DE3448326C2 - Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tintenstrahldrucker zur Erzeugung farbiger Halbtonbilder gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

In der nachveröffentlichten DE 34 08 545 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung farbiger Bildpunkte gezeigt, bei der einzelne Farbpunkte unterschiedlicher Dichten erzeugt werden können, wobei dort ebenfalls die Beziehung N_M, N_C < N_Y gilt.

Die JP 53-102034 A1 zeigt ein Einfarben-Tintenstrahlsystem, bei dem in einer Mehrzahl von Tintenstrahleinrichtungen Tin­ ten von unterschiedlicher Dichte ausgetragen werden können.

Bei einem aus der DE 32 03 972 A1 bekannten Verfahren wird ein farbiges Halbtonbild dadurch erzeugt, daß in jedem Bildelement des Halbtonbildes Farbpunkte aus Cyan-, Magenta- oder Gelbfarbstoff erzeugt werden. Die gewünschte Dichte des jeweiligen Bildelements wird hierbei eingestellt, indem innerhalb des Bildelements Farbpunkte der zum gewünschten Farbton führenden Farbstoffe in der Weise erzeugt werden, daß die Summe der mit ihrer jeweiligen Dichte gewichteten Zahl der erzeugten Farbpunkte der gewünschten Dichte des Bildelements entspricht.

Es wurde gefunden, daß die auf diese Weise erzeugten Bilder insbesondere darunter leiden, daß keine sehr große Auflösung erreicht werden kann, ohne die Anzahl der jedem Bildelement zugeordneten Farbpunkte stark zu erhöhen. Die Erhöhung der Anzahl der Farbpunkte pro Bildelement ist jedoch mit einer überproportionalen Erhöhung der Kosten bei der Bilderzeugung verbunden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahldrucker gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 derart weiterzubilden, daß das Auflösungsvermögen erhöht werden kann, ohne die Kosten der Bilderzeugung anzu­ heben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich­ nungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Punktmuster für entsprechende Tönungsgrade,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Düse 52,

Fig. 3 ein Steuerblockdiagramm des Tintenstrahlaufzei­ chengerätes,

Fig. 4 einen Kopf eines Tintenstrahl­ aufzeichengerätes in zweiter Ausführungsform, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichengerätes in einer dritten Ausführungsform.

Bei einer ersten Ausführungsform werden zur Erreichung der obigen Ziele Punkte mit hoher Dichte und geringer Dichte verwendet, wobei ein Bildelement eine 3 × 3 Matrix umfaßt. Es sei angenommen, daß die Größen der Punkte mit hoher Dichte und derjenigen mit niedriger Dichte gleich sind, und daß eine optische Reflexionsdichte eines Bildelements mit vier Punkten kleiner Dichte derje­ nigen eines Bildelements mit einem Punkt großer Dichte entspricht. Somit können die folgenden Tönungsgrade re­ produziert werden.

In der obigen Tabelle sind alle möglichen Kombinationen, bei denen mehr als ein Steuerverfahren vorhanden ist, dargestellt, um die gleiche Dichte bzw. den gleichen Tönungsgrad bei den Tönungsgraden von 0 bis 36 darzustel­ len.

Aus den oben angeführten Tönungsgraden sind diejenigen, die zur Reproduktion des Bildes verwen­ det werden, in Fig. 1 dargestellt, wobei ○ den Punkt mit niedriger Dichte und  den Punkt mit hoher Dichte wiedergibt.

Z. B. kann der Tönungsgrad 4 durch entweder vier Punkte niedriger Dichte oder einen Punkt hoher Dichte darge­ stellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird er durch vier Punk­ te niedriger Dichte dargestellt. Auf diese Weise wird das Muster so ausgewählt, daß so viel Punkte wie möglich in einem Bildelement vorhanden sind, so daß ein weißes Gebiet verkleinert ist und die Punkte niedriger Dichte immer im Glanzlichtbereich ausgewählt sind und die Punkte hoher Dichte in diesem nicht streuen. Folglich ist eine grobe Struktur des Bildes vermieden und wird ein weiches Bild erhalten.

Die Tönungsgrade 31, 34 und 35 sind bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel nicht reproduzierbar. Da sie jedoch Muster mit hoher Dichte sind, beeinflussen sie die Bildqualität kaum. Für die Muster niedriger Dichte ist eine ausrei­ chende Linearität sichergestellt, die in hohem Maße die Bildqualität beeinflußt.

Diese Aufteilung ist bei verschiedenen Aufzeich­ nungsverfahren wie z. B. einer Tintenstrahlaufzeichnung, einer thermischen Übertragungsaufzeichnung und einer elektrostatischen Aufzeichnung anwendbar. Die Anwendung bei der Tintenstrahlaufzeichnung wird nachstehend beschrieben.

Der Aufbau der Düse 52 wird nachstehend anhand von Fig. 2 erklärt. Sie zeigt eine obere Platte 55, eine Grund­ platte 56, ein Heizelement 57, eine Öffnung 58 und eine Tinte 59. Beim Anlegen einer geeigneten Spannung an das Heizelement 57 erzeugt dieses Wärme, wobei Luftblasen um es herum gebildet werden. Nach dem Abschalten der Spannung gehen die Luftblasen in sich zusammen. Mit der Bildung und Schrump­ fung der Luftblasen wird die Tinte im Bereich der Öffnung 58 aus dieser ausgestoßen. Ein Steuerblockdiagramm eines Druckers, ist in Fig. 3 dargestellt und wird nachstehend erklärt.

Ein Videosignal VS, das R, G, B Farbsignale und ein Syn­ chronisationssignal einschließt, wird an eine Zwischen­ station 61 (Interface) angelegt. Die Zwischenstation gibt eine γ-Transformation und eine Farbkorrektur der Farbsignale nach Erfordernis aus und prüft sowie hält die Farbsignale in einem internen Prüf/Halteschaltkreis in Abhängigkeit des Synchronisationssignals. Die geprüf­ ten und gespeicherten Farbsignale werden durch einen A/D-Umwandler 62 in Digitalsignale umgewandelt und als solche in einem Zeilenspeicher 63 durch eine geeignete Anzahl von Zeilen gespeichert.

Der Datensatz in dem Zeilenspeicher 63 wird dann zur Farbumwandlung, zur γ-Transformation, zur Maskierung und Hintergrundausschaltung für jedes Bildelement in einem Bildverarbeitungsschaltkreis 64 verarbeitet und in Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Aufzeichnungs- Farbsignale umgewandelt. Das Aufzeichnungsfarbsignal ist ein digitales Signal, das mehrere Bits umfaßt, die einen Tönungsgrad darstellen. Es wird an einen Musterer­ zeuger 72 angelegt, der ein Muster gemäß Fig. 1 in Abhän­ gigkeit eines angelegten digitalen Eingangssignals erzeugt. Das Mustersignal wird an einen Kopfantrieb 66 gegeben, der einen Tintenstrahlkopf 69 über das Heizelement 57 gemäß Fig. 2 antreibt. Andererseits gibt eine System­ steuerung 65, die die Ablauffolge des Druckers steuert, ein Kopfantriebssignal, ein Schlittenmotorantriebssignal und ein Papierzuführsignal in zeitlicher Beziehung zu dem Eingangsvideosignal VS aus, wobei diese Signale an den Kopfantrieb 66, einen Schlittenmotorantrieb 67 bzw. an einen Papierzuführmotorantrieb 68 angelegt werden, so daß der Tintenstrahlkopf 69, ein Schlittenmotor 70 und ein Papierzuführmotor 71 in bestimmtem Zeitablauf gesteuert werden, um das reproduzierte Bild gemäß dem Eingangsvideosignal auf ein Aufzeichen- bzw. Zweitmedium zu übertragen.

Bei einem nachstehend erklärten Ausführungsbei­ spiel werden Punkte einheitlicher Dichte für die gelben und schwarzen Farb­ stoffe verwendet, und Punkte mit zwei verschiedenen Dich­ ten werden für die Cyan- und Magenta-Farbstoffe verwen­ det. Bekanntlich verändert sich das Auflösungsvermö­ gen des menschlichen Auges von Farbe zu Farbe. Je höher das Auflösungsvermögen für eine Farbe ist, desto mehr wahrnehmbar bzw. erkennbar ist der Punkt, selbst wenn er klein ist, und desto schwieriger ist die Darstellung einer hellen Tönung. Das Auflösungsvermögen für Blau ist geringer als dasjenige für Grün und Rot, und Cyan, Magenta bzw. Gelb dominieren gegenüber Rot, Grün bzw. Blau. Ferner ist das Auflösungsvermögen gegenüber Gelb geringer als dasjenige für Cyan und Magenta. Folglich kann eine helle Tönung mit einer Dichte des gelben Farb­ stoffes dargestellt werden. Für Cyan und Magenta sind, wenn nur eine Dichte verwendet wird, die Punkte unein­ heitlich, selbst wenn ihre Dichte zur Darstellung der hellen Tönung gering ist. Folglich werden für Cyan bzw. Magenta zwei Dichten und für Gelb eine Dichte verwendet. Das Auflösungsvermögen für Schwarz des menschlichen Auges ist groß, jedoch wird nur eine Dichte für einen hohen Dichtebereich verwendet, da ein heller Bereich durch eine Kombination von Cyan, Magenta und gelben Punkten reproduziert werden kann.

Für Gelb wird ein Punkt mit höherer Dichte als für Magen­ ta oder Cyan verwendet, und die Dichtemuster 0 bis 9 gemäß Fig. 1 werden hierzu herangezogen. Für Schwarz wird der Punkt mit hoher Dichte und die Dichtemuster 4 bis 9 gemäß Fig. 1 verwendet, wobei die Dichtemuster 0 bis 3 aufgrund ihrer groben Struktur nicht verwendet werden.

Nachstehend wild eine Konstruktion des Aufzeichengerätes erklärt. Fig. 4 zeigt einen Kopf des Tintenstrahlaufzei­ chengerätes, der ein Heizelement verwendet. Eine Kopfein­ heit 151 hat sechs Düsen 152 wie eine Düse 152BK für Schwarztintenausstoß hoher Dichte, eine Düse 152YK für Gelbtintenausstoß hoher Dichte, und jeweils für Magenta und Cyan sowohl eine Düse hoher Dichte als auch eine niedrige Dichte. Dargestellt sind noch eine Tintenzuführ­ leitung 153 und ein Haupttintentank 154, wobei sechs Haupttintentanks, jeweils einer für jede Düse, vorgesehen sind. Die Dichtemuster aufgrund der Dichtemodulation für Punkte in Cyan und Magenta sind identisch denjenigen in Fig. 1. Die Anordnung der Düsen 152 entspricht derje­ nigen in Fig. 2 und die Funktionsweise ist gleich der oben erläuterten. Ein Steuerblock­ diagramm für den Drucker entspricht dem in Fig. 3 gezeig­ ten.

Auf diese Art und Weise kann ein Farbbild hoher Qualität ohne einen deutlichen Anstieg der Köpfezahl reproduziert werden. Da die Punkte hoher Dichte für Cyan, Magenta und Schwarz im Glanzlichtbereich (heller Bereich) nicht verwendet werden, hat das Bild keine grobe Struktur. Anstelle des Mustererzeugers 72 beim Ausführungsbeispiel kann eine Dither-Verarbeitungsschaltung verwendet werden. Das dargestellte Aufzeichnungsgerät hat zwar einen Kopf für jeden Farbstoff, jedoch können mehrere Köpfe für jeden Farbstoff verwendet werden, wie Fig. 5 zeigt.

Gemäß Fig. 5 hat eine Kopfeinheit 101 mehrere Tinten­ strahlköpfe, die in einer Unter-Abtastrichtung für jeden Farbstoff angeordnet sind. Sie hat sechs Einheiten, eine jeweils für Schwarz hoher Dichte, Gelb hoher Dichte, Cyan hoher Dichte, Magenta hoher Dichte, Cyan geringer Dichte und Gelb geringer Dichte. Dargestellt sind noch ein Tintentank 107 für jede Kopfeinheit, Signalleitungen 109, ein Schlittenantriebsmotor 104 zum Antrieb eines Schlittens 105, der die Kopfeinheiten trägt, entlang einer Schiene 103 in Zusammenwirkung mit einem Förderrie­ men 102, ein Aufzeichenpapier 106, eine Walze 120, Papierzuführrollen 111 und 112, eine Zweit-Papierrolle 113 und eine Führungsrolle 114. Während für Cyan und Magenta je zwei Dichten verwendet werden und für Gelb und Schwarz je eine Dichte verwendet wird, ist es beim zweiten Ausführungsbeispiel ausreichend, wenn für Cyan und Magenta mehr Dichten als für Gelb verwendet wer­ den.

Beim Ausführungsbeispiel umfaßt die Kopfeinheit 101 mehrere Tintenstrahlköpfe, die das Heiz­ element gemäß Fig. 2 verwenden. Alternativ kann ein Tin­ tenstrahlkopf, der eine elektromechanische Übertragungs­ einrichtung wie eine piezoelektrische Einrichtung verwen­ det herangezogen werden. Wie oben beschrieben, ist das Verfahren auch anwendbar bei jedem anderen Punktaufzeich­ nungsgerät als dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät. Dabei können vielfache Tönungsgrade reproduziert werden, ohne die Anzahl der Zellen in einem Bildelement zu erhöhen. Da ferner in dem Glanzlichtbereich kein Punkt hoher Dichte ausgebildet wird, wird eine grobe Struktur ausgeschaltet und die Bildqualität weiter erhöht. Darüberhinaus sind die Dichtezahlen Nc, Nm bzw. Ny für Cyan, Magenta bzw. Gelb (in dieser Reihenfolge) so ausgewählt, daß die Beziehung gilt: Nc, Nm < Ny. Folglich ist für Magenta und Cyan, bei denen das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges hoch ist, die grobe Struktur im Glanz­ lichtbereich verringert, so daß eine hohe Qualität des Farbbildes wiedergebbar ist.

Da ferner die Anzahl der Dichten für den gelben Farbstoff geringer als diejenige für Magenta- oder Cyanfarbstoffe ist, ist die gesamte Anzahl von Farbstoffen verringert ebenso wie die Zahl der Aufzeichnungsköpfe. Folglich ist die Vorrichtung einfach und hat eine große Zuverläs­ sigkeit bei geringen Kosten.

Claims (7)

1. Tintenstrahldrucker zur Erzeugung farbiger Halb­ tonbilder, mit einer Erzeugungseinrichtung, die zur Auf­ zeichnung der Halbtonbilder mittels einer Kopfeinheit Farbpunkte aus Cyan-, Magenta und Gelbfarbstoff auf ein Aufzeichnungsmaterial aufbringt,
wobei die Dichte der jeweils durch die Farbpunkte gebil­ deten Halbtonbilder dadurch bestimmt wird, daß die Summe der Anzahl der erzeugten Farbpunkte der gewünschten Dichte entspricht, und die Erzeugungseinrichtung die farbigen Halbtonbilder durch Relativverschiebung der Kopfeinheit gegenüber dem Aufzeichnungsmaterial aufbaut, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest einer der Farbstoffe Cyan, Magenta und Gelb mehrere Farbstoffdichten aufweist und die jeweilige Anzahl N der Farbstoffdichten Nc für Cyan-, Nm für Magenta-, und Ny für Gelbfarbstoff in der Weise gewählt werden, daß sie die Beziehung Nm und/oder Nc < Ny erfül­ len und
daß die Erzeugungseinrichtung Kopfeinheiten (101) in der Anzahl der Farbstoffdichten Nm + Nc + Ny umfaßt, wobei jeder Farbstoffdichte eine Kopfeinheit zugeordnet ist, die mehrere Düsen (152) zur Erzeugung der Farbpunkte aufweist.

2. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Düse ein Heizelement zur Erzeugung von Blasen in der Tinte zugeordnet ist.

3. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Dichte eines jeweiligen Farbpunktes mittels eines Dither-Verfahrens eingestellt wird.

4. Tintenstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Dichten Ny des Farbstoffes Gelb auf den Wert "Eins" festgelegt wird.

5. Tintenstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bildelemente gebildet werden, die jeweils in mehrere Zellen aufgeteilt werden, in denen jeweils höchstens ein Farbpunkt erzeugt wird.

6. Tintenstrahldrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfeinheiten mittels einem Schlitten verschoben werden.

7. Tintenstrahldrucker nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten für eine lineare Verschiebung mittels einem Führungselement (103) geführt wird.