(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）１以上の増感剤を含む画像形成性組成物を工作物に適用する工程；および
ｂ）画像形成性組成物において色彩または明度の変化に影響を及ぼすのに十分な量のエネルギーで、工作物の曲面を含む表面に適用された画像形成性組成物上へ３−Ｄ画像を投影し、画像を形成する工程
を含む方法。
【請求項２】
３−Ｄ画像が、この画像形成性組成物上に選択的に投影される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
１以上の増感剤が、シクロペンタノンベースの共役光増感剤である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
画像形成性組成物がさらに、還元剤、酸化剤、発色剤、フィルム形成性ポリマー、可塑剤、流動助剤、有機酸、連鎖移動剤、接着促進剤、接着剤、界面活性剤、レオロジー調整剤、増粘剤、および希釈剤を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
ａ）１以上の増感剤を含む画像形成性組成物を工作物に適用する工程；  
ｂ）３−Ｄ画像を画像形成性組成物上に投影するための３−Ｄ画像形成システムを提供する工程；
ｃ）３−Ｄ画像形成システムのプロジェクターと工作物上の少なくとも１つの基準センサーとの間の距離を測定する工程；
ｄ）３−Ｄ画像を画像形成性組成物上に配置するために、アルゴリズムを適用する工程；および
ｅ）画像形成性組成物において色彩または明度の変化に影響を及ぼすのに十分な量のエネルギーで、工作物の曲面を含む表面に適用された画像形成性組成物上へ３−Ｄ画像を適用し、画像を形成する工程
を含む方法。
【請求項６】
アルゴリズムが、座標系変換である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
プロジェクターと工作物上の少なくとも１つの基準センサーとの間の距離が、距離認識システムによって決定される、請求項５記載の方法。
【請求項８】
１以上の増感剤が、式：
【化１】
0004686204.tif 000047
（式中、ｐおよびｑは独立して、０または１であり、ｒは２または３であり；Ｒ１は独立して、水素、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）脂肪族、または線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）アルコキシであり；Ｒ２は独立して、水素、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）脂肪族、（Ｃ５−Ｃ７）環、アルカリール、フェニル、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）ヒドロキシアルキル、線状または分岐状ヒドロキシ末端エーテルであるか、または各Ｒ２の炭素は一緒になって、窒素とともに５〜７員環を形成するか、または窒素とともに、および酸素、硫黄、または第二の窒素から選択された第二ヘテロ原子とともに５〜７員環を形成することができる）
を有する、請求項５記載の方法。
【請求項９】
３−Ｄ画像形成システムが、５ｍＷまたはそれ以下の出力で、画像形成性組成物上に３−Ｄ画像を投影する、請求項５記載の方法。
【請求項１０】
エネルギーの量が、少なくとも０．２ｍＪ／ｃｍ２である、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元画像形成システムおよび画像形成性組成物を用いる画像形成方法に関する。より詳細には、本発明は、画像形成性組成物が、三次元画像形成システムからの十分な量のエネルギーの適用の際に画像を形成するように、三次元画像形成システムおよび画像形成性組成物を用いる画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な産業において、基体をマーキングするため基体上に画像を形成するのに用いられている、多くの組成物および方法が存在する。このような産業には、いくつかの例を挙げれば、製紙産業、包装産業、塗料産業、医薬産業、歯科産業、エレクトロニクス産業、織物産業、航空機、海洋、および自動車産業、および視覚芸術が含まれる。画像形成またはマーキングは一般的に、物品を識別するために、たとえば製造業者の名称またはロゴ、製造番号またはロット番号、組織の型を識別するために用いるか、または半導体ウエハー、航空機、船舶、および陸上輸送車両の製造におけるアラインメント目的のために用いることができる。
【０００３】
マーキングはまた、補強製品、フォトレジスト、ソルダーマスク、印刷板、およびその他の感光性ポリマー製品にも用いられる。たとえば米国特許第５，７４４，２８０号は、コントラスト画像特性を有する、単色および多色画像を形成しうるとされている光画像形成性組成物を開示している。これらの光画像形成性組成物は、光酸化剤、光増感剤、光不活性化化合物、および重水素化ロイコ化合物を含む。ロイコ化合物は、メタン（中央）炭素原子が、重水素を組み込むことによって、対応ヒドリドアミノトリアリール−メチンの少なくとも６０％の程度まで重水素化されているアミノトリアリールメチン化合物または関連化合物である。この特許は、この重水素化ロイコ化合物が、対応ヒドリドロイコ化合物とは対照的に、増加したコントラスト画像形成を与えると主張している。光画像形成性組成物の化学線への暴露の際に、光変色応答が生じる。
【０００４】
ラベル上への情報のマーキング、織物上へのロゴの配置、または情報、たとえば会社名、部品または一連番号、またはその他の情報、たとえばロット番号、または半導体デバイス上のダイ位置の打ち抜き加工は、直接印刷によって実施することができる。印刷は、パッド印刷またはスクリーン印刷によって実施することができる。パッド印刷は、パッドの弾力性によって、曲面上への印刷において利点を有するが、微細なパターンの正確な作製においては不利である。スクリーン印刷もまた、スクリーンのメッシュサイズが限定されていることによって、微細なパターンを正確に得る場合には問題がある。正確さが劣ることに加えて、印刷は、毎回、所望するパターン用のプレートの作製を伴い、または印刷条件の設定のために時間が必要なので、これらの方法は、リアルタイム加工を必要とする用途にはまったく適していない。
【０００５】
したがって印刷によるマーキングは最近、インクジェットマーキングに取って代わられている。インクジェットマーキングは、多くの従来の印刷システムが有していない速度およびリアルタイム加工の要求を満たすが、使用されるインクは加圧下でノズルから噴出されるものであり、厳密に特定される。厳密に規格に合っていない場合、インクはノズルの閉塞を引き起こす場合があり、その結果として不良の割合の増加が生じる。
【０００６】
この問題を克服するために、レーザーマーキングが最近、高速かつ効率的マーキング方法として注目を集めており、いくつかの産業において既に実用化されている。多くのレーザーマーキング技術は、レーザー光で基体の必要な区域のみを照射して照射区域を変性または除去すること、またはレーザー光でコーティングされた基体を照射して、照射されたコーティング層を除去し、これによって照射区域（マーキングされた区域）と非照射区域（背景）との間の対比を行なうことを伴う。
【０００７】
物品、たとえば半導体チップをマーキングするためのレーザーの使用は、マーキングの急速かつ経済的な手段である。しかしながら、所望のマークを得るために表面を焼くという、最新レーザーマーキング技術と関連したある特定の欠点がある。たとえばレーザーによって表面に焼き付けられたマークは、光源に対して選択された入射角でしか見えないことがある。さらには、マーキングの後で物品表面に付着した油またはほかの汚染物質は、レーザーマークをぼやけさせるか、または分かりにくくすることがある。さらにはレーザーは、ベアダイ（ｂａｒｅ  ｄｉｅ）マーキングのために工作物の表面を実際に焼くので、関連する燃焼は、任意の下部構造または内部回路を損傷することがあり、または内部ダイ温度を上昇させることによって許容限度を超えることがある。さらには製造された部品がレーザー反応性材料から製造されていない場合、コンポーネントの表面に適用されるレーザー反応性コーティングは費用を増加させ、硬化するのに時間がかかることがある。
【０００８】
あるいはまた、画像を表面に投影するために、レーザープロジェクターを用いることもできる。これらは、加工物の表面上での工作物の位置決定を補助するために用いられる。いくつかのシステムは、平らな表面よりもむしろ曲面上に三次元画像を投影するように設計されている。投影された画像は、製品を製造するためのパターンとして、および既に配置されたプライ上の１つのプライの所望の位置の画像を走査するために用いられる。このような用途の例は、皮革製品、屋根トラス、および飛行機の機体の製造である。レーザープロジェクターはまた、航空機の塗装の間のテンプレートまたは塗料マスクの位置決めのためにも用いられる。
【特許文献１】米国特許第５，７４４，２８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
工作物部品を配置または整合させる場所の指標を与えるため、または孔をあけるため、ロゴまたは絵の塗料用のアウトラインの形成のため、または船舶のセグメントの貼り付けのために整合するための、走査されたレーザー画像の使用は、加工表面に対するレーザープロジェクターの位置を校正する際に高度の正確さを必要とする。典型的には、工作物部品を整合させるのに十分な正確さを得るには、６つの基準点が必要とされる。典型的には、リフレクターまたはセンサーは、プライが配置されるべきおよその区域に配置されている。これらの点は、工作物およびレーザーに対して固定位置にあるので、レーザーもまた、工作物に対するその位置を認識する。６つの固定基準点の必要条件は、たとえば飛行機の機体に用いらようなシステムにおいては、多少厳格なものであった。プライを飛行機の機体に付着させるために用いられるプライおよびジョブは大きい。基準点は、これらのプライが基準点を覆わない位置に配置されなければならない。固定点の使用は、これまで達成が難しかった。さらには作業者は、作業点まで移動し、固定基準点を正確に配置しなければならない。しかしながら作業者は、レーザー出力と、レーザー画像が表示される工作物との間に入り、これによってアラインメントビームを遮断することがある。作業者は、レーザービーム画像が工作物と接触する場所を、マーカーまたはマスキングテープでマーキングして、レーザー画像を画定することができるが、このような方法は退屈であり、作業者の手がマーキングを行なうためにビームの前に動くに際して、やはりビームを遮断することがある。したがってミスアラインメントが発生することがあり、したがって基体の改良マーキング方法へのニーズが存在する。
【００１０】
レーザーマーキングに関連した他の問題は、作業者への眼科的損傷の可能性である。マーキングに用いられる多くのレーザーは、マーキングシステムに関わる作業者に対して網膜損傷を引き起こすことがある。一般に５ｍＷを超える出力のレーザーは、作業者にとって危険である。
【００１１】
したがって、工作物の改良マーキング方法へのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本方法は、画像形成性組成物を工作物に適用する工程、および三次元画像形成システムを用いて三次元画像を画像形成性組成物上に適用して、画像形成性組成物上に画像を形成する工程を含み、画像形成性組成物は１以上の増感剤を含む。三次元画像形成システムは、画像を画像形成性組成物上に投影するために三次元データセットを利用する。投影された画像からのエネルギーは、画像形成性組成物の色彩または明度の変化を誘発し、画像を形成する。投影された画像を画像形成性組成物上に配置するために、アルゴリズムが用いられる。
【００１３】
他の態様において、本方法は、画像形成性組成物を工作物に適用する工程、および三次元画像形成システムを用いて三次元画像をこれらの画像形成性組成物上に選択的に適用し、色彩または明度の変化を誘発することによって、画像形成性組成物上に画像を形成する工程を含む。画像形成性組成物は１以上の増感剤を含む。
【００１４】
他の態様において、画像形成性組成物は、１以上の増感剤、還元剤、酸化剤、発色剤、ポリマー、希釈剤、可塑剤、流動助剤、連鎖移動剤、接着促進剤、接着剤、有機酸、界面活性剤、増粘剤、レオロジー調整剤、および所望の画像形成方法および工作物に対して画像形成性組成物を適応させるためのほかの任意成分を含む。
【００１５】
他の態様において、本方法は、１以上の増感剤を有する画像形成性組成物をフィルム基体に適用して物品を形成する工程、物品を工作物に適用する工程、三次元画像形成システムを用いて三次元画像を物品の画像形成性組成物上に選択的に適用し、色彩または明度の変化を誘発することによって物品の画像形成性組成物上に画像を形成する工程を含む。物品は、工作物にこれらを固定するための接着剤を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本方法は、工作物、たとえば航空機、船舶、および陸上輸送車両上に画像を形成する、迅速かつ効率的な手段を提供する。三次元データセットが、画像形成性組成物を用いて、曲面または非曲面上に投影され、工作物上に画像を形成しうる。画像形成性組成物の一部は、工作物に対してさらなる加工が実施される前または後に、適切な現像剤またはストリッパーを用いて除去されてもよい。画像形成性組成物が、剥離性接着剤を含むか、または剥離性接着剤を有する物品上にある場合、不必要な部分を、工作物から剥がすことができる。
【００１７】
本方法は、たとえば部品を互いに接合するための留め具用の孔をあけるため、または飛行機にロゴまたは絵を作製するためにアウトラインを形成するため、または船舶部品のセグメントを整合させるために、マークまたは指標として用いうる。本方法はまた、表面傷、たとえばくぼみ傷または引っ掻き傷を識別するために用いることもできる。組成物は、工作物に迅速に適用され、エネルギーを適用することによって、画像が迅速に形成されて画像を生じうるので、作業者はもはや、製品の製造において手持ちマーカーまたはテープを用いてレーザービーム画像をマーキングするために、基体に隣接して作業する必要がない。したがって、作業者の手の動きによって引き起こされる光の遮断の問題、および手持ちマーカーまたはテープ片を用いた、作業者によってマークを適用する退屈なプロセスは取り除かれる。
【００１８】
さらには本方法は、低レベルの強度、たとえば５ｍＷまたはそれ以下を用いて、画像形成性組成物に色彩または明度の変化を引き起こすことができる。このような低レベルの出力は、作業者に対する眼科的損傷の可能性を取り除き、または少なくとも減少させる。
【００１９】
さらには人為的なミスの減少は、画像形成の正確さを高める。たとえば、製造の正確さが、機械の信頼しうる安全な操作にとって決定的であるような航空機、船舶、または陸上輸送車両などにおいて、部品のアラインメントを指示するために画像が用いられる場合、このことは重要である。したがって方法は、多くの従来のアラインメントおよび画像形成プロセスよりも改良された製造を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書を通して用いられている次の省略形は、文脈で他に明記しない限り、次の意味を有する。℃＝摂氏度；ＩＲ＝赤外線；ＵＶ＝紫外線；ｇｍ＝グラム；ｍｇ＝ミリグラム；Ｌ＝リットル；ｍＬ＝ミリリットル；重量％＝重量パーセント；ｅｒｇ＝１ダインｃｍ＝１０−７ジュール；Ｊ＝ジュール；ｍＪ＝ミリジュール；ｎｍ＝ナノメートル＝１０−９メートル；ｃｍ＝センチメートル；ｍｍ＝ミリメートル；Ｗ＝ワット＝１ジュール／秒；およびｍＷ＝ミリワット；ｎｓ＝ナノ秒；μｓｅｃ＝マイクロ秒；Ｈｚ＝ヘルツ；ｋＨｚ＝キロヘルツ；ＭＨｚ＝メガヘルツ；ｋＶ＝キロボルト；３−Ｄ＝三次元。
【００２１】
「ポリマー」および「コポリマー」という用語は、本明細書を通して互換的に用いられる。「化学線」とは、化学変化を生じさせる光からの放射線を意味する。「光脱色（ｐｈｏｔｏｆｕｇｉｔｉｖｅ）応答」とは、エネルギーを適用することが、着色された材料を退色させるかまたは薄くすることを意味する。「光変色（ｐｈｏｔｏｔｒｏｐｉｃ）応答」とは、エネルギーを適用することが、材料を濃くすることを意味する。「明度を変える」とは、色彩が退色するか、または濃くなることを意味する。「アルゴリズム」とは、１つの操作の反復を頻繁に伴う有限数の段階の数学問題を解くための手順である。「（メタ）アクリレート」は、メタクリレートおよびアクリレートの両方を包含し、「（メタ）アクリル酸」は、メタクリル酸およびアクリル酸の両方を包含する。「希釈剤」とは、キャリヤーまたはビヒクル、たとえば溶媒または固体充填剤を意味する。「室温」とは、１８℃〜２３℃を意味する。
【００２２】
他に明記しない限り、すべてのパーセンテージは重量であり、乾燥重量または溶媒を含まない重量を基準とする。すべての数字範囲は、両端の数字を含み、このような数字範囲が論理的に合計１００％になるという制約がある場合を除き、任意の順序で組合わせ可能である。
【００２３】
本方法は、１以上の増感剤を含む画像形成性組成物を工作物に適用する工程、および三次元画像形成システムを用いて三次元画像を画像形成性組成物上に適用し、色彩または明度の変化を誘発することによって画像形成性組成物上に画像を形成する工程を含む。組成物上に形成された画像は、たとえば、パターン、たとえばロゴ、文字、数字、製品の製造におけるアラインメント目的のためのマーク、または工作物表面の傷を示すためのマークであってもよい。ひとたび画像が、工作物上にコーティングされた画像形成性組成物上に形成された後は、不必要な部分が除去され、工作物上に所望の画像を残すことができる。工作物はさらに加工され、最終製品の製造を完了させることができる。たとえばロゴが工作物上に望まれる場合、工作物は画像形成性組成物でコーティングされる。３−Ｄ画像形成システムは、所望の３−Ｄ画像またはロゴを、適切なコンピュータプログラムを用いて画像形成性組成物上に選択的に投影する。典型的にはレーザー光の形態にある、投影された３−Ｄ画像は、画像形成性組成物の選択された部分に、色彩または明度の変化を誘発するのに十分なエネルギーを供給する。所望の画像が形成された後、非選択部分を、適切な現像剤、ストリッパーを用いて除去することができ、または非選択部分を、工作物から剥離することができる。
【００２４】
本方法を使用して、アラインメント目的のために、画像形成性組成物上にマークまたは点を選択的に配置することができる。たとえば３−Ｄ画像形成システムは、画像形成性組成物上にレーザービームを選択的に投影し、この組成物の残りの部分について色のコントラストを有する点またはマークを生じうる。たとえば飛行機、ボート、または自動車の製造において、工作物を別の部品に接合するための留め具を配置するために、着色点を通って孔をあけることができる。
【００２５】
任意の適切な３−Ｄ画像形成システムを用いることができる。適切な３−Ｄシステムの一例は、３−Ｄ基準センサーおよび工作物の表面からの距離が推定されるか、または手動で測定されるようなものである。このような３−Ｄ画像形成システムは、実用のためには少なくとも４つの基準センサー、および典型的には６つの基準センサーを用いる。３−Ｄ画像形成システムの他の型は、３−Ｄ画像形成システムおよび工作物の表面からの距離が正確に測定されるようなものである。このような３−Ｄ画像形成システムにおいて、実用のためには１つの基準センサーで十分であろう。典型的には３つの基準センサーが用いられる。投影された画像の適切な配置のために、基準センサーが工作物上に配置される。このようなシステムは、曲面上への画像形成に適しており、したがって多くの従来の画像形成方法よりも正確な画像を工作物上に提供する。
【００２６】
画像形成システムから基準センサーまでの距離が正確に測定される３−Ｄ画像形成システムにおいて、３−Ｄ画像形成システムは、レーザープロジェクターと作業表面との間の距離を決定するために、レーザープロジェクターとレーザー距離計とを１つのシステムヘッド中に組合わせる。このようなシステムはまた、レーザー光発光コンポーネント、３−Ｄ画像形成システムからいくらかの距離のところにレーザー光のビームを集中させるための電動焦点合わせアセンブリー、レーザー光を画定された表面領域全体に迅速に向けるための二軸ビームステアリングメカニズム、フォト光学フィードバックコンポーネント、タイミングデバイス、コントローラモジュール、データ保存デバイス、入力電力モジュール、１以上のＤＣ電力モジュール、および画像形成システム冷却サブシステムを含む。レーザー光発光コンポーネントは典型的に、可視レーザー光を生成し、これは、非点収差を光学的に補正するためのプリズム、ならびにビームコリメータとして作動する１以上のレンズを含むことができる。レーザービームを受取る電動焦点合わせアセンブリーは、リニアアクチュエータに取付けられた焦点レンズを有する。リニアアクチュエータは、ＤＣモーターに機械的に接合され、これはモーターコントローラによって制御される。焦点合わせアセンブリーはまた、焦点アセンブリーの移動の末端部に取付けられた移動制限センサーも含む。この移動制限センサーならびにモーターコントローラは、コントローラモジュールに連結されている。
【００２７】
コントローラモジュールは、画像システムの頭脳である。これは、３−Ｄ画像を工作物上に適切に投影するために、様々なパラメーター入力に応答して画像形成システムの操作を制御するマイクロプロセッサを含む。典型的にはこのコントローラモジュールは、特定のソフトウエアの命令を処理するシングルボードコンピュータである。適切なシングルボードコンピュータの一例は、米国テキサス州アーリントンのウインシステムズ（ＷｉｎＳｙｓｔｅｍｓ，Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手しうる（カタログ番号ＬＢＣ−５８６プラス）。
【００２８】
レーザープロジェクターと工作物との間の距離が正確に知られている３−Ｄ画像形成システムは、その内部距離認識システム（ｒａｎｇｅ  ｆｉｎｄｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、プロジェクターと工作物との間の距離を決定する。３−Ｄ基準センサーのｘ−ｙ−ｚ位置が計算される。コンピュータアルゴリズムは、３−Ｄ基準センサーの計算されたｘ−ｙ−ｚ位置を用いて、投影の位置を計算する。プロジェクターとセンサーとの間の距離を正確に決定することができるので、３つの基準センサーのみを用いて、画像を工作物上に投影することができる。このような３−Ｄ画像形成システムの一例は、米国特許第６，５４７，３９７号に開示されている。この特許の開示全体が、参照として全部が本明細書に組み込まれる。
【００２９】
図１は、オペレーターインターフェース１０、レーザービーム６０を用いて画像形成性組成物５０上に投影された３−Ｄ画像４０を画定するデータセットを有するプロジェクター７０、および工作物３０上に配置された基準センサー２０がある、１つの態様である。統合されたレーザー距離認識システムは、基準センサー２０のｘ−ｙ−ｚ位置を正確に決定する。レーザービーム６０は、画像形成性組成物５０の部位８０全体に光脱色応答を誘発し、画像形成性組成物５０の残りの部分に対する明度コントラストを生じる。
【００３０】
図２は、３−Ｄ画像形成システムの距離認識システムの概略図であり、これがプロジェクター７０と基準センサー２０の位置との間の距離を決定する。１つの態様において、レーザー発光コンポーネント１００からのレーザービームは、−１２．５ｍｍ焦点距離コリメータレンズ１１０を通過し、８ｍｍ直径レーザービームを生成する。レーザービームは、１００ｍｍ焦点距離を有する焦点レンズ１２０を通過し、反射光学要素１３０および１３２によって、基準センサー２０の逆反射表面に向け直される。焦点レンズ１２０は、±５ｃｍの調節範囲を有する。リターンビームは８ｍｍ超の直径を有し、焦点レンズ１２０およびコリメータレンズ１１０を通って同じ経路を遡り、調節可能な反射要素１４０はリターンビーム中、８ｍｍ当初ビームの端部に入れられる。リターンビームは、フォト光学センサー１５０に向けられ、ここで光信号がデジタル信号に転換され、コントローラモジュール１６０によって分析される。
【００３１】
プロジェクタ７０と基準センサー２０との間の距離を正確に測定するために、距離認識システムは、基準センサー２０上へのレーザービームの粗焦点合わせ、ついで高精度焦点合わせを行なう。当初の粗焦点合わせは、手動で、または自動的に実施することができる。距離測定を始めるために、発光コンポーネント１００からの連続波レーザー光が、基準２０上またはその近くに配置される。画像形成システムソフトウエアは、プロジェクター７０に、基準センサー２０が配置されている近くの区域を走査させる。リターン信号は、レーザービームが基準センサー２０を横断する時に受け取られる。リターン信号の中央点は、高精度焦点合わせが次に実施される中心として選択される。高精度焦点合わせを実施するために、レーザービームは、連続波光からパルス波光に切り換えられる。パルス率は、２ｎ＋５（式中、ｎは０〜１５である）の範囲内で与えられる。たとえばパルス率は、２１０〜２２０のパルス範囲、または１．０２４ｋＨｚ〜１．０４８５７６ＭＨｚの周波数範囲を与えうる。パルス率は、１０の、たとえば２１０、２１１、２１２、．．．．２２０の出力によって段階付けられる。このデータは、この範囲についての最良の周波数を選ぶために、経験的対照表と比較される。経験的対照表は、レーザービーム直径、パルス率、および距離に関するデータを含む。ひとたび最良の周波数が選択されたら、その場合には、クロックカウンターがタイミングデバイス１７０にセットされる。
【００３２】
プロジェクター７０は、２つの主要なコンポーネント、すなわちアドミニストレータプログラムおよびオペレータープログラムを有するソフトウエアによって操作される。オペレータープログラムは、マスタ、スレーブ、またはマスタ／スレーブとして設定することができる。アドミニストレータプログラムは、３−Ｄ投影システムを操作する時に用いられる様々なデータベースの管理を提供する。これはまた、様々なデータベースに関する様々なオペレータのためのアクセシビリティーレベルも規定する。アドミニストレータプログラムは、データ保存デバイス、サーバー、パーソナルコンピュータ、またはプロジェクター７０に連結されたワークステーション上にあってもよい。オペレータプログラムによって、オペレータは、画像を工作物上に投影するために３−Ｄ投影システムを用いることが可能になる。オペレータプログラムはまた、データ保存デバイス、サーバー、パーソナルコンピュータ、またはワークステーション上にあってもよい。
【００３３】
多くの３−Ｄ画像形成システムにおいて、３−Ｄ投影についての算定法は、プロジェクターのガルバノメーター間の関係を算定するための基礎的アルゴリズムを包含する。アルゴリズムは、ガルバノメーターから、投影される工作物の表面までの距離である距離因子「ｄ」を包含する。しかしながらこの距離因子は、推定されるか、または方程式から除去される。３つのみの基準点を使用することは、このようなアルゴリズムへの解において発散する場合がある。発散する可能性があるために、６つの基準点が典型的に使用され、最小２乗分析が行われて、３−Ｄ画像を投影するのに所望の正確さが得られ、および確実にこの解が収束させる。距離認識システムが用いられる３−Ｄ画像形成システムにおいて、「ｄ」因子、すなわち基準目標上の少なくとも１つの基準点までの距離が測定される。一般的に、３つの基準点までの距離は、投影された画像の配置の正確さを高めるために測定される。このような３−Ｄ画像形成システムにおいて、アルゴリズムは収束する。
【００３４】
３−Ｄレーザー画像を工作物上に投影するために用いられる基礎的アルゴリズムは、ワールド（ツール）フレーム（Ｗｏｒｌｄ（Ｔｏｏｌ）Ｆｒａｍｅ）およびプロジェクターフレームに関する連立方程式を包含する。このような連立方程式は、座標系変換と呼ばれる。下に、ワールド（ツール）フレームからプロジェクターフレームへの転換に対応する一次式がある：
【００３５】
【数１】
0004686204.tif 000002
【００３６】
式中、ｘ、ｙ、ｚは、ワールドフレームにおける任意の点（Ａ）の座標である。
ＰＸ、ＰＹ、ＰＺは、ワールドフレームにおけるプロジェクター起源の座標である。
ｘＰ、ｙＰ、ｚＰは、プロジェクターフレームにおける任意の点（Ａ）の座標である。
ｍｉｊは、回転マトリックスの係数である（下記参照）。
ｓ、ｕ、ｔは、その他の記号をより読みやすくするためにｘＰ、ｙＰ、ｚＰの代わりに割当てられている。
【００３７】
回転マトリックスの係数は次のとおりである：
【００３８】
【数２】
0004686204.tif 000003
【００３９】
式中：ω＝回転（ＲＯＬＬ）であり、これは、ワールドフレームのＸ軸に対して平行な軸の周りのプロジェクター回転角である。
Φ＝ピッチ（ＰＩＴＣＨ）であり、これは、一回回転したｙ軸の周りのプロジェクター回転角である。
κ＝揺れ（ＹＡＷ）であり、これは二回回転したｚ軸の周りのプロジェクター回転角である。
【００４０】
正の回転角度は、各々の軸の正の末端から見た時、左回りである。
【００４１】
直交性補正がない場合、ガルバノメーターについてのプロジェクタービームステアリングの式は、次のとおりである：
【００４２】
【数３】
0004686204.tif 000004
【００４３】
式中：
Ｖは、プロジェクターフレームの軸ｙｐに対応する垂直ビームステアリング角である（ラジアン、光学）。
Ｈは、プロジェクターフレームの軸ｘｐに対応する水平ビームステアリング角である（ラジアン、光学）。
ｅは、２つのビームステアリングミラーの間隔の距離である。
【００４４】
このシステムが適切に投影するために、式３が２つのプロセスにおいて用いられる。第一のプロセスにおいて、プロジェクターバーチャルアラインメントが決定される。これは、ワールドフレームにおける既知の位置ｘ、ｙ、ｚで少なくとも３つの基準標的について、ビームステアリング角ＨおよびＶを測定することによって、６つのプロジェクター位置パラメーターａ）、ω、Φ、κ、ＰＸ、ＰＹ、ＰＺを求めることを含む。第二プロセスは、既知のプロジェクター位置パラメーターω、Φ、κ、ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ、およびワールドフレームにおける既知のテンプレート点ｘ、ｙ、ｚに基づいた算定角ＨおよびＶを用いてビームをステアリングしながら、実際のテンプレートを投影することを包含する。
【００４５】
第一プロセスでは、式３ａによって表わされる、少なくとも６つの連立非一次式を解く必要がある。この式は実際には、式３の一般式の繰り返しである。
【００４６】
【数４】
0004686204.tif 000005
【００４７】
標的が３つ以上の場合、式３ａは、より多くの式を有するが、同じ６つの未知数（ω、Φ、κ、ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）を有し、たとえば連立は、過剰決定される。しかしながら実際には６つの基準点が用いられ、その理由は、３つの基準点のみが用いられた場合に解の発散を引き起こす点位置が存在するためである。６つの点の使用は、発散解が発生する可能性を減少させる。
【００４８】
第二プロセスでは、各々の投影点について式３の数式を用いてｔａｎ（Ｈ）およびｔａｎ（Ｖ）の直接算定を伴い、ついで逆正接を求める。
【００４９】
式３ａを解くために、これらを一次化しなければならない。一次化は、一例として式３によって表わされる連立を用い、下に記載される。
【００５０】
式３は、テイラーの定理にしたがい、次の補助関数を設けることによって一次化される：
【００５１】
【数５】
0004686204.tif 000006
【００５２】
テイラーの定理によれば、以下となる。
【００５３】
【数６】
0004686204.tif 000007
【００５４】
式中、（Ｆ）０および（Ｇ）０は、６つの未知数（ω０、Φ０、κ０、ＰＸ０、ＰＹ０、ＰＺ０）について初期概算値に式４中の式から評価された関数であり、
項（∂Ｆ／∂ω）０などは、示されている未知数に関する関数ＦおよびＧの偏導関数であり、初期概算値に評価されている。
ｄω、ｄΦなどは、初期概算値に適用されるべき未知の補正である。
【００５５】
式５．１および５．２は実際、未知の補正に関する実際の一次式である。
【００５６】
【数７】
0004686204.tif 000008
【００５７】
式中、
【００５８】
【数８】
0004686204.tif 000009
【００５９】
【数９】
0004686204.tif 000010
【００６０】
ｎ個の基準標的が用いられる場合、その場合には２ｎの一次式となる。式７によって例示されている式は、式６の一般式であり、式４ａが式４の一般式であるのと同様である。
【００６１】
【数１０】
0004686204.tif 000011
【００６２】
式７によって表わされている連立方程式は、過剰決定され、最小２乗法を用いて解かれなければならない。式７が解かれる、また求められた補正が十分に小さくない場合、ω、Φ、κ、ＰＸ、ＰＹ、ＰＺについての新たな概算値が算定される：
【００６３】
【数１１】
0004686204.tif 000012
【００６４】
関数ＦおよびＧおよびそれらの導関数は、新たな概算値を用いて評価される。新たな連立方程式が作られるが、これは、式７のものと同じであるように見える。新たな連立方程式は、式５．１および５．２に示されている数式と同じものを用いて算定された項を有するが、新たな段階に対してのみ評価された項を有する。新たな連立方程式を解いた後、再び、求められた補正を評価し、次の連立方程式を立てて解き、補正が、特定の許容差よりも小さくなるまで行う。実際、非一次連立方程式は、一連の一次連立式を解く反復収束プロセスを用いてこれらを一次化することによって解かれている。
【００６５】
一連の一次連立式において、式６ａによる奇式（ｏｄｄ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）のすべての項は、「一般的な（ｇｅｎｅｒｉｃ）」位置ｘ、ｙ、ｚに、標的位置ｘ１、ｙ１、ｚ１、ついでｘ２、ｙ２、ｚ２などを代入することによって、および概算値の現在の反復段階ｋについて式６ａの数値を求めることによって計算することができる。式６ｂに基づく偶式（ｅｖｅｎ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）のすべての項を計算するために、同じプロセスを用いることができる。
【００６６】
したがって、ｋの概算についての連立式の反復解法のための算定エンジンをプログラムしうるには、式（式６）のすべての項について「一般的な」式を解くことで十分である。
【００６７】
少なくとも基準点までの距離を測定し、この距離測定を計算に組み込むことによって、１つの連立は、３つの基準点のみを用いても解くことができ、ここで１つの基準点までの距離が少なくとも測定される。距離測定は、ｔａｎ（Ｈ）およびｔａｎ（Ｖ）についてのプロジェクター式へ安定性を与え、同様に、特定の条件下、たとえば基準点がプロジェクターの直下、すなわちレーザープロジェクターの視野の中心にある場合など、ｔａｎ（Ｈ）およびｔａｎ（Ｖ）についての式が発散するのを防ぐ。プロジェクターと基準物体／標的との間の距離を測定しない多くのレーザー投射システムとは異なり、距離測定は、３つの基準点のみ用いる場合に、発散解を得る確率を減少させるために６つの基準点を用いる必要性を取り除く。
【００６８】
距離測定を連立方程式に導入するために、基礎的な式は、直角三角形の幾何学的関係ｄ２＝ｘ２＋ｙ２に基づく。ｘ−ミラーからの距離を測定し、およびｙ−ミラーからのｘ−ｙ−ｚ座標を用いるために、以下の式が立てられる。プロジェクターガルバノメーターと、３−Ｄ投影のための投影表面との間の関係を算定するための基礎的アルゴリズムを用いて、得られた距離方程式は次のとおりである：
【００６９】
【数１２】
0004686204.tif 000013
【００７０】
式中、
Ｄは、Ｘミラーからの距離であり、
ＸＰは、プロジェクターフレームにおける点ｐのＸ−座標であり、
ｅは、ガルバノメーター間の距離であり、
−ＺＰ／ｃｏｓ（Ｖ）は、Ｙ−ミラーのｘ、ｙ、およびｚ座標に基づく。
【００７１】
Ｙ−ミラー座標に基づく式１のｓおよびｔにＸＰおよびＺＰを代入して、距離方程式は今度は以下となる。
【００７２】
【数１３】
0004686204.tif 000014
【００７３】
ビームステアリングの式の場合に既に行なわれたように、距離方程式は、テイラー展開を用いて一次化され、補助関数Ｅが形成される。
【００７４】
したがって、以下となる。
【００７５】
【数１４】
0004686204.tif 000015
【００７６】
テイラーの定理によれば、以下となる。
【００７７】
【数１５】
0004686204.tif 000016
【００７８】
式中、（Ｅ）０は、６つの未知数（ω０、Φ０、κ０、ＰＸ０、ＰＹ０、ＰＺ０）についての初期の概算で評価された、式１０における式からの関数であり、
項（∂Ｅ／∂ω）０などは、初期の概算で評価された、示されている未知数に関する、関数Ｅの偏導関数であり、
ｄω、ｄΦなどは、初期の概算に適用される未知の補正である。
【００７９】
式１１は実際、未知の補正に関する一次式である。
【００８０】
【数１６】
0004686204.tif 000017
【００８１】
式中、
【数１７】
0004686204.tif 000018
【００８２】
以前に考察されたビームステアリング式（式３）と組合わされた式１１は、プロジェクターから物体までの距離が測定されるシステムを提供する。距離を決定するために、３つの基準標的が用いられる場合、その場合には３つの一次式（式３に加えて式１１）になるであろう。したがって、ｎ個の標的が測定される場合、その場合には３ｎの一次式になるであろう。これらの式は、式３および式１１の一般式である。式の解法は、数学的操作および代入を伴う。当業者はこれを行なうことができる。したがって、これ以上の式は、ここに示されていない。距離測定をシステムアルゴリズムに組み込むことによって、式を収束させる代わりに発散させる基準標的の偶発的選択が防がれる。同様に、距離を測定することによって、連立安定性および正確性を得るために３つより多い基準点を使用する必要もない。
【００８３】
本発明の他の重要な特徴は、レーザービームを射影するために開発された方法である。プロジェクター７０に、２つの基準点間に直線を射影させるために、このシステムは、３−Ｄにおける直線を可変区間に分割する。さらにはレーザービームをステアリングすることによる３−Ｄ空間における直線の一部の射影は、適切なモーションコントロール速度プロフィールを実行するための一連のガルバノメーター位置コマンドの生成を伴う。適切なモーションコントロール速度プロフィールの実施は、３−Ｄにおける直線の可変区間への分割を伴う。
【００８４】
解析幾何学によれば、線の一部がなんらかのアスペクト比を用いて分割される場合、その場合には座標軸上のその射影は、同じアスペクト比を用いて分割される。たとえば２−Ｄ空間において、線の一部を半分に分割する場合、その射影もまた半分に分割される。同じことが３−Ｄ空間にも当てはまる。したがって、各線軸射影のために比例点列を生成させることによって、任意の充填（ｆｉｌｌｉｎｇ）点列を生成させることができる。
【００８５】
下に記載されている解法は、ワールド（ツール）フレームにおいて特定されている線の一部（Ｐ１Ｐ２）にも適用しうる。
【００８６】
第一に、一定の割合で定められた（ｓｃａｌｅｄ）初期区間が算定される：
【００８７】
【数１８】
0004686204.tif 000019
【００８８】
式中、
Ｉ０ｘ、Ｉ０ｙ、Ｉ０ｚは、座標軸上への初期区間Ｉ０の射影であり、
ｘ１、ｙ１、ｚ１は、充填される線の開始点の座標であり、
ｘ２、ｙ２、ｚ２は、この線の終点の座標であり、
Ｎは、定数であり、初期区間Ｉ０に等しい区間で均一に線を充填する点の数に等しい。
【００８９】
第二に、スケール関数（区間乗数）が特定される。
【００９０】
可変充填区間は、初期点Ｐ１からの相対距離の関数として規定され、次の関数として表わされる。
【００９１】
【数１９】
0004686204.tif 000020
【００９２】
式中、
ΔＬは、３−Ｄ空間における線の部分の全長、すなわちΔＬ＝（Ｐ１Ｐ２）であり、
ｐは、点Ｐ１からの可変絶対距離である。式１６は、この区間（０，ΔＬ）に関して規定されている。
【００９３】
可変区間Ｉは、次の式によって表わすことができる。
【００９４】
【数２０】
0004686204.tif 000021
【００９５】
式１７と初期区間式１３〜１５の定義とを適合させるために、Ｆ（０）＝１と推定する。
【００９６】
前に記載されたアスペクト比にしたがって、区間乗数は、３つの軸ｘ、ｙ、およびｚのすべてについて同じでなければならない。したがって、以下となる。
【００９７】
【数２１】
0004686204.tif 000022
【００９８】
式中、
ｐｘ、ｐｙ、ｐｚは、可変距離ｐの射影であり、
ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは、全長ΔＬの射影である。
【００９９】
式１８は、次のように書き換えることができる。
【０１００】
【数２２】
0004686204.tif 000023
【０１０１】
関数Ｆは、連続であってもよく、またはセグメント化されてもよい。
【０１０２】
以下のものは、セグメント化された関数Ｆの一例である。線が３−Ｄ空間において１００ｍｍの長さであり、線の前から７５ｍｍよりも５倍も小さい区間により、線の後から２５ｍｍを充填すると仮定する。Ｘ軸についてのスケール関数Ｆ（ｘ）は以下となる。
【０１０３】
【数２３】
0004686204.tif 000024
【０１０４】
上記式においてｘにｙまたはｚを代入すると、スケール関数Ｆ（ｙ）およびＦ（ｚ）が得られる。
【０１０５】
ｘ−軸、ｙ−軸、およびｘ−軸についての充填点ｑ（ｋ）のアレイは、このコードにおいてｍにｘ、ｙ、およびｚを代入することによって、Ｃコードの以下の例を用いて作り出すことができる。
【０１０６】
【数２４】
0004686204.tif 000025
【０１０７】
レーザービームをステアリングすることによる３−Ｄ空間における直線の一部の射影は、適切なモーションコントロール速度プロフィールを実行するための一連のガルバノメーター位置コマンドの生成を伴う。長さにおける所定の区間を考察した上記の議論とは異なって、サーボコマンドが、通常、この所定の固定時間区分（チィック（ｔｉｃｋｓ））全体に対して生成される。
【０１０８】
一例として、台形速度プロフィールが用いられる。ほかのプロフィールが用いられてもよく、その後の式が決定される。点Ｐ１とＰ２との間に直線を射影するために、座標変換、ならびに関連する水平および垂直ビームステアリング角、すなわちガルバノメーター角（Ｈ１、Ｈ２、およびＶ１、Ｖ２）を用いることによって、プロジェクターフレームにおける点の座標（ｘＰ１、ｙＰ１、ｚＰ１、およびｘＰ２、ｙＰ２、ｚＰ２）を算定したと仮定する。ＨおよびＶガルバノメーターについて別々に適切な台形プロフィールを見つけ出すことから始める。各ガルバノメーターは、加速および速度制限を有する。台形速度プロフィールは、それらの制限、および角移動距離ΔＨ＝Ｈ２−Ｈ１およびΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１に基づいて算定されてもよい。
【０１０９】
次のものは、一次移動についての対称台形速度プロフィールを作り出すためのアルゴリズムである。速度制限Ｖｌｉｍに達するまで、最大一定加速ａを用いて達成しうる最大距離を計算する。
【０１１０】
【数２５】
0004686204.tif 000026
【０１１１】
最大距離と、移動する距離の半分ΔＬ／２とを比較する。ΔＬ／２＜＝Ｓｍａｘである場合、その場合にはこれは、移動の中心で達成された最大速度を有する三角形速度プロフィールになるであろう。
【０１１２】
【数２６】
0004686204.tif 000027
【０１１３】
三角形速度プロフィールパラメーターを算定する。このような三角形速度プロフィールは、２つのセグメント、加速セグメント、および減速セグメントのみからなっている。加速セグメントにおいて、その長さＳａおよび持続時間ｔａは、以下のものによって与えられる。
【０１１４】
【数２７】
0004686204.tif 000028
【０１１５】
減速セグメントにおいて、その長さＳｄおよび持続時間ｔｄは、Ｓａおよびｔａに等しい。しかしながらΔＬ／２＞Ｓｍａｘである場合、その場合には速度プロフィールは、加速セグメントの最後に達成された最大速度がＶｌｉｍに等しい台形速度プロフィールである。
【０１１６】
台形速度プロフィールパラメーターを算定するために、台形速度プロフィールは、３つのセグメント、すなわち加速セグメント、一定速度セグメント、および減速セグメントからなっている。加速セグメントにおいて、その長さＳａおよび持続時間ｔａは、式２３および２４中へｖｍａｘの代わりにｖｌｉｍを代入することによって算定することができる。一定速度（ｖｌｉｍ）セグメントにおいて、その長さＳｃおよび持続時間ｔｃは、以下の式によって与えられる。
【０１１７】
【数２８】
0004686204.tif 000029
【０１１８】
減速セグメントにおいて、その長さＳｄおよび持続時間ｔｄは、Ｓａおよびｔａに等しい。移動ΔＬの全部の持続時間は、以下の式によって与えられる。
【０１１９】
【数２９】
0004686204.tif 000030
【０１２０】
式２１〜２７が用いられ、一次距離、速度、および加速を角度値で置き換えることによって、ガルバノメーターについての台形速度プロフィールを算定する。したがって、ΔＬは、ΔＨまたはΔＶによって置換され、Ｓａ、Ｓｃ、およびＳｄは、Ｈａ、Ｈｃ、およびＨｄ、またはＶａ、Ｖｃ、およびＶｄで置換される。
【０１２１】
ＨおよびＶガルバノメーターについての台形速度プロフィールを求めた後、より長い移動時間Ｔを有する速度プロフィールが選択される。より長い移動時間を有する速度プロフィールが選択される理由は、これがより遅く、したがって運動ペースを決定するからである。遅い方の速度プロフィールがＶガルバノメーターであると仮定して、相対セグメント距離が算定される。
【０１２２】
【数３０】
0004686204.tif 000031
【０１２３】
遅い方の速度プロフィールがＨガルバノメーターである場合、次の式が用いられる。
【０１２４】
【数３１】
0004686204.tif 000032
【０１２５】
現実には、ビームステアリング角ＨおよびＶは、以前に式３によって記載された非一次式の方法でプロジェクターフレームにおける点位置（ｘｐ、ｙｐ、ｚｐ）に関連させる。
【０１２６】
【数３２】
0004686204.tif 000033
【０１２７】
式３４の実際の非一次性に関係なく、概算が用いられるが、その理由は、軸ｘｐおよびｙｐに沿う距離が、対応するビームステアリング角ＨおよびＶに比例するからである。これによって、直線（Ｐ１Ｐ２）を射影するために有効な台形プロフィールパラメーターが算定される。ついで、軸ｘｐ、ｙｐ、およびｚｐについての射影設定点が計算される。最後に、式３４を用いたガルバノメーターＨおよびＶについての実際の設定点が算定される。式３４の非一次性のために、ガルバノメーターについての、結果として生じるサーボ運動速度プロフィールは、正確に台形ではなく、これらは正確には、初期規定された角セグメントＨａ、Ｈｃ、およびＨｄ、またはＶａ、Ｖｃ、およびＶｄから予想された最大速度および加速も有しない。それにもかかわらず、射影線は、正確には直線であろう。大部分の実際的用途のためには、加速および速度誤差は、±１０％を超えない。射影間の比例の原理に基づいた場合（式１８および１９参照。既に考察されている）には、以下となる。
【０１２８】
【数３３】
0004686204.tif 000034
【０１２９】
式中、ｘａ、ｘｃ、ｘｄ、ｙａ、ｙｃ、ｙｄ、ｚａ、ｚｃ、およびｚｄは、台形プロフィールセグメントの射影成分である。
【０１３０】
式２８〜３０から、または式３１〜３３からの相対セグメント距離が知られている場合、射影成分の各々の長さは以下となる。
【０１３１】
【数３４】
0004686204.tif 000035
【０１３２】
射影加速および射影最大速度が計算される。
【０１３３】
【数３５】
0004686204.tif 000036
【０１３４】
【数３６】
0004686204.tif 000037
【０１３５】
上記のことから、任意時間区分τについての射影設定点（ｉ＝０、１、２．．．）が、ｘ、ｙ、およびｚについて生成される。ｘ値についての式が示されている。ｘの代わりにｙおよびｚを代入することによって、ｙおよびｚ式も同様である。
【０１３６】
【数３７】
0004686204.tif 000038
【０１３７】
最後に、ガルバノメーターについての実際の設定点は、射影設定点（ｘ、ｙ、およびｚについての式４５）を式３４中に代入することによって算定される：
【０１３８】
【数３８】
0004686204.tif 000039
【０１３９】
画像形成性組成物は、１以上の増感剤を、十分な量のエネルギーを適用した際に組成物中に色彩または明度の変化を引き起こすのに十分な量で含む。一般的には画像形成性組成物は、５ｍＷまたはそれ以下のエネルギーレベルで活性化される１以上の増感剤を含む。組成物を、工作物に適用し、ついで、工作物全体上に色彩または明度の変化を引き起こすか、または工作物上にパターン化された画像を形成するのに十分な量のエネルギーを３−Ｄ画像形成システムから適用することができる。たとえば画像形成性組成物を、工作物に選択的に適用し、ついでエネルギーを適用して色彩または明度の変化を引き起こし、工作物上にパターン化された画像を生成することができる。あるいはまたこの組成物は、工作物全体を覆ってもよく、エネルギーを選択的に適用して、色彩または明度の変化を引き起こし、パターン化された画像を形成することができる。
【０１４０】
増感剤に加えて、画像形成性組成物は、還元剤、酸化剤、連鎖移動剤、発色剤、可塑剤、酸、接着促進剤、レオロジー調整剤、接着剤、界面活性剤、増粘剤、希釈剤、および所望の応答および工作物用の組成物を適応させるためのほかの成分を含むことができる。
【０１４１】
本組成物に用いられている増感剤は、エネルギーによって活性化されて色彩または明度を変化させる化合物であるか、または活性化によって１以上の他の化合物の色彩または明度の変化を引き起こす化合物である。画像形成性組成物は、可視光に感受性のある１以上の光増感剤を含み、５ｍＷまたはそれ以下の出力のエネルギーで活性化させることができる。一般にこのような増感剤は、組成物の０．００５重量％〜１０重量％、またはたとえば０．０５重量％〜５重量％、またはたとえば０．１重量％〜１重量％の量で含まれている。
【０１４２】
可視範囲内で活性化される増感剤は、典型的に３００ｎｍ超〜６００ｎｍ未満、またはたとえば３５０ｎｍ〜５５０ｎｍ、またはたとえば４００ｎｍ〜５３５ｎｍの波長で活性化される。このような増感剤としては、これらに限定されるわけではないが、シクロペンタノンベースの共役化合物、たとえばシクロペンタノン，２，５−ビス−［４−（ジエチルアミノ）フェニル］メチレン］−、シクロペンタノン，２，５−ビス−［（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）メチレン］−、およびシクロペンタノン，２，５−ビス−［４−（ジエチル−アミノ）−２−メチルフェニル］メチレン］−が挙げられる。このようなシクロペンタノンを、環式ケトンおよび三環式アミノアルデヒドから、当該技術分野において知られている方法によって調製することができる。
【０１４３】
このような適切な共役シクロペンタノンの例は、次の式を有する。
【０１４４】
【化１】
0004686204.tif 000040
【０１４５】
式中、ｐおよびｑは独立して、０または１であり、ｒは２または３であり；Ｒ１は独立して、水素、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）脂肪族、または線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）アルコキシであり、典型的にＲ１は独立して、水素、メチル、またはメトキシであり；Ｒ２は独立して、水素、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）脂肪族、（Ｃ５−Ｃ７）環、たとえば脂環式環、アルカリール、フェニル、線状または分岐状（Ｃ１−Ｃ１０）ヒドロキシアルキル、線状または分岐状ヒドロキシ末端エーテル、たとえば：
−（ＣＨ２）ｖ−Ｏ−（ＣＨＲ３）ｗ−ＯＨ
（式中、ｖは、２〜４の整数であり、ｗは、１〜４の整数であり、Ｒ３は水素またはメチルであり、各Ｒ２の炭素は一緒になって、窒素とともに５〜７員環を形成するか、または窒素とともに、および酸素、硫黄、および第二の窒素から選択された他のヘテロ原子とともに５〜７員環を形成することができる）
である。このような増感剤は、５ｍＷまたはそれ以下の出力で活性化させることができる。
【０１４６】
可視光範囲内で活性化されるほかの増感剤としては、これらに限定されるわけではないが、Ｎ−アルキルアミノアリールケトン、たとえばビス（９−ジュロリジルケトン）、ビス−（Ｎ−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロ−６−キノリル）ケトン、およびｐ−メトキシフェニル−（Ｎ−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロ−６−キノリル）ケトン；アルデヒドまたはジメチンヘミシアニンと対応ケトンとの塩基触媒縮合によって調製された可視光吸収性染料；可視光吸収性スクアリリウム化合物；１，３−ジヒドロ−１−オキソ−２Ｈ−インデン誘導体；クマリンベースの染料、たとえばケトクマリン、および３，３’−カルボニルビス（７−ジエチルアミノクマリン）；ハロゲン化チタノセン化合物、たとえばビス（エータ５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタン；およびアリールケトンおよびｐ−ジアルキルアミノアリールアルデヒドに由来する化合物が挙げられる。追加増感剤の例としては、フルオレセイン型染料、およびトリアリールメチン核をベースとする光吸収剤物質が挙げられる。このような化合物としては、エオシン（Ｅｏｓｉｎ）、エオシンＢ、およびローズベンガルが挙げられる。他の適切な化合物は、エリトロシンＢである。このような増感剤の製造方法は、当該技術分野において知られており、多くのものが商品として入手しうる。典型的にはこのような可視光活性化増感剤は、組成物の０．０５重量％〜２重量％、またはたとえば０．２５重量％〜１重量％、またはたとえば０．１重量％〜０．５重量％の量で用いられる。
【０１４７】
任意に、ＵＶ光によって活性化された増感剤を使用することができる。典型的にはこのような増感剤は、１０ｎｍ超〜３００ｎｍ未満、またはたとえば５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、またはたとえば１００ｎｍ〜２００ｎｍの波長で活性化される。このようなＵＶ活性化増感剤としては、これらに限定されるわけではないが、１０，０００〜３００，０００の重量平均分子量を有するポリマー増感剤、たとえば１−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１−（４−メトキシフェニル）−メタノン、１−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１−（４−ヒドロキシフェニル）−メタノン、および１−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］−１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−メタノンのポリマー；ケトンイミン染料の遊離塩基；トリアリールメタン染料のアミノ誘導体；キサンテン染料のアミノ誘導体；アクリジン染料のアミノ誘導体；メチン染料；およびポリメチン染料が挙げられる。このような化合物の調製方法は、当該技術分野において知られている。典型的にはこのようなＵＶ活性化増感剤は、組成物の０．０５重量％〜１重量％、またはたとえば０．１重量％〜０．５重量％の量で用いられる。
【０１４８】
任意に、ＩＲ光によって活性化された増感剤を使用することができる。典型的にはこのような増感剤は、６００ｎｍ超〜１，０００ｎｍ未満、またはたとえば７００ｎｍ〜９００ｎｍ、またはたとえば７５０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長で活性化される。このようなＩＲ活性化増感剤としては、赤外スクアリリウム染料、およびカルボシアニン染料が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。このような染料は当該技術分野において知られており、文献に記載されている方法によって製造することができる。一般的にこのような染料は、組成物の０．０５重量％〜３重量％、またはたとえば０．５重量％〜２重量％、またはたとえば０．１重量％〜１重量％の量で組成物中に含まれている。
【０１４９】
還元剤として機能しうる化合物としては、これらに限定されるわけではないが、１以上のキノン化合物、たとえばピレンキノン、たとえば１，６−ピレンキノンおよび１，８−ピレンキノン；９，１０−アントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−クロロアントラキノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントレンキノン、１，２−ベンザアントラキノン、２，３−ベンズアントラキノン、２−メチル−１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２，３−ジメチルアントラキノン、アントラキノンアルファ−スルホン酸のナトリウム塩、３−クロロ−２−メチルアントラキノン、レテンキノン、７，８，９，１０−テトラヒドロナフタセンキノン、および１，２，３，４−テトラヒドロベンズ（ａ）アントラセン−７，１２−ジオンが挙げられる。
【０１５０】
還元剤として機能しうるほかの化合物としては、これらに限定されるわけではないが、式：
【０１５１】
【化２】
0004686204.tif 000041
【０１５２】
（式中、Ｒは、１〜４個の炭素原子のアルキルである）
を有するトリエタノールアミンのアシルエステル、およびニトリロトリ酢酸または３，３’，３”−ニトリロトリプロピオン酸のＣ１〜Ｃ４アルキルエステル０〜９９％である．このようなトリエタノールアミンのアシルエステルの例はトリエタノールアミントリアセテートおよびジベンジルエタノールアミンアセテートである。
【０１５３】
所望の色彩または明度の変化を生じるために、１以上の還元剤が、画像形成性組成物中に用いられてもよい。典型的には、所望の還元剤機能を与えるために、１以上のキノンが、トリエタノールアミンの１以上のアシルエステルとともに用いられる。還元剤は、０．０５重量％〜５０重量％、またはたとえば５重量％〜４０重量％、またはたとえば２０重量％〜３５重量％の量で組成物中に用いられてもよい。
【０１５４】
連鎖移動剤が、色彩または明度の変化速度を加速するために含まれる。典型的には、色彩変化または明度変化速度は、１以上の連鎖移動剤の添加によって、２倍〜１０倍、またはたとえば４倍〜８倍増加する。
【０１５５】
１以上の連鎖移動剤または加速剤が、画像形成性組成物中に用いられてもよい。このような加速剤は、色彩または明度の変化がエネルギーへの暴露後に発生する速度を高める。色彩または明度の変化速度を加速させる任意の化合物を使用することができる。連鎖移動剤は、０．０１重量％〜２５重量％、またはたとえば０．５重量％〜１０重量％の量で組成物中に含まれてもよい。適切な加速剤の例としては、オニウム塩、およびアミンが含まれる。
【０１５６】
適切なオニウム塩としては、これらに限定されるわけではないが、オニウムカチオンが、ヨードニウムまたはスルホニウムであるオニウム塩、たとえばアリールスルホニルオキシベンゼンスルホネートアニオンのオニウム塩、ホスホニウム、オキシスルホキソニウム、オキシスルホニウム、スルホキソニウム、アンモニウム、ジアゾニウム、セロノニウム、アルソニウム、およびＮが置換または非置換、飽和または不飽和アルキルまたはアリール基で置換されているＮ−置換Ｎ−ヘテロ環式オニウムであるオニウム塩が挙げられる。
【０１５７】
オニウム塩のアニオンは、たとえば塩化物、または非求核アニオン、たとえばテトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリフレート、テトラキス−（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ペンタフルオロエチルスルホネート、ｐ−メチル−ベンジルスルホネート、エチルスルホネート、トリフルオロメチルアセテート、およびペンタフルオロエチルアセテートであってもよい。
【０１５８】
典型的なオニウム塩の例としては、たとえば、ジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４’−ジクミルヨードニウムクロライド、４，４’−ジクミルヨードニウムヘキソフルオロホスフェート、Ｎ−メトキシ−ａ−ピコリニウム−ｐ−トルエンスルホネート、４−メトキシベンゼン−ジアゾニウムテトラフルオロボレート、４，４’−ビス−ドデシルフェニルヨードニウム−ヘキサフルオロホスフェート、２−シアノエチル−トリフェニルホスホニウムクロライド、ビス−［４−ジフェニルスルホニオンフェニル］スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス−４−ドデシルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、およびトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートが挙げられる。
【０１５９】
適切なアミンとしては、これらに限定されるわけではないが、第一、第二、および第三アミン、たとえばメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ヘテロ環式アミン、たとえばピリジンおよびピペリジン、芳香族アミン、たとえばアニリン、第四アンモニウムハロゲン化物、たとえばテトラエチルアンモニウムフロライド、および第四アンモニウム水酸化物、たとえばテトラエチルアンモニウム水酸化物が挙げられる。式（ＩＩ）を有するトリエタノールアミンもまた、加速活性を有する。
【０１６０】
色彩または明度の変化に影響を与えるために、発色剤をまた使用することができる。このような発色剤の例としては、ロイコ型化合物、たとえばアミノトリアリールメタン、アミノキサンテン、アミノチオキサンテン、アミノ−９，１０−ジヒドロアクリジン、アミノフェノキサジン、アミノフェノチアジン、アミノジヒドロフェナジン、アンチノジフェニルメチン、ロイコインダミン、アミノヒドロケイ皮酸、たとえばシアノエタンおよびロイコメチン、ヒドラジン、ロイコインジゴイド染料、アミノ−２，３−ジヒドロアントラキノン、テトラハロ−ｐ，ｐ’−ビフェノール、２（ｐ−ヒドロキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール、およびフェネチルアニリンが挙げられる。このような化合物は、０．１重量％〜５重量％、またはたとえば０．２５重量％〜３重量％、またはたとえば０．５重量％〜２重量％の量で含まれている。
【０１６１】
ロイコ型化合物が組成物中に含まれている場合、１以上の酸化剤が典型的に含まれている。酸化剤として機能しうる化合物としては、これらに限定されるわけではないが、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、たとえば２，４，５，２’，４’，５’−ヘキサフェニルビイミダゾール、２，２’，５−トリス（２−クロロフェニル）−４−（３，４−ジメトキシフェニル）−４，５−ジフェニルビイミダゾール（および異性体）、２，２’  −ビス（２−エトキシフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，１’−ビ−１Ｈ−イミダゾール、および２，２’−ジ−１−ナフタレニル−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１’−ビ−１Ｈ−イミダゾールが挙げられる。ほかの適切な化合物としては、これらに限定されるわけではないが、フリーラジカルとして第一ハロゲンを生成するための結合解離エネルギーｇａ１モルあたり４０キロカロリー以上であり、かつ１個以下の水素が結合されているハロゲン化化合物；式：Ｒ’−ＳＯ２−Ｘ（式中、Ｒ’は、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、またはアルアルキルであり、Ｘは、塩素または臭素である）を有するスルホニルハロゲン化物；式：Ｒ”−Ｓ−Ｘ’（式中、Ｒ”およびＸ’は、上記Ｒ’およびＸと同じ意味を有する）のスルフェニルハロゲン化物；テトラアリールヒドラジン、ベンゾチアゾリルジスルフィド、ポリメタリールアルデヒド、アルキリデン２，５−シクロヘキサジエン−１−オン、アゾベンジル、ニトロソ、アルキル（Ｔ１）、過酸化物、およびハロアミンが挙げられる。このような化合物は、組成物の０．２５重量％〜１０重量％、またはたとえば０．５重量％〜５重量％、またはたとえば１重量％〜３重量％の量で組成物中に含まれている。化合物の調製方法は、当該技術分野において知られており、多くのものは、商品として入手しうる。
【０１６２】
組成物用のバインダーとして機能するために、フィルム形成性ポリマーが画像形成組成物中に含まれていてもよい。フィルム形成性ポリマーが所望の色彩または明度の変化を妨害しない限り、任意のフィルム形成バインダーを組成物の配合に使用することができる。フィルム形成性ポリマーは、組成物の１０重量％〜９０重量％、またはたとえば１５重量％〜７０重量％、またはたとえば２５重量％〜６０重量％の量で含まれている。典型的にはフィルム形成性ポリマーは、酸官能性モノマーと非酸官能性モノマーとの混合物から誘導される。この酸官能性モノマーと非酸官能性モノマーとが組合わされて、コポリマーを形成し、結果として酸価は、少なくとも８０、またはたとえば１５０〜２５０である。適切な酸官能性モノマーの例としては、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシエチルアクリロリルホスフェート、２−ヒドロキシプロピルアクリロールホスフェート、および２−ヒドロキシ−アルファ−アクリロイル−ホスフェートが挙げられる。
【０１６３】
適切な非酸官能性モノマーの例としては（メタ）アクリル酸のエステル、たとえばメチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシルエチルアクリレート、ブチルメタクリレート、オクチルアクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、１，３−プロパンジオールジアクリレート、デカメチレングリコールジアクリレート、デカメチレングリコールジメタクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシエチル−２，２−ジ（ｐ−ヒドロキシフェニル）−プロパンジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、１，３−プロパンジオールジメタクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリメタクリレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、１−フェニルエチレン−１，２−ジメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、１，５−ペンタンジオールジメタクリレート；スチレンおよび置換スチレン、たとえば２−メチルスチレン、およびビニルトルエン、およびビニルエステル、たとえばビニルアクリレートおよびビニルメタクリレートが挙げられる。
【０１６４】
ほかの適切なポリマーとしては、これらに限定されるわけではないが、非イオン性ポリマー、たとえばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシ−エチルセルロース、およびヒドロキシエチルプロピルメチルセルロースが挙げられる。
【０１６５】
任意に、１以上の可塑剤もまた、組成物中に含まれてもよい。任意の適切な可塑剤を使用することができる。可塑剤は、組成物の０．５重量％〜１５重量％、またはたとえば１重量％〜１０重量％の量で含まれてもよい。適切な可塑剤の例としては、フタレートエステル、たとえばジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジオクチルフタレートおよびジアリルフタレート、グリコール、たとえばポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール、グリコールエステル、たとえばトリエチレングリコールジアセテート、テトラエチレングリコールジアセテート、およびジプロピレングリコールジベンゾエート、ホスフェートエステル、たとえばトリクレシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、アミド、たとえばｐ−トルエンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアセトンアミド、脂肪族二塩基性酸エステル、たとえばジイソブチル−アジペート；ジオクチルアジペート、ジメチルセバケート、ジオクチルアゼレート、ジブチルマレエート、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルアセチルシトレート、ブチル−ラウレート、ジオクチル−４，５−ジエポキシシクロヘキサン−１，２−ジカルボキシレート、およびグリセリントリアセチルエステルが挙げられる。
【０１６６】
任意に、１以上の流動助剤もまた、組成物中に含まれてもよい。流動助剤は、基体上に滑らかで均一なコーティングを与える化合物である。流動助剤は、組成物の０．０５重量％〜５重量％、またはたとえば０．１重量％〜２重量％の量で含まれてもよい。適切な流動助剤としては、アルキルアクリレートのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。このようなアルキルアクリレートの一例は、エチルアクリレートと２−エチルヘキシルアクリレートとのコポリマーである。
【０１６７】
任意に、１以上の有機酸が、組成物中に用いられてもよい。有機酸は、０．０１重量％〜５重量％、またはたとえば０．５重量％〜２重量％の量で用いられてもよい。適切な有機酸の例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、フェニル酢酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、２−エチルヘキサン酸、イソ酪酸、２−メチル酪酸、２−プロピルヘプタン酸、２−フェニルプロピオン酸、２−（ｐ−イソブチルフェニル）プロピオン酸、および２−（６−メトキシ−２−ナフチル）プロピオン酸が挙げられる。
【０１６８】
任意に、１以上の界面活性剤が、組成物において用いられてもよい。界面活性剤は、組成物の０．５重量％〜１０重量％、またはたとえば１重量％〜５重量％の量で組成物中に含まれてもよい。適切な界面活性剤としては、非イオン性、イオン性、および両性界面活性剤が挙げられる。適切な非イオン性界面活性剤の例としては、ポリエチレンオキシドエーテル、ポリエチレンオキシドの誘導体、芳香族エトキシレート、アセチレン性エチレンオキシド、およびエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマーが挙げられる。適切なイオン性界面活性剤の例としては、アルキルスルフェート、アルキルエトキシスルフェートおよびアルキルベンゼンスルホネートのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、およびのアルカノールアンモニウム塩が挙げられる。適切な両性界面活性剤の例としては、脂肪族第二および第三アミンの誘導体であって、脂肪族基が直鎖または分岐状であって、かつ脂肪族置換基の１つが、８〜１８個の炭素原子を含有し、１つがアニオン性水可溶性化基、たとえばカルボキシ、スルホ、スルファト、ホスフェート、またはホスフォノを含有する。このような両性界面活性剤の具体例は、ナトリウム３−ドデシルアミノプロピオネートおよびナトリウム３−ドデシルアミノプロパンスルホネートである。
【０１６９】
増粘剤が、画像形成性組成物中に従来の量で含まれてもよい。任意の適切な増粘剤が、画像形成性組成物中に組み込まれてもよい。一般的に増粘剤は、組成物の０．０５重量％〜１０重量％、またはたとえば１重量％〜５重量％である。従来の増粘剤を使用することができる。適切な増粘剤の例としては、たとえば親水性ポリエーテル基によって相互連結されている、少なくとも３つの疎水性基を有する低分子量ポリウレタンが挙げられる。このような増粘剤の分子量は、１０，０００〜２００，０００である。ほかの適切な増粘剤としては、疎水的に変性されたアルカリ可溶性エマルジョン、疎水的に変性されたヒドロキシエチルセルロース、および疎水的に変性されたポリアクリルアミドが挙げられる。
【０１７０】
ほかの成分用のビヒクルまたはキャリヤーを提供するために、希釈剤が組成物中に含まれてもよい。希釈剤は必要に応じて添加される。固体希釈剤または充填剤は典型的に、組成物の乾燥重量を１００重量％にする量で添加される。固体希釈剤の例は、セルロースである。組成物の活性成分の溶液、懸濁液、またはエマルジョンを作るために、液体希釈剤または溶媒が用いられる。溶媒は、水性または有機、またはそれらの混合物であってもよい。有機溶媒の例としては、アルコール、たとえばメチルアルコール、エチルアルコール、およびイソプロピルアルコール、プロパノール、ジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、または１，２−ジメトキシプロパン、およびエステル、たとえばブチロラクトン、エチレングリコールカーボネート、およびプロピレングリコールカーボネート、エーテルエステル、たとえばメトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、１−メトキシプロピル−２−アセテート、２−メトキシプロピル−１−アセテート、１−エトキシプロピル−２−アセテート、および２−エトキシプロピル−１−アセテート、ケトン、たとえばアセトンおよびメチルエチルケトン、ニトリル、たとえばアセトニトリル、プロピオニトリルおよびメトキシプロピオニトリル、スルホン、たとえばスルホラン、ジメチルスルホンおよびジエチルスルホン、およびリン酸エステル、たとえばトリメチルホスフェートおよびトリエチルホスフェートが挙げられる。
【０１７１】
画像形成性組成物は、濃縮物の形態にあってもよい。このような濃縮物において、固形分含量は、８０重量％〜９８重量％、またはたとえば８５重量％〜９５重量％であってもよい。濃縮物は、水、１以上の有機溶媒、または水と１以上の有機溶媒との混合物で希釈することができる。濃縮物は、固形分含量が、５重量％〜８０重量％未満、またはたとえば１０重量％〜７０重量％、またはたとえば２０重量％〜６０重量％になるように希釈することができる。
【０１７２】
任意に、接着剤が画像形成性組成物中に含まれてもよい。任意の適切な接着剤を使用することができる。接着剤は、永久接着剤、半永久接着剤、付け直し可能な接着剤、剥離性接着剤、またはフリーザーカテゴリー（ｆｒｅｅｚｅｒ  ｃａｔｅｇｏｒｙ）接着剤であってもよい。このような接着剤の多くは、ホットメルト接着剤、ホットメルト感圧接着剤、および感圧接着剤として分類することができる。典型的には剥離性接着剤は、感圧接着剤である。このような剥離性感圧接着剤の例は、アクリル、ポリウレタン、ポリ−アルファ−オレフィン、シリコーン、アクリレート感圧接着剤と熱可塑性エラストマーベースの感圧接着剤との組合わせ、および粘着性が付与された天然および合成ゴムである。接着剤は、組成物の０．０５重量％〜１０重量％、またはたとえば０．１重量％〜５重量％、またはたとえば１重量％〜３重量％の量で画像形成性組成物中に用いられてもよい。
【０１７３】
組成物は、たとえばスプレーコーティング、ローラーコーティング、または積層によって工作物に適用することができる。任意の溶媒または残留溶媒は、空気乾燥によって、または組成物と工作物との間に接着性を形成するのに十分な量の熱を温風乾燥機から加えることによって除去されてもよい。
【０１７４】
任意に、画像形成性組成物を、フィルム基体の反対側に適用された接着剤部分を有するフィルム基体に適用することができる。このようなフィルム基体の一例は、接着テープである。エネルギー感受性組成物は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、またはたとえば１ｍｍ〜５ｍｍの層として、フィルムの片側にコーティングされる。コーティングは、従来の方法、たとえばスプレーコーティング、ローラーコーティング、またははけ塗りによって行うことができる。接着剤は、２５マイクロメートル〜１，０００マイクロメートル、またはたとえば５０マイクロメートル〜４００マイクロメートルの量でフィルムの反対側にコーティングされる。
【０１７５】
フィルム基体に適した材料の代表例としては、ポリオレフィン、たとえばポリエチレン、たとえば高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、および線状超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリブチレン；ビニルコポリマー、たとえば可塑化および非可塑化の両方のポリ塩化ビニル、およびポリビニルアセテート；オレフィンコポリマー、たとえばエチレン／メタクリレートコポリマー、エチレン／ビニルアセテートコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、およびエチレン／プロピレンコポリマー；アクリルポリマーおよびコポリマー；セルロース；ポリエステル；および前記のものの組合わせが挙げられる。任意のプラスチックまたはプラスチックとエラストマー材料との混合物またはブレンド、たとえばポリプロピレン／ポリエチレン、ポリウレタン／ポリオレフィン、ポリウレタン／ポリカーボネート、ポリウレタン／ポリエステルも用いることができる。
【０１７６】
このようなフィルム基体は、光不透過性であってもよい。このような不透明性は、基体上のパターン化された組成物の退色部分と非退色部分との間に向上したコントラストを提供する。典型的にこのようなフィルムは、白色の外見を有する。
【０１７７】
任意に、１以上の接着促進剤が、画像形成性組成物の成分とフィルム基体または工作物との間の接着性を改良するために、組成物中に含まれてもよい。所望の色彩または明度の変化に悪影響を及ぼさないかぎり、任意の接着促進剤を用いることができる。このような接着促進剤は、組成物の０．５重量％〜１０重量％、またはたとえば１重量％〜５重量％の量で含まれてもよい。このような接着促進剤の例としては、アクリルアミドヒドロキシル酢酸（水和および無水）、ビスアクリルアミド酢酸、３−アクリルアミド−３−メチル−ブタン酸、およびこれらの混合物が挙げられる。
【０１７８】
この物品の接着剤側は、除去可能な剥離層を有していてもよい。これは、環境、および基体へのこの物品の貼り付け前の偶発的な接着から、接着剤を保護する。除去可能な剥離層は、厚さが５μｍ〜５０μｍ、またはたとえば１０μｍ〜２５μｍであってもよい。除去可能な剥離層としては、これらに限定されるものではないが、セルロース、ポリマー、およびコポリマー、たとえばポリエステル、ポリウレタン、ビニルコポリマー、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、エポキシポリマー、およびこれらの組合わせである。
【０１７９】
除去可能な剥離層は、接着剤からの剥離層の即座の除去を可能にするために、剥離コーティング配合物を含むことができる。このような剥離配合物は典型的に、シリコーン−ビニルコポリマーを活性剥離剤として含む。このようなコポリマーは、当該技術分野において知られており、従来の量が物品の剥離層中に含まれている。
【０１８０】
保護ポリマー層が、フィルム基体上の画像形成性組成物を覆って配置されてもよい。この保護ポリマーは光を遮断し、基体上の画像形成性組成物の時期尚早な活性化を妨げる。この保護ポリマー層は、フィルム基体と同じ材料のものであってもよい。
【０１８１】
組成物を構成する成分は、当該技術分野において知られている任意の適切な方法によって組合わされてもよい。典型的に成分は、従来の装置を用いてブレンドまたは混合され、固体混合物、溶液、懸濁液、またはエマルジョンを形成する。この配合プロセスは典型的に、成分の１以上の時期尚早な活性化を妨げるために、光制御された環境において実施される。ついで組成物は、後日の使用のために保存されるか、または上記した方法のいずれか１つによって、配合後迅速に基体に適用することができる。典型的に組成物は、使用前には光制御された環境に保存される。たとえば可視光によって活性化された増感剤を有する組成物は一般的に、赤色光下で配合され、保存される。
【０１８２】
十分な量のエネルギーを組成物に適用する際に、光脱色または光変色応答が発生する。エネルギーの量は、０．２ｍＪ／ｃｍ２およびそれ以上、またはたとえば０．２ｍＪ／ｃｍ２〜１００ｍＪ／ｃｍ２、またはたとえば２ｍＪ／ｃｍ２〜４０ｍＪ／ｃｍ２、またはたとえば５ｍＪ／ｃｍ２〜３０ｍＪ／ｃｍ２であってもよい。
【０１８３】
画像形成性組成物は、５ｍＷまたはそれ以下（すなわち０ｍＷよりも大きい）、またはたとえば５ｍＷ未満〜０．０１ｍＷ、またはたとえば４ｍＷ〜０．０５ｍＷ、またはたとえば３ｍＷ〜０．１ｍＷ、またはたとえば２ｍＷ〜０．２５ｍＷ、またはたとえば１ｍＷ〜０．５ｍＷの出力においてエネルギーを適用することによって、色彩または明度の変化を受ける。典型的にはこのような出力レベルは、可視範囲内の光源を用いて発生する。画像形成性組成物中に含まれていてもよいほかの光増感剤およびエネルギー感受性成分は、可視範囲外の光からのエネルギーへの暴露の際に、色彩または明度の変化を生じる場合がある。このような光増感剤およびエネルギー感受性化合物は、５ｍＷまたはそれ以下の出力においてエネルギーを適用することによって引き起こされる応答のものに比べて、より顕著な色彩または明度のコントラストを生じさせるために含まれる。典型的には、５ｍＷまたはそれ以下の出力におけるエネルギーによって活性化された光増感剤を用いて、色彩または明度のコントラストを形成する光増感剤およびエネルギー感受性化合物は、光変色応答を生じさせる。
【０１８４】
理論に拘束されるわけではないが、１以上の色彩または明度の変化メカニズムが関わって、エネルギーが適用された後に色彩または明度の変化が生じると考えられる。たとえば光脱色応答が誘発される場合、１以上の増感剤はフリーラジカルを放出し、１以上の還元剤を活性化し、１以上の増感剤を還元し、暗から明への色彩または明度の変化に影響を与える。光変色応答が誘発される場合、たとえば１以上の増感剤からのフリーラジカルは、１以上のロイコ型化合物と、１以上の酸化剤との間のレドックス反応を誘発し、明から暗への色彩または明度の変化に影響を与える。いくつかの配合物は、光脱色応答と光変色応答との組合わせを有することがある。たとえば組成物を人工エネルギー、すなわちレーザー光に暴露すると、１以上の増感剤からフリーラジカルを発生させ、これはついで、１以上の還元剤を活性化させ、増感剤を還元し、光脱色応答を引き起こす。同じ組成物を周囲光に暴露することによって、１以上のロイコ型化合物を酸化するための１以上の酸化剤に、光変色応答を引き起こさせる。
【０１８５】
組成物は、工作物から不必要な部分を剥がすことによって、または適切な現像剤またはストリッパーを用いることによって、全体または一部を工作物から除去することができる。現像剤およびストリッパーは、水性ベースまたは有機ベースであってもよい。たとえば通常の水性塩基溶液が、酸性機能性を有するポリマーバインダーを有する組成物を除去するために用いられてもよい。このような水性塩基溶液の例は、アルカリ金属水溶液、たとえば炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウム溶液である。工作物から組成物を除去するために用いられる従来の有機現像液としては、これらに限定されるわけではないが、第一アミン、たとえばベンジルアミン、ブチルアミン、およびアリルアミン、第二アミン、たとえばジメチルアミン、および第三アミン、たとえばトリメチルアミンおよびトリエチルアミンである。
【０１８６】
本方法および画像形成性組成物は、工作物の色彩または明度を変化させるか、または工作物、たとえば航空機、船舶、および陸上輸送車両上に画像を配置するか、または織物上に画像を形成するための迅速かつ効率的手段を提供する。組成物が適用された後、十分な量のエネルギーを有する３−Ｄ画像が組成物に適用され、その色彩または明度を変化させる。たとえば自動車の組立てにおいて部品を互いに接合するための留め具用の孔をあけるため、または飛行機の機体にロゴまたは絵を作製するためのアウトラインを形成するため、または船舶部品のセグメントを整合させるために、画像をマークまたは指標として用いることができる。本方法および組成物はまた、表面傷、たとえばくぼみ傷および引っ掻き傷を確認するために用いられてもよい。組成物は、工作物に迅速に適用され、画像が、色彩または明度のコントラストを生じるためのエネルギーを適用することによって迅速に形成されるので、作業者はもはや、製品の製造において、手持ちインクマーカーまたはテープを用いてレーザービーム画像をマークするために、工作物に隣接して働く必要がない。したがって手持ちマーカーおよびテープを用いる作業者によって引き起こされる、レーザービームの遮断の問題は、取り除かれる。
【０１８７】
本方法および組成物は、多くの製品の工業的組立てライン製造に適している。たとえば、工作物、たとえば飛行機の機体を、ステーション１に移動し、ここで画像形成性組成物が、飛行機の機体の表面に適用され、所望の部分または表面全体を覆う。組成物は、標準的スプレーコーティング、はけ塗り、またはローラーコーティング手順によって機体にコーティングされるか、または表面に積層されてもよい。このコーティングされた飛行機の機体は、ついでステーション２に移され、ここで３−Ｄ画像システムが、プロジェクターと工作物上の少なくとも１つの基準センサーとの間の距離を測定する；工作物をコーティングする組成物上に３−Ｄ画像を配置するためにアルゴリズムを適用する；および画像を形成するのに十分なエネルギーを用いてこの組成物上に３−Ｄ画像を適用する。第一飛行機機体がステーション２にある間に、第二機体を、コーティングのためにステーション１に移動させることができる。エネルギーは、レーザービームを用いて適用することができ、これは、飛行機の機体の表面上に色彩または明度の変化を誘発する。作業者による手動マーキングがなくなるので、画像形成された飛行機の機体はついで、さらなる加工、たとえばコーティングの不必要な部分を現像除去するかストリッピングするため、またはほかのステーションにおける部品のアラインメントのための留め具用の孔を機体にあけるために、ステーション３に迅速に移動させられる。さらには、画像形成ステーションにおいて作業者を排除することによって、画像形成の正確さが改良される。その理由は、コーティングされた飛行機の機体上の指定点へのレーザービーム経路を妨害する作業者がいないからである。したがって画像形成性組成物は、多くの従来の画像形成およびアラインメントプロセスよりも効率的な製造を提供する。
【０１８８】
アラインメントプロセスにおける画像形成性組成物の使用に加えて、組成物は、防水加工製品、フォトレジスト、ソルダーマスク、印刷板、およびその他の感光性ポリマー製品を調製するために用いることができる。
【０１８９】
画像形成性組成物はまた、塗料、たとえば水ベースおよび有機ベースの塗料にも用いることができる。組成物が塗料に用いられる場合、これらは、最終混合物の１重量％〜２５重量％、またはたとえば５重量％〜２０重量％、またはたとえば８重量％〜１５重量％の量で含まれてもよい。
【実施例】
【０１９０】
実施例１
光脱色および光変色応答
下記の表１および２に開示されているこれら２つの異なる配合物についての各成分を、２０℃で赤色光下に混合し、２つの均質混合物を形成した。５３２ｎｍにおいて可視光に暴露した時の光脱色応答と光変色応答との違いを示すために配合物を調製した。
【０１９１】
【表１】
0004686204.tif 000042
【０１９２】
２９重量％ｎ−ヘキシルメタクリレート、２９重量％メチルメタクリレート、１５重量％ｎ−ブチルアクリレート、５重量％スチレン、および２２重量％メタクリル酸のモノマーから、コポリマーを形成した。４５重量％固形分の混合物を形成するのに十分な量のメチルエチルケトンを用いた。従来のフリーラジカル重合によってコポリマーを形成した。
【０１９３】
均質混合物を調製した後、これを、ポリエチレンフィルムにスプレーコーティングした。このポリエチレンフィルムは、３０ｃｍ×３０ｃｍであり、２５０ミクロンの厚さを有していた。この均質混合物を、ヘアドライヤーを用いて乾燥し、メチルエチルケトンを除去した。
【０１９４】
ＵＶ光下、ポリエチレンフィルム上の乾燥コーティングは、図３に示されているように、色彩は赤みがかった褐色であった。このコーティングを、手持ちレーザーから５３２ｎｍにおける光に選択的に暴露した時に、光脱色応答が生じた。この暴露部分は、図３における４つの長方形パターンによって示されているように、ライトグレーに退色した。
【０１９５】
【表２】
0004686204.tif 000043
【０１９６】
表１の配合物と同じコポリマーを用いた。混合物を調製した後、これを、ＵＶ光下でポリエチレンフィルムにスプレーコーティングした。このポリエチレンフィルムは、３０ｃｍ×３０ｃｍであり、２５０ミクロンの厚さを有していた。ポリエチレンフィルム上のコーティングを、ヘアドライヤーを用いて乾燥した。このコーティングは、図４に示されているように、ＵＶ光下、イエローグリーンの外見を有していた。
【０１９７】
手持ちレーザーから５３２ｎｍの波長においてエネルギーを、コーティングに選択的に適用し、光変色応答を誘発した。レーザーを用いて形成された４つの長方形のパターンは暗色化し、図４に示されているような４つの紫色の長方形を形成した。
【０１９８】
実施例２
感光性物品
下記の表における成分を有する次の組成物を調製する。
【０１９９】
【表３】
0004686204.tif 000044
【０２００】
このコポリマーは、実施例１と同じコポリマーである。配合物を、赤色光下２０℃で調製する。成分を、従来の混合装置を用いて混合し、均質混合物を形成する。
【０２０１】
この均質混合物を、４０ｃｍ×４０ｃｍの寸法および２ｍｍの厚さを有するポリエチレンテレフタレートフィルムの片側にローラーコーティングする。反対側を、セルロースアセテートの剥離性保護裏材を有する感圧剥離性接着剤でコーティングする。この保護裏材は、接着剤からのこの保護裏材の容易な除去のための、シリコーンビニルコポリマー剥離剤の層を有する。感圧剥離性接着剤は、従来のポリウレタン接着剤である。
【０２０２】
このコーティングを、ヘアドライヤーを用いて、ポリエチレンテレフタレートフィルムを乾燥させる。剥離性セルロースアセテート裏材を除去し、コーティングを有するポリエチレンテレフタレートフィルムを、６０ｃｍ×６０ｃｍの寸法を有するアルミニウムクーポンにハンドプレスする。ＵＶ光下、このコーティングは、色彩が琥珀色に見える。
【０２０３】
３−Ｄ画像システムからの５３２ｎｍの波長における光ビームを、琥珀色コーティングに選択的に適用し、５つの等距離ドットのパターンを形成する。光ビームを選択的に適用することによって、琥珀色の退色を引き起こし、５つの透明なドットを形成する。アルミニウムに孔をあけるための従来のドリルを用いて、ドットの位置にアルミニウムを貫通して孔をあける。ポリエチレンテレフタレート接着剤を、アルミニウムクーポンから手で剥がして、３つの等距離孔を有するアルミニウムクーポンとなる。
【０２０４】
実施例３
塗料配合物における感光性組成物
次の塗料配合物を調製する。
【０２０５】
【表４】
0004686204.tif 000045
【０２０６】
表４の塗料配合物を、感光性組成物が最終配合物の５重量％を構成するように、表３、実施例２に開示されている感光性組成物とブレンドする。この塗料と感光性組成物とを、従来の混合装置を用いて２０℃で混合し、均質ブレンドを形成する。混合は、赤色光下で実施する。
【０２０７】
この塗料／感光性組成物ブレンドを、８０ｃｍ×８０ｃｍのアルミニウムクーポン上にローラーコーティングする。このブレンドとアルミニウムクーポンとの間に、良好な接着が期待される。
【０２０８】
３−Ｄ画像形成システムからの５３２ｎｍにおける光を選択的に適用することによって、このコーティングの選択された部分が、琥珀色から透明に変化する。
【０２０９】
実施例４
画像形成性組成物および画像形成方法
画像形成性組成物を、下記の表５に示されている成分を用いて調製する。
【０２１０】
【表５】
0004686204.tif 000046
【０２１１】
表５の成分を、室温で赤色光下で混合し、均質混合物を形成する。この混合物を、航空機をコーティングするためのロボットスプレーシステムの保存容器に入れる。
【０２１２】
このロボットスプレーシステムは、飛行機機体の尾部の表面をコーティングするのにちょうど十分な量で、この尾部の片側に画像形成性組成物をスプレーする。適用は、ＵＶ光下、室温で実施する。適用室においてＵＶ光へ画像形成性組成物を暴露する際に、画像形成性組成物は琥珀色に変わる。この画像形成性組成物中のポリウレタン接着剤によって、この組成物は、機体の尾部にしっかりと接着し、組成物が流れるのを抑えることができる。同様に剥離性接着剤によって、現像剤またはストリッパーを用いる必要がなく、コーティングの任意の不必要な部分の容易な除去が可能になる。
【０２１３】
送風機からの温風が、尾部上の組成物を乾燥し、配合物からアセトンの多くを除去する。温風の温度は、約２８℃〜３０℃である。画像形成性組成物が乾燥した時、機体の尾部を画像形成する。
【０２１４】
画像形成は、３−Ｄ画像形成システムを用いて実施する。尾部上に配置された単一基準センサーによって、３−Ｄ画像形成システムの距離認識システムは、コーティングされた尾部上に、ロゴを表わす３−Ｄレーザー画像を正確に投影することができる。座標系変換のアルゴリズムを用いて、尾部上に３−Ｄレーザー画像を投影する。レーザービームは、５３２ｎｍの波長を有する。
【０２１５】
レーザービームに暴露された尾部の部分は退色し、このコーティングのレーザー暴露部分と非レーザー暴露部分との間にコントラストを生じる。コーティングの退色部分と非退色部分との間にシームが形成される。このシームは、レーザービームによってレーザーを適用している間に形成される。このシームは、尾部から退色部分を剥離することによって、この退色部分の即座の除去を可能にし、機体の地金を暴露する。ついで機体の暴露部分をスプレー塗料し、ロゴを形成する。ついでコーティングの残りの部分を尾部から剥離する。このプロセスを、新たな機体にも繰り返す。
【０２１６】
３−Ｄ画像形成システムと画像形成性組成物との組合わせは、工作物のマーキングの効率および正確さを改良する。作業者はもはや、レーザービームが工作物と接触する点を手でマークする必要がなく、したがって工作物とレーザービームが工作物と接触する点との間の、作業者による妨害が取り除かれる。したがってマーキングの正確さが改良される。
【図面の簡単な説明】
【０２１７】
【図１】図１は、画像形成性組成物でコーティングされた工作物上に画像を投影するレーザープロジェクターの透視図である。
【図２】図２は、三次元画像形成システム用の距離認識システムの概略図である。
【図３】図３は、レーザービームを選択的に適用した後、ポリマーフィルム上で乾燥された組成物による光脱色応答の写真である。
【図４】図４は、レーザービームを選択的に適用した後、ポリマーフィルム上で乾燥された組成物による光変色応答の写真である。
【符号の説明】
【０２１８】
１０    オペレーターインターフェース
２０    基準センサー
３０    工作物
４０    ３−Ｄ画像
５０    画像形成性組成物
６０    レーザービーム
７０    プロジェクター
１００  レーザー発光コンポーネント
１１０  コリメータレンズ
１２０  焦点レンズ
１３０、１３２  反射光学要素
１４０  調節可能な反射要素
１５０  フォト光学センサー
１６０  コントローラモジュール
１７０  タイミングデバイス
【図１】
0004686204.tif 000048
【図２】
0004686204.tif 000049
【図３】
0004686204.tif 000050
【図４】
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