用於成像的組合物、系統和方法
2023-12-08 00:46:46 2
專利名稱：用於成像的組合物、系統和方法
背景技術：
受到能量(例如，光或熱)激勵時變色的材料可應用於成像領域。例如，這種材料可以出現在熱敏列印紙和即時成像膠片(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構和進一步處理來形成圖像(例如，即時成像攝影膠片)。對於傳真和熱位差介質而言，為了獲得良好的圖像需要大於1J/cm2的高能量輸入。多層膜介質中的組合物可能需要控制成色化學物質的擴散以及進一步的處理，並位於分離的相和層中。大多數熱敏紙和傳真紙的塗層由通過製備多於兩種組分的微細分散體而製備的塗料構成。所述組分混合，在施加熱量時發生反應，由此獲得著色的材料。為了實現所述必需的混合，顆粒需要跨過三個或更多的相或層接觸，並融合成一個新相。由於所述多個相和層，所以需要高能量來實施這個過程。例如，為了形成標記，可能需要能量密度為3J/cm2的較大功率二氧化碳雷射器的時間遠遠長於100μs。在有些情況下，這種高能量應用可能造成對成像襯底的損壞。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/或施加更短時間的能量來更高效地形成可視標記。所以，需要能快速形成標記的塗層，該塗層可能由少於三個相組成並位於單層中。所述塗層可能隨著時間推移而褪色。因而希望製備出能抗褪色的所述能快速形成標記的塗層。
發明內容
本文公開了成像材料和製備成像材料的方法。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分離的相的形式存在。成色劑和活化劑混合，導致成色劑變色。固色劑包含延遲標記褪色的化合物。
為了詳細描述本發明的實施方案，現在參見附圖，該附圖示出了根據本發明實施方案的成像介質。
符號和術語一些術語在整個下列說明書和權利要求中用於表示特定的系統部件。本領域技術人員會認識到，商號(company)可以代表具有不同名稱的部件。本文件並不試圖區分名稱不同而非功能不同的部件。在下列討論和權利要求中，術語「包括」和「包含」是開放式用法，因此應該理解成「包括，而不限於…」。術語「無色柒料」是指非活化狀態是無色的或者具有一種顏色而在活化狀態成色或者變色的成色物質。本文所用的術語「活化劑」包括和無色染料反應從而導致所述無色染料改變其化學結構並改變或者獲得顏色的物質。舉例而言，活化劑可以是能夠實現這種變化的酚或者其它質子供給物質。術語「天線」是指任何吸收輻射的化合物，天線很容易吸收標記輻射的所需具體波長。
具體實施例方式
下列討論涉及本發明的各種實施方案。所公開的實施方案不應被理解成，或者以其它方式用以，限制本公開(包括權利要求)的範圍。另外，本領域技術人員會理解下列描述具有很寬的應用範圍；對任何實施方案的討論僅僅是對該實施方案的舉例說明，並不是試圖暗示本公開(包括權利要求)的範圍限於所述實施方案。
本發明的實施方案包括當用雷射標記時出現清晰標記和具有優異圖像質量的塗層。用於在受到能量激勵時產生顏色變化的材料可以包括分散在基質中的並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，所述活化劑比如磺醯酚，所述基質比如輻射固化的丙烯酸低聚物和單體。在特殊實施方案中無色染料或者活化劑在環境條件下基本不溶於所述基質。在該塗層中還存在著有效的輻射能量吸收劑，用以吸收能量並將能量傳給反應物。能量隨後可以通過例如雷射或者紅外光施加。在施加能量時，或者活化劑、或者成色劑、或者兩者可以被加熱和混合，這導致成色劑形成打開的內酯環和形成標記。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的電子並防止所述開環關閉，因此防止或延遲了圖像的褪色。
現在參見附圖中舉例說明的實施方案，圖中示出了成像介質100、能量110、襯底120、成像組合物130、和懸浮顆粒140。成像介質100可以包括襯底120。襯底120可以是需要在其上形成標記的任何襯底，比如(僅僅舉例而言)紙張(例如，標籤、籤條、收據或者固定物)、字幕片、或者介質比如CD-R/RW/ROM或者DVD±R/RW/ROM的標記表面。
成像組合物130可以包括基質、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可以變色。活化劑和成色染料的任一種可以溶於基質。另一組分(活化劑或者成色染料)可以基本不溶於基質，而可以以均勻分布顆粒140的形式懸浮在基質中。固色劑可以以精細研磨粉末的形式存在於成像組合物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可以經由任何可接受的方法比如(僅僅舉例而言)輥塗、噴塗或者絲網印刷施加到襯底上。
能量110可以以圖像方式施加到圖像介質100上。能量形式可以根據可用設備、環境條件和所需結果變化。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達到足以導致顆粒中初始存在的成色物質相互擴散的溫度(例如，顆粒140和基質的玻璃轉變溫度(Tg)或者熔融溫度(Tm))。活化劑和染料隨後可以反應成色。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的反應。當質子從活化劑轉移時無色染料的內酯環打開，導致形色。這個反應可以很容易逆轉，從而導致顏色喪失。作為逆轉的例子，打開的內酯環中的羧基可以很容易丟失質子，導致環閉合。固色劑(例如，過渡金屬陽離子)可以和所述打開的內酯環的羧基形成螯合絡合物，防止所述環閉合(即，防止或者延遲失色)。
實施例1舉例說明了本發明的示例性實施方案。可以進行在本發明範圍內的多種修改。例如，天線60可以是任何對施加到成像介質的能量類型能有效吸收以實現標記的材料。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)金屬絡合物(比如二硫戊環金屬絡合物(5)和靛苯胺金屬絡合物(6))、Dye 724(7)、Dye 683(8)或者Oxazine 1(9)(7，8，9可得自Organica FeinchemieGmbH Wollen)；
其中M1是過渡金屬，R1、R2、R3和R4是具有或沒有滷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是具有或沒有滷素取代基的芳基或者烷基；
天線的其它例子可見於「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)可以協同作用以形成標記。活化劑和染料可以是一起反應時出現變色的任何兩種物質。當反應時，活化劑可以引發染料中的顏色變化或者使染料顯色。活化劑和染料之一在環境條件下可以溶於基質。另一種在環境條件下可以基本不溶於所述大漆。「基本不溶」是指所述另一種物質在環境條件下在大漆中的溶解度如此之低，以至於染料和活化劑在環境條件下反應時可能不發生變色或者發生非常小的變色。雖然在上述實施方案中，活化劑可以溶於大漆中，並且染料以固體形式在環境條件下保持懸浮在基質中，但是，以下情況也可以接受成色劑可以溶於基質中，活化劑可以在環境條件下保持為懸浮固體形式。活化劑可以包括(而不限於)質子供體和酚化合物，比如雙酚A和雙酚S。成色劑可以包括(而不限於)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)所示的結構
其中A和R是芳基或者烷基。
大漆30可以是用於溶解和/或分散活化劑、天線和成色劑的任何合適基質。可接受的大漆可以包括(僅僅舉例而言)具有光學物質套裝(photo Package)的UV可固化基質，比如丙烯酸酯衍生物、低聚物和單體。光學物質套裝可以包括能引發反應以固化大漆的吸光物質，比如(舉例而言)二苯甲酮衍生物。用於使單體和預聚物發生自由基聚合的光引發劑的其它例子包括但不限於噻噸酮衍生物、蒽醌衍生物、苯乙酮類和苯偶姻醚類。可能希望選擇通過導致變色的輻射類型以外的輻射形式固化的基質。基於陽離子聚合樹脂的基質可能需要基於芳族重氮鹽、芳族滷鹽、芳族鋶鹽和金屬茂化合物的光引發劑。可接受的大漆或基質的例子可以包括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)，它含有光引發劑(羥基酮)和有機溶劑丙烯酸酯(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、環烷酸錳、油酸鎳、油酸錫、過渡金屬/有機酸鹽、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。
實施例通過將IR780染料溶於雙酚A熱熔體而製備IR敏化型雙酚A合金。該合金由97.26％雙酚A和2.74％IR780組成。將合金冷卻並研磨成細粉。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)和間三聯苯的熔體中，製備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％間三聯苯和0.5％IR780。無色染料合金在球磨機中細磨(顆粒尺寸為1μm-7μm)。將23.47g的細磨無色染料合金加入到大漆混合物中。
所得混合物在3-輥式研磨機上混合，施加到襯底上，用汞燈輻射進行UV固化。用能量密度為0.1-0.5J/cm2的780nm IR雷射器形成標記。
將形成標記的襯底在35℃、80％相對溼度的條件下暴露3天。在3天後，成像區域出現的對比度損失小於5％-10％。沒有添加硬脂酸鋅製備的相似塗層在相同環境下的對比度損失為60％-80％。
上述討論用於舉例說明本發明的原理和各種實施方案。對本領域技術人員而言，一旦完全理解了上述公開內容，則各種改變和修改將變得顯而易見。下列權利要求應該被理解成包含所有的所述改變和修改。
權利要求
1.成像化合物，包含基質(130)；天線；成色劑(140)；活化劑；和固色劑；其中所述成色劑(140)和活化劑位於不同的相中；和其中，當混合時，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.權利要求1的成像化合物，其中所述固色劑包含過渡金屬陽離子。
3.前述任一權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、環烷酸錳、油酸鎳和油酸錫的化合物。
6.成像介質(100)，包含襯底(120)；成像化合物，包含變色劑(140)；顯色劑，用於引發變色劑的顏色變化；能量吸收劑；抗褪色劑，用於延遲所述顯色的變色劑的褪色；粘結劑(130)，用於結合顯色劑、變色劑(140)、能量吸收劑和抗褪色劑。
7.權利要求6的成像介質(100)，其中所述抗褪色劑包含電子受體。
8.權利要求6-7的成像介質(100)，其中所述抗褪色劑包含過渡金屬陽離子。
9.權利要求6-8的成像介質(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.權利要求6-9的成像介質(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、環烷酸錳、油酸鎳和油酸錫的金屬。
全文摘要
本發明涉及用於記錄圖像的組合物、方法和系統。該系統包括多相成像材料，其中能量(110)被天線材料(130)吸收。所吸收的能量導致活化劑(130)和成色材料(140)反應以形成標記。採用固色劑(130)以延遲所述標記的褪色。
文檔編號B41M5/30GK1947060SQ200580012434
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月21日 優先權日2004年4月28日
發明者V·P·卡斯佩奇克, W·多羅格, M·P·戈雷, M·菲爾德 申請人:惠普開發有限公司