DD234832A1 - Verfahren zum darstellen von mehrfarbigen halbtonbildern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar in Druckverfahren, insbesondere beim Tintenstrahldruck, bei welchen jeder Bildpunkt eine vorgesehene Anzahl von Druckpunktpositionen enthaelt, die wahlweise mit gleichgrossen Druckpunkten belegt werden koennen, wodurch die Farbdichte abgestuft werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, die Anzahl der Farbdichtestufen bei aus mindestens zwei Grundfarben gebildeten Mischfarben zu erhoehen. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, dass bei der durch die Anzahl der belegten Druckpunktpositionen gegebenen Anzahl von Farbmischpunkten im Bildpunkt weitere Unterstufen dadurch gebildet werden, dass die Belegung von einer maximal moeglichen additiven Mischpunktanzahl bis zu einer rein subtraktiven Mischpunktanzahl durchgefuehrt wird. Fig. 2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen von mehrfarbigen Halbtonbildern durch Bildpunkte, bei dem jeder Bildpunkt eine vorgesehene Anzahl von Druckpunktpositionen enthält, die mit gleichgroßen Druckpunkten mindestens einer Druckfarbe belegt werden können. Die Erfindung kann bei allen Druckverfahren angewendet werden, insbesondere aber beim Tintenstrahldruck.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits bekannt, mehrfarbige Halbtonbilder durch Zusammensetzen aus einzelnen Bildpunkten darzustellen und pro Bildpunkt dabei mehrere Druckpunktpositionen vorzusehen, von denen jede mit einem Druckpunkt mindestens einer Druckfarbe belegt werden kann. Die Zahl der Belegungen ist bestimmend für die Farbdichte. Mischfarben werden dabei durch mindestens zwei Grundfarben erzeugt.

IfI der DE-OS 3 203 972 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Belegung der Rasterpositionen in einer vorbestimmten Reihenfolge nach einem festgelegten Schema erfolgt. Nach diesem Schema erfolgt die Belegung für die verwendeten Druckfarben insofern unterschiedlich, als bei jeder Farbe ein bestimmter Eckpunkt des Bildpunktes für den Beginn der Belegung festgelegt und eine bestimmte Richtung - annähernd diagonal - für die weiteren Beiegungsstufen vorgesehen ist. Außerdem wird hier mit unterschiedlicher Druckpunktgröße (Farbtropfen mit unterschiedlicher Farbmenge) gearbeitet. Dadurch bilden sich die Mischfarben hauptsächlich durch additive Farbmischung, lediglich bei hoher Farbdichte erfolgt eine subtraktive Farbmischung.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß durch die verschiedenen Punktgrößen ein hoher technischer Aufwand erforderlich ist. Nur dadurch kann eine der Zielstellung entsprechende hohe Anzahl von Farbdichtestufen realisiert werden.

Das in der DE-PS 3 037 774 beschriebene Verfahren legt ebenfalls eine vorbestimmte Reihenfolge für die Belegung der Druckpunktpositionen fest, die aber für die verwendeten Druckfarben unterschiedlich ist. Dabei werden jedoch nur gleichgroße Druckpunkte verwendet. Mit dem Verfahren wird ebenfalls bewirkt, daß eine subtraktive Farbmischung erst zustande kommt, wenn alle Druckpunktpositionen bereits belegt sind.

Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Anzahl der erreichbaren Farbdichtestufen mit der Anzahl der für einen Bildpunkt zur Verfugung stehenden Bildpunktpositionen begrenzt wird. Jede Farbdichtestufe wird durch eine bestimmte Anzahl von Tropfen charakterisiert, welche auf vorbestimmte Positionen des Bildpünktes gelangen.

In der DD-PA B41J/255 820/5 wird ein Verfahren über die Belegung von Druckpunktpositionen beschrieben, mit dem die Farbdichtestufen dadurch verfeinert werden, daß der Durchmesser der Druckpunkte größer als das Rastermaß der Druckpunktpositionen ist und eine bestimmte Verteilung der Druckpunkte gewählt wird, je nach geforderter Farbdichte. Die Anwendung dieses Verfahrens wirkt sich besonders vorteilhaft bei der Verwirklichung vorliegender Erfindung aus.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Qualität des mehrfarbigen Halbtondruckens ohne Erhöhung des gerätetechnischen Aufwandes.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer vorgegebenen Anzahl von Druckpunktpositionen pro Bildpunkt und bei gleichbleibender Größe des Druckpunktes die Anzahl der Farbdichtestufen bei aus mindestens zwei Grundfarben gebildeten Mischfarben zu erhöhen.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzahl der möglichen Farbdichtestufen bei einer vorgegebenen Anzahl von Druckpunktpositionen pro Bildpunkt dadurch gelöst wird, daß bei der durch die Anzahl der belegten Druckpunktpositionen gegebenen Anzahl von Farbmischpunkten im Bildpunkt weitere Unterstufen dadurch gebildet werden, daß die Belegung von einer maximal möglichen additiven Mischpunktanzahl bis zu einer rein subtraktiven Mischpun.ktanzahl durchgeführt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1 a: Bildpunkt mit 4 Druckpunktpositionen

Fig. 1b: Bildpunkt mit 9 Druckpunktpositionen

Fig. 2: die Punktbelegung eines 2 χ 2-Bildpunktes zur Erreichung von 13 Farbdichtestufen einer Mischfarbe Fig. 3: ein Diagramm, welches zu jeder Stufe nach Fig. 2 die erreichte Farbdichte darstellt Fig. 4: Punktbelegungen eines 3 χ 3-Bildpunktes zur Vervielfachung der erreichbaren Farbdichtestufen bei einer Mischfarbe Ein Mehrfarbendruck wird in der Regel als 3-Farben- oder als 4-Farben-Druck ausgeführt. Es werden zum Druck lediglich die Druckfarben Zyan, Gelb und Magenta (und ggf. Schwarz) benutzt, aus deren Mischung sich nahezu alle Körperfarben der Natur mischen lassen. Dazu wird entweder die subtraktive Farbmischung verwendet, indem zwei oder drei der Druckfarben auf derselben Druckposition übereinandergedruckt werden, oder es entsteht durch einen Nebeneinanderdruck zweier Druckfarben die additive Farbmischung. Somit können durch konstante Bemessung aller Farbanteile folgende acht Farben entstehen:

Zyan "1

Magenta i ungemischte Primärfarben

Gelb J

Blau 1 "

Rot J-. additiv oder subtraktiv gemischte Sekundärfarben

Grün J

Schwarz - subtraktiv aus allen drei Primärfarben gemischte Tertiärfarbe

Weiß - Grundfarbe des Aufzeichnungsträgers

Diese acht darstellbaren Farben reichen oft für Anwendungsfälle der Grafikdarstellurig oder des mehrfarbigen Textdruckes aus. Sollen jedoch echte Bilder dargestellt werden, dann müssen Farben erzeugt werden, welche sich auch bei gleicher Wellenlänge in ihrer Farbdichte stufen lassen. Das menschliche Auge ist in der Lage, je nach Farbe und Beleuchtungsverhäitnissen bis zu 40 verschiedene Farbdichtestufen zu unterscheiden. Für die normale Bilddarstellung ist eine erreichbare Farbdichtestufenzahl von etwa 10 bis 20 für jede Farbe ausreichend. Häufig gebräuchlich ist dafür ein Verfahren, das als kleinste Bildeinheiten fest abgegrenzte Bildpunkte benutzt, welche in eine bestimmte Anzahl von bedruckbaren Bildpunktpositionen unterteilt sind. Die bei vielen Druckverfahren (insbesondere beim Tintenstrahldruck) runden Druckpunkte gleicher Größe können nun beim Druck auf jede zur Verfügung stehenden Bildpunktpositionen gesetzt werden, wobei die Bildpunkte jeder Stufe entsprechend nur zu einem Anteil aufgefüllt werden. Beispiele dafür sind in den Figuren 1 a und 1 b gezeigt, wobei Fig. 1 a einen Biidpunkt mit vier Druckpunktpositionen 1 und Fig. 1b mit neun Druckpunktpositionen 1 darstellt. Während in der Fig. 1 a die Größe der Druckpunkte 2 so gewählt ist, daß sich die im Beispiel des quadratischen Bildpunktrasters benachbarten Druckpunkte 2 nicht überlappen, sind in der Fig. 1 b die Druckpunkte 2 so dimensioniert, daß sich mit einer teilweisen Überlappung eine Flächenvollfärbung ergibt. Im zweiten Fall sind also die Durchmesser d der Druckpunkte größer als das Rastermaß a der einzelnen Druckpunktpositionen. Im Beispiel des 2 x 2-Bildpunktrasters ist, wie aus der Fig. 1 a leicht ersichtlich ist, im Bereich der Nichtfärbung bis zur Vollfärbung des Bildpunktes eine Farbdichtestufenanzahl von fünf erzielbar, wenn beginnend bei Null für jeweils die nächste Farbstufe ein Druckpunkt mehr im Biidpunkt gedruckt wird.

Weitere Dichtestufen lassen sich bei gleicher Anzahl von Bildpunktpositionen erreichen, wenn bei einer überlappten Anordnung entsprechend Fig. 1 b die Stellung der Druckpunkte zueinander derart verändert wird, daß sich der Überlappungsgrad im Eiidpunkt verändert. Die Stufen 2 und 3 in der Fig. 2 werden durch verschiedene Anordnungen von jeweils 2 Druckpunkten gebildet. Da der Überlappungsgrad in der Stufe 2 höher als in der Stufe 3 ist, wird hier weniger Fläche des Bildpunktes mit Farbe abgedeckt und der Bildpunkt hat eine niedrigere Farbdichte. Besonders bei komplexeren 3ildpunkten (3 χ 3-Raster, 4 χ 4-Raster) wirkt sich dieser Effekt aus. Hier tritt eine wesentliche Erhöhung der darstellbaren Farbdichtestufen ein.

Für die Bildung einer sekundären Mischfarbe, beispielsweise Grün niedriger Farbdichte würde beispielsweise in einem Bildpunkt ein Tropfen Gelb mit einem Tropfen Zyan gemischt werden. Bei der subtraktiven Mischung, wie bei der Stufe 4 der Fig. 2, würden diese beiden Tropfen auf dieselbe Bildpunktposition gedruckt werden.' Wählt man die additive Mischung, dann würden wie in der Stufe 3 der Fig. 2 diese beiden Farbtropfen auf verschiedene Bildpunktpositionen im Bildpunkt gedruckt werden. Hierbei integriert das menschliche Auge bei genügend großem 3etrachtungsabstand und entsprechend kleinen Druckpunkten das Bild und zumindestens theoretisch entsteht der gleiche Farbeffekt.

Untersuchungen am Beispiel des Tintenstrahldruckens haben jedoch erwiesen, daß die subtraktive und die additive Mischung unter Praxisbedingungen abweichende Ergebnisse erbringen. Die Ursachen dafür sind im Farbaufnahmeverhalten der Aufzeichnungsträger und im Färbungsverhalten der Drucktinten beim Tintenstrahldruck zu suchen. Sind die Drucktinten nicht

vollständig lasierend, ist also ein Rest vom Deckfarbenverhalten vorhanden, dann wird bei der subtraktiven Farbmischung die Farbe der oberen Farbschicht dominieren.

Ganz erheblich ist der Einfluß des Papiers als Aufzeichnungsträger auf das Färbungsverhalten der Tintentropfen. Verschiedene Papiersorten saugen die Tinte verschieden tief auf. Die in die Tiefs der Papierschichten gelangte Tintenmenge trägt nicht mehr ausreichend zur Färbung der Papieroberfläche bei. Beim tiefen Eindringen der Tinte entsteht eine Färbung geringerer Farbdichte. Hier kann es bei einer subtraktiven Mischung auftreten, daß der Tropfen der ersten Farbe problemlos aufgenommen wird, dadurch jedoch eine gewisse Sättigung auftritt und das Eindringen des nachfolgenden Tropfens der zweiten Farbe in tiefere Schichten verhindert wird. Auch hier sind Änderungen im Farbverhalten gegenüber der ungestörten additiven Mischung möglich, bei der jeder Tropfen unbeeinflußt aufgenommen wird.

Der größte Effekt für Farbunterschiede zwischen subtraktiver und additiver Mischung tritt jedoch durch die Fleckspreizung auf, die bei der subtraktiven Mischung durch die verdoppelte Tintenmenge verursacht wird. Der Druckpunkt, welcher bei der subtraktiven Farbmischung durch das Übereinanderdrucken zweier Farben entsteht, ist verglichen mit den Einzelpunkten bei der additiven Mischung um etwa 50—60% größer. Dies ist papierabhängig und wird von der doppelt so großen Tintenmenge verursacht, welche auf der gleichen Druckpunktposition aufzunehmen ist. Die Ausbreitung der Tinte vollzieht sich sowohl in die Papiertiefe als auch in der Flächenausdehnung. Eine größere Fläche wird eingefärbt. Dadurch entsteht der Effekt, daß der subtraktive Mischpunkt eine höhere Farbdichte aufweist als der additive Mischpunkt.

Ein weiterer Einflußfaktor auf die Größe dieses Effekts ist der zeitliche Abstand der nacheinander auftreffenden Tintentropfen. Dieser Zeitabstand beträgt oft weniger als 1 ms bei einer Kopfanordnung, die die Düsen für die verschiedenen Drucktinten in einer in Schreibrichtung fluchtenden Linie enthält. Die Punktvergrößerung ist dabei höher als bei der spaltenförmigen Anordnung der Düsen eines horizontal druckenden Kopfes, bei der die nächste Farbe erst nach frühestens einer Zeilenschaltung nach dem Zeilenende über die erste Farbe gedruckt wird. Erfahrungswerte zeigen, daß auch bei einem Zeitraum von mehr als 10 s zwischen dem Auftreffen der beiden Tropfen noch eine spürbare Punktvergrößerung eintritt.

Allgemein ist der Effekt der Farbdichteerhöhung bei dem Übergang von einer additiven zu einer subtraktiven Mischung größer als bei der oben beschriebenen Variation des Überlappungsgrades durch verschiedenartige Anordnung einer gleichen Punktzahl im Bildpunkt. Er ist jedoch kleiner als bei der Erhöhung der Druckpunktanzahl im Bildpunkt um Eins.

Damit lassen sich die Farbdichtehauptstufen, die durch eine rein numerische Unterscheidung der Druckpunktzahl im Bildpunkt entstehen, weiter unterteilen. Erfindungsgemäß entstehen innerhalb einer Hauptstufe Unterstufen, wenn das Prinzip verfolgt wird, daß im Rahmen der Möglichkeiten des gewählten Biidpunktrasters bei der entsprechend der Hauptstufe festen Anzahl von Druckpunkten diese Druckpunkte in den ersten Unterstufen so positioniert werden, daß eine maximale additive Mischung entsteht, der Anteil der additiven Mischung zugunsten einer erhöhten subtraktiven Mischung bei den folgenden Unterstufen verändert wird und schließlich in der letzten Unterstufe eine rein subtraktive Mischung vorliegt.

Bei einem Druckverfahren mit Druckpunkten, deren Durchmesser größer sind als das Rastermaß der einzelnen Druckpunktpositionen, können darüber hinaus erfindungsgemäß innerhalb der Unterstufen Zwischenstufen gebildet werden, wenn bei einer festen Anzahl von Druckpunkten im Bildpunktraster und einem bestimmten Verhältnis der subtraktiven Mischpunkte zu den additiven Mischpunkten die Anordnung der Punkte so variiert wird, daß sich der Überlappungsgrad der Punkte verändert. Erste Zwischenstufen entstehen, wenn die Punkte eng benachbart sind und sich dadurch an vielen Stellen überlappen. Weitere Zwischenstufen werden gebildet, wenn im Rahmen des Bildpunktrasters durch Umpositionierung der Druckpunkte die Überlappung verringert wird.

Durch Nutzung dieses erfindungsgemäßen Prinzips sind bei entsprechender Belegung der vier Druckpunktpositionen eines quadratischen 2 x 2-Bildpunktrasters insgesamt 13 verschiedene Farbdichtestufen einer Sekundärfarbe darstellbar. Die Bildpunktbelegung dieses Rasters ist in einem Beispiel in der Fig. 2 dargestellt. Es werden die 13 Stufen gezeigt, wobei die Kreisflächen die Druckpunkte darstellen. Soll hier beispielsweise die Mischfarbe Grün gedruckt werden, dann stellen die nach rechts schraffierten Flächen die Gelbpunkte und die nach links schraffierten Flächen die Zyanpunkte dar. Bei den kreuzweise schraffierten Kreisflächen handelt es sich um die Überlagerung von Gelb und Zyan zur subtraktiven Mischung.

Das Diagramm nach Figur 3 stellt die tatsächlich gemessenen Farbdichtewerte dar, die farbmetrisch für alle 13 Stufen eines nach Fig. 2 erstellten Druckmusters bestimmt wurden. Die beiden Kurven enthalten den Farbdichteauszug für Zyan (gemessen über ein Rotfilter) und für Gelb (gemessen über ein Blaufilter). Das stetige und nahezu lineare Ansteigen der Kurven beweist die gute Farbdichtestufung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht worden ist.

Die Fig. 4 stellt die Stufung in einem 3 χ 3-Biidpunktraster für die Farbe Grün dar. Die Anzahl der zehn Hauptstufen dieses Rasters ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weit über die vom menschlichen Auge unterscheidbare Dichtestufung hinaus vervielfältigend. Es sind in der Fig. 4 nur die ersten drei Hauptstufen mit ihren Unterstufen und Zwischenstufen in Belegungsbeispielen aufgelistet. Zur besseren Übersicht sind die durch Gelbpunkte belegten Bildpunktpositionen mit dem Symbol Y gekennzeichnet. Die Symbole C und G stehen für Zyan und Grün. Zu dem Belegungsschema einer jeden Stufe ist die Anzahl der überlappten Abschnitte der Druckpunkte und in Klammern die Farbe der überlappten Abschnitte aufgeführt. Die Liste ist unter Beachtung des hier beschriebenen Selegungsverfahrens leicht fortführbar bis zur letzten Stufe, bei der alle neun Matrixplätze mit subtraktiv gemischten Grünpunkten belegt sind.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Darstellen von mehrfarbigen Halbtonbildern durch Bildpunkte, bei dem jeder Bildpunkt eine vorgegebene Anzahl von Druckpunktpositionen enthält, die mit gleichgroßen Druckpunkten mindestens einer Druckfarbe belegt werden können, wobei zur Erreichung bestimmter Farben eine Mischung von mindestens zwei Grundfarben (Zyan; Gelb; Magenta) erfolgt und sowohl die additive Farbmischung (zwei Farben werden nebeneinander gedruckt) als auch die substraktive Farbmischung (zwei Farben werden aufeinander gedruckt) angewendet wird, und die Belegung des Bildpunktes im Rahmen der stufenweisen Farbdichteerhöhung von Weiß bis zur Vollfärbung in einer vorbestimmten Reihenfolge entweder nur mit additiven oder nur mit subtraktiven Mischpunkten oder mit einer Kombination von additiven und subtraktiven Mischpunkten erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der möglichen Farbdichtestufen bei einer vorgegebenen Anzahl von Druckpunktpositionen pro Bildpunkt dadurch erhöht wird, daß bei der durch die Anzahl der belegten Druckpunktpositionen gegebenen Anzahl von Farbmischpunkten im Bildpunkt weitere Unterstufen dadurch gebildet werden, daß die Belegung von einer maximal möglichen additiven Mischpunktanzahl bis zu einer rein subtraktiven Mischpunktanzahl durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Durchmesser eines Druckpunktes größer ist als das Rastermaß der einzelnen Druckpunktpositionen, gekennzeichnet dadurch, daß die Reihenfolge der Belegung des Bildpünktes folgende Stufen aufweist:

   - Hauptstufen, die durch das numerische Ansteigen der Anzahl der Mischpunkte gekennzeichnet sind,

   - Unterstufen, durch die in jeder Hauptstufe die stufenweise Belegung von einer maximal möglichen additiven Mischpunktanzahl bis zu einer rein subtraktiven Mischpunktanzahl erfolgt,

   - Zwischenstufen, durch die in jeder Unterstufe die Aufteilung der Mischpunkte im Bildpunkt stufenweise derart verändert wird, daß der Überlappungsgrad sich von einem maximalen bis zu einem minimal möglichen verringert.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Bildpunkt vier quadratisch angeordnete Druckpunktpositionen enthält und der Durchmesser eines Druckpunktes größer ist als das Rastermaß der einzelnen Druckpunktpositionen, gekennzeichnet dadurch, daß die Belegung der Druckpunktpositionen in folgenden Stufen erfolgt:

   - additive Bildung eines Mischpunktes, wobei die beiden Druckpunkte der Farbkomponenten zuerst sich überlappend nebeneinander und in der zweiten Stufe diagonal liegen

   - subtraktive Bildung eines Mischpunktes

   - additive Bildung zweier Mischpunkte, wobei die Druckpunkte der gleichen Farbkomponente zuerst sich überlappend nebeneinander und in der folgenden Stufe diagonal angeordnet sind

   - Kombination eines subtraktiven Mischpunktes mit einem additiven Mischpunkt derart, daß die beiden additiven Druckpunkte zu dem subtraktiven Mischpunkt direkt benachbart sind

   - zwei subtraktive Mischpunkte, die zuerst sich überlappend nebeneinander und in der folgenden Stufe diagonal angeordnet sind

   - Kombination von zwei subtraktiven Mischpunkten mit einem additiven Mischpunkt, wobei die beiden subtraktiven Mischpunkte und die beiden additiven Druckpunkte zuerst sich übertappend nebeneinander und in der folgenden Stufe diagonal liegen

   - drei subtraktive Mischpunkte

   - vier subtraktive Mischpunkte.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bildung einer Farbdichtestufenreihe nur eine Auswahl aus den maximal möglichen Stufen verwendet wird und die Stufenanzahl dieser Auswahl größer ist als die Anzahl der für den Bildpunkt vorgesehenen Druckpunktpositionen.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen