KR101247543B1 - 예측된 화상 품질에 기초한 실시간 인터레이스 조정 - Google Patents

Abstract

마킹 제어 시스템 및 방법은 화상을 생성하는 동안에 이전 마킹 패스에서 이미 발생된 위치설정 오차들을 고려하고, 합성화상에서의 예측된 화상 품질 결함 감지를 최소화하기 위해 마킹 서브시스템의 잔여 인터레이스(interlace) 위치를 변경하여 실시간으로 오차들을 보정함으로써 다중 패스 마킹 프로세스에서 개선된 화상 품질을 달성한다. 조정은 결함 감지 메트릭의 최소화에 기초하는 것이 바람직하다. 그러한 적절한 메트릭은 주파수 메트릭이고, 바람직하게는 기본 주파수(1/D)에서 평가된 합성화상의 파워 스펙트럼 밀도(power spectral density)이며, 여기서 D는 인쇄 헤드 노즐의 간격들과 같은 마킹 디바이스들의 간격을 나타낸다.

인터레이스식 다중 패스 마킹 시스템, 위치설정 오차, 파워 스펙트럼 밀도, 제 1 패스, 제 2 패스, 결함 감지 메트릭

Description

예측된 화상 품질에 기초한 실시간 인터레이스 조정{Real-time interlace adjustment based on predicted image quality}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정 간격의 인쇄 헤드 노즐을 갖는 인쇄 헤드의 예시적인 모델을 도시한 도면.

도 2는 진행 방향으로 3 ×6 스퀘어 화소의 제 1 패스 인쇄를 도시한 도면.

도 3은 도 1의 인쇄 헤드의 유효 밀도의 두 배를 갖는 인터레이스식 출력을 제공하기 위해 제 2 패스 화소들에 대한 소정 위치를 도시한 도면.

도 4는 인쇄 위치에 오차가 발생하지 않을 것을 가정하여 2-패스 인쇄 후의 소정의 이론적 화상 출력을 도시한 도면.

도 5는 인쇄 헤드에 의해 실제 인쇄중에 발생된 위치 오차들(e₁-e_N)을 도시한 도면.

도 6은 위치 오차들이 패스들 중 하나 이상에서 발생된 2-패스 인쇄 후의 합성화상 출력을 도시한 도면.

도 7은 상부 부분은 위치 오차를 갖지 않고, 하부 부분은 제 2 패스시에 위치 오차를 갖는 고해상도 2-부분 화상을 도시한 도면.

도 8은 이전의 패스에서의 위치 오차들을 고려한 연속적인 인쇄 패스의 실시 간 조정을 제공하는 본 발명에 따른 예시적인 인쇄 제어 방법론이 수행되는 테스트 화상을 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 인쇄 제어 방법론이 수행되지 않고 합성화상이 위치 오차들의 결과로서 줄무늬(banding) 및 다른 결함을 포함하는 테스트 화상을 도시하는 도면.

도 10 내지 도 11은 100 마이크론 위치설정 오차가 이전의 인쇄 패스에서 발생할 때의 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 인터레이스 조정을 갖는 것과 인터레이스 조정을 갖지 않는 실험적으로 구성된 노이즈 스펙트럼 결과들을 도시하는 도면.

도 12 내지 도 13은 50 마이크론 위치설정 오차가 이전의 인쇄 패스에서 발생할 때의 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 인터레이스 조정을 갖는 것과 인터레이스 조정을 갖지 않는 실험적으로 구성된 노이즈 스펙트럼 결과들을 도시하는 도면.

도 14는 본 발명에 따른 마킹 시스템의 일 예시적인 실시예의 블록 다이어그램.

도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 인터레이스 조정 방법을 도시하는 도면.

본 발명은 후속 인쇄 패스 위치설정을 결정하고 출력 화상을 개선시키기 위해 이전 인쇄 패스들로부터의 위치 오차들을 고려하는 실시간 인터레이스(interlace) 조정에 관한 것이다.

몇몇 잉크젯 인쇄 적용을 위해서는, 인쇄 헤드 단독으로 가능한 것보다 더 높은 유효 인쇄 해상도를 달성하기 위해 인쇄 헤드의 다중 패스들을 인터레이스하는 것이 필요하다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, D의 균일한 간격을 갖는 3개의 예시적인 노즐들(110A-C)을 갖는 간단한 인쇄 헤드(100)는 고정 위치에서 실행되는 경우에 (1/D)의 출력 화상 해상도를 달성할 수 있다. 그러나, 인쇄 헤드가 출력 화상의 인쇄시에 다중 패스들을 형성하는 것이 허용되면, 더 높은 해상도가 달성가능하다. 예로서, (1/D)이 150dpi와 동일한 경우를 가정한다. 본 예에서, 인쇄 헤드는 300dpi의 출력 해상도를 달성하기 위해 두 개의 인쇄 위치로 인덱스될 수 있다. (2/D)의 인쇄 해상도(즉, 300dpi)에서 솔리드 컬러 패치(solid color patch)를 인쇄하기 위해, 인쇄 헤드는 두 개의 패스를 형성하여 각각의 패스에서 화상의 1/2을 인쇄해야 한다. 그러나, (2/D)의 소정의 출력 화상 해상도에서 균일한 솔리드 컬러 패치를 달성하기 위해서는, 제 1 패스로부터의 화소들 사이의 정확하게 절반(즉, 거리 D/2만큼 제 1 패스로부터 측방향으로 오프셋됨)에 인쇄 헤드의 제 2 패스로부터 화소들을 배치하는 것이 바람직하다.

제 1 패스의 결과는 제 1 패스 인쇄 방울들(droplets)이 그레이 솔리드 형태로 도시되어 있는 도 2에 도시되어 있다. "소정의" 제 2 패스의 위치설정이 도 3에 개략적으로 도시되어 있고, 거리 D/2=S만큼 Y방향으로 인쇄 헤드(100)를 측방향으로 인덱싱하고 프로세스 방향(X)으로 인쇄 헤드를 전진시킴으로써 달성된다. 정밀하게 인덱스되면, 합성화상은 도 4에 도시된 바와 같이 나타날 수 있고, 두 배의 해상도(2/D)를 갖는 인쇄 헤드를 사용하여 단일 패스에 생성된 인쇄와 동일한 효과를 가질 수 있다.

그러나, 그러한 다중 패스 인쇄 체계에서, 인쇄 헤드의 운동에서의 위치설정 오차들로 인해 합성화상에 결함이 도입될 가능성이 있다. 구체적으로는, 인쇄 적용이 최종 화상을 생성하기 위해 교차-프로세스 방향에서 N개의 고정된 위치에 잉크를 방출하도록 인쇄 헤드를 요구한다고 가정한다. 시스템을 위한 이들 소정의 인쇄 위치들은 인쇄 패스들이 실행되기 전에 알려져 있다(Xp1, Xp2,...,XpN). 따라서, 합성화상이 도 4에 도시된 바와 같이 항상 나타날 수 있는 것으로 가정할 수 있다. 그러나, 한 인쇄 위치로부터 다음의 인쇄 위치로의 인쇄 헤드의 운동에서의 약간의 위치설정 오차가 항상 존재한다. 이들 오차(e1, e2,...,eN)는 페이퍼(용지)상의 연속적인 도트(dots) 사이의 간격이 불균일하게 되는 원인이 되고, 출력 화상에 주목할만한 결함들을 유도할 가능성이 있다.

도 5는 제 2 패스 인쇄의 필요한 위치설정과 실제 위치설정 사이의 오차 차이들을 도시하고, 또한 실제 제 2 패스 인쇄가 그레이 솔리드 형태로 도시되어 있다. 이는 도 6에 도시된 출력 화상이 된다. 본 도면에서 합성화상이 의도했던 것처럼 균일하게 보이지 않는다는 것을 주목하라. 실제로, 화소의 몇몇 열들(columns)은 너무 밀접하게 이격되는 반면에, 다른 열들은 너무 멀리 떨어져서 분리되어 있다. 이들 결함은 출력 화상에 밝고 어두운 줄무늬로서 나타난다. 이들 결함의 기본적인 공간 주파수는 도면으로부터 추측될 수 있고, 노즐 간격의 역수(1/D)와 동일하고:

f_error = 1/D (사이클/mm)

사용된 패스의 수에 무관하다. 이러한 기본 주파수의 고조파(harmonics)가 또한 최종 인쇄 품질에 영향을 줄 수 있다는 것을 주목하라.

그러한 위치 오차에 기인하는 인쇄물에서의 통상적인 밝은 및/또는 어두운 줄무늬의 예는 더 통상적인 인쇄 헤드 해상도를 사용하여 재현된 도 7에 도시되어 있다. 도 7에서, 상부 반부는 위치설정 오차들이 없는 기준 화상으로서 인쇄되는 반면에, 하부 반부는 위치설정 오차들이 합성화상에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위해 유도된 100 마이크론 위치설정 오차를 가지고 도시되어 있다. 하부 화상의 강한 주기적 줄무늬 효과를 주목하라.

과거에는, 그러한 위치설정 오차들의 효과를 최소화시키기 위한 표준 접근법은 위치설정 오차들 자체의 크기를 감소시키기 위한 체계를 실행하는 것이었다. 대부분의 경우, 전자 센서 및 액츄에이터가 인쇄 헤드를 이동시키는 메카니즘의 위치설정 정확도를 개선시키기 위해 제어 알고리즘을 실행하도록 조합되었다. 이들 형태의 체계는 이전의 인쇄 위치에서의 위치설정 오차에 무관한 인쇄 위치들의 각각에 존재하는 위치 오차를 최소화하기 위해 시도했다. 즉, 이들 방법은 인쇄에 앞서 모든 인쇄 패스들을 위한 목표 위치들을 계산하고, 소정의 목표 위치에 가능한 한 근접하여 발생하도록 인쇄를 제어함으로써 위치설정 오차를 최소화하도록 시도하였다. 다른 시스템들은 위치설정 정확도를 개선시키기 위한 시도로 고품질/고가의 기계적 위치설정 시스템을 사용하였다. 예를 들면 인쇄 헤드의 측정된 특징들(예를 들면, 제조 결함들)에 기초하여 - 인쇄 전에 예정된 위치들의 계산을 조정하도록 의도된 오프라인 최적화 체계를 추구하는 종래의 시스템이 또한 존재하였다.

그러나, 그러한 체계들은 인쇄 헤드의 완전한 위치설정을 제공할 수 없다. 달리 말하면, 각각의 위치에서 인쇄 헤드의 위치설정에 일정량의 잔여 오차가 존재할 수 있을 것이다.

또한, 화상의 공간 주파수 성분을 감지하는 인간의 시각 능력 때문에, 이들 형태의 교정 체계는 전체 감지 출력 화상 품질을 반드시 최적화하지는 않는다. 실제로, 화상에서 결함의 레벨을 결정하는 것은 위치 오차들 자체의 원래 크기뿐만 아니라 합성 주파수 성분이다. 따라서, 후속 이동(이전 이동에 오차가 없다고 가정함) 상의 더 작은 위치설정 오차(예정된 필요 인쇄 위치들에 대한)가 출력 화상의 덜 주목할만한 결함에 항상 대응하지는 않는다.

본 발명의 예시적인 방법 및 시스템은 개선된 화상 품질을 갖는 인터레이스 마킹을 제공한다.

본 발명의 예시적인 방법 및 시스템은 이전 마킹 패스들에서 검출된 오차들과 합성화상의 예측된 화상 품질 속성들에 기초한 다중 패스 마킹 프로세스에서의 미래의 마킹 패스를 변경하는 마킹 시스템의 제어를 별도로 제공한다.

예시적인 실시예에서, 본 방법은 후속 패스들을 위한 목표 인쇄 위치들을 연산 및 조정하기 위해 주파수 기반 메트릭 및 검출된 위치 오차들을 사용하는 것이 바람직하다.

예시적인 실시예에서, 본 방법은 마킹 시스템의 기본 주파수에서 평가된 합성화상의 파워 스펙트럼 밀도로부터 유도된다. 또한, 고조파가 중요할 수 있지만, 이들은 인간의 시각적 전달 기능에 의해 변조된다. 예시적인 실행들에서는, 더 높은 차수의 고조파가 인간의 시각적 감지에 의해 충분히 감쇄되는 것으로 믿어지기 때문에 기본 주파수만이 사용된다(문헌에 정의된 인간의 시각적 전달 기능들에 의해 정의된 바와 같이).

예시적인 실시예에서, 기본 주파수는 인쇄 헤드의 노즐 간격의 역수이다.

예시적인 실시예에서, 시스템은 주파수 메트릭을 최소화하기 위해 후속 패스 인쇄 위치를 변경한다.

예시적인 실시예에서, 인터레이스 조정은 인쇄 패스들 사이에서 실시간으로 "진행중에" 발생한다.

다양한 예시적인 실시예에서, 본 발명에 따른 제어 방법 및 시스템은 현재 화상의 이전 패스들을 마킹할 때에, 마킹 서브시스템의 실제 위치에 기초한 소정의 인터레이스 패턴을 변경함으로써 다중 패스 마킹 적용시에 개선된 화상 품질을 달성할 수 있다. 이렇게, 본 방법은 화상을 생성하는 동안에 이전 마킹 패스에서 이미 발생된 위치 결정 오차들을 고려하고, 합성화상에서의 결함을 최소화하기 위해 마킹 서브시스템의 잔여 인터레이스 위치들을 변경함으로써 오차들을 보정한다. 소정의 마킹 위치로의 조정은 주파수 기반 메트릭의 최소화에 기초하는 것이 바람직하다. 이 메트릭은 합성화상의 주파수 성분으로부터 유도되며, 기본 주파수(1/D)에서 평가된 합성화상의 파워 스펙트럼 밀도일 수 있으며, 여기서 D는 마킹 서브시스템 간격을 나타낸다. 이는 통상 예정된 인쇄 위치의 각각에서 인쇄 헤드를 매우 정확하게 위치설정하는데만 초점을 맞추고, 그로 인해 화상을 생성하는 동안 이미 발생된 어떠한 오차도, 출력 화상에서 합성 감지 화상 품질도 고려하지 않는 대부분의 다른 알고리즘과는 대조적이다.

본 발명에 따른 마킹 제어 시스템 및 방법은 현재 화상(image)의 이전 패스를 인쇄할 때에 마킹 엔진 출력(예를 들면, 잉크젯 인쇄 헤드)의 실제 위치들에 기초한 소정의 인터레이스 패턴을 변경함으로써 다중 패스 잉크젯 프린터와 같은 다중 패스 마킹 적용시에 개선된 화상 품질을 달성한다. 이렇게, 상기 방법은 화상을 생성하는 동안 이전 마킹 패스들에서 이미 발생된 위치설정 오차(positioning errors)를 고려하고, 합성화상(resultant image)에서의 결함을 최소화하기 위해 마킹 서브시스템의 잔여 인터레이스 위치를 변경함으로써 오차를 보정한다. 소정의 마킹 위치로의 조정은 바람직하게는 결함 감지 메트릭(metric)을 최소화하는 것에 기초한다. 기본 주파수 성분이 이의 예이다. 이 메트릭은 합성화상의 주파수 성분으로부터 유도되고, 바람직하게는 기본 주파수(1/D)로 평가된 합성화상의 파워 스펙트럼 밀도(power spectral density)이며, 여기서 D는 인쇄 헤드(100)의 노즐 간격과 같은 마킹 서브시스템 간격을 나타낸다. 이는 통상 예정된 인쇄 위치의 각각에서 인쇄 헤드를 매우 정확하게 위치설정하는데만 초점을 맞추고, 그로 인해 화상을 생성하는 동안 이미 발생된 어떠한 오차도, 출력 화상의 합성 주파수 성분도 고려하지 않는 대부분의 다른 알고리즘과는 대조적이다.

제시되는 접근법은 인쇄 헤드 위치에서의 위치 오차에도 불구하고 합성화상 품질을 개선시키도록 의도된다. 이를 위해, 교차 프로세스 방향에서 출력 화상의 공간 주파수 성분에 기초한 메트릭이 정의된다. 예시적인 메트릭은 기본적인 오차 주파수(1/D)로 평가된 출력 화상의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)이다. 6-패스 인쇄 체계를 가정하고, 교차 프로세스 방향에서의 출력 화상의 파워 스펙트럼 밀도의 분석식은 하기에 주어진다:

여기서 위치,

는 실제 인쇄 위치들(발생된 임의의 위치설정 오차들을 포함)이다.

P₁(w)에 대한 표현은 하기와 같다:

상기 식에서, w는 주파수 변수(오메가)이고, G(w)는 주파수 변수(w)의 함수인 가우스 분포의 푸리에 변환을 나타내고, L은 인쇄되는 패치의 폭이다. PSD 메트릭의 평가에서 관심 주파수는 위치설정 오차들의 결과로서 출력 인쇄물(밝고 어두운 주기적 줄무늬)에 발생하는 결함의 기본 주파수이다. 이 주파수는 노즐 간격의 역수(1/D)와 동일하다.

PSD에 수학식 1을 사용하면, 화상이 인쇄되는 동안에 출력 화상에서의 위치설정 오차들의 감지도(degree of perceptibility)를 분석적으로 결정하는 것이 가능하다. 그리고 나서 이러한 정보는 출력 화상에서 결함들의 전체 감지가 최소화되도록 잔여 인쇄 위치를 조정하는데 사용될 수 있다.

인쇄 헤드에 대한 예정된 소정 위치의 세트를 갖는 6-패스 인쇄 적용을 가정하면:

및 연속적인 인쇄 위치들 사이의 소정의 간격은 하기와 같이 정의되고:

여기서,

등이다.

인쇄 중에 6개 패스의 각각에서 인쇄 헤드의 실제 위치들은 다음과 같이 표 기한다:

최초의 4개의 인쇄 위치는 완전하지만(예정된 소정의 인쇄 위치에 정확하게 발생), 제 5 인쇄 위치에서 이미 알고 있는 크기의 오차가 존재하는 것으로 가정한다. 따라서,

여기서, K는 이미 알고 있는 값이다. 본 발명의 알고리즘은 출력 화상에서 합성 오차를 최소화할 수 있는 여섯 번째 인쇄 위치에 대한 최적 위치를 찾아낸다.

수학적으로, 문제점은 하기와 같이 제기될 수 있다:

주어짐:

, 여기서 K는 이미 알고 있는 상수이고 e₆은 변수이다.

찾기:

가 최소화되도록 하는 e₆

여기서,

는 수학식 1에서 정의된 파워 스펙트럼 밀도 메트릭(power spectral density metric)이고, X_P는 상기에서 정의된 바와 같다.

이 문제에 대한 해답이 정의된 메트릭에 기초한 이러한 최종 인쇄 위치(X6)에 대한 최적 위치이다. 예로서, K = -50 마이크론(소정 위치를 제외하고 50 마이크론)을 취한다. 하기 표 1은 위치(X6)가 이 경우를 위한 예정된 필요 위치(X_P6)에 대해 변화될 때에 PSD 메트릭의 값을 도시한다.

이미 알고 있는 K = -0.05mm을 갖는 다양한 Xm6을 위한 PSD 메트릭

이 표로부터, PSD 메트릭의 최소치("최소 감지 결함의 위치")는 예정된 선택 위치(Xp6)(즉, 상기 그래프에서 0.00의 오차에 대응하는 공칭 위치)에 발생하지 않는다는 것을 쉽게 알 수 있다. 사실 본 예의 경우에는, 화상의 최종 패스를 위한 인쇄 헤드의 위치가 Xp6(패스 번호 6을 위한 예정된 목표 위치) 보다 25 마이크론 작게 조정되어야 한다. 이는 이전 인쇄 패스의 위치에서 오차를 보정하고, 그에 의해 출력시에 감지된 화상 품질의 향상을 달성하기 위해, 최종 인쇄 위치에 이미 알고 있는 시프트(shift)를 도입하는 것과 효과적으로 동일하다.

본 예의 목적은 일단 오차가 인터레이스식 인쇄 헤드 위치들 중 하나에 발생되면, 잔여 예정된 인쇄 위치들은 출력 화상에 최소량의 결함을 달성하는 곳들일 필요가 없다는 것을 예증한다. 따라서, 미리 인쇄 위치들을 예측하고, 그에 의해 이전 인쇄 패스들 중에 발생된 오차들의 영향을 고려하지 않는 종래의 방법은 후속 패스들을 목표 위치로 면밀하게 제어할 수 있다. 그러나, 그러한 목표 위치들은 이들이 이전 인쇄 패스들에서 이미 발생된 오차들을 고려하지 않기 때문에 출력 인쇄 품질의 관점에서 인쇄 패스를 위한 차선의 최적 위치들이 되기 쉽다.

이전 예의 결과는 화상의 생성중에 임의의 위치 또는 패스에 발생하는 오차로 확장될 수 있다. 다른 예는 이 점을 도시하기 위해 주어진다. 종전과 같이 동일한 6-패스 인쇄 프로세스를 가정한다. 본 예에서, 인쇄의 제 1 패스는 완전하게 위치되지만, 제 2 인쇄 패스를 위한 인쇄 헤드의 위치에는 K 마이크론의 오차가 존재한다. 이제 목적은 잔여 인쇄 위치들이 최적의 인쇄 품질을 달성하는지를 결정하는 것이다. 이는 다음을 효과적으로 의미한다.

주어짐 : [e1 e2] = [0 K], 여기서 K는 이미 알려진 상수값.

찾기 :

이 최소화되도록 하는 [e3 e4 e5 e6]

이러한 다차원적 최적화 문제를 직접적으로 방해하는 것보다, 도시의 목적을 위해, 문제는 잔여 인쇄 위치(위치 X4 내지 X6)가 이들 사이의 델타가 예정된 인쇄 위치들 사이의 것들과 정확히 동일하도록 - 달리 말해 [X_Δ3 X_Δ4 X_Δ5]를 위한 값이 유지되도록 - 위치된다는 것을 가정함으로써 다소 단순화된다. 이러한 단순화의 이유는 출력 화상에 균일하게 이격된 화소를 갖기 위한 바램에 기초한다. 이러한 조건을 사용하면, 문제는 실행이 비교적 용이한 단일 차원 최적화로 전환된다. 그래서, 수학식 (1)에서 PSD 메트릭의 최소값이 되는 X3의 최적의 위치가 선택된다. 일단 위치(X3)가 선택되고 인쇄 헤드가 이동하면, 인쇄에 다른 오차가 도입될 가능성이 있다 -- 소정 위치(X3)에 인쇄 헤드를 배치하는 위치 오차로부터. 그래서, X4를 위한 최상의 위치를 찾아내기 위해 최적화 프로세스가 반복된다. 이러한 프로세스는 화상의 모든 6개 패스가 인쇄될 때까지 계속된다. 즉, 제 4 패스 후, 제 5 패스를 위한 값이 계산되고, 그 다음 제 5 패스의 완성 후에, 제 6 패스를 위한 값이 계산된다. 이러한 방법에서, 각 후속 패스는 출력 화상 품질을 최적화하기 위해 현재 또는 후속 패스 목표 위치들을 "이동 중에" 조정하도록 이전 패스에서 발생된 이미 알고 있는 오차들을 고려한다.

이 방법은 두 개 이상의 패스가 취해지는 임의의 다중 패스 마킹 또는 인쇄 시스템에 명백하게 적용가능하다. 그러므로, N 패스들을 갖는 인터레이스식 인쇄 체계에 쉽게 확장될 수 있으며, 여기서 N은 적어도 2이다. 이러한 더욱 일반적인 경우는 하기와 같이 요약된다.

인쇄 작업 이전 :

주어짐:

N 패스들을 위한 소정의 인쇄 헤드 위치들 :

i번째 인쇄 위치(X_{a (i)})에 배치되는 인쇄 헤드의 일반적인 경우에서(여기서, i는 2부터 N까지 변할 수 있음):

인쇄가 이루어질 때 :

주어짐:

현재 화상의 생성을 위한 현재 및 이전 실제 인쇄 위치 : [X_a1, X_a2,..., X_ai]

찾기 :

다음 소정의 위치(Xd(i+1)). 이는 먼저 하기에 따른 주어진 상황과 이미 알고 있는 조건들을 위한 메트릭의 최소값을 찾아냄으로써 달성된다:

여기서, f(.)는 앞서 정의된 PSD 메트릭이며, 벡터 g는 하기와 같이 정의된 다.

수학식 (3)으로부터 얻어진 e(i+1)의 값은 그 후에 하기와 같이 Xd(i+1)의 값을 결정하기 위해 사용된다.

X_{d (i+1)} = X_{p (i+1)} + e_(i+1)

수학식 (5)에서 결정된 값은 i번째 인쇄 위치의 소정 위치뿐이다. 위치 Xa(i)로부터 Xa(i+1)로 이동하면서, 다른 위치 오차가 도입될 수 있다. 그러므로, 최적화 알고리즘은 마찬가지로 이 위치에서 운용되어야 한다. 이러한 프로세스는 인쇄 헤드가 소정 인쇄 위치 모두를 통해 이동되고, 결과 출력 화상이 얻어질 때까지 반복되어야 한다.

이 방법의 유효성을 검증받기 위해, Xerox Phaser 850 프린터를 사용하여 실험되었다.

본 실험에서, 두 개의 수직으로 인접한 솔리드 패치들이 각각의 컬러로 인쇄되었다. 상부 패치는 이상적인 인쇄 위치를 사용하여 인쇄되었다. 그리고 나서 하부 패치는 이미징 시퀀스의 패스 2 중에 인쇄 헤드의 위치로 도입되는 이미 알고 있는 위치설정 오차를 가지면서 인쇄되었다. 도 8은 본 발명의 방법들을 사용하여 교정한 후의 합성출력화상을 도시한다. 도 9는 교정하지 않은 합성출력화상을 도시한다. 합성화상의 인접 패치는 이상적인 경우와 위치설정 오차의 경우를 위해 화상을 시각적으로 비교하기 위한 메카니즘을 제공하였다. 도 9의 하부 패치에서는 위치설정 오차로 인한 주기적 결함을 주의하여야 한다.

본 실험 결과는 인쇄 패스들 사이의 실시간 인터레이스 조정을 포함하지 않는 도 9의 하부 패치에서 더 큰 오차 크기들로 인한 현저한 시각적 저하(degradation)를 나타낸다. 실험의 제 2 반부에서, 동일한 오차들이 하부 패치 중 패스 번호 2의 위치에 다시 유도되었다. 그러나, 이번에는 본 발명에 따른 예시적인 실시간 인쇄 위치 최적화 방법이 패스 3 내지 패스 6을 위한 인쇄 위치를 조정하는데 사용되었다. 실험으로부터 화상 품질 분석 결과가 하기에 나타나 있다. 두 가지 다른 세트의 오차 크기들이 테스트에 사용되었다. "방법 수행"과 "방법 비수행" 양자의 경우에 대한 결과가 하기에 요약되어 있다. 이상적 패치(표에서 "변위 없음")와 위치 오차들을 갖는 패치(표에서 "변위 있음") 양자에 대한 결과가 하기 표 2 내지 표 3에 제시되어 있다.

알고리즘 비수행

	변위 없음			변위 있음
	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도
시안(cyan)	1.81	6.28	8.22	2.86	5.80	12.09
마젠타(magenta)	0.56	1.56	2.85	1.46	1.52	5.30
옐로우(yellow)	0.23	0.75	1.19	0.24	0.64	1.24
블랙(black)	0.69	3.47	3.96	1.03	3.28	4.58

알고리즘 수행

	변위 없음			변위 있음
	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도
시안	1.06	5.08	6.95	1.72	5.11	8.10
마젠타	0.50	1.34	2.60	0.52	1.58	3.17
옐로우	0.60	0.70	0.97	0.16	0.53	0.91
블랙	0.39	2.50	3.05	0.45	2.44	3.03

결과 요약, 패스 2내의 50 마이크론 오차

알고리즘 비수행

	변위 없음			변위 있음
	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도
시안	1.72	5.37	8.15	7.12	6.25	20.66
마젠타	0.58	1.23	2.84	3.58	1.85	11.49
옐로우	0.27	0.48	0.84	0.37	0.54	1.73
블랙	0.47	2.52	3.04	1.92	3.25	6.22

알고리즘 수행

	변위 없음			변위 있음
	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도	시각적 스크린	시각적 노이즈	평균 입상도
시안	1.40	5.51	7.85	2.09	6.30	9.27
마젠타	0.56	1.25	2.58	0.70	1.70	3.55
옐로우	0.15	0.52	0.88	0.17	0.57	1.08
블랙	0.63	3.08	3.40	0.77	2.69	3.24

결과 요약, 패스 2내의 100 마이크론 오차

상기 표에서 메트릭 각각에 대하여(시각적 스크린, 시각적 노이즈, 평균 입상도), 더 작은 수가 더 양호한 화상 품질을 나타낸다. 상기 요약된 결과는 "알고리즘 비수행"의 경우와 비교해서 제안된 알고리즘이 화상의 패스 3 내지 6을 위한 최적의 위치를 결정하는데 사용될 때에 출력 화상의 측정된 인쇄 품질 속성에 있어서 상당한 개선을 나타낸다.

부가적인 결과는 도 10 내지 도 13에 도시되어 있다. 도 10은 인터레이스 교정없는 표 2 결과의 블랙 화상에 대한 노이즈 스펙트럼을 도시한다. 도 11은 후속 패스의 인터레이스 교정 후의 표 2 결과의 블랙 화상에 대한 노이즈 스펙트럼을 도시한다. 도 12는 인터레이스 교정없는 표 3 결과의 블랙 화상에 대한 노이즈 스펙트럼을 도시한다. 도 13은 후속 패스의 인터레이스 교정 후의 표 3 결과의 블랙 화상에 대한 노이즈 스펙트럼을 도시한다. 화살표는 가장 큰 오차 성분을 지시한다. 이들 결과로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 구조화된 노이즈 성분 편차는 알고리즘이 수행된 후에 급격히 감소된다. 이는 이전 패스에서 오차들을 갖는 경우에도 교정된 버전(표 2 내지 표 3의 우하귀에 도시)은 목적하는 화상(표 2 내지 표3의 좌상귀에 도시)과 더 밀접하게 유사한 것을 도시한 표의 결과로부터 명백히 알 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 마킹 시스템(1000)의 일 예시적인 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 예시적인 실시예의 마킹 시스템은 잉크젯 프린터이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 마킹 또는 인쇄 재료를 다중 패스의 표면에 적용하는 다른 인쇄 및 마킹 시스템들을 포함할 수 있다. 마킹 시스템(1000)은 입/출력 인터페이스(1010), 컨트롤러(1020), 메모리(1030), 인터레이스 루틴(1040), 카운터 루틴(1050), 위치 결정 디바이스(1060), 인터레이스 조정 루틴1070), 마킹 서브시스템(1080), 및 데이터 또는 제어 버스(1490)를 포함한다. I/O 인터페이스(1010)는 입력 화상 또는 데이터 소스(200)로부터 마킹 시스템(1000)으로 화상 또는 다른 마킹 데이터를 입력하기 위해 사용할 수 있는 임의의 이미 알고 있는 또는 후속으로 개발된 인터페이스일 수 있다. I/O 인터페이스(1010)를 통해 전달된 입력 데이터는 컨트롤러(1020)의 제어하에 메모리(1030)에 저장된다.

인터레이스 루틴(1040)은 소스(200)로부터 화상 데이터를 취하고, 2 패스 또는 6 패스 인쇄 시스템과 같은 다수의 패스 각각을 위한 데이터를 인쇄하기 위해 이를 변환하는 종래의 또는 후속으로 개발된 루틴이다. 마킹 서브시스템(1080)으로부터 잉크 또는 다른 마킹 매체의 방출을 제어하기 위한 마킹 시스템 명령들을 포함하는 발생된 인쇄 데이터에 기초하여, 마킹 서브시스템(1080)으로부터의 잉크 또는 다른 마킹 매체가 인터레이스식 방식으로 인쇄 데이터에 따라 침착된다.

위치 결정 디바이스(1060)는 선행 인쇄 패스 중에 마킹 서브시스템으로부터 잉크 또는 마킹 매체의 실제 위치를 감지, 검출, 계산 또는 기타의 방식으로 결정하는 종래의 또는 후속으로 개발된 디바이스이다. 예를 들면, 이는 본 기술 분야에 이미 알고 있는 바와 같이 Y방향으로 횡단할 때, 인쇄 헤드(100)의 위치를 검출 또는 제어하기 위해 제공되는 선형 또는 회전 인코더 같은 인코더 시스템을 구비할 수 있다. 대안적으로 또는 이와 조합하여, 예를 들면 광학 감지 디바이스들을 사용하는 본 기술 분야에 이미 알고 있는 바와 같은 실제 잉크 방울(droplet) 위치를 검출하는 센서를 구비할 수 있다.

위치 결정 디바이스(1060)로부터의 정보는 인터레이스 조정 루틴(1070)에 의한 사용을 위해 I/O 인터페이스(1010)를 통해 메모리(1030)로 전달된다. 카운터 루틴(1040)은 N-패스 인쇄 또는 마킹 프로세스내의 현재 패스 번호 N의 진로를 쫓는다.

선행 인쇄 패스들의 검출된 위치에 기초하여, 인터레이스 조정 루틴(1070)은 다음 패스를 위한 소정의 위치가 그러한 이전 위치 오차들을 보정하고, 합성화상내의 결함을 최소화하기 위해 변경될 수 있도록 적어도 하나의 이전 패스내의 위치 오차들을 고려하는 적어도 하나의 후속 패스를 위한 인터레이스 루틴(1040)에 의해 결정된 인쇄 위치 값의 조정을 결정한다.

도 15는 인쇄 패스 2-N이 화상 품질을 개선시키기 위해 이전 패스의 검출된 위치설정을 반영하도록 조정되는 다중-패스 인터레이스 인쇄의 예시적 방법을 도시한다. 이렇게, 상기 방법은 화상의 생성 중에 이전 인쇄 패스들에서 이미 발생되었던 위치설정 오차들을 고려하고, 합성화상의 결함을 최소화하기 위해 인쇄 헤드의 잔여의 소정 인터레이스 위치들을 변경함으로써 오차들을 보정한다. 소정의 인쇄 위치들로의 조정은 예를 들면, 주파수 또는 다른 결함 감지 메트릭을 사용함으로써 예측된 출력 화상 품질의 최적화에 기초하는 것이 바람직하다. 이러한 예시적인 주파수 메트릭은 합성화상의 주파수 성분으로부터 유도되고, 바람직하게는 기본 주파수(1/D)에서 평가된 합성화상의 파워 스펙트럼 밀도이며, 여기서 D는 인쇄 헤드의 노즐 간격을 나타낸다.

방법은 단계 S1500에서 시작하며, 단계 S1505로 진행하고, 마킹 시스템(1000)과 같은 N 패스 인쇄 시스템에서, 인쇄 헤드(100)를 위한 N 예정된 필요 위치가 인터레이스 루틴(1040)에 의해 결정된다. 단계 S1505로부터 프로세스는 L₁ ^desired가 L₁ ^apriori로 설정된 단계 S1510으로 진행한다. 단계 S1510으로부터, 프로세스는 인쇄 헤드(100)가 L₁ ^desired로 이동되는 단계 S1515로 진행하고, 마킹 서브시스템(1080)을 사용하여 제 1 인쇄 패스가 단계 S1520에서 수행된다.

제 1 인쇄 패스의 시작과, 제 2 인쇄 패스의 시작 사이 시간에, 프로세스는 합성 제 1 패스의 실제 위치가 위치 결정 디바이스(1060)에 의해 결정되고, 제 1 패스를 위한 위치설정 오차(E₁)를 결정하기 위해 인터레이스 조정 루틴(1070)에 의해 사용되는 단계 S1525로 진행한다. 단계 S1525로부터, 플로우는 인터레이스 조정 루틴(1070)이 예측 화상 품질을 개선시킬 메트릭에 기초하는 제 2 패스를 위한 조정된 인쇄 헤드 위치(L₂ ^desired)를 설정하기 위해 예측된 후속 패스 위치뿐만 아니라 결정된 오차(E₁)에 기초하는 제 2 패스를 위한 소정 인쇄 위치를 재평가하는 단계 S1530으로 전진된다.

단계 S1530 후에, 프로세스는 인쇄 헤드(100)는 L₂ ^desired로 이동되고, 그 후에 제 2 패스가 단계 S1540에서 인쇄되는 단계 S1535로 전진된다. 제 2 인쇄 패스의 시작과 제 3 인쇄 패스의 시작 사이의 시간에, 프로세스는 합성 제 2 패스의 실제 위치가 위치 결정 디바이스(1060)에 의해 유사하게 결정되고, 제 2 패스를 위한 위치설정 오차(E₂)를 결정하기 위해 인터레이스 조정 루틴(1070)에 의해 사용되는 단계 S1545로 진행한다. 단계 S1545로부터 플로우는 인터레이스 조정 루틴(1070)이 예측 화상 품질을 개선시킬 메트릭에 기초하는 제 3 패스를 위한 조정된 인쇄 헤드 위치(L₃ ^desired)를 설정하기 위해 예측된 후속 패스 위치뿐만 아니라 결정된 오차(E₂)에 기초하는 제 3 패스를 위한 소정 인쇄 위치를 재평가하는 단계 S1550으로 전진된다.

패스를 인쇄하고, 실제 인쇄 위치들을 결정하고, 및 후속 소정 인쇄 패스 위치들을 변경하는 이러한 프로세스는 최종 인쇄 패스(N)가 완료될 때까지 모든 N 패스들에 대해 반복된다. 그리고 나서, 플로우는 단계 S1580으로부터 프로세스가 정지하는 단계 S1590으로 전진된다.

본 발명이 위에 상술한 예시적인 실시예와 관련하여 설명되는 동안, 이미 알고 있거나, 현재는 예측되지 않는 또는 그러할 수 있는 다양한 대안, 변형, 변경 및/또는 개선점들이 명백해질 수 있다. 예를 들면, 예시적인 실시예가 잉크젯 프린터에 관한 것이더라도, 본 방법은 다중 패스 절차에서 액체, 고체 또는 건식 성분 입자들을 기판상에 적용하는 다른 인쇄, 복사 또는 마킹 시스템들에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 인터레이스 방식에서의 단색 인쇄에 한정되지 않으며, 동일 또는 다른 컬러가 후속 패스에 적용되고, 이전 패스의 실제 위치설정에 기초하여 유사하게 조정되는 컬러 마킹에 확장될 수 있다. 그러한 인터레이스 기술은 마킹 시스템의 해상도를 효과적으로 연장시키기 위해 사용될 수 있고, 또는 마킹 시스템과 동일한 또는 더 낮은 해상도에서 체커보드 또는 다른 인터레이스 패턴으로 후속 패스들을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 그러한 인터레이스 기술은 마킹 시스템 보다 높은 해상도(dpi)로 인쇄할 필요가 없다. 부가적으로, 본 방법은 대상 또는 기판상에 소정 화상을 형성하기 위해 다중 패스 절차를 사용하는 레이저 마킹 시스템 및 조판(engraving) 시스템과 같은 다른 마킹 시스템에 적용될 수 있다.

잉크젯 적용시, 제안된 기술은 다중 방울 크기를 인쇄할 수 있는 시스템을 위해서뿐만 아니라 고정된 방울 크기와 무관하게 균등하게 적용가능하다. 또한, 제안된 기술은 인쇄 헤드나 인쇄 메커니즘보다는 기판이 이동하는 경우에도 적용가능하다. 또한, 본 기술은 다중 빔 ROS 적용에 사용될 수 있지만, 인터레이스는 횡단 프로세스 방향보다는 프로세스 방향이다. 또한, 본 기술은 인터레이스가 때를 맞추어 순차적으로 발생하는 평행한 인터레이스식 래스터들(rasters)을 사용하는 임의의 디바이스에 사용될 수 있다. 이는 이전 래스터들의 실제 위치에 대한 정보에 기초하여 후속 래스터들을 재배치함으로써 달성될 수 있다. 적절한 디바이스의 예는 컴퓨터 모니터 또는 고해상도 TV를 포함한다.

부가적으로, 예정된 위치의 조정은 절대 위치, 연속 인쇄 위치 사이의 델타, "바버 폴링"(점프 있음) 등의 계산을 포함하는 다수의 기술에 의해 이루어질 수 있다. 이들 조정 모두는 일부 감지가능한 메트릭에 기초한 출력 화상 품질의 몇몇 예측뿐만 아니라 이전 인쇄 위치들에 대한 정보에 기초한 "이동"의 온라인 최적화를 가능하게 함으로써 개선점을 제공한다.

Claims (2)

1. 인터레이스식 다중 패스 마킹 시스템에서의 마킹 방법으로서,

   입력 데이터에 기초하여 마킹 재료를 표면에 적용하는 마킹 서브시스템을 위한 마킹 위치들을 결정하는 단계;

   상기 마킹 위치들 중 제 1 마킹 위치로 상기 마킹 서브시스템을 이동시키는 단계;

   상기 마킹 서브시스템을 사용하여 제 1 패스를 마킹하는 단계;

   위치 결정 디바이스를 사용하여 상기 제 1 패스로부터 마킹 위치를 검출함으로써 상기 제 1 패스를 위한 마킹 서브시스템 위치 오차를 결정하는 단계;

   출력 마킹 품질을 예측하고 관찰자의 결함 감지를 최소화하는 결함 감지 메트릭 및 제 1 패스에 대한 결정된 오차에 기초하여 적어도 하나의 후속 패스를 위한 마킹 위치를 조정하는 단계;

   상기 후속 패스를 위한 조정된 마킹 위치로 상기 마킹 서브시스템을 이동시키는 단계; 및

   상기 후속 패스를 마킹하는 단계를 포함하는 인터레이스식 다중 패스 마킹 시스템에서의 마킹 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메트릭은 합성화상의 주파수 성분으로부터 유도된 주파수 메트릭을 포함하는 인터레이스식 다중 패스 마킹 시스템에서의 마킹 방법.

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