CN101797837A - 大幅面喷墨打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大幅面平板打印设备，包括：多个打印头单元，每个打印头单元能够沿第一方向间歇步进地移动，且每个打印头单元均具有能够在两次步进间隔时间内在第二方向上往复移动并打印子图像的打印喷头，所述第二方向与所述第一方向垂直，其中，打印开始前，所述多个打印头单元位于打印介质的一端，并布置成能够使各个打印头单元打印的子图像无缝拼接成完整的大幅面图像。

Description

大幅面喷墨打印设备
技术领域
本发明提供一种大幅面打印设备。具体地，本发明提供一种使用多个打印头单元进行分区打印的大幅面打印设备。
背景技术
目前，A4幅面的打印设备的打印分辨率可以达到5760dpi×1440dpi，而大幅面打印设备的最高打印分辨率只能达到2880dpi×1440dpi。究其原因，主要是应用于大幅面机型的大尺寸喷头生产工艺繁琐，难以兼顾高分辨率和高速度，这也是大幅面打印机的价格总是高出小幅面机很多的原因。
因此，需要一种应用于大幅面打印的具有更高打印分辨率和更快打印速度的喷墨打印设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种大幅面打印设备，利用了多个打印头单元，以拼接打印的方式来实现大幅面图像的打印。这样，既可以根据需要打印各种尺寸的大幅面图像，又能极大提高打印速度。
本发明提供一种大幅面平板打印设备，包括：多个打印头单元，每个打印头单元能够沿第一方向间歇步进地移动，且每个打印头单元均具有能够在两次步进间隔时间内在第二方向上往复移动并打印子图像的打印喷头，所述第二方向与所述第一方向垂直，其中，打印开始前，所述多个打印头单元位于打印介质的一端，并布置成能够使各个打印头单元打印的子图像无缝拼接成完整的大幅面图像。
所述多个打印头单元可以为多个小幅面打印机用打印头单元。
所述多个打印头单元可以布置于打印介质的第一方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第二方向并列排布的多个条状子图像。
所述多个打印头单元可以布置于打印介质的第二方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第一方向并列排布的多个条状子图像。
可以使用丝杠螺母传动方式来驱动打印头单元在第一方向上的移动。可以采用伺服控制系统来控制打印头单元在第一方向上的移动。
所述多个打印头单元可以各自分立地在第一方向上移动。
所述多个打印头单元可以连接成一体地在第一方向上移动。
所述的大幅面平板打印设备还包括升降台结构，以调整介质与喷头间的距离。
每个打印头单元可以还包括打印喷头维护装置，用于在打印机不工作的情况下对喷头进行保护。打印喷头维护装置包括：盖装置，用于将喷头置于封闭环境中；吸墨装置，用于在打印机不工作或喷头堵塞的情况下，吸出喷头中的空气和部分墨，以保证喷墨效果；刮墨装置，用于在每次打印完成且打印头单元退回第一方向上的起点位置的时候刮去打印喷头上存留的墨；和排墨装置，用于排出吸墨和刮墨操作流出中的墨污物。
所述的大幅面平板打印设备还包括连续供墨系统，用于在打印中将外部大墨盒的墨提供给每个打印头单元自带的内部墨盒。连续供墨系统可以包括供墨压力调整装置，用于在工作状态下调整供墨压力使得喷头正常工作，且在非工作状态下采取与工作状态下的供墨压力不同的供墨压力以保护喷头不堵塞。
所述的大幅面平板打印设备还包括介质吸附装置，能够在打印过程中使介质被吸附在载物台上。
所述的大幅面平板打印设备还包括图像分割装置和/或图像补偿装置，以弥补因机械结构误差造成的小图拼接问题。
本发明还提供一种大幅面平板打印设备，包括：
打印介质移动单元，打印介质能够沿第一方向间歇步进地移动，且多个打印头单元，每个打印头单元具有能够在打印介质两次步进的间隔时间内在第二方向上往复移动并打印子图像的打印喷头，所述第二方向与所述第一方向垂直，其中，打印开始前，所述多个打印头单元位于打印介质的一端，并布置成能够使各个打印头单元打印的子图像无缝拼接成完整的大幅面图像。
本发明还提供一种大幅面平板打印方法，包括以下步骤：沿第一方向间歇步进地移动各个打印头单元，在两次步进间隔时间内，使得各个打印头单元在第二方向上往复移动并打印子图像，所述第二方向与所述第一方向垂直，重复上述步骤，使各个打印头单元打印的子图像能够无缝拼接成完整的大幅面图像。
本发明还提供一种大幅面平板打印方法，包括以下步骤：沿第一方向间歇步进地移动打印介质，且在打印介质两次步进的间隔时间内，使得各个打印头单元在第二方向上往复移动并打印子图像，所述第二方向与所述第一方向垂直，重复上述步骤，使各个打印头单元打印的子图像能够无缝拼接成完整的大幅面图像。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的大幅面打印设备的工作原理图。
图2是本发明的第一实施例的大幅面打印设备的整机结构图。
图3是打印头移动单元的结构示意图。
图4是打印头单元的内部构造图，显示了打印喷头的移动机构。
图5是吸纸装置的示意图。
图6是示出打印喷头保护装置在整机中的布置的示意图。
图7是打印喷头保护装置内部构造图。
图8是连续供墨系统的原理图。
图9是本发明的第二实施例的大幅面打印设备的工作原理图。
图10是本发明的第三实施例的大幅面打印设备的工作原理图。
具体实施方式
说明书中所称的大幅面打印设备是一种可在任意材质和厚度的打印介质上进行单色或彩色打印的平板打印设备。
说明书中所称的打印头单元是指这样的打印头单元：打印喷头本身可以在滑架上沿图1的X方向往复移动以进行打印。
本发明的大幅面打印设备利用了上述打印头单元沿X方向的往复移动和打印动作，改进之处在于：使该打印头单元或打印介质沿Y方向往复移动。
以下以4个打印A4打印介质的打印头单元打印A1幅面的打印介质为例进行描述，A4对应的是尺寸为210*297毫米的介质，A1对应的是尺寸为841*594毫米的介质。当然，本领域技术人员可以根据本发明的构思以及使用需求随意组合使用任何数量、任何分辨率、任何最大可打印尺寸的打印头单元来形成任何尺寸的大幅面图像，对此均无特殊限制。
第一实施例
图1和图2为本发明的第一实施例的大幅面打印设备的原理图和透视图，图中可见，四个打印头单元11、12、13、14彼此分立地布置于打印介质1的沿Y方向的一端，并在Y方向上交替地前后间隔开，以避免开始打印后各个打印头单元11、12、13、14彼此碰撞且保证各个打印头单元11、12、13、14的打印喷头8布置成能够形成沿X方向的无缝拼接图像。其中，Y方向为各个打印头单元11、12、13、14被打印头单元移动装置2移动的方向，X方向为各个打印头单元的打印喷头8的移动打印方向。
这里，在保证各个打印头单元不碰撞的前提下，各个打印头单元沿Y方向的移动、各个打印喷头沿X方向的移动和打印都是各自独立地控制的，不需要同步完成。
工作开始时，控制单元将例如A1幅面的打印介质1沿Y方向分为四个条状子图像区域21、22、23和24，并将相应的子图像的数据以及打印开始信号发送给四个打印头单元11、12、13、14。
各个打印头单元11、12、13、14在接收到各自的打印开始信号后，通过各自的打印头单元移动装置2驱动而沿Y方向彼此独立地间歇步进移动，在每两次移动之间，各打印头单元的打印喷头8分别执行沿X方向的移动和打印。以一个打印头单元11为例，如图4所示，电机18带动围绕转轴15和17环绕布置的传送皮带16，沿X方向往复移动打印喷头8，同时打印喷头8从多个喷嘴中喷墨到下面的介质上。
当打印完成后，各打印头单元11、12、13、14的打印喷头8移动回到X方向上的起始位置并再次沿Y方向步进移动。如此，反复进行X方向的打印运动和Y方向的打印头单元移动运动，直到各打印头单元均打印完成相应的子图像，各打印头单元被驱动返回Y方向上的初始位置，结束此次打印。
优选地，可以使用常规小幅面打印机的打印头单元作为本发明的打印头单元。
常规的小幅面打印机在与X方向垂直的Y方向上，打印喷头不动，打印介质逐行前移(下文称为“走纸运动”)。工作中，走纸运动和打印运动要相互配合，在一行打印结束后才能走纸，走纸完毕后才能开始打印，两种运动结合进行就对打印介质表面进行了一次二维扫描。在本实施例中，用打印头单元沿Y方向的移动代替了上述的走纸运动。
在本发明中，打印头单元移动装置2的具体形式为丝杠螺母机构，如图3所述，每个打印头单元移动装置2包括丝杆3以及固定到各个打印头单元11、12、13、14上的螺母座4，各个打印头单元11、12、13、14通过导轨吊装在对应的丝杠3下方，如此通过丝杠的移动带动打印头单元11、12、13、14移动。另外本发明还采用伺服控制系统，以控制丝杠螺母机构的进给精度。这种打印头移动装置可以大大提高Y方向的最小移动步距，也就相应提高了Y方向的打印分辨率。
在本发明中，图像处理是必须的。图像处理的首要任务是图像分割。一幅数字图像可以描述为一个二维矩阵，将其按照需求实现图像的分割。图像处理的另一个主要任务就是拼接补偿。拼接补偿的基本思想是：根据导轨的形位误差，图像拼接处会出现重叠或缝隙，因为这些重叠和缝隙具有良好的复现性，所以可以应用软件补偿的方法对此将数字图像做反方向的扭曲和倾斜，从而抵消误差。另外，还提供了图像校正、图像增强、图像恢复、图像分析、图像识别等辅助处理功能。
另外，为了更好地应用于各种介质，本发明的大幅面打印设备还可包括吸纸装置。参见图4，打印区域下方升降台支柱7固定在整机底座上，载物台5通过活动部分6与支柱7连接，载物台可在垂直方向上运动到适当位置，以托起打印介质以便打印装置进行打印，或让出空间方便操作者移动打印板材。这里载物台5上做出多个小气孔，由负压装置(未示出)形成的负压通过气孔并将打印介质紧紧吸取到载物台上，如此避免打印介质因墨浸润而产生微小褶皱影响打印效果。
打印喷头维护装置31、32、33和34用于在打印头单元11、12、13和14不工作的情况下对打印喷头8进行维护。如图7所示，各个打印喷头维护装置的内部结构，包括：盖装置26，在打印机关机时，打印头单元也将移动到保护位置，盖装置26通过升降机构28升起，将喷嘴置于封闭环境中，避免灰尘侵入或墨凝固等问题；吸墨装置27，位于盖装置26下方，用于在打印机不工作或喷头堵塞的情况下，进行吸墨操作；刮墨装置25，用于在每次打印完成且打印头单元退回Y方向上的起点位置的时候刮去打印喷头8上存留的墨；和排墨装置，用于排出不需要的墨污物。
具体地，吸墨操作是指：当打印机较长时间没有进行喷墨操作造成墨凝固或者堵塞喷嘴时，打印喷头移动到吸墨装置27正上方，盖装置26升起，与喷嘴端面紧密连接形成封闭环境，同时启动负压装置从喷头中吸出空气和部分墨，疏通喷头，以保证喷墨效果。完成吸墨后，盖装置26降低到合适高度，使得打印喷头和刮墨装置25上沿平齐，打印喷头从刮墨装置25上方移动，刮墨板从喷嘴表面刮过，去除打印喷头表面残余的墨。
由于大幅面打印设备消耗墨量很大，因此，本系统还提供一种连续供墨系统，用于在打印中将外部大墨盒的墨提供给每个打印头自带的内部墨盒，系统结构图如图8所示。连续供墨系统主要由输墨系统和供墨压力调整装置两部分组成，所述供墨压力调整装置用于在工作状态下调整供墨压力使得喷头正常工作，且在非工作状态下采取与工作状态下的供墨压力不同的供墨压力以保护喷头不堵塞。
在停机状态下，为了避免墨盒液位高于打印喷头而导致的自动漏墨现象，并考虑压力控制的稳定性，墨盒将被放置在低于打印头的位置并保持在一定高度差，墨液的供给将由压力供给装置在墨盒中产生的正向压力来保证，同时为了降低墨盒中液位差对供墨系统稳定性的干扰，墨盒将采用平置、横向布置方式。
第二实施例
在上一实施例中，大幅面图像沿纵向被分为四个条状子图像，而在第二实施例中，大幅面图像被沿横向分为四个条状子图像区域21、22、23和24。参见图9，打印头单元11、12、13和14仍沿X方向进行打印，沿Y方向步进移动。此实施例主要针对打印头单元本身的打印幅宽可满足X方向打印要求的情况，例如，采用打印A1尺寸打印介质的打印头单元。
这种方案可加快打印速度。这里，各个打印头单元的打印头单元移动装置可为各自独立驱动的，因此一共布置了四个打印头移动单元(图9)，但也可各个打印头单元共用一个移动装置，如下一实施例所述。
其它结构以及控制方法均与第一实施例相同。
第三实施例
本实施例中，四个打印头单元11、12、13和14被一体地驱动在Y方向上移动。也就是将四个打印头单元11、12、13和14固定连接到一起，一体驱动四个打印头单元沿Y方向的移动，如图10所示。
第一实施例中，在保证不碰撞的前提下，四个打印头单元11、12、13和14各自分立地运动，对应使用了四个打印头单元移动装置。
本实施例中的这种构造将第一实施例中的四个打印头单元移动装置简化为一个打印头单元移动装置，也不再需要对四个打印头是否碰撞进行监控，但是增加了对各个打印头单元的打印工作的同步，也就是说，需要等各个打印头均完成打印后才能使四个打印头单元11、12、13和14整体地沿Y方向移动。
其它结构以及控制方法均与第一实施例相同。
第四实施例
在实施例三中，打印头仍分块进行打印，但打印头单元不在Y方向上移动，而是介质在Y方向上移动，这样可以对介质进行流水线式地打印作业。
其它结构以及控制方法均与第一实施例相同。
本发明的大幅面打印设备，利用了现有技术中的打印头单元，以拼接打印的方式来实现大幅面图像的打印，因此具有以下优点：
1)多个打印头单元分区打印，可以根据需要打印不同尺寸的大幅面图像。
2)多个打印头单元同时工作，可以将打印速度提高多倍。
3)本发明采用了现在常用的小幅面打印机用打印头单元，有效地解决了大幅面打印设备中由于使用大尺寸记录单元而带来的设计、制造复杂而且成本高的问题。
4)由于所采用的小幅面打印头单元的打印分辨率可以达到5760dpi×1440dpi，所以本发明可以将大幅面打印设备的打印分辨率至少提高到与小幅面打印设备相同的分辨率，而且所采用的丝杠螺母进给机构以及伺服控制方式可以更进一步地提高打印分辨率。
除以上实施例外，本发明还有其他多种实施方式。凡是本领域技术人员在本发明基础上所做的等同替换或类似组合交换均属于本专利保护范围。

Claims (34)

1.一种大幅面平板打印设备，包括：
多个打印头单元，每个打印头单元能够沿第一方向间歇步进地移动，且每个打印头单元均具有能够在两次步进间隔时间内在第二方向上往复移动并打印子图像的打印喷头，所述第二方向与所述第一方向垂直，
其中，打印开始前，所述多个打印头单元位于打印介质的一端，并布置成能够使各个打印头单元打印的子图像无缝拼接成完整的大幅面图像。
2.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元为多个小幅面打印机用打印头单元。
3.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元布置于打印介质的第一方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第二方向并列排布的多个条状子图像。
4.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元布置于打印介质的第二方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第一方向并列排布的多个条状子图像。
5.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中使用丝杠螺母传动方式来驱动打印头单元在第一方向上的移动。
6.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中采用伺服控制系统来控制打印头单元在第一方向上的移动。
7.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元各自分立地在第一方向上移动。
8.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元连接成一体地在第一方向上移动。
9.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，还包括升降台结构，以调整介质与喷头间的距离。
10.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中每个打印头单元还包括打印喷头维护装置，用于在打印机不工作的情况下对喷头进行保护。
11.如权利要求10所述的大幅面平板打印设备，其中所述打印喷头维护装置包括：
盖装置，用于将喷头置于封闭环境中；
吸墨装置，用于在打印机不工作或喷头堵塞的情况下，吸出喷头中的空气和部分墨，以保证喷墨效果；
刮墨装置，用于在每次打印完成且打印头单元退回第一方向上的起点位置的时候刮去打印喷头上存留的墨；和
排墨装置，用于排出吸墨和刮墨操作流出中的墨污物。
12.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，还包括连续供墨系统，用于在打印中将外部大墨盒的墨提供给每个打印头单元自带的内部墨盒。
13.如权利要求12所述的大幅面平板打印设备，其中所述连续供墨系统包括供墨压力调整装置，用于在工作状态下调整供墨压力使得喷头正常工作，且在非工作状态下采取与工作状态下的供墨压力不同的供墨压力以保护喷头不堵塞。
14.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中还包括介质吸附装置，能够在打印过程中使介质被吸附在载物台上。
15.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中还包括图像分割装置。
16.如权利要求1所述的大幅面平板打印设备，其中还包括图像补偿装置，以弥补因机械结构误差造成的小图拼接问题。
17.一种大幅面平板打印设备，包括：
打印介质移动单元，打印介质能够沿第一方向间歇步进地移动，且
多个打印头单元，每个打印头单元具有能够在打印介质两次步进的间隔时间内在第二方向上往复移动并打印子图像的打印喷头，所述第二方向与所述第一方向垂直，
其中，打印开始前，所述多个打印头单元位于打印介质的一端，并布置成能够使各个打印头单元打印的子图像无缝拼接成完整的大幅面图像。
18.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元为多个小幅面打印机用打印头单元。
19.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元布置于打印介质的第一方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第二方向并列排布的多个条状子图像。
20.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元布置于打印介质的第二方向上的一端，使得大幅面图像被分为沿第一方向并列排布的多个条状子图像。
21.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中使用丝杠螺母传动方式来驱动打印头单元在第一方向上的移动。
22.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中采用伺服控制系统来控制打印头单元在第一方向上的移动。
23.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元各自分立地在第一方向上移动。
24.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中所述多个打印头单元连接成一体地在第一方向上移动。
25.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，还包括升降台结构，以调整介质与喷头间的距离。
26.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中每个打印头单元还包括打印喷头维护装置，用于在打印机不工作的情况下对喷头进行保护。
27.如权利要求26所述的大幅面平板打印设备，其中所述打印喷头维护装置包括：
盖装置，用于将喷头置于封闭环境中；
吸墨装置，用于在打印机不工作或喷头堵塞的情况下，吸出喷头中的空气和部分墨，以保证喷墨效果；
刮墨装置，用于在每次打印完成且打印头单元退回第一方向上的起点位置的时候刮去打印喷头上存留的墨；和
排墨装置，用于排出吸墨和刮墨操作流出中的墨污物。
28.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，还包括连续供墨系统，用于在打印中将外部大墨盒的墨提供给每个打印头单元自带的内部墨盒。
29.如权利要求28所述的大幅面平板打印设备，其中所述连续供墨系统包括供墨压力调整装置，用于在工作状态下调整供墨压力使得喷头正常工作，且在非工作状态下采取与工作状态下的供墨压力不同的供墨压力以保护喷头不堵塞。
30.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中还包括介质吸附装置，能够在打印过程中使介质被吸附在载物台上。
31.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中还包括图像分割装置。
32.如权利要求17所述的大幅面平板打印设备，其中还包括图像补偿装置，以弥补因机械结构误差造成的小图拼接问题。
33.一种大幅面平板打印方法，包括以下步骤：
沿第一方向间歇步进地移动各个打印头单元，
在两次步进间隔时间内，使得各个打印头单元在第二方向上往复移动并打印子图像，所述第二方向与所述第一方向垂直，
重复上述步骤，使各个打印头单元打印的子图像能够无缝拼接成完整的大幅面图像。
34.一种大幅面平板打印方法，包括以下步骤：
沿第一方向间歇步进地移动打印介质，且
在打印介质两次步进的间隔时间内，使得各个打印头单元在第二方向上往复移动并打印子图像，所述第二方向与所述第一方向垂直，
重复上述步骤，使各个打印头单元打印的子图像能够无缝拼接成完整的大幅面图像。
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