DE2623768A1

DE2623768A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiedergabe von halbtonbildern

Info

Publication number: DE2623768A1
Application number: DE19762623768
Authority: DE
Inventors: James Michael Berry; Anthony Hauser; Kurt Edward Knuth; Gary Bernard Ollendick
Original assignee: Teletype Corp
Current assignee: AT&T Teletype Corp
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1976-12-16
Also published as: JPS51148428A; DE2623768C2; JPS6017065U; JPS6130353Y2; US3977007A; CA1074387A; GB1552830A

Description

TELETYPE CORPORATION in Skokie, Illinois A-St. A.

Verfahren und Vorrichtung zur Wiedergabe von Halbtonbildern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiedergabe von Halbtonbildern mittels eines Tintenstrahlschreibers und eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es sind verschiedene derartige Verfahren bekannt. So wird gemäß der US-PS 3 604 846 das Aufzeichnungsmedium in Zellen aufgeteilt, die je aus einem Punktraster von z. B. neun Punkten bestehen. Jeder dieser Punkte hat die höchstmögliche Schwärzungsdichte des Tintenstrahlerzeugers. Um einen helleren Grauton zu erzeugen, werden innerhalb einer solchen Rasterzelle weniger Punkte geschrieben. Je dunkler die betreffende Stelle erscheinen soll, desto mehr Punkte werden innerhalb der Zelle gesetzt. Alle Punkte haben die gleiche Größe und Dichte. Gemäß der US-PS 3 373 437 werden dagegen die Grautöne dadurch gebildet, daß auf die verschiedenen Rasterpunkte verschiedene Tröpfchenzahlen niedergeschlagen werden, um so die Punktgröße und damit die Schwärzung bzw. Dichte zu verändern. Beide Verfahren haben jedoch gewisse Nachteile.

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INSPECTED

Bei Verwendung einer veränderlichen Tröpfchenzahl an einem Punkt benötigt man eine sehr große Tröpfchenzahl zur Erzielung der maximalen Schwärzung, wenn eine ausreichende Abstufung der Grautöne erhalten werden soll. Im Falle eines Punktrasters, das innerhalb einer Zelle aus selektiv angeordneten Punkten gleicher Dichte gebildet wird, ist die daraus gebildete Matrix im allgemeinen sehr grob. Wenn die Zellengröße groß genug gemacht wird, um eine für feinere Abstufungen ausreichende Punktzahl zu erhalten, leidet darunter die Auflösung der Bildwiedergabe.

Es muß ferner beachtet werden, daß eine lineare Abstufung von Grautönen (annähernd gleiche Dichte, auch Munsell-Verteilung genannt) nicht mit einer linearen Reihe der Punkt- oder Tröpfchenmengen verwirklicht werden kann, sondern einem logarithmischen Gesetz gehorcht. Dies läßt sich leicht klarmachen, wenn man bedenkt, daß der Sprung von gar keinem Tintentröpfchen zu einem Tröpfchen bzw. von keinem Punkt zu einem Punkt in einer Matrixzelle einen weit stärkeren sichtbaren Eindruck macht, als der Sprung von der zweitgrößten Tröpfchen- oder Punktzahl zur maximalen Tröpfchen- oder Punktzahl. Am hellen Ende der Dichteskala hat also eine Einheitsmenge der Tinte einen weit größeren Effekt auf die Sinneswahrnehmung als am dunklen Ende. Infolgedessen sind bei beiden Verfahren weniger visuell gleiche Abstufungen möglich, als es die verwendete Punkt- oder Tröpfchenanzahl zunächst nahelegen würde.

Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die geschilderten Wiedergabeverfahren derart zu verbessern, daß an den einzelnen Rasterpunkten eine bessere Annäherung an die logarithmische Schwärzungskurve erzielt wird.

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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an den einzelnen Rasterpunkten einer Matrixzelle eine der geforderten Schwärzung entsprechende Anzahl von Tröpfchen niedergeschlagen wird und daß die Anzahl der an bestimmten Rasterpunkten der Zelle niedergeschlagenen Tröpfchen selektiv so abgeändert wird, daß eine möglichst gute Annäherung an die Schwärzungskurve in dem betreffenden Gebiet entsteht.

Durch diese Vorkehrung ergibt sich ein annehmbarer Bereich der mit einem Tintenstrahlschreiber erreichbaren Schwärzungsstufen, wobei Größe und Dichte der einzelnen Punkte in kleinstmöglichem Ausmaß schwanken. Das Auflösungsvermögen des Aufzeichnungsgerätes wird stark verbessert, insbesondere am dunklen Ende der Schwärzungsskala.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahlschreiber s,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei jede Matrix nur vier Punkte enthält,

Fig. 3 ein entsprechendes Diagramm für Matrizen mit sechzehn Punkten
und

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild der zur Ausführung der Erfindung dienenden Schaltungsanordnung.

Der in Fig. 1 erkennbare Tintenstrahlschreiber dient zum Beschreiben eines Aufzeichnungsträgers (Papier) 11, der auf eine Walze 13 aufgespannt ist und mit ihr in Richtung

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des Pfeils Y rotiert. Ein strichpunktiert eingezeichneter Schreibkopf 14 läuft an der Schreibwalze 13 entlang und tastet das Papier 11 in einer sehr engen Zickzacklinie ab, um selektiv Punkte darauf zu setzen. Der Schreibkopf 14 wird auf einer Schraubenspindel 15 von links nach rechts in Richtung des Pfeils X verschoben. Die Schreibwalze 13 und die Schraubenspindel 15 werden von einem Motor 16 über eine Kupplung (vorzugsweise Riemenantrieb) 17 betrieben.

Auf der Achse der Walze 13 sitzt eine Zeitgeberscheibe 18, die der äusseren Schaltungsanordnung in jedem Zeitpunkt die Lage der Walze 13 angibt. Hierzu läuft die mit entsprechenden Marken versehene Scheibe 18 an einem Aufnehmer 19 vorbei, der zwei Ausgangssignale abgibt. Das eine Signal wird in einem Verstärker 20 verstärkt und liefert jedesmal ein Ausgangssignal, wenn die Walze 13 eine weitere Umdrehung beginnt, sobald die Oberkante des Papiers 11 sich vor dem Schreibkopf 14 befindet. Der Verstärker 21 dient zur Verstärkung eines Taktsignals von der Zeitgeberscheibe 18, das jedesmal auftritt, wenn die Walze eine neue Aufzeichnungsstelle auf dem Papier 11 vor den Schreibkopf 14 führt. Demgemäß tritt am Ausgang des Verstärkers 20 su Beginn jeder Abtastung ein Abtastsignal auf, während der Ausgangs des Verstärkers 21 an jedem Rasterpunkt einer Abtastlinie ein Signal abgibt, wenn die Walze 13 umläuft.

Die Ausgangssignale der Verstärker 20 und 21 werden auf eine Logikstufe 23 gegeben, die im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist. Die Logikstufe 23 empfängt vier die Schwärzung angebende Eingangssignale in binärer Form, die demgemäß bis zu sechzehn verschiedenen Schwärzungsstufen entsprechen. Die vier Eingangssignale der Logik-

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stufe 23 können vom digitalen Ausgangssignal eines Fernseh-AufZeichnungsgerätes oder von einem Faksimile-Abtaster herrühren.

Es wurde experimentell gefunden, daß sechzehn verschiedene Graustufen für die Erzeugung von Bildern graphischer Daten in annehmbarer Qualität ausreichen. Diese Graustufen entsprechen nicht notwendig gleichen Anzahlen von Punkten oder Tröpfchen. Beispielsweise können im Falle einer Matrix von vier mal vier Punkten, die bis zu acht Tintentröpfchen auf jede Punktsteile richten kann, 128 Tröpfchen verwendet werden, um die Fläche einer Matrixzelle vollständig auszufüllen. Es ist nicht erforderlich, alle 128 möglichen Tonstufen mit 128 verschiedenen Tröpfchenzahlen zu erzeugen, weil mittels sechzehn verschiedener Tropfchenzahlen ein befriedigender Grautonbereich überdeckt werden kann, falls diese sechzehn Töne in passender Weise aus den 128 möglichen Tonstufen ausgewählt werden.

Der Ausgang der Logikstufe 23 führt zu einem Schreibverstärker 27, der eine Aufladeelektrode 28 beaufschlagt.

In einem typischen Tintenstrahlschreiber wird ein zusammenhängender Tintenstrom unter Druck aus einer Düse 30 in einer geraden Linie 31 auf einen Auffänger 32 gerichtet. Wenn die Aufladeelektrode 28 nicht mit einem Signal beaufschlagt wird, trifft die gesamte von der Düse 30 ausgehende Tinte den Auffänger 32 und gelangt von dort über eine Abflußleitung 34 in einen Sumpf 36. Dort wird die verbrauchte Tinte gesammelt und weggeschüttet oder wiederverwendet.

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Um die Tintentröpfchen nach Wahl auf das Papier 11 zu richten, wird eine Spannung vom Schreibverstärker 27 an die Elektrode 28 angelegt, wenn die Walze 13 sich in passender Stellung befindet. Durch die an der Elektrode 28 liegende Spannung werden die Tröpfchen aufgeladen, während sie sich von dem zusammenhängenden Strom der elektrisch leitenden Tintenflüssigkeit, der die Düse 30 verläßt, trennen. Die Aufladung jedes Tröpfchens ist eine Funktion der Spannungsdifferenz zwischen der im Kontakt mit der Düse 30 stehenden leitenden Tinte und der Elektrode 28 in demjenigen Zeitpunkt, in welchem sich das Tröpfchen von dem zusammenhängenden Tintenstrom löst.

Während seines Fluges längs der geraden Linie 31 zum Auffänger 32 kommt ein geladenes Tintentröpfchen unter den Einfluß zweier Ablenkelektroden 37 und 39, die von einer Spannungsquelle 41 auf einer hohen Potentialdifferenz gehalten werden. Das elektrostatische Feld zwischen den Elektroden 37 und 39 im Verein mit der elektrostatischen Ladung des bewegten Tintentröpfchens bewirkt eine Ablenkung desselben aus seiner geraden Bahn, so daß es eine gekrümmte Bahn einschlägt, die an einer vorbestimmten Stelle auf das Papier 11 auftrifft. Wenn die Tröpfchen sich in festen regelmäßigen Intervallen ablösen, entspricht die Dauer des vom Verstärker 27 abgegebenen Ladesignals einer diskreten Anzahl von Tröpfchen, die am Ende des aus der Düse 30 austretenden Tintenstroms gebildet werden. Diese diskrete Tröpfchenzahl wird dann an der entsprechenden Stelle des Papiers 11 niedergeschlagen.

Die Tinte wird der Düse 30 aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter 42 über einen Schlauch 43 zugeführt; letzterer ermöglicht die langsame hin- und hergehende Bewegung des Schreibkopfes 14 entlang dem Papier 11.

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Um zu gewährleisten, daß der Tintenstrahl in festen, regelmäßigen Intervallen sich in Tröpfchen gleichmässiger Größe auflöst, wird ein Taktgeber 51 verwendet, der periodische Signale über einen Verstärker 53 auf einen elektromechanischen Wandler 55 gibt. Letzterer ist am Gehäuse der Düse 30 angebracht und regt diese zu mechanischen Schwingungen an, die sich auf den Tintenstrahl übertragen und bewirken, daß die Tintentröpfchen sich mit der Frequenz des Taktgebers 51 von dem zusammenhängendes Tintenstrom ablösen.

Fig. 2 zeigt die einfachste denkbare Matrix, bei der eine Zelle aus vier Rasterpunkten besteht. Die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers besteht aus zahlreichen solchen Matrixzellen.

Es sei angenommen, daß jeder Rasterpunkt mit iiull bis acht Tintentröpfchen besetzt werden kann. Wenn also eine Zelle weiß bleiben soll, gelangen auf keinen der vier Rasterpunkte dieser Zelle irgendwelche Tintentröpfchen. Wenn die Zelle dagegen voll geschwärzt werden soll, werden an jedem Rasterpunkt acht Tintentröpfchen niedergeschlagen. So lassen sich 31 Grautöne, sowie schwarz und weiß darstellen, da jede Matrixzelle null bis 32 Tintentröpfchen aufnehmen kann.

Nun ist aber das Auge gegen Dichteänderungen in den hellen Grautönen empfindlicher als in den dunklen Tönen. Beispielsweise ist der Unterschied zwischen keinem einzigen Tintentröpfchen in der ganzen Zelle und einem Tintentröpfchen an irgendeinem der Rasterpunkte dieser Zelle viel besser erkennbar als zwischen 31 und 32 Tröpfchen auf den vier Rasterpunkten der ganzen Zelle. Um eine gleichmäßige Graustufung zu erzielen, muß also der Un-

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terschied der Tröpfchenzahl zwischen zwei aufeinanderfolgende Stufen am hellen Ende der Grauskala geringer als am dunklen Ende sein.

In Fig. 2 wird zur Berücksichtigung dieser logarithmischen Schwärzungskurve in den schraffiert gezeichneten Rasterpunkten ein Tropfen mehr als in den anderen Punkten niedergeschlagen. Wenn also z. B. die gewünschte Dichte drei Tintentröpfchen an jedem Rasterpunkt der Zelle erfordert, wird das Muster 4 (Fig. 2) verwendet, worin alle Punkte der Matrix die gleiche Anzahl von Tröpfchen, nämlich drei, empfangen; dies gibt zwölf Tröpfchen in der Zelle. Wenn aber z. B. fünfzehn Tröpfchen niedergeschlagen werden sollen, verwendet man Muster 3, worin an jedem Rasterpunkt vier Tröpfchen, jedoch an Punkt 3 nur drei Tröpfchen niedergeschlagen werden. Wenn ferner ein bestimmter Grauton achtzehn Tröpfchen in der Matrix erfordert, verwendet man Muster 2, wo auf jeden Rasterpunkt fünf Tröpfchen entfallen, jedoch auf die Punkte 2 und 3 nur vier Tröpfchen. Ähnliches gilt für Muster 1.

Bei der Wiedergabe von Halbtonbildern hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Muster innerhalb einer Matrixzelle mindestens für die helleren Grautöne so anzuordnen, daß Diagonallinien gebildet werden. Diese Bedingung wird in Fig. 2 nur bei den Musterm 2 und 3 eingehalten. Ferner ist ein Raster mit nur 32 Halbtonwerten zu grob.

In dieser Beziehung bietet eine Matrixiselle mit vier mal vier Rasterpunkten gemäß Fig. 3 mehr Möglichkeiten. Auch hier bedeuten die schraffierten Rasterpunkte, daß dort ein Tintentröpfchen mehr als an den anderen Rasterpunkten niedergeschlagen wird.

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Muster 16 wird verwendet, wenn an jedem Rasterpunkt die gleiche Tröpfchenzahl auftreffen soll. Wenn z. B. auf jeden Rasterpunkt drei Txntentropfchen entfallen, werden in Muster 4 insgesamt 48 Tintentröpfchen niedergeschlagen. Wenn dagegen 65 Tröpfchen vorgeschrieben sind, verwendet man Muster 1, wonach auf einen Rasterpunkt fünf Tröpfchen und auf die übrigen fünfzehn je vier Tropfen entfallen.

Ähnliches gilt für die anderen in Fig. 3 dargestellten Muster. Es sind auch andere Verteilungen einer vier mal vier-Matrix denkbar; die dargestellten Muster nehmen, so weit möglich, auf die erwähnte Diagonalanordnung Rücksicht. Auch Matrizen mit mehr Rasterpunkten können in gleicher Weise gebildet werden.

Die Mindestgröße einer Zelle wird durch die höchstzulässige Graustufe bestimmt, die zwischen weiß und dem ersten Grauton auftritt; dieser Grauton wird durch ein einziges Tröpfchen in der Matrixzelle erzeugt. Wie erwähnt, ergibt nämlich eine bestimmte Tintenmenge am hellen Ende der Grauskala den größten optischen Dichtezuwachs. Die anderen Punktmuster der betreffenden Zelle sind so gewählt, daß das Bildflächenraster möglichst wenig grob erscheint.

In der graphischen Technik ist es bekannt, daß Halbtonraster vorzugsweise unter 45° hinsichtlich der Horizontale und Vertikale gedruckt werden sollen. Aus diesem Grunde wird man die beiden ersten Tröpfchen für die zweite Graustufe so nahe wie möglich an dieser 45°-Richtung anbringen. Auch die anderen Punktmuster sind unter Berücksichtigung dieser Überlegung gewählt. Die Betonung der Diagonalen in den Mustern nach Fig. 3 läßt sich besonders deutlich erkennen, wenn man die betreffenden Muster neunmal

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wiederholt und so eine größere Fläche erhält, in der die 45^O-Linien deutlich hervortreten.

Die Logikstufe 23 der Fig.l ist in Fig. 4 mit mehr Einzelheiten dargestellt. Die vier binären Dichtesignale A, B, C und D aus einer digitalen Aufzeichnung des Bildes werden einer Decodierstufe 70 zugeführt, die je nach der Kombination der vier Eingangssignale ein Ausgangssignal auf einem ihrer sechzehn Ausgänge 72 abgibt. Die Decodierstuf e 70 kann aus sechzehn UND-Gliedern mit je vier Eingängen aufgebaut sein, ist aber vorzugsweise als fertige integrierte Schaltung ausgebildet (z. B. SN 74154N von der Firma Texas Instruments).

Jede der sechzehn Ausgangsleitungen 72 ist mit einem der bis zu acht Zeitwiderstandsglieder 74 verbunden. Außerdem sind die meisten Ausgangsleitungen 72 selektiv mit den Eingängen dreier zur Musterwahl dienender ODER-Glieder verbunden.

Jedes Zeitwiderstandsglied 74 besteht aus einer Trenndiode 80 und einen Zeitwiderstand 82, sowie einem Trennverstärker (ODER-Glied) 84. Wenn auf einer der Ausgangsleitungen 72 der Decodierstufe 70 ein Signal auftritt, beaufschlagt das zugeordnete ODER-Glied 84 seine Trenndiode 80 in Durchlaßrichtung, wodurch der betreffende Zeitwiderstand 82 mit dem Zextkondensator 86 eines monostabilen Multivibrators 88 verbunden wird. Die Dauer des quasi stationären Zustandes dieses Multivibrators wird also durch die Kombination des Zeitkondensators 86 und des ausgewählten Zeitwiderstandes 82 bestimmt. Diese Dauer des quasistationären Zustandes des Multivibrators 80 entspricht einer ganzen Anzahl von Tröpfchen, die an dem gegenwärtig vor dem Schreibkopf 14 befindlichen Rasterpunkt niedergeschlagen werden soll. Wenn also der mono-

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stabile Multivibrator vom Punktverstärl^er 21 angestoßen wird, gibt er einen Ladeimpuls über den Verstärker 27 (s. auch Fig. 1) auf die Elektrode 28, Die Dauer des Ladeimpulses wird somit durch die Wahl des Zeitwiderstandes 82 gesteuert. Die Dauer des Ladeimpulses bestimmt aber ihrerseits die Anzahl der an dem betreffenden Rasterpunkt niedergeschlagenen Tintentröpfchen. Da, wie erwähnt, zur Erläuterung angenommen wurde, daß die maximale Tröpfchen·= zahl je Rasterpunkt acht beträgt, werden im vorliegenden Beispiel acht verschiedene Zeitwiderstände 82 benötigt. Wie man sieht, wird der monostabile Multivibrator 88 von dem Taktimpuls ausgelöst, der durch die Taktgeberscheibe 18 und den Abnehmer 19 erzeugt und im Verstärker 21 verstärkt wird.

Um die Ladeelektrode 28 zu erregen, geht das Ausgangssignal des Multivibrators 88 vor der Verstärkung im Verstärker 27 durch einen Differentialverstärker 90. Dieser Differentialverstärker arbeitet nach Art eines exclusiven ODER-Gliedes und dient zur Berücksichtigung der Musterwählglieder 78. Die Musterwählglieder 78 bestimmen, welche Punkte der Fig. 2 eine verringerte Dichte haben sollen, indem an den betreffenden Rasterpunkten ein Tropfen eingespart wird. Wenn Muster 4 in Fig. 2 gewählt wird, ist keines der drei Musterwählglieder 78 erregt, d. h. auf alle vier Rasterpunkte gelangen gleiche Tröpfchenzahlen.

Wenn z. B. die Ausgangsleitung 72-1 oder 72-5 erregt wird, gelangt ein Signal auf ein ODER-Glied 84-1. Dadurch wird das Zeitglied für einen Tropfen, das aus dem ODER-Glied 84-1, dem Zeitwiderstand 82-1 und der Trenndiode 80-1 besteht, erregt. Der Zeitwiderstand 82-1 wird infolgedessen über die Diode 80-1 mit dem Kondensator 86 verbunden und steuert den Multivibrator 88 so, daß nach dessen Auslösung durch den Punktverstärker 21 der Multivibrator nur so lange gekippt bleibt, wie es erforderlich ist, um ein einziges Tintentröpfchen aufzuladen. Jedesmal, wenn

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einer der vier Rasterpunkte einer bestimmten Matrixzelle beschrieben werden soll, wird das gleiche binäre Halbtonsignal (A, B, C und D) auf die Decodierstufe 70 gegeben.

Wenn die Graustufenleitung 72-5 erregt ist, empfängt jeder Rasterpunkt nur ein Tintentröpfchen. Das von dieser Leitung abgegebene Signal geht über ein ODER-Glied 92 und löst dadurch einen monostabilen Löschmultivibrator 93 aus, der ebenfalls zurückkippt, nachdem ein ausreichendes Intervall für die Aufladung eines Tintentröpfchens verstrichen ist. Der Zeitkreis des Multivibrators 93 ist eingebaut. Wenn beide Multivibratoren 88 und 93 sich im quasistationären Zustand befinden, empfängt der Differentialverstärker 90 an seinen beiden Eingängen identische Signale und kann infolgedessen kein Ladesignal auf den Verstärker 27 geben. Wenn also die Graustufenleitung 72-1 erregt wird, werden keine Tröpfchen aufgeladen und keine Tinte erreicht irgendeinen Rasterpunkt der Matrix.

Der Differentialverstärker 90 liefert ein Ausgangssignal, wenn der monostabile Multivibrator 88 sich im quasistationären Zustand befindet und der monostabile Multivibrator 93 im stationären Zustand ist. Wenn dagegen beide Multivibratoren sich in ihrem quasistationären Zustand oder beide in ihrem stationären Zustand befinden, liefert der Differentialverstärker 90 kein Ausgangssignal. Statt des Differentialverstärkers kann offenbar ein exclusives ODER-Glied verwendet werden. Auch ein einfaches UND-Glied kann herangezogen werden, wenn es in bekannter Weise an einen komplementären Ausgang des monostabilen Multivibrators 93 angeschlossen wird.

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Die Dichte an jedem Rasterpunkt wird unabhängig von den anderen Punkten in einer Matrixzelle bestimmt. So kann der Kontrast erhalten bleiben, selbst wenn ein Schwarzweiß-Übergang in der Mitte einer Zelle auftritt. So können manche Punkte mit acht Tintentröpfchen belegt, also vollgeschwärzt sein, während andere Punkte in der gleichen Matrixzelle völlig weiß sind.

Wenn ein Rasterpunkt einen Grauton zwischen schwarz und weiß aufweisen soll, wird die auf ihn entfallende Tröpfchenzahl von den binären Graustufensignalen A bis D bestimmt. Die meisten Halbtöne in einer aus vier Rasterpunkten bestehenden Zelle erfordern aber eine Gesamttröpfchenzahl, die nicht durch vier teilbar ist. Deshalb müssen manche Punkte ein Tröpfchen weniger oder mehr als andere aufnehmen. Die Punktverteilung für diese Fälle ist in Fig. 2 bzw. in Fig. 3 dargestellt. Durch den Ort eines Rasterpunktes in der Matrixzelle wird bestimmt, ob er ein Tröpfchen weniger als die maximale Tröpfchenzahl erhält, die dem gewünschten Grauton für diese Rasterstelle zugeordnet ist.

Wenn der geforderte Grauton in einer Matrixzelle eine Gesamtzahl von Tröpfchen darstellt, die nicht durch vier teilbar ist, erregt die betreffende Graustufenleitung 72 außer dem zugeordneten Zeitwiderstandsglied 74 eines der Musterglieder 78. Beispielsweise sei angenommen, daß die Graustufe 4 gewählt ist. Dann wird die Graustufenleitung 72-4 erregt. Somit wird das Zeitwiderstandsglied für ein Tröpfchen aktiviert, um den Widerstand 82-1 über die betreffende Diode 80-1 mit dem Zeitkondensator 86 zu verbinden. Der monostabile Multivibrator 88 beaufschlagt dann den Differentialverstärker 90 während des Intervalls eines Tröpfchens. Die Graustufenleitung 72-4 gibt ferner ein

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Signal auf das ODER-Glied 78-3 für das Muster 4, wodurch ein Eingang eines UND-Gliedes 94 für den Rasterpunkt 3 beaufschlagt wird. Die anderen beiden Eingänge dieses UND-Gliedes sind an die Ausgänge zweier bistabilen Multivibratoren (Flipflops) 96 und 98 angeschlossen. Das Flipflop 96 arbeitet als Binärzähler modulo zwei und erhält Taktimpulse im Punktrhythmus vom Verstärker 21. Das Flipflop 9 6 kippt jedesmal, wenn ein Rasterpunkt beschrieben werden soll. Es liefert zwei Ausgangssignale, von denen das normale Ausgangssignal N bedeutet, daß Punkt Nr. 3 oder Punkt Nr. 4 beaufschlagt werden soll, während das invertierte Ausgangssignal I bedeutet, daß Punkt Nr. 1 oder Punkt Nr. 2 beschrieben v/erden soll (s. Fig. 2) .

Der bistabile Multivibrator 98 arbeitet ebenfalls als Binärzähler modulo zwei und wird vom Verstärker 2o jedesmals mit einem Eingangssignal beaufschlagt, wenn mit der Umdrehung der Walze 13 eine neue Abtastlinie beginnt. Auch dieses Flipflop hat ein normales und ein invertiertes Ausgangssignal. Ein normales Ausgangssignal bedeutet, daß Punkt Nr. 1 und Punkt Nr. 3 beschrieben werden soll; ein invertiertes Ausgangssignal bedeutet, daß Punkt Nr. 2 oder Punkt Nr. 4 beschrieben werden soll. Insofern kann der Multivibrator 96 als Punktflipflop und der Multivibrator 98 als Linien- oder Abtastflipflop bezeichnet werden. Die Flipflops 96 und 98 bestimmen somit den Ort eines zu beschreibenden Rasterpunktes innerhalb einer Matrixzelle.

An einem Eingang des UND-Gliedes 94 liegt das normale Ausgangssignal des Flipflops 96 und an einem weiteren Eingang das normale Ausgangssignal des Flipflops 98. Wenn also der Rasterpunkt Nr. 3 der Matrix beschrieben werden soll, dann und nur dann werden die beiden rechten Eingänge des UND-Gliedes 94 gleichzeitig erregt. Wenn im gleichen

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Zeitpunkt auch noch das ODER-Glied 78-3 erregt ist, gibt das UND-Glied 94 ein Ausgangssignal ab, das über das ODER-Glied und ein UND-Glied 99 an den Auslöseeingang des monostabilen Multivibrators 93 geführt wird. Da der quasistationäre Zustand des Multivibrators 93 dem Intervall für die Erzeugung eines Tröpfchens entspricht und sein Ausgang mit dem Differentialverstärker 90 verbunden ist, gibt dieser keine Ladespannung ab. Der Rasterpunkt Kr. 3 erhält damit keine Tinte und wird nicht geschwärzt.

Wenn allgemein eine der Graustufenleitungen 72-1 bis 72-5 erregt wird, gibt der monostabile Multivibrator 88 einen Zeitgeberimpuls ab, der zur Aufladung eines Tröpfchens ausreicht. Wenn die Graustufenleitung 72-1 gewählt wird, löscht der monostabile Multivibrator 93 diesen Zeitgeberimpuls im Differentialverstärker 90. Wenn die Leitung 72-5 gewählt wird, wird der monostabile Multivibrator 93 nicht betätigt und ein Tintentröpfchen wird aufgeladen und auf dem Papier 11 niedergeschlagen, unabhängig von der Lage des Rasterpunktes innerhalb der Matrixzelle. Wenn die Leitung 72-4 gewählt wird, wird ein Tintentröpfchen aufgeladen und an allen Rasterpunkten außer Nr. 3 niedergeschlagen. Wenn in diesem Falle der Rasterpunkt Nr. 3 beschrieben werden soll, wird UND-Glied 94 err-sgt und betätigt den monostabilen Multivibrator 93, der den Zeitgeberimpuls zur Tröpfchenaufladung unterdrückt.

Um die Sehaltsicherheit der Anordnung nach Fig. 4 zu gewährleisten, ist ein Verzögerungsglied 100 in die Leitung eingebaut, die vom Punktverstärker 21 zu den Auslöseeingängen der monostabilen Multivibratoren 88 und 93 geht. Die Dauer der hierdurch bedingten Verzögerung muß nur so lang sein, daß die Einschwingvorgänge der Flipflops 96 und 98, des UND-Gliedes 94, des ODER-Gliedes 92 und des UND-Gliedes 99 usw. abgeklungen sind.

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Wenn in einem weiteren Beispiel die Graustufenleitung 72-3 gewählt wird, erregt sie das ODER-Glied 78-3 und gleichzeitig ein weiteres zur Musterwahl dienendes ODER-Glied 78-2, das mit einem UND-Glied 102 zur Wahl des Rasterpunktes 2 verbunden ist.

Wenn Muster 2 verwendet werden soll, öffnen die Flipflops 96 und 98 das UND-Glied 102 und stoßen den monostabilen Multivibrator 9 3 über das ODER-Glied 9 2 und das UND-Glied 99 an, um zu verhindern, daß ein Tröpfchen geladen und auf dem Rasterpunkt 2 niedergeschlagen wird. Wenn dagegen die Flipflops 96 und 98 das UND-Glied 9 4 wählen, stößt dieses den monostabilen Multivibrator 93 an, so daß die Aufladung und der Niederschlag eines Tintentröpfchens am Ort des Rasterpunktes 3 unterbleiben. Da also die Rasterpunkte 1 und 4 allein beschrieben werden, ergibt sich Muster 2 (Fig. 2).

Wenn in einem weiteren Beispiel die Graustufenleitung 72-15 erregt ist, wird außer den ODER-Gliedern 78-2 und 78-3 auch noch das ODER-Glied 78-4 beaufschlagt. Ferner ist die Graustufenleitung 72-15 mit einem Zeitwiderstandsglied verbunden, das aus dem ODER-Glied 84-8, dem Widerstand 82-8 und der Trenndiode 80-8 besteht. Durch die Erregung dieses Gliedes wird der Widerstand 82-8 mit dem Kondensator 86 verbunden und erteilt dem monostabilen Multivibrator 88 eine Zeitkonstante, die den Niederschlag mehrerer Tröpfchen (im vorliegenden Beispiel acht Tröpfchen) erlaubt, nachdem der Punktverstärker 21 einen Punktimpuls auf den Multivibrator gegeben hat.

Es wurde oben angenommen, daß zur Darstellung der Graustufe Nr. 15 insgesamt 29 Tintentröpfchen auf die vier Punkte der Matrixzelle zu verteilen sind. Dies wird dadurch

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bewerkstelligt, daß der monostabile Multivibrator 88 an jedem Rasterpunkt für acht Tröpfchenintervalle ausgelöst wird und daß gleichzeitig der monostabile Multivibrator 93 so betätigt wird, daß er an den Rasterpunkten 2, 3 und 4 jeweils ein Tröpfchenintervall abzieht; so ergibt sich das Muster Nr. 1 in Fig. 2.

Diese Subtraktion wird dann ausgeführt, wenn alle drei Musterwählglieder 78-2, 78-3 und 78-4 erregt werden, wie es bei der Graustufenleitung 72-15 der Fall ist. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 78-4 beaufschlagt einen Eingang eines UND-Gliedes 104 für den Rasterpunkt Nr. 4.

Die Ausgangssignale der UND-Glieder 94, 102 und 104 betätigen zu den entsprechenden Zeiten unter Auslösung durch den Punktverstärker 21 den monostabilen Multivibrator 93 über das ODER-Glied 92 und das UND-Glied 99, um mittels des Differentialverstärkers 90 ein Punktintervall von dem durch den Multivibrator 88 festgelegten Gesamtintervall zu subtrahieren.

Offensichtlich lassen sich die Auswahl des zu schreibenden Musters, die Anzahl der Rasterpunkte, die Anzahl der Tröpfchen für jeden Rasterpunkt und die Rasterpunkte, auf die ein Tröpfchen weniger gelangen soll, willkürlich durch die Verdrahtung zwischen der Decodierstufe 70, den Zeitwiderstandsgliedern 74 und den Musterwählgliedern wählen.

Da der Eingang der in Fig. 4 dargestellten Logikstufe für jeden zu beschreibenden Rasterpunkt unmittelbar von den Schwärzungssignalen A, B, C und D abgeleitet wird, können die Schwärzungssignale sich jedesmal, wenn ein Rasterpunkt geschrieben werden soll, ändern, ohne den

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Betrieb des Tintenstrahlschreibers zu stören. Wenn also z. B. eine Kontrastgrenze quer durch eine Matrixzelle verläuft, kann der Tintenstrahlschreiber auf der dunklen Seite dunklere Punkte als auf der hellen Seite schreiben. Die Schwärzung jedes Rasterpunktes ist also völlig unabhängig von der Schwärzung der anderen Rasterpunkte. Dadurch wird die Wiedergabe guter Halbtonbilder ohne Kontrastverschlechterung erleichtert, selbst bei scharfen Helligkeitssprüngen, wie sie bei alphanumerischen Zeichen und Strichzeichnungen vorkommen.

Offensichtlich kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 leicht so abgeändert werden, daß in ausgewählten Rasterpunkten ein Tintentröpfchen zugefügt statt weggelassen wird. Zu diesem Zweck muß nur der monostabile Multivibrator 93 veranlaßt werden, das Aufladeintervall für bestimmte Rasterpunkte zu verlängern statt zu verkürzen. Hierzu wird der Differentialverstärker 9O durch ein ODER-Glied ersetzt und das invertierte Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 88 liefert statt des Verzögerungsgliedes 100 das Auslösesignal für das UND-Glied 99. Für ein Tröpfchen umfassende Intervalle muß das Verzögerungsglied lOO jedoch zur Erregung des Multivibrators 93 verwendet werden. Dies läßt sich aber leicht von den Ausgängen der Decodierstufe 70 steuern. Die Verbindungen zwischen den Graustufenleitungen 72, den Zeitkonstantengliedern 74 und den Musterwahlgliedern 78 müssen in diesem Falle anders kombiniert werden, um die gewünschten Muster (z. B. gemäß Fig. 2) zu erzeugen. All das liegt im Bereich des normalen fachmännischen Könnens.

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Claims

- 19 Patentansprüche

Γΐ.) Verfahren zur Wiedergabe von Halbtonbildern mit einem Tintenstrahlschreiber, der diskrete Tröpfchen gemäß einem Punktraster auf einen Aufzeichnungsträger richtet, wobei die geforderte Schwärzung durch Niederschlag einer entsprechenden Tröpfchenzahl in den einzelnen Rasterpunkten angenähert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterpunkte zu Matrixzellen zusammengefaßt werden und daß die Anzahl der in einem Rasterpunkt einer Matrixzelle niedergeschlagenen Tröpfchen selektiv derart um ein Tröpfchen vermehrt oder vermindert wird, daß sich eine bessere Annäherung an die Schwärzungskurve ergibt.
2. Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grundanordnung (72, 74, 88) zur Erzeugung eines Niederschlags einer einem Schwärzungssignal (A, B, C, D) entsprechenden Anzahl von Tintentröpfchen in einem bestimmten Rasterpunkt und eine Nachstellanordnung (70, 78, 93) zur selektiven Vermehrung oder Verminderung der niedergeschlagenen Tröpfchenzahl um ein Tröpfchen an bestimmten Rasterpunkten der Matrixzelle.

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundanordnung den Niederschlag einer an der unteren Grenze der betreffenden Graustufe liegenden Tröpfchenzahl veranlaßt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellanordnung in Abhängigkeit von dem mittleren Schwärzungsgrad der betreffenden Matrixzelle die Anzahl der in bestimmten Rasterpunkten derselben niedergeschlagenen Tröpfchen selektiv um eins erhöht.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Erhöhung von der in dem betreffenden Rasterpunkt wiederzugebenden Graustufe und der Lage des Rasterpunktes innerhalb der Matrix abhängt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der an einem Rasterpunkt innerhalb einer Matrixzelle niederzuschlagenden Tintentröpfchen, abgesehen von der Tätigkeit der Nachstellanordnung, zur Erzeugung eines Grautones ausreicht, der nicht dunkler als die Graustufe des betreffenden Rasterpunktes ist.

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7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundanordnung (72, 74, 88) den Niederschlag der maximalen, der oberen Grenze der betreffenden Graustufe entsprechenden Tröpfchenmenge bewirkt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellanordnung (70, 78, 93) an bestiinmten Rasterpunkten selektiv die Anzahl der niederzuschlagenden Tröpfchen um eins vermindert.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Verminderung von der an dem betreffenden Rasteirpunkt wiederzugebenden Graustufe und der Lage des Rasterpunktes innerhalb der Matrix abhängt.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der von der Grundanordnung an einem Rasterpunkt innerhalb einer Matrixzelle zum Niederschlag gebrachten Tröpfchen, abgesehen von der Tätigkeit der Nachstellanordnung, zur Erzeugung eines Grautones ausreicht, der nicht heller als der Grauton des Rasterpunktes ist.
11. Tintenstrahlschreiber mit einer Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsvorrichtung an jedem Rasterpunkt der

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Matrixzelle eine Anzahl von Tintentröpfchen niederschlägt, die einer Schwärzung entspricht, welche nicht heller als die Schwärzung dieses Rasterpunktes innerhalb der zugeordneten Matrixzelle ist und daß die Nachstellanordnung den selektiven Niederschlag eines zusätzlichen Tintentröpfchens an ausgewählten Rasterpunkten der Matrixzelle bewirkt, so daß die Matrixzelle nicht mehr geschwärzt wird, als es der von einem zusätzlichen Tintentröpfchen an allen Rasterpunkten der Zelle hervorgerufene Schwärzung entspricht.

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