CN108602354B - 图像记录设备和图像记录方法 - Google Patents

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Abstract

用激光束照射记录对象的激光照射设备如记录装置14包括激光阵列单元14a、纤维阵列单元14b、和光学单元43。激光阵列单元14a包括以阵列形式布置的激光发光元件41，如多个半导体激光器。纤维阵列单元14b包括相应于激光发光元件41提供的多个光学纤维42和阵列头44，所述阵列头44保持光学纤维42的激光出射部分附近在上下方向(Z轴方向)上处于阵列形式。

Description

图像记录设备和图像记录方法
技术领域
本发明涉及图像记录设备和图像记录方法。
背景技术
以往已知通过用激光照射记录对象和加热记录对象在记录对象上记录可视图像的图像记录设备。
关于上述图像记录设备，例如，专利文献1描述了一种图像记录设备，其包括激光照射装置如激光阵列，其中作为激光发光元件的多个半导体激光器以阵列形式布置并且其中从各个半导体激光器出射的激光束沿预定方向照射彼此不同的位置。然后，专利文献1中描述的图像记录设备用激光照射相对于激光照射装置向着不同于上述预定方向的方向相对地移动的记录对象，并且其在记录对象上记录可视图像。
发明概述
技术问题
当照射激光时，半导体激光器产生热。在前述专利文献1中描述的图像记录设备中，需要排列半导体激光器，使得通过激光照射形成的主扫描方向上的图像点的节距(pitch)是指定的节距。因此，在专利文献1中描述的图像记录设备中，半导体激光器的阵列节距窄，并且半导体激光器的热难以散逸。因此，在专利文献1中描述的图像记录设备中，存在半导体激光器的温度上升和半导体激光器的波长和光学输出波动，使其不再能够获得满意图像的问题。
本发明基于上述情况完成，并且其目的是提供能够抑制激光发光元件温度上升的图像记录设备和图像记录方法。
问题的解决方案
为了解决以上问题和实现该目的，本发明包括激光照射装置，被配置以照射从多个激光发光元件出射的激光束；光学纤维阵列，包括多个光学纤维，所述光学纤维被相应于激光发光元件提供并被配置以将从激光发光元件出射的激光束导至相对于激光照射装置相对地移动的记录对象，各个光学纤维的激光出射部分在预定方向上以阵列形式排列；和图像记录单元，被配置以控制激光照射装置，以便通过光学纤维阵列用激光束照射沿不同于预定方向的方向相对于激光照射装置相对地移动的记录对象，以加热记录对象和记录图像。
发明的有利效果
根据本发明的图像记录设备提供可抑制激光发光元件温度上升的效果。
附图简述
图1是根据实施方式的图像记录系统的示意性透视图。
图2是示例记录装置的构造的示意性透视图。
图3-1是光学纤维的放大示意图。
图3-2是阵列头的附近的放大视图。
图4-1是示例阵列头的布置的一个实例的图。
图4-2是示例阵列头的布置的一个实例的图。
图4-3是示例阵列头的布置的一个实例的图。
图4-4是示例阵列头的布置的一个实例的图。
图4-5是示例阵列头的布置的一个实例的图。
图5是示例图像记录系统中的部分电路的框图。
图6-1是示例根据第一变型的图像记录系统的一个实例的图。
图6-2是示例第一变型中的图像记录系统的一个实例的图。
实施方式的描述
以下描述应用了本发明的图像记录设备的示例性实施方式。该图像记录设备通过用激光束照射记录对象而记录图像。
图像没有具体限制，只要其是可视信息，并且其可以根据目的被适当选择。图像的实例包括文字、符号、线、图形、实心图像、前述的组合、二维码如条形码和QR码(注册商标)和类似物。
记录对象没有具体限制，只要其可以通过激光束被进行记录，并且其可以根据目的被适当选择。记录对象可以是任何物，只要其能够吸收光，将其转换为热，并且形成图像，并且例如在金属或类似物上刻印也被包括在内。记录对象的实例包括热敏记录介质、具有热敏记录部分的结构和类似物。
热敏记录介质包括支撑构件、和在支撑构件上的图像记录层，并且根据需要进一步包括其它层。各层可以是单层结构或积层结构，并且其可进一步被提供在支撑构件的另一面上。
图像记录层
图像记录层包含无色染料和显色剂，并且根据需要进一步包含其它组分。
无色染料没有具体限制，并且其可以根据目的适当地选自常用于热敏记录材料的那些。但是，例如，三苯甲烷系、荧烷(fluoran)系、吩噻嗪系、金胺系、螺吡喃(spiropyran)系、吲哚啉苯酞(indolinophthalide)系和类似系染料的无色化合物被优选使用。
关于显色剂，可以应用在接触后使无色染料显色的各种电子接受型化合物、氧化剂或类似物。
其它组分的实例包括粘合剂树脂、光热转换材料、热融性物质、抗氧化剂、光稳定剂、界面活化剂、润滑剂、填充剂和类似物。
支撑构件
关于支撑构件，构件的形状、结构、尺寸等没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择。形状的实例包括平板状等。结构可以是单层结构或积层结构。尺寸可以根据热敏记录介质的尺寸等被适当选择。
其它层
其它层的实例包括光热转换层、保护层、下层(under layer)、紫外吸收层、氧阻隔层、中间层、背层、粘合剂层、压敏粘合剂层等。
热敏记录介质可以根据其用途被加工成期望形状。形状实例包括卡片状、标签状、标牌状、片材状、卷筒状等。卡片状工件的实例包括预付卡、点卡、信用卡等。加工成尺寸小于卡片尺寸的标签状的工件可以用于价格标签等。此外，加工成尺寸大于卡片尺寸的标签状的工件可以用于过程管理、装运指示、票券等。由于加工成标牌状的工件可以被粘贴，该工件被以多种尺寸加工，并且可用于过程管理、制品管理等——通过将标牌粘贴至被反复使用的台车、容器、箱盒、容器等。加工成大于卡片尺寸的片材尺寸的工件可以用于一般文件、过程管理指示文件等，因为记录图像的范围被放宽。
结构具有的热敏记录部分的实例包括标牌状热敏记录介质粘贴至结构表面的区域、热敏记录材料施加在结构表面上的区域等。此外，具有热敏记录部分的结构没有具体限制，只要其具有在结构表面上的热敏记录部分，并且其可以根据目的被适当选择。具有热敏记录部分的结构的实例包括各种物品如塑料袋、PET瓶、罐等、装运容器如纸板箱、容器等、半成品、工业产品等。
作为一个实例，以下描述了图像记录设备，该图像记录设备在具有热敏记录部分的结构(作为记录对象，具体地，粘贴有热敏记录标牌的输送容器)上记录图像。
图1是图像记录系统100的示意性透视图，图像记录系统100是根据实施方式的图像记录设备。在以下描述中，用于输送的容器C的输送方向被描述为X轴方向，上下方向被描述为Z轴方向，并且垂直于输送方向和上下方向的方向被描述为Y轴方向。
图像记录系统100，如以下详细描述，通过用激光束照射粘贴在作为记录对象的输送容器C上的热敏记录标牌RL来记录图像。
如图1中示例，图像记录系统100包括输送装置10——即记录对象输送单元、记录装置14、系统控制装置18、读取装置15、遮蔽罩11、和其它。
记录装置14用激光束照射热敏记录标牌RL，并且在记录对象上记录图像，即可视图像。记录装置14被布置在输送装置10的-Y侧，即，输送路径的-Y侧。
遮蔽罩11遮蔽从记录装置14出射的激光束以减少激光束的扩散，并且其表面用黑色防蚀铝涂层涂覆。在遮蔽罩11的面向记录装置14的部分，提供了开口11a，以使激光束穿过。在本实施方式中，输送装置10是辊型输送器，但可以是带型输送器。
系统控制装置18被偶接至输送装置10、记录装置14、读取装置15、和其它，并且控制整个图像记录系统100。读取装置15(如后文描述)读取在记录对象上记录的编码图像，如条形码和QR码。基于通过读取装置15读取的信息，系统控制装置18检查图像是否被恰当地记录。
现描述粘贴在容器C上的热敏记录标牌RL。
热敏记录标牌RL是热敏记录介质，并且图像记录通过热改变色调而完成。在本实施方式中，进行单次图像记录的热敏记录介质被用作热敏记录标牌RL。但是，能够多次记录的热可逆记录介质也可以被用作热敏记录标牌RL。
作为用作本实施方式中使用的热敏记录标牌RL的热敏记录介质，使用了包括如下材料的热敏记录介质：吸收激光束并将其转换成热的材料(光热转换材料)和通过热引起色相、反射率、和其它改变的材料。
光热转换材料可以宽泛地分为无机材料和有机材料。无机材料的实例包括以下至少一种的颗粒：炭黑、金属硼化物、和金属氧化物如Ge、Bi、In、Te、Se、Cr、和其它。关于无机材料，近红外波长区域中的光吸收多并且可见范围波长区域中的光吸收少的材料是优选的，并且金属硼化物和金属氧化物是优选的。关于无机材料，例如选自六硼化物、氧化钨化合物、氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、和锑酸锌的至少一种是适合的。
六硼化物的实例包括LaB6、CeB6、PrB6、NdB6、GdB6、TbB6、DyB6、HoB6、YB6、SmB6、EuB6、ErB6、TmB6、YbB6、LuB6、SrB6、CaB6、(La，Ce)B6等。
氧化钨化合物的实例包括，如WO2005/037932、日本专利申请公开号2005-187323、和其它所述，通过通式WyOz(其中W是钨，O是氧，2.2≤z/y≤2.999)表示的氧化钨的精细颗粒、通过通式MxWyOz(其中M是选自H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、OS、Bi、和I的元素中的一种或多种，W是钨，O是氧，0.001≤x/y≤1，2.2≤z/y≤3.0)表示的复合氧化钨的精细颗粒、和其它。
其中，作为氧化钨化合物，含铯氧化钨是特别优选的，因为近红外区域中的吸收多并且可见区域中的吸收少。
此外，如氧化钨化合物，在氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、和锑酸锌中，ITO是特别优选的，因为近红外区域中的吸收多并且可见区域中的吸收少。这些通过真空蒸镀或通过粘结颗粒状材料与树脂等而在层中形成。
作为有机材料，各种染料可以根据吸收的光波长被适当使用。但是，当半导体激光器被用作光源时，使用具有600至1200nm附近的吸收峰的近红外吸收染料。具体地，有机材料的实例包括菁染料、醌染料、吲哚萘酚的喹啉衍生物、苯二胺-镍络合物、酞菁染料等。
关于光热转换材料，可单独使用一种，或可以组合使用两种或更多种。光热转换材料可被提供在图像记录层中，或可被提供在图像记录层之外的部分中。当光热转换材料被用于图像记录层之外的部分时，优选光热转换层被提供在热可逆记录层相邻处。
光热转换层至少包含光热转换材料和粘合剂树脂。
作为通过热引起色相、反射率、和其它改变的材料，可以例如使用常规热敏纸中使用的已知材料如电子供与型染料前体和电子接受型显色剂的组合或类似物。此外，作为通过热引起色相、反射率、和其它改变的材料，还例如包括引起热和光的复合反应(如伴随二炔类(diacetylenic)化合物的加热和紫外光照射导致的固相聚合的变色反应)改变的材料。
图2是示例记录装置14的构造的示意性透视图。
在本实施方式中，作为记录装置14，使用了通过利用纤维阵列记录图像的纤维阵列记录设备，在该纤维阵列中，多个光学纤维的激光出射部分在垂直于副扫描方向(X轴方向)的主扫描方向(Z轴方向)上以阵列形式布置，所述副扫描方向是作为记录对象的容器C的移动方向。纤维阵列记录设备用通过纤维阵列从激光发光元件出射的激光束照射记录对象，并且记录由绘图单位构成的图像。具体地，记录装置14包括激光阵列单元14a、纤维阵列单元14b、和光学单元43。激光阵列单元14a配置有以阵列形式布置的多个激光发光元件41、冷却激光发光元件41的冷却单元50、相应于激光发光元件41被提供用于驱动相应的激光发光元件41的多个驱动器45、和控制驱动器45的控制器46。控制器46被偶接至用于供应电力至激光发光元件41的电源48、和输出图像信息的图像信息输出单元47如个人计算机。
激光发光元件41可以根据目的被适当选择，并且可以使用例如半导体激光器、固体激光器、染料激光器或类似物。其中，作为激光发光元件41，半导体激光器是优选的，因为波长的选择性宽、小型允许装置缩小尺寸、和可以降低成本。
激光发光元件41出射的激光束的波长没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择。但是，其优选为700nm至2000nm，并且更优选为780nm至1600nm。
在作为出射装置的激光发光元件41中，不是所有施加至其的能量都被转换成激光束。通常，在激光发光元件41中，未被转换成激光束的能量被转换成热，从而产生热。因此，通过作为冷却装置的冷却单元50来冷却激光发光元件41。在本实施方式中，记录装置14利用纤维阵列单元14b，从而可以使各个激光发光元件41彼此相隔布置。因此，由于可以减少相邻激光发光元件41的热的影响和有效冷却激光发光元件41，可以避免激光发光元件41的温度上升和变化，以减少激光束的输出变化，和改善浓淡不均和白点。激光束的输出是用功率计测量的平均输出。有两种激光束输出控制方法，以及有控制峰值功率的方法、和控制脉冲的发光比(负载：激光出射时间/周期时间)的方法。
冷却单元50具有这样液体冷却系统：通过循环冷却剂来冷却激光发光元件41，并且包括受热单元51——其中冷却剂接收来自各个激光发光元件41的热、和散热单元52——其消散冷却剂的热。受热单元51和散热单元52通过冷却管53a和53b连接。受热单元51配置有在由良好导热性构件形成的壳体中由良好导热性构件形成的冷却剂流动通过的冷却管。激光发光元件41以阵列形式布置在受热单元51上。
散热单元52包括散热器，和用于循环冷却剂的泵。通过散热单元52的泵送出的冷却剂经过冷却管53a并流入受热单元51。然后，在移动通过受热单元51中的冷却管时，冷却剂带走了在受热单元51上排列的激光发光元件41的热，并冷却激光发光元件41。通过带走激光发光元件41的热而温度上升并且从受热单元51流出的冷却剂在冷却管53b中移动，流动至散热单元52的散热器中，并且通过散热器被冷却。通过散热器冷却的冷却剂再次通过泵被送至受热单元51。
纤维阵列单元14b包括相应于激光发光元件41提供的多个光学纤维42，和保持光学纤维42的激光出射部分42a附近(参见图3-2)在上下方向(Z轴方向)上处于阵列形式的阵列头44。每个光学纤维42的激光入射部分被附接至其相应的激光发光元件41的激光出射面。
图3-1是光学纤维42的放大示意图，以及图3-2是阵列头44的附近的放大视图。
光学纤维42是从激光发光元件41出射的激光束的光波导路。光学纤维42的形状、尺寸(直径)、材料、结构等没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择。
关于光学纤维42的尺寸(直径d1)，其优选等于或大于15μm但等于或小于1000μm。当光学纤维42的直径d1等于或大于15μm但等于或小于1000μm时，在图像清晰度方面是有利的。在本实施方式中，作为光学纤维42，使用了具有125μm直径的光学纤维。
光学纤维42的材料没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择，并且其实例包括玻璃、树脂、石英等。
关于光学纤维42的结构，优选由下列构成的结构：激光束通过的中心部分中的核心部分、和提供在核心部分的外周上的包覆层。
核心部分的直径d2没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择。但是，其优选等于或大于10μm但等于或小于500μm。在本实施方式中，使用了具有直径d2为105μm的核心部分的光学纤维。核心部分的材料没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择，并且其实例包括掺有锗和磷的玻璃等。
关于包覆层的平均厚度，虽然其没有具体限制并且可以根据目的被适当选择，但其优选等于或大于10μm但等于或小于250μm。包覆层的材料没有具体限制，并且其可以根据目的被适当选择。包覆层的实例包括掺有硼或氟的玻璃。
如图3-2中示例，光学纤维42的激光出射部分42a的附近通过阵列头44保持阵列形式，使得各个光学纤维42的激光出射部分42a的节距为127μm。在记录装置14中，为了可以记录具有200dpi分辨率的图像，激光出射部分42a的节距被设置为127μm。
当试图用单一阵列头44保持所有光学纤维42时，阵列头44变长并且可能变形。因此，用单一阵列头44难以保持束阵列(beam array)的直线性和束节距的均匀性。因此，设想阵列头44保持100至200个光学纤维42。此外，在记录装置14中，优选多个保持100至200个光学纤维42的阵列头44在Z轴方向上并排布置，Z轴方向是垂直于容器C的输送方向的方向。在本实施方式中，200个阵列头44在Z轴方向上并排布置。
图4-1至4-5是示例阵列头44的布置实例的图。
图4-1是记录装置14中的纤维阵列单元14b的阵列头44在Z轴方向上以阵列形式布置的实例。图4-2是记录装置14中的纤维阵列单元14b的阵列头44以Z型图案布置的实例。
在阵列头44的布置中，就组装容易性而言，优选以如图4-2中示例的Z型图案布置，而非以如图4-1中示例的在Z轴方向上直线布置。
图4-3是记录装置14中的纤维阵列单元14b的阵列头44在X轴方向上倾斜布置的实例。通过如图4-3中示例布置阵列头44，可以使光学纤维42在Z轴方向上的节距P窄于图4-1和4-2中示例的布置，并且可以实现高分辨率。
图4-4是这样的实例，其中两个阵列头组(其中记录装置14中的纤维阵列单元14b的阵列头44以Z型图案布置)在副扫描方向(X轴方向)上布置，并且其中一个阵列头组相对于另一个阵列头组在主扫描方向(Z轴方向)上偏移，偏移量是阵列头44的光学纤维42的阵列节距的一半。还是通过如图4-4中示例布置阵列头44，光学纤维42在Z轴方向上的节距P可窄于图4-1和4-2中示例的布置，并且可以实现高分辨率。
同时，依照系统控制装置18的控制，本实施方式的记录装置14在垂直于粘贴在作为记录对象的输送容器C上的热敏记录标牌RL的扫描方向的方向上传输和记录图像信息。因此，当热敏记录标牌RL的扫描和垂直方向的图像信息传输定时之间存在差异时，记录装置14将图像信息存储在存储器中，从而增加图像存储量。在这种情况下，图4-4中示例的阵列头44的布置实例可以使系统控制装置18的存储器的信息存储量低于图4-3中示例的阵列头44的布置实例。
此外，图4-5是这样的实例，其中两个阵列头组(其中阵列头44以图4-4中示例的Z型图案布置)堆叠成单个阵列头组。两个阵列头组堆叠成单阵列头组的这种阵列头44可以在生产中容易制造，并且可以实现高分辨率。此外，图4-5中示例的阵列头44的布置实例可以使系统控制装置18的存储器的信息存储量低于图4-4中示例的阵列头44的布置实例。
如先前图2中示例，光学单元43包括准直透镜43a，该准直透镜43a将从各光学纤维42出射的发散光通量激光束转换成平行光通量；和聚光透镜43b，该聚光透镜43b将激光束聚焦至作为激光照射表面的热敏记录标牌RL表面上。仅需根据目的选择是否提供光学单元43。
图像信息输出单元47，如个人计算机，向控制器46输入图像数据。控制器46基于输入的图像数据产生驱动信号，以驱动各个驱动器45。控制器46将产生的驱动信号传输至各个驱动器45。具体地，控制器46包括时钟发生器。当时钟发生器摆动的时钟数达到指定时钟数时，控制器46将驱动各个驱动器45的驱动信号传输至各个驱动器45。
在接收驱动信号后，各驱动器45驱动其相应的激光发光元件41。激光发光元件41根据驱动器45的驱动照射激光。从激光发光元件41照射的激光束射入相应的光学纤维42，并且从光学纤维42的激光出射部分42a出射。从光学纤维42的激光出射部分42a出射的激光束，在通过光学单元43的准直透镜43a和聚光透镜43b传输后，照射作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL的表面。热敏记录标牌RL的表面通过被激光束照射而被加热，从而在热敏记录标牌RL的表面上记录图像。
当使用通过利用检流计镜(galvanometer mirror)偏转激光在记录对象上记录图像的装置作为记录装置时，诸如文字的图像通过如下被记录：照射激光束以通过检流计镜的旋转绘制其笔画。因此，当在记录对象上记录一定量的信息时，存在除非停止记录对象的输送，否则来不及记录的问题。同时，通过利用激光阵列——其中多个激光发光元件41以如在本实施方式的记录装置14的阵列形式布置，可以通过相应于各个像素的激光发光元件41的on/off控制在记录对象上记录图像。因此，即使当信息量巨大时，也可以在不停止容器C输送的情况下在记录对象上记录图像。因此，根据本实施方式的记录装置14，即使在记录对象上记录大量信息时，也可以在不退化生产力的情况下记录图像。
如后文描述，由于通过用激光束照射记录对象和对其加热而将图像记录在记录对象上，本实施方式的记录装置14需要使用在一定程度上高输出的激光发光元件41。因此，激光发光元件41产生的热量大。在不具有纤维阵列单元14b的常规激光阵列记录设备中，需要以相应于分辨率的间隔以阵列形式布置激光发光元件41。因此，在常规激光阵列记录设备中，为了获得200dpi的分辨率，激光发光元件41以非常窄的节距布置。因此，在常规激光阵列记录设备中，激光发光元件41的热难以散逸，并且激光发光元件41的温度变高。在常规激光阵列记录设备中，当激光发光元件41的温度变高时，激光发光元件41的波长和光学输出产生波动，并且不再可以加热记录对象至指定温度并且不可以获得满意的图像。此外，在常规激光阵列记录设备中，为了抑制激光发光元件41的这种温度上升，需要降低记录对象的输送速度和允许激光发光元件41的发光间隔，不能充分提高生产力。
一般，冷却单元通常使用制冷系统，并且在该系统中，只进行冷却而不进行加热。因此，虽然光源的温度不会高于制冷剂的设定温度，但冷却单元50的温度和相接触的作为激光源的激光发光元件41的温度通过环境温度而波动。同时，当半导体激光器被用作激光发光元件41时，会发生激光输出根据激光发光元件41的温度而波动的现象(随着激光发光元件41的温度变低，激光输出增加)。为了控制激光输出，优选通过如下进行正常图像形成：测量激光发光元件41的温度或冷却单元50的温度，和响应于测量结果，控制对控制激光输出的驱动器45的输入信号，使得激光输出恒定。
同时，本实施方式的记录装置14是利用纤维阵列单元14b的纤维阵列记录设备。通过使用纤维阵列记录设备，纤维阵列单元14b的激光出射部分42a仅需要相应于分辨率布置，而不需要使激光阵列单元14a的激光发光元件41之间的节距是相应于图像分辨率的节距。因此，根据本实施方式的记录装置14，激光发光元件41之间的节距可以被适当放宽，使得激光发光元件41的热可以充分消散。因此，根据本实施方式的记录装置14，可以抑制激光发光元件41温度变高并且可以抑制激光发光元件41的波长和光学输出波动。因此，根据本实施方式的记录装置14，可以在记录对象上记录满意的图像。此外，即使在激光发光元件41的发光间隔缩短时，也可以抑制激光发光元件41的温度上升，可以增加容器C的输送速度，和可以提高生产力。
在本实施方式记录装置14中，通过提供冷却单元50和通过液体冷却激光发光元件41，可以进一步抑制激光发光元件41的温度上升。因此，根据本实施方式的记录装置14，可以进一步缩短激光发光元件41的发光间隔，增加容器C的输送速度，以及提高生产力。在本实施方式的记录装置14中，激光发光元件41被液体冷却。但是，激光发光元件41可通过使用冷却扇被空气冷却。液体冷却具有较高的冷却效率，并且具有能够满意地冷却激光发光元件41的优点。同时，通过提供空气冷却，冷却效率降低，但具有能够以低成本冷却激光发光元件41的优点。
图5是示例图像记录系统100中的部分电路的框图。在图5中，系统控制装置18包括CPU、RAM、ROM、不挥发性存储器、和其它，控制图像记录系统100中的各种装置的驱动，并进行各种运算处理。系统控制装置18连接至输送装置10、记录装置14、读取装置15、操作面板181、图像信息输出单元47、和其它。
操作面板181包括触摸面板显示器和各种键，并且其显示图像并且接收通过操作者的键操作输入的各种信息。
如图5中示例，在CPU根据ROM或类似物中存储的程序运转时，系统控制装置18充当图像记录单元。充当图像记录单元的系统控制装置18控制作为激光照射装置的记录装置14，从而通过光学纤维阵列用激光照射相对于激光照射装置向着不同于预定方向的方向相对地移动的记录对象，从而加热记录对象和记录图像。
接下来，将参考图1描述图像记录系统100的操作实例。首先，其中操作者将容纳包装物(package)的容器C置于输送装置10上。操作者将容器C置于输送装置10上，使得粘贴有热敏记录标牌RL的容器C的主体侧面定位在-Y侧，即，该侧面面向记录装置14。
当操作者操作操作面板181以启动系统控制装置18时，输送起始信号从操作面板181被传输至系统控制装置18。接收了输送起始信号的系统控制装置18启动输送装置10的驱动。因此，置于输送装置10上的容器C通过输送装置10被朝向记录装置14输送。容器C的输送速度的实例为2m/sec。
在沿容器C输送方向的记录装置14上游侧，布置了检测输送装置10上输送的容器C的传感器。当传感器检测到容器C时，检测信号从传感器传输至系统控制装置18。系统控制装置18包括定时器。系统控制装置18在收到来自传感器的检测信号的时刻利用定时器开始时间计测。然后，系统控制装置18基于自检测信号接收时刻起经过的时间来把握容器C到达记录装置14的时刻。
在自检测信号的收到时刻起经过的时间为T1并且容器C到达记录装置14的时刻，系统控制装置18向记录装置14输出记录起始信号，从而在通过记录装置14的容器C上粘贴的热敏记录标牌RL上记录图像。
基于从图像信息输出单元47收到的图像信息，收到记录起始信号的记录装置14向相对于记录装置14相对地移动的容器C的热敏记录标牌RL照射预定功率的激光束。因此，将图像以非接触方式记录在热敏记录标牌RL上。
在热敏记录标牌RL上记录的图像的实例(从图像信息输出单元47传输的图像信息)包括文字图像如关于容器C中容纳的包装物的内容和目的地的信息、和编码图像如条形码和二维码(如QR码)——其中编码了信息，如关于容器C中容纳的包装物的内容和目的地的信息。
在通过记录装置14的过程中被记录了图像的容器C通过读取装置15。此时，读取装置15读取记录在热敏记录标牌RL上的编码图像如条形码和二维码，并获取诸如容器C中容纳的包装物的内容和目的地的信息。系统控制装置18将从编码图像获取的信息与从图像信息输出单元47传输的图像信息进行核对，并且检查图像是否被恰当记录。当图像被恰当记录时，系统控制装置18通过输送装置10将容器C送至后续过程(例如，运输准备过程)。
同时，当图像未被恰当记录时，系统控制装置18使输送装置10暂停，并且在操作面板181上显示图像未被恰当记录的效果。当图像未被恰当记录时，系统控制装置18可进一步将相关的容器C输送至指定的输送目的地。
顺便一提，当在通过输送装置10输送中的、振动的容器C上通过记录装置14进行记录处理时，振动可影响在热敏记录标牌RL上记录的图像的质量。
例如，由于容器C的振动，记录在热敏记录标牌RL上的文字图像可变形，这不仅可有损文字的美学表观，而且还使人对信息读取困难，并且可能产生实践问题。同样，在二维码如QR码的情况下，图像可因振动而崩塌，并且这可使信息读取困难。
因此，在本实施方式中，进行配置以抑制输送装置10的振动。如后文将描述的验证实验中示例，在不是在作为记录对象的容器C上记录二维码如QR码的图像记录系统100中，使输送装置10的振动振幅为6mm以下。在作为记录对象的容器C上记录线宽为0.375mm的二维码如QR码的图像记录系统100中，通过振动隔离装置，使输送装置10的振动振幅为2mm以下。在作为记录对象的容器C上记录线宽为0.5mm的二维码如QR码的图像记录系统100中，使输送装置10的振动振幅为3mm以下。通过使输送装置10的振动振幅为2mm以下，可以在记录对象上记录质量良好的二维码和文字图像。输送装置10的振动抑制实例包括在输送装置10上提供振动隔离装置。
在记录对象上记录条形码的图像记录系统100中，从图像信息输出单元47传输出图像信息，根据该图像信息，条形码的条形沿垂直于记录对象容器C的输送方向的方向被记录在热敏记录标牌RL上。因此，在作为记录对象的容器C上记录条形码的图像记录系统100中，即使在通过输送装置10输送中的容器C上发生振动时，也可以降低振动对在热敏记录标牌RL上记录的图像的质量的影响。
此外，如果记录装置14和输送装置10同时振动，在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL记录上的图像不会受到振动的影响。因此，记录装置14可安装在输送装置10上，或者可以使记录装置14的谐振频率和输送装置10的谐振频率相匹配。当输送装置10是辊型输送器时，其可能因各辊的垂直运动和各辊不是正圆形的影响而振动。因此，通过将输送装置10变为带型输送器，可以抑制振动。
如果记录对象是轻量型或具有大型体积，其可能在热敏记录标牌RL上记录图像时由于气流的影响而移动。因此，图像记录系统100可配置有整流(防风)装置。
如果容器C的振动周期相对于用于在热敏记录标牌RL上记录图像的时间十分长，那么即使在容器C的振动振幅有些大时，容器C在记录图像时沿上下方向(Z轴方向)的移动量也是小的，并且对于图像质量的影响减少。因此，当容器C的振动振幅不能被充分抑制时，输送装置10可被设计例如使得输送装置10的自然频率是低频。
此外，当在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录图像时，在对象与输送装置10碰撞时可发生突发振动。在此情况下，容器C可能大幅振动，并且不可在记录对象上记录高质量图像。因此，图像记录系统100可在输送装置10上设置有振动检测传感器，并且其可被配置以在振动检测传感器检测到输送装置10的振动超过指定水平时停止输送装置10。
接下来，将描述由本申请人进行的验证实验。
第一验证实验
在第一验证实验中，以3m/sec的输送速度输送容器C，同时对输送装置10施加Z轴方向的振动，并且在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录6pt的明朝体的“蔷薇(中国文字)”文字。此外，通过使用激光位移计(LK-H085，由Keyence Corporation制造，测量距离范围85±18mm)，测量记录期间振动量级的最大值。在实施例1中，振幅的最大值为3mm，在实施例2中，振幅的最大值为6mm，并且在比较例1中，振幅的最大值为9mm。激光位移计从Z轴方向测量容器C的表面的振动。然后，目视以及用比例放大镜(10X比例放大镜，由PEAK制造)观察在记录对象上记录的文字。当文字容易目视读出时，其被评定为“◎”，当文字可以用比例放大镜读出时，其被评定为“O”，以及当文字难以读出时，其被评定为“×”。其结果在表1中示例。
表1
振幅最大值(mm) 文字易读性
实施例1 3 ◎
实施例2 6 O
比较例1 9 X
基于以上，测量振动振幅的振幅测量装置可被提供在输送装置10上，并且其可被配置以在振幅测量装置测量的振动振幅超过6mm时暂停输送装置10。作为振幅测量装置，可以使用第一验证实验中使用的激光位移计(LK-H085，由Keyence Corporation制造，测量距离范围85±18mm)。激光位移计从Z轴方向测量容器C的表面的振动，从而测量输送装置10上发生的振动的振幅。暂停输送装置10的振幅阈值不限于6mm，并且仅需根据输送装置10的构造被适当确定。当输送装置10的振动振幅在通过记录装置14在热敏记录标牌RL上记录图像时超过阈值时，输送装置10可将作为记录对象的容器C输送至指定的输送目的地。
此外，输送装置10的振幅可被设计为6mm以下。因此，可以在记录对象容器C的振动振幅为6mm以下时记录图像，并且可以记录高质量文字。
第二验证实验
在第二验证实验中，在输送装置10的1m/sec输送速度下，在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录线宽为0.375mm的QR码，并且对记录的QR码进行印刷评价。除此之外，其它均与第一验证实验相同。在实施例3中，振幅最大值为1mm，在实施例中4，振幅最大值为2mm，在比较例2中，振幅最大值为4mm，并且在比较例3中，振幅最大值为6mm。对QR码的印刷评价以ISO 15415标准化。综合等级C以上被评定为“◎”，综合等级D被评定为“O”，并且综合等级F被评定为“×”。其结果在表2中示例。
表2
振幅最大值(mm) QR码可读性
实施例3 1 ◎
实施例4 2 O
比较例2 4 X
比较例3 6 X
第三验证实验
在第三验证实验中，将QR码的线宽设置为0.5mm的线宽。除此之外，第三验证实验与第二验证实验相同。在实施例5中，振幅最大值为1mm，在实施例6中，振幅最大值为3mm，在比较例4中，振幅最大值为5mm，以及在比较例5中，振幅最大值为7mm。其结果在表3中示例。
表3
振幅最大值(mm) QR码可读性
实施例5 1 ◎
实施例6 3 O
比较例4 5 X
比较例5 7 X
由第二和第三验证实验中可见，在容器C的热敏记录标牌RL上记录二维码如QR码的情况下，根据在输送装置10的Z轴方向的振动振幅，读出性能反映出差异。此外，发现了随着使QR码的细线宽度更宽，可容忍的振幅范围更大。因此，在记录二维码时，当通过振幅测量装置测量的输送装置10的振动振幅超过与二维码的细线宽度相应的阈值时，可暂停输送装置10。当通过振幅测量装置测量的输送装置10的振动振幅超过与二维码的细线宽度相应的阈值时，输送装置10可进一步将作为记录对象的容器C输送至指定的输送目的地。此外，基于通过振幅测量装置测量的振动振幅，二维码的细线宽度可被确定。此外，输送装置10可被配置使得通过振动隔离装置等使输送装置10的振动为2mm以下。
第四验证实验
在第四验证实验中，通过在2m/sec的输送速度下输送容器C，同时如第一验证实验在Z轴方向上对输送装置10施加振动，在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录线宽为0.25mm的条形码，条形码类型为ITF。然后，对记录的条形码进行印刷评价。关于记录条形码的方向，在实施例7中，其为垂直于Z轴方向(容器C的振动方向)的方向，并且在比较例6中，其为Z轴方向。对条形码的印刷评价以ISO 15416标准化。综合等级C以上被评定为“◎”，综合等级D被评定为“O”，以及综合等级F被评定为“×”。其结果在表4中示例。
表4
条形码可读性
实施例7 ◎
比较例6 X
由第四验证实验中可见，取决于条形码的条形的记录方向，振动对条形码质量影响。为了保证条形码质量，提出选择垂直于容器C的振动方向的方向作为条形码的条形的记录方向。
第五验证实验
在第五验证实验中，除了存在功率校正——当环境温度设定为10℃时，通过设置冷却单元50将激光发光元件41的光源温度控制在25℃——之外，在与第四验证实验中的实施例7相同的条件下，在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录条形码。即，在实施例8中，存在对实施例7的光源温度的功率校正，并且在比较例7中，不存在对实施例7的光源温度的功率校正。然后，对于记录的条形码的印刷评价结果在表5中示例。
表5
光源温度的功率校正 条形码可读性
实施例8 存在 ◎
比较例7 不存在 O
由第五验证实验中可见，通过激光发光元件41的光源温度控制进行功率校正对条形码质量有影响。为了确保条形码质量，需要通过激光发光元件41的光源温度控制进行功率校正。
第一变型
图6-1和6-2是示例根据第一变型的图像记录系统100的一个实例的图。在第一变型中，通过移动记录装置14，在作为记录对象的容器C的热敏记录标牌RL上记录图像。
如图6-1和6-2中示例，第一变型的图像记录系统100包括载置台150，其上载置容器C。记录装置14被支撑在轨道构件141上，从而在图6-1和6-2中可在左右方向上移动。
在第一变型中，操作者首先将容器C设置在载置台150上，使得容器C的粘贴有作为记录对象的热敏记录标牌RL的表面成为上表面。在将容器C设置在载置台150上之后，通过操作操作面板181，开始进行图像记录处理。当图像记录处理开始时，位于图6-1中示例的左手侧的记录装置14朝向图中的右手侧移动，如由图6-1中的箭头所示。然后，在朝向图6-1中的右手侧时，记录装置14用激光束照射记录对象(容器C的热敏记录标牌RL)并记录图像。在记录图像后，位于图6-2中示例的右手侧的记录装置14朝向图中的左手侧移动，如由图6-2中的箭头所示，并且其返回图6-1中示例的位置。
在上文中已经描述了本发明应用于在粘贴在容器C上的热敏记录标牌RL上记录图像的记录装置14的实例。但是，本发明例如还可应用于图像改写系统，图像改写系统改写粘贴在容器C上的可逆热敏记录标牌上的图像。在此情况下，在容器C的输送方向上的记录装置14的上游侧，提供了擦除装置，该擦除装置用激光束照射可逆热敏记录标牌并擦除记录在可逆热敏记录标牌上的图像。在通过擦除装置擦除可逆热敏记录标牌上记录的图像后，通过记录装置14记录图像。在这种图像改写系统中，通过使用先前图2中示例的纤维阵列记录设备作为记录装置14，可以提供高生产力的设备。
以上仅为实例，并且下列各方面具有具体效果。
第一方面
提供下列：激光照射装置，其照射从多个激光发光元件出射的激光束；光学纤维阵列，其包括相应于激光发光元件设置并且将从激光发光元件出射的激光束导至相对于激光照射装置相对地移动的记录对象的多个光学纤维，各个光学纤维的激光出射部分在预定方向上以阵列形式排列；和图像记录单元，其加热记录对象并且在其上记录图像——通过控制激光照射装置以通过光学纤维阵列用激光束照射在不同于预定方向的方向上相对于激光照射装置相对地移动的记录对象。
根据第一方面，通过具有光学纤维阵列，仅需要布置各个光学纤维的激光出射部分42a使得在记录对象上形成的图像点的主扫描方向的节距为预定节距，并且可以放宽激光阵列的激光发光元件的节距间隔。因此，可以使激光发光元件之间的间隔为允许激光发光元件的热散逸的充足间隔，并且可以抑制激光发光元件的温度上升。因此，可以抑制激光发光元件的波长和光学输出波动，并且可以在记录对象上记录满意的图像。
第二方面
在第一方面中，预定方向是垂直于记录对象的相对移动方向的方向。
因此，可以朝向在垂直于记录对象的相对移动方向的方向上彼此不同的位置照射从各个激光发光元件出射的激光束，并且可以在相对于激光照射装置如记录装置14相对地移动记录对象时，在记录对象上记录图像。
第三方面
在第一方面或第二方面中，进一步提供输送记录对象的记录对象输送单元，并且在通过记录对象输送单元控制记录对象的输送的同时，图像记录单元通过用激光束照射记录对象来记录图像。
据此，与通过暂停记录对象如容器C和移动激光照射装置如记录装置14在记录对象上记录可视图像的情况相比，可以提高生产力。
第四方面
在第一方面至第三方面中的任一项中，在记录对象如容器C的振动振幅等于或小于阈值时，图像记录单元在记录对象上记录图像。
据此，如在实施方式中已经描述，可以满意地记录文字和二维码如QR码。
第五方面
在第四方面中，在记录对象如容器C上记录文字和二维码如QR码中的至少一种时，图像记录单元在记录对象的振动振幅等于或小于阈值时在记录对象上记录图像。
据此，如在实施方式中已经描述，可以满意地记录文字和二维码如QR码。
第六方面
在第四方面或第五方面中，进一步提供振幅测量单元，如测量在垂直于记录对象输送单元的输送方向的方向上的振动振幅的振幅测量装置，并且图像记录单元基于振幅测量单元的测量结果在记录对象上记录图像。
据此，如在实施方式中已经描述，可以在记录文字和二维码如QR码时，在通过振幅测量单元测量的振幅大于阈值时，通过停止装置等阻止图像记录。因此，可以防止难以辨识的文字和二维码如QR码被记录。
第七方面
在第六方面中，当通过振幅测量单元如振幅测量装置测量的振幅大于阈值时，图像记录单元停止记录对象输送单元。
据此，可以防止难以辨识的文字和二维码如QR码被记录。
第八方面
在第四方面至第七方面中的任一项中，当在记录对象上记录二维码如QR码时，图像记录单元基于二维码的线宽设置阈值。
因此，如在实施方式中已经描述，可以抑制低等级二维码被记录。
第九方面
在第四方面中，当在记录对象上记录条形码时，图像记录单元基于图像信息记录图像，根据所述图像信息，条形码的条形将在垂直于记录对象输送单元的输送方向的方向上被记录在记录对象上。
因此，在作为记录对象的容器C上记录条形码的图像记录系统100中，即使在通过输送装置10输送中的容器C上发生振动时，也可以降低振动对热敏记录标牌RL上记录的图像的质量的影响。
第十方面
在第一方面至第九方面中的任一项中，图像记录单元通过根据激光发光元件的温度控制激光束的照射功率来校正光学输出。
据此，可以通过温度校正和抑制激光发光元件的光学输出的波动，可以在记录对象上记录满意的图像，并且可以防止难以辨识的文字和二维码如QR码被记录。
第十一方面
在图像记录设备中的图像记录方法中，所述图像记录设备包括激光照射装置，所述激光照射装置照射从多个激光发光元件出射的激光束；和光学纤维阵列，所述光学纤维阵列包括相应于激光发光元件设置并且将从激光发光元件出射的激光束导至相对于激光照射装置相对地移动的记录对象的多个光学纤维，各个光学纤维的激光出射部分在预定方向上以阵列形式排列，所述图像记录方法包括以下步骤：加热记录对象并且在其上记录图像，其通过图像记录单元控制激光照射装置，从而通过光学纤维阵列用激光束照射相对于激光照射装置在不同于预定方向的方向上相对地移动的记录对象而进行。
据此，如在实施方式中已经描述，通过利用光学纤维阵列，各个光学纤维的激光出射部分仅需被布置使得在记录对象上形成的图像点的主扫描方向的节距为预定节距，并且可以放宽激光阵列的激光发光元件的节距间隔。因此，可以使激光发光元件之间的间隔为允许激光发光元件的热散逸的充足间隔，并且可以抑制激光发光元件的温度上升。因此，可以抑制激光发光元件的波长和光学输出波动，并且可以在记录对象上记录满意的图像。
参考符号列表
10 输送装置
11 遮蔽罩
14 记录装置
14a 激光阵列单元
14b 纤维阵列单元
15 读取装置
18 系统控制装置
41 激光发光元件
42 光学纤维
42a 激光出射部分
43 光学单元
43a 准直透镜
43b 聚光透镜
44 阵列头
45 驱动器
46 控制器
47 图像信息输出单元
48 电源
50 冷却单元
51 受热单元
52 散热单元
53a 冷却管
53b 冷却管
100 图像记录系统
141 轨道构件
150 载置台
181 操作面板
C 容器
P Z轴方向上的光学纤维的节距(激光照射节距)
RL 热敏记录标牌
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2010-052350

Claims (8)

1.图像记录设备，包括：
激光照射装置，所述激光照射装置被配置以照射从多个激光发光元件出射的激光束；
光学纤维阵列，所述光学纤维阵列包括多个光学纤维，所述光学纤维被相应于所述激光发光元件提供并且被配置以将从所述激光发光元件出射的激光束导至相对于所述激光照射装置相对地移动的记录对象，各个光学纤维的激光出射部分在预定方向上以阵列形式排列；
图像记录单元，所述图像记录单元被配置以控制所述激光照射装置，以便通过所述光学纤维阵列用激光束照射沿不同于所述预定方向的方向相对于所述激光照射装置相对地移动的记录对象，以加热所述记录对象和记录图像；
记录对象输送单元，所述记录对象输送单元被配置以输送所述记录对象，其中所述图像记录单元被配置以用激光束照射所述记录对象，以在通过所述记录对象输送单元控制所述记录对象的输送的同时记录图像；和
振幅测量单元，所述振幅测量单元被配置以测量垂直于所述记录对象输送单元的输送方向的方向上的振动的振幅，其中所述图像记录单元被配置以基于所述振幅测量单元的测量结果在所述记录对象上记录图像，并且其中所述图像记录单元被配置以在所述记录对象的振动的振幅等于或小于阈值时在所述记录对象上记录所述图像。
2.根据权利要求1所述的图像记录设备，其中所述预定方向是垂直于所述记录对象的相对移动方向的方向。
3.根据权利要求1所述的图像记录设备，其中所述图像记录单元被配置以在所述记录对象上记录二维码和文字中的至少一种时，在所述记录对象的振动的振幅等于或小于阈值时在所述记录对象上记录图像。
4.根据权利要求1所述的图像记录设备，其中所述图像记录单元被配置以在通过所述振幅测量单元测量的振幅大于阈值时停止所述记录对象输送单元。
5.根据权利要求1所述的图像记录设备，其中所述图像记录单元被配置以在所述记录对象上记录二维码时，基于所述二维码的线宽来设置所述阈值。
6.根据权利要求1所述的图像记录设备，其中所述图像记录单元被配置以在所述记录对象上记录条形码时，基于图像信息记录图像，根据所述图像信息，所述条形码的条形沿垂直于所述记录对象输送单元的输送方向的方向被记录在所述记录对象上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像记录设备，其中所述图像记录单元被配置以根据所述激光发光元件的温度来控制所述激光束的照射功率。
8.图像记录设备中的图像记录方法，所述图像记录设备包括激光照射装置，所述激光照射装置被配置以照射从多个激光发光元件出射的激光束；光学纤维阵列，所述光学纤维阵列包括多个光学纤维，所述光学纤维被相应于所述激光发光元件提供并且被配置以将从所述激光发光元件出射的激光束导至相对于所述激光照射装置相对地移动的记录对象，各个光学纤维的激光出射部分在预定方向上以阵列形式排列；图像记录单元，所述图像记录单元被配置以控制所述激光照射装置，以便通过所述光学纤维阵列用激光束照射沿不同于所述预定方向的方向相对于所述激光照射装置相对地移动的记录对象，以加热所述记录对象和记录图像；记录对象输送单元，所述记录对象输送单元被配置以输送所述记录对象，其中所述图像记录单元被配置以用激光束照射所述记录对象，以在通过所述记录对象输送单元控制所述记录对象的输送的同时记录图像；和振幅测量单元，所述振幅测量单元被配置以测量垂直于所述记录对象输送单元的输送方向的方向上的振动的振幅，其中所述图像记录单元被配置以基于所述振幅测量单元的测量结果在所述记录对象上记录图像，所述图像记录方法包括：
通过所述图像记录单元控制所述激光照射装置，以便通过所述光学纤维阵列用激光束照射沿不同于所述预定方向的方向相对于所述激光照射装置相对地移动的记录对象，以加热所述记录对象和记录图像；和
通过所述振幅测量单元测量垂直于所述记录对象输送单元的输送方向的方向上的振动的振幅，其中所述图像记录单元基于所述振幅测量单元的测量结果在所述记录对象上记录图像，并且其中所述图像记录单元被配置以在所述记录对象的振动的振幅等于或小于阈值时在所述记录对象上记录所述图像。
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