CN101544141B - 图像处理方法和图像处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称是图像处理方法和图像处理设备。提供了图像处理方法,该方法包括下述中至少一个:在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像,这通过使用半导体激光器设备应用激光束以加热所述热可逆记录介质进行,和通过加热所述热可逆记录介质,擦除在所述热可逆记录介质上记录的图像,其中图像记录步骤中应用的激光束的强度分布满足下面表达式1表示的关系,1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置处的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束的总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度。
Description
技术领域
本发明涉及这样的图像处理方法,其能通过在短的时间期间内均匀地以高密度记录图像和均匀地擦除图像,而以高速度重复记录和擦除高反差图像;以及涉及能适用于该图像处理方法的图像处理设备。
背景技术
作为从远处或当凹痕和突起在热可逆记录介质(下文另外称为“可逆热敏记录介质”、“记录介质”或“介质”)的表面上产生时将图像记录在热可逆记录介质上和从热可逆记录介质上擦除图像的方法,已经提出了使用无接触激光的方法(参考日本专利公开(JP-A)第2000-136022号)。该提议公开,使用可逆热敏记录介质作为在产品分配线中使用的运输容器,进行无接触记录,以及使用激光进行书写,和使用热空气、温水、红外线加热器或类似物进行擦除。
另外,例如,在日本专利(JP-B)第3350836和3446316号,以及JP-A第2002-347272和2004-195751号中公开了每一种都使用激光的记录方法。
在JP-B第3350836号中描述的技术涉及修改的图像记录和擦除方法,其包括将光热转换片置于热可逆记录介质之上,然后用激光束照射光热转换片,并且通过产生的热在热可逆记录介质上形成图像或擦除图像。在其说明书中,公开了:图像的形成和擦除都可通过控制激光束的照射条件进行。具体而言,公开了:通过控制照射时间、照射亮度、焦点和强度分布中至少一个,以分为热可逆记录介质的第一特定温度和第二特定温度的方式控制加热温度是可能的,并且通过改变加热后的冷却速率,在整个表面上或部分地形成和擦除图像是可能的。
JP-B第3446316号描述使用两个激光束和下述方法:一种方法——其中使用一个作为椭圆或卵形激光束使用的激光束进行擦除,并使用作为圆形激光束使用的其它激光束进行记录;一种方法——其中使用组合使用的两个激光束进行记录;和一种方法——其中使用两个被修改的激光束中每一个,然后组合使用这些修改的激光束,进行记录。根据这些方法,使用两个激光束比使用一个激光束可能实现更高密度的图像记录。
另外,在JP-A第2002-347272号中描述的技术涉及这样的方法,其中在激光记录和擦除之时,使用一面反射镜的正面和背面,并且激光束光通量的形状根据光程差和反射镜的形状而变化。因此,可以改变光斑的大小,并且使用简单光学系统可能进行散焦。
此外,JP-A第2004-195751号公开,通过使用下述条件可以基本上完全去除擦除后的残留图像:标签形式的可逆热敏记录介质的激光吸收率为50%或更高;在印刷时,照射能量为5.0mJ/mm2到15.0mJ/mm2,以及激光吸收率和印刷照射能量的乘积为3.0mJ/mm2到14.0mJ/mm2;并且在擦除时,激光吸收率和印刷照射能量的乘积为上述乘积的1.1倍到3.0倍。
同时,作为使用激光的图像擦除方法,例如,JP-A第2003-246144号提出一种方法,其中具有明显反差的图像可被记录到高耐久性可逆热敏记录介质上,这通过如下实现:擦除图像以便在擦除时激光束的能量、激光束的照射时间和脉冲宽度扫描速度为激光记录时这些值的25%到65%。
根据上述方法,可以通过激光,记录和擦除图像;然而,因为在记录时没有进行激光控制,存在记录时在线重叠的位置局部热损坏出现的问题,并且当记录实心图像时存在显色密度下降的问题。
期望解决这些问题,控制印刷能量的方法在JP-A第2003-127446和2004-345273中公开。
JP-A第2003-127446号描述了下述:对于每一书写点,控制激光照射能量,并且当进行印刷以便记录点重叠或在折叠材料(folded material)上进行打印时,减少应用到其上的能量的量;同样,当进行线性印刷时,以预定的间隔减少能量的量,以便减轻局部热损坏,并从而防止可逆热敏记录介质的劣化。
同时,在JP-A第2004-345273号中,进行了尝试,通过将照射能量乘以表达式|cos0.5R|k(0.3<k<4),在激光书写时减少能量,其中R指不同角点的角度。这使在激光记录时防止过量能量被应用到线性图像重叠的部分并从而减轻介质的劣化或保持反差而没有太多地减少能量成为可能。
另外,作为防止显色密度下降的方法,JP-A第2004-1264号提出这样的方法:其中为了防止当使用激光进行另外的书写时先前记录的图像被擦除,使进行下一次扫描的点排列节距(dot arrangementpitch)比激光束的显色半径大两倍或更多倍,并且使该节距小于或等于激光束的颜色擦除半径和显色半径之和,从而防止显色密度下降和擦除痕迹的产生。
如所述,在上述方法中,进行了尝试以避免在激光记录时重叠引起的将过量的热能应用到热可逆记录介质。同样,因为激光束的强度分布通常为高斯分布的形式——其中激光束的中心部分的强度是巨大的,所以书写线的宽度可通过调节照射功率进行改变,而不需改变照射距离。然而,因为中心部分的能量变得极高,所以过量能量被应用到热可逆记录介质上,并且当重复进行记录和擦除时,热可逆记录介质在与中心部分相应的部分劣化。
进行一系列认真研究以解决上述问题的结果是,本发明人先前已提出了这样的图像处理方法和图像处理设备,其中在基本垂直于激光束前进方向的横截面中的激光束的强度分布中,中心部分的照射强度需要近似等于或小于周围部分的照射强度,短语“近似等于或小于”指1.05倍或更少倍,以及中心部分的照射强度优选为周围部分照射强度的1.03或更少倍,更优选1.0或更少倍;理想地,中心部分的照射强度低于即小于周围部分照射强度的1.0倍(JP-A第2007-69605号)。这里,对于中心部分和周围部分的定义,JP-A第2007-69605号中的段落陈述“在基本垂直于激光束前进方向的横截面中的激光束的强度分布中,“中心部分”指与夹在成倒转凸面形状的两个最大峰的顶点部分之间的区域相应的位置,当表示强度分布的曲线被二次微分时,其被包含在形成的微分曲线中;“周围部分”指与非“中心部分”的区域相应的位置。
在JP-A第2007-69605号中,因为提供了这样的强度分布——其中,激光束的中心部分的照射强度近似等于或小于周围部分的照射强度,所以均匀能量可被运用到热可逆记录介质上,并因此热可逆记录介质即使在重复进行记录和擦除时,也不会劣化很多。然而,在这种强度分布中,在热可逆记录介质上书写线的宽度几乎不能通过改变照射功率而改变。为了改变书写线的宽度,激光束的光斑直径应该通过改变照射距离而改变。因此,必须移动激光设备或热可逆记录介质。
此外,由于照射功率的变化;对于表现高斯分布形式——其中激光束的中心部分的照射强度高——的强度分布的激光束,即使当照射功率轻微减小时,记录也不会受阻碍,这是因为中心部分的照射强度足够高,反之,对于展示如此强度分布的激光束——在激光束的中心部分的照射强度近似等于或小于周围部分的照射强度,当照射功率减少时,存在记录可能不能进行的问题。
因此,按目前情况来看,希望提供这样的图像处理方法和图像处理设备,其中热可逆记录介质可被均匀加热,过量的能量不应用到热可逆记录介质上,当重复进行记录和擦除时热可逆记录介质的劣化可被降低,对重复使用的耐久性可被提高,并且书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需要改变照射距离。
发明内容
本发明的一个目标是提供这样的图像处理方法和图像处理设备,其中热可逆记录介质可被均匀加热,过量的能量不应用到热可逆记录介质上,当重复进行记录和擦除时热可逆记录介质的劣化可被降低,对重复使用的耐久性可被提高,并且书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需要改变照射距离。
解决上述问题的方法如下:<1>图像处理方法,其包括下述中至少一个:在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像——这通过使用半导体激光器设备应用激光束以加热热可逆记录介质来进行,和擦除在热可逆记录介质上记录的图像——这通过加热热可逆记录介质进行,其中图像记录步骤中应用的激光束的强度分布满足下面所示表达式1表示的关系,1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度。<2>根据<1>的图像处理方法,其中擦除图像的步骤通过应用激光束以便加热所述热可逆记录介质来进行。<3>根据<1>到<2>任一项的图像处理方法,其中所述热可逆记录介质至少含有载体和所述载体上的热可逆记录层;并且热可逆记录层的透明度或色调在第一特定温度和高于第一特定温度的第二特定温度下可逆地变化。<4>根据<3>的图像处理方法,其中所述热可逆记录层含有树脂和低分子有机材料。<5>根据<3>的图像处理方法,其中所述热可逆记录层含有无色染料和可逆显色剂。<6>根据<1>到<5>任一项的图像处理方法,其中所述热可逆记录介质含有光热转换材料。<7>根据<6>的图像处理方法,其中热可逆记录层含有所述光热转换材料。<8>根据<6>到<7>任一项的图像处理方法,其中所述光热转换材料是酞菁化合物。<9>根据<1>到<8>任一项的图像处理方法,被用于在移动物体上记录图像和从所述移动物体擦除图像中的至少一种。<10>图像处理设备,其包括为半导体激光器设备的激光束发射部件、置于所述激光束发射部件中激光束发射表面上的光束扫描部件、设置用于将激光束聚光的光束聚光部件(beam condensing unit)和设置用于改变激光束照射强度分布的照射强度分布调节部件,其中所述图像处理设备被用于根据<1>到<9>任一项所述的图像处理方法。<11>根据<10>的图像处理设备,其中所述照射强度分布调节部件为透镜、滤光器、掩模(mask)、光纤耦合和反射镜中至少一个。<12>根据<11>的图像处理设备,其中透镜是非球面元件透镜和衍射光学元件中至少一个。<13>根据<10>到<12>任一项的图像处理设备,其中所述激光束发射部件是半导体激光二极管,并且所述图像处理设备进一步包含设置来冷却所述半导体激光二极管同时测量和控制所述半导体激光二极管的温度的冷却部件。<14>根据<10>到<13>任一项的图像处理设备,其中所述激光束发射部件是半导体激光二极管,其具有0.70μm到1.55μm的发射波长。<15>根据<10>到<14>任一项的图像处理设备,其中所述光束扫描部件是电控光束扫描镜(galvano mirror),并且所述光束聚光部件是fθ透镜。
本发明的图像处理方法包括下述中至少一个:在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像——这通过使用半导体激光器设备应用激光束以加热热可逆记录介质来进行,和擦除在热可逆记录介质上记录的图像——这通过加热热可逆记录介质进行,其中图像记录步骤中应用的激光束的强度分布满足下面所示表达式1表示的关系,1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1
其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度。
关于本发明的图像处理方法,在图像记录步骤中应用的激光束的强度分布满足表达式1.20≤I1/I2≤1.29(其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度)表示的关系;因此,过量的能量不运用到热可逆记录介质上,当重复进行记录和擦除时热可逆记录介质的劣化可被降低,对重复使用的耐久性可被提高,并且书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需要改变照射距离。
本发明的图像处理设备被用于本发明的图像处理方法中,并且至少含有激光束发射部件、光束扫描部件、光束聚光部件和照射强度分布调节部件。
在图像处理设备中,作为激光束发射部件的半导体激光器设备发射激光束。照射强度分布调节部件改变从激光束发射部件发出的激光束的强度,以便比率(I1/I2)满足1.20≤I1/I2≤1.29(其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度)。因此,过量的能量不运用到热可逆记录介质上,当重复进行记录和擦除时热可逆记录介质的劣化可被降低,对重复使用的耐久性可被提高,并且书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需要改变照射距离。
附图说明
图1是示意性说明图,其示出用于本发明的应用激光束的强度分布的一个实例。
图2A是示意性说明图,其示出处于其正常态的激光束的强度分布(高斯分布)。
图2B是示意性说明图,其示出当强度分布已被改变时的激光束的强度分布的一个实例。
图2C是示意性说明图,其示出当强度分布已被改变时的激光束的强度分布的另一个实例。
图2D是示意性说明图,其示出当强度分布已被改变时的激光束的强度分布的又一个实例。
图3是用于解释本发明的图像处理设备的一个实例的图。
图4A是示出热可逆记录介质的透明度-白色浑浊(whiteturbidity)特性的图。
图4B是示意性说明图,其示出热可逆记录介质的透明度-白色浑浊变化的机制。
图5A是示出热可逆记录介质的显色-颜色擦除特性的图。
图5B是示意性说明图,其示出热可逆记录介质的显色-颜色擦除变化的机制。
图6是示出RF-ID标签的一个实例的示意图。
图7是用于解释用于本发明的非球面元件透镜的一个实例的图。
具体实施方式
(图像处理方法)
本发明的图像处理方法包括图像记录步骤和图像擦除步骤中的至少一个,并且进一步包括根据需要适当选择的其它步骤。
本发明的图像处理方法包括下面的所有方面:进行图像记录和擦除的方面;仅进行图像记录的方面;和仅进行图像擦除的方面。
<图像记录步骤和图像擦除步骤>
在本发明的图像处理方法中的图像记录步骤是在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像的步骤,其通过使用半导体激光器设备应用激光束以便加热热可逆记录介质来进行。
在本发明的图像处理方法中的图像擦除步骤是擦除在热可逆记录介质上记录的图像的步骤,这通过加热热可逆记录介质进行。
对于在加热时使用的热源,可以使用激光束或其它热源。对于这类热源,在热可逆记录介质被激光束照射加热的情况下,通过用一个激光束扫描,照射整个预定区域花费大量的时间;因此,为了在短时间内擦除图像,期望使用红外灯、加热辊、热烫、干燥器或类似物加热热可逆记录介质擦除图像。同样,在热可逆记录介质被安装到用作在产品分配线中使用的运输容器的发泡聚苯乙烯盒(Styrofoambox)的情况下,如果发泡聚苯乙烯盒本身被加热,那么其将熔融,因此希望通过运用激光束以便仅局部加热热可逆记录介质来擦除图像。
通过运用激光束以加热热可逆记录介质,在热可逆记录介质上以无接触方式记录和擦除图像是可能的。
在本发明的图像处理方法中,通常地,图像在再使用热可逆记录介质(上述图像擦除步骤)时的第一时间更新,然后通过图像记录步骤记录图像;然而,图像记录和擦除不必遵循该顺序,可以首先通过图像记录步骤记录图像,然后通过图像擦除步骤擦除。
在本发明中,图像记录步骤中应用的激光束的强度分布满足下面示出的表达式1表示的关系1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1
其中I1指应用的激光束在应用的激光束的中心位置的照射强度,和I2指在相应于应用的激光束总照射能量的95%的平面上应用的激光束的照射强度。
当应用的激光束的强度分布被相对于正交方向的前进方向的水平面分割,使得强度的最大值被包括在占总照射能量5%的区域中时,应用的激光束在该水平面上的照射强度被定义为I2,应用激光束在应用激光束的中心位置的照射强度被定义为I1,并且比率(I1/I2)通过高斯分布(正态分布)给出为1.43。
这里,如在图1中所示,“相应于应用的激光束的总照射能量的95%的平面”指这样的水平分割平面,其中使用具有高灵敏度热电照相机的高功率波束分析器,测量激光束的照射强度,所得到的照射强度被形成为三维图,并且照射强度分布被分割为两个区域,使得夹在z=0的平面和与z=0的平面水平的分割平面之间的区域占总照射能量的95%。这里,Z轴表示所应用激光束的照射强度。总照射能量指应用到热可逆记录介质上的激光束的总能量。
应用激光束的中心位置是可通过将在每一位置的照射强度与在每一位置的坐标的乘积之和除以在每一位置的照射强度之和进行计算的位置。该位置可以通过下面的表达式表示。∑(ri×Ii)/∑Ii
注意“ri”指在每一位置的坐标,“Ii”指在每一位置的照射强度,“∑Ii”指总的照射强度。
图2A到2D每一个示出当强度分布已被改变时,在包含最大值的横截面中应用激光束的强度分布曲线的实例。图2A示出高斯分布;其为这样的强度分布——其中激光束的中心部分的照射强度高,I2相对于I1低,并且因此比率(I1/I2)大。同时,如在图2B中所示,其为这样的强度分布——其中激光束的中心部分的照射强度比图2A的强度分布的中心部分的照射强度低,I2相对于I1大,因此比率(I1/I2)低于图2A的强度分布中的比率。在形状与礼帽相似的强度分布中,如在图2C中所示,I2相对于I1进一步增加,因此比率(I1/I2)比图2B的强度分布中的比率甚至更低。在这样的强度分布中——其中激光束的中心部分的照射强度低,而周围部分的照射强度高,如在图2D中所示,I1相对于I2减小,因此比率(I1/I2)比图2C的强度分布中的比率甚至更低。因此,比率(I1/I2)表示激光束的照射强度分布的形状。
在本发明中,当比率(I1/I2)小于或等于1.20时,存在礼帽形式的强度分布或中心部分的照射强度低于周围部分的照射强度的强度分布;因此,由于重复使用引起的热可逆记录介质的劣化可被减轻,并且甚至当重复进行记录和擦除时,图像擦除是可能的;然而,如果照射距离不改变,书写线的宽度不能改变,并且如果比率(I1/I2)进一步减小,中心部分的照射强度是如此低,以致当图像被记录时,线可能被一分为二,而没有使其中心部分显色。
当比率(I1/I2)大于1.29时,书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需改变照射距离;然而,过量能量被运用到热可逆记录介质,并且当重复进行记录和擦除时,由于热可逆记录介质的劣化可能留下未擦除的部分。
比率(I1/I2)优选满足1.20≤I1/I2≤1.29,并且更优选满足1.20≤I1/I2≤1.25。
在本发明中,半导体激光器被用作激光束发射部件,并且来自其的激光束被光热转换层或记录层吸收,在这些层中加入了光热转换材料,并且热扩散能容易使记录层中的温度分布均匀。
在本发明中,在激光束的照射强度分布中比率(I1/I2)在特定范围内是重要的,其中“I1”指激光束在激光束的中心位置的照射强度,“I2”指在这样区域中的最小值,该区域包括能量分布的峰和应用激光束的总照射能量的某一百分比。
使比率(I1/I2)满足1.20≤I1/I2≤1.29的方法没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;例如,可适当使用照射强度分布调节部件。照射强度分布调节部件将在后面描述。
图像记录步骤中应用的激光束的光斑直径优选为0.05mm到5.0mm。
改变激光束的强度分布以便满足表达式:1.20≤I1/I2≤1.29表示的比率(I1/I2)的方法没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择;例如,可以适当使用照射强度分布调节部件。
照射强度分布调节部件没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择。其适当的实例包括透镜、滤光器、掩模、反射镜和光纤耦合。在这些中,透镜因为引起更少的能量损失而是优选的。透镜的实例包括万花筒(kaleidoscopes)、积分仪、非球面元件透镜、光束均匀器、非球面光束成形器(其中每一个是强度变换透镜和相位校正透镜的组合)和衍射光学元件。在这些中,特别优选非球面元件透镜和衍射光学元件。
当使用滤光器、掩模或类似物时,照射强度可通过物理切割激光束的中心部分进行调节。同时,当使用反射镜时,照射强度可通过使用例如连接到计算机并且外形可机械改变的可变形反射镜进行调节,或者通过其中反射率或表面上凹痕和突起的形成从一部分到另一部分变化的反射镜进行调节。因为应用激光束的照射强度通过光纤耦合容易调节,所以优选使用具有可见光到近红外光发射波长的半导体激光器。
图像记录步骤中应用的激光束的输出功率没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选1W或更大,更优选3W或更大,甚至更优选3W或更大。当激光束的输出功率小于1W时,记录图像花费长的时间,并且如果尝试减少花费在图像记录上的时间,那么因为缺乏输出功率而不能获得高密度图像。另外,激光束输出功率的上限没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选200W或更少,更优选150W或更少,甚至更优选100W或更少。当激光束的输出功率大于200W时,其导致激光器设备的大小增加。
图像记录步骤中应用的激光束的扫描速度没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选300mm/s或更大,更优选500mm/s或更大,甚至更优选700mm/s或更大。当扫描速度小于300mm/s,记录图像花费长的时间。另外,激光束扫描速度的上限没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选15,000mm/s或更小,更优选10,000mm/s或更小,甚至更优选8,000mm/s或更小。当扫描速度高于15,000mm/s时,很难记录均匀的图像。
图像记录步骤中应用的激光束的光斑直径没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选0.02mm或更大,更优选0.1mm或更大,甚至更优选0.15mm或更大。
另外,激光束的光斑直径的上限没有特别限制并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选3.0mm或更小,更优选2.5mm或更小,甚至更优选2.0mm或更小。
当光斑直径小时,图像的线宽度也细,并且图像的反差降低,从而引起可见度降低。当光斑直径大时,图像的线宽度也粗,并且邻近线重叠,从而不可能印刷小字/字符。
图像擦除步骤——其中通过运用激光束以便加热热可逆记录介质擦除记录的图像——中应用的激光束的输出功率没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选5W或更大,更优选7W或更大,甚至更优选10W或更大。当激光束的输出功率小于5W时,花费一些时间擦除记录的图像,并且如果尝试减少花费在图像擦除上的时间,那么因为缺少输出功率图像擦除缺陷发生。另外,激光束输出功率的上限没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选200W或更少,更优选150W或更少,甚至更优选100W或更少。当激光束的输出功率大于200W时,其导致激光器设备的大小增加。
图像擦除步骤——其中通过运用激光束以便加热热可逆记录介质来擦除记录的图像——中应用的激光束的扫描速度没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选100mm/s或更大,更优选200mm/s或更大,甚至更优选300mm/s或更大。当扫描速度小于100mm/s,花费一些时间擦除记录的图像。另外,激光束的扫描速度的上限没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选20,000mm/s或更小,更优选15,000mm/s或更小,甚至更优选10,000mm/s或更小。当扫描速度高于20,000mm/s时,很难均匀擦除记录的图像。
图像擦除步骤——其中通过运用激光束以便加热热可逆记录介质擦除记录的图像——中应用的激光束的光斑直径没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选0.5mm或更大,更优选1.0mm或更大,甚至更优选2.0mm或更大。
另外,激光束的光斑直径的上限没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;然而,优选14.0mm或更小,更优选10.0mm或更小,还更优选7.0mm或更小。
当光斑直径小时,花费一些时间擦除记录的图像。当光斑直径大时,因为缺少输出功率,图像擦除缺陷可能发生。
作为发射激光束的激光器,使用半导体激光器。
用于测量激光束的强度分布的方法没有特别限定并可适当选择,只要半导体激光束的强度分布可以被测量;然而,优选应用能使用10μm或更小分辨率进行测量的设备,这是因为可增加强度分布测量的精确度。
<图像记录和图像擦除机制>
图像记录和图像擦除机制包括:透明度根据温度可逆变化的方面;和色调根据温度可逆变化的方面。
在透明度根据温度可逆变化的方面,热可逆记录介质中的低分子有机材料以颗粒形式分散于树脂中,并且通过加热透明度在透明状态和白色浑浊状态之间可逆变化。
基于下列现象观察透明度的变化。在透明状态(1)的情况下,分散在树脂基质材料中的低分子有机材料颗粒和树脂基质材料彼此无间隔地紧密附着,并且在颗粒内部没有空隙;因此,从一侧进入的光束非散射地透射到另一侧,并且因此热可逆记录介质表现透明。同时,在白色浑浊状态(2)的情况下,低分子有机材料的颗粒由低分子有机材料的微晶体形成,在晶体之间的界面处或在颗粒与树脂基质材料之间的界面处有空间(空隙)产生;因此,从一侧进入的光束在空隙和晶体之间的界面或空隙和树脂之间的界面上折射,从而散射,因此热可逆记录介质表现白色。
首先,热可逆记录介质的温度-透明度变化曲线的实例在图4A中示出,所述热可逆记录介质具有通过将低分子有机材料分散到树脂中而形成的热可逆记录层(下文另外称为“记录层”)。
例如,在低于或等于温度T0的常温下,记录层处于白色浑浊不透明状态(A)。在加热记录层后,其随着温度超过温度T1,逐步变为透明。当加热到温度T2和T3之间的温度时,记录层变为透明(B)。即使温度回到低于或等于温度T0的常温,记录层仍透明(D)。这归因于下列现象:当温度在T1附近时,树脂开始软化,然后随着软化进行,树脂收缩,并且在树脂和低分子有机材料颗粒之间的界面处的空隙或在这些颗粒内的空隙减少,所以透明度逐步增加;在T2和T3之间的温度下,低分子有机材料成为半熔融状态,并且随着剩余空间被填充低分子有机材料,记录层变透明;当用剩下的晶种冷却记录层时,结晶在相当高的温度下发生;在这时,因为树脂仍然处于软化状态,所以树脂适应结晶引起的颗粒体积变化,空隙没有产生,并且保持透明状态。
当进一步加热到高于或等于温度T4的温度时,记录层成为半透明状态(C),其介于最大透明度和最大不透明性之间。接下来,当温度降低时,记录层回到开始时的白色浑浊不透明状态(A),而不是再次进入透明状态。推断这是因为低分子有机材料在高于或等于T4的温度下完全熔融,然后进入过冷却状态,并且在稍高于T0的温度下结晶,并且此时,树脂不能适应结晶引起的颗粒体积变化,这导致空隙产生。
这里,在图4A中,当记录层的温度反复升高到远高于T4的温度T5时,可能引起这样的擦除失败:即使加热记录层至擦除温度,图像也不能被擦除。这归因于树脂中由于加热已经熔融的低分子有机材料的转移引起的记录层内部结构的改变。为了减轻重复使用引起的热可逆记录介质的劣化,当加热热可逆记录介质时,需要减小图4A中T4和T5之间的差异;在加热手段为激光束的情况下,激光束的强度分布中的比率(I1/I2)优选为1.29或更小,更优选1.25或更小。
对于在图4A中示出的温度-透明度变化曲线,应该注意,当树脂、低分子有机材料等的类型改变时,上述状态中的透明度可以根据类型而改变。
图4B示出热可逆记录介质的透明度的变化机制,在该热可逆记录介质中,透明状态和白色浑浊状态通过加热可逆变化。
在图4B中,观察到一种长链低分子材料颗粒和其周围的聚合物,并且示出涉及由于加热和冷却引起的空隙的产生和消失的变化。在白色浑浊状态(A)中,空隙在聚合物和低分子材料颗粒之间(或颗粒内)产生,因此存在光散射状态。当这些被加热到高于聚合物的软化温度(Ts)的温度时,空隙的大小减小,从而透明度增加。当这些被进一步加热到接近低分子材料颗粒的熔解温度(Tm)的温度时,一部分低分子材料颗粒熔融;由于已经熔融的低分子材料颗粒的体积膨胀,空隙随着填充低分子材料颗粒而消失,透明状态(B)因此产生。当从该温度进行冷却时,低分子材料颗粒在熔解温度以下立刻结晶,没有产生空隙,并且透明状态(D)甚至在室温下得以保持。
随后,当进行加热以便温度高于或等于低分子材料颗粒的熔解温度时,在已经熔融的低分子材料颗粒和其周围的聚合物之间产生折射率差异,因此产生半透明状态(C)。当从该温度进行冷却到室温时,低分子材料颗粒在低于或等于聚合物的软化温度的温度下被过冷却并结晶;在此时,在低分子材料颗粒周围的聚合物处于玻璃态,因此不能适应结晶引起的低分子材料颗粒的体积减小;因此,产生空隙,并且重新产生白色浑浊状态(A)。
接下来,在色调根据温度可逆变化的方面,熔融前低分子有机材料为无色染料和可逆显色剂(下文另称为“显色剂”),以及熔融后且结晶前低分子有机材料为无色染料和可逆显色剂,并且色调通过加热在透明状态和显色状态之间可逆变化。
图5A示出热可逆记录介质的温度-显色密度变化曲线的实例,其中所述热可逆记录介质具有由包含无色染料和显色剂的树脂形成的热可逆记录层。图5B示出了通过加热在透明状态和显色状态之间可逆变化的热可逆记录介质的显色和颜色擦除机制。
首先,当处于无色状态(A)的记录层温度升高时,无色染料和显色剂在熔解温度T1下熔融并混合,从而显色,因此记录层进入熔融和显色状态(B)。当处于熔融和显色状态(B)的记录层快速冷却时,记录层的温度可降低至室温,并且其显色状态保持,因此进入显色状态(C),这里其显色状态被稳定和固定。该显色状态是否获得取决于从熔融状态的温度的温度下降速率:在缓慢冷却的情况下,在温度下降过程中颜色擦除,并且记录层回到开始时的无色状态(A),或进入与快速冷却产生的显色状态(C)的密度相比而言密度低的状态。当处于显色状态(C)的记录层再次升高温度时,在低于显色温度的温度T2下(从D到E),擦除颜色,并且当处于该状态的记录层的温度降低时,其返回到开始时的无色状态(A)。
通过快速冷却熔融状态的记录层获得的显色状态(C)是无色染料和显色剂混合在一起以便它们的分子可进行接触反应的状态,其通常为固体状态。该状态是无色染料和显色剂的熔融混合物(显色混合物)结晶的状态,因此保持显色,并且推断通过形成该结构显色得以稳定。同时,无色状态是无色染料和显色剂是相分离的状态。推断该状态是其中至少一种化合物的分子聚集而构成晶畴(domain),或结晶的状态,因此是无色染料和显色剂通过发生絮凝或结晶而彼此分离的稳定状态。在许多情况中,无色染料和显色剂的相分离发生,并且显色剂以这样的方式结晶,从而能更彻底地擦除颜色。
对于通过从熔融状态缓慢冷却进行的颜色擦除和通过在图5A中示出的从显色状态增加温度进行的颜色擦除,聚集结构在T2变化,引起显色剂的相分离和结晶。
进一步,在图5A中,当记录层的温度反复升高到高于或等于熔解温度T1的温度T3时,可能引起这样的擦除失败:即使加热记录层至擦除温度,图像也不能被擦除。推断这是因为显色剂热分解,因此几乎不会絮凝或结晶,这使显色剂与无色染料分离困难。重复使用引起的热可逆记录介质的劣化,可以通过在加热热可逆记录介质时,降低图5A中熔解温度T1和温度T3之间的差异来减轻。
[热可逆记录介质]
用于本发明的图像处理方法中的热可逆记录介质至少包括载体、可逆热敏记录层和光热转换层,并且进一步包括根据需要适当选择的其它层,例如保护层、中间层、氧气阻挡层(oxygen blockinglayer)、下涂层、背层、粘附层(adhesion layer)、粘合层(tackiness layer)、着色层、空气层和光反射层。这些层的每一层可以具有单层结构或层压结构。
热可逆记录介质必须具有吸收半导体激光束的层,例如光热转换层或加入光热转换材料的记录层。
-载体-
载体的形状、构造、大小等没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。形状的实例包括板状形状;该结构可以是单层结构或层压结构;并且大小可根据热可逆记录介质的大小等适当选择。
载体的材料的实例可以包括无机材料和有机材料。
无机材料的实例包括玻璃、石英、硅、氧化硅、氧化铝、SiO2和金属。
有机材料的实例包括纸;纤维素衍生物如纤维素三乙酸酯;合成纸;和由聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等制成的膜。
无机材料和有机材料的每一种可以被单独使用或两种或多种结合使用。在这些材料中,优选有机材料,特别优选由聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等制成的膜。在这些中,聚对苯二甲酸乙二酯特别优选。
期望地,通过电晕放电处理、氧化反应处理(例如用铬酸等)、蚀刻处理、增粘处理、防静电处理等,对载体进行表面改性,以改进涂层的粘合性。
同样,期望例如通过将白色颜料如二氧化钛加入载体使载体颜色为白色。
载体的厚度没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,优选其范围为10μm到2,000μm,更优选范围为50μm到1,000μm。
-热可逆记录层-
热可逆记录层(其下文可简单称为“记录层”)至少包括透明度或色调根据温度可逆变化的材料,并进一步根据需要包括其它成分。
透明度或色调根据温度可逆变化的材料是能表现出可见变化通过温度变化可逆产生这种现象的材料;并且该材料根据加热温度和加热后冷却速率可相对变为显色状态和无色状态。在这种情况中,可见变化可被分类为颜色状态的变化和形状的变化。颜色状态的变化源自例如透射比、反射比、吸收波长、散射程度等的变化。热可逆记录介质的颜色状态实际上由于这些变化的组合而变化。
透明度或色调根据温度可逆变化的材料没有特别限定并且可以从已知的材料中适当选择。例如,将两种或多种类型的聚合物混合,混合物的颜色变为透明或白色浑浊,这取决于相容性(参考JP-A61-258853)、利用液晶聚合物的相变的材料(参考JP-A 62-66990)、在高于常温的第一特定温度成为第一颜色状态并且通过在高于第一特定温度的第二特定温度下加热然后冷却而成为第二颜色状态的材料。
在已知的材料中,颜色根据第一特定温度和第二特定温度变化的材料特别优选,因为温度容易控制并且可获得高反差。
其实例包括在第一特定温度成为透明状态并在第二特定温度成为白色浑浊状态的材料(参考JP-A第55-154198号);在第二特定温度显色并在第一特定温度失去颜色的材料(参考JP-A第04-224996、04-247985和04-267190号);在第一特定温度成为白色浑浊状态并在第二特定温度成为透明状态的材料(参考JP-A第03-169590号);和在第一特定温度显色(黑、红、蓝等)并在第二特定温度失去颜色的材料(参考JP-A第02-188293和02-188294号)。
在这些中,包括树脂基质材料和分散于树脂基质材料中的低分子有机材料如高级脂肪酸的热可逆记录介质是有利的,因为第二特定温度和第一特定温度相对低,所以擦除和记录可以用低能量进行。同样,因为显色和颜色擦除机制是依赖于树脂固化和低分子有机材料结晶的物理变化,所以热可逆记录介质提供高的耐环境性。
另外,热可逆记录介质——其使用后述无色染料和可逆显色剂,并且其在第二特定温度显色和在第一特定温度失去颜色,可逆地显示透明状态和显色状态,并且在其显色状态显示黑、蓝或其它颜色;因此,可以获得高反差图像。
热可逆记录介质中的低分子有机材料(其被分散在树脂基质材料中,并且其在第一特定温度成为透明状态且在第二特定温度成为白色浑浊状态)没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,只要其能通过在记录层中加热从多晶材料变为单晶材料。一般而言,具有大约30℃到200℃熔解温度的材料可用于此,优选具有50℃到150℃熔解温度的材料。
这样的低分子有机材料没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其实例包括链烷醇;链烷二醇;卤代链烷醇和卤代链烷二醇;烷基胺;烷;烯;炔;卤代烷;卤代烯;卤代炔;环烷;环烯;环炔;饱和或不饱和的一元羧酸/二元羧酸、其酯、其酰胺和其铵盐;饱和或不饱和的卤代脂肪酸、其酯、其酰胺和其铵盐;芳基羧酸、其酯、其酰胺和其铵盐;卤代芳基羧酸、其酯、其酰胺和其铵盐;硫醇;硫代羧酸、其酯、其胺和其铵盐;和硫醇的羧酸酯。这些的每一个可以被单独使用或两种或多种结合使用。
这些化合物的每一个优选具有10到60个碳原子,更优选10到38个碳原子,最优选10到30个碳原子。这些酯中的醇基团可以是或可以不是饱和的,并且可以是卤素取代的。
低分子有机材料在其分子内优选具有选自氧、氮、硫和卤素的至少一个,例如基团如-OH、-COOH、-CONH-、-COOR、-NH-、-NH2、-S-、-S-S-和-O-以及卤原子。
这些化合物的更具体的实例包括高级脂肪酸,例如月桂酸(lauric acid)、十二烷酸(dodecanoic acid)、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十二烷酸、十九烷酸、花生四烯酸和油酸;和高级脂肪酸的酯,例如硬脂酸甲酯、硬脂酸十四烷基酯、硬脂酸十八烷基酯、月桂酸十八烷基酯、棕榈酸十四烷基酯和山嵛酸十二烷基酯。这些化合物中,用于图像处理方法的第三方面的低分子有机材料优选选自高级脂肪酸,更优选具有16或更多碳原子的高级脂肪酸,例如十六烷酸、十八烷酸、二十二烷酸和二十四烷酸,甚至更优选具有16到24个碳原子的高级脂肪酸。
为了增加可以使热可逆记录介质透明的温度范围,上述低分子有机材料可以适当组合在一起,或者任意上述低分子有机材料可以与具有不同熔解温度的其它材料组合。这类材料的应用在JP-A第63-39378和63-130380号、JP-B第2615200号等中公开。然而,应该注意这类材料在本发明中的应用不限于此。
树脂基质材料形成其中低分子有机材料均匀分散并保持的层,并且当热可逆记录介质变为最透明时,该树脂基质材料影响透明度。因为这个原因,树脂基质材料优选高度透明、机械稳定和成膜性能优异的树脂。
这类树脂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其实例包括聚氯乙烯;氯乙烯共聚物如氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇共聚物、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸共聚物和氯乙烯-丙烯酸酯共聚物;聚偏1,1-二氯乙烯;1,1-二氯乙烯共聚物如1,1-二氯乙烯-氯乙烯共聚物和1,1-二氯乙烯-丙烯腈共聚物;聚酯;聚酰胺;聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物;和有机硅树脂。这些的每一个可以被单独或两种或多种结合使用。
记录层中低分子有机材料与树脂(树脂基质材料)的质量比优选在大约2∶1到1∶16的范围内,更优选在大约1∶2到1∶8的范围内。
当含有的树脂量太小以致在质量比2∶1的范围外时,可能难于形成低分子有机材料保持在树脂基质材料中的膜。当含有的树脂的量太大以致在质量比1∶16的范围外时,低分子有机材料的量太小,因此可能难以使记录层不透明。
除了低分子有机材料和树脂,可以将其它成分如高沸点溶剂和表面活性剂加入到记录层,以使其更容易记录透明的图像。
制造记录层的方法没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,记录层可以如下制造:将溶解树脂基质材料和低分子有机材料的溶液、或通过将细颗粒形式的低分子有机材料分散到含有树脂基质材料的溶液中产生的分散溶液(本文包含的溶剂不溶解选自上述低分子有机材料的至少一种)涂覆到载体上并干燥。
用于制备记录层的溶剂没有特别限定并且根据树脂基质材料和低分子有机材料的类型可适当选择。溶剂的实例包括四氢呋喃、甲基·乙基酮、甲基·异丁基酮、氯仿、四氯化碳、乙醇、甲苯和苯。当使用溶液时,以及当使用分散溶液时,将低分子有机材料以细粒的形式沉积,并且在所得到的记录层中以分散状态存在。
在热可逆记录介质中由无色染料和可逆显色剂组成的低分子有机材料可以在第二特定温度显色并在第一特定温度失去颜色。无色染料是染料母体,其本身是无颜色的或浅色的。无色染料没有特别限定并且可以从已知的无色染料中适当选择。其实例包括基于三苯甲烷2-苯并[c]呋喃酮、三芳基甲烷、荧烷、吩噻嗪、硫代荧烷、呫吨(xanthene)、吲哚基邻苯二甲酰、螺吡喃(spiropyran)、氮杂2-苯并[c]呋喃酮、色烯并吡唑(chromenopyrazole)、次甲基、若丹明苯胺基内酰胺(rhodamineanilinolactam)、若丹明内酰胺、喹唑啉、二氮杂呫吨和二内酯的无色化合物。在这些中,基于荧烷和2-苯并[c]呋喃酮的无色染料特别优选,因为它们的显色和颜色擦除性质、色彩和储存能力优异。这些的每一个可以被单独或两种或多种结合使用,并且可以通过提供以不同色调显色的层制造适用于多色或全色记录的热可逆记录介质。
可逆显色剂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,只要其能通过加热可逆地显色和擦除颜色。其适当的实例包括在其分子中具有至少一个下列结构的化合物:结构(1),其具有使无色染料显色的显色能力(例如,酚式羟基基团、羧酸基团、磷酸基团等);和结构(2),其控制分子间的粘合(例如,长链烃基连接在一起的结构)。在键合位置,长链烃基可以经由含有杂原子的二价或多价键基团键合。另外,长链烃基可以至少含有相似的连接基团或者芳基。
对于具有使无色染料显色的显色能力的结构(1),酚特别适合。
对于控制分子间的粘合的结构(2),具有8个或更多碳原子、优选11个或更多碳原子的长链烃基是适合的,碳原子数量的上限优选40或更小,更优选30或更小。
在通式(1)和(2)中,R1指单键或具有1到24个碳原子的脂肪烃基。R2指具有两个或更多碳原子的脂肪烃基,其可以具有取代基,并且碳原子的数目优选为5或更大,更优选10或更大。R3指具有1到35个碳原子的脂肪烃基,并且碳原子的数目优选为6到35,更优选8到35。这些脂肪烃基的每一个可以被单独或两种或多种结合提供。
R1、R2和R3具有的碳原子数量的总和没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,其下限优选为8或更大,更优选11或更大,其上限优选为40或更小,更优选35或更小。
当碳原子数量的总和小于8时,显色稳定性或颜色擦除能力可能降低。
脂肪烃基的每一个可以是直链基团或支链基团,并且可以具有不饱和键,优选为直链基团。与脂肪烃基键合的取代基的实例包括羟基、卤原子和烷氧基。
X和Y可以是相同的或不同的,每一个指含N原子或含O原子的二价基团。其具体的实例包括氧原子、酰胺基团、脲基团、二酰基肼基团、草酸肼基团和酰基脲基团,优选酰胺基团和脲基团。
“n”指0到1的整数。
希望受电子化合物(显色剂)与作为颜色擦除促进剂的化合物一起使用,所述颜色擦除促进剂在其分子中具有-NHCO-基团和-OCONH-基团的至少一个,这是因为分子间相互作用是在颜色擦除促进剂和显色剂之间、在产生无色状态的过程中引起的,并因此显色和颜色擦除性能得到提高。
对于可逆热敏记录层,可以使用粘结剂用树脂,以及如果需要使用提高或控制记录层的涂敷性质和显色与颜色擦除性质的添加剂。这些添加剂的实例包括表面活性剂、传导剂、填料、抗氧化剂、光稳定剂、显色稳定剂和颜色擦除促进剂。
粘结剂用树脂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,只要其能将记录层结合到载体上。例如,一种传统已知的树脂或其两种或多种的组合可被用于粘结剂用树脂。在这些树脂中,优选能通过热、紫外线、电子束等固化的树脂,因为在重复使用时的耐久性可被提高,特别优选热固性树脂,其每一个含有异氰酸酯基化合物或类似物作为交联剂。热固性树脂的实例包括具有与交联剂反应的基团如羟基或羧基的树脂,和通过共聚含羟基或含羧基的单体与其它单体产生的树脂。这种热固性树脂的具体实例包括:苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙酸丙酸纤维素树脂、乙酸丁酸纤维素树脂、丙烯多元醇树脂(acrylpolyol resins)、聚酯多元醇树脂和聚氨基甲酸乙酯多元醇树脂,特别优选丙烯多元醇树脂、聚酯多元醇树脂和聚氨基甲酸乙酯多元醇树脂。
记录层中显色剂与粘结剂用树脂的混合比(质量比)优选在1∶0.1到1∶10的范围内。当粘结剂用树脂的量太小时,记录层热强度可能不足。当粘结剂用树脂的量太大,因为显色密度降低,这是有问题的。
交联剂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,其实例包括异氰酸酯、氨基树脂、酚树脂、胺和环氧化合物。在这些中,优选异氰酸酯,并且每一个具有多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯化合物特别优选。
至于与粘结剂用树脂的量相关的加入的交联剂的量,在交联剂中含有的官能团的数量与在粘结剂用树脂中含有的活性基团的数量的比率优选在0.01∶1到2∶1的范围内。当加入的交联剂的量太小以致在该范围之外时,不能获得足够的热强度。当加入的交联剂的量太大以致在该范围之外时,对显色和颜色擦除性质有不利的影响。
进一步,作为交联促进剂,可以使用在这种反应中使用的催化剂。
在热交联的情况中,任何热固性树脂的胶凝部分优选为30%或更大,更优选50%或更大,甚至更优选70%或更大。当胶凝部分小于30%时,不能产生足够的交联状态,因此耐久性可能降低。
对于在粘结剂用树脂的交联状态和非交联状态之间进行区分的方法,例如,这两种状态可通过将涂敷膜浸入具有高溶解能力的溶剂中而区分。具体而言,对于处于非交联状态的粘结剂用树脂,树脂溶解在溶剂中,因此不保留在溶质中。
记录层中的上述其它成分没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,表面活性剂、增塑剂等适合用于这方面,因为可以促进图像记录。
对于用于记录层涂布溶液的溶剂、涂布溶液分散仪器、记录层涂覆方法、干燥和硬化方法等,可以用已知的那些。
为了制备记录层涂布溶液,可以使用分散仪器将材料一起分散到溶剂中;可选地,可以将材料独立地分散到各自的溶剂中,然后将溶液混合在一起。进一步,可以加热并溶解成分,然后通过快速冷却或缓慢冷却将它们沉淀。
用于形成记录层的方法没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其合适的实例包括方法(1):将记录层涂布溶液涂覆到载体上,在该涂布溶液中,树脂、给电子颜色形成化合物和受电子化合物被溶解或分散到溶剂中,然后当通过蒸发溶剂形成片或类似物时,或在通过蒸发溶剂形成片或类似物之后,交联涂布溶液;方法(2):将记录层涂布溶液涂覆到载体上,在该涂布溶液中,给电子颜色形成化合物和受电子化合物被分散到仅溶解树脂的溶剂中,然后当通过蒸发溶剂形成片或类似物时,或在通过蒸发溶剂形成片或类似物之后,交联涂布溶液;和方法(3):不使用溶剂,加热和熔融树脂、给电子颜色形成化合物和受电子化合物以便混合,然后当形成片或类似物时,或在形成片或类似物之后,交联该熔融混合物并冷却。在这些方法的每一个中,也可能产生作为片形式的热可逆记录介质的记录层,而不使用载体。
在(1)或(2)中使用的溶剂不能明确地限定,因为其受树脂、给电子颜色形成化合物和受电子化合物的类型等影响。其实例包括四氢呋喃、甲基·乙基酮、甲基·异丁基酮、氯仿、四氯化碳、乙醇、甲苯和苯。
另外,受电子化合物在记录层中存在,以颗粒形式分散。
为表现出作为涂布材料的高性能,颜料、消泡剂、分散剂、增滑剂、防腐剂、交联剂、增塑剂和类似物可被添加到记录层涂布溶液中。
用于记录层的涂敷方法没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,移动卷形的连续载体或切成片状的载体,并且用已知方法如刮刀涂布、绕线棒控涂布、喷涂、气刀涂布、颗粒涂布、幕式涂布、凹版式涂布、接触涂布、逆转辊涂布、浸渍涂布或金属型涂布(die coating)方法,将记录层涂敷在载体上。
记录层涂布溶液的干燥条件没有特别限定,并且可以根据预期应用适当地选择。例如,在室温至140℃的范围内干燥记录层涂布溶液约10秒到10分钟。
记录层的厚度没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,优选1μm到20μm,更优选3μm到15μm。当记录层太薄时,因为显色密度降低,图像的反差可能降低。当记录层太厚时,在该层中的热分布增加,产生没有达到显色温度并所以没有显色的部分,因此不能得到期望的显色密度。-光热转换层-
光热转换层是具有吸收激光束并产生热的功能的层,其至少含有具有吸收激光束并产生热的功能的光热转换材料。
光热转换材料被广义分类为无机材料和有机材料。
无机材料的实例包括炭黑;金属,如Ge、Bi、In、Te、Se和Cr;或者其半金属或其合金。这些无机材料的每一种通过真空蒸发方法或通过使用树脂等结合颗粒材料至层表面,形成层形式。
对于有机材料,根据待被吸收的光的波长,多种染料可适合使用,然而,当激光二极管被用作光源时,使用具有接近700nm到1,500nm波长的吸收峰的近红外吸收颜料。其具体的实例包括花青颜料、醌颜料、吲哚萘酚(indonaphthol)的喹啉衍生物、苯二胺基镍络合物、酞菁化合物和萘菁化合物。为了确保对抗重复记录和擦除图像的耐久性,优选选择耐热性优异的光热转换材料。
光热转换材料的每一种可以被单独或两种或多种结合使用。光热转换材料可以混合在记录层中。在这种情况,记录层也作为光热转换层。在这些中,考虑到对抗重复记录和擦除图像的热耐久性以及介质的耐光性,酞菁颜料化合物因为其对抗热和光的高稳定性被特别优选。
在含有光热转换材料的层的总质量中,光热转换材料的量优选按质量计为0.0005%到按质量计0.1%,更优选按质量计0.001%到按质量计0.02%。当光热转换材料的量大时,热可逆记录介质的背景被着色。当该量小时,激光束较少吸收在热可逆记录介质中,图像记录和擦除的灵敏性降低。
当形成光热转换层时,光热转换材料典型地与树脂组合使用。用于光热转换层中的树脂没有特别限定,并且可以从本领域已知的那些适当选择,只要其能保持无机材料和有机材料在其中,然而,优选热塑性树脂和热固性树脂。
对于用于光热转换层的溶剂、涂布溶液分散仪器、光热转换层涂覆方法、干燥方法等,可以运用已知并用于记录层的那些方法。
光热转换层的厚度没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择;优选0.1μm到10μm。<保护层>
在本发明的热可逆记录介质中,期望在记录层上提供保护层,以保护记录层。保护层没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,保护层可以由一层或多层形成,优选提供在暴露的最外表面上。
保护层含有粘结剂用树脂,并且根据需要进一步含有其它成分如填料、润滑剂和颜料。
保护层中的树脂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,树脂优选为热固性树脂、紫外(UV)可固化树脂、电子束可同化树脂等,特别优选紫外(UV)可固化树脂和热固性树脂。
UV-可固化树脂在固化后能形成非常硬的膜,并且减轻表面物理接触造成的损害和激光加热引起的介质变形;因此,可能获得对重复使用的耐久性优异的热可逆记录介质。
尽管稍比UV-可固化树脂差,但是热固性树脂也可使表面硬化,并且其对抗重复应用的耐久性优异。
UV-可固化树脂没有特别限定,并且可以根据预期应用从已知的UV-可固化树脂适当选择。其实例包括基于氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、乙烯基和不饱和聚酯的低聚物;和单体,如单官能丙烯酸酯和多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基酯、乙烯衍生物和烯丙基化合物。在这些中,多官能即四官能或更多官能的单体和低聚物特别优选。通过混合这些单体或低聚物的两种或多种,能适当调节树脂膜的硬度、收缩程度、柔性、涂布强度等。
为了用紫外线固化单体和低聚物,需要使用光聚合引发剂或光聚合促进剂。
加入的光聚合引发剂或光聚合促进剂,相对于保护层的树脂成分的总质量,优选为按质量计0.1%到按质量计20%,更优选按质量计1%到按质量计10%。
用于固化紫外可固化树脂的紫外辐射可使用已知的紫外辐射器进行,紫外辐射器的实例包括装配有光源、灯具、电源、冷却设备、传输设备等的紫外辐射器。
光源的实例包括汞汽灯、金属卤化物灯、钾灯、汞-氙灯和闪光灯。根据加入到热可逆记录介质组合物中的光聚合引发剂和光聚合促进剂的紫外吸收波长,可以适当选择光源的波长。
紫外辐射的条件没有特别限定,并且可以根据预期应用适当选择,例如,可取地,根据交联树脂所需的照射能量,决定灯输出功率、传输速度等。
为了提高运输能力,可以加入防粘剂例如具有可聚合基团的硅氧烷、硅氧烷接枝聚合物、蜡或硬脂酸锌;或润滑剂例如硅油。任何这些加入的量,相对于保护层的树脂成分的总质量,优选为按质量计0.01%到按质量计50%,更优选按质量计0.1%到按质量计40%。这些的每一种可以被单独或两种或多种结合使用。另外,为了防止静电,优选使用导电填料,更优选使用针状导电填料。
无机颜料的粒径优选为0.01μm到10.0μm,更优选为0.05μm到8.0μm。加入的无机颜料的量相对于1质量份的耐热性树脂,优选为0.001质量份到2质量份,更优选为0.005质量份到1质量份。
进一步,常规已知的表面活性剂、匀平剂(leveling agent)、抗静电剂等可作为添加剂包括在保护层中。
同样,作为热固性树脂,例如,可适当使用与用于记录层的粘结剂用树脂相似的树脂。
也可以使用具有紫外吸收结构的聚合物(下文另外称为“紫外吸收聚合物”)。
这里,具有紫外吸收结构的聚合物指在其分子内具有紫外吸收结构(例如紫外吸收基团)的聚合物。紫外吸收结构的实例包括水杨酸酯结构、氰基丙烯酸酯结构、苯并三唑结构和二苯酮结构。在这些中,苯并三唑结构和二苯酮结构因为它们优异的耐光性而特别优选。
期望热固性树脂被交联。因此,热固性树脂优选为具有与固化剂反应的基团例如羟基、氨基或羧基的树脂,特别优选含羟基聚合物。为了增加含有具有紫外吸收结构的聚合物的层的强度,优选使用具有10mgKOH/g或更大羟基值的聚合物,这是因为可以获得足够的涂布强度,更优选用具有30mgKOH/g或更大羟基值的聚合物,甚至更优选用具有40mgKOH/g或更大羟基值的聚合物。通过使保护层具有足够的涂布强度,甚至当重复进行擦除和印刷时,也可减轻记录介质的劣化。
作为固化剂,可以适当使用与用于记录层的固化剂相似的固化剂。
对于用于保护层涂布溶液的溶剂、涂布溶液分散仪器、保护层涂覆方法、干燥方法等,可以运用已知的并用于记录层的那些。当使用紫外可固化树脂时,需要借助紫外辐射的固化步骤,其中已经使用紫外辐射进行涂布和干燥,在该情况中,紫外辐射器、光源和照射条件如上所述。
保护层的厚度优选为0.1μm到20μm,更优选0.5μm到10μm,甚至更优选1.5μm到6μm。当厚度小于0.1μm时,保护层不能完全行使作为热可逆记录介质的保护层的功能,热可逆记录介质通过加热重复使用容易劣化,因此其可能不能重复使用。当厚度大于20μm时,不可能使足够的热通过位于保护层下的热敏部分,因此通过热进行图像印刷和擦除可能不能被充分进行。
<中间层>
在本发明中,期望在记录层和保护层之间提供中间层,以便提高记录层和保护层之间的粘合性,防止施加保护层所引起的记录层的质量的改变,并且防止保护层中的添加剂转移到记录层。这使提高储存显色图像的能力成为可能。
中间层至少含有粘结剂用树脂,并根据需要进一步含有其它成分如填料、润滑剂和着色颜料。
粘结剂用树脂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。对于粘结剂用树脂,可以使用用于记录层的粘结剂用树脂或如热塑性树脂或热固性树脂的树脂成分。树脂成分的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、饱和聚酯、不饱和聚酯、环氧树脂、酚树脂、聚碳酸酯和聚酰胺。
期望中间层含有紫外线吸收剂。对于紫外线吸收剂,可以使用有机化合物和无机化合物的任何一种。
同样,可以使用紫外吸收聚合物,并且这可依靠交联剂固化。作为这些化合物,可以适当使用与用于保护层的那些相似的化合物。
中间层的厚度优选为0.1μm到20μm,更优选0.5μm到5μm。对于用于中间层涂布溶液的溶剂、涂布溶液分散仪器、中间层涂覆方法、中间层干燥方法和硬化方法等,可以运用已知的并用于记录层的那些。
<下层>
在本发明中,可以在记录层和载体之间提供下层,以便为了高灵敏度有效利用应用的热,或提高载体和记录层之间的粘合性,以及防止记录层材料渗入载体。
下层至少含有空心颗粒,也含有粘结剂用树脂,以及如果需要进一步含有其它成分。
空心颗粒的实例包括单空心颗粒——其中在每一颗粒中仅存在一个空心部分,和多空心颗粒——其中在每一颗粒中存在多个空心部分。这些类型的空心颗粒可以被单独或组合使用。
空心颗粒的材料没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,其适当的实例包括热塑性树脂。对于空心颗粒,可以使用适当生产的空心颗粒,或者可以使用商业可获得的产品。商业可获得的产品的实例包括MICROSPHERE R-300(由Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.生产);ROPAQUE HP1055和ROPAQUE HP433J(这两种都由ZeonCorporation生产);和SX866(由JSR Corporation生产)。
加入到下层的空心颗粒的量没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,例如优选按质量计10%到按质量计80%。
对于粘结剂用树脂,可以使用与用于记录层或用于含有具有紫外吸收结构的聚合物的层的树脂相似的树脂。
下层可含有有机填料和无机填料的至少一种,如碳酸钙、碳酸镁、二氧化钛、氧化硅、氢氧化铝、高岭土或滑石。
此外,下层可含有润滑剂、表面活性剂、分散剂等。
下层的厚度没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择,其期望的范围为0.1μm到50μm,更期望的范围为2μm到30μm,甚至更期望的范围为12μm到24μm。
<背层>
在本发明中,为了防止热可逆记录介质上的卷曲和静电荷,并提高运输能力,可以在与形成记录层的表面相反的载体面上提供背层。
背层至少含有粘结剂用树脂,并根据需要进一步含有其它成分如填料、导电填料、润滑剂和颜料。
粘结剂用树脂没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。例如,粘结剂用树脂是热固性树脂、紫外(UV)可固化树脂、电子束可固化树脂等的任意一种,特别优选紫外(UV)可固化树脂和热固性树脂。
对于紫外可固化树脂、热固性树脂、填料、导电填料和润滑剂,可以适当使用与用于记录层、保护层或中间层的那些相似的种类。
<粘附层或粘合层>
在本发明中,通过在与载体的形成记录层的表面相反的表面上提供粘附层或粘合层,可以将热可逆记录介质制成热可逆记录标签。用于粘附层或粘合层的材料可选自常用材料。
用于粘附层或粘合层的材料没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其实例包括尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚树脂、环氧树脂、醋酸乙烯酯树脂、醋酸乙烯酯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸类树脂、聚乙烯醚树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯树脂、聚酯类树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、氯化聚烯烃树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸酯共聚物、天然橡胶、氰基丙烯酸酯树脂和有机硅树脂。
用于粘附层或粘合层的材料可以是热熔型的。可以使用或不使用剥离纸。通过如此提供粘附层或粘合层,热可逆记录标签可以被附着至厚基底如附有磁条的氯乙烯卡——其很难涂敷记录层——的整个表面或部分表面。这使改进该介质的方便性成为可能,例如展示储存在磁录声机中的部分信息。提供有这种粘附层或粘合层的热可逆记录标签也可用于厚卡如IC卡和光卡上。
在热可逆记录介质中,可以在载体和记录层之间提供着色层,以提高可见性。通过将含有着色剂和树脂粘合剂的分散溶液或溶液涂覆到目标表面上,并且干燥该分散溶液或溶液,可以形成着色层;可选地,可以通过简单将有色片与目标表面粘合形成着色层。
热可逆记录介质可提供有彩色印刷层(color printing layer)。彩色印刷层中的着色剂例如选自用于传统全色印刷的彩色油墨中包含的染料、颜料等。树脂粘合剂的实例包括热塑性树脂、热固性树脂、紫外可固化树脂和电子束可固化树脂。彩色印刷层的厚度根据期望印刷的彩色密度适当选择。
在热可逆记录介质中,不可逆记录层可以被附加地使用。在这种情况下,记录层的显色色调可以是相同或不同的。同样,根据胶印印刷、凹版印刷等已经引刷的或者使用喷墨打印机、热转印打印机、升华打印机等印刷有图形设计(pictorial design)或类似物的着色层,例如,可以提供在本发明热可逆记录介质的与形成记录层的表面相同的整个表面或一部分表面上,或者可以提供在其部分相反表面上。此外,主要由可固化树脂组成的加印亮油层(OP varnish layer)可以被提供在着色层的一部分表面或整个表面上。图形设计的实例包括字/字符、图案、图样、相片和利用红外线检测的信息。同样,通过添加染料或颜料,简单形成的任何层也可以被着色。
此外,本发明的热可逆记录介质可以被提供全息图,以便安全。同样,通过形成浮雕或凹雕的凹痕和突起,其也可以被提供诸如肖像、公司标志或符号的设计,以便提供设计多样性。
热可逆记录介质根据应用可形成期望的形式,如形成卡、标签(tag)、标记(label)、片或卷。卡形式的热可逆记录介质可以被用于预付卡、打折卡、信用卡等。大小比卡小的标签形式的热可逆记录介质可被用于价格标签等。大小比卡大的标签形式的热可逆记录介质可被用于票据、过程控制和运输的说明片等。标记形式的热可逆记录介质可以被粘贴;因此,其可形成各种大小,并且例如用于过程控制和产品控制,粘贴在车上、贮器上、盒子上、容器上等,以重复使用。大小比卡大的片形式的热可逆记录介质提供更大的印刷面积,因此例如,其可用于普通的文件和过程控制的说明片。
<热可逆记录部件和RF-ID组合的实例>
用于本发明的热可逆记录部件在方便性方面是优良的,这是因为能可逆显示的记录层和信息存储部分被提供在同一张卡或标签上(以便形成单一部件,并且储存在信息存储部分的部分信息被显示在记录层上,因而通过简单查看此卡或标签而不需特殊设备便可确认信息。同样,当储存在信息存储部分的信息被重写时,热可逆记录部件显示的信息重写使根据需要多次重复使用热可逆记录介质成为可能。
信息存储部分没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其适当的实例包括磁记录层、磁条、IC存储器、光存储器和RF-ID标签。信息存储部分用于过程控制、产品控制等的情况下,特别优选RF-ID标签。RF-ID标签由IC芯片和连接到IC芯片的天线组成。
热可逆记录部件包括能可逆显示的记录层和信息存储部分。信息存储部分的适当实例包括RF-ID标签。
这里,图6是表示RF-ID标签85的实例的示意图。该RF-ID标签85包括IC芯片81和连接至IC芯片81的天线82。IC芯片81被分为四部分:即,存储部分、功率调节部分、发射部分和接收部分,并且当它们进行分派的操作时,进行通讯。对于通讯,通过无线电波,RF-ID标签与读出器/记录器的天线通信以传输数据。具体地,有下述这样两种方法:电磁感应方法,其中RF-ID的天线从读出器/记录器接收无线电波,而电动势由共振引起的电磁感应产生;和无线电波方法,其中电动势由辐射电磁场产生。在这两种方法中,RF-ID标签中的IC芯片被外面的电磁场启动,芯片中的信息被转化为信号,然后信号从RF-ID标签发射。该信息被读出器/记录器端的天线接收,并由数据处理单元识别,之后在软件端进行数据处理。
RF-ID标签可以形成标记或卡,并且可以被粘贴到热可逆记录介质上。RF-ID标签可以粘贴至记录层表面或背层表面,期望被粘贴至背层表面。为将RF-ID标签和热可逆记录介质粘在一起,可以使用已知的粘合剂或胶粘剂。
另外,热可逆记录介质和RF-ID标签可通过层压等整体地形成,然后形成卡或标签。
(图像处理设备)
本发明的图像处理设备被用于本发明的图像处理方法中,并且至少包括激光束发射部件、光束扫描部件和光束聚光部件以及照射强度分布调节部件,并且进一步包括冷却部件,以及根据需要可包括其它适当选择的部件。
-激光束发射部件-
对于激光束发射部件,使用半导体激光器设备。
来自半导体激光器的激光束的发射波长是能从半导体激光二极管发射的光束的波长,并且是近红外范围内的波长,即优选0.70μm到1.55μm,更优选0.8μm到1.0μm。
当使用具有上述波长的激光束时,热可逆记录介质吸收具有上述波长的激光束。因此,其优选具有用于吸收半导体激光束的层,例如光热转换层或加入光热转换材料的记录层。
-光束扫描部件-
光束扫描部件被置于激光束发射部件中激光束发射的表面上。激光束扫描部件的实例包括使用电控光束扫描镜的激光束扫描部件和移动热可逆记录介质固定于其上的XY台(stage)的部件。移动XY台的部件在高速下很难扫秒细微的字/字符。因此,优选使用电控光束扫描镜的激光束扫描部件作为扫描方法。
-光束聚光部件-
光束聚光部件是设置来将激光束会聚在热可逆记录介质上的部件。当使用电控光束扫描镜时,与光束聚光部件的距离根据热可逆记录介质上的扫描位置而改变。因此,会聚光束的直径通过使用常规凸透镜与电控光束扫描镜组合进行改变。相反,作为光束聚光部件,fθ透镜与电控光束扫描镜组合使用,以便无论热可逆记录介质上扫描位置如何,会聚光束的直径保持恒定。
-照射强度分布调节部件-
照射强度分布调节部件具有改变激光束的照射强度分布的功能。
照射强度分布调节部件的布置没有特别限定,只要其置于激光束发射部件中的激光束从其发射的表面上;照射强度分布调节部件和激光束发射部件之间的距离等可以根据预期应用适当选择,并且照射强度分布调节部件优选被置于激光束发射部件和后述的电控光束扫描镜之间,更优选置于后述的扩束器和电控光束扫描镜之间。
照射强度分布调节部件具有改变照射强度分布的功能,以便应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)与在相应于应用激光束总照射能量95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的比率(I1/I2)满足1.20≤I1/I2≤1.29。因此,可减轻重复图像记录和擦除引起的热可逆记录介质的劣化,以提高对重复使用的耐久性,同时保持图像反差。
照射强度分布调节部件没有特别限定并且可以根据预期应用适当选择。其适当的实例包括透镜、滤光器、掩模、反射镜和光纤耦合,其中透镜因为引起更少的能量损失而被优选,具体而言为万花筒、积分仪、光束均匀器、非球面光束成形器(其中每一个是强度变换透镜和相位校正透镜的组合)、非球面元件透镜和衍射光学元件。当使用滤光器、掩模或类似物时,照射强度可通过物理切割激光束的中心部分进行调节。同时,当使用反射镜时,照射强度可通过使用例如连接到计算机并且外形可机械改变的可变形反射镜,或者其中反射率或表面上凹痕和突起的形成从一部分到另一部分变化的反射镜进行调节。
在这些中,因为强度分布调节部件的高度设计灵活性,特别优选非球面元件透镜和衍射光学元件。因为应用激光束的照射强度通过光纤耦合容易调节,所以优选使用具有可见光到近红外光发射波长的半导体激光器。
-冷却部件-
作为设置来冷却半导体激光二极管、同时测量和控制其温度的冷却部件,可以使用空气冷却、水冷却等。水冷却是有效的,但是其导致仪器大小增加。一般而言,空气冷却被用于具有50W或更小的低输出功率的半导体激光器,而水冷却被用于具有50W或更高的输出功率的半导体激光器。
半导体激光二极管必须被冷却,这是因为由于连续光束发射导致其温度增加,而且二极管本身可能损坏。此外,激光束的输出功率和发射波长可根据半导体激光二极管的温度而改变。因此,通过提供冷却部件以便测量半导体激光二极管的温度并保持该温度恒定,半导体激光器设备可获得稳定的照射输出功率。
本发明的图像处理设备的基本构造与所谓的激光打标机(laser maker)的构造相似,除了其至少具有激光束发射部件、光束扫描部件、光束聚光部件和照射强度分布调节部件。本发明的图像处理设备至少包括振荡器部件、功率控制部件和程序部件。
这里,在图3中,阐述了本发明的图像处理设备的实例,其具体为激光辐射部件。
图3中示出的图像处理设备使用光纤耦合半导体激光器(LIMO25F100-DL808-EX362,LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH制造)作为激光源,其具有808nm的发射波长、100μm的光纤直径和25W的最大输出功率。激光束从光纤1发射,并在激光发射后立刻由准直仪2使激光束准直。在平行光程中,图7中示出的非球面元件透镜与光纤结合被用作照射强度分布调节部件,并且调节fθ透镜6和热可逆记录介质7之间的距离,以便改变应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)与在相应于应用激光束总照射能量95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的比率(I1/I2)。
振荡器部件由半导体激光二极管10、准直仪2、扫描部件5等组成。
扫描部件5由含有反射镜4的两个检流计构成(未示出)。通过使用X轴和Y轴方向的、连接于检流计的两个反射镜4,使从半导体激光二极管10输出的激光束进行高速旋转扫描,将图像记录在热可逆记录介质7上或将图像从热可逆记录介质7擦除。
在图3中,1、3和8分别指光纤、反射镜和透镜。
功率控制部件包括用于放电的电源;用于驱动检流计的电源;用于冷却珀耳帖设备等的电源.;用于控制全部图像处理设备的控制部件;等。
程序部件包括用于控制的计算机,其中安装软件,并设置来输入条件如激光束的密度和用于记录或擦除图像的激光扫描的速度,和根据软件的指令产生和编辑待被记录的字/字符等。
激光照射部件,即用于图像记录/擦除的前置部件(head part)被安装在图像处理设备内。另外,图像处理设备包括转移热可逆记录介质的部件和其控制部件、监视器等。
本发明的图像处理方法和图像处理设备能在高速下并以无接触的方式反复地在热可逆记录介质——例如粘贴到纸板或贮器如塑料容器的标记——上记录和从其上擦除高反差图像,并且也能减轻重复使用引起的热可逆记录介质的劣化。因此,它们可特别适用于产品分配和输送系统。在这种情况中,例如,当移动放置在传送带上的纸板或塑料容器时,能在标记上记录图像和从标记擦除图像,并且因为生产线(line)不需要停止而能缩短运输时间。同样,粘贴标记的纸板或塑料容器可以如原样再次使用,而不需要拆下标记,并再次进行图像擦除和记录。
根据本发明,能解决传统问题,并提供图像处理方法和图像处理设备,其中热可逆记录介质可被均匀加热,过量的能量不运用到热可逆记录介质上,当重复进行记录和擦除时热可逆记录介质的劣化可被减轻,对重复使用的耐久性可被提高,并且书写线的宽度可通过调节照射功率而改变,而不需要改变照射距离。
实施例
下文中,将解释本发明实施例。然而,应该注意本发明不以任何方式局限于这些实施例。
制备实施例1
<热可逆记录介质的制备>
色调根据温度可逆变化(透明状态-显色状态)的热可逆记录介质以下列方式制备。
-载体-
作为载体,使用具有125μm厚度的白色浑浊聚酯膜(TETORON FILM U2L98W,Teijin DuPont Films Japan Limited生产)。
-下层-
混合三十(30)质量份苯乙烯-丁二烯共聚物(PA-9159,NipponA&L Inc.生产)、12质量份聚乙烯醇树脂(POVAL PVA103,Kuraray Co.,Ltd.生产)、20质量份空心颗粒(MICROSPHERE R-300,MatsumotoYushi-Seiyaku Co.,Ltd.生产)和40质量份水,并搅拌大约1hr,以便均匀混合,从而制备下层涂布溶液。
接下来,通过使用绕线棒将所获得的下层涂布溶液涂覆到载体上,然后在80℃下加热并干燥下层涂布溶液2分钟,形成具有20μm厚度的下层。
-热可逆记录层(记录层)-
使用球磨机,将5质量份下面结构式(1)表示的可逆显色剂、0.5质量份下面结构式(2)和(3)表示的两种颜色擦除促进剂的每一种、10质量份50%丙烯多元醇溶液(羟基值=200mgKOH/g)和80质量份甲基·乙基酮磨成粉状并分散,以使平均粒径大约1μm。可逆显色剂结构式(1)颜色擦除促进剂结构式(2)C17H35CONHC18H35 结构式(3)
接下来,向可逆显色剂已被磨成粉状并分散的分散溶液中,加入1质量份作为无色染料的2-苯胺基-3-甲基-6-二丁基氨基莹烷、0.2质量份下面结构式(4)表示的酚抗氧化剂(IRGANOX 565,Ciba SpecialtyChemicals plc.生产)和5质量份异氰酸酯(CORONATE HL,NipponPolyurethane Industry Co.,Ltd.生产)。在获得的溶液中,加入按质量计0.02%的光热转换材料(IR14,NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.生产的酞菁化合物),然后充分搅拌以制备记录层涂布溶液。结构式(4)
随后,使用绕线棒,将制备的记录层涂布溶液涂覆到下层已在其上形成的载体上,并且在100℃下干燥记录层涂布溶液2分钟,然后在60℃下固化24hr,以形成具有11μm厚度的记录层。
-中间层-
混合三(3)质量份50%丙烯多元醇树脂溶液(LR327,Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.生产)、7质量份30%氧化锌细粒分散溶液(ZS303,Sumitomo Cement Co.,Ltd.生产)、1.5质量份异氰酸酯(CORONATE HL,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产)和7质量份甲基·乙基酮,并且充分搅拌以制备中间层涂布溶液。
接下来,使用绕线棒,将中间层涂布溶液涂覆到其上已经形成下层和记录层的载体上,在90℃下加热和干燥中间层涂布溶液1分钟,然后在60℃加热2小时,以形成具有2μm厚度的中间层。
-保护层-
混合三(3)质量份季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA,Nippon Kayaku Co.,Ltd.生产)、3质量份氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物(ART RESIN UN-3320HA,Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.生产)、3质量份二季戊四醇己内酯的丙烯酸酯(KAYARAD DPCA-120,NipponKayaku Co.,Ltd.生产)、1质量份二氧化硅(P-526,Mizusawa IndustrialChemicals,Ltd.生产)、0.5质量份光聚合引发剂(IRGACURE 184,NihonCiba-Geigy K.K.生产)和11质量份异丙醇,并且使用球磨机充分搅拌和分散,以使平均粒径大约3μm,从而制备保护层涂布溶液。
接下来,使用绕线棒将保护层涂布溶液涂覆到其上已经形成下层、记录层和中间层的载体上,在90℃下加热并干燥保护层涂布溶液1分钟,然后用80W/cm的紫外线灯交联,以形成具有4μm厚度的保护层。
-背层-
混合季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA,NipponKayaku Co.,Ltd.生产)(7.5质量份)、2.5质量份氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物(ART RESIN UN-3320HA,Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.生产)、2.5质量份针状导电二氧化钛(FT-3000,长轴=5.15μm,短轴=0.27μm,结构:涂有锑掺杂氧化锡的二氧化钛;Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.生产)、0.5质量份光聚合引发剂(IRGACURE 184,Nihon Ciba-GeigyK.K.生产)和13质量份异丙醇,然后通过使用球磨机充分搅拌,以制备背层涂布溶液。
接下来,使用绕线棒将背层涂布溶液涂覆到载体的已经形成记录层、中间层和保护层的表面的相反表面上,在90℃下加热并干燥背层涂布溶液1分钟,然后用80W/cm的紫外线灯交联,以便形成具有4μm厚度的背层。因此,产生了制备实施例1的热可逆记录介质。制备实施例2
<热可逆记录介质的制备>
透明度根据温度可逆变化(透明状态-白色浑浊状态)的热可逆记录介质以下列方式制备。
-载体-
作为载体,使用具有175μm厚度的透明PET膜(LUMIRROR175-T12,Toray Industries,Inc.生产)。
-热可逆记录层(记录层)-
向含有树脂的溶液——其中26质量份氯乙烯共聚物(M110,ZEON CORPORATION生产)溶于210质量份甲基·乙基酮中,加入3质量份下面结构式(5)表示的低分子有机材料和7质量份山嵛酸二十二烷基酯,然后在玻璃瓶中,放置具有2mm直径的陶瓷珠,使用PAINT SHAKER(Asada Iron Works.Co.,Ltd生产)分散混合物48小时,以便制备均匀分散的溶液。结构式(5)
接下来,在获得的分散溶液中,加入4质量份异氰酸酯化合物(CORONATE 2298-90T,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.生产)。在该溶液中,加入按质量计0.02%的光热转换材料(IR14,NIPPONSHOKUBAI CO.,LTD.生产的酞菁化合物),然后充分搅拌以制备记录层涂布溶液。
随后,将获得的记录层溶液涂覆到载体上,然后加热并干燥,其后,将记录层溶液在65℃下储存24hr,以交联树脂。因此,在载体上提供了具有10μm厚度的热敏记录层。
-保护层-
使用绕线棒,将含有10质量份75%氨基甲酸乙酯丙烯酸酯紫外可固化树脂(UNIDIC C7-157,Dainippon Ink and Chemicals,Incorporated生产)的醋酸丁酯溶液和10质量份异丙醇的溶液涂覆到热敏记录层上,然后加热并干燥;其后,用80W/cm的高压汞汽灯通过紫外辐射固化溶液,以便形成具有3μm厚度的保护层。因此,产生了制备实施例2的热可逆记录介质。
<激光束强度分布的测量>
根据下列过程测量激光束的强度分布。
首先,设定高功率激光束分析器(SCORPIONSCOR-20SCM,Point Grey Research Inc.生产),以使照射距离与在热可逆记录介质上记录时的照射距离相同,然后使用光束分离器(BEAMSTAR-FX-BEAM SPLITTER,OPHIR生产,其中透明镜和滤光器组合,以便激光输出功率为3×10-6)进行变暗,并且用高功率激光束分析器测量激光束强度。接下来,所获得的光束强度被形成三维图,因此获得激光束的强度分布。
<反射密度的测量>
对于反射密度的测量,通过扫描仪(CANOSCAN 4400,Canon Inc.生产)扫描灰度标(Kodak Japan Ltd.生产),将所得的数字灰度标值与通过反射光密度计(RD-914,Macbeth Co.生产)测量的密度值相关联,并且将通过用扫描仪扫描记录图像和擦除部分获得的数字灰度标值转化为密度值,其被定义为反射密度值。
在本发明中,在热可逆记录层含有树脂和低分子有机材料的热可逆记录介质的情况下,当擦除部分的密度为1.5或更大时,能实现图像擦除,在热可逆记录层含有无色染料和可逆显色剂的热可逆记录介质的情况下,当擦除部分的密度为0.15或更小时,能实现图像擦除。另外,对于热可逆记录层含有树脂和低分子有机材料的热可逆记录介质,将一片黑色纸(O.D.值=1.7)放在其背面上,测量密度。
实施例1
使用装备有光纤耦合半导体激光器——其具有25W的输出功率和808nm的发射波长——的半导体激光器设备作为如在图3中所示的半导体激光器的光源,其中光纤被用作照射强度分布调节部件,并且随着将激光输出功率、照射距离、fθ透镜的焦距、光斑直径和扫描速度分别调节为9.0W、155mm、150mm、0.72mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。
此时,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.29倍。通过空气冷却,控制半导体激光器的温度以保持在25℃。
对于在此时测量线宽度,线宽度在下述情况下被定义为当密度值为0.5或更大时线的宽度:通过扫描仪(CANOSCAN 4400,CanonInc.生产)扫描灰度标(Kodak Japan Ltd.生产),将所得的数字灰度标值与通过反射光密度计(RD-914,Macbeth Co.生产)测量的密度值相关联,并且将通过用扫描仪扫描记录图像获得的数字灰度标值转化为密度值;并且对于数字灰度标值,由预定数量的像素(1,200dpi)计算线宽度。因此,线宽度为0.33mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且以0.59mm的间隔使激光束线性扫描记录图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,结果是重复250次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复300次时留有未擦除部分,密度为0.20。当制备实施例1的热可逆记录介质被用于产品分配和输送系统如家庭输送时——其被粘贴在塑料容器上,塑料容器在许多情况下以一个星期的周期使用,所以图像记录和图像擦除每周进行一次;同时,在许多情况下,因为损坏、脏污等原因,塑料容器大概在3年内丢弃;因此,热可逆记录介质在塑料容器的寿命期间可以保持使用,而不需要对其更换,只要其允许图像记录和图像擦除重复250次。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小之外,不模糊的线的最小宽度为0.20mm。结果在表1中示出。
实施例2
使用与在实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,随着激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别被调节为9.2W、152mm、0.73mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。在这种情况,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)为在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.25倍。与实施例1相似测量的线宽度为0.33mm。【0267a】接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1000mm/s,并且以0.59mm的间隔使激光束线性扫描记录的图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。【0268a】当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复400次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复450次时,留有未擦除部分,密度为0.20。
随后,当在上述记录条件——除了激光输出功率减小之外——下记录图像时,不模糊的线的最小宽度为0.21mm。结果在表1中示出。
实施例3
使用与在实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,随着激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别被调节为9.3W、150mm、0.75mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。在这种情况,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)为在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.20倍。与实施例1相似测量的线宽度为0.33mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1000mm/s,并且使激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复600次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复650次时,留有未擦除部分,密度为0.20。
随后,当在上述记录条件——除了激光输出功率减小以外——下记录图像时,不模糊的线的最小宽度为0.25mm。结果在表1中示出。
实施例4
与实施例1相似地进行图像记录和图像擦除,只是制备实施例1的热可逆记录介质变为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时的激光输出功率变为6.2W,在图像擦除时的激光输出功率变为14W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.29倍。对于在这种情况下测量线宽度,线宽度在下述情况下被定义为当密度值为1.15或更小时线的宽度:通过扫描仪(CANOSCAN4400,Canon Inc.生产)扫描灰度标(Kodak Japan Ltd.生产),将所得的数字灰度标值与通过反射光密度计(RD-914,Macbeth Co.生产)测量的密度值相关联,并且将通过用扫描仪扫描记录图像获得的数字灰度标值转化为密度值;并且对于数字灰度标值,由预定数量的像素(1,200dpi)计算线宽度。因此,线宽度为0.33mm。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复400次时图像擦除是可能的,密度为1.65,在重复450次时,留下未擦除部分,密度为1.51。
随后,当在上述记录条件除了激光输出功率减小之外——下记录图像时,不模糊的线的最小宽度为0.21mm。结果在表1中示出。
实施例5
与实施例2相似地进行图像记录和图像擦除,只是制备实施例1的热可逆记录介质被改为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时的激光输出功率被改为6.4W,在图像擦除时的激光输出功率被改为14W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.25倍。与实施例4相似测量的线宽度为0.33mm。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复600次时图像擦除是可能的,密度为1.65,在重复650次时,留下未擦除部分,密度为1.52。
随后,当在上述记录条件——只是激光输出功率减小——下记录图像时,不模糊的线的最小宽度为0.22mm。结果在表1中示出。
实施例6
与实施例3相似地进行图像记录和图像擦除,只是制备实施例1的热可逆记录介质被改为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时的激光输出功率被改为6.5W,在图像擦除时的激光输出功率被改为14W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.20倍。与实施例4相似测量的线宽度为0.33mm。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复800次时图像擦除是可能的,密度为1.64,在重复850次时,剩下未擦除部分的密度为1.50。
随后,当在上述记录条件——只是激光输出功率降低——下记录图像时,不模糊的线的最小宽度为0.25mm。结果在表1中示出。
实施例7
使用装备有光纤耦合半导体激光器——其具有25W的输出功率和808nm的发射波长——的半导体激光器设备作为如在图3中所示的半导体激光器的光源,其中非球面元件透镜被并入光程,并且随着将激光输出功率、照射距离、fθ透镜的焦距、光斑直径和扫描速度分别调节为13.0W、155mm、150mm、0.92mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。在这种情况,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.25倍。
对于在这种情况下测量线宽度,线宽度在下述情况下被定义为当密度值为0.5或更大时线的宽度:通过扫描仪(CANOSCAN4400,Canon Inc.生产)扫描灰度标(Kodak Japan Ltd.生产),将所得的数字灰度标值与通过反射光密度计(RD-914,Macbeth Co.生产)测量的密度值相关联,并且将通过用扫描仪扫描记录图像获得的数字灰度标值转化为密度值;并且对于数字灰度标值,由预定数量的像素(1,200dpi)计算线宽度。因此,线宽度为0.45mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且使激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录的图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复700次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复750次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——只是激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.29mm。结果在表1中示出。
实施例8
使用装备有光纤耦合半导体激光器——其具有25W的输出功率和808nm的发射波长——的半导体激光器设备作为如在图3中所示的半导体激光器的光源,其中非球面元件透镜被并入光程,并且随着将激光输出功率、照射距离、fθ透镜的焦距、光斑直径和扫描速度分别调节为14.0W、154mm、150mm、0.91mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。在这种情况,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.24倍。线宽度为0.44mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且使激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录的图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复700次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复750次时,留下未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小外,不模糊的线的最小宽度为0.29mm。结果在表1中示出。
实施例9
当在实施例1的条件下重复进行记录和擦除时——不冷却半导体激光器的光源,半导体激光器的温度被升高到40℃,并且线模糊发生。
实施例10
在制备实施例1的热可逆记录介质上进行下列的图像形成步骤和图像擦除步骤。
<图像形成步骤>
装备有聚光光学系统(light collecting optical system)f100(NBT-S140mkII,中心波长:808nm,光纤的芯径:600μm,NA:0.22,Jenoptik生产)的140W光纤耦合高输出功率半导体激光器设备被用作激光器,将激光输出功率、照射距离和光斑直径分别调节为12W、91.7mm和大约0.6mm。通过在1,200mm/s的XY台递送速度(feedspeed)下运用激光束,在热可逆记录介质上形成线图。在这种情况,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.25倍。
<图像擦除步骤>
接下来,通过在140℃下、1kgf/cm2的压力下,使用热倾斜检测仪(thermal inclination tester)(TYPE HG-100,Toyo Seiki Co.,Ltd.生产),加热图像1秒钟,擦除图像。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复90次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复100次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小外,不模糊的线的最小宽度为0.25mm。结果在表1中示出。
实施例11
使用与实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,制备实施例1的热可逆记录介质被粘贴到塑料盒上,在实施例1的记录条件下,当在传送带上以3m/min传送速度移动时,将英语字母表中的所有字母(“A”到“Z”)记录到热可逆记录介质上。
接下来,在实施例1的擦除条件下,当在传送带上以3m/min传送速度移动时,从粘贴到塑料盒的热可逆记录介质上擦除英语字母表中的所有字母(“A”到“Z”)。
比较实施例1
使用与实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,随着将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调节为9.4W、160mm、0.75mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.43倍。应用激光束的照射强度分布基本上与高斯分布相同。与实施例1相似测量的线宽度为0.33mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复40次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复50次时,留下的未擦除部分的密度为0.24。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率降低,不模糊的线的最小宽度为0.17mm。结果在表1中示出。
比较实施例2
使用与实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,随着将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调节为9.3W、156mm、0.73mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.30倍。与实施例1相似测量的线宽度为0.33mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录的图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复100次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复110次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率降低,不模糊的线的最小宽度为0.19mm。结果在表1中示出。
比较实施例3
使用与实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,随着将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调节为9.1W、148mm、0.73mm和1,000mm/s,通过运用激光束,在制备实施例1的热可逆记录介质上记录图像。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.19倍。与实施例1相似测量的线宽度为0.33mm。
接下来,将激光输出功率、照射距离、光斑直径和扫描速度分别调整为20W、195mm、3mm和1,000mm/s,并且激光束以0.59mm的间隔线性扫描记录的图像,以便擦除图像。此时,擦除部分的密度为0.15。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每50次测量擦除部分的密度一次时,显示重复800次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复850次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.30mm。结果在表1中示出。
比较实施例4
与比较实施例1相似地进行图像记录和图像擦除,只是制备实施例1的热可逆记录介质被改为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时的激光输出功率被改为6.6W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.43倍。与实施例4相似测量的线宽度为0.33mm。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复60次时图像擦除是可能的,密度为1.64,在重复70次时,留下的未擦除部分的密度为1.48。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.18mm。结果在表1中示出。比较实施例5
与比较实施例2相似地进行图像记录和图像擦除,只是制备实施例1的热可逆记录介质被改为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时刻的激光输出功率被改为6.5W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.30倍。与实施例4相似测量的线宽度为0.33mm。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复150次时图像擦除是可能的,密度为1.64,在重复160次时,留下的未擦除部分的密度为1.49。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.19mm。结果在表1中示出。
比较实施例6
与比较实施例3相似地进行图像记录和图像擦除,除了制备实施例1的热可逆记录介质被改为制备实施例2的热可逆记录介质,在图像记录时刻的激光输出功率被改为6.2W。应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.19倍。与实施例4相似测量的线宽度为0.33mm。
当在上述条件下反复进行图像记录和图像擦除且每100次测量擦除部分的密度一次时,显示重复1,300次时图像擦除是可能的,密度为1.63,在重复1,400次时,留下的未擦除部分的密度为1.57。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率降低,不模糊的线的最小宽度为0.31mm。结果在表1中示出。
比较实施例7
使用与实施例1的半导体激光器设备相同的半导体激光器设备,制备实施例1的热可逆记录介质被粘贴到塑料盒,在比较实施例1的记录条件下,当在传送带上以5m/min传送速度移动时,将英语字母表中的所有字母(“A”到“Z”)记录到热可逆记录介质上。
接下来,在比较实施例1的擦除条件下,当在传送带上以5m/min传送速度移动时,从粘贴到塑料盒的热可逆记录介质上擦除英语字母表中的所有字母(“A”到“Z”)。
当在上述条件下重复图像记录和图像擦除时,在重复50次时,留下的未擦除部分如比较实施例1中。
比较实施例8
在制备实施例1的热可逆记录介质上,进行下列的图像形成步骤和图像擦除步骤。
<图像形成步骤>
装备有聚光光学系统f100(NBT-S140mkII,中心波长:808nm,光纤的芯径:600μm,NA:0.22,Jenoptik生产)的140W光纤耦合高输出功率半导体激光器设备被用作激光器,将激光输出功率、照射距离和光斑直径分别调节为12W、92.0mm和大约0.6mm。通过在1,200mm/s的XY台递送速度下运用激光束,在热可逆记录介质上形成线图。此时,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.30倍。
<图像擦除步骤>
接下来,通过在140℃下、1kgf/cm2的压力下,使用热倾斜检测仪(TYPE HG-100,Toyo Seiki Co.,Ltd.生产)加热图像1秒钟,擦除图像。当在上述条件下反复进行图像记录和图像擦除且每5次测量擦除部分的密度一次时,显示重复30次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复35次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率降低,不模糊的线的最小宽度为0.24mm。结果在表1中示出。
比较实施例9
在制备实施例1的热可逆记录介质上,进行下列的图像形成步骤和图像擦除步骤。
<图像形成步骤>
装备有聚光光学系统f100(NBT-S 140mkII,中心波长:808nm,光纤的芯径:600μm,NA:0.22,Jenoptik生产)的140W光纤耦合高输出功率半导体激光器设备被用作激光器,将激光输出功率、照射距离和光斑直径分别调节为12W、91.4mm和大约0.6mm。通过在1,200mm/s的XY台递送速度下运用激光束,在热可逆记录介质上形成线图。
在此时,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.19倍。
<图像擦除步骤>
接下来,通过在140℃下、1kgf/cm2的压力下,使用热倾斜检测仪(TYPE HG-100,Toyo Seiki Co.,Ltd.生产)加热图像1秒钟,擦除图像。当在上述条件下反复进行图像记录和图像擦除且每10次测量擦除部分的密度一次时,显示重复100次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复110次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。
随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.37mm。结果在表1中示出。比较实施例10【0332a】在制备实施例1的热可逆记录介质上,进行下列的图像形成步骤和图像擦除步骤。<图像形成步骤>【0332b】装备有聚光光学系统f100(NBT-S140mkII,中心波长:808nm,光纤的芯径:600μm,NA:0.22,Jenoptik生产)的140W光纤耦合高输出功率半导体激光器设备被用作激光器,将激光输出功率、照射距离和光斑直径分别调节为12W、92.5mm和大约0.6mm。通过在1,200mm/s的XY台递送速度下运用激光束,在热可逆记录介质上形成线图。【0332c】在此时,应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度(I1)是在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度(I2)的1.43倍。<图像擦除步骤>【0332d】接下来,通过在140℃下、1kgf/cm2的压力下,使用热倾斜检测仪(TYPE HG-100,Toyo Seiki Co.,Ltd.生产)加热图像1秒钟,擦除图像。【0332e】当在上述条件下反复进行图像记录和图像擦除且每2次测量擦除部分的密度一次时,显示重复10次时图像擦除是可能的,密度为0.17,在重复110次时,留下的未擦除部分的密度为0.20。【0332f】随后,当在上述记录条件下记录图像时——除了激光输出功率减小,不模糊的线的最小宽度为0.18mm。结果在表1中示出。表1-1
表1-2
I1:应用激光束中心位置处的应用激光束的照射强度I2:在相应于应用激光束总照射能量的95%的平面上的应用激光束的照射强度
I1/I2 | 对重复使用的耐久性 | 打印的线宽度 | 在减小激光输出功率后不模糊的线的宽度 | |
实施例1 | 1.29 | 250次 | 0.33mm | 0.20mm |
实施例2 | 1.25 | 400次 | 0.33mm | 0.21mm |
实施例3 | 1.20 | 600次 | 0.33mm | 0.25mm |
实施例4 | 1.29 | 400次 | 0.33mm | 0.21mm |
实施例5 | 1.25 | 600次 | 0.33mm | 0.22mm |
实施例6 | 1.20 | 800次 | 0.33mm | 0.25mm |
实施例7 | 1.25 | 700次 | 0.45mm | 0.29mm |
实施例8 | 1.24 | 700次 | 0.44mm | 0.29mm |
比较实施例1 | 1.43 | 40次 | 0.33mm | 0.17mm |
比较实施例2 | 1.30 | 100次 | 0.33mm | 0.19mm |
比较实施例3 | 1.19 | 800次 | 0.33mm | 0.30mm |
比较实施例4 | 1.43 | 60次 | 0.33mm | 0.18mm |
比较实施例5 | 1.30 | 150次 | 0.33mm | 0.19mm |
比较实施例6 | 1.19 | 1,300次 | 0.33mm | 0.31mm |
I1/I2 | 对重复使用的耐久性 | 打印的线宽度 | 在减小激光输出功率后不模糊的线的宽度 | |
实施例10 | 1.25 | 90次 | 0.40mm | 0.25mm |
比较实施例8 | 1.30 | 30次 | 0.40mm | 0.24mm |
比较实施例9比较实施例10 | 1.191.43 | 100次10次 | 0.40mm0.40mm | 0.37mm0.17mm |
本发明的图像处理方法和图像处理设备能在高速下并以无接触的方式反复地在热可逆记录介质——例如粘贴到纸板或贮器如塑料容器的标记——上记录和从其上擦除高反差图像,并且也能减轻重复使用引起的热可逆记录介质的劣化,因此特别适用于产品分配和输送系统。
Claims (14)
1.图像处理方法,其包括
下述中至少一个:
在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像,这通过使用半导体激光器设备应用激光束以加热所述热可逆记录介质进行,和
通过应用激光束加热所述热可逆记录介质,擦除在所述热可逆记录介质上记录的图像,
其中应用的所述激光束的强度分布满足下面表达式1表示的关系,
1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1
其中I1指所述应用的激光束在所述应用的激光束的中心位置处的照射强度,和I2指在相应于所述应用的激光束的总照射能量的95%的平面上所述应用的激光束的照射强度。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法,其中所述热可逆记录介质至少包含载体和所述载体上的热可逆记录层;并且所述热可逆记录层的透明度或色调在第一特定温度和高于所述第一特定温度的第二特定温度下可逆地变化。
3.根据权利要求2所述的图像处理方法,其中所述热可逆记录层含有树脂和低分子有机材料。
4.根据权利要求2所述的图像处理方法,其中所述热可逆记录层含有无色染料和可逆显色剂。
5.根据权利要求1所述的图像处理方法,其中所述热可逆记录介质含有光热转换材料。
6.根据权利要求5所述的图像处理方法,其中所述热可逆记录介质的热可逆记录层含有所述光热转换材料。
7.根据权利要求5所述的图像处理方法,其中所述光热转换材料是酞菁化合物。
8.根据权利要求1所述的图像处理方法,被用于在移动物体上记录图像和从所述移动物体上擦除图像的至少一种。
9.图像处理设备,其包括
作为半导体激光器设备的激光束发射部件,
置于所述激光束发射部件中激光束发射表面上的光束扫描部件,
设置用于将激光束聚光的光束聚光部件,和
设置用于改变激光束照射强度分布的照射强度分布调节部件,
其中所述图像处理设备被用于图像处理方法,所述图像处理方法包括下述中至少一个:在透明度或色调根据温度可逆变化的热可逆记录介质上记录图像,这通过使用半导体激光器设备应用激光束以加热所述热可逆记录介质进行,和通过应用激光束加热所述热可逆记录介质,擦除在所述热可逆记录介质上记录的图像,
其中应用的所述激光束的强度分布满足下面表达式1表示的关系,
1.20≤I1/I2≤1.29 表达式1
其中I1指所述应用的激光束在所述应用的激光束的中心位置处的照射强度,和I2指在相应于所述应用的激光束的总照射能量的95%的平面上所述应用的激光束的照射强度。
10.根据权利要求9所述的图像处理设备,其中所述照射强度分布调节部件是透镜、滤光器、掩模、光纤耦合和反射镜中至少任一个。
11.根据权利要求10所述的图像处理设备,其中所述透镜是非球面元件透镜和衍射光学元件中的至少一个。
12.根据权利要求9所述的图像处理设备,其中所述激光束发射部件是半导体激光二极管,并且所述图像处理设备进一步包含设置用于冷却所述半导体激光二极管同时测量和控制所述半导体激光二极管的温度的冷却部件。
13.根据权利要求9所述的图像处理设备,其中所述激光束发射部件是半导体激光二极管,其具有0.70μm到1.55μm的发射波长。
14.根据权利要求9所述的图像处理设备,其中所述光束扫描部件是电控光束扫描镜,并且所述光束聚光部件是fθ透镜。
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