專利名稱：用于成像的組合物、系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
受到能量(例如，光或熱)激勵(lì)時(shí)變色的材料可應(yīng)用于成像領(lǐng)域。例如，這種材料可以出現(xiàn)在熱敏打印紙和即時(shí)成像膠片(instantimaging film)中。一般而言，目前已知的材料和組合物可能需要多層膜結(jié)構(gòu)和進(jìn)一步處理來形成圖像(例如，即時(shí)成像攝影膠片)。對(duì)于傳真和熱位差介質(zhì)而言，為了獲得良好的圖像需要大于1J/cm2的高能量輸入。多層膜介質(zhì)中的組合物可能需要控制成色化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散以及進(jìn)一步的處理，并位于分離的相和層中。大多數(shù)熱敏紙和傳真紙的涂層由通過制備多于兩種組分的微細(xì)分散體而制備的涂料構(gòu)成。所述組分混合，在施加熱量時(shí)發(fā)生反應(yīng)，由此獲得著色的材料。為了實(shí)現(xiàn)所述必需的混合，顆粒需要跨過三個(gè)或更多的相或?qū)咏佑|，并融合成一個(gè)新相。由于所述多個(gè)相和層，所以需要高能量來實(shí)施這個(gè)過程。例如，為了形成標(biāo)記，可能需要能量密度為3J/cm2的較大功率二氧化碳激光器的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于100μs。在有些情況下，這種高能量應(yīng)用可能造成對(duì)成像襯底的損壞。在許多情形中，可能希望通過施加較弱的、功率較低的能量和/或施加更短時(shí)間的能量來更高效地形成可視標(biāo)記。所以，需要能快速形成標(biāo)記的涂層，該涂層可能由少于三個(gè)相組成并位于單層中。所述涂層可能隨著時(shí)間推移而褪色。因而希望制備出能抗褪色的所述能快速形成標(biāo)記的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開了成像材料和制備成像材料的方法。本文公開的材料可以包括都分散在基質(zhì)中的以下材料天線、成色劑、活化劑和固色劑。成色劑和活化劑在成像材料中以兩個(gè)分離的相的形式存在。成色劑和活化劑混合，導(dǎo)致成色劑變色。固色劑包含延遲標(biāo)記褪色的化合物。


為了詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方案，現(xiàn)在參見附圖，該附圖示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的成像介質(zhì)。
符號(hào)和術(shù)語(yǔ)一些術(shù)語(yǔ)在整個(gè)下列說明書和權(quán)利要求中用于表示特定的系統(tǒng)部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，商號(hào)(company)可以代表具有不同名稱的部件。本文件并不試圖區(qū)分名稱不同而非功能不同的部件。在下列討論和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”是開放式用法，因此應(yīng)該理解成“包括，而不限于…”。術(shù)語(yǔ)“無色柒料”是指非活化狀態(tài)是無色的或者具有一種顏色而在活化狀態(tài)成色或者變色的成色物質(zhì)。本文所用的術(shù)語(yǔ)“活化劑”包括和無色染料反應(yīng)從而導(dǎo)致所述無色染料改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)并改變或者獲得顏色的物質(zhì)。舉例而言，活化劑可以是能夠?qū)崿F(xiàn)這種變化的酚或者其它質(zhì)子供給物質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“天線”是指任何吸收輻射的化合物，天線很容易吸收標(biāo)記輻射的所需具體波長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式
下列討論涉及本發(fā)明的各種實(shí)施方案。所公開的實(shí)施方案不應(yīng)被理解成，或者以其它方式用以，限制本公開(包括權(quán)利要求)的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解下列描述具有很寬的應(yīng)用范圍；對(duì)任何實(shí)施方案的討論僅僅是對(duì)該實(shí)施方案的舉例說明，并不是試圖暗示本公開(包括權(quán)利要求)的范圍限于所述實(shí)施方案。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括當(dāng)用激光標(biāo)記時(shí)出現(xiàn)清晰標(biāo)記和具有優(yōu)異圖像質(zhì)量的涂層。用于在受到能量激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生顏色變化的材料可以包括分散在基質(zhì)中的并施加到襯底上的成色劑和活化劑，所述成色劑比如熒烷無色染料，所述活化劑比如磺酰酚，所述基質(zhì)比如輻射固化的丙烯酸低聚物和單體。在特殊實(shí)施方案中無色染料或者活化劑在環(huán)境條件下基本不溶于所述基質(zhì)。在該涂層中還存在著有效的輻射能量吸收劑，用以吸收能量并將能量傳給反應(yīng)物。能量隨后可以通過例如激光或者紅外光施加。在施加能量時(shí)，或者活化劑、或者成色劑、或者兩者可以被加熱和混合，這導(dǎo)致成色劑形成打開的內(nèi)酯環(huán)和形成標(biāo)記。含有路易斯酸的固色劑，比如過渡金屬鹽，可以接受來自所述開環(huán)的電子并防止所述開環(huán)關(guān)閉，因此防止或延遲了圖像的褪色。
現(xiàn)在參見附圖中舉例說明的實(shí)施方案，圖中示出了成像介質(zhì)100、能量110、襯底120、成像組合物130、和懸浮顆粒140。成像介質(zhì)100可以包括襯底120。襯底120可以是需要在其上形成標(biāo)記的任何襯底，比如(僅僅舉例而言)紙張(例如，標(biāo)簽、簽條、收據(jù)或者固定物)、字幕片、或者介質(zhì)比如CD-R/RW/ROM或者DVD±R/RW/ROM的標(biāo)記表面。
成像組合物130可以包括基質(zhì)、活化劑、輻射吸收性化合物比如染料、成色染料、和固色劑。活化劑和成色柒料在混合時(shí)可以變色。活化劑和成色染料的任一種可以溶于基質(zhì)。另一組分(活化劑或者成色染料)可以基本不溶于基質(zhì)，而可以以均勻分布顆粒140的形式懸浮在基質(zhì)中。固色劑可以以精細(xì)研磨粉末的形式存在于成像組合物130中、或者以在加入所述不溶性組分之前加入的熱熔體形式分散。成像組合物130可以經(jīng)由任何可接受的方法比如(僅僅舉例而言)輥涂、噴涂或者絲網(wǎng)印刷施加到襯底上。
能量110可以以圖像方式施加到圖像介質(zhì)100上。能量形式可以根據(jù)可用設(shè)備、環(huán)境條件和所需結(jié)果變化。可用的能量的例子包括IR輻射、UV輻射、X射線或者可見光。天線可以吸收能量和加熱成像組合物130。所述加熱可以使得懸浮顆粒140達(dá)到足以導(dǎo)致顆粒中初始存在的成色物質(zhì)相互擴(kuò)散的溫度(例如，顆粒140和基質(zhì)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)或者熔融溫度(Tm))?；罨瘎┖腿玖想S后可以反應(yīng)成色。成色的一種方法可以包括其中熒烷無色染料和酸性活化劑反應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)質(zhì)子從活化劑轉(zhuǎn)移時(shí)無色染料的內(nèi)酯環(huán)打開，導(dǎo)致形色。這個(gè)反應(yīng)可以很容易逆轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致顏色喪失。作為逆轉(zhuǎn)的例子，打開的內(nèi)酯環(huán)中的羧基可以很容易丟失質(zhì)子，導(dǎo)致環(huán)閉合。固色劑(例如，過渡金屬陽(yáng)離子)可以和所述打開的內(nèi)酯環(huán)的羧基形成螯合絡(luò)合物，防止所述環(huán)閉合(即，防止或者延遲失色)。
實(shí)施例1舉例說明了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案?？梢赃M(jìn)行在本發(fā)明范圍內(nèi)的多種修改。例如，天線60可以是任何對(duì)施加到成像介質(zhì)的能量類型能有效吸收以實(shí)現(xiàn)標(biāo)記的材料。僅僅舉例而言，下列化合物可以是合適的天線IR780(Aldrich 42，531-1)(1)、IR783(Aldrich54，329-2)(2)、Syntec 9/1(3)、Syntec 9/3(4)金屬絡(luò)合物(比如二硫戊環(huán)金屬絡(luò)合物(5)和靛苯胺金屬絡(luò)合物(6))、Dye 724(7)、Dye 683(8)或者Oxazine 1(9)(7，8，9可得自O(shè)rganica FeinchemieGmbH Wollen)；

其中M1是過渡金屬，R1、R2、R3和R4是具有或沒有鹵素取代基的烷基或者芳基，A1、A2、A3和A4可以是S、NH或者Se； 其中M2是Ni或者Cu，R5和R6是具有或沒有鹵素取代基的芳基或者烷基；
天線的其它例子可見于“Infrared Absorbing Dyes”，Matsuoka，Masaru編輯，PIenum Press(1990)(ISBN 0-306-43478-4)和“Near-Infrared Dyes for High Technology Applications，”Daehne，S.；Resch-Gengen，U.；Wolfbeis，O.編輯，Kluwer Academic Publishers(ISBN 0-7923-5101-0)。
活化劑(例如，雙酚A)和成色染料90(例如，2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基熒烷)可以協(xié)同作用以形成標(biāo)記?；罨瘎┖腿玖峡梢允且黄鸱磻?yīng)時(shí)出現(xiàn)變色的任何兩種物質(zhì)。當(dāng)反應(yīng)時(shí)，活化劑可以引發(fā)染料中的顏色變化或者使染料顯色?；罨瘎┖腿玖现辉诃h(huán)境條件下可以溶于基質(zhì)。另一種在環(huán)境條件下可以基本不溶于所述大漆。“基本不溶”是指所述另一種物質(zhì)在環(huán)境條件下在大漆中的溶解度如此之低，以至于染料和活化劑在環(huán)境條件下反應(yīng)時(shí)可能不發(fā)生變色或者發(fā)生非常小的變色。雖然在上述實(shí)施方案中，活化劑可以溶于大漆中，并且染料以固體形式在環(huán)境條件下保持懸浮在基質(zhì)中，但是，以下情況也可以接受成色劑可以溶于基質(zhì)中，活化劑可以在環(huán)境條件下保持為懸浮固體形式。活化劑可以包括(而不限于)質(zhì)子供體和酚化合物，比如雙酚A和雙酚S。成色劑可以包括(而不限于)無色染料，比如“The Chemistry and Applications of Leuco Dyes”，Muthyala，Ramiah編輯，Plenum Press(1997)(ISBN 0-306-45459-9)中描述的熒烷無色染料和苯酞成色劑。可接受的熒烷無色染料的非窮舉性例子包括式(10)所示的結(jié)構(gòu)
其中A和R是芳基或者烷基。
大漆30可以是用于溶解和/或分散活化劑、天線和成色劑的任何合適基質(zhì)。可接受的大漆可以包括(僅僅舉例而言)具有光學(xué)物質(zhì)套裝(photo Package)的UV可固化基質(zhì)，比如丙烯酸酯衍生物、低聚物和單體。光學(xué)物質(zhì)套裝可以包括能引發(fā)反應(yīng)以固化大漆的吸光物質(zhì)，比如(舉例而言)二苯甲酮衍生物。用于使單體和預(yù)聚物發(fā)生自由基聚合的光引發(fā)劑的其它例子包括但不限于噻噸酮衍生物、蒽醌衍生物、苯乙酮類和苯偶姻醚類?？赡芟Ｍx擇通過導(dǎo)致變色的輻射類型以外的輻射形式固化的基質(zhì)?；陉?yáng)離子聚合樹脂的基質(zhì)可能需要基于芳族重氮鹽、芳族鹵鹽、芳族锍鹽和金屬茂化合物的光引發(fā)劑。可接受的大漆或基質(zhì)的例子可以包括Nor-Cote CDG000(UV可固化丙烯酸酯單體和低聚物的混合物)(可得自Nor-Core Int’l，CrawfordsVille，Indiana)，它含有光引發(fā)劑(羥基酮)和有機(jī)溶劑丙烯酸酯(例如，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸己酯、β-苯氧基乙基丙烯酸酯、和丙烯酸六亞甲基酯)。其它可接受的大漆或者基質(zhì)可以包括丙烯酸化的聚酯低聚物，比如CN292、CN293、CN294、SR351(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)、SR395(丙烯酸異癸酯)、和SR256(2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯)(得自Sartomer Co.，502，Jones Way，Exton，PA 19341)。
固色劑可以包括路易斯酸，比如(僅僅舉例而言)過渡金屬陽(yáng)離子。其它示例性例子可以包括鹽，該鹽包括Fe3+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Al3+或者Sn2+。其它示例性例子可以包括硬脂酸鋅、十一烯酸鋅、油酸鋅、辛酸鋅、月桂酸鋅、亞油酸鋅、油酸鋁、棕櫚酸鋁、硬脂酸鋁、硬脂酸銅、硬脂酸鐵、硬脂酸錳、環(huán)烷酸錳、油酸鎳、油酸錫、過渡金屬/有機(jī)酸鹽、和過渡金屬/脂肪脂族酸鹽。也可能希望固色劑在開始顯色的溫度容易熔融或可熔。
實(shí)施例通過將IR780染料溶于雙酚A熱熔體而制備IR敏化型雙酚A合金。該合金由97.26％雙酚A和2.74％IR780組成。將合金冷卻并研磨成細(xì)粉。將14.31g合金粉、1.54g Darocur-4265(得自Ciba SpecialtyChemicals，540White Plains Rd.，PO Box 2005，Tarrytown，NY10591)、和4.92g硬脂酸鋅細(xì)粉順序混入到35.77g的CDG000UV固化型大漆中，以形成大漆混合物。
通過將IR 780染料溶入含有2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基熒烷(式11)和間三聯(lián)苯的熔體中，制備IR敏化型2-苯胺基-3-甲基-6--二丁基氨基熒烷(無色染料合金)。該合金的組成為90.45％2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基熒烷、9.05％間三聯(lián)苯和0.5％IR780。無色染料合金在球磨機(jī)中細(xì)磨(顆粒尺寸為1μm-7μm)。將23.47g的細(xì)磨無色染料合金加入到大漆混合物中。
所得混合物在3-輥式研磨機(jī)上混合，施加到襯底上，用汞燈輻射進(jìn)行UV固化。用能量密度為0.1-0.5J/cm2的780nm IR激光器形成標(biāo)記。
將形成標(biāo)記的襯底在35℃、80％相對(duì)濕度的條件下暴露3天。在3天后，成像區(qū)域出現(xiàn)的對(duì)比度損失小于5％-10％。沒有添加硬脂酸鋅制備的相似涂層在相同環(huán)境下的對(duì)比度損失為60％-80％。
上述討論用于舉例說明本發(fā)明的原理和各種實(shí)施方案。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，一旦完全理解了上述公開內(nèi)容，則各種改變和修改將變得顯而易見。下列權(quán)利要求應(yīng)該被理解成包含所有的所述改變和修改。
權(quán)利要求
1.成像化合物，包含基質(zhì)(130)；天線；成色劑(140)；活化劑；和固色劑；其中所述成色劑(140)和活化劑位于不同的相中；和其中，當(dāng)混合時(shí)，活化劑使成色劑(140)活化以變色；和其中所述固色劑延遲所述活化的成色劑的褪色。
2.權(quán)利要求1的成像化合物，其中所述固色劑包含過渡金屬陽(yáng)離子。
3.前述任一權(quán)利要求的成像化合物，其中所述固色劑包含路易斯酸。
4.前述任一權(quán)利要求的成像化合物，其中所述固色劑包含選自Fe、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Mn、Zr、Al和Sn的金屬。
5.前述任一權(quán)利要求的成像化合物，其中所述固色劑包含選自硬脂酸鋅、十一烯酸鋅、油酸鋅、辛酸鋅、月桂酸鋅、亞油酸鋅、油酸鋁、棕櫚酸鋁、硬脂酸鋁、硬脂酸銅、硬脂酸鐵、硬脂酸錳、環(huán)烷酸錳、油酸鎳和油酸錫的化合物。
6.成像介質(zhì)(100)，包含襯底(120)；成像化合物，包含變色劑(140)；顯色劑，用于引發(fā)變色劑的顏色變化；能量吸收劑；抗褪色劑，用于延遲所述顯色的變色劑的褪色；粘結(jié)劑(130)，用于結(jié)合顯色劑、變色劑(140)、能量吸收劑和抗褪色劑。
7.權(quán)利要求6的成像介質(zhì)(100)，其中所述抗褪色劑包含電子受體。
8.權(quán)利要求6-7的成像介質(zhì)(100)，其中所述抗褪色劑包含過渡金屬陽(yáng)離子。
9.權(quán)利要求6-8的成像介質(zhì)(100)，其中所述抗褪色劑包含選自Fe、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Mn、Zr、Al和Sn的金屬。
10.權(quán)利要求6-9的成像介質(zhì)(100)，其中所述抗褪色劑包含選自硬脂酸鋅、十一烯酸鋅、油酸鋅、辛酸鋅、月桂酸鋅、亞油酸鋅、油酸鋁、棕櫚酸鋁、硬脂酸鋁、硬脂酸銅、硬脂酸鐵、硬脂酸錳、環(huán)烷酸錳、油酸鎳和油酸錫的金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于記錄圖像的組合物、方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多相成像材料，其中能量(110)被天線材料(130)吸收。所吸收的能量導(dǎo)致活化劑(130)和成色材料(140)反應(yīng)以形成標(biāo)記。采用固色劑(130)以延遲所述標(biāo)記的褪色。
文檔編號(hào)B41M5/30GK1947060SQ200580012434
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者V·P·卡斯佩奇克, W·多羅格, M·P·戈雷, M·菲爾德 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司