圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統的制作方法

專利名稱：圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統，并且更具體地涉及適用于噴墨記錄的圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統。
背景技術：
作為成像裝置如打印機、傳真機、復印機和具有打印機、傳真機和復印機功能的復合(或多功能)裝置，例如存在所謂的使用噴墨記錄頭的噴墨記錄裝置。噴墨記錄裝置通過將墨從噴墨記錄頭噴射到記錄介質上在記錄介質上形成圖像。記錄介質可以是紙、OHP膜或墨可粘附在其上的任何合適的記錄片材。成像包括各種字符、圖像和/或相片的記錄和打印。
在這種噴墨記錄裝置中，增加分辨率是增加在記錄介質上形成的圖像的圖像質量的一個要素。可以減小噴射墨的記錄頭的噴嘴之間的間距以獲得高分辨率。然而，由于減小噴嘴間距的物理限制，以副掃描(或記錄片材供給)準確度和沖擊點直徑容許，進行所謂的隔行掃描以便獲得噴嘴間距的整數倍的分辯率。
增加噴墨記錄裝置的運行速度(或記錄速度)是增加圖像質量以外的另一個重要的要素。尤其是在串行掃描類型的成像裝置(其中記錄頭在主掃描方向上掃描，而記錄片材在副掃描方向上供給)的情況下，通過進行雙向記錄(雙方向記錄)可實現大約單向記錄兩倍的記錄速度，雙向記錄在主掃描方向中在記錄頭掃描的正向路徑(或下行路徑)和返回路徑(或上行路徑)期間均將墨噴射到記錄紙上。
但是當進行雙向記錄時，難以使記錄頭的正向和返回路徑之間記錄介質上的墨滴撞擊位置完全匹配，而是在記錄頭的正向和返回路徑之間記錄介質上的墨滴的撞擊位置之間發生輕微的誤差。由于這個原因，當嘗試通過同時進行隔行掃描和雙向記錄來同時獲得高速運轉(或高速記錄)和高圖像質量時，每隔一行產生撞擊位置誤差(這個撞擊位置誤差稱為“雙向撞擊誤差”)，并且結果是圖像質量極大惡化。
日本特許公開專利申請No.11-48587和No.2004-288627提出通過提供可在用戶使用該打印裝置之前容易地校正撞擊位置的圖案，并且使用戶能夠根據該圖案進行校正操作，來防止圖像質量由于上述雙向撞擊誤差而變得惡化。
日本特許公開專利申請No.2004-9333提出另一方法，該方法在主掃描的正向路徑優先記錄點，并且在返回路徑中以點的記錄密度的50％或更高的灰度等級(gradation level)填充該點。
而且，日本特許公開專利申請No.2004-166163提出一種灰度復制方法，該方法通過斜線組(inclined line-group)基本色調(keytone)復制灰度(gradation)等級利用抖動矩陣進行半色調處理。
在噴墨記錄裝置中，可以通過選擇性地噴射三種墨滴尺寸的墨，即大墨滴、中墨滴和小墨滴形成四種點尺寸(大、中、小和零)形成灰度圖像。但是，在這種情況中，雙向撞擊誤差的程度根據墨滴尺寸而不同。
例如，如果噴射墨的記錄頭使用壓電元件，墨滴的動能、墨滴在飛行過程中受到的空氣阻力和施加到壓電元件上以噴射墨滴的驅動信號波形分別根據墨滴尺寸而不同。結果，從記錄頭噴出的墨滴的撞擊位置誤差的量根據墨滴尺寸而不同。而且，如果為了噴射不同墨滴尺寸的墨，制造不同的噴嘴直徑，則從記錄頭噴出的墨滴的撞擊位置誤差的量也受制造記錄頭的精度的影響。
換句話說，當通過選擇性地噴射具有不同墨滴尺寸的墨進行雙向記錄時，極難準確匹配所有墨滴尺寸的墨滴撞擊位置。
由于這個原因，即使使用日本特許公開專利申請No.11-48587和No.2004-188627提出的方法，抑制由雙向撞擊誤差引起的圖像質量惡化也是有限度的。因此，當產生圖像數據時，必須在會發生雙向撞擊誤差的前提下進行半色調處理，但是常規方法不考慮這種前提。
另一方面，盡管日本特許公開專利申請No.2004-9333從抑制由雙向撞擊誤差引起的圖像質量的惡化的觀點提出了一種合適方法，例如，由小墨滴形成的點將以小墨滴的記錄密度為50％的灰度等級每隔一行沿著主掃描方向成直線排列。但是，這種點排列容易受副掃描方向的不一致性和噴嘴的噴墨的不一致性的影響，并且引入另一個問題容易產生條帶。
如在日本特許公開專利申請No.2004-166163提出的基于斜線組基本色調的抖動處理不易產生條帶。然而，引入另一個問題如果發生雙向撞擊誤差，則產生斜線組基本色調(keytone)的無序。

發明內容
本發明總的目的是提供一種圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統，其中抑制上述問題。
本發明更具體的目的是提供一種圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統，它們可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
本發明另一個目的是提供一種用于處理要輸出到能通過噴墨記錄頭在掃描的正向路徑和返回路徑中記錄進行雙向記錄在記錄介質上形成圖像的成像裝置中的圖像數據的圖像處理方法，包括基于斜線組基本色調并維持基本色調連續性的半色調處理，其中半色調處理包括抖動處理，其中斜線組基本色調在進行正向路徑記錄的階段出現。根據本發明的圖像處理方法，可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
本發明進一步的目的是提供一種通過用于使電腦按照上述圖像處理方法執行半色調處理的打印機驅動器，以將圖像數據輸出到成像裝置。根據本發明的打印機驅動器，可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
本發明的另一個目的是提供一種具有上述打印機驅動器的圖像處理裝置，以對待輸出到成像裝置的數據進行半色調處理。根據本發明的圖像處理裝置，可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
本發明還有另一個目的是提供能通過在噴墨記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中記錄進行雙向記錄在記錄介質上形成圖像的成像裝置，包括構置以進行基于斜線組基本色調并維持基本色調連續性的半色調處理的半色調處理部分，其中半色調處理部分包括構置以進行抖動處理的抖動處理部分，在該抖動處理中斜線組基本色調在進行正向路徑的記錄的階段出現。根據本發明的成像裝置，可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
本發明的進一步的目的是提供一種包括上述圖像處理裝置和上述成像裝置的成像系統。根據本發明的成像系統，可以通過減少由雙向撞擊誤差引起的斜線組基本色調的無序來改善圖像質量。
當結合附圖閱讀以下的詳細說明，本發明的其他的目的和進一步的特征將變得明晰。


圖1是大體上顯示噴墨記錄裝置的機械部分的橫截面視圖；圖2是說明噴墨記錄裝置的重要部分的平面視圖；圖3是說明噴墨記錄裝置的頭結構的透視圖；圖4是說明噴墨記錄裝置的傳送帶的橫截面視圖；圖5是說明噴墨記錄裝置的成像操作的透視圖；圖6是說明除了黃色墨、洋紅色墨、青色墨和黑色墨的噴嘴以外還具有紅色墨和藍色墨的噴嘴的頭結構的圖；圖7是說明除了黃色墨、洋紅色墨、青色墨和黑色墨的噴嘴以外還具有淺青色墨的噴嘴和淺洋紅色墨的噴嘴的頭結構的圖；圖8是說明除了圖7所示頭結構的噴嘴以外還具有紅色墨的噴嘴的頭結構的圖；圖9是說明除了圖7所示頭結構的噴嘴以外還具有暗黃色墨的噴嘴的頭結構的圖；圖10是表示代表滲透劑的化學式(1)的圖；圖11是表示代表滲透劑的化學式(2)的圖；圖12是表示代表滲透劑的化學式(3)的圖；圖13是表示代表滲透劑的化學式(4)的圖；圖14是表示噴墨記錄裝置的控制部分的系統框圖；圖15是說明頭結構和在由此產生的雙向色差的圖；圖16是說明消除雙向色差的頭結構的圖；圖17是說明另一個消除雙向色差的頭結構的圖；圖18是說明再一個消除雙向色差的頭結構的圖；
圖19是說明在本發明的圖像處理裝置的實施方案中本發明的打印機驅動器的實施方案的結構的功能框圖；圖20是詳細說明打印機驅動器內部的圖像處理流程的系統框圖；圖21是表示斜線組基本色調的最小單元圖案的實例的圖；圖22是顯示斜線組基本色調的灰度表現的圖；圖23是說明抖動掩碼(mask)大小的實例的圖；圖24是表示常規抖動矩陣(閾值矩陣)的實例的圖；圖25表示人類視覺的特征的圖；圖26A和26B分別是說明具有加強的斜線組基本色調的圖案之間的半色調灰度等級的點排列的圖；圖27是表示由常規的線組基本色調獲得的灰度圖案的圖；圖28是說明在即使理想地獲得圖26A所示的點排列也發生雙向撞擊誤差的情況下的點排列的圖；圖29是表示在本發明中使用的抖動矩陣(閾值矩陣)的圖；圖30是說明當由圖22所示參考圖案B變為參考圖案C時的點圖案；圖31是說明在使用三種點尺寸的情況下對于所有灰度等級每個點的使用率的圖；和圖32是更詳細說明從空白圖案到圖27中的參考圖案C的部分的每個點的使用率的圖。
具體實施例方式
通過參考附圖，對本發明的圖像處理方法、打印機驅動器、圖像處理裝置、成像裝置和成像系統的實施方案進行說明。
首先，通過參考圖1到4，對本發明的成像裝置的實施方案進行說明。在這個實施方案中，本發明應用于噴墨記錄裝置。圖1是大體上顯示噴墨記錄裝置的機械部分的橫截面視圖。圖2是說明噴墨記錄裝置的重要部分的平面視圖。圖3是說明噴墨記錄裝置的頭結構的透視圖。圖4是說明噴墨記錄裝置的傳送帶的橫截面視圖。
噴墨記錄裝置由其中包括成像部分2的裝置主體1等組成。供紙托盤4設置在裝置主體1的下面，并且多個記錄介質(以下簡稱為紙)3可以堆在這個供紙托盤4上。從供紙托盤4供應的紙3通過傳送機構5傳送。成像部分2在由傳送機構5傳送的紙3上記錄圖像，并且其后將紙3排出到設置在裝置主體1一側的排紙托盤6上。
對噴墨記錄裝置的裝置主體1可分離地設置雙向(duplex)單元7。當進行雙向記錄時，在紙3的一面(或正面)上記錄圖像之后，通過傳送機構5將該紙反方向傳送，并且供應到將紙3翻轉使得可在紙3的另一面(或背面)上進行記錄的雙向單元7中。然后將紙3再次供應到傳送機構5，并且通過成像部分2在紙3的另一面(或背面)上記錄圖像之后，最終將紙3排出到排紙托盤6上。
成像部分2包括被導軸11和12滑動支撐并且通過主掃描電機(未顯示)在垂直于紙3傳送方向的主掃描方向上移動的滑架13。記錄頭14安裝在滑架13上。記錄頭14由分別具有多個噴射墨滴的噴嘴14n的多個噴墨頭14y、14m、14c和14k形成，如圖3所示。將墨供應到記錄頭14上的墨盒15可分離地設置在滑架13上。副槽(sub tank)(未顯示)可以設置代替墨盒15，且在這種情況中，將來自主槽(未顯示)的墨供應到副槽中。
例如，形成記錄頭14的四個獨立噴墨頭14y、14m、14g和14k分別噴射黃色(Y)、洋紅(M)、青色(C)和黑色(K)墨滴，如圖2和3所示。當然，記錄頭14可以由一個或多個獨立的噴墨頭形成，只要一排或多排噴嘴設置用于噴射每一種不同顏色的墨。所用顏色的數目和四個噴墨頭14y、14m、14c和14k排列的次序不局限于這個實施方案中所示的那些。
可以對形成記錄頭14的每個噴墨頭設置用于噴墨的能量產生裝置(或壓力產生裝置)，如利用壓電元件等的壓電執行機構、利用通過使用電熱轉換元件例如加熱電阻的墨的膜態沸騰導致的相變的熱執行機構、利用金屬相變的形狀記憶合金執行機構、和利用靜電力的靜電執行機構。
供紙托盤4上的紙3通過供紙輥(或半圓形輥)21和分離墊(未顯示)逐一分離。分離的紙3在裝置主體1內部供應到傳送機構5。
傳送機構5包括將經過供紙輥21供應的紙3沿著導向表面23a向上引導并且將來自于雙向單元7的紙3沿著導向表面23b引導的傳送導向部分23，傳送紙3的傳送輥24，將紙3壓在傳送輥24上的壓輥25，將紙3導向傳送輥24的導向部件26，將雙向記錄時返回的紙3引導到雙向單元7的導向部件27，和推動從傳送輥24傳送的紙3的推輥28。
傳送機構5進一步包括設置在傳動輥31和從動輥(或張力輥)32之間的并且傳送紙3同時在記錄頭14和傳送帶33之間使紙3維持平坦的傳送帶33，使傳送帶33帶電的帶電輥34，與帶電輥34面對的導向輥35，用于在面對成像部分2的部分引導傳送帶33的導向部件(或壓板，未顯示)，用于通過除去粘附在傳送帶33上的墨清理傳送帶33的清理裝置(未顯示)等。例如，清理裝置可以由多孔材料制成的清理輥形成。
傳送帶33由設置在傳動輥31和從動輥32之間并且沿著圖1中箭頭所示方向(或紙的傳送方向)循環的環形帶形成。
傳送帶33可以是單層結構或多層結構。圖4表示傳送帶33具有由二層即第一層(或表層)33a和第二層(或底層)33b制成的多層結構的情況。然而，傳送帶33也可以具有由三層或多層制成的多層結構。例如，第一層(或表層)33a由沒有進行電阻控制并且厚度為約40μm數量級的純樹脂材料如純ETFE材料制成，而第二層(或中間電阻層，底層)33b由與第一層33a相同的材料但使用碳進行電阻控制的材料制成。
布置帶電輥34，使其與傳送帶33的表層33a接觸，并且旋轉以跟隨傳送帶33的循環運動。從高壓電路(或高壓源，未顯示)將具有預定圖案的高壓施加到帶電輥34上。
排紙輥38設置在傳送機構35的下游側。通過成像部分2記錄有圖像的紙3經過排紙輥38排出到排紙托盤6上。
在具有上述結構的噴墨記錄裝置中，按照圖1中箭頭方向循環的傳送帶33通過與施加有高電位的電壓(AC偏壓)的帶電輥34接觸被充電成正極性。在這種情況中，施加到帶電輥34的電壓的極性以預定的時間間隔轉變，使得傳送帶33以在預定充電間隔內在正負極性間交替變換的極性充電。
當紙3供應到已經充成高電位的傳送帶33上時，紙3內假定為極化狀態，并且在與傳送帶33接觸的紙3的表面上感應具有與傳送帶33上極性相反的電荷。結果，傳送帶33的電荷和紙3的表面上感應的電荷彼此靜電吸引，并且紙3靜電粘附在傳送帶33上。因此，通過強烈粘附在傳送帶33上校正紙3的彎曲和不平坦，由此在傳送帶33上形成紙3的高度平坦表面。
傳送帶33循環以移動紙3，并且響應圖像信號驅動記錄頭14同時滑架13在一個方向(或下行路徑)移動并掃描以進行單向記錄或在兩個方向(或下行路徑和上行路徑)移動并掃描以進行雙向記錄。因此，如圖5所示，從記錄頭14噴射(或噴出)墨滴14i并且在固定的紙3上形成點Di。在形成總計1行的點Di之后，將紙3傳送預定量，并且然后在紙3上記錄下一行。響應于記錄結束信號或指出達到紙3上記錄區域尾端(或后端)的信號，結束記錄操作。圖5的下部以放大比例表示在圖5上部中由雙點劃線圍繞的部分。
按照上述方式其上記錄有圖像的紙3通過排紙輥38排出到排紙托盤6。
在這個實施方案中，噴墨記錄裝置使用利用四色即噴墨頭14y、14m、14c和14k的記錄頭14。然而，記錄頭14不限于4色頭結構。例如，記錄頭14可具有圖6或7所示的6色頭結構，或圖8或9所示的7色頭結構。當然，在這些頭結構的每個中的顏色和顏色排列的順序不限于圖6到9所示的那些。
圖6是說明除了黃色(Y)墨、洋紅色(M)墨、青色(C)墨和黑色(K)墨的噴嘴以外還具有紅色(R)墨和藍色(B)墨噴嘴的頭結構的圖。換句話說，圖6所示的記錄頭14除了包括分別用于噴射黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)和黑色(K)墨的噴墨頭14y、14m、14c和14k以外，還包括分別用于排出紅色(R)墨和藍色(B)墨的噴墨頭14r和14b。當然，記錄頭14可由一個或多個獨立的噴墨頭形成，只要一排或多排噴嘴設置用于噴射每一種不同顏色的墨，并且這也適用于圖7到9所示的頭結構。
圖7是說明除了黃色(Y)墨、洋紅色(M)墨、青色(C)墨和黑色(K)墨的噴嘴以外還具有淺青色(LC)墨的噴嘴和淺洋紅色(LM)墨的噴嘴的頭結構的圖。換句話說，圖7所示的記錄頭14除了包括分別用于噴射黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)和黑色(K)墨的噴墨頭14y、14m、14c和14k以外，還包括分別用于噴射淺青色(LC)墨和淺洋紅色(LM)墨的噴墨頭141c和141m。
圖8是說明除了圖7所示頭結構的噴嘴以外還具有紅色(R)墨的噴嘴的頭結構的圖。換句話說，圖8所示的記錄頭14除了包括分別用于噴射黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)、黑色(K)、淺青色(LC)和淺洋紅色(LM)墨的噴墨頭14y、14m、14c、14k、141c和141m以外，還包括用于噴射紅色(R)墨的噴墨頭14r。
圖9是說明除了圖7所示頭結構的噴嘴以外還具有暗黃色(DY)墨的噴嘴的頭結構的圖。換句話說，圖9所示的記錄頭14除了包括分別用于噴射黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)、黑色(K)、淺青色(LC)和淺洋紅色(LM)墨的噴墨頭14y、14m、14c、14k、141c和141m以外，還包括用于噴射暗黃色(DY)墨的噴墨頭14r。
接著，對用于噴墨記錄裝置中的墨進行說明。
顏料，即噴墨記錄裝置中使用的墨的色料，不局限于本發明的具體材料，并且例如可以用下列顏料滿足需要。而且，當然能使用多種這樣的顏料的混合物。
可以使用的有機顏料包括偶氮顏料、酞菁顏料、蒽醌顏料、喹吖啶酮顏料、二嗪顏料、靛青顏料、硫靛顏料、二萘嵌苯顏料、異二氫吲哚酮(isoindrinone)顏料、苯胺黑顏料、偶氮次甲基(azo metine)顏料、若丹明B色淀顏料、炭黑顏料等。
可以使用的無機顏料包括氧化鐵顏料、二氧化鈦顏料、碳酸鈣顏料、硫酸鋇顏料、氫氧化鋁顏料、鋇黃顏料、鐵藍顏料、鎘紅顏料、鉻黃顏料、金屬粉末顏料等。
顏料的粒徑優選為0.01到0.30μm。如果顏料的粒徑為0.01μm或更小，則該粒徑接近染料的粒徑，并且耐光性和羽狀物惡化。另外，如果顏料的粒徑為0.30μm或更大，則發生堵塞噴嘴和堵塞噴墨記錄裝置內的過濾器，妨礙穩定的噴墨操作。
可用于黑色顏料墨的炭黑可以通過熔爐法或通道(channel)法制造，并且優選地具有初級粒徑為15到40mμ，BET法的比表面積為50到300m2/g，DBP吸油值為40到150ml/100g，揮發物為0.5到10％，并且pH值為2到9。例如，由Mitsubishi Chemicals制造的No.2300、No.900、MCF-88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100和No.2200B；由Columbia制造的Raven 700、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500和Raven1255；由Cabot制造的Regal 1400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300和Monarch 1400；由Degussa制造的炭黑FW1、炭黑FW2、炭黑FW2V、炭黑FW18、炭黑FW200、炭黑S150、炭黑S160、炭黑S170、printex 35、printex U、printex V、printex 140U、printex 140V、專用黑(special black)6、專用黑5、專用黑4A和專用黑4等可以用作炭黑，但是可以使用的炭黑當然不局限于這些。
可以使用的彩色顏料的具體實例包括以下這些。
有機顏料包括偶氮顏料、蒽菁(anthracyanine)顏料、蒽醌顏料、喹吖啶酮顏料、二嗪顏料、靛青顏料、硫靛顏料、二萘嵌苯顏料、異二氫吲哚酮(isoindridnone)顏料、苯胺黑顏料、偶氮次甲基(azo metine)顏料、若丹明B色淀顏料、炭黑顏料等。無機顏料包括氧化鐵顏料、二氧化鈦顏料、碳酸鈣顏料、硫酸鋇顏料、氫氧化鋁顏料、鋇黃顏料、鐵藍顏料、鎘紅顏料、鉻黃顏料、金屬粉末顏料等。
根據顏色，彩色顏料可以包括以下這些。
可以用于黃色墨的黃色顏料的實例包括C.I.顏料黃1、C.I.顏料黃2、C.I.顏料黃3、C.I.顏料黃12、C.I.顏料黃13、C.I.顏料黃14、C.I.顏料黃16、C.I.顏料黃17、C.I顏料黃73、C.I.顏料黃74、C.I.顏料黃75、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃93、C.I顏料黃95、C.I.顏料黃97、C.I.顏料黃98、C.I.顏料黃114、C.I.顏料黃128、C.I.顏料黃129、C.I.顏料黃151、C.I.顏料黃154等，但是可以使用的黃色顏料當然不局限于這些。
可以用于洋紅色墨的洋紅色顏料的實例包括C.I.顏料紅5、C.I.顏料紅7、C.I.顏料紅12、C.I.顏料紅48(Ca)、C.I.顏料紅48(Mn)、C.I.顏料紅57(Ca)、顏料紅571、C.I.顏料紅112、C.I.顏料紅123、C.I.顏料紅168、C.I.顏料紅184、C.I.顏料紅202等，但是可以使用的洋紅色顏料當然不局限于這些。
可以用于青色墨的青色顏料的實例包括C.I.顏料藍1、C.I.顏料藍2、C.I.顏料藍3、C.I顏料藍153、C.I.顏料藍1534、C.I.顏料藍16、C.I顏料藍22、C.I.顏料藍60、C.I.甕藍4、C.I.甕藍60等，但是可以使用的青色顏料當然不局限于這些。
而且，包含于所使用的墨中的顏料可以是新制造的顏料。
上述顏料通過利用聚合物分散劑或表面活性劑分散在水介質中形成噴墨記錄用的墨。分散有機顏料粉末的分散劑可以是普通的水溶性分散劑或水溶性的表面活性劑。
水溶性樹脂的具體實例包括苯乙烯、苯乙烯衍生物、乙烯基萘衍生物、α，β-乙烯不飽和碳酸的脂族醇酯等、由選自丙烯酸、丙烯酸衍生物、馬來酸、馬來酸衍生物、衣康酸、衣康酸衍生物、富馬酸和富馬酸衍生物中的至少兩種或多種單體制成的嵌段共聚物、它們的無規共聚物或它們的鹽。
水溶性樹脂可以是堿溶性的樹脂，其可溶解在含有溶解在其中的堿的水介質內。當用于墨的水溶性樹脂具有重均分子量為3000到20000時，可以使分散劑溶液的粘度(或粘度系數)低，并且也促進分散。因此，優選使用這種水溶性樹脂用于噴墨記錄。
優選組合使用聚合物分散劑和自分散型顏料因為可獲得合適的點直徑。雖然，機理并不非常清楚，可以認為由于以下原因獲得合適的點直徑。
通過將聚合分散劑包含在墨中，可以抑制墨相對于記錄介質例如紙3的滲透性。另一方面，通過將聚合分散劑包含在墨中，抑制自分散型顏料的聚結，并且自分散型顏料在橫向可以平穩地伸展。由于這些原因，可認為由以小的厚度伸展的墨形成點，并且在記錄介質上形成理想的點。
可以用作分散劑的水溶性表面活性劑的具體實例包括陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑。陰離子表面活性劑包括高級脂肪酸鹽、烷基硫酸酯(鹽)、烷基醚硫酸酯(鹽)、烷基酯硫酸酯(鹽)、烷基烯丙基醚硫酸酯(鹽)、烷基磺酸鹽、磺基(sulfon)琥珀酸鹽、烷基烯丙基和烷基萘磺酸鹽、烷基磷酸鹽、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯鹽、烷基烯丙基醚磷酸鹽等。另一方面，陽離子表面活性劑包括烷基胺鹽、二烷基胺鹽、四烷基銨鹽、苯甲烴銨鹽、烷基吡啶鹽、咪唑鹽等。
而且兩性表面活性劑的具體實例包括烷基月桂基二甲基甜菜堿、烷基甘氨酸、烷基二(氨基乙基)甘氨酸、咪唑甜菜堿等。另外，非離子型表面活性劑的具體實例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、甘油酯、脫水山梨糖醇(sorbitane)酯、蔗糖酯、甘油酯的聚氧乙烯醚、山梨糖醇酯的聚氧乙烯醚、脂肪酸鏈烷醇酰胺(alknolamide)、聚氧乙烯脂肪酰胺、氧化胺、聚氧乙烯烷基胺等。
顏料可通過具有親水基的樹脂覆蓋并且包封在微膠囊內，以便可以分散在水中。
可以使用任何已知的方法以通過有機聚合物覆蓋水不溶性的顏料將顏料包封在微膠囊內。這種已知方法包括化學方法、物理方法、物化方法、機械法等。更具體地，這種已知方法包括表面聚合法、原位聚合法、浸沒硬化和涂覆法、凝聚(相分離)法、浸沒干燥法、熔體分散和冷卻法、大氣懸浮涂覆法、噴霧干燥法、氧化(oxydizing)分離法、相轉化乳化法等。
表面聚合法在分散相和連續相中分別溶解二種單體或二種反應物，并且通過使二種單體或反應物在界面反應形成壁層。原位聚合法通過從一個連續相核顆粒側供應液體或氣體單體和催化劑或二種反應物來發生反應以形成壁層。浸沒硬化和涂覆法通過使用硬化劑(或固化劑)等使包括芯材顆粒的聚合物溶液液滴不溶解在溶液內，以形成壁層。
凝聚(相分離)法使其中分散有芯材顆粒的聚合物分散劑分離成具有高聚合物濃度的凝聚相和薄(或弱的)相，以形成壁層。浸沒干燥法調整其中分散有壁層材料的芯材的分散溶液，將分散溶液添加到分散溶液的連續相未混合到其中的溶液中，以便形成復合乳化液，并且通過逐漸除去其中溶解有壁層材料的介質形成壁層。
熔體分散和冷卻法使用當加熱時熔化為液態并且在室溫下硬化的壁層材料，將壁層材料加熱并且液化，將芯材顆粒作為細粒分散在壁層材料液體中，并且通過冷卻形成壁層。大氣懸浮涂覆法利用流化床在大氣中懸浮粉末芯材顆粒，噴霧混合壁層材料的涂覆液體，同時使芯材顆粒漂浮在氣流中，以便形成壁層。
噴霧干燥法噴霧包封原液使其與熱空氣接觸，通過揮發物的蒸發和干燥形成壁層。氧化分離方法通過利用堿式鹽化合物中和包含陰離子基的有機聚合物的至少一部分陰離子基；以便使其變成水溶性并且在水介質中與色料一起混合，其后，通過使用酸化合物使其成為酸性或中性，以分離并且將有機化合物粘附到色料上，隨后中和并且分散。相轉化乳化法使包括相對于水具有分散性的陰離子有機聚合物和色料的混合物作為有機溶劑相，并且將有機溶劑相供應到水中，或將水供應到有機溶劑相中。
可以用于形成微膠囊壁層的材料的有機聚合物(樹脂)的具體實例包括聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚脲、環氧樹脂、聚碳酸酯、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、多糖、凝膠、阿拉伯膠、葡聚糖、酪蛋白、蛋白質、天然橡膠、羧聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯基乙烯叉(polyvinyl vinylidene)、纖維素、乙基纖維素、甲基纖維素、硝酸纖維素、羥乙基纖維素、乙酸纖維素、聚乙烯、聚苯乙烯、(meta-)丙烯酸的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸酯的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸-(meta-)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(meta-)丙烯酸共聚物、苯乙烯-馬來酸共聚物、褐藻酸蘇打、脂肪酸、石蠟、糖漿蠟、水蠟、硬化牛脂、巴西棕櫚蠟(carnauva wax)、白蛋白等。
以上有機聚合物中，可以使用具有陰離子基如碳酸基和磺酸基的有機聚合物。另外，非離子有機聚合物的實例包括聚乙烯醇、聚乙二醇monometacrylate、聚丙二醇monometacrylate、甲氧基聚乙二醇monometacrylate、其聚合物或共聚物、2-唑啉的陽離子開環聚合物等。通過完全皂化獲得的聚乙烯醇的水溶性特別差，并且優選的是它容易溶于熱水，但是不易溶于冷水。
形成微膠囊的壁層材料的有機聚合物的量相對于水不溶性的色料如炭黑或者有機顏料為1重量％或更大且為20重量％或更小。通過將有機聚合物的量設置在這個范圍內，微膠囊內的有機聚合物含量變得相對低，從而可抑制由覆蓋顏料表面的有機聚合物引起顏料著色(或耦合)的退化。當有機聚合物的量小于1重量％時，難以獲得微膠囊包封顏料的效果。另一方面，當有機聚合物的量大于20重量％時，顏料的著色(或耦合)的退化變得明顯。當還考慮其它特征等時，優選的是有機聚合物的量相對于水不溶性的色料為5到10重量％。
換句話說，可以通過基本上沒有覆蓋并且因此暴露一部分色料來抑制著色(或耦合)的退化，并且同時可以通過基本上覆蓋并且因此沒有暴露一部分色料來獲得覆蓋顏料的效果。從制造微膠囊的觀點看，有機聚合物的數均分子量優選為2000或更大。“基本上暴露”指故意使一部分色料暴露，并且不是指由針孔、裂縫、缺陷等引起的局部暴露。
當自分散型有機顏料或自分散型炭黑用作色料時，即使微膠囊內部的有機聚合物含量相對低，也可以改善顏料的分散相。因此，這種顏料適合于在本發明中使用，因為在存儲期間可以保持墨的充分穩定性。
優選的是根據將顏料包封在微膠囊內的方法選擇合適的有機聚合物。例如當使用表面聚合法時適合使用聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、環氧樹脂等。當使用原位聚合法時，適合使用(meta-)丙烯酸酯的聚合物或共聚物、(meta-)丙烯酸-(meta-)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-(meta-)丙烯酸共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯基乙烯叉、聚酰胺等。當使用浸沒硬化和涂覆法時，適合使用褐藻酸蘇打、聚乙烯醇、凝膠、白蛋白、環氧樹脂等。當使用凝聚(相分離)法時，適合使用凝膠、纖維素、酪蛋白等。為了獲得包封在精細和均一的微膠囊內部的顏料，當然可以使用其它已知的包封方法。
當使用氧化分離方法或相轉化乳化法時，陰離子有機聚合物適合用作形成微膠囊壁層材料的有機聚合物。相轉化乳化法使作為有機溶劑相的相對于水具有自分散性或溶解性的陰離子有機聚合物和色料如具有自分散性的有機色料或具有自分散性的炭黑的混合物或復合物，或者色料如具有自分散性的有機顏料或具有自分散性的炭黑、硬化劑(或者固化劑)和陰離子有機聚合物的混合物成為有機溶劑相，并且將有機溶劑相供應到水中，或將水供應到有機溶劑相中，以便通過微膠囊包封色料，同時進行自分散(相轉化乳化)。當進行相轉化乳化法時，當然可以向有機溶劑混入用于墨的添加劑如載色劑。從制造直接記錄墨的分散液體觀點來看，優選混合記錄墨的液體介質。
另一方面，氧化分離方法通過利用堿式鹽化合物中和包含陰離子基的有機聚合物的至少一部分(即中和一部分或全部)陰離子基；以便使其變成水溶性并且在水介質中與色料例如具有自分散性的有機顏料或具有自分散性的炭黑一起混合，其后，通過酸化合物使其成為酸性或pH中性，以分離并且將包含陰離子基的有機聚合物粘附到色料上，形成含水餅。然后對含水餅進行中和，該中和使用堿式鹽化合物中和一部分或全部陰離子基，以形成微膠囊。結果，可以制造包括通過含有大量顏料的細陰離子微膠囊包封的顏料的水分散液體。
當制造上述微膠囊時可以使用的溶劑的實例包括烷基醇如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇；芳香烴如粗苯、triole和二甲苯(xylole)；酯如乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯；氯代烴如氯仿和二氯乙烯；酮如丙酮和甲基異丁基酮；醚如四氫呋喃和二氧六環；和溶纖劑如甲基溶纖劑和丁基溶纖劑。微膠囊可以通過離心、過濾等從溶劑中分離，與水和必要的溶劑一起攪拌并再分散，以便獲得所需的記錄墨。優選地，包封的顏料的平均粒徑為50到180nm。
通過微囊包封顏料，顏料更確定地粘附在記錄介質如紙3上，并且提高記錄介質上記錄的圖像的耐刮性能。
為了使記錄墨具有所需性能，或防止由于干燥導致堵塞記錄頭14的噴嘴，優選除使用色料以外還使用水溶性有機溶劑。水溶性有機溶劑包括潤濕劑和滲透劑。為了防止由于干燥導致堵塞記錄頭14的噴嘴，添加潤濕劑。
潤濕劑的具體實例包括多元醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、甘油、1，2，6-己三醇、2-乙基-1，3-己二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和petriol；多元醇烷基醚如乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、三甘醇一丁醚、四甘醇一甲醚和丙二醇一乙醚；多元醇芳基醚如乙二醇一苯醚和乙二醇一芐醚；含氮雜環化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羥乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮和ε-己內酰胺；酰胺如甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺；胺如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一乙胺、二乙胺和三乙胺；含硫化合物如二甲亞砜、sofolane和硫代二乙醇；碳酸亞丙酯；碳酯亞乙酯；γ-丁內酯等。這種溶劑的一種或這種溶劑的多種的混合物和水組合使用。
添加滲透劑改善記錄墨和記錄介質之間的潤濕特性，并且調整滲透速率(或速度)。滲透劑優選分別用圖10到13所示的式(1)到(4)表示。
由式(1)表示的聚氧乙烯烷基苯基醚表面活性劑(其中R是碳數為6到14的可支化的烴鏈，并且k5到20)、由式(2)表示的乙炔二醇表面活性劑(其中m，n0到40)、由式(3)表示的聚氧乙烯烷基醚表面活性劑(其中R是碳數為6到14的可支化的烴鏈，并且k5到20)、和由式(4)表示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚(其中R是碳數為6到14的烴鏈，并且m，n小于或等于20)，可以減少墨的表面張力。結果，可以改善記錄墨和記錄介質之間的潤濕特性，并且增加滲透速率(或速度)。
當然，可以使用除了式(1)到(4)表示的化合物以外的滲透劑。這種其他滲透劑的實例包括多元醇的烷基和芳基醚如二甘醇一苯醚、乙二醇一苯醚、乙二醇一芳基醚、二甘醇一苯醚、二甘醇一丁醚、丙二醇一丁醚和四甘醇氯苯醚；非離子表面活性劑如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；氟化的表面活性劑；低級醇如乙醇和2-丙醇等。上述中，特別優選二甘醇一丁醚用作滲透劑。
記錄墨的表面張力優選為20到60mJ/m2。從同時獲得滿意的在記錄墨和記錄介質之間的潤濕特性和滿意的墨滴顆粒的觀點看，更優選記錄墨的表面張力為30到50mJ/m2。
記錄墨的粘度優選在25℃時為1.0到20.0mPa·s。并且，從實現由噴嘴穩定的墨噴射的觀點看，更優選記錄墨的粘度在25℃時為3.0到10mPa·s。
記錄墨的pH優選為3到11。從防止與記錄墨接觸的金屬部件的腐蝕的觀點看，更優選記錄墨的pH為6到10。
記錄墨可以包括防腐劑和抗菌劑。通過包含防腐劑和抗菌劑，可以防止細菌繁殖，并且改善存儲期間墨的穩定性和記錄在記錄介質上的圖像的圖像質量。防腐劑和抗菌劑的實例包括苯并三唑、脫氫醋酸鈉、山梨酸鈉、2-吡啶硫醇(pyredinethiol)-1-鈉氧化物、異噻唑啉(isothiazolene)化合物、苯甲酸鈉、五氯酚鈉等。
記錄墨可以包括防銹劑。通過包含防銹劑，可以在與記錄墨接觸的金屬表面如記錄頭14上形成膜，以便防止金屬表面生銹。防銹劑的實例包括酸式亞硫酸鹽、硫代硫酸鈉、巰基乙酸銨、二異丙基亞硝酸銨、季戊四醇(pentaerythrotol)四硝酸酯、二環己基亞硝酸銨等。
記錄墨可以包括抗氧化劑。通過包含抗氧化劑，當引起腐蝕的自由基種(radical seed)產生時，抗氧化劑會消除自由基種。因此，可以防止腐蝕。
抗氧化劑的實例包括酚化合物如對苯二酚；garates化合物；和受阻酚化合物如2，6-二叔丁基-對甲酚、硬脂基(stearyl)-β-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基(hydrozyphenyl))丙酸酯、2，2′-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2，2′-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4′-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，1，1，3-三(-2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔-4-羥基芐基)苯、三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰酸酯(isocyanrate)和四[亞甲基-3(3′，5′-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷等。
抗氧化劑的實例還包括胺化合物如N，N′-二苯基-對苯二胺、苯基-β-萘胺、苯基-α-萘胺、N，N′-β-萘基-對苯二胺、N，N′-二苯乙烯二胺、N，N′-二仲丁基-對苯二胺、4，4′-四甲基-二氨基二苯基甲烷等。
抗氧化劑的實例還包括硫化合物如硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂基酯、月桂基硬脂基硫代二丙酸酯、硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、β，β′-硫代二丁酸二硬脂基酯、2-巰基苯并咪唑、二月桂基硫化物等。而且，抗氧化劑的實例還包括磷化合物如亞磷酸三苯酯、亞磷酸三(十八烷基)酯、亞磷酸三癸酯、硫代亞磷酸三月桂基酯、亞磷酸二苯基二癸酯(diphenyldiodecyl phosphite)、亞磷酸苯基三壬基酯、二硬脂基季戊四醇亞磷酸酯等。
而且，記錄墨可以包括pH調節劑。pH調節劑的實例包括堿金屬元素的氫氧化物如氫氧化鋰、氫氧化鈉和氫氧化鉀；氫氧化銨；氫氧化季銨；氫氧化季；堿金屬元素的碳酸鹽如碳酸鋰、碳酸鈉和碳酸鉀；胺如二乙醇胺和三乙醇胺；硼酸；鹽酸；硫酸；乙酸等。
接著，通過參考圖14對噴墨記錄裝置的控制部分進行說明。圖14是表示噴墨記錄裝置的控制部分的系統框圖；圖14所示的控制部分100包括控制整個噴墨記錄裝置的CPU 101、存儲通過CPU 101執行的程序和其它固定數據的ROM 102、臨時存儲圖像數據等的RAM 103、即使當關閉噴墨記錄裝置的電源也能保存數據的非易失性存儲器(NVRAM)104、和進行各種信號處理、圖像處理如重排、及包括處理輸入和輸出控制整個噴墨記錄裝置的信號的其他處理的ASIC 105。
控制部分100還包括界面(I/F)106、驅動波形發生器107、頭驅動器108、用于驅動主掃描電機110的主掃描電機驅動部分111、用于驅動副掃描電機112的副掃描電機驅動部分113、用于向帶電輥34供應AC偏壓的AC偏壓供應部分114、環境傳感器(或傳感元件)118和輸入/輸出(I/O)部分116。界面106交換控制部分100和主機單元90如個人電腦之間的數據和信號，該主機單元包括本發明的圖像處理裝置。驅動波形發生器107產生用于通過頭驅動器108驅動和控制記錄頭14的驅動波形。環境傳感器118檢測環境溫度和/或環境濕度。輸入/輸出部分116輸入來自包括環境傳感器118的各種傳感器(未顯示)的檢測信號。操作面板117連接到控制部分100上，以便輸入和顯示噴墨記錄裝置必須的信息。
控制部分100在界面106經過電纜或網絡接收來自于主機單元90的包括圖像數據的打印數據等。主機單元90可由個人電腦等組成，并且形成圖像處理裝置如數據處理設備、圖像讀取裝置如圖像掃描儀、和圖像拾取裝置如數字攝像機。對于控制部分100的打印數據是由主機單元90的根據本發明的打印機驅動器91產生。
CPU 101讀取和分析包含在界面106中的接收緩沖區內的打印數據，并且在ASIC 105中執行數據重排處理等之后，將圖像數據傳遞到由驅動波形發生器107和頭驅動器108形成的頭驅動控制部分。為了輸出圖像，打印數據向位圖數據的轉換通過打印機驅動器91進行，該打印機驅動器91將打印數據變為位圖數據并且將打印數據(位圖數據)從主機單元90傳遞到控制部分100。然而，例如，當然可以在ROM 102中儲存字體數據。
驅動波形發生器107包括對驅動脈沖的圖案數據進行數模轉換并對頭驅動器108輸出由單一驅動脈沖(驅動信號)或多個驅動脈沖(多個驅動信號)組成的驅動波形的數模轉換器(DAC)。
根據記錄頭14的總計達1行的串行輸入圖像數據(點圖案數據)，頭驅動器108通過選擇性地將從波形發生器107接收的形成驅動波形的驅動脈沖施加到記錄頭14的壓力產生裝置來驅動記錄頭14。例如，頭驅動器108包括輸入時鐘信號和串行數據的移位寄存器、響應于鎖存信號鎖存移位寄存器的注冊值(register value)的鎖存電路、用于轉換鎖存電路的輸出值電平的電平轉換電路(或電平移位器)、通過電平轉換電路控制開啟/關閉的模擬開關陣列(或開關裝置)等。在這種情況中，可以通過控制模擬開關陣列的開/關狀態，通過選擇性地將包含在來自于驅動波形發生器107的驅動波形中的預定驅動波形施加到記錄頭14的壓力產生裝置上來驅動記錄頭14。在這個實施方案中，驅動波形由多個驅動脈沖組成，并且一個或多個驅動脈沖施加到記錄頭14的壓力產生裝置，使記錄頭14輸出大墨滴、中墨滴、小墨滴或不輸出墨滴，以便再現4種灰度等級。
本發明的成像系統是由根據本發明執行圖像處理方法的主機單元90(圖像處理裝置)和形成本發明的成像裝置的噴墨記錄裝置形成。
對成像裝置中發生的雙向色差進行說明。“雙向色差”是指由于在雙向記錄的主掃描方向中記錄頭掃描的正向路徑(或下行路徑)和返回路徑(或上行路徑)中記錄的色調之間的微小差別產生的色差，因為對于正向路徑和返回路徑，記錄墨重疊的次序不同。
例如，當通過利用圖15所示的具有對在副掃描方向(即記錄方向)上的各種顏色以次序YMCK布置的一排噴嘴的記錄頭14進行雙向記錄時，在多種記錄墨在紙3上重疊的部分出現雙向色差。圖15是說明頭結構和在由此產生的雙向色差的圖。當黃色(Y)墨和青色(C)墨重疊時，在使用黃色墨和青色墨這種次序進行記錄的情況和使用青色墨和黃色墨這種次序進行記錄的情況之間，色調變得不同。因此，當使用圖15所示的記錄頭14進行雙向記錄時，在記錄頭掃描的正向路徑中使用黃色墨和青色墨這種次序，而在記錄頭掃描的返回路徑中使用青色墨和黃色墨這種次序進行記錄，并且由于正向和返回路徑的不同色調，產生帶狀污跡(不勻的顏色)，即雙向色差。
為了消除雙向色差，可以設計頭結構包括布置在主掃描方向上的多排噴嘴，其中每排由在副掃描方向上布置的多個噴嘴組成，設置兩排或多排噴嘴噴射相同的色墨，并且用于噴射不同色墨的至少一排噴嘴布置在兩排噴射相同色墨的噴嘴之間。
圖16是說明消除雙向色差的頭結構的圖。如圖16所示，用于噴射青色墨和洋紅色墨的噴嘴排設置在噴射黃色墨的噴嘴排之間，以便在記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中，均使用青色墨和黃色墨這種次序或使用黃色墨和青色墨這種次序進行記錄。進一步，在記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中，也可以使用洋紅色墨和黃色墨這種次序或使用黃色墨和洋紅色墨這種次序進行記錄。結果，可以進行雙向記錄，同時擴大顏色可復制區域，并且可以高速進行具有大的顏色可復制區域的顏色記錄。
為了消除雙向色差，可以設計頭結構包括布置在主掃描方向上的多排噴嘴，其中每排由在副掃描方向布置的多個噴嘴組成，設置兩排或多排噴嘴噴射相同的色墨，用于噴射不同色墨的至少一排噴嘴布置在兩排噴射相同色墨的噴嘴之間，并且噴射相同色墨的噴嘴排以垂直于主掃描方向的中心軸左右對稱布置。
圖17是說明另一個消除雙向色差的頭結構的圖。如圖17所示，用于噴射相同色墨的噴嘴排以垂直于主掃描方向的中心軸左右對稱布置。更特別地，用于噴射青色、洋紅色、和黃色墨的噴嘴排以垂直于主掃描方向的中心軸左右對稱布置，即在這個具體的實例中，對于噴射黑色墨的噴嘴左右對稱。因此，對于更大數量的顏色，在記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中，兩種或多種不同顏色的墨可以所需的任意次序進行重疊。結果，可進行雙向記錄，同時進一步擴大顏色可復制區域，并且可以高速進行具有更大可復制區域的顏色記錄。
圖18是說明再一個消除雙向色差的頭結構的圖。如圖18所示，記錄頭14可以使用除了正常的黃色(Y)、洋紅色(M)、青色(C)和黑色(B)墨以外，還可以使用具有較低色調的黃色、洋紅色和青色墨，即照片黃(PY)、照片洋紅(PM)和照片青(PC)墨。圖18中用于噴射不同色墨的噴嘴排的對稱配置類似于圖17。當然，可以額外使用照片灰色(PG)墨。因此，通過利用具有較低色調的墨，可以進行雙向記錄，同時進一步擴大顏色可復制區域，并且可以抑制紙3上記錄圖像的粒狀印像(或粗糙印像)。
接著，通過參考圖19，對本發明的圖像處理裝置(數據處理裝置)的實施方案進行說明，該圖像處理裝置包括將圖像數據(打印數據)傳遞到本發明的成像裝置的實施方案即噴墨記錄裝置的主機單元90中的本發明的打印機驅動器91的實施方案，以便通過噴墨記錄裝置(或成像裝置)記錄(或形成)圖像。圖19是說明在這個本發明的圖像處理裝置的實施方案中這個本發明的打印機驅動器的實施方案的結構的功能框圖。
主機單元90的打印機驅動器91包括圖19所示的部分131到137，并且將圖像數據130處理成輸出圖像數據137。顏色管理模數(CMM)處理部分131將從應用軟件等獲得的圖像數據130從用于監控顯示器的色空間變換成用于記錄裝置的色空間，以便從RGB色系變換成CMY色系。黑色產生/下色除去(BG/UCR)處理部分132根據CMY值進行黑色產生和下色除去。γ-校正部分133進行反映記錄裝置的特性和用戶首選項的輸入和輸出校正。量限制部分134限制數據的總量。半色調處理部分135包括抖動矩陣并且通過要輸出和由記錄裝置記錄的點圖案排列替換圖像數據。光柵化(rasterizing)部分136將點圖案數據分裂(或分割)成每次掃描的數據，并且根據每一個要噴射墨并進行記錄的噴嘴的位置發展(develop)數據。光柵化部分136的輸出作為圖像數據137提供給噴墨記錄裝置。
當然，可以在噴墨記錄裝置即成像裝置中提供打印機驅動器91的部分或全部功能。本發明的成像裝置的實施方案可以通過在噴墨記錄裝置(成像裝置)中提供半色調處理部分135的功能來形成。
接著，通過參考圖20，對主機單元90中的打印機驅動器的圖像處理到半色調處理的流程進行說明。圖20是詳細說明打印機驅動器91內部的圖像處理流程的系統框圖。
當“打印”指令從數據處理設備如個人電腦中運行的應用軟件傳出時，打印機驅動器91的目標判斷部分201對于輸入200判斷目標種類，并且對于每個判斷的目標，通過相應的路徑處理數據。換句話說，根據由目標判斷部分201的目標判斷處理判斷的目標種類，通過以下所述的相應路徑處理字符圖像數據(以下簡稱字符數據)202、線圖像數據(以下簡稱線數據)203、圖解圖像數據(以下簡稱圖解數據)204和圖畫圖像數據(以下簡稱圖像數據)205。
更特別地，顏色調整部分206相對于字符數據202、線數據203和圖解數據204進行顏色調整處理。對于字符數據202，分別通過顏色匹配部分207、BG/UCR處理部分209、量限制部分211、γ-校正部分213和字符抖動處理(半色調處理)部分215進行顏色匹配處理、BG/UCR處理、量限制處理、γ-校正處理和字符抖動處理(半色調處理)。另外，對于線數據203和圖解數據204，顏色匹配部分208、BG/UCR處理部分210、量限制部分212、γ-校正部分214和圖解抖動處理(半色調處理)部分216分別執行顏色匹配處理、BG/UCR處理、量限制處理、γ-校正處理和圖解抖動處理(半色調處理)。
另一方面，對于圖像數據205，顏色判斷和壓縮技術判斷部分221進行顏色判斷和壓縮技術判斷處理。通常，通過顏色調整部分222和顏色匹配部分223進行顏色調整處理和顏色匹配處理，并且其后通過BG/UCR處理部分224、量限制部分225和γ-校正部分226分別進行GB/UCR處理、量限制處理和γ-校正處理，并且然后通過誤差擴散處理(半色調處理)部分227進行誤差擴散處理(半色調處理)。另外，在使用兩種顏色或更少顏色進行記錄的情況下，通過圖像分樣(或稀釋)部分231、顏色調整部分232和顏色匹配部分233a或無索引的處理部分233b分別進行圖像分樣(或稀釋)處理、顏色調整處理和顏色匹配處理233a或無索引(非索引)處理(不進行顏色匹配處理的處理)233b，其后通過BG/UCR處理部分224、量限制部分225和γ-校正部分226分別進行BG/UCR處理、量限制處理和γ-校正處理，并且然后通過誤差擴散處理(半色調處理)部分227進行誤差擴散處理(半色調處理)。
在線數據203和圖解數據204的情況下，在到達顏色調整部分206的顏色調整處理之前，處理可以分支到ROP處理部分241的ROP處理，并且然后繼續顏色匹配部分232的顏色匹配處理。
對每一目標處理的圖像數據最終結合回到原始圖像數據。
在以上所述半色調處理部分中進行的半色調處理相當于本發明圖像處理方法的實施方案。這個圖像處理方法的實施方案特征在于當使用抖動方法用于半色調表示手段時所使用的抖動掩碼(dither mask)(閾值矩陣)。
首先，對常規的抖動掩碼進行說明。如以上提到的日本特許公開專利申請No.2004-166163中所述，常規掩碼是基于傾斜45-度線組基本色調，并且考慮到人類視覺的特性具有高通濾波器特性，同時在所有灰度等級中維持基本色調連續性。
圖21是表示斜線組基本色調的最小單元圖案的實例。將通過參考圖21所示掩碼(單元掩碼)對45-度斜線組基本色調抖動掩碼進行說明，在圖21中對于5×5大小的每5點出現基本色調線。當然，單元掩碼可以具有4×4大小、3×3大小或其他大小。通過使單元掩碼的基本色調線逐漸增大制造灰度表示，如圖22中的(a)到(i)所示。圖22是表示斜線組基本色調的灰度表示的圖。在這個具體情況中，為了方便可以假定點由三種墨滴尺寸即大墨滴、中墨滴和小墨滴中的一種形成。在以下的說明中，加強如圖22中的(a)到(i)所示的基本色調的點排列稱為“參考圖案”。
在圖22中，(a)中所示的參考圖案A具有沿著一個對角線布置的小點；(b)中所示的參考圖案B具有沿著一個對角線布置的中點，(c)中所示的參考圖案C具有布置在參考圖案B的右方和左方的小點。另外，在圖22中，(d)中所示的參考圖案D具有布置在參考圖案C的所有空白部分的小點，(e)所示的參考圖案E具有布置在參考圖案D右方和左方的中點，且(f)中所示的參考圖案F具有大點來代替在沿著參考圖案E的對角線布置的中點。而且，在圖22中，(g)中所示的參考圖案G具有中點來代替在參考圖案F的所有小點，(h)中所示的參考圖案H具有布置在參考圖案G的大點的右方和左方的大點，且(i)中所示的參考圖案I具有布置在所有部分的大點。
可以由5×5單元掩碼或類似的單元掩碼表示的灰度等級數目受到限制。例如，為了通過二元值(有或沒有點)表示256灰度等級，必須使用至少為16×16的掩碼大小。為了通過四元值(無點、小點、中點和大點)表示256灰度等級，必須使用至少為8×8的掩碼大小。
因此，實際上通過使用通過擴展用作最小單元的5×5單元掩碼獲得的圖23所示的5n×5閾值掩碼分配地確定點排列來進行灰度表示，其中n是任意整數。圖23是說明抖動掩碼大小的實例的圖，且圖24是表示常規抖動矩陣(閾值矩陣)的實例的圖。圖24表示15×15抖動掩碼的點產生次序，即n＝3的情況。然而事實上，為了抑制紋理，使用均勻的大的掩碼大小。
在圖24所示的抖動掩碼(或矩陣)的情況中，基本色調圖案是所有可由該實施方案的噴墨記錄裝置表示的灰度等級中最強的灰度等級。對于半色調灰度等級，灰度等級通過在基本色調線上逐漸增加點表示。在圖22的(a)和(b)所示的參考圖案A和B的情況中，例如基本色調圖案是通過擇優在5×5的最小單元掩碼內的45度傾斜位置布置小點和中點來加強。在圖22中(c)所示的參考圖案C的情況下，固定已經由中點形成的基本色調線，并且通過擇優地在基本色調線的兩側布置小點來增大(fattened)。對于其它參考圖案，類似地布置點，以表示更高的灰度等級。
當進行灰度表示時，必須確定點排列次序以在參考圖案之間插入(或補償)。在進行這種確定時，采取措施，使點排列具有如圖25所示的考慮人類視覺特征(VTF)的高通濾波器特性。圖25表示人類視覺的特征的圖。在圖25中，縱座標表示任意單位的發光度，而橫坐標表示任意單位的空間頻率。
圖26A和26B分別是說明對于灰度等級從圖22的(b)所示的參考圖案B表示的灰度等級變化到圖22的(c)所示的參考圖案C表示的灰度等級的情況，在具有加強斜線組基本色調的圖案之間的半色調灰度等級的點排列的圖。圖26A顯示當從參考圖案B到參考圖案C變化時的半色調灰度等級的點圖案，和當從圖26A所示點圖案中除去基本色調線時獲得的具有圖26B所示高通特性的點圖案。
圖27是表示使用上述抖動掩碼，即通過常規的線組基本色調獲得的灰度圖案的圖。
對于上述抖動圖案的所有灰度等級，維持斜線組基本色調的連續性，從而使條帶等不明顯。因此，通過使用由可被認為是斜線組基本色調圖案的具有根據點組合的多個不同灰度值的圖案(參考圖案)和在參考圖案之間插入以便獲得線性灰度值的圖案形成的抖動掩碼，維持斜線組基本色調的連續性，并且條帶等變得不明顯。
然而，當產生上述雙向撞擊誤差時發生問題。換句話說，當在發生雙向撞擊誤差的環境中形成圖像時，紙3上所記錄的圖像的粒狀印像(或粗糙印像)由于相對于目標位置的點位置的誤差而變得明顯，并且不能形成基本色調線，從而使記錄的圖像的圖像質量惡化。
例如，即使理想地應當獲得圖26A所示的點圖案，如圖28所示每隔一行可出現點位置誤差，并且基本色調可以變為另一種基本色調。圖28是說明在即使理想地應當獲得如圖26A所示的點排列也發生雙向撞擊誤差的情況下的點排列的圖。圖28是說明在即使理想地應當獲得如圖26A所示的點排列也發生雙向撞擊誤差的情況下的點排列的圖。當不同的基本色調共存時，不再能維持基本色調的連續性。圖28表示對于例如在主掃描方向的記錄頭掃描的正向路徑中，每隔一行向右方向發生1點的誤差(1-點位移)的情況。從圖28可以看出，產生與原始基本色調圖案交叉的另一個基本色調。
因此，本發明的圖像處理方法使用在記錄頭掃描的正向路徑進行記錄時的階段完成基本色調的抖動掩碼，以便在記錄頭掃描的正向路徑進行記錄時的階段進行產生明顯的基本色調的半色調處理。對在圖22所示的參考圖案之間插入的半色調灰度等級的點排列次序進行說明。
按照慣例，點排列次序通過如圖24所示的整個掩碼確定。另一方面，在本發明中，根據撞擊誤差的狀態將抖動掩碼分成分裂的掩碼，并且對于每一個分裂掩碼確定點排列次序。因此，當發生雙向撞擊誤差時，抖動掩碼被分成奇數行(正向路徑中記錄)的分裂掩碼和偶數行(返回路徑中記錄)的分裂掩碼，并且使用二個分裂掩碼的組合抖動掩碼。
例如，在圖24所示的抖動矩陣(閾值矩陣)的情況下，圖29所示，抖動掩碼被分成奇數行(在正向路徑中記錄)的分裂掩碼(正向路徑掩碼)MO和偶數行(在返回路徑中記錄)的分裂掩碼ME(返回路徑掩碼)，并且使用二個分裂掩碼MO和ME的組合抖動掩碼MC。圖29是表示本發明中使用的抖動矩陣(閾值矩陣)的圖。
即，點排列次序使得通過在記錄頭掃描的正向路徑中記錄首先形成點，并且在相對于正向路徑中的這種記錄完成斜線組基本色調之后，通過記錄頭掃描的返回路徑中記錄進行點插入以在通過正向路徑中記錄形成的點之間插入。在圖29中，正向路徑掩碼MO用于形成灰度等級“0”到“9”的點的圖案，并且用返回路徑掩碼ME用于形成灰度等級“10”到“19”的點圖案。
當形成圖像時，在形成一個基本色調線之后，已經形成的基本色調線如日本特許公開專利申請No.2004-166163中所述逐漸增大，以表示更高的灰度等級。因此，當從圖22(b)中所示的參考圖案B變化為圖22的(c)中所示的參考圖案C時，例如對于在記錄頭掃描的正向和返回路徑的記錄，按照表示圖30中的點的黑方格所示的那樣，記錄所有已經完成的基本色調線，并且對于記錄頭掃描的正向和返回路徑中按照表示圖30中的點的影線方格所示的那樣，單獨記錄僅僅正在形成的過程中的基本色調線上的點。圖30是說明當由參考圖案B變為如圖22所示的參考圖案C時的點圖案。
當通過使用三種墨滴尺寸即大墨滴、中墨滴和小墨滴來用三種點尺寸時，對于每個灰度等級的點的使用率(或記錄率)如圖31所示。圖31是說明在使用三種點尺寸的情況下對于所有灰度等級的每個點的使用率(或記錄率)。在圖31中，縱座標表示點記錄率(％)，而橫坐標表示灰度值(參考圖案符號)。另外，在圖31中，參考圖案符號A到I對應于圖22的(a)到(i)中所示的參考圖案A到I。而且，實線表示小點(小墨滴)的點記錄率，虛線表示中點(中墨滴)的點記錄率，并且一點劃線表示大點(大墨滴)的點記錄率。
圖32是更詳細說明從空白圖案到圖27中的參考圖案C的部分的每個點的使用率(或記錄率)的圖。在圖32中，縱座標表示點記錄率(％)，且橫坐標表示灰度值(參考圖案符號)。此外，實線表示在正向路徑中的記錄過程中小點(小墨滴)的點記錄率，虛線表示在返回路徑中的記錄過程中小點(小墨滴)的點記錄率，一點劃線表示在正向路徑中的記錄過程中中點(中墨滴)的點記錄率，且雙點劃線表示在返回路徑中的記錄過程中中點(中墨滴)的點記錄率。
圖32所示的部分S1相應于圖31所示的空白圖案到參考圖案A的灰度等級。圖32所示的灰度等級Ga位于空白圖案和參考圖案A的中點。在這種情況中，在正向路徑中的記錄過程中記錄的小點的點記錄率達10％。這意味著僅僅完成參考圖案A中相當于正向路徑的正向路徑部分。其后，在從灰度等級Ga到灰度等級A的部分，在返回路徑中的記錄過程中記錄小點，并且參考圖案A以灰度等級A完成。
圖32所示的部分S2相應于圖31所示的參考圖案A到參考圖案B的灰度等級。圖32所示的灰度等級Gb位于參考圖案A和參考圖案B的中點。在這種情況中，在正向路徑中的記錄過程中記錄的小點的點記錄率從10％變化到0％，并且在正向路徑中的記錄過程中記錄的中點的點記錄率從0％變化到10％。首先，在返回路徑中的記錄過程中用中點代替小點。其后，在從灰度等級Gb到灰度等級B的部分中，在返回路徑中的記錄過程中用中點代替小點，并且參考圖案B以灰度等級B完成。
圖32所示的部分S3相應于圖31所示的參考圖案B到參考圖案C的灰度等級。圖32所示的灰度等級Gc位于參考圖案B和參考圖案C的中點。在這種情況中，已經完成的基本色調線在部分S3中對所有灰度等級固定，并且在正向和返回路徑中的記錄過程中記錄。然后，在僅僅正向路徑中的記錄過程中，在基本色調線的兩側記錄的小點的點記錄率達20％。其后，在從灰度等級Gc到灰度等級C的部分中，在返回路徑中的記錄過程中記錄小點，并且參考圖案C以灰度等級C完成。
其后，在正向和返回路徑中的記錄過程中，通過記錄在到達參考圖案之前完成的完成基本色調線，并且選擇性地在正向或返回路徑中記錄那些僅僅要新添加以增加灰度值的點(或要通過較大墨點記錄的點)，類似地形成在每個參考圖案之間插入的點排列。
根據在本發明中使用的抖動掩碼，僅僅在正向路徑中的記錄過程中記錄點直到完成正向路徑中記錄的基本色調線。由于這個原因，沒有產生雙向撞擊誤差。換句話說，可以在理想位置每隔一行記錄基本色調線。另外，由于在灰度值低的初期階段，在正向路徑中的記錄過程中記錄基本色調線，可以改善基本色調的連續性。
另外，將在返回路徑中的記錄過程中記錄的點(其由于雙向撞擊誤差可記錄在偏離目標位置的位置上)排列，以便在通過正向路徑中的記錄來記錄的基本色調線完成之后每隔一行插入基本色調線。由于這個原因，在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置誤差變得相對不明顯。這從維持基本色調的連續性的掩碼設計方法的觀點看也是有效的。
換句話說，通過在日本特許公開專利申請No.2004-166163的方法中，在雙向記錄頭掃描的正向路徑中的記錄過程中對該過程中形成的基本色調線擇優分配點，可以將雙向撞擊誤差的影響抑制到最小，并且即使在發生雙向撞擊誤差的環境中也形成具有高的基本色調連續性的圖像。
當通過維持基本色調連續性，根據斜線組基本色調進行半色調處理時，通過進行半色調處理，以前形成的基本色調變得占優勢，在半色調處理中斜線組基本色調出現在雙向記錄頭掃描的正向路徑中進行記錄的階段。由于這個原因，即使發生雙向撞擊誤差，可以通過減少所形成的基本色調的惡化來改善圖像質量。
根據本發明中使用的抖動掩碼，在從通過具體點的結合加強斜線組基本色調圖案的灰度值(參考圖案的灰度值)到通過具體點的結合加強斜線組基本色調圖案的灰度值(下一個參考圖案的灰度值)部分中，相對于在返回路徑中的記錄形成的點位置處的閾值，在正向路徑中的記錄形成的點位置處的閾值小。因此，可以使用相對簡單的結構，進行半色調處理，其中在進行正向記錄的階段出現斜線組基本色調。
根據本發明人進行的實驗，發現在視覺上，可以通過在正向路徑中的記錄過程中記錄的點位置處至少70％的閾值小于在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置處的閾值，進行半色調處理，其中在進行正向路徑的記錄的階段，出現斜線組基本色調。
雖然對于雙向撞擊誤差描述了本發明的效果，但是本發明相對于由具有為消除雙向色差的目的而左右對稱布置的噴嘴記錄頭的安裝準確度等引起的撞擊誤差也是有效的。
而且，當使用多路記錄時，本發明不僅對于主掃描方向而且對于副掃描方向的撞擊誤差均是有效的。更特別地，通過如上所述對多路中記錄的每個點組設置閾值可使抖動掩碼維持基本色調連續性。
在上述實施方案中，打印機驅動器使計算機執行根據本發明的圖像處理方法，以便形成圖像處理裝置。然而，成像裝置本身可以裝備有執行本發明的圖像處理方法的裝置。
該申請要求2004年11月29日向日本專利局提交的日本專利申請No.2004-344602的權利，其公開的內容在本文中引用供參考。
此外，本發明不局限于這些實施方案，而是在不脫離本發明范圍的情況下，可以作出各種變化和修改。
權利要求
1.一種用于處理要輸出到成像裝置中的圖像數據的圖像處理方法，該成像裝置能通過在噴墨記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中記錄進行雙向記錄以在記錄介質形成圖像，該方法包括基于斜線組基本色調并維持基本色調連續性的半色調處理，其中該半色調處理包括抖動處理，其中該斜線組基本色調在進行正向路徑中的記錄的階段出現。
2.如權利要求1所述的圖像處理方法，其中該抖動處理使用由第一圖案和第二圖案形成的抖動掩碼，該第一圖案通過可識別作為斜線組色調圖案的點的組合具有多個不同的閾值，且該第二圖案插入在在第一圖案之間以獲得線性灰度值。
3.如權利要求2所述的圖像處理方法，其中該抖動處理使用抖動掩碼，在該抖動掩碼中，在第一和第二閾值之間的部分中，相對于在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置處的閾值，在正向路徑中的記錄過程中記錄的點位置處閾值小，該第一閾值通過具體點的組合加強斜線組基本色調圖案，且該第二閾值比第一閾值高，并且通過具體點的組合加強斜線組基本色調圖案。
4.如權利要求3所述的圖像處理方法，其中在正向路徑中的記錄過程中記錄的點位置處至少70％的閾值小于在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置處的閾值。
5.如權利要求1到4中任一項所述的圖像處理方法，其中該抖動處理使用處理成像裝置的雙向交錯記錄或多路記錄的抖動掩碼。
6.一種打印機驅動器，其用于使電腦執行根據權利要求1到5中任何一項的圖像處理方法的半色調處理以將圖像數據輸出到成像裝置。
7.一種圖像處理裝置，其設置有權利要求6所述的打印機驅動器，以對要輸出到成像裝置的數據進行半色調處理。
8.一種成像裝置，其能通過在噴墨記錄頭掃描的正向路徑和返回路徑中記錄進行雙向記錄在記錄介質上形成圖像，該成像裝置包括構置以執行基于斜線組基本色調并維持基本色調連續性的半色調處理的半色調處理部分，其中該半色調處理部分包括構置以執行抖動處理的抖動處理部分，在該抖動處理中斜線組基本色調在進行正向路徑中的記錄的階段出現。
9.如權利要求8所述的成像裝置，其中該抖動處理部分使用由第一圖案和第二圖案形成的抖動掩碼，該第一圖案通過可識別作為斜線組色調圖案的點的結合具有多個不同的閾值，且該第二圖案插入在第一圖案之間以獲得線性灰度值。
10.如權利要求9所述的成像裝置，其中該抖動處理部分使用抖動掩碼，在該抖動掩碼中，在第一和第二閾值之間的部分中，相對于在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置處的閾值，在正向路徑中的記錄過程中記錄的點位置處閾值小，該第一閾值通過具體點的結合加強斜線組基本色調圖案，且該第二閾值比第一閾值高，并且通過具體點的結合加強斜線組基本色調圖案。
11.如權利要求10所述的成像裝置，其中在正向路徑中的記錄過程中記錄的點位置處至少70％的閾值小于在返回路徑中的記錄過程中記錄的點位置處的閾值。
12.如權利要求8到11中任何一項所述的成像裝置，其中該抖動處理部分使用處理成像裝置的雙向交錯記錄或多路記錄的抖動掩碼。
13.一種成像系統，包括權利要求7所述的圖像處理裝置；和權利要求8到12中任何一項所述的成像裝置。
全文摘要
一種圖像處理方法處理要輸出到能通過噴墨記錄頭在掃描的正向路徑和返回路徑中的記錄進行雙向記錄在記錄介質上形成圖像的成像裝置中的圖像數據。圖像處理方法包括基于斜線組基本色調并且維持基本色調連續性的半色調處理，包括抖動處理，其中斜線組基本色調在進行正向路徑中的記錄的階段出現。
文檔編號G06F3/12GK1914043SQ20058000368
公開日2007年2月14日 申請日期2005年11月28日 優先權日2004年11月29日
發明者鈴木大介, 吉田雅一, 平野政德 申請人:株式會社理光