專利名稱：激光照排光學(xué)調(diào)諧空腔膜片以及采用該膜片的印版的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光照排光學(xué)調(diào)諧空腔膜片(laser imageable tunedoptical cavity thin film)以及采用該膜片的印版，提高了數(shù)字化激光照排的書寫性能。
傳統(tǒng)的速印平版印刷正在經(jīng)受飛速的技術(shù)變革。這種變革開始于臺(tái)式出版軟件取代照像制備紙型而應(yīng)用到印刷工作的排版時(shí)。印刷廠家一旦開始用數(shù)據(jù)的方式而不是照像件的方式收受主要活計(jì)，他們就購(gòu)買了那些可以兼用數(shù)字化信息的設(shè)備。這種新式設(shè)備有助于提高整個(gè)印刷工藝的速度和效率。因?yàn)椴辉傩枰障竦灼蚬饷艟酆衔锏娘@影，還可以顯著地減少印刷工業(yè)中化學(xué)溶劑的用量。最早購(gòu)買的數(shù)字化設(shè)備是校閱系統(tǒng)，它可以讓用戶很快地校閱數(shù)字化排版的硬拷貝版樣，然后再去付印。盡管現(xiàn)在還在使用數(shù)字校閱系統(tǒng)，日益普遍的是直接在計(jì)算機(jī)屏幕上校閱，接著就用數(shù)字化制備的印版付印。
當(dāng)前的激光照排印版技術(shù)受到現(xiàn)有材質(zhì)的激光靈敏度限制。使用中，印版可以直接在印壓機(jī)中照排，也可以在一個(gè)平臺(tái)掃描儀上照排，不管哪一種方式，激光能量密度都需要達(dá)到400mj/cm2或以上，才能對(duì)印版進(jìn)行蝕刻。由于印版表面和表面安裝架的不完善，焦點(diǎn)深度會(huì)發(fā)生變化。要克服這些變化的影響就要提高印版成像系統(tǒng)的工作范圍。在1995年5月8日申請(qǐng)的08/436,119合報(bào)的專利中公開了一種激光照排直寫膜片和采用該膜片的印刷件，這種激光照排直寫膜片應(yīng)用單層的真空沉積激光蝕刻涂層，涂層材料可選取鈦、鋯、鋁和鉿以及其合金等金屬。盡管這種膜片和印刷件具有出色的性能，還是需要提高膜片和印刷件的吸收性能。
總的來說，本發(fā)明的目的之一是提供一種提高對(duì)紅外激光束靈敏度的光學(xué)調(diào)諧空腔膜片以及采用該膜片的印版。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有以上特性的膜片和印版，它的工作聚焦深度增加了，而且盡管在激光器至成像點(diǎn)距離有波動(dòng)，在整個(gè)印版上的成像照排清晰度不變。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有以上性能的膜片和印版，由于其激光吸收層的激光靈敏度提高了，附著層厚度變化的影響降至最低。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種膜片和采用該膜片的印版，它在蝕刻的激光波長(zhǎng)上調(diào)諧至最大吸收率。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有以上特性而且易于生產(chǎn)的膜片和印刷件。
下面參照附圖詳述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并進(jìn)一步說明本發(fā)明的另外目的和特性。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)膜片的截面圖，所示薄膜堆層位于聚合物底片上。
圖2為本發(fā)明的印版的截面圖，具有圖1所示的光學(xué)調(diào)諧空腔激光蝕刻膜片。
圖3為本發(fā)明的印版的另一個(gè)實(shí)施方案的截面圖。
圖4為單層金屬鈦的光學(xué)性能曲線，其中金屬的厚度已經(jīng)調(diào)節(jié)至在紅外線半導(dǎo)體二極管激光器的波長(zhǎng)上達(dá)到最大吸收。
圖5所示為圖1所示膜片的光學(xué)性能曲線。
圖6為本發(fā)明的另一種印版的截面圖。
一般地說，激光光學(xué)調(diào)諧空腔膜片用于激光器發(fā)出的激光照射，它具有一個(gè)起底片作用的且具有第一表面和第二表面的塑料片。在底片的第一表面上沉積有一光學(xué)調(diào)諧空腔薄膜堆層。該薄膜堆層含有由第一表面承載的第一真空沉積金屬層。在第一金屬層上沉積有一個(gè)絕緣層，厚度為激光額定波長(zhǎng)四分之一波的奇數(shù)倍。在絕緣層上沉積有一個(gè)第二真空沉積金屬層。在第二金屬層上有一個(gè)有機(jī)的或者硅酮表面涂層。通過設(shè)計(jì)不同的層厚，把薄膜堆層調(diào)諧在激光的波長(zhǎng)下有最大吸收率。
更具體地，如附圖中圖1所示，激光照排光學(xué)調(diào)諧空腔膜片11具有一個(gè)有機(jī)塑料制的柔性片或者說底片12，底片有第一和第二表面13和14，其厚度范圍為0.2至10密耳，優(yōu)選7密耳。底片由純對(duì)苯二甲酸乙二醇聚酯、硫酸鋇充填對(duì)二苯二甲酸乙二醇聚酯(PET)、PEN(polyethylene napthalate)之類的適宜材料制造的，也可以采用鋁等柔性金屬材料。在采用金屬材料時(shí)，要蒸發(fā)上一個(gè)對(duì)苯二甲酸乙二醇聚酯或其它適當(dāng)?shù)木酆衔镆阅M頭一種情況中的聚合物底片。這種結(jié)構(gòu)取消了分層的需要。杜邦公司供應(yīng)的MYLAR膜片、ICI 422、Hoescht3930,ICI 329,ICI Kaladex都可以采用。
在第一表面13上承加一個(gè)薄膜堆層16，堆層上可安設(shè)露光(leaky)或不露光(non-leaky)的光學(xué)調(diào)諧空腔。
如果安設(shè)露光光學(xué)空腔，堆層16上有一第一個(gè)部分透射反射金屬層17，它是真空沉積到第一表面13的。第一金屬層可以用鋁等亮金屬、也可以用鉻、鎳或鈦等灰色金屬形成，它在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中既起吸收層的作用也起反射層的作用。第一金屬層17沉積的厚度范圍是60至500埃，從而在選定的最佳厚度下，部分地吸收、透射并反射，在熱容量、熱傳導(dǎo)性和吸收性等方面得出最高的效益。在第一金屬層采用鈦時(shí)，最佳厚度是220埃。
如果薄膜堆層16要采用不露光空腔，就在第一表面13上沉積厚度范圍500-2000埃的鋁、鎳、鈦或鉻之類的不透光反射金屬層，就形成第一金屬層17。
在第一金屬層17上沉積一個(gè)厚度為激光波長(zhǎng)的三分之一至五分之一之間的絕緣層18，最優(yōu)厚度為激光波長(zhǎng)的四分之一。絕緣層18材料可以選自氟酸鎂、氧化鋁、二氧化硅、高價(jià)氧化物、金屬氟化物、金屬硫化物、熱蒸發(fā)聚合物、以及真空沉積聚合體等，可以當(dāng)通過熱、電子束、或者放射工藝等在真空中沉積的聚合物，也可以是通過化學(xué)蒸發(fā)沉積法沉積的多聚體。氟酸鎂是首選的材料，而揮發(fā)性化合物要更好些。
在絕緣層18上真空沉積一個(gè)第二金屬層19，厚度范圍在25埃至100埃之間，65埃為最佳厚度。第二金屬層19所用的金屬材料可以與第一金屬層17所選材料相同。
在第二金屬層19上沉積一個(gè)厚度為0.5至4微米的有機(jī)表面涂21，可以用硅酮作無水印版結(jié)構(gòu)的涂層材料，用聚乙烯醇作使用含水溶液印版的涂層材料，但涂層材料并不僅受上述兩種的限制。
可以利用輥式涂層器來生產(chǎn)激光蝕刻膜片11，基中用輥?zhàn)影训灼?2輸進(jìn)一個(gè)真空室。金屬層17和19以及絕緣層18，還有最表面的有機(jī)層21可以按照要求的順序一次通過次第沉積。相反，這三層還可以多次通過輥式涂層器不間斷空真地進(jìn)行沉積。
另外，還可以把帶有層17、18和19的膜片底片12從輥式涂層器中取出來，然后在大氣壓下用常規(guī)濕式工藝涂布有機(jī)表面涂層21。這一涂層在輥式涂層作業(yè)中膜片底片是呈卷形進(jìn)行的，可以用同樣方法，也可以用不同方法。這樣涂布薄有機(jī)涂層21的方式是掌握濕式涂布工藝的人員所熟悉的。然后濕的涂層可以用紫外線照射或加熱處理，使該表面涂層附著在最外層金屬層19上并使之固結(jié)。
視本發(fā)明的激光照排膜片要用的印刷墨材而定，表層涂層21可以分別制備成具有親水性或疏水性、親油性或者疏油性。舉例來說，該有機(jī)涂層可以是排斥墨材的硅酮聚合物之類的疏油材料，也可以是吸水的聚乙烯醇之類的親水材料。該有機(jī)表面涂層21還可以制成這樣一種特質(zhì)，它對(duì)所選的墨材以及墨材粘合液中所選出的至少一種印刷液表現(xiàn)出與膜片底片12不同的親合性。
按以上所述制備好空腔激光蝕刻片11后，可以放在一個(gè)支持基片或說印版26上，該印版具有一個(gè)上表面即第一表面27以形成激光照排直寫印刷件31，如圖2所示。膜片11粘附在基板即印版26上，印版26典型地是鋁制的，厚度為5-12密耳且具有柔性，從而可以附著在滾筒上，前述粘附手段可以是涂布在表面14或表面27上的膠(圖中未示)，這樣可以按大小適當(dāng)?shù)母窬止潭ㄔ诨寮从“?6的表面上成為覆蓋層?；逡簿褪钦f印版26最好是尺寸穩(wěn)定，使得在50°F至100°F的正常工作溫度范圍中，整個(gè)20英時(shí)長(zhǎng)度上最大的走形不超過5密耳。
圖3所示為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它不需要進(jìn)行分層。圖3所示的印版36有一個(gè)鋁等適當(dāng)材料制的、適當(dāng)厚度為5-12密耳的柔性金屬底片37，它有一個(gè)表面38，在表面38上加有一個(gè)厚度為0.25-2密耳的聚合物絕緣層39。該層39可以是對(duì)苯二甲酸乙二醇(PET)蒸發(fā)層，其作用是模擬圖1和圖2所示實(shí)例的底片12的功能。在層39之上沉積有一個(gè)薄膜堆層41，后者與前述薄膜堆層16類似或者相同。
圖1、2和3所示的復(fù)合印版或者說印刷件11、31和36可以直接使用并裝入印壓機(jī)進(jìn)行照排，也可以在照排機(jī)中照排，在其中由紅外線半導(dǎo)體二極管激光器在激光蝕刻膜片11上成像進(jìn)行照排。產(chǎn)生成像的原因是蝕刻機(jī)制，受到紅外線激光束照射后，有機(jī)膜片底片12的第一表面13分解或者氣化，造成底片12與圖2中的第一金屬層之間的界面剝落、或者圖3中的層39和金屬層17之間的界面剝落。用異丙醇之類的溶劑擦拭印版去除掉從印版上成像的部分層17、18、19和21殘留部分。
在露光空腔吸收系統(tǒng)中，第一金屬層17是部分透射的，熱量從吸收激光能量的表層金屬層19穿過絕緣層18再穿過第一金屬層17，與直接由第一金屬層17吸收的能量相結(jié)而傳入聚合體層12，把聚合體層12加熱到其分解溫度。例如，PET的分解溫度是265℃(538°K)，低于激光吸收層17、18和19的熔化或蒸發(fā)溫度。在不露光空腔吸收系統(tǒng)中，激光的大部分被第一金屬層17反射，而層18中所用的絕緣層是聚合物。與露光空腔類似產(chǎn)生成像的原因是蝕刻機(jī)制，不同的是氣體分解發(fā)生在聚合物絕緣層18中來去掉表層金屬層19。如果聚合物絕緣層是親油的，在去掉表層金屬層19以后，留下一些聚合物絕緣層，印版起到的作用就像整個(gè)堆層、層17、18和19都被去掉一樣。如果聚合物絕緣層18隨表層金屬層19一起去掉而暴露出下面的反射層，反射層17就可以起親水層的作用來吸附含水溶液，而表層的有機(jī)物層21可以是親油的聚合物。最好激光吸收層不熔化或蒸發(fā)，因?yàn)檫@種蒸發(fā)過程消耗激光能量卻不會(huì)相應(yīng)地升高溫度，于是要降低蝕刻靈敏度。這是一個(gè)非常重要的因素，因?yàn)橛糜诖颂幍募す獍雽?dǎo)體二極管一般以小輸出功率工作。
激光蝕刻膜片11相對(duì)于單金屬或碳陣列吸收層提高了激光蝕刻靈敏度，在激光器的波長(zhǎng)上有更高的吸收性。這種吸收性是通過適當(dāng)?shù)剡x擇絕緣層18、金屬層17和19的厚度，把薄膜堆層16在激光器頻率上調(diào)制為具有最低反射和最高的吸收。
圖4為由210埃厚的單層金屬鈦計(jì)算得到的吸收性能曲線。
圖5是采用本發(fā)明改進(jìn)的特定激光蝕刻膜片11的光學(xué)特性，該膜片包括有220埃厚的鎳形成的第一金屬層17,1812埃厚的氟化鎂形成的絕緣層18以及65埃厚的鎳形成的第二金屬層19，由圖可見，這種空腔激光蝕刻膜片可以達(dá)到高吸收、在800至1,100毫微米波長(zhǎng)范圍吸收率達(dá)90％以上。
圖6所示為體現(xiàn)本發(fā)明的印版的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖?？梢匀サ粼趫D2中用于把膜片結(jié)構(gòu)11附在基片支持結(jié)構(gòu)26上的膠層，而把PE底片和金屬層17以及層18、19和21直接沉積在基片支持結(jié)構(gòu)26上。變通地，如圖6所示，印版46由一個(gè)柔性金屬底片47組成，例如，適當(dāng)厚度為比如5-12密耳的鋁。底片47有一個(gè)表面48，在表面48上沉積一個(gè)厚度為但并不限于激光波長(zhǎng)的三分之一到五分之一間的蒸發(fā)性聚合物絕緣層49，如同前述本發(fā)明實(shí)施例。但是它的沉積厚度范圍應(yīng)在50至400埃之間。絕緣層49上覆蓋一個(gè)25至100埃厚的吸收金屬層51。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，金屬底片47起薄膜堆層的不透明金屬層作用。一個(gè)表面涂層52覆蓋著金屬層51以最后做成印版46的薄膜涂層。有機(jī)或者硅酮材料形成的層52可以用真沉積也可以用常規(guī)濕式化學(xué)沉積工藝沉積。該層52可以按前文所述的方式起疏油或者親水層的作用。
綜上所述，通過把蝕刻涂層調(diào)諧至所用激光頻率，激光照排直寫空腔激光蝕刻膜片能夠具有很低的蝕刻閾值。
權(quán)利要求
1．一種利用在激光波長(zhǎng)上產(chǎn)生激光照排的激光器的激光照排光學(xué)調(diào)諧空腔膜片，具有一個(gè)帶第一和第二表面且起底片作用的有機(jī)塑料柔性片和一個(gè)沉積在該底片第一表面上的光學(xué)空腔薄膜堆層，所述薄膜堆層具有一個(gè)由第一表面承載的第一真空沉積金屬層、一個(gè)沉積在第一金屬層上的絕緣層、以及一個(gè)沉積在絕緣層上的第二真空沉積半不透光金屬層，所述薄膜堆層調(diào)諧至在激光器波長(zhǎng)上具有最高吸收率。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述絕緣層的厚度為激光波長(zhǎng)四分之一的奇數(shù)倍。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述光學(xué)調(diào)諧空腔是露光的，而且所述第一金屬層是部分吸收、透射和反射的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述光學(xué)調(diào)諧空腔是不露光的，而且所述第一金屬層是不透明而且反射的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，該薄膜堆層上有一個(gè)有機(jī)的表面涂層。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述第一和第二金屬層的金屬選自鋁、鉻、鎳、鈦、鋯、鉿或其合金。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述第一金屬層的厚度范圍為65至2000埃。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜片，其特征為，所述第二金屬層厚度范圍為25至100埃。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述絕緣層由可以在真空中靠熱、電了束或放射技術(shù)處理的氟化鎂、氧化鋁、二氧化硅、高價(jià)氧化物、金屬氟化物、金屬硫化物、熱蒸發(fā)聚合物、真空沉積聚合物等制成，也可以由化學(xué)蒸發(fā)沉積的聚合物制成。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述絕緣層厚度在激光器波長(zhǎng)的三分之一波長(zhǎng)和五分之一波長(zhǎng)之間。
11．根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜片，其特征為，所述絕緣層由聚合物材料制成。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，有機(jī)塑料柔性片為充填硫酸鋇的白色膜片。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜片，其特征為，所述膜片底片厚度范圍為0.2至10密耳。
14．一種采用在激光波長(zhǎng)產(chǎn)生激光能量的激光器的平版激光照排印版，具有一個(gè)帶有一個(gè)第一表面且厚度范圍5至20密耳的基底支持基片，一個(gè)層迭在第一表面上的蝕刻膜片，所述激光蝕刻膜片含有一個(gè)有第一第二表面的且起薄膜底片作用的有機(jī)塑料柔性片和一個(gè)沉積在薄膜底片的第一表面上的光學(xué)空腔薄膜堆層，所述光學(xué)空腔堆層含有一個(gè)承載在第一表面上的第一真空沉積金屬、一個(gè)沉積在第一金屬層上的絕緣層和一個(gè)沉積在絕緣層上的第二真空沉積金屬層，所述薄膜光學(xué)空腔堆層調(diào)諧至在激光器波長(zhǎng)上具有最大吸收率。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的印版，其特征為，所述絕緣層厚度為激光器波長(zhǎng)四分之一的奇數(shù)倍。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的印版，其特征為，基底支持基片的表面起薄膜堆層的不透明金屬層作用而提供一個(gè)不露光印版。
全文摘要
一種使用在激光波長(zhǎng)產(chǎn)生激光照射的激光器的激光照排光學(xué)調(diào)諧空腔膜片(11),含有一個(gè)起膜片底片作用并有第一和第二表面(13和14)的塑料柔性片。在膜片底片上沉積有一個(gè)薄膜堆層(16),它含有一個(gè)由第一表面承載的第一真空沉積金屬層,還有一個(gè)沉積在第一金屬層上的絕緣層18,以及一個(gè)真空沉積在絕緣層上的第二半不透明金屬層。該薄膜堆層調(diào)諧至在激光波長(zhǎng)上具有最高吸收率。
文檔編號(hào)B32B7/02GK1211949SQ97192587
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月29日
發(fā)明者格雷戈里·F·戴維斯, 里查德·A·小布雷德利, 謝里·P·費(fèi)希爾, 羅杰·W·菲力普 申請(qǐng)人:福來克斯產(chǎn)品公司