(57)【要約】      （修正有）【課題】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を含む基板上に、多色画像を形成する方法が開示されている。本方法は、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、カラーシフトのためにサーモクロミック材料の選択された画素を活性化するのに十分な１つ以上の第１の温度に加熱すること１１０を含む。個別に選択された画素に対応する領域を、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第１の紫外線線量で照射する１２０。領域が第２の紫外線線量で照射されている間、個別に選択された画素は、１つ以上の第２の温度に加熱される１３０。【選択図】図１
2020090093.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、カラーシフトのために前記サーモクロミック材料の前記選択された画素を活性化するのに十分な１つ以上の第１の温度に加熱することと、
前記個別に選択された画素に対応する領域を、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第１の紫外線線量で照射することと、
前記領域が第２の紫外線線量で照射されている間、前記個別に選択された画素を、１つ以上の第２の温度に加熱することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記個別に選択された画素を前記第１の温度に加熱することが、第１の熱源を制御して、前記個別に選択された画素を前記第１の温度に加熱することを含み、
前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第１の紫外線線量で照射することが、前記第１の紫外線源を制御して、前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第１の紫外線線量で照射することを含み、
前記個別に選択された画素を前記第２の温度に加熱することが、第２の熱源を制御して、前記個別に選択された画素を前記第２の温度に加熱することを含み、
前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第２の紫外線線量で照射することが、前記第２の紫外線源を制御して、前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第２の紫外線線量で照射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
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、前記第１の温度に加熱することが、
前記サーモクロミック材料の第１の組の前記個別に選択された画素を、紫外線の不在下でより高い第１の温度に加熱することと、
前記サーモクロミック材料の第２の組の前記個別に選択された画素を、紫外線の不在下でより低い第１の温度に加熱することと、を含み、
前記個別に選択された画素に対応する前記領域を、前記第１の紫外線線量で照射することが、前記個別に選択された画素を実質的に加熱することなく、前記領域を照射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
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、前記第２の温度に加熱することが、
前記個別に選択された画素を含む前記領域が、前記第２の紫外線線量で照射されている間、前記サーモクロミック材料の第３の組の前記個別に選択された画素を、より高い第２の温度に加熱することと、
前記個別に選択された画素を含む前記領域が、前記第２の紫外線線量で照射されている間、前記サーモクロミック材料の第４の組の前記個別に選択された画素を、より低い第２の温度に加熱することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の紫外線線量が、前記第１の紫外線線量の１Ｅ−６〜１Ｅ＋３倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の紫外線線量が、前記第１の紫外線線量とほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の紫外線線量が、約２５０ｎｍの波長で約４００ｍＪ／ｃｍ２を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の温度の各々が、前記第１の温度のいずれよりも約３０％高い、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記個別に選択された画素を前記第１の温度に加熱することが、
第１の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曝露させることであって、それにより第１の組の前記複数の個別に選択された画素がより高い第１の温度に加熱され、第２の組の前記複数の個別に選択された画素がより低い第１の温度に加熱され、前記より高い第１の温度が、前記サーモクロミック材料の第１の彩度を生成し、前記より低い第１の温度が、前記サーモクロミック材料の異なる第２の彩度を生成する、曝露させることと、を含み、
前記個別に選択された画素を前記第２の温度に加熱することが、
２次元画像平面で第２の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、それにより第３の組の前記複数の個別に選択された画素がより高い第２の温度に加熱され、第４の組の前記複数の個別に選択された画素がより低い第２の温度に加熱され、前記より高い温度が、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、前記より低い温度が、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１０】
前記個別に選択された画素を加熱している間、かつ前記複数の個別に選択された画素の前記領域を前記第１及び第２の紫外線線量で照射している間、前記基板を移動させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記個別に選択された画素を前記第１の温度に加熱することが、前記個別に選択された画素をレーザ放射線で加熱することを含み、
前記個別に選択された画素を前記第２の温度に加熱することが、前記個別に選択された画素をレーザ放射線で加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記個別に選択された画素を、レーザ放射線で前記第１の温度に加熱することが、
第１の組の前記個別に選択された画素を、第１の放射線強度でより高い第１の温度に加熱することと、
第２の組の前記個別に選択された画素を、第２の放射線強度でより低い第１の温度に加熱することと、を含み、
前記個別に選択された画素を、レーザ放射線で前記第２の温度に加熱することが、
第３の組の前記個別に選択された画素を、第３の放射線強度でより高い第２の温度に加熱することと、
第４の組の前記個別に選択された画素を、第４の放射線強度でより低い第２の温度に加熱することと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
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、
カラーシフトのために前記個別に選択された画素を活性化するのに十分な１つ以上の第１の温度に、前記サーモクロミック材料の個別に選択された画素を加熱する、熱生成エネルギーを提供するように構成された第１の熱源と、
前記個別に選択された画素に対応する領域を、前記サーモクロミック材料を部分的に重合させるのに十分な第１の紫外線線量で照射するように構成された第１の紫外源と、
前記個別に選択された画素が、前記第１の紫外線線量で照射された後、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１つ以上の第２の温度に加熱する、熱生成エネルギーを提供するように構成された第２の熱源と、
前記第２の熱源が、前記個別に選択された画素を前記第２の温度に加熱する時間の間、前記個別に選択された画素に対応する前記領域を第２の紫外線線量で照射するように構成された第２の紫外線源と、を備える、装置。
【請求項１４】
前記第１の熱源及び前記第２の熱源のうちの少なくとも１つが、
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、
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つを備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の熱源及び前記第２の熱源のうちの一方又は両方が、
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１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記２次元画像平面の前記２次元のうちの１つが、１画素幅である、請求項１５に記載のシステム。
【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に記載のシステム。
【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に記載のシステム。
【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ている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に記載のシステム。
【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、
前記第１の熱源が、前記複数の個別に選択された画素を１つ以上の第１の温度に同時に加熱する、空間的にパターン化された熱エネルギーを生成するように構成され、
前記第１の紫外線源が、前記複数の個別に選択された画素を含む領域を照射する紫外線を発生させ、
前記第２の熱源が、前記複数の個別に選択された画素を１つ以上の第２の温度に同時に加熱する、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、
前記複数の個別に選択された画素が前記第２の温度に加熱されている間、前記第２の紫外線源が、前記複数の個別に選択された画素を含む領域を照射する紫外線を発生させ、
前記２次元画像平面と前記基板と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１３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記個別に選択された画素が前記第１の熱源によって加熱されている時間の間、前記第１の紫外源が、前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第１の紫外線線量で照射するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記個別に選択された画素が前記第１の熱源によって加熱された後、前記第１の紫外源が、前記個別に選択された画素に対応する前記領域を前記第１の紫外線線量で照射するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
基板と、
前記基板内又は上に配設されたサーモクロミック材料であって、前記サーモクロミック材料の色が、レベル２の環境に曝露されると、ブルーウール耐光試験カードによって３５日間測定された場合、ΔＥ７６＝３未満の色変化を呈する、サーモクロミック材料と、を含む、物品。
【請求項２４】
前記サーモクロミック材料が、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、請求項２３に記載の物品。
【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。本方法は、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、カラーシフトのためにサーモクロミック材料の選択された画素を活性化するのに十分な１つ以上の第１の温度に加熱することを含む。個別に選択された画素に対応する領域を、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第１の紫外線線量で照射する。領域が第２の紫外線線量で照射されている間、個別に選択された画素は、１つ以上の第２の温度に加熱される。
【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。第１の熱源は、サーモクロミック材料の個別に選択された画素を、カラーシフトのために個別に選択された画素を活性化するのに十分な１つ以上の第１の温度に加熱する熱生成エネルギーを提供する。第１の紫外源は、個別に選択された画素に対応する領域を、サーモクロミック材料を部分的に重合させるのに十分な第１の紫外線線量で照射する。第２の熱源は、個別に選択された画素が第１の紫外線線量で照射された後、サーモクロミック材料の個別に選択された画素を１つ以上の第２の温度に加熱する熱生成エネルギーを提供する。第２の紫外線源は、第２の熱源が個別に選択された画素を第２の温度に加熱している時間の間、個別に選択された画素に対応する領域を第２の紫外線線量で照射する。
【０００４】
いくつかの実施形態は、基板と、基板内又は上に配設されたサーモクロミック材料と、を含む物品に関する。サーモクロミック材料の色は、レベル２の環境に曝露されると、ブルーウール耐光試験カードによって３５日間測定された場合、ΔＥ７６＝３未満の色変化を呈する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】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方法のフローチャートである。
【図２Ａ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｂ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｃ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｄ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｅ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｆ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図２Ｇ】画像形成システムを示し、図１の方法を概略的に示す。
【図３】いくつかの実施形態に従った、基板内又は上のサーモクロミック層に形成された画像を含む物品の上面図を示す。
【図４Ａ】いくつかの実施形態に従った、熱源、及び基板上に配設されたサーモクロミック材料の画素上に投影された熱生成エネルギーの２次元画像平面の斜視図を示す。
【図４Ｂ】いくつかの実施形態に従った、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４Ｃ】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４Ａ及び図４Ｂのような熱源の斜視図を示す。
【図４Ｄ】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４Ａ及び図４Ｂのような熱源の斜視図を示す。
【図５】試験中に試料を保持するために使用される装置を示す。
【図６Ａ】処理直後の試験試料の得られた色を示す。
【図６Ｂ】加速劣化後の試験試料を示す。
【図７Ａ】処理直後の比較試料の得られた色を示す。
【図７Ｂ】加速劣化後の比較試料を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書に開示の手法は、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に安定して固定された色を提供する、画像形成のためのシステム及び方法を含む。本明細書で論じる画像形成は、熱及び光に曝露されると、色を変化させ、色がサーモクロミック材料に安定して固定された多色画像を形成する、サーモクロミック材料の使用を伴う。
【０００７】
開示の実施形態は、その間にサーモクロミック材料の個別に選択された画素が加熱されながら同時に紫外（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、ＵＶ）線で照射される、カラーシフト及び安定化工程を伴う。このプロセスを通じて作り出される色は安定であり、強い短波長紫外線下でさえも元来生成された色を保持する。
【０００８】
図１は、本明細書で論じる実施形態に従った、安定して固定された色を有する多色画像を形成する方法を示すフローチャートである。プロセスは、最初に、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、１つ以上の第１の温度に加熱すること１１０を含む。１つ以上の第１の温度は、カラーシフトのために、画素を活性化するように選択される。
【０００９】
複数のレベルの彩度を含む画像を生成するために、画素は、複数の異なる第１の温度に加熱される。個別に選択された画素は、異なる度合いの活性化度に対応する複数の異なる第１の温度に加熱され得る。異なる度合いの活性化度は、形成される最終的な色の異なる暗さ（彩度）レベルをもたらす。例えば、加熱されていないか又は閾値活性化温度未満に加熱された画素は、色処理シーケンス全体の後、変化しないままである。第１の加熱工程で、閾値活性化温度をわずかに上回る温度に加熱された画素は、完全な色処理シーケンス後、より明るい彩度レベルを達成することになる。第１の加熱工程で、完全な活性化温度を上回る温度に加熱された画素は、完全な色処理シーケンス後、より暗い彩度レベルを得ることになる。いくつかの実施形態では、閾値活性化温度は約８０℃であり、完全活性化温度は約１１０℃である。閾値活性化温度及び完全活性化温度は、サーモクロミック材料に使用される構成分子及びコーティング厚に応じて調整することができる。
【００１０】
画素のサーモクロミック材料を部分的に重合させる第１の紫外線線量で照射された１２０、個別に選択された画素を含む領域は、初期加熱工程の後又は最中に、画素の第１のカラーシフトを引き起こす。画素を第１の温度に加熱することは、顕著な紫外線に曝露させることなく実施され、第１の紫外線線量は、画素を大幅に加熱することなく適用される。
【００１１】
第１の紫外線線量が適用された後、個別に選択された画素は、２度目に１つ以上の第２の温度に加熱される１３０。多色画像を生成するために、画素は、複数の異なる第２の温度に加熱される。いくつかの実施態様では、第２の温度の各々は、第１の温度のうちのいずれよりも約３０％高い。各第２の温度は、サーモクロミック材料の所定の第２のカラーシフトに対応する。個別に選択された画素が、第２の加熱工程中に加熱されている間、個別に選択された画素を含む領域は、重合した分子の形状に変化を引き起こす第２の紫外線線量で照射され１４０、コーティングの光吸収スペクトルのシフト、及びサーモクロミック材料の外観のカラーシフトをもたらす。
【００１２】
紫外線に曝露され、同時に第２の温度に加熱されたサーモクロミック物品は、第２の温度に加熱されたが、同時に紫外線に曝露されなかったサーモクロミック物品の色安定性と比較すると、優れた色安定性を有することが示されている。
【００１３】
いくつかの実施形態では、初期加熱１１０は、第１の紫外照射１２０と同時に実施される。これらの実施形態では、工程１１０及び１２０が組み合わされ、活性化工程は、紫外線の存在下で実施され、活性化及び重合は、順次ではなく、一緒に実施される。
【００１４】
図２Ａ〜図２Ｇは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従った、基板２１０上に配設されたサーモクロミック材料２２０の画素２２１、２２２、２２３に画像を形成するためのシステム２００を示す。システム２００の構成要素２３０−１、２３０−２、２４０−１、２４０−２、２５０、２６０−２、２７０−２、２６５、基板２１０、及びサーモクロミック層２２０が、図２Ａ〜図２Ｇに側面図で示されている。
【００１５】
図２Ａ〜図２Ｇに示されるように、サーモクロミック材料を含む層２２０が、画像が形成されるであろう基板２１０の領域に適用される。層２２０は、図２Ａ〜図２Ｈの側面図においてｘ軸に沿って延在して示されているが、しかしながら、層２２０は、ｙ軸にも沿って延在することが理解されるであろう。サーモクロミック層２２０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。
【００１６】
層２２０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基板２１０に堆積されてもよい。サーモクロミック材料は、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２２０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。
【００１７】
加熱及び紫外線曝露による処理前に、層２２０のサーモクロミック材料は無色であってもよい。例えば、処理前に、層２２０は、基板２１０が層２２０のサーモクロミック材料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。処理後、非活性化画素２２３のサーモクロミック材料は、基板２１０が画素２２３を通して目視可能であるように、実質的に透明なままであり得る。
【００１８】
サーモクロミック層２２０の各画素は、熱源２３０−１及び２３０−２によって個別に対処可能である。コントローラ２５０は、画像の画素をサーモクロミック材料の個別に選択された画素１２１にマッピングし、熱源２３０−１、２３０−２を制御する。紫外線源２４０−１、２４０−２は、個別に選択された画素を含む領域を紫外線で照射する照射源である。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、第１の加熱工程中、第１の熱源２３０−１は、各個別に選択された画素、例えば画素２２１、２２２、２２７を１つ以上の第１の温度に加熱する、第１の熱生成エネルギー２９０−１を発生させる。例えば、いくつかのシナリオでは、各個別に選択された画素は、個別に選択された画素を活性化するのに十分な同じ第１の温度に加熱されてもよい。あるいは、第１の組の個別に選択された画素は、より高い第１の温度に加熱されてもよく、第２の組の個別に選択された画素は、異なるレベルの活性化を達成するために、より低い第１の温度に加熱されてもよい。画素２２３は、個別に選択された画素の群に含まれず、第１の熱源２３０−１又は第２の熱源２３０−２によって加熱されない。図２Ａ〜図２Ｂに示される実施形態では、熱源２３０−１は、ｘ方向に１画素幅であり、かつｙ方向に複数の画素長である画素の列を同時に加熱する。あるいは、熱源２３０−１は、ｘ方向の複数の個別に選択された画素を同時に加熱し、ｙ方向の複数の個別に選択された画素を同時に加熱してもよい。図２Ａは、画素２２５を含むｙ方向に延在する画素の列内の個別に選択された画素を加熱する際の熱源２３０−１を示す。図２Ｂは、画素２２６を含むｙ方向に延在する画素の列内の個別に選択された画素を加熱する際の熱源２３０−１を示す。
【００２０】
図２Ｃ及び図２Ｄに示されるように、第１の紫外線源２４０−１は、第１の紫外線線量２８０−１で活性化された画素に照射を発生させる。画素２２１〜２２４を含む領域２２５−１を照射する紫外線線量２８０−１が示されている。第１の放射線線量２８０−１は、個別に選択された画素の色を変化させる。いくつかの実施形態では、第１の紫外線線量２８０−１は、画素が活性化まで加熱された後、適用される。あるいは、第１の紫外線線量２８０−１は、画素が活性化まで加熱される時間中に適用されてもよい。後者の実施形態では、熱源２３０−２及び紫外線源２４０−２を参照して示されるような、熱源及び紫外線源の構成を使用してもよい。画素が紫外線で照射されている時間の間に画素を加熱することを伴うシステム及び方法に関する追加情報は、参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人が同時に出願した２０１８年１２月６日出願の米国特許出願第１６／２１１，７４９号に詳述されている。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、領域２２５−１が第１の紫外線線量２８０−１を受けた後、コントローラ２５０は、第２の熱源２３０−２を制御して、１つ以上の第２の温度に各個別に選択された画素を加熱する第２の熱生成エネルギー２９０−２を発生させる。第２の温度は、画素に必要な第２のカラーシフトに対応する。
【００２２】
前述のように、第１の加熱工程中、第１の組の個別に選択された画素は、より高い第１の温度に加熱されてもよく、第２の組の個別に選択された画素は、より低い第１の温度に加熱されてもよく、より高い第１の温度及びより低い第１の温度が、異なる彩度レベルを引き起こす。いくつかのシナリオでは、第３の組の個別に選択された画素１２１は、より高い第２の温度に加熱されてもよく、第４の組の個別に選択された画素１２１は、第３及び第４の組の画素１２１の異なるカラーシフトを達成するために、より低い第２の温度に加熱されてもよい。第１、第２、第３、及び第４の組の個別に選択された画素１２１の一部又は全ては、同じ画素を含んでもよい。第１、第２、第３、及び第４の組の個別に選択された画素１２１の一部又は全ては、異なる画素を含んでもよい。
【００２３】
個別に選択された画素が第２の温度に加熱されている時間の間、コントローラ２５０は、第２の紫外線源２４０−２を制御して、個別に選択された画素を含む領域２２５−２を第２の紫外線線量２８０−２で照射する。個別に選択された画素を含む領域２２５−２を照射している間、画素を第２の温度に加熱することにより、個別に選択された画素に第２のカラーシフトを引き起こし、画素の色を安定化する。
【００２４】
様々な実施形態では、第２の紫外線線量２８０−２は、第１の紫外線線量２８０−１の１Ｅ−６〜１Ｅ＋３倍であってもよい。いくつかの実施形態では、第２の紫外線線量２８０−２は、第１の紫外線線量２８０−１とほぼ同じであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第２の紫外線線量２８０−２は、約２５０ｎｍの波長で約４００ｍＪ／ｃｍ２であってもよい。
【００２５】
熱源２３０−１、２３０−２のうちの一方又は両方は、熱源２３０−１、２３０−２によって作り出された画像平面２９８−１、２９８−２で、１インチ当たり３００画素（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。熱源の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。各紫外線源２４０−１、２４０−２は、個別に選択された画素を含むサーモクロミック層２２０の領域を照射することが可能な紫外線照射源である。個別に選択された画素が、第２の熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−１によって１つ以上の第２の温度に加熱されている間同時に、第２の紫外線源２４０−２は、個別に選択された画素を含む領域２２５−１、２２５−２を第２の紫外線線量２９０−２で照射することが可能である。例えば、照射領域２２５−１、２２５−２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。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、制御回路２５０は、熱生成エネルギーの強度、パターン、及び移動、紫外線の強度及び移動、並びに基板２１０の移動を制御して、断続的又は連続的に移動している基板２１０内又は上に配設されたサーモクロミック層２２０に多色画像を形成することができる。
【００２７】
図２Ａ〜図２Ｇに示される画像形成システム２００は、１つ以上の構成要素２６０−１、２７０−１、２６５を含む移動機構を含む。（説明を簡単にするために、移動機構構成要素２６０−１、２７０−１、２６５は、図２Ａにのみ示され、図２Ｂ〜図２Ｇでは省略されている。）コントローラ２５０の制御下では、移動機構構成要素２６０−２は、熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−２の位置及び／又は方向を変化させ、移動機構構成要素２７０−２は、紫外線源２４０−２が発生させる紫外線線量２８０−２の位置及び／又は方向を変化させ、移動機構２６５は、熱源２３０−１、２３０−２、及び紫外線源２４０−１、２４０−２に対して基板２１０の位置を変化させて、第１の熱源２３０−１、第１の紫外線源２４０−１、第２の熱源２３０−２、及び第２の紫外線源２３０−２によって処理するための位置に、サーモクロミック層２２０の異なる部分を移動させる。
【００２８】
熱源２３０−１、２３０−２のうちの一方又は両方は、１つ以上の加熱要素を含んでもよい。いくつかの実施態様では、基板２１０に対する熱源２３０−１、２３０−２の１つ以上の加熱要素が発生させる熱生成エネルギーの位置は、移動機構構成要素によって変化させることができる。例えば、移動機構構成要素２６０−２は、熱源２３０−２を並進移動又は回転移動させるように構成されてもよい。いくつかの実施態様では、移動機構構成要素２６０−２は、加熱要素又は熱源２３０−２を並進移動することなく、熱源２３０−２及び／又は熱源２３０−２の加熱要素を回転させることによって、熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−２の方向を変化させるように構成されている。他の実施形態では、各熱源２３０−２及び熱源２３０−２の各加熱要素の並進及び回転位置は、静的である。熱生成エネルギー２９０−２の方向は、熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−２を偏向又は反射する移動機構構成要素２６０−２によって制御される。
【００２９】
紫外線源２４０−１、２４０−２のうちの一方又は両方は、１つ以上の紫外線要素を含んでもよい。いくつかの実施態様では、基板２１０に対する紫外線源２４０−１、２４０−２の１つ以上の要素が発生させる紫外線の位置は、移動機構構成要素によって変化させることができる。例えば、図２Ａ〜図２Ｇに示される実施形態では、移動機構構成要素２７０−２は、紫外線源２４０−２を並進移動及び／又は回転移動させるように構成されることができる。いくつかの実施態様では、移動機構構成要素２７０−２は、要素又は紫外線源２４０−２を並進移動させることなく、紫外線源２４０−２を回転させることによって、紫外線源２４０−２及び／又は紫外線源２４０−２を構成する放射線要素が発生させる紫外線の方向を変化させるように構成されている。他の実施形態では、紫外線源２４０−２及び／又は紫外線源２４０−２の各要素の並進及び回転位置は静的である。紫外線の方向は、紫外線源２４０−２が発生させる紫外線を反射する移動機構構成要素２７０−２によって制御することができる。
【００３０】
制御回路２５０及び構成要素２６５、２６０−２を含む移動機構は、一緒に動作して、基板２１０上のサーモクロミック材料２２０の表面全体にわたって、空間的にパターン化された熱生成エネルギー２９０−２の２次元画像平面２９８−２を第２の熱源２３０−２から移動させることができる。２次元画像平面２９８−２と基板２１０との間の相対移動は、基板２１０を移動させること、熱生成エネルギー２９０−２を並進移動させること、及び／又は熱生成エネルギー２９０−２の方向を回転して変化させることによって達成することができる。
【００３１】
制御回路２５０及び構成要素２６５、２７０−２を含む移動機構は、一緒に動作して、基板２１０上のサーモクロミック材料２２０に対する第２の紫外線源２４０−２からの紫外線の照射領域を移動させることができる。紫外線２８０−２の移動は、紫外線２８０−２の照射領域２２５−２がサーモクロミック材料２２０の表面全体にわたって２次元画像平面２９８−２を追跡するように実施することができる。照射領域２２５−２と基板２１０との間の相対移動は、基板２１０を移動させること、紫外線２８０−２を並進移動させること、及び／又は紫外線２８０−２の方向を回転して変化させることによって達成することができる。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｇは、異なる時点で取られた、いくつかの実施形態に従った画像形成プロセスの連続側面図である。この画像形成プロセスの間、移動機構構成要素２６５は、基板２１０が撮像構成要素２３０−１、２３０−２、２４０−１、２４０−２に対して断続的又は連続的な動きになるように、基板２１０を移動させるように構成されてもよい。図２Ａは、時間ｔ１での画像形成の状態を示す。時間ｔ１では、第１の熱源２３０−１は、ｘ方向に１画素幅であり、かつ画素２２１を含む複数の画素を含むようにｙ方向に沿って延在する、画素の列内の個別に選択された画素を既に活性化している。時間ｔ１では、熱源２３０−１は、画素２２２を含む別の画素の列内の個別に選択された画素に向かって熱生成エネルギー２９０−１を指向している。熱生成エネルギー２９０−１は、個別に選択された画素を、画素を活性化する１つ以上の第１の温度に加熱する。基板２１０は、矢印２７５の方向に沿って移動している。熱生成エネルギーは、活性化された画素の列に沿って空間的にパターン化されている。空間的にパターン化された熱生成エネルギー２９０−１は、基板が移動する際に生成される画像に従って変化し、各連続する画素の列は、熱源２３０−１の処理領域に入る。時間ｔ２では、図２Ｂに示されるように、熱源２３０−１は、パターン化された熱生成エネルギー２９０−１を画素２２７を含む画素の列に指向している。画素２２３は、個別に選択された画素の群にないので、画素２２３は活性化されないことに留意されたい。
【００３３】
時間ｔ３及びｔ４では、図２Ｃ及び図２Ｄに示されるように、サーモクロミック材料２２０は、第１の熱源２３０−１の範囲外に移動した。第１の紫外線源２４０−１は、画素を第１の紫外線線量２８０−１で照射している。基板２１０は、矢印２７５の方向に沿って移動している。第１の紫外線線量２８０−１は、基板が移動する際に、各列の画素を連続的に曝露させる。紫外線線量２８０−１は、紫外線の強度及び基板の移動速度によって制御される。紫外線線量２８０−１は、活性化された画素に色変化を引き起こす。
【００３４】
時間ｔ５及びｔ６では、図２Ｅ及び図２Ｆに示されるように、熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−２は、既に活性化された画素を１つ以上の第２の温度に加熱する。時間ｔ５の間、熱源２３０−２は、画素２２１、２２２、２２３、及び２２４を含む列を含む複数の列の画素を含む、画素の群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生成エネルギー２９０−２を生成する。第１の群の画素が第２の温度に加熱される期間中、第１の群の画素を含む領域２２５−２は、紫外線源２４０−２が発生させる第２の紫外線線量２８０−２で照射される。基板２１０は、矢印２７５の方向に沿って移動している。
【００３５】
時間ｔ６では、図２Ｆに示されるように、個別に選択された画素の第２の群は、熱源２３０−２が発生させる熱生成エネルギー２９０−２によって１つ以上の第２の温度に加熱される。第２の群の画素は、画素２２５、２２６、２２７、２２８を含む列を含む、複数の列の画素を含む。第２の群の画素が第２の温度に加熱される期間中、第２の群の画素を含む領域２２５−２は、紫外線源２４０−２が発生させる第２の紫外線線量２８０−２で照射される。個別に選択された画素を含む領域２２５−２を照射している間、同時に個別に選択された画素を第２の温度に加熱することにより、画素の第２のカラーシフトを引き起こし、画素の色を安定化する。
【００３６】
時間ｔ７では、図２Ｇに示されるように、画像２９９は、サーモクロミック材料２２０に形成されており、基板２１０は、矢印２７５によって示される方向に沿って移動しており、サーモクロミック材料２２０は、画像形成領域から外に移動した。画像２９９の画素は、１つ以上の色及び／又は彩度レベルで活性化され、カラーシフトされ、色が安定化されている。活性化されなかった、又はカラーシフトされていない画素は、無色のままであり得る。
【００３７】
図３は、基板２１０内又は上のサーモクロミック層２２０に形成された画像２９９を含む物品の上面図を示す。いくつかの実施形態によれば、層２２０のサーモクロミック材料の色は、レベル２の環境に曝露されると、ブルーウール耐光試験カードによって３５日間測定された場合、ΔＥ７６＝３未満の色変化を呈する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、熱源は、第１及び／又は第２の加熱工程中に、サーモクロミック層の各個別に選択された画素に順次印加される加熱エネルギーを生成するように構成することができる。熱源は、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画素ごとに順次加熱する。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。
【００３９】
いくつかの実施形態では、熱源は、第１及び／又は第２の加熱工程中に、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することができる。例えば、同時加熱では、熱生成エネルギーは、複数の画素の単一の列又は複数の画素の２つ以上の列に空間的にパターン化することができる。例えば、サーモクロミック層の複数の個別に選択された画素が、第１の加熱工程中に１つ以上の第１の温度に、及び／又は第２の加熱工程中に１つ以上の第２の温度に同時に加熱されるように、熱生成エネルギーを２次元画像平面にパターン化することができる。
【００４０】
いくつかの実施態様では、熱源は、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。例えば、複数の加熱要素は、抵抗加熱要素の２次元アレイ、高温ガス流を放出するように構成されたジェットの２次元アレイ、及び／又はレーザの２次元アレイを含んでもよい。任意の時点で、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第１及び第２の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。
【００４１】
いくつかの実施態様では、熱源は、空間的熱生成エネルギー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。空間的熱生成エネルギー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生成エネルギーパターン発生器との組み合わせは、生成される画像の色に従って、サーモクロミック材料の個別の画素を複数の異なる第１及び第２の温度に同時に加熱することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の画像形成システムの第１及び／又は第２の熱源は、画素のサーモクロミック材料の活性化（第１の加熱工程）中、並びに／又は画素のサーモクロミック材料のカラーシフト及び色安定化（第２の加熱工程）中に、画素に熱生成エネルギーの２次元画像平面を投影してもよい。
【００４３】
図４Ａは、熱源４３０（図２Ａに示される第１及び／又は第２の熱源を表し得る）、及び基板４１０上に配設されたサーモクロミック材料４２０の画素４２１ａ、４２１ｂ上に投影された熱生成エネルギー４９０の２次元画像平面４９８の斜視図を示す。図４Ｂは、熱生成エネルギー４９０の２次元画像平面４９８を生成する熱源４３０の、加熱要素４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂの図を示す。任意の時点で、各加熱要素４３１ａ、４３２ｂは、熱生成エネルギーの空間的に変動する強度を含む２次元画像平面４９８の空間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（又は熱を生成しないエネルギー）を生成してもよい。
【００４４】
図４Ｃは、熱源４３０と画素４２１ａ、４２１ｂとの間に配設された複数の要素４３０ｃも含む、図４Ａ及び図４Ｂのような熱源４３０の斜視図を示す。図４Ｄは、熱源４３０と画素４２１ａ、４２１ｂとの間に配設された要素４３６も含む、図４Ａ及び図４Ｂのような熱源４３０の斜視図を示す。
【００４５】
２次元画像平面４９８の画素４９８ａ、４９８ｂに対応するサーモクロミック材料４２０の複数の個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂは、加熱要素４３１ａ、４３１ｂ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４９０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４９０は、複数の個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂの全てを同じ温度に加熱してもよく、あるいは複数の個別に選択された画素４２１ａの一部をより高い温度に加熱し、複数の個別に選択された画素４２１ｂの一部をより低い温度に加熱してもよい。
【００４６】
熱生成エネルギー４９０は、いくつかの実施態様では、図４Ａに示されるように、加熱要素４３１ａ、４３１ｂから画素４２１ａ、４２１ｂに直接流れることができる。図４Ｃ及び図４Ｄに示されるいくつかの実施態様では、加熱要素４３１ａ、４３１ｂと画素４２１ａ、４２１ｂとの間に配設された１つ以上の要素４３０ｃ、４３６が存在してもよい。要素４３０ｃ、４３６は、熱生成エネルギー変調器、熱生成エネルギー空間的パターン発生器、熱生成エネルギー反射器及び熱生成エネルギー偏向器などの熱生成エネルギーガイド要素などを含んでもよい。要素４３０ｂ、４３６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４９０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４９８を生成してもよい。
【００４７】
いくつかの構成では、移動機構構成要素４３０ａは、コントローラ２５０によって制御されて（図２Ａを参照）、加熱要素４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂ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４９０の２次元画像平面４９８の位置を変化させることができる。いくつかの実施形態では、加熱要素４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂの移動中、加熱要素４３１ａ、４６３１ｂ自体は、２次元アレイ４３０ｂ内で互いに対して静止していてもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、図２Ａに示される制御回路２５０の制御下で、移動機構４６０は、熱源４３０の各加熱要素４３１ａ、４３１ｂを独立して又は集合的に回転させて、加熱要素４３１ａ、４３１ｂからの熱生成エネルギー４９０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４３０は静止しており、１つ以上の加熱要素４３１ａ、４３１ｂが回転してサーモクロミック材料４２０の異なる画素４２１ａ、４２１ｂに対処する。
【００４９】
いくつかの実施形態では、偏向器又は反射器４３０ｃが、１つ以上の加熱要素４３１ａ、４３１ｂからの熱生成エネルギーの方向を変化させることが可能であるように、移動機構４６０は、加熱要素４３１ａ、４３１ｂに対して配置された１つ以上の要素４３０ｃ、例えば、偏向器又は反射器を含む。１つのシナリオでは、熱源４３０は静止しており、１つ以上の偏向器又は反射器４３０ｃは、集合的に又は独立して回転して、加熱要素４３１ａ、４３１ｂからの熱生成エネルギー４９０を再指向して、サーモクロミック材料４２０の異なる個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂに対処する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、熱源４３０は、１つ以上の抵抗加熱要素を含んでもよい。抵抗加熱要素を通って流れる電流は、サーモクロミック材料４２０の画素４２１ａ、４２１ｂを加熱するための熱生成エネルギー４９０を発生させて、画像を生成する。例えば、抵抗熱源４３０は、空間的にパターン化された熱エネルギー４９０の２次元画像平面４９８を形成することが可能な抵抗加熱要素４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂを含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱源４３０は、各抵抗加熱要素４３１ａ、４３１ｂがサーモクロミック層４２０の画素４２１ａ、４２１ｂにそれぞれ対応するように、抵抗加熱要素４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂを含んでもよい。
【００５１】
図２Ａ〜図２Ｇと関連して論じられる第１の加熱工程中、空間的にパターン化された熱エネルギー４９０は、画像平面４９８内の個別に選択された画素に、同じ量の若しくは同じ熱エネルギー、又は異なる量の熱エネルギーを提供してもよく、それにより個別に選択された画素４２１ａの一部は、第１の活性化レベルに関連するより高い第１の温度に加熱され、選択された画素４２１ｂの他のものは、第２の活性化レベルに関連するより低い第１の温度に加熱される。図２Ａ〜図２Ｇと関連して論じられる第２の加熱工程中、空間的にパターン化された熱エネルギー４９０は、画像平面４９８内の個別に選択された画素に、同じ量の若しくは同じ熱エネルギー、又は異なる量の熱エネルギーを提供してもよく、それにより個別に選択された画素４２１ａ一部は、第１のカラーシフトに関連するより高い第２の温度に加熱され、選択された画素４２１ｂの他のものは、第２のカラーシフトに関連するより低い第２の温度に加熱される。
【００５２】
異なる画素を異なる温度に加熱するのを容易にするために、各抵抗要素４３１ａ、４３１ｂは、個別に制御可能であってもよい。例えば、コントローラ２５０は、複数の加熱抵抗要素４３１ａ、４３１ｂの各々を通る電流を独立して制御することができ、抵抗加熱要素４３１ａ、４３１ｂが、画素４２１ａ、４２１ｂの各々に同じ量の熱を提供するか、又は異なる量の熱を異なる画素４２１ａ、４２１ｂに提供することを可能にする。
【００５３】
いくつかの構成では、移動機構構成要素４６０は、コントローラ２５０によって制御されて、抵抗加熱要素の２次元アレイ４３０ｂ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４９０の２次元画像平面４９８の位置を変化させることができる。抵抗加熱要素の２次元アレイ４３０ｂの移動中、抵抗加熱要素自体は、２次元アレイ４３０ｂ内で互いに対して静止していてもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、熱源４３０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の画素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４３０は、複数のガスジェットのアレイ４３０ｂを含んでもよい。ガスジェットは、サーモクロミック層４２０の個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂの各々に向かって同じ量の加熱ガスを指向することができる。あるいは、ガスジェット４３１ａ、４３１ｂは独立して制御可能であり、サーモクロミック層４２０の異なる画素４２１ａ、４２１ｂに向かって異なる量の加熱ガスを指向することができる。いくつかの実施形態では、各ガスジェット４３１ａ、４３１ｂがサーモクロミック層４２０の画素４２１ａ、４２１ｂにそれぞれ対応するように、熱源４３０は、ガスジェット４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂを含んでもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態では、制御回路２５０の制御下で、移動機構４６０は、熱源４３０の各ガスジェット４３１ａ、４３１ｂを独立して又は集合的に回転させて、ジェット４３１ａ、４３１ｂ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４３０は静止しており、１つ以上のガスジェット４３１ａ、４３１ｂが回転してサーモクロミック材料４２０の異なる画素４２１ａ、４２１ｂに対処する。
【００５６】
いくつかの実施形態では、移動機構４６０は、１つ以上のガスジェット４３１ａ、４３１ｂ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４３０ｃが回転することが可能なように、ガスジェット４３１ａ、４３１ｂに対して配置された１つ以上の偏向器４３０ｃを含む。１つのシナリオでは、熱源４３０は静止しており、１つ以上の偏向器４３０ｃは、集合的に又は独立して回転して、熱源４３０の加熱ガスをガスジェット４３１ａ、４３１ｂから再指向して、サーモクロミック材料４２０の異なる個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂ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４３０は、複数のガスジェット４３１ａ、４３１ｂを含んでもよく、各ガスジェット４３１ａ、４３１ｂ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４３０ｃと関連している。
【００５７】
いくつかの実施形態では、熱源４３０の加熱要素４３１ａ、４３１ｂは、熱生成エネルギー４９０（レーザ放射線）をサーモクロミック材料４２０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。
【００５８】
いくつかの実施形態では、各レーザ４３１ａ、４３１ｂがサーモクロミック層４２０の画素４２１ａ、４２１ｂにそれぞれ対応するように、熱源４３０は、レーザ４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂを含んでもよい。レーザ４３１ａ、４３１ｂの２次元アレイ４３０ｂは、空間的にパターン化されたレーザ放射線４９０の２次元画像平面４９８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４３０ｃ、例えば、導波管又は光ファイバは、各レーザ４３１ａ、４３１ｂとサーモクロミック材料４２０の対応する画素４２１ａ、４２１ｂとの間に配設されてもよい。例えば、レーザ４３１ａ、４３１ｂは、対応する光ファイバ４３０ｃの入力端に光学的に取り付けられてもよい。光ファイバ４３０ｃは、光ファイバ４３０ｃの出力端からサーモクロミック材料４２０に向かって出るレーザ放射線を指向する。この実施形態では、光ファイバ４３０ｃの出力端を、空間的にパターン化された放射線の２次元画像平面４９８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４３１ａ、４３１ｂ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２５０は、異なる強度のレーザ放射線を異なる画素４２１ａ、４２１ｂに提供するように、各レーザ４３１ａ、４３１ｂの強度を個別に変調する回路を含んでもよい。
【００５９】
移動機構構成要素４６０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４６０は、レーザ４３１ａ、４３１ｂ（又は他の種類の熱エネルギー生成要素）の２次元アレイ４３０ｂ全体を並進して、かつ／又は回転して移動させて、かつ／あるいは関連する光ファイバ（又は他の熱エネルギー生成エネルギーを指向する要素）の２次元アレイ全体を移動させて、個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂに熱生成エネルギーを指向する、１つ以上のステップモータ又は他の機構を含む。
【００６０】
いくつかの実施形態では、移動機構構成要素４６０は、熱源４３０と画素４２１ａ、４２１ｂとの間に配設された１つ以上の回転可能な鏡４３０ｃを含む。いくつかのシナリオでは、単一の回転可能な鏡４３０ｃは、熱源４３０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４６０は、複数の回転可能な鏡４３０ｃを含み、各レーザ４３１ａ、４３１ｂは、その関連するレーザ４３１ａ、４３１ｂからの放射線を再指向するために独立して回転することができる、対応する回転可能な鏡４３０ｃと関連している。
【００６１】
図４Ｄに示されるように、熱源４３０は、単一のレーザ４３５からの放射線を空間的にパターン化するデバイス４３６に光学的に取り付けられている単一のレーザ４３５を含む。空間的にパターン化された放射線４９８は、熱生成エネルギー強度が変動し得る、熱生成放射線４９０の２次元画像平面４９８を形成する。例えば、空間的放射線パターン発生器４３６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。空間的放射線パターン発生器４３６は、単一のレーザ４３５から又は複数のレーザからの放射線を、２次元画像平面４９８上に空間的にパターン化するように構成されている。いくつかの実施形態では、空間的パターン発生器がＧＬＶである場合など、２次元画像平面は、１画素幅であってもよい。
【００６２】
システム制御下で、１つ以上のレーザ４３５及び空間的放射線パターン発生器４３６は、形成される画像に従った２次元画像平面４９８上に、画素ごとの放射線の強度の制御を提供することができる。２次元画像平面４９８の画素４９８ａ、４９８ｂに対応するサーモクロミック材料４２０の複数の個別に選択された画素４２１ａ、４２１ｂは、放射線強度が空間的に（ｘ方向及びｙ方向に沿って）変動する放射線に同時に曝露される。個別に選択された画素４２１ａの一部は、画素４２１ａをより高い温度に加熱する量の放射線に曝露されてもよい。個別に選択された画素４２１ｂの一部は、画素４２１ｂをより低い温度に加熱する異なる量の放射線に曝露されてもよい。選択されない画素は、加熱されない。
【００６３】
いくつかの実施形態では、移動構成要素４６０は、１つ以上のレーザ４３５及び空間的放射線パターン化デバイス４３６と併せて使用される。例えば、移動構成要素４６０は、空間的放射線パターン化デバイス４３６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４３０ｃを含んでもよい。
【００６４】
実施例
第２の加熱工程及び同時の第２の紫外線工程を含む、本明細書で論じる手法を使用して、試験試料を調製した。第２の紫外線工程で同時加熱しない第２の加熱工程を含む、比較試料を調製した。試験試料を、加速劣化試験で比較試料と比較した。試験試料はまた、環境試験を施した。
【００６５】
実施例１−加速劣化
この実施例では、同時紫外線工程を伴う第２の加熱工程を使用して形成された色の安定性を、紫外線を用いない第２の加熱工程を使用して形成した色の安定性と比較した。試験試料及び比較試料を、全く同様に調製した。試料は、０．５％濃度の近ＩＲ吸収剤と混合されたジアセチレンを含む、サーモクロミック材料でコーティングした紙で構成した。
【００６６】
摂氏１００度超の温度で動作させたホットプレートを使用して、試験試料及び比較試料を加熱して、画素の活性化をシミュレートした。次いで、両方の試料では、活性化したサーモクロミック材料を、深紫外光に照射曝露させ、サーモクロミック材料の色を青色に変化させた。
【００６７】
第１の紫外照射後、試験試料を、摂氏１６０度超、及びλ＝２５４ｎｍの放射線の同時紫外照射曝露、及び４０００ｍＪ／ｃｍ２の照射の線量で、第２の加熱工程に曝露させて、カラーシフト及び色安定化工程をシミュレートした。比較試料を、同時紫外照射曝露せずに、摂氏１６０度超の第２の加熱工程に曝露させた。試験試料及び比較試料の各々では、第２の加熱は、サーモクロミック材料の色を赤色に向かってシフトさせた。
【００６８】
図５は、試験中に紙試料を保持するために使用される装置５００を示す。装置５００は、真空システム５０２及びステンレス鋼ブロック５０３を有するホットプレート５０１を含む。ステンレス鋼ブロック５０３の中心の円形開口部５０４は、処理中に中央領域５１０の紙を紫外線に曝露させた一方で、周辺部に沿った領域５２０は、ステンレス鋼ブロック５０３によって覆われ、処理中に紫外線に曝露させなかった。
【００６９】
図６Ａは、処理直後の試験試料の得られた色を示す。試験試料を、上記のように、同時紫外曝露を用いて第２の加熱に曝露させた。図７Ａは、処理直後の比較試料の得られた色を示す。比較試料を、同時紫外曝露せずに、第２の加熱に曝露させた。
【００７０】
試験試料及び比較試料の中央領域６０１、７０１は、周辺部の領域５２０のステンレス鋼ブロック５０３が、試料表面に接触し、処理中に温度が低下するので、周辺部６０２、７０２よりもより彩度の高い赤色を達成した（図５を参照）。
【００７１】
色堅ろう度を試験するために、試験試料及び比較試料に、λ＝２５４ｎｍ及び４９４ｍＷ／ｃｍ２の紫外曝露を伴う加速劣化を１分間施した。図６Ｂは、加速劣化後の試験試料を示し、図７Ｂは、加速劣化後の比較試料を示す。加速劣化後、加速劣化の前の２２８、６０、及び６０の値と比較して、試験試料の中心６０１での色は、加速劣化後の２２６．４、５８．５、及び６０のｓＲＧＢ値で最小限に変化した。対照的に、加速劣化後の比較試料の中心７０１での色は、加速劣化によって劇的に変化した。加速劣化の前の比較試料の２３０、７３、及び９０の値と比較して、加速劣化後の比較試料の中心７０１でのｓＲＧＢ値は、８１．４、６０、及び８０．２であった。
【００７２】
実施例２−環境試験
この実施例では、試験試料を環境的に試験し、色変化を定量化するための周知の計算であるＬ＊ａ＊ｂΔＥ７６値を使用して、試験試料の色変化を計算した。環境曝露のひどさは、ブルーウール耐光試験カードに従って測定された。
【００７３】
試験試料は、λ＝２５４ｎｍの放射線及び線量４００ｍＪ／ｃｍ２の同時紫外照射曝露を用いて、摂氏１６０度超の第２の加熱を含んで、上述のように試験試料を調製した。試験試料を、ブルーウール耐光試験カードの脇にある日光窓内に配置した。試験試料及びブルーウール耐光試験カードの色変化は、１０日後及び３４日後に観察された。環境試験の１０日後、ブルーウール耐光試験カードは、レベル１の退色を呈した。環境試験の３４日後、ブルーウール耐光試験カードは、レベル２の退色を呈した。
【００７４】
表１は、最初の、太陽への曝露の１０日後、及び３４日後の試験試料のＬ＊ａ＊ｂ値を提供する。表１はまた、Ｌ＊ａ＊ｂΔＥ７６値に従って、試験試料色測定値間の色差も提供する。ΔＥ７６値は、初期の色と環境試験１０日後の色との間の色変化（ΔＥ７６＝２．７３）、及び初期の色と環境試験３４日後の色との間の色変化（ΔＥ７６＝２．５５）を定量化し、これは、同時紫外照射を用いる第２の加熱を含むプロセスによって生成された色が、極めて安定であることを示している。
【００７５】
【表１】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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