JP6051535B2 - 画像処理方法及び画像処理装置 - Google Patents
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Description
このような接触式の記録方法は、熱可逆記録媒体がフィルム、紙等のフレキシブルなものである場合には、プラテンなどによって熱可逆記録媒体を加熱源に均一に押し当てることにより、均一な画像記録及び画像消去を行うことができ、かつ従来の感熱紙用のプリンタの部品を転用することによって画像記録装置及び画像消去装置を安価に製造することができるという利点があった。
更に、RF−IDタグが非接触で離れたところから記憶情報の読み取り及び書き換えが行われるのに対して、熱可逆記録媒体についても離れた位置から画像を書き換えたいという要望が生じてきている。例えば熱可逆記録媒体の表面に凹凸が生じた場合や離れたところから均一に画像記録及び画像消去する方法として、レーザを用いる方法が提案されている(特許文献5参照)。この提案の方法は、物流ラインに用いる搬送用容器に熱可逆記録媒体を使用して非接触記録を行うものであり、書き込みはレーザで実施し、消去は熱風、温水、又は赤外線ヒータで行うと記載されている。
また、特許文献9では、記録媒体の表面状態を検出して、その検出に従い、印字時の照射エネルギーを制御する方式であるが、微小な凹凸に対しても照射エネルギー制御を行うことで高画質画像印字が可能だが、高精度の制御が必要となり、装置コストにおいては実用には耐え得るが高価格になる課題がある。
また、特許文献10では、記録媒体の位置を検出して検出結果に従って、レンズ位置を制御することで照射スポット径が一定になるように調整する方式であるが、照射スポット径を制御するためのレンズ系が複雑になり、装置コストが高価格になるという課題がある。
本発明の画像処理方法は、画像記録対象である媒体と、画像処理装置との距離を計測する距離計測工程と、
前記距離計測工程での計測距離結果に基づき、前記画像処理装置に予め記憶されている計測距離と照射エネルギーの関係から照射エネルギーを算出する照射エネルギー算出工程と、
前記算出工程で得られた照射エネルギーのレーザ光を前記媒体に照射して加熱することにより画像を記録する画像記録工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
また従来、太線幅を印字したい用途では焦点位置から離れた位置で設定してビーム径を大きくすることで太線幅印字を実現するが、上記同様、媒体と画像処理装置間の距離が変動することで、焦点位置からの距離によりビーム径が変動してエネルギー密度も変動することで、エネルギー密度が低くなると上記同様に印字に十分なエネルギーが加わらないので文字擦れ等の印字品質低下が発生して、エネルギー密度が高くなると過剰なエネルギーが加わり滲み等の印字品質低下又は、繰り返し可能な媒体に対してはダメージによる繰り返し耐久性の低下が発生する。
このように媒体と画像処理装置間の距離の変動によるエネルギー密度の変動は、レーザ照射エネルギーが同じであるため、ビーム径の変動により発生する。
本発明においては、媒体と画像処理装置間の距離によるビーム径変動に対応して、レーザ照射エネルギーを調整することで一定のエネルギー密度を実現することで、印字品質低下がなく、繰り返し耐久性の低下のない印字を実現できる。
本発明においては、画像処理装置から媒体までの距離計測は、媒体の1箇所又は数箇所で行い、該1箇所又は数箇所の計測距離に基づきレーザ照射エネルギーの制御を行うことで、レーザ照射エネルギーの制御は容易になり複雑な制御が不要となり、高速での処理が可能となる。
本発明の画像処理方法は、距離計測工程と、照射エネルギー算出工程と、画像記録工程とを少なくとも含み、画像消去工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記距離計測工程は、画像記録対象である媒体と画像処理装置との距離を計測する工程である。
前記距離計測は、媒体が大きく傾斜していない場合には、処理を簡素化でき、低コストで実現できるので、媒体の1箇所を計測することが好ましい。なお、傾斜している媒体に対して記録する場合には、複数箇所の計測を行う必要があり3箇所での計測が好ましい。傾き角度に応じて、媒体面内の照射位置に対しても照射エネルギー補正する制御で実現できる。
前記媒体としては、特に制限はなく、各種記録媒体に応用することができるが、後述するように、繰り返し画像記録及び画像消去が可能な熱可逆記録媒体が特に好ましい。
前記距離計測は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、距離センサを用いて測定することができる。
前記距離センサとしては、非接触型距離センサと接触型センサが挙げられる。前記接触型センサは計測対象の媒体にダメージを与え、高速計測が難しいことから、非接触型距離センサが好ましい。前記非接触型センサの中でも、正確で高速な距離計測が可能で、安価で小型な点から、レーザ変位センサが特に好ましい。
前記距離センサで計測する位置としては、媒体が傾斜することを考えると、媒体の平均距離に相当する距離である画像記録する中央部が好ましい。複数箇所の距離計測を行う場合は、計測位置での距離結果に基づいて、三次元に傾いたことを想定し、算出して、照射位置により照射エネルギー補正を行う。
前記照射エネルギー算出工程は、前記距離計測工程での計測距離結果に基づき、前記画像処理装置に予め記憶されている計測距離と照射エネルギーの関係から照射エネルギーを算出する工程である。
前記画像処理装置の光学系により画像処理装置と媒体間距離によるビーム形状が決まり、画像処理装置と媒体間の距離と最適な照射エネルギーの関係が決まる。前記画像処理装置に、画像処理装置と媒体間の距離と最適な照射エネルギーの関係を予め記憶させておく。
例えば、画像処理装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面と媒体を平行に設置して最短距離が175mmのときを画像処理装置の基準面とすると、基準面に媒体を設置して前記距離計測器で計測し、その結果が170mmとすると、画像処理装置に基準面距離175mm、該基準面計測距離結果170mmを記憶させる。画像記録対象である媒体を任意の位置に設置して、前記距離計測器で計測した結果が180mmとすると、算出により校正して185mmとして出力される。この校正して出力された結果に対して、画像処理装置と媒体間の距離と最適な照射エネルギーの関係から補正する照射エネルギー量を算出する。
(1)画像処理装置がレーザ光出射手段と、レーザ光を前記媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、fθレンズとを少なくとも有し、前記fθレンズによりレーザ光を照射して前記媒体面内の照射距離を補正する態様である。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、レーザ光源から光学レンズ、走査ミラーを経由して媒体に照射されるレーザ光の光路長を指し、媒体上に照射するレーザ光の位置により走査ミラーの角度が異なり、光路長も異なる。
この(1)態様によれば、レーザ光走査したときに媒体の中央部に対して外周部ではレーザ光の照射距離が長くなるが、fθレンズにより媒体の中央部と外周部で焦点距離を光学的に調整することで、媒体の中央部と外周部で略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、光学系だけでビーム径を制御できる。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表す。
この(2)態様によれば、レーザ光走査したときに媒体の中央部に対して周辺部ではレーザ光の照射距離が長くなるが、レンズ位置の稼動により焦点距離を媒体の中央部と外周部で調整することで、媒体の中央部と外周部で略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、fθレンズを用いないで簡素な光学設計が実現でき、走査ミラーの前から集光させることで、焦点距離を長くして焦点深度を深くでき、走査ミラーが小さくなり安価な装置が得られる。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表す。前記媒体位置とは、画像処理装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面と媒体間の距離、即ち、ワーク間距離を意味する。
この(3)態様によれば、レーザ光走査したときに媒体の中央部に対して周辺部ではレーザ光の照射距離が長くなり、媒体位置によりワーク間距離が変化することで、レンズ位置の稼動により焦点距離を媒体の中央部と外周部、各ワーク間距離で調整することで、媒体の位置によらず中央部と外周部、おのおので略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、fθレンズを用いないで簡素な光学設計が実現でき、走査ミラーの前から集光させることで、焦点距離を長くして焦点深度を深くでき、走査ミラーが小さくなり安価な装置となる利点がある。ただし、各ワーク間距離で調整することが可能な範囲で調整可能な範囲は限られており、照射エネルギー調整と組合せることで、調整可能なワーク間距離範囲を広くすることができる。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表す。前記媒体位置とは、前記(3)態様と同じ意味を表す。
この(4)態様によれば、レーザ光走査したときに媒体の中央部に対して外周部ではレーザ光の照射距離が長くなりビーム径が媒体の中央部と外周部で同一にならないが、照射エネルギーを調整することで補正できるので、光学系、制御系ともに安価な装置となる利点がある。ただし、媒体の外周部でビーム径が大きくなるので、補正可能領域(印字範囲、ワーク間距離)は狭くなる。
前記画像記録工程は、前記算出工程で得られた照射エネルギーのレーザ光を前記媒体に照射して加熱することにより画像を記録する工程である。
したがって、P/Vが略一定になるようにレーザ光の走査速度(V)及び照射パワー(P)の少なくともいずれかを調整することによりレーザ光の照射パワーを調整することが好ましい。
前記レーザ照射エネルギーの制御方法としては、レーザ照射エネルギーを上げる場合には、レーザ光の走査速度を下げる又は照射パワーを上げることで実現できる。レーザ照射エネルギーを下げる場合には、レーザ光の走査速度を上げる又は照射パワーを下げることで実現できる。
前記レーザ光の照射パワーを制御する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光照射パワーの設定値を変更する方法、パルス照射レーザの場合にはパルス時間幅での調整による制御方法などが挙げられる。
前記光照射パワーの設定値の変更方法としては、記録部分により、パワー設定値を変更する方法が挙げられる。前記パルス時間幅による制御方法としては、記録部分により、パルス発光する時間幅を変更することで、照射パワーによる照射エネルギーの調整が可能となる。
ガウス分布を有する他のレーザでは、焦点距離から離れるとガウス分布のままビーム径が大きくなり、焦点距離から離れると線幅が太くなり視認性が低下する。一方、ファイバ結合レーザを使用した場合、焦点位置でトップハット状の光分布で、焦点距離から離れるとビーム径は大きくなるが光分布の中央部の高い強度部分の径は大きくならないので、焦点距離から離れても画像線幅が太くならない点でファイバ結合レーザを用いることが特に好ましい。
通常、レーザ光は焦点位置及び焦点位置から離れた位置でもガウス分布を有し、ビーム径だけが大きくなるので、エネルギー密度を同じにした場合、印字線幅もビーム径に比例して広くなる。
前記ファイバ結合レーザは、レーザ光をファイバ結合することで、ファイバ内でレーザ光が均一化され、焦点位置ではトップハット型の光分布を得ることができ、焦点位置から離れると、ビーム径は大きくなるが、ガウス分布状の光分布に近づく。印字線はあるエネルギーより高くなったときに発生するので、エネルギー密度を同じにした場合でも、焦点位置から離れてビーム径は大きくなっても、ガウス分布の中央部の部分で印字させることで線幅が広がらず、焦点位置とほぼ同じ線幅を得ることができる。
画像記録を熱可逆記録媒体に対して行う場合、前記画像処理方法は、画像が形成された熱可逆記録媒体を加熱することにより該熱可逆記録媒体に記録された画像を消去する画像消去工程を設けてもよい。
前記熱可逆記録媒体を加熱する方法としては、従来既知の加熱方法(例えば、レーザ光照射、熱風、温水、赤外線ヒータ等の非接触加熱方法、サーマルヘッド、ホットスタンプ、ヒートブロック、ヒートローラー等の接触加熱方法)などが挙げられるが、物流ラインを想定した場合、熱可逆記録媒体にレーザ光を照射して加熱する方法が非接触の状態で画像の消去を行うことができるため特に好ましい。
レーザ光源としては、YAGレーザ光、ファイバレーザ光、及び半導体レーザ光の少なくともいずれかであることが好ましい。
前記スポット径が小さいと、画像消去に時間がかかる。また、スポット径が大きくなると、出力が不足して画像の消去不良が発生することがある。
前記画像記録対象である媒体において、高効率でレーザ光を吸収するように、出射するレーザ光の波長を選択することが好ましい。例えば、本発明で用いる熱可逆記録媒体はレーザ光を高効率で吸収し発熱する役割を有する光熱変換材料を少なくとも含有している。よって、含有させる光熱変換材料が他材料に比べ最も高効率でレーザ光を吸収するように、出射するレーザ光の波長を選択する必要がある。
前記熱可逆記録媒体は、支持体と、該支持体上に、第1の熱可逆記録層と、光熱変換層と、第2の熱可逆記録層とをこの順に有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、第1の酸素バリア層、第2の酸素バリア層、紫外線吸収層、バック層、保護層、中間層、アンダーコート層、接着層、粘着層、着色層、空気層、光反射層等のその他の層を有してなる。これら各層は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。ただし、前記光熱変換層の上に設ける層においては、照射する特定波長のレーザ光のエネルギーロスを少なくするために該特定波長において吸収の少ない材料を用いて層を構成させることが好ましい。
また、図3Aに示すように、支持体101と、該支持体上に、第1の酸素バリア層105、第1の熱可逆記録層102と、光熱変換層103と、第2の熱可逆記録層104と、第2の酸素バリア層106とをこの順に有する態様がある。
また、図3Bに示すように、支持体101と、該支持体上に、第1の酸素バリア層105、第1の熱可逆記録層102と、光熱変換層103と、第2の熱可逆記録層104と、紫外線吸収層107と、第2の酸素バリア層106とをこの順に有してなり、支持体101の熱可逆記録層等を有していない側の面にバック層108を有する態様がある。
なお、図示を省略しているが、図3Aの第2の熱可逆記録層104上、図3Bの第2の酸素バリア層106上、図3Cの第2の酸素バリア層106上の最表層に保護層を形成してもよい。
前記支持体としては、その形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、平板状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記熱可逆記録媒体の大きさ等に応じて適宜選択することができる。
前記無機材料としては、例えば、ガラス、石英、シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、SiO2、金属などが挙げられる。
前記有機材料としては、例えば、紙、三酢酸セルロース等のセルロース誘導体、合成紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のフィルムなどが挙げられる。
前記無機材料及び前記有機材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、有機材料が好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のフィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
前記支持体に、酸化チタン等の白色顔料などを添加することにより、白色にするのが好ましい。
前記支持体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm〜2,000μmが好ましく、50μm〜1,000μmがより好ましい。
前記第1及び第2の熱可逆記録層(以下、「熱可逆記録層」と称することがある)は、いずれも電子供与性呈色性化合物であるロイコ染料、電子受容性化合物である顕色剤を含み、熱により色調が可逆的に変化する熱可逆記録層であり、バインダー樹脂、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
前記熱により色調が可逆的に変化する電子供与性呈色性化合物であるロイコ染料、電子受容性化合物である可逆性顕色剤は、温度変化により目に見える変化を可逆的に生じる現象を発現可能な材料であり、加熱温度及び加熱後の冷却速度の違いにより、相対的に発色した状態と消色した状態とに変化可能である。
前記ロイコ染料は、それ自体無色又は淡色の染料前駆体である。該ロイコ染料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、トリフェニルメタンフタリド系、トリアリルメタン系、フルオラン系、フェノチアジン系、チオフェルオラン系、キサンテン系、インドフタリル系、スピロピラン系、アザフタリド系、クロメノピラゾール系、メチン系、ローダミンアニリノラクタム系、ローダミンラクタム系、キナゾリン系、ジアザキサンテン系、ビスラクトン系等のロイコ化合物などが挙げられる。これらの中でも、発消色特性、色彩、保存性等に優れる点で、フルオラン系又はフタリド系のロイコ染料が特に好ましい。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、異なる色調に発色する層を積層することにより、マルチカラー、フルカラーに対応させることもできる。
前記可逆性顕色剤としては、熱を因子として発消色を可逆的に行うことができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(1)前記ロイコ染料を発色させる顕色能を有する構造(例えば、フェノール性水酸基、カルボン酸基、リン酸基等)、及び、(2)分子間の凝集力を制御する構造(例えば、長鎖炭化水素基が連結した構造)、から選択される構造を分子内に1つ以上有する化合物が好適に挙げられる。なお、連結部分にはヘテロ原子を含む2価以上の連結基を介していてもよく、また、長鎖炭化水素基中にも、同様の連結基及び芳香族基の少なくともいずれかが含まれていてもよい。
前記(1)ロイコ染料を発色させる顕色能を有する構造としては、フェノールが特に好ましい。
前記(2)分子間の凝集力を制御する構造としては、炭素数8以上の長鎖炭化水素基が好ましく、該炭素数は11以上がより好ましく、また炭素数の上限としては、40以下が好ましく、30以下がより好ましい。
前記R1、前記R2、及び前記R3の炭素数の和としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下限としては、8以上が好ましく、11以上がより好ましく、上限としては、40以下が好ましく、35以下がより好ましい。
前記炭素数の和が、8未満であると、発色の安定性及び消色性が低下することがある。
前記脂肪族炭化水素基は、直鎖であってもよいし、分枝鎖であってもよく、不飽和結合を有していてもよいが、直鎖であるのが好ましい。また、前記炭化水素基に結合する置換基としては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基等が挙げられる。
X及びYは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、N原子又はO原子を含む2価の基を表し、具体例としては、酸素原子、アミド基、尿素基、ジアシルヒドラジン基、シュウ酸ジアミド基、アシル尿素基等が挙げられる。これらの中でも、アミド基、尿素基が好ましい。
nは、0〜1の整数を示す。
前記消色促進剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記バインダー樹脂としては、支持体上に熱可逆記録層を結着することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、従来から公知の樹脂の中から1種又は2種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、繰り返し時の耐久性を向上させるため、熱、紫外線、電子線などによって硬化可能な樹脂が好ましく用いられ、特にイソシアネート系化合物などを架橋剤として用いた熱硬化性樹脂が好適である。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、水酸基、カルボキシル基等の架橋剤と反応する基を持つ樹脂、又は水酸基、カルボキシル基等を持つモノマーとそれ以外のモノマーを共重合した樹脂などが挙げられる。前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロースアセテートプロピオネート樹脂、セルロースアセテートブチレート樹脂、アクリルポリオール樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、ポリウレタンポリオール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、アクリルポリオール樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、ポリウレタンポリオール樹脂が特に好ましい。
更に、架橋促進剤としてこの種の反応に用いられる触媒を用いてもよい。
なお、熱可逆記録層用塗布液は前記分散装置を用いて各材料を溶媒中に分散してもよいし、各々単独で溶媒中に分散して混ぜ合わせてもよい。更に加熱溶解して急冷又は徐冷によって析出させてもよい。
なお、前記可逆性顕色剤は、前記熱可逆記録層中では粒子状に分散して存在している。
前記光熱変換層は、前記レーザ光を高効率で吸収し発熱する役割を有する光熱変換材料を少なくとも含有してなる。また熱可逆記録層と光熱変換層の間に両層が相互作用を抑制する目的でバリア層を形成することがあり、材料として熱伝導性のよい層が好ましい。前記熱可逆記録層と光熱変換層の間に挟む層は、目的に応じて適宜選択することができ、これらに限定されるものではない。
前記無機系材料としては、例えば、カーボンブラック;Ge、Bi、In、Te、Se、Cr等の金属又は半金属あるいはそれを含む合金が挙げられ、これらは、真空蒸着法、粒子状の材料を樹脂等で接着して層状に形成される。
前記有機系材料としては、吸収すべき光波長に応じて各種の染料を適宜用いることができるが、光源として半導体レーザを用いる場合には、700nm〜1,500nmの波長範囲内に吸収ピークを有する近赤外吸収色素が用いられる。具体的には、シアニン色素、キノン系色素、インドナフトールのキノリン誘導体、フェニレンジアミン系ニッケル錯体、フタロシアニン系化合物などが挙げられる。繰返し画像処理を行うためには、耐熱性に優れた光熱変換材料を選択するのが好ましく、この点からフタロシアニン系化合物が特に好ましい。
前記近赤外吸収色素は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記光熱変換層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.1μm〜20μmであることが好ましい。
第1及び第2の酸素バリア層は、熱可逆記録層に酸素が進入することを防ぐことにより、前記第1及び第2の熱可逆記録層中のロイコ染料の光劣化を防止する目的で、第1及び第2の熱可逆記録層の上下に酸素バリア層を設けることが好ましい。即ち、支持体と第1の熱可逆記録層との間に第1の酸素バリア層を設け、第2の熱可逆記録層上に第2の酸素バリア層を設けることが好ましい。
前記酸素透過度は、例えばJIS K7126 B法に準じた測定法により測定することができる。
前記第1及び第2の酸素バリア層の厚みは、樹脂又は高分子フィルムの酸素透過性によって異なるが、0.1μm〜100μmが好ましい。これより薄いと酸素バリアが不完全であり、厚いと透明性が低下するので好ましくない。
前記酸素バリア層と下層の間には、接着層を設けてもよい。前記接着層の形成方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、通常のコーティング法、ラミネート法などが挙げられる。前記接着層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1μm〜5μmが好ましい。前記接着層は、架橋剤により硬化してもよい。前記架橋剤としては、前記熱可逆記録層で用いられたものと同様のものを好適に用いることができる。
前記熱可逆記録媒体には、前記熱可逆記録層を保護する目的で該熱可逆記録層上に保護層を設けることが好ましい。該保護層は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1層以上に形成してもよく、露出している最表面に設けることが好ましい。
前記保護層のバインダー樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線(UV)硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、紫外線(UV)硬化性樹脂、熱硬化性樹脂が特に好ましい。
また、前記熱硬化性樹脂は、前記UV硬化性樹脂にはやや劣るが同様に表面を硬くすることができ、繰り返し耐久性に優れる。
また、前記モノマー又はオリゴマーを、紫外線を用いて硬化させるためには、光重合開始剤、光重合促進剤を用いる必要がある。
前記光重合開始剤又は光重合促進剤の添加量は、前記保護層の樹脂成分の全質量に対し0.1質量%〜20質量%が好ましく、1質量%〜10質量%がより好ましい。
前記熱硬化性樹脂は架橋されていることが好ましい。従って熱硬化性樹脂としては、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基等のような、硬化剤と反応する基を有しているものを用いることが好ましく、特に水酸基を有しているポリマーが好ましい。該紫外線吸収構造を持つポリマー含有層の強度を向上させるためには該ポリマーの水酸基価が10mgKOH/g以上のポリマーを用いると十分な塗膜強度が得られ、より好ましくは30mgKOH/g以上であり、更に好ましくは40mgKOH/g以上である。十分な塗膜強度を持たせることで繰り返し画像記録・消去を行っても熱可逆記録媒体の劣化が抑えることができる。
前記保護層の塗液に用いられる溶媒、塗液の分散装置、保護層の塗工方法、乾燥方法等は前記記録層で用いられた公知の方法を用いることができる。紫外線硬化樹脂を用いた場合には塗布して乾燥を行った紫外線照射による硬化工程が必要となるが、紫外線照射装置、光源、照射条件については前記の通りである。
本発明においては、前記熱可逆記録層中のロイコ染料の紫外線による着色及び光劣化による消え残りを防止する目的で、支持体と反対側に位置する熱可逆記録層の支持体とは反対側に紫外線吸収層を設けることが好ましく、これによって前記熱可逆記録媒体の耐光性が改善できる。
また、紫外線吸収構造を持つポリマー(以下、「紫外線吸収ポリマー」と称することもある)を用いることが好ましい。
ここで、前記紫外線吸収構造を持つポリマーとは、紫外線吸収構造(例えば、紫外線吸収性基)を分子中に有するポリマーを意味する。該紫外線吸収構造としては、例えば、サリシレート構造、シアノアクリレート構造、ベンゾトリアゾール構造、ベンゾフェノン構造などが挙げられ、これらの中でも、ロイコ染料の光劣化の原因である340nm〜400nmの紫外線を吸収することからベンゾトリアゾール構造、ベンゾフェノン構造が特に好ましい。
前記紫外線吸収ポリマーは架橋されていることが好ましい。従って紫外線吸収ポリマーとしては、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基等のような、硬化剤と反応する基を有しているものを用いることが好ましく、特に水酸基を有しているポリマーが好ましい。該紫外線吸収構造を持つポリマー含有層の強度を向上させるためには該ポリマーの水酸基価が10mgKOH/g以上のポリマーを用いると十分な塗膜強度が得られ、より好ましくは30mgKOH/g以上であり、更に好ましくは40mgKOH/g以上である。十分な塗膜強度を持たせることで繰り返し消去印字を行っても記録媒体の劣化が抑えることができる。
本発明においては、前記熱可逆記録層と前記保護層の接着性向上、保護層の塗布による熱可逆記録層の変質防止、保護層中の添加剤の熱可逆記録層への移行を防止する目的で、両者の間に中間層を設けることが好ましく、これによって発色画像の保存性が改善できる。
また、紫外線吸収ポリマーを用いてもよく、架橋剤により硬化してもよい。これらは前記保護層で用いられたものと同様のものを好適に用いることができる。
本発明においては、印加した熱を有効に利用し高感度化するため、又は支持体と熱可逆記録層の接着性の改善、支持体への記録層材料の浸透防止を目的として、前記熱可逆記録層と前記支持体の間にアンダー層を設けてもよい。
前記アンダー層は、少なくとも中空粒子を含有してなり、バインダー樹脂、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記中空粒子の前記アンダー層における添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、10質量%〜80質量%が好ましい。
前記アンダー層には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク等の無機フィラー及び各種有機フィラーの少なくともいずれかを含有させることができる。
なお、前記アンダー層には、その他、滑剤、界面活性剤、分散剤などを含有させることもできる。
本発明においては、前記熱可逆記録媒体のカール及び帯電防止、搬送性の向上のために支持体の熱可逆記録層を設ける面と反対側にバック層を設けてもよい。
前記バック層は、少なくともバインダー樹脂を含有し、更に必要に応じて、フィラー、導電性フィラー、滑剤、着色顔料等のその他の成分を含有してなる。
本発明においては、支持体の記録層形成面の反対面に接着剤層又は粘着剤層を設けて熱可逆記録ラベルとすることができる。前記接着剤層又は粘着剤層の材料は一般的に使われているものが使用可能である。
本発明における前記画像記録及び画像消去メカニズムは、熱により色調が可逆的に変化する態様である。前記態様はロイコ染料及び可逆性顕色剤(以下、「顕色剤」と称することがある)からなり、色調が透明状態と発色状態とに熱により可逆的に変化する。
図4Aに、前記樹脂中に前記ロイコ染料及び前記顕色剤を含んでなる熱可逆記録層を有する熱可逆記録媒体について、その温度−発色濃度変化曲線の一例を示し、図4Bに、透明状態と発色状態とが熱により可逆的に変化する前記熱可逆記録媒体の発消色メカニズムを示す。
まず、初め消色状態(A)にある前記記録層を昇温していくと、溶融温度T1にて、前記ロイコ染料と前記顕色剤とが溶融混合し、発色が生じ溶融発色状態(B)となる。溶融発色状態(B)から急冷すると、発色状態のまま室温に下げることができ、発色状態が安定化されて固定された発色状態(C)となる。この発色状態が得られたかどうかは、溶融状態からの降温速度に依存しており、徐冷では降温の過程で消色が生じ、初期と同じ消色状態(A)、あるいは急冷による発色状態(C)よりも相対的に濃度の低い状態となる。一方、発色状態(C)から再び昇温していくと、発色温度よりも低い温度T2にて消色が生じ(DからE)、この状態から降温すると、初期と同じ消色状態(A)に戻る。
溶融状態から急冷して得た発色状態(C)は、前記ロイコ染料と前記顕色剤とが分子同士で接触反応し得る状態で混合された状態であり、これは固体状態を形成していることが多い。この状態では、前記ロイコ染料と前記顕色剤との溶融混合物(前記発色混合物)が結晶化して発色を保持した状態であり、この構造の形成により発色が安定化していると考えられる。一方、消色状態は、両者が相分離した状態である。この状態は、少なくとも一方の化合物の分子が集合してドメインを形成したり、結晶化した状態であり、凝集あるいは結晶化することにより前記ロイコ染料と前記顕色剤とが分離して安定化した状態であると考えられる。多くの場合、このように、両者が相分離して前記顕色剤が結晶化することにより、より完全な消色が生じる。
なお、図4Aに示す、溶融状態から徐冷による消色、及び発色状態からの昇温による消色はいずれもT2で凝集構造が変化し、相分離及び前記顕色剤の結晶化が生じている。
更に図4Aにおいて、前記記録層を溶融温度T1以上の温度T3に繰返し昇温すると消去温度に加熱しても消去できない消去不良が発生したりする場合がある。これは、前記顕色剤が熱分解を起こし、凝集あるいは結晶化しにくくなってロイコ染料と分離しにくくなるためと思われる。繰返しによる前記熱可逆記録媒体の劣化を抑えるためには、前記熱可逆記録媒体を加熱する際に図4Aの前記溶融温度T1と前記温度T3の差を小さくすることにより、繰返しによる前記熱可逆記録媒体の劣化を抑えられる。
本発明で用いられる熱可逆記録部材は、前記可逆表示可能な記録層と情報記憶部とを、同一のカード、タグに設け(一体化させ)、該情報記憶部の記憶情報の一部を記録層に表示することにより、特別な装置がなくてもカード、タグを見るだけで情報を確認することができ、利便性に優れる。また、情報記憶部の内容を書き換えた時には熱可逆記録部の表示を書き換えることで、熱可逆記録媒体を繰り返し何度も使用することができる。
前記熱可逆記録部材は、前記可逆表示可能な記録層と情報記憶部とを有し、該情報記憶部の好適なものとしてRF−IDタグが挙げられる。
また、熱可逆記録媒体とRF−IDをラミネート加工等で一体化してカード状、タグ状に加工してもよい。
本発明の画像処理装置は、本発明の前記画像処理方法に用いられ、レーザ光照射手段と、レーザ光走査手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記レーザ光出射手段から出射されるレーザ光の波長としては、700nm以上が好ましく、720nm以上がより好ましく、750nm以上が更に好ましい。前記レーザ光の波長の上限としては、目的に応じて適宜選択することができるが、1,600nm以下が好ましく、1,300mm以下がより好ましく、1,200nm以下が更に好ましい。
レーザ光の波長を700nmより短い波長にすると、可視光領域では媒体の画像記録時のコントラストが低下したり、媒体が着色してしまうという問題がある。更に短い波長の紫外光領域では、媒体の劣化が起こりやすくなるという問題がある。また熱可逆記録媒体に添加する光熱変換材料には、繰返し画像処理に対する耐久性を確保するために高い分解温度を必要とし、光熱変換材料に有機色素を用いる場合、分解温度が高く吸収波長が長い光熱変換材料を得るのは難しい。これよりレーザ光の波長としては1,600nm以下が好ましい。
前記レーザ光出射手段は、前記レーザ光出射手段から出射されたレーザ光を前記媒体のレーザ光照射面に走査させる手段である。
前記レーザ光走査手段としては、レーザ光をレーザ光出射面に走査させることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガルバノメータと該ガルバノメータに取り付けられたミラーなどが挙げられる。
発振器ユニットは、レーザ発振器1、ビームエキスパンダ2、スキャンニングユニット5などで構成されている。
前記スキャンニングユニット5は、ガルバノメータ4と、該ガルバノメータ4に取り付けられたミラー4Aとで構成されている。そして、前記レーザ発振器1から出力されたレーザ光を、前記ガルバノメータ4に取り付けられたX軸方向とY軸方向との2枚のミラー4Aで高速回転走査することにより、熱可逆記録媒体7上に、画像の記録又は消去を行うようになっている。
前記電源制御ユニットは、レーザ媒質を励起する光源の駆動電源、ガルバノメータの駆動電源、ペルチェ素子などの冷却用電源、画像処理装置全体の制御を司る制御部等などで構成されている。
前記プログラムユニットは、タッチパネル入力、キーボード入力により、画像の記録又は消去のために、レーザ光の強さ、レーザ走査の速度等の条件入力、記録する文字等の作製及び編集を行うユニットである。
なお、前記レーザ照射ユニット、即ち、画像記録/消去用ヘッド部分は、画像処理装置に搭載されているが、前記画像処理装置には、このほか、前記熱可逆記録媒体の搬送部及びその制御部、モニタ部(タッチパネル)等を有している。
(1)画像処理装置がレーザ光出射手段と、該レーザ光を前記媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、fθレンズとを少なくとも有し、前記fθレンズによりレーザ光を照射して前記媒体面内の照射距離を補正する態様である。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、レーザ光源から光学レンズ、走査ミラーを経由して媒体に照射されるレーザ光の光路長を指し、媒体上に照射するレーザ光の位置により走査ミラーの角度が異なり、光路長も異なる。
この図2Aに示す(1)態様によれば、レーザ光走査したときに熱可逆記録媒体の中央部に対して外周部ではレーザ光の照射距離が長くなるが、fθレンズにより熱可逆記録媒体の中央部と外周部で焦点距離を光学的に調整することで、熱可逆記録媒体の中央部と外周部で略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、光学系だけでビーム径を制御できるという利点がある。なお、図2A中、10はレーザ光、11はファイバ結合半導体レーザ、12aはコリメータレンズ、13はガルバノミラー、14はfθレンズ、15は熱可逆記録媒体、19は光学ヘッド、Wはワーク間距離をそれぞれ表す。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表す。
この図2Bに示す(2)態様によれば、レーザ光走査したときに熱可逆記録媒体の中央部に対して周辺部ではレーザ光の照射距離が長くなるが、レンズ位置の稼動により焦点距離を熱可逆記録媒体の中央部と外周部で調整することで、熱可逆記録媒体の中央部と外周部で略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、fθレンズを用いないで簡素な光学設計が実現でき、走査ミラーの前から集光させることで、焦点距離を長くして焦点深度を深くでき、走査ミラーが小さくなり安価な装置となる利点がある。
図2B中、10はレーザ光、11はファイバ結合半導体レーザ、13はガルバノミラー、15は熱可逆記録媒体、16は焦点位置調整レンズ、17はレンズ位置制御機構、18は集光レンズ系、19は光学ヘッド、Wはワーク間距離をそれぞれ表す。
なお、16の焦点位置調整レンズの形状は特に制限はなく、片面凹状であっても、両面凹状であっても構わない。
18の集光レンズ系としては、2枚の固定レンズと1枚の稼動型レンズとで形成されたものを用いており、ガルバノスキャナーの角度により稼動型レンズ位置を調整することで、ガルバノスキャナーの角度に依存することなく同一ワーク間距離で集光することができる。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表し、前記媒体位置とは、画像処理装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面と媒体間の距離、即ち、ワーク間距離を意味する。
この図2Cに示す(3)態様によれば、レーザ光走査したときに熱可逆記録媒体の中央部に対して周辺部ではレーザ光の照射距離が長くなり、熱可逆記録媒体の位置によりワーク間距離が変化することで、レンズ位置の稼動により焦点距離を熱可逆記録媒体の中央部と外周部、各ワーク間距離で調整することで、熱可逆記録媒体の位置によらず中央部と外周部、おのおので略同一のビーム径、光分布形状を得ることができ、fθレンズを用いないで簡素な光学設計が実現でき、走査ミラーの前から集光させることで、焦点距離を長くして焦点深度を深くでき、走査ミラーが小さくなり安価な装置となる利点がある。ただし、各ワーク間距離で調整することが可能な範囲で調整可能な範囲は限られており、照射エネルギー調整と組合せることで、調整可能なワーク間距離範囲を広くすることができる。
図2C中、10はレーザ光、11はファイバ結合半導体レーザ、12bはコリメータレンズ、13はガルバノミラー、15は熱可逆記録媒体、16は焦点位置調整レンズ、17はレンズ位置制御機構、18は集光レンズ系、19は光学ヘッド、Wはワーク間距離をそれぞれ表す。
図2Cにおいて、12bのコリメータレンズがないと、16の焦点位置調整レンズが大きくなって、レンズの高速での動作ができなくなり高速印字ができなくなってしまう。
なお、16の焦点位置調整レンズの形状は特に制限はなく、片面凹状であっても、両面凹状であっても構わない。
18の集光レンズ系としては、2枚の固定レンズと1枚の稼動型レンズとで形成されたものを用いることができ、ガルバノスキャナーの角度により稼動型レンズ位置を調整することで、ガルバノスキャナーの角度に依存せず同一ワーク間距離で集光することができ、ワーク間距離のズレによる焦点位置距離補正も可能である。
ここで、前記媒体面内の照射距離とは、前記(1)態様と同じ意味を表し、前記媒体位置とは、前記(3)態様と同じ意味を表す。
この図2Dに示す(4)態様によれば、レーザ光走査したときに熱可逆記録媒体の中央部に対して外周部ではレーザ光の照射距離が長くなりビーム径が熱可逆記録媒体の中央部と外周部で同一にならないが、照射エネルギーを調整することで補正できるので、光学系、制御系ともに安価な装置となる利点がある。ただし、外周部でビーム径が大きくなるので、補正可能領域(印字範囲、ワーク間距離)は狭くなる。
図2D中、10はレーザ光、11はファイバ結合半導体レーザ、13はガルバノミラー、15は熱可逆記録媒体、18は集光レンズ系、19は光学ヘッド、Wはワーク間距離をそれぞれ表す。
18の集光レンズ系としては、2枚の固定レンズを用いている。
また、前記ラベルが貼付されたダンボール、プラスチックコンテナは、該ラベルを剥がすことなく、そのままの状態で再利用し、再度、画像の消去及び形成を行うことができる。
<熱可逆記録媒体の製造>
熱により色調が可逆的に変化する熱可逆記録媒体を、以下のようにして作製した。
支持体として、厚み125μmの白濁ポリエステルフィルム(帝人デュポン株式会社製、テトロン(登録商標)フィルムU2L98W)を用いた。
ウレタン系接着剤(東洋モートン株式会社製、TM−567)5質量部、イソシアネート(東洋モートン株式会社製、CAT−RT−37)0.5質量部、及び酢酸エチル5質量部を加え、よく攪拌して酸素バリア層用塗布液を調製した。
次に、シリカ蒸着PETフィルム(三菱樹脂株式会社製、テックバリアHX、酸素透過度:0.5ml/m2/day/MPa)上に、前記酸素バリア層用塗布液をワイヤーバーにて塗布し、80℃にて1分間加熱及び乾燥した。この酸素バリア層付きシリカ蒸着PETフィルムを前記支持体上に貼合せ、50℃で24時間加熱し、厚み12μmの第1の酸素バリア層を形成した。
下記構造式(1)で表される可逆性顕色剤5質量部、下記構造式(2)及び(3)で表される2種類の消色促進剤をそれぞれ0.5質量部ずつ、アクリルポリオール50質量%溶液(水酸基価=200mgKOH/g)10質量部、及びメチルエチルケトン80質量部を、ボールミルを用いて平均粒径が約1μmになるまで粉砕分散した。
得られた熱可逆記録層用塗布液を、前記第1の酸素バリア層上に、ワイヤーバーを用いて塗布し、100℃にて2分間乾燥した後、60℃にて24時間キュアーを行って、厚み6.0μmの第1の熱可逆記録層を形成した。
フタロシアニン系光熱変換材料(株式会社日本触媒製、IR915、吸収ピーク波長:956nm)1質量%溶液を4質量部、アクリルポリオール50質量%溶液(水酸基価=200mgKOH/g)10質量部、及びメチルエチルケトン20質量部、架橋剤としてイソシアネート(商品名:コロネートHL、日本ポリウレタン株式会社製)5質量部をよく攪拌し、光熱変換層塗布液を調製した。得られた光熱変換層用塗布液を、前記第1の熱可逆記録層上に、ワイヤーバーを用いて塗布し、90℃にて1分間乾燥した後、60℃にて24時間キュアーを行って、厚み3μmの光熱変換層を形成した。
前記第1の熱可逆記録層と同じ熱可逆記録層用組成物を、前記光熱変換層上に、ワイヤーバーを用いて塗布し、100℃にて2分間乾燥した後、60℃にて24時間キュアーを行って、厚み6.0μmの第2の熱可逆記録層を形成した。
紫外線吸収ポリマーの40質量%溶液(株式会社日本触媒製、UV−G300)10質量部、イソシアネート(商品名:コロネートHL、日本ポリウレタン株式会社製)1.5質量部、及びメチルエチルケトン12質量部を加え、よく攪拌して紫外線吸収層用塗布液を調製した。
次に、前記第2の熱可逆記録層上に、前記紫外線吸収層用塗布液をワイヤーバーにて塗布し、90℃にて1分間加熱及び乾燥した後、60℃にて24時間加熱し、厚み1μmの紫外線吸収層を形成した。
前記第1の酸素バリア層と同じ酸素バリア層付きシリカ蒸着PETフィルムを、前記紫外線吸収層上に貼合せ、50℃で24時間加熱し、厚み12μmの第2の酸素バリア層を形成した。
ペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製、KAYARAD DPHA)7.5質量部、ウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業株式会社製、アートレジンUN−3320HA)2.5質量部、針状導電性酸化チタン(石原産業株式会社製、FT−3000、長軸=5.15μm、短軸=0.27μm、構成:アンチモンドープ酸化スズ被覆の酸化チタン)2.5質量部、光重合開始剤(日本チバガイギー株式会社製、イルガキュア184)0.5質量部、及びイソプロピルアルコール13質量部を加え、ボールミルにてよく攪拌してバック層用塗布液を調製した。
次に、前記支持体の前記第1の熱可逆記録層等が形成されていない側の面上に、前記バック層用塗布液をワイヤーバーにて塗布し、90℃にて1分間加熱及び乾燥した後、80W/cmの紫外線ランプで架橋させて、厚み4μmのバック層を形成した。以上により、製造例1における熱可逆記録媒体を製造した。
−熱可逆記録媒体の作製−
製造例1において、熱可逆記録層用塗布液に光熱変換材料であるホウ化ランタン(住友鉱山株式会社製)を製造例1の光熱変換材料と同じ感度になるように添加して、厚み12μmの第1の熱可逆記録層を形成し、第2の熱可逆記録層、光熱変換層、及び第2のバリア層は形成しない以外は、製造例1と同様にして、製造例2の熱可逆記録媒体を作製した。
製造例2の熱可逆記録媒体を用い、Oclaro社製ファイバ結合LD(半導体レーザ)のBMU25-975−01−R(中心波長:976nm)からレーザ光を照射して、2枚のコリメータレンズでビームを拡大して平行光にして、Cambridge社製ガルバノスキャナー6230Hでレーザ光を走査させた後、fθレンズで熱可逆記録媒体上に集光するLDマーカー装置で画像記録を行った。
前記LDマーカー装置ではレーザ光を照射するfθレンズを取り付けた光学ヘッドのレーザ光の出射面から熱可逆記録媒体までのワーク間距離W(図2A参照)が175mmの時に、ビーム径が最も小さくなる焦点位置となる。
ワーク間距離Wが焦点位置である175mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
また、ワーク間距離Wが167mm、183mmでは、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で13.0mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、以下のようにして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
ここで、ワーク間距離とは、LDマーカー装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面と熱可逆記録媒体間の距離を指し、該ワーク間距離は、パナソニック電工株式会社製のレーザ変位計を用いて計測した。
また、熱可逆記録媒体の中央部とは、LDマーカー装置(fθレンズ)の光軸付近でレーザ照射した領域であり、熱可逆記録媒体の外周部とは、光軸から離れてレーザ照射した領域を意味する。この実施例のLDマーカー装置では光軸を中心に120mm×120mmの領域を印字可能となっており、照射位置(X、Y)において中央部は光軸位置の(0mm、0mm)、最大領域では(±60mm、±60mm)まで設定できる。本実施例では、バーコード画像、線画像を印字するので、バーコード画像、線画像の中心が中央部、外周部でそれぞれ(0mm、0mm)、(50mm、50mm)になるように設定して印字した。
線画の濃度の測定は、グレースケール(Kodak社製)をスキャナー(キャノン社製、Canoscan4400)でグレースケールモードにて取り込みビットマップファイルで保存して、ビットマップファイルから得られるデジタル階調値と反射濃度計(X−rite社製、Type939)で測定した濃度値との間で相関をとっておき、線画を前記スキャナーでグレースケールモードにて取り込んで、ビットマップファイルから得られるデジタル階調値を濃度値に変換して線画の濃度値とした。
線画の線幅は、前記画像濃度の測定方法と同様にスキャナーでグレースケールにて取り込み、ビットマップファイルとして、濃度の半値に相当する線幅の画素数を求めて、スキャナーで取込んだ1画素のサイズを乗じて線幅を求めた。
バーコード画像のグレード評価は、Webscan社製のバーコード検証機TruCheck TC401RLで測定して得た値で、ISO−15416規格に則した方法でバーコード品質を測定してグレード分けしている。グレードは、A、B、C、D、Fの5段階で分類分けされており、グレードAが最も良く、次いでB、C、D、Fとなり、グレードAからCがバーコードリーダの読み取り性で問題ない範囲となる。Dグレードでは、読み取り性の劣るバーコードリーダでは読み取れないことが稀に発生して、Fグレードでは読み取れないことが頻繁に発生する。従って、バーコードリーダでの安定した読取り性を確保するには、バーコード画像のグレード評価はC以上が必要となる。
実施例1において、ワーク間距離Wが焦点位置である175mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。また、ワーク間距離Wが167mm、183mmでは、レーザ照射エネルギー補正を走査速度制御補正して、線速2,538mm/sでレーザ光照射パワーを175mmと同じ設定として照射エネルギー13.0mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、製造例2の熱可逆記録媒体を製造例1の熱可逆記録媒体に代えた以外は、実施例1と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1において、照射エネルギー補正しない以外は、実施例1と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
製造例2の熱可逆記録媒体を用い、Oclaro社製ファイバ結合LD(半導体レーザ)のBMU25-975−01−R(中心波長:976nm)からレーザ光を照射して、集光レンズ系(2枚の固定レンズと1枚の稼動型レンズとで形成され、ガルバノスキャナーの角度により稼動型レンズ位置を調整することで、ガルバノスキャナーの角度に依存せず同一ワーク間距離で集光する)で集光させながら、Cambridge社製ガルバノスキャナー6230Hでレーザ光を走査させて、熱可逆記録媒体上で集光するLDマーカー装置で画像記録を行った。LDマーカー装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面から熱可逆記録媒体までのワーク間距離W(図2B参照)が120mm位置でビーム径が最も小さくなる焦点位置となる。
ワーク間距離Wが焦点位置である120mm位置では、レーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2、線速3,000mm/sとなるように調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。この実施例のLDマーカー装置では光軸を中心に120mm×120mmの領域を印字可能となっており、照射位置(X、Y)において中央部は光軸位置の(0mm、0mm)、最大領域では(±60mm、±60mm)まで設定できる。本実施例では、バーコード画像、線画像を印字するので、バーコード画像、線画像の中心が中央部、外周部でそれぞれ(0mm、0mm)、(50mm、50mm)になるように設定して印字した。
また、ワーク間距離Wが110mm、130mm位置では、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で13.0mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例4において、ワーク間距離Wが焦点位置である120mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
また、ワーク間距離Wが110mm、130mmでは、レーザ照射エネルギー補正を走査速度制御補正して、線速2,538mm/sでレーザ光照射パワーを120mmと同じ設定として照射エネルギー13.0mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例4において、製造例2の熱可逆記録媒体を製造例1の熱可逆記録媒体に代えた以外は、実施例4と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例4において、ワーク間距離Wが焦点位置である120mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
次に、ワーク間距離Wが102mm位置では、稼動型レンズの位置を焦点距離110mm位置になるように光学補正して、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で12.9mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
更に、ワーク間距離Wが138mm位置では、稼動型レンズの位置を焦点距離130mm位置になるように光学補正して、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で13.1mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
実施例4において、照射エネルギー制御補正しない以外は、実施例4と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
製造例2の熱可逆記録媒体を用い、Oclaro社製ファイバ結合LD(半導体レーザ)のBMU25-975−01−R(中心波長:976nm)からレーザ光を照射して、集光レンズ系(2枚の固定レンズ)を集光させながら、Cambridge社製ガルバノスキャナー6230Hでレーザ光を走査させて、熱可逆記録媒体上で集光するLDマーカー装置で画像記録を行った。LDマーカー装置の光学ヘッドのレーザ光の出射面から熱可逆記録媒体までのワーク間距離W(図2D参照)が120mm位置でビーム径が最も小さくなる焦点位置となる。
ワーク間距離Wが焦点位置である120mm位置では、レーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2、線速3,000mm/sとなるように調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。この実施例のLDマーカー装置では光軸を中心に90mm×90mmの領域を印字可能となっており、照射位置(X、Y)において中央部は光軸位置の(0mm、0mm)、最大領域では(±45mm、±45mm)まで設定できる。本実施例では、バーコード画像、線画像を印字するので、バーコード画像、線画像の中心が中央部、外周部でそれぞれ(0mm、0mm)、(35mm、35mm)になるように設定して印字した。
また、ワーク間距離Wが113mm、127mm位置では、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で13.5mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例8において、ワーク間距離Wが焦点位置である120mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー11.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
また、ワーク間距離Wが113mm、127mmでは、レーザ照射エネルギー補正を走査速度制御補正して、線速2,444mm/sでレーザ光照射パワーを120mmと同じ設定として照射エネルギー13.5mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例8において、製造例2の熱可逆記録媒体を製造例1の熱可逆記録媒体に代えた以外は、実施例8と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
実施例8において、照射エネルギー制御補正しない以外は、実施例8と同様にして、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
製造例2の熱可逆記録媒体を用い、YAGレーザ(固体レーザ、中心波長:1,060nm)からレーザ光を照射して、2枚のコリメータレンズでビームを拡大して平行光にして、Cambridge社製ガルバノスキャナー6230Hでレーザ光を走査させた後、fθレンズで熱可逆記録媒体上に集光するレーザマーカー装置で画像記録を行った。
前記のLDマーカー装置ではレーザ光を照射するfθレンズを取り付けた光学ヘッドのレーザ光の出射面から熱可逆記録媒体までのワーク間距離W(図2A参照)が170mmの時に、ビーム径が最も小さくなる焦点位置となる。
ワーク間距離Wが焦点位置である170mmでは、線速3,000mm/sでレーザ照射エネルギー12.0mJ/mm2となるようにレーザ光照射パワーを調整して、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部に印字した。この実施例のLDマーカー装置では光軸を中心に120mm×120mmの領域を印字可能となっており、照射位置(X、Y)において中央部は光軸位置の(0mm、0mm)、最大領域では(±60mm、±60mm)まで設定できる。本実施例では、バーコード画像、線画像を印字するので、バーコード画像、線画像の中心が中央部、外周部でそれぞれ(0mm、0mm)、(50mm、50mm)になるように設定して印字した。
また、ワーク間距離Wが162mm、178mmでは、線速3,000mm/sでレーザ光照射パワーを調整してレーザ照射エネルギー補正で14.8mJ/mm2として、線画、及びバーコード画像を熱可逆記録媒体の中央部、及び外周部で印字した。
得られた線画、及びバーコード画像について、実施例1と同様にして、線画濃度、線画線幅、及びバーコード画像のグレード評価を行った。結果を表1に示す。
<1> 画像記録対象である媒体と、画像処理装置との距離を計測する距離計測工程と、
前記距離計測工程での計測距離結果に基づき、前記画像処理装置に予め記憶されている計測距離と照射エネルギーの関係から照射エネルギーを算出する照射エネルギー算出工程と、
前記算出工程で得られた照射エネルギーのレーザ光を前記媒体に照射して加熱することにより画像を記録する画像記録工程と、を少なくとも含むことを特徴とする画像処理方法である。
<2> 画像処理装置が、レーザ光出射手段と、レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、fθレンズとを少なくとも有し、前記fθレンズによりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離を補正する前記<1>に記載の画像処理方法である。
<3> 画像処理装置が、レーザ光出射手段と、該レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、前記レーザ光出射手段と前記レーザ光走査手段との間に焦点距離を補正可能なレンズ系とを少なくとも有し、前記レンズ系によりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離、及び前記媒体位置の少なくともいずれかを補正する前記<1>に記載の画像処理方法である。
<4> 画像処理装置が、レーザ光出射手段と、該レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段とを少なくとも有し、照射エネルギーの調整によりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離、及び前記媒体位置の少なくともいずれかを補正する前記<1>に記載の画像処理方法である。
<5> レーザ光の照射エネルギーをレーザ光の照射パワーにより調整する前記<1>から<4>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<6> レーザ光の照射エネルギーをレーザ光の走査速度により調整する前記<1>から<5>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<7> レーザ光出射手段におけるレーザ光源が、ファイバ結合レーザである前記<1>から<6>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<8> 照射するレーザ光の波長が700nm以上1,600nm以下である前記<1>から<7>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<9> 画像記録対象である媒体が、支持体と、該支持体上に、第1の熱可逆記録層と、特定波長の光を吸収して熱に変換する光熱変換材料を含む光熱変換層と、第2の熱可逆記録層とをこの順に少なくとも有する熱可逆記録媒体であり、
前記第1の熱可逆記録層及び前記第2の熱可逆記録層が、いずれも温度に依存して色調が可逆的に変化する前記<1>から<8>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<10> 第1の熱可逆記録層及び第2の熱可逆記録層が、いずれもロイコ染料、及び可逆性顕色剤を含有する前記<9>に記載の画像処理方法である。
<11> 光熱変換材料が、近赤外領域に吸収ピークを有する材料である前記<9>から<10>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<12> 光熱変換材料が、フタロシアニン系化合物である前記<11>に記載の画像処理方法である。
<13> 光熱変換材料が、無機系材料である前記<9>から<10>のいずれかに記載の画像処理方法である。
<14> 前記<1>から<13>のいずれかに記載の画像処理方法に用いられ、レーザ光出射手段と、レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段とを少なくとも有することを特徴とする画像処理装置である。
2 ビームエキスパンダ
3 マスク又は非球面レンズ
4 ガルバノメータ
4A ミラー
5 スキャニングユニット
6 fθレンズ
7 熱可逆記録媒体
10 レーザ光
11 ファイバ結合半導体レーザ
12 コリメータレンズ
13 ガルバノミラー
14 fθレンズ
15 熱可逆記録媒体
16 焦点位置調整レンズ
17 レンズ位置制御機構
18 集光レンズ系
19 光学ヘッド
81 ICチップ
82 アンテナ
85 RF−IDタグ
100 熱可逆記録媒体
101 支持体
102 第1の熱可逆記録層
103 光熱変換層
104 第2の熱可逆記録層
105 第1の酸素バリア層
106 第2の酸素バリア層
107 紫外線吸収層
108 バック層
W ワーク間距離
Claims (13)
- 画像記録対象である媒体と、画像処理装置との距離を計測する距離計測工程と、
前記距離計測工程での計測距離結果に基づき、前記画像処理装置に予め記憶されている、焦点位置での線幅と略一定になるように計測距離と照射エネルギーの関係から照射エネルギーを算出する照射エネルギー算出工程と、
前記算出工程で得られた照射エネルギーのレーザ光を媒体に照射して加熱することにより画像を記録する画像記録工程と、を少なくとも含み、
前記画像記録対象である媒体が、支持体と、該支持体上に、特定波長の光を吸収して熱に変換する光熱変換材料を含む光熱変換層と、温度に依存して色調が可逆的に変化する熱可逆記録層とを少なくとも有する熱可逆記録媒体、及び支持体と、該支持体上に、前記光熱変換材料を含み、温度に依存して色調が可逆的に変化する熱可逆記録層とを少なくとも有する熱可逆記録媒体の少なくともいずれかであり、
前記画像処理装置が、レーザ光出射手段を有し、
前記レーザ光出射手段におけるレーザ光源が、ファイバ結合レーザであり、前記焦点位置での光分布が、トップハット型であることを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置が、レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、fθレンズとを少なくとも有し、前記fθレンズによりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離を補正する請求項1に記載の画像処理方法。
- 画像処理装置が、レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、前記レーザ光出射手段と前記レーザ光走査手段との間に焦点距離を補正可能なレンズ系とを少なくとも有し、前記レンズ系によりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離、及び前記媒体位置の少なくともいずれかを補正する請求項1に記載の画像処理方法。
- 画像処理装置が、レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段を少なくとも有し、照射エネルギーの調整によりレーザ光を照射する前記媒体面内の照射距離、及び前記媒体位置の少なくともいずれかを補正する請求項1に記載の画像処理方法。
- レーザ光の照射エネルギーをレーザ光の照射パワーにより調整する請求項1から4のいずれかに記載の画像処理方法。
- レーザ光の照射エネルギーをレーザ光の走査速度により調整する請求項1から5のいずれかに記載の画像処理方法。
- 照射するレーザ光の波長が700nm以上1,600nm以下である請求項1から6のいずれかに記載の画像処理方法。
- 画像記録対象である媒体が、支持体と、該支持体上に、第1の熱可逆記録層と、特定波長の光を吸収して熱に変換する光熱変換材料を含む光熱変換層と、第2の熱可逆記録層とをこの順に少なくとも有する熱可逆記録媒体であり、
前記第1の熱可逆記録層及び前記第2の熱可逆記録層が、いずれも温度に依存して色調が可逆的に変化する請求項1から7のいずれかに記載の画像処理方法。 - 第1の熱可逆記録層及び第2の熱可逆記録層が、いずれもロイコ染料、及び可逆性顕色剤を含有する請求項8に記載の画像処理方法。
- 光熱変換材料が、近赤外領域に吸収ピークを有する材料である請求項1から9のいずれかに記載の画像処理方法。
- 光熱変換材料が、フタロシアニン系化合物である請求項10に記載の画像処理方法。
- 光熱変換材料が、無機系材料である請求項8から9のいずれかに記載の画像処理方法。
- 画像記録対象である媒体と、画像処理装置との距離を計測する距離計測手段と、
前記距離計測手段での計測距離結果に基づき、前記画像処理装置に予め記憶されている、焦点位置での線幅と略一定になるように計測距離と照射エネルギーの関係から照射エネルギーを算出する照射エネルギー算出手段と、
前記照射エネルギー算出手段で得られた照射エネルギーのレーザ光を媒体に照射して加熱することにより画像を記録する画像記録手段と、
レーザ光出射手段と、
レーザ光を媒体のレーザ光照射面に走査させるレーザ光走査手段と、を少なくとも有し、
前記画像記録対象である媒体が、支持体と、該支持体上に、特定波長の光を吸収して熱に変換する光熱変換材料を含む光熱変換層と、温度に依存して色調が可逆的に変化する熱可逆記録層とを少なくとも有する熱可逆記録媒体、及び支持体と、該支持体上に、前記光熱変換材料を含み、温度に依存して色調が可逆的に変化する熱可逆記録層とを少なくとも有する熱可逆記録媒体の少なくともいずれかであり、
前記レーザ光出射手段におけるレーザ光源が、ファイバ結合レーザであり、前記焦点位置での光分布が、トップハット型であることを特徴とする画像処理装置。
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