TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Aufzeichnungsverfahren zur direkten Thermobilderzeugung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Bei der Thermobilderzeugung oder Thermographie
handelt es sich um ein Aufzeichnungsverfahren, bei dem
Abbildungen mit Hilfe von bildmäßig modulierter
thermischer Energie erzeugt werden. Die Thermographie
betrifft Materialien, die nicht lichtempfindlich, aber
wärmeempfindlich sind, und bei denen bildmäßige
Beaufschlagung mit Wärme ausreicht, um eine sichtbare
Veränderung bei einem wärmeempfindlichen Abbildungsmaterial
durch einen chemischen oder physikalischen Prozeß
herbeizuführen, der die optische Dichte verändert.
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Bei den meisten der direkten thermographischen
Aufzeichnungsmaterialien handelt es sich um solche des
chemischen Typs. Bei Erhitzung auf eine bestimmte
Umwandlungstemperatur erfolgt eine irreversible chemische
Reaktion, und es wird ein farbiges Bild erzeugt.
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Beim direkten Thermodruck kann die Erhitzung des
Aufzeichnungsmaterials von den Bildsignalen herrühren,
die in elektrische Impulse umgewandelt und dann durch
eine Treiberschaltung selektiv auf einen Thermodruckkopf
übertragen werden. Der Thermokopf besteht aus
mikroskopischen Wärmewiderstandselementen, die die elektrische
Energie über den Joule-Effekt in Wärme umwandeln. Die so
in thermische Signale umgewandelten elektrischen Impulse
äußern sich als auf die Oberfläche des Thermopapiers,
worin die zur Farbentwicklung führende chemische Reaktion
stattfindet, übertragene Wärme. Beschrieben wird dieses
Prinzip in "Handbook of Imaging Materials" (herausgegeben
von Arthur S. Diamond - Diamond Research Corporation
- Ventura, Kalifornien, gedruckt von Marcel Dekker, Inc.
270 Madison Avenue, New York, Ausgabe 1991, S. 498-499).
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Ein besonders interessantes, direktes
Thermobilderzeugungselement verwendet ein organisches
Silbersalz zusammen mit einem Reduktionsmittel. Die
Bilderzeugung bei einer derartigen Kombination kann
mittels einer geeigneten Wärmequelle wie z.B. einem
Thermokopf, Laser usw. erfolgen. Bei einem derartigen
Material kann man ein Schwarzweißbild erhalten, da unter
der Einwirkung der Wärme die Silberionen zu metallischem
Silber entwickelt werden.
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Bei der Bilderzeugung mit einem Thermokopf
scheint die Erzielung eines neutralen Schwarztonbildes
jedoch mit Schwierigkeiten verbunden zu sein. Dazu ist
die Beifügung von Tonungsmitteln vorgeschlagen worden,
doch liefern selbst diese noch keine befriedigenden
Ergebnisse. Schwierig scheint auch die Erzielung einer
erwünschten Anzahl an Grauabstufungen, wie sie für manche
Anwendungen erforderlich sein kann, insbesondere wenn das
Bild medizinischen diagnostischen Zwecken dienen soll.
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Andererseits kann bei anderen Anwendungen
lediglich ein dichtes schwarzes Bild auf weißem Hintergrund
erforderlich sein. Bei diesen Anwendungen handelt es sich
um solche, wo nur ein Strichmuster wiederzugeben ist,
z.B. Strichcodedruck, Faksimile-Hardcopyerzeugung usw.
Bei diesen Anwendungen ist im allgemeinen ein neutrales
Schwarzbild hoher Schwärzung erforderlich.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Aufzeichnungsverfahren zur Erzeugung eines
Bildes unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes mit einer ein organisches Silbersalz
enthaltenden wärmeempfindlichen Schicht auf einem Träger,
die mittels eines erregbare Heizelemente aufweisenden
Thermokopfs bildmäßig erhitzt wird, bereitzustellen, das
eine verbesserte Tonneutralität in den Druckbildern
ergibt.
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Weitere Aufgaben und Vorteile gehen aus der
folgenden Beschreibung hervor.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wurde nun gefunden, daß die obenerwähnten
Aufgaben durch Bereitstellung eines Verfahrens zur
Erzeugung eines Bildes unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes mit einer ein organisches
Silbersalz enthaltenden wärmeempfindlichen Schicht auf
einem Träger und mit einem in der wärmeempfindlichen
Schicht und/oder in anderen gegebenenfalls vorhandenen
Schichten enthaltenen Reduktionsmittel, wobei das
Bilderzeugungselement mittels eines erregbare
Heizelemente aufweisenden Thermokopfs bildmäßig erhitzt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuern der
Heizelemente zeilenweise mit einem solchen, das
Verhältnis der Ansteuerzeit zur Gesamtzeilenzeit
darstellenden Zeilenarbeitszyklus Δ erfolgt, daß die folgende
Gleichung gilt
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L ≤ Lmax = 3,3 W/mm² + (9,5 W/mm² x Δ),
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in der Lmax den Höchstwert, über alle Heizelemente, der
von einem Heizelement während einer Zeilenzeit
abgegebenen zeitgemittelten Leistungsdichte L (in W/mm²
ausgedrückt) darstellt, gelöst werden können.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden in
der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung dargelegt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung sei nun anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht
eines Direktthermodruckers darstellt;
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Figur 2 ein Datenfließdiagramm eines
Direktthermodruckers darstellt;
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Figur 3 eine graphische Darstellung der Heiz- und
Abkühlkurve eines Heizelementes ist;
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Figur 4 eine das Aufheizen und die Abkühlung beim
Druck von aufeinanderfolgenden Punkten veranschaulichende
graphische Darstellung ist;
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Figur 5 ein vor allem den Abtastimpuls eines
Heizelementes bei Impulsbreitenansteuerung
veranschaulichendes Diagramm darstellt;
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Figur 6 ein vor allem die Abtastimpulse eines
Heizelementes bei Arbeitszyklusansteuerung
veranschaulichendes Diagramm darstellt;
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Figur 7 ein vor allem die Ansteuerabtastimpulse
eines Heizelementes mit abnehmender Abtastperiode und
konstantem Abtastarbeitszyklus veranschaulichendes
Diagramm darstellt;
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Figur 8 ein vor allem die Ansteuerabtastimpulse
eines Heizelementes mit zunehmendem Arbeitszyklus und
konstanter, Abtastperiode veranschaulichendes Diagramm
darstellt;
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Figur 9 ein vor allem die Ansteuerimpulse eines
Heizelementes mit zunehmender Amplitude und konstantem
Abtastarbeitszyklus und konstanter Abtastperiode
veranschaulichendes Diagramm darstellt;
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Figur 10 eine Vorzugsausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung mit einstellbaren Abtastimpulsen
darstellt;
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Figur 11 eine weitere Vorzugsausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung mit einstellbarer
Amplitude der Ansteuerimpulse darstellt;
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Tabelle 1 einen Überblick über ausgedehnte
Versuche gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt und
ein Vergleichsbeispiel enthält.
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Was Figur 1 betrifft, so zeigt diese ein das
globale Prinzip verkörperndes Schema einer gemäß der
vorliegenden Erfindung einsetzbaren
Thermodruckvorrichtung, die jeweils eine ganze Pixelzeile auf ein auf einem
Träger eine ein organisches Silbersalz enthaltende
wärmeempfindliche Schicht beinhaltendes
Aufzeichnungsmaterial 11 drucken kann, das im allgemeinen als Folie
vorliegt. Das Aufzeichnungsmaterial 11 ist an einer
drehbaren Trommel 12 befestigt, die von einem (nicht
dargestellten) Antriebsmechanismus angetrieben wird, der
die Trommel 12 und die Aufzeichnungsfolie 11
kontinuierlich an einem fest angeordneten Thermokopf 13 vorbei
weiterbewegt. Dieser Kopf 13 drückt das
Aufzeichnungsmaterial 11 gegen die Trommel 12 und nimmt die
Ausgangssignale der Treiberschaltungen auf. Der Thermokopf 13
enthält normalerweise Heizelemente in gleicher Zahl wie
die Anzahl der Pixel in den in einem Zeilenspeicher
vorhandenen Bilddaten. Die bildmäßige Erwärmung des
Heizelements erfolgt zeilenweise, wobei die "Zeile" je
nach Aufbau des Druckers waagerecht oder senkrecht
verlaufen kann und die Heizwiderstände geometrisch
nebeneinander angeordnet sind und die Ausgangsschwärzung
allmählich aufgebaut wird. Diese Widerstände können
jeweils durch Heizimpulse erregt werden, deren Energie
gemäß der erforderlichen Schwärzung des entsprechenden
Bildelementes gesteuert wird. Mit zunehmendem Wert der
Bildeingabedaten erhöht sich die Ausgangsenergie und
infolgedessen die optische Dichte des Hardcopybildes 14
auf der Aufzeichnungsfolie 11. Im Gegenteil bewirken
Bilddaten niedrigerer Schwärzung eine Verringerung der
Heizenergie, was ein helleres Bild 14 ergibt.
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Die verschiedenen Verarbeitungsschritte sind im
Diagramm der Figur 2 veranschaulicht. Zuerst erhält man
in einer Bilderfassungsvorrichtung 21 eine digitale
Signaldarstellung. Dann wird mit dem digitalen Bildsignal
über eine Digitalschnittstelle 22 und eine erste
Speichereinrichtung (in Figur 2 mit "SPEICHER"
bezeichnet) eine Aufzeichnungseinheit oder ein Drucker 23
beaufschlagt. In der Aufzeichnungseinheit 23 kann das
digitale Bildsignal zuerst verarbeitet werden 24,
einschließlich einer Datenumsetzung, z.B. um die
optischen Dichten als Funktion der Eingabedaten in
Beziehung miteinander zu setzen. Dann wird der
Aufzeichnungskopf (13 in Figur 1) so gesteuert, daß in
jedem Pixel der dem Signalwert 24 des verarbeiteten
Digitalbildes entsprechende Schwärzungswert erzeugt wird.
Nach der Verarbeitung 24 und Parallel-Serien-Umsetzung 25
der digitalen Bildsignale wird ein Strom von seriellen
Bitdaten in eine weitere Speichereinrichtung, z.B. ein
Schieberegister 26 geschoben, die die nächste
auszudruckende Datenzeile verkörpert. Danach werden diese Bits
unter geregelten Bedingungen parallel den damit in
Zusammenhang stehenden Eingängen eines Auffangregisters
27 zugeführt. Sind die Datenbits aus dem Schieberegister
26 einmal im Auffangregister 27 gespeichert, so kann eine
weitere Bitzeile sequentiell in das Schieberegister 26
eingetaktet werden. Was die Heizelemente 28 angeht, so
sind die oberen Klemmen an eine positive Spannungsquelle
(in Figur 2 mit V bezeichnet) angeschlossen, während die
unteren Klemmen der Elemente jeweils an die Kollektoren
der Treibertransistoren 29 angeschlossen sind, deren
Emitter geerdet sind. Diese Transistoren 29 werden
selektiv durch ein an ihre Basen angelegtes H-Pegelsignal
(in Figur 2 mit "ABTASTUNG" bezeichnet) angesteuert und
erlauben den Durchgang von Strom durch die ihnen
entsprechenden Heizelemente 28. So wird eine direkte
thermische Hardcopy (14 in Figur 1) der Ladungsbilddaten
aufgezeichnet. Durch Variation der durch jedes
Heizelement 28 erfolgenden Wärmebeaufschlagung wird durch
das Aufzeichnungsmaterial 11 ein Pixel einer Abbildung
variabler Schwärzung gebildet.
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Da die Verarbeitungseinheit 24 für die weitere
Offenbarung der vorliegenden Erfindung von größter
Bedeutung ist, sei ihr nun besondere Aufmerksamkeit
gewidmet. Wie schon erwähnt, sind die Ladungsbilddaten am
Eingang von 24 verfügbar. Diese Daten werden im
allgemeinen als binäre Pixelwerte bereitgestellt, die im
entsprechenden Verhältnis zu den Schwärzungen der
entsprechenden Pixel im Originalbild stehen. Zum richtigen
Verständnis dieses Verhältnisses sei bemerkt, daß es sich
bei einer Bildsignalmatrix um ein zweidimensionales Array
quantisierter Schwärzungswerte oder Bilddaten I(i, j)
handelt, wobei i den Pixelspaltenort und j den
Pixelzeilenort darstellt, oder aber i die Position quer über
den Kopf des jeweiligen Heizelementes und j die
auszudruckende Zeile des Bildes angibt. Zum Beispiel weist ein
Bild mit einer 2880 x 2300-Matrix 2880 Spalten und 2300
Zeilen auf, also 2880 Pixel waagerecht und 2300 Pixel
senkrecht. Die Ausgabe aus dieser Matrix bildet eine
Reihung von Impulsen, entsprechend der bei jedem Pixel zu
druckenden Schwärze, wodurch die Anzahl der
Schwärzungswerte jedes wiederzugebenden Pixels durch die Anzahl der
Bits je Pixel begrenzt wird. Bei einer Bildmatrix mit
einer Tiefe von K Bits können einzelne Pixel N = 2K
Schwärzungswerte im Bereich von 0 bis 2K - 1 aufweisen.
Beträgt die Matrixtiefe oder Pixeltiefe 8 Bits, so kann
das Bild bis zu 2&sup8; oder 256 Schwärzungswerte aufweisen.
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Insbesondere wird die zu druckende
Bildsignalmatrix vorzugsweise an eine elektronische
Nachschlagtabelle (in 24 mit NST1 bezeichnet) verwiesen, die die
quantisierten Schwärzungswerte mit der während der zum
Antrieb eines jeden Heizelements 28 im Thermodruckkopf 13
einzusetzen den Abtastimpulse abgegebenen Leistung
korreliert. Weiter ist eine Anpassung der Ansteuerimpulse
durch Korrelation einer jeden der Impulsreihungen mit die
Schwärzung steuernden Verfahren möglich, wie nachstehend
noch in der vorliegenden Anmeldung und anhand der Figuren
10 und 11 beschrieben sei. Die korrigierten Impulse
werden dann dem Kopftreiber 29 zugeleitet, um die
Thermoheizelemente 28 innerhalb des Thermokopfs 13 zu erregen.
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Von Nutzen ist es, vor einer ausführlicheren
Beschreibung der Erfindung die Auswirkung der Einspeisung
eines Ansteuerimpulses in ein Widerstandsheizelement 28
zu veranschaulichen (Figur 3), wobei die Temperatur auf
der senkrechten Achse und die Zeit auf der waagerechten
Achse dargestellt ist. Während dieses Ansteuerimpulses
steigt die Temperatur des Widerstandsheizelementes, mit
Te angegeben, von z.B. 20ºC auf 300ºC, wobei der Anstieg
zuerst steil und dann sanfter erfolgt. Nach Abschalten
der Ansteuerung kühlt sich das Widerstandsheizelement mit
sogar noch mäßigerer Geschwindigkeit ab.
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Figur 4 zeigt die Auswirkung von
aufeinanderfolgenden Ansteuerimpulsen. Da die Abkühlung des
Widerstandsheizelementes langsamer vor sich geht als seine
Erwärmung führt jeder nachfolgende Impuls das
Widerstandsheizelement von einer höheren Ausgangstemperatur
auf eine höhere Spitzentemperatur, bis gegebenenfalls bei
einer maximalen Spitzentemperatur ein Sättigungszustand
erreicht wird.
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Den Figuren 3 und 4 ist leicht zu entnehmen, daß
die Temperatur der Heizelemente Te und damit auch die
daraus hervorgehende Schwärzung im Druckbild 14 durch
Steuerung der Ansteuerimpulse beeinflußt werden kann.
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In Druckköpfen zur direkten Thermobilderzeugung
kann die Oberflächentemperatur 300-400ºC erreichen,
während die Aufzeichnungsfolie den Druckköpfen bei
Drücken von 200-500 g/cm² anliegt, um einen hinreichenden
Wärmeübergang zu gewährleisten.
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Als Thermodruckköpfe zur Verwendung bei der
thermographischen Aufzeichnung eignen sich z.B. ein
Fujitsu-Thermokopf FTP-040 MCS001, ein TDK-Thermokopf
F415 HH7-1089, und ein Rohm-Thermokopf KE 2008-F3.
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Im folgenden wird das Verhältnis der Gesamtzeit
der Ansteuerimpulse zu der zum Drucken einer Zeile
verfügbaren Gesamtzeit als "Zeilenarbeitszyklus", mit Δ
angedeutet, bezeichnet.
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Bei Impulsbreitenansteuerung (IB), läßt sich
dieses Verhältnis Δ direkt aus Figur 5 als
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Δ= IB / t&sub1; [1]
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abziehen.
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Bei Arbeitszyklusansteuerung (AZ), die in den
nächsten Absätzen und anhand von Figur 6 noch gründlicher
erklärt wird, kann dieses Verhältnis Δ abgezogen werden,
indem man zuerst alle Heizimpulse (jeweils mit dem
Buchstaben h bezeichnet) summiert und dann die so
akkumulierten Impulszeiten (Σh) durch die für das Ausdrucken
einer Zeile verfügbare Gesamtzeit (t&sub1;) dividiert. In
diesem Fall gilt die Formel [2]
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Δ = Σh / t&sub1; [2].
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Daher wird bei Arbeitszyklusansteuerung die Ansteuerzeit
als die Gesamtzeitsumme aller Heizimpulse angesehen.
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Zur Erläuterung der Grundprinzipien des
"Arbeitszyklusimpulsbetriebs AZ" zeigt Figur 6 die Stromimpulse,
mit denen ein einzelnes Heizelement beaufschlagt wird
(Verweise H&sub1; und 28 in Figur 2). Die
Wiederholabtastperiode (ta) besteht aus einem Heizzyklus (h) und einem
Abkühlzyklus (a), wie in ebendieser Figur 6 angegeben.
Die Abtastimpulsbreite (h) ist jene Zeit, während der ein
Abtastfreigabesignal (Verweis ABTASTEN in Figur 2)
vorliegt. Der "Abtastarbeitszyklus δ " eines
Heizelementes ist das Verhältnis der Heiz- oder
Abtastimpulsbreite (h) zur Wiederholabtastperiode (ta = h+a). Also
gilt Formel [3]
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δ = h / (h+a) [3].
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Gemäß einer Vorzugsausführungsform der
vorliegenden Erfindung beginnen bei Arbeitszyklusansteuerung die
aktiven Abtastimpulse ab dem Anfang der Zeilenzeit wie in
Figur 6 veranschaulicht, zumindest wenn überhaupt eine
Ansteuerung vorliegt, was sich offensichtlich aus
zumindest einer Mindestdichte ergibt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt das
Variieren der Wärmebeaufschlagung durch jedes Heizelement
28, um ein Pixel eines Bildes variabler Schwärzung im
Aufzeichnungsmaterial 11 ohne unerwünschte Färbung wie
z.B. eine Bräunung des Abzugs zu liefern, impulsweise
durch eine solche Impulsbreiten(IB)- oder
Arbeitszyklusmodulation (AZ), daß
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L ≤ Lmax = 3,3 W/mm² + (9,5 W/mm² x Δ) [4].
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Hier stellt L die von einem Heizelement während
einer Zeilenzeit abgegebene zeitgemittelte
Leistungsdichte (als W/mm² ausgedrückt) und Lmax den Maximalwert
über alle Heizelemente der von einem Heizelement
abgegebenen zeitgemittelten Leistungsdichte L, als W/mm²
ausgedrückt, dar.
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Bei einer Vorzugsausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Impulsbreiten(IB)- Ansteuerung kann dieses
Verhältnis Δ unmittelbar durch die durch Formel [1]
angegebene Beziehung Δ = IB / t&sub1; ersetzt werden, die in
Gleichung [4] eingeführt werden kann, um Lmax zu
berechnen, und die die tatsächlich zur Lösung der
vorstehend erwähnten Aufgaben anwendbare durchschnittliche
Heizleistungsdichte beschränkt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfolgt die Ansteuerung durch
Arbeitszyklusansteuerung (AZ). Das Verhältnis Δ läßt sich
dann aus Formel [2] als Beziehung Δ = Σ(h) / t&sub1; ableiten,
die in Gleichung [4] eingeführt werden kann, um Lmax zu
berechnen, und die die tatsächlich zur Lösung der
vorstehend erwähnten Aufgaben anwendbare durchschnittliche
Heizleistungsdichte beschränkt.
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Insbesondere kann die angewendete zeitgemittelte
Leistung bei AZ-Ansteuerung aus
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L = Δ x V² / R [5]
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berechnet werden, wobei V die Amplitude der an den
Thermokopf angelegten Spannung (in Volt), R den
elektrischen Widerstand eines Heizelements (in Ω) darstellt.
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Aus den vorstehenden Formeln [2 und 5] geht
hervor, daß die zeitgemittelte Leistungsdichte L durch
Veränderung von Δ eingestellt werden kann, das selbst
wiederum durch Veränderung-der Ansteuerzeit und/oder der
Zeilenzeit verändert werden kann, oder daß L auch durch
Veränderung der Spannung angepaßt werden kann. Manche
dieser Parameter können während des Druckens verändert
werden oder für einen bestimmten Bildtyp optimiert
werden. Werden Parameter während des Druckens verändert,
so empfiehlt es sich, sie so zu verändern, daß die über
die Zeilenzeit (t&sub1;) gemittelte Leistungsdichte (L)
Gleichung [4] erfüllt. Einige dieser Möglichkeiten seien
nun besprochen.
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Erfindungsgemäß kann der Abtastarbeitszyklus δ
eine Konstante darstellen oder während der Ansteuerzeit
verändert werden. Erfindungsgemäß kann ein anpaßbarer
Arbeitszyklusimpulsbetrieb (AAZ) auf verschiedenen Wegen
vor sich gehen, über welche die nachfolgenden Absätze
einen allgemeinen Überblick vermitteln. Bei einem Drucker
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann die
Abtastperiode (ta = h+a) eine Konstante darstellen oder
während der Ansteuerzeit verändert werden, z.B. durch
Softwareprogrammierung. Bei einer weiteren
Ausführungsform eines Druckers im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung ist die Abtastperiode (ta = h+a) vorzugsweise
zwar eine Konstante, doch läßt sich die Impulsbreite (h)
verändern; der Arbeitszyklus läßt sich daher entsprechend
variieren.
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Bei einer ferneren Ausführungsform eines Druckers
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind weder
die Abtastperiode noch die Abtastimpulsbreite konstant;
und beide lassen sich während der Ansteuerung variieren.
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Nach der Erklärung der Grundprinzipien des
AAZ-Impulsbetriebes sei nun die praktische Verwirklichung
in einigen Ausführungsformen beschrieben, ohne daß damit
die vorliegende Erfindung auf diese beschränkt werden
soll. Dem Fachmann mögen sich auf die Lehre der
vorliegenden Offenbarung hin verschiedene Abwandlungen
anbieten, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
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Bei einer Vorzugsausführungsform der vorliegenden
Erfindung, des Verfahrens zur Erzeugung eines Bildes
unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes, erfolgt die bildmäßige Erwärmung durch AAZ-
Impulsbetrieb zeilenweise, und die Zeit zum Abschluß
einer Zeile (t&sub1;) kann vor der Herstellung des Bildes
optimiert werden. Eingeengt wird diese Optimierung durch
die Einschränkungen der verfügbaren Zeit zur Erzeugung
des vollständigen Bildes, die Anzahl der Zeilen innerhalb
des Bildes, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen
erforderliche Abkühlzeit sowie die erforderliche Qualität
des Druckbildes im Zusammenhang mit der Farbe und der
Anzahl der Schwärzungen. Im allgemeinen liegt die
Zeilenzeit im Millisekundenbereich, z.B. zwischen 10 und
50 ms, vorzugsweise zwischen 15 und 35 ms.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, des Verfahrens zur Erzeugung
eines Bildes unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes, erfolgt die bildmäßige Erwärmung
impulsmäßig im anpaßbaren Arbeitszyklus mit einer
Abtastperiode (ta), die vor Ansteuerung der Heizelemente
optimiert werden kann. Vorzugsweise ist die Abtastperiode
unter Berücksichtigung der genauen Materialart und der
genauen Bildart so groß wie möglich. Eingeengt wird die
Optimierung jedoch durch die Einschränkungen der
verfügbaren Zeilenzeit zur Erzeugung einer abgeschlossenen
Zeile und die Anzahl der gewünschten Schwärzungsniveaus.
Unter der Annahme, daß die Höchstzahl an erzielbaren
Schwärzungswerten N Niveaus erreicht, wird die Zeilenzeit
(t&sub1;) in eine Anzahl (N) Abtastimpulse unterteilt, die
jeweils Wiederholabtastperioden ta aufweisen, wie auf
Figur 6 angedeutet. Bei z.B. 256 Schwärzungswerten,
entsprechend einem 8 Bit-Format der entsprechenden
Ladungsbildsignalwerte, würde die maximale Heizzeit nach 256
aufeinanderfolgenden Abtastperioden erreicht werden. Bei
Figur 7 handelt es sich um ein in erster Linie die
Ansteuerabtastimpulse eines Heizelementes mit abnehmender
Abtastperiode darstellendes Diagramm. Im allgemeinen
liegt die Abtastperiode im Mikrosekundenbereich, z.B.
zwischen 5 und 50 µs, vorzugsweise zwischen 5 und 20 µs.
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Bei noch einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, des Verfahrens zur
Erzeugung eines Bildes unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes, kann die Ansteuerung aber
auch während der bildmäßigen Ansteuerung der Heizelemente
optimiert werden, was durch Veränderung des
Abtastarbeitszyklus δ verwirklicht werden kann. Figur 8 stellt ein in
erster Linie die Ansteuerabtastimpulse eines
Heizelementes mit zunehmendem Arbeitszyklus veranschaulichendes
Diagramm dar. Im allgemeinen liegt der
Abtastarbeitszyklus zwischen 30 und 100%, vorzugsweise
zwischen 50 und 95%.
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Bei einer ferneren anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, des Verfahrens zur Erzeugung
eines Bildes unter Verwendung eines direkten
Thermobilderzeugungselementes, kann die Ansteuerung während der
bildmäßigen Ansteuerung der Heizelemente optimiert
werden, indem die Ansteuerspannungsamplitude (V)
innerhalb des vorstehend erwähnten
Leistungsdichtebereichs gemäß Gleichung [1] verändert
wird. Vorzugsweise kann man am Beginn einer Zeilenzeit
einen eher niedrigen Spannungswert anwenden, um jegliche
unerwünschte Färbung des Druckbildes zu verhindern, und
dann später während derselben Zeilenzeit eine erhöhte
Spannung einsetzen. Figur 9 stellt ein in erster Linie
die Ansteuerimpulse eines Heizelementes mit zunehmender
Amplitude veranschaulichendes Diagramm dar. Im
allgemeinen liegt die Ansteuerspannung um 15 Volt, z.B.
zwischen 10 und 20 V, vorzugsweise zwischen 12 und 17 V.
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Die Figuren 10 und 11 veranschaulichen in näheren
Einzelheiten zwei Vorzugsausführungsformen der
Steuerschaltung, durch die die Heizelemente 28 erregt werden.
Da die Anordnung der Figuren 10 und 11 jener der Figur 2
recht ähnlich sind, und da gleiche Verweise gleiche Teile
darstellen, sei zuerst eine kurze Beschreibung der
Gemeinsamkeiten gegeben, woraufhin sich die ausführliche
Beschreibung auf die jeweiligen Besonderheiten der
Figuren 10 und 11 beschränken kann.
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In Figur 10 und Figur 11 wird ein einzelnes
Heizelement 29 mit einstellbaren Ansteuerimpulsen
beaufschlagt
und so ein Bildpixel gebildet. Während einer
Zeilenzeit wird ein einzelnes Heizelement eine
vorgegebene Anzahl (N) mal adressiert, wobei N auch die Anzahl
der maximal möglichen Schwärzungsniveaus darstellt. Mit
anderen Worten liegen in einem Zeilenzeittakt für jedes
Heizelement N mögliche Impulse vor (siehe auch Figur 6).
Jedesmal, wenn ein Heizelement adressiert wird, kann es
nur mit einem einzigen Impuls beaufschlagt werden. Nach
einmaliger Adressierung aller Heizelemente wird der
Adressierprozeß N-1 mal wiederholt, bis der
Zeilenzeittakt abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine
Zeile aus Bildpixeln mit einer bestimmten Schwärzung
ausgedruckt worden sein.
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Vor einer gesonderten Erklärung der Eigenheiten
von Figur 10 und Figur 11 ist zu unterstreichen, daß
beiden Ausführungsformen gemein ist, daß eine Beziehung
der Ansteuerleistung zu den gewünschten
Schwärzungsniveaus als Nachschlagtabelle realisiert werden kann, was
auch in den nächsten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung geschieht. Die beiden Ausführungsformen
unterscheiden sich hauptsächlich durch einen Unterschied in
dieser Beziehung im wesentlichen voneinander.
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In den NST wird jeder Pixelwert im Eingabebild
(Verweis 101 und 104) auf das Ausgabebild so abgebildet,
daß der Wert jedes Ausgabepixels nur vom Wert des
entsprechenden Eingabepixels abhängt. Mit anderen Worten,
statt daß die digitalen Bilddaten (aus 24) direkt an den
Thermokopf (Verweis 13 in Figur 1) übermittelt werden,
wird jeder Pixelwert zuerst durch den ihm entsprechenden
NST-Wert ersetzt. Beispielsweise gibt Code 0 (00000000)
den gemessenen Schleierpegel an; Code 255 gibt (11111111)
die gewählte Dmax an; alle anderen Werte folgen einer
Kurve dazwischen.
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Was eine unserer Ausführungsformen betrifft, so
wird durch die NST 101 und 104 der Drucker so definiert,
daß ein Pixelwert von Null dem kleinsten gewünschten
Schwärzungswert (z.B. im Bereich von 0 bis 0,5 D) und der
Pixelhöchstwert (d.h. 255) der größten gewünschten
Schwärzung (z.B. im Bereich von 2,0 bis 3,5 D)
entspricht,
während alle Pixelwerte dazwischen einer
vorgeschriebenen Kurve entsprechen. Nach Verarbeitung der
Ladungsbildsignale mit Hilfe der NST, gemäß der
vorliegenden Erfindung, werden die erforderliche Anzahl und
Neutralität der Abstufungen effektiv aufgezeichnet.
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Die Verwendung einer spezifischen
NST-Ausführungsform bringt auch noch einen weiteren Vorteil mit
sich. Während eine derartige Tabelle aus einem geordneten
Paar aus Eingabe- und Ausgabepixelwerten besteht, das den
funktionellen Zusammenhang der spezifischen
Übertragungskurve beinhaltet, ist die NST sehr rationell bei der
Durchführung von Wiederholungsoperationen. Tatsächlich
wird, statt daß der Ausgabepixelwert aus dem
Eingabepixelwert berechnet wird, der Ausgabewert unmittelbar
ausgespeichert, was erhebliche Zeitersparnis bedeuten
kann.
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In Figur 10 speichert eine spezifische NST 101,
mit AAZ-NST bezeichnet, gegebenenfalls die Breite und die
Periode der Abtastimpulse und daher auch den
Arbeitszyklus, je nach den verschiedenen Schwärzungsniveaus. Die
Ausgabe der AAZ-NST 101 wird mit den von einem
gesteuerten Taktimpulsgenerator (nicht dargestellt) herrührenden
Abtastimpulsen in einem UND-Gatter 102 logisch verknüpft.
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Das UND-VERKNÜPFTE Abtastsignal wird in das UND-
Gatter 103 eingespeist, dessen Ausgang, in Figur 10 mit
FREIGABE bezeichnet, nur dann hoch ist, wenn beide
Eingänge hoch sind, was den Transistoren 29 die
Ansteuerung der Heizwiderstände 28 ermöglicht. Die Zeit, während
der das UND-Gatter 103 hoch ist, legt offensichtlich die
Breite der Ansteuerimpulse fest.
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Durch Veränderung der "Ein-Zeit" der ABTAST-
Signale (h) wird auch die Dauer der FREIGABE-Signale
verändert, wodurch die Anzahl der angewendeten
Ansteuerimpulse verändert wird (Figur 8), wobei die Frequenz
dieser Signale unverändert bleibt.
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Bei einer anderen Vorgehensweise wird die
Frequenz der ABTAST-Signale während der Ansteuerung der
Heizelemente erhöht. Dies geschieht durch Veränderung der
"Periodenzeit" der ABTAST-Signale (h+a = ta), wie schon
früher veranschaulicht (Figur 7).
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In Figur 11 ist jedes Heizelement elektrisch an
eine nichtkonstante Spannungsquelle angeschlossen, und
eine spezifische NST 104, mit AMP-NST bezeichnet,
speichert gegebenenfalls die Amplitude der
Spannungsquelle, mit einer geregelten Spannung zur Ansteuerung der
Heizelemente je nach den unterschiedlichen
Schwärzungsniveaus.
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Das zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren bestimmte direkte Thermobilderzeugungsmaterial
enthält eine ein organisches Silbersalz enthaltende
wärmeempfindliche Schicht auf einem Träger und ein in der
wärmeempfindlichen Schicht und/oder anderen
gegebenenfalls auf dem Träger vorhanden Schichten
enthaltenes Reduktionsmittel. Das organische Silbersalz
ist im allgemeinen weitgehend lichtunempfindlich.
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Bei den im wesentlichen lichtunempfindlichen, zur
erfindungsgemäßen Verwendung in der wärmeempfindlichen
Schicht besonders geeigneten organischen Silbersalzen
handelt es sich um Silbersalze von als Fettsäuren
bekannten aliphatischen Carbonsäuren, in denen die aliphatische
Carbonkette vorzugsweise mindestens 12 C-Atome aufweist,
z.B. Silberlaurat, Silberpalmitat, Silberstearat,
Silberhydroxystearat, Silberoleat und Silberbehenat. Auch
modifizierte aliphatische Carbonsäuren mit
Thioethergruppe, wie z.B. in GB-PS 1 111 492 beschrieben,
sowie andere organische Silbersalze, wie in GB-PS 1 439
478 beschrieben, z.B. Silberbenzoat und
Silberphthalazinon, können zur Erzeugung eines thermisch
entwickelbaren Silberbildes verwendet werden. Weiterhin
seien Silberimidazolate und die im wesentlichen
lichtunempfindlichen, in US-PS 4 260 677 beschriebenen
anorganischen oder organischen Silbersalzkomplexe
erwähnt.
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Bei dem in dem direkten
Thermobilderzeugungsmaterial enthaltenen Reduktionsmittel handelt es sich im
allgemeinen um ein organisches Reduktionsmittel, das
vorzugsweise in der wärmeempfindlichen Schicht enthalten
ist. Einen besonderen geeigneten Reduktionsmitteltyp zur
Verwendung bei der vorliegenden Erfindung stellen
Polyhydroxyspiro-bis-indane dar, wie aus EP-A-92203495
bekannt.
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Die wärmeempfindliche Schicht enthält
vorzugsweise auch ein Bindemittel. Als Bindemittel können alle
Arten von natürlichen, modifizierten natürlichen oder
synthetischen Harzen verwendet werden, z.B.
Cellulosederivate wie Ethylcellulose, Celluloseester,
Carboxymethylcellulose, Stärkeether, Galactomannan, von α,β-
ethylenisch ungesättigten Verbindungen abgeleitete
Polymere wie Polyvinylchlorid, nachchloriertes
Polyvinylchlorid, Copolymere aus Vinylchlorid und
Vinylidenchlorid, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylacetat,
Polyvinylacetat und teilweise hydrolysiertes
Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetale, z.B.
Polyvinylbutyral, Copolymere aus Acrylnitril und
Acrylamid, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester
und Polyethylen oder Mischungen daraus. Ein besonders
geeignetes ökologisch interessantes (halogenfreies)
Bindemittel ist Polyvinylbutyral. Eine gewisse Menge an
Vinylalkoholeinheiten enthaltendes Polyvinylbutyral wird
unter dem Markennamen BUTVAR B79 von der Firma Monsanto
USA vertrieben.
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Die Dicke der wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsschicht liegt im allgemeinen im Bereich von 4 µm bis
16 µm. Das direkte Thermoabbildungsmaterial zur
Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch
weitere Bestandteile für verschiedene Zwecke enthalten,
wie z.B. Tonungsmittel, Antistatika, Netzmittel,
Aufheller, UV-Absorber usw...
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Erläutert sei die vorliegende Erfindung durch das
folgende Beispiel, ohne daß die Erfindung jedoch darauf
beschränkt sein soll. Sofern nichts anderes angegeben
ist, handelt es sich bei den Teilen durchweg um
Gewichtsteile.
BEISPIEL
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Ein substrierter Polyethylenterephthalatträger
mit einer Dicke von 100 µm wurde so gerakelt, daß darauf
nach dem Trocknen die folgende Aufzeichnungsschicht
erhalten wurde, die:
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Silberbehenat 4,42 g/m²
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Polyvinylbutyral 4,42 g/m²
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Reduktionsmittel 0,84 g/m²
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3,4-Dihydro-2,4-dioxo-1,3,2H-benzoxazin 0,34 g/m²
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Silikonöl 0,02 g/m²
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enthielt.
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Bei dem Reduktionsmittel handelte es sich um ein
Polyhydroxyspiro-bis-indan, nämlich
3,3,3',3'-Tetramethyl-5,6,5',6'-tetrahydroxy-spiro-bis-indan.
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Nach dem Trocknen wurde die Aufzeichnungsschicht
bei 22ºC auf eine Naßbeschichtungsdicke von 30 µm mit
folgender Beschichtungszusammensetzung beschichtet, um
eine Schutzschicht zu bilden.
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Methylethylketon 90 g
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Polycarbonat (siehe unten) 10 g
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TEGOGLIDE (Markenname) Gleitmittel 0,5 g
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Das Polycarbonat wies die folgende Struktur auf,
wobei x = 55 Mol-% und y = 45 Mol-%:
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Die so aufgetragene Schicht wurde 10 Minuten lang
in einem Luftstrom bei 50ºC getrocknet, wodurch eine
kratzfeste Schutzschicht erhalten wurde.
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Das so erhaltene direkte
Thermobilderzeugungsmaterial wurde zum Thermodruck mit einem Thermokopf mit
mehreren Heizelementen eingesetzt. Während des Druckens
wurde der Druckkopf in Berührung mit der Gleitschicht
gehalten.
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Die Heizelemente wurden gemäß Tabelle 1 in einem
impulsweisen Arbeitszyklus angesteuert. In der Tabelle
wurde das den Abtastarbeitszyklus δ darstellende h/h+a
auf 50% eingestellt; ferner verkörpert DELTA den
Zeilenarbeitszyklus
Δ und stellt das Verhältnis der
Ansteuerzeit (Σh) zur Zeilenzeit dar, t&sub1; verkörpert die
Zeilenzeit, und Lmax verkörpert die gemäß Formel [4]
berechnete maximale zeitgemittelte Leistungsdichte.
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In Tabelle 1 ist auch das aus einer Sichtprüfung
des Bildes ermittelte Ausmaß der Färbung angeführt. Zur
Angabe des Färbungsgrades wurde eine Zahl von 0 bis 5
zugeteilt. Werte über 3 zeigen an, daß der Färbungsgrad
im Bild unannehmbar war.
Tabelle 1
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Wenngleich die Erfindung hinsichtlich
Vorzugsausführungsformen beschrieben worden ist, sei sie nicht auf
diese beschränkt, da innerhalb des durch die beigefügten
Ansprüche definierten Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung Änderungen und Abwandlungen möglich sind.
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Die direkte Thermobilderzeugung kann sowohl für
die Herstellung von Diapositiven als auch reflektierenden
Abzügen verwendet werden. Auf dem Hardcopysektor kommen
Aufzeichnungsmaterialien auf weißem, lichtundurchlässigem
Untergrund zur Anwendung, während auf dem Gebiet der
medizinischen Diagnostik Schwarzbildfolien
weitverbreitete Anwendung bei mit einem Lichtkasten
arbeitenden Untersuchungsverfahren finden.
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Die vorliegende Erfindung kann natürlich auch bei
farbigen Bildern angewendet werden, wobei die den
verschiedenen Farbauszügen entsprechenden elektrischen
Signale nacheinander typischen entsprechenden
Transformationsnachschlagtabellen unterworfen werden, so daß die
diagnostische visuelle Wahrnehmung der farbigen Hardcopy
ein Optimum erreicht.