DE112005002321T5

DE112005002321T5 - Farbbildungszusammensetzungen und zugehörige Verfahren

Info

Publication number: DE112005002321T5
Application number: DE112005002321T
Authority: DE
Inventors: Makarand P. Corvallis Gore
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2007-08-16
Also published as: WO2006038996A1; JP2008514779A; US20060068315A1; US8076058B2; TW200617107A; JP4796582B2

Abstract

Eine Farbbildungszusammensetzung, die folgende Merkmale aufweist:
a) einen Farbbildner, wobei der Farbbildner ein Spirofarbstoff ist; und
b) eine Strahlungsantenne, die dem Farbbildner beigemischt ist oder in thermischem Kontakt mit demselben steht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Farbbildungszusammensetzungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Zusammensetzungen, die unter Verwendung von Spirofarbstoffen rasch Farbbilder erzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zusammensetzungen, die auf ein Inberührungbringen mit Energie in Form von Licht oder Wärme hin eine Farbänderung erzeugen, sind beim Erzeugen von Bildern auf einer Vielzahl von Substraten von großem Interesse. Beispielsweise stellen optische Platten einen beträchtlichen Prozentsatz des Marktes für Datenspeicherung von Software sowie von photographischen, Video- und/oder Audiodaten dar. Üblicherweise weisen optische Platten auf denselben eingebettete Datenmuster, die von einer Seite der Platte abgelesen und/oder auf eine Seite der Platte geschrieben werden können, und eine graphische Anzeige oder Markierung, die auf die andere Seite der Platte gedruckt ist, auf.
Um den Inhalt der optischen Platte zu identifizieren, können auf der keine Daten aufweisenden bzw. auf der die Markierung aufweisenden Seite der Platte gedruckte Muster oder Graphische-Anzeige-Informationen vorgesehen sein. Die Muster oder die graphische Anzeige können bzw. kann sowohl dekorativ sein als auch relevante Informationen über den Dateninhalt der Platte liefern. In der Vergangenheit wurde ein handelsübliches Markieren routinemäßig unter Verwendung von Siebdruckverfahren bewerkstelligt. Obwohl dieses Ver fahren eine große Vielfalt an Markierungsinhalt liefern kann, ist es aufgrund der festen Kosten, die mit der Herstellung einer Schablone oder einer Kombination von Schablonen und einem Drucken des gewünschten Musters oder der gewünschten graphischen Anzeige verbunden sind, tendenziell für eine Produktion von weniger als etwa 400 bedarfsgerechten Platten nicht kosteneffektiv.
In den letzten Jahren führte die bedeutende Zunahme der Verwendung optischer Platten für eine Datenspeicherung seitens der Verbraucher zu einer wachsenden Nachfrage danach, bedarfsgerechte Markierungen zu liefern, um den Inhalt der optischen Platte wiedergeben. Die meisten der den Verbrauchern zur Verfügung stehenden Markierungsverfahren sind entweder auf handschriftliche Beschreibungen, denen es an professionellem Aussehen, an Qualität und Vielfalt mangelt, oder auf vorgedruckte Markierungen beschränkt, die an der Platte befestigt werden können, die jedoch die Leistungsfähigkeit der Platte bei einer Drehung mit hohen Geschwindigkeiten negativ beeinflussen können.
Man kennt eine Anzahl von Materialien, die auf ein Inberührungbringen mit Energie eine Farbänderung bewirken können. Beispielsweise werden derartige Farbbildungsmaterialien bei Thermodruckpapieren, Sofortbildfilmen und dergleichen verwendet. Diese Materialien verwenden üblicherweise eine vielschichtige Verbundstoffstruktur und oft zusätzliche Verarbeitungsschritte. Sehr häufig können diese Technologien einen relativ hohen Wärmefluss über relativ lange Zeiträume hinweg erfordern. Beispielsweise verwenden manche dieser Verfahren, für Belichtungszeiten von mehr als etwa 100 μsec Kohlendioxidlaser, die Energiedichten von 3 J/cm² oder mehr aufweise. Deshalb gibt es Beschränkungen bezüglich der Materialarten, die als Substrat verwendet werden können, und bezüglich der Kennzeichnungsgeschwindigkeiten.
Kürzlich wurden Farbbildungszusammensetzungen entwickelt, die unter Verwendung von Energiequellen wie z. B. Lasern entwickelt werden können, um ein Bild mit verbesserten Kennzeichnungsgeschwindigkeiten und verringerten Wärmeflussanforderungen zu erzeugen. Jedoch besteht ein Bedarf an Zusammensetzungen mit wünschenswerten Attributen wie z. B. noch höheren Entwicklungsgeschwindigkeiten, einer erhöhten Flexibilität bezüglich der Farbpalette und einer Vielfalt an Farbbildungsprozessen. Aus diesen und anderen Gründen besteht weiterhin das Erfordernis von Farbbildungszusammensetzungen, die die zur Verfügung stehenden Optionen für derartige Bilderzeugungssysteme erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Man hat erkannt, dass es vorteilhaft wäre, rasch entwickelbare Farbbildungszusammensetzungen zu liefern, die bei verschiedenen Wellenlängen entwickelbar sind. Bezüglich eines Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Farbbildungszusammensetzung einen Farbbildner umfassen, der ein Spirofarbstoff ist. Ferner kann dem Farbbildner eine Strahlungsantenne beigefügt werden, oder sie in thermischem Kontakt mit demselben stehen. Üblicherweise kann die Farbbildungszusammensetzung auch bezüglich einer Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die eine gewünschte Entwicklungswellenlänge aufweist, optimiert werden.
Ein System zum Entwickeln derartiger Farbbildungszusammensetzungen kann ein Substrat umfassen, das die Farbbildungszusammensetzung auf demselben aufweist. Als Teil dieses Systems kann eine Bilddatenquelle dazu verwendet werden, elektromagnetische Strahlung selektiv von einer elektromagnetischen Strahlungsquelle zu lenken. Die Farbbildungszusammensetzung und die elektromagnetische Strahlungsquelle können dahin gehend konfiguriert sein, die Farbbildungszusammensetzung ausreichend zu erhitzen, um den Farbbildner zu entwickeln.
Zusätzliche Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS BZW. DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nun wird auf exemplarische Ausführungsbeispiele Bezug genommen, und zum Beschreiben derselben wird eine spezifische Sprache verwendet. Trotzdem versteht es sich, dass dadurch keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Änderungen und weitere Modifikationen der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale sowie zusätzliche Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin beschrieben sind, die Fachleuten, die im Besitz der vorliegenden Offenbarung sind, einfallen könnten, sollen als in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten angesehen werden. Bevor bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart und beschrieben werden, muss man außerdem verstehen, dass diese Erfindung nicht auf den jeweiligen hierin offenbarten Prozess und die jeweiligen hierin offenbarten Materialien beschränkt ist, da dieselben bis zu einem gewissem Grad variieren können. Ferner versteht es sich, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird und nicht einschränkend sein soll, da der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die angehängten Patentansprüche und Äquivalente derselben definiert wird.
Bezüglich eines Beschreiben und Beanspruchens der vorliegenden Erfindung wird die folgende Terminologie verwendet.
Die Singularformen „ein", „eine", „einer" und „der", „die" und „das" umfassen Plural-Bezugnahmen, es sei denn, aus dem Kontext geht deutlich etwas anderes hervor. Somit umfasst beispielsweise eine Bezugnahme auf „eine Strahlungsantenne" eine Bezugnahme auf eine oder mehrere derartiger Materialien.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument umfasst der Begriff „Farbbildungszusammensetzung" üblicherweise einen Farbbildner, eine Strahlungsantenne und eine optionale Polymermatrix. Diese Komponenten können auf ein Inberührungbringen mit einer Strahlung zusammenarbeiten, um den Farbbildner zu entwickeln, um eine Farbänderung zu bewirken. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann sich der Begriff „Farbe" oder „farbig" auf eine Änderung der sichtbaren Absorbanz beziehen, die auf eine Entwicklung hin erfolgt, einschließlich einer Entwicklung zu Schwarz, Weiß oder traditionellen Farben. Ein unentwickelter Farbbildner kann farblos sein oder kann eine bestimmte Farbe aufweisen, die sich auf eine Entwicklung hin zu einer anderen Farbe verändert.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich der Begriff „Farbbildner" auf jegliche Zusammensetzung, die auf ein Anlegen von Energie hin ihre Farbe ändert. Farbbildner der vorliegenden Erfindung können üblicherweise Spirofarbstoffe umfassen, die oft in einer offenen Form farbig und in der geschlossenen Form farblos sind.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Spirofarbstoff" auf einen Farbstoff, der ein einziges Atom aufweist, das zwei Ringen gemein ist. Die Spirofarbstoffe der vorliegenden Erfindung können auch Farbbildner sein.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Entwicklungs-", „Entwicklung" oder dergleichen auf eine Interaktion oder Reaktion, die den Farbbildner dahin gehend beeinflusst, eine sichtbare Farbänderung durch eine chemische Reaktion an dem entsprechenden farbigen Farbbildner zu erzeugen. Sehr häufig kann der Spirofarbstoff-Farbbildner in einer photochromen Reaktion dahin gehend reagieren, eine farbige offene Form (d. h. Merocyaninform) des Spirofarbstoffs aus der geschlossenen Form zu bilden. Beispielsweise reagieren 2H-Benzopyrane üblicherweise dahin gehend, die Bindung zwischen dem Spirokohlenstoff und dem benachbarten Sauerstoff zu spalten.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Strahlungsantenne" allgemein auf ein strahlungsempfindliches Mittel, das auf eine Belichtung mit Strahlung bei einer spezifischen Wellenlänge hin Wärme erzeugen oder auf andere Weise Energie an umgebende Moleküle übertragen kann. Wenn eine Strahlungsantenne einem Farbbildner beigefügt ist oder in thermischem Kontakt mit einem solchen steht, kann sie in einer ausreichenden Menge vorliegen, um Energie zu liefern, die ausreichend ist, um den Farbbildner zumindest teilweise zu entwickeln.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „thermischer Kontakt" auf die räumliche Beziehung zwischen einer Antenne und einem Farbbildner. Wenn eine Antenne beispielsweise durch eine Interaktion mit Laserstrahlung energetisiert wird, sollte die durch die Antenne erzeugte Energie ausreichend sein, um zu bewirken, dass sich der Farbbildner der Farbbildungszusammensetzung durch eine chemische Reaktion verdunkelt, verändert oder farbig wird. Ein thermischer Kontakt kann eine unmittelbare Nähe zwischen einer Antenne und einem Farbbildner umfassen, die eine Energieübertragung von der Antenne zu dem Farbbildner ermöglicht. Ein thermischer Kontakt kann auch einen sogar innigen Kontakt zwischen einer Antenne und einem Farbbildner umfassen, z. B. bei unmittelbar benachbarten Schichten oder bei einer Beimischung, die beide Konstituenten umfasst.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument umfasst der Begriff „schleuderbeschichtbare Zusammensetzung" einen Flüssigkeitsträger, der verschiedene Komponenten aufweist, die in demselben aufgelöst oder dispergiert sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die schleuderbeschichtbare Zusammensetzung einen Farbbildner, ein ungehärtetes Polymermatrixmaterial und eine Strahlungsantenne in einem üblichen Flüssigkeitsträger umfassen. Bei anderen Ausführungsbeispielen können in einem Flüssigkeitsträger weniger Komponenten vorliegen, die die schleuderbeschichtbare Zusammensetzung bilden. Farbbildungszusammensetzungen können bei einem Ausführungsbeispiel schleuderbeschichtbar sein oder sie können auch für andere Anwendungsverfahren konfiguriert sein, z. B. Drucken, z. B. Offset-, Tintenstrahl-, Tiefdrucken, Rollbeschichten, Siebdrucken, Sprühen oder andere Anwendungsverfahren, die Fachleuten bekannt sind.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument beziehen sich „Optimierung" und „optimiert" auf einen Prozess einer Auswahl von Komponenten der Farbbildungszusammensetzung, der während eines feststehenden Zeitraums eines Inberührungbringens mit einer Strahlung bei einer festgelegten Leistung zu einer rasch entwickelbaren Zusammensetzung führt. Beispielsweise können Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich einer Entwicklung unter Verwendung von Laserlicht einer festgelegten Wellenlänge optimiert sein, bei der die Farbbildungszusammensetzung, die dem Laserlicht ausgesetzt ist, in weniger als einer vorbestimmten Zeitperiode, z. B. 5 ms bis 100 μsec, entwickelt wird. Jedoch gibt „optimiert" nicht unbedingt an, dass die Farbbildungszusammensetzung bei einer spezifischen Wellenlänge am schnellsten entwickelt wird, sondern vielmehr, dass die Zusammensetzung unter Verwendung einer gegebenen Strahlungsquelle innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens entwickelt werden kann. Eine optimierte Zusammensetzung würde auch eine Umgebungslichtstabilität über ausgedehnte Zeiträume, d. h. mehrere Monate bis Jahre, angeben. Somit ergibt sich eine optimierte Zusammensetzung aus einer Kombination aller Komponenten der Farbbildungszusammensetzung bezüglich eines Beeinflussens von Entwicklungscharakteristika und Stabilität.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument soll „optische Platte" Audio-, Video-, Multimedia- und/oder Software-Platten umfassen, die in einem CD- und/oder DVD-Laufwerk oder dergleichen maschinenlesbar sind. Beispiele von Optische-Platte-Formaten umfassen beschreibbare, aufzeichnungsfähige und wiederbeschreibbare Platten wie z. B. DVD, DVD–R, DVD–RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM, CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW und dergleichen. Andere, ähnliche Formate können ebenfalls enthalten sein, beispielsweise ähnliche Formate und Formate, die in Zukunft zu entwickeln sind.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument kann „graphische Anzeige" jegliches sichtbare Schriftzeichen oder Bild, das auf einem Substrat, z. B. einer optischen Platte, zu finden ist, umfassen. Bei optischen Platten ist die graphische Anzeige vorwiegend auf einer Seite der optischen Platte zu finden, obwohl dies nicht immer der Fall ist.
Gemäß der Verwendung in dem vorliegenden Dokument wird „Daten" bezüglich der vorliegenden Offenbarung üblicherweise dahin gehend verwendet, die nicht-graphischen Informationen, die auf der optischen Platte enthalten sind und die digital oder auf andere Weise in derselben eingebettet sind, umfassen. Daten können auch Audioinformationen, Videoinformationen, photographische Informationen, Softwareinformationen und dergleichen umfassen.
Konzentrationen, Mengen und andere numerische Daten können hierin in Form von Bandbreiten angegeben sein. Es versteht sich, dass ein derartiges Bandbreiten-Format lediglich der Zweckmäßigkeit und Kürze halber verwendet wird und flexibel interpretiert werden sollte, dahin gehend, dass es nicht nur die explizit als die Grenzen der Bandbreite angegebenen numerischen Werte, sondern auch alle einzelnen numerischen Werte oder Teilbandbreiten umfasst, die in dieser Bandbreite enthalten sind, so als ob jeder numerische Wert und jede Teilbandbreite explizit angegeben ist. Beispielsweise sollte eine Größenbandbreite von etwa 1 μm bis etwa 200 μm dahin gehend interpretiert werden, dass sie nicht nur die explizit angeführten Grenzen von 1 μm bis etwa 200 μm umfasst, sondern auch einzelne Größen wie z. B. 2 μm, 3 μm, 4 μm und Teilbandbreiten wie z. B. 10 μm bis 50 μm, 20 μm bis 100 μm usw. umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Farbbildungszusammensetzung einen Farbbildner umfassen. Der Farbbildner der vorliegenden Erfindung kann ein Spirofarbstoff sein. Die Farbbildungszusammensetzung kann ferner eine Strahlungsantenne umfassen, die dem Farbbildner beigefügt ist oder in thermischen Kontakt mit demselben steht. Außerdem kann die Farbbildungszusammensetzung ferner bezüglich einer Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die eine vorbestimmte Entwicklungswellenlänge aufweist, die von einer bestimmten Anwendung abhängt, optimiert sein.
Auf ein Anlegen einer geeigneten elektromagnetischen Strahlung hin absorbieren die Strahlungsantenne und der Farbbildner genügend Energie, um den Farbbildner zu entwickeln. Spezifische Farbbildner, Strahlungsantennen und andere Komponenten der Farbbildungszusammensetzung können jeweils die Entwicklungseigenschaften und die langfristige Stabilität der Farbbildungszusammensetzung beeinflussen und werden nachstehend ausführlicher erörtert.
Farbbildner
Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können einen Farbbildner umfassen, der in einer Polymermatrix dispergiert, z. B. aufgelöst oder gemischt, sein kann. Dies kann anhand eines beliebigen bekannten Verfahrens, z. B. Mischen, Walzen, Mahlen, Homogenisation oder dergleichen, bewerkstelligt werden. In den meisten Fällen kann es wünschenswert sein, den Farbbildner gleichmäßig in der gesamten Polymermatrix zu dispergieren. Ein Dispergieren des Farbbildners in der Polymermatrix ermöglicht einen vermehrten Kontakt des Farbbildners mit einer Antenne und/oder anderen Energieübertragungsmaterialien, die nachstehend ausführlicher erörtert werden. Ferner kann eine Dispersion eines Farbbildners in der Polymermatrix als einzelne Zusammensetzung, z. B. als Paste, gebildet sein, die anschließend in einem einzigen Schritt als Beschichtung auf ein Substrat aufgebracht werden kann. Üblicherweise kann die Farbbildungszusammensetzung gebildet werden, indem der Farbbildner und die Strahlungsantenne erwärmt werden, um eine im Wesentlichen homogene Schmelze zu erzeugen, die dann abgekühlt werden kann. Auf diese Weise kann die Strahlungsantenne gleichmäßig mit dem Farbbildner gemischt werden, um die Kennzeichnungsgeschwindigkeit und Bildqualität zu verbessern. Jedoch können die Komponenten in manchen Fällen auch ohne Erzeugen einer Schmelze ausreichend gemischt werden. Prozesse, die üblicherweise zum Herstellen inniger Gemische verwendet werden, sind ein Vermahlen in der Kugelmühle, Mikrofluidisation, Beschallung, Mikrowellen-Verarbeitung und Hochdruck-Homogenisation unter Verwendung von APV-Homogenisationstechniken, wie sie beispielsweise in der. U.S.-Patentschrift Nr. 5,976,232, die durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist, beschrieben sind. Andere Verfahren umfassen Modifizierungen von Mahlprozessen mit Verbesserungen bei herkömmlichen Medienmahlentwürfen wie z. B. denjenigen, die bei Netzsch LMC-Mühlen und Drais DCP-Mühlen zu finden sind. In diese Mühlen sind kleinere Sieböffnungsabmessungen integriert, die eine physische Trennung (z. B. Filtration) größerer Mahlmedien von gemahlenen Substratpartikeln einer Größe von nur 250 bis 300 Mikrometern oder weniger ermöglichen und dazu verwendet werden können, innige Gemische zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Die Menge an Farbbildner, der in der Polymermatrix dispergiert ist, kann je nach der Konzentration und der Art des verwendeten Farbbildners sowie in Abhängigkeit von einer Anzahl anderer Faktoren, z. B. einer gewünschten Entwicklungsgeschwindigkeit, einer gewünschten Farbintensität des entwickelten Farbbildners und dergleichen, beträchtlich variieren. Als allgemeine Richtlinie kann der Farbbildner jedoch zwischen etwa 1 Gew.-% und etwa 50 Gew.-% umfassen. Obwohl Mengen, die außerhalb dieser Bandbreite liegen, je nach den anderen Komponenten der Zusammensetzung erfolgreich verwendet werden können, liefern Mengen von etwa 5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% häufig angemessene Ergebnisse. Alternativ dazu können der Farbbildner und die Polymermatrix in benachbarten separaten Schichten gebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Farbbildner ein Spirofarbstoff sein. Es gibt Spirofarbstoffe, die eine allgemeine chemische Unterstruktur aufweisen, wie in Formel I gezeigt ist.
Formel I wobei R1 und R2 den Rest einer beliebigen Anzahl von monozyklischen, polyzyklischen, heterozyklischen, aromatischen oder anderen, ähnlichen Gruppen liefern können. Diese R1- und R2-Gruppen können ferner Substituentengruppen wie z. B. Alkyl-, Aryl-, Alkyloxy-, Nitro-, Fluor-, Brom-, Chlorgruppen umfassen. Spirofarbstoffe existieren üblicherweise entweder in der geschlossenen Form, wie in Formel I gezeigt ist, oder in einer offenen Form, bei der zumindest eine Bindung zwischen dem zentralen Spirokohlenstoff eliminiert ist, wie in der nachstehenden Formel II gezeigt ist. Die Überführung von der geschlossenen in die offene Form kann durch die Zufuhr von Licht und/oder Wärme bewerkstelligt werden. Üblicherweise ist diese Überführung nicht nur relativ langsam, wenn Energie angelegt wird, sondern sie ist oft reversibel, so dass der Spirofarbstoff auf ein Entfernen des Lichts oder auf ein Inberührungbringen mit einer anderen Lichtwellenlänge oder einer anderen Energiequelle oder auf ein Inberührungbringen mit Wärme oder Licht hin wieder die anfängliche Struktur annehmen kann. Dies kann für Kennzeichnungsanwendungen, die eine vorhersehbare und lange Lebensdauer erfordern, unerwünscht sein. Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzliche Komponenten hinzugefügt werden, wie nachstehend erörtert wird, um eine schnell markierende Zusammensetzung mit einem akzeptablen Grad an Lichtstabilität über die Zeit hinweg zu erzeugen.
Nicht-einschränkende Beispiele geeigneter Spirofarbstoffe sind bei „Organic Photo Chromic and Thermochromic Compounds" Band 1, Crano, J.C.; Guglielmetti, R.J., Eds., 1999, Plenum Press , New York, ISBN 0-306-45882-9; „Organic Photo Chromic and Thermochromic Compounds" Band 2, Crano, J.C.; Guglielmetti, Eds., 1999, Kluwer Academic/Plenum Publishers , New York, ISBN 0-306-45883-7; und „Photochromism, Molecules and Systems" Seiten 314-466, Durr, H.; Bouas Laurent, H., Eds., 2003, Elsevier Science, Amsterdam, Niederlande, ISBN 0-444-51322-1, von denen jede Schrift durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist, beschrieben. Die beschriebenen Farbbildner umfassen Verbindungen, die Unterstrukturen wie z. B. Spiropyran (Formel III), Spirooxazin (Formel IV), Spirobenzopyran, Spiroindolinbenzopyran, Spirobenzopyranbenzopyran, Spironaphthoxazin (Formel V), Spirothiopyran, Spirobenzopyranpyran (Formel VI), Spirobenzothiozalin (Formel VII) und Kombinationen derselben enthalten. Manche dieser Farbstoffe können ein Bestandteil polymerer Strukturen sein. Ein Beispiel der Farbbildungsreaktion ist in Formel II veranschaulicht. Die R1-R6-Gruppen stellen Nitro, Alkoxy, Alkyl, Aryl, Ketten und Ringe von aromatischen und heteroaromatischen mono- oder polyzyklischen Strukturmerkmalen oder Halogene dar, wobei Beispiele derselben in den oben angeführten Bezugnahmen erscheinen.
Formel II
Formel III
Formel IV
Formel V
Formel VI
Formel VII
Formel VIII
Formel IX
Viele dieser Materialien sind im Handel von PPG Industries, Pittsburgh, PA, unter dem Namen Photosol, von James Robinson, Huddersfield West Yorkshire, Vereinigtes Königreich, unter dem Namen Photochrom-Farbstoffe Reversacol; und von Aldrich Chemical Company Milwaukee, WI, im Handel erhältlich.
Strahlungsantennen
Eine Strahlungsantenne, die als effizienter Energieabsorber fungiert, kann als Komponente, die zum Optimieren der Entwicklung der Farbbildungszusammensetzung auf ein Inberührungbringen mit einer Strahlung bei einer vorbestimmten Belichtungszeit und/oder Wellenlänge verwendet werden kann, in der Farbbildungszusammensetzung enthalten sein. Die Strahlungsantenne kann als Energieantenne fungieren, wobei sie auf eine Interaktion mit einer Energiequelle hin Energie an umgebende Bereiche liefert. Wenn eine vorbestimmte Energiemenge durch die Strahlungsantenne bereitgestellt werden kann, kann ein Abstimmen der Strahlungswellenlänge und der Intensität auf die jeweilige verwendete Antenne durchgeführt werden, um das System innerhalb einer gewünschten optimalen Bandbreite zu optimieren. Die meisten gebräuchlichen handelsüblichen Anwendungen können eine Optimierung auf eine Entwicklungswellenlänge von etwa 200 nm bis etwa 1.200 nm erfordern, obwohl Wellenlängen außerhalb dieser Bandbreite verwendet werden können, indem die Strahlungsantenne und die Farbbildungszusammensetzung entsprechend angepasst werden. Mehrere gebräuchliche Entwicklungswellenlängen können 405 nm, 650 nm, 780 nm und 1.084 nm umfassen.
Eine geeignete Strahlungsantenne kann aus einer Anzahl von Strahlungsabsorbern ausgewählt werden, beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Aluminiumchinolin-Komplexe, Porphyrine, Porphine, Indocyanin-Farbstoffe, Phenoxazin-Derivative, Phthalocyanin-Farbstoffe, Polymethylindolium-Farbstoffe, Polymethin-Farbstoffe, Guajazulenyl-Farbstoffe, Croconium-Farbstoffe, Polymethinindolium-Farbstoffe, Metallkomplex-IR-Farbstoffe, Cyanin-Farbstoffe, Squarylium-Farbstoffe, Chalkogen-Pyrylaryliden-Farbstoffe, Indolizin-Farbstoffe, Pyrylium-Farbstoffe, Chinoid-Farbstoffe, Chinon-Farbstoffe, Azo-Farbstoffe und Gemische oder Derivative derselben. Andere geeignete Antennen können ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden und sind Fach leuten bekannt und sind in Bezugnahmen wie „Infrared Absorbing Dyes", Matsuoka, Masaru, ed., Plenum Press, New York, 1990 (ISBN 0-306-43478-4), und „Near-Infrared Dyes for High Technology Applications", Daehne, Resch-Genger, Wolfbeis, Kluwer Academic Publishers (ISBN 0-7923-5101-0), die beide durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen sind, zu finden.
Verschiedene Strahlungsantennen können als Antenne fungieren, um elektromagnetische Strahlung spezifischer Wellenlängen und Bandbreiten zu absorbieren. Allgemein kann eine Strahlungsantenne, die bei oder in der Nähe der gewünschten Entwicklungswellenlänge eine maximale Lichtabsorption aufweist, zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Beispielsweise kann die Farbbildungszusammensetzung bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung innerhalb einer Bandbreite für eine Entwicklung unter Verwendung einer Infrarotstrahlung, die eine Wellenlänge von etwa 720 nm bis etwa 900 nm aufweist, optimiert sein. Gebräuchliche CD-Brennlaser weisen eine Wellenlänge von etwa 780 nm auf und können zum Erzeugen von Bildern angepasst sein, indem sie selektiv Abschnitte der Farbbildungszusammensetzung entwickeln. Strahlungsantennen, die zur Verwendung im Infrarotbereich geeignet sein können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Polymethylindolium, Metallkomplex-IR-Farbstoffe, Indocyanin-Grün, Polymethin-Farbstoffe wie z. B. Pyrimidintrion-Cyclopentylidene, Guajazulenyl-Farbstoffe, Croconium-Farbstoffe, Cyanin-Farbstoffe, Squarylium-Farbstoffe, Chalkogenpyrylaryliden-Farbstoffe, Metallthiolatkomplex-Farbstoffe, bis(Chalkogenpyryl)polymethin-Farbstoffe, Oxyindolizin-Farbstoffe, bis(Aminoaryl)polymethin-Farbstoffe, Indolizin-Farbstoffe, Pyrylium-Farbstoffe, Chinoid-Farbstoffe, Chinon-Farbstoffe, Phthalocyanin-Farbstoffe, Naphthalocyanin-Farbstoffe, Azo-Farbstoffe, hexafunktionelle Polyesteroligomere, heterozyklische Verbindungen und Kombinationen derselben.
Mehrere spezifische Polymethylindolium-Verbindungen sind von Aldrich Chemical Company erhältlich und umfassen 2-[2-[2-Chlor-3-[2-(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-yliden)-ethyliden]-1-cyclopenten-1-yl-ethenyl]-1,3,3-trimethyl-3H-indoliumperchlorat; 2-[2-[2-Chlor-3-[2-(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-yliden)-ethyliden]-1-cyclopenten-1-yl-ethenyl]-1,3,3-trimethyl-3H-indoliumchlorid; 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-propyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-3,3-dimethyl-1-propylindoliumjodid; 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-1,3,3-trimethylindoliumjodid; 2-[2-[2-Chlor-3-[(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-ylidene)ethyliden]-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-1,3,3-trimethylindoliumperchlorat; 2-[2-[3-[(1,3-Dihydro-3,3-dimethyl-1-propyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]-2-(phenylthio)-1-cyclohexen-1-yl]ethenyl]-3,3-dimethyl-1-propylindoliumperchlorat; und Gemische derselben. Alternativ dazu kann die Strahlungsantenne eine anorganische Verbindung sein, z. B. Eisenoxid, Kohleschwarz, Selenium oder dergleichen. Polymethin-Farbstoffe oder Derivate derselben wie z. B. Pyrimidintrion-Cyclopentyliden, Squarylium-Farbstoffe wie z. B. Guajazulenyl-Farbstoffe, Croconium-Farbstoffe oder Gemische derselben können bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendet werden. Geeignete Pyrimidintrion-cyclopentyliden-Infrarot-Antennen umfassen z. B. 2,4,6(1H,3H,5H)-Pyrimidintrion- 5-[2,5-bis[(1,3-Dihydro-1,1,3-dimethyl-2H-indol-2-yliden)ethyliden]cyclopentyliden]-1,3-dimethyl-(9Cl) (S0322 erhältlich von Few Chemicals, Deutschland).
Bezüglich eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Strahlungsantenne zur Optimierung der Farbbildungszusammensetzung in einem Wellenlängenbereich von etwa 600 nm bis etwa 720 nm, z. B. etwa 650 nm, ausgewählt werden. Nicht-einschränkende Beispiele geeigneter Strahlungsantennen zur Verwendung in diesem Wellenlängenbereich können Folgende umfassen: Indocyanin-Farbstoffe wie z. B. 3H-Indolium,2-[5-(1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-propyl-2H-indol-2-yliden)-1,3-pentadienyl]-3,3-dimethyl-1-propyljodid) (Dye 724 λmax 642 nm), 3H-Indolium, 1-butyl-2-[5-(1-butyl-1,3-dihydro-3,3-dimethyl-2H-indol-2-yliden)-1,3-pentadienyl]-3,3-dimethyl-,perchlorat (Dye 683 λmax 642 nm) und Phenoxazin-Derivative wie z. B. Phenoxazin-5-ium,3,7-bis(diethylamin)-,perchlorat (Oxazin 1 λmax = 645 nm). Phthalocyanin-Farbstoffe, die ein λmax von etwa der gewünschten Entwicklungswellenlänge aufweisen, können ebenfalls verwendet werden, z. B. Silizium-2,3-naphthalocyanin-bis(trihexylsilyloxid) und matrixlösliche Derivate von 2,3-Naphthalcyanin (beide von Aldrich Chemical im Handel erhältlich); matrixlösliche Derivate von Siliziumphthalocyanin (wie bei Rodgers, A.J. u. a., 107 J. Phys. Chem. A 3503-3514, 8. Mai 2003 beschrieben) und matrixlösliche Derivate von Benzophthalocyaninen (wie bei Aoudia, Mohamed, 119 J. Am. Chem. Soc. 6029-6039, 2. Juli 1997 beschrieben); Phthalocyanin-Verbindungen wie diejenigen, die in den U.S.-Patenten Nrn. 6,015,896 und 6,025,486, die jeweils durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen sind, beschrieben sind; und Cirrus 715 (ein Phthalocyanin-Farbstoff, der von Avecia, Manchester, England, erhältlich ist und ein λmax = 806 nm aufweist).
Bezüglich eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann Laserlicht, das blaue und indigofarbene Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 600 nm aufweist, dazu verwendet werden, die Farbbildungszusammensetzungen zu entwickeln. Deshalb kann die vorliegende Erfindung Farbbildungszusammensetzungen liefern, die innerhalb einer Bandbreite zur Verwendung in Vorrichtungen, die Wellenlängen innerhalb dieser Bandbreite emittieren, optimiert sind. Kürzlich entwickelte kommerzielle Laser, die in bestimmten DVD- und Laserplattenaufzeichnungsgeräten zu finden sind, sehen Energie bei einer Wellenlänge von etwa 405 nm vor. Somit können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung entsprechender Strahlungsantennen für eine Verwendung mit Komponenten geeignet sein, die bereits auf dem Markt erhältlich sind oder ohne weiteres modifiziert werden, um eine Bilderzeugung zu bewerkstelligen. Strahlungsantennen, die bei der Optimierung in den Blau-Wellenlängen (~ 405 nm) und Indigo-Wellenlängen nützlich sein können, können Folgende umfassen, sind aber nicht beschränkt auf dieselben: Aluminiumchinolin-Komplexe, Porphyrine, Porphine und Gemische oder Derivative derselben. Nicht-einschränkende spezifische Beispiele einer geeigneten Strahlungsantenne können 1-(2-Chlor-5-sulfophenyl)-3-methyl-4-(4-sulfophenyl)azo-2-pyrazolin-5-on-Dinatriumsalz (λ max = 400 nm); Ethyl 7-diethylamincumarin-3-carboxylat (λ max = 418 nm); 3,3'-Diethylthiacyaninethylsulfat (λ max = 424 nm); 3-Allyl-5-(3-ethyl-4-methyl-2-thiazolinyliden)rhodanin (λ max = 430 nm) (von denen jedes von Organica Feinchemie GmbH Wölfen erhältlich ist) und Gemische derselben. Nichteinschränkende spezifische Beispiele von geeigneten Aluminiumchinolin-Komplexen können Tris(8-Hydroxychinolinat)aluminum (CAS 2085-33-8) und Derivative wie z. B. Tris(5-Cholor-8-hydroxychinolinat)aluminum (CAS 4159-66-1), 2-(4-(1-Methylethyl)phenyl)-6-phenyl-4H-thiopyran-4-yliden)-propandinitril-1,1-dioxid (CAS 174493-15-3),4,4'-[1,4-phenylenbis(1,3,4-oxadiazol-5,2-diyl)]bis N,N-diphenylbenzenamin (CAS 184101-38-0), Bis-Tetraethylammonium-bis(1,2-dicyano-dithiolto)-zinc(II) (CAS 21312-70-9), 2-(4,5-Dihydronaphtho[1,2-d]-1,3-dithiol-2-ylidene)-4,5-dihydro-naphtho[1,2-d]1,3-dithiol umfassen, die alle von Syntec GmbH erhältlich sind. Nichteinschränkende Beispiele von spezifischem Porphyrin und spezifischen Porphyrin-Derivaten können Etioporphyrin 1 (CAS 448-71-5), Deuteroporphyrin IX 2,4 Bisethylenglycol (D630-9), das von Frontier Scientific erhältlich ist, und Octaethylporphrin (CAS 2683-82-1), Azofarbstoffe wie z. B. Mordant Orange (CAS 2243-76-7), Merthyl Yellow (CAS 60-11-7), 4-Phenylazoanilin (CAS 60-09-3), Alcian Yellow (CAS 61968-76-1), die von Aldrich Chemical Company erhältlich sind, und Gemische derselben umfassen.
Ungeachtet der spezifischen Entwicklungswellenlängen kann die Strahlungsantenne dahin gehend konfiguriert sein, in einer wärmeleitfähigen Beziehung zu den Farbbildnern der vorliegenden Erfindung zu stehen. Beispielsweise kann die Strahlungsantenne in dem Farbbildner, der Polymermatrix gemischt sein und/oder eine getrennte Schicht sein. Somit kann die Strahlungsantenne dem Farbmischer beigemischt sein oder in thermischem Kontakt zu demselben stehen. Üblicherweise kann die Strahlungsantenne sowohl in dem Farbbildner als auch in der Polymermatrix vorliegen. Auf diese Weise kann im Wesentlichen die gesamte Farbbildungszusammensetzung in einem freiliegenden Bereich rasch und im Wesentlichen gleichzeitig erhitzt werden. Dies ist auch dann vorteilhaft, wenn ein Aktivierungsmittel in der Polymermatrix enthalten ist. Alternativ dazu kann die Strahlungsantenne als getrennte Schicht aufgebracht sein, die optional mittels Schleuderbeschichten aufgebracht werden kann oder siebdruckbar ist.
Beim Formulieren der Farbbildungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine optimierte Zusammensetzung von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, da jede Komponente die Entwicklungseigenschaften, z. B. Zeit, Farbintensität usw. beeinflussen kann. Beispielsweise entwickelt sich eine Farbbildungszusammensetzung, die eine Strahlungsantenne mit einer maximalen Absorption von etwa 780 nm aufweist, bei 780 nm eventuell nicht am schnellsten. Andere Komponenten und die spezifische Formulierung können zu einer optimierten Zusammensetzung bei einer Wellenlänge führen, die nicht der maximalen Absorption der Strahlungsantenne entspricht. Somit umfasst der Prozess des Formulierens einer optimierten Farbbildungszusammensetzung ein Testen von Formulierungen, um eine gewünschte Entwicklungszeit unter Verwendung einer spezifischen Intensität und Wellenlänge von Energie zu erzielen, um eine akzeptable Farbänderung zu bewirken.
Eine Überlegung kann auch dahin gehen, die Strahlungsantenne so zu wählen, dass jegliches Licht, das in dem sichtbaren Bereich absorbiert wird, die graphische Anzeige oder das Erscheinungsbild der Farbbildungszusammensetzung entweder vor oder nach der Entwicklung nicht negativ beeinflusst. Um beispielsweise einen sichtbaren Kontrast zwischen entwickelten Bereichen und nicht-abgebildeten oder nicht-entwickelten Bereichen der Beschichtung zu erzielen, kann der Farbbildner dahin gehend gewählt werden, eine Farbe zu bilden, die sich von der des Hintergrunds unterscheidet. Beispielsweise können Farbbildner, die eine entwickelte Farbe wie z. B. Schwarz, Blau, Rot, Magenta und dergleichen aufweisen, einen guten Kontrast zu einem gelberen Hintergrund liefern. Optional kann ein zusätzliches Nicht-Farbbildner-Farbmittel zu den Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung oder zu dem Substrat, auf dem die Farbbildungszusammensetzung platziert ist, hinzugegeben werden. Es kann jegliches bekannte Nicht-Farbbildner-Farbmittel dazu verwendet werden, fast jegliche beliebige Hintergrundfarbe für ein gegebenes Werbeprodukt zu erzielen. Obwohl die spezifischen Farbbildner und Antennen, die hierin erörtert werden, üblicherweise separate Verbindungen sind, kann eine derartige Aktivität auch durch Komponentengruppen eines Bindemittels und/oder Farbbildners, der in die Aktivierung und/oder Strahlungsabsorptionsaktion in dem Farbbildner integriert ist und als in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet wird, geliefert werden. Allgemein kann die Strahlungsantenne in einer Menge von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% und üblicherweise von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% in der Farbbildungszusammensetzung vorliegen, obwohl je nach dem molaren Extinktionskoeffizient der jeweiligen Antenne auch andere Gewichtsbandbreiten wünschenswert sein können.
Stabilisator
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Farbbildungszusammensetzungen ferner einen Entwickler oder einen Stabilisator umfassen. Ohne einer bestimmten Theorie anzuhängen, kann der Entwickler in der Lage sein, bei einer Reaktion mit dem Farbbildner eine Farbränderung zu entwickeln. Der Stabilisator kann zu einer Stabilisierung des Farbbildners in einem entwickelten Zustand in der Lage sein und/oder als Aktivierungsmittel fungieren, um eine Entwicklung des Farbbildners zu ermöglichen. In vielen Fällen kann eine einzige Komponente beide Funktionen erfüllen. Im Einzelnen sind bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Spirofarbstoffe nicht mehr photochrom, z. B. zumindest teilweise aufgrund der Dispersion in einer UV- oder Polymermatrix und/oder der zugehörigen Strahlungsantenne. Geeignete Stabilisatoren können jegliches Mittel umfassen, das in der Lage ist, eine Entwicklung des Farbbildners zu ermöglichen und/oder zu verhindern, dass der Farbbildner zu der geschlossenen bzw. unentwickelten Form zurückkehrt. Nicht-einschränkende Beispiele von geeigneten Stabilisatoren können Zinksalze wie z. B. Zinkstearat, Zinkhexanoat, Zinksalicylat, Zinkacetat, Carboxylate wie z. B. Calciummonobutylphthalat und Calciumresimat (CAS 9007-13-0), Phenolverbindungen wie z. B. Bisphenol-A, Sulfonyldiphenol, TG-SA und Zink- oder Calciumsalze derselben umfassen. Als allgemeine Richtlinie können die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung von etwa 5 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% an Entwickler/Stabilisator umfassen. Vorzugsweise umfasst etwa 10 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung einen Stabilisator.
Polymermatrix
Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können üblicherweise eine Polymermatrix umfassen, die vorwiegend als Bindemittel agiert. Wie oben erwähnt wurde, kann Farbbildnerphase in der Polymermatrix dispergiert sein. Verschiedene Polymermatrixmaterialien können die Entwicklungseigenschaften der Farbbildungszusammensetzung wie z. B. die Entwicklungsgeschwindigkeit, Lichtstabilität und Wellenlängen, die zum Entwickeln der Zusammensetzung verwendet werden können, beeinflussen. Akzeptable Polymermatrixmaterialien können ferner beispielsweise UV-härtbare Polymere wie z. B. Acrylatderivate, Oligomere und Monomere umfassen, wie sie beispielsweise als Bestandteil eines Photopakets enthalten sind. Ein Photopaket kann eine Licht absorbierende Spezies umfassen, die Reaktionen zum Härten eines Lacks einleitet. Derartige Licht absorbierende Spezies können bezüglich eines Härtens unter Verwendung von UV- oder Elektronenstrahl-Härtungssystemen sensibilisiert werden, beispielsweise Benzophenon-Derivate. Andere Beispiele von Photoinitiatoren für Radikalkettenpolymerisationsmonomere und -vorpolymere können Folgende umfassen, sind aber nicht beschränkt auf dieselben: Thioxanethon-Derivate, Anthrachinon-Derivative, Acetophenone und Benzoinether. Zusätzliche Beispiele von Matrixmaterialien, die als Dispersionen in Wasser oder Lösungsmittel, Lösungen, Feststoffschmelzen hergestellt und als Beschichtung aufgebracht werden können, umfassen Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylbutyral, Zelluloseester und Gemische wie z. B. Zelluloseacetatbutyrat, Polymere von Styren, Butadien, Ethylen, Polycarbonate, Polymere von Vinylcarbonaten wie z. B. CR39, von PPG Industries, Pittsburgh, erhältlich, und Copolymere von Acryl- und Allylcarbonatmomoneren wie z. B. BX-946, von Hampford Research, Stratford, Connecticut, erhältlich. Diese Komponenten können in diesen Matrizes aufgelöst, dispergiert, gemahlen und abgeschieden sein, und die Filme können unter Verwendung von allgemein bekannten Prozessen wie z. B. Lösungsmittel- oder Trägerverdampfung, Vakuumwärme, Trocknen und Verarbeiten unter Verwendung von Licht gebildet werden.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann es wünschenswert sein, eine Polymermatrix auszuwählen, die durch eine Form einer Strahlung gehärtet wird, die nicht auch den Farbbildner entwickelt oder ansonsten die Stabilität der Farbbildungszusammensetzung bei dem Energieeingang und dem Fluss, der zum Härten der Beschichtungen notwendig ist, verringert. Somit kann die Polymermatrix bei einer Härtungswellenlänge härtbar sein, die sich im Wesentlichen von der Entwicklungswellenlänge unterscheidet.
Ferner sollte ein geeigneter Photoinitiator auch ein Lichtabsorptionsband aufweisen, das nicht durch das Absorptionsband der Strahlungsantenne beeinträchtigt wird, andernfalls kann die Strahlungsantenne die Aktivierung des Photoinitiators stören und somit ein Härten der Beschichtung verhindern. Jedoch können sich die Absorptionsbänder des Photoinitiators und der Strahlungsantennen in der Praxis überlappen. In derartigen Fällen ist ein funktionierender Systementwurf möglich, da der zur Entwicklung eines Farbbildners benötigte Energiefluss etwa 10 mal so hoch ist wie der, der zur Einleitung des Härtens benötigt wird. Bei einem wieder anderen Ausführungsbeispiel weist die Strahlungsantenne eine Doppelfunktion auf; eine einer Sensibilisierung einer Härtung für eine UV-Härtung unter Härtungsbedingungen (relativ geringer Energiefluss), und liefert eine Energie zum Kennzeichnen während der Entwicklung. Polymermatrixmaterialien, die auf kationischen Polymerisationsharzen beruhen, können Photoinitiatoren umfassen, die auf Acyloin-Verbindungen, aromatischen Diazoniumsalzen, aromatischen Haloniumsalzen, aromatischen Sulfoniumsalzen, Phosphinoxid, Aminketonklasse und Metallocen-Verbindungen beruhen. Viele dieser Genannten sind von Ciba-Geigy als IRGACURE- und DAROCURE-Materialien erhältlich und sind durch Bezugnahme aufgenommen. Weitere Komponenten wie z. B. Sensibilisatoren, zusätzliche Photoinitiatoren oder der gleichen können gemäß Prinzipien, die Fachleuten bekannt sind, ebenfalls verwendet werden.
Außerdem können Bindemittel als Bestandteil der Polymermatrix enthalten sein. Geeignete Bindemittel können Folgende umfassen, sind aber nicht beschränkt auf diese: polymere Materialien wie z. B. Polyacrylat von Monomeren und Oligomeren, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidine, Polyethylene, Polyphenole oder Polyphenolester, Polyurethane, Acrylpolymere und Gemische derselben. Beispielsweise können die folgenden Bindemittel bei der Farbbildungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden: Zelluloseacetatbutyrat, Ethylacetatbutyrat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral und Gemische derselben.
Andere optionale Inhaltsstoffe
Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch verschiedene zusätzliche Komponenten wie z. B. Tenside, Farbmittel, Flüssigkeitsträgermittel, Stabilisatoren, UV-Absorber, Anti-Verblassungsmittel, Weichmacher, Leukofarbstoffe, Nicht-Farbbildner-Farbstoffe und andere Zusatzstoffe, die Fachleuten bekannt sind, umfassen.
Bei einem optionalen Ausführungsbeispiel können Farbbildner, die Leukofarbstoffe sind (d. h. nicht Spirofarbstoffe), verwendet werden. Geeignete Leukofarbstoffe können Folgende umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt: Fluorane, Phthalide, Aminotriarylmethane, Aminoxanthene, Aminothioxanthene, Amino-9,10-dihydroacridine, Aminophenoxazine, Aminophenothiazine, Aminodihydrophenazine, Aminodiphenylmethane, Aminohydrozimtsäuren (Cyanoethane, Leukomethine) und entsprechende Ester, 2(Phydroxyphenyl)-4,5-diphenylimidazole, Indanone, Leukoindamine, Hydrozine, Leukoindigoid-Farbstoffe, Amino-2,3-dihydroanthrachinone, Tetrahalo-p,p'-biphenole, 2(Phydroxyphenyl)-4,5-diphenylimidazole, Phenethylaniline, Phthalocyanin- Vorläufer (z. B. diejenigen, die von Sitaram Chemicals, Indien, erhältlich sind) und Gemische derselben. Andere Leukofarbstoffe können ebenfalls in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden und sind Fachleuten bekannt. Eine ausführlichere Erörterung mancher dieser Arten von Leukofarbstoffen findet sich in den U.S.-Patentschriften Nrn. 3,658,543 und 6,251,571, von denen jede durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in das vorliegende Dokument aufgenommen ist. Beispiele finden sich bei Chemistry and Applications of Leuko Dyes, Muthyala, Ramaiha, ed.; Plenum Press, New York, London; ISBN: 0-306-45459-9, durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen.
Um Entwicklungszeiten zu verringern und die Sensibilität für eine angelegte Strahlungsquelle zu erhöhen, kann die Farbbildungszusammensetzung ferner eine Schmelzhilfe umfassen. Geeignete Schmelzhilfen können eine Schmelztemperatur von etwa 50°C bis etwa 150°C und oft von etwa 70°C bis etwa 120°C aufweisen. Schmelzhilfen sind üblicherweise kristalline organische Feststoffe, die mit einem bestimmten Farbbildner geschmolzen und gemischt werden können. Beispielsweise sind die meisten Farbbildner auch als Feststoffpartikel erhältlich, die in standardmäßigen flüssigen Lösungsmitteln löslich sind. Somit können der Farbbildner und die Schmelzhilfe gemischt und erhitzt werden, um ein geschmolzenes Gemisch zu bilden. Nach dem Abkühlen wird eine Farbbildnerphase aus Farbbildner und Schmelzhilfe gebildet, die dann zu einem Pulver gemahlen werden kann. Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Prozentsatz an Farbbildner und Schmelzhilfe dahin gehend eingestellt werden, die Schmelztemperatur der Farbbildnerphase zu minimieren, ohne die Entwicklungseigenschaften des Farbbildners zu beeinträchtigen. Wenn die Schmelzhilfe verwendet wird, kann sie von etwa 5 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% der Farbbildnerphase ausmachen.
Bei den Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können eine Anzahl von Schmelzhilfen effektiv eingesetzt werden. Mehrere nicht-einschränkende Beispiele von geeigneten Schmelzhilfen umfassen m-Terphenyl, p-Benzylbiphenyl, alpha-Naphthylbenzylether, 1,2-Bis(3,4)Dimethylphenylethan und Gemische derselben. Geeignete Schmelzhilfen können auch aromatische Kohlenwasserstoffe (oder ihre Derivate) umfassen, die bei dem Farbbildner und den Strahlungsantennen, die bei den Formulierungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gute Lösungsmittelcharakteristika liefern. Allgemein ist bei diesem Prozess jegliches Material nützlich, das eine hohe Löslichkeit und/oder Mischbarkeit mit dem Farbbildner aufweist, um eine Glas- oder kokristalline Phase mit dem Farbstoff zu bilden, und das die Schmelzeigenschaft des Farbstoffs verändert. Beispielsweise können auch aromatische Kohlenwasserstoffe, Phenolether, aromatische Säureester, langkettige (C6 oder mehr) Fettsäureester, Polyethylenwachs oder dergleichen geeignete Schmelzhilfen sein.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es manchmal wünschenswert, einen Weichmacher hinzuzufügen, um die Beschichtungsflexibilität, Dauerhaftigkeit und die Leistungsfähigkeit der Beschichtung zu verbessern. Weichmacher können entweder feste oder flüssige Weichmacher sein. Derartige geeignete Weichmacher sind Fachleuten hinreichend bekannt, wie in der U.S.-Patentschrift 3,658,543, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist, veranschaulicht ist. Der Weichmacher kann entweder nur in der Polymermatrix oder nur in der Farbbildnerphase oder in beiden enthalten sein.
Weitere Zusatzstoffe können ebenfalls verwendet werden, um bestimmte kommerzielle Produkte zu erzeugen, die beispielsweise ein Farbmittel umfassen, um dem Bild eine zusätzliche gewünschte Farbe zu verleihen. Die Farbmittel können Farbbildner sein, die bei Wellenlängen entwickelt werden, die außerhalb des Entwicklungswellenlängenbereichs liegen, oder Nicht-Leukofarbmittel, die eine Hintergrundfarbe liefern können. Bei einem Ausführungsbeispiel können optionale Farbmittel standardmäßige Pigmente und/oder Farbstoffe sein. Beispielsweise kann die Verwendung eines Trübungsmittelpigments oder eines anderen Farbmittels dem Substrat eine Hintergrundfarbe verleihen. Die optionalen Farbmittel können zu der Farbbildungszusammensetzung hinzugegeben, unterdruckt oder überdruckt werden, solange die Entwicklung des Farbbildners nicht aufgrund des Vorliegens des zusätzlichen Farbmittels zumindest an einer gewissen Entwicklung gehindert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Farbbildungszusammensetzung in einer Lösung hergestellt sein, die im Wesentlichen transparent oder lichtdurchlässig ist. Es kann ein beliebiger Flüssigträger, z. B. ein Alkohol mit einem Tensid, verwendet werden, der mit einem bestimmten Farbbildner, einer bestimmten Polymermatrix und/oder bestimmten anderen Komponenten, die für eine Verwendung gewählt sind, kompatibel ist. Der Flüssigträger kann Lösungsmittel wie z. B. Methylethylketon, Isopropylalkohol oder andere Alkohole und Diole, Wasser, Tenside und Gemische derselben umfassen, ist aber nicht beschränkt auf diese. Wenn die Farbbildungszusammensetzung in einer Lösungsform hergestellt wird, kann es wünschenswert sein, zumindest einen Teil des Substrats unter der Farbbildungszusammensetzung mit einer farbigen Beschichtung zu unterdrucken. Die optionale farbige Beschichtung erzeugt eine Hintergrundfarbe, die unter der Lösungsschicht sichtbar sein kann. Diese farbige Beschichtung kann verschiedene Farbmittel wie z. B. andere Pigmente und/oder Farbstoffe enthalten. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können die Beschichtungen Trübungsmittel wie z. B. Titandioxid, Zinkoxid, Calciumoxid und polymere Pigmente enthalten.
Die Farbbildungszusammensetzung kann zur Aufbringung auf ein Substrat auf vielerlei Weise hergestellt werden. Oft kann der Flüssigträger verwendet werden, der anhand bekannter Lösungsmittelbeseitigungsprozesse zumindest teilweise beseitigt werden kann. Üblicherweise kann zumindest ein Teil des Flüssigträgers abgeführt werden oder verdampft werden, nachdem der Beschichtungsprozess abgeschlossen ist. Ferner können auch verschiedene zusätzliche Komponenten, z. B. Gleitmittel, Tenside und Materialien, die eine Feuchtigkeitsbeständigkeit verleihen, hinzugegeben werden, um der Farbbildungszusammensetzung einen mechanischen Schutz zu verleihen. Andere Überzugszusammensetzungen können ebenfalls verwendet werden und sind Fachleuten hinreichend bekannt.
Bezüglich eines Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die Farbbildungszusammensetzung mittels Schleuderbeschichtung aufgebracht werden. Um wünschenswerte Farbbildungseigenschaften und eine Fähigkeit zur Schleuderbeschichtung zu liefern, können auch verschiedene Faktoren wie z. B. Viskosität und Feststoffgehalt, Partikelgröße betrachtet werden. Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch weniger als etwa 10 Gew.-% Feststoffe aufweisen, was üblicherweise gute Beschichtungseigenschaften liefert. Beispielsweise kann der Feststoffgehalt einer mittels Schleuderbeschichtung aufbringbaren Farbbildungszusammensetzung bezüglich eines Aspekts zwischen etwa 5 Gew.-% und nur etwa 9 Gew.-% betragen.
Strahlungsanwendung zur Entwicklung
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Farbbildungszusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht werden. Die Zusammensetzung kann unter Verwendung einer beliebigen bekannten Technik wie z. B. Schleuderbeschichten, Siebdrucken, Sputtern, Sprühbeschichten, Tintenstrahlen oder dergleichen auf das Substrat aufgebracht werden. Es können eine Vielzahl von Substraten verwendet werden, z. B. eine optische Platte, eine polymere Oberfläche, Glas, Keramik, Metall oder Papier. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Farbbildungszusammensetzung auf eine optische Platte aufgebracht werden, und ausgewählte Abschnitte derselben können unter Verwendung eines Lasers oder einer anderen Strahlungsquelle entwickelt werden.
Nachdem die Farbbildungszusammensetzung auf das Substrat aufgebracht wurde, können die Bedingungen, unter denen die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung entwickelt werden, variiert werden. Beispielsweise kann man die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung/die elektromagnetische Strahlungswellenlänge, den Wärmefluss und die Belichtungszeit variieren. Die anzulegende Menge an Energie hängt teilweise von der Aktivierungsenergie der Entwicklungsreaktion des Farbbildners und der spezifischen gewählten Strahlungsantenne ab. Jedoch ist die angelegte Energie üblicherweise ausreichend, um den Farbbildner zu entwickeln, ohne auch die Farbbildungszusammensetzung zu zersetzen oder das Substrat zu beschädigen. Ein derartiger Energiepegel liegt üblicherweise deutlich unterhalb der zur Zersetzung der Farbbildungszusammensetzung erforderlichen Energie. Variablen wie z. B. Punktgröße, Fokus und Laserleistung beeinflussen ebenfalls jeglichen bestimmten Systementwurf und können auf der Basis der gewünschten Ergebnisse ausgewählt werden. Wenn diese Variablen auf vorbestimmte Werte festgelegt sind, kann die Strahlungsquelle dann gemäß von einem Signalprozessor empfangenen Daten elektromagnetische Strahlung auf die Farbbildungszusammensetzung lenken. Ferner können auch die Konzentration des Farbbildners und/oder der Strahlungsantenne und die Nähe zueinander variiert werden, um die Entwicklungszeiten und die optische Dichte des entwickelten Bildes zu beeinflussen.
Üblicherweise kann ein Bild, das auf der Oberfläche erzeugt werden soll, digital gespeichert und anschließend rasterisiert oder spiralisiert werden. Die resultierenden Daten können an eine Strahlungsquelle geliefert werden, die Teile der Farbbildungszusammensetzung einer Strahlung aussetzt, während sich die optische Platte dreht. Es können eine beliebige Anzahl von elektromagnetischen Strahlungsquellen verwendet werden. Laser liefern eine einfache und effektive Art und Weise, fokussiertes und stark gesteuertes pulsiertes Licht bei fast jeglicher gewünschten Wellenlänge zu liefern.
Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung von Lasern entwickelt werden, die eine Leistungsausgabe von etwa 15 bis 100 mW aufweisen, obwohl auch Laser verwendet werden können, die eine Leistung außerhalb dieses Bereichs aufweisen. Üblicherweise sind Laser, die von etwa 30 mW bis etwa 50 mW aufweisen, ohne weiteres im Handel erhältlich und funktionieren unter Verwendung der hierin beschriebenen Farbbildungszusammensetzung gut. Die durch einen Laser erzeugte Punktgröße kann durch eine Strahlung ermittelt werden, die das Substrat zu einem einzigen Zeitpunkt berührt. Die Punktgröße kann kreisförmig, länglich sein oder eine andere geometrische Form aufweisen und kann zwischen etwa 1 μm und etwa 200 μm entlang einer größten Abmessung und oft von etwa 10 μm bis etwa 60 μm betragen, obwohl kleinere oder größere Größen ebenfalls verwendet werden können.
Wärmefluss ist eine Variable, die ebenfalls verändert werden kann, und sie kann bei einem Ausführungsbeispiel von etwa 0,05 bis 5,0 J/cm² betragen und bei einem zweiten Ausführungsbeispiel von etwa 0,3 bis 0,5 J/cm² betragen. Allgemein kann ein Wärmefluss von weniger als 3,0 J/cm² verwendet werden, und häufig kann auch weniger als etwa 0,5 J/cm² mit akzeptablen Ergebnissen erzielt werden. Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können optimiert werden, indem die Konzentrationen und die Art der Strahlungsantenne, des Farbbildners und der Polymermatrix eingestellt werden. Auf der Basis der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Wärme fluss in den obigen Bandbreiten bei manchen Ausführungsbeispielen eine Entwicklung von Farbbildnern in optimierten Zusammensetzungen in von etwa 10 μsec bis etwa 100 μsec pro Punkt. Ferner können die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung für eine Entwicklung in weniger als etwa 1 Millisekunde und bei manchen Ausführungsbeispielen weniger als etwa 500 μsec optimiert werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung für eine Entwicklung in von etwa 100 μsec bis etwa 500 μsec optimiert werden. Fachleute können diese und andere Variablen anpassen, um eine Vielzahl von Auflösungen und Entwicklungszeiten zu erzielen. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Substrat eine optische Platte oder ein anderes sich bewegendes Substrat ist, hängt die Belichtungszeit von der Bewegungsrate des Substrats ab. Im Einzelnen beziehen sich die obigen Belichtungszeiten bei derartigen Ausführungsbeispielen auf die Zeit, während der ein beliebiger gegebene Punkt auf dem Substrat der Strahlung ausgesetzt ist. Somit kann ein Kennzeichnen und eine Entwicklung der Farbbildungszusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung direkt erzielt werden, ohne die Verwendung eines Druckzwischenschritts oder anderer zusätzlicher Schritte.
Das folgende Beispiel veranschaulicht exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jedoch versteht es sich, dass die Folgenden die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft darstellen oder veranschaulichen. Fachleute können zahlreiche Modifikationen und alternative Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme ersinnen, ohne von der Wesensart und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die beigefügten Patentansprüche sollen derartige Modifikationen und Anordnungen abdecken. Obwohl die vorliegende Erfindung oben ausführlich beschrieben wurde, liefern die folgenden Beispiele somit weitere Einzelheiten in Verbindung damit, was hierin als praktische Ausführungsbeispiele der Erfindung angesehen wird.
BEISPIEL
Jeder von vier Spirofarbstoffen: 6,8-Dibrom-1'3-dhydro-1',3',3'-trimethylspiro[2H-1-benzopyran-2,2'-(2H)-indol (CAS 20200-62-8); 1,3'-Dihydro-1,3,3-trimethylspiro[2H-indol-2,3'-[3H]napth[2,1-b][1,4]oxazin] (CAS 27333-47-7); 1,3-Dihydro-8-methoxy-1',3',3'-trimethyl-6-nitrospiro[2H-1-benzopyran-2',2'-(2H)-indol] (CAS 1498-89-1); und 1',3'-Dihydro-1',3',3'-trimenhyl-6-nitrospiro[2H-1-benzopyran-2'-2'-(2H)-indole (CAS 1498-88-0) wurden in vier separaten Farbbildungszusammensetzungen hergestellt, wie nachstehend beschrieben wird. Der Spirofarbstoff wurde unter Verwendung von Mörser und Stößel fein gemahlen, und 0,3 gm Spirofarbstoff wurde unter Verwendung eines Hochschermischers in 2,7 gm einer Vorratspaste, die den Entwickler/Stabilisator Zinkstearat, Matrix (Polyvinylalkohol), Absorber (Indocyanin-Grün) und ein Tensid (Surfynol 465) enthielt, dispergiert. Die Vorratspaste wird unter Verwendung von 97 hydrolysiertem PVA (0,8 g), Surfynol 465 (0,2 g), Zn-Stearat (3,2 g) als Stabilisator und 0,20 gm Indocyanin-Grün als Strahlungsabsorber hergestellt und 30 Minuten lang bei 15.000 UpM in einem Trolox-Hochschermischer gemischt. Das resultierende Pastengemisch wurde mit einer Dicke von etwa 5 μm bis etwa 7 μm auf mehrere optische Platten siebgedruckt, um eine Farbbildungszusammensetzung auf den Platten zu bilden. Die Farbbildungszusammensetzung wurde anschließend getrocknet und anschließend mittels eines Lasers von 35 mW, 780 nm bei Belichtungszeiten von 0,1 Millisekunden bis 0,5 Millisekunden direkt gekennzeichnet. Es wurde eine hervorragende Kennzeichnung erzeugt, die eine gute Umgebungs- und UV-Licht-Stabilität aufwies.
Es versteht sich, dass die oben erwähnten Anordnungen die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Es können zahlreiche Modifikationen und alternative Anordnungen ersonnen werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, während die vorliegende Erfindung oben in Verbindung mit dem exemplarischen Ausführungsbeispiel bzw. den exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wurde. Fachleuten wird einleuchten, dass zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und Konzepten der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen dargelegt sind, abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es werden Zusammensetzungen und Verfahren zur Herstellung von Farbbildern, die bei gewünschten Wellenlängen entwickelbar sind, offenbart und beschrieben. Die Farbbildungszusammensetzung kann einen Farbbildner umfassen, der ein Spirofarbstoff ist. Die Farbbildungszusammensetzung kann eine Strahlungsantenne umfassen, die dem Farbbildner beigemischt ist oder in thermischem Kontakt zu demselben steht. Die Farbbildungszusammensetzung kann auch für eine Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die eine ausgewählte Entwicklungswellenlänge aufweist, optimiert sein. Die Farbbildungszusammensetzungen sind nützlich beim Erzeugen von Bildern auf einer großen Vielzahl von Substraten wie zum Beispiel optischen Platten.

Claims

Eine Farbbildungszusammensetzung, die folgende Merkmale aufweist: a) einen Farbbildner, wobei der Farbbildner ein Spirofarbstoff ist; und b) eine Strahlungsantenne, die dem Farbbildner beigemischt ist oder in thermischem Kontakt mit demselben steht.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der der Spirofarbstoff ein Angehöriger ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Spiropyran, Spirobenzopyran, Spiroindolinbenzopyran, Spirobenzopyranbenzopyran, Spironaphthoxazin, Spirothiopyran, Spirobenzopyranpyran, Spirobenzothiolazin, Perimidinspirocyclohexadienone, Spiro[benzodithiolan]benzopyrnas und Kombinationen derselben besteht.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die ferner einen Stabilisator aufweist, der zu einer Stabilisierung des Farbbildners in einem entwickelten Zustand fähig ist, wobei der Stabilisator ein Angehöriger ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus zinkbasierten Salzen, Carboxylaten, Phenolverbindungen, Carboxylaten, Calciumsalzen und Gemischen derselben besteht.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Schmelzhilfe aufweist, wobei die Schmelzhilfe in der Lage ist, Entwicklungszeiten zu verringern und die Sensibilität des Farbbildners bezüglich einer angelegten Strahlungsquelle zu erhöhen, und wobei die Schmelzhilfe ein organischer Feststoff ist, der eine Schmelztemperatur von etwa 50°C bis etwa 150°C aufweist.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, bei der die Schmelzhilfe einen Angehörigen aufweist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Phenolethern, aromatischen Säureestern, langkettigen Fettsäureestern mit einer Kohlenstoffkette von 6 oder mehr, Polyethylenwachs und Derivaten derselben besteht.
Ein System zum Markieren eines Substrats, das folgende Merkmale aufweist: a) eine Bilddatenquelle; b) ein Substrat, das mit einer Farbbildungszusammensetzung beschichtet ist, wobei die Farbbildungszusammensetzung folgende Merkmale aufweist: i) einen Farbbildner, wobei der Farbbildner ein Spirofarbstoff ist; und ii) eine Strahlungsantenne, die dem Farbbildner beigemischt ist oder in thermischem Kontakt mit demselben steht, wobei die Farbbildungszusammensetzung für eine Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die eine Entwicklungswellenlänge aufweist, optimiert ist; und c) eine Quelle einer elektromagnetischen Strahlung, die wirksam mit der Bilddatenquelle verbunden ist und dahin gehend konfiguriert ist, elektromagnetische Strahlung der Entwicklungswellenlänge auf die Farbbildungszusammensetzung zu lenken.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem die Entwicklungswellenlänge von etwa 200 nm bis etwa 1.200 nm beträgt.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem die Quelle der elektromagnetischen Strahlung ein Laser ist.
Das System gemäß Anspruch 8, bei dem der Laser dahin gehend konfiguriert ist, elektromagnetische Strahlung bei von etwa 0,3 J/cm² bis zu weniger als 3,0 J/cm² anzulegen.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem der Spirofarbstoff ein Angehöriger ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Spiropyran, Spirobenzopyran, Spiroindolinbenzopyran, Spirobenzopyranbenzopyran, Spironaphthoxazin, Spirothiopyran, Spirobenzopyranpyran, Spirobenzothiolazin und Kombinationen derselben besteht.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem die Farbbildungszusammensetzung ferner einen Stabilisator aufweist, der zu einer Stabilisierung des Farbbildners in einem entwickelten Zustand fähig ist.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem die Farbbildungszusammensetzung ferner eine Schmelzhilfe aufweist, die in der Lage ist, Entwicklungszeiten zu verringern und die Sensibilität des Farbbildners bezüglich einer angelegten Strahlungsquelle zu erhöhen, und wobei die Schmelzhilfe ein organischer Feststoff ist, der eine Schmelztemperatur von etwa 50°C bis etwa 150°C aufweist.
Das System gemäß Anspruch 6, bei dem das Substrat eine optische Platte ist.
Ein Verfahren zum Erzeugen von Farbbildern auf einem Substrat, das folgende Schritte umfasst: a) Aufbringen einer Farbbildungszusammensetzung auf ein Substrat, wobei die Farbbildungszusammensetzung folgende Merkmale aufweist: i) eine Polymermatrix; ii) einen Farbbildner, wobei der Farbbildner ein Spirofarbstoff ist; und iii) eine Strahlungsantenne, die dem Farbbildner beigemischt ist oder in thermischem Kontakt mit demselben steht, wobei die Farbbildungszusammensetzung für eine Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die eine Entwicklungswellenlänge aufweist, optimiert ist; und b) Anlegen einer elektromagnetischen Strahlung bei der Entwicklungswellenlänge an die Farbbildungszusammensetzung, die ausreichend ist, um den Farbbildner zu entwickeln, ohne die Farbbildungszusammensetzung zu zersetzen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Entwicklungswellenlänge von etwa 200 nm bis etwa 1.200 nm beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Quelle der elektromagnetischen Strahlung ein Laser ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der Spirofarbstoff ein Angehöriger ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Spiropyran, Spirobenzopyran, Spiroindolinbenzopyran, Spirobenzopyranbenzopyran, Spironaphthoxazin, Spirothiopyran, Spirobenzopyranpyran, Spirobenzothiolazin und Kombinationen derselben besteht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Farbbildungszusammensetzung für eine Entwicklung unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, die etwa 100 μsec bis etwa 500 μsec lang angelegt wird, optimiert ist.