CN103935149B

CN103935149B - 热紫成像的方法和用纸以及设备

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Publication number: CN103935149B
Application number: CN201410189691.4A
Authority: CN
Inventors: 龚杪昕; 费亦欧; 左羽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: CN103935149A

Abstract

本发明涉及热紫成像的方法和用纸以及设备，包括：a.在成像面上涂覆热紫外显色涂料，并加热使热紫外显色涂料颜色变化；b.通过紫外线照射具有图案的透明平面到成像面的热紫外显色涂料上；c.热紫外显色涂料在紫外线照射下与析出的液态水发生聚合反应，使发生聚合反应的热紫外显色涂料在所述热源移除后不能再次与水结合恢复原有颜色，未发生聚合反应的热紫外显色涂料能够恢复原有颜色，从而在成像面上通过颜色的区分显示出与透明平面上的图案相对应的图像。本发明能够将热敏显色技术和光感应技术相结合，在成像时不需要打印头和墨盒的成像方法，并且成像效果稳定，环保，同时所应用的设备体积小，非常方便携带或集成到现有的电子设备中。

Description

热紫成像的方法和用纸以及设备

技术领域

本发明涉及在纸张上成像的技术，具体的讲是热紫成像的方法和用纸以及设备。

背景技术

打印机作为一种极有用的输出设备已被广大家庭用户所接受，普及率也日渐提高。各种场所包括办公室、家庭、超市、银行等通常都配备有打印机。从分类上看，当前的打印机分为四类：一类是针式打印机，一类是喷墨打印机，一类是激光打印机，另外一类是热转换打印机。其中针式打印机、喷墨打印机和激光打印机通常体积较大，一般只能放在固定的地方，不便携带。热转印打印机是利用透明染料进行打印的，它的优势在于专业高质量的图像打印方面，可以打印出近于照片的连续色调的图片来，一般用于专业图形输出，但同样体积较大，不便于携带。随着人们的需求，目前还出现了可移动计算机、手机、移动执法系统等现场打印执法文书、保险行业的现场车辆定损系统打印定损单等便携设备的出现，这一现象凸显了对便携式打印机的强烈需求。

传统的打印技术由于需要墨盒、打印头或感光鼓等装置，因此打印机的体积比较大，而且很难缩小。现有的便携式打印机主要有热敏打印机，Zink打印机等，由于这些便携式打印机使用了特殊的纸张，因而这些便携打印机可以脱离墨盒结构，所以尺寸大大缩小。但是现有的便携打印机仍受打印头和其它机械元件的限制，虽然宽度或者长度可以大大缩小，但是仍然具有相当的厚度，使其很难集成到便携设备中。

热敏打印机的工作原理是打印头上安装有半导体加热元件，打印头加热并接触热敏打印纸后就可以打印出需要的图案。打印原理是，在淡色材料上(通常是纸)覆上一层透明膜，将膜加热一段时间后变成深色(一般是黑色，也有蓝色)。图像是通过加热，在膜中产生化学反应而生成的。这种化学反应是在一定的温度下进行的。高温会加速这种化学反应。当温度低于60℃时，膜需要经过相当长，甚至长达几年的时间才能变成深色；而当温度为200℃时，这种反映会在几微秒内完成。热敏打印机有选择地在热敏纸的确定位置上加热，由此就产生了相应的图形。加热是由与热敏材料相接触的打印头上的一个小电子加热器提供的。加热器排成方点或条的形式由打印机进行逻辑控制，当被驱动时，就在热敏纸上产生一个与加热元素相应的图形。控制加热元素的同一逻辑电路，同时也控制着进纸，因而能在整个标签或纸张上印出图形。

Zink打印机是另外一种常见的便携打印机。这种打印技术的关键在于使用的纸张，它由包含有黄、品红、青三种数亿个微型染料的晶体层以及具有保护作用的表面涂层和纸基层组成。当加热的打印头与专用纸张接触时，纸张内的晶体就会受热而改变颜色，从而在纸张上显示出不同的色彩。Zink纸张在打印之前，含有染料的晶体是无色的，所以Zink纸张看上去与普通相纸一样，当加热的打印点接触纸张时，激活这些晶体从而在纸张上着色。

由于不再使用墨盒和色带，所以Zink打印机非常小巧，操作也非常简单，整个机器只需要加热元件就能打印出图片，不易褪色。Zink纸张也可以加工在塑料片基和不干胶背纸上，其应用范围很广。但是因为Zink仍旧需要热敏加热头，通过要显示的字符来控制热敏加热头要加热的地方，使得其显示颜色。热敏加热头的分辨率决定了打印的分辨率，采用热敏头加热的结构，使得其体积有所限制。

墨盒和打印头是限制打印机尺寸的关键元件，因此要想打印机的尺寸进一步缩小，必须突破现有的打印技术的限制，寻找没有墨盒和打印头的打印方法。

发明内容

本发明提供了一种热紫成像的方法和用纸以及设备，将热敏显色技术和光感应技术相结合，形成不需要打印头和墨盒的成像方法，并且将这种方法应用到体积小便于携带的成像设备中。

本发明热紫成像的方法，包括：

a.在成像面上涂覆热紫外显色涂料，并通过热源对所述热紫外显色涂料加热，使热紫外显色涂料受热失去结晶水产生液态水并发生颜色变化；

b.通过紫外线照射具有图案的透明平面，紫外线根据透明平面上的图案照射到所述成像面的热紫外显色涂料上，可以是具有图案的部分不通过紫外线，其它部分通过，也可以是具有图案的部分通过紫外线，其它部分不通过；

c.热紫外显色涂料在紫外线照射下与析出的液态水发生聚合反应，使发生聚合反应的热紫外显色涂料在所述热源移除后不能再次与水结合恢复原有颜色，未发生聚合反应的热紫外显色涂料在热源移除后能够再次与水结合恢复原有颜色，从而在成像面上通过颜色的区分显示出与透明平面上的图案相对应的图像。

普通的热显色材料的特点是根据温度的不同显示出不同的颜色，可以分成可逆型和不可逆型两种。不可逆热显示材料一旦加热无法恢复原来的颜色，如果使用平面加热源，材料会全部显色，无法显示字符。所以不可逆热显色材料要显示字符，无法脱离高精度的热敏加热头，如热敏打印纸。对于可逆的热显色材料，其中含有内结晶水的无机示温材料在加热到一定温度时失去结晶水引起颜色变化，当冷却时重新吸收环境中的水分，逐渐恢复到原来的颜色。这类物质多数是带结晶水的Co、Ni的无机盐。如六次甲基四胺合氯化镍十水盐在常温下为绿色，在110℃左右开始失去结晶水而呈黄色，一经冷却，该物质又能吸收空气中的水分，逐渐恢复原来的颜色。其化学反应式为：

由于可逆热显色材料具有在热源除去以后恢复原来颜色的特点，使得显示的图像不稳定。但是如果使感光材料的一部分在受热后发生一种变化，使其无法恢复成原来的颜色，而没有感光的部分还是可以恢复原来的颜色，那么就可以实现图像稳定显示的功能了。

因此将热显色技术和紫外线光反应作用可以使得物质发生聚合交联反应的特点相结合。在光感应材料中，紫外光感应材料被广泛使用，因为紫外线波长短，能量高，很多光感应材料在特定波长的紫外线中可以受激发，产生可以和其他分子连接的键。光引发剂(光敏剂)的感光性在紫外光照射下形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物产生聚合、接技、交联等化学反应，达到固化连接的目的。当含有内结晶水的无机热显色材料在加热到一定温度时，由于其失去结晶水产生液态水引起颜色变化，这个时候将带有图像信息的紫外线照射到成像面(如纸张)上，使得液态水和其它成分发生反应，那么热显色材料在热源除去以后就无法再次与水进行结合而永远显示出颜色，没有被紫外线照射的地方，当热源除去以后会再次与水进行结合而恢复原来的颜色，这样成像面上就可以稳定显示出所要的图像了。

进一步的，所述的热紫外显色涂料是通过复相乳液相分离方法制作的微胶囊乳液。由于在普通的环境中，失去液态水的热显色材料会逐渐从空气中重新得到水分而恢复原来的颜色。因此为了使涂料显色稳定，本发明采用了微胶囊技术将热紫外显色涂料微胶囊化，由此把其中的热显成分与其它成分隔绝，以提高成像的稳定性，同时也增强了涂料的可逆性、相容性及环境适应性。选择恰当的示温材料作囊芯，采用性能稳定的聚合物作壳材，运用复相乳液相分离的微胶囊制备方法，制备出示温温度范围很广的示温型微胶囊。其中微胶囊有很多种制作工艺，例如超市和银行小票用的热敏打印纸是通过微胶囊工艺制成的，微胶囊的制作有界面聚合法、空气悬浮发、液相分离法等几十种制作方法。

具体的，所述的热紫外显色涂料的制作方法包括：

3.1.在避阳光处将每30g无机热敏可逆热显色材料溶解于每50mL水中形成第一溶液；将每1.5g感光剂(光引发剂)和每30g环氧树脂溶解于第一溶液中；

3.2.将每20g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和每80mL丙酮溶解于约20mL水；其中聚甲基丙烯酸甲酯是作为最终微胶囊的壳材；

3.3.将重量比约为1:2的3.1和3.2所得的溶液混合形成内乳液；

3.4.将每150g液体石蜡置于每10mL乳化剂中混合加热至液体石蜡完全溶解，得到外乳液；

3.5.将所述的内乳液和外乳液迅速混合形成第二溶液并静置设定的时长；

3.6.将所述第二溶液在远低于大气压的环境中旋转蒸发至第二溶液呈蓝色，得到微胶囊乳液；

3.7.将所述的微胶囊乳液离心分离出液体石蜡和纯净微胶囊乳液，并静置使液体石蜡和纯净微胶囊乳液分层；

3.8.所得到的纯净微胶囊乳液通过水洗去除没有包裹和未包裹完全的囊心材料，得到微胶囊乳液成品。水洗是化学制备中常用的方法，通常是在混合液体中加入适量水(一般需要水比较多)进行冲洗。

微胶囊乳液的制作总体思路为，首先将壳材和芯材溶解在一个蒸气压比水高、沸点比水低、与水相容的共溶剂A中，经搅拌形成内乳液。然后在高速搅拌条件下，将内乳液乳化到高沸点的液体石蜡分散介质中，该分散介质中含有一种适当的表面活性剂，且与共溶剂A不互溶；当形成稳定的外乳液后，含有壳材、芯材、水和共溶剂的滴珠会漂浮在石蜡中，通过减压移去共溶剂A，之前溶解的聚合物从体系中分离出来，在滴珠中成聚合物相液滴，向油水界面迁移。由于壳材和芯材的表面张力不同，此时，若表面张力平衡，聚合物在外乳液界面形成囊壳，形成微胶囊。

可选的，所述的无机热敏可逆热显色材料为带结晶水的钴盐或镍盐；所述的感光剂为安息香丁醚；所述的乳化剂为Span80或Span60。无机热敏可逆热显色材料多为带结晶水的钴盐或镍盐，通过结晶水得失可逆变色。但镍盐比钴盐毒性大，其应用受到限制，因此优选是钴盐。安息香丁醚是一种应用广泛的光引发剂，可以在紫外光照射下产生均裂，产生两个自由基，自由基引发不饱和基团，使得其它成分如基础树脂和活性单体与不饱和基团相连接，聚合成新的分子结构，其分子式为C₁₈H₂₀O₂。裂解反应机理原理为：

式中(X-Y)为基态引发剂分子，(X-Y)^*为激发态引发剂分子，X₀和Y₀为生成的两个相同或不同的自由基。乳化剂为Span80或Span60，也可以是具有类似作用的其它成分。

优选的，所述的无机热敏可逆热显色材料为氯化钴。在钴盐中可选的是钴钱盐CoCl₂·2C₆H₁₂N₄·10H₂O和氯化钴CoCl₂·6H₂O，但钴钱盐的制作工艺复杂，提高了成本，同时变色性能并未提高；另一方面，氯化钴的变色温度为41℃，具有很强的水溶性，且易溶于甲醇、乙醇和丙酮等常用溶剂，因此在钴盐中优选采用氯化钴作为无机热敏可逆热显色材料，来制作热紫外显色材料。

本发明还提供了一种用于上述成像方法的用纸，是在纸张的受光面均匀涂覆有热紫外显色涂料的膜层，膜层的厚度约为16μm，纸张可以为普通的打印纸。

进一步的，在所述热紫外显色涂料膜层的表面还设有由聚对二甲苯通过化学气相沉积形成的保护膜。保护膜具有防水、耐酸碱的作用，目前许多高级纸张表面都具有这类保护膜。

本发明还提供了一种用于上述成像方法的设备，包括通过接口电路与控制芯片连接数据传输模块和透明显像平面，控制芯片还与加热源和紫外光源连接，其中紫外光源与透明显像平面轴向间隔设置。数据传输模块可以包括蓝牙模块、USB模块、网络模块等，用于传输需要显示的图像数据。加热源用于对成像面上的热紫外显色涂料加热，紫外光源发射平行的紫外光，通过透明显像平面照射到成像面的热紫外显色涂料上。

优选的，所述的热源的发热部件为碳纤维发热膜。由于普遍使用PZT加热滚轴升温慢，而且体积大，不适合用于本发明的成像，因此在本发明的设备中选用以碳纤维作为发热体，在启动/关闭时会一直保持额定工作功率，不会产生瞬间最大功率，并且发热均匀，加热滞后时间短，升温速度快，碳纤维的热转换效率可达98％。同时膜结构的发热面积更大，而且是平面发热，有利于靠近热紫外显色涂料膜层的表面。

进一步的，所述的紫外光源的发光部件为发射紫外光的LED阵列结构，用以发射阵列结构的平行紫外光。

经试验证明，本发明的热紫成像的方法和用纸以及设备，能够将热敏显色技术和光感应技术相结合，在成像时不需要打印头和墨盒的成像方法，并且成像效果稳定，环保，同时所应用的设备体积小，非常方便携带或集成到现有的电子设备中。

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1为本发明热紫成像的方法的流程图。

图2为500倍数下的微胶囊乳液成品的显微镜照片。

图3为成像设备的系统框图。

图4为图3中紫外光源的UVLED阵列。

图5为本发明成像用纸的测试效果照片。

图6为通过本发明成像方法的成像一幅测试照片。

图7为通过本发明成像方法的成像另一幅测试照片。

具体实施方式

如图1所示本发明热紫成像的方法，包括：

本发明的思路是利用可逆热显示材料加热后变色，热源去除后通过吸收环境中的水分再恢复原色的原理，使感光材料的一部分在受热后发生一种变化，使其无法恢复成原来的颜色，而没有感光的部分恢复原来的颜色，由此来实现图像稳定显示的功能。

实施例：

首先对热紫外显色涂料进行制备。热紫外显色涂料的制备原理是，首先将涂料中微胶囊的壳材料与芯材在共溶剂的作用下溶解，形成内乳液。再以微滴状态分散到介质中。随后，通过加热、减压、搅拌、溶剂萃取、冷却或冻结的手段，易挥发的共溶剂从液滴中蒸发或者被萃取，此时液滴中聚合物因共溶剂的移去，溶解度变小，与芯材发生相分离，形成聚合物相，迁移至油水界面。由于表面张力的不同，形成囊壳，包裹住水性囊芯。

其中一种优选的方法是以丙酮水溶液为共溶剂，液体石蜡为微胶囊化分散介质。基本制备步骤是：首先，将壳材和芯材溶解在一个蒸气压比水高、沸点比水低、与水相容的共溶剂(A)中，搅拌后形成内乳液。然后在高速搅拌条件下，将内乳液乳化到高沸点的液体石蜡分散介质中，该分散介质中含有一种适当的表面活性剂，且与共溶剂A不互溶；当形成稳定的外乳液后，含有壳材、芯材、水和共溶剂的滴珠会漂浮在石蜡中，通过减压移去共溶剂A，先前溶解的聚合物从体系中分离出来，在滴珠中成聚合物相液滴，向油水界面迁移。由于壳材和芯材的表面张力不同，此时若表面张力平衡，聚合物在外乳液界面形成囊壳，制成微胶囊。

表一表示出了制备微胶囊的热紫外显色涂料所用到的成分包括：

表一：

制备步骤：

1.在避阳光处将每30g无机热敏可逆热显色材料溶解于每50mL水中形成第一溶液；将每1.5g感光剂和每30g环氧树脂溶解于第一溶液中；

2.将每20g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和每80mL丙酮溶解于约20mL水；其中聚甲基丙烯酸甲酯是作为最终微胶囊的壳材；

3.将重量比约为1:2的1和2所得的溶液混合形成内乳液；

4.将每150g液体石蜡置于每10mL乳化剂中混合加热至至少60℃直到液体石蜡完全溶解，得到外乳液；

5.将所述的内乳液和外乳液迅速混合形成第二溶液并静置至少30分钟；

6.将所述第二溶液放入旋转蒸发仪中，在约0.09MPa气压和25℃的环境中旋转蒸发，旋转速度约500/rpm，直至第二溶液呈蓝色，得到微胶囊乳液；

7.将所述的微胶囊乳液在2000rmp转速下离心分离出液体石蜡和纯净微胶囊乳液，并静置约2小时使液体石蜡和纯净微胶囊乳液分层，其中上层为液体石蜡和少量微胶囊，下层为微胶囊和少量液体石蜡；

8.所得到的纯净微胶囊乳液通过水洗去除没有包裹和未包裹完全的囊心材料，其中下层为水相，含有一定浓度的氯化钴和树脂，上层为油相，是经水洗后的微胶囊成品。最后得到的微胶囊粒径在2μm～10μm之间。

图2中示出了500倍数下的微胶囊成品的显微镜照片，从中可以看出微胶囊颗粒。

然后进行成像用纸的制作。在普通的打印纸的一面均匀涂覆一层约16μm的上述微胶囊乳液成品的热紫外显色涂料的膜层。同时为了使纸张能够防水、耐酸碱，还在微胶囊乳液成品的热紫外显色涂料膜层的表面还设有由聚对二甲苯通过化学气相沉积形成的保护膜。

最后制作成像设备。如图3所示，在成像设备中包括了通过接口电路与控制芯片连接数据蓝牙、USB等常用的传输模块和透明显像平面，控制芯片还与加热源和紫外光源连接，其中紫外光源与透明显像平面轴向间隔设置，控制芯片通过电源供电。控制芯片选用新华龙公司提供的C8051F320控制芯片，透明显像平面采用高透光率的液晶屏幕。传输模块用于传输需要显示的图像数据，加热源用于对成像面上的热紫外显色涂料加热，紫外光源发射平行的紫外光，通过透明显像平面照射到成像面的热紫外显色涂料上。

为了实现更薄而且快速局部加热的效果，本发明采用碳纤维薄膜作为发热体，碳纤维薄膜的发热均匀，加热滞后时间短，升温速度快，并且碳纤维的热转换效率高，可达98％，而且该薄膜只有0.6mm的厚度，完全能够满足超薄平面加热的需求。

紫外光源是成像设备的关键部件，采用紫外光远的原因是因为紫外线的波长短，能量高，很多感光材料在高能量的紫外线照射下可以发生交联或者其它化学反应。由于在热紫外显色涂料中是选择安息香丁醚作为光引发剂，这种材料对385nm的紫外线有最强的吸收，因而选用385nm左右的紫外光源。优选的紫外光源是能够发射平行紫外光的，而现有的紫外灯源一般只有灯管状UV光源、UVLED，和用于紫外固化的UV固化灯。这些都是发散光源，没有现成的平行光源，因此需要单独制作具有平行光的紫外光源。具有平行光的紫外光源可以有多种实现方式。其一是通过微透镜阵列。使用微透镜阵列可以很好的实现超薄的平面平行光源。微透镜阵列是在一个基板上封装很多LED芯片，然后通过计算和仿真，制作一个透镜阵列，安装在LED芯片表面，使得所有LED芯片发出的光线穿过透镜之后，在一定的距离中产生均匀平行的光线。但是这种透镜需要根据客户的特殊要求开模定做，时间长，费用非常高，一定程度上增加了设备的制作成本。另一种优选的方法是使用UVLED阵列。利用发散角度小的UVLED紧密排成阵列结构，在一定的距离内，可以近似为一个平面的平行光源。本实施例中采用的是广源德公司的GYD-F5-370型号的UVLED，其发散角度只有20°。把许多该UVLED布设在一个平板上，可以近似为一个平面紫外光源。GYD-F5-370型号UVLED的参数如表二所示：

表二：

波长范围(nm)	电流(mA)	电压(V)	输出光功率(mW)	视角(度)
					375～377.5～380	20	3.0～3.2～3.6	4～5	20

通过UVLED的发散角度和光源与纸张的距离，可以计算得到LED的布设密度。以直径为3mm的UVLED为例，假设h＝5mm，则有：l＝3mm+2×htanα，其中α＝10°，h＝5mm，计算得到l＝4.5mm。为了保证有热紫外显色涂料的地方都可以照射到紫外线，选择l＝4mm。通过把UVLED布置成阵列，就组成平面的紫外光源，如图4所示。

然后对成像设备进行相应的编程。最后完成成像设备的壳体，整个成像设备的尺寸为100mm×80mm×28mm，内置3.7V，1000mAh Li-Po电池，充满电约可以打印50张纸，每次打印约5秒钟。

然后进行最终的成像测试。

1、在普通的打印纸上涂抹上述的热紫外微胶囊乳液并沉淀一层所述的保护膜。涂抹的微胶囊乳液厚度约为16μm。测试厚度的方法为：先用千分尺测试没有涂抹纸张的厚度，纸张涂布热紫外微胶囊乳液，并完全干燥之后，再测试纸张的厚度。同一个地方测试三次，取平均值，一共测试5处，得到热紫外微胶囊乳液薄膜的厚度。测试数据如表三和表四：

表三(白纸厚度测量)：

表四(涂抹乳液之后白纸厚度测量)：

通过计算得到热紫外乳液厚度约为16μm。通过热源加该热紫外打印纸，然后纸张上面覆盖掩膜胶片，在紫外光中曝光10秒钟，最后在纸张中得到清晰的文字或图形，如图5所示。

2、对打印功能测试。

通过在电脑端控制软件装载一副图片，然后生成点阵数据，该点阵数据通过蓝牙或者USB数据线传送到打印装置控制电路板中，然后控制液晶屏幕形式的透明显像平面、加热源和紫外光源，开始打印。在液晶屏幕中根据图像使一部分紫外光穿过液晶屏幕照射到热紫外涂料上，最后打印出来的效果如图6和图7所示。

3、功率测试。成像设备中各个部件损耗的功率如表五所示：

表五：

成像一次所需要的时间为20秒，打印装置电池的容量为3200mAh，电压为3.7V，所以电池充满电一次可以打印的次数为：

4、成本分析

(1)纸张成本

假设涂布的乳液厚度为10μm，A4纸的尺寸为210乘以297毫米，则涂布一张A4纸所需要的乳液为：0.01×21×30＝6mL。热紫外乳液的制作成本如表六所示：

表六：

药品	规格	单价(元)	1L乳液需要的分量	价格(元)
					六水氯化钴	100g	20	300g	60
PMMA	1kg	20	200g	4
					液体石蜡	500mL	8	1.5L	24
丙酮	500mL	15	800mL	22.5
					Span80	200mL	8	100mL	4
安息香丁醚	10g	25	3g	8
					环氧树脂	1kg	28	300g	9
合计				131.5

每升热紫外乳液可以涂布167张A4纸，所以每张纸的涂布成本为0.78元。同时考虑到如果上述材料是批量购买，其价格可以降低一半以上，所以最后得到的热紫外打印纸成本低于0.5元(A4纸)。

(2)成像设备成本

各部件的成本如表七所示：

表七：

从表七中可以看出，成像设备的主要成本在于电子元件和液晶屏幕。一个107mm×87mm×20mm的打印装置价格约为300元左右。

5、字符稳定性测试

(1)高温测试

方法：把成像以后的纸张放在恒温箱里，通过设置不同的温度和时间，观察纸张在多少温度下和多长时间里，显示的字符褪去。

结果：测试表明，恒温60°，打印纸上的图像可以长时间(至少5小时)保留。因为PMMA材料的微胶囊壁保护了胶囊内的示温材料和感光材料，因此即使温度超过了示温材料的示温温度，但是其失去的结晶水仍然存留在微胶囊里面，所以当热源撤去以后，示温材料可以和水重新结合，恢复原来的颜色，图像仍然可以稳定显示。但是高于100°之后，因为达到了PMMA的玻璃化温度，微胶囊软化甚至是破裂，使得示温材料释放出来的液态水不再留在微胶囊里面，而是被蒸发，所以图像显示对比度明显下降。但是，一般室内都不会达到80°的高温，因此测试结果表明，该成像方法成像出来的图像可以在室温范围内长期保存。

(2)光照测试

方法：把成像出来的纸张放在太阳光下直射5小时(纸张表面的温度约30°)。

结果：图像显示的对比度降低了一些，但是图像仍然清晰可见。虽然纸张表面温度没有达到示温材料转化的温度，但是可能因为PMMA透明微胶囊壁是类球形的空壳，对阳光有聚焦的效果，太阳光谱中的红外线对微胶囊有加热作用，而且微胶囊使得热量在里面聚集，里面温度已经高于示温材料转化的温度，所以有结晶水被释放出来，并且在太阳光的紫外线照射下发生聚合反应，使得字符显示的对比度降低。因此这种方法成像出来的纸张不宜长时间直接暴露在太阳光下。

(3)成像设备测试

成像设备通过USB与计算机连接或者通过蓝牙和计算机、手机等设备连接后，打开成像设备的电源，然后在计算机上选择图片或者再输入文字进行成像，成像20秒以后完成。因为测试所选择的液晶屏幕尺寸比较小，只做到240X160像素的打印，更多像素的打印可以通过选择合适的液晶来实现。成像效果如图6和图7所示。

因此，从试验过程到测试结果，都能够充分表明本发明的成像方法和成像设备的成本低廉，只需制作热紫外乳液并涂抹在普通纸张上，再制作一层保护层就完成纸张的制作。工艺简单，也容易批量低成本生产。同时从测试的成像效果来看，成像后的图像的分辨率高。成像的分辨率取决于液晶的分辨率，高分辨率的液晶容易制作，成本也不高。同时成像设备也易于实现小尺寸的超薄成像，无需墨盒和打印头，热源和紫外光源都可以采用平面设计，成像设备可以非常薄，容易集成到便携式设备中。综上分析可见，本发明的成像方法、用纸及设备都具有巨大的市场潜力。

Claims

1.热紫成像的方法，其特征包括：

b.通过紫外线照射具有图案的透明平面，紫外线根据透明平面上的图案照射到所述成像面的热紫外显色涂料上；

c.热紫外显色涂料与在紫外线照射下与析出的液态水发生聚合反应，使发生聚合反应的热紫外显色涂料在所述热源移除后不能再次与水结合恢复原有颜色，未发生聚合反应的热紫外显色涂料在热源移除后能够再次与水结合恢复原有颜色，从而在成像面上通过颜色的区分显示出与透明平面上的图案相对应的图像。

2.如权利要求1所述的热紫成像的方法，其特征为：所述的热紫外显色涂料是通过复相乳液相分离方法制作的微胶囊乳液。

3.如权利要求2所述的热紫成像的方法，其特征为：所述的热紫外显色涂料的制作方法包括：

3.1.在避阳光处将每30g无机热敏可逆热显色材料溶解于每50mL水中形成第一溶液；将每1.5g感光剂和每30g环氧树脂溶解于第一溶液中；

3.2.将每20g聚甲基丙烯酸甲酯和每80mL丙酮溶解于约20mL水；

3.3.将步骤3.1和步骤3.2所得的溶液按重量比为1：2混合形成内乳液；

3.8.所得到的纯净微胶囊乳液通过水洗去除没有包裹和未包裹完全的囊心材料，得到微胶囊乳液成品。

4.如权利要求3所述的热紫成像的方法，其特征为：所述的无机热敏可逆热显色材料为带结晶水的钴盐或镍盐；所述的感光剂为安息香丁醚；所述的乳化剂为Span80或Span60。

5.如权利要求4所述的热紫成像的方法，其特征为：所述的无机热敏可逆热显色材料为氯化钴。

6.用于权利要求1所述方法的用纸，其特征包括：在纸张的受光面均匀涂覆有热紫外显色涂料的膜层。

7.如权利要求6所述的用纸，其特征为：在所述热紫外显色涂料膜层的表面还设有由聚对二甲苯通过化学气相沉积形成的保护膜。

8.用于权利要求1的设备，其特征为：包括通过接口电路与控制芯片连接数据传输模块和透明显像平面，控制芯片还与加热源和紫外光源连接，其中紫外光源与透明显像平面轴向间隔设置。

9.如权利要求8所述的设备，其特征为：所述的热源的发热部件为碳纤维发热膜。

10.如权利要求8所述的设备，其特征为：所述的紫外光源的发光部件为发射紫外光的LED阵列结构。