CN101037056A - 打印系统及其校正喷墨位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一打印系统及其校正喷墨位置的方法。该打印系统包括一走纸模块，用来传送一介质；至少一墨水；以及至少一喷墨芯片，包含多个墨水喷孔且用以将该墨水喷出至该媒介以进行喷墨打印操纵，其中该多个喷孔与该走纸模块的距离不相同。该校正喷墨位置的方法是根据该墨水在某一特定温度之下的飞行速度调整该喷墨芯片上的各墨水喷孔与该走纸模块的相对距离，以及根据打印时喷墨芯片的操作温度调整该多个墨水喷孔的驱动信号。

Description

打印系统及其校正喷墨位置的方法

本申请是申请日为2004.03.31、申请号为200410031993.5、发明名称为“打印系统及其校正喷墨位置的方法”的发明专利申请的反案件申请。

技术领域

本发明涉及一种打印系统校正喷墨位置的方法，特别是涉及一种可根据喷墨芯片的操作温度以校正喷墨位置的方法。

背景技术

喷墨技术在今日已被广泛的应用，而其在技术层面的发展也臻成熟。例如像计算机打印装置、绘图机(plotter)、复印机以及传真机等，均可利用喷墨技术以产生硬复制(hard copy)。喷墨打印机采用四色墨水(Cyan、Magenta、Yellow、Black)来打印彩色影像，高品质的相片喷墨打印机甚至采用六色墨水(Cyan，Magenta，Yellow，Black，light cyan，light magenta)打印。大部分的喷墨打印机将这些不同颜色的墨水配置在两个喷墨头上，每个喷墨头上有多个墨水喷孔(nozzles)，以热气泡式(Thermal bubble)或压电式(piezoelectricity)的方法将墨水喷出，经由马达带动喷墨头的载座(carrier)水平扫过如纸张之类的成像介质，可打印出一宽带(swath)，再由马达以垂直方向进纸，打印出下一个宽带，如此反复进行而完成整页文字或图片的打印。

一个像素(pixel)由数个色彩的墨点构成，每个墨点体积的数量级是10^-12公升(Pico-Liter)，而每个像素的距离可达到1/600英时。喷墨输出装置的输出品质取决于喷墨墨点是否能准确地于成像介质上着墨。彩色影像的喷墨输出由于需要利用不同颜色的墨点套色，所以对喷墨墨点着墨位置的准确度要求更高。影响墨点着墨位置的因素很多，包括芯片上墨点位置的精度，喷墨墨水匣承载器移动速度的稳定性，及不同颜色的墨点从各自的喷墨孔到成像介质的飞行时间等都有关系。而影响墨点飞行时间则和墨点从喷墨孔到输出介质的距离及墨点的飞行速度有关。影响墨点飞行速度的因素包括墨水的物理特性，墨水喷头的输入能量及操作条件如温度。请参阅图1。图1为一已知的具有C1、C2以及C3三种不同墨水且其各自具有不同飞行速度的墨水匣10打印墨点的示意图。12、13以及14分别为C1、C2以及C3三种不同墨水的墨水喷孔。M1为被打印的介质。15、16以及17分别为由墨水喷孔12、13以及14所打印至介质M1上的C1、C2以及C3三种不同墨水的墨点。假设C1、C2以及C3三种不同墨水在某温度T1之下的飞行速度分别为每秒6公尺、每秒8公尺、以及每秒10公尺；其余条件皆相同，包括各墨水喷孔与被打印的介质M1之间的距离皆同为2毫米。假设墨水匣10的行进速度为每秒2公尺，则当喷墨芯片的操作温度为T1时，如图中所示的打印于介质M1上的墨点22、24以及26，将分别距离所打印的中心位置0.66毫米、0.5毫米以及0.4毫米。也就是说，当C1、C2以及C3三种不同墨水欲打印墨水至同一点上时，其中C1颜色的墨点将距离C3颜色的墨点0.26毫米，C2颜色的墨点将距离C3颜色的墨点0.1毫米，而C1颜色的墨点将距离C2颜色的墨点0.16毫米。如此即出现打印的误差。

在其它如墨水喷头的输入能量等变因皆固定之下，藉实验可得墨水的飞行速度与操作温度间的关系。请参阅图2。图2为某组三种不同颜色墨水的飞行速度与温度关系图。横轴方向代表温度变化，纵轴方向代表墨水的飞行速度，21、22以及23分别为某组黄、红及蓝色墨水的飞行速度随温度变化的曲线。由图2可看出，不同墨水的飞行速度间的相对大小及比例关系，在不同温度之下会改变而有所不同。而喷墨芯片的操作温度会随连续打印的时间增长而上升，因此即使在某一特定温度下就各墨水所具有的飞行速度加以校准打印之后，因墨水的飞行速度会因操作温度的改变而发生变化，该打印系统在不同的操作温度下打印使用不同墨水的数据时仍然会发生误差。

目前各界提出了很多种的校准方法，但多是针对墨水匣的校准方法，譬如校准彩色喷墨头与黑色喷墨头的垂直误差，彩色喷墨头与黑色喷墨头单向打印的水平误差，以及单色喷墨头双向打印的水平误差等等。然而对于彩色喷墨头中的不同颜色的墨水喷孔所打印的数据间的误差，包括因不同墨水的具有不同的飞行速度以及不同颜色墨水的飞行速度受温度影响的不同变化所造成的墨点着墨位置的误差，则无所研究，对于校准此类误差无能为力，因此形成了喷墨位置校准上的盲点。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种打印系统利用已知的墨水飞行速度与温度的关系，根据所量测到的喷墨芯片的操作温度以校正喷墨位置的方法，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种打印系统校正喷墨位置的方法。在本发明中，该打印系统根据该墨水在某一特定温度之下的飞行速度调整该喷墨芯片上的各墨水喷孔与该走纸模块的距离。

本发明还提出了一种打印系统，其包含一走纸模块，用来传送一介质；至少一墨水；以及至少一喷墨芯片，包含多个墨水喷孔且用以将该墨水喷出至该媒介以进行喷墨打印操纵，其中该多个喷孔与该走纸模块的距离不相同。

附图说明

图1为已知的墨水匣打印墨点的示意图。

图2为不同颜色墨水的飞行速度与温度关系图。

图3为本发明的墨水匣打印墨点的示意图。

图4为一所欲打印的图样。

图5为欲打印图4时所实际打印的图样。

图6为本发明的测试图样页的第一实施例示意图。

图7为本发明的打印系统校正喷墨位置的流程图。

附图符号说明

10，30                                    墨水匣

12，13，14，33，34                        墨水喷孔

M1，M3                                    成像介质

15，16，17，36，37                        墨点

21，22，23                                墨水飞行速度与温度的关系曲线

C241，C242，C244，C245，C251，C252，C254，C2颜色的墨点

C255，C2611，C2612，C2614，C2615，C2621，

C2622，C2624，C2625，C2631，C2632，C2634，

C2635，C2641，C2642，C2644，C2645

C341，C343，C345，C351，C353，C355，C3611，C3颜色的墨点

C3613，C3615，C3621，C3623，C3625，C3631，

C3633，C3635，C3641，C3643，C3645

S1，S2，S3，S4                             测试图样组

具体实施方式

如图2的墨水的飞行速度与操作温度关系图可在实验中得知，本发明即利用此一已知的关系，根据某一特定温度下的墨水的飞行速度，设计喷墨芯片上的不同墨水喷孔的位置以初步校准因墨水飞行速度不同所造成的不同墨水的打印数据间的误差；其中该特定温度可为喷墨芯片操作温度的合理范围中的一温度。请参阅图3。图3为本发明的墨水匣30打印墨点的示意图。墨水匣30的喷墨芯片可打印C2及C3两种墨水。33及34分别为C2及C3两种墨水的墨水喷孔。M3为被打印的介质。36及37分别为由墨水喷孔33及34所打印至介质M3上的C2及C3墨水的墨点。如之前的假设，设C2及C3两种不同墨水在喷墨芯片的操作温度为某预定温度时，例如摄氏三十度时的飞行速度分别为每秒8公尺及每秒10公尺，因此设计墨水匣30上的墨水喷孔33及34与被打印的介质M3的距离L1及L2分别为1.6毫米及2毫米。假设墨水匣30的行进速度为每秒2公尺，则当喷墨芯片的操作温度为摄氏三十度时，如图3中所示的打印于介质M3上的墨点36及37，将分别距离所打印的中心位置0.4毫米。也就是说，当使用本发明所设计的墨水匣30打印C2及C3两种不同颜色墨水的数据，而欲将C2及C3两种不同墨水打印至同一点上时，当喷墨芯片的操作温度为预设的摄氏三十度时，C2颜色及C3颜色的墨点将可准确打印至同一点上，表示欲打印的数据皆可准确打印，不同颜色的打印数据间将无误差。

然而，虽然喷墨芯片是依据已知的墨水飞行速度设计，且墨水的飞行速度与温度的相对关系为已知，而喷墨芯片的操作温度亦可由量测而得，因此系统可根据其所包含的一温度检测器于之后每次打印时量测该喷墨芯片的操作温度，藉由其与设计墨水喷口时的温度间的关系，调整校正欲打印的数据。另外本发明的打印系统亦可如已知技术一般，打印一测试图样页以提供初步的校正信息。请参阅图4。假设图4为一打印系统所欲打印的图样。C241、C242、C244及C245为C2颜色的墨水所打印的数据，而C341、C343及C345为C3颜色的墨水所打印的数据。本发明的打印系统，虽其喷墨芯片经过设计，仍可能因为机构在出厂后所形成的误差，或喷墨芯片的操作温度不同于设计喷墨芯片时的操作温度，使得墨水的飞行速度改变，而打印出一与图4的图样有所出入的图样，例如图5。如图5所示，其中C251、C252、C254及C255为C2颜色的墨水所打印的数据，C351、C353及C355为C3颜色的墨水所打印的数据；而其彼此之间的排列关系与C241、C242、C244及C245与C341、C343及C345之间的排列关系并不同，表示存在误差。当欲使用本发明的打印系统打印数据时，可执行一打印校准。由打印系统先打印一预定的测试图样页，即依据不同组合的墨水喷孔驱动延迟时间(time delay)及数据平移(data delay)参数打印一测试图样，并量测其在打印时喷墨芯片的操作温度。所谓驱动延迟时间为一延迟驱动墨水喷孔讯号的时间，藉由延迟驱动墨水喷孔讯号的时间，可微调墨水喷孔所打印数据的着墨位置。而设定数据平移参数则是使待打印的数据按照此平移参数有一平移，因而校正墨水喷孔打印数据时的误差。请参阅图6。图6为一测试图样页的实施例。S1、S2、S3及S4为打印系统以四组不同的墨水喷孔驱动延迟时间及数据平移参数，所打印出的四组测试图样。C2611、C2612、C2614、C2615、C2621、C2622、C2624、C2625、C2631、C2632、C2634、C2635、C2641、C2642、C2644及C2645为C2颜色的墨水所打印的数据，而C3611、C3613、C3615、C3621、C3623、C3625、C3631、C3633、C3635、C3641、C3643及C3645为C3颜色的墨水所打印的数据。其中假设喷墨芯片在打印时的操作温度为摄氏34度，C2颜色的数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间均设为0；S1中C3颜色的数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间设为0，S2中C3颜色的数据平移参数设为1而墨水喷孔驱动延迟时间设为0，S3中C3颜色的数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间均设为1，以及S4中C3颜色的数据平移参数设为1而墨水喷孔驱动延迟时间设为2。接下来可由打印系统所另包含的一扫描仪扫描此测试图样页，将扫描而得的数据经影像处理后判断S3为最准确的一组，即依照打印S3所设的数据平移参数及墨水喷孔喷墨延迟时间，将数据平移参数及墨水喷孔喷墨延迟时间均设为1。

在进行以上的校正过程后，当欲打印数据时，打印系统会每隔一段固定的时间，例如三分之一秒，即自动测量一次喷墨芯片的操作温度，根据之前校正时所设定的数据平移参数及墨水喷孔喷墨延迟时间，再依据已知的操作温度对于墨水飞行速度的影响，调整墨水喷孔的驱动信号，即改变墨水喷孔喷墨的驱动延迟时间以及数据平移参数以使得各色墨水的数据皆能被准确打印。其中数据平移参数需在打印一笔数据的始即予以调整，而驱动延迟讯号则在打印一笔数据当中仍可调整。根据上面所举的校正例子，当打印系统欲打印时，先以所设的数据平移参数及墨水喷孔喷墨延迟时间，即数据平移参数及墨水喷孔喷墨延迟时间均设为1来打印数据；然而此时打印系统的温度检测器即量测喷墨芯片的温度，发现该温度不是摄氏三十四度，而是摄氏三十六度，因此根据已知的操作温度对于墨水飞行速度的影响，将数据平移参数改设为0.75而墨水喷孔喷墨延迟时间维持不变。当间隔了系统所设的固定时间后，例如三分之一秒后，打印系统的温度检测器即量测喷墨芯片的温度，发现该温度由摄氏三十六度上升至摄氏三十七度，此时因数据已在打印中，无法再行平移数据，即再根据已知的摄氏三十七度下的墨水飞行速度与摄氏三十六度下的墨水飞行速度的关系调整墨水喷孔驱动延迟时间，以校正墨点于成像介质上的着墨位置。而喷墨芯片的操作温度会随连续打印的时间增长而上升，因此整个打印过程中，该打印系统需保持每隔该段固定的时间即量测一次该喷墨芯片的温度并以之调整墨水喷孔喷墨延迟时间。

请参阅图7。图7为本发明打印系统校正喷墨位置的流程图。

步骤700：开始校正喷墨位置；

步骤710：根据某特定温度下的墨水的飞行速度，设计喷墨芯片上的不同墨水喷孔的位置；

步骤720：打印一预定的测试图样页，并量测在打印时喷墨芯片的操作温度；

步骤730：根据所打印的测试图样页设定数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间；

步骤740：等待打印数据的指令，若要打印数据则执行步骤750；

步骤750：量测喷墨芯片的操作温度，设定数据平移参数；

步骤755：根据所测得的操作温度调整墨水喷孔驱动延迟时间；

步骤760：打印数据，并量测在打印时喷墨芯片的操作温度；

步骤770：每隔一段预定的时间，检查是否已将待打印数据皆打印完毕；若尚未打印完毕则执行步骤755；若打印完毕则执行步骤780：

步骤780：结束。

上述的流程中，步骤710需在打印系统出厂前执行。其余的步骤则可在出厂后反复执行以随时校正喷墨位置。使用本发明的打印系统可设计成每当开启电源时即执行步骤720，即打印测试图样页而调整设定不同墨水的数据平移参数及墨水喷孔的驱动延迟时间；或可设计成由使用者手动下达校正指令而开始执行步骤720。墨水的数据平移参数及墨水喷孔的驱动延迟时间可设计成根据由扫描仪扫描所打印的测试图样页而得的数据经影像处理而得的结果以设定；亦可由使用者由数组数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间的组合下所打印的测试图样中，经目测后选择最为对齐的一组图样而提供系统以设定数据平移参数及驱动延迟时间。

本发明可由以上所述的方法完成欲经同一喷墨芯片上各墨水喷孔打印的数据的喷墨位置的设计及校准，而本发明亦可应用于使用多个喷墨芯片的打印系统，实现因操作温度影响墨水飞行速度而造成的喷墨位置误差的校正。其中设计喷墨芯片上各墨水喷孔位置可初步补偿不同墨水于合理的操作温度范围中的一特定温度下，因飞行速度的差异所造成的喷墨位置的误差，例如可根据喷墨芯片的合理操作温度范围的起始值下的各墨水的飞行速度来设计喷墨芯片上各墨水喷孔位置；而打印测试页，量测当时喷墨芯片的温度，选择其中最为对齐的一组测试图样并据其设定系统的数据平移参数及驱动延迟时间的初始值的部份，则可校正喷墨芯片的操作温度范围中某一特定温度下包括因不同的墨水飞行速度及其它因素所造成的一切喷墨位置的误差；在此校正之后的每次打印时，再根据打印当时的喷墨芯片操作温度，微调墨水喷孔驱动延迟时间，以在打印当时的操作温度下，准确打印。本发明亦可省去设计喷墨芯片上各墨水喷孔位置的部份，而直接以平移数据及延迟墨水喷孔驱动时间的方式，校正不同操作温度下因同一喷墨芯片上不同墨水的不同飞行速度所造成的打印误差，亦可达到校正打印的效果。本发明的打印系统包含有一温度检测器以检测该喷墨芯片的操作温度，该温度检测器可位于该喷墨芯片之上以准确检测该喷墨芯片的操作温度。

综上所述，本发明提出的打印系统校正喷墨位置的方法，不仅可以于喷墨芯片设计之初即针对不同墨水因不同飞行速度而造成的打印误差设计墨水喷孔的位置，之后也可以打印测试页，对于所有打印误差以调整数据平移参数及墨水喷孔驱动延迟时间的方式校正之。而在打印数据时，亦以随时量测操作温度并据以微调墨水喷孔驱动延迟时间，以正确打印。应用本发明的校正喷墨位置的方法可弥补已知技术中，对于同一墨水匣中的不同颜色的墨水喷孔所打印的数据间的误差，包括因不同墨水的具有不同的飞行速度以及不同颜色墨水的飞行速度受温度影响的不同变化所造成的墨点着墨位置的误差的盲点，使打印数据能更为精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种校正打印系统喷墨位置的方法，该打印系统包含一温度检测器，一走纸模块，至少一墨水以及至少一喷墨芯片，该喷墨芯片包含多个墨水喷孔且用以进行喷墨打印操纵，该方法包含：

根据该墨水在某一特定温度之下的飞行速度调整该喷墨芯片上的各墨水喷孔与该走纸模块的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其还包含下列步骤：

打印一预定的测试图样页；

量测该喷墨芯片的操作温度；以及

根据该测试图样页分别设定该多个墨水喷孔的数据平移参数。

3.如权利要求2所述的方法，其还包含当该打印系统电源开启时，即自动执行打印一预定的测试图样页，量测该喷墨芯片的操作温度，以及根据该测试图样页分别设定该多个墨水喷孔的数据平移参数的步骤。

4.如权利要求2所述的方法，其还包含根据该测试图样页调整该多个墨水喷孔的驱动信号。

5.如权利要求2所述的方法，其中该打印系统还包含一扫描仪，其中根据该测试图样页分别设定该多个墨水喷孔的数据平移参数的步骤是根据以该扫描仪扫瞄该测试图样页而得的数据经影像处理而得的结果，分别设定该多个墨水喷孔的数据平移参数。

6.如权利要求1所述的方法，其中该喷墨芯片用来打印多种不同性质的墨水，该方法是根据该多种不同性质的墨水在某一特定温度之下的飞行速度调整该喷墨芯片上的该多种不同性质的墨水的墨水喷孔与该走纸模块的相对距离。

7.如权利要求6所述的方法，其中该多种不同性质的墨水为多种不同颜色的墨水。

8.如权利要求1所述的方法，其还包含下列步骤：

在该打印系统打印数据时量测该喷墨芯片的操作温度；以及

根据该操作温度，调整该多个墨水喷孔的驱动信号。

9.如权利要求8所述的方法，其还包含根据该操作温度，分别设定该多个墨水喷孔的数据平移参数。

10.如权利要求1所述的方法，其中该喷墨芯片中的至少一喷墨芯片用来将多种墨水喷出以进行喷墨打印操纵。

11.如权利要求1所述的方法，其中该喷墨芯片中的至少一喷墨芯片用来将一种墨水喷出以进行喷墨打印操纵。

12.一种打印系统，其包含：

一走纸模块，用来传送一介质；

至少一墨水；以及

至少一喷墨芯片，包含多个墨水喷孔且用以将该墨水喷出至该媒介以进行喷墨打印操纵，其中该多个喷孔与该走纸模块的距离不相同。

13.如权利要求12所述的系统，其中该多个墨水喷孔与与该走纸模块的距离根据该墨水在一预设温度下的飞行速度以决定。

14.如权利要求12所述的系统，其中该喷墨芯片中的至少一喷墨芯片用来将多种墨水喷出以进行喷墨打印操纵，其中该多种墨水的墨水喷孔与该走纸模块的距离不相同。

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