CN102131645B - 用于喷墨的装置及打印方法 - Google Patents

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Abstract

除了别的外，对于喷墨，装置的第一组孔布置成沿不同于处理方向的方向以第一最大分辨率进行打印。第二组孔与第一组孔结合。第二组孔布置成沿不同于处理方向的方向以低于第一最大分辨率的第二最大分辨率进行打印。

Description

用于喷墨的装置及打印方法
本申请要求2008年6月30日提交的美国临时申请No.61/076,788的利益，并将之通过引用并入本文。 
技术领域
本发明涉及喷墨。 
背景技术
喷墨可通过包括喷射组件的喷墨打印头来进行。墨被引入喷墨打印头中，当被激活时，喷射组件喷射墨，以在基材上形成图像。 
发明内容
一方面，对于喷墨，装置的第一组孔布置成以第一最大分辨率进行打印，第一最大分辨率沿着不同于处理方向的方向。第二组孔与第一组孔结合。第二组孔布置成沿以低于第一最大分辨率的第二最大分辨率进行打印，第二最大分辨率沿着不同于处理方向的方向。 
实施方式可包括一个或多个以下特征。第一组孔属于第一打印头，而第二组孔属于第二打印头。第一打印头相对于第二打印头的位置是可调节的。第一打印头相对于处理方向的取向是可调节的。第一打印头沿处理方向位于第二打印头的前方。第一打印头沿处理方向位于第二打印头的后方。第一打印头沿垂直于处理方向的方向位于第二打印头的前方。第一打印头沿垂直于处理方向的方向位于第二打印头的后方。第一打印头和第二打印头各自包括具有大于100个喷嘴的喷射组件。处理方向与第一打印头中的喷射组件的长度之间的角度为约30°～约85°。第二打印头布置成以约100dpi～400dpi进行打印。第一打印头布置成以大于800dpi进行打印。第一打印头布置成以大于1000dpi进行打印。第一打印头布置成以约1200dpi进行打印。所述不同方向垂直于处理方向。多个打印头布置成以高于第二打印头的最大分辨率进行打印。第一打印头和第二打印头并入单道次喷墨打印机中，而基材沿处理方 向传送。第一打印头和第二打印头并入分步重复喷墨打印机中，而基材沿垂直于处理方向的方向传送。第一打印头布置成沿垂直于处理方向的方向打印图像的一部分。相对运动期间，基材沿处理方向移动，而装置保持静止。相对运动期间，基材保持静止，而装置沿处理方向移动。第一组孔位于第一组平行阵列中，而第二组孔位于相对于第一组平行阵列具有约30°到约85°的角度的第二组平行阵列中。 
一方面，在喷墨装置与基材之间沿处理方向发生相对运动期间，使喷墨装置的第一部分以第一最大分辨率在基材上进行打印。使喷墨装置的第二部分沿不同于处理方向的方向以低于第一分辨率的第二最大分辨率在基材上进行打印。 
实施方式可包括一个或多个以下特征。在相对运动前相对于喷墨装置的第二部分调节喷墨装置的第一部分的位置。“使”包括在使喷墨装置的第二部分在基材的一个区域中进行打印前使喷墨装置的第一部分在该区域中进行打印。“使”包括在使喷墨装置的第二部分在基材的一个区域中进行打印后再使喷墨装置的第一部分在该区域中进行打印。“使”包括沿垂直于基材传送方向的所述处理方向移动喷墨装置并在基材上进行打印。“使”包括沿平行于处理方向的方向传送基材并在基材上进行打印。 
上述方面以及其它方面和特征可表示为方法、装置、系统、用于实现某种功能的手段、和其它方式。 
其它特征和优点将在以下详细描述以及权利要求书中变得清楚明了。 
附图说明
图1A和1B是喷墨打印头和墨喷射组件的分解透视图。 
图1C是喷墨打印头的示意性仰视图。 
图2和3是喷墨打印机的示意性俯视图。 
图3A-3C是分步重复喷墨打印机的一部分的示意性俯视图。 
具体实施方式
参考图1A，喷墨可通过包括组装到套圈元件(collar element)10中的至少一个喷射组件4的喷墨打印头2来进行。套圈元件10附接至集流板(manifold plate)12，集流板12附接至具有孔16的板14。使用时，打印头 2和基材18沿垂直于喷射组件4(参见图1B)的长度6的处理方向彼此相对移动，在相对运动期间，墨通过套圈元件10加载到喷射组件4中，并通过孔16喷出，以在基材18上形成图像8。具体说，当喷墨打印头2组装到所谓的单道次(single-pass)喷墨打印机中时，打印头2向沿传送方向y移动的基材18上喷射墨滴。当喷墨打印头2组装到所谓的分步重复(step-and-repeat)喷墨打印机中时，打印头2沿y方向移动，并向沿传送方向x移动的基材18上喷射墨滴。 
参考图1B，墨喷射组件4具有本体20，本体20包括一个或多个墨通道24和墨填充通道26。本体20的相反表面上附接有空腔板和加强板(未示出)，以在各表面上形成井穴22(并未全部示出)的阵列。各井穴22可以是细长的，而本体20可包括陶瓷、烧结碳、或硅。各墨通道24从墨贮存器(未示出)接收墨，并将墨传递至墨填充通道26。当相反表面被聚合物膜32和32′覆盖时，由井穴22形成泵送室例如细长泵送室。各泵送室包括墨入口28和墨出口端30，墨入口28从墨填充通道26接收墨，墨出口端30通过墨喷射通道(未示出)将墨导回本体20中，从这里墨在本体20的底部的一排开口(未示出)中的一个处喷出。在一些实施例中，孔板14(图1A)直接附接至本体20的底部。孔板14上每一个孔16对应于一个开口，而墨通过孔16喷射到基材18(图1A)上。在一些实施例中，当两个或两个以上喷射组件4组装到如图1A所示的打印头2中时，集流板12布置在本体20的底部与孔板12之间，并将各自位于一个本体20的底部的多排开口汇聚到墨所通过的单排开口中。 
通常，各泵送室与其相应的墨喷射通道、开口和孔一起可称为喷射组件的喷嘴(jet)。关于喷射组件4的信息也提供在2008年5月22日提交的USSN12/125,648中，其内容通过引用并入本文。 
喷射组件4还包括电子部件29，用于触发由井穴22形成的泵送室来喷射墨。例如，电子部件29包括位于聚合物膜32和32′上的两组电极33和33′，其通过引线(未示出)连接至相应的柔性印刷电路31、31′以及集成电路34和34′。压电元件36和36′附接至各聚合物膜32和32′的外侧，并且各自包括与聚合物膜32和32′接触的一组电极35和35′。电极组35和35′中的各电极覆盖泵送室。使用中，电极组35和35′接收从集成电路34和34′发出的脉冲电压，并激活压电元件36和36′的相应部分，以改变它们的形状，来向相应 的泵送室施加压力。关于墨喷射组件的信息还提供在美国专利No.6,755,511中，通过引用将之并入本文。 
例如，沿不同于比如垂直于处理方向的方向生成高分辨率图像(表示为基材每英寸的点数或像素数(dpi))，需要相邻泵送室或井穴22(图1B)之间相对较小的间隔(pitch)。间隔的尺寸可达到限制喷射组件中泵送室或井穴22的密度的机械极限。在一些实施例中，使用覆盖基材的给定宽度的多个喷射组件来获得较高的分辨率。 
参考图1C，喷墨打印头52包括喷射组件40和42，它们各自如图1B中所描述那样，彼此相邻地组装到套圈元件38中(孔板和集流板未示出)。喷墨打印头52还分别在喷射组件40和42的本体44和46的底部包括开口阵列41和43。各喷射组件中的间隔距离可以是例如相同的。两个喷射组件布置成使得阵列41中的各开口与阵列43中的相应开口偏离达例如沿垂直于处理方向y的方向的相邻开口距离之间的距离45的一半。可向本体44和46的底部附接集流板(未示出)，来将开口的两个阵列汇聚成与孔板中的孔的阵列相匹配的一个阵列。沿喷射组件40和42的长度的孔的密度得以沿两个喷射组件的组合长度有效地加倍，从而能够打印分辨率更高的图像。 
喷射组件40和42沿处理方向y的组合宽度W1C相对于单个喷射组件的宽度发生增加。沿处理方向y以高分辨率进行打印需要基材与打印头之间沿处理方向y的高精度相对运动。沿不同于例如垂直于处理方向y的方向以高精度进行打印需要在基材沿处理方向y移动时仔细控制基材沿x方向的边到边(side to side)运动。以相似于上述方法的方法使用彼此相对偏离的两个以上的喷射组件能够制成分辨率更高的打印头，其使用要求对基材运动进行更高精度的控制。关于具有多个喷射组件的喷墨打印头52的信息还提供在US6,592,204、US6,575,558和US5,771,052中，它们均通过引用并入本文。 
参考图2，在喷墨打印机54与基材60之间沿y方向(处理方向和基材传送方向)相对运动61的期间，单道次喷墨打印机54是静止的，而基材60沿y方向移动。喷墨打印机54包括高分辨率打印头模块58和低分辨率打印头模块56，高分辨率打印头模块58横跨基材60打印高分辨率特征，例如图像62的特征64，而低分辨率打印头模块56横跨基材60打印低分辨率特征，例如图像62的特征66。喷墨打印机54还包括与打印头模块56和58连接的控制器63和与基材60通信的检测器65。基于打印前获得的用于图像62的 信息和打印期间从检测器65发出的关于基材运动的即时信息，控制器63向打印头模块56和58的各打印头中的各喷射组件的电子部件29(图1B)发送信号，以激活喷嘴在基材60的适当位置处喷墨。随着基材60的移动，能够沿处理方向y生成图像62的重复拷贝。 
该示例中的打印头模块56包括一个或多个打印头68，各打印头68具有图1A所示打印头2的特征，并使其长度排列成平行于基材60的宽度W2，以覆盖期望打印在基材60上的图像的整个宽度。在图中示出的示例中，各打印头68包含至少一个孔阵列，并且能够以相同的最大分辨率进行打印。打印头68横跨基材60交错排列，相邻打印头在区域70发生部分重叠，在区域70中打印头68的各孔沿y方向与其重叠打印头的相应孔对齐。打印头68之一中的至少一个孔阵列平行于其它打印头68中的孔阵列。 
各打印头68具有约2～4英寸的长度L和约1英寸的宽度D，而打印头56的整个宽度W2能够打印约2cm到大于2米的范围。根据被包括在打印头模块56中的各打印头68能够打印的分辨率，打印头模块56能够沿处理方向y以例如至少约100、200、300或360dpi和/或高达约400、600、720、1000或1200dpi的最大分辨率进行打印。在一些实施例中，当低分辨率特征66需要高于400dpi的分辨率时，各打印头68可包括图1C中描述的打印头52的特征，来以较高的最大分辨率进行打印。 
打印头模块58包括一个或多个打印头72，各打印头72具有图1A的打印头2的特征或图1C的打印头52的特征。打印头72可按类似于打印头模块56中的打印头68的方式相对于彼此进行布置，来增加打印头模块58的跨度S。 
在一些实施例中，打印头模块58布置成使得各打印头72的长度l与处理方向y形成角度θ。当打印头模块58包括多个喷射组件时，重叠区域中喷射组件的孔和相应泵送室沿处理方向y对齐。打印头58能够在垂直于处理方向的方向上打印的最大分辨率是各打印头72在其长度1垂直于处理方向y时能够打印的最大分辨率的1/sin θ倍。对于不同分辨率需求，角度θ从而打印头模块相对于处理方向的取向可以是可调节的。例如，角度θ为约30度到约85度，比如约60度到约80度、约70.53度、或约75.5度，打印头模块58能够以例如至少约400dpi、600dpi或800dpi和/或高达例如1000dpi、1200dpi、1600dpi、2000dpi、4000dpi或6000dpi的最大分辨率进行打印。 
通常，打印头模块58的跨度S、因此打印头72的总数选择成使得沿垂直于处理方向y的方向的投射宽度lp覆盖高分辨率特征64的宽度，并且可小于基材50的整个宽度W2。 
在处理方向y上，例如根据诸如图像62的质量需求和视觉效果等性质、用于打印图像62的不同特征的墨的性质、以及基材60的性质，打印头模块58可相对于处理方向y位于打印头模块56的前方(图2)或后方(未示出)。在垂直于处理方向y的方向上，打印头模块58可被调节至与高分辨率特征64的位置匹配的位置。 
在一些实施例中，图像62在垂直于处理方向y的方向上包括多个高分辨率特征64。在这种实施例中，可在喷墨打印机54中横跨基材的其它位置处安装附加的一个或多个打印头模块58，各自布置来打印一个或多个高分辨率特征64。在一些实施例中，一个打印头模块58能够以不同于其它打印头模块58的高分辨率进行打印。 
参考图3，与在基材60的运动期间向基材60上打印图像62的图2相比，包括安装在导轨82上的打印头模块78和80的分步重复喷墨打印机76在基材74静止而打印模块78和80扫描横跨基材74时在基材74上打印图像62。具体说，打印期间，基材74沿传送方向x移动步宽Δx并停止，然后打印头模块78和80沿平行于y的方向在两端84和86之间沿导轨82往返移动，并在基材74上打印图像62的一部分或全部。然后基材和打印头模块重复该动作，以完全打印图像62。打印头模块78和80沿+y方向或-y方向从两端84和86中的一端向两端84和86中的另一端的每次移动被称作一个道次(pass)。喷墨打印机76还包括以类似于图2的控制器63和检测器65的方式工作的控制器73和检测器75。 
在一些实施例中，打印头模块78和80只在每两个连续道次之一的期间进行打印，而基材74每两个道次移动一次Δx。在一些实施例中，打印头模块78和80在多个道次中进行双向打印，即打印头模块在每一道次期间均进行打印，而基材74在每一道次后沿传送方向x移动。Δx可以是约一个像素到约打印头模块78的长度Ls，此时能够在例如一个道次中打印图像。 
打印头模块78和80分别具有类似于打印头模块56和58的特征，例如分辨率。具体说，打印头模块80相对于y方向形成类似于上述角度θ的角度α。然而，与单道次喷墨打印机54不同，打印头模块78在一个道次期间 打印的整个宽度Ls可小于基材的宽度W3，因此对于打印头模块78需要较少的打印头。通常，整个宽度Ls至少是Δx的一倍，例如两倍、三倍、四倍、或更多倍。在一些实施例中，打印头模块78包括至少一个例如许多个如图1A或图1C中所描述的打印头，整个长度Ls可以在约2cm到大于2米的范围内。 
参考图3、3A、3B和3C，打印头模块80相对于打印头模块78可具有多种位置。在图3和3A示出的示例中，打印头模块80分别沿传送方向x位于打印头模块78的前方和后方。在图3B和3C示出的示例中，打印头模块80分别沿y方向位于打印头模块78的前方和后方。打印头模块78和80之间的布置的选择取决于例如相对于打印头模块56和58描述的因素。图3和3A所示布置能够允许由第一打印头沿传送方向x打印的特征在第二打印头打印其它特征前干燥(干式打印)，而图3B和3C所示布置能够允许在后打印的特征在在先打印的特征仍然是湿的时候形成(湿式打印)。 
在图3和3A所示示例中，打印头模块78和80之间沿处理方向x的距离t还是可调节的。为了相对于图像的其余部分在精确位置处打印高分辨率特征，例如图像62的特征64，需基于图像62的尺寸、打印头模块78的整个宽度Ls和基材运动的步宽Δx，在打印前仔细调节距离t。 
在单道次喷墨打印机54或分步重复喷墨打印机76中包括两个或两个以上布置成以不同分辨率进行打印的打印头模块，使打印图像的例如800dpi～1200dpi等高分辨率特征的处理与打印例如100dpi～400dpi等分辨率相对较低的特征的处理得以分开。该分开允许以相对较低的分辨率进行打印的打印头模块包括较少的打印头。需要较少的打印头布置成图1C所述那样，进而允许基材与打印头模块之间沿处理方向的相对运动具有比例如包括如图1C所示那样布置的打印头的打印头模块低的精度，来实现高分辨率打印。对于包含大量低分辨率特征的图像来说，使用低分辨率打印头模块来打印这些特征能够减小打印成本，例如打印机的成本，并以较高打印速度进行。 
其它实施例也处于权利要求书的范围内。 
例如，可使用图1A所描述的打印头外的打印头，例如2008年5月22日提交的USSN12/125,648中描述的打印头和美国5,265,315中描述的由硅制成的打印头，两者均通过引用并入本文。各喷墨打印机中的打印头模块可具有与图2、3和3A-3C中例示的不同的相对位置。 
例如，喷射组件4可包括井穴被加工在本体20的表面上的本体20。可在不使用空腔板的情况下通过使用聚合物膜来密封被加工在本体20中的井穴来形成泵送室。可通过附接于聚合物膜的与接触本体20的内表面相反的外表面上的压电元件，来激活泵送室。在一些实施方式中，可使用压电元件直接密封井穴来形成泵送室，而在井穴与压电元件之间没有聚合物膜。可使用比如与图1A-1B中描述的类似的电极和集成电路等元件来对泵送室进行激活。通过这类喷射组件打印的例如图像的分辨率和墨小滴的尺寸等图像和墨小滴的特征与通过图1A-1B的喷射组件打印的类似。 
关于喷射组件和喷墨装置的信息还提供于例如2000年12月29日提交的USSN 09/749,893和美国专利No.6,755,511中，并通过引用并入本文。 

Claims (26)

1.一种用于喷墨的装置，在其与基材沿处理方向发生相对运动的期间向基材上喷墨，该装置包括： 
布置成以第一最大分辨率进行打印的第一组孔，第一最大分辨率沿着不同于处理方向的方向；和 
与第一组孔结合的第二组孔，第二组孔布置成以低于第一最大分辨率的第二最大分辨率进行打印，第二最大分辨率沿着所述不同于处理方向的方向；
其中，第一组孔属于第一打印头，而第二组孔属于第二打印头，并且 
其中，第一打印头相对于处理方向的取向是可调节的。 
2.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头相对于第二打印头的位置是可调节的。 
3.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头沿处理方向位于第二打印头的前方。 
4.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头沿处理方向位于第二打印头的后方。 
5.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头沿垂直于处理方向的方向位于第二打印头的前方。 
6.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头沿垂直于处理方向的方向位于第二打印头的后方。 
7.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头和第二打印头各自包括具有大于100个喷嘴的喷射组件。 
8.如权利要求1所述的装置，其中，处理方向与第一打印头中的喷射组件的长度方向之间的角度为30°～85°。 
9.如权利要求1所述的装置，其中，第二打印头布置成以100dpi～400dpi进行打印。 
10.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头布置成以大于800dpi进行打印。 
11.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头布置成以大于1000dpi进行打印。 
12.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头布置成以1200dpi进行打印。 
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述不同方向垂直于处理方向。 
14.如权利要求1所述的装置，还包括各自布置成以高于第二打印头的最大分辨率进行打印的多个打印头。 
15.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头和第二打印头并入单道次喷墨打印机中，而基材沿处理方向传送。 
16.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头和第二打印头并入分步重复喷墨打印机中，而基材沿垂直于处理方向的方向传送。 
17.如权利要求1所述的装置，其中，第一打印头布置成沿垂直于处理方向的方向打印图像的一部分。 
18.如权利要求1所述的装置，其中，相对运动期间，基材沿处理方向移动，而装置保持静止。 
19.如权利要求1所述的装置，其中，相对运动期间，基材保持静止，而装置沿处理方向移动。 
20.如权利要求1所述的装置，其中，第一组孔位于第一组平行阵列中，而第二组孔位于相对于第一组平行阵列具有30°到85°的角度的第二组平行阵列中。 
21.一种用于打印的方法，包括: 
在喷墨装置与基材之间沿处理方向发生相对运动的期间，沿不同于处理方向的方向，使喷墨装置的第一部分以第一最大分辨率在基材上进行打印、并使喷墨装置的第二部分以低于第一分辨率的第二最大分辨率在基材上进行打印的步骤，其中，喷墨装置的第一部分属于第一打印头，所述第一打印头相对于处理方向的取向是可调节的。 
22.如权利要求21所述的方法，其中，还包括在相对运动前相对于喷墨装置的第二部分调节喷墨装置的第一部分的位置。 
23.如权利要求21所述的方法，其中，所述步骤包括在使喷墨装置的第二部分在基材的一个区域中进行打印前使喷墨装置的第一部分在该区域中进行打印。 
24.如权利要求21所述的方法，其中，所述步骤包括在使喷墨装置的第二部分在基材的一个区域中进行打印后再使喷墨装置的第一部分在该区域 中进行打印。 
25.如权利要求21所述的方法，其中，所述步骤包括沿垂直于基材传送方向的所述处理方向移动喷墨装置并在基材上进行打印。 
26.如权利要求21所述的方法，其中，所述步骤包括沿平行于处理方向的方向传送基材并在基材上进行打印。 
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