专利名称：用于成像的组合物、系统和方法
背景技术：
受到能量(例如，光或热)激励时变色的材料可应用于成像领域。例如，这种材料可以出现在热敏打印纸和即时成像胶片(instantimaging film)中。一般而言，目前已知的材料和组合物可能需要多层膜结构和进一步处理来形成图像(例如，即时成像摄影胶片)。对于传真和热位差介质而言，为了获得良好的图像需要大于1J/cm2的高能量输入。多层膜介质中的组合物可能需要控制成色化学物质的扩散以及进一步的处理，并位于分离的相和层中。大多数热敏纸和传真纸的涂层由通过制备多于两种组分的微细分散体而制备的涂料构成。所述组分混合，在施加热量时发生反应，由此获得着色的材料。为了实现所述必需的混合，颗粒需要跨过三个或更多的相或层接触，并融合成一个新相。由于所述多个相和层，所以需要高能量来实施这个过程。例如，为了形成标记，可能需要能量密度为3J/cm2的较大功率二氧化碳激光器的时间远远长于100μs。在有些情况下，这种高能量应用可能造成对成像衬底的损坏。在许多情形中，可能希望通过施加较弱的、功率较低的能量和/或施加更短时间的能量来更高效地形成可视标记。所以，需要能快速形成标记的涂层，该涂层可能由少于三个相组成并位于单层中。所述涂层可能随着时间推移而褪色。因而希望制备出能抗褪色的所述能快速形成标记的涂层。
发明内容
本文公开了成像材料和制备成像材料的方法。本文公开的材料可以包括都分散在基质中的以下材料天线、成色剂、活化剂和固色剂。成色剂和活化剂在成像材料中以两个分离的相的形式存在。成色剂和活化剂混合，导致成色剂变色。固色剂包含延迟标记褪色的化合物。
为了详细描述本发明的实施方案，现在参见附图，该附图示出了根据本发明实施方案的成像介质。
符号和术语一些术语在整个下列说明书和权利要求中用于表示特定的系统部件。本领域技术人员会认识到，商号(company)可以代表具有不同名称的部件。本文件并不试图区分名称不同而非功能不同的部件。在下列讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式用法，因此应该理解成“包括，而不限于…”。术语“无色柒料”是指非活化状态是无色的或者具有一种颜色而在活化状态成色或者变色的成色物质。本文所用的术语“活化剂”包括和无色染料反应从而导致所述无色染料改变其化学结构并改变或者获得颜色的物质。举例而言，活化剂可以是能够实现这种变化的酚或者其它质子供给物质。术语“天线”是指任何吸收辐射的化合物，天线很容易吸收标记辐射的所需具体波长。
具体实施例方式
下列讨论涉及本发明的各种实施方案。所公开的实施方案不应被理解成，或者以其它方式用以，限制本公开(包括权利要求)的范围。另外，本领域技术人员会理解下列描述具有很宽的应用范围；对任何实施方案的讨论仅仅是对该实施方案的举例说明，并不是试图暗示本公开(包括权利要求)的范围限于所述实施方案。
本发明的实施方案包括当用激光标记时出现清晰标记和具有优异图像质量的涂层。用于在受到能量激励时产生颜色变化的材料可以包括分散在基质中的并施加到衬底上的成色剂和活化剂，所述成色剂比如荧烷无色染料，所述活化剂比如磺酰酚，所述基质比如辐射固化的丙烯酸低聚物和单体。在特殊实施方案中无色染料或者活化剂在环境条件下基本不溶于所述基质。在该涂层中还存在着有效的辐射能量吸收剂，用以吸收能量并将能量传给反应物。能量随后可以通过例如激光或者红外光施加。在施加能量时，或者活化剂、或者成色剂、或者两者可以被加热和混合，这导致成色剂形成打开的内酯环和形成标记。含有路易斯酸的固色剂，比如过渡金属盐，可以接受来自所述开环的电子并防止所述开环关闭，因此防止或延迟了图像的褪色。
现在参见附图中举例说明的实施方案，图中示出了成像介质100、能量110、衬底120、成像组合物130、和悬浮颗粒140。成像介质100可以包括衬底120。衬底120可以是需要在其上形成标记的任何衬底，比如(仅仅举例而言)纸张(例如，标签、签条、收据或者固定物)、字幕片、或者介质比如CD-R/RW/ROM或者DVD±R/RW/ROM的标记表面。
成像组合物130可以包括基质、活化剂、辐射吸收性化合物比如染料、成色染料、和固色剂。活化剂和成色柒料在混合时可以变色。活化剂和成色染料的任一种可以溶于基质。另一组分(活化剂或者成色染料)可以基本不溶于基质，而可以以均匀分布颗粒140的形式悬浮在基质中。固色剂可以以精细研磨粉末的形式存在于成像组合物130中、或者以在加入所述不溶性组分之前加入的热熔体形式分散。成像组合物130可以经由任何可接受的方法比如(仅仅举例而言)辊涂、喷涂或者丝网印刷施加到衬底上。
能量110可以以图像方式施加到图像介质100上。能量形式可以根据可用设备、环境条件和所需结果变化。可用的能量的例子包括IR辐射、UV辐射、X射线或者可见光。天线可以吸收能量和加热成像组合物130。所述加热可以使得悬浮颗粒140达到足以导致颗粒中初始存在的成色物质相互扩散的温度(例如，颗粒140和基质的玻璃转变温度(Tg)或者熔融温度(Tm))。活化剂和染料随后可以反应成色。成色的一种方法可以包括其中荧烷无色染料和酸性活化剂反应的反应。当质子从活化剂转移时无色染料的内酯环打开，导致形色。这个反应可以很容易逆转，从而导致颜色丧失。作为逆转的例子，打开的内酯环中的羧基可以很容易丢失质子，导致环闭合。固色剂(例如，过渡金属阳离子)可以和所述打开的内酯环的羧基形成螯合络合物，防止所述环闭合(即，防止或者延迟失色)。
实施例1举例说明了本发明的示例性实施方案。可以进行在本发明范围内的多种修改。例如，天线60可以是任何对施加到成像介质的能量类型能有效吸收以实现标记的材料。仅仅举例而言，下列化合物可以是合适的天线IR780(Aldrich 42，531-1)(1)、IR783(Aldrich54，329-2)(2)、Syntec 9/1(3)、Syntec 9/3(4)金属络合物(比如二硫戊环金属络合物(5)和靛苯胺金属络合物(6))、Dye 724(7)、Dye 683(8)或者Oxazine 1(9)(7，8，9可得自Organica FeinchemieGmbH Wollen)；
其中M1是过渡金属，R1、R2、R3和R4是具有或没有卤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是具有或没有卤素取代基的芳基或者烷基；
天线的其它例子可见于“Infrared Absorbing Dyes”，Matsuoka，Masaru编辑，PIenum Press(1990)(ISBN 0-306-43478-4)和“Near-Infrared Dyes for High Technology Applications，”Daehne，S.；Resch-Gengen，U.；Wolfbeis，O.编辑，Kluwer Academic Publishers(ISBN 0-7923-5101-0)。
活化剂(例如，双酚A)和成色染料90(例如，2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷)可以协同作用以形成标记。活化剂和染料可以是一起反应时出现变色的任何两种物质。当反应时，活化剂可以引发染料中的颜色变化或者使染料显色。活化剂和染料之一在环境条件下可以溶于基质。另一种在环境条件下可以基本不溶于所述大漆。“基本不溶”是指所述另一种物质在环境条件下在大漆中的溶解度如此之低，以至于染料和活化剂在环境条件下反应时可能不发生变色或者发生非常小的变色。虽然在上述实施方案中，活化剂可以溶于大漆中，并且染料以固体形式在环境条件下保持悬浮在基质中，但是，以下情况也可以接受成色剂可以溶于基质中，活化剂可以在环境条件下保持为悬浮固体形式。活化剂可以包括(而不限于)质子供体和酚化合物，比如双酚A和双酚S。成色剂可以包括(而不限于)无色染料，比如“The Chemistry and Applications of Leuco Dyes”，Muthyala，Ramiah编辑，Plenum Press(1997)(ISBN 0-306-45459-9)中描述的荧烷无色染料和苯酞成色剂。可接受的荧烷无色染料的非穷举性例子包括式(10)所示的结构
其中A和R是芳基或者烷基。
大漆30可以是用于溶解和/或分散活化剂、天线和成色剂的任何合适基质。可接受的大漆可以包括(仅仅举例而言)具有光学物质套装(photo Package)的UV可固化基质，比如丙烯酸酯衍生物、低聚物和单体。光学物质套装可以包括能引发反应以固化大漆的吸光物质，比如(举例而言)二苯甲酮衍生物。用于使单体和预聚物发生自由基聚合的光引发剂的其它例子包括但不限于噻吨酮衍生物、蒽醌衍生物、苯乙酮类和苯偶姻醚类。可能希望选择通过导致变色的辐射类型以外的辐射形式固化的基质。基于阳离子聚合树脂的基质可能需要基于芳族重氮盐、芳族卤盐、芳族锍盐和金属茂化合物的光引发剂。可接受的大漆或基质的例子可以包括Nor-Cote CDG000(UV可固化丙烯酸酯单体和低聚物的混合物)(可得自Nor-Core Int’l，CrawfordsVille，Indiana)，它含有光引发剂(羟基酮)和有机溶剂丙烯酸酯(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、和丙烯酸六亚甲基酯)。其它可接受的大漆或者基质可以包括丙烯酸化的聚酯低聚物，比如CN292、CN293、CN294、SR351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、SR395(丙烯酸异癸酯)、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)。
固色剂可以包括路易斯酸，比如(仅仅举例而言)过渡金属阳离子。其它示例性例子可以包括盐，该盐包括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锌、十一烯酸锌、油酸锌、辛酸锌、月桂酸锌、亚油酸锌、油酸铝、棕榈酸铝、硬脂酸铝、硬脂酸铜、硬脂酸铁、硬脂酸锰、环烷酸锰、油酸镍、油酸锡、过渡金属/有机酸盐、和过渡金属/脂肪脂族酸盐。也可能希望固色剂在开始显色的温度容易熔融或可熔。
实施例通过将IR780染料溶于双酚A热熔体而制备IR敏化型双酚A合金。该合金由97.26％双酚A和2.74％IR780组成。将合金冷却并研磨成细粉。将14.31g合金粉、1.54g Darocur-4265(得自Ciba SpecialtyChemicals，540White Plains Rd.，PO Box 2005，Tarrytown，NY10591)、和4.92g硬脂酸锌细粉顺序混入到35.77g的CDG000UV固化型大漆中，以形成大漆混合物。
通过将IR 780染料溶入含有2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷(式11)和间三联苯的熔体中，制备IR敏化型2-苯胺基-3-甲基-6--二丁基氨基荧烷(无色染料合金)。该合金的组成为90.45％2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷、9.05％间三联苯和0.5％IR780。无色染料合金在球磨机中细磨(颗粒尺寸为1μm-7μm)。将23.47g的细磨无色染料合金加入到大漆混合物中。
所得混合物在3-辊式研磨机上混合，施加到衬底上，用汞灯辐射进行UV固化。用能量密度为0.1-0.5J/cm2的780nm IR激光器形成标记。
将形成标记的衬底在35℃、80％相对湿度的条件下暴露3天。在3天后，成像区域出现的对比度损失小于5％-10％。没有添加硬脂酸锌制备的相似涂层在相同环境下的对比度损失为60％-80％。
上述讨论用于举例说明本发明的原理和各种实施方案。对本领域技术人员而言，一旦完全理解了上述公开内容，则各种改变和修改将变得显而易见。下列权利要求应该被理解成包含所有的所述改变和修改。
权利要求
1.成像化合物，包含基质(130)；天线；成色剂(140)；活化剂；和固色剂；其中所述成色剂(140)和活化剂位于不同的相中；和其中，当混合时，活化剂使成色剂(140)活化以变色；和其中所述固色剂延迟所述活化的成色剂的褪色。
2.权利要求1的成像化合物，其中所述固色剂包含过渡金属阳离子。
3.前述任一权利要求的成像化合物，其中所述固色剂包含路易斯酸。
4.前述任一权利要求的成像化合物，其中所述固色剂包含选自Fe、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Mn、Zr、Al和Sn的金属。
5.前述任一权利要求的成像化合物，其中所述固色剂包含选自硬脂酸锌、十一烯酸锌、油酸锌、辛酸锌、月桂酸锌、亚油酸锌、油酸铝、棕榈酸铝、硬脂酸铝、硬脂酸铜、硬脂酸铁、硬脂酸锰、环烷酸锰、油酸镍和油酸锡的化合物。
6.成像介质(100)，包含衬底(120)；成像化合物，包含变色剂(140)；显色剂，用于引发变色剂的颜色变化；能量吸收剂；抗褪色剂，用于延迟所述显色的变色剂的褪色；粘结剂(130)，用于结合显色剂、变色剂(140)、能量吸收剂和抗褪色剂。
7.权利要求6的成像介质(100)，其中所述抗褪色剂包含电子受体。
8.权利要求6-7的成像介质(100)，其中所述抗褪色剂包含过渡金属阳离子。
9.权利要求6-8的成像介质(100)，其中所述抗褪色剂包含选自Fe、Cu、Ni、Co、Zn、Fe、Mn、Zr、Al和Sn的金属。
10.权利要求6-9的成像介质(100)，其中所述抗褪色剂包含选自硬脂酸锌、十一烯酸锌、油酸锌、辛酸锌、月桂酸锌、亚油酸锌、油酸铝、棕榈酸铝、硬脂酸铝、硬脂酸铜、硬脂酸铁、硬脂酸锰、环烷酸锰、油酸镍和油酸锡的金属。
全文摘要
本发明涉及用于记录图像的组合物、方法和系统。该系统包括多相成像材料，其中能量(110)被天线材料(130)吸收。所吸收的能量导致活化剂(130)和成色材料(140)反应以形成标记。采用固色剂(130)以延迟所述标记的褪色。
文档编号B41M5/30GK1947060SQ200580012434
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月21日 优先权日2004年4月28日
发明者V·P·卡斯佩奇克, W·多罗格, M·P·戈雷, M·菲尔德 申请人:惠普开发有限公司