专利名称：一种用喷墨装置将图像印于待印介质的方法
技术领域：
本发明涉及一种喷印方法，铁涉及一种用喷墨装置将图像印于待印介质的方法。
背景技术：
近年来，喷墨打印机由于价格低廉与打印品质良好的关系，已经成为主场的销售主流。因为商品的价格与品质对使用者来说非常重要，所以打印机的研发者无不致力研发高品质、低成本的喷墨装置，以期开发更多的消费市场。因此，研发者将焦点放于如何在有限的制造成本中提升打印装置产品的性能。
现今的打印机大部分使用热喷墨式或是压电式喷墨头来将墨水印在纸张等待印物上。热喷墨式喷墨头包含墨水、加热装置和喷嘴。加热装置用来将墨水加热产生泡泡，并继续加热让泡泡膨胀而从喷嘴喷出，以墨滴的方式喷印于纸上，形成许多像素或墨点。如果改变墨点的尺寸大小与位置，即可在纸上形成不同纹理或图案。
打印机打印的品质与打印机的分辨率息息相关。比较高的打印品质需要比较细的墨滴，而墨滴的大小与墨水的黏滞性有关。举例来说，对于一般量的墨水而言，具有比较大黏滞性的墨水在喷出于纸上时会形成比较小的范围，因此，打印出来的图样会比较细腻。在以热喷墨方式打印图案的过程，加热组件加热喷墨头内的墨水而产生许多泡泡，这些泡泡膨胀后从喷嘴喷出，并形成许多小墨滴喷于纸上。当喷墨头内墨水的温度上升，墨水的黏滞性会降低。如果墨水的温度高过一个预定值，墨水的黏滞性会变得异常的低，使得墨水被喷出后所形成的墨滴变成异常的大，而降低打印品质。因此，对喷墨头的温度控制是增进打印品质的重要关键。
请参考图1。图1是一先前喷墨打印机10的方块图。喷墨打印机10包含一中央处理单元12、一喷墨控制装置16、一喷墨头驱动器18以及一喷墨头20。在打印的过程中，欲被打印图案的代表数据将被输入于喷墨打印机10中。在这代表数据被处理之后，中央处理单元12将图像数据14输入至喷墨控制装置16。图像数据14包含欲被打印图案的位置信息、颜色信息以及像素的密度信息。喷墨控制装置16依据图像数据14控制喷墨头驱动器18而且喷墨头驱动器18启动喷墨头20打印图像。
请参考图2。图2是喷墨头20内部分喷嘴排列的示意图。为了方便起见，喷墨头20内的喷嘴代表喷嘴数组20′。喷墨头20包括多个喷嘴和加热组件，每个加热组件置于某一相关喷嘴的附近用来加热该相关喷嘴附近的墨水。
为了打印出图像，一个喷嘴可能须连续的喷出墨滴。因为加热讯号连续加热组件加热却没有足够的时间散去热量，所以在喷嘴附近经由加热装置产生的热量将会不断的累积。除此之外，在被加热喷嘴附近的墨水温度又可能比其它喷嘴附近的墨水温度来的高。如果热量的累积不能适当的处理，在某些喷嘴附近的墨水温度将会比另一些喷嘴附近的墨水温度来的高。由于这种温度的不平均，不同喷嘴附近的墨水具有不同的黏滞度，所以喷出来的墨滴大小也会大小不均，降低了打印品质。因此，欲提升热喷墨式打印品质，温度的处理是必须且重要的。
传统上，有两种方法来处理喷墨式打印的温度问题。在第一种方法中，温度的补偿是根据喷嘴上的温度而定，而喷嘴上的温度由在喷嘴附近的热电阻测知的。然而，用此种方式测知的温度是某部分喷嘴的平均温度，对于某特定的喷嘴温度却无法得知。换句话说，虽然热电阻感测到某异常温度的上升，但却无法得知是那些喷嘴的温度在上升。因此，此种方法中温度补偿可能是不正确的。
在第二种方法中，温度补偿是根据热累积的预测来进行。该热累积的预测是利用分析待印图像的像素来完成。如果待印图像需要大量的墨滴来形成，则负责这些部分的喷嘴可预期有比较高的热累积。反之，如果待印图像只需要小量的墨滴来形成，则负责这些部分的喷嘴应有比较少的热累积。为了达成在打印过程中的温度补偿，必须计算在每个喷嘴附近热累积的预测值。然而，在喷墨头连续喷印的过程中，热量的释放是不完全的，热量一样在各个喷墨头中累积。因此，这第二种方法并不能有效的解决喷嘴热累积的问题。
发明内容
本发明揭露一种用喷墨装置将图像印于待印介质的方法，其包含下列步骤提供一原图像的代表数据；计算出一原图像的总热权值以表示原图像的热集中程度；比较该总热权值和一R区分参考值，其中R是大于或等于一的整数；选择M个图像分解罩，用来将该原图像分解成不同子图像，其中M值的选取是根据该总热权值及该R参考值的比较结果而定，M是一个大于或等于一的整数；把该原图像用M个图像分解罩分成M个子图像；以及用多个喷嘴装置将M个子图像接续的打印在该待印介质上，而这些子图像迭合喷印后将在该待印介质上形成原有图像。
图1是一先前喷墨打印机的方块图。
图2是喷墨头内部分喷嘴排列的示意图。
图3是本发明用来控制喷墨打印的控制装置的方块图。
图4是一根据待印图像数据简述热值累计器运作的表格。
图5是一个热值累计器的示意图。
图6是总热权值和用来产生子图像的图像分解罩的数目关系表。
图7是图像分解装置的示意图。
图8是本发明一喷嘴排列的示意图。
图9是本发明用来产生图像分解罩的第一方法的示意图。
图10是本发明用来产生图像分解罩的第二方法的示意图。
图11是本发明用来产生图像分解罩的第三方法的示意图。
附图符号说明10喷墨打印机 12 中央处理单元14图像数据16 喷墨控制装置18喷墨头驱动器20 喷墨头20′ 喷嘴数组100 控制装置130 第一图像储存器 135 第二图像储存器140 热值累计器 160 图像分解装置120 表格内存110 喷墨头驱动接口150 累加电路142 D型触发器142144 与门146 或门148 上数/下数计数器 164 图像遮选装置
162 图像分解罩定义装置 166 先进先出缓冲器200 喷嘴排列210、220、230原图像210a、220a2、230a第一层图像分解罩210b、220b、230b 第二层图像分解罩230c 第三层图像分解罩具体实施方式
请参考图3。图3所示为本发明用来控制喷墨打印的控制装置100的方块图。控制装置100包含用来储存待印图像数据的一第一图像储存器130和一第二图像储存器135。一主机(比如说是一台个人计算机)传送打印数据至第一图像储存器130，第一图像储存器130传送该图像数据至第二图像储存器135和一热值累计器140。热值累计器140根据一喷墨头内多个喷嘴和在该喷墨头内邻近于该多个喷嘴中用来喷印的多个喷墨头计算一总热权值W。一般而言，在喷墨时需使用到愈多的喷嘴，则总热权值会愈高。热值累计器140传送该总热权值W至一图像分解装置160。同时，第二图像储存器135传送该图像数据至图像分解装置160，而且图像分解装置160将一对应该图像数据的原图像分成多个子图像。根据该总热权值W，图像分解装置160选择许多图像分解罩以用来将原图像分解成子图像。图像分解罩的产生是根据一种或多种的算法。而该图像分解罩存放于一表格内存120内。在该图像分解装置160使用该图像分解罩将该原图像分解成许多子图像之后，该许多子图像经由一喷墨头驱动接口110传至一喷墨头。
请参考图4。图4是一根据待印图像数据简述热值累计器140运作的表格。总热权值W是各个热权值的总和，该总热权值是针对该喷墨装置中一喷墨头内的每一列喷嘴而计算。对于每一列喷嘴，用来喷墨喷嘴的数目和邻近该用来喷墨喷嘴的喷嘴数目决定了热权值大小。如图4所示，热权值的初始值零。这个初始值根据一现在喷嘴或前一喷嘴的打印状态增加或减少该热权值。该现在喷嘴为目前正在被分析的喷嘴，而该前一喷嘴为前一个刚被分析过的喷嘴。如图4所示，一个正在喷墨的喷嘴(图像数据为1)将把其热权值加1。如果现在的喷嘴和之前的喷嘴都在喷墨，则现在的喷嘴也将其热权值加1。另一方面，一个不喷墨的喷嘴(图像数据为0)将不增加也不减少其热权值。然而，如果现在的喷嘴和之前的喷嘴都不喷墨，则现在的喷嘴将其热权值减1。请注意在图4中所示的值仅为举例说明，其它架构一样可在热值累计器140内计算总热权值W。
一旦每一列的热权值计算出来了，所有的热权值相将起来即可得到总热权值W。请参考图5和图4。图5是一个热值累计器140较详细的示意图。图5所示的电路是以逻辑电路的方式实现图4中热累积表。累加电路150用来累加喷墨头上每列喷嘴的热权值。对每列喷嘴而言，一个D型触发器142，一与门144，一或门146和上数/下数计数器148皆作为计算热权值之用。图5的电路计算第i列喷嘴的热权值。以第一列的为例，n1(t)代表现在喷嘴的图像数据，而n1(t-1)代表前一喷嘴的图像数据。上数/下数计数器148根据现在喷嘴的图像数据接受上数/下数控制输入。每当现在的喷嘴用来喷墨时(图像数据值为1)，计数器将增加热权值Wn1。否则，当现在的喷嘴不喷墨时(图像数据值为0)，计数器减少热权值Wn1或是不改变其值。一旦各列的喷嘴都被分析过之后，热值累计器140产生一总热权值W。
请参考图6。图6是为总热权值和用来产生子图像的图像分解罩的数目关系表。热值累计器140产生的总热权值W会和多个参考值R1，R2，R3等等来做比较。而图像分解装置160所使用的图像分解罩数目将依据这个比较结果来决定。如图6所示，如果总热权值W小于参考值R1，则只用一个图像分解罩来产生子图像。在这情况，图像分解罩包括了所属喷墨头上的所有喷嘴，而产生的这个子图像恰为原图像。如果总热权值W大于参考值R1但小于参考值R2，则使用两个图像分解罩来产生子图像。在此情况，第一图像分解罩将「遮蔽」一组喷嘴，让这些喷嘴不喷墨，而让其它的喷嘴喷墨产生第一子图像。第二图像分解罩恰为第一图像分解罩的互补，意即为第二图像分解罩所遮蔽的喷嘴为第一图像分解罩喷墨的喷嘴。当然，本发明也可使用三个以上的图像分解罩，而在这些情况下，产生图像分解罩的方法将在下面说明。
请参考图7。图7是图像分解装置160较详细的示意图。图像分解装置160包含一图像分解罩定义装置，其用来根据该总热权值W从对照表内存120中选择一或多个图像分解罩。然后，图像分解罩被送至图像遮选装置164。图像遮选装置164利用图像分解罩分解现在正欲被打印的图像数据，产生多个子图像，并将每个子图像存于一个先进先出缓冲器166(FIFO buffer)。之后，存于先进先出缓冲器166的子图像将一个接一个的被送至喷墨头驱接口110打印。如果大于一个的图像分解罩用来产生大于一个的子图像，这些图像分解罩可以依任意的次序产生子图像。再者，因为这些子图像在最后会重迭合成原图像，所以这些子图像可以依任意顺序来喷印。
请参考图8。图8为本发明一喷嘴排列200示意图。图8所示有16个喷嘴，而且被标号为n1-n16。这16个喷嘴被排成一个具有四行四列的方阵，每一喷嘴在这方阵中皆对应到这方阵的某位置。本发明不会同时使用喷嘴排列200中所有的喷嘴来喷印，取而代之是使用图像分解罩将原影象分成一或多个子图像后再喷印。
请参考图9。图9是为本发明用来产生图像分解罩的第一方法的示意图。一原图像220经由一第一图像分解罩220a和一第二图像分解罩220b被分成两个子图像。在这第一种方法中，每偶数个喷嘴被选为第一图像分解罩210a，两其它的喷嘴被选为第二图像分解罩220b。也就是说，第一图像分解罩220a使用喷墨的喷嘴为n1，n3，n5，n7，n9，n11，n13，以及n15。而第二图像分解罩220b使用喷墨的喷嘴是第一图像分解罩220a没使用的喷嘴，其为n2，n4，n6，n8，n10，n12，n14，以及n16。虽然图9第一方法所示只使用两个图像分解罩，任何数目的图像分解罩一样可适用。假设欲使用M层图像分解罩来产生M个对应的子图像。这第一种方法的一般规则如下步骤S10在第一层分解罩中的多个喷嘴中，每M个一数选择喷嘴；步骤S12重复步骤S10并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴。而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定；步骤S14在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
请参考图10。图10为本发明用来产生图像分解罩的第二方法的示意图。一原图像220经由一第一图像分解罩210a和一第二图像分解罩210b被分成两个子图像。在第二方法中，两两相邻的喷嘴被选入第一图像分解罩220a中。而在每群两两相邻的喷嘴中，皆有一群不在第一图像分解罩220a中选入而且两两相邻的喷嘴。因此，第一图像分解罩210a使用喷墨的喷嘴为n1，n2，n5，n6，n9，n10，n13，以及n14。而第二图像分解罩210b使用喷墨的喷嘴是第一图像分解罩210a没使用的喷嘴，其为n3，n4，n7，n8，n11，n12，n15，以及n16。虽然图9第一方法所示只使用两个图像分解罩，任何数目的图像分解罩一样可适用。假设欲使用M层图像分解罩来产生M个对应的子图像。这第一种方法的一般规则如下步骤S20在第一层分解罩中选择数群N个连续相邻的喷嘴，而这每群N个喷嘴将被(M-1)*N个连续相邻而且不在第一层分解层被选取的喷嘴分开，其中，N是大于或等于一的整数。
步骤S22重复步骤S22并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴。而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定。
步骤S24在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
请参考图11。图11为本发明用来产生图像分解罩的第三方法的示意图。一原图像230经由一第一图像分解罩230a、一第二图像分解罩230b和第三图像分解罩230c被分成三个子图像。在第三方法中，用来做为图像分解罩的配置结构是在每一层图像分解罩中所选取的喷嘴尽可能的远离。图11所示为其中一个例子，其一般规则如下第一图像分解罩1.在第一图像分解罩230a中选取一第一喷嘴n1(这喷嘴可以是任意的喷嘴，不限定是喷嘴n1)。
2.分析最靠近喷嘴n1的三个喷嘴n2，n3和n5。
3.在三个喷嘴n2，n3和n5中，喷嘴n5最远离喷嘴n1，因此被选入第一图像分解罩230a。
4.分析最靠近喷嘴n5的三个喷嘴n6，n7和n9(只有在第一图像分解罩230a中没被分析过的喷嘴才可被分析)。
5.喷嘴n9最远离喷嘴n5，因此被选入第一图像分解罩230a。
6.分析最靠近喷嘴n9的三个喷嘴n10，n11和n13。
7.喷嘴n13最远离喷嘴n9，因此被选入第一图像分解罩230a。
8.分析最靠近喷嘴n13的三个喷嘴n12，n14和n15(只有在第一图像分解罩230a中没被分析过的喷嘴才可被分析)。
9.喷嘴n12最远离喷嘴n13，因此被选入第一图像分解罩230a。
10.分析n4，n8和n16三个喷嘴(这些喷嘴是尚未分析的喷嘴)。
11.喷嘴n4最远离喷嘴n12，因此被选入第一图像分解罩230a。
在第一图像分解罩230a中，只有喷嘴n1，n4，n5，n9，n12，以及n13可以用来喷墨。
第二图像分解罩第二图像分解罩230b的配置结构中选取喷嘴的方法与第一图像分解罩230a中相似，差异在于在第一图像分解罩230a中已选取过的喷嘴不能在第二图像分解罩230b被选取。
1.在第二图像分解罩230b中选取一第一喷嘴n2(这喷嘴可以是任意未选过的喷嘴，不限定是喷嘴n2)。
2.分析最靠近喷嘴n2的三个喷嘴n3，n6和n7。
3.在三个喷嘴n3，n6和n7，喷嘴n7最远离喷嘴n2，因此被选为第二图像分解罩230b。
4.分析最靠近喷嘴n7的三个喷嘴n8，n10和n11(在第二图像分解罩230b中被分析或选取过的喷嘴不可被分析)。
5.喷嘴n11最远离喷嘴n7，因此被选入第二图像分解罩230b。
6.分析最靠近喷嘴n11的三个喷嘴n14，n15和n16。
7.喷嘴n16最远离喷嘴n11，因此被选入第二图像分解罩230b。
在第二图像分解罩230b中，只有喷嘴n2，n7，n11以及n16可以用来喷墨。
第三图像分解罩因为在此例子中只有三层图像分解罩，所以第三图像分解罩230c选取的喷嘴为第一图像分解罩230a和第二图像分解罩230b没选到的其余喷嘴，其为n3，n6，n8，n10，n14以及n15。
虽然图11第三方法所示只使用三个图像分解罩，任何数目的图像分解罩一样可适用。假设欲使用M层图像分解罩来产生M个对应的子图像。这第三种方法的一般规则如下步骤S30在第一层分解层选取一个待选喷嘴；步骤S32在最靠近该待选喷嘴附近，分析一组M个喷嘴，而这M个喷嘴不能是之前第一层分解罩中被分析过或被选取过的喷嘴；步骤S34在该M个喷嘴之中选择下一个喷嘴当作第一个分解罩的待选喷嘴，而这下一个喷嘴的选取是必须距离上一次所选喷嘴最远的位置；步骤S36重复步骤S32及步骤S34一直到所有的喷嘴都分析完成，其中在步骤S34所指的「下一个喷嘴」一旦被选入第一层分解罩之后，将被视作步骤S30所述的该待选喷嘴；步骤S38重复步骤S30至步骤S36并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴。而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定。
步骤S40在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
因为在第三种方法中，在每一层图像分解罩中被选定的喷嘴是尽可能的远离，因此热累积效应可以有效的减少，打印品质也随之改进。
总之，本发明的方法可应用于任何的喷墨打印装置以增进打印品质。比如说，本发明的方法可应用喷墨打印机、传真机以及复印机。再者，依据本发明，图像的代表数据可以是其它种图像或是画面的代表数据，比如说是黑白图像、彩色图像、灰阶图像或是彩色图像等等。
相较于先前技术，本发明计算一在打印过程中会产生的热值，并将原图像利用多个图像分解罩分解成一或多个子图像。这些子图像依序的打印在待印介质上，并合成出原图像。这种利用打印各个较少墨点的子图像以取代打印较多墨点的原图像的方法可以有效避免热累积的问题，而增进打印品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例凡依本发明申请专利范围，所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种用喷墨装置将图像印于待印介质的方法，其包含下列步骤(a)提供一原图像的代表数据；(b)计算出一原图像的总热权值以表示原图像的热集中程度；(c)比较该总热权值和一R区分参考值，其中，R是大于或等于一的整数；(d)选择M个图像分解罩，用来将该原图像分解成不同子图像，其中M值的选取是根据该总热权值及该R参考值的比较结果而定，M是一个大于或等于一的整数；(e)把该原图像用M个图像分解罩分成M个子图像；以及(f)用多个喷嘴装置将M个子图像接续的打印在该待印介质上，而这些子图像迭合喷印后将在该待印介质上形成原图像。
2.如权利要求1所述的喷印方法，其中，选择M个图像分解罩的过程包含从一对应表内存读取M个图像分解罩。
3.如权利要求1所述的喷印方法，其中，M个图像分解罩是由一个预先定义好的算法所产生的。
4.如权利要求3所述的喷印方法中，其所指预先定义好的算法包含(a1)在第一层分解罩中的多个喷嘴中，每M个一数选择喷嘴；(a2)重复(a1)的步骤并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴，而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定；(a3)在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
5.如权利要求3所述的喷印方法中，其所指预先定义好的算法包含(b1)在第一层分解罩中选择数群N个连续相邻的喷嘴，而这每群N个喷嘴将被(M-1)*N个连续相邻而且不在第一层分解层被选取的喷嘴分开，其中N是大于或等于一的整数；(b2)重复(b1)的步骤并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴，而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定；(b3)在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
6.如权利要求3所述的喷印方法中，其所指预先定义好的算法包含(c1)在第一层分解层选取一个待选喷嘴；(c2)在最靠近该待选喷嘴附近，分析一组M个喷嘴，而这M个喷嘴不能是之前第一层分解罩中被分析过或被选取过的喷嘴；(c3)在该M个喷嘴之中选择下一个喷嘴当作第一层分解罩的待选喷嘴，而这下一个喷嘴的选取是必须距离上一次所选喷嘴最远的位置；(c4)重复(c2)及(c3)的步骤一直到所有的喷嘴都分析完成，其中在(c3)所指的「下一个喷嘴」一旦在第一层分解罩被选定之后，将被视作是(c1)所述的该待选喷嘴；(c5)重复(c1)至(c4)的步骤并在第二层分解罩一直到第(M-1)层分解罩中选择喷嘴，而之前在已被选定喷嘴的分解罩中被选定的喷嘴不能在其它未被选定喷嘴的分解罩中再被选定；(c6)在第M层分解罩中选定所有其它尚未被选到的喷嘴。
7.如权利要求1所述的喷印方法，其中，该总热权值是根据待印像素的位置和一个热权值对照表来计算而得。
8.如权利要求1所述的喷印方法，其中，该总热权值是各个热权值的总和，该总热权值是针对该喷墨装置中一喷墨头内的每一列喷嘴而计算。
9.如权利要求8所述的喷印方法，其中，该总热权值是在该喷墨头将整列像素喷印在该待印介质之前即计算完成。
10.如权利要求1所述的喷印方法，其中，M值小于或等于R+1。
11.如权利要求1所述的喷印方法，其中，该喷墨装置是一台含有一喷墨头的打印机，其中，该喷墨头包含有多个喷嘴，而该多个喷嘴能将墨滴喷印在该待印介质并在该待印介质上形成图像。
12.如权利要求1所述的喷印方法，其中，该原图像代表数据是一个灰阶的图像数据。
13.如权利要求1所述的喷印方法，其中，该原图像代表数据是一个彩色的图像数据。
全文摘要
一种用喷墨装置将图像印于待印介质的方法，其包含提供一原图像的代表数据；计算出一原图像的总热权值以表示原图像的热集中程程度；以及比较该总热权值和一R区分参考值(R distinct reference values)。该方法另包含根据该总热权值和该R参考值的比较结果选择M个图像分解罩；利用该M个图像分解罩将该原图像分解成M个子图像；用多个喷嘴装置将M个子图像接续的打印在该待印介质上，而这些子图像迭合喷印后将在该待印介质上形成原有图像。
文档编号B41J2/05GK1603110SQ2004100833
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月30日 优先权日2003年10月3日
发明者洪浩峰 申请人:明基电通股份有限公司