CN100534798C - 图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统 - Google Patents

图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统 Download PDF

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Abstract

一种图像处理方法处理要输出到能通过喷墨记录头在扫描的正向路径和返回路径中的记录进行双向记录在记录介质上形成图像的成像装置中的图像数据。图像处理方法包括基于斜线组基本色调并且维持基本色调连续性的半色调处理，包括抖动处理，其中斜线组基本色调在进行正向路径中的记录的阶段出现。

Description

图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统
技术领域
本发明大体上涉及图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统，并且更具体地涉及适用于喷墨记录的图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统。
背景技术
作为成像装置如打印机、传真机、复印机和具有打印机、传真机和复印机功能的复合(或多功能)装置，例如存在所谓的使用喷墨记录头的喷墨记录装置。喷墨记录装置通过将墨从喷墨记录头喷射到记录介质上在记录介质上形成图像。记录介质可以是纸、OHP膜或墨可粘附在其上的任何合适的记录片材。成像包括各种字符、图像和/或相片的记录和打印。
在这种喷墨记录装置中，增加分辩率是增加在记录介质上形成的图像的图像质量的一个要素。可以减小喷射墨的记录头的喷嘴之间的间距以获得高分辨率。然而，由于减小喷嘴间距的物理限制，以副扫描(或记录片材供给)准确度和冲击点直径容许，进行所谓的隔行扫描以便获得喷嘴间距的整数倍的分辩率。
增加喷墨记录装置的运行速度(或记录速度)是增加图像质量以外的另一个重要的要素。尤其是在串行扫描类型的成像装置(其中记录头在主扫描方向上扫描，而记录片材在副扫描方向上供给)的情况下，通过进行双向记录(双方向记录)可实现大约单向记录两倍的记录速度，双向记录在主扫描方向中在记录头扫描的正向路径(或下行路径)和返回路径(或上行路径)期间均将墨喷射到记录纸上。
但是当进行双向记录时，难以使记录头的正向和返回路径之间记录介质上的墨滴撞击位置完全匹配，而是在记录头的正向和返回路径之间记录介质上的墨滴的撞击位置之间发生轻微的误差。由于这个原因，当尝试通过同时进行隔行扫描和双向记录来同时获得高速运转(或高速记录)和高图像质量时，每隔一行产生撞击位置误差(这个撞击位置误差称为“双向撞击误差”)，并且结果是图像质量极大恶化。
日本特许公开专利申请No.11-48587和No.2004-288627提出通过提供可在用户使用该打印装置之前容易地校正撞击位置的图案，并且使用户能够根据该图案进行校正操作，来防止图像质量由于上述双向撞击误差而变得恶化。
日本特许公开专利申请No.2004-9333提出另一方法，该方法在主扫描的正向路径优先记录点，并且在返回路径中以点的记录密度的50％或更高的灰度等级(gradation level)填充该点。
而且，日本特许公开专利申请No.2004-166163提出一种灰度复制方法，该方法通过斜线组(inclined line-group)基本色调(keytone)复制灰度(gradation)等级利用抖动矩阵进行半色调处理。
在喷墨记录装置中，可以通过选择性地喷射三种墨滴尺寸的墨，即大墨滴、中墨滴和小墨滴形成四种点尺寸(大、中、小和零)形成灰度图像。但是，在这种情况中，双向撞击误差的程度根据墨滴尺寸而不同。
例如，如果喷射墨的记录头使用压电元件，墨滴的动能、墨滴在飞行过程中受到的空气阻力和施加到压电元件上以喷射墨滴的驱动信号波形分别根据墨滴尺寸而不同。结果，从记录头喷出的墨滴的撞击位置误差的量根据墨滴尺寸而不同。而且，如果为了喷射不同墨滴尺寸的墨，制造不同的喷嘴直径，则从记录头喷出的墨滴的撞击位置误差的量也受制造记录头的精度的影响。
换句话说，当通过选择性地喷射具有不同墨滴尺寸的墨进行双向记录时，极难准确匹配所有墨滴尺寸的墨滴撞击位置。
由于这个原因，即使使用日本特许公开专利申请No.11-48587和No.2004-188627提出的方法，抑制由双向撞击误差引起的图像质量恶化也是有限度的。因此，当产生图像数据时，必须在会发生双向撞击误差的前提下进行半色调处理，但是常规方法不考虑这种前提。
另一方面，尽管日本特许公开专利申请No.2004-9333从抑制由双向撞击误差引起的图像质量的恶化的观点提出了一种合适方法，例如，由小墨滴形成的点将以小墨滴的记录密度为50％的灰度等级每隔一行沿着主扫描方向成直线排列。但是，这种点排列容易受副扫描方向的不一致性和喷嘴的喷墨的不一致性的影响，并且引入另一个问题：容易产生条带。
如在日本特许公开专利申请No.2004-166163提出的基于斜线组基本色调的抖动处理不易产生条带。然而，引入另一个问题：如果发生双向撞击误差，则产生斜线组基本色调(keytone)的无序。
发明内容
本发明总的目的是提供一种图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统，其中抑制上述问题。
本发明更具体的目的是提供一种图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统，它们可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
本发明另一个目的是提供一种用于处理要输出到能通过喷墨记录头在扫描的正向路径和返回路径中记录进行双向记录在记录介质上形成图像的成像装置中的图像数据的图像处理方法，包括基于斜线组基本色调并维持基本色调连续性的半色调处理，其中半色调处理包括抖动处理，其中斜线组基本色调在进行正向路径记录的阶段出现。根据本发明的图像处理方法，可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
本发明进一步的目的是提供一种通过用于使电脑按照上述图像处理方法执行半色调处理的打印机驱动器，以将图像数据输出到成像装置。根据本发明的打印机驱动器，可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述打印机驱动器的图像处理装置，以对待输出到成像装置的数据进行半色调处理。根据本发明的图像处理装置，可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
本发明还有另一个目的是提供能通过在喷墨记录头扫描的正向路径和返回路径中记录进行双向记录在记录介质上形成图像的成像装置，包括构置以进行基于斜线组基本色调并维持基本色调连续性的半色调处理的半色调处理部分，其中半色调处理部分包括构置以进行抖动处理的抖动处理部分，在该抖动处理中斜线组基本色调在进行正向路径的记录的阶段出现。根据本发明的成像装置，可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
本发明的进一步的目的是提供一种包括上述图像处理装置和上述成像装置的成像系统。根据本发明的成像系统，可以通过减少由双向撞击误差引起的斜线组基本色调的无序来改善图像质量。
当结合附图阅读以下的详细说明，本发明的其他的目的和进一步的特征将变得明晰。
附图说明
图1是大体上显示喷墨记录装置的机械部分的横截面视图；
图2是说明喷墨记录装置的重要部分的平面视图；
图3是说明喷墨记录装置的头结构的透视图；
图4是说明喷墨记录装置的传送带的横截面视图；
图5是说明喷墨记录装置的成像操作的透视图；
图6是说明除了黄色墨、洋红色墨、青色墨和黑色墨的喷嘴以外还具有红色墨和蓝色墨的喷嘴的头结构的图；
图7是说明除了黄色墨、洋红色墨、青色墨和黑色墨的喷嘴以外还具有浅青色墨的喷嘴和浅洋红色墨的喷嘴的头结构的图；
图8是说明除了图7所示头结构的喷嘴以外还具有红色墨的喷嘴的头结构的图；
图9是说明除了图7所示头结构的喷嘴以外还具有暗黄色墨的喷嘴的头结构的图；
图10是表示代表渗透剂的化学式(1)的图；
图11是表示代表渗透剂的化学式(2)的图；
图12是表示代表渗透剂的化学式(3)的图；
图13是表示代表渗透剂的化学式(4)的图；
图14是表示喷墨记录装置的控制部分的系统框图；
图15是说明头结构和在由此产生的双向色差的图；
图16是说明消除双向色差的头结构的图；
图17是说明另一个消除双向色差的头结构的图；
图18是说明再一个消除双向色差的头结构的图；
图19是说明在本发明的图像处理装置的实施方案中本发明的打印机驱动器的实施方案的结构的功能框图；
图20是详细说明打印机驱动器内部的图像处理流程的系统框图；
图21是表示斜线组基本色调的最小单元图案的实例的图；
图22是显示斜线组基本色调的灰度表现的图；
图23是说明抖动掩码(mask)大小的实例的图；
图24是表示常规抖动矩阵(阈值矩阵)的实例的图；
图25表示人类视觉的特征的图；
图26A和26B分别是说明具有加强的斜线组基本色调的图案之间的半色调灰度等级的点排列的图；
图27是表示由常规的线组基本色调获得的灰度图案的图；
图28是说明在即使理想地获得图26A所示的点排列也发生双向撞击误差的情况下的点排列的图；
图29是表示在本发明中使用的抖动矩阵(阈值矩阵)的图；
图30是说明当由图22所示参考图案B变为参考图案C时的点图案；
图31是说明在使用三种点尺寸的情况下对于所有灰度等级每个点的使用率的图；和
图32是更详细说明从空白图案到图27中的参考图案C部分的每个点的使用率的图。
具体实施方式
通过参考附图，对本发明的图像处理方法、打印机驱动器、图像处理装置、成像装置和成像系统的实施方案进行说明。
首先，通过参考图1到4，对本发明的成像装置的实施方案进行说明。在这个实施方案中，本发明应用于喷墨记录装置。图1是大体上显示喷墨记录装置的机械部分的横截面视图。图2是说明喷墨记录装置的重要部分的平面视图。图3是说明喷墨记录装置的头结构的透视图。图4是说明喷墨记录装置的传送带的横截面视图。
喷墨记录装置由其中包括成像部分2的装置主体1等组成。供纸托盘4设置在装置主体1的下面，并且多个记录介质(以下简称为纸)3可以堆在这个供纸托盘4上。从供纸托盘4供应的纸3通过传送机构5传送。成像部分2在由传送机构5传送的纸3上记录图像，并且其后将纸3排出到设置在装置主体1一侧的排纸托盘6上。
对喷墨记录装置的装置主体1可分离地设置双向(duplex)单元7。当进行双向记录时，在纸3的一面(或正面)上记录图像之后，通过传送机构5将该纸反方向传送，并且供应到将纸3翻转使得可在纸3的另一面(或背面)上进行记录的双向单元7中。然后将纸3再次供应到传送机构5，并且通过成像部分2在纸3的另一面(或背面)上记录图像之后，最终将纸3排出到排纸托盘6上。
成像部分2包括被导轴11和12滑动支撑并且通过主扫描电机(未显示)在垂直于纸3传送方向的主扫描方向上移动的滑架13。记录头14安装在滑架13上。记录头14由分别具有多个喷射墨滴的喷嘴14n的多个喷墨头14y、14m、14c和14k形成，如图3所示。将墨供应到记录头14上的墨盒15可分离地设置在滑架13上。副槽(sub tank)(未显示)可以设置代替墨盒15，且在这种情况中，将来自主槽(未显示)的墨供应到副槽中。
例如，形成记录头14的四个独立喷墨头14y、14m、14g和14k分别喷射黄色(Y)、洋红(M)、青色(C)和黑色(K)墨滴，如图2和3所示。当然，记录头14可以由一个或多个独立的喷墨头形成，只要一排或多排喷嘴设置用于喷射每一种不同颜色的墨。所用颜色的数目和四个喷墨头14y、14m、14c和14k排列的次序不局限于这个实施方案中所示的那些。
可以对形成记录头14的每个喷墨头设置用于喷墨的能量产生装置(或压力产生装置)，如利用压电元件等的压电执行机构、利用通过使用电热转换元件例如加热电阻的墨的膜态沸腾导致的相变的热执行机构、利用金属相变的形状记忆合金执行机构、和利用静电力的静电执行机构。
供纸托盘4上的纸3通过供纸辊(或半圆形辊)21和分离垫(未显示)逐一分离。分离的纸3在装置主体1内部供应到传送机构5。
传送机构5包括将经过供纸辊21供应的纸3沿着导向表面23a向上引导并且将来自于双向单元7的纸3沿着导向表面23b引导的传送导向部分23，传送纸3的传送辊24，将纸3压在传送辊24上的压辊25，将纸3导向传送辊24的导向部件26，将双向记录时返回的纸3引导到双向单元7的导向部件27，和推动从传送辊24传送的纸3的推辊28。
传送机构5进一步包括设置在传动辊31和从动辊(或张力辊)32之间的并且传送纸3同时在记录头14和传送带33之间使纸3维持平坦的传送带33，使传送带33带电的带电辊34，与带电辊34面对的导向辊35，用于在面对成像部分2的部分引导传送带33的导向部件(或压板，未显示)，用于通过除去粘附在传送带33上的墨清理传送带33的清理装置(未显示)等。例如，清理装置可以由多孔材料制成的清理辊形成。
传送带33由设置在传动辊31和从动辊32之间并且沿着图1中箭头所示方向(或纸的传送方向)循环的环形带形成。
传送带33可以是单层结构或多层结构。图4表示传送带33具有由二层即第一层(或表层)33a和第二层(或底层)33b制成的多层结构的情况。然而，传送带33也可以具有由三层或多层制成的多层结构。例如，第一层(或表层)33a由没有进行电阻控制并且厚度为约40μm数量级的纯树脂材料如纯ETFE材料制成，而第二层(或中间电阻层，底层)33b由与第一层33a相同的材料但使用碳进行电阻控制的材料制成。
布置带电辊34，使其与传送带33的表层33a接触，并且旋转以跟随传送带33的循环运动。从高压电路(或高压源，未显示)将具有预定图案的高压施加到带电辊34上。
排纸辊38设置在传送机构35的下游侧。通过成像部分2记录有图像的纸3经过排纸辊38排出到排纸托盘6上。
在具有上述结构的喷墨记录装置中，按照图1中箭头方向循环的传送带33通过与施加有高电位的电压(AC偏压)的带电辊34接触被充电成正极性。在这种情况中，施加到带电辊34的电压的极性以预定的时间间隔转变，使得传送带33以在预定充电间隔内在正负极性间交替变换的极性充电。
当纸3供应到已经充成高电位的传送带33上时，纸3内假定为极化状态，并且在与传送带33接触的纸3的表面上感应具有与传送带33上极性相反的电荷。结果，传送带33的电荷和纸3的表面上感应的电荷彼此静电吸引，并且纸3静电粘附在传送带33上。因此，通过强烈粘附在传送带33上校正纸3的弯曲和不平坦，由此在传送带33上形成纸3的高度平坦表面。
传送带33循环以移动纸3，并且响应图像信号驱动记录头14同时滑架13在一个方向(或下行路径)移动并扫描以进行单向记录或在两个方向(或下行路径和上行路径)移动并扫描以进行双向记录。因此，如图5所示，从记录头14喷射(或喷出)墨滴14i并且在固定的纸3上形成点Di。在形成总计1行的点Di之后，将纸3传送预定量，并且然后在纸3上记录下一行。响应于记录结束信号或指出达到纸3上记录区域尾端(或后端)的信号，结束记录操作。图5的下部以放大比例表示在图5上部中由双点划线围绕的部分。
按照上述方式其上记录有图像的纸3通过排纸辊38排出到排纸托盘6。
在这个实施方案中，喷墨记录装置使用利用四色即喷墨头14y、14m、14c和14k的记录头14。然而，记录头14不限于4色头结构。例如，记录头14可具有图6或7所示的6色头结构，或图8或9所示的7色头结构。当然，在这些头结构的每个中的颜色和颜色排列的顺序不限于图6到9所示的那些。
图6是说明除了黄色(Y)墨、洋红色(M)墨、青色(C)墨和黑色(K)墨的喷嘴以外还具有红色(R)墨和蓝色(B)墨喷嘴的头结构的图。换句话说，图6所示的记录头14除了包括分别用于喷射黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)和黑色(K)墨的喷墨头14y、14m、14c和14k以外，还包括分别用于排出红色(R)墨和蓝色(B)墨的喷墨头14r和14b。当然，记录头14可由一个或多个独立的喷墨头形成，只要一排或多排喷嘴设置用于喷射每一种不同颜色的墨，并且这也适用于图7到9所示的头结构。
图7是说明除了黄色(Y)墨、洋红色(M)墨、青色(C)墨和黑色(K)墨的喷嘴以外还具有浅青色(LC)墨的喷嘴和浅洋红色(LM)墨的喷嘴的头结构的图。换句话说，图7所示的记录头14除了包括分别用于喷射黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)和黑色(K)墨的喷墨头14y、14m、14c和14k以外，还包括分别用于喷射浅青色(LC)墨和浅洋红色(LM)墨的喷墨头141c和141m。
图8是说明除了图7所示头结构的喷嘴以外还具有红色(R)墨的喷嘴的头结构的图。换句话说，图8所示的记录头14除了包括分别用于喷射黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)、黑色(K)、浅青色(LC)和浅洋红色(LM)墨的喷墨头14y、14m、14c、14k、141c和141m以外，还包括用于喷射红色(R)墨的喷墨头14r。
图9是说明除了图7所示头结构的喷嘴以外还具有暗黄色(DY)墨的喷嘴的头结构的图。换句话说，图9所示的记录头14除了包括分别用于喷射黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)、黑色(K)、浅青色(LC)和浅洋红色(LM)墨的喷墨头14y、14m、14c、14k、141c和141m以外，还包括用于喷射暗黄色(DY)墨的喷墨头14r。
接着，对用于喷墨记录装置中的墨进行说明。
颜料，即喷墨记录装置中使用的墨的色料，不局限于本发明的具体材料，并且例如可以用下列颜料满足需要。而且，当然能使用多种这样的颜料的混合物。
可以使用的有机颜料包括偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、靛青颜料、硫靛颜料、二萘嵌苯颜料、异二氢吲哚酮(isoindrinone)颜料、苯胺黑颜料、偶氮次甲基(azo metine)颜料、若丹明B色淀颜料、炭黑颜料等。
可以使用的无机颜料包括氧化铁颜料、二氧化钛颜料、碳酸钙颜料、硫酸钡颜料、氢氧化铝颜料、钡黄颜料、铁蓝颜料、镉红颜料、铬黄颜料、金属粉末颜料等。
颜料的粒径优选为0.01到0.30μm。如果颜料的粒径为0.01μm或更小，则该粒径接近染料的粒径，并且耐光性和羽状物恶化。另外，如果颜料的粒径为0.30μm或更大，则发生堵塞喷嘴和堵塞喷墨记录装置内的过滤器，妨碍稳定的喷墨操作。
可用于黑色颜料墨的炭黑可以通过熔炉法或通道(channel)法制造，并且优选地具有初级粒径为15到40mμ，BET法的比表面积为50到300m2/g，DBP吸油值为40到150ml/100g，挥发物为0.5到10％，并且pH值为2到9。例如，由Mitsubishi Chemicals制造的No.2300、No.900、MCF-88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100和No.2200B；由Columbia制造的Raven 700、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500和Raven1255；由Cabot制造的Regal 1400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300和Monarch 1400；由Degussa制造的炭黑FW1、炭黑FW2、炭黑FW2V、炭黑FW18、炭黑FW200、炭黑S150、炭黑S160、炭黑S170、printex 35、printex U、printex V、printex 140U、printex 140V、专用黑(special black)6、专用黑5、专用黑4A和专用黑4等可以用作炭黑，但是可以使用的炭黑当然不局限于这些。
可以使用的彩色颜料的具体实例包括以下这些。
有机颜料包括偶氮颜料、蒽菁(anthracyanine)颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、靛青颜料、硫靛颜料、二萘嵌苯颜料、异二氢吲哚酮(isoindridnone)颜料、苯胺黑颜料、偶氮次甲基(azo metine)颜料、若丹明B色淀颜料、炭黑颜料等。无机颜料包括氧化铁颜料、二氧化钛颜料、碳酸钙颜料、硫酸钡颜料、氢氧化铝颜料、钡黄颜料、铁蓝颜料、镉红颜料、铬黄颜料、金属粉末颜料等。
根据颜色，彩色颜料可以包括以下这些。
可以用于黄色墨的黄色颜料的实例包括C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄2、C.I.颜料黄3、C.I颜料黄12、C.I.颜料黄13、C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄73、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄75、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄95、C.I颜料黄97、C.I颜料黄98、C.I.颜料黄114、C.I.颜料黄128、C.I.颜料黄129、C.I.颜料黄151、C.I.颜料黄154等，但是可以使用的黄色颜料当然不局限于这些。
可以用于洋红色墨的洋红色颜料的实例包括C.I.颜料红5、C.I.颜料红7、C.I.颜料红12、C.I.颜料红48(Ca)、C.I.颜料红48(Mn)、C.I.颜料红57(Ca)、颜料红57:1、C.I.颜料红112、C.I.颜料红123、C.I颜料红168、C.I.颜料红184、C.I.颜料红202等，但是可以使用的洋红色颜料当然不局限于这些。
可以用于青色墨的青色颜料的实例包括C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝2、C.I.颜料蓝3、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15：34、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.瓮蓝4、C.I.瓮蓝60等，但是可以使用的青色颜料当然不局限于这些。
而且，包含于所使用的墨中的颜料可以是新制造的颜料。
上述颜料通过利用聚合物分散剂或表面活性剂分散在水介质中形成喷墨记录用的墨。分散有机颜料粉末的分散剂可以是普通的水溶性分散剂或水溶性的表面活性剂。
水溶性树脂的具体实例包括苯乙烯、苯乙烯衍生物、乙烯基萘衍生物、α，β-乙烯不饱和碳酸的脂族醇酯等、由选自丙烯酸、丙烯酸衍生物、马来酸、马来酸衍生物、衣康酸、衣康酸衍生物、富马酸和富马酸衍生物中的至少两种或多种单体制成的嵌段共聚物、它们的无规共聚物或它们的盐。
水溶性树脂可以是碱溶性的树脂，其可溶解在含有溶解在其中的碱的水介质内。当用于墨的水溶性树脂具有重均分子量为3000到20000时，可以使分散剂溶液的粘度(或粘度系数)低，并且也促进分散。因此，优选使用这种水溶性树脂用于喷墨记录。
优选组合使用聚合物分散剂和自分散型颜料：因为可获得合适的点直径。虽然，机理并不非常清楚，可以认为由于以下原因获得合适的点直径。
通过将聚合分散剂包含在墨中，可以抑制墨相对于记录介质例如纸3的渗透性。另一方面，通过将聚合分散剂包含在墨中，抑制自分散型颜料的聚结，并且自分散型颜料在横向可以平稳地伸展。由于这些原因，可认为：由以小的厚度伸展的墨形成点，并且在记录介质上形成理想的点。
可以用作分散剂的水溶性表面活性剂的具体实例包括阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。阴离子表面活性剂包括高级脂肪酸盐、烷基硫酸酯(盐)、烷基醚硫酸酯(盐)、烷基酯硫酸酯(盐)、烷基烯丙基醚硫酸酯(盐)、烷基磺酸盐、磺基(sulfon)琥珀酸盐、烷基烯丙基和烷基萘磺酸盐、烷基磷酸盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯盐、烷基烯丙基醚磷酸盐等。另一方面，阳离子表面活性剂包括烷基胺盐、二烷基胺盐、四烷基铵盐、苯甲烃铵盐、烷基吡啶盐、咪唑鎓盐等。
而且两性表面活性剂的具体实例包括烷基月桂基二甲基甜菜碱、烷基甘氨酸、烷基二(氨基乙基)甘氨酸、咪唑鎓甜菜碱等。另外，非离子型表面活性剂的具体实例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、甘油酯、脱水山梨糖醇(sorbitane)酯、蔗糖酯、甘油酯的聚氧乙烯醚、山梨糖醇酯的聚氧乙烯醚、脂肪酸链烷醇酰胺(alknolamide)、聚氧乙烯脂肪酰胺、氧化胺、聚氧乙烯烷基胺等。
颜料可通过具有亲水基的树脂覆盖并且包封在微胶囊内，以便可以分散在水中。
可以使用任何已知的方法以通过有机聚合物覆盖水不溶性的颜料将颜料包封在微胶囊内。这种已知方法包括化学方法、物理方法、物化方法、机械法等。更具体地，这种已知方法包括表面聚合法、原位聚合法、浸没硬化和涂覆法、凝聚(相分离)法、浸没干燥法、熔体分散和冷却法、大气悬浮涂覆法、喷雾干燥法、氧化(oxydizing)分离法、相转化乳化法等。
表面聚合法在分散相和连续相中分别溶解二种单体或二种反应物，并且通过使二种单体或反应物在界面反应形成壁层。原位聚合法通过从一个连续相核颗粒侧供应液体或气体单体和催化剂或二种反应物来发生反应以形成壁层。浸没硬化和涂覆法通过使用硬化剂(或固化剂)等使包括芯材颗粒的聚合物溶液液滴不溶解在溶液内，以形成壁层。
凝聚(相分离)法使其中分散有芯材颗粒的聚合物分散剂分离成具有高聚合物浓度的凝聚相和薄(或弱的)相，以形成壁层。浸没干燥法调整其中分散有壁层材料的芯材的分散溶液，将分散溶液添加到分散溶液的连续相未混合到其中的溶液中，以便形成复合乳化液，并且通过逐渐除去其中溶解有壁层材料的介质形成壁层。
熔体分散和冷却法使用当加热时熔化为液态并且在室温下硬化的壁层材料，将壁层材料加热并且液化，将芯材颗粒作为细粒分散在壁层材料液体中，并且通过冷却形成壁层。大气悬浮涂覆法利用流化床在大气中悬浮粉末芯材颗粒，喷雾混合壁层材料的涂覆液体，同时使芯材颗粒漂浮在气流中，以便形成壁层。
喷雾干燥法喷雾包封原液使其与热空气接触，通过挥发物的蒸发和干燥形成壁层。氧化分离方法通过利用碱式盐化合物中和包含阴离子基的有机聚合物的至少一部分阴离子基；以便使其变成水溶性并且在水介质中与色料一起混合，其后，通过使用酸化合物使其成为酸性或中性，以分离并且将有机化合物粘附到色料上，随后中和并且分散。相转化乳化法使包括相对于水具有分散性的阴离子有机聚合物和色料的混合物作为有机溶剂相，并且将有机溶剂相供应到水中，或将水供应到有机溶剂相中。
可以用于形成微胶囊壁层的材料的有机聚合物(树脂)的具体实例包括聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚脲、环氧树脂、聚碳酸酯、尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、多糖、凝胶、阿拉伯胶、葡聚糖、酪蛋白、蛋白质、天然橡胶、羧聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯基乙烯叉(polyvinyl vinylidene)、纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、硝酸纤维素、羟乙基纤维素、乙酸纤维素、聚乙烯、聚苯乙烯、(meta-)丙烯酸的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸酯的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸-(meta-)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(meta-)丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、褐藻酸苏打、脂肪酸、石蜡、糖浆蜡、水蜡、硬化牛脂、巴西棕榈蜡(carnauva wax)、白蛋白等。
以上有机聚合物中，可以使用具有阴离子基如碳酸基和磺酸基的有机聚合物。另外，非离子有机聚合物的实例包括聚乙烯醇、聚乙二醇monometacrylate、聚丙二醇monometacrylate、甲氧基聚乙二醇monometacrylate、其聚合物或共聚物、2-噁唑啉的阳离子开环聚合物等。通过完全皂化获得的聚乙烯醇的水溶性特别差，并且优选的是它容易溶于热水，但是不易溶于冷水。
形成微胶囊的壁层材料的有机聚合物的量相对于水不溶性的色料如炭黑或者有机颜料为1重量％或更大且为20重量％或更小。通过将有机聚合物的量设置在这个范围内，微胶囊内的有机聚合物含量变得相对低，从而可抑制由覆盖颜料表面的有机聚合物引起颜料着色(或耦合)的退化。当有机聚合物的量小于1重量％时，难以获得微胶囊包封颜料的效果。另一方面，当有机聚合物的量大于20重量％时，颜料的着色(或耦合)的退化变得明显。当还考虑其它特征等时，优选的是有机聚合物的量相对于水不溶性的色料为5到10重量％。
换句话说，可以通过基本上没有覆盖并且因此暴露一部分色料来抑制着色(或耦合)的退化，并且同时可以通过基本上覆盖并且因此没有暴露一部分色料来获得覆盖颜料的效果。从制造微胶囊的观点看，有机聚合物的数均分子量优选为2000或更大。“基本上暴露”指故意使一部分色料暴露，并且不是指由针孔、裂缝、缺陷等引起的局部暴露。
当自分散型有机颜料或自分散型炭黑用作色料时，即使微胶囊内部的有机聚合物含量相对低，也可以改善颜料的分散相。因此，这种颜料适合于在本发明中使用，因为在存储期间可以保持墨的充分稳定性。
优选的是：根据将颜料包封在微胶囊内的方法选择合适的有机聚合物。例如当使用表面聚合法时适合使用聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂等。当使用原位聚合法时，适合使用(meta-)丙烯酸酯的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸-(meta-)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(meta-)丙烯酸共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯基乙烯叉、聚酰胺等。当使用浸没硬化和涂覆法时，适合使用褐藻酸苏打、聚乙烯醇、凝胶、白蛋白、环氧树脂等。当使用凝聚(相分离)法时，适合使用凝胶、纤维素、酪蛋白等。为了获得包封在精细和均一的微胶囊内部的颜料，当然可以使用其它已知的包封方法。
当使用氧化分离方法或相转化乳化法时，阴离子有机聚合物适合用作形成微胶囊壁层材料的有机聚合物。相转化乳化法使作为有机溶剂相的相对于水具有自分散性或溶解性的阴离子有机聚合物和色料如具有自分散性的有机色料或具有自分散性的炭黑的混合物或复合物，或者色料如具有自分散性的有机颜料或具有自分散性的炭黑、硬化剂(或者固化剂)和阴离子有机聚合物的混合物成为有机溶剂相，并且将有机溶剂相供应到水中，或将水供应到有机溶剂相中，以便通过微胶囊包封色料，同时进行自分散(相转化乳化)。当进行相转化乳化法时，当然可以向有机溶剂混入用于墨的添加剂如载色剂。从制造直接记录墨的分散液体观点来看，优选混合记录墨的液体介质。
另一方面，氧化分离方法通过利用碱式盐化合物中和包含阴离子基的有机聚合物的至少一部分(即中和一部分或全部)阴离子基；以便使其变成水溶性并且在水介质中与色料例如具有自分散性的有机颜料或具有自分散性的炭黑一起混合，其后，通过酸化合物使其成为酸性或pH中性，以分离并且将包含阴离子基的有机聚合物粘附到色料上，形成含水饼。然后对含水饼进行中和，该中和使用碱式盐化合物中和一部分或全部阴离子基，以形成微胶囊。结果，可以制造包括通过含有大量颜料的细阴离子微胶囊包封的颜料的水分散液体。
当制造上述微胶囊时可以使用的溶剂的实例包括烷基醇如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇；芳香烃如粗苯、triole和二甲苯(xylole)；酯如乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯；氯代烃如氯仿和二氯乙烯；酮如丙酮和甲基异丁基酮；醚如四氢呋喃和二氧六环；和溶纤剂如甲基溶纤剂和丁基溶纤剂。微胶囊可以通过离心、过滤等从溶剂中分离，与水和必要的溶剂一起搅拌并再分散，以便获得所需的记录墨。优选地，包封的颜料的平均粒径为50到180nm。
通过微囊包封颜料，颜料更确定地粘附在记录介质如纸3上，并且提高记录介质上记录的图像的耐刮性能。
为了使记录墨具有所需性能，或防止由于干燥导致堵塞记录头14的喷嘴，优选除使用色料以外还使用水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂包括润湿剂和渗透剂。为了防止由于干燥导致堵塞记录头14的喷嘴，添加润湿剂。
润湿剂的具体实例包括多元醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、甘油、1，2，6-己三醇、2-乙基-1，3-己二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和petriol；多元醇烷基醚如乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、三甘醇一丁醚、四甘醇一甲醚和丙二醇一乙醚；多元醇芳基醚如乙二醇一苯醚和乙二醇一苄醚；含氮杂环化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮和ε-己内酰胺；酰胺如甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺；胺如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一乙胺、二乙胺和三乙胺；含硫化合物如二甲亚砜、sofolane和硫代二乙醇；碳酸亚丙酯；碳酯亚乙酯；γ-丁内酯等。这种溶剂的一种或这种溶剂的多种的混合物和水组合使用。
添加渗透剂改善记录墨和记录介质之间的润湿特性，并且调整渗透速率(或速度)。渗透剂优选分别用图10到13所示的式(1)到(4)表示。
由式(1)表示的聚氧乙烯烷基苯基醚表面活性剂(其中R是碳数为6到14的可支化的烃链，并且k：5到20)、由式(2)表示的乙炔二醇表面活性剂(其中m，n：0到40)、由式(3)表示的聚氧乙烯烷基醚表面活性剂(其中R是碳数为6到14的可支化的烃链，并且k：5到20)、和由式(4)表示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚(其中R是碳数为6到14的烃链，并且m，n：小于或等于20)，可以减少墨的表面张力。结果，可以改善记录墨和记录介质之间的润湿特性，并且增加渗透速率(或速度)。
当然，可以使用除了式(1)到(4)表示的化合物以外的渗透剂。这种其他渗透剂的实例包括多元醇的烷基和芳基醚如二甘醇一苯醚、乙二醇一苯醚、乙二醇一芳基醚、二甘醇一苯醚、二甘醇一丁醚、丙二醇一丁醚和四甘醇氯苯醚；非离子表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；氟化的表面活性剂；低级醇如乙醇和2-丙醇等。上述中，特别优选二甘醇一丁醚用作渗透剂。
记录墨的表面张力优选为20到60mJ/m2。从同时获得满意的在记录墨和记录介质之间的润湿特性和满意的墨滴颗粒的观点看，更优选记录墨的表面张力为30到50mJ/m2。
记录墨的粘度优选在25℃时为1.0到20.0mPa·s。并且，从实现由喷嘴稳定的墨喷射的观点看，更优选记录墨的粘度在25℃时为3.0到10mPa·s。
记录墨的pH优选为3到11。从防止与记录墨接触的金属部件的腐蚀的观点看，更优选记录墨的pH为6到10。
记录墨可以包括防腐剂和抗菌剂。通过包含防腐剂和抗菌剂，可以防止细菌繁殖，并且改善存储期间墨的稳定性和记录在记录介质上的图像的图像质量。防腐剂和抗菌剂的实例包括苯并三唑、脱氢醋酸钠、山梨酸钠、2-吡啶硫醇(pyredinethiol)-1-钠氧化物、异噻唑啉(isothiazolene)化合物、苯甲酸钠、五氯酚钠等。
记录墨可以包括防锈剂。通过包含防锈剂，可以在与记录墨接触的金属表面如记录头14上形成膜，以便防止金属表面生锈。防锈剂的实例包括酸式亚硫酸盐、硫代硫酸钠、巯基乙酸铵、二异丙基亚硝酸铵、季戊四醇(pentaerythrotol)四硝酸酯、二环己基亚硝酸铵等。
记录墨可以包括抗氧化剂。通过包含抗氧化剂，当引起腐蚀的自由基种(radical seed)产生时，抗氧化剂会消除自由基种。因此，可以防止腐蚀。
抗氧化剂的实例包括酚化合物如对苯二酚；garates化合物；和受阻酚化合物如2，6-二叔丁基-对甲酚、硬脂基(stearyl)-β-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基(hydrozyphenyl))丙酸酯、2，2′-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，1，1，3-三(-2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔-4-羟基苄基)苯、三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰酸酯(isocyanrate)和四[亚甲基-3(3′，5′-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等。
抗氧化剂的实例还包括胺化合物如N，N′-二苯基-对苯二胺、苯基-β-萘胺、苯基-α-萘胺、N，N′-β-萘基-对苯二胺、N，N′-二苯乙烯二胺、N，N′-二仲丁基-对苯二胺、4，4′-四甲基-二氨基二苯基甲烷等。
抗氧化剂的实例还包括硫化合物如硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂基酯、月桂基硬脂基硫代二丙酸酯、硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、β，β′-硫代二丁酸二硬脂基酯、2-巯基苯并咪唑、二月桂基硫化物等。而且，抗氧化剂的实例还包括磷化合物如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、亚磷酸三癸酯、硫代亚磷酸三月桂基酯、亚磷酸二苯基二癸酯(diphenyldiodecyl phosphite)、亚磷酸苯基三壬基酯、二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯等。
而且，记录墨可以包括pH调节剂。pH调节剂的实例包括碱金属元素的氢氧化物如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾；氢氧化铵；氢氧化季铵；氢氧化季鏻；碱金属元素的碳酸盐如碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾；胺如二乙醇胺和三乙醇胺；硼酸；盐酸；硫酸；乙酸等。
接着，通过参考图14对喷墨记录装置的控制部分进行说明。图14是表示喷墨记录装置的控制部分的系统框图；
图14所示的控制部分100包括控制整个喷墨记录装置的CPU 101、存储通过CPU 101执行的程序和其它固定数据的ROM 102、临时存储图像数据等的RAM 103、即使当关闭喷墨记录装置的电源也能保存数据的非易失性存储器(NVRAM)104、和进行各种信号处理、图像处理如重排、及包括处理输入和输出控制整个喷墨记录装置的信号的其他处理的ASIC 105。
控制部分100还包括界面(I/F)106、驱动波形发生器107、头驱动器108、用于驱动主扫描电机110的主扫描电机驱动部分111、用于驱动副扫描电机112的副扫描电机驱动部分113、用于向带电辊34供应AC偏压的AC偏压供应部分114、环境传感器(或传感元件)118和输入/输出(I/O)部分116。界面106交换控制部分100和主机单元90如个人电脑之间的数据和信号，该主机单元包括本发明的图像处理装置。驱动波形发生器107产生用于通过头驱动器108驱动和控制记录头14的驱动波形。环境传感器118检测环境温度和/或环境湿度。输入/输出部分116输入来自包括环境传感器118的各种传感器(未显示)的检测信号。操作面板117连接到控制部分100上，以便输入和显示喷墨记录装置必须的信息。
控制部分100在界面106经过电缆或网络接收来自于主机单元90的包括图像数据的打印数据等。主机单元90可由个人电脑等组成，并且形成图像处理装置如数据处理设备、图像读取装置如图像扫描仪、和图像拾取装置如数字摄像机。对于控制部分100的打印数据是由主机单元90的根据本发明的打印机驱动器91产生。
CPU 101读取和分析包含在界面106中的接收缓冲区内的打印数据，并且在ASIC 105中执行数据重排处理等之后，将图像数据传递到由驱动波形发生器107和头驱动器108形成的头驱动控制部分。为了输出图像，打印数据向位图数据的转换通过打印机驱动器91进行，该打印机驱动器91将打印数据变为位图数据并且将打印数据(位图数据)从主机单元90传递到控制部分100。然而，例如，当然可以在ROM 102中储存字体数据。
驱动波形发生器107包括对驱动脉冲的图案数据进行数模转换并对头驱动器108输出由单一驱动脉冲(驱动信号)或多个驱动脉冲(多个驱动信号)组成的驱动波形的数模转换器(DAC)。
根据记录头14的总计达1行的串行输入图像数据(点图案数据)，头驱动器108通过选择性地将从波形发生器107接收的形成驱动波形的驱动脉冲施加到记录头14的压力产生装置来驱动记录头14。例如，头驱动器108包括输入时钟信号和串行数据的移位寄存器、响应于锁存信号锁存移位寄存器的注册值(register value)的锁存电路、用于转换锁存电路的输出值电平的电平转换电路(或电平移位器)、通过电平转换电路控制开启/关闭的模拟开关阵列(或开关装置)等。在这种情况中，可以通过控制模拟开关阵列的开/关状态，通过选择性地将包含在来自于驱动波形发生器107的驱动波形中的预定驱动波形施加到记录头14的压力产生装置上来驱动记录头14。在这个实施方案中，驱动波形由多个驱动脉冲组成，并且一个或多个驱动脉冲施加到记录头14的压力产生装置，使记录头14输出大墨滴、中墨滴、小墨滴或不输出墨滴，以便再现4种灰度等级。
本发明的成像系统是由根据本发明执行图像处理方法的主机单元90(图像处理装置)和形成本发明的成像装置的喷墨记录装置形成。
对成像装置中发生的双向色差进行说明。“双向色差”是指由于在双向记录的主扫描方向中记录头扫描的正向路径(或下行路径)和返回路径(或上行路径)中记录的色调之间的微小差别产生的色差，因为对于正向路径和返回路径，记录墨重叠的次序不同。
例如，当通过利用图15所示的具有对在副扫描方向(即记录方向)上的各种颜色以次序YMCK布置的一排喷嘴的记录头14进行双向记录时，在多种记录墨在纸3上重叠的部分出现双向色差。图15是说明头结构和在由此产生的双向色差的图。当黄色(Y)墨和青色(C)墨重叠时，在使用黄色墨和青色墨这种次序进行记录的情况和使用青色墨和黄色墨这种次序进行记录的情况之间，色调变得不同。因此，当使用图15所示的记录头14进行双向记录时，在记录头扫描的正向路径中使用黄色墨和青色墨这种次序，而在记录头扫描的返回路径中使用青色墨和黄色墨这种次序进行记录，并且由于正向和返回路径的不同色调，产生带状污迹(不匀的颜色)，即双向色差。
为了消除双向色差，可以设计头结构包括布置在主扫描方向上的多排喷嘴，其中每排由在副扫描方向上布置的多个喷嘴组成，设置两排或多排喷嘴喷射相同的色墨，并且用于喷射不同色墨的至少一排喷嘴布置在两排喷射相同色墨的喷嘴之间。
图16是说明消除双向色差的头结构的图。如图16所示，用于喷射青色墨和洋红色墨的喷嘴排设置在喷射黄色墨的喷嘴排之间，以便在记录头扫描的正向路径和返回路径中，均使用青色墨和黄色墨这种次序或使用黄色墨和青色墨这种次序进行记录。进一步，在记录头扫描的正向路径和返回路径中，也可以使用洋红色墨和黄色墨这种次序或使用黄色墨和洋红色墨这种次序进行记录。结果，可以进行双向记录，同时扩大颜色可复制区域，并且可以高速进行具有大的颜色可复制区域的颜色记录。
为了消除双向色差，可以设计头结构包括布置在主扫描方向上的多排喷嘴，其中每排由在副扫描方向布置的多个喷嘴组成，设置两排或多排喷嘴喷射相同的色墨，用于喷射不同色墨的至少一排喷嘴布置在两排喷射相同色墨的喷嘴之间，并且喷射相同色墨的喷嘴排以垂直于主扫描方向的中心轴左右对称布置。
图17是说明另一个消除双向色差的头结构的图。如图17所示，用于喷射相同色墨的喷嘴排以垂直于主扫描方向的中心轴左右对称布置。更特别地，用于喷射青色、洋红色、和黄色墨的喷嘴排以垂直于主扫描方向的中心轴左右对称布置，即在这个具体的实例中，对于喷射黑色墨的喷嘴左右对称。因此，对于更大数量的颜色，在记录头扫描的正向路径和返回路径中，两种或多种不同颜色的墨可以所需的任意次序进行重叠。结果，可进行双向记录，同时进一步扩大颜色可复制区域，并且可以高速进行具有更大可复制区域的颜色记录。
图18是说明再一个消除双向色差的头结构的图。如图18所示，记录头14可以使用除了正常的黄色(Y)、洋红色(M)、青色(C)和黑色(B)墨以外，还可以使用具有较低色调的黄色、洋红色和青色墨，即照片黄(PY)、照片洋红(PM)和照片青(PC)墨。图18中用于喷射不同色墨的喷嘴排的对称配置类似于图17。当然，可以额外使用照片灰色(PG)墨。因此，通过利用具有较低色调的墨，可以进行双向记录，同时进一步扩大颜色可复制区域，并且可以抑制纸3上记录图像的粒状印像(或粗糙印像)。
接着，通过参考图19，对本发明的图像处理装置(数据处理装置)的实施方案进行说明，该图像处理装置包括将图像数据(打印数据)传递到本发明的成像装置的实施方案即喷墨记录装置的主机单元90中的本发明的打印机驱动器91的实施方案，以便通过喷墨记录装置(或成像装置)记录(或形成)图像。图19是说明在这个本发明的图像处理装置的实施方案中这个本发明的打印机驱动器的实施方案的结构的功能框图。
主机单元90的打印机驱动器91包括图19所示的部分131到136，并且将图像数据130处理成输出图像数据137。颜色管理模数(CMM)处理部分131将从应用软件等获得的图像数据130从用于监控显示器的色空间变换成用于记录装置的色空间，以便从RGB色系变换成CMY色系。黑色产生/下色除去(BG/UCR)处理部分132根据CMY值进行黑色产生和下色除去。γ-校正部分133进行反映记录装置的特性和用户首选项的输入和输出校正。量限制部分134限制数据的总量。半色调处理部分135包括抖动矩阵并且通过要输出和由记录装置记录的点图案排列替换图像数据。光栅化(rasterizing)部分136将点图案数据分裂(或分割)成每次扫描的数据，并且根据每一个要喷射墨并进行记录的喷嘴的位置发展(develop)数据。光栅化部分136的输出作为图像数据137提供给喷墨记录装置。
当然，可以在喷墨记录装置即成像装置中提供打印机驱动器91的部分或全部功能。本发明的成像装置的实施方案可以通过在喷墨记录装置(成像装置)中提供半色调处理部分135的功能来形成。
接着，通过参考图20，对主机单元90中的打印机驱动器的图像处理到半色调处理的流程进行说明。图20是详细说明打印机驱动器91内部的图像处理流程的系统框图。
当“打印”指令从数据处理设备如个人电脑中运行的应用软件传出时，打印机驱动器91的目标判断部分201对于输入200判断目标种类，并且对于每个判断的目标，通过相应的路径处理数据。换句话说，根据由目标判断部分201的目标判断处理判断的目标种类，通过以下所述的相应路径处理字符图像数据(以下简称字符数据)202、线图像数据(以下简称线数据)203、图解图像数据(以下简称图解数据)204和图画图像数据(以下简称图像数据)205。
更特别地，颜色调整部分206相对于字符数据202、线数据203和图解数据204进行颜色调整处理。对于字符数据202，分别通过颜色匹配部分207、BG/UCR处理部分209、量限制部分211、γ-校正部分213和字符抖动处理(半色调处理)部分215进行颜色匹配处理、BG/UCR处理、量限制处理、γ-校正处理和字符抖动处理(半色调处理)。另外，对于线数据203和图解数据204，颜色匹配部分208、BG/UCR处理部分210、量限制部分212、γ-校正部分214和图解抖动处理(半色调处理)部分216分别执行颜色匹配处理、BG/UCR处理、量限制处理、γ-校正处理和图解抖动处理(半色调处理)。
另一方面，对于图像数据205，颜色判断和压缩技术判断部分221进行颜色判断和压缩技术判断处理。通常，通过颜色调整部分222和颜色匹配部分223进行颜色调整处理和颜色匹配处理，并且其后通过BG/UCR处理部分224、量限制部分225和γ-校正部分226分别进行GB/UCR处理、量限制处理和γ-校正处理，并且然后通过误差扩散处理(半色调处理)部分227进行误差扩散处理(半色调处理)。另外，在使用两种颜色或更少颜色进行记录的情况下，通过图像分样(或稀释)部分231、颜色调整部分232和颜色匹配部分233a或无索引的处理部分233b分别进行图像分样(或稀释)处理、颜色调整处理和颜色匹配处理233a或无索引(非索引)处理(不进行颜色匹配处理的处理)233b，其后通过BG/UCR处理部分224、量限制部分225和γ-校正部分226分别进行BG/UCR处理、量限制处理和γ-校正处理，并且然后通过误差扩散处理(半色调处理)部分227进行误差扩散处理(半色调处理)。
在线数据203和图解数据204的情况下，在到达颜色调整部分206的颜色调整处理之前，处理可以分支到ROP处理部分241的ROP处理，并且然后继续颜色匹配部分232的颜色匹配处理。
对每一目标处理的图像数据最终结合回到原始图像数据。
在以上所述半色调处理部分中进行的半色调处理相当于本发明图像处理方法的实施方案。这个图像处理方法的实施方案特征在于当使用抖动方法用于半色调表示手段时所使用的抖动掩码(dither mask)(阈值矩阵)。
首先，对常规的抖动掩码进行说明。如以上提到的日本特许公开专利申请No.2004-166163中所述，常规掩码是基于倾斜45-度线组基本色调，并且考虑到人类视觉的特性具有高通滤波器特性，同时在所有灰度等级中维持基本色调连续性。
图21是表示斜线组基本色调的最小单元图案的实例。将通过参考图21所示掩码(单元掩码)对45-度斜线组基本色调抖动掩码进行说明，在图21中对于5×5大小的每5点出现基本色调线。当然，单元掩码可以具有4×4大小、3×3大小或其他大小。通过使单元掩码的基本色调线逐渐增大制造灰度表示，如图22中的(a)到(i)所示。图22是表示斜线组基本色调的灰度表示的图。在这个具体情况中，为了方便可以假定点由三种墨滴尺寸即大墨滴、中墨滴和小墨滴中的一种形成。在以下的说明中，加强如图22中的(a)到(i)所示的基本色调的点排列称为“参考图案”。
在图22中，(a)中所示的参考图案A具有沿着一个对角线布置的小点；(b)中所示的参考图案B具有沿着一个对角线布置的中点，(c)中所示的参考图案C具有布置在参考图案B的右方和左方的小点。另外，在图22中，(d)中所示的参考图案D具有布置在参考图案C的所有空白部分的小点，(e)所示的参考图案E具有布置在参考图案D右方和左方的中点，且(f)中所示的参考图案F具有大点来代替在沿着参考图案E的对角线布置的中点。而且，在图22中，(g)中所示的参考图案G具有中点来代替在参考图案F的所有小点，(h)中所示的参考图案H具有布置在参考图案G的大点的右方和左方的大点，且(i)中所示的参考图案I具有布置在所有部分的大点。
可以由5×5单元掩码或类似的单元掩码表示的灰度等级数目受到限制。例如，为了通过二元值(有或没有点)表示256灰度等级，必须使用至少为16×16的掩码大小。为了通过四元值(无点、小点、中点和大点)表示256灰度等级，必须使用至少为8×8的掩码大小。
因此，实际上通过使用通过扩展用作最小单元的5×5单元掩码获得的图23所示的5n×5阈值掩码分配地确定点排列来进行灰度表示，其中n是任意整数。图23是说明抖动掩码大小的实例的图，且图24是表示常规抖动矩阵(阈值矩阵)的实例的图。图24表示15×15抖动掩码的点产生次序，即n＝3的情况。然而事实上，为了抑制纹理，使用均匀的大的掩码大小。
在图24所示的抖动掩码(或矩阵)的情况中，基本色调图案是所有可由该实施方案的喷墨记录装置表示的灰度等级中最强的灰度等级。对于半色调灰度等级，灰度等级通过在基本色调线上逐渐增加点表示。在图22的(a)和(b)所示的参考图案A和B的情况中，例如基本色调图案是通过择优在5×5的最小单元掩码内的45度倾斜位置布置小点和中点来加强。在图22中(c)所示的参考图案C的情况下，固定已经由中点形成的基本色调线，并且通过择优地在基本色调线的两侧布置小点来增大(fattened)。对于其它参考图案，类似地布置点，以表示更高的灰度等级。
当进行灰度表示时，必须确定点排列次序以在参考图案之间插入(或补偿)。在进行这种确定时，采取措施，使点排列具有如图25所示的考虑人类视觉特征(VTF)的高通滤波器特性。图25表示人类视觉的特征的图。在图25中，纵座标表示任意单位的发光度，而横坐标表示任意单位的空间频率。
图26A和26B分别是说明对于灰度等级从图22的(b)所示的参考图案B表示的灰度等级变化到图22的(c)所示的参考图案C表示的灰度等级的情况，在具有加强斜线组基本色调的图案之间的半色调灰度等级的点排列的图。图26A显示当从参考图案B到参考图案C变化时的半色调灰度等级的点图案，和当从图26A所示点图案中除去基本色调线时获得的具有图26B所示高通特性的点图案。
图27是表示使用上述抖动掩码，即通过常规的线组基本色调获得的灰度图案的图。
对于上述抖动图案的所有灰度等级，维持斜线组基本色调的连续性，从而使条带等不明显。因此，通过使用由可被认为是斜线组基本色调图案的具有根据点组合的多个不同灰度值的图案(参考图案)和在参考图案之间插入以便获得线性灰度值的图案形成的抖动掩码，维持斜线组基本色调的连续性，并且条带等变得不明显。
然而，当产生上述双向撞击误差时发生问题。换句话说，当在发生双向撞击误差的环境中形成图像时，纸3上所记录的图像的粒状印像(或粗糙印像)由于相对于目标位置的点位置的误差而变得明显，并且不能形成基本色调线，从而使记录的图像的图像质量恶化。
例如，即使理想地应当获得图26A所示的点图案，如图28所示每隔一行可出现点位置误差，并且基本色调可以变为另一种基本色调。图28是说明在即使理想地应当获得如图26A所示的点排列也发生双向撞击误差的情况下的点排列的图。图28是说明在即使理想地应当获得如图26A所示的点排列也发生双向撞击误差的情况下的点排列的图。当不同的基本色调共存时，不再能维持基本色调的连续性。图28表示对于例如在主扫描方向的记录头扫描的正向路径中，每隔一行向右方向发生1点的误差(1-点位移)的情况。从图28可以看出，产生与原始基本色调图案交叉的另一个基本色调。
因此，本发明的图像处理方法使用在记录头扫描的正向路径进行记录时的阶段完成基本色调的抖动掩码，以便在记录头扫描的正向路径进行记录时的阶段进行产生明显的基本色调的半色调处理。对在图22所示的参考图案之间插入的半色调灰度等级的点排列次序进行说明。
按照惯例，点排列次序通过如图24所示的整个掩码确定。另一方面，在本发明中，根据撞击误差的状态将抖动掩码分成分裂的掩码，并且对于每一个分裂掩码确定点排列次序。因此，当发生双向撞击误差时，抖动掩码被分成奇数行(正向路径中记录)的分裂掩码和偶数行(返回路径中记录)的分裂掩码，并且使用二个分裂掩码的组合抖动掩码。
例如，在图24所示的抖动矩阵(阈值矩阵)的情况下，图29所示，抖动掩码被分成奇数行(在正向路径中记录)的分裂掩码(正向路径掩码)MO和偶数行(在返回路径中记录)的分裂掩码ME(返回路径掩码)，并且使用二个分裂掩码MO和ME的组合抖动掩码MC。图29是表示本发明中使用的抖动矩阵(阈值矩阵)的图。
即，点排列次序使得通过在记录头扫描的正向路径中记录首先形成点，并且在相对于正向路径中的这种记录完成斜线组基本色调之后，通过记录头扫描的返回路径中记录进行点插入以在通过正向路径中记录形成的点之间插入。在图29中，正向路径掩码MO用于形成灰度等级“0”到“9”的点的图案，并且用返回路径掩码ME用于形成灰度等级“10”到“19”的点图案。
当形成图像时，在形成一个基本色调线之后，已经形成的基本色调线如日本特许公开专利申请No.2004-166163中所述逐渐增大，以表示更高的灰度等级。因此，当从图22(b)中所示的参考图案B变化为图22的(c)中所示的参考图案C时，例如对于在记录头扫描的正向和返回路径的记录，按照表示图30中的点的黑方格所示的那样，记录所有已经完成的基本色调线，并且对于记录头扫描的正向和返回路径中按照表示图30中的点的影线方格所示的那样，单独记录仅仅正在形成的过程中的基本色调线上的点。图30是说明当由参考图案B变为如图22所示的参考图案C时的点图案。
当通过使用三种墨滴尺寸即大墨滴、中墨滴和小墨滴来用三种点尺寸时，对于每个灰度等级的点的使用率(或记录率)如图31所示。图31是说明在使用三种点尺寸的情况下对于所有灰度等级的每个点的使用率(或记录率)。在图31中，纵座标表示点记录率(％)，而横坐标表示灰度值(参考图案符号)。另外，在图31中，参考图案符号A到I对应于图22的(a)到(i)中所示的参考图案A到I。而且，实线表示小点(小墨滴)的点记录率，虚线表示中点(中墨滴)的点记录率，并且一点划线表示大点(大墨滴)的点记录率。
图32是更详细说明从空白图案到图27中的参考图案C的部分的每个点的使用率(或记录率)的图。在图32中，纵座标表示点记录率(％)，且横坐标表示灰度值(参考图案符号)。此外，实线表示在正向路径中的记录过程中小点(小墨滴)的点记录率，虚线表示在返回路径中的记录过程中小点(小墨滴)的点记录率，一点划线表示在正向路径中的记录过程中中点(中墨滴)的点记录率，且双点划线表示在返回路径中的记录过程中中点(中墨滴)的点记录率。
图32所示的部分S1相应于图31所示的空白图案到参考图案A的灰度等级。图32所示的灰度等级Ga位于空白图案和参考图案A的中点。在这种情况中，在正向路径中的记录过程中记录的小点的点记录率达10％。这意味着：仅仅完成参考图案A中相当于正向路径的正向路径部分。其后，在从灰度等级Ga到灰度等级A的部分，在返回路径中的记录过程中记录小点，并且参考图案A以灰度等级A完成。
图32所示的部分S2相应于图31所示的参考图案A到参考图案B的灰度等级。图32所示的灰度等级Gb位于参考图案A和参考图案B的中点。在这种情况中，在正向路径中的记录过程中记录的小点的点记录率从10％变化到0％，并且在正向路径中的记录过程中记录的中点的点记录率从0％变化到10％。首先，在返回路径中的记录过程中用中点代替小点。其后，在从灰度等级Gb到灰度等级B的部分中，在返回路径中的记录过程中用中点代替小点，并且参考图案B以灰度等级B完成。
图32所示的部分S3相应于图31所示的参考图案B到参考图案C的灰度等级。图32所示的灰度等级Gc位于参考图案B和参考图案C的中点。在这种情况中，已经完成的基本色调线在部分S3中对所有灰度等级固定，并且在正向和返回路径中的记录过程中记录。然后，在仅仅正向路径中的记录过程中，在基本色调线的两侧记录的小点的点记录率达20％。其后，在从灰度等级Gc到灰度等级C的部分中，在返回路径中的记录过程中记录小点，并且参考图案C以灰度等级C完成。
其后，在正向和返回路径中的记录过程中，通过记录在到达参考图案之前完成的完成基本色调线，并且选择性地在正向或返回路径中记录那些仅仅要新添加以增加灰度值的点(或要通过较大墨点记录的点)，类似地形成在每个参考图案之间插入的点排列。
根据在本发明中使用的抖动掩码，仅仅在正向路径中的记录过程中记录点直到完成正向路径中记录的基本色调线。由于这个原因，没有产生双向撞击误差。换句话说，可以在理想位置每隔一行记录基本色调线。另外，由于在灰度值低的初期阶段，在正向路径中的记录过程中记录基本色调线，可以改善基本色调的连续性。
另外，将在返回路径中的记录过程中记录的点(其由于双向撞击误差可记录在偏离目标位置的位置上)排列，以便在通过正向路径中的记录来记录的基本色调线完成之后每隔一行插入基本色调线。由于这个原因，在返回路径中的记录过程中记录的点位置误差变得相对不明显。这从维持基本色调的连续性的掩码设计方法的观点看也是有效的。
换句话说，通过在日本特许公开专利申请No.2004-166163的方法中，在双向记录头扫描的正向路径中的记录过程中对该过程中形成的基本色调线择优分配点，可以将双向撞击误差的影响抑制到最小，并且即使在发生双向撞击误差的环境中也形成具有高的基本色调连续性的图像。
当通过维持基本色调连续性，根据斜线组基本色调进行半色调处理时，通过进行半色调处理，以前形成的基本色调变得占优势，在半色调处理中斜线组基本色调出现在双向记录头扫描的正向路径中进行记录的阶段。由于这个原因，即使发生双向撞击误差，可以通过减少所形成的基本色调的恶化来改善图像质量。
根据本发明中使用的抖动掩码，在从通过具体点的结合加强斜线组基本色调图案的灰度值(参考图案的灰度值)到通过具体点的结合加强斜线组基本色调图案的灰度值(下一个参考图案的灰度值)部分中，相对于在返回路径中的记录形成的点位置处的阈值，在正向路径中的记录形成的点位置处的阈值小。因此，可以使用相对简单的结构，进行半色调处理，其中在进行正向记录的阶段出现斜线组基本色调。
根据本发明人进行的实验，发现在视觉上，可以通过在正向路径中的记录过程中记录的点位置处至少70％的阈值小于在返回路径中的记录过程中记录的点位置处的阈值，进行半色调处理，其中在进行正向路径的记录的阶段，出现斜线组基本色调。
虽然对于双向撞击误差描述了本发明的效果，但是本发明相对于由具有为消除双向色差的目的而左右对称布置的喷嘴记录头的安装准确度等引起的撞击误差也是有效的。
而且，当使用多路记录时，本发明不仅对于主扫描方向而且对于副扫描方向的撞击误差均是有效的。更特别地，通过如上所述对多路中记录的每个点组设置阈值可使抖动掩码维持基本色调连续性。
在上述实施方案中，打印机驱动器使计算机执行根据本发明的图像处理方法，以便形成图像处理装置。然而，成像装置本身可以装备有执行本发明的图像处理方法的装置。
该申请要求2004年11月29日向日本专利局提交的日本专利申请No.2004-344602的权利，其公开的内容在本文中引用供参考。
此外，本发明不局限于这些实施方案，而是在不脱离本发明范围的情况下，可以作出各种变化和修改。

Claims (13)

1.一种用于处理要输出到成像装置中的图像数据的图像处理方法，该成像装置能通过在喷墨记录头扫描的正向路径和返回路径中记录进行双向记录以在记录介质形成图像，该方法包括：
基于斜线组基本色调并维持基本色调连续性的半色调处理，
其中该半色调处理包括抖动处理，其中该斜线组基本色调在进行正向路径中的记录的阶段出现。
2.如权利要求1所述的图像处理方法，其中该抖动处理使用由第一图案和第二图案形成的抖动掩码，该第一图案通过可识别作为斜线组色调图案的点的组合具有多个不同的阈值，且该第二图案插入在第一图案之间以获得线性灰度值。
3.如权利要求2所述的图像处理方法，其中该抖动处理使用抖动掩码，在该抖动掩码中，在第一和第二阈值之间的部分中，相对于在返回路径中的记录过程中记录的点位置处的阈值，在正向路径中的记录过程中记录的点位置处阈值小，该第一阈值通过具体点的组合加强斜线组基本色调图案，且该第二阈值比第一阈值高，并且通过具体点的组合加强斜线组基本色调图案。
4.如权利要求3所述的图像处理方法，其中在正向路径中的记录过程中记录的点位置处至少70％的阈值小于在返回路径中的记录过程中记录的点位置处的阈值。
5.如权利要求1到4中任一项所述的图像处理方法，其中该抖动处理使用处理成像装置的双向交错记录或多路记录的抖动掩码。
6.一种打印机驱动器，其用于使电脑执行根据权利要求1到5中任何一项的图像处理方法的半色调处理以将图像数据输出到成像装置。
7.一种图像处理装置，其设置有权利要求6所述的打印机驱动器，以对要输出到成像装置的数据进行半色调处理。
8.一种成像装置，其能通过在喷墨记录头扫描的正向路径和返回路径中记录进行双向记录在记录介质上形成图像，该成像装置包括：
构置以执行基于斜线组基本色调并维持基本色调连续性的半色调处理的半色调处理部分，
其中该半色调处理部分包括构置以执行抖动处理的抖动处理部分，在该抖动处理中斜线组基本色调在进行正向路径中的记录的阶段出现。
9.如权利要求8所述的成像装置，其中该抖动处理部分使用由第一图案和第二图案形成的抖动掩码，该第一图案通过可识别作为斜线组色调图案的点的结合具有多个不同的阈值，且该第二图案插入在第一图案之间以获得线性灰度值。
10.如权利要求9所述的成像装置，其中该抖动处理部分使用抖动掩码，在该抖动掩码中，在第一和第二阈值之间的部分中，相对于在返回路径中的记录过程中记录的点位置处的阈值，在正向路径中的记录过程中记录的点位置处阈值小，该第一阈值通过具体点的结合加强斜线组基本色调图案，且该第二阈值比第一阈值高，并且通过具体点的结合加强斜线组基本色调图案。
11.如权利要求10所述的成像装置，其中在正向路径中的记录过程中记录的点位置处至少70％的阈值小于在返回路径中的记录过程中记录的点位置处的阈值。
12.如权利要求8到11中任何一项所述的成像装置，其中该抖动处理部分使用处理成像装置的双向交错记录或多路记录的抖动掩码。
13.一种成像系统，包括：
权利要求7所述的图像处理装置；和
权利要求8到12中任何一项所述的成像装置。
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