專利名稱：線狀絲網(wǎng)印刷的二維調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及數(shù)字印刷系統(tǒng)，具體而言，涉及向印刷系統(tǒng)提供灰度值的方法。
現(xiàn)有的靜電復(fù)印機(jī)技術(shù)采用的是光電導(dǎo)鼓。根據(jù)所用光電導(dǎo)體的類型，可以將鼓分為充電型和放電型兩種，在反射光的照射下，鼓被充電或者放電從而吸引靜電復(fù)印粉末。隨后鼓把靜電復(fù)印粉末轉(zhuǎn)移到紙上或者其他印刷表面。
為了對(duì)鼓曝光，可以采用光調(diào)制器或其他成像器件。通常，成像器件包含寬度與所印刷圖像相同的像素陣列。這些像素由數(shù)據(jù)尋址，而數(shù)據(jù)表示的是每個(gè)像素的曝光量。鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)使得在每條掃描線期間都有一條像素線對(duì)鼓的其中一條線列進(jìn)行曝光。
在某種程度上，通過改變鼓上各點(diǎn)的曝光量以控制任一點(diǎn)上靜電復(fù)印粉末量可以實(shí)現(xiàn)灰度量化。改變曝光量的一種方法是采用連續(xù)的像素線對(duì)鼓上同一線列重復(fù)曝光。隨著鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，重疊曝光的效果就在線列上累積起來。根據(jù)需要對(duì)每條線列進(jìn)行多次重復(fù)曝光從而實(shí)現(xiàn)給定的灰度能力。這種提供灰度方法稱之謂“多重級(jí)別(multi—level)”印刷。它的主要缺憾是灰度級(jí)有限。
濃淡點(diǎn)圖(halftone)印刷是另一種提供灰度的方法。濃淡點(diǎn)圖印刷通常利用人眼對(duì)區(qū)域的綜合能力。圖像被劃分為“像元(cell)”，每個(gè)非白色像元都用點(diǎn)印刷。對(duì)于每個(gè)面積單位，點(diǎn)的大小根據(jù)單位密度進(jìn)行調(diào)整。濃淡點(diǎn)圖印刷的特點(diǎn)是采用線狀絲網(wǎng)，從而使點(diǎn)沿對(duì)角線印刷。這種絲網(wǎng)有利于人眼將點(diǎn)集成在一起成為平滑的圖像。
濃淡點(diǎn)圖印刷已經(jīng)被用于靜電復(fù)印中，提供了成像質(zhì)量更好的圖像。如果圖像按照對(duì)角線方式掩蔽并且沿對(duì)角線曝光，則噪聲將更小，特別是在低強(qiáng)度的情況下。
本發(fā)明的一個(gè)方面是產(chǎn)生印刷圖像用的灰度值的方法，其中圖像用具有輸入像素值的像素表示。圖像由某一方向的若干直線和另一垂直方向的若干直線“掩蔽”。通過兩次把圖像劃分成像元完成了這種絲網(wǎng)制作過程，其中一次沿水平方向而另一次沿垂直方向劃分。每個(gè)水平像元包含數(shù)量相等的像素并包含重復(fù)的圖案，該圖案取自某一方向上的一條或多條直線的一部分。同樣，每個(gè)垂直像元包含數(shù)量相等的印刷像素并包含重復(fù)的圖案，但該圖案取自接近正交方向上的一條或多條直線的一部分。對(duì)于每個(gè)水平像元，像元中的像素按照它們離最臨近該像元的直線的距離進(jìn)行分類。而且，對(duì)于每個(gè)水平像元，像素的輸入灰度值被映射為水平灰度值，這種映射是該像元內(nèi)像素分類的函數(shù)。對(duì)每個(gè)垂直像元也重復(fù)相同的過程。由此產(chǎn)生每個(gè)圖像像素的兩個(gè)輸出值，它們結(jié)合起來確定了每個(gè)像素的最終灰度值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供更好的灰度級(jí)別。對(duì)于靜電復(fù)印機(jī)，曝光集中在線狀絲網(wǎng)直線的交點(diǎn)處。與只有一組直線的線狀絲網(wǎng)相比，這種曝光集中于面積更小的區(qū)域。因此電場(chǎng)更為集中并能以更精確的方式吸引靜電復(fù)印粉末。


圖1表示普通濃淡點(diǎn)圖印刷用的絲網(wǎng)圖案。
圖2為圖1絲網(wǎng)圖案色調(diào)曲線的實(shí)例。
圖3表示按照本發(fā)明的兩維濃淡點(diǎn)圖印刷用的絲網(wǎng)圖案。
圖4表示圖3圖案的單個(gè)水平像元。
圖5表示圖3垂直像元的直線間距和像素分類。
圖6和7表示圖3絲網(wǎng)圖案色調(diào)曲線的實(shí)例。
圖8和9表示按照本發(fā)明的另一種絲網(wǎng)圖案。
圖10表示兩維濃淡點(diǎn)圖印刷的結(jié)果。
圖11表示一種印刷系統(tǒng)，它包括根據(jù)本發(fā)明編程的處理器和保存色調(diào)曲線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
這里所述的方法用于靜電復(fù)印機(jī)，特別是包含用空間光調(diào)制器曝光的光電導(dǎo)鼓的復(fù)印機(jī)。但是，本發(fā)明也可用于采用其他曝光器件的靜電復(fù)印機(jī)。而且，復(fù)印機(jī)不一定是靜電復(fù)印機(jī)，也可以是由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供灰度圖像的印刷機(jī)?？傊景l(fā)明涉及的是一種提供灰度值的方法，它可以用于印刷灰度圖像的印刷機(jī)。
圖1表示普通線狀絲網(wǎng)的“絲網(wǎng)圖案”。圖像按照直線方式掩蔽，像素的曝光沿著直線成簇分布。直線一般為圖像的對(duì)角線，從而有利于發(fā)揮人眼對(duì)印刷圖案的綜合能力。通過將圖像劃分為大小為m×n的像元可以完成線狀絲網(wǎng)的制作。每個(gè)像元內(nèi)部有不止一條直線。像元為重復(fù)圖案———每個(gè)像元的大小相同并且具有一致的直線分布。當(dāng)像元放置在一起時(shí)，直線拼接在一起沒有縫隙，從而獲得線狀絲網(wǎng)的效果。由于在不同的像素值下每個(gè)像元的計(jì)算過程相同，所以像元的計(jì)算比較方便。
在圖1的實(shí)例中，每個(gè)像元包含4×4＝16個(gè)像素，并包含一條相關(guān)的直線。直線的傾角相對(duì)印刷圖像的取向?yàn)?5度。直線的間距為2√2。也可以采用其他各種絲網(wǎng)圖案。像元可以是任何m×n的矩形，而直線的對(duì)角線傾角可以取其他的角度。而且每個(gè)像元可以包含不止一條直線。直線絲網(wǎng)的主要特點(diǎn)是在像元之間有一重復(fù)圖案。
圖1還示出了在一個(gè)像元內(nèi)根據(jù)離開最相近直線的距離來劃分像素的例子。在本實(shí)例中，像元分為三類，1表示與直線相距最近的像素。每個(gè)像元都按照這種方式來劃分像素。
圖2為圖1直線絲網(wǎng)圖案的一組色調(diào)曲線。每組像素都具有相應(yīng)的色調(diào)曲線。用1—3表示的色調(diào)曲線分別對(duì)應(yīng)著三類像素。每條色調(diào)曲線都將給定的輸入像素值映射為給定的輸出像素值。在圖2的實(shí)例中，輸入值為8位數(shù)值而輸出值為4位數(shù)值，但是輸入和輸出的數(shù)值可以具有任意位分辨率。對(duì)于每個(gè)像素，像素的分類確定了將輸入值映射為輸出值所用的色調(diào)曲線?？傊瑢?duì)于給定的輸入值，類1的像素與類2或3的像素相比，將具有更大的輸出值。
色調(diào)曲線確保了曝光沿著絲網(wǎng)直線成簇分布?？傊{(diào)曲線可以任意規(guī)定。但是其目的是在直線附近產(chǎn)生較高的對(duì)比度調(diào)制。對(duì)于給定的輸入灰度值，接近直線的像素具有更大的輸出值，所以圖2的色調(diào)曲線具備這種效果。
本發(fā)明的特點(diǎn)是可以沿多個(gè)方向制作線狀絲網(wǎng)。圖1的絲網(wǎng)圖案在某種意義上說是“一維”的，它只包含一種方向上的直線。如下所述，采用“兩維”絲網(wǎng)可以提高圖像的質(zhì)量。
圖3示出了按照本發(fā)明的兩維絲網(wǎng)的實(shí)例。與圖1的絲網(wǎng)比較，圖像被兩組直線交織，它們基本上是正交的。圖像還被劃分為“超級(jí)像元”。每個(gè)超級(jí)像元包括整數(shù)個(gè)水平(H)像元和整數(shù)個(gè)垂直(V)像元。
在圖3的實(shí)例中，每個(gè)超級(jí)像元包含8×8個(gè)像素。在超級(jí)像元內(nèi)部包括兩個(gè)水平像元和2個(gè)垂直像元。每個(gè)水平像元寬為8個(gè)像素而高為4個(gè)像素，每個(gè)垂直像元寬為4個(gè)像素而高為8個(gè)像素。水平和垂直像元的大小相同，但旋轉(zhuǎn)了90度。
圖4示出了圖3圖案中的一個(gè)水平像元。每個(gè)像元包含其中一組直線的兩條直線。每個(gè)垂直像元的圖案是相同的，只是旋轉(zhuǎn)了90度。
在其他實(shí)施例中，水平和垂直像元不必具有相同的形狀。而且，在其他實(shí)施例中，像元可以只包含一條相關(guān)的直線或者兩條以上的直線。水平像元內(nèi)的直線數(shù)量也不一定要與垂直像元內(nèi)的直線數(shù)量相等。但是，水平像元之間應(yīng)重復(fù)相同的圖案，而垂直像元之間也應(yīng)重復(fù)相同的圖案。
圖5示出了圖3中水平像元的直線間距和像素分類。直線間距為4/√5。與圖1中的一樣，根據(jù)像素相對(duì)最鄰近直線的距離將像素分為四類。在本說明書的實(shí)例中，像元的大小相等并且兩組直線具有相同的間距，垂直像元具有與水平像元相同的直線間距和分類。由于每個(gè)像素同時(shí)屬于一組直線的水平像元和另一組直線的垂直像元，所以每個(gè)像素具有兩種分類。
圖6和7示出了圖3兩維絲網(wǎng)圖案的色調(diào)曲線。共有兩組色調(diào)曲線，圖6為水平像元的一組色調(diào)曲線，而圖7為垂直像元的一組色調(diào)曲線。雖然圖6和7示出的是用于水平和垂直像元的兩組不同的色調(diào)曲線，但是可以對(duì)兩種像元采用相同的色調(diào)曲線。如同圖2中的色調(diào)曲線那樣，輸入像素值是8位而輸出值是4位，但是對(duì)于輸入和輸出可以采用任何位分辨率。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，圖像被沿水平和垂直兩個(gè)方向掩蔽，并規(guī)定了色調(diào)曲線。隨后，逐個(gè)像素地處理輸入像素值。每個(gè)像素都被指定為水平像元中的一種分類，而分類被用來將像素的輸入值映射到第一輸出值。接著，每個(gè)像素都被指定為垂直像元中的一種分類，而分類被用來將像素的輸入值映射到第二輸出值。這兩個(gè)數(shù)值組合起來提供了像素輸出灰度值。它們的組合方式一般為相乘，但是也可以采用其他方式的組合，例如取平均值。
假設(shè)圖像用m位的像素值表示，并且被處理為水平和垂直像元。對(duì)于每個(gè)像素，利用水平像元的像素分類和色調(diào)曲線，其m位像素值首先被映射為第一n位輸出值。由于色調(diào)曲線的特性，靠近水平像元內(nèi)直線的像素與其他像素相比，在相同的輸入值下具有更大的輸出值。對(duì)于水平像元重復(fù)該過程。從不同組別的色調(diào)曲線得到的每個(gè)像素的兩個(gè)n位輸出值經(jīng)過組合，獲得了該像素的灰度值。對(duì)于多重級(jí)別靜電復(fù)印，鼓上的各點(diǎn)根據(jù)灰度數(shù)據(jù)曝光或者避光一定的次數(shù)。
圖8示出了按照本發(fā)明的另一種兩維絲網(wǎng)圖案。與圖3中的一樣，圖像被處理為沿某一方向的一組直線和沿另一接近垂直方向的一組直線。但是與圖3的絲網(wǎng)圖案不同，圖8的像元邊界是相鄰的。換句話說，水平像元與垂直像元是相同的。毫無疑問，由于水平像元包含的直線組與垂直像元的不同，所以像元的像素分類是不同的。
圖9示出了第三種絲網(wǎng)圖案。圖3和8中所示的絲網(wǎng)，各組直線的間距是相等的。但是在圖9中，水平像元直線的出現(xiàn)頻度與垂直像元直線出現(xiàn)的頻度不同。換句話說，d1與d2不同。不過對(duì)應(yīng)于一組直線的像元包含重復(fù)的圖案。
圖10示出了按照本發(fā)明的兩維絲網(wǎng)的結(jié)果。兩種對(duì)角線絲網(wǎng)用虛線表示。絲網(wǎng)圖案與圖8的相似。對(duì)于給定的灰度水平，與一維絲網(wǎng)相比，圖像的曝光集中于更小的區(qū)域。
圖11示出了一種印刷系統(tǒng)110，它包括經(jīng)過編程以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的處理器111。在圖11中，鼓115由包含像素列陣的空間光調(diào)制器(SLM)117曝光。SLM117的像素用于對(duì)鼓115上的像素４行曝光。
處理器111接收印刷圖像像素的灰度值。處理器111經(jīng)過編程根據(jù)像素的水平像元和垂直像元確定每個(gè)像素的分類。利用普通的存儲(chǔ)器件和存儲(chǔ)方法，可以將色調(diào)曲線制作為查尋表113。處理器111訪問查尋表113以根據(jù)像素的分類將輸入像素值轉(zhuǎn)換為輸出像素值。如上所述，對(duì)于每個(gè)像素，該結(jié)果為兩個(gè)數(shù)值，由處理器111將它們相乘或者采用其他組合方式，從而得到每個(gè)像素的灰度值。這些數(shù)值可以直接表示曝光值，或者經(jīng)過其他處理得到曝光值。題為“利用空間光調(diào)制器的灰度印刷”的美國(guó)專利No.08/038，398描述了各種采用數(shù)字微鏡面器件(一種SLM)對(duì)鼓進(jìn)行曝光的方法，該專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給了德州儀器股份公司并作為參考文獻(xiàn)包含在這里。曝光值保存在曝光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，其格式適合于將數(shù)據(jù)送至SLM117。SLM117受到光源118的照射，而光學(xué)裝置119被用來將SLM的圖像傳遞到鼓115。
雖然上面對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)作了詳細(xì)描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明作出各種改變、替換或者改動(dòng)，因此本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種生成印刷圖像用灰度值的方法，所述圖像由多個(gè)具有一定輸入值的像素組成，所述方法的特征在于包含以下步驟利用沿某一方向上的多條直線和沿另一接近垂直的方向上的多條直線對(duì)所述圖像進(jìn)行線狀絲網(wǎng)處理，其處理途徑是將所述圖像劃分為多個(gè)水平像元，其中每個(gè)所述水平像元所包含的所述像素的數(shù)量相等并具有重復(fù)的圖案，所述圖案取自所述方向上的一條或多條所述直線的一部分，并且將所述圖像劃分為多個(gè)垂直像元，其中每個(gè)所述垂直像元所包含的所述像素的數(shù)量相等并具有重復(fù)的圖案，所述圖案取自所述接近垂直的方向上的一條或多條所述直線的一部分；對(duì)于每個(gè)所述像素，按照它與相關(guān)水平像元內(nèi)最接近的所述直線的間距進(jìn)行分類，從而得到水平像元分類，隨后利用所述水平像元分類將所述像素輸入值映射為第一輸出值；對(duì)于每個(gè)所述像素，按照它與相關(guān)垂直像元內(nèi)最接近的所述直線的間距進(jìn)行分類，從而得到垂直像元分類，隨后利用所述垂直像元分類將所述像素輸入值映射為第二輸出值；以及將每個(gè)像素的所述第一和第二輸出值組合起來以確定每個(gè)所述像素的灰度值。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所完成的所述線狀絲網(wǎng)處理步驟使得所述直線為所述圖像的對(duì)角線。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述水平像元與所述垂直像元大小相同并且形狀一致，但旋轉(zhuǎn)了90度。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于沿所述方向的所述直線的間距與沿所述接近垂直方向的所述直線的間距相等。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述水平像元與所述垂直像元的邊界是相鄰的。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述映射步驟使得分類相同的所述水平像元與所述垂直像元的像素值相同。
7.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于通過對(duì)所述第一輸出值和所述第二輸出值取平均值完成所述組合步驟。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于通過將所述第一輸出值和所述第二輸出值相乘完成所述組合步驟。
9.一種生成圖像印刷用灰度值的曝光系統(tǒng)，所述圖像由多個(gè)具有一定輸入值的像素組成，所述系統(tǒng)的特征在于包含經(jīng)過編程的處理器，所述處理器利用沿某一方向上的多條直線和沿另一接近垂直的方向上的多條直線對(duì)所述圖像進(jìn)行線狀絲網(wǎng)處理，其處理途徑是將所述圖像劃分為多個(gè)水平像元，其中每個(gè)所述水平像元所包含的所述像素的數(shù)量相等并具有重復(fù)的圖案，所述圖案取自所述方向上的一條或多條所述直線的一部分，并且將所述圖像劃分為多個(gè)垂直像元，其中每個(gè)所述垂直像元所包含的所述像素的數(shù)量相等并具有重復(fù)的圖案，所述圖案取自所述接近垂直的方向上的一條或多條所述直線的一部分；所述處理器經(jīng)過進(jìn)一步編程后，按照所述每個(gè)像素與相關(guān)水平像元內(nèi)最接近的所述直線的間距對(duì)所述每個(gè)像素進(jìn)行分類，從而得到水平像元分類，隨后利用所述水平像元分類將所述像素輸入值映射為第一輸出值；所述處理器經(jīng)過進(jìn)一步編程后，按照所述每個(gè)像素與相關(guān)垂直像元內(nèi)最接近的所述直線的間距進(jìn)行分類，從而得到垂直像元分類，隨后利用所述垂直像元分類將所述像素輸入值映射為第二輸出值；所述處理器經(jīng)過進(jìn)一步編程后，將每個(gè)像素的所述第一和第二輸出值組合起來以確定每個(gè)所述像素的灰度值；以及與所述處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的存儲(chǔ)器，用于保存供所述處理器使用的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的曝光系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包含接收所述灰度數(shù)據(jù)的空間光調(diào)制器。
11.如權(quán)利要求10所述的曝光系統(tǒng)，其特征在于所述空間光調(diào)制器為數(shù)字微型鏡面器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的線狀絲網(wǎng)印刷方法。與只采用一組直線對(duì)圖像進(jìn)行絲網(wǎng)處理的方法不同，本發(fā)明還采用與第一組直線基本上垂直的第二組直線對(duì)圖像進(jìn)行絲網(wǎng)處理。絲網(wǎng)處理用水平和垂直兩種像元執(zhí)行。像素按照其相對(duì)水平像元內(nèi)最臨近直線的間距進(jìn)行分類。對(duì)于垂直像元重復(fù)同樣的處理。不同的色調(diào)曲線對(duì)應(yīng)不同的像素分類，它們將輸入像素值映射為輸出像素值。通常情況下，靠近直線的像素的色調(diào)曲線映射為較高的輸出值。由于每個(gè)像素同時(shí)位于水平和垂直像元，所以由色調(diào)曲線得到兩個(gè)數(shù)值。對(duì)于每個(gè)像素，這兩個(gè)色調(diào)曲線數(shù)值被組合起來得到該像素的灰度值。
文檔編號(hào)B41J2/52GK1164674SQ96120199
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1996年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月27日
發(fā)明者范德拉馬那提·梵科特斯沃 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司