多层颜色组合物和相关方法

专利名称：多层颜色组合物和相关方法
技术领域：
本发明一般性地涉及彩色图形和产生具有各种效果的彩色图形的方法。更具体地，本发明涉及包括形成颜色的组合物的层压复合材料。
背景技术：
在各种基底上形成图形可以用多种方法实现。最近，在热敏变色或形成颜色的材料领域，包括油墨和涂料中的兴趣和研究已经增长。这些热敏变色材料可用于各种应用，所述应用得益于无色或具有特殊颜色的未显影状态以及具有明显不同的颜色外观的显影状态。从未显影状态转变为显影状态最通常是通过无色染料和可存在于变色材料中的适当催化剂或还原剂之间的化学反应进行的。可商用的热敏变色材料可以具有略微有限的颜色调色；但是研究工作继续致力于改善可用的颜色选择和例如光稳定性、抗褪色性、强度等性能。
一项最新的发展包括与无色染料一起使用红外吸收剂。可以对红外吸收剂加以特别选择，以在暴露于给定频率或频率范围的电磁辐射下产生热量。热量则提供使无色染料显影的必要能量。以这种方法，精确控制可被用于有选择地使无色染料部分显影形成图形。这种技术的一个实例为LightScribe(Hewlett-Packard Company商标)CD和DVD标记系统。
根据这种一般技术，通过研究和开发继续探索进一步增强上述形成图形技术并改善商业可用图形性能的材料和方法。
发明概述现已认识到研发可用于产生独特色彩组合和视觉效果的改进方法和材料将是有利的，特别是在未显影和显影的变色或形成颜色材料的情况下。
因此，在本发明的一个方面中，一种层状的形成图像的复合材料可以包括具有背景颜色层的基底和施加于其上的形成颜色层。形成颜色层包括当暴露于能量时可以显影而产生显影的颜色的无色染料。在无色染料显影之前和/或之后，背景层和形成颜色层均可以构成复合材料的整体外观。一方面，形成颜色层可以具有足够薄的厚度，允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。另外，背景颜色层和形成颜色层中的至少一个可以被应用于滤色片图案，以便为层压复合材料提供独特的视觉效果。
根据举例说明例如本发明的特征的以下详细说明，本发明的附加特征和优点将是显而易见的。
附图简述

图1为与本发明的一个实施方案相关的紧密堆积的六边形点的半色调图案的说明。
图2为与本发明的一个实施方案相关的基本平行的弧线或螺旋线的半色调图案的说明。
优选实施方案的详细说明现在将参考示例性实施方案并在此使用专用语言描述相同的事物。尽管如此，应理解由此并不希望限制本发明的范围。将由本领域技术人员和持有本公开的人员想到的所述本发明特征的变化和进一步改进，以及如所述的本发明原理的附加应用都被认为是在本发明范围内。此外，在公开和描述本发明的特定实施方案之前，应理解本发明并不局限于在此公开的特殊方法和材料，因此本发明可以在一定程度上变化。还应理解在此使用的术语仅为描述特定实施方案的目的，并不希望是限制性的，因此本发明的范围将仅由所附的权利要求及其同等物加以确定。
在描述和主张本发明中，将使用以下术语。
单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象，除非上下文清楚地另外指明。由此，例如，“一种颜色”包括一种或多种这种性能，以及“施加电磁辐射”包括一种或多种这种步骤。
如在此使用的，术语“形成颜色的组合物”通常包括无色染料和其它任选组分，例如红外吸收剂、催化剂、树脂、稳定剂等。当暴露于热量和/或电磁辐射时，这些组分可以共同起作用使无色染料还原，产生具有颜色或改变颜色的染料。为了本发明的目的，术语“颜色”或“显色的”可以表示当显影时可见吸收率发生的改变，包括显影为黑色、白色或传统颜色。未显影的无色染料可以是无色的或者可以具有当显影时变为不同颜色的一定颜色。因此，术语“形成颜色”包括变色，例如从一种颜色变化为另一种颜色，以及产生颜色，例如从无色变化为一种颜色。
术语“颜色”通常包括公知的可见颜色以及黑与白。
如在此使用的，“半色调”表示可用于产生图像的不连续图案。半色调图案是本领域中已知的并且可以以多种图案产生，取决于所需效果。半色调图案中的独立点或线可以彼此相邻或分离。
如在此使用的，“使显影”、“显影”等表示可以还原无色染料而产生可见的颜色改变或者通过还原为相应的有色的无色染料而产生颜色的相互作用或反应。
如在此使用的，“吸收剂”通常表示当暴露于预定电磁辐射频率时，可以发热或以其它方式向周围分子输送能量的任选的电磁辐射敏感性试剂。一种吸收剂组合物的预定频率通常不同于另一种吸收剂组合物。根据本发明的实施方案，当与无色染料和/或催化剂混合或热接触时，吸收剂可以以足够的量存在，以便产生足以使无色染料部分显影的热量。
如在此使用的，“红外吸收剂剂”通常表示当暴露于红外辐射时，可以发热或以其它方式向周围分子输送能量的红外辐射敏感性吸收剂。红外辐射包括约700nm到约40μm的近红外线辐射，但是对于大多数近红外应用，常用约700nm到约1200nm。
如在此使用的，“热接触”表示吸收剂和形成颜色的组合物之间的空间关系。例如，当吸收剂通过与辐射的相互作用加热时，由吸收剂产生的热量应足以引起形成颜色的组合物的无色染料经由化学反应变为有色的。热接触可以包括吸收剂和形成颜色组合物之间的紧密接近，允许从吸收剂向无色染料和/或催化剂进行热交换。热接触也可以包括吸收剂和无色染料之间的实际接触，例如在紧密相邻层中，或者在包括两种组分的混合物中。
如在此使用的，“最佳化”和“最佳化的”表示选择形成颜色复合材料各组分的方法，在固定的暴露于辐射时间下引起快速显影组合物。例如，可以使用780nm激光使本发明组合物最佳化显影，其中基本上全部暴露于红外辐射的形成颜色层在小于预定的时间段，例如100微秒内显色。但是，“使最佳化”并不必然表明形成颜色层在特定波长下最快速地显影，而是该层可以在给定时间框架内使用给定的红外辐射源时显影。最佳化的组成也将表示经过持续时间，例如几月到几年的环境光稳定性和抗褪色性。
如在此使用的，“光盘”表示包括在CD和/或DVD驱动器等中可机读的音频、视频、多媒体和/或软体磁盘。光盘格式的实例包括可写入、可记录和可重复写入的磁盘，例如DVD、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、CD、CD-ROM、CD-R、CD-RW等。也可以包括其它类似格式，例如类似的格式和在将来将要发展的格式。
浓度、尺寸、数量和其它数据在此可以以范围格式表示。应理解这种范围格式仅为方便和简要起见使用，并且应灵活地解释为不仅包括如范围界限明确描述的数值，而且包括范围内含有的所有独立数值或子范围，就象每个数值和子范围被明确描述一样。
根据本发明，层状的形成图形的复合材料可以包括具有多个颜色层的基底。特别地，可以在基底上施加背景颜色层。背景颜色层可以具有固定的背景颜色。在背景颜色层上施加形成颜色层。形成颜色层通常包括无色染料。此外，形成颜色层可以具有一定厚度，该厚度允许在形成颜色层内的无色染料部分显影之前和之后，固定的背景颜色影响复合材料的外观。通常，形成颜色层可以足够地薄，允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。
基底和背景层可以使用任何适合的基底，其为特定目的的应用提供充分的机械支持。例如，基底可以由聚合物、纸、涂布纸、金属、玻璃或这些材料的组合形成。基底可以由单层形成，或者可以是层压物或多层的基底。适合的聚合材料的非限制实例可以包括聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；纤维素酯，例如三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素和醋酸丁酸纤维素；聚酰胺；聚碳酸酯；聚酰亚胺；聚烯烃；聚磺酰胺；以及其复合材料或组合。在一个实施方案中，基底可以是光盘。目前，部分地由于成本原因，使用聚碳酸酯制造光盘，但是其它材料同样可以适用。另外，基底可以是光学薄膜。在一个方面中，光学薄膜可以是光学透明的聚酯薄膜。其它适合的光学薄膜可以包括聚醚砜(PES)、聚(酯萘二甲酸酯)(PEN)等。
特别地，背景颜色层可以被施加于基底上。背景颜色层可以包括具有固定的背景颜色的背景色料。通常，背景色料可以是能够提供背景颜色的任何非无色的色料。背景色料可以是任何耐晒的色料，例如但不限于颜料、染料、荧光剂等。通常，颜料提供优良的色彩性能和抗褪色性以及UV光稳定性。适合的颜料的非限制性实例可以包括黄109、橙34、橙64、红166、红53:1、紫19、绿7和蓝60。例如，可以使用Ciba、Irgalite、Cromophtal、Irgazin和Monostral颜料。
通常，背景颜色层可以含有附加组分，例如树脂、漆、粘合剂、抗氧剂和可以帮助改善涂布性、耐久性和/或工作特性的其它已知添加剂。背景颜色层可以包括当应用时可以使背景色料固定于表面的粘合剂或树脂。紫外光(UV)可固化树脂为固定背景色料提供了一种优良的介质。以下更详细地讨论适用于本发明的几种示例性的UV可固化树脂。背景层可以以几乎任何厚度应用。小于约8μm的背景层厚度通常提供优良的色彩密度和降低的色料用量。
在一个可选的实施方案中，可以对背景颜色层加以设计，使得固定的背景颜色表现为背景色料和其下例如金属层、纯色等基底材料色彩的组合。因此，在一些实施方案中，基底可以构成固定的背景颜色的外观，例如以下更详细论述的，以及所看到的色彩可能最终是基底的色彩、固定的背景颜色和来自无色染料或色彩形成层的显影的色彩的组合。
色彩形成层除背景颜色层之外，色彩形成层可以包括在本发明的层状的形成图形色彩的复合材料中。可以制备形成色彩的组合物并施加于基底。形成色彩的组合物可以以直接接触基底的层的形式被施加于基底。另外，色彩形成层可以以位于背景颜色层之上的层的形式被施加于基底。因此，术语“在基底上”包括其中附加层位于限定为在基底上的层中间，尽管实际并未发生接触。因此，相对于背景层，色彩形成层可以是上层印刷或下层印刷的。
正如所述，形成颜色的组合物通常包括无色染料。根据特定的无色染料，附加组分可用于使无色染料显影。例如，可以包括催化剂作为还原剂，以促进形成无色染料的显色或还原状态。另外，如下所述，可以包括吸收剂以改善抗褪色性、增加光稳定性和/或提供调节到电磁辐射特定频率的局部热源。
不考虑附加组分，形成颜色层可以具有一定的厚度和/或滤色片图案，以允许固定的背景颜色可以在色彩形成层内的无色染料部分显影之前和之后，影响层状的形成图形的复合材料的外观。通常，形成颜色层可以足够地薄，以允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。理想的厚度可以取决于无色染料和其它组分的浓度以及特定无色染料的强度。但是，作为一般原则，色彩形成层可以具有约3μm到约15μm的厚度。此外，约6μm到约8μm的厚度已经显示在允许背景颜色透过同时还保持色彩形成层的至少一定色彩强度之间显示优良的平衡。另外，较厚层可以减慢实现无色染料适当显影所需的显影时间。此外，色彩形成层可以被施加于整个基底或仅其某部分，取决于所需效果。类似地，多种无色染料可以以混合物形式、不同的区域中，或者以分离的层形式包括在色彩形成层中，产生具有多重色彩的彩色图像。
无色染料可以是当暴露于某些能量类型时显示颜色改变或形成的许多色料。适合的无色染料的非限制实例包括荧烷、苯酞、氨基三芳基甲烷、氨基呫吨、氨基噻吨、氨基-9，10-二氢吖啶、氨基吩嗪、氨基吩噻嗪、氨基二氢吩嗪、氨基二苯基甲烷、氨基氢化肉桂酸(氰基乙烷、无色次甲基)和相应的酯、2(对羟基苯基)-4，5-二苯基咪唑、茚满酮、无色吲达胺、肼(hydrozines)、无色靛类染料、氨基-2，3-二氢蒽醌、四卤代-p，p′-二苯酚、2(对羟基苯基)-4，5-二苯基咪唑、苯乙基苯胺、酞菁前体(例如购自Sitaram Chemicals，India的那些)，和它们的混合物。实验性测试已经表明荧烷基染料是一类显示所需性能的无色染料。另外，苯酞和氨基三芳基甲烷也可以理想地用于某些应用。
适合的荧烷基无色染料的几种非限制实例包括3-二乙基氨基-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-(N-乙基-对甲苯基氨基)-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-二乙基氨基-6-甲基-7-(邻，对-二甲基苯胺基)荧烷、3-吡咯烷基-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-哌啶基-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-(N-环己基-N-甲基氨基)-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-二乙基氨基-7-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷、3-二丁基氨基-6-甲基-7-苯胺荧烷、3-二乙基氨基-6-氯-7-苯胺荧烷、3-二丁基氨基-7-(邻-氯苯胺基)荧烷、3-二乙基氨基-7-(邻-氯苯胺基)荧烷、3-二-正戊基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-二-正丁基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷、3-吡咯烷基-6-甲基-7-苯胺基荧烷、1(3H)-异苯并呋喃酮、4，5，6，7-四氯-3，3-双[2-[4-(二甲基氨基)苯基]-2-(4-甲氧基苯基)乙烯基]、2-苯胺基-3-甲基-6-(N-乙基-N-异戊基氨基)荧烷(S-205，购自Nagase Co.，Ltd)，和它们的混合物。适合的氨基三芳基甲烷无色染料也可以用于本发明，例如三(N，N-二甲氨基苯基)甲烷(LCV)；三(N，N-二乙基氨基苯基)甲烷(LECV)；三(N，N-二-正丙基氨基苯基)甲烷(LPCV)；三(N，N-二-正丁基氨基苯基)甲烷(LBCV)；二(4-二乙基氨基苯基)-(4-二乙基氨基-2-甲基-苯基)甲烷(LV-1)；二(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)-(4-二乙基氨基-苯基)甲烷(LV-2)；三(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)甲烷(LV-3)；二(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)(3，4-二甲氧基苯基)甲烷(LB-8)；具有连接到氨基部分的不同烷基取代基的氨基三芳基甲烷无色染料，其中各个烷基独立地选自C1-C4烷基；以及具有前述结构的任一种的氨基三芳基甲烷无色染料，其进一步用一个或多个烷基在芳基环上取代，其中后者烷基独立地选自C1-C3烷基。其它无色染料也可以用于本发明并且是本领域技术人员已知的。一些无色染料的另外论述可以在US 3,658,543和6,251,571中找到，在此将其全部引入作为参考。
通常，无色染料可以以约1wt％到约40wt％存在于本发明的形成色彩的组合物中。尽管根据组合物的其它组分，可以成功地使用该范围之外的量，但是约5wt％到约20wt％的量通常产生适当的结果。
背景颜色层和/或色彩形成层可以通过许多已知印刷技术施涂，例如但不限于丝网印刷、旋涂、辊涂、溅射、喷涂、热喷涂沉积、凸版印刷、凹版印刷、喷墨、静电、激光、液体压印和液体电子照相术。通常，背景和色彩形成层可以使用丝网印刷、旋涂或喷涂施涂。例如，各层可以使用丝网、旋转筛、胶印机等施涂。
在本发明的另一方面，色彩形成层和背景层中的至少一个可以以滤色片图案形式应用。通常，以滤色片图案形式印刷色彩形成层产生更加显著的效果。滤色片图案可以是一些图案中的任一种，例如是但不限于半色调图案、随机图案、水纹图案等。滤色片图案可以由许多密集的点、线或其它形状形成。单独的点可以是任何所需形状，例如六边形、圆形、正方形、不规则的(随机的)、细长的、星形等。可以施加单独的点，使得基本上所有的点互相连接或者使得在各点之间保留间距。例如，图1说明了一种间隔的六边形点的半色调图案。间隔的六边形点对无色染料中显影的所见图形产生削减效果。图2说明了一种具有许多弯曲的平行线的螺旋形半色调图案。这种螺旋形图案产生具有良好分辨率的呈现衰退或削减的图形。类似地，随机点的布局可以产生高度明亮的外观图形。
可以产生其它效果，例如斑纹、镜面或衍射调制。一方面，滤色片图案可以被看作是显影图像上的滤色片，类似于用于图形处理软件的滤色片。例如，滤色片图案可以被印刷来模拟色彩半色调、结晶化、镶面、片段和点状化图形滤色片。印刷的色彩形成层之间的间隙使得当从一定距离察看时，背景颜色可以稀释显影的图像并影响整体外观。此外，可以调节滤色片图案以产生色调和构造对于图形的变换。环境光因此可以透过色彩形成层、背景层和/或基底，产生所需效果。在一些实施方案中，基底也可以对看到的图形起作用。例如，当基底为光盘时，内部金属层可以从各个角度为看到的图形仰视图增加衍射(彩虹)光泽。在本发明的一个详细方面，半色调图案可以是六方密堆集的、随机的、方格的、角形的、成形的、扭曲的或其它图案，或其组合。另外，行数和/或点密度可以在同一层中发生变化。
色彩混合如上所述，本发明的一个方面包括色彩形成层，每一色彩层均对单个所感知色彩有贡献。形成颜色层可以具有足够薄的厚度，以使得固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。因此，本发明的层状的形成图形的复合材料可以包括具有背景颜色层的基底和未显影的色彩形成层的基底。选定的色彩形成层部分因此可以使用特定吸收剂，根据已知原理或如以下更多细节所述的方式显影。色彩形成层的显影部分可以具有清晰的显影的色彩，其可以是色彩混合的结果，例如色相、强度等。更具体地，可以认识到所见色彩是至少背景颜色和显影色彩的组合。换句话说，因为色彩形成层相对较薄，背景颜色影响色彩形成层的显影部分的感知的色彩。因此，色彩形成层的厚度可以影响最终图形的感知的色彩和/或外观。类似地，背景层可以被印刷在足够薄的层中，使得来自基底的色彩透过背景层和色彩形成层。
红外辐射吸收剂电磁辐射吸收剂可以任选地是层状的形成图形的复合材料一部分。可以设置使吸收剂与无色染料和/或活化剂进行热接触，作为可用于以施加辐射的预定速率和/或波长使形成色彩的组合物的显影最佳化的组分。吸收剂可以起能量天线的作用，当与能源相互作用时为周围区域提供热量。因为可以通过向电磁辐射吸收剂施加能量以向系统提供预定热量，可以使电磁辐射频率和强度与使用的吸收剂加以匹配以使系统最佳化。
各种吸收剂将起天线作用，用来吸收特定频率和范围的电磁辐射。具有特殊利益的激光辐射具有约600nm到约1200nm的红外频率。因此，本发明可以提供已最佳化用于在该范围内放射频率的设备中的形成色彩的组合物。在常用CD和DVD设备中找到的典型商用IR激光器以约650、780和900nm的波长提供能量，同时其它商用图形激光器，例如GaAs激光器可以在约830nm下操作。因此，使用适当红外辐射吸收剂的本发明组合物可用于已经普遍可商购的设备中。在一个特定实施方案中，本发明的组合物可以包括红外吸收剂，使用约760nm到800nm，例如约780nm的红外辐射，使得形成图形的复合材料对于显影是最佳化的。
可以配置吸收剂使其与本发明的无色染料成热传导关系。例如，可以将吸收剂设置在与无色染料相同的层中作为混合物部分，或者可以设置在分隔层中。因此，吸收剂可以与形成色彩的组合物混合或者与形成色彩的组合物热或电接触。在本发明的一个方面，在施涂形成色彩的组合物为一层之前或之后，吸收剂可以在分隔的相邻层中被施加于基底，所述相邻层可以是任选可旋涂的或可丝网印刷的。另外，辐射吸收剂可以在常用液体载体中与形成色彩的组合物一起施涂。在一个实施方案中，也可以考虑对吸收剂加以选择，使得在可见区中吸收的任何光线不会不利地影响未显影的无色染料的图形显示或外观。
尽管可以使用无机化合物，例如氧化铁、炭黑、硒等，但是辐射吸收剂通常可以为有机化合物，例如但不限于聚次甲基染料、聚甲基吲哚染料、金属络合物IR染料、靛氰绿、杂环化合物和其组合。其它适合的辐射吸收剂可以包括但不限于guaizonyl染料、克酮(croconium)染料、菁染料、方酸(squarylium)染料、硫代吡喃并芳(chalcogenopyryloarylidene)染料、金属硫醇盐络合物染料、羟基中氮茚(oxyindolizine)染料、部花青染料、中氮茚染料、吡喃(pyrylium)染料、醌型染料、醌类染料、酞菁染料、萘菁(naphthalocyanine)染料、偶氮染料、六官能聚酯低聚物、杂环化合物和其组合。适合的聚甲基吲哚化合物购自Aldrich Chemical Company。如本领域技术人员已知的，其它适合的吸收剂也可以用于本发明并且可以在此类参考文献中找到，例如“Infrared Absorbing Dyes”，Matsuoka，Masaru，ed.，Plenum Press，New York，1990(ISBN 0-306-43478-4)和“Near-InfraredDyes for High Technology Applications”，Daehne，Resch-Genger，Wolfbeis，Kluwer Academic Publishers(ISBN 0-7923-5101-0)。
吸收剂可以以约0.001wt％到约10wt％的量，以及通常为约0.5wt％到约1wt％的量存在于形成色彩的组合物中，但是其它重量范围可能是理想的，其取决于特殊吸收剂的活性。这些重量百分比表示当作为形成色彩的组合物的一部分时包括可以存在的吸收剂的量。这些重量百分比可以在其它实施方案中加以改变，例如当吸收剂相对于一个或多个其它层单独施加时。
其它任选成分这些层可以包括附加组分，例如但不限于色料、光稳定剂、抗褪色剂、抗液体和蒸汽添加剂、划痕抑制剂、增塑剂、润滑剂、表面活性剂、液体赋形剂、粘结剂以及其它已知添加剂。
适合的光稳定剂的非限制实例包括位阻胺，例如TINUVIN 292、TINUVIN 123、TINUVIN 144(购自Ciba-Geigy Company)和UV吸收剂，例如二苯甲酮、苯并三唑、乙酰苯胺、氰基丙烯酸酯和三嗪。
根据特定的无色染料，形成色彩的组合物可以任选地包括还原剂，即活化剂。通常的活化剂包括1-苯基-3-吡咯烷酮(菲尼酮phenidone)、肼、甲酰胺、甲酸、六芳基双咪唑(hexaarylbiimidazoles)(HABI)、抗坏血酸、酚和取代酚，例如氢醌以及它们的混合物。
添加适当的稳定剂帮助防止不希望有的辐射，例如阳光、荧光或UV固化过程中的UV辐射，帮助避免辐射吸收剂在使用辐射源显影之前失效。此外，稳定剂可以帮助防止形成色彩的组合物的光学密度的不希望有的变化，这种变化可能由于在使用辐射源显影之前或之后，无色染料的非预期的显影而发生。因此，适合的稳定剂可以包括色满、硫杂环戊烷(thiolane)-镍络合物、螺二氢化茚(spiroindanes)和其它已知稳定剂组合物。类似地，可以使用抗褪色剂，例如维生素E，维生素E类似物，例如维生素E琥珀酸酯和长链醇的琥珀酸酯，虾青素，抗坏血酸，胡萝卜素，色满，以及它们的混合物。
为了提供理想的色彩形成性能和涂布性能，也可以考虑各种因素，例如粘度和固体含量。本发明的形成色彩的组合物可以具有低于约10wt％的固体，这样通常提供优良的涂布性能。
形成色彩的组合物也可以包括粘结剂。各种粘结剂可以影响形成色彩的组合物的显影性能，例如显影速率、光稳定性和可用于显影组合物的波长。适合的粘结剂可以包括但不限于聚合材料，例如单体和低聚物的聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷、聚乙烯、多酚或多酚酯、聚氨酯、丙烯酸聚合物和它们的混合物。
可接受的粘结剂材料也可以包括例如UV可固化聚合物，例如丙烯酸酯衍生物、低聚物和单体，例如作为照相包装的一部分所包括的。照相包装可以包括对于使用UV或电子束固化系统的固化可以敏化的吸收光线的物质。例如，在一个实施方案中，可以设置包括在照相包装内的粘结剂以引发反应用于固化漆料，例如二苯甲酮衍生物。用于自由基聚合的单体和预聚物的光引发剂的其它实例包括但不限于噻吨酮(thioxanethone)衍生物、蒽醌衍生物、乙酰苯和苯偶姻醚。基于阳离子聚合树脂的粘结剂材料可能需要光引发剂，例如芳族重氮盐、芳族卤(halonium)盐、芳族锍盐和茂金属化合物。一种合适的粘结剂的实例可以包括Nor-Cote CDG000，其含有光引发剂(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、丙烯酸β-苯氧基乙基酯和丙烯酸六亚甲基酯。其它可接受的粘结剂可以包括CN293和CN294(丙烯酸酸化的聚酯低聚物)和CN-292(低粘度的聚酯丙烯酸酯低聚物)、SR-351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、SR-395(丙烯酸异癸酯)和SR-256(2(2-乙氧基乙氧基)乙基，购自Sartomer Co.)。在选择适当的粘结剂中，通常理想的是选择可以通过辐射固化并且不会引起无色染料变色或者形成色彩的组合物的稳定性降低的粘结剂。
色彩形成层可以进一步包括液体载体，其可以有效地改善涂布性能，但当经由已知液体去除方法涂布时可以被除去。通常，液体载体的至少一部分可以在涂布工艺结束之后被移除或使其蒸发。液体载体可以包括但不限于溶剂，例如甲乙酮、异丙醇或其它醇类和二元醇、水，表面活性剂以及它们的混合物。
另外，可以将保护层施加于色彩形成层，以便为色彩形成层提供额外的机械和化学保护。保护层可以由任何已知树脂、粘结剂等形成。此外，该层可以包括稳定剂、抗褪色剂或可以改善成象复合材料的耐久性和使用寿命的其它组分。任选地，保护层可以包括可以影响图形外观，而不干扰无色染料的显影或所需的色彩效果的色料。
显影的电磁辐射应用在本发明的一个实施方案中，如上所述，形成色彩的组合物可以被施涂于基底。另外，如所述的，可以使用多种基底，例如光盘、聚合物表面、玻璃、陶瓷或纤维素纸。在一个实施方案中，形成色彩的组合物可以被施涂于光盘以及选择使用激光或热源显影的部分。通常，要在表面上形成的图形被以数字方式存储，然后光栅化(rasterized)或螺旋化(spiralized)。得到的数据被传递到红外辐射源，使形成色彩的组合物的部分暴露于红外辐射，同时使光盘旋转。红外辐射源可以为激光器，例如在可商购CD/DVD可写入和/或可重复写入系统中找到的那些。
本发明一般性涉及使用本发明的形成色彩的组合物在基底上形成彩色图像。一旦形成色彩的组合物被施涂于基底，本发明的形成色彩的组合物显影的条件可以发生变化。例如，人们可以改变电磁辐射频率、热流量和暴露时间。可以施加的热量部分取决于上述活化剂和/或辐射吸收剂的活化能。但是，施加的热量通常足以使无色染料显影，并且不使色彩形成层分解。例如焦点尺寸和激光器功率的可变量也将影响任何特殊系统设计并且可以根据所需效果加以选择。根据这些可变量，电磁辐射源可以根据从信号处理器接收的数据向色彩形成层发射电磁辐射。此外，也可以改变无色染料和/或辐射吸收剂的浓度和彼此的亲和性。通常，吸收剂和无色染料存在于同一层中，因此，可以按照所需影响对浓度比加以考虑。但是，如果形成色彩的组合物和吸收剂被放置在单独的层中，那么可能考虑亲和性。
形成色彩的组合物的无色染料可以使用功率利用为约15mW到约100mW的激光器显影，但是也可以使用功率在该范围之外的激光器。通常，具有约30mW到约50mW的激光器是容易商购的。焦点尺寸可以根据考虑电磁辐射源而加以确定，以及可以为约1μm到约200μm，但是也可以使用更小或更大的尺寸。在一个实施方案中，也可以使用约10μm到约60μm的辐射焦点尺寸。在另一方面，20μm到50μm的色斑尺寸可以在分辨率和显影速率之间提供良好的平衡。
热流量是同样可以改变的可变量，并且在一个实施方案中可以为约0.05J/cm2到约5.0J/cm2，以及在第二个实施方案中为约0.3J/cm2到约0.5J/cm2。在一些实施方案中，这些范围中的热流量允许无色染料以每点约10微秒到约100微秒显影。本领域技术人员可以调整这些可变量以及以上所述的那些，以实现多种分辨率和显影时间。此外，在光盘上而非背景层上印刷色彩形成层倾向于导致出现模糊或双重图形。这一点部分是由于能量穿过无色染料层并因此在给定点曝光的结果。能量的一部分穿过保持透明的聚碳酸酯并从金属层反射。反射能量在略微不同的位置穿过无色染料层，由此使色彩形成层进一步显影。在一些实施方案中，这种两次暴露可能是理想的。但是，通常这种效果可能由于在基底和色彩形成层之间印刷背景层而被减小或消除。
以下实施例说明本发明的示例性实施方案。但是，应理解以下对于本发明原理应用仅是示例性的或说明性的。在不脱离本发明的精神和范围基础上，可以由本领域技术人员得出多种改进和替代的组合物、方法和系统。附加的权利要求用来涵盖此类改进和安排。因此，虽然本发明已经如上进行了详细描述，但是以下实施例提供与目前视为本发明实际实施方案有关的进一步细节。
实施例实施例1
制备具有表1所示组成的形成色彩的组合物。
表1

将丙烯酸酯树脂、活化剂、IR吸收剂、稳定剂和光引发剂配混为混合物。然后将混合物置于不透明的黑色瓶中并通过1-5rpm缓慢滚动混合一夜。随后，用手工将无色染料混入上述混合物而得到形成色彩的组合物。使该形成色彩的组合物穿过实验室三辊碾压机，直到混合物在外观上是均质的并且在色彩上是均匀的。将组合物在小于1rpm的广口瓶滚动机(jar roller)上在室温下存放一夜。
通过将20克JZB14火焰橙色荧光颜料充分混入30克CDGO-00树脂(两者均商购自NorCote Company)来制备背景层组合物。以类似方式使用JZB17土黄色荧光颜料来制备第二背景层组合物。将这些背景层涂布到约6μm厚。
以45度拉伸形成图案的460目聚酯丝网，使抗溶剂乳液增加到2微米，以及准备70到90硬度计硬度的涂刷器刮刀。丝网印刷两个CD-R高密度磁盘的标记侧面，每一个具有各自背景组合物。规定的参数产生厚度为6到8μm的均匀层。通过以55英尺每分钟靠近焦点使磁盘在200瓦/英寸Hg电弧放电灯的6英寸下方经过固化背景层薄膜。得到的背景薄膜足够薄，使得内部金属层是可见的，具有橙色和黄色彩虹色彩。
使用如上所述拉伸的丝网，在各磁盘上将形成色彩的组合物丝网印刷到厚度为约6到8μm。然后如上所述以23英尺/分钟固化色彩形成层。
然后使磁盘显影，形成具有惠普公司的LightScribeTM系统的各种图形。将780nm，45mW激光器聚焦于表面上，并产生密度为1200线/英寸的光栅图形。
显影的图像具有相对标准的外观，在浅粉红色-橙色或模糊的棕色背景上具有黑色图像。当磁盘倾斜时，穿过整个图像具有细微的彩虹效果。
实施例2进行与实施例1相同的步骤，除了使用如图2所示的结构螺旋图案印刷色彩形成层外。在绿色背景之上用螺旋图案印刷的磁盘具有彩虹般浅绿色光泽。标记的图形比实施例1中更加减弱并且看起来是覆盖在半透明层之下。在橙色之上用螺旋图案印刷的磁盘具有类似的外观。此外，所述的橙色比实施例1浅的多。此外，图形减弱，但是当磁盘倾斜时看起来高度明亮。
实施例3进行与实施例1相同的步骤，除了使用如图1所示的六方密堆积半色调图案来印刷色彩形成层外。因为当磁盘倾斜时的透镜效果，在绿色上用六边形图案印刷的磁盘非常醒目。特别地，与此相反，当磁盘靠近观察者移动时增强的图形在某些角度非常显著地变黑。整个表面是有光泽的和明亮的。在橙色背景之上印刷了六边形图案的磁盘具有类似外观，但是不如绿色背景样品有光泽。
表2包括上述制备的磁盘上的光学测量值概要。特别地，使用实验室色间距模型测量照度(L*)、红-绿感度(a*)和黄-蓝感度(b*)。色度(C)和色相(h)可以使用公式1和2由a*和b*的值计算。
C=a*2+b*2...(1)]]>h*＝arctg(b*/a*)(2)同样根据550nm处的值测量200nm到800nm范围内的反射百分比(％R)，示于表2中。
表2

以上测量值表明黄色六边形和螺旋图案更明亮，正如由550nm处增加的反射率所证明的，而橙色试样是暗淡的。这一点有些意外，因为图案化的橙色磁盘看起来比相应的黄色的图案化的磁盘在视觉上更明亮。另外，各个磁盘在红外范围显示大量的反射。
应理解上述安排是本发明原理应用的说明。因此，虽然已经连同本发明的示例性实施方案对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员显而易见的是在不脱离本发明原理和思想的基础上，可以作出多种改进和替代安排，正如在权利要求中阐明的。
权利要求
1.一种层状的形成图形的复合材料，包括a)基底；b)具有固定的背景颜色的背景颜色层；和c)包括无色染料的色彩形成层，所述色彩形成层和背景颜色层被设置在所述基底上，使得图形是固定的背景颜色和色彩形成层的显影部分的产物。
2.权利要求1的复合材料，其中形成颜色层足够薄，允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。
3.权利要求1或2的复合材料，其中色彩形成层和背景层中的至少一个是以滤色片图案形式被应用的。
4.权利要求3的复合材料，其中滤色片图案选自六方密堆积、随机型图案、方格、水纹图案、螺旋图案以及其组合。
5.权利要求4的复合材料，其中滤色片图案是半色调图案。
6.权利要求1的复合材料，其中色彩形成层是以滤色片图案形式被印刷的，并且图形是显影色彩和背景颜色的产物，背景颜色不能透过色彩形成层的显影部分。
7.权利要求1的复合材料，其中所述无色染料选自荧烷、苯酞、氨基-三芳基甲烷、氨基呫吨、氨基噻吨、氨基-9，10-二氢-吖啶、氨基吩嗪、氨基吩噻嗪、氨基二氢-吩嗪、氨基二苯基甲烷、氨基氢化肉桂酸和相应的酯、2(对羟基苯基)-4，5-二苯基咪唑、茚满酮、无色吲达胺、肼、无色靛类染料、氨基-2，3-二氢蒽醌、四卤代-p，p′-二苯酚、2(对羟基苯基)-4，5-二苯基咪唑、苯乙基苯胺、酞菁前体和它们的混合物。
8.权利要求7的复合材料，进一步包括处于与无色染料热接触中的电磁辐射吸收剂。
9.权利要求8的复合材料，其中所述电磁辐射吸收剂为被设置成用于使用波长为600nm到约1200nm的电磁能进行显影的红外吸收剂。
10.权利要求1的复合物，其中所述基底为光盘形式。
11.一种在基底上形成彩色图像的方法，包括a)在基底上施涂具有固定的背景颜色的背景颜色层；b)在基底上施涂色彩形成层，所述色彩形成层包括无色染料并且根据背景颜色被立体配置成用来产生感知的图形，所述图形是固定的背景颜色和色彩形成层的显影部分的产物；和c)向色彩形成层的至少一部分施加足以引起该部分内的无色染料显影的电磁辐射，由此形成显影的色彩。
12.权利要求25的方法，其中形成颜色层足够薄，允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。
13.权利要求11或12的方法，其中色彩形成层和背景层中的至少一个是以滤色片图案形式被应用的。
14.权利要求13的方法，其中滤色片图案选自六方密堆积、随机型图案、方格、水纹图案、螺旋图案以及其组合。
15.权利要求11的方法，进一步包括与无色染料混合或热接触的红外吸收剂。
16.一种多层的色彩系统，包括a)一种有色彩的复合材料，包括i)基底；ii)施涂于该基底上的具有固定的背景颜色的背景颜色层；和iii)施涂于该基底上的色彩形成层，所述色彩形成层包括无色染料以及所述背景颜色层和以滤色片图案应用的色彩形成层中的至少一个；和b)电磁辐射源，它被设置成向色彩形成层的至少一部分施加足以引起该部分内的无色染料显影的电磁辐射，由此形成显影的色彩。
17.权利要求16的方法，其中滤色片图案选自六方密堆积、随机型图案、方格、水纹图案、螺旋图案以及其组合。
18.权利要求16的系统，进一步包括与无色染料处于热接触中的电磁辐射吸收剂，以及所述电磁辐射源具有频率为约600nm到约1200nm的红外激光器。
全文摘要
一种层状的形成图形复合材料可以包括具有背景颜色层的基底和施加于其上的形成颜色层。形成颜色层包括当暴露于能量时可以显影而产生显影的颜色的无色染料。在无色染料显影之前和/或之后，背景层和形成颜色层各自可以构成复合材料的整体外观。在一个方面，形成颜色层可以具有足够薄的厚度，允许固定的背景颜色的一部分通过形成颜色层的显影部分成为可见的。任选地，形成颜色层可以被应用于滤色片图案，例如半色调图案、水纹图案、随机图案等中，以便为层压的复合材料提供独特的视觉效果。
文档编号B41M5/136GK1946567SQ200580013277
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月27日
发明者M·菲尔德, D·P·马克, S·L·希尔 申请人:惠普开发有限公司