專利名稱：熱響應校正系統(tǒng)的制作方法
背景發(fā)明領域本發(fā)明涉及熱敏印刷，更具體地涉及通過補償熱印頭上的熱史效果來提高熱敏印刷機的輸出的技術。
背景技術：
熱敏印刷機通常包括線列加熱元件(也稱為“印刷頭元件”)，其例如通過將色料從供體轉移到輸出媒體上或通過在輸出媒體中促發(fā)顏色形成反應來在輸出媒體上進行印刷。輸出媒體通常是易于接受轉移色料的多孔性接受物，或者是涂覆有可成色化學物質的紙張。各個印刷頭元件在被觸發(fā)時可在從印刷頭元件下方經(jīng)過的媒體上形成顏色，產(chǎn)生具有特定密度的點。具有較大或較密點的區(qū)域看起來比具有較小或較疏點的區(qū)域更黑。數(shù)字圖像表現(xiàn)為非常小和間隙很小的點的兩維陣列。
通過對其提供能量來觸發(fā)熱印頭元件。為印刷頭元件提供能量使印刷頭元件的溫度升高，導致色料轉移到輸出媒體上或在接受物中形成顏色。印刷頭元件以這種方式產(chǎn)生的輸出密度是提供給印刷頭元件的能量數(shù)量的函數(shù)。例如通過改變特定時間間隔內提供給印刷頭元件的能量數(shù)量，或者在較長的時間間隔內為印刷頭元件提供能量，就可以改變提供給印刷頭元件的能量數(shù)量。
在傳統(tǒng)的熱敏印刷機中，將印刷數(shù)字圖像的時段被分成固定的時間間隔，在這里稱為“印刷頭周期”。通常來說，數(shù)字圖像中的一排像素(或其一部分)在一個印刷頭周期中印刷出來。各印刷頭元件通常負責印刷數(shù)字圖像中的特定列的像素(或子像素)。在各印刷頭周期的期間將一定量的能量輸送給各印刷頭元件，對這個量進行計算以將印刷頭元件的溫度升高到一定的水平，就可使印刷頭元件產(chǎn)生具有所需密度的輸出?；谟∷㈩^元件希望產(chǎn)生變化的密度，可以為不同的印刷頭元件提供不同的能量數(shù)量。
傳統(tǒng)熱敏印刷機的一個問題在于，它們的印刷頭元件在各次印刷頭周期結束后還保留有熱量。這種熱量保留能力是會帶來問題的，這是因為在一些熱敏印刷機中，在特定印刷頭周期中輸送給特定印刷頭元件的能量數(shù)量通常是基于下述假設來計算的，即在印刷頭周期開始時的印刷頭元件的溫度為已知的固定溫度。由于實際上在印刷頭周期開始時印刷頭元件的溫度取決于在上次印刷頭周期內輸送給印刷頭元件的能量數(shù)量(還有其它一些因素)，因此在印刷頭周期期間由印刷頭元件所實現(xiàn)的實際溫度可能會不同于校準溫度，因此導致了比所需的更高或更低一些的輸出密度。由于特定印刷頭元件的當前溫度不僅受到其自身的原先溫度(在這里稱為“熱史”)的影響，而且還受到環(huán)境溫度(室溫)和印刷頭中的其它印刷頭元件的熱史的影響，因此也會類似地導致進一步的復雜性。
從上述討論中可以推斷出，在一些傳統(tǒng)的熱敏印刷機中，各特定熱印頭元件的平均溫度在數(shù)字圖像的印刷期間趨向于逐漸地升高，這是因為印刷頭元件保留有熱量，以及由該保熱性所帶來的對印刷頭元件過量地提供能量。這種逐步的溫度升高導致了由印刷頭元件產(chǎn)生的輸出密度也相應地逐漸增大，這可從印刷圖像中增加的黑點而觀察到。這一現(xiàn)象稱為“密度偏移”。
此外，傳統(tǒng)熱敏印刷機通常在快速掃描方向和慢速掃描方向上的相鄰像素之間準確地再現(xiàn)清晰的密度梯度方面存在著困難。例如，如果印刷頭元件將要在黑色像素之后印刷白色像素，那么兩個像素之間的理想清晰邊沿在印刷時通常會模糊。這一問題是由使在印刷白色像素后印刷黑色像素的印刷頭元件的升溫所需的時間量而引起的。更普遍地說，傳統(tǒng)熱敏印刷機的這一特性導致了在印刷具有較高密度梯度區(qū)域的圖像時其清晰度不理想。
因此，所需要的是一種用于控制熱敏印刷機中的印刷頭元件的溫度以更精確地表現(xiàn)數(shù)字圖像的改進的技術。
概要提供一種熱印頭模型，其可對熱印頭元件對與時間相關地向印刷頭元件提供能量的熱響應進行建模。熱印頭模型根據(jù)以下各項產(chǎn)生在各印刷頭周期開始時各熱印頭元件的溫度的預測(1)熱印頭的當前環(huán)境溫度；(2)印刷頭的熱史；以及(3)印刷頭的能量史。根據(jù)以下各項計算為產(chǎn)生具有所需密度的點而在印刷頭周期期間提供給各印刷頭元件的能量數(shù)量(1)在印刷頭周期期間將由印刷頭元件產(chǎn)生的所需密度；以及(2)印刷頭元件在各印刷頭周期開始時的預測溫度。
下面將詳細地描述本發(fā)明的其它方面和實施例。
附圖簡介

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于印刷數(shù)字圖像的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖。
圖2是在本發(fā)明一個實施例中使用的逆式印刷機模型的數(shù)據(jù)流程圖。
圖3是在本發(fā)明一個實施例中使用的熱敏印刷機模型的數(shù)據(jù)流程圖。
圖4是在本發(fā)明一個實施例中使用的逆式媒體密度模型的數(shù)據(jù)流程圖。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的熱印頭的示意的側視圖。
圖5B是在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的印刷頭溫度模型中使用的空間/時間網(wǎng)格的示意圖。
圖6A-6D是用于計算為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的熱印頭元件提供能量的過程的流程圖。
圖7是顯示通過傳統(tǒng)的熱敏印刷機和本發(fā)明的一個實施例為熱印頭元件提供能量的曲線圖。
詳細描述在本發(fā)明的一個方面中，提供一種熱印頭模型，其可對熱印頭元件對在一定時間內向印刷頭元件提供的能量的熱響應進行建模。熱印頭的印刷頭元件的溫度的歷史情況在此稱為印刷頭的“熱史”。能量隨時間而分配給印刷頭元件的情況在此稱為印刷頭的“能量史”。
詳細地說，熱印頭模型根據(jù)以下各項產(chǎn)生在各印刷頭周期開始時各熱印頭元件的溫度的預測(1)熱印頭的當前環(huán)境溫度；(2)印刷頭的熱史；以及(3)印刷頭的能量史。在本發(fā)明的一個實施例中，熱印頭模型根據(jù)以下各項產(chǎn)生在印刷頭周期開始時特定熱印頭元件的溫度的預測(1)熱印頭的當前環(huán)境溫度；(2)在上次印刷頭周期開始時該印刷頭元件以及印刷頭的一個或多個其它印刷頭元件的預測溫度；以及(3)在上次印刷頭周期期間提供給該印刷頭元件以及印刷頭的一個或多個其它印刷頭元件的能量數(shù)量。
在本發(fā)明的一個實施例中，在印刷頭周期期間提供給各印刷頭元件以產(chǎn)生具有所需密度的點的能量數(shù)量基于下述各項來計算(1)在印刷頭周期期間將由印刷頭元件產(chǎn)生的所需密度；以及(2)印刷頭元件在印刷頭周期開始時的預測溫度。應當理解，采用這種技術提供給特定印刷頭元件的能量數(shù)量可能會大于或小于由傳統(tǒng)熱敏印刷機所提供的能量。例如，可提供更少一些的能量以補償密度漂移。也可提供更多一些的能量以產(chǎn)生清晰的密度梯度。本發(fā)明的各種實施例所使用的模型足夠靈活，以根據(jù)需要增大或減少輸入能量以產(chǎn)生所需的輸出密度。
使用熱印頭模型可降低印刷引擎對環(huán)境溫度和先前印刷的圖像內容的敏感性，這表現(xiàn)于印刷頭元件的熱史中。
例如，參見圖1，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于印刷圖像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括逆式印刷機模型102，其用于在印刷特定的源圖像100時計算提供到熱敏印刷機108的各印刷頭元件中的輸入能量106的數(shù)量。如下述相對于圖2和3的更詳細的描述所示，熱敏印刷機模型302根據(jù)提供給它的輸入能量106來對熱敏印刷機108所產(chǎn)生的輸出(如印刷圖像110)進行建模。應當指出，熱敏印刷機模型302既包括印刷頭溫度模型又包括媒體響應模型。逆式印刷機模型102是熱敏印刷機模型302的逆模型。更具體地說，逆式印刷機模型102基于源圖像100(例如為兩維的灰度或彩色數(shù)字圖像)和熱敏印刷機的印刷頭的當前環(huán)境溫度104來計算各印刷頭周期的輸入能量106。熱敏印刷機108利用輸入能量106來印刷源圖像100的印刷圖像110。應當理解，輸入能量106可隨時間和各個印刷頭元件而變化。類似地，環(huán)境溫度104也可隨時間變化。
通常來說，逆式印刷機模型102模擬通常由熱敏印刷機108產(chǎn)生的失真(例如由上述密度漂移和媒體響應所產(chǎn)生的)，并在相反方向上“預扭曲”源圖像100，以便有效地抵消在印刷該印刷圖像110時會由熱敏印刷機108所產(chǎn)生的失真。因此，為熱敏印刷機108提供輸入能量106就會在印刷圖像110中產(chǎn)生所需的密度，這樣就不會受到上述問題(例如密度漂移和清晰度下降)的影響。詳細地說，印刷圖像110的密度分布比傳統(tǒng)熱敏印刷機的普遍產(chǎn)生的密度分布更匹配于源圖像100的密度分布。
如圖3所示，熱敏印刷機模型302用于模擬熱敏印刷機108(圖1)的動作。如結合圖2所詳細描述的那樣，熱敏印刷機模型302用于改進逆式印刷機模型102，其用于產(chǎn)生提供給熱敏印刷機108以便在考慮熱敏印刷機108的熱史的情況下在印刷圖像110中產(chǎn)生所需的輸出密度的輸入能量106。另外，如下所述，熱敏印刷機模型302可用于校準目的。
在詳細描述熱敏印刷機模型302之前，先引入一些代號。源圖像100(圖1)可被視為具有r行和c列的兩維的密度分布dS。在本發(fā)明的一個實施例中，熱敏印刷機108在各印刷頭周期期間印刷源圖像100中的一行。在這里采用變量n來指不連續(xù)的時間間隔(例如特定的印刷頭周期)。因此，時間間隔n開始時的印刷頭環(huán)境溫度104在此稱為TS(n)。類似地，dS(n)指在時間間隔n中所印刷的源圖像100的那一行的密度分布。
類似地，應當理解，輸入能量106可被視為兩維的能量分布E。采用上述符號，E(n)指在時間間隔n期間將施加給熱敏印刷機的線列印刷頭元件的一維能量分布。印刷頭元件的預測溫度在此稱為Ta。在時間間隔n開始時的線列印刷頭元件的預測溫度在此稱為Ta(n)。
如圖3所示，熱敏印刷機模型302在各時間間隔n期間接收到下述信號作為輸入(1)時間間隔n開始時熱印頭的環(huán)境溫度TS(n)104，以及(2)在時間間隔n期間將提供給熱印頭元件的輸入能量E(n)106。熱敏印刷機模型302產(chǎn)生預測印刷圖像306作為輸出，一次產(chǎn)生一行。預測印刷圖像306可視為密度的兩維分布dp(n)。熱敏印刷機模型302包括印刷頭溫度模型202(將在下文中結合圖2來詳細描述)和媒體密度模型304。媒體密度模型304接收由印刷頭溫度模型202所產(chǎn)生的預測溫度Ta(n)204和輸入能量E(n)106作為輸入，并產(chǎn)生預測印刷圖像306作為輸出。
參見圖2，圖中顯示逆式印刷機模型102的一個實施例。逆式印刷機模型102在各時間間隔n接收以下各項作為輸入(1)時間間隔n開始時的印刷頭環(huán)境溫度104TS(n)；以及(2)在時間間隔n期間所印刷的源圖像100的那一行的密度dS(n)。逆式印刷機模型102產(chǎn)生輸入能量E(n)106作為輸出。
逆式印刷機模型102包括印刷頭溫度模型202和逆式媒體密度模型206。通常來說，印刷頭溫度模型202預測印刷頭元件在印刷圖像110被印刷時隨時間而變的溫度。更具體地說，印刷頭溫度模型202在特定時間間隔n開始時根據(jù)以下各項輸出印刷頭元件的預測溫度Ta(n)(1)當前環(huán)境溫度TS(n)104；以及(2)在時間間隔n-1期間提供給印刷頭元件的輸入能量E(n-1)。
一般來說，逆式媒體密度模型206根據(jù)以下各項計算在時間間隔n期間提供給各印刷頭元件的能量E(n)106的數(shù)量(1)在時間間隔n開始時各印刷頭元件的預測溫度Ta(n)；以及(2)在時間間隔n期間印刷頭元件輸出的所需密度dS(n)100。在下一時間間隔n+1期間將輸入能量E(n)106提供給印刷頭溫度模型202供其使用。應當理解，與傳統(tǒng)熱敏印刷機所普遍使用的技術不同，逆式媒體密度模型206在計算能量E(n)106時既考慮印刷頭元件的當前(預測)溫度Ta(n)又考慮與溫度有關的媒體響應，從而改進了對熱史效應和其它由印刷機引發(fā)的缺陷的補償。
雖然圖2未明確示出，然而印刷頭溫度模型202可內部地存儲有至少一些預測溫度Ta(n)，因此應當理解，先前預測的溫度(如Ta(n-1))也可考慮被輸入到印刷頭溫度模型202中以用于計算Ta(n)。
參見圖4，下面將更詳細地描述逆式媒體密度模型206的一個實施例(圖2)。逆式媒體密度模型206在各時間間隔n期間接收下述信號作為輸入(1)源圖像的密度dS(n)100；以及(2)時間間隔n開始時熱印頭元件的預測溫度Ta(n)。逆式媒體密度模型206產(chǎn)生輸入能量E(n)106作為輸出。
換句話說，逆式媒體密度模型206所定義的傳遞函數(shù)是兩維的函數(shù)E＝F(d，Ta)。在非熱敏印刷機中，關于輸入能量E和輸出密度d的傳遞函數(shù)通常是一維函數(shù)d＝Γ(E)，其在此稱為γ函數(shù)。在熱敏印刷機中，這種γ函數(shù)不是唯一的，這是因為輸出密度d不僅取決于輸入能量E，而且取決于當前熱印頭元件的溫度。然而，如果在測量γ函數(shù)d＝Γ(E)時引入表示印刷頭元件溫度的第二函數(shù)TΓ(d)的話，那么函數(shù)Γ(E)和TΓ(d)就可唯一地描述熱敏印刷機的響應。
在一個實施例中，上述函數(shù)E＝F(d，Ta)可用公式1所示的形式來表示E＝Γ-1(d)+S(d)(Ta-TΓ(d)) 公式1對于將提供所需密度的精確能量而言，該公式可被解釋為(Ta-TΓ(d))的泰勒級數(shù)展開的頭兩項。在公式1中，Γ-1(d)為上述函數(shù)Γ(E)的逆函數(shù)，而S(d)是可為任何形式的靈敏度函數(shù)，這方面的一個例子將在下文中詳細描述。應當指出，公式1采用了三個一維函數(shù)Γ-1(d)、S(d)和TΓ(d)來表示該兩維函數(shù)E＝F(d，Ta)。在本發(fā)明的一個實施例中，逆式媒體密度模型206采用公式1來計算輸入能量E(n)106，如圖4示意地說明的。從印刷頭元件的當前(預測)溫度Ta(n)(其例如可由印刷頭溫度模型202或實際溫度測量來產(chǎn)生)中減去印刷頭元件的基準溫度TΓ(d)408，得出溫度差ΔT(n)。將溫度差ΔT(n)乘以靈敏度函數(shù)S(d)406的輸出以產(chǎn)生校正因數(shù)ΔE(n)，校正因數(shù)ΔE(n)加到Γ-1(d)404所輸出的未校正的能量EΓ(n)中，從而產(chǎn)生輸入能量E(n)106。應當理解，校正因數(shù)ΔE(n)可在對數(shù)域或線性域中進行計算和應用，并相應地進行校準。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的公式1的另一實施方式。公式1可重寫為公式2E＝Γ-1(d)-S(d)TΓ(d)+S(d)Ta公式2在一個實施例中，將函數(shù)項Γ-1(d)-S(d)TΓ(d)表示和存儲為一個一維函數(shù)G(d)，因此公式2可重寫為E＝G(d)+S(d)Ta公式3實際上，E的值可采用公式3通過兩個查找表G(d)和S(d)并根據(jù)d的值來計算。這種表示方式是有利的，其原因有多種。例如，作為兩維函數(shù)的E＝F(d，Ta)的直接軟件和/或硬件實現(xiàn)方式需要大量的存儲空間或大量的計算以便計算能量E。相反，所述一維函數(shù)G(d)和S(d)可用較少的存儲器來存儲，并且逆式媒體密度模型206可采用相對較少的計算量來計算公式3的結果。
下面將更詳細地描述印刷頭溫度模型202(圖2-3)的一個實施例。參見圖5A，圖中顯示熱印頭500的示意的側視圖。印刷頭500包括多個層，其中包括散熱層502a、陶瓷層502b和涂釉層502c。在涂釉層502c之下設有線列印刷頭元件520a-i。應當理解，雖然為了說明的目的在圖5A中只顯示九個加熱元件520a-i，然而典型的熱印頭在每英寸上可具有數(shù)百個非常小的和密集的印刷頭元件。
如上所述，能量可提供給印刷頭元件520a-i以對它們加熱，從而使元件將色料轉移到輸出媒體上。印刷頭元件520a-i所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由層502a-c向上傳遞。
直接測量各個印刷頭元件520a-i隨時間變化(例如在印刷數(shù)字圖像時)的溫度可能很困難或者是存在很大的麻煩。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，不是直接測量印刷頭元件520a-i的溫度，而是采用印刷頭溫度模型202來預測印刷頭元件520a-i隨時間變化的溫度。詳細地說，通過采用下述知識(1)印刷頭500的環(huán)境溫度以及(2)先前已提供給印刷頭元件520a-i的能量來模擬印刷頭元件520a-i的熱史，印刷頭溫度模型202就可預測印刷頭元件520a-i的溫度。印刷頭500的環(huán)境溫度可采用溫度傳感器512來測量，該傳感器可測量散熱層512上某些點處的溫度TS(n)。
印刷頭溫度模型202可以以多種方式中的任一種來模擬印刷頭元件520a-i的熱史。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，印刷頭溫度模型202采用溫度傳感器512所測量的溫度TS(n)并結合印刷頭元件520a-i經(jīng)由印刷頭500的各層傳遞到溫度傳感器512中的散熱模型來預測印刷頭元件520a-i的當前溫度。然而應當理解，印刷頭溫度模型202可采用除模擬經(jīng)由印刷頭500的散熱以外的其它技術來預測印刷頭元件520a-i的溫度。
參見圖5B，圖中示意地顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的印刷頭溫度模型202所使用的三維空間和時間網(wǎng)格530。在一個實施例中，多分辨率式熱傳播模型使用網(wǎng)格530來對通過印刷頭500的傳播建立模型。
如圖5B所示，網(wǎng)格530的一維標為i軸。網(wǎng)格530包括三個分辨率532a-c，各分辨率對應于一個不同的i值。對于如圖5B所示的網(wǎng)格530而言，i＝0對應于分辨率532c，i＝1對應于分辨率532b，而i＝2對應于分辨率532a。因此，變量i在這里稱為“分辨率數(shù)”。雖然在圖5B的網(wǎng)格530中顯示三個分辨率532a-c，然而這僅為一個例子，并不構成對本發(fā)明的限制。相反，印刷頭溫度模型202所采用的時間和空間網(wǎng)格可具有任意數(shù)量的分辨率。這里所用的變量nresolutions指在印刷頭溫度模型202所采用的時間和空間網(wǎng)格中的分辨率的數(shù)量。例如，在如圖5B所示的網(wǎng)格530中nresolutions＝3。i的最大值為nresolutions-1。
此外，雖然可以有與印刷頭500中的層數(shù)目(圖5A)相同的分辨率數(shù)目，然而這并不是本發(fā)明所必須的。相反，分辨率的數(shù)目可以比材料的物理層的數(shù)目多一些或少一些。
三維網(wǎng)格530的各分辨率532a-c包括基準點的兩維網(wǎng)格。例如，分辨率532c包括9×9陣列的基準點，其用標號534統(tǒng)一表示(為清楚起見，在分辨率532c中只將一個基準點標示為標號534)。類似地，分辨率532b包括3X3陣列的基準點，其用標號536統(tǒng)一表示，而分辨率532a包括1×1陣列，其包括一個基準點538。
如圖5B進一步所示，j軸標示了各分辨率532a-c中的一維(快速掃描方向)。在一個實施例中，j軸從j＝0開始從左向右地延伸并在每一基準點處增加1，一直到最大值jmax。如圖5B所示進一步所示，n軸標示了各分辨率532a-c中的第二維。在一個實施例中，n軸從n＝0開始沿著對應的箭頭所示的方向延伸(即在圖5B的平面內)，并在每一基準點處增加1。為說明起見，在下述描述中，分辨率i中的特定值n用于指分辨率i中的基準點的對應“行”。
在一個實施例中，n軸對應于不連續(xù)的時間間隔，例如連續(xù)的印刷頭周期。例如，n＝0可對應于第一印刷頭周期，n＝1可對應于隨后的印刷頭周期，等等。結果，在一個實施例中，n維在這里指空間和時間網(wǎng)格530的“時間”維。印刷頭周期例如可順序地編號，其以在熱敏印刷機108接通或啟動數(shù)字圖像的印刷時n＝0開始。
然而，應當理解，一般來說n指時間間隔，其持續(xù)時間可能等于或不等于一個印刷頭周期的持續(xù)時間。此外，n所對應的時間間隔的持續(xù)時間對各個不同的分辨率532a-c來說可以不同。例如，在一個實施例中，在分辨率532c(i＝0)中由變量n表示的時間間隔等于一個印刷頭周期，而在其它分辨率532a-b中由變量n表示的時間間隔大于一個印刷頭周期。
在一個實施例中，分辨率532c(i＝0)中的基準點534具有特殊的意義。在該實施例中，分辨率532c中的各行基準點對應于印刷頭500中線列印刷頭元件520a-i(圖5A)。例如，對i＝0和n＝0來考慮基準點534a-i的行。在一個實施例中，這些基準點534a-i中的各個點對應于圖5A所示的印刷頭元件520a-i中的一個。例如，基準點534a可對應于印刷頭元件520a，基準點534b可對應于印刷頭元件520b，等等。在分辨率532c中的各剩余行基準點和印刷頭元件520a-i之間同樣保持有這種對應性。由于一行基準點中的基準點和設于印刷頭500的一行中的印刷頭元件存在這種對應性，因此在一個實施例中，j維可稱為空間和時間網(wǎng)格530中的“空間”維。下面將詳細地描述印刷頭溫度模型202如何使用這種對應性的例子。
在使用j維和n維的這些意義中，分辨率532c(i＝0)中的各基準點534在一個特定時間點時(例如在特定印刷頭周期的開始時)對應于一個特定的印刷頭元件520a-i。例如，j＝3和n＝2可以指時間間隔n＝2開始時的基準點540(其對應于印刷頭元件520d)。
在一個實施例中，與分辨率532c(i＝0)中坐標(n，j)處的各基準點534相關的是絕對溫度值Ta，其表示在時間間隔n開始時的印刷頭元件j的預測絕對溫度。與分辨率532c(i＝0)中坐標(n，j)處的各基準點534相關的還有能量值E，其表示在時間間隔n期間提供給印刷頭元件j的能量數(shù)量。
如下面所詳細介紹的那樣，在本發(fā)明的一個實施例中，印刷頭溫度模型202更新在各時間間隔n開始時與分辨率532c中的行n內的基準點有關的絕對溫度值Ta，因而預測在時間間隔n開始時印刷頭元件520a-i的絕對溫度。如下面所更詳細介紹的那樣，印刷頭溫度模型202根據(jù)更新過的溫度值Ta和所需的輸出密度dS來更新在各時間間隔n開始時與分辨率532c中的行n內的基準點有關的能量值E。然后將能量E提供給印刷頭元件520a-i，以產(chǎn)生具有所需密度的輸出。
應當理解，在網(wǎng)格530的分辨率532c的各行中的基準點和印刷頭500中的印刷頭元件之間不必存在一一對應的關系。例如，各行中的基準點的數(shù)量可以比印刷頭元件的數(shù)量多一些或少一些。如果分辨率532c的各行中的基準點數(shù)量不等于印刷頭元件的數(shù)量，那么可以采用例如任何形式的插補或抽取來將基準點的溫度預測與印刷頭元件對應起來。
更普遍地說，分辨率532c(i＝0)模擬包括一些或全部印刷頭元件520a-i在內的區(qū)域。該區(qū)域例如可模擬成等于、大小或小于由印刷頭元件520a-i所占據(jù)的區(qū)域。分辨率532c的各行內的基準點的數(shù)量可大于、小于或等于建立區(qū)域內的印刷頭元件的數(shù)量。例如，如果所模擬的區(qū)域大于所有印刷頭元件520a-i所占據(jù)的區(qū)域，那么分辨率532c的各行的各端處的一個或多個基準點可能對應于在第一印刷頭元件520a之前和最后印刷頭元件520i之后延伸的“緩沖區(qū)”。在下文中將結合公式7來更詳細地描述可以使用緩沖區(qū)的一種方式。
印刷頭溫度模型202可以以多種方式中的任一種來產(chǎn)生基準點534的溫度預測。例如，如圖5B所示，網(wǎng)格530包括其它的基準點536和538。如下面所詳細描述的那樣，印刷頭溫度模型202產(chǎn)生基準點536和538的中間溫度和能量值，其用于產(chǎn)生與基準點534有關的最終溫度預測Ta和輸入能量E。與基準點536和538有關的絕對溫度值Ta可以但不必對應于印刷頭500內的絕對溫度的預測。這種溫度值例如可僅構成中間值，其可方便地用于產(chǎn)生分辨率532c中基準點534的絕對溫度預測Ta。類似地，與基準點536和538有關的能量值E可以但不必對應于印刷頭500內的熱積聚的預測。這種能量值例如可僅構成中間值，其可方便地用于產(chǎn)生分辨率532c中基準點534的溫度值。
在一個實施例中，相對溫度值T也可與空間網(wǎng)格530中的各基準點相關。特定分辨率i中的基準點的相對溫度值T是相對于上述分辨率j+1中的對應基準點的絕對溫度的溫度值。如下面所詳細描述的那樣，“對應的”基準點可以指分辨率i+1中的一個插補基準點。
特定分辨率中的基準點的n和j坐標采用符號(n，j)來表達。在這時所使用的上標(i)表示分辨率數(shù)量(即i的值)。因此，表達E(i)(n，j)指與在分辨率i中具有坐標(n，j)的基準點有關的能量值。類似地，Ta(i)(n，j)指與在分辨率i中具有坐標(n，j)，的基準點有關的絕對溫度值，而T(i)(n，j)指與在分辨率i中具有坐標(n，j)的基準點有關的相對溫度值。由于賦于分辨率532c(其中i＝0)中的基準點的特殊意義，因此在一個實施例中，表達式E(0)(n，j)指在時間間隔n期間提供給印刷頭元件j的輸入能量。類似地，Ta(0)(n，j)指在時間間隔n開始時印刷頭元件j的預測的絕對溫度，而T(0)(n，j)指在時間間隔n開始時印刷頭元件j的預測的相對溫度。
在下面的描述中，后綴(*，*)指在時間維和空間維中的所有基準點。例如，E(k)(*，*)指分辨率k中的所有基準點的能量。符號I(k)(m)表示從分辨率k到分辨率m的插補或抽取。當k＞m時，I(k)(m)用作插補運算符；當k＜m時，I(k)(m)用作抽取運算符。當應用到網(wǎng)格530的特定分辨率的值的兩維陣列中時(例如E(k)(*，*))，運算符I(k)(m)是兩維的插補或抽取運算符，其根據(jù)剛介紹過的k和m的值來在空間維(即沿j軸)和時間維(即沿n軸)進行運算，以產(chǎn)生值的新陣列。由運算符I(k)(m)的應用而產(chǎn)生的陣列中的值的數(shù)量等于網(wǎng)格530的分辨率m中的基準點的數(shù)量。運算符I(k)(m)的應用以前綴的方式來表示。例如，I(k)(m)E(k)(*，*)表示對能量E(k)(*，*)應用運算符I(k)(m)。通過下述的特定例子可以清楚運算符I(k)(m)的應用。
運算符I(k)(m)可以使用任何插補或抽取方法。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，運算符I(k)(m)所使用的抽取函數(shù)為算術平均，而插補方法為線性插補。
在上面已經(jīng)闡述了相對溫度T(i)(n，j)與層i+1中的“對應的”絕對溫度值Ta(i+1)有關?，F(xiàn)在應當清楚，該“對應的”絕對溫度更準確地是指(I(i+1)(i)Ta(i+1))(n，j)，它是通過對Ta(i+l)(*，*)應用插補運算符I(i+1)(i)所產(chǎn)生的陣列中坐標(n，j)處的基準點的絕對溫度值。
在一個實施例中，印刷頭溫度模型202利用公式4來產(chǎn)生相對溫度值T(i)(n，j)，它是先前相對溫度值和在前一時間間隔中累積的能量的加權組合，該公式為T(i)(n，j)＝T(i)(n-1，j)αi+AiE(i)(n-1，j)公式4公式4中的變量αi和Ai是可以以多種方式中的任一種進行估計的參數(shù)，這些方式將在下文中詳細地介紹。參數(shù)αi表示印刷頭的自然冷卻，參數(shù)Ai表示印刷頭因能量聚積而產(chǎn)生的加熱。印刷頭溫度模型202還通過公式5和遞歸公式6來產(chǎn)生絕對溫度值Ta(i)(n，j)Ta(nresolutions)(n,*)=TS(n)]]>公式5Ta(i)(*,*)=I(i+1)(i)Ta(i+1)(*,*)+T(i)(*,*)]]>其中i＝nresolutions-1，nresolutions-2，...，0 公式6更具體地說，Ta(nresolutions)(n，*)通過公式5被初始化為TS(n)，絕對溫度由溫度傳感器512測量。公式6以遞歸方式計算各分辨率的絕對溫度值，作為上述分辨率的相對溫度之和。
在一個實施例中，公式4中所得到的相對溫度T(i)(n，j)可通過公式7來進一步修正T(i)(n，j)＝(1-2ki)T(i)(n，j)+ki(T(i)(n，j-1)+T(i)(n，j+1))j＝0到jmax公式7公式7表示印刷頭元件之間的側向傳熱。印刷頭溫度模型中的側向傳熱包括補償逆式印刷機模型中的圖像側面清晰度。應當理解，雖然公式7采用了三點核(包括基準點j及其在位置j+1和j-1處的兩個相鄰點)，然而這并不限制本發(fā)明。相反，在公式7中可以采用任何大小的核。必須在j＝0和j＝jmax時為T(i)(n，j)提供邊界條件，因此利用公式7就可提供在j＝-1和j＝jmax+1時T(i)(n，j)的值。例如，T(i)(n，j)可設定為在j＝-1和j＝jmax+1時為零。或者，T(i)(n，-1)可被分配為T(i)(n，0)的值，而T(i)(n，jmax+1)可被分配為T(i)(n，jmax)的值。這些邊界條件僅用于示例的目的，并不構成對本發(fā)明的限制；相反，可以使用任何邊界條件。
在一個實施例中，可利用公式8來計算能量E(0)(n，j)(即在時間間隔n期間提供給印刷頭元件520a-i的能量)，公式8可從公式3中推導出來E(0)(n,j)=G(d(n,j))+S(d(n,j))Ta(0)(n,j)]]>公式8由公式8所定義的E(0)(n，j)的值允許在i＞0時E(i)(n，j)的值通過用公式9來遞歸地計算出E(i)(n,j)=I(i-1)(i)E(i-1)(n,j),i=1,2,...,nresolutions-1]]>公式9公式4到公式9的計算次序由這些公式之間的依賴性約束。下面將詳細地描述用于以適當?shù)拇涡蛴嬎愎?到公式9的技術的例子。
印刷頭溫度模型202和媒體密度模型304包括若干可以以下述方式校準的參數(shù)。再次參考圖1，熱敏印刷機108可用于印刷目標圖像(用作源圖像100)并產(chǎn)生印刷圖像110。在目標圖像的印刷期間，可對下述各項進行測量(1)熱敏印刷機108的用于印刷目標圖像的能量，以及(2)印刷頭的隨時間而變化的環(huán)境溫度。然后將測得能量和環(huán)境溫度作為輸入提供給熱敏印刷機模型302。將熱敏印刷機模型302預測的預測印刷圖像306的密度分布與由印刷目標圖像所產(chǎn)生的印刷圖像110的實際密度分布相比較。然后根據(jù)這一比較的結果來修正印刷頭溫度模型202和媒體密度模型304的參數(shù)。重復進行這一過程，直到預測印刷圖像306的密度分布與對應于目標圖像的印刷圖像110的密度分布完全匹配為止。然后將所得到的印刷頭溫度模型202和媒體密度模型304的參數(shù)用到逆式印刷機模型102的印刷頭溫度模型202和逆式媒體密度模型206中(圖2)。下面將更詳細地描述可用于這些模型的參數(shù)的例子。
在本發(fā)明的一個實施例中，在上文中針對逆式媒體模型所討論的γ函數(shù)Γ(E)參數(shù)化為不對稱的S形函數(shù)，如公式10所示Γ(E)=dmax1+e-4σ(aϵ3+bϵ2+ϵ)]]>公式10其中ε＝E-E0，而E0為能量補償。當a＝0和b＝0時，公式10所示的Γ(E)為關于能量E0的對稱函數(shù)，并且在E＝E0處具有斜率dmaxσ。然而，熱敏印刷機的典型γ曲線通常是不對稱的，并且可由不為零的a和b的值來表示。上述圖4所示的函數(shù)TΓ(d)可以以多種方式中的任一種來估計。函數(shù)TΓ(d)例如可以是在測量γ函數(shù)Γ(E)時的印刷頭元件溫度的估計。這種估計可以從印刷頭溫度模型中得到。
在一個實施例中，靈敏度函數(shù)S(d)可建模成p次多項式，如公式11所示S(d)=Σm=0pamdm]]>公式11在一個優(yōu)選實施例中使用了三次多項式，即p＝3，然而這并不限制本發(fā)明。相反，靈敏度函數(shù)S(d)可以是任意次的多項式。
應當理解，如公式10和公式11所示的γ函數(shù)和靈敏度函數(shù)僅用于示例的目的，并不構成對本發(fā)明的限制。相反，可以采用其它形式的γ函數(shù)和靈敏度函數(shù)。
在大致描述了印刷頭溫度模型202如何模擬印刷頭500的熱史之后，現(xiàn)在將更詳細地描述用于應用上述技術的一個實施例。特別是，參考圖6A，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于印刷源圖像100(圖1)的過程600的流程圖。更具體地說，過程600可由逆式印刷機模型102來執(zhí)行，以根據(jù)源圖像100和環(huán)境溫度104來產(chǎn)生輸入能量106并將其提供給熱敏印刷機108。然后熱敏印刷機108可根據(jù)輸入能量106來印刷該印刷圖像110。
如上所述，印刷頭溫度模型202可計算相對溫度T、絕對溫度Ta和能量E的值。如上文進一步所述，用于進行這些計算的公式之間的相互關系對進行這些計算的次序提出了限制。過程600以適當?shù)拇涡驁?zhí)行這些計算，然后計算在各時間間隔n內提供給印刷頭元件520a-i的輸入能量E(0)(n，*)。在這里，所用的后綴(n，*)指在離散的時間間隔n時特定分辨率中的所有基準點(絕對溫度TS、相對溫度T或能量E)的值。例如，E(i)(n，*)指在離散時間間隔n期間的分辨率i中所有基準點(即對于j的所有值而言)的能量值。過程600例如可采用適當?shù)木幊陶Z言在軟件中實現(xiàn)。
在一個實施例中，對于各時間間隔n而言，過程600僅引用時間間隔n和上一時間間隔n-1的能量和溫度。因此，不必要永久性地保存所有n的這些量。兩維陣列T(i)(*，*)、Ta(i)(*，*)和E(i)(*，*)可被兩個一維陣列來代替，這兩個一維陣列分別帶有下標″new″和″old″來代替時間維增量n和n-1。具體地說，可采用下述一維陣列來存儲時間間隔n處的中間值(1)Told(i)(*)，其為用于存儲前一印刷時間間隔(即印刷時間間隔n-1)的分辨率i中的所有基準點的相對溫度的陣列。Told(i)(*)等于T(i)(n-1，*)；(2)Tnew(i)(*)，其為用于存儲當前印刷時間間隔n的分辨率i中的所有基準點的相對溫度的陣列。Tnew(i)(*)等于T(i)(n，*)；(3)STold(i)(*)，其為用于存儲前一印刷時間間隔n-1的分辨率i中的所有基準點的絕對溫度的陣列。STold(i)(*)等于Ta(i)(n-1，*)；(4)STnew(i)(*)，其為用于存儲當前印刷時間間隔n-1的分辨率i中的所有基準點的絕對溫度的陣列。STnew(i)(*)等于Ta(i)(n，*)；和(5)Eacc(i)(*)，其為用于存儲當前印刷時間間隔n的分辨率i中的所有基準點的當前積聚能量的陣列。Eacc(i)(*)等于E(i)(n，*)。
應當指出，插補運算符Ikn在應用到上述五個一維陣列的任一個中時導致了空間域的一維插補或抽取。時間插補通過引用明確存儲的T或ST的′old′和′new′的值來單獨地進行。
過程600通過調用例程Initialize()開始(步驟602)。Initialize()例程例如可以(1)將Tnew(i)(*)和Eacc(i)(*)對于i的所有值(即從i＝0到i＝nresolutions-1)初始化為零(或一些其它的預定值)，以及(2)將STnew(i)(*)對于i的所有值(即從i＝0到i＝nresolutions-1)初始化為TS(從溫度傳感器512處讀取的溫度)。
過程600將n的值初始化為零(步驟604)，這對應于待印刷的源圖像100的第一印刷頭周期。過程600將n的值與nmax的值(印刷源圖像100所需的印刷頭周期的總數(shù))相比較，確定整個源圖像100是否已經(jīng)印刷完(步驟606)。如果n大于nmax，則過程600結束(步驟610)。如果n不大于nmax，則以nresolutions-1的值來調用例程Compute_Energy()(步驟608)。
Compute_Energy(i)采用分辨率數(shù)i作為輸入，并根據(jù)上述公式計算輸入能量Eacc(i)(*)。參考圖6B，在一個實施例中，采用遞歸過程620來完成Compute_Energy(i)。如下面更詳細介紹的，在計算Eacc(i)(*)時，過程620還以特定的模式遞歸式計算各個能量Eacc(i-1)(*)，Eacc(i-2)(*)，...，Eacc(0)(*)。在計算出能量Eacc(0)(*)時，就將該能量提供給印刷頭元件520a-i，以產(chǎn)生所需的輸出密度并將n的值加1。
更具體地說，過程620通過為陣列Told(i)分配Tnew(i)的值來對其進行初始化(步驟622)。過程620通過用公式4來將值分配給臨時陣列Ttemp(i)，從而在時間上更新相對溫度(步驟624)。過程620通過用公式7來將值分配給Tnew(i)，從而在空間上更新相對溫度(步驟626)。
然后過程620計算當前和先前的絕對溫度STnew(i)(*)和STold(i)(*)。更具體地說，STold(i)(*)的值被設定為STnew(i)(*)(步驟627)。然后過程620利用公式6并基于分辨率i中的相對溫度和分辨率i+1中的絕對溫度來更新分辨率i中的當前絕對溫度(步驟628)。對STnew(i+1)(*)應用插補運算符I(i+1)(i)產(chǎn)生插補的絕對溫度值的陣列。該陣列的維數(shù)等于分辨率i中的空間維數(shù)。將插補的絕對溫度值的這一陣列加入到Tnew(i)(*)中，以產(chǎn)生STnew(i)(*)。這樣，絕對溫度值便從層i+1向下傳遞到層i。應當理解，絕對溫度由于Compute_Energy()所進行的遞歸運算而以特定的模式在連續(xù)層之間向下傳遞。
過程620測試i是否等于0，以確定當前計算的能量是否用于最底(最小)的分辨率(步驟630)。這一項測試是確定在時間上需要插補的絕對溫度以便為下方層提供基準絕對溫度所必須的。在i＝0時，絕對溫度是為最小分辨率而計算的，并且不需要時間插補。
在i不等于0時就需要進行時間插補。量dec_factor(i)表示在分辨率i-1中的時間維的基準點數(shù)量與分辨率i中的時間維的基準點數(shù)量之比。因此，必須要產(chǎn)生dec_factor(i)插補的絕對溫度。應當理解，對i的各值來說，dec_factor(i)可具有任何值；例如，dec_factor(i)可等于i的各值中的任一值，在這種情況下就可簡化或取消下述的多個步驟，這是本領域的技術人員容易清楚的。同時，通過對時間維中的所有dec_factor(i)插補的點累積能量Eacc(i-1)(*)，就可以計算出能量Eacc(i)(*)。這兩項任務通過下述步驟來實現(xiàn)。
將能量Eacc(i)(*)初始化為零(步驟634)。采用陣列Step(i)(*)來存儲步驟值，以便在STold(i)和STnew(i)之間進行插補。通過將STold(i)和STnew(i)之間的差值除以dec_factor(i)來對Step(i)(*)中的值進行初始化(步驟636)。
參考圖6C，過程620進入到具有dec_factor(i)次迭代的周期中(步驟638)。通過將Step(i)加入到STold(i)中，就可為STnew(i)(i)分配插補值(步驟640)。遞歸式調用Compute_Energy()，以計算分辨率i-1的能量(步驟642)。在得到計算用于分辨率i-1的能量后，利用公式9來局部地計算當前分辨率i的能量Eacc(i)(*)(步驟644)。
應當指出，在公式9中，符號描述了在時間和空間上的分辨率i-1中的能量的兩維抽取。由于Eacc(i-1)(*)是表示空間維中分辨率i-1中的基準點能量的一維陣列，因此步驟644通過對時間維中的Eacc(i)(*)進行顯式平均而得到了相同的分步式結果。應當理解，能量Eacc(i)(*)并不在整體上進行計算，直到在步驟638中啟動的周期完成其所有的迭代為止。
為STold(i)分配STnew(i)的值，以準備進行在步驟638中啟動的周期的下次迭代(步驟646)。該周期執(zhí)行步驟640-646總共dec_factor(i)次。在完成周期后(步驟648)，分辨率i的所有能量Eacc(i)(*)均已計算出，所有必須的絕對溫度均已向下傳遞到更小的分辨率。因此，Compute_Energy(i)結束(步驟650)，并返回到初始化Compute_Energy(i+1)的控制(步驟644)。當控制最終回到層次i＝nresolutions-1時，Compute_Energy(i)結束(步驟650)，并在步驟606處返回對過程600的控制。
再次回到步驟630(圖6B)，如果i＝0，則要求Compute_Energy()計算最底(最小)分辨率的能量Eacc(0)(*)。在一個實施例中，能量Eacc(0)(*)是提供給印刷頭元件520a-i的能量。過程620利用公式3來計算能量Eacc(0)(*)(步驟652)。過程620將能量Eacc(0)(*)提供給印刷頭元件520a-i，以產(chǎn)生所需的密度d(n，*)(步驟654)。
如上所述，分辨率i＝0中的基準點的數(shù)量可能不同于(大于或小于)印刷頭元件520a-i的數(shù)量。如果基準點比元件更少，那么將絕對溫度STnew(i)插補到印刷頭元件的分辨率中，然后應用步驟652來計算將在步驟654中提供給印刷頭元件的能量Eacc(0)(*)。然后將能量Eacc(0)(*)抽取回到分辨率i＝0，重新開始過程620。
n的值加1，表示時間前進到下一印刷頭周期(步驟656)。如果n＞nmax(步驟658)，那么源圖像100的印刷完成，過程620和600均結束(步驟660)。否則，Compute_Energy(i)結束(步驟662)，表示Compute_Energy(i)所用的遞歸到達最末端。Compute_Energy(i)在步驟662處結束，使得控制回到步驟644處的Compute_Energy(i+1)(圖6C)。過程600重復步驟608，直到數(shù)字圖像的印刷完成為止。
因此應當理解，如圖6A-6D所示的過程600和620可用于根據(jù)上述用于熱史補償?shù)募夹g來印刷數(shù)字圖像(例如源圖像100)。
應當理解，上述和在下文中詳細描述的本發(fā)明的各種實施例的特征提供許多優(yōu)點。
本發(fā)明的各種實施例的一項優(yōu)點是，它們減少或消除了上述“密度漂移”的問題。更準確地說，通過在計算提供給印刷頭元件的能量時將印刷頭的當前環(huán)境溫度以及印刷頭的熱史和能量史考慮在內，印刷頭元件可以更準確地僅升高到產(chǎn)生所需密度所必要的溫度。
本發(fā)明的各種實施例的另一優(yōu)點是，它們可以增大或減小提供給印刷頭元件520a-i的輸入能量E(0)(*，*)，這是產(chǎn)生所需密度d(*，*)所必要或所希望的。試圖補償熱史效應的傳統(tǒng)系統(tǒng)通常會降低提供給熱印頭的能量數(shù)量，以便提高印刷頭元件隨時間的溫度。作為比較，本發(fā)明的多種實施例所用模型的通用性使得它們能夠靈活地增大或減小提供給特定印刷頭元件的能量數(shù)量。
例如，參考圖7，圖中顯示提供給印刷頭元件能量隨時間變化的兩條曲線702和704。曲線702和704均表示提供給印刷頭元件以印刷包括兩個高密度梯度(分別大致位于像素25和50處)的像素列的能量數(shù)量。曲線702(以實線示出)表示傳統(tǒng)熱敏印刷機提供給印刷頭元件的能量，曲線704(以虛線示出)表示由逆式印刷機模型102的一個實施例提供給印刷頭元件的能量。如曲線704所示，逆式印刷機模型102在第一高密度梯度處提供比傳統(tǒng)熱敏印刷機更大的能量。這趨向于使印刷頭元件的溫度更迅速地升高，因而在輸出中產(chǎn)生更清晰的邊沿。類似地，逆式印刷機模型102在第二高密度梯度處提供比傳統(tǒng)熱敏印刷機更少的能量。這趨向使印刷頭元件的溫度更迅速地降低，因而在輸出中產(chǎn)生更清晰的邊沿。
基于圖7中的討論應當理解，本發(fā)明的多種實施例可以靈活地增大或減小提供給印刷頭元件以產(chǎn)生所需輸出密度d所必須的能量數(shù)量。逆式印刷機模型206的靈活性可使校正因數(shù)ΔE(n)(圖4)(其用于產(chǎn)生輸入能量E(n)以任意適當?shù)姆绞胶徒M合從一個印刷頭元件到另一印刷頭元件和從一個印刷頭周期另一印刷頭周期產(chǎn)生變化。例如，在任一組合中校正因數(shù)ΔE(n)可以為正、負或零。此外，特定印刷頭元件j的校正因數(shù)ΔE(n，j)可從一個印刷頭周期到下一周期增大、減小或保持不變。多個印刷頭元件的校正因數(shù)可在從一個印刷頭周期到下一印刷頭周期的任一組合中增大、減小或保持不變。例如，第一印刷頭元件j1的校正因數(shù)可從一個印刷頭周期到下一周期增大，而第二印刷頭元件j2的校正因數(shù)則減小。
可由逆式媒體密度模型206產(chǎn)生的多種校正因數(shù)的這些例子僅僅是用于說明圖4所示逆式媒體密度模型206的靈活性的例子。一般來說，逆式媒體密度模型206精確地補償熱敏印刷機108的熱史效應的能力使其可減輕通常與熱敏印刷機有關的各種問題，例如密度漂移和模糊邊沿。逆式媒體密度模型206以及本發(fā)明的其它方面和實施例的各種優(yōu)點對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
本發(fā)明的各實施例的另一優(yōu)點是，它們能夠以計算效率更高的方式來計算提供給印刷頭元件的能量。例如，如上所述，在本發(fā)明的一個實施例中，采用兩個一維函數(shù)(G(d)和S(d))來計算輸入能量，從而使得能夠以比一個兩維函數(shù)F(d，TS)更有效地計算輸入能量。
特別是，如果F為任意兩個分辨率之間的抽取因數(shù)，在一個實施例中對每一像素進行相加的數(shù)量的上限由公式12給出
5f2+1f2-1+2≈7]]>對于大f公式12此外，在一個實施例中對每一像素進行相乘的數(shù)量的上限由公式13給出4f2+3f2-1+1≈5]]>對于大f公式13在一個實施例中，對每一像素進行兩次查找。在實驗中，本發(fā)明的各實施例均顯示出能夠在印刷頭周期周期為1.6ms的熱敏印刷機中足夠快地計算輸入能量以實現(xiàn)實時使用。
在上文中已經(jīng)介紹了本發(fā)明的多種實施例。包括不限于下文所述的多種其它的實施例也屬于權利要求的范圍中。
雖然這里就熱傳遞式印刷機來描述了一些實施例，然而應當理解，這并未限制了本發(fā)明。相反，上述技術可應用到除熱傳遞式印刷機之外的其它一些印刷機(直接熱敏式印刷機)中。此外，上述熱敏印刷機的許多特征僅是用于示例的目的而描述，并不構成對本發(fā)明的限制。
上述實施例的各方面僅是用于示例的目的而描述，并不構成對本發(fā)明的限制。例如，在印刷頭500中可設有任意數(shù)量的層，而在熱印頭模型中可設有任意數(shù)量的分辨率。此外，印刷頭各層和各分辨率之間不必為一一對應。相反，在印刷頭各層和各分辨率之間可以為多對一或一對多的關系。在各分辨率中可存在任意數(shù)量的基準點，在各分辨率之間中可以有任意的抽取因數(shù)。雖然上述描述了特定的γ函數(shù)和靈敏度函數(shù)，然而也可以使用其它的函數(shù)。
應當理解，上述各公式的結果可以以任何其它的方式來產(chǎn)生。例如，這種公式(如公式1)可在軟件及其高速計算出的結果中實現(xiàn)。或者，可以預產(chǎn)生查找表，其可存儲這些公式的輸入和它們相應的輸出。也可使用這些公式的近似值，以便例如提供更高的計算效率。此外，可以采用這些或其它技術的任意組合來實現(xiàn)上述公式。因此，應當理解，在上述說明書中使用的術語例如“計算”公式的結果不僅僅指高速計算，而是可以指可用于產(chǎn)生相同結果的任意技術。
一般來說，上述技術可以在例如軟件、硬件、固件或其任意組合中實現(xiàn)。上述技術可以在一個或多個計算機程序中實現(xiàn)，這些程序能在包括處理器、可由處理器讀取的存儲媒體(例如包括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的可編程計算機和/或印刷機上運行?？蓪⒊绦虼a應用到利用輸入裝置所輸入的數(shù)據(jù)中，以便執(zhí)行這里所介紹的函數(shù)并產(chǎn)生輸出信息。輸出信息可應用到一個或多個輸出裝置中。
適用于本發(fā)明的各種實施例的印刷機通常包括印刷引擎和印刷機控制器。印刷機控制器接收來自主機印刷數(shù)據(jù)并產(chǎn)生頁面信息，例如基于印刷數(shù)據(jù)的待印刷的邏輯照相銅版。印刷機控制器將頁面信息傳送給待印刷的印刷引擎。印刷引擎在輸出媒體上進行該頁面信息所指定的圖像的物理印刷。
這里所介紹的元件和部件可被進一步分成更多的部件，或連接在一起以形成用于執(zhí)行相同功能的更少的部件。
下述權利要求書的范圍內的各計算機程序可在任何編程語言中實現(xiàn)，例如匯編語言、機器語言、高級程序編程語言或面對對象的編程語言。這些編程語言可以是被編輯或解釋過的編程語言。
各計算機程序可在計算機程序產(chǎn)品中實現(xiàn)，該產(chǎn)品可確切地體現(xiàn)在機器可讀的存儲器件中以供計算機處理器執(zhí)行。本發(fā)明方法的步驟可由計算機處理器來執(zhí)行，該處理器能執(zhí)行確切地體現(xiàn)在機器可讀的媒體上的程序，以便通過操作輸入和產(chǎn)生輸出來執(zhí)行本發(fā)明的函數(shù)。
可以理解，雖然本發(fā)明已經(jīng)針對特定實施例進行了描述，然而上述實施例僅作為示例而提供，并不限制或限定了本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的范圍內還存在其它實施例，其由下述權利要求書的范圍來限定。屬于下述權利要求書的范圍內的其它實施例包括但不限于下述內容。
權利要求
1.一種用于產(chǎn)生提供給熱印頭中的多個印刷頭元件以產(chǎn)生與具有所需密度分布的源圖像相對應的印刷圖像的多個輸入能量的裝置，所述裝置包括印刷頭溫度模型裝置，其用于在多個印刷頭周期中的每個周期中，作為輸入而接收(1)環(huán)境溫度，和(2)在至少一個先前印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件的多個輸入能量；和在多個印刷頭周期中的每個周期中，作為輸出而產(chǎn)生在各印刷頭周期開始時的所述多個印刷頭元件的多個預測溫度，其中采用多分辨率熱傳播模型、利用第一遞歸過程來產(chǎn)生所述多個預測溫度；和逆式媒體密度模型裝置，其用于在多個印刷頭周期中的每個周期中，作為輸入而接收(1)多個預測溫度，和(2)將在印刷頭周期期間印刷出的所需密度分布的子集；和在多個印刷頭周期中的每個周期中，作為輸出而產(chǎn)生在所述印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件的多個輸入能量。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述逆式媒體密度模型裝置包括逆γ函數(shù)裝置，用于接收所需密度分布的子集作為輸入和產(chǎn)生多個未校正的輸入能量作為輸出；靈敏度函數(shù)裝置，用于接收所需密度分布的子集作為輸入和產(chǎn)生多個靈敏度值作為輸出；基準溫度函數(shù)裝置，用于接收所需密度分布的子集作為輸入和產(chǎn)生多個基準溫度作為輸出；減法器，用于從所述多個預測溫度中減去所述多個基準溫度，以產(chǎn)生多個溫差；乘法器，用于將所述多個靈敏度值與所述多個溫度差相乘以產(chǎn)生多個校正因數(shù)；和加法器，用于將所述多個校正因數(shù)與多個未校正的輸入能量相加以產(chǎn)生多個輸入能量。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述印刷頭溫度模型裝置還接收由所述印刷頭溫度模型產(chǎn)生的至少一個先前預測溫度作為輸入。
4.一種用于在具有包括多個印刷頭元件的印刷頭的熱敏印刷機中，在多個印刷頭周期中的每個周期中形成將在所述印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件以產(chǎn)生多個輸出密度的多個輸入能量的方法，所述方法包括以下步驟(A)采用多分辨率熱傳播模型來在多個印刷頭周期中的每個周期中，形成在所述印刷頭周期開始時的多個印刷頭元件的多個預測溫度；和(B)采用逆媒體模型并根據(jù)所述多個預測溫度和在所述印刷頭周期期間由所述多個印刷頭元件輸出的多個密度來形成所述多個輸入能量。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)包括根據(jù)環(huán)境溫度和在至少一個先前印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件的多個能量來預測所述多個預測溫度的步驟。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)包括根據(jù)所述多個印刷頭元件的多個先前預測溫度來產(chǎn)生所述多個預測溫度的步驟。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)包括根據(jù)在至少一個先前印刷頭周期時至少一個其它印刷頭元件的預測溫度來在多個印刷頭周期中的每個周期中形成預測溫度的步驟。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述方法還包括以下步驟(C)形成具有i軸、n軸和j軸的三維網(wǎng)格，所述三維網(wǎng)格包括多個分辨率，其中所述多個分辨率中的每個分辨率形成在i軸上具有不同坐標的平面，所述多個分辨率中的每個分辨率包括基準點的不同的兩維網(wǎng)格，所述三維網(wǎng)格中的任一基準點可由其i，n，j坐標來唯一地表示；與所述三維網(wǎng)格中每個基準點相關的是絕對溫度值和能量值；與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的絕對溫度值對應于在時間間隔n開始時處于位置j處的印刷頭元件的預測溫度，與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的能量值對應于在時間間隔n開始時處于位置j處的印刷頭元件的輸入能量數(shù)量；并且所述步驟(B)包括下述步驟(B)(1)通過根據(jù)多個輸出密度和與i坐標為零的多個基準點相關的絕對溫度值產(chǎn)生與i坐標為零的多個基準點相關的能量值，來產(chǎn)生所述多個輸入能量。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述方法還包括以下步驟(D)采用下述公式來計算相對溫度值T(i)(n，j)＝T(i)(n-1，j)αi+AiE(i)(n-1，j)；和T(i)(n，j)＝(1-2ki)T(i)(n，j)+ki(T(i)(n，j-1)+T(i)(n，j+1))其中T(i)(n，j)指與具有坐標(i，n，j)的基準點相關的相對溫度值；(E)采用下述遞歸公式來計算絕對溫度值Ta(i)(*,*)=I(i+1)(i)Ta(i+1)(*,*)+T(i)(*,*),]]>其中i＝nresolutions-1，nresolutions-2，...，0；指定初始條件為Ta(nresolutions)(n,*)=TS(n),]]>其中nresolutions為所述三維網(wǎng)格中的分辨率的數(shù)量，Ts為環(huán)境溫度，Ta(i)(n，j)指與具有坐標(i，n，j)的基準點相關的絕對溫度值，I(i+1)(i)為從分辨率i+1到分辨率i的插補運算符；并且所述步驟(B)(1)包括以下步驟采用下述遞歸公式來計算所述多個輸入能量E(i)(n,j)=I(i-1)(i)E(i-1)(n,j),i=1,2,...,nresolutions-1]]>指定初始條件為E(0)(n,j)=G(d(n,j))+s(d(n,j))Ta(0)(n,j)]]>其中，G(d(n，j))將所需輸出密度d與未校正的輸入能量EΓ相關聯(lián)，Ta(0)(n，j)指與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的絕對溫度值，而S(d(n，j))是G(d(n，j))的溫度相關性的斜率。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于所述方法還包括在各時間間隔n期間將所述多個輸入能量E(0)(n，j)提供給所述多個印刷頭元件的步驟。
11.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(A)和(B)在所述熱敏印刷機的一個印刷頭周期內執(zhí)行。
12.一種熱敏印刷機，它包括包括多個印刷頭元件的印刷頭；和用于在多個印刷頭周期中的每個周期中，形成將在所述印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件以產(chǎn)生多個輸出密度的多個輸入能量的裝置，所述用于形成多個輸入能量的裝置包括第一裝置，其可采用多分辨率熱傳播模型來在多個印刷頭周期中的每個周期中，形成在所述印刷頭周期開始時的所述多個印刷頭元件的多個預測溫度；和第二裝置，其可采用逆媒體模型并根據(jù)所述多個預測溫度和在所述印刷頭周期期間由所述多個印刷頭元件輸出的多個密度來形成所述多個輸入能量。
13.如權利要求12所述的熱敏印刷機，其特征在于，所述第一裝置包括用于根據(jù)環(huán)境溫度和在至少一個先前印刷頭周期期間提供給所述多個印刷頭元件的所述多個輸入能量來形成所述多個預測溫度的裝置。
14.如權利要求12所述的熱敏印刷機，其特征在于，所述第一裝置包括用于根據(jù)所述多個印刷頭元件的多個先前預測溫度來形成所述多個預測溫度的裝置。
15.如權利要求12所述的熱敏印刷機，其特征在于，所述第一裝置包括用于在多個印刷頭周期中的每個周期中，根據(jù)在至少一個先前印刷頭周期開始時的至少一個其它印刷頭元件的預測溫度來形成預測溫度的裝置。
16.如權利要求12所述的熱敏印刷機，其特征在于所述熱敏印刷機還包括用于形成具有i軸、n軸，和j軸的三維網(wǎng)格的裝置，所述三維網(wǎng)格包括多個分辨率，其中所述多個分辨率中的每個分辨率形成在i軸上具有不同坐標的平面，所述多個分辨率中的每個分辨率包括基準點的不同的兩維網(wǎng)格，所述三維網(wǎng)格中的任一基準點可由其i，n，j坐標來唯一地表示；與所述三維網(wǎng)格中的每個基準點相關的是絕對溫度值和能量值；與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的絕對溫度值對應于在時間間隔n開始時處于位置j處的印刷頭元件的預測溫度，與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的能量值對應于在時間間隔n開始時處于位置j處的印刷頭元件的輸入能量數(shù)量；并且所述第二裝置包括用于根據(jù)多個輸出密度和與i坐標為零的多個基準點相關的絕對溫度值來形成與i坐標為零的多個基準點相關的能量值從而形成所述多個輸入能量的裝置。
17.如權利要求16所述的熱敏印刷機，其特征在于所述熱敏印刷機還包括采用下述公式來計算相對溫度值的裝置T(i)(n，j)＝T(i)(n-1，j)αi+AiE(i)(n-1，j)；和T(i)(n，j)＝(1-2ki)T(i)(n，j)+ki(T(i)(n，j-1)+T(i)(n，j+1))其中T(i)(n，j)指與具有坐標(i，n，j)的基準點相關的相對溫度值；采用下述遞歸公式來計算絕對溫度值的裝置Ta(i)(*,*)=I(i+1)(i)Ta(i+1)(*,*)+T(i)(*,*),]]>其中i＝nresolutions-1，nresolutions-2，...，0；指定初始條件為Ta(nresolutions)(n,*)=TS(n),]]>其中nresolutions為所述三維網(wǎng)格中的分辨率的數(shù)量，Ts為環(huán)境溫度，Ta(i)(n，j)指與具有坐標(i，n，j)的基準點相關的絕對溫度值，I(i+1)(i)為從分辨率i+1到分辨率i的插補運算符；并且所述第二裝置包括采用下述遞歸公式來計算所述多個輸入能量E(i)(n,j)=I(i-1)(i)E(i-1)(n,j),i=1,2,...,nresolutions-1]]>指定初始條件為E(0)(n,j)=G(d(n,j))+s(d(n,j))Ta(0)(n,j)]]>其中，G(d(n，j))將所需輸出密度d與未校正的輸入能量EΓ相關聯(lián)，Ta(0)(n，j)指與具有坐標(0，n，j)的基準點相關的絕對溫度值，而S(d(n，j))是G(d(n，j))的溫度相關性的斜率。
18.如權利要求17所述的熱敏印刷機，其特征在于，所述熱敏印刷機還包括在每個時間間隔n期間將所述多個輸入能量E(0)(n，j)提供給所述多個印刷頭元件的裝置。
全文摘要
提供一種熱印頭模型，其可對熱印頭元件對與時間相關地為印刷頭元件提供能量的熱響應進行建模。熱印頭模型根據(jù)以下各項而產(chǎn)生在每個印刷頭周期開始時每個熱印頭元件的溫度的預測(1)熱印頭的當前環(huán)境溫度；(2)印刷頭的熱史；以及(3)印刷頭的能量史。根據(jù)以下各項來計算在印刷頭周期期間提供給每個印刷頭元件以產(chǎn)生具有所需密度的點的能量數(shù)量(1)在印刷頭周期期間將由印刷頭元件產(chǎn)生的所需密度，以及(2)印刷頭元件在各印刷頭周期開始時的預測溫度。
文檔編號B41J2/36GK1974226SQ2006101495
公開日2007年6月6日 申請日期2002年5月16日 優(yōu)先權日2001年8月22日
發(fā)明者S·S·薩奎布, W·T·韋特林 申請人:寶麗來公司