CN1209391A - 用喷墨打印机采用提高的水平分辨率来打印的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用喷墨打印机用墨水在打印媒体上打印图像的方法。一个打印头带有一组用来把墨水喷到打印媒体上的墨水喷射孔,墨水喷射孔被布置成沿前进方向隔开一段共同距离。打印头可沿与前进方向垂直的方向以增量步数移动,该增量步数具有一个最小步距。一个图像区带有一组像素位置行和列。像素位置列具有取决于该共同距离的前进像素分辨率。像素位置行具有取决于该最小步距的横向像素分辨率。一个阈值矩阵被定义成带有一组像元行和列。

Description

用喷墨打印机采用提高的水平分辨 率来打印的方法

本发明涉及喷墨打印机，而更确切地说，涉及一种用喷墨打印机采用提高的水平分辨率来打印的方法。

一台喷墨打印机包括一个打印头，打印头中带有一组墨水喷射孔(图1)。对一台多色喷墨打印机而言，打印头中的墨水喷射孔通常被分隔成一些单独的墨水喷射孔阵列，每个阵列对应着将要喷到打印媒体上的一种不同颜色的墨水。与各自的墨水喷射孔配套的一组喷墨加热器被有选择地启动以便以公知的方式从诸墨水喷射孔喷墨。

打印头通常装在一个可移动托架组件上并靠该组件携带。打印媒体在打印机中可沿前进方向移动，而托架组件可沿横向即与前进方向垂直的方向移动。一个图像区被定义，它覆盖打印媒体。该图像区包括一组像素位置行和列。每个单独的象素位置对应着在打印媒体上的一个墨点布置位置。分辨率即像素位置之间的中心距通常沿竖直(即前进)方向和水平(即横向)方向均预先确定。像素位置的竖直分辨率由墨水喷射孔之间的中心距来确定。像素位置的水平分辨率由与打印头相关的频率响应限制来确定。例如，在打印期间与每个墨水喷射孔配套的供墨通道和喷嘴段在配套的喷墨加热器被启动之后需要一定的时间来再充满。像素位置的横向分辨率可能是打印头中诸孔的墨水再充满时间的函数。用于喷墨打印机中的典型的打印头以300 dpi的前进分辨率和300 dpi的横向分辨率在打印媒体上的图像区中布置墨点。

尽管有打印头频率响应限制，该限制可能决定在图像区内像素位置的实际水平分辨率，但是打印头实际上可以具有一个沿横向的可寻址分辨率，该可寻址分辨率高于沿横向的实际像素位置分辨率。更确切地说，携带打印头的托架组件通常靠步进电机来驱动，该步进电机使托架组件以增量步数沿横向跨越打印媒体而步进。步进电机具有与打印头沿横向的可寻址分辨率相对应的最小步距。例如，由于与打印头相关的频率响应限制，打印头的实际横向分辨率可能被设定成300点每英寸(dpi)，而打印头沿横向的可寻址分辨率却可能对应着600 dpi。在这样一个例子中，打印头的可寻址分辨率实际上是打印头的实际横向分辨率的两倍。

已经公知，通过利用打印头的可寻址横向分辨率在一种黑白(即单色)喷墨打印机中提供提高的打印质量。例如，转让给本发明的受让人的美国专利No.5480240公开了一种通过提高打印图像沿水平轴的分辨率来提高打印质量的方法。以较低分辨率网格格式存储的打印数据被转换成与打印头沿水平方向的可寻址性相关的较高分辨率网格格式。利用较高分辨率网格可以改变墨点布置位置的中心和墨点的大小，以便提供提高的打印质量。

用多色喷墨打印机打印通常采用一种浓淡点图处理来确定墨点的相对频率和它们在打印图像上的布置，以便产生基色组中所没有的颜色。一个预定大小的阈值矩阵包括一组像元行和列，每个像元对应着图像区中的一个像素位置。每个像元被赋值一个阈值，该阈值被按比例定标以便针对所用矩阵的大小把颜色规一化。当分析打印图像时，用像元在阈值矩阵中的位置针对具体像元确定阈值。每种基色被赋值一个颜色值。只要针对基色的颜色值大于阈值矩阵的像元中的阈值，墨水就被喷到图像区中的一个相应的像素位置。

参照图2，画出了一个在彩色打印期间在浓淡点图处理过程中所用的阈值矩阵的示例。该阈值矩阵包括4列和4行，总共有16个像元。每个像元对应着图像区中的一个像素位置并被赋值一个如图所示的阈值。基色青色被赋值一个颜色值8；洋红色被赋值一个颜色值4；而黄色被赋值一个颜色值12。于是青色墨水将被打印在与由青色打印面表示的基本上填满的像元相对应的像素位置。应该指出，一般可以把赋值给每个基色的颜色值看成对应着该具体基色墨水在与阈值矩阵相对应的图像区的一部分中被喷射到打印媒体上的百分数。也就是说，对于所示示例而言，阈值矩阵包括总共16个像元而青色墨水被赋值一个颜色值8。于是，大约16个像元中有8个(即大约50％)像元被赋值成蓝颜色值。因此这意味着与这些阈值矩阵像元相对应的大约50％的像素位置也收到青色墨水。同样地，对于图像区的相应部分上的阈值矩阵而言，黄色墨水将被布置到大约12/16即75％的像素位置。于是，可以把阈值矩阵看成各种颜色的墨点在图像区的预定和相应的部分中的频率分布。

技术上需要的是一种用彩色喷墨打印机提供提高的沿水平轴的分辨率，而又对浓淡点图打印技术没有不良影响的方法。

本发明提供一种用多色喷墨打印机打印的方法，其中通过沿横向扩展阈值矩阵，致使每一列均被配置成邻接至少一个具有相同阈值的其他列，来提高沿横向的打印分辨率。该阈值矩阵沿横向被扩展，视打印头沿横向的可寻址分辨率(例如，驱动携带打印头的托架组件的步进电机的最小步距)而定。

本发明，以其一种形式，包括一种使用喷墨打印机用至少一种颜色墨水在打印媒体上打印图像的方法。打印媒体在喷墨打印机中可沿前进方向移动。打印头带有一组用来把墨水喷到打印媒体上的墨水喷射孔，诸墨水喷射孔沿前进方向被布置成间隔开一段共同距离。打印头可沿与前进方向垂直的横向以增量步数移动，增量步数具有一个最小步距。图像区带有一组像素位置行和一组像素位置列，像素位置与墨点在打印媒体上的布置位置相对应。像素位置列具有取决于该共同距离的前进像素分辨率。像素位置行具有取决于该最小步距的横向像素分辨率。给至少一种颜色墨水赋值一个颜色值。一个阈值矩阵被定义成带有一组像元行和一组像元列，每个像元与图像区中的像素位置之一相对应。给阈值矩阵中的每个个别像元赋值一个阈值。一个转移矩阵被定义成具有与阈值矩阵相同的行数和比阈值矩阵更大的列数。该更大的列数等于一个整数乘数与阈值矩阵的列数之积。整数乘数取决于最小步距。给转移矩阵中的每个个别像元赋值一个阈值。转移矩阵的每一列带有一些具有与阈值矩阵的诸列之一相对应的阈值的像元，并被配置成邻接至少一个具有赋值相同阈值的像元的其他列。用至少一种颜色墨水对打印媒体打印，视至少一种颜色墨水的颜色值和转移矩阵的阈值而定。

本发明的一个优点在于，多色喷墨打印机中的横向像素分辨率可以提高而不影响浓淡点图品质，如色调、饱和度和/或亮度之类。

另一个优点在于，本发明的打印方法可以与提高沿水平轴的打印图像的分辨率的其他提高打印质量的技术合用。

通过参照附图和下面对本发明的详细描述，可以认识到本发明的其他优点和特征。

图1是可以与本发明的方法合用的打印头，以及与该打印头有关的图像区的一部分的示意图；

图2是在用多色打印头浓淡点图打印过程中所用的阈值矩阵的示例；

图3、图4和图5图示一种通过把图2的阈值矩阵沿横向倍增来定义一个转移矩阵并借此改变沿横向的像素分辨率的方法；以及

图6、图7和图8图示通过把图2的阈值矩阵沿横向扩展来定义一个转移矩阵并借此提高沿横向的像素分辨率的本发明的方法的一个实施例。

在若干个图中对应的标号代表对应的部分。本文给出的范例说明本发明，以一种方式，的一个最佳实施例，不能以任何方式把该范例解释成限制本发明的范围。

现在参照诸附图，更确切地说参照图1，图中画出一个可以与本发明的方法合用的三色打印头18的示意图。打印头18包括一组青色墨水喷射孔20、洋红色墨水喷射孔22、以及黄色墨水喷射孔24，每个孔阵列对应着将要喷到打印媒体，例如纸26之类，上的一种不同颜色的墨水。为了简单起见，在图1中打印头18以不完整的形式画出，对每种各自颜色墨水仅有4个墨水喷射孔20、22和24。然而，每个墨水喷射孔阵列实际上可能包括多于4个的墨水喷射孔。与各自的墨水喷射孔20、22和24配套的一组喷墨加热器(未画出)被有选择地启动以便从墨水喷射孔20、22和24喷墨。打印头18装在一个可移动托架组件(未画出)上并靠该组件携带。纸26在打印机中可沿前进方向28移动，而托架组件可沿横向30相对于前进方向28移动。一个图像区32被定义，它覆盖纸26。图像区32包括一组像素位置行和列。每个单独的像素位置对应着在打印媒体上的一个墨点布置位置。

图像区32具有与墨水喷射孔20、22和24之间的中心距相对应的竖直即前进分辨率VR。在所示实施例中，前进分辨率对应着300 dpi的分辨率。图像区32还具有水平即横向分辨率HR，该横向分辨率，如上所述，取决于与打印头相关的频率响应限制。在所示实施例中，图像区32具有大约300 dip的横向分辨率HR。打印头18具有一个沿横向30的可寻址分辨率AR，该可寻址分辨率低于图像区32的横向分辨率HR。打印头18的可寻址分辨率AR等于或小于打印头18沿横向30跨越纸26的最小步距。在所示实施例中，沿水平方向的可寻址分辨率AR为600 dpi。

现在参照图3～图5，图中表示一种通过把图2的阈值矩阵36沿横向30倍增来定义一个转移矩阵34并借此改变沿横向30的像素分辨率的方法。图3～图5中所示的方法假定将使用包括青色墨水喷射孔20、洋红色墨水喷射孔22和黄色墨水喷射孔24的三色打印头18来进行。转移矩阵34(图3)被定义，它包括两倍于阈值矩阵36的列数，但与阈值矩阵36相同的行数。在所示实施例中，转移矩阵34具有300 dpi的前进像素分辨率和600 dpi的横向像素分辨率。600 dpi的横向像素分辨率对应着打印头18的最高可寻址分辨率(例如，移动打印头的步进电机的最小步距)。如图所示，在转移矩阵34左边的4列包括16个像元，这些像元与阈值矩阵36中所示的16个像元相同。同样地，在转移矩阵34右边的4列包括16个像元，这些像元与阈值矩阵36的诸像元相同。于是，转移矩阵34包括两个阵列，这两个阵列被配置成彼此邻接并彼此相同。

图4针对三色打印头的3种基色图示与图3中所示的转移矩阵34相对应的不同颜色的图像面。在针对每种各自颜色的每个矩阵左边的4列与每个矩阵右边的4列相同。对于青色图像面而言，在转移矩阵34中的具有小于8的值的所有像元对应着不考虑打印头18的频率响应限制时墨点理论上能被布置的位置。同样地，针对洋红色图像面和黄色图像面的阵列也包括理论墨点布置位置，只要赋值给每个个别像元的阈值小于为洋红色和黄色墨水赋值的颜色值，墨点就能被布置在这些理论墨点布置位置。在所示示例中，洋红色被赋值成颜色值4而黄色被赋值成颜色值12，表明大约25％的洋红色墨点(4/16=25％)和大约75％的黄色墨点(12/16=75％)将被布置在各自的图像面中。

图5基于打印头的实际横向分辨率HR，用与图4中所示的数据点相关的实际墨点布置位置来图示不同颜色打印面。于是诸墨点被画成基本上填满300 dpi×300 dpi像元。每个墨点布置位置的中心基于图4中所示的一个或多个墨点的前缘。于是，凡是在图4中画出一个墨点而其右边有一个空白像元之处，在图5中对应的墨点布置位置既覆盖该填满的像元又覆盖右边未填满的像元。

在观察图4中的墨点布置位置时，很明显，上述产生具有改变的水平分辨率的转移矩阵34的方法不能有效地把各种颜色墨水布置在打印媒体上而保持诸如颜色、色调、亮度等物理特性。例如，在上例中原阈值矩阵36包括16个像元而青色被赋值成颜色值8。于是，大约1/2的墨点布置位置应对应着青色墨水以保持想要的颜色性质。然而，在查看图5中标着青色打印面的阵列时将会注意到，16个像元中有14个被填满，对应着在图像区上14个墨点布置位置。于是，青色墨水覆盖于图像区的近似百分数为15/16即大约94％被青色墨水覆盖。于是很明显，采用这样一种浓淡点图处理时颜色和色调特性可能是大不相同的，因为比与阈值矩阵36相对应的想要的多出大约38％的图像区被青色墨水覆盖。同样地，应该指出，墨点布置位置在洋红色图像面和黄色图像面中的百分数也与对洋红色和黄色墨水想要的大不相同。

现在参照图6、图7和图8，图中画出通过把图2的阈值矩阵36沿横向扩展来定义一个转移矩阵38并借此提高沿横向30的像素分辨率，而对打印图像的颜色、色调、亮度等没有不良影响的本发明的方法的一个实施例的图示。

图6图示一个带有4行和8列的转移矩阵38。如上所述，4行对应着300 dpi的前进像素分辨率而8列对应着600 dpi的横向像素分辨率。不是包括各与图2中所示的阈值矩阵36相同的两个4列的矩阵，转移矩阵38包括一些已经倍增的并且与至少一个水平邻接的列相同的列。例如，在转移矩阵38左边的2列对应着在阈值矩阵36左边的1列；而在转移矩阵38右边的2列对应着在阈值矩阵36右边的1列。

转移矩阵38的列数对应着一个整数乘数与阈值矩阵36的列数之积。该整数乘数可能取决于打印头沿横向的最低可寻址分辨率。更确切地说，该整数乘数可能取决于用来驱动携带打印头的托架组件的步进电机的最小步距。在所示实施例中，阈值矩阵36具有基于打印头的频率响应限制的300dpi的横向像素分辨率，而转移矩阵38具有与打印头沿横向的可寻址分辨率相对应的600 dpi的横向分辨率。因而整数乘数不可能超过数值2(600dpi/300 dpi=2)。如果打印头的可寻址分辨率高于600 dpi，则水平邻接的列数可以同样地增大。例如，如果打印头沿水平方向的可寻址像素分辨率为1200 dpi，则转移矩阵可以包括比起原阈值矩阵来为4倍的列数。这样配置时，将有4组4个水平邻接的列，每一组带有一些其中具有相同阈值的列。因而，在1200 dpi可寻址分辨率AR和300 dpi横向分辨率HR的情况下，整数乘数不可能超过数值4(1200 dpi/300 dpi=4)。

参照图7，画出针对转移矩阵38的墨点布置位置。由于每一列均配置成邻接一个相同的列，所以墨点沿跨越每个图像面延伸的水平轴被按偶数分组。例如，参照青色图像面，从上数第二行，两对墨点被配置在该行左边而一对墨点被配置在该行右边。由于每一列均被配置成水平邻接于一个相同的列，所以沿每一行的水平轴总是出现偶数对墨点，借此消除奇数的水平邻接墨点的可能性。

图8图示当采用转移矩阵38时针对每种颜色墨水的实际墨点布置图形。每个墨点布置位置的中心对应着来自图7中所示的水平邻接列的每对墨点的中心。在图7中所示的墨点对数与图8中所示的墨点布置位置数之间存在着直接的对应关系。图8中所示的墨点布置位置数与图5中所示的针对每种颜色打印面的墨点布置位置的数目和位置大不相同。对于图8中所示的青色打印面而言，有8个墨点布置位置。比起图5中所示的青色打印面的15个墨点布置位置来，这才是对青色墨水想要的16个中有8个的墨点布置位置。此外，对于图8中所示的洋红色打印面而言，有4个墨点布置位置。再说一遍，比起图5中所示的洋红色打印面的8个墨点布置位置来，这才是对洋红色墨水想要的16个中有4个的墨点布置位置。因而，本发明的用来通过把阈值矩阵沿横向扩展来产生一个转移矩阵的方法，在保持不同颜色墨水在打印图像中想要的比例方面，比起图3～图5中所示的产生一个转移矩阵的方法来，要有效得多。

采用图6中所示的转移矩阵38，只要青色、洋红色和黄色墨水的颜色值小于转移矩阵38的一个相应的像元的阈值，墨水就从选定的墨水喷射孔20、22和24喷到打印媒体上，喷在图像区的选定的像素位置。

虽然已经参照最佳实施例描述了本发明，但是本专业的普通技术人员将会理解，可以在形式上和细节上做出一些改动而不脱离以下权利要求书的精神和范围。

Claims (8)

1．一种使用喷墨打印机用至少一种颜色墨水在打印媒体上打印图像的方法，该打印媒体在该喷墨打印机中可沿前进方向移动，所述方法包括以下步骤：

提供一个打印头，它带有一组用来把墨水喷到打印媒体上的墨水喷射孔，所述墨水喷射孔被布置成沿前进方向间隔开一段共同距离，所述打印头可沿与前进方向垂直的方向以增量步数移动，所述增量步数具有一个最小步距；

定义一个图像区，它带有一组像素位置行和一组像素位置列，所述像素位置对应着在打印媒体上的墨点布置位置，所述像素位置列具有取决于所述共同距离的前进像素分辨率，所述像素位置行具有取决于所述最小步距的横向像素分辨率；

给至少一种颜色墨水赋值一个颜色值；

定义一个阈值矩阵，它带有一组像元行和一组像元列，每个所述像元对应着在所述图像区中的所述像素位置之一；

给所述阈值矩阵中的每个单个的所述像元赋值一个阈值；

定义一个转移矩阵，它具有与所述阈值矩阵相同的行数和比所述阈值矩阵更大的列数，所述更大的列数为一个整数乘数与所述阈值矩阵的所述列数之积，所述整数乘数取决于所述最小步距；

给所述转移矩阵中的每个个别的所述像元赋值一个阈值，所述转移矩阵的每个所述列带有一些具有与所述阈值矩阵的所述列之一相对应的阈值的像元，所述转移矩阵的每个所述列配置成邻接至少一个带有一些赋值相同阈值的像元的其他所述列；以及

用至少一种颜色墨水在打印媒体上打印，视该至少一种颜色墨水的所述颜色值和所述转移矩阵的所述阈值而定。

2．权利要求1的方法，其中所述前进像素分辨率和所述横向像素分辨率对应着大约300点每英寸的分辨率，而所述最小步距对应着大约600点每英寸的分辨率。

3．权利要求2的方法，其中所述整数乘数等于2。

4．权利要求3的方法，其中所述阈值矩阵是一个4×4矩阵而所述转移矩阵是一个4×8矩阵。

5．权利要求1的方法，其中所述至少一种颜色墨水包括至少三种颜色墨水。

6．权利要求5的方法，其中所述至少三种颜色墨水包括黄色墨水、洋红色墨水和青色墨水。

7．权利要求1的方法，其中所述打印步骤包括只要该至少一种颜色墨水的颜色值大于所述转移矩阵的相应的所述像元的所述阈值，就把墨水从选定的所述墨水喷射孔之一喷到打印媒体上，喷在图像区的选定的像素位置。

8．权利要求1的方法，其中所述打印步骤包括把墨水从选定的所述墨水喷射孔之一喷到打印媒体上，喷在所述像素位置的所述行组之一中的一个选定的像素位置，喷在所述转移矩阵的赋值相同阈值的所述邻接像元被并置的位置。

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