彩色噴墨打印機的作用是將計算機產(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。在計算機里，圖象上每一個點的色彩一般需要用一個24位的 RGB（紅／綠／藍）信息存儲起來，其中８位表示紅色，８位表示綠色，８位表示藍色。屏幕上的RGB顏色并不能直接打印出來，這是因為發(fā)光設(shè)備（例如計算機顯示器）是通過一個使用紅、綠、藍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紅色。計算機用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，噴墨打印機上的每一個噴嘴都是二進位的，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（一個黑色打印墨盒+一個彩色打印墨盒）的打印機來說，還必須把一系列的黑色開／關(guān)的命令傳送給打印機。當在CMY模式中增加了黑色時，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” 兩個步驟把計算機圖象從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)動程序首先把計算機的RGB表示轉(zhuǎn)換成打印機所使用的CMY表示，這個轉(zhuǎn)換過程確定了打印所要得到的顏色時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表示的第一個過程是一個簡單的、逐像素的表格查對過程，這個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)生藍色，但事實并非如此，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)
單色二進位打印機（例如單色噴墨打印機或激光打印機）的點只能是開或關(guān)兩種狀態(tài)，不能打印一個點的一部分，或降低點的強度。在紙上的每一個點的位置（像素），要么打印點，要么“無點”。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，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，但它們能夠按照人的視覺能力，自動地用這些點構(gòu)成具有整體感、層次感的現(xiàn)實圖象。為了打印半色調(diào)，軟件驅(qū)動程序需要把頁分割成單元。一個像素就是一個點位置，一個單元就是一個矩形的像素矩陣。在一個單元中打印黑色時，該單元中所有的點位置都以黑色打印。要打印一個白色空間時，所有點位置都不打印。打印不同深淺顏色時，該單元中只有一些點位置被打印。顏色越淺，單元中被打印的點數(shù)就越少。例如，25%的灰度時，單元中只有四分之一的點被打印成黑色，而50%的灰度時，將有一半的點被打印成黑色。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)量決定了在這個單元中能夠打印的灰度級別的多少。一個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)不是用單一黑點模式創(chuàng)建的，而是用三個不同的層或顏色平面創(chuàng)建的：一個是青色點平面，一個是品紅點平面，一個是黃色點平面。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)過程中不仔細的話，人眼睛就能夠看出圖象中點的模式，而不是一個平滑、真實的圖像。為了避免這種情況，軟件驅(qū)動程序必須盡可能地“隨機化”各顏色平面中的點的模式?，F(xiàn)在有兩種半色調(diào)處理技術(shù)：規(guī)則抖動和圖像擴散。大多數(shù)彩色噴墨打印機制造廠商選擇圖像擴散技術(shù)作為首選半色調(diào)方法，因為這種技術(shù)能夠產(chǎn)生更均一的模式；而Lexmark打印機采用了規(guī)則抖動和誤差擴散算法兩種辦法，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的規(guī)則抖動，同樣的原理也適合于彩色打印機的四個彩色平面。
噴墨打印機中的規(guī)則抖動技術(shù)
在規(guī)則抖動技術(shù)中，每一個平面都被分割成單元，每一單元有不同的點模式，然后在紙上平鋪這些單元產(chǎn)生圖象。一個單元中的像素數(shù)（點）決定了單色打印機所能再現(xiàn)的灰度級數(shù)。例如，在一個4*4的黑白單元中，我們希望用灰度值64來打?。ê?255；白=0。）我們將用一個閾“篩”來確定哪一個像素要打印，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”的每一個單元位置都有一個值，其最大允許值為 255。為了確定一個具體像素位置是否要打印，我們把要打印的灰度值（在這個例子中灰度值為64）與閾“篩”相應(yīng)單元位置的值進行比較：如果一個閾“篩” 位置的這個值大于或等于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就不打??；如果這個值小于要打印的灰度值，相應(yīng)的單元位置就要打印。在彩色打印機中，規(guī)則抖動過程被分別應(yīng)用于每一個顏色平面，一個單元中的像素數(shù)決定了能夠打印的深淺顏色數(shù)量。一種顏色的點模式單元中的點越多，這種顏色的深淺層次就越多。
用圖像擴散技術(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)彩色噴墨打印機制造廠商使用圖象擴散篩方法的原因。為了解決這個問題，Lexmark采用圖象擴散技術(shù)生成更真實的圖像。圖象擴散技術(shù)用于查對每一個點的灰度，就好像它能夠用不同灰度打印一樣，——當然，實際上這是不可能的，我們實際只能夠打印黑色（255）或白色（0）。借助Lexmark的圖像擴散技術(shù)，我們能夠確定特定像素位置的實際打印效果。
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，則實際灰度值就是0，或白色，盡管我們希望得到64的灰度值。因此在這個位置上的誤差就是64-0，或64。如果有一個點打印在這里，則實際灰度為255，或黑色，雖然我們希望這個位置的灰度為64。在這個位置上的誤差因此是64-255，或-199。然后我們把這個計算出來的誤差“擴散”到鄰近像素（這個過程在驅(qū)動器屏幕上稱作“Air Brush”過程）。如果誤差是負的（即打印了黑點），就減少鄰近像素打印黑點的幾率；如果誤差是正的（即沒有打印點），就提高鄰近像素打印黑點的幾率。因此圖象擴散也稱作鄰近過程。
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部件的設(shè)計都有重要影響，包括儲墨盒、噴嘴板、墨水流動通道和加熱器。因此，墨水是噴墨打印機開發(fā)過程的一個部分。
墨水的一個重要部分是染料，Lexmark根據(jù)多種特性為它的彩色噴墨打印機精心選擇每一種染料，這些特性包括染料的獨特顏色、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值是墨水的三個主要特性，在決定打印機特性上起著重要作用。墨水的表張力影響打印機的許多性能，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，而背壓又嚴重影響加熱一個墨滴后加熱室再填充墨水的速率。再填充時間是確定噴嘴加熱頻率的一個主要因素，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間，而后者又決定著打印機的吞吐量。干燥時間較短，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。
墨水速度強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間，它還影響墨滴打到紙面上形成墨點的大小，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)彩色噴墨打印機的過程當中，Lexmark充分發(fā)揮了它在噴墨打印方面積累的幾十年經(jīng)驗，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。
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