靠近圆点顶部的角度)为>70°或更高，且θ2(最靠近连结圆点底板的角度)为45°或更小。在本文中所使用的术语“圆点肩斜角”是指由与圆点顶部相切的水平线和表示相邻的圆点侧壁的线条相交所形成的夹角，如图6所示。在本文中所述的“θ1”是由表示与圆点顶部相切的水平线和表示最靠近圆点顶部的相邻肩壁部分的线条相交所形成的夹角，如图8所示。在本文中所指的“θ2”则是由水平线和表示最靠近圆点底部的圆点侧壁的线条相交所形成的夹角，如图8所示。
第三个参数是版凸纹，其以印刷版底板与固体凸纹表面之间的距离来表示，如图11所示。举例来说，0.125英寸厚的板通常会有0.040英寸的凸纹。然而，版凸纹通常会比色调区块中的圆点之间的凸纹，即“圆点凸纹”，要大得多，这是由于在色调区域中圆点的近间隔所致。在色调区域中圆点之间的低浮凸是指表示这些圆点在结构上获得良好支撑，但是在印刷期间可能会造成油墨在版上堆积且最终填充于圆点之间的区域等问题，而造成圆点桥接或弄脏印刷品。
本发明人发现较深的圆点凸纹可以明显减少这种问题，从而能够得到使操作员受到较少干扰的更长久的印刷运转，即具有通常所说的“清洁印刷”能力。圆点凸纹在某种程度上会与圆点肩斜角相连，如图12所示，其说明了圆点凸纹随着圆点肩斜角改变。这四个样品从具有0.125英寸的总厚度以及0.04英寸厚的版凸纹的印刷版中取得。从图12可看出，由标准模拟及数字成像方法所制得的圆点(分别为样品2和14)通常具有的圆点凸纹为少于约 10%的整版浮凸。相反，改良的成像方法可以产生大于约9%的整版凸纹(样品13)，或更优选的是为大于约13%的版凸纹(样品12)。
第四个区分柔版印刷的最佳圆点的特征为：在平面圆点顶部和肩部之间出现界限明确的边界。由于氧气抑制的效果，使用标准数字化柔版的光聚合物成像方法所制得的圆点易于展现出球形的圆点边缘。对于约20%以上的圆点而言，圆点的中心仍为平面的，但是边缘则会呈现出相当圆的形状，如图13所示，其呈现的是通过柔性印刷版的数字化成像所制得的20%圆点上的球形圆点边缘。
圆点边缘通常是以轮廓明显且界限明确者为较佳，如图14所示。这些界限明确的圆点边缘可将圆点的“印刷”部分和“支撑”部分较好的分隔出来，使得圆点和基材在印刷期间能有更一致的接触面积。
如图16所示，边缘锐度可以定义为曲率半径(在圆点肩部与顶面交会处)re与圆点顶面或印刷表面的宽度p的比率。对于真正圆顶的圆点而言，很难定义出精确的印刷表面，因为并没有一般所认知的真正边缘，且re:p可以达到50%。相反地，尖锐边缘的圆点具有非常小的re值，并且re:p会趋近于0。实际上，re:p以小于5%为较优选，re:p最优选为小于2%。图16表示的是柔版圆点和其边缘，其中p为横跨圆点顶面的距离，其示出了边缘锐度(re:p)的特征，其中re为圆点肩部和顶面交会处的曲率半径。
最后，图17表示了测量柔版圆点的平面性的另一种方式。(AB)是圆点顶部的直径，(EF)是具有弦(AB)的圆的半径，且(CD)为半径EF的圆被弦(AB)横断后的弦高。表1表示各种不同圆点%在每英寸150条线(LPI)的条件下所获得的数据，而表2则表示各种不同圆点%在85lpi条件下所获得的数据。
表1：在150lpi条件下的弦测量计算(密耳)
  EF   圆点%   AB   CD   CD/AB
  67   1   0.75   0.001049   0.1%
  67   2   1   0.001866   0.2%
  67   7   2   0.007463   0.4%
  67   17   3   0.016793   0.6%
  67   45   5   0.046658   0.9%
  67   84   7   0.091488   1.3%
  67   95   8   0.119510   1.5%
表2：在85lpi条件下的弦测量计算(密耳)
  EF   圆点%   AB   CD   CD/AB
  250   1   1.33   0.000884   0.1%
  250   2   1.88   0.001767   0.1%
  250   7   3.51   0.006160   0.2%
  250   15   5.14   0.013210   0.3%
  250   45   8.91   0.039700   0.4%
  250   85   12.42   0.077140   0.6%
  250   95   14.09   0.099284   0.7%
此外，当在瓦楞纸板基材上印刷时，为了减少印刷波浪纹并且产生本文中所述的较优选圆点结构，本发明的发明人已发现有必要(1)将来自曝光步骤的空气予以去除；并且较优选是(2)改变照明的类型、功率以及入射角。
同时使用这些方法可产生一种圆点形状，其可高度抵抗印刷波浪纹的形成，并且在印刷机上呈现出优异的压印宽容度(即，当印刷过程中对印刷板施以更高压力时，其对印刷增量改变的抵抗 性)。
本发明人已发现有益于改变最适凸纹印刷用印刷元件上所形成的印刷圆点形状的关键因素是：在曝露于光化辐射期间，去除或限制扩散进入光可固化层的空气。本发明人已发现扩散进入光可固化层的空气可通以下方式来加以限制：
(i)在柔性印刷版的顶端层积一层屏障膜，以覆盖住原位光掩模及光可固化层的任何曝露部分。这种膜最好是在使用激光烧蚀来产生原位光掩模之后但是在曝露于光化辐射之前覆盖。本发明人还发现可使用这种薄片来提供版印刷表面清晰的纹理，其是一种附加的能力并且有利于此方法。
(ii)用液体层涂布原位光掩模及任何曝露的光可固化层，较优选为油；
其中屏障膜和/或液体层的氧气扩散系数小于6.9×10-9平方米/秒，较优选小于6.9×10-10平方米/秒，最优选小于6.9×10-11平方米/秒。
改变照明的类型、功率以及入射角在这方面也是相当有用的，并且可以通过多种方法来完成。例如，可以在曝光步骤期间，于板的上方使用准直栅格(collimating grid)来完成照明的类型、功率以及入射角的改变。在Randall的美国专利第6,245,487号中，其主题在此全部引入作为参考，公开了关于模拟印刷版，将准直栅格用于模拟版。或者是可以利用点光源或是其它半整合型光源。这些光源能够将光谱、能量密度以及入射角改变成各种不同的程度，取决于光源及曝光单元的设计。这些点光源的实例包括Olec公司的OVAC曝光单元及Cortron公司的eXact曝光单元。最后，也可以使用完全整合型(例如激光)光源来进行曝光。激光光源的实例包括用于如Luescher Xpose成像器和Heidelberg Prosetter成像器的装置中的U.V.激光二极管。其它可以改变照明的类型、功率 以及入射角的光源也可以用于实施本发明。
在另一个实施例中，本发明涉及由感光印刷版坯料制造浮凸图像印刷元件的方法，该感光印刷版坯料包含置于至少一层光可固化层上的激光可烧蚀光掩模层，此方法包括步骤：
(a)有选择地激光烧蚀该激光可烧蚀光掩模层，以产生原位光掩模并且曝露出光可固化层；
(b)透过原位光掩模将经激光烧蚀的印刷版坯料曝露于至少一种光化辐射源下，以有选择地使部分光可固化层交联并固化，
其中在曝光步骤期间，通过从如下方法中选择至少一种来限制扩散进入该至少一层光可固化层内的空气：
(i)在曝光步骤之前，将屏障膜层积于原位光掩模和光可固化层的任何曝露部分；以及
(ii)在曝光步骤之前，在原位光掩模和光可固化层的任何曝露部分上涂布一层液体，较优选为油；
许多种材料可用来做为屏障膜层。本发明人已辨识出有三种特性可制造出有效屏障层，其包括光学透明度、低厚度及氧气输送抑制。氧气输送抑制的测量是以低的氧气扩散系数来表示。如前所述，膜(或液体层)的氧气扩散系数必须小于6.9×10-9平方米/秒，较优选小于6.9×10-10平方米/秒，最优选小于6.9×10-11平方米/秒。
适合用来做为本发明的屏障膜层材料的实例包括那些传统用来做为柔性版印刷元件中的脱模层的材料，如聚酰胺、聚乙烯醇、羟烷基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物、两性互聚物、醋酸丁酸纤维素、烷基纤维素、丁醛、环化橡胶以及一种或多种前述物质的组合。此外，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯之类的薄膜和类似的透明膜均可用来做为屏障膜。在一个较优选实施例中，屏障膜层包含聚丙烯薄膜或聚对苯二甲酸 乙二醇酯薄膜。有一种特别优选的屏障膜为富士软片公司所制造的 Final Proof接受膜片。
屏障膜应当尽可能的薄以符合处理薄膜和薄膜/光聚合物版组合在结构上的需求。屏障膜的厚度优选约1~100微米，最优选约1~20微米。
屏障膜必须具有充分的光学透明度，使得薄膜不会将用来使感光印刷版坯料曝光的光化辐射进行不利的吸收或者是使之偏斜。因此，屏障膜的光学透明度至少为50%，更优选至少75%。
屏障膜必须对于氧气扩散具有充分的不可渗透性，从而能够在曝露于光化辐射期间有效限制氧气扩散进入光可固化层。本发明人已确定，当依本文所述方式来使用时，具有上述所提厚度的屏障膜将可基本限制氧气扩散进入光可固化层。
除了限制氧气扩散进入光可固化层之外，屏障膜可用来提供或压印所需的纹理至印刷元件的印刷表面，或者是控制印刷元件的印刷表面的表面粗糙度，使其达到所需的程度。在本发明的一个实施例中，屏障膜包含了一层雾面防护层(matte finish)，并且此雾面防护层的纹理可以转移到版表面，以在印刷版表面上提供所需的表面粗糙度。例如，在一个实施例中，雾面防护层提供的平均表面粗糙度为约700~约800纳米。在这个例子中，屏障膜包含其上具有固化光聚合物层的聚丙烯薄膜，并且该固化光聚合物层之上具有清晰的地形图案。屏障膜表面的纹理或粗糙度将会在层积步骤期间压印在光聚合物(光可固化)层的表面上。一般而言，此方面的表面粗糙度可以使用型号为Wyko NT 3300的Veeco光学光度仪来测量(纽约州，Plainville镇，Veeco仪器公司)。
在本发明的另一个实施例中，屏障膜包含粗糙度小于100纳米的光滑纳米技术薄膜。在这个实施例中，印刷版的平均表面粗 糙度可以控制为小于约100纳米。
在通常的层积方法中可以通过施压和/或加热，将此屏障层层积于印刷板的表面上。
在另一个实施例中，在曝光步骤之前，印刷版可以由一层液体包覆，较优选是一层油，并且这种油可以是透明的或者是着色的。这种液体或油是另一种形式的屏障膜。如同固体屏障膜一样，所使用液体对于用来使光可固化层曝光的光化辐射而言，其光学透明度是相当重要的。液体层的光学透明度优选至少为50%，更优选为至少75%。液体层也必须能够实质上抑制氧气扩散进入光可固化层，其具有的氧气扩散系数如前所述。此液体也必须足够黏稠，而能够在加工期间维持在适当的位置。本发明人已确定厚度为1微米~100微米的液体层将符合上述标准，且该液体层包含以下任何一种油类(其为用来举例而非限制)：石蜡烃或环烷烃油类、硅酮油和植物性油。必须在原位光掩模产生之后且在印刷版坯料曝光于光化辐射之前，将液体涂布在印刷元件的表面上。
在感光印刷版坯料如本文中所述曝露于光化辐射下之后，使印刷版坯料显影，以显露出其中的凸纹图像。显影可以通过各种不同的方法来完成，包括水显影、溶剂显影及热显影，其仅为举例之用而非限制。
最后，将凸纹图像印刷元件装置在印刷机上并且开始印刷。
因此，可看出本文中所述的凸纹图像印刷元件的制造方法产生了一种具有凸纹图案的凸纹图像印刷元件，该图案包含为了最适印刷性能而配置的印刷凸纹圆点。此外，通过文中所述的制板方法，可以使所得凸纹图像中的凸纹圆点的某些几何特征得以操控及最适化。

Claims (15)

1.一种柔性版凸纹图像印刷元件，其特征在于，在背衬层上包含至少一层光聚合物层，其中，通过使该至少一层光聚合物层有选择地曝露于光化辐射光源下，以有选择地使部分该至少一层光聚合物层交联，且将该至少一层光聚合物层的未交联部分进行分离和移除，从而使多个凸纹圆点产生于该至少一层光聚合物层内，其中所述多个凸纹圆点含有至少一种从以下所构成的群组中选出的特征：
(a)圆点顶面的平面性为：圆点顶面的曲率半径rt大于该至少一层光聚合物层的总厚度；
(b)圆点的肩斜角为(i)圆点整体肩斜角大于50°，或者为(ii)最靠近印刷表面的角度θ1大于70°且较靠近圆点底部的角度θ2小于45°；及
(c)圆点的边缘锐度为：圆点肩部与顶面交汇处的曲率半径re与圆点顶面的宽度p的比率小于5％，并且
其中，柔性版凸纹图像印刷元件的圆点凸纹大于9％的整版凸纹。
2.如权利要求1所述的柔性版凸纹图像印刷元件，其中圆点的肩斜角为：整体肩斜角大于50°。
3.如权利要求2所述的柔性版凸纹图像印刷元件，其中圆点的肩斜角为：整体肩斜角大于70°。
4.如权利要求1所述的柔性版凸纹图像印刷元件，其中圆点的肩斜角为：θ1大于70°且θ2小于45°。
5.如权利要求1所述的柔性版凸纹图像印刷元件，其中re:p的比率小于2％。
6.如权利要求1所述的柔性版凸纹图像印刷元件，其中印刷元件的圆点凸纹大于12％的整版凸纹。
7.多个凸纹圆点，其产生于凸纹图像印刷元件中，其特征在于，该凸纹图像印刷元件依序包含：激光可烧蚀掩模层，至少一层光聚合物层以及背衬层，其中在数字化制版方法期间，该多个凸纹圆点产生于该至少一层光聚合物层内，该数字化制版方法包括如下步骤：(i)使激光烧蚀激光可烧蚀掩模层以产生原位负片；(ii)有选择地使该至少一层光聚合物层曝露于光化辐射光源下，通过原位负片，以有选择地使部分该至少一层光聚合物层交联；以及(iii)将该至少一层光聚合物层的未交联部分进行分离和移除，并且其中所述多个凸纹圆点含有至少一种从以下所构成的群组中选出的几何特征：
(a)凸纹圆点顶面的平面性通过圆点顶面的曲率半径rt来衡量，为大于该至少一层光聚合物层的总厚度；
(b)凸纹圆点的肩斜角为(i)圆点整体的肩斜角为大于50°，或者为(ii)最靠近印刷表面的角度θ1大于70°且较靠近圆点底部的角度θ2小于45°；
(c)圆点的边缘锐度为：圆点肩部与顶面交汇处的曲率半径re与圆点顶面的宽度p的比率小于5％，并且
其中，凸纹圆点之间的凸纹深度以整版凸纹的百分比来衡量，为大于9％。
8.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点顶面的平面性为：圆点顶面的曲率半径rt大于光聚合物层的总厚度。
9.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点的所述肩斜角为：整体肩斜角大于50°。
10.如权利要求9所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点的肩斜角为：整体肩斜角大于70°。
11.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点的肩斜角为：θ1大于70°且θ2小于45°。
12.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点之间的凸纹深度大于12％的整版凸纹。
13.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该凸纹圆点的边缘锐度为：re:p的比率小于2％。
14.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该多个凸纹圆点包含以下几何特征：
(a)平的顶面，其使得圆点顶面的曲率半径rt大于光聚合物层的总厚度；
(b)凸纹圆点的整体肩斜角大于50°；
(c)以整版凸纹的百分比来衡量，圆点之间的凸纹深度大于9％；及
(d)re:p的比率小于5％。
15.如权利要求7所述的多个凸纹圆点，其中该多个凸纹圆点包含以下几何特征：
(a)平的顶面，其使得圆点顶面的曲率半径rt大于光聚合物层的总厚度；
(b)凸纹圆点的肩斜角为：θ1大于70°且θ2小于45°；
(c)以整版凸纹的百分比来衡量，圆点之间的凸纹深度大于9％；及
(d)re:p的比率小于5％。
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