專利名稱：用于多色印刷的熱響應(yīng)校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱印刷，并特別涉及用于通過對熱印刷頭上的受熱歷程效應(yīng)進行補償來提高熱印刷機的輸出量的技術(shù)。相關(guān)技術(shù)熱印刷機通常包含線性陣列的加熱元件(在此也指“印刷頭元件”)，這些加熱元件通過，例如，將顏料或染料從施主薄板轉(zhuǎn)移到輸出介質(zhì)或在輸出介質(zhì)中激活形成顏色的化學(xué)成分來進行在輸出介質(zhì)中的印刷。加熱元件陣列是熱印刷頭的部件(在此也指“熱印刷頭”或“TPH”)，熱印刷頭也包括支撐和驅(qū)動電路，將在后文中詳細描述。輸出介質(zhì)通常是善于接受所轉(zhuǎn)移顏料的多孔接收器或涂覆有可形成顏色的化學(xué)成分的紙張。每個印刷頭元件，當被激活時，在通過印刷頭元件的下面的介質(zhì)上形成顏色，產(chǎn)生具有特定光學(xué)密度(除非特殊指出，此后術(shù)語“密度”指“光學(xué)密度”)的斑點。具有更大或更密斑點的區(qū)域被認為
5比具有更小或更低密度斑點的區(qū)域更暗。數(shù)字圖像被呈現(xiàn)為非常小和緊密排列的斑點的二維陣列。通過向熱印刷頭加熱元件提供能量將熱印刷頭加熱元件(在此也指“加熱元件” 或“印刷頭元件”)激活。為印刷頭元件提供能量提高了印刷頭元件的溫度，或者使顏料轉(zhuǎn)移至輸出介質(zhì)，或使接收器中形成顏色。以該種方式由印刷頭產(chǎn)生的輸出密度是提供給印刷頭元件的能量的函數(shù)。提供給印刷頭元件的能量可以通過例如在特定時間間隔內(nèi)改變提供給印刷頭元件的功率或通過在更長的時間間隔為印刷頭元件提供功率來改變。傳統(tǒng)的熱印刷機中，印刷數(shù)字圖像的時間被分成固定的時間間隔，在此稱為“印刷頭周期”。通常，在一個印刷頭周期期間印刷數(shù)字圖像中的一行像素(或其一部分)。每個印刷頭加熱元件通常負責印刷數(shù)字圖像的特定列的像素。在每個印刷頭周期，能量被輸運到每個印刷頭元件，該能量被計算使得印刷頭溫度能提高到某一水平，該水平將使印刷頭元件產(chǎn)生具有所需密度的輸出。根據(jù)由印刷頭元件產(chǎn)生的所需密度的變化，改變可能被供給不同印刷頭元件的能量。傳統(tǒng)的熱印刷機的一個問題來自于下面的事實其印刷頭元件在完成每個印刷頭周期后保持高溫。這種高溫的保持可能是有問題的，因為，在一些熱印刷機中，通常根據(jù)在印刷頭周期初始時印刷頭元件的溫度是已知的固定溫度這樣的假設(shè)，來計算在特定印刷頭周期期間被輸運到特定印刷頭元件的能量。由于，實際上，在印刷頭周期初始時，印刷頭元件的溫度取決于(除了其他的因素)之前的印刷頭循環(huán)期間輸運到印刷頭元件的能量，印刷頭元件在印刷頭周期內(nèi)所獲實際溫度可能與所需溫度不同，因此可能導(dǎo)致比所需輸出密度更高或更低的輸出密度。還有一些問題由下述事實引起特定印刷頭元件的當前溫度不止被其之前的溫度(在此指其“受熱歷程”)所影響，也被環(huán)境(室內(nèi))溫度和印刷頭中的其他印刷頭元件的受熱歷程所影響。從上述討論中可以推知，在一些傳統(tǒng)的熱印刷機中，由于印刷頭元件對熱量的保留以及因為這樣的熱保留而過量供給印刷頭元件能量，導(dǎo)致每個特定熱印刷頭元件的平均溫度在進行數(shù)字圖像印刷期間趨向于逐漸提高。這漸進的溫度提高導(dǎo)致了印刷頭元件產(chǎn)生的輸出密度的相應(yīng)的逐漸提高，這在印刷圖像中被認為是提高了暗度。這一現(xiàn)象在此稱為 “密度漂移” (density drift)。并且，傳統(tǒng)的熱印刷機通常在橫跨印刷頭并在印刷方向的相鄰像素間準確復(fù)制尖銳的密度梯度方面具有難度。例如，如果印刷頭在印刷白色像素之后接著印刷黑色像素，那么兩個像素間的理想的尖銳的邊緣在印刷時將通常是模糊的。這一問題是由于提高印刷頭元件的溫度以便在印刷白色像素之后印刷黑色像素所需的時間量所導(dǎo)致。更通常的是，傳統(tǒng)熱印刷機的這一特點導(dǎo)致在印刷具有高密度梯度區(qū)域的圖像時得到比理想銳度低的銳度。上述專利和專利申請介紹了一些技術(shù)，用于排除熱印刷機在熱印刷頭的單程中印刷單一顏色的許多問題。當在熱印刷頭的單程中將多種顏色印刷到能提供多種顏色的熱成像元件上時，也可使用這些方法。這類熱成像元件以及在其上進行印刷的方法的例子，在專利號為6，801，233的美國專利和申請?zhí)枮?1/400734和11/400735的美國專利申請中進行了描述。但，在進行單程多色印刷時仍然需要用來改善受熱歷程控制的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中的單色受熱歷程控制方法包括兩個明顯不同的模型熱模型(熱印刷頭的)和“介質(zhì)模型”，介質(zhì)模型作為所提供的能量的函數(shù)(或反函數(shù))來計算熱成像元件 (也在本領(lǐng)域中公知為“介質(zhì)”)中所獲得的顏色密度。在單程中進行多色印刷的情況下總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的熱模型是簡單的。熱模型參數(shù)可以被調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同顏色可能所需的不同的印刷時間和功率水平，從而允許在進行印刷時準確追蹤熱印刷頭的狀態(tài)(和，特別是，印刷頭元件的溫度)?？梢哉J為介質(zhì)模型也可被推及多色印刷，因為，在現(xiàn)有技術(shù)的實施例中， 只需要作為輸入的熱印刷頭的當前狀態(tài)、將被印刷的所需密度和使用與特定顏色的某一固定參數(shù)。但是，對介質(zhì)模型的這樣簡單的總結(jié)對多色印刷來說是不夠的。可能出現(xiàn)的問題包括在熱模型和介質(zhì)模型之間缺乏完全的分隔，因此難于精細調(diào)節(jié)受熱歷程響應(yīng)和/或適應(yīng)從一個熱成像元件到另一個熱成像元件的受熱歷程特征；對用于調(diào)節(jié)熱模型參數(shù)以獲得所需響應(yīng)的方法的不穩(wěn)定或震蕩響應(yīng)；由于介質(zhì)模型不充分的靈活性(在科技術(shù)語中，不充分的自由度)而在熱模型中獲得的物理上不合理的值；和在三維顏色空間對受熱歷程控制運算方法的單調(diào)無變化或不清楚的響應(yīng)。注意，當在多色情況下當受熱歷程補償失敗時， 不止密度可能被破壞，也可能出現(xiàn)顏色的破壞，導(dǎo)致最終圖像中的令人不喜歡的結(jié)果?；谒羞@些原因，需要一種改善使用熱印刷機在熱成像元件上進行多色印刷的受熱歷程控制算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所公開的技術(shù)用于在熱印刷機中執(zhí)行受熱歷程控制，其中，熱印刷機的單個印刷頭在單程中在多層顏色形成層上順序進行印刷。每個像素-印刷間隔可以被分成節(jié)段，這些節(jié)段可以具有不同的周期。每個節(jié)段可以被用于印刷不同顏色。選擇提供給每個印刷頭元件的輸入能量的方式對于每個節(jié)段可以是變化的。例如，雖然單個的熱模型可以被用于預(yù)測每個節(jié)段內(nèi)的印刷頭元件的溫度，但在不同的節(jié)段內(nèi)，可以使用不同的參數(shù)。相似地，基于在節(jié)段初始的預(yù)測的印刷頭元件的溫度，將印刷的顏色，以及在當前像素印刷間隔的節(jié)段初始和之前的像素印刷間隔的相關(guān)節(jié)段的終端之間的時間內(nèi)印刷其他顏色時所提供的能量，可以使用不同的能量計算函數(shù)來計算在每個節(jié)段內(nèi)提供給印刷頭的能量。本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于分別在熱成像元件的第一和第二顏色形成層內(nèi)熱印刷至少第一和第二點的方法，其中所述熱成像元件具有第一表面和相對的第二表面，并包括多個顏色形成層，所述方法包括下述步驟(A)用熱印刷頭加熱熱成像元件的表面的第一區(qū)域，以提供第一能量來印刷第一點；(B)用熱印刷頭加熱熱成像元件的所述表面的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域與所述第一區(qū)域交疊，以提供第二能量來印刷第二點；其中根據(jù)第一能量和位于所述熱成像元件內(nèi)的第二顏色形成層的位置來校正所述第二能量，并且其中在熱印刷頭的單程中印刷所述第一點和第二點。本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括下述步驟(A)識別數(shù)字圖像中的像素的顏色分量的密度值，所述像素包括N個顏色分量，每個顏色分量與印刷線時間的N個印刷節(jié)段中的一個相關(guān)，其中N > 1 ;(B)識別之前N-I個印刷節(jié)段的每個節(jié)段期間提供給加熱元件的能量；(C)使用能量計算函數(shù)計算輸入能量，包括下述步驟(C) (1)基于密度值計算第一級輸入能量，和(C) (2)基于之前N-I個印刷節(jié)段的每個節(jié)段期間提供給加熱元件的能量，校正所述第一級輸入能量，其中所述校正的大小取決于所述密度值；和(D)向所述加熱元件提供與所述輸入能量相等的能量。如在此所使用的，術(shù)語“識別”可以指在諸如表格中查詢值的過程；進行計算；或進行測量。這樣的“識別”可以通過電子器件來執(zhí)行，通過例如硬件、軟件、固件及其任意組合來實施。這種“識別”可以通過在可編程的計算機和/或印刷機中執(zhí)行的一個或多個計算機程序來實施，其中所述計算機和印刷機包括處理器、處理器可讀的存儲介質(zhì)(包括，例如，易失性和非易失性存儲器和/或存儲元件)，至少一個輸入裝置，以及至少一個輸出裝置。仍是本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于估算本發(fā)明中所使用的參數(shù)的方法，包括下述步驟(A)選擇一組輸入能量提供給印刷機；(B)使用具有所述一組輸入能量的所述印刷機印刷圖像；(C)測量與所述一組輸入能量中的每個輸入能量對應(yīng)的圖像的區(qū)域印刷密度；(D)使用一組參數(shù)來估算獲得每個被測的印刷密度所需的能量；和(E)調(diào)節(jié)所述一組參數(shù)，以使獲得被測的印刷密度所需的能量的估算值和提供給印刷機以獲得所測印刷密度的輸入能量之間的差異最小。下文將對本發(fā)明的其他方面和實施例進行詳細描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的響應(yīng)(addressing)熱成像元件的熱印刷頭的部分示意性側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的三色熱成像元件的部分示意性側(cè)視圖；圖3示出了在印刷機內(nèi)印刷頭的隨時間的電壓圖，其中線時間被分成三個節(jié)段， 其中每個節(jié)段內(nèi)提供了相同長度的脈沖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的熱印刷機模型的框圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)及本發(fā)明中的受熱歷程補償算法的框圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的反向熱印刷機模型的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的響應(yīng)熱成像元件的單一顏色的熱印刷頭的部分示意性側(cè)視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的響應(yīng)熱成像元件的多個顏色的熱印刷頭的部分示意性側(cè)視圖，其中，不同顏色的圖像未被重疊；圖9是根據(jù)本發(fā)明的響應(yīng)熱成像元件的多個顏色的熱印刷頭的部分示意性側(cè)視圖，其中，不同顏色的圖像被重疊；圖10是本發(fā)明的熱印刷機模型的框圖；圖11是本發(fā)明的反向熱印刷機模型的框圖；圖12是本發(fā)明的實施例中所使用的用以對數(shù)字圖像進行受熱歷程控制的方法的流程圖；圖13，14和15是在本發(fā)明的方法中所使用的用于參數(shù)估算的方法的框圖；圖16是在能量域中通過最小化誤差來進行參數(shù)估算的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，可以看到一般的熱印刷機布置的橫截面示意圖，其中熱印刷頭100 和熱成像元件200通過壓印盤118(可以是滾筒(如圖所示)或非旋轉(zhuǎn)元件)保持緊密接觸，所述壓印盤使熱成像元件200偏壓向熱印刷頭100。如圖1所示，一般的熱印刷頭包括支撐件102，該支撐件承載驅(qū)動電路116和包括印刷頭元件的組件。支撐件102包括熱沉， 其溫度由諸如可以是熱敏電阻器的溫度測量裝置120監(jiān)測。印刷頭元件110由與陶瓷襯底 104相接觸的釉層106支撐，并覆蓋有薄的導(dǎo)熱外涂層122。陶瓷襯底104與支撐件102接觸。圖中顯示了可選的突出的“釉塊” 108，印刷頭元件110位于其上。當沒有釉塊108時， 可以通過釉層106的表面支撐印刷頭元件。導(dǎo)線114通過圖案化的導(dǎo)電連接112在印刷頭元件110和驅(qū)動電路116之間提供電接觸。印刷頭元件110通過薄的導(dǎo)熱外涂層122與成像元件100接觸。因此，在圖1的布置中，對提供給印刷頭元件110的電功率的振幅和持續(xù)時間的控制，控制了成像元件200的表面的溫度變化。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，當成像元件200被輸送通過印刷頭元件110時，熱印刷頭100相對印刷機的底盤保持固定。這種熱成像元件的輸送可以通過驅(qū)動輥(未示出)，通過驅(qū)動壓印盤118進行旋轉(zhuǎn)，或通過本領(lǐng)域已知的其他輸運方式進行。在一些可替換實施例中，熱成像元件被保持固定，熱印刷頭移動。也可能是兩個元件都可移動。現(xiàn)在參考圖2，可以看到熱成像元件200，其包括能夠是可透射、可吸收或可反射的襯底214 ；可以分別是黃色、洋紅色和青色的三個顏色形成層204，208，和212 ；隔離層 206和210 ；和外涂層202。當加熱到在此被稱為激活溫度的特定溫度時，每個顏色形成層改變顏色，例如，從最初的無色變?yōu)橛猩?。顏色形成?04、208和212的激活溫度的順序是204 > 208 > 212。 如美國專利6，801，233中所述，通過將成像元件200的表面在相對長時間內(nèi)加熱到相對低的溫度來確定(即，加熱到其激活溫度以上)層212的位置；通過將成像元件200的表面在中等長度的時間內(nèi)加熱到中等溫度來確定層208的位置；通過將成像元件200的表面在相對短的時間內(nèi)加熱到相對高的溫度來確定層204的位置?？梢赃x擇顏色形成層的任何顏色順序。一個優(yōu)選的顏色順序如上所述。另一個優(yōu)選的顏色順序是三個顏色形成層204，208，和212分別是青色、洋紅色和黃色。隔離層的作用是在熱成像元件200內(nèi)控制熱擴散。如果構(gòu)成這兩層的材料具有基本上相同的熱擴散率，那么優(yōu)選隔離層206比隔離層210薄。在這種情況下，優(yōu)選隔離層 210的厚度至少是隔離層206的厚度的4倍。雖然圖2中所示襯底上設(shè)置了 6層，熱成像元件可以包括附加的阻擋層，例如以保護圖像免受大氣氧化、紫外線輻射，或阻止層間的化學(xué)成分擴散。存在或不存在這樣的層都不會影響本發(fā)明的方法或裝置。本發(fā)明的優(yōu)選的熱成像元件的例子如美國專利申請 11/400735 中所述。設(shè)置在襯底214上的所有層在顏色形成前基本上都是透明的。當襯底212是可反射時(例如，白色)，通過由襯底214提供的反射背景，可以穿過外涂層202看到在成像元件 200上形成的彩色圖像。設(shè)置在襯底上的層的半透明性確保了可以看到印刷在每個顏色形成層中的顏色的組合效果。
9
在成像元件200通過印刷頭元件的單程期間，對提供給印刷頭元件的功率的振幅和持續(xù)時間的精確控制，允許對三個顏色形成層204，208和212中形成的顏色的任意組合。 換句話說，可以在熱印刷頭100下面的熱成像元件200的單程中印刷全色圖像。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱印刷頭元件的脈沖示意圖的例子，其中，在印刷圖像的一條線所需的時間內(nèi)，可以獨立確定三種顏色的位置。圖300顯示了單個印刷頭元件兩端的電壓關(guān)于時間的曲線。在圖3示出的例子中，在節(jié)段310a中所提供的平均功率高于節(jié)段310b中所提供的平均功率，310b中所提供的平均功率高于節(jié)段310c中所提供的平均功率。相反，節(jié)段310a的持續(xù)時間比節(jié)段310b的短，而310b的時續(xù)時間比310c的短。因此，在節(jié)段310a中所提供的脈沖被用于在要求最高激活溫度和最短加熱時間的顏色形成層(即，圖2中的顏色形成層204)中形成顏色；在節(jié)段310b中所提供的脈沖被用于在要求中等激活溫度和中等加熱時間的顏色形成層(即，圖2中的顏色形成層208)中形成顏色； 在節(jié)段310c中所提供的脈沖因此被用于在要求最低激活溫度和最長加熱時間的顏色形成層(即，圖2中的顏色形成層212)中形成顏色。如同樣在申請中的美國專利申請12/022,955中所詳細討論的，電子脈沖技術(shù)已經(jīng)被設(shè)計成允許控制成像元件200的表面溫度，而不需要調(diào)節(jié)提供給印刷頭元件的電功率的電壓。通過在恒定電壓并具有足夠高的頻率的條件下提供許多短脈沖實現(xiàn)了上述設(shè)計， 假定熱印刷頭的時間常數(shù)，脈沖并未被單個地解析為熱成像元件200中的被印刷的點。改變這些脈沖的占空比將改變提供給印刷頭元件的平均功率，并因此控制在成像元件的上表面所獲得的溫度。在本發(fā)明的典型實施例中，以相對于熱印刷頭0. 1英寸/秒的速度輸運熱成像元件，在輸運方向的圖像分辨率是每英寸600點(dpi)。因此，印刷一條線所需的時間大約是 16. 7毫秒(msec)。由熱印刷頭的控制電路將脈沖提供給單個印刷頭元件的速率大約每10 微秒(μ sec) 1個脈沖。因此，在印刷圖像的單條線所需的時間內(nèi)，大約可提供1670個脈沖。 有可能的是，不是調(diào)節(jié)在單個脈沖水平的占空比，而是通過選擇每個節(jié)段中的脈沖間隔，來調(diào)節(jié)在印刷一條線所需的三個時間節(jié)段內(nèi)所提供的平均功率，其中，每個脈沖具有相同的長度。例如，參考圖3，其中，每個節(jié)段310a_c進一步被分成工作時間和停歇時間。更具體的是，節(jié)段310a_c被分成工作時間3(Ma_c和停歇時間306a_c。在節(jié)段的停歇時間內(nèi)，不提供脈沖。節(jié)段內(nèi)的工作時間和停歇時間部分的相對尺寸由將被印刷的顏色的密度確定。節(jié)段310a_c被分成子間隔3(^a-c。在一個優(yōu)選布置中，所有的子間隔具有相等的長度，可以在每N個子間隔中的一個子間隔中提供脈沖，其中在節(jié)段310a中N是1，在節(jié)段 310b中N是6-12，在節(jié)段310c中N是15-25。線間隔320包括脈沖308a-c。在圖3中示出的具體例子中，所有的脈沖具有相同的振幅和持續(xù)時間，雖然并不要求這樣。圖3中所顯示的所有的脈沖308a-c的振幅為最大電壓Vbus。但是，注意，本發(fā)明中并不要求這樣?？梢岳斫馊鐖D3所示的脈沖示意圖導(dǎo)致了熱成像元件200內(nèi)的熱聚集的圖案，其比現(xiàn)有技術(shù)中的單色傳熱印刷的這種情況復(fù)雜得多。受熱歷程效應(yīng)是相對敏感的，需要對現(xiàn)有技術(shù)中的受熱歷程補償方法進行修正。如上所述，校正受熱歷程效應(yīng)失敗能夠?qū)е洛e誤的顏色被印刷，而不只是導(dǎo)致特定顏色的印刷密度的錯誤。
前面所引用的專利和專利申請公開了用于受熱歷程補償?shù)姆椒?，其中使用了下述符號。源圖像可以被視為具有r行和c列的二維密度分布ds。在本發(fā)明的一個實施例中， 熱印刷機在每個印刷頭周期中印刷源圖像的一行。如這里所使用的，可變的j將被用于指定處于加熱元件的行中的印刷頭加熱元件，可變的η將被用于指定離散的時間間隔(例如特定的印刷頭周期)。在時間間隔η初始的熱印刷頭的熱沉溫度在此被指定為Ts(n，j)。類似的，ds(n, j)指在時間間隔η內(nèi)正被印刷的源圖像的行的密度分布。熱印刷頭的輸入能量可以被視為二維能量分布Ε。使用剛剛所述的符號，E(n, j) 指在時間間隔η內(nèi)被施加到印刷頭元件j的能量。在時間間隔η初始的印刷頭元件的預(yù)測溫度在此被指為Ta(n，j)。出于簡化的原因，此后普通的印刷頭元件將被考慮，并且可變的 j將不被明確地指出。根據(jù)前面所述的專利和專利申請中所述的方法，根據(jù)圖4所示的框圖，建立了熱印刷機模型。熱印刷機模型402在每個時間間隔η中具有以下輸入(1)在時間間隔η初始的熱印刷頭的熱沉溫度Ts(n)404，和⑵在時間間隔η內(nèi)要提供給熱印刷頭元件的輸入能量Ε(η)406。熱印刷機模型402產(chǎn)生一次一行的預(yù)測被印刷的圖像414來作為輸出。預(yù)測被印刷的圖像414可以被看做在時間間隔η內(nèi)的一維的密度分布dp(n)。熱印刷機模型402包括印刷頭溫度模型408和介質(zhì)密度模型412。印刷頭溫度模型408預(yù)測在圖像被印刷時印刷頭元件的溫度隨時間的變化。更具體的是，印刷頭溫度模型408基于TPH(由過去的輸入確定)的層的被存儲的內(nèi)部狀態(tài)和下述輸入，輸出在特定時間間隔η初始的印刷頭元件的溫度Ta(n)410的預(yù)測(1)當前熱沉溫度Ts (η) 404，和⑵在時間間隔η_1內(nèi)被提供給印刷頭元件并被存儲在緩沖器416中的輸入能量E(n-l)。所公開的技術(shù)使用了用于印刷頭的熱模型，所述印刷頭由多層組成，每層具有不同的空間和時間分辨率。選擇層的分辨率，以便精確度和補償效率相結(jié)合。介質(zhì)密度模型412具有以下輸入(1)由印刷頭溫度模型408產(chǎn)生的預(yù)測時間 Ta(n)410，和⑵輸入能量E(n)；并產(chǎn)生預(yù)測的行η的像素密度dp(η)414作為輸出。如圖5所示為獲得的受熱歷程補償?！胺聪蛴∷C”模型504被用于計算提供給實際熱印刷機508以產(chǎn)生源圖像502的準確呈像510的能量。通過提供能量偏差，其抵消了密度誤差，反向印刷機模型504校正了熱印刷機508中輸入熱印刷頭的輸入能量506，所述密度誤差本來可以通過在前進方向上運行該模型來預(yù)測(即，使用熱印刷機模型402)。圖6顯示了前面所述的專利和專利申請中所述的反向印刷模型的框圖。反向印刷模型604在每個時間間隔η接收以下輸入(1)在時間間隔η初始的印刷頭的熱沉溫度 Ts(η) 612, ^P (2)在時間間隔η內(nèi)將被印刷的源圖像602的行中的像素密度ds(η) 602。反向印刷機模型604產(chǎn)生能量E (η) 608 (將被輸入到熱印刷頭)作為輸出。反向印刷模型604包括印刷頭溫度模型610和反向介質(zhì)密度模型606。印刷頭溫度模型已經(jīng)在上文中進行了描述(以通常的術(shù)語)。反向介質(zhì)密度模型606以下述內(nèi)容為基礎(chǔ)計算在時間間隔η內(nèi)提供給每個印刷頭元件的能量E(η)608 :(1)在時間間隔η初始每個印刷頭元件的預(yù)測溫度Ta(n)614，和(2) 在時間間隔η內(nèi)將被印刷在熱成像元件上的所需密度ds(n)602。輸入能量E(η)608被提供給緩沖器616，用于在下一個時間間隔η+1期間在印刷頭溫度模型610中使用。
11
由反向介質(zhì)模型606定義的轉(zhuǎn)換函數(shù)是二維函數(shù)E = F(d，Ta)。在非熱印刷機中， 與輸入能量E和輸出密度d相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)通常是一維函數(shù)d= Γ (Ε)，在此指伽馬函數(shù)。 在熱印刷機中，這樣的伽馬函數(shù)不是唯一的，因為輸出密度d不止取決于輸入能量Ε，也取決于當前熱印刷頭元件的溫度。在上述的專利和專利申請中，使用如方程1所示的形式給出了上述函數(shù)E (n) =F(d，Ta)E = Γ -1 (d) +S (d) (Ta-T0 (d)) 方程 1該方程可以被解釋為在(Ta_T。(d))中的第一個泰勒級數(shù)展開的二項式，對于準確的能量，將提供所需的密度，其中T。(d)是當印刷密度d時的印刷頭元件的溫度，在此條件下測量函數(shù)Γ(Ε)。在方程1中，r-i(E)是上述函數(shù)Γ (E)的反函數(shù)，而S(d)溫度是靈敏度函數(shù)，其可以具有任何形式，其中一個例子將在下面進行更詳細的描述。注意，方程1代表了使用三個一維密度函數(shù)r-Hd)，S(d)和T(d)的二維函數(shù)E = F(d，Ta)。方程1可以被重寫為方程2 E = Γ -1 (d) -S (d) T0 (d) +S (d) Ta 方程 2項r-HcOKcOlUd)可以被表示并被存儲為單個一維函數(shù)G (d)，因此，方程2也可以被改寫為E = G (d) +S (d) Ta 方程 3在參比印刷頭元件溫度為O處，G(d)對應(yīng)于反向伽馬函數(shù)，而S(d)是在固定密度處的反向伽馬函數(shù)對溫度的靈敏度。實際上，可以基于d值，采用兩個查詢表G(d)和S(d) 使用方程3計算E值。在下述多色印刷的討論中，C指在一個線時間內(nèi)印刷的顏色的總數(shù)。系列C = {0，...，c-l}包括C個顏色標記。如前所述，η指線數(shù)量。每個線被分成C個時間節(jié)段，不必要是相等的持續(xù)時間，對應(yīng)于系列C中的每個顏色。如前所述，參考圖3，選擇提供給每個印刷頭元件的輸入能量的方式對于每個節(jié)段可以是變化的。例如，雖然單個熱模型可以被用于預(yù)測每個節(jié)段內(nèi)的印刷頭元件的溫度，但在不同節(jié)段內(nèi)可以使用不同的參數(shù)。相似的，基于預(yù)測的印刷頭元件的溫度，不同的能量計算函數(shù)可以被用于計算每個節(jié)段內(nèi)提供給印刷頭的能量。例如，在美國專利號7，298, 387中描述了用于預(yù)測在不相等的持續(xù)時間的連續(xù)時間步長的初始處的印刷頭元件溫度的技術(shù)，以及用于基于印刷頭元件在其上正進行印刷的特定顏色形成層，計算提供給印刷頭元件的能量。這兩種技術(shù)可彼此組合，從而在印刷機中提供進行受熱歷程控制的能力，所述印刷機能使用具有不同持續(xù)時間的印刷節(jié)段在多個顏色形成層上進行順序印刷。之前所公開的技術(shù)取決于在方程3中所述的形式的反向介質(zhì)密度函數(shù)，其具體到特定的顏色Ec (ric) = Gc (dc, nc) +Sc (dc, nc) Ta (nc)，Vc e C方程 4但是，在熱印刷頭的單程中在圖像的一條線中順序印刷多種顏色時，這樣的函數(shù)具有限制。上文中指出了在熱印刷機中伽馬函數(shù)d= Γ (E)不是唯一的，因為輸出密度d不只取決于輸入能量E，也取決于當前熱印刷頭元件的溫度。輸出密度也取決于熱成像元件的初始溫度，對于現(xiàn)有技術(shù)的單色印刷，初始溫度可以被看做常數(shù)，但是，當在單個時間線內(nèi)印刷多種的疊印顏色時，所述初始溫度是可變的。接下來的討論意圖闡明本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)中的方法的重要區(qū)別。圖7示出了熱印刷頭100正在熱成像元件200上印刷單色的情況，該熱成像元件以箭頭708的方向正被輸送(translate)。印刷頭元件110通過印刷頭外涂層122和熱成像元件外涂層202 加熱熱成像元件200，以在顏色形成層204產(chǎn)生點702和704。在這種情況下，連續(xù)的點被印刷在沒有由熱印刷頭100進行預(yù)先加熱的熱成像元件200的部分上，熱成像元件的初始溫度可以被看做常數(shù)(在印刷圖像所需時間內(nèi))，并且解釋了如上述專利和專利申請中所述的原因。在這種情況下，可以使用方程3形式的反向介質(zhì)密度模型。上述討論的方法也適用于圖8中示出的情況，其中，在不同的顏色形成層(分別為 204，208和212)中連續(xù)印刷了點802,804 ^P 806，但在垂直方向上不交疊。但是，圖9中所示的情況是不同的，因為點902，904和906(分別在顏色形成層 204，208和212上)是重疊的即，它們在垂直方向上交疊?？梢允褂美鐖D3示出的脈沖方案印刷這樣的點。參考圖9，如果假定，在點904之前印刷點906，依次在點902之前印刷點904，則，在印刷點906和904時，被轉(zhuǎn)移到熱成像介質(zhì)的熱將引起顏色形成層204的基礎(chǔ)溫度比其在不進行這樣的印刷時應(yīng)該具有的溫度高。因此，考慮到在之前線中印刷該顏色消耗的時間，對于介質(zhì)密度模型有必要包含在該顏色之前印刷所有顏色時所輸入的能量。換句話說，正如印刷頭熱模型必須考慮TPH的預(yù)先加熱，介質(zhì)模型必須考慮將再次在其上進行印刷的熱成像元件的區(qū)域預(yù)先加熱。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的熱印刷機模型。熱印刷機模型1002在每個時間間隔η 具有以下輸入(1)在時間間隔η初始的熱印刷頭的熱沉溫度Ts (η) 1004，0)，在時間間隔 η期間被提供給熱印刷頭以印刷顏色c的輸入能量Ε。(η)1016，和(3)在線數(shù)n。k中印刷顏色k興c(即，剩余顏色不是c)時，所提供的輸入能量^^^) 1006。當顏色數(shù)k<c時，線數(shù)n。k被定義為n。，熱印刷機模型1002產(chǎn)生一次一行的顏色c，d。p (η) 1014的預(yù)測的印刷圖像作為輸出。熱印刷機模型1002包括印刷頭溫度模型1008和介質(zhì)密度模型1012，將在下文中對其中的每一個進行詳細討論。印刷頭溫度模型1008預(yù)測了在圖像被印刷時印刷頭元件的隨時間的溫度變化。 通過考慮在過去提供給印刷頭元件的所有能量，內(nèi)部追蹤TPH的不同層的狀態(tài)來進行溫度預(yù)測。更具體的是，印刷頭溫度模型1008基于所存儲的TPH的不同層的內(nèi)部狀態(tài)和下述輸入，輸出了對在印刷c顏色期間的特定時間間隔的節(jié)段的初始處的印刷頭元件的溫度Tae (η) 1010的預(yù)測(1)當前熱沉溫度Ts (η) 1004，和(2)當印刷存儲在單個元件緩沖器 1018中的最近的之前的顏色(在最近的之前的節(jié)段中)時，所提供的輸入能量。介質(zhì)模型1012以下述內(nèi)容作為輸入⑴由印刷頭溫度模型1008產(chǎn)生的預(yù)測溫度Tac (η) “2)輸入能量Ε。(η)和(3)在線數(shù)n。k中印刷顏色k興c (即，剩余顏色不是c)時， 所提供的輸入能量&(n。k) 1006( S卩，從在之前的線印刷間隔，n-1，中印刷顏色c開始印刷其他顏色時，所提供的能量)。介質(zhì)模型1012產(chǎn)生了預(yù)測的印刷圖像1014作為輸出。圖11顯示了本發(fā)明的反向印刷機模型的框圖。反向印刷機模型1104在每個時間間隔η接收以下內(nèi)容作為輸入(1)在時間間隔η初始的印刷頭熱沉溫度八(11) 1106，和⑵ 在時間間隔η期間將被印刷的源圖像的行中的顏色c的密度d。(n) 1102。反向印刷機模型
131104產(chǎn)生能量Ε。(η)(將被輸入到熱印刷頭)作為輸出。反向介質(zhì)模型1112基于下述內(nèi)容在時間間隔η內(nèi)為每個印刷頭元件提供能量 Ec(η) 1114 ⑴在時間間隔η內(nèi)在用于印刷顏色c的節(jié)段初始處每個印刷頭元件的預(yù)測溫度Ta。(n)1110，(2)在時間間隔η內(nèi)將由印刷頭元件輸出的所需密度d。(n)1102，和(3)在線數(shù)n。k中印刷顏色k興c時，所提供的輸入能量^^??！^川化。這些輸入能量被存儲在(c-1) 元件緩沖器1116中。輸入能量Ε。(η) 1114被提供給緩沖器1118，以在下一個時間間隔，η+1 期間被印刷頭溫度模型1108使用，并且被提供給緩沖器1116，用于在印刷下一個顏色期間使用。注意圖11中所示的框圖指單個像素。在參考圖12的接下來的討論中，將闡明怎樣根據(jù)本發(fā)明的方法處理像素線。雖然在剛描述的實施例中，輸入能量Ε。(η)1114被存儲在(c_l)元件緩沖器1116 中，這只是一個例子，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。也可以以其他方式使用相同或相似的函數(shù)。例如，輸入能量E。(n)1114以外的數(shù)值，可以被存儲在(c-1)元件緩沖器1116中。例如，每個輸入能量E。(n)1114的函數(shù)可以被存儲在(c-1)元件緩沖器1116中。在另一個例子中，所有輸入能量Ε。(η) 1114的函數(shù)可以被存儲在緩沖器中，以使得緩沖器1116可以是一個元件緩沖器而不是(c-1)元件緩沖器。 反向介質(zhì)模型1112需要如下所述的來自方程3的修正
權(quán)利要求
1.一種使用熱印刷頭在熱成像元件上熱印刷數(shù)字圖像的方法，所述熱印刷頭包括至少一個印刷頭元件，所述方法包括(A)識別所述數(shù)字圖像中的像素的顏色分量的密度值，所述像素包括N個顏色分量，每個所述顏色分量與印刷線時間的N個印刷節(jié)段中的一個相關(guān)，其中N> 1 ；(B)識別印刷頭元件的溫度；(C)識別之前N-I個印刷節(jié)段中每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量；(D)識別與所述顏色分量相關(guān)的能量計算函數(shù)；(E)識別步驟(C)中所識別的能量的至少一個函數(shù)；(F)使用所述能量計算函數(shù)和所述密度值、所述印刷頭元件溫度和所述能量的至少一個函數(shù)來識別輸入能量；和(G)向所述印刷頭元件提供與所述輸入能量相等的能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中N= 3，所述步驟(C)包括(C) (1)識別在所述印刷線時間的第一印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭的能量；和(C) (2)識別在所述印刷線時間的第二印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭的能量；其中步驟(F)包括使用所識別的密度值、所識別的印刷頭元件溫度、所識別的所提供的能量、所識別的在所述印刷線時間的所述第一印刷節(jié)段期間和所述第二印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭的能量，進行4路查詢來識別所述輸入能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述能量計算函數(shù)包括分量函數(shù)，所述分量函數(shù)具有在所述之前N-I個印刷節(jié)段的每個節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的能量作為輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(F)包括步驟(F) (1)基于所述密度值計算未校正的能量；(F) (2)基于所述印刷頭元件的溫度，對所述未校正的能量進行第一校正，以產(chǎn)生溫度-校正能量，其中所述第一校正的大小取決于所述密度值；和(F) (3)基于在所述之前N-I個印刷節(jié)段的每個節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的能量，通過進行第二校正從所述溫度-校正能量獲得所述輸入能量，其中所述第二校正的大小取決于所述密度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(F)包括步驟(F) (1)基于所述密度值計算未校正的能量；(F) (2)基于在所述之前N-I個印刷節(jié)段的每個節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的能量，通過進行第一校正對所述未校正的能量進行第一校正；其中所述第二校正的大小取決于所述密度值；和(F) (3)基于所述印刷頭元件的溫度，通過進行第二校正以產(chǎn)生溫度-校正能量，從所述能量-校正能量獲得所述輸入能量，其中所述第二校正的大小取決于所述密度值。
6.一種使用熱印刷頭在熱成像元件上印刷數(shù)字圖像的裝置，所述熱印刷頭包括至少一個印刷頭元件，所述裝置包括用于識別所述數(shù)字圖像中的像素的顏色分量的密度值的裝置，所述像素包括N個顏色分量，每個所述顏色分量與印刷線時間的N個印刷節(jié)段中的一個相關(guān)，其中N > 1 ；用于識別印刷頭元件的溫度的裝置；用于識別在之前N-I個印刷節(jié)段中的每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量的裝置；用于識別與所述顏色分量相關(guān)的能量計算函數(shù)的裝置； 用于識別所識別的能量的至少一個函數(shù)的裝置；用于使用所述能量計算函數(shù)和所述密度值、所述印刷頭元件溫度和所述能量的至少一個函數(shù)來識別輸入能量的裝置；和用于向所述印刷頭元件提供與所述輸入能量相等的能量的裝置。
7.一種使用熱印刷頭在熱成像元件上熱印刷數(shù)字圖像的方法，所述熱印刷頭包括至少一個印刷頭元件，所述方法包括(A)識別所述數(shù)字圖像中的像素的顏色分量的密度值，所述像素包括N個顏色分量，每個所述顏色分量與印刷線時間的N個印刷節(jié)段中的一個相關(guān)，其中N > 1 ；(B)識別印刷頭元件的溫度；(C)識別在之前N-I個印刷節(jié)段中每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量；(D)識別與所述顏色分量相關(guān)的能量計算函數(shù)；(E)使用所述能量計算函數(shù)和所述密度值、所述印刷頭元件溫度和在之前N-I個印刷節(jié)段中每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量來識別輸入能量；和(F)向所述印刷頭元件提供與所述輸入能量相等的能量；(G)存儲所述輸入能量的記錄；和(H)重復(fù)步驟(A)-(G)，其中所述步驟(C)包括識別所記錄的輸入能量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中步驟(G)包括在具有(N-I)個元件的緩沖器中存儲所述輸入能量的記錄。
9.一種使用熱印刷頭在熱成像元件上熱印刷數(shù)字圖像的裝置，所述熱印刷頭包括至少一個印刷頭元件，所述裝置包括用于識別在所述數(shù)字圖像中的像素的顏色分量的密度值的第一裝置，所述像素包括N 個顏色分量，每個所述顏色分量與印刷線時間的N個印刷節(jié)段中的一個相關(guān)，其中N > 1 ； 用于識別印刷頭元件的溫度的第二裝置；用于識別在之前N-I個印刷節(jié)段中每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量的第三裝置；用于識別與所述顏色分量相關(guān)的能量計算函數(shù)的第四裝置；用于使用所述能量計算函數(shù)和所述密度值、所述印刷頭元件溫度和在之前N-I個印刷節(jié)段中的每個印刷節(jié)段期間提供給所述印刷頭元件的至少一個能量來識別輸入能量的第五裝置；和用于向所述印刷頭元件提供與所述輸入能量相等的能量的第六裝置； 用于存儲所述輸入能量的記錄的第七裝置；第一次運用所述第一裝置、所述第二裝置、所述第三裝置、所述第四裝置、所述第五裝置、所述第六裝置和所述第七裝置的裝置；和第二次運用所述第一裝置、所述第二裝置、所述第三裝置、所述第四裝置、所述第五裝置、所述第六裝置和所述第七裝置的裝置，其中所述第三裝置包括用于識別所記錄的輸入能量的裝置。
10.一種用于估算在能量計算函數(shù)中使用的一組參數(shù)的方法，所述方法包括(A)選擇一組非零的輸入能量提供給印刷機，所述輸入能量與所述印刷機的線印刷時間的多個節(jié)段相關(guān)；(B)使用具有所述一組輸入能量的所述印刷機印刷圖像；(C)測量與所述一組輸入能量中的每個輸入能量相對應(yīng)的圖像的區(qū)域的印刷密度；(D)使用一組參數(shù)來估算獲得每個被測的印刷密度所需的能量；和(E)調(diào)節(jié)所述一組參數(shù)，以使獲得被測的印刷密度所需的能量的估算值和提供給印刷機以獲得被測的印刷密度的輸入能量之間的差異最小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中步驟(B)中至少一部分印刷是在穩(wěn)定態(tài)下被實現(xiàn)，和其中步驟(C)包括測量在所述穩(wěn)定態(tài)印刷的圖像的區(qū)域的印刷密度。
12.一種用于估算在能量計算函數(shù)中使用的一組參數(shù)的裝置，所述裝置包括用于選擇一組非零的輸入能量以提供給印刷機的裝置，所述輸入能量與所述印刷機的線印刷時間的多個節(jié)段相關(guān)；用于使用具有所述一組輸入能量的所述印刷機印刷圖像的裝置；用于測量與所述一組輸入能量中與每個輸入能量相對應(yīng)的圖像的區(qū)域的印刷密度的裝置；用于使用一組參數(shù)來估算獲得每個被測的印刷密度所需的能量的裝置；和用于調(diào)節(jié)所述一組參數(shù)以使獲得被測的印刷密度所需的能量的估算值和提供給印刷機以獲得被測的印刷密度的輸入能量之間的差異最小的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及在熱印刷機中進行受熱歷程控制的方法，其中單個熱印刷頭在單程在多個顏色形成層上進行順序印刷。每個像素-印刷間隔可以被分成節(jié)段，每個節(jié)段可以用于印刷不同顏色。對于每個節(jié)段，提供給每個印刷頭元件的輸入能量被選擇的方式可以是變化的?；谠谟∷㈩伾墓?jié)段初始處所預(yù)測的印刷頭元件的溫度，將印刷的顏色，以及在當前像素印刷間隔的節(jié)段初始和之前的像素印刷間隔的相關(guān)節(jié)段的終端之間的時間內(nèi)印刷其他顏色時所提供的能量，可以使用不同的能量計算函數(shù)來計算在每個節(jié)段內(nèi)提供給印刷頭的能量。
文檔編號B41J2/36GK102369111SQ200980129437
公開日2012年3月7日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者蘇哈爾·S.·撒奎貝 申請人:津克影像有限公司