DE3324215C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einem solchen Verfahren
wird ein Bildmuster durch Anordnen elementarer Musterzeichenelemente
erzeugt.
Der Ausdruck "Bildmuster" beinhaltet sowohl
eine Bilddarstellung als auch Darstellungen von Zeichen,
Bildmustern und Grafiken, während der
Ausdruck "Muster-Zeichenelemente" die Bedeutung
kleinster Einheiten von Druckzeichen für die Aufzeichnung
eines Bildmusters hat, die beispielsweise Aufzeichnungspunkten
auf einem Aufzeichnungsmaterial bei der
Punkteaufzeichnung entsprechen. Wenn beispielsweise ein
einzelnes Bildelement oder eine einzelne Bildzelle mittels
eines einzelnen Muster-Zeichenelements gebildet wird,
entsprechen das Muster-Zeichenelement und
das Bildelement einander. Es kann ein einzelnes Bildelement aber auch
durch mehrere Muster-Zeichenelemente gebildet werden, wobei sich dann
die Muster-Zeichenelemente und das Bildelement voneinander
unterscheiden.
Bei der Tintenpunkteaufzeichnung, bei der ein
Bildmuster durch Ausstoßen von Farbtintentröpfchen, d. h. durch Erzeugen von Tintenpunkten
auf einem Aufzeichnungsmaterial (wie beispielsweise
Aufzeichnungspapier) aufgezeichnet wird, ist in den jap. Patent-Offenlegungsschriften
Nr. 52-1 10 101 und 53-1 02 034 vorgeschlagen, zum Reproduzieren einer umfangreichen
Bildtönung selektiv Tinten unterschiedlicher Farbdichten
(optischer Dichten) zu verwenden (und zwar für jeweilige
Farben im Falle einer Farbaufzeichnung).
Wenn ein Fernsehbild mittels Tinten unterschiedlicher Farbdichten
aufgezeichnet werden soll, um die umfangreiche Bildtönung
reproduzieren zu können, kann ein Bildbereich mit einer bestimmten mittleren Lichtreflexionsdichte
entweder mit Punkten kleinen Durchmessers
mit Tinte hoher Dichte oder mit Punkten großen Durchmessers
mit Tinte geringer Dichte reproduziert werden, falls Tinten
mit hoher und geringer Tinte verwendet werden. Selbst
wenn jedoch die mittleren Lichtreflexionsdichten der nach
diesen beiden Möglichkeiten aufgezeichneten Bilder
im wesentlichen gleich sind,
empfindet der Betrachter die Bildqualität als
unterschiedlich. So ruft der mittels der Punkte kleinen Durchmessers
mit Tinte hoher Dichte dargestellte Bildbereich ein starkes
Empfinden von "Rauhigkeit" hervor, so daß die Bildqualität der Bilddarstellung
vermindert ist.
Eine theoretische Analyse des vorstehend erläuterten Effekts
ergibt folgendes:
Es wird zunächst die Raumfrequenz eines Bildes analysiert,
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 Fig. 1 herangezogen.
Tatsächlich sind zwar die Punkte in zwei Dimensionen angeordnet,
jedoch können sie bei der Ermittlung
der Raumfrequenz als eine eindimensionale Anordnung
auf einer Linie angesehen werden, die durch die Mitten der
Punkte hindurch verläuft. In Fig. 1 ist eine Helligkeitsverteilung
durch f(x) dargestellt, wobei x eine Lagekoordinate
auf der Linie darstellt und y =f(x) die Lichtreflexionshelligkeit
an dem Ort x darstellt. Die Reflexionshelligkeit
des Aufzeichnungsmaterials (wie des Papiers) ist
mit a₀ bezeichnet (was der Lichtreflexionsdichte -log a₀
entspricht), die Reflexionshelligkeit des Farbpunkts ist
mit a₁ bezeichnet (was der Lichtreflexionsdichte -log a₁
entspricht), der Punkteradius ist mit b bezeichnet und der
Punkteteilungsabstand ist mit T bezeichnet, wobei a =a₀-a₁
gilt.
Nimmt man an, daß die Punkte in einem ausreichend breiten
Bereich auf dem Aufzeichnungsmaterial angeordnet sind und
die Anzahl der Punkte 2N +1 beträgt, dann ist die Fourier-Transformation
von f(x) gegeben durch
Nimmt man an, daß N ausreichend groß ist, kann das erste
Glied der Gleichung (1) als eine Deltafunktion angesehen
werden. Ferner kann der Ausdruck
in dem zweiten Glied als eine Deltafunktion-Reihe angesehen
werden.
Infolgedessen gilt
wobei ω₀= gilt und k eine ganze Zahl bezeichnet.
Bei ausreichend großem N ist F N (ω ) durch F(ω ) folgendermaßen
gegeben:
wobei l eine von Null verschiedene ganze Zahl bezeichnet. Ein Beispiel
einer Funktion nach der Gleichung (3) ist in Fig. 2
gezeigt. Zusätzlich zu einer Gleichwertkomponente bei
ω =0 ist eine impulsartige Raumwinkelfrequenzkomponente
mit einer Periode 2π/T enthalten; da der Zusammenhang zwischen
ω und einer Raumfrequenz f durch
ω =2π f (4)
gegeben ist, tritt auf einer Raumfrequenzachse die Impuls-
Raumfrequenzkomponente unter einer Periode 1/T auf. Die
Gleichung (3) wird folgendermaßen umgeschrieben:
wobei f₀=1/T gilt).
Ein Beispiel einer Funktion nach der Gleichung (5) ist in
Fig. 3 gezeigt. Definiert man ein Tastverhältnis oder Einsatzverhältnis D als das Verhältnis eines Punktedurchmessers
2b zu einem Punkteteilungsabstand T, nämlich zu
dann folgt
In der Gleichung (7) stellt das erste Glied eine Gleichwertkomponente
dar, und zeigt an, daß eine mittlere Reflexionsintensität
gleich (a₁-aD) ist. Das zweite Glied
stellt eine Hochfrequenzkomponente dar und gibt an, daß diese
bei l =1 einer Komponente mit einer Frequenz 1/T entspricht
und den folgenden Wert annimmt:
Wenn ein Bild durch Erzeugen von Tintenpunkten unter einer
Frequenz f₀ dargestellt werden soll, beträgt das Frequenzband
eines Bilds, das tatsächlich mittels solcher Tintenpunkte
dargestellt werden kann, nach dem Abtasttheorem ungefähr
f₀/2, 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 2f₀=10 Linien/mm gilt, so beeinflussen
die Frequenzkomponenten bei ungefähr f₀=5 Linien/mm
beträchtlich das Empfinden der Bildqualität. Demzufolge
kann in Betracht gezogen werden, daß die subjektive Beurteilung der
Bildqualität wesentlich durch das Ausmaß eines Leistungsspektrums
F²(f₀) bei der Frequenz f₀ beeinflußt wird.
Nach der Gleichung (8) entspricht bei der Veränderung des Einsatzverhältnisses
D in einem Bereich von 0 bis 1 oder darüber
das Leistungsspektrum F²(f₀) bei der Frequenz f₀ gemäß
der Darstellung in Fig. 4 einer Sinusfunktion mit einem
Maximum bei D =0,5 und dem Wert 0 bei D 0 und D =1.
Demnach ist bei der Darstellung des Bilds durch die Punkte
das Leistungsspektrum F²(f₀) bei dem Einsatzverhältnis D
von 0,5 maximal und auch die Anregung des Auges durch die
Punkte groß, so daß sich ein Empfinden
von Rauhigkeit einstellt.
Da das Leistungsspektrum F²(f₀) durch
gegeben ist, hängt es von der Differenz a zwischen der Reflexionshelligkeit
der Farbtintenpunkte und der Reflexionshelligkeit
des Aufzeichnungsmaterials ab. Je kleiner die
Differenz a der Reflexionshelligkeiten ist, um so kleiner
ist das Leistungsspektrum F²(f₀). Infolgedessen kann in
Betracht gezogen werden, daß selbst dann, wenn die gleiche
mittlere optische Dichte darzustellen ist, die Beurteilung
der Bildqualität bei Verwendung einer Tinte mit möglichst
geringer Farbdichte verbessert wird. Dabei kann das
Leistungsspektrum F²(f₀) in dem Fall untersucht werden,
daß die Reflexionshelligkeit-Differenz a und das Einsatzverhältnis
D so verändert werden, daß das erste Glied der
Gleichung (7), nämlich (a₁-aD) konstant gehalten wird.
Wenn beispielsweise eine bestimmte mittlere optische Dichte
mittels der Punkte mit einem Einsatzverhältnis D α unter Verwendung
der Tinte dargestellt werden soll, die die Reflexionshelligkeit
(a₁-a α) der Punkte auf dem Aufzeichnungsmaterial
hervorruft, ist es erforderlich, der Beziehung
[a -(a₁-a α)D α]=konstant (10)
zu entsprechen. Aus der Gleichung (10) folgt:
a α D α=konstant (11)
so daß das Leistungsspektrum F²(f₀) durch
gegeben ist. Die Gleichung (12) entspricht gemäß der Darstellung
in Fig. 5 einer monoton abfallenden Funktion im
Bereich von 0≦D≦1. Daher ist das Leistungsspektrum
F α²(f₀) 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
(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 F²(f₀) 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 Leistungsspektrum
F²(f₀) bei der Verwendung der Tinte niedriger
Dichte kleiner. Infolgedessen kann aus der qualitativen
Analyse gefolgert 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 unmerklich
war, wenn die Tinte geringer Dichte verwendet wurde,
jedoch wahrzunehmen war, wenn die Tinte hoher Dichte verwendet
wurde. Ein Bereich mit einem Einsatzverhältnis D
oberhalb eines Minimalwerts A des Leistungsspektrums, der
eine merkliche Rauhigkeit ergibt, beeinträchtigt
die Bildqualität. Infolgedessen ist die Qualität
des Bilds als ganzes umso besser, je kleiner der Bereich
mit dem Einsatzverhältnis über A ist.
Hinsichtlich einer Hochfrequenzkomponente ergibt sich gemäß der
Darstellung in Fig. 7 dasselbe.
Als Beispiel zeigt Fig. 6 Leistungsspektren von Bildmustern,
die durch Punkte auf weißem Papier mit einer
Lichtreflexionsdichte von ungefähr 0,1 (Reflexionsfaktor:
ungefähr 80%) unter Verwendung einer Tinte hoher Dichte
aus Tinten mit Tintendichten von 1 bis 2 (Färbemittel- bzw.
Farbstoffgehalt: ungefähr 2 bis 5 Gew.-%) und einer Tinte
geringer Dichte aus Tinten mit einer Tintendichte von 0,3
bis 0,6 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt: ungefähr 0,2
bis 0,5 Gew.-%) mit einer Punktefrequenz von 5 Punkten/mm
(dies wird Bildelementezahl genannt), nämlich mit einem
Punkteteilungsabstand T von 200 µm erzeugt sind. Wenn bei
einem Versuch eine Tinte mit der Tintendichte 0,6 (Punktereflexionsfaktor:
10%) verwendet wurde, hat unter den
gleichen Bedingungen (mit der gleichen Bildelementezahl
und dem gleichen Aufzeichnungsmaterial) das Leistungsspektrum
F²(f₀) bei dem Einsatzverhältnis D von 0,5 den in Fig.
6 gezeigten Wert A überschritten.
Die Tintendichte ID ist durch
definiert, wobei I in die Intensität des auf die Tinte gestrahlten
Lichts ist und I th die Intensität des von der
Tinte durchgelassenen Lichts ist. Die optische Reflexionsdichte
bzw. Lichtreflexionsdichte OD ist durch
definiert, wobei I i die Intensität des auf eine vorgegebene
Fläche gestrahlten Lichts ist und I O die Intensität des von
der Fläche reflektierten Lichts ist.
Bei der bevorstehenden theoretischen Analyse wurde zwar N
als ausreichend groß angenommen, jedoch kann die Folgerung
auch dann angewandt werden, wenn N gleich 1 oder größer
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
der Tintenpunkte in Betracht gezogen wird. Die in Fig. 6
gezeigte Charakteristik ändert sich gemäß der Punktefrequenz
f₀, d. h. der Bildelementezahl; da jedoch das Auflösungsvermögen
des menschlichen Auges ungefähr 10 Bildelemente/mm
beträgt, ist das Rauhigkeitsempfinden unkritisch, wenn
die Anzahl der Bildelemente größer als 10 ist bzw. der Punkteteilungsabstand
kleiner als 100 µm ist. Insbesondere ist
eine Bildelementezahl von 4 bis 6 am kritischsten. (Die
Bilddarstellung ist bei der kleineren Bildelementezahl
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
gleichartige Tendenz zu beobachten.
Obwohl die Bildmustererzeugung mittels
Tintenpunkten beschrieben wurde, gilt das gleiche auch für die
elektronische Fotografie, die Wärmeaufzeichnung (Warmübertragungsaufzeichnung)
und die elektrostatische Aufzeichnung.
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 gewünschte Tönung oder Gradation wiedergegeben wird.
Nach einem zweiten Verfahren wird der Punktedurchmesser
nicht verändert, aber es weist jede Bildzelle bzw. jedes
Bildelement eine 4×4-Matrix aus Unterbildelementen auf,
die zur Reproduktion der Tönung einem Streuverteilungsverfahren
(dither-method) unterzogen wird. Bei dem ersten
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 Fernsehbildes oder eines
fotografischen Bilds unzureichend.
Mit dem zweiten Verfahren wird der Mangel des ersten Verfahrens
behoben. Wenn ein einzelnes Bildelement durch die
4×4-Matrix gebildet ist, ist es möglich, 17 Tönungsstufen
wiederzugeben. Da jedoch jedes Bildelement 4 ô4=16
Unterelemente enthält, sinkt die Druckgeschwindigkeit auf
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 µm.
Wenn es erwünscht ist, die Wiedergabe einer reichhaltigen
Tönung durch Verändern des Punktedurchmessers zu erzielen,
ist ein maximaler Punktedurchmesser von ungefähr 200 bis
280 µm erforderlich; wenn die Überlappungsbereiche klein sind,
weist jedes Bildelement 4 bis 6 Punkte/mm auf. Bei einem
Videodrucker, bei dem ein Bild aus einem Fernsehsignal
reproduziert wird, beträgt die Anzahl der Bildelemente
525×(525×4/3), da die Anzahl der Abtastzeilen in einem
Vollbild des Fernsehsignals bei dem NTSC-System 525 beträgt.
Dabei beträgt die Anzahl der Bildelemente in dem
wirksamen Bildschirmbereich ungefähr 480×640.
Wenn daher jedes Bildelement 5 Punkte/mm enthält, beträgt das
Bildfeldformat 96×128 mm, was zur Betrachtung im Scharfsichtbereich
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, wie ausgeführt, ein großer Unterschied hinsichtlich des beim
Menschen hervorgerufenen Bildqualitätsempfindens, da
das mittels der Tinte hoher Farbdichte dargestellte
Bild das Empfinden stärkerer Rauhigkeit hervorruft 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 Bildqualität
herabgesetzt. Aus der vorstehenden Analyse ist ersichtlich,
daß eine insgesamt höhere Bildqualität erzielt
wird, wenn keine Punkte hoher Dichte verwendet werden, während
aber der Tönungsbereich eingeschränkt ist, der allein
mit den Punkten geringer Dichte erzielbar ist.
Bei dem aus der US-PS 40 50 077 bekannten Verfahren wird mit lediglich einer
einzigen Tinte, d. h. nur einer einzigen inhärenten Bilddichte
gearbeitet. Zur Erzielung unterschiedlicher optischer Dichtewirkungen
werden dort Tröpfchen unterschiedlicher Größe aus derselben
Tinte erzeugt, die dann selektiv auf ein Aufzeichnungsmaterial
aufgebracht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Verfahren derart auszugestalten, daß eine große Anzahl von Tönungsstufen
bei geringerem Aufwand und ohne Probleme hinsichtlich des
Auftretens einer Bildrauhigkeits-Wahrnehmung erzeugbar sind.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1
angegebenen Maßnahmen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
So kann z. B. mit steigender
Lichtreflexionsdichte (optischer Dichte) der Muster-Zeichenelemente
die Untergrenze für das Verhältnis angehoben werden
und ein Bildmuster mit einer
mittleren Lichtreflexionsdichte, die geringer als die
mittlere Lichtreflexionsdichte eines Bildmusters ist,
das mittels der Muster-Zeichenelemente hoher Lichtreflexionsdichte
erzeugt ist, mit Muster-Zeichenelementen mit geringer
Lichtreflexionsdichte erzeugt werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren läßt sich ein breiter Tönungsbereich
erreichen und ein Bild erzeugen, das keine Rauhigkeits-Wahrnehmung
verursacht.
Hierbei ist das kleinste Muster-Zeichenelement der
Zeichenelemente hoher Lichtreflexionsdichte so gewählt, daß
es größer als das kleinste Muster-Zeichenelement
geringer Lichtreflexionsdichte ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 bis 7 Zusammenhänge zwischen Punktedichten,
Punkteeinsatzverhältnissen, Bildelementezahlen
für die Punkte und Bildqualitäten,
Fig. 8(a) eine Schnittansicht eines Tintenstrahlkopfs,
Fig. 8(b) eine Schnittansicht eines Piezo-Anregungskörpers,
Fig. 9 den Aufbau eines Tintenstrahlkopfs,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Druckers,
bei dem der Kopf nach Fig. 9 verwendet wird,
Fig. 11, 12 und 13 jeweils grafische Darstellungen von
Punktedurchmesser/Durchschnittsreflexionsdichte-Kennlinien
bei einem ersten, einem zweiten bzw. einem
dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung eines
Farb-Videodruckers,
Fig. 15 ein ausführliches Schaltbild einer Kopfansteuerungs-
Matrixschaltung nach Fig. 14,
Fig. 16 eine grafische Darstellung einer Punktedurchmesser/Ansteuerungsspannungs-
Kennlinie eines Cyan-Tintenstrahlkopfs,
Fig. 17 Zusammenhänge zwischen digitalen
Eingabewerten einer Matrixschaltung, Ausgabecodes,
jeweils gewählten Köpfen und Reflexionsdichten,
Fig. 18 ein ausführliches Schaltbild einer Kopftreiberstufe
nach Fig. 14,
Fig. 19, 20 und 21 jeweils grafische Darstellungen von
Punktedurchmesser/Durchschnittsreflexionsdichte-
Kennlinien bei weiteren Ausführungsbeispielen,
Fig. 22 ein ausführliches Schaltbild der Kopfansteuerungs-
Matrixschaltung nach Fig. 14 für die Verwendung
bei einem Ausführungsbeispiel, und
Fig. 23 Zusammenhänge zwischen digitalen
Eingabewerten der Matrixschaltung nach Fig. 22,
Ausgabecodes, gewählten Köpfen und Lichtreflexionsdichten.
Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird das Bildmustererzeugungsverfahren bei einer Einrichtung
angewandt, bei der ein Bildmuster durch fliegende
Farbtintentröpfchen erzeugt wird; das Verfahren ist jedoch
nicht auf eine derartige Tintenstrahleinrichtung beschränkt,
sondern gleichermaßen bei einem elektrografischen Gerät,
einem Wärmeaufzeichnungsgerät oder einem elektrostatischen
Aufzeichnungsgerät anwendbar, wie es vorangehend erläutert
wurde.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Tintendichte" und "Lichtreflexionsdichte"
bzw. "optische Reflexionsdichte" sind gemäß
der vorangehenden Beschreibung definiert. Die Dichten
werden folgendermaßen gemessen: Die Tintendichte wird mittels
eines handelsüblichen Densitometers auf einer Quadratfläche
von 10×10 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 Muster-Zeichenelementen
in einer Quadratfläche von 10×10 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
mit einer auf 1 mm im Quadrat erzeugten 5×5-Punktematrix
gemessen und als mittlere Lichtreflexionsdichte der Bildmusterfläche
herangezogen. (Die vorstehenden Ausführungen
gelten auch für die im nachfolgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.)
Fig. 8 zeigt einen Tintenstrahlkopf zum Erzeugen fliegender
Tintentröpfchen. Mit 1 ist ein Glasrohr mit einer
verjüngten Spitze, mit 2 ein das Glasrohr
1 von außen berührender Piezo-Resonator bzw. Piezo-
Anregungskörper, mit 3 ein rohrförmiges
Piezoelement und mit 4 und 5 sind Elektroden
bezeichnet. Bei Anlegen einer Impulsspannung zwischen
die Elektroden 4 und 5 wird das Glasrohr 1 diametral geschrumpft
und wieder entspannt. Durch Zuführen von Tinte in der
Richtung eines Pfeils B wird aus einer Düsenöffnung 1 a an
der verjüngten Spitze 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
von ungefähr 3 veränderbar. Die 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.
Fig. 10 zeigt den mechanischen Aufbau eines Druckers,
an dem die Kopfeinheit 10 nach Fig. 9 angebracht ist. Mit
11 ist eine Druckwalze, mit 12 ein Schrittmotor
für den Vorschub von Papier und mit 13
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.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei Punkte mit
5 Punkten/mm mittels
der Tintenstrahleinrichtung nach Fig. 9 und 10 gebildet wurden.
In Fig. 11 ist auf der Ordinate die mittlere Lichtreflexionsdichte
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, obwohl auch innerhalb dieser
Bereiche Bildmuster erzeugt werden können. Wie aus Fig.
11 ersichtlich ist, beträgt der Punktedurchmesser der mittels
der Tintenstrahlköpfe (6 und 7 in Fig. 9) erzeugten
Punkte bei einem Düsenöffnungsdurchmesser von 50 µm sowohl
für die Tinte hoher Dichte als auch für die Tinte geringer
Dichte ungefähr 80 bis 245 µm. Der durch diese Punkte dargestellte
Bereich der mittleren Lichtreflexionsdichte der
Punkte ist 0,3 bis 1,2 für die Tinte hoher Dichte mit einer
Tintendichte von 1,2 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt:
4 Gew.-%) und 0,15 bis 0,65 für die Tinte geringer Dichte
mit einer Tintendichte von 0,4 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt:
0,3 Gew.-%). Die mittleren Lichtreflexionsdichten
der mittels der Tinte hoher und niedriger Dichte
dargestellten Punkte überlappen sich im Bereich von 0,3
bis 0,65. Daher können innerhalb dieses Bereichs die Punkte
mittels jeder Tinte erzeugt werden. Um bei diesem
Ausführungsbeispiel das Einsatzverhältnis der mittels
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 µm erreicht,
nämlich die mittlere Lichtreflexionsdichte 0,45 beträgt.
Infolgedessen wird eine mittlere Lichtreflexionsdichte im
Bereich von 0,2 bis 0,45 (bzw. ein Punktedurchmesserbereich
von 120 bis 190 µm) mittels der Tinte geringer Dichte
erzeugt, während eine mittlere Lichtreflexionsdichte im Bereich
von 0,45 bis 1,2 (ein Punktedurchmesserbereich von
120 bis 245 µm) mittels der Tinte hoher Dichte erzeugt wird.
Als kleinster Punktedurchmesser wird sowohl für die Tinte
hoher Dichte als auch für die Tinte geringer Dichte 120 µm
verwendet.
Da der Punkteteilungsabstand 200 µm beträgt (5 Punkte/mm),
ist das eindimensionale Einsatzverhältnis D für die Tinte
hoher Dichte 120 µm/200 µm=0,6 für den kleinsten Punkt,
so daß gemäß der theoretischen Analyse die Rauhigkeits-Empfindung
sehr gering ist. In einem Versuch zeigt eine mittels
der Tinte hoher Dichte dargestellte Fläche im wesentlichen
keinen Unterschied hinsichtlich des Qualitätsempfindens
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 Bildes
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.
Fig. 12 zeigt eine Punktedurchmesser/Durchschnitts-
Lichtreflexionsdichte-Kennlinie bei dem Ausführungsbeispiel
2. Bei dem Ausführungsbeispiel 2 werden anstelle
der in Fig. 9 gezeigten zwei Tintenstrahlköpfe drei Tintenstrahlköpfe
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 Gew.-%)
für die geringe Dichte, 0,8 (Färbemittel- bzw. Farbstoffgehalt:
0,7 Gew.-%) für die mittlere Dichte und 1,4 (Färbemittel-
bzw. Farbstoffgehalt: 4,5 Gew.-%) für die hohe Dichte.
Die drei Tintenstrahlköpfe haben jeweils einen Düsenöffnungsdurchmesser
von 50 µm, während die Anzahl der Punkte
je mm gleich 5 ist. Gemäß der Darstellung in Fig.
12 wird von der mittleren Lichtreflexionsdichte mit der
Tinter 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
erzeugt. Für die Tinte geringer, mittlerer und hoher Dichte
ist der kleinste Punktedurchmesser 130 µm. 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 Ausführungsbeispiel
1 angehoben (0,6→0,65), da die Dichte der
Tinte hoher Dichte gesteigert ist (1,2→1,4).
Es wurde zwischen den mittels der drei verschiedenen Tinten
erzeugten Bildmusterflächen kein Unterschied hinsichtlich
des Qualitätsempfindens festgestellt und es wurde
keine Rauhigkeit beobachtet. Es wurde eine kleinste Lichtreflexionsdichte
von 0,18 erreicht.
Fig. 13 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-
Kennlinien bei Düsenöffnungsdurchmessern
der Tintenstrahlköpfe 6 und 7 nach Fig. 9 mit 50 µm bzw.
65 µm, wobei aus dem Kopf mit dem Düsenöffnungsdurchmesser
von 50 µm Tinte geringer Dichte (Tintendichte: 0,6, Färbemittel-
bzw. Farbstoffgehalt: 0,5 Gew.-%) ausgestoßen wird,
während aus dem Kopf mit dem Düsenöffnungsdurchmesser von
65 µm Tinte hoher Dichte (Tintendichte: 1,2, Färbemittel-
bzw. Farbstoffgehalt: 4 Gew.-%) ausgestoßen wird. Die
Bildelementezahl beträgt 5.
Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, wurde mit dem Kopf
für die Tinte hoher Dichte ein maximaler Punktedurchmesser
von 290 µm und damit eine maximale mittlere Lichtreflexionsdichte
von 1,3 erreicht. Infolge der Steigerung der Überlappungsflächen
der Punkte nimmt die mittlere Lichtreflexionsdichte
zu. Da bei der Tinte hoher Dichte eine Darstellung
durch Punkte mit einem Durchmesser von weniger
als 140 µm (Einsatzverhältnis D: 0,7) nicht erforderlich
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, so daß ein Bild mit reichhaltigerer
Tönung reproduzierbar ist.
Es wird nun eine Ausführungsform einer Steuerschaltung
für die Anwendung bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel
1 beschrieben.
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
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-Matrixschaltungen
MXC, MXM, MXY bzw. MXBL angelegt
werden, die die Ausgangssignale der Zwischenspeicher
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 angelegt,
in denen sie in analoge Spannungen umgesetzt werden,
welche zur Steuerung der Tintentröpfchen-Ausstoßmenge an
Kopftreiberstufen AMP 1 bis AMP 8 angelegt werden, um mittels
eines Sollzeitsignals TP einen mittels eines Kopfwählsignals
HS gewählten Kopf anzusteuern.
Fig. 15 zeigt Einzelheiten der Kopfansteuerungs-Matrixschaltung
MXC für "Cyan", während Fig. 16 den Zusammenhang
zwischen an Köpfe H 1 und H 2 für den Ausstoß der Cyantinte
angelegten Spannungen und Punktedurchmessern veranschaulicht.
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
Fig. 11 und 16 gezeigten Kennlinien entsprechend dem digitalen
Signal eine Cyan-Dichte darstellen.
Fig. 17 zeigt Zusammenhänge zwischen eingegebenen digitalen
Werten und Code-Ausgangssignalen der Matrixschaltung
nach Fig. 15, Zusammenhänge zwischen den Code-Ausgangssignalen
und den gewählten Köpfen sowie den angelegten Spannungen,
und eine sich ergebende Reflexionsdichte. In
Fig. 17 ist mit H 1 der Kopf für die Tinte geringer Dichte
und mit H 2 der Kopf für die Tinte hoher
Dichte bezeichnet.
Durch das Einstellen der an den Kopf für die Tinte geringer
Dichte angelegten Spannung auf 42 V bis 74 V und der an den
Kopf für die Tinte hoher Dichte angelegten Spannung auf
42 V bis 125 V wird mit dem Kopf für die Tinte geringer
Dichte eine mittlere Reflexionsdichte von 0,2 bis 0,45
und mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte eine mittlere
Reflexionsdichte von 0,45 bis 1,2 erreicht. Selbst wenn
das eingegebene digitale Signal "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 DR 1 und DR 2
jeweils an einen Kopfmotor HM bzw. einen Papiertransportmotor
LF angelegt, um damit die Kopfverstellung bzw. den
Papiervorschub zu steuern.
Fig. 18 zeigt Einzelheiten einer Kopftreiberstufe nach
Fig. 14. Anhand der Fig. 18 wird die Steuerung des Tintenstrahlkopfs
für die Verarbeitung des Cyansignals erläutert.
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 G 3 sowie über einen Inverter
G 1 einem Eingangsanschluß eines UND-Glieds G 2 zugeführt.
Wenn das Signal HS niedrigen Pegel hat, wird der
Kopf H 1 gewählt, während bei einem hohen Pegel des Signals
HS der Kopf H 2 gewählt wird. An die zweiten Eingangsanschlüsse
der UND-Glieder G 2 und G 3 wird ein Kopfansteuerungsimpuls
aus der Systemsteuereinheit SYSCON angelegt.
Es wird nun die Funktionsweise des Kopfs H 1 bei niedrigem
Pegel des Signals HS erläutert. Da der eine Eingangsanschluß
des UND-Glieds G 2 hohen Pegel erhält, während der
Kopfansteuerungsimpuls hohen Pegel hat, besitzt das Ausgangssignal
des UND-Glieds G 2 hohen Pegel, so daß das Ausgangssignal
einer Pufferschaltung G 4 hohen Pegel hat. Infolgedessen
werden ein Transistor Tr 3 und ein Transistor Tr 1
durchgeschaltet. Auf diese Weise wird an den Kopf H 1 über
einen Widerstand R 3 die Spannung VH angelegt. Infolgedessen
wird durch den Piezo-Anregungskörper der Durchmesser
des Glasrohrs verringert, so daß ein Farbtintentröpfchen
ausgestoßen wird. Die Masse des ausgestoßenen Farbtintentröpfchens
wird mittels der Spannung VH gesteuert.
Dabei ist wegen des niedrigen Pegels des Ausgangssignals
eines Inverters G 6 ein Transistor Tr 2 gesperrt. Wenn der
Impuls den niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor
Tr 1 gesperrt, während der Transistor Tr 2 durchgeschaltet
wird. Auf diese Weise wird die Ladung an dem Kopf H 1 über
einen Widerstand R 4 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 Cyantinte
beschrieben, jedoch sind gleichartige Steuerschaltungen
für die Magentatinte, 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 Ausführungsbeispiele 2 und 3 verwendet werden.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 sind für die Tinte
hoher Dichte die Untergrenzen der Einsatzverhältnisse 0,6
(Fig. 11), 0,65 (Fig. 12) bzw. 0,7 (Fig. 13). Gemäß der
Lehre für das Bildmustererzeugungsverfahren beträgt jedoch
für die Muster-Zeichenelemente hoher Dichte das Einsatzverhältnis
nicht weniger als 0,5, woraus ersichtlich
ist, daß das Verfahren nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt ist. Gemäß der vorangehend angeführten Analyse
liegt ein Spitzenwert hinsichtlich des Rauhigkeitsempfindens
an einem Punkt für das Einsatzverhältnis 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
Bildmusters beträchtlich verbessert. Es ist natürlich ratsam,
bei einem Anstieg der Dichte die Untergrenze für das
Einsatzverhältnis anzuheben, so daß der den in Fig. 6 gezeigten
Wert A übersteigende Bereich verkleinert oder im
wesentlichen beseitigt wird. Damit wird eine deutliche
Verbesserung erzielt.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen wird im einzelnen
die Cyantinte in Betracht gezogen. Die Tintendichte
ist durch einen Färbemittel- oder Farbstoffgehalt
gebildet.
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, in denen ebenfalls
Punkte erzeugt werden können. Wie aus Fig. 19 ersichtlich
ist, betragen sowohl für die Tinte hoher Dichte als
auch für die Tinte geringer Dichte die Durchmesser der mittels
der jeweiligen Tintenstrahlköpfe erzeugten Punkte 80
bis 245 µm. 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
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
können die Punkte durch jede Tinte dargestellt
werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedoch
doch als Umschaltwert ein Wert gewählt, bei dem der Punktedurchmesser
für die Tinte hoher Dichte 100 µm 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
wird. Der kleinste Punktedurchmesser beträgt 100 µm für die
Tinte hoher Dichte und 80 µm für die Tinte geringer Dichte.
Die verwendete Tinte hoher Dichte hat einen Farbstoffgehalt
von 4 Gew.-%, während die verwendete Tinte geringer Dichte
einen Farbstoffgehalt von 0,4 Gew.-% hat. Die beiden Tintenstrahlköpfe
haben Düsenöffnungsdurchmesser von 50 µm.
Durch die Wahl des kleinsten Punktedurchmessers für die
Tinte hoher Dichte in der Weise, daß er größer als der
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
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.
Fig. 20 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-
Kennlinien bei dem Ausführungsbeispiel 5.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden statt der in Fig. 9
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 Gew.-%), Tinte mittlerer
Dichte (Farbgehalt 0,5 Gew.-%) und Tinte geringer Dichte
(Farbgehalt 0,2 Gew.-%) ausgestoßen werden. Alle drei Tintenstrahlköpfe
haben einen Düsenöffnungsdurchmesser von
50 µm. Wie aus Fig. 20 ersichtlich ist, wird mit der
Tinte geringer Dichte der Bereich mittlerer Lichtreflexionsdichte
von 0,1 bis 0,22, mit der Tinte mittlerer
Dichte der Bereich von 0,22 bis 0,4 und mit der Tinte
hoher Dichte der Bereich von 0,4 bis 1,2 erzeugt. Der
kleinste Punktedurchmesser beträgt 80 µm für die Tinte geringer
Dichte, 90 µm für die Tinte mittlerer Dichte und
110 µm 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.
Fig. 21 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnitts-Lichtreflexionsdichte-
Kennlinien, die erzielt werden, wenn die Düsenöffnungsdurchmesser
der Tintenstrahlköpfe 6 und 7 nach
Fig. 9 jeweils 50 µm bzw. 65 µm betragen, wobei aus dem Kopf mit dem
Düsenöffnungsdurchmesser 50 µm die Tinte geringer Dichte
(Farbgehalt 0,5 Gew.-%) und aus dem Kopf
mit dem Düsenöffnungsdurchmesser 65 µm die Tinte hoher
Dichte (Farbgehalt 4 Gew.-%) ausgestoßen wird.
Wie aus Fig. 21 ersichtlich ist, wird mit dem Kopf für
die Tinte hoher Dichte ein kleinster Punktedurchmesser von
120 µm und ein größter Punktedurchmesser von 290 µm erzielt.
Demgemäß wird eine mittlere Lichtreflexionsdichte bis zu
1,25 erreicht. Durch die Verwendung des Kopfs mit dem großen
Düsenöffnungsdurchmesser für die Tinte hoher Dichte
wird ein weiter Reflexionsdichtebereich erzielt.
Da der Punkteteilungsabstand 200 µm beträgt (5 Punkte/mm),
ist für den kleinsten Punkt das eindimensionale Einsatzverhältnis
D für die Tinte hoher Dichte 120 µm/200 µm=0,6.
Daher ist gemäß der theoretischen Analyse die Rauhigkeits-Wahrnehmbarkeit
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 Lichtreflexionsdichtebereich
und eine reichhaltige Bildtönung reproduzierbar ist.
Die Steuerschaltungen für die Ausführungsbeispiele 4 bis
6 können der in dem Blockschaltbild in Fig. 14 gezeigten
Steuerschaltung gleichartig sein.
Fig. 22 zeigt Einzelheiten der Cyan-Kopfansteuerungs-
Matrixschaltung MXC für das Ausführungsbeispiel 4.
Fig. 16 zeigt den Zusammenhang zwischen den an die Köpfe
H 1 und H 2 für den Ausstoß der Cyantinte angelegten Spannungen
und den Punktedurchmessern. Der Zusammenhang zwischen
dem Punktedurchmesser und der Reflexionsdichte ist
in Fig. 19 gezeigt.
Die Matrixschaltung 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
und deren Eigenschaften in den Fig. 19 und 16 dargestellt
sind.
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.
Durch das Einstellen der an den Kopf für die Tinte geringer
Dichte angelegten Spannung von 31 V bis 66 V und der an den
Kopf für die Tinte hoher Dichte angelegten Spannung von
36 V bis 125 V wird mit dem Kopf für die Tinte geringer Dichte
eine mittlere Reflexionsdichte von 0,1 bis 0,38
und mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte eine
mittlere Reflexionsdichte von 0,38 bis 1,2 erzielt. 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
der in Fig. 22 gezeigten Matrixschaltung MXC wird dem
D/A-Wandler DAC (Fig. 18) zugeführt, der das digitale Signal
in eine Spannung VH umsetzt. Das Kopfwählsignal HS
der Matrixschaltung MXC wird dem einen Eingangsanschluß
des UND-Gliedes G 3 und über den Inverter G 1 dem einen Eingangsanschluß
des UND-Gliedes G 2 zugeführt. Wenn das Signal
HS niederigen Pegel hat, wird der Kopf H 1 gewählt, während
bei hohem Pegel des Signals HS der Kopf H 2 gewählt wird.
An die zweiten Eingangsanschlüsse der UND-Glieder G 2 und
G 3 wird ein Kopfansteuerungsimpuls der Systemsteuereinheit
SYSCON angelegt. Es wird nun die Funktionsweise
des Kopfs H 1 bei niedrigem Pegel des Signals HS erläutert,
Da der eine Eingangsanschluß des UND-Glieds G 2 hohen Pegel
hat, wenn der Kopfansteuerungsimpuls hohen Pegel besitzt, hat
das Ausgangssignal des UND-Glieds G 2 sowie das Ausgangssignal
des Puffers G 4 hohen Pegel. Infolgedessen wird der
Transistor Tr 3 und damit auch der Transistor Tr 1 durchgeschaltet.
Auf diese Weise wird an den Kopf H 1 über den
Widerstand R 3 die Spannung VH angelegt. Daher verengt der
Piezo-Anregungskörper den Durchmesser des Glasrohrs, so
ddaß ein Farbtintentröpfchen ausgestoßen wird. Die Masse
des ausgestoßenen Farbtintentröpfchens wird mittels der
Spannung VH gesteuert.
Dabei ist zunächst der Transistor Tr 2 gesperrt, da das
Ausgangssignal des Inverters G 6 niedrigen Pegel hat. Wenn
der Impuls den niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor
Tr 1 gesperrt und der Transistor Tr 2 durchgeschaltet. Daher
wird die Ladung an dem Kopf H 1 über den Widerstand R 4 entladen,
wobei der Piezo-Anregungskörper wieder den ursprünglichen
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 ein Tintenstrahldrucker
erläutert wurde, ist das Verfahren
gleichermaßen bei irgendeinem
beliebigen Punktedrucker anwendbar, der das
Drucken mit unterschiedlichen Dichten ermöglicht, wie ein
elektrofotografischer Drucker, ein elektrostatischer Drucker
oder ein Wärmedrucker.
Das Verfahren ist auch bei einem Aufzeichnungsverfahren bzw. einer Aufzeichnungseinrichtung anwendbar, wie sie in der DE-OS
28 43 064 beschrieben sind. Die Form des Punkts ist nicht
auf Kreisform begrenzt, sondern es können auch verschiedene
andere Formen angewendet werden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung weist die Bilderzeugungseinrichtung
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,
daß er größer als der kleinste Punktedurchmesser bei der
Tinte geringer Dichte ist. Infolgedessen wird mit
einfachem Aufbau ein breiter Dichtebereich erfaßt und der
durch die Punkte der Tinte hoher Dichte verursachte optische
Reiz herabgesetzt, so daß die Rauhigkeit des Druckbilds
unmerklich wird.
Auf diese Weise wird mit dem Verfahren
eine reichhaltige Tönung und eine
hohe Qualität des Bilds mit einem einfachen Aufbau erzielt.
Gemäß dem Verfahren 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.
Claims (10)
1. Verfahren zum Erzeugen eines Halbtonbilds unter Anordnung
von Muster-Zeichenelementen in Abhängigkeit von
einem die optische Dichte des Bilds darstellenden Signal,
bei dem mehrere Arten von Muster-Zeichenelementen mit unterschiedlichen
inhärenten Dichten bereitgestellt, die Muster-Zeichenelemente
auf einem Aufzeichnungsmaterial mit gleichen
Abständen angeordnet werden sowie in Abhängigkeit von dem
Signal eine der Arten der Muster-Zeichenelemente ausgewählt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Muster-Zeichenelemente
in Abhängigkeit von dem Signal derart verändert
wird, daß das Verhältnis zwischen den Dimensionen
der Muster-Zeichenelemente der höchsten inhärenten Dichte
und dem Abstand zwischen diesen nicht weniger als 0,5 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Muster-Zeichenelemente durch Punkte gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand auf nicht weniger als 100 µm
gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der untere Grenzwert des Verhältnisses
mit zunehmender optischer Dichte der Muster-Zeichenelementart
der höchsten Dichte angehoben wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Abstände größer
als ein vorbestimmter Abstand gewählt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Muster-Zeichenelemente
durch ein Farbstoffe oder Pigmente enthaltendes Mustererzeugungsmaterial
gebildet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mustererzeugungsmaterial durch eine Flüssigkeit
wie etwa Tinte gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Muster-Zeichenelemente durch Punkte gebildet sind,
die durch Projektion von Flüssigkeitströpfchen auf das
Aufzeichnungsmaterial erzeugt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Durchmesser der
anzuordnenden Muster-Zeichenelemente höherer Dichte größer ist als der
minimale Durchmesser der Muster-Zeichenelemente niedrigerer
Dichte.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Muster-Zeichenelemente
auch dann bereitgestellt werden, wenn der Signalpegel minimale
inhärente Dichte besitzt.
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