JP5666147B2 - 画像形成媒体及び画像形成媒体を作成するための方法 - Google Patents

Description

本発明は一般的に文書、より特別には、画像形成媒体、および画像形成媒体を作成するための方法に関する。

紙の文書はしばしば読んだ後に即座に破棄される。紙は高価ではないが、破棄される紙の文書の量は膨大で、これら破棄される紙の文書の使い捨ては、著しくコストを高め環境問題を大きくする。さらに、紙の文書を再利用可能にし、コストと環境問題を最小限にすることが望ましい。

消去可能な紙としても公知であるフォトクロミック紙は、何度も再利用することができる画像形成媒体を提供するもので、一時的に画像および文書を記憶する。たとえば、フォトクロミック紙はフォトクロミック材料を用いて、所望画像を担持する画像形成媒体を提供する。典型的に、フォトクロミック材料は、フォトクロミック含有画像形成層内で、可逆的または不可逆的に感光して色変化することができる。たとえば、スピロピランのアセトン溶液であるフォトクロミック材料は、少なくとも２日の寿命を有する画像を呈する。

さらに、可逆的に感光して色変化することによって、同じ紙上でフォトクロミック紙の画像書込みと画像消去を次々に行うことができる。たとえば、紫外（ＵＶ）光源を、画像書込みを引き起こすのに使用することができ、逆に熱と可視光源の組み合わせを、画像消去を引き起こすのに使用することができる。しかし、消去過程は、たとえば、オフィス環境における周辺温度や周辺光の存在のために、文書がデスク上にある場合でも起こる。さらに、消去可能な紙はしばしば、紙と同様であるので、通常紙と区別するためにしばしば着色を用いている。紙の着色は消去可能な紙を識別するのに有効であるが、紙の着色は画像と背景間のコントラストを低減する。したがって、着色された紙での高い画像コントラストが望まれる。

先行技術のこれらのおよび他の問題を克服するために、画像形成媒体および画像形成媒体を作成し使用するための方法を提供する。開示の画像形成媒体はより長い画像寿命および／または制御された画像領域を有することができる。画像形成媒体は室内照明（または緩慢ＵＶ）下で強く着色し、適当な光波長で選択的に脱色することができる。ある実施の形態では、画像形成媒体は、基材（たとえば、紙シート）、基材と組み合わせたフォトクロミック材料、およびフォトクロミック材料と組み合わせた光吸収材料を備え、基材上に第１の色（ここでは媒体色とも呼ぶ）を提供することができる。フォトクロミック材料は着色形態と無色形態の間で可逆的に変化することができ、光吸収材料は第１の色とは対照的な色を呈する第２の色を提供することができる。

画像形成媒体を用いて一時画像を形成する例示的方法は、まず、第１の色を有する画像形成媒体を形成することを包含することができる。画像形成媒体を、フォトクロミック材料、任意のバインダおよび／または光吸収材料を含むコーティング溶液を基材または紙に塗布することによって調製することができる。画像形成媒体を次に、所定の光波長を有する放射線で、形成される画像に対応するマスク形を有するマスクを通して、選択的に露光することができる。この露光時にフォトクロミック材料の選択された部分は、たとえば、着色形態から無色形態へと変化することができる。そして、その背景と対照的な色を有する画像を形成することができる。たとえば、画像は、第１および第２の色の一方の色を有することができ、第１および第２の色の他方の色を有する背景上に形成され得る。

本教示による例示的画像形成媒体を示す。 本教示による例示的画像形成方法を示す。 本教示により形成された例示的画像を示す。 本教示により形成された例示的画像を示す。

各種実施の形態では、カラーコントラストとは、見かけ上の明るさの差または色の強度における、たとえば、２、３以上の異なる色間のコントラストを含み得る。「色」という用語は、多くの特徴、たとえば、色相、明度および彩度を有することができ、ここで２つの色が少なくとも１つの特徴について異なっているなら、一方の色はもう一方の色とは異なり得る。たとえば、同じ色相と彩度を有するが明度が異なる２つの色は、異なる色と考えることができる。各種実施の形態では、カラーコントラストは、可視可能な時間中にカラーコントラストが変化するか一定であるかにかかわらず、ユーザに認識可能な画像を与えるのに十分なら、いずれの程度のカラーコントラストをも含み得る。

たとえば、イエロー、グリーン、レッド、ホワイト、ブラック、グレイ、シアン、マゼンタ、ブルーおよびパープルのようないずれかの適当な色を用いて、たとえば、ここで記載されるように、第１の色と第２の色の間にカラーコントラストを生成してもよい。各種実施の形態では、次の例示的カラーコントラストを画像形成用に使用することができ、これには、グリーンまたはダークグリーン背景上にイエローまたはライトイエロー画像、イエローまたはライトイエロー背景上にグリーンまたはダークグリーン画像、ホワイト背景上にイエロー画像、ライトまたはホワイト背景上にダークグレイまたはブラック画像およびホワイト背景上にパープル画像がある。

図１は本教示による例示的画像形成媒体１００を示す。図１に示される画像形成媒体１００は一般的概略図を表すものであり、他の層／要素を追加し、または存在する層／要素を取り除くまたは変更してもよいことは当業者には容易に明白である。

図１に示されるように、画像形成媒体１００は、基材１１０、基材１１０内にまたは基材１１０上に組み合わせたフォトクロミック材料１２０、およびフォトクロミック材料１２０と組み合わせた光吸収材料１３０を備えることができる。フォトクロミック材料１２０および光吸収材料１３０は、基材１１０上に、反転書込み消去可能な画像形成媒体を提供することができる。

基材１１０にはたとえば、いずれの好適な材料、たとえば、紙、木、プラスチック、ファブリック、織物製品、ポリマー状フィルム、無機基材（たとえば、金属）等をも含まれ得る。紙にはたとえば、普通紙、たとえば、ゼロックス（ＸＥＲＯＸ）（登録商標）４０２４、罫線のあるノートブック紙、厚紙、シリカコートされた紙、たとえば、シャープ社のシリカコート紙、十条紙等があってもよい。プラスチックにはたとえば、プラスチックフィルム、たとえば、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホンがあってもよい。基材１１０、たとえば、紙シートは何も書かれていない外観を有することができる。

各種実施の形態では、基材１１０は柔軟な材料から成るものでもよく、透明でも不透明でもよい。基材１１０は単一層でも多層でもよく、各層は同じ材料でも異なる材料でもよく、たとえば、約０．３ｍｍ〜約５ｍｍの範囲の厚さを有することができる。

フォトクロミック材料１２０を、基材１１０、たとえば、多孔性基材（たとえば、紙）に染み込ませ、埋め込みまたはコートすることができる。各種実施の形態では、フォトクロミック材料１２０を基材１１０に均一に塗布しおよび／またはさもなければ、永久的に基材１１０に定着させることができる。

フォトクロミック材料１２０にはたとえば、ジチエニルエテン（ＤＴＥ）、スピロピラン、スピロキサジン、クローム、スピロジヒドロインドリジンおよびフルギドがあってもよい。フォトクロミック材料１２０は、電磁波放射線の吸収により２つの形態間で化学種の可逆的変化を呈することができ、ここで２つの形態は異なる吸収スペクトルを有する。たとえば、例示的ジチエニルエテンは開環形態にある場合には、フォトクロミック材料は無色形態にあり得る。しかし、ジチエニルエテンは、ジチエニルエテン（ＤＴＥ）化合物上の化学的置換基に依存して、約１９０〜約４２５ナノメートルの波長の光で露光された場合には、化学的に閉環して、ピンク、ディープブルー、ディープグリーンまたはイエローといった色を得ることもできる。周辺の照明または太陽光の下では、ＤＴＥは、典型的なフォトクロミック材料、たとえば、スピロピランに比べて、よりブルーを吸収することができ、したがって、蛍光性の光、ＵＶ光または室内照明での露光で自動的に着色し、これによって照射された領域が着色した外観となる。たとえば、ＤＴＥは他の色相の中で背景を自然に着色する化合物であり得る。例示的実施の形態では、ＤＴＥはディープグリーンの背景色を与えることができ、この色は数日間程度なら安定的に示すことができる。さらに、グリーンという色は、これらの媒体が環境に優しいことを表示するので、このようなグリーンに着色された背景の紙は望ましく、また、グリーンの背景を用いてその上に形成された画像の読みやすさを改善することができる。

各種実施の形態では、フォトクロミック材料１２０は任意にバインダ材料を含んでもよい。バインダ材料は、目的の基材上に、フィルムまたは層として、フォトクロミック材料を保持するための沈殿防止材料となり得る。バインダは次の特性、たとえば、機械的柔軟性、堅ろう性および光学的明瞭性のいずれかまたは全てを備えることができる。いずれの好適なバインダ、たとえば、ポリマー材料を使用してもよい。バインダとして使用することができるポリマー材料の例には、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリアリールエーテル、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリビニル誘導体、セルロース誘導体、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、シリコン樹脂およびエポキシ樹脂等があり得る。コポリマー材料、たとえば、ポリスチレン−アクリロニトリル、ポリエチレン−アクリレート、塩化ビニリデン−塩化ビニル、酢酸ビニル−塩化ビニリデン、スチレン−アルキド樹脂も好適なバインダ材料の例であり得る。コポリマーはブロック、ランダムまたはその他のコポリマーでもよい。

各種実施の形態では、たとえば、基材上に均一なフィルムコーティングを作成する処理を可能にするために、溶媒を用いて、フォトクロミック材料および任意のバインダを溶解してもよい。各種実施の形態では、溶媒は、後の乾燥時に好都合に除去することができるように、十分に揮発性であり得る。水溶性バインダ、たとえば、ポリ（ビニルアルコール）や水溶性フォトクロミックおよび／または光吸収材料の場合には、水を溶媒として使用することができる。他の好適な溶媒にはたとえば、ハロゲン化および非ハロゲン化溶媒、たとえば、テトラヒドロフラン、トリクロロ−およびテトラクロロエタン、ジクロロメタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メタノール、エタノール、キシレン、ベンゼン、酢酸エチル等があり得る。各種実施の形態では、溶媒はたとえば、１、２、３以上の異なる溶媒を含んでもよい。コーティング溶液は、たとえば、好適な溶媒中に任意のポリマー状バインダを溶解し、この溶液中にフォトクロミック材料を溶解することによって調製することができる。当業者に公知の各種コーティング技術を用いて、コーティング溶液を基材１１０上に塗布することができる。

光（ｌｉｇｈｔ ｏｒ ｐｈｏｔｏ−）吸収材料１３０には各種着色剤が含まれ得る。たとえば、光吸収材料１３０にはイエローの着色剤があり得り、たとえば、二量体またはポリマー状のイエロー着色剤を、フォトクロミック材料１２０にコートしまたは埋め込んでなる。イエロー着色剤にはたとえば、イエロー染料、たとえば、アゾピリドンイエロー染料があり得る。各種実施の形態では、アゾピリドンイエロー染料にはたとえば、モノ−ピリドンおよびモノ−アントラニレート、ジピリドンおよびビスアントラニレート、またはジアントラニレートおよびビス−ピリドンがあり得る。例示的実施の形態では、光吸収材料１３０はメチルアントラニレートドデシルピリジンのイエロー染料であってもよい。

各種実施の形態では、画像形成媒体または反転書込み消去可能な紙の形成時に、ここで開示されるような溶媒中に、フォトクロミック材料と同時に、イエロー光吸収材料を溶解し、コーティング溶液を形成することができる。いくつかの場合には、コーティング溶液の調製は、溶解を確実に完了するために、加熱を要してもよい。たとえば、二量体またはポリマー状イエロー着色剤を用いる場合には、イエロー着色剤の溶解を確実に完了するために、加熱を必要としてもよい。他の実施の形態では、例示的イエロー光吸収材料を、イエローオーバーコートとして、フォトクロミック材料を組み合わせた基材上に、たとえば、基材上に形成されたフォトクロミック含有層上にコートすることができる。

各種実施の形態はまた、開示の画像形成媒体を用いて、着色画像を、着色画像と対照的な色を有する背景上に形成する方法を包含する。たとえば、図２は本教示による例示的画像形成方法２００を示す。例示的方法２００は、下向きの一連の作業または事象として示され記載されるが、本発明はこのような作業または事象の例示的順序に限定されないことは明らかである。たとえば、いくつかの作業は、異なる順序で行ってもよいし、および／または本教示に従って、ここで例示されおよび／または記載される作業または事象から離れて他の作業または事象と並行して行ってもよい。さらに、全ての例示的工程が、本教示による方法論を実施せねばならないというわけではない。

図２の２１０で、いくつかの実施の形態において、画像形成媒体を、放射線、たとえば、ＵＶ光または太陽光で露光したときに、たとえば、可視可能な背景色として、第１の色または媒体色を提供するために、たとえば、基材、フォトクロミック材料および光吸収材料（たとえば、イエローコート）を備えるように、画像形成媒体を形成することができる。さらに、光吸収材料は第１の色とは対照的な色を有する第２の色を提供することができる。各種実施の形態では、所望画像は実質的に、第１および第２の色の一方の色で、第１および第２の色の他方の色の背景上に形成され得る。

図２の２２０では、形成される画像に対応するマスク形を有するマスクが提供され得る。ここで使用されるように、マスクという用語は、パターン化された断面を用いてまた用いずに、目的の領域および／または画像形成媒体の目的部分に形成される画像の形に対応した、放射線の入射光束（たとえば、光）を与えるために使用される１以上のマスク形を有する構造を言う。各種実施の形態では、マスク形は所望の画像、たとえば、ロゴ画像および／または文字画像を含んでもよい。

図２の２３０では、画像形成媒体のフォトクロミック材料の一部を、マスクを通じて放射光で露光することによって、選択的に脱色、または消去または着色形態から無色形態に変化させ、画像形成媒体上に画像を形成するまたは「書込む」ことができる。たとえば、「消去」光照射を用いて、媒体の選択露光領域上のクロマティック材料の色を選択的に「消去」（または脱色）することができるが、光吸収材料は、露光領域上に、たとえば、第２の色（たとえば、イエロー）に着色した状態で残る。媒体基材の非露光領域はそのまま第１の色または媒体色を有することができる。各種実施の形態では、マスクの設計に依存して、露光領域が可視画像を形成してもよく、背景として使用されてもよく、または非露光領域が可視画像を形成してもよく、背景として使用されてもよい。

各種実施の形態では、放射線、たとえば、光は、選択的にフォトクロミック材料を脱色するために使用され、選択されたフォトクロミック材料部分を着色形態から無色形態へと変化させるのに好適な波長を有することができる。たとえば、このような放射線には、たとえば、約４００ナノメートル〜約７００ナノメートルの可視波長の可視光発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた高出力放射線があり得る。この波長は、着色したフォトクロミック化合物の吸収エンベロープと発光ダイオードの波長間に実質的に重なりが生じるように、選択され得る。さらなる実施例では、露光領域に、ＬＥＤ光源を用いて、約６２０ｎｍの波長を照射する。他の波長、たとえば、約４００ｎｍ以下を、放射線を提供するのに使用することもできる。各種実施の形態では、選択露光を、約０．５秒〜２分の期間で処理することができる。

各種実施の形態では、形成される画像は、いずれの所望画像、たとえば、ロゴ画像、文字画像等を含むものでもよい。開示の画像形成媒体上への画像形成を、たとえば、画像形成媒体の面積の約５％〜約１０％程度の小さい画像形成領域を有するように、露光領域を制御することによって、制御することができる。

例示的実施の形態では、画像形成媒体は、紙または他の媒体基材、たとえば、プラスチックと、媒体上のＤＴＥフォトクロミック材料と、ＤＴＥフォトクロミック材料上のイエローコートとを備えてもよい。この場合には、ＤＴＥフォトクロミック材料を脱色するための照射時に、マスクを通して露光される領域と露光されない領域との決定に依存して、イエローまたはライトイエロー画像がグリーンまたはディープグリーン媒体上に形成され、または場合によってはグリーンまたはディープグリーン画像がイエローまたはライトイエロー画像上に形成され得る。

図３Ａ，図３Ｂは本教示により形成された例示的画像を示す。例示的実施例に示されるように、画像３００Ａおよび／または３００Ｂは、暗い第１の色３１０と明るい第２の色３２０を備えることができる。第１の色および第２の色は見る者に視認性を与えるカラーコントラストを提供することができる。

特に、図３Ａの画像３００Ａは、「ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）」とそのロゴといった画像が、第２の色３２０（たとえば、ライトイエロー）で、第１の色３１０（たとえば、ディープグリーン）の背景を有する紙基材上に形成されて成る。例示的実施の形態では、ディープグリーンの背景は、画像形成媒体が紙基材上にイエロー染料とＤＴＥを有することによって提供され、一方ライトイエロー画像は、イエローの光吸収材料が照射時に脱色されたＤＴＥを有することによって提供され得る。例示的実施の形態では、グリーン色３１０は、ＵＶランプを用いて、たとえば、約２５０ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲の波長でフロード露光することによって、または太陽光で媒体を露光することによって達成され得る。ライトイエロー色３２０はホワイト光を用いてマスクを通じて選択的に消去することによって生成することができる。

同様に、図３Ｂの画像３００Ｂは、「ゼロックス」とそのロゴといった画像が、第１の色３１０（たとえば、ダークグリーン）で、第２の色３２０（たとえば、ライトイエロー）の背景を有する紙基材上に形成されて成る。例示的実施の形態では、ダークまたはディープグリーンの画像は、画像形成媒体が紙基材上にイエロー染料とＤＴＥを有することによって提供され、一方ライトイエローの背景は、イエローの光吸収材料が照射時に脱色されたＤＴＥを有することによって提供され得る。

このように、開示の画像形成媒体およびその上に画像を形成する方法は多くの利益を提供することができる。ある実施例では、フォトクロミック材料および／または光吸収材料は、室温でまたは周辺の可視光下で無色形態へと戻らず、文書がデスク上にある場合の自動的消去過程を防ぐ。その結果、フォトクロミック材料の着色形態および可視画像は、長期間、たとえば、２日〜１ヶ月以上の間安定して可視可能のままであり、可視ＬＥＤはしばしば安価で、対照的なＵＶ部品より高い出力を利用することができる。さらに、画像書込み領域を、対応するマスクを通じて媒体上に露光される領域によって制御することができる。さらに、例示的画像は、たとえば、市場利益を提供する自然なグリーンであってもよい。

各種実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて、マスクを用いずにＬＥＤをオンオフすることによって媒体基材を照射し、着色したフォトクロ−ムを画素−バイ−画素（ｐｉｘｅｌ ｂｙ ｐｉｘｅｌ）に基づいて消去し、画像を形成することもできる。

各種実施の形態では、形成された可視画像（たとえば、文字またはロゴ画像）を、フォトクロミック材料を無色形態から着色形態に逆に変化させることによって、「削除」または「消去」し、視覚的に画像のない画像形成媒体に復旧することができる。そして、復旧した画像形成媒体は、形成される他の画像に関する別のマスク形を有する対応のマスクを用いて、フォトクロミック材料の色を選択的に消去するまたは脱色することによって、他の画像情報を書込むのに再利用することができる。たとえば、可視可能な化学線をフォトクロ−ムが吸収し、この放射線によって、たとえば、ＤＴＥ内の結合を切るか、スピロピラン内に結合を形成するといった光化学過程を開始させたときに、フォトクロミック材料を無色形態から着色形態に逆に変化させることができる。両場合とも、可視領域に僅かな吸収を有する単量体形態は、目には無色または非常に明るいイエローに見え得る。

図１に戻って言及すると、画像形成媒体の基材１１０はいかなる数の側面、たとえば、２、３または４以上の側面（たとえば、立方体）を有してもよく、基材１１０はいかなる数の側面、たとえば、１側面または２側面または全ての側面上に、明るい色、特にホワイトカラーを有してもよい。画像は、画像形成媒体がある上に形成され得る。基材が紙シートである実施の形態では、フォトクロミック材料１２０および光吸収材料１３０が紙の一方側にあるなら、たとえ紙基材が２面であっても、画像は紙のこちら側上に形成され得る。

画像形成媒体１００およびその上に形成される画像は剛直でも柔軟でもよく、画像書込みおよび画像消去について意図される用途に依存して、いずれの好適な剛性または柔軟性を有してもよい。画像形成媒体１００およびその上に形成される画像は、いずれの好適な大きさ、たとえば、ビジネスカードの寸法、紙シート（たとえば、Ａ４および手紙サイズ）の寸法、またはより大きい寸法等を有してもよい。画像形成媒体１００およびその上に形成される画像はいずれの好適な形状、たとえば、平面（たとえば、シート）または非平面（たとえば、立方体、スクロースおよび湾曲形状）を有してもよい。

１００ 画像形成媒体、１１０ 基材、１２０ フォトクロミック材料、１３０ 光吸収材料。

Claims (4)

1. 基材と、
   基材上または基材内に配置され、着色形態と無色形態の間で可逆的に変化することができ、第１の色を提供するフォトクロミック材料と、
   フォトクロミック材料上またはフォトクロミック材料内に配置され、第１の色とは対照的な色を呈する第２の色を有する光吸収材料と
   を備え、
   第１の色と第２の色の組み合わせは、
   一方の色がイエローまたはライトイエローであり、他方の色がグリーンまたはダークグリーンである画像形成媒体。
2. 光吸収材料は、モノ−ピリドンおよびモノ−アントラニレート、ジピリドンおよびビスアントラニレート、ジアントラニレートおよびビス−ピリドン、またはメチルアントラニレートドデシルピリジンを含む１以上の材料を包含する請求項１の媒体。
3. 基材上または基材内に配置され着色形態と無色形態の間で可逆的に変化することができるフォトクロミック材料、及びフォトクロミック材料上またはフォトクロミック材料内に配置される光吸収材料を備える画像形成媒体を形成し、
   形成される画像に対応するマスク形を有するマスクを提供し、かつ
   画像形成媒体を、提供されたマスクを通じて放射線で選択的に露光して、フォトクロミック材料の１以上の部分を着色形態から無色形態へと変化させ、基材上に画像を形成し、
   ここで画像は第１の色および第２の色の一方の色であり、基材は第１の色および第２の色の他方の色であり、一方の色がイエローまたはライトイエローであり、他方の色がグリーンまたはダークグリーンであることを包含する一時画像を形成する方法。
4. フォトクロミック材料の１以上の部分に対応する画像形成媒体の領域を、選択的に露光するように制御することをさらに包含し、ここで画像領域は、画像形成媒体の面積の５％〜１０％の範囲に制御される請求項３の方法。
   

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