CN1205039C - 改善打印品质的装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种改善打印品质的装置与方法。对于利用打印头扫描打印媒体以形成象素的打印装置，本发明提供改善打印品质的装置与方法。当打印头移动时，通常由于驱动马达的制造缺陷，其移动的速度具有一周期性变化。而此速度的周期性变化，反映在打印图象上，则为周期性不均匀的现象。本发明将打印头中打印单元的参考时序偏移一随机量。并且利用偏移后得到的驱动时序驱动打印单元。由于此随机偏移量的加入，使得原本的图象周期性不均匀现象得以消除，因而得到一个较佳的打印品质。

Description

改善打印品质的装置与方法

发明领域

本发明是关于一种打印装置与打印方法，且特别是关于一种与产生高品质图象有关的打印装置与打印方法。

发明背景

打印装置被广泛地使用在打印机，复印机，传真机与录音装置中。打印装置在打印媒体上产生由象素构成的图象。这些打印媒体依不同的装置包括纸张，塑料底片，布料等等。而依打印技术的不同，又可分为针式点打印、热感应打印、激光打印、喷墨打印，电摄影术打印等等。在这些技术当中，因为低廉的成本与高打印品质，热感应打印与喷墨打印有许多不同的热门应用产品。

参看图1。打印装置通常包含一个打印头11。而此打印头11包含数个打印单元12。在打印头11移动的时候，打印单元12便在打印媒体上面产生象素，而这些象素则进一步构成图象。在这个例子中，当打印头11沿着主扫描方向扫描移动时，由象素组成了一个阿拉伯数字“2”的图象13。

参看图2。目前市面上的喷墨输出装置，低价机种大多使用步进马达22作为打印头21往复运动的动力来源。步进马达22，通过皮带23等机构，使打印头以一定方向来扫描打印媒体。而当打印头21以一定方向扫描时，打印单元便在预设的时间被驱动，在相对应的位置产生象素。采用步进马达虽然具有价格便宜，控制容易的优点。开回路的控制系统的设计，可以控制打印头扫描的速度，使其能在等速的模式下进行打印。但由于步进马达，马达驱动晶片与传动机构等在制造过程中产生的误差，扫描的速度产生周期性的变化。此速度的周期性变化反映在打印的结果上，就是图象的周期性不均匀现象。这种由墨点产生的不均匀现象会形成肉眼可视的色调变化或不均匀。

参看图3。在图3A中展示一个周期性的不均匀现象。各个象素由于打印头扫描的速度的周期变化，而产生了相对应的周期偏移现象。其相邻两点之间的距离，列示在图B中。从图3B中可以发现，相邻两点之间的距离因此也产生了周期性的变化。此周期性变化便造成了肉眼可视的色调变化或不均匀。

在Iwasaki等人所提出的方法，美国专利号6,142,598中，提出了一种改善方法。此方法借由周期性的改变喷墨头墨点喷出的时间间隔，以消除此种色调变化或不均匀的现象。此方法是预先将打印单元的打印时间加上一个周期性的偏移量。如此，打印单元所产生的象素位置产生一预设的周期性偏移量。图4A标示出，当打印头以等速移动时打印点因此而产生的偏移量。在具有周期性不均匀现象的打印装置中，前述的周期预设偏移量使得所欲处理的周期性偏移现象产生另一次偏移。参看图4B，此图标示出更新后的周期性偏移效果。图4C则进一步标示出依照此方法，相邻两点距离所产生的效果。

虽然此方法可以消除原来的色调变化或是不均匀的现象，可是以较大的视野来看，亦会产生新的较大周期的色调变化或不均匀的现象。此现象可由图4C的观察中得知。

发明目的及概述

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种改善打印品质的装置与方法。使色调的变化或不均匀的问题得到更进一步的改善。

根据本发明的目的，提出一种能以低成本的打印装置产出高品质的图象的装置和方法。对于利用打印头扫描打印媒体，以形成象素的打印装置，当打印头移动时，通常由于驱动马达的制造误差，其移动的速度具有一周期性变化。而此速度的周期性变化，反映在打印图象上，则为周期性不均匀的现象。本发明提出装置与方法，以消除此图象的周期性不均匀现象。

打印头具有打印单元，而打印单元于经过打印媒体时，经由驱动而于打印媒体上产生象素。为了在适当的时点，驱动打印单元，必须考虑到打印头的移动速度与象素距离等因素。通常，打印装置以一参考时序驱动打印单元，以达到象素定位的目的。

本发明的第一实施例是以一随机量偏移此参考时序，以产生驱动时序。接着，以所产生的驱动时序来驱动打印单元。此随机量使象素位置产生偏移，而利用此偏移去消除图象的周期性不均匀现象。由于此偏移量具有随机特质，因此周期性的现象得到更好的消除效果。

本发明的另一实施例则利用打印装置的定位能力，以消除打印图象的周期性不均匀现象。利用定位点的细分，而于细分后的定位点随机挑选作为驱动打印单元的参考位置。因此，由打印头扫描的速度带来的偏移得以消除，而得到较佳品质的图象。

本发明的另一实施例则处理打印单元因为数目过多，而产生周期性不均匀现象。本发明将打印单元予以分组，并且在各组打印单元之间，对参考时序加入一随机的偏移量，以消除打印单元间的周期性不均匀现象。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图的简单说明

图1表示利用打印头扫描以形成图象的示意图。

图2表示利用步进马达使打印头以一定方向扫描的示意图。

图3A表示象素周期性偏移的示意图。

图3B表示邻近两点间距离的示意图。

图4A表示预设的周期偏移量的示意图。

图4B表示加入预先周期偏移量后的偏移现象示意图。

图4C表示邻近两点间距离的示意图。

图5表示控制打印单元的逻辑电路。

图6表示打印单元运作的时序脉冲图。

图7表示打印头移动时的示意图。

图8表示本发明一实施例的流程图。

图9表示参考时序偏移的例子。

图10A表示本发明一实施例的随机预设偏移量。

图10B表示加入随机预设偏移量后的偏移现象示意图。

图10C表示邻近两点间的距离示意图。

图11A表示实施例的另一个随机预设偏移量。

图11B表示加入随机预设偏移量后的偏移现象示意图。

图11C表示邻近两点间的距离示意图。

图12A表示随机序列产生方法。

图12B表示另一种随机序列产生的方法。

图12C表示另一种随机序列产生的方法。

图13A表示未加入预设偏移的象素坐标图。

图13B表示以周期偏移对应的象素坐标图。

图13C表示加入随机偏移对应的象素坐标图。

图14表示另一实施例示意图。

发明的详细说明

本发明是提供一种改进的打印装置与方法。此打印装置与方法可有效地解决打印图象的周期不均匀现象。根据本发明的数个较佳具体实施例披露如下。

第一实施例

参看图1。本实施例所处理的打印装置包含一打印头11。此打印头11以一主扫描方向在打印媒体上移动。在移动的过程中，打印头中的打印单元12在适当时间被驱动，并于打印媒体上印出象素13。此象素的组合即构成打印图象，在此例子中，一个阿拉伯数字“2”被产生。

参看图2。打印头21的移动依赖一步进马达22。步进马达22可由一开回路电路控制，通过皮带23等机制使打印头依一主扫描方向移动。由于制造过程中产生的误差，移动速度会产生周期性变化。因为此周期性变化，打印所产生的图象会产生不均匀的周期偏移现象。

本实施例的打印头为喷墨头的形式。参看图5。在本实施例中，一个打印头具有八个打印单元。本图展示了控制这八个打印单元的逻辑电路。编号#1、#2、#3...#8八个加热器分别用来使此八个打印单元的墨水加热，而喷出到打印媒体上形成象素。Tr1到Tr8则为加热器的切换开关。而A、B、C、H则用来决定切换开关的启动或关闭。

参看图6。本图将图5中逻辑电路的实际运作，以时序脉冲的方式予以表现。通过A、B、C的控制，使打印单元得以依序分开控制喷墨的动作。H为图象资料。当H启动时，则相对应打印单元的加热器被启动，因而于打印媒体上产生一象素。

通常为了节省成本与降低设计上的复杂性，复数个打印单元多以循序方式，依序运作，如图6所示。但由于打印单元并非同时被驱动，因此，打印单元必须以一非垂直的方向排列。

参看图7。此图显示一个具有八个打印单元的打印头，其打印单元的排列方向，打印头的移动方向与象素的坐标位置。为了使打印单元于特定位置产生象素，其打印单元的倾斜角度θ、打印单元间的距离L、打印头移动的速度V与象素间的距离d具有以下关系。

首先邻近两个打印单元的延迟时间T₁为：

T₁＝(L×sinθ)/V

在图6中，H讯号的每一个周期的时间必须根据L、θ、V设定为T₁，以便使打印单元在预定的位置被驱动而产生象素。

T₁用来控制X坐标相同的一组垂直象素的形成，另一个T₂则是相临两个X坐标间的时差。T₂与V与象素间距离的关系为：

T₂＝d/V

参考图6与图7的例子，可清楚看到T₂是相邻两组X坐标间的时间差，也就是开始下一组相同X坐标的一组象素的时间。在传统的打印装置中，T₁与T₂经由时序装置产生，作为驱动打印单元的参考时序。然而如前所述，由于打印头移动速度因为某些原因产生周期性变化时，打印即产生不均匀的现象。本发明即在于将参考时序偏移一随机量作为驱动时序，并且以驱动时序来驱动打印单元。由于此偏移的动作，使得打印图象的不均匀现象得以消除，而得到较高的打印品质。

此随机量的偏移可通过加上或乘上一随机序列的数值而达成。随机序列的产出为一传统的技术，通常为一界于0与1之间的数值形式。经过乘法与偏移，可以依据打印头移动速度的周期性的偏移程度，取得一个适当的数值，再加到或乘到参考时序以产生驱动时序。

此外，亦可以一函数的对应方法来利用随机序列产生偏移量。例如当随机序列为介于0到1的数值时，以下列的函数来决定偏移量：

偏移量i＝0当0≤随机序列i≤0.5

偏移量i＝-0.2当0.5≤随机序列i≤0.75

偏移量i＝+0.2当0.75≤随机序列i≤1

其中i为随机序列的标号。依此方法，可简化随机量运算的复杂程度。

参看图8。本图以流程图的方式说明实施例运作的流程。参考时序产生单元82产生传统技术中的参考时序。本发明加入一随机偏移量产生单元81。随机偏移量产生单元81可依据前述的方法，参考一随机序列，并依据所要调整的打印头移动速度的偏移程度，产生一偏移量。驱动时序产生单元83在收到参考时序与此偏移量后，利用乘法或加法偏移参考时序，并产生一驱动时序。此驱动时序经过驱动脉冲产生单元84形成最后用来驱动打印单元的脉冲信号。此脉冲信号，配合图象资料，由打印驱动单元85汇整，以用来驱动打印单元86于特定位置产生图象。

参看图9。标号91、92即为运用本实施例的一个偏移例子。T₂被偏移为新的驱动时序T₂′与T₂″。因为此驱动时序的偏移效果，象素便有一预设的偏移量。

参看图10。图10A为一组预设的随机偏移量。通过上述的机制，通过对参考时序偏移一随机量而达成象素位置的偏移效果。图10B则为打印头移动速度的周期性变化，加上图10A的预设偏移量之后的象素偏移位置图。加上预设偏移量之后邻近两点间的距离可以于图10C看到。从图10C中可以看出，打印头的周期性偏移效果被消除。因而，肉眼可视的打印图象不均匀现象被有效地消除，而得到打印品质较高的图象。

参看图11。有时会考虑到控制电路的设计复杂度，而以一组数字，随机出现，以产生一序列，用以替代连续的随机序列。此序列的产生方法已如前述。图11A为此种方法所预设加入的偏移量的例子。图11B可看到当打印头移动速度周期性变化加上预设的偏移量之后的象素偏移位置图。在图11C，打印头的周期性偏移效果同样被消除，而得到较好的打印品质。

如果为了考虑随机序列的产生，可能增加电路复杂度与成本的话，随机序列可利用不同的配置方法，来达成同样的目的。参看图12A。在打印装置中可以用逻辑电路实作一随机序列产生单元1203。此随机序列产生单元1203产生本发明所需的随机序列。接着，此随机序列传给控制单元1201，由控制单元1201运用本发明的方法，驱动打印单元1202产生象素。

参看图12B。另一种实施方法是，将一随机序列预先存放于一记忆单元1206。由控制单元1204取得此随机序列后，用来驱动打印单元1205。

参看图12C。此随机序列亦可由外部的乱数产生单元，例如个人电脑产生。打印装置1208通过一传输协定1211，由乱数产生单元，如个人电脑1207产生随机序列并传入控制单元1209。控制单元1209接着运用本发明的方法驱动打印单元1210。

第二实施例

一般来说，图象的输出解析度，未必会达到打印装置的最大值。本发明的第二实施例即利用增加定位的解析度来达成加入偏移量的效果。

参看图13。图13A中显示，有阴影的圆形表示正常的象素被设定产生的起始位置。由Iwasaki等人所提出的方法，美国专利号6,142,598所使用的周期性偏移所造成的结果如图13B所示。当视野比较远时，仍然发现其具有周期性的效果，未能充分消除由打印头移动速度造成的周期性偏移现象。

在图13C的例子中，当定位的解析度增加为两倍时，利用本发明的方法，就是在这两个位置中，参考随机序列，随机地选取其中之一作为打印的起始点。经过这样的动作，便能更彻底的消除由打印头移动速度造成的周期性偏移现象。

第三实施例

当打印单元的数目多到一定的程度时，如果采取依序驱动的方式，前述的周期性偏移现象仍会产生影响。此时，可对打印单元予以分组，并且应用本发明的方法。

参看图14。打印头141的打印单元分为两组142、143。在第一组142打印完后，加上一随机的偏移量再开始第二组143的打印动作。原本因打印头速度产生的周期性偏移，因此而得到消除，以取得较高的打印品质。

借助以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚地阐述本发明的特征与精神。进一步，希望能涵盖各种改变及具相等性的安排，而非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据所附的权利要求书确定，使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (17)

1.一种打印装置，所述打印装置包含：

一打印头，以一方向扫描一打印媒体，所述打印头包含至少一打印单元；

一时序装置，对一参考时序偏移一随机量，以产生一驱动时序；以及，

一驱动装置，依据所述驱动时序，驱动所述打印单元于所述打印媒体上打印象素以形成一图象；

其中，通过偏移所述参考时序，可消除打印时所造成的图象周期性不均匀现象。

2.如权利要求1所述的装置，所述时序装置参考一随机序列以产生所述随机量。

3.如权利要求2所述的装置，所述时序装置加上所述随机序列到所述参考时序以产生所述驱动时序。

4.如权利要求2所述的装置，所述时序装置乘上所述随机序列到所述参考时序以产生所述驱动时序。

5.如权利要求2所述的装置，所述随机序列由一组数字以随机顺序组成。

6.如权利要求2所述的装置，一乱数单元产生所述随机序列，所述时序装置通过一传输协定传送所述随机序列。

7.如权利要求1所述的装置，所述打印头为一喷墨打印头。

8.如权利要求1所述的装置，各参考时序的时点更细分为数个细分时点，此数个细分时点与各所述参考时序的时点保持不同的时差，所述时序装置随机选取一细分时点，以作为所述驱动时序的时点。

9.如权利要求1所述的装置，对所述打印单元分组，所述时序装置对各组打印单元间的参考时序偏移一随机量作为驱动时序。

10.一种打印方法，于一打印媒体上形成一图象，使用一打印头以一方向扫描所述打印媒体，所述打印头包含至少一打印单元，此打印方法包含：

产生一参考时序；

对所述参考时序偏移一随机量以产生一驱动时序；以及，

以所述驱动时序驱动所述打印单元，在所述打印媒体上产生象素，

以形成所述图象，其中，

借由偏移所述参考时序，可消除打印时所造成图象的周期性不均匀现象。

11.如权利要求10所述的方法，所述随机量的偏移是参考一随机序列。

12.如权利要求11所述的方法，所述参考时序加上所述随机序列以产生所述驱动时序。

13.如权利要求11所述的方法，所述参考时序乘上所述随机序列以产生所述驱动时序。

14.如权利要求11所述的方法，所述随机序列由一组数字以随机顺序排列而成。

15.如权利要求10所述的方法，所述打印头为一喷墨打印头。

16.如权利要求10所述的方法，所述参考时序的时点更细分为数个细分时点，此数个细分时点与各所述参考时序的时点保持不同的时差，并且随机选取一所述细分时点，以作为所述驱动时序的时点。

17.如权利要求10所述的方法，对所述打印单元分组，并且对各组打印单元间的参考时序偏移一随机量作为驱动时序。

Images