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Dokumentenidentifikation DE112005000860T5 05.04.2007
Titel Mehrschichtfarbzusammensetzungen und zugeordnete Verfahren
Anmelder Hewlett-Packard Development Co., L.P., Houston, Tex., US
Erfinder Field, Marshall, Corvallis, Oreg., US;
Markel, David P., Albany, Oreg., US;
Hill, Sandra L., Albany, Oreg., US
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 112005000860
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 18.04.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/012999
WO-Veröffentlichungsnummer 2005108102
WO-Veröffentlichungsdatum 17.11.2005
Date of publication of WO application in German translation 05.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse B41M 5/30(2006.01)A, F, I, 20070104, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B41M 5/136(2006.01)A, L, I, 20070104, B, H, DE   B41M 5/40(2006.01)A, L, I, 20070104, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Farbbilder und Verfahren zum Erzeugen von Farbbildern mit verschiedenen Effekten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Schichtzusammensetzungsmaterialen, die Farbbildungszusammensetzungen umfassen.

Hintergrund der Erfindung

Die Bildung eines Bildes auf verschiedenen Substraten kann auf eine große Vielzahl von Weisen erreicht werden. In jüngster Zeit hat sich das Interesse und die Forschung auf dem Gebiet der thermoempfindlichen Farbänderungs- oder Farbbildungsmaterialen erhöht, einschließlich Tinten und Beschichtungsmaterialien. Diese thermoempfindlichen Farbänderungsmaterialien können in einer Unzahl von Anwendungen verwendet werden, die von einem nichtentwickelten Zustand profitieren, der entweder farblos ist oder eine bestimmte Farbe aufweist, und einem entwickelten Zustand, der ein deutlich unterschiedliches Farberscheinungsbild aufweist. Die Umwandlung von dem nichtentwickelten Zustand zu dem entwickelten Zustand geschieht häufig über eine chemische Reaktion zwischen einem Leukofarbstoff und einem geeigneten Aktivator oder Reduktionsmittel, das in dem/den Farbänderungsmaterial(ien) vorliegen kann. Handelsübliche sinnvolle thermoempfindliche Farbänderungsmaterialien können eine etwas begrenzte Farbpalette haben; Forschungsbemühungen konzentrieren sich jedoch weiter auf das Verbessern verfügbarer Farbauswahlmöglichkeiten und -eigenschaften, wie z. B. Lichtstabilität, Ausbleichbeständigkeit, Intensität und dergleichen.

Eine jüngste Entwicklung umfasst die Verwendung von Infrarotabsobern in Verbindung mit Leukofarbstoffen. Die Infrarotabsorber können speziell ausgewählt werden, um Wärme zu erzeugen bei Aussetzung gegenüber elektromagnetischer Strahlung bei einer bestimmten Frequenz oder einem Bereich von Frequenzen. Die Wärme liefert dann die notwendige Energie, damit der Leukofarbstoff entwickelt wird. Auf diese Weise kann eine genaue Steuerung verwendet werden, um selektiv Abschnitte des Leukofarbstoffs zu entwickeln, um ein Bild zu bilden. Ein Beispiel dieser Technologie ist das LightScribe- (eingetragenes Warenzeichen der Hewlett-Packard Company) CD- und DVD-Markierungssystem.

Gemäß dieser allgemeinen Technologie werden Materialen und Verfahren, die die obigen Bildbildungstechnologien weiter verbessern und technisch sinnvolle Bildeigenschaften verbessern, durch Forschung und Entwicklung weiter gesucht.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, verbesserte Verfahren und Materialen zu entwickeln, die verwendet werden können, um einmalige Farbkombinationen und visuelle Effekte zu erzeugen, insbesondere im Zusammenhang mit nichtentwickelten und entwickelten Farbänderungs- oder Farbbildungsmaterialien.

Als solches kann bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schichtbildbildungszusammensetzung ein Substrat umfassen, das eine Hintergrundfarbschicht und eine darauf aufgebrachte Farbbildungsschicht umfasst. Die Farbbildungsschicht umfasst einen Leukofarbstoff, der entwickelt werden kann durch Aussetzen gegenüber einer Energie, um eine entwickelte Farbe zu erzeugen. Die Hintergrundschicht und die Farbbildungsschicht können jeweils zu dem Gesamterscheinungsbild der Zusammensetzung beizutragen, entweder vor und/oder nach der Entwicklung des Leukofarbstoffs. Bei einem Aspekt kann die Farbbildungsschicht eine Dicke aufweisen, die ausreichend dünn ist, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch einen entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Alternativ kann zumindest entweder die Hintergrundfarbschicht oder die Farbbildungsschicht in einem Filtermuster aufgebracht zu werden, um einmalige visuelle Effekte für die Schichtzusammensetzung zu liefern.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, die beispielhaft Merkmale der Erfindung darstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Darstellung eines Halbtonmusters von eng bepackten hexagonalen Punkten, die sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.

2 ist eine Darstellung eines Halbtonmusters aus gebogenen oder spiralförmigen Linien, die im Wesentlichen parallel sind, die sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird auf beispielhafte Ausführungsbeispiele Bezug genommen und es wird spezifische Sprache verwendet, um dieselben zu beschreiben. Es ist trotzdem klar, dass dadurch keine Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt ist. Änderungen und weitere Modifikationen der hierin beschriebenen Merkmale, und zusätzliche Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin beschrieben sind, die für einem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind, dem diese Offenbarung vorliegt, liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Bevor bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart und beschrieben werden, ist ferner klar, dass diese Erfindung nicht auf den bestimmten Prozess und die bestimmten Materialen begrenzt ist, die hierin offenbart sind, da diese zu einem gewissen Grad variieren können. Es ist außerdem klar, dass die hierin verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele dient, und nicht als begrenzend angesehen werden soll, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die angehängten Ansprüche und Äquivalente derselben definiert wird.

Beim Beschreiben und Beanspruchen der vorliegenden Erfindung wird die folgende Terminologie verwendet.

Die Singularformel „ein", „eine" und „der/die/das" umfassen Mehrfachbezüge, sofern der Zusammenhang dies nicht anderweitig eindeutig vorgibt. Somit umfasst die Bezugnahme auf „eine Farbe" die Bezugnahme auf eine oder mehrere solche Eigenschaften, und die Bezugnahme auf „Anlegen elektromagnetischer Strahlung" umfasst die Bezugnahme auf einen oder mehrere solche Schritte.

Wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „Farbbildungszusammensetzung" typischerweise einen Leukofarbstoff und andere optionale Komponenten, z. B. ein Infrarotabsorber, Aktivator, Harze, Stabilisatoren und dergleichen. Diese Komponenten können zusammenwirken, wenn sie Wärme und/oder elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt werden, um den Leukofarbstoff zu reduzieren, um einen Farbstoff zu erzeugen, der eine Farbe oder eine Farbänderung aufweist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann sich der Begriff „Farbe" oder „farbig" auf Änderungen bei sichtbarer Absorbanz beziehen, die auf die Entwicklung, einschließlich die Entwicklung zu Schwarz, Weiß oder herkömmlichen Farben hin auftritt. Ein nichtentwickelter Leukofarbstoff kann farblos sein oder kann eine Farbe aufweisen, die sich auf die Entwicklung hin zu einer anderen Farbe ändert. Somit umfasst der Begriff „Farbbildung" Farbänderung, z. B. Modifikation von einer Farbe zu einer anderen Farbe, sowie Farbzeugung, z. B. Modifikation von farblos zu einer Farbe.

Der Begriff „Farbe" umfasst allgemein sichtbare Farben sowie Schwarz und Weiß.

Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich „Halbton" auf ein nicht fortlaufendes Muster, das verwendet werden kann, um ein Bild zu erzeugen. Halbtonmuster sind in der Technik bekannt und können in einer großen Vielzahl von Mustern erzeugt werden, abhängig von einem gewünschten Effekt. Einzelne Punkte oder Linien innerhalb des Halbtonmusters können entweder benachbart zueinander oder getrennt voneinander sein.

Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich „Entwickeln", „Entwicklung" oder dergleichen auf eine Interaktion oder Reaktion, die einen Leukofarbstoff reduzieren kann, um eine sichtbare Änderung oder eine Herstellung einer Farbe zu erzeugen, durch Reduktion des entsprechenden farbigen Leukofarbstoffs.

Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich „Absorber" allgemein auf einen optionalen Agenten, der empfindlich ist gegenüber elektromagnetischer Strahlung, der Wärme erzeugen kann oder anderweitig Energie zu umgebenden Molekülen übertragen kann, auf die Aussetzung gegenüber einer vorbestimmten Frequenz elektromagnetischer Strahlung. Die vorbestimmte Frequenz unterscheidet sich typischerweise von einer Absorberzusammensetzung zu der nächsten. Wenn derselbe mit einem Leukofarbstoff und/oder Aktivator gemischt wird oder in thermischem Kontakt mit demselben ist, kann ein Absorber in ausreichender Menge vorliegen, um Wärme zu erzeugen, die ausreichend ist, um den Leukofarbstoff zumindest teilweise gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu entwickeln.

Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich „Infrarotabsorber" allgemein auf einen infrarotstrahlungsempfindlichen Absorber, der Wärme erzeugen kann oder anderweitig Energie zu umgebenden Molekülen übertragen kann, auf die Aussetzung gegenüber einer Infrarotstrahlung. Infrarotstrahlung umfasst Nahe-Infrarotstrahlung in dem Bereich von etwa 700 nm bis etwa 40 &mgr;m, obwohl etwa 700 nm bis etwa 1.200 nm üblich ist für die meisten Nahe-Infrarotanwendungen.

Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich „thermischer Kontakt" auf die räumliche Beziehung zwischen einem Absorber und einer Farbbildungszusammensetzung. Wenn ein Absorber beispielsweise durch Interaktion mit Strahlung erwärmt wird, sollte die Wärme, die durch den Absorber erzeugt wird, ausreichend sein, um zu bewirken, dass der Leukofarbstoff der Farbbildungszusammensetzung durch chemische Reaktion farbig wird. Thermischer Kontakt kann enge Nähe zwischen einem Absorber und einer Farbbildungszusammensetzung umfassen, die eine Wärmeübertragung von dem Absorber zu dem Leukofarbstoff und/oder Aktivator ermöglicht. Thermischer Kontakt kann auch tatsächlichen Kontakt zwischen einem Absorber und Leukofarbstoff umfassen, wie z. B. in unmittelbar benachbarten Schichten, oder in einer Beimischung, die beide Bestandteile umfasst.

Wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich „Optimierung" und „optimiert" auf einen Prozess der Auswahl von Komponenten der Farbbildungszusammensetzung, die zu einer sich schnell entwickelbaren Zusammensetzung führt, unter einer festen Periode der Aussetzung gegenüber Strahlung. Beispielsweise können Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung optimiert werden für eine Entwicklung, die 780 nm Laserlicht verwendet, bei der im Wesentlichen die gesamte Farbbildungsschicht, die der Infrarotstrahlung ausgesetzt wird, in weniger als einer vorbestimmten Zeitperiode, z. B. 100 &mgr;sek., entwickelt wird. „Optimiert" zeigt jedoch nicht notwendigerweise an, dass die Farbbildungsschicht bei einer spezifischen Wellenlänge am schnellsten entwickelt wird, sondern eher, dass die Schicht innerhalb eines spezifizierten Zeitrahmens entwickelt werden kann, unter Verwendung einer gegebenen Infrarotstrahlungsquelle. Eine optimierte Zusammensetzung würde auch eine Umgebungslichtstabilität und Ausbleichbeständigkeit über ausgehende Zeitperioden, z. B. mehrere Monate bis Jahre, anzeigen.

Wie sie hierin verwendet wird, soll „optische Platte" Audio-, Video-, Multimedia- und/oder Softwareplatten umfassen, die in einem CD- und/oder DVD-Laufwerk oder dergleichen lesbar sind. Beispiele von optischen Plattenformaten umfassen beschreibbare, aufzeichnungsfähige und wiederbeschreibbare Platten, wie z. B. DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM, CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW und dergleichen. Andere solche Formate können auch enthalten sein, wie z. B. ähnliche Formate und Formate, die in der Zukunft entwickelt werden.

Konzentrationen, Abmessungen, Beträge und andere numerische Daten können hierin in einem Bereichsformat präsentiert werden. Es ist klar, dass ein solches Bereichsformat lediglich der Zweckmäßigkeit und Kürze halber verwendet wird, und flexibel interpretiert werden soll, um nicht nur die numerischen Werte zu umfassen, die explizit als Grenzen des Bereichs erwähnt werden, sonder auch alle einzeln numerischen Werte und Teilbereiche zu umfassen, die in dem Bereich enthalten sind, als ob jeder numerische Wert und Teilbereich explizit erwähnt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Schichtbildbildungszusammensetzung ein Substrat mit mehreren Farbschichten umfassen. Genauer gesagt, eine Hintergrundfarbschicht kann auf das Substrat aufgebracht sein. Die Hintergrundfarbschicht kann eine feste Hintergrundfarbe haben. Eine Farbbildungsschicht kann auch auf die Hintergrundfarbschicht aufgebracht sein. Die Farbbildungsschicht umfasst typischerweise einen Leukofarbstoff. Ferner kann die Farbbildungsschicht eine Dicke aufweisen, die es ermöglicht, dass die feste Hintergrundfarbe das Erscheinungsbild der Zusammensetzung beeinträchtigt, sowohl vor als auch nach der Entwicklung von Abschnitten des Leukofarbstoffs innerhalb der Farbbildungsschicht. Typischerweise kann die Farbbildungsschicht ausreichend dünn sein, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch einen entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist.

Substrat und Hintergrundschicht

Jedes geeignete Substrat, das mechanische Unterstützung liefert, die für eine bestimmte beabsichtigte Anwendung ausreicht, kann verwendet werden. Das Substrat kann beispielsweise aus einem Polymer, Papier, beschichtetem Papier, Metall, Glas oder Kombinationen dieser Materialen gebildet sein. Das Substrat kann aus einer einzelnen Schicht gebildet sein oder kann ein Laminat oder Mehrschichtsubstrat sein. Nichtbeschränkende Beispiele von geeigneten Polymermaterialen können Polyester umfassen, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Celluloseester, wie z. B. Cellulosetriacetat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutyrat; Polyamide, Polycarbonate; Polyimide, Polyolefine; Polysulfonamide; und Zusammensetzungen oder Kombinationen derselben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Substrat eine optische Platte sein. Derzeit werden aufgrund von Kosten Überlegungen optischen Platten unter Verwendung von Polycarbonaten vorbereitet, obwohl auch andere Materialen für die Verwendung akzeptabel sind. Alternativ kann das Substrat ein optischer Film sein. Bei einem Aspekt kann der optische Film ein optisch durchsichtiger Polyesterfilm sein. Andere geeignete optische Filme können Polyethersulfon (PES), Poly(Esternaphthalat) (PEN) und dergleichen umfassen.

Genauer gesagt, eine Hintergrundfarbschicht kann auf das Substrat aufgebracht werden. Die Hintergrundfarbschicht kann ein Hintergrundfarbmittel umfassen, das eine feste Hintergrundfarbe aufweist. Allgemein kann das Hintergrundfarbmittel jedes Nicht-Leukofarbmittel sein, das eine Hintergrundfarbe liefern kann. Das Hintergrundfarbmittel kann jedes lichtechte Farbmittel sein, wie z. B., aber nicht begrenzt auf, Pigmente, Farbstoffe, Fluoreszenzstoffe oder dergleichen. Pigmente liefern typischerweise gute Farbeigenschaften mit Ausbleichbeständigkeit und UV-Lichtstabilität. Nichtbegrenzende Beispiele geeigneter Pigmente können Gelb 109, Orange 134, Orange 64, Rot 166, Rot 53:1, Violett 19, Grün 7 und Blau 60 umfassen. Beispielsweise können Ciba®-, Irgalite®-, Cromophtal®-, Irgazin®- und Nonostral®-Pigmente verwendet werden.

Die Hintergrundfarbschicht kann typischerweise zusätzliche Komponenten enthalten, wie z. B. Harze, Lacke, Bindemittel, Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, und andere bekannte Zusatzstoffe, die dazu beitragen können, Beschichtungs-, Beständigkeits- und/oder Leistungscharakteristika zu verbessern. Die Hintergrundfarbschicht kann ein Bindemittel oder ein Harz umfassen, das das Hintergrundfarbmittel auf eine Oberfläche befestigen kann, wenn es aufgebracht wird. ultraviolett- (UV-) härtbare Harze liefern ein gutes Medium zum Befestigen des Hintergrundfarmittels. Mehrere beispielhafte UV-härtbare Harze, die für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden nachfolgend näher erörtert. Die Hintergrundschicht kann bei beinahe jeder Dicke aufgebracht werden. Eine Hintergrundschichtdicke von weniger als etwa 8 &mgr;m liefert typischerweise gute Farbdichte und reduzierte Farbstoffverwendung.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Hintergrundfarbschicht so entworfen sein, dass die feste Hintergrundfarbe als eine Kombination des Hintergrundfarbstoffes und der Farbe des darunter liegenden Substratmaterials erscheint, z. B. eine metallische Schicht, durchgehende Farbe, usw. Somit kann das Substrat bei einigen Ausführungsbeispielen zu dem Erscheinungsbild der festen Hintergrundfarbe beitragen, wie es nachfolgend näher erörtert wird, und eine wahrgenommene Farbe kann letztendlich eine Kombination der Substratfarbe, festen Hintergrundfarbe und entwickelten Farbe von dem Leukofarbstoff oder der Farbbildungsschicht sein.

Farbbildungsschicht

Zusätzlich zu der Hintergrundfarbschicht kann eine Farbbildungsschicht in den Schichtbildbildungsfarbzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Eine Farbbildungszusammensetzung kann vorbereitet werden und auf das Substrat aufgebracht werden. Die Farbbildungszusammensetzung kann auf das Substrat aufgebracht werden als eine Schicht, die das Substrat direkt kontaktiert. Alternativ kann die Farbbildungsschicht auf das Substrat als eine Schicht über der Hintergrundfarbschicht aufgebracht werden. Somit umfasst der Begriff „auf dem Substrat" Ausführungsbeispiele, bei denen eine zusätzliche Schicht zwischen die Schicht platziert ist, die als auf dem Substrat identifiziert ist, obwohl kein tatsächlicher Kontakt auftritt. Dadurch kann die Farbbildungsschicht bezüglich der Hintergrundschicht darüber oder darunter gedruckt werden.

Wie es erwähnt wurde, umfasst die Farbbildungszusammensetzung typischerweise einen Leukofarbstoff. Abhängig von dem spezifischen Leukofarbstoff können zusätzliche Komponenten verwendet werden, um die Entwicklung des Leukofarbstoffs zu ermöglichen. Beispielsweise können Aktivatoren enthalten sein als ein Reduktionsmittel um die Bildung des entwickelten oder reduzierten Zustands des Leukofarbstoffs zu ermöglichen. Zusätzlich können Absorber enthalten sein, um die Beständigkeit gegenüber Ausbleichen zu verbessern, die Lichtstabilität zu erhöhen und/oder eine lokalisierte Wärmequelle zu liefern, die auf eine spezifische Frequenz elektromagnetischer Strahlung abgestimmt ist, wie es nachfolgend erörtert wird.

Unabhängig von zusätzlichen Komponenten kann die Farbbildungsschicht eine Dicke und/oder ein Filtermuster aufweisen, das es ermöglicht, dass die feste Hintergrundfarbe das Erscheinungsbild der Schichtbildungszusammensetzung beeinträchtigt, sowohl vor als auch nach der Entwicklung von Abschnitten des Leukofarbstoffs innerhalb der Farbbildungsschicht. Typischerweise kann die Farbbildungsschicht ausreichend dünn sein, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch einen entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Eine gewünschte Dicke kann von der Konzentration des Leukofarbstoffs und anderer Komponenten abhängen, sowie der Intensität des spezifischen Leukofarbstoffs. Als allgemeine Richtlinie kann die Farbbildungsschicht jedoch Dicken von etwa 3 &mgr;m bis etwa 15 &mgr;m aufweisen. Ferner haben Dicken von etwa 6 &mgr;m bis etwa 8 &mgr;m ein gutes Gleichgewicht gezeigt zwischen dem Ermöglichen der Hintergrundfarbe durch dieselbe, während gleichzeitig eine gewisse Farbintensität der Farbbildungsschicht beibehalten wird. Außerdem können dickere Schichten die Entwicklungszeit verlangsamen, die erforderlich ist, um eine angemessene Entwicklung der Leukofarbstoffe zu erreichen. Ferner kann die Farbbildungsschicht auf das gesamte Substrat angewendet werden oder lediglich auf Abschnitte desselben, abhängig von dem gewünschten Effekten. Gleichartig dazu kann eine Mehrzahl von Leukofarbstoffen in der Farbbildungsschicht enthalten sein, entweder in einer Mischung, in bestimmten Regionen oder in getrennten Schichten, um Farbbilder mit mehreren Farben zu erzeugen.

Der Leukofarbstoff kann jede Anzahl von Farbmitteln sein, die auf das Aussetzen gegenüber bestimmter Energietypen hin eine Farbänderung oder -bildung zeigen. Nichtbeschränkende Beispiele von geeigneten Leukofarbstoffen umfassen Fluorane, Phthalide, Amino-Triarylmethane, Aminoxanthene, Aminothioxanthene, Amino-9,10-Dihydro-Acridine, Aminophenoxazine, Aminophenothiazine, Aminodihydro-Phenazine, Aminodiphenylmethan, Aminohydrozimtsäuren (Cyanoethane, Leucomethine), und entsprechende Ester, 2(p-Hyroxyphenyl)-4,5-Diphenylimidazole, Indanone, Leukoindamine, Hydrozine, leucoindigoide Farbstoffe, Amino-2,3-Dihydronathraquinone, Tetrahalo-p,p'-Biphenole, 2(p-Hydroxyphenyl)-4,5-Diphenylimidanzole, Phenethylaniline, Phthalocyanine-Vorläufer (wie diejenigen, die von Sitaram Cemicals, Indien erhältlich sind), und Mischungen derselben. Experimentelles Testen hat gezeigt, dass fluoran-basierte Farbstoffe eine Klasse von Leukofarbstoffen sind, die gewünschte Eigenschaften zeigen. Außerdem können Phthalide und Amino-Triarylmethane ebenfalls für die Verwendung bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.

Mehrere nichtbegrenzende Beispiele von geeigneten fluoranbasierten Leukofarbstoffen umfassen 3-Diethylamino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-(N-Ethyl-p-Toluidino)-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-(N-Ethyl-N-Isoamylamino)-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Diehtyllamino-6-Methyl-7-(o,p-Dimethylanilino)Fluorane, 3-Pyrrolidino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Piperidino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-(N-Cyclohexyl-N-Methylamino)-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Diethylamino-7-(m-Trifluoronmethylanilino)Fluorane, 3-Dibutylamino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Diethylamino-6-Chloro-7-Anilinofluorane, 3-Dibutylamino-7-(o-Chloroanilino)-Fluorane, 3-Di-n-Pentylamino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Di-n-Butylamino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-(n-Ethyl-n-Isopentylamino)-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 3-Pyrrolidino-6-Methyl-7-Anilinofluorane, 1(3H)-Isobenzofuranone, 4,5,6,7-Tetrachloro-3,3-Bis[2-[4-(Dimethylamino)Phenyl]-2-(4-Methoxyphenyl)Ethenyl], 2-Anilino-3-Methyl-6-(N-Ethyl-N-Isoamylamino)Fluorane (S-205 erhältlich von Nagase Co, Ltd.), und Mischungen derselben. Geeignete Aminotrialrylmethan-Leukofarbstoffe können ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie z. B. Tris(N,N-Dimethylaminophenyl)Methan (LCV); Tris(N,N-Diethylaminophenyl)Methan (LECV); Tris(N,N-Di-n-Propylaminophenyl)Methan (LPCV); Tris(N,N-Din-Butylaminophenyl)Methan (LBCV); Bis(4-Diethylaminophenyl)-(4-Diethylamino-2-Methyl-Phenyl)Methan (LV-1); Bis(4-Diethylamino-2-Methylphenyl)-(4-Diethylamino-Phenyl)Methan (LV-2); Tris(4-Diethylamino-2-Methylphenyl), Methan (LV-3); Bis(4-Diethylamino-2-Methylphenyl)(3,4-Dimethoxyphenyl) Methan (LB-8); Aminotriarylmethan-Leukofarbstoffe mit unterschiedlichen Alkylbestandteilen, die mit den Amino-Anteilen verbunden sind, wobei jede Alkyl-Gruppe unabhängig ausgewählt ist aus C1-C4 Alkyl; und Aminotriaryl-Methan-Leukofarbstoffe mit jeder der vorhergehend genannten Strukturen, die weiter ersetzt werden mit einer oder mehreren Alkyl-Gruppen auf den Aryl-Ringen, wobei die letzteren Alkyl-Gruppen unabhängig aus C1- C3 Alkyl ausgewählt werden. Andere Leukofarbstoffe können ebenfalls in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden und sind für Fachleute auf diesem Gebiet bekannt. Eine zusätzliche Erörterung einiger dieser Leukofarbstoffen findet sich in den U.S.-Patenten Nr. 3,658,543 und 6,251,571, die jeweils hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.

Typischerweise kann der Leukofarbstoff in Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung von etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 40 Gewichtsprozent vorliegen. Obwohl Mengen außerhalb dieses Bereichs erfolgreich verwendet werden können, können abhängig von den anderen Komponenten der Zusammensetzung von etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent häufig adäquate Ergebnisse erzielen.

Die Hintergrundfarbschicht und/oder Farbbildungsschicht kann über jede Anzahl von bekannten Drucktechnologien aufgebracht werden, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Siebdruck, Schleuderbeschichtung, Rollenbeschichtung, Sputtern, Sprühbeschichtung, thermische Sprühaufbringung, Offset, Gravur, Tintenstrahl, elektrostatisch, Laser, Flüssigprägung und Flüssigelektrophotographie. Typischerweise kann die Hintergrund- und Farbbildungsschicht aufgebracht werden unter Verwendung von Siebdruck, Schleuderbeschichtung oder Sprühbeschichtung. Beispielsweise können die Schichten unter Verwendung eines Siebs, eines Drehsiebs, einer flexographischen Presse oder dergleichen aufgebracht werden.

Bei einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zumindest entweder die Farbbildungsschicht oder die Hintergrundschicht in einem Filtermuster aufgebracht werden. Typischerweise führt das Drucken der Farbbildungsschicht in einem Filtermuster zu einem dramatischeren Effekt. Das Filtermuster kann jeder seiner Anzahl von Mustern sein, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Halbtonmuster, Zufallsmuster, Moiré-Muster oder dergleichen. Das Filtermuster kann aus einer Reihe von eng beabstandeten Punkten, Linien oder anderen Formen gebildet sein. Die einzelnen Punkte können jede gewünschte Form aufweisen, beispielsweise hexagonal, rund, quadratisch, zufällig (stochastisch), länglich, sternförmig oder dergleichen. Die einzelnen Punkte können so aufgebracht werden, dass im Wesentlichen alle Punkte miteinander verbunden sind, oder so dass zwischen den Punkten Beabstandungen gelassen werden. 1 stellt beispielsweise ein Halbtonmuster aus beabstandeten hexagonalen Punkten dar. Beabstandete hexagonale Punkte führen zu einem gedämpften Effekt eines wahrgenommenen Bildes, das in dem Leukofarbstoff entwickelt wurde. 2 stellt ein Spiralhalbtonmuster mit einer Reihe von gebogenen parallelen Linen dar. Das Spiralmuster führt dazu, dass Bilder ausgeblichen oder gedämpft erscheinen, mit einer guten Auflösung. Gleichartig dazu kann die Platzierung von zufälligen Punkten zu einem hervorgehobenen Erscheinungsbild eines Bildes führen.

Andere Effekte können erzeugt werden, wie z. B. eine gesprenkelte, gespiegelte oder beugende Modulation. Bei einem Aspekt kann das Filtermuster als ein Filter auf einem entwickelten Bild angesehen werden, ähnlich wie Filter, die bei Bildverarbeitungssoftware verwendet werden. Das Filtermuster kann beispielsweise gedruckt werden, um Farbhalbton, Kristallisations-, Flächen-, Fragment- und Pointilismus-Bildfilter. Abstände zwischen der gedruckten Farbbildungsschicht ermöglichen es der Hintergrundfarbe, das entwickelte Bild zu dämpfen und beeinträchtigt das Gesamterscheinungsbild, wenn es von einer Entfernung aus gesehen wird. Ferner kann das Filtermuster eingestellt werden, um eine Modulation von Schattierung und Textur für ein Bild zu erzeugen. Umgebungslicht kann dann durch die Farbbildungsschicht, die Hintergrundschicht und/oder das Substrat verlaufen, um einen gewünschten Effekt zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Substrat auch zu dem wahrgenommenen Bild beitragen. Wenn beispielsweise das Substrat eine optische Platte ist, kann die innere Metallschicht dem wahrgenommenen Bild einen beugenden (Regenbogen-) Glanz hinzufügen, bei einer Betrachtung aus verschiedenen Winkeln. Bei einem detaillierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Halbtonmuster ein eng bepacktes, hexagonales, zufälliges, schachbrettartiges, winkelförmiges, geformtes, verzerrtes oder anderes Muster sein, oder Kombinationen davon. Außerdem kann der Linienzählwert und/oder die Punktdichte über eine Schicht variiert werden.

Farbmischen

Wie es vorher erwähnt wurde, umfasst ein Aspekt der vorliegenden Erfindung das Bilden von Farbschichten, die jeweils zu einer einzigen wahrgenommenen Farbe beitragen. Die Farbbildungsschicht kann eine Dicke aufweisen, die ausreichend dünn ist, um es zu ermögliche, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch einen entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Somit kann die Schichtbildbildungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein Substrat umfassen, das eine Hintergrundschicht und eine nichtentwickelte Farbbildungsschicht aufweist. Ausgewählte Abschnitte der Farbbildungsschicht können dann gemäß bekannten Prinzipien, oder wie es nachfolgend näher beschrieben ist, unter Verwendung spezifischer Absorber entwickelt werden. Die entwickelten Abschnitte der Farbbildungsschicht können eine entwickelte Farbe aufweisen, die eindeutig ist, was als Ergebnis einer Farbmischung auftreten kann, z. B. Farbton, Intensität, usw. Genauer gesagt, eine wahrgenommene Farbe kann realisiert werden, die eine Kombination aus zumindest der Hintergrundfarbe und der entwickelten Farbe ist. Anders ausgedrückt, da die Farbbildungsschicht relativ dünn ist, beeinflusst die Hintergrundfarbe die wahrgenommene Farbe der entwickelten Abschnitte der Farbbildungsschicht. Somit kann die Dicke der Farbbildungsschicht wahrgenommene Farbe und/oder das Erscheinungsbild eines endgültigen Biles beeinträchtigen. Gleichartig dazu kann die Hintergrundschicht in einer ausreichend dünnen Schicht gedruckt werden, die es ermöglicht, dass Farbe von dem Substrat durch die Hintergrund- und Farbbildungsschicht verläuft.

Infrarotstrahlungsabsorber

Ein Elektromagnetische-Strahlung-Absorber kann optional Teil der Schichtbildbildungszusammensetzung sein. Der Absorber kann in thermischen Kontakt platziert sein mit dem Leukofarbstoff und/oder dem Aktivator als eine Komponente, die verwendet werden kann, um die Entwicklung der Farbbildungszusammensetzung bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit und/oder Wellenlänge der angelegten Strahlung zu optimieren. Der Absorber kann als eine Energieantenne wirken, die Wärme an umgebende Bereiche liefert, auf die Interaktion mit einer Energiequelle hin. Da eine vorbestimmte Menge an Wärme an das System geliefert werden kann durch Anlegen von Energie an den Elektromagnetische-Strahlung-Absorber, kann die Anpassung der Elektromagnetische-Strahlung-Frequenz und -Intensität an den verwendeten Absorber ausgeführt werden, um das System zu optimieren.

Verschiedene Absorber wirken als eine Antenne, um elektromagnetische Strahlung spezifischer Frequenzen und Bereiche zu absorbieren. Von bestimmtem Interesse ist Laserlicht, das Infrarotfrequenzen von etwa 600 nm bis etwa 1.200 nm aufweist. Daher kann die vorliegende Erfindung Farbbildungszusammensetzungen liefern, die für die Verwendung in Vorrichtungen optimiert wird, die Frequenzen innerhalb dieses Bereichs emittieren. Typische handelsübliche IR-Laser, die sich in üblicher CD- und DVD-Ausrüstung befinden, liefern Energie bei einer Wellenlänge von etwa 650, 780 und 900 nm, während andere handelsübliche Bilderzeugungslaser, wie z. B. GaAs-Laser, bei etwa 830 nm arbeiten können. Somit können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, die geeignete Infrarotstrahlungsabsorber verwenden, in Ausrüstung verwendet werden, die bereits üblicherweise am Markt erhältlich ist. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung einen Infrarotabsorber umfassen, so dass die Bildbildungszusammensetzung optimiert ist für die Entwicklung unter Verwendung von Infrarotstrahlung von etwa 760 nm bis 800 nm, wie z. B. etwa 780 nm.

Der Absorber kann konfiguriert sein, um n einer wärmeleitenden Beziehung mit den Leukofarbstoffen der vorliegenden Erfindung zu sein. Der Absorber kann beispielsweise in der gleichen Schicht platziert sein wie der Leukofarbstoff als Teil einer Beimischung oder kann in einer getrennten Schicht sein. Somit kann der Absorber beigemischt sein mit oder in thermischem oder elektrischem Kontakt mit der Farbbildungszusammensetzung sein. Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Absorber in einer getrennten benachbarten Schicht auf das Substrat aufgetragen werden, die optional schleuderbeschichtbar oder siebdruckbar ist, vor oder nach dem Anlegen der Farbbildungszusammensetzung als eine Schicht. Alternativ kann der Strahlungsabsorber in einem gemeinsamen Flüssigträger mit der Farbbildungszusammensetzung aufgebracht werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann auch überlegt werden, den Absorber so zu wählen, dass alles Licht, das in dem sichtbaren Bereich absorbiert wird, die graphische Anzeige oder das Erscheinungsbild eines nichtentwickelten Leukofarbstoffs nachteilig beeinträchtigt.

Obwohl eine anorganische Verbindung verwendet werden kann, z. B. Dieisentrioxid, Kohleschwarz, Selen und dergleichen, kann der Strahlungsabsorber typischerweise eine organische Verbindung sein, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Polymethin-Farbstoffe, Polymethyl-Indolium-Farbstoffe, Metallkomplex-IR-Farbstoffe, Indocyanin-Grün, heterocyklische Verbindungen und Kombinationen derselben. Andere geeignete Strahlungsabsorber können Guaizonyl-Farbstoffe, Krokon-Farbstoffe, Cinanin-Farbstoffe, Squarylium-Farbstoffe, Chalcogenopyrylorayliden-Farbstoffe, Metallthiolat-Komplex-Farbstoffe, Oxyindolizin-Farbstoffe, Merocyanin-Farbstoffe, Indolizin-Farbstoffe, Pyrylium-Farbstoffe, Quinoid-Farbstoffe, Quinon-Farbstoffe, Phthalocyanin-Farbstoffe, Naphthalocyanin-Farbstoffe, Azo-Farbstoffe, Hexafunktional-Polyesteroligomere, heterocyclische Verbindungen und Kombinationen derselben. Geeignete Polymethyl-Indolium-Verbindungen sind erhältlich von der Aldrich Chemical Company. Andere geeignete Absorber können auch bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie sie für Fachleute auf diesem Gebiet bekannt sind, und finden sich in Schriften, wie z. B. „Infrared Absorbing Dyes", Matsuoka, Masaru, u. a., Plenum Press, New York, 1990 (ISBN 0-306-43478-4) und „Near-Infrared Dyes for High Technology Applications", Daehne, Resch-Genger, Wolfbeis, Kluwer Academic Publishers (ISBN 0-7923-5101-0).

Der Absorber kann in der Farbbildungszusammensetzung in einer Menge von etwa 0,001 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent vorliegen, und typischerweise von etwa 0,14 bis etwa 1 Gewichtsprozent, obwohl andere Gewichtsbereiche wünschenswert sein können, abhängig von der Aktivität des bestimmten Absorbers. Diese Gewichtsprozentzahlen stellen eine Menge des Absorbers dar, die vorliegen kann, wenn sie als Teil der Farbbildungszusammensetzung enthalten ist. Diese Gewichtsprozentsätze können in anderen Ausführungsbeispielen geändert werden, wie z. B. wenn der Absorber bezüglich einer oder mehreren anderen Schichten getrennt aufgebracht wird.

Andere optionale Bestandteile

Diese Schichten können zusätzliche Komponenten enthalten, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Farbmittel, Lichtstabilisatoren, Anti-Ausbleich-Mittel, Flüssigkeit- und Dampfbeständigkeitszusatzstoffe, Kratzhemmstoffe, Weichmacher, Schmiermittel, Oberflächenmittel, Flüssigträgermittel, Bindemittel und andere bekannte Zusatzstoffe.

Nichtbegrenzende Beispiele von geeigneten Lichtstabilisatoren umfassen gehinderte Amine, wie z. B. TINUVIN 292, TINUVIN 123, TINUVIN 144 (erhältlich von der Ciba-Geigy Company), und UV-Absorber, wie z. B. Benzophenone, Benzotriazole, Acteanelide, Cyanoacrelate und Triazine.

Abhängig von dem bestimmten Leukofarbstoff kann die Farbbildungszusammensetzung optional ein Reduktionsmittel umfassen, d. h. Aktivatoren. Typische Aktivatoren umfassen 1-Phenyl-3-Pyrozolidone (Phenidone), Hydrazine, Formamide, Ameisensäure, Hexaarylbiimidazole (HABI), Ascorbinsäure, Phenole und substituierte Phenole, z. B. Hydroquinone und Mischungen derselben.

Das Hinzufügen geeigneter Stabilisatoren trägt dazu bei, unerwünschte Strahlung, z. B. Sonnenlicht, Fluoreszenzlicht oder UV-Strahlung während UV-Härtung daran zu hindern, den Strahlungsabsorber vor der Entwicklung unter Verwendung einer Strahlungsquelle zu deaktivieren. Ferner können Stabilisatoren dazu beitragen, unerwünschte Änderungen bei der optischen Dichte der Farbbildungszusammensetzung zu verhindern, die aufgrund unbeabsichtigter Entwicklung des Leukofarbstoffs auftreten kann, entweder vor oder nach der Entwicklung, unter Verwendung einer Strahlungsquelle. Entsprechend können geeignete Stabilisatoren Chromane, Thiolan-Nickel-Komplexe, Spiroindane und andere bekannte Stabilisatorenzusammensetzungen enthalten. Gleichartig dazu können Anti-Ausbleich-Mittel, wie z. B. Vitamin E, Vitamin-E-Analoge, wie z. B. Vitamin-E-Succinate und Succinatester von langkettigen Alkoholen, Astaxanthin, Ascorbinsäure, Carotene, Chroman und Mischungen derselben verwendet werden.

Um gewünschte Farbbildungseigenschaften und Beschichtbarkeit zu liefern, können verschiedene Faktoren, wie z. B. Viskosität und Feststoffinhalt ebenfalls berücksichtigt werden. Die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können weniger als etwa 10 Gewichtsprozent Feststoffe aufweisen, was typischerweise gute Beschichtungseigenschaften liefert.

Die Farbbildungszusammensetzung kann auch ein Bindemittel umfassen. Verschiedene Bindemittel können die Entwicklungseigenschaften der Farbbildungszusammensetzung beeinflussen, wie z. B. Entwicklungsgeschwindigkeit, Lichtstabilität und Wellenlängen, die verwendet werden können, um die Zusammensetzung zu entwickeln. Geeignete Bindemittel können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Polymermaterialen, wie z. B. Polyacrelat von Monomeren und Oligomeren, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, Polyethylene, Polyphenole oder Polyphenolester, Polyurethane, Akrylpolymere und Mischungen derselben.

Annehmbare Bindemittelmaterialen können auch beispielsweise UV-härtbare Polymere umfassen, wie z. B. Akrylatderivate, Oligomere und Monomere, wie sie z. B. als Teil eines Photogehäuses enthalten sind. Ein Photogehäuse kann eine lichtabsorbierende Art enthalten, die sensitiviert sein kann zum Härten unter Verwendung von UV- oder Elektronenstrahlhärtungssystemen. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel das Bindemittel, das in dem Photogehäuse enthalten ist, konfiguriert sein, um Reaktionen zum Härten eines Lacks zu initiieren, wie z. B. Benzophenonderivate. Andere Beispiele von Photoinitiatoren für freie radikale Polymerisationsmonomere und Vorpolymere umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Thioxanethon-Derivate, Antraquinon-Derivate, Acetophenone und Benzoin-Ether. Bindemittelmaterialen basierend auf kationischen Polymerisationsharzen können Photoinitiatoren erfordern, wie z. B. aromatische Diazonium-Salze, aromatische Halonium-Salze, aromatische Sulfonium-Salze und Metallocen-Verbindungen. Ein Beispiel eines geeigneten Bindemittels kann Nor-Cote CDG000 umfassen, das einen Photoinitator (Hydroxy-Keton) und organische Lösungsmittelacrelate enthält; z. B. Methylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Betaphenoxyethylacrelat und Hexamethylenacrelat. Andere annehmbare Bindemittel können CN293 und CN294 (akrylisierte Polyesteroligomere) sowie CN-292 (niedrigviskoses Polyesterakrylatoligomer), SR-351 (Trimethylolpropan Triacrylat), SR-395 (Isodecylacrylat) und SR-256 (2(2-Ethoxyethoxy)Ethylacrylat), erhältlich von Sartomer Co. Beim Wählen eines geeigneten Bindemittels ist es typischerweise wünschenswert, ein Bindemittel zu wählen, das durch Strahlung gehärtet werden kann, und das nicht ebenfalls eine Farbänderung in dem Leukofarbstoff bewirkt, oder anderweitig die Stabilität der Farbbildungszusammensetzung verringert.

Die Farbbildungsschicht kann ferner einen Flüssigträger umfassen, der wirken kann, um die Beschichtungsleitungsfähigkeit zu verbessern, der aber auf das Beschichten hin, durch bekannte Flüssigkeitsentfernungsprozesse entfernt werden kann. Typischerweise kann zumindest ein Teil des Flüssigkeitsträgers abgetrieben werden oder es demselben ermöglicht werden, zu verdampfen, nachdem der Beschichtungsprozess abgeschlossen ist. Der Flüssigkeitsträger kann folgendes umfassen, ist aber nicht darauf begrenz: Lösungsmittel, wie z. B. Methylethyl-Keton, Isopropyl-Alkohol oder andere Alkohole und Diole, Wasser, Oberflächenmittel und Mischungen derselben.

Außerdem kann eine Schutzschicht auf die Farbbildungsschicht aufgebracht werden, um zusätzlichen mechanischen und chemischen Schutz für die Farbbildungsschicht zu liefern. Die Schutzschicht kann aus jedem bekannten Harz, Bindemittel oder dergleichen gebildet sein. Ferner kann diese Schicht Stabilisatoren, Anti-Ausbleichmittel oder andere Komponenten umfassen, die die Haltbarkeit und nutzbare Lebensdauer der Bildbildungszusammensetzung verbessern können. Optional kann die Schutzschicht Farbmittel umfassen, die das Erscheinungsbild oder das Bild beeinträchtigen können, ohne die Entwicklung des Leukofarbstoffs oder der gewünschten Farbeffekte zu stören.

Elektromagnetische-Strahlung-Aufbringung für Entwicklung

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Farbbildungszusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht werden, wie es vorher beschrieben ist. Außerdem, wie es erwähnt wurde, kann eine Vielzahl von Substraten verwendet werden, wie z. B. optische Platten, Polymeroberflächen, Glas, Keramik oder Cellulosepapiere. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Farbbildungszusammensetzung auf eine optische Platte aufgebracht werden und ausgewählte Abschnitte derselben unter Verwendung eines Lasers oder einer Wärmequelle entwickelt werden. Typischerweise wird ein Bild, das auf der Oberfläche zu bilden ist, digital gespeichert und dann rasterisiert oder spiralförmig gebildet. Die resultierenden Daten werden an eine Infrarotstrahlungsquelle geliefert, die Ausschnitte der Farbbildungszusammensetzung Infrarotstrahlung aussetzt, während sich die optische Platte dreht. Die Infrarotstrahlungsquelle kann ein Laser sein, wie z. B. diejenigen, die sich in handelsüblichen erhältlichen beschreibbaren und/oder wiederbeschreibbaren CD/DVD-Systemen befinden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Bilden von Farbbildern auf einem Substrat unter Verwendung der Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Sobald die Farbbildungszusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht ist, können die Bendingungen, unter denen die Farbbildungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung entwickelt werden, variiert werden. Beispielsweise kann man die elektromagnetische Strahlungsfrequenz, den Wärmefluss und der Belichtungszeit variieren. Die Menge an Wärme, die aufgebracht werden kann, hängt teilweise von der Aktivierungsenergie des Aktivators und/oder des oben beschriebenen Strahlungsabsorbers ab. Die aufgebrachte Wärme ist jedoch typischerweise ausreichend, um den Leukofarbstoff zu entwickeln, ohne ebenfalls die Farbbildungsschicht zu zerlegen. Variablen, wie z. B. die Punktgröße und die Laserleistung werden auch jeden bestimmten Systementwurf beeinträchtigen, und können basierend auf den gewählten Ergebnissen gewählt werden. Mit diesen Variablen kann die elektromagnetische Strahlungsquelle elektromagnetische Strahlung auf die Farbbildungsschicht richten, gemäß Daten, die von einem Signalprozessor empfangen werden. Ferner können der Leukofarbstoff und/oder die Strahlungsabsorberkonzentration und Nähe zueinander ebenfalls variiert werden. Typischerweise liegen der Absorber und der Leukofarbstoff in einer gemeinsamen Schicht vor, und somit können Konzentrationsverhältnisse für einen gewünschten Effekt betrachtet werden. Falls jedoch die Farbbildungszusammensetzung und der Absorber in getrennte Schichten platziert werden, kann die Nähe betrachtet werden.

Die Leukofarbstoffe der Farbbildungszusammensetzungen können unter Verwendung von Lasern mit etwa 15 mW bis etwa 100 mW Leistungsverbrauch entwickelt werden, obwohl Laser mit einer Leistung außerhalb dieses Bereichs ebenfalls verwendet werden können. Typischerweise sind Laser mit etwa 30 mW bis etwa 50 mW ohne Weiteres im Handel erhältlich. Die Punktgröße kann bestimmt werden durch Berücksichtigen der elektromagnetischen Strahlungsquelle, und kann von etwa 1 &mgr;m bis etwa 200 &mgr;m reichen, obwohl kleinere oder größere Größen ebenfalls verwendet werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Strahlungspunktgröße von etwa 10 &mgr;m bis etwa 60 &mgr;m ebenfalls verwendet werden. Bei einem weiteren Aspekt können Punktgrößen von 20 &mgr;m bis 50 &mgr;m ein gutes Gleichgewicht zwischen Auflösungs- und Entwicklungsgeschwindigkeit liefern.

Der Wärmefluss ist eine Variable, die ebenfalls geändert werden kann, und kann von etwa 0,05 J/cm2 bis etwa 5,0 J/cm2 bei einem Ausführungsbeispiel und von etwa 03 J/cm2 bis etwa 0,5 J/cm2 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel reichen. Ein Wärmefluss in diesen Bereichen ermöglicht eine Entwicklung von Leukofarbstoffen in von etwa 10 Mikrosekunden bis etwa 100 Mikrosekunden pro Punkt bei einigen Ausführungsbeispielen. Fachleute auf diesem Gebiet können diese Variablen und diejenigen, die oben erörtert wurden, einstellen, um eine Vielzahl von Größen und Entwicklungszeiten zu erreichen. Ferner neigt das Drucken einer Farbbildungsschicht auf eine optische Platte ohne Hintergrundschicht dazu, zu Bildern zu führen, die unscharf oder verdoppelt erscheinen. Dies ist teilweise die Folge von Energie, die durch die Leukofarbstoffschicht verläuft, und somit bei einem bestimmten Punkt freiliegt. Ein Teil der Energie verläuft durch das verbleibende durchsichtige Polycarbonat und reflektiert von der Metallschicht. Die reflektierte Energie verläuft durch die Leukofarbstoffschicht bei einer etwas anderen Position und entwickelt somit die Farbbildungsschicht weiter. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann diese Doppeltbelichtung wünschenswert sein. Dieser Effekt kann typischerweise minimiert oder eliminiert werden durch Drucken der Hintergrundschicht zwischen dem Substrat und der Farbbildungsschicht.

Die folgenden Beispiele stellen beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es ist jedoch klar, dass das Folgende für die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft oder darstellend ist. Zahlreiche Modifikationen und alternative Zusammensetzung des Verfahrens und Systeme können durch Fachleute auf diesem Gebiet entwickelt werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die angehängten Ansprüche sollen solche Modifikationen und Anordnungen abdecken. Obwohl die vorliegende Erfindung oben genau beschrieben wurde, liefert das folgende Beispiel weitere Einzelheiten in Verbindung mit dem, was derzeit als praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung angesehen wird.

Beispiele Beispiel 1

Eine Farbbildungszusammensetzung wurde vorbereitet, die die in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung aufweist.

Die Akrylatharze, der Aktivator, der IR-Absorber, Stabilisator und Photoinitiator wurden in eine Mischung kombiniert. Die Mischung wurde dann in eine lichtundurchlässige dunkle Flasche gefüllt und über Nacht gemischt durch langsames Drehen bei 1–5 U/min. Dann wurde der Leukofarbstoff von Hand in die obige Mischung gemischt, um eine Farbbildungszusammensetzung zu bilden. Die Farbbildungszusammensetzung wurde durch eine Labor-Drei-Walzenmühle geleitet, bis die Mischung homogen war im Erscheinungsbild und einheitlich in der Farbe. Die Zusammensetzung wurde über Nacht bei Zimmertemperatur gelagert auf einer Gefäßrolle bei weniger als 1 U/min.

Eine Hintergrundschichtzusammensetzung wurde vorbereitet durch gründliches Mischen von 20 Gramm JZB14 Blaze Orange Fluoreszenzpigment in 30 Gramm CDG0-00 Harz (beide im Handel erhältlich von NorCote-Company). Eine zweite Hintergrundschichtzusammensetzung wurde auf ähnliche Weise vorbereitet unter Verwendung von JZB17 Saturn Yellow Fluoreszenzpigment. Diese Hintergrundschichten wurden auf etwa 6 &mgr;m Dicke beschichtet.

Ein strukturierter 460-Gitterpoliester-Sieb, das bei 45 Grad gestreckt ist, mit einer lösungsmittelwiderständigen Emulsion, die auf zwei Mikrometern aufgebaut ist, und einer Rakelklinge von 70 bis 90 Durometer Härte wurde vorbereitet. Die Etikettseite von zwei DC-R-CDs wurde siebgedruckt, eine mit jeder Hintergrundzusammensetzung. Die spezifizierten Parameter führten zu einem einheitlichen Film von 6 bis 8 &mgr;m Dicke. Der Hintergrundschichtfilm wurde gehärtet durch Leiten der Platten unter einer 6-Zoll, 200 Watt/Zoll Quecksilberbogenentladungslampe nahe dem Brennpunkt bei 55 Fuß pro Minute. Der resultierende Hintergrundfilm war ausreichend dünn, um es zu ermögliche, dass die innere Metallschicht durch denselben sichtbar ist, mit einer orangen und gelben irisierenden Farbnuance.

Unter Verwendung eines gestreckten Siebs, wie oben, wurde die Farbbildungszusammensetzung siebgedruckt auf eine Dicke von etwa 6 bis 8 &mgr;m auf jeder der Platten. Die Farbbildungsschicht wurde dann gehärtet, wie es oben beschrieben ist, bei 23 Fuß pro Minute.

Die Platten wurde dann entwickelt, um mit einem LightScribeTM-System von Hewlett-Packard verschiedene Bilder zu bilden. Ein 780 nm, 45 mW-Laser wurde auf die Oberfläche gerichtet, und ein Rasterbild wurde bei einer Dicke von 1.200 Spuren/Zoll erzeugt.

Das entwickelte Bild hatte ein relativ normales Erscheinungsbild mit einem schwarzen Bild auf entweder einem hellen pink-orangenen oder einem schmutzig braunen Hintergrund. Es gab einen leichten Regenbogeneffekt über das gesamte Bild, wenn die Platte geneigt wurde.

Beispiel 2

Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, außer dass die Farbbildungsschicht unter Verwendung eines Texturspiralmusters gedruckt wurde, wie es in 2 gezeigt ist. Die Platten, die mit einem Spiralmuster über einen grünen Hintergrund gedrückt wurden, waren ein irisierendes helles Grün. Das etikettierte Bild war stärker gedämpft als in Beispiel 1 und erscheint als wäre es von einer lichtdurchlässigen Schicht bedeckt. Platten, die mit einem Spiralmuster über Orange gedruckt wurden, hatten ein ähnliches Erscheinungsbild. Erneut war das Orange sehr viel heller als in Beispiel 1. Ferner war das Bild gedämpft, aber erschien hervorgehoben wenn die Platte geneigt wurde.

Beispiel 3

Die gleiche Prozedur wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, außer dass die Farbbildungsschicht gedruckt wurde unter Verwendung eines dicht bestückten hexagonalen Halbtonmusters, wie es in 1 gezeigt ist. Die Platten, die mit einem hexagonalen Muster auf grün gedruckt waren, waren sehr auffällig aufgrund eines Linsenbildungseffekts, wenn die Platte geneigt wurde. Genauer gesagt wurde das Bild im Kontrast intensiver, während die Platte näher zu dem Betrachter bewegt wurde, und wurde in bestimmten Winkeln dramatisch dunkel. Die gesamte Oberfläche war leuchtend und hell. Platten, die mit einem hexagonalen Muster bei orangenem Hintergrund gedruckt waren, hatten ein ähnliches Erscheinungsbild, waren aber nicht so leuchtend wie die Beispiele mit grünem Hintergrund.

Tabelle 2 umfasst eine Zusammenfassung optischer Messungen auf den oben vorbereiteten Platten. Genauer gesagt, das Labor-Farbraummodell wurde verwendet, um Luminanz (L*), Rot-Grün-Sensation (a*) und Gelb-Blau-Sensation (b*) zu messen. Chroma (C) und Farbton (h) können von den Werten von a* und b* unter Verwendung der Gleichungen 1 und 2 berechnet werden. h* = arctan(b*/a*)(2)

Die Prozentreflexion (%R) wurde ebenfalls über den Bereich von 200 nm bis 800 nm gemessen, wobei der Wert bei 550 nm in Tabelle 2 gezeigt ist.

Die obigen Messungen ergaben, dass die gelben hexagonalen und spiralförmigen Muster heller waren wie es durch das erhöhte Reflexionsvermögen bei 550 nm bewiesen wurde, während die orangenen Beispiel trüber waren. Dies war etwas unerwartet, da beide gemusterten orangenen Platten visuell heller erschienen als die entsprechenden gelb gemusterten Platten. Zusätzlich zeigte jede der Platten wesentliche Reflexionen im Infrarotbereich.

Es ist klar, dass die oben differenzierten Anordnungen die Anwendungen für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wurde, ist es somit für Durchschnittsfachleute auf diesem Gebiet klar, dass zahlreiche Modifikationen und alternativ Anordnungen durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien und den Konzepten der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen beschrieben sind.

Zusammenfassung der Offenbarung

Eine Schichtbildbildungszusammensetzung kann ein Substrat umfassen, das eine Hintergrundfarbschicht und eine Farbbildungsschicht aufweist, die auf dasselbe aufgebracht sind. Die Farbbildungsschicht umfasst einen Leukofarbstoff, der auf die Aussetzung gegenüber Energie hin entwickelt werden kann, um eine entwickelte Farbe zu erzeugen. Die Hintergrundschicht und die Farbbildungsschicht können jeweils zu dem Gesamterscheinungsbild der Zusammensetzung beitragen, entweder vor und/oder nach der Entwicklung des Leukofarbstoffs. Bei einem Aspekt kann die Farbbildungsschicht eine Dicke aufweisen, die ausreichend dünn ist, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch einen entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Optional kann die Farbbildungsschicht in einem Filtermuster aufgebracht werden, z. B. Halbton, Moiré, zufällig, usw., um einmalige visuelle Effekte für die Schichtzusammensetzung zu liefern.


Anspruch[de]
Eine Schichtbildbildungszusammensetzung, die folgende Merkmale umfasst:

a) ein Substrat;

b) eine Hintergrundfarbschicht mit einer festen Hintergrundfarbe; und

c) eine Farbbildungsschicht, die einen Leukofarbstoff umfasst, wobei die Farbbildungsschicht und die Hintergrundfarbschicht auf dem Substrat konfiguriert sind, so dass ein Bild das Ergebnis der festen Hintergrundfarbe und der entwickelten Abschnitte der Farbbildungsschicht ist.
Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Farbbildungsschicht ausreichend dünn ist, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch den entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der zumindest entweder die Farbbildungsschicht oder die Hintergrundschicht in einem Filtermuster aufgebracht ist. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, bei der das Filtermuster aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus eng bestücktem Hexagonal, zufälligem Muster, Schachbrettmuster, Moiré-Muster, Spiralmuster und Kombinationen derselben besteht. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, bei der das Filtermuster ein Halbtonmuster ist. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Farbbildungsschicht in einem Filtermuster gedruckt wird und das Bild das Ergebnis der entwickelten Farbe und der Hintergrundfarbe ist, die nicht durch die entwickelten Abschnitte der Farbbildungsschicht übertragen wird. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der der Leukofarbstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Phthalide, Amino-Triarylmethane, Aminoxanthene, Aminothioxanthene, Amino-9,10-Dihydro-Acridine, Aminophenoxazine, Aminophenothiazine, Aminodihydro-Phenazine, Aminodiphenylmethane, Aminohydro-Zimtsäure und entsprechende Ester, 2(p-hydroxyphenyl)-4,5-Diphenylimidazole, Indanone, Leuco-Indamine, Hydrozine, Leuko-Indigoid-Farbstoffe, Amino-2,3-Dihydroanthraquinone, Tetrahalo-p,p'-Biphenols, 2(p-hydroxyphenyl)-4,5-Diphenylimidazole, Phenethylaniline, Phthalocyanin-Vorläufer und Mischungen derselben. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 7, die ferner einen Elektromagnetische-Strahlung-Absorber umfasst, der in thermischem Kontakt mit dem Leukofarbstoff ist. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 8, bei der der Elektromagnetische-Strahlung-Absorber ein Infrarotabsorber ist, der konfiguriert ist für eine Entwicklung unter Verwendung elektromagnetischer Energie mit einer Wellenlänge von 600 nm bis etwa 1.200 nm. Die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der das Substrat in der Form einer optischen Platte ist. Ein Verfahren zum Bilden von Farbbildern auf einem Substrat, das folgende Schritte umfasst:

a) Aufbringen einer Hintergrundfarbschicht mit einer festen Hintergrundfarbe auf ein Substrat;

b) Aufbringen einer Farbbildungsschicht auf das Substrat, wobei die Farbbildungsschicht einen Leukofarbstoff umfasst und räumlich konfiguriert ist bezüglich der Hintergrundfarbschicht, um ein wahrgenommenes Bild zu erzeugen, das das Ergebnis der festen Hintergrundfarbe und entwickelter Abschnitte der Farbbildungsschicht ist; und

c) Anlegen elektromagnetischer Strahlung an zumindest einen Abschnitt der Farbbildungsschicht, der ausreicht, um eine Entwicklung des Leukofarbstoffs in dem Abschnitt zu bewirken, und dadurch eine entwickelte Farbe zu bilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem die Farbbildungsschicht ausreichend dünn ist, um es zu ermöglichen, dass ein Abschnitt der festen Hintergrundfarbe durch den entwickelten Abschnitt der Farbbildungsschicht sichtbar ist. Das Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem zumindest entweder die Farbbildungsschicht oder die Hintergrundschicht in einem Filtermuster aufgebracht ist. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Filtermuster aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Halbtonmuster, zufälligem Muster, Schachbrettmuster, Moiré-Muster, Spiralmuster und Kombinationen derselben besteht. Das Verfahren gemäß Anspruch 11, das ferner einen Infrarotabsorber umfasst, der mit dem Leukofarbstoff gemischt ist oder in thermischem Kontakt mit demselben ist. Ein Mehrschichtfarbsystem, das folgende Merkmale umfasst:

a) ein zusammengesetztes farbiges Substrat, das folgende Merkmale umfasst:

i) ein Substrat;

ii) eine Hintergrundfarbschicht mit einer festen Hintergrundfarbe, die auf das Substrat aufgebracht ist; und

iii) eine Farbbildungsschicht, die auf das Substrat aufgebracht ist, wobei die Farbbildungsschicht einen Leukofarbstoff und zumindest entweder die Hintergrundfarbschicht umfasst, oder die Farbbildungsschichten in einem Filtermuster aufgebracht sind; und

b) eine elektromagnetische Strahlungsquelle, die konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlung auf zumindest einen Abschnitt der Farbbildungsschicht aufzubringen, der ausreicht, um die Entwicklung des Leukofarbstoffs in dem Abschnitt zu bewirken, wodurch eine entwickelte Farbe gebildet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem das Filtermuster aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Halbtonmuster, zufälligem Muster, Schachbrettmuster, Moiré-Muster, Spiralmuster und Kombinationen derselben besteht. Das System gemäß Anspruch 16, das ferner einen Elektromagnetische-Strahlung-Absorber umfasst, der in thermischem Kontakt ist mit dem Leukofarbstoff und der Elektromagnetische-Strahlung-Quelle, die einen Infrarotlaser mit einer Frequenz von etwa 600 nm bis etwa 1.200 nm aufweist.






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