JP7196591B2 - PRINTING DEVICE, PRINTING METHOD AND PRINT CONTROL PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、印刷装置、印刷方法及び印刷制御プログラムに関する。 The present invention relates to a printing device, a printing method, and a print control program.
今日において、記録対象物にレーザ光を照射して加熱することで、記録対象物に加工処理又は画像等のレーザ処理を施す画像記録装置が知られている。このような画像記録装置は、例えば複数の半導体レーザがアレイ状に配置されたレーザ照射装置を有しており、各半導体レーザから出射されたレーザ光を、所定の方向において互いに異なる位置に照射して、画像の記録等を行うようになっている。 2. Description of the Related Art Today, there is known an image recording apparatus that subjects a recording target to processing processing or laser processing such as an image by heating the recording target by irradiating it with a laser beam. Such an image recording apparatus has, for example, a laser irradiation device in which a plurality of semiconductor lasers are arranged in an array. image recording and the like.
特許文献1(特開平6-183039号公報)には、感熱記録媒体の温度及び湿度を検出し、レーザ光の出力を制御する技術が開示されている。 Patent document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-183039) discloses a technique for detecting the temperature and humidity of a thermosensitive recording medium and controlling the output of laser light.
しかし、感熱記録媒体の記録層にレーザ光を吸収させることで発熱させて発色させる従来の方式は、レーザ光を同じレベルで出力制御しても、例えばメーカ、ロット、種類毎に熱記録媒体の記録層の発色感度、特性が異なるものとなり、一定の印刷品質を得ることが困難となる問題があった。 However, the conventional method of absorbing laser light into the recording layer of the thermal recording medium to generate heat and color the thermal recording medium, even if the output of the laser light is controlled at the same level, differs depending on the manufacturer, lot, and type of thermal recording medium. There is a problem that the recording layers have different color development sensitivities and characteristics, making it difficult to obtain a constant print quality.
また、感熱記録媒体の耐熱性により、レーザ出力を過剰に上げ媒体の温度を高くし過ぎると、レーザ照射時に媒体から煙等の異物又は分解物が発生して安全衛生への配慮が必要となる。また、異物又は分解物が発生した場合、異物又は分解物が感熱記録媒体に付着し、レーザ光の吸収量に悪影響を与え、発色品質が低下することが懸念される。 In addition, due to the heat resistance of the thermal recording medium, if the laser output is excessively increased and the temperature of the medium is raised too high, foreign substances such as smoke or decomposition products will be generated from the medium during laser irradiation, requiring consideration of safety and health. . In addition, when foreign matter or decomposition products are generated, there is a concern that the foreign matter or decomposition products may adhere to the thermal recording medium, adversely affect the amount of laser light absorption, and deteriorate the color development quality.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、一定の印刷品質を得ることができるような印刷装置、印刷方法及び印刷制御プログラムの提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a printing apparatus, a printing method, and a print control program capable of obtaining a certain print quality.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録媒体に対してレーザ装置からレーザ光を照射して印刷を行う印刷装置であって、記録媒体の光学特性、及び、記録媒体を挟んで、レーザ光を発生するレーザ装置に対向して設けられる照射台の光学特性に基づいて、記録媒体に照射するレーザ光の強度を求め、レーザ光の強度及び照射時間を調整する調整部と、調整部で調整された強度及び照射時間に基づいて、レーザ光を記録媒体に照射するようにレーザ装置を制御する照射制御部とを有し、前記調整部は、前記記録媒体の表面で反射されるレーザ光のエネルギーの割合をR1とし、前記記録媒体を透過して前記照射台で反射され、再度、前記記録媒体を透過するレーザ光のエネルギーの割合をR2とし、前記記録媒体及び前記照射台を透過するレーザ光のエネルギーの割合をTとし、前記記録媒体に照射するレーザ光の強度をP、前記レーザ光の所定の面積当たりの照射時間をtとして、
C={1-(R1+R2+T)}×(P×t)
の演算を行い、前記Cの値が一定となるように、(P×t)の値を調整する。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a printing apparatus for printing by irradiating a recording medium with a laser beam from a laser device, wherein the optical characteristics of the recording medium and the recording Based on the optical characteristics of an irradiation table that faces a laser device that generates laser light across the medium, the intensity of the laser light to be applied to the recording medium is obtained, and the intensity and irradiation time of the laser light are adjusted. and an irradiation control unit for controlling the laser device to irradiate a recording medium with laser light based on the intensity and irradiation time adjusted by the adjustment unit, wherein the adjustment unit controls the surface of the recording medium. Let R1 be the energy ratio of the laser beam reflected by the recording medium, and R2 be the energy ratio of the laser beam that is transmitted through the recording medium, reflected by the irradiation table, and transmitted through the recording medium again. Let T be the energy ratio of the laser beam that passes through the irradiation table, P be the intensity of the laser beam that irradiates the recording medium, and t be the irradiation time per predetermined area of the laser beam,
C={1−(R1+R2+T)}×(P×t)
and adjust the value of (P×t) so that the value of C is constant.
本発明によれば、一定の印刷品質を得ることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to obtain fixed printing quality.
以下、印刷装置、印刷方法及び印刷制御プログラムの適用例となる実施の形態の画像記録システムの説明をする。 An image recording system according to an embodiment, which is an application example of a printing apparatus, a printing method, and a printing control program, will be described below.
実施の形態の画像記録システム(印刷装置の一例)は、記録対象物にレーザ光を照射して、画像の記録を行うものである。「画像」とは、視認可能な情報であり、目的に応じて適宜選択することができる。すなわち、「画像」としては、例えば文字、記号、線、図形、ベタ画像、又はこれらの組み合わせ、バーコード、QRコード(登録商標)等の二次元コード等が挙げられる。 An image recording system (an example of a printing apparatus) according to an embodiment records an image by irradiating a recording target with a laser beam. An “image” is information that can be visually recognized, and can be appropriately selected depending on the purpose. That is, the "image" includes, for example, characters, symbols, lines, figures, solid images, or combinations thereof, barcodes, two-dimensional codes such as QR codes (registered trademark), and the like.
記録対象物(記録媒体の一例)としては、レーザ光で記録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る。記録対象物としては、光を吸収して熱に変換し、画像を形成できるものであれば何でも良く、例えば金属への刻印等も含まれる。また、記録対象物としては、感熱記録媒体、感熱記録部を有する構造体等が挙げられる。 A recording object (an example of a recording medium) is not particularly limited as long as it can be recorded with a laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose. Any recording object can be used as long as it can absorb light, convert it into heat, and form an image. Examples of the recording object include a thermal recording medium, a structure having a thermal recording portion, and the like.
感熱記録媒体としては、支持体と、この支持体上に画像記録層を有し、更に必要に応じて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く、更に支持体の他方の面に有していてもよい。 The heat-sensitive recording medium comprises a support, an image recording layer on the support, and other layers if necessary. Each of these layers may have a single layer structure or a laminated structure, and may be provided on the other side of the support.
(画像記録層)
画像記録層としては、例えば、ロイコ染料、及び顕色剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなるものが挙げられる。
(Image recording layer)
Examples of the image-recording layer include those containing a leuco dye and a developer and, if necessary, other components.
ロイコ染料としては、特に制限はなく、通常感熱記録材料に使用されているものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トリフェニルメタン系、フルオラン系、フェノチアジン系、オーラミン系、スピロピラン系、インドリノフタリド系等の染料のロイコ化合物が好ましく用いられる。 The leuco dye is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose from those commonly used in heat-sensitive recording materials. Leuco compounds of dyes such as spiropyran and indolinophthalide dyes are preferably used.
顕色剤としては、ロイコ染料を接触時発色させる電子受容性の種々の化合物、又は酸化剤等が適用できる。 As the color developer, various electron-accepting compounds that cause the leuco dye to develop color upon contact, oxidizing agents, and the like can be used.
「その他の成分」としては、バインダー樹脂、光熱変換材料、熱可融性物質、酸化防止剤、光安定剤、界面活性剤、滑剤、填料等が挙げられる。 "Other components" include binder resins, photothermal conversion materials, heat-fusible substances, antioxidants, light stabilizers, surfactants, lubricants, fillers, and the like.
(支持体)
支持体としては、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る。形状としては、例えば、平板状等が挙げられる。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い。大きさとしては、感熱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。
(support)
The shape, structure, size, etc. of the support are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape include a flat plate shape. The structure may be a single layer structure or a laminated structure. The size can be appropriately selected according to the size of the thermal recording medium.
(その他の層)
「その他の層」としては、光熱変換層、保護層、アンダー層、紫外線吸収層、酸素遮断層、中間層、バック層、接着剤層、粘着剤層等が挙げられる。
(Other layers)
"Other layers" include a photothermal conversion layer, a protective layer, an under layer, an ultraviolet absorbing layer, an oxygen barrier layer, an intermediate layer, a back layer, an adhesive layer, an adhesive layer, and the like.
感熱記録媒体は、用途に応じて所望の形状に加工することができる。形状としては、例えば、カード状、タグ状、ラベル状、シート状、ロール状等が挙げられる。カード状に加工されたものとしては、例えばプリペイドカード、ポイントカード、クレジットカード等が挙げられる。カードサイズよりも小さなタグ状のサイズに加工されたものは、値札等に利用できる。また、カードサイズよりも大きなタグ状のサイズに加工されたものは、工程管理、出荷指示書、チケット等に使用できる。ラベル状に加工されたものは貼り付けることができるために、様々な大きさに加工され、繰り返し使用する台車、容器、箱、コンテナ等に貼り付けて工程管理、物品管理等に使用することができる。また、カードサイズよりも大きなシートサイズに加工されたものは、画像を記録する範囲が広くなるため一般文書、工程管理用の指示書等に使用することができる。 A thermosensitive recording medium can be processed into a desired shape according to its use. Examples of the shape include card-like, tag-like, label-like, sheet-like, and roll-like shapes. Card-shaped cards include, for example, prepaid cards, point cards, and credit cards. Those processed into a tag-like size smaller than the card size can be used as a price tag or the like. Moreover, those processed into a tag-like size larger than the card size can be used for process control, shipping instructions, tickets, and the like. Since labels processed into labels can be affixed, they can be processed into various sizes and affixed to trolleys, containers, boxes, containers, etc. that are repeatedly used, and used for process management, product management, etc. can. In addition, the sheet size larger than the card size can be used for general documents, instructions for process control, etc., because the range for recording images is widened.
構造体が有する感熱記録部は、例えば構造体の表面にラベル状の感熱記録媒体を貼り付けた部位、構造体の表面に感熱記録材料を塗布した部位等が挙げられる。また、感熱記録部を有する構造体としては、構造体の表面に感熱記録部を有してい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。感熱記録部を有する構造体としては、例えば、ビニール袋、PETボトル、缶詰等の各種商品、段ボール、コンテナ等の搬送容器、仕掛品、工業製品等が挙げられる。 The thermal recording portion of the structure includes, for example, a portion where a label-like thermal recording medium is attached to the surface of the structure, a portion where a thermal recording material is applied to the surface of the structure, and the like. Moreover, the structure having the thermal recording portion is not particularly limited as long as it has the thermal recording portion on the surface of the structure, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of structures having a thermal recording unit include various products such as plastic bags, PET bottles, and canned foods, transport containers such as cardboard and containers, work-in-process products, industrial products, and the like.
(画像記録システムの構成)
以下、一例として、記録対象物として感熱記録部を有する構造体である、感熱記録ラベルを貼り付けた輸送用のコンテナに画像を記録する画像記録システムについて説明する。
(Configuration of image recording system)
As an example, an image recording system for recording an image on a container for transportation to which a thermal recording label is attached, which is a structure having a thermal recording portion as a recording object, will be described below.
図1は、実施の形態となる画像記録システム100の斜視図である。以下の説明では、輸送用のコンテナCの搬送方向をX軸方向、上下方向をZ軸方向、搬送方向及び上下方向いずれにも直交する方向をY軸方向として説明する。
FIG. 1 is a perspective view of an
画像記録システム100は、以下に詳述するように、記録対象物たる輸送用のコンテナCに貼り付けた感熱記録ラベルRLにレーザ光を照射して、画像の記録を行う。
As will be described in detail below, the
画像記録システム100は、図1に示すように、コンベア装置10、記録装置14、システム制御装置18、読取装置15、遮蔽カバー11等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
記録装置14は、レーザ装置の一例であり、感熱記録ラベルRLにレーザ光を照射して記録対象物に可視像たる画像を記録する。記録装置14は、コンベア装置10の-Y側、すなわち搬送路の-Y側に配置されている。
The
遮蔽カバー11は、陽極酸化処理が施されることで、表面が黒色で多孔質となっており、記録装置14から照射されたレーザ光を遮蔽して、レーザ光の拡散を低減させる。遮蔽カバー11の記録装置14と対向する部分には、レーザ光を通過させるための開口部11aが設けられている。また、本実施形態においては、コンベア装置10は、ローラコンベアであるが、ベルトコンベアであってもよい。
The shielding
システム制御装置18は、コンベア装置10、記録装置14及び読取装置15等が接続されており、画像記録システム100全体を制御する。読取装置15は、後述するように、記録対象物に記録されたバーコード又はQRコード(登録商標)等のコード画像の読み取りを行う。システム制御装置18は、読取装置15により読み取った情報に基づいて、正しく画像が記録されているか否かの照合を行う。
The
(感熱記録ラベルの構成)
次に、コンテナCに貼付される感熱記録ラベルRLについて説明する。感熱記録媒体である感熱記録ラベルRLに対しては、熱により色調を変化させることで画像の記録が行われる。感熱記録ラベルRLとして、1回の画像記録が可能な感熱記録媒体を用いても良いし、複数回記録が可能な熱可逆記録媒体を用いてもよい。
(Structure of thermal recording label)
Next, the thermal recording label RL attached to the container C will be described. An image is recorded on the thermosensitive recording label RL, which is a thermosensitive recording medium, by changing the color tone with heat. As the thermosensitive recording label RL, a thermosensitive recording medium capable of image recording once may be used, or a thermoreversible recording medium capable of recording multiple times may be used.
感熱記録ラベルRLは、レーザ光を吸収して熱に変換する材料(光熱変換材料)の他、熱により色相及び反射率等の変化を生じる材料を含んで形成されている。 The thermosensitive recording label RL is made of a material that absorbs laser light and converts it into heat (light-to-heat conversion material), as well as a material that causes changes in hue, reflectance, etc. due to heat.
光熱変換材料は、無機系材料と有機系材料とに大別できる。無機系材料としては、例えばカーボンブラック、又は、金属ホウ化物及びGe、Bi、In、Te、Se、Cr等の金属酸化物の少なくともいずれかの粒子が挙げられる。無機系材料としては、近赤外波長領域の光の吸収が大きく、可視域波長領域の光の吸収が少ない材料が好ましく、例えば金属ホウ化物及び金属酸化物を用いることができる。無機系材料としては、例えば6ホウ化物、酸化タングステン化合物、酸化アンチモンスズ(ATO)、酸化インジウムスズ(ITO)、及びアンチモン酸亜鉛から選択される少なくとも一種が好適である。 Photothermal conversion materials can be broadly classified into inorganic materials and organic materials. Examples of inorganic materials include particles of carbon black or at least one of metal borides and metal oxides such as Ge, Bi, In, Te, Se, and Cr. As the inorganic material, a material that absorbs light in the near-infrared wavelength region to a large extent and absorbs light in the visible wavelength region to a small extent is preferable. For example, metal borides and metal oxides can be used. At least one selected from, for example, hexaboride, tungsten oxide compound, antimony tin oxide (ATO), indium tin oxide (ITO), and zinc antimonate is suitable as the inorganic material.
6ホウ化物としては、例えばLaB6、CeB6、PrB6、NdB6、GdB6、TbB6、DyB6、HoB6、YB6、SmB6、EuB6、ErB6、TmB6、YbB6、LuB6、SrB6、CaB6、(La,Ce)B6、等が挙げられる。 Hexaborides include, for example, LaB6, CeB6, PrB6, NdB6, GdB6, TbB6, DyB6, HoB6, YB6, SmB6, EuB6, ErB6, TmB6, YbB6, LuB6, SrB6, CaB6, (La, Ce)B6, etc. mentioned.
酸化タングステン化合物としては、例えば国際公開第2005/037932号パンフレット、特開2005-187323号公報等に記載されているような、一般式:WyOz(ただし、Wはタングステン、Oは酸素、2.2≦z/y≦2.999)で表されるタングステン酸化物の微粒子、又は一般式:MxWyOz(ただし、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、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、及びIから選択される一種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0である)で表される複合タングステン酸化物の微粒子、等が挙げられる。 As the tungsten oxide compound, for example, as described in International Publication No. 2005/037932 pamphlet, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-187323, etc., the general formula: WyOz (where W is tungsten, O is oxygen, 2.2 ≦z/y≦2.999), or the general formula: MxWyOz (where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, 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, and one or more elements selected from I, W is tungsten, O is oxygen , 0.001≦x/y≦1 and 2.2≦z/y≦3.0).
これらの中でも、酸化タングステン化合物としては、近赤外領域の吸収が大きく、可視領域の吸収が小さい点から、セシウム含有酸化タングステンが特に好ましい。 Among these, cesium-containing tungsten oxide is particularly preferable as the tungsten oxide compound because it has high absorption in the near-infrared region and low absorption in the visible region.
酸化タングステン化合物としては、酸化アンチモンスズ(ATO)、酸化インジウムスズ(ITO)、及び前ンチモン酸亜鉛の中でも、近赤外領域の吸収が大きく、可視領域の吸収が小さい点から、ITOが特に好ましい。これらは、真空蒸着法や粒子状の材料を樹脂等で接着して層状に形成される。 As the tungsten oxide compound, among antimony tin oxide (ATO), indium tin oxide (ITO), and zinc pre-tintimate, ITO is particularly preferable because it has high absorption in the near-infrared region and low absorption in the visible region. . These are formed in layers by a vacuum deposition method or by adhering a particulate material with a resin or the like.
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、600nm~1,200nm付近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、有機系材料としては、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、フタロシアニン系色素等が挙げられる。 As the organic material, various dyes can be appropriately used depending on the light wavelength to be absorbed. Dyes are used. Specifically, organic materials include cyanine dyes, quinone dyes, quinoline derivatives of indonaphthol, phenylenediamine nickel complexes, and phthalocyanine dyes.
光熱変換材料は、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。また、光熱変換材料は、画像記録層に設けても良く、画像記録層以外に設けても良い。光熱変換材料は、画像記録層以外に用いる場合は、熱可逆記録層に隣接して光熱変換層を設けることが好ましい。 The photothermal conversion material may be used singly or in combination of two or more. Further, the photothermal conversion material may be provided on the image recording layer or may be provided on a layer other than the image recording layer. When the photothermal conversion material is used in a layer other than the image recording layer, it is preferable to provide a photothermal conversion layer adjacent to the thermoreversible recording layer.
光熱変換層は、少なくとも光熱変換材料とバインダー樹脂を含有してなる。 The photothermal conversion layer contains at least a photothermal conversion material and a binder resin.
熱により色相及び反射率等の変化を生じる材料としては、例えば従来の感熱紙に用いられる電子供与性染料前駆体と電子受容性顕色剤との組み合わせ等公知の物が使用できる。また、熱により色相や反射率等の変化を生じる材料としては、熱と光の複合反応、例えばジアセチレン系化合物の加熱と紫外光照射による固相重合に伴う変色反応等の変化を生じる材料も含まれる。 As a material that changes hue, reflectance, etc. by heat, known materials such as a combination of an electron-donating dye precursor and an electron-accepting color developer used in conventional thermal paper can be used. In addition, materials that change hue, reflectance, etc. due to heat include materials that undergo a compound reaction between heat and light, such as a discoloration reaction that accompanies solid-state polymerization due to heating of a diacetylene compound and irradiation of ultraviolet light. included.
(記録装置の構成)
図2は、記録装置14の構成を示す斜視図である。
(Configuration of recording device)
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the
記録装置14としては、記録対象物であるコンテナCの移動方向である副走査方向(X軸方向)と直交する主走査方向(Z軸方向)に、複数の光ファイバーのレーザ出射部をアレイ状に配置して形成されている(ファイバーアレイ)。このような記録装置14は、レーザ発光素子から出射されたレーザ光を、ファイバーアレイを介して記録対象物に照射し、描画単位からなる画像を記録する。具体的には、記録装置14は、レーザレイ部14aと、ファイバーアレイ部14bと光学部43とを備えている。レーザレイ部14aは、アレイ状に配置された複数のレーザ発光素子41と、レーザ発光素子41を冷却する冷却ユニット50と、レーザ発光素子41に対応して設けられ、対応するレーザ発光素子41を駆動するための複数の駆動ドライバ45と、複数の駆動ドライバ45を制御するコントローラ46とを備えている。コントローラ46には、レーザ発光素子41に電力を供給するための電源48及び画像情報を出力するパーソナルコンピュータ等の画像情報出力部47が接続されている。
As the
レーザ発光素子41は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば半導体レーザ、固体レーザ、色素レーザ等を用いることができる。レーザ発光素子41は、これらの中でも、波長選択性が広い点、小さいことから装置の小型化が可能な点、及び低価格化が可能な点から、半導体レーザが好ましい。
The
また、レーザ発光素子41が出射するレーザ光の波長としては、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、好ましくは700nm~2000nmが好ましいが、この波長の中でも、780nm~1600nmが、より好ましい。
The wavelength of the laser light emitted by the laser
レーザ発光素子41においては、印加するエネルギーで全てがレーザ光に変換されることはない。通常、レーザ発光素子41においては、レーザ光に変換されないエネルギーが熱に変換されることで発熱する。そのため、冷却ユニット50によりレーザ発光素子41を冷却する。また、記録装置14は、ファイバーアレイ部14bを用いることで、各レーザ発光素子41を離して配置することが可能となっている。これにより、隣接するレーザ発光素子41からの熱の影響を小さくすることができ、レーザ発光素子41の冷却を効率的に行うことができる。このため、レーザ発光素子41の温度上昇、バラツキを回避することができ、レーザ光の出力バラツキを低減でき、濃度ムラ、白抜けを改善できる。
In the laser
なお、レーザ光の出力とはパワーメータで計測される平均出力である。レーザ光の出力制御方法としては2種類あり、ピークパワーを制御する方法とパルスの発光比率(デューティー:レーザ発光時間/周期時間)を制御する方法がある。 Note that the output of laser light is the average output measured by a power meter. There are two types of laser light output control methods, namely, a method of controlling the peak power and a method of controlling the pulse emission ratio (duty: laser emission time/cycle time).
冷却ユニット50は、冷却液を循環させてレーザ発光素子41を冷却する液冷方式であり、冷却液が各レーザ発光素子41から熱を受ける受熱部51と、冷却液の熱を放熱する放熱部52とを備えている。受熱部51と放熱部52とは、冷却パイプ53a,53bにより接続されている。受熱部51は、良熱伝導性部材で形成されたケース内部に良熱伝導性部材で形成された冷却液が流れるための冷却管が設けられている。複数のレーザ発光素子41は、受熱部51にアレイ状に配置されている。
The cooling
放熱部52は、ラジエータと、冷却液を循環させるためのポンプとを備えている。放熱部52のポンプにより送り出された冷却液は、冷却パイプ53aを通って、受熱部51へ流入する。そして、受熱部51内の冷却管を移動しながら受熱部51に配列されたレーザ発光素子41の熱を奪ってレーザ発光素子41を冷却する。受熱部51から流出したレーザ発光素子41の熱を奪って温度上昇した冷却液は、冷却パイプ53b内を移動して放熱部52のラジエータへ流れ込み、ラジエータにより冷却される。ラジエータにより冷却された冷却液は、再びポンプにより受熱部51へ送り出される。
The
ファイバーアレイ部14bは、レーザ発光素子41に対応して設けられた複数の光ファイバー42と、これら光ファイバー42のレーザ出射部42a(図4参照)付近を、上下方向(Z軸方向)にアレイ状に保持するアレイヘッド44とを備えている。各光ファイバー42のレーザ入射部は、対応するレーザ発光素子41のレーザ出射面に取り付けられている。
The
(光ファイバーの構成)
図3は、光ファイバー42の拡大図であり、図4は、アレイヘッド44付近の拡大図である。
(Configuration of optical fiber)
3 is an enlarged view of the
光ファイバー42は、レーザ発光素子41から出射されたレーザ光の光導波路である。光ファイバー42の形状、大きさ(直径)、材質、構造等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The
光ファイバー42の大きさ(直径d1)としては、15μm以上1000μm以下が好ましい。光ファイバー42の直径d1が15μm以上1000μm以下であると、画像の精細性の点で有利である。一例ではあるが、実施の形態の画像記録システム100は、光ファイバー42として、直径125μmの光ファイバーを用いている。
The size (diameter d1) of the
また、光ファイバー42の材質としては、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、ガラス、樹脂、石英等が挙げられる。
The material of the
光ファイバー42の構造としては、レーザ光を通過させる中心部のコア部と、コア部の外周に設けられたクラッド層とからなる構造が好ましい。
As for the structure of the
コア部の直径d2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以上500μm以下が好ましい。実施の形態の画像記録システム100は、コア部の直径d2が105μmの光ファイバーを用いた。また、コア部の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばゲルマニウム又はリンをドープしたガラス等が挙げられる。
The diameter d2 of the core portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. The
クラッド層の平均厚みとしては、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以上250μm以下が好ましい。クラッド層の材質としては、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。クラッド層の材質としては、例えば、ホウ素やフッ素をドープしたガラス等が挙げられる。 The average thickness of the clad layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 10 μm or more and 250 μm or less. The material of the clad layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Materials for the cladding layer include, for example, glass doped with boron or fluorine.
図4に示すように、各光ファイバー42のレーザ出射部42aのピッチが127μmとなるように、複数の光ファイバー42のレーザ出射部42a付近がアレイヘッド44によりアレイ状に保持されている。記録装置14は、解像度200dpiの画像が記録可能なように、レーザ出射部42aのピッチを127μmとしている。
As shown in FIG. 4, the vicinity of the
ひとつのアレイヘッド44で、全ての光ファイバー42を保持しようとした場合、アレイヘッド44が長尺となり、変形しやすくなる。その結果、一つのアレイヘッド44で、ビーム配列の直線性及びビームピッチの均一性を保つことは困難となる。このため、アレイヘッド44は、光ファイバー42を100個~200個保持するものとする。その上で、100個~200個の光ファイバー42を保持した複数のアレイヘッド44を、コンテナCの搬送方向に対して直交する方向であるZ軸方向に並べて配設することで、記録装置14を構成することが好ましい。実施の形態の画像記録システム100においては、200個のアレイヘッド44をZ軸方向に並べて配設した。
If one
(アレイヘッドの構成)
図5~図9は、アレイヘッド44の配設の一例を示す図である。
(Arrangement of array head)
5 to 9 are diagrams showing an example of arrangement of the
図5は、記録装置14におけるファイバーアレイ部14bの複数のアレイヘッド44をZ軸方向にアレイ状に配置した例である。図6は、記録装置14におけるファイバーアレイ部14bの複数のアレイヘッド44を千鳥状に配置した例である。
FIG. 5 shows an example in which a plurality of array heads 44 of the
複数のアレイヘッド44の配置は、図5に示すようにZ軸方向に直線状に配置するよりも、図6に示すように千鳥状に配置する方が、組み付け性の観点から好ましい。 From the standpoint of ease of assembly, it is preferable to arrange the plurality of array heads 44 in a zigzag manner as shown in FIG. 6 rather than linearly arranging them in the Z-axis direction as shown in FIG.
また、図7は、記録装置14におけるファイバーアレイ部14bの複数のアレイヘッド44をX軸方向に傾斜させて配置した例である。複数のアレイヘッド44は、図7に示すように配置することで、光ファイバー42のZ軸方向のピッチPを、図5や図6に示す配置よりも狭めることができ、高解像度化を図ることができる。
FIG. 7 shows an example in which a plurality of array heads 44 of the
また、図8は、記録装置14におけるファイバーアレイ部14bの複数のアレイヘッド44を千鳥状に配置した2個のアレイヘッド群を、副走査方向(X軸方向)に配置し、一方のアレイヘッド群を、他方のアレイヘッド群に対して、主走査方向(Z軸方向)にアレイヘッド44の光ファイバー42の配列ピッチの半分ずらして配置した例である。複数のアレイヘッド44は、図8に示すように配置することでも、光ファイバー42のZ軸方向のピッチPを、図5や図6に示す配置よりも狭めることができ、高解像度化を図ることができる。
8 shows two array head groups in which a plurality of array heads 44 of the
ところで、実施の形態の画像記録システム100の記録装置14は、後述するように図10に示すシステム制御装置18の制御に従い、記録対象物たる輸送用のコンテナCに貼り付けた感熱記録ラベルRLの走査方向に対して直交する方向の画像情報を送信して記録する。そのため、記録装置14は、感熱記録ラベルRLの走査と、直交する方向の画像情報の送信タイミングとに差が出た場合、画像情報をメモリーに蓄積しておくため、画像蓄積量が増えることになる。このような場合、図7に示す複数のアレイヘッド44の配置例より図8に示す複数のアレイヘッド44の配置例の方が、システム制御装置18のメモリーに対する情報蓄積量を低減することができる。
By the way, the
更に、図9は、図8で示した複数のアレイヘッド44を千鳥状に配置した2個のアレイヘッド群を一のアレイヘッド群として積層した例である。このような2個のアレイヘッド群を一のアレイヘッド群として積層したアレイヘッド44は、製造上、容易に作製が可能で、高解像度化を図ることができる。加えて、図8に示す複数のアレイヘッド44の配置例より図9に示すアレイヘッド44の配置例の方が、システム制御装置18のメモリーに対する情報蓄積量を低減することができる。
Further, FIG. 9 shows an example in which two array head groups in which a plurality of array heads 44 shown in FIG. 8 are arranged in a staggered manner are laminated as one array head group. The
また、先の図2に示すように、光学部43は、各光ファイバー42から出射した発散光束のレーザ光を平行光束に変換するコリメートレンズ43aと、レーザ照射面である感熱記録ラベルRLの表面にレーザ光を集光する集光レンズ43bとを有している。光学部43を設けるか否かは、目的に応じて適宜選択すればよい。
As shown in FIG. 2, the
パーソナルコンピュータ等の画像情報出力部47は、画像データをコントローラ46に入力する。コントローラ46は、入力された画像データに基づいて各駆動ドライバ45を駆動するための駆動信号を生成する。コントローラ46は、生成された駆動信号を各駆動ドライバ45へ送信する。具体的には、コントローラ46は、クロックジェネレータを備えている。コントローラ46は、クロックジェネレータが発振するクロック数が規定のクロック数となったら、各駆動ドライバ45を駆動するための駆動信号を各駆動ドライバ45へ送信する。
An image
各駆動ドライバ45は、駆動信号を受信すると、対応するレーザ発光素子41を駆動する。レーザ発光素子41は、駆動ドライバ45の駆動に従い、レーザを照射する。レーザ発光素子41から照射されたレーザ光は、対応する光ファイバー42に入射し、光ファイバー42のレーザ出射部42aから出射される。光ファイバー42のレーザ出射部42aから出射されたレーザ光は、光学部43のコリメートレンズ43a、集光レンズ43bを透過した後、記録対象物であるコンテナCの感熱記録ラベルRLの表面に照射される。感熱記録ラベルRLの表面に照射されたレーザ光により加熱されることにより、感熱記録ラベルRLの表面に画像が記録される。
Each
記録装置14として、ガルバノミラーを用いてレーザを偏向して記録対象物に画像を記録するものを用いた場合、文字等の画像は、ガルバノミラーの回転で一筆書きするように、レーザ光を照射して記録する。そのため、ある一定の情報量を記録対象物に記録する場合、記録対象物の搬送を停止させないと、記録が間に合わないという不具合がある。
When a
一方、実施の形態の画像記録システム100の記録装置14のように、複数のレーザ発光素子41をアレイ状に配置したレーザアレイを用いることで、各画素に対応するレーザ発光素子41のON/OFF制御で、記録対象物に画像を記録することができる。これにより、情報量が多くても、コンテナCの搬送を停止させずに、記録対象物に画像を記録することができる。よって、実施の形態の画像記録システム100は、多くの情報を記録対象物に記録する場合でも、生産性を落とさずに、画像を記録することができる。
On the other hand, by using a laser array in which a plurality of laser
後述するように、実施の形態の画像記録システム100の記録装置14は、レーザ光を照射して記録対象物を加熱することで、記録対象物に画像を記録する。従来のレーザレイ記録装置は、ファイバーアレイ部14bを有していないため、解像度に応じた間隔でレーザ発光素子41をアレイ状に配置する必要がある。従って、従来のレーザレイ記録装置においては、200dpiの解像度にするためには、レーザ発光素子41を非常に狭いピッチで配置する必要がある。その結果、従来のレーザレイ記録装置においては、レーザ発光素子41の熱が逃げ難く、レーザ発光素子41が高温となる。
As will be described later, the
従来のレーザレイ記録装置においては、レーザ発光素子41が高温となると、レーザ発光素子41の波長や光出力が変動し、記録対象物を規定の温度にまで加熱することが困難となり、良好な画像を得ることが困難となる。また、従来のレーザレイ記録装置においては、このようなレーザ発光素子41の温度上昇を抑えるために、記録対象物の搬送スピードを落としてレーザ発光素子41の発光間隔を空ける必要があり、生産性を十分高めることが困難となる。
In the conventional laser ray recording apparatus, when the temperature of the laser
通常、冷却ユニットはチラー方式を用いることが多く、本方式では加熱を行わず冷却のみを行う。そのため、光源の温度はチラーの設定温度より高くなることはないが、環境温度より冷却ユニット50及び接触させているレーザ光源であるレーザ発光素子41の温度は変動する。
Normally, a chiller system is often used for the cooling unit, and in this system, only cooling is performed without heating. Therefore, the temperature of the light source does not become higher than the set temperature of the chiller, but the temperature of the cooling
一方、レーザ発光素子41として半導体レーザを用いた場合、レーザ発光素子41の温度に応じてレーザ出力が変化する現象が発生する(レーザ発光素子41の温度が低温になるとレーザ出力が高くなる)。レーザ出力を制御するためには、レーザ発光素子41の温度又は冷却ユニット50の温度を計測して、その計測結果に応じてレーザ出力が一定になるように、レーザ出力を制御する駆動ドライバ45への入力信号を制御して、正常な画像形成を行うことが好ましい。
On the other hand, when a semiconductor laser is used as the laser
これに対し、実施の形態の画像記録システム100の記録装置14は、ファイバーアレイ部14bを用いたファイバーアレイ記録装置である。ファイバーアレイ記録装置を用いることで、ファイバーアレイ部14bのレーザ出射部42aを、解像度に応じたピッチで配置すればよく、レーザレイ部14aのレーザ発光素子41間のピッチを画像解像度に応じたピッチにする必要がなくなる。これにより、レーザ発光素子41間のピッチを十分広くして、レーザ発光素子41の熱を十分放熱でき、レーザ発光素子41が高温となるのを抑制することができる。従って、レーザ発光素子41の波長や光出力が変動するのを抑制することができ、記録対象物に良好な画像を記録することができる。また、レーザ発光素子41の発光間隔を短くしても、レーザ発光素子41の温度上昇を抑制することができ、コンテナCの搬送速度をあげることができ、生産性を高めることができる。
On the other hand, the
(記録装置のハードウェア構成)
また、本実施形態の記録装置14においては、冷却ユニット50を設けて、レーザ発光素子41を液冷することで、レーザ発光素子41の温度上昇を、より一層抑制することができる。このため、レーザ発光素子41の発光間隔を、さらに短くすることができ、コンテナCの搬送速度をあげることができ、生産性を高めることができる。
(Hardware configuration of recording device)
Further, in the
なお、レーザ発光素子41を液冷しているが、冷却ファン等を用いてレーザ発光素子41を空冷するようにしてもよい。液冷は、冷却効率が高く、レーザ発光素子41を良好に冷却できる。空冷は、冷却効率は落ちるが、安価にレーザ発光素子41を冷却することができる。
Although the laser
次に、図10に、実施の形態の画像記録システム100のブロック図を示す。この図10に示すシステム制御装置18は、CPU(Center Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、不揮発性メモリー等を備えている。システム制御装置18は、画像記録システム100における各部の駆動制御及び各種の演算処理を行う。このシステム制御装置18には、コンベア装置10、記録装置14、読取装置15、タイマ16、記憶装置17、操作パネル181、画像情報出力部47等が接続されている。
Next, FIG. 10 shows a block diagram of the
操作パネル181は、タッチパネル式ディスプレイや、各種のキーを具備しており、画像をディスプレイ表示したり、作業者のキー操作によって入力された各種情報を受け付けたりする。
The
システム制御装置18は、ROM等の記憶部に記憶されたプログラムに従ってCPUが動作することにより、記録装置14を制御し、所定の方向と異なる方向にレーザ照射装置に対して相対的に移動する記録対象物に光ファイバーアレイを介してレーザを照射することで記録対象物を加熱して画像を記録する。
The
また、システム制御装置18のCPUは、ROM等の記憶部に記憶された画像記録プログラム(印刷制御プログラムに一例)に基づいて動作することで、感熱記録ラベルRL及び照射台の光学特性に基づいて、記録装置14のレーザ出力制御を行う。そして、複数の感熱記録ラベルRLがそれぞれ異なる光学特性を有している場合でも、一定の印字品質を得ることを可能としている。詳しくは、後述する。
In addition, the CPU of the
(画像記録システムの画像の記録動作(印字動作))
次に、図1を参照して、画像記録システム100の動作を説明する。まず、荷物が収容されたコンテナCが、作業者によりコンベア装置10に載置される。作業者は、感熱記録ラベルRLが貼付されたコンテナCの本体の側面が、-Y側に位置するように、すなわち記録装置14に側面が対向するようにコンテナCをコンベア装置10に載置する。
(Image recording operation (printing operation) of image recording system)
Next, operation of the
作業者が操作パネル181を操作して搬送開始を指定すると、操作パネル181からシステム制御装置18へ搬送開始信号が送信される。搬送開始信号を受信したシステム制御装置18は、コンテナCの搬送を開始するように、コンベア装置10を駆動制御する。これにより、コンベア装置10に載置されたコンテナCは、コンベア装置10により記録装置14に向けて搬送される。コンテナCの搬送スピードの一例としては、2m/secである。
When the operator operates the
記録装置14よりもコンテナCの搬送方向上流側には、コンベア装置10上を搬送されるコンテナCを検出するセンサが配置されている。このセンサでコンテナCが検出されると、センサからシステム制御装置18へ検出信号が送信される。システム制御装置18には、タイマ16により計時された時刻を示す時刻情報が供給されている。システム制御装置18は、センサからの検出信号を受信したタイミングで、タイマ16からの時刻情報に基づく時刻計測を開始する。そして、システム制御装置18は、検出信号の受信タイミングからの経過時間に基づいて、コンテナCが記録装置14に到達するタイミングを把握する。
A sensor for detecting the container C being transported on the
検出信号の受信タイミングからの経過時間がT1となり、コンテナCが、記録装置14に到達するタイミングとなると、システム制御装置18は、記録装置14を通過するコンテナCに貼付された感熱記録ラベルRLに画像を記録すべく、記録装置14に記録開始信号を出力する。
When the elapsed time from the reception timing of the detection signal reaches T1 and the container C arrives at the
記録開始信号を受信した記録装置14は、画像情報出力部47から受けた画像情報に基づいて、記録装置14に対して相対移動するコンテナCの感熱記録ラベルRLに向けて所定パワーのレーザ光を照射する。これにより、感熱記録ラベルRLに画像が非接触で記録される。
Upon receiving the recording start signal, the
感熱記録ラベルRLに記録される画像(画像情報出力部47から送信される画像情報)としては、例えば、コンテナCに収容されている荷物の内容、輸送先の情報等の文字画像、及び、コンテナCに収容されている荷物の内容、輸送先の情報等の情報がコード化されたバーコード又は二次元コード等のコード画像である。 The image recorded on the thermosensitive recording label RL (image information transmitted from the image information output unit 47) includes, for example, a character image such as the content of the package contained in the container C, the information on the destination, and the container It is a code image such as a bar code or a two-dimensional code in which information such as the contents of the package stored in C and the information of the transportation destination is coded.
記録装置14を通過する過程で画像が記録されたコンテナCは、読取装置15を通過する。このとき、読取装置15が、感熱記録ラベルRLに記録されたバーコードや二次元コード等のコード画像を読み取り、コンテナCに収容されている荷物の内容、輸送先の情報、等の情報を取得する。システム制御装置18は、コード画像から取得した情報と、画像情報出力部47から送信された画像情報とを照合して、正しく画像が記録されているか否かをチェックする。正しく画像が記録されているときは、システム制御装置18は、コンテナCをコンベア装置10によって次の工程(例えば輸送準備工程)に送る。
The container C on which the image was recorded while passing through the
一方、正しく画像が記録されていないときは、システム制御装置18は、コンベア装置10を一時停止して、操作パネル181に正しく画像が記録されていない旨(エラーメッセージ)を表示する。また、システム制御装置18は、正しく画像が記録されていないときは、そのコンテナCを、予め定められている搬送先に搬送してもよい。
On the other hand, when the image is not correctly recorded, the
(振動抑制動作)
ここで、コンベア装置10による搬送の際に振動しているコンテナCに対して記録装置14で記録処理が施される場合、この振動が感熱記録ラベルRLに記録される画像の品質に影響するおそれがある。
(Vibration suppression operation)
Here, when the
例えば、コンテナCの振動により、感熱記録ラベルRLに記録される文字画像が乱れ、文字の美観を損ねるばかりか、人による情報の読み取りが困難となるおそれもある。また、二次元コードにおいても、振動により画像が崩れて、情報の読取が困難となるおそれがある。 For example, the vibration of the container C disturbs the character image recorded on the heat-sensitive recording label RL, which not only impairs the appearance of the character but also makes it difficult for a person to read the information. Also, in the case of a two-dimensional code, there is a possibility that the image may be destroyed by vibration, making it difficult to read the information.
このため、二次元コードをコンテナCに記録しない場合、画像記録システム100は、コンベア装置10の振動の振幅を6mm以下にする。また、線幅が0.375mmの二次元コードをコンテナCに記録する場合、画像記録システム100は、免振装置によりコンベア装置10の振動の振幅を2mm以下にする。また、線幅が0.5mmの二次元コードをコンテナCに記録する場合、画像記録システム100は、コンベア装置10の振動の振幅を3mm以下にする。
Therefore, when the two-dimensional code is not recorded on the container C, the
コンベア装置10の振動の振幅を2mm以下にすることにより、二次元コード、文字画像いずれも、品質よく記録対象物に記録することができる。コンベア装置10の振動の抑制としては、例えば、コンベア装置10に免振装置を設けることが挙げられる。
By setting the vibration amplitude of the
バーコードを記録対象物に記録する画像記録システム100は、コンテナCの搬送方向に直交する方向にバーコードのバーを感熱記録ラベルRLに記録する画像情報を画像情報出力部47から送信する。これにより、バーコードをコンテナCに記録する場合、コンベア装置10による搬送の際にコンテナCに振動が生じていても、振動による感熱記録ラベルRLに記録される画像の品質への影響を低減することができる。
The
また、記録装置14及びコンベア装置10が同時に振動すれば、コンテナCの感熱記録ラベルRLに記録した画像に振動の影響は現れない。従って、記録装置14をコンベア装置10に取り付け、又は、記録装置14とコンベア装置10との共振周波数を一致させてもよい。また、コンベア装置10がローラコンベアの場合は、各ロールが上下動し、また、各ロールが真円でないため、振動が発生し易い。しかし、コンベア装置10をベルトコンベアにすることで、振動を抑制することができる。
Also, if the
また、記録対象物が軽量であり、又は、体積が大きいと、画像を感熱記録ラベルRLに記録するときに、気流の影響で動くおそれがある。このため、画像記録システム100に整流(防風)装置を設けてもよい。
Also, if the recording target is lightweight or has a large volume, it may move under the influence of air currents when an image is recorded on the thermosensitive recording label RL. Therefore, the
また、コンテナCの振動の周期が、感熱記録ラベルRLに画像を記録する時間に対して、十分長ければ、コンテナCの振動の振幅が多少大きくても、画像を記録するときのコンテナCの上下方向(Z軸方向)の移動量が少なく、画像の品質への影響は小さくなる。このため、コンテナCの振動の振幅を十分に抑制困難な場合、例えばコンベア装置10の固有振動数が低周波となるように、コンベア装置10を設計してもよい。
Further, if the period of vibration of the container C is sufficiently long with respect to the time for recording an image on the thermosensitive recording label RL, even if the amplitude of the vibration of the container C is somewhat large, the vertical movement of the container C during recording of the image can be minimized. The amount of movement in the direction (Z-axis direction) is small, and the effect on image quality is small. Therefore, when it is difficult to sufficiently suppress the vibration amplitude of the container C, the
また、記録対象物であるコンテナCの感熱記録ラベルRLに画像を記録するときに、コンベア装置10に物がぶつかる等して突発的な振動が生じることがある。この場合、コンテナCが大きく振動してしまい、高品位な画像を記録対象物に記録できないおそれがある。このような場合、コンベア装置10に振動検知センサを設け、振動検知センサで規定以上のコンベア装置10の振動を検知した際に、コンベア装置10を停止してもよい。
Further, when an image is recorded on the thermosensitive recording label RL of the container C, which is the object to be recorded, an object may collide with the
(変形例)
図11及び図12は、実施の形態の画像記録システム100の変形例を示す図である。この図11及び図12に示すように、実施の形態の画像記録システム100は、記録装置14が移動することで、記録対象物であるコンテナCの感熱記録ラベルRLに画像を記録してもよい。この変形例となる画像記録システム100の場合、コンテナCを載置する載置台150を有している。記録装置14は、レール部材141に図中左右方向に移動可能に支持されている。
(Modification)
11 and 12 are diagrams showing modifications of the
この変形例の画像記録システム100は、まず、作業者が、コンテナCの記録対象物である感熱記録ラベルRLが貼付された面が上面となるように、コンテナCを載置台150にセットする。このコンテナCのセット後に、操作パネル181を操作して、画像記録処理をスタートさせる。画像記録処理がスタートすると、図11に示す左側に位置する記録装置14が、図11の矢印に示すように、図中右側へと移動する。そして、記録装置14は、図中右側へと移動しながら、記録対象物(コンテナCの感熱記録ラベルRL)にレーザ光を照射して、画像を記録する。画像を記録した後、図12に示す右側に位置する記録装置14は、図12の矢印に示すように図中左側へと移動し、図11に示す位置に戻る。
In the
(光学特性の違いによる印字品質の低下)
ここで、実施の形態の画像記録システム100のように、レーザ光を記録層が吸収することで発熱して発色する方式に用いられる感熱記録媒体は、メーカ毎に印刷層の色、材料及び膜厚等がそれぞれ異なることが多い。このため、メーカ毎に印刷層の光の反射及び吸収による光学特性が異なり、同じレーザ光の出力制御で同じ画像を形成する場合でも、各メーカの感熱記録媒体毎に印刷層で発色濃度が異なる不都合を生ずる。また。感熱記録媒体を介してレーザ光源と対向する照射台も、それぞれ光学特性が異なることから、照射台毎に印刷層の発色濃度が異なる不都合を生ずる。このような光学特性の違いにより、印刷後の感熱記録媒体に対して印刷品質に差が発生することが懸念される。
(Decrease in printing quality due to differences in optical characteristics)
Here, as in the
実施の形態の画像記録システム100は、レーザ印字方式において、感熱記録媒体等のメディアの印刷層の光学特性及び照射台の光学特性に基づいて、レーザ光照射時にメディアで吸収されるエネルギーを一定にすることにより、記録層に対する到達温度を略一定にする。これにより、記録層の発色濃度をメディア毎に同程度にして、一定の印刷品質を得るようになっている。
In the laser printing method, the
具体的には、図10に示した記憶装置17に、システム制御装置18のCPUで実行されるレーザ制御プログラムを有している。また、記憶装置17には、レーザ制御プログラムに基づいて行うレーザ制御のための演算に用いる媒体光学特性データ及び照射台光学特性データが記憶されている。媒体光学特性データは、感熱記録媒体等のメディア毎の光の反射率及び吸収率を含む光学特性を示すデータである。同様に、照射台光学特性データは、各メーカの照射台毎の反射率及び吸収率を含む光学特性を示すデータである。
Specifically, the
画像記録システム100の管理者等は、印刷を行う感熱記録媒体等のメディア及び印刷に使用する照射台を、操作パネル181を介して指定する。システム制御装置18のCPUは、管理者等から指定されたメディアに対応する媒体光学特性データ、及び、使用する(載置されている)照射台に対応する照射台光学特性データを記憶装置17から読み出し、後述するレーザ制御のための演算に用いる。
An administrator or the like of the
なお、この例では、管理者等から指定されたメディア及び照射台に対応する媒体光学特性データ及び照射台光学特性データを記憶装置17から読み出して演算に用いることとする。しかし、操作パネル181を介して管理者等により入力された媒体光学特性データ及び照射台光学特性データを演算に用いてもよいし、ネットワーク上のデータベースから媒体光学特性データ及び照射台光学特性データをダウンロードして演算に用いてもよい。
In this example, the medium optical characteristic data and the irradiation table optical characteristic data corresponding to the medium and the irradiation table designated by the administrator or the like are read out from the
(画像記録システムの機能)
図13は、システム制御装置18のCPUが、記憶装置17に記憶されているレーザ制御プログラムを実行することで実現される各機能の機能ブロック図である。この図13に示すように、システム制御装置18のCPUは、レーザ制御プログラムを実行することで、データ取得部61、時刻情報取得部62、調整部63、レーザ制御部64(照射制御部の一例)、及び、レーザ出力取得部65を実現する。
(Function of image recording system)
FIG. 13 is a functional block diagram of each function realized by executing the laser control program stored in the
データ取得部61は、管理者等から指定されたメディア及び照射台に対応する媒体光学特性データ及び照射台光学特性データを記憶装置17から取得する。時刻情報取得部62は、タイマ16からの時刻情報を取得して、レーザ光の照射時間をカウントする。調整部63は、取得された媒体光学特性データ及び照射台光学特性データに基づいて、メディア及び照射台の光学特性に応じて、一定の印刷品質を得るレーザ制御を行うための演算を行う。レーザ制御部64は、演算結果に基づいて、記録装置14のレーザ制御を行う。レーザ出力取得部65は、記録装置14から帰還される、現在のレーザ出力を示すレーザ出力情報を取得する。このレーザ出力情報は、レーザ制御部64により、レーザ出力調整に用いられる。
The data acquisition unit 61 acquires from the
(記録装置及び照射台の位置関係)
図14は、記録装置14及び照射台70の位置関係を示す断面図である。照射台70は、例えばアルミ材で形成され、陽極酸化処理が施されることで表面が黒色となっている。これにより、照射されたレーザ光が散乱しにくい構成となっている。また、照射台70は、図14に示すように、感熱記録媒体RLを介して記録装置14に対向して設けられる。照射台70は、搬送時に感熱記録媒体RLを支持し、搬送経路での感熱記録媒体RLのバラつきを抑制する。これにより、記録装置14による適切な位置でのレーザ照射を可能とし、印字画像の濃度及びドットサイズ等を安定させることができる。
(Positional relationship between recording device and irradiation table)
FIG. 14 is a sectional view showing the positional relationship between the
また、照射台70は、レーザ光を遮断して、レーザ光が反対側へ透過する不都合を防止する役割も担っている。これにより、レーザ光のエネルギーにより、記録装置14に異常な温度上昇等が生ずる不都合を防止できる。
The irradiation table 70 also plays a role of blocking the laser light and preventing the laser light from being transmitted to the opposite side. As a result, it is possible to prevent the energy of the laser beam from causing an abnormal temperature rise in the
(感熱記録媒体の構成)
図15は、感熱記録媒体RLの断面図である。この図15に示すように、感熱記録媒体RLは、基材RL1、記録層RL2、印刷層RL3、及び、図示しない保護層を有している。基材RL1は、例えばPET(Polyethylene Terephthalate)等で形成され、記録層RL2を支持している。記録層RL2は、例えばロイコ染料等の発色剤、顕色剤、光熱変換材料等で形成されている。記録層RL2は、入射されたレーザ光を光熱変換材料で吸収することで発熱し、温度の上昇に伴い顕色剤が発色剤と反応することで発色する。これにより感熱記録媒体RLに画像が形成される。なお、記録層RL2には、化学反応により画像が形成されるが、画像が形成される方式はこれに限らない。
(Structure of thermosensitive recording medium)
FIG. 15 is a cross-sectional view of the thermosensitive recording medium RL. As shown in FIG. 15, the thermal recording medium RL has a substrate RL1, a recording layer RL2, a printing layer RL3, and a protective layer (not shown). The base material RL1 is made of PET (Polyethylene Terephthalate), for example, and supports the recording layer RL2. The recording layer RL2 is made of, for example, a color former such as a leuco dye, a developer, a photothermal conversion material, and the like. The recording layer RL2 absorbs the incident laser light with the photothermal conversion material to generate heat, and as the temperature rises, the color developer reacts with the color former to develop color. Thus, an image is formed on the thermal recording medium RL. An image is formed on the recording layer RL2 by a chemical reaction, but the method of forming the image is not limited to this.
印刷層RL3は、記録層RL2に印字された画像の背景を形成し、感熱記録媒体RLのメーカ側で選択された色、材料、厚さで形成される。このため、印刷層RL3の色、材料及び厚さは、メーカ毎に様々である。また、印刷層RL3は、ユーザが実施の形態の画像記録システム100を用いる際に任意に設けられる層である。
The printing layer RL3 forms the background of the image printed on the recording layer RL2, and is formed with a color, material, and thickness selected by the manufacturer of the thermal recording medium RL. Therefore, the color, material and thickness of the printed layer RL3 vary from manufacturer to manufacturer. Also, the print layer RL3 is a layer that is optionally provided when the user uses the
また、この他、保護層を設けてもよい。保護層を設けることで、水、薬品等の浸透、画像の擦れ及び削れを防止して画像を保持することができる。さらに、紫外線による発色剤変質を防ぐため、紫外線を吸収する層等を設けてもよい。なお、基材RL1~印刷層RL3の各層の積層順番(並び方)は、図15に示す積層順番以外の順番でもよい。 In addition, a protective layer may be provided. By providing the protective layer, the image can be retained while preventing permeation of water, chemicals, etc., and rubbing and scraping of the image. Furthermore, a layer or the like that absorbs ultraviolet rays may be provided in order to prevent deterioration of the coloring agent due to ultraviolet rays. Note that the lamination order (arrangement) of the layers from the substrate RL1 to the print layer RL3 may be an order other than the lamination order shown in FIG.
(感熱記録媒体へのレーザ照射時の光学特性と吸収率の関係)
図16は、感熱記録媒体RL及び対向する照射台70の光学特性と吸収率の関係を説明するための図である。この図16において、太線の矢印がレーザ光の経路を示しており、記録層RL2の斜線の部分が熱の吸収を示している。基材RL1側から入射したレーザ光は、一部が基材RL1の表面及び基材RL1と記録層RL2の界面で反射される。基材RL1と記録層RL2の界面を透過したレーザ光は、記録層RL2内で一部が熱として吸収され、一部が記録層RL2と印刷層RL3の界面で反射され、それ以外は感熱記録媒体RLを透過する。その後に、照射台70に入射したレーザ光は、一部が照射台70の表面で反射され、再度、感熱記録媒体RLに入射し、上述と同様に感熱記録媒体RL内で反射・吸収・透過が起こる。それ以外は、照射台70表面で透過される。
(Relationship between optical characteristics and absorptance at the time of laser irradiation to thermal recording medium)
FIG. 16 is a diagram for explaining the relationship between the optical characteristics of the thermal recording medium RL and the facing irradiation table 70 and the absorptance. In FIG. 16, the thick arrow indicates the path of the laser beam, and the hatched portion of the recording layer RL2 indicates the absorption of heat. A part of the laser light incident from the substrate RL1 side is reflected by the surface of the substrate RL1 and the interface between the substrate RL1 and the recording layer RL2. A portion of the laser light transmitted through the interface between the substrate RL1 and the recording layer RL2 is absorbed as heat in the recording layer RL2, a portion is reflected at the interface between the recording layer RL2 and the printing layer RL3, and the rest is thermally recorded. It penetrates the medium RL. After that, a part of the laser beam incident on the irradiation table 70 is reflected by the surface of the irradiation table 70, and is again incident on the thermal recording medium RL. happens. Others are transmitted through the surface of the irradiation table 70 .
ここで、最初に入射したレーザ光のエネルギーに対して感熱記録媒体RLで反射される割合(基材RL1の表面、基材RL1と記録層RL2の界面、又は、記録層RL2と印刷層RL3の界面で反射される割合それぞれの合計)を「R1」とする。また、感熱記録媒体RLを透過して照射台70で反射され、再度、感熱記録媒体RLを透過する割合を「R2」とする。また、感熱記録媒体RLを透過して照射台70の表面を透過する割合を「T」とする。また、感熱記録媒体RLに最初に入射して吸収される割合と、感熱記録媒体RLを透過して照射台70表面で反射されて再度感熱記録媒体RLに最初に入射して吸収される割合との合計を「A」とする。 Here, the ratio of the energy of the initially incident laser light reflected by the thermal recording medium RL (the surface of the substrate RL1, the interface between the substrate RL1 and the recording layer RL2, or the area between the recording layer RL2 and the printing layer RL3 The sum of the proportions reflected at the interface) is defined as "R1". Also, let "R2" be the ratio of light transmitted through the thermal recording medium RL, reflected by the irradiation table 70, and transmitted through the thermal recording medium RL again. Further, the ratio of transmission through the thermal recording medium RL and transmission through the surface of the irradiation table 70 is defined as "T". Also, the ratio of the light that first enters the thermal recording medium RL and is absorbed, and the ratio that the light passes through the thermal recording medium RL, is reflected on the surface of the irradiation table 70, and enters the thermal recording medium RL again for the first time and is absorbed. Let the sum of the above be "A".
「R1」、「R2」、「T」以外のレーザ光は、全て感熱記録媒体RLに吸収されるため、「R1+R2+T+A=1」と表すことができる。そして、「A=1-(R1+R2+T)」となる。なお、これらのパラメータ「R1」、「R2」、「T」、「A」は、波長依存性が考えられるため、記録装置14におけるレーザ光の中心波長とする。また、2回以上反射するレーザ光は、割合が少ないため無視できるが、これらを考慮してより厳密に吸収率Aを求めても良い。
Since all laser beams other than "R1", "R2" and "T" are absorbed by the thermal recording medium RL, it can be expressed as "R1+R2+T+A=1". Then, "A=1-(R1+R2+T)" is obtained. Note that these parameters "R1", "R2", "T", and "A" are assumed to be the central wavelength of the laser light in the
以上の考え方に基づき、感熱記録媒体RL(特に印刷層RL3)、照射台70の反射及び透過による光学特性を考慮して感熱記録媒体RLの記録層RL2において吸収される割合を求めることができる。これにより、ユーザが任意に感熱記録媒体RL及び照射台70を変更してもその影響を考慮してAが求まり、後述のようにレーザ光の出力を最適に制御して画像品質を一定に安定化させることができる。 Based on the above concept, the absorption rate in the recording layer RL2 of the thermal recording medium RL can be obtained by considering the optical characteristics of the thermal recording medium RL (especially the printed layer RL3) and the irradiation table 70 due to reflection and transmission. As a result, even if the user arbitrarily changes the thermal recording medium RL and the irradiation table 70, A can be obtained in consideration of the influence thereof, and the output of the laser light can be optimally controlled as described later to keep the image quality constant and stable. can be made
(光学特性の測定方法と入力方法)
次に、前述の「A」を求めるために必要なパラメータ「R1」、「R2」、「T」の測定方法及び入力方法について説明する。「R1」は、分光光度計等によりレーザ光の波長における感熱記録媒体RLの反射率を測定する。「R2」は、感熱記録媒体RLを2度透過し、かつ、照射台70を反射した割合であるため、感熱記録媒体RLの透過率の2乗と照射台70の反射率との積として算出する。または、「R1」と「R2」の合計として図16の配置において、入射したレーザ光に対して感熱記録媒体RL又は照射台70でそれぞれ反射された光を合わせることで、反射した割合を求めても良い。
(Method for measuring and inputting optical properties)
Next, a method of measuring and inputting the parameters "R1", "R2", and "T" required to obtain the aforementioned "A" will be described. "R1" measures the reflectance of the thermal recording medium RL at the wavelength of the laser light using a spectrophotometer or the like. Since "R2" is the ratio of transmission through the thermal recording medium RL twice and reflection from the irradiation table 70, it is calculated as the product of the square of the transmittance of the thermal recording medium RL and the reflectance of the irradiation table 70. do. Alternatively, in the arrangement of FIG. 16 as the sum of "R1" and "R2", the light reflected by the thermal recording medium RL or the irradiation table 70 is combined with the incident laser light to obtain the reflected ratio. Also good.
「T」は、感熱記録媒体RLの透過率と、照射台70の表面での透過率(1-反射率でよい)の積として算出する。なお、感熱記録媒体RLの表面及び層間の界面では荒れによる拡散反射が起こる可能性があるため、積分球などで反射光を集めて測定しても良い。 “T” is calculated as the product of the transmittance of the thermal recording medium RL and the transmittance of the surface of the irradiation table 70 (1-reflectance may be used). Diffuse reflection may occur due to roughening on the surface of the thermal recording medium RL and the interface between the layers, so reflected light may be collected and measured with an integrating sphere or the like.
このような感熱記録媒体RLの媒体光学特性データ(「R1」及び「R2」)及び照射台光学特性データ(「T」)は、管理者等により予め測定されて記憶装置17に記憶されている。なお、上述のように、「R1」、「R2」、「T」等のパラメータは、管理者が、操作パネル181を介して入力してもよい。また、「R1」及び「R2」の代わりに、「R1」及び「R2」の和を用いてもよい。
The medium optical characteristic data (“R1” and “R2”) and the irradiation table optical characteristic data (“T”) of the thermal recording medium RL are measured in advance by an administrator or the like and stored in the
「R1」、「R2」及び「T」の各パラメータに基づいて、前述の演算式により、感熱記録媒体RLに吸収されるエネルギーの割合「A」を算出できる。また、単位面積当たりのレーザ照射時間t[s]は、以下のように設定されている。すなわち、1ドットのピッチを200dpiとした場合、127[μm]となる。また、メディアの搬送速度を5[m/s]とする。この場合、単位面積当たりのレーザ照射時間t[s]は、「t=127/5=25.4[μs]」となる。なお、レーザ照射時間以外に、例えば解像度又は感熱記録媒体RL等のメディアの搬送速度の逆数等を用いても良い。 Based on the parameters "R1", "R2" and "T", the ratio "A" of the energy absorbed by the thermal recording medium RL can be calculated from the above equation. Also, the laser irradiation time t [s] per unit area is set as follows. That is, when the pitch of one dot is 200 dpi, it becomes 127 [μm]. It is also assumed that the media transport speed is 5 [m/s]. In this case, the laser irradiation time t [s] per unit area is "t=127/5=25.4 [μs]". In addition to the laser irradiation time, for example, the reciprocal of the transport speed of the medium such as the resolution or the thermal recording medium RL may be used.
(レーザ出力制御)
図17は、前述の演算式に基づいてシステム制御装置18により算出される感熱記録媒体RLに吸収されるエネルギーの割合「A」と、記録装置14のレーザ出力との関係を示す図である。システム制御装置18は、レーザ出力P[W]を、「A×P×t=5.0×103[J]」を満たすように記録装置14を制御する。左辺は、感熱記録媒体RLが単位面積(例えば1ピッチ127μm四方)あたりに吸収するジュール熱を示している。これは、照射されるレーザの出力P[W]と照射時間t[s]に、前述の感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーの割合Aを乗算処理した値である。
(laser output control)
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the ratio "A" of the energy absorbed by the thermal recording medium RL calculated by the
システム制御装置18は、この値が右辺のように一定値になるように、記録装置14を制御する。これにより、感熱記録媒体RLの印刷層RL3の材質、又は、照射台70がユーザによって変更されて異なる光学特性となり、上述の「A」の値が変化しても、感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーが一定となるように制御できる。
The
これにより、エネルギー過小の際の記録層RL2の発色層と顕色層との化学反応が不十分となり、十分な画像濃度が得られなくなるリスクを抑制できる。また、エネルギー過多による感熱記録媒体RL内のいずれかの材料の融点又は変質する温度に達することで、画像が荒れて劣化するリスクを抑制し、画像濃度を一定に安定化させることができる。 As a result, the chemical reaction between the color development layer and the color development layer of the recording layer RL2 becomes insufficient when the energy is too small, and the risk of not being able to obtain a sufficient image density can be suppressed. In addition, the risk of image deterioration due to excessive energy reaching the melting point or deterioration temperature of any material in the thermal recording medium RL can be suppressed, and the image density can be stabilized at a constant level.
なお、この例では、システム制御装置18は、A×P×tが一定値になるように制御しているが、エネルギーだけでなく感熱記録媒体RLの熱容量及び熱伝導率等の熱特性等も画像濃度に影響する。このため、熱特性を鑑みて材料に応じて左辺を±20%程度補正してもよい。これにより、画像濃度をさらに一定に安定化させることができる。
In this example, the
また、この例では、システム制御装置18は、「A×P×t=5.0×103[J]」を満たすようにレーザの出力Pを変更しているが、照射時間tを変更してもよい。この場合、システム制御装置18は、例えば搬送速度を感熱記録媒体RLに応じて変更する。
In this example, the
また、この例では、記録装置14のレーザ光の波長は950nmである。また、パラメータ「R1」、「R2」、「T」及び「A」は、以下の表1に示すように、印刷層RL3の色に応じて設定されている。具体的には、印刷層RL3の色が透明色の場合、パラメータR1は「0.04」、パラメータR2は「0.48」、パラメータTは「0.30」、パラメータAは「0.18」に設定され、媒体別光学特性データ又は照射台光学特性データとして記憶装置17に記憶されている。同様に、印刷層RL3の色が赤色の場合、パラメータR1は「0.04」、パラメータR2は「0.47」、パラメータTは「0.29」、パラメータAは「0.20」に設定され、媒体別光学特性データ又は照射台光学特性データとして記憶装置17に記憶されている。
Also, in this example, the wavelength of the laser light of the
なお、透明色の印刷層RL3に対しては、感熱記録媒体RLで反射される割合であるパラメータR1は「0.04」に設定されているが、この値は、レーザ光の略全てが基材RL1の表面での反射であることを意味している。これに対し白色の印刷層RL3の場合、0.35のパラメータR1のうち、0.04が基材RL1の表面での反射であり、残り0.31が記録層RL2と印刷層RL3の界面で反射される割合である。このように、印刷層の色に応じて、レーザ光の反射割合が大きく異なることが分かる。 For the transparent printed layer RL3, the parameter R1, which is the rate of reflection from the thermal recording medium RL, is set to "0.04", but this value is based on substantially all of the laser light. This means that it is a reflection on the surface of the material RL1. On the other hand, in the case of the white printed layer RL3, of the 0.35 parameter R1, 0.04 is the reflection on the surface of the substrate RL1, and the remaining 0.31 is the reflection at the interface between the recording layer RL2 and the printed layer RL3. It is the percentage that is reflected. Thus, it can be seen that the reflection ratio of the laser light varies greatly depending on the color of the printed layer.
(レーザ光の出力制御動作)
図19は、システム制御装置18が、レーザ制御プログラムに基づいて実行するレーザ制御動作の流れを示すフローチャートである。この図18のフローチャートは、画像記録システム100の操作者等が、印刷に用いる感熱記録媒体RLを指定又は選択する入力を、操作パネル181を介して行い、印刷の開始操作を行うことで、ステップS1から処理が開始される。ステップS1では、図13に示すシステム制御装置18のデータ取得部61が、操作者等により指定(選択)された感熱記録媒体RLに対応するパラメータR1、パラメータR2及びパラメータTを、記憶装置17から取得する。
(Laser light output control operation)
FIG. 19 is a flow chart showing the flow of laser control operation executed by the
ステップS2では、調整部63が、感熱記録媒体RLのレーザ光照射表面で反射される光のエネルギーの割合をR1、感熱記録媒体を透過して照射台70において反射され、再度、感熱記録媒体を透過する光のエネルギーの割合をR2、感熱記録媒体及び照射台70の表面を透過する光のエネルギーの割合をT、レーザ光の出力をP[W]、レーザ光のある面積当たりの照射時間をt[s]として、以下の数式で示す演算を行う。 In step S2, the adjustment unit 63 adjusts the ratio of the energy of the light reflected by the laser beam irradiated surface of the thermal recording medium RL to R1, and transmits the thermal recording medium and is reflected by the irradiation table 70. R2 is the ratio of energy of transmitted light, T is the ratio of energy of light transmitted through the surface of the thermal recording medium and irradiation table 70, P [W] is the output of laser light, and irradiation time per area of laser light is As t[s], the calculation shown by the following formula is performed.
C={1-(R1+R2+T)}×(P×t) C={1−(R1+R2+T)}×(P×t)
次に、ステップS3では、時刻情報取得部62は、タイマ16で計時されている時刻の時刻情報の取得を開始する。そして、レーザ制御部64は、ステップS4において、レーザ光の照射を開始するように、記録装置14を制御する。ステップS5では、レーザ出力取得部65が、記録装置14からフィードバックされる現在のレーザ出力の値を取得する。レーザ制御部64は、時刻情報で計時を行いながら、上述の数式の(P×t)の値を調整して、値Cを略一定となるように、レーザ出力制御を行う。
Next, in step S<b>3 , the time
レーザ制御部64は、このようなレーザ出力制御を行いながら、ステップS6において、Cの値が、例えば、±20%以内等の、略一定であるか否かを判別する。Cの値が、例えば、±20%以内等の、略一定であるか否かを判別する。略一定であると判別した場合(ステップS6:Yes)、ステップS7に処理が進み、印刷が終了したか否かを、レーザ制御部64が判別する。印刷終了ではないと判別した場合(ステップS7:No)、レーザ制御部64はステップS4に処理を戻し、レーザ制御を継続する。これに対して、印刷終了と判別した場合(ステップS7:Yes)、レーザ制御部64は、図19のフローチャートの処理を終了する。
While performing such laser output control, the
次に、調整部63は、ステップS6において、Cの値が、略一定ではないと判別した場合(ステップS6:No)、調整部63は、ステップS8に処理を進め、Cの値を一定とするように、上述の数式の(P×t)の値を変更して、処理をステップS2に戻す。そして、調整部63は、変更した(P×t)の値に基づいて、再度、上述の演算を行う。レーザ制御部64は、再度の演算結果に基づいてレーザ出力制御を行う。これにより、Cの値が略一定となるように、レーザ出力制御を行うことができる。
Next, when the adjustment unit 63 determines in step S6 that the value of C is not substantially constant (step S6: No), the adjustment unit 63 proceeds to step S8 and sets the value of C to be constant. , the value of (Pxt) in the above formula is changed, and the process returns to step S2. Then, the adjustment unit 63 performs the above calculation again based on the changed value of (P×t). The
このように、実施の形態の画像記録システム100は、値Cが略一定となるように、(P×t)の値を変更しながらレーザ出力制御を行う。これにより、感熱記録媒体RL及び照射台70の光学特性に関わらず、感熱記録媒体RLの印字濃度を一定とすることができ、印刷品質の向上を図ることができる。
In this manner, the
(実施の形態の効果)
以上の説明から明らかなように、実施の形態の画像記録システム100は、感熱記録媒体RL及び照射台70の光学特性に基づいてレーザ制御を行うことで、様々な種類(光学特性)の感熱記録媒体RL及び照射台70に対応して、感熱記録媒体RLの印字濃度を一定に安定化させることができる。このため、印刷品質の向上を図ることができる。
(Effect of Embodiment)
As is clear from the above description, the
(感熱記録媒体及び照射台の種類に対応したレーザ出力の一定化)
具体的に説明すると、図18は、感熱記録媒体RLの印刷層RL3の色及び厚さ等を変化させると共に、照射台70の材料等を変化させてそれぞれ計測を行うことで得られた、感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーの割合A(パラメータA)と画像濃度(OD)との関係を示す図である。この図18において、黒丸「●」で示すグラフは、照射する出力を一定(例えば、P=3.9[W])とすることで得られた比較例となる特性である。この比較例の場合、感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーの割合に応じて画像濃度が大きくなることがわかる。感熱記録媒体RL又は照射台70をユーザが任意に変更すると、画像濃度の変化が発生することが分かる。特に、最も高い画像濃度となると、感熱記録媒体RLの変質による焦げが生じており、画像劣化が発生している。
(Constantization of laser output corresponding to the type of thermal recording medium and irradiation table)
More specifically, FIG. 18 shows the thermal polarities obtained by changing the color and thickness of the printed layer RL3 of the thermal recording medium RL and by changing the material of the irradiation table 70 and performing measurements. 4 is a diagram showing the relationship between the ratio A (parameter A) of energy absorbed by the recording medium RL and the image density (OD); FIG. In FIG. 18, the graph indicated by black circles “●” is the characteristics of a comparative example obtained by setting the irradiation output to be constant (for example, P=3.9 [W]). In the case of this comparative example, it can be seen that the image density increases according to the ratio of the energy absorbed by the thermal recording medium RL. It can be seen that the image density changes when the user arbitrarily changes the thermal recording medium RL or the irradiation table 70 . In particular, when the image density reaches the highest level, scorching occurs due to deterioration of the thermal recording medium RL, resulting in image deterioration.
これに対して、白丸「○」で示すグラフが、実施の形態の画像記録システム100の特性である。この白丸「○」のグラフからわかるように、実施の形態の画像記録システム100の場合、感熱記録媒体RL又は照射台70をどのように変化させても、画像濃度が1.0から1.2の範囲で略一定となる。これにより、感熱記録媒体RLの記録層RL2に対する到達温度を略一定にすることができ、記録層RL2の発色濃度を感熱記録媒体RL等のメディア毎に同程度にして、一定の印刷品質を得ることができる。
On the other hand, the graph indicated by white circles "◯" is the characteristics of the
(階調表現)
また、実施の形態の画像記録システム100は、印刷層RL3によらず画像濃度を一定に保ち画像劣化を抑制し安定した画像品質を供給することができる他、画像の階調を変化させた際も同様に安定した画像品質を供給することができる。画像濃度は出力に依存し出力が大きいほど濃い画像が得られる。このため、システム制御装置18は、上述の演算式「A×P×t=5.0×103[J]」の右辺のエネルギー量を階調に応じて変化させる。これにより各階調において、感熱記録媒体RL又は照射台70の材質によらず、一定に安定した画像品質(印刷品質)を得ることができる。
(Gradation expression)
Further, the
(白色の印刷層に対する画像濃度の安定化)
表1を用いて説明したように、印刷層RL3の全部又は一部が白色の感熱記録媒体RLの場合、レーザ光の一部が記録層RL2と印刷層RL3の界面で反射され、再度、記録層RL2を通過する。これにより、吸収されるエネルギーが上昇して、上述のパラメータ「A」の値が大きくなる。そして、パラメータ「A」の値が大きくなることで、感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーが大きくなり、白色以外の色の印刷層RL3を有する感熱記録媒体RLに対して、異なる発色濃度となる。
(Stabilization of image density for white print layer)
As described using Table 1, in the case of the thermal recording medium RL in which all or part of the printing layer RL3 is white, part of the laser light is reflected at the interface between the recording layer RL2 and the printing layer RL3, and is recorded again. Pass through layer RL2. This increases the energy absorbed and increases the value of parameter "A" discussed above. As the value of the parameter "A" increases, the energy absorbed by the thermal recording medium RL increases, resulting in different color densities for the thermal recording medium RL having the print layer RL3 of a color other than white.
上述のように、実施の形態の画像記録システム100は、感熱記録媒体RLが吸収するエネルギーを安定化させて画像濃度を安定化させることができるが、このような効果は、感熱記録媒体RLで反射される割合が0.10以上の白色の印刷層を有する感熱記録媒体RLで、より顕著に得ることができる。
As described above, the
なお、上述の実施の形態の説明では、予め計測されているパラメータR1、R2、Tの各値を用いることとした。しかし、印字直前又は印字中にパラメータR1、R2、T等のうち、全部又は一部を計測して用いてもよい。これにより、リアルタイムで取得したパラメータに基づいてレーザ制御できるため、装置の経年変化等に影響されることなく、より安定した印刷品質を得ることができる。 In addition, in the description of the above embodiment, the values of the parameters R1, R2, and T that are measured in advance are used. However, all or part of the parameters R1, R2, T, etc. may be measured and used immediately before or during printing. As a result, since the laser can be controlled based on the parameters obtained in real time, it is possible to obtain more stable print quality without being affected by aging of the apparatus.
(感熱記録媒体からの異物発生の抑制)
また、感熱記録媒体(特に記録層)に対して、過剰となるレーザ光が照射されることを考える。この場合、感熱記録媒体の温度が耐熱性を上回る温度に上昇し、記録層の材料が熱分解され、煙等の異物及び分解物が発生することが懸念される。本発明の出願人が、実施の形態の画像記録システム100を試作実験した結果、このような異物及び分解物の発生を抑制できることが検証できた。
(Suppression of generation of foreign matter from thermal recording medium)
Also, let us consider that the thermal recording medium (especially the recording layer) is irradiated with an excessive amount of laser light. In this case, there is concern that the temperature of the thermosensitive recording medium will rise to a temperature exceeding the heat resistance, the material of the recording layer will be thermally decomposed, and foreign substances such as smoke and decomposition products will be generated. The applicant of the present invention conducted a prototype test of the
このため、実施の形態の画像記録システム100は、レーザ照射を行う記録装置14の周辺の作業者が、異物が付着した感熱記録媒体を取り扱う不都合を防止でき、システムの安全性の向上を図ることができる。また、異物又は分解物が、感熱記録媒体の搬送システムに付着して、感熱記録媒体のレーザ光の吸収量に悪影響を与え、印刷画像品質が低下する不都合を防止できる。また、更に異物が発生する不都合も防止できる。
Therefore, the
最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Finally, the above-described embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Each novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. In addition, the embodiments and modifications of the embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
10 コンベア装置
11 遮蔽カバー
14 記録装置
14a レーザアレイ部
14b ファイバーアレイ部
15 読取装置
16 タイマ
17 記憶装置
18 システム制御装置
41 レーザ発光素子
42 光ファイバー
42a レーザ出射部
43 光学部
43a コリメートレンズ
43b 集光レンズ
44 アレイヘッド
45 駆動ドライバ
46 コントローラ
47 画像情報出力部
48 電源
50 冷却ユニット
51 受熱部
52 放熱部
53a 冷却パイプ
53b 冷却パイプ
61 データ取得部
62 時間情報取得部
63 調整部
64 レーザ制御部
65 レーザ取得部
100 画像記録システム
141 レール部材
150 載置台
181 操作パネル
C コンテナ
P 光ファイバーのZ軸方向のピッチ(レーザ照射ピッチ)
RL 感熱記録ラベル
10
RL Thermal recording label
Claims (5)
前記記録媒体の光学特性、及び、前記記録媒体を挟んで、前記レーザ装置に対向して設けられる照射台の光学特性に基づいて、前記記録媒体に照射する前記レーザ光の強度を求め、前記記録媒体で吸収されるエネルギーを一定の強度となるように、前記レーザ光の強度及び照射時間を調整する調整部と、
前記調整部で調整された強度及び照射時間に基づいて、前記レーザ光を前記記録媒体に照射するように前記レーザ装置を制御する照射制御部と、を有し、
前記調整部は、
前記記録媒体の表面で反射されるレーザ光のエネルギーの割合をR1とし、
前記記録媒体を透過して前記照射台で反射され、再度、前記記録媒体を透過するレーザ光のエネルギーの割合をR2とし、
前記記録媒体及び前記照射台を透過するレーザ光のエネルギーの割合をTとし、
前記記録媒体に照射するレーザ光の強度をP、
前記レーザ光の所定の面積当たりの照射時間をtとして、
C={1-(R1+R2+T)}×(P×t)
の演算を行い、
前記Cの値が一定となるように、(P×t)の値を調整すること
を特徴とする印刷装置。 A printing device for printing by irradiating a laser beam from a laser device onto a recording medium,
Based on the optical characteristics of the recording medium and the optical characteristics of an irradiation table provided facing the laser device with the recording medium therebetween, the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium is obtained, and the recording is performed. an adjustment unit that adjusts the intensity and irradiation time of the laser beam so that the energy absorbed by the medium has a constant intensity;
an irradiation control unit that controls the laser device to irradiate the recording medium with the laser light based on the intensity and irradiation time adjusted by the adjustment unit ;
The adjustment unit
Let R1 be the ratio of the energy of the laser beam reflected on the surface of the recording medium,
R2 is the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium, is reflected by the irradiation table, and then passes through the recording medium again;
Let T be the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium and the irradiation table,
P is the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium;
Assuming that the irradiation time per predetermined area of the laser light is t,
C={1−(R1+R2+T)}×(P×t)
performs the calculation of
Adjusting the value of (P × t) so that the value of C is constant
A printing device characterized by:
前記データ取得部は、前記記録媒体の光学特性データ及び前記照射台の光学特性データを取得することを特徴とする請求項1に記載の印刷装置。2. The printing apparatus according to claim 1, wherein the data acquisition unit acquires the optical characteristic data of the recording medium and the optical characteristic data of the irradiation table.
前記記録媒体の光学特性、及び、前記記録媒体を挟んで、前記レーザ装置に対向して設けられる照射台の光学特性に基づいて、前記記録媒体に照射する前記レーザ光の強度を求め、前記レーザ光の強度及び照射時間を調整する調整ステップと、
前記調整ステップで調整された強度で前記レーザ光を前記記録媒体に照射するように前記レーザ装置を制御する照射制御ステップと、を有し、
前記調整ステップでは、
前記記録媒体の表面で反射されるレーザ光のエネルギーの割合をR1とし、
前記記録媒体を透過して前記照射台で反射され、再度、前記記録媒体を透過するレーザ光のエネルギーの割合をR2とし、
前記記録媒体及び前記照射台を透過するレーザ光のエネルギーの割合をTとし、
前記記録媒体に照射するレーザ光の強度をP、
前記レーザ光の所定の面積当たりの照射時間をtとして、
C={1-(R1+R2+T)}×(P×t)
の演算を行い、
前記Cの値が一定となるように、(P×t)の値を調整すること
を特徴とする印刷方法。 A printing method for printing by irradiating a recording medium with a laser beam from a laser device,
Based on the optical characteristics of the recording medium and the optical characteristics of an irradiation table provided facing the laser device with the recording medium interposed therebetween, the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium is obtained, and the laser an adjustment step of adjusting the light intensity and irradiation time;
an irradiation control step of controlling the laser device to irradiate the recording medium with the laser beam with the intensity adjusted in the adjusting step ;
In the adjustment step,
Let R1 be the ratio of the energy of the laser beam reflected on the surface of the recording medium,
R2 is the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium, is reflected by the irradiation table, and then passes through the recording medium again;
Let T be the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium and the irradiation table,
P is the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium;
Assuming that the irradiation time per predetermined area of the laser light is t,
C={1−(R1+R2+T)}×(P×t)
performs the calculation of
A printing method , wherein the value of (P×t) is adjusted so that the value of C is constant .
前記コンピュータを、
前記記録媒体の光学特性、及び、前記記録媒体を挟んで、前記レーザ装置に対向して設けられる照射台の光学特性に基づいて、前記記録媒体に照射する前記レーザ光の強度を求め、前記レーザ光の強度及び照射時間を調整する調整部と、
前記調整部で調整された強度及び照射時間に基づいて、前記レーザ光を前記記録媒体に照射するように前記レーザ装置を制御する照射制御部として機能させ、
前記調整部は、
前記記録媒体の表面で反射されるレーザ光のエネルギーの割合をR1とし、
前記記録媒体を透過して前記照射台で反射され、再度、前記記録媒体を透過するレーザ光のエネルギーの割合をR2とし、
前記記録媒体及び前記照射台を透過するレーザ光のエネルギーの割合をTとし、
前記記録媒体に照射するレーザ光の強度をP、
前記レーザ光の所定の面積当たりの照射時間をtとして、
C={1-(R1+R2+T)}×(P×t)
の演算を行い、
前記Cの値が一定となるように、(P×t)の値を調整すること
を特徴とする印刷制御プログラム。 A print control program to be executed in a computer having a laser device and having a function of irradiating a recording medium with a laser beam from the laser device to perform printing ,
said computer,
Based on the optical characteristics of the recording medium and the optical characteristics of an irradiation table provided facing the laser device with the recording medium interposed therebetween, the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium is obtained, and the laser an adjustment unit that adjusts the intensity and irradiation time of light;
functioning as an irradiation control unit for controlling the laser device to irradiate the recording medium with the laser light based on the intensity and irradiation time adjusted by the adjustment unit ;
The adjustment unit
Let R1 be the ratio of the energy of the laser beam reflected on the surface of the recording medium,
R2 is the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium, is reflected by the irradiation table, and then passes through the recording medium again;
Let T be the energy ratio of the laser light that passes through the recording medium and the irradiation table,
P is the intensity of the laser beam irradiated to the recording medium;
Assuming that the irradiation time per predetermined area of the laser light is t,
C={1−(R1+R2+T)}×(P×t)
performs the calculation of
A print control program characterized in that the value of (P×t) is adjusted so that the value of C is constant .
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