專利名稱：熱響應校正系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱打印，更具體地涉及通過補償熱歷史對熱打印頭的影響而改善熱打印機輸出的技術。

背景技術：
熱打印機通常包含加熱元件(也稱為“打印頭元件”)的線性陣列，該加熱元件例如通過將色素從供應片(donor sheet)傳輸?shù)捷敵鼋橘|上，或者通過觸發(fā)該輸出介質內的顏色形成反應，由此在該輸出介質上打印。輸出介質通常為能收納所傳輸?shù)纳氐亩嗫捉邮掌?，或者涂敷有顏色形成化學劑的紙。每個打印頭元件被激勵時，在從該打印頭元件下方經(jīng)過的介質上形成顏色，產(chǎn)生具有特定密度的點。具有更大或更稠密的點的區(qū)域被感知為暗于具有更小或更稀疏的點的區(qū)域。數(shù)字圖像呈現(xiàn)為非常小且間隔緊密的點的二維陣列。
熱打印頭元件通過向其提供能量而被激勵。向打印頭元件提供能量增大打印頭元件的溫度，導致著色劑傳輸?shù)捷敵鼋橘|或者在輸出介質內形成顏色。由打印頭元件如此產(chǎn)生的輸出的密度為提供到該打印頭元件的能量數(shù)量的函數(shù)。例如通過改變在特定時間間隔內提供到打印頭元件的能量數(shù)量，或者通過在更長時間間隔內向打印頭元件提供能量，由此可以改變提供到打印頭元件的能量數(shù)量。
在常規(guī)熱打印機中，打印數(shù)字圖像的時間劃分為在此稱為“打印頭周期”的固定時間間隔。典型地，數(shù)字圖像內的單行像素(或其部分)在單個打印頭周期內被打印。每個打印頭元件通常負責打印該數(shù)字圖像內特定列內的像素(或子像素)。在每個打印頭周期內，某一數(shù)量的能量傳遞到每個打印頭元件，該數(shù)量的能量被計算為將打印頭元件的溫度提高到特定水平，以使該打印頭元件產(chǎn)生具有期望密度的輸出?；诖纱蛴☆^元件產(chǎn)生的變化的期望密度，各種數(shù)量的能量被提供到不同打印頭元件。
常規(guī)熱打印機的一個問題源于打印機的打印頭元件在每個打印頭周期結束之后保持熱。這種熱滯留會引起問題，因為在某些熱打印機中，在特定打印頭周期內傳遞到特定打印頭元件的能量數(shù)量通常是基于如下假設，即，在該打印頭周期開始時打印頭元件的溫度是已知固定的溫度。由于在實際情況中，打印頭元件在一打印頭周期開始時的溫度依賴于(例如)在前一個打印頭周期內傳遞到該打印頭元件的能量數(shù)量，打印頭元件在該打印頭周期內到達的實際溫度可能不同于校準溫度，由此導致高于或低于期望的輸出密度。特定打印頭元件的溫度不僅受其自己先前的溫度-此處稱為其“熱歷史”，還受環(huán)境溫度(室溫)以及打印頭內其他打印頭元件的熱歷史的影響，這類似地導致另外的并發(fā)問題。
從上文討論可以推知，在一些常規(guī)熱打印機中，每個特定熱打印頭元件的平均溫度在打印數(shù)字圖像期間趨于逐漸增大，因為打印頭元件的熱量滯留以及由這種熱量滯留導致的打印頭元件的能量過度提供。這種溫度逐漸增大導致由打印頭元件產(chǎn)生的輸出的密度的相應逐漸增大，這被感知為打印圖像的暗度增大。這種現(xiàn)象在此稱為“密度偏移”。
此外，常規(guī)熱打印機通常難以沿快掃描和慢掃描方向都精確地再現(xiàn)相鄰像素之間清晰的密度梯度。例如，如果打印頭元件在打印黑像素之后打印白像素，兩個像素之間的理想地為清晰的邊緣在打印時通常變得模糊。這種問題源于在打印白像素之后增大打印頭元件的溫度以打印黑像素所需的時間量。更通常而言，常規(guī)熱打印機的這種特性使得在打印具有高密度梯度的區(qū)域的圖像時低于理想的清晰度。
因此需要用于控制熱打印機內打印頭元件的溫度以更精確地再現(xiàn)數(shù)字圖像的改進技術。


發(fā)明內容
提出了一種熱打印機模型，其模擬熱打印頭元件對向打印頭元件的能量隨時間的提供的熱響應。該熱打印頭模型基于下述因素產(chǎn)生每個熱打印頭元件在每個打印頭周期開始時的溫度的預計，(1)熱打印頭的當前環(huán)境溫度，(2)打印頭的熱歷史，(3)打印頭的能量歷史，以及(可選地)(4)打印介質的當前溫度。為了產(chǎn)生具有期望密度的點，在打印頭周期內提供至每個打印頭元件的能量數(shù)量的計算是基于(1)在該打印頭周期內待由該打印頭元件產(chǎn)生的期望密度，以及(2)在該打印頭周期開始時打印頭元件的預計溫度。
下面更詳細地描述本發(fā)明的另外方面和實施例。



圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于打印數(shù)字圖像的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。
圖2為本發(fā)明一個實施例中使用的逆打印機模型的數(shù)據(jù)流圖。
圖3為本發(fā)明一個實施例中使用的熱打印機模型的數(shù)據(jù)流圖。
圖4為本發(fā)明一個實施例中使用的逆介質密度模型的數(shù)據(jù)流圖。
圖5A為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的熱打印頭的示意性側視圖。
圖5B為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的頭溫度模型使用的空間/時間柵格的圖示。
圖6A至6D為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于計算提供到熱打印頭元件的能量的過程的流程圖。
圖7為示出常規(guī)熱打印機和本發(fā)明一個實施例的提供到熱打印頭元件的能量的圖示。

具體實施例方式
在本發(fā)明一個方面，提供一種熱打印頭模型，其模擬熱打印頭元件對隨時間向打印頭元件的能量提供的熱響應。熱打印頭的打印頭元件的溫度歷史在此稱為打印頭的“熱歷史”。隨時間的對打印頭元件的能量分配在此稱為打印頭的“能量歷史”。
具體而言，該熱打印頭模型基于下述因素產(chǎn)生每個熱打印頭元件在每個打印頭周期開始時的溫度的預計(1)熱打印頭的當前環(huán)境溫度，(2)打印頭的熱歷史，(3)打印頭的能量歷史，以及(可選地)(4)打印介質的當前溫度。在本發(fā)明一個實施例中，該熱打印頭模型基于下述因素產(chǎn)生特定熱打印頭元件在打印頭周期開始時的溫度的預計(1)該熱打印頭的當前環(huán)境溫度，(2)該打印頭元件以及打印頭內一個或多個其他打印頭元件在先前打印頭周期開始時的預計溫度，以及(3)在先前打印頭周期內提供到該打印頭元件以及打印頭內一個或多個其他打印頭元件的能量數(shù)量。
在本發(fā)明一個實施例中，為了產(chǎn)生具有期望密度的點，在打印頭周期內提供至每個打印頭元件的能量數(shù)量的計算是基于(1)在該打印頭周期內待由該打印頭元件產(chǎn)生的期望密度，以及(2)在該打印頭周期開始時該打印頭元件的預計溫度。應該理解，使用這種技術提供到特定打印頭元件的能量數(shù)量可以大于或小于由常規(guī)熱打印機提供的能量數(shù)量。例如，可能提供更少數(shù)量的能量以補償密度偏移?？赡芴峁└髷?shù)量的能量以產(chǎn)生清晰的密度梯度。本發(fā)明各種實施例使用的模型足夠靈活，從而恰當?shù)卦龃蠡驕p小輸入能量以產(chǎn)生期望的輸出密度。
使用該熱打印頭模型降低了在打印頭元件的熱歷史中體現(xiàn)的打印引擎對打印頭環(huán)境溫度以及對先前打印的圖像內容的靈敏度。
例如，參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖像打印系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括逆打印機模型102，其在打印特定源圖像100時用于計算提供給每個打印頭元件的輸入能量106的數(shù)量。如下文參考圖2和3更詳細所述，熱打印機模型302基于提供到熱打印機108的輸入能量106模擬由該熱打印機108產(chǎn)生的輸出(例如，打印的圖像110)。注意，熱打印機模型302包括打印頭溫度模型以及介質響應的模型。逆打印機模型102是熱打印機模型302的逆。更具體而言，逆打印機模型102基于源圖像100(例如為二維灰度或彩色數(shù)字圖像)和熱打印機打印頭的當前溫度，計算每個打印頭周期的輸入能量106。熱打印機108使用輸入能量106打印源圖像100的打印圖像110。應該理解，輸入能量106會隨時間且針對每個打印頭元件而變化。類似地，打印頭104的環(huán)境溫度可隨時間變化。
一般而言，逆打印機模型102模擬由熱打印機108正常產(chǎn)生的失真(例如由前述的密度漂移引起的失真以及由介質響應引起的失真)，并沿相反方向“預失真”源圖像100以有效地抵消在打印該打印圖像110時由熱打印機108產(chǎn)生的變形。提供輸入能量106至熱打印機108因此在打印圖像110內產(chǎn)生期望的密度，該打印圖像因此不會出現(xiàn)前述問題(例如密度漂移和清晰度退化)。具體而言，與常規(guī)熱打印機通常所產(chǎn)生的密度分布相比，打印圖像110的密度分布更匹配源圖像100的密度分布。
如圖3所示，熱打印機模型302用于模擬熱打印機108(圖1)的性能。如參考圖2更詳細所述，熱打印機模型302用于獲得逆打印機模型102，其用于考慮熱打印機108的熱歷史而獲得輸入能量106以提供到熱打印機108，從而在打印圖像110內產(chǎn)生期望的輸出密度。此外，熱打印機模型302用于校準目的，如下所述。
在更詳細地描述熱打印機模型302之前，將介紹某些符號。源圖像100(圖1)可視為具有r行和c列的二維密度分布dS。在本發(fā)明一個實施例中，熱打印機108在每個打印頭周期內打印源圖像100的一行。這里使用的變量n用于表示離散的時間間隔(例如特定打印頭周期)。因此，在時間間隔n開始時的打印頭環(huán)境溫度104此處稱為TS(n)。類似地，dS(n)是指在時間間隔n內被打印的源圖像100的行的密度分布。
類似地，應該理解，輸入能量106可以視為二維能量分布E。使用剛才描述的符號，E(n)是指在時間間隔n內要應用于熱打印機的打印頭元件線性陣列的一維能量分布。打印頭元件的預計溫度此處稱為Ta。在時間間隔n開始時該打印頭元件線性陣列的預計溫度此處稱為Ta(n)。
如圖3所示，熱打印機模型302在每個時間間隔n采集下述輸入(1)在時間間隔n開始時熱打印頭的環(huán)境溫度TS(n)104，以及(2)在時間間隔n內將提供到熱打印頭元件的輸入能量E(n)106。熱打印機模型302每次一行地產(chǎn)生預計打印圖像306作為輸出。該預計打印圖像306可以看作密度dp(n)的二維分布。熱打印機模型302包括頭溫度模型202(參照圖2在下文中更詳細地描述)以及介質密度模型304。介質密度模型304以輸入能量E(n)以及由頭溫度模型202產(chǎn)生的預計溫度Ta(n)204作為輸入，并產(chǎn)生預計打印圖像306作為輸出。
參考圖2，示出了逆打印機模型102的一個實施例。該逆打印機模型102在每個時間間隔n接收下述作為輸入(1)在時間間隔n開始時打印頭環(huán)境溫度104TS(n)，以及(2)在時間間隔n內將被打印的源圖像100的行的密度dS(n)。逆打印機模型102產(chǎn)生輸入能量E(n)106作為輸出。
逆打印機模型102包括頭溫度模型202和逆介質密度模型206。一般而言，在打印圖像110正被打印時，頭溫度模型202預計打印頭元件隨時間的溫度。更具體而言，頭溫度模型202基于下述因素輸出在特定時間間隔n開始時打印頭元件的溫度Ta(n)的預計(1)打印頭的當前環(huán)境溫度TS(n)104，以及(2)在時間間隔n-1提供到打印頭元件的輸入能量E(n-1)。
一般而言，逆介質密度模型206基于下述因素計算在時間間隔n內提供至每個打印頭元件的能量數(shù)量E(n)106(1)在時間間隔n開始時每個打印頭元件的預計溫度Ta(n)，以及(2)在時間間隔n內待由打印頭元件輸出的期望密度dS(n)100。輸入能量E(n)106提供到頭溫度模型202供下一個時間間隔n+1使用。應該理解，與常規(guī)熱打印機通常使用的技術不同，逆介質密度模型206在計算能量E(n)106時考慮了打印頭元件的當前(預計)溫度Ta(n)以及依賴于溫度的介質響應，由此獲得了對熱歷史以及其他打印機所致瑕疵的影響的改善的補償。
盡管未在圖2明確地示出，頭溫度模型202可以內部存儲至少一些預計溫度Ta(n)，因此應該理解，先前預計的溫度(例如Ta(n-1))也可以考慮為計算Ta(n)時的頭溫度模型202的輸入。
參考圖4，現(xiàn)在更詳細地描述逆介質密度模型206(圖2)的一個實施例。逆介質密度模型206在每個時間間隔n接收下述作為輸入(1)源圖像密度dS(n)100，以及(2)Ta(n)，在時間間隔n開始時熱打印頭元件的預計溫度。逆介質密度模型206產(chǎn)生輸入能量E(n)106作為輸出。
換言之，由逆介質密度模型206定義的傳遞函數(shù)為二維函數(shù)E＝F(d，Ta)。在非熱打印機中，與輸入能量E和輸出密度d有關的傳輸函數(shù)通常為一維函數(shù)d＝Γ(E)，此處稱為伽馬函數(shù)。在熱打印機中，這種伽馬函數(shù)不是唯一的，因為輸出密度d不僅依賴于輸入能量E，還依賴于當前熱打印頭元件溫度。然而，如果我們引入第二函數(shù)TΓ(d)，其代表在測量伽馬函數(shù)d＝Γ(E)時打印頭元件的溫度，則函數(shù)Γ(E)和TΓ(d)的組合唯一地描述該熱打印機的響應。
在一個實施例中，上述函數(shù)E＝F(d，Ta)使用方程1所示的形式表示 E＝Γ-1(d)+S(d)(Ta-TΓ(d)) 方程1 該方程可以解釋為將提供期望密度的確切能量的按照(Ta-TΓ(d))的泰勒展開式的前兩項。在方程1中，Γ-1(d)為上述函數(shù)Γ(E)的逆，S(d)是可以為任意形式的靈敏度函數(shù)，將在下文中更詳細地描述該靈敏度函數(shù)的一個示例。注意，方程1使用三個一維函數(shù)Γ-1(d)、S(d)和TΓ(d)表示二維函數(shù)E＝F(d，Ta)。在本發(fā)明一個實施例中，逆介質密度模型206使用方程1計算輸入能量E(n)106，如圖4示意性所示。從打印頭元件的當前(預計)溫度Ta(n)(該當前溫度例如為由頭溫度模型202產(chǎn)生或者是實際溫度測量結果)減去打印頭元件的參考溫度TΓ(d)408，由此得到溫度差ΔT(n)。該溫度差ΔT(n)乘以靈敏度函數(shù)S(d)的輸出以得到校正因子ΔE(n)，該校正因子被加到Γ-1(d)404輸出的未校正能量EΓ(n)以產(chǎn)生輸入能量E(n)106。應該理解，可以在對數(shù)域或線性域內計算和應用該校正因子ΔE(n)，且相應地進行校準。
現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的方程1的備選實施。方程1可以改寫為方程2 E＝Γ-1(d)-S(d)TΓ(d)+S(d)Ta 方程2 在一個實施例中，項Γ-1(d)-S(d)TΓ(d)被表示并存儲為單個一維函數(shù)G(d)，使得方程2可以改寫為 E＝G(d)+S(d)Ta 方程3 實踐中，使用兩個查找G(d)和S(d)，基于d的數(shù)值，通過方程3計算E的數(shù)值。出于各種原因，這種表示是有利的。例如，E＝F(d，Ta)的直接軟件與/或硬件實施為二維函數(shù)可能需要大量的存儲或大量的計算以計算能量E。相反，一維函數(shù)G(d)和S(d)可以使用相對少量的存儲器存儲，且逆介質密度模型206可以使用相對少量的計算來計算方程3的結果。
現(xiàn)在更詳細地描述頭溫度模型202(圖2至3)的一個實施例。參考圖5A，示出了熱打印頭500的示意性側視圖。打印頭500包括多個層，包含散熱器502a、陶瓷502b、以及釉料502c。釉料502c下方為打印頭元件520a-i的線性陣列。應該理解，盡管為了說明方便僅在圖5A中示出了9個加熱元件520a-i，但是典型的熱打印頭每英寸具有幾百個非常小且緊密間隔的打印頭元件。
如上所述，能量可以提供到打印頭元件520a-i以加熱這些打印頭元件，由此導致打印頭元件將色素傳遞到輸出介質。由打印頭元件520a-i產(chǎn)生的熱量穿過層502a-c向上擴散。
直接測量單個打印頭元件520a-i隨著時間(例如，數(shù)字圖像正在打印時)的溫度可能是困難的或者負擔很重。因此，在本發(fā)明一個實施例中，不是直接測量打印頭元件520a-i的溫度，而是使用頭溫度模型202來預計打印頭元件520a-i隨時間的溫度。具體而言，頭溫度模型202通過使用有關下述的知識，模擬打印頭元件520a-i的熱歷史，來預計打印頭元件520a-i的溫度(1)打印頭500的環(huán)境溫度，以及(2)先前提供到打印頭元件520a-i的能量。使用溫度傳感器512可以測量打印頭元件500的環(huán)境溫度，該溫度傳感器在散熱器512上特定點測量溫度TS(n)。
頭溫度模型202可以按照許多方式中任一種模擬打印頭元件520a-i的熱歷史。例如，在本發(fā)明一個實施例中，頭溫度模型202使用由溫度傳感器512測量的溫度TS(n)，結合從打印頭元件520a-i穿過打印頭500各層到溫度傳感器512的熱擴散模型，由此預計打印頭元件520a-i的當前溫度。然而應該理解，頭溫度模型202可以使用除了模擬穿過打印頭500的熱擴散的技術之外的技術來預計打印頭元件520a-i的溫度。
參考圖5B，示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的頭溫度模型202使用的三維空間和時間柵格530。在一個實施例中，多分辨率熱傳播模型使用柵格530模擬熱量穿過打印頭500的傳播。
如圖5B所示，柵格530的一個維度標記為i軸。柵格530包括三種分辨率532a-c，分別對應于不同的i值。對于圖5B所示柵格530，i＝0對應于分辨率532c，i＝1對應于分辨率532b，i＝2對應于分辨率532a。變量i因此在此稱為“分辨率號”。盡管在圖5B的柵格530中示出了三種分辨率530a-c，但這只是示例，并不限制本發(fā)明。相反，頭溫度模型202使用的時間和空間柵格可以具有任意數(shù)目的分辨率。此處使用的變量nresolutions是指頭溫度模型202使用的空間和時間柵格的分辨率數(shù)目。例如，對于圖5B所示柵格530，nresolutions＝3。i的最大值為nresolutions-1。
此外，盡管分辨率數(shù)目可以與打印頭500(圖5A)中的層數(shù)相同，但本發(fā)明并不要求如此。相反，分辨率的數(shù)目可以大于或小于材料物理層數(shù)。
三維柵格530的分辨率532a-c每個包括參考點的二維柵格。例如，分辨率532c包括用參考數(shù)字534(為了表示方便，分辨率532c內的僅一個參考點標記有參考數(shù)字534)統(tǒng)稱的參考點的9×9陣列。類似地，分辨率532b包括用參考數(shù)字536統(tǒng)稱的參考點的3×3陣列，分辨率532a包括單個參考點538的1×1陣列。
如圖5B進一步所示，j軸標記每個分辨率532a-c的一個維度(快速掃描方向)。在一個實施例中，j軸從左向右延伸，開始于j＝0并在每個參考點增加一而到達最大值jmax。如圖5B進一步所示，n軸標記每個分辨率532a-c內的第二維度。在一個實施例中，n軸沿相應箭頭所示的方向延伸(即，至圖5B的平面內)，開始于n＝0并在每個參考點增加一。為了便于解釋，在下面的說明中，分辨率i內n的具體數(shù)值將指分辨率i內相應“行”的參考點。
在一個實施例中，n軸對應于離散的時間間隔，例如連續(xù)的打印頭周期。例如，n＝0可對應于第一打印頭周期，n＝1可對應于隨后的打印頭周期，如此等等。結果，在一個實施例中，n維度在此是指空間和時間柵格530的“時間”維度。打印頭周期例如可以在熱打印機108開機或者當數(shù)字圖像的打印開始時從n＝0開始依次編號。
然而應該理解，一般n是指時間間隔，其持續(xù)時間可以等于或不等于單個打印頭周期的持續(xù)時間。此外，對于每個不同的分辨率532a-c，n所對應的時間間隔的持續(xù)時間可以不同。例如，在一個實施例中，在分辨率532c(i＝0)中變量n標記的時間間隔等于單個打印頭周期，而其他分辨率532a-b中變量n標記的時間間隔長于單個打印頭周期。
在一個實施例中，分辨率532c(其i＝0)內的參考點534具有特殊意義。在本實施例中，分辨率532c內的每行參考點對應于打印頭500(圖5A)內打印頭元件520a-i的線性陣列。例如，考慮參考點534a-i的行，其i＝0且n＝0。在一個實施例中，每個這些參考點534a-i對應于一個打印頭元件520a-i，如圖5A所示。例如，參考點534a對應于打印頭元件520a，參考點534b對應于打印頭元件520b，如此等等。分辨率532c內其余各行參考點與打印頭元件520a-i之間保持相同的對應關系。由于一行參考點內的參考點與打印頭500內排列成行的打印頭元件之間的這種對應關系，在一個實施例中，j維度稱為該空間和時間柵格530的“空間”維度。下面更詳細地描述頭溫度模型202如何使用這種對應關系的示例。
利用j和n維度的這些含義，分辨率532c(其i＝0)內的每個參考點534可視為在特定時間點(例如，在特定打印頭周期開始時)對應于打印頭元件520a-i中特定一個。例如，j＝3和n＝2可以指在時間間隔n＝2開始時的參考點540(其對應于打印頭元件520d)。
在一個實施例中，與分辨率532c(i＝0)內位于坐標(n，j)的每個參考點534相關聯(lián)的是絕對溫度值Ta，該絕對溫度值代表在時間間隔n開始時打印頭元件j的預計絕對溫度。還與分辨率532c(i＝0)內坐標為(n，j)的每個參考點534相關聯(lián)的是能量值E，該能量值代表在時間間隔n內將提供到打印頭元件j的能量數(shù)量。
如下文更詳細所述，在本發(fā)明一個實施例中，頭溫度模型202在時間間隔n開始時更新與分辨率532c的行n內的參考點關聯(lián)的絕對溫度值Ta，由此預計打印頭元件520a-i在時間間隔n開始時的絕對溫度。如下文中更詳細地進一步所述，頭溫度模型202基于更新的溫度值Ta和期望的輸出密度dS，在每個時間間隔n開始時更新與分辨率532c的行n內的參考點關聯(lián)的能量值E。能量E隨后提供到打印頭元件520a-i以產(chǎn)生具有期望密度的輸出。
應該理解，柵格530的分辨率532c各行內的參考點與打印頭500內打印頭元件之間無需存在一對一的對應關系。例如，每個這種行內的參考點的數(shù)目可能大于或小于打印頭元件的數(shù)目。如果分辨率532c各行內參考點的數(shù)目不等于打印頭元件的數(shù)目，則參考點的溫度預計可以通過例如任何形式的插值或抽取(decimation)而映射到打印頭元件。
更一般而言，分辨率532c(i＝0)模擬包括部分或所有打印頭元件520a-i的面積。被模擬的該面積例如可以等于、大于或小于打印頭元件520a-i占據(jù)的面積。分辨率532c各行內參考點的數(shù)目可以大于、小于或等于模擬面積內打印頭元件的數(shù)目。例如，如果模擬的面積大于所有打印頭元件520a-i占據(jù)的面積，則分辨率532c內每行的每端的一個或多個參考點可對應于延伸于第一打印頭元件520a之前和最后一個打印頭元件520i之后的“緩沖區(qū)”。下文參考方程8更詳細描述使用該緩沖區(qū)的一種方式。
頭溫度模型202可以通過許多方式中的任一種產(chǎn)生參考點534的溫度預計。例如，如圖5B所示，柵格530包括附加參考點536和538。如下文更詳細所述，頭溫度模型202產(chǎn)生參考點536和538的中間溫度和能量值，這些值用于產(chǎn)生與參考點534關聯(lián)的最終溫度預計Ta和輸入能量E。與參考點536和538關聯(lián)的絕對溫度值Ta可以，但不必須，對應于打印頭500內絕對溫度的預計。這些溫度值例如僅僅構成中間值，這些中間值方便用于產(chǎn)生分辨率532c內參考點534的絕對溫度預計Ta。類似地，與參考點536和538關聯(lián)的能量值E可以，但不必須，對應于打印頭500內的熱量累積的預計。這些能量值例如僅僅構成中間值，這些中間值方便用于產(chǎn)生分辨率532c內參考點534的溫度值。
在一個實施例中，相對溫度值T也可以與空間柵格530內每個參考點關聯(lián)。特定分辨率i內參考點的相對溫度值T為相對于上面的分辨率i+1內相應的參考點的絕對溫度的溫度值。如下文更詳細所述，“相應的”參考點可以指分辨率i+1內的插值參考點。
特定分辨率內參考點的n和j坐標使用符號(n，j)表示。此處使用的上標(i)表示分辨率號(即，i的值)。因此，表達式E(i)(n，j)是指與分辨率i內坐標為(n，j)的參考點關聯(lián)的能量值。類似地，Ta(i)(n，j)是指與分辨率i內坐標為(n，j)的參考點關聯(lián)的絕對溫度值，T(i)(n，j)是指與分辨率i內坐標為(n，j)的參考點關聯(lián)的相對溫度值。由于分辨率532c(其中i＝0)中參考點所具有的特殊含義，在一個實施例中，表達式E(0)(n，j)是指在時間間隔n內提供至打印頭元件j的輸入能量的數(shù)量。類似地，Ta(0)(n，j)是指在時間間隔n開始時打印頭元件j的預計絕對溫度，T(0)(n，j)是指在時間間隔n開始時打印頭元件j的預計相對溫度。
在下文的說明中，后綴(*，*)是指時間和空間維度內的所有參考點。例如，E(k)(*，*)表示分辨率k內所有參考點的能量。符號I(k)(m)表示從分辨率k到分辨率m的插值或抽取算子。當k＞m時，I(k)(m)作為插值算子；當k＜m時，I(k)(m)作為抽取算子。當應用于柵格530的特定分辨率的數(shù)值二維陣列時(例如E(k)(*，*))，算子I(k)(m)為二維插值或抽取算子，如剛才所述地基于k和m的數(shù)值，對空間(即，沿j軸)和時間(即，沿n軸)維度進行運算以產(chǎn)生新的數(shù)值陣列。應用算子I(k)(m)產(chǎn)生的陣列內數(shù)值的數(shù)目等于柵格530的分辨率m內參考點的數(shù)目。使用前綴形式表示應用算子I(k)(m)。例如，I(k)(m)E(k)(*，*)表示將算子I(k)(m)應用于能量E(k)(*，*)。通過下述的具體示例，算子I(k)(m)的使用將變得更加清楚。
算子I(k)(m)可以使用任何插值或抽取方法。例如，在本發(fā)明一個實施例中，算子I(k)(m)使用的抽取函數(shù)為算術平均，插值方法為線性插值。
在上文中指出，相對溫度值T(i)(n，j)與層i+1內“相應的”絕對溫度值Ta(i+1)相對的?，F(xiàn)在則可以明確，該“相應的”絕對溫度值更準確地是指(I(i+1)(i)Ta(i+1))(n，j)，即通過將插值算子I(i+1)(i)應用于Ta(i+1)(*，*)產(chǎn)生的一陣列內坐標為(n，j)的參考點的絕對溫度值。
在一個實施例中，頭溫度模型202使用方程4產(chǎn)生相對溫度值T(i)(n，j)，其為先前相對溫度值和在前一個時間間隔內累積的能量的加權組合， T(i)(n，j)＝T(i)(n-1，j)αi+AiE(i)(n-1，j) 方程4 方程4中的變量αi和Ai是可以通過任一各種方式被估算的參數(shù)，如下文更詳細所述。參數(shù)αI代表打印頭的自然冷卻，參數(shù)Ai代表累積能量引起的打印頭加熱。頭溫度模型202還使用方程5以及遞歸方程6產(chǎn)生絕對溫度值Ta(i)(n，j) Ta(nresolutions)(n，*)＝TS(n) 方程5 對于i＝nresolutions-1，nresolutions-2，...，0 方程6 更具體而言，Tanresolutions(n，*)被方程5初始化為TS(n)，即溫度傳感器512測量的絕對溫度。方程6遞歸地計算每個分辨率的絕對溫度Ta為上述分辨率的相對溫度之和。
在一個實施例中，介質的冷卻效應可以通過如方程7所示以最精細分辨率調整相對溫度的更新而被考慮 方程7 參數(shù)αmedia控制到介質的熱損耗，其依賴于介質的傳導率和介質移動經(jīng)過打印頭的速度。變量Tmedia表示介質接觸打印頭之前的絕對溫度。如方程7所示，熱損耗與打印頭和介質之間的絕對溫度差值成比例。注意，由于介質冷卻僅影響最精細分辨率，方程7僅用于最精細分辨率(即，i＝0)，方程4用于更新所有其他層(即，i＞0)的相對溫度。
在一個實施例中，方程6和7內產(chǎn)生的相對溫度T(i)(n，j)進一步被方程8調整 T(i)(n，j)＝(1-2ki)T(i)(n，j)+ki(T(i)(n，j-1)+T(i)(n，j+1)) 對于j＝0到jmax 方程8 方程8代表打印頭元件之間的橫向熱傳輸。在頭溫度模型中包含橫向熱傳輸使得在逆打印機模型中圖像的補償橫向尖銳。應該理解，盡管方程8使用三點核(包含參考點j以及在位置j+1和j-1的其兩個緊鄰點)，但是這并不是對本發(fā)明的限制。相反，在方程8中可以使用任何尺寸的核。必須為T(i)(n，j)提供j＝0和j＝jmax時的邊界條件，使得可以提供j＝-1和j＝jmax+1時T(i)(n，j)的值以用于方程8。例如，j＝-1和j＝jmax+1時的T(i)(n，j)可以設置為零?；蛘撸梢詫(i)(n，0)的值指派給T(i)(n，-1)，將T(i)(n，jmax)的值指派給T(i)(n，jmax+1)。提供這些邊界條件僅出于示例的目的，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，使用從方程3推導得到的方程9計算能量E(0)(n，j)(即，在時間間隔n內將提供給打印頭元件520a-i的能量) 方程9 方程9定義的值E(0)(n，j)允許使用方程10遞歸地計算i＞0的E(i)(n，j) i＝1，2，...，nresolutions-1 方程10 方程4至方程10的計算順序受到這些方程之間的依賴性的約束。下文更詳細地描述以恰當順序計算方程4至方程10的方法的示例。
頭溫度模型202和介質密度模型304包括可以如下校準的若干參數(shù)。再次參考圖1，熱打印機108可以用于打印目標圖像(用作源圖像100)，產(chǎn)生打印圖像110。在打印目標圖像的過程中，可以測量(1)熱打印機108用于打印該目標圖像的能量、(2)隨時間的打印頭的環(huán)境溫度、以及(3)介質溫度。測得的能量和溫度隨后作為輸入提供到熱打印機模型302。將熱打印機模型302預計的預計打印圖像306的密度分布與打印該目標圖像產(chǎn)生的打印圖像110的實際密度分布比較。頭溫度模型202和介質密度模型304的參數(shù)隨后基于該比較的結果而調整。這個過程重復直至預計打印圖像306的密度分布充分匹配對應于目標圖像的打印圖像110的密度分布。由此獲得的頭溫度模型202和介質密度模型304的參數(shù)隨后用于逆打印機模型102(圖2)的頭溫度模型202和逆介質密度模型206。下文更詳細地描述可以用于這些模型的參數(shù)的示例。
在本發(fā)明一個實施例中，有關逆介質模型中討論的伽馬函數(shù)Γ(E)被參數(shù)化為如方程11所示的不對稱S形函數(shù) 方程11 其中ε＝E-E0，E0為能量偏移。當a＝0且b＝0時，方程11所示Γ(E)為關于能量E0的對稱函數(shù)，且在E＝E0時具有斜率dmaxσ。然而，熱打印機的典型伽馬曲線經(jīng)常是不對稱的，使用非零的a和b值表示則更好。結合圖4上述的函數(shù)TΓ(d)可以通過各種方式中的任何方式估算。函數(shù)TΓ(d)例如可以是當伽馬函數(shù)Γ(E)被測量時對打印頭元件溫度的估算。這種估算可以從頭溫度模型獲得。
在一個實施例中，靈敏度函數(shù)S(d)模擬為p階多項式，如方程12所示 方程12 在優(yōu)選實施例中，使用三階多項式p＝3，當然這不是對本發(fā)明的限制。相反，靈敏度函數(shù)S(d)可以是任意階的多項式。
應該理解，方程11和方程12所示的伽馬和靈敏度函數(shù)僅僅是用于示例的目的，并不構成對本發(fā)明的限制。相反，可以使用伽馬和靈敏度函數(shù)的其他數(shù)學形式。
已經(jīng)大致描述了頭溫度模型202如何模擬打印頭500的熱歷史，現(xiàn)在更詳細地描述應用上述技術的一個實施例。具體而言，參考圖6A，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于打印源圖像100(圖1)的過程600的流程圖。更具體而言，過程600可以基于源圖像100和打印頭104的環(huán)境溫度，由逆打印機模型102執(zhí)行以產(chǎn)生和提供輸入能量106至熱打印機108。熱打印機108隨后基于輸入能量106打印該打印圖像110。
如上所述，頭溫度模型202可以計算相對溫度T、絕對溫度Ta、以及能量E的值。如上進一步所述，用于執(zhí)行這些計算的方程之間的相互關聯(lián)對執(zhí)行計算的順序產(chǎn)生約束。過程600按照恰當順序執(zhí)行這些計算，由此計算在每個時間間隔n內要提供給打印頭元件520a-i的輸入能量E(0)(n，*)。這里使用的后綴(n，*)是指在離散的時間間隔n、特定分辨率內所有參考點的(相對溫度T、絕對溫度Ta、或能量E)值。例如，E(i)(n，*)是指在離散的時間間隔n內分辨率i內所有參考點(即，對于j的所有值)的能量值。例如可以使用任何合適的編程語言在軟件中實施過程600。
在一個實施例中，對于每個時間間隔n，過程600僅參考來自時間間隔n和來自前一個時間間隔n-1的能量和溫度。因此不需要永久儲存對于所有n的這些量。二維陣列T(i)(*，*)、Ta(i)(*，*)和E(i)(*，*)可以分別被僅僅兩個一維陣列替代，下標“new”和“old”分別替代時間維度自變量n和n-1。具體而言，下述一維陣列用于存儲時間間隔n時的中間值 (1)Told(i)(*)，用于存儲來自前一個時間間隔(即，打印時間間隔n-1)的分辨率i內所有參考點的相對溫度的陣列。Told(i)(*)等價于T(i)(n-1，*)； (2)Tnew(i)(*)，用于存儲當前時間間隔n內分辨率i內所有參考點的相對溫度的陣列。Tnew(i)(*)等于T(i)(n，*)； (3)STold(i)(*)，用于存儲來自前一個時間間隔n-1的分辨率i內所有參考點的絕對溫度的陣列。STold(i)(*)等于T(a)(i)(n-1，*)； (4)STnew(i)(*)，用于存儲當前時間間隔n-1內分辨率i內所有參考點的絕對溫度的陣列。STnew(i)(*)等于T(a)(i)(n，*)；以及 (5)Eacc(i)(*)，用于存儲當前時間間隔n內分辨率i內所有參考點的當前累積能量的陣列。Eacc(i)(*)等于E(i)(n，*)。
注意，當應用于上述五個一維陣列中任一個時，插值算子Ikn導致空間域的一維插值或抽取。參考顯式存儲的T或ST的“old”和“new”值，單獨進行時間插值。
過程600開始于調用程序Initialize()(步驟602)。Initialize()程序例如可以是(1)針對i的所有值(即，從i＝0到i＝nresolutions-1)將Tnew(i)(*)和Eacc(i)(*)初始化為零(或者某些其他預定值)，以及(2)針對從i＝0到i＝nresolutions的i的所有值，將STnew(i)(*)初始化為TS(從溫度傳感器512讀取的溫度)。
過程600將n的值初始化為零(步驟604)，對應于將被打印的源圖像100的第一打印頭周期。過程600將n的值與nmax(打印源圖像100所需的打印頭周期的總數(shù))比較，以確定整個源圖像100是否已經(jīng)打印(步驟606)。如果n大于nmax，過程600終止(步驟610)。如果n不大于nmax，則使用nresolutions-1的值調用子程序Compute_Energy()(步驟608)。
Compute_Energy(i)以分辨率數(shù)i為輸入，依據(jù)上述方程計算輸入能量Eacc(i)(*)。參考圖6B，在一個實施例中，使用遞歸過程620實施Compute_Energy()。如下文更詳細所述，在計算Eacc(i)(*)的過程中，過程620也遞歸地按照特定模式計算能量Eacc(i-1)(*)、Eacc(i-2)(*)...Eacc(0)(*)中每個。當能量Eacc(0)(*)計算出來后，這些能量被提供到打印頭元件520a-i以產(chǎn)生期望的輸出密度且n的值遞增。
更具體而言，過程620通過將Tnew(i)的值指定給陣列Told(i)而初始化該陣列(步驟622)。過程620確定是否i＝0(步驟623)。如果i≠0，該過程通過使用方程4給臨時陣列Ttemp(i)賦值，在時間上更新相對溫度(步驟624)。否則，該過程通過使用方程7給臨時陣列Ttemp(i)復制，在時間上更新相對溫度(步驟625)。過程620通過使用方程8給給Tnew(i)賦值，在空間上更新相對溫度(步驟626)。
過程620隨后計算當前和先前的絕對溫度STnew(i)(*)和STold(i)(*)。更具體而言，STold(i)(*)的值設定為STnew(i)(*)(步驟627)。隨后過程620使用方程6，基于分辨率i內的相對溫度和分辨率i+1內的絕對溫度，更新分辨率i內的當前絕對溫度(步驟628)。插值算子I(i+1)(i)應用于STnew(i+1)(*)，產(chǎn)生被插值的絕對溫度值的陣列。該陣列的維度等于分辨率i的空間維度。該插值的絕對溫度值的陣列與Tnew(i)(*)相加以產(chǎn)生STnew(i)(*)。這樣，絕對溫度值從層i+1向下傳播到層i。應該理解，由于Compute_Energy()執(zhí)行的遞歸，絕對溫度隨時間按照特定模式在連續(xù)層之間向下傳播。
過程620測試是否i＝0以確定是否正在計算底部(最精細)分辨率的能量(步驟630)。為確定絕對溫度是否需要在時間上被插值從而提供下面的層的參考絕對溫度，該測試是必須的。對于i＝0的情形，正在計算最精細分辨率的絕對溫度，不需要任何時間插值。
對于i非零的情形，則需要時間插值。量dec_factor(i)代表分辨率i-1與分辨率i內的時間維度內參考點數(shù)目的比例。因此，需要產(chǎn)生dec_factor(i)插值的絕對溫度。應該理解，dec_factor(i)對于i的每個值可能具有任意值；例如dec_factor(i)對于i的每個值可以等于一，在這種情況下的下述各種步驟可以簡化或排除，這對于本領域普通技術人員而言是顯而易見。同時，通過累加時間維度內所有dec_factor(i)插值點的能量Eacc(i-1)(*)，計算能量Eacc(i)(*)。這兩個任務由下述步驟完成。
能量Eacc(i)(*)被初始化為零(步驟634)。陣列Step(i)(*)用于存儲在STold(i)(*)和STnew(i)(*)之間進行插值的步長值。Step(i)(*)內的值通過將STnew(i)和STold(i)之間的差值除以dec_factor(i)而初始化(步驟636)。
參考圖6C，過程620進入具有dec_factor(i)次迭代的循環(huán)(步驟638)。通過將Step(i)加到STold(i)，將被插值的值指定給STnew(i)(步驟640)。Compute_Energy()被遞歸調用以計算分辨率i-1的能量(步驟642)。在得到分辨率i-1的計算能量之后，使用方程10部分地計算當前分辨率i的能量Eacc(i)(*)(步驟644)。
注意在方程10中，符號描述分辨率i-1內的能量在空間和時間上的二維抽取。由于Eacc(i-1)(*)為代表空間維度內分辨率i-1內參考的能量的一維陣列，通過在時間維度內對Eacc(i)(*)進行顯式求平均，步驟644逐步得到相同的結果。應該理解，直到在步驟638啟動的循環(huán)完成其所有迭代之后，能量Eacc(i)(*)才完成全部計算。
在準備步驟638中啟動的循環(huán)的下一個迭代的過程中，STnew(i)的值指定給STold(i)(步驟646)。該循環(huán)執(zhí)行步驟640-646共dec_factor(i)次。在完成循環(huán)時(步驟648)，分辨率i的所有能量Eacc(i)已經(jīng)計算出來，且所有必要的絕對溫度已經(jīng)向下傳輸?shù)礁毜姆直媛?。因此，Compute_Energy(i)終止(步驟650)，并將控制返回到啟動其的Compute_Energy(i+1)(步驟644)。當控制最后返回到水平i＝nresolutions-1時，Compute_Energy(i)終止(步驟650)并在步驟606將控制返回到過程600。
再次回到步驟630(圖6B)，如果i＝0，則Compute_Energy()被要求計算底部(最精細)分辨率的能量Eacc(0)(*)。在一個實施例中，能量Eacc(0)(*)為將要提供到打印頭元件520a-i的能量。過程620使用方程3計算能量Eacc(0)(*)(步驟652)。過程620將能量Eacc(0)(*)提供到打印頭元件520a-i以產(chǎn)生期望的密度d(n，*)(步驟654)。
如上所述，分辨率i＝0內參考點的數(shù)目可能不同于(大于或小于)打印頭元件520a-i的數(shù)目。如果參考點數(shù)目小于元件數(shù)目，則絕對溫度STnew(0)(*)插值到打印頭元件的分辨率，且隨后步驟652被應用于計算在步驟654將提供到打印頭元件的能量Eacc(0)(*)。能量Eacc(0)(*)隨后被抽取回到分辨率i＝0，且過程620重新開始。
n的值遞增，代表在時間上前進到下一個打印頭周期(步驟656)。如果n＞nmax(步驟658)，源圖像100的打印完成，且過程620和600都終止(步驟660)。否則，Compute_Energy(i)終止(步驟662)，代表Compute_Energy(i)使用的遞歸降到最低點。Compute_Energy(i)在步驟662的終止，將控制返回到步驟644的Compute_Energy(i+1)(圖6C)。過程600重復步驟608，直到數(shù)字圖像的打印完成。
因此應該理解，圖6A-6D所示的過程600和620可以用于依據(jù)上述的熱歷史補償技術打印數(shù)字圖像(例如，源圖像100)。
應該理解，上述以及下文更詳細描述的本發(fā)明各種實施例的特征提供了許多優(yōu)點。
本發(fā)明各種實施例的一個優(yōu)點為，減少或消除了上述“密度漂移”的問題。更精確而言，在計算將被提供到打印頭元件的能量時，通過考慮打印頭元件的當前環(huán)境溫度和打印頭的熱及能量歷史，打印頭元件被更精確地升高到僅僅產(chǎn)生期望的密度所需的溫度。
本發(fā)明各種實施例的另一個優(yōu)點為，它們增大或減小了提供到打印頭元件520a-i的輸入能量E(0)(*，*)，這是產(chǎn)生期望密度d(*，*)的需要或期望的。嘗試補償熱歷史影響的常規(guī)系統(tǒng)通常隨時間減少提供到熱打印頭的能量數(shù)量，以補償打印頭元件的溫度上升。相反，本發(fā)明各種實施例使用的模型的一般性使其可以靈活地增大或減小提供到特定打印頭元件的能量數(shù)量。
例如，參考圖7，兩個曲線702和704被示出為隨時間提供到打印頭元件的能量。曲線702和704都代表為了打印包含兩個高密度梯度(近似分別位于編號為25和50的像素)的一列像素，而提供到打印頭元件的能量數(shù)量。曲線702(實線所示)代表由常規(guī)熱打印機提供到打印頭元件的能量，曲線704(虛線所示)代表由逆打印機模型102的一個實施例提供到打印頭元件的能量。如曲線704所示，逆打印機模型102在第一高密度梯度提供的能量數(shù)量大于常規(guī)熱打印機。這將趨于更快速地升高打印頭元件的溫度，并由此在輸出中產(chǎn)生更清晰的邊緣。類似地，逆打印機模型102在第二高密度梯度提供的能量數(shù)量小于常規(guī)熱打印機。這將趨于更快速地降低熱打印頭元件的溫度，且由此在輸出中產(chǎn)生更清晰的邊緣。
基于上面圖7的討論應該理解，本發(fā)明的各種實施例可以靈活地根據(jù)需要增大或減小提供到打印頭元件得能量數(shù)量，以產(chǎn)生期望的輸出密度d。逆打印機模型206的靈活性允許校正因子ΔE(n)(圖4)(用于產(chǎn)生輸入能量E(n))以任意恰當?shù)姆绞阶兓?，以及以任意組合在不同打印頭元件之間以及不同打印頭周期之間變化。例如，校正因子ΔE(n)可以任意組合地是正、負、或零。此外，從一個打印頭周期到下一個周期，特定打印頭元件j的校正因子ΔE(n，j)可以增大、減小、或保持不變。在打印頭周期之間，多個打印頭元件的校正因子可以任意組合地增大、減小、或保持不變。例如，第一打印頭元件j1的校正因子從一個打印頭周期到下一個周期時增大，而第二打印頭元件j2的校正因子減小。
逆介質密度模型206可以產(chǎn)生的校正因子的變化的這些示例僅僅是說明圖4所示逆介質密度模型206的靈活性。更一般而言，逆介質密度模型206精確補償熱打印機108的熱歷史影響的能力，使其可以減輕通常與熱打印機相關的各種問題(例如密度漂移和邊緣模糊)的影響。逆介質密度模型206的各種其他優(yōu)點以及本發(fā)明的其他方面和實施例對于本領域普通技術人員而言是顯而易見的。
本發(fā)明各種實施例的另一個優(yōu)點為，通過計算有效的方式計算將提供給打印頭元件的能量。例如，如上所述，在本發(fā)明一個實施例中，使用兩個一維函數(shù)(G(d)和S(d))計算輸入能量，由此使得與使用單個二維函數(shù)F(d，TS)相比可以更高效地計算輸入能量。
具體而言，如果f為任意兩個分辨率之間的抽取因子，則一個實施例中對每個像素而言執(zhí)行的加法次數(shù)的上限由方程13給出 對于大f， 方程13 此外，在一個實施例中，一個實施例中對每個像素而言執(zhí)行的乘法次數(shù)的上限由方程14給出 對于大f， 方程14 在一個實施例中，對于每個像素，執(zhí)行兩次查找。在實驗使用中，本發(fā)明的各種實施例已經(jīng)表現(xiàn)出能夠充分快速地計算輸入能量以允許實時用于打印頭周期時間為1.6ms的熱打印機。
已經(jīng)通過各種實施例描述了本發(fā)明。包括但不限于下述實施例的各種其他實施例也落在權利要求的范圍內。
盡管本文已經(jīng)結合熱傳輸打印機描述了一些實施例，但是應該理解這不是對本發(fā)明的限制。相反，上述技術可以應用于熱傳輸打印機之外的打印機(例如，直接熱打印機)。此外，上述的熱打印機各種特征的描述僅僅是出于示例的目的，并不構成對本發(fā)明的限制。
上述提供實施例每個方面僅僅是出于示例目的，并不構成對本發(fā)明的限制。例如，打印頭500內可以存在任意數(shù)目的層，熱打印頭模型內可以存在任意數(shù)目的分辨率。此外，打印頭層和分辨率之間無需存在一對一的對應關系。相反，打印頭層和分辨率之間可以存在多對一和一對多的關系。每個分辨率內可以有任意數(shù)目的參考點，分辨率之間可存在任意抽取因子。盡管上文中描述了特定的伽馬和靈敏度函數(shù)，但是可以使用其他函數(shù)。
應該理解，上文所示和所述的各種方程的結果可以通過各種方式中任一種產(chǎn)生。例如這些方程(例如方程1)可以實施于軟件內，其結果可以在飛行中(on-the-fly)計算?；蛘撸梢灶A先產(chǎn)生查找表，這些查找表存儲這些方程的輸入及其相應輸出。這些方程的近似也可以用于例如提供提高的計算效率。此外，這些或其他技術的任意組合可以用于實施上述的方程。因此應該理解，在上面的說明書中提到的例如“運算”和“計算”方程結果并非僅指在飛行中計算，還指可以用于產(chǎn)生相同結果的任何技術。
一般而言，上述技術可以實施于例如硬件、軟件、固件、或其任意組合。上述技術可以實施為在可編程計算機與/或打印機上執(zhí)行的一個或多個計算機程序，該可編程計算機與/或打印機包括處理器、該處理器可讀取的存儲介質(包括例如易失性和非易失性存儲器與/或存儲元件)、至少一個輸入裝置、以及至少一個輸出裝置。程序代碼可以應用于使用輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行此處描述的功能并產(chǎn)生輸出信息。該輸出信息可以應用于一個或多個輸出裝置。
適用于本發(fā)明各種實施例的打印機通常包括打印引擎和打印機控制器。打印機控制器從主計算機接收打印數(shù)據(jù)，并基于該打印數(shù)據(jù)產(chǎn)生待打印的頁信息。打印機控制器將頁信息傳輸?shù)酱蛴∫孢M行打印。該打印引擎在輸出介質上執(zhí)行由該頁信息指定的圖像的物理打印。
此處描述的元件和部件可以進一步劃分為附加部件或者結合在一起形成用于執(zhí)行相同功能的更少部件。
如下權利要求的范圍內的每個計算機程序可以實施為任何編程語言，例如匯編語言、機器語言、高級過程編程語言、或者面向對象的編程語言。該編程語言可以是編譯的或解釋的編程語言。
各計算機程序可以實施于有形地實施為機器可讀取存儲裝置的計算機程序產(chǎn)品以由計算機處理器執(zhí)行。本發(fā)明的方法步驟可以由計算機處理器執(zhí)行，該計算機處理器執(zhí)行有形地實施于計算機可讀取介質上的程序，通過操縱輸入并產(chǎn)生輸出而執(zhí)行本發(fā)明的功能。
應該理解，盡管本發(fā)明已經(jīng)通過具體實施例在上文中得到描述描述，前述實施例僅提供作為示例性，而不限制或界定本發(fā)明的范圍。其他實施例也落在本發(fā)明的范圍之內，該范圍由下述權利要求的范圍定義。落在下述權利要求范圍內的其他實施例包括但不限于如下所述。
權利要求
1.在包括打印頭元件的熱打印機中，一種方法包括步驟
(A)基于環(huán)境溫度、先前提供給所述打印頭元件的能量、以及所述打印頭元件將在其上打印的打印介質的溫度，預計所述打印頭元件的溫度；以及
(B)基于所述打印頭元件的預計溫度以及將由所述打印頭元件打印的期望輸出密度的多個一維函數(shù)，計算要提供到所述打印頭元件的輸入能量。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述多個一維函數(shù)包括
逆伽馬函數(shù)，以所述期望輸出密度為輸入并以未校正的輸入能量為輸出；以及
校正函數(shù)，以所述打印頭元件的當前溫度為輸入并以校正因子為輸出，
其中所述步驟(A)包括通過將所述校正因子添加到所述未校正輸入能量來計算所述輸入能量的步驟。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述校正函數(shù)通過執(zhí)行如下步驟得到所述校正因子
通過從所述打印頭元件的當前溫度減去參考溫度而得到溫度差；以及
作為所述溫度差與一靈敏度函數(shù)的輸出的乘積，得到所述校正因子，所述靈敏度函數(shù)以所述期望輸出密度為輸入并以靈敏度值為輸出。
4.一種熱打印機，包括
打印頭元件；
溫度預計裝置，用于基于環(huán)境溫度、先前提供給所述打印頭元件的能量、以及所述打印頭元件將在其上打印的打印介質的溫度，預計所述打印頭元件的溫度；以及
輸入能量計算裝置，用于基于所述打印頭元件的預計溫度以及將由所述打印頭元件打印的期望輸出密度的多個一維函數(shù)，計算要提供到所述打印頭元件的輸入能量。
5.如權利要求4所述的熱打印機，其中用于計算輸入能量的裝置包括
逆伽馬函數(shù)裝置，以所述期望輸出密度為輸入并以未校正的輸入能量為輸出；
校正函數(shù)裝置，以所述打印頭元件的當前溫度為輸入并以校正因子為輸出；以及
通過將所述校正因子添加到所述未校正輸入能量而計算所述輸入能量的裝置。
6.如權利要求5所述的熱打印機，其中所述校正函數(shù)裝置包括
用于通過從所述打印頭元件的當前溫度減去參考溫度而得到溫度差的裝置；以及
用于作為所述溫度差值與一靈敏度函數(shù)的輸出的乘積得到所述校正因子的裝置，所述靈敏度函數(shù)以所述期望輸出密度為輸入并以靈敏度值為輸出。
7.在一種具有包括多個打印頭元件的打印頭的熱打印機中，針對多個打印頭周期的每一個得到在所述打印頭周期內要提供到所述多個打印頭元件以產(chǎn)生多個輸出密度的多個輸入能量的方法，所述方法包括步驟
(A)針對所述多個打印頭周期中每一個，使用多分辨率熱傳播模型，基于環(huán)境溫度、在至少一個先前打印頭周期內提供給所述多個打印頭元件的多個輸入能量、以及所述打印頭元件將在其上打印的打印介質的溫度，得到在所述打印頭周期開始時所述多個打印頭元件的多個預計溫度；以及
(B)使用逆介質模型，基于所述多個預計溫度以及在所述打印頭周期內將由所述多個打印頭元件輸出的多個密度，得到所述多個輸入能量。
8.如權利要求7所述的方法，還包括步驟
(C)定義具有i軸、n軸、和j軸的三維柵格，其中所述三維柵格包括多個分辨率，其中所述多個分辨率中每個定義在i軸上具有獨特坐標的平面，其中所述多個分辨率中每個包括參考點的獨特二維柵格，且其中所述三維柵格內任意一個參考點可以通過其i、n、和j坐標唯一地索引；
其中與所述三維柵格內每個所述參考點相關聯(lián)的是絕對溫度值和能量值；
其中與坐標為(0，n，j)的參考點相關聯(lián)的絕對溫度值對應于在位置j的打印頭元件在時間間隔n開始時的預計溫度，且其中與坐標為(0，n，j)的參考點相關聯(lián)的能量值對應于在時間間隔n內要提供到在位置j的打印頭元件的輸入能量數(shù)量；且其中所述步驟(B)包括步驟
(B)(1)通過基于與i坐標為零的多個參考點相關聯(lián)的絕對溫度值和所述多個輸出密度，得到與所述i坐標為零的多個參考點相關聯(lián)的能量值，由此得到所述多個輸入能量。
9.如權利要求8所述的方法，還包括步驟
(D)使用下述方程計算相對溫度值
T(i)(n，j)＝T(i)(n-1，j)αi+AiE(i)(n-1，j)；以及
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)指與坐標為(i，n，j)的參考點相關聯(lián)的相對溫度值；
(E)使用下述遞歸方程計算絕對溫度值
其中i＝nresolutions-1，nresolutions-2，...，0
初始條件由下式指定
其中nresolutions為所述三維柵格內分辨率的數(shù)目，TS為環(huán)境溫度，Ta(i)(n，j)指與坐標為(i，n，j)的參考點相關聯(lián)的絕對溫度值，且I(i+1)(i)為從分辨率i+1到分辨率i的插值算子；且其中所述步驟(B)(1)包括步驟
使用下述遞歸方程計算所述多個輸入能量
其中，i＝1，2，...，nresolutions-1；
初始條件由下式指定
其中G(d(n，j))將所述期望輸出密度d與未校正輸入能量EΓ相關聯(lián)，Ta(0)(n，j)為與坐標為(0，n，j)的參考點相關聯(lián)的絕對溫度值，且S(d(n，j))為G(d(n，j))的溫度依賴性的斜率。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述步驟(D)包括使用下述方程計算i＝0的相對溫度值的步驟
其中αmedia控制到所述打印頭將打印的打印介質的熱損耗，且其中Tmedia代表在介質接觸所述打印頭之前介質的絕對溫度。
全文摘要
提出了一種熱打印機模型，其模擬熱打印頭元件對隨時間向打印頭元件的能量提供的熱響應。該熱打印頭模型產(chǎn)生每個熱打印頭元件在每個打印頭周期開始時的溫度的預計，基于(1)熱打印頭的當前環(huán)境溫度，(2)打印頭的熱歷史，(3)打印頭的能量歷史，以及(可選地)(4)打印介質的當前溫度。為了產(chǎn)生具有期望密度的點，在打印頭周期內提供至每個打印頭元件的能量數(shù)量的計算是基于(1)在該打印頭周期內由該打印頭元件產(chǎn)生的期望密度，以及(2)在該打印頭周期開始時打印頭元件的預計溫度。
文檔編號B41J2/36GK101102899SQ200580046666
公開日2008年1月9日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權日2004年11月15日
發(fā)明者S·S·薩奎布, W·T·韋特林 申請人:寶麗來公司