TW200540559A - Compositions, systems, and methods for imaging - Google Patents
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Description
200540559 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域] 本發明係有關於-種用於成像之組成物、系統與方法。 【先前技術】 5 當以例如光或熱等能量刺激時可造成色彩改變之材料 可應用於成像。例如此等材料可應用於感熱列印紙及瞬間 成像底片。通常至目前為止已知之材料及組成物需要多層 膜結構，且進一步加工處理來產生影像（例如瞬間成像底 片，如拍立得(Polaroid))。於傳真機及熱列印頭媒體，需要 10大於1焦耳/平方厘#之高能輸入才能達成良好影像。多層 膜媒體之組成物需要控制色彩形成化學的擴散，且需要進 v處理且係於刀開相以及分開層。大部分感熱紙及傳 真紙的塗層包含下述塗層，經由製備多於兩種成分之精細 分散液所得塗層。各組成分於施加能量時混合且反應，結 15果獲得著色材料。為了達成所需混合，粒子必須跨越三項 或三層或以上接觸(例如於熱成色系統，反應性成分係藉阻 擋層分開），以及合併成為一個新相。由於此等多相或多 層，故需要高能量才能執行此項處理。例如需要3焦耳/平 方厘米之能量密度，時間遠大於1〇〇微秒之相對強力二氧化 20碳雷射來製造記號。某些情況下，此種高能施用可能造成 成像基材的損壞。多種情況下，希望使用較不密集、較不 強力及/或較紐的能量施用來產生可目測記號。因此，需要 有可快速劃記塗層，可由少於三相且於單層組成。 【發明内容】 200540559 簡言之，本揭示具體例包括成像層、成像記錄媒體、 及各別之製備方法。成像層之一具體實施例包括一基體、 一輻射吸收性化合物溶解於該基體、至少二活化劑其實質 溶解於該基體，以及一成色劑。該活化劑包括—次活化 5 劑，其酸度二比次活化劑更高。此外，該一次活化劑於基 體之溶解度比二次活化劑更低。該成色劑於周圍條件下實 質不溶於該基體，而係實質均勻分散於該基體。 成像記錄媒體之一具體實施例包括一基材其具有一二 相層設置於其上。該二相層包括一基體、一輻射吸收性化 10 合物溶解於該基體、至少二活化劑實質溶解於該基體，以 及一成色劑。該活化劑包括一一次活化劑，其為高度酸性 酚化合物，以及一二次活化劑其為低酸性酚化合物。該成 色劑於周圍條件下實質不溶於該基體，而係實質均勻分散 於該基體。 15 製備成像材料之方法之一具體實施例包括提供一基 體、一輻射吸收性化合物、一成色劑以及至少一活化劑， 其中該活化劑包括—次活化劑以及一二次活化劑，其中 邊一次活化劑具有於基體之溶解度比二次活化劑更低；將 «亥幸田射吸收性化合物、一次活化劑、及二次活化劑實質溶 20解於基體；以及實質均勻分散該成色劑於該基體，其中該 成色劑於周圍條件下為實質不可溶於該基體。 圖式簡單說明 參照下列附圖將更為了解本發明之多個面相。附圖之 各個組成元件並非必然照比例繪製。此外於附圖中，類似 200540559 之參考編號表示數幅視圖之對應部分。 弟1圖舉例說明成像媒體之一說明例。 第2圖顯示印表機系統之一代表例。 第3圖顯示製造二相層之具體例之代表性方法。 5【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 揭示之具體例包括二相層、二相層之製造方法、及二 相層之使用方法。該二相層包括兩種或兩種以上之活化劑 化合物實質溶解於基體材料(後文稱作為「基體」）來製造高 10對比影像。使用-次活化劑其為高度酸性盼化合物，以及 使用二次活化劑其為低酸㈣化合物於該三相層，提高二 相層之酸度，允許形成較深色記號，同時不會造成背景的 顯著變深。二相層可為塗層設置於基材上且用於例如(但非 限制性)紙張媒體、數位記錄媒體等結構。 15 糾，成色劑實質不溶於基體。經由導引輻射能(例如 於45百萬瓦操作之78〇奈米雷射）至二相層各區，可獲得清 晰吕己號及絕佳影像品質。一說明例中，藉能量刺激，透過 色办變化，用來產生記號之組成分包括成色劑(例如螢烷隱 色染料)分散於基體呈分開相，以及兩種活化劑（亦即高度酸 20〖生紛化&物及較低酸性酚化合物）溶解於基體（例如經過幸畐 射硬化之丙烯酸酯聚合物）。 特定具體例中，成色劑於周圍條件下實質不溶於基體 ，而活化劑實質可溶於基體。輻射能吸收劑（例如天線)也存 在於該二相層。轄射能吸收劑係用來吸收能量，將能量轉 200540559 化成熱’以及傳遞熱給反應物。然後能量藉紅外線雷射施 加。當施加能量時，活化劑及成色劑二者被加熱(例如增溶 化成色劑）且混合，造成成色劑變活化，產生記號（色彩）。 使用局度酸性酚活化劑接合低酸度酚活化劑，可提供足夠 酸度來產生深色記號。此外，基體相之芳香族酚總含量夠 低’而實質不會溶解成色劑（例如隱色染料）來造成背景加 深。 第1圖顯示成像媒體10之一具體例。成像媒體10包括（ 但非限制性)基材12及二相層14。基材π為希望製造記號於 10其上之基材，基材12例如（但非限制性）紙(例如標籤、票、 收據、或文具）、投影片、金屬/金屬複合物、玻璃、陶瓷、 聚合物、及標籤媒體[例如光碟（CD)(例如CD_R/RW/R〇M) 及數位視訊碟(DVD)(例如DVD-R/RW/ROM)]。 二相層14包括(但非限制性)基體16、至少二活化劑(例 15如高度酸性酚活化劑及較低酸度酚活化劑）、一輻射吸收性 化合物及一成色劑。 活化劑與成色劑於加熱時混合（例如皆實質溶解於基 體16)，可變色而形成記號。活化劑及輻射吸收性化合物實 質可溶於基體16。成色劑實質不溶於基體16，而呈實質均 20勻分散之不溶性粒子18懸浮於基體16。 二相層14可透過任一種可接受之方法例如（但非限制 性)滾塗、喷塗、及網印而施用至基材12。此外，一層或多 層可形成於二相層14與基材12間，及/或一層或多層可形成 於二相層14頂上。一具體例中，該二相層14為CD或DVD之 200540559 一部分。 為了形成記號，輻射能係全影像導引於成像媒體10之 二相層14之—區或多個分開區。鋪能之形式係㈣㈣ 設備、條件、預定結果等而改變。姉能包括(但非限 5制性)紅外線(IR)輻射、紫外線(uv)輕射、χ光及可見光。輕 射吸收性化合物吸收輻射能且加熱二相射能衝擊 區。熱造成懸浮之不溶性粒子18達到一種溫度，該溫度足 夠造成粒子炼解’隨後擴散入最初存在於不溶性粒子狀 成色劑之混合相（例如不溶性粒子j 8與基體玻璃轉換溫度 Π) (Tg)或熔點(Tm))。除了溶解基體之外，熱也降低基體之炼 體黏度，以及加速成色成分(例如隱色染料及活化劑)之擴散 速率如此加速色彩生成速率。^後活化劑及成色劑反應 來形成二相層14某些區域上的記號（色彩）。 第2圖顯不列印系統3〇之代表性具體例。列印系統2〇 I5包括(但非限制性)一電腦控制系統Μ、一照射系統％、及列 印媒體26(例如成像媒體)。電腦控制系統Μ可操作來控制照 射系統24，造成記號(例如文字、符號、圖片等之列印)形成 於列印媒體26上。照射系統Μ包括(但非限制性）雷射系統、 紫外光能系、统、紅外光能系統、可見光能系统、χ光系統及 2 ’、匕了產生幸田射月匕造成記號形成於二相層14之系統。列印 系統2 0包括（但非限制性）雷射印表機系統及喷墨印表機系 統。此外，列印系統20可結合數位媒體系統。例如列印系 、、先20可於數位媒體系統操作來印刷標籤（例如 二相層結合 於標籤）至如CD及DVD等數位媒體上。此外，列印系統2〇 200540559 可於數位媒體系統操作來直接列印於數位媒體上（例如二 相層結合於數位媒體結構）。 基體16包括化合物，其於周圍條件下可以且適合溶解 及/或分散輻射吸收性化合物及活化劑。基體16包括(但非限 5制性）紫外光可硬化單體、募聚物、及預聚物(例如丙烯酸衍 生物）。（可混合來形成適當紫外光可硬化基體)之紫外光可 更化单體、券聚物、及預聚物之說明例包括（但非限制性) 二丙烯酸六亞甲基酯、二丙烯酸三丙二醇酯、丙烯酸月桂 酯、丙烯酸異癸酯、二丙烯酸新戊二醇酯、丙烯酸2_苯氧 10基乙酯、丙烯酸2_(2-乙氧基）乙酯、二丙烯酸聚乙二醇酯及 其它丙烯酸化多元醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷、四丙烯 酸季戊四醇酯、二丙烯酸乙氧化雙酚A、帶有環氧基官能基 之丙烯酸系募聚物等。 具體例中，基體16用來組合光組合包。光組合包包 15括(但非限制性）光吸收性物種，其引發反應例如經由二苯甲 酮衍生物引發反應來硬化基體。其它自由基聚合單體及預 聚物等光引發劑例如包括(但非限制性)硫雜蔥酮衍生物、蔥 醌衍生物、苯乙酮類及安息香醚類等。 希望選用一種基體16，其可藉造成色彩改變之輻射類 20別以外的輻射形式來加以硬化。基於陽離子性聚合樹脂之 基體16例如包括基於芳香族重氮鍇鹽、芳香族鹵鍇鹽、芳 香族鎮鹽及金屬茂化合物等之光引發劑。基體16之範例包 括諾蔻(Nor_Cote)CDG000。其它可接受之基體丨6包括(但非 限制性）丙烯酸化聚S旨寡聚物(例如CN293及CN294，得自沙 200540559 托馬（Sartomer)公司）。 基體化合物16占二相層之約2 wt%至98 wt%，以及约占 二相層之約20 wt%至90 wt0/〇。 「輻射吸收性化合物」(例如天線）一詞表示天線容易吸 5收預定標記輻射特定波長之輻射吸收性化合物。輻射吸收 1±化6物可為任—種材料，該材料可有效吸收欲施加至成 像媒體10來執行產生記號或色彩改變之能量類別。輕射吸 收性化合物包括（但非限制性)IR78〇(亞利希（Aldrich)42， 531-1)⑴(3H_啊鐵，2_[2_[2_氣_3肌3_二氫_3,3_二甲基小 1〇丙基-2H-口引啼-2-亞基)亞乙基環己烯小基]乙稀基卜3,3· 二曱基-1·丙基…碘化物（9C1)、IR783(亞利希Μ， 329·2)(2)(2·[2-[2|3-[2-[1，3-二氫-3,3-二甲基+⑷石黃基丁 基)-2H-口引啼-2-亞基]_亞乙基環己稀」基卜乙烯基]_3,3· 一甲基-1-(4-%基丁基)_3Η·氫氧化吲哚鍇，内鹽鈉鹽）、（辛 15特(Syntec) 9/1 (3))、辛特9/3⑷或金屬錯合物(例如二硫戊 環金屬錯合物(5)及，引嘴苯胺金屬錯合物⑹)可作為適當輕 射吸收性化合物：
11 20 200540559
此處Mi為過渡金屬、Ri、R2、R*3及R4為烧基或芳基其 帶有或未帶有鹵原子取代基，以及Αι、八2、A3及A4可為S 、NH或 Se ; 12 200540559
」2 (6) 此處Μ2為鎳或銅，以及R5及K為芳基或烷基可帶有或 未帶有鹵原子取代基。 輻射吸收性化合物之其它範例可參考「紅外線吸收性 5 染料」，Matsuoka，Masaru編輯，Plenum出版社（199〇)(isbn 0-306-43478_4)以及「高科技應用至近紅外線染料」，
Daehne，S.; Resch-Genger，U. ; Wolfbeis，Ο.，Ed.，Kluwer 學術出版社(ISBN 0_7923-5101_0)，二者皆以引用方式併 入此處。 10 輻射吸收性化合物占二相層約0·01 wt%至10 wt%，以 及占二相層約0.1 wt〇/〇至3 wt〇/〇。 用於此處，「活化劑」一詞為一種物質，該物質與成色 劑反應，造成成色劑變更其化學結構來變色或顯色。通常 ’活化劑濃度愈高，且基體16酸度愈高，則加熱時形成的 15 §己號顏色愈深。但活化劑於基體之濃度升高，造成成色劑 非意圖地過早溶解於基體，結果產生較深色背景。因此， 經由提高單一活化劑濃度造成記號與背景間之對比降低。 另一項限制為高度酸性活化劑於基體16之溶解度低，故可 添加至基體16之活化劑且可溶解之活化劑數量受限制。 為了產生記號與背景間之較高對比，至少含括兩種活 13 200540559 化劑於该二相層基體。兩種活化劑實質可溶於基體16。一 具體例中，一相層包括一次活化劑其為高度酸性酚化合物 ，以及二次活化劑，其比較該高度酸性酚化合物為低酸度 酚化合物。一次活化劑於基體16之溶解度比二次活化劑更 5 低。 通常一次活化劑係以較接近其溶解度極限之濃度存在 於基體16。但須注意，一次活化劑可以高於溶解度極限之 痕度存在，但預期未溶解之一次活化劑不會顯著促成成色 交互作用。一具體例中，因二次活化劑於基體16之溶解度 1〇較高，故二次活化劑之用量濃度比一次活化劑更高，但其 它具體例中，可使用較低濃度之二次活化劑。特別，一次 活化劑係占二相層之約0.1 ^%至15 wt%，約0.3 ^%至12 wt%，及約1 wt%至12 wt%。二次活化劑係占該二相層之約 0.1 wt%至25 wt%，約〇·2 wt%至約2〇 wt%，及約 i ^%至2〇 15 wt% 〇 概略S之，一次活化劑具有比二次化劑更高的酸度， 及/或每分子更多個酸性基團。一次活化劑係選自具有pKa 小於8.0之化合物，若干具體例中，一次活化劑每分子有兩 個或兩個以上酸性基團；二次活化劑係選自具有？1<^大於一 20次活化劑PKa之化合物及/或於若干具體例中，二次活化劑 每分子有一個酸性基團。須注意，一種調配物之一次活化 劑可用於另一種調配物作為二次活化劑。 一次活化劑例如包括(但非限制性)4_羥基苯基颯、2,4，_ 二羥基二苯基砜、貳（4-羥基-3-丙烯基苯基)颯、2,2，，5,5，· 14 200540559 四羥基二苯基礙及其組合。二次活化劑例如包括(但非限制 性)4-羥基苯基-4’-異丙氧基苯基颯、2,2_貳(4_羥基苯基）丙 烧及其組合。 一具體例中，一次活化劑為4-羥基苯基颯(pKa=6 43) 5 ，具有相對低溶解度於基體，而二次活化劑為貳(4_羥基_3_ 丙烯基苯基)礙(PKa=7.22)，具有相對高溶解度於基體。另 一例中，一次活化劑為貳（4-羥基j丙烯基苯基）砜 (pKa=7.22)，具有相對較低溶解度於基體，而二次活化劑為 雙盼A(pKa=9.73) ’其具有於基體之相對較高溶解度。 10 「成色劑」一詞為成色物質，其於非活化態為無色或 為一種顏色，而於活化態產生或產生色彩改變。成色劑包 括(但非限制性）隱色染料及S太成色劑（例如螢烧隱色染料及 酉太成色劑，述於「隱色染料之化學與應用」，Muthyala，
Ramiah，編輯，Plenum出版社(1997)(ISBN 0-306_45459·9) 15 ，以引用方式併入此處）。螢烷隱色染料例如包括下示（1〇) 結構式
此處Α及R為方基或烧基。成色劑係占二相層之約1 wt%至80 wt%，且占二相層之約5 wt%至約50 wt%。 15 200540559 活化劑與成色劑(例如Βκ_400)銜接作用來產生記號。 活化劑及成色劑可為三種或三種以上之物質，其當共同反 應時產生色衫改k。反應時，活化劑引發成色劑之色彩改 變，或造成成色劑的顯色。 實質不/合|±」一岡表示於周圍條件下，成色劑於基 體之溶解度過低’因此於周圍條件下並未出現因成色劑與 活化劑反應導致的色彩改變，或極少色彩改變。 「實質可溶性」—詞表示於周圍條件下，活化劑於基 體之命解度间，全部或大部分存在此二相層之活化劑皆溶 10 解於基體。 雖然於前述具體例中，活化劑可溶解於基體，而成色 劑於周圍條件下呈實質不溶性粒子懸浮於基體，但也可接 受成色劑可溶解於基體，以及活化劑於周圍條件下維持呈 實質不溶性粒子。 15 第3®舉舰明製造三相層14之代表性方法30。於方塊 32，k供基體、輕射吸收性化合物、活化劑及成色劑。於 方塊34，輻射吸收性化合物及活化劑溶解於基體。成色劑 於周圍條件下實質不溶於基體。於方塊36，成色劑實質均 勻分散於基體。隨後，二相層14設置於基材12上來形成成 2〇 像媒體10。 實施例1 : 約87克活化劑！)8(‘羥基苯基_4，_異丙氧基苯基砜）於 燒杯内熔解。約13克天線染料IR780溶解於熔化後的〇8，熔 體溫度升高至約150-160。〇活化劑/天線合金經冷卻且研磨 16 200540559 成為細粉。 約7克經研磨之二次活化劑(D8)/天線合金粉末及約3·7 克’4 基二本基礙（一次活化劑）溶解於克諾謹cdg〇〇〇 紫外光清漆（亦即紫外光可硬化丙烯酸酯單體與寡聚物之 5混合物）來形成清漆/天線/活化劑溶液。 約10克間-聯三苯(加速劑）熔解於燒杯。熔體加熱至約 110°C。於恆定攪拌約100克BK400分成小量增量添加至熔 體。添加之BK-400為得自内吉斯(Nagase)公司之隱色染料 (2 基_3’_曱基-6’·(二丁基胺基)螢烧），其結構式列舉如 10 下式11 :
混合物溫度升高至約17〇°C至180°c。持續擾拌至 BK400完全溶解於熔體（通常耗時約HM5分鐘），來形成加 速劑/隱色染料溶液。約550毫克IR780(IR染料)於恆定攪拌 15 下添加至炼體。IR780填化物也稱作為3H-i啤錄，2·[2_[2_ 氣冬[(1，3·二氫-3,3-二甲基小丙基·2Η-σ弓卜朵-2-亞基）亞乙基 ]-1_%己稀小基]乙烯基]-3,3-二甲基-1_丙基-，峨化物(9Q) ’具有下式： 17 200540559
2) 又持續加熱及稅拌約2至3分鐘，直至紅外光染料完全 溶解於嫁體而形成隱色染料/天線/加速劑合金（共熔混合物) 為止。隱色染料/天線/加速劑合金溫度維持低於約190°C。 5 然後隱色染料/天線/加速劑合金倒入襯墊有鋁箔之預 先冷卻之冰箱托盤内。固化後之熔體研磨成為粗粉，然後 進一步於水性分散液内研磨至研磨後合金之平均體積加權 粒徑小於約2微米為止。研磨後之合金經真空脫水形成隱色 染料共溶混合物粉末。 10 隱色染料/天線/加速劑合金與清漆/天線/活化劑/安定 劑溶液之混合物形成為紫外光可硬化糊劑（約每6〇克清漆/ 天線/活化劑溶液使用約31克經過精細研磨之隱色染料/天 線/加迷劑合金），網印至基材上，厚度約5微米至約9微米來 形成成像媒體。然後媒體上之塗層藉汞燈以紫外光硬化。 15 於所得經塗覆之基材上使用45毫瓦雷射進行直接標記 。使用能量施用約30微秒至150微秒來產生約2〇微米χ45微 米之記號。直接標記係出現於預定影像係標記於成像媒體 上’而未使用列印中間物質。 别文討論係供舉例說明本發明之原理及各具體例。熟 2〇州技藝人士完全了解前文揭示後顯然自明多種變化及修 18 200540559 改。意圖如下申請專利範圍被解譯為涵蓋此等變化及修改。 【圖式簡單說明】 第1圖舉例說明成像媒體之一說明例。 第2圖顯示印表機系統之一代表例。 5 第3圖顯示製造二相層之具體例之代表性方法。 【主要元件符號說明】 22.. .電腦控制系統 24…照射系統 26…列印媒體 30.. .方法 32-36…方塊 10.. .成像媒體 12…基材 14.. .二相層 16.. .基體 18.. .不溶性粒子 20…列印系統 19
Claims (1)
- 200540559 十、申請專利範圍： 1. 一種成像層，包含： 一基體； -輻射吸收性化合物_'溶解於該基體； 5 至少_活化劑’其係實質上溶解於該基體，其中 -次活化·有比二次活化败高的酸度，以及其中該 一次活化劑於該基體具有t卜-A X, &一次活化劑溶解度更低的 溶解度；以及 -成色劑’其於周圍條件下實f不溶於基體，而係 10 實質均勻分散於基體。 2·如申請專利範圍第1項之成像層，其中該一次活化劑係 占該二相層之約0.1 wt%至15 wt°/〇，其中該二次活化劑 係占該二相層之約〇·1 wt%至約25 wt%。 3·如申請專利範圍第2項之成像層，其中該一次活化劑係 15 選自具有pKa小於8之化合物，以及其中該二次活化劑係 選自具有pKa大於該一次活化劑之化合物。 4.如申請專利範圍第1項之成像層，其中該一次活化劑係 選自具有pKa小於8之化合物，以及其中該二次活化劑係 選自具有pKa大於該一次活化劑之化合物。 20 5·如申請專利範圍第1項之成像層，其中該一次活化劑為 高度酸性酚化合物，以及該二次活化劑為低度酸性酚化 合物。 6·如申請專利範圍第1項之成像層，其中該一次活化劑係 選自4-羥基苯基颯、2,4，-二羥基二苯基颯、貳(4-羥基冬 20 200540559 丙烯基苯基)颯及2,2，，5,5，-四羥基二苯基颯；以及其中該 二次活化劑係選自4-羥基笨基_4，_異丙氧基苯基碾及 2,2-武(4-經基苯基）丙烧。 7· —種影像記錄媒體，包含： 一基材，其具有一二相層設置於其上，其中該二相 層包括： 一基體， 一輻射吸收性化合物其係溶解於該基體； 至少兩種活化劑，其係實質上溶解於該基體，其中 一次活化劑為咼度酸度酚化合物，以及二次活化劑為低 酸性酴化合物；以及 一成色劑，其於周圍條件下實質不溶於基體，而係 實質均勻分散於基體。 8·如申請專利範圍第7項之影像記錄媒體，其中該基材係 選自紙媒體、透明片、雷射光碟（CD)、及數位視訊碟 (DVD)。 9· 一種製備一成像材料之方法，該方法包含： 提供一基體、一輻射吸收性化合物、一成色劑以及 至少一活化劑，其中該活化劑包括一一次活化劑以及一 二次活化劑，其中該一次活化劑具有於基體之溶解度比 二次活化劑更低； 將該輻射吸收性化合物、一次活化劑、及二次活化 劑實質溶解於基體；以及 實質均勻分散該成色劑於該基體，其中該成色劑於 21 200540559 周圍條件下為實質不可溶於該基體。 10.如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含： 設置該直接成像材料於一基材上，其中該基材係 選自紙媒體、透明片、雷射光碟（CD)、及數位視訊碟 5 (DVD)。22
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