DE3009333A1

DE3009333A1 - Tintendruckanordnung zum darstellen von halbtonbildern

Info

Publication number: DE3009333A1
Application number: DE19803009333
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 8031 Stockdorf Dietrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE3009333C2

Description

Tintendruck ano-rdnun-g zum Dars-tellen- von Ralb tonbIlde rn.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintendruckanordnung zum Darstellen von Halbtonbildern, bei der Druckelemente vorgesehen sind, die Tintentröpfchen auf einen Aufzeichnungsträger ausstoßen und bei der den verschiedenen Graustufen der Halbtonbilder zugeordnete Bildpunkte unterschiedlicher Größe durch das Ausstoßen einer jeweils entsprechenden Tintenmenge auf den Aufzeichnungsträger erzeugt werden.
Es wurde bereits eine Tintendruckanordnung zum Erzeugen von Halbtonbildern vorgeschlagen, bei der die Halbtonbilder aus Bildpunkten gleicher Größe erzeugt werden. Die Graustufen der Halbtonbilder werden durch die Anzahl der Bildpunkte pro Flächeneinheit bestimmt. Die Tintendruckanordnung enthält eine Mehrzahl von Druckelementen, die Tintentröpfchen in einem vorgegebenen Raster auf einen Aufzeichnungsträger ausstoßen. Die Druckelemente enthalten elektromechanische, insbesondere piezoelektrische Spritzvorrichtungen, die nach dem Anlegen von Spannungsimpulsen die Tintentröpfchen zum Aufzeichnungsträger ausstoßen und dort Bildpunkte hinterlassen.
Es wäre auch denkbar, die verschiedenen Graustufen durch entsprechend verschieden große Bildpunkte in einem vorgegebenen Raster auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen.
Bei einer Verwendung von Druckelementen mit piezoelektrischen Spritzvorrichtungen können die Bildpunkte mit unterschiedlicher Größe durch eine Erregung der Piezokeramik mit Spannungsimpulsen unterschiedlicher Amplitude erzeugt werden. Eine derartige Tintendruckanordnung hat jedoch den Nachteil, daß nicht nur die Größe des Tintentröpfchens, sondern auch die Tröpfchengeschwindigkeit und die Art der Tröpfchenbildung von den Spannungsimpulsen abhängig sind.
Es wäre auch denkbar, die piezoelektrischen Spritzvorrichtungen mit Spannungsimpulsen konstanter Amplitude zu erregen, um Tintentröpfchen gleicher Größe zu erzeugen und jeweils mehrere dieser Tintentröpfchen auf dieselbe Stelle auf dem Aufzeichnungsträger zu spritzen. Eine derartige Tintendruckanordnung hat den Nachteil, daß sie eine verringerte Druckgeschwindigkeit aufweist, da sie so bemessen sein muß, daß die der höchsten Graustufe, dem Schwarzwert, zugeordnete Anzahl von Tintentröpfchen trotz einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Tintendruckanordnung an die dem jeweiligen Bildpunkt entsprechende Stelle auf dem Aufzeichnungsträger aufgespritzt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tintendruckanordnung zum Erzeugen von Halbtonbildern anzugeben, die auf einfache Weise und ohne Verminderung der Druckgeschwindigkeit Halbtonbilder aus Bildpunkten unterschiedlicher Größe erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Tintendruckanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere Druckelemente vorgesehen sind, die Düsen unterschiedlicher Größe aufweisen und daß in Abhängigkeit von den jeweils darzustellenden Graustufen jeweils eines oder mehrere der Druckelemente Tintentröpfchen auf die den Bildpunkten zugeordneten Stellen auf dem Aufzeichnungsträger ausstoßen.
Die Durchmesser der einzelnen Düsen werden so gewählt, daß sich durch Kombination der von den einzelnen Druckelementen ausgestoßenen Tintentröpfchen gleichmäßige Graustufen erzeugen lassen. Die Tintendruckanordnung gemäß der Erfindung hat damit den Vorteil, daß sich auf einfache Weise und ohne Verringerung der Druckgeschwindigkeit eine Vielzahl von Graustufen erzeugen läßt. Da die Spannungimpulse an den piezoelektrischen Spritzeinrichtungen nicht verändert werden, werden diese immer in ihrem optimalen Bereich angesteuert.
Eine einfache Ansteuerung der Tintendruckanordnung wird erreicht, wenn die Druckelemente derart angeordnet sind, daß die Tintentröpfchen bei einem gleichzeitigen Betätigen der Druckelemente jeweils an einer einem Bildpunkt zugeordneten Stelle auf dem Aufzeichnungsträger auftreffen.
Die Druckelemente können in Richtung der Relativbewegung zwischen der Tintendruckanordnung und dem Aufzeichnungsträger nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Tintendruckanordnung wird erreicht, wenn die Druckelemente in Richtung der Relativbewegung zwischen den Druckelementen und dem Aufzeichnungsträger nebeneinander angeordnet sind und derart verzögert nacheinander betätigbar sind, daß die Tintentröpfchen bei der Relativbewegung jeweils an einer einem Bildpunkt zugeordneten Stelle auf dem Aufzeichnungsträger auftreffen. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Druckelemente die Tintentröpfchen auf parallelen Bahnen ausstoßen und nach jeweils einer Zeitdauer verzögert betätigt werden, die sich aus dem Quotienten aus dem gegenseitigen Abstand der Druckelemente und der Relativgeschwindigkeit zwischen den Druckelementen und dem Aufzeichnungsträger ergibt.
Eine einfache Ansteuerung der Tintendruckanordnung durch Kombinationen von Binärsignalen wird erreicht, wenn die Durchmesser der Düsen der einzelnen Druckelemente derart dimensioniert sind, daß sie Bildpunkte erzeugen, deren Fl5-chen sich jeweils um etwa den Faktor 2 unterscheiden.
Zur Erzeugung eines gleichmäßig abgestuften Graukeils ist es günstig, wenn durch das Betätigen eines oder mehrerer Druckelemente Bildpunkte erzeugt werden, deren Absorption sich von Graustufe zu Graustufe um etwa einen konstanten Faktor unterscheidet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Tintendruckanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß fünf Druckelemente vorgesehen sind, von denen maximal jeweils drei zur Erzeugung eines Bildpunkts betätigbar sind und daß sich die Absorption benachbarter Graustufen um einen Faktor a unterscheidet.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Tintendruckanordnung gemäß der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Druckelements, Fig. 2 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform der Tintendruckanordnung, Fig. 3 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Tintendruckanordnung, Fig. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Durchmessers eines Bildpunkts in Abhängigkeit vom Durchmesser der Düse eines Druckelements, Fig. 5 eine Darstellun einer Düsenplatte der Tintendruckanordnung.
Das in Fig. 1 dargestellte Druckelement besteht aus einem Kunststoffteil, das einen Düsenkanal enthält. Dem Düsenkanal DK wird auf der einen Seite von einem Vorratsbehälter Tinte zugeführt. Auf der anderen Seite endet der Düsenkanal DK an einer Düsenplatte DP, die eine Düse D aufweist.
Der Düsenkanal DK wird von einem piezokeramischen Wandler P konzentrisch umschlossen. Beim Anlegen eines Spannungsimpulses an Elektroden Ei und E2 des piezokeramischen Wandlers P wird in dem Düsenkanal eine Stoßwelle erzeugt und aus der Düse D wird ein Tintentröpfchen ausgestoßen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Tintendruckanordnung sind mehrere Druckelemente in einem Tintendruckkopf T zusammengefaßt. Der T ntendruckkopf T ist beispielsweise an einem Schreibwagen angeordnet, der sich längs einer Schreibwalze bewegt, um den ein Aufzeichnungsträger AT gelegt ist. Der Tintendruckkopf T wird dabei mit einer Relativgeschwindigkeit v bezüglich des Aufzeichnungsträgers AT bewegt. Es ist auch möglich, den Tintendruckkopf T gestellfest anzuordnen. In diesem Fall wird der Aufzeichnungsträger AT mit der Relativgeschwindigkeit v bewegt.
Mit Hilfe der Tintendruckanordnung ist es möglich, beir spielsweise für eine Faksimileübertragung Halbtonbilder auf dem Aufzeichnungsträger AT darzustellen. Die einzelnen Graustufen der Halbtonbilder werden dabei durch Bildpunkte B unterschiedlicher Größe dargestellt. Zum Erzeugen der Bildpunkte B unterschiedlicher Größe werden eines oder mehrere der Druckelemente des Tintendruckkopfs T betätigt.
Die von den Druckelementen ausgestoßenen Tintentröpfchen werden zum Erzeugen des Bildpunkts B auf den Aufzeichnungsträger AT gespritzt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Druckelemente jeweils gleichzeitig betätigt und sie sind derart angeordnet, daß sich die Tintentröpfchen in dem Bildpunkt B treffen. Falls vier Druckelemente vorgesehen sind und die Düsen D der Druckelemente jeweils den gleichen Durchmesser aufweisen, sind vier unterschiedlich große Bildpunkte darstellbar. Unter Berücksichtigung der Graustufe weiß sind damit fünf Graustufen darstellbar.
Falls die Düsen, wie in Fig. 2 dargestellt, unterschiedliche Durchmesser aufweisen, können wesentlich mehr unterschiedlich große Bildpunkte B erzeugt werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Größe des Bildpunkts B werden jeweils ein oder mehrere Druckelemente gleichzeitig betätigt und die unterschiedlich großen Tintentröpfchen vereinigen sich im Bildpunkt B auf dem Aufzeichnungsträger AT. Auf dem Aufzeichnungsträger AT entsteht dann ein Bildpunkt, dessen Größe abhängig ist vom Volumen der vereinigten Tintentröpfchen. Falls die Durchmesser der einzelnen Düsen D so gewählt werden, daß die von den verschiedenen Tintentröpfchen erzeugten Bildpunkte B binär gewichtet sind, lassen sich durch Verwendung eines geeigneten Codes durch Kombination der einzelnen Tintentröpfchen Graustufen erzeugen, deren Absorption sich von Graustufe zu Graustufe um annähernd einen konstanten Faktor unterscheidet.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Tintendruckanordnung werden die Druckelemente zeitlich versetzt betätigt. Der Tintendruckkopf T bewegt sich mit der Relativgeschwindigkeit v relativ zum Aufzeichnungsträger AT. Die einzelnen Tintentröpfchen der gewünschten Kombination werden zeitlich derart verzögert ausgestoßen, daß sich alle Tintentröpfchen im Bildpunkt B treffen. Die Verzögerungszeit ergibt sich aus dem Quotienten aus dem Ab-.
stand der Düsen in Richtung der Relativgeschwindigkeit v und der Relativgeschwindigkeit.v.
Bei der Darstellung in Fig. 4 ist eine typische experimentell ermittelte Abhängigkeit des Durchmessers DB des Bildpunkts B vom Durchmesser DD einer Düse D dargestellt. Unter Verwendung dieser Darstellung können diejenigen Düsendurchmesser DD ermittelt werden, die für eine binäre Wichtung der Flächen der Bildpunkte B erforderlich sind.
Die in Fig. 5 dargestellte DUsenplatte DP für einen Tintendruckkopf T enthält fünf Düsen D1 bis D5, deren Durchmesser DD so gewählt wurde, daß sich für das Verhältnis der Fläche der von zwei benachbarten Düsen D erzeugten Bildpunkte B etwa der-Wert 2 ergibt. Durch eine geeignete Codierung können auf einfache Weise unter Verwendung der fünf Düsen D1 bis D5 elf Graustufen erzeugt werden, wenn die Bildpunkte B aus jeweils maximal drei Tintentröpfchen er- zeugt werden. In der nachfolgend dargestellten Tabelle ist die Codierung durch Binärsignale dargestellt, die den einzelnen Düsen D1 bis D5 zugeführt werden. Dem Binärwert 0 ist keine Emission von Tintentröpfchen zugeordnet und beim Auftreten des Binärwerts 1 stößt die entsprechende Düse D ein Tintentröpfchen aus.
Graustufe Düse Absorption D5 D4 D3 D2 D1 1 0 0 1 0 0 16,61 2 0 0 1 0 1 20,77 3 0 0 1 1 0 24,16 4 0 0 1 1 1 28,32 5 0 1 0 0 0 32,17 6 0 1 0 1 0 39,72 7 0 1 1 0 0 48,79 8 0 1 1 1 0 56,33 9 1 0 0 0 0 66,47 10 1 0 1 0 0 83,09 11 1 1 0 0 0 98,64 In der Tabelle wurde die Codierung derart gewählt, daß sich die Absorptionen zweier benachbarter Graustufen um einen Faktor a (1 t 0,05) unterscheiden.
Mit Hilfe der Tintendruckanordnung ist es möglich, auf einfache Weise unter Verwendung von wenigen Druckelementen Halbtonbilder mit einer Vielzahl von Graustufen zu erzeugen.
Die Graustufen werden durch Bildpunkte B unterschiedlicher Größe dargestellt. Die Bildpunkte B werden durch das Betätigen eines oder mehrerer Druckelemente des Tintendruckkopfs T erzeugt. Falls mehrere Druckelemente betätigt werden, ergibt sich die Größe des Bildpunkts B aus dem Volumen der von den Düsen D ausgestoßenen Tintentröpfchen.
Durch die Verwendung von mehreren Druckelementen mit unterschiedlich großen Düsen D lassen sich auf einfache Weise Halbtonbilder mit mit einer Vielzahl von Graustufen sehr schnell darstellen.
7 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprffche -1. Tintendruckanordnung zum Darstellen von Halbtonbildern, i der Druckelemente vorgesehen sind, die Tintentröpfchen auf einen Aufzeichnungsträger ausstoßen und bei der den verschiedenen Graustufen der Halbtonbilder zugeordnete Bildpunkte durch das Ausstoßen einer jeweils entsprechenden Tintenmenge auf den -Auf zeichnungs träger erzeugt werden, d a d u r c.h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere Druckelemente vorgesehen sind, die Düsen (D1 bis D5) unterschiedlicher Größe aufweisen und daß in Abhängigkeit von den jeweils darzustellenden Graustufen jeweils eines oder mehrere der Druckelemente Tintentröpfchen auf die den Bildpunkten (B) zugeordneten Stellen auf dem Aufzeichnungsträger (AT) ausstoßen.
2. Tintendruckeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckelemente derart angeordnet sind, daß die Tintentröpfchen bei einem gleichzeitigen Betätigen der Druckelemente jeweils an einer einem Bildpunkt (B) zugeordneten Stelle auf dem Aufzeichnungsträger (AT) auftreffen.
3. Tintendruckeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckelemente in Richtung der Relativbewegung zwischen den Druckelementen und dem Aufzeichnungsträger (AT) nebeneinander angeordnet sind und derart zeitlich verzögert nacheinander betätigbar sind, daß die Tintentröpfchen bei der Relativbewegung jeweils an einer einem Bildpunkt (B) zugeordneten Stelle auf dem Aufzeichnungsträger (AT) auftreffen.
4. Tintendruckeinrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckelemente die Tintentröpfchen auf parallelen Bahnen ausstoßen und nach jeweils einer Zeitdauer verzögert betätigt werden, die sich aus den Quotienten aus dem gegenseitigen Abstand der Druck- elemente und der ReLativgeschwindigkeit (v) zwischen dem Tintendruckkopf (T) und dem Aufzeichnur.gsträger (AT) ergibt.
5. Tintendruckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d-a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Durchmesser (DD) der Düsen (D) der einzelnen Druckelemente derart dimensioniert sind, daß sie Bildpunkte (B) erzeugen, deren Flächen sich jeweils um etwa den Faktor 2 unterscheiden.
6. Tintendruckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch das Betätigen eines oder mehrerer Druckelemente Bildpunkte (B) erzeugt werden, deren Absorption sich von Graustufe zu Graustufe um etwa einen konstanten Faktor unterscheidet.
7. Tintendruckanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h - g e k e n n z e i c h n e t, daß fünf Druckelemente vorgesehen sind, von denen maximal jeweils drei zur Erzeugung eines Bildpunkts (B) betätigbar sind und daß sich die Absorption benachbarter Graustufen um etwa einen Faktor a unterscheidet.