用于打印二维位图图像的方法

摘要

本发明提供一种打印二维位图图像的方法，二维位图图像的每行都具有使用多个重叠打印头或被引导通过重叠位置的一个或多个打印头将被打印的多个像素，打印头或每个打印头具有一行喷射通道，每个喷射通道具有相关联的喷射电极，方法包括：将电压施加于喷射电极上，电压足以引起打印流体中的粒子在喷射通道处聚集，将具有通过相应图像像素位值确定的相应预先确定幅值和/或持续时间的电压脉冲施加于选定的喷射通道的电极，以便使打印流体体积从重叠打印头的选定喷射通道喷射，进而形成具有预先确定光学密度的像素，对于图像的每一行，根据像素在打印头的重叠区域中的位置并根据像素的预先确定的光学密度来调整待施加于重叠打印头以形成由重叠的喷射通道打印的像素的电压脉冲的值，其中，对于重叠区域中的至少一个像素，由重叠通道喷射的墨的总体积大于在像素由单个通道喷射形成时所需的体积。

权利要求

1.一种打印二维位图图像的方法，所述二维位图图像的每行都具有使用彼此重叠的多个打印头或被引导通过重叠位置的一个或多个打印头将被打印的多个像素，所述打印头或每个打印头具有一行喷射通道，每个喷射通道具有相关联的喷射电极，所述方法包括：将电压施加于所述喷射电极上，所述电压足以引起打印流体中的粒子在所述喷射通道处聚集，

将具有通过相应图像像素位值确定的相应预先确定幅值和/或持续时间的电压脉冲施加于所选定的喷射通道的电极，以便使打印流体体积从所述打印头的选定喷射通道喷射，进而形成具有预先确定的光学密度和/或灰度级的像素，对于所述图像的每一行，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度和/或灰度级，来调整待施加于所述打印头以形成由重叠的喷射通道打印的像素的所述电压脉冲的值，其中，对于所述重叠区域中的至少一个像素，由所述重叠通道喷射的墨的总体积大于在该像素由单个喷射通道形成时所需的体积。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在使用中，彼此重叠的所述多个打印头的位置相对于彼此固定。

3.根据权利要求1所述的方法，其中彼此重叠的所述多个打印头包括：在打印基板上的第一通路上打印的第一个打印头；以及在所述打印基板上的下一通路上打印的同一个打印头或另一个打印头，所述同一个打印头或另一个打印头的位置与所述第一个打印头的位置重叠。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一个打印头以与所述打印头的所述一行喷射通道的宽度相等的距离在所述打印基板上的通路之间被引导，该宽度小于期望的重叠。

5.根据权利要求1所述的方法，其中每个打印头是在模块中设置的多个相同的打印头中的一个，所述多个相同的打印头彼此平行并且偏移相邻的喷射通道之间的距离的一部分，从而所打印的图像的分辨率大于相邻的喷射通道之间的距离。

6.根据权利要求5所述的方法，包括多个彼此重叠的所述模块，以使得打印宽度能够大于单个模块的宽度。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述模块以与所述打印头的所述一行喷射通道的宽度相等的距离被引导在所述打印基板上的通路之间，该宽度小于期望的重叠。

8.根据权利要求3所述的方法，其中通过相邻的喷射通道之间的距离的一部分引导所述打印头，从而所打印的图像的分辨率大于所述相邻的喷射通道之间的距离。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中待施加于所述打印头中的各个喷射通道的电压脉冲的值根据一组预先确定的衰减函数确定，所述衰减函数取决于将由所述打印头的所述重叠区域中的相应通道打印的像素的灰度级。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中在将所述像素值转换为具有相应预先确定的幅值和/或持续时间的电压脉冲以进行打印之前，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的灰度级来调整所述像素位值。

11.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中所述图像的所述像素位值被提供给将所述像素位值转换为电压脉冲的打印头驱动电子设备，并且所述电压脉冲的值在被施加于所述打印头的所述喷射电极之前，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的灰度级来在所述打印头驱动电子设备中确定所述电压脉冲的值。

12.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中待施加于所述打印头中的各个通道的电压脉冲的值根据一组预先确定的衰减函数确定，所述衰减函数取决于将由所述打印头的所述重叠区域中的相应喷射通道打印的所述像素的所述预先确定的光学密度的等级。

13.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中在将所述像素位值转换为具有相应预先确定的幅值和/或持续时间的电压脉冲以进行打印之前，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度来调整所述像素位值。

14.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中所述图像的所述像素位值被提供给将所述像素位值转换为电压脉冲的打印头驱动电子设备，并且所述电压脉冲的值在被施加于所述打印头的所述喷射电极之前，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度来在所述打印头驱动电子设备中确定所述电压脉冲的值。

15.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中组合体积相对于单个喷射通道体积的体积增大百分比在所述重叠区域的中点处最大。

16.用于打印二维位图图像的装置，所述二维位图图像的每行都具有多个像素，所述装置具有彼此重叠的多个打印头或被引导通过重叠位置的一个或多个打印头，所述打印头或每个打印头具有一行喷射通道，每个喷射通道具有相关联的喷射电极，在使用中，电压被施加于所述喷射电极上，所述电压足以引起打印流体中的粒子在所述喷射通道处聚集，并且其中，为了使打印流体体积从所述打印头的选定喷射通道喷射，进而形成具有预先确定的光学密度和/或灰度级的像素，将具有通过相应图像像素位值确定的相应预先确定幅值和/或持续时间的电压脉冲施加于所选定的喷射通道的电极，其特征在于对于所述图像的每一行，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度和/或灰度级，来调整待施加于所述打印头以形成由重叠的喷射通道打印的像素的所述电压脉冲的值，其中，对于所述重叠区域中的至少一个像素，由重叠的所述喷射通道喷射的墨的总体积大于在所述像素由单个喷射通道喷射形成时所需的体积。

说明书

用于打印二维位图图像的方法

[0001] 发明背景

[0002] 本发明涉及静电喷墨打印技术，并且更具体地，涉及诸如WO 93/11866和相关专利说明书中描述的类型的打印头和打印机。

[0003] 这种类型的静电打印机通过使用外加电场喷射分散于化学惰性的、绝缘的载体流体中的条带区电固态粒子，以首先将所述固态粒子聚集并随后将其喷射。发生聚集是因为外加电场导致电泳并且条带区电粒子在电场中向基板移动直至它们遇到墨的表面。当外加电场产生大到足以克服表面张力的电泳力时发生喷射。通过在喷射部位与基板之间产生电势差来生成电场；这通过将电压施加于喷射部位处和/或喷射部位周围的电极来实现。这种类型的打印技术相对于常规的按需喷墨(DOD)打印机的一个特别的优点是喷射连续可变墨量的能力，而该优点利用常规的DOD打印机是不可能的。

[0004] 通过打印头几何形状以及产生电场的电极的位置和形状确定发生喷射的部位。通常，打印头由打印头主体的一个或多个凸起组成并且这些凸起(还称为喷射竖立构件)在其表面上具有电极。施加于电极的偏压的极性与条带区电粒子的极性相同以便电泳力的方向朝向基板。此外，打印头结构的整体几何形状和电极的位置被设计成使得在凸起的尖端周围的高度局部化的区域处发生聚集和喷射。

[0005] 为了可靠地运行，墨必须连续地流动通过喷射部位以便补充已经喷射的粒子。为实现所述流动，墨必须为低粘性的，通常为若干厘泊。因为粒子的聚集，所以喷射的材料更粘；因此，所述技术可用于在非吸收基板上打印，因为材料在撞击时不显著散播。

[0006] 现有技术已经描述了各种打印头设计，诸如在W093/11866、W097/27058、W097/27056、W098/32609、W001/30576和WO03/101741中描述的，它们都涉及WO93/11866中描述的所谓的 方法。

[0007] 图1是所述现有技术中描述的类型的静电打印头1的尖端区域的图，其显示各自具有尖端21的若干喷射竖立构件2。位于每两个喷射竖立构件之间的是壁3，其还称为颊板，所述颊板限定每个喷射单元5的边界。在每个单元中，墨在位于喷射竖立构件2每一侧上的两个路径4中流动，并且在使用中，墨弯月面在颊板顶部和喷射竖立构件顶部之间固定。在所述几何形状中，将z轴的正方向定义为从基板指向打印头，x轴指向沿喷射竖立构件的尖端所形成的线，并且y-轴垂直于x轴和z轴。

[0008] 图2是在同一打印头1中的单个喷射单元5的x-z平面中的示意图，沿y轴通过竖立构件2尖端的中间提取薄片进行观察。所述图示出颊板3、限定喷射部位6的位置的喷射竖立构件2、墨路径4、喷射电极7的部位和墨弯月面8的位置。实线箭头9示出喷射方向并且也指向基板。每个竖立构件2和其相关联的电极以及墨路径有效地形成了喷射通道。通常，喷射通道之间的节距为168μm(每英寸150个通道)。在图2所示的实例中，墨通常远离读者流入页面。

[0009] 图3是同一打印头1在y-z平面中的示意图，其显示沿x轴的喷射竖立构件的侧视图。所述图显示喷射竖立构件2、电极7在竖立构件上的部位和称为中间电极(10)的部件。中间电极10是在其内面上(有时在其整个表面上)具有电极101的结构，在使用中，所述中间电极101在喷射竖立构件2上偏置成与喷射电极7的电势不同的电势。可将中间电极10图案化，使得每个喷射竖立构件2具有面向其的电极并能单独处理，或可被均匀金属化以使得以恒定的偏压保持中间电极10的整个表面。通过筛选来自外部电场的喷射通道使得中间电极10充当静电屏蔽，并且允许仔细控制位于喷射部位6处的电场。

[0010] 实线箭头11示出喷射方向并且再次指向基板的方向。在图3中，墨通常从左边流向右边。

[0011] 在操作中，通常保持基板接地(0V)，并且在中间电极10与基板之间施加电压VIE。在中间电极10与喷射竖立构件2和颊板3上的电极7之间施加另外的电势差VB，以使得这些电极的电势为VIE+VB。选择VB的幅度以便在聚集粒子的喷射部位6处生成电场，但不喷射粒子。喷射在所施加的VB偏压高于某一阈值电压VS时自发地发生，所述VS对应于粒子上的电泳力恰好平衡墨的表面张力的电场强度。因此，总是选择VB小于VS的情况。在施加VB后，墨弯月面向前移动以覆盖更多的喷射竖立构件2。为喷射聚集的粒子，将幅值为VP的另外的电压脉冲施加于喷射竖立构件2，以使得喷射竖立构件2与中间电极10之间的电势差为VB+VP。喷射在电压脉冲持续时间内持续。这些偏压的典型值为VIE＝500伏特、VB＝1000V且VP＝300伏特。

[0012] 在使用中，实际施加的电压可以是来自于待打印的位图图像的各像素的位值。位图图像使用常规的设计图形软件(诸如Adobe Photoshop)创建或处理并保存到存储器中，可通过多种方法(并行端口、USB端口、特制的数据传输硬件)将数据从该存储器输出到打印头驱动电子设备，施加于打印头的喷射电极的电压脉冲在该打印头驱动电子设备上生成。

[0013] 所述类型的静电打印机的一个优点是可通过调制电压脉冲的持续时间或幅值实现灰度级打印。可生成电压脉冲以使得各个脉冲的幅值由位图数据导出，或以使得脉冲持续时间由位图数据导出，或使用两种技术的组合。

[0014] 包括任何数量的喷射器的打印头可通过沿x轴并排制造多个图1至图3所示类型的单元5来构造，但是为了防止由于各个打印头之间的间隔导致的打印图像中的间隙，可能有必要通过在y轴方向上错开打印头的位置而使相邻打印头的边缘“重叠”。控制计算机将存储在其存储器中的图像数据(位图像素值)转换成单独供应给每个喷射器的电压波形(通常为数字方波脉冲)。通过以可控制的方式相对于基板移动打印头，大面积图像可在多个“条带区”中打印到基板上。还已知的是使用一个或多个打印头的多个通路来构建比打印头宽的图像并且在多个通路中穿过基板“扫描”或引导单个打印头。

[0015] 然而，压合线频繁地由使用重叠的打印头引起或者由多个通路上的重叠引起，并且因此，已知的是使用交错技术(从相邻的打印头或从相同或不同的打印头的不同通路打印交替的单个像素或成组的像素)来分配和隐藏由打印头的重叠端部引起的条带区的边缘效应。普遍认识到压合策略对于在穿过打印条带区之间的接合部上获得良好的打印质量是必要的。已知的技术依赖于二进制交错策略的使用，即，给定的像素通过一个打印头或另一个打印头打印。例如，沿x轴的交替像素从相邻的重叠打印头打印。可替代地，通过逐渐地减少从一个打印头打印的相邻像素的数量、同时增加从另一个打印头打印的相邻像素的数量，能够使用从一个条带区向下一个条带区的逐渐融合。所述后一种技术可通过在y轴方向上抖动打印而进行扩展。另一种已知的技术是使用锯齿或正弦“压合”来破坏任何可见的压合线。

[0016] 这些技术都代表打印可以在两个重叠打印头的喷嘴之间交替的不同方式，并且它们的成功取决于液滴分配精度和两个打印头的配准，并且对诸如基板在打印头的线之间的漂移的因素特别敏感。这可通过压合的分散和计划的运动来分解可见的线并将相邻的打印条带区的重叠区域的宽度上的误差分散来缓解。

[0017] 可通过用来自打印头或通路两者的墨贡献打印重叠区域中的每个像素来隐藏两个打印条带区之间的重叠区域，从而这两个贡献添加来给出相应图像像素的指定灰度级的期望的光学密度。然而，由两个点的覆盖引起的光学密度可能不等于由与所述两个点的组合面积相等的一个点引起的光学密度。通常，两个覆盖点将需要更大的总墨量，以产生与一个点相同的光学密度。这导致针对打印技术的问题：仅能够喷射数量有限的液滴尺寸，或由在达到基板时或之前以形成打印点的多个离散的固定尺寸液滴来形成打印点。此类方法不具有用于补偿重叠区域中的点对点打印的像素的光学密度变化的喷射体积的足够分辨率，并且将需要调用最近可用的液滴尺寸之间的抖动状态以实现在具有许多像素的区域上进行平均的所需光学密度，进而不会影响重叠区域中的图像分辨率。

发明内容

[0018] 本发明提供一种打印二维位图图像的方法，所述二维位图图像的每行都具有使用多个重叠打印头或被引导通过重叠位置的一个或多个打印头将被打印的多个像素，所述打印头或每个打印头具有一行喷射通道，每个喷射通道具有相关联的喷射电极，所述方法包括：将电压施加于所述喷射电极上，所述电压足以引起打印流体中的粒子在所述喷射通道处聚集，将具有通过相应图像像素位值确定的相应预先确定幅值和/或持续时间的电压脉冲施加于所述选定的喷射通道的电极，以便使打印流体体积从所述重叠打印头的选定喷射通道喷射，进而形成具有预先确定光学密度和/或灰度级的像素，对于所述图像的每一行，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度和/或灰度级来调整待施加于所述重叠打印头以形成由重叠的喷射通道打印的像素的所述电压脉冲的值，其中，对于所述重叠区域中的至少一个像素，由所述重叠通道喷射的墨的总体积大于在所述像素由单个通道喷射形成时所需的体积。

[0019] 该技术提供了现有技术中已知策略的替代策略，该策略根据来自重叠区域中的两个打印头的贡献在打印头的重叠区域中创建每个打印的像素，即，来自一个打印头的喷射加上来自重叠打印头的喷射，它们一起给出所需要的尺寸和/或密度的像素。来自两个打印头的相对贡献发生改变以创建穿过重叠区域从具有重叠渐强的一个打印头向另一打印头的逐渐淡出。这对点分配误差和基板漂移较不敏感，这是因为此类误差较不倾向于在两个点之间产生空格。

[0020] 所述衰减技术涉及减小喷射电压脉冲的脉冲长度(或者幅值)以改变提供在重叠区域中打印的像素的墨体积，使得当一个打印头渐强时，另一个打印头渐弱，来自两个打印头的打印之和在重叠处上均匀地产生所需要的光学密度。

[0021] 重要地，已经发现，重叠区域中的像素中的一个或多个需要来自两个喷射通道、产生所述像素的墨的总体积，所述墨的总体积大于在已经由单个喷射通道产生所述像素时所需的体积。

[0022] 本发明通过以下者来发挥作用：使用具有连续可变的喷射体积的 方法的设施来允许来自两个重叠打印头喷射器的组合墨体积被微调以实现重叠区域中所需的光学密度或灰度级。来自重叠区域中的每个喷射器的喷射体积以数值乘数按比例缩放，所述数值乘数取决于重叠区域中的通道位置和像素的目标光学密度或灰度级。来自一个打印头的喷射体积可因此在重叠区域上逐渐淡出，因为来自第二打印头的喷射体积渐强；穿过重叠处的任何位置处的两个喷射体积和可被微调来实现打印图像的每个灰度级的修正光学密度，从而能够控制组合墨体积使其大于仅由一个打印头喷射器打印的像素的所述灰度级所需的体积。同时据信，对于 方法，由于墨的粘性和快速干燥品质，由两个重叠喷射通道产生的所有像素将可能包含比在由单个通道产生时大的体积，还可能存在不具有更大体积的一个或多个像素。

[0023] 该技术不可用于其他灰度级喷墨技术，所述其他灰度级喷墨技术的喷射被限定为固定的一组液滴尺寸，因为其需要高级的可变液滴尺寸控制。相反地，如上面所提及的方法具有以下特征，喷射体积通过脉冲长度控制机制是连续、寻址可变的。在方法中，对于给定的像素级，连续调的脉冲值可以被分配以产生期望的点尺寸。该校准对于传统的按需喷墨(DOD)打印头是不可能的，常规的按需喷墨(DOD)打印头的滴体积是通过腔体积、喷嘴尺寸等量化的。

[0024] 方法允许对喷射体积的连续可变的控制。实际上，鉴于以数字方式实现所述方法，存在多个离散等级而不是无限数量。然而，系统优选以喷射体积的64个不同等级、更优选128个且更优选256个等级操作。256个等级意味着喷射体积可由8位数据限定。典型的数字显示屏幕能够显示每种原色的256个不同等级，并且对于肉眼来说，这种分辨率可视作连续变化的。

[0025] 无论打印头是在单个通路中执行打印，从一个接一个紧密间隔的多个(交错的)打印头执行打印所需的像素，或者如果像素是从相同或不同打印头的多个通路打印的，出现类似的问题并且可以使用相同的解决方案。打印头可以被引导多次。

[0026] 为了提供需要的“衰减”，使用用于每个打印头或打印条带区的衰减函数以限定穿过重叠区域的衰减的配置文件。通常将用于指定利用 方法打印中的每个像素的灰度级数量限制为多个预先确定等级以简化计算。在本发明的方法中，对于这些预先确定等级中的每一者提供不同的衰减函数是有益的。这是由于这样的事实，即由两个液滴打印的像素所增加的打印密度遵循的方程关于液滴体积是非线性的。重叠区域中的衰减函数对所述预先确定等级的像素的影响在于，从用于所述像素的每个喷射器喷射的墨体积减少受可变墨体积控制的全分辨率控制的量。因此，包括重叠区域中的像素的墨的各个喷射体积不限于通常用于打印图像的剩余者的所述预先确定等级。而实际上，将两个喷射体积组合以形成一像素，所述像素的等级对应于所述预先确定等级中的一个。

[0027] 本发明还包括用于打印二维位图图像的装置，所述二维位图图像的每行都具有多个像素，所述装置具有多个重叠打印头或被引导通过重叠位置的一个或多个打印头，所述打印头或每个打印头具有一行喷射通道，每个喷射通道具有相关联的喷射电极，在使用中，电压被施加于所述喷射电极上，所述电压足以引起打印流体中的粒子在所述喷射通道处聚集，并且其中，为了使打印流体体积从所述重叠打印头的选定喷射通道喷射，进而形成具有预先确定光学密度和/或灰度级的像素，将具有通过相应图像像素位值确定的相应预先确定幅值和/或持续时间的电压脉冲施加于所述选定的喷射通道的电极，其特征在于[0028] 对于所述图像的每一行，根据所述像素在所述打印头的重叠区域中的位置并根据所述像素的所述预先确定的光学密度和/或灰度级来调整待施加于所述重叠打印头以形成由重叠的喷射通道打印的像素的所述电压脉冲的值，

[0029] 其中，对于所述重叠区域中的至少一个像素，由所述重叠通道喷射的墨的总体积大于在所述像素由单个通道喷射形成时所需的体积。

[0030] 当调整图像像素位值时，本发明可考虑光学密度、灰度级或两者的组合。

[0031] 多个重叠打印头的位置在使用中可相对于彼此固定。

[0032] 所述多个重叠打印头可包括：在打印基板上的第一通路上打印的第一打印头；以及在所述打印基板上的下一通路上打印的同一打印头或另一个打印头，所述同一打印头或另一个打印头的位置与第一打印头的位置重叠。第一打印头可以与所述打印头的一行通道的宽度相等的距离在基板上的通路之间被引导，该宽度小于期望的重叠。

[0033] 所述打印头可以是在模块中设置的多个相同的打印头中的一个，所述多个相同的打印头彼此平行并且偏移相邻的喷射通道之间距离的一部分，从而所打印的图像的分辨率大于相邻的喷射通道之间的距离。多个所述模块可以彼此重叠以使得打印宽度能够大于单个模块的宽度。可替代地，模块可以与打印头的一行通道的宽度相等的距离在基板上的通路之间引导，该宽度小于期望的重叠。

[0034] 在单个打印头的情况下，可以由相邻的喷射通道之间的距离的一部分引导打印头，从而打印的图像具有大于相邻的喷射通道之间的距离的分辨率。

[0035] 优选地，待施加于重叠打印头中的各个通道的电压脉冲的值可根据一组预先确定的衰减函数确定，所述衰减函数取决于将由打印头的重叠区域中的相应通道打印的像素的预先确定的灰度级等级。

[0036] 在将像素值转换为具有相应预先确定的幅值和/或持续时间的电压脉冲以进行打印之前，可根据像素在打印头的重叠区域中的位置并根据像素的预先确定的灰度级来调整像素位值。

[0037] 可替代地，所述图像的像素位值可被提供给将所述值转换为电压脉冲的打印头驱动电子设备，并且电压脉冲值在被施加于打印头的喷射电极之前，根据像素在打印头的重叠区域中的位置并根据像素的预先确定的灰度级来确定电压脉冲值。

[0038] 待施加于重叠打印头中的各个通道的电压脉冲的值可根据一组预先确定的衰减函数确定，所述衰减函数取决于将由打印头的重叠区域中的相应通道打印的像素的预先确定的光学密度等级。

[0039] 在将像素值转换为具有相应预先确定的幅值和/或持续时间的电压脉冲以进行打印之前，可根据像素在打印头的重叠区域中的位置并根据像素的预先确定的光学密度来调整像素位值。

[0040] 所述图像的像素位值可被提供给将所述值转换为电压脉冲的打印头驱动电子设备，并且电压脉冲值在被施加于打印头的喷射电极之前，根据像素在打印头的重叠区域中的位置并根据像素的预先确定的光学密度来确定电压脉冲值。

[0041] 组合体积相对于单个喷射通道体积的体积增大百分比在重叠区域的中点处可以是最大的。

[0042] 在具体的方法中，可以使用以下形式的衰减函数以限定穿过两个打印头/打印条带区A和B的重叠区域的衰减配置文件：

[0043] fA(x)＝fmin+(1-fmin)(1-x)α

[0044] fB(x)＝fmin+(1-fmin).xα

[0045] 其中fA是打印头/条带区A的衰减函数

[0046] fB是打印头/条带区B的衰减函数，其为fA的镜像

[0047] fmin是衰减函数的最小值，产生最小可打印的水平

[0048] x是穿过重叠区域的标准化位置，0≤x≤1

[0049] α是衰减函数的幂。

[0050] 在彩色打印机中，每种颜色的打印头可设置有不同的衰减函数。不同颜色的打印头之间的重叠位置也可以不同。

[0051] 可另外随机地或根据合适的波形函数来调整衰减函数，使得在重叠面积内部周围移动衰退的中心点以“抖动”，打印条带区之间的压合进一步有效地减少了可观察到的伪差。

[0052] 在处理将被打印的图像中，可在多个阶段中的一个阶段应用衰减函数，例如：

[0053] ·在控制计算机上的光栅图像处理软件中，从而产生位图图像的每个条带区的修正版本，然后可通过打印头驱动电子设备以常规方式将该修改版本转换成打印脉冲；

[0054] ·在打印头驱动电子设备中，在这种情况下，衰减函数可以被程序化以根据喷射器在重叠区域中的位置响应于输入数据脉冲生成修正的脉冲幅值或持续时间。

[0055] 衰减函数在软件中可以以数学函数的形式应用于像素值数据，或者以存储在脉冲发生电子设备、数据进给电子设备或控制计算机的存储器中的查找表的形式应用于像素值数据。

[0056] 附图简述

[0057] 现在将参照附图描述根据本发明的方法和装置的实例，在附图中：

[0058] 图1是示出用于静电打印机的喷射通道和墨进给路径的细节的CAD图形；

[0059] 图2是图1所示类型的静电打印头中的喷射通道在x-z平面中的示意图；

[0060] 图3是图1所示类型的静电打印头中的喷射通道在y-z平面中的示意图；

[0061] 图4示出多打印头打印机的实例的部分的平面图；

[0062] 图5示出安装在一起的多个打印头模块的平面图；

[0063] 图6示出布置为四个模块的另一种多打印头打印机的实例；

[0064] 图7是图4和图5的实例的打印机部件中的一些的框图；

[0065] 图8是示出准备用于示例打印机的各个打印头的打印数据的过程的流程图；

[0066] 图9是示出(为了简单起见)将相应衰减函数应用于示例打印机的一对打印头的打印数据的过程的流程图；

[0067] 图10示出对应于所计算的参数的最后一次迭代的脉冲长度曲线集合；

[0068] 图11示出一组绘制的衰减函数以示出相对于穿过一对相邻的打印头之间的重叠处的位置的电压脉冲长度乘数；

[0069] 图12是示出如何调整喷射脉冲的幅值的框图以及示出所得到的说明性的经调整的脉冲幅值的相关波形图；

[0070] 图13是示出可如何调整喷射脉冲的持续时间的框图以及示出所得到的说明性的调整的脉冲持续时间的相关波形图；并且

[0071] 图14是表示根据对应的衰减函数调整的电压脉冲值的典型查找表的代表；

[0072] 图15是示出具有相同墨面积的三种不同布置可如何产生打印像素的不同光学密度；

[0073] 图16示出针对灰度级25％、50％和75％的包括两个覆盖点的像素的所计算的Yule-Nielson密度的曲线图；

[0074] 图17示出针对点增益因数1、2和4的包括两个覆盖点的像素的所计算的Yule-Nielson密度的曲线图；

[0075] 图18示出用于实现两个压合头的重叠区域中的覆盖点像素的恒定Yule-Nielson密度的所计算的点面积乘数函数；

[0076] 图19示出针对点增益因数1、2和4的等效的点面积乘数函数

[0077] 图20示出针对不同单层墨密度的等效的点面积乘数函数；

[0078] 图21示出针对不同双层墨密度的等效的点面积乘数函数；

[0079] 图22示出穿过针对两种不同的液滴散播状态的两种压合头的重叠区域的所计算的喷射体积乘数函数和标准化喷射体积。

具体实施方式

[0080] 参照图4至图11所示的实例可使用参照图1至图3和图12至图22大体上描述的打印头和打印过程。

[0081] 图4示出使用四个打印头300A-D的打印条或模块300，每个打印头以每英寸设置150个通道的间隔(每厘米60个通道)具有多个打印部位(喷射通道或通道)(150dpi打印)，以便在使用中提供打印图像的适当的条带区，并且在每个打印头和其相邻的打印头之间具有重叠，以使得多个喷射通道301(在这种情况下为10个)沿打印基板运动的方向(箭头302)在打印头对300A/300B、300B/300C和300C/300D之间重叠，以使打印的每个条带区与其相邻的条带区压合。

[0082] 图5示出具有模块300的打印机的另一个实例，所述模块300也使用与图4的那些打印头具有相同结构和通道间隔(150dpi)的四个打印头300A-D，但是所述打印头沿基板运动的预定方向一个接一个基本上成直线设置，并且在横跨打印基板运动的方向上仅偏移能够进行所需要的更高的清晰度打印所必需的距离，在这种情况下为600dpi(近似42μm的偏移)。在这种情况下，打印图像的相邻像素从相邻的打印头打印以实现需要的打印密度，并且多个模块300(—个接一个设置但是偏移以提供期望的打印条带区)以与图4的实例类似的方式产生期望的整体打印宽度，由此具有每个模块的相应打印头的相似重叠，以将打印的条带区压合在一起。多个模块300共同向打印机提供足以允许在相对于基板的单个通路中以600dpi打印的宽度。

[0083] 在变型中(未示出)，如同图5的模块中的单独一个在横跨打印运动方向的基板上在多个通路中引导，以提供所需数量的打印条带区从而形成所需要打印的总宽度。在这种情况下，相邻引导位置的重叠被按照图5中的模块之间的重叠设置，以能够将一个条带区与另一个条带区压合。

[0084] 图6示出具有模块300-1、300-2、300-3、300-4的又一个实例，这些模块同样布置成从具有150dpi间隔的打印头提供600dpi打印，在这种情况下，模块中的每一个基本上与图4的模块相同，但是每个连续的模块向打印基板运动的方向横向移置或偏移近似42μm。在这种情况下，压合可以在按照图4的每个模块中的相邻打印头300A、300B等之间实现，或者在由每组四个交错的打印头打印的打印条带区之间实现，所述四个交错的打印头沿基板运动方向302彼此基本上成直线。

[0085] 打印头的另一个实例(未示出)可在通路之间利用基本上由打印头宽度的四分之一引导的单个打印头，以(a)从150dpi打印头提供(比方说)600dpi打印，以及(b)提供比打印头宽度大得多的整体打印宽度(引导运动的数量、以及因而通路的数量由期望的整体打印宽度确定)。在这种情况下，来自每个通路的150dpi的打印条带区交错以创建600dpi打印。150dpi条带区之间的重叠发生在第一、第五、第九等通路/引导之间，并且条带区的压合相应地发生在第一、第五、第九等通路/引导上的(单个)打印头的相对端部之间；类似地，150dpi条带区的重叠和压合发生在第二、第六、第十等通路之间，第三、第七、第十一等通路之间以及第四、第八、第十二等通路之间。

[0086] 在所有实例中，基板位置同步信号(例如，源自轴角编码器216(参见图7)或基板位置伺服控制器)用于确保液滴根据打印头沿打印基板运动的方向的偏移量在适当的时间打印。这一过程是本领域公知的并且不构成本发明的一部分。此外，轴角编码器的使用在具有多个偏移打印头的打印机中、或者在具有单个打印头或打印头模块(其本身具有多个打印头)的多个通路的打印机中，克服了由于基板相对于打印头的速度的变化引起的潜在问题以及由于打印头沿打印基板运动的方向的偏移引起的潜在问题。

[0087] 在描述根据本发明的方法的实例之前，描述通常可用于控制使用 方法打印(或喷射)的液滴的体积的两种方法可能是有用的。

[0088] 图12示出电路30的框图，所述电路30可用于控制用于打印头的每个喷射器(竖立构件2和尖端21)的喷射电压脉冲VE的幅值，由此，待打印的位图像素的值Pn(8位二进制数，即具有0与255之间的值)通过数模转换器31转换成低压幅值，所述数模转换器31的输出由固定持续时间的脉冲VG选通，所述固定持续时间的脉冲VG限定待施加于打印头的喷射器的高压脉冲VP的持续时间。然后，该低压脉冲通过高压线性放大器32放大以产生高压脉冲VP，通常幅值为100V至400V，取决于像素的位值，高压脉冲VP转而叠加在偏置电压VB和VIE上以提供喷射脉冲VE＝VIE+VB+VP。

[0089] 图13示出替代的电路40的框图，所述电路40可用于控制用于打印头的每个喷射器的喷射电压脉冲VE的持续时间，由此，待打印的位图像素的值Pn在像素被开始打印时通过“打印同步”信号PS的转移而被存入计数器41中，将计数器输出设置为高；输入至计数器的时钟的连续循环(的周期T)引起计数递减直到计数达到零，从而导致计数器输出被重置为低。因此，计数器输出为逻辑电平脉冲VPT，所述逻辑电平脉冲VPT的持续时间与像素值(像素值Pn和时钟周期T的积)成比例；然后所述脉冲通过高压开关电路42被放大，所述开关电路42在电压(VIE+VB)为低和电压(VIE+VB+VP)为高之间转换，因此产生持续时间受控的喷射脉冲VE＝VIE+VB+Vp。

[0090] 待打印的位图像素的值Pn对应于0％与100％之间的(喷射脉冲的)占空比。通常，当以600dpi的分辨率打印并且打印基板与打印头之间以1ms-1的速度进行相对运动时，这相当于在42μm的脉冲重复周期上的0μm与42μm之间的脉冲长度。

[0091] 就这些替代的技术而言，在实践中，调制脉冲的持续时间更为简单，但是在给定的情况下任一种技术可能是适当的，并且两者可以一起使用。

[0092] 在操作中，如图4、图7和图8中所示，在根据本发明的一个实例中，例如通过使用(比如说)多个众所周知的图像创建程序包(诸如(Adobe Illustrator)中的任何一个创建的彩色图像200被上传至计算机202的存储器201中。然后在计算机202内使用图像处理软件203对原始图像200进行栅格化(参见图7和图8)，然后对应的颜色位图图像204被创建并保存在存储器205中。然后将颜色配置文件206应用于位图图像以使得能够实现用于打印过程的色调响应的校准，然后每个像素被“筛选”或过滤207，使得像素的每个颜色分量被过滤为多个(n)不同的“级”中的一个，然后，在这种情况下表示CMYKn级图像208的数据被存储在RAM 209中，并且各个原色分量被分开210为相应的数据集212c、212m、212y和212k。

[0093] 给定已知数量的需要放下的打印条或打印条带区，然后用于每个原色的灰度级数据被条状化213为数据集-在这种情况下为两个数据集302A、302B，用于一对重叠的打印条带区或者打印头300A/300B，以表示用于各个打印头宽度的每行的像素值(横跨由单个头提供的基板的像素数量)。这些数据集提供对应于用于打印最终图像的各个打印头300A、300B的喷射通道301的位图。

[0094] 图9示出“压合”由相邻的打印头300A和300B生成的单色分离的打印条带区的过程，并具体示出将适当的相应衰减函数应用于像素值。期望的衰减函数存储在保存在存储器215内的相应的查找表214中。用于每个颜色的每个级的像素值通常将具有保存在查找表214中的单独的衰减函数。然后各个衰减函数根据其颜色和级被应用303A/303B于各个头
300A、300B的位图数据集内的每个像素，以生成脉冲长度值(或脉冲幅值的值或者两者)来创建相应的打印头脉冲数据集304A、304B。

[0095] 然后，在步骤305A/305B中，根据打印基板和打印头的相对位置(如通过轴角编码器216确定的)，将脉冲数据304A、304B传输至驱动卡(脉冲发生器电子设备)306A、306B，在驱动卡306A、306B中，数据根据需要被用于确定施加于各个打印头喷射通道301的驱动脉冲的长度，并且在驱动卡306A、306B中，根据用于每个像素的脉冲数据生成预定的持续时间和/或幅值的电压脉冲。数据随着时间在基板位置上传输，并且从相邻的重叠打印头300B的那些喷射通道偏移一个打印头300A的喷射通道301。

[0096] 现在将在实例中描述生成并应用衰减函数的过程，所述实例使用两个每英寸150个通道的重叠打印头的四个通路来打印圆柱形基板，其中两个重叠的头跨越基板的宽度，并且所述基板旋转四次从而以600dpi实现完全覆盖。描述的衰减技术直接适用于多个或单个打印头的重叠部分使得一个或多个通路在基板之上。

[0097] 所描述的特定实例中使用10个打印头通道(40像素)的重叠。然而，重叠区域的宽度将影响接合部的可见性：通常，重叠越大，则可分散更多的错误并且接合部具有更小的可见性。这必须与期望的最小重叠相平衡以最大化打印宽度。

[0098] 为了准备需要的衰减函数，使用单个打印头准备一系列测试图像并利用选择的衰减函数打印，以实验上确定最有效的衰减函数。使用的图像是包含打印灰度级的全部范围的基准测试图像。使用标准的4级误差扩散法筛选图像，以各个像素灰度级0％、50％、75％和100％呈现图像。估计初始函数参数，并且然后迭代两次直到打印质量看起来可以接受。然后确定参数如下：

[0099]

[0100] 供参考，与参数的最后一次迭代对应的脉冲长度曲线在图10中标绘示出。

[0101] 如上面所提及的，在这个实例中，对于每个像素灰度级，使用以下形式的衰减函数以限定穿过两个打印头300A、300B/打印条带区A和B的重叠区域的衰减配置文件：

[0102] fA(x)＝fmin+(1-fmin)(1-x)α    方程式1

[0103] fB(x)＝fmin+(1-fmin).xα    方程式2

[0104] 其中fA为打印头/条带区A的衰减函数

[0105] fB为打印头/条带区B的衰减函数，其为fA的镜像

[0106] fmin为衰减函数的最小值，产生最小可打印的水平

[0107] x为穿过重叠区域的正常化位置，0≤x≤1

[0108] a为衰减函数的幂。

[0109] 衰减函数的实例在图11中标绘示出。当α＝1时，函数产生线性衰减，当αl时产生凹曲线。图11示出当α＝1、0.5和2时的衰减函数。此处fmin设置为0.2。

[0110] 通过与图像像素值相乘将衰减函数应用于图像数据。衰减函数在筛选之后应用于图像数据，即，在像素值已经另外计算之后，并且可在控制计算机上或打印头驱动电子设备中用于光栅图像处理。因为衰减函数取决于灰度级，因此应用于给定像素的函数根据该像素的筛选值选择。例如，50％级像素将由用于50％级的衰减函数相乘，等等。因此存在一族衰减函数，其包含与筛选图像中的非零像素灰度级一样多的曲线(例如，4级图像为3个；8级图像为7个)。

[0111] 由等级PL的图像像素乘以用于所述等级的衰减函数得到的像素值根据以下获得：

[0112] 提取用于一侧(B)的通用衰减函数：

[0113] f(x)＝fmin+(1-fmin).xα    方程式3

[0114] 对于筛选图像中的每个像素级L具有衰减函数fL(x):

[0115]

[0116] 在穿过图像的位置x中，等级L的像素通过由用于所述等级的衰减函数乘其值PL来衰减：

[0117] P(x)＝PL.fL(x)    方程式5

[0118]

[0119]

[0120] 其中

[0121] 为最小的期望像素值，其接近于像素的任何原始值PL。

[0122] 因此，通过由用于所述级的衰减函数乘所述级的图像像素PL得到的像素值为：

[0123]

[0124]

[0125] 其中PA为头/条带区A的像素的修正值

[0126] PB为头/条带区B的像素的修正值

[0127] 为用于像素的最小期望值

[0128] 当考虑给定像素的期望或预先确定的光学密度时，如果在一种情况下使一定体积的包括像素的墨沉积，那么所述液体墨将以取决于粘性、表面能、吸墨性等的方式在基板上散播、被吸入所述基板中等，从而形成针对给定喷射体积的特征尺寸(面积)点。如果使所述体积作为适时分开的两滴沉积，那么在第二滴撞击之前，第一滴将开始散播且变干。在大部分情况下，这将导致2阶段打印点比单阶段点具有减小的面积。未打印基板在较小、二阶段点周围的较大面积对整体光学密度具有比较小面积点中的较高颜料浓度更大的影响，因此所述影响是2阶段点的光学密度减小。

[0129] 光学密度可被模型化如下。

[0130] 由单色打印点的图案引起的光学密度可通过Yule-Nielsen方程式进行预测：

[0131]

[0132] 其中：

[0133] D(λ)是打印面积的反射密度谱

[0134] D子(λ)是基板的反射密度

[0135] λ是光波长

[0136] a是由固态反射密度是D墨(λ)的墨覆盖的面积分数

[0137] n是称为Yule-Nielsen因数的经验修正系数。

[0138] Yule-Nielsen因数n补偿基板中的光散射的影响，从而产生光学点增益。点增益的作用在于增大峰值50％处的中间色调的视密度。对于镜反射面，因数n接近1，并且对于全漫射面，因数n接近2；然而，对于具有低内反射的基板来说，大于2的值被预测到并且常常在实践中发现。

[0139] 在使用多种墨k的情况下，打印与由k种墨的重叠组合形成的具有2k种颜色的镶嵌图相似。例如，在二进制CMY打印的情况下，存在所形成的8种可能颜色：C、M、Y、CM、MY、YC、CMY和白色(基板)并且这些颜色被称为Neugebauer原色。由以下Neugebauer方程式给出彩色打印的反射光谱：

[0140] 其中

[0141] 其中：

[0142] ai是第i原色的面积分数

[0143] Ri(λ)是第i原色的固态反射

[0144] 反射通过如下关系与反射密度相关D(λ)＝-log10R(λ)

[0145] 将墨的数量一般化为k，所述墨中的每一种可具有m个密度级，得出对应于mk次叠加的mk种Neugebauer原色，从而得到一般化的Neugebauer方程式：

[0146] 其中∑iai＝1    方程式12

[0147] 可针对mk种Neugebauer原色归纳Yule-Nielson方程式，从而得出n修正的Neugebauer方程式：

[0148]

[0149] 或就密度而言：

[0150]

[0151] 相同墨的重叠点

[0152] 可使用方程式14来对包含相同墨的重叠点的打印密度进行建模。为了简单起见，因为正在考虑单一颜色的墨，所以应该λ与方程式14的相关性。考虑Neugebauer原色是未打印基板的原色的情况，单层墨和双层墨具有密度D0、D1和D2并且相应地覆盖面积分数a0、a1和a2。如果所述密度按基板进行标准化，D0变成零并且方程式14变成：

[0153]

[0154] 估算需要由双层墨的密度D2构成，所述墨的单层密度是D1。至第一近似估算，混合物的密度等于各个分量的密度和并且与层厚度或浓度成比例，从而得到D2＝2D1。使用此作为起始点，而且显示的是，整体密度D对D2的值并不特别敏感。

[0155] 还使用初始近似估算，即，点面积a点与液滴体积成比例v滴；然而，这将取决于墨和基板性质，因此将在限值a点∝v滴和d点∝d滴(点直径与滴直径成比例)处检验此效果。

[0156] 图15示出用相同量的墨打印点单位面积像素的三个实例：单个点；两个分开、不重叠点和相同的覆盖的两个点。在方程式15中使用n＝2的点增益(扩散基板)：

[0157] 图15a

[0158] 单个打印点；墨面积0.5；D1＝1

[0159] a0＝0.5

[0160] a1＝0.5

[0161] a2＝0

[0162] 根据方程式15：D＝0.36

[0163] 图15b

[0164] 分开的点；组合墨面积0.5；D1＝1

[0165] a0＝0.5

[0166] a1＝0.5

[0167] a2＝0

[0168] 根据方程式15：D＝0.36

[0169] 图15c

[0170] 覆盖的点；组合墨面积0.5：D1＝1；D2＝2

[0171] a0＝0.7

[0172] a1＝0.1

[0173] a2＝0.2

[0174] 根据方程式15：D＝0.25

[0175] 方程式15预测出，相较于单一墨层，覆盖点的整体密度D显著减小。这是针对图16中各式各样的点尺寸和图17中的一系列点增益而示出的。点增益是由于基板中的光散射的光学效应而引起的，从而使得覆盖区看起来大于实际的打印面积。因数n也可用于对基板上的实体墨散播作出解释，其中点由于墨散播而变得比目标覆盖区更大。

[0176] 为了补偿像素由于打印覆盖点而引起的光学密度的不足，穿过重叠处的任何位置处的两个喷射体积和可被微调，以便通过控制组合墨体积使其大于仅由一个打印头打印的像素的所述灰度级所需的体积来实现打印图像的每个灰度级的修正光学密度。图18绘制作为穿过重叠处的位置的函数的点面积乘数，在这个实例中，点增益因数n是2。将同一函数应用于两个头，头2的函数在中间位置处相对于头1呈镜面对称。三个示例性灰度级(25％、50％和75％)的曲线图示出：当重叠区域中待打印的像素的点面积值与相应头在重叠处中的所述位置处的相应面积乘数函数值的值相乘时，模型预测出穿过重叠处的均匀光学密度。图19示出针对1至4的一系列n的等效面积乘数函数。

[0177] 对D1和D2的敏感性

[0178] 图20绘制在具有0.5、1(如图18)和2的单层固态墨密度D1，同时保持D2＝2D1的情况下，用于均匀光学密度的相对于位置的面积乘数。示出的是，函数形式在这一系列单层密度上保持相同。在来自两个喷射器的点面积相等的情况下，较稠密的墨导致在中间位置处的更明显的过渡。

[0179] 图21绘制在双层密度D2被建模化为单层密度D1的1.2倍、1.5倍、2倍(如前述附图)和3倍的情况下，用于均匀光学密度的相对于位置的面积乘数。所述图示出的是，面积乘数函数对由两个单层的覆盖引起的准确光学密度相当不敏感。

[0180] 滴体积

[0181] 由某一滴体积引起的点面积与给定基板上的墨的散播特性相关并且将至少取决于：

[0182] ·墨粘性

[0183] ·墨和基板的表面能

[0184] ·吸墨性

[0185] ·滴速度

[0186] 将考虑的两个限制是：

[0187] 1.例如，在墨散播以在非吸收基板上形成均匀层时，点面积与滴体积成比例：a点∝v滴；

[0188] 2.例如，在墨被吸入基板中同时可忽略地散播，以使具有类似直径的点形成液滴时，点直径与滴直径成比例：d点∝d滴。

[0189] 图22示出就这两种情况而言对体积乘数函数的形状的影响。所述函数由用于n＝2、D1＝1和D2＝2的面积乘数函数导出。在a点∝v滴的情况下，所述形状等于面积乘数函数，并且就d点∝d滴而言遵循所述面积乘数函数的3/2幂。

[0190] 图22还示出总喷射体积，在重叠区域的边界处被标准化至1，这通过将体积乘数函数应用于头来引起，头2的函数相对于头1呈镜面对称。在滴散播的两种限制情况下，可看出中点处的体积大于边界处的体积。

[0191] 因此，预测出喷射体积相对于重叠区域中的位置的非线性函数，以及为了达到像素的相同光学密度值，打印来自两个覆盖点的像素所需的墨体积比单个点所述墨体积大。这导致基本上是凸的体积乘数(衰减)函数，即，所述函数在重叠区域的中间位置处的值大于0.5。

[0192] 对于在不调用降低打印的空间分辨率的情况下通过这种方法实现压合来说，对重叠区域中的喷射体积的连续控制是必要的。