DE69316984T2

DE69316984T2 - Verfahren zur Bilderzeugung durch direkte thermische Aufzeichnung

Info

Publication number: DE69316984T2
Application number: DE69316984T
Authority: DE
Inventors: Joseph C O Agfa-Gev Michielsen; David C O Agfa-Gevaer Tilemans
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa HealthCare NV
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-11-23
Also published as: JP3720399B2; US5734411A; EP0654355B1; EP0654355A1; DE69316984D1; JPH07186529A

Description

BEREICH DER Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsverfahren für direkte thermische Aufzeichnung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die thermische Bilderzeugung oder Thermografie ist ein Aufzeichnungsverfahren, in dem Bilder durch Anwendung von bildmäßig modulierter thermischer Energie erzeugt werden. Bei der Thermografie handelt es sich um Materialien, die nicht lichtempfindlich, aber wärmeempfindlich sind, und reicht bildmäßig angebrachte Wärme aus, um mittels eines die optische Densität abändernden, chemischen oder physischen Vorgangs in einem wärmeempfindlichen Bildaufzeichnungsmaterial eine sichtbare Änderung hervorzurufen.
Die meisten der direkten thermografischen Aufzeichnungs- Materialien sind des chemischen Typs. Bei der Erhitzung auf eine bestimmte Umwandlungstemperatur findet eine unumkehrbare chemische Reaktion statt und wird ein Farbbild erstellt.
Im thermischen Direktdruck kann die Erhitzung des Aufzeichnungsmaterials durch die Bildsignale, die in elektrische Impulse umgewandelt und dann durch eine Steuerschaltung selektiv auf einen thermischen Druckkopf übertragen werden, erzielt werden. Der thermische Druckkopf besteht aus mikroskopischen Wärmewiderstandselementen, welche die elektrische Energie durch den Joule-Effekt in Wärme umsetzen. Die derart in thermische Signale umgesetzten elektrischen Impulse zeigen sich als Wärme, die übertragen ist auf die Oberfläche des wärmeempfindlichen Bildaufzeichnungsmaterials, in dem die chemische, die Farbentwicklung hervorrufende Reaktion stattfindet. Dieses Prinzip wird im "Handbook of Imaging Materials" (herausgegeben von Arthur S. Diamond - Diamond Research Corporation - Ventura, California, gedruckt von Marcel Dekker, Inc., 270 Madison Avenue, New York, Ausgabe 1991, S. 498-499) beschrieben.
Bei einem besonders interessanten direkten thermischen Bildaufzeichnungsmaterial benutzt man ein organisches Silbersalz in Kombination mit einem Reduktionsmittel. Bei einer solchen Kombination kann mittels einer geeigneten Wärmequelle wie z.B. eines thermisches Kopfes, eines Lasers usw., ein Bild erzeugt werden. Mit solch einem Material kann ein Schwarzweiß- Bild erhalten werden, denn unter Einfluß von Wärme werden die Silberionen zu Metallsilber entwickelt.
Bei einer Bildaufzeichnung mittels eines thermischen Kopfes ergibt es sich aber als schwierig, ein Neutralschwarztonbild zu erhalten. Zu diesem Zweck ist die Zugabe von Tönungsmitteln vorgeschlagen worden, aber diese ergeben immer noch keine befriedigenden Ergebnisse. Weiterhin ergibt es sich als schwierig, eine erwünschte Anzahl von Grauwerten zu erhalten, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind, insbesondere falls das Bild beim medizinischen Diagnostik eingesetzt wird.

GEGENSTÄNDE DER ERFINDUNG

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist folglich ein verbessertes Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung unter Anwendung eines direkten thermischen Bildaufzeichnungselements, das auf einem Träger eine wärmeempfindliche Schicht mit einem wesentlich lichtunempfindlichen organischen Silbersalz enthält, das mittels eines thermischen Kopfes mit erregbaren Heizelementen bildmäßig erhitzt wird, wobei dieses Verfahren eine verbesserte Tonneutralität in den Druckbildern ergibt.
Weitere Gegenstände und Vorteile werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Wir haben nun festgestellt, daß die obigen Gegenstände gemäß einem Verfahren zur Erzeugung eines Bildes durch bildmäßige Erhitzung mittels eines thermischen Kopfes mit erregbaren Heizelementen (Hi) eines direkten thermischen Bildaufzeichnungselements (m) erzielt werden können, wobei letzteres Element auf einem Träger eine wärmeempfindliche Schicht mit einem organischen Silbersalz und einem in der wärmeempfindlichen Schicht und/oder in (einer) weiteren eventuellen Schicht(en) enthaltenen Reduktionsmittel enthält und die Aktivierung der Heizelemente impulsweise gemäß einem Tastverhältnis erfolgt und die nachstehenden Schritte umfaßt :
- das Vorwärmen von jedem Heizelement, wobei die Vorwärmzeit (to) derart eingestellt wird, daß im Bildaufzeichnungselement eine unter der Umwandlungstemperatur (Tc) des Bildaufzeichnungselements (m) liegende und der Formel

Tc - 3 < T&sub0; < Tc

entsprechende Vorwärmtemperatur (To) erreicht wird, wobei alle Temperaturen in Grad Celsius ºC ausgedrückt sind,
- die Einstellung eines Impulstastverhältnisses, Gradientimpuls- Tastverhältnis genannt (δg), so daß innerhalb einer zwischen 90% der Höchstschreibzeit (tw,max) und 100% der Höchstschreibzeit liegenden Schreibzeit (tw) eine vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bildauf zeichnungselement (m) erreicht wird,
- das pro einzelnes Pixel aus einem Speicher (LUT-t) Abrufen einer individuellen, auf die erwünschte Densität (Dn) auf dem Bildaufzeichnungselement bezogenen Schreibzeit (tw,i), und
- das Erregen der Heizelemente gemäß dem eingestellten Gradientimpulstastverhältnis (δg) für eine im Verhältnis zur abgerufenen individuellen Schreibzeit (tw,i) eingestellte Zeit.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden in der nachstehenden detaillierten Beschreibung beschrieben.

Detaillierte BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wird nachstehend erläutert, wobei auf die dazugehörigen Abbildungen verwiesen wird, ohne die Erfindung darauf zu beschränken, wobei
Abbildung 1 eine schematische Schnittansicht eines thermischen Direktdruckers ist,
Abbildung 2 ein Datenflußdiagramm eines thermischen Direktdruckers ist,
Abbildung 3 eine quantisierte Densitätswerte oder Bilddaten darstellende Bildsignalmatrix ist,
Abbildung 4 eine die Erhitzungs- und Abkühlungskurve eines Heizelements darstellende Grafik ist,
Abbildung 5 einen praktischen LUT-t mit aufeinanderfolgenden Erhitzungs- und Abkühlungszeiten für maximal 256 Densitätswerte darstellt,
Abbildung 6 eine das Verhältnis zwischen der Anzahl auf ein Heizelement angewandter Treiberimpulse und der Aufzeichnungsdensität auf dem Bildauf zeichnungselement darstellende Grafik ist,
Abbildung 7 eine ein Stroboskopsignal und die Temperatur eines dem aktuellen Stand der Technik entsprechenden Bildaufzeichnungselements darstellende Grafik ist,
Abbildung 8 ein hauptsächlich die Stroboskopimpulse eines Heizelementes im Falle von Impulsbreitenaktivierung darstellendes Diagramm ist,
Abbildung 9 ein hauptsächlich die Stroboskopimpulse eines Heizelementes im Falle von Tastverhältnisaktivierung darstellendes Diagramm ist,
Abbildung 10 ein hauptsächlich die aktivierenden Stroboskopimpulse eines Heizelementes mit abnehmender Stroboskopperiode und konstantem Stroboskoptastverhältnis darstellendes Diagramm ist,
Abbildung 11 eine die Erhitzungs- und Abkühlungskurve eines Heizelements darstellende Grafik ist, in der alle Heizimpulse entsprechend einer erfindungsgemäßen Einzelzeilenzeit- Tastverhältnisimpulsaktivierung zusammengesetzt sind.
Abbildung 12 ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Grundverfahrens ist,
Abbildung 13 eine Grafik ist, die einen zeitlichen Verlauf der Aufzeichnungsdensität auf einem Bildaufzeichnungselement darstellt,
Abbildung 14 ein Flußdiagramm eines erweiterten erfindungsgemäßen Verfahrens ist,
Abbildung 15 eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform ist,
Abbildung 16 eine Grafik ist, die für eine bildspezifische, unter der systembedingten Dmax liegende D'max einen unterbrochenen und ununterbrochenen zeitlichen Verlauf der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsdensität darstellt,
Abbildung 17 eine grafische Übersicht von Experimenten ist, wobei die durch erfindungsgemäße Tastverhältnisimpulsaktivierung erhaltene Tonneutralität mit unterschiedlichen erfindungsgemäßen thermischen Gradienten verglichen wird.
Abbildung 1 zeigt ein globales Grundschema eines erfindungsgemäß einsetzbaren thermischen Druckgeräts, das auf einem im allgemeinen in Bogenform vorliegenden Aufzeichnungs- Material 11, das auf einem Träger eine wärmeempfindliche, ein organisches Silbersalz enthaltende Schicht enthält, in einer Zeit eine Zeile von Pixeln zu drucken vermag. Das Aufzeichnungsmaterial 11 ist an einer durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanisrnus angetriebenen Drehtrommel 12 befestigt, wobei dieser Mechanismus die Trommel 12 und den Aufzeichnungsbogen 11 ununterbrochen an einem festen thermischen Kopf 13 vorbei dreht. Dieser Kopf 13 drückt das Aufzeichnungsmaterial 11 gegen die Trommel 12 und empfängt die Ausgangssignale der Treiberschaltungen. Der thermische Kopf 13 umfaßt normalerweise eine Vielzahl von Heizelementen, deren Anzahl der Pixelanzahl in den Bilddaten in einem Zeilenspeicher gleich ist. Die bildmäßige Erhitzung des Heizelementes erfolgt zeilenweise, wobei die Heizwiderstände geometrisch nebeneinander angeordnet sind. Je nach der Druckerkonfiguration kann die "Zeile" horizontal oder vertikal sein. Jeder Widerstand kann durch Heizimpulse, deren Energie entsprechend der erforderlichen Densität des entsprechenden Bildelements gesteuert wird, erregt werden. Falls die Bildeingabedaten einen höheren Wert aufweisen, steigt die Ausgangsenergie und somit ebenfalls die optische Densität des Hartkopiebildes 14 auf dem Aufzeichnungsbogen 11. Bilddaten niedrigerer Densität dahingegen führen zu einer Erniedrigung der Heizenergie, wodurch ein helleres Bild 14 erhalten wird.
Die verschiedenen Verarbeitungsstufen werden im Diagramm von Abbildung 2 erläutert. Zunächst wird in einem Bilderfassungsgerät 21 eine digitale Bilddarstellung erhalten.
Danach wird das digitale Bildsignal mittels einer digitalen Schnittstelle 22 und eines ersten (als "SPEICHER" in Abbildung 2 angegebenen) Speichermittels zu einer Aufzeichnungseinheit oder einem Drucker 23 übertragen. In der Aufzeichnungseinheit 23 können die digitalen Bildsignale zunächst verarbeitet 24 werden, was eine Datenumwandlung umfaßt, z.B. um die optischen Densitäten auf die Eingabedaten abzustimmen (siehe die nachstehend beschriebene Abbildung 6). Danach wird der Aufzeichnungskopf (13 in Abbildung 1) derart gesteuert, daß in jedem Pixel die dem Wert des verarbeiteten Digitalbildsignals 24 entsprechende Densitätswert erstellt wird. Nach der Verarbeitung 24 und gleichzeitig zur Serienumwandlung 25 der digitalen Bildsignale wird ein die nächste zu druckende Datenzeile darstellender Strom von Seriendaten von Bits in ein weiteres Speichermittel, z.B. ein schieberegister 26, übertragen. Danach werden diese Bits unter gesteuerten Bedingungen parallel zu den assoziierten Eingängen eines Auffangregisters 27 geführt. Sobald die Datenbits vom Schieberegister 26 im Auffangregister 27 gespeichert sind, können weitere Zeilen von Bits nacheinander taktpulsmäßig ins schieberegister 26 eingespeichert werden. Was die Heizelemente 28 betrifft, sind die Oberanschlußklemmen an eine (in Abbildung 2 als V angedeutete) positive spannungsquelle angeschlossen, während die Unteranschlußklemmen der Elemente an die entsprechenden Kollektoren der Treibertransistoren 29 angeschlossen sind, deren Ernitter geerdet sind. Diese Transistoren 29 werden selektiv durch ein an ihren Basen angewandtes kräftiges Signal eingeschaltet (als "STROBOSKOP- IMPULS" in Abbildung 2 angedeutet) und lassen Strom durch ihre angeschlossenen Heizelemente 28 fließen. Auf diese Art und Weise wird eine direkte thermische Hartkopie (14 in Abbildung 1) der elektrischen Bilddaten aufgezeichnet. Durch Anpassung der durch jedes Heizelement 28 übertragenen Wärme wird durch Aufzeichnungsmaterial 11 ein Bildpixel variabler Densität erstellt.
Da die Verarbeitungseinheit 24 für die weitere Beschreibung der vorliegenden Erfindung von großer Bedeutung ist, wird ihr nachstehend besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Wie schon oben erwähnt, sind die elektrischen Bilddaten am Eingang von 24 verfügbar. Diese Daten werden im allgemeinen als binäre, im Verhältnis zu den Densitäten der entsprechenden Pixel im Originalbild stehende Pixelwerte geliefert. Für ein gutes Verständnis des Verhältnisses sei bemerkt, daß eine Bildsignal- Matrix (siehe Abbildung 3) eine zweidimensionale reguläre Anordnung von quantisierten Densitätswerten oder Bilddaten I(i,j) ist, wobei entweder i die Pixelspaltestelle und j die Pixelzeilenstelle darstellt oder i die Stelle auf einem thermischen Kopf eines bestimmten Heizelements und j die zu druckende Zeile des Bildes darstellt. Ein Bild mit einer 2880 x 2086 Matrix zum Beispiel wird 2880 Spalten und 2086 Zeilen umfassen, d.h. 2880 Pixel horizontal und 2086 Pixel vertikal. Das Ausgangssignal der Matrix ist eine im Verhältnis zur in jedem Pixel zu druckenden Densität stehende Impulskette, wobei die Anzahl von Densitätswerten jedes zu reproduzierenden Pixels durch die Bitanzahl pro Pixel beschränkt wird. Für eine K-Bittiefe Bildmatrix können einzelne Pixel N = 2K Densitätswerte zwischen 0 und 2K - 1 aufweisen. Falls die Matrixtiefe oder Pixeltiefe 8 Bits beträgt, kann das Bild bis 2&sup8; oder 256 Densitätswerte aufweisen.
Mehr insbesondere wird die zu druckende Bildsignalmatrix zu einer elektronischen (als LUT in 24 angedeuteten) Nachschlage- Tabelle geleitet, welche die quantisierten Densitätswerte in Korrelation bringt mit der Leistung, die während der zum Treiben jedes Heizelements 28 im thermischen Druckkopf 13 benutzten Stroboskopimpulse verbraucht wird. Weiterhin können die Aktivierungsimpulse dadurch angepaßt werden, daß jede der Impulsketten in Korrelation mit Densitätssteuerverfahren gebracht wird, wie nachstehend in der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Die korrigierten Impulse werden dann zum Haupttreiber 29 geleitet, um die thermischen Heizelemente 28 im thermischen Kopf 13 zu erregen.
Abb. 4 zeigt den Effekt der Zuführung eines Aktivierungs- Impulses zu einem Widerstandsheizelement 28, wobei die Temperatur auf der Vertikalachse und die Zeit auf der Horizontalachse aufgetragen sind. Während des Aktivierungs- Impulses steigt die als Te angegebene Temperatur des Widerstandsheizelements zunächst steil und dann mehr allmählich von z.B. 20ºC auf 300ºC. Nach Ausschalten der Aktivierung kühlt das Widerstandsheizelement ab.
Abb. 4 läßt sich einfach entnehmen, daß die Temperatur Te der Heizelemente und somit auch die damit erhaltene Densität im Druckbild 14 durch Steuerung der zu den Heizelementen des thermischen Kopfes geführten Aktivierungsimpulse beeinflußt werden können. Die Aktivierung dieser Heizelemente kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Beispielsweise kann die erwünschte Densität in einem bestimmten Bildpixel durch Anpassung der zu einem bestimmten Heizelement zugeführten Impulsbreite erhalten werden. Eine solche Aktivierung wird in Abbildung 7 durch die das in jeden Treiber 29 (siehe Abb. 2) eingeführte Stroboskopsignal darstellende Kurve 71 erläutert. Kurve 72 zeigt die Reaktion der Temperatur des Bilderzeugungselements m auf ein Stroboskopsignal, in der Annahme, daß das Bilddatensignal für den entsprechenden Treiber vorhanden ist. Das Stroboskopsignal umfaßt einen Einzelimpuls 73, der am Zeitpunkt ti beginnt und am Zeitpunkt t&sub3; endet. Während des Zeitintervalls von tl bis t&sub3; steigt die Temperatur des Bilderzeugungselements exponentiell, wie durch den Kurvenabschnitt 74 dargestellt. Nach Zeitpunkt t&sub3; sinkt die Temperatur des Bilderzeugungselements exponentiell, wie durch den Kurvenabschnitt 75 dargestellt. Nach einer Zeit t&sub2; erreicht die Temperatur Tm des Bilderzeugungselements die sogenannte "Urnwandlungstemperatur Tc", die als die Mindesttemperatur des wärmeempfindlichen Bilderzeugungsmaterials m, die während einer bestimmten Zeit zum Hervorrufen einer Reaktion zwischen dem organischen Silbersalz und dem Reduktionsmittel und somit zur Bildung von optisch wahrnehmbarem Metallsilber erforderlich ist, definiert wird. In Abb. 7 kommt die Temperatur Tm des Bilderzeugungselements von Zeitpunkt t&sub2; bis Zeitpunkt t&sub4; über die Umwandlungstemperatur hinaus, was bedeutet, daß zwischen t&sub2; und t&sub4; Densität aufgebaut wird. Selbstverständlich wird die zwischen t&sub2; und t&sub4; erzielbare Höchstdensität durch den Aufbau des wärmeempfindlichen Bilderzeugungsmaterials m beschränkt.
Als Folge dieser Impulsbreitenaktivierung steigt die Temperatur des Bilderzeugungselements wesentlich über die Umwandlungs- Temperatur (symbolisch Tm » Tc) und ist eine gute Tonneutralität schwierig zu erzielen.
Zur Verdeutlichung der Bezeichnung Umwandlungstemperatur Tc verweisen wir auf Abb. 6, die ein Verhältnis zwischen der Anzahl auf ein Heizelement (Hi) anzuwendender Aktivierungsimpulse und der Densität eines durch das Heizelement auf einem wärmeempfindlichen Aufzeichnungsmaterial m aufgezeichneten Bildes 14 darstellt. Wie sich aus der Tabelle ergibt, werden die Heizelemente bis etwa 120 Treiberimpulse nur erwärmt und reicht die dadurch erzeugte Wärme nicht aus, um eine Densität aufzuzeichnen, wodurch die Aufzeichnungsdensität Null bleibt. Sobald mehr als 120 Aktivierungsimpulse angewandt werden, fangen die Heizelemente an, genügend Wärme zu erzeugen, um die bei der Umwandlungstemperatur Tc anfangende Aufzeichnung auszulösen. Wenn die Anzahl von Treiberimpulsen weiter erhöht wird, steigt die Aufzeichnungsdensität nicht-linear. Die Tc eines erfindungs gemäßen, wärmeempfindlichen Bilderzeugungsmaterials liegt im allgemeinen zwischen 75 und 120ºC.
Wir haben nun festgestellt, daß dem Problem zum Erhalt eines Bildpixels variabler Densität im Aufzeichnungsmaterial 11, ohne wesentliche Färbung wie z.B. eine Bräunung des Abzugs, dadurch abgeholfen werden kann, daß die Aktivierung der Heizelemente gemäß dem nachstehenden, die vier folgenden Stufen umfassenden Verfahren durchgeführt wird :
- das Vorwärmen von jedem Heizelement, wobei die Vorwärmzeit (t&sub0;) derart eingestellt wird, daß im Bildaufzeichnungselement eine unter der Umwandlungstemperatur (Tc) des Bildaufzeichnungselements (m) liegende und der Formel
Tc - 3 ≤ T&sub0; < Tc
entsprechende Vorwärmtemperatur (To) erreicht wird, wobei alle Temperaturen in Grad Celsius ºC ausgedrückt sind,
- die Einstellung eines Impulstastverhältnisses, Gradientimpuls- Tastverhältnis genannt (δg), so daß innerhalb einer zwischen 90% der Höchstschreibzeit (tw,max) und 100% der Höchstschreibzeit liegenden Schreibzeit (tw) eine vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bildauf zeichnungselement (m) erreicht wird,
- das pro einzelnes Pixel aus einem Speicher (LUT-t) Abrufen einer individuellen, auf die erwünschte Densität (Dn) auf dem Bildaufzeichnungselement bezogenen Schreibzeit (tw,i), und
- das Erregen der Heizelemente gemäß dem eingestellten Gradientimpulstastverhältnis (δg) für eine im Verhältnis zur abgerufenen individuellen Schreibzeit (tw,i) eingestellte Zeit.
Nachstehend werden mit Verweis auf Abbildung 11 alle wesentlichen Schritte der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Abb. 11 stellt die Erhitzungs- und Abkühlungskurve eines Heizelements dar, in der alle Heizimpulse entsprechend einer erfindungsgemäßen Einzelzeilenzeit-Tastverhältnisirnpuls- Aktivierung zusammengesetzt sind. In dieser Abb. 11 sind als Abszisse die Aktivierungsdauer (in ms) und als Ordinate die (in relative Prozentsätzen % ausgedrückte) Temperatur Tm des Bildaufzeichnungselements aufgetragen. Es sei ebenfalls auf Abb. 12 verwiesen, die ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Grundverfahrens ist und alle erfindungsgemäßen aufeinanderfolgenden Stufen schematisch darstellt.
In der oben gerade erwähnten ersten Stufe wird sofort nach Empfang eines Druckbefehls und ungeachtet der Abwesenheit oder Anwesenheit von zu druckenden Punkten bei einer hohen durchschnittlichen Geschwindigkeit elektrische Energie geliefert, so daß das Bilderzeugungselement (m) beim Vorwärmen möglichst schnell auf eine erwünschte Vorwärmtemperatur To erhitzt wird, die vorzugsweise gerade unter Tc liegt und noch typischer der Formel
Tc - 3 ≤ T&sub0; < Tc [1]
entspricht.
(alle Temperaturen sind in Grad Celsius ºC ausgedrückt).
Dieses bevorzugte Vorwärmverfahren wird deutlich im linken Teil von Abb. 11 dargestellt, wobei das Vorwärmen von einer Temperatur 111 über eine sehr steile Steigung der Vorwärmtemperatur 112 bis eine unter der Umwandlungstemperatur 114 liegende Vorwärmtemperatur 113 nach einer Vorwärmzeit von z.B. to = 1 ms verläuft.
Obwohl die Vorwärmung sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich (üblicherweise als impulsweise bezeichnet) erfolgen kann, wird in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform während der Vorwärmzeit (to) eine Tastverhältnisimpulsaktivierung mit einem hohen Tastverhältnis, am besten wäre δo = 100%, bevorzugt. Die Grundprinzipien impulsweiser Tastverhältnisaktivierung werden mit Verweis auf die Abb. 8 und 9 erläutert. Abbildung 8 ist ein hauptsächlich die Stroboskopimpulse eines Heizelementes im Falle einer dem aktuellen Stand der Technik entsprechenden Impulsbreiten- Aktivierung darstellendes Diagramm. Abbildung 9 dahingegen ist ein hauptsächlich die Stroboskopimpulse eines Heizelementes im Falle einer erfindungsgemäßen Tastverhältnisaktivierung darstellendes Diagramm. Die Stroboskopwiederholungsperiode (ts) besteht wie in Abb. 9 angegeben aus einem Heizzyklus (h) und einem Abkühlungszyklus (c). Die Stroboskopimpulsbreite (h) ist die Zeit, daß ein Vorbereitungsstroboskopsignal aktiv ist (siehe "STROBOSKOPSIGNAL" in Abb. 2). Das "Stroboskoptastverhältnis δ" eines Heizelements ist das Verhältnis der Heiz- oder Stroboskopimpulsbreite (h) zur Stroboskopwiederholungsperiode (ts = h+c). Dabei trifft folglich Formel [2] zu :
δ = h / (h +c) [2]
Da die angewandte Leistung in direktem Verhältnis zur im thermischen Kopf erreichten Temperatur und diese Temperatur im Verhältnis zur im Bilderzeugungselement erreichten optischen Densität steht, wird nun der Steuerung der angewandten Leistung besondere Aufmerksamkeit gewidmet.
Im Falle einer Tastverhältnisaktivierung kann die angewandte zeitdurchschnittliche Leistung aus der Gleichung
P = δ x V² / R [3]
in der V die Amplitude der am thermischen Kopf angewandten Spannung (in Volt) und R den elektrischen Widerstand eines Heizelements (in Ω) darstellt, berechnet werden.
Aus den obigen Formeln [2 und 3] läßt sich deutlich verstehen, daß die zeitdurchschnittliche Leistungsdichte P durch Veränderung des Stroboskoptastverhältnisses δ oder P durch Veränderung der Spannung V angepaßt werden kann. Jeder dieser Parameter kann während des Druckvorgangs geändert oder für einen bestimmten Bildtyp optimiert werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform beginnen die aktiven Stroboskopimpulse im Falle einer Tastverhältnisaktivierung am Anfang der Zeilenzeit (tl), wie in Abb. 9 dargestellt, zumindest wenn eine Aktivierung ausgelöst ist, was sich deutlich aus dem Erhalt von mindestens einer Mindestdensität ergibt (siehe Abb. 6).
Erfindungsgemäß kann eine einstellbare Tastverhältnisimpulsgabe (ADC) nach verschiedenen Methoden, von denen nachstehend eine allgemeine Übersicht folgt, durchgeführt werden. In einem erfindungsgemäßen Drucker kann die Stroboskopperiode (ts = h+c) eine Konstante sein (siehe Abb. 9) oder kann z.B. durch ein Softwareprogramm während der Aktivierungszeit angepaßt werden (siehe Abb. 10). In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckers ist das Tastverhältnis vorzugsweise eine Konstante, aber kann die Stroboskopperiode (ts = h+c) verändert werden (Abb. 10, in der z.B. ts1 > ts2 > ts3). In noch einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckers sind weder die Stroboskop- Periode (h+c) noch das Stroboskoptastverhältnis (δ) konstant und können beide Werte während der Aktivierungszeit (siehe Abb. 5, die nachstehend besprochen wird) verändert werden.
Wie schon oben erwähnt, wird das Impulstastverhältnis (ög) in Stufe 2 derart eingestellt, daß am Ende der Höchstschreibzeit (tw,max), insbesondere innerhalb eines Bereiches von 0,9 tw,max und 1,0 tw,max, eine vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bilderzeugungselement (m) erhalten wird. Die vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bilderzeugungselement (m) kann durch die Eigenschaften des Bilderzeugungssystems bestimmt werden. Die Durchführung dieser zweiten Stufe impliziert, daß die weitere, in der späteren Stufe 4 durchzuführende Erhitzung, Gradienterhitzung genannt, und der Temperatur-Zeit-Gradient im Bilderzeugungsmaterial m möglichst langsam sein sollen, und folglich Dmax vorzugsweise möglichst langsam und spät erreicht wird (nicht vor 0,9 tw,max und nicht nach tw,max). In der Praxis haben wir festgestellt, daß dieses Verfahren eine erhebliche Verbesserung der Tonneutralität des Druckbildes 14 erbringt. Wie in der obengenannten Abb. 11 dargestellt, wird die weitere, nach der Vorwärmzeit (to) erfolgende Gradienterhitzung keiner Höchstaufheizgeschwindigkeit 115, aber statt dessen, wie durch den Kurvenbereich 116 angegeben, einer langsameren Aufheiz geschwindigkeit folgen.
Wie schon oben erwähnt, wird in Stufe 3 pro einzelnes Pixel aus einem Speicher (LUT-t) eine individuelle, auf eine erwünschte Densität (Dj) auf dem Bildaufzeichnungselement bezogene Schreibzeit (tw,i) abgerufen. Zur Verdeutlichung dieser Stufe 3 des beschriebenen Verfahrens sei auf Abb. 13, Tabelle 1 und Abb. 5 verwiesen. Abbildung 13 ist eine Grafik, die einen zeitlichen Verlauf der Aufzeichnungsdensität auf einem Bildaufzeichnungselement m darstellt, wobei einfachkeitshalber kleine, durch die Zwischenabkühlungszeiten c (siehe Abb. 9) verursachte Schwankungen nicht in der Grafik eingetragen sind, wodurch ein nahezu linearer zeitlicher Verlauf erhalten wird. In Abb. 13 kann Kurve 131 mit seinem kennzeichnenden Tastverhältnis δg = δg1 entnommen werden, daß nach einer Gradienterhitzung von 11 ms eine vorgegebene Höchstdensität Dmax = 3,5 erreicht wird, während nach einer Gradienterhitzung von 8 ms eine Zwischendensität Dn = 2,5 erreicht wird.
Tabelle 1 ist ein Grundbeispiel eines LUT-t, wobei am Eingang oder der linken Seite eine Anzahl erwünschter Densitäten Di = {D&sub0;, D&sub1;, ... Dn, ...Dmax} und am Ausgang oder der rechten Seite die entsprechenden Schreibzeiten twi = {tw,0 ... tw,n ... tw,max}, in denen ein Heizelement Hi aktiviert werden muß, um die erwünschten Densitäten auf dem Bilderzeugungselement m zu erzielen, aufgelistet sind. Tabelle 1:
Abb. 5 gibt ein praktisches Beispiel eines für maximal 256 Densitätswerte entworfenen LUT-t-Speichers, wie in einer der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt, wobei die aufeinanderfolgenden Erhitzungszeiten h und Abkühlungszeiten c nun in einer Impulsanzahl (statt in absoluten Zeiteinheiten) ausgedrückt werden.
In Abb. 13 zeigen die Kurven 132 und 133 zeitliche Verläufe der Aufzeichnungsdensität auf einem Bilderzeugungselement m mit kennzeichnenden Tastverhältnissen δg = δg2 und δg = δg3.
Wie schon oben erwähnt, wird in der Gradienterhitzungsstufe 4 jedes Heizelement gemäß dem eingestellten Gradientimpuls- Tastverhältnis (δg) für eine im Verhältnis zur abgerufenen individuellen Schreibzeit (tw,i) eingestellte Zeit erregt. Einige typische Beispiele können nun mit Verweis auf Tabelle 1 beschrieben werden : alle Pixel auf dem Bilderzeugungselement m, die keine Densität (D = D&sub0;) drucken dürfen, werden nach der Vorwärmzeit t&sub0; nicht aktiviert, alle Pixel auf dem Bilderzeugungselement m, die eine typische Densität D = Dn drucken müssen, werden nach der Vorwärmzeit t&sub0; gemäß einer entsprechenden Schreibzeit tw,n aktiviert u.s.w., bis zum Erhalt des tw,max entsprechenden Dmax-Wertes. Der Kombination von Abb. 13 und Tabelle 1 läßt sich entnehmen, daß Dn = 2,5 der Gleichung δg = δg1 entspricht, wobei tw,n = 8 ms.
Als Gesamtergebnis aller beschriebenen Verfahrensstufen stellt Abb. 11 eine Grafik der Erhitzungs- und Abkühlungskurve eines Heizelements dar, in der alle Heizimpulse entsprechend einer erfindungsgemäßen Einzelzeilenzeit-Tastverhältnisimpuls- Aktivierung zusammengesetzt sind. In dieser Abbildung werden ein Beginn 111 der Zeilenzeit tl, ein Vorwärmbereich 112, eine Vorwärmtemperatur T&sub0; bei Verweisnummer 113, eine Umwandlungstemperatur Tc bei Verweisnummer 114, eine hypothetische weitere Höchsterhitzung 115, eine Gradienterhitzung 116 mit einem Gradienttastverhältnis δg und eine (nachstehend beschriebene) Ruheerhitzung 117 dargestellt.
Erfindungsgemäß ist es sehr vorteilhaft, das Vorwärmtastverhältnis (δ&sub0;) auf maximal (z.B. δ&sub0; = 100%) und das Gradienttastverhältnis (δg) auf minimal (z.B. δ&sub0; = 22,5%) einzustellen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform erreicht der Unterschied zwischen der Zeilenzeit und der Höchstschreibzeit (tl -tw) wenigstens die thermische Zeitkonstante des thermischen Kopfes τ, z.B. bei tl = 16 msek und τ = 5 msek ist tw,max = 11 msek. Anders gesagt trifft Formel [4] wie folgt zu :
(tl - tw,max) ≥ τ [4]
Durch diese Stufe wird sichergestellt, daß die Temperatur des thermischen Kopfes am Anfang einer nächsten zu druckenden Zeile auf einem reproduktionsfähigen Wert liegt. Ein auffallender Vorteil besteht darin, daß die durch die vorangehenden Druckzyklen gegebenenfalls im thermischen Kopf gespeicherte Wärme keinerlei Einfluß auf die eigentliche Temperatur hat und sich dadurch keine umständlichen temperaturkompensierenden Steuerungen nötig machen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform ist die Höchstschreibzeit aber der Zeilenzeit gleich, so daß
(tl - tw,max) = 0 [5]
In dieser Ausführungsform werden zusätzliche temperaturkompensierende Steuerungen benötigt, doch die Höchstschreibzeit wird maximal gemacht (bis tl), so daß der angewandte Temperatur-Zeit-Gradient wirklich minimal und dadurch die Tonneutralität weiter optimiert wird.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der thermische Kopf 13 nach dem elektrischen Anschluß des Druckgeräts 23 an eine Spannungsquelle und vor dem Starten eines Druckvorgangs durch eine Bereitschaftserhitzung (mit einem Bereitschaftstastverhältnis δs) aufgewärmt werden, ehe digitale Bildsignale zum Kopf zu übertragen, so daß eine (durch Ts dargestellte) Bereitschaftstemperatur erhalten wird, die weniger als 10ºC unter der obenerklärten Umwandlungstemperatur liegt
Ts > Tc - 10ºC [6]
Mehr im allgemeinen gilt
Tc > T&sub0; ≥ Ts > Tc - 10ºC
Dadurch bleibt der thermische Kopf 13 auf einer vorgegebenen Bereitschaftstemperatur, so daß bei einem späteren Druckvorgang nur ein leichter Temperaturunterschied (T0 - Ts) überbrückt werden muß und sehr schnell ein stabiler Druck erzielt wird. Dementsprechend wird der Vorwärmbereich 112 in Abb. 11 ebenfalls sehr kurz sein. Diese Bereitschaftserhitzung vor dem Empfang digitaler Bildsignale kann vorzugsweise gemäß einem Impulstastverhältnis mit einem Bereitschaftstastverhältnis δs durchgeführt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform geht der sehr wichtigen, nach dem gerade erwähnten eventuellen Bereitschaftserhitzung erfolgenden Vorwärmstufe vor dem Anfang der Vorwärmzeit eine Kontrollstufe voran, in der überprüft wird, ob wenigstens drei aufeinanderfolgende Zeilen (lj, lj+1, lj+2) blanko sind, wesfalls ab der ersten Linie ungleich Null (lj,nz) binäre Bilddaten erfaßt werden. Abbildung 14 ist ein Flußdiagramm eines mehr detaillierten erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Hauptteile diegleichen wie in Abb. 12 sind. Die zusätzlichen Stufen in Abb. 14 sind eine Kontrollstufe 141, in der überprüft wird, ob wenigstens drei aufeinanderfolgende Zeilen (lj, lj+1, lj+2) blanko sind, wesfalls ab der ersten Zeile ungleich Null (lj,nz) binäre Bilddaten erfaßt werden, und eine Kontrollstufe 142, in der überprüft wird, ob die eigentlichen Daten noch immer aktiv sind, was bedeutet, daß eine weitere Gradienterhitzung des eigentlichen Heizelements (Hi) fortgesetzt werden muß.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann nach der beschriebenen Vorwärmstufe für jedes nicht-druckende und also einen blanko Punkt ergebende Heizelement die Zuführung von Energie ausgeschaltet und dadurch die Abkühlung des Heizelements ermöglicht werden. Gleichfalls möglich ist, daß nach der Vorwärmstufe zu jedem nicht-druckenden Heizelement bei einer solchen reduzierten durchschnittlichen Ruhegeschwindigkeit Energie zugeführt wird, daß das Bilderzeugungselement m wesentlich auf einer erwünschten Ruhetemperatur Tr bleibt, z.B. auf der Bereitschaftstemperatur Ts oder auf der Vorwärmtemperatur T&sub0;.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die beschriebene Gradienterhitzung 115 die Aktivierung der Heizelemente Hi stopfen, falls das eigentliche aufzuzeichnende Pixel keine weitere Densität benötigt, was bedeutet, daß die erwünschte Densität Di schon erreicht ist. Die beschriebene Gradienterhitzung kann ebenfalls bei einem erniedrigten Ruheimpulstastverhältnis δr fortgesetzt werden (siehe Kurvenbereich 117 in Abb. 11), so daß sie auf einer erwünschten Ruhetemperatur Tr bleibt.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Bildes unter Anwendung eines direkten thermischen Bilderzeugungselements wird die bildmäßige Erhitzung durch einstellbare Tastverhältnisimpulsgabe ADC zeilenweise durchgeführt und kann die Zeit zum Vollenden einer Zeile (tl) vor der Herstellung des Bildes optimiert werden. Die Optimierung wird durch den beschränkenden Charakter der zur Herstellung des kompletten Bildes verfügbaren Zeit, der Zeilenanzahl im Bild, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen benötigten Abkühlungszeit und der erforderlichen Qualität des Druckbildes in Bezug auf die Farbe und die Anzahl der Densitäten beschränkt. Im allgemeinen wird die Zeilenzeit in der Größenordnung von Millisekunden liegen, z.B. zwischen 10 und 50 ms, vorzugsweise zwischen 15 und 35 ms.
In einer weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Bildes unter Anwendung eines direkten thermischen Bilderzeugungselements erfolgt die bildmäßige Erhitzung durch eine einstellbare Tastverhältnisimpulsgabe mit einer Stroboskopperiode (ts = h+c), die vor der Aktivierung der Heizelemente optimiert werden kann. Unter Berücksichtigung der präzisen Art des wärmeempfindlichen Materials (m) und der präzisen Art des Bildes ist diese Stroboskopperiode vorzugsweise möglichst lang. Die Optimierung wird aber durch den beschränkenden Charakter der zur Herstellung einer kompletten Zeile verfügbaren Zeilenzeit und der erwünschten Anzahl von Densitätswerten beschränkt. In der Annahme, daß die Höchstanzahl erzielbarer Densitätswerte N Werte erreicht, wird die Zeilenzeit (tl) in eine Anzahl (N) von Stroboskopimpulsen unterteilt, die alle in Abb. 9 angegebene Stroboskopwiederholungsperioden ts aufweisen. Im Falle von z.B. 256 Densitätswerten gemäß einem 8- Bit-Format der entsprechenden elektrischen Bildsignalwerte würde die Höchsterhitzungszeit nach 256 aufeinanderfolgenden Stroboskopperioden erreicht werden. Im allgemeinen wird die Stroboskopperiode in der Größenordnung von Millisekunden liegen, z.B. zwischen 5 und 50 us, vorzugsweise zwischen 5 und 20 us. Im allgemeinen liegt das Stroboskopimpulstastverhältnis zwischen 20 und 100%.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Aktivierung während der bildmäßigen Aktivierung der Heiz- Elemente durch Veränderung der Aktivierungsspannungsamplitude (siehe Formel 3) optimiert werden. Im allgemeinen wird die Aktivierungsspannung in der Größenordnung von 15 Volt liegen, z.B. zwischen 10 und 20 V, vorzugsweise zwischen 12 und 17 V.
Abbildung 15 ist eine detaillierte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der zur Erregung der Heizelemente 28 eingesetzten Steuerschaltung. In Abb. 15 werden zur Erzeugung eines Bildpixels einstellbare Aktivierungsimpulse zu einem einzelnen Heizelement 29 zugeführt. Während einer Zeilenzeit wird ein einzelnes Heizelement eine vorgegebene Anzahl Mal (kN) adressiert, wobei N die Höchstanzahl erzielbarer Densitätswerte darstellt und k eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist (k ≥ 1). Mit anderen Worten : es gibt N mögliche Impulse in einem Zeilenzeitzyklus für jedes Heizelement (siehe ebenfalls Abb. 9). Bei jeder Adressierung eines Heizelements kann nur ein einzelner Impuls auf das Element angewandt werden. Nach der einmaligen Adressierung aller Heizelemente wird der Adressierungsvorgang bis Vollendung des Zeilenzeitzyklus wiederholt. Dann ist eine Zeile von Bildpixeln mit einer bestimmten Densität gedruckt.
Ehe Abb. 15 detailliert zu erläutern, betonen wir zunächst, daß ein Verhältnis der Aktivierungsleistung zu den erwünschten Densitätswerten wie in einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform in Form einer Nachschlagetabelle dargestellt werden kann. In einem Verarbeitungs-LUT (Ziffer 154) wird jeder Pixelwert im Eingabebild derart in das Ausgabebild eingetragen, daß der Wert jedes Ausgabepixels lediglich von dem entsprechenden Eingabepixelwert abhängt. Mit anderen Worten : statt die digitalen Bilddaten (von 24) direkt zum thermischen Kopf (Ziffer 13 in Abb. 1) zu übertragen, wird jeder Pixelwert zunächst durch seinen entsprechenden LUT-Wert ersetzt. Beispiel : das dezimale Zeichen 0 (= binäres Zeichen 00000000) gibt den gemessenen Schleiergrad, das dezimale Zeichen 255 (= binäres Zeichen 11111111) eine vorgegebene Höchstdensität Dmax und alle anderen Werte folgen einer Kurve zwischen diesen beiden Werten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kennzeichnet sich das erfindungsgemaße Verfahren weiterhin dadurch, daß nach der Vorwärmzeit t&sub0; während der weiteren Aktivierung gemäß einem Tastverhältnis δg die Bildsignale einer typischen Verarbeitung unterzogen werden, wobei die verarbeiteten Signalwerte in entsprechende Densitätswerte eingetragen werden und eine ungleichmäßige Quantisierung in der Übertragungskennlie im Bereich niedriger Densität einen kleinen optischen Gradienten, in der Übertragungskurve im Bereich mittlerer Densität einen höheren optischen Gradienten und in der Übertragungskennlie im Bereich der Höchstdensität einen noch höheren optischen Gradienten ergibt, wodurch sich die auf der Hartkopie erhaltenen Densitäten bei einer identisch wahrgenommenen Helligkeit und einem minimalen wahrnehmbaren Kontrast voneinander unterscheiden.
In einem weiteren LUT 151 können die Breite und Periode der Stroboskopimpulse und somit ebenfalls das Tastverhältnis, bezogen auf die unterschiedlichen Densitätswerte (siehe ebenfalls die obige Tabelle 1 und die nachstehende Tabelle 2), gespeichert werden. Die Ausgabedaten des LUT 151 werden zu einem UND-Tor 152 geleitet, dessen in Abb. 15 als VORBEREITUNG angegebene Ausgabe nur hoch ist, falls beide Eingaben hoch sind, wodurch die Transistoren 29 die Heizwiderstände 28 aktivieren können. Die Zeit, daß der UND-Tor 153 hoch ist, bestimmt deutlich die Aktivierungszeit der Heizelemente.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann für jedes wärmeempfindliche Material m und für eine typische Bildart (wie z.B. sanftes Gewebe eines menschlichen Körpers gegenüber einem harten Knochen) eine typische D'max eingestellt werden, die niedriger sein kann als die äußerste Höchstdensität Dmax des Drucksystems. Dies bedeutet, daß die vorgegebene Höchstdensität, die oben schon im Rahmen der zweiten erfindungsgemäßen Stufe beschrieben ist, einer höchsten Densität, die von einem zu reproduzierenden Bild reproduziert werden muß, gleich sein kann.
In der ursprünglichen Ausführungsform würde nur ein Teil der verfügbaren Gesamtschreibzeit tw,max benutzt werden, was bedeutet, daß keines der Heizelemente Hi einer beliebigen kompletten Heizkurve folgen würde (wie durch 131, 132 und 133 in Abb. 13 dargestellt). Ein Zifferbeispiel : im Falle eines Aufzeichnungssystems mit z.B. einer Dmax von 3,5, einer tw,max von 11 ms und einem δg von δ1g würde die Dmax von 2,5 nach etwa 8 ms erreicht sein (siehe Kurve 131 in Abb. 13) und würde eine weitere Aktivierung von Hi unterbrochen werden.
In einer für eine spezifische Bildart und für eine spezifische, unter der äußersten Höchstdensität Dmax des Drucksystems liegende D'max modifizierten Ausführungsform kann die zum Erzielen der D'max zu befolgende Schreibzeit auf nahezu die Höchstschreibzeit tw,max erhöht werden, um den thermischen Gradienten weiter zu verzögern und die Tonneutralität weiter zu verbessern. In der Praxis kann dies durch Erniedrigung des Tastverhältnisses erzielt werden, was in Abb. 16 gezeigt wird, in der ein unterbrochener zeitlicher Verlauf (Ziffer 161) und zwei ununterbrochene zeitliche Verläufe (Ziffern 162 und 163) der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsdensität (wobei δg1 > δg2 > δg3) dargestellt werden.
Ein Zifferbeispiel einer solchen modifizierten Ausführungsform : falls für eine bestimmte Bildart D'max 2,5 beträgt, könnte die entsprechende tw,max von 8 ms (was in Tabelle 1 eine übliche Zeit ist) auf eine t'w,max von 11 ms erhöht werden (siehe Kurve 163 in Abb. 16).
Von einer ersten LUT-g-Tabelle kann also ein typisches Tastverhältnis δ gewählt werden, das als Eingabe in eine zweite LUT-t-Tabelle benutzt wird, um individuelle Schreibzeiten tw,i auf individuelle Zwischendensitäten Di zu beziehen.
Wir verweisen nun auf Tabelle 2, die ein Grundbeispiel einer solchen LUT-g-Tabelle und einer LUT-t-Tabelle für eine bildspezifische, unter dem systembedingter Dmax liegende D'max ist. Tabelle 2:
Auf Basis der Tabellen 1 oder 2 oder der Tabelle von Abb. 5, LUT 151 (Abb. 15) wird der Drucker so definiert, daß ein Pixelwert von Null dem erwünschten Mindestdensitätswert und der Pixelhöchstwert (d.h. 255) der erwünschten Höchstdensität entspricht, wobei alle dazwischen liegenden Pixelwerte einer vorgeschriebenen Kurve entsprechen. Nach der erfindungsgemäßen Verarbeitung der elektrischen Bildsignale mittels des LUT-151- Speichers werden die erforderliche Anzahl und Neutralität der Farbtöne tatsächlich aufgezeichnet.
Wie Abb. 11, in der die Ziffern deutlichkeitshalber übertrieben sind (d.h. T&sub0; liegt ziemlich weit unter Tc und δg ist ziemlich hoch), entnommen werden kann, könnte die Vorwärmung mit δ&sub0; = 100% 1 ms dauern, wobei das Bilderzeugungselement T&sub0; erreichen würde. Während einer Gradienterhitzung könnte die Umwandlungstemperatur des Bilderzeugungselements Tc durch einen langsamen Ternperatur-Zeit-Gradienten (δg) gekreuzt werden, aber so daß nach einer tw,max von 11 ms eine auf die Dmax auf dem Bilderzeugungselement bezogene Höchsttemperatur erreicht wird. Bei einem höheren Gradienten würden die Höchsttemperatur und somit die Höchstdensität Dmax schneller erreicht sein, also lange vor der vorgegebenen tw von 11 ms, doch in diesem Falle würde dadurch eine hemmende Verfärbung des Bilderzeugungs elements ausgelöst werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden Experimentergebnisse erläutert, ohne aber die Erfindung darauf zu beschränken. Abbildung 17 ist eine grafische Übersicht von Experimenten, in denen die durch die erfindungsgemäße Tastverhältnisimpulsaktivierung mit unterschiedlichen erfindungsgemäßen thermischen Gradienten (wobei g1 > g2 > g3 > g4) erhaltene Tonneutralität verglichen wird. Aus diesen Experimenten läßt sich folgern, daß die Tonneutralität ziemlich schwach ist (beginnend ab 1, was auf eine schlechte Tonneutralität deutet) für eine Tastverhältnisimpulsaktivierung mit einem hohen Tastverhältnis (δg1 = 39%) und steigt, sobald der thermische Gradient oder das entsprechende Tastverhältnis sinkt (z.B. δg2 = 37% und δg3 = 32%). Die stärkste Steigung der Tonneutralität (bis 4) erzielt sich aber bei Anwendung einer hohen Gradienterhitzung (z.B. δ&sub0; = 100%) und einer langsamen Gradienterhitzung (z.B. δg4 = 22,5%).
Selbstverständlich kann die Tonneutralität ebenfalls mathematischer durch die densitometrische Messung verschiedener Testmuster von durch Tastverhältnisimpulsaktivierung mit unterschiedlichen thermischen erfindungsgemäßen Gradienten verschafften Bildern ausgedrückt werden, wobei bei der densitornetrischen Messung geeignete Filter mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften eingesetzt werden.
In Druckköpfen für direkte thermische Bilderzeugung kann die Oberflächentemperatur 300-400ºC betragen, während der Aufzeichnungsbogen bei einem Druck von 200-500 g/cm² mit den Druckköpfen in Kontakt kommt.
Geeignete thermische Druckköpfe für den Einsatz bei der direkten thermischen Bilderzeugung sind z.B. ein Fujitsu Thermal Head FTP-040 MCS001, ein TDK Thermal Head F415 HH7-1089 und ein Rohm Thermal Head KE 2008-F3.
Die Erfindung ist anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, doch sie ist nicht darauf beschränkt, da innerhalb des erfindungsgemäß bezweckten, durch die nachstehenden Ansprüche definierten Bereiches Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.
Direkte thermische Bilderzeugung kann sowohl für die Herstellung von Transparenten als Reflexionsabzügen eingesetzt werden. Im Hartkopiebereich werden Aufzeichnungsmaterialien auf einem weißen opaken Träger benutzt, während im medizinischen Diagnostik Schwarzbildtransparente weitverbreitet in Prüfungstechniken mit Lichtkasten eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung läßt sich deutlich ebenfalls für Farbbilder einsetzen, wobei die elektrischen, den unterschiedlichen Farbaus zügen entsprechenden Bildsignale nacheinander typischen entsprechenden Umsetzungsnachschlage- Tabellen unterzogen werden, so daß die diagnostische optische Wahrnehmung der Farbhartkopie einen Höchstwert erreicht.

Claims

1. Ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes durch bildmäßige Erhitzung mittels eines thermischen Kopfes mit erregbaren Heizelementen (Hi) eines direkten thermischen Bildaufzeichnungselements (m), wobei letzteres Element auf einem Träger eine wärmeempfindliche Schicht mit einem organischen Silbersalz und einem in der wärmeempfindlichen Schicht und/oder in (einer) weiteren eventuellen Schicht(en) enthaltenen Reduktionsmittel enthält und die Aktivierung der Heizelemente impulsweise gemäß einem Tastverhältnis erfolgt und die nachstehenden Schritte umfaßt :

- das Vorwärmen von jedem Heizelement, wobei die Vorwärmzeit (to) derart eingestellt wird, daß im Bildaufzeichnungselement eine unter der Umwandlungstemperatur (Tc) des Bildaufzeichnungselements (m) liegende und der Formel

Tc - 3 ≤ T&sub0; < Tc

entsprechende Vorwärmtemperatur (To) erreicht wird, wobei alle Temperaturen in Grad Celsius ºC ausgedrückt sind,

- die Einstellung eines Impulstastverhältnisses, Gradientimpuls- Tastverhältnis genannt (δg), so daß innerhalb einer zwischen 90% der Höchstschreibzeit (tw,max) und 100% der Höchstschreibzeit liegenden Schreibzeit (tw) eine vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bildaufzeichnungselement (m) erreicht wird,

- das pro einzelnes Pixel aus einem Speicher (LUT-t) Abrufen einer individuellen, auf die erwünschte Densität (Dn) auf dem Bildaufzeichnungselement bezogenen Schreibzeit (tw,i), und

- das Erregen der Heizelemente gemäß dem eingestellten Gradientimpulstastverhältnis (δg) für eine im Verhältnis zur abgerufenen individuellen Schreibzeit (tw,i) eingestellte Zeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgegebene Höchstdensität (Dmax) auf dem Bilderzeugungs- Element (m) durch die Eigenschaften des Bilderzeugungssystems bestimmt wird oder eine Zwischenhöchstdensität (D'max) ist, die einer Höchstdensität, die von einem zu reproduzierenden Bild reproduziert werden muß, gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin eine Bereitschaftserhitzung umfaßt, bei der eine Bereitschaftstemperatur (Ts) erreicht wird, die weniger als 10ºC unter der Umwandlungstemperatur (Tc) liegt

Ts > Tc - 10ºC [6]

4. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, in dem weiterhin vor dem Anfang der Vorwärmzeit (t&sub0;) eine Kontrollstufe vorgenommen wird, in der überprüft wird, ob wenigstens drei aufeinanderfolgende Zeilen (lj, lj+1, lj+2) blanko sind, wesfalls ab der ersten Zeile ungleich Null (lj,nz) binäre Bilddaten erfaßt werden.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, in dem weiterhin nach der Vorwärmzeit (to) oder nach der Schreibzeit (tw) eine zusätzliche Aktivierung jedes nichtaktiven Heizelements gemäß einem Ruhetastverhältnis (δr) vorgenommen wird, so daß es wesentlich auf einer erwünschten Ruhetemperatur bleibt.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis während der Vorwärmung (δ&sub0;) maximal und das Gradienttastverhältnis (δg) und das Ruhetastverhältnis (δr) minimal sind.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen der Zeilenzeit (te) und der Höchstschreibzeit (tw,max) wenigstens die thermische Zeitkonstante des thermischen Kopfes τ erreicht

(tl - tw,max) ≥ τ [4]

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchstschreibzeit (tw,max) der Zeilenzeit (te) gleich ist

(tl - tw,max) = 0 [5]