CN104364083B - 图像处理方法和图像处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供图像处理方法,其包括图像记录,其中由多个激光绘制的线组成的图像通过将平行激光照射在隔开预定距离的记录介质上加热进行记录,其中在图像记录中,在组成图像的多个激光绘制的线中,形成以不同能量绘制的至少两个单元的线,每个由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成。

Description

图像处理方法和图像处理装置
技术领域
本发明涉及图像处理方法和图像处理装置。
背景技术
作为用于在介质上的表面不规则性或远程记录或擦除的情况下在热可逆记录介质(下文中,其也可被称为“记录介质”或“介质”)上均匀地记录或擦除图像的方法,已经提出了制造激光的各种方法(参见PTL1等)。因此,已经提供了通过激光的图像处理方法、能够使得高功率激光照射在热可逆记录介质上并且控制其位置的激光记录装置(激光打标机(laser marker))。当使用该激光打标机将激光照射在热可逆记录介质上时,热可逆记录介质中的光热转换材料吸收光并将其转化为热,并且可通过热进行图像处理和图像擦除。例如,作为用于通过激光进行图像记录和图像擦除的方法,已经提出了用于通过近红外激光记录的方法,其中结合无色染料、可逆显色剂和各种光热转换材料(参见PTL2)。
这里,用于在使用激光的图像记录和图像擦除中扫描激光的方法的实例包括图1和图2图解的那些。这里,在图1和图2中,实线箭头表示激光绘制操作(标记操作),以及虚线箭头表示移动的绘制点的跳跃操作(空转操作)。
在图1中,从第一起点至第一终点绘制第一激光绘制的线201,并且照射和扫描激光以便从第二起点至第二终点与第一激光绘制的线201平行绘制临近第一激光绘制的线201的第二激光绘制的线202。
根据图1中图解的激光扫描,短的图像记录时间中的绘制是可能的,在转向部分具有较小的减速。然而,由于就在印刷第一激光绘制的线201的终点之后印刷第二激光绘制的线202的起点的热积累影响,热可逆记录介质在激光绘制的线的转向部分被过度地加热。结果,存在不均匀图像密度和减少的重复耐久性的问题。
图2图解了用于照射和扫描激光的方法,其中从第一起点至第一终点绘制第一激光绘制的线211;从第一终点至第二起点扫描激光而不照射;并且从第二起点至第二终点与第一激光绘制的线211平行绘制临近第一激光绘制的线211的第二激光的线212(参见PTL3)。
根据图2中图解的该激光扫描,可改善在转向部分的速度减小和热积累的影响,并且可以避免在热可逆记录介质上的过多能量应用。因此,重复耐久性改善。然而,没有激光照射的虚线部分长,并且因此图像记录时间和图像擦除时间长。同样地,在激光扫描方法中,作为减少热积累影响的替代方案,在绘制第一激光绘制的线211之后以冷态记录第二激光绘制的线212。因此,不能使用热积累,并且需要高能量。因此,不能提高扫描速度,并且存在不能减少图像记录时间的问题。
而且,本发明申请人早期已经提出了图3中图解的用于照射和扫描激光的方法以便从第一起点至第一终点绘制第一激光绘制的线221,并且然后,从第二起点朝向第二终点绘制临近第一激光绘制的线221的第二激光绘制的线222,第二终点位于相对于平行于第一激光绘制的线221的线与第一起点倾斜的方向的线上(见PTL4)。
根据图3中图解的此提议,可以抑制在实心图像部分和擦除部分处的不均匀密度,并且可改善实心图像的重复耐久性。同时,可减少图像印刷和擦除时间。然而,由于对角地记录第二激光绘制的线222,所以存在图像的末端部分缺少的问题,这取决于图像的类型。
在通过扫描激光绘制的图像中,尤其在绘制条形码图像的情况下,需要高的图像密度和精确的线宽度,为了改善的可读性,必须通过照射高能量激光绘制图像。然而,在现有技术中描述的用于扫描激光的所有方法中,没有充分地解决在转向部分处的激光绘制的线的热积累影响。因此,当图像是由多个激光绘制的线形成的任意线宽度的图表时,其需要高的图像密度和精确的线宽度并且需要可读性的改善,尤其是条形码图像,绘制具有高的图像密度和精确的线宽度的图像,以及重复地绘制具有高可读性的图像目前是困难的。
引用列表
专利文献
PTL1 日本专利申请特开(JP-A)号2000-136022
PTL2 JP-A号11-151856
PTL3 JP-A号2008-213439
PTL4 JP-A号2011-116116
发明内容
技术问题
本发明旨在提供图像处理方法,其能够使得以高的图像密度和精确的线宽度有效地绘制,并且实现具有优越的重复耐久性的图像,即使图像是由多个激光绘制的线形成的任意线宽度的图表,其需要高的图像密度和精确的线宽度并且需要可读性的改善,尤其是条形码图像。
问题的解决方案
作为用于解决问题的手段的本发明的图像处理方法包括图像记录步骤,其中由多个激光绘制的线组成的图像通过照射平行的激光在隔开预定距离的记录介质上加热进行记录,其中在图像记录步骤中,在组成图像的多个激光绘制的线中,形成以不同能量绘制的至少两个单元的线,每个由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成。
发明的有益效果
根据本发明,可以解决常规的问题,可以实现目标,并且有可能提供图像处理方法,其能够使得以高的图像密度和精确的线宽度有效地绘制,并且实现具有优越的重复耐久性的图像,即使图像是由多个激光绘制的线形成的任意线宽度的图表,其需要高的图像密度和精确的线宽度并且需要可读性的改善,尤其是条形码图像。
附图简述
图1是图解通过常规图像处理方法的图像记录的一个实例的示意图。
图2是图解通过常规图像处理方法的图像记录的另一个实例的示意图。
图3是图解通过常规图像处理方法的图像记录的另一个实例的示意图。
图4是图解通过本发明的图像处理方法的图像记录的一个实例的示意图。
图5是图解通过本发明的图像处理方法的图像记录的另一个实例的示意图。
图6是图解照射能量和坐标位置之间的关系的一个实例的图。
图7是图解照射能量和坐标位置之间的关系的另一个实例的图。
图8A是图解热可逆记录介质的层结构的一个实例的示意性截面图。
图8B是图解热可逆记录介质的层结构的另一个实例的示意性截面图。
图8C是图解热可逆记录介质的层结构的另一个实例的示意性截面图。
图8D是图解热可逆记录介质的层结构的另一个实例的示意性截面图。
图9A是图解热可逆记录介质的颜色形成和颜色擦除特性的图。
图9B是图解热可逆记录介质的颜色形成和颜色擦除机制的示意性解释图。
图10是图解本发明的图像处理装置的一个实例的示意图。
实施方式的描述
(图像处理方法和图像处理装置)
本发明的图像处理方法包括图像记录步骤,并且其进一步包括图像擦除步骤和根据需要适当地选择的其它步骤。
本发明的图像处理装置用于本发明的图像处理方法。其包括激光发射单元和用于在记录介质的激光照射表面上扫描激光的激光扫描单元,并且其进一步包括根据需要适当地选择的其它单元。
在下文中,详细解释了本发明的图像处理方法和图像处理装置。
<图像记录步骤>
图像记录步骤是通过照射隔开预定距离的平行激光用于加热记录介质的步骤,以便记录由多个激光绘制的线组成的图像。
这里,一般而言,图像意味着由多个激光绘制的线形成的任意线宽度的线图。其实例包括二维码,比如条形码和QR码(注册商标)和组成填充(fill)、图形、白和黑相反的字母、黑白相反的字符、轮廓字符和粗体字母的线;该条形码是有利的。条形码的实例包括ITF、CODE128、CODE39、JAN、EAN、UPC和NW-7。
条形码由窄条、宽条或其组合组成,并且最细尺寸的条被称作窄条。
条形码的高度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,其优选3mm至40mm,以及更优选8mm至20mm。
条形码的长度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,其优选5mm至150mm。
在绘制条形码中一条激光绘制的线的厚度(直径)没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,其优选125μm至1,000μm。
作为在绘制条形码中临近的激光绘制的线的中心之间的最短距离的间隔(间距)优选为一条激光绘制的线的厚度(直径)的20%至90%,以及更优选40%至80%。
在本发明中,在图像记录步骤中,(1)在组成图像的多个激光绘制的线中,形成以不同能量绘制的至少两个单元的线,每个单元由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成;优选地,(2)在组成图像的多个激光绘制的线中,除首先被照射的激光绘制的线之外的激光绘制的线具有照射能量以便线终点处的照射能量被设定为从线起点处的照射能量以逐步的方式增加。因此,不过度地加热转向部分。结果,可以绘制没有不均匀的密度和具有高图像质量以及优越的重复耐久性的图像。因此,甚至可以有效地以高的图像密度和精确的线宽度绘制条形码图像。
在图像记录步骤中,如上所述,(1)在组成图像的多个激光绘制的线中,形成以不同能量绘制的至少两个单元的线,每个单元由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成。因此,可以有效地降低整个图像的照射能量。当以不同能量绘制的线的单元数小于2时,整个图像的照射能量变得太高,并且存在激光绘制的线的转向部分处的重复耐久性降低的情况。
在组成图像的多个激光绘制的线中,以不同能量绘制的线的单元数取决于组成图像的激光绘制的线的数目而变化并且不可以被无条件地限定,每个单元由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成。但是,例如当组成图像的激光绘制的线的数目为3时,其优选为2。同样地,当组成图像的激光绘制的线的数目为5时,以不同能量绘制的线的单元图像数优选为2至4。此外,当组成图像的激光绘制的线的数目为8时,以不同能量绘制的线的单元数优选为2至7,并且更优选5至7。而且,当组成图像的激光绘制的线的数目为10时,以不同能量绘制的线的单元数优选为2至9,并且更优选7至9。
在组成图像的多个激光绘制的线中,用不同能量绘制的线的第一单元是首先绘制的第一和第二激光绘制的线的组合。考虑整个图像的照射能量的有效减少,优选第一线具有大于第二线的照射能量。
在组成图像的多个激光绘制的线中,形成以不同能量绘制的至少两个单元的线,每个单元由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成;换句话说,在组成图像的多个激光绘制的线中,按激光照射的顺序,偶数绘制的线具有的照射能量小于临近的奇数绘制的线。当增加或减低能量的位置是连续的时,优选具有高能量的激光绘制的线和具有低能量的激光绘制的线被交替地布置。
同样地,如上所述,(2)在组成图像的多个激光绘制的线中,优选除首先被照射的激光绘制的线之外的激光绘制的线具有照射能量以便线终点处的照射能量被设定为以逐步的方式大于线起点处的照射能量。因此,可完全消除图像的不均匀密度和热积累。
具体地,除首先被照射的激光绘制的线之外的每个激光绘制的线的线起点和线终点之间的线段被分为多个单位线段,并且照射能量优选为从线起点朝着线终点在每个单位线段处以逐步的方式增加。因此,可以避免过度加热激光绘制的线的转向部分,并且可以绘制没有不均匀的密度并且具有高图像质量以及优越的重复耐久性的图像。
例如,如图6所示,除首先被照射的激光绘制的线之外的每条激光绘制的线的起点和终点之间的线段被分为8个单位线段,并且用以逐步的方式增加的照射能量分8个步骤从线起点朝向线终点绘制图像。
同样地,如图7所示,除首先被照射的激光绘制的线之外的每条激光绘制的线的起点和终点之间的线段被分为8个单位线段,并且用均匀增加的照射能量分4个步骤在首先4个单位线段处从起点并且用增加的和恒定的照射能量在最后4个单位线段中分4个步骤朝向终点绘制图像。
在组成图像的多个激光绘制的线中,首先被照射的激光绘制的线优选具有均匀照射能量分布的照射能量并且具有最大照射能量。由于图像密度可以增加而不单独调整激光绘制的线的照射能量,所以在同时绘制由单一线组成的图像的情况下这是优选的,消除对复杂控制的需要。
这里,例如,如图4所示,用以下绘制图像:用于绘制激光绘制的线A的照射能量大于用于绘制激光绘制的线B的照射能量;用于绘制激光绘制的线C的照射能量大于用于绘制激光绘制的线B的照射能量;用于绘制激光绘制的线D的照射能量小于用于绘制激光绘制的线C的照射能量;以及最后,用于绘制激光绘制的线E的照射能量大于用于绘制激光绘制的线D的照射能量。这里,进行绘制以便除首先绘制的激光绘制的线A之外的激光绘制的线B到E的每条线终点处的照射能量从在各自线起点处的照射能量以逐步的方式增加。因此,通过有效利用就在之前绘制的线的热积累进行绘图,并且可改善重复耐久性同时保持图像质量。
如图5所示,在通过扫描激光记录图像的情况下,通过交替地增加或减小用于仅来自类似于上述图4的激光绘制的线A到E的每条线的激光的照射能量来绘制图像。可选地,相反,可通过交替地增加或减小用于来自类似于图4的激光绘制的线F到I的每条激光绘制的线的激光的照射能量来绘制图像。
同样地,对于每条激光绘制的线,除了激光的其激光照射能量交替地增加或减小的那些线,激光绘制的线的照射能量优选等于具有减小的照射能量的激光绘制的线的照射能量。当其被设定为等于具有增加的照射能量的激光绘制的线时,由于热积累的影响,存在重复耐久性降低的情况。因此,虽然由于一些线——其激光的照射能量没有交替地增加或减小——的影响,存在图像质量在不显著影响可读性的范围内轻微降低的情况,但是与增加或减小所有线的激光的照射能量的情况相比,减少出现残留图像的位置是可能的,这是重复的印刷和擦除所关心的。
增加或减小照射能量的范围没有特别地限制,并且没有被毫无疑义地确定,这是由于其很大程度上受激光输出、扫描速度、光斑直径、用于扫描的平行激光之间的间隔、从绘制一条激光绘制的线的末端直到绘制下一条激光绘制的线的开始的等待时间等的影响。但是,作为增加或减小照射能量的范围的下限,优选比例(Ee/E0)为80%或更高,更优选85%或更高,并且进一步更优选88%或更高,条件是Ee是偶数激光绘制的线的照射能量并且E0是奇数激光绘制的线的照射能量。另一方面,作为增加或减小照射能量的范围的上限,优选比例(Ee/E0)为99%或更低,更优选95%或更低,并且进一步更优选92%或更低。
当比例(Ee/E0)低于80%时,图像密度降低。结果,图像线宽度变窄,并且存在图像质量降低的情况。当其超过99%时,没有完全消除热积累,并且存在重复耐久性降低的情况。
在本说明书中,照射能量被限定为在图像记录步骤中照射激光的照射能量密度,并且从激光绘制的线的起点和终点处的各自的照射能量以及作为线段的激光绘制的线的照射能量单独地将其限定。
在激光绘制的线的起点和终点处的各自的照射能量由P/(V*r)表示,其中P是在图像记录步骤中激光绘制的线的起点或终点处的激光的平均功率;V是在图像记录步骤中激光绘制的线的起点或终点处的激光的平均扫描速度;r是在图像记录步骤中在关于激光的扫描方向垂直的方向上记录介质上的平均光斑直径。
同时,作为线段的激光绘制的线的照射能量表示为:P/(V*r),其中P是在图像记录步骤中从激光绘制的线的起点到终点的激光的平均功率;V是在图像记录步骤中从激光绘制的线的起点到终点的激光的平均扫描速度;r是在图像记录步骤中在关于激光的扫描方向垂直的方向上记录介质上的平均光斑直径。
根据功率P、扫描速度V和激光的光斑直径r表示激光的照射能量。用于改变激光的照射能量的方法的实例包括仅改变P、仅改变V和仅改变r,但是其不限于此。用于改变能量密度的这些方法可单独或结合使用。
在这些中,作为用于改变激光的照射能量的方法,优选每一条激光绘制的线的照射能量根据P改变,并且优选分别在激光绘制的线的起点和终点处的照射能量根据V改变。
用于控制激光的扫描速度的方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括控制负责扫描镜的操作的发动机的旋转速度的方法。
用于控制激光的照射功率的方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括改变光照射功率的设定的方法和在脉冲激光的情况下通过调整脉冲时间宽度的控制方法。
用于改变光照射功率的设定的方法的实例包括取决于记录部分改变功率设定的方法。作为通过调整脉冲时间宽度的控制方法,照射能量可由照射功率进行调整,这通过取决于记录部分改变脉冲发射的时间宽度。
在图像记录步骤中照射的激光的功率没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选1W或更高,更优选3W或更高,并且进一步更优选5W或更高。当激光的功率低于1W时,需要时间用于图像记录,并且试图缩短图像记录时间可导致不足的功率。同样地,激光的功率的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选200W或更低,更优选150W或更低,并且进一步更优选100W或更低。超过200W的激光的功率可导致更大尺寸的图像处理装置(激光打标机设备)。
在图像记录步骤中照射的激光的扫描速度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选300mm/s或更高,更优选500mm/s或更高,并且进一步更优选700mm/s或更高。当扫描速度低于300mm/s时,需要时间用于图像记录。同样地,激光的扫描速度的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是优选15,000mm/s或更低,更优选10,000mm/s或更低,并且进一步更优选8,000mm/s或更低。超过15,000mm/s的扫描速度使其难以控制扫描速度,并且均匀图像的形成可能变得困难。
在图像记录步骤中照射的激光的光斑直径没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.02mm或更大,更优选0.1mm或更大,并且进一步更优选0.15mm或更大。同样地,激光的光斑直径的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选3.0mm或更小,更优选2.5mm或更小,并且进一步更优选2.0mm或更小。当光斑直径小于0.02mm时,图像的线宽度变窄,这可导致降低的可见度。同样地,当光斑直径超过3.0mm时,图像的线宽度变厚,并且临近的线重叠。因此,记录小尺寸的图像变得不可能。
激光的激光发射工具可根据目的适当地选择。其实例包括激光二极管、YAG激光器、纤维激光器和CO2激光器。在这些中,特别优选激光二极管,因为其具有波长的广泛选择,提供光热转换材料的更多选择,并且也因为作为图像处理装置激光源本身小,使得图像处理装置的尺寸和价格降低。从激光发射单元发射的激光二极管、YAG激光或纤维激光的波长可从波长可被光热转换材料吸收的范围适当地选择,并且优选700nm或更大,更优选720nm或更大,并且特别优选750nm或更大。激光的上限可根据目的适当地选择。但是,优选1,500nm或更小,更优选1,300nm或更小,并且特别优选1,200nm或更小。
小于700nm的波长在可见光区域引起问题,比如在图像记录和记录介质的着色期间记录介质的减小的对比度。也存在记录介质劣化更可能发生在较短波长的紫外光区域中的问题。
同样地,为了确保对重复的图像处理的耐久性,加入到记录介质的光热转换材料需要高的分解温度。当有机染料被用于光热转换材料时,获得具有高分解温度和长吸收波长的光热转换材料是困难的。因此,激光的波长优选为1,500nm或更小。
从CO2激光器发出的激光的波长为10.6μm,这在远红外区域,并且介质在其表面吸收激光,而不添加用于吸收激光和生成热的添加剂。同样地,即使当使用具有远红外区域中的波长的激光时,也存在其中添加剂吸收可见光——虽然轻微地——的情况。因此,考虑到防止图像对比度的降低,不需要添加剂的CO2激光器是有利的。
<图像擦除步骤>
在作为记录介质的热可逆记录介质上的图像记录包括通过加热在其上已经形成图像的热可逆记录介质用于擦除在热可逆记录介质上记录的图像的步骤。
例如,图像擦除步骤包括宽度方向准直步骤、长度方向光分布控制步骤、光束尺寸调节步骤等,并且它们可通过宽度方向准直单元、长度方向光分布控制单元、光束尺寸调节单元等执行。
用于加热热可逆记录介质的方法的实例包括常规的迄今为止已知的加热方法(例如,非接触式加热方法比如激光照射、热风、热水和红外加热器,接触式加热方法比如热头(thermal head)、热模印、热压凸印和热辊)。当假定分配线时,由于其允许以非接触的方式擦除图像,所以尤其优选通过照射激光加热热可逆记录介质的方法。
在图像擦除步骤中照射的激光的功率没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择,其中通过照射具有圆形光束的激光加热热可逆记录介质以擦除图像。但是,优选5W或更高,更优选7W或更高,并且进一步更优选10W或更高。当激光的功率低于5W时,需要时间用于图像擦除,并且试图缩短图像擦除时间导致不足的功率并且引起差的图像擦除。同样地,激光的功率的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选200W或更低,更优选150W或更低,并且进一步更优选100W或更低。超过200W的激光功率可导致激光设备的尺寸的增加。
在图像擦除步骤中照射的激光的扫描速度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择,其中通过照射具有圆形光束的激光加热热可逆记录介质以擦除图像。但是,优选100mm/s或更高,更优选200mm/s或更高,并且进一步更优选300mm/s或更高。当扫描速度低于100mm/s时,需要时间用于图像擦除。同样地,激光的扫描速度的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选20,000mm/s或更低,更优选15,000mm/s或更低,并且进一步更优选10,000mm/s或更低。当扫描速度超过20,000mm/s时,存在其中均匀的图像擦除变得困难的情况。
在图像擦除步骤中照射的激光的光斑直径没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择,其中通过照射具有圆形光束的激光加热热可逆记录介质以擦除图像。但是,优选0.5mm或更大,更优选1.0mm或更大,并且进一步更优选2.0mm或更大。同样地,激光的光斑直径的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选14.0mm或更小,更优选10.0mm或更小,并且进一步更优选7.0mm或更小。
当光斑直径小于0.5mm时,存在需要时间用于图像擦除的情况。同样地,由于不足的功率,超过14.0mm的光斑直径可导致差的图像擦除。
在图像擦除步骤中使用的激光发射单元可根据目的适当地选择。其实例包括激光二极管阵列、YAG激光器、纤维激光器和CO2激光器。在这些中,特别优选激光二极管阵列,因为其提供宽的波长选择性并且由于小的激光源作为激光装置能够降低装置尺寸和价格。
-激光二极管阵列-
激光二极管阵列是激光二极管光源,其包含多个线性排列的激光二极管。其优选包含3到300、更优选10到100个激光二极管。
当激光二极管的数目小时,存在其中不能增加照射功率的情况。当其过多时,存在其中需要用于冷却激光二极管阵列的大冷却设备的情况。这里,激光二极管被加热用于发射激光二极管阵列,并且其需要冷却。结果,设备成本可能增加。
激光二极管阵列的光源长度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选1mm到50mm,并且更优选3mm到15mm。当激光二极管阵列的光源长度小于1mm时,不能增加照射功率。当其超过30mm时,需要用于冷却激光二极管阵列的大冷却装置,并且设备成本可能增加。
激光二极管阵列的激光的波长没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选700nm或更大,更优选720nm或更大,并且进一步更优选750nm或更大。激光的波长的上限可根据目的适当地选择。但是,优选1,500nm或更小,更优选1,300mm或更小,并且进一步更优选1,200nm或更小。
当激光的波长被设定为小于700nm的波长时,在可见光区域中存在问题,即在图像记录期间热可逆记录介质的对比度减小,并且热可逆记录介质被染色。在具有进一步更短波长的紫外光区域,存在有可能发生热可逆记录介质的劣化的问题。同样地,为了确保对重复的图像处理的耐久性,需要加入到热可逆记录介质的光热转换材料具有高的分解温度。当有机染料被用于光热转换材料时,获得具有高分解温度和长吸收波长的光热转换材料是困难的。因此,激光的波长优选为1,500nm或更小。
-宽度方向准直步骤-
宽度方向准直步骤是通过准直从激光二极管阵列照射的在宽度方向传播的激光用于形成线形光束的步骤,激光二极管阵列具有多个线性排列的激光二极管,并且其可通过宽度方向准直单元执行。
宽度方向准直单元没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括一个单面凸柱面透镜和多个凸柱面透镜的组合。
激光二极管阵列的激光具有与长度方向相比在宽度方向更大的漫射角。因此,排列靠近激光二极管阵列的照射表面的宽度方向准直单元是优选的,由于其可以避免加宽光束宽度并且因此减小透镜尺寸。
-长度方向光分布控制步骤-
长度方向光分布控制步骤是用于使在宽度方向准直步骤中形成的线形光束的长度长于激光二极管阵列的光源长度,以及使其光分布在长度方向上均匀的步骤,并且其可以通过长度方向光分布控制单元执行。
长度方向光分布控制单元没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,其可通过两个球面透镜、非球面柱面透镜(长度方向)或柱面透镜(宽度方向)的组合进行实施。非球面柱面透镜(长度方向)包括菲涅耳透镜、凸透镜阵列和凹透镜矩阵。
在准直单元的照射表面的一侧上排列长度方向光分布控制单元。
-光束尺寸调节步骤-
光束尺寸调节步骤是用于调节线形光束的热可逆记录介质上的长度和宽度的至少任何一个的步骤,线形光束长于光源长度、长于激光二极管阵列并且其具有长度方向上的均匀光分布,并且其可以通过光束尺寸调整单元执行。
光束尺寸调节单元没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括:改变柱面透镜或球面透镜的焦距;改变透镜安装位置;并且改变装置和热可逆记录介质之间的工作距离。
调整之后的线形光束的长度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选10mm至300mm,并且更优选30mm至160mm。光束长度确定可擦除的面积。因此,短的光束长度减小擦除面积,并且长的光束长度导致添加能量至无需擦除的区域。这些可能引起能量损失和损害。
光束长度优选为两倍、更优选3倍于激光二极管阵列的光源长度。当光束长度比激光二极管阵列的光源长度短时,为了确保长的擦除区域,增加激光二极管阵列的光源长度变得有必要,这可导致增加的装置成本和装置尺寸。
同样地,调整后的线形光束的宽度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1mm至10mm,并且更优选0.2mm至5mm。光束宽度可控制热可逆记录介质的加热时间。当光束宽度窄时,短的加热时间降低可擦除性。当光束宽度宽时,长的加热时间导致在热可逆记录介质上施加过多的能量,这需要高能量,并且在高速下擦除是不可能的。有必要调整设备以便其具有适于热可逆记录介质的擦除特性的光束宽度。
由此调整的线形光束的功率没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选10W或更大,更优选20W或更大,并且进一步更优选20W或更大。当激光的功率小于10W时,需要时间用于图像擦除,并且试图缩短图像擦除时间导致不足的功率并且引起差的图像擦除。同样地,激光的功率的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选500W或更小,更优选200W或更小,并且进一步更优选120W或更小。超过500W的激光的功率可能导致激光二极管的光源的冷却设备的尺寸增加。
<其它步骤和其它单元>
其它步骤的实例包括扫描步骤和控制步骤。其它单元的实例包括扫描单元和控制单元。
-扫描步骤和扫描单元-
扫描步骤是用于在轴向方向上记录介质上扫描线形光束的步骤,线形光束比激光二极管阵列的光源长度长并且在长度方向上具有均匀的光分布,并且该步骤可通过扫描单元执行。
扫描单元没有特别地限制,只要可以在轴向方向上扫描线形光束,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括单轴电铸镜、多角镜和步进电机镜。
利用单轴电铸镜和步进电机镜,精细地控制速度调整是可能的。利用多角镜的速度控制是困难的,但是其低价格。
线形光束的扫描速度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选2mm/s或更大,更优选10mm/s或更大,并且进一步更优选20mm/s或更大。当扫描速度小于2mm/s时,需要时间用于图像擦除。同样地,激光的扫描速度的上限没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选1,000mm/s或更小,更优选300mm/s或更小,并且进一步更优选100mm/s或更小。当扫描速度超过1,000mm/s时,存在其中均匀的图像擦除困难的情况。
同样地,优选通过由传送单元关于线形光束传送记录介质并且通过在记录介质上扫描线形光束擦除已经记录在记录介质上的图像,线形光束比激光二极管阵列的光源长度长并且在长度方向上具有均匀的光分布。传送单元的实例包括传送器和平台。在这种情况下,优选记录介质附着于盒子的表面并且优选通过由传送器传送盒子而传送记录介质。
-控制步骤和控制单元-
控制步骤是用于控制所述步骤的步骤,并且其可优选通过控制单元执行。
控制单元没有特别地限制,只要其能够控制每个单元的操作,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括设备,如程序装置和计算机。
这里,参考图10解释本发明的图像处理装置的一个实例。该图像处理装置包括激光照射单元、电源控制单元和程序单元。
激光照射单元由激光振荡器1、扩束器2、扫描单元5等组成。在图10中,附图标记6表示fθ透镜。
激光振荡器1对于获得具有高光强度和高指向性的激光是强制的。例如,将镜布置在激光介质的两侧上,并且泵送激光介质(供以能量)。这增加激发态中原子的数目,形成粒子数反转引起受激发射。其后,仅选择性地放大光轴向方向上的光,这增强光的指向性,并且从输出镜发射激光。
扫描单元5由电流计4和附接至电流计4的镜4A组成。从激光振荡器1发射的激光通过在x轴和y轴方向附接至电流计4的两个镜4A经受高速扫描,并且因此在热可逆记录介质7上执行图像记录或擦除。
电源控制单元由以下组成:激发激光介质的光源的驱动电源;电流计的驱动电源;冷却电源比如Peltier元件;和用于控制整个图像处理装置的控制单元。
程序单元是如此单元:其用于输入条件比如激光强度和激光扫描速度用于图像记录或擦除以及用于通过触控面板输入或键盘输入产生和编辑待记录的字母等。
这里,激光照射单元,即用于图像记录/擦除的头部分被安装在图像处理装置上,并且除此之外,图像处理装置包括热可逆记录介质的传送单元、其控制单元和监测单元(触控面板)。
<记录介质>
图像处理方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,其可被用作不可逆记录介质上的图像处理方法。然而,优选用于在可逆的热可逆记录介质上执行图像记录和图像擦除的图像处理方法。
优选选择发射的激光的波长以便记录介质高效率地吸收激光。例如,用于本发明的热可逆记录介质包括光热转换材料,其具有高效率地吸收激光的作用并且生成热。因此,优选选择待发射的激光的波长以便待包含的光热转换材料与其它材料相比高效率地吸收激光。
<<热可逆记录介质>>
热可逆记录介质优选包括基底和在基底上包含光热转换材料的热可逆记录层,并且其进一步包括其它层,比如根据需要适当地选择的第一氧隔离层、第二氧隔离层、紫外吸收层、背层、保护层、中间层、底涂层、粘合层、胶黏层、着色层、空气层和光反射层。这些层可具有单层结构或层压结构。然而,为了减少在特定的波长处被照射的激光的能量损失,布置在光热转换层上的层优选由在特定的波长处具有低吸收的材料组成。
-基底-
基底的形状、结构和尺寸没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。形状的实例包括平面板件。作为结构,其可具有单层结构或层压结构。取决于热可逆记录介质的尺寸,尺寸可适当地选择。
基底的材料的实例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、纤维素衍生物比如纤维素三乙酯、聚对苯二甲酸乙二酯的合成纸和膜、聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。
无机材料和有机材料可单独或两种或多种组合使用。在这些中,优选有机材料。优选聚对苯二甲酸乙二酯的膜、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯,并且特别优选聚对苯二甲酸乙二酯。
基底优选通过电晕放电处理、氧化反应处理(铬酸等)、蚀刻处理、易粘合处理、抗静电处理等经受表面改性,目的是改善涂层的粘合。
优选加入白色颜料比如氧化钛至基底以使基底白色。
基底的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选10μm至2,000μm,并且更优选50μm至1,000μm。
-热可逆记录层-
在任何情况下,热可逆记录层包括无色染料作为供电子成色化合物和显色剂作为受电子化合物。其为热可逆记录层,其色调通过热可逆地改变。根据需要,其包括粘合剂树脂和其它成分。
热可逆记录层可以是单层结构或者第一热可逆记录层和第二热可逆记录层的多层结构。
作为供电子成色化合物的无色染料——其色调通过热可逆地改变——和作为受电子化合物的可逆的显色剂是能够表达明显改变的现象——其通过温度改变可逆地发生——的材料。加热后,它们能够通过加热速度和冷却速度之间的差异在相对有色的状态和脱色的状态之间改变。
-无色染料-
无色染料本身是无色的或略带色的染料前体。无色染料没有特别地限制,并且其可从迄今已知的那些中适当地选择,并且其实例包括三苯甲烷2-苯并[c]呋喃酮、三烯丙基甲烷、荧烷、吩噻嗪(phenothiadine)、硫代荧烷、呫吨、吲哚邻苯二甲酰(indophthalyl)、螺吡喃(spiropyran)、氮杂2-苯并[c]呋喃酮、色烯并吡唑(chromenopyrazole)、次苯甲烯(methine)、若丹明苯胺基内酰胺、若丹明内酰胺、喹唑啉、二氮杂呫吨和双内酯(bislactone)的无色化合物。在这些中,2-苯并[c]呋喃酮无色染料比如荧烷、三苯甲烷2-苯并[c]呋喃酮和氮杂2-苯并[c]呋喃酮是特别优选的,原因在于它们优异的着色和脱色性能、颜色和储存性。它们可以单独使用或者两种或多种组合使用。通过层压以各种色调的颜色的层,多色或全彩色介质是可能的。
-可逆显色剂-
可逆显色剂没有特别地限制,只要其通过热实施可逆的着色或脱色,并且其可根据目的适当地选择。其合适的实例包括具有选自以下的一种或多种结构的化合物:(1)具有使无色染料显色的显色性质的结构(例如,酚式羟基基团、羧酸基团、磷酸基团等),和(2)控制分子间的内聚力的结构(例如,其中长链烃基被连接的结构)。这里,连接部分可以通过含有包括杂原子的二价键或者更多价键基团,并且长链烃基团可以包括相似的连接基团或芳基,或其二者。
作为具有使无色染料显色的显色性质的结构(1),特别优选酚。
作为控制分子间内聚力的结构(2),优选具有8个或更多碳原子的长链烃基团。碳原子数目优选为11或更多,并且优选碳原子数目的上限为40或更少,并且更优选30或更少。
在可逆显色剂中,优选由以下通式(1)表示的酚化合物,并且更优选由以下通式(2)表示的酚化合物。
通式(1)
通式(2)
这里,在通式(1)和(2)中,R1表示单键或具有1至24个碳原子的脂族烃基。R2表示具有2个或更多个碳原子的脂族烃基,其可以具有一个或多个取代基,并且碳原子数目优选为5或更多,并且更优选10或更多。R3表示具有1至35个碳原子的脂族烃基,并且碳原子数目优选为6至35,并且更优选8至35。这些脂族烃基可单独使用或两个或更多组合使用。
以上R1、R2和R3中碳原子数目的总和没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,作为下限,优选8或更多,并且更优选11或更多。作为上限,优选40或更少,并且更优选35或更少。
当碳原子数目的总和小于8时,存在着色稳定性和脱色性能降低的情况。
脂族烃基可以是直链的或支链的,或者其可以包括不饱和键,但是优选为直链的。同样地,结合到烃基团的取代基的实例包括羟基、卤素原子和烷氧基。
X和Y分别为相同的或不同的,每一个表示包含N原子或O原子的二价基团。其具体实例包括氧原子、酰胺基团、脲基团、二酰基肼基团、联氨草酸酯基团(diamide oxalate group)和酰基脲基团。在这些中,优选酰胺基团和脲基团。
同样地,n表示整数0或1。
优选受电子化合物(显色剂)与作为脱色促进剂的在分子中具有至少一个-NHCO-基团或-OCONH-基团的化合物一起使用。因此,在形成脱色的状态的过程中,在显色剂和脱色促进剂之间诱导分子间相互作用,并且显色和脱色性质改善。
脱色促进剂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。
热可逆记录层可包括粘合剂树脂,并且其可进一步包括根据需要用于改善和控制热可逆记录层的涂布性能和着色以及脱色性能的添加剂。添加剂的实例包括表面活性剂、导电剂、填料、抗氧化剂、光稳定剂、显色稳定剂和脱色促进剂。
-粘合剂树脂-
粘合剂树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。可以混合并使用来自常规的迄今已知的树脂的一种类型或两种或多种类型的树脂。在这些中,为了改善重复耐久性,适合使用可通过热、紫外光或电子束固化的树脂,并且特别优选使用异氰酸酯化合物作为交联剂的热固性树脂。
热固性树脂的实例包括含有与交联剂反应的基团比如羟基和羧基的树脂,和含有羟基或羧基的单体与另一单体被共聚的树脂。热固性树脂的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、丙烯酰基多元醇树脂、聚酯型多元醇树脂和聚氨酯型多元醇树脂。在这些中,特别优选丙烯酰基多元醇树脂、聚酯型多元醇树脂和聚氨酯型多元醇树脂。
热可逆记录层中的无色染料和粘合剂树脂的混合比(质量比)没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,相对于1的无色颜料,其优选为0.1至10。当粘合剂树脂的量太小时,热可逆记录层的热强度可能不足。当粘合剂树脂的量过量时,由于降低的颜色密度,存在出现问题的情况。
交联剂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括异氰酸酯类、氨基树脂类、酚树脂类、胺类和环氧化合物。在这些中,优选异氰酸酯,并且特别优选包含多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯化合物。
相对于粘合剂树脂加入的交联剂的量是优选的,以便交联剂中官能团的数目与粘合剂树脂中包含的活性基团的数目的比例为0.01至2。小于0.01的比例可能导致不足的热强度。超过2的比例可能不利地影响显色和脱色性质。
进一步,用于此类型反应的催化剂可被用作交联促进剂。
在热交联的情况中,热固性树脂的凝胶分数没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选30%或更大,更优选50%或更大,并且进一步更优选70%或更大。当凝胶分数低于30%时,由于不足的交联状态存在耐久性差的情况。
作为区分粘合剂树脂是在交联状态还是在非交联状态的方法,例如,其可通过在具有高溶解度的溶剂中浸渍涂层膜进行区分。即,当粘合剂树脂在非交联状态时,树脂溶于溶剂中并且不保留在溶质中。
热可逆记录层中的其它组分没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。考虑促进图像记录,其实例包括表面活性剂和塑化剂。
对于热可逆记录层的涂布溶液,迄今已知的方法可用于溶剂、涂布溶液的分散装置、涂布方法、干燥和固化方法等。
这里,热可逆记录层涂布溶液可通过使用分散设备将材料分散在溶剂中,或者通过将每一种材料单独分散在溶剂中并且随后混合它们进行制备。进一步,材料可通过加热被溶解,随后通过快速或缓慢冷却进行沉淀。
用于形成热可逆记录层的方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括:(1)将热可逆记录层涂布溶液施加到基底上,热可逆记录层涂布溶液包括在溶剂中溶解的或分散的树脂、无色染料和可逆显色剂,然后蒸发溶剂以使涂层成为片材,同时或其后进行交联;(2)将热可逆记录层涂布溶液施加到基底上,其包括在溶剂中分散的无色染料和可逆显色剂,在溶剂中仅溶解树脂,然后蒸发溶剂以使涂层成为片材,同时或其后进行交联;和(3)不使用溶剂,将树脂、无色染料和可逆显色剂通过热熔融混合在一起,并且该熔融混合物形成为片材,之后冷却,并且然后交联。这里,在这些方法中,形成热可逆记录介质成为片材而不使用基底是可能的。
在(1)或(2)中使用的溶剂取决于树脂、无色染料和可逆显色剂的类型而变化,并且其不能毫无疑义地确定。但是,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、甲苯以及苯。
这里,可逆显色剂以颗粒形式分布在热可逆记录层中。
例如,颜料、消泡剂、分散剂、增滑剂、防腐剂、交联剂各种类型的增塑剂可加入至热可逆记录层涂布溶液。
热可逆记录层没有特别地限制,并且其可根据目的适当地限制。例如,其可通过传送以卷形连续或者被切割成片材的基底,并且通过施加热可逆记录层涂布溶液至基底,之后干燥而形成。
涂布方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括刮刀涂布、绕线棒涂布、喷涂、气刀涂布、颗粒涂布、帘幕涂布、凹板涂布、接触涂布、逆转辊涂布、浸涂涂布或模涂布(die coating)。
热可逆记录层涂布溶液的干燥条件没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,其在从室温(25℃)至140℃的温度下进行约10秒至10分钟。
热可逆记录层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,优选1μm至20μm,并且更优选3μm至15μm。当热可逆记录层的平均厚度太小时,由于低颜色密度,图像对比度可能降低。另一方面,当热可逆记录层的平均厚度太大时,层内的热分布增加,并且一些部分没有达到显色温度。它们不显色,并且不能获得期望的颜色密度。
-光热转换层-
光热转换层包括具有高效率地吸收激光并且产生热的功能的光热转换材料。光热转换材料可被包含在热可逆记录层的最接近层的至少一个中。当光热转换材料被包含在热可逆记录层中时,热可逆记录层也充当光热转换层。同样地,存在其中隔离层形成在热可逆记录层和光热转换层之间的情况,其目的是抑制这些层之间的相互作用,并且优选包含具有有利热导率的材料的层。夹在热可逆记录层和光热转换层之间的层可根据目的适当地选择,并且其不局限于此。
光热转换材料可分成无机材料和有机材料。
无机材料的实例包括:炭黑;和金属或半金属比如Ge、Bi、In、Te、Se和Cr,以及其合金、金属硼化物颗粒和金属氧化物颗粒。金属硼化物颗粒和金属氧化物颗粒的实例包括六硼化物、氧化钨化合物、锑掺杂的氧化锡(ATO)、锡掺杂的氧化铟(ITO)和锑酸锌。
作为有机材料,根据被吸收的光波长,可适当地使用各种染料。当激光二极管被用作光源时,使用在700nm到1,500nm的波长区域中具有吸收峰的近红外吸收染料。近红外吸收染料的实例包括花青颜料、醌颜料、喹啉衍生物比如吲哚萘酚(indonaphthol)、苯二胺镍络合物和酞菁化合物。近红外吸收染料可单独使用或两种或多种组合使用。
在这些中,光热转换材料优选具有高耐热性用于重复的图像处理,并且以该观点,特别优选酞菁化合物。
当提供光热转换层时,光热转换材料与树脂结合使用。在光热转换层中使用的树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选热塑性树脂、热固性树脂等,并且也有利地使用用于热可逆记录层的粘合剂树脂。在这些中,为了改善重复耐久性,优选通过热、紫外光、电子束等可固化的树脂,并且使用异氰酸酯化合物作为交联剂的热交联树脂是特别优选的。粘合剂树脂具有优选50mg KOH/g至400mg KOH/g的羟基值。
光热转换层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至20μm。
-第一氧隔离层和第二氧隔离层-
第一氧隔离层和第二氧隔离层被优选提供在热可逆记录层的顶部和底部上,目的是阻止氧进入热可逆记录层并且从而阻止热可逆记录层中无色染料的光降解。
对于第一氧隔离层和第二氧隔离层,使用具有高透明度和低氧渗透性的可见部分的树脂或聚合物膜。氧隔离层根据其用途、氧渗透性、透明度、涂布的容易度、粘性等进行选择。氧隔离层的实例包括二氧化硅沉积膜、氧化铝沉积膜和二氧化硅/氧化铝沉积膜,在这些中无机氧化物被沉积在树脂上,比如聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯腈(polymethachloronitrile)、聚烷基乙烯基酯、聚烷基乙烯基醚、聚氟乙烯、聚苯乙烯、醋酸乙烯酯共聚物、乙酸纤维素、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、乙腈共聚物、偏二氯乙烯共聚物、聚(氯三氟乙烯)、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯腈、丙烯腈共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙-6和聚缩醛或聚合物膜比如聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙。在这些中,特别优选无机氧化物沉积在聚合物膜上的膜。
氧隔离层的氧渗透性没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选20mL/m2/天/MPa或更低,更优选5mL/m2/天/MPa或更低,并且进一步更优选1mL/m2/天/MPa或更低。当氧渗透性超过20mL/m2/天/MPa时,存在不能抑制热可逆记录层中的无色染料的光降解的情况。
例如,通过根据JIS K7126 B的测量方法可测量氧渗透性。
氧隔离层可被提供在热可逆记录层下或基底的背面上,以便氧隔离层夹住热可逆记录层。因此,更有效地阻止氧渗透至热可逆记录层中是可能的,并且可进一步降低无色染料的光降解。
形成第一氧隔离层和第二氧隔离层的方法没有特别地限制,并且可根据目的适当地选择。其实例包括熔融挤出法、涂布法和层压法。
第一氧隔离层和第二氧隔离层的平均厚度没有特别地限制,并且其取决于树脂或聚合物膜的氧渗透性而变化。但是,优选0.1μm至100μm。平均厚度太小导致不完全的氧隔离并且太大导致降低的透明度,这不是优选的。
粘合层可以被布置在氧隔离层和下层之间。形成粘合层的方法没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括普通的涂布方法和层压法。粘合层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至5μm。粘合层可通过交联剂进行固化。作为交联剂,可有利地使用用于热可逆记录层的那些。
-保护层-
优选在热可逆记录介质中在热可逆记录层上提供保护层,目的是保护热可逆记录层。保护层没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,其可形成为一个或多个层,并且优选将其沉积在暴露的最外表面上。
保护层包括粘合剂树脂,并且根据需要其包括其它组分,比如释放剂和填料。
保护层的粘合剂树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括热固性树脂、紫外(UV)硬化树脂和电子束固化树脂。在这些中,特别优选UV固化树脂和热固性树脂。
固化后,UV固化树脂可形成极其坚硬的膜,并且有可能抑制由于在其表面上的物理接触和激光加热引起的损害造成的记录介质的变形。因此,获得的热可逆记录介质具有优越的重复耐久性。
同样地,热固性树脂可类似地使表面变硬,但是略微差于UV硬化树脂,并且其提供优越的重复耐久性。
UV固化树脂没有特别地限制,并且可根据目的适当地选择。其实例包括氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物、聚醚丙烯酸酯低聚物、乙烯基低聚物、不饱和聚酯低聚物,以及单体比如各种单官能和多官能丙烯酸酯、各种单官能的或多官能甲基丙烯酸酯、乙烯基酯、乙烯衍生物和烯丙基化合物。在这些中,特别优选包含四个或更多官能团的多官能的单体或低聚物。通过混合两种或更多类型的这些单体或低聚物,可适当地调整树脂膜的硬度、收缩程度、柔韧性和涂布强度。
同样地,为了使用紫外光固化单体或低聚物,使用光聚合引发剂或光聚合促进剂是有必要的。
光聚合引发剂或光聚合促进剂的含量没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,相对于保护层中树脂组分的总质量,其优选按质量计0.1%至质量计20%,并且更优选按质量计1%至质量计10%。
用于固化UV固化树脂的紫外照射没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括紫外照射装置。例如,紫外照射装置配备有光源、灯具、电源、制冷设备和传输设备。
光源的实例包括汞灯、金属卤化物灯、钾灯、汞-氙气灯和闪光灯。光源的波长可根据加至热可逆记录介质的光聚合引发剂和光聚合促进剂的UV吸收波长进行适当地选择。
紫外照射的条件没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。例如,灯功率、传输速度等可根据固化树脂所要求的照射能量来确定。
作为热固性树脂,例如,可有利地使用与用于热可逆记录层的粘合剂树脂相似的那些。
优选交联热固性树脂。作为热固性树脂,优选使用包含与固化剂反应的基团的树脂,基团比如羟基、氨基和羧基,并且优选包含羟基的聚合物。
作为固化剂,例如,可有利地使用与用于热可逆记录层的那些相似的固化剂。
为了可运输性,释放剂的实例包括:包含可聚合的基团的硅氧烷和硅氧烷接枝的聚合物;和蜡、硬脂酸锌和硅油。
释放剂的含量没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,相对于保护层中树脂组分的总质量,优选按质量计0.01%到按质量计50%,并且更优选按质量计0.1%到按质量计40%。
作为填料,优选使用导电填料作为抗静电措施,并且特别优选针状导电填料。
可根据需要进一步将颜料、表面活性剂、匀平剂(leveling agent)、抗静电剂等加入至保护层。
对于保护层的涂布溶液,用于热可逆记录层的迄今已知的方法可用于溶剂、涂布溶液的分散装置、保护层的涂布方法和干燥方法。这里,当使用UV固化树脂时,在涂布和干燥后需要通过紫外照射的固化步骤,并且紫外照射装置、光源和照射条件如上所述。
保护层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至20μm,更优选0.5μm至10μm,并且进一步更优选1.5μm至6μm。当平均厚度小于0.1μm时,它不能实现作为热可逆记录介质的保护层的全部功能。结果,由于通过热反复的记录,介质迅速地劣化,并且其不可反复地使用。当平均厚度超过20μm时,不能使足够的热转移到保护层下面的热可逆记录层。结果,存在不能充分地执行通过热的图像记录和图像擦除的情况。
-紫外吸收层-
在本发明中,紫外吸收层被优选布置在与热可逆记录层的侧面相对的基底的表面上,目的是阻止由于显色或由于紫外光热可逆记录层中的无色染料的光降解引起的残留图像。因此,可改善热可逆记录介质的耐光性。
紫外吸收层包括粘合剂树脂和紫外吸收剂,并且根据需要其进一步包括其它组分,比如填料、润滑剂和彩色颜料。
粘合剂树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。可以使用树脂组分比如热可逆记录层的粘合剂树脂、热塑性树脂和热固性树脂。粘合剂树脂的实例包括聚乙烯、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。
作为紫外吸收剂,可使用任何有机和无机化合物。
同样地,优选使用具有紫外吸收结构的聚合物(在下文中,其也可被称为“UV-吸收聚合物”)。
这里,具有紫外吸收结构的聚合物意思是在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甲酮结构。在这些中,特别优选苯并三唑结构和二苯甲酮结构,因为它们吸收340nm至400nm的紫外光,这是无色染料光降解的起因。
优选交联UV-吸收聚合物。作为UV-吸收聚合物,优选使用包含与固化剂反应的基团的聚合物,基团比如羟基、氨基和羧基,并且特别优选包含羟基的聚合物。为了改善包含具有紫外吸收结构的聚合物的层的强度,当聚合物具有10mg KOH/g或更大的羟基值时,可获得足够的膜强度。更优选30mg KOH/g或更大,并且更优选40mg KOH/g或更大。用这种方法,通过提供足够的膜强度,即使在重复的擦除和记录之后抑制热可逆记录介质的劣化是可能的。
紫外吸收层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至30μm,并且更优选0.5μm至20μm。对于紫外吸收层的涂布溶液,用于热可逆记录层的迄今已知的方法可用于溶剂、紫外吸收层的涂布方法和紫外吸收层的干燥和固化方法。
-中间层-
在本发明中,中间层优选被布置在热可逆记录层和保护层之间,目的是提高热可逆记录层和保护层之间的粘合、阻止由于保护层的涂布引起的热可逆记录层的改变并且阻止保护层中的添加剂迁移到热可逆记录层。通过提供中间层,可提高彩色图像的储存稳定性。
中间层包括粘合剂树脂,并且根据需要其进一步包括其它组分比如填料、润滑剂和彩色颜料。
粘合剂树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。可使用树脂组分,其包含热可逆记录层的粘合剂树脂、热塑性树脂和热固性树脂。树脂组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。
中间层优选包括紫外吸收剂。紫外吸收剂没有特别地限制,并且可使用任何有机化合物和无机化合物。同样地,可使用UV-吸收聚合物,并且其可通过交联剂进行固化。因此,可有利地使用用于保护层的那些。
中间层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至20μm,并且更优选0.5μm至5μm。对于中间层的涂布溶液,用于热可逆记录层的迄今已知的方法可用于溶剂、涂布溶液的分散装置、中间层的涂布方法和中间层的干燥和固化方法。
-下层-
在本发明中,为了通过有效利用施加的热增加灵敏性或出于提高基底和热可逆记录层之间的粘合并且阻止热可逆记录层材料渗入基底的目的,可将下层布置在热可逆记录层和基底之间。
下层包括空心颗粒,并且根据需要其进一步包括粘合剂树脂和其它组分。
空心颗粒的实例包括:颗粒中具有一个空心部分的单空心颗粒;和颗粒中具有多个空心部分的多空心颗粒。这些可单独使用或两种或多种结合使用。
空心颗粒的材料没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,其有利的实例包括热塑性树脂。空心颗粒没有特别地限制,并且其被适当地生产或其可以是商业产品。商业产品的实例包括MICROSPHERE R-300(由Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.制造);ROPAQUE HP1055和ROPAQUE HP433J(两种都由Zeon Corporation制造);和SX866(由JSR Corporation制造)。
下层中空心颗粒的含量没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选按质量计10%至按质量计80%。
作为粘合剂树脂,可使用与用于热可逆记录层或包含具有紫外线吸收结构的聚合物的层的那些相似的树脂。
下层可根据需要进一步包括填料、润滑剂、表面活性剂、分散剂等。
填料的实例包括无机填料和有机填料,并且优选无机填料。无机填料的实例包括碳酸钙、碳酸镁、氧化钛、氧化硅、氢氧化铝、高岭土和滑石。
下层的平均厚度没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。但是,优选0.1μm至50μm,更优选2μm至30μm,并且进一步更优选12μm至24μm。
-背层-
背层可布置在与其上布置热可逆记录层的表面相对的基底的表面上,为了抗卷曲和抗静电的目的并且提高热可逆记录介质的可运输性。
背层包含粘合剂树脂,并且根据需要其进一步包括其它组分比如填料、导电填料、润滑剂和着色颜料。
粘合剂树脂没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括热固性树脂、紫外(UV)硬化树脂和电子束硬化树脂。在这些中,特别优选紫外(UV)硬化树脂和热固性树脂。
作为UV固化树脂、热固性树脂、填料、导电填料和润滑剂,可以有利地使用用于热可逆记录层或保护层的那些。
-粘合层或粘性层-
在本发明中,可通过布置粘合层或粘性层在与其上形成热可逆记录层的表面相对的基底的表面上,提供热可逆记录标签。作为用于粘合层或粘性层的材料,可使用通常使用的那些。
粘合层或粘性层的材料没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括尿素树脂、三聚氰胺酚醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙酸乙烯酯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、聚乙烯基醚树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸酯树脂、聚酰胺树脂、氯化聚烯烃树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸共聚物、天然橡胶、氰基丙烯酸酯树脂和有机硅树脂。
粘合层或粘性层的材料可以是热熔类型的。可使用剥离纸,或介质可没有剥离纸。通过提供粘合层或粘性层,记录层可粘贴在具有磁条的在其上应用记录层困难的氯乙烯卡的厚基底的全部或部分表面上。因此,可显示在磁条中储存的部分信息,并且该记录介质变得更方便。具有粘合层或粘性层的这种热可逆记录标签也适用于厚卡片,比如IC卡和光学卡。
有色层可被布置在基底和热可逆记录介质的记录层之间,目的是提高可见度。有色层可通过在目标表面上施加和干燥包含着色剂和树脂粘合剂的溶液或分散液,或简单地通过粘贴有色片材而形成。
彩色印刷层可被布置在热可逆记录介质上。彩色印刷层中的着色剂的实例包括在彩色油墨中包含的用于传统彩色印刷的各种染料和颜料。树脂粘合剂的实例包括各种热塑性树脂、热固性树脂、紫外硬化树脂和电子束硬化树脂。彩色印刷层的厚度根据印刷颜色密度适当地改变,并且因此其可根据期望的印刷颜色密度进行选择。
热可逆记录介质可以与不可逆的记录层结合使用。在这种情况下,每一个记录层具有相同的或不同的色调。同样地,通过印刷比如胶印和凹版印刷或通过喷墨打印机、热转印机或升华打印机形成的具有任意图片的有色层可被布置在热可逆记录介质的热可逆记录层的同一表面的一部分或全部表面上或相对表面的一部分上,并且进一步,主要由硬化树脂组成的OP清漆层可布置在有色层的全部或部分表面上。任意图片的实例包括字符、图案、设计、照片和通过红外线检测到的信息。而且,任何组成的层可通过加入染料或颜料被着色。
为了安全提供全息图至热可逆记录介质也是可能的。而且,为了赋予设计,可通过浮雕或凹雕提供图片的设计、企业徽章或符号标记。
可根据其用途将热可逆记录介质加工成期望的形状,并且形状的实例包括卡片形状、标签形状、签条形状、片状或卷状。
加工成卡片形状的那些的实例包括预付卡、奖励卡和信用卡。具有尺寸比卡片的尺寸小的标签形状的介质可用于价格标签等。同样地,具有尺寸比卡片的尺寸大的标签形状的介质可用于工艺管理、运输指示、票等。由于它可被粘贴,通过将其粘贴在反复使用的手推车、容器、盒子、集装箱等上,标签形状的介质可被加工成各种尺寸并用于工艺管理、商品管理等。而且,具有尺寸比卡片大的片材具有更大的图像记录区域,并且因此其可被用作通常的文件、工艺管理的指令。
这里,热可逆记录介质100的层结构没有特别地限制,并且其实例包括如图8A中图解的方面,包括:基底101;和在基底上包含光热转换材料的热可逆记录层102。
实例也包括如图8B中图解的方面,包括:基底101;和在基底上以描述的顺序的第一热可逆记录层103、光热转换层104和第二热可逆记录层105。
实例也包括如图8C中图解的方面,包括:基底101;和在基底上以描述的顺序的第一氧隔离层106、包含光热转换材料的热可逆记录层102、第二氧隔离层107和紫外吸收层108。
实例也包括如图8D中图解的方面,包括:基底101;在基底上以描述的顺序的包含光热转换材料的热可逆记录层102、第二氧隔离层107和紫外吸收层108;和在基底101的表面上的第一氧隔离层106,在该表面上不包含热可逆记录层。
这里,虽然没有显示,但是保护层可形成在图8A中的热可逆记录层102、图8B中的第二热可逆记录层105、图8C中的紫外吸收层108、和图8D中的紫外吸收层108的最外层上。
<图像记录和图像擦除机制>
本发明中的图像记录和图像擦除机制是色调通过热可逆地改变的方面。该方面由无色染料和可逆显色剂(下文中,其也可被称为“显色剂”)组成,并且色调在透明状态和着色状态之间通过热可逆地改变。
图9A图解了热可逆记录介质的温度-颜色密度改变曲线的一个实例,热可逆记录介质包含热可逆记录层,热可逆记录层包括树脂中的无色染料和显色剂。图9B图解了热可逆记录介质的显色和脱色机制,其中通过热可逆地改变透明状态和着色状态。
首先,随着加热脱色状态A的记录层,无色染料和显色剂在融化温度T1下被融化混合。脱色状态A显色并变为融化的和着色的状态B。当记录层从融化的和着色的状态B迅速冷却时,允许将其冷却至室温同时保留其着色状态变为具有稳定的和固定的着色状态的着色状态C。是否获得此着色状态取决于融化状态的冷却速率。当缓慢地冷却时,脱色出现在冷却的过程中,并且其变为最初的脱色状态A或相对于通过快速冷却的脱色状态C的具有低密度的状态。另一方面,当记录层由着色状态C再次被加热时,在温度T2下出现脱色,温度T2比着色温度(D到E)低。当其从此状态冷却时,其恢复到最初的脱色状态A。
由从融化状态快速冷却获得的着色状态C是混合无色染料和显色剂同时作为分子的它们可彼此接触并反应的状态,并且在一些情况下,其形成固体状态。在这种状态下,无色染料和显色剂(颜色混合物)的融化混合物结晶,并且其颜色被维持。据知颜色是稳定的是由于此结构的形成。另一方面,脱色状态是它们在相分离条件下的状态。在这种状态下,化合物的至少一种的分子聚集以形成域或结晶。据知无色染料和显色剂是分离的并且在聚集或结晶的稳定状态下。在一些情况下,当它们是相分离的并且显色剂结晶时,完全的脱色出现。
这里,在图9A中所示的通过缓慢冷却从融化状态脱色和通过加热从着色状态脱色二者中,聚集结构在T2下改变,其中相分离和显色剂的结晶出现。
进一步,在图9A中,存在弱的擦除出现的情况,当记录层反复地被加热至高于融化温度T1的温度T3时,尽管加热至擦除温度擦除是不可能的。推测其原因是显色剂热分解,造成聚集和结晶困难,并且显色剂与无色染料分离变得困难。当加热热可逆记录介质时,可通过减小图9A中的融化温度T1和温度T3之间的差抑制热可逆记录介质的劣化。
<与热可逆记录元件RF-ID结合的实例>
作为在本发明中使用的热可逆记录元件,将可逆地可显示的记录层和信息存储单元提供在相同的卡或标签(集成的)上,并且信息储存单元中储存的存息的部分显示在记录层上。因此,仅通过观察卡片或标签而不借助特殊的设备可确定信息,这是方便的。而且,当信息储存单元的含量被改写时,热可逆记录单元的显示也被改写。因此,热可逆记录介质可反复地使用。
信息储存单元没有特别地限制,并且其可根据目的适当地选择。其实例包括磁记录层、磁条、IC储存器、光学储存器和RF-ID标签。对于公益管理、商品管理等,优选为RF-ID标签。RF-ID标签由IC芯片和连接到IC芯片的天线组成。
热可逆记录元件包括可逆地可显示的记录层和信息储存单元,并且信息储存单元的良好的实例包括RF-ID标签。
用本发明的图像擦除方法和图像擦除装置,在热可逆记录介质上的以非接触的方式的重复的图像擦除是可能的,热可逆记录介质比如附着于容器的标签,容器比如厚纸板和塑料容器。因此,其特别有利地用于后勤传送系统。在这种情况下,例如,图像在标签上形成或擦除同时放置在皮带输送机上的硬纸板或塑料容器正被传送。停止线是没有必要的,并且缩短装运时间是可能的。
而且,当标签不从哪里分离时,硬纸板和塑料容器上的标签可重复利用,并且可再次擦除和形成图像。
实施例
在下文中,参照实施例进一步详细描述了本发明,但是,这不应该被理解为限制本发明的范围。
(产品实施例1)
<热可逆记录介质的产品>
按照如下所述制备热可逆记录介质——其色调通过热可逆地改变。
-基底-
作为基底,制备具有125μm(TETORON(注册商标)膜U2L98W,由Teijin DuPont Films Japan制造)的平均厚度的白色聚酯膜。
-下层-
通过加入30质量份的苯乙烯-丁二烯共聚物(PA-9159,由NipponA&L Inc.制造)、12质量份的聚乙烯醇树脂(POVAL PVA103,由KurarayCo.,Ltd.制造)、20质量份的空心颗粒(MICROSPHERE R-300,由Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.制造)和40质量份的水制备下层涂布溶液并且搅拌混合物1小时直到其变得均匀。
然后,用线锭将得到的下层涂布溶液施加在基底上,80℃下加热并干燥2分钟,并且形成具有20μm平均厚度的下层。
-热可逆记录层-
使用球磨机分别地粉碎并分散5质量份的由下面的结构式(1)表示的可逆的显色剂、0.5质量份的由下面的结构式(2)和下面的式(3)表示的两种类型的脱色促进剂、10质量份的50%按质量计的丙烯酸多元醇溶液(羟基值=200mg KOH/g)和80质量份的甲基乙基酮,直到平均颗粒直径变为约1μm。
<结构式(1)>
<结构式(2)>
<式(3)>
C17H35CONHC18H37
然后,将1质量份的2-苯胺基-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷作为无色染料、1.2质量份的1.85%按质量计的LaB6分散溶液作为光热转换材料(KHF-7A,由Sumitomo Metal Mining Co.,Ltd.制造)和5质量份的异氰酸酯(CORONATE HL,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)加入至分散液——粉碎并分散其中的可逆的显色剂——并充分地搅拌,并且从而制备热可逆记录层涂布溶液。
然后,使用线锭将得到的热可逆记录层涂布溶液施加在下层上。100℃下将其加热并干燥2分钟,然后在60℃下固化24小时,并且从而形成具有10μm的平均厚度的热可逆记录层。
-紫外吸收层-
通过加入并充分地搅拌10质量份的40%按质量计的UV-吸收聚合物溶液(UV-G302,由Nippon Shokubai Co.,Ltd.制造)、1.0质量份的异氰酸酯(CORONATE HL,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)和12质量份的甲基乙基酮制备紫外吸收层涂布溶液。
然后,使用线锭将紫外吸收层涂布溶液施加在热可逆记录层上,并且在90℃下加热并干燥1分钟,然后在60℃下加热24小时。从而形成具有10μm的厚度的紫外吸收层。
-氧隔离层-
通过加入并充分地搅拌5质量份的尿烷粘合剂(TM-567,由Toyo-Morton,Ltd.制造)、0.5质量份的异氰酸酯(CAT-RT-37,由Toyo-Morton,Ltd.制造)和5质量份的乙酸乙酯制备粘合层涂布溶液。
然后,用线锭将粘合层涂布溶液施加在硅石沉积的PET膜[IB-PET-C,由Dai Nippon Printing Co.,Ltd.制造;氧渗透性:15mL/(m2·天·MPa)]上,并且在80℃下将其加热并干燥1分钟。用紫外吸收层层压并在50℃下加热24小时,从而形成具有12μm的平均厚度的氧隔离层。
-背层-
通过在球磨机中加入并充分地搅拌7.5质量份的季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA,由Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造)、2.5质量份的聚氨酯丙烯酸酯低聚物(ART-RESIN UN-3320HA,由NegamiChemical Industrial Co.,Ltd.制造)、0.5质量份的光聚合引发剂(IRGACURE 184,由Nihon Ciba-Geigy K.K.制造)和13质量份的异丙醇制备背层涂布溶液。
然后,用线锭将背层涂布溶液施加在基底——在其上没有形成热可逆记录层——的表面上。90℃下加热并干燥1分钟,然后通过在80W/cm下照射UV灯而交联,并且从而形成具有4μm的平均厚度的背层。通过以上所述,制备产品实施例1的热可逆记录介质。
(实施例1)
-图像记录步骤-
激光二极管BMU25-975-01-R——其由Oclaro Inc.(中心波长:976nm)制造——被用于所制备的生产实施例1的热可逆记录介质,并且其被调整以使激光功率为19.3W、照射距离为175mm、光斑直径为大约0.50mm、线宽为0.25mm并且扫描速度为3,000mm/s。
用彼此临近的0.125mm的激光绘制的线的绘制间距、19.3W的第一线的激光功率、17.0W的第二线的激光功率和18.0W的第三线的激光功率如图4中所示扫描激光。
在以上的图像记录条件下,绘制下面的表1中表示的条形码(ITF),并且条形码的图像质量被评估如下。结果在表3-1中显示。
表1
*条形码(ITF)由厚度在两个阶段中变化具有的条组成,即窄条和宽条。在实施例和比较实施例中,其应用于宽条。
<条形码的图像质量的评估>
通过由一维码阅读器(WEBSCAN TRUCHECK 401-RL,由WEBSCAN Inc.制造)阅读图像并测量调整值和可解码值评估条形码的图像质量。这里,规定调整值的等级为:当其大于70时为A;当其为60或大于60时为B;当其为50或大于50时为C;当其为40或大于40时为D;当其小于40时为F。规定可解码值的等级为:当其大于62时为A;当其为50或大于50时为B;当其为37或大于37时为C;当其为25或大于25时为D;当其小于25时为F。
-图像擦除步骤-
然后,调整激光以使激光功率为20W,照射距离为130mm,光斑直径为大约3mm,并且扫描速度为650mm/s。然后,其被20次扫描照射以使产生的绘图间距为0.6mm,并且图像是完全可擦除的。
在上述条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达500次重复的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,600次之后图像擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。
图像评估、重复耐久性测试的评估方法和评估标准在下面描述。结构在表3-2中显示。
[图像评估]
A:记录的图像形成有均匀的密度和适当的线宽,并且条形码可读性为等级C或更高。
F:记录的图像不形成有均匀的密度和适当的线宽,并且条形码可读性为等级D或更低。
[重复耐久性测试的评估标准]
A:即使当图像记录和图像擦除的重复为1,000次或更多次时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
B:当图像记录和图像擦除的重复为500次到999次时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
F:当图像记录和图像擦除的重复低于500次时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
(实施例2)
除了实施例1中的第二和随后的激光绘制的线的每一条从起点到终点被分为10段和扫描速度在起点处的4,200mm/s的扫描速度、终点处的3,000mm/s的扫描速度和120mm/s的缩减,以逐步的方式减小,以便照射能量从起点到终点以逐步的方式增加之外,以与实施例1相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。这里,第一激光绘制的线的照射能量是均匀的。结果在表3-1中显示。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在上述的条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达100次的图像的均匀记录和擦除是可能的。然而,1,100次后,图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果在表3-2中显示。
(实施例3)
除了实施例2中的第一线、第二线和第三线的激光功率被分别改变为19.3W、18.0W和17.0W之外,以与实施例2相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表3-1中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在上述的条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达700次的均匀的图像记录和擦除是可能的,但是,800次以后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
(对比实施例1)
除了实施例2中第三线的激光功率被改变为17.0W之外,以与实施例2相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表3-1中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在上述的条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达1,400的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,1,500以后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
(比较实施例2)
除了实施例2中的第一线、第二线和第三线的激光功率分别被改变为17.0W、17.0W和17.0W之外,以与实施例2相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表3-1中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。甚至在2,000次重复之后,均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
(比较实施例3)
除了实施例2中的第一线、第二线和第三线的激光功率分别被改变为19.3W、19.3W和19.3W之外,以与实施例2相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表3-2中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达300次的均匀的图像记录和擦除是可能的,但是,400次以后图像擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除是不再可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
(比较实施例4)
除了实施例1中的第三线的激光功率被改变为17.0W之外,以与实施例1相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表3-1中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达600次的均匀的图像记录和擦除是可能的,但是,700次以后图像擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除是不再可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
(比较实施例5)
除了实施例2中的第一线、第二线和第三线的激光功率分别被改变为19.3W、17.0W和17.0W之外,并且第二线的从起点到终点的倾斜的量被设定为如图3中所示的0.056mm,以与实施例2相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。比较实施例5是在JP-A No.2011-116116中描述的激光扫描方法的产品。结构显示在表3-1中。
这里,将倾斜的量定义为在其宽度方向上的第二激光绘制的线222的中心点和与图3中第一激光绘制的线221平行的从第二起点绘制的线之间的最短距离。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。甚至在2,000次重复之后,均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表3-2中。
然后,实施例1至3和比较实施例1至5的激光记录条件概括在下面的表2中。
表2
表3-1
表3-2
(实施例4)
除了实施例1中绘制的对象被改变为以下表4中描述的条形码(CODE128)和绘制条件被改变为表5中描述的那些之外,以与实施例1相同的方式绘制条形码。即,如图4中图解的,扫描激光,彼此临近的激光绘制的线的绘制间距为0.125mm;第一线的激光功率为19.3W、第二和第四线的激光功率为17.0W、以及第三和第五线的激光功率为18.0W。以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
而且,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达500次重复均匀的图像记录和擦除是可能的。这里,600次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
表4
条形码类型 绘制内容 条形码高度 窄条的线的数目 宽条的线的数目
CODE128 12345 8mm 1 3/4/5
*条形码(CODE128)由条组成,即窄条和宽条,其厚度以四个阶段变化,并且在实施例和比较实施例中其应用于宽条。宽条由3、4或5条线组成。当由3条线——少于5条线——组成的宽条被绘制时,应用表5中从第一线至第三线的控制方法,并且不绘制第四线和第五线。类似地,由4条线——少于5条线——组成的宽条被绘制时,应用表5中从第一线至第四线的控制方法,并且不绘制第五线。
(实施例5)
除了实施例4中第二和随后的激光绘制的线的每一条从起点至终点被分为10个线段并且扫描速度在起点处的4,200mm/s的扫描速度、终点处的3,000mm/s的扫描速度和120mm/s的缩减以逐步的方式减小之外,以与实施例4相同的方式绘制条形码,以便从起点至终点以逐步的方式增加照射能量,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。这里,第一激光绘制的线的照射能量是均匀的。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达1,000次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,1,100次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(实施例6)
除了实施例5中第五线的激光功率被改变为17.0W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达1,100次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,1,200次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(实施例7)
除了实施例5中第四线的激光功率被改变为18.0W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达900次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,1,000次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(实施例8)
除了实施例5中第二和第四线的激光功率分别被改变为18.0W,并且第三和第五线的激光功率分别被改变为17.0W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达700次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,800次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(比较实施例6)
除了实施例5中第三和第五线的激光功率分别被改变为17.0W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达1,400次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,1,500次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(比较实施例7)
除了实施例5中第一、第三和第五线的激光功率分别被改变为17.0W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。即使2,000次重复后均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(比较实施例8)
除了实施例5中第二至第五线的激光功率分别被改变为19.3W之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达300次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,400次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(比较实施例9)
除了实施例4中第三和第五线的激光功率分别被改变为17.0W之外,以与实施例4相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。结果显示在表6-1中。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达600次的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,700次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
(比较实施例10)
除了实施例5中第三和第五线的激光功率分别被改变为17.0W,并且第二和第四线的从起点到终点的倾斜量被设定为如图3中所示的0.056mm之外,以与实施例5相同的方式绘制条形码,并且以与实施例1相同的方式评估条形码的图像质量。比较实施例10是JP-A号2011-116116中描述的激光扫描方法的再现。结果显示在表6-1中。
这里,定义倾斜的量为在其长度方向上第二激光绘制的线222的中心点和图3中与第一激光绘制的线221平行的从第二起点绘制的线之间的最段距离。
同样地,以与实施例1相同的方式进行图像擦除,并且完全地擦除图像是可能的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。即使2,000次重复后均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表6-2中。
然后,实施例4到8和比较实施例6到10的激光记录条件总结在下面的表5中。
表5
表6-1
表6-2
(实施例9)
-图像记录步骤-
由Oclaro Inc.制造的激光二极管BMU25-975-01-R(中心波长:976nm)被用于生产实施例1的制备的热可逆记录介质,并且其被调整以使激光功率为19.3W、照射距离为175mm、光斑直径为约0.50mm、线宽度为0.25mm和扫描速度为3,000mm/s。
用0.125mm的彼此临近的激光绘制的线的绘制间距、19.3W的第一线的激光功率、17.0W的第二线的激光功率和18.0W的第三线的激光功率如图2所图解的扫描激光。
在以上图像记录的条件下,绘制由五条线填充的图像。视觉地观察图像,并且图像形成有均匀的密度和适当的线宽度。
-图像擦除步骤-
然后,进行调整以使激光功率为20W,照射距离为130mm,光斑直径为约3mm,并且扫描速度为650mm/s。然后,其被20个扫描照射以使得到的绘制间距为0.6mm,并且图像是完全可擦除的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达1,100次重复的均匀的图像记录和擦除是可能的。这里,1,200次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。
图像评估、重复耐久性测试的评估方法和评估标准如下所述。结果显示在表7中。
[图像评估]
A:视觉地观察,记录的图像形成有均匀的密度和适当的线宽度。
F:视觉地观察,记录的图像不形成有均匀的密度和适当的线宽度。[重复耐久性测试的评估标准]
A:即使当图像记录和图像擦除的重复为1,000次或更大时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
B:当图像记录和图像擦除的重复为500次至999次时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
F:当图像记录和图像擦除的重复小于500次时,均匀的图像记录和擦除是可能的。
(实施例10)
除了实施例9中彼此临近的激光绘制的线的绘制间距被改变为0.190mm之外,以与实施例9相同的方式进行图像评估,并且图像形成有均匀的密度和适当的线宽度。
同样地,以与实施例9相同的方式进行图像擦除,并且图像是完全地可擦除的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。即使2,000次重复后均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表7中。
(参考实施例1)
除了实施例9中彼此临近的激光绘制的线的绘制间距被改变为0.080mm之外,以与实施例9相同的方式进行图像评估,并且图像形成有均匀的密度和适当的线宽度。
同样地,以与实施例9相同的方式进行图像擦除,并且图像是完全地可擦除的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。多达100次重复的均匀的图像记录和擦除是可能的。然而,200次后图像的擦除痕迹变得明显,并且均匀的擦除不再可能。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表7中。
(参考实施例2)
除了实施例9中彼此临近的激光绘制的线的绘制间距被改变为0.240mm之外,以与实施例9相同的方式进行图像评估。记录的图像具有在绘制的线的重叠部分处的印刷空白,并且图像形成有均匀的密度。
同样地,以与实施例9相同的方式进行图像擦除,并且图像是完全地可擦除的。
在以上条件下重复图像记录和图像擦除,并且视觉地观察介质。即使2,000次重复后均匀的图像记录和擦除是可能的。图像评估和重复耐久性测试的结果显示在表7中。
表7
本发明的方面如下。
<1>图像处理方法,其包括:
图像记录,其中由多个激光绘制的线组成的图像通过将平行的激光照射在隔开预定距离的记录介质上加热进行记录,
其中,在图像记录中,在组成图像的多个激光绘制的线中,形成用不同能量绘制的至少两个单元的线,每个由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成。
<2>根据<1>的图像处理方法,
其中,在组成图像的多个激光绘制的线中,除首先被照射的激光绘制的线之外的激光绘制的线具有照射能量,使得线终点处的照射能量被设定为从线起点处的照射能量以逐步的方式增加。
<3>根据<1>或<2>的图像处理方法,
其中,在组成图像的多个激光绘制的线中,按激光照射的顺序,偶数绘制的线具有小于与偶数绘制的线临近的奇数绘制的线的照射能量。
<4>根据<1>至<3>任一项的图像处理方法,
其中,在组成图像的多个激光绘制的线中,首先被照射的激光绘制的线具有最大的照射能量。
<5>根据<2>至<4>任一项的图像处理方法,
其中每条激光绘制的线的线起点和线终点之间的线段被分为多个单位线段,并且照射能量从线起点到线终点在每个单位线段处以逐步的方式增加。
<6>根据<1>至<5>任一项的图像处理方法,
其中激光绘制的线的照射能量通过激光的照射功率进行调整。
<7>根据<1>至<5>任一项的图像处理方法,
其中激光绘制的线的照射能量通过激光的扫描速度进行调整。
<8>根据<1>至<7>任一项的图像处理方法,
其中激光是YAG激光、纤维激光或激光二极管光、或其任意组合。
<9>根据<1>至<8>任一项的图像处理方法,
其中记录介质是热可逆记录介质,
其中热可逆记录介质包括:
基底;和
基底上的热可逆记录层,其中热可逆记录层包括:吸收特定波长的光并将光转化为热的光热转换材料;无色染料;和可逆显色剂,
其中热可逆记录层取决于温度可逆地改变其色调。
<10>图像处理装置,其包括:
激光发射单元;和
激光扫描单元,其在记录介质的激光照射表面上扫描激光,
其中图像处理装置用于根据<1>至<9>任一项的图像处理方法。
本发明的图像处理方法和图像处理装置可广泛用于:输入输出票;用于冰冻食物容器、工业产品、各种化学容器等的涂胶标签;和用于物流管理应用和制造工艺管理应用的大屏幕和各种显示器,并且它们特别适于用于物流和递送系统以及工厂中的工艺管理系统。
附图标记列表
1 激光振荡器
2 扩束器
3 遮片或非球面透镜
4 电流计
4A 镜
5 扫描单元
6 fθ透镜
7 热可逆记录介质
100 热可逆记录介质
101 基底
102 热可逆记录层
103 第一热可逆记录层
104 光热转换层
105 第二热可逆记录层
106 第一氧隔离层
107 第二氧隔离层
108 紫外吸收层

Claims (9)

1.图像处理方法,其包括:
图像记录,其中由多个激光绘制的线组成的图像通过将平行的激光照射在隔开预定距离的热可逆记录介质上加热进行记录,
其中,在所述图像记录中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,形成用不同能量绘制的至少两个单元的线,每个由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成,并且
其中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,按激光照射的顺序,记录偶数绘制的线采用的照射能量小于记录与所述偶数绘制的线临近的奇数绘制的线所采用的照射能量。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法,
其中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,除首先被照射的激光绘制的线之外的激光绘制的线具有照射能量,使得线终点处的照射能量被设定为从线起点处的照射能量以逐步的方式增加。
3.根据权利要求1至2任一项所述的图像处理方法,
其中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,首先被照射的所述激光绘制的线具有最大的照射能量。
4.根据权利要求2所述的图像处理方法,
其中每条所述激光绘制的线的所述线起点和所述线终点之间的线段被分为多个单位线段,并且所述照射能量从所述线起点到所述线终点在每个所述单位线段处以逐步的方式增加。
5.根据权利要求1或2所述的图像处理方法,
其中所述激光绘制的线的所述照射能量通过所述激光的照射功率进行调整。
6.根据权利要求1或2所述的图像处理方法,
其中所述激光绘制的线的所述照射能量通过所述激光的扫描速度进行调整。
7.根据权利要求1或2所述的图像处理方法,
其中所述激光是YAG激光、纤维激光或激光二极管光、或其任意组合。
8.根据权利要求1或2所述的图像处理方法,
其中所述热可逆记录介质包括:
基底;和
所述基底上的热可逆记录层,其中所述热可逆记录层包括:吸收特定波长的光并将所述光转化为热的光热转换材料;无色染料;和可逆显色剂,
其中所述热可逆记录层取决于温度可逆地改变其色调。
9.图像处理装置,其包括:
激光发射单元;和
激光扫描单元,其在热可逆记录介质的激光照射表面上扫描激光,
其中所述图像处理装置配置为执行图像处理方法,包括:
图像记录,其中由多个激光绘制的线组成的图像通过将平行的激光照射在隔开预定距离的所述热可逆记录介质上加热进行记录,
其中,在所述图像记录中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,形成用不同能量绘制的至少两个单元的线,每个由彼此临近并且具有不同的照射能量的一对激光绘制的线组成,并且
其中,在组成所述图像的所述多个激光绘制的线中,按激光照射的顺序,记录偶数绘制的线采用的照射能量小于记录与所述偶数绘制的线临近的奇数绘制的线所采用的照射能量。
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