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JPH07195834A - ナノ構造型熱転写式ドナー要素 - Google Patents

ナノ構造型熱転写式ドナー要素

Info

Publication number
JPH07195834A
JPH07195834A JP6300910A JP30091094A JPH07195834A JP H07195834 A JPH07195834 A JP H07195834A JP 6300910 A JP6300910 A JP 6300910A JP 30091094 A JP30091094 A JP 30091094A JP H07195834 A JPH07195834 A JP H07195834A
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JP
Japan
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gas generating
substrate
layer
nanostructured
donor element
Prior art date
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Application number
JP6300910A
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English (en)
Inventor
Mark K Debe
ケビット デーブ マーク
William V Dower
ボーゲル ダウアー ウィリアム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minnesota Mining and Manufacturing Co filed Critical Minnesota Mining and Manufacturing Co
Publication of JPH07195834A publication Critical patent/JPH07195834A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、カラープルーフ、プリント板、フ
ィルム、プリント回路板及びその他の媒体を製造するた
めのレーザーアドレス性熱転写式ドナー要素の提供を目
的とする。 【構成】 本熱転写式ドナー要素は、ガス生成ポリマー
層を上に有している基体、このガス生成ポリマー内に包
埋された独立ナノ構造型要素の列を含む。このガス生成
ポリマー層は約10重量より大の熱的有用窒素含有量を
有する。各ナノ構造型要素は放射線吸収性材料で類似被
覆された延長構造体を含む。熱物質転写材料(例えば金
属又は着色剤、例えば染料又は顔料)がガス生成ポリマ
ー層の中又は上に含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプリント回路板、並びに
カラープルーフ、プリント用プレート、フィルム及びそ
の他の熱転写式イメージ法を利用するグラフィックアー
ト媒体の製造のための熱的イメージ形成材料に関する。
より詳しくは、本発明は放射線吸収性ナノ構造型要素を
有するガス生成ポリマーを中に有する熱転写式ドナーに
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レーザ
ー誘発型融触転写式イメージング現象は公知であり、そ
して複雑な非平衡物理及び化学メカニズムの両者を包括
するものと信じられている。かかるレーザー誘発型融触
転写はイメージ式照射により開始される、物質転写層
(masstransfer layer)の下及び/
又は中での圧力の迅速、且つ一過性の集積により起こる
ものと考えられている。一過性圧力集積は下記の1又は
複数のファクターに寄与しうる:化学蒸着を介するガス
の急生成及び/又は捕捉ガスの急加熱、蒸発、光膨張、
熱膨張、電離及び/又は圧力波の進行。かかる圧力の解
放により生ず力はイメージング層の隣りのレセプター要
素への転写を及ぼすのに十分である。この力は、層の部
分的な、又はその成分の選択的な転写ではなく、その暴
露領域の完全な転写を及ぼすのに十分であるのが好まし
い。
【0003】ドナーシートからレセプターシートに至る
材料のレーザー誘発型熱式物質転写はここ30年間の特
許及び技術論文の中に記載されている。しかしながら、
商業的システムはほとんどこの技術を利用していない。
物質をレセプターに転写するのに必要な暴露力は0.1
ジュール/cm2 (即ちJ/cm2 )の桁である。従って、
5ワットより大の出力を発することのできるレーザー、
典型的には水冷却型Nd:YAGレーザーが、妥当な時
間で大型書式イメージ(A3又はそれより大)を作り上
げるのに必要とされる。これらのレーザーは高価であ
り、そして数多くの用途にとって実用的でない。より近
年、電磁スペクトルの赤外領域付近で0.1〜4ワット
を生ずるシングルモードレーザーダイオード及びダイオ
ードポンプ式レーザーが市販されるようになった。ダイ
オードポンプ式Nd:YAGレーザーはこのタイプの起
源の良好な例である。それはコンパクトであり、効率的
であり、そして比較的安価である。シングルビーム大型
書式イメージングシステムの中にこの新たな起源を使用
するため、熱転写材料の暴露力は0.04J/cm2 未満
にまで下げられるべきであり、そしてピクセル停止時間
は300ナノ秒未満であるべきである。この目標を達し
めるために当業界において数多くの不成功に終った結果
がある。
【0004】しかしながら、最近、1992年11月1
6日提出の米国特許出願第07/977,215号、表
題、「PROPELLANT−CONTAINING
THERMAL TRANSFER DONOR EL
EMENTS」は、約10重量%より大の熱的有用窒素
含量を有するガス生成ポリマー、放射線吸収剤及び熱的
物質転写材料を含む熱転写式ドナー要素を開示してい
る。かかるガス生成ポリマーは高推進力を発生し、これ
によりイメージング材料のレセプター層材料への転写を
誘発するのに必要とされる暴露力を低めることができ
る。この理由のため、ガス生成ポリマーは、ダイオード
ポンプ式Nd:YAGレーザーの如きのダイオードポン
プ式レーザーを基礎とする単純なシングルビームスキャ
ナーの利用を可能にする。
【0005】一般に、3タイプの放射線吸収剤が熱式物
質転写イメージングシステムに利用される:染料、粒子
及び金属の薄層。放射線吸収剤としての染料の利用は米
国特許第5,156,938号に開示されている。しか
しながら、この役割においては、染料はその高い価格、
熱転写システムのその他の成分との反応性/非相溶性
(換言すれば、不安定さ及び短い棚寿命を招く)、並び
に熱式イメージングの際にさらされる高温条件のもとで
の分解のし易さの理由により望ましくない。
【0006】粒状型放射線吸収剤が米国特許第4,58
8,674号、英国特許出願GB2,083,726号
及び日本国特開昭63(1988)−161,445号
に開示されている。かかる粒子は一般にバインダーの中
に分散されている。最も一般的な粒状型放射線吸収剤は
カーボンブラックである。これらの粒子は独立し、そし
てバインダーの中に無秩序に分散しているため、それら
は物質転写のために十分な熱を作り上げるためには比較
的厚い(即ち、0.5マイクロメーターより大)層に存
在していなければならない。ところで、層を熱するのに
必要な輻射エネルギーの程度はその層の厚みに正比例し
ているため、かかる厚みの層は、スピード及びエネルギ
ー利用の両観点から望ましくない。更に、カーボンブラ
ックを粒状吸収剤として用いるとき(これが典型的なケ
ースである)、この粒子の存続する色彩は、白黒である
熱式物質転写システムへの利用を一般に制約する。
【0007】薄層型金属吸収剤は、低価格、高相溶性及
び高安定性と、薄層(即ち、約0.1〜0.01マイク
ロメーター)でコートしたときに物質転写にとって十分
な熱を供する能力とを組合せることにより、染料及び粒
状吸収剤の欠点を解消する。これにおいて、薄層型金属
放射線吸収剤はより速いスピード及び低エネルギー利用
を可能にすることにより、イメージングプロセスの効率
を高める。例えば、1993年3月18日提出の同時係
属中の米国特許出願第08/033,112号、表題、
「LASER PROPULSION TRANSFE
R USINGBLACK METAL COATED
SUBSTRATES」は、順に、基体、この基体の
片面上のブラック金属放射線吸収層、このブラック金属
層の上のガス発生ポリマー層及びこのブラック金属層の
上の着色剤を含む熱転写式ドナー要素を開示している。
このドナー要素は融触熱式物質転写イメージングにとっ
て特に有用である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に従い、融触熱式
物質転写イメージングは、ガス生成ポリマー層の中に放
射線吸収性ナノ構造型要素の列を施すことによって改善
されうることをこの度発見した。
【0009】従って、本発明は熱転写式ドナー要素であ
って: a)主要上面及び主要下面を有する基体; b)この基体の主要上面の上のガス生成ポリマー層(こ
こで、このガス生成ポリマー層は10重量%より大の熱
的に有用な窒素含量を有する); c)このガス生成ポリマー層の中の複数の独立したナノ
構造型要素(例えば、このガス生成ポリマー層の中に包
埋されている)(ここで各ナノ構造型要素は放射線吸収
性材料で相似被覆された延長(ひげ状)構造体を含んで
成る);及び d)このガス生成ポリマー層の中又は上の熱式物質転写
材料(thermalmass transfer m
aterial);を含んで成る。
【0010】本明細書において、「針状」とは、≧3の
縦横比を有することを意味し;「縦横比」とは、要素の
長さ(最長又は主要寸法)、対、その平均断面幅(最短
又は非主要寸法)の比を意味し;「独立」とは、孤立状
態を有するが、この要素の互いとの接触を阻まない状態
を意味し;「延長構造体」とは、ナノ構造型要素の不活
性コアを意味し、そしてこれはひげ状、繊維状、棒状、
円錐状、円筒状、ラス状、ピラミッド状又はその他の規
則的もしくは不規則的な幾何学形態構造に形取られてい
てよく;
【0011】「ナノ構造型要素」とは、放射線吸収性材
料で被覆された延長構造体を含んで成る針状の、独立し
た、配向した、超顕微鏡的な二成分系構造体を意味し;
「配向」とは無秩序に又は一軸にあることを意味し;
「放射線吸収性材料」とは入射する電磁線の少なくとも
1%を吸収することのできる任意の材料を含み;「超顕
微鏡的」とは、約1マイクロメーターより小さい少なく
とも一の寸法を有することを意味し;「熱的に有用な窒
素含量」とは、熱(好ましくは約300℃未満、そして
より好ましくは約250℃未満)に対する暴露に基づ
き、窒素(N2 )ガスを発生又は放出するような材料の
窒素含量(重量%基準)を意味し;
【0012】「熱式物質転写材料」とは、例えば着色
剤、金属、顔料又は結晶状染料(バインダーあり又はな
し)の如きの材料であって、実質的に非分子状態におい
て、即ち、ピース、チャンク、凝集物又は会合分子群
(バインダーの中に溶解されているそれらを含む)の状
態において、熱源の作用によりドナー要素からレセプタ
ー要素の表面へと熱式イメージングプロセスにおいて転
写される材料を意味し;「一軸」とはナノ構造型要素の
主軸がほぼ同一方向に均等に配向していることを意味す
る。
【0013】熱転写式ドナー要素は、レーザーアドレス
型の融触熱式物質転写イメージングにとって特に有利で
ある。このナノ構造型要素は、薄層型の平らな金属吸収
剤を採用する慣用のドナー要素よりもドナー要素の効率
性を、反射に基づく輻射イメージングエネルギーの損失
を減少させることにより(即ち、かかるエネルギーの吸
収を高めることにより)、及び輻射吸収性材料とガス生
成ポリマーとの接触面積を大きくすることにより高め
る。このナノ構造型要素間での多重散乱(即ち、輻射イ
メージングエネルギーの反射/吸収)は輻射エネルギー
の吸収及び熱への変換を高める。大きくなった面積は、
換言すれば、ナノ構造型要素から逃げて、まわりのガス
生成ポリマーの中に入り込む熱の拡散性を助長する。
【0014】驚くべきことに、このナノ構造型要素は、
薄層型の平らな金属吸収剤を有する慣用のドナー要素に
より作られるイメージに比べ、本ドナー要素により作ら
れる最終イメージの品質を向上せしめることも見い出せ
た。融触物質転写イメージングの際、得られるイメージ
の品質に影響を及ぼすのに十分に大きい金属片が慣用
(即ち、平らな非ナノ構造型)の金属吸収層から分離
し、そして融触された物質転写材料と共にレセプター上
に作られたイメージの上まで運ばれてしまうことが認め
られている。かかる金属片は最終イメージの中に顕著に
識別される。この有害な作用は本発明のナノ構造型構築
体によって実質的に回避される。かかる構築体は融触イ
メージングの際にレセプターシートへと運ばれてしまう
金属粒子のサイズ及びサイズ変動の両者を小さくし、こ
れにより高品質の最終イメージをもたらす。
【0015】本発明のその他の観点、長所及び利点は下
記より更に明らかとなる。
【0016】図1は本熱転写式ドナー要素の第一の態様
の拡大図を示している。これは、ガス生成ポリマー層を
上に有する基体、そのガス生成ポリマー内に包埋され、
且つこの基体と接触しているナノ構造型要素の列、及び
このガス生成ポリマー層の上に重っている熱式物質転写
材料を示している。
【0017】図2は本熱転写式ドナー要素の別の態様の
拡大図を示している。これはガス生成ポリマー層を有に
有する基体、そのガス生成ポリマーの上に重っている熱
式物質転写材料、このガス生成ポリマー内に包埋され、
且つこの熱式物質転写材料と接触しているナノ構造型要
素の列を示している。
【0018】図1に関して、本発明の熱転写式ドナー要
素の第一態様を示す。熱転写式ドナー要素10は、主要
上面14及び主要下面16を有する基体12を含む。ガ
ス生成ポリマー層18が基体12の上面14の上にあ
り、そして熱式物質転写材料20はガス生成ポリマー層
18の主要上面22の上に層として存在している。他
方、物質転写材料20は、基体12の上面14の上の単
層としてガス生成ポリマー層18に混合せしめてよい。
【0019】ガス生成ポリマー層18の中には複数(例
えば規則的又は不規則的な列)の独立したナノ構造型要
素24が包埋されている。各ナノ構造型要素24は、放
射線吸収性材料28で(相似)被覆された長いひげ状構
造26を含んで成る。ナノ構造型要素24はそれぞれ基
体12の上面14と接触している第一端30と、ガス生
成ポリマー層18内に含まれている第二端32を有す
る。
【0020】図2は本発明の熱転写式ドナー要素の第二
の態様を示している。熱転写式ドナー要素10Aは図1
における熱転写式ドナー要素10と全ての点で類似して
いるが、ただしナノ構造型要素24の第一端30はガス
生成ポリマー層18の中に含まれており、一方第二端3
2はガス生成ポリマー層18の上面22と合致してい
る。
【0021】基体12を構築せしめるのに適当な材料
は、限定することなく、プラスチックシート及びフィル
ム、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと
イソフタル酸(以降フルオレノンポリエステルと呼
ぶ)、テレフタル酸又はその混合物とに由来する反復共
重合単位より本質的になるフルオレンポリエステルポリ
マー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロ
リド及びそのコポリマー、並びに加水分解化及び未加水
分解化セルロースアセテートより成るものが含まれう
る。好ましくは、基体12は下面16を通じてレーザー
がイメージ化されうるよう透明である。このことは非透
明レセプターシート(これはイメージングプロセスの際
にドナー要素10又は10Aの上面34と接するように
置かれている)の利用を可能にする。
【0022】ガス生成ポリマー層18は約10重量%よ
り大、好ましくは約20重量%より大、そしてより好ま
しくは約30重量%より大の熱的に有用な窒素含量を有
する。好ましくは、このガス生成ポリマーは約300℃
未満、そして最も好ましくは約250℃未満の温度で熱
分解可能である。
【0023】このガス生成ポリマーは、例えばこの構築
体を赤外レーザービームに暴露することにより急加熱し
たときにガス、特に窒素ガス(N2 )を放出する任意の
ポリマーでありうる。加熱により窒素ガスを放出するポ
リマーは一般に熱分解性官能基を有する。このポリマー
自体がガス放出性であるか、又は照射に付されたときに
ガスを生成するように分解しうる材料、例えばジアゾニ
ウム塩及びポリマーの分散物又は添加物を含みうる。適
当な熱分解性官能基の限定でない例には、アジド、アル
キルアゾ、ジアゾ、ジアゾニウム、ジアジリノ、ニト
ロ、ジフルオロアミノ、CF(NO2 2 、シアノ、ニ
トラト、トリアゾール等が含まれる。熱分解性基は、こ
のガス生成ポリマーの中に、重合の前に、又は現存のポ
リマーの改質、例えば芳香環のジアゾ化(例えば亜硝酸
ナトリウムによる)、もしくはトリエチルアミンの存在
下でのアミンもしくはβ−ジケトン上へのトシルアジド
によるジアゾ変換により導入することができうる。
【0024】一の好適な態様において、このガス生成ポ
リマーは次式を有する:
【化1】 (式中、Xはヒドロキシル、アジド、メルカプト又はア
ミノ(モノ−アルキル及びモノ−アリール置換化アミノ
を含む)基を表わし、そして好ましくはXはアジド又は
ヒドロキシル基であり;RはN3 基を含む二価モノマー
基、例えば環式エーテルに由来する基、例えば−CH2
CH(CH2 3 )O−,−CH2 C(CH3 )(CH
2 3 )CH2O−,−CH(CH2 3 )CH2
−,−CH2 C(CH2 3 2 CH2 O−,−CH
(CH2 3 )CH(CH2 3 )O−及び−CH2
H(N3 )CH2 O−;例えば環式スルフィドに由来す
る基、例えば、−CH2 CH(CH23 )S−,−C
2 C(CH2 3 2 CH2 S−,−CH(CH2
3 )CH(CH2 3 )S−及び−CH2 CH(N3
CH2 S−;並びに例えば環式アミンに由来する基、例
えば−CH2 CH(CH2 3 )NR1 −,−CH(C
2 3 )CH2 NR1 −,−CH2 C(CH2 3
2 CH2 NR1 −,−CH(CH2 3 )CH(CH2
3 )NR1 −及び−CH2 CH(N3 )CH2NR1
−を表わし;R1 は炭化水素基(例えばアルキル、アリ
ール、アラルキル、アルカリール等)を表わし;Lは
一,二,三又は四価のアルキル基、例えば限定すること
なくメチル及びエチルを表わし(多価アルキル基の限定
でない例はエチレン、メチレン、プロピレン、1,2,
3−プロパントリイル、2,2−ジメチレン−1,3−
プロパンジル等であり、好ましくはLは1,2,3−プ
ロパントリルである);Lに対応して、mは1,2,3
又は4を表わし;そしてnは1より大、好ましくは5よ
り大、そしてより好ましくは10より大の任意の正の整
数を表わす。
【0025】上記の式(I)のガス生成ポリマーは、例
えば引用することで開示内容を本明細書に組入れる米国
特許第3,645,917及び4,789,419号に
開示されているような合成有機化学の当業者にとって公
知の手順により作られうる。
【0026】一又は複数の架橋剤を、向上した強度を有
する被膜を供するために式Iのガス生成ポリマーと組合
せて採用してよい。適切な架橋剤の選択はガス生成ポリ
マー上に懸垂した官能基に依存する。従って、もしヒド
ロキシル基がガス生成ポリマー上に存在しているなら、
ポリオールのための架橋剤を採用してよい(例えばイソ
シアネート)。フリーラジカル重合性懸垂基、例えばア
クリレート類がポリマー骨格に付加されている場合、フ
リーラジカル開始剤を架橋剤として利用できうる。
【0027】好ましくは、ポリオールのための架橋剤
は、複数のヒドロキシル末端基を有するガス生成ポリマ
ーと組合せて採用する。この場合における好適な架橋剤
はポリイソシアネート類であり、例えば限定することな
く、ヘキサメチレンジイソシアネート;ジフェニルメタ
ンジイソシアネート;ビス(4−イソシアナトシクロヘ
キシル)メタン、2,4−トリレンジイソシアネート等
である。
【0028】別の好適な態様において、このガス生成ポ
リマーは次式の反復単位を有するポリオキセタンであ
る:
【化2】 (式中、R1 及びR2 はそれぞれ独立して熱分解性窒素
含有基、例えばアジド、ニトロ、ニトラト、トリアゾー
ル等である)。好適なアジド基の例は−CH2 3 であ
る。好適なポリオキセタンはポリ〔ビス(アジドメチ
ル)オキセタン〕である。
【0029】式(II)のガス生成ポリマーは、例えば米
国特許第3,694,383号に開示されているような
合成有機化学の当業者に公知の手順により作られうる。
【0030】別の好適な態様において、ガス生成ポリマ
ーは活性(energetic)コポリマーである。活
性コポリマーとは、一定の限界温度より高くミリ秒から
ナノ秒間熱せられたときに発熱的に分解してガス、ショ
ック波、圧力等を発生する官能基を含むポリマーとして
定義されうる。好ましくは、この活性コポリマーは別々
のモノマーに由来する反復単位を有し、その片方又は両
者は懸垂活性窒素含有基、例えばアジド、ニトロ、ニト
ラト又はニトラミノ誘導体を有する。好ましくは、これ
らのモノマーは3〜6個の環原子を有する環式酸化物で
ある。この活性モノマーは好ましくはオキシラン、オキ
セタン又はテトラヒドロフランのアジド、ニトロ、トリ
アゾール又はニトラト誘導体である。かかる活性コポリ
マーの(限定でない)例は、ポリ〔ビス(アジドメチ
ル)オキセタン〕(BAMO)、グリシジルアシドポリ
マー(GAP)、ポリビニルニトレート(PVN)、ニ
トロセルロール及びポリカーボネートである。モノマー
の共重合は好ましくはカチオン重合によって実施され
る。上記の活性コポリマー及びその製法は米国特許第
4,483,978号に開示されている。
【0031】活性コポリマーは、活性添加剤、ガス生成
添加剤又はその熱もしくは光化学分解のための触媒を含
むポリマー材料としても定義されうる。活性添加物は上
記の活性ポリマーの物理的及び熱的特性を改変するため
に用いられうる。かかる添加剤は分解温度を下げ、そし
て可塑剤又は「分解開始剤(キッカー)」のいづれかと
して利用されうる。かかる添加剤の(限定でない)例
は、活性分子RDX(ヘキサヒドロ−1,3,5−トリ
ニトロ−1,3,5−トリアジン)、TNT(トリニト
ロトルエン)及びPETN(ペンタエリスリトールテト
ラニトレート)である。ガス生成添加剤は大量の気性産
物を生成するように熱分解する分子である。(限定でな
い)例には、ジアゾニウム塩(例えば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)、アシド
(例えば4−アジド安息香酸)及び「発泡剤」(例えば
2,2′−アゾビス−2−メチル−ブチロニトリル及び
p−トルエンスルホニルヒドラジド)である。触媒は、
活性ポリマー又は添加剤の分解温度を下げる化合物であ
る。(限定でない)例には、酸、塩基及び有機金属物
質、例えばアセチルアセトン酸第二鉄が含まれる。
【0032】熱式物質転写材料20は、Venkata
raman,The Chemistry of Sy
nthetic Dyes;Academic Pre
ss,1970:第1〜4巻及びThe Colour
Index Society of Dyers a
nd Colourists,Yorkshire,E
ngland,第1〜8巻に記載の如きの、例えばシア
ニン染料(例えばストレプトシアニン、メロシアニン及
びカルボシアニン染料)、スクアリリウム染料、オキソ
ノール染料、アントラキノン染料、及びホモ極性染料、
多重環芳香炭化水素等;金属酸化物及び複合酸化物、例
えば二酸化チタン、シリカ、アルミナ;クロム、鉄、コ
バルト、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、インジウム、
錫、アンチモン及び鉛の酸化物、ブラックアルミニウ
ム;本質的に任意の大気安定性金属、例えば限定するこ
となくアルミニウム、スカンジウム、チタン、バナジウ
ム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、
亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコ
ニウム、ニオビウム、モリブデン、ルテニウム、ロジウ
ム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、錫、ア
ンチモン、ランタヌム、ガドリニウム、ハフニウム、タ
ンタルム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリ
ジウム、プラチナ、金、タリウム及び鉛に由来する金属
フィルム、金属スルフィド及び金属ニトリド;イメージ
ング業界において使用するのに公知の着色及び/又は蛍
光顔料、例えばPigment Handbook,L
ewis,P.A.,編:Wiley;New Yor
k,1988に記載のもの又はHilton−Davi
s,Sun Chemical Co.,Aldric
hChemical Co.,Imperial Ch
emical Industries等の商業起源より
入手できるもの;半導体、例えば炭素(ダイアモンドグ
ラファイトを含む)、珪素、ヒ素、ガリウムアルセニ
ド、ガリウムアンチモニド、ガリウムホスホフィド、ア
ルミニウムアンチモニド、インジウムアンチモニド、イ
ンジウム錫酸化物、亜鉛アンチモニド等;電子記録又は
電子写真トナー;テレビ又は医療イメージング目的のた
めに使用されているような燐光物質;電気メッキ触媒;
重合触媒;硬化剤;並びに光開始剤を含みうる。
【0033】改良表面(例えば接着力又は湿潤力を高め
る又は下げるため)をイメージ式図にレセプター基体に
供することがしばしば所望される。このような用途のた
め、この転写材料はポリマー又はコポリマー、例えば
M.W.RanneyのSilicones:Noye
s Data Corp.,1977、第1及び第2巻
に記載の如きのシリコーンポリマー;フッ素化ポリマ
ー、ポリウレタン、アクリルポリマー、エポキシポリマ
ー、ポリオレフィン、スチレン−ブタジエンコポリマ
ー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、ポリエー
テル、並びにフェノール樹脂、例えばノボラック樹脂及
びレゾール樹脂でありうる。
【0034】別のケースにおいて、硬化性材料、例えば
モノマー又は未硬化もしくは架橋性樹脂を転写させるこ
とが所望される。このような場合、この熱式物質転写材
料は重合性モノマー又はオリゴマーでありうる。保管上
の問題を避けるためにこの材料の特性はそのモノマー又
はオリゴマーの揮発性が最少限となるように選ぶべきで
ある。適切な重合性材料にはアクリレート−末端型ポリ
シロキサン、ポリウレタン、ポリエーテル等が含まれ
る。
【0035】本発明において利用すべき熱式物質転写材
料のイメージングスピードを高めるため、アジド分解の
ための1又は複数種の加速剤をガス生成ポリマー層又は
その隣りの層に加えてよい。アジド分解にとって有用な
加速剤にはアルキルアジド化合物の分解温度を下げる当
業界に公知の材料、例えば限定することなく、金属錯
体、例えばアセチルアセトン酸第一鉄、塩化第一錫、塩
化マグネシウム、塩化第二鉄、臭化亜鉛等;プロトン
酸、例えば安息香酸、酢酸、p−トルエンスルホン酸
等;感熱性フリーラジカル開始剤、例えば過酸化ベンゾ
イル、過安息香酸t−ブチル等;ホスフィン、例えばト
リフェニルホスフィン等が含まれる。
【0036】本発明の熱式物質転写ドナー要素の感度は
界面活性剤(M.R.PorterのHandbook
of Surfactants:Blackie,C
hapman and Hall;New York,
1991に記載の如きの)、好ましくはフルオロケミカ
ル界面活性剤によっても高められうる。この界面活性剤
は熱転写式ドナー要素の任意の層、好ましくは凝集力を
下げるために熱式物質転写材料を含むドナー要素のトッ
プ層に組込んでよい。フルオロケミカル界面活性剤の限
定でない例には3M社より市販のFluorad(商
標)界面活性剤が含まれる。
【0037】前記した通り、この熱式物質転写材料及び
ガス生成ポリマーは単一層として又は別々の層(物質転
写材料はガス生成ポリマー層の上に重っている)のいづ
れかとして存在していてよい。単一の物質転写材料/ガ
ス生成ポリマー層の場合、その製造はその層を作るため
の成分を適当な溶媒(例えば水、テトラヒドロフラン
(THF)、メチルエチルケトン(MEK)、トルエ
ン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ
プロパノール、アセトン等及びそれらの混合物)の中に
導入し;得られる溶液を例えば室温で混合し;得られる
混合物を基体の上に被覆し;次いで得られる被膜を好ま
しくは適度な高温で乾かすことにより実施されうる。
【0038】この熱式物質転写材料をガス生成ポリマー
の上に別々の層として被覆するとき、それは様々な技
術、例えば限定することなく、有機もしくは水性溶媒中
の溶液もしくは分散体からの被覆(例えばバー被覆、ナ
イフ被覆、スロット被覆、スライド被覆等)、蒸気被
覆、スパッタリング、グラビア被覆等により、この物質
転写材料自体の要件に従って被覆されうる。
【0039】ナノ構造型要素24は米国特許第4,81
2,352、5,039,561及び5,238,72
9号に従って製造されうる。延長構造体26を製造する
うえで有用な出発材料には有機及び無機化合物が含まれ
る。延長構造体26は本質的に放射線吸収性材料28の
その後の被覆に対して非反応性であるか又は受動性のマ
トリックスである。いくつかの技術又は方法が、この延
長構造体26のひげ状形態を作り出すために有用であ
る。かかる方法の例えばJ.Vac.Sci.Tec
h.A 1983,1(3),1398−1402;米
国特許第4,969,545;4,252,864;
4,396,643;4,148,294;4,15
5,781及び4,209,008号に記載されてお
り、そしてかかる詳細は引用することで本明細書に組入
れる。
【0040】有用な有機化合物には、鎖又は環であって
その上のπ電子密度がかなり局在しているものを含んで
成る平面分子が含まれる。これらの有機材料は一般にヘ
リングボーン形態で結晶化する。好適な有機材料は多核
芳香炭化水素及び複素環芳香化合物として広く分類され
うる。多核芳香炭化水素はMorrison andB
oydのOrganic Chemistry,第3
版,Allyn and Bacon,Inc.,(B
oston,1974)、第30章に記載されている。
複素環芳香化合物は同書の第31章に記載されている。
【0041】好適な多核芳香炭化水素には、例えばナフ
タレン、フェナントレン、ペリレン、アントラセン、コ
ロネン及びピレンが含まれる。好適な芳香炭化水素は
N,N′−ジ(3,5−キシリル)ペリレン−3,4:
9,10ビス(ジカルボキシミド)である(Ameri
can Hoechst Corp.より「C.I.P
igment Red 149」の商標名で市販〔以降
ペリレンレッドと呼ぶ〕)。
【0042】好適な複素環芳香化合物には例えばフタロ
シアニン、ポリフィリン、カルバゾール、プリン及びプ
テリンが含まれる。より好適な複素環芳香化合物には例
えばポルフィリン及びフタロシアニン、並びにその金属
錯体、例えば銅フタロシアニン(Eastman Ko
dakより市販)が含まれる。
【0043】延長構造体26を作るのに利用される有機
材料は、有機材料の層を基体の上に付着させる公知の技
術、例えば限定することなく、真空エバポレーション、
スパッター被覆、化学蒸着、スプレー被覆、ラングマイ
ヤー−ブロジェット、グラビア又はブレート被覆を利用
して基体12(又は以下に説明の通りの仮基体)の上に
被覆してよい。好ましくは、この有機材料は物理真空蒸
着(即ち、真空の適用下での有機材料の昇華又は蒸発)
により付着させる。付着の際の基体の好適な温度は選ん
だ有機材料に依存する。ペリレンレッドにとっては、室
温(即ち、約25℃)付近の基体温度が満足たりうる。
【0044】有機系の延長構造体26を作るために特に
有用な方法においては、付着させた有機層の厚みがアニ
ーニング工程の際に形成される延長構造体の主要寸法
(即ち長さ)を決定するであろう。延長構造体26は、
米国特許第5,039,561号に記載の特徴及びプロ
セスにより、永久基体12又は仮基体の上で成長しう
る。延長構造体を作り上げるための別の方法は、高温と
なっている基体の上に出発材料を付着させることを含
む。次に追加の出発材料を高い縦横比の無秩序に配向し
た延長構造体が得られるまで付着させる。ペリレンレッ
ドの延長構造体を得るための好適な方法は、出発材料を
室温又はその付近で付着させ、次いでその材料をアニー
ルするために基体温度を高めることを含む(以下の例1
に記載)。
【0045】延長構造体26は基体12上又は仮基体上
のいづれかに作ってよい。いづれのケースにおいても、
この延長構造体26をその上に作り上げる基体は好まし
くは、基体に載せる材料の任意の付着及びアニール工程
の際に強いる温度及び圧力においてその保全性を維持す
るであろう材料より選ぶ。この基体は柔軟性又は硬質、
平ら又は非平ら、凸、凹、非球状又は任意のそれらの組
合せであってよい。
【0046】好適な基体材料は延長構造体26を構成す
るもの(仮基体又は永久基体12に関係なく)、例えば
有機又は無機材料、例えばポリマー、金属、セラミッ
ク、ガラス及び半導体に依存する。この好適な有機基体
は金属被覆化ポリイミドフィルムである(DuPont
Corp.より商標名KAPTONで市販)。更なる
本発明にとって適当な基体材料の例は米国特許第4,8
12,352号に記載されている。
【0047】どのような方法で延長構造体26を作った
かに関係なく、ペリレンレッドが好適な有機材料であ
る。この有機材料がペリレンレッドのとき、アニールの
前の層の厚み(好適なプロセスを利用したとき)は約
0.05〜0.25μmのレンジ、より好ましくは0.
05〜0.15μmのレンジである。この有機材料をア
ニールしたとき、一般に一軸配向型の延長構造体26が
作られる。好ましくは、この延長構造体26はアモルフ
ァスではなく、単結晶又は多結晶である。延長構造体2
6全ての化学的及び物理的特性の両者はまとまって、そ
の結晶的性質及び均一な配向に基づき異方性である。
【0048】典型的には、この延長構造体26の配向性
及びそれ故ナノ構造型要素24はそれらが載っている基
体表面に対応して均一である。この延長構造体26(及
びナノ構造型要素24)は好ましくはそれらが載ってい
る基体表面に対して実質的に一軸配向法線、即ち垂直状
となっている。「実質的に一軸配向法線」とは、延長構
造体の少なくとも75%、そして好ましくは90%の主
軸が基体表面に対して75°〜105°の角度にあるこ
とを意味する。好ましくは、この延長構造体26(及び
ナノ構造型要素24)の主軸は互いと実質的に平行とな
っている。「実質的に平行」とは、この延長構造体の少
なくとも75%、そして好ましくは90%の主軸が互い
と平行線の15°以内となっていることを意味する。
【0049】この延長構造体26及びナノ構造型構造2
4は典型的にはサイズ及び形態が均一であり、そしてそ
の主軸伝いに均等な断面寸法を有している。各延長構造
体の好適な長さ(即ち、主寸法)は0.1〜3.0μm
のレンジ、そして好ましくは0.5〜2.0μmのレン
ジにある。各延長構造体26の主寸法は、付着有機材料
の厚みが約0.3μm未満であるとき、最初の付着有機
材料の厚み又は量に対して正比例する。各延長構造体2
6の直径又は断面の幅は好ましくは0.1μm未満であ
る。
【0050】好ましくは、ナノ構造型要素24は高い縦
横比を有し、即ち、各ナノ構造型要素の長さの各ナノ構
造型要素の直径又は断面幅に対する比は約3:1〜約1
00:1のレンジにある。
【0051】ナノ構造型要素24の面数密度は好ましく
は1〜100/μm2 のレンジ、そしてより好ましくは
40〜50/μm2 のレンジにある。本明細書で用いる
「面数密度」とは、単位平面面積当りのナノ構造型要素
24の数を意味する。幅において超顕微鏡級、そして長
さにおいて数マイクロメーターであるナノ構造型要素2
4は、放射線吸収性材料28で相似的に、且つ一般に薄
く被覆された延長構造体26を含んで成る複合体であ
る。放射線吸収性を供する他に、この被膜材料28は一
般にナノ構造型要素24を強化するであろう。
【0052】放射線吸収性材料28は延長構造体26の
上に完全に相似被覆してく、この延長構造体26のまわ
りに一般に滑らかで薄い殻をもたらす。他方、この材料
を不連続的に被覆して、完全に相似被覆された延長構造
体26にさえも勝るよう、放射線吸収及び熱消散にとっ
て有用な表面積を更に高めるためにこの延長構造体26
の側面を覆う小さな粗い粒子をそれが構成するようにし
てよい。
【0053】ナノ構造型要素24の物理特性(即ち、そ
のサイズ、縦横比、及び面数密度)に基づき、そのナノ
構造型要素24は入射電磁線の吸収において非常に有効
である。この性質は多重散乱現象、即ち、ナノ構造型要
素24の間で起こる入射放射線の反射/吸収に由来する
ものと信じられている。放射線がこのナノ構造型要素に
当たると、この放射線の一部は放射線吸収性材料28に
より吸収され、そして放射線の残りは別のナノ構造型要
素へと反射され、それはこの反射した放射線の一部を吸
収し、そして残りを別のナノ構造型要素へと反射するで
あろう。この散乱過程は入射放射線の全て又はほぼ全て
がナノ構造型要素24により吸収されるまで続く。従っ
て、輝いた高反射性の金属を延長構造体26上の放射線
吸収性材料28の上に被覆したとしても、本発明の実施
に従って基体の上に配備せしめたとき、得られるナノ構
造型要素は集約的に可視光にさらしたときでさえも暗く
見えるであろう。
【0054】本発明のナノ構造型要素の高い効率性の放
射線吸収特性の観点において、たとえ吸収性の劣る高反
射性材料であるにしても事実上任意の放射線吸収性材料
を放射線吸収性材料28として使用できうる。従って、
放射線吸収性材料28は単一の反射現象において少なく
とも1%の入射電磁線を吸収することのできる任意の材
料を含んで成りうる。かかる材料の例には金属;金属合
金;導性ポリマー、例えばポリアセトン及びポリビニル
ピロル;半導性材料、例えば珪素、ゲルマニウム、ガリ
ウムアルセニド、ガリウムアルミニウムアルセニド、亜
鉛セレニド及びカドミウムスルフィド;並びに有機顔料
及び染料、例えばポリフィン、キノン及びメチンが含ま
れる。これらの材料のうちで、金属が好ましい。本発明
のナノ構造型要素は放射線の吸収性において効率性が高
いため、任意の大気安定性金属が放射線吸収性材料28
として使用されうる。従って、放射線の吸収の観点から
は、どの特定のタイプの金属が好ましいとはいえない。
しかしながら、用途に依存し、その他の概念、例えば腐
触、ガス生成ポリマーとの反応性、値段等を、この放射
線吸収性材料にとって適切な金属を選ぶうえで考慮する
必要がありうる。
【0055】放射線吸収性材料28はブラック金属も含
んで成りうる。「ブラック金属」とは、金属、酸化金属
及び/又は金属スルフィドの混合物を意味し、そしてそ
の開示内容を引用することで本明細書に組入れる米国特
許第4,430,366号の教示に従うが如きの任意の
適切な方法によって作ることができうる。最も好ましい
のは金属と酸化金属との混合物である。「ブラック」な
る語は、均一な厚みの金属層が、イメージ用放射線の波
長において少なくとも0.3、好ましくは少なくとも
0.6、より好ましくは少なくとも0.8、そして最も
好ましくは少なくとも1.0の透光密度を供し、且つ反
射光が黒色面に対する入射光の20%未満であることを
意味する。
【0056】延長構造体26それぞれを囲む放射線吸収
性材料28の壁の厚みは約0.5nm〜約50nm、そして
より好ましくは約5nm〜約30nmのレンジにある。かか
る壁の厚みは延長構造体26上に放射線吸収性材料28
を約5nm〜約500nmに範囲する全均等厚み(mass
equivalent thickness)で付着
させることによって達成できる。「全均等厚み」とは、
その材料を平らな面(本発明のナノ構造型表面の代わり
に)に付着させたときに達せられるであろう材料の厚み
である。放射線吸収性材料28の厚みは、得られるナノ
構造型要素24が、たとえ要素間に実質的に接触があっ
たとしても実質的に独立であり続けるようにするほどで
ありうる。
【0057】放射線吸収性材料28は任意の適当な技術
を利用して延長構造体26の上に付着させてよい。好ま
しくは、この放射線吸収性材料は、機械的な力又は機械
様の力によって延長構造体26を妨げる又は壊してしま
うこと避ける方法によって付着させる。より好ましく
は、この放射線吸収性材料は真空蒸着法、例えば真空昇
華、エバポレーション、スパッタリング、蒸気輸送、及
び化学蒸着によって付着させる。
【0058】図1及び2に示す通り、ナノ構造型要素2
4はガス生成ポリマー層18の中に及んでいる。この構
造は、反射に基づく輻射イメージングエネルギーの損失
を下げることにより(即ち、かかるエネルギーの吸収性
を高めることにより)、及び放射線吸収性材料28とガ
ス生成ポリマー層の中のガス生成ポリマー(及び任意的
に熱式物質転写材料)との間の接触面積を高めることに
より、効率性の高い熱式物質転写媒体をもたらす。ナノ
構造型要素24間の(輻射イメージングエネルギーの)
多重反射/吸収は輻射エネルギーの吸収及び熱への変換
を高める。大きくなった面積は、言い換えれば、ナノ構
造型要素24から逃げて層18におけるまわりのガス生
成ポリマーに至る熱の拡散を助長する。
【0059】一定の用途にとって、イメージを熱転写す
るうえでのドナー要素10の効率は、ガス生成ポリマー
がドナー要素構築体から任意的になくなるほどに高い。
この状況において、層18はガス生成ポリマー抜きで熱
式物質転写材料20を含む。放射線吸収性材料28から
の熱は物質転写材料上で直に働き、そしてそれが、放射
線吸収性材料18の照射領域に最も近い物質転写材料の
部分の例えば昇華又は蒸気化によってレセプターシート
へと転写するようにさせる。このことは、物質転写材料
の蒸気化部分の蒸気圧が、ドナー要素10からレセプタ
ーシートへと物質転写材料の残りの非蒸気化部分を噴射
せしめるのに十分な高さになったときに起こる。しかし
ながら、ガス生成ポリマーがドナー要素構築体の中に存
在しているのが好ましい。熱式物質転写材料の凝集力及
び接着力に及ぼされる効果に関係なく、ガス生成ポリマ
ーは一般に、照射起源が、ガス生成ポリマー抜きで可能
なものよりも速いスピードで及び/又は低いエネルギー
利用でイメージを可能にすることによりイメージングプ
ロセスを改善せしめる。
【0060】高められたイメージング効率に加えて、ド
ナー要素10のナノ構造型構造は、放射線吸収性材料2
8として金属を使用したときに融触イメージングプロセ
スの際にレセプターシートへと運ばれる金属粒子のサイ
ズ及びサイズの変動をも小さくする。この場合におい
て、本ドナー要素のナノ構造型構築性は最終イメージの
品質を向上するために働く。
【0061】ガス生成ポリマー層18及び/又は熱式物
質転写材料20は特定のガス生成ポリマーにとって適切
な手段によってナノ構造型24に適用してよい。例え
ば、液体又は液体様の状態のガス生成ポリマー及び/又
は熱式物質転写材料をこのナノ構造型要素の露出面に、
浸漬被覆、蒸気凝縮、スプレー被覆、ロール被覆、ナイ
フ被覆、プレード被覆、又は任意のその他の公知の被覆
法によって適用してよい。熱式物質転写材料は慣用の蒸
着技術、例えば真空蒸着、化学蒸着又はプラズマ蒸着を
利用して蒸気又は蒸気様の状態で適用してよい。
【0062】固体又は固体様の状態のガス生成ポリマー
及び/又は物質転写材料は、例えば伝導又は放射加熱に
よる十分な値のエネルギーの適用により液化してこの固
体又は固体様の材料を液体又は液体様の材料にしたとき
にナノ構造型要素の露出面に適用することができ、その
後この液体又は液体様の材料を固化させる。適用したガ
ス生成ポリマー及び/又は物質転写材料は、液体又は液
体様の状態のとき、使用する特定の材料に適切な手段に
よって固化されうる。かかる固化手段には、例えば当業
界に公知の硬化又は重合技術、例えば放射線、フリーラ
ジカル、アニオン、カチオン又は階段成長工程及び溶媒
エバポレーション、又はそれらの組合せが含まれる。そ
の他の固化手段には例えば凍結及びゲル化が含まれる。
【0063】他方、このナノ構造型要素は、固体又は固
体様のガス生成ポリマー及び/又は物質転写材料の中
に、ホットロール圧延により、即ち、ナノ構造型要素を
損うことなく、ナノ構造型要素を固体のガス生成ポリマ
ー及び/又は物質転写材料へと包埋するのに十分な力で
加熱及び圧縮することによって包埋せしめてよい。例え
ば、このナノ構造型要素を一組の加熱又は未加熱のロー
ラーのニップ部において固体のガス生成ポリマー及び/
又は物質転写材料と接触させる。
【0064】図1に示す本発明の態様においては、延長
構造体26を上記の任意の方法によって基体12の上で
直に成長させてよく、そしてガス生成ポリマー層18
(及び/又は熱式物質転写材料20)を新たに成長した
延長構造体26に直に適用してよい。ガス生成ポリマー
層18は約0.5〜約5μm、そしてより好ましくは約
1μm〜約3μmに範囲する厚みを有する。
【0065】図2に示す態様は上記の通りに製造される
が、ただし延長構造体26は仮基体の上で成長させてお
り、そして放射線吸収性材料28の上に被覆させてい
る。得られるナノ構造型要素24を次に、基体12の上
に別に被覆して硬化させたガス生成ポリマー層18の中
に、ナノ構造型要素24を例えば上記の一組の未加熱ロ
ーラーによってガス生成ポリマー層18(及び/又は熱
式物質転写材料20)に押し付けることによって包埋し
てよい。この仮基体を次にドナー要素10Aからこの仮
基体(図示せず)とナノ構造型要素24との界面におい
て機械的手段、例えばこのドナー要素を仮基体から引っ
張ることにより、この仮基体をドナー要素から引っ張る
ことにより、又はその両者により剥す。この剥離工程の
際の冷却又は熱の適用は、ガス生成ポリマーと仮基体と
の間での熱膨張率の相違に基づき仮基体の除去を助長し
うる。更に、一定の状況において、このドナー要素はガ
ス生成ポリマーの固化の際に仮基体から自己剥離しう
る。仮基体をどのようにして取外すかに関係なく、ガス
生成ポリマー層18の中のナノ構造型要素24の配向及
び面数密度は完全に保存される。
【0066】他方、ナノ構造型要素24を仮基体上で成
長させた後、ガス生成ポリマー及び/又は熱式物質転写
材料を液体又は液体様状態でそれに適用し、そして硬化
させてよい(又は熱式物質転写材料を単独で、蒸気又は
蒸気様状態で適用して硬化させてよい)。その後、基体
12を任意の適当な手段、例えば接着結合、UV硬化、
溶媒硬化、溶融押出被覆等によって仮基体の反対側のガ
ス生成ポリマー層18の表面に適用してよい。次に得ら
れるドナー要素からこの仮基体を上記の任意の方法によ
って取外すことができる。
【0067】どのような方法でドナー要素10Aを作る
かに関係なく、仮基体12に付与された表層22はガス
生成ポリマー層18の上面となる。この場合、ナノ構造
型要素24の第二端32はガス生成ポリマー層18の上
面と合致する。次に熱式物質転写材料20を上面22の
上に被覆し、これによりナノ構造型要素24の第二端に
直に接触させる。ナノ構造型要素24の第一端30は基
体12の上面14と接触していてもしていなくてもよい
が、しかし好ましくはそれと接触していない。ドナー要
素10Aはドナー要素10に比べ、仮基体を取外す追加
の工程を必要とするが、ドナー要素10Aはガス生成ポ
リマー層18の厚みにおける幅広い寛容の利点を有す
る。ナノ構造型要素24を照射せしめたとき、それらは
放射線を吸収し、それを熱に変換させ、そしてその熱を
まわりのガス生成ポリマー(及び/又は熱式物質転写材
料20)に伝達する。熱せられたガス生成ポリマー層1
8の部分はガスを発生して熱式物質転写材料及びそのガ
ス生成ポリマーの加熱部分の上方の任意の未加熱ガス生
成ポリマーを、基体12からレセプターシート(ドナー
要素10又は10Aの隣りの上面に位置する)に向って
噴射せしめる。ドナー要素10により、もしナノ構造型
要素24の第二端32の上方のガス生成ポリマーの厚み
が大きすぎるようになると、ガス生成ポリマーの加熱部
分により発生するガスの力はドナー要素10のガス生成
ポリマーの加熱部分の上方に位置する未加熱のガス生成
ポリマー及び熱式物質転写材料を噴射するのには不十分
となる場合がある。従って、ドナー要素10の中のガス
生成ポリマー層18の厚みは好ましくは上記の範囲内
(即ち、0.5〜5μm)にコントロールすることが好
ましい。しかしながらドナー要素10Aにより、ナノ構
造型要素24と物質転写材料20との間にガス生成ポリ
マーは位置していない。従って、ガス生成ポリマー層1
8の全体的な厚みは重要でなく、この寸法において幅広
い寛容が可能である。唯一の要件は、ガス生成ポリマー
層18の厚みがナノ構造型要素24の高さと少なくとも
同じ大きさであるべきことにある。従って、ドナー要素
10Aにおけるガス生成ポリマー層18の厚みは約1μ
m〜1000μm又はそれ以上に範囲しうる。しかしな
がら、材料の保存性の理由のため、その厚みは好ましく
は約1μm〜約10μmに範囲する。
【0068】本発明の熱転写式ドナー要素10及び10
Aは、上面34をレセプターシートに密着させて載せ
(例えば真空据付により)、次いでこの熱転写式ドナー
要素をイメージ式加熱することによって使用する。迅速
な加熱を施すためには、1又は複数のレーザービームを
転写のために必要なエネルギーを供するために好ましく
は利用する。例えば電磁スペクトルの赤外領域付近で
0.1〜4ワット(W)生ずるシングルモードレーザー
ダイオード及びダイオードポンプ式レーザーをエネルギ
ー源として使用してよい。好ましくは、ソリッドステー
トレーザー又はレーザーダイオードアレーを採用する。
レーザー暴露停止時間は約0.1〜5マイクロ秒である
べきであり、そしてレーザー力は約0.01〜約1J/
cm2 であるべきである。
【0069】適切なイメージ受容(熱式物質転写−受
容)要素は当業者によく知られる。本発明において使用
できうるイメージ受容要素の限定でない例にはアルマイ
ト及びその他の金属;不透明又は透明ポリマーフィルム
(例えばポリイミド又はPET);様々な種々のタイプ
の用紙(例えば充填又は未充填型、圧延型、等);熱可
塑性樹脂;及び接着剤被覆型基が含まれる。
【0070】本発明の実施においては、この熱転写式ド
ナーと受容要素とを、熱の適用によってこの熱式物質転
写材料がドナー要素から受容要素へと転写されるように
互いに接触させる。本発明のドナー要素において利用す
るナノ構造型要素24は光から熱への変換要素として働
く。本発明においては様々な光放射源、例えば赤外、可
視及び紫外レーザー、並びにフラッシュランプが使用さ
れうる。本発明における使用にとって好適なレーザーは
例えば高出力シングルモードレーザーダイオード、ファ
イバーカップル型レーザーダイオード及びダイオードポ
ンプ式ソリッドステートレーザー(例えばNd:YAG
及びNd:YLF)である。最も好ましいレーザーはダ
イオードポンプ式ソリッドステートレーザーである。レ
ーザー暴露は熱転写式媒体の温度を150℃より高く、
そして最も好ましくは200℃より高くすべきである。
【0071】ドナーから受容要素への熱式物質転写材料
の転写の後、その受容要素の上にイメージが作り上げら
れ、そしてそのドナー要素を受容要素から取外してよ
い。
【0072】このドナー材料はシート又はロールとして
供してよい。多色イメージのためのカラードナーとして
使用するとき、これらはいづれも物品内で均一に単色で
あってよく、そして種々の色の多重物品を多色イメージ
を作り出すために使用できうる。他方、このドナー材料
は多色イメージを作り出すために用いる単一シート又は
ロールと共に多色領域を含みうる。
【0073】更に別に、このドナー要素は例えばプリン
ト回路板の製造のために金属熱転写式材料を採用してよ
い。
【0074】本発明の目的及び利点を下記の実施例で更
に説明するが、しかしこれらの実施例に記載の特定の材
料及びその量、並びにその他の条件及び詳細は本発明を
限定するつもりはない。全ての材料は何らかのことわり
のない限り、市販されているか又は当業者に公知のもの
である。
【0075】
【実施例】延長構造体の製造 下記の実施例において、本発明のナノ構造型要素を米国
特許第4,812,352及び5,039,561号に
記載の方法を利用して製造した。その詳細は引用するこ
とで本明細書に組入れる。
【0076】一般に、N,N′−ジ(3,5−キシリ
ル)ペリレン−3,4:9,10ビス(ジカルボキシミ
ド)(以降PR149と呼ぶ)を室温付近で柔軟性ポリ
イミドウェブの上に0.1〜0.15μmほどの厚みで
真空蒸着させた。その後、基体及びPR被膜を、初期の
均質の顔料フィルムを延長構造体の列に変換せしめるの
に十分なる真空でアニールした。アニールを経て、この
延長構造体は、高い縦横比(長さ、対、幅)、非常に大
きい面数密度(40〜50/μm2 )及び0.05μm
ほどの延長構造体間の間隔を有する高さ1〜2μmの独
立の均一に配向した単結晶となった。得られる幾何表面
積は10〜15倍大きくなった。次にこの延長構造体に
様々な金属放射線吸収性材料を相似被覆した。得られる
ナノ構造型要素を次に、上記及び米国特許第5,23
8,729号に記載の方法を利用して、ガス生成ポリマ
ーの中に又は着色剤で、包埋又は封入した。
【0077】溶 液 本実施例に用いた溶液は下記の通りである: AD−5 BAMO BAMO(ポリ〔ビス(アジドメチル)オキセタン〕)
をAerojet Corp.より入手した。この材料
はGPCによる決定に従い約4,500のMWを有して
いた。45gのMEK中の5gのBAMOの懸濁物をこ
のポリマーが溶けるまで〜60℃に温め、次いで250
mgのアセチレンジカルボン酸を加えた。得られる溶液を
シールジャーの中で60℃で3h加熱し、次いで使用前
に室温まで冷やした。NMR分析は、おそらくは置換化
トリアゾールを形成するアルキレンの反応を示唆した。
【0078】EnGAP 750gのMEK中の27.4gのイソフェロンジイソ
シアネート(Aldrich Chemical C
o.)の溶液に、ヒドロキシル当り1800当量を有す
る200gのGAPジオール/トリオールの混合物及び
0.02gのジブチル錫ジラウレート(Aldrich
Chemical Co.)を加えた。これを撹拌し
ながら24hr熱した。冷却後、その28.8gを撹拌し
ながら8gのMEK中の0.2gのエチレンジアミンの
溶液に加えた。この混合物を撹拌しながら35℃に2h
熱し、次いで室温にまで冷やし、そしてエタノールで1
0%の固形分にまで希釈した。上記の10%の溶液4g
にMEK中のFC−170C(3M由来のフルオロカー
ボン界面活性剤)の固形分15%の溶液1滴を加えた。
これを#4 Meyerロッドで4mil のPETの上に
被覆し、そして60℃のオーブンの中で3分間乾かし
た。
【0079】「GAP−トリオール」とは、引用するこ
とで本明細書に組入れる米国特許第4,962,213
号に開示の手順に従って作った、且つ約3,500の分
子量及び2.5未満の多重分散指数を有するトリオール
末端型GAP(グリシジルアジドポリマー)ポリマーで
ある。
【0080】「GAP−ジオール」とは、引用すること
で本明細書に組入れる米国特許第3,645,917及
び4,268,450号の開示の手順に従って作った、
且つ約3,000の分子量及び2.5未満の多重分散指
数を有するジオール末端型GAPポリマーである。
【0081】下記の顔料分散体を製造者(CIBA−G
EIGY Corp.)の推奨に従い、蒸留水、水性濃
アンモニア及びイソプロピルアルコールを用いて調製し
た: UV1:1gのH2 Oに10mgの濃NH3 及び50mgの
Uvinul MS40(GAF Corp.由来のU
V光吸収剤)を加えた。 63F:3gの水;1.2gのCIBA−GEIGYマ
ゼンタ分散体 (25重量の固形分);0.3gのVancryl(商
標)600エマルション (Air Products and Chemica
ls Inc.由来の接着剤);イソプロピルアルコー
ル中で1:1の、1gのFC170Cの5重量%の固形
分の溶液(3M由来のフルオロカーボン界面活性剤;及
び1gのUV1
【0082】イメージング構築体 本例は下記に規定する4つのイメージング構築体を使用
する。本例は、着色層又はガス生成ポリマー層を使用し
たかどうか、ポリマー層の中のナノ構造型要素の種類及
び位置、並びにガス生成ポリマー又は着色剤の中でのナ
ノ構造型要素の包埋のためのプロセス等の、これらの構
築体の本質により相異する。
【0083】構築体I:ドナー要素−図1に示す構築体
に類似:ナノ構造型要素の列をフルオレノンポリエステ
ル基体上の着色層の下面の中に包埋;受容体−紙;ビー
ム入射−ドナー基体を介する
【0084】構築体II:ドナー要素−図2に示す構築体
に類似:ナノ構造型要素の列をガス生成ポリマー層の上
面の中に包埋、換言すれば、ポリエチレンテレフタレー
ト(PET)基体の上に設置;受容体−紙;ビーム入射
−ドナー基体を介する
【0085】構築体III :ドナー要素−図1に示す構築
体に類似:ナノ構造型要素の列を銅処理ポリイミド基体
上のガス生成ポリマー層の下面の中に包埋及び着色層を
ガス生成ポリマー層の上に被覆;受容体−PET;ビー
ム入射−受容体を介する
【0086】ドナー要素IV:ドナー要素−図2に示す構
築体に類似:ナノ構造型要素の列をガス生成ポリマー層
の上面の中に包埋、換言すれば、ポリエチレンテレフタ
レート(PET)基体の上に設置、及び着色層をガス生
成ポリマー層の上に被覆;受容体−紙;ビーム入射−ド
ナー基体を介する
【0087】例1 本例はイメージング構築体Iを使用した。高さ0.35
μm及び最大幅の断面が〜0.05μmの30〜40/
μm2 の数密度の短い延長構造体の列を、前述の一般的
な方法(そしてより詳しくは米国第5,238,729
号)により、3M Co.より入手した厚さ50μmの
フルオレノンポリエステル(FPE)の30cm×120
cmのシート上で成長させた。この延長構造体は、Ame
rican Hoechst Celaneseより入
手した赤色有機顔料PR149より成る。Agの薄層を
この延長構造体の列の上にそれが光学的に黒色となるま
でスパッター付着させた(かかる相似被覆の典型的な厚
みは各延長構造体上で〜100Åである)。このように
被覆したFPEの18cm×25cmの断片に63Fを更に
被覆し、得られるナノ構造型要素を着色層の中に包埋し
た。この着色剤はこの断片をガラスプレートにテープ付
けし、このナノ構造型要素の上にこの溶液を注ぎ、余分
なものが流れ出るように傾け、そしてこのプレートを湿
った雰囲気の中に傾けた配向で約1分間置くことにより
乾燥速度を制御することによって適用した。このことは
様々な着色層の厚みをもたらした。この後、そのサンプ
ルを70℃のエアーオーブンの中に5分間入れておい
た。
【0088】このサンプル断片を粘土被覆紙に重ね、そ
してFPE基体の裏地上に入射するスキャニングレーザ
ービームに暴露せしめた。このビーム条件は直径17〜
19μmのビームで3400cm/sec にて1.2ワット
とした。紙へのマゼンタ着色剤の転写は最も薄い被膜領
域においてのみ起こり、これはその後走査電子顕微鏡に
より〜1μmの厚みと判明した。これらの領域において
のこの受容体上のイメージの光学密度は非常に高く、完
全に不透明に見えた。ドナーの走査電子顕微鏡(SE
M)は、全ての着色剤及びナノ構造型要素がイメージし
た領域に至ったことを示した。
【0089】例2〜4は上記のイメージング構築体IIを
使用 例2 例1に用いたものと類似するが、しかし長めの延長構造
体を有するナノ構造配列を銅被覆ポリイミド基体の上に
作った。この延長構造体は長さ1.5〜2μmであり、
そしてナノ構造型要素を形成するように光学的に黒色と
なるまでAgで相似被覆されている。5cm×6.4cmの
小断片を、ナノ構造型要素側を下に向けて、enGAP
−被覆ポリエステルの小さなサイズの断片の上に載せ
た。この集成体を直径4.125cmの一組の未加熱の円
滑なスチールローラーに〜26ニュートン/線上cm圧の
もとで〜1.25cm/sec で通して、このナノ構造型要
素をenGAPの表面に押し込んだ。この銅ポリイミド
基体は剥し取ることができ、PET基体上のenGAP
層の表面の中にナノ構造型要素を残す。このナノ構造型
要素を含むこのサンプルの表面を紙シートに重ね、そし
てこの構築体を例1に記載のYAGレーザーにPETを
介して暴露せしめた(ただし、6400cm/sec のスキ
ャン速度を利用した)。高い光学密度の赤味を帯びたイ
メージ(延長構造体を作るために使用した赤色のPR1
49顔料に由来)が紙受容体に均一に転写された。SE
M顕微鏡写真は、enGAP層の全体的な厚みがPET
基体由来のイメージ領域においてなくなったことを示
す。
【0090】例3 例2と同様にAg−被覆延長構造体の類似のナノ構造配
列を利用した。それらをスチールローラーで、厚さ50
μmのPET上に被覆してあるAD−5 BAMOの厚
さ1μmの層の表面に低温プレスすることにより包埋さ
せ、続いてもとのポリイミドフィルムを剥離した。ロー
ラー圧は〜1.25cm/sec で〜88ニュートン/線上
cmとした。サイズが6cm×6cmのサンプルを例2の通り
にイメージに付し、類似の結果が得られた。
【0091】例4 本例は例3の条件を繰り返しているが、ただし延長構造
体に〜50%余計なAgを被覆し、そしてガス生成ポリ
マーとしてAD−5−BAMOの代りにenGAPを使
用した。類似のイメージ転写結果が得られた。
【0092】例5〜8は上記のイメージング構築体III
を使用 例5 高さ〜1μmの延長構造体を有するナノ構造配列を、P
R149顔料(例1記載)の1000Åのフィルムの、
銅被覆ポリイミドの直径8cmの基体の上に対する真空蒸
着、それに続く〜200℃で1hの真空中でのアニーリ
ングにより調製した。得られる延長構造体に全均等厚み
500Åのアルミニウムを被覆し、各延長構造体を囲む
〜50Åの平均類似厚みのAlが得られた。得られるナ
ノ構造表面を次にMEK中の10%のenGAP溶液〜
0.5mlを1700rpm で適用することによってスピン
被覆し、続いて64℃で20分風乾した。次にこのen
GAP表面に、MEKに溶かしたブルー印刷インク(K
ohl−Madden,Colorset Proce
ss Blue MSF−30928,Ink17)を
#10 Meyerバーで被覆し、そして67℃で15
分乾かした。得られるインク層の厚みはSEMにより
0.42μmと判明した。このようにして調製したドナ
ー要素を、インク側で透明のPET受容体に重ね、そし
て3200cm/sec でYAGレーザースキャニングに暴
露した。このインクは、enGAPが最も厚いときに一
般的によりよい転写を伴って、PET受容体に転写され
た。
【0093】例6 長さ〜2μmの延長構造体の列を例5に記載の通りに銅
被覆ポリイミドの上で調製し、そして1500μmの全
均等厚みのNiCrをスパッター被覆した。このサンプ
ルを直径10cmのステンレススチールリングの間に延伸
装着させた。得られるナノ構造型要素をenGAPの中
に、このサンプル表面へのMEK中のenGAPの0.
25重量%溶液1mlの適用により包埋した。この溶液は
表面を完全に濡らしたが、しかしパッチ状で乾燥した。
このサンプルをスチールリングから取外し、そしてME
K中の5重量%のenGAPの溶液で、乾燥後に表面が
ポリマーで完全にカバーされるようになるまでスピン被
覆したが、ただしenGAPの厚みは不均一のままであ
った。このサンプルをPET受容体に重ね、そして例5
の通りに1600cm/sec のスキャナー回転でイメージ
に付した。インクは、例5に勝る高められた光学密度で
PETに転写された。
【0094】例7 例2におけるものと類似のナノ構造型フィルム材料を使
用した。6cm×6cmの断片の材料をナノ構造型要素で、
例3に用いたAD−5 BAMO被覆PETの小サイズ
断片に重ねた。この集成体を240°Fに設定したホッ
トロールラミネーター(Laminex(商標))に通
した。これらの条件下で、AD−5 BAMO層はその
PET基から、銅被覆ポリイミド(構築体III )上のナ
ノ構造配列を覆い、且つ封入するように転写された。A
D−5 BAMO表面の上にマゼンタ顔料63Fを被覆
するために#10 Meyerバーを使用し、続いて6
0℃で数分間風乾した。このサンプルを、1600cm/
sec でのYAGスキャニングにより、例6の通りにイメ
ージに付した。PET受容体に至るマゼンタ顔料の転写
が得られた。
【0095】例8 例7のサンプルと類似の構造であるが、ガス生成ポリマ
ーとしてAD−5 BAMOの代りにenGAPを用い
てサンプルを作った。例7と同一の条件の下でイメージ
に付し、類似の転写が得られた。ドナーのイメージ領域
のSEM顕微鏡写真は、着色層及び発熱層が銅被覆ポリ
イミド基体から取外されたことを示す。
【0096】例9は上記のイメージング構築体IVを使用
する 例9 PET上に被覆されたenGAPの層の表面の中に、例
4と同一、ただし5cm×15cmのナノ構造配列を作っ
た。このenGAPのナノ構造型要素含有面の半分に例
7のマゼンタ顔料を、そして残り半分に例5の印刷イン
クを被覆した。このサンプルを着色面で被覆紙受容体に
重ね、そして1600cm/sec でYAGレーザースキャ
ニングによりイメージした。ブルー印刷インクは紙に転
写されたが、マゼンタ顔料はされなかった。明らかに、
enGAPを加熱することにより作られたガスの圧力は
インク層の凝集力に打ち勝つのに十分であったが、しか
しより硬質な顔料層の凝集力に打ち勝つには不十分であ
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本熱転写式ドナー要素の第一の態様の拡大断面
図。
【図2】本熱転写式ドナー要素の別の態様の拡大断面
図。
【符号の説明】
10,10A…熱転写式ドナー要素 12…基体 14…基体の主要上面 16…基体の主要下面 18…ガス生成ポリマー層 20…熱式物質転写材料 22…ポリマー層の主要上面 24…ナノ構造型要素 26…ひげ状構造 28…放射線吸収性材料 30…第一端 32…第二端 34…ドナー要素の上面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ボーゲル ダウアー アメリカ合衆国,ミネソタ 55144−1000, セント ポール,スリーエム センター (番地なし)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱転写式ドナー要素であって: a)主要上面と主要下面とを有する基体; b)前記基体の主要上面上のガス生成ポリマー層、ここ
    でこのガス生成ポリマー層は10重量%より大の熱的に
    有用な窒素含量を有する; c)前記ガス生成ポリマー層の中に位置する複数の独立
    のナノ構造型要素、ここでこの各ナノ構造型要素は放射
    線吸収性材料で被覆された延長構造体を含んで成る;及
    び d)前記ガス生成ポリマー層の中又は上の熱式物質転写
    材料;を含んで成る要素。
  2. 【請求項2】 熱転写式イメージを形成するための方法
    であって: a)前記熱式物質転写材料を含む請求項1記載のドナー
    要素の層にレセプター面を接触させ;次いで b)前記ガス生成ポリマーからガスが生成するのに十分
    なエネルギーで前記ドナー要素にイメージ式照射を付
    し、これにより前記ドナー要素の熱式物質転写材料を前
    記レセプター面にイメージ式照射領域で転写すること;
    を含んで成る方法。
JP6300910A 1993-12-16 1994-12-05 ナノ構造型熱転写式ドナー要素 Pending JPH07195834A (ja)

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