CN1110004C - 垂直对齐校准装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种垂直对齐校准装置及方法，其包括一个用于读取一个垂直对齐校准程序，利用一条垂直参考线检测双向扫描过程中的扫描距离，并输出一个用于校准扫描距离偏差的控制信号的CPU；一个用于接收校准控制信号及用于输出一个用于控制扫描距离的控制信号的打印驱动器；和一个其旋转周数受从打印驱动器输出的控制信号控制的CR电机。

Description

垂直对齐校准装置及方法
本发明涉及一种垂直对齐校准装置及方法，更具体地说是涉及一种用于在扫描过程中为白色参考而在扫描白色填充中设置一条参考线，由此来校准在一种多功能机器中的双向扫描过程中引起的距离偏差的垂直对齐校准装置及方法。
近年来随着电气/电子制造技术及其控制方法的不断发展，具有复杂功能的多功能机器已经十分流行。例如，用于诸如非复杂算术操作，文字处理及数据库的简单工作的计算机已经将其功能扩展到TV，游戏机，或通讯装置而成为多媒体计算机。借助于这种多媒体计算机，打印机，其外设中的一种，也增加了其功能并变得更加复杂。
接下来将参照附图对现有技术中具有打印及扫描功能的多功能机器的一个例子进行说明。
如图1所示的一种具有打印/扫描功能的多功能机器通过接口21接收或向外输出数据或控制信号。打印数据从PC机10通过接口21送到CPU 23。
收到打印数据的CPU 23从存储器22读取一个所需的控制程序及数据，以输出用于打印该打印数据的控制信号。所输出的控制信号被接收进打印机驱动器24中。随后，打印机驱动器24为了打印而根据所加载的控制信号控制一个打印机构。
为了扫描一个含有信息的文档，一个往复式扫描仪被使用。当文档被往复式扫描仪扫描时，所扫描的图像数据在图像处理器26被补偿，随后被存储进图像存储器28中。存储在图像存储器28中的图像数据在CPU 23的控制下通过接口21传送到PC机10。
通过接口21收到图像数据的PC机10出于数据库的目的而对其进行处理并通过一个应用程序将其存储起来。为打印扫描数据库，打印数据被复制并传送到多功能机器20。
根据传送来的打印数据，多功能机器20通过CPU 23产生一个控制信号以使得所扫描的图像通过打印驱动器24及打印机构25被打印出来。
安装在这种常规多功能机器上的往复式扫描仪以一个方向或两个方向扫描写在一个文档上的信息。特别地，为了更快的扫描速度，采用双向扫描。对于A4大小文档的扫描，其被划分为27个块。
在双向扫描的情况中，尽管扫描的速度变快了，但因为由于机械特性而造成的时间延迟使得扫描起始点发生改变，从而可能引起扫描距离上的偏差。由于该扫描距离偏差，条纹，邻近的块，因为扫描方向不同而彼此偏斜至该偏差的大小，从而引起垂直对齐的偏差。为了克服该问题，通常选择单向扫描，即使其扫描速度较慢。这种单向扫描由于其缓慢的扫描速度降低了扫描的效率。而另一方面，双向扫描又降低了所扫描图像的质量。
因此，为了克服现有技术的这些缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于在一个多功能机器中使用扫描仪扫描写入文档中的信息之前在一个白色填充中设置一条参考线，并以两个方向扫描文档，利用该垂直参考线测量扫描距离，计算所测量的距离之间的偏差，并最终根据所获得的距离之间的偏差校准扫描距离的垂直对齐校准装置及方法。
为了实现本发明的这个目的，其提供了一种垂直对齐校准装置，包括：一个CPU，其用于在读取存储在一个系统存储器中的垂直对齐校准程序，及利用一条垂直参考线在双向扫描过程中通过一个CR电机的旋转步进数检测扫描距离，如果出现扫描距离偏差便根据检测结果输出一个用于将其校准的控制信号；一个打印驱动器，其用于接收通过执行一个用于校准扫描偏差的程序输出并从CPU产生的校准控制信号，及用于输出一个用于控制扫描距离的控制信号；和一个CR电机，其旋转周数受来自打印驱动器的控制信号输出控制。
一种垂直对齐校准方法，包括如下步骤：(a)扫描并识别在文档的第一块中的垂直参考线；(b)如果在步骤(a)中识别出垂直参考线，则沿其一个方向扫描，从而计算一个参考值；(c)如果在步骤(b)中得到该参考值则沿另一个方向扫描，以计算第二电机步进数；和(d)比较分别在步骤(b)和(c)中得到的参考值及第二电机步进数，如果其不相等，则将其校准以使得两个方向扫描的距离变得相同。
为对本发明的更完整的了解，及其许多引人注目的优点将在接下来参照附图对本发明所进行的详细说明中变得显而易见并被更好的理解，附图中相似的参考符号代表了相同或相似的元件，其中：
图1所示为常规多功能机器的内部电路的方框图；
图2所示为用于控制本发明的多功能机器的驱动机构的控制电路的方框图；
图3所示为本发明的多功能机器的驱动机构的结构图；
图4所示为根据本发明的垂直对齐校准方法的流程图；
图5所示为往复式扫描仪中用于垂直对齐校准的机构的状态图；
图6所示为A4大小文档的往复块的原理的状态图；和
图7所示为扫描图6所示的A4大小文档的往复块的方法的状态图。
以下，将参照附图2，3和4对本发明的优选实施例进行说明。
参照图2，本发明的多功能机器的驱动机构的一个控制电路包括一个用于存储多功能机器200的一个控制程序和一个用于控制初始设置条件数据及垂直对齐校准程序的系统存储器220，一个用于读取存储在系统存储器220中的数据及程序以控制多功能机器200的整体操作，通过计算CR电机250e的旋转周数来检测在双向扫描写在文档200a上的信息的过程中的扫描距离，并且如果扫描距离之间出现偏差则根据检测结果最终输出一个用于将其校准的控制信号的CPU 230，一个用于处理通过执行从CPU 230产生的打印数据及用于校准扫描距离的程序而输出的一个用于校准的控制信号，并随后输出一个用于扫描距离的控制信号的打印驱动器240，一个装备有一个用于根据打印驱动器240输出的控制信号控制LF电机250a和CR电机250e以传送文档或打印介质200a，或控制打印头250c的运动的机构的打印部250，一个用于接收从CPU230输出的扫描控制信号，并随后输出一个用于扫描写在文档200a上的信息的控制信号的图像处理部260，一个用于根据从图像处理部260输出的控制信号，或根据从打印驱动器240输出的关于扫描距离以对其进行控制的控制信号扫描写在文档200a上的信息的往复式扫描仪模块270，及一个用于根据图像处理部260的控制信号暂时存储由往复式扫描仪模块270扫描的图像数据的图像存储器280。
接下来将参照图3对由上述控制电路控制的多功能机器的驱动机构进行说明。
参照图3，驱动机构包括用于产生一个用于传送写有信息的文档及打印介质200a的旋转力的换行(LF)电机250a，用于接收LF电机250a的旋转力以传送文档及打印介质200a的滚轴250b，一个用于将墨喷在由LF滚轴250b所传送的打印介质200a上以形成图像的打印头250c，一个在扫描及形成一条垂直参考线270a-1的过程中用于白色参考即扫描过程中的扫描距离的参考的白色填充270a，安装在打印头250c的一侧用于在形成在白色填充270a上的垂直参考线270a-1处沿扫描路径200a-1扫描写在由LF滚轴250b传送的文档200a上的信息的往复式扫描仪模块270，用于提供允许打印头250c及往复式扫描仪模块270出于扫描文档或喷墨到打印介质200a上的目的而左右移动的旋转力的回车(CR)电机250e，用于传送由CR电机250e产生的旋转力的定时皮带250f，及用于导引借助于定时皮带250f而左右移动的打印头250c及往复式扫描仪模块270的导引轴250d。
接下来将参照图4说明本发明的CPU 230的垂直对齐校准的实施例，其中CR电机250e的旋转周数被计算以检测扫描距离，如果在扫描距离之间出现了偏差，一个扫描距离校准程序被执行以输出一个校准控制信号。
该实施例由如下步骤组成：在双向扫描过程中通过CPU 230执行(S110)一个用于校准扫描距离偏差的程序，当双向扫描在步骤S110中开始时扫描(S120)文档200a的第一块并识别垂直参考线270a-1，当在步骤S120中识别到垂直参考线270-1时沿其一个方向扫描(S130)并由此计算一个参考值M_Ref，当参考值M_Ref在步骤S130中被计算出来时扫描(S140)另一个方向并根据扫描距离计算电机步进数以计算第二电机步进数M_Step2，如果在步骤S140中所获得的参考值M_Ref与第二电机步进数不同则校准(S150)双向扫描距离，使得该距离变得相等，如果在步骤S150中双向扫描过程中的距离偏差被校准了，进行(S160)双向扫描。
在此过程中，在文档200a的第一块中扫描并识别垂直参考线270a-1的步骤S120包括如下子步骤：当双向扫描在步骤S110开始时，启动(S121)对文档200a第一块的扫描，当第一块的扫描在步骤121中开始时，沿文档200a的第一块的扫描路径200a-1检测(122)垂直参考线270a-1，在步骤S122中确定(123)是否存在垂直参考线270a-1，如果在为了发现垂直参考线270a-1的步骤S123中判定没有垂直参考线270a-1则返回(S124)到步骤S122。
利用垂直参考线270a-1计算在双向扫描中的一个扫描参考值的步骤S130包括如下子步骤：计算(S131)第一电机步进数M_Step1并当垂直参考线270a-1在步骤S123中被发现时开始测量从垂直参考线270a-1到扫描路径200a-1的末端的一个方向上的距离，确定(S132)参考值M_Ref，即在步骤S131中计算的电机步进数M_Step1，是否被计算，如果没有得到参考值M_Ref，则为了一直扫描到扫描路径200a-1的末端而返回(S133)到计算第一电机步进数M_VStep1的步骤S131。
计算第二电机步进数M_Step2的步骤S140包括如下子步骤：从扫描路径200a-1到垂直参考线270a-1的另一个方向开始(S141)扫描，计算(S142)第二电机步进数M_Step2，其计算了从扫描路径200a-1的末端到垂直参考线270a-1的距离，确定(S143)垂直参考线270a-1是否被包括在步骤S142中，如果在步骤S143中没有垂直参考线270a-1，则为了一直计算到垂直参考线270a-1而返回(S144)到步骤S131。
如果双向扫描距离不相等，校准双向扫描距离的步骤S150包括如下子步骤：确定(S151)参考值M_Ref与第二电机步进数M_Step2是否相等，如果在步骤S151中第二电机步进数M_Step2减去M_Ref不相等则确定(S152)所得的数T是正还是负，如果在步骤S152中数T为正则将数T加(S153)在垂直参考线270a-1的反向扫描起始点K1，从而计算出反向扫描起始点K2，而如果在步骤S152中数T为负，则从垂直参考线270a-1的反向扫描起始点K1减去(S154)数T，从而计算出反向扫描起始点K2。
接下来将参照图2，5，6和7对具有如此过程的本发明的进行详细地说明。
多功能机器200通过与另一台PC机的通讯接收从PC机100产生的打印数据，或送出处理后的图像或传真数据，首先，将对由PC机100提供的打印数据的处理过程进行说明。
当根据一个程序从PC机100中产生打印数据时，其通过多功能机器200的ECP 210送到CPU 230。这里，ECP 210被用作一个用于双向通讯的并行接口模块。
通过ECP 210接收打印数据的CPU 230对其进行处理并将其送到打印驱动器240。随后，打印驱动器240输出一个打印头起动/使能控制信号，一个用于CR电机250e的相位/位置控制信号，一个打印数据处理控制信号，及一个LF电机控制信号。从打印驱动器240输出的这些控制信号被接收到打印部250中。
打印部250利用由LF电机250a根据所加载的控制信号进行控制的LF滚轴250b传送打印介质200a。当打印介质200a被传送时，根据通过由CR电机250e及定时皮带250f控制及移动的打印头250c所加载的数据开始打印。这里，打印头250c由导引轴250d导引并在导引介质200a上横向移动以根据打印控制信号喷墨从而形成图像。
通过PSTN网络从外部装置经PSTN加载并输出到调制解调器/LIU295上一个解调的数字信号，一个传真或调制解调器信号由光栅生成器290根据CPU 230的控制信号进行矩阵变换。矩阵变换后的信号被送到打印驱动器250进行打印，或经ECP 210送到PC机100进行存储。
在此操作过程中，如果用户想利用多功能机器200扫描含有信息的文档200a，则文档200a由LF电机250a及LF滚轴250b传送进来从而被固定在打印头250c的一侧并被送到利用导引轴250d作为其水平运动轴线的往复式扫描仪模块270的起始扫描位置。随后，该文档被扫描以读取写在其上的信息。
根据文档扫描方法，如果文档200a为A4大小且CCD为具有128点的往复式扫描仪模块270，则其被划分成如图6所示的27块。在1-27的各个块的扫描中，其被划分成如图7所示的2,551个薄片。每个垂直的箭头表示一个薄片。
对利用往复式扫描仪模块270扫描到的图像数据进行明暗处理，人校准，每英寸点(DPI)变换，边缘增强，和错误扩散。校准后的图像数据由光栅生成器290进行矩阵变换并暂时地存储在图像存储器280中。
由于为进行上述操作使得扫描时间被延长了，所以为提高扫描速度而采用双向扫描。然而，双向扫描可能由于机械特性而引起扫描距离偏差。考虑到所引起的扫描距离的偏差，在步骤S110中对扫描距离进行测量。
根据双向扫描，扫描区的末端K在如图5所示沿文档200a的扫描路径200a-1形成在白色填充270a上的垂直参考线270a-1处扫描。扫描距离A是往复式扫描仪模块270的实际扫描距离，扫描距离B表示垂直参考线270a-1与扫描区的末端K之间的距离。
当如图5所示的双向扫描开始时，文档200a的第一块在步骤S121中被扫描。当其发生时，往复式扫描仪模块270在步骤S122中沿第一块的扫描路径200a-1检测垂直参考线270a-1。换句话说，模块识别形成在白色填充270a上的垂直参考线270a-1的位置。
当往复式扫描仪模块270对垂直参考线进行检测时，在步骤S123中确定在扫描位置是否有垂直参考线270a-1形成在白色填充270上。如果没有垂直参考线被检测到，继续进行步骤S124以发现垂直参考线270a-1。
如果其结果为检测到垂直参考线270a-1，则从垂直参考线270a-1开始到扫描路径200a-1的末端K上的一个方向上的距离被测量。往复式扫描仪模块利用CR电机250e的旋转力从垂直参考线270a-1移动到扫描路径200a-1的末端K。
CR电机250e的旋转等于往复式扫描仪模块270的距离以使得第一电机步进数M_Step1即CR电机250e的旋转周数可以计算出来。这里，第一电机步进数M_Step1的计算是由CPU 230执行的。
在步骤S132中，其确定第一电机步进数M_Step1的计算值是否到达扫描区的末端K，其表明了第一电机步进数M_Step1与参考值M_Ref相等。如果第一电机步进数M_Step1与参考值M_Ref不相等，则进行步骤S133以一直等到往复式扫描仪模块270移动到扫描路径200a-1的末端K。
相反地，如果第一电机步进数M_Step1与参考值M_Ref相等，则在步骤S141中沿从扫描路径200a-1的末端K到垂直参考线270a-1的相反方向开始扫描。在此情况中，从扫描路径200a-1的末端K到垂直参考线270a-1的距离在步骤S142中被计算。这意味着在CPU 230中利用CR电机在相反方向上的旋转周数对第二电机步进数M_Step2进行计算。
在步骤S143中确定在计算第二电机步进数M_Step2的过程中是否检测到垂直参考线270a-1。如果没有，步骤S144被执行以进行在相反方向上的扫描直到形成在白色填充270a上的垂直参考线270a-1被检测到。
如果在扫描过程中检测到垂直参考线270a-1，则在步骤S151中确定参考值M_Ref与第二电机步进数M_Step2是否相等。即，在此步骤中其确定往复式扫描仪模块270从起始垂直参考线270a-1到扫描路径200a-1的末端K的运动距离与从扫描路径200a-1的末端K到垂直参考线270a-1的反向运动距离是否相同。
如果根据所确定的结果参考值M_Ref等于第二电机步进数M_Step2，则往复式扫描仪模块270在步骤S160中进行没有校准的双向扫描。相反地，如果不相等，其在步骤S152中确定由参考值M_Ref减去第二电机步进数M_Step2得到的数T是正或是负。换句话说，其确定参考值M_Ref即在初始扫描方向上的运动距离，减去第二电机步进数M_Step2即从参考值开始的反向运动距离所得的数是否为正(M_Ref-M_Step2＝T＞0)。
如果数T为正，则在步骤S153中计算包括数T的反向扫描起始点K2。由于其差为正，所以第二电机步进数M_Step2小于参考值。这表明在反向扫描中的运动距离短于在初始打印方向上的运动距离。因此，在步骤S160中对通过将数T加到反向扫描起始点K1即第二电机步进数M_Step2而获得的反向扫描起始点K2进行校准。
如果T为负，则在步骤S154中计算包括数T的反向扫描起始点K2。由于其差为负，所以第二电机步进数M_Step2大于参考值。这表明在反向扫描中的运动距离长于在初始打印方向上的运动距离。因此，在步骤S160中对通过从反向扫描起始点K1即第二电机步进数M_Step2减去数T而获得的反向扫描起始点K2进行校准。
上述过程由CPU 230控制并执行，其结果被存储在系统存储器220中以使其可以被提供到另外的实际双向扫描中。
如上所述，在本发明在一个多功能机器中的双向扫描之前先测量扫描中的偏差，并在实际扫描中补偿该偏差以调整垂直对齐。因此，本发明能够在不降低图像质量的条件下提高扫描速度。另外，通过在每次双向扫描之前的自动校准保持这种垂直对齐，并在扫描过程中一直保持这种最优状态。
应该清楚的是本发明的上述说明仅仅出于例证及说明的目的以提供对本发明的理解，在不背离本发明范围的情况下可以对本发明作出多种改进和变化。因此其意味着本发明的范围是由所附的权利要求书而不是由上述说明所确定的；权利要求书的等同物的含义及范围之内出现的所有变化均包含其中。

Claims (10)

1.一种垂直对齐校准装置，其特征在于包括：
一个微型计算机，用于读取存储在一个系统存储器中的垂直对齐校准程序，利用一条垂直参考线在双向扫描过程中检测扫描距离，如果根据检测结果确定出现扫描距离偏差则输出一个用于将其校准的控制信号；
一个电机控制器，用于接收通过执行一个用于校准扫描偏差的程序输出的并从上述微型计算机中产生的校准控制信号，并用于输出一个用于控制扫描距离的控制信号；及
一个回车电机，其旋转周数受从微型计算机输出的控制信号控制。
2.如权利要求1的装置，其中垂直参考线被形成在一个白色填充上。
3.一种垂直对齐校准方法，其中包括如下步骤：
(a)扫描并识别在文档的第一块中的垂直参考线；
(b)如果在步骤(a)中识别到垂直参考线，则沿其某个方向扫描，并由此一个参考值；
(c)如果在步骤(b)中得到该参考值，则沿另一个方向扫描以计算一个第二电机步进数；及
(d)比较分别在步骤(b)和(c)中得到的参考值及第二电机步进数，如果其不相等，则将其校准以使双向扫描距离变得相同。
4.如权利要求3的方法，其中步骤(a)包括如下子步骤：
(e)开始扫描文档的第一块；
(f)当对文档第一块的扫描在步骤(e)中开始时，沿其扫描路径进行检验以检测出垂直参考线；及
(g)确定垂直参考线是否存在于在步骤(f)中。
5.如权利要求4的方法，其中进一步包括如果在步骤(g)中没有发现垂直参考线而为搜索其而返回步骤(f)的步骤。
6.如权利要求3的方法，其中步骤(b)包括如下子步骤：
(h)计算第一电机步进数以开始对从垂直参考线到扫描路径的末端方向上的距离的测量；及
(i)确定在步骤(h)中是否得到一个参考值即第一电机步进数。
7.如权利要求6的方法，进一步包括如果在步骤(i)中未得到该参考值而为一直扫描到扫描路径的末端而返回步骤(h)的步骤。
8.如权利要求3的方法，其中步骤(c)包括如下子步骤：
(j)在另一个方向上开始沿从扫描路径的末端到垂直参考线的扫描；
(k)在步骤(j)中计算第二电机步进数，即从扫描路径的末端到垂直参考线的距离；及
(l)确定在步骤(k)中所计算的第二电机步进数中是否包括垂直参考线。
9.如权利要求8的方法，其中进一步包括如果垂直参考线在步骤(l)中不存在但为了计算完垂直参考线而返回步骤(k)的步骤。
10.如权利要求3的方法，其中步骤(d)包括如下子步骤：
(m)确定该参考值与第二电机步进数是否相同；
(n)如果在步骤(m)中其不相同，则确定参考值减去第二电机步进数的差值是正还是负；
(o)如果在步骤(n)中该差值为正，则通过将差值加到垂直参考线的反向扫描起始点获得一个反向扫描起始点；及
(p)如果在步骤(n)中该差值为负，则通过将垂直参考线的反向扫描起始点减去该差值获得一个反向扫描起始点。
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