JP3626318B2 - 画像記録方法および画像記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、加熱エネルギの違いにより可逆的に発色と消色の２つの状態を示すことにより画像の記録、消去が可能な記録媒体に対して、繰返し文字や記号などの画像を書換記録する画像記録方法および画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハードコピーは、紙などの記録媒体に外部からインクあるいはトナーなどの顕像材により画像形成を行なうか、あるいは、感熱記録紙のように、紙などの基材上に記録層を設け、この記録層に可視像を形成するなど、永久画像を記録するものであった。
【０００３】
しかし、最近、各種ネットワーク網の構築、ファクシミリ装置、複写機などの普及に伴い、これらの記録材料の消費量の急激な増大は、森林破壊などの自然破壊問題、ごみ処理などの社会問題を起こしている。これらの問題に対応するために記録紙の再生など、記録材料の消費量の削減が強く要求されている。このような課題に対して、最近、可視像の記録と消去を繰返し行なえる記録材料が注目されている。
【０００４】
このような特性を持つ記録材料として、加熱温度により透明と白濁の両状態に可逆的に変化可能な記録材料が提案されている（たとえば、特開昭５５−１５４１９８号公報など参照）。また、このような記録材料を用いて、表示体の表示および消去を行なう表示変更装置も提案されている（たとえば、実開平２−１９５６８号公報など参照）。さらに、与える加熱エネルギの違いにより色が発色、消色するロイコ染料を発色源とした記録材料も発表されている（Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ’９０，ＮＩＰ−２，ｐ１４７（１９９０））。
【０００５】
一方、与える加熱エネルギの違いにより可逆的に発色と消色の２つの状態を示す記録材料については、その発色源に染料を用いているために高いコントラストが得られ、透明、白濁変化材料に比べ視認性が良いという利点がある。しかし、その反面、消去の加熱時間に制限がある場合などは、初期濃度まで完全に消去することが困難なことがあり、この記録材料を用いて可視像の書換えを行なったときに、古い画像の消え残りが出てしまうという問題があった。
【０００６】
さらに、完全に初期状態まで消色しなくてもよい場合でも、消色可能な加熱エネルギの範囲が非常に狭いため、ばらつきにより僅かなずれが生じても、消え残りの程度が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の加熱エネルギの違いにより可逆的に発色と消色の２つの状態を示すことにより画像の記録、消去が可能な記録媒体を用いて可視像の書換え記録を行なう記録方法では、消色可能な加熱エネルギの範囲が狭いので、古い可視像の消え残り程度が安定しないなどの問題があった。
そこで、本発明では、従来よりも安定して最適な消去を行なえ、記録品質の向上が図れる画像記録方法および画像記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像記録方法は、第１の熱エネルギの付与により発色し、前記第１の熱エネルギよりも低い第２の熱エネルギの付与により消色することにより画像の記録、消去が可能な記録媒体に対して、複数の発熱体からなる加熱手段の各発熱体を前記第１あるいは第２の熱エネルギに選択的に駆動することにより、画素単位で発色あるいは消色させて画像を書換え記録する画像記録方法であって、前記加熱手段の発熱体を、記録する画像の１画素記録周期内で、前記発色に対しては少なくとも３個のパルスからなる第１のパルスで駆動し、前記消色に対しては前記第１のパルスの２番目のパルスを除いた少なくとも２個のパルスからなる第２のパルスで駆動することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像記録装置は、第１の熱エネルギの付与により発色し、前記第１の熱エネルギよりも低い第２の熱エネルギの付与により消色することにより画像の記録、消去が可能な記録媒体を搬送する搬送手段と、この搬送手段で搬送される記録媒体に対して、複数の発熱体を前記第１あるいは第２の熱エネルギに選択的に駆動することにより、画素単位で発色あるいは消色させて画像を書換え記録する加熱手段と、記録する画像の１画素記録周期内で、前記発色に対しては少なくとも３個のパルスからなる第１のパルスを発生し、前記消色に対しては前記第１のパルスの２番目のパルスを除いた少なくとも２個のパルスからなる第２のパルスを発生するパルス発生手段と、このパルス発生手段から発生される前記第１，第２のパルスで前記加熱手段の発熱体を駆動する駆動手段とを具備しいる。
【００１０】
本発明によれば、加熱手段の発熱体を、記録する画像の１画素記録周期内で、発色に対しては少なくとも３個のパルスからなる第１のパルスで駆動し、消色に対しては前記第１のパルスの２番目のパルスを除いた少なくとも２個のパルスからなる第２のパルスで駆動することにより、発色加熱と消色加熱とを同時に行ないながら、消色可能な加熱エネルギの範囲を広くとれるともに、消え残り濃度のばらつきを低減させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る書換え記録を行なうときのサーマルヘッドの発熱抵抗体に印加する駆動パルスを１画素記録周期（ＣＬ ）内で示したものである。図１に示すように、本実施の形態では、発色加熱時は３つのパルスを連続して印加するのに対し、消色加熱時は発色加熱時の２番目のパルスを除いた２つのパルスを印加する。
【００１２】
この場合、発色加熱時の１番目のパルスと３番目のパルスとの間隔Ｉ１ を、各パルスの幅ｔ１ ，ｔ２ ，ｔ３ よりも長くする（Ｉ１ ＞ｔ１ ，ｔ２ ，ｔ３ ）。あるいは、発色加熱時の２番目のパルスの幅ｔ２ は、１番目および３番目のパルスの幅ｔ１ ，ｔ３ よりも長くする（ｔ２ ＞ｔ１ ，ｔ３ ）。
【００１３】
詳細については後述するが、このようにすることで、たとえば、消色時のパルスを間隔を開けずに連続して印加する場合に比べ消色マージンを広く取ることができ、安定して書換えを行なうことができる。
【００１４】
図２は、本実施の形態で用いる記録媒体を示している。すなわち、記録媒体１は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリ塩化ビニルなどの合成樹脂で形成された支持体２の一方の面に下地層３、画像を可逆的に記録、消去が可能な書換え記録層（記録部）４、および、機械的磨耗や加熱による劣化を防ぐための保護層５を順次積層した構成となっている。
【００１５】
ここで、記録層４は、熱エネルギの違いにより可逆的に発色、消色する記録材料を用いており、画素単位で選択的に発色する条件と消色する条件の熱エネルギを与えることで、画像の書換え記録を繰返し行なうことができる。なお、消色は発色よりも低い熱エネルギの印加で起きる。
【００１６】
記録層４に用いた記録材料は、主にロイコ染料と呼ばれる染料材と、このロイコ染料と加熱により反応して色を発色、あるいは、減色させる顕減色剤により構成されている。
【００１７】
図３は、本実施の形態に係る画像の書換え記録方法を実現するための画像記録装置を示している。図３に示す画像記録装置は、カード状の記録媒体１を搬送する搬送手段としての複数の搬送ローラ対１１，…、書換え記録を行なうをタイミングを検知するためのタイミングセンサ１２、記録媒体１の記録層４に対して画素単位で選択的な加熱を与えることで画像の書換え記録を行なう加熱手段としてのサーマルヘッド１３、および、記録媒体１をその裏面からサーマルヘッド１３に押付けながら搬送するプラテンローラ１４などによって構成されている。
【００１８】
このような構成において、図示しない搬送モータの駆動力により搬送ローラ対１１を回転させることにより、記録媒体１を搬送しながら一連の書換え記録動作が行なわれる。すなわち、まず、タイミングセンサ１２によつて記録媒体１を検知した後、サーマルヘッド１３で書換え記録を開始するタイミングのカウントを開始する。続いて、記録媒体１がサーマルヘッド１３に到達したところで、プラテンローラ１４で記録媒体１を押し付け搬送しながら、サーマルヘッド１３で新しい画像への書換え記録を行なう。
【００１９】
ここで、サーマルヘッド１３は、前述した駆動パルスで駆動されることにより、記録媒体１の画像部には発色し得る熱エネルギを、非画像部には消色し得る熱エネルギをそれぞれ与えて、古い画像を消去しながら新しい画像への書換え記録を行なう。すなわち、サーマルヘッド１３は、複数の発熱素子（発熱抵抗体）が１列のラン状に並んで形成されているライン形のサーマルヘッドを単一で用いており、各発熱素子ごとに発色と消色の加熱エネルギになるように制御することで、一度に画像の書換え記録を行なうようにしている。
【００２０】
図４は、単一のサーマルヘッド１３によって画像が書換えられている様子を模式的に示したものである。図中、１６はライン形のサーマルヘッド１３の発熱抵抗体列であり、アルファベット文字の「Ａ」という既画像が記録されている記録媒体１が矢印方向に移動しながら、発熱抵抗体列１６による加熱を受けながら 「Ｂ」というアルファベット文字に書換えられている様子を示している。
【００２１】
既画像である文字「Ａ」の各ドットは模式的に白丸印で示し、新画像である文字「Ｂ」の各ドットは黒丸印で示している。ここで、サーマルヘッド１３の発熱抵抗体列１６は、画像情報に応じて画素単位で印加エネルギを発色条件と消色条件になるように制御している。ここで、発熱抵抗体列１６の発色条件の加熱を与えている素子は黒く塗りつぶし、消色条件の加熱を与えている素子は斜線で表わしている。
【００２２】
発熱抵抗体列１６の加熱を受けていない図中下側の部分は、既画像（白丸印）がまだ残っているが、既に発熱抵抗体列１６の加熱を受けている部分は、画像部分には発色加熱を、非画像部分には消色加熱を画素単位で変えて与えられているため、図中の破線で示すように新画像の記録とともに既画像が消去がされている。したがって、記録媒体１は、以前にどのような既画像が描かれていたかに関わらず、画像の書換えを行なうことがでる。
【００２３】
次に、前述した画像記録装置の制御部について図５を参照して説明する。この制御部は、ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）２１によって、入出力インタフェイス（Ｉ／Ｏ）２２を介して全体の動作を一元管理するように構成されている。すなわち、前述した各動作はＣＰＵ２１によって管理されており、記録媒体１を搬送する搬送速度、記録する文字画像データなどの設定データは、あらかじめＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２３に記憶されており、必要に応じてＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２４に呼び出して各動作の設定を行ない、入出力インタフェイス２２を介して、サーマルヘッド駆動回路２５および搬送モータ駆動回路２６に動作指令を出すようになっている。
【００２４】
したがって、画像の書換え記録動作としては、まず、あらかじめＣＰＵ２１によりＲＯＭ２３から呼出されているＲＡＭ２４内の搬送速度データに基づいて、搬送モータ駆動回路２６へ搬送開始指令を出す。これにより、搬送モータ２７は、あらかじめ設定された速度で動作し、搬送ローラ対１１を回転駆動することにより、記録媒体１を所定の速度で搬送する。
【００２５】
続いて、ＣＰＵ２１は、タイミングセンサ１２が記録媒体１を検知した時点から時間をカウントすることにより、記録動作タイミング信号を生成する。さらに、ＣＰＵ２１により、ＲＯＭ２３からＲＡＭ２４へ新しく書換える画像情報を取込み、サーマルヘッド駆動回路２５へ動作指令を送る。
【００２６】
サーマルヘッド駆動回路２５では、前述した駆動パルスになるように発色加熱パルス、消色加熱パルスを生成し、搬送される記録媒体１の到着に合わせて、サーマルヘッド１３の発熱駆動を行なう。したがって、サーマルヘッド１３によって、既画像の消去と新画像の記録が同時に行なわれる。さらに、搬送モータ２７による搬送ローラ対１１の駆動により、既画像から新画像に書換えられた記録媒体１が排出されて、全体の動作が終了する。
【００２７】
次に、図６を用いて前述したサーマルヘッド駆動回路２５について説明する。図６は、図５におけるサーマルヘッド駆動回路２５と、その周辺部の構成を示したものである。本実施の形態では、サーマルヘッド１３の発熱抵抗体列１６の各発熱素子（発熱体）ごとの印加エネルギを発色と消色で変えるのに、発色に対しては３個の連続したパルスを印加し、消色に対しては発色時の２番目のパルスを抜いた２個のパルスを印加するようにしている。
【００２８】
図６に示すように、本実施の形態を実現するために、画像部（記録部）を示す画像データ３１と、画像部と非画像部との両方を含む書換えを行なう全体の領域を示すマスクデータ３２の２つのデータを存在させている。この２つのデータ３１，３２は、まず、サーマルヘッド駆動回路２５内の書換データ作成部３３へ送られ、記録部と消去部との両方が存在する書換データへと加工される。すなわち、画像データ３１とマスクデータ３２とが重ならない部分が消去データとなる。このような構成にすることで、記録する画像を変更する場合は、画像データ３１のみを変えるだけで済むようになる。
【００２９】
次に、作成された書換データは、発色・消色パルスデータ演算部３４へ送られ、前述した発色・消色パルスのデータに変換される。このように、サーマルヘッド駆動回路２５内で発色・消色パルスの演算を行なうようにすることで、あらかじめ用意しておく画像データ３１の容量は画素単位のデータ量にすることができる。上記発色・消パルスデータ演算部３４により発色・消色パルスへと変換されたデータは、サーマルヘッド１３のドイバ３５に送られ、発熱抵抗体列１６が前述した条件で発熱駆動されようになっている。
【００３０】
さらに、図６で説明したサーマルヘッド駆動回路２５とその周辺部で、本発明の特徴である発色と消色の駆動パルスを生成するための動作について説明する。図７は、発色と消色の駆動パルスを生成するときの動作フローチャートである。まず、サーマルヘッド駆動回路２５内に前記した書換えに必要なデータ（画像データ、マスクデータ）を読込み、これらを合成して書換データを作成する。
【００３１】
次に、サーマルヘッド１３の各発熱抵抗体にどのような加熱を与えるのかを書換データの画素単位で判定する。書換データでは、既に各画素が発色、消色、非加熱のどれであるかという情報を含んでいるので、発色画素であれば連続パルス信号（３つのパルス）を発生させ、消色画素であれば間欠パルス信号（２つのパルス）を発生させ、非加熱画素であればパルス信号を発生させないようにして、順次書換データに応じたパルス信号を生成していく。そして、生成したパルス信号をサーマルヘッド１３のドイバ３５に与えることで、書換データに対応した加熱駆動が行なわれる。
【００３２】
次に、図８を用いて本発明になる書換方法について詳細に説明する。図８は、発色画素、消色画素ごとの駆動パルスと、発熱抵抗体および記録媒体１の記録層温度変化を示している。まず、発色画素に対しては連続して３個のパルスが印加されるので、サーマルヘッド１３の発熱抵抗体温度はパルスの印加開始とともに上昇し始め、パルスが印加されない間にわずか下降して再び上昇する変化を繰り返し、３個のパルス印加が終了するとともに加熱開始温度まで下降する。
【００３３】
このときの記録媒体１の記録層温度は、熱伝達のロスなどにより変化が緩やかになるので最高到達温度も下がるが、パルスが印加されない間の下降量も少なくなり、３個目のパルス印加が終了するまでほぼ連続して上昇を続け、短時間で発色温度域に到達する。
【００３４】
一方、消色画素における発熱抵抗体の温度は、２番目のパルスが印加されず、間隔が開くので、１番目のパルスが印加された後にある程度下降し、３番目のパルス印加で再び上昇、下降する。このときの記録媒体１の記録層温度は発色画素と同様に温度変化が穏やかになるため、発色温度よりも低い消色温度に一度上昇した後に下降するが、その変化が緩やかなため、不感温度域まで下がる前に３番目のパルスにより再び上昇するようになる。すなわち、消色画素に対しては、発色加熱と同じ周期内でより長い時間消色温度域に保持されるようになる。記録媒体１は、より加熱時間を長くして行なう方が良く消えるので、パルスを連続印加して消色するよりも良く消えるえるようになる。
【００３５】
さらに、図９に図８の場合よりも２番目のパルスの印加時間（幅）が長い場合の発熱抵抗体およ記録媒体１の記録層温度変化を示す。図９のような場合、消色画素に対しては、１番目のパルスが印加されてから３番目のパルスが印加されるまでの休止時間がより長くなくなるので、記録媒体１の記録層温度は一度消色温度域まで上昇した後、不感温度域まで下降してから、再び消色温度域まで上昇するようになる。すなわち、１画素記録周期内で２度消色加熱を与えていることになる。記録媒体１は、短い加熱時間で複数回加熱した場合、加熱時間を長くするのと同様に良く消えるようになるので、パルスを連続印加して消色するよりも良く消えるようになる。
【００３６】
次に、本発明による画像書換方法の効果について説明する。図１０は、前述してきた実施の形態に基づき記録媒体１にサーマルヘッド１３で加熱を与えたときと、従来方式で加熱を与えたときの画像濃度変化を比較した図である。縦軸は記録媒体１の画像濃度、横軸は記録媒体１にえるサーマルヘッド１３の印加エネルギを示している。
【００３７】
図中のａは、初期状態の記録媒体１に連続した３個のパルスで発色加熱を与えたときの濃度変化を示しており、各パルス幅を均等に変えて加熱したときの濃度変化である。ｂは一度発色させた記録媒体１に本発明による駆動パルスで消色加熱したときの濃度変化を示しており、発色時における２番目のバルスを抜いた２個のパルスの各パルス幅を均等に変えて加熱したときの濃度変化である。ｃは一度発色させた記録媒体１に従来方式による１個の駆動パルスで消色加熱したときの濃度変を示しており、１個のパルスのパルス幅を変えて加熱したときの濃度変化である。また、記録媒体１が発色していないときの初期的な地肌濃度を破線ｄで示している。
【００３８】
記録媒体１は、図中の発色と消色の濃度変化特性からわかるように、消色は発色よりも低いエネルギで起きる。ここで、本発明による消色加熱（特性ａ）、従来の消色加熱（特性ｂ）とも熱にエネルギを低い方から徐々に上げると、画像濃度は低くなっていき、最も消色する条件を過ぎると再び発色し始めるようになり、最も消色する条件においても初期的な地肌濃度ｄまでは消色しない。
【００３９】
しかし、従来の消色加熱時の濃度変化カーブｂに比べ、本発明による消色加熱時の濃度変化カーブａは全体的に幅が広がるようになる。すなわち、従来の消色加熱では最適消色条件が非常に狭いため、僅かでも与える熱エネルギがずれると消え残りの程度が大きくなってしまうのに対し、本発明による消色加熱ではマージンが広がり、消色加熱エネルギの範囲が広くとれるようになるとともに、若干与える熱エネルギがずれても消え残りの程度はほとんど変らずに済むようになる。また、発色加熱と同じ加熱時間内で行なえるので、書換え記録速度を遅くする必要もない。
【００４０】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、記録媒体を用いて画像を書換え記録するときに、従来は僅かでも与える熱エネルギがずれると消え残りの程度が大きくなってしまうのに対し、若干与える熱エネルギがずれても消え残りの程度はほとんど変らずに済むようになる。
【００４１】
したがって、書換え記録速度を遅くすることなく、消色可能な熱エネルギの範囲が広くとれるととに、消え残り濃度のばらつきを低減させることで、記録品質を向上させることが可能になる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、従来よりも安定して最適な消去を行なえ、記録品質の向上が図れる画像記録方法および画像記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像記録方法を説明するためのもので、書換えを行なうときの発色加熱時と消色加熱時のサーマルヘッドの１画素記録周期内の駆動パルスを示す図。
【図２】記録媒体の構成を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像記録装置の構成を模式的に示す構成図。
【図４】単一のサーマルヘッドによって画像が書換えられている様子を模式的に示した図。
【図５】書換え記録動作を行なうための制御部の構成を示すブロック図。
【図６】図５のサーマルヘッド駆動回路とその周辺部の構成を示すブロック図。
【図７】サーマルヘッド駆動回路とその周辺部で発色と消色の駆動パルスを生成するときの動作フローチャート。
【図８】サーマルヘッド駆動パルスと発熱抵抗体および記録媒体の記録層温度変化を発色画素、消色画素ごとに示した図。
【図９】２番目のパルスの印加時間をより長くしたときのサーマルヘッド駆動パルスと発熱抵抗体および記録媒体の記録層温度変化を発色画素、消色画素ごとに示した図。
【図１０】記録媒体に本発明によるサーマルヘッド駆動パルスで加熱を与えたときと、従来方式で加熱を与えたときとの画像濃度変化を比較して示す図。
【符号の説明】
１……記録媒体、２……支持体、３……下地層、４……記録層（記録部）、５……保護層、１１……搬送ローラ対、１３……サーマルヘッド（加熱手段）、１４……プラテンローラ、１６……サーマルヘッドの発熱抵抗体列、２１……ＣＰＵ、２２……入出力インタフェイス（Ｉ／Ｏ）、２３……ＲＯＭ、２４……ＲＡＭ、２５……サーマルヘッド駆動回路、２６……搬送モータ駆動回路、２７……搬送モータ、３１……画像データ、３２……マスクデータ、３３……書換データ作成部、３４……発色・消色パルスデータ演算部、３５……ドライバ。

Claims (6)

1. 第１の熱エネルギの付与により発色し、前記第１の熱エネルギよりも低い第２の熱エネルギの付与により消色することにより画像の記録、消去が可能な記録媒体に対して、複数の発熱体からなる加熱手段の各発熱体を前記第１あるいは第２の熱エネルギに選択的に駆動することにより、画素単位で発色あるいは消色させて画像を書換え記録する画像記録方法であって、
   前記加熱手段の発熱体を、記録する画像の１画素記録周期内で、前記発色に対しては少なくとも３個のパルスからなる第１のパルスで駆動し、前記消色に対しては前記第１のパルスの２番目のパルスを除いた少なくとも２個のパルスからなる第２のパルスで駆動することを特徴とする画像記録方法。
2. 前記第１のパルスの１番目のパルスと３番目のパルスとの間隔を各パルスの幅よりも長くすることを特徴とする請求項１記載の画像記録方法。
3. 前記第１のパルスの２番目のパルスの幅をそれ以外のパルスの幅よりも長くすることを特徴とする請求項１記載の画像記録方法。
4. 第１の熱エネルギの付与により発色し、前記第１の熱エネルギよりも低い第２の熱エネルギの付与により消色することにより画像の記録、消去が可能な記録媒体を搬送する搬送手段と、
   この搬送手段で搬送される記録媒体に対して、複数の発熱体を前記第１あるいは第２の熱エネルギに選択的に駆動することにより、画素単位で発色あるいは消色させて画像を書換え記録する加熱手段と、
   記録する画像の１画素記録周期内で、前記発色に対しては少なくとも３個のパルスからなる第１のパルスを発生し、前記消色に対しては前記第１のパルスの２番目のパルスを除いた少なくとも２個のパルスからなる第２のパルスを発生するパルス発生手段と、
   このパルス発生手段から発生される前記第１，第２のパルスで前記加熱手段の発熱体を駆動する駆動手段と、
   を具備したことを特徴とする画像記録装置。
5. 前記第１のパルスの１番目のパルスと３番目のパルスとの間隔を各パルスの幅よりも長くすることを特徴とする請求項４記載の画像記録装置。
6. 前記第１のパルスの２番目のパルスの幅をそれ以外のパルスの幅よりも長くすることを特徴とする請求項４記載の画像記録装置。

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