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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Aufzeichnen eines
Gradationsbilds auf einem Thermoaufzeichnungsträger mit Hilfe eines Laserstrahls
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der EP-A-0 734 870
bekannt.
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Thermoaufzeichnungsvorrichtungen
zum Aufbringen von Wärmeenergie
auf ein thermoempfindliches Aufzeichnungsmedium zwecks Aufzeichnung
eines Bilds oder anderer Information auf dem Medium sind weit verbreitet.
Insbesondere sind Thermoaufzeichnungsvorrichtungen unter Einsatz
einer Lasersignalausgangsquelle als Wärmeenergiequelle für eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung
bekannt aus den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr.
50-23617, 58-94494, 62-77983 und 62-78964.
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Die
Anmelderin hat ein Thermoaufzeichnungsmedium (EP-A-734 870) entwickelt,
mit dem man ein hochqualitatives Bild unter Einsatz einer solchen
Thermoaufzeichnungsvorrichtung aufzeichnen kann. Das Thermo- oder
wärmeempfindliche
Aufzeichnungsmedium enthält
eine Unterlage, die mit einem Färbemittel,
einem Farbentwickler und lichtabsorbierenden Farbstoffen (einem
photothermischen Umwandlungsmittel) beschichtet sind, und es erzeugt
eine Farbe, dessen Dichte von der Wärmeenergie abhängt, die
auf das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird.
Bezüglich
Einzelheiten wird bezug genommen auf die japanischen Patent-Offenlegungsschriften
Nr. 5-301447 und 5-24219.
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Das
thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium besitzt auf der Unterlage
eine thermoempfindliche Schicht. Die thermoempfindliche Schicht
wird gebildet durch Überziehen der
Unterlage mit einer Beschichtungslösung. Die Beschichtungslösung enthält eine
Emulsion, die hergestellt wird durch Auflösen von mindestens einen Grund-Farbstoffvorläufer enthaltenden
Mikrokapseln, eines Farbentwicklers außerhalb der Mikrokapseln und
von lichtabsorbierenden Farbstoffen außerhalb der Mikrokapseln in
einem organischen Lösungsmittel,
welches entweder schwach wasserlöslich
oder wasserlöslich
ist, und anschließendes
Emulgieren und Dispergieren der aufgelösten Stoffe.
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Der
Grundfarbstoff-Vorläufer
bildet eine Farbe durch Geben von Elektronen oder Annehmen von Protonen,
beispielsweise von einer Säure
oder dergleichen. Der Grundfarbstoff-Vorläufer enthält eine Verbindung, die normalerweise
im wesentlichen farblos ist und ein Skelett aus Lacton, Lactam,
Sulton, Spiropyran, Ester, Amid oder dergleichen besitzt, was sich
bei Berührung
mit dem Farbentwickler aufspalten oder trennen läßt. Insbesondere kann die Verbindung
Kristallviolett-Lacton, Benzoilleukomethylen-Blau, Malachit-Grün-Lacton,
Rhodamin-B-Lactam, 1,3,3-Trimethyl-6'-ethyl-8'-butoxyindolinbenzospiropyran oder dergleichen
sein.
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Der
Farbentwickler kann eine saure Substanz wie beispielsweise eine
Phenolverbindung sein, eine organische Säure oder deren Metallsalz, Oxybenzonat
oder dergleichen. Der Farbentwickler sollte vorzugsweise einen Schmelzpunkt
im Bereich von 50°C
bis 250°C
haben. Insbesondere sollte es ein etwas wasserlösliches Phenol oder eine organische
Säure mit
einem Schmelzpunkt im Bereich von 60°C bis 200°C sein. Spezielle Bespiele für den Farbentwickler
sind in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 61-291183
offenbart.
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Die
lichtabsorbierenden Farbstoffe sollten vorzugsweise solche Farbstoffe
umfassen, die in einem Bereich des sichtbaren Spektrums weniger
Licht absorbieren und eine besonders hohe Absorptionsrate für Strahlungswellenlängen im
Infrarotbereich des Spektrums besitzen. Beispiele für derartige
Farbstoffe sind Cyanin-Farbstoffe, Phthalocyanin-Farbstoffe, Pyrylium-
und Thiopyrylium-Farbstoffe, Azulen-Farbstoffe, Squarylium-Farbstoffe,
Metallkomplex-Farbstoffe, die Ni, Cr etc. enthalten, Naphtoquinon-
und Anthraquinin-Farbstoffe,
Indophenol-Farbstoffe, Indoanilin-Farbstoffe, Triphenylmethan-Farbstoffe, Triallylmethan-Farbstoffe,
Aminium- und Diimmonium-Farbstoffe, Nitroso-Verbindungen etc. Von diesen Farbstoffen
sind im Hinblick auf den Umstand, daß praktische Halbleiterlaser
zum Erzeugen von Strahlung im nahen Infrarotbereich entwickelt wurden,
solche besonders bevorzugt, die eine hohe Strahlungsabsorptionsrate
im nahen Infrarotbereich des Spektrums bei Wellenlängen von
700 nm bis 900 nm haben.
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Damit
das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium bei der Lagerung stabil
bleibt, ist es so ausgebildet, daß es keine Farbe bei Wärmeenergie bildet,
deren Wert geringer als ein gewisser Schwellenwert ist. Deshalb
ist eine Laserquelle erforderlich, um einen beträchtlichen Wärmeenergiepegel zu erzeugen,
bei dem das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium eine gewünschte Farbe
bildet. Das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium kann mit einem
Laserstrahl geringer Geschwindigkeit abgetastet werden, um ein ausreichend
hohes Maß an Lichtenergie
aufzubringen und dadurch ein genügendes
Maß an
Wärmeenergie
zu erzeugen. Allerdings senkt eine geringe Abtastgeschwindigkeit
die Aufzeichnungseffizienz. Darüber
hinaus steigert eine Zunahme der Laserausgangsleistung zur Steigerung des
Wärmeenergiepegels
die Kosten für
die Thermoaufzeichnungsvorrichtung.
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Das
thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium leidet leicht an Dicken-Unregelmäßigkeiten
der thermoempfindlichen Schicht im Verlauf des Fertigungsprozesses,
wobei derartige Unregelmäßigkeiten
in der Dicke verantwortlich sind wiederum für Unregelmäßigkeiten der aufgezeichneten
Bilder, die sich nicht ignorieren lassen. Während dieser Nachteil in gewissem
Ausmaß gemildert
werden kann durch Steigern der Genauigkeit bei der Fertigung des
thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums, ist der dazu erforderliche
Aufwand an Zeit und Geld nicht vertretbar.
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Die
JP-A-62 218 188 zeigt ein Laseraufzeichnungssystem, bei dem ein
Druckmaterial durch Wärmeenergie
angeschmolzen wird, die durch photothermische Umwandlung des Laserstrahls
gewonnen wird. Das Druckmaterial wird an einem Aufzeichnungsmedium
unter Erzeugung eines Bilds angeschmolzen. Das System entwickelt
keine Farbe durch das Aufzeichnungsmedium selbst. Die Druckschrift
erwähnt,
daß es
wünschenswert
sei, die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen, indem man die Abtastgeschwindigkeit
des Laserstrahls erhöht.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Hauptziel
der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum thermischen
Aufzeichnen hochqualitativer und von Unregelmäßigkeiten freier Gradationsbilder
auf einem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium in effizienter
Weise bei erhöhter Empfindlichkeit,
wobei gleichzeitig eine Kostenerhöhung für die eingesetzte thermische
Aufzeichnungsvorrichtung vermieden wird und außerdem eine Erhöhung der
Genauigkeit vermieden wird, mit der die Fertigung des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums erfolgt.
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Ein
allgemeines Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
zum thermischen Aufzeichnen von Gradationsbildern mit hoher Geschwindigkeit
bei einem minimalen Pegel erforderlicher Lichtenergie.
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Erreicht
wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind durch die abhängigen
Ansprüche
angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum thermischen Aufzeichnen
hochqualitativer Gradationsbilder auf einem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium
ungeachtet von Dickenunregelmäßigkeiten
einer auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium befindlichen
thermoempfindlichen Schichten.
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Das
obige Ziel sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische, perspektivische und teilweise in Blockform gehaltene
Ansicht einer Thermoaufzeichnungsvorrichtung, die dazu dient, ein erfindungsgemäßen Thermoaufzeichnungsverfahren durchzuführen;
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2 ist
eine Vertikalschnittansicht eines Aufzeichnungsabschnitts und eines
thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums, das in der in 1 gezeigten
Thermoaufzeichnungsvorrichtung verwendet wird;
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3 ist
ein Diagramm einer Färbungskennlinie
des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums;
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4 ist
ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Abtastgeschwindigkeit
eines Laserstrahls und der Lichtenergie veranschaulicht, die zum
Erzielen einer optischen Dichte von 3,0 erforderlich ist;
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5 ist
ein Diagramm, welches die Relation zwischen der Abtastgeschwindigkeit
eines Laserstrahls und eines Wiener-Spektrums eines Bilds mit einer
durchschnittlichen optischen Dichte von 1,0 zeigt;
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6 ist
ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Abstand von der
Oberfläche
eines thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums mit einer Dicke von
4 μm und
der Temperatur veranschaulicht;
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7 ist
ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Abstand von der
Oberfläche
eines thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums mit einer Dicke von
8 μm und
der Temperatur zeigt;
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8A ist
eine Teil-Schnittansicht einer Färbungszone
des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums, wenn dieses mit einem
Laserstrahl geringer Geschwindigkeit abgetastet wird; und
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8B ist
eine Teil-Schnittansicht einer Färbungszone
des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums, wenn dieses mit einem
Laserstrahl hoher Geschwindigkeit abgetastet wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
schematisch eine Thermoaufzeichnungsvorrichtung 10, die
zum Durchführen
eines erfindungsgemäßen Thermoaufzeichnungsverfahrens
verwendet wird. Wie in 1 gezeigt ist, tastet die Thermoaufzeichnungsvorrichtung 10 ein
thermoempfindliches Aufzeichnungsmedium S mit einem Laserstrahl
L in einer mit einem Pfeil A kenntlich gemachten Hauptabtastrichtung
ab, während
das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S in einer durch den
Pfeil B kenntlich gemachten Hilfs- oder Nebenabtastrichtung transportiert
wird, um auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S ein Gradationsbild
aufzuzeichnen.
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Die
Thermoaufzeichnungsvorrichtung 10 enthält eine Laserdiode 12 zum
Emittieren eines Laserstrahls L, eine Kollimatorlinse 14 zum
Umwandeln des Laserstrahls L in einen parallelen Laserstrahl L, eine
Zylinderlinse 16 zum Durchlassendes Laserstrahls L, einen
reflektierenden Spiegel 18 zum Reflektieren des Laserstrahls
L, einen Polygonspiegel 20 zum Ablenken des Laserstrahls
L, eine fθ-Linse 22 zum
Durchlassen des Laserstrahls L und einen zylindrischen Spiegel 24 zum
Reflektieren des Laserstrahls L, damit ein Facettenfehler des Polygonspiegels 20 im
Verein mit der Zylinderlinse 16 korrigiert wird.
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Die
Thermoaufzeichnungsvorrichtung 10 enthält weiterhin ein Paar Walzen 26a, 26b,
die in Rollkontakt mit einer Oberfläche des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S gehalten wird, einer Walze 26c in
Rollkontakt mit einer Unterseite des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums
S, um dieses im Verein mit der Walze 26a in der Nebenab tastrichtung
B zu bewegen; eine Vorheizwalze 28 in Rollkontakt mit der
Unterseite des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums S, um dem
Medium S zwecks Voraufheizung eine vorbestimmte Menge an Vorheizenergie
zuzuleiten, und eine Spannungsversorgung zum Einspeisen von Strom
in die Vorheizwalze 28, um das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S voraufzuheizen. Die Spannungsversorgung 30 wird von einer
Steuerung 32 gesteuert. Die Laserdiode 12 wird
ebenfalls von der Steuerung 32 über einen Treiber 34 gesteuert.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S eine Unterlage 42, eine transparente thermoempfindliche
Schicht 44 auf der Unterlage 42, die ein Färbungsmittel,
einen Farbentwickler und ein photothermisches Umwandlungsmittel
enthält,
und eine Schutzschicht 46 auf der transparenten thermoempfindlichen
Schicht 44. Das Färbungsmittel
ist in Mikrokapseln aufgenommen, deren Durchlässigkeit für den Farbentwickler mit seitens
des photothermischen Umwandlungsmittels abgegebener Wärmeenergie
zunimmt. Das Färbungsmittel
reagiert bis zu einem gewissen Ausmaß mit dem Farbentwickler, der
fließfähig gemacht wird
durch die aufgebrachte Wärmeenergie,
um eine angestrebte Farbdichte zu erreichen. 3 zeigt schematisch
eine Färbungskennlinie „a" des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S abhängig von
der Temperatur. Wie in 3 gezeigt ist, entwickelt das
thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S eine Farbe gegebener Dichte
zwischen den Temperaturen T1, T2, die oberhalb der Zimmertemperatur
liegen. Die thermoempfindliche Schicht 44 kann aus Stoffen
bestehen, wie sie in den oben angesprochenen japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr.
5-301447 und 5-24219 offenbart sind.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise der Thermoaufzeichnungsvorrichtung 10 beschrieben.
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Das
thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S wird von der Voraufheizwalze 28 voraufgeheizt,
während
es von der Walze 26b, der Voraufheizwalze 28 und
den Walzen 26a, 26c in Nebenabtastrichtung B transportiert
wird. Insbesondere bei Einspeisen eines Stroms aus der Spannungsversorgung 30 in
die Voraufheizwalze 28 wird das thermoemp findliche Aufzeichnungsmedium
S auf die Temperatur T1 voraufgeheizt, jenseits welcher das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S eine Farbe entwickelt.
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Nach
der Voraufheizung des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums S
steuert die Steuerung 32 den Treiber 34 an, damit
dieser die Laserdiode 12 unter Strom setzt. Die Laserdiode 12 gibt
einen Laserstrahl L ab, der abhängig
von den Gradationen eines auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums
S aufzuzeichnenden Bilds moduliert ist. Der emittierte Laserstrahl
L wird von der Kollimatorlinse 14 zu einem parallelen Laserstrahlbündel L geformt,
welches über
die Zylinderlinse 16 und den reflektierenden Spiegel 18 auf
den Polygonspiegel 20 gelenkt wird. Der Polygonspiegel 20,
der sich mit hoher Drehzahl dreht, reflektiert den Laserstrahl L
mit seinen Spiegelfacetten und lenkt den Laserstrahl L in der Hauptabtastrichtung
A ab. Der reflektierte und abgelenkte Laserstrahl L läuft durch
die fθ-Linse 22 und
wird von dem zylindrischen Spiegel 24 abgelenkt, so daß er über einen
Schlitz zwischen den Walzen 26a, 26b auf das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S auftrifft. Nun tastet der Laserstrahl L das
thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S in der Hauptabtastrichtung
A ab, während
das Medium in der Nebenabtastrichtung B bewegt wird. Die Geschwindigkeit,
mit der der Laserstrahl L das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S abtastet, wird aus im folgenden noch zu beschreibenden Gründen auf
5 m/s oder höher
eingestellt.
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Die
Lichtenergie des auf das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S auftreffenden Laserstrahls L wird von dem in der thermoempfindlichen Schicht 48 enthaltenen
photothermischen Umwandlungsmittel in Wärmeenergie umgewandelt. Die
so erzeugte Wärmeenergie
erhöht
die Durchlässigkeit der
Mikrokapseln des Farbentwicklers und macht den Farbentwickler fließfähig, woraufhin
das in den Mikrokapseln aufgenommene Färbungsmittel und der Farbentwickler
miteinander reagieren und ein Gradationsbild mit gegebenen Farbdichten
erzeugen. Da das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium von der
Voraufheizwalze 28 auf die Temperatur T1 voraufgeheizt
wurde, muß der
Laserstrahl L das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S lediglich
in einen Temperaturbereich zwischen den Temperaturen T1 und T2 bringen.
Deshalb braucht die Laserdiode 12 keine hohe Ausgangsleistung
aufzuweisen, aber dennoch ist das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S in der Lage, exakte Gradationsbilder hoher Qualität auf sich
zu erzeugen.
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Der
Grund dafür,
warum die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl L das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S abtastet, auf einen Wert von 5 m/s oder darüber eingestellt
wird, wird im folgenden erläutert.
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4 zeigt
die Relation zwischen der Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls
L und der Empfindlichkeit zweier thermoempfindlicher Aufzeichnungsmedien
S, deren Unterlagen 42 verschiedene Dicken besitzen. Der
in 4 dargestellte Graph besitzt eine horizontale
Achse, auf der die Abtastgeschwindigkeit aufgetragen ist, und eine
vertikale Achse, auf der die Lichtenergie des Laserstrahls L aufgetragen
ist, die erforderlich ist, um eine Färbungsdichte von 3,0 zu erreichen
(das entspricht einer optischen Dichte, die als für das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S als in ausreichendem Maß schwärzend angesehen wird). Wie
in 4 gezeigt ist, nimmt die erforderliche Lichtenergie
mit zunehmender Abtastgeschwindigkeit ab und wird bei einer Abtastgeschwindigkeit
von etwa 5 m/s oder darüber konstant.
Die Untergrenze für
die Abtastgeschwindigkeit, bei der die Lichtenergie konstant wird,
bleibt ungeachtet der Dicke der Unterlage 42 gleich. Deshalb
kann die Empfindlichkeit des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums
S dann zu einem Maximum werden, wenn die Geschwindigkeit, mit der
der Laserstrahl L das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S abtastet,
5 m/s oder mehr beträgt.
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5 zeigt
die Beziehung zwischen der Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls
L und der Körnigkeit
bei verschiedenen Raumfrequenzen eines Testbilds, welches eine optische
Dichte von 1,0 hat. Der in 5 gezeigte
Graph zeigt auf der horizontalen Achse die Abtastgeschwindigkeit,
auf der vertikalen Achse ein Wiener-Spektrum (Leistungsspektrum),
welches gebildet wird durch eine Fouriertransformation einer Rausch-(Unregelmäßigkeits-)Komponente
eines Bilds, dessen durchschnittliche Färbungsdichte den Wert 1,0 hat
(das ist eine optische Dichte, die eine Zwischenwertdichte ist,
mit der angenommener Weise die Bildkörnigkeit sichtbar gemacht wird).
Das Wiener-Spektrum hat große
konstante Werte, wenn die Abtastgeschwindigkeit etwa 1 mm/s oder
weniger beträgt,
die Werte werden geringer, wenn die Abtastgeschwindigkeit zunimmt,
und es gibt niedrige konstante Werte dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit
etwa 3,3 m/s oder mehr beträgt.
Die Untergrenze der Abtastgeschwindigkeit, bei der die Werte des
Wiener-Spektrums
konstant werden, bleibt ungeachtet der Raumfrequenzen des Testbilds gleich.
Folglich läßt sich
die Körnigkeit
von Bildern auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S, das
sind Unregelmäßigkeiten
von Bildern, hervorgerufen durch Dickenschwankungen der thermoempfindlichen
Schicht 44, die zustande kommen, wenn das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S beschichtet und getrocknet wird, auf einen
Minimumwert halten, wenn die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls
L 3,3 m/s oder mehr beträgt.
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6 und 7 zeigen
simulierte Temperaturverteilungen abhängig von der Dicke des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S, dessen thermoempfindliche Schichten 44 Dicken
von 4 μm und
8 μm haben,
wenn 99% der Lichtenergie eines Laserstrahls mit einem Strahlfleckdurchmesser
von 100 μm
von den thermoempfindlichen Schichten 44 absorbiert werden
und eine optische Dichte von 2,0 erreicht wird in einer Zeit, während der
ein Pixel mit einer Größe von 100 μm × 10 μm mit dem
Laserstrahl L auf den thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedien S
gebildet wird. Der in den 6 und 7 dargestellte
Graph zeigt auf der horizontalen Achse den Abstand von der Oberfläche der
thermoempfindlichen Schicht 44, auf der vertikalen Achse
deren Temperatur unmittelbar nach der Belichtung des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S. Die simulierten Ergebnisse nach den 6 und 7 wurden erhalten
bei Abtastgeschwindigkeiten des Laserstrahls L von 0,1 m/s; 1 m/s;
4 m/s; 5 m/s; 10 m/s und 100 m/s.
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Das
in den 6 und 7 dargestellte Simulationsmodell
läßt sich
angenähert
ausdrücken
als ein eindimensionales Wärmeleitungsmodell,
indem man die Größe der Pixel
und den Strahlfleckdurchmesser der Laserstrahls L so einrichtet,
daß ausreichend
große
Werte bezüglich
der Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 erhalten werden.
In realen Systemen reicht die Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 von
5 μm bis
10 μm, die
Pixelgröße beträgt etwa
100 μm × 100 μm, und der
Strahlfleckdurchmesser reicht von 100 μm bis 150 μm. Bei medizinischen Anwendungen,
die höhere
Genauigkeit erfordern, be trägt
die Pixelgröße etwa
50 μm × 50 μm, und der
Strahlfleckdurchmesser reicht von 50 μm bis 100 μm. Deshalb ist das eindimensionale
Wärmeleitungsmodell
ausreichend genau bei realen Systemen anwendbar.
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Wenn
die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls L groß ist, beispielsweise 100 m/s
beträgt,
so wird die während
der Belichtung erzeugte Wärmeenergie
mit einer höheren
Geschwindigkeit bereitgestellt, als sie über die Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 des
thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums S diffundiert wird. Daher
ist der Temperaturgradient in der thermoempfindlichen Schicht 44 unmittelbar
nach der Belichtung groß,
und die maximale Temperatur ist hoch. Wenn hingegen die Abtastgeschwindigkeit
des Laserstrahls L gering ist, zum Beispiel 1 m/s beträgt, so wird
die während
der Belichtung bei geringerer Geschwindigkeit zugeführte Wärmeenergie über die
Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 diffundiert. Damit
ist der Temperaturgradient in der thermoempfindlichen Schicht 44 unmittelbar
nach der Belichtung klein, und die maximale Temperatur ist gering.
Wenn unmittelbar nach der Belichtung eine maximale Temperatur erreicht
wird, diffundiert ein Teil der Wärmeenergie
in die Unterlage 42, die nichts zur Farbbildung beiträgt, und
folglich läßt sich
diese Wärmeenergie
nicht effektiv zum Erhitzen der thermoempfindlichen Schicht 44 nutzen.
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Die
Lichtenergie des auf das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S aufgebrachten Laserstrahls L wird von dem photothermischen Umwandlungsmittel,
das in der thermoempfindlichen Schicht 44 enthalten ist,
in Wärmeenergie
umgewandelt, die dazu führt,
daß der
Farbentwickler fließfähig wird, wobei
außerdem
die Geschwindigkeit gesteigert wird, mit der der Farbentwickler
durch die Mikrokapseln gelangt, demzufolge das in den Mikrokapseln enthaltene
Färbungsmittel
und der Farbentwickler miteinander reagieren und ein Gradationsbild
mit gegebenen Farbdichten erzeugen. Die Geschwindigkeit, mit der
der Farbentwickler durch die Mikrokapseln hindurchtritt, nimmt gemäß der Arrhenius-Gleichung
zu, welche die Beziehung zwischen der Diffusionsgeschwindigkeit
und der Temperatur festlegt. Die Arrhenius-Gleichung lautet: k = A·exp(–E/RT) wobei
k die Diffusionsratenkonstante, R die Gaskonstante, T die absolute
Temperatur, A der Frequenzfaktor und E die scheinbare Aktivierungsenergie
ist.
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Soweit
die Rate oder Geschwindigkeit, mit der der Farbentwickler durch
die Mikrokapseln hindurchtritt, kommt die Färbung des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S mit höherer
Geschwindigkeit zustande, und die erzeugte Dichte nimmt einen höheren Grad
an, wenn die Aufheiztemperatur größer ist.
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Im
Ergebnis ist es möglich,
die Empfindlichkeit des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums
S dadurch zu steigern, daß man
die Geschwindigkeit, mit der das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S von dem Laserstrahl L abgetastet wird, steigert. Die in 4 dargestellte
Studie zeigt, daß bei
einer Laserstrahl-Abtastgeschwindigkeit von 5 m/s oder darüber ein
Bild mit den gewünschten Dichtewerten
auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S mit hoher Geschwindigkeit
und einem minimalen Pegel an Lichtenergie aufgezeichnet werden kann.
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Wenn
die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls L auf 5 m/s oder mehr
eingestellt wird, wird über
die Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 ein scharfer
Temperaturgradient gebildet, wodurch Unregelmäßigkeiten in einem auf dem
thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S aufgezeichneten Bild eliminiert
werden. Wenn speziell die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls
L gering ist, wird kein scharfer Temperaturgradient über die
Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 gebildet. Daher
wird kein ausreichender Dichtegradient über die Dicke der thermoempfindlichen
Schicht 44 gebildet, so daß die Schicht keine Farbe vollständig über die
Dicke bilden kann, wie in 8A gezeigt
ist. Insbesondere dann, wenn die thermoempfindliche Schicht 44 transparent ist
und Gradationsdichten zum Ausdruck bringen kann, erscheinen Dickenunregelmäßigkeiten,
die in die thermoempfindliche Schicht 44 gelangt sind,
als das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S hergestellt wurde,
direkt als Dichteunregelmäßigkeiten.
Bei der Laserstrahl-Abtastgeschwindigkeit von 5 m/s oder darüber bildet
sich, da gemäß obiger
Erläuterung über die
Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44 ein scharfer Temperaturgradient
entsteht, sich ein solcher Dichtegradient in der thermoempfindlichen
Schicht 44 aus, daß die
Dichte in Richtung der Oberfläche
der thermoempfindlichen Schicht 44 größer wird.
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Als
Konsequenz bleibt gemäß 8B die
Dicke der thermoempfindlichen Schicht 44, die eine Farbe
bei gleicher Wärmeenergie
bildet, konstant, so daß es
zu keinen Dichteunregelmäßigkeiten
insbesondere dann kommt, wenn ein Bild mit Zwischendichten auf dem
thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S aufgezeichnet wird.
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Durch
Einstellen der Geschwindigkeit, mit der das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S
von dem Laserstrahl L abgetastet wird, auf einen Wert von 5 m/s
oder darüber
erscheinen Dickeunregelmäßigkeiten,
die in die thermoempfindliche Schicht 44 bei der Herstellung
des thermoempfindlichen Aufzeichnungsmediums S entstanden sind, nicht
als Bild-Unregelmäßigkeiten.
Daher läßt sich ein
Bild frei von Unregelmäßigkeiten
auf dem thermoempfindlichen Aufzeichnungsmedium S aufzeichnen ohne
dabei in nennenswerter Weise die Genauigkeit erhöhen zu müssen, mit welcher das thermoempfindliche
Aufzeichnungsmedium S gefertigt wird.
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Wenn
die Geschwindigkeit, mit der das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium
S von dem Laserstrahl L abgetastet wird, auf einen Wert von 5 m/s
oder darüber
eingestellt wird, wird die Empfindlichkeit des thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmediums S maximiert, die Bildunregelmäßigkeiten
werden minimiert. Im Ergebnis lassen sich auf dem thermoempfindlichen
Aufzeichnungsmedium S qualitativ hochstehende Gradationsbilder in
wirksamer Weise aufzeichnen, ohne daß dazu eine Erhöhung der
Ausgangsleistung des Laserstrahls L von Nöten ist.
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Weil
das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S in der Lage ist, eine
Farbe bei höherer
Geschwindigkeit und höherer
Temperatur zu entwickeln, lassen sich mehrere Laserstrahlen zu einem einzigen
Laserstrahl mit höherer
Dichte an Lichtenergie kombinieren, und dieser Laserstrahl mit höherer Lichtenergiedichte
läßt sich
dazu benutzen, das thermoempfindliche Aufzeichnungsmedium S in kürzerer Zeit
abzutasten, um dadurch in effizienterer Weise auf dem Medium S ein
Bild aufzuzeichnen.
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Wenngleich
eine gewisse bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt und im einzelnen beschrieben wurde, versteht
sich, daß verschiedene Änderungen
und Abwandlungen möglich
sind, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.