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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf
Elektrographie und insbesondere auf eine Technik zur
Kontrastverstärkung eines elektrografischen Films.
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In der klinischen Mammografie gibt es einen Bedarf nach
höherem Kontrast zur zuverlässigeren Diagnose von
Brusttumoren. In der Mammografie befindet sich die
Bildinformation in dem vom Patienten übertragenen Röntgenmuster. Ein
Hauptmerkmal dieses Musters ist sein insgesamt niedriger
Kontrast&sub1; wobei der Austrittsfluß aus dem Hauptbrustbereich
relativ kleine Intensitätsunterschiede aufweist.
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Die herkömmliche Xeroradiographie für die Mammographie hat
den Nachteil, daß hauptsächlich die elektrischen Randfelder
in dem Latentbild entwickelt werden, was zu einer starken
Kantenverstärkung führt. Obwohl dies für kontraststarke
Bereiche mit hohen Ortsfrequenzen eines Bildes sinnvoll
ist, z.B. bei Kalkablagerungen, ist die herkömmliche
Mammographie relativ unbefriedigend, wenn es um das Erkennen
niedrigfrequenter, kontrastarmer Blldkomponenten geht, wie
sie beispielsweise bei Weichtumoren auftreten.
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Die herkömmliche Film- oder Schirmbildradiographie zeichnet
sich zwar durch bessere Erkennung niedrigfrequenter
Komponenten aus und bietet zudem ein zufriedenstellendes
Ansprechverhalten auf die höheren Frequenzen, hat jedoch den
Nachteil, daß sie nicht optimal zwischen Geweben mit
ähnlichen
Absorptionsspektren unterscheiden kann. Bei
herkömmlichen Film- oder Schirmbildern erzeugt der Streufluß im
entwickelten Film einen Durchschnittsgraupegel. Dieser
Durchschnittsgraupegel wird von den schwachen
Dichteunterschieden überlagert, die den schwachen
Abbildungskontrasten in der abgebildeten Mamma entsprechen. Das
Erkennen eines in umgebende Weichgewebe eingebetteten
Weichtumors ist daher schwierig, da die entsprechenden
Ausgleichsfolienbelichtungen im Vergleich mit der vollen
Belichtungsbreite des entwickelten Films klein sind.
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Abgesehen von xeroradiographischen Anwendungen gibt es
ebenfalls einen breiteren Bedarf nach einer Technik zur
Kontrastverstärkung in elektrofotografischen Anwendungen.
Zu derartigen Anwendungen zählen die luftgeologische
Überwachung, die Ermittlung von Schatteninformationen in
positiven/positiven xerographischen Bildern und
Lichtinformationen in negativen/positiven xerografischen Bildern, das
Erkennen mechanischer Beanspruchung in tragenden Elementen,
z.B. Metallen oder Kunststoffen, das radiografische oder
nicht radiografische Abbilden biologischer Gewebe usw.
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Obwohl vorgeschlagen wurde, ein elektrofotografisches
Tonerbild mit Hilfe einer vorgespannten
Entwicklungselektrode zu verbessern, waren derartige Vorschläge nicht
zur Verbesserung des Bildkontrasts in kontrastarmen
Bereichen erfolgreich. (Siehe: Us-A-4,669,859; 4,176,942,
4,006,709, U.s. Patentrolle 31,707, US-A-4,247,195.) Der
mangelnde Erfolg ist darauf zurückzuführen, daß die
Entwicklungselektrode auf ein Potential in Nähe des
Hintergrundpotentials des latenten, elektrostatischen Bildes
vorgespannt wird. Zudem kann das Vorspannungspotential einen
festen Wert haben, so daß es sich nicht an wechselnde
Bildbedingungen und sich verschlechternde elektrofotografische
Komponenten anpassen kann, etwa an den Alterungsvorgang von
Fotoleitern.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein verbessertes xeroradiografisches Verfahren
bereitzustellen, um eine höhere Zuverlässigkeit in der
Tumordiagnose zu erzielen, insbesondere bei der
Mammografie.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe
zugrunde, diese Verbesserung bei einer für den Patienten
niedrigen Strahlendosis zu erzielen, die mit den
herkömmlichen Film-/Schirmverfahren konkurrieren kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe
zugrunde, Mittel zur Verstärkung schwacher
Kontrastunterschiede in der Mammografie bereitzustellen, indem die
Schritte der Bilderfassung und der Kontrastverbesserung
getrennt werden, im Unterschied zu dem herkömmlichen
Film/Schirmverfahren, bei dem Bilderfassung und Dichtebildung
untrennbar miteinander verbunden sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe
zugrunde, ein allgemeines Verfahren zur Kontrastverbesserung
in der elektrofotografischen Erkennung für andere
radiografische Anwendungen bzw. nicht radiografische Anwendungen
bereitzustellen. Die Erfindung kann für einen vorgewählten
Belichtungsbereich, für einen breiten Bereich von
Ortsfrequenzen (einschließlich ausgefüllter Bereiche) und für
abgegrenzte Bereiche innerhalb eines größeren Bildbereichs
benutzt werden. Zu den Anwendungen, bei denen
Kontrastverbesserungen sinnvoll sind, zählen: Luftbildvermessung,
Sicherheitswesen, Extrahieren von Schatteninformationen aus
xerografischen Positiv/Positiv-Bildern und
Lichtinformationen
in Negativ/Positiv-Bildern, Erkennen mechanischer
Beanspruchung in tragenden Elementen, z.B. Kunststoffen,
Abbildung biologischer Gewebe usw.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrastverbesserung in
einem elektrogafischen Film bereitgestellt, insbesondere in
einem durch Röntgenstrahlung in kontrastarmen Körpergeweben
erzeugten Film. Die Technik umfaßt das Messen des
Spannungspotentials in einem Bereich von Interesse, um das
durchschnittliche Spannungspotential zu ermitteln und das
elektrostatische Tonerbild anhand einer vorgespannten
Entwicklungselektrode zu entwickeln, und zwar mit einem
Potential nahe dem durchschnittlichen Bildpotential im Bereich
von Interesse, aber außerhalb des Bereichs von
Potentialwerten, die den für die Verstärkung im Bereich von
Interesse ausgewählten Bildmerkmalen entsprechen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
das Tonerbild weiter verarbeitet, indem davon ein
fotografisches Bild erzeugt wird. Ein weiterer Aspekt der
vorliegenden Erfindung umfaßt das Entwickeln des
elektrostatischen Bildes mit lumineszierendem Toner und das Beleuchten
des Toners, um ein Bild aus ausgestrahltem Licht zu
erzeugen, das erkannt werden kann, das also beispielsweise
fotografiert oder mittels fotoelektrischer Abtasttechniken in
ein elektrisches Bildsignal umgewandelt wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
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Fig. 1 u. 2 schematische Darstellungen zur Erläuterung der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 3(a) u. 3(b) schematische Darstellungen von
Bildverarbeitungstechniken nach der Entwicklung,
die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden können.
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Fig. 4 eine schematische Ansicht einer
Röntgenbelichtung eines Objekts.
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Fig. 5(a) und 5(b) Spannungspotentialdiagramme zur
Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 6 ein Spannungspotentialdiagramm zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 7 eine Stirnansicht einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 8 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung sieht Mittel vor, mit denen der
Kontrastverlust umgangen wird, der durch Parallelerkennen
des relativ großen, übertragenen mittleren Flusses im
Film/Schirmverfahren verursacht wird. Anhand eines nachfolgend
beschriebenen besonderen Verfahrens mit xerografischer
Vorspannung reduziert die Erfindung die durch Streustrahlung
verursachten negativen Auswirkungen. Es können separate
Mittel zum Aufzeichnen des resultierenden Tonerbildes
vorgesehen werden, beispielsweise durch Direktfotografie.
Obwohl die Erfindung als ein Hybridprozeß betrachtet werden
kann, in dem das xerografische
Kontrastverbesserungsverfahren und das separate, nachfolgende
Verstärkungsverfahren miteinander gekoppelt werden, um eine Hardcopy-
Ausgabe zu erzeugen, besteht ein Vorteil der Erfindung in
der xerografischen Verarbeitung. Dennoch ist die physische
Trennung der Erkennungs- und Verstärkungsschritte ebenfalls
ein Schlüsselelement der Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung wurde erfolgreich eingesetzt, um
die Bilderzeugung in dem xeroradiografischen Verfahren mit
lumineszierendem Toner (LTX) zu verbessern.
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Im LTX-Bilderzeugungsverfahren wird ein lumineszierendes
Bild mit Hilfe eines Strahls rasterweise abgetastet. Die
digitalisierten, ausgestrahlten Signale werden in einem
Computer gespeichert und nachfolgend benutzt, um einen
Laserabtaster zur Herstellung einer fotografischen
Hardcopy-Ausgabe anzusteuern. Die Kontrastregelung im LTX-
Verfahren erfolgt durch den Algorithmus, der die
Leuchtstärke in Beziehung zu der zur Belichtung des Ausgabefilms
verwendeten Lichtstärke setzt, sowie durch fotografische
Entwicklung der Ausgabe.
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Ein einfacheres und preisgünstigeres Verfahren zur
Verwertung der vorliegenden Erfindung besteht darin, das
Tonerbild unter Blanket-Beleuchtung direkt zu fotografieren.
Dies kann entweder mit Reflexion oder mit Transmission
erfolgen (mit transparentem Fotoleiter). Man kann auch einen
lumineszierenden Toner mit Blanket-Anregung benutzen. US-A-
4,299,904 beschreibt die fotografische Verstärkung eines
fotolumineszierenden Bildes, allerdings nicht das
vorteilhafte Element der vorliegenden Erfindung, das in dem zu
beschreibenden, besonderen xerografischen Vorspannverfahren
besteht.
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Der Einsatz von Elektrofotografie zum Erfassen eines
übertragenen Musters aus einem Tonermaskenbild auf einem
Fotoleiter ist ebenfalls ein Verstärkungsverfahren, wie in
US-A-4,256,820 und 4,278,884 beschrieben. Die Verstärkung
ist recht begrenzt, typischerweise auf das 2 bis 4fache.
Doch auch in diesen Patenten ist das Schlüsselverfahren,
d.h. das Erzeugen des ersten Tonerbildes, nicht
beschrieben.
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Um die Erfindung in Beziehung zu herkömmlichen
Film/Schirmverfahren und herkömmlichen xeroradiografischen
Techniken abzuklären, werden die Prozeßschritte für diese
Techniken zunächst mit den Prozeßschritten des
erfindungsgemäßen, kontrastverstärkenden Verfahrens verglichen.
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Im Zusammenhang mit dieser Anmeldung werden die Begriffe
Negativ-/Positiv-Entwicklung und
Positiv-/Positiv-Entwicklung in folgender Bedeutung benutzt.
Negativ-/Positiv-Entwicklung bewirkt, daß Toner in belichteten Bereichen des
Fotoleiters abgelegt wird, wobei die Polaritäten der
Tonerpartikel und der Oberflächenladungen auf dem Fotoleiter
gleich sind. Positiv-/Positiv-Entwicklung bewirkt, daß
Toner in den unbelichteten Bereichen des Fotoleiters
abgelegt wird, wobei die Polaritäten der Tonerpartikel und der
Oberflächenladungen auf dem Fotoleiter ungleich sind.
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Fig. 1 zeigt einen Vergleich der Prozeßschritte
herkömmlicher Film-/Schirm-Mammographie mit den Prozeßschritten
der vorliegenden Erfindung. Im Film-/Schirmverfahren
bewirkt die vom Patienten übertragene Röntgenstrahlung eine
Belichtung (1) des Films, der zum Erzeugen der Hardcopy-
Ausgabe entwickelt wird (2). In der vorliegenden Erfindung
wird ein Fotoleiter mit dem übertragenen Röntgenmuster
belichtet (3), der mit Hilfe des zu beschreibenden,
speziellen Vorspannungsverfahrens mit Toner versehen wird (4). Im
einfachsten Fall wird das mit Toner versehene Bild
niedriger Dichte mit Hilfe von Blanket-Strahlung fotografiert
(5), um das Bild in Reflexion oder Transmission oder in
Lumineszenz von einem lumineszierenden Toner aufzuzeichnen.
Die Fotografie wird entwickelt (6), um die Ausgabekopie zu
erzeugen. Schritt (4) beinhaltet den Vorteil der
vorliegenden Erfindung. Er zeichnet sich durch Flexibilität in der
Verarbeitung und durch einen Vorteil gegenüber dem
Film/Schirmverfahren aus. Eine Abwandlung der Erfindung wird
durch einen alternativen Aufzeichnungsschritt (7)
vorgesehen, in dem der mit Toner versehene Fotoleiter aus Schritt
(4) beleuchtet wird, um mit dem Reflexions-,
Transmissionsoder Lumineszenzmuster einen Fotoleiter zu belichten, der
seinerseits mit Toner versehen wird, um das
Hardcopy-Ausgabebild zu erzeugen (der Toner kann ggf. auf einen
Empfänger übertragen werden)
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Fig. 2 zeigt die Verfahrensschritte der herkömmlichen
Xeroradiographie, bei der das übertragene Röntgenmuster
des Patienten einen Fotoleiter belichtet (8),
beispielsweise einen Selenleiter, der positiv/positiv getonert wird,
worauf das Tonerbild auf einen Empfänger übertragen (10)
wird. Auf den ersten Blick erscheint die Abfolge der
Schritte (8) und (9) ähnlich der der Schritte (3) und (4)
der vorliegenden Erfindung, aber es gibt große
Unterschiede. In der herkömmlichen Xeroradiographie wird zwar
eine Entwicklungselektrode benutzt, aber wesentlich anders
als in der vorliegenden Erfindung. Es besteht ein großer
Entwicklungschritt zwischen dieser Elektrode und dem
Fotoleiter, wobei dessen Funktion im wesentlichen darauf
beschränkt ist, Tonerpartikel abzustoßen, um diese dicht zur
Selenfläche zu leiten, wo sie durch lokale
flächenelektrische
Felder erfaßt werden. Hierdurch wird eine
sogenannte Fransenfeld- oder Kantenentwicklung mit schlechter
Entwicklung von Bereichen mit niedriger Ortsfrequenz
erzeugt, beispielsweise voll ausgefüllten Bereichen. Da der
Entwickler hochempfindlich ist, kann allerdings eine
verwertbare Bilddichte erzielt werden. Andererseits wird das
Potential der Entwicklungselektrode auf einen hohen Wert
gesetzt, so daß eine starke Tonerschicht auf dem gesamten
Bild abgelagert würde, wenn man eine vollständige
Entwicklung durchführte [A.G. Leiga, in Imaging Materials,
Seminarreihen, Diamond Research Corp., Sitzung 10, Juni 1986;
L.S. Jeromin und R.C. Speiser, SPIE Band 555 Med. Imaging
and Instrumentation '85, 127-136, 1985].
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Bei der vorliegenden Erfindung wird die Entwicklung nicht
mit wenigen Prozent durchgeführt, wie bei der herkömmlichen
Xeroradiographie, sondern es wird mit Hilfe einer dicht
beabstandeten, vorgespannten Entwicklungselektrode praktisch
eine vollständige Entwicklung in den Bildbereichen von
Interesse erzielt. Die spezifische Ladung der Tonerpartikel
ist wesentlich höher und ermöglicht eine schnellere
Entwicklung. Wie von R.M. Shaffert, Electrophotography,
Kapitel II, Seite 303 (Focal Press, London, 1965) beschrieben,
ermöglicht eine dicht beabstandete Entwicklungselektrode
nicht nur die Entwicklung voll ausgefüllter Bereiche,
sondem auch die genaue elektrische Steuerung des
Flächenpotentials nach der Entwicklung, was zur Verwertung der
vorliegenden Erfindung wesentlich ist. Die in dieser
Erfindung erzeugten Tonerbilder niedriger Dichte werden weder
durch Übertragen noch durch Fixieren während der
fotografischen oder elektrofotografischen Aufzeichnungsschritte
(5), (6) oder (7) gestört.
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Fig. 3 zeigt zwei Verfahren der direkten Fotografie des
Tonerbildes. In Fig. 3(a) wird ein Blanket-Einfallstrahl 10
so abgelenkt, daß er das Tonerbild 16 auf einem
reflektierenden, undurchsichtigen Fotoleiter 17, z.B. einem
Selenleiter, beleuchtet. Tonerfreie Bereiche erzeugen
Spiegelreflexion 12, während Tonerbereiche ein Streureflexionsbild
11 erzeugen, das von einer Kamera 14 (oder von einem
geladenen Fotoleiter) erfaßt wird. Der Toner ist in diesem Fall
nicht lumineszierend. Er kann allerdings so ausgelegt
werden, daß er die Einfallsstrahlung wirksam reflektiert und
streut. Für einen transparenten Fotoleiter kann das
Streubild durch Transmission sowie durch Reflexion erzeugt
werden. Fig. 3(b) zeigt ein lumineszierendes Tonerbild 21 auf
einem durch Blanket-Strahlung 18 mit Wellenlänge λ&sub1;
beleuchteten Fotoleiter 22. Der Streuanteil λ&sub1; wird durch
Filter 24 abgehalten, und das lumineszierende
Strahlungsmuster 20 mit Wellenlänge λ&sub2; wird durch Filter 24
durchgelassen und von Kamera 14 aufgezeichnet.
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Zum weiteren Verständnis der Erfindung wird Bezug auf Fig.
4 genommen. Es soll der Fall angenommen werden, daß zwei
Objekte aus gleichem Material, aber mit geringfügig anderen
Absorptionseigenschaften in ein größeres Objekt eingebettet
sind. Ein gleichmäßiger Eingangsstrahlungsfluß Ein wird
stärker in Material 1 absorbiert und weniger stark in
Material 2, wobei der durchgelassene Strahlungsfluß E&sub1; und E&sub2;
auf einen Detektor fällt. Zunächst soll das herkömmliche
Film-/Schirmverfahren betrachtet werden, bei dem die
Belichtung des Films die Ausgabedichten D&sub1; bzw. D- erzeugt,
und bei dem die durchschnittliche Dichte im linearen
Verhältnis der Dichte liegt, im Unterschied zu einer
logarithmischen Filmempfindlichkeit. Definitionsgemäß ist die
absolute Ausgabedichtedifferenz ΔD=D&sub1;-D&sub2;, auch Dichtekontrast
genannt, wie folgt gegeben:
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ΔDf/s = γf/s Δlog&sub1;&sub0; E (1)
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In Gleichung (1) ist &sup7;f/s der Kontrastverstärkungsfaktor
(Gamma) des Films. Für einen gegebenen Wert Δlog&sub1;&sub0;E, der
durch die Einfalldosis Ein und den radiologischen Kontrast
der Materialien 1 und 2 definiert ist, wird der
Ausgabekontrast durch die Größe von Gamma gesteuert.
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Bezugnehmend auf die vorliegende Erfindung ist der Detektor
ein geladener Fotoleiter mit Potential Vo vor der
Belichtung. Das Spannungsprofil nach den Belichtungen E&sub1; und E&sub2;
wird in Fig. 5(a) gezeigt. Die durchschnittliche
Fotoentladespannung ist Vav. Unter der Annahme, daß zwischen
Bereichen 1 und 2 ein niedriger Kontrast besteht, liegen
die entsprechenden Spannungen V&sub1; und V&sub2; dicht bei Vav, und
die Differentialspannung (V&sub1;-V&sub2;) ist im Vergleich zu Vav
klein. Es wird Negativ-/Positiv-Entwicklung mit einer mit
Potential Vb vorgespannten Entwicklungselektrode benutzt,
um den Toner in die belichteten Bereiche des Fotoleiters zu
bringen. In der üblichen Praxis wird z.B. bei der
Bilderzeugung einer Szene mit erweitertem Tonwertumfang Vb so
dicht wie möglich auf Vo eingestellt, damit
Schatteninformationen nicht verloren gehen. Andererseits wird für
die herkömmliche Positiv-/Positiv-Entwicklung Vb so dicht
auf Nullspannungen eingestellt, damit Lichtinformationen in
einer Szene nicht verloren gehen, und um die Ausgabedichte
für alphanumerische Zeichen zu erhöhen.
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In beiden Standardfällen liegt (Vb-Vav) dicht an (Vo-Vav) und
ist zudem viel größer als (V&sub1;-V&sub2;). Wenn standardmäßige
Tonerverfahren benutzt würden, um das Spannungsmuster von
Fig. 5(a) anhand herkömmlicher Einstellung der Vorspannung
Vb zu entwickeln, wäre die zu (V&sub1;-V&sub2;) proportionale
Tonermenge im Vergleich zu der zu Vav proportionalen Menge
klein. Diese herkömmliche oder standardmäßige Vorspannung
ist analog dem Film-/Schirmverfahren, bei dem eine
durchschnittliche Graudichte wesentlicher Größe mit dem
ausgegebenen Dichtekontrast überlagert wird.
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Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß
die Vorspannung auf ein Potential eingestellt wird, das
dicht an Vav liegt, allerdings außerhalb des
Potentialbereichs von Interesse. Beispielsweise wird für
Negativ/Positiv-Entwicklung Vb dicht (oberhalb) an V&sub1; eingestellt
und für Positiv-/Positiv-Entwicklung dicht (unterhalb) an
V&sub2;. Fig. 5(b) zeigt die auf dem Fotoleiter entwickelte
Tonerflächenmasse (m/A), die sich bei geringer Bedeckung
proportional zum entwickelten Bild verhält. Der obere Teil
der Abbildung zeigt (m/A)&sub1; und (m/A)&sub2; sowie den Mittelwert
(m/A)av für herkömmliche Entwicklung, während der untere
Teil (m/A)&sub1;', (m/A)&sub2;' und (m/A)av' zeigt, wenn Vb dichter an
Vav liegt, wie nachfolgend beschrieben. Die neue mittlere
Flächemmasse ist jetzt (m/A)av', aber die Differenz (m/A)&sub1;no
(m/A)&sub2;' bleibt unverändert und gleich (m/A)&sub1;-(m/A)&sub2;. Mit
anderen Worten bleibt die differentielle Tonerbedeckung für
beide Vorspannungseinstellungen konstant, aber die
durchschnittliche Tonermenge wird erheblich reduziert, d.h.
(m/A)av' < (m/A)av.
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Nachfolgend wird die fotografische Aufzeichnung besprochen
(Fig. 1 und 3). Für fotografische Xeroradiographie mit
lumineszierendem Toner (P-LTX) wird folgendes Ergebnis
abgeleitet:
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ΔCP_LTX = 0,4343 γP-LTX Δ(m/A)/(m/A)av' (2)
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wobei ΔDP-LTX der Dichtekontrast auf dem fotografischen
Film mit Gamma γP-LTX ist, und Δ(m/A) ist die differentielle
Tonerbedeckung auf dem Fotoleiter, (m/a)' ist die lokale,
mittlere Tonerbedeckung. Wenn das
Entwicklungs-Vorspannungspotential Vb dichter an Vav gebracht wird,
verringert sich (m/A)', und der Ausgabekontrast in Gleichung (2)
steigt. Gleichung (2) kann auch wie folgt geschrieben
werden:
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ΔDP-LTX = γP-LTX ΔlogEP-LTX (m/A)av/(m/A)av' (3)
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Unter idealen Bedingungen einer vollständigen Entwicklung
wird der Kontrastverstärkungsfaktor F wie folgt definiert:
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F=(m/A)/(m/A)av'=Vo-Vav/Vb-Vav (Negativ-/Positiv-Entwicklung)
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=Vav/Vav-Vb(Positiv-/Positiv-Entwicklung)
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Aus Gleichungen (1), (3) und (4) ergibt sich:
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ΔDP-LTX/ΔDf/s=γP-LTX/γf/s F
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Gleichung (5) zeigt, daß der Ausgabekontrast fotografischer
LTX um den Faktor F multipliziert mit dem Verhältnis der
Gamma-Werte der beiden (möglicherweise unterschiedlichen)
Ausgabefilme verbessert wird. Annliche Ergebnisse gelten
für die nicht lumineszierende Fotografie eines Tonerbildes
für Reflexion oder Transmission, wobei der Gamma-Wert des
Ausgabefilms gegen γP-LTX in Gleichungen (2) - (5)
ausgetauscht
wird. Jetzt ist zu erkennen, daß der
erfindungsgemäße Gamma-Wert zwei Faktoren aufweist, den Gamma-Wert
für den fotografischen Film und den Prozeßfaktor F.
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Ein numerischer Vergleich mit dem Film-/Schirrnverfahren
würde typische F-Werte über 4 benutzen, γP-LTX=1,5,γf/s=2,5
was für fotografische LTX einen aus Gleichung (5)
berechneten Kontrastverbesserungsfaktor von mehr als 2,4 ergibt.
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Wenn ein zweiter, geladener Fotoleiter benutzt wird, um das
Lichtmuster aus dem durchstrahlten Tonerbild (Schritt 7 in
Fig. 1) zu erfassen, hängt die Ausgabedichtedifferenz auf
dem zweiten Fotoleiter ΔDPC von der Empfindlichkeit dieses
Fotoleiters und der Empfindlichkeit des in der zweiten
Entwicklung benutzten Toners ab. Die Ausgabedichtedifferenz
hängt ebenfalls von der erzeugten Maximaldichte Dmax ab, die
von dem Anfangspotential auf dem zweiten Fotoleiter
abhängig ist. Wenn der zweite Fotoleiter in dem großen
Teilentladungsbetrieb mit dem durch γPC gegebenen effektiven Gamma-
Wert des entwickelten Bildes benutzt wird, ist die
Situation völlig analog zu dem Fall aus Gleichung (2). Dies gilt
analog für Gleichung (5)
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ΔDPC/ΔDf/s=γPC/γf/s F (6)
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worin ΔDPC der differentielle Ausgabekontrast des
Tonerbildes auf dem Fotoleiter ist.
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Durch Vergleichen der Gleichung (6) mit Gleichung (5)
ergibt sich:
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ΔDPC/ΔDP-LTX=(γC/γP-LTX)
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Da typische Werte von γPC für Flüssigentwicklung mit einem
organischen Fotoleiter dicht bei 1,5 liegen, ergibt sich,
daß die xerografische und die fotografische Aufzeichnung
vergleichbare Kontrastverbesserungsmöglichkeiten haben.
Beispiele:
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Beispiel 1: Foto-LTX, UV-Anregung von fluoreszierendern
Toner mit Selen-Fotoleiter und optischer Belichtung anhand
einer Phantombildreplika als Belichtungskontrollfeld. V
Reihe wie folgt: (Vb-Vav) 220, 200 180, 50 Volt,
Negativ/Positiv-Entwicklung. Bereiche mit niedrigem Kontrast
zeigten erhebliche und systematische Verbesserungen bei
fallendem (Vb-Vav).
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Beispiel 2: Weißlichtreflexion, nicht lumineszierend,
ähnlich wie Belichtung 1; Vb Reihen zeigten ähnliche
Ergebnisse für das gleiche optische Belichtungskontrollfeld mit
Selen-Fotoleiter (Vb-Vav) = 270, 140, 85, 25 Volt.
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Beispiel 3: Röntgenbelichtungen mit mammografischem
Phantombild, Weißlicht-Reflexionsfotografie. Vb Reihen bei
systematischer Reduzierung von Vb-Vav in einem Satz Bilder
von gleichen Röntgenbelichtungen wiesen große
Verbesserungen in den kontrastarmen Bereichen auf, einschließlich
eingebetteter Objekte, wie Kunststoffbälle usw.
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Nachfolgend wird eine experimentelle Technik zur Verwertung
der zuvor beschriebenen Erfindung beschrieben, wobei
besonderer Bezug auf das xeroradiografische Verfahren mit
lumineszierendem Toner (LTX) genommen wird, so wie er bei der
Mammographie und bei der xerografischen Aufzeichnung
niedrigen Kontrasts allgemein angewandt wird.
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In einer mammographischen Röntgenbelichtung hat das
übertragene Röntgenflußmuster tendenziell einen sehr geringen
Kontrast, so daß die kleinen Absorptionsdifferenzen in den
Brustgeweben zu kleinen Amplitudendifferenzen im
übertragenen Flußmuster führen. Die zuvor beschriebene Erfindung
beschreibt ein unorthodoxes Einstellen des
Elektrodenpotentials, um den Kontrast des Tonerbildes zu verbessern.
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Im Falle der Negativ-/Positiv-Entwicklung wird Toner in
belichteten Bereichen des Fotoleiters abgelagert. Die
Polantäten sowohl der Tonerpartikel als auch der
Oberflächenladungen auf dem Fotoleiter sind gleich. Die
Entwicklungselektrodenvorspannung wird auf einen Zwischenwert zwischen
dem Oberflächenpotential vor der Belichtung und dem
durchschnittlichen Oberflächenpotential nach der Belichtung
eingestellt. Herkömmlicherweise liegt dieser Vorspannungspegel
dicht am Potential vor der Belichtung, um so viele
Belichtungsinformationen wie möglich zu bewahren und gleichzeitig
unbelichtete Hintergrundbereiche frei von Toner zu halten.
Erfindungsgemäß wird dieser Vorspannungspegel allerdings
auf einen Wert in Nähe des Potentials nach der Belichtung
eingestellt.
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Im Falle der Positiv-/Positiv-Entwicklung wird Toner in
unbelichteten Bereichen des Fotoleiters abgelegt. Die
Tonerpartikel und die Flächenladungen auf dem Fotoleiter weisen
entgegengesetzte Polaritäten auf. Die
Entwicklungselektrodenvorspannung wird auf einen Zwischenwert zwischen
dem durchschnittlichen Potential nach der Belichtung und
dem Potential der Trägerelektrode eingestellt, auf der die
fotoleitende Schicht plaziert wird. Herkömmlicherweise wird
dieser Vorspannungspegel auf einen Wert in Nähe des
Potentials der Trägerelektrode eingestellt, um eine hohe
Maximaldichte Dmax zu erhalten, um Lichtdetails zu erhalten
und um Tonerablagerungen auf voll belichteten Bereichen zu
vermeiden. Erfindungsgemäß wird dieser
Entwicklungsvorspannungspegel allerdings auf einen Wert in Nähe des
durchschnittlichen Potentials nach der Belichtung
eingestellt.
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Um die Entwicklungsvorspannung experimentell einzustellen,
ist folgende Vorgehensweise erforderlich. Nach Belichten
des Fotoleiters in einem LTX-Bilderzeugungsverfahren für
Mammographie wird beispielsweise der der abgebildeten Mamma
entsprechende Fotoleiterbildbereich mittels einer
elektrostatischen Voltmetersonde abgetastet, z.B. mit einem
elektrostatischen Voltmeter des Modells TREK 344 von TREK, Inc.
auf Medina, New York, USA. Der Abtastvorgang besteht aus
einem einfachen, berührungsfreien Schwenken der Sonde über
den abgebildeten Brustbereich, um dadurch das
Flächenpotential nach der Belichtung auf dem Fotoleiter entlang
des Sondenwegs aufzuzeichnen. Dies wird entweder durch
Translation der Sonde hinter den stationären Fotoleiter
oder durch Translation des Fotoleiters hinter die
stationäre Probe erreicht.
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Eine typische, hochauflösende Sonde löst
Ortspotentialschwankungen von 2,5 mm auf einer Fläche auf (in einer Bahn
von 2,5 mm Breite während der zuvor beschriebenen
Schwenkbewegung der Sonde). Die Ausgabesignale der Sonde können
angezeigt werden, beispielsweise auf einem
Streifenschreiber, um somit eine Spannungsaufzeichnung als eine
Funktion der Sondenposition während der Schwenkbewegung
über den Fotoleiter zu erzeugen. Der Bediener kann die
Potentialausschläge über den Mittelwert hinaus beobachten
und dann das Vorspannungspotential der
Entwicklungselektrode wie zuvor beschrieben auf den Grenzausschlag
einstellen. Der Bediener muß darauf achten, daß er keine in
den Spannungsausschlägen enthaltenen Informationen
abschneidet.
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In einer praxisgerechten, kommerziellen Ausführungsform
wird das gesamte Verfahren elektronisch ausgeführt, wie
nachfolgend beschrieben wird. Die von der Sonde ermittelten
Potentiale werden digitalisiert und auf einem Computer in
Echtzeit gespeichert. Das durchschnittliche Potential nach
der Belichtung sowie die Abweichung des Potentials nach der
Belichtung können aus den auf dem Computer gespeicherten
Daten leicht ermittelt werden. Zudem läßt sich die
Standardabweichung berechnen. Diese in Volt gemessene
Standardabweichung sei , das mittlere Potential nach der
Belichtung sei Vav. Das Entwicklungsvorspannungspotential W wird
dann automatisch auf eine Spannung eingestellt, die ein
vorgegebenes (vom Bediener eingegebenes) Mehrfaches von v
zu Vav ist. Dieses Mehrfache sei n.
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Als Beispiel soll ein Negativ-/Positiv-Verfahren mit
positiver Corona-Ladung und positiven Tonerpartikeln angenommen
werden. Das Vorspannungspotential wird wie folgt
eingestellt:
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Vb = Vav + n. v (8)
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wobei n. v erfindungsgemäß viel kleiner als (Vo-Vav) sein
muß, wobei Vo das Potential eines unbelichteten Bereichs
des Fotoleiters ist (nicht durch die Sonde im zuvor
beschriebenen Bewegungsvorgang ermittelt). Ein typischer Wert
von n läge für das LTX-Verfahren im Bereich von 2 bis 3,
wie in Fig. 6 skizziert.
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Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens (wie in Fig. 7
gezeigt) wird ein kleiner Bereich des röntgenabsorbierenden
Referenzmaterials mit einer Absorptionsfähigkeit und
Gesamtabsorption, die ähnlich der der untersuchten Mamma ist,
in den direkten Röntgenfluß zwischen Röntgenquelle und
Fotoleiter angeordnet. Wenn die Mamma abgebildet wird, wird
auch eine Aufzeichnung durch die einheitliche Dicke des
Referenzmaterials übertragen. Wenn die Zeilenabtastung der
elektrostatischen Sonde auf dem Flächenpotential
entsprechend des Berichts der abgebildeten Mamma auf dem
Fotoleiter erzeugt wird, kann dann eine simultane oder
sequentielle Spannungsaufzeichnung in dem Bereich gemessen
werden, der dem Referenzmaterial entspricht, wobei entweder
dieselbe Sonde oder eine andere Sonde benutzt wird. Die
Referenzspannung Vref wird dann benutzt, um die
Entwicklungselektrodenvorspannung für ein Negativ-/Positiv-
Verfahren wie folgt einzustellen:
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Vb = Vref + Voffset (9)
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wobei Voffset eine vorgegebene Spannung ist, die nach
Erfahrung im mammographischen LTX-Verfahren eingestellt wird.
Dieses einfachere Verfahren, das in einer kommerziellen
Ausführungsform automatisch ablaufen kann, macht nicht die
Echtzeitverarbeitung in der zuvor beschriebenen ersten
Ausführungsform erforderlich. Voffset kann allerdings manuell
durch einen Bediener eingegeben werden. Man kann den
gemessenen und berechneten Wert Vav plus einem vorgewählten Wert
Voffset benutzen, um Vb zu erzeugen.
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Es können mehrere Parallelabtastungen eingesetzt werden, um
die Genauigkeit der Messung der in Gleichung (8) benutzten
Werte Vav und v zu verbessern. Um das Flächenpotential
nach der Belichtung entlang paralleler Spuren auf dem
Fotoleiter zu messen, können mehrere Sonden oder eine lineare
Anordnung von Proben quer zur Spur verwendet werden. Der
abgetastete Bereich kann vorgewählt werden, um nur die
Teile des Bildes aufzuzeichnen, von denen vorher bekannt
ist, daß sie für den durchschnittlichen Bereich von
Interesse repräsentativ sind.
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Eine Verbesserung gegenüber dem einfachen Abtasten mit
Hilfe mehrerer Sonden besteht im Einsatz eines
Sondensatzes, der den gesamten Bildbereich wirksam abtasten kann.
Dies würde bei einer Mammographie beispielsweise den
gesamten Bereich der Mamma plus den Umgebungsbereich umfassen.
Die aus einer derartigen Sondenanordnung quer zur Spur
erzielten Daten können an einem Bildschirm als Bild der Mamma
und deren Umriß angezeigt werden. Ein Bediener kann mit
einer Maus oder einem elektrischen Zeigegerät einen Bereich A
markieren, wie in Fig. 8 gezeigt, der benutzt wird, um die
Informationen Vav und v zu erzeugen. Das Bild an dem
Bildschirm würde dann für zukünftige Zwecke im Computer
gespeichert werden. Um den Umriß der Mamma zu ermitteln und den
Bereich A automatisch auszuwählen, könnte man auch
künstliche Intelligenz einsetzen. Das in diesem Absatz
beschriebene Verfahren vermeidet Fehler aufgrund einer falschen
Lage des Patienten oder einer falschen Lage des
unbelichteten Fotoleiters.
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Die vorliegende Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf.
Kleine Kontrastunterschiede in einem elektrografischen Bild
werden durch die erfindungsgemäße Entwicklungstechnik
verbessert. Ein verbessertes xeroradiografisches Verfahren
weist bei niedriger Strahlendosierung eine höhere
Zuverlässigkeit in der Tumorerkennung auf, insbesondere in der
Marnmographie. Die Erfindung kann in der Xeroradiografie
eingesetzt werden sowie in elektrofotografischen Anwendungen,
bei denen eine Kontrastverbesserung sinnvoll ist,
beispielsweise bei der Luftbildvermessung, im
Sicherheitswesen, beim Erkennen mechanischer Beanspruchung in
tragenden Elementen und der Abbildung biologischer Gewebe.