彩色噴墨打印機(jī)的作用是將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的彩色圖像或來自掃描儀的彩色圖像高質(zhì)量地打印出來。在計(jì)算機(jī)里，圖象上每一個(gè)點(diǎn)的色彩一般需要用一個(gè)24位的 RGB（紅／綠／藍(lán)）信息存儲起來，其中８位表示紅色，８位表示綠色，８位表示藍(lán)色。屏幕上的RGB顏色并不能直接打印出來，這是因?yàn)榘l(fā)光設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)顯示器）是通過一個(gè)使用紅、綠、藍(lán)三原色的附加過程產(chǎn)生色彩的，而色彩顯示過程則是把各種波長的色彩以不同的比例迭加起來，進(jìn)而產(chǎn)生各種不同的顏色，例如，沒有光就產(chǎn)生黑屏，所有波長迭加在一起就產(chǎn)生白色。與此相反，反射設(shè)備（例如一張紙）通過負(fù)過程產(chǎn)生色彩，一張沒有打印過的紙將反射所有波長組成的光，從而呈現(xiàn)出白色，彩色打印過程使用了青色／品紅／黃色模式（CMY），吸收波長產(chǎn)生不同的色彩。
青色墨水吸收紅色波長，使打印出來的圖像呈藍(lán)綠色；類似地，品紅墨水吸收綠色波長，使打印出來的圖象呈藍(lán)紅色。計(jì)算機(jī)用RGB模式顯示的頁面必須用CMY模式打印，這就需要把色彩從RGB模式轉(zhuǎn)換到CMY模式。此外，噴墨打印機(jī)上的每一個(gè)噴嘴都是二進(jìn)位的，這也就是說，它只能夠被打開或關(guān)閉。所以，除了從RGB模式到CMY模式的圖像轉(zhuǎn)換以外，圖像信息還必須進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成送到打印頭的一系列開／關(guān)命令，其中包括青色開／關(guān)命令、品紅色開／關(guān)命令和黃色開／關(guān)命令。對于雙噴墨頭（一個(gè)黑色打印墨盒+一個(gè)彩色打印墨盒）的打印機(jī)來說，還必須把一系列的黑色開／關(guān)的命令傳送給打印機(jī)。當(dāng)在CMY模式中增加了黑色時(shí)，這種模式就叫作CMYK模式，其中“K”就是指黑色。 軟件驅(qū)動程序通過 “色彩轉(zhuǎn)換”和“半色調(diào)轉(zhuǎn)換” 兩個(gè)步驟把計(jì)算機(jī)圖象從24位RGB表示轉(zhuǎn)換成單色和彩色打印頭所使用的4位CMYK命令。
色彩轉(zhuǎn)換
軟件驅(qū)動程序首先把計(jì)算機(jī)的RGB表示轉(zhuǎn)換成打印機(jī)所使用的CMY表示，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程確定了打印所要得到的顏色時(shí)每一種原色墨水的相對使用量。
半色調(diào)（Halftoning）
隨后，軟件驅(qū)動程序使用一個(gè)叫做半色調(diào)的過程，把CMY表示轉(zhuǎn)換成一系列彩色打印頭噴嘴的開／關(guān)命令（每一種顏色有一組噴嘴），它還為單色（通常是黑色）打印頭噴嘴打印文本及圖象產(chǎn)生一系列開／關(guān)命令。
色彩生成過程
把RGB表示轉(zhuǎn)換成CMY表示的第一個(gè)過程是一個(gè)簡單的、逐像素的表格查對過程，這個(gè)過程控制著色彩的表現(xiàn)，它指定了每一種顏色平面打印所需墨水的相對數(shù)量。然而，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換查對表并不是一個(gè)簡單的一對一映射過程，還需要大量的主觀判斷。例如，理論上一份青色加上一份品紅就應(yīng)該產(chǎn)生藍(lán)色，但事實(shí)并非如此，人們甚至往往不能得到RGB和CMY表示的精確顏色匹配。色彩轉(zhuǎn)換中的另一個(gè)重要問題是僅使用三種CMY顏色產(chǎn)生黑色，從理論上講，混合青色、品紅和黃色應(yīng)該能夠得到純凈的黑色，這被稱做“加工黑色”。
半色調(diào)過程
色彩轉(zhuǎn)換過程確定了需要打印的點(diǎn)數(shù)，半色調(diào)過程確定了在紙張的什么位置打印。下面，讓我們現(xiàn)在來看看半色調(diào)過程，打印機(jī)通過這一過程，僅使用三種顏色的墨水就在紙張上產(chǎn)生了數(shù)百萬種顏色。
傳統(tǒng)的單色半色調(diào)
單色二進(jìn)位打印機(jī)（例如單色噴墨打印機(jī)或激光打印機(jī)）的點(diǎn)只能是開或關(guān)兩種狀態(tài)，不能打印一個(gè)點(diǎn)的一部分，或降低點(diǎn)的強(qiáng)度。在紙上的每一個(gè)點(diǎn)的位置（像素），要么打印點(diǎn)，要么“無點(diǎn)”。對于純黑色的文本打印來說，這就足夠了。但是要打印有不同深淺的黑白圖像時(shí)，軟件驅(qū)動程序必須使用一種叫作半色調(diào)的技術(shù)。這種技術(shù)與印照片所用的技術(shù)是相同，印出來的圖象雖然是一些深淺不同的黑點(diǎn)，但它們能夠按照人的視覺能力，自動地用這些點(diǎn)構(gòu)成具有整體感、層次感的現(xiàn)實(shí)圖象。為了打印半色調(diào)，軟件驅(qū)動程序需要把頁分割成單元。一個(gè)像素就是一個(gè)點(diǎn)位置，一個(gè)單元就是一個(gè)矩形的像素矩陣。在一個(gè)單元中打印黑色時(shí)，該單元中所有的點(diǎn)位置都以黑色打印。要打印一個(gè)白色空間時(shí)，所有點(diǎn)位置都不打印。打印不同深淺顏色時(shí)，該單元中只有一些點(diǎn)位置被打印。顏色越淺，單元中被打印的點(diǎn)數(shù)就越少。例如，25%的灰度時(shí)，單元中只有四分之一的點(diǎn)被打印成黑色，而50%的灰度時(shí)，將有一半的點(diǎn)被打印成黑色。然后在紙上平鋪這些單元，這就能夠產(chǎn)生所要的圖像，單元中像素的數(shù)量決定了在這個(gè)單元中能夠打印的灰度級別的多少。一個(gè)4*4的單元可以有16 + 1級灰度，8*8的矩陣可以有64 + 1級不同的灰度。正如單色半色調(diào)能夠僅用黑色墨水再現(xiàn)具有幾種不同深淺的圖象一樣，彩色半色調(diào)能夠僅用三種顏色的墨水再現(xiàn)豐富的色彩。彩色半色調(diào)與單色半色調(diào)類似，但彩色半色調(diào)不是用單一黑點(diǎn)模式創(chuàng)建的，而是用三個(gè)不同的層或顏色平面創(chuàng)建的：一個(gè)是青色點(diǎn)平面，一個(gè)是品紅點(diǎn)平面，一個(gè)是黃色點(diǎn)平面。把這三種平面放在紙上，外加上黑色，就可以再現(xiàn)幾乎無限的色彩。彩色半色調(diào)與彩色膠印所使用的色彩分離過程有些類似。彩色半色調(diào)需要很復(fù)雜的軟件算法，對圖形質(zhì)量影響極大，因此，不同品牌的彩色噴墨打印機(jī)打印質(zhì)量有很大差別。
半色調(diào)技術(shù)
半色調(diào)把頁面分成了四個(gè)彩色平面，接下來的問題是，如果在處理半色調(diào)過程中不仔細(xì)的話，人眼睛就能夠看出圖象中點(diǎn)的模式，而不是一個(gè)平滑、真實(shí)的圖像。為了避免這種情況，軟件驅(qū)動程序必須盡可能地“隨機(jī)化”各顏色平面中的點(diǎn)的模式。現(xiàn)在有兩種半色調(diào)處理技術(shù)：規(guī)則抖動和圖像擴(kuò)散。大多數(shù)彩色噴墨打印機(jī)制造廠商選擇圖像擴(kuò)散技術(shù)作為首選半色調(diào)方法，因?yàn)檫@種技術(shù)能夠產(chǎn)生更均一的模式；而Lexmark打印機(jī)采用了規(guī)則抖動和誤差擴(kuò)散算法兩種辦法，允許用戶為需要打印的作業(yè)選擇更適合的算法。為了幫助您更好地理解圖象擴(kuò)散技術(shù)，下面，我們先討論規(guī)則抖動技術(shù)，為方便理解起見，讓我們考察一下單色打印機(jī)的規(guī)則抖動，同樣的原理也適合于彩色打印機(jī)的四個(gè)彩色平面。
噴墨打印機(jī)中的規(guī)則抖動技術(shù)
在規(guī)則抖動技術(shù)中，每一個(gè)平面都被分割成單元，每一單元有不同的點(diǎn)模式，然后在紙上平鋪這些單元產(chǎn)生圖象。一個(gè)單元中的像素?cái)?shù)（點(diǎn)）決定了單色打印機(jī)所能再現(xiàn)的灰度級數(shù)。例如，在一個(gè)4*4的黑白單元中，我們希望用灰度值64來打?。ê?255；白=0。）我們將用一個(gè)閾“篩”來確定哪一個(gè)像素要打印，閾“篩”與在織物上印圖案所用的絲綢篩很像。它在某些位置允許打印，在某些位置禁止打印。閾“篩”的每一個(gè)單元位置都有一個(gè)值，其最大允許值為 255。為了確定一個(gè)具體像素位置是否要打印，我們把要打印的灰度值（在這個(gè)例子中灰度值為64）與閾“篩”相應(yīng)單元位置的值進(jìn)行比較：如果一個(gè)閾“篩” 位置的這個(gè)值大于或等于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就不打?。蝗绻@個(gè)值小于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就要打印。在彩色打印機(jī)中，規(guī)則抖動過程被分別應(yīng)用于每一個(gè)顏色平面，一個(gè)單元中的像素?cái)?shù)決定了能夠打印的深淺顏色數(shù)量。一種顏色的點(diǎn)模式單元中的點(diǎn)越多，這種顏色的深淺層次就越多。
用圖像擴(kuò)散技術(shù)提高打印效果
規(guī)則抖動容易產(chǎn)生有結(jié)構(gòu)的單元模式，人眼能夠辨識出來，這就是為什么大多數(shù)彩色噴墨打印機(jī)制造廠商使用圖象擴(kuò)散篩方法的原因。為了解決這個(gè)問題，Lexmark采用圖象擴(kuò)散技術(shù)生成更真實(shí)的圖像。圖象擴(kuò)散技術(shù)用于查對每一個(gè)點(diǎn)的灰度，就好像它能夠用不同灰度打印一樣，——當(dāng)然，實(shí)際上這是不可能的，我們實(shí)際只能夠打印黑色（255）或白色（0）。借助Lexmark的圖像擴(kuò)散技術(shù)，我們能夠確定特定像素位置的實(shí)際打印效果。
在上面的黑白單元例子中，要打印的灰度為64。如果在特定像素位置上不打印點(diǎn)，則實(shí)際灰度值就是0，或白色，盡管我們希望得到64的灰度值。因此在這個(gè)位置上的誤差就是64-0，或64。如果有一個(gè)點(diǎn)打印在這里，則實(shí)際灰度為255，或黑色，雖然我們希望這個(gè)位置的灰度為64。在這個(gè)位置上的誤差因此是64-255，或-199。然后我們把這個(gè)計(jì)算出來的誤差“擴(kuò)散”到鄰近像素（這個(gè)過程在驅(qū)動器屏幕上稱作“Air Brush”過程）。如果誤差是負(fù)的（即打印了黑點(diǎn)），就減少鄰近像素打印黑點(diǎn)的幾率；如果誤差是正的（即沒有打印點(diǎn)），就提高鄰近像素打印黑點(diǎn)的幾率。因此圖象擴(kuò)散也稱作鄰近過程。
舉足輕重的墨水
在彩色噴墨打印中，墨水極其重要，影響色彩、速度和質(zhì)量。墨水對打印頭幾乎每一個(gè)部件的設(shè)計(jì)都有重要影響，包括儲墨盒、噴嘴板、墨水流動通道和加熱器。因此，墨水是噴墨打印機(jī)開發(fā)過程的一個(gè)部分。
墨水的一個(gè)重要部分是染料，Lexmark根據(jù)多種特性為它的彩色噴墨打印機(jī)精心選擇每一種染料，這些特性包括染料的獨(dú)特顏色、能夠產(chǎn)生的顏色數(shù)（稱作顏色的全色域）、抗水能力、抗光照射能力以及打印頭的性能等。
表面張力、速度和pH值是墨水的三個(gè)主要特性，在決定打印機(jī)特性上起著重要作用。墨水的表張力影響打印機(jī)的許多性能，例如，它影響墨水所接觸的所有打印頭表面（例如儲墨盒和墨水流通道）的可濕潤性。表面張力和可濕潤性又會影響儲墨盒中所維持的背壓，而背壓又嚴(yán)重影響加熱一個(gè)墨滴后加熱室再填充墨水的速率。再填充時(shí)間是確定噴嘴加熱頻率的一個(gè)主要因素，它直接影響打印速度。墨水表面張力還影響著由一定大小的墨滴所產(chǎn)生的墨點(diǎn)的直徑。Lexmark 的工程師研究了各種紙張的影響，以確定Lexmark噴墨打印機(jī)的最佳墨滴大小。除此之外，墨水的表面張力還影響墨水干燥時(shí)間，而后者又決定著打印機(jī)的吞吐量。干燥時(shí)間較短，打印速度就可能更快。表面張力還影響墨滴的光學(xué)密度，進(jìn)而影響打印質(zhì)量。最后，表面張力影響在加熱器表面形成氣泡核所必須的激活能，而激活能影響著加熱器的設(shè)計(jì)。
墨水速度強(qiáng)烈地影響著墨水流通道的幾何因素，而幾何因素影響著墨水再填充時(shí)間，它還影響墨滴打到紙面上形成墨點(diǎn)的大小，從而影響打印質(zhì)量。所要求的pH值由墨水成分特別是染料的溶解度要求來決定。大多數(shù)染料在２到10 pH值范圍內(nèi)可溶。目前，Lexmark的化學(xué)家已經(jīng)研制出了一種特殊的黑色染料，它對pH值非常敏感，也就是說，染料的溶解度隨pH值降低而降低。這保持了染料在放到紙上時(shí)仍是可溶的；但是，隨著墨水變干，其可溶性變小。——這就是Lexmark墨水具有出色防水能力的秘訣。
結(jié)束語
彩色噴墨技術(shù)涉及到從物理到墨水化學(xué)等多種科學(xué)學(xué)科和工程學(xué)科，因此，高質(zhì)量彩色噴墨打印機(jī)的開發(fā)需要把多種不同技術(shù)綜合到一起。在開發(fā)彩色噴墨打印機(jī)的過程當(dāng)中，Lexmark充分發(fā)揮了它在噴墨打印方面積累的幾十年經(jīng)驗(yàn)，推動這些技術(shù)向前發(fā)展。這些發(fā)展的成果就是誕生了買得起的高打印質(zhì)量、快速性能的彩色噴墨打印機(jī)。
共有 網(wǎng)友評論