专利名称：打印图像的方法和系统的制作方法
相关申请的交叉引用本申请与下列共同未决的共同转让美国专利申请相关，在此引用其全部内容作为参考“减少打印输出中墨粉使用的方法、系统和程序”，序列号09/535,859，2000年3月27日提交(以下称作′859申请)；“产生查找表格以增强打印质量的方法、系统和程序”，序列号09/535,857，2000年3月27日提交(以下称作′857申请)；以及“多像元打印质量增强的方法、系统和程序产品”，序列号10/693,783，2003年10月24日提交(以下称作′783申请)。
背景技术：
为了打印图像，打印引擎处理器，这里称作光栅图像处理器，将页面描述语言或矢量图形格式的图像转换成指示打印在图像的每个图像元素(像素或像元)的值的位映射图像。(注意术语“像素(pixel)”和“像元(pel)”以可互换的方式贯穿该说明书而使用。每个术语指整个图像中数据的一个圆点或一个点。)表示“开(on)”像元的每位转换成电子脉冲。打印机包括包含具有能够保持静电电荷的涂层的光电导表面的转鼓。在一种实现中，鼓表面初始地带负电。从光栅数据中产生的电子脉冲控制激光束，其使得鼓表面上所选区域带正电。这样，激光束的脉冲发生在鼓表面上产生图像的静电表示。典型地，激光一次在一个“扫描行”上操作，其中扫描行是表示图像一行的一组像元。在激光束充电来自光栅数据的一个扫描行的所有有效像元之后，鼓旋转使得激光束可以在下一个扫描行上操作。
包括图像的带正电静电表示的鼓表面然后经过带负电的墨粉(toner)。带负电的墨粉吸引到鼓的带正电区域，形成图像。比鼓带有更多负电的纸张经过鼓并吸引墨粉，从而将图像从鼓转印到纸张。墨粉然后使用一对加热辊熔化到纸张。
上面的讨论将鼓、墨粉、纸张以及其他元件描述为具有使得图像形成在纸张上的某种电荷。对本领域技术人员众所周知的类似打印系统利用功能类似的元件，其使用相反电荷来操作但是提供相同的最终结果。
许多现代激光打印机使用查找表格过滤位像以更改为每个像元产生的脉冲以实现某些过滤结果。例如，过滤器可以用来提供减少墨粉的经济模式，去除锯齿状边缘，提高图像质量，使用称作‘打印质量增强’(PQE)的已知技术提高打印质量或者减小图像密度。本发明的主旨是主要考虑为PQE目的的过滤，但是可适用于一般的过滤。
典型地，激光打印机将分析像元数据的邻接区并且为区域中的一个或多个像元修改激光输出强度值。例如，激光打印机可以比较区域中的像元图案与查找表格中存储的一个或多个预定义图案。如果像元图像与查找表格中的图像之间的匹配被检测到，打印机可以修改通常用于“开”像元的激光输出强度。打印机可以例如使用脉冲宽度调制器来缩短脉冲宽度以减小激光束置于鼓上的电荷或者使用调幅器来减小脉冲的峰值振幅以减小激光束置于鼓上的电荷。(本发明主要考虑调幅器的使用以控制电荷)。例如，如果调幅器将与特定像元相关的振幅减小到峰值振幅的一半，激光将使用仅可用功率的一半来放电与像元相对应的鼓表面区域中的光电导体。激光功率的减小引起鼓表面上放电量的相应减小，这又引起最终转印到纸张的墨粉量的变化。由调幅器使用以过滤像元数据改变脉冲振幅以获得PQE的查找表格对相关领域技术人员众所周知。为PQE目的而使用小于全振幅打印的像元可以称作“灰度级”像元，因为它们在白色与黑色之间的某个位置打印。除查找表格之外的技术也可以用于PQE目的，只要这种技术提供响应像元数据的某种图案的识别而修改振幅值。
利用为PQE目的的振幅调制的系统必须向调幅器提供为每个像素创建的指示脉冲峰值振幅的信息。这意味着调幅器必须能够在打印机打印一个像元所花费的时间内接受并处理输入并且创建并以适当的振幅传递所需脉冲到激光器。随着现代高功能打印机继续以越来越快的速度操作，调幅器跟上其速度变得更加困难。激光打印机能够以100MHz或更大的速度操作，这导致10ns或更小的“像元时间”或者打印机处理一个像素所需的时间。测量打印机速度的另一种方法称作“视频数据率”，其是每秒由打印头写在鼓上的像元数目。随着打印机速度继续增加，振幅器正常操作变得越来越困难。速度的增加在调幅器中实现更加困难，因为某个最小时间是必需的以在每个脉冲之后复位调幅器。
因为上面的原因，本领域中需要一种改进的技术，用于为PQE而处理打印输出的像元以便使得调幅器能够跟上日益增加的打印机速度而不减小打印图像质量。
发明内容
为了克服上述现有技术中的局限，优选实施方案公开一种基于振幅调制执行多像元PQE的方法、系统和程序产品。当根据本发明操作时，围绕每个主体像元的像元被识别。对于每个主体像元，振幅值基于主体像元周围像元的图案而产生。两个或多个相邻主体像元然后分组在一起并且组合振幅峰值功率对于覆盖分组像元的组合区域的脉冲而确定。此外，位置信息被计算以对齐组合区域中的组合振幅峰值功率。组合振幅峰值功率和位置信息然后提供给调幅器。调幅器产生与输入的组合振幅峰值功率和位置信息相对应的脉冲，好像对于单个像元一样。根据本发明，当一次分组两个像元时，调幅器以打印机的视频数据率的一半操作。因为调幅器以打印机的视频数据率的一半操作，输出脉冲有效地充电两个数据像元的鼓。同样地，根据本发明的打印机可以高达可用调幅器速度的两倍使用振幅调制来实现PQE。
在本发明的另一种实施方案中，三个或多个像元可以分组在一起，在将组合振幅峰值和位置信息发送到调幅器之前。在这种实施方案中，调幅器速度将是打印机视频数据率除以分组在一起的像元数目。例如，当一次在三个像元上操作时，调幅器速度将是打印机视频数据率的三分之一。
此外，根据本发明，组合振幅峰值功率和位置信息可以在一个或多个查找表格中编码，该查找表格对于振幅和位置值的输入对提供一个输出组合振幅峰值功率和位置。作为选择，其他已知方法可以用于预先计算和访问组合振幅峰值功率和位置信息。依赖于可用的处理速度和带宽，基于已知PQE技术和算法‘即时’计算组合振幅峰值功率和位置信息也是可能的。
优选实施方案提供一种振幅调制的技术，以允许超过提供的调幅器速度的打印机速度。本发明通过向调幅器供给一次两个或多个像元的组合振幅峰值功率和位置信息来允许增加的速度。当以等于打印机视频数据率除以输入数据中组合的像元数目的速度操作的调幅器在适当位置产生指示的脉冲时，脉冲在单个脉冲中有效地覆盖数据中组合的像元数目。
本发明的一些目的已经陈述，其他将随着描述结合附随附图继续进行而显现，其中图1说明打印质量增强的已知实施方案可以在其中实现的打印/计算环境；图2说明根据已知PQE技术和本发明的实施方案的过滤操作所访问的像元数据的窗口；图3说明本发明的实施方案在其中实现的打印/计算环境；图4A说明具有根据本发明实施方案调节的峰值振幅值的两个像元的简单实例；图4B说明图4A的实例中两个像元的调节的峰值振幅值；图4C说明根据本发明实施方案图4A的实例中两个像元的调节的组合峰值振幅值；以及图5是说明根据本发明实施方案的打印系统的振幅调制行为的表格。
具体实施例方式
虽然本发明将参考本发明优选实施方案在其中显示的附随附图在下文更充分地描述，在下面描述开始时应当注意，适当领域的技术人员可以修改这里描述的发明同时仍然实现本发明的有利结果。因此，下面的描述将理解为针对适当领域技术人员的广泛讲授公开内容，而不是本发明的限制。
图1说明本发明实施方案可以在其中实现的计算/打印环境100。控制逻辑102包括中央处理单元(CPU)，可编程芯片例如现场可编程门阵列(FPGA)，或者包括逻辑以执行描述的像元过滤操作的其他类型的通用或专用微处理器。光栅处理器104从矢量图形或页面描述语言命令中产生光栅数据。光栅数据106包括像元的扫描行，其中每个像元具有‘开’或‘关’值以及扫描行中像元的位置信息。控制逻辑102访问光栅数据106的扫描行并且可以将像元传送到扫描静态随机存取存储器(SRAM)108。控制逻辑102可以交替地传送光栅数据106的扫描行到任何类型的可局部访问存储器以便随后处理，因为这种技术在本领域中众所周知。
控制逻辑102从SRAM 108(或其他存储器，没有显示)中访问像元数据，并且使用预先计算并存储在局部存储器112中的至少一个查找表格110以确定每个输入像元值的调节输出值。查找表格110可以用来完成几种类型像元过滤操作的任何一种，例如打印质量增强，墨粉减少等。本发明最关注打印质量增强。
查找表格110指定如何基于周围像元的值来修改像元。像元通过调节其峰值振幅来修改。像元的峰值振幅数据传送到调幅器114以产生控制作为打印处理的一部分充电与像元相对应的鼓的区域的激光116的电子脉冲。这种振幅数据也可以从查找表格110中获得。作为选择，每个像元的调节输出值可以通过使用任何其他已知的预先计算和访问方法来获得，或者可以‘即时’计算，假设足够的处理速度和带宽可以在控制逻辑102中获得。
执行打印质量增强和其他像元调节的这些已知技术的更详细讨论在′859申请中包含。′857申请提供创建查找表格110的方法并且在此引用其全部内容作为参考。
图2说明扫描行光栅数据如何由控制逻辑102访问和处理。在图2中，每个块代表一个像元，白色块代表缓冲的像元数据而暗色块代表控制逻辑102在过滤操作期间考虑的像元窗口200中的一个像元。在说明的实施方案中，控制逻辑102访问来自围绕内部像元212的五个不同扫描行202，204，206，208，210的菱形像元组200。在典型实施方案中，至少一个查找表格110的一个或多个包括窗口200中像元的值的每个唯一组合的输出值。输出值提供窗口200中内部像元212的调节脉冲振幅。如果包括在窗口200中的像元数目是N，存在2N个可能的像元图案。一些实施方案通过将可能的图案组合成一些数目的图案分类来减少各种图案所需的输出值的数目，其中每个分类中的图案共享导致这种图案中像元的相同调节的一些共同特性。在这种实施方案中，查找表格110仅需要提供图案的每个分类而不是各个图案的输出值。图2中说明且上面讨论的技术在打印质量增强的领域中已知并且在′859专利申请中进一步详细讨论。
窗口200的目的是基于对内部像元212具有最多影响的周围像元来提供内部像元212的调节振幅。如图2中说明，窗口200形成菱形以近似激光在鼓上形成的电荷的圆形以及墨粉应用到像元上的形状。作为选择，修改中心像元212的振幅时考虑的周围像元的窗口200可以考虑到对给定应用有利而形成为正方形、矩形或任何其他形状。
在处理给定位图中的像元时，控制逻辑102通过一次一个读取扫描行202，204，206，208，210来读取窗口200中的像元。窗口200向右移位通过扫描行。在处理扫描行中所有像元作为内部像元212之后，窗口200向下移位以开始包括窗口200中的随后扫描行。这样，位图中的每个像元在某一点作为内部像元212来处理，并且基于窗口200中周围像元的值而调节。优选地，仅原始像元值在调节中心像元212的像元值时用于周围像元。也就是，在内部像元212调节之后，当先前的中心像元变成窗口200中围绕另一个中心像元212的周围像元时，该内部像元的原始值被使用而不是调节的脉冲振幅值。上面的打印质量增强技术在上面提及并引用的共同未决专利申请中更详细描述，并且可适用于本发明作为多像元打印质量增强方法的第一步。图3说明如所示修改的图1的计算/打印环境100，以产生计算/打印环境300来执行本发明的多像元打印质量增强。为了清晰，与图1未改变而显现的元件保持相同的元件编号。在优选实施方案中，在控制逻辑102如上所述处理光栅数据106以为每个处理的像元产生调节振幅值之后，第二控制逻辑302检查两个相邻像元的调节振幅值。使用两个相邻像元的调节振幅值以及位于可访问存储区域例如SRAM 312中的预先计算、预先存储的查找表格310a，310b，310c和310d，第二控制逻辑302计算两个相邻像元的组合区域的组合脉冲振幅值和对齐数据。在一些实施方案中，第二控制逻辑302可以在处理之前将调节像元值数据存储在可访问局部或远程存储区域314中。而且，一些实施方案可以使得第二控制逻辑302在计算组合脉冲振幅值和对齐数据时访问原始像元数据的扫描SRAM 108。
如容易由本领域技术人员认识到，上述处理步骤的确切顺序可以任何有利的方式改变而不背离本发明。例如，本发明的一些实施方案可以首先执行图像的各个像元的调节振幅值的全部计算，存储结果。该实施方案然后将打算返回并选择相邻像元(一次两个，三个或多个)以执行对本发明关键的组合计算。另一方面，备选实施方案可以在各个计算完成时在每对(或其他大小分组)像元上执行组合振幅和位置信息计算。
图3中所示本发明的实施方案使用四个查找表格310a，310b，310c和310d以基于它们自己的调节脉冲振幅值和周围像元的图案来计算两个相邻像元的组合脉冲振幅值。一组四个查找表格可以有利地使用，一个查找表格对应于四种可能2位像元图案的每个(也就是，白-白，白-黑，黑-白，和黑-黑)。相关领域技术人员将认识到，备选实施方案可以使用不同数目的查找表格或者可以使用预先计算调节振幅值和周围像元图案的可能组合的组合振幅值的备选方法。作为选择，给定足够的处理速度和带宽，组合振幅值可以由第二控制逻辑302‘即时(on-the-fly)’计算。
图3显示控制逻辑102和第二控制逻辑302作为独立的元件仅为说明的简易。本领域技术人员将容易认识到，由这两个元件执行的功能可以在单个芯片或能够执行描述处理的其他元件中实现。类似地，SRAM108和314以及SRAM 112和312所示为独立的元件，为描述执行功能的清晰。这些存储区域可以包括其他类型的电子或磁存储器，或者局部或者远程，实际上可以包括同一存储区域的独立可识别部分。
如图3中描绘的，系统300包括三个模拟开关S1，S2和S3。S1和S2分别用作完全白色和完全黑色的像元的开关。S1将与完全白色相对应的振幅值连接到打印机装置116，S2将与完全黑色相对应的振幅值连接到打印机装置116，而S3将由调幅器114产生的振幅值连接到打印机装置。系统300使用三个开关来在每个像元上执行三种可能动作的一种(1)产生与完全白色相对应的振幅值，(2)产生与完全黑色相对应的振幅值，或(3)产生从完全黑色修改的振幅值(也就是使用由调幅器114产生的振幅值)。由调幅器114产生的振幅由一对很大程度上独立的考虑来确定。首先，“开”像元的振幅基于主体像元位于其中的像元图案为PQE而修改(如关于图2上面描述的)。其次，该PQE调节振幅值然后再次调节以反映2像元调幅器并产生对两个像元有效的调节振幅值。
参考图5，表格(表格1)被展示以说明根据本发明的打印机装置的多像元振幅调制PQE功能的实现。表格1包括反映2像元图案的六种不同分类的六行(2像元图案的数目大于四，因为考虑与关注的2像元相邻的像元)。在描绘的实现中，“开(on)”像元的振幅将是完全黑色振幅或者由调幅器114产生的灰度振幅。更具体地说，如果其相邻像元的二者之一是“关(off)”(白色)，“开”像元将接收灰度振幅。如果其相邻像元二者都是“开”，“开”像元通常将接收完全黑色振幅。表格1包括这些规则的一个例外。在位于黑色像元区域中的黑-黑像元对(像元对左侧和右侧的黑色像元)的情况下，像元对中两个像元将通过关闭S3接收灰度振幅值。
为每个像元产生白色、黑色或灰度振幅经由开关S1，S2和S3控制。白色振幅可以使用S1开关或S3开关产生(假设调幅器114不为白色像元产生灰度振幅)。完全黑色振幅通过关闭S2产生而灰度振幅通过关闭S3产生。在该实施方案中，开关中仅一个在任何时候关闭。表格1列举像元排列的情况，并且开关为理论的2像元对中的每个像元而关闭(例如来自图4A的像元402和404等)。注意对于白色像元，实现在使用S1或S3产生白色振幅值之间没有差别。
当根据本发明操作时，打印机以调幅器114操作速度两倍的视频数据率操作。开关S1，S2和S3以高达与视频数据率相同的速度操作。同样地，当组合脉冲振幅数据和对齐信息由调幅器114，开关S1，S2和S3使用以为激光116产生脉冲振幅和位置(对齐)信息时，位图的数据的两个像元有效地由激光116充电，如由这里描述的PQE过程调节的。本发明的处理同样适用于大于二的像元分组。如果调节的像元数据将为三个相邻像元产生，例如，打印机的视频数据率将是调幅器速度的三倍，使得输出到调幅器的峰值振幅和对准数据将产生覆盖三个像元有效区域的激光束输出。这样，打印机可以作为可用调幅器速度的倍数的速度操作而仍然执行有效的打印质量增强。
图4A，4B和4C说明对于表格1中概述的六种不同位置信息图案的一个，在两个相邻像元上操作的本发明结果的非常简单的实例。在图4A中，两个像元402，404在任何PQE调节之前显示。像元402和404显示为阴影以指示它们是“开”(或黑色)的。像元402和404显示在为PQE目的而调节脉冲宽度值时由本发明的控制逻辑考虑的像元窗口406中。窗口406在这里显示为矩形但是也可以为菱形或考虑对给定应用有利的任何其他形状。PQE调节的第一步将如上所述在每个像元402，404上执行。对于像元402，窗口406将包括像元列407。对于像元404，窗口406将包括像元列408。在PQE的第一步由控制逻辑102执行之后，像元402和404的峰值振幅数据可以如图4B中所示显现。调节的峰值振幅和对齐数据已经经由上述查找表格或一些其他计算方法而为每个像元创建。该调节已经根据一些已知的PQE算法而进行，这对本发明并不重要。如所示，像元402的脉冲振幅值已经调节为全峰值的大约40％。像元404的峰值振幅值已经调节为全宽度值的大约60％。如果PQE系统根据现有技术水平而操作，为了打印这两个像元，来自调幅器的两个独立输出将是必需的。调幅器将必须处理第一输出以打印像元402，复位自己，并且处理第二输出以打印像元404。如上所述，可用调幅器的速度使得调幅器处理限制打印机的速度。
当根据本发明操作时，PQE的第二步将执行以将两个像元402，404的调节峰值振幅值组合成两个像元组合区域410的调节峰值振幅值。如图4C中所示，组合像元区域410的组合峰值振幅值(阴影)是使用黑-黑情况1对齐(参看表格1)的大约50％的峰值振幅。当该数据输出到以等于打印机视频数据率一半的速度操作的调幅器时，作为结果的输出覆盖数据的两个像元的区域并且如图4C中所示显现。该实例说明两个像元的峰值振幅到组合峰值振幅的直接转化，但是组合相邻像元的像元数据的PQE的第二步可以如由相关PQE算法认为有利地对峰值振幅值做进一步调节。
在附图和说明书中，已经陈述了本发明的优选实施方案，虽然使用特定术语，这样给出的描述仅在一般和描述意义上使用术语而不为了限制。
权利要求
1.一种打印图像的方法，包括对于图像的每个主体像元，基于周围像元的图案确定脉冲振幅值；使用来自包括至少两个相邻主体像元的像元区域的所述脉冲振幅值以计算可适用于所述至少两个相邻主体像元的每个的组合脉冲振幅；基于所述像元区域中像元的值以及与像元区域相邻的像元的值来确定位置信息；以及使用位置信息和组合脉冲振幅为像元区域中每个像元产生脉冲振幅。
2.根据权利要求1的方法，其中墨粉吸引到与像元区域中的像元相对应的带电区域，使得由该至少两个相邻主体像元表示的图像的部分如由组合脉冲振幅和位置信息确定地打印。
3.根据权利要求1的方法，其中主体像元的周围像元形成所述主体像元位于中心或接近中心的矩形格子。
4.根据权利要求1的方法，其中主体像元的周围像元形成所述主体像元位于中心或接近中心的菱形格子。
5.根据权利要求1的方法，其中主体像元的脉冲振幅值的确定包括指定与周围像元图案落入其中的预定义图案分类相对应的预定义脉冲振幅值。
6.根据权利要求1的方法，其中使用位置信息和组合脉冲振幅产生脉冲振幅包括使用位置信息来确定像元的脉冲振幅是完全黑色振幅，完全白色振幅，还是组合脉冲振幅。
7.根据权利要求6的方法，其中为像元确定的脉冲振幅是组合脉冲振幅，如果像元为“开”像元并且其相邻像元的二者之一为“关”像元。
8.一种打印机系统，包括光栅处理器，用于将图像的页面描述或矢量图形信息处理为像元数据；第一控制逻辑装置，用于处理图像的每个像元，所述处理包括识别围绕主体像元的像元窗口；基于所述周围像元的图案来确定主体像元的调节脉冲振幅值；第二控制逻辑装置，用于处理至少两个相邻像元，处理包括使用该至少两个相邻像元的每个的调节脉冲振幅值以计算组合复振幅峰值功率脉冲以充电所述至少两个相邻像元的组合区域的区域；以及确定指示所述至少两个相邻像元的组合区域中所述区域的对齐的位置信息。
9.根据权利要求8的系统，还包括包含模拟开关的调幅器，用于处理输入的脉冲振幅和对齐信息以产生输出脉冲来控制充电打印机的旋鼓的区域时的激光，其中脉冲振幅调制器以等于打印机的视频数据率除以由第二控制逻辑一次处理的相邻像元数目的速率来产生所述输出脉冲，其中第二控制逻辑将组合复振幅峰值脉冲和对齐信息传递到脉冲振幅调制器。
10.根据权利要求8的系统，其中所述至少两个相邻像元由两个相邻像元组成。
11.根据权利要求8的系统，其中所述至少两个相邻像元由三个相邻像元组成。
12.根据权利要求8的系统，其中主体像元的调节脉冲振幅值的确定包括指定与周围像元的图案落入其中的预定义图案分类相对应的预定义脉冲振幅值。
13.根据权利要求12的系统，还包括所述第一控制逻辑和所述第二控制逻辑可访问的并且具有存储于其中的至少一个查找表格的存储介质，该查找表格编码组合脉冲和位置信息以为下列输入提供一组组合脉冲和位置信息所述至少两个相邻像元的每个的所述脉冲振幅值；以及其中计算组合脉冲和确定位置信息的所述步骤包括从所述至少一个查找表格中获取所述组合脉冲和位置信息。
14.一种包括存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令、用于打印图像的计算机程序产品，包括用于实现前面所述方法权利要求的任何方法的计算机编码单元。
全文摘要
本发明公开一种使用振幅调制执行多像元打印质量增强(PQE)的方法、系统和程序产品。确定图像的每个像元的调节峰值振幅值。至少两个相邻像元然后分组在一起并且确定将用作像元分组中每个像元的灰度振幅值的峰值振幅值。同样确定指示组合区域中峰值振幅的对齐的位置信息。组合峰值振幅和位置信息作为输入发送到以等于打印机的视频数据率除以峰值振幅数据组合的像元数目的速度操作的调幅器。
文档编号G06F17/00GK1818803SQ20061000663
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年2月2日
发明者拉里·马森·欧恩斯特, 约翰·查尔斯·威尔森 申请人:国际商业机器公司