CN1338994A - 补偿喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化的影响的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用来补偿在喷墨打印机中热感应液滴尺寸变化的影响的设备和方法。该设备包括一个用来确定打印头温度的温度确定单元、和一个配置成从温度确定单元接收打印头温度和接收名义半色调值形式的图象数据的半色调调节单元。调节单元能增加或减小要打印的点数,并由此或者通过根据温度调节名义半色调值或者通过根据温度调节一个阈值阵列补偿液滴尺寸变化。温度确定单元能通过计数由计数供给到行幅存储器的二进制半色调值打印的点数能预测打印头温度。

Description

补偿喷墨打印机中的 热感应液滴尺寸变化的影响的方法

本发明涉及用来补偿从喷墨打印头喷射的液滴尺寸的热感应变化的系统和方法，并且更具体地说，涉及一种其中根据打印头的温度调节半色调级的控制方法和设备，从而根据温度调节每单位面积打印的点数，由此补偿打印图象的热感应变化。

当今，热喷墨打印机由于其小尺寸、可携带性、效率、及产生高质量打印的能力对于在打印计算机图象中的用途已经获得广泛接收。典型热喷墨打印机的打印头带有多个精确形成的喷嘴，每个喷嘴与从墨盒接收墨水的一个腔室流体连通。每个腔室与一个称作热喷墨电阻器的电阻元件相邻，该电阻元件相对着喷嘴布置，从而在喷嘴与电阻器之间能收集墨水。电气打印脉冲加热热喷墨电阻器，使与电阻器相邻的墨水的一小部分蒸发，由此把机械能传递到一定量的墨水，并且向打印介质推进墨水穿过打印头的喷嘴。喷射的液滴收集在介质上，并且在其上形成打印字符和/或图象。打印一般通过在相对于打印头的第一方向上增量运动介质和在与第一方向垂直的第二方向上运动打印头实现。多个喷嘴可以跨过打印头供给，从而多个液滴可以从打印头一次发射，喷嘴的空隙及打印头和介质的增量步进定义打印图象的分辨率。一个具有每英寸600点分辨率的打印机每平方英寸能打印600点，或者换句话说，从打印头打印的每个点能覆盖近似1/600×1/600平方英寸面积。可以由一个点覆盖的该小面积一般称作画面元素或“象素”。

半色调打印是这样一种类型的打印：能用来打印文本，但特别适用于打印图形图象，如在桌面排版中，从而能创建更详细的图象。该方法利用人眼使点组一起模糊和把他们合并成单个感觉灰影的趋势。每单位面积的点越多，灰影显得越深。

一般地，这种打印需要依据来自源图象具体象素的灰度灰影，把源图象划分成与打印机的分辨率对应的多个象素，并且然后把每个象素分配一个半色调级。灰影落在是渐进系列灰影的灰度级内，位于从黑至白的范围内。能用来描述源图象中每个象素的灰度灰影数量(并因而半色调级的数量)取决于分配给要打印的每个象素的存储器的量。在编码灰度灰影时使用的位越多，成为可能的分级越多。例如，每个象素两位的使用允许每个象素四个半色调级，六位允许64个级，及8位允许256个级。然而，随着位数增大，对存储容量的需要也增大。例如，对于256个灰度灰影，对于图象中的每个象素要求一位的存储。因而，一个100象素宽乘100象素高的小图象需要10,000位的存储。结果，通常平衡详细和存储要求，以便在存储容量中以最低成本提供最好的可能图象。

每个象素的半色调级与在具体象素处打印点的概率相对应。例如，在一个实施例中，零的半色调值是指黑点绝对不应该打印在该象素处，255的值是指点绝对应该打印在该象素处，及128的值是指有稍大于50％的机会(128/255)把点打印在该具体象素处。因而，例如，一般映象由加色“中”灰度色的一个整页组成的源图象，从而把要打印在打印介质上的所有象素分配一个128的半色调级，由此在将打印点的每个象素处创建50％的机会。因而，在该页上，点将放置在近似50％的适用象素处。当打印时，诸点视觉上一起模糊，显得象“中”灰度灰影。

然而，由喷墨打印机打印的半色调图象的质量和一致性受打印头温度的影响。随着打印头的温度升高，由每个喷嘴产生的点尺寸增大，因为温度升高降低了腔室内墨水的粘度，使较大的蒸气泡产生，由此喷射更大的液滴。因而，在打印机打印的页面上，较大液滴使形成较大的点，并且这些较大点又使产生的图象看着与当打印头在较低温度下操作时产生的图象不同。况且，液滴越大意味着沉积在页面上的墨水越多，增大纸张起皱和墨水弄污可能出现的机会。

当正在打印非常暗的图象时，打印头的温度升高得最显著，因为多个点从打印头喷射以产生暗的图象，并且多个电阻器被加热以产生诸点，电阻器的累积热量升高打印头的温度。因而，当打印头结束一行打印或“行幅”时，打印头常常处于比它开始该行幅时高的温度下。而且，打印头在要打印的下个行幅期间可能保持在该较高温度下。例如，打算打印成均匀灰度灰影的页面可能结果是在页面上各位置处产生灰度灰影的变化。如果打印头从左至右打印，并且从顶部向底部打印，则页面的右部可能处于比页面左部深的灰度灰影，而类似地，页面的底半部可能是比页面的顶半部深的灰度灰影。况且，如果在实际打印期间的打印头温度不同于在产生半色调时假定的打印头温度，那么打印图象的灰影不会良好地与源图象数据相对应。

以前，通过控制打印头的温度已经解决了由温度变化造成的打印质量不良问题。然而，因为有源冷却，如通过使用热电冷却、循环泵等，不是成本有效的，所以无源冷却一直是由大多数热喷墨制造商使用的方法。无源冷却的一种方法是利用铝散热片以吸收由打印头产生的热量。在利用这种方法时，在每个打印行之后，打印机的微码将命令打印头在页边等待，直到打印头通过对散热片的热耗散冷却到希望温度范围。

然而，打印头的无源冷却不是没有缺点。在打印头冷却的同时延迟的附加影响相对于时间能变得十分显著，并且对打印机的生产能力有显著影响。另外，如果在每个打印行之前打印头没有冷却到几乎相同的温度，则打印头将产生可变的液滴尺寸，并因此产生从行幅至行幅可变的输出。这种行幅至行幅的变化极成问题，因为他们最明显。况且，无源和有源温度控制方法都要求在打印头上使用温度传感器，这可能磨损并且增加打印机的成本。另外，为了使温度控制方案成功，打印头温度必须保持在约5C的范围，而在允许打印头输入功率对于所有打印密度自由漫游的同时保持这种控制可能是困难和昂贵的。

另一种对于温度变化问题的手段，是改变施加到使液滴形成和喷射的电阻元件上的电压和脉冲宽度。例如，授予Kneezel等的美国专利No.5,483,265公开了一种控制方法，其中检测喷墨打印机的打印头的温度，并且根据检测的温度用预定功率和持续时间的脉冲激励加热器元件26，从而生成的斑点尺寸接近最优尺寸。根据该专利，在检测打印头温度之后，从查阅表能检索用于检测打印头温度的预定脉冲持续时间和电压，并且然后施加到加热器元件上。如果检测温度大于用于希望墨滴尺寸的预定温度，则缩短脉冲持续时间并且增大脉冲电压，以保持希望的液滴尺寸。然而，如果检测的温度小于预定温度，则延长脉冲持续时间并且能减小电压，以保持希望的尺寸。

授予Courtncy的美国专利No.5,610,638公开了另一种用来补偿温度感应液滴尺寸变化的手段。根据该专利，一个温度传感器16检测相邻于打印头的温度，并且为了打印选择一种单次通过100％覆盖打印模式或一种双次通过50％覆盖方格盘打印模式。在单次通过模式中，打印的每个行幅在一次通过中打印，而在双次通过模式中，对于打印的每个行幅使用打印头的两次通过。该专利也公开了根据检测温度改变注射速率(或频率)。如该专利的图3中所示，当检测的温度小于或等于30？，并且要打印的图象密度较低时，把喷射频率选择成6khz，并且选择单次通过模式。然而，如果确定要打印的图象具有高密度，并且温度小于或等于30？，则把频率减小到4.5khz，并且保持单次通过模式。当对于低密度和高密度图象温度大于30？时，则把频率保持为6khz，并且打印机利用双次通过模式。

然而，由这些专利公开的温度补偿装置具有一定的缺点。首先，二者都需要使用温度传感器来确定打印头的温度。而且，通过改变电压或脉冲宽度调节输送到喷嘴的能量，如在Kneezel的中公开的那样，能降低打印头寿命，并且在一定能量级之外是无效的。另外，尽管输送到打印头的控制能量级对于某些类型的打印机可能工作良好，但在喷墨打印机中实施却是困难的，因为在液态墨水薄膜中气泡产生的机构使得难以通过控制发射能量精确地控制液滴质量。况且，调节喷射频率，如在Courtncy的中公开的那样，取决于在靠近打印头的重新填充时间的循环时间的发射液滴，由此喷射较大或较小的液滴。然而，除非严格地控制打印头和墨筒的制造，否则打印机的重新填充时间可能显著地改变，由此引起重新填充动力学的较大差别并且使该控制方法是不可预测的。没有一个专利公开一种用于半色调打印的涉及通过根据温度调节象素的半色调级控制喷射的点数的温度补偿方案，并且没有一个专利公开一种计数由打印头发射的点数以预测打印头温度的温度预测方法。

因而，为了克服以上和其他问题，希望具有一种用来补偿在热喷墨打印机中的温度感应液滴尺寸变化、不需要打印头温度的严格控制、不需要打印头参数的调节、及不需要温度检测装置的系统和方法。而且，希望具有这样一种系统和方法：在打印质量方面有效地减小行幅至行幅变化，以及减小纸张起皱和弄污及增大墨盒寿命。

因而，本发明的一个目的在于消除上述问题。

本发明的另一个目的在于，提供一种有效补偿在二进制喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化的方法和设备。

本发明的另一个目的在于，补偿热感应液滴尺寸变化而不需要严格控制打印头温度。

本发明的又一个目的在于，改进由喷墨打印机产生的打印质量和一致性。

本发明的另一个目的在于，减小弄污和纸张起皱。

本发明的另一个目的在于，提供一种补偿在喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化而不需要调节打印头参数，如施加到打印头上的电压和脉冲宽度及/或打印头的发射频率，的方法和设备。

另一个目的在于，提供成本有效的这样一种方法和设备。

本发明的另外的目的、优点和其他新颖特征将在随后的描述中部分叙述。

为了实现上述和其他目的，并且按照上述的本发明的目的，提供一种包括一个温度估计单元和一个图象调节单元的图象处理设备。把温度估计单元配置成估计打印头的温度。把图象调节单元配置成从温度估计单元接收估计温度和接收图象数据。也把图象调节单元配置成根据估计温度和图象数据确定在各个象素位置处要由打印头打印的点数。

也提供了一种在二进制打印机中补偿热感应液滴尺寸变化的影响的方法。该方法包括步骤：估计打印头的温度；接收图象数据；及根据估计温度和接收的图象数据，决定在多个象素位置的每一个处是否打印一个点。

也提供的是一种用在二进制打印机中包括一个温度估计单元和一个半色调调节单元的图象处理设备。把温度估计单元配置成估计打印头的温度。把半色调调节单元配置成从温度估计单元接收打印头温度和接收包括名义半色调值的图象数据。也把半色调调节单元配置成根据估计温度和名义半色调值确定二进制半色调值。

也提供一种用来估计打印头温度的设备。该设备包括一个能量估计单元和一个温度估计单元。把能量估计单元配置成估计供给到打印头的能量。把温度估计单元配置成接收由能量估计单元估计的能量和根据供给的能量估计一个估计打印头温度。

也提供一种用来预测打印头温度的方法。该方法包括步骤：估计要供给到打印头的能量；和根据在要供给的能量与打印头温度之间的一种预定关系，从要供给的能量预测打印头温度。

本发明的其他目的对于熟悉本专业的技术人员将成为显然的，其中直接为了说明目的，表示和描述本发明的最佳实施例。如将认识到的那样，本发明可以具有除下面详细描述的那些之外的其他方面和布置，而不脱离由权利要求书定义的本发明的范围。

尽管说明书断定权利要求书指出和清楚地要求本发明的权利，但相信由联系附图所做的如下描述将更好地理解本发明。

图1是方块图，表明一种根据本发明的、用来补偿在喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化的影响的设备；

图2描绘根据本发明的、以部分形式表示的、如能与图1的系统一起使用的一种温度调节查阅表的一个实施例；

图3是曲线图，表示在各种半色调级下打印头温度对打印图象的反射亮度的影响；

图4是放大视图，表明当打印头温度升高时由喷墨嘴产生的点尺寸增大；

图5是放大视图，描绘根据诸如能由图1的系统实现的之类的打印头温度变化调节半色调级的影响；

图6是流程图，表示一种根据本发明用来补偿在喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化的影响的方法；及

图7是流程图，描绘一种根据在行幅中喷射点与总点的比例来预测打印头温度的方法，如能与图6的方法一起使用并且能由图1的温度预测单元使用。

现在详细参照附图，图1是方块图，描绘一种根据本发明用来热补偿在喷墨打印机中的热感应液滴尺寸变化的系统。如图中所示，从源图象存储器12接收源图象信息。该信息可以以多种形式存储，并且能从多种器件接收，象例如具有用来产生源图象信息的软件应用程序的计算机或处理器，或例如象摄象机或扫描器之类的其他成象器件。源图象存储器一般至少大得足以保持信息的足够象素，以便覆盖与图象的一个行幅相对应的图象的面积。

半色调转换器单元14从源图象存储器12最好一次一片地接收源图象信息，并且利用一个灰度级查阅表(LUT)把源图象中的灰度的各种灰影转换成把黑点打印在片中每个象素位置处的概率(即半色调级)，如在喷墨打印机上半色调打印技术中已知的那样。片中每个象素位置具有与其相关的一种概率，并且每种概率最好由8位表示，由此允许256(0-255)种不同概率打印一点，这对应于由源图象信息代表的灰度的256种灰影。0值是指点绝对不应该打印在具体的象素位置处，而255的值是指点绝对应该打印在象素位置处。应该理解，其他数量的位可以用来表示这些概率。

对于打印头温度在诸如室温之类的一定名义温度下的假设，灰度级LUT 16包含用于图象的校正半色调级。因而，从转换器单元14输出的半色调或概率足以正确地在该名义温度下把希望图象打印在介质上。

半色调转换器单元14的输出供给到一个半色调调节单元18，半色调调节单元18使用半色调调节查阅表20根据打印头温度调节分配给每个象素的半色调级。半色调调节单元18从下面更详细描述的温度预测单元28接收对于打印头的预测温度，并且利用该温度从查阅表20选择正确的调节半色调级。

半色调调节查阅表20的一个示范实施例表示在图2中，其中半色调转换器输出在第一列中，而其余的列指示应该如何根据打印头的温度调节输出。如图2中所示，打印一个点的概率在较低温度下一般应该增大，如在35C左右，而在较高温度下应该减小，如在55C左右。因而，因为半色调级的这种调节，在较高温度下将打印每单位面积的较少点，以便补偿在这些较高温度下产生的较大液滴质量。因而，通过打印较少但较大的点实现正确的半色调灰影。相反，在较低温度下，应该打印每单位面积的较多的点，因为液滴质量减小，并且通过打印较多但较小的点实现正确的灰影。也如图2中所示，在某一名义温度下，对于半色调转换器单元输出不进行调节(即，不进行变化，因为打印头温度在用来创建灰度级LUT 16的相同温度下)。

图2的查阅表能用经验创建。例如打印一个“名义”半色调表，其中相对隔离地打印灰度的各种半色调灰影的小块，从而打印头温度保持较低和较恒定。在该名义温度下在一个小块中应该打印从0至266的每个半色调级。然后，由一个温度控制装置改变打印头温度，如以5C的增量，并且在这些增量温度的每一个下从0至255打印半色调灰影的小块。然后，通过观察或通过测量各块的反射亮度，如通过使用光谱仪，能确定在查阅表中如何配置数据，从而一种具体半色调灰影跨过在其下打印头操作的各种温度范围看着是一致的。为了更高的半色调调节精度，对于其他温度增量，象例如1C的增量或更小，能创建诸表。

应该注意，在先有技术中已知的有源或无源冷却装置能与图1的系统一起实施，从而强迫打印头在具体的温度范围内操作，如40C范围，以防止由过分温度升高造成的空气转移和/或打印头损坏。然而，因为利用半色调调节单元18，所以这些控制装置不必象以前器件那样严格地控制温度，并且温度能落在范围内的任何处而不影响图象质量。相反，仅依赖于温度控制以防止随意图象变化的温度补偿方案，需要把头温度保持在约5C范围内以便适当地防止这样的变化。

半色调调节单元18的输出然后供给到一个阈值形成单元22，其中用于每个象素的调节半色调级(或概率)如通过使用在喷墨打印机技术中已知的算法，转换成在该具体象素处是否发射或喷射一个黑点的决定。每个象素位置可以由阈值形成单元2分配一个阈值，如通过使用Bayer矩阵，并且如果用于该象素的半色调级大于分配的对应阈值，则确定在该象素位置处打印一个点。如果概率不大于对应的阈值，则决定在该具体象素处不打印一个点。因而，在每个象素位置处的半色调级(0至255)用来根据阈值形成单元22的分析产生用于该象素位置的1或0的二进制半色调级。1的二进制半色调级是指在该象素位置处发射一个点，而0是指在该位置处不发射点。把用于行幅的该1-0(二进制)位图供给到行幅存储器单元24，其中存储它以便由驱动器电路30使用。如这里使用的那样，术语“半色调算法”是指用来把用于象素的非二进制半色调值(例如半色调级)转换成“二进制半色调值”的任何算法，并且术语“二进制半色调值”是指在该象素位置处是否打印一个点的确定。

在行幅存储器单元24中的信息由驱动器电路30用来把驱动脉冲输送到沿其中应该放置诸点的打印介质的行幅的位置处的打印头32的喷嘴。驱动电路可以包括诸如在美国专利5,661,510中公开的之类的加热器芯片，该专利的整个说明包括在这里以供参考。由驱动器电路30输送的驱动脉冲每一个的数值和长度最好是均匀的，从而液滴尺寸不会根据脉冲变化，并且在每个象素处或者放置在或者不放置一个点，如在二进制打印中已知的那样。相反，在诸如染料升华打印机之类的连续色调打印机中，依据点是多大改变至每个喷嘴的能量级。因而，二进制半色调打印允许较简单的打印头设计，因为为了实现液滴尺寸不需要调节墨水流。

图1的温度预测单元28估计打印头的温度，并且把该温度供给到半色调调节单元18。根据一个计数器26的输出预测该温度，计数器26通过计数从阈值形成单元22输出的“1”的二进制半色调值计数要打印在当前行幅内的总点数。因为每当从一个打印头喷嘴发射一个点时热量从电阻器发射并且跨过打印头耗散，所以当打印点时打印头的温度升高。在行幅内要打印的点数据越大，则打印头的温度越高。因而，计数器26的输出是打印头温度的估计，并且温度预测单元28利用计数器输出和存储在LUT 29中的温度预测数据把计数器输出转换成常规温度单位，如摄氏度。

温度预测LUT 29的数据使打印的点数与打印头温度相关(以常规形式)，并因而由温度预测单元28用来确定温度预测单元28的输出。该数据可以用经验确定。例如，在要确定的各种半色调级下能打印多个行幅，并且在打印点时，如通过一个温度传感器，能监视打印头温度。在打印进行时，能记录在行幅中已经打印的总点数、由打印头覆盖的距离、以及喷射速率(每单位时间的点)的一个标签。根据这些观察，可以设计使温度升高与每单位时间打印的点数和/或每单位面积打印的点数相关的查阅表或公式。在打印头中的暂停也能考虑进去。已知打印头的温度随每单位时间打印的点数的增大而升高，但对于每个打印头该温度升高如何准确地发生将根据具体的打印头构造和其他打印机参数而变化。

因而，温度预测单元28、温度预测LUT 29、及计数器26能用来预测或估计打印头的温度。因此，对于正常工作的图1的系统，温度传感器是不必要的。然而，要理解，温度预测单元28和计数器26能由一个温度检测单元代替或补充，该温度检测单元能检测打印头的温度，并且把该温度供给到半色调调节单元18。而且，应该理解，温度预测单元28和温度预测LUT 29能从图1的系统除去，并且计器输出能直接供给到半色调调节单元29，在这种情况下，调节单元29根据计数器26的输出(要打印的点数)调节半色调，该输出能用作温度估计。因而，设想半色调调节LUT 20和图2的LUT能包括多个列，其中每一列对应于要打印的多点形式而不是摄氏度或华氏度形式的温度估计。因而，如这里使用的那样，“温度”能指常规温度单位(即摄氏度或华氏度)或与温度有关的其他单位，例如象要打印的点数、提供的脉冲数、或输送的能量。

半色调LUT 16、半色调调节LUT 20、及温度预测单元29最好存储在一个存储器器件中，如存储在动态RAM、ROM、EEPROM、闪烁存储器、或其他永久存储介质中。类似地，行幅存储器单元24可以是多种用来存储信息的存储器元件或器件的任一种。源图象存储器也可以是各种存储器器件和元件的任一种。

最好半色调转换器单元14、半色调调节单元18、阈值形成单元22、温度预测单元28、及计数器26相结合地布置成软件例行程序或算法，如存储在计算机可读介质上的软件程序。多种常规编程语言的任一种可以用来创建例行程序，象例如C、C++，或者能以专用编程语言实现例行程序。单元14、18、22、26、和28的每一个可以包括主程序的一个模块或例行程序。这些例行程序将对半色调LUT 16以及半色调调节LUT 20访问，并且能存储在位于打印机本身内的硬件中，或者能存储在由驱动打印机的计算机利用的打印机驱动程序软件中。

如以上提及的那样，图1的系统使由于喷墨打印头温度变化在图象中出现的随意灰影移动最小，并且能如此实现而不用调节打印头参数，如脉冲数值或发射频率，而且不需要温度检测装置。通过调节半色调级，调节在各个象素位置处的打印点的概率，并因而，调节控制要打印的点数的二进制半色调值(1和0)。

也如以上提及的那样，如果对于打印头温度不进行这种补偿，则希望灰度色调由于打印头温度变化将比期望的浅或深。这种影响在从行幅至行幅出现时(即当两个行幅打算看着相同但一个行幅看着较深时)特别显著，而当在打印图象的各部分之间、以及在各页之间出现时也较显著。图3是曲线图，表示未补偿温度移动可能如何影响打印图象的反射亮度。如图中所示，当打印头的温度升高时，对于给定的希望半色调(即灰度等级)图象的反射亮度一般将减小。因而，因为较低的反射亮度意味着反射较少的光，并且图象显得较深，所以在高打印温度下打印的图象比当在较低温度下打印时看起来深。该图给出一个从35C至65C以5C增量增大温度如何可能影响图象的反射亮度、并因此影响图象的可视外观的例子。例如，对于100的半色调级，曲线图表示在35C下约20的和在65C下约12的反射值，由此指示100的半色调级当在65C而不是35C的打印头温度下打印时看起来显著较深。因而，在65C下，图1的半色调调节单元18从100减小该半色调级(例如可能利用95的值)由此每单位面积打印较少的点，并因而补偿热感应液滴尺寸增大。

图4是放大视图，表明由喷墨打印头的喷嘴产生的斑点如何随温度升高增大。斑点50、52、和54分别表示在温度T1、T2、和T3下由喷墨打印头的喷嘴产生的斑点，其中T3大于T3，而T2大于T1。如图中所示，由于在较高温度下在喷墨室中生长的气泡较大，产生的斑点往往随温度从T1至T3升高而增大。

图5是放大视图，表明图1的系统如何能补偿液滴尺寸的这种增大。当温度在图5a中从T1至T3经图5c升高时，灰度等级能由图1的半色调调节单元18使用用经验方法产生的半色调调节LUT20从L1至L3减小，由此使每单位面积56打印较少的斑点。在比图5的喷墨打印机小得多的比例上，通过打印几个小点产生的图象部分能看起来近似于与由打印较少但较大的点产生的相同部分的相同灰度灰影，因为由点覆盖的总面积(即点覆盖)保持近似相同。通过控制打印的半色调级能实现每单位面积打印点数的控制，如在图1下以上描述的那样，因为半色调级直接与在各位置处打印点的概率相对应，并因而与每单位面积打印的点数相对应。

图6是流程图，表明一种用来补偿温度对打印头影响的方法，如能通过图1的半色调转换器单元14、半色调调节单元18、和阈值形成单元22进行。该方法能以计算机程序的形式实施，并且单元14、18、和22能以操作程序的计算机的形式实施。

根据该方法，在步骤100，从一个源，如计算机或扫描器器件，得到源图象数据。该数据对于要打印的行幅、从图象的左侧开始并且运动到图象的右侧，最好一次一片地输入。一片是行幅的一个竖直部分，对应于在打印头上的喷嘴的竖直列。

在步骤102，把源图象的片转换成半色调级，如通过使用查阅表，如在把源图象转换成半色调级的技术中已知的那样。一般地，要打印的片的每个象素根据其灰影分配一个数，这些数表示在该象素处打印一个点的概率，叫做半色调级。最好，使用256(0-255)个数，从而能表示灰度的256种灰影。另一方面，图象数据可能已经以希望半色调形式存在于源中(例如在计算机中)，如以半色调级范围从0至255的形式，在这种情况下步骤102是不必要的。

在把半色调级初始分配给片中的象素(在图6中称作“名义”半色调级)之后，执行步骤104，其中根据打印头的当前工作温度选择查阅表。最好，在步骤104之前预测温度，并且如在下面更详细描述的那样。然而，要理解，温度传感器或其他温度估计机构能用来估计打印头的或打印头某一部分的温度。直接测量的或检测到的温度这里将称作温度的估计，因为在测量中可能有误差，并且因为测量温度不会准确地与在每个喷嘴和/或打印头每部分处的温度相对应。在步骤104，对于打印头的各种工作温度能提供多个LUT，并且根据打印头的实际温度选择正确的表。每个查阅表最好把每个可能“名义”半色调映象到一个“调节”的半色调级，如图2中所示和在上面描述的。这样一种表能通过在某一预定打印头温度下对于各“名义”半色调打印的块和然后在各种其他打印头温度下打印相同的半色调用经验方法创建。然后通过观察能确定灰度的各种打印灰影如何匹配不同温度，并且因而能创建查阅表，如相对于图2在以上描述的那样。

在已经选择正确的表之后，执行步骤106，并且通过从与在步骤102分配给象素的“名义”半色调级相对应的表选择“调节”半色调级，如通过使用查阅功能，确定用于片中每个象素的“调节”半色调级。如果检测的温度与对其创建查阅表的温度不相对应，则在步骤106，能从存在的LUT外延或内插调节的半色调级。在这种情况下，在步骤104，选择最靠近检测温度的LUT，并且然后在步骤106，从选择的LUT能内插“调节”半色调级。另一方面，在步骤104能选择最靠近检测温度的LUT。

然后，在步骤108，把在先有技术中作为“阈值阵列”已知的随机值阵列分配给要打印的片的象素。这些值应该从与用于打印机的半色调级范围相对应的范围选择。因而，如果使用256种半色调级，则应该从范围0-255选择阵列的每个值。如果要使用一个可以比随机阵列提供更好质量图象的预定阵列，如Bayer矩阵或蓝噪声矩阵，则该步骤可能是不必要的，如在授予Parker的美国专利No.5,708,518中公开的那样，该专利通过参考包括在这里。

在步骤110，然后把用于片的象素的调节计色调与分配给这些象素的阈值值相比较，对于每个象素，如果调节半色调级大于阈值值，则接通象素，如通过对于该象素取1的二进制半色调值。1的二进制半色调值将使一个黑点打印在纸上的该象素位置处。然而，如果调节半色调级小于分配的阈值值，则断开该象素，如通过取0的二进制半色调值，从而点将不打印在该象素处。与该比较无关，255的调节半色调级是指明确应该打印一个点，而0的调节半色调级是拽不应该打印点。如能理解的那样，接近255的调节半色调级比接近0的值具有大得多的把点打印在该装置的机会。步骤108和110的这种“阈值形成”或“概率”技术是希望的，因为它防止点在页上形成低频率图案，这能使观看者分心。然而，应该理解，能利用用来确定在一个具有某一调节半色调级的象素处是否打印一个点的其他技术，而不脱离本发明的范围。例如，通过在一部分中每隔一个点打印，能得到图象在0-255级上具有1-128半色调级的部分。

一旦确定在片的哪个象素处应该打印点，就在步骤112，把用于该片的二进制输出或二进制半色调位图，输出到行幅存储器。在行幅存储器中的位图由打印机驱动器电路用来选择性把脉冲送到在打印介质的片中希望位置处的打印头的喷嘴，如在二进制喷墨打印技术中已知的那样。

当把二进制输出提供到行幅存储器时，执行步骤114，其中计数输出的1的总数。因为“1”对应于要打印的象素，所以1的数量对应于在该具体片中将打印的点数。如以上提及的那样，由于从打印头中加热器芯片发射的热量，每片打印的点数越大，则打印头温度越高。

因而，打印的点数与打印头温度有关，并且在步骤116，能从打印的点数预测打印头温度。从打印的点的计数预测温度的一种方式是把计数与各个范围相比较，每个范围与一个预测打印头温度相对应。诸范围和对应的打印头温度能用经验方法得到，并且取决于使用的打印头的具体构造。另外，依据希望的精度级能改变范围的数量和尺寸。然后估计打印头温度能由步骤104用来选择在得到温度调节半色调级时使用的LUT。

设想能删除步骤116，在这种情况下步骤114的计数能直接供给到步骤104。然后，在步骤104，温度处于行幅存储器中“1”数量的计数形式，而不是处于摄氏或华氏度的形式，并且从温度的这种估计形式能直接选择LUT。

因而，图6的方法能用来补偿在由喷墨打印机产生的打印图象中的热感应打印奇点。该方法根据打印头的温度调节要打印的图象的象素的半色调级(概率)，并由此根据温度调节每单位面积将打印的点数。该方法不需要温度传感器，因为根据由打印头打印的总点数预测(或估计)打印头的温度。设想其他方法可以用来根据温度调节每单位面积的点数，而不脱离本发明的范围。例如，代之以调节要打印的图象的象素的半色调级，可以根据温度向上或向下调节使用的阈值级或阈值矩阵，以实现相同的效果。按要求能改变温度预测和调节的频率；即，在打印每个象素之后，在打印每片之后，或在打印每个行幅之后，能估计温度和选择调节LUT。

根据本发明的方法能以多种方式实施。例如，该方法能作为通过把该方法配置在ASIC上制造的物品实施，或者作为在ROM、PROM、或EEPROM上的硬件实施，或者作为在诸如计算机硬盘、CD-ROM或其他永久存储介质之类的计算机可读介质上的程序实施。该方法也能带有适于执行存储在RAM或ROM、或两者的组合中的本发明的可执行指令的专用设备实施。况且，该方法能以象例如“C”编程语言之类的任何常规编程语言实现，或者能以专用编程语言实现。

尽管在步骤116希望，对于打印的每片预测温度，并且在每片之后把计数器复位到零，但按要求可以较频繁或较不频率地预测温度。况且，可以以其他方式估计温度而不脱离本发明的范围。例如，根据在当前行幅中每片打印的平均点数、在页上每行幅打印的平均点数、在行幅中打印的总点数、和/或每单位时间打印的点数，能预测温度。

预测温度的一种可选择方法描绘在图7中，其中根据要打印的点与发送到行幅存储器的总点数的比例预测温度。如图7中所示，在二进制输出提供到行幅存储器的同时，在步骤120把行幅的每个象素输入到该方法。然后，在步骤122，计数器“Total”对于提供的每个象素增大一，从而保持把象素数的运行标签送到驱动器电路打印。在步骤124，确定象素是具有意味着将打印一点的“1”值还是具有意味着不打印点的“0”值。如果象素具有“1”值，那么另一个叫做“Print”计数器增大一，从而保持在行幅中打印的点数的计数。

然后，能从与已经输出到行幅存储器的象素总数相对应的多个LUT选择一个LUT，如由计数器“Total”指示的那样。该步骤指示在图7中作为步骤130。一旦已经选择LUT，则根据在步骤128计算的“Print”计数能从LUT选择打印头的估计温度。与各种“Print”计数相对应的温度能用试验确定，如通过在各种半色调级下打印各行幅和测量打印头温度、“Print”计数、和在跨过行幅的各点处的“Total”计数。这些LUT在各种打印头类型和打印机中变化，因为他们取决于打印头构造和打印机参数。如果在用于当前“Total”或当前“Print”计数的LUT中没有适用的预测温度，则能从适用的数据外延或内插该温度。

尽管以上已经描述了本发明的最佳示范实例，但要理解，熟悉本专业的技术人员通过适当修改能得到这里描述的本发明的进一步修正。因而，尽管已经描述了实施全发明的方法、器件和系统的最佳配置，但应该理解，这些方法、器件和系统可以具有各种各样的配置和布置，而不脱离本发明的范围。例如，本发明的方法能包括计算机程序，并且这样的程序可以具有多种形式，使用各种可变名称和命令，及以多种编程语言的任一种实现，而不脱离本发明的范围。而且，本发明的步骤和方法可以以多种顺序实施，而不脱离本发明的范围。另外，可以设想，温度对半色调级的影响能用公式估计，并且在打印机操作期间能使用公式来计算调节半色调级，而不是利用查阅表。因此，本发明的范围应该按如下权利要求书考虑，而不应该限于以上表示和描述的结构和方法的细节。

Claims (27)

1.一种用在二进制打印机中的图象处理设备，包括：

一个温度估计单元，配置成估计打印头的温度；和

一个图象调节单元，配置成从温度估计单元接收估计的打印头温度和接收图象数据，其中也把图象调节单元配置成根据估计打印头温度和图象数据确定由打印头打印的点数。

2.根据权利要求1所述的设备，其中图象数据包括在各象素位置处打印点的概率，并且其中把调节单元配置成根据估计温度调节概率和使用调节的概率来确定要打印的点数。

3.根据权利要求2所述的设备，其中调节单元进一步包括：

一个阈值形成单元，配置成把调节概率与一个阵列的值相比较和根据该比较确定要打印的点数。

4.根据权利要求2所述的设备，其中调节单元进一步包括：

多个查阅表，每个查阅表与一个打印头温度相对应并且使调节概率存储在其中，其中查阅表由调节单元访问，以便根据估计温度和图象数据选择调节概率。

5.根据权利要求1所述的设备，其中温度估计单元包括：

一个计数器，配置成提供由打印头在图象某一预定部分上打印的点数的计数；和

一个温度预测器，与计数器通信，其中把温度预测器配置成根据计数预测打印头的温度。

6.根据权利要求1所述的设备，其中温度估计单元包括：

一个温度传感器，连接到打印头上。

7.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

一个图象数据存储单元，适于存储图象数据的至少一部分和把数据提供到调节单元；和

一个喷墨打印头，由调节单元控制以打印由调节单元确定的点数。

8.一种在二进制打印机中补偿热感应液滴尺寸变化的影响的方法，该打印机带有用来通过选择性地在基片上产生点用来由源图象产生打印图象的打印头，该方法包括步骤：

估计打印头的温度；

接收图象数据；及

根据估计温度和接收的图象数据，决定在多个象素位置的每一个处是否打印一个点。

9.根据权利要求8所述的方法，其中图象数据包括多个名义半色调级，每个半色调级与一个象素相对应，并且其中决定步骤包括步骤：

根据估计温度从多个数据组选择一个预定数据组，其中多个数据组的每一个与一个打印头温度相对应；

根据用于象素的名义半色调级从选择数据组选择用于每个象素的一个调节半色调级；

把调节半色调级的每一个与从一个阵列得到的一个阈值值相比较；和

根据该比较提供用于每个象素的二进制半色调值，其中如果在象素位置处要打印点则二进制半色调值具有一个第一状态，而如果不打印点则具有第二状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其中图象数据表示源图象的一片，其中阵列是Bayer矩阵，及其中对于源图象的每片重复该方法。

11.根据权利要求9所述的方法，其中每个数据组由如下步骤建造：

打印与每个可能半色调级对应的第一多个小块，其中在打印期间把打印头温度保持在基本恒定的名义温度下；

打印与每个可能半色调级对应的第二多个小块，其中在打印期间把打印头温度保持在第二温度下；

把来自第一多个打印块的每一块与来自第二多个打印块的一块相比较；及

根据比较确定用于数据组的调节半色调。

12.根据权利要求8所述的方法，其中图象数据包括多个半色调级，每个半色调级与一个象素相对应，并且其中决定步骤包括步骤：

根据估计温度从多个阵列选择一个值阵列；

把用于图象数据中每个象素的半色调级与选择阵列中的一个值相比较；和

根据该比较提供用于每个象素的二进制半色调值，其中如果在象素位置处要打印点则二进制半色调值具有一个第一状态，而如果不打印点则具有第二状态，其中要打印的点数由第一状态的位数限定。

13.根据权利要求8所述的方法，其中温度估计步骤包括步骤：

计数由打印头打印的点数；和

根据计数从一组数据选择温度。

14.根据权利要求8所述的方法，其中在计算机可读介质上编码该方法。

15.一种用在二进制半色调打印机中的图象处理设备，包括：

一个温度估计单元，配置成估计打印头的温度；和

一个半色调调节单元，配置成从温度估计单元接收估计的打印头温度和接收包括名义半色调值的图象数据，每个名义半色调值对应于一个象素，其中把调节单元配置成根据估计打印头温度和名义半色调值确定二进制半色调值。

16.根据权利要求15所述的设备，其中把调节单元配置成根据估计温度把名义半色调值转换成调节半色调值，并且其中调节单元进一步包括：

一个阈值形成单元，配置成把调节半色调值与一个阵列的值相比较和根据该比较确定二进制半色调值。

17.根据权利要求16所述的设备，其中调节单元进一步包括：

多个查阅表，每个查阅表与一个打印头温度相对应并且使调节半色调值存储在其中，其中把调节单元配置成根据估计温度选择一个查阅表和根据用于象素的名义半色调值从选择的表选择一个用于每个象素的调节半色调值。

18.根据权利要求15所述的设备，进一步包括：

一个温度控制器，配置成把打印头温度控制到小于或等于约40C的范围内。

19.根据权利要求15所述的设备，其中温度估计单元包括：

一个计数器，配置成提供由打印头打印的点数的计数；和

一个温度预测器，与计数器通信，配置成根据计数预测打印头的温度。

20.根据权利要求15所述的设备，其中温度估计单元包括：

一个温度传感器，连接到打印头上。

21.根据权利要求15所述的设备，进一步包括：

一个喷墨打印头，用来通过二进制喷墨打印而打印诸点；

一个打印头驱动器单元，用来接收二进制半色调值和用来根据二进制半色调值控制喷墨打印头打印诸点；及

一个图象数据存储单元，用来存储图象数据的至少一部分和用来把图象数据提供到调节单元。

22.一种用来估计打印头温度的设备，包括：

一个能量估计单元，配置成估计供给到打印头的能量；和

一个温度估计单元，配置成从能量估计单元接收估计能量和根据估计能量确定一个估计打印头温度。

23.根据权利要求22所述的设备，其中能量估计单元包括一个用来计数二进制半色调值的计数器，其中计数表示估计的能量。

24.一种用来根据供给到打印头的能量预测打印机中打印头温度的方法，该方法包括步骤：

估计要供给到打印头的能量；和

根据在要供给的能量与打印头温度之间的一种预定关系，从能量预测打印头温度。

25.根据权利要求24所述的方法，其中估计步骤包括步骤：

计数由打印头打印的点数。

26.根据权利要求25所述的方法，其中预测步骤包括步骤：

提供一个查阅表，其中该表包括多个打印头温度和与多个打印的点相对应的多个范围，及其中每个范围与打印头温度有关；

从与计数的点数相对应的查阅表选择一个范围；及

从该查阅表选择与该范围有关的打印头温度。

27.根据权利要求24所述的方法，其中根据供给到打印头的脉冲数值、脉冲的持续时间、及脉冲数量，估计能量。

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