(57)【要約】      （修正有）【課題】単一のカラー処理工程でサーモクロミック材料を使用して画像形成するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料１２０を含む基板１１０上に、多色画像を形成するための手法が開示されている。画像に対応するサーモクロミック材料１２０の個別に選択された画素１２１は、所定の温度に加熱される。各所定の温度は、サーモクロミック材料１２０の所定のカラーシフトに対応する。個別に選択された画素１２１が加熱されている間、個別に選択された画素１２１を含む領域１９９は、サーモクロミック材料１２０を少なくとも部分的に重合させるのに十分な量の紫外線で照射される。各個別に選択された画素の色は、画素が加熱される所定の温度及び画素が曝露される紫外線の量によって決定される。【選択図】図１Ａ
2020090091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成する方法であって、
前記画像に対応する前記サーモクロミック材料の個別に選択された画素を所定の温度に加熱することであって、各所定の温度が、前記サーモクロミック材料の所定のカラーシフトに対応する、加熱することと、
前記個別に選択された画素を加熱している間、前記個別に選択された画素を含む領域を、前記サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分な量の紫外線で照射することであって、各個別に選択された画素の色が、前記画素が加熱される所定の温度及び前記画素が曝露される前記紫外線の量によって決定される、照射することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記個別に選択された画素を加熱することが、
２次元画像平面で熱生成エネルギーを空間的にパターン化することと、
前記２次元画像平面に対応する前記サーモクロミック材料の複数の個別に選択された画素を、前記空間的にパターン化された熱生成エネルギーに同時に曝露させることであって、それにより前記複数の個別に選択された画素の一部が第１の温度に加熱され、前記複数の個別に選択された画素の他のものが異なる第２の温度に加熱され、前記第１の温度が、前記サーモクロミック材料の第１のカラーシフトを生成し、前記第２の温度が、前記サーモクロミック材料の異なる第２のカラーシフトを生成する、同時に曝露させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記個別に選択された画素を加熱し、前記複数の個別に選択された画素の前記領域を紫外線で照射している間、前記２次元画像平面を移動させることを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記個別に選択された画素を加熱することが、前記個別に選択可能な画素をレーザ放射線で加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記個別に選択された画素をレーザ放射線で加熱することが、前記個別に選択された画素の第１の画素を、第１の放射線強度の第１のレーザで加熱することと、前記個別に選択された画素の第２の画素を、第２の放射線強度の第２のレーザで加熱することと、を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記個別に選択された画素を前記レーザ放射線で加熱することが、
前記レーザ放射線を空間的にパターン化して、前記画像平面全体にわたって放射線強度が変動する、空間的にパターン化された放射線の２次元画像平面を生成することと、
前記２次元画像平面に対応する前記サーモクロミック材料の複数の個別に選択された画素を、前記空間的にパターン化された放射線に同時に曝露させることと、を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ放射線を空間的にパターン化することが、１つ以上のレーザによって生成された前記レーザ放射線を空間的にパターン化して、前記２次元画像平面を生成することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザ放射線を空間的にパターン化して、前記２次元画像平面を生成することが、
複数のレーザによって生成される強度を変調することと、
前記複数のレーザによって生成された前記放射線を、２次元アレイに配置された複数の光ファイバを通して指向することと、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザ放射線を空間的にパターン化すること、及び前記複数の個別に選択された画素を同時に曝露させることが、前記複数の個別に選択された画素の一部を、前記複数の個別に選択された画素の他のものと比較すると異なる量の放射線に同時に曝露させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の個別に選択された画素を加熱することが、
前記１つ以上の個別に選択された画素を、それぞれ１つ以上の抵抗加熱要素で加熱すること、及び
前記１つ以上の個別に選択された画素を、それぞれ１つ以上の高温ガス流で加熱すること、のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成するための装置であって、
前記画像の１つ以上の個別に選択された画素を１つ以上の所定の温度に加熱するように構成された熱源であって、各所定の温度が、前記サーモクロミック材料の所定のカラーシフトに対応する、熱源と、
前記個別に選択された画素が前記熱源によって加熱されている期間の間、前記サーモクロミック材料の前記個別に選択された画素を含む領域を、前記サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分な紫外線で照射するように構成された紫外線源と、を備える、装置。
【請求項１２】
前記熱源が、空間的に変調された加熱エネルギーの２次元画像平面を生成するように構成され、それにより前記２次元画像平面に対応する前記サーモクロミック材料の複数の個別に選択された画素が同時に加熱され、
前記紫外線源は、前記複数の個別に選択された画素が前記熱源によって加熱されている期間の間、前記複数の個別に選択された画素の前記領域を、前記紫外線で照射するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記熱源が、前記個別に選択された画素をレーザ放射線で加熱するように構成された１つ以上のレーザを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記熱源が、
１つ以上の抵抗加熱要素、及び
１つ以上の加熱ガス流を放出するように構成されたガスジェットのうちの１つ以上、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記熱源が、
１つ以上のレーザと、
空間的放射線パターン化デバイスと、を含み、前記１つ以上のレーザ及び前記空間的放射線パターン化デバイスが、前記画像平面全体にわたって強度が変動する、空間的にパターン化されたレーザ放射線の２次元画像平面を生成するように構成され、かつ前記２次元画像平面に対応する複数の個別に選択された画素を同時に加熱するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記レーザ及び前記空間的放射線パターン化デバイスを制御して、前記空間的にパターン化されたレーザ放射線の前記２次元画像平面を生成するように構成されたコントローラを更に備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つ以上のレーザが、前記レーザ放射線を発生させるように構成された単一のレーザを含み、
前記空間的放射線パターン化デバイスが、前記単一のレーザからの前記レーザ放射線を空間的にパターン化して、空間的に変調されたレーザ放射線の前記２次元画像平面を生成するように構成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記１つ以上のレーザが、複数のレーザを含み、
前記空間的放射線パターン化デバイスが、前記複数のレーザの２次元アレイを含み、前記２次元アレイが、前記空間的にパターン化されたレーザ放射線の２次元画像平面を生成するように構成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つ以上のレーザが、複数のレーザを含み、
前記空間的パターン化デバイスが、複数の光ファイバを含み、各光ファイバが、前記複数のレーザのうちの１つにそれぞれ光学的に取り付けられた入力端と出力端とを有し、前記光ファイバの前記出力端が、前記空間的にパターン化されたレーザ放射線の２次元画像平面を生成するように構成された２次元アレイ内に配置されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つ以上の個別に選択された画素が、前記サーモクロミック材料の複数の個別に選択された画素を含み、
前記熱源が、前記複数の個別に選択された画素を同時に加熱する空間的にパターン化された熱エネルギーの２次元画像平面を生成するように構成され、
前記紫外線源が、前記サーモクロミック材料の前記複数の個別に選択された画素を含む領域に向かって指向され、
前記複数の個別に選択された画素が加熱されている間、２次元画像平面に前記紫外線が照射されるように、前記２次元画像平面及び前記紫外線の方向を同調して移動させるように構成された移動機構を更に備える、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
サーモクロミック材料は、温度及び光への曝露に応答して色を変化させる。サーモクロミックインクは、リソグラフィ、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、フィルムアプリケータでの拡散などの多数の印刷又はコーティングプロセスによって、基板上の比較的大きな領域に適用することができる。サーモクロミック材料でより大きな領域をコーティング又は印刷した後、領域を熱及び光に曝露させて、正確に制御された区域に色変化を生じる。
【０００２】
いくつかの実施形態は、少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成する方法を含む。画像に対応するサーモクロミック材料の個別に選択された画素は、所定の温度に加熱される。各所定の温度は、サーモクロミック材料の所定のカラーシフトに対応する。個別に選択された画素が加熱されている間、個別に選択された画素を含む領域は、サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分な量の紫外線で照射される。各個別に選択された画素の色は、画素が加熱される所定の温度及び画素が曝露される紫外線の量によって決定される。
【０００３】
いくつかの実施形態は、少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成するための装置に関する。装置は、画像の１つ以上の個別に選択された画素を１つ以上の所定の温度に加熱するように構成された熱源を含む。各所定の温度は、サーモクロミック材料の所定のカラーシフトに対応する。装置はまた、サーモクロミック材料の１つ以上の個別に選択された画素を熱源が加熱しているのと同じ時間の間、サーモクロミック材料の個別に選択された画素を含む領域を、サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分な紫外線で同時に照射するように構成された紫外線源を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】いくつかの実施形態に従った、基板上に画像を形成するためのシステムのブロック図を示す。
【図１Ｂ】いくつかの実施形態に従った、熱源の斜視図、及びサーモクロミック材料の画素上に投影された、強度が変動する熱生成エネルギーの２次元画像平面を示す。
【図１Ｃ】図１Ｂの熱生成エネルギーの２次元画像平面を生成する、熱源の加熱要素の２次元アレイの図を示す。
【図１Ｄ】いくつかの実施形態に従った、熱源と画素との間に配設された複数の要素も含む、図１Ｂ及び図１Ｃのような熱源の斜視図を示す。
【図１Ｅ】いくつかの実施形態に従った、熱源と画素との間に配設された要素も含む、図１Ｂ及び図１Ｃのような熱源の斜視図を示す。
【図２】いくつかの実施形態に従った、基板上に画像を形成するための装置のブロック図の斜視図である。
【図３Ａ】いくつかの実施形態に従った、画像生成装置３００の動作を示す。
【図３Ｂ】いくつかの実施形態に従った、画像生成装置３００の動作を示す。
【図４】いくつかの実施形態に従った、少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成するプロセスのフローチャートである。
【図５Ａ】いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。
【図５Ｂ】いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。
【図５Ｃ】いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。
【図５Ｄ】いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。
【図５Ｅ】いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。
【図６】サーモクロミック材料を使用する画像形成に関与する実験で、試料を処理するために使用される設定を示す。
【図７Ａ】処理後の試料及びそれらの固定された色を示す写真である。
【図７Ｂ】処理後の試料及びそれらの固定された色を示す写真である。
【図８】処理前後の図７Ａ及び図７Ｂの試料の対応する拡散反射スペクトルを示す重ね合わせたプロットを提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
カラーサーモクロミック材料を処理することは、典型的には、２つの整合されたレーザ曝露を含む３工程プロセスを伴う。サーモクロミック材料を含むコーティングは、最初に初期の熱曝露で活性化され、次いで、深紫外光への曝露で現像（重合）され、その後第２の時間加熱されて、所望の色を達成及び画定する必要がある。第１及び第２の加熱工程は、典型的には、レーザを使用して実施されるが、抵抗加熱器を用いる伝導加熱又はパターン化された熱気流を用いる加熱などの他の実施態様が可能である。２つの別個の加熱工程は、システムの複雑性を増加させる画素間の整合を必要とする。更に、レガシーシステムは、サーモクロミック材料を加熱するための２つの光画像化モジュール（１つは活性化のため、及び１つは色画定のため）を必要とし、１つの画像化モジュールのみを必要とするシステムの約２倍のコストがかかる。
【０００６】
本明細書に開示の手法は、単一のカラー処理工程でサーモクロミック材料を使用して画像形成するためのシステム及び方法を含む。記載の実施形態は、紫外線及び熱への同時曝露を伴い、別個の活性化、重合、及びカラーシフト工程が単一の工程に集約されている。単一の曝露工程内で最終的な安定した色を実現する能力は、２つの熱源の整合の必要性を排除することによってシステムの複雑性を顕著に低減し、熱源のうちの１つを排除することによってシステム構成要素のコストを低減する。
【０００７】
本明細書で論じられる画像形成は、熱に曝露すると色が変化するサーモクロミック材料の使用を伴う。本明細書の実施形態は、少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成するための手法を提供する。記載の手法は、画像に対応するサーモクロミック材料の個別に選択された画素を、所定の温度に加熱することを含む。各所定の温度は、サーモクロミック材料の所定のカラーシフトに対応する。個別に選択された画素が加熱されている間、個別に選択された画素を含む領域は、サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分な量の紫外線で照射される。紫外線を用いた加熱及び照射による処理後の各個別に選択された画素の色は、画素が加熱される温度及び画素が曝露される紫外線の量によって決定される。
【０００８】
図１Ａは、本明細書に記載の実施形態に従った、基板１１０上に配設されたサーモクロミック材料の画素１２１に画像を形成するためのシステム１００のブロック図を示す。図１Ａに示されるように、サーモクロミック材料を含む層１２０が、画像が形成されるであろう基板１１０の領域１１０ａに適用される。サーモクロミック層１２０は、実質的に連続的であっても不連続であってもよく、サーモクロミック材料のセグメントにパターン化されてもよい。サーモクロミック層１２０の画素１２１は、熱源１３０が個別に対処可能である。コントローラ１５０は、個別に選択された画素１２１に画像をマッピングし、サーモクロミック層１２０の個別に選択された画素は、熱源１３０によって１つ以上の所定の温度に加熱される。各温度は、サーモクロミック材料のカラーシフトと関連している。個別に選択された画素１２１が加熱されている時間の間、個別に選択された画素を含むサーモクロミック層の領域は、紫外線源１４０からの紫外線（ＵＶ）で照射される。個別に選択された画素が曝露される紫外線の量は、サーモクロミック材料１２０を少なくとも部分的に重合させるのに十分である。領域が紫外線に曝露される継続時間は、画素が加熱される継続時間と同じであっても、それより長くても、又はそれより短くてもよい。紫外線で照射される領域は、個別に選択された画素の面積と同じであってもよいか、又は照射領域は、個別に選択された画素の面積よりもわずかに大きくてもよい。
【０００９】
画素を加熱することにより、各個別に選択された画素の最終的な色が、画素が加熱される温度及び画素が曝露される紫外線の量の一方又は両方によって決定される、画素の色変化を引き起こす。熱源１３０は、画像平面の１インチ当たり３００画素（ｐｉｘｅｌｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ、ｐｐｉ）又は６００ｐｐｉ、又は更には１２００ｐｐｉが個別に対処可能であるような解像度を有し得る。選択される設計解像度は、コスト及び用途のニーズとの間の妥協点に依存する。紫外線源１４０は、個別に選択された画素の全てが加熱されている間、同時に紫外線で照射されるのに少なくとも十分な大きさである、サーモクロミック層１２０の領域を照射することが可能な紫外線照射源である。例えば、照射領域は、画素サイズの５倍、１０倍、５０倍、又は更には１００倍であってもよい。
【００１０】
サーモクロミック材料を含む層１２０は、任意の好適な印刷プロセス、例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷などによって堆積されてもよい。サーモクロミック材料は、加熱されると、少なくとも２つの色、例えば、赤色及び青色を生成することが可能なジアセチレン及び／又は別のサーモクロミック材料であってもよいか、又はこれを含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱吸収及び／又は熱保持を制御及び／又は補助する他の添加剤もまた、層１２０に含んでもよい。例えば、サーモクロミック材料が放射線によって加熱される実施形態では、サーモクロミック材料の放射線への応答を調整するために、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ、ＩＲ）及び／又は近赤外（ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ、ＮＩＲ）吸収剤を層に含んでもよい。加熱及び紫外線曝露による処理前に、サーモクロミック材料１２０は無色であってもよい。例えば、処理前に、サーモクロミック材料１２０は、基板１１０がサーモクロミック材料１２０を通して目視可能であるように実質的に透明であってもよい。
【００１１】
いくつかの実施形態では、制御回路は、サーモクロミック材料の画素１２１に画像をマッピングする。いくつかの実施態様では、画像は、個別に選択された画素を含む領域が紫外線で照射されている間、サーモクロミック層の各個別に選択された画素に順次加熱エネルギーを印加することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、複数の個別に選択された画素が紫外線で照射されている間、サーモクロミック層の複数の個別に選択された画素が異なる温度に同時に加熱されるように、熱エネルギーは、２次元画像平面１９９で空間的にパターン化される。
【００１２】
上記のシナリオの両方では、個別に選択された画素の一部は、個別に選択された画素の他の画素が加熱される温度とは異なる温度に加熱されてもよい。例えば、第１の組の複数の個別に選択された画素は、第１の組の画素の第１の色へのシフトを引き起こす第１の温度に加熱されてもよく、第２の組の複数の個別に選択された画素は、第２の組の画素の異なる第２の色へのシフトを引き起こす異なる第２の温度に加熱される。追加の組の複数の個別に選択された画素の画素は、第３、第４、及び第５などの異なる色にそれぞれ関連する第３、第４、及び第５などの温度に加熱されてもよい。
【００１３】
制御回路１５０は、１つ以上の制御信号１５１ａ〜１５１ｅを発生させるように、記憶された命令を実行するマイクロプロセッサベースのコントローラ１５０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、制御回路１５０は、制御信号１５１ａを介して熱源によって提供される熱生成エネルギーの量、及び／又は制御信号１５１ｂを介して紫外線源によって提供される紫外線の量を制御する。制御回路１５０は、画像の画素をサーモクロミック材料の画素にマッピングして、多色画像を形成することができる。例えば、制御回路１５０は、２次元画像平面のサーモクロミック材料の画素をマッピングし、生成される画像に従って２次元画像平面の熱生成エネルギーの空間的パターン及び強度を制御することができる。
【００１４】
制御信号１５１ａは、各個別に選択された画素が、生成される画像に従ってその画素の所望の色に対応する処理中に、所定の温度に加熱されるように、熱源１４０を制御する。例えば、制御信号１５１ａを介して、制御回路１５０は、全ての画素に対して又は選択されていない画素に対して、熱源１３０をオン若しくはオフにすることができ、及び／又は異なる量の熱生成エネルギーを異なる組の個別に選択された画素に提供することができる。
【００１５】
制御信号１５１ｂは、紫外線源１４０によって提供される紫外線の量を制御する。制御信号１５１ｂを介して、コントローラ１５０は、紫外線源の一部若しくは全てをオン若しくはオフにすることができ、かつ／又は紫外線の強度を制御して、加熱される画素の領域に所定の線量の紫外線を適用することができる。いくつかの実施形態では、紫外線源は、１つの組の紫外ランプであり、紫外線の総強度は、ランプのサブセットをオン又はオフにすることによって変調されてもよい。
【００１６】
システム１００は、構成要素１３０ａ、１４０ａ、１６０のうちの１つ以上を含む移動機構を含むことができる。制御信号１５１ｃを介する回路１５０の制御下では、移動機構構成要素１３０ａは、熱源１３０が発生させる熱生成エネルギーの位置及び／又は方向を変化させる。制御信号１５１ｄを介する回路１５０の制御下では、移動機構構成要素１４０ａは、紫外線の位置及び／又は方向を変化させる。制御信号１５１ｅを介する回路１５０の制御下では、移動機構構成要素１６０は、基板１２０を移動させる。いくつかの実施形態によれば、回路１５０は、熱生成エネルギー、紫外線、及び基板の移動を制御して、連続的に移動している基板内又は上に配設されたサーモクロミック層に多色画像を形成することができる。
【００１７】
いくつかの実施態様では、基板に対する熱生成エネルギーの位置は、熱源の並進移動によって制御することができる。いくつかの実施態様では、熱源の各加熱要素の並進位置は変化せず、熱生成エネルギーの方向は、加熱要素の回転移動によって制御される。他の実施形態では、熱源の各加熱要素の並進及び回転位置は静的であり、熱生成エネルギーの方向は、熱生成エネルギーを偏向又は反射することによって制御される。
【００１８】
基板に対する紫外線の位置は、紫外線源の並進及び／又は回転移動によって制御することができる。いくつかの実施形態では、基板に対する紫外線の位置は、紫外源の並進移動によって制御される。いくつかの実施形態では、紫外源の並進位置は一定であり、紫外線の方向は、紫外源の回転移動によって制御される。他の実施形態では、紫外線源は並進可能に及び回転可能に固定され、紫外線の方向は、紫外線を反射することによって制御することができる。
【００１９】
制御回路及び移動機構は、一緒に動作して、空間的にパターン化された熱生成エネルギーの２次元画像平面を移動させ、紫外線で照射される領域が、サーモクロミック材料の表面全体にわたって２次元画像平面を追跡するように、紫外線の方向を変化させることができる。いくつかの実施形態によれば、移動機構はまた、２次元画像平面を移動させ、紫外線の方向を変化させながら、基板の移動を制御するように構成される。回路１５０は、熱生成エネルギー及び／又は紫外線の移動及び／又は方向を制御して、連続的に移動している基板上のサーモクロミック材料に多色画像を形成することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、熱源１３０は単一の加熱要素を含んでもよく、単一の加熱要素からの熱生成エネルギーは、サーモクロミック材料全体にわたって走査されて、個別に選択された画素を加熱する。例えば、単一の加熱要素は、抵抗加熱要素、高温ガス流を放出するように構成されたジェット、又はレーザ放射線を放出するように構成されたレーザ源を含んでもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、熱源１３０は、２次元画像平面において空間的にパターン化された熱生成エネルギーを生成する。例えば、いくつかの実施態様では、熱源１３０は、２次元画像平面の熱生成エネルギーの空間的パターンを発生させる２次元加熱要素アレイに配置された複数の加熱要素を含んでもよい。アレイの各加熱要素は、生成される画像に従ってサーモクロミック材料の個別の画素を異なる温度に同時に加熱するように、異なる量の熱生成エネルギーを生成することができる。他の実施態様では、熱源１３０は、空間的熱パターン発生器と組み合わせた単一の加熱要素を含んでもよい。空間的熱パターン発生器と組み合わせた単一の加熱要素は、２次元画像平面に熱生成エネルギーの空間的パターンを作り出す。単一の加熱要素と空間的熱パターン発生器との組み合わせは、生成される画像に従って、サーモクロミック材料の個別の画素を異なる温度に同時に加熱することができる。
【００２２】
図１Ｂは、熱源１３０の斜視図、及び基板１１０上に配設されたサーモクロミック材料１２０の画素１２１ａ、１２１ｂ上に投影された熱生成エネルギー１９８の２次元画像平面１９９を示す。図１Ｃは、熱生成エネルギー１９８の２次元画像平面１９９を生成する熱源１３０の、加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂの図を示す。各加熱要素１３１ａ、１３２ｂは、２次元画像平面１９９の空間的加熱パターンを提供するために、異なる量の熱生成エネルギーを生成することができる。図１Ｄは、熱源１３０と画素１２１ａ及び１２１ｂとの間に配設された複数の要素１３０ｃも含む、図１Ｂ及び図１Ｃのような熱源１３０の斜視図を示す。図１Ｅは、熱源１３０と画素１２１ａ及び１２１ｂとの間に配設された要素１３６も含む、図１Ｂ及び図１Ｃのような熱源１３０の斜視図を示す。
【００２３】
２次元画像平面１９９の画素１９９ａ、１９９ｂに対応するサーモクロミック材料１２０の複数の個別に選択された画素１２１ａ、１２１ｂは、加熱要素１３１ａ、１３１ｂが発生させた空間的にパターン化された熱生成エネルギー１９８に同時に曝露される。空間的にパターン化された熱生成エネルギー１９８は、複数の個別に選択された画素１２１ａのうちの一部を第１の温度に加熱し、複数の個別に選択された画素１２１ｂのうちの一部を異なる第２の温度に加熱することができる。
【００２４】
熱生成エネルギー１９８は、いくつかの実施態様では、図１Ｂに示されるように、加熱要素１３１ａ、１３１ｂから画素１２１ａ、１２１ｂに直接流れることができる。図１Ｄ及び図１Ｅに示されるいくつかの実施態様では、加熱要素１３１ａ、１３１ｂと画素１２１ａ、１２１ｂとの間に配設された１つ以上の要素１３０ｃ、１３６が存在してもよい。要素１３０ｃ、１３６は、エネルギー変調器、エネルギー空間的パターン発生器、ガイド要素、反射器、偏向器などを含んでもよい。要素１３０ｂ、１３６は、以下の実施例で更に論じられるように、熱生成エネルギー１９８を変調、パターン化、ガイド、反射、及び／又は偏向させて、２次元画像平面１９９を生成してもよい。
【００２５】
いくつかの構成では、移動機構構成要素１３０ａは、制御ライン１５１ｃを介してコントローラ１５０によって制御されて（図１Ａを参照）、加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂ全体を並進移動させることによって、空間的に変調された熱エネルギー１９８の２次元画像平面１９９の位置を変化させることができる。加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂの移動中、加熱要素１３１ａ、１３１ｂ自体は、２次元アレイ１３０ｂ内で互いに対して静止していてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、制御回路１５０の制御下で、移動機構１３０ａは、熱源１３０の各加熱要素１３１ａ、１３１ｂを独立して又は集合的に回転させて、加熱要素１３１ａ、１３１ｂからの熱生成エネルギー１９８の方向を変化させることが可能である。いくつかのシナリオでは、熱源１３０は静止しており、１つ以上の加熱要素１３１ａ、１３１ｂが回転してサーモクロミック材料１２０の異なる画素１２１ａ、１２１ｂに対処する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、移動機構１３０ａは、１つ以上の加熱要素１３１ａ、１３１ｂからの熱生成エネルギーの方向を変化させるために、偏向器又は反射器１３０ｃ、１３６が並進して及び／又は回転して移動することが可能なように、加熱要素１３１ａ、１３１ｂに対して配置された１つ以上の偏向器又は反射器１３０ｃ、１３６を含む。１つのシナリオでは、熱源１３０は静止しており、移動機構１３０ａの１つ以上の偏向器又は反射器１３０ｃ、１３６は、集合的に又は独立して回転して、加熱要素１３１ａ、１３１ｂからの熱生成エネルギー１９８を再指向して、サーモクロミック材料１２０の異なる個別に選択された画素１２１ａ、１２１ｂに対処する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、熱源１３０は、１つ以上の抵抗加熱要素を含んでもよい。抵抗加熱要素を通り流れる電流は、サーモクロミック材料１２０の画素１２１ａ、１２１ｂを加熱するための熱生成エネルギー１９８を発生させて、画像を生成する。例えば、抵抗熱源１３０は、空間的にパターン化された熱エネルギー１９８の２次元画像平面１９９を形成することが可能な、抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂを含んでもよい。抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂのアレイ１３０ｂは、サーモクロミック層１２０の画素１２１ａ、１２１ｂの対応するアレイを加熱するように構成することができる。各抵抗要素１３１ａ、１３１ｂは、個別に制御可能であってもよい。例えば、コントローラ１５０は、複数の加熱抵抗要素１３１ａ、１３１ｂの各々を通る電流を独立して制御することができ、アレイ１３０ｂの各抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂが、異なる量の熱を異なる画素１２１ａ、１２１ｂに提供することを可能にする。
【００２９】
いくつかの構成では、移動機構構成要素１３０ａは、制御ライン１５１ｃを介してコントローラ１５０によって制御されて（図１Ａを参照）、抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂ全体を並進移動させることによって、空間的に変調された熱エネルギー１９８の２次元画像平面１９９の位置を変化させることができる。抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂの移動中、抵抗加熱要素１３１ａ、１３１ｂ自体は、２次元アレイ１３０ｂ内で互いに対して静止していてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、熱源１３０は、加熱空気など加熱ガスの供給源、及び加熱ガスをサーモクロミック材料に向かって指向する１つ以上のガスジェットを含んでもよい。熱源は、各ガスジェットが、異なる量の加熱ガスをサーモクロミック層１２０の画素１２１ａ、１２１ｂに向かって指向することが可能である、複数のガスジェット１３１ａ、１３１ｂのアレイ１３０ｂを含んでもよい。
【００３１】
独立して制御可能なガスジェット１３１ａ、１３１ｂのアレイ１３０ｂは、空間的にパターン化された熱生成エネルギー１９８の２次元画像平面１９９を作り出すことができる。ガスジェット１３１ａ、１３１ｂは、サーモクロミック層１２０の画素１２１ａ、１２１ｂに向かって、加熱ガス、例えば加熱空気を指向する。コントローラ１５０は、サーモクロミック層１２０の異なる画素１２１ａ、１２１ｂが、ガスジェットからの異なる量の熱エネルギー１９８に曝露され、したがって、異なる温度に加熱されるように、ガスジェット１３１ａ、１３１ｂを制御してもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、制御回路１５０の制御下で、移動機構１３０ａは、熱源１３０の各ガスジェット１３１ａ、１３１ｂを独立して又は集合的に回転させて、ジェット１３１ａ、１３１ｂからの加熱ガスの方向を変化させることが可能である。いくつかのシナリオでは、熱源１３０は静止しており、１つ以上のガスジェット１３１ａ、１３１ｂが回転してサーモクロミック材料１２０の異なる画素１２１ａ、１２１ｂに対処する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、移動機構１３０ａは、１つ以上のガスジェット１３１ａ、１３１ｂから放出された加熱ガス流の方向を変化させるために、偏向器１３０ｃが回転することが可能なように、ガスジェット１３１ａ、１３１ｂに対して配置された１つ以上の偏向器１３０ｃを含む。１つのシナリオでは、熱源１３０は静止しており、移動機構１３０ａの１つ以上の偏向器１３０ｃは、集合的に又は独立して回転して、熱源１３０の加熱ガスをガスジェット１３１ａ、１３１ｂから再指向して、サーモクロミック材料１２０の異なる個別に選択された画素１２１ａ、１２１ｂに対処する。２次元空間的熱パターンを生成することが可能な熱源１３０は、複数のガスジェット１３１ａ、１３１ｂを含んでもよく、各ガスジェット１３１ａ、１３１ｂは、関連するガスジェットの方向を変えるように構成された偏向器１３０ｃと関連している。
【００３４】
いくつかの実施形態では、熱源１３０の加熱要素１３１ａ、１３１ｂは、熱生成放射線１９８をサーモクロミック材料１２０に向かって指向する１つ以上のレーザを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、レーザ放射線は、サーモクロミック材料を加熱する可視線、赤外線（ＩＲ）、又は近赤外（ＮＩＲ）線であってもよいが、他の放射線波長もサーモクロミック材料を加熱するのに有用であり得る。
【００３５】
いくつかの実施形態では、熱源１３０は、各レーザ１３１ａ、１３１ｂがサーモクロミック層１２０の画素１２１ａ、１２１ｂにそれぞれ対応するように、レーザ１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂを含んでもよい。レーザ１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂは、空間的にパターン化されたレーザ放射線１９８の２次元画像平面１９９を発生させることが可能である。いくつかの実施形態では、１つ以上のガイド要素１３０ｃ、例えば、導波管又は光ファイバは、各レーザ１３１ａ、１３１ｂとサーモクロミック材料１２０の対応する画素１２１ａ、１２１ｂとの間に配設されてもよい。例えば、レーザ１３１ａ、１３１ｂは、レーザ放射線をサーモクロミック材料１２０に向かって指向する、対応する光ファイバの入力端に光学的に取り付けられる。この実施形態では、光ファイバの出力端を、空間的に変調された放射線の２次元画像平面１９９を形成する空間的放射線パターンを提供する２次元アレイ内に配置することができるため、レーザ自体を２次元アレイ内に配置する必要はない。コントローラ１５０は、異なる量のレーザ放射線を異なる画素１２１ａ、１２１ｂに提供するように、各レーザ１３１ａ、１３１ｂの強度を個別に変調する回路を含んでもよい。
【００３６】
移動機構構成要素１３０ａは、レーザ放射線の方向を変化させるように動作させることができる。いくつかの実施形態では、移動機構構成要素１３０ａは、レーザ１３１ａ、１３１ｂの２次元アレイ１３０ｂ全体及び／又は関連する光ファイバの２次元アレイ全体を並進して、かつ／又は回転して移動させて、個別に選択された画素１２１ａ、１２１ｂに放射線を指向する、ステップモータ又は他の機構を含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、移動機構構成要素１３０ａは、１つ以上の回転可能な鏡を含む。いくつかのシナリオでは、単一の回転可能な鏡は、放射線源１３０からの放射線の方向を変化させる。代替的なシナリオでは、移動機構構成要素１３０ａは、複数の回転可能な鏡１３０ｃを含み、各レーザ１３１ａ、１３１ｂは、そのレーザ１３１ａ、１３１ｂからの放射線を再指向するために回転することができる、対応する回転可能な鏡１３０ｃと関連している。
【００３８】
いくつかの実施形態に従った図１Ｅに示されるように、熱源１３０は、単一のレーザ１３５からの放射線を空間的にパターン化するデバイス１３６に光学的に取り付けられている単一のレーザ１３５を含む。空間的にパターン化された放射線１９８は、放射線強度が変動する、熱発生放射線１９８の２次元画像平面１９９を形成する。例えば、空間的放射線パターン発生器１３６は、シリコン上の液晶（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ、ＬＣＯＳ）、デジタルマイクロ鏡デバイス（ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）、格子ライトバルブ（ｇｒａｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｖａｌｖｅ、ＧＬＶ）、及び音響光学変調器（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、ＡＯＭ）などの液晶空間的放射線変調器のうちの１つ以上を含んでもよい。空間的パターン発生器１３６は、単一のレーザ１３５から又は複数のレーザからの放射線を、２次元画像平面１９９上に空間的にパターン化するように構成されている。システム制御下で、１つ以上のレーザ１３５及び空間的放射線パターン発生器１３６は、２次元画像平面１９９上に、画素ごとの放射線の強度の制御を提供する。２次元画像平面１９９の画素１９９ａ、１９９ｂに対応するサーモクロミック材料１２０の複数の個別に選択された画素１２１ａ、１２１ｂは、放射線強度が空間的に変動する、空間的にパターン化された放射線に同時に曝露される。複数の個別に選択された画素１２１ａのうちの一部は、複数の個別に選択された画素の他の画素１２１ｂが曝露される放射線の量とは異なる放射線の量に曝露される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、移動構成要素１３０ａは、１つ以上のレーザ１３５及び空間的放射線パターン化デバイス１３６と併せて使用される。例えば、移動構成要素１３０ａは、空間的放射線パターン化デバイス１３６から出る空間的にパターン化された放射線の方向を変化させるように構成された１つ以上の可動式鏡を含んでもよい。いくつかの実施形態では、移動構成要素１３０ａは、空間的放射線パターン化デバイス１３６によって生成された２次元画像平面を、基板と２次元画像平面との間に無視できる相対移動が存在するように、基板と同調して移動させる。
【００４０】
図２は、いくつかの実施形態に従った、基板上に画像を形成するための装置２００のブロック図の斜視図である。装置２００は、熱源２３０と、紫外線源２４０とを含む。制御回路は図２に示されていないが、装置２００は、前述のような制御回路を含んでもよい。
【００４１】
熱源２３０は、ＩＲ／ＮＩＲレーザなどの放射線発生デバイス２３１を含む。レーザ２３１は、基板２１０上に配設されたサーモクロミック材料の画素が、隣接する画素を著しく照射することなく、熱生成放射線によって個別にアクセス可能であることができるように、レーザ放射線を空間的にパターン化するように構成された放射線パターン化デバイス２３２に光学的に取り付けられている。一般に、無限勾配を有する画素境界に前縁及び立ち下がり縁を有する各画素には、「トップハット型」放射線プロファイルが望ましいが、しかしながら、実際には、空間的プロファイルはよりガウス型であり得る。放射線パターン化デバイス２３２は、いくつかの実施形態では液晶空間変調器であってもよいか、又は前述のような別の種類の空間的放射線変調器であってもよい。パターン化デバイス２３２の解像度は、例えば、１インチ当たり３００ドット（画素）（ｐｐｉ）、４００ｐｐｉ、６００ｐｐｉ、又は１２００ｐｐｉの画像を提供することができる。パターン化デバイス２３２は、１つ以上の光学構成要素２３３、例えばレンズを通じて可動式鏡２３５に光学的に取り付けられてもよい。鏡移動機構２３６は、制御回路（図２には示さず）によって制御されて、鏡２３５を回転させることができる。いくつかの実施形態では、鏡２３５は、並進して静止、及び回転移動が可能であってもよい。他の実施形態では、鏡は並進し、回転せずに移動するように構成されてもよい。更に他の実施形態では、鏡は、並進及び回転の両方で移動するように構成され得る。
【００４２】
図２に示されるように、空間的パターン化デバイス２３２は、放射線強度が空間的に変動し、基板上に配設されたサーモクロミック層２２０を有する基板２１０を照射する、空間的にパターン化された放射線の２次元画像平面２９１を発生させるように構成されている。鏡移動機構２３６は、２次元画像平面２９１が、基板２１０上に配設されたサーモクロミック材料２２０全体にわたって走査するように、鏡２３５を回転させるように制御される。空間的にパターン化された放射線の２次元画像平面２９１が、サーモクロミック材料全体にわたって走査すると、サーモクロミック材料の画素は、多数の異なる温度に加熱され、画像２９９を形成する対応する数の異なる色を生成する。
【００４３】
紫外線源２４０は、移動機構２４２によって移動させてもよいか、又は静止して構成されてもよい。紫外線源２４０からの紫外線は、２次元画像平面のサーモクロミック材料の画素を加熱している間、２Ｄ画像平面２９１を照射する。紫外線源２４０の放射線照射領域は、２Ｄ画像平面２９１と同じ寸法を有するか、又は２Ｄ画像平面２９１よりも大きくてもよい。
【００４４】
一実施形態では、移動機構２３５、２４２は、制御回路によって制御されて、紫外線源２４０の紫外線照射に、熱源２３０によって生成された２次元画像平面２９１を追跡させる。別の実施形態では、紫外線源２４０は、静止しているが、平面が移動機構２３５を介してサーモクロミック材料２２０全体にわたって走査される際に、２次元画像平面２９１によって掃引される領域全体を照射する。
【００４５】
図３Ａ及び図３Ｂは、いくつかの実施形態に従った、画像生成装置３００の動作を示す。図３Ａは、基板３１０及びサーモクロミック層３２０の側面図を示す。図３Ｂは、基板３１０上のサーモクロミック層３２０に形成された画像３９９の上面図を示す。熱源３３０は、レーザ、例えば、ＩＲ又はＮＩＲ範囲の波長を有する放射線を生成するレーザを含む。図３Ａはまた、紫外線３４１を発生させるように構成された紫外線源３４０を示す。
【００４６】
熱源３３０は、サーモクロミック層３２０の選択された個別にアクセス可能な画素３７１、３７２、３７３を照射して、画像３９９を形成する。熱源３３０は、異なる量の放射線を異なる画素に適用することが可能である。図３Ａに示されるように、画素３７１の第１のサブセットは、第１の放射線量３３１に曝露され、画素３７２の第２のサブセットは、第２の放射線量３３３に曝露され、第３の組の画素３７３は、熱源３３０からの放射線に曝露されない。画素が受ける放射線の量は、画素が加熱される量に対応する。異なる量の加熱により、サーモクロミック層３８０の異なる色が生成される。紫外線源３４０は、画素が加熱されている時間の間、画素３７１、３７２、３７３を取り囲む領域３８０を紫外線で照射するように構成されている。放射線線量３３１及び３４１は、画素３７１のサーモクロミック材料３２０を第１の色に変化させるのに十分である。放射線線量３３３及び３４１は、画素３７２のサーモクロミック材料３２０を第１の色とは異なる第２の色に変化させるのに十分である。画素３７３のサーモクロミック材料３２０は加熱されず、色は変化しない。例えば、画素３７３のサーモクロミック材料は、無色のままであり得る。図３Ｂは、第１の色の画素３７１、第２の色の画素３７２、及び無色のままである画素３７３を含む、上記で概説したプロセスを使用して形成された、２次元画像３９９の上面図を示す。
【００４７】
図４は、いくつかの実施形態に従った、少なくとも２つの異なる色を生成することが可能なサーモクロミック材料を含む基板上に、多色画像を形成するプロセスのフローチャートである。サーモクロミック材料の領域を、紫外光で照射する４２０。紫外照射がオンである間、画像に対応するサーモクロミック材料の１つ以上の個別に選択された画素を加熱する４３０ので、加熱の度合い及び紫外線の線量は、サーモクロミック材料を少なくとも部分的に重合させるのに十分である。各個別に選択された画素の色は、画素の加熱の量及び紫外線線量の一方又は両方によって決定される４４０。
【００４８】
前述のように、いくつかの実施形態では、移動機構は、例えば、熱源を移動することによって、集合的に若しくは個別に熱源の加熱要素を移動することによって、及び／又は熱生成エネルギーを再指向によって、熱源からの熱生成エネルギーの方向を変更する。移動機構はまた、例えば、紫外線源を移動することによって、及び／又は紫外線を再指向することによって、紫外線の方向を変更してもよい。いくつかの実施形態では、移動機構は、熱源によって形成された２次元画像平面及び紫外線源の照射領域が移動している基板と同調して移動するように、熱生成エネルギー及び紫外線の方向を変更してもよい。
【００４９】
図５Ａ〜図５Ｅは、いくつかの実施形態に従った、移動している基板上に画像を形成するプロセスを示す。図５Ａ〜図５Ｅは、熱源５３０の一部分の側面図を示しており、この例では、熱源は、レーザ放射線源、紫外線源５４０であり、基板５１０は、その上に配設されたサーモクロミック材料５２０−１、５２０−２、５２０−３のセグメント化された層を含む。図５Ａでは、時間ｔ１での基板５１０及び放射線源５３０、５４０を示す。基板５１０は、右から左に移動している。画像は、サーモクロミック層の第１のセグメント５２０−１上に形成されている。サーモクロミック層の第２のセグメント５２０−２が、画像形成の過程にある。紫外線源５４０が、個別に選択された画素５７１、５７２、５７４を少なくとも部分的に重合させるのに十分な紫外線５４１で、個別の画素５７１、５７２、５７４の領域５６１を照射している間、レーザ５３０が、サーモクロミック材料の第２のセグメント５２０−２の個別に選択された画素５７１、５７２、５７４を加熱する空間的に変調されたレーザ放射線５３１を放出する。画素５７１、５７２、５７４は、同時にレーザ放射線に曝露される。画素５７１、５７４は、画素５７１、５７４を第１の温度に加熱する第１の量のレーザ放射線に曝露される。画素５７２は、第１の温度とは異なる第２の温度に画素５７２を加熱する、第２の量のレーザ放射線に曝露される。画素５７３は、加熱するために個別に選択された画素のうちの１つではないため、画素５７３は加熱されていない。
【００５０】
図５Ｂは、時間ｔ２での、熱源５３０、紫外線源５４０、及び基板上に配設されたサーモクロミック材料のセグメント５２０−１、５２０−２、５２０−３を有する基板５１０の図である。基板５１０は、右から左に移動している。レーザ放射線源５３０からの放射線５３１の方向、及び紫外線源５４０からの紫外線５４１の方向は、時間ｔ１の以前の方向から変化して、基板５１０の移動を追跡する。時間ｔ２では、サーモクロミック材料の第１のセグメント５２０−１は、移動して視界から外れ、サーモクロミック材料の第３のセグメント５２０−３が、移動して視界に入る。サーモクロミック層の第２のセグメント５２０−２は、未だ画像形成の過程にある。画像は、画素５７１〜５７４に形成されている。
【００５１】
時間ｔ１の間、個別に選択された画素５７１、５７２、５７４は、空間的に変調されたレーザ放射線に同時に曝露された。個別に選択された画素５７１及び５７４は、画素５７１、５７４を第１の温度に加熱した第１の放射線の量を受け、個別に選択された画素５７２は、第１の温度とは異なる第２の温度に画素５７２を加熱した第２の放射線の量を受けた。画素５７３は加熱されなかった。結果として、画素５７２は、画素５７１及び５７４の色とは異なる色に変化し、画素５７３は色が変化せず、例えば、無色のままである。
【００５２】
時間ｔ２では、紫外線源５４０が、個別に選択された画素５７７、５７８を少なくとも部分的に重合させるのに十分な紫外線５４１で、個別の画素５７７、５７８の領域５６２を照射している間、レーザ５３０が、第２のセグメント５２０−２の個別に選択された画素５７７、５７８を同時に加熱する空間的に変調されたレーザ放射線５３１を放出している。空間的に変調された放射線は、第１の放射線の量を画素５７８に、第１の量とは異なる第２の放射線の量を画素５７７に提供する。第１の量又は放射線は、画素５７８を第１の温度に加熱し、第２の放射線の量は画素５７７を第２の温度に加熱する。画素５７５及び５７６は、加熱するために個別に選択された画素ではないため、画素５７５及び５７６は、レーザ放射線によって加熱されていない。
【００５３】
図５Ｃは、時間ｔ３での、熱源５３０、紫外線源５４０、及び基板上に配設されたサーモクロミック材料のセグメント５２０−２、５２０−３を有する基板５１０の図である。基板５１０は右から左に移動し、レーザ放射線源５３０からの放射線５３１の方向、及び紫外線源５４０からの紫外線５４１の方向は変化して、基板５１０の移動を追跡する。時間ｔ３では、サーモクロミック材料の第１のセグメント５２０−１は、移動して視界から外れ、サーモクロミック材料の第３のセグメント５２０−３が、移動して完全に視界に入っている。サーモクロミック層の第２のセグメント５２０−２は、未だ画像形成の過程にある。画像の一部分は、画素５７１〜５７８に形成されている。個別に選択された画素５７１、５７４、５７８は、第１の量の熱を受け、個別に選択された画素５７２、５７７は、画素５７１、５７４、５７８が受けた第１の量の熱とは異なる第２の量の熱を受け、画素５７３、５７５、５７６は、加熱されなかった。その結果、画素５７１、５７４、及び５７８は第１の色に変化し、画素５７２、５７７は、第１の色とは異なる第２の色に変化している。画素５７３、５７５、５７６は色が変化しておらず、例えば、画素５７３、５７５、５７６は無色のままである。
【００５４】
時間ｔ３では、紫外線源５４０が、個別に選択された画素５７９、５８１、５８２を少なくとも部分的に重合させるのに十分な紫外線５４１で、個別の画素５７９、５８１、５８２の領域５６３を照射している間、レーザ５３０が、第２のセグメント５２０−２の個別に選択された画素５７９、５８１、５８２を加熱するレーザ放射線５３１を放出している。画素５８０は、加熱するために個別に選択された画素５８０のうちの１つではないため、加熱されていないことに留意されたい。
【００５５】
図５Ｄは、時間ｔ４での、熱源５３０、紫外線源５４０、及び基板上に配設されたサーモクロミック材料のセグメント５２０−２、５２０−３を有する基板５１０を示す。基板５１０は、未だ右から左に移動している。時間ｔ４では、サーモクロミック材料の第２及び第３のセグメント５２０−２、５２０−３が視界にある。熱源５３０及び紫外線源５４０をオフにし、熱源レーザ５３０及び紫外線源５４０を再配置して、セグメント５２０−３の画像化を開始する。
【００５６】
サーモクロミック層の第２のセグメント５２０−２の画像形成は、完了している。個別に選択された画素５７１、５７４、５７８、５８１は、第１の量の熱を受け、個別に選択された画素５７２、５７７、５８２は、第１の量とは異なる第２の量の熱を受け、画素５７３、５７５、５７６、５８０は、加熱されなかった。その結果、画素５７１、５７４、５７８、５８１は第１の色に変化し、画素５７２、５７７、５８２は、第１の色とは異なる第２の色に変化している。画素５７３、５７５、５７６、５８０は加熱処理されず、色が変化しておらず、例えば、画素５７３、５７５、５７６、５８０は無色のままである。
【００５７】
図５Ｅでは、時間ｔ５での基板５１０及び放射線源５３０、５４０を示す。サーモクロミック層の第３のセグメント５２０−３の画像形成は、セグメント５２０−２に関して既に論じられているプロセスに従って、進行中である。
【００５８】
代替的な実施形態では、紫外線源５４０は、時間ｔ１〜時間ｔ５までオンの状態で静止して維持されるが、移動している基板５１０全体にわたってレーザ光源５３１が走査される際に、図５Ａの画素５７４〜図５Ｃの画素５７８を包含するより大きな領域を照射する。
【００５９】
実施例
本明細書で論じられる手法は、新しいシステム及びプロセスに関与する、サーモクロミック材料を使用する画像形成のための新しい手法に関与する。新しい手法は、サーモクロミック材料の画素をレーザ放射線で加熱している間、同時に画素の領域を紫外源からの紫外線で照射して、多色画像を形成することを含む。この実施例では、サーモクロミック材料が異なる温度で処理されると、サーモクロミック材料が異なる色に固定される能力を実証する。図６は、試料を処理するために使用される実験設定を示す。試料は、０．５％濃度で近ＩＲ吸収剤と混合されたジアセチレンを含む、サーモクロミックコーティングを有する基板であった。各試料をホットプレート上に置き、これを使用して、ホットプレートによって提供される異なる温度が異なる量のレーザ放射線に対応する、レーザ放射線などの加熱源を用いた加熱をシミュレートした。試料を、少なくとも５分間加熱し、２５４ｎｍの波長及び４００ｍＪ／ｃｍ２の線量で紫外源から一定の紫外線に同時に曝露させた。本明細書に開示の新しい手法を使用して、異なる温度で処理されると、サーモクロミック材料を異なる色に固定する能力が実証された。
【００６０】
図７Ａ及び図７Ｂは、上述の処理後の試料及びそれらの固定された色を示す写真である。図７Ａに示された第１の試料を、室温から約１０分の温度勾配時間で摂氏１１０度で、一定の２５４ｎｍの波長の紫外線及び４００ｍＪ／ｃｍ２の線量下で、約５分間処理し、暗青色で固定した。図７Ｂに示された第２の試料を、室温から約１０分の温度勾配時間で摂氏１７５度で、一定の２５４ｎｍの波長の紫外線及び４００ｍＪ／ｃｍ２の線量下で、約５分間処理し、橙色で固定した。
【００６１】
図８は、処理前後の試料の対応する拡散反射スペクトルを示す、重ね合わせたプロットを提示す。プロット８０１は、曝露前の試料の拡散反射スペクトルを示す。プロット８０２は、摂氏１１０度及び同時の紫外線での曝露後の第１の試料の拡散反射を示す。プロット８０３は、摂氏１７５度及び同時の紫外線での曝露後の第１の試料の拡散反射を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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