Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die oben genannten Probleme, die dem Stand der Technik anhaften,
zu lösen,
um so ein wiederbeschreibbares thermisches Aufzeichnungsmedium bereitzustellen,
das eine Erhöhung
der Geschwindigkeit beim Aufzeichnen – Löschen erlaubt und das eine
ausreichend hohe thermisch Aufzeichnungsstabilität aufweist.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein wiederbeschreibbares thermisches Aufzeichnungsmedium
bereitgestellt, das ein Aufzeichnungsmaterial umfasst, das einen
Farbbildner und einen Entwickler enthält, wobei der Entwickler von
einer Verbindung gebildet wird, die durch die folgende allgemeine
Formel (I) dargestellt wird:
in
der Ar eine nicht-kondensierte polycyclische Struktur, die aus einer
Vielzahl von Ringstrukturen besteht, die über eine Einfachbindung, eine
Vinylen-Bindung oder eine Ethinyl-Bindung aneinander gebunden sind, oder eine
kondensierte polycyclische Struktur bezeichnet; X eine Ether-Bindung,
eine Thioether-Bindung, eine Ester-Bindung oder eine Amid-Bindung bezeichnet;
Y eine Hydroxyl-Gruppe,
eine Phosphorsäure-Gruppe
oder eine Sulfonsäure-Gruppe bezeichnet;
R eine substituierte oder unsubstituierte. Alkyl-Gruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Alkenyl-Gruppe oder eine substituierte oder
unsubstituierte Alkinyl-Gruppe bezeichnet, m eine ganze Zahl von
2 oder 3 ist, wenn Y eine Hydroxyl-Gruppe ist; m eine ganze Zahl
von 1 bis 3 ist, wenn Y eine Phosphorsäure-Gruppe oder eine Sulfonsäure-Gruppe
ist; und n 0 oder 1 ist.
Es ist wünschenswert, als Entwickler
eine Verbindung zu verwenden, die fähig ist, bei 25 °C oder darüber eine
Flüssigkristallphase
zu bilden.
Darüber hinaus wird nach einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein wiederbeschreibbares thermisches
Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, in dem Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis einer reversiblen Veränderung im Phasentrennungszustand
eines Aufzeichnungsmaterials, durchgeführt wird, welches einen Farbbildner,
einen Entwickler, einen Phasentrennungsregler, der zur Erhöhung der Phasentrennungsgeschwindigkeit
dient, und, wenn gewünscht,
ein Matrixagens enthält,
wobei der Phasentrennungsregler von einer Verbindung gebildet wird,
die durch die folgende allgemeine Formel (III) dargestellt wird:
in
der Ar eine nicht-kondensierte polycyclische Struktur, die aus einer
Vielzahl von Ringstrukturen besteht, die über eine Einzelbindung, eine
Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung aneinander gebunden sind, oder eine
kondensierte polycyclische Struktur ist; X eine Ether-Bindung, eine
Thioether-Bindung, eine Ester-Bindung oder eine Amid-Bindung ist;
Z eine neutrale polare Gruppe ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe,
eine substituierte oder unsubstituierte Alkenyl-Gruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Alkinyl-Gruppe oder eine substituierte oder
unsubstituierte Aryl-Gruppe ist; m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist;
und n 0 oder 1 ist.
Das obige Matrixagens bewirkt eine
reversible Änderung
im Zustand des Aufzeichnungsmediums und ist ausgewählt aus
der Gruppe von Steroid-Derivaten, welche eine cholesterische Phase
bilden, aus Verbindungen, die eine Vielzahl von Alkylgruppen an
einen starren aromatischen Ring gebunden haben und die eine diskotische
Phase bilden, sowie aus Verbindungen, die eine smektische Phase
oder nematische Phase bilden und die sowohl eine starre mesogene
Gruppe als auch eine flexible Kohlenwasserstoffkette enthalten.
Im Prinzip basiert der Betrieb des
wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden
Erfindung auf der Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem
Entwickler, die in dem Aufzeichnungsmaterial enthalten sind. Es
sollte betont werden, daß die
besondere Wechselwirkung reguliert wird, indem der reversible Übergang
zwischen dem kristallinen und amorphen Zustand gesteuert wird, oder
indem die Veränderung
im Phasentrennungszustand des Aufzeichnungsmaterials gesteuert wird.
Es ist bevorzugt, daß einer
der Bestandteile: der Entwickler, das Matrixagens und der Phasentrennungsregler,
die in dem Aufzeichnungsmaterial enthalten sind, von einer Verbindung
gebildet wird, die fähig ist,
bei 25 °C
oder darüber eine
Flüssigkristallphase
zu bilden.
1 zeigt
die thermischen Charakteristika eines Aufzeichnungsmaterials, das
in einem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 zeigt,
wie der Zustand eines Aufzeichnungsmaterials in einem wiederbeschreibbaren
thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung verändert wird;
3 zeigt,
wie der Zustand eines anderen Aufzeichnungsmaterials in einem wiederbeschreibbaren thermischen
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung verändert wird;
4 zeigt,
wie der Zustand noch eines anderen Aufzeichnungsmaterials in einem
wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden
Erfindung verändert
wird;
5 ist
eine Ansicht eines vertikalen Querschnitts, die den Aufbau eines
wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden
Erfindung beispielhaft wiedergibt.
Ein wiederbeschreibbares thermisches
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Aufzeichnungsmaterial,
das einen Farbbildner und einen Entwickler enthält wie in den Patentansprüchen definiert.
Im allgemeinen ist der Farbbildner eine Vorstufenverbindung eines
Farbstoffs, der ein Farbbild bildet; ist ein Entwickler eine Verbindung,
die dazu dient, eine Farbe durch Austausch eines Elektrons oder
eine Protons mit dem Farbbildner zu entwickeln. D.h., das System
aus einem Farbbildner und einem Entwickler entwickelt im allgemeinen
eine Farbe, sobald die Wechselwirkung zwischen den beiden ansteigt,
und verliert die Farbe, sobald die Wechselwirkung abnimmt. Zur Durchführung des
Aufzeichnens – Löschens von
Information auf dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung wird die Wechselwirkung zwischen dem
Farbbildner und dem Entwickler auf der Basis der kristallographischen
oder thermodynamischen Veränderung
im Zustand des Aufzeichnungsmaterials, das mindestens einen Farbbildner
und einen Entwickler enthält,
gesteuert, d.h. auf der Basis eines reversiblen Übergangs zwischen dem kristallinen Zustand
und dem amorphen Zustand oder einer Veränderung im Zustand der Phasentrennung.
Im folgenden wird der Übergang
zwischen dem kristallinen und dem amorphen Zustand des Aufzeichnungsmaterials
unter Bezugnahme auf die thermischen Charakteristika, die in
1 dargestellt
sind, beschrieben. Die Zeichnung betrifft ein Aufzeichnungsmaterial,
das bei Raumtemperatur einen metastabilen amorphen Zustand bildet.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial in amorphem Zustand auf Temperaturen
erhitzt wird, die in den Bereich zwischen der Kristallisationstemperatur
Tc und dem Schmelzpunkt Tm fallen, und das Aufzeichnungsmaterial
anschließend
abgekühlt
wird, bildet das Material bei Temperaturen, die unter der Glasübergangstemperatur
Tg liegen, einen stabilen kristallinen Zustand. Wenn das Aufzeichnungsmaterial
in dem kristallinen Zustand erneut auf Temperaturen über dem
Schmelzpunkt Tm erhitzt wird, das geschmolzene Material anschließend einem
schnellen Abkühlen
oder einem natürlichen
Abkühlen
auf eine Temperatur, die unter der Glasübergangstemperatur Tg liegt,
unterworfen wird wird das Aufzeichnungsmaterial erneut den amorphen
Zustand annehmen.
Daraus folgt, daß in dem Aufzeichnungsmaterial,
das die in 1 dargestellten
thermischen Charakteristika aufweist, ein reversibler Übergang
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand wiederholt
werden kann, indem Wärmeenergien
verschiedener Größe, die
ein Erwärmen
des Aufzeichnungsmaterials auf Temperaturen, die in den Bereich
zwischen der Kristallisationstemperatur Tc und dem Schmelzpunkt
Tm fallen, und auf Temperaturen, die über dem Schmelzpunkt Tm liegen
erlauben, zugeführt
wird.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial einen
Farbbildner und einen Entwickler enthält, werden beispielsweise dieser
Farbbildner und dieser Entwickler im amorphen Zustand des Aufzeichnungsmaterials
gleichmäßig vermischt,
was dazu führt,
daß die
Wechselwirkung zwischen den beiden erhöht ist, was in einer Farbentwicklung
resultiert. Im kristallinen Zustand liegen der Farbbildner und der
Entwickler voneinander phasengetrennt vor, was dazu führt, daß die Wechselwirkung
zwischen den beiden abgeschwächt
wird, und eine Entfärbung
durchgeführt
wird.
Erfindungsgemäß ist es möglich, dem Aufzeichnungsmaterial,
das einen Farbbildner und einen Entwickler enthält, ein Matrixagens zuzusetzen.
Der Ausdruck "Matrixagens", der hier verwendet
wird, bezeichnet eine Verbindung, die eine reversible Veränderung
im Zustand des Aufzeichnungsmaterials bewirkt. Genauer ausgedrückt, ein
Aufzeichnungsmaterial, das einen Farbbildner, einen Entwickler und
ein Matrixagens enthält, wird
die oben erwähnte
reversible Veränderung
eher zustandebringen als ein Material, das nur einen Farbbildner
und einen Entwickler enthält.
Von dem Matrixagens wird verlangt, daß es vorzugsweise den Entwickler (oder
den Farbbildner) löst.
Die besonderen Eigenschaften des Matrixagenses erlauben eine leichte
Veränderung
der Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler, wobei
die Wechselwirkung die Farbentwicklung und die Entfärbung im
Aufzeichnungsmaterial verursacht.
Ein Aufzeichnungsmaterial, das einen
Farbbildner, einen Entwickler und ein Matrixagens enthält, ist
in vielen Fällen
im Modus des Aufzeichnens – Löschens grundverschieden
von einem Material, das kein Matrixagens enthält. Genauer ausgedrückt, der
Farbbildner und der Entwickler liegen im Matrixagens gleichmäßig vor,
wenn das Aufzeichnungsmaterial sich in einem amorphen Zustand befindet,
mit dem Ergebnis, daß die Wechselwirkung
zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler so abgeschwächt ist,
daß eine
Entfärbung
erfolgt. Andererseits werden der Farbbildner und der Entwickler
an den Korngrenzen des Matrixagenses abgeschieden, wenn das Aufzeichnungsmaterial
in einem kristallinen Zustand ist, so daß sich die Wechselwirkung zwischen
den beiden erhöht
und auf diese Weise eine Farbentwicklung erreicht wird. Andererseits
ist es in einigen Fällen
möglich,
daß entweder
der Farbbildner oder der Entwickler zusammen mit dem Matrixagens
einen Mischkristall bilden, wenn das Aufzeichnungsmaterial in einem
kristallinen Zustand ist. In diesem Fall wird die Mischkristallphase
vollständig
von der Phase des Farbbildners oder des Entwicklers, der nicht in
der gemischten Phase enthalten ist, abgetrennt. Das Ergebnis ist,
daß die
Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler so abgeschwächt ist,
daß das
Aufzeichnungsmaterial in einen entfärbten Zustand kommt.
Wie oben beschrieben wurde, kann
ein Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis des Übergangs
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand durchgeführt werden,
indem Wärmeenergien
in zwei verschiedenen Größenordnungen
einem Aufzeichnungsmaterial, das einen Farbbildner, einen Entwickler
und wenn gewünscht
ein Matrixagens enthält,
zugeführt
werden, so daß das Aufzeichnungsmaterial
auf Temperaturen, die im Bereich zwischen der Kristallisationstemperatur
Tc und dem Schmelzpunkt Tm liegen, sowie auf Temperaturen, die über dem
Schmelzpunkt Tm liegen, erwärmt
wird. In diesem Fall entspricht der kristalline Zustand einem stabilen
Gleichgewichtszustand, während
der amorphe Zustand einem metastabilen Ungleichgewichtszustand entspricht.
Um zu bestimmen, ob die in der Erfindung
verwendete Zusammensetzung kristallin oder amorph ist, ist es möglich, allgemeine
Verfahren wie z.B. Röntgendiffraktometrie,
Elektronendiffraktometrie und Messung der Lichttransmission anzuwenden.
Wenn beispielsweise die Röntgendiffraktometrie
oder die Elektronendiffraktometrie durchgeführt wird, können im Fall einer kristallinen
Zusammensetzung scharfe Peaks oder Flecken beobachtet werden, während solche
Peaks oder Flecken im Fall einer amorphen Zusammensetzung nicht
beobachtet werden können.
Andererseits kann bei Durchführung
der Messung der Lichttransmission eine Lichtstreuung der Zusammensetzung
beurteilt werden. Es sollte betont werden, daß bei polykristalliner Zusammensetzung
das Licht mit Abnahme der Wellenlänge des Lichts stärker gestreut
wird, was zu einer geringen Lichttransmission führt. Daraus folgt, daß die Abnahme
der Lichttransmission, die durch die Lichtstreuung verursacht wird,
von der Abnahme der Lichttransmission, die durch die Lichtabsorption
verursacht wird, unterschieden werden kann, indem die Abhängigkeit
der Lichttransmission von der Lichtwellenlänge betrachtet wird, was es
möglich
macht, den Korndurchmesser des Kristalls zu schätzen.
In dem wiederbeschreibbaren thermischen
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß die Wiederholung
des Phaseübergangs
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand im ganzen
oder in einigen Teilen des Aufzeichnungsmaterials zum Aufzeichnen – Löschen von
Information stattfindet. Es ist auch möglich, daß jede Komponente des Aufzeichnungsmaterials
individuell einen kristallinen Zustand bildet. Alternativ kann eine
Vielzahl von Komponenten zusammen einen kristallinen Zustand bilden.
Die Röntgendiffraktometrie
oder die Elektronendiffraktometrie können auch angewendet werden, um
zu bestimmen, ob die Wiederholung eines Übergangs zwischen dem kristallinen
Zustand und dem amorphen Zustand im gesamten Bereich oder in einem
Teilbereich des Aufzeichnungsmaterials stattfindet. Genauer ausgedrückt, da
der Peak oder Fleck, der bei der Röntgendiffraktometrie oder Elektronendiffraktometrie
beobachtet wird, ein Muster hat, das für die spezielle Komponente
des Aufzeichnungsmaterials spezifisch ist, ist es möglich, die
Komponente zu spezifizieren, welche den Übergang kristallin-in-amorph
innerhalb des Aufzeichnungsmaterials wiederholt, durch Analysieren
des Peak- oder Punktmusters zu spezifizieren.
2 erläutert schematisch
Veränderungen
im Zustand eines Aufzeichnungsmaterials für den Fall, daß ein Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis der Veränderung im Zustand der Phasentrennung
im Aufzeichnungsmaterial eines Zwei-Komponentensystems, das aus
einem Farbbildner A und einem Entwickler B besteht, durchgeführt wird.
In 2 kennzeichnet der
Doppelpunkt ":" den Zustand einer
Wechselwirkung zwischen den zwei Komponenten des Aufzeichnungsmaterials,
während
das Sternchen "*" einen fluidisierten
Zustand bezeichnet. Außerdem
werden die Vorgänge
bei der Veränderung
im Phasentrennungszustand durch gerade Linien gekennzeichnet. Die
starken Linien geben speziell an, daß das Zwei-Komponentensystem
in einer festen Phase vorliegt. Andererseits geben die gestrichelten
Linien und punktierten Linien an, daß das Zwei-Komponentensystem
in einer unterkühlten
flüssigen
Phase bzw. in einer normalen flüssigen Phase
vorliegt.
In dem in 2 dargestellten Zwei-Komponentensystem
bildet der Zustand, in dem die Phase des Farbbildners A und die
Phase des Entwicklers B voneinander getrennt sind, den Gleichgewichtszustand
bei Raumtemperatur. In diesem Zustand ist die Wechselwirkung zwischen
dem Farbbildner A und dem Entwickler B schwach. Wenn das Aufzeichnungsmaterial
unter diesen Bedingungen auf Temperaturen über dem Schmelzpunkt Tm erwärmt wird,
wird eine starke Wechselwirkung zwischen dem fluidisierten Farbbildner
A und dem Entwickler B erzeugt. Wenn das geschmolzene Aufzeichnungsmaterial,
vorzugsweise schnell, auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wird es zwangsweise
verfestigt, wobei die oben erwähnte
große
Wechselwirkung unverändert
bleibt. Das Ergebnis ist, daß das
Aufzeichnungsmaterial in den Zustand eines metastabilen Ungleichgewichts
gebracht wird. Ein derartiger Ungleichgewichtszustand wies bei Temperaturen
unter der Glasübergangstemperatur
Tg eine lange Lebensdauer auf. Daraus folgt, daß der Ungleichgewichtszustand über einen
ausreichend langen Zeitraum beibehalten werden kann, wenn die Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials nicht niedriger als Raumtemperatur
ist.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial im
Zustand des Ungleichgewichts auf Temperaturen, die über der Glasübergangstemperatur
Tg liegen, erwärmt
wird, wird die Diffusionsgeschwindigkeit sowohl des Farbbildners
A als auch des Entwicklers B rasch erhöht. Das Ergebnis ist, daß die Phasentrennung
zwischen dem Farbbildner A und den Entwickler B in Richtung des
Gleichgewichtszustandes, der am stabilsten ist, begünstigt wird.
Im allgemeinen reicht es, das Aufzeichnungsmaterial in diesem Schritt
auf Temperaturen zu erwärmen, die
in den Bereich zwischen der Kristallisationstemperatur Tc und dem
Schmelzpunkt Tm des Aufzeichnungsmaterials fallen, obgleich es wünschenswert
ist, die Erwärmungstemperatur
in geeigneter Weise unter Berücksichtigung
des Diffusionsgeschwindigkeit jeder der Komponente des Aufzeichnungsmaterials
und der verwendeten Wärmequelle
zu bestimmen. Wenn das Aufzeichnungsmaterial, in dem die Phase des
Farbbildners A und die Phase des Entwicklers B in ausreichendem
Maße voneinander
getrennt sind, wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wird das Aufzeichnungsmaterial
wieder zurück
in den Gleichgewichtszustand gebracht, in dem die Wechselwirkung
zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler B schwach ist.
3 erläutert schematisch
Veränderungen
im Zustand eines Aufzeichnungsmaterials, wobei der Fall vorliegt,
daß ein
Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis der Veränderung im Zustand der Phasentrennung
in dem Aufzeichnungsmaterial eines Drei-Komponentensystems, das
aus einem Farbbildner, einem Entwickler und einem Matrixagens C
besteht, durchgeführt
wird. Die Zeichnung ist unter der Annahme hergestellt, daß die Löslichkeit
des Entwicklers B in dem Maxtrixagens C im geschmolzenen Zustand
des Aufzeichnungsmaterials merklich höher ist als jene des Farbbildners
A im Matrixagens C.
In dem Aufzeichnungsmaterial des
in 3 dargestellten Drei-Komponentensystems
bildet der Zustand, in dem die aus dem Farbbildner A und dem Entwickler
B bestehende Phase von der Phase des Matrixagenses C getrennt ist,
bei Raumtemperatur den Gleichgewichtszustand. In diesem Zustand
findet eine starke Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner A und
dem Entwickler B statt, so daß eine
Farbentwicklung erreicht wird. Wenn das Aufzeichnungsmaterial im
Gleichgewichtszustand auf Temperaturen erwärmt wird, die über dem
Schmelzpunkt Tm liegen, wird der Entwickler B in dem Matrixagens
C aufgelöst.
Allerdings wird der Farbbildner A nur wenig im Matrixagens C gelöst. Wenn
das geschmolzene Aufzeichnungsmaterial, vorzugsweise schnell, auf
Raumtemperatur abgekühlt
wird, um das Aufzeichnungsmaterial fest werden zu lassen, wird der
Entwickler B in einer großen
Menge, die die Gleichgewichtslöslichkeit übersteigt,
in dem Matrixagens C aufgenommen. Das Ergebnis ist, daß das Aufzeichnungsmaterial
einen metastabilen Ungleichgewichtszustand annimmt, in dem die Wechselwirkung
zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler B fehlt, so daß ein Entfärben erreicht
wird. Der Ungleichgewichtszustand zeigt unter Temperaturen, die
unter der Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials liegen, eine lange Lebensdauer. Daraus
folgt, daß der
Ungleichgewichtszustand über
einen ausreichend langen Zeitraum beibehalten werden kann, wenn
die Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials nicht unter Raumtemperatur liegt.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial im
Ungleichgewichtszustand auf Temperaturen, die über der Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials liegen, erwärmt wird, wird die Diffusionsgeschwindigkeit des
Entwicklers B, der in das Matrixagens C aufgenommen wurde, stark
erhöht.
Das Ergebnis ist, daß die Phasentrennung
zwischen der Phase des Entwicklers B und der Phase des Matrixagenses
C zu dem stabilsten Gleichgewichtszustand des Aufzeichnungsmaterials
hin verschoben wird. Im allgemeinen genügt es, die Erwärmungstemperatur
in diesem Schritt so festzulegen, daß sie in einen Bereich zwischen
der Kristallisationstemperatur Tc und dem Schmelzpunkt Tm des Aufzeichnungsmaterials
fällt,
obgleich es wünschenswert
ist, die Erwärmungstemperatur
in geeigneter Weise im Hinblick auf die Löslichkeit des Entwicklers B
in dem Matrixagens C und auf die eingesetzte Wärmequelle zu bestimmen. Wenn
nach einer ausreichenden Phasentrennung zwischen dem Entwickler
B und dem Matrixagens C wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird,
neigt das Aufzeichnungsmaterial dazu, in den Gleichgewichtszustand
zurückzukehren.
Das Ergebnis ist, daß eine starke
Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler B erzeugt
wird, so daß eine
Farbentwicklung erhalten wird. In der vorliegenden Erfindung ist
es möglich,
daß, wenn
das Aufzeichnungsmaterial auf Temperaturen über dem Schmelzpunkt Tm erhitzt
wird, so daß das
Aufzeichnungsmaterial schmilzt, die Löslichkeit des Farbbildners
in dem Matrixagens größer als
die Löslichkeit
des Entwicklers in dem Matrixagens ist. Es ist auch möglich, daß der Farbbildner
nach Abkühlen
des Aufzeichnungsmaterials auf Raumtemperatur in einer großen Menge,
die die Gleichgewichtslöslichkeit übersteigt,
in das Matrixagens aufgenommen wird.
Wenn das Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis der Veränderung im Phasentrennungszustand
des Rufzeichnungsmaterials durchgeführt wird, ist es effektiv,
zur Erhöhung
der Phasentrennungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmaterials in
dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden
Erfindung einen Phasentrennungsregler zuzusetzen, der der Erhöhung der Phasentrennungsgeschwindigkeit
dient. Es ist wünschenswert,
als Phasentrennungsregler eine Verbindung zu verwenden, die einen
Schmelzpunkt hat, der unter dem eines Zwei-Komponentensystems, das aus einem Farbbildner
und einem Entwickler besteht, oder eines Drei-Komponentensystems,
das aus einem Farbbildner, einem Entwickler und einem Matrixagens
besteht, liegt. Die als Phasentrennungsregler verwendete Verbindung
sollte wünschenswerterweise
fähig sein,
mindestens eine der Komponenten, den Farbbildner und/oder den Entwickler,
unter Temperaturen, die unter dem Schmelzpunkt der Verbindung liegen,
zu lösen.
Im folgenden wird ein Aufzeichnungsmaterial eines Vier-Komponentensystems
beschrieben, das durch Zusetzen eine Phasentrennungsreglers zu dem
in 3 dargestellten Material
des Drei- Komponentensystems
hergestellt wird. In diesem Fall kann die Geschwindigkeit der Phasentrennung
zwischen dem Entwickler und dem Matrixagens erhöht werden, wie dies nachfolgend
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
wird.
4 erläutert schematisch
Veränderungen
im Zustand eines Aufzeichnungsmaterials, das einen Farbbildner A,
einen Entwickler B, ein Matrixagens C und einen Phasentrennungsregler
D enthält,
für den
Fall, daß Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis der Veränderung im Zustand der Phasentrennung in
dem besonderen Aufzeichnungsmaterial durchgeführt wird.
In dem Aufzeichnungsmaterial des
Vier-Komponentensystems, das in 4 dargestellt
ist, bildet der Zustand, in dem die Phase, die aus dem Farbbildner
A und dem Entwickler B besteht, von der Phase des Matrixagenzes
C und von der Phase des Phasentrennungsreglers D getrennt ist, den
Gleichgewichtszustand bei Raumtemperatur. In diesem Zustand findet
eine starke Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler
B statt, so daß eine
Farbentwicklung erreicht wird. Wenn das Aufzeichnungsmaterial im
Gleichgewichtszustand auf Temperaturen erwärmt wird, die über dem
Schmelzpunkt Tm liegen, wird der Entwickler B in dem Matrixagens
C gelöst.
Der Farbbildner A wird allerdings nur wenig in dem Matrixagens C
aufgelöst. Wenn
dann das geschmolzene Aufzeichnungsmaterial auf Raumtemperatur abgekühlt wird,
um so das Aufzeichnungsmaterial gezwungenermaßen festwerden zu lassen, wird
der Entwickler B in einer großen
Menge, die die Gleichgewichtslöslichkeit übersteigt,
in das Matrixagens aufgenommen. Das Ergebnis ist, daß das Aufzeichnungsmaterial
einen metastabilen Ungleichgewichtszustand annimmt, in dem die Wechselwirkung
zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler B praktisch fehlt,
so daß ein
Entfärben
erreicht wird. Insbesondere das Vorliegen des Phasentrennungsreglers
D erlaubt es dem Aufzeichnungsmaterial, daß es zu einer Unterkühlung fähig ist,
mit dem Ergebnis, daß das
kompatible System, das aus dem Matrixagens C und dem Phasentrennungsregler
D besteht, selbst unter Temperaturen unter dem Schmelzpunkt Tm Fluidität beibehält. Daraus
folgt, daß das
Aufzeichnungsmaterial fähig
ist, sogar dann, wenn das Aufzeichnungsmaterial langsam abgekühlt wird,
einen metastabilen Ungleichgewichtszustand anzunehmen. Der Ungleichgewichtszustand zeigt
unter Temperaturen, die unter der Glasübergangstemperatur Tg des Aufzeichnungsmaterials
liegen, eine lange Lebensdauer. Daraus folgt, daß der Ungleichgewichtszustand über einen
ausreichend langen Zeitraum beibehalten werden kann, wenn die Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials nicht niedriger als Raumtemperatur
ist.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial im
Ungleichgewichtszustand auf Temperaturen erwärmt wird, die die Glasübergangstemperatur
Tg übersteigen,
wird die Diffusionsgeschwindigkeit des Entwicklers B rasch erhöht. Das
Ergebnis ist, daß sich
die Phasentrennung zwischen dem Entwickler B und dem Matrixagens
C zu dem stabilsten Gleichgewichtszustand hin bewegt. Wenn außerdem das
Aufzeichnungsmaterial auf Temperaturen erwärmt wird, die über dem
Schmelzpunkt TmD des Phasentrennungsreglers D liegen, löst der verflüssigte Phasentrennungsregler
D den Entwickler B und einen Teil des Matrixagenzes C auf. Das Ergebnis
ist, daß die
Diffusionsgeschwindigkeit des Entwicklers B drastisch erhöht wird,
so daß die
Phasentrennung zwischen Entwickler B und dem Matrixagens C deutlich
gefördert
wird. Wenn nach der ausreichenden Phasentrennung zwischen dem Entwickler
B und dem Matrixagens wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird,
wird das Aufzeichnungsmaterial in den Gleichgewichtszustand zurückgebracht.
Das Ergebnis ist, daß wieder
eine starke Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner A und dem Entwickler
B erfolgt, so daß eine
Farbentwicklung erzielt wird.
Wie oben beschrieben wurde, erlaubt
das Vorliegen des Phasentrennungsreglers beispielsweise eine deutliche
Erhöhung
der Geschwindigkeit der Phasentrennung zwischen dem Entwickler B
und dem Matrixagens C. Tatsache ist, daß die Geschwindigkeit der Phasentrennung
bei Temperaturen in der Nähe
der Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmediums 102- bis 104-mal so hoch gemacht werden kann wie die des
Drei-Komponentensystems, das den Phasentrennungsregler nicht enthält. Die
Phasentrennungsgeschwindigkeit kann außerdem bei Temperaturen in
der Nähe
des Schmelzpunkts TmD des Phasentrennungsreglers D auf das 103- bis 104-fache
derjenigen des besonderen Drei-Komponentensystems erhöht werden.
Wenn der Phasentrennungsregler einem
Aufzeichnungsmaterial aus einem Zwei-Komponentensystem, das aus
einem Farbbildner und einem Entwickler besteht, wie dies in 2 dargestellt ist, zugesetzt
wird, erlaubt der Phasentrennungsregler auch eine Erhöhung der
Geschwindigkeit der Phasentrennung zwischen dem Farbbildner und
dem Entwickler.
Wie oben beschrieben wurde, werden
Wärmeenergien,
die zwei verschiedene Größen haben,
in geeigneter Weise dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung zugeführt,
so daß die
Veränderung
im Zustand der Phasentrennung zwischen den zwei verschiedenen Phasen des
Aufzeichnungsmaterials reversibel wiederholt wird. Das Ergebnis
ist, daß der
Grad einer Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler
so verändert
wird, daß eine
Information aufgezeichnet oder gelöscht wird. Die Veränderung
im Zustand der Phasentrennung, die oben beschrieben wurde, kann
als ein Phänomen
erläutert
werden, das auf dem Fachgebiet allgemein als spinodaler Abbau oder
Mikrophasentrennung bekannt ist.
In der vorliegenden Erfindung findet
eine Veränderung
im Zustand des Aufzeichnungsmaterials in Form irgendeines Übergangs
zwischen den kristallinen und amorphen Zuständen und eine Veränderung
im Phasentrennungszustand statt, wenn der Zusammensetzung Wärmeenergie
zugeführt
wird. Welcher Typ der Veränderung
im Zustand des Aufzeichnungsmaterials abläuft, hängt nicht nur von der Art und
Kombination der Komponenten, Farbbildner, Entwickler und Matrixagens,
die im Aufzeichnungsmaterial enthalten sind, ab, sondern auch vom
Mischungsverhältnis
dieser Komponenten. Übrigens
kann der Typ der Veränderung
im Zustand des Aufzeichnungsmaterials auf der Basis der Veränderung
des gefärbten
Zustands des Aufzeichnungsmaterials mit der Zeit, die abläuft, wenn
das Aufzeichnungsmaterial in einem metastabilen Ungleichgewichtszustand
auf Temperaturen über
der des Glasübergangspunktes
Tg erwärmt
wird, um zu bewirken, daß sich
das Aufzeichnungsmaterial in Richtung Gleichgewichtszustand verändert, bestimmt
werden. Genauer ausgedrückt,
zunächst
wird eine Veränderung
der Reflexionsdichte oder der Lichttransmission mit der Zeit gemessen,
anschließend
wird daraus eine Veränderung
des gefärbten
Zustandes des Aufzeichnungsmaterials erhalten. Wenn die Farbänderung
der Arrhenius-Gleichung folgt, wird angenommen, daß vorzugsweise
ein reversibler Übergang
des Wärmeaktivierungstyps
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand abgelaufen
ist. Wenn die Farbänderung
der Vogel-Fulcher-Gleichung folgt, wird allerdings davon ausgegangen,
daß vorzugsweise
eine Veränderung
im Zustand der Phasentrennung vonstatten gegangen ist. In diesem Zusammenhang
sollte betont werden, daß der
reversible Übergang
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand sowie
die Veränderung
im Zustand der Phasentrennung in manchen Fällen in dem Aufzeichnungsmaterial,
das in dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gleichzeitig ablaufen,
obgleich in anderen Fällen
der reversible Übergang
und die Veränderung
im Zustand der Phasentrennung unabhängig voneinander ablaufen.
In der vorliegenden Erfindung kann
ein Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis des reversiblen Übergangs zwischen dem kristallinen
Zustand und dem amorphen Zustand oder der Veränderung im Zustand der Phasentrennung
durchgeführt
werden, indem zwei Erwärmungsabläufe, die
sich in der Abkühlgeschwindigkeit
nach dem Erwärmen
auf Temperaturen über
dem Schmelzpunkt Tm unterscheiden, durchgeführt werden, anstatt Wärmeenergien
in zwei verschiedenen Größenordnungen
dem Aufzeichnungsmaterial zuzuführen.
Genauer ausgedrückt,
wenn das Aufzeichnungsmaterial, das auf Temperaturen über dem Schmelzpunkt
Tm erwärmt
wird, rasch auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wird das Aufzeichnungsmaterial einen
metastabilen Ungleichgewichtszustand einnehmen gelassen. Wenn schrittweise
abgekühlt
wird, wird dagegen das Aufzeichnungsmaterial einen Gleichgewichtszustand
einnehmen gelassen. Daraus folgt, daß der Übergang zwischen dem kristallinen
Zustand und dem amorphen Zustand oder die Veränderung im Zustand der Phasentrennung
reversibel wiederholt werden kann, indem im Kühlungsschritt in geeigneter
Weise zwischen raschem Abkühlen
oder schrittweisem Abkühlen
gewählt
wird, um so die Intensität
der Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler zu
steuern. Im Verfahren einer Änderung
des Zustandes des Aufzeichnungsmaterials aus dem metastabilen Ungleichgewichtszustand
in den Gleichgewichtszustand kann außerdem anstelle einer Zufuhr
von Wärmeenergien
Spannung an das Aufzeichnungsmaterial angelegt werden.
Zur Wiederholung wird festgestellt:
das in dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium
der vorliegenden Erfindung verwendete Aufzeichnungsmaterial umfaßt einen
Farbbildner, einen Entwickler, wenn gewünscht ein Matrixagens, und
wenn gewünscht
einen Phasentrennungsregler. Wie bereits beschrieben, sollte vorzugsweise
eine der Komponenten, der Entwickler, das Matrixagens oder der Phasentrennungsregler,
fähig sein,
bei 25 °C
oder darüber
eine Flüssigkristallphase
zu bilden.
Der in der vorliegenden Erfindung
verwendete Farbbildner umfaßt
Elektronen-abgebende organische Substanzen wie z.B. Leukoauramine,
Diarylphthalide, Polyarylcarbinole, Acylauramine, Arylauramine,
Rhodamin-B-Lactame, Indoline, Spiropyrane, Fluorane, Cyanin-Farbstoffe
und Kristallviolett; sowie Elektronen-aufnehmende organische Substanzen
wie z.B. Phenolphthaleine.
Genauer ausgedrückt, die Elektronen-abgebenden
organischen Substanzen umfassen z.B. Kristallviolett-Lacton (CVL),
Malachitgrün-Lacton,
Kristallviolett-Carbinol, Malachitgrün-Carbinol, N-(2,3-Dichlorphenyl)leucoauramin,
B-Benzoylauramin,
Rhodamin-B-Lactam, N-Acetylauramin, N-Phenylauramin, 2-(Phenylimino-ethandiyliden)-3,3-dimethylindolin,
N-3,3-Trimethylindolinobenzospiropyran, 8'-Methoxy-N-3,3-trimethylindolinobenzospiropyran,
3-Diethylamino-6-methyl-7-chlorfluoran,
3-Diethylamino-7-methoxyfluoran,
3-Diethylamino-6-benzyloxyfluoran, 1,2-Benzo-6-diethylaminofluoran, 3,6-Di-p-toluidino-4,5-dimethylfluoran,
Phenylhydrazid-⌷-lactam und 3-Amino-5-methyl-fluoran. 2-Anilino-6-(N-cyclohexyl-N-methylamino)-3-methylfluoran, 2-Anilino-3-methyl-6-(N-methyl-Npropylamino)fluoran,
3-[4-(4-Phenylaminophenyl)aminophenyl]amino-6-methyl-7-chlorfluoran, 2-Anilino-6-(N-methyl-N-isobutylamino)-3-methylfluoran,
2-Anilino-6-(dibutylamino)-3-methylfluoran,
3-Chlor-6-(cyclohexylamino)fluoran,
2-Chlor-6-(diethylamino)fluoran, 7-(N,N-Dibenzylamino)-3-(N,N-diethylamino)fluoran,
3,6-Bis(diethylamino)fluoran-?-(4'-nitroanilino)lactam
und Diethylaminobenzo[a]-fluoran.
Andererseits umfassen die Elektronen-aufnehmenden
organischen Substanzen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, z.B. Phenolphthalein, Tetrabromphenolphthalein, Phenolphthaleinethylester und
Tetrabromphenolphthaleinethylester.
Die oben beispielhaft genannten Farbbildner-Verbindungen
können
einzeln oder in Form eines Gemisches aus einer Vielzahl verschiedener
Verbindungen eingesetzt werden. In der vorliegenden Erfindung kann ein
mehrfarbiges Bild erhalten werden, da die Farbzustände bei
verschiedenen Farben durch geeignete Auswahl der Farbbildner erreicht
werden können.
Von den oben genannten Verbindungen verlieren Cyan-Farbstoffe und
Kristallviolett manchmal die Farbe, wenn die Wechselwirkung mit
dem Entwickler verstärkt
wird; sie entwickeln eine Farbe, wenn die Wechselwirkung abnimmt.
Unter den erfindungsgemäßen Entwicklern
werden Phenole besonders bevorzugt, da ein Aufzeichnungsmedium,
das einen Entwickler enthält,
der unter diesen ausgewählt
ist, eine hohe Reflexionsdichte und eine Stabilität in farbentwickeltem
Zustand aufweist, und auch einen Wechsel zwischen dem farbentwickelten Zustand
und dem entfärbten
Zustand in einfacher Weise wiederholen kann. Beispiele für Entwickler,
die in Kombination mit Farbbildnern wie z.B. Cyan-Farbstoffen und
Kristallviolett verwendet werden, die dazu dienen, einen entfärbten Zustand
zu gestatten, wenn die Wechselwirkung zwischen ihnen verringert
ist, und die einen farbentwickelten Zustand zulassen, wenn die Wechselwirkung
erhöht
ist, sind Sulfonsäuren
und Phosphorsäuren.
Diese Verbindungen können
einzeln oder in Form eines Gemisches, das aus einer Vielzahl verschiedener Verbindungen
besteht, eingesetzt werden.
Das in der vorliegenden Erfindung
eingesetzte Matrixagens sollte wünschenswerterweise
fähig sein, einen
farblosen, guten amorphen Zustand zu bilden. Wenn das Matrixagens
fähig ist,
einen farblosen und transparenten amorphen Zustand zu bilden, kann
das Kontrastverhältnis
zwischen dem gedruckten Bereich und dem Hintergrund erhöht werden.
Das Matrixagens, das dieser Forderung genügt, kann durch eine Verbindung
bereitgestellt werden, die ein großes Molekulargewicht hat, eine
geringe Enthalpieänderung
beim Schmelzen ΔH
des Kristalls pro Gewicht hat und die somit eine geringe maximale
Kristallwachstumsgeschwindigkeit aufweist (maximum crystal growth
velocity = MCV). Wenn der Kristall des Matrixagenzes eine geringe Enthalpieänderung
beim Schmelzen ΔH
hat, ist die Wärmeenergie,
die zum Schmelzen des Kristalls erforderlich ist, vermindert, was
zu einer Energieersparnis führt.
Unter diesen Umständen
ist es wünschenswert,
als Matrixagens eine Verbindung zu verwenden, die ein voluminöses Molekülgerüst hat,
das einer sphärischen Form
nahekommt, beispielsweise das Steroidgerüst.
Im Gegensatz dazu ist eine Verbindung
mit niedrigem Molekulargewicht, die ein Molekulargewicht von unter
100 hat, zur Verwendung als Matrixagens in der vorliegenden Erfindung
ungeeignet, da eine derartige Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht
eine große
Entalpieänderung
beim Schmelzen ΔH
zeigt und ungern einen amorphen Zustand bildet. In ähnlicher
Weise sind lineare langkettige Alkyl-Derivate und ebene aromatische
Verbindungen zur Verwendung als Matrixagens ungeeignet, selbst wenn
diese Verbindungen ein Molekulargewicht von 100 oder mehr haben.
Andererseits hat eine Verbindung, die eine Vielzahl von Stellen
hat, an denen intermolekulare Wasserstoff-Bindungen ausgebildet
werden können,
ein im wesentlichen großes Molekulargewicht,
selbst wenn die Verbindung selbst ein niedriges Molekulargewicht
hat, oder die Enthalpieänderung
beim Schmelzen ΔH
des Kristalls der Verbindung ist zu einem gewissen Grad groß. Daraus
folgt, daß die
besondere Verbindung fähig
ist, leicht eine amorphe Phase zu bilden; damit kann sie in der
vorliegenden Erfindung als Matrixagens verwendet werden. Die Substituenten,
die zu einer intermolekularen Wasserstoff-Bindungsbildung fähig sind, umfassen z.B. die
Hydroxyl-Gruppe,
primäre
und sekundäre
Amino-Gruppen, primäre
und sekundäre
Amid-Bindungen, die Urethan-Bindung, die Harnstoff-Bindung, die Hydrazon-Bindung,
die Hydrazin-Gruppe und die Carboxyl-Gruppe. Mit anderen Worten,
es ist wünschenswert,
als Matrixagens eine Verbindung einzusetzen, die eine Vielzahl von
Substituenten, die oben beispielhaft genannt sind, aufweist. Andererseits
ist eine Verbindung, die eine intramolekulare Wasserstoffbindung
bildet, als Matrixagens zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
ungeeignet, selbst wenn die Verbindung eine Vielzahl von Stellen
aufweist, an denen Wasserstoff-Bindungen ausgebildet werden können.
Wenn in dem wiederbeschreibbaren
thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ein Aufzeichnen – Löschen auf
der Basis eines reversiblen Übergangs
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand im Aufzeichnungsmedium
durchgeführt
wird, ist es wünschenswert,
daß das
Matrixagens selbst fähig
ist, einen reversiblen Übergang
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand zu wiederholen.
Es ist allerdings nicht unbedingt notwendig, daß das Matrixagens allein zu
einer Wiederholung eines reversiblen Übergangs zwischen dem kristallinen
Zustand und dem amorphen Zustand fähig ist, sofern das Matrixagens
mit dem Farbbildner oder dem Entwickler kombiniert ist, so daß der besondere Übergang
reversibel wiederholt wird. Mit anderen Worten, die maximale Kristallwachstumsgeschwindigkeit (MCV)
und die maximale Kristallwachstumstemperatur Tc, max des Aufzeichnungsmaterials
können
in der vorliegenden Erfindung gesteuert werden, indem der Farbbildner
oder der Entwickler, die in Kombination mit dem Matrixagens eingesetzt
werden, in geeigneter Weise ausgewählt wird. Ferner ist es für eine Vielzahl
verschiedener Verbindungen möglich,
die Funktion des Matrixagenzes zu übernehmen, wenn sie miteinander
vermischt werden.
Wie bereits beschrieben wurde, sollte
das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Matrixagens wünschenswerterweise
fähig sein,
vorzugsweise eine der Komponenten, den Farbbildner oder den Entwickler,
beispielsweise den Entwickler, im Schritt des Schmelzens des Aufzeichnungsmaterials
aufzulösen.
Wenn das Matrixagens vorzugsweise den Entwickler löst, kann
die Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und dem Entwickler hervorragend
abgeschwächt
werden, sobald das Aufzeichnungsmaterial durch Abkühlen amorph gemacht
wird, so daß die
Farbdichte im entfärbten
Zustand reduziert wird, was zu einem verbesserten Kontrastverhältnis zwischen
dem bedruckten Bereich und dem Hintergrund führt. Wenn der amorphe Zustand
farblos und hoch transparent ist, kann ebenfalls das Gedruckte auf
dem Untergrund erkannt werden. Zur Verbesserung der Löslichkeit
des Entwicklers im Matrixagens ist es wünschenswert, ein Matrixagens
einzusetzen, das mit dem Entwickler hoch kompatibel ist.
Erfindungsgemäß ist es wünschenswert, als Phasentrennungsregler
ein niedermolekulares organisches Material, das in hohem Maße kristallisierbar
ist, zu verwenden.
Um die Aufzeichnung – Löschen – Geschwindigkeit
zu erhöhen,
sollte der Phasentrennungsregler wünschenswerterweise zu einer
Unterkühlung
fähig sein.
Mit anderen Worten, die Differenz zwischen dem Schmelzpunkt und
dem Erstarrungspunkt des Phasentrennungsreglers sollte wünschenswerterweise
mindestens 10°C
betragen. Zur Verbesserung der thermischen Aufzeichnungsstabilität bei dem
thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung sollte
der Phasentrennungsregler einen Schmelzpunkt von nicht unter 60°C haben.
In der vorliegenden Erfindung werden
Verbindungen des LC-Typs,
d.h. Verbindungen, die fähig
sind einen Flüssigkristall
zu bilden oder Verbindungen, die eine flüssigkristallartige Molekularstruktur
aufweisen, als Entwickler, Matrixagens und Phasentrennungsregler
verwendet.
Wenn das in der vorliegenden Erfindung
eingesetzte Aufzeichnungsmaterial eine Verbindung des LC-Typs enthält, kann
der Wechsel vom metastabilen Ungleichgewichtszustand in den Gleichgewichtszustand in
kurzer Zeit zustande gebracht werden. Voraussetzung ist, daß ein Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis eines Übergangs
des Aufzeichnungsmaterials vom kristallinen Zustand in den amorphen
Zustand durchgeführt
wird. Wenn das Aufzeichnungsmaterial, das eine Verbindung des LC-Typs
enthält,
im amorphen Zustand, der den metastabilen Ungleichgewichtszustand
darstellt, auf Temperaturen erwärmt
wird, die die Kristallisationstemperatur Tc übersteigen, bildet das Aufzeichnungsmaterial
leicht einen Zustand mit hohem Ordnungsgrad wie z.B. eine Flüssigkristallphase.
Daraus folgt, daß es
möglich
ist, die potentielle Energie beim Kristallisieren des Aufzeichnungsmaterials
im obigen Zustand zu verringern, was es möglich macht, die Kristallisation
in kurzer Zeit zu erreichen. Ein ähnlicher Effekt kann auch erzielt
werden, wenn das Aufzeichnen – Löschen von
Information auf der Basis der Veränderung im Phasentrennungszustand
des Aufzeichnungsmaterials durchgeführt wird. Speziell wenn das
Aufzeichnungsmaterial auf Temperaturen erwärmt wird, die über der
Kristallisationstemperatur Tc liegen, bildet die Verbindung des
LC-Typs einen Zustand mit hohem Ordnungsgrad. Zur gleichen Zeit
wird die Diffusionsgeschwindigkeit des Farbbildner oder des Entwicklers
erhöht. Das
Ergebnis ist, daß die
Phasentrennungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmaterials erhöht wird.
Daraus folgt, daß die
potentielle Energie zwischen den beiden Phasentrennungszuständen verringert
wird, so daß der Wechsel
zwischen diesen beiden Zuständen
in kurzer Zeit erreicht wird. Da die Verbindung des LC-Typs außerdem eine
hohe intermolekulare Anziehungskraft und eine hohe thermische Stabilität aufweist,
zeigt das Aufzeichnungsmaterial, das eine Verbindung des LC-Typs
enthält,
selbst in amorphen Zustand hohe thermische Stabilität.
Zur Erhöhung der Geschwindigkeit beim
Aufzeichnen – Löschen sollte
die Verbindung des LC-Typs, die als Entwickler, Matrixagens oder
Phasentrennungsregler verwendet wird, vorzugsweise fähig sein,
in Form einer unterkühlten
Flüssigkeit
bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt eine Flüssigkristallphase zu bilden, da
der Übergang
zwischen der Flüssigkristallphase
und dem kristallinen Zustand in sehr kurzer Zeit durchgeführt wird.
Im Hinblick auf die thermische Stabilität des Aufzeichnungsmaterials
im Ungleichgewichtszustand sollte die Verbindung des LC-Typs fähig sein,
bei Temperaturen nicht unter 25°C, vorzugsweise nicht unter 60°C
eine Flüssigkristallphase
zu bilden, obgleich die Kristallisationstemperatur der Verbindung
des LC-Typs nicht besonders limitiert ist, wenn das Aufzeichnungsmedium
für einen
speziellen Zweck bei Raumtemperatur oder darunter eingesetzt wird.
Es ist nicht unbedingt notwendig,
daß die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Verbindung des LC-Typs
eine Flüssigkristallphase
bildet. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit beim Aufzeichnen – Löschen kann
erhöht
werden, soweit die Verbindung des LC-Typs die Bildung eines Zustandes
mit hohem Ordnungsgrad bis zu einem gewissen Ausmaß erlaubt.
Es sollte allerdings betont werden, daß wenn die Verbindung des LC-Typs
bei Temperaturen von über
200°C eine Flüssigkristallphase
bildet, eine große
Energiemenge zum Erwärmen
des Aufzeichnungsmaterials erforderlich ist, damit die Verbindung
des LC-Typs bei der Durchführung
des Aufzeichnens – Löschens von
Information ausreichend fluidisiert ist, wodurch keine ausreichende
Energieersparnis erzielt wird. Im übrigen kann die Geschwindigkeit
beim Aufzeichnen – Löschen weiter verbessert
werden, wenn ein elektrisches Feld oder ein magnetisches Feld an
das Aufzeichnungsmedium angelegt wird, während dem Aufzeichnungsmaterial
Wärmeenergie
zugeführt
wird, wenn das Aufzeichnungsmaterial zur Bildung einer Flüssigkristallschicht
erwärmt
wird.
Im folgenden werden Verbindungen
des LC-Typs beschrieben, d.h. Verbindungen, die zur Bildung von Flüssigkristallphasen
fähig sind
und zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung als Entwickler,
Matrixagens oder Phasentrennungsregler geeignet sind.
Speziell die Verbindung des LC-Typs,
die in der vorliegenden Erfindung als Entwickler eingesetzt wird, sollte
eine polycyclische Struktur aufweisen, die aus der aus einer nicht-kondensierten
polycyclischen Struktur, die von einer Vielzahl von Ringstrukturen,
die über
eine Einfachbindung, eine Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung
aneinander gebunden sind, besteht, und einer kondensierten polycyclischen
Struktur bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei Substituenten-Gruppen
an den Enden der polycyclischen Struktur an die Ringstruktur gebunden
sind, von denen mindestens eine Substituenten-Gruppe eine organische
Gruppe ist, die eine Kohlenwasserstoff-Kette hat. Bei Verwendung
in Kombination mit einem Elektronen-abgebenden Farbbildner sollte
der Entwickler, der aus einer Verbindung des LC-Typs gebildet wird,
eine saure Substituenten-Gruppe haben. Bei Verwendung mit einem
Elektronen-aufnehmenden Farbbildner sollte dagegen der Entwickler,
der aus einer Verbindung des LC-Typs gebildet wird, eine basische
Substituenten-Gruppe haben.
Die nicht-kondensierte polycyclische
Struktur, die aus einer Vielzahl von Ringstrukturen besteht, die über eine
Einfachbindung, über
eine Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung aneinander gebunden
sind, oder die kondensierte polycyclische Struktur sind auf dem
entsprechenden Fachgebiet als mesogene Gruppe eine Flüssigkristallmoleküls bekannt.
Anders ausgedrückt,
eine Verbindung des LC-Typs, die an eine Verwendung als Entwickler
angepaßt
ist, kann durch geeignetes Auswählen
der Substituenten-Gruppen, die an den Enden der mesogenen Gruppe
gebunden sind, erhalten werden. Es ist möglich, daß eine Halogenatom oder eine
Alkyl-Gruppe ein Wasserstoffatom in der Vinylen-Bindung ersetzt.
Es ist insbesondere wünschenswert, eine
Verbindung des LC-Typs zu verwenden, die eine polycyclische Struktur
aufweist, welche aus einer Vielzahl von Ringstrukturen besteht,
welche über
eine Ethinylen-Bindung
aneinander gebunden sind, da diese besondere Verbindung des LC-Typs
hohe thermische Stabilität
aufweist und eine unterkühlte
flüssige
Phase niedriger Viskosität
bildet. Andererseits ist es nicht günstig, wenn eine Vielzahl von
Ringstrukturen über
andere Bindungsgruppen als eine Einfachbindung, eine Vinylen-Bindung
oder eine Ethinylen-Bindung
aneinander gebunden sind. Im Fall einer Verwendung einer Bindungsgruppe,
die leicht eine Konformationsänderung
zustande bringt, wie z.B. eine Alkylen-Bindung, ist es unmöglich, eine
steife mesogene Gruppe zu erhalten. Auch im Fall einer Verwendung
einer Bindungsgruppe, die leicht hydrolysiert wird, wie z.B. einer
Azo-Gruppe, eine Azomethin-Gruppe
oder eine Ester-Bindung, wird die thermische Stabilität unzureichend
gemacht. In der oben beschriebenen Verbindung des LC-Typs erfolgt
eine große
Enthalpieänderung ΔH zwischen
dem metastabilen Ungleichgewichtszustand und dem Gleichgewichtszustand,
da eine starke Wechselwirkung zwischen den mesogenen Gruppen der
Nachbarmoleküle
erfolgt. Da die Substituentengruppen an beide Enden der mesogenen Gruppe
gebunden sind, bildet die Verbindung des LC-Typs in stabiler Weise
einen Zustand mit hohem Ordnungsgrad. Da die mesogene Gruppe sehr
steif ist, und ihre Konformationsveränderung gering ist, wird die
Enthalpieänderung
gering, wenn der Ordnungsgrad der Moleküle erhöht wird. Daraus folgt, daß im Prozeß der Zustandsänderung
aus dem Ungleichgewichtszustand in den Gleichgewichtszustand keine
besondere große freie
Energie erforderlich ist. Anders ausgedrückt, die potentielle Barriere
zwischen dem amorphen Zustand und dem kristallinen Zustand oder
zwischen den zwei verschiedenen Zuständen der Phasentrennung kann
im Fall einer Verwendung eines Entwicklers, der die oben beschriebene
besondere molekulare Struktur hat, erniedrigt werden, was es möglich macht,
eine Zustandsänderung
zwischen dem amorphen Zustand und dem kristallinen Zustand oder
zwischen den zwei verschiedenen Zuständen der Phasentrennung in
kurzer Zeit zustande zu bringen.
Die Verbindung des LC-Typs, die in
der vorliegenden Erfindung als Entwickler verwendet wird, wird durch
die folgende allgemeine Formel (I) dargestellt:
in
der Ar eine nicht-kondensierte polycyclische Struktur, die aus einer
Vielzahl von Ringstrukturen besteht, die über eine Einfachbindung, eine
Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung aneinander gebunden sind, oder eine
kondensierte polycyclische Struktur ist; X eine Ether-Bindung, eine
Thioether-Bindung, eine Ester-Bindung oder eine Amid-Bindung ist;
Y eine Hydroxyl-Gruppe, eine Phosphorsäure-Gruppe oder eine Sulfonsäure-Gruppe
bezeichnet ist; R eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe,
eine substituierte oder unsubstituierte Alkenyl-Gruppe oder eine
substituierte oder unsubstituierte Alkinyl-Gruppe ist; m eine ganze
Zahl von 2 oder 3 ist, wenn Y eine Hydroxyl-Gruppe ist; m eine ganze
Zahl von 1 bis 3 ist, wenn Y eine Phosphorsäure-Gruppe oder eine Sulfonsäure-Gruppe
ist; und n 0 oder 1 ist.
In der obigen Formel sind Y und R
Substituentengruppen, die an die Ringstrukturen an den Enden der polycyclischen
Struktur gebunden sind.
Die Ringstruktur, die in der durch
die allgemeine Formel (I) dargestellten Verbindung beinhaltet ist, kann
entweder ein aromatischer Ring oder ein gesättigter Ring sein. Die Ringstruktur
kann auch ein Heteroatom enthalten. Wenn die Ringstruktur einen
Hetero-Ring bildet, findet eine große intermolekulare Wechselwirkung
statt, was dazu führt,
daß bei Erwärmen der
Verbindung in einfacher Weise ein Zustand mit hohem Ordnungsgrad
gebildet werden kann. Genauer ausgedrückt, Ar bezeichnet in der obigen
Formel (I) eine nicht-kondensierte
polycyclische Struktur oder eine kondensierte polycyclische Struktur.
Die nicht-kondensierte polycyclische Struktur besteht aus aromatischen
Ringen wie z.B. Benzol-Ringen
oder gesättigten
Ringen, die die unten beispielhaft aufgeführten Strukturformeln haben,
wobei aromatische oder gesättigte
Ringe über
eine Einzelbindung, eine Vinylen-Bindung
oder eine Ethinylen-Bindung aneinander gebunden sind:
Andererseits umfaßt die kondensierte polycyclische
Struktur beispielsweise einen Naphthalin-Ring, einen Azulen-Ring,
einen Inden-Ring, einen Biphenylen-Ring, einen Anthracen-Ring, einen Fluoren-Ring
und einen Phenanthren-Ring.
Die Verbindung des LC-Typs die einen
gesättigten
Ring hat, ist im allgemeinen zur Bildung einer Flüssigkristallphase
mit geringer Viskosität
vorteilhaft. Im Fall einer Verwendung einer derartigen Verbindung
des LC-Typs als Entwickler ist die Diffusionsgeschwindigkeit des
Farbbildners erhöht,
so daß die
Geschwindigkeit der Phasentrennung zwischen dem Entwickler und dem
Farbbildner erhöht
ist. Besonders bevorzugt wird eine Verbindung des LC-Typs, die einen
Cyclohexan-Ring enthält,
da dann eine Flüssigkristallphase
mit geringer Viskosität
gebildet werden kann. Verbindungen des LC-Typs die andere gesättigte Ringe
enthalten, sind ebenfalls bevorzugt, da diese Verbindungen des LC-Typs
dem Aufzeichnungsmaterial hohe Wärmebeständigkeit verleihen.
Die Verbindungen des LC-Typs, die
durch die allgemeine Formel (2) dargestellt werden und die in der vorliegenden
Erfindung als Entwickler verwendet werden, haben eine hochkristalline
nicht-kondensierte polycyclische Struktur oder eine kondensierte
polycyclische Struktur, die im Molekülgerüst eingeschlossen ist, und weisen
einen hohen Schmelzpunkt auf. Selbstverständlich erlauben diese Verbindungen
des LC-Typs eine Verbesserung der thermischen Aufzeichnungsstabilität. Die nicht-kondensierte
polycyclische Struktur ist bevorzugt, da die Verbindung, die eine
nicht-kondensierte polycyclische Struktur hat, in einfacher Weise
eine Flüssigkristallphase
bilden kann. Auch für
die nicht-kondensierte polycyclische Struktur ist es wünschenswert, daß sie mindestens
einen aromatischen Ring hat, da damit der resultierenden Verbindung
ermöglicht
wird, einen hohen Schmelzpunkt aufzuweisen. Bei der nicht-kondensierten
polycyclischen Struktur ist es besonders wünschenswert, daß sie mindestens
einen p-Phenylen-Ring
hat, der große
Linearität
und geringe Polarisation hat, da die resultierende Verbindung dann
ganz einfach eine Flüssigkristallphase
bilden kann. Genauer ausgedrückt,
die polycyclischen Strukturen, die in der vorliegenden Erfindung
wirksam sind, umfassen beispielsweise eine polycyclische Struktur,
die aus einer Vielzahl von p-Phenylen-Ringen besteht, welche über eine
Einfachbindung, eine Vinylen-Bindung
oder eine Ethinylen-Bindung aneinander gebunden sind, und eine polycyclische
Struktur, die aus mindestens einem p-Phenylen-Ring und irgendeinem der gesättigten
Ringe, die in der obigen Formel dargestellt sind, besteht, die über eine
Einfachbindung, eine Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung aneinander
gebunden sind. Im übrigen
ist eine kondensierte polycyclische Struktur, die eine starre mesogene Gruppe
bildet zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit
des Aufzeichnungsmaterials wirksam.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn
X, das in der allgemeinen Formel (I) enthalten ist, eine Ether-Bindung
oder eine Thioetherbindung darstellt, die thermisch stabil ist und
nicht leicht, beispielsweise durch Wasser, abgebaut werden kann.
Die Verbindung, in der X eine Ester-Bindung oder eine Amid-Bindung
darstellt, hat darüber
hinaus praktisch keine Probleme, die mit der Verwendung des resultierenden
Aufzeichnungsmediums zusammenhängen
und ist dadurch vorteilhaft, daß die
Verbindung des LC-Typs einfach und mit geringen Kosten synthetisiert
werden kann.
R stellt in der allgemeinen Formel
(I) eine Kohlenwasserstoff-Kette dar, die vorzugsweise 1 bis 30
Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 4 bis 22 Kohlenstoffatome
enthält.
Wenn die Kohlenwasserstoff-Kette übermäßig lang ist, steigt die Enthalpieänderung,
wenn der Ordnungsgrad der Moleküle
erhöht
wird, was dazu führt,
daß zur Änderung
des Zustandes vom Ungleichgewichtszustand in den Gleichgewichtszustand
eine große
freie Aktivierungsenergie erforderlich ist. Im übrigen neigen lineare Alkyl-Derivate
dazu, mit Abnahme der Länge
der Kohlenstoff-Kette einen niedrigeren Schmelzpunkt zu haben. Daraus
folgt, daß wenn
ein lineares Alkyl-Derivat mit einer kurzen Kohlenwasserstoff-Kette, das einen
niedrigen Schmelzpunkt hat, zu der Zusammensetzung gegeben wird,
die das Aufzeichnungsmaterial bildet, die thermische Stabilität des resultierenden Aufzeichnungsmediums
erniedrigt wird. Allerdings weist die Verbindung, die durch die
allgemeine Formel (I) dargestellt wird, einen ausreichend hohen
Schmelzpunkt auf, selbst wenn R 10 oder weniger Kohlenstoffatome hat,
da die Verbindung eine nicht-kondensierte
polycyclische Struktur oder eine kondensierte polycyclische Struktur
aufweist, die im Molekülgerüst eingeschlossen
ist. Daraus folgt, daß das
thermische Aufzeichnungsmaterial, das die oben genannte Verbindung
enthält,
eine ausreichend hohe thermische Aufzeichnungsstabilität aufweist.
Wenn R eine Perfluoralkyl-Gruppe
oder eine Perfluoralkylen-Gruppe darstellt, wird die Starrheit des
Moleküls
verbessert, was dazu führt,
daß die
Verbindung beim Erwärmen
in einfacher und stabiler Weise einen Zustand mit hohem Ordnungsgrad
bilden kann. Es ist auch günstig,
Verbindungen der allgemeinen Formel (I), in denen R eine verzweigte
Kohlenwasserstoff-Kette darstellt, zu verwenden. Wenn beispielsweise eine
Verbindung, in der R eine verzweigte Alkyl-Gruppe, die zwei Verzweigungen
mit jeweils einer langen Kette hat, darstellt, als Entwickler verwendet
wird, werden diese langen Verzweigungen miteinander verdrillt, so
daß die
thermische Stabilität
im amorphen Zustand verbessert wird. Zusätzlich wird die Kristallisationsgeschwindigkeit
erhöht.
Die molekulare Anordnung in der Flüssigkristallphase,
die durch die Verbindung des LC-Typs gebildet wird, d.h. durch die
Verbindung, die zur Bildung einer Flüssigkristallphase fähig ist,
ist in der vorliegenden Erfindung nicht besonders limitiert. Wenn
im Fall einer Verwendung einer Verbindung des LC-Typs als Entwickler eine
smektische Phase gebildet wird, wird eine Phasentrennung des Aufzeichnungsmaterials
aufgrund eines hohen Ordnungsgrades begünstigt, was zu einem hohen Kontrastverhältnis zwischen
dem farbentwickelten Zustand und dem entfärbten Zustand führt. Wo
eine nematische Phase gebildet wird, ist andererseits die Diffusionsgeschwindigkeit
des Farbbildners im Entwickler aufgrund der geringeren Viskosität erhöht, was
zu einer hohen Geschwindigkeit der Phasentrennung führt.
Die Verbindungen des LC-Typs, die
zur Verwendung als Matrixagens geeignet sind, umfassen z.B. Steroid-Derivate,
die eine cholesterische Phase bilden; Verbindungen, die eine Vielzahl
von Alkyl-Gruppen an einem starren aromatischen Ring gebunden haben
und die eine diskotische Phase bilden; sowie Verbindungen, die eine
smektische Phase oder eine nematische Phase bilden und die sowohl
eine starre mesogene Gruppe wie auch eine flexible Kohlenwasserstoff-Kette
enthalten. Wenn die durch das besondere Matrixagens gebildete Flüssigkristallphase
eine smektische oder eine diskotische Phase, von denen jede einen
hohen Ordnungsgrad hat, annimmt, wird die Phasentrennung des Aufzeichnungsmaterials
gefördert,
so daß das
Kontrastverhältnis
zwischen dem farbentwickelten Zustand und dem entfärbten Zustand
verbessert wird. Wenn die besondere Flüssigkristallphase eine nematische
oder eine cholesterische Phase, die jeweils geringe Viskosität haben,
annimmt, wird die Diffusionsgeschwindigkeit des Farbbildners im
Entwickler erhöht,
so daß die
Geschwindigkeit der Phasentrennung zwischen dem Farbbildner und
dem Entwickler merklich erhöht
wird.
Die Steroid-Derivate, die zur Bildung
der cholesterischen Phase wirksam sind, umfassen beispielsweise
ein Halogenid von Cholesterin, Monocarbonsäurecholesterinester, Monocarbonsäuresitosterolester
und Cholesterinester von Benzoesäure-Derivaten.
Genauer ausgedrückt,
diese Sterol-Derivate
umfassen beispielsweise Cholesterylchlorid, Cholesterylacetat, Cholesterylnonanat, Methylcholesterylcarbonat,
Ethylcholesterylcarbonat, Cholesteryl-p-methoxybenzoat, Sitosteroylbenzoat,
Sitosteroyl-p-methylbenzoat und Cholestanylbenzoat.
Die Verbindungen, die eine diskotische
Phase bilden, und die eine Vielzahl von Alkyl-Gruppen an einen starren
aromatischen Ring gebunden enthalten, werden durch die allgemeinen
Formeln (IIA) und (IIB), die unten angegeben sind, dargestellt:
in der R n-C
mH
2m+1-COO-, worin m eine ganze Zahl von 3
bis 20 ist, darstellt;
in der R n-C
mH
2m+1-COO-, n-C
mH
2m+1-O- oder
worin m eine ganze Zahl
von 3 bis 20 ist, darstellt.
Die Verbindungen des LC-Typs, die
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung als Phasentrennungsregler
angenommen sind, werden durch die folgende allgemeine Formel (III)
dargestellt:
in der Ar eine nicht-kondensierte
polycyclische Struktur, die aus einer Vielzahl von Ringstrukturen
besteht, die über
eine Einzelbindung, eine Vinylen-Bindung oder eine Ethinylen-Bindung aneinander
gebunden sind, oder eine kondensierte polycyclische Struktur ist;
X eine Ether-Bindung, eine Thioether-Bindung, eine Ester-Bindung
oder eine Amid-Bindung ist; Z eine neutrale polare Gruppe ist; R
eine substituierte oder unsubstituierte Alkyl-Gruppe, eine substituierte
oder unsubstituierte Alkenyl-Gruppe, eine substituierte oder unsubstituierte
Alkinyl-Gruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Aryl-Gruppe
ist; m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; und n 0 oder 1 ist.
Es ist wichtig, daß bei dem
wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden
Erfindung auf die Glasübergangstemperatur
Tg des Aufzeichnungsmaterials geachtet wird. Wenn die Glasübergangstemperatur
Tg niedrig ist, d.h. etwa Raumtemperatur, wird die Phasentrennung
oder Kristallisation des Aufzeichnungsmaterials, die durch die Diffusion
des Farbbildners oder des Entwicklers bewirkt wird, in einfacher
Weise etwa durch eine leichte Erhöhung der Umgebungstemperatur
erreicht, was dazu führt,
daß thermische
Aufzeichnungsstabilität
dazu neigt, verringert zu werden. Daraus folgt, daß es für das Aufzeichnungsmaterial,
in dem im ganzen Bereich oder in einem Teil eine amorphe Phase gebildet
wird, notwendig ist, daß es
eine Glasübergangstemperatur
von mindestens 25°C, vorzugsweise von mindestens 50°C
hat. Im Hinblick auf diese Forderung ist es vorteilhaft, als Farbbildner
eine Verbindung zu verwenden, die ein voluminöses Molekülgerüst beispielsweise ähnlich einer
sphärischen
Form hat, die ein großes
Molekulargewicht besitzt und die eine geringe Enthalpieänderung
beim Schmelzen ΔH
hat. Eine Verbindung, die eine Vielzahl von Stellen aufweist, an
denen intermolekulare Wasserstoffbindungen gebildet werden können, wird
ebenfalls zur Verwendung als Farbbildner in der vorliegenden Erfindung
akzeptiert.
Wider Erwarten ist es im Fall einer
Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials, das eine Glasübergangstemperatur
Tg hat, die z.B. bei Raumtemperatur liegt, möglich, ein wiederbeschreibbares
thermisches Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das es erlaubt,
daß die
aufgezeichnete Information auf natürliche Weise nach Speicherung
im Aufzeichnungsmedium für
einen vorher bestimmten Zeitraum gelöscht wird. Wenn das Aufzeichnungsmedium
für einen
speziellen Zweck verwendet wird, ist es ferner möglich, ein Aufzeichnungsmaterial
einzusetzen, das eine Glasübergangstemperatur
Tg hat, die unter Raumtemperatur liegt. Ein derartiger spezieller
Zweck besteht darin, daß es
möglich
ist, die Veränderung
im farbentwickelten Zustand in dem Fall anzuzeigen, wo eine zeitweilige
Temperaturerhöhung
in einem Kühlschrank
während
des Transports des Kühlschranks,
der Haushaltswaren beinhaltet, die eine Kühlung erfordern, stattfindet.
Wenn andererseits das Aufzeichnungsmaterial
eine übermäßig hohe
Glasübergangstemperatur
Tg hat, ist eine große
Energiemenge notwendig, um das Aufzeichnungsmaterial im Schritt
Aufzeichnen – Löschen von
Information auf Temperaturen zu erwärmen, die im Bereich zwischen
der Kristallisationstemperatur Tc und dem Schmelzpunkt Tm liegen,
oder auf Temperaturen, die über
dem Schmelzpunkt Tm liegen, zu erwärmen, wodurch keine Energieersparnis
erzielt werden kann. Daraus folgt, daß es wünschenswert ist, daß das in
der vorliegenden Erfindung verwendete Aufzeichnungsmaterial eine
Glasübergangstemperatur
Tg von nicht über 150°C
hat.
Auf dem entsprechenden Fachgebiet
ist es allgemein bekannt, daß ein
Gemisch eine Glasübergangstemperatur
aufweist, die dem Mittelwert der Glasübergangstemperaturen der Komponenten
des Gemisches nahe kommt. Um die Glasübergangstemperatur Tg des in
der vorliegenden Erfindung eingesetzten Aufzeichnungsmaterials auf
einen gewünschten
Wert einzustellen, ist es daher wünschenswert, daß jede der
verwendeten Verbindungen, nämlich
der Farbbildner, der Entwickler und das Matrixagens eine Glasübergangstemperatur
von nicht unter 25°C, vorzugsweise nicht unter 50°C
aufweisen. Darüber
hinaus ist es im Hinblick auf die thermische Aufzeichnungsstabilität wünschenswert,
ein Matrixagens mit einem Schmelzpunkt von mindestens 100°C
zu verwenden.
Zur Messung der Glasübergangstemperatur
Tg für
das gesamte Aufzeichnungsmaterial und jede der Komponenten des Aufzeichnungsmaterials
kann beispielsweise ein Differentialscanningkalorimeter (DSC) verwendet
werden. Es ist auch möglich,
die Glasübergangstemperatur
Tg für
einen Teil des Aufzeichnungsmaterials unter Verwendung eines DSC
zu messen.
Wenn eine Komponentenverbindung des
Aufzeichnungsmaterials voraussichtlich eine amorphe Phase mit einer
klaren Glasübergangstemperatur
Tg bildet, liegt die Beziehung Tg = a. Tm (worin a 0,65 bis 0,8 ist)
zwischen der Glasübergangstemperatur
Tg (absolute Temperatur) und dem Schmelzpunkt Tm (absolute Temperatur)
der Komponentenverbindung. Daraus folgt, daß, wenn die Glasübergangstemperatur
Tg jeder der Komponenten des Aufzeichnungsmaterials auf einen hohen
Wert festgelegt wird, der Schmelzpunkt Tm des Aufzeichnungsmaterials
hoch wird. In diesem Fall kann die thermische Aufzeichnungsstabilität verbessert sein.
Allerdings ist es notwendig, das Aufzeichnungsmaterial zum Schmelzen
des Aufzeichnungsmaterials auf hohe Temperaturen zu erwärmen. Demnach
ist es notwendig, ein Substrat zu verwenden, das eine Höhe Wärmebeständigkeit
hat, was es schwierig macht, das Aufzeichnungsmedium praktisch zu
verwenden. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist die Verwendung
eines Aufzeichnungsmaterials, das fähig ist, eine Vielzahl von
Kristallformen zu bilden, wirksam. Zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials,
das fähig
ist, eine Vielzahl von Kristallformen zu bilden, ist die Verwendung
eines Entwicklers oder eines Matrixagenzes, der (das) zur Bildung
einer Vielzahl von Kristallformen fähig ist, vorteilhaft.
Nachfolgend wird das bevorzugte Mischungsverhältnis für den Farbbildner,
den Entwickler, das Matrixagens und den Phasentrennungsregler in
dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial der
vorliegenden Erfindung einen Farbbildner und einen Entwickler enthält, allerdings
kein Matrixagens enthält,
sollte der Entwickler in einer Menge von 0,1 bis 100 Gew.-Teilen, vorzugsweise
1 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil des Farbbildners verwendet
werden. Wenn die Menge des Entwicklers unter 0,1 Gew.-Teile liegt,
ist es schwierig, die Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und
dem Entwickler im Schritt des Aufzeichnens oder Löschens ausreichend
zu erhöhen.
Wenn andererseits die Mischungsmenge des Entwicklers über 100
Gew.-Teilen liegt, neigt die Farbdichte im farbentwickelten Zustand
dazu, verringert zu werden.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial einen
Farbbildner, einen Entwickler und ein Matrixagens enthält, sollte
der Entwickler in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, vorzugsweise
1 bis 2 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil des Farbbildners verwendet
werden. Wenn die Menge des Entwicklers unter 0,1 Gew.-Teile liegt,
ist es schwierig, die Wechselwirkung zwischen dem Farbbildner und
dem Entwickler im Schritt des Aufzeichnens oder Löschens ausreichend
zu erhöhen.
Wenn andererseits die Mischungsmenge des Entwicklers 10 Gew.-Teile übersteigt,
ist es schwierig, die Wechselwirkung zwischen dem Entwickler und
dem Farbbildner zur Zeit des Aufzeichnens oder Löschens zu verringern.
Es ist vorteilhaft, das Matrixagens
in einer Menge von 1 bis 200 Gew.-Teilen, vorzugsweise 10 bis 100 Gew.-Teile,
bezogen auf 1 Gew.-Teil des Farbbildners zu verwenden. Wenn die
Menge des Matrixagenzes kleiner als Gew.-Teil ist, ist es schwierig,
den Übergang
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand oder
die Veränderung
im Zustand der Phasentrennung herbeizuführen. Wenn die Menge des Matrixagenzes
allerdings 200 Gew.-Teile übersteigt,
ist die Farbdichte im Schritt der Farbentwicklung verringert.
Außerdem ist es vorteilhaft,
den Phasentrennungsregler in einer Menge von 0,1 bis 100 Gew.-Teilen, vorzugsweise
1 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil Farbbildner einzusetzen.
Wenn die Menge des Phasentrennungsreglers kleiner als 0,1 Gew.-Teil
ist, kann keine zufriedenstellende Erhöhung der Geschwindigkeit der
Phasentrennung des Aufzeichnungsmaterials erzielt werden. Wenn die
Menge 100 Gew.-Teile übersteigt,
wird dagegen der Ungleichgewichtszustand des Aufzeichnungsmaterials
instabil, mit dem Resultat, daß die
thermische Aufzeichnungsstabilität
dazu neigt, verringert zu werden. Bei dem wiederbeschreibbaren thermischen
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ist es möglich, falls
erforderlich, ein Pigment, einen fluoreszierenden Farbstoff, einen
Ultraviolettabsorber, ein wärmeisolierendes
Agens, ein Wärmespeicherungsmittel,
usw. dem Aufzeichnungsmaterial, das aus dem Farbbildner, dem Entwickler,
dem Matrixagens und dem Phasentrennungsregler besteht, zuzusetzen.
Wenn beispielsweise ein Pigment im Hinblick auf den im Aufzeichnungsmaterial
enthaltenen Farbbildner in geeigneter Weise ausgewählt wird,
ist es möglich,
einen gewünschten
Farbzustand sowohl im farbentwickelten Zustand wie auch im entfärbten Zustand
zu erhalten.
Um das wiederbeschreibbare thermische
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung in voluminöser Form
zu verwenden, wird ein Aufzeichnungsmaterial, das die vorher beschriebenen
besonderen Komponenten enthält,
zum Zwecke des Vermischens in lösungsmittelfreiem
Zustand geschmolzen, anschließend wird
das Aufzeichnungsmaterial durch rasches Abkühlen oder natürliches
Abkühlen
fest werden gelassen. Es kann ein Aufzeichnungsmedium einer gewünschten
Form erhalten werden, indem das geschmolzene Aufzeichnungsmaterial
unter Verwendung eines Formwerkzeugs geformt wird. Es ist auch möglich, ein
Aufzeichnungsmedium in Form einer dünnen Folie zu erhalten, indem
das geschmolzene Aufzeichnungsmaterial unter Bildung einer dünnen Schicht
gedehnt wird. Man kann auch ein Aufzeichnungsmedium in Form eines
dünnen Filmes
erhalten, indem das Aufzeichnungsmaterial in einem geeigneten Lösungsmittel
aufgelöst
wird und die resultierende Lösung
dann gegossen wird. Bevorzugterweise hat der auf diese Weise gebildete
dünne Film eine
Dicke von 0,5 bis 50 μm.
Wenn der Film übermäßig dünn ist,
neigt das resultierende wiederbeschreibbare thermische Aufzeichnungsmedium
dazu, daß eine
Farbentwicklung mit ausreichend hoher Dichte nicht möglich ist.
Wenn der Film allerdings übermäßig dick
ist, ist im Schritt des Aufzeichnens – Löschens große Wärmeenergie notwendig, wodurch
es schwierig wird, den Vorgang Aufzeichnen – Löschen mit hoher Geschwindigkeit
durchzuführen.
Zur Verbesserung der mechanischen
Festigkeit des wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß das Aufzeichnungsmaterial,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, von einem geeigneten
Medium getragen wird. Das Aufzeichnungsmaterial kann beispielsweise
in einer Polymer-Folie imprägniert
sein, kann in einem Bindemittel-Polymer
dispergiert sein, kann in einem anorganischen Glas dispergiert sein,
kann in einem porösen
Substrat imprägniert
sein, kann in einem Schichtmaterial eingebettet sein, oder kann
eingekapselt sein.
Zur Imprägnierung einer Polymer-Folie
mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial
wird eine Polymer-Folie,
die Innenräume
hat, die groß genug
sind, um das Aufzeichnungsmaterial zu halten, hat, mit dem geschmolzenen
Aufzeichnungsmaterial in Abwesenheit eines Lösungsmittels oder mit einer
Lösung,
die durch Auflösung
des Aufzeichnungsmaterials in einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt wird,
imprägniert. Im
Hinblick auf die Gleichmäßigkeit
der Oberfläche
des resultierenden wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums
ist es wünschenswert,
ein Polymer zu verwenden, das eine hohe Benetzbarkeit mit dem geschmolzenen
Aufzeichnungsmaterial oder der Lösung
hat. Die spezifischen Polymere, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, umfassen z.B. Polyetheretherketone; Polycarbonate;
Polyallylate; Polysulfone; Ethylentetrafluorid-Harze; Ethylentetrafluorid-Copolymere wie z.B.
ein Ethylentetrafluorid-Perfluoralkoxyethylen-Copolymer,
ein Ethylentetrafluorid-Perfluoralkylvinylether-Copolymer,
Ethylentetrafluorid-Propylenhexafluorid-Copolymer
und ein Ethylentetrafluorid-Ethylen-Copolymer;
Ethylenchloridtrifluorid-Harze; Vinylidenfluorid-Harze, Fluor-haltige
Polybenzoxazole; Polypropylene; Polyvinylalkohole; Polyvinylidenchloride;
Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und
Polyethylennaphthalat; Polystyrole; Polyamide wie Nylon 66; Polyimide;
Polyimidoamide; Polyethersulfone; Polymethylpentene; Polyetherimide;
Polyurethane; Polybutadiene; Cellulosen wie Methylcellulose, Ethylcellulose,
Celluloseacetat und Nitrocellulose; Gelatine; Gummi arabicum und
Papiere wie Neutralpapier und Säurepapier.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Cellulosen und Neutralpapier,
da diese Medien in einfacher Weise mit dem geschmolzenen Aufzeichnungsmaterial
oder der Lösung
des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials
imprägniert
werden können. Außerdem wird
das resultierende wiederbeschreibbare thermische Aufzeichnungsmedium
befähigt,
im farbentwickeltem Zustand hohe Farbdichte und im entfärbten Zustand
geringe Restfarbdichte aufzuweisen.
Zum Dispergieren des Aufzeichnungsmaterials
der vorliegenden Erfindung in einem Bindemittel-Polymer wird geschmolzenes
Aufzeichnungsmaterial oder eine Lösung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials
zusammen mit dem Bindemittel-Polymer und zusätzlichen Komponenten, falls
erforderlich, nach verschiedenen Dispersionsverfahren dispergiert.
Die resultierende Dispersion kann auf ein geeignetes Substrat aufgetragen
werden.
Die in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Bindemittel-Polymere
umfassen beispielsweise Polyethylene; chlorierte Polyethylene; Ethylen-Copolymere
wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer,
Ethylen-Acrylsäure-Maleinsäureanhydrid-Copolymer;
Polybutadiene; Polyester wie z.B. Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat
und Polyethylennaphthalat; Polypropylene; Polyisobutylene; Polyvinylchloride;
Polyvinylidenchloride; Polyvinylalkohole; Polyvinylacetale; Polyvinylbutyrale;
Tetrafluorethylen-Harze; Trifluorchlorethylen-Harze; Ethylenfluorid-Propylen-Harze;
Vinylidenfluorid-Harze; Vinylfluorid-Harze; Tetrafluorethylen-Copolymere wie
z.B. Tetrafluorethylen-Perfluoralkoxyethylen-Copolymer;
Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer,
Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer
und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer;
Fluorharze wie z.B. Fluor-haltiges Polybenzoxazol; Acrylharze; Methacrylharze
wie z.B. Polymethylmethacrylat; Polyacrylnitrile; Acrylnitril-Copolymere
wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer; Polystyrole; halogenierte
Polystyrole; Styrol-Copolymere wie Styrol-Methacrylsäure-Copolymer und Styrol-Acrylnitril-Copolymer;
Acetal-Harze; Polyamide wie Nylon 66; Gelatine; Gummi arabicum;
Polycarbonate; Polyestercarbonate; Harze auf Cellulosebasis; Phenolharze,
Harnstoffharze, Epoxyharze, ungesättigte Polyesterharze; Alkydharze;
Melaminharze; Polyurethane; Diallylphthalatharze; Polyphenylenoxide;
Polyphenylensulfide; Polysulfone; Polyphenylsulfone; Siliconharze;
Polyimide; Bismaleinimid-Triazin-Harze; Polyimidoamidharze; Polyethersulfone;
Polymethylpentene; Polyetheretherketone; Polyetherimide; Polyvinylcarbazole;
und thermoplastische Harze wie amorphe Polyolefine auf Norbornen-Basis.
Die in der vorliegenden Erfindung
angewendeten Dispersionsverfahren umfassen z.B. ein Mischerverfahren,
ein Sandmühlenverfahren,
ein Kugelmühlenverfahren,
ein Flügelrührerverfahren,
ein Kolloidmühlenverfahren,
ein Kneterverfahren, ein Zweiwalzenverfahren, ein Banbury-Mischer-Verfahren,
ein Homogenisatorverfahren und ein Nanomizer-Verfahren. Diese Dispersionsverfahren
können
unter Berücksichtigung
der Viskosität
des geschmolzenen Aufzeichnungsmaterials oder der Lösung des
Aufzeichnungsmaterials wie auch unter Berücksichtigung der Verwendung
und des Typs des wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums
in geeigneter Weise ausgewählt
werden. Die Beschichtungsverfahren zur Beschichtung eine Substrats
mit dem Aufzeichnungsmaterial der vorliegenden Erfindung umfassen
z.B. das Aufschleuderverfahren, das Abziehbeschichtungsverfahren,
das Walzenauftragsverfahren mit Luftbürste, das Rakelbeschichtungsverfahren,
das Stabbeschichtungsverfahren, das Rakelbeschichtungsverfahren,
das Abquetschbeschichtungsverfahren, das Imprägnierungsbeschichtungsverfahren,
das Walzenauftragsverfahren mit Umkehrwalzenbeschichter, das Transferbeschichtungsverfahren,
das Tiefdruckbeschichtungsverfahren, das Walzenauftragsverfahren
mit Tauchwalze, die Gießbeschichtung,
die Sprühbeschichtung,
das Vorhangbeschichtungsverfahren, das Aufkalandrieren, das Extrusionsbeschichtungsverfahren
und das Verfahren der elektrostatischen Beschichtung. Diese Beschichtungsverfahren
können
in geeigneter Weise unter Berücksichtigung
der Verwendung und des Typs des angestrebten wiederbeschreibbaren
thermischen Aufzeichnungsmediums ausgewählt werden. Wenn das Aufzeichnungsmaterial,
das ein Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung bildet, in
einem Bindemittel-Polymer dispergiert wird, sollte das Bindemittel-Polymer
in einer Menge von 0,01 bis 100 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,05 bis
20 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil des Matrixagens verwendet
werden. Wenn die Menge des Bindemittel-Polymeren kleiner als 0,01
Gew.-Teil ist, ist es unmöglich,
die mechanische Festigkeit des resultierenden Aufzeichnungsmediums
ausreichend zu verbessern. Wenn die Menge des Bindemittel-Polymeren
allerdings 100 Gew.-Teile übersteigt,
tendiert die Farbdichte im farbentwickelten Zustand des Aufzeichnungsmediums
zu einer Verringerung.
Wenn das Aufzeichnungsmaterial, das
das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung bildet, von einem
anorganischen Glas tragen gelassen wird, ist die Verwendung eines
anorganischen Glases, das nach dem sogenannten Sol-Gel-Verfahren hergestellt
ist, bevorzugt. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Gelier-Temperatur
nicht übermäßig hoch
ist. Die porösen
Substrate, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen
ferner beispielsweise verschiedene anorganische Verbindungen. Die Schichten
bildenden Materialien, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden können,
umfassen andererseits z.B. Glimmer, Tonmineral, Talk und Chlorit.
Zur Herstellung von Mikrokapseln,
die das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial
darin eingeschlossen enthalten, ist es möglich, ein Verfahren der Grenzflächenpolymerisation,
ein Verfahren der In-situ-Polymerisation, ein Verfahren der In-Flüssigkeit-härtenden
Beschichtung, ein Phasentrennungsverfahren aus einem wäßrigen Lösungssystem,
eine Phasentrennung aus einem organischen Lösungssystem, ein Verfahren
der In-Gas-Suspension und ein Sprühtrocknungsverfahren anzuwenden.
Diese Verfahren können
in Abhängigkeit
von der Verwendung und dem Typ des wiederbeschreibbaren thermischen
Aufzeichnungsmediums, auf das abgezielt wird, in geeigneter Weise
ausgewählt
werden. Die Materialien, die in der vorliegenden Erfindung zur Bildung
der Hülle
der Mikrokapsel verwendet werden, umfassen z.B. Kondensationspolymere wie
Melaminharze, Epoxyharze, Harnstoffharze, Phenolharze und Furanharze;
wärmehärtende Harze
wie Styrol-Divinylbenzol-Copolymer und Methylacrylat-Vinylacrylat-Copolymer,
die in dreidimensionalen Richtungen vernetzt sind; sowie thermoplastische
Harze, die bereits als Bindemittel-Polymere, in denen das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial
dispergiert ist, beispielhaft genannt wurden. Es ist möglich, eine
Hülle mit
einer mehrschichtigen Struktur zu bilden, indem eine Vielzahl verschiedener
Harze, die aus den oben genannten wärmehärtenden Harzen und den thermoplastischen
Harzen ausgewählt
werden, verwendet werden. In diesem Fall ist es wünschenswert,
zu Bildung der äußersten
Schicht der Hülle
der Mikrokapsel ein wärmehärtendes
Harz zu verwenden, um die thermische Stabilität der Mikrokapsel zu verbessern.
Es ist auch möglich,
die resultierenden Mikrokapseln in dem Bindemittel-Polymer oder
dem anorganischen Glas, die oben angeführt wurden, zu dispergieren.
Es sollte betont werden, daß,
selbst wenn es unwahrscheinlich ist, daß das Aufzeichnungsmaterial
selbst ausreichend in dem Trägermedium
wie z.B. dem anorganischen Glas ausreichend dispergiert wird, kann
im Fall eines Dispergierens der Mikrokapseln in dem Trägermedium
eine zufriedenstellende Dispersion erzielt werden.
Hinsichtlich der Verwendung des wiederbeschreibbaren
thermischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung besteht
keine besondere Einschränkung.
Das Aufzeichnungsmedium kann beispielsweise als Masse, in Kombination
mit einem Trägermedium
wie z.B. Fasern oder in Form eines dünnen Films, der auf einem geeigneten
Substrat ausgebildet ist, verwendet werden. Selbstverständlich fungiert
der oben erwähnte
dünne Film
als Aufzeichnungsschicht. Das Substrat, auf dem ein dünner Film
des Aufzeichnungsmaterials ausgebildet ist, umfaßt in der vorliegenden Erfindung
z.B. Kunststoff-Folien wie z.B. eine Polyethylenterephthalat-Folie,
eine Kunststoffplatte, eine Metallplatte, ein Halbleitersubstrat,
eine Glasplatte, eine Holzplatte, ein Blatt Papier und eine OHP-Folie.
Es ist auch möglich,
das Substrat mit den vorher beschriebenen Mikrokapseln, die in einer
Anstrichfarbe oder eine Farbe übergeführt werden,
wobei die Anstrichfarbe oder die Farbe, wenn erforderlich, anschließend getrocknet
wird. In diesem Fall können
verschiedene Arten von Farbbildnern in verschiedenen Mikrokapseln
eingehüllt
werden, um so ein einfacher Weise die Entwicklung einer gewünschten
Farbe zu erreichen. Es ist auch möglich, Mikrokapseln, die verschiedene
Typen von Farbbildnern enthalten, welche unterschiedliche Kristallisationstemperaturen
Tc oder verschiedene Schmelzpunkt Tm haben und die sich in dem Zustand,
der durch den Ungleichgewichtszustand ausgewiesen wird, d.h. ob
der Ungleichgewichtszustand einen farbentwickelten Zustand oder
entfärbten
Zustand darstellt, unterscheiden in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu
vermischen. In diesem Fall kann der Farbzustand in Übereinstimmung
mit der Höhe
der zugeführten
thermischen Energie gesteuert werden. Folglich kann eine Volltonfarbaufzeichnung
unter Verwendung von Farbbildnern aus z.B. Cyan, Magenta und Gelb,
erhalten werden.
In dem wiederbeschreibbaren thermischen
Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung kann auf der Aufzeichnungsschicht,
die aus einem dünnen
Film des Aufzeichnungsmaterials, das in der vorliegenden Erfindung
spezifiziert ist, besteht, eine Schutzschicht zur Verbesserung der
Haltbarkeit der Aufzeichnungsschicht oder um zu verhindern, daß die Aufzeichnungsschicht
an dem thermischen Druckkopf (thermal printer head = THP) der für die Zuführung von
Wärmeenergie
zu der Aufzeichnungsschicht verwendet wird, kleben bleibt, auszubilden.
Die Materialien für
die Schutzschicht umfassen z.B. ein Wachs, ein thermoplastisches Harz,
eine wärmehärtendes
Harz, ein photohärtbares
Harz, ein wasserlösliches
Harz und Latex. Die Dicke der Schutzschicht sollte vorzugsweise
0,1 bis 10 μm
betragen. Ferner kann die Schutzschicht Zusatzstoffe wie z.B, ein
Formentrennmittel, ein Gleitmittel, ein wärmebeständiges Material und ein antistatisches
Agens enthalten. Spezifischer ausgedrückt, die Aufzeichnungsschicht
kann mit einer Dispersion oder einer Lösung, die diese Zusatzstoffe
zusammen mit dem in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Aufzeichnungsmaterial
enthält, beschichtet
werden; anschließend
wird die Beschichtung unter Bildung der besonderen Schutzschicht
getrocknet. Alternativ kann eine wärmebeständige Folie, auf die vorher
ein Klebstoff aufgetragen worden war, durch Trockenkaschieren unter
Bildung der angesprochenen Schutzschicht auf die Aufzeichnungsschicht
geklebt werden. Außerdem
ist es wünschenswert,
eine Grundierungsschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht
auszubilden, um die Bindungsfestigkeit zwischen dem Substrat und
der Aufzeichnungsschicht zu verbessern, und um die Lösungsmittelbeständigkeit
des Aufzeichnungsmediums zu verbessern.
Die wärmebeständigen Folien, die in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, sind nicht besonders limitiert, sofern
die Folie eine Temperatur der thermischen Verformung hat, die über dem
Schmelzpunkt des verwendeten Aufzeichnungsmaterials liegt. Es können beispielsweise
hochmolekulare Verbindungen zur Bildung dieser wärmebeständigen Folien verwendet werden;
diese umfassen Polyetherketone; Polycarbonate; Polyallylate; Polysulfone;
Tetrafluorethylen-Harze; Tetrafluorethylen-Copolymere wie z.B. Tetrafluorethylen-Perfluoralkoxyethylen-Copolymer,
Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer;
Trifluorchlorethylen-Harze;
Vinylidenfluorid-Harze; Fluor-haltige Polybenzoxazole; Polypropylene;
Polyvinylalkohole; Polyvinylidenchloride; Polyester wie z.B. Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat
und Polyethylennaphthalat; Polystyrole; Polyamide wie z.B. Nylon
66; Polyimide; Polyimidoamide; Polyethersulfone; Polymethylpentene;
Polyetherimide; Polyurethane und Polybutadiene. Diese hochmolekularen
Materialien können
in Hinblick auf die Verwendung und den Typ der Wärmequelle und auf das resultierende
wiederbeschreibbare thermische Aufzeichnungsmedium in geeigneter
Weise ausgewählt
werden. Ferner können
die Klebstoffe, die im allgemeinen beim Trockenkaschieren eingesetzt
werden, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden; diese umfassen
z.B. Acrylharze; Phenoxyharze; Jonomerharze; Ethylen-Copolymere
wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
und Ethylen-Acrylsäure-Maleinsäureanhydrid-Copolymer;
Polyvinylether; Polyvinylformale; Polyvinylbutyrale; Gelatine, Gummi
arabicum; Polyester; Polystyrole; Styrol-Copolymere wie Styrol-Acrylsäure-Copolymer;
Vinylacetatharze; Polyurethane; Xylolharze; Epoxyharze; Phenolharze
und Harnstoffharze.
Um das Aufzeichnen – Löschen auf
dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden
Erfindung auf der Basis eines Übergangs
zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand oder
der Veränderung
im Zustand der Phasentrennung durchzuführen, werden Wärmeenergien, die
zwei verschiedene Größen haben,
dem Aufzeichnungsmedium zugeführt,
wie dies bereits beschrieben wurde. Alternativ werden zwei Erhitzungsabläufe, die
sich in der Abkühlgeschwindigkeit
nach dem Erwärmen des
Aufzeichnungsmediums auf Temperaturen über dem Schmelzpunkt Tm voneinander
unterscheiden, bei dem Aufzeichnungsmedium angewendet, wie bereits
beschrieben wurde.
Vorteilhafterweise wird ein TPH (thermal
printer head = thermischer Druckkopf) oder ein Laserstrahl als Wärmequelle
verwendet, um im Aufzeichnungsschritt dem Aufzeichnungsmedium Wärmeenergien
zuzuführen.
Der TPH, der keine bemerkenswert hohe Auflösung besitzt, erlaubt ein Erwärmen des
wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums in einem großen Bereich
und ist wegen der Miniaturisierung der Apparatur vorteilhaft. Andererseits
erlaubt ein Laserstrahl in einfacher Weise eine hohe Aufzeichnungsdichte
durch Verminderung des Strahlpunktdurchmessers und erlaubt außerdem eine
Erhöhung
der Geschwindigkeit beim Aufzeichnen – Löschen. Im Fall der Verwendung
eines Laserstrahls ist es allerdings wünschenswert, eine lichtabsorbierende
Schicht, die eine Absorptionsband in der Wellenlänge des Laserstrahls hat, anzuordnen
oder das Aufzeichnungsmaterial eine Verbindung mit einem Absorptionsband
bei der Wellenlänge
des Laserstrahls enthalten zu lassen, um ein hochtransparentes amorphes
Aufzeichnungsmaterial zu wirksamen Absorption des Laserstrahls zu
ermöglichen.
Für
die Zufuhr von Wärmeenergien
im Löschschritt
ist es außerdem
wünschenswert,
als Wärmequelle einen
heißen
Stempel oder eine Heizwalze zu verwenden, die sofort ein Erwärmen des
gesamten Bereichs des wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmediums
erlauben. Zur Kühlung
des einmal erhitzen Aufzeichnungsmediums kann das natürliche Abkühlen angewendet
werden. Es ist auch günstig,
ein rasches Abkühlen
unter Verwendung eines kalten Stempels, einer kalten Walze, eine
Luftkühlung
unter Verwendung eines kalten Luftstroms oder eine Peltrier-Vorrichtung
anzuwenden. Außerdem
kann ein Überschreiben
bei dem wiederbeschreibbaren thermischen Aufzeichnungsmedium der
vorliegenden Erfindung erreicht werden, indem eine Vielzahl von
TPH's, die sich
voneinander im Energiewert unterscheiden, oder eine Vielzahl von
Laserstrahlen, die sich voneinander im Durchmesser des Strahlpunkts
unterscheiden, verwendet werden.