CN101180185A - 用于改善点阵打印机中的图像质量的图像打印方法和系统 - Google Patents

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Abstract

与多个打印头相结合，通过使用多个固化台的布置打印互相填隙的图像来降低喷墨打印时的墨聚结。

Description

用于改善点阵打印机中的图像质量的图像打印方法和系统
技术领域
本发明涉及一种图像打印方法和系统。
更加具体地，本发明涉及用于改善诸如喷墨打印机(printer)的点阵打印系统中图像质量的打印方法和系统。
更加具体地，本发明涉及一种在使用UV可固化墨进行喷墨打印的场合下使用固化台和打印头的布置进行打印的方法。
背景技术
打印数字文件是向用户传递信息的最有效方式之一。诸如激光打印和喷墨打印的基于需求打印新技术使得几乎能够并发打印文件，而无需生成中间打印原版(master)。
喷墨打印通过经过喷嘴将墨滴喷射到基底上来工作。
在连续喷墨的情况下，生成在电学上带电的墨滴的连续流，并且使用电磁场远离或者朝向基底引导该连续流，以便在所述基底上形成图像。
在基于需求喷墨的情况下，对驻留在小盒中的墨施加机械或者热能脉冲，以便生成以高速朝着基底推动微小墨滴穿过喷嘴的压力波。通过对施加至墨盒内的热换能器或者机械换能器的电学波形的长度和轮廓整形来控制该压力波。在许多情况下，墨滴的体积和墨点的尺寸基本固定。在另一些情况下，可以对墨滴的体积进行调制，以在基底上生成具有不同尺寸的墨点。
通过结合基底输送机构利用梭头(shuttle)沿着光栅相对于基底移动喷嘴、并响应于所述文件的图像来选择性地将墨滴喷射到基底上，从而实现文件图像的打印。
当墨滴落在基底上时，墨滴形成墨点。因为这些墨滴很小，因此它们不能由人类视觉系统单独分辨，但这些墨点却一起呈现出打印文件图像的可视印痕。通常，利用半色调技术来确定墨点的空间分布，所述空间分布产生了给定文件图像的最佳呈现。
为了增加打印速度，通常不是使用一个喷嘴而是使用可以并行操作的nbrNozzles个喷墨喷嘴的阵列。这种喷嘴阵列组成了打印头。
通过在快速扫描定向上横跨基底移动具有打印头的梭头，可以在一个步骤中打印一组像素的并行光栅线(raster line)。这样一组光栅线称作打印行(swath)。
当打印行已经被打印时，打印头在慢速扫描定向上越过喷嘴阵列长度的距离移动，以在所述前面打印行之下打印另外的线的打印行。该对打印行进行打印的过程一直重复，直到在基底上打印了完整的文件。
因制造工艺而强加的约束事实上限制了喷嘴间距的最小值。然而由于图像质量的原因，通常期望慢速扫描定向上的打印间距比喷嘴间距更小。文献US4,198,642教导的是：可以通过使用交织技术为在慢速扫描定向上的打印间距选择一个值，该值为喷嘴间距的1/n的整数部分。
由于制造容限的原因，在属于相同喷墨头的喷嘴之间墨滴的体积以及墨滴的喷出速度和方向存在系统偏差。如果在快速扫描定向上单个像素行的所有墨滴都由相同喷嘴打印，那么横跨慢速扫描定向、在喷出方向中的偏差就会作为类似条带或者拖尾的相关图像赝像而显现出来。
文献US4,967,203介绍了一种解决该问题的技术。通过由不同喷嘴而不是相同喷嘴将像素打印在相同行上，就可以对相关图像质量赝像进行去相关。根本的假设是：因不同喷嘴之间的偏差而导致的图像质量赝像被去相关。对图像质量赝像进行的去相关将图像质量赝像扩散到打印基底上，使得图像质量赝像更加不易觉察，或优选地察觉不到。在许多文献中，该技术都被称为“挤外(shingling)”。在US4,967,203中提出的方法使用了交错的墨点施加，使得在打印头的连续打印经过时打印重叠的墨滴。
在US6,679,583中提出了一种改进的技术，该技术结合US4,198,642和US4,967,203中教导的效果，并且还增加了若干其他改进，包括提高的打印速度。在该文献中，引入了术语相互填隙打印来描述交织和挤外两者。由于在图像领域中优选使用术语挤外来描述在骑马订的书籍制作时在页边空白的宽度上对于纸张的厚度效果进行补偿的技术，因此术语相互填隙打印还避免了混淆。
一旦喷嘴喷出的墨滴落在基底上，它就被固化，因此墨滴能够接受抵抗摩擦所需的阻力。墨固化可以通过若干机制来实现。
墨固化的第一种机制是将墨吸收到基底的纤维中，或者进行多孔涂覆。当使用基于油或者水的墨时，这一点是主要的机制。
墨固化的第二种机制是通过墨溶剂的蒸发进行的墨凝固。当墨溶剂已经蒸发时，色料或者染料与粘合材料一起都留在纸张上。
在许多实际应用中，出现了上述两种效果的组合：墨最初由基底吸收，然后依赖于溶剂的蒸气压在一个更短的较长时间内蒸发。
墨固化的第三种机制是例如在诸如UV光源的外部能量源影响下的聚合。高能量辐射生成了自由的游离基，其启动了凝固墨的聚合反应。该技术的主要优势在于，它能够使得在不吸收墨的介质上进行打印。
墨固化的第四种机制是通过温度进行的相变或者粘度改变。当墨处于液相时以高温喷射，当其在打印表面冷却时凝固。
当基底上来自不同墨滴的墨点在它们固化之前彼此接触时，在喷墨打印中就存在客观的技术问题。由于与表面张力相关的复杂物理效应，因此接触的墨点可能聚结。这种聚结导致了斑点状的打印色彩外观。由于在具有高浓度的色彩中墨点之间的平均距离更短且相邻墨点接触的风险更高，因此在这些色彩中，这种效果更为突出。
在所谓的湿压湿印刷(wet-on-wet printing)的情况下，聚结问题变得更加糟糕。湿压湿印刷是这样一种技术，其中来自不同喷嘴的墨滴在没有中间固化的情况下落在基底上的相同位置。一个典型的实例是在彩色打印中，其中由安装在相同梭头上的不同头打印的具有青色、洋红、黄色和黑色墨的多达四种墨滴可以落在相同像素位置处。湿压湿印刷的优势在于，像素的最终颜色不会受到打印墨滴的顺序的重大影响，这是由于在这些墨滴固化之前墨已经物理混合了。在双向打印的情况下，该特性尤其有利，这是因为在双向打印的情况下，当慢速扫描定向相反时，通过不同头双向来打印墨滴的顺序也相反。然而，堆积在基底上相同位置处的墨滴还大量增加了聚结的风险。
聚结问题的第一解决方案是降低打印速度。通过降低打印速度，在打印相邻墨点之前就可以利用更多时间来固化墨点，这降低了聚结的风险。
然而，降低打印速度也增加了等待打印结果的时间，消极地影响了喷墨打印机的生产率，即，打印机投资可以在其使用期限内创造的经济价值。
另一解决方案是通过使墨点更小或者通过降低可打印点位置的可寻址栅格的分辨率来增加墨点之间的距离。然而该解决方案消极地影响了，在100％的可打印点位置处当打印点时所能够实现的密度。图16A和图16B之间的比较表明：当墨点直径spotDiameter 420除以两个可打印位置之间的最短距离pixelSize 410的比值变得小于2的平方根时，在基底上留有墨点之间未接收墨的区域。这些区域消极地影响了该系统可以实现的最深色彩的密度。
再一种解决方案将是改变墨滴打印的顺序。通过在不同的时间打印相邻像素，首次打印的像素在填充剩余像素之前已经固化。当使用了US4,967,203中描述的技术时，无疑能够实现这种效果。因为在不同打印行期间打印相同行上的不同的像素组，所以在随后打印行的像素组沉积之前有时间来固化在较早打印行期间打印的像素组。通过使相邻墨滴的沉积在时间上展开，使聚结得以降低并且与此同时扩散了相关的图像赝像。在中等打印速度时，该方法是有效的。然而当需要更高打印速度时，该方法不能避免聚结的出现。
又一种解决方案是，在相邻像素位置打印附加的墨滴之前，当墨滴落在基底上时强行使墨滴固化。例如，这将可以通过使用安装在相同梭头上并位于打印头之后的UV源和可UV固化的墨实现。文献专利US6,092,890公开了这样一种装置，该装置结合单个UV源来使用用于喷射UV可固化墨滴的一组打印头，所述单个UV源与所述一组打印头关联，用于通过在接收物上硬化或者凝固墨滴来使墨固化。这虽改善了聚结问题，但是引入了另外的问题。在将墨滴打印之后，立刻硬化接收物上墨滴导致表面在图像方面上出现显微镜下的“凸起”。另一影响是：当在随后经过期间墨滴落在固化的墨点处或者附近时，与相同墨滴落在湿墨滴上或者未打印的基底上相比，墨滴易于以完全不同的方式进行散布。结果得到的是具有不均匀光泽和纹理的图像。我们真正需要的是一种能够产生均匀光泽和光滑纹理的打印文件的系统。在文献专利US6,092,890中公开的另一问题在于，该专利并未提供打印方法本身的清楚说明。并不清楚，例如，在打印头一次经过时是否将一个或更多墨沉积在相同位置。另外，由于仅仅使用了单个UV源，因此将该装置设计成仅仅在一个方向上沿着快速扫描定向打印，与支持双向打印的系统相比，这降低了最大可实现的打印性能。
文献WO2004/002746描述了一种方法和装置，并引入了在第一UV源进行的第一“部分固化”步骤之后是第二UV源进行的“最终固化”步骤的概念。通过利用中间固化，打印相互填隙图像序列来重构该图像。打印之后即刻进行的每个相互填隙图像的部分固化使得能够控制墨的聚结，而没有显著折衷最终打印表面的纹理和光泽的平滑度。由于在文献WO2004/002746中的方法和装置仅仅使用了一个UV灯用来中间固化，因此将它们设计成仅仅在一方向上沿着快速扫描定向打印，与支持双向打印的系统相比，这降低了最大可实现的打印性能。
在现有技术中已经对双向打印进行了描述，然而并未在使用中间固化的打印技术的场合下描述。涉及到打印和固化管理、用于该目的的装置布局以及抑制相关图像赝像和实现光泽和纹理平滑且均匀的打印效果所需的图像处理的许多技术问题都尚未解决。
从技术现状的观点来看，对于点阵印刷需要一种改进和备选方法以及装置，该方法以及装置可抑制聚结、支持利用可UV固化墨的打印、优化打印性能、支持双向打印、抑制相关图像赝像并可产生光泽均匀和纹理光滑的打印效果。
发明内容
通过具有权利要求1和其他从属权利要求所陈述的特定特征的方法和系统可以实现上述有益效果。
通过根据棋盘图案对原始图像进行子采样，对所述子采样图像进行半色调处理，将所述半色调子采样图像沿着对角线定向分成子图像，并在打印属于另一子图像的所述行像素之前在给定行上首先打印属于第一子图像的所有像素，可以有效地抑制聚结。
通过使用能够在一次单独的经过时沿着快速扫描定向打印多个子图像的多种打印头和多种固化台的布置，使得打印速度得以提高。
在从属权利要求中陈述了本发明的优选实施例
通过下面的描述和附图，本发明的另外优点和实施例将变得明显。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例其中之一的点阵打印机；
图2示出了打印机控制器的框图；
图3示出了用于驱动打印机控制器的数据处理系统；
图4示出了以慢速扫描间距和快扫描间距来表征且具有像素的可寻址打印栅格；
图5示出了具有多个喷嘴的点阵打印头；
图6示出了具有组织成两个交错喷嘴列的多个喷嘴的打印头；
图7示出了具有四个打印头和两个固化源的打印头组件；
图8示出了本发明的实施例，其中对图像进行了子采样；
图9示出了本发明的实施例，其中已经从原始图像得到的子采样图像在快速扫描定向上具有的分辨率为在可寻址打印机栅格的所述慢速扫描定向上分辨率的一半；
图10A、10B和10C示出了本发明的优选实施例，其中子采样图像被分成两个子图像的初级序列，所述子图像中的每个子图像都被分成两个子图像的次级序列；
图11A、11B和11C示出了本发明的优选实施例，其中子采样图像被分成三个子图像的初级序列，所述子图像中的每个子图像都被分成两个子图像的次级序列；
图12示出了本发明的第一实施例，其说明了可以在不同打印行中打印四个子图像的顺序；
图13示出了本发明的第二实施例，其示出了可以在不同打印行中打印的四个子图像的顺序；
图14示出了本发明的优选实施例，其示出了可以在不同打印行中打印的四个子图像的顺序；
图15示出了根据优选实施例，通过随后打印四个子图像得到的点图案；
图16示出了为了实现打印基底的完整覆盖，最小点尺寸必须与可寻址打印机栅格的间距相关；
图17示出了具有两组四个打印头和三个固化源的打印头组件；
图18示出了具有多组打印头和多个固化源的打印头组件；
图19示出了具有多组打印头和多个固化源的打印头组件；
图20示出了附加的慢速扫描步骤的第一实施例；
图21示出了附加的慢速扫描步骤的第二实施例；
具体实施方式
装置的描述
打印
根据本发明的方法主要集中于点阵打印机尤其是基于需求滴墨的喷墨打印机的使用，但是并非仅限于此。在本发明中使用的术语“打印”是指在基底上生成墨标记的结构化图案的过程。无压打印方法是优选的，但本发明并不仅限于此。
墨
墨可以是传统着色或者染色的墨或者色料，但还可以是腊、防水物质、粘合剂或者塑料。通常墨不是纯化合物，而是包括若干诸如染料、颜料、表面活性剂、粘合剂、填料、溶剂、水和分散剂的成分的复杂混合物，每种成分用作特定功能。墨还可以是粘度或者相随着温度而改变的材料，诸如腊。所提及的材料特别是例如在诸如UV光的电磁辐射的影响下聚合的墨。该过程称作固化。
基底
基底可以是纸张，但是还可以是织物、合成箔片或者金属片。打印过程的实例包括“喷墨打印”(基于需求和连续的滴墨)、热腊或者染色转移打印和使用喷墨来生成用于胶印(offset printing)的打印原版。
打印头和梭头输送
参考图1示出的一个具体实施例，换能器、墨盒和喷嘴(刻蚀在喷嘴板中)一起组成了打印头122。这种打印头122安装在能够在导轨120上移动的梭头121上。梭头输送通过利用带123、轴124和第一马达125来实现。
基底输送
在同一实施例中，具有墨接收层102的基底101保持在基底支架103上，并且通过包括两个辊110和111、轴112和第二马达113的基底输送机构来输送。
打印回顾
使用打印机100打印文件图像通常是，响应于所述文件的所述图像，通过利用梭头和基底输送机构来相对于基底移动喷嘴以及选择性地在基底上喷射墨滴来实现。
快速扫描和慢速扫描定向及方向
沿着梭头的导轨与梭头的运动对应的定向通常称作快速扫描定向140。快速扫描定向的意思应当是，所述梭头沿着所述快速扫描定向运动的方向。与快速扫描定向垂直的定向通常称为慢速扫描定向130。慢速扫描定向意思应当是，打印头相对于基底沿着所述慢速扫描定向移动的方向。
光栅线意思应当是，沿着快速扫描定向通过喷嘴在其上打印墨滴的虚拟线。
双向打印
为了降低当梭头返回时喷嘴的空闲时间，优选执行双向打印，即，在与所述快速扫描定向对应的两个方向上进行打印。
可寻址的像素栅格
参考图4，由可打印墨滴的位置所定义的矩形光栅栅格称为可寻址栅格400。可寻址栅格的元素是像素430。所述像素以通过慢速扫描索引450寻址的行和通过快速扫描索引460寻址的列来布置。一个像素与颜色相关或者与颜色值的集合相关。颜色可以是单色或者全色的(三种颜色分量，例如表示为红、绿和蓝原色的量)。颜色值的集合例如可以是青色、洋红、黄色和黑色颜色的密度或者量。
两个相邻像素沿着快速扫描定向470之间的距离称作快速扫描间距fastScanPitch 410，而两个相邻像素沿着慢速扫描定向471之间的距离称作慢速扫描间距slowScanPitch 420。
快速和慢速扫描定向的间距与打印机的空间分辨率之间存在关系。
快速扫描间距fastScanPitch和快速扫描打印分辨率
fastScanResolution以倒数关系彼此相关：
fastScanResolution＝1/fastScanPitch。
对于慢速扫描打印分辨率slowScanResolution和慢速扫描间距slowScanPitch而言，同样如此：
    slowScanResolution＝1/slowScanPitch。
更小的间距(或者更高的空间分辨率)使得能够呈现更精细的图像细节，并因此通常能够实现更高的图像质量。
在快速扫描定向上对于打印头的恒定速度fastScanVelocity而言，打印分辨率fastScanResolution与喷嘴的发射频率firingFrequency，即，可以通过喷嘴喷射墨滴的时率成比例。因此，快速扫描分辨率fastScanResolution通过在快速扫描定向上由发射频率firingFrequency除以速度fastScanVelocity的比值来规定。
fastScanResolution＝firingFrequency/fastScanVelocity
喷嘴阵列
参考图5示出的优选实施例，使用的不是一个喷嘴而是nbrNozzles520喷墨喷嘴的阵列500，所述喷墨喷嘴并行操作并且产生固定或者可变体积的墨滴。
每个喷嘴可以通过利用从1至nbrNozzles范围的喷嘴索引nozzleIndex来引用。尽管并非严格要求，但通常喷嘴阵列500平行于慢速扫描定向540而定向。两个喷嘴沿着慢速扫描定向540的最短距离称作喷嘴间距nozzlePitch 510。喷嘴阵列的长度headLength 550可表示为多个slowScanPitch的长度。在沿着快速扫描定向的一次运动期间，打印头的喷嘴可以寻址的可寻址栅格上的像素行集合称作打印行。
参考图6，阵列的喷嘴630可以因结构上的原因而沿着两个或者更多列660、661进行交错。在这种情况下，喷嘴间距610被定义为垂直于慢速扫描定向并进入交错喷嘴中心的两条线之间的最短距离。在交错的喷嘴阵列的情况下，优选地调节来自属于不同列的喷嘴的墨滴的发射定时，使得属于文件图像中相同行的像素落在打印图像的相同列上。通过这样调节定时，为喷嘴准备信号的处理可以与如同所有喷嘴实际上位于相同列的情况相同。
根据一个优选的实施例，使用了每交错列具有382个喷嘴的两个交错列。根据相同的实施例，在一个列中两个喷嘴之间的距离611是141微米(1/180英寸)，并且喷嘴间距610是70.6微米(1/360英寸)。
根据优选的实施例，通过使用现有技术公知的交织技术之一来增加慢速扫描定向上的打印分辨率。具体而言，可以通过使用等于2的慢速扫描填隙因子来使得慢速扫描定向的分辨率加倍。分辨率加倍使得慢速扫描间距达到35.3微米(1/720英寸)的值。根据一个实施例，对fastScanVelocity的值进行调节，以使得快速扫描间距的值等于慢速扫描间距的值。
根据本发明的优选实施例，使用不是一个而是一组用于以不同墨进行打印的打印头。通常，墨具有不同的色相(hue)，但是在一个实施例中，它们具有相同色相但密度不同，诸如淡青色与深青色或者淡中和色与深中和色。在一个实施例中，一组的四个打印头用于利用具有青色(C)、洋红(M)、黄色(Y)和黑色(K)的四种墨来打印。在一个实施例中，这些墨可通过诸如UV光的电磁辐射来固化。
不同的打印头可以安装在彼此附近或者彼此之下，或者相对于彼此以交错的方式来安装。根据优选的实施例，不同打印头的喷嘴间距的值是相同的，并且打印头以这样的方式来安装，即，沿着慢速扫描定向以慢速扫描间距的整数倍来间隔所述喷嘴。优选对属于不同打印头的墨滴的发射定时进行调节，使得属于图像中相同列的墨滴也落在打印图像的相同列上。
由于在相同的打印行期间打印了来自不同打印头但落在相同像素位置的墨滴，因此这些墨滴的打印之间经过的时间很少。这暗示着来自不同墨滴的墨滴可以物理混合。这种喷射随后的墨滴而无需中间固化的技术称为湿压湿印刷。
根据一个实施例，图7还示出了两个可选的固化源L1 750和L2760。这些源设计成用于加快墨的固化。一个实例可以是UV可固化墨的使用与能够增进墨聚合的UV灯结合。另一实例可以是能够增进墨烘干的IR源。根据本发明的优选实施例，该固化源的输出功率可以由打印机控制器来控制，例如通过控制经过电灯的电流的占空比或幅度或者通过控制相同源中同时加电的灯数目来控制。
打印头710、720、730、740以及固化源750、760一起构成了打印头组件700。
根据图17中示出的实施例，使用了多个固化源L1 1750、L2 1751和L3 1752。在固化源L1 1750和L2 1751之间，提供了第一组打印头1701-1704，在固化源L2 1751和L3 1753之间，提供了第二组打印头1705-1708。光源L1 1750，L2 1751和L3 1752以及打印头1701-1708共同构成了打印头组件1700。
根据图17示出的优选实施例并且参考图17，所有打印头的喷嘴沿着慢速扫描定向1790、1791轴移位，使得属于不同打印头1702、1703但是具有相同喷嘴索引的喷嘴在相同的打印行期间、在相同的光栅线上打印。根据另一实施例，所有打印头中至少两个打印头1703、1704的喷嘴沿着慢速扫描定向1790、1791轴移位，使得属于不同打印头1703、1704但是具有相同喷嘴索引的喷嘴在相同的打印行期间、在不同的光栅线上打印。
与图7示出的布置相比，图17示出的实施例包括两倍数目的打印头，因此使得能够实现更快的打印速度。如果打印性能需要进一步提高，则可以沿着快速扫描定向1780，1781安装更多固化源和更多打印头。
根据本发明的一个优选实施例并参考图17，该固化源的输出功率可以由打印机控制器来控制，例如通过控制经过电灯的电流的占空比或幅度或者通过控制相同源中同时加电的灯数量来控制。
图19示出了一个实施例，该实施例特征是多个固化台1950、1951、1952、沿着快速扫描定向1980、1981的多个打印头1901、1902和沿着慢速扫描定向1990、1991的多个打印头1901、1919。根据图19示出的实施例，打印头1901，1911是交错的。通过调整交错打印头的驱动器的定时，使得半色调图像中平行于慢速扫描定向的单个连续像素行也作为单个连续行来打印，交错打印头有效地作为一个长的单个打印头来工作。沿着慢速扫描定向使用多个打印头1901、1911增加了在打印行期间可以同时打印的喷嘴的数量，并因此增加了打印性能。
令人遗憾的是，打印头的交错布置结果使得沿着快速扫描定向1980、1981的打印头组件1900的尺寸增加以及相应地重量增加。该重量增加结果使得当打印头组件在快速扫描定向中切换方向时加速力和减速力增加，因此使得机械设计变得复杂。
因此，根据图18示出的优选实施例，多个打印头1801和1811基本沿着平行于慢速扫描定向1890、1891的线1822排列。
优选地，打印头1808、1818彼此相对以一定的距离安装，使得属于不同喷头1808、1818的两个喷嘴之间的距离1820是慢速扫描间距1821的倍数。该实施例优势在于，打印头组件1800沿着快速扫描定向1880、1881的总尺寸以及这种单元的相应重量可以得到最小化。
不利之处在于，在图18示出的布置中，当不进行打印时，两个打印头1808、1818之间存在间隙1821。该技术问题可使用图像处理来解决。
在本发明的一个实施例中，两个打印头1808、1818之间的距离1821是喷嘴个数nbrNozzles乘以喷嘴间距nozzlePitch 1820。在本发明的另一实施例中，两个打印头1808、1818之间的距离1821小于喷嘴个数nbrNozzles乘以喷嘴间距nozzlePitch但等于喷嘴间距nozzlePitch 1820的倍数。在本文的剩余部分，术语间隙尺寸(gapSize)用来指代距离1821。
在一个实施例中，至少一个固化台1851被分成两个固化台1851A、1851B。
计算机系统
根据一个优选实施例并参考图3，自诸如计算机的数据处理系统300中生成打印机指令。计算机包括网络连接装置321、中央处理单元322和存储器装置323，这些部件全都通过计算机总线324连接。计算机通常还包括用于输入数据的人机接口300、331和用于输出数据的人机接口340。根据一种实施例，计算机程序代码存储在计算机可读介质上，诸如存储在大容量存储设备326上或者利用便携数据载体读取装置325来读取的便携数据载体350上。
打印机控制器
参考图2，快速扫描马达125、慢速扫描马达113和打印头122的执行器由打印机控制器200控制。打印机命令220由缓冲存储器201接收。这些打印机命令包括被发送至打印机控制器206的打印机控制器信息和被发送至图像缓冲器203的图像数据。打印机控制器控制快速扫描驱动器207，该快速扫描驱动器驱动快速扫描马达125以在快速扫描定向上移动梭头。打印机控制器还控制用于驱动慢速扫描马达113的慢速扫描驱动器309。正如该优选实施例中所示，在打印机还具有固化台的情况下，控制器还包括用于固化台750，760的驱动器。使用图像缓冲器203中的信息通过打印头驱动器204来驱动打印头122的执行器。
方法的描述
光栅图像处理
根据优选的实施例，打印文件图像的第一步骤包括：以打印机的空间分辨率计算所述文件在打印着色空间内的连续色调光栅图像。
该处理涉及文件的变换，通常诸如PDF、MS-Word或者PostScript标准格式之一中的目标级表示成连续的色调光栅图像。
针对打印机光栅的每个可寻址位置，这种连续的色调光栅图像包含一种像素值，所述像素值表示近连续色阶的属于该像素位置的墨量。
根据优选的实施例，在计算机系统300上利用计算机程序来执行计算，诸如来自位于加州圣何赛的Adobe Systems Incorporated公司的“Adobe PostScript Printer Driver”。
子采样
根据所述优选实施例，第二步骤包括对于所述连续色调图像进行子采样。
该步骤可以借助于图8来说明。每个正方形801对应于全打印机分辨率的像素。在该特定实例中，快速扫描间距fastScanPitch 810和慢速扫描间距slowScanPitch 820相等。子采样包括保留仅以x标记802指示的位置处的像素值。结果得到的子采样图像中的像素在空间上布局在一个栅格上，在这种情况下该栅格相对于打印机的可寻址栅格以45度旋转并形成了棋盘图案，并且包括原始图像的一半像素。
在更为一般的情形下，子采样像素中的像素的位置802通过首先识别两个对角线定向来定义，所述对角线定向对应于可寻址栅格800上、在慢速和快速扫描定向上包括相同数目像素NP(NP＞1)的任何矩形单元830的对角线。在本文的剩余部分中，所述两个对角线的定向称为第一对角线定向831和第二对角线定向832。
所述子采样图像然后定义为，在可寻址打印栅格800的每行850上每两个像素801当中一个的集合，使得它们沿着所述两个对角线定向831、832形成像素802的连续序列880、881的方式进行布置。
通常称作抽选技术的子采样技术对于本领域技术人员而言是公知的。
根据一个优选的实施例，子采样通过简单地在连续色调光栅图像中选择与子采样图像的像素位置对应的像素值来执行。
根据另一实施例，首先在所述连续色调光栅图像上应用低通滤波器，此后在所述滤波的图像中选择与子采样图像中的位置对应的像素值。
数字半色调
因为在连续色调光栅图像中的像素值的色调分辨率比打印机的色调分辨率更高，因此根据所述优选实施例，需要数字半色调的步骤。例如，在连续色调光栅图像或者子采样图像中的像素可以以每个着色部件8位来表示，而打印机许多仅仅能够打印以每个着色元件2位来表示的四个不同色调级别。数字半色调步骤的任务是，在空间上扩散因从每个着色部件8位至2位的像素量化而导致的图像赝像。对子采样的连续色调光栅图像进行半色调的结果得到了半色调的子采样图像。数字半色调技术对于本领域技术人员是公知的。实例包括基于阈值屏蔽(thresholdmask)或者误差扩散的频率调制技术。
针对步骤1-3的优选实施例
根据优选实施例，可以针对性能和存储器，使用来对计算所述文件的连续色调光栅图像、对所述图像进行子采样以及对于所述子采样图像进行半色调化的步骤进行优化。根据图9，连续色调光栅图像首先在快速扫描定向上以打印机分辨率的一半来计算，并且在慢速扫描定向上以全打印机分辨率来计算。图9示出的是，在快速扫描定向上连续色调光栅图像的间距910是打印机可寻址栅格的间距810的两倍。可以使用本领域技术人员公知的技术来对该连续色调图像执行半色调化，诸如基于阈值屏蔽或者误差扩散的频率调制技术。在下一步骤中，半色调图像像素被映射到图9中以x标记指示的位置处的打印机可寻址栅格的像素。该映射通过使用以下规则集合来实现，该规则集合将具有行索引[i]和列索引[j]的半色调图像的像素映射到具有行索引[k]和列索引[l]的可寻址打印机栅格的像素：
    if[i]is odd
        than k＝i and l＝2*j+1；
    else
        k＝i and l＝2*j；
所述规则的等效变型为：
    if[i]is even
        than k＝i and l＝2*j+1；
    else
        k＝i and l＝2*j；
本领域技术人员应当清楚，等效替代包括在慢速扫描定向上以打印机分辨率的一半、在快速扫描定向上以全分辨率从连续色调图像开始。
上述光栅图像处理、子采样和半色调的组合方式尤其有效，这是由于与全分辨率光栅图像相比，该方法需要计算具有一半像素数目的连续色调光栅图像，并且未涉及复杂的抽选技术。此处，还可以使用开发用于对矩形像素栅格进行操作的标准半色调技术，以将连续色调图像转换成半色调图像。
分割成子图像
在根据本发明优选实施例的第四步骤中，半色调图像被分割成相互填隙的子图像。
这优选地以两个子步骤来执行，所述子步骤通过图11示出。
在第一子步骤中，沿着第一对角线定向，半色调的子采样图像被分割成M(M＞1)个相互填隙的初级子图像集合。
图11A示出了具有快速扫描间距1101和慢速扫描间距1102的打印机的可寻址像素1103的栅格。子采样图像的半色调像素的位置由黑色点1104来指示。该图还示出了第一831和第二832对角线定向。
将原始图像分割成相互填隙的子图像将意味着：以使得当所述子图像加在一起时可以重构原始图像的方式，将原始图像1100中的每个像素作为整体(包括其所有的颜色部件)选择性地分配给与原始图像具有相同尺寸和分辨率的若干子图像的其中之一。
将图像沿着定向分割成子图像将意味着：原始图像中位于与所述定向831、832平行的线上的随后像素802的集合880、801应当分配给相同的子图像。
考虑到上述定义，现在就可以解释图11B中的附图。在该特定情况下，M等于3。半色调的子采样图像1100沿着第一对角线定向831被分割成三个相互填隙的图像1110、1120、1130。
在第二子步骤，将第一子步骤得到的所述子图像1110、1120、1130进一步沿着第二对角线定向832分成N(N＞＝1)个相互填隙图像的次级集合。
例如图11C中的图像示出了分割的图像1110进一步沿着第二对角线定向832被分割成子图像1111和1112。
步骤4的第一和第二子步骤组合的效果是得到了总数为M*N的子图像。这些子图像可以利用二维索引[I，j]来索引。
例如第一索引i(1＜i＜＝M)可以指代在第一分割子步骤后的子图像的索引。第二索引j(1＜＝k＜＝N))可以指代在第二分割子步骤后的子图像的索引。参考图11中的实例，得到了索引为[1，1]、[1，2]，、[2，1]、[2，2]、[3，1]和[3，2]的六个子图像。
在N＝1的特定情况下，可以跳过第二子步骤。
用于分割的优选实施例
在图10中示出了本发明的优选实施例，其中M等于2，并且N等于2。半色调的子采样图像被分割成索引为[1，1]、[1，2]、[2，1]和[2，2]的四个子图像。
打印(根据第一实施例)
根据本发明的第一可能实施例，以下列方式来组织打印子图像的顺序：
在所述次级集合中另一子图像的所述行1150上的像素开始打印之前，打印可寻址栅格中任意相同行1150上属于所述次级子图像集合的子图像1111、1112、1121、1122、1131和1132的所有像素802。
接下来是在打印头单独经过时，打印属于不同子图像的像素。由于并没有触及属于相同填隙子图像的像素(除N＝1之外)，因此可以避免所述单个子图像打印期间出现的聚结。
此外，由于属于不同子图像的像素在打印头组件的随后通过期间打印，因此在打印随后子图像的像素之前，可以得到用于固化属于第一子图像的像素的时间。这还使得能够降低属于不同子图像的像素的墨滴之间聚结的风险。
根据一个实施例，在子图像打印之间执行了利用能量源的强制中间固化步骤，以进一步抑制属于不同子图像的像素的墨滴之间墨聚结。中间固化将意味着，在刚刚已经打印了子图像之后，进行子图像的固化。
如果子图像打印之间的固化是仅仅部分固化，其后是当所有子图像都已经打印时的最终固化，则可以避免出现不均匀的光泽和纹理。
现在参考图7，当打印头组件700相对于基底在快速扫描定向780上移动时，中间固化通过给第一固化源750加电来实现。当打印头组件700相对于基底在快速扫描定向790上移动时，中间固化通过给第二固化源760加电来实现。
固化(根据第一实施例进行打印)
根据一个实施例，在子图像打印之间执行了利用能量源的强制中间固化步骤，以进一步抑制属于不同子图像的像素的墨滴之间的墨聚结。中间固化步骤将意味着，在刚刚已经打印了子图像之后，进行子图像的固化。
如果子图像打印之间的固化是仅仅部分固化，其后是当所有子图像都已经打印时的最终固化，则可以避免出现不均匀的光泽和纹理。
参考图7，当打印头组件700相对于基底在快速扫描定向780上移动时，通过给第一固化源750加电来实现中间固化。可选地，在前面打印行中打印的部分固化点的最终固化通过给第二固化源760加电来实现。
图7示出的布置使得能够在打印头组件一次通过期间打印每种颜色的一个子图像。
当打印头组件700相对于基底在快速扫描定向790上移动时，中间固化通过给第二固化源760加电来实现。可选地，在前面打印行中打印的部分固化点的最终固化通过给第二固化源750加电来实现。
打印(根据第二实施例)
图17示出了本发明的第二实施例。
尽管利用包含其他墨的打印头进行的图像打印完全类似，但是为了简化说明，下面的说明将集中在使用打印头1701、1705以青色墨进行的图像打印上。
根据所述第二实施例的一个方面，打印子图像的顺序以这种方式进行组织：
在所述次级集合的另外至少两个子图像1021、1022的所述行上的像素打印开始前，打印可寻址栅格中任意相同行上属于所述次级子图像集合中至少两个子图像1011、1012的所有像素。
接下来是，在利用不同的打印头1701、1705在单独一次经过时打印一行上属于两个或更多不同子图像1021、1022的像素。优选的，从属于所述初级子图像集合的相同子图像中得到在所述单次通过时打印的属于所述次级子图像集合的所述子图像。例如，从来自所述初级子图像集合的相同子图像1010中得到属于所述次级子图像集合的子图像1011、1012。
图17中示出的布置使得能够在打印头组件一次经过期间打印每种颜色的两个子图像，并因此使得需要的经过数目减半，从而能够实现更高的打印速度。
在图19中示出了图17所示的实施例的变型。在这种情况下，如同单个打印头动作和操作的一组交错打印头1901、1911替代了单个打印头1701。交错打印头组的喷嘴数目的增加使得能够以更快的速度进行打印。
固化(根据第二实施例进行打印)
当打印头组件1700相对于基底在快速扫描定向1770上移动时，由打印头1705-1708中至少一个打印头打印的点的中间固化通过给第一固化源1751加电来实现，由打印头1701-1704中至少一个打印头打印的点的中间固化通过给第二固化源1750加电来实现。可选地，在前面打印行中打印的部分固化点的最终固化通过给第三固化源1752加电来实现。
当打印头组件1700相对于基底在快速扫描定向1780上移动时，由打印头1701-1704中至少一个打印头打印的点的中间固化通过给所述第二固化源1751加电来实现，由打印头1705-1708中至少一个打印头打印的点的中间固化通过给所述第三固化源1752加电来实现。可选地，在前面打印行中打印的部分固化点的最终固化通过给所述第一固化源1750加电来实现。
结合两组打印头1701-1704、1705-1708，通过使用该三个固化源1750-1752的布置，与增加的打印速度协同而有效地抑制了属于不同子图像的像素的聚结。
控制慢速扫描打印头移动-第一实施例
图12示出了根据第一实施例来实现本发明的优选实施例。示出的情况对应于图10中所示的N＝M＝2。为了节省附图空间，请参考图11，属于不同子图像的像素如下表示：
属于子图像[1，1]的像素以1来指示；
属于子图像[1，2]的像素以2来指示；
属于子图像[2，1]的像素以3来指示；
属于子图像[2，2]的像素以4来指示；
一般而言，N*M个子图像的线性排序方案(1＜＝k，＜＝N*M)和二维索引系统[i，j]之间的唯一关系可以实现为：
k＝(i-1)*N+(j-1)，1＜＝i＜＝N；1＜＝j＜＝M；
为了进行简化，仅仅示出了一列具有11个喷嘴的一个打印头。假设慢速扫描间距为喷嘴间距的一半，即，与使用原有的打印头分辨率相比，使用等于2的交织因子slowScanInterlacingFactor使得打印分辨率加倍。为了示出打印头在慢速扫描定向上的位置headPosition，在以慢速扫描间距数表示的刻度1230上使用了第一喷嘴(图12中上方的喷嘴)的位置。
打印过程根据下列步骤进行工作。
在步骤1，打印头的位置headPosition设置为0，对打印子图像[1，1]的第一打印行进行打印。
在步骤2，打印头的位置headPosition增加了值slowScanStep1＝5，使得headPosition等于5，并对打印子图像[1，2]的第二打印行进行打印。在两个打印行之间的重叠区域中产生了第一斜纹图案(diagonalpattern)1210。
在步骤3，打印头的位置headPosition增加了值slowScanStep2＝7，使得headPosition等于12，并对打印子图像[2，1]的第三打印行进行打印。在三个打印行之间的重叠区域中产生了类似菱形的图案1211，该图案由缺少子图像[2，2]的“缺少像素”构成(以环绕“4”的圆圈来表示，“4”被由子图像[1，1]、[1，2]和[2，1]打印的像素所围绕)。
在步骤4，打印头的位置headPosition增加了值slowScanStep3＝5，使得headPosition等于17，并对打印子图像[2，2]的第四打印行进行打印。在四个先前打印行之间的重叠区域中，现在已经打印了子图像的所有像素1212。
步骤5，打印头的位置headPosition增加了值slowScanStep4＝5，使得headPosition等于22，这正好对应于打印头加上一个喷嘴间距的长度，并打印继续打印子图像[1，1]的第五打印行。在打印行4和打印行5之间的重叠区域，在属于子图像[1，1]和子图像[2，2]的像素之间产生了第二斜纹图案1213。从这里开始，重复步骤2，3和4，直到打印了整个图像。根据优选的实施例，沿着第一快速扫描定向打印打印行1和打印行3，并沿着相反的快速扫描定向打印打印行2和4。
一般而言，根据图12的原理可以总结如下：
如果M*N＝P是子图像的数目，则慢速扫描交织因子等于SSIF，SSIF定义了慢速扫描步骤SSS[1]，SSS[2]，...SSS[P]使得：
SSS[1]＝a[1]*SSIF+1；
SSS[2]＝a[2]*SSIF+1；
...
SSS[P]＝a[P]*SSIF+1；
其中，a[1]，a[2]，...a[P]是整数值，该值使得：
SSS[1]+SSS[2]+SSS[P]＝headLength+SSIF，并且可选地使得：SSS[1]＜headLength；SSS[2]＜headLength；...SSS[P]＜headLength。
接着，沿着慢速扫描定向初始化打印头的位置。
再接着，执行包括打印子图像以及然后跨过距离
SSS[i]*slowScanPitch来移动打印头的步骤的序列(i＝1，i＜＝P)。
重复上述序列直到打印了整个图像。
参考图11C，注意在每个子图像1111、1112、1121、1122、1131和1132中，两列当中仅一列包含必须打印的像素。对于相同的打印头发射频率，这表现出打印头的速度以2倍因子增加。一般而言，当打印所述次级子图像序列的子图像时，打印头的速度可以以因子M来增加。因此，打印系统的整体性能不会因由子图像重构图像而必定下降。
控制慢速扫描打印头移动-第二实施例
当使用根据前面实施例的方法时可能出现问题。现在参考图12，在打印期间对角线1210和1213的定向可以交替，这有时可能产生与对角线的定向相关的条带形状。
该问题可以通过为慢速扫描步骤的值SSS[i]施加另外的约束来有效地处理。更加具体地，如果选择这些值使得首先打印从相同的初级子图像集合得到的所有子图像，那么就会惊奇地发现不再切换对角线的定向。
具体而言，通过要求在任一组可寻址打印栅格的N个连续行上，在属于所述初级集合的另外子图像的像素打印开始之前打印属于所述初级子图像集合的子图像的所有像素，可以避免条带。
这将利用图13的实例并参考图10来证明。在该实例中，SSS[i]的值已经以这样一种方式来选择，所述方式使得在任何两个连续行上，在属于从初级集合中第二子图像1020得出的子图像1021和1022的像素开始打印之前，打印从所述初级集合中第一子图像1010得出的子图像1011和1012的所有像素。
通过要求打印行1303、1304的“域”是打印行1201、1202的“域”的子集来实现，其中打印行1303、1304打印从第一子图像1020得出的子图像1021和1022，打印行1201、1202打印从所述初级集合的第二子图像1010得出的子图像1011、1012。打印行的“域”的意思是，定位在具有最低和最高所述打印行的慢速扫描索引的行上或者行之间的所述行的集合。
上述要求在数学上可以转换为要求：
SSS[3]＜＝-SSS[2]＜SSS[1]；
根据图14中示出的一个优选实施例，慢速扫描移动SS[2]和SS[3]相同，并且等于headLength/4。
SSS[1]＝3*headLength/4；
SSS[2]＝SSS[3]＝-headLength/4；
原因在于：
SSS[1]+SSS[2]+SSS[3]+SSS[4]＝headLength+SSIF
SSS[4]的值等于：
SSS[4]＝headLength+SSIF+2*headLength/4-3*headLength/4
SSS[4]＝3*headLength/4+SSIF
打印(根据第三实施例)
由于在打印行的打印期间出现了间隙1821，因此当使用如图18所示的布置时出现了额外的复杂度。
根据本发明的一个方面，该问题可以通过在根据前面实施例之一的每个慢速扫描步骤之后包括附加的慢速扫描步骤ASSS来解决。
图20示出了其中两个打印头2001、2002一起形成了打印头子组件2000的情况。
headLength 2010通过下面表达式给出：
headLength＝(nbrNozzles-1)*NozzlePitch；
在图20中gapSize 2011等于
gapSize＝nbrNozzles*nozzlePitch；
在图20中，附加的慢速扫描步骤2013还可以通过下面表达式给出：
ASSS＝nbrNozzles*nozzlePitch＝gapSize；
在附加的慢速扫描步骤中以距离2013来移动打印头组件2000，使得能够打印图像中不能在所述打印头的先前位置打印的那些行，这是由于这些行位于打印头2001的喷嘴和打印头2002之间。
图21示出的情况是，其中
gapSize＜nbrNozzles*nozzlePitch；
附加的慢速扫描步骤ASSS的距离2113或2114或2115优选地限制如下：
gapSize＝＜ASSS＝＜nbrNozzles+1
在类似图21的情况下，因为在所述附加慢速扫描步骤之前和之后都可以通过属于所述打印头的喷嘴打印特定行，所以产生了喷嘴冗余问题。例如，图21中由虚线框2130围绕的打印头2101的喷嘴，在跨过距离2113的附加慢速扫描步骤之后、与由虚线框2131围绕的所述打印头2101的喷嘴在跨过距离2113的所述慢速扫描步骤之前，在相同行上进行打印。
我们引入了“公共行”的概念来表示在附加慢速扫描步骤之前和之后均通过(不同)喷嘴打印的行。这些行的位置成为公共行的位置。
喷嘴冗余问题可以通过三种方式来解决：
根据第一方法，当打印头处于附加慢速扫描步骤之前的位置时，关闭对应于公共行位置的打印头的喷嘴。在该情况下，在附加慢速扫描步骤之后，通过喷嘴来打印公共行位置上的行。
第二方法实质上是第一方法的互补。根据所述第二方法，当打印头处于附加慢速扫描步骤之后的位置时，关闭对应于公共行位置的打印头的喷嘴。在该情况下，在附加慢速扫描步骤之前，通过喷嘴来打印公共行位置上的行。
根据第三方法，在附加慢速扫描步骤之前和之后，通过打印头的喷嘴来轮流打印公共行上的像素。这种第三方法具有的优势在于，相同行上的像素通过两个不同的喷嘴来打印，并且使得特定喷嘴相关的图像质量赝像在空间上得到扩散。
概括
上述发明存在许多其他实施例。
特别提及的是，与单色打印结合或者与诸如以青色、洋红、黄色和黑色墨打印的彩色打印结合来使用上述实施例。
还特别提及的是，当打印次级集合的子图像时，沿着快速扫描定向以N倍因子增加打印组件的速度。
还特别提及的是，沿着快速扫描定向的双向打印。
图7示出了包括两个固化台的中间固化的布置，图17示出了包括三个固化台的用于中间固化的布置。根据本发明的原理，可以使用甚至更多的固化台在打印头组件经过期间来打印多个子图像。
特别提及的是，与任何大于1的慢速扫描填隙因子结合使用本发明。
特别提及的是，将图像分割成子图像、和使用在本文件中公开的利用任何打印头布置和可选固化源的任何一种打印方法来打印所述子图像进行任意结合。
本发明优选地用于，由丝网印刷过程处理的印刷应用，但是并不限于这种应用。
在上述实施例中，打印机的可寻址栅格是仅处理了其半数像素的矩形可寻址栅格。本领域技术人员应当明白，这与像素以棋盘图案布置的原有可寻址栅格的打印机是等效的。
同样本发明的一部分是，使用任何根据本发明的方法且具有上述技术特征的装置。
同样本发明的一部分是，一种执行根据本发明的步骤的计算机程序。
还具体包括了一种使用根据本发明的方法得到的打印基底。

Claims (10)

1.一种用于在包括打印头组件(1700)的点阵打印机上重构图像(1000)的方法，所述方法包括步骤：
将所述图像(1000)分割成M(M＞1)个相互填隙子图像(1010，1020)的初级序列；
将所述初级序列的每个子图像(1010，1020)分割成N个相互填隙子图像(1011，1012、1021，1022)的次级序列；
打印所述N*M个相互填隙子图像(1011，1012、1021，1022)；
在所述相互填隙子图像上执行至少部分固化；
所述方法其特征在于：
在所述打印头组件(1700)的相同经过期间，对属于所述子图像(1011，1012、1021，1022)次级序列的所述子图像中至少两个子图像进行打印和固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中N＝M＝2。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中属于所述次级序列的第一子图像沿着快速扫描定向循第一方向打印，属于所述次级序列的另一子图像沿着所述快速扫描定向循第二方向打印。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法，进一步包括最终固化步骤。
5.一种点阵打印系统，所述系统包括：
至少三个固化台：
所述系统其特征在于：
所述系统适用于执行根据权利要求1至4任一项所述方法中的步骤。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述点阵打印机是喷墨打印机。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中所述固化台是UV固化台。
8.一种数据处理系统，所述数据处理系统设置成用于执行根据权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
9.一种包括计算机程序代码工具的计算机程序，当所述程序在计算机上执行时，适用于执行根据权利要求1至4任一项所述的方法。
10.一种包括程序代码的计算机可读介质，当在计算机上执行时，所述程序代码适用于执行根据权利要求1至4任一项所述的方法。
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