DE69119559T2

DE69119559T2 - Elektrographisches verfahren unter verwendung von fluoreszierendem toner und detektor mit filter zur erzeugung eines elektrisches bildsignals

Info

Publication number: DE69119559T2
Application number: DE69119559T
Authority: DE
Inventors: Anthony Lubinsky; John May
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2011-06-20
Also published as: JPH05501768A; WO1991020156A1; DE69119559D1; EP0489146A1; EP0489146B1; US5105451A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrografie und insbesondere auf ein Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Bildsignals von einem elektrografischen Bild.
Das herkömmliche elektrofotografische Verfahren weist eine inhärent geringere Verstärkung als das fotografische Silberhalogenidverfahren auf. Eine geringe Belichtung in einem elektrofotografischen Verfahren führt auf einem Fotoleiter zu einem Muster mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude. Bei anschließender Entwicklung mit herkömmlichem Toner ergibt sich ein Bild niedriger Dichte. Seit langem verfolgt man das Ziel, die Verstärkung des elektrofotografischen Verfahrens zu steigern, so daß auch bei geringer Belichtung Bilder höherer Dichte erzeugt werden können. Dies ist insbesondere in Anwendungen wie der diagnostischen Radiografie von Bedeutung, wo die Röntgenstrahlung für den Patienten eine potentielle Gefährdung darstellt, so daß eine so geringe Strahlung wie möglich wünschenswert ist. Ein weiteres Ziel ist die Erzeugung eines elektrischen Bildsignals von einem Röntgenbild, so daß das Bildsignal elektronisch verarbeitet werden kann, um die Sichtbarkeit bestimmter Merkmale, die in elektronischer Form gespeichert sind oder elektronisch übertragen werden, zu verbessern.
Höhere Verstärkung oder fotografische Empfindlichkeit sind auch in anderen elektrografischen Verfahren wünschenswert. Unter elektrofotografischen Verfahren werden in diesem Zusammenhang Verfahren verstanden, in denen Muster mit Spannungs-, Ladungs-, Strom- oder Leitfähigkeitsunterschieden mit einem Toner entwickelt werden. Zu den elektrografischen Verfahren zählt beispielsweise die dielektrische Aufzeichnung, die Fotoleitergrafie, die Elektrofotografie, die Fotoelektrophorese, die Ionografie, die Aufzeichnung mittels eines Stiftschreibers und die Ionenprojektion.
In US-A-4,624,543 wird die Erzeugung eines elektrischen Bildsignals durch Belichten eines Fotoleiters beschrieben, um ein Muster unterschiedlicher Spannung auf dem Fotoleiter zu erzeugen, worauf das Bild auf dem Fotoleiter mit einem herkömmlichen Flüssigtoner unter Verwendung einer Entwicklungselektrode entwickelt wird, um das entwickelte Bild mit einem Lichtstrahl abzutasten und die Modulation des Lichtstrahls anhand des entwickelten Bildes zu messen. Das auf den tonerfreien Bereich des Bildes auftreffende Licht wird von der Oberfläche des Fotoleiters spiegelsymmetrisch reflektiert. Das auf den Toner auftreffende Licht wird diffus reflektiert. Die Meßoptik ist so angeordnet, daß sie nur den spiegelsymmetrisch reflektierten Anteil des Lichtes mißt.
Wenn die in US-A-4,624,543 beschriebene Vorrichtung benutzt wird, um ein elektrisches Bildsignal einer geringen Belichtung (beispielsweise einer geringen Röntgenbelichtung) zu erzeugen, führt die geringe Belichtung zu einem Tonerbild sehr niedriger Dichte. Da der Fotoleiter die Modulation anhand des Tonerbildes des spiegelsymmetrisch reflektierten Lichtes aus dem Abtaststrahl mißt, ist die Modulation bei einem Bild niedriger Dichte schwach und nur schwer zu erkennen. Das resultierende elektrische Bildsignal ist eine komplizierte Funktion der optischen Eigenschaften von Toner und Substrat.
Bei dem beschriebenen, den Stand der Technik darstellenden Verfahren wird das Vorhandensein einer dünnen Tonerschicht als Differenz zwischen zwei Großsignalen gemessen, dem Reflexionssignal von einem sauberen Fotoleiter und dem etwas davon abweichenden Reflexionssignal von einem Fotoleiter mit einer dünnen Tonerschicht. Das resultierende Differenzsignal ist einem Rauschen unterworfen. Zudem ist das Verfahren empfindlich gegenüber geringen Kratzern oder Oberflächenfehlern des Fotoleiters. Die Verwendung einer Fresnellinse zum Sammeln des spiegelsymmetrischen Lichts über einen großen Abtastbereich, wie in Spalte 6, Seite 47-55 von US-A-4,624,543 beschrieben, führt zudem zu unerwünschten Störungen des Ausgangssignals, die die Messung kleiner Modulationen in der Tonerschwärzung beeinträchtigen können, so daß eine Interpretation des Signals erschwert wird.
Ein weiterer Nachteil des zuvor genannten Verfahrens ist die Begrenzung auf reflektierende Träger.
Ein weiteres Verfahren nach dem Stand der Technik zur Erzeugung eines elektrischen Bildsignals aus einer Röntgenbelichtung ist die in US-Patent Nr. Re.31,847 beschriebene Speicherleuchtstofftechnik. Bei dieser Technik wird ein anregbarer Speicherleuchtstoff einem Strahlungsmuster ausgesetzt, um ein gespeichertes Latentbild zu erzeugen. Das gespeicherte Bild wird durch das erregte Licht ausgelesen, das ein Strahlungsmuster freigibt, das wiederum zur Erzeugung des Bildsignals gemessen wird. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, daß das Latentbild durch den Auslesevorgang zerstört wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die erforderliche anregende Belichtung relativ hochs ein muß und einer aufwendigen Auslesevorrichtung bedarf. Ein weiterer Nachteil ist der Auflösungsverlust, der durch Streuung des anregenden Lichtes im anregbaren Leuchtstoff verursacht wird. Ein elektrofotografisches Lumineszenz verstärkungsverfahren wird in US-A-4,877,699 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher vorrangig die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Bildsignals aus einer geringen Belichtung in einem elektrofotografischen Verfahren bereitzustellen, das die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung von Mitteln zum Messen sehr niedriger Tonerschwärzungen, die bildmäßig durch andere elektrografische Verfahren erzeugt wurden, etwa Ionografie, Aufzeichnung mittels eines Stiftschreibers, Ionenprojektion und Fotoelektrophorese oder jeder verwandte Prozeß, in dem ein Muster mit schwachen Spannungs-, Ladungs-, Strom- oder Leitfähigkeitsunterschieden mit einem Toner entwickelt wird.
Die Aufgabe, ein Bild in einem elektrografischen Verfahren zu verstärken, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Muster mit Spannungsunterschieden erzeugt und mit lumineszierendem Toner entwickelt wird. (In diesem Zusammenhang wird ein Material dann als lumineszierend bezeichnet, wenn es durch Strahlung einer ersten Wellenlänge derart angeregt wird, daß Strahlung einer zweiten Wellenlänge abgegeben wird. Zu lumineszierenden Materialien zählen Leuchtstoffe, fluoreszierende Verbindungen, Leuchtstoffverbindungen usw.) Die bildmäßige Ablagerung des lumineszierenden Toners wird angeregt, um eine abgegebene Strahlung zu erzeugen. Die abgegebene Strahlung wird anhand eines Lichtsensors fotoelektrisch gemessen, der ein Filter zum Ausblenden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten Wellenlänge umfaßt, um ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen, das nach elektronischer Verarbeitung benutzt werden kann, um entweder ein Videobild oder einen Ausdruck zu erzeugen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Muster mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude auf einem Selen-Lichtleiter mit Röntgenstrahlen niedriger Belichtung aufgezeichnet. Das Muster mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude wird mit einem lumineszierenden Flüssigtoner unter Verwendung einer Entwicklungselektrode entwickelt. Das lumineszierende Tonerbild wird durch Rasterabtastung mit einem Laserstrahl oder einem gebündelten Lichtstrahl angeregt, und die abgegebene Strahlung wird durch einen Lichtkollektor gesammelt und auf eine Fotovervielfacherröhre, eine Fotodiode oder einen anderen Detektor gelenkt, wo es gemessen wird, um das Bildsignal zu erzeugen. Da die anregende Strahlung durch ein Filter ausgeblendet werden kann, damit nicht sie den Detektor erreicht, sondern nur die abgegebene, gemessene Strahlung, wurde die Modulation des resultierenden Bildsignals gegenüber dem dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren wesentlich verbessert. Wenn beispielsweise die anregende Strahlung ultraviolett und die abgegebene Strahlung sichtbar ist, wird ein UV-Filter eingesetzt. Da die abgegebene Strahlung zudem nur von dem Toner stammt und nicht den Träger einschließt, ist das resultierende elektrische Bildsignal viel einfacher zu interpretieren als die nach dem Verfahren von Young et al. erzeugten Signale. Für schwache Belichtungen des Fotoleiters und somit für geringe Tonerschwärzungen brauchen die Signalmodulationen nicht von einer Großsignaldifferenz extrahiert zu werden, noch werden sie mit unerwünschten Signalmodulationen aufgrund der Verwendung einer Fresnellinse kombiniert, wie dies in dem Meßverfahren nach US-A-4,624,543 der Fall ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Rahmen einer röntgenradiografischen Anwendung haben die Tonerpartikel eine Größenverteilung zwischen 0,4 und 1 µm Durchmesser. Der Toner ist derart geladen, daß mindestens 1 bis 2 Tonerpartikel für jedes Röntgenphoton, das vom Fotoleiter absorbiert wird, abgelagert wird. Da die Tonerpartikel klein sind und die Tonerschicht demnach sehr dünn ist, weist die vorliegende Erfindung weniger Streuung der anregenden Strahlung auf, was einer besseren Auflösung gegenüber dem vorher genannten Verfahren aus US-Patent Nr. 31,847 mit anregbarem Leuchtstoff zugute kommt.
Die Ausklingzeit des Toners liegt vorzugweise unter 0,1 ms, um ein Auslesen eines Bildes in kurzer Zeit zu ermöglichen, z.B. innerhalb von 10 Sekunden.
In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere elektrografische Verfahren eingesetzt werden, in denen bildmäßige Spannungs-, Ladungs-, Strom- oder Leitfähigkeitsmuster mit niedriger Amplitude entwickelt werden, um geringe Schwärzungen mit luminszierendem Toner zu erzeugen, so daß die Empfindlichkeit beispielsweise der Fotoelektrophorese, der Ionografie, der Aufzeichnung mittels eines Stiftschreibers und der Ionenprojektion erhöht wird. Die lumineszierenden Tonerpartikel können entweder von einem Trockenentwickler oder von einem Flüssigentwickler anhand wohl bekannter Mittel entwickelt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm mit den Schritten des erfindungsgemäßen elektrografischen Prozesses, und
Fig. 2 ein schematisches Diagramm mit den in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzten Schritten.
Bezugnehmend auf Fig. 1 werden die Schritte des erfindungs gemäßen elektrografischen Verfahrens zum Erzeugen eines elektrischen Bildsignals gezeigt. Zunächst wird anhand eines elektrografischen Verfahrens ein Bild mit Spannungsunterschieden 8 erzeugt, etwa durch Elektrofotografie, Fotoleitergrafie oder dielektrische Aufzeichnung. In der Elektrofotografie kann der Fotoleiter beispielsweise ein beliebiger, bekannter Fotoleiter sein. Typische verwendbare Fotoleitfilme werden aus sensibilisierten organischen Farbstoffen in polymerischen Bindemitteln oder aus anorganischen Fotoleitpartikeln hergestellt, etwa Zinkoxid oder Cadmiumsulfid in organischen Bindemitteln.
Es können auch fotoleitfähige Platten benutzt werden, beispielsweise Selenplatten auf einem stabilen Träger. Besonders brauchbar für die Röntgenstrahlenmessung sind Fotoleiter mit schwereren Elementen, einschließlich Selen, Selen-Tellur-Legierungen, Bleioxid, Quecksilberiodid, Wismuthoxid, gemischt mit anderen Oxiden, usw. Des weiteren können einschichtige oder mehrschichtige, zusammengesetzte fotoleitfähige Elemente verwendet werden.
Das elektrostatische Latentbild kann durch Aufladen und Belichten des Fotoleiters mit einem bildmäßigen Strahlungsmuster nach bekannter Technik erzeugt werden. Der Fotoleiter kann für den jeweiligen Fotoleiter oder das jeweilige Verfahren auf herkömmliche Spannungspegel aufgeladen werden. Eine Aufladung auf niedrigere Ladungspegel ist für bestimmte Fotoleiter ebenfalls möglich, um Probleme mit Dunkelauskungrauschen oder dielektrischem Durchschlag zu vermeiden. Der Fotoleiter kann mit normaler oder niedriqer Strahlungsintensität belichtet werden, um das Latentbild zu erzeugen. Es wird vorzugsweise ein Latentbild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude erzeugt, um die Empfindlichkeit oder das Meßvermögen des Systems zu maximieren, indem die von den Ausleseprozessen bereitgestellte Verstärkung genutzt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Anwendung bezieht sich der Begriff "Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude" auf ein latentes elektrostatisches Bild mit Spannungsunterschieden, die kleiner sind als die, die nach dem Stand der Technik als ausreichend gelten, um ein zufriedenstellendes Bild zu erzeugen.
Beispielsweise beträgt die durchschnittliche Einstiegsbelichtung für Mammographie nach dem Stand der Technik unter Verwendung einer Röntgenradiografie mit einem Selen-Fotoleiter ca. 1,0 Röntgen, wobei ein Röntgenstrahl mit einem Aluminiumgleichwert (HVL) von 1,1 mm verwendet wird. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens mit derselben Art von Röntgenstrahl mit einem Aluminiumgleichwert von 1,0 mm kann ein Latentbild auf einem Selenfotoleiter mit einem Röntgeneinstiegswert von 0,12 Röntgen gebildet werden, womit ein Ausgabebild mit hervorragendem Kontrast erzeugt wird. In der xeroradiografie kann die verwendete Röntgenbelichtung zum Erzeugen des Bildes mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude die Hälfte bis zu einem Zehntel der Belichtung ausmachen, die normalerweise erforderlich ist, um ein diagnostisch brauchbares Bild in dem bestimmten Fotoleiter zu erzeugen. Das Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude kann auch erzeugt werden, indem der Fotoleiter unter Normalwert geladen wird, um Störungen durch übermäßiges Dunkelauskungrauschen oder durch dielektrischen Durchschlag zu verhindern. Bilder mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude können auch mit normalen Belichtungspegeln organischer Fotoleiter erzeugt werden, bei denen die Menge der organischen Fotoleitstoffe in einem Bindemittel unter den herkömmlicherweise benutzten Wert reduziert wird. Fotoleiter, die nicht optimal auf bestimmte Wellenlängen der Strahlung reagieren, können mit diesen Wellenlängen eingesetzt werden, um ein Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude zu erzeugen.
Das Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude wird mit einem lumineszierenden Toner entwickelt (12). Das Bild kann mit jeder bekannten elektrofotografischen Entwicklungstechnik entwickelt werden, d.h Flüssigentwicklung, trockene Magnetbürsten- oder Magnetnebenentwicklung. Für die xeroradiografie ist allerdings die Flüssigentwicklung mit einer Entwicklungselektrode das derzeit bevorzugte Verfahren. Das lumineszierende Tonermaterial kann beispielsweise lumineszierende Pinmente, Farbstoffgitter, in denen die Farbstoffe lumineszierende oder optische Aufheller sind, lumineszierende Metallchelate oder fluoreszierende Polymere, etwa Polymere mit fluoreszierenden Anthrazenen oder anderen fluoreszierenden Einheiten, umfassen.
Das entwickelte lumineszierende, getonerte Bild wird angeregt (14), um Licht abzugeben. Das derzeit bevorzugte Verfahren besteht im Anregen und Messen der Bildpixel durch Abtasten des Bildes im Rasterverfahren mit einem Strahl erregender Strahlung. Das Abtasten kann durch eine der bekannten Techniken zur Strahlenabtastung eines Bildes erfolgen.
Die abgegebene Strahlung wird gemessen (16), um das elektrische Bildsignal zu erzeugen. Um den maximalen Rauschabstand zu erzielen, wird das Bild Pixel für Pixel angeregt, und das abgegebene Licht wird über einen großen Raumwinkel gesammelt und auf einen nicht bildmäßigen, fotoelektrischen Detektor gelenkt, etwa eine Fotovervielfacherröhre oder eine Fotodiode.
Das gemessene Signal kann elektronisch auf bekannte Art verstärkt werden, um ein endgültiges, elektrisches Bildsignal zu erhalten. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, kann das Bildsignal dann digitalisiert (17) und verarbeitet (18) werden, beispielsweise durch Einstellen des Tonwertumfangs, der Kantenverbesserung, der Rauschunterdrückung oder der Komprimierung des digitalen Bildes. Das verarbeitete Bild kann gespeichert (19) oder auf bekanntem Weg angezeigt werden, etwa durch Drucken (20) oder durch Videoanzeige (21).
Im vorliegenden Verfahren werden Modulationen in der Tonerschwärzung entsprechend den Spannungskontrasten von weniger als 5% problemlos gemessen und können elektronisch verstärkt werden. Dagegen kann bei dem in US-A-4,624,543 beschriebenen Verfahren die Empfindlichkeit nicht viel größer sein als das Artifaktbrummen des Signals selbst, das 10% oder weniger betragen soll.
Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 2 eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die xeroradiografische Anwendung beschrieben. Bei der Erzeugung des Musters mit Spannungsunterschieden wird ein Fotoleiter 22, der eine Selenschicht 24 auf einem Aluminiumträger 26 umfaßt, mit einer Corona 28 auf ein positives Potential aufgeladen (10). Die Selenplatten stammen aus dem Noranda Research Center, Quebec, Kanada. Die Platten wurden durch Aufdampfen von Selen im Vakuum auf einen Aluminiumträger hergestellt, der mit einer Sperrschicht versehen wurde, um ein Eindringen von Elektronen aus dem Aluminium in das Selen zu verhindern, wenn die Platte durch eine Corona positiv geladen wird.
Mit einer Röntgenstrahlenguelle 30 wird ein Gegenstand 32 durch Röntgenstrahlen 34 belichtet (11). Die Röntgenstrahlen werden durch das Objekt moduliert und treffen auf den Fotoleiter 22 auf, um auf dem Fotoleiter 22 ein Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude zu erzeugen. Als typische Belichtungsbedingungen für ein erfindungsgemäßes Mammogramm gelten 40 kVp (1,0 mm Aluminiumgleichwert) und 0,12 Röntgen, verglichen mit 50 kVP (1,2 mm Aluminiumgleichwert) und 1,0 Röntgen für ein Mammogramm mit herkömmlicher Xeroradiografie.
Da bei dem vorliegenden Verfahren die Menge der erforderlichen Röntgenstrahlung nicht von der Notwendigkeit abhängt, eine hohe Tonerdichte zu erzeugen, sondern von der Notwendigkeit, ein meßbares elektrisches Signal mit ausreichendem Signalrauschabstand (SNR) zu erzeugen, kann die Belichtung erheblich reduziert werden.
Das Bild mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude auf dem Fotoleiter 2 wird mit einem Flüssigentwickler 36 entwickelt (12), der mit einer Entwicklungselektrode 38 arbeitet, wie in US-A-4,624,543 beschrieben. Die Entwicklungselektrode ist mit einem Anschluß an Spannungsquelle 42 verbunden. Der andere Anschluß der Spannungsquelle ist mit einer Elektrode 44 verbunden, die den Aluminiumträger 26 berührt, der als rückwärtige Elektrode des Fotoleiters 22 dient.
Für die Xeroradiografie umfaßt der Flüssigtoner fluoreszierende Tonerpartikel in einer Tägerflüssigkeit mit einer bevorzugten Größenverteilung von 0,4 bis 1 µm und einer derartigen Ladung, daß mindestens 1 bis 2 Tonerpartikel auf dem Bild pro absorbiertem Röntgenstrahlenphoton abgelagert werden, wobei die Abklingzeit τ gleich oder kleiner als 0,1 µs ist, und wobei die Abklingzeit durch folgende Exponentialgleichung dargestellt wird:
I = Ioexp(-t/τ) (1)
I ist die Fluoreszenz zur Zeit t nach Ende der Anregung, und Io ist die Fluoreszenz während der Anregung. Der Toner wurde wie nachfolgend in Beispiel 2 beschrieben aufbereitet.
Die kleine Partikelgröße und eine Prozeßempfindlichkeit von mindestens 1-2 Partikeln pro Photon sind wichtig, um die höchstmögliche Auflösung zu erreichen, und um Röntgenstrahlenbelichtungen an der Schwelle mit einem hohen Maß an statistischer Genauigkeit zu messen.
Die kurze Abklingzeit ist wichtig, damit das Auslesen des Bildes in relativ kurzer Zeit mit einem hohen Signalrauschabstand durchgeführt werden kann.
Das Tonerbild kann mit einer inerten Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit gespült werden (nicht gezeigt), beispielsweise der Tonerträgerflüssigkeit, um überschüssigen Toner vom Fotoleiter zu entfernen. Nach dem Spülvorgang wird das getonerte Bild nach bekanntem Verfahren getrocknet (nicht gezeigt).
In der bevorzugten Ausführungsform wird das getonerte Bild 46 angeregt (14), indem es mit einem Strahl erregter Strahlung 48 von Laser 50 abgetastet wird. Der Laserstrahl wird durch einen Spiegel oder ein Polygon 52 abgelenkt, während der Fotoleiter in Richtung von Pfeil A bewegt wird, um eine Rasterabtastung des lumineszierend getonerten Bildes 46 zu bewirken. Das vom Bild abgegebene Licht wird gesammelt und von einem Lichtkollektor mit Spiegelkasten 54 gemessn (16), um das abgegebene Licht zu sammeln und auf eine Fotovervielfacherröhre 56 oder auf eine Fotodiode zu lenken. Ein Filter 57 über der Fotovervielfacherröhre blendet die anregende Strahlung aus und läßt die abgebende Strahlung durch. Beispiele für einen für die vorliegene Erfindung verwendbaren Kollektor/Detektor werden in US- A-4,743,758 und US-A-4,743,759 gezeigt.
Wie Fachleuten wohl bekannt ist, kann das von der Fotovervielfacherröhre erzeugte elektrische Bildsignal 5 von einem Verstärker 58 verstärkt und von einem Analog-/Digital-Umsetzer 60 und von einer digitalen Bildverarbeitungselektronik 62 digitalisiert werden (17). Die digitale Bildverarbeitungselektronik 62 kann für das digitale Bildsignal jede der bekannten digitalen Bildverarbeitungsoperationen ausführen, etwa Abgleichen des Tonwertumfangs, Kantenverbesserung und Rauschunterdrückung.
Das zuvor beschriebene Abtastverfahren kann ebenfalls eingesetzt werden, um elektrisches Rauschen zu messen, das auf ein ungleichmäßiges Laden eines Fotoleiters durch eine Corona zurückzuführen ist, das durch ein dauerhaft uneinheitliches Leitfähigkeitsmuster im Fotoleiter und die Eigenschaften eines gegebenen Fotoleitfilms oder einer Platte verursacht wird. Das Leitfähigkeitsmuster wird weiter verstärkt, wenn der geladene Fotoleiter im Dunkeln gelagert wird, was insgesamt zu einem ¹¹dunkelabklingmuster¹¹ der Ladung oder Spannung auf dem Fotoleiter führt. Das Dunkelabklingmuster wird durch Laden von Fotoleiter 22 gemessen, beispielsweise durch Corona-Lader 28. Dann wird eine dünne Tonerschicht mit Hilfe der Entwicklungselektrode 38 vorentwickelt, ohne den Fotoleiter zu belichten. Das Potential der Entwicklungselektrode wird auf eine entsprechende Spannung eingestellt, die zum durchschnittlichen Oberflächenpotential des durch die Corona geladenen Fotoleiters versetzt ist. Nach Spülen und Trocknen anhand des beschriebenen Verfahrens wird das jetzt vom Toner bedeckte Dunkelabklingmuster abgetastet, wodurch die Lage und Amplitude von Rauschfluktuationen elektronisch gespeichert werden können, die auf das Dunkelabklingmuster des gegebenen Fotoleiters zurückzuführen sind. Das Bild dieses Musters kann in elektronisch digitalisierter Form elektronisch bearbeitet werden. Seine Amplitude kann beispielsweise abgeglichen und dann von den nachfolgenden Bildern, die durch bildmäßige Belichtungen erzeugt wurden, abgezogen werden, um so das Rauschen in den Ausgabebildern zu reduzieren, die von den gespeicherten elektrischen Bildern erzeugt wurden.
Das zuvor beschriebene Abtastverfahren kann ebenfalls benutzt werden, um ein getonertes Bild erstmals abzutasten und um die Meßverstärkung optimal einzustellen, so daß keine Bildinformationen durch Abkappen in einem nachfolgenden Abtastvorgang verloren gehen.
Die Meßverstärkung ist das Verhältnis des erzeugten Signals (z.B. in Volt) zu N/A, wobei N/A die Anzahl der Tonerpartikel N pro Fläche A ist. Wenn ein Bild durch einen Abtaststrahl der Stärke E&sub0; angeregt und von einem Fotovervielfacher mit einer Verstärkung von ηg gemessen wird (wobei η die Quantenausbeute der Fotokathode ist und g die Verstärkung der elektronischen Vervielfacherstufen des Fotovervielfachers), und wenn das Bild dann von einem Transimpedanzverstärker mit Transimpedanz R in Spannung umgesetzt wird, ist das Ausgabesignal in Volt 5 wie folgt:
S = I[N/A].η.g.R, (2)
wobei I die Intensität der abgegebenen Fluoreszenz ist,
I = f.N/A.Eo (3)
wobei f ein Faktor ist, der die Fluoreszenz in Beziehung zur Anregungsintensität setzt.
Daher gilt
S= Eof.η.g.R.N/A (4)
Aus Gleichung 4 ist zu ersehen, daß die das Signal S erzeugende Verstärkung eingestellt werden kann, indem die Intensität E der Erregungsstrahlung, der Multiplikationsfaktor ηg der Fotovervielfacherröhre oder die Transimpedanz R des Verstärkers variiert wird.
Das verarbeitete Bildsignal kann entweder zur zukünftigen Verwendung gespeichert oder beispielsweise über einen Laserfilmdrucker 64 angezeigt werden.
Nachdem das Tonerbild auf der Platte nicht mehr benötigt wird, kann es entfernt werden, um den Fotoleiter wiederzuverwenden. Hierzu ist jedes geeignete Reinigungsverfahren brauchbar, u.a. der Einsatz von Lösungsmitteln, Bewegung (einschließlich Ultraschallbewegung) oder mechanische Verfahren, etwa mit Hilfe einer Bürste, eines Schabers oder Wischers oder eines anderen bekannten Verfahrens. Im Nachgang zu dem zuvor beschriebenen Säuberungsverfahren kann das Abtastverfahren auch vorteilhaft eingesetzt werden, um den gesäuberten Fotoleiter vorher abzutasten und um nachfolgend jegliche Tonerrückstände von einem vorausgehenden Bild elektrisch zu entfernen, und zwar analog zu dem zuvor für das Dunkelabklingrauschen beschriebene Verfahren. Hierdurch werden Phantombilder verhindert, die das zuletzt abgetastete Bild stören.

Beispiele:

Beispiel 1:

Muster eines Fotoleitfilms, der einen organischen, fotoleitfähigen Farbstoff in einem Polyesterbinder enthält und von der Eastman Kodak Company als Fotoleitfilm SO-101 bezogen werden kann, wurden positiv geladen und mit einem Testmuster belichtet, das einen Röntgen-Standardtestkeil mit Linien im Frequenzbereich von 0,05 bis 3,7 Kreisen pro mm simuliert, um Pöntgenbelichtungen mit niedriger Intensität zu simulieren, und um Bilder mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude auf dem Fotoleiter zu erzeugen. Die Bilder wurden mit einem Flüssigentwickler getont, der den Farbstoff Rhodamin 6G enthält, der in einem Binder aus Zelluloseacetat-Co-Cyclohexen-Orthodicarboxylsäure-Polymerbinder (CAP-6) aufgelöst ist. Der Farbstoff wurde zur Anregung durch einen Argonionenlaser mit einer Wellenlänge von 488 nm ausgewählt. Der Toner wurde folgendermaßen aufbereitet: Einer Lösung aus 64% Gewichtsprozent mit 0,2 g Rhodamin 6G sowie 5,8 g des Bindemittels wurde zu Heptan zugesetzt, um eine Fällung aus einer festen Lösung des Farbstoffs im Bindemittel zu erhalten. Das Heptan enthielt ein Dispergierungsmittel, das zur Bildung kleiner Partikel beitrug, aber in der Lösung verblieb und nicht mitgefällt wurde. Nach Filterung und Trocknung wurde ein Gewichtsanteil der Partikel in ISOPAR G mit einem Gewichtsanteil des ladungsstabilisierenden Polymer-T-Butyl-Styrol-costyrol-Co-Lithium-Sul foethyl-Methacrylat und 0,1 Teil T-Butyl-Styrol-Co-Lithium-Methacrylat kugelgemahlen, wie in US-A-3,788,995 beschrieben, um einen Flüssigentwickler mit einer Partikelgröße zu erzeugen, die kleiner als 1,5 µm ist, wobei die mittlere Größe el um beträgt. In der nachfolgenden Tabelle I wird dieser Toner als 1fache Farbstoffkonzentration bezeichnet. Ein ähnlicher Toner, der als 2fache Farbstoffkonzentration bezeichnet wird, wurde wie zuvor beschrieben hergestellt, wobei aber 0,4 g Rhodamin 6G plus 5,6 g Bindemittel im ersten Zubereitungsschritt benutzt wurden. Wie in Tabelle I gezeigt, wurden vier Vergleichsbilder niedriger Spannung angefertigt. Filmmuster wurden auf ca. +200 V geladen, für die angegebene Zeit mit weißem Licht belichtet und für ca. 30 Sekunden im Neg./Pos.-Modus entwickelt, wobei eine Entwicklungsstation benutzt wurde, die mit den in Tabelle 1 aufgeführten Potentialen Vb vorgespannt worden war. Unter "Neg./Pos.-Modus" ist zu verstehen, daß das Ladungsmuster derart entwickelt wurde, daß Toner auf die belichteten Bereiche des Bildes aufgebracht wurde. Die Belichtung mit weißem Licht wurde gewählt, um das Oberflächenpotential auf dem Film in jedem Fall auf eine Spannung unter Vb zu bringen. TABELLE I Bilder auf Fotoleiter SO-101 Bild-Nr. Entwickler äquivalente, entwickelte Potentialdifferenz ΔV Äquivalente ΔQ entwickelte Spannung (nC/cm²) Mindestraumfrequenz für vollständige Entwicklung (Kreise/mm) 1fach 2fach nicht meßbar
Die letzte Spalte zeigt eine qualitative Messung der Vollständigkeit der Entwicklung in Raumbereichen. Die niedrige Frequenz von ca. 0,1 Kreisen/mm für Bild 61-11 zeigt eine nahezu 100%ige Entwicklung des verfügbaren Spannungsdifferentials für alle brauchbaren Frequenzen an. Auf der anderen Seite zeigte Bild 62-14 eine Aushöhlung der Kanten (Kantenentwicklung) bei Frequenzen unter 0,9 Kreisen/mm und nahezu 100%ige Entwicklung für höhere Frequenzen.
Anhand der gemessenen optischen Magentadichtewerte des Toners in den Bereichen mit gleichmäßigem Tonerauftrag war es möglich, die entwickelte Potentialdifferenz AV zwischen den belichteten und unbelichteten Bereichen des Films zu schätzen. Dies erfolgte durch Vergleich dieser Dichten mit den gemessenen optischen Dichten, die mit einem standardmäßigen Kohlenstofftoner- Flüssigentwickler kalibrierter Empfindlichkeit unter identischen Belichtungsbedingungen und Entwicklungsparametern erzielt wurden. Die entsprechenden Werte ΔQ in Tabelle I wurden dann aus der Kapazitanz von Film SO-101 berechnet. Äquivalente ΔV Werte, die von denselben ΔQ Werten auf einer Selenplatte von 320 mm Dicke erzeugt würden, wären 530, 195 und 184 Volt (entsprechend 34, 13 bzw. 12 Volt auf SO-101). Für eine mit 3200 Volt geladene Platte betragen die entsprechenden prozentualen Entladungen 17, 6 bzw. 6. Daran ist zu erkennen, daß eine ausreichende Empfindlichkeit erzielt wurde, um eine mehr als adäquate Kontrastmessung in der xeroradiografischen Mammografie zu ermöglichen, insofern als daß Bild 62-14, das eine nicht meßbare optische Dichte aufwies, dennoch mit dem bloßen Auge ohne Verstärkung sichtbar war.
Die Betrachtung aller Bilder aus Tabelle I mit bloßem Auge zeigte eine hervorragende Auflösung und Schärfe bis zur Grenze des radiologischen Testmusters von 3,7 Kreisen/mm.
Unter UV-Anregung (365 nm) konnten die getonerten Bereiche in allen Fällen mit bloßem Auge als gelb fluoreszierend erkannt werden, während die nicht getonerten Bereiche nicht zu erkennen waren. Quantitative Messung der Fluoreszenz erfolgte auf Bild 62-10 mit Hilfe einer Schmalbandanregung bei 488 nm. Das Emissionsspektrum zeigte ein breites Band mit einem Schweilenwert bei 520 nm, einem Wert Ymax bei 568 nm und einem Maximalwert von über 700 nm. Die Fluoreszenz des Hintergrundes oder der normalerweise nicht getonerten Bereiche des Bildes wies eine Amplitude von ca. 2% der getonerten Bereiche auf. Die Spitzenamplitude war die gleiche, woraus erkennbar ist, daß das Hintergrundmaterial von dem in den getonerten Bereichen nicht abwich.
Bild 62-10 wurde mit einem Argonionenlaser und einer Strahlbreite von 100 +/- 5 µm in einem Laserabtaster mit Lichtkollektor abgetastet, der einen integrierten Zylinder mit Filtern umfaßt, sowie Fotovervielfacherröhren, die an den beiden Enden des Zylinders angeordnet sind. Das Lumineszenzsignal wurde bei Raumintervallen von 100 µm abgetastet, zur Entfernung von HF-Rauschen elektronisch gefiltert und mit einem 12-Bit- Analog-/Digital-Wandler digitalisiert Das resultierende Videobild wurde an einem Bildschirm angezeigt. Das digitalisierte Bild wurde zudem an einen Trommelabtaster/Drucker übergeben und auf Silberhalogenidfilm mit blauem Träger gedruckt, um eine herkömmliche, medizinische Radiografie zu simulieren.
Der Ausdruck von Bild 62-10 erfolgte mit Vergrößerung 1 und wies eine hervorragende Auflösung der Vorlage auf. Die Muster mit 3,7 Kreisen/mm (135 µm Kanten und 135 µm Abstände) waren sauber voneinander getrennt und scharf. Der Ausdruck wies zudem einen steilen Graustufenkeil auf, in dem Dmax 0,7 MD dem Zehnfachen der Belichtung der Kanten entsprach und somit der vollständigen Entwicklung der verfügbaren Potentialdifferenz von 40 Volt (Tabelle I)

Beispiel 2:

Ein verbesserter Toner wurde mit Rhodamin 6G als fluoreszierendes Material hergestellt. Rhodamin 6G (0,6 g) und Bindemittel CAP-6 (11,4 g) wurden nach dem Verfahren aus Beispiel 1 gefällt, um ein Pigment zu erzeugen (feste Lösung von Farbstoff im Bindemittel) . Dieses wurde mit 20 g eines Polyesterbinders und 10 g einer 1:1 Mischung eines Polyethylenwachses mit niedrigem Molekulargewicht (ELVAX, Poly(Ethelen-Co- Vinyl-Acetat von Dupont company) schmelzgemischt, grob pulverisiert und dann mit stabilisatorpolymeren gemahlen, um ein Entwicklerkonzentrat zu erhalten. Ein Entwickler wurde durch Verdünnen mit geklärtem ISOPAR G erzeugt. Der neue Entwickler wies eine wesentlich verbesserte Standzeit auf.
Die Bilder wurden auf SO-101 Film mit gleichem Testmuster wie Beispiel 1 angefertigt. Das Verfahren war mit dem aus Beispiel 1 vergleichbar, indem der Film mit Potential Vo über einen Corona-Lader aufgeladen, mit weißen Licht über das Testmuster belichtet und im Negativ-/Positiv-Modus in einer Flüssigentwicklerstation mit einer Entwicklerelektrode von Potential Vb entwickelt wurde.
In allen mit dem neuen Toner hergestellten Bildern wurden die Vantenmuster bis herunter auf 3,7 Kreise/mm scharf aufgelöst. Nach Abtasten und Anfertigen der Silberhalogenidausgabe wurden die Ausgaben geprüft. In allen Fällen wurde eine ähnliche Schärfe und Auflösung wie beim Original festgestellt. Die Kanten (oder Felder) niedriger Frequenz wiesen eine gute Füllung und eine gleichmäßige Deckung großer Flächen auf.
Der kleine entwickelte Wert ΔV der Bildkanten wurde genau berechnet, indem die Magentatransmissionsdichte der Kanten niedriger Frequenz gemessen wurde, und indem eine Kalibrierkurve benutzt wurde, die die Dichtewerte gegenüber der entwickelten Spannung abtrug, die separat gemessen wurde (siehe Tabelle II). Tabelle II Bilder mit verbessertem Toner auf Fotoleiter SO-101 Bild-Nr. Entwickelte Spannung ΔV Magenta-Transmissionsdichte Ausgegebene Transmissionsneutraldichte (net) Max. Fluoreszenzsignal (bel. Einheiten)
Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die magenta-optischen Dichten des Toners klein sind und sehr kleinen entwickelten ΔV Werten entsprechen, die ca. 10mal kleiner sind als die normalerweise zur Erzeugung herkömmlicher xerografischer Bilder benutzten. Um Ausgabedichten im Bereich des 5fachen der Eingabedichten zu erzeugen, wurden in allen Fällen elektronische Tonwertabstimmungen verwendet, und zwar mit einer linearen Beziehung zwischen den Magenta-Tonerdichten (proportional zur Tonerdeckung) und dem ausgegebenen Silberhalogenid, das im Hardcopy- Film entwickelt wurde. Eine unterschiedliche elektronische Verstärkung würde proportional unterschiedliche Ausgabesilberdichten desselben Tonerbildes erzeugt haben.

Beispiel 3:

Dieses Beispiel zeigt, daß mit dieser Erfindung auch lumineszierender Trockentoner eingesetzt werden kann, insbesondere für nichtradiologische Bilderzeugungszwecke. Hierzu wurde ein Zwei-Komponenten-Entwickler aus oxidierten Eisenkernpartikeln (Durchmesser ca. 150 µm) hergestellt und mit gemahlenen Polyesterfluoreszenztonerpartikeln (Durchmesser ca. 15 µm) bei einer Tonerkonzentration von 8 Gewichts-% gemischt. Die Tonerrezeptur bestand aus Polyesterbinder VITEL 10038A von Dupont Compdny mit 0,2 Gewichts-% des Methylesters von Rhodamin B Trifluormethansulfonat und 1,0 Gewichts-% eines Ladungsmittels. Das Ladungsmittel besteht aus Octadecyldimethylbenzylammonium-Metanitrobenzolsulfonat. Der Toner wurde mit dem genannten Träger negativ geladen. Bilder wurden anhand eines Versuchsfilms mit dünner thermoplastischer Deckschicht angefertigt, ähnlich dem Filmtyp SO-101. Der Film wurde mit einem Corona-Lader auf 585 Volt positiv geladen und dann bis zu einem Potential von 300 Volt mit weißem Licht durch ein Testmuster belichtet, das eine entgegengesetzte Polarität zu der aus Beispiel 2 aufwies. Anschließend wurde es mit einer herkömmlichen Magnetbürstenstation mit einer Vorspannung w, entwickelt, um eine Positiv-/Positiv-Reproduktion des Testmusters auf dem Film zu erzielen, wie in Tabelle III zusammenfassend dargelegt wird. Tabelle III Trockentonerbilder Bild-Nr. Entwicklungsprozeßgeschwindigkeit (ips) Entwicklungsfähige ΔV (Spannung) für Vollflächen Magenta-Transmissionsdichte Entwickelte Spannung ΔV für genaue Messung zu niedrig (geschätzt)
Bezugnehmend auf Tabelle III wurde Bild 153-1 unvollständig entwickelt, so daß Kanten niedriger Frquenz eine stärkere Kantenentwicklung aufwiesen sowie Richtungsspuren, die auf den Transport durch die Entwicklerstation zurückzuführen waren. Die Vollflächendeckung wurde dennoch als recht gut eingestuft. Durch Anheben der Entwicklungszeit bei Bild 153-2 wurde eine vollständige Entwicklung erzielt. Die wesentlich schwächeren Tonerfelder in Bild 153-3 lagen nahe an der Schwelle zur Vollflächenentwicklung, was zu einer sehr ausgezackten, unvollständigen Entwicklung niederfrequenter Kanten führte. Eine vollständige Kantenentwicklung trat nur bei Frequenzen von mehr als 1,4 Kreisen/mm auf. Bei den höheren Frequenzen wiesen alle Bilder eine scharfe Auflösung und saubere Kantenlinien auf.
Die Bilder wurden wie in Beispiel 2 abgetastet, um Ausgaben zu erzeugen, die getreue Reproduktionen der Vorlagenbilder waren. Die ausgegebenen Transmissionsneutraldichten (net) der Bilder 153-1 und 153-2 betrugen 0,60 bzw. 0,90 und wiesen für die verwendeten Abtast- und Ausgabeverstärkungen elektronische Kontrastoptimierungsfaktoren von 5,5 bzw. 4,7 auf. Wie zuvor beschrieben, sind diese Verstärkungen über breite Bereiche variabel und können deutlich größer sein als in dem vorliegenden Beispiel genannt.

Beispiel 4:

Eine Selenplatte von 0,15 mm Dicke von Noranda Research Centre, Quebec, Kanada, wurde mit einem Potential von +2250 Volt geladen und in einem lichtdichten Kasten gelagert. Ein Röntgenstrahl von einem einphasigen Röntgengerät mit Wolframanode, Modell Picker, das mit 30 kVp mit einem gemessenen Aluminiumgleichwert von 0,55 mm betrieben wird, wurde benutzt, um die Platte nach Durchstrahlung durch ein standardmäßiges Testphantom des Typs KODAK-PATHE zu belichten. Das Testphantom bestand aus einer Kunststoffscheibe von 1,3 cm Dicke, in die verschiedene Objekte eingebettet waren, etwa Drahtgewebe, Kunststoffbälle und feine Fasern. Darunter wurden Kunstharzdecken des Typs LUCITE mit insgesamt 2,4 cm Dicke gelegt, um eine gesamte Phantomdicke von 3,7 cm zu erreichen. Die Eingangsröntgenbelichtung betrug 0,291 R, wie mit einer Luftionisierungskammer gemessen. Mit dem gleichen Testphantom betrug zum Vergleich die erforderliche Röntgenstrahlung 0,389 R, die erforderlich war, um eine Filmdichte von 1,14 mit einem KODAK Ortho M Film und einem Röntgenschirm mit einem Röntgengerät mit Mo-Anode, Modell LORAD, zu erzielen, das mit einer Leistung von 28 kVp betrieben wird.
Die Platte wurde dann mit einem ähnlichen Flüssigentwickler wie in Beispiel 2 getonert. Allerdings wurde ein anderer Rhodamin- Farbstoff benutzt, nämlich der Methylester von Rhodamin B Trifluormethansulfonat. Das Fällungsverfahren war identisch mit dem aus Beispiel 2, mit dem Unterschied, daß folgende Zutaten und Anteile benutzt wurden: 0,4 g Farbstoff, 19,6 g CAP-6, 30 g Polyesterbinder und 16 g von 1:1 Wax/ELVAX. Dieser Toner zeichnete sich gegenüber dem aus Beispiel 2 durch eine hellere Fluoreszenz aus. Die Entwicklungselektrodenvorspannung wurde auf 160 V über dem durchschnittlichen Plattenoberflächenpotential in dem Bereich der Platte eingestellt, wo die Platte durch das Testphantom belichtet wurde. Nach dem Trocknen wies die Platte ein klares Tonerbild niedriger Dichte auf.
In einer anderen Versuchsreihe wurde verifiziert, daß ein klares Tonerbild auch dann erzeugt werden konnte, wenn sowohl die Energie als auch die einfallende Belichtung durch den Röntgenstrahl in weiten Bereichen variiert wurde, insbesondere bei Erhöhung der Energie von 30 kvp auf 50 kvp (bei konstanter Dosis für das Phantom) und bei Erhöhung der Belichtung von 0,29 R auf 0,66 R (bei 30 kVp).
Die getonerte Platte wurde dann mit einem Argonionenlaser (Spectra-Physics Modell 162-03) bei 488 nm in einem Abtaster abgetastet, der mit einem rotierenden Polygon zur Ablenkung des Laserstrahls, einer Translationsstufe zum Bewegen der Platte und einem Reflexionslichtkollektor, wie in US-A-4,743,759 beschrieben, zwei Fotovervielfacherröhren (Hammamatsu Typ R1512) mit farbigen Glasfiltern (Schott OG-530 von Schott Glass Technologies Inc., Durea, PA., USA) und einem Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungssystem mit einem 12-Bit-A/D-Umsetzer zur Digitalisierung der Signale und einer Magnetplatte zum Speichern der Bilddaten ausgerüstet ist. Die Pixelgröße betrug in beiden Richtungen 100 µm, der Durchmesser 1/e**2 des Abtaststrahls betrug ebenfalls 100 µm. Die Leistung des Strahls auf der Abtastebene betrugt 0,27 mW, das Polygon drehte sich mit 429 U/min. Es wurden 4500 Zeilen abgetastet, die Pixelanzahl pro Zeile betrug 1500, und die Zeit zum Abtasten des Bildbereichs betrug 6 Sekunden.
Die digitalen Bilddaten wurden auf verschiedene Weise verarbeitet, um die Darstellung der Ausgabebilder zu optimieren. Hierzu zählte die Tonwertverarbeitung zur Erhöhung des Kontrasts im Ausgabebild, das "Umpolen" zur Darstellung des Ausgabebildes mit umgekehrter Tonpolarität und die Pixelinterpolation zur Anzeige einer vergrößerten Ausgabe.
Die verarbeiteten Bilddaten wurden an einen Laserfilmdrucker gesendet. Die Ausgabedrucke wurden auf blauem Film erzeugt und in Durchlichtdarstellung auf einem Lichtkasten betrachtet. Die verarbeiteten Bilder wurden zudem auf einem Bildschirm angezeigt und betrachtet. Die Bilder können auch auffotografisches Papier geschrieben und in Reflexionsdarstellung betrachtet werden. Es kann auch eine andere Form der Hardcopy-Darstellung benutzt werden, z.B. Elektrofotografie, Thermotransfer- oder Tintenstrahltechnik usw. Die Ausgabebilder wiesen einen hohen Kontrast auf. Sämtliche Arten von Gegenständen in dem Testphantom waren deutlich sichtbar, einschließlich der Drahtgitter, Kunststoffbälle und feinen Fasern. Der Kontrast des Ausgabebildes war durch Tonwertverarbeiung einstellbar und konnte auf einen gleichen oder höheren Wert gebracht werden als der in einem Vergleichsbild, das mit herkömmlicher Film-Schirm- Röntgentechnik hergestellt wurde. Zudem konnte die Sichtbarkeit der feinen Details in dem Ausgabebild durch Vergrößerung verbessert werden.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, daß die Abklingzeit der fluoreszierenden Toner relativ kurz ist, um somit ein relativ schnelles Abtasten des Bildes zu ermöglichen. Wenn die abgetastete Pixelgröße als Quadrat der Seite p dargestellt wird, wird die Verweilzeit tres des Abtaststrahls auf jedem Pixel wie folgt angegeben:
tres = p² tread/Atotal, (5)
wobei tread die gesamte Auslesezeit des Bildes ist und Atotal der Gesamtbereich des Bildes.
Wenn p = 50 µm, tread = 10 s und Atotal der Bereich einer typischen mammografischen Platte ist (23,5 x 18 cm), ist
tres = (50x10&supmin;&sup4;cm)²x10s = 1,5µs/23,5x18 (6)
Für eine mammografische Anwendung muß die Abklingzeit des Toners demnach kleiner als 1,5 µs sein.
Wenn sich die Abklingzeit exponentiell verhält, wie in Gleichung (1) gezeigt, dann ist die Modulationsübertragungsfunktion MTF, die die resultierende Bildverschlechterung beschreibt, wie folgt:
MTF(ν)= [1+2πixav]&supmin;¹ (7)
Hi£r ist xa=vτ, wobei v die (schnelle) Abtastgeschwindigkeit ist, τ die Abklingzeit und v die Raumfrequenz. Wenn v als p/tres betrachtet wird, läßt sich der reale Anteil der Modulationsübertragungsfunktion (MTF) berechnen, woraus sich die Bildunschärfe aufgrund von Nachglühen ergibt:
Mit Gleichung (8) wird die Abklingzeit τ ermittelt, aus der bei einer bestimmten Raumfrequenz v ein gegebener MTF-Verlust aufgrund von Nachglühen resultiert. Damit die MTF 99% bei ν = 2 Kreise/mm bei einer Verweilzeit von 1,5 ms und einer Pixelbreite p von 50 um erreicht, ist eine Abklingzeit τ von 0,24 µs erforderlich. Damit die MTF 90% bei einer Raumfrequenz von 20 Kreisen/mm erreicht, ist eine Abklingzeit τ von 0,08 ms erforderlich.
Zum Vergleich beträgt die Abklingzeit von Materialien, die typischerweise in der computergestützten Radiografie mit anregbaren Leuchtstoffen eingesetzt werden, ca. 0,8 µs.
Da sich die Bildverschlechterung in Gleichung (7) aufgrund einer exponentiellen Abklingzeit kausal und eindimensional verhält, kann sie grundsätzlich durch ein Umkehrfilter entfernt werden:
H(ν) 1 + 2πi xaν (9)
Die diesem Filter entsprechende Transferfunktion ist dessen Fourier-Transformation:
Mit der genannten Transferfunktion kann die Unschärfe somit entfernt werden, und die "echten" Daten können aus den "unscharfen" extrahiert werden. Diese Transferfunktion kann in Computer-Software oder elektronisch implementiert werden. Die Ableitung in Gleichung (10) macht deutlich, daß das Filter allerdings im Zuge der Unschärfenentfernung Rauschen aufbaut. Bei der radiografischen Bilderzeugung, die aufgrund von "Quantenflecken" von sich aus rauschanfällig ist, ist klar, daß der bevorzugte Ansatz darin besteht, Unschärfe durch Begrenzung der Abklingzeit zu reduzieren. Für die vorliegende Anwendung wird eine Abklingzeit der Tonerfluoreszenz von weniger als 0,1 µs bevorzugt.
Die zuvor beschriebenen fluoreszierenden Toner weisen Abkungzeiten von weniger als 1 ns auf und sind damit gut geeignet für die Verwendung in einer computergestützten radiografischen Vorrichtung.
Um Größe, Komplexität und Kosten der Auslesevorrichtung der vorliegenden Erfindung zu reduzieren, kann es wünschenswert sein, einen Diodenlaser anstelle des Argonionenlasers zu be nutzen, um die Tonerlumineszenz anzuregen. Derartige Diodenlaser sind im Infrarotbereich von 750 bis 830 nm sowie im rot sichtbaren Bereich von 670 nm allgemein verfügbar. Es können dann geeignete Tonerfarbstoffe gewählt werden, deren Absorptionsspektrum der Ausgabe dieser Diodenlaserquellen angepaßt ist, und die kurze Fluoreszenzzeiten aufweisen. Die in Flüssig farbstofflasern verwendeten Farbstoffe sind gut geeignet, da sie typischerweise eine gute Quantenausbeute der Flureszenz, eine gute fotochemische Stabilität und eine große Stokes-Verschiebung zwischen den absorbierten und abgegebenen Wellenlängen und kurze Abklingzeiten aufweisen, die normaleiweise im Nanosekundenbereich oder darunter liegen. Farbstoffe, die im Bereich von 750-830 nm absorbieren, sind HITC Perchlorat, HITC Iodid, DTTC Perchlorat, DTTC Iodid, IR-144, HDITC Perchlorat, IR-140, IR-132 und IR-125, sämtlich verfügbar von der Eastman Kodak Company, Rochester, NY, USA. Beispiele für Farbstoffe, die im Bereich von 670 nm absorbieren, sind DTDC Iodid, DOTC Iodid, HITC Perchlorat, HITC Iodid, DTTC Perchlorat, DTTC Iodid, IR-144 und HDITC Perchlorat, die ebenfalls von Eastman Kodak Company, Rochest er, NY, USA erhältlich sind und als Farbstoffe für Farblaseranwendungen verkauft werden.
Diese Farbstoffe können in ein Bindemittel eingebracht und zu Pulverform gemahlen werden, wie in den vorausgehenden Beispielen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist mit Blick auf herkömmliche Film/Schirm-Radiografie vorteilhaft, insbesondere für Anwendungen wie Mammografie, da elektronische Daten erzeugt werden, die nach Bedarf weiterverarbeitet, gespeichert oder übertragen werden können. Der Spielraum für die Röntgenstrahlenbelichtung ist gegenüber herkömmlichen Schirm-/Film-Systemen wesentlich größer, da die Schritte zur Belichtung des Fotoleiters mit Röntgenstrahlen und die Belichtung des Ausgabefilms mit Licht voneinander getrennt sind, so daß es zu weniger Fehlbelichtungen kommt. Es können herkömmliche Wolfram-Anoden- Röntgenquellen statt spezieller Molybdän-Anoden-Röntgenquellen benutzt werden. Der Raumfrequenzauflösungsverlust in der Röntgenmeßschicht kann kleiner sein, da die seitliche Streuung der Ladungen in einem geladenen Fotoleiter kleiner ist als die seitliche Streuung der Photonen, die durch einen radiografischen Leuchtstoffschirm diffundieren.
Die vorliegende Erfindung ist insofern gegenüber der herkömmlichen Xeroradiografie von Vorteil, da sie alle Vorteile eines elektronischen Detektors aufweist, wie zuvor genannt. Sie kommt mit weniger Röntgenbelichtung und -dosierung für den Patienten aus, da die Belichtung nicht von der Notwendigkeit bestimmt wird, eine hohe Tonerdichte zu erzielen. Sie weist eine bessere Bildqualität auf, da keine Übertragung des Tonerbildes erforderlich ist, und sie erreicht sowohl eine hohe Raumauflösung als auch eine hohe Vollflächenentwicklung durch Einsatz eines Flüssigentwicklers und einer Entwicklungselektrode.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich gegenüber anderen bekannten elektronischen Radiografieverfahren, wie Speicherleuchtstoffe, dadurch aus, daß bei den Speicherleuchtstoffen die Menge der erforderlichen Belichtung zum Austasten des gespeicherten Bildes sehr groß ist, da sie durch den optischen Querschnitt der elektronischen Speicherzellen bestimmt ist, der sehr klein ist. Die entsprechende Lichtmenge der vorliegenden Erfindung ist sehr klein, da sie nur von einem ausreichenden Signairauschabstand im abtastenden Fotoleiter bestimmt ist. Während die Abklingzeit der angeregten Lumineszenz in einem Speicherleuchtstoffmaterial typischerweise im Bereich von 1 Mikrosekunde liegt, ist die Lumineszenzdauer des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Farbstoffs wesentlich kürzer, und zwar im Bereich von 1 ns oder weniger. Der Abtastprozeß in der vorliegenden Erfindung kann daher sehr viel schneller und mit geringerer Intensität und weniger aufwendigen Lichtquellen ausgeführt werden, als nach dem Stand der Technik möglich ist. Die relativ dünne Tonerschicht der vorliegenden Erfindung im Veroleich zu der relativ dicken Leuchtstoffschicht der Speicherleuchtstofftechniken ermöglicht eine bessere Raumauflösung aufgrund geringerer Streuung der angeregten Strahlung. Während nach dem Stand der Technik das Abtastverfahren zerstörerisch wirkt, d.h. das Bild wurde beim Abtasten gelöscht, wirkt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Abtasten nicht zerstörerisch, was insofern von Vorteil ist, als daß Artefakte, wie Streifenbildung aufgrund ungleichmäßiger Bewegung des Abtastpunktstrahls, wesentlich reduziert werden.

Claims

1. Verfahren zum elektrografischen Erzeugen eines elektrischen Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Muster mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude erzeugt wird,

b) das Muster aus Spannungsunterschieden mit einem lumineszierenden Toner entwickelt wird, um ein entwickeltes Bild geringer Dichte zu erzeugen,

c) das entwickelte Bild durch Abtasten mit einem Strahl erregter Strahlung einer ersten Wellenlänge derart angeregt wird, daß Strahlung einer zweiten Wellenlänge abgegeben wird, und

d) die abgegebene Strahlung fotoelektrisch gemessen wird, um unter Verwendung eines Lichtsensors, der ein Filter zum Äusblenden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten wellenlänge umfaßt, ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen.

2. Verfahren zum elektrofotografischen Erzeugen eines Röntgenbildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein geladener Lichtleiter einem bildmäßigen Muster von Röntgenstrahlen ausgesetzt wird, um ein Muster mit Spannungsunterschieden niedriger Amplitude zu erzeugen,

b) das Muster aus Spannungsunterschieden niedriger Amplitude mit einem lumineszierenden Toner entwickelt wird, um ein Tonerbild geringer Dichte zu erzeugen,

c) das Tonerbild durch Abtasten mit einem Strahl erregter Strahlung einer ersten Wellenlänge derart angeregt wird, daß Strahlung einer zweiten Wellenlänge abgegeben wird, und

d) die abgegebene Strahlung fotoelektrisch gemessen wird, um unter Verwendung eines Lichtsensors, der ein Filter zum Ausblenden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten Wellenlänge umfaßt, ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen.

3. Verfahren zum elektrografischen Erzeugen eines elektrischen Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Muster mit Ladungsunterschieden niedriger Amplitude auff einer dielektrischen Fläche durch Aufzeichnung mittels eines Stiftschreibers, durch Ionografie oder Ionenprojektion erzeugt wird,

b) das Ladungsmuster mit einem lumineszierenden Toner entwickelt wird,

d) die abgegebene Strahlung fotoelektrisch gemessen wird, um unter Verwendung eines Lichtsensors, der ein Filter zum Ausbienden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten Wellenlänge umfaßt, ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen.

4. Verfahren zum elektrofotografischen Erzeugen eines elektrischen Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein geladener Lichtleiter einem bildmäßigen Strahlungsmuster ausgesetzt wird, um ein Spannungsmuster mit niedriger Amplitude zu erzeugen,

b) das Spannungsmuster mit niedriger Amplitude mit einem lumineszierenden Toner entwickelt wird, um ein entwickeltes Bild geringer Dichte zu erzeugen,

c) das entwickelte Bild geringer Dichte durch Abtasten mit einem Strahl erregter Strahlung einer ersten Wellenlänge derart angeregt wird, daß Strahlung einer zweiten Wellenlänge abgegeben wird, und

5. Verfahren zum elektrografischen Erzeugen eines elektrischen Bildsignals, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein fotoelektroforetisches Bild geringer Dichte auf einem Empfangsmaterial mittels eines fotoaktiven lumineszierenden Toners entwickelt wird,

b) das Tonerbild auf dem Empfangsmaterial durch Abtasten mit einem Strahl erregter Strahlung einer ersten Wellenlänge derart angeregt wird, daß Strahlung einer zweiten Wellenlänge abgegeben wird, und

c) die abgegebene Strahlung fotoelektrisch gemessen wird, um unter Verwendung eines Lichtsensors, der ein Filter zum Ausbienden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten Wellenlänge umfaßt, ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen.

6. Verfahren zum Durchführen einer Röntgenmammografie, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein geladener Selen-Lichtleiter einem bildmäßiqen Röntgenstrahlenmuster ausgesetzt wird, um ein Muster aus Spannungsunterschieden niedriger Amplitude zu erzeugen,

b) das Spannungsmuster mit niedriger Amplitude mit einem lumineszierenden Toner entwickelt wird, der eine Abklingzeit von weniger als 0,1 µs hat, um ein entwickeltes Bild geringer Dichte zu bilden,

d) die abgegebene Strahlung fotoelektrisch gemessen wird, um unter Verwendung eines Lichtsensors, der einen Lichtkollektor zum Sammeln von Licht über einen großen Raumwinkel, einen Lichtdetektor und ein Filter zum Ausblenden von Strahlung der ersten Wellenlänge und zum Durchlassen von Strahlung der zweiten Wellenlänge umfaßt, ein elektrisches Bildsignal zu erzeugen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Toner eine Abklingzeit τ von 0,1 µs oder weniger hat.

8. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung mittels eines Diodenlasers erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Diodenlaser Strahlung in einem Bereich von 750 - 830 nm abgibt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Toner einen aus der Gruppe HITC Perchlorat, HITC Jodid, DTTC Perchlorat, DTTC Jodid, IR-144, HDITC Perchlorat, IR-140, IR-132 und IR-125 ausgewählten fluoreszierenden Farbstoff enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Diodenlaser eine um 670 nm zentrierte Strahlung abgibt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Toner einen aus der Gruppe DTCD Jodid, DOTC Jodid, HITC Perchlorat, HITC Jodid, DTTC Perchlorat, DTTC Jodid, IR-144 und HDITC Perchlorat ausgewählten fluoreszierenden Farbstoff enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung mittels eines Argonionenlasers erfolgt, der Strahlung bei 488 nm abgibt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Toner Phodamin 6G Farbstoff enthält.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Messen der abgegebenen Strahlung mittels eines Lichtkollektors/-detektors erfolgt, der einen Abschnitt zum Sammeln abgegebener fluoreszierender Strahlung und zum Lenken der Strahlung hin zu einem Detektor mit einer Fotovervielfacherröhre oder Fotodiode aufweist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dai3 das Bild ein erstes Mal erregt und gemessen wird und die dadurch erhaltene Information verwendet wird, um die Verstärkung in den darauffolgenden Anregungs- und Meßschritten optimal einzustellen und den Informationsverlust durch Abkappen zu mindern.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß das elektrische Bildsignal elektronisch verarbeitet und das Bild auf einem beliebigen Medium aus einer Vielzahl verschiedener Medien mit Mitteln wie beispielsweise einem Filmscanner, einem xerografischen Drucker, einem Thermo- oder Tintenstrahldrucker ausgedruckt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner unter Verwendung eines Trokkenentwicklers mit Trockentonerpartikeln aufgebracht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter zur Wiederverwendung mit mechanischen oder chemischen Mitteln gereinigt wird, daß er nach dem Reinigen und vor dem Erstellen des nächsten Bildes abgetastet wird und daß das durch Lumineszenz aus irgendeinem Resttoner erzeugte elektrische Signal gespeichert und von dem durch das nächste, auf demselben Lichtleiter erstellte Bild erzeugten elektrischen Signal subtrahiert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklung mittels eines Flüssigentwicklers erfolgt, dessen Tonerpartikel zwischen 0,4 und 1,0 mm groß und derart geladen sind, daß mindestens ein Tonerpartikel pro vom Lichtleiter absorbierten Röntgenphoton abgelagert wird, und daß die Entwicklung mittels einer Entwicklungselektrode erfolgt.

21. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Lichtleiter aufgebrachte, nicht bildmäßige, gleichförmig entwickelte Schicht aus lumineszierendem Toner erregt und gemessen wird, um ein elektrisches digitalisiertes Signal zu erzeugen, das einem charakteristischen Rauschmuster auf dem Lichtleiter entspricht, welches durch eine räumlich nicht gleichförmige Entladungsgeschwindigkeit des Lichtleiters verursacht wird, daß das Rauschsignal gespeichert und die Amplitude des gespeicherten Rauschmustersignals eingestellt und von den mit demselben Lichtleiter anschließend erzeugten elektrischen Bildsignalen subtrahiert wird, um das Rauschen in diesen Bildsignalen zu reduzieren.

22. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter aus Selen oder einer Selenlegierung besteht.

23. Verfahren nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung mit Röntgenstrahlen weniger als halb so intensiv ist wie die Belichtung, die eingesetzt wird, um ein diagnostisch brauchbares Bild im Lichtleiter bei Verwendung eines nicht lumineszierenden Toners zu erhalten.

24. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geladene Lichtleiter weniger stark geladen ist als derselbe Lichtleiter bei Verwendung eines nicht lumineszierenden Toners.

25. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter nicht optimal auf die Belichtungsstrahlung reagiert.

26. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter ein organischer Lichtleiterfilm ist.

27. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter ein organischer Lichtleiter in einem Bindemittel ist und daß die Menge an organischem Lichtleiter im Bindemittel geringer ist als bei Verwendung eines nicht lumineszierenden Toners.

28. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Belichten eingesetzte Belichtung weniger als halb so intensiv ist wie die Belichtung, die bei Verwendung eines nicht lumineszierdnden Toners eingesetzt wird, um ein brauchbares Bild zu erhalten.