DE3609252A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildreproduktion - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bildreproduktionInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildreproduktionsverfahren für das Reproduzieren von Bildsignalen und das
Erhalten einer Tönungswiedergabe mit Punkten sowie auf eine Vorrichtung zum Anwenden dieses Verfahrens.
Für die Wiedergabe eines Bilds mit Halbtönen durch Steuern der Anzahl digitaler Punkte werden häufig ein
Ditherverfahren und ein Dichtemusterverfahren angewandt.
Nach diesen Verfahren werden unterschiedliche Dichtewerte durch Verändern der Anzahl von Druckpunkten in einer
jeweiligen kleinen Fläche wiedergegeben, wobei die Integrationsfunktion des menschlichen Auges genutzt wird. Bei
einem jeden dieser Verfahren ist ein wichtiger Faktor bei der Wiedergabe von Halbtönen durch die Anzahl von Punkten
der Zusammenhang zwischen dem Auflösungsvermögen und dem Tönungswiedergabevermögen. Im einzelnen ergibt sich hinsichtlich
des Formats einer Matrix durch eine größere Matrix eine größere Anzahl von Dichtewerten, jedoch wird
dabei das Auflösungsvermögen verringert. Andererseits er-
-6- DE 5681
gibt hinsichtlich der Art des Musters, das die Art der
Zunahme der Punkteanzahl gemäß einer Dichtezunahme bestimmt, eine Punktekonzentration, bei der die Punkte um
c einen mittigen Kernpunkt herum zunehmen, eine bessere Linearität der Dichtewerte in bezug auf die zunehmende
Punkteanzahl, aber auch die Tendenz zur Verringerung des Auflösungsvermögens. Im Gegensatz dazu wird bei einer
Punktestreuung das Auflösungsvermögen nicht wesentlich
beeinträchtigt, aber die Linearität zwischen der Punkteanzahl und den Dichtewerten verschlechtert, was praktisch
zu einer Verringerung der Anzahl von Dichtewerten führt.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen bekannten Matrixmuster. Die
Zahlen geben die Reihenfolgenummern bei der Punktezunahme
15
an, wobei jeweils ein Zustand gezeigt ist, bei dem Punkte 1 bis 8 eingeschaltet sind. Die Fig. 2A zeigt ein Beispiel
für ein Punktestreuungsmuster, das Bayer-Muster genannt wird. Andererseits zeigen die Fig. 2B bis 2D
jeweils ein Beispiel für ein Punktekonzentrationsmuster, und zwar jeweils ein Spiralmuster, ein abgewandeltes
Spiralmuster und ein Rasterpunktemuster.
Bei Geräten für das Ausdrucken oder die Sichtanzeige mit
Punkten wird ein jeder Punkt üblicherweise so bemessen,
25
daß er geringfügig mit benachbarten Punkten überlappt, damit kein Hintergrund verbleibt, wenn alle Punkte ausgedruckt
oder angezeigt werden. Infolgedessen wird bei dem Punktestreuungsmuster die Linearität verschlechtert, da
mit zunehmender Punkteanzahl der Hintergrund beträchtlich 30
abgedeckt wird. Um sowohl bei dem Punktestreuungsmuster
als auch bei dem Punktekonzentrationsmuster eine zufriedenstellende
Gradations- bzw. Tönungswiedergabe und eine zufriedenstellende Auflösung zu erhalten, wurde üblicherweise
ein Verfahren angewandt, bei dem das Matrixformat 35
verkleinert wurde und ein jeder Punkt in der Matrix durch
-7- DE 5681
ein mehrwertiges Mikrobildelement wiedergegeben wurde.
Dieses Verfahren entspricht beispielsweise bei einem Laserstrahldrucker einer Intensitätsmodulation oder Imc
pulsbreitenmodulation.
Im einzelnen werden beispielsweise bei einem Laserstrahldrucker, bei dem ein Bild durch optisches Oberstreichen
eines fotoempfindlichen Materials aufgezeichnet wird, durch Impulsbreitenmodulation, bei der die Einschaltperiode
der Laserstrahlen gesteuert wird, oder durch Intensitätsmodulation, bei der die Bestrahlungslichtmenge
gesteuert wird, in der Abtastrichtung der Laserstrahlen Mikrobildelement bzw. in mehrere Werte unterteilte BiId-
.,. elemente geformt. Derartige Mikrobildelemente können bei
15
einem Leuchtdioden-Drucker durch das Steuern der Dauer von Lichtimpulsen oder der Leuchtstärke der Leuchtdioden
bzw. bei einem Flüssigkristall-Drucker durch das Steuern der Impulsdauer von durchgelassenem Licht oder der durchgelassenen
Lichtmenge erhalten werden. Die Größen und Formen der Mikrobildelemente werden bei dem Laserstrahldrucker
in der Hauptabtastrichtung bzw. der Richtung des Überstreichens mit den Laserstrahlen gesteuert, während
sie bei dem Leuchtdiodendrucker oder dem Flüssigkristall-Drucker in der Unterabtastrichtung gesteuert werden.
25
25
Im Vergleich zu einem gewöhnlichen Punkt sind jedoch die einen mehrwertigen Punkt bildenden Mikrobildelemente
kleiner bemessen, wobei ein weniger gleichmäßiges Ausdrucken aufzutreten pflegt. Die Größe des Mikrobildelefs
ments wird beispielsweise deshalb ungleichmäßig, weil
sich bei dem Tintenstrahldruck oder dem Thermoübertragungsdruck der Druckpunkt verbreitert oder weil bei dem
elektrofotografischen Verfahren der Toner verstreut oder
auseinandergedrückt wird. Insbesondere wird bei einem 35
elektrofotografischen Drucker bei der Entwicklung das
-8- DE 5681
elektrostatische Feld eines Mikrobildelements beträchtlich durch den Zustand der Mikrobildelemente in der Umgebung
beeinflußt. Das Mikrobildelement wird kleiner, wenn sich in der Umgebung ein stark gefülltes bzw. sehr verstärktes
Bildelement befindet, aber größer, wenn sich in der Umgebung keine Bildelemente befinden.
Die Fig. 4 zeigt eine Spiralmuster-Matrix, in welcher ein ,Q jedes Mikrobildelement bzw. jeder Punkt in fünf Werten
verändert wird. Nach Fig. 4 hat die Matrix das Format 3x3, wobei jeder Punkt von 1 bis 5 unterteilt ist, wie es
in dem mittigen Punkt dargestellt ist, und in der durch einen Pfeil gezeigten Richtung zunimmt bzw. verstärkt
wird. Diese 3x3-Matrix enthält jedoch nur einen einzigen Kern der Zunahme und kann daher keine zufriedenstellende
Auflösung ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Ausschalten der vorstehend erläuterten Mängel und zum Verbessern der
Bildaufbereitung für die Punktebilderzeugung ein Verfahren
und eine Vorrichtung für die Bildreproduktion zu schaffen, die das Wiedergeben eines Bilds in hoher Bildqualität
ermöglichen.
Ferner sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildreproduktion geschaffen werden, die
die Wiedergabe eines einem Vorlagenbild getreuen Bilds ermöglichen.
Weiterhin sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Vorrichtung ein hervorragend wiedergegebenes
Bild bei einfacher Gestaltung liefern.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-35
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu-
-9- DE 5681
tert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine fortes schreitende Bildelementeverstärkung bei einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 2A bis 2D sind Ansichten herkömmlicher Mustermatrizen.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Gradationscharakteristik eines Punktestreuungsmusters.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Spiralmuster mit sechswertigen Punkten zeigt.
Fig. 5 veranschaulicht ein Verfahren zur Bildelementaufteilung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 6A und 6B zeigen Beispiele von Mikropunktanordnungen
in einem Bildelement bei dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 ist eine Blockdarstellung einer Bildaufberei-K
tungseinrichtung für das Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 ,ist eine grafische Darstellung, die die Zusammenhänge
zwischen Festspeicherdaten und Ditherbildsignalen zeigt.
Fig. 9 zeigt eine Schwellenwertmatrix des Ausführungsbeispiels.
Fig. 10 bis 12 sind schematische Ansichten, die die fortschreitende
Bildelementverstärkung bei dem Aus-35
führungsbeispiel zeigen.
-10- DE 5681
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die die fortschreitende Bildelementverstärkung bei einer
vertikalen Linienanordnung von Bildelementen zeigt.
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht, die die fortschreitende Bildelementverstärkung bei einer
horizontalen Linienanordnung von Bildelementen zeigt.
Fig. 15 ist eine Ansicht, die den Zustand von Mikropunkten bei einer vertikalen Linienanordnung von
Bildelementen zeigt.
Fig. 16 ist eine Ansicht, die den Zustand von Mikropunk-
ten bei einer Diagonalanordnung von Bildelementen zeigt.
Fig. 17 zeigt eine weitere Schwellenwertmatrix.
Fig. 18 ist eine Ansicht, die das Fortschreiten einer Bildelementverstärkung mit der in Fig. 17 gezeigten
Schwellenwertmatrix zeigt.
Fig.19A bis 19E sind Ansichten, die das Fortschreiten
einer Kernverstärkung eines jeweiligen Punkts zeigen.
Fig. 20 bis 28 zeigen Punkteanordnungsmuster in Matrizen 30
unterschiedlicher Formate.
Fig. 29 zeigt eine Schwellenwertmatrix gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-Π- DE 5681
Fig. 30 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Bilddichte gemäß dem in Fig.
9 gezeigten Muster und der Punkteanzahl zeigt.
Fig. 31 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Bilddichte und der Anzahl von
Dichtewerten bei der Verwendung der in Fig. 29 gezeigten Matrix zeigt.
Fig. 32 bis 34 zeigen weitere Schwellenwertmatrizen.
Fig. 35 und 36 sind schematische Ansichten eines Laserstrahldruckers,
bei dem das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
anwendbar ist.
Bei den Ausführungsbeispielen wird ein aufzuzeichnendes Bildelement in eine Vielzahl von Mikrobildelementen bzw.
Mikropunkten aufgeteilt. Daher werden die eingegebenen Daten für ein Bildelement entsprechend ihrem Dichtewert
in eine Vielzahl von Mikropunkten aufgeteilt. Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Bildelement bzw. Bildpunkt
in fünf Mikrobildelemente bzw. Mikropunkte 100
__ aufgeteilt ist, die die Darstellung von sechs Dichte-25
bzw. Tönungswerten oder Gradationswerten ermöglichen. Diese Aufbereitung kann beispielsweise bei einem Laserstrahldrucker
auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die x-Achse in die Hauptabtastrichtung der Laserstrahlen
gelegt wird und die Dauer der Lichtimpulse in 30
einem Mikropunkt in fünf Abschnitte unterteilt wird.
Die Fig. 6A und 6B zeigen für die in Fig. 5 gezeigte Aufteilung des Bildelements unterschiedliche Arten des
Vergrößerns bzw. Verstärkens der Mikropunkte in der Auf-35
einanderfolge von (a) bis (f).
-12- DE 5681
Die Fig- 7 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum
Erzeugen eines dieses Bildsignals, bei der ein Ditherverfahren angewandt wird, wobei ein die Bilddichte darstellendes
Bildsignal 10 in einem Zwischenspeicher 19 gespeichert und dann einem Anschluß A eines Vergleichers 11
zugeführt wird, der an einem zweiten Anschluß B ein Schwellenwertsignal 12 empfängt. Gemäß mittels eines
Adressengenerators 15 erzeugten Adressendaten gibt ein Festspeicher 13 (ROM), in dem Ditherschwellenwerte gespeichert
sind, auf zyklische Weise Ditherschwellenwerte nach einem systematischen Ditherverfahren ab. Der Vergleicher
11 vergleicht das Bildsignal 10 mit dem jeweiligen Ditherschwellenwert und erzeugt ein binäres Dither-Bildsignal
14 mit dem Wert "1" oder "0". In diesem Fall b
wird ein Bildelement 101 in fünf Mikrobildelemente 100 aufgeteilt. Taktsignale 17 werden einem Frequenzteiler 16
zugeführt, der bei jeweils fünf Taktsignalen ein Speicherungssignal 18 abgibt. Der Festspeicher 13 gibt die
Schwellenwertsignale 12 synchron mit den Taktsignalen 17
ab, während der Zwischenspeicher 19 die Bildelementdaten bei jedem fünften Taktsignal abgibt.
Die Bildelementdaten enthalten eine vorbestimmte Anzahl
von Bits je Bildelement und können durch das Lesen eines 25
Vorlagenbilds beispielsweise mittels einer Ladungskopplungsvorrichtung
(CCD) und Umsetzen der auf diese Weise erhaltenen analogen Daten in digitale Bilddaten mittels
eines A/D-Wandlers gewonnen werden oder im voraus in
einer elektronischen Datei oder dergleichen gespeichert
30
sein.
Die Fig. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen den Ditherschwellenwertsignalen
12 aus dem Festspeicher 13 und den
Dither-Bildsignalen 14. Wenn das Bildsignal einen dunkle-35
ren Wert als das Schwellenwertsignal 12 anzeigt, nimmt
-13- DE 5681
das Dither-Bildsignal M den Wert "1" an.
Die Ausgabe eines Bilds mit Zwischentönen bzw. Halbtönen c erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer in
Fig. 9 gezeigten Dithermatrix. Die Zahlen in der Matrix
geben die Schwellenwerte an, wobei kleinere Zahlen eine geringere Bilddichte anzeigen; wenn der Wert der Bildelementdaten
höher als der Schwellenwert ist, nimmt das Dither-Bildsignal den Wert "1" an. Mit dieser Matrix
können 3x3x5+1 = 46 Dichtewerte wiedergegeben werden. Bei der Dithermatrix gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden
die Bildelemente entlang diagonaler Linien angeordnet, wobei die Zahlen so angeordnet sind, daß sich mit der zur
Darstellung der Halbtöne vorgenommenen Änderung der An-
zahl der Mikrobildelemente bzw. Mikropunkte die Form eines jeden Bildelements ändert. Für eine gleichförmige
Bilddichte von weniger als "4" werden die der Dichte "3" oder weniger entsprechenden Mikrobildelemente bzw. Mikro-
punkte 100 in den Bildelementen diagonal angeordnet, so 20
daß sie sehr feine diagonale Linien £1 bilden. Bei diesem
Ausführungsbeispiel bilden die Schwellenwerte "1", "2" und "3" die Kerne der Punktezunahme bzw. Punkteverstärkung
in der Schwellenwertmatrix.
Die Fig. 10 veranschaulicht die Zunahme bzw. Verstärkung der Mikropunkte 100 für eine gleichförmige Bilddichte
"6", während die Fig. 11 diejenige für eine gleichförmige Bilddichte "15" zeigt. Für eine Bilddichte im Bereich von
"15" bis "18" nehmen gemäß der Darstellung durch Pfeile
in Fig. 12 die Mikropunkte 100 von den voll ausgedruckten Bildelementen weg zu, so daß die Linien J1 weiter verstärkt
werden. Es ist anzumerken, daß die Bildelemente immer in einer Anordnung mehrerer Linien in regelmäßigen
Abständen anwachsen bzw. verstärkt werden und nicht 35
außerhalb dieser Linien liegen.
-14- DE 5681
Dieses Wachstum der Bi1 delemente in linearen Anordnungen
verringert den Einfluß von Bildelementen in der Umgebung bei der Steigerung der Anzahl der Mikropunkte 100. Wie
schon vorangehend erläutert wurde, ergibt sich bei der elektrofotografischen Bilderzeugung zwischen den Ladungsbildern der Bildelemente, wenn diese verteilt sind, eine
gegenseitige Beeinflussung auf komplizierte Weise derart,
daß die Größen der Bildelemente durch geringfügige Ändein
rungen der Ladungsbilderzeugungsbedingungen und der Entwicklungsbedingungen verändert werden. Die lineare Anordnung
der Bildelemente wie bei dem Ausführungsbeispiel ermöglicht selbst bei der Zunahme der Mikropunkte eine
Verringerung der Einflüsse umgebender Ladungsbilder,
wobei ein eventueller Einfluß gleichmäßig wird, da die ι ο
umgebenden Ladungsbilder einfache lineare Strukturen haben.
Auf diese Weise ist bei dem Ausführungsbeispiel eine
gleichmäßige stabile Tönungswiedergabe ermöglicht, da die 20
Größe der Mikropunkte 100 durch die Bildelemente in der Umgebung nicht wesentlich beeinflußt wird, selbst wenn
Mikropunkte 100 hinzugefügt werden. Ferner ist ein zufriedenstellendes
Auflösungsvermögen gewährleistet, da
jede Matrix drei Kerne für das Wachsen des Bildelements 25
bzw. die Punktezunahme enthält. Da darüberhinaus jedes Bildelement in die Mikropunkte 100 aufgeteilt ist, ergibt
bei einer Aufteilung des Bildelements in fünf Mikropunkte eine 3x3-Matrix 3x3x5+1 = 46 Dichtewerte. Es wurde ermittelt,
daß die vorstehend genannte Wirkung unter der Bedingung L/I· 2. 3/2 offenkundig wird, wobei I der Abstand
zwischen den Punktezunahmekernen ist und L der Abstand zwischen parallelen Linien 11 und 12 gemäß Fig. 11 ist;
daher ist eine Gestaltung anzustreben, mit der diese
Bedingung erfüllt ist.
35
35
-15- DE 5681
Die Bildelcmente können auch außer in der vorstehend
erläuterten diagonalen Linienanordnung auf vertikalen oder horizontalen Linien angeordnet werden. Die Fig. 13
zeigt vertikale Linienanordnungen von Bildelementen, während die Fig. 14 horizontale Linienanordnungen von
Bildelementen zeigt, wobei jeweils mit Pfeilen die Richtung des Wachsens der Bildelemente bzw. der Punktezunahme
gezeigt ist.
Es wurde jedoch festgestellt, daß insbesondere bei einem elektrofotografischen Aufzeichnungsgerät mit der diagonalen
Linienanordnung der Bildelemente eine bessere Tönungswiedergabe erzielbar ist als mit der vertikalen oder
horizontalen Linienanordnung, was offenbar auf folgender Erscheinung beruht: beispielsweise bei einer vertikalen
linearen Anordnung von Bildelementen gemäß Fig. 15 ergibt ein hinzugefügter Mikropunkt 200 infolge der Anziehungskraft
eines benachbarten linearen Ladungsbilds 201 eine kleinere entwickelte Fläche 202. Infolgedessen wird durch
das Hinzufügen eines Mikropunkts die Dichte nicht verstärkt, wenn der Mikropunkt klein ist . Andererseits
ergibt bei einer diagonalen linearen Anordnung von Bildelementen gemäß Fig. 16 ein hinzugefügter Mikropunkt
o_ 200 eine entwickelte Bildfläche 202, die nicht wie gemäß
2b
Fig. 15 verkleinert ist, da die Anziehung bei der Bildentwicklung durch benachbarte Bildelemente 203 in der x-Richtung
und der y-Richtung aufgeteilt ist. Infolgedessen j kann bei einer solchen diagonalen Anordnung der Bildele- !
mente durch das Hinzufügen eines Mikropunkts eine genaue
OU j
bzw. getreue Verstärkung der Dichte erreicht werden, \ selbst wenn die Größe der Mikropunkte verringert wird.
Demgemäß sind derartige diagonale lineare Anordnungen der Bildelemente hinsichtlich der der Steigerung der Anzahl
der Mikropunkte entsprechenden Tönungswiedergabe überle-35
gen.
-16- DF. 5681
Ferner können die vertikalen oder horizontalen Linienanordnungen durch eine ungleichmäßige Abtastung oder eine
ungleichmäßige Blattzufuhr im Aufzeichnungsgerät ungleichmäßige Teilungsabstände der Linien oder schwankende
Liniendicken ergeben, während die diagonale Linienanordnung ein natürlicher aussehendes Bild ergibt, da ein
Vertikal- oder Horizontalstreifenmuster stärker ins Auge fällt.
Versuche mit geänderten Winkeln zwischen der Abtastrichtung des Bildaufzeichnungsgeräts und der in Fig. 1 gezeigten
Richtung der Bildelementanordnung haben gezeigt, daß bessere Bilder erzielt werden können, wenn der Winkel
im Bereich von 30° bis 60° liegt. Daher sollte die Richtung der Linearanordnung vorzugsweise in diesem Bereich
gewählt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Mikrobildelemente bzw. Mikropunkte 100 in
einem jeden Bildelement gemäß der Darstellung in Fig. 6A verstärkt, jedoch ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Zunahme der Mikropunkte auf die in Fig. 6B gezeigte
verteilte Weise möglich, falls die Bildelemente linear 25
angeordnet werden und in Liniengruppen verstärkt bzw. vergrößert werden. Ferner besteht hinsichtlich der Anzahl
der Teile in einem jeden Bildelement keine Einschränkung auf "5", so daß vielmehr ein jedes Bildelement in eine
beliebige Vielzahl von Mikrobildelementen bzw. Mikropunkten unterteilt werden kann.
Weiterhin besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Einschränkung auf die bei dem vorstehend erläuterten Fall verwen-35
dete 3x3-Matrix; es kann vielmehr irgendeine Wiedergabe
-17- DE 5681
von Halbtönen mittels linear angeordneter Bildelemente unabhängig von dem Format der Matrix gewählt werden.
Beispielsweise kann als 4x4-Matrix eine in Fig. 17 gezeigte Dithermatrix verwendet werden. Auch in diesem Fall
werden gemäß Fig. 18 die Bildelemente in diagonalen Linien angeordnet, wobei die Verstärkungs- bzw. Zuwachsrichtungen
durch Pfeile dargestellt sind.
,Q Wie schon vorangehend erläutert wurde, sind die Mikropunkte
für das Darstellen einer Vielzahl von Dichtewerten klein, so daß sie bei einer verstreuten Anordnung ungleichmäßig
ausgedruckt werden könnten. Insbesondere im Falle eines Laserstrahldruckers, bei dem ein elektrofotografisches
Verfahren angewandt wird, wird der Mikropunkt beträchtlich durch den Zustand der Bildelemente in der
Umgebung beeinflußt. Falls beispielsweise gemäß Fig. 19A
ein Bildelement 110 den Wert "4" hat, während ein Bildelement 111 in der gleichen Matrix den Wert "1" hat, wird
letzteres infolge der Beeinflussung durch das erstere mangelhaft bzw. schwach ausgedruckt. Wenn daher ausgehend
von einem Zustand nach Fig. 19B ein Mikropunkt 112 hinzugefügt wird, um den Zustand nach Fig. 19A zu erreichen,
ergeben die beiden Zustände praktisch das gleiche Aussehen, da der Mikropunkt 112 schwach ausgedruckt wird;
infolgedessen ist keine einer Zunahme der Dichte der Bilddaten entsprechende weiche bzw. gleichförmige Tönungswiedergabe
zu erwarten. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß kein linearer Zusammenhang zwischen der Punkteanzahl
und den Dichtewerten erzielbar ist. Es wurde jedoch entdeckt, daß ausgehend von einem Zustand nach Fig.
19C eine gleichförmige Tönungswiedergabe dadurch erzielt werden kann, daß zuerst gemäß Fig. 1PD der Mikropunkt 112
erweitert wird, um das Bildelement auf den Wert "2" zu bringen, und dann das Bildelement 110 gemäß Fig. 19E auf
den Wert "4" erweitert wird, so daß das Bildelement 111
-18- DE 5681
mit dem niedrigsten Wert immer mindestens gleich 30& des
Werts des Bildelements 110 mit dem höchsten Wert hat.
Eine besonders gleichförmige Tönungswiedergabe kann durch f- den Zuwachs bzw. die Zunahme der Mikropunkte 100 in der
in Fig. 9 gezeigten Aufeinanderfolgen der Nummern erreicht werden.
Die linearen Anordnungen einer Vielzahl von Bildelementzunahmekernen
bzw. Punktzunahmekernen, die in einer Richtung parallel und in regelmäßigen Abständen angeordnet
sind, können in verschiedenerlei Mustern gemäß den Fig. 20 bis 27 erhalten werden. Bei dem Bildausdruck nach
einem elektrofotografischen Verfahren sollten jedoch
folgende Eigenschaften berücksichtigt werden: bei dem
Ausdrucken eines Bildelements können durch den Einfluß des Ladungsbilds und die Bildentwicklung Punkte oder
Linien dicker bzw. verstärkt werden. Beispielsweise wird bei einem Auflösungsvermögen von 11,8 Punkten/mm (300
Punkten/Zoll) ein jeder Punkt in einer Größe von ungefähr 20
100 bis 120 μπι gedruckt, während der Abstand zwischen
benachbarten Punkten ungefähr 85 μπι beträgt. Falls daher der Abstand L zwischen den linearen Anordnungen der Zunahmekerne
nicht mindestens gleich dem 1,5-fachen des
Abstands 1 zwischen den Punktezunahmekernen ist, wird bei
25
einem mittleren Dichtewerte der Hintergrund vollständig mit den Punkten ausgefüllt, so daß die Tönung nicht
weiter wiedergegeben werden kann. Beispielsweise ergibt sich bei einem Abstandsverhältnis von 1,25 gemäß Fig. 28
eine gegenseitige Überlappung benachbarter Linien 200 und 30
201 im Verlauf der Zunahme von auf diesen Linien angeordneten Kernen 202 bzw. 205.
Falls andererseits gemäß Fig. 25 Zunahmekerne 172 und 173
auf weit voneinander beabstandeten Linien 170 und 171 35
angeordnet werden, wird die von den Punkten eingenommene
-19- DE 5681
Fläche kleiner, so daß sich eine Tönungswiedergabe nur im Bereich geringer Dichte ergibt. Ferner erhält das Bild
ein unnatürliches Aussehen, da die Linien 170 und 171 selbst mit unbewaffnetem Auge deutlich unterschieden
werden können. Versuche haben gezeigt, daß der Abstand L zwischen den linearen Anordnungen bzw. Linien vorzugsweise
kleiner als das Doppelte des Abstands I zwischen den Kernen sein sollte. Aus den Fig. 20 bis 27 ist ersichtlich,
daß die Bedingung
2 > h/Z > 1,5
am günstigsten ist, wobei t der Abstand zwischen den
Punktezunahmekerne ist, während L de
den Linienanordnungen bzw. Linien ist.
den Linienanordnungen bzw. Linien ist.
.._ Punktezunahmekerne ist, während L der Abstand zwischen
In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Werte des Verhältnisses h/Z für die dargestellten Muster zusammengefaßt.
Tabelle | Muster | 1 | 20 | h/t | |
Matrix | diagonal | Fig. | 21 | 1,5 | |
3x3 | vertikal | Fig- | 22 | 3 | |
3x3 | diagonal | Fig. | 23 | 2 | |
4x4 | vertikal | Fig. | 24 | 2 | |
4x4 | diagonal | Fig." | 25 | 2,5 | |
5x5 | vertikal | Fig. | 26 | 5 | |
5x5 | diagonal | Fig. | 27 | 1,5 | |
6x6 | vertikal | Fig. | 2 | ||
6x6 | Fig. | ||||
Somit kann der optimale Wert von h/l bei diagonalen
Mustern mit 5nx3n Bildelementen erzielt werden, wobei η 35
eine ganze Zahl ist.
-20- DE 5681
Da zur Verbesserung des Auflösungsvermögens das Matrixformat kleiner gewählt werden sollte, ist das in Fig. 20
gezeigte Diagonalmuster mit einer 3x3-Matrix als am günstigsten anzusehen. Damit kann ein Bild mit zufriedenstellender
Tönungswiedergabe und zufriedenstellendem Auflösungsvermögen
mittels einer 3x3-Matrix erzielt werden, in der die Kerne längs diagonaler Linien angeordnet bzw.
aufgereiht sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist nicht auf das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auch bei einer Halbtonwiedergabe
nach einem Dichtemusterverfahren anwendbar,
... bei dem ein Bildelement mit allen Schwellenwerten in der
Matrix in Beziehung bzw. verglichen wird.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde zwar unter Einschränkung auf einen Laserstrahldrucker beschrieben,
jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen
für einen Flüssigkristall-Drucker oder einen Leuchtdioden-Drucker anwendbar, in welchen Mikrobildelemente bzw.
Mikropunkte durch das Aufteilen der Dauer von Lichtimpulsen in einem Bildelement geformt werden können.
Weiterhin erhält bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
ein jeweiliges Bildelement eine Vielzahl von Dichtewerten dadurch, daß Mikropunkte durch das Aufteilen
der Einschaltzeit für ein Bildelement geformt werden; diese Vielzahl von Werten in einem Bildelement
kann aber auch dadurch erreicht werden, daß im Falle eines Laserstrahldruckers die Intensität der Laserstrahlen
gesteuert wird, im Falle eines Leuchtdioden-Druckers die Lichtstärke gesteuert wird oder im Fall eines Flüssigkristall-Druckers
die durchgelassene Lichtmenge ge-
steuert wird.
-21- DE 5681
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben.
g Bei ausführlichen Untersuchungen des vorstehend erläuterten
Bildausgabeverfahrens bzw. Bildreproduktionsverfahrens wurde ermittelt, daß die in Fig. 9 gezeigte Matrix
einen durch eine ausgezogene Kurve 60 in Fig. 30 dargestellten Zusammenhang zwischen der Ausgabebilddichte und
der Tönung bzw. Gradation ergibt, wobei im Bereich niedriger
Dichte und im Bereich hoher Dichte gewisse Abweichungen von einer Ideallinie 61 auftreten, die offenbar
auf folgende Gründe zurückzuführen sind: im Bereich niedriger Dichte beruht die Abweichung auf dem Umstand, daß
infolge der Anstiegs- bzw. Ansprecheigenschaften der Druckvorrichtung ein einzelner Mikropunkt im Vergleich zu
einer Vielzahl zusammenhängender Mikropunkte weniger stark ausgedruckt wird; diese Erscheinung ist umso ausgeprägter,
je mehr die Anzahl der ein Bildelement bildenden Mikropunkte zunimmt.
Zur Unterdrückung der Beeinflussung durch die Ansprecheigenschaften
der Druckvorrichtung könnte ein jeder Mikropunkt zu einer Größe vergrößert werden, bei der er
__ durch diese Eigenschaften nicht mehr beeinflußt wird,
25
jedoch wird bei dieser Lösung die Tönungswiedergabe verschlechtert,
sobald die Anzahl der ein Bildelement darstellenden Mikropunkte verringert werden muß.
Andererseits ist im Bereich hoher Dichte die Abweichung auf das Überlappen der Punkte sowie bei der Anwendung
eines elektrofotografischen Verfahrens auf den Einfluß der Bildelemente in der Umgebung zurückzuführen.
Die Fig. 29 zeigt eine Schwellenwertmatrix bei einem 35
weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbei-
-22- DE 5681
spiel sind im Bereich niedriger Dichte (mit Werten 0 bis
9) die Mikropunkte über das ganze Bildelement verstreut, dann im Bereich mittlerer Dichte (mit Werten 10 bis 27)
in mehreren Linienanordnungen aufgereiht, die in einer Richtung parallel und regelmäßig beabstandet sind, und im
Bereich hoher Dichte (mit Werten 28 bis 33) in mehreren Gruppen angeordnet, die in diesem Fall aus zwei oder vier
Mikropunkten bestehen. Auf diese Weise kann gemäß Fig. 31 ,Q eine lineare Tönungswiedergabe erreicht werden, was durch
eine eng an der Ideallinie 61 gelegene Linie 60 dargestellt ist, wobei sich insbesondere im Bereich niedriger
Dichte eine verbesserte Tönungswiedergabe ergibt.
Die Fig. 32 zeigt eine Matrix bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei die Mikropunkte für die Dichtewerte 1 bis 18 verstreut sind, dann für die
Werte 19 bis 27 in Linienanordnungen aufgereiht sind und schließlich für die Werte 28 bis 33 in mehreren Gruppen
bzw. Bündeln angeordnet sind, was eine gleichförmigere Tönungswiedergabe als mit der Matrix nach Fig. 29 ergibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Linearität der Gradations- bzw. Tönungswiedergabe durch die verstreute
Anordnung der Mikropunkte (Schritt 1), die konzentrierte lineare Anordnung (Schritt 2) und die Anordnung in mehreren
Gruppen (Schritt 3) erreicht, jedoch kann in manchen Fällen eine ausreichende Linearität durch die Kombination
der Schritte 1 und 2 oder der Schritte 2 und 3 erreicht
werden.
30
30
Die Fig. 33 zeigt eine Matrix, bei der der Schritt 2 (für Werte 1 bis 24) und der Schritt 3 (für Werte 25 bis 30)
kombiniert sind, während die Fig. 34 eine Matrix zeigt,
bei der der Schritt 1 (Werte 1 bis 23) und der Schritt 3 35
(Werte 24 bis 29) kombiniert sind.
-23- DE 5681
Bei diesen Ausführungsbeispielen können die besten Bilder
dann erreicht werden, wenn die Übergänge von dem Schritt 1 zu dem Schritt 2 und von dem Schritt 2 zu dem Schritt 3
c jeweils so gewählt werden, daß sie unter 201 der maximalen
Dichte bzw. über 501 derselben liegen.
Bei diesen Ausführungsbeispielen hat die Matrix 3x3 Bildelemente, von denen jedes in fünf Mikrobildelemente bzw.
_. Mikropunkte unterteilt ist, wobei aber bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Einschränkung hierauf besteht.
Die Fig. 35 und 36 zeigen einen Laserstrahldrucker, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsge-
mäße Vorrichtung angewendet werden kann; diese Figuren zeigen eine fotoempfindliche Trommel 301 zum Erzeugen
eines Ladungsbilds, eine Lasereinheit 302 für die Abgabe von Laserstrahlen, eine Kollimatorlinse 303, einen PoIygonalspiegel
304 als Abtastvorrichtung zum Ablenken der abgegebenen Laserstrahlen, eine Abbildungslinse 305 und
eine Steuereinheit 306 für das Steuern der fotoempfindlichen Trommel 301, des Polygonalspiegels 304 usw.
Nach Fig. 36 ist eine Belichtungseinheit 321 mit der
Abtastvorrichtung 304, der Lasereinheit 302 usw. ausgestattet, die in Fig. 35 gezeigt sind. Das mit den Laserstrahlen
auf der fotoempfindlichen Trommel 301 erzeugte Ladungsbild wird mit einer Entwicklungseinheit 322 zu
einem sichtbaren Bild entwickelt. Mit einer Blattzuführwalze 315 werden jeweils Blätter aus einer Blattkassette
324 vereinzelt zu einer Transportwalze 316 befördert. Das mit der Transportwalze 316 beförderte Blatt wird mit
einem Registrierverschluß 317 zeitweilig angehalten, um
die Synchronisierung zwischen dem Blattvorschub und der 35
Laserstrahlenbelichtung wie der Drehung der fotoempfind-
-24- DE 5681
lichen Trommel 301 zu erreichen. Die Fig. 36 zeigt ferner
eine Zuführwalze 318 für das Zuführen des Blatts zu einer Übertragungseinheit 319, eine Fixiereinheit 310 zum Fic
xieren eines auf das Blatt übertragenen Tonerbilds und eine Stapelvorrichtung 311 für die Aufnahme der ausgetragenen
Blätter.
In dem vorstehend beschriebenen Laserstrahldrucker steuert die Ablauffolge-Steuereinheit 306 die Zeiten des
Blatt-Transports, der Bildentwicklung usw. Der Laserstrahldrucker enthält eine nicht gezeigte Treiberstufe
für das Ein- und Ausschalten der Laserstrahlen gemäß binären Impulsbreitenmodulationssignalen aus dem in Fig.
7 gezeigten Vergleicher 11, wodurch das sichtbare Bild an der fotoempfindlichen Trommel 301 erzeugt wird.
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildreproduktion angegeben, bei welchen für ein jedes Bildelement
eine Vielzahl von Mikropunkten erzeugt wird, deren Anzahl zur Darstellung einer höheren Dichte nur in einer
Richtung gesteigert wird, wodurch eine verbesserte Linearität hinsichtlich der Dichtewerte erzielt wird, ohne das
Auflösungsvermögen zu beeinträchtigen.
- Leerseite -
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Bildreproduktion, gekennzeichnet durch
eine Bildelementdaten-Eingabevorrichtung (19) und eine Aufbereitungsvorrichtung (11,13,15) zum Aufbereiten der
mittels der Eingabevorrichtung eingegebenen Bildelementdaten (10) und zum Erzeugen binärer Signale (14) für das
Formen von Punkten, wobei die Aufbereitungseinrichtung die binären Signale derart erzeugt, daß für einen jeden
Bildelementdatenwert eine Vielzahl von Mikropunkten geformt wird und daß die Mikropunkte nur in einer Richtung
entsprechend einer Zunahme des Dichtewerts der eingegebenen Bildelementdaten zunehmen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungsvorrichtung (11,13,15) die binären
Signale (14) in der Weise erzeugt, daß die Mikropunkte Linien in einem vorbestimmten Winkel bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Linien in bezug auf die Richtung der
Zunahme der Mikropunkte im Bereich von 30° bis 60° liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn-
-2- DE 5681
zeichnet, daß die Aufbereitungsvorrichtung (11,13,15) für
das Erzeugen der binären Signale (14) die eingegebenen Bilddaten (10) mittels einer bestimmten Schwellenwertmag
trix aufbereitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwertmatrix eine Anordnung von Schwellenwerten
aufweist, die mehreren eingegebenen Bildelement-
.Q daten (10) entspricht, und eine Vielzahl von Schwellenwerten
enthält, die jeweiligen Bildelementdatenwerten entsprechen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet ,- durch eine Ladungsbild-Erzeugungsvorrichtung (302,304)
zum den binären Signalen (14) entsprechenden Modulieren von Lichtstrahlen und zum Erzeugen eines Ladungsbilds auf
einem fotoempfindlichen Material (301) mit diesen.
_
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ladungsbilderzeugungsvorrichtung (302,304) eine Ablenkvorrichtung (304) für das Oberstreichen des fotoempfindlichen
Materials (301) mit den Lichtstrahlen aufweist.
8. Vorrichtung zur Bildreproduktion, gekennzeichnet durch
eine Bildelementdaten-Eingabevorrichtung (19) und eine Aufbereitungsvorrichtung (11,13,15) zum Aufbereiten der
mittels der Eingabevorrichtung eingegebenen Bildelementdaten (10) und zum Erzeugen binärer Signale (14) für das
30
Formen von Punkten, wobei die Aufbereitungsvorrichtung
die binären Signale derart erzeugt, daß für jeden BiIdelementdatenwert
eine Vielzahl von Mikropunkten geformt wird und daß die Mikropunkte Linien unter einem bestimmten
Winkel bilden.
35
35
-3- DE 5681
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufbereitungsvorrichtung (11,13,15) die binären
Signale (14) in der Weise erzeugt, daß die Mikropunkte c nur in einer Richtung entsprechend einer Zunahme des
Dichtewerts der eingegebenen Bilddaten (10) zunehmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Linien in bezug auf die Richtung der
Zunahme der Mikropunkte im Bereich von 30° bis 60° liegt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungsvorrichtung
(11,13,15) für das Erzeugen der binären Signale (14) die eingegebenen Bildelementdaten (10) mittels einer bestimm-
ten Schwellenwertmatrix aufbereitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
eine Ladungsbilderzeugungsvorrichtung (302,304) zum Modu- *"
lieren von Lichtstrahlen für das Erzeugen eines Ladungs- I bilds auf einem fotoempfindlichen Material (301) entsprechend
den binären Signalen (14).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellenwertmatrix eine Anordnung von Schwellen-25
werten aufweist, die einer Vielzahl eingegebener Bildelementdatenwerte
entsprechen, und eine Vielzahl von Schwellenwerten enthält, die jeweils einem Bildelementdatenwert
entsprechen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellenwertmatrix eine derartige Anordnung hat, daß eine Anzahl von Schwellenwerten für erste Bildelementdaten
von denjenigen für zweite Bildelementdaten
verschieden ist.
35
35
-4- DE 5681
15. Verfahren zur Bildreproduktion, dadurch gekennzeichnet, daß Bildelementdaten eingegeben werden, daß die
eingegebenen Bildelementdaten auf digitale Weise verar-
c- beitet und binäre Signale für das Formen einer Vielzahl
von Mikropunkten für einen jeden Bildelementdatenwert erzeugt werden und daß die binären Signale auf die Weise
erzeugt werden, daß die Mikropunkte Linien mit einem bestimmten Winkel bilden.
16. Verfahren zur Bildreproduktion, dadurch gekennzeichnet, daß Bildelementdaten eingegeben werden, daß die
eingegebenen Bildelementdaten auf digitale Weise verarbeitet und binäre Signale zum Formen einer Vielzahl von
,_ Mikropunkten für einen jeden Bildelementdatenwert erzeugt
werden und daß die binären Signale in der Weise erzeugt werden, daß die Mikropunkte nur in einer Richtung entsprechend
einer Zunahme hinsichtlich des Dichtewerts der eingegebenen Bildelementdaten zunehmen.
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