JPH11286138A - 画像記録装置及び画像記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】通常のレーザー光は単一の波長で発振している
が、多数の波長で発振しているレーザー光もある、この
種のレーザー光を用いることにより、干渉の影響を低減
することができ、照射される光量が常に一定となり、ム
ラのない画像形成が可能となる。 【解決手段】記録するレーザー光に対してほぼ透明な支
持体１と、その端面に記録層を有する記録媒体１０に、
記録層２の反対側からレーザー光を照射して、その熱エ
ネルギーにより画像を記録する画像記録装置において、
レーザー光が複数の発振波長を有するマルチモードレー
ザーである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像記録装置及
び画像記録方法に関し、レーザー光の熱のエネルギーを
利用して記録媒体に露光するヒートモード記録の露光方
式であり、画像記録プロセス上、支持体を通して記録層
にレーザー光を照射する必要がある場合に特に有効であ
る。

【０００２】

【従来の技術】ヒートモード記録の露光方式として、図
４に示すものがあり、複数本のレーザービームを一列、
もしくは２次元的に並べたマルチレーザーヘッド２１を
用い、回転するドラム２０に巻付けられた記録媒体１０
に照射し、ドラムまたは光学系をドラムの回転方向とほ
ぼ直角方向に移動させながら記録を行っている。

【０００３】図５に記録媒体の層構成を示す。この記録
媒体は基本的に３つの層より構成される。ベース（支持
体）１側より５〜１０μｍに絞られたレーザービームを
記録層２に照射すると、記録層表面でミクロなアブレー
ション現象が生じ、この部分ではベース１と記録層２と
の接着力が実質的に０になる。露光後ピールシート３を
剥離することにより、レーザー照射部のみ記録層２がベ
ース１から取り除かれ、微小な透明のドットが形成され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
ように記録媒体に画像を記録する時に、支持体の端面で
の干渉が生じ、この干渉により記録層に照射される光量
が支持体の厚みによって変化し、その結果記録媒体への
記録が均一に行われず、画像ムラが生じてしまう。

【０００５】支持体に入射し、直接記録層に照射される
光線Ｌ１と２回の内面反射を経て記録層に照射される光
線Ｌ２との光路差が、レーザー波長の整数倍の時、記録
層に照射される光量が最大になり、整数倍から半波長ず
れた時最小となる。

【０００６】屈折率の異なる媒体の境界面での反射率
は、各々の屈折率を例えばｎ１＝１，ｎ２＝１．５ と
すると、４％である。即ち、各々の媒体の屈折率をｎ
１，ｎ２としたとき、反射率：Ｒは 、Ｒ＝（（ｎ２−
ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１））²となるため。

【０００７】そして、光量変動は４Ｒであるため、干渉
による光量変動は、１６％になる。

【０００８】さらに、この発明で用いられる記録媒体
は、記録層表面でも反射が起こるので、干渉による光量
変動はさらに大きくなる場合がある。

【０００９】干渉による光量変動は、例えば支持体の
端面に反射防止膜を設けて、端面での反射率を低減させ
る、支持体の厚みのばらつきを、レーザー波長の数分
の１以下に抑える、ことにより防止することが可能だ
が、ではコストアップになり好ましくない。また、
に関しては、数μｍの厚みの媒体のばらつきを抑えるこ
とは可能でも、１００μｍ以上の厚みを有する媒体のば
らつきを、サブμｍ以下に抑えることは不可能に近い。

【００１０】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、通常のレーザー光は単一の波長で発振している
が、多数の波長で発振しているレーザー光もある。この
種のレーザー光を用いることにより、干渉の影響を低減
することができ、照射される光量が常に一定となり、ム
ラのない画像形成が可能となる画像記録装置及び画像記
録方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、この発明は、以下のように構成
した。

【００１２】請求項１記載の発明は、『記録するレーザ
ー光に対してほぼ透明な支持体と、その端面に記録層を
有する記録媒体に、前記記録層の反対側からレーザー光
を照射して、その熱エネルギーにより画像を記録する画
像記録装置において、前記レーザー光が複数の発振波長
を有するマルチモードレーザーであることを特徴とする
画像記録装置。』である。

【００１３】この請求項１記載の発明によれば、レーザ
ー光が複数の発振波長を有するマルチモードレーザーで
あり、干渉の影響を低減することができ、照射される光
量が常に一定となり、ムラのない画像形成が可能とな
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、『前記レーザー光
は発振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上であることを特徴
とする請求項１記載の画像記録装置。』である。

【００１５】この請求項２記載の発明によれば、レーザ
ー光は発振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上であり、この
発明の主な対象となる記録媒体の支持体は厚み１８０μ
ｍ、屈折率１．５であり、またレーザー光の波長は８０
０〜８６０ｎｍのものが選択肢の点から好ましく、これ
らの条件下では約０．６ｎｍの波長差を有する２つのス
ペクトルが干渉の影響を相殺でき、照射される光量が常
に一定となり、ムラのない画像形成が可能となる。

【００１６】請求項３記載の発明は、『レーザー光が複
数の発振波長を有するマルチモードレーザーを、前記レ
ーザー光に対してほぼ透明な支持体を通して、この支持
体の端面に設けられた記録層上に集光し、その熱エネル
ギーにより画像を記録する画像記録方法。』である。

【００１７】この請求項３記載の発明によれば、レーザ
ー光が複数の発振波長を有するマルチモードレーザー
を、レーザー光に対してほぼ透明な支持体を通して、こ
の支持体の端面に設けられた記録層上に集光し、その熱
エネルギーにより画像を記録することで、干渉の影響を
低減することができ、照射される光量が常に一定とな
り、ムラのない画像形成が可能となる。

【００１８】請求項４記載の発明は、『前記発振波長の
半値幅が１．２ｎｍ以上のマルチモードレーザーを前記
レーザー光に対してほぼ透明な支持体を通して、支持体
の端面に設けられた記録層上に集光し、その熱エネルギ
ーにより画像を記録する画像記録方法。』である。

【００１９】この請求項４記載の発明によれば、レーザ
ー光は発振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上であり、この
発明の主な対象となる記録媒体の支持体は厚み１８０μ
ｍ、屈折率１．５であり、またレーザー光の波長は８０
０〜８６０ｎｍのものが選択肢の点から好ましく、これ
らの条件下では約０．６ｎｍの波長差を有する２つのス
ペクトルが干渉の影響を相殺でき、照射される光量が常
に一定となり、ムラのない画像形成が可能となる。

【００２０】この発明は、レーザー光の熱のエネルギー
を利用して記録媒体に露光するヒートモード記録の露光
方式であり、画像記録プロセス上、支持体を通して記録
層にレーザー光を照射する必要がある場合に特に有効で
ある。

【００２１】通常のレーザー光は単一の波長で発振して
いるが、多数の波長で発振しているレーザーもある。こ
の種のレーザー光を用いることにより、干渉の影響を低
減することができる。

【００２２】１．レーザー光が単一波長の（干渉による
光量変動が生ずる）場合 記録媒体の支持体の厚さを１８０μｍ、レーザー光の波
長を０．８μｍとすると、光路差δ＝２ｈ×ｎ２＝５４
０μｍは波長の整数（６７５）倍となり、記録層に照射
される光量は最大となる。ただし、ｈは支持体の厚さで
ある。

【００２３】説明の便宜上支持体の厚さを１８０．１３
μｍとすると、光路差δは、波長の６７５．５倍とな
り、記録層に照射される光量は最小となる。つまり、支
持体の厚みばらつきにより、記録層を照射する光量が変
化する。

【００２４】２．レーザー光が２つの波長を有する（光
量変動が生じない）場合 もしレーザー光は、０．８ｎｍ、０．８００６ｎｍとい
う２つの波長を持っていれば、支持体厚さ１８０μｍ
（光路差５４０μｍ）に対して、各々の波長を有するレ
ーザー光は、それぞれ６７５倍、６７４．５倍となり、
記録層に照射される光量は両者の和、つまり最大と最小
の中間になる。

【００２５】ここで支持体厚さが１８０．１３μｍとな
っても、その光路差５４０．４μｍに対して、各々のレ
ーザー光はそれぞれ６７５．５倍、６７５倍となり、や
はり記録層に照射される光量は、最小と最大の中間にな
る。つまり、支持体の厚みが変わっても、記録層に照射
される光量は変わらない。

【００２６】前記では理想的な波長の条件を例にとって
説明したが、このようなレーザー光でなくても、発振波
長の分布が広がりを持っていれば、同じような効果を発
揮できる。

【００２７】従来、単一の波長のレーザー光を用いて記
録すると、支持体端面での干渉により、記録媒体に照射
される光量が記録媒体の位置によって変化し、その結果
記録が完全に行われなかったり、あるいは過剰な光量が
照射されることによって必要以上に大きなドッドが形成
されてしまい、画像上でムラとなってし視覚されてしま
っていた。

【００２８】特に、この発明に用いられる記録媒体は、
個々に記録されるドットは白黒２値で形成されるため、
僅かな光量差が閾値を越えるか越えないかに影響し、白
部が黒になってしまうことがある。なおかつ、個々のド
ットは２値記録でも、それらの集合体として１００レベ
ル以上もの階調を表現しているため、僅かな濃度差でも
視覚上非常に見苦しい物になってしまう。この発明によ
って、照射される光量が常に一定となり、ムラのない画
像形成が可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の画像記録装置及
び画像記録方法の実施の形態について説明する。

【００３０】図１はこの発明の画像記録装置の構成を示
す。記録媒体１０は、ベースを外側にしてドラム２０に
巻き付けられる。ドラム２０は、矢印Ｘ方向へ回転し、
このドラム２０の回転と平行してマルチレーザーヘッド
２１を矢印Ｙ方向に移動させることによって、２次元の
走査を行っている。

【００３１】多値の情報を有する画像データは、画像処
理部３２で拡大補間・階調変換等の画像処理が施された
後、閾値マスク部３３の閾値マスクを参照して、２値化
回路３０により２値化される。ここで、多値の情報を有
する１つの画像データは、２値の情報を有する多数の画
素データに変換される。２値化された画像データは複数
の半導体レーザ駆動回路３１を経て、マルチレーザーヘ
ッド２１に搭載された半導体レーザー５に送られ、各々
の半導体レーザ５ーを画像データに基づき、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御する。

【００３２】各々の半導体レーザーを出射したレーザー
光は図示していないコリメーターレンズ、結像レンズ４
２を通って記録媒体１０上に照射され、記録媒体１０の
記録層表面に複数の微小なビームに収束される。以上の
走査により、記録媒体１０の全面に、画像データに基づ
いて選択的にレーザーを照射し画像を記録することが可
能となる。

【００３３】図２はこの発明の実施例で用いた半導体レ
ーザーの縦モード特性例を表す。図２（ａ）は、ソニー
社のＳＬＤ３０３シリーズ、図２（ｂ）は、ＳＤＬ社の
ＳＤＬ−２３００シリーズの半導体レーザーの縦モード
特性である。どちらの半導体レーザーも複数の波長で発
振しており、その結果支持体（ベース）端面での干渉が
防止され、ムラのない均一な画像の記録が行えた。その
ほかにもポラロイド社のＰＯＬ−４１００シリーズ、オ
プトパワー社のＯＰＣ−Ａ００１シリーズ等も半導体レ
ーザーは複数の波長で発振しており、同様の効果を得
た。

【００３４】更に好ましくは、この発明で用いる半導体
レーザーの特性として、スペクトルの半値幅は１．２ｎ
ｍ以上が望ましい。この発明の主な対象となる記録媒体
は、図５に示すように構成されるが、支持体は厚み約１
８０μｍ、屈折率約１．５であり、またレーザー光の波
長は８００〜８６０ｎｍのものが選択肢の点から好まし
く、これらの条件下では約０．６ｎｍの波長差を有する
２つのスペクトルが干渉の影響を相殺でき、照射される
光量が常に一定となり、ムラのない画像形成が可能とな
る。

【００３５】しかしこのような特性を持つ半導体レーザ
ーは現実には余り存在しないため、図３（ａ）、図３
（ｂ）の特性を用いて説明する。

【００３６】図３（ａ）の特性は各々のスペクトルが
０．３ｎｍの波長差を有しており、そのスペクトル半値
幅が１．２ｎｍで有る。各々のスペクトルに中心のスペ
クトルを０として、−４〜４間で番号をつけた。個々で
−１と１のスペクトルは０．６ｎｍの波長差を有してお
り、これらのスペクトルを有するビームによって干渉は
発生しない。

【００３７】次に−２と２のスペクトルは、１．２ｎｍ
の波長差を有しており、これら２つのスペクトルを有す
るビームだけでは干渉を防止できない。しかし０のスペ
クトルは、各々から０．６ｎｍの波長差で、且つ倍の光
量を持っており、これら３つを合わせると干渉は発生し
ない。

【００３８】以下、同じように−３と３の組み合わせも
干渉が発生せず（波長差１．８ｎｍ）、この特性例から
は−４と４のスペクトルを有するビームによってのみ干
渉が生ずることになる。しかし全体の光量に占める割合
が僅かで有り、全体として干渉の発生を殆ど防止でき
る。

【００３９】図３（ｂ）はスペクトル特性がブロードな
例である。この場合には、図３（ａ）のような理想的な
分布に比べて干渉防止効果は若干劣るものの同様の理由
により、実質的に干渉の影響を防止することが可能であ
る。スペクトルの半値幅が、１．２ｎｍよりも広ければ
相殺効果が有効となり、干渉の防止に効果的である。

【００４０】更に前記の半導体レーザーの中には、レー
ザー発光領域が通常（１〜３ｎｍ）のものに比べて広
い、（１０〜２００ｎｍ）タイプのものがある。横マル
チモード或いはブロードエリアタイプと呼ばれるもので
ある。これらの半導体レーザーは横シングルモードのレ
ーザーに比べて遥かに高出力が可能であり（２Ｗ以上も
可能：横シングルは２００〜３００ｍＷが限界）、また
安価であり、この発明のようなヒートモード記録用の光
源としては、非常に適している。

【００４１】もう一つの利点としては、記録媒体への照
射ビームの形状を矩形にできる点が挙げられる。通常の
横シングルモードの半導体レーザーを光源として用いた
場合、記録媒体への照射ビーム形状はガウス形状に近い
ものとなってしまう。そのため照射光量が変化すると記
録されるドットの孔径が変化してしまい好ましくない。
一方横マルチモードの半導体レーザーは基本的にレーザ
ーの発光分布をそののまま記録媒体上に結像するため矩
形形状が容易に得られる。そのため、照射光量が変化し
たとしても、孔径変化への影響が少ない。

【００４２】また、記録媒体として、熱融着型（後記す
る）、熱昇華型（レーザーの熱エネルギーにより記録層
を昇華させ、それを受像紙に転写する。）等を用いる際
は、アブレーションの発生を抑制する必要があるため、
局部的に必要以上のエネルギーが照射されない（均一な
光量分布を持っている）矩形形状のビームを用いること
がより好ましい。

【００４３】但し、これらの半導体レーザーは、発光領
域が広いため、この発明のように微小なスポットに結像
するためには縮小光学系が必要であり、光量を大きくロ
スせずに記録媒体上に集光するには、高ＮＡ（０．３以
上）の結像レンズを用いると効果的である。

【００４４】また、結像レンズによって収束されるスポ
ット径は、一般的には、コリメーターレンズと結像レン
ズの焦点距離の比（結像倍率）によって決まるが、図７
のように、コリメートされたビームの一部をアパーチャ
により遮ることにより、より小さなスポットに収束する
ことが可能である。この場合光量はロスするが、小さな
スポットを得るのに有効である。

【００４５】また、矩形的な広がりを持つ方向を、ドラ
ムの回転と直角方向に設定すると良い。支持体の厚みが
１８０μｍよりも薄い場合にも、１．２ｎｍ以上のスペ
クトル半値幅は効果的である。この場合には半値幅がも
っと少ない領域から効果が発揮されるようになる。

【００４６】ヒートモード記録媒体としては、他に熱融
着性の記録媒体にも適用可能である。この種の記録媒体
を用いる場合には、図５に示される記録媒体のピールシ
ートの側からレーザが照射される。レーザ照射部ではそ
の熱エネルギーにより記録層がピールシートと融着する
ため露光後にピールシートを剥離してやれば、レーザー
照射部に透明なドットが形成される。熱融着性の記録媒
体を使用した場合にも、全く同様の効果が得られるが、
この種の記録媒体はピールシートの側からレーザーを照
射するため、干渉を生ずる支持体が薄い（１０〜５０μ
ｍ程度）のが特徴である。そのため、スペクトル半値幅
として０．２ｎｍ以上あれば干渉防止効果が発揮され
る。

【００４７】

【発明の効果】前記したように、 請求項１記載の発明
では、 レーザー光が複数の発振波長を有するマルチモ
ードレーザーであり、干渉の影響を低減することがで
き、照射される光量が常に一定となり、ムラのない画像
形成が可能となる。

【００４８】請求項２記載の発明では、レーザー光は発
振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上であり、この発明の主
な対象となる記録媒体の支持体は厚み１８０μｍ、屈折
率１．５であり、またレーザー光の波長は８００〜８６
０ｎｍのものが選択肢の点から好ましく、これらの条件
下では約０．６ｎｍの波長差を有する２つのスペクトル
が干渉の影響を相殺でき、照射される光量が常に一定と
なり、ムラのない画像形成が可能となる。

【００４９】請求項３記載の発明では、レーザー光が複
数の発振波長を有するマルチモードレーザーを、レーザ
ー光に対してほぼ透明な支持体を通して、この支持体の
端面に設けられた記録層上に集光し、その熱エネルギー
により画像を記録することで、干渉の影響を低減するこ
とができ、照射される光量が常に一定となり、ムラのな
い画像形成が可能となる。

【００５０】請求項４記載の発明では、レーザー光は発
振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上であり、この発明の主
な対象となる記録媒体の支持体は厚み１８０μｍ、屈折
率１．５であり、またレーザー光の波長は８００〜８６
０ｎｍのものが選択肢の点から好ましく、これらの条件
下では約０．６ｎｍの波長差を有する２つのスペクトル
が干渉の影響を相殺でき、照射される光量が常に一定と
なり、ムラのない画像形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像記録装置の構成を示す。

【図２】この発明の実施例で用いた半導体レーザーの縦
モード特性例を表す。

【図３】各々のスペクトルが０．３ｎｍの波長差を有し
ており、そのスペクトル半値幅が１．２ｎｍであること
を示す特性図である。

【図４】ヒートモード記録の露光方式を示す図である。

【図５】記録媒体の層構成を示す。

【図６】記録媒体に画像を記録する時に、支持体の端面
での干渉が生じることを説明する図である。

【図７】結像レンズによって収束されるスポット径を説
明する図である。

【符号の説明】

１ ベース（支持体） ２ 記録層 ３ ピールシート １０ 記録媒体 ２０ ドラム ２１ マルチレーザヘッド ３０ ２値化回路 ３１ レーザー駆動回路 ３２ 画像処理部 ３３ 閾値マスク部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３ Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｖ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録するレーザー光に対してほぼ透明な支
   持体と、その端面に記録層を有する記録媒体に、前記記
   録層の反対側からレーザー光を照射して、その熱エネル
   ギーにより画像を記録する画像記録装置において、前記
   レーザー光が複数の発振波長を有するマルチモードレー
   ザーであることを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】前記レーザー光は発振波長の半値幅が１．
   ２ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の画像
   記録装置。
3. 【請求項３】レーザー光が複数の発振波長を有するマル
   チモードレーザーを、前記レーザー光に対してほぼ透明
   な支持体を通して、この支持体の端面に設けられた記録
   層上に集光し、その熱エネルギーにより画像を記録する
   画像記録方法。
4. 【請求項４】前記発振波長の半値幅が１．２ｎｍ以上の
   マルチモードレーザーを前記レーザー光に対してほぼ透
   明な支持体を通して、支持体の端面に設けられた記録層
   上に集光し、その熱エネルギーにより画像を記録する画
   像記録方法。