DE69012024T2

DE69012024T2 - Bildaufzeichnungsgerät.

Info

Publication number: DE69012024T2
Application number: DE69012024T
Authority: DE
Inventors: Mark R Etzel
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2010-07-25
Also published as: AU627897B2; AU5785990A; CA2019981A1; EP0415903A3; US4978974A; EP0415903B1; JPH03104661A; DE69012024D1; ATE110641T1; EP0415903A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bildaufzeichnungsvorrichtungen, und insbesondere auf eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, bei welcher Bilder durch Aufbringen von Wärmemustern auf ein thermographisches bildgebendes Material erzeugt werden.
Die Anwendung eines thermographischen Bildmediunts zur Erzeugung stabiler Bilder von hoher Qualität ist bekannt dafür, daß sie einen potentiell breiten Anwendungsbereich hat, und zahlreiche Vorrichtungen zur Wärmezufuhr zu solchen bildgebenden Materialien wurden vorgeschlagen. Eine Wärmequelle, die fast schon "konventionell" zum Belichten thermographischer Bildmedien geworden ist, sind Laser, die mit ausreichender Ausgangsleistung gewählt und entsprechend moduliert werden, während sie ein Medium in einem Bildmuster abtasten. Ein Vorteil der Anwendung solcher Laservorrichtungen besteht darin, daß die zum Bestrahlen des bildgebenden Materials erforderliche Zeit auf diese Weise verhältnismäßig kurz im Vergleich zu anderen Wärmequellen, wie Xenonblitzröhren, ist.
Ein typisches thermographisches Bildmedium, bei dem Laserdioden zur Bestrahlung angewandt werden, ist in der internationalen Anmeldung WO-A-8S/04237 und der EP-A-4804975 offenbart.
Beim Belichten des in der zuvor genannten Anmeldung offenbarten Mediums sind die Dioden konventionell so montiert, daß die lichtaussendenden Elemente linear in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsbahn des Materials angeordnet sind, und eine optische Einrichtung liegt zwischen den lichtaussendenden Elementen und der Materialbahn, um das Abbild der lichtaussendenden Elemente auf dem Material in einen belichteten Bereich umzuwandeln, welcher in einer Richtung langgestreckt ist, die senkrecht zu der Bewegung des Materials ist, oder, in dem Fall, wo das Medium auf einer Trommel montiert ist, in der Axialrichtung der Trommel.
Bei dieser bekannten Anordnung belichtet jedes der benachbarten Elemente der Linearlasergruppe entsprechende benachbarte Spuren auf dem Bildmedium, während dieses an den fokussierten Lasern vorbeibewegt wird, welche den Lichtfleck auf dem Bildmedium erzeugen.
Wenn jedes der Laserelemente in dem Belichtungsfleck stärker als der Belichtungsschwellenwert des Mediums ist, dann wird das Medium über den gesamten Fleck während des Abbildungsprozesses belichtet.
Obwohl die oben beschriebene Laserabtastkonfiguration bei der Erzeugung zufriedenstellender Abbilder auf dem Bildmedium an sich erfolgreich ist, besteht ein Problem, wenn die Ausgangsleistung der Laserelemente unterschiedlich ist. Um das Medium vollständig zu belichten, muß die Laserleistung aller Elemente erhöht werden, so daß das schwächste Element oberhalb des Belichtungsschwellenwertes des Mediums ist. Im besten Fall hat das schwächste Element typischerweise die Hälfte der durchschnittlichen Elementleistung, und daher muß die durchschnittliche Elementleistung das Doppelte des Leistungsschwellenwertes des Mediums sein, um eine richtige Belichtung durch das schwächste Element zu gewährleisten. Das Ergebnis davon ist im allgemeinen eine Vergeudung der Hälfte der gesamten Laserleistung.
In einem anderen Fall können ein oder zwei Elemente ausbrennen, sogar wenn die gesamte Laserleistung richtig eingestellt ist. In diesem Fall belichtet ein Erhöhen der gesamten Laserleistung nicht alle Spuren des Mediums, und der Drucker kann keine akzeptablen Bilder drucken. Das Ausbrennen eines Elementes ist ein allgemeines Problem und Laserhersteller geben oft nicht die Anzahl der lichtaussendenden Elemente an, sondern stattdessen die Gesamtdiodenausgangsleistung.
Angesichts dessen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bildaufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, welche eine Vielzahl von lichtaussendenden Elementen enthält und in der Lage ist, den Leistungsbedarf zum Betrieb der Aufzeichnungsvorrichtung zu minimieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Bildaufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung einer Vielzahl lichtaussendender Elemente zu schaffen, welche auch dann akzeptable Bilder erzeugen kann, wenn eines oder mehrere der Elemente ausfällt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Bildaufzeichnungsvorrichtung mit einer Vielzahl lichtaussendender Elemente zu schaffen, bei welcher die oben genannten Ziele unter Anwendung einer Struktur erreicht werden, die einfach im Aufbau ist und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben genannten Ziele und weitere Ziele, welche aus der folgenden Beschreibung hervorgehen werden, werden durch Schaffung einer Bildaufzeichnungsvorrichtung erreicht, bei welcher Bilder durch die Aufbringung von Mustern auf ein bildgebendes Material erzeugt werden, mit Mitteln zum Bewegen des bildgebenden Materials entlang einer vorgegebenen Bahn und einer Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen in einem Abstand zu der Bewegungsbahn des Materials und so angeordnet, daß sie ihren Ausgang auf die Bewegungsbahn projizieren. Es sind Mittel zum gleichzeitigen Anspeisen der Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen als eine Gruppe vorgesehen, um das thermographisch bildgebende Material zu erwärmen. Die lichtaussendenden Elemente sind linear in einer Richtung angeordnet, die parallel zu der Bewegungsbahn des Materials ist, und optische Mittel sind zwischen den lichtaussendenden Elementen und der Bewegungsbahn des Materials angeordnet, um das Abbild der lichtaussendenden Elemente auf dem Material in einen belichteten Bereich umzuwandeln, der in einer Richtung langgestreckt ist, welche senkrecht zu der Bewegung des Materials ist.
Die Mittel zum Bewegen des bildgebenden Materials umfassen im allgemeinen eine rotierende Trommel, auf der das Material angeordnet ist, wobei das Material ein thermisch aktiviertes Blattmaterial ist.
Die lichtaussendenden Elemente sind allgemein in Form von Laserdiodenelementen und können im wesentlichen in einer Anzahl von 10 vorgesehen sein, um den gewünschten Lichtfleck auf dem Bildmaterial zu erzeugen.
Im Detail können die optischen Mittel zwei in einem Abstand voneinander angeordnete sphärische Linsen umfassen, zwischen denen eine zylindrische Linse angeordnet ist, um den Ausgang der lichtaussendenden Elemente in der Querrichtung senkrecht zur Bewegung des Materials zu sammeln.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorangehenden und weitere Merkmale der Erfindung werden ausführlicher im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht ist, welche eine thermographische Bildaufzeichnungsvorrichtung von jener Art zeigt, die im Stande der Technik gefunden werden kann;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht ist, die für ein Element der Struktur von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab zeigt;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht ist, welche die vorliegende Erfindung angewandt bei einer thermographischen Bildaufzeichnungsvorrichtung ähnlich der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt; und die
Fig. 4a und 4b schematische Ansichten in rechtem Winkel zueinander sind, welche Details des optischen Systems von Fig. 3 zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 1 ist eine Bildaufzeichnungsvorrichtung 10 mit einer Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen in Form einer Lichtgruppe 12 gezeigt, die auf ein bildgebendes Material bzw. Bildmaterial 14 gerichtet ist, das auf einer Trommel 16 angeordnet ist.
Ein Linsensystem 18 liegt zwischen der Lichtgruppe 12 und dem Bildmaterial 14, um einen fokussierten Ausgang mit einem belichteten Bereich 19 zu erzeugen, der breit und schmal ist und etwa 30 x 3 um mißt.
Wie ersichtlich weist der belichtete Bereich 19 auf Grund der Orientierung der Lichtgruppe 12 eine schmale Abmessung entlang der Bahn der Bewegung des Bildmaterials 14 und eine lange Abmessung parallel zur Achse der Trommel 16 auf. Eine Stromquelle P führt der Lichtgruppe 12 Energie über eine Leitung L zu, so daß die Elemente als eine Einheit ein- oder ausgeschaltet werden.
Wie oben erwähnt ist das Bildmaterial 14 von jener Art, die in der internationalen Anmeldung WO-A-88/04237 offenbart und dort als thermographisches Bildmedium zur Erzeugung von Bildern in Antwort auf eine kurze Belichtung mit einer starken bilderzeugenden Strahlung beschrieben ist.
Das Bildmaterial ist ein Blatt 14 mit einen Träger aus strahlungstransparentem Material und mit einer bei einer ausgewählten höheren Temperatur verflüssigbaren und strömungsfähigen bildgebenden Oberfläche, wobei eine Schicht aus porösem oder teilchenförmigem bildgebenden Material gleichförmig auf der bildgebenden Oberfläche als Beschichtung aufgetragen ist und eine Kohäsion aufweist, die stärker ist als die Adhäsion zwischen dem bildgebenden Material und der bildgebenden Oberflächenschicht. Zumindest eines der Materialien in den gegenüberliegenden Teilen der Schichten absorbiert die Strahlung, um sie in Wärmeenergie umzuwandeln, die in der Lage ist, die bildgebende Oberfläche des Trägers zu verflüssigen, und bevorzugt ist das Material der bildgebenden Oberfläche so, daß es verflüssigt und sich anschließend in einer im wesentlichen kurzen Zeit wieder verfestigt. Die Materialien der Oberflächenschicht zeigen im verflüssigten Zustand eine Kapillarströmung in die angrenzenden Teile des bildgebenden Materials, um im wesentlichen die gesamte Schicht des bildgebenden Materials am Träger zu verankern, wenn die bildgebende Oberflächenschicht sich abkühlt. Das Bildmaterial 14 hat im allgemeinen eine Oberfläche, die einen schmalen Temperaturbereich zwischen Verflüssigung und Verfestigung aufweist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist die Lichtgruppe 12 als eine phasenabgestimmte Gruppe mit zehn Streifen gezeigt, welche Laserdioden 22 umfaßt, die von einer Stromquelle P gespeist werden. Die Lichtgruppe 12 ist eine 200 mW-Gruppe, wobei die Leistung P so wirkt, daß die Gruppe 12 zu einer gleichzeitigen Anregung der Laserdioden 22 als eine einzige Gruppe angespeist wird. Es versteht sich, daß bei einer speziellen Aufzeichnungsvorrichtung eine Mehrzahl von Lichtgruppen 12 verwendet werden kann, obwohl für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung nur eine einzige gezeigt und beschrieben ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Lichtgruppe 12 stellt man fest, daß die Ausgangsleistung der Laserdioden 22 nicht gleich ist. Um das Bildmaterial 14 vollständig zu belichten, muß die Leistung aller Laserdioden 22 erhöht werden, so daß das schwächste Element oberhalb des Belichtungsschwellenwertes des Bildmaterials 14 ist. Es wurde gefunden, daß im besten Fall die Ausgangsleistung der schwächsten Laserdiode typischerweise die Hälfte der durchschnittlichen Laserleistung ist, und dadurch die durchschnittliche Laserleistung das zweifache der Schwellenleistung des Bildmaterials 14 sein muß, um zu gewährleisten, daß das Bildmaterial auch vom schwächsten Element belichtet wird. Es ist daher offensichtlich, daß eine Energieverschwendung den Einsatz der Lichtgruppe 12 zur Erzeugung eines Lichtaussendebereiches 19 begleitet, welcher das Bildmaterial 14 vollständig belichtet und annehmbare Bilder erzeugt. Es sollte auch klar sein, daß, falls eine oder mehrere der Laserdioden 22 ausbrennen, selbst eine Erhöhung der gesamten Laserleistung nicht alle Spuren der Bildaufzeichnungsvorrichtung 10 belichten wird, und die Vorrichtung wird daher keine annehmbaren Bilder drucken können.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist eine Bildaufzeichnungsvorrichtung 10a gezeigt, die ein lichtaussendendes Element in Form einer Lichtgruppe 12, eine Trommel 16 mit einem darauf angeordneten Bildmaterial 14 und eine an die Lichtgruppe 12 über eine Leitung L1 angeschlossene Energiequelle P aufweist, ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Struktur. Es ist aber zu beachten, daß die Lichtgruppe 12 um 90º gegenüber der in Fig. 1 gezeigten gedreht ist, wodurch die Laserdioden 22 nun in einer linearen Richtung parallel zu der Bahn der Bewegung des Bildmaterials 14 angeordnet sind, während die Trommel 16 rotiert. Jedes der bisher beschriebenen Elemente von Fig. 3 funktioniert ähnlich den Elementen von Fig. 1, insoferne, als die Energiequelle P an die Lichtgruppe 12 so angeschlossen ist, daß die Laserdioden 22 gleichzeitig als eine Gruppe angesteuert werden, und die Lichtgruppe 12 so angeordnet ist, daß sie ihren Ausgang auf das Bildmaterial 14 richtet. Wie ersichtlich wird anstelle der Linse 18 eine optische Einrichtung in Form eines Linsensystems 25 zwischen der Lichtgruppe 12 und der Oberfläche des Bildmaterials 14 angeordnet.
Das Linsensystem 25 ist so ausgelegt und konstruiert, daß, wenn die Lichtgruppe 12 und die Reihe von Laserdioden 22 linear in einer Richtung parallel zu der Bewegungsbahn des Materials ausgerichtet sind, ein auf das Bildmaterial projizierter belichteter Bereich 26 in einer Richtung senkrecht zu der Bewegung der Bildmaterialoberfläche erstreckt bleibt. Somit ist der belichtete Bereich 26 in den Abmessungen dem belichteten Bereich 19 ähnlich, aber die gesamte integrierte Ausgangsleistung der Laserdioden 22, anstelle der jeder einzelnen Laserdiode, bestimmt die Belichtung des Bildmaterials auf einer Linie, die in Richtung der Bewegung des Bildmaterials verläuft. Es ist daher klar, daß, wenn eine oder mehrere der Laserdioden 22 in der Lichtgruppe 12 nicht auf der Schwellenleistung des Bildmaterials 14 arbeitet, oder wenn eine der Laserdioden 22 ausbrennen sollte, eine korrekte Belichtung des Bildmaterials erfolgt, solange die gesamte integrierte Ausgangsleistung der Lichtgruppe den Bilderzeugungsschwellenwert des Bildmaterials übersteigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4a und 4b ist ein typisches optisches System 25 gezeigt, welches zwei in einem Abstand voneinander angeordnete sphärische Linsen 28 und 30 aufweist, zwischen denen eine zylindrische Linse 32 liegt, um den Ausgang des lichtaussendenden Elementes 12 in vertikaler Richtung parallel zu der Bewegung des Bildmaterials 14 zu sammeln. Ein optisches System 25 kann unter Verwendung einer sphärischen 0,65NA, 40x Mikroskopobjektivlinse zum Sammeln des Laserlichtes und einer 0,4NA, 20x Mikroskopobjektivlinse 30 als Fokussiereinrichtung aufgebaut werden. Die zylindrische Linse 32 kann eine Linse mit 333 mm Brennweite sein, die zum seitlichen Sammeln des Lichtes verwendet wird. Es sollte klar sein, daß zahlreiche Alternativen oder Kombinationen von Linsen 28, 30 und 32 verwendet werden können, um den optimalen optischen Wirkungsgrad zu erreichen, der in einer speziellen Einheit wünschenswert ist, während das Ziel des Transformierens der Lichtgruppe 12, so wie sie in Fig. 3 orientiert ist, erreicht wird, um den belichteten Bereich 26 auf der Oberfläche des Bildmaterials 14, wie er in dieser Figur gezeigt ist, zu erzeugen.
Aus dem Vorangehenden wird klar, daß die Bildaufzeichnungsvorrichtung 10a weder gegenüber Anderungen der Leistung der Diodenelemente 22 noch einem Ausbrennen der Elemente empfindlich ist, wodurch die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Zusätzlich ist die Modifikation einer Bildaufzeichnungsvorrichtung 10, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, insofern einfach, als daß die Reorientierung der lichtaussendenden Elemente 12 und das Ersetzen der Linse 18 durch das Linsensystem 25 im wesentlichen die einzigen Modifikationen sind, die an einer bestehenden Einheit vorgenommen werden müssen.

Claims

1. Bildaufzeichnungsvorrichtung, bei welcher Bilder durch Aufbringen von Mustern auf ein bildgebendes Material erzeugt werden, welche Vorrichtung aufweist:

Mittel zum Bewegen eines bildgebenden Materials entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn,

eine Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen in einem Abstand zu der Bewegungsbahn des Materials und so angeordnet, daß sie ihren Ausgang auf die Bewegungsbahn des Materials projizieren;

Mittel zum gleichzeitigen Anspeisen der Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen als eine Gruppe, um das thermographisch bildgebende Material zu erwärmen, wobei die lichtaussendenden Elemente linear in einer Richtung angeordnet sind, die im wesentlichen parallel zu der Bewegungsbahn des Materials ist; und

optische Mittel, die zwischen den lichtaussendenden Elementen und der Bewegungsbahn des Materials angeordnet sind, um das Abbild der lichtaussendenden Elemente auf dem Material in einen belichteten Bereich umzuwandeln, der in einer Richtung langgestreckt ist, welche linear senkrecht zu der Bewegung des Materials ist.

2. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Mittel zum Bewegen eines bildgebenden Materials eine rotierende Trommel umfassen, auf der das Material angeordnet ist.

3. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das bildgebende Material ein thermisch aktiviertes Blattmaterial ist.

4. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die lichtaussendenden Elemente Laserdiodenelemente sind.

5. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die genannte Mehrzahl von lichtaussendenden Elementen im wesentlichen zumindest zehn beträgt.

6. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die optischen Mittel zwei in einem Abstand voneinander angeordnete sphärische Linsen umfassen, zwischen denen eine zylindrische Linse angeordnet ist, um den Ausgang der lichtaussendenden Elemente in vertikaler Richtung parallel zur Bewegung des Materials zu sammeln.

7. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das bildgebende Material ein thermisch aktiviertes Blattmaterial ist.

8. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die lichtaussendenden Elemente Laserdiodenelemente sind.

9. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die genannte Mehrzahl von Laserdiodenelementen im wesentlichen zumindest zehn beträgt.

10. Bildaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die optischen Mittel zwei in einem Abstand voneinander angeordnete sphärische Linsen umfassen, zwischen denen eine zylindrische Linse angeordnet ist, um den Ausgang der lichtaussendenden Elemente in vertikaler Richtung parallel zur Bewegung des Materials zu sammeln.