DE3324215A1

DE3324215A1 - Verfahren und einrichtung zur bildmustererzeugung

Info

Publication number: DE3324215A1
Application number: DE19833324215
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kawamura; Nobuaki Yokohama Kanagawa Sakurada; Yuichi Kawasaki Kanagawa Sato; Yoshitaka Tokyo Watanabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1983-07-05
Publication date: 1984-01-12
Also published as: US4560997A; DE3324215C2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bildmustererzeugung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildmustererzeugungsverfahren und insbesondere auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildmusters durch Anordnen elementarer Bildmusterzeichen, die Elemente der Bildmustererzeugung sind.

Der hierbei verwendete Ausdruck "Bildmuster" beinhaltet sowohl eine Bilddarstellung als auch Darstellungen von Zeichen ," Bildmustern und Grafiken, während der hierbei verwendete Ausdruck "Bildmuste'r-Zeichenelemente" die Bedeutung kleinster Einheiten von Druckzeichen für die Aufzeichnung eines Bildmusters hat, die beispielsweise Aufzeichnungspunkten an einem Aufzeichnungsmaterial bei der Punkteaufzeichnung entsprechen. Wenn beispielsweise ein einzelnes Bildelement bzw. eine einzelne Bildzelle mittels eines einzelnen Bildmuster-Zeichenelements gebildet wird, entsprechend einander das Bildmuster-Zeichenelement und das Bildelement; wenn aber ein einzelnes Bildelement aus mehreren Bildmuster-Zeichenelementen gebildet wird, müssen die Bildmuster-Zeichenelemente und das Bildelement voneinander unterschieden werden.

A/25

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Bayer. Verelnabank (München) KIo. 60S Θ41

Postscheck (München) Kto 670-43-804

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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Bilds mittels Bildmuster-Zeichenelementen und insbesondere auf eine Bilderzeugungseinrichtung, die die Reproduktion einer reichhaltigen Tö-

nung bzw. Gradation des Bilds ermöglicht.

Bei der Tintenpunkteaufzeichnung zum Aufzeichnen eines Bildmusters wie eines Bilds durch Erzeugen von Tintenpunkten auf einem Aufzeichnungsmaterial (wie beispielsweise Aufzeichnungspapier) durch Ausstoßen von Farbtintentröpfchen wurde vorgeschlagen, zum Reproduzieren einer umfangreichen Bildtönung selektiv Tinten unterschiedlicher Farbdichten (optischer Dichten) zu verwenden (und zwar für je- -,_ weilige Farben im Falle einer Farbaufzeichnung).

Wenn ein Fernsehbild mittels der Tintenpunkteaufzeichnung aufgezeichnet werden soll, bei der zum Reproduzieren der umfangreichen Bildtönung die Tinten unterschiedlicher Farb-

nn. dichten verwendet werden, ist es möglich, zur Darstellung eines Bildbereichs mit einer bestimmten mittleren Lichtreflexionsdichte das Bild mit Punkten kleinen Durchmessers mit Tinte hoher Dichte oder mit Punkten großen Druchmessers mit Tinte geringer Dichte zu reproduzieren (falls Tinten

2g mit hoher und geringer Tinte verwendet werden). Selbst wenn jedoch die mittleren Lichtreflexionsdichten dieser Tinten im wesentlichen gleich sind, ruft ein sich ergebendes Druckbild bei dem Betrachter das Empfinden eines beträchtlichen Unterschieds in der Bildqualität hervor. Obzwar dies von der Tintendichte und dem Punkteteilungsabstand abhängt, ergibt der mittels der Punkte kleinen Durchmessers mit Tinte hoher Dichte dargestellte Bildbereich ein starkes Empfinden von "Rauhigkeit" und ist häufig eine wesentliche Ursache der Verminderung der Bildqualität der Bilddarstellung.

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Eine theoretische Analyse zu den vorstehenden Ausführungen ist folgende:

Es sei hinsichtlich der Raumfrequenz ein Bild analysiert, ο

das durch Aufzeichnen von Punkten unter konstantem Punkteteilungsabstand und mit konstantem Punktedurchmesser bei vorgegebener Farbdichte in einem ausreichend breiten Bereich auf einem Aufzeichnungsmaterial aufgezeichnet ist.

Zur Vereinfachung sei ein eindimensionales Modell gemäß der Darstellung in der Fig. 1 der Zeichnung herangezogen. Tatsächlich werden zwar die Punkte in zwei Dimensionen angeordnet, jedoch können sie bei der Betrachtung hinsicht-

jr lieh der Raumfrequenz als eine eindimensionale Anordnung auf einer Linie angesehen werden, die durch die Mitten der Punkte hindurch verläuft. In der Fig. 1 ist eine Helligkeitsverteilung durch f(x) dargestellt, wobei χ eine Lagekoordinate auf der Linie darstellt und y = f(x) die Licht-

aq reflexionshelligkeit an dem Ort χ darstellt. Die Reflexions helligkeit des Aufzeichnungsmaterials (wie des Papiers) ist mit a„ bezeichnet (was der Lichtreflexionsdichte -log a„ entspricht), die Reflexionshelligkeit des Farbpunkts ist mit a, bezeichnet (was der Lichtreflexionsdichte -log a,

2g entspricht), der Punkteradius ist mitb bezeichnet und der Punkteteilungsabstand ist mit T bezeichnet, wobei a = a„-a, gilt.

Nimmt man an, daß die Punkte in.einem ausreichend breiten Bereich auf dem Aufzeichnungsmaterial angeordnet sind und die Anzahl der Punkte 2N + 1 ist, dann ist die Fourier-Transformation von f(x) gegeben durch

33242'

-8-

DE 3122

f 2 + ^NT

fix) e^jaix dx

-=~ + NT

n=-N

ö· + nT

fix)

dx

-J + nT

N Σ { n=-N

i ^{+ nT}

T -2 + nT

e^jwxdx

b + nT

_nT

= a.

£+ NT

T -4 + NT

_dx - _a

n-N

nT

= a.

T Λ 2 + NT

-i + NT

bω

• Σ e
η=-Ν

jnωT

(D

Nimmt man an, daß N ausreichend groß ist, kann das erste Glied der Gleichung (1) als eine Deltafunktion angesehen werden. Ferner kann der Ausdruck N -ί_ηωΤ

Σ G
η=-Ν

in dem zweiten Glied als eine Del ta funktion-Reihe angesehen werden.

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Infolgedessen gilt

/,.\^ί°° χ ι \ 2ab sinbti) . . . _n(ω) + _Άι6((ύ) - -^ ₅__.δ(ω - u)_Qk)

wobeioJ« = —γ gilt und k eine ganze Zahl ist.

Bei ausreichend großem N ist ^^(oJ ) durch F (o> ) folgendermaßen gegeben:

δ ((jü-k ~ ω)

J. J/ JJUJ O

)δ(ω) 6 (ω - u_Ql) (3)

T b(i) 0

wobei υ eine von Null verschiedene ganze Zahl ist. Ein Beispiel einer Funktion nach der Gleichung (3) ist in Fig. 2 gezeigt. Zusätzlich zu einer Gleichwertkomponente bei üJ = 0 ist eine impulsartige Raumwinkelfrequenzkomponente mit einer Periode 21Y/T enthalten; da ein Zusammenhang zwischen OJ und einer Raumfrequenz f durch

ω = 2i\f - (4)

gegeben ist, tritt auf einer Raumfrequenzachse die Impuls-Raumfrequenzkomponente unter einer Periode l/T auf. Die Gleichung (3) wird folgendermaßen umgeschrieben:

F(f) = U₁ -aDH(f) - aD- () "5(f - f_Ql) (5)

'25 (wobei f = l/T gilt).

Ein Beispiel einer Funktion nach der Gleichung (5) ist in Fig. 3 gezeigt. Definiert man ein Tastverhältnis bzw. Einsatzverhältnis D als das Verhältnis eines Punktedurchmessers 2b zu einem Punkteteilungsabstand T, nämlich zu

^{D =} ~T (6)

dann folgt

_QK F(f) = (a^—litf)-^·⁵^^·⁵^-^¹⁷'

'··'···· 33242

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In der Gleichung (7) stellt das erste Glied eine Gleichwertkomponente dar, und zeigt an, daß eine mittlere Reflexionsintensität gleich (a, - aD) ist. Das zweite Glied stellt eine Hochfrequenzkomponente dar und gibt an, daß diese bei L=I einer Komponente mit einer Frequenz l/T entspricht und den folgenden Wert annimmt:

Wenn ein Bild durch Erzeugen von Tintenpunkten unter einer Frequenz f_n dargestellt werden soll, beträgt das Frequenzband eines Bilds, das tatsächlich mittels solcher Tintenpunkte dargestellt werden kann, nach dem Abtasttheorem un-

■i c gefähr f„/2, wobei Komponenten höherer Frequenzen als Rauschen anzusehen sind. Da das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ungefähr eine Winkelminute ist, ist das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges an einem Aufzeichnungsmaterial im normalen Sehabstand, nämlich im sog.

ScharfSichtbereich (25 bis 30 cm) höchstens ungefähr 10 Linien /mm. Infolgedessen können die Frequenzkomponenten über 10 Linien/mm vernachlässigt werden. Nimmt man daher nach Fig. 3 an, daß 2f„ = 10 Linien/mm gilt, so beeinflussen die Frequenzkomponenten bei ungefähr f_n = 5 Linien/mm beträchtlich das Empfinden der Bildqualität. Demzufolge kann in Betracht gezogen werden, daß das Empfinden der Bildqualität wesentlich durch das Ausmaß eines Leistungs-

2
spektrums F (f_n) bei der Frequenz f_n beeinflußt wird.

30' Nach der Gleichung (8) ist bei der Veränderung des Einsatzverhältnisses D in einem Bereich von 0 bis 1 oder da-

rüber das Leistungsspektrum F (f_Q) bei der Frequenz f„ gemäß der Darstellung in Fig. 4 eine Sinus funktion mit einem Maximum bei D = 0,5 und dem Wert 0 bei D=O und D=I.

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Demnach ist bei der Darstellung des Bilds durch die Punkte

2
das Leistungsspektrum F Cf_n) bei dem Einsatzverhältnis D von 0,5 maximal und auch die Anregung des Auges durch die Punkte groß. Die Anregung des Auges ergibt ein Empfinden von Rauhigkeit.

2
Da das Leistungsspektrum F ( f_n) durch

|)² sirA

F²U₀) = (|)² sirAö (9)

gegeben ist, hängt es von der Differenz a zwischen der Reflexionshelligkeit der Farbtintenpunkte und der Reflexionshelligkeit des Aufzeichnungsmaterials ab. Je kleiner die

,c Differenz a der Reflexionshelligkeiten ist, um so kleiner ist das Leistungsspektrum F (f_n)· Infolgedessen kann in Bettacht gezogen werden, daß selbst dann, wenn die gleiche mittlere optische Dichte darzustellen ist, das Empfinden der Bildqualität durch das Verwenden einer Tinte mit mög- ■

2Q liehst geringer Farbdichte verbessert wird. Dabei kann das Leistungsspektrum F (f_n) in dem Fall untersucht werden, daß die Reflexionshelligkeit-Differenz a und das Einsatzverhältnis D so verändert werden, daß das erste Glied d°r Gleichung (7), nämlich (a, - aD) konstant gehalten wird.

Wenn beispielsweise eine bestimmte mittlere optische Dichte mittels der Punkte mit einem Einsatzverhältnis D^ unter Verwendung der Tinte dargestellt werden soll, die die Reflexionshelligkeit (a, - a_Ä) der Punkte auf dem Aufzeichnungsmaterial hervorruft, ist es erforderlich, der Beziehung

[a - Ia₁ - a_a)D_a] = Konstant (10)

zu entsprechen. Aus der Gleichung (10) folgt

a_a D_a = Konstant (H)

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so daß das Leistungsspektrum F ( fη) durch

,βίηπθ_πλ2 (12)

gegeben ist. Die Gleichung (12) entsppicht gemäß der Darstellung in Fig. 5 einer monoton abfallenden Funktion im Bereich von O=D=I. Daher ist das Lfeistungsspektrum

2
Rg^ (fr.) umso kleiner, je näher das Einsatzverhältnis D an "1" liegt. Somit wird zum Darstellen der gleichen mittleren optischen Dichte eine höhere Bildqualität dadurch erzielt, daß die Differenz a zwischen den Reflexionsintensitäten der Punkte und des Aufzeichnungsmaterials verkleinert wird (nämlich durch Verwendung der Tinte mit möglichst geringer Farbdichte) und das Einsatzverhältnis nahe "1" gebracht wird.

Anders ausgedrückt ist gemäß der Darstellung in Fig. 6 das

Leistungsspektrum F (f_n) bei D = 0,5 sowohl bei der Verwendung der Tinte hoher Dichte als auch bei der Verwendung der Tinte geringer Dichte maximal, jedoch ist das Leistungs-

2
spektrum F (f_n) bei der Verwendung der Tinte niedriger

^u

Dichte kleiner. Infolgedessen kann aus der qualitativen Analyse ausgesagt werden, daß mit der Tinte geringer Dichte das Empfinden der Bildqualität stärker verbessert werden kann. Es wurde in einem Versuch nachgewiesen, daß bei

einem Einsatzverhältnis D von 0,5 die Rauhigkeit unmerk-30

lieh war, wenn die Tinte geringer Dichte verwendet wurde, jedoch wahrzunehmen war, wenn die Tinte hoher Dichte verwendet wurde. Ein Bereiich mit einem Einsatzverhältnis D über A, der einen Minimalwert des Leistungsspektrum darstellt, welcher eine merkliche Rauhigkeit verursacht, beeinträchtigt die Bildqualität. Infolgedessen ist die Quali-

• * t a *

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tat des Bilds als ganzes umso besser, je kleiner der Bereich mit dem Einsatzverhältnis über A ist.

p. Hinsichtlich einer Hochfrequenzkomponente ist gemäß der Darstellung in Fig. 7 das gleiche anwendbar.

Als Beispiel zeigt die Fig. 6 Leistungsspektren von Bildmustern, die durch Punkte auf weißem Papier mit einer Lichtreflexionsdichte von ungefähr 0,1 (Reflexionsfaktor: ungefähr 80?ό) unter Verwendung einer Tinte hoher Dichte aus Tinten mit Tintendichten von 1 bis 2 (Färbemittel- bzw. Farbstoff gehalt: ungefähr 2 bis 5 Gew.-?o) und einer Tinte geringer Dichte aus Tinten mit einer Tintendichte von 0>3

,g bis 0,6 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: ungefähr 0,2 bis 0,5 Gew.-?O mit einer Punkteraumfrequenz von 5 Punkten/ mm (die Bildelementezahl genannt wird), nämlich mit einem Punkteteilungsabstand T von 200 pm erzeugt sind. Wenn bei einem Versuch eine Tinte mit der Tintendichte 0,6 (Punkte-

2Q reflexionsfaktor: 10%) verwendet wurde, hat unter den gleichen Bedingungen (mit der gleichen Bildelementezahl und dem gleichen Aufzeichnungsmaterial) das Leistungsspektrum F (fo) bei dem Einsatzverhäl
6 gezeigten Wert A überschritten.

2
trum F (fg) bei dem Einsatzverhältnis D von 0,5 den in Fig.

Die Tintendichte ID ist durch

ID' = log 10 -¹
^Xth

definiert, wobei I. die Intensität des auf die Tinte ge-'in ^y

strahlten Lichts ist und I,, die Intensität des von der

th

Tinte durchgelassenen Lichts ist. Die optische Reflexionsdichte bzw. Lichtreflexionsdichte OD ist durch

OD = log 10 yi

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definiert, wobei I. die Intensität des auf eine vorgegebene Fläche gestrahlten Lichts ist und I„ die Intensität des von der Fläche reflektierten Lichts ist.

Bei der vorstehenden theoretischen Analyse wurde zwar N als ausreichend groß angenommen, jedoch kann die Folgerung auch in dem Fall angewandt werden, daß N gleich 1 oder grosser ist. Die vorstehende Analyse beruht mehr auf der relativen Dichte der Tintenpunkte bezüglich des Aufzeichnungsmaterials als auf der absoluten Dichte. Da jedoch meistens als Aufzeichnungsmaterial weißes Papier mit einer sehr geringen Lichtreflexionsdichte (von beispielsweise ungefähr 0,1) verwendet wird, ist die vorstehend angeführte Folgerung im wesentlichen gültig, wenn allein die absolute Dichte 15

der Tintenpunkte in Betracht gezogen wird. Die in Fig. 6 gezeigte Charakteristik ändert sich gemäß der Punktefrequenz f„ bzw. der Bildelementezahl; da jedoch das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ungefähr 10 Bildelemente beträgt, ist das Rauhigkeitsempfinden unkritisch, wenn die Anzahl der Bildelemente größer als 10·ist bzw. der Punkteteilungsabstand kleiner als 100 |um ist. Insbesondere ist eine Bildelementezahl von 4 bis 6 am kritischsten» (Die Bilddarstellung ist bei der kleineren Bildelementezahl _o ungeeignet, während bei der größeren Bildelementezahl das

Rauhigkeitsempfinden abnimmt)

Die Kurven in Fig. 6 wurden zwar für schwarze Tinte dargestellt, jedoch ist für andere Farben eine mehr oder weniger QQ gleichartige Tendenz zu beobachten.

Obwohl auf diese Weise die Bildmustererzeugung mittels Tintenpuhkten beschrieben wurde, gilt das gleiche für die elektronische Fotografie, die Wärmeaufzeichnung (Warmübertragungsaufzeichnung) und die elektrostatische Aufzeichnung.

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Für die Tintenstrahldrucker werden ^zur Reproduktion einer reichen Bildtönung die folgenden Verfahren vorgeschlagen:

_ Nach einem ersten Verfahren wird die Menge der aus einem Tintenstrahlkopf ausgestoßenen Flüssigkeit gesteuert, um damit den Durchmesser der Druckpunkte so zu verändern, daß die Tönung bzw. Gradation wiedergegeben wird.

_in Nach einem zweiten Verfahren wird der Punktedurchmesser nicht verändert, aber es weist jede Bildzelle bzw. jedes Bildelement eine 4 χ 4-Matrix aus Unterbildelementen auf, an der zur Reproduktion der Tönung ein Streuverteilungsverfahren (dither-method) angewandt wird. Bei dem ersten

,g Verfahren ist es schwierig, einen breiten Bereich druckbarer Punktedurchmesser zu erreichen, so daß nur einige Tönungsstufen reproduziert werden können. Dieses Verfahren ist daher für das Ausdrucken eines Fernsehbilds oder eines fotografischen Bilds unzureichend.

Mit dem zweiten Verfahren wird der Mangel des ersten Verfahrens behoben. Wenn ein einzelnes Bildelement durch die 4 χ 4-Matrix gebildet ist, ist es möglich, 17 Tönungsstufen wiederzugeben. Da jedoch jedes Bildelement 4 χ 4 = 16 Unterelemente enthält, wird die Druckgeschwindigkeit zu 1/16 derjenigen beim ersten Verfahren oder es muß zur Steigerung der Druckgeschwindigkeit die Anzahl der Druckköpfe um den Faktor 16 gesteigert werden. Dies ergibt jedoch einen komplizierten Aufbau der Druckköpfe und einen großen Aufwand bei der elektrischen Schaltung zur Aufbereitung des Bilds nach dem Streuverteilungsverfahren. Infolgedessen sind die Gesamtkosten beträchtlich gesteigert.

Der Durchmesser eines Punkts, der mittels eines bestimmten Tintenstrahlkopfs erzeugt werden kann, beträgt 70 bis 280 /um

,. -.^: 33242

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Wenn es erwünscht ist, die Wiedergabe einer reichhaltigen Tönung durch Verändern des Punktedurchmessers zu erzielen, ist ein maximaler Punktedurchmesser von ungefähr 200 bis

280 Lim erforderlich; wenn Überlappungsbereiche klein sind, 5

weist jedes Bildelement 4 bis 6 Punkte/mm auf. Bei einem Videodrucker, mit dem ein Bild aus einem Fernsehsignal reproduziert wird, beträgt die Anzahl der Biltieilemente 525 χ (525 χ 4/3), da die Anzahl der Abtastzeilen in einem Vollbild des Fernsehsignals bei dem NTSC-System 525 beträgt. Von diesen beträgt die Anzahl der Bildelemente in einem wirksamen Bildschirmbereich ungefähr 480 χ 640.

Wenn daher jedes Bildelement 5 Punkte/mm enthält, ist das r- Bildfeldformat 96 χ 128 mm, was zur Betrachtung im Scharf-Sichtbereich geeignet ist.

Wenn Tinten unterschiedlicher Farbdichten verwendet werden, sind zum Erzielen der gleichen mittleren Lichtreflexionsdichte kleinere Punkte mittels der Tinte höherer Farbdichte oder größere Punkte mittels der Tinte geringerer Farbdichte zu erzeugen. Selbst wenn jedoch die Reflexionsdichten gleich sind, besteht ein großer Unterschied hinsichtlich des beim Menschen hervorgerufenen Bildqualitätsempfindens. Im ein-

2g zelnen gibt das mittels der Tinte hoher Farbdichte dargestellte Bild das Empfinden stärkerer Rauhigkeit als das mittels der Tinte geringerer Farbdichte dargestellte Bild, so daß die Bildqualität des ersteren Bilds geringer ist.

Wenn ein Bildelement geringster Dichte dadurch dargestellt werden soll, daß kein Punkt gedruckt wird, treten in dem Druckbild weiße Flächen auf. Die Tönung der weißen Flächen ist deutlich von den Tönungen der anderen, mit Punkten bedruckten Flächen verschieden. Infolgedessen ist die BiIdqualität herabgesetzt. Aus der vorstehenden Analyse ist ersichtlich, daß eine insgesamt höhere Bildqualität erzielt

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wird, wenn keine Punkte hoher Dichte verwendet werden, während aber der Tönungsbereich eingeschränkt ist, der allein mit den Punkten geringer Dichte erzielbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildmustererzeugungsverfahren zum Erzeugen von Bildmustern durch Anordnen von die Grundlage der Bilderzeugung bildenden Bildmuster-Zeichenelementen zu schaffen, bei dem ein Bildmuster - erzeugt wird, das im Menschen den Eindruck hoher Qualität hervorruft, und das für das Erzeugen der Bildmuster durch selektive Verwendung von Bildmuster-Zeichenelementen unterschiedlicher Dichten geeignet ist.

-p Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung beträgt für aufeinanderfolgende Bildmuster-Zeichenelemente mit verhältnismäßig hoher Lichtreflexionsdichte das Einsatzverhältnis der Größe des Zeichenelements in der Richtung einer Reihenanordnung zu einem Reihenanordnungs-Teilungsabstand nicht

ο« weniger als 0,5.

Gemäß einer zweiten .Ausgestaltung der Erfindung beträgt für die aufeinanderfolgenden Bildmuster-Zeichenelemente verhältnismäßig hoher Lichtreflexionsdichte bei einem Reihenanordnungs-Teilungsabstand über einem vorbestimmten Teilungsabstand das Einsatzverhältnis der Größe des Zeichens in der Richtung der Reihenanordnung zu dem Reihenanordnungs-Teilungsabstand nicht weniger als 0,5. Bei einer Ausführungsform gemäß der zweiten Gestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Einsatzverhältnis zu nicht weniger als "0,5 zu wählen, wenn der Reihenanordnungs-Teilungsabstand der Bildmuster-Zeichenelemente nicht weniger als 100 ^m beträgt, wobei die Grenze des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges in Betracht gezogen ist.

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Bei Ausführungsbeispielen gemäß der ersten und der zweiten Gestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, mit steigender Lichtreflexionsdichte der Bildmuster-Zeichenelemente

eine Untergrenze für das Einsatzverhältnis anzuheben, auf-5

grund der vorangehend angeführten Versuchsergebnisse für Bildmuster-Zeichenelemente mit einer Lichtreflexionsdichte von ungefähr 0,6 oder darüber das Einsatzverhältnis auf nicht weniger als 0,5 zu wählen und ein Bildmuster mit einer mittleren Lichtreflexionsdichte, die geringer als die mittleren Lichtreflexionsdichte eines Bildmusters ist, das mittels der Bildmuster-Zeichenelemente hoher Lichtreflexionsdichte mit dem Untergrenzen-Einsatzverhältnis erzeugt ist, mit Bildmuster-Zeichenelementen mit einer .,. Lichtreflexionsdichte zu erzeugen, die geringer als diejenige der Bildmuster-Zeichenelemente mit der hoher Lichtreflexionsdichte ist. Diese Ausgestaltungen sind bei der Bildgestaltung zum Erzielen hoher Bildqualität sehr vorteilhaft.

Wie aus den vorstehend angeführten Versuchsergebnissen ersichtlich ist, ist die Untergrenze des Einsatzverhältnisses nicht angebracht, wenn bei der Erzeugung des Bildmusters mittels der Tintenpunkte ein Punkteteilungsabstand von 4 bis 6 Punkten/mm verwendet wird, jedoch ist dies so zu verstehen, daß die vorstehend genannte Bedingung keine Einschränkung darstellt.

Ferner soll mit der Erfindung eine Bilderzeugungseinrichtung geschaffen werden, mit der ein breiter Tönungsbereich erreicht wird und ein Bild erzeugt wird, das keine Rauhigkeits-Wahrnehmung verursacht.

Hierzu wird ein kleinstes Bildmuster-Zeichenelement der Zeichenelemente hoher Lichtreflexionsdichte so gewählt, daß

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es größer als ein kleinstes Bildmuster-Zeichenelement der

.Zeichenelemente geringer Lichtreflexionsdichte ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-5

spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 7 veranschaulichen Zusammenhänge zwischen Punktedichten, Punkteeinsatzverhältnissen, Bildelementezahlen für die Punkte und Bildqualitäten.

Fig. 8(a) ist eine Schnittansicht eines Tintenstrahlkopfs.

Fig, 8(b) ist eine Schnittansicht eines Piezo-Anregungs-, p. körpers.

Fig. 9 zeigt den Aufbau eines Tintenstrahlkopfs.

Fig.10 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckers,

bei dem der Kopf nach Fig. 9 verwendet wird.

Fig.11, 12 und 13 sind jeweils grafische Darstellungen von Punktedurchmesser/Durchschnittsreflexionsdichte-Kennlinien bei einem ersten, einem zweiten bzw. einem dritten Ausführungsbeispiel für die Bildgestaltung .

Fig.14 ist ein Blockschaltbild einer SteueTschaltung eines Farb-Videodruckers.

Fig.15 ist ein ausführliches Schaltbild einer Kopfansteuerungs-Matrixschaltung MXC nach Fig. 14.

Fig.16 ist eine grafische Darstellung einer Punktedurchmesser/Ansteuerungsspannungs-Kennlinie eines Cyan-Tintenstrahlkopfs.

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f ι ι). I 7 ve riiri'H'hiiu 1 ι chi /uiuirninenhänqc? /wischen digitalen

E ι r ι cj «ί b e; ι« e r t e η ti e; r MatrixüchaJtung MXC, Ausgabecodes, jeweils gewählten Köpfen und Reflexionsdichten.

Fig.18 ist ein ausführliches Schaltbild einer Kopftreiberstufe nach Fig. 14.

Fig.19, 20 und 21 sind jeweils grafische Darstellungen von Punktedurchmesser/Durchschnittsreflexionsdichte-Kennlinien bei einem vierten, einem fünften bzw. einem sechsten Ausführungsbeispiel.

F ig.22 ist ein ausführliches Schaltbild der Kopfansteue-

rungs-Matrixschaltung MXC nach Fig. 14 für die Ver-

wendung bei dem vierten Ausführungsbeispiel.

Fig.23 veranschaulicht Zusammenhänge zwischen digitalen Eingäbewerten der Matrixschaltung MXC nach Fig. 22, Ausgabecodes, gewählten Köpfen und Lichtreflexions-

A 1,4.

dichten.

Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird da:; Bildmuntererzeugungsverfahren bei einer Einrich-

tung angewandt, bei der ein Bildmuster durch fliegende Farbtι ηtentröpfchen erzeugt wird; das Verfahren ist jedoch nicht auf eine derartige Tintenstrahleinrichtung begrenzt, sondern gleichermaßen bei einem elektrografischen Gerät,

einem Wärmeaufzeichnungsqerät oder einem elektrostatischen 30

Aufzeichnungsgerät anwendbar, wie es vorangehend erläutert wurde.

Die hier verwendeten Ausdrücke "Tintendichte" und "Licht-

refLexionsdichte" bzw. "optische Reflexionsdichte" sind ge-35

maß der vorangehenden Beschreibung definiert. Die Dichten

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werden folgendermaßen gemessen: Die Tintendichte wird mittels eines handelsüblichen Densitometers auf einer Quadratfläche von 10 χ 10 mm gemessen, die gleichförmig mit einem Bildmustererzeugungsmaterial (wie beispielsweise Tinte) beschichtet ist. Die. Lichtreflexionsdichte der Bildmusterfläche wird mittels des Densitometers an einer Bildmusterfläche gemessen, die durch Anordnen von Bildmuster-Zeichenelementen in einer Quadrat fläche von 10 χ 10 mm erzeugt wird. Dabei wurde ein Bezugsmeßwert mittels eines Normweiß-Papiers mit einer Lichtreflexionsdichte von ungefähr 0,1 eingestellt. Bei den vorangehend genannten Versuchen mit den Tintenpunkten wurde die Lichtreflexionsdichte mittels des Densitometers auf einer Fläche von 10 mm im Quadrat . c mit einer auf 1 mm im Quadrat erzeugten 5 χ 5-Punktematriχ gemessen und als mittlere Lichtreflexionsdichte der Bildmusterfläche herangezogen. (Die vorstehenden Ausführungen gelten auch für die im nachfolgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele·)

Die Fig. 8 zeigt einen Tintenstrahlkopf zum Erzeugen fliegender Tintentröpfchen. Mit 1 ist ein Glasrohr mit einem verjüngten Spitzenende bezeichnet, mit 2 ist ein das Glasrohr 1 von außen berührender Pie?o-Resonator bzw. Piezo-Anregungskörper bezeichnet, mit 3 ist ein rohrförmiges Piezoelement bezeichnet und mit 4 und b sind Elektroden bezeichnet. Durch Anlegen einer Impulsspannung zwischen -die- Elektroden 4 und 5 wird das Glasrohr 1 diametral geschrumpft und entspannt. Durch Zuführen von Tinte in der Richtung eines Pfeils B wird aus einer Düsenöffnung la an dem verjüngten Spitzenende des Glasrohrs 1 ein Tintentröpfchen ausgestoßen. Durch Steuerung der Amplitude der an das Piezoelement 3 angelegten Spannung kann die Größe des ausgestoßenen Tintentröpfchens verändert werden. Bei einem Versuch war der Tintentröpfchendurchmesser um einen Faktor

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won unqefiihr 5 vr r undo ι bri r . Din Änderung des Durchmessers um den Faktor 3 entspricht einer Änderung einer Fläche um den Faktor 9 , was zur Reproduktion der Tönung für die Bilddarstellung unzureichend ist.

Infolgedessen wird gemäß der Darstellung in Fig. 9 eine Tintenstrahl-Kopfeinheit 10 mit zwei Köpfen 6 und 7 und zwei Tintenbehältern 8 und 9 gebildet, welche Tinten unterschiedlicher Dichten enthalten.

Die Fig. 10 zeigt den mechanischen Aufbau eines Druckers, an dem die Kopfeinheit 10 nach Fig. 9 angebracht ist. Mit 11 ist eine Druckwalze bezeichnet, mit 12 ist ein Schritt-, ,- motor für den Vorschub von Papier bezeichnet und mit 13 ist ein Motor bezeichnet, mit dem eine Abtastbewegung eines die Kopfeinheit 10 tragenden Kopfträgers 14 mit Hilfe einer Führung 15 und einer Spindel 16 herbeigeführt wird.

2^ Durch das Bilden von Punkten unter 5 Punkten/mm mittels der T intenstrahleinrichtung nach Fig. 9 und 10 wurden einige Ausführungsbeispιe Ie erhalten.

AusführunqsbeLspie 1 1

In der Fig. 11 ist auf der Ordinate die mittlere Lichtreflexion sdichte aufgetragen, während an der Abszisse der Punktedurchmesser aufgetragen ist. Mit den ausgezogenen Linien sind Verwendungsbereiche der Tinten dargestellt, während mit den gestrichelten Linien Bereiche dargestellt sind, die nicht zweckdienlich sind, obzwar innerhalb dieser Bereiche Bildmuster erzeugt werden können. Wie aus der Fig. 11 ersichtlich ist, beträgt der Punktedurchmesser der mittels der T intenstrahlköpfe (6 und 7 in Fig. 9) erzeugten Punkte bei einem Düsenöffnungsdurchmesser von 50 /um sowohl

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für die Tinte hoher Dichte als auch für die Tinte geringer Dichte ungefähr 80 bis 245 μπι. Der durch diese Punkte dargestellte Bereich der mittleren Lichtreflexionsdichte der

._ Punkte ist 0,3 bis 1,2 für die Tinte hoher Dichte mit einer ο

Tintendichte von 1,2 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: 4 Gew.-So) und 0,15 bis 0,65 für die Tinte geringer Dichte mit einer Tintendichte von 0,4 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: 0,3 Geini.-?i). Die mittleren Lichtreflexions-

_in dichten der mittels der Tinte hoher und niedriger Dichte dargestellten Punkte überlappen sich im Bereich won 0,3 bis 0,65. Daher können innerhalb dieses Bereichs die Punkte mittels irgendeiner der Tinten erzeugt werden. Um bei diesem Ausführungsbeispiel das Einsatzverhältnis der mittels

,p- der Tinte hoher Dichte erzeugten Punkte nahe "1" zu bringen, wird als Umschaltwert ein Arbeitspunkt verwendet, an dem der Punktedurchmesser der Tinte hoher Dichte 110 pm erreicht, nämlich die mittlere Lichtreflexionsdichte 0,45 beträgt.

2Q Infolgedessen wird eine mittlere Lichtref1 ex ιonsdichte im Bereich von 0,2 bis 0,45 'bzw. ein Punktedurchmesserbereich von 120 bis 190 pm) mittels der Tinte geringer Dichte erfaßt, während eine mittlere Lichtγρflexionsdichte im Bereich von 0,45 bis 1,2 (ein Punktedurchmesserbereich von 120 bis 245 pm) mittels der Tinte hoher Dichte erfaßt wird. Als kleinster Punktedurchmesser wird sowohl für die Tinte hoher Dichte als auch für die Tinte geringer Dichte 120 pm verwendet.

Da der Punkteteilungsabstand 200 pm beträgt (5 Punkte/mm), ist das eindimensionale Einsatzverhältnis D für die Tinte hoher Dichte 120 μπι/200 pm = 0,6 für den kleinsten Punkt, so daß gemäß der theoretischen Analyse die Anregung des Auges sehr gering ist. In einem Versuch zeigt eine mittels der Tinte hoher Dichte dargestellte Fläche im wesentlichen

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kpinnn Unterschied hinsirhtiι eh des Qua I ιtätsempfindens gegenüber einer mit der Tinte geringer Dichte dargestellten Fläche, wobei keine Rauhigkeit bemerkbar ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sowie bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 2 und 3 wird für eine Fläche kleinster Dichte oder maximaler Intensität des Bilds ein kleiner Punkt mit Tinte geringer Dichte bei 5 Punkten/mm erzeugt. Infolgedessen tritt keine weiße Fläche in Erscheinung und es wird eine Änderung der Bildtönung verhindert, wodurch die Bildqualität verbessert wird.

Ausführungsbeispiel 2

Die Fig. 12 zeigt eine Punktedurchmesser/Durchschnitts-Licht re f lexionsdichte-Kenn 1 inie bei dem Ausführungsbeispiel 2. Bei dem Ausführungsbeispiel 2 werden anstelle der in Fig. 9 gezeigten zwei Tintenstrahlköpfe drei Tinten-

2Q strahlköpfe benutzt, wobei dementsprechend drei Tintenbehälter benutzt werden, so daß aus den jeweiligen Tintenstrahlköpfen Tinte hoher Dichte, mittlerer Dichte bzw. geringer Dichte ausgestoßen wird. Die Tintendichten betragen 0,3 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: 0,2 G e w . - ?i) für die geringe Dichte, 0,8 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: 0,7 Gew.- ⁰O) für die mittlere Dichte und 1,4 (Färbemittel- bzw. F arbstof f geha It: 4,5 Gew.-?o) für die hohe Dichte. Die drei Tintenstrahlköpfe haben jeweils einen Düsenöffnungsdurchmesser von 50 jum, während die Anzahl der Punkte je mm gLeich 5 ist. Gemäß der Darstellung in der Fig. 12 wird von der mittleren Lichtreflexionsdichte mit der Tinte geringer Dichte der Bereich von 0,18 bis 0,36, mit der Tinte mittlerer Dichte der Bereich von 0,36 bis 0,5 und mit der Tinte hoher Dichte der Bereich von 0,5 bis 1,4 erfaßt. Für die Tinte geringer, mittlerer und hoher Dichte

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ist der kleinste Punktedurchmesser 130 pm. Demzufolge ist

das Einsatzverhältnis D für den kleinsten Punkt mit der Tinte hoher Dichte 0,65. Die untere Grenze des Einsatzverhältnisses D ist gegenüber demjenigen bei dem Ausfüho

rungsbeispiel 1 angehoben (0,6-^0,65), da die Dichte der Tinte hoher Dichte gesteigert ist (1,2 -*Λ , 4).

Es wurde zwischen den mittels der drei verschiedenen Tm_n ten erzeugten Bildmuster flächen kein Unterschied hinsichtlich des Qualitätsempfindens festgestellt und es wurde keine Rauhigkeit beobachtet. Es wurde eine kleinste Lichtreflexionsdichte von 0,18 erreicht.

R Ausführunqsbeispie1 3

Die Fig. 13 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-Kennlmien bei Düsenöffnungsdurchmessern der Tintenstra.hlköpfe 6 und 7 nach Fig. 9 mit VD f-^lfn bzw.

2Q 65 pm, wobei aus dem Kopf mit dem Düsenöffnungsdurchmesser von 50 pm Tinte geringer Dichte (Tintendichte: 0,6, Färbemittel- bzw. Farbstoff gehalt: 0,5 Gew.-?o) ausgestoßen wird, während aus dem Kopf mit dem Düsenöffnungsdurchmesser von 65 pm Tinte hoher Dichte (Tintendichte: 1,2, Färbemittel bzw. Farbstoff gehalt: 4 Gew.-?o) ausgestoßen wird. Die Bildelementezahl beträgt 5.

Wie aus der Fig. 13 ersichtlich ist, wurde mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte ein maximaler Punktedurchmesser von 290 um und damit eine maximale mittlere Lichtreflexionsdichte von 1,3 erreicht. Infolge der Steigerung der Überlappungsflächen der Punkte nimmt die mittlere LLchtreflexionsdichte zu. Da bei der Tinte hoher Dichte eine Darstellung durch Punkte mit einem Durchmesser von weniger als 140 pm (Einsatzverhaitnis D: 0,7) nicht erforderlich

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ist, wird durch die Verwendung des Kopfs für die Tinte hoher Dichte mit einem großen Düsenöffnungsdurchmesser ein weiter Bereich der Reflexionsdichte erzielt. Durch die Kombination aus diesem Ausführungsbeispiel mit dem Ausführungsbeispiel 2 in der Weise, daß drei Tinten unterschiedlicher Dichten zugleich mit unterschiedlichen Düsenöffnungsdurchmessern verwendet werden, wird ein breiterer Bereich der Reflexionsdichte erzielt und ein Bild reichhaltigerer Tönung reproduziert.

Es wird nun eine Ausführungsform einer Steuerschaltung für die Anwendung bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.

Die Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform einer Steuerschaltung für den Fall, daß die Einrichtung nach Fig. 10 bei einem Drucker zum Ausdrucken eines Farbvideosignals verwendet wird. Videosignale R, G und B werden jeweils an

2Q Abfrage/Halteschaltungen SHR, SHG bzw. SHB angelegt, während ein Synchronisiersignal SYNC an eine Systemsteuereinheit SYSCON angelegt wird. Die Videosignale werden entsprechend einem Zeitsteuersignal aus der Systemsteuereinheit abgerufen und gespeichert. Die Abfrage-Ausgangssignale aus den Farbvideosignalen werden über einen Signalwählschalter SW und einen Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler ADC jeweils in Zeilenspeicher MR, MG bzw. MB eingespeichert. Die in den Zeichenspeicher MR, MG und MB gespeicherten Informationen werden zum Maskieren und zur Hintergrundunterdrückung mittels einer Matrixschaltung MX verarbeitet, die ein Cyansignal C, ein Magentasignal M, ein Gelbsignal Y und ein Schwarzsignal BL abgibt. Die Ausgangssignale C, M, Y und BL werden jeweils in Zwischenspeicher MC, MM, MY bzw. MBL eingespeichert, deren Ausgangssignale jeweils an Kopfansteuerungs-Matrlxscha1tungen MXC, MXM, MXY bzw. MXBL angelegt werden, die die Ausgangssignale der Zwischenspeicher

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in codierte Signale umsetzen, welche die zu wählenden Köpfe sowie die anzulegenden Spannungen darstellen. Die codierten Signale werden an D/A-Wandler DAC, DAM, DAY bzw. DABL ange-_K legt, in denen sie in analoge Spannungen umgesetzt werden, welche zur Steuerung der Tintentröpfchen-Ausstoßmenge an Kopftreiberstufen AMPl bis AMP8 angelegt werden, um mittels eines Sollzeitsignals TP einen mittels eines Kopfwählsignals HS gewählten Kopf anzusteuern.

Die Fig. 15 zeigt Einzelheiten der Kopfansteuerungs-Matrιxschaltung MXC für "Cyan", wahrend die Fig. 16 den Zusammenhang zwischen an Köpfe Hl und H2 für den Ausstoß der Cyantinte angelegten Spannungen und Punktedurchmessern veran-

,p- schaulicht. Der Zusammenhang zwischen den Punktedurchmessern und den Reflexionsdichten ist in Fig. 11 gezeigt. Die Matrixschaltung MXC gibt digitale Signale für die Spannungen ab, die an die Köpfe anzulegen sind, welche mittels des Kopfwählsignals HS bestimmt werden, wobei die in den

2Q Fig. 11 und 16 gezeigten Kennlinien entsprechend dem digitalen Signal eine Cyan-Dichte darstellen.

Die Fig. 17 zeigt Zusammenhänge zwischen eingegebenen digitalen Werten und Code-Ausgangssignalen der Matnxschaltung

2g nach Fig. 15, Zusammenhänge zwischen den Code-Ausgangssignalen und den gewählten Köpfen sowie den angelegten Spannungen_;und eine sich ergebende Reflexionsdichte. In der Fig. 17 ist mit Hl der Kopf für die Tinte geringer Dichte bezeichnet, während mit H2 der Kopf für die Tinte hoher

QQ Dichte bezeichnet ist.

Durch das Einstellen der an den Kopf für die Tinte geringer Dichte angelegten Spannung auf 42 bis 74 V und der an den Kopf für die Tinte hoher Dichte angelegten Spannung auf 42 bis 125 V wird mit dem Kopf für die Tinte geringer Dichte eine mittlere Reflexionsdichte v/on 0,2 bis 0,45

t · · • r ι

33242

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und mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte eine mittlere Reflexionsdichte won 0,45 bis 1,2 erreicht. Selbst wenn das eingegebene digitale Siqnal "00000" ist, wird keine weiße Fläche erzeugt, da mittels der Tinte geringer Dichte kleine Punkte erzeugt werden. Die Signale aus der Systemsteuereinheit SYSCON werden über Treiberstufen DRl und DR2 jeweils an einen Kopfmotor HM bzw. einen Papiertransportmotor LF angelegt, um damit die Kopfverstellung bzw. den Papiervorschub zu steuern.

Die Fig. 18 zeigt Einzelheiten einer Kopftreiberstufe nach Fig. IA. Anhand der Fig. 18 wird die Steuerung des Tintenstrahlkopfs für die Verarbeitung des Cyansignals erläutert.

, c Das digitale 7-Bit-Signal aus der in Fig. 14 gezeigten Matrixschaltung MXC wird dem D/A-Wandler DAC zugeführt, der das digitale Signal in eine Spannung VH umsetzt. Das Kopfwählsignal HS aus der Matrixschaltung MXC wird einem Eingangsanschluß eines UND-Glieds G3 sowie über einen In-

2Q werter Gl einem Eingangsanschluß eines UND-Glieds G2 zugeführt. Wenn das Signal HS niedrigen Pegel hat, wird der Kopf Hl gewählt, während bei einem hohen Pegel des Signals HS der Kopfs H2 gewählt wird. An die zweiten Eingangsanschlüsse der UND-Glieder G2 und G3 wird ein Kopfansteuerungsimpuls aus der Systemsteuereinheit SYSCON angelegt. Er, wird nun die Funktionsweise des Kopfs Hl bei niedrigem Pegel des Signals HS erläutert. Da der eine Eingangsanschluß des UND-Glieds G2 hohen Pegel erhält, während der Kopfansteuerungsimpuls hohen Pegel hat, hat das Ausgangssignal des UND-Glieds G2 hohen Pegel, so daß das Ausgangssignal einer Pufferschaltung G4 hohen Pegel hat. Infolgedessen werden ein Transistor Tr3 und ein Transistor TrI durchgeschaltet. Auf diese Weise wird an dem Kopf Hl über einen Widerstand R3 die Spannung VH angelegt. Infolgedessen wird durch den Piezo-Anregungskörper der Durchmesser des Glasrohrs verringert, so daß ein Farbtintentröpfchen

«••ft» Λ * * · ■

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ausgestoßen wird. Die Masse des ausgestoßenen Farbtinteη-tröpfchens wird mittels der Spannung UH gesteuert.

._ Dabei war wegen des niedrigen Pegels des Ausgangssignals ο

eines Inverters G6 ein Transistor Tr2 gesperrt. Wenn der Impuls den niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor TrI gesperrt, während der Transistor Tr2 durchgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die Ladung an dem Kopf Hl über _n einen Widerstand R4 entladen, wobei der Piezo-Anregungskörper wieder den ursprünglichen Zustand einnimmt. Auf diese Weise wird der Tintenausstoß gesteuert.

Vorstehend wurde zwar nur die Steuerschaltung für die Cyanic tinte beschrieben, jedoch sind gleichartige Steuerschaltungen für die Magentat inte, die Gelbtinte und die Schwarztinte vorgesehen.

Vorstehend wurde die STeuerschaltung für das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, jedoch können gleichartige Steuerschaltungen für die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispjele 2 und 3 verwendet werden.

Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 sind für die Tinte hoher Dichte die Untergrenzen der EinsatzverhäItnisse 0,6 (Fig. 11), 0,65 (Fig. 12) bzw. 0,7 (Fig. 13). Gemäß der Lehre für das Bildmustererzeugungsverfahren beträgt jedoch für die Bildmuster-Zeichenelemente hoher Dichte das Einsatzyerhältnis nicht weniger als 0,5, woraus ersichtlich ist, daß das Verfahren nicht auf diese Ausführungsbeispie Ie beschränkt ist. Gemäß der vorangehend angeführten Analyse liegt ein Spitzenwert hinsichtlich des Rauhiqkeitsempfindens an einem Punkt für das Emsatzverhä1tnis 0,5. Daher wird durch das Wählen des Einsatzverhältnisses zu nicht weniger als 0,5 das Rauhigkeitsempfinden zumindest auf die Hälfte herabgesetzt und damit die Qualität des erzeugten

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Bildmusters beträchtlich verbessert. Es ist natürlich ratsam, bei einem Anstieg der Dichte die Untergrenze für das Einsatzverhältnis anzuheben, so daß ein den in Fig. 6 gezeigten Wert A übersteigender Bereich verkleinert oder im

wesentlichen beseitigt wird. Auf diese Weise wird eine bemerkenswerte Wirkung erzielt.

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen wird im einzelnen die Cyantinte in Betracht gezogen. Die verwendete Cyantinte ist eine Direktblau-Tinte mit dem Farbindex 86. Die Tintendichte ist durch einen Färbemittel- oder Farbstoffgehalt gebildet.

Ausführungsbeispiel 4

^a ^K

Die Punkte werden zu 5 Bildelementen bzw. 5 Punkten/mm mittels des in Fig. 9 und 10 gezeigten Tintenstrahldruckers aufgebracht. Sich ergebende Kennlinien sind in Fig. 19 gezeigt. Die ausgezogenen Linien stellen Verwendungsbereiche für die Tinten dar, während die gestrichelten Linien nicht verwendete Bereiche darstellen, obzwar in diesen Bereichen Punkte erzeugt werden können. Wie aus der Fig. 19 ersichtlich ist, betragen sowohl für die Tinte hoher Dichte als

auch für die Tinte geringer Dichte die Durchmesser der mit-25

tels der jeweiligen Tmtenstrahlköpfe erzeugten Punkte 80 bis 243 /um. Die mittlere Lichtreflexionsdichte liegt für die Tinte hoher Dichte im Bereich von 0,3 bis 1,2 und für die Tinte geringer Dichte im Bereich von 0,1 bis 0,5. Auf „₀ diese Weise haben die mittleren Reflexionsdichten für die Tinte hoher Dichte und die Tinte geringer Dichte eine Überlappung im Bereich von 0,3 bis 0,5.

Innerhalb dieses Bereichs der mittleren Reflexionsdichte gc können die Punkte durch irgendeine der Tinten dargestellt werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist je-

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doch als Umschaltwert ein Wert gewählt, bei dem der Punktedurehmesser für die Tinte hoher Dichte 100 um erreicht, nämlich eine mittlere Lichtreflexionsdichte von 0,38.

Auf diese Weise wird mit der Tinte geringer Dichte der Bereich der mittleren Lichtreflexionsdichte von 0,1 bis 0,38 erfaßt, während mit der Tinte hoher Dichte der Bereich der mittleren Lichtreflexionsdichte von 0,38 bis 1,2 erfaßt _in wird. Der kleinste Punktedurchmesser beträgt 100 pm für die Tinte hoher Dichte und 80 um für die Tinte geringer Dichte.

Die verwendete Tinte hoher Dichte hat einen Farbstoffgehalt von 4 Gew.-?o, während die verwendete Tinte geringer Dichte , p. einen Farbstoff gehalt von 0,4 Gew.-?o hat. Die beiden Tintenstrahlköpfe haben Düsenöffnungsdurchmesser von 50 pm.

Durch die Wahl des kleinsten Punktedurchmessers für die Tinte hoher Dichte in der Weise, daß er größer als der

2Q kleinste Punktedurchmesser für die Tinte geringer Dichte ist, ergibt die mittels der Tinte hoher Dichte dargestellte Fläche im wesentlichen keinen Unterschied hinsichtlich des Qualitätsempfindens gegenüber der mit der Tinte geringer Dichte dargestellten Fläche, wobei eine Rauhigkeit nicht

2g wahrnehmbar ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 2 und 3 und den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 5 und 6 die Punkte zu 5 Punkten/mm für den Bereich minimaler Dichte oder dem Bereich maximaler Intensität erzeugt. Infolgedessen wird eine weiße Fläche vermieden und damit eine Änderung der Tönung des Bilds verhindert. Dies trägt zur Verbesserung der Bildqualität bei.

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Ausführungsbeispiel 5

Die Fig. 20 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-Kennlmien bei dem Ausführungsbeispiel Bei diesem Ausführungsbeispiel werden statt der in Fig. gezeigten beiden Tintenstrahlköpfe 6 und 7 drei Tintenstrahlköpfe eingesetzt und es werden drei Tintenbehälter verwendet, so daß aus den jeweiligen Tintenstrahlköpfen Tinte hoher Dichte (Farbgehalt 4 G e w. - % ) , Tinte mittlerer Dichte (Farbgehalt 0,5 Gew.-?o) und Tinte geringer Dichte (Farbgehalt 0,2 Gew.-Jo) ausgestoßen werden. Alle drei Tintenstrahlköpf e haben einen Düsenöffnungsdurchmesser von 50 um. Wie aus der Fig. 20 ersichtlich ist, wird mit der Tinte geringer Dichte der Bereich mittlerer Lichtreflexionsdichte von 0,1 bis 0,22 erfaßt, mit der Tinte mittlerer Dichte der Bereich von 0,22 bis 0,4 erfaßt und mit der Tinte hoher Dichte der Bereich von 0,4 bis 1,2 erfaßt. Der kleinste Punktedurchmesser beträgt 80 ium für die Tinte geringer Dichte, 90 pm für die Tinte mittlerer Dichte und 110 um für die Tinte hoher Dichte.

Es wurden keine wesentlichen Unterschiede zwischen den mittels dieser drei Tinten gedruckten Flächen hinsichtlich des Qualitätsempfindens beobachtet und es wurde kein Rauhigkeits-Empfinden beobachtet. Es wurde eine kleinste Reflexionsdichte von 0,1 erreicht.

Ausführungsbeispiel 6

Die Fig. 21 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-Kennlinien, die erzielt werden, wenn die Düsenöffnungsdurchmesser der Tintenstrahlköpfe 6 und 7 nach Fig. 9 jeweils 50 pm bzw. 65 um sind, aus dem Kopf mit dem Düsenöffnungsdurchmesser 50 pm die Tinte geringer Dichte (Farbgehalt 0,5 Gew.-?£) ausgestoßen wird und aus dem Kopf

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mit dem Düsenöffnungsdurchmesser 65 um die Tinte hoher

Dichte (Farbgehalt 4 Gew.-%) ausgestoßen wird.

Wie aus der Fig. 21 ersichtlich ist, wird mit dem Kopf für ο

die Tinte hoher Dichte ein kleinster Punktedurchmesser von 120 pm und ein größter Punktedurchmesser von 290 pm erzielt. Demgemäß wird eine mittlere Lichtreflexionsdichte bis zu 1,25 erreicht. Durch die Verwendung des Kopfs mit dem gros_n sen Düsenöffnungsdurchmesser für die Tinte hoher Dichte
wird ein weiter Reflexionsdichtebereich erzielt.

. Da der Punkteteilungsabstand 200 μπι beträgt (5 Punkte/mm-, ist für den kleinsten Punkt das eindimensionale Einsatzverhältnis D für die Tinte hoher Dichte 120 μιη/200 μη\ =

Ώ',6. Daher ist gemäß der theoretischen Analyse der Augenreiz sehr gering.

Es ist anzumerken, daß durch Verwendung von drei Tinten
unterschiedlicher Dichten mit unterschiedlichen Düsenöffnungsdurchmessern in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 ein breiterer Reflexionsdichtebereich erzielt wird und eine reichhaltige Bildtönung reproduziert wird.

og Die Steuerschaltungen für die Ausführungsbeispιele 4 bis 6 können der in dem Blockschaltbild in Fig. 14 gezeigten Steuerschaltung gleichartig sein.

Die Fig. 22 zeigt Einzelheiten der Cyan-Kopfansteuerungs-Matrixschaltung MXC für das Ausführungsbeispiel 4. Die

Fig. 16 zeigt den Zusammenhang zwischen den an die Köpfe Hl und H2 für den Ausstoß der Cyantante angelegten Spannungen und den Punktedurchmessern. Der Zusammenhang zwischen dem Punktedurchmesser und der Reflexionsdichte ist in der Fig. 19 gezeigt.

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Die MaLrιxscha1tung MXC gibt entsprechend den die Cyan-

Dichte darstellenden digitalen Signalen digitale Signale für die Spannungen ab, die an die jeweiligen Köpfe anzulegen sind, die durch das Kopfwählsignal HS bestimmt werden 5

und deren Eigenschaften in den Fig. 19 und 16 dargestellt sind.

Die Fig. 23 zeigt den Zusammenhang zwischen dem eingegebenen Digitalwert und dem Codeausgangssignal der Matrixschaltung nach Fig. 22, den Zusammenhang zwischen dem Codeausgangssignal und dem gewählten Kopf bzw. der angelegten Spannung und die sich ergebende Reflexionsdichte.

- r- Durch das Einstellen der an den Kopf für die Tinte geringer

Dichte angelegten Spannung von 31 bis 66 \l und der an den Kopf für die Tinte hoher Dichte angelegten Spannung von 36 bis 125 W wird mit dem Kopf für die Tinte geringer Dichte eine mittlere Reflexionsdichte von 0,1 bis 0,38 erreicht und mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte eine mittlere Reflexionsdichte von 0,38 bis 1,2 erreicht. Auch wenn das eingegebene Digitalsignal "00000" ist, wird keine weiße Fläche erzeugt, da mittels der Tinte geringer Dichte kleine Punkte erzeugt werden. Das digitale 7-Bit-Signal aus der in Fig. 22 gezeigten Matrixschaltung MXC wird dem D/A-Wandler DAC (Fig. 18) zugeführt, der das digitale Signal in eine Spannung UH umsetzt. Das Kopfwählsignal HS aus der Matrixschaltung MXC wird dem einen Eingangsanschluß des UND-Glieds G3 und über den Inverter Gl dem einen Ein-

QQ gangsanschluß des UND-Glieds G2 zugeführt. Wenn das Signal HS niedrigen Pegel hat, wird der Kopf Hl gewählt, während bei hohem Pegel des Signals HS der Kopf H2 gewählt wird. An die zweiten Eingangsanschlüsse der UND-Glieder G2 und G3 wird ein Kopfansteuerungsimpuls aus der Systemsteuereinheit SYSCON angelegt. Es wird nun die Funktionsweise des Kopfs Hl bei niedrigem Pegel des Signals HS erläutert.

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Da der eine Eingangsanschluß des UND-Glieds G2 hohen Pegel hat, wenn der Kopfansteuerungsimpuls hohen Pegel hat, hat das Ausgangssignal des UND-Glieds G2 sowie das Ausgangssignal des Puffers G4 hohen Pegel. Infolgedessen wird der Transistor Tr3 und damit auch der Transistor TrI durchgeschaltet. Auf diese Weise wird an den Kopf Hl über den Widerstand R3 die Spannung VH angelegt. Daher verengt der Piezo-Anregungskörper den Durchmesser des Glasrohrs, so _n daß ein Farbtintentröpfchen ausgestoßen wird. Die Masse des ausgestoßenen Farbtintentröpfchens wird mittels der Spannung VH gesteuert.

Dabei ist zunächst der Transistor Tr2 gesperrt, da das . c Ausgangssignal des Inverters G6 niedrigen Pegel hat. Wenn

der Impuls den niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor TrI gesperrt und der Transistor Tr2 durchgeschaltet. Daher wird die Ladung an dem Kopf Hl über den Widerstand R4 entladen, wobei der Piezo-Anregungskörper wieder den ursprüng- nn liehen Zustand einnimmt. Auf diese Weise wird der Tintenausstoß gesteuert.

Während vorstehend nur die Steuerschaltung für die Cyantinte beschrieben wurde, können gleichartige Steuerschaltungen für die Magentatinte, die Gelbtinte und die Schwarztinte gebildet werden.

Vorstehend wurde zwar die STeuerschaltung für das Ausführungsbeispiel 4 beschrieben, jedoch können für die Ausführungsbeispiele 5 und 6 gleichartige Steuerschaltungen eingesetzt werden.

Während in der Beschreibung der Tintenstrahldrucker in Einzelheiten erläutert wurde, ist das Verfahren bzw. die Einrichtung zur Bildmustererzeugung gleichermaßen bei ir-

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gendeineni beliebigen Punk te druck er anwendbar, der das Drucken mit unterschiedlichen Dichten ermöglicht, wie ein elektrografι seher Drucker, ein elektrostatischer Drucker

,_ oder ein Wärmedrucker,
b

Das Verfahren bzw. die Einrichtung zur Bildmustererzeugung ist auch bei einem Aufzeichnungsverfahren bzw. einer Aufzeichnungseinrichtung anwendbar, wie sie in der DE-OS _n 28 43 064 beschrieben sind. Die Form des Punkts ist nicht auf die Kreisform begrenzt, sondern es können auch verschiedenerlei andere Formen angewendet werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung weist die Bilderzeu-,p· gungsei η richtung für die Bildmustererzeugung die Punkteerzeugungsvorrichtung zum Bilden feiner Punkte unterschiedlicher Dichten und die Punktesteuereinrichtung zum Steuern der Größe der Punkte auf, wobei der kleinste Punktedurchmesser bei der Tinte hoher Dichte so eingestellt wird, 2Q daß er größer als der kleinste Punktedurchmesser bei der Tinte geringer Dichte ist. Infolgedessen wird mit einem einfachen Aufbau ein breiter Dichtebereich erfaßt und der durch die Punkte der Tinte hoher Dichte verursachte Augenreiz herabgesetzt, so daß die Rauhigkeit des Druckbilds unmerklich wird.

Auf diese Weise wird mit dem Verfahren und der Einrichtung zur Bildmustererzeugung eine reichhaltige Tönung und eine hohe Qualität des Bilds mit einem einfachen Aufbau erzielt.

Gemäß dem Bildmustererzeugungsverfahren wird für die Tinte

hoher Dichte die Untergrenze des Einsatzverhältnisses auf 0,5 gewählt. Daher wird das Rauhigkeitsempfinden auf die Hälfte verringert und die Bildqualität verbessert. 35

• ψ

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Es werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bildmusters angegeben, bei welchen ein Reihenanordnungs-Einsatzverhältnis von Bildmuster-Zeichenelementen, die Elemente für das Erzeugen eines Bilds sind, nicht weniger als 0,5 beträgt.

■31

Leerseite

Claims

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- Grams - Struif";; ; '"'^: Ä£2 ^Γ

O 3 2 4 2 I O Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20240? 8000 München 2

Tel.:089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

5. Juli 1983 DE 3122

Patentansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen eines Bildmusters durch Anordnen von Bildmuster-Zeichenelementen, dadurch gekennzeichnet, daß für aufeinanderfolgende Zeichenelemente mit einer verhältnismäßig hohen optischen Dichte ein Einsatzverhältnis der Größe der Zeichenelemente in der Richtung einer Reihenanordnung zu einem Reihenanordnunqs-Teilungsabstand auf nicht weniger als 0,5 gewählt wird.

2. Verfahren zum Erzeugen eines Bildmusters durch Anordnen von Bildmuster-Zeichenelementen, dadurch gekennzeichnet, daß für aufeinanderfolgende Zeichenelemente mit einer verhältnismäßig hohen optischen Dichte bei einer Reihenanordnung mit einem Reihenanordnungs-Teilungsa.bstand, der nicht kleiner als ein vorbestimmter Reihenanordnungs-Teilungsabstand ist, ein Einsatz verhältnis der Größe der Zeichenelemente in der Richtung der Reihenanordnung zu dem Teilungsabstand zu nicht weniger als 0,5 gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzverhältnis von nicht weniger als 0,5 für einen Reihenanordnungs-Teilungsabstand von nicht weniger als 100 pm gewählt wird.

A/25

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München! KIo 670-43-804

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzverhältnis von nicht weniger als 0,5 für Zeichenelemente mit einer optischen Dichte von nicht weniger als 0,6 gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Untergrenze für das Einsatzverhältnis mit einer Zunahme der optischen Dichte der Zeichenelemente höher gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildmuster mit einer mittleren optischen Dichte, die geringer als die mittlere optische

_nc Dichte eines Bildmusters ist, das mit den Zeichenelementen ι ο

der hohen optischen Dichte bei der unteren Grenze des Einsatzverhältnisses erzeugt wird, mittels Zeichenelementen mit einer optischen Dichte erzeugt wird, die geringer als die hohe optische Dichte ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bildmuster-Zeichenelemente durch Punkte gebildet werden.

2g 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildmuster-Zeichenelemente mittels eines Bildmuster-Erzeugungsmaterials erzeugt werden, das Färbemittel oder Farbstoffe enthält.

QQ 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildmuster-Erzeugungsmaterial eine Flüssigkeit wie Tinte ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildmuster-Zeichenelemente durch Punkte aus fliegenden Tröpfchen der Flüssigkeit erzeugt werden.

a ·

66 LkL -3- DE 3122

11. Einrichtung zur Bilderzeugung, gekennzeichnet rl r. ■

. eine Punkteerzeugungsvorrichtung (10; Hl bis H8) zum i, zeugen feiner Punkte unterschiedlicher Dichten und ei-

Punktesteuereinrichtung (MXC, DAC) zum Steuern der .itöl ο .

der feinen Punkte, wobei mit der Punktesteuerei nrj chi u.. ein kleinster Punktedurchmesser für Punkte hoher Dici.^ so einstellbar ist, daß er größer als ein kleinster Punk.edurbhmesser für Punkte geringer Dichte ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzverhältnis der Punkte hoher Dichte in der Richtung einer Reihenanordnung auf nicht weniger als 0,5 gewählt ist.

13. Einrichtung zur Bilderzeugung, gekennzeichnet durch

eine Signalerzeugungseinrichtung (MX) zum Erzeugen eines Dichtesignals, eine Punkteerzeugungsvorrichtung (Hl bis 8) zum Erzeugen elementarer Punkte eines Bilds und eine Steusreinrichtung (MXC, DAC) zum Steuern der Größe der Punkte e-ntsprechend dem Dichtesignal, wobei die Steuereinrichtung eine kleinste Punktegröße einstellt, wenn das Dichtesignal eine kleinste Dichte darstellt.

2g 141) Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte mittels eines Bildmuster-Erzeugungsmaterials erzeugt werden, das Färbemittel oder Farbstoffe enthält.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildmuster-Erzeugungsmaterial eine Flüssigkeit wie Tinte ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkteerzeugungsvorrichtung (10; Hl bis 8)

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eine Flüssigkeitströpfchen-Ausstoßvorrichtung zum Ausspritzen der Flüssigkeit aufweist.