DE3317579C2

DE3317579C2 -

Info

Publication number: DE3317579C2
Application number: DE3317579A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Tokio/Tokyo Jp Watanabe; Nobuaki Yokohama Kanagawa Jp Sakurada; Hideaki Tokio/Tokyo Jp Kawamura; Yuichi Kawasaki Jp Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1992-03-05
Also published as: US4713746A; DE3317579A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von einem Stand der Technik ausgegangen, wie er aus der JP 53-1 02 034 bekannt ist. Dort ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsmaterial offenbart, daß sich aus einzelnen Bildelementen zusammensetzt. Die Bildelemente ihrerseits setzen sich aus einzelnen Elementarbereichen oder -teilchen matrixartig zusammen, so daß jedes Bildelement in einer gewünschten optischen Dichte bzw. Gradation erzeugt werden kann. Um eine verbesserte Gradationswiedergabe zu erreichen, wird vorgeschlagen, mindestens zwei Arten von Elementarbereichen mit jeweils unterschiedlicher Konzentration einzusetzen und jedem dieser Elementarbereich-Arten einen Dichtebereich zuzuordnen.

Obgleich sich mit dem bekannten Verfahren in der Tat eine sehr fein gestufte Gradationswiedergabe erreichen läßt, haben Untersuchungen der Anmelderin ergeben, daß die damit erzeugten Bilder insofern mangelhaft sind, als ein menschlicher Betrachter häufig den Eindruck hat, die Bilder wiesen gewisse "Rauhigkeit" oder "Härte" auf. Die auf diese Weise erzeugten Bilder werden daher als unangenehmer und damit als unnatürlicher empfunden als solche Bilder, deren Gradationsabstufung tatsächlich weit geringer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bilderzeugungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine hervorragende vom Betrachter als natürlich empfundene Bildqualität erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 bis 7 Zusammenhänge zwischen der Dichte von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen (Elementarbereiche), dem Einsatzverhältnis derselben, dem Teilungsabstand derselben und der Bildqualität,

Fig. 8 bis 12 Zusammenhänge zwischen der Fläche des Bilderzeugungs-Einheitsteilchens und der mittleren Dichte,

Fig. 13A eine schematische Schnittansicht eines bei einem Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Bilderzeugung verwendeten Tintenstrahlkopfs,

Fig. 13B eine schematische Schnittansicht eines piezo-elektrischen Elements,

Fig. 14 eine schematische perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl-Kopfeinheit,

Fig. 15 eine schematische perspektivische Ansicht einer Aufzeichnungseinrichtung, bei der die in Fig. 14 gezeigte Kopfeinheit verwendet wird,

Fig. 16 bis 21 grafische Darstellungen von Punktedurchmesser/Durchschnittsdichte- Kennlinien bei einem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel des Verfahrens bzw. der Einrichtung zur Bilderzeugung.

Fig. 22 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung eines Farbbilddruckers, bei dem die Bilderzeugungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.

Fig. 23 ein Schaltbild, das Einzelheiten des Innenaufbaus einer in Fig. 22 gezeigten Kopfsteuerungs-Matrixschaltung MXC zeigt,

Fig. 24 eine grafische Darstellung, die die Punktedurchmesser/Speisespannungs- Kennlinie eines Kopfs für Cyan-Tinte veranschaulicht,

Fig. 25 Zusammenhänge zwischen eingegebenen Digitalwerten und Ausgangsbefehlen der Matrixschaltung MXC, gewählten Köpfen und der Reflexionsdichte,

Fig. 26 ein Schaltbild, das Einzelheiten eines in Fig. 22 gezeigten Kopftreiberteils zeigt,

Fig. 27 eine schematische Darstellung einer Tintenstrahl- Kopfeinheit bei einem siebenten Ausführungsbeispiel der Bilderzeugungseinrichtung,

Fig. 28 Druckpunkte, die mittels des Druckers gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel gebildet sind,

Fig. 29 Zusammenhänge zwischen angelegten Spannungen und der Dichte bei dem siebenten Ausführungsbeispiel,

Fig. 30 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Druckers gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel und

Fig. 31 ein ausführliches Schaltbild eines Teils des Druckers.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden Tinten verwendet, die die gleiche Farbe haben, jedoch voneinander hinsichtlich der Dichte verschieden sind.

Vor der ausführlichen Beschreibung des ersten Ausführunsbeispiels wird ein Beispiel für die theoretische Analyse der Bildgestaltung erläutert, auf der das Bilderzeugungsverfahren beruht. Bei der Analyse wird ein vereinfachtes Modell herangezogen. Das verwendete Modell ist ein eindimensionales Modell gemäß der Darstellung in Fig. 1. Das Untersuchungsobjekt ist ein Bild, welches auf einer ausreichend großen Fläche an einem Aufzeichnungsmaterial durch Aufzeichnen von Punkten dargestellt ist, die einen bestimmten Punktedurchmesser, eine bestimmte Farbdichte und einen gleichmäßigen Punkteabstand haben. Das Bild wird hinsichtlich seiner Raumfrequenz, d. h. hinsichtlich der räumlichen Anordnung und der Häufigkeit der Punkte untersucht.

Tatsächlich werden auf einem Aufzeichnungsmaterial Punkte zweidimensional angeordnet. Für die Raumfrequenz-Analyse können sie jedoch als eine eindimensionale Anordnung auf einer Geraden angesehen werden, die durch die Mitten der Punkte verläuft. Die Dichteverteilung ist durch f (x) nach Fig. 1 gegeben, wobei x die Koordinate des Orts des Bildpunkts auf der Geraden ist und y die Lichtdichte bzw. Dichte an dem Ort x ist. Die Dichte des Aufzeichnungsmaterials (wie Papier) ist mit a₀ (bzw. -log a₀) bezeichnet, die Dichte eines Farbpunkts (einschließlich sowohl eines gefärbten Punkts als auch eines ungefärbten Punkts) ist mit a₁ (bzw. -log a₁) bezeichnet, der Punktedurchmesser ist mit b bezeichnet und der Punkteabstand ist mit T bezeichnet. Es gilt a=a₀-a₁.

Nimmt man an, daß die Punkte in einem ausreichend großen Bereich auf dem Aufzeichnungsmaterial angeordnet sind und daß die Anzahl der Punkte beispielsweise (2N+1) beträgt, so ergibt die Fourier-Transformation von f(x):

Nimmt man an, daß N ausreichend groß ist, so kann der erste Ausdruck der vorstehenden Gleichung (1) als eine Deltafunktion angesehen werden. Ferner kann der Teil

des zweiten Ausdrucks gleichfalls als eine Deltafunktionsreihe angesehen werden.

Daher kann gesagt werden, daß

gilt. Daraus ergibt sich für N→∞

wobei

Die Fig. 2 zeigt als ein Beispiel ein Ergebnis, daß aus der Gleichung (3) erzeilt wird. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, hat die Funktion bei Ω=0 eine Gleichstrom- bzw. Gleichwert-Komponente und ferner räumliche Winkelfrequenz- Komponenten in der Form von Impulsen mit einer Periode von 2π/T. Der Zusammenhang zwischen ω und der Raumfrequenz f ist gegeben durch:

ω=2 π f (4)

Daher erscheinen auf der Raumfrequenzachse die Raumfrequenz-Komponenten in der Form von Impulsen mit einer Periode 1/T. Das Umstellen der vorstehenden Gleichung (3) ergibt:

Ein Beispiel für aus der Gleichung (5) erzeilte Ergebnisse ist in der Fig. 3 dargestellt.

Das Einschalt- bzw. Einsatzverhältnis sei folgendermaßen definiert:

Damit ergibt sich:

In der Gleichung (7) ist der erste Ausdruck eine Gleichwert-Komponente und hat die Bedeutung, daß die mittlere Dichte gleich (a₁-a_D) ist. Der zweite Ausdruck ist eine Hochfrequenz-Komponente und hat die Bedeutung, daß bei l=1 der zweite Ausdruck einer Komponente der Frequenz 1/T mit folgendem Wert entspricht:

Wenn ein Bild beispielsweise durch eine Punkteanordnung mit einer Frequenz f₀ dargestellt werden soll, ist der Frequenzbandbereich, in welchem durch diese Punkteanordnung das Bild praktisch darstellbar ist, nach dem Abtasttheorem auf ungefähr f₀/2 begrenzt. Komponenten höherer Frequenz können als Rauschen angesehen werden. Da jedoch das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ungefähr eine Bogenminute beträgt, was auf einem Aufzeichnungsmaterial in dem sog. Scharfsichtabstand (25 bis 30 cm) höchstens 10 Linienpaaren je mm (20 hellen und dunklen Linien je mm) entspricht, ist in der Praxis eine die Auflösung von 10 Linienpaaren je mm übersteigende Frequenzkomponente vernachlässigbar. Daher kann unter der Voraussetzung 2f₀=10 Linienpaare/mm aus dem in Fig. 3 gezeigten Ergebnis geschlossen werden, daß in praktischer Hinsicht diejenige Frequenzkomponente, die eine große Wirkung auf das menschliche Empfinden hinsichtlich der Bildqualität hat, die Komponente der Ordnung f₀=5 Linienpaare/mm ist. Das heißt, es kann gesagt werden, daß im praktischen Sinne der Eindruck des Menschen bezüglich der Bildqualität in starkem Ausmaß durch den Wert des Leistungsspektrums F²(f₀) für die Frequenz f₀ beeinflußt wird.

Aus der Gleichung (8) ergibt sich das Leistungsspektrum F²(f₀) bei f₀ zu:

wenn sich das Einsatzverhältnis D von 0 auf 1 verändert, wird daher das Leistungsspektrum F² (f₀) zu einer Sinusfunktion gemäß der Darstellung in der Fig. 4. Bei D=0,5 hat das Spektrum den Maximalwert, während es bei D=0 und D=1 zu 0 wird.

Dies bedeutet, daß sich bei dem Einsatzverhältnis 0,5 für das das Bild betrachtende menschliche Auge der größte Reiz ergibt und der Mensch das Bild als grob empfindeet.

Da das Leistungsspektrum gemäß der Gleichung (9) dargestellt werden kann, ist es in Abhängigkeit von der Dichte-Differenz a zwischen der Punkte-Dichte und der Aufzeichnungsmaterial-Dichte veränderbar. F² (f₀) wird mit einer Abnahme der Dichte-Differenz a kleiner. Daher ist es zur Darstellung der gleichen mittleren Dichte vorzuziehen, Tinte mit einer möglichst niedrigen Farbdichte zu verwenden. In der Praxis kann dies dadurch erreicht werden, daß die Änderung des Werts von F² (f₀) untersucht wird, während a und D verändert werden, bis der die mittlere Dichte darstellende erste Ausdruck (a₁-a_D) der Gleichung (7) konstant wird.

Falls beispielsweise ein Bild gleicher mittlerer Dichte dadurch dargestellt werden soll, daß eine Tinte verwendet wird, deren Punktedichte auf dem Aufzeichnungsmaterial gleich (a₁-a_a) ist, und daß die Punkte dermaßen angeordnet werden, daß sie ein Einsatzverhältnis D_α ergeben, so ist die folgende Bedingung zu erfüllen:

a-(a₁-a_α)D_a=konstant. (10)

Aus der Bedingung (10) folgt: a_αD_α=konstant (11).

Infolgedessen wird das Leistungsspektrum zu:

Innerhalb des Bereichs von 0≦D≦1 nimmt der Wert nach Gleichung (12) monoton ab, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Infolgedessen wird mit einer Annäherung des Einsatzverhältnisses an "1" der Wert von F_α (f₀) kleiner.

In Zusammenfassung gesehen können Bilder verbesserter Qualität dann erzielt werden, wenn die Dichte-Differenz a zwischen den Punkten und dem Aufzeichnungsmaterial soweit wie möglich verringert wird (die Dichte der verwendeten Tinte so gering wie möglich ist) und das Einsatzverhältnis soweit wie möglich an 1 angenähert wird. Dies wird in der Fig. 6 dargelegt. Die Fig. 6 zeigt, daß das Leistungsspektrum F_α²(f₀) bei D=0,5 sowohl für die Tinte hoher Dichte als auch für die Tinte geringer Dichte maximal wird und daß der Maximalwert für die Tinte geringer Dichte beträchtlich kleiner als derjenige für die Tinte hoher Dichte ist. Dies beweist, daß die Bildqualität hinsichtlich des Eindrucks auf den Menschen durch die Verwendung von Tinte verbessert werden kann, die eine geringere Dichte hat. Es wurde ferner experimentell bewiesen, daß man bei der Verwendung einer Tinte geringer Dichte selbst bei dem Einsatzverhältnis D=0,5 das Bild nicht als grob empfindet, wogegen man es bei der Verwendung einer Tinte hoher Dichte als grob bzw. rauh empfindet. Es sei mit A der kleinste Wert des Leistungsspektrums F² (f₀) bezeichnet, bei dem für das menschliche Auge die "Rauhigkeit" des Bilds bemerkbar wird. Der Bereich des Einsatzverhältnisses D, der eine Beeinträchtigung der Bildqualität mit sich bringt, liegt dann oberhalb von A. Daher kann eine insgesamt gute Bildqualität dadurch erzielt werden, daß der Anteil dieses Bereichs über A verringert wird.

Zieht man die Hochfrequenzkomponente in Betracht, so ergibt das Leistungsspektrum F² (f₀) eine Kennlinie gemäß der Darstellung in Fig. 7. In diesem Fall ist gleichfalls die vorstehende Beschreibung anwendbar.

Als Bezug sind nachstehend die Bedingungen angegeben, unter denen die Kennlinien nach Fig. 6 erzielt wurden:
Die Punktefrequenz f₀ betrug 5 Punkte je mm (5 Bildelemente, in Bildelementen ausgedrückt), d. h., der Punkteabstand war 200 µm. Als Tinte hoher Dichte wurde eine Tinte mit einer Dichte im Bereich von 2 bis 5% verwendet. Als Tinte nidriger Dichte wurde eine Tinte mit einer Dichte im Bereich von 0,2 bis 0,5% verwendet. Unter Verwendung dieser Tinten wurden Versuche ausgeführt, bei denen ein Bild mit Tintenpunkten auf einem weißen Papierblatt erzeugt wurde, dessen Dichte ungefähr 0,1 betrug (Reflexionsvermögen von ungefähr 80%). Bei diesen unter den gleichen Bedingungen (mit der gleichen Bildelemente-Zahl und dem gleichen Aufzeichnungsmaterial) ausgeführten Versuchen der Bilderzeugung hat das Leistungsspektrum F² (f₀) bei dem Einsatzverhältnis D=0,5 den Wert A nach Fig. 6 überstiegen, wenn die Dichte der verwendeten Tinte 0,6% oder höher war (Reflexionsvermögen des erzeugten Punkts: ungefähr 10%). Im vorstehenden wurde die theoretische Untersuchung unter der Voraussetzung vorgenommen, daß N ausreichend groß ist. Es ist jedoch offensichtlich, daß die vorstehend getroffene Schlußfolgereung auch für alle Fälle anwendbar ist, bei denen N größer als 1 ist. Ferner wurde die theoretische Analyse nicht unter Verwendung der absoluten Dichte der Tintenpunkte, sondern unter Verwendung der relativen Dichte der Tintenpunkte bezüglich des verwendeten Aufzeichnungsmaterials ausgeführt. Als Aufzeichnungsmaterial werden jedoch gewöhnlich weiße Papiere verwendet, deren optische Dichte außerordentlich gering ist (in der Größenordnung von ungefähr 0,1). In Anbetracht dessen ist die vorstehend getroffene Schlußfolgerung selbst dann als allgemein gültig anzusehen, wenn nur die absolute Dichte der Tintenpunkte ausgewertet wird.

Die in Fig. 6 gezeigten Kennlinien sind natürlich in Abhängigkeit von der Punktefrequenz f₀, nämlich der Bildelemente-Anzahl veränderbar. Gemäß den vorangehenden Ausführungen hat das menschliche Auge ein Auflösungsvermögen von ungefähr 10 Bildelementen. Obzwar die Kennlinien veränderbar sind, ist es daher richtig, zu sagen, daß das vorangehend genannte Problem der "Rauhigkeit" nur dann nicht auftritt, wenn die Bildelemente-Anzahl oberhalb von 10 Bildelementen liegt, nämlich der Punkteabstand kleiner als 100 µm ist. Konkreter gesagt wird, wie es aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, die Rauhigkeit ein Problem insbesondere dann, wenn die Bildelemente-Anzahl im Bereich von 4 bis 6 liegt (weil eine Bildelemente-Anzahl unterhalb des Bereichs im allgemeinen für die Darstellung von Bildern unbrauchbar ist und eine Bildelemente-Anzahl über dem Bereich das Problem der "Rauhigkeit" in geringerem Ausmaß hervorruft).

Obzwar die in Fig. 6 gezeigten Kennlinien solche für schwarze Tinten sind, ist es ersichtlich, daß für Tinten anderer Farben eine hierzu gleichartige Tendenz zu beobachten ist.

Das Bilderzeugungsverfahren wurde im einzelnen anhand eines Beispiels gezeigt und beschrieben, bei dem das Bild unter Anwendung des Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahrens erzeugt wurde. Die Anwendung des Verfahrens ist jedoch nicht auf nur das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren begrenzt. Das Bilderzeugungsverfahren ist gleichermaßen bei anderen Aufzeichnungsverfahren wie bei dem elektrofotografischen Aufzeichnungsverfahren, dem Warmübertragungs-Aufzeichnungsverfahren und dem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren anwendbar.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei dem Bilderzeugungsverfahren ein Bereichsanteil Hmax eines Gesamtbereichs Htot auf unter 70% begrenzt, wobei Hmax der Gradationswert-Bereich ist, der durch die Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit der höchsten optischen Dichte dargestellt wird, während Htot die Summe der jeweiligen Gradationswert-Bereiche (H₁, H₂, H₃ . . .) ist, welche durch die jeweiligen Gruppen der Bilderzeugungs-Einheitsteilchen dargestellt werden. Zur noch wirksameren Lösung der Aufgabe des Bilderzeugungsverfahrens ist ein Bereichsanteil Hmax unter 60% und am günstigsten unter 55% des Gesamtbereichs Htot vorzuziehen.

Ausgewählte Ausführungsbeispiele des Verfahrens für die Gradationsdarstellung werden nachstehend anhand der Fig. 8 bis 12 beschrieben.

In diesen Figuren wird die Form der Bilderzeugungs-Einheitsteilchen als Kreis betrachtet, dessen Durchmesser mit l bezeichnet wird. Wenn die Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit dem Durchmesser l unter einer bestimmten Bildelemente-Anzahl durchgehend auf einem Aufzeichnungsmaterial angeordnet werden, wird eine mittlere Dichte erzielt, die mit r bezeichnet wird. Die Fig. 8 bis 12 zeigen den Zusammenhang zwischen dem Durchmesser l und der mittleren Dichte r.

Die mittlere Dichte r bei den Ausführungsbeispielen wurde folgendermaßen gemessen:

Auf einem normal weißen Papier (Baryt-Papier), wie es gewöhnlich verwendet wird, wurde eine 10 mm große Quadratfläche gewählt, und die Dichte der gewählten Fläche mit einem handelsüblichen Densitometer gemessen. Unter Verwendung des Meßwerts als Bezugswert wurde das Densitometer zum Messen der Dichte einer Probe eingestellt. Die Probe wurde dadurch hergestellt, daß durchgehend unter einer bestimmten Bildelemente-Anzahl die Bilderzeugungs- Einheitsteilchen auf einem Aufzeichnungsmaterial wie einem Blatt Papier angeordnet wurden. Zum Messen ihrer Dichte wurde eine 10 mm große Quadratfläche als Probe entnommen. r ist der auf diese Weise an der Probe gemessene Wert der Dichte.

In den Fig. 8 bis 12 sind die gemessenen mittleren Dichten an der Ordinate in normierter Form aufgetragen, bei der der maximale gemessene Wert r (max) gleich "1" ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 werden zwei Arten von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen E1 und E2 verwendet, die voneinander hinsichtlich der Dichte verschieden sind. Von den Bilderzeugungs-Einheitsteilchen E1 mit der hohen Dichte werden diejenigen Einheitsteilchen, die den niedrigsten Gradationswert wiedergeben, als E1 (min) bezeichnet. Gleichermaßen werden von den Einheitsteilchen E2 mit der niedrigen Dichte diejenigen Einheitsteilchen, die den niedrigsten Gradationswert wiedergeben, als E2 (min) bezeichnet. Die Fig. 8 zeigt einen Fall, bei dem der Durchmesser der Einheitsteilchen E1 (min) gleich demjenigen der Einheitsteilchen E2 (min) ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 kann der Gradient bzw. die Gradation im Bereich der mittleren Dichte r von 0,4 bis 1,0 durchgehend bzw. stufenlos und weich dadurch wiedergegeben werden, daß der Durchmesser der Einheitsteilchen E1 mit der (höheren) Dichte d1 von l₁ bis l₂ moduliert wird.

Andererseits kann die Gradation in dem r-Bereich von 0,15 bis 0,4 kontinuierlich dadurch wiedergegeben werden, daß der Durchmesser der Einheitsteilchen E2 mit der (niedrigeren) Dichte d2 von l₁ bis l₃ moduliert wird.

Dei bei dem praktischen Einsatz des Bilderzeugungsverfahrens tatsächlich wiedergegebenen einzelnen Gradationspegel sind in der Fig. 8 durch die ausgezogenen Linienabschnitte der Kurven dargestellt. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Gradation mit dem niedrigeren Wert durch ein weiteres Verringern des Durchmessers der Einheitsteilchen E1 wiedergegeben werden kann und auch die Gradation mit dem höheren Wert durch ein weiteres Vergrößern des Durchmessers der Einheitsteilchen E2 wiedergegeben werden kann, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 8 angedeutet ist. Das gleiche kann auch für die anderen, in den folgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele ausgesagt werden.

Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Bilderzeugungs-Einheitsteilchen E1 zur Wiedergabe der Gradation im Bereich hoher Werte und die Einheitsteilchen E2 zur Wiedergabe der Gradation im Bereich niedriger Werte herangezogen. Die Grenzlinie zwischen den beiden Gradationsbereichen liegt bei r=0,4. Die Gradation an der Grenzlinie (r=0,4) kann entweder mittels der Einheitsteilchen E1 oder mittels der Einheitsteilchen E2 wiedergegeben werden. Im Hinblick auf den Eindruck der erzielten Bildqualität ist es jedoch vorzuziehen, die Gradation an der Grenzlinie mittels der Einheitsteilchen E2 wiederzugeben. Es wurde experimentell ermittelt, daß dann, wenn zur Darstellung des gleichen Gradationswerts zwei voneinander hinsichtlich des Durchmessers stark verschiedene Arten von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen verwendet werden, mittels der Einheitsteilchen mit der niedrigeren Dichte Bilder besserer Qualität und natürlichere Bilder erzeugt werden können als mit den Einheitsteilchen der höheren Dichte. Es wurde ferner festgestellt, daß bei der Verwendung der Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit hoher Dichte zur Darstellung der Gradation ein Bild guter Qualität insbesondere dann erzielt werden kann, wenn die Einheitsteilchen zur Wiedergabe der Gradation in einem Bereich eingesetzt werden, bei dem das Einschaltverhältnis bzw. Einsatzverhältnis oberhalb 0,5 liegt. Das heißt, in einem Fall, bei dem dann, wenn der Gradationswert mittels der Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit einer hohen Dichte wiedergegeben wird, das Einsatzverhältnis notwendigerweise kleiner als 0,5 wird, ist es vorzuziehen, den gleichen Gradationswert unter Verwendung von Einheitsteilchen mit einer niedrigeren Dichte als die ersteren wiederzugeben.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel werden drei Arten von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen E3, E4 und E5 mit unterschiedlichen Dichten d3, d4 bzw. d5 verwendet. Mit Ausnahme hiervon ist dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen das gleiche wie dasjenige nach Fig. 8.

Die Dichte d5 der Einheitsteilchen E5 ist niedrig. Durch stufenloses Modulieren des Durchmessers der Einheitsteilchen E5 von l₄ bis l₇ kann die Gradation im Bereich der mittleren Dichte r von 0,12 bis 0,28 kontinuierlich wiedergegeben werden. Die Dichte d4 der Einheitsteilchen E4 hat einen mittleren Wert. Gleichartig zu dem vorstehenden kann damit die Gradation in dem r-Bereich von 0,28 bis 0,45 durch stufenloses Modulieren des Durchmessers der Einheitsteilchen E4 von l₄ bis l₆ wiedergegeben werden. Die Dichte d3 der Einheitsteilchen E3 ist hoch. Durch stufenloses Modulieren des Durchmessers der Einheitsteilchen E3 von l₄ bis l₅ kann die Gradation im Bereich von r=0,45 bis 1,0 wiedergegeben werden.

Die Fig. 10 und 11 zeigen noch günstigere Ausführungsbeispiele.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 werden zwei Arten von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen verwendet, wogegen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 drei Arten von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit unterschiedlichen Dichten verwendet werden.

Ein bedeutender Unterschied zwischen den in Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispielen und den vorangehend in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispielen liegt in der Art der Einstellung des Teilchendurchmessers. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 10 und 11 wird der Durchmesser der Einheitsteilchen für die Darstellung des kleinsten Gradationswerts entsprechend der Dichte der Einheitsteilchen bestimmt. Im einzelnen erfolgt das Einstellen des Durchmessers für diese Gruppe der Einheitsteilchen in der Weise, daß die Teilchen mit höherer Dichte einen größeren Durchmesser haben.

In der Fig. 10 sind mit E6 Bilderzeugungs-Einheitsteilchen hoher Dichte bezeichnet, während mit E7 Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit niedriger Dichte bezeichnet sind. Von Den Einheitsteilchen E6 hoher Dichte werden die Einheitsteilchen für die Darstellung des kleinsten Gradationswerts mit E6 (min) bezeichnet. Gleichermaßen werden von den Einheitsteilchen E7 niedriger Dichte die Teilchen für die Darstellung des kleinsten Gradationswerts mit E7 (min) bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Durchmesser der Einheitsteilchen E6 (min) auf einen Wert eingestellt, der kleiner als derjenige des Durchmessers der Einheitsteilchen E7 (min) ist. Auf diese Weise haben bei diesem Ausführungsbeispiel selbst in ein- und derselben Einheitsteilchen-Gruppe die Einheitsteilchen unterschiedliche Durchmesser. Somit haben die Teilchen mit der höheren Dichte einen größeren Durchmesser. Durch diese Einstellung des Durchmessers der Einheitsteilchen werden vorteilhaftere Bilder erzielt, die dem Betrachter den Eindruck besserer Bildqualität vermitteln. Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Gradation mit drei Gruppen von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen E8, E9 und E10 wiedergegeben, deren Dichten jeweils d8, d9 bzw. d10 sind (d8<d9<d10).

Ferner haben bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 diejenigen Einheitsteilchen, die in einer jeweiligen Gruppe den kleinsten Gradationswert wiedergeben, einen entsprechend ihrer Dichte verkleinerten Durchmesser. Damit haben die Einheitsteilchen mit der niedrigeren Dichte einen kleineren Durchmesser.

Die Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Mit E11 sind Bilderzeugungs-Einheitsteilchen der Gruppe hoher Dichte bezeichnet, mit E12 sind Einheitsteilchen der Gruppe mittlerer Dichte bezeichnet und mit E13 sind Einheitsteilchen der Gruppe mit niedrigerer Dichte bezeichnet. In den Gruppen E11 und E12 erhalten die Einheitsteilchen für die Darstellung des kleinsten Gradationswerts den gleichen Durchmesser. In der Teilchengruppe E13 niedrigerer Dichte wird jedoch auf die vorangehend beschriebene Weise der Durchmesser der den kleinsten Gradationswert darstellenden Teilchen im Vergleich zu den anderen Durchmessern verkleinert.

Wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, können Bilder guter Qualität dadurch erzielt werden, daß die Gradation mit dem gleichen Wert durch Verwendung von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit niedrigerer Dichte unter der Voraussetzung wiedergegeben wird, daß dadurch das Auflösungsvermögen nicht verringert wird. In dem dabei erzielten Bild ist der weiß belassene Teilbereich für das menschliche Auge nicht merkbar. Das Bild ergibt nicht das Empfinden einer "Rauhigkeit" oder einer "Unruhe". Vielmehr vermittelt das Bild den Eindruck guter Qualität.

Die Einrichtung zum Ausführen des vorangehend beschriebenen Verfahrens wird in Einzelheiten anhand der Fig. 13 bis 15 beschrieben.

Gemäß den vorstehenden Anmerkungen ist zwar die in den Fig. 13 bis 15 gezeigte Einrichtung eine Tintenstrahl- Aufzeichnungseinrichtung, jedoch ist es ersichtlich, daß die gleiche Gestaltung auch bei verschiedenerlei anderen Auf zeichnungseinrichtungen einschließlich elektrofotografischer Aufzeichnungseinrichtungen, Thermoaufzeichnungseinrichtungen und elektrostatischer Aufzeichnungseinrichtungen anwendbar ist.

Die Fig. 13 zeigt schematisch einen Tintenstrahl-Aufzeich nungskopf, wie er bei der Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung verwendet wird.

Mit 1 ist ein Glasrohr bezeichnet, das einen verjüngten Spitzenendbereich hat. Das Glasrohr 1 ist von einem zylin drischen piezoelektrischen Element 2 umgeben. 3 ist ein rohrförmiger Piezo-Körper. 4 und 5 sind Elektroden. Wenn zwischen die Elektroden 4 und 5 eine Spannung angelegt wird, zieht sich das piezoelektrische Element 2 radial nach innen zu zusammen und nimmt danach wieder seinen ur sprünglichen Zustand ein. In das Glasrohr 1 wird in der Richtung eines Pfeils B flüssige Tinte eingeleitet. Durch das Zusammenziehen und Zurückkehren des piezoelektrischen Elements wird aus der Düsenöffnung des Glasrohrs 1 die Tinte als Tintentröpfchen ausgestoßen. Die Größe des Tinten tröpfchens ist durch Verändern des Pegels und der Impulsbreite des an das piezoelektrische Element 2 angelegten Spannungssignals veränderbar. Beispielsweise ist es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, die Tröpfchengröße (als Punktedurchmesser) in einem Bereich bis zu dem Dreifachen zu modulieren.

Der erzielbare Punktedurchmesser-Modulationsbereich ändert sich jedoch in Abhängigkeit von verschiedenerlei Faktoren wie der Form und der Ausstoßeigenschaften des verwendeten Aufzeichnungskopfs, den physikalischen Eigenschaften der verwendeten Tinte, den Ansteuerungsbedingungen für den Kopf usw. Es ist nicht unmöglich, einen Punktedurchmesser- Modulationsbereich bis zu dem 7- bis 8fachen zu erzielen. Selbst für die gleiche Tintenstrahl-Aufzeichnungseinrichtung ist der erreichbare Punktedurchmesser-Modulationsbereich entsprechend der Art des Aufzeichnungsverfahrens veränderbar.

Wie nachstehend beschrieben wird, werden bei dem Ausfüh rungsbeispiel zum Erreichen einer Gradations-Reproduktion in einem weiten Bereich zugleich mit der Anwendung der vorangehend genannten Punktedurchmesser-Modulation zwei oder mehr verschiedene Arten von Tinte verwendet, die voneinander hinsichtlich der Farbdichte verschieden sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 14 wird bei diesem Ausfüh rungsbeispiel eine Tintenstrahl-Kopfeinheit 10 verwendet, die mit zwei Köpfen 6 und 7 versehen ist, welche jeweils an Tintenbehälter 8 bzw. 9 angeschlossen sind. Die in den Behälter 9 enthaltene Tinte unterscheidet sich von derjenigen in dem Behälter 8 hinsichtlich der Dichte. Mit der Kopfeinheit 10 wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren ein weiter Gradationsbereich zufriedenstellend reproduziert. Insbesondere wurde bei fotografischen Bildern eine sehr gute und naturgetreue Reproduktion der Gradation erzielt. In den reproduzierten Bildern war die Wieder gabequalität von Spitzenlichtbereichen sowie der Haut der abgebildeten Person hervorragend. Die Qualität war mit derjenigen eines durch die Silbersalz-Fotografie er zielten Bilds vergleichbar.

Hinsichtlich der Anzahl der Tinten mit unterschiedlichen Dichten besteht keine Einschränkung. Bei dem Bilderzeugungsverfahren können auch drei oder mehr unterschiedliche Arten von Tinte verwendet werden. Die Dichten der verschiedenen Tinten können in geeigneter Weise entsprechend dem Objekt bestimmt werden, für das die Tinten eingesetzt werden.

Die Dichte der Tinte zum Bilden der Bilderzeugungs-Ein heitsteilchen mit der höchsten optischen Dichte sollte jedoch zum Erfüllen der Bedingung festgelegt werden, daß der Anteil des durch die Einheitsteilchen höchster Dichte wiedergegebenen Bereich der Gradation weniger als 70% des durch die mit den jeweiligen Tinten unterschiedlicher Dichten gebildeten jeweiligen Bilderzeugungs-Einheitsteilchen wiedergegebenen gesamten Gradationsbereichs betragen sollte. Die den Erfordernissen genügende Tintendichte wird bei der Zusammenstellung der Tinte festgelegt.

Bei dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren beträgt in der gewöhnlich für die praktischen Zwecke eingesetzten Tinte der Gehalt an Farbstoff (Farbstoff-Pigment, Färbungspigment) höchstens ungefähr einige Gewichtsprozente. Obzwar der Gehalt verhältnismäßig gering ist, können ohne Schwierigkeiten vielerlei Arten von Tinten mit unterschiedlichen optischen Dichten dadurch hergestellt werden, daß der Gehalt an Farbstoff in dem begrenzten Bereich verändert wird.

Die Fig. 15 zeigt den wesentlichen Teil eines Druckers, an dem die in Fig. 14 gezeigte Kopfeinheit 10 angebracht ist.

In der Fig. 15 ist 11 eine Druckwalze, während 12 ein Papiervorschub-Schrittmotor ist und 13 ein Schlittenantriebsmotor ist. 14 ist ein Schlitten, an dem die Kopfeinheit 10 angebracht ist. Der Schlitten 14 wird mittels des Motors 13 über eine Schraubspindel 16 angetrieben und bewegt sich längs einer Führung 15.

Unter Verwendung der in den Fig. 13 bis 15 gezeigten Tinten strahl-Aufzeichnungseinrichtung wurden einige Druck- Versuche ausgeführt, um den Zusammenhang zwischen dem Punkte durchmesser und der mittleren (optischen) Dichte r zu ermitteln. Bei diesen Versuchen wurden Punkte mit 5 Bildelementen je mm gebildet. Die Fig. 16 bis 21 zeigen bei diesen Versuchen erzielte Zusammenhangs-Kurven.

In allen Fig. 16 bis 21 ist die mittlere Dichte r auf der Ordinate in normierten Werten aufgetragen, wobei der Maximalwert r (max) gleich 1 ist. Die Punkte durchmesser sind auf der Abszisse in µm aufgetragen. Die ausgezogenen Linien geben den Bereich an, in welchem eine jeweilige Tinte verwendet worden ist. Die gestrichelten Linien geben den Bereich an, in welchem eine jeweilige Tinte nicht für das tatsächliche Drucken verwendet wurde, obzwar sie für die Wiedergabe der Gradation in diesem Wertbereich brauchbar wäre.

Aus der Fig. 16 ist ersichtlich, daß sowohl für eine Tinte A16 hoher Dichte als auch für eine Tinte B16 geringer Dichte der Punktedurchmesserbereich, der unter Verwendung der jeweiligen Köpfe (6 und 7 nach Fig. 14) mit jeweils einem Düsenöffnungsdurchmesser von 50 µm erzielbar ist, ungefähr 80 µm bis 245 µm beträgt. Der dadurch darstellbare Bereich der mittleren Dichte beträgt von 0,3 bis 1,0 für die Tinte A16 der hohen Dichte und von 0,15 bis 0,65 für die Tinte B16 mit der geringen Dichte. Die beiden Bereiche überlappen in dem Bereich von 0,3 bis 0,65. Daher kann in diesem Bereich die mittlere Dichte durch irgendeine der beiden Tinten A16 und B16 wie dergegeben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch zum Annähern des Einsatzverhältnisses der Tintenpunkte hoher Dichte an 1 der Umschaltpunkt an einen Punkt eingestellt, bei dem der Punktedurchmesser für die Tinte hoher Dichte 110 µm beträgt. Das heißt, der Umschaltwert liegt bei der mittleren Dichte von 0,45.

Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Tinte B16 geringer Dichte zur Erfassung des Bereichs der mittleren Dichte von 0,2 bis 0,4 herangezogen (Punktedurchmesser 110 bis 180 µm), während mit der Tinte hoher Dichte der Bereich der mittleren Dichte von 0,4 bis 1,0 erfaßt wird (110 bis 245 µm Punktedurchmesser). Der kleinste Punktedurchmesser bei diesem Ausführungsbeispiel ist für beide Tinten A16 und B16 110 µm.

Auf diese Weise wird das erwünschte Einsatzverhältnis er reicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Punkteabstand 200 µm (da die Bildelemente-Anzahl gleich 5 ist). Daher wird selbst für den kleinsten Punktedurchmesser für die Tinte hoher Dichte das eindimensionale Einsatzverhältnis D zu 110 µm/200 µm = 0,55, was anzustreben ist. Das bei diesem Ausführungsbeispiel erzielte Aufzeichnungsbild wurde einer Anzahl von Personen zur Bewertung gezeigt. Deren Eindrücke hinsichtlich des Aufzeichnungsbilds waren alle gut. Die Augen-Reizwirkung war gering. Die Personen hatten nicht das Empfinden eines groben Bilds. Ferner hatte nahezu keine der Personen den Unterschied zwischen dem mittels der Tinte A16 hoher Dichte wiedergegebenen Teil bereich und dem mittels der Tinte B16 niedriger Dichte wiedergegebenen Teilbereich wahrgenommen. Die Personen hatten das Empfinden, daß das Bild hinsichtlich der Qualität und der Ruhe gleichförmig ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel und auch bei dem folgenden zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wurden auch in dem Bereich kleinster Dichte kleine Punkte mit der Tinte der kleinsten Dichte mit 5 Bildelementen je mm gebildet. Durch diese Bildgestaltung wird der ansonsten in dem Bildbereich bestehende weiß gelassene Bereich zum Verschwinden gebracht. Dies hat zur Wirkung, daß eine ungünstige Veränderung der Bildtönung verhindert wird und daß daher eine weitere Ver besserung der Bildqualität erreicht wird.

Die Fig. 17 zeigt Punktedurchmesser/Durchschnittsdichte- Kennlinien, die bei einem zweiten Ausführungsbeispiel erzielt werden. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist, obzwar dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, die Anzahl der Tintenstrahlköpfe gemäß der Darstellung in Fig. 14 von 2 auf 3 gesteigert. Diese drei Einzelköpfe sind an drei Tintenbehälter angeschlossen, die eine Tinte A17 (mit hoher Dichte), eine Tinte B17 (mit mittlerer Dichte) bzw. eine Tinte C17 (mit niedriger Dichte) enthalten. In den Tinten betrug bei der Tinte C17 niedriger Dichte der Farbstoffgehalt 0,2 Gew.-%, bei der Tinte B17 mittlerer Dichte der Farbstoffgehalt 0,7 Gew.-% und bei der Tinte A17 hoher Dichte der Farbstoffgehalt 4,5 Gew.-%. Der Düsenöffnungsdurchmesser bei einem jeden dieser drei Köpfe war 50 µm. Die Anzahl der Bildelemente (je mm) war wiederum 5. Wie aus der Fig. 17 ersichtlich ist, wird mit der Tinte C17 niedriger Dichte der Durch schnittdichtebereich von 0,18 bis 0,36 erfaßt, mit der Tinte B17 mittlerer Dichte der Bereich von 0,36 bis 0,5 erfaßt und mit der Tinte A17 hoher Dichte der Bereich von 0,5 bis 1,0 erfaßt. Der kleinste Punktedurchmesser bei diesem Ausführungsbeispiel wurde für alle Tinten A17, B17 und C17 zu 130 µm gewählt.

Der Dichte der Tinte A17 hoher Dichte ist höher als die jenige bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher ist es bei der Bildgestaltung erforderlich, das Einsatzverhältnis D herabzusetzen. Aus diesem Grund wurde bei diesem Aus führungsbeispiel das Einsatzverhältnis D bei dem kleinsten Punktedurchmesser mit der Tinte A17 auf 0,65 gewählt.

Die bei diesem Ausführungsbeispiel erzielten Bilder hatten gleichfalls gute Qualität. Es war kein Qualitätsunterschied zwischen den mittels der drei verschiedenen Tinten wieder gegebenen Bereichen feststellbar. Das Bild machte keinen rauhen Eindruck. Es wurde eine kleinste Dichte von 0,18 erzielt.

Die Fig. 18 zeigt bei einem dritten Ausführungsbeispiel erzielte Punktedurchmesser/Durchschnittsdichte- Kennlinien. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wurde eine Tinte C18 mit geringer Dichte (Farbstoffgehalt 0,7 Gew.-%) über eine Kopfdüsenöffnung mit dem Durchmesser 50 µm aus gestoßen, eine Tinte B18 mittlerer Dichte (Farbstoffgehalt 0,8 Gew.-%) über eine Kopfdüsenöffnung mit dem Durchmesser 50 µm ausgestoßen und eine Tinte A18 hoher Dichte (Farbstoffgehalt 4 Gew.-%) über eine Kopfdüsenöffnung mit dem Durchmesser 75 µm ausgestoßen. Die Bildelemente-Zahl war wiederum 5.

Wie aus der Fig. 18 ersichtlich ist, konnte bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Kopf für die Tinte hoher Dichte ein maximaler Punktedurchmesser von 290 µm erzielt werden, so daß daher der darstellbare Bereich der mittleren Dichte im Vergleich zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nach oben bis zu einem weitaus höheren Wert erweitert wurde. Da die Tinte A18 hoher Dichte nicht dafür erforderlich war, Punkte mit einem Durchmesser von weniger als 135 µm zu bilden (Einsatzverhältnis = 0,675) konnte bei dem Kopf für die Tinte hoher Dichte ein größerer Düsenöffnungsdurchmesser zugelassen werden. Dies ermöglicht es, den Bereich darstellbarer Dichte weiter auszudehnen. Natürlich kann dieses Merkmal der Verwendung unterschiedlicher Düsenöffnungsdurchmesser auch bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel an gewandt werden, um damit den Bereich darstellbarer Dichte zu erweitern und dadurch die Gradations-Wiedergabe in einem weiteren Bereich zu erzielen. Bei dem Verfahren und der Einrichtung zur Bilderzeugung ist eine derartige Kombination verschiedener Tinten und verschiedener Düsenöffnungsdurchmesser mit eingeschlossen.

Die Fig. 19, 20 und 21 zeigen Punktedurchmesser/Durch schnittsdichte-Kennlinien, die bei einem vierten, einem fünften bzw. einem sechsten Ausführungsbeispiel erzielt wurden.

Bei diesen Ausführungsbeispielen wurde der Durchmesser des mittels der Tinte höchster Dichte gebildeten kleinsten Punkts so festgelegt, daß er größer als der Durchmesser des mittels der Tinte niedrigster Dichte gebildeten kleinsten Punkts ist. In dieser Hinsicht sind das vierte, das fünfte und das sechste Ausführungsbeispiel von den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verschieden. Von anderen Gesichtspunkten her gesehen sind diese Ausführungsbeispiele im wesentlichen die gleichen wie die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Die Gestaltungsdaten für diese Beispiele 4, 5 und 6 sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Tabelle 1

Unter den vorstehend angegebenen Bedingungen für die Beispiele 4, 5 und 6 wurde die Portraitaufnahme einer Frau im Kabinettformat 102×153 mm (4×6 Zoll) reproduziert. Das Reproduktionsbild hatte eine sehr hohe Qualität. Ins besondere war die Wiedergabe des Hautbereichs hervorragend. Das Bild gab das Empfinden einer hohen Natürlichkeit. Für das Auge des Beobachters wirkte das Bild in keiner Weise ermüdend und ergab keinen Eindruck einer "Unruhe".

Die Fig. 22 zeigt ein konkretes Beispiel einer Steuer schaltung des Druckers, bei dem die in Fig. 15 gezeigte Bilderzeugungseinrichtung angebracht worden ist. Der Drucker dient zum Ausdrucken von Farbvideosignalen.

Nach Fig. 22 werden Videosignale jeweils in Abfrage/Halte schaltungen SHR, SHG und SHB für Rot, Grün und Blau eingegeben. Andererseits wird in eine Systemsteuereinheit SYSCON ein Synchronisiersignal SYNC eingegeben. Die eingegebenen Videosignale werden entsprechend Steuersignalen aus der Systemsteuereinheit SYSCON abgerufen und gespeichert. Die abgerufenen Ausgangssignale aus den Farb-Videosignalen werden nach Durchlaufen eines Signalschalters SW und eines A/D-Wandlers ADC in Zeilenspeicher MR, MG bzw. MB eingespeichert. Die in den Zeilenspeichern MR, MG und MB gespeicherten Informationen werden zur Maskierungs-Aufbereitung und zum Ausschalten von Nebenfarben mittels einer Matrixschaltung MX verarbeitet. Die Matrixschaltung MX erzeugt ein Cyan-Signal C, ein Magenta-Signal M, ein Gelb- Signal Y und ein Schwarz-Signal BL, die jeweils in Zwischen speicher MC, MM, MY bzw. MBL eingespeichert werden. Die Ausgangssignnale der Zwischenspeicher werden in Kopf steuerungs-Matrixschaltungen MXC, MXM, MXY bzw. MXBL ein gegeben, welche die Signale in Codesignale umsetzen, die jeweils den zu wählenden Kopf und den Wert der anzulegenden Spannung darstellen. Diese Codesignale werden in D/A- Wandler DAC, DAM, DAY bzw. DABL eingegeben, in denen sie in analoge Spannungswerte umgesetzt werden. Die Spannungen werden an Kopftreiberstufen AMP1 bis AMP8 angelegt, um die mittels eines Kopfwählsignals HS angewählten Köpfe entsprechend einem Sollzeit-Steuersignal TP zu betreiben. Auf diese Weise wird die Menge der aus den entsprechenden Köpfen ausgestoßenen Tintentröpfchen gesteuert.

Die Fig. 23 ist eine ausführliche Darstellung des Innen aufbaus der Matrixschaltung MXC zur Steuerung der Cyan- Köpfe. Die Fig. 24 zeigt den Zusammenhang zwischen einer an Tintenstrahl-Köpfe H1 bzw. H2 für die Cyan-Tinte angelegten Spannung und dem Punktedurchmesser. Der Zusammenhang zwischen dem Punktedurchmesser und der mittleren Dichte wurde schon in der Fig. 16 gezeigt.

Die Cyan-Matrixschaltung MXC erzeugt das Kopfwählsignal HS entsprechend dem Wert des digitalen Signals, welches die Dichte für Cyan darstellt, sowie ferner digitale Signale für die Spannungen, die an die jeweiligen Köpfe anzulegen sind und die durch die in den Fig. 16 und 24 gezeigten Kennlinien bestimmt sind.

Die Fig. 25 zeigt den Zusammenhang zwischen Ausgabecode signalen und eingegebenen digitalen Werten, den Zusammenhang zwischen dem gewählten Kopf und dem Codesignal, den Zusammenhang zwischen der an den Kopf angelegten Spannung und dem Codesignal sowie der erzielten Dichte bei der in Fig. 23 gezeigten Cyan-Matrixschaltung. In der Fig. 25 ist mit H1 der Kopf für die Tinte B16 der geringen Dichte bezeichnet, während mit H2 der Kopf für die Tinte A16 hoher Dichte bezeichnet ist.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 25 liegt die an den Kopf für die Tinte B16 geringer Dichte anzulegende Spannung im Bereich von 39 bis 69 V, während die an den Kopf für die Tinte A16 hoher Dichte anzulegende Spannung im Bereich von 39 bis 125 V liegt. Dadurch wird mit der Tinte B16 geringer Dichte eine mittlere Dichte im Bereich von 0,2 bis 0,4 erzielt, während mit der Tinte A16 hoher Dichte eine mittlere Dichte von 0,4 bis 1,0 erzielt wird. Selbst wenn der eingegebene Digitalwert "00000" beträgt, wird mit der Tinte B16 geringer Dichte ein kleiner Bildpunkt erzeugt, um zu verhindern, daß ein sogenannter Leer bereich vorliegt (weiß gelasener Bereich). Zum Steuern des Kopf-Vorschubs und des Papier-Vorschubs werden von der Systemsteuereinheit SYSCON Signale über Treiberstufen DR1 bzw. DR2 an einen Kopfmotor HM bzw. einen Papiervorschub- Motor LM angelegt.

Die Fig. 26 ist ein ausführliches Schaltbild des in Fig. 22 gezeigten Kopfansteuerungsteils. Anhand der Fig. 26 wird als ein Beispiel die Art der Steuerung eines Tinten strahlkopfs in Verbindung mit der Verarbeitung des Cyan- Signals beschrieben.

Der D/A-Wandler DAC für das Modulieren der an den Kopf anzulegenden Spannung empfängt 7-Bit-Digitalsignale aus der in Fig. 22 gezeigten Matrixschaltung MXC. Der Wandler DAC erzeugt entsprechend dem eingegebenen Digitalsignal eine Spannung VH. Andererseits wird das von der Matrixschaltung MXC abgegebene Kopfwählsignal HS an einen der Eingangsanschlüsse eines UND-Glieds G3 und ferner über einen Inverter G1 an einen der Eingangsanschlüsse eines UND-Glieds G2 angelegt. Wenn das Signal HS niedrigen Pegel hat, wird der Kopf H1 gewählt. Wenn das Signal HS hohen Pegel hat, wird der Kopf H2 gewählt. An die zweiten Ein gangsanschlüsse der UND-Glieder G2 und G3 wird ein Kopf ansteuerungsimpuls (TP) aus der Systemsteuereinheit SYSCON angelegt. Zur Erläuterung sei angenommen, daß das Signal HS den niedrigen Pegel hat und damit der Kopf H1 gewählt ist. Bei diesem Zustand hat der zweite Eingangsanschluß des UND-Glieds G2 hohen Pegel. Wenn daher der Kopfansteue rungsimpuls den hohen Pegel annimmt, nimmt das Ausgangssignal des UND-Glieds G2 und damit auch das Ausgangssignal eines Pufferverstärkers G4 hohen Pegel an. Infolgedessen wird ein Transistor Tr3 und ferner auch ein Transistor Tr1 durchgeschaltet. Dadurch wird die Spannung VH über einen Widerstand R3 an den Kopf H1 angelegt. Dies bewirkt, daß sich das piezoelektrische Element radial zum Inneren des Glasrohrs hin zusammenzieht, wodurch aus dem Glasrohr ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Das Volumen des ausgestoßenen Tintentröpfchens wird durch die Spannung VH gesteuert.

Zu diesem Zeitpunkt ist ein Transistor Tr2 gesperrt, da das Ausgangssignal eines Inverters G6 niedrigen Pegel hat. Wenn danach der Impuls auf den niedrigen Pegel wechselt, wird der Transistor Tr1 gesperrt, während der Transistor Tr2 durchgeschaltet wird. Dadurch wird die Ladung an dem Kopf H1 über einen Widerstand R4 entladen. Dabei nimmt das piezoelektrische Element selbsttätig seinen ursprünglichen Zustand wieder ein. Auf diese Weise wird die Tintenabstrahlung gesteuert.

Die Funktionsweise der Steuerschaltung wurde zwar im einzelnen nur in Verbindung mit der Cyan-Tinte beschrieben, jedoch werden auf die gleiche Weise auch die Köpfe für Magenta, Gelb und Schwarz gesteuert. Ferner ist diese Be schreibung der Steuerschaltung bezüglich des in Fig. 16 ge zeigten ersten Ausführungsbeispiels auch für das zweite bis sechste Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 17 bis 21 gültig.

Die Fig. 27 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel der Bilderzeugungseinrichtung. Die Fig. 27 ist eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahl-Kopfeinheit mit einem Aufbau, der dem in Fig. 14 gezeigten gleichartig ist. In der Fig. 27 sind 106 und 107 Tintenstrahlköpfe mit unter schiedlichen Düsenöffnungsdurchmessern. 108 ist ein für die beiden Köpfe gemeinsamer Tintenbehälter. Die Kopfeinheit ist allgemein mit 110 bezeichnet, während mit 111 eine Druckwalze bezeichnet ist. Die Kopfeinheit 110 ist an einem vorangehend in der Fig. 15 gezeigten Schlitten angebracht, der für das Drucken bewegt wird.

Die Fig. 28 und 29 zeigen mit dem in Fig. 27 gezeigten Drucker erzielte Druckeigenschaften.

Die Fig. 28 veranschaulicht die Änderung des Punktedurchmessers mit einer Änderung der Spannung, die an den ersten und den zweiten Tintenstrahlkopf angelegt wird, welche verschiedene Düsenöffnungsdurchmesser haben. Wie aus der Fig. 28 ersichtlich ist, ist es bei dem ersten wie bei dem zweiten Kopf möglich, den Punktedurchmesser bis zu dem Dreifachen zu verändern. Daher ist es selbst unter Anrechnung einer Überlappung der beiden Punktedurchmesser möglich, insgesamt gesehen den Punktedurchmesser bis auf das ungefähr Sechsfache zu verändern. Dies bedeutet, daß hinsichtlich des Flächenverhältnisses bei diesem Ausgangsbeispiel der darstellbare Gradationsbereich bis zu ungefähr dem 36fachen erweitert werden kann.

Die Fig. 29 zeigt den Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und der Dichte, wobei die Dichte auf der Ordinate aufgetragen ist, die an den ersten Kopf angelegte Spannung auf der oberen Abszisse aufgetragen ist und die an den zweiten Kopf angelegte Spannung auf der unteren Abszisse aufgetragen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hatte der erste Kopf einen Düsenöffnungsdurchmesser von 20 µm und der zweite Kopf einen Düsenöffnungsdurchmesser von 65 µm. Das Drucken wurde mit 5 Bildpunkten bzw. Bildelementen je mm ausgeführt.

Die Fig. 30 ist ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung für einen Drucker, bei dem das vorangehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsverfahrens angewandt wird. Der Drucker dient zum Ausdrucken von Farbvideosignalen.

Gemäß der Fig. 30 werden Videosignale R′ für Rot, G′ für Grün und B′ für Blau jeweils in Abfrage/Halteschaltungen SHR′, SHG′ bzw. SHB′ eingegeben. Andererseits wird in eine Systemsteuereinheit SYSCON′ ein Synchronisiersignal SYNC′ eingegeben. Die eingegebenen Videosignale werden entsprechend Zeitsteuersignalen aus der Systemsteuereinheit SYSCON′ abgetastet und gespeichert. Die gespeicherten Ausgangssignale für die Farbvideosignale werden nach dem Durchlaufen eines Signalschalters SW′ und eines A/D-Wandlers ADC′ in Zeilenspeicher MR′, MG′ bzw. MB′ eingespeichert. Die in den Zeilenspeichern MR′, MG′ und MB′ gespeicherten Informationen werden zur Maskierungs-Aufbereitung und zur Nebenfarben- Ausscheidung mittels einer Matrixschaltung MX ′ verarbeitet. Die Matrixschaltung MX′ erzeugt ein Cyan-Signal C′, ein Magenta-Signal M′, ein Gelb-Signal Y′ und ein Schwarz-Signal BL′, die jeweils in D/A-Wandler DAC′, DAM′, DAY′ bzw. DABL′ eingegeben werden. Über Kopftreiberstufen AMP1′ bis AMP8′ werden dann aus Köpfen H1′ bis H8′ gewählte Köpfe entsprechend den Ausgangssignalen der D/A-Wandler gesteuert. Zur Steuerung des Kopftransports und des Papiervorschubs werden von der Steuereinheit SYSCON′ jeweils über Treiberstufen DR1′ bzw. DR2′ Signale an einen Kopfmotor HM′ bzw. einen Papiervorschub-Motor LM′ angelegt.

Die Fig. 31 ist ein ausführliches Schaltbild des in Fig. 30 gezeigten Kopfansteuerungsteils. Anhand der Fig. 31 wird als ein Beispiel die Art der Steuerung eines Tinten strahlkopfs in Verbindung mit der Verarbeitung des Cyan- Signals beschrieben.

Der D/A-Wandler DAC′ zum Modulieren der an den Kopf anzu legenden Spannung empfängt die wertniedrigen 4 Bits des digitalen Signals C′ aus der in Fig. 30 gezeigten Matrix schaltung MX′. Der Wandler DAC′ erzeugt eine Spannung VH′, die dem eingegebenen digitalen Signal entspricht. Andererseits wird das werthöchste Bit des Signals C′, nämlich ein Kopfwählsignal HS′ aus der Matrixschaltung MX′ an einen der Eingangsanschlüsse eines UND-Glieds G1′ sowie ferner über einen Inverter G3′ an einen der Eingangsanschlüsse eines UND-Glieds G4′ angelegt. Wenn das Signal HS′ den niedrigen Pegel hat, wird ein Kopf H1′ angewählt. Wenn das Signal HS′ den hohen Pegel hat, wird ein Kopf H2′ an gewählt. An die zweiten Eingangsanschlüsse der UND-Glieder G1′ und G4′ wird ein Kopfansteuerungsimpuls angelegt. Zur Erläuterung sei angenommen, daß das Signal HS′ den niedrigen Pegel hat und damit der Kopf H1′ angewählt wird. Bei diesem Zustand hat der zweite Eingangsanschluß des UND- Glieds G1′ hohen Pegel. Wenn daher der Kopfansteuerungsimpuls den hohen Pegel annimmt, erhält das Ausgangssignal des UND-Glieds G1′ und auch das Ausgangssignal eines Puf ferverstärkers G2′ den hohen Pegel. Infolgedessen wird ein Transistor Tr3′ sowie ferner ein Transistor Tr1′ durch geschaltet. Dadurch wird die Spannung VH′ über einen Widerstand R3′ an den Kopf H1′ angelegt. Dies bewirkt, daß sich das piezoelektrische Element zum Inneren des Glasrohrs hin radial zusammenzieht, wodurch aus dem Glasrohr ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird.

Zu diesem Zeitpunkt ist ein Transistor Tr2′ gesperrt, da das Ausgangssignal eines Inverters G6′ den niedrigen Pegel hat. Wenn danach der Impuls auf den niedrigen Pegel wechselt, wird der Transistor Tr1′gesperrt, während der Transistor Tr2′ durchgeschaltet wird. Dadurch wird die Ladung an dem Kopf H1′ über einen Widerstand R4′ entladen. Dabei nimmt das piezoelektrische Element selbsttätig seinen ur sprünglichen Zustand wieder ein. Auf diese Weise wird der Tintenausstoß gesteuert.

Wie aus dem vorstehenden leicht ersichtlich ist, kann gemäß dem siebenten Ausführungsbeispiel die vielstufige Gradations- Reproduktion eines Bilds auf eine sehr einfache Weise ausgeführt werden, ohne daß das Aufteilungsverfahren oder dergleichen angewandt wird. Ein Drucker gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird mit Tintenstrahlköpfen unter schiedlicher Düsenöffnungsdurchmesser, einer Einrichtung zum selektiven Ansteuern der Köpfe und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Volumens der aus den Köpfen jeweils ausgestoßenen Tintentröpfchen ausgestattet.

Das siebente Ausführungsbeispiel wurde zwar in Verbindung mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren beschrieben, bei welchem zylindrische piezoelektrische Elemente eingesetzt werden, jedoch ist es ersichtlich, daß die Gestaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch bei anderen bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren anwendbar ist. Ferner ist ersichtlich, daß die Anwendung des Bilderzeugungsverfahrens nicht allein auf das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren beschränkt ist. Vielmehr ist das Verfahren auch bei mancherlei anderen Bilderzeugungseinrichtungen wie elektrofotografischen Geräten, elektrostatischen Aufzeich nungsgeräten und Wärme-Aufzeichnungsgeräten unter der Vor aussetzung anwendbar, daß mit diesen Geräten die Gradation wiedergegeben werden kann. Als Bilderzeugungs-Einheitsteilchen wurden bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen im besonderen kreisförmige Punkte gezeigt. Die Form der Bilderzeugungs-Einheitsteilchen ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auf verschiedenerlei Weise verändert werden. Beispielsweise ist die Gestaltung gemäß dem Bilderzeugungsverfahren auch bei linearen Mustern anwendbar, wie sie durch Abtastzeilen in einer Fernseh-Sichtanzeige gebildet werden.

Die Vorteile des Bilderzeugungsverfahrens gegenüber dem Stand der Technik sind aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich.

Das Verfahren ist leicht ausführbar und ermöglicht eine verbesserte Gradations-Reproduktion. Bei den nach dem Verfahren erzielten Bildern wird die üblicherweise durch den Einsatz von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen hoher Dichte verursachte Reizwirkung auf das Auge stark abgeschwächt. Das Bild wird nicht als "grob" oder "unruhig" empfunden. Daher können mit dem Bilderzeugungsverfahren bzw. der Bild erzeugungseinrichtung auf einfache Weise Bilder mit verbesserter Gradation und hoher Qualität erzielt werden.

Ein Bilderzeugungsverfahren umfaßt die Schritte des Bildens von Bilderzeugungs-Einheitsteilchen mit unterschiedlichen optischen Dichten, des Steuerns der von den jeweiligen Bilderzeugungs-Einheitsteilchen eingenommenen Flächen und der Gradations-Wiedergabe mittels der verschiedenen Bild erzeugungs-Einheitsteilchen, wobei der Anteil des durch die Einheitsteilchen höchster Dichte aus den Bilderzeugungs- Einheitsteilchen dargestellten Gradations-Wertbereich unter 70% des durch die jeweiligen verschiedenen Bilderzeugungs- Einheitsteilchen wiedergegebenen Gesamtbereichs begrenzt wird, wodurch sich ein Bild ergibt, das nicht als "grob" empfunden wird.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines Bilds auf einem Aufzeich nungsmaterial unter Einsatz mehrerer Bildelemente, die jeweils unter Heranziehung von bilderzeugenden Elementarbereichen ausgebildet werden, wobei mindestens zwei Arten von Elementarbereichen verwendet werden, die jeweils eine unter schiedliche Konzentration aufweisen und mit denen jeweils solche Bildelemente erzeugt werden, die in einen Bereich der optischen Dichte - deren höchster Wert mit "1" und deren niedrigster Wert mit "0" bezeichnet sei - fallen, welcher der betreffenden Art der Elementarbereiche zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der minimale Wert der optischen Dichte desjenigen Bereichs, der durch die die höchste Konzentration aufweisende Art der Elementarbereiche abgedeckt wird, zu 0,3 oder größer gewählt wird,
daß das minimale Verhältnis der Größe der die höchste Kon zentration aufweisenden Art der Elementarbereiche zu dem Abstand der Elementarbereiche zu 0,5 oder größer gewählt wird, und
daß die kleinste Größe der die höchste Konzentration aufweisenden Art der Elementarbereiche größer gewählt wird als die kleinste Größe derjenigen Art der Elementarbereiche, die die niedrigste Konzentration aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarbereiche der jeweiligen Art in ihrer Größe veränderlich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die höchste Konzentration aufweisende Art der Elementar bereiche eine Größe von mindestens 80 µm hat.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten von Elementarbereichen verwendet werden, wobei die die niedrigere Konzentration aufweisende Art die optischen Dichten im Bereich von 0 bis 0,3 abdeckt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Wert der optischen Dichte desjenigen Bereiches, der durch die die höchste Konzentration aufweisende Art der Elementarbereiche ab gedeckt wird, größer als 0,45 gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarbereiche durch entsprechende Tintenstrahlköpfe erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tintenstrahlkopf ein piezoelektrisches Element aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düse der Tintenstrahlköpfe mit zunehmender Konzentration der von ihnen jeweils ausgestoßenen Tinte zunimmt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das minimale Verhältnis der Größe der die höchste Konzentration aufweisenden Art der Elementar bereiche zu dem Abstand erhöht wird, wenn die Konzentration dieser Art gesteigert wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zur Erzeugung der Elementarbereiche für eine Vielzahl von Farben wiederholt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Elementarbereiche in den Farben Cyan, Magenta, Gelb und Grün ausgebildet werden.