CN1935512B - 打印系统及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打印系统和一种在介质上形成图像的方法。根据用于选择性激活打印头喷嘴的掩码图样是否包括在掩码图样的连续象素位置进行激活而改变打印头扫过纸张或其他打印介质的速度。象素位置是当打印头以特定速度扫描时由赋予喷嘴的最大喷射频率限定的“喷射机会”。当掩码图样包括在连续象素位置进行激活时，打印头以该速度运动。另一方面，当施加约束条件来防止在连续象素位置发生喷射时，可以获得更高的扫描速度。在一种实施例中，没有施加约束条件，但是对掩码图样进行逐个图样的分析以检测满足约束条件的那些模式，从而可以在合适的掩码图样期间提高扫描速度。

Description

打印系统及其打印方法

技术领域

本发明涉及通过消除喷嘴喷射顺序以加快打印速度的装置和方法。 

背景技术

已有各种各样的打印系统。打印系统可以是独立的系统，也可以是需要两个或多个单元协作的系统，例如用安装在个人电脑上的驱动软件控制的电脑打印机。通过使沉积结构相对于纸面的连续运动，可以将打印材料(例如墨水)沉积到纸张或其他打印介质上。作为一种公知示例，喷墨打印头可以在纸张上反复扫描，从而将以一系列条状物(swath)的形式施加墨水，直到形成合成图像。 

参考图1，其中示出了打印机10的示例。打印机包括主体12和铰链盖14。喷墨头16安装到滑架18上，滑架18沿滑架输送导轨20双向运动。柔性电缆22将打印滑架的元件连接到未示出的打印引擎。柔性电缆包括电源线路、时钟线路、控制线路、和数据线路。将喷墨打印头的喷嘴一个个地进行激活，从而将墨水滴喷射到从供给机构24(例如纸盘)发送的打印介质上。在每次打印操作期间，打印介质沿一个方向步进，同时喷墨打印头在垂直方向上沿输送导轨运动。 

在打印系统设计中，许多因素都被认为是重要的。这些因素包括成本、速度和打印质量。一种想法是在这些因素之间进行取舍平衡，特别是在打印机被设计为提供照片级质量的打印时。喷墨打印机10的墨水是水基的，并以液滴形式发送到介质上。图像质量取决于喷墨头处出现液滴的一致性、发送的精度以及液滴在打印介质上的配合情况。 

喷墨打印可以认为是DOD(droplet-on-demand，按需滴液)技术。用于形成液滴的技术包括热激活和压电泵浦。无论如何，如果要为喷射的一致性而积累足够体积的墨水，则必须给一个喷嘴的两次激活之间提供足够 的时间。因此就出现了最大“喷射频率”。对于任何具体的喷墨打印头喷嘴，这个喷射频率限制了指定时间长度内喷嘴的喷射机会。仅为举例目的，喷射频率可以设定在每秒12,400次激活。 

在打印介质上，存在与“渗色”及其他现象相关的问题。在图像中沿着色彩对比强烈的边缘处最容易发觉一种色彩渗到另一种色彩中。打印机采用多次通过的原理来减少渗色的可能性，并为影响图像质量的其他现象提供补偿。采用多次通过原理时，并不在一次通过打印介质的特定区域上时对所有液滴都进行沉积。打印介质的每个区域都受到多次扫描以便沉积所有的液滴。在一次特定通过时液滴中被沉积的部分由预先限定的掩码图样(mask pattern)来控制。虽然可能需要多次通过来完成打印，但是此处定义的“掩码图样”与一次单独通过有关。此术语的使用与授权给Askeland的美国专利6,310,640中一致。在多次通过的过程中，存在“合成掩码图样”，在对液滴沉积进行限定时，将打印数据应用到所述合成掩码图样。合成掩码图样为单独的掩码图样提供了基础。通常，合成掩码图样在具体打印机的设计阶段就确定了。在打印两张照片时，以同样方式将合成掩码图样应用到两张照片的图像数据，使得造成两个系列掩码图样之间差别的是图像数据中的差别(不同照片之间)。 

确定一次特定通过中要对哪些液滴进行沉积包括一定程度的随机性。通常，掩码越规则、越均匀，人为的结果就越明显。虽然产生打印掩码带有明显的随机性，但是已知的是对这种模式产生过程施加有若干约束条件。授权给Serra的美国专利No.6,250,739描述了一些可能的约束条件。可以在每个掩码图样上采用棋盘模式。将每个图像区域划分为不同的互补块。位于合成图像的相邻象素中的液滴之间不太容易发生渗色，因为水平相邻的象素不在同一次通过中接收液滴。但是，在对角象素之间可能发生渗色。Serra声称可以采用“Hickman系统”来克服这种问题，该系统中在单次通过中以隔行和隔列方式进行打印。该专利声称这种系统的问题是，即使对于没有渗色问题和类似问题的打印模式(例如用于打印黑白文本的单次通过模式)，它也会失去以隔行和隔列方式进行打印的能力。Serra描述的双向扫描打印头以超高分辨率释放彩色墨滴，在纸张前进4次情况下 进行8次通过，或者在纸张前进两次情况下进行4次通过，或者在纸张前进一次情况下进行两次通过，从而完成在纸上打印每个条状物。 

发明内容

根据本发明，打印头在介质(例如纸张)上扫描的速度与工作模式的选择与否具有直接关系，在该工作模式下，打印头的每个喷嘴都不允许受到激活而获得连续的喷射机会。“喷射机会”由赋予以特定扫描速度运动的打印头喷嘴的最大喷射频率来限定。对于纸张，这些喷射机会可以称为纸张上的象素位置。当不允许喷嘴以连续喷射机会进行激活时，打印头在介质上运动的速度显著提高了。 

打印掩码(printmask)控制器被构造为用来产生掩码用图样(maskingpattern)，这些掩码用图样确立了在通过期间喷嘴的激活顺序。打印掩码控制器还能够对激活每个喷嘴的喷射频率施加限制，并在选择了速度增强模式的情况下施加与连续喷射机会的激活有关的限制。打印掩码控制器包括标准工作模式，其中掩码用图样可以包括以连续喷射机会来激活各个喷嘴，但是打印头在介质上的运动速度随之降低。 

在标准工作模式与速度增强工作模式之间进行的选择可以人工进行。例如，在每次要打印照片时，可以为用户提供在“最佳照片”选项或“快速最佳照片”之间进行选择的选项。打印系统可以包括使用户可以进行选择的图形用户界面(GUI)程序。如果选择了“最佳照片”，则掩码用硬件采用更高质量的合成掩码用图样，打印头以保证不违反喷嘴最优喷射频率所需的速度运动。另一方面，如果选择了“快速最佳照片”的选项，则掩码用硬件采用对位置进行了限制的合成掩码用图样，打印头以更高速度运动。 

作为另一种可能的情况，这种选择可以对用户透明。虽然处理要求可能很重要，但是也可以在一次打印任务的执行期间改变所选的工作模式。例如，打印掩码控制器可以包括补偿器，在选择了标准操作模式时激活补偿器。补偿器可以是计算机程序，该程序即使在没有约束条件的情况下也可以判断各个掩码用图样(即逐次通过的掩码用图样)是否没有以连续的 喷射机会进行喷嘴激活。当补偿器鉴别出满足条件的掩码用图样时，多速驱动系统处于其加速状态。因此，当打印掩码控制器处于标准模式时，标准模式可以包括打印头以两种不同扫描速度通过。 

在使用该打印系统时，一种在纸张或其他介质上形成图像的方法包括使得可以在打印图像时采用至少两种模式。具体地说，能够采用标准模式和速度增强模式用于产生掩码用图样作为打印数据的子集。标准模式可以采用最大喷射频率。另一方面，在掩码用图样是基于这样一组约束条件时可以采用速度增强模式，所述约束条件包括，不允许掩码用图样包括以最大喷射频率允许的连续喷射机会使用各个喷嘴。本方法还包括根据工作模式对打印图像的速度进行控制，采用速度增强模式时喷嘴与介质之间的相对速度更高。对于将喷嘴作为喷墨打印头部件的应用，受到控制的是打印头的扫描速度。 

本方法可以包括使用户能够在打印任务一开始就在两种模式之间进行选择。也可以作为本方法的替换或者增加这样的步骤，本方法可包括在以标准模式打印时，为掩码用图样提供图样分析。该分析可以检测满足与连续喷射机会有关的约束条件的具体掩码用图样。如果满足约束条件，则对于该掩码用图样可以提高扫描速度。在这样的应用中，扫描速度是根据逐次扫描来确定的。 

附图说明

图1是可以用于实施本发明的打印机的立体图。 

图2是图1的打印机中所用部件的方框图。 

图3是合成掩码用图样以及由其产生的一对单独掩码用图样的示例。 

图4是用掩码用图样形成图像的原理图。 

图5是用于实施本发明的步骤的流程图示例。 

具体实施方式

参考图2，示出了根据本发明一种实施例的打印系统26，它包括的元件可以是图1的打印机10单独包括的元件，也可以分布在两个或多个部 件中。例如，具有图形用户界面(GUI)30的程序存储器28可以是打印机10支持的计算机的组成部分。程序存储器可以包含打印机驱动软件。 

所示的打印系统具有打印头16，打印头16只包括了4个喷嘴32、34、36和38。如本领域公知的，打印头通常包括多得多的喷嘴。例如，喷墨打印头可以包括间距约为0.085毫米的100个喷嘴。喷嘴垂直于打印头的扫描方向成列状布置。除了在列中具有更多数目的喷嘴外，许多打印头还包括多个列。例如，用于形成彩色图像的打印头经常包括若干个平行的列。作为图2的实施例另一种可能的变形，还可以有多个打印头，例如包括彩色滑架以及相邻的只用于沉积黑色墨水的滑架的系统。尽管将主要参考喷墨打印头来对本发明进行说明，但是本发明也可以应用到由喷嘴沉积墨水或其他打印材料的其他技术中。 

如果程序存储器38和GUI 30是个人电脑的部件，则打印系统26包括输入端40。要打印的图像响应于打印命令通过输入端传输到图像缓冲区42。图像缓冲区可以是图1所示打印机10的内部存储器。输入端40可以包括电缆端口，也可以是无线收发器。 

打印掩码控制器44连接到图像缓冲区42。打印掩码控制器构造成能够产生掩码用图样，在打印头16从纸张或其他打印介质上通过的期间，掩码用图样为激活喷嘴32、34、36和38确立顺序。根据本发明，打印掩码控制器具有至少两种工作模式，使用者可以对特定的打印任务选择偏好的模式。自动模式选择也是本发明的期望特征。当控制器处于标准模式时，根据第一组约束条件限定合成掩码用图样。这些约束条件包括与各个喷嘴32、34、36和38的最大喷射频率有关的限制。选择最大喷射频率的目的是为了确保每个喷嘴在激活之后都可以分配到足够的时间来补充墨水。打印掩码控制器的补偿器46的作用将在下面参考图5进行说明。 

所示的打印掩码控制器44设有通往多速驱动系统48和纸张送进系统50的输入端。参考图1，纸张送进系统可以是使纸张从纸张供给机构24越过打印头16前进的任何已知装置。如本领域公知的那样，纸张沿垂直于打印头扫描方向的方向前进。多速驱动系统48提供打印头沿扫描方向的运动。图2中具有标准模式驱动系统52和高速驱动系统54。 

如本领域公知的，来自打印掩码控制器44的各个掩码用图样限定了打印头16在纸张上一次特定通过会形成的部分图像。掩码用图样可以看作代表了纸张上位置的象素网格。例如，网格中每个象素位置可以由数据“0”或数据“1”表示。具有“1”的象素位置会使纸张的相应位置处的喷嘴切换到激活状态。另一方面，“0”会造成在不沉积液滴的情况下通过纸张66上的相应位置。 

现在参考图3，合成掩码用图样56在纸张上接收液滴的每个位置处包括字母“X”。例如，象素位置58会接收到液滴，而象素位置60不会。但是，不是所有的象素位置都会在打印头的一次通过中接收液滴。反之，合成掩码用图样分为两个掩码用图样62和64，用于打印头分别通过纸张66时使用。这两个掩码用图样62和64符合这样的条件，即沿扫描方向的相邻象素位置不会在同一次通过中接收液滴。这个条件是为图2的打印掩码控制器44所用的速度增强模式工作而确立的。在两个掩码用图样满足此条件的情况下，打印头在纸张66上移动的速度可以显著增加。理论上讲，可以在保持相同喷射频率的同时使扫描速度加倍。但是，可能存在一些使这种理论速度增加量减小的考虑。例如，如果将扫描速度加倍时液滴洒布的精度降低到不可接受的程度，就可以采用较小的增加量。另一方面，如果可以将扫描速度加倍而不带来负面影响，则增加扫描速度与沉积间歇之间的理论关系就可以扩大。例如，如果所用的情况是掩码用图样的每个液滴沉积之间有两个不沉积的象素位置，则理论上可以使扫描速度是“标准模式”工作下扫描速度的三倍。 

图4是两次通过的打印操作的原理图，其中在最初的两行象素位置之后，每个位置都要接收液滴。但是，打印头16可以以显著高于“标准模式”扫描速度的扫描速度工作，因为对于每次通过，各个掩码用图样不包括在相邻的象素位置沉积液滴。在“第一次通过”中，液滴既不沉积到水平相邻的象素位置，也不沉积到垂直相邻的象素位置。之后，在“第二次通过”中，打印头16已经向下移动了相当于两行象素，并已经完全覆盖了第三行和第四行。尽管图4中未示出，但是第三次通过将会完全填满第五行和第六行的象素位置。 

图5示出了用于实施本发明的处理流程。在步骤68，使得可以采用至少两种打印机工作模式。在标准模式下，掩码用图样是在第一组约束条件下产生的，以标准速度驱动打印头。在速度增强模式下，掩码用图样是在第二组约束条件下产生的，第二组约束条件包括对于掩码用图样沿扫描方向的后续象素位置禁止喷嘴喷射。根据情况还可以有第三打印机工作模式，例如文本模式，在该模式下质量方面的考虑对于特定的打印工作而言不太重要。对于仅打印文本的任务，一次通过的处理方式可能就足够了。 

在步骤70，接收特定的打印任务。例如，个人电脑的使用者可以请求打印文档。判断步骤72对请求打印的质量进行鉴别。许多传统打印机驱动允许使用者选择“草稿”质量、照片质量或这二者之间的质量水平。判断步骤72可以采用使用者的选择。当检测到草稿质量的打印或仅打印文本时，可以在步骤74以文本模式执行打印。 

如果在判断步骤72接收到了确定的答复，则过程前进到判断步骤76，在该处判断打印任务是要用标准模式的打印机工作还是用速度增强模式的打印机工作来处理。判断步骤76可以人工执行。例如，打印照片质量的图像可以使使用者能够通过GUI选择“最佳照片”或“快速最佳照片”模式。如果选择了“最佳照片”，则处理可以遵循传统的方式，采用与标准模式有关的合成掩码用图样(步骤82)并使打印头每次以相同的速度扫过打印介质。在下面涉及到步骤84、86、88和90时，会对一种更复杂的方式进行说明，其中打印速度是变化的。这种较复杂的方式在某些应用中会比较有利。 

如果在步骤76选择了“快速最佳照片”(即速度增强)模式，则过程前进到步骤78。在这个步骤，采用不同的合成掩码用图样，使各个掩码用图样实际上是根据第二组约束条件产生的，第二组约束条件包括在后续象素位置禁止喷嘴喷射。图3的掩码用图样62和64满足这种约束条件。因此，可以如步骤80所示以更高速度打印一份或多份文档。 

根据情况，步骤82(步骤76得到否定结果之后)设置的掩码用图样还可以立刻前进到将掩码用图样定向到打印头所需的处理。作为处理更加密集的一种选择，用图2的比较器46来对每一次通过的掩码用图样进行 分析，以确定掩码用图样是否是后续象素位置中没有喷嘴喷射的那个。即使没有约束条件用于确保这种情况发生，这种情况对于某些单次经过的模式也可能发生。因此，在步骤84对掩码用图样进行逐个检查以鉴别是否发生了这样的情况。 

步骤84对掩码用图样的检查之后是判断步骤86。如果判断结果是特定的掩码用图样不需要对后续象素位置进行喷嘴喷射，则如步骤88所示，掩码用图样跟与速度增强模式相关的高扫描速度进行打印关联操作。另一方面，如步骤90所示，要求对后续象素位置进行喷嘴喷射的掩码用图样将以打印头的标准扫描速度进行打印。无论对步骤88还是90，处理都会循环回到步骤84，直到将打印任务的最终掩码用图样传送到打印头。 

Claims (16)

1.一种打印系统，用于在介质上打印图像，包括：

打印头，所述打印头被安装成能够相对于所述介质运动，所述介质上将被沉积打印材料，所述打印头包括多个喷嘴，所述打印材料从所述多个喷嘴喷射；

多速驱动系统，所述多速驱动系统被连接成能够使所述打印头在一系列通过中对所述介质进行扫描，所述多速驱动系统被构造成能够选择性地以第一扫描速度和大于所述第一扫描速度的第二扫描速度工作；以及

打印掩码控制器，所述打印掩码控制器被构造成能够提供掩码用图样并对激活每个所述喷嘴的喷射频率施加限制，所述掩码用图样确立了所述通过期间所述喷嘴的激活顺序，所述掩码用图样包括合成象素掩码图样和基于所述合成象素掩码图样的单独象素掩码图样，

其中，所述打印掩码控制器还被构造成能够提供至少两种工作模式，包括标准模式和速度增强模式，在所述标准模式中，在以所述第一扫描速度驱动所述多速驱动系统时所述打印头的给定扫描过程中，根据第一组约束条件来限定所述合成象素掩码图样，所述第一组约束条件使所述喷嘴能够在沿给定扫描方向的相邻象素中喷射；而在所述速度增强模式中，在以所述第二扫描速度驱动所述多速驱动系统时，根据第二组约束条件来限定所述单独象素掩码图样，所述第二组约束条件包括禁止所述喷嘴在沿所述给定扫描方向的相邻象素中喷射，在所述速度增强模式中，所述喷嘴在所述介质上多次通过，从而在所述合成象素掩码图样内对于所述图像的全部象素沉积打印材料。

2.根据权利要求1所述的打印系统，还包括图形用户界面，所述图形用户界面的程序给使用者提供了选择机会，以按照所述标准模式或所述速度增强模式设定所述打印掩码控制器。

3.根据权利要求1所述的打印系统，其中，所述打印掩码控制器包括比较器，所述比较器判断当所述打印掩码控制器处于所述标准模式时限定的掩码用图样是否是没有以连续的喷射机会对各个单独喷嘴进行任何激活的掩码用图样，所述多速驱动系统响应于对这种掩码用图样的检测而在实施这种掩码用图样的打印头通过期间以所述第二扫描速度工作。

4.根据权利要求3的打印系统，其中，当所述打印掩码控制器处于所述标准模式时，所述多速驱动系统响应于电脑程序而在所述第一扫描速度与所述第二扫描速度之间进行切换，进行所述切换根据的是对没有以连续的喷射机会对各个喷嘴进行任何激活的掩码用图样进行的检测。

5.根据权利要求1所述的打印系统，其中，所述打印头是具有至少一列所述喷嘴的喷墨滑架。

6.根据权利要求1所述的打印系统，其中，所述打印掩码控制器提供的所述单独象素掩码图样是所述合成象素掩码图样的喷射的子集，每个所述子集专用于在形成所述图像时所述打印头的具体扫描。

7.根据权利要求6所述的打印系统，其中，所述打印掩码控制器和所述多速驱动系统协作，在所述打印头相对于所述介质的重叠扫描中形成所述图像。

8.一种在介质上形成图像的方法，包括：

使得可以在打印所述图像时采用至少两种工作模式，包括标准模式和速度增强模式，每种所述模式与提供象素掩码图样时的一组具体约束条件相关，所述象素掩码图样表示象素位置的网格，含有用喷嘴打印所述图像所用的信息的子集，各个所述喷嘴受到最大喷射频率的限制，所述最大喷射频率是用于确定所述象素在扫描方向上的位置的根据；

在处于所述标准模式时，根据第一组所述约束条件提供所述象素掩码图样，从而使喷嘴可以对于所述扫描方向上连续的所述象素位置进行喷射；

在处于所述速度增强模式时，根据第二组所述约束条件提供所述象素掩码图样，包括对使用所述喷嘴施加进一步的约束条件，使所述象素掩码图样不包括对所述扫描方向上连续的所述象素位置进行喷嘴喷射；

根据所述象素掩码图样对所述喷嘴进行控制，其中，在所述速度增强模式中，所述喷嘴在所述介质上多次通过，从而对于所述图像在所述象素掩码图样内的全部象素沉积打印材料；以及

根据当前的所述工作模式，于打印所述图像期间，对所述喷嘴沿所述扫描方向的速度进行控制，包括在处于所述速度增强模式时提供比处于所述标准模式时更高的速度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述喷嘴进行控制的步骤包括对喷墨喷嘴的激活进行控制，其中对所述喷嘴的所述速度进行控制的步骤包括确定喷墨打印头相对于所述介质的扫描速度。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括使用户可以对打印所述图像的所述工作模式进行选择。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括在处于所述标准模式时为所述象素掩码图样提供逐个图样的分析，以便检测满足所述速度增强模式中所述进一步的约束条件的象素掩码图样。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，对所述喷嘴的所述速度进行控制的步骤包括在检测到满足所述进一步的约束条件的每个象素掩码图样时增大所述喷嘴的所述速度。

13.一种打印系统，包括：

喷墨打印头，具有沿列方向的至少一列喷墨喷嘴；

输送机构，所述输送机构连接为使所述喷墨打印头大体上垂直于所述列方向进行双向运动，所述输送机构包括多速驱动系统；

打印掩码发生器，用于产生合成象素掩码图样和基于所述合成象素掩码图样的单独像素掩码图样，所述打印掩码发生器适于根据所述打印系统处于标准模式还是速度增强模式来产生所述合成象素掩码图样和所述单独像素掩码图样；以及

控制器，响应于对操作的所述标准模式和所述速度增强模式的选择来控制所述输送机构和所述打印掩码发生器，

所述标准模式使得所述喷墨喷嘴能够在所述喷墨打印头的扫描方向上在所述合成象素掩码图样的连续的象素位置中进行喷射，所述速度增强模式与所述标准模式相比能够有更快的输送速度，并用所述单独象素掩码图样禁止所述喷墨喷嘴在所述连续的象素位置中进行喷射，其中，在所述速度增强模式中，在所述合成象素掩码图样内对于所述图像的全部象素沉积打印材料。

14.根据权利要求13所述的打印系统，还包括图形用户界面，用于使用户能够选择所述标准模式和所述速度增强模式。

15.根据权利要求13所述的打印系统，其中，所述输送机构包括滑架，所述喷墨打印头安装在所述滑架上，所述滑架被支撑在滑架输送导轨上沿所述滑架输送导轨运动。

16.根据权利要求13所述的打印系统，其中，所述控制器包括根据所述打印系统处于所述标准模式还是所述速度增强模式而给每个所述喷墨喷嘴的喷射频率限制了最大值的程序。

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