DE19917351A1

DE19917351A1 - Bildgebungs- und Druckverfahren zur Bildung eines Abbildungselements durch Bildung einer unlöslichen, vernetzten Polymeren Sol-Gel-Matrix

Info

Publication number: DE19917351A1
Application number: DE19917351A
Authority: DE
Inventors: Charles David Deboer; Judith Lynn Fleissig
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 1999-10-28
Also published as: JPH11320809A; US5970873A

Abstract

Ein Abbildungselement kann durch bildweise Auftragung eines Gemisches eines Sol-Vorläufers in einer Flüssigkeit auf ein geeignetes Substrat hergestellt werden. Die Auftragung erfolgt vorzugsweise durch Tintenstrahldrucken. Bei der Entfernung der Flüssigkeit, wie durch Trocknen, bildet sich eine unlösliche, vernetzte, polymere Sol-Gel-Matrix, die eine lithographische Druckfarbe aufnimmt. Das resultierende Abbildungselement kann für das lithographische Drucken verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das zur Herstellung von Abbildungselementen durch Auftragen eines durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluids auf ein geeignetes Substrat, um eine unlösliche, vernetzte, polymere Sol-Gel-Matrix zu bilden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung der Abbildungselemente für den Offset-Druck.

Der Fachbereich des lithograpischen Druckens basiert auf der Unvermischbarkeit von Öl und Wasser, wobei das ölige Material (oder Druckfarbe) vorzugsweise durch Bildbereiche auf einem Substrat zurückgehalten wird. Wenn eine in geeigneter Weise präparierte Oberfläche mit Wasser befeuchtet wird und eine Druckfarbe aufgetragen wird, halten die Hintergrund- oder Nicht-Bild-Be reiche das Wasser zurück und weisen die Druckfarbe ab. Die Bildbereiche nehmen dann die Druckfarbe auf und weisen das Wasser ab. Druckfarbe auf den Bildbereichen kann dann auf die Oberfläche eines geeigneten Empfängermaterials, wie Stoff, Papier oder Metall, übertragen werden, wodurch das Bild reproduziert wird. Üblicherweise wird die Druckfarbe auf ein als Drucktuch bekanntes Zwischenmaterial übertragen, welches wiederum das Druckfarbbild auf die Oberfläche des letztendlichen Empfängermaterials überträgt, auf der das Bild zu reproduzieren bzw. wiederzugeben ist.

Herkömmliche lithographische Druckplatten schließen typischerweise eine härtbare polymere Schicht (in der Regel für sichtbares oder UV-Licht empfindlich) auf einem geeigneten metallischen oder polymeren Träger ein. Sowohl positiv als auch negativ arbeitende Druckplatten können auf diese Weise hergestellt werden. Bei der Expositions-, und vielleicht bei der Nach expositionserwärmung, werden entweder abgebildete oder nicht-abgebildete Bereiche unter Anwendung von chemischen Verfahren unter Naßverarbeitung entfernt.

Thermisch empfindliche Druckplatten sind ebenfalls bekannt. Sie schließen eine Abbildungs schicht ein, welche ein Gemisch aus auflösbaren Polymeren und einer Infrarotstrahlung ab sorbierenden Verbindung umfassen. Diese Platten können zwar unter Anwendung von Lasern und digitalen Informationen abgebildet werden, erfordern aber eine Naßverarbeitung unter Anwendung von alkalischen Entwicklern, um das druckbare Bild zu liefern.

Die Trockenplanographie oder das wasserlose Drucken ist in dem Fachbereich des litho graphischen Offset-Druckens allgemein bekannt und liefert mehrere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Offset-Drucken. Die Trockenplanographie ist besonders vorteilhaft für Anwendungen im kleiner Auflage und "On-Press"-Anwendungen. Sie vereinfacht die Druck gestaltung durch Eliminierung der Wasserkastenlösung und des wäßrigen Förderwerks. Ein sorgfältiger Druckfarbwasserausgleich ist unnötig, was die Aufrollzeit und die Material verschwendung verringert. Der Einsatz von Silikonkautschuk [wie von Poly(dimethylsiloxan) und anderen Derivaten von Poly(siloxanen)] sind schon lange als bevorzugte, wasserlose Druckfarben abweisende Materialien bekannt.

Im Fachbereich der Lithographie wird Materialien, die Druckfarben auf Ölbasis abtrennen bzw. ablösen oder abweisen, ein "oleophobischer" Charakter zugeschrieben. In der vorliegenden Beschreibung sind Druckfarben abweisende Materialien als "melanophob" definiert, und umgekehrt wird die Bezeichnung "melanophil" dafür verwendet, um Druckfarben-"freundliche" oder annehmende Materialien zu beschreiben.

Die obenstehend genannten planographischen Materialien sind das Ziel erheblicher Entwicklungs anstrengungen in der Industrie, doch aufgrund einer Reihe von Problemen bezüglich der Leistungsmerkmale und der Kosten bleibt noch das Erfordernis, andere Methoden zu erforschen, um Druckbilder unter Verwendung von Quellen digitaler Informationen, wie von digital gesteuerten Druckgeräten, zu liefern.

Es sind zahlreiche unterschiedliche Typen von digital gesteuerten Bildgebungs- oder Druck systemen bekannt. Diese Systeme verwenden eine Vielzahl von Ingangsetzungsmechanismen, Markierungsmaterialien und Aufzeichnungsmedien. Beispiele für solche Systeme schließen ein - sind aber nicht beschränkt auf - elektrophotographische Laserdrucker, elektrophotographische LED-Drucker, Punktmatrix-Anschlagdrucker, Thermopapierdrucker, Filmrekorder, Thermo wachsdrucker, Farbstoffdiffusions-Wärmeübertragungsdrucker und Tintenstrahldrucker. Auf grund verschiedener Nachteile oder Einschränkungen haben solche digitalen Drucksysteme nicht in signifikanter Weise mechanische Druckpressen und die obenstehend beschriebenen herkömmlicheren Druckplatten ersetzt, obwohl diese älteren Systeme nur dann arbeitsintensiv und billig sind, wenn mehr als einige tausend Kopien desselben Bildes gewünscht werden. Jedoch gibt es in der Industrie eine beträchtliche Aktivität, um Aufzeichnungsmedien herzustellen und einzusetzen, die digital abgebildet werden können und dafür eingesetzt werden können, billige Kopien hoher Qualität entweder mit kleiner oder mit großer Auflage bereitzustellen.

Das Tintenstrahldrucken ist inzwischen als brauchbare Alternative in der Industrie anerkannt aufgrund von dessen Anschlagfreier Abgabe von Druckfarbtröpfchen, seinen geräuscharmen Charakteristika, seiner Verwendung von Normalpapier als Empfängermaterial und seiner Vermeidung der Tonerübertragung und -fixierung (wie in der Elektrophotographie). Tintenstrahldruckmechanismen können entweder als Tintenstrahldrucken mit kontinuierlichem Druckstrahl oder als solches auf "Tropfen-auf-Abruf"-Basis charakterisiert werden. Verschiedene Tintenstrahldrucker und -systeme sind gegenwärtig für eine Reihe von Märkten verfügbar, einschließlich ihrer üblichen Verwendung bei PCs. Ein sehr wesentlicher Aspekt solcher Systeme ist natürlich eine Druckfarbe, die alle erforderlichen Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung besitzt.

Verschiedene Ausführungen des Tintenstrahldruckens einschließlich der Düsen und Tropfenmo dulation sind beispielsweise in der US-A-1 941 001, der US-A-3 373 437, der US-A-3 416 153, der US-A-3 878 519 und der US-A-4 346 387 beschrieben.

Das herkömmliche kontinuierliche Tintenstrahldrucken verwendet elektrostatische Aufladungs "Tunnel", die in der Nähe des Punktes positioniert werden, wo die Farbtropfen sich zu einem Strom bilden. Auf diese Weise können einzelne Tropfen aufgeladen werden, und diese Tropfen können stromabwärts durch das Vorhandensein von Deflektorplatten abgelenkt werden, die eine hohe Potentialdifferenz untereinander aufweisen. Eine Abflußrinne bzw. Bundsteg (manchmal als "Auffänger" bekannt) kann verwendet werden, um die aufgeladenen Tropfen abzufangen, während die nicht-aufgeladenen Tropfen frei auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen. Wenn kein elektrisches Feld vorhanden ist oder wenn der Tropfen-Abreißpunkt von dem elektrischen Feld ausreichend weit entfernt ist (selbst wenn ein Teil des Stroms vor dem Tropfen-Abreißpunkt in einem elektrischen Feld liegt), kommt es zu keiner Aufladung. Um diese Komplikationen und Unsicherheiten zu vermeiden, ist es wünschenswert, den Einsatz von elektrostatischen Aufladungstunneln bei Anwendung des Tintenstrahldruckens zu vermeiden.

Druckplatten wurden unter Anwendung des Tintenstrahldruckens und verschiedener Techniken hergestellt, wie beispielsweise in der US-A-4 003 312, der US-A-4 833 486, der US-A-5 501150, der US-A-4 303 924, der US-A-5 511 477, der US-A-4 599 627, der US-A-5 466 658 und der US-5 495 803 beschrieben.

Die JP-Kokai-53-015905 beschreibt die Herstellung einer Druckplatte durch Tintenstrahldrucken unter Verwendung einer Druckfarbe, die ein alkohollösliches Harz in einem organischen Lösungsmittel auf einem Aluminiumträger umfaßt. In ähnlicher Weise beschreibt die JP-Kokai-56-105960 das Tintenstrahldrucken unter Verwendung einer Druckfarbe, die eine härtende Substanz, wie ein Epoxy-Sojabohnenöl, und Benzoylperoxid, oder einen photohärtbaren Polyester auf einem metallischen Träger umfaßt. Diese Druckfarben sind von Nachteil, indem sie lichtempfindliche Materialien oder in bezug auf die Umwelt ungeeignete organische Lösungsmittel beinhalten.

Die EP-A-0 776 763 beschreibt das Tintenstrahldrucken von zwei reaktiven Druckfarben, die in Kombination ein polymeres Harz auf einer Druckplatte bilden. Die JP-Kokai-62-25081 beschreibt die Verwendung einer oleophilen Flüssigkeit als Tintenstrahlfarbe.

Druckfarben für Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahltropfendrucker müssen eine Reihe von speziellen Charakteristika aufweisen. Üblicherweise wurden Druckfarben auf Wasserbasis verwendet aufgrund ihrer Leitfähigkeit und ihres Viskositätsbereichs. Damit muß für die Verwendung in einem Tropfenstrahldrucker die Druckfarbe elektrisch leitfähig sein bei einer Resistivität von unterhalb 5000 Ohm-cm und vorzugsweise unterhalb 500 Ohm-cm. Für eine gute Fluidität durch schmale Austrittsöffnungen besitzen die Druckfarben auf Wasserbasis im allgemeinen eine Viskosität im Bereich zwischen 1 und 15 Centipoise bei 25°C.

Darüber hinaus müssen die Druckfarben über einen langen Zeitraum stabil, mit Tintenstrahl materialien kompatibel, frei von Mikroorganismen und funktionell nach dem Drucken sein. Die erforderlichen funktionellen Charakteristika schließen die Beständigkeit gegenüber Verschmieren nach dem Drucken, schnelles Trocknen auf Papier und Wasserbeständigkeit nach dem Trocknen ein.

Daher schließen die bei Tintenstrahlfarben zu lösenden Probleme die zum Trocknen benötigte große Energie, das Welligwerden großer bedruckter Flächen auf Papieroberflächen, die Farbempfindlichkeit gegenüber Reiben, das Erfordernis eines antimikrobiellen Mittels und das Verstopfen der Tintenstrahldrucker-Austrittsöffnungen durch eingetrocknete Farbe ein.

Einige dieser Probleme können durch die Verwendung von Druckfarbformulierungen auf Basis von polaren leitfähigen organischen Lösungsmitteln bewältigt werden. Jedoch fehlt es nicht polaren Lösungsmitteln allgemein an ausreichender Leitfähigkeit. Die Zugabe von in Lösungs mittel löslichen Salzen kann solche Lösungsmittel leitfähig machen, doch sind derartige Salze häufig toxisch, korrodierend und instabil und liefern daher eine Reihe von Gründen, warum sie vermieden werden sollten.

Es wäre wünschenswert, eine Vorrichtung zur Herstellung von Druckplatten unter Anwendung von Tintenstrahl-Drucktechniken auf eine ökonomische Weise bei hoher Geschwindigkeit ohne die Einschränkungen des Erfordernisses einer elektrisch leitenden Druckfarbe und ohne die obenstehend erwähnten Probleme zu haben. Es wäre auch wünschenswert, daß auf diese Weise hergestellte Druckplatten eine lange Verschleißdauer haben, das heißt, sich für lange Druckpresseläufe eignen.

Die obenstehend genannten Probleme werden durch die Anwendung des Bildgebungsverfahrens der Erfindung bewältigt. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

A) Bildweise Auftragung eines Gemisches aus einem Sol-Vorläufer und einer Flüssigkeit als dünne Schicht auf ein Substrat, und
B) Entfernen der Flüssigkeit von der dünnen Schicht, um bildweise eine unlösliche, ver netzte polymere Sol-Gel-Matrix zu bilden.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung schließt das genannte Verfahren weiterhin die folgenden Schritte ein:

C) Kontaktieren des unlöslichen, vernetzten, polymeren Sol-Gels mit einer lithographischen Druckfarbe, und
D) Bildweise Übertragung der Druckfarbe auf ein Empfängermaterial.

Die Erfindung stellt auch ein Abbildungselement bereit, das unter Verwendung des obenstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt wird.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Sol-Vorläufer ein Di- oder Triether oder ein Di- oder Triester eines Metalloxids, wobei das Metalloxid auch mindestens eine melanophile Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seitenkette aufweist, wobei die Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome bis zu 25% ihres Molekulargewichts ausmachen und Kohlenstoff- und Wasserstoffatome den Rest ihres Molekulargewichts ausmachen, wobei das Metalloxid Silicium-, Beryllium-, Magnesium-, Aluminium-, Germanium-, Arsen-, Indium-, Zinn-, Antimon-, Tellur-, Blei-, Bismuth- oder ein Übergangsmetalloxid ist.

Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer lithographischen Druckplatte bereit, welches ein wasserunlösliches melanophiles Bild auf der Oberfläche eines melanophilen Druck plattenträgers umfaßt, durch bildweises Auftragen des obengenannten Gemisches als durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid auf die Oberfläche. Das aufgetragene Fluid trocknet unter Bildung einer beständigen, lösungsmittelunlöslichen, vernetzten, polymeren Sol-Gel-Matrix auf dem Träger. Das Trocknen kann durch Anwendung von Wärme, wie untenstehend ausführlich beschrieben, erleichtert werden.

Die hierin beschriebenen durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluide können in vorteilhafter Weise zur Herstellung von Abbildungselementen, wie von lithographischen Druckplatten, eingesetzt werden, wodurch zahlreiche Probleme mit herkömmlichen Methoden für die Herstellung solcher Gegenstände vermieden werden. Die Fluide besitzen eine geeignete Viskosität und Oberflächenspannung für die Anwendung bzw. Auftragung unter Verwendung von Tintenstrahltechniken und können entweder elektrisch leitend oder nichtleitend sein. Die fluiden Lösungsmittel sind im allgemeinen umweltfreundlich. Beim Trocknen vernetzt sich der Sol-Vorläufer in dem Fluid chemisch unter Bildung einer zähen, anorganischen, polymeren Sol-Gel-Matrix auf der Oberfläche eines Trägers, welcher lange Preßläufe für die Druckelemente vorsieht.

Die folgende Beschreibung der Erfindung zielt auf die Anwendung bestimmter Ausführungs formen von durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluiden, Druckelementen und Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung. Es versteht sich, daß nicht spezifisch beschriebene Ausführungsformen, die aber Variationen wären, wie für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich ist, ebenfalls innerhalb der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.

Das druckbare Bild auf der Oberfläche des Druckelements wird durch bildweises Auftragen auf eine geeignete Weise (wie durch Tintenstrahldrucken) von einem Fluid oder einem Gemisch aus einer Flüssigkeit (oder Lösungsmittel) und einem Sol-Vorläufer, das eine unlösliche, an organische, polymere Sol-Gel-Matrix beim Trocknen bildet, vorgesehen.

Das Fluid umfaßt ein oder mehrere Lösungsmittel als Trägermedium, wie Wasser, polare organische Lösungsmittel, wie Alkohole (wie Ethanol, Isopropanol, Methanol und n-Propanol), mehrwertige Alkohole (wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol und Trimethylol propan), nichtpolare organische Lösungsmittel (wie Butanon, Tetrahydrofuran oder Toluol). Wasser und Ethanol sind bevorzugt. Gemische aus solchen Lösungsmitteln können auf Wunsch ebenfalls verwendet werden. Am besten lassen sich solche Flüssigkeiten leicht von dem Substrat durch Trocknen, Aufsaugen oder andere zweckmäßige Verfahrensweisen entfernen. Somit müssen sie geeignete Siedepunkte, Viskositäten und andere Eigenschaften haben, die deren Entfernung leicht machen.

Dispergiert oder aufgelöst innerhalb des (der) Lösungsmittel sind ein oder mehrere Sol-Vorläufer. Unter "Sol-Vorläufer" ist eine Verbindung (oder eine Kombination von Ver bindungen) zu verstehen, die beim Trocknen ein poröses Kolloid oder "Sol-Gel" bei der Entfernung von flüssigem Lösungsmittel oder Dispersionsmittel bildet.

"Sol" ist eine Bezeichnung, die zur Bezeichnung eines kolloidalen Systems von flüssigem Charakter bekannt ist, in welchen die dispergierten Teilchen (zum Beispiel von Sol-Vorläufern) entweder feste oder große Moleküle sind, deren Dimensionen im kolloidalen Bereich liegen (1-1000 nm groß). Ein "Gel" ist ein kolloidales System mit festem Charakter, in welchem der dispergierte Sol-Vorläufer eine kontinuierliche, kohärente Matrix, die (in der Regel durch Flüssigkeit) durch kinetische Einheiten, die kleiner als kolloidale Einheiten sind, untereinander durchdrungen ist. Eine ausführliche Erläuterung von Sol-Gelen und ihren Vorläufer-Materialien, Herstellungsverfahren und Hintergrundliteratur steht von Gesser & Goswami in Chem. Rev., Band 89, Seiten 765-788, 1989, zur Verfügung. Es ist klar, daß Sol-Gel-Matrizes unter Anwendung einer Vielzahl von Techniken zur Entfernung der Dispergierflüssigkeit entfernt werden können.

Die gemäß der Erfindung gebildeten Sol-Gel-Matrizes können aus einem oder mehreren Metalloxiden von Silicium, Beryllium, Magnesium, Aluminium, Germanium, Arsen, Indium, Zinn, Antimon, Tellur, Blei, Bismuth oder Übergangsmetallen gebildet werden. Für die Zwecke dieser Anwendung gilt Silicium als ein "Metall". Siliciumoxid-, Aluminiumoxid-, Titanoxid- und Zirkoniumoxidverbindungen sind bevorzugt, und Siliciumoxid- und Titanoxidverbindungen sind am meisten bei der praktischen Durchführung der Erfindung bevorzugt. Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkoniumoxid sind für diese Anwendung bevorzugt. Mischungen von Oxiden können ebenfalls in beliebiger Kombination und beliebigen Mengenverhältnissen verwendet werden.

Die Sol-Gel-Matrix kann völlig aus anorganischen Oxid(en) zusammengesetzt sein, doch kann es im allgemeinen wünschenswert sein, ein oder mehrere organische Bindemittelmaterialien darin einzuschließen, einschließlich Gelatine und andere hydrophile Kolloide, Acrylat- (und Meth acrylat-)polymere oder Polyvinylalkohol. Vernetzte Gelatine ist bei dieser Ausführungsform am meisten bevorzugt.

Allgemein ist die Menge des einen Metalloxids oder der mehreren Metalloxide in der Flüssigkeit mindestens 1, und vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, und kann bis zu 50 Gew.-% betragen.

Die Oberflächenspannung des bei der Erfindung verwendeten Gemisches beträgt im allgemeinen mindestens 20 und vorzugsweise mindestens 30 dynes/cm, und allgemein bis zu 60 und vorzugsweise bis zu 50 dynes/cm. Die Oberflächenspannung kann auf herkömmliche Weise gemessen werden, beispielsweise unter Verwendung eines kommerziell verfügbaren du Nony-Tensiometers (Scientific Products, McGaw Park, Illinois). Die Fluidviskosität kann allgemein nicht höher als 20 Centipoise, und vorzugsweise 1 bis 10, und weiter bevorzugt 1 bis 5 Centipoise sein. Die Viskosität wird auf herkömmliche Weise gemessen, beispielsweise unter Verwendung eines kommerziell verfügbaren Brookfield-Viskosimeters.

Wo die Sol-Gel-Matrix organische Komponenten einschließt, ist das Gewicht der Matrix mindestens 10 Gew.-% Kohlenstoff, und vorzugsweise mindestens 25 Gew.-% Kohlenstoff
Weiter bevorzugt ist das Metalloxid ein Di- oder Triether- oder Di- oder Triestermetalloxid mit mindestens einer melanophilen Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seitenkette. Diese Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seitenkette ist vorwiegend Kohlenwasserstoff in der Zusammensetzung. Das heißt, Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome machen 0 bis zu 25% des Molekulargewichts der Kohlenwasserstoff-Seitenkette aus, und Kohlenstoff- und Wasserstoffatome machen den Rest des Molekulargewichts aus.

Vorzugsweise schließt die Metalloxidverbindung zwei oder drei Ether- oder Estergruppen mit 1 oder mehr Sauerstoffatomen und 1 bis 10 Kohlenstoffatome, und vorzugsweise 1 bis 3 Kohlen stoffatome ein. Nützliche Ether- und Estergruppen schließen ein - sind aber nicht beschränkt auf - Methoxy-, Ethoxy-, Methoxymethyl-, Ethoxyethyl-, Acetoxy-, Propionsaureester und andere Gruppen, die für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht ersichtlich wären. Vorzugsweise sind die Ethergruppen Methoxy oder Ethoxy.

Die melanophile Nicht-Ether- und Nicht-Ester-Seitenkette ist ein alkylsubstituiertes oder un substituiertes Phenyl (wie p-Methylphenyl-, Xylyl- und Mesityl-) oder eine arylsubstituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen. Unter "melanophil" ist zu verstehen, daß diese ölaufnehmend und wasserabweisend ist. Vorzugsweise ist diese Seitenkette eine der obenstehend genannten Alkylgruppen (wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, n-Hexyl und Benzyl).

Vorzugsweise machen Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome 0 bis 25%, und weiter bevorzugt 0 bis 10%, des Molekulargewichts der Nicht-Alkoxy-Seitenkette aus.

Repräsentative Verbindungen dieses Typs schließen ein - sind aber nicht beschrankt auf - Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Ethyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan, Triethoxysilanyl ethan, Octyltriethoxysilan und Isobutyltriethoxysilan, Hafniumisopropoxid, Zirkoniumiso propoxid, Kupfer-bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat) und Tantalethoxid. Die am meisten bevorzugte Verbindung ist 3-Aminopropyltriethoxysilan.

Die bei der Erfindung verwendeten durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Gemische können auch andere Zusätze einschließen, einschließlich organische, anionische oder nichtionische Tenside, um für die gewünschte Oberflächenspannung zu sorgen (beispielsweise die in der US-A-4 156 616, der US-A-5 324 349 und der US-A-5 279 654 beschriebenen), Benetzungsmittel oder Co-Lösungsmittel, um ein Trocknen oder ein Verstopfen der Austrittsöffnungen der Tintenstrahl druckköpfe durch das Fluid zu verhindern, Penetrationsmittel, um das Fluid beim Eindringen in die Oberfläche des Trägers zu unterstützen. Ein Biozid, wie PROXEL™ GXL-Biozid (Zeneca Colors) oder KATHON™XL-Biozid (Rohm und Haas) können ebenfalls eingeschlossen werden, um ein mikrobielles Wachstum zu verhindern. Andere Zusätze können Verdickungsmittel, pH-Einstellmittel, Puffer, die Leitfähigkeit verbessernde Mittel, Trocknungsmittel und Ent schäumungsmittel sein. Die Mengen solcher Materialien in den Fluiden wären für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht ersichtlich. Vorzugsweise sind die Fluide farblos, doch sie können auch lösliche oder dispergierte Farbmittel enthalten.

Die Fluide für Tintenstrahldrucker können auf geeignete metallische oder bei Erwärmung formbeständige Träger, wie polymere Folien, Metallbleche oder -folien, Papiere oder Laminate davon aufgetragen werden. Polymere Materialien schließen Polyester (wie Polyethylen terephthalat), Polycarbonate und Polyimide ein. Vorzugsweise ist der Träger metallisch, wie Aluminium, Zink oder Stahl, und weiter bevorzugt ist dieser Aluminium, welches eine körnige oxidierte Oberfläche besitzt. Geeignete Träger können unter Anwendung von Techniken, die in dem Fachbereich der lithographischen Druckplatten allgemein bekannt sind, hergestellt werden.

Die Dicke des Trägers kann variiert werden, solange sie ausreichend ist, um der Abnutzung einer Druckpresse zu widerstehen, und dünn genug, um sich um eine Druckform wickeln zu lassen. Polyesterträger haben im allgemeinen eine Dicke von 100 bis 200 µm, und metallische Träger sind im allgemeinen 100 bis 500 µm dick.

Um als Druckplatte zu dienen, muß der Träger eine Oberfläche haben, die gegenüber der lithographischen Druckfarbe adhäsiv ist. Im Falle der herkömmlichen Offset-Lithographie unter Verwendung einer wäßrigen Wasserkastenlösung bedeutet dies eine Oberfläche, die hydrophil ist und Wasser gut aufnimmt. Im Falle der sogenannten driographischen Lithographie muß die Oberfläche lithographische Druckfarbe zurückweisen, wie dies ohne die Unterstützung einer Wasserkastenlösung der Fall ist. Zum Beispiel werden Aluminiumträger angerauht oder durch mechanisches Bestreuen mit Sand körnig gemacht und anschließend elektrolytisch anodisiert, um eine Oberfläche vorzusehen, die hydrophil ist und Wasser gut aufnimmt. Polymere Träger können mit einem Gemisch aus Gelatine, Titanox und einem Vernetzungsmittel überzogen werden, um eine hydrophile Oberfläche vorzusehen. Viele andere hydrophile Träger sind bei Fachleuten auf dem Gebiet des lithographischen Druckens wohlbekannt. Die Rückseite des Trägers kann mit Antistatikmitteln und/oder Gleitschichten oder Substanzschichten überzogen werden, um die Handhabung und das "Anfühlen" des erhaltenen Druckelements zu verbessern.

Die hierin beschriebenen Gemische von Flüssigkeit und Sol-Vorläufer können auf die Träger auf irgendeine geeignete Art aufgetragen werden, die bildweise Tröpfchen auf der Oberfläche des Trägers vorsieht. Vorzugsweise werden sie unter Anwendung von Tintenstrahldrucktechniken und -vorrichtungen aufgetragen.

Somit kann das Fluid unter Anwendung des Tintenstrahldruckens aufgetragen werden, wobei Fluid auf eine geregelte, bildweise Art auf die Oberfläche des Trägers durch Ausstoßen bzw. Spritzen von Tröpfchen aus einer Vielzahl von Düsen oder Austrittsöffnungen in einem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers (wie eines piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes) aufgetragen wird. Kommerzielle Tintenstrahldrucker verwenden verschiedene Systeme zur Regelung der Abscheidung bzw. Abgabe der Tröpfchen. Solche Systeme sind im allgemeinen zweierlei Art: "kontinuierlicher Strom" und "Tropfen-auf-Abruf".

Bei den "Tropfen-auf-Abruf"-Systemen werden die Fluidtröpfchen aus den Austrittsöffnungen direkt auf eine Stelle auf dem Träger durch den Druck, der beispielsweise durch ein piezoelektisches Gerät, ein Akustikgerät oder einen Widerstandserhitzer erzeugt wird, die auf Basis von digitalen Signalen gesteuert werden, ausgestoßen. Auf diese Weise werden keine Fluidtröpfchen erzeugt und durch die Austrittsöffnungen des Druckkopfes ausgestoßen, es sei denn, sie werden benötigt, um Pixel zu drucken. Kommerziell verfügbare Tintenstrahldrucker, die solche Techniken anwenden, sind allgemein bekannt und müssen hier nicht ausführlich beschrieben werden.

Kontinuierliche Tintenstrahldrucker haben kleinere Tropfen und können eingesetzt werden, doch die Fluide müssen leitfähig sein, da die Fluidtröpfchen zwischen dem Empfängermaterial und einer Sammelrinne durch elektrostatische Deflektoren abgelenkt werden.

Die hierin beschriebenen durch das Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluide können Eigen schaften aufweisen, die mit einem breiten Bereich an Ausstoßbedingungen kompatibel sind, beispielsweise die Steuerspannungen und Impulsbreiten für Thermotintenstrahldrucker, die Steuerfrequenzen des piezoelektrischen Elements entweder für eine "Tropfen-auf-Abruf"- oder eine kontinuierliche Vorrichtung und die Form und Größe der Düsen.

Nachdem das durch Tintenstrahldrucken auftragbare Fluid auf den Träger aufgetragen wurde, wird die Flüssigkeit auf eine geeignete Weise entfernt, wie durch Trocknen, Aufsaugen, Ver dampfung, Sublimierung oder Kombinationen hiervon. Das Trocknen kann unter Verwendung einer geeigneten Energiequelle durchgeführt werden, welche die Flüssigkeit ohne eine Be schädigung der Sol-Gel-Matrix, die gebildet wird, verdampft. Vorzugsweise wird das Abbildungs element unter Bildung der obenstehend beschriebenen beständigen, wasserunlöslichen, an organischen, polymeren Matrix getrocknet. Die Trocknungsmethode und die -bedingungen können in Abhängigkeit von der Viskosität des Fluids, des verwendeten Lösungsmittels und verschiedenen anderen Merkmalen variieren. Das aufgetragene Gemisch kann erwärmt werden, um den Trocknungsvorgang zu beschleunigen. Ein geeignetes Trocknen des Abbildungselements würde beispielsweise bei einer Temperatur von mindestens 100°C während mindestens 3 Minuten erfolgen.

Das getrocknete Sol-Gel-Matrixbild auf dem Abbildungselement ist danach für eine Verwendung beim Drucken einsatzbereit. Vor dem Einfärben des Bildes kann das Abbildungselement mit einer wäßrigen Lösung aus Naturgummi, wie Akaziengummi, oder einem synthetischen Gummi, wie Carboxymethylcellulose, wie in dem Fachbereich wohlbekannt, behandelt werden (siehe beispiels weise Kapitel 10 von The Lithographer's Manual, herausgegeben von Shapiro, The Graphic Arts Technical Foundation, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, 1966).

Das erhaltene Abbildungselement, das eine bildweise melanophile polymere Matrix auf dem melanophoben Träger aufweist, kann danach mit einer geeigneten lithographischen Druckfarbe eingefärbt werden, und das eingefärbte Bild wird danach auf ein geeignetes Empfängermaterial, wie Papier, Metallbleche oder -folien, Keramik, Textilien und andere in dem Fachbereich bekannte Materialien übertragen. Das Bild kann direkt auf die Empfängermaterialien übertragen werden oder indirekt durch Übertragung zunächst auf eine sogenannte Drucktuchwalze, welche wiederum das Druckfarbbild auf das Empfängermaterial überträgt.

Die unter Anwendung der vorliegenden Erfindung hergestellten Druckelemente können eine beliebige geeignete Gestalt oder Form haben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Druckplatten, Druckbänder (oder -bahnen) und Druckzylinder oder -trommeln. Vorzugsweise ist das Druckelement eine Druckplatte.

Die nachstehenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, diese aber nicht einschränken.

Beispiel 1

Dieses Beispiel demonstriert die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers zur Auftragung eines durch das Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluids auf einen Träger.

Ein farbloses durch das Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid wurde durch Mischen von 20 g 3-Aminopropyltriethoxysilan und 80 g Wasser mit 0,1 g SURFYNOL 485-Tensid (Air Products and Chemicals) hergestellt. Das Fluid wurde danach in eine Patrone für schwarze Tinte eines kommerziell verfügbaren Epson STYLUS Color 200-Tintenstrahldruckers mittels eines in die Patrone gebohrten kleinen Lochs gefüllt. Die im Handel erhältliche schwarze Tinte bzw. Druckfarbe war mit Wasser aus der Patrone ausgespült worden, das mit Stickstoff vor dem Einfüllen des Fluids verdrängt wurde.

Eine Testseite (Bild) in dem Druckerspeicher wurde danach auf einen gekörnten anodisierten Aluminiumträger durch Auftragen des durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluids auf die obengenannte Weise aufgetragen. Nach der Wärmebehandlung bei 100°C während 10 Minuten wurde die resultierende Druckplatte mit einer getrockneten wasserunlöslichen Sol-Gel-Matrix auf einer kommerziell verfügbaren A.B.-Dick-Duplizier-Druckerpresse montiert und unter Ver wendung einer herkömmlichen lithographischen Druckfarbe eingefärbt. Einhundert saubere (Nach-)Drucke bzw. Abdrucke wurden mit einem sauberen Hintergrund und einer guten Druckfarbdichte in den Bereichen gemacht, wo die Sol-Gel-Matrix nach der Auftragung des durch Tintenstrahldrucken auftragbaren Fluids gebildet worden war.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der gekörnte anodisierte Aluminiumträger durch eine Polyethylenterephthalatfolie ersetzt wurde, die mit einer vernetzten Schicht aus Gelatine und Titandioxid überzogen worden war. Nach der Bildgebung und der Wärme behandlung wurde die erhaltene Druckplatte zum Drucken von zweihundert sauberen Nach drucken verwendet.

Beispiel 3

Ein weiteres durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, das aus einer 10%igen Lösung von 3-Aminopropyltriethoxysilan in Wasser zusammengesetzt war, wurde bildweise auf einen gekörnten anodisierten lithographischen Aluminiumträger tropfen gelassen und unter Bildung einer geeigneten Sol-Gel-Matrix trocknen gelassen. Die erhaltene Druckplatte wurde danach bei 100°C 15 Minuten lang wärmebehandelt. Die Druckplatte wurde anschließend auf einer herkömmlichen A.B.-Dick-Druckerpresse montiert, eingefärbt und verwendet, um 1000 klare gedruckte Nachdrucke mit voller Dichte zu erhalten.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung 3-Aminopropyltriethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus 10% Octyl triethoxysilan in Butanon, ersetzt wurde.

Beispiel 5

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus 10% Isobutyltriethoxysilan in Butanon, ersetzt wurde.

Beispiel 6

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyltriethoxy silan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus Hafniumisopropoxid in Isopropanol, ersetzt wurde.

Beispiel 7

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus Zirkoniumisopropoxid in Isopropanol, ersetzt wurde.

Beispiel 8

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus Kupfer-bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat) in Butanon, ersetzt wurde.

Beispiel 9

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus Tantalethoxid in in Butanon, ersetzt wurde.

Beispiel 10

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das 3-Aminopropyltriethoxysilan durch Bistriethoxysilanylethan ersetzt wurde.

Beispiel 11

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das 3-Aminopropyltriethoxysilan durch Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan ersetzt wurde.

Beispiel 12

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus 10% Methyacryloxypropyltrimethoxysilan in Butanon, ersetzt wurde.

Beispiel 13

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch ein durch Tintenstrahldrucken auftragbares Fluid, bestehend aus 10% Phenyltrimethoxysilan in Butanon, ersetzt wurde.

Vergleichsbeispiel

Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung von 3-Aminopropyl triethoxysilan in Wasser durch hydrolysiertes Tetraethoxysilan in einem 50 : 50-Gemisch von Wasser und Ethanol ersetzt wurde. Das erhaltene Druckbild war völlig weiß und wurde keine lithographische Druckfarbe annehmen. Das heißt, das getrocknete hydrolysierte Tetraethoxy silanbild würde keine Druckfarbe annehmen. Dies zeigt, daß eine Nicht-Ether- oder eine Nicht-Ester-Nebengruppe, bei welcher die Sauerstoffatome bis zu und mehr als 25% des Molekulargewichts ausmachen, wobei der Rest Kohlenstoff- und Wasserstoffatome sind, für das Druckfarbenaufnahmevermögen nützlich ist.

Claims

1. Bildgebungsverfahren, umfassend die Schritte:

A) Bildweises Auftragen eines Gemisches aus einem Sol-Vorläufer und einer Flüssigkeit als dünne Schicht auf ein Substrat; und
B) Entfernen der Flüssigkeit von der dünnen Schicht, um bildweise eine unlösliche, ver netzte, polymere Sol-Gel-Matrix zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein melanophober Druckplattenträger ist und die unlösliche, vernetzte polymere Sol-Gel-Matrix melanophil ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die unlösliche, vernetzte, polymere Sol-Gel-Matrix mindestens 10 Gew.-% Kohlenstoff enthält.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gemisch auf das Substrat unter Verwendung eines Tintenstrahl-Druckkopfes aufgetragen wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche I bis 4, wobei der Sol-Vorläufer ein Di- oder Triether- oder Di- oder Triester eines Metalloxids oder ein Gemisch davon ist, wobei das Metalloxid mindestens eine melanophile Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seitenkette auf weist, wobei Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome bis zu 25% ihres Molekularge wichts ausmachen und Kohlenstoff- und Wasserstoffatome den Rest ihres Molekularge wichts ausmachen, wobei das Metalloxid Silicium-, Beryllium-, Magnesium-, Aluminium-, Germanium-, Arsen-, Indium-, Zinn-, Antimon-, Tellur-, Blei-, Bismuth- oder ein Übergangsmetalloxid ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Metalloxid Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zirkoniumoxid ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Metalloxid zwei oder drei Ethergruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen umfaßt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die melanophile Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seitenkette ein alkylsubstituiertes oder unsubstituiertes Phenyl oder eine arylsubstituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die melanophile Nicht-Ether- oder Nicht-Ester-Seiten kette eine unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Beitrag am Molekular gewicht der Seitenkette durch Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatome bei 0 bis 25% liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unlösliche, vernetzte, polymere Sol-Gel-Matrix aus Titandioxid und vernetzter Gelatine zusammengesetzt ist.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Flüssigkeit durch Er warmen der dünnen Schicht bei einer Temperatur von mindestens 100°C während minde stens 3 Minuten entfernt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend:

C) Kontaktieren des unlöslichen, vernetzten, polymeren Sol-Gels mit einer lithographischen Druckfarbe; und
D) Bildweises Übertragen der Druckfarbe auf ein Empfangermaterial.

14. Abbildungselement, hergestellt nach mindestens einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 13.