DE3821616A1

DE3821616A1 - Method for illustrating single-colour or multi-colour halftone images

Info

Publication number: DE3821616A1
Application number: DE19883821616
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Flechtner
Original assignee: Robotron VEB
Current assignee: ROBOTRON BUEROMASCHINENWERK AG SOEMMERDA, O-5230 S
Priority date: 1987-07-24
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1989-02-02
Also published as: DD262625A1

Abstract

The invention relates to a method for illustrating single-colour or multi-colour halftone images. The object was to achieve uniform staging of the ink density by advantageous utilisation of a conventional dot printing process in which a defined quantity of ink is applied as a printing dot to the recording medium. According to the invention, the object was achieved in that a constant quantity of ink is used per printing process to form the printing dot. By repeated printing of the same printing-dot position, a larger colour spot results. The colour density staging is produced by the selective use of single or dual printing to achieve smaller and larger printing spots. In this case, the corresponding uniform staging results from the variation of large and small printing dots and their position in the image dot. <IMAGE>

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung kann in Punktdruckern eingesetzt werden.The invention can be used in dot printers.

Characteristic of the known prior art

In der Patentliteratur werden mehrere Möglichkeiten dargestellt, wie man eine differenzierte Stufung der Farbdichte erreichen kann. Eine gleichmäßige Stufung mit einer relativ hohen Anzahl von Farbdichtestufen ist Voraussetzung für eine gute Druckqualität.Several possibilities are presented in the patent literature, how to achieve a differentiated gradation of color density can. An even gradation with a relatively high number of color density levels is a prerequisite for good print quality.

Eine der Möglichkeiten, wie dies erreicht werden kann, wird in der DE-AS 25 56 565 beschrieben. Der Bildpunkt setzt sich aus mehreren Rasterflächen zusammen, die zur Realisierung von verschiedenen Farbdichtestufen ausgenutzt werden, indem sie gezielt mit Druckpunkten belegt werden. Hier ergeben sich die verschiedenen Farbdichtestufen und damit der visuelle Gesamteindruck durch gezielte unterschiedliche Belegung der Rasterflächen mit gleich großen Druckpunkten. Die Anzahl der erzielbaren Stufungen ist jedoch auf die Anzahl der im Bildpunkt belegbaren Rasterflächen beschränkt.One of the ways in which this can be achieved is in DE-AS 25 56 565 described. The pixel exposes itself several grid areas together to realize different Color density levels can be exploited by targeting them with pressure points. Here are the different ones Color density levels and thus the overall visual impression through targeted different allocation of the grid areas with equally large pressure points. The number of achievable levels is, however, on the number of the verifiable in the pixel Grid areas limited.

Eine andere Möglichkeit, beim Tintenstrahldruck die Farbdichtestufen zu variieren, besteht darin, daß verschieden große Tropfen erzeugt werden, aus denen verschieden große Druckpunkte und damit unterschiedliche Flächendeckungsgrade entstehen, wie es in der DE-OS 26 23 768 beschrieben ist. Da die Druckflecken hier aus einer größeren Anzahl von nacheinander auftreffenden Einzeltropfen gebildet werden, stellen sich, bedingt durch die Aufpralleffekte, größere Abweichungen von der Sollform des Druckflecks ein. Beim Auftreffen von mehr als zwei Tropfen auf dieselbe Position erfolgt eine erhöhte Spritzerbildung und ein verstärktes Auseinanderlaufen der Tintenflüssigkeit. Ein hochqualitatives Druckbild ist nicht erreichbar.Another option is to use ink density levels to vary, is that drops of different sizes are generated from which different sized pressure points and so that different degrees of area coverage arise, as in DE-OS 26 23 768 is described. Because the pressure stains here from a larger number of successive individual drops formed, due to the impact effects, larger deviations from the target shape of the printing spot a. If more than two drops hit the same There is an increased spattering and a position increased divergence of the ink liquid. A high quality Print image cannot be reached.

In dem WP 2 36 197 wird eine verbesserte Farbdichtestufung erreicht, indem zwei verschieden große Druckpunkte erzeugt werden, wobei das Verhältnis des Durchmessers der großen Druckpunkte zur Rasterteilung ∼ ist und der kleine Durchmesser ein Verhältnis zur Rasterteilung von ∼2 - hat. Liegen ein großer und ein kleiner Druckpunkt direkt neben- oder untereinander, so berühren sie sich. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine wesentliche Erhöhung der druckbaren Farbdichtestufen, es ist jedoch zur Erreichung des definierten Fleckgrößenverhältnisses die Verwendung verschieden großer Tropfen zwingend notwendig. Dies bedeutet einen erhöhten technischen Aufwand.In WP 2 36 197 an improved color density gradation is achieved, by creating two different sized pressure points, where the ratio of the diameter of the large pressure points to the grid pitch ∼ and the small diameter is a ratio for grid division of ∼2 - has. Lying a big one and a small pressure point right next to or below each other, so touch each other. Although this procedure enables an essential one Increase in printable color density levels, it is however, to achieve the defined spot size ratio the use of drops of different sizes is absolutely necessary. This means an increased technical effort.

Aim of the invention

Das Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Bildqualität verbessert wird.The aim of the invention is to see that the image quality is improved.

State the nature of the invention

Die Aufgabe der Erfindung war es, durch vorteilhafte Ausnutzung von herkömmlichen Punktabdruckprozessen, bei denen eine definierte Menge an Farbe als Bildpunkt auf dem Aufzeichnungsträger aufgebracht wird, eine gleichmäßige Farbsstufung zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem zur Punktbildung pro Abdruckprozeß eine konstante Farbmenge benutzt wird. Durch nochmaliges Abdrucken einer gleichen Farbmenge auf die gleiche Position ergibt sich ein größerer Druckfleck. Die gewünschte Farbdichtestufung wird durch wahlweise Benutzung eines ein- oder zweimaligen Abdruckes und der Lage des Farbflecks im Bildpunkt erreicht. The object of the invention was through advantageous use of conventional dot impression processes, in which a defined Amount of color as a pixel on the recording medium is applied to achieve an even color gradation. According to the invention the object is achieved by Dot formation uses a constant amount of color per impression process becomes. By reprinting an equal amount of ink the same position results in a larger pressure spot. The desired color density grading is by optional use a one or two prints and the location of the color spot reached in the pixel.

Embodiment

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention is now based on an embodiment explained in more detail. The associated drawings show in

Fig. 1a ein Bildpunktbelegungsschema mit dem nach dem Stand der Technik ersten druckbaren Farbton Fig. 1a, a pixel assignment scheme to the first prior art printable color

Fig. 1b ein Bildpunktbelegungsschema mit dem nach dem Stand der Technik zweitgrößten belegbaren Rasterfläche FIG. 1b a pixel assignment scheme according to the prior art second largest assignable raster area

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Bildpunktbelegungsschema, das einen kleinen und einen großen Druckpunkt enthält Fig. 2 shows a pixel allocation scheme according to the invention, which contains a small and a large pressure point

Fig. 3 ein Beispiel für eine Farbdichtestufung, welches die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist. Fig. 3 shows an example for a Farbdichtestufung comprising the inventive features.

Nach dem Stand der Technik sind einige verschiedene Methoden bekannt, wie die Farbdichte eines Bildpunktes abgestuft werden kann. Bei Verwendung von konstant vollgefärbten Tinten, wenn also die Färbung der Druckpunkte konstant ist, läßt sich eine Stufung der flächenintegralen optischen Dichte dadurch erreichen, daß eine Variation des Flächendeckungsgrades vorgenommen wird. Somit bestimmt der Anteil der bedruckten Fläche zur Gesamtfläche den Rastertonwert und damit die optische Dichte. Wenn verschieden große Tropfen erzeugt werden können, entstehen auch auf dem Papier verschieden große Druckpunkte, die eine fest abgegrenzte Bildpunktfläche mehr oder weniger bedecken. Es ist jedoch technisch ein solches Verfahren sehr viel einfacher realisierbar, welches generell mit gleichgroßen Tropfen arbeitet und die Bildpunktfläche mit einer variablen Anzahl von nebeneinanderliegenden Einzelpunkten belegt. Die Bildpunktfläche wird dabei in n Abschnitte unterteilt. Bei rein numerisch zunehmender Druckpunktanzahl im Bildpunkt sind dann, die vollständige Nichtbelegung mitgerechnet, n+1 verschiedene Belegungsstufen realisierbar. Die Anordnung der Bildpunktabschnitte in einem quadratischen Raster vereinfacht die Geräterealisierung.Several different methods are known from the prior art of how the color density of a pixel can be graded. When using constantly full-colored inks, ie when the color of the printing dots is constant, a gradation of the surface-integral optical density can be achieved by varying the degree of area coverage. The proportion of the printed area to the total area thus determines the halftone value and thus the optical density. If drops of different sizes can be produced, different sized printing dots also appear on the paper, which more or less cover a firmly delimited pixel area. However, it is technically much easier to implement such a method, which generally works with drops of the same size and covers the pixel area with a variable number of individual points lying next to one another. The pixel area is divided into n sections. With a purely numerically increasing number of pressure points in the image point, including the complete non-occupancy, n +1 different occupancy levels can be realized. The arrangement of the pixel sections in a square grid simplifies device implementation.

Damit in der höchsten Dichtestufe die vollständige Flächenbelegung erreicht wird, ist es nötig, die Größe der runden Druckflächen mit der gewählten Rasterteilung abzustimmen. Beim quadratischen Bildpunktraster wird die vollständige Flächendeckung erreicht, wenn alle vorgesehenen Bildpunktabschnitte mit Einzelpunkten des Durchmessers D belegt sind, wobei sich D zur Rasterteilung T verhält wie:In order for the full area coverage to be achieved at the highest density level, it is necessary to coordinate the size of the round printing areas with the selected grid division. In the case of a square pixel grid, the full area coverage is achieved when all the intended pixel sections are occupied by individual points of diameter D , where D relates to the grid pitch T as:

D = × T D = × T

Benachbarte Druckpunkte müssen sich also überlappen.Adjacent pressure points must therefore overlap.

Mit einem aus n=4 Abschnitten bestehenden 2 × 2-Bildpunkt sind nach diesem Verfahren insgesamt 5 Farbdichtestufen realisierbar. In den Fig. 1a und 1b soll auf ein damit in Zusammenhang stehendes Problem hingewiesen werden. Es ist jeweils ein 2 × 2-Bildpunkt in seinem in gleicher Weise bedruckten Umfeld dargestellt, der in der Fig. 1a mit der Stufe 2 (1 Punkt von insgesamt n möglichen) bedruckt ist. Die Fig. 1b stellt den Bildpunkt in der Stufe n dar, bei der n-1 Abschnitte mit Druckflecken bedruckt sind. Die Zunahme des Flächendeckungsgrades von der ersten zur zweiten Stufe erfolgt mit der vollen Fläche eines Druckpunktes. Es ist hierWith a 2 × 2 pixel consisting of n = 4 sections, a total of 5 color density levels can be achieved using this method. In FIGS. 1a and 1b, an associated problem is to be pointed out. A 2 × 2 pixel is shown in its environment printed in the same way, which is printed in FIG. 1a with level 2 (1 point out of a total of n possible). FIG. 1b represents the pixel in the level n represents, are printed in the n-1 sections with pressure spots. The increase in the area coverage from the first to the second stage takes place with the full area of a pressure point. It is here

Fast die Hälfte der zur Verfügung stehenden Bildpunktfläche ist damit bereits belegt.Almost half of the available pixel area is already occupied with it.

Vergleicht man diesen enormen Flächendeckungszuwachs mit dem, der bei der letzten möglichen Steigerung erreichbar ist, dann kann man, wie in Fig. 1b gezeigt, erkennen, daß hier nur noch eine verhältnismäßig geringe Restfläche zum Abdecken zur Verfügung steht. Der letzte mögliche Flächendeckungszuwachs beträgt nur nochIf one compares this enormous increase in area coverage with that which can be achieved with the last possible increase, then it can be seen, as shown in FIG. 1 b, that only a relatively small remaining area is available for covering here. The last possible increase in area coverage is only

Dies ist ein bedeutsames Mißverhältnis. Hier wird ein Nachteil, z. B. des mit runden Druckpunkten operierenden Tintenstrahlverfahrens deutlich, weil die kleinstmögliche Flächeneinfärbung bereits einen verhältnismäßig großen Farbdichtesprung bewirkt. Dezente Pastellfarbe wie z. B. Hautfarbe sind so kaum in der Mischung realisierbar. Ebenso ist eine Stufenanzahl von wenigstens 16 nötig, um die für den Druck von Naturbildern erforderliche Anzahl von Farbdichtestufen zu erzeugen. Bei dem quadratischen Bildpunkt muß demnach dieser in wenigstens 4×4 Abschnitte unterteilt werden. Die lineare Pixelauflösung muß sich, bezogen auf die erreichbare Einzelpunktauflösung, also um den Faktor 4 verringern.This is a significant mismatch. Here's a disadvantage e.g. B. the ink jet process operating with round pressure points clearly because the smallest possible area coloring already causes a relatively large jump in color density. Subtle pastel colors such as B. skin color are hardly in the Mixture realizable. There is also a number of steps of at least 16 necessary to print the pictures required for nature pictures Generate number of color density levels. With the square Accordingly, the pixel must be divided into at least 4 × 4 sections be divided. The linear pixel resolution must be related on the achievable single point resolution, i.e. by a factor of 4 reduce.

Die zu beschreibende erfindungsgemäße Lösung benutzt, am Beispiel des Tintenstrahldruckes erläutert, zum Erzeugen des jeweils einen Abschnitt der Bildpunktfläche bedeckenden Farbfleckes wahlweise einen oder zwei Tintentropfen, die auf dieselbe Druckposition gelenkt werden. Die Tintentropfen haben generell die gleiche Größe und bewirken beim paarweisen Drucken eine Vergrößerung des Druckfeldes.The solution to be described according to the invention used, using the example of inkjet printing explained to generate each a portion of the color spot covering the pixel area optionally one or two drops of ink on the same Print position to be steered. The ink drops generally have the same size and produce one when printing in pairs Enlargement of the print field.

Vorteilhaft können zur Bildung des Tropfenpaares zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Tropfen herangezogen werden. Somit stehen größere und kleinere Druckflecken zum Belegen der Bildpunktabschnitte zur Verfügung. Die oben beschriebene Anpassung der Tropfengröße an die Rasterteilung erfolgt erfindungsgemäß so, daß die vollständige Flächendeckung bei Benutzung der großen aus zwei Tropfen gebildeten Farbflecken erreicht ist.Advantageously, two can be formed directly to form the pair of drops successive drops are used. So stand larger and smaller pressure stains to cover the pixel sections to disposal. The above described adjustment of the According to the invention, the droplet size on the grid division is such that that the full area coverage when using the large ones two drops of color spots formed is reached.

In der Fig. 2 sind in einem Belegungsbeispiel in einer 2 × 2- Bildpunktmatrix ein großer und ein kleiner Farbfleck mit den Durchmessern D bzw. d dargestellt. Hier gilt alsoIn FIG. 2, a large and a small color spot with the diameters D and d are shown in a sample assignment in a 2 × 2 pixel matrix. So here applies

D = × T D = × T

Das Größenverhältnis zwischen großem und kleinem Farbfleck ist von mehreren Faktoren abhängig. Eine Rolle spielt beispielsweise beim Tintenstrahldruck der zeitliche Abstand des Auftreffens der beiden Tintentropfen zur Bildung des großen Farbfleckes auf dem Papier. Ebenso sind charakteristische Parameter der Tinte wie Oberflächenspannung und dynamische Viskosität von Bedeutung. Den wohl größten Einfluß auf das Spreizungsverhältnis (Fleckdurchmesser: Tropfendurchmesser) und auf das Punktgrößenverhältnis (D/d) hat jedoch das Material des Aufzeichnungsträgers. Eine Analyse der heutigen beim Tintenstrahldruck gebräuchlichen Papiere zeigt, daß bei der Verwendung von unmittelbar aufeinanderfolgenden Tropfen für den großen Farbfleck ein Punktgrößenverhältnis V von 1,6 bis 1,8 zu erwarten ist. Der Doppelpunkt belegt also eine um den Faktor 2,5 bis 3,3 größere Fläche als der Einzelpunkt. Der Flächenzuwachs um mehr als das doppelte läßt sich dadurch erklären, daß bei der doppelten Flüssigkeitsmenge eine größere Zeit vergeht, bis das Papier die Flüssigkeit aufgenommen hat und dabei eine größere Flüssigkeitsmenge sich auf der Oberfläche ausbreitet, bevor sie vom Papier aufgesaugt wird.The size ratio between large and small color spots depends on several factors. In inkjet printing, for example, the time interval between the two drops of ink hitting to form the large color spot on the paper plays a role. Characteristic parameters of the ink such as surface tension and dynamic viscosity are also important. However, the material of the recording medium has the greatest influence on the spread ratio (spot diameter: drop diameter) and on the spot size ratio (D / d) . An analysis of today's papers used in ink-jet printing shows that a dot size ratio V of 1.6 to 1.8 is to be expected when using immediately successive drops for the large color spot. The colon therefore occupies an area 2.5 to 3.3 times larger than the single point. The increase in area by more than twice can be explained by the fact that with twice the amount of liquid it takes a longer time until the paper has absorbed the liquid and a larger amount of liquid spreads on the surface before it is absorbed by the paper.

Zu dem zu erwartenden Bereich von V=1,6 bis 1,8 werden sich benachbarte große und kleine Farbflecke teilweise überlappen, während die kleineren Farbflecken einander nicht berühren. Die überlappenden Flächenanteile tragen nicht zur Erhöhung des Flächendeckungsgrades bei. Füllt man nun die Abschnitte der Bildpunktmatrix unter wahlweiser Benutzung von großen und kleinen Farbflecken und unter Beachtung der eintretenden teilweisen Überlappung auf, dann ergibt sich eine Anzahl von Belegungsvarianten, die über das bisher bekannte Maß bei der Belegung der Bildpunktmatrix mit gleichgroßen Tropfen erheblich hinausgeht.Adjacent large and small color patches will partially overlap to the expected range of V = 1.6 to 1.8, while the smaller color patches do not touch each other. The overlapping areas do not contribute to increasing the area coverage. If you now fill in the sections of the pixel matrix using large and small color spots and taking into account the partial overlap that occurs, a number of occupancy variants result that go far beyond the previously known measure of covering the pixel matrix with drops of the same size.

Eine einfache 2 × 2-Bildpunktmatrix mit ihren vier belegbaren Abschnitten liefert bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Lösung bereits zwanzig verschiedene Stufen für die optische Dichte - eine Anzahl, die den Notwendigkeiten einer hochqualitativen Naturbildreproduktion bereits voll entspricht. A simple 2 × 2 pixel matrix with its four assignable Sections provides when using the invention Solution already twenty different levels for the optical Density - a number that meets the needs of a high quality Nature image reproduction already fully corresponds.

In der Fig. 3 ist ein Beispiel der Belegung der 2 × 2-Bildpunktmatrix nach der erfindungsgemäßen Lösung beschrieben. Das Schema stellt neben der Belegungsdarstellung den erreichten Rastertonwert mitAn example of the assignment of the 2 × 2 pixel matrix according to the solution according to the invention is described in FIG. 3. In addition to the occupancy display, the diagram also shows the halftone value achieved

auch die optische Dichte D dar. Es istalso represents the optical density D. It is

wobei unter Berücksichtigung der tatsächlichen Verhältnisse beim Druck die Grunddichte des unbedruckten Papieres mit Dw=0,2 und die optische Dichte der Vollfarbe im Druckfleck mit Dv=1,7 angenommen wurde. Das Schema demonstriert die geordnete Stufung bei einem Punktgrößenverhältnis von V=1,7. Es ist klar, daß sich die Zahlenwerte bei einer Veränderung des Punktgrößenverhältnisses auch verändern. Darüber hinaus können sich im angegebenen Bereich zwischen der Stufe 4 und der Stufe 16 Rangvertauschungen zwischen unmittelbar benachbarten Stufen der Belegung ergeben.taking into account the actual conditions during printing, the basic density of the unprinted paper with Dw = 0.2 and the optical density of the full color in the printing spot with Dv = 1.7 was assumed. The scheme demonstrates the ordered grading with a point size ratio of V = 1.7. It is clear that the numerical values also change when the point size ratio changes. In addition, there may be exchanges of rank between immediately adjacent levels of occupancy in the specified range between level 4 and level 16.

Die Fig. 3 macht deutlich, daß sich gerade im kritischen Bereich von der ersten Stufe bis zu der Stufe, die einen ersten großen Farbfleck benutzt, weitere Zwischenstufen befinden, die diesen Bereich recht gleichmäßig weiter unterteilen, so daß sehr helle Halbtöne gedruckt werden können. Fig. 3 makes it clear that there are further intermediate stages in the critical area from the first stage to the stage which uses a first large color spot, which further subdivide this region quite uniformly, so that very light halftones can be printed.

Es ist für den Fachmann klar, daß die erfindungsgemäße Lösung auch auf einen größeren Bereich des Punktgrößenverhältnisses V ausgedehnt werden kann. Bei Verwendung von Aufzeichnungsträgermaterialien, die sich in ihren Punktabdruckeigenschaften von denen heute gebräuchlicher Tintenstrahlpapiere unterscheiden, sind Punktgrößenverhältnisse im Bereich von V=1,2 bis 2,2 zu erwarten. It is clear to the person skilled in the art that the solution according to the invention can also be extended to a larger range of the point size ratio V. When using recording medium materials which differ in their dot-print properties from those of inkjet paper commonly used today, dot size ratios in the range from V = 1.2 to 2.2 can be expected.

Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Lösung auch auf andere Druckverfahren beziehen, die bei dem jeweiligen Punktdruckprozeß mit festen Färbemittelbemessungen arbeiten und bei denen ein Doppeldruck von Punkten einen größeren Druckfleck ergibt.Furthermore, the solution according to the invention can also be applied to others Refer to the printing process used in the respective dot printing process work with fixed colorant dimensions and in which one Double printing of dots gives a larger printing spot.

Claims

1. A method for displaying single or multi-color halftone images, in which the pixels are composed of pressure points according to a predetermined grid, characterized in that

- two different pressure point sizes are generated,
in that the smaller printing dots are formed from the amount of ink in each case from a dot impression process which leaves a spot with the diameter d on the recording medium,
the larger printing dots are each formed from the ink quantities of two dot impression processes which together form a spot with a diameter of D on the recording medium,
- The grid division is designed so that when printing the pressure points of diameter D the full color is produced.

2. The method according to claim 1, characterized in that in a square grid the diameter D corresponds to the diagonals of the grid.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ratio V of the diameter of the larger pressure point to the diameter of the smaller pressure point is in the range between 1.2 and 2.2.

4. The method according to claim 1, characterized in that the ratio V is preferably 1.7.

5. The method according to claim 1, characterized in that at the formation of the larger pressure point two equal amounts of color be used.

6. The method according to claim 1 and 3, characterized in that with a ratio V between 1.6 and 1.8 in the color levels 4 to 16 rank swaps between adjacent levels are possible.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the larger pressure points by successive ones Dotprint processes are generated.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that drops of equal size when using an inkjet printer be generated.