DE2623768C2

DE2623768C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wiedergabe von Halbtonbildern

Info

Publication number: DE2623768C2
Application number: DE2623768A
Authority: DE
Inventors: James Michael Deerfield Ill. Berry; Anthony Bellwood Ill. Hauser; Kurt Edward Mount Prospect Ill. Knuth; Gary Bernard Chicago Ill. Ollendick
Original assignee: Teletype Corp
Current assignee: AT&T Teletype Corp
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1986-05-15
Also published as: GB1552830A; US3977007A; DE2623768A1; JPS6130353Y2; CA1074387A; JPS6017065U; JPS51148428A

Description

Fig. 3 ein entsprechendes Diagramm für Matrixzelien mit sechzehn Punkten;

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

Der in F i g. 1 dargestellte Tintenstrahlschreiber dient zum Beschreiben eines Aufzeichnungsträgers (Papier) 11, der auf eine Walze 13 aufgespannt ist und mit ihr in Richtung des Pfeils Y rotiert. Ein strichpunktiert eingezeichneter Schreibkopf 14 läuft an der Schreibwalze 13 entlang und tagtet das Papier 11 in einer sehr engen Schraubenlinie 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, nämlich 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 einen neuen Punkt einer Matrixzelle (vergl. F i g. 2 bzw. 3) auf dem Papier 11 vor den Schreibkopf 14 führt. Demgemäß tritt am Ausgang des Verstärkers 20 zu. Beginn jeder schraubenförmigen 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 Lcgikstufc 23 gegeben, die im einzelnen in F i g. 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 Logikstufe 23 können vom digitalen Ausgangssigna] 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 Matrixzelle von vier mal vier Punkten, die je bis zu acht Tintentröpfchen aufnehmen können, 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 Tröpfchenzahlen 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.

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 Spannungsdifierenz 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 Auffanger 32 kommt ein geladenes Tintentröpfchen unter den Einfluß zweier Ablenkelektroden 37 und 39, dip von einer Spannungsquelle 41 auf einer hohen Potentialdifferenz gehalten w/y>jen. Das elektrostatische Feid 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 Stellte 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 Schreibkopfec 14 entlang dem Papier 11.

Um zu gewährleisten, daß der Tintenstrahl in fp-sten, 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 zusammenhängenden Tintenstrom ablösen.

Fig. 2 zeigt die einfachste denkbare Matrixzelle, die aus vier Punkten besteht. Die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers besteht aus zahlreichen solchen Matrixzellen.

Es sei angenommen, daß jeder Punkt mit null bis acht Tinteniröpfchen besetzt werden kann. Wenn also eine Zelle weiß bleiben soll, gelangen auf keiner der vier Punkte dieser Zeilo irgendwelche Tintentröpfchen. Wenn die Zelle dagegen voll geschwärzt werden soll, werden an jedem Punkt acht Tintentröpfchen niedergeschlagen. So lassen sich 31 Grautöne, sowie schwarz und weiß darstellen, da jede Matrixzelle null bis 32 Tintentröpfohen 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 Punkte dieser Zelle viel besser erkennbar als zwischen 31 und 32 Tröpfchen auf den vier Punkten der ganzen Zelle. Um

eine gleichmäßige Graustufung zu erzielen, muß also der Unterschied der Tröpfchenzahl zwischen zwei aufeinanderfolgende Stufen am hellen Ende der Grauskala geringer als am dunklen Ende sein.

In F i g. 2 wird zur Berücksichtigung dieser logarithmischen Schwärzungskurve in den schraffiert gezeichneten Punkten ein Tropfen mehr als in den anderen Punkten niedergeschlagen. Wenn also z.B. die gewünschte Dichte drei Tintentröpfchen an jedem Punkt der Zelle erfordert, wird das Muster 4 (F i g. 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 Punkt 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 Punkt fünf Tröpfchen entfallen, jedoch auf die Punkte 2 und 3 nur vier Tröpfchen. Änliches 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 F i g. 2 nur bei den Mustern 2 und 3 eingehalten. Ferner ist ein Raster mit nur 32 Halbtonwerten zu grob.

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

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

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

Die Mindestgröße einer Matrixzelle wird durch die hochstzulässige 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 wiederholt und so eine größere Fläche erhält, in der die 45°-Linien deutlich hervortreten.

Die Logikstufe 23 der Fig. 1 ist in Fig. 4 mit mehr Einzelheiten dargestellt. Die vier binären Dichtesignale A, B₁C und D aus einer digitalen Aufzeichnung des Bildes werden einer Decodierstufe 70 zugeführt, die je nach der Kombination der vier Eingangssignaie ein Ausgangssignal auf einem ihrer sechzehn Ausgänge 72 abgibt. Die Decodierstufe 70 kann aus sechzehn UND-Gliedern mit je vier Eingängen aufgebaut sein, ist aber vorzugsweise als fertige integrierte Schaltung ausgebildet.

Jede der sechzehn Ausgangsleitungen 72 ist mit einem von bis zu acht Zeitbestimmungsgliedern 74 verbunden. Außerdem sind die meisten Ausgangsleitungen 72 selektiv mit den Eingängen dreier zur Muster-IS wahl dienender ODER-Glieder 78 verbunden.

Jedes Zeitbestimmungsglied 74 besteht aus einer Trenndiode 80, einem Widerstand 82 und einem Trennverstärker in Form eines ODER-Gliedes 84. Wenn auf sirssf der Ausgsngslcitüngcn 72 der Dccodicrstufc 70 ein Signal auftritt, beaufschlagt das zugeordnete ODER-Glied 84 seine Trenndiode 80 in Durchlaßrichtung, wodurch der betreffende Widerstand 82 mit dem Zeitkondensator 86 eines monostabilen Multivibrators 88 verbunden wird. Die Dauer des quasistationären Zustandes dieses Multivibrators wird also durch die Kombination des Zeitkondensators 86 und des ausgewählten Widerstandes 82 bestimmt. Diese Dauer des quasistati-jnären Zustandes des Multivibrators 80 entspricht einer ganzen Anzahl von Tröpfchen, die an dem gegenwärtig vordem Schreibkopf 14 befindlichen Punkt einer Matrixzelle niederschlagen werden soll. Wenn der monostabile Multivibrator voni Verstärker 21 getriggert wird, gibt er einen Ladeimpuls über den Verstärker 27 (s. auch Fig. 1) auf die Elekrode 28. Die Dauer des Ladeimpulses wird durch die Wahl des Widerstandes 82 gesteuert. Die Dauer des Lade-Impulses bestimmt aber ihrerseits die Anzahl der an dem betreffenden Punkt niedergeschlagenen Tintentröpfchen. Da zur Erläuterung angenommen wurde, daß die maximale Tröpfchenzahl je Punkt acht beträgt, werden im vorliegenden Beispiel acht verschiedene Widerstände 82 benötigt. Wie man sieht, wird der monostabile Multivibrator 88 von dem Taktimpuls getriggert, der durch die Taktgeberscheibe 18 und den Abnehmer 19 erzeugt und im Verstärker 21 verstärkt wird.

Um die Ladeelektrode 28 zu erregen, läuft das Ausgangssignal des Multivibrators 88 vor der Verstärkung im Verstärker 27 über einen Differentialverstärker 90. Dieser arbeitet nach Art eines Exclusiv-ODER-Gliedes so und dient zur Berücksichtigung von Musterwählgliedern 78 in Form von ODER-Gliedern 78-2 bis /Ü-4. Diese bestimmen, weiche Punkte der Matrixzellen in Fig. 2 eine verringerte Dichte haben sollen, indem an den betreffenden Punkten ein Tropfen eingespart wird. Wenn Muster 4 in F i g. 2 gewählt wird, it keines der drei Musterwählglieder 78 erregt, d. h. auf alle vier Punkte gelangen gleiche Tröpfchenzahlen.

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

Punkte 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, empfangt jeder Punkt nur ein Tintentröpfchen. Wenn jedoch die Leitung 72-1 erregt wird, geht das von dieser Leitung abgegebene Signal über ein ODER-Glied 92 und löst dadurch einen monostabilen Löschmultivibrator 93 aus, (Jijr zurückkippt, nachdem ein ausreichendes Intervall für die Aufladung eines Tintentröpfchens verstri- in chen ist. Der Zeitkreis des Multivibrators 93 ist fest eingestellt. Wenn beide Multivibratoren 88 und 93 sich im quasistationären Zustand befinden, empfangt der DiiTercntialverstärker 90 an seinen beiden Eingängen identische Signale und kann infolgedessen kein Ladesignal is auf den Verstärker 27 geben. Wenn also die Graustufenleitung 72-1 erregt wird, werden keine Tröpfchen aufgeladen und kein Tröpfchen erreicht irgendeinen Punkt der Matrixzelle.

Der DilTerentialverstärker 90 liefert ein Ausgangs- 2U signal, 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 auch ein Exclusiv-ODER-Glied verwendet werden.

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

Wenn der geforderte Grauton in einer Matrixzelle eine Gesamtzahl von Tröpfchen erfordert, die nicht durch vier teilbar ist, erregt die betreffende Graustufenleitung 72 außer dem zugeordneten Zeitbestimmungsglied 74 eines der Musterglieder 78. Beispielsweise sei angenommen, daß die Graustufe 4 gewählt ist. Dann wird die Graustufenleitung 72-4 erregt. Somit wird das Zeitbestimmungsgiied 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 Tropfchens. Die Graustufenleitung 72-4 gibt ferner ein Signal auf das ODER-Glied 78-3 für das Muster 4, wodurch ein Eingang eines UND-Gliedes 94 für den Punkt 3 der Matrixzelle beaufschlagt wird. Die anderen beiden Eingänge dieses UND-Gliedes sind an die Ausgänge zweier Flipflops 96 und 98 angeschlossen. Das Flipflop 96 arbeitetals Binärzähler modulo zwei und erhält Taktimpulse im Punktrhytmus vom Verstärker 21. Das Flipflop 96 kippt jedesmal, wenn ein Punkt geschrieben werden soll. Es liefert zwei Ausgangssignale, von denen das normale Ausgangssigna] N bedeutet, daß Punkt 3 oder Punkt 4 der Matrixzelle beaufschlagt werden soll, während das invertierte Ausgangssignal /bedeutet, daß Punkt 1 oder 2 geschrieben werden soll (s. Fig. 2).

Das Flipflop 98 arbeitet ebenfalls als Binärzähler modulo zwei und wird vom Verstärker 20 jedesmal mit einem Eingangssignal beaufschlagt, wenn eine neue Drehung der Walze 13 und damit eine neue Schraubenlinie beginnt. Auch dieses Flipflop hat ein normales und ein invertiertes Ausgangssignal. Ein normales Ausgangssignal bedeutet, daß Punkt 1 oder 3 geschrieben werden soll; ein invertiertes Ausgangssignal bedeutet, daß Punkt 2 oder 4 beschrieben werden soll. Insofern kann der Multivibrator 96 als Punktflipflop und der Multivibrator 98 als Linienflipfiop bezeichnet werden. Die Flipflops 96 und 98 bestimmen somit zusammen den Ort eines zu schreibenden Punktes 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 Punkt 3 der Matrix geschrieben werden soü, dann und nur dann werden die beiden rechten Eingänge des UND-Gliedes 94 gleichzeitig erregt. Wenn im gleichen 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 Triggereingang 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 Punkt 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 Punktes innerhalb der Matrixzelle. Wenn die Leitung 72-4 gewählt wird, wird ein Tintentröpfchen aufgeladen und an allen Punkten außer dem Punkt 3 niedergeschlagen. Wenn in diesem Falle der Punkt 3 geschrieben werden soll, wird UND-Glied 94 erregt und betätigt den monostabilen Multivibrator 93, der den Zeitgeberimpuls zur Tröpfchenaufladung unterdrückt.

Um die Schaitsicherheit der Anordnung nach Fig. 4 zu gewährleisten, ist ein Verzögerungsglied 100 in die Leitung eingebaut, die vom Verstärker 21 zu den Triggereingängen 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.

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 Punktes 2 verbunden ist.

Wenn Muster 2 verwendet werden soll, öffnen die Flipflops 96 und 98 das UND-Glied 102 und stoßen den monostabilen Multivibrator 93 über das ODER-Glied 92 und das UND-Glied 99 an, um zu verhindern, daß ein Tröpfchen geladen und auf dem Rasterpunkt 2 niedergeschlagen wird. Wenn außerdem die Flipflops 96 und

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98 das UND-Glied 94 wählen, stößt dieses den monostabilen Multivibrator 93 an, so daß die Aufladung und der Niederschlag eines Tintentröpfchens am Ort des Punktes 3 unterbleiben. Da also die Rasterpunkte 1 und 4

allein geschrieben werden, ergibt sich Muster 2 (F ig. 2). < Wenn in einen weiteren Beispiel die Graustufenlci-

tung 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 Zeitbestimmungsglied verbunden, das aus dem w ODER-Glied 84-8, dem Widerstand 82-8 und derTrenndiode 80-8 besteht. Durch die Erregung dieses Gliedes wird der Widerstand 82-8 mit dem Kondensator 86 verbunden und vermittelt dem monostabilen Multivibrator 88 eine Zeitkonstante, die den Niederschlag mehre- ι * rer Tröpfchen (im vorliegenden Beispiel acht Tröpfchen) erlaubt, nachdem der Verstärker 21 einen Impuls

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 bewerkstelligt, daß der monostabile Multivibrator 88 an jedem Punkt 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 Substraktion wird dann ausgeführt, wenn alle

drei Musterwählgiieder 78-2,78-3 und 78-4 erregt wer-I den, wie es bei der Graustufenleitung 72-15 der Fall ist. jo

g Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 78-4 beauf-

% schlagt einen Eingang eines UND-Gliedes 104 für den

I Punkt 4.

I Die Ausgangssignale der UND-Glieder 94, 102 und

£ 104 betätigen zu den entsprechenden Zeiten unter Aus-

ι'; lösung durch den Verstärker 21 den monostabilen MuI-

'λ tivibrator 93 über das ODER-Glied 92 und das UND-

Z Glied 99, um mittels des Differentialverstärkers 90 ein

f. Punktintervall von dem durch den Multivibrator 88 festal gelegten Gesamtintervall zu subtrahieren.

ja Offensichtlich lassen sich die Auswahl des zu schrei-

ft, benden Musters, die Anzahl der Punkte, die Anzahl der

$ Tröpfchen für jeden Punkt und die Punkte, auf die ein

■| Tröpfchen weniger gelangen soll, durch die Verdrah-

I tung zwischen der Decodierstufe 70, den Zeitbestim-

ii mungsgliedern 74 und den Musterwählgliedern 78 wäh-

I len.

I Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 kann leicht so

% abgeändert werden, daß in ausgewählten Punkten ein

£ Tintentröpfchen zugefügt statt weggelassen wird. Zu

I diesem Zweck muß nur der monostabile Multivibrator

I 93 veranlaßt werden, das Aufladeintervall für

I bestimmte Rasterpunkte zu verlängern statt zu verkür- & zen. Hierzu wird der Differentialverstärker 90 durch ein

II ODER-Glied ersetzt und das invertierte Ausgangs-ΐ| signal des monostabilen Multivibrators 88 liefert statt

I des Verzögerungsgliedes 100 das Auslösesignal für das

rS UND-Glied 99. Für ein Tröpfchen umfassende Inter-

«* valle muß das Verzögerungsglied 100 jedoch zur Erre-

|| gung des Multivibrators 93 verwendet werden. Dies läßt

3 sich aber leicht durch die Ausgänge der Decodierstufe

/f 70 steuern. Die Verbindungen zwischen den Graustu-

'% fenleitungen 72, den Zeitkonstantengliedern 74 und den

If₁ Musterwahlgliedern 78 müssen in diesem Falle anders

rig kombiniert werden, um die gewünschten Muster (z. B.

1 gemäß Fig. 2) zu erzeugen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergabe von Halbtonbildern mit einem Tintenstrahldrucker, bei dem Grauwerte eines Bildpunktes dadurch wiedergegeben werden, daß eine vorbestimmte Anzahl von Tintentröpfchen an getrennten Punkten einer Matrixzeile niedergeschlagen wird, wobei die Matrixzelle eine feste Anzahl von Punkten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Punkt der Matrixzelle zwischen Null und einer festen Anzahl von Tintentröpfchen niedergeschlagen wird, daß die zur Wiedergabe des Bildpunktgrauwertes erforderliche Gesamtzahl von Tintentröpfchen mit möglichst gleicher Anzahl von Tintentröpfchen fur jeden Punkt der Matrixzelle niedergeschlagen wird und daß der danach verbleibende Rest bei ausgewählten Punkten der Matrixzelle die Tröpfchenzahl um eins korrigiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Tintentröpfchen, die an den ausgewählten Punkten der Matrixzelle niedergeschlagen werden, gegenüber der Anzahl der Tintentröpfchen um eins erhöht wird, die an den anderen Punkten der Matrixze,'le niedergeschlagen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Tintentröpfchen, die an den ausgewählten Punkten der Matrixzelle niedergeschlagen wurden, gegenüber der Anzahl der Tintentröpfchen um eins erniedr<;t wird, die an den andeicn Punkten der Matrixzelle niedergeschlagen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählter, Punkte der Matrixzelle so ausgewählt werden, daß sich eine Annäherung an ein 45°Muster ergibt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (23, 27, 28) des Tintenstrahldruckers einen Zeitgeber (80,82,84,86, 88) zur Erzeugung von das Niederschlagen von Tintentröpfchen auslösenden Ausgangsimpulsen aufweist, deren Dauer die Anzahl der an einem entsprechenden Punkt einer Matrixzelle niedergeschlagenen Tintentröpfchen bestimmt, und eine Schaltung (90, 93, 99) aufweist, die selektiv Ausgangsimpulse des Zeitgebers entsprechend den gewählten Punkten einer Matrixzelle für eine Zeitdauer sperrt, die einem Tintentröpfchen entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Zeitgeber-Ausgangsimpulse durch eine Decodierschaltung (70) gesteuert wird, die den Grauwert jeder Matrixzelle darstel- !ende Signale liefert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung (90, 93, 99) durch Zähler (96, 98), die die Punkte auf den Zeilen bzw. Spalten jeder Matrixzelle zählen, durch die Decodierschaltung (70) und durch eine Schaltung (72,78, 94,102,104) gesteuert wird, die die Ausgangssignale der Zähler und die Ausgangssignale der Decodierschaltung (70) kombinieren, um die ausgewählten Punkte der Matrixzelle zu identifizieren.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiedergabe von Halbtonbildern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es sind verschiedene derartige Verfahren bekannt So wird gemäß der US-PS 36 04 846 von der der Anspruch 1 ausgeht, das Aufzeichnungsmedium in Matrixzellen 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 seil, desto mehr Punkte werden innerhalb der Zelle gesetzt. Alle Punkte haben die gleiche Größe und Dichte. Gemäß der US-PS 3373437 werden dagegen die Grautöne dadurch gebildet, daß auf die verschiedenen Rasterpunkte verschiedene Tröpfchenzahlen niedergeschlagenwerden, um so die Punktgröße und damit die Schwärzung bzw. Dichte zu verändern. Beide Verfahren haben jedoch gewisse Nachteile.

Bei Verwendung eiter 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 Matrixzelle aus selektiv angeordneten Punkten gleicher Dichte gebildet wird, ist die daraus gebildete Matrix im allgemeinen sehr grob. Wenn die Zellengröße groß gsnug 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 (auch Munsell-Verteilung genannt) nicht mit einer linearen Reihe der Punkt- oder Tröpfchenmenge verwirk'ichi werden kann, sondern einem logariihmischen 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 Punktoder Tröpfchenanzahl zunächst nahelegen würde.

Der im Anspruch 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.

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

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tintenstrahlschreibers;

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung, wobei jede Matrixzelle nur vier Punkte enthält;