CN1235089A - 成象装置 - Google Patents

Abstract

使配备有排列成行状多个喷墨口的记录头设置成可沿鼓的转动轴方向自由移动,在将记录纸卷绕到鼓上输送的同时沿转动轴方向对记录头作移动控制并且以小于喷墨口间节距的节距于记录纸上记录下象素点时。使此鼓例如经两转来完成成象,而在此鼓的一次转动终了时,通过使记录头仅以对应于人的视觉特性所决定的移动步距量移动,就能抑制显著的浓度不匀。

Description

成象装置

本发明涉及这样的成象装置，它相对于与把多个记录元件排列成行状的记录头的记录元件的排列方向大致成正交的方向，在输送记录媒体的同时进行点记录来成象。

当前，作为上述这种成象装置例如已知有喷墨式的行式打印机。这种行式打印机沿行向即主扫描方向配置有多个油墨室，而在各个油墨室中备有形成喷墨口的行记录头，但为了提高象质，对喷墨口之间的节距和喷墨口的大小与形状均要求其恒定。然而在实际上使之完全一定是有困难的，这是因为在记录头制造工序中产生的少许偏差会对喷墨口的喷墨量和喷出方向的取向产生影响，这就会导致浓度不匀，降低象质。

例如图9所示，在由记录头1的各个喷墨口2依一定数量沿同一方向喷墨时，从各喷墨口2喷出的油墨3成为一定，在记录媒体的记录纸4上记录下大小一致且方向性也恒定的象素点5，从整体上能形成浓度一致的均匀图象。

但在实际上，如图10所示，由于行记录头1的各喷墨口2有偏差，从而对于各喷墨口2喷出的油墨6，在喷出量和喷墨方向的取向上都会产生偏差，由于有超出需要的点重叠产生黑条纹和超出需要的点的分离产生白条纹，从总体上看就会产生浓度不均。

为了竭力抑制这种浓度不匀，已知有图11所示的控制方式。例如考虑由8个喷墨口12组成的行记录头11，可沿记录元件即喷墨口12的排列方向对行记录头11进行移动控制，同时沿与喷墨口12排列方向大致正交的方向对记录纸进行多次输送控制。但在各喷墨口12喷出的油墨13的喷出量与喷出方向方面是有偏差的。例如在把记录纸14卷到鼓上时，在使鼓转动三转的同时，在每一转对记录头11进行移动控制，相对于记录纸14就纵横每个象素按交错的格子状进行点记录成象。

具体地说，在鼓的第一转中，使用行记录头11右侧的4个喷墨口125-128，由喷墨口125、127进行奇数行的点记录，由喷墨口126、128进行偶数行的点记录。接着在鼓的第二转中使行记录头11向右移过喷墨口的4个节距部分，应用记录头11所有的喷墨口121-128，由喷墨口122、124、126-128进行奇数行的点记录，而由喷墨口121、123、125、127进行偶数行的点记录。最好，在鼓的第三转中，让行记录头11再次右移过喷墨口的4个节距部分，应用行记录头11左侧的4个喷墨口121-124，由喷墨口121、123进行奇数行的点记录，由喷墨口122、124进行偶数行的点记录。

在上述的记录方法下，即使各喷墨口121-128有偏差，但由于对记录纸14上的成象影响减少了一半，就能如图10所示的情形产生不太显著的黑或白条纹，得以尽可能减少发生浓度不匀的情形。

此外，对行记录头11进行控制，使其按喷墨口12的排列节距L的1/K(K为大于2的整数)沿排列方向移动，同时进行控制使记录纸14沿着与喷墨口12排列方向大致正交的方向作多次输送，已知这样就能提高析象度。例如将记录纸14卷到鼓上，使鼓转动两转，同时使行记录头11在此第二转中只移动喷墨口12排列节距L的1/2，则如图12所示，在鼓的第一转中，于记录纸14中记录了图中向右下方倾斜的线所示的象素点15，而在鼓的第二转中，行记录头11向右移动L/2时，便在记录下图中朝左下倾斜的斜线所示的象素点16。这样便可用行记录头11所具析象度的2倍的析象度来成象。

但在这样地移动控制行记录头来提高析橡度进行成象时，当从行记录头11的各个喷墨口12喷出的油墨量和喷出方向的取向有偏差时，就会如图13所示，仍然会由于超过需要的点的重叠出现黑条纹和由于超过需要的点的分离出现白条纹，导致发生从总体上看浓度不匀的问题。

为了解决上述问题，考虑过如图14所示的方法，即对行记录头11进行控制，使其只移动喷墨口12的排列节距1/2，同时，在记录纸14上按纵横各1个象素进行点记录控制，使正好成为交错格子状，而由混合上述两种方式来成象。这就是说，在鼓的第一转中，在记录纸14上记录下图中格子形式所示的象素点17，在鼓的第二转中，使行记录头11向右只移动L/2，在记录纸14中记录下图中向右下斜的线所示的象素点18，而在鼓的第三转中，使行记录头11进一步右移L/2，在记录纸14中记录下图中以斜向左下的线所示的象点19，再在鼓的第4转中，使行记录头11再进一步右移1/2，于记录纸14中记录下图中以白圈所示的象点20。由此，就能在以行记录头11所具析象度2倍的析象度来成象，同时能最大限度地抑制浓度不匀。

但按上述进行成象控制时，与仅仅是为了提高析象度的情形相比，要费2倍的时间，因而有成象时间长的问题。

本发明的目的在于提供这样的成象装置。它能通过最大限度地抑制因各喷墨口的偏差所致的显著的浓度不匀而提高象质，并能缩短成象所需的时间。

根据本发明的权利要求1，只在设置了备有多个排列成行状的记录元件的记录头的，沿大致与此记录头的记录元件的排列方向正交的方向一面输送记录媒体，一面由记录头于记录媒体上进行点记录来成象的成象装置中，沿记录元件的排列方向对记录头进行移动控制，同时使记录媒体多次反复地相对于记录头传送，并以小于记录元件间节距的节距进行点记录，而且在每次重复记录媒体相对于记录头的传送时，仅仅移动对应于人的视觉特性所确定的移动量。

根据本发明的权利要求1，能通过最大限度地抑制因各喷墨口的偏差造成显著的浓度不匀来提高象质。此外，能缩短成象所需时间。

图1示明本发明的实施形式的打印机整体的主要部分的结构。

图2示明此实施形式中喷墨记录头的喷墨口的排列。

图3示明此实施形式中喷墨记录头的移动步距量与相对于记录纸的象素点记录的关系。

图4示明一维浓度分布中高斯分布函数曲线与喷墨打印机的基本浓度函数曲线。

图5示明此实施形式中当析象度为300dpi时，记录头移动步距量与客观评价量的关系。

图6示明此实施形式中当析象度为300dpi时，记录头移动步距量与主观评价点的关系。

图7示明此实施形式中当析象度为300dpi和600dpi时，记录头移动步距离与客观评价量的关系。

图8为示明本发明另一实施形式的打印机整体的主要部分的结构。

图9示明喷墨打印机的理想成象状态。

图10示明产生浓度不匀时的喷墨打印机的成象状态。

图11说明为抑制现有的喷墨打印机的浓度不匀所进行的成象控制。

图12说明为提高现有的喷墨打印机的析象度所进行的成象控制。

图13说明为提高现有的喷墨打印机的析象度进行成象控制时的问题。

图14说明混合进行抑制浓度不匀的成象控制和提高析象度的成象控制两者时的问题。

下面参照图1至7说明本发明一实施形式。这一实施形式是相对适用于喷墨型行式打印机的情形来说明本发明的。

图1示明打印机全体主要部分的结构，在主体机壳21内设有依一定圆周速度依图中箭头示向转动的鼓22，鼓22上卷附有通过供纸辊23、24供给的记录媒体即记录纸25。

具体地说，在上述主体机壳21的底部设有供纸盒26，叠置于供纸盒26的载承板27上的记录纸25为输送辊28逐张地取出，输送给上述供纸辊24、24，同时在上述主体机壳21的一侧则能从安装成自由开关的手动盘29中，将手动操作的记录纸25通过输送辊30输送给上述供纸辊23、24。由上述输送辊28进行的输送和由上述输送辊30进行的输送，这两者可通过输送变换装置31进行变换。

与鼓22相对地设置着带电辊32，它使供纸辊23、24所供给的记录纸25吸附到鼓面上。此外，打字机构34与鼓22相对地设置成，能使备有排成行状的多个记录元件的喷墨记录头33，沿此记录头33的记录元件的排列方向即鼓22的转动轴方向自由地移动。于是，记录纸25通过鼓22的转动可沿与喷墨记录头33的记录元件的排列方向大致正交的方向传送。

上述喷墨记录头33如图2所示，将作为记录元件的多个喷墨口33a按节距L排列，对应于此各个喷墨口33a在内部形成了油墨室。

上述打字机构34包括有装载着前述喷墨记录头的往复移动机构35、具有往复移动杆与线性马达的马达装置36、进退移动装置37，通过此进退移动装置37能使喷墨记录头33相对于鼓22进退移动，同时由此马达装置36对往复移动机构35沿鼓22的转动轴方向的移动进行控制，使所述喷墨记录头33沿鼓22的转动轴方向作往复移动。

对上述鼓22配置了具有能插入鼓面与记录纸25之间的剥离爪38的记录纸剥离装置，由剥离爪38所剥离的记录纸25则由记录纸排出输送装置39排出。此记录纸排出输送装置39包括与记录纸25的非记录面贴接的皮带输送器40和把记录纸25压合到皮带输送器40的面上的加压装置41。

在上述皮带输送器40的终端，由此皮带输送器40输送的记录纸25即从主体机壳21的侧面排到外部。

上述成象装置的成象析象度设定为所述喷墨记录头33的各喷墨口33a的节距L的析象度的K(K为2以上的整数)倍，在鼓22转动一周之间，前述喷墨记录头33即沿鼓22的转动轴方向移动T×L/K(这里，T为记录头的移动步距量)。此移动步距量T可根据考虑人的视觉特性的结果决定。具体地说，人眼已知是通过某个频带宽度的带通滤光片，映入人眼中的图象和由探测到此图象的网膜传到大脑中的图象，取决于称作为眼的带通滤光片会成为若干不同的图象。

例如图3所示的，是以喷墨记录头33的各喷墨口33的节距L的析象度的2倍的析象度来成象，其中还例示了在鼓22转动一周之时，喷墨记录头33沿鼓22的转动轴方向移动3×L/2的情形。也就是例示了记录头移动步距量T=3。

这时，在鼓22的第一转中，通过喷墨记录头33的各喷墨口33a喷出的油墨，记录下图中白圈51的象素点，在鼓22的第二转中，通过记录头33的各喷墨口33a喷出的油墨，记录下图中朝下斜向左方的线所示图52的象素点。

通过进行这样的象素点记录，能提高析象度，同时可形成人眼所见评价，最为良好的图象。这就是说，为了提高析象度最好只转动鼓22，而为了不出现醒目的黑条纹或白条纹则不要转动。因而，要以很少的转数来提高析象度，而且这样能最大限度地抑制因各个喷墨口33a的偏差所致显著的浓度不匀，并能提高象质和缩短成象所需的时间。

下面说明记录头移动步距量T的确定方法。

在喷墨打印机中所记录的象素点的浓度分布，按其自然状态，一般可由常用的高斯分布近似。记喷墨记录头33的各喷墨口33a的排列方向的坐标为x，记记录纸25传送方向的坐标为y，于是固定图象数据的浓度分布函数可由下述(1)式表示： $d(x-x_0,y-y_0)=D_{\max }\exp \{-2[{\left(\frac{x-x_0}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y-y_0}{b}\right)}^2\]\}\·\·\·\left(1\right)$

式中，D_max为浓度最大值，x₀、y₀为象素点的偏离位置，a、b为x方向和y方向的斑点直径为1/e²时的半径。此外，x与y的范围限定为1个象素内时，上述(1)式的浓度分布函数成为形成图象的最小单位，而整个图象则成为此最小单位的浓度分布合成的结果。这就是说，此最小单位可看作为用于成象的基本分布函数。

例如当喷墨打印机为面积调制的喷墨打印机时，这时的基本浓度函数中，D_max、a和b成为依赖于各浓淡度的函数。但是，实际的喷墨打印机的点浓度形式与上述的高斯分布多少不同，而需使用将上述(1)式变形的下述(2)式。图4中比较了高斯分布函数曲线g1和实际模拟中所用的基本浓度函数的曲线g2。此曲线是相对于x方向的一维表示。 $d_1(x-x_0,y-y_0)=D_{\max }\exp \{-{[{\left(\frac{x-x_0}{0.9a}\right)}^2+{\left(\frac{y-y_0}{0.9b}\right)}^2]}^{1.5}\}\·\·\·\left(2\right)$

这样，能合成的图象浓度分布可由基本分布函数的合成求得，并可由下式(3)表示。 $e(x,y)=\underset{x=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{d}_1(x-x_i,y-y_1)\·\·\·\left(3\right)$

式中，m为喷墨口33a的排列方向的象素数，n为记录纸25的传送方向上的象素数，而M和N则分别为沿x方向与y方向的取样数(对应于各象素的分割数)。

但是，象素点的记录位置，由于在记录头制造过程中所产生的影响，为各喷墨口33a产生的偏差而造成偏移的情形是较普遍的。因此，考虑到各象素的在x方向与y方向的象素点记录位置的误差函数g(x_i)与h(y_j)时，就成为下式(4)所示的情形。 $e_1(x,y)=\underset{x=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{d}_1(x-(x_i+g\left(x_i\right)),y-(y_j+h\left(y_j\right)))\·\·\·\left(4\right)$

在将图象信号于频率空间中分解时，通常是进行2维频率分析的，但为简化计算则作为1维信号处理，于是图象的基本浓度分布函数便如下面的(5)式所示。 $d_2(x-x_0)=D_{\max }\exp \left\{{\left[{\left(\frac{x-x_0}{0.9a}\right)}^2\right]}^{1.5}\right\}\·\·\·\left(5\right)$

这样，能合成的图象的浓度分布在考虑了象素点记录位置的误差时，则成为下面所示的(6)式。 $e_2\left(x\right)=\underset{x=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{d}_2(x-(x_i+g\left(x_i\right)))\·\·\·\left(6\right)$

于是，为了把人的视觉特性看作是频率区域中的带通滤光特性，需对图象的空间频率特性和视觉的空间频率特性进行卷积处理。由于频率空间中的卷积是两函数的积，故有下述(7)式。

G(μ)=E(μ)H(μ)    (7)

从而最终的评价量便是G(μ)在有效频率区中的积分值。即

据此，当(8)式表示的评价量增大时，眼睛对于因喷墨口33a的偏差所造成的白条纹或黑条纹的灵敏度也高。换言之，通过选择评价量低时的记录头移动步距量T的值，就能记录下人眼能见到的最佳图象。

下面说明在析象度300dpi下进行成象时的实际评价。

图5是曲线图，以曲线表明了在喷墨口33a的间隔为150 dpi、成象的析象度为300dpi，当记录头的移动步距量T的值为1、3、5、7时通过模拟所得的各评价量。

根据各曲线g3、g4、g5，对任何记录头来说，记录头移动步距量T=3时的评价量最低。于是，在析象度为300dpi下进行成象时，当记录头的移动步距量T=3，就能获得最佳的象质。

为了证明上述结论，再试作主观评价。在此主观评价方法中采用成对比较法，相对于成对的对象请许多受验者作出一方为“是”(或“否”)的判断。这一方法原则上是相对于所有的组合C_n ²=n(n-1)/2，通过变换顺序或位置进行判断。

图6中的曲线表示了上述判断结果。图中的曲线g6、g7、g8表示使用喷墨口的偏差不同的三种喷墨记录头时的评价结果。评价中，以象质好的为L点，象质差的为O点，因而在此方法下评价点高的目视的象质就是良好的。据此，即使在此主观评价中，也是喷墨记录头的移动步距量T=3时有最高的评价点而成为最优的象质。

这样，由于通过模拟算出的客观评价结果与实际中通过人作主观评价的结果一致，从而证明了对应于人的视觉特性来确定移动步距量是有效的。

下面就析象度为300dpi和600dpi的两种情形来示明记录头的各种移动步距量与评价量的关系，结果如图7中的曲线所示。曲线g9表示300dpi的情形，曲线g10表示600dpi的情形。评价量的最低值在300dpi下是记录头步距离T=3时，在600dpi下是步距移动量T=5时。

由此可知，记录头的最佳移动步距量T的变化与成象时的析象度有关。于是，对于所用打印机的各种析象度，通过调整记录头的移动步距量T，就能进行利用到人的最佳视觉特性的即象质良好的成象作业。

上面是把配置了排列成行状的多个记录元件的一种喷墨记录头33以可沿鼓22的转动轴方向作自由移动的打字机构，用于喷墨打印机时举例来转述的，然而这并非是一种限定，例如本发明也可如图8所示，同样适用于彩色喷墨打印机，其中所用的打字机构341，配置了可沿鼓22的转动轴方向自由移动的设有排列成行状的多个记录元件的4个喷墨记录头331、332、333与334。这时，以喷墨记录头331用于黄色、以记录头332用于蓝色、以记录头333用于绛红色，以记录头334用于黑色，而各个记录头则可与前述的记录头33同样地根据对应于人的视觉特性所确定的记录头移动步距量进行驱动控制。此外，这4个喷墨记录头331-334是装载于往复移动机构35上同时进行移动控制的。

上述实施形式是采用喷墨口33a的间隔为150dpi的记录头，相对于形成300dpi或600dpi的图象作说明的，但这对于采用喷墨口33a的间隔为Adpi时的记录头来形成4Adpi的图象时也是相同的。

通过使前述记录头移动由本发明的方法所确定的记录头移动步距数，能够用200dpi的记录头来形成800dpi的图象。

通过使前述记录头移动由本发明的方法所确定的记录头移动步距数，能够用180dpi的记录头来形成360dpi的图象。

通过使前述记录头移动由本发明的方法所确定的记录头移动步距数，能够用180dpi的记录头来形成720dpi的图象。

此外，前述实施形式是就把记录纸卷附到鼓上，沿着与喷墨记录头的喷墨口排列方向大致正交的方向传送的情形来说明的，但并非需限定如此，例如可把记录纸载承于带式输送器上输送，或是固定记录纸来移动喷墨记录头而使记录纸相对于喷墨记录头输送。

再有，前述的实施形式是就把本发明适用于喷墨打印机的情形来描述的，但这并非是一种限制，例如本发明同样适用于这样的打印机，它们使用了配备有排列成行状的多个LED记录元件的LED记录头，或是配备有排列成行状的多个发热体记录元件的热记录头，或是配备有排列成行状的多个EL记录元件的边缘发射器。

Claims (7)

1．一种成象装置，包括：

配置有排列成行状的多个记录元件的记录头；

沿记录元件的排列方向移动此记录头的移动装置；

相对于与上述记录头的记录元件的排列方向大致正交的方向输送记录媒体的输送装置；

由上述移动装置对所述记录头沿记录元件排列方向的移动进行移动控制，同时由上述输送装置使上述记录媒体相对于所述记录头作多次往复传送而以小于记录元件间节距的节距进行点记录，且在每次使所述记录媒体相对于所述记录头作往复输送时，使此记录头移动仅以对应于人的视觉特性所确定的移动量移动的装置。

2．权利要求1所述的成象装置，其中上述人的视觉特性是指人的视觉对记录在所述记录媒体上的点在此记录头的移动方向上的印字不匀的感特性。

3．一种成象装置，包括：

等间隔地配置有排列成行状的多个记录元件的记录头；

沿记录元件的排列方向移动此记录头的移动装置；

相对于与上述记录头的记录元件的排列方向大致正交的方向输送记录媒体的输送装置；

由上述移动装置对所述记录头沿记录元件排列方向的移动进行移动控制，同时由上述输送装置使上述记录媒体相对于所述记录头作多次往复输送从而以小于记录元件间节距L的节距L/K(K为2以上的整数)进行点记录，且在每次使所述记录媒体相对于所述记录头作往复输送时，使此记录头仅以对应于人的视觉特性所确定的移动量T×L/K(T是记录头移动步距量，为正整数)移动的装置。

4．权利要求3所述的成象装置，其中上述记录头移动步距量T设定为使成象空间频率特性与视觉空间频率特性的积和为最小的步距量。

5．权利要求4所述的成象装置，其中上述成象的空间频率特性为E(μ)，而上述视觉的空间频率特性为H(μ)。

6．一种成象装置，包括：

按1/150时间隔配置有排列成行状的多个记录元件的记录头；

沿记录元件的排列方向移动此记录头的移动装置；

相对于与上述记录头的记录元件的排列方向大致正交的方向输送记录媒体的输送装置；

由上述移动装置对所述记录头沿记录元件排列方向的移动进行移动控制，同时由上述输送装置使上述记录媒体相对于所述记录头作两次往复输送而以小于记录元件的节距1/150的节距1/300吋进行点记录，且在每次使所述记录媒体相对于所述记录头作往复输送时，使所述记录头仅按移动量3×1/300(记录头移动步距数T=3)移动的装置。

7．一种成象装置，包括：

按1/150时间隔配置有排列成行状的多个记录元件的记录头；

沿记录元件的排列方向移动此记录头的移动装置；

相对于与上述记录头的记录元件的排列方向大致正交的方向输送记录媒体的输送装置；

由上述移动装置对所述记录头沿记录元件排列方向的移动进行移动控制，同时由上述输送装置使上述记录媒体相对于所述记录头作四次往复输送而以小于记录元件的节距1/150的节距1/600吋进行点记录，且在每次使所述记录媒体相对于所述记录头作往复输送时，使所述记录头仅按移动量5×1/600(记录头移动步距数T=5)移动的装置。

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