CN112368155B - 激光记录方法和激光记录装置 - Google Patents

Abstract

激光记录方法用于利用从激光源发射的激光来处理记录对象。该激光记录方法包括：在使记录对象和激光源中的至少一者移动的同时，以激光源发射激光时的激光源的位置作为观察点来检测记录对象的移动速度；以及校正激光组的功率输出，使得即使改变移动速度，记录对象的每单位面积上由激光施加的能量的量也是恒定的，以基于在检测时检测到的移动速度补偿由记录对象上发生的热扩散而产生的能量损失。

Description

激光记录方法和激光记录装置

技术领域

本发明涉及激光记录方法和激光记录装置。

背景技术

已知用激光照射工件来处理工件的这种传统的激光处理设备。这种类型的已知的激光处理设备包括诸如激光器阵列之类的激光照射装置。激光器阵列具有作为在特定方向上朝向各个不同位置发射激光束的激光发光装置的排列成阵列的多个半导体激光器。还已知使用这种激光处理设备将图像等写入和记录到作为记录对象的热敏记录介质上的激光记录设备。

专利文献1描述了一种将作为工件的长光学膜切割成具有一定宽度的切片的激光处理方法。当激光对光学膜的处理速率随着光学膜的移动速度的改变而改变时，该方法控制激光功率输出并将施加到光学膜上的每单位面积的激光的能量的量保持恒定。

发明内容

技术问题

在该过程中，从激光源发射到作为记录对象的热敏记录介质上的激光的全部功率输出并不总是用作诸如写入之类的记录的能量。更具体地，通过照射而施加到热敏记录介质上的激光功率输出部分地散发到被激光照射的区域的周围，这种现象被称为热扩散，因此，功率输出的该部分不被用作诸如写入之类的记录的能量。于是，存在以下问题：当在至少使作为记录对象的热敏记录介质或激光源移动的同时执行用于用激光写入图像等的记录处理时，即使根据热敏记录介质与激光源之间的相对速度使施加到热敏记录介质的每单位面积的能量的量恒定，由于上述热扩散的影响，也难以保持包括写入到热敏记录介质的记录处理的质量。

从以上观点出发，本发明的目的是保持包括例如写入到记录对象的记录处理的质量。

技术方案

根据本发明的一个方面，激光记录方法用于利用从激光源发射的激光来处理记录对象。该激光记录方法包括：在使记录对象和激光源中的至少一者移动的同时，以激光源发射激光时的激光源的位置作为观察点来检测记录对象的移动速度；以及校正激光组的功率输出，使得即使改变移动速度，记录对象的每单位面积上由激光施加的能量的量也是恒定的，以基于在检测时检测到的移动速度补偿由记录对象上发生的热扩散而产生的能量损失。

发明的有益效果

本发明的实施方式提供了可以保持包括例如写入到记录对象的记录处理的质量的有利效果。

附图说明

图1是根据第一实施方式的图像记录系统的示意性透视图。

图2是图像记录系统的配置的示意性透视图。

图3是示出激光器阵列的几何形状的视图。

图4A是用于说明控制脉冲与光脉冲之间的关系的图。

图4B是用于说明控制脉冲与光脉冲之间的关系的图。

图5是用于说明对处于静止状态的热敏记录标签进行打印的图。

图6是用于说明对移动的热敏记录标签进行打印的图。

图7是示出图像记录系统的电路的一部分的框图。

图8A是用于说明激光打印中的能量控制方案的图。

图8B是用于说明激光打印中的能量控制方案的图。

图8C是用于说明激光打印中的能量控制方案的图。

图9是示出对于热敏记录标签的激光功率输出与移动速度之间的关系的曲线图。

图10是示出对于热敏记录标签的脉冲宽度与移动速度之间的关系的曲线图。

图11是示出颜色光密度值与热敏记录标签的移动速度之间的关系的曲线图。

图12A是用于说明不提供校正的打印结果的图。

图12B是用于说明不提供校正的打印结果的图。

图12C是用于说明不提供校正的打印结果的图。

图13A是用于说明根据第一实施方式的能量校正处理的示例的图。

图13B是用于说明根据第一实施方式的能量校正处理的示例的图。

图13C是用于说明根据第一实施方式的能量校正处理的示例的图。

图13D是用于说明根据第一实施方式的能量校正处理的示例的图。

图14是示意性示出控制器的打印处理的流程的流程图。

图15A是用于说明根据第二实施方式的能量校正处理的示例的图。

图15B是用于说明根据第二实施方式的能量校正处理的示例的图。

图15C是用于说明根据第二实施方式的能量校正处理的示例的图。

图15D是用于说明根据第二实施方式的能量校正处理的示例的图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述激光记录方法和激光记录装置的示例性实施方式。激光记录装置用激光束照射作为记录对象的热敏记录介质以提供激光处理并通过写入在该介质上记录图像等。

上述图像包括任何可见的信息，并且能够根据目的适当地选择。图像的实例包括字母、符号、线条、图形、实心图像(solid image)、它们的组合以及诸如条形码和QR码(注册商标)之类的二维码。

上述记录对象不限于特定对象，并且可以是可以用激光在其上记录信息的任何对象，并且能够根据目的适当地选择。记录对象包括能够吸收光并将光转换成热以形成图像的任何对象。雕刻金属是一个实例。记录对象的实例包括热敏记录介质和具有热敏记录部分的结构。

热敏记录介质由支撑体、支撑体上的图像记录层和必要的其他层组成。这样的多个层可以被配置为单层或多层结构，并且可以被安装在支撑体的其他表面上。

图像记录层

图像记录层包含无色染料和显色剂及必要的其他组分。

无色染料没有特别的限制，并且能够从通常用于热敏记录材料的染料中根据目的适当地选择。无色染料优选使用从例如三苯甲烷系、荧烷系、吩噻嗪系、金胺系、螺吡喃系和吲哚苯酞(indolinophtalide)系中选择的染料用无色化合物。

显色剂选自在接触时使无色染料显色的各种电子接受型化合物或氧化剂。

其他组分的实例包括粘合剂树脂、光热转换材料、热可溶性材料、抗氧化剂、光稳定剂、界面活化剂、助流剂和填料。

支撑体

支撑体在形状、结构、尺寸等方面没有特别的限制，并且能够根据目的适当地选择。例如，支撑体可以具有平板形状。支撑体可以被构造为单层结构或多层结构。支撑体的尺寸能够根据热敏记录介质的尺寸等适当地选择。

其他层

其他层的实例包括光热转换层、保护层、底层、紫外吸收层、氧阻挡层、中间层、背层、粘合剂层和胶层。

热敏记录介质可以根据用途而形成期望的形状。热敏记录介质可以形成为例如卡、标牌、标签、片材和卷筒。卡的实例包括预付卡、积分卡和信用卡。例如，形成为比卡小的标牌的记录介质可用作价格标牌。形成为比卡大的标牌的记录介质可用作例如过程控制图表、运输说明和票券。由于形成为标签的记录介质是粘性的并且可以形成各种尺寸，因此该介质可通过附接于反复使用的推车、壳体、盒子、容器等而用于过程管理、产品管理等。而且，由于形成为比卡大的片材的记录介质具有用于记录图像的较宽的空间，因此该介质可用于一般文档、过程管理用的说明及其他目的。

结构的热敏记录部分的实例包括该结构的表面的附接有标签型热敏记录介质的部分和该结构的表面的施加有热敏记录材料的部分。具有热敏记录部分的结构没有特别的限制，只要它在其表面上形成有热敏记录部分，并且该结构能够根据目的适当地选择。具有热敏记录部分的结构的实例包括各种产品，例如塑料袋、PET瓶以及罐、用于转移的容器(例如纸板和推车)、部分完成的产品和工业产品。

将描述作为记录对象的具有热敏记录部分的示例结构。具体地，现在将描述将图像记录在作为记录对象的长的热敏记录标签上的激光记录装置。

第一实施方式

图1是根据第一实施方式的作为激光记录装置的图像记录系统100的示意性透视图。在下面的描述中，将热敏记录标签RL的输送(移动)方向指示为X轴方向，将垂直方向指示为Z轴方向，并将与行进方向和竖直方向都相交的垂直方向指示为Y轴方向。

如下所述，图像记录系统100用激光束照射作为记录对象的热敏记录标签RL，以对表面进行处理并在该对象上记录图像。

如图1所示，图像记录系统100包括输送装置10、记录单元20、主体30、光纤42和编码器60。

记录单元20处理记录对象的表面，并且通过用激光束照射对象而在记录对象上记录可视图像。记录单元20对应于激光照射装置。记录单元20相对于输送装置10设置在-Y侧，换言之，相对于输送路径设置在-Y侧。

输送装置10使用例如多个旋转滚筒来输送热敏记录标签RL。

主体30与输送装置10、记录单元20等连接，并且一体地控制图像记录系统100。

编码器60获取热敏记录标签RL的移动速度。

现在将描述热敏记录标签RL。热敏记录标签RL通过由激光施加的热能而显色。

作为热敏记录介质的热敏记录标签RL利用其因热而改变的色调来记录图像。在本实施方式中，作为热敏记录标签RL的热敏记录介质是一次性图像记录介质。热敏记录介质可以由能够反复记录图像的热可逆记录介质代替。

用作本实施方式的热敏记录标签RL的热敏记录介质由吸收激光并将该光转换成热的材料(光热转换材料)和具有因热而改变的色相、反射率等的材料制成。

光热转换材料大致分为无机材料和有机材料。无机材料的实例包括炭黑、金属硼化物和诸如Ge、Bi、In、Te、Se和Cr的金属氧化物中的至少一种的颗粒。在上述无机材料中，金属硼化物和金属氧化物是更优选的，因为它们对近红外波长范围内的光的吸收较多，而对可见光波长范围内的光的吸收较少。无机材料优选包括从例如六硼化物、氧化钨化合物、氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)和锑酸锌中选择的至少一种。

六硼化物的实例包括LaB6、CeB6、PrB6、NdB6、GdB6、TbB6、DyB6、HoB6、YB6、SmB6、EuB6、ErB6、TmB6、YbB6、LuB6、SrB6、CaB6和(La、Ce)B6。

氧化钨化合物的实例包括文献国际公开第2005/037932号和日本未审查专利公开第2005-187323号中所述的由通式WyOz(其中W是钨，O是氧，2.2≤z/y≤2.999)表示的氧化钨细颗粒和由通式MxWyOz(其中M是从H、He、碱金属、碱土金属、稀土元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi和I中选择的一种或多种元素，W是钨，O是氧，0.001≤x/y≤1，2.2≤z/y≤3.0)表示的复合氧化钨化合物的细颗粒。

在上述氧化钨化合物中，铯掺杂的氧化钨是更优选的，因为该化合物对近红外范围内的光的吸收较多，而对可见光范围内的光的吸收较少。

此外，作为氧化钨化合物，在锑锡氧化物(ATO)、铟锡氧化物(ITO)和锑酸锌中，ITO是更优选的，因为该化合物对近红外波长范围内的光的吸收较多，而对可见光波长范围内的光的吸收较少。这些化合物通过使用真空气相沉积或通过将颗粒材料用树脂等彼此粘合来成层。

有机材料可以根据要吸收的光谱波长适当地使用各种类型的染料。当光源使用半导体激光器时，使用吸收峰约为600nm至1200nm这样的近红外吸收染料。有机材料的实例包括花青染料、醌染料、吲哚萘酚的喹啉衍生物、苯二胺镍络合物和酞菁染料。

光热转换材料可以使用单一材料或可以使用材料的组合。光热转换材料可以包括在图像记录层中或除图像记录层之外的任何部位中。当在图像记录层之外的部位使用光热转换材料时，优选在热可逆记录介质的旁边设置光热转换层。光热转换层至少由光热转换材料和粘合剂树脂制成。

作为具有因热而改变的色相、反射率等的材料，可以使用已知的材料，例如用于传统热敏纸的供电子染料前体和受电子显色剂的组合。具有因热而改变的色相、反射率等的材料的实例还包括经历热和光的复杂反应这样的材料，例如，与由加热并用紫外线照射的丁二炔化合物引起的固相聚合相关的变色反应。

图2是图像记录系统100的配置的示意性透视图。

图像记录系统100包括用作激光源的激光处理装置40。激光处理装置40包括：激光照射装置14，其具有激光器阵列单元14a和光纤阵列单元14b；以及光学单元43。在本实施方式中，激光照射装置14使用光纤阵列记录装置。光纤阵列记录装置提供表面处理并使用光纤阵列记录图像，在该光纤阵列中，光纤的多个激光射出部分沿着与副扫描方向(X轴方向)直交的主扫描方向(Z轴方向)排列成阵列，副扫描方向是作为记录对象的热敏记录标签RL的移动方向。激光处理装置40利用通过光纤阵列从激光发光装置41发射的激光束照射热敏记录标签RL，并记录基于绘制单元描绘的图像(可见图像)。

激光器阵列单元14a包括多个排列成阵列的激光发光装置41、用于冷却激光发光装置41的冷却单元50、用于各个激光发光装置41以激励对应的激光发光装置41的多个激励驱动器45以及用于控制激励驱动器45的控制器46。控制器46与电源48连接以向激光发光装置41供电，并且与诸如个人计算机的图像信息输出单元47连接以输出图像信息。

激光发光元件41能够根据目的适当地选择，并且可以从例如半导体激光器、固态激光器和染料激光器中选择。在这些激光器中，半导体激光器对于激光发光装置41是更优选的，因为半导体激光器能够实现宽的波长范围的选择，并且足够小以允许减小装置的尺寸和成本。

从激光发光装置41发射的激光的波长没有特别的限制，能够根据目的适当地选择。特别地，在700nm至2000nm的范围内的波长是优选的，并且780nm至1600nm的范围更优选。

并非所有施加到用作发光装置的激光发光装置41的能量都被转换为激光。未被转换为激光的能量部分被转换为热，因此激光发光装置41发热。激光发光装置41被作为冷却装置的冷却单元50冷却。此外，将光纤阵列单元14b用于本实施方式的激光照射装置14可以使激光发光装置41相互远离地设置。这使激光发光装置41受下一个激光发光装置41的热量的影响较小，因此这可以有效冷却激光发光装置41，并因此可以避免激光发光装置41的温度的升高和变化，从而减少了激光的功率输出的变化，并抑制了密度不均和空隙。激光的功率输出是由功率计测量的平均功率输出。控制激光的功率输出的方法被分为两组。一组控制峰值功率，另一组控制脉冲的发光效能(占空比：激光发光时间/总周期)。

冷却单元50使用使冷却剂循环以冷却激光发光装置41的液体冷却。冷却单元50包括：冷却剂从激光发光装置41接收热的热接收单元51；以及使冷却剂的热量消散的散热单元52。热接收单元51和散热单元52通过冷却管53a和53b彼此连接。热接收单元51包括壳体和用于冷却剂流过的冷却管，两者均由具有高导热率的材料制成，并且冷却管被容纳在壳体中。在热接收单元51上成阵列地排列有多个激光发光装置41。

散热单元52包括散热器和使冷却剂循环的泵。由散热单元52的泵所泵送的冷却剂通过冷却管53a并流入热接收单元51。通过热接收单元51内部的冷却管的冷却剂从成阵列地排列在热接收单元51上的激光发光装置41吸热，并使激光发光装置41冷却。因通过热接收单元51吸收激光发光装置41的热量而温度升高的冷却剂通过冷却管53b到达散热单元52的散热器，并被散热器冷却。冷却剂被散热器冷却并再次被泵送到热接收单元51。

光纤阵列单元14b包括为各个激光发光装置41准备的多根光纤42和将光纤42保持在激光射出部分42a附近的阵列头44。具体地，光纤42在竖直方向(Z轴方向)上排列成阵列，并由阵列头44保持。每根光纤42的激光入射部分附接于对应的激光发光装置41的激光射出表面。

如果将所有光纤42设计为由一个阵列头44保持，则阵列头44需要足够长，因此容易变形。在这种情况下，使用一个阵列头44难以保持光束的笔直布置，并且难以保持光束间距恒定。因此，阵列头44被设计为保持一百至两百根光纤42。激光照射装置14优选具有在与热敏记录标签RL的移动方向直交的Z轴方向上排列成阵列的多个阵列头44，其中每个阵列头保持一百至两百根光纤42。在本实施方式中，在Z轴方向上排列有200个阵列头44。

图3是示出激光器阵列的几何形状的视图。如图3所示，将光纤42布置在阵列头44上，使得通过用激光束照射热敏记录介质RL以显色而形成的点的直径R1在通过光学单元43收集光的焦点处彼此连续。

激光的扫描方向包括主扫描方向和副扫描方向，并且主扫描方向和副扫描方向彼此直交。主扫描方向是多根光纤42排列成阵列的方向。副扫描方向是热敏记录标签RL移动的方向。

在使阵列头44和热敏记录标签RL相对于彼此移动的同时，在热敏记录标签RL上记录图像，因此阵列头44可以相对于热敏记录标签RL移动，或者热敏记录标签RL可以相对于阵列头44移动。在阵列头44相对于热敏记录标签RL移动的情况下，当将阵列头44作为观察点时，可以使用表述“热敏记录标签RL的移动速度”。

如图2所示，作为光学系列的例子的光学单元43包括：准直透镜43a，其用于将从光纤42射出的激光的发散光束转换为平行光束；以及聚光透镜43b，其用于将激光会聚到要用激光照射的热敏记录标签RL的表面。可以基于目的确定设置上述光学单元43的必要性。

诸如个人计算机的图像信息输出单元47将图像信息输入到控制器46。控制器46基于输入图像信息创建驱动信号(控制脉冲)以驱动激励驱动器45。控制器46将创建的驱动信号(控制脉冲)发送至激励驱动器45。更具体地，控制器46包括时钟发生器，并且当由时钟发生器产生的时钟信号的数量达到预定数量时，控制器46向每个激励驱动器45传输驱动信号(控制脉冲)以驱动激励驱动器45。

在接收到驱动信号(控制脉冲)时，激励驱动器45发送电流脉冲并激励对应的激光发光装置41。响应于激励驱动器45的驱动，激光发光装置41输出光脉冲并发射激光。从激光发光装置41发射的激光进入对应的光纤42，并从光纤42的激光射出部分42a输出。从光纤42的激光射出部分42a输出的激光穿透光学单元43的准直透镜43a和聚光透镜43b，并被施加到作为记录对象的热敏记录标签RL的表面上。被施加到热敏记录标签RL的表面上的激光加热其表面，这样允许在热敏记录标签RL的表面上记录图像。

图4A和图4B是用于说明控制脉冲与光脉冲之间的关系的图。图4A是控制脉冲和光脉冲的时序图。图4B示出了激光器的I-L特性。如图4A和图4B所示，光脉冲的上升比电流脉冲的上升稍延迟。从指示激光器输出和电流值之间的相关性的I-L特性看出，这种延迟是由于在施加一定水平的电流之前激光器不发光而造成的。

在通过使用检流镜(galvano mirror)和偏振激光而在记录对象上记录图像的记录装置的使用中，通过在旋转每个检流镜的情况下以绘制连续线的方式向对象施加激光来记录诸如字母的图像。因此，存在如下限制：当在记录对象上记录一定量的信息时，需要使被输送的记录对象停止以便进行记录工作。

使用其中成阵列地排列有多个激光发光装置41的激光阵列的激光照射装置14可以通过针对各个像素接通和关断激光发光装置而在热敏记录标签RL上记录图像。这允许在不使热敏记录标签RL的输送停止的情况下在热敏记录标签RL上记录具有较多信息的图像。因此，激光照射装置14能够在不降低制造生产率的情况下在记录对象上记录具有大量信息的图像。

由于激光照射装置14用激光照射热敏记录标签RL并加热热敏记录标签RL以在其上记录图像，因此激光照射装置14需要包括能够在一定程度上输出高功率的激光发光装置41。因此，激光发光装置41产生大量的热量。因此，不具有光纤阵列单元14b的传统的激光阵列记录装置需要以基于分辨率确定的间隔来使激光发光装置41排列成阵列。因此，这种传统的激光阵列记录装置需要以获得200dpi的分辨率的非常小的间距来使激光发光装置41排列成阵列。传统的激光阵列记录装置的几何形状使激光发光装置41的热量不太消散，这样升高激光发光装置41的温度。对于传统的激光阵列记录装置，激光发光装置41的温度的升高会改变激光发光装置41的波长和光功率输出。因此，传统的激光阵列记录装置难以将记录对象加热到预定温度，因此不能获得令人满意的高质量图像。另外，在传统的激光阵列记录装置中，为了抑制如上所述的激光发光装置41的温度升高，应当减小记录对象的移动速度并且应当确保激光发光装置41的一定的发光间隔，这样阻碍了生产率的提高。

对于冷却单元50，通常使用冷却器系统。在该实施方式中，冷却单元50不提供加热，而仅提供冷却。光源的温度不超过冷却器的设置温度，但是，冷却单元50和与冷却单元接触的激光发光装置41的温度随环境温度而波动。在将半导体激光器用于激光发光装置41时，激光功率输出随着激光发光装置41的温度的改变而改变(换言之，激光功率输出随着激光发光装置41的温度的降低而增加)。因此，对于正常的图像形成，优选通过测量激光发光装置41的温度或冷却单元50的温度并基于测得的温度控制向激励驱动器45的输入信号来控制激光功率输出，该输入信号提供控制以将激光功率输出保持恒定。

激光照射装置14是具有光纤阵列单元14b的光纤阵列记录装置。通过使用光纤阵列记录装置，以基于图像分辨率的适当的间距布置光纤阵列单元14b的激光射出部分42a就够了，因此不需要将激光阵列单元14a的激光发光装置41之间的间距调节为基于分辨率的间距。因此，根据激光照射装置14，能够充分散发激光发光装置41的热量，因此，能够使激光发光装置41之间的间距足够宽。于是，根据激光照射装置14，可以防止激光发光装置41的温度升高，并且可以减小激光发光装置41的波长和光功率输出的波动。因此，激光照射装置14能够在热敏记录标签RL上记录令人满意质量的图像。此外，根据激光发光装置41，即使减小发光间隔，也能够抑制激光发光装置41的温度上升，这样能够提高热敏记录标签RL的移动速度并提高生产率。

激光照射装置14包括冷却单元50，并用液体冷却激光发光装置41，因此，可以进一步抑制激光发光装置41的温度升高。结果，根据激光照射装置14，可以进一步减小激光发光装置41的发光间隔，这样能够提高热敏记录标签RL的移动速度，并因此提高制造生产率。激光照射装置14用液体冷却激光发光装置41，但是可以使用冷却风扇等用空气冷却激光发光装置41。与空气冷却相比，液体冷却在高效冷却方面是有利的，并且能够平稳地冷却激光发光装置41。空气冷却的效率不如液体冷却；但是，它有利于以较低的成本冷却激光发光装置41。

现在将描述在处于静止状态的热敏记录标签RL上的打印过程。

图5是用于说明在处于静止状态的热敏记录标签RL上的打印的图。当热敏记录标签RL处于静止状态时，激光发光装置41连续地用激光照射激光斑点。从激光发光装置41发射的激光作为热能被传输到热敏记录标签RL。如图5所示，热能具有高斯分布，该高斯分布在中心具有峰值，而端部低。

如图5所示，热敏记录标签RL具有显色阈值。在该曲线图中，高于显色阈值的区域显色。颜色光密度与热能的大小成正比。显色阈值随热敏记录标签RL的材料而不同。

现在将描述在移动的热敏记录标签RL上的打印过程。

图6是用于说明在移动的热敏记录标签RL上的打印的图。当激光从激光发光装置41发射到移动的热敏记录标签RL上时，用激光照射的斑点相应地移动。在图6中，在激光功率输出保持恒定并且施加到热敏记录标签RL的、照射斑点的每单位直径的热能保持恒定的情况下，输送热敏记录标签RL。如图6所示，即使在单个斑点不超过显色阈值时，如果斑点重叠，则在斑点重叠的部分处累积热能，使得超过显色阈值并且显色。

现在将描述图像记录系统100的电连接。

图7是示出图像记录系统100的电路的一部分的框图。如图7所示，控制器46包括中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、用于存储计算机程序等的只读存储器(ROM)以及用于存储计算机程序等的非易失性存储器。例如，控制器46控制图像记录系统100的装置的驱动并执行各种类型的算术处理。控制器46与输送装置10、激光处理装置40、编码器60、操作面板181、图像信息输出单元47和其他单元连接。

操作面板181具有触摸屏显示器和各种类型的键，并且显示图像并接收通过操作员的键操作而输入的各种类型的信息。

如图7所示，控制器46用作激光功率输出控制装置461、激光功率输出校正装置462和速度检测装置463，其中CPU根据存储在ROM和非易失性存储器中的计算机程序进行运行。

在使作为记录对象的热敏记录标签RL和作为激光源的激光照射装置14中的至少一者移动的同时，速度检测装置463以从激光源发射激光时激光照射装置14的位置作为观察点来检测热敏记录标签RL的移动速度。

激光功率输出控制装置461基于作为记录对象的热敏记录标签RL的移动速度来改变从激光照射装置14发射的激光的功率输出，并使施加到热敏记录标签RL的每单位面积的能量的量保持恒定。

即使施加到热敏记录标签RL的每单位面积的能量的量保持恒定，影响施加到热敏记录标签RL的激光的功率输出的热扩散(能量损失)水平也会根据移动速度而变化，这样导致热敏记录标签RL的颜色光密度变化。因此，激光功率输出校正装置462基于热敏记录标签RL的移动速度来校正从激光照射装置14发射的激光的功率输出，以补偿这种颜色光密度变化。

由本实施方式的图像记录系统100执行的计算机程序作为可安装或可执行文件被存储在诸如只读光盘存储器(CD-ROM)、软盘(FD)、可记录光盘(CD-R)和数字多功能光盘(DVD)的计算机可读存储介质中，并被提供。

由本实施方式的图像记录系统100执行的计算机程序可以被存储在连接至诸如因特网的网络的计算机中，并且可以通过经由网络下载而被提供。可以经由诸如因特网的网络来提供或分发由本实施方式的图像记录系统100执行的计算机程序。

由本实施方式的图像记录系统100执行的计算机程序可以被嵌入在ROM等中并被提供。

现在将描述用于激光打印的能量控制方案。

图8A至图8C是用于说明用于激光打印的能量控制方案的图。图8A至图8C中示出的六个曲线图基于相同量的能量。用于激光打印的能量控制方案被分类为图8B所示的激光功率输出控制方案(第一控制方案)和图8C所示的脉冲宽度调制(PWM)控制方案(第二控制方案)。

现在将描述激光功率输出控制方案。

如图8A和图8B所示，激光功率输出控制方案使指示用于实际打印的时间的脉冲宽度t[s]与周期T[s]同步以打印一个点，并使脉冲宽度t[s]对激光功率输出的周期T[s]的占空比(t/T)恒定。在通过激光功率输出控制方案打印一定尺寸的一个点时，移动速度v[m/s]的增加会减小周期T，而移动速度v的减小会增大周期T。在激光功率输出控制方案中，移动速度v的改变会改变周期T，这样相应地改变脉冲宽度t。

在激光功率输出控制方案中，每单位面积的能量E1[J]用下式表示：E1＝L/(v_·d)，其中L是激光功率输出L[w]，d是光束直径d[m]。因此，激光功率输出会变化。

由于激光功率输出以I-L特性与电流值相关，因此激光功率输出控制方案改变电流值以改变激光功率输出。

如图8A和图8C所示，PWM控制方案通过使激光功率输出L和脉冲宽度t恒定而使每单位面积的能量E1固定，而与打印一个点的周期T[s]无关。在PWM控制方案中，移动速度的改变使周期T改变，这样相应地改变了占空比(t/T)。换言之，PWM控制方案使激光功率输出L[w]和脉冲宽度t[s]保持恒定，同时使脉冲宽度t[s]对激光功率输出的周期T[s]的占空比(t/T)变化。

下面描述在热敏记录标签RL上的激光功率输出和颜色光密度之间的关系。

在热敏记录标签RL上，颜色光密度与热能的大小成正比，换言之，与用于写入的激光功率输出成正比。为了保持诸如写入之类的记录的质量的一致性，需要使从激光发光装置41发射的激光的功率输出对于热敏记录标签RL上的每单位记录区域保持恒定。在这种情况下，该记录区域对应于作为最小记录单位的一个点。

图9是示出对热敏记录标签RL的激光功率输出与移动速度之间的关系的曲线图。图10是示出对于热敏记录标签RL的脉冲宽度与移动速度之间的关系的曲线图。图11是示出热敏记录标签RL的颜色光密度值与移动速度之间的关系的曲线图。

如上所述，施加到热敏记录标签RL的每单位面积的能量E1[J用下式表示：E1＝L/(v_·d)…(1)，其中L是激光功率输出L[w]，v是热敏记录标签RL的移动速度v[m/s]，并且d是光束直径d[m]。

如图9的L1所示，激光功率输出控制方案能够通过使激光功率输出随着热敏记录标签RL的移动速度线性地变化来使施加到热敏记录标签RL上的每单位面积的能量E1固定。如图10的P1所示，PWM控制方案能够通过使激光功率输出和脉冲宽度保持恒定来使施加到热敏记录标签RL上的每单位面积的能量E1固定。

然而，由于影响施加到热敏记录标签RL上的能量的热扩散水平随热敏记录标签RL的移动速度而变化，因此仅使每单位面积的能量E1固定的这样的方式会有问题地引起图11所示的颜色光密度的细微差别。将对此更具体地进行描述。

基本上，从激光源发射到作为记录对象的热敏记录介质上的激光的功率输出并非总是全部用于诸如写入之类的记录处理。通过照射施加到热敏记录介质上的激光的功率输出的一部分散发到被照射区域的周围，这种现象被称为热扩散，并且耗散的功率不用作诸如写入之类的记录处理的能量。热扩散被认为是在热敏记录标签RL的移动速度v[m/s]变化的情况下保持不变的值。

如上式(1)所示，施加到热敏记录标签RL上的每单位面积的能量由E1[J]表示，激光功率输出由L[w]表示，热敏记录标签RL的移动速度由v[m/s]表示，光束的直径由d[m]表示，热敏记录标签RL的移动速度v[m/s]的增加使激光输出功率L[w]增大，这样使施加到热敏记录标签RL上的每单位面积的能量E1[J]恒定。

关于热扩散对激光功率输出L[w]的影响，热敏记录标签RL的移动速度v[m/s]的减小使激光功率输出L[w]减小，而速度的增大使激光功率输出L[w]增大。因此，激光功率输出L[w]在热敏记录标签RL的低移动速度区域中比在其高移动速度区域中受到更高的热扩散水平的影响。换言之，在热敏记录标签RL的低移动速度区域中，由热扩散产生的颜色光密度的变化(由于热扩散造成的能量损失相对于激光功率输出L[w])更加显著。

考虑到热扩散对激光功率输出L[w]的上述影响，随着热敏记录标签RL的移动速度的变化而仅简单地线性地改变激光功率输出并不是足够有效的措施。

在该实施方式中，基于热敏记录标签RL的移动速度来校正激光功率输出，以防止由于热敏记录标签RL上的热扩散而导致的颜色光密度的变化。

图12A至图12C示出不提供校正的打印结果。图12A示出了热敏记录标签RL上的第一至第三实心区域(solid area)，其密度分别是浅的(256级灰度中的192级)、中间的(256级灰度中的102级)和完全深的(256级灰度中的64级)。图12B示出了在激光功率输出控制方案和PWM控制方案中的每一个中移动速度和颜色光密度之间的关系。在图12B中，热敏记录标签RL的基准移动速度被设置为2.0m/s。本实施方式的目的是使各移动速度下的实心区域的颜色光密度值(OD值)接近于基准移动速度下的相同区域的颜色光密度值。

由于目的是使颜色光密度值(OD值)在任何移动速度下都相似以提高产量，因此基准移动速度几乎设置为最低速度与最高速度之间的中间值。这能够尽可能地抑制基准移动速度与最低移动速度之间以及基准移动速度与最高移动速度之间的变化。

图12C示出了当损坏发生时的情况。如图12C所示，在没有提供校正(L1)的高移动速度区域中，激光功率输出控制方案可以保持期望的密度，但是，与提供校正的情况(L2和L3)不同，该方案遭受热敏记录标签RL的损坏。由于在高移动速度区域中激光功率输出L[w]受热扩散的影响较小(能量损失小)，因此将较大的功率集中施加到斑点上。因此，保护层很可能被热损坏并被移除。因此，校正也是解决该问题所需的。

现在将描述示例性能量校正处理。

图13A至图13D是用于说明根据第一实施方式的能量校正处理的示例的图。使用下式将该实施方式的示例性能量校正应用于激光功率输出控制方案和PWM控制方案。

激光功率输出控制方案…L＝L₀+β₁((v₀-v)/v₀)

PWM控制方案…P＝P₀+β₂((v₀-v)/v₀)

v₀[m/s]：基准移动速度

v[m/s]：移动速度

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度

β₁，β₂：校正系数

图13A是示出在提供校正的情况下激光功率输出控制方案和PWM控制方案中的每一种方案中的移动速度与颜色光密度之间的关系的表。图13B是示出在提供校正和不提供校正的情况下对热敏记录标签RL的激光功率输出与移动速度之间的关系的曲线图。图13C是示出在提供校正和不提供校正的情况下对热敏记录标签RL的脉冲宽度与移动速度之间的关系的曲线图。

图13A给出了在提供校正的情况下得到的实心区域的颜色光密度值(OD值)(参见图12A)。系数β₁和β₂根据热敏记录标签RL的材料而不同。在图13A的曲线图中，使用β₁＝0.3和β₂＝1.0×10^-6来计算激光功率输出和脉冲宽度。

在经过上述校正的激光功率输出控制方案中，对热敏记录标签RL的校正后的激光功率输出与移动速度之间的关系在图13B中以L2给出。在经过上述校正的PWM控制方案中，对热敏记录标签RL的校正后的脉冲宽度与移动速度之间的关系在图13C中以P2给出。

由于目的是通过将可变速度下的颜色光密度值(OD值)保持基本恒定来提高产量，因此将基准移动速度v₀[m/s]设置在最低速度与最高速度的中间值左右。这实现了基准移动速度与最低移动速度之间尽可能小的颜色光密度变化，同样实现了基准移动速度与最高移动速度之间尽可能小的颜色光密度变化。

图13D的表示出了在激光功率输出控制方案和PWM控制方案中相对于基准移动速度下的颜色光密度的颜色光密度值(OD值)的变化。更具体地，针对为每个实心区域提供校正和不提供校正的情况，示出了数据(参见图12A)。图13D的表中的值是通过将基准移动速度(2.0m/s)下的颜色光密度值与每个预定移动速度(0.3m/s和5.0m/s)下的颜色光密度值进行比较并在预定移动速度(0.3m/s和5.0m/s)下的光密度值中选择变化较大的一个而给出的。

如图13D所示，不提供校正的颜色光密度值(OD值)的最大变化在激光功率输出控制方案中为24％，而在PWM控制方案中为12％。相比之下，可以看出，在提供校正(第一校正)的情况下，颜色光密度值(OD值)的最大变化在激光功率输出控制方案中减小到10％，而在PWM控制方案中减小到6.0％。

如上所述，热扩散(能量损失)对发射到热敏记录标签RL上的激光的功率输出的影响随移动速度而变化，这导致热敏记录标签RL的颜色光密度变化。下面描述包括校正颜色光密度的这种变化的处理的打印处理。

图14是示意性示出控制器46的打印处理的流程的流程图。如图14所示，控制器46选择基准移动速度，并基于该速度设置最合适量的能量(步骤S1)。在设置最合适量的能量的步骤S1中，控制器46通过将能量乘以合适的能量校正系数来使要施加到热敏记录标签RL上的每单位面积的能量E1固定。

控制器46指示开始打印操作(步骤S2)。

就在开始打印之前，控制器46从编码器60获取热敏记录标签RL的移动速度数据(速度信息)(步骤S3)。

基于在步骤S3获取的移动速度数据(速度的信息)，控制器46执行能量校正处理以改变能量的量(步骤S4)。

控制器46通过接通打印触发器来开始打印(步骤S5)。打印触发器接通之后不久就启动。

控制器46以在步骤S4中设置的能量的量开始打印(步骤S6)。

在完成用于打印进行中的打印数据的打印操作时(步骤S7)，控制器46确定是否存在随后要打印的数据(步骤S8)。

在存在随后要打印的数据的情况下(步骤S8为“是”)，控制器46使处理返回至步骤S3，并从编码器60获取热敏记录标签RL的移动速度数据(速度信息)。

在不存在随后要打印的数据的情况下(步骤S8为“否”)，控制器46结束操作。

第二实施方式

现在将描述第二实施方式。

第二实施方式的图像记录系统100与第一实施方式的图像记录系统的不同之处在于能量校正处理的方式。在第一实施方式中描述的方式在低速区域和高速区域两者中的颜色光密度值(OD值)仍然具有较大的变化。第二实施方式的以下描述将省略与第一实施方式相同的部分，并且着重于与第一实施方式不同的部分。

图15A至图15D是用于说明根据第二实施方式的能量校正处理的示例的图。使用下式将该实施方式的示例性能量校正应用于激光功率输出控制方案和PWM控制方案。

激光功率输出控制方案…L＝L₀×(v/v₀)^α1

PWM控制方案…P＝P₀×(v₀/v)^α2

v₀[m/s]：基准移动速度

v[m/s]：移动速度

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度

α₁、α₂：校正系数

图15A是示出在提供校正的情况下激光功率输出控制方案和PWM控制方案中的每一种方案中的移动速度与颜色光密度之间的关系的表。图15B是示出在提供校正和不提供校正的情况下对热敏记录标签RL的激光功率输出与颜色光密度之间的关系的曲线图。图15C是示出在提供校正和不提供校正的情况下对热敏记录标签RL的脉冲宽度与颜色光密度之间的关系的曲线图。

图15A示出了在提供校正的情况下得到的实心区域的光密度值(OD值)(参见图12A)。系数α₁和α₂根据热敏记录标签RL的材料而不同。在图15A的表中，使用α₁＝0.88和α₂＝0.01来计算激光功率输出和脉冲宽度。

在经过上述校正的激光功率输出控制方案中，对热敏记录标签RL的校正后的激光功率输出与移动速度之间的关系在图15B中以L3给出。在经过上述校正的PWM控制方案中，对热敏记录标签RL的校正后的脉冲宽度与移动速度之间的关系在图15C中以P3给出。

图15D的表示出了在激光功率输出控制方案和PWM控制方案中相对于基准移动速度下的颜色光密度的颜色光密度值(OD值)的变化。更具体地，针对为每个实心区域提供校正和不提供校正的情况，示出了数据(参见图12A)。图15D的表中的值是通过将基准移动速度(2.0m/s)下的颜色光密度值与每个预定移动速度(0.3m/s和5.0m/s)下的颜色光密度值进行比较并在预定移动速度(0.3m/s和5.0m/s)下的光密度值中选择变化较大的一个而给出的。

如图15D所示，不提供校正的颜色光密度值(OD值)的最大变化在激光功率输出控制方案中为24％，而在PWM控制方案中为12％，但在提供校正(第二校正)的情况下，颜色光密度值(OD值)的最大变化在激光功率输出控制方案中有效地减小到2.0％，而在PWM控制方案中有效地减小到2.0％。

与第一实施方式的图13D的结果比较，如图15D所示，在提供校正的情况下颜色光密度值(OD值)的变化有效地被减小。

设置激光功率输出以在记录对象与激光源之间相对速度变化的情况下，将施加到记录对象的每单位面积的能量的量保持恒定。根据第一实施方式和第二实施方式，基于相对速度来补偿发生在记录对象上并影响激光功率输出的由热扩散产生的能量损失。记录对象的移动速度从移动开始时的低速增加到稳定操作中的高速，并且从稳定操作中的高速减小到低速以停止移动。根据实施方式，通过减小记录对象的移动速度的这种变化的影响来保持包括写入到记录对象的记录质量的一致性。

附图标记列表

40激光源

100激光记录装置

461激光功率输出控制装置

462激光功率输出校正装置

RL记录对象

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开第2013-248636号公报

Claims (12)

1.一种利用激光源发射的激光对记录对象进行处理的激光记录方法，该激光记录方法包括：

在使所述记录对象和所述激光源中的至少一者移动的同时，以所述激光源发射激光时的所述激光源的位置作为观察点来检测所述记录对象的移动速度；以及

校正激光组的功率输出，使得即使改变所述移动速度，所述记录对象的每单位面积上由所述激光施加的能量的量也是恒定的，以基于在检测时检测到的移动速度来补偿由所述记录对象上发生的热扩散而产生的能量损失。

2.根据权利要求1所述的激光记录方法，其中，在使脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)保持恒定的第一控制方案的情况下，在校正时使用下式对激光的功率输出进行校正：

L＝L₀+β₁((v₀-v)/v₀)，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值，

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值，以及

β₁：校正系数。

3.根据权利要求1所述的激光记录方法，其中，在使激光功率输出L[w]和脉冲宽度t[s]保持恒定并允许脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)变化的第二控制方案的情况下，在校正时使用下式对激光的功率输出进行校正：

P＝P₀+β₂((v₀-v)/v₀)，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度，

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度，以及

β₂：校正系数。

4.根据权利要求1所述的激光记录方法，其中，在使脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)保持恒定的第一控制方案的情况下，在校正时使用下式对激光的功率输出进行校正：

L＝L₀×(v/v₀)^α1，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值，

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值，以及

α₁：校正系数。

5.根据权利要求1所述的激光记录方法，其中，在使激光功率输出L[w]和脉冲宽度t[s]保持恒定并允许脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)变化的第二控制方案的情况下，在校正时使用下式对激光的功率输出进行校正：

P＝P₀×(v₀/v)^α2，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度，

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度，以及

α₂：校正系数。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的激光记录方法，其中，在校正时，将基准移动速度设置为最低速度和最高速度之间的中间值。

7.一种激光记录装置，其被配置为利用从激光源发射的激光来处理记录对象，所述激光记录装置包括：

速度检测器，其被配置为在使所述记录对象和所述激光源中的至少一者移动的同时，以所述激光源发射激光时的所述激光源的位置作为观察点来检测所述记录对象的移动速度；以及

激光功率输出校正器，其被配置为校正激光组的功率输出，使得即使改变所述移动速度，所述记录对象的每单位面积上由所述激光施加的能量的量也是恒定的，以基于由所述速度检测器检测到的移动速度来补偿由所述记录对象上发生的热扩散而产生的能量损失。

8.根据权利要求7所述的激光记录装置，其中，在使脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)保持恒定的第一控制方案的情况下，所述激光功率输出校正器被配置为使用下式对激光的功率输出进行校正：

L＝L₀+β₁((v₀-v)/v₀)，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值，

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值，以及

β1：校正系数。

9.根据权利要求7所述的激光记录装置，其中，在使激光功率输出L[w]和脉冲宽度t[s]保持恒定并允许脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)变化的第二控制方案的情况下，所述激光功率输出校正器被配置为使用下式对激光的功率输出进行校正：

P＝P₀+β₂((v₀-v)/v₀)，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度，

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度，以及

β₂：校正系数。

10.根据权利要求7所述的激光记录装置，其中，在使脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)保持恒定的第一控制方案的情况下，所述激光功率输出校正器被配置为使用下式对激光的功率输出进行校正：

L＝L₀×(v/v₀)^α1，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

L₀[W]：基准移动速度v₀[m/s]下的激光功率输出值，

L[W]：移动速度v[m/s]下的激光功率输出值，以及

α₁：校正系数。

11.根据权利要求7所述的激光记录装置，其中，在使激光功率输出L[w]和脉冲宽度t[s]保持恒定并允许脉冲宽度t[s]对激光功率输出周期T[s]的占空比(t/T)变化的第二控制方案的情况下，所述激光功率输出校正器被配置为使用下式对激光的功率输出进行校正：

P＝P₀×(v₀/v)^α2，

其中：

v₀[m/s]：基准移动速度，

v[m/s]：移动速度，

P₀[μs]：基准移动速度v₀[m/s]下的脉冲宽度，

P[μs]：移动速度v[m/s]下的脉冲宽度，以及

α₂：校正系数。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的激光记录装置，其中，在校正时，将基准移动速度设置为最低速度和最高速度之间的中间值。

Images