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Dokumentenidentifikation DE102007009879A1 27.09.2007
Titel Verfahren zur Bebilderung einer lithographischen Druckform
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Schlörholz, Matthias, Dr., 69124 Heidelberg, DE;
Latzel, Harald, Dr., 69120 Heidelberg, DE;
Vosseler, Bernd, 69221 Dossenheim, DE
DE-Anmeldedatum 28.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007009879
Offenlegungstag 27.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.2007
IPC-Hauptklasse B41C 1/10(2006.01)A, F, I, 20070228, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B41N 3/03(2006.01)A, L, I, 20070228, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) beschrieben, in welchem Teilflächen einer mit amphiphilen Molekülen (22) belegten Oberfläche (20) der lithografischen Druckform (18) mit elektromagnetischer Strahlung exponiert werden. Nach dem Exponieren und vor einem Abdrucken der lithografischen Druckform (18) werden die Teilflächen mit wenigstens einer komplexbildenden Substanz behandelt, so dass eine in hydrophile und hydrophobe Bereiche (36, 38) strukturierte lithografische Druckfläche (18) erhalten wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform, in welchem Teilflächen einer mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche der lithografischen Druckform mit elektromagnetischer Strahlung exponiert werden.

Bei der Bebilderung einer lithografischen Druckform, welche eine mit amphiphilen Molekülen belegte Oberfläche aufweist, ist typischerweise eine hohe Strahlungsleistung, insbesondere Laserleistung, erforderlich, damit direkt durch die Energiezufuhr eine Strukturierung in hydrophile (feuchtmittelführende) und hydrophobe (farbannehmende) Bereiche erreicht wird, so dass eine Druckfläche für den lithografischen Druck erhalten wird.

Im Dokument DE 102 27 054 A1 beziehungsweise US 2004/0007146A1 sind wiederverwendbare oder wiederbeschreibbare Druckformen für den lithografischen Druck bekannt, welche eine Druckfläche mit einer amphiphilen organischen Verbindung aufweisen, insbesondere n-Octadecan-Phosphonsäure. Die Druckfläche ist in den Bereichen hydrophob, in welchen sie mit den amphiphilen Molekülen belegt ist. Um eine Bebilderung der Druckfläche vorzunehmen, also ein Muster von hydrophilen und hydrophoben Bereichen zu erzeugen, wird eine mit einer amphiphilen Verbindung belegte nativ oxidierte Metalloberfläche, beispielsweise eine mit n-Octadecan-Phosphonsäure belegte nativ oxidierte Titanoberfläche, lokal selektiv dem Lichtstrahl eines Lasers, beispielsweise eines Yttrium-dotierten Faserlasers mit 3 Watt Leistung bei 1100 Nanometern Wellenlänge, ausgesetzt, so dass die amphiphilen Moleküle entfernt werden, wobei hydrophile Bereiche der Metalloberfläche freigelegt werden.

Die Bebilderung einer mit amphiphilen Molekülen belegten lithografischen Druckform basiert darauf, dass die eingebrachte Laserstrahlung die Oberfläche erhitzt, wobei eine Veränderung der Schicht oder Lage der amphiphilen Moleküle stattfindet (zum Beispiel durch eine Pyrolyse). Die Notwendigkeit einer hohen Laserleistung für diese Vorgehensweise bedingt, dass kommerziell erhältliche Diodenlasertechnologie, welche für eine Bebilderung von konventionellen Druckformen zur Verfügung stehen, sei es aus Kostengründen oder technischen Gründen, nicht zum Einsatz gelangen kann. Insbesondere kann eine vorteilhaft verfügbare Parallelbebilderung mit mehreren integrierten Diodenlasers nicht genutzt werden, so dass ein relativ hoher zeitlicher Aufwand für die Bebilderung erforderlich ist.

Auch ein Einsatz von Lasern unterschiedlicher Wellenlänge, beispielsweise 830 Nanometer, die Verwendung unterschiedlicher amphiphilen Moleküle (sowohl verschiedene Derivate als auch verschiedene Ankergruppen) und die Optimierung des Trägermaterials, indem beispielsweise Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit, die Temperaturleitfähigkeit oder das Absorptionsverhaltens von Licht mit bestimmten Wellenlängen, hat nicht zu einer wesentlichen Änderung der beschriebenen Situation geführt.

Im Zusammenhang der Regeneration von wieder bebilderbaren, mit amphiphilen Molekülen belegten lithografischen Druckformen ist aus dem Dokument DE 10 2005 020 558 A1 bekannt, dass vor der Behandlung mit einem Atmosphärendruckplasma ein mechanisches Abtragen einer äußeren Schicht der Druckformoberfläche erfolgen kann. Das mechanische Abtragen kann auch unter ergänzendem Einsatz von chemisch oder lösend wirkenden Hilfsstoffen erfolgen.

Unter dem Begriff der lithografischen Druckform wird im Zusammenhang dieser Darstellung auch ein lithografischer Druckformrohling oder ein lithografischer Druckformvorläufer, also auch eine nicht in hydrophile und hydrophobe Bereiche strukturierte oder musterfreie Druckform verstanden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform zu schaffen, in welchem eine Strukturierung der Druckfläche in hydrophile und hydrophobe Bereiche mit geringer Strahlungsleistung, insbesondere geringer Leistungsdichte auf der zu bebildernden Oberfläche, erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform, insbesondere einer lithografischen Offsetdruckform, werden Teilflächen einer mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche der lithografischen Druckform mit elektromagnetischer Strahlung exponiert oder ausgesetzt oder belichtet. Nach dem Exponieren und vor einem Abdrucken der lithografischen Druckform werden die Teilflächen mit wenigstens einer komplexbildenden Substanz behandelt, so dass eine in hydrophile, insbesondere farbabweisende, und hydrophobe, insbesondere farbannehmende, Bereiche strukturierte lithografische Druckfläche erhalten wird.

Die amphiphilen Moleküle sind insbesondere amphiphile organische Moleküle. Es kann eine Mehrzahl von Teilflächen sein, welche nicht zusammenhängen. Die lithografische Druckform kann insbesondere wieder verwendbar sein, das heißt, es ist eine mehrfache Bebilderung in hydrophile und hydrophobe Bereiche und Löschung der Bereiche möglich, so dass wiederholt unterschiedliche Strukturen (Drucksujets) auf der Druckfläche erzeugt werden können. Nach der Behandlung und vor dem Behandeln mit der komplexbildenden Substanz kann noch keine Struktur von hydrophilen und hydrophoben Bereichen auf der Druckfläche vorhanden sein oder der Benetzungsunterschied der hydrophilen und hydrophoben Bereiche kann für den lithografischen Druck noch nicht ausreichend groß sein. Die Bebilderung kann als die Ausprägung eines Musters von Flächen mit unterschiedlichen Benetzungseigenschaften, wobei die Flächen mit oder mit vielen amphiphilen Molekülen bildmäßige Bereiche und die Flächen ohne oder mit wenigen amphiphilen Molekülen nicht-bildmäßige Bereiche bilden, beschreiben werden. Die Bebilderung kann als Negativ-Bebilderung insoweit bezeichnet werden, als die nicht-bildmäßigen Bereiche im Verfahren zur Bebilderung angesteuert und bearbeitet werden. Bei der Behandlung der Teilflächen können auch die nicht elektromagnetischer Strahlung exponierten Bereiche der Oberfläche mit der komplexbildenden Substanz in Kontakt kommen, wobei aber gegebenenfalls auftretende Wechselwirkungen mit den amphiphilen Molekülen oder der Oberfläche in diesen Bereichen keine Auswirkungen auf das erfindungsgemäße Resultat haben. Das Behandeln kann insbesondere ein Einreiben, ein Einsprühen, ein Benetzen sein. Die Strukturierung kann gemäß einem abzudruckenden Drucksujet, insbesondere einem Farbauszug eines abzudruckenden Druckauftrags, erfolgen.

Unter dem Begriff „belegt" wird im Zusammenhang dieser Darstellung verstanden, dass die Oberfläche eine Schicht, insbesondere eine molekure, eine monomolekulare Schicht oder eine Nanoschicht, der amphiphilen Moleküle aufweist. Die amphiphilen Moleküle können auf der Oberfläche adsorbiert sein. Die amphiphilen Moleküle können insbesondere über einen hydrophilen Molekülbereich, einer Ankergruppe, mit der Oberfläche adsorbiert, aufgenommen oder gebunden sein. Die amphiphilen Moleküle können Moleküle sein, welche selbst anordnende Monolagen (self-assembling monolayers, SAM) bilden können. Die amphiphilen Moleküle können eine tensidartige Struktur aufweisen.

Bei einer erfindungsgemäßen Bebilderung wird die Strukturierung durch die Einwirkung der komplexbildenden Substanz auf die vorher elektromagnetischer Strahlung ausgesetzten Teilbereiche der Oberfläche erreicht. Da die komplexbildende Substanz eine lösungsvermittelnde Wirkung oder als ein Lösungsmittel wirkt, ist im Vergleich zu einer Bebilderung mit ausschließlicher Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung zur Entfernung von amphiphilen Molekülen erfindungsgemäß eine vorteilhaft geringere Strahlungsleistung, insbesondere eine geringere Ausgangsleistung der strahlungserzeugenden Einrichtung, erforderlich. Auf diese Weise können insbesondere kommerziell verfügbare, mehrkanalige strahlungserzeugende Einrichtungen zum Einsatz gelangen, beispielsweise einzeln ansteuerbare Laserdiodenbarren, wie sie im Druckformbelichter SuprasetterTM der Heidelberger Druckmaschinen AG verwendet werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform kann durch die Einwirkung der komplexbildenden Substanz, insbesondere in den bestrahlten Bereichen, die Dichte der amphiphilen Moleküle in den Teilflächen reduziert wird und/oder amphiphilen Moleküle aus den Teilflächen entfernt und/oder in den Teilflächen chemisch maskiert werden. Mit anderen Worten, erfindungsgemäß kann ein selektives Reduzieren, Entfernen oder chemisches Maskieren der amphiphilen Moleküle in Teilflächen der Oberfläche, die zuvor elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt waren, erreicht werden, so dass ein Muster aus hydrophilen (mit hinreichend wenigen wirksamen amphiphilen Molekülen) und hydrophoben (mit hinreichend vielen wirksamen amphiphilen Molekülen) Bereichen als Druckfläche auf der Druckform entsteht.

Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren bei der Exposition auf der Oberfläche eine Fluenz von weniger oder gleich 2 J/cm^2, bevorzugt von weniger oder gleich 1,6 J/cm^2, und/oder weniger als 1000 kW/cm^2, bevorzugt weniger als 700 kW/cm^2 Leistung eingebracht. Insbesondere kann im erfindungsgemäßen Verfahren eine Bebilderung mittels eines oder mehrerer Laser mit einer Leistung von weniger als 1 Watt, insbesondere weniger als 500 mW bei einer Fleckgröße mit von circa 10 Mikrometern Durchmesser (1/e^2 Abfall) erfolgen. Die Belichtung kann bei einer Bebilderungsgeschwindigkeit von 2,5 m/s erfolgen.

Im Zusammenhang dieser Darstellung ist unter „komplexbildende Substanz" eine Substanz zu verstehen, welche mit einem oder mehreren Zentralmolekülen oder Zentralatomen oder Zentralionen (Zentralteilchen) Molekülverbünde oder Atomverbünde bilden kann, in denen durch Ausbildung einer (nicht zwingend vollständigen) Molekülhülle oder Molekülmatrix um das oder die Zentralteilchen bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften der komplexierten Zentralteilchen wenigstens teilweise, bevorzugt ganz unterdrückt werden. Das Zentralteilchen wird so gleichsam teilweise oder ganz maskiert. Dies kann zum Beispiel eine geänderte Löslichkeit der Zentralteilchen und damit eine geänderte Beweglichkeit der Zentralteilchen in einem gegebenen Lösungsmittel bewirken. Die komplexbildende Substanz kann auch selbst in anderem Zusammenhang als Lösungsmittel auftreten oder lösungsvermittelnde Substanz für ein gegebenes Lösungsmittel sein. Kurz gesagt, eine komplexbildende Substanz umschließt ein Zentralteilchen und ändert dessen chemische Eigenschaften.

In konkreten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die komplexbildende Substanz ein polares Medium sein oder in einem polaren Medium, insbesondere in Wasser, gelöst sein. Die komplexbildende Substanz kann als Entwicklungslösung bezeichnet werden.

Bevorzugt sind im erfindungsgemäßen Verfahren die Moleküle der komplexbildende Substanz Liganden, welche mit den amphiphilen Molekülen und/oder Fragmenten der amphiphilen Moleküle, insbesondere durch Photodissoziation gebildete Fragmente der amphiphilen Moleküle, eine oder mehrere koordinative Bindungen eingehen können.

Im Zusammenhang dieser Darstellung ist unter „Ligand" eine komplexbildende Substanz zu verstehen, welche eine Bindung oder Wechselwirkung zu einem oder mehreren Zentralmolekülen oder Zentralatomen oder Zentralionen (Zentralteilchen) eingehen kann, so dass sich unter bestimmten Voraussetzungen (etwa bei bestimmtem pH-Wert oder in einem bestimmten Solvatsystem) ein gebundener Molekülverbund oder gebundener Atomverbund (Komplex) ausbilden kann. Der Komplex bildet neue oder geänderte physikalische oder chemische Eigenschaften aus. Im Komplex können ein oder mehrere Liganden um ein oder mehrere geeignete Zentralteilchen angeordnet sein. Dabei muss die Bindung nicht zwangsläufig eine chemische Bindung mit kovalentem Charakter sein. Komplexbindungen können mehrbindig oder mehrfach sein, dass heißt, die Liganden bilden nicht nur eine, sondern mehrere Bindungen zu dem komplexiertem Zentralteilchen aus. Darüber hinaus können auch mehrere Liganden gleichzeitig eine oder mehrere Bindungen zu ein und demselben Zentralteilchen ausbilden. Die so entstandenen einzelnen Bindungen oder Wechselwirkungen sind in der Regel schwächer als kovalente Bindungen. Kurz gesagt, ein Ligand bindet koordinativ an ein Zentralteilchen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die komplexbildende Substanz ein komplexbildendes Oligosaccharid oder ein komplexbildendes Polysaccharid. Ein Oligosaccharid besteht aus bis zu 100 Monosacchariden, während ein Polysaccharid mehr als 100 Monosaccharide aufweist. Das Saccharid kann eine Aldose (Polyhydroxyaldehyd) oder eine Ketose (Polyhydroxyketon) sein. Insbesondere kann die komplexbildende Substanz Gummi Arabicum sein. Beispielsweise wird Gummi Arabicum unter den Bezeichnungen AgumO und AgumZ von der Firma Eggen-Chemie GmbH & Co. KG, 31157 Sarstedt, Deutschland, vertrieben.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die komplexbildende Substanz Ammoniak oder Citronensäure oder ein Gemisch von Ammoniak und Citronensäure, insbesondere in Wasser gelöst.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Teilflächen während der Behandlung mit der komplexbildenden Substanz einer schwachen Säure, insbesondere einer nicht oxidierenden Säure, ausgesetzt.

Bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Verfahren die elektromagnetische Strahlung infrarote Laserstrahlung. Bevorzugt wird die infrarote Laserstrahlung von einem oder mehreren Festkörperlasern oder Halbleiterlasern, insbesondere Diodenlasern, erzeugt.

Des Weiteren oder alternativ dazu weist im erfindungsgemäßen Verfahren die mit amphiphilen Molekülen belegbare Oberfläche bevorzugt nativ oxidiertes Titan, Aluminium, Stahl, Zirkonium, Magnesium oder Mischungen dieser Metalle oder Titanat oder Zirkonat aufweist.

Des Weiteren oder alternativ dazu kann im erfindungsgemäßen Verfahren das amphiphilen Molekül eine mit einem aliphatischen oder aromatischen Rest substituierte anorganische oder organische Säure sein. Insbesondere kann das amphiphile Molekül eine Hydroxamsäure oder eine Carbonsäure oder eine Phosphonsäure sein. Des Weiteren kann insbesondere der Rest eine unsubstituierte oder substituierte Kohlenstoffkette aufweisen, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome größer oder gleich 6, bevorzugt größer oder gleich 8, insbesondere größer oder gleich 12 und kleiner oder gleich 25 ist.

Für den durch diese Darstellung angesprochenen Fachmann ist klar, dass die lithogaphische Druckform eine Druckform sein kann, wie sie im Dokument DE 102 27 054 A1 beziehungsweise US 2004/0007146A1 offenbart worden ist. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser Dokumente DE 102 27 054 A1 beziehungsweise US 2004/0007146A1 wird durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt dieser Darstellung aufgenommen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:

1 ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

2 eine schematische mikroskopische Darstellung einer Ausführungsform einer mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche einer lithografischen Druckform, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bebildert werden kann,

3 eine schematische mikroskopische Darstellung in drei Teilbildern A, B und C der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche nach Aussetzen elektromagnetischer Strahlung,

4 eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3A gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz,

5 eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3B gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz und das Resultat der Anwendung,

6 eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3B gezeigten Situation mit einer alternativen komplexbildenden Substanz und das zur in 5 gezeigten Situation alternative Resultat der Anwendung, und

7 eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3C gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz.

Die 1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für ein lithograhisches Druckverfahren, insbesondere Offsetdruckverfahren, wird eine Oberfläche mit einer Schicht, insbesondere mikroskopischen Schicht, beispielsweise einer Monolage, amphiphiler Moleküle bereitgestellt. Der Teil der Oberfläche, welcher später eine Druckfläche darstellt, ist zunächst unstrukturiert, das heißt im Wesentlichen homogen und dicht mit amphiphilen Molekülen belegt. Durch die Belegung ist aufgrund der von der Oberfläche abgewandte hydrophobe Seite der amphiphilen Moleküle die Druckfläche im Wesentlichen homogen hydrophob (siehe dazu auch 2). Dieser Ausgangszustand ist mehrfach wiederherstellbar, so dass das nachfolgend beschriebene Verfahren mehrfach anwendbar für verschiedene Strukturmuster (Drucksujets) anwendbar ist. Näheres zum Bereitstellen 10 einer Druckform mit amphiphilen Molekülen ist dem bereits erwähnten und in den Offenbarungsgehalt aufgenommenen Dokument DE 102 27 054 A1 beziehungsweise US 2004/0007146A1 zu entnehmen. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche eine nativ oxidierte Titanfläche, und als amphiphile Moleküle werden Phosphonsäuren eingesetzt.

Erfindungsgemäß erfolgt im Verfahren zur Bebilderung ein Exponieren 12 der mit amphiphilen Molekülen belegten Druckform mit elektromagnetischer Strahlung, in dieser Ausführungsform mit Laserstrahlung. Das Exponieren 12 erfolgt selektiv, also nur in Teilbereichen der Oberfläche, in einem (zweidimensionalen) Muster in Abhängigkeit eines zu druckenden Drucksujets, insbesondere eines zu druckenden Farbauszugs. Dabei wird die Oberfläche, genauer die amphiphilen Moleküle, nur einer so geringen Laserleistung, beispielsweise werden Laser mit nur wenigen Hundert Milliwatt, bevorzugt 100 bis 300 Milliwatt, Ausgangsleistung verwendet, ausgesetzt, dass nur geringe Veränderungen in der Lage amphiphiler Moleküle auftreten (siehe dazu auch die Teilbilder der 3). Ein ausreichend großer Kontaktwinkelunterschied (Maß für die Hydrophlie oder Hydrophobie) zwischen den exponierten Bereichen und den nicht exponierten Bereichen für den lithographischen Druck besteht danach nicht.

Erst das sich an das Exponieren 12 anschließende Behandeln 14 mit einer komplexbildenden Substanz bewirkt, dass die in Teilbereichen der Oberfläche durch die Laserstrahlung veränderte Lage von amphiphilen Molekülen derart stark verändert wird, dass ein ausreichend großer Kontaktwinkelunterschied erreicht wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die komplexbildende Substanz Gummi Arabicum, alternativ dazu eine einmolarige wässrige Lösung von Citronensäure, Ammoniak oder einem Gemisch aus diesen beiden Substanzen. Mit anderen Worten, die komplexbildende Substanz wird als ein Entwickler oder eine Entwicklungslösung der nach dem Exponieren 12 vorhandenen Struktur mit nicht ausreichend starkem Benetzungsunterschied zu einer ausreichend starken Struktur. Für den Fachmann ist klar, dass das Behandeln 14 insoweit nicht erforderlich ist, als die amphiphilen Moleküle durch das Exponieren 12 bereits vollständig entfernt sind. Für den Fachmann ist auch klar, dass das Behandeln 14 als solches nicht ausreichend ist, um eine selektive Entfernung amphiphiler Moleküle aus Teilflächen der Oberfläche zu erreichen. In nicht exponierten Bereichen, also durch die elektromagnetische Strahlung unbeeinflussten Bereichen sind die amphiphilen Moleküle in der Schicht zu stark gebunden, als dass sie durch eine ausschließliche Einwirkung der komplexbildenden Substanz entfernbar sind.

Auf diese erfindungsgemäße Weise wird eine in hydrophile und hydrophobe Bereiche strukturierte Druckfläche erhalten. Das Abdrucken 16 der lithografischen Druckform kann auf konventionelle Weise erfolgen. Danach kann, gegebenenfalls nach Reinigung ein erneutes Bereitstellen 10 der Druckform erfolgen. Mit anderen Worten, die Struktur oder das Muster der hydrophilen und hydrophoben Bereiche wird entfernt oder gelöscht und die Oberfläche wird in den unstrukturieren Ausgangszustand überführt.

Die schematisch in 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer lithographischen Druckform 18, insbesondere metallischen Druckform, weist eine (beispielsweise aufgrund einer nativen Oxidation) hydrophile Oberfläche 20 auf, welche mit amphiphilen Molekülen 22 belegt ist. Bevorzugt bilden die amphiphilen Moleküle 22 eine selbstanordnende Monolage aus, es kann aber auch eine Mehrfachlage oder Schicht aus mehreren Lagen amphiphiler Moleküle 22 auf der lithographischen Druckform 18 vorhandensein. Die amphiphilen Moleküle 22 weisen hydrophile Ankergruppen 24 und hydrophobe organische Ketten 26 auf. Ein amphiphiles Molekül 22 kann mittels der hydrophoben Ankergruppe 24 an die Oberfläche 20 gebunden, beispielsweise adsorbiert sein. Die amphiphilen Moleküle 22 sind bevorzugt derart orientiert, dass die organischen Ketten 26 lotrecht von der Oberfläche abgewandt sind. Für die Funktionalität der Lage oder Schicht amphiphiler Moleküle 22 als hydrophobe Teilfläche der Druckfläche ist diese Orientierung aber nicht zwingend notwendig.

Die 3 bezieht sich schematisch in drei Teilbildern A, B und C zur mikroskopischen Darstellungen der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche nach Aussetzen oder Belichten mit elektromagnetischer Strahlung. Nach dem Exponieren einer mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche können die amphiphilen Moleküle vollständig, unvollständig oder nicht entfernt sein. Insbesondere können bei einer unvollständigen Entfernung die amphiphilen Moleküle durch die elektromagnetische Strahlung beschädigt worden sein. Auch kann die Orientierung der amphiphilen Molekülen verändert oder die Ordnung der Anordnung herabgesetzt sein.

Im Teilbild A der 3 ist die lithographische Druckform 18 mit einer ausgedünnten Lage amphiphiler Moleküle gezeigt. Mit anderen Worten mit Hilfe der einwirkenden elektromagnetischen Strahlung wurde ein Teil der amphiphilen Moleküle komplett, insbesondere inklusive der Ankergruppe, entfernt. Auf diese Weise kann die Hydrophobie dieses Bereichs der Oberfläche herabgesetzt sein. Gegebenenfalls reicht die Differenz der Hydrophobie zwischen exponierten und nicht-exponierten Bereichen aber nicht aus, um einen lithographischen Druckprozess durchzuführen.

Im Teilbild B der 3 ist eine Lage 30 amphiphiler Moleküle mit teilweise zerstörten Ketten 26 auf der Oberfläche 20 der lithographischen Druckform 18 gezeigt. Die Ankergruppen 24 sind noch an die Oberfläche gebunden, während die hydrophoben Ketten durch die Einwirkung elektromagnetischer Strahlung teilweise zerstört oder entfernt sind. Auch in dieser Situation ist die Hydrophobie herabgesetzt, die hydrophilen Ankergruppen sind von außen, der der Oberfläche abgewandten Seite zumindest teilweise zugänglich und zeigen gegenüber polaren Medien, etwa einem Feuchtmittel in einem lithographischen Druckprozess, eine relativ große Wechselwirkung.

Im Teilbild C der 3 ist eine Lage 32 amphiphiler Moleküle mit teilweise gelösten Ankergruppen auf der Oberfläche 20 der lithografischen Druckform 18 zu sehen. Die Ankergruppen 24 sind ganz oder teilweise von der Oberfläche 20 gelöst, die Abfallprodukte, überwiegend hydrophobe Molekülfragmente, haben sich an der Oberfläche 20 angelagert und verhindern eine hydrophile Benetzungseigenschaft. Beim Ablösen der amphiphilen Moleküle inklusive ihrer Ankergruppen ist es zudem möglich, dass mit den amphiphilen Molekülen auch einzelne Atome oder Ionen der Metallmatrix der lithografischen Druckform 18 entfernt werden.

Die in den drei Teilbildern A, B und C der 3 gezeigten Situationen können auch gemeinsam miteinander, kombiniert oder gemischt in einem exponierten Teilbereich der Oberfläche auftreten.

Das Behandeln der mit elektromagnetischer Strahlung in Teilflächen exponierten Oberfläche, der Entwicklungsschritt, hat das Ziel, an den belichteten Stellen oder Bereichen eine für den lithographischen Druckprozess ausreichende Hydrophilie, einen hinreichenden Benetzungsunterschied zu nicht belichteten Bereichen, zu erzielen, ohne die Farbführung, die Hydrophobie der nicht belichteten Bereiche zu verringern oder einzuschränken.

In der 4 ist eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3A gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz zu sehen. Aufgrund der Ausdünnung der amphiphilen Moleküle 22 sind Ankergruppen 24 durch Diffusion der komplexbildenden Substanz in die Lage der amphiphilen Moleküle chemisch zugänglich. Insbesondere ist die Ausbildung von Wechselwirkungen mit einem polaren Medium möglich. Die Einwirkung 34 der komplexbildenden Substanz ist durch die in der 4 gezeigten Pfeile verdeutlicht. Auf diese Weise können die Bindungen der Ankergruppen an die (nativ oxidierte) metallische Oberfläche 20 der lithographischen Druckform 18 durch chemische Reaktion, etwa durch eine Hydrolyse, aufgebrochen werden. Bei einer dicht geschlossenen Schicht oder Lage amphiphiler Moleküle 22 ist es demgegenüber einer polaren Substanz, insbesondere einem polaren Medium sterisch oder räumlich nicht möglich, an die Ankergruppen 24 der amphiphilen Moleküle 22 zu gelangen und deren Bindungen an die Oberfläche 20 aufzubrechen. Weiterhin kann dann eine chemisch wirkende komplexbildende Substanz, eine Entwicklungslösung, aufgrund der verringerten Hydrophobie der ausgedünnten Lage partiell die mit elektromagnetischer Strahlung exponierten Bereiche benetzen und dort die in ihrer Bindung zur Oberfläche 20 geschwächten amphiphilen Moleküle entfernen. Die Schwächung der Bindung wird dabei auch allein durch Defekte, also durch Herabsinken der Ordnung) in der Lage amphiphiler Moleküle erzeugt, wodurch diese Schicht ihre mechanische Robustheit verliert. Die Hydrophile, mit anderen Worten die Differenz in der Benetzbarkeit mit Farbe respektive Wasser von bebilderten und nicht bebilderten Bereichen, wird somit aufgrund einer Kombination von Solvolyse und mechanischen Prozessen in diesen Bereichen weiter erhöht, so dass sie für den lithografischen Druckprozess ausreicht.

Im unteren Teil der 4 ist das Resultat der Behandlung der lithografischen Druckform 18 mit einer komplexbildenden Substanz gezeigt. Die Oberfläche 20 weist hydrophile Bereiche 36 und hydrophobe Bereiche 38, in denen sich noch eine dichte Lage amphiphiler Moleküle 22 befindet, auf. Die Oberfläche ist bildmäßig oder sujetgemäß oder mustergemäß strukturiert.

Die 5 zeigt schematisch das Behandeln der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche 20 der lithografischen Druckform 18 in der in 3B gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz und das Resultat der Anwendung. Die zum Teil verbliebenen Ankergruppen 24 der zerstörten amphiphilen Moleküle 22 werden durch das polare Medium, insbesondere der komplexbildenden Substanz, benetzt, gegebenenfalls angelöst und entfernt. Dabei ist auch die Lösung einer komplexen Verbindung der Ankergruppe 24 mit Metallatomen oder Metallionen der Oberfläche 20 möglich. Das Entfernen der restlichen (unzerstörten) ausgedünnten amphiphilen Moleküle ist analog der in Bezug auf die 4 beschriebenen Vorgänge zu sehen. Eine Erhöhung der Hydrophilie ist schon dann gegeben, wenn die restlichen polaren Ankergruppen 24 nicht entfernt werden, wie im unteren Teil der 5 schematisch dargestellt ist. Die Oberfläche 20 weist hydrophile Bereiche 36, in denen sich noch einzelne hydrophile Ankergruppen 24 befinden, und hydrophobe Bereiche 38, in denen sich noch eine dichte Lage amphiphiler Moleküle 22 befindet, auf. Die Oberfläche ist bildmäßig oder sujetgemäß oder mustergemäß strukturiert.

Die 6 bezieht sich auf das Behandeln der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche 20 der lithographischen Druckform 18 in der in 3B gezeigten Situation mit einer alternativen komplexbildenden Substanz in einem polaren Medium 40 und das zur in 5 gezeigten Situation alternative Resultat der Anwendung. Die zum Teil verbliebenen Ankergruppen 24 der zerstörten amphiphilen Moleküle 22 werden durch das polare Medium mit der komplexbildenden Substanz benetzt, gegebenenfalls angelöst und entfernt. Dabei ist auch die Lösung einer komplexen Verbindung der Ankergruppe 24 mit Metallatomen oder Metallionen der Oberfläche 20 möglich. Das Entfernen der restlichen (unzerstörten) ausgedünnten amphiphilen Moleküle ist analog der in Bezug auf die 4 beschriebenen Vorgänge zu sehen. Eine stärkere Erhöhung der Hydrophilie ist dann gegeben, wenn sogar die restlichen polaren Ankergruppen 24 mit entfernt werden, wie im unteren Teil der 6 schematisch dargestellt ist. Die Oberfläche 20 weist hydrophile Bereiche 36, welche frei von amphiphilen Molekülen oder Resten davon sind, und hydrophobe Bereiche 38, in denen sich noch eine dichte Lage amphiphiler Moleküle 22 befindet, auf. Die Oberfläche ist bildmäßig oder sujetgemäß oder mustergemäß strukturiert.

Die 7 ist eine schematische mikroskopische Darstellung des Behandelns der mit amphiphilen Molekülen belegten Oberfläche in der in 3C gezeigten Situation mit einer komplexbildenden Substanz in einem polaren Medium 40. Die Abfallprodukte müssen mechanische oder in einem Lösungsprozess von der Oberfläche 20 entfernt werden. Wie im unteren Teil der 7 schematisch dargestellt ist, umfasst die Oberfläche 20 hydrophile Bereiche 36, welche noch einzelne an die Oberfläche 20 gebundene ausgedünnte amphiphilen Moleküle oder Ankergruppen aufweist, und hydrophobe Bereiche 38, in denen sich noch eine dichte Lage amphiphiler Moleküle 22 befindet. Die Oberfläche ist bildmäßig oder sujetgemäß oder mustergemäß strukturiert.

Mit anderen Worten ausgedrückt, als komplexbildende Substanzen oder Entwicklungslösungen kommen (polare) Substanzen, insbesondere Medien, zum Einsatz, welche die Löslichkkeot von Metallionen erhöhen und/oder die in der Lage oder Schicht amphiphiler Moleküle ausgebildeten Bindungen (komplexe oder kovalente Bindungen, insbesondere kondensierte Bindungen) zur Oberfläche schwächen oder aufbrechen, beispielsweise durch Verschiebung des Bindungsgleichgewichts der komplexierten Teilchen oder durch Hydrolyse kovalenter, insbesondere kondensierter Bindungen. Bei Einsatz einer geeigneten komplexbildenden Substanz beziehungsweise einer Lösung in einem Medium der komplexbildenden Substanz können mit elektromagnetischer Strahlung erzeugte schwache Strukturen von Benetzungsunterschieden auf einer wiederbebilderbaren Oberfläche mit amphiphilen Molekülen entwickelt, das heißt verstärkt werden. Durch die Kombination der Einwirkung von geringer Strahlungsleistung und der nasschemischen Behandlung mit der Folge einer selektive Erhöhung des Kontaktwinkelhubs gegenüber Wasser von bebilderten und unbebilderten Bereichen oder Teilflächen resultiert eine strukturierte lithographische Druckform.

10
Bereitstellen einer Druckform
12
Exponieren mit elektromagnetischer Strahlung
14
Behandeln mit einer komplexbildenden Substanz
16
Abdrucken der Druckform
18
lithografische Druckform
20
Oberfläche
22
amphiphile Moleküle
24
Ankergruppe
26
organische Kette
28
ausgedünnte Lage amphiphiler Moleküle
30
Lage amphiphiler Moleküle mit teilweise zerstörten Ketten
32
Lage amphiphiler Moleküle mit teilweise gelösten Ankergruppen
34
Einwirkung einer komplexbildenden Substanz
36
hydrophiler Bereich
38
hydrophober Bereich
40
komplexbildende Substanz in polarem Medium


Anspruch[de]
Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18), in welchem Teilflächen einer mit amphiphilen Molekülen (22) belegten Oberfläche (20) der lithografischen Druckform (18) mit elektromagnetischer Strahlung exponiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Exponieren und vor einem Abdrucken der lithografischen Druckform (18) die Teilflächen mit wenigstens einer komplexbildenden Substanz behandelt werden, so dass eine in hydrophile und hydrophobe Bereiche (36,38) strukturierte lithografische Druckfläche (18) erhalten wird. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einwirkung der komplexbildenden Substanz die Dichte der amphiphilen Moleküle (22) in den Teilflächen reduziert wird und/oder amphiphilen Moleküle (22) aus den Teilflächen entfernt und/oder in den Teilflächen chemisch maskiert werden. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Exposition auf der Oberfläche (20) weniger als oder gleich 2 J/cm^2 Fluenz und/oder weniger als 1000 kW/cm^2 Leistung eingebracht wird. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexbildende Substanz ein polares Medium ist oder in einem polaren Medium gelöst ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Moleküle der komplexbildenden Substanz Liganden sind, welche mit den amphiphilen Molekülen und/oder Fragmenten der amphiphilen Moleküle eine oder mehrere koordinative Bindungen eingehen können. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexbildende Substanz ein komplexbildendes Oligosaccharid oder ein komplexbildendes Polysaccharid ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexbildende Substanz Gummi Arabicum ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die komplexbildende Substanz Ammoniak oder Citronensäure oder ein Gemisch von Ammoniak und Citronensäure ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilflächen während der Behandlung mit der komplexbildenden Substanz (18) einer schwachen Säure ausgesetzt werden. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung infrarote Laserstrahlung ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit amphiphilen Molekülen belegbare Oberfläche (20), nativ oxidiertes Titan, Aluminium, Stahl, Zirkonium, Magnesium oder Mischungen dieser Metalle oder Titanat oder Zirkonat aufweist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphilen Molekül eine mit einem aliphatischen oder aromatischen Rest substituierte anorganische oder organische Säure ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphile Molekül eine Hydroxamsäure oder eine Carbonsäure oder eine Phosphonsäure ist. Verfahren zur Bebilderung einer lithografischen Druckform (18) gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rest eine unsubstituierte oder substituierte Kohlenstoffkette aufweist, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome größer oder gleich 6 und kleiner oder gleich 25 ist.






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