CN103862863A - 通过使用带表面速度测量调节打印频率来改善图像质量 - Google Patents

Abstract

本文所述的实施例涉及一种具有改善的图像质量的反射打印系统。介质输送器将介质衬底或中间带沿着介质路径在过程方向上移动经过两个或更多个打印头，所述打印头将墨水沉积到介质衬底或中间带上。速度测量设备直接测量带的表面或将接收图像的介质的速度并且将其传输到控制器，所述控制器将打印命令发送到所述两个或更多个打印头以控制打印频率。沉积在介质衬底或中间带上的墨水具有从10到20微米的颜色配准。

Description

通过使用带表面速度测量调节打印频率来改善图像质量

技术领域

本公开技术涉及用于通过调节打印频率来改善图像质量的系统和方法。本文中所述的系统和方法测量带表面速度并且使用它来调节打印频率。

背景技术

为了在切割片材直印(DTP)喷墨打印中保证良好的图像质量(IQ)，介质输送系统必须以受控速率将介质输送通过打印区域。介质输送的选择的方法使用带模块，所述带模块使用真空或静电力将介质粘着到带的表面。为了保证精确打印，具有粘着介质的带必须保持紧靠支撑件。带表面速度偏离标称值导致打印图像中的缺陷。这些偏离可以由、但不限于由带厚度变化导致的速度变化、带支撑区域上的拖曳的变化和带模块中的辊公差导致。

图1显示可以用于本发明的示例性生产打印系统。介质使用静电或真空力粘着到带并且介质输送带模块将片材输送通过打印区域。另外，带保持紧靠支撑件(例如，如图1中所示的平坦台板或弯曲表面)。带输送速度的偏离可以导致颜色配准误差(即，颜色分离)使得颜色不打印在预期位置。这导致图像质量缺陷。

反射打印(reflex printing)是本领域中已知的方法，其用于减轻图像质量缺陷。常规反射打印在带模块辊上进行，或者在鼓架构系统的情况下，打印在主鼓编码器上进行。在反射打印中，图像生成的频率是在打印头之下通过的打印介质的被测量速度的函数。在其最简单的实现方式中，图像生成频率(即，打印头的击发)与被测量辊／鼓角速度成比例。这允许在不同位置由打印头打印的两种或更多种颜色重合并且提供图像质量的大幅改善。

在带模块中，辊的角速度不是带表面或介质输送速度的非常精确的量度。当基于带驱动辊的角速度使用反射打印时，模块的辊的不精确性、带厚度变化、可变拖曳／摩擦等造成未被补偿的介质输送速度变化。颜色与颜色的配准误差是位置误差，即，它们由速度误差的时间积分产生。对于长波长，小速度误差可以累积成大位置误差。与之相比，短波长(很高频率)误差累积成较小位置误差。带长度表示长波长并且已知带厚度变化导致相当大的颜色与颜色配准误差。因此，需要可以精确地配准两种或更多种颜色并且改善图像质量的反射打印系统。

发明内容

本发明是一种具有改善的图像质量的反射打印系统。所述系统包括：两个或更多个打印头；介质输送器；用于测量介质衬底或带表面的速度的设备；以及控制器。所述两个或更多个打印头将两种或更多种墨沉积到介质衬底或中间带上。典型地，使用两种以上颜色并且两种或更多种颜色的组合能够打印不同色调的不同颜色。介质输送器将介质衬底或中间带沿着介质路径在过程方向上移动经过所述两个或更多个打印头。介质输送器可以包括用于输送介质衬底的介质输送带。介质输送带或中间带具有内表面、外表面和带速度。介质衬底可以使用真空或静电力粘着到带的表面。中间带可以类似地在打印头之下粘着就位。

速度测量设备优选地是编码器并且最优选地是光学编码器。编码器测量速度并且可操作地连接到与介质衬底或介质输送器的外表面或中间带相接触的轮。轮可旋转地接触介质输送带、中间带或介质衬底并且传输对应于被测量速度的电信号。控制器接收被测量速度的电信号并且将打印命令传输到所述两个或更多个打印头。优选地，控制器控制所述两个或更多个打印头的打印频率。在一个实施例中，控制器计算被测量速度从预定速度的变化以提供速度偏离并且基于速度偏离将打印命令传输到所述两个或更多个打印头。

由所述两个或更多个打印头沉积在介质衬底或中间带上的所述两种或更多种墨水中的至少两种相对于彼此颜色配准。优选地，沉积在介质衬底或中间带上的墨水具有从10到100微米、更优选地从10到50微米并且最优选地从10到20微米或小于15微米的颜色配准。在一个实施例中，墨水由具有从10到50微米、优选地从10到20微米的颜色与颜色配准的四个打印头系统沉积在介质衬底或中间带上。

附图说明

图1描绘使用带基配准输送器将介质输送经过打印头的现有技术的喷墨打印系统。

图2描绘使用本发明的颜色与颜色配准方法在介质衬底上打印的打印系统。

图3描绘使用本发明的颜色与颜色配准方法在中间带上打印的打印系统。

图4描绘具有轮的编码器的侧视图，所述轮被弹簧加载抵靠介质。

图5描绘图3中的编码器的透视图。

图6是绘制时间与表面辊位置、驱动辊位置和过滤表面轮位置的位置的关系的曲线。

图7是显示使用不同打印系统的预测颜色与颜色配准结果的曲线。

具体实施方式

本发明是具有成像系统的直接标记带介质输送系统，其使用介质衬底或带表面速度测量来调节打印频率。特别地，打印频率可以与介质衬底的速度或带表面速度成比例。这减小颜色与颜色配准误差，与目前使用的打印系统相比明显改善图像质量。用于测量介质衬底或带表面速度的优选设备是具有轴的旋转式光学编码器，所述轴连接到接触介质衬底或带的外表面的轮。该系统比测量带驱动辊的旋转更精确，原因是它避免由于辊跑偏、带厚度变化和带-辊界面处的微小滑动引起的误差。

当在本文中使用时，“衬底介质”和“介质”表示有形介质，例如纸(例如，纸的片材、长纸幅等)、透明物、羊皮纸、膜、织物、塑料、照相洗印纸或可以在上面打印、布置或再现信息或图像的其它涂层的或非涂层的衬底。尽管在本文中具体参考片材或纸，但是应当理解呈片材的形式的任何衬底介质相当于它的合理等效物。本发明也应用于在中间带上打印以便随后将墨水从中间带转印到介质上的系统。

当在本文中使用时，术语“颜色与颜色配准”表示不同颜色的两种或更多种墨打印在衬底上的指定位置。在反射打印中，目标是以相对于彼此的精确对准将一种或多种颜色打印在介质上，常常产生第三种颜色。当一种颜色相对于另一种颜色精确地打印时两种颜色“被配准”或“相配准”。在这样的情况下，颜色与颜色配准为0微米。然而，当一种颜色未相对于另一种颜色准确地打印时，两种颜色失配的距离确定打印过程的精度并且以微米计被测量。例如，当反射打印过程具有小于15微米的颜色与颜色配准时，表示一种颜色相对于另一种颜色最大偏移15微米。

当在本文中使用时，术语“反射打印”表示一种打印方法，其基于成像表面、介质或衬底的被测量速度调节打印头的击发。在其最简单形式中，打印头的击发与成像表面的被测量速度成比例。这导致来自单打印头的连续点滴等距离地放置在成像表面上并且来自多个打印头的点滴不具有相对于彼此的空间变化，因此保持恒定配准。

当在本文中使用时，术语“过程”和“过程方向”表示移动、输送和／或操作衬底介质的过程。过程方向与衬底介质在介质操作组件内移动主要沿着的流动路径P的方向大致重合。这样的流动路径P是从上游流动到下游。

当在本文中使用时，术语“图像”表示可以在介质上打印的视觉表示，例如图片、照片、包括文本、曲线、图片和／或照片的计算机文件等。

当在本文中使用时，术语“中间带”表示一种打印系统，其中打印头不直接打印到介质衬底上。相反地，打印头将墨水沉积到带上并且带随后接触介质衬底以将墨水转印到介质衬底上。使用中间带的打印系统在Domoto等人的美国专利申请公开说明书第US2010／0295913号和Yamashita等人的美国专利申请公开说明书第US2011／0048324号中被公开，上述两个申请完整地被合并于本文中。

当在本文中使用时，术语“相变喷墨打印机”表示一种类型的喷墨打印机，其中墨水开始作为固体并且被加热以将它转变为液态。当它处于液态时，墨滴通过压电晶体的冲量被推动到衬底上。一旦墨滴到达衬底，随着墨水被冷却并且立即返回固体形式时另一相变发生。打印质量出色并且打印机在便宜的纸上获得良好的图像质量，原因是固体墨水不像许多其它墨水一样流淌，然而应当领会本发明可以用于使用水性墨水、紫外可固化墨水或任何其它类型的墨水的喷墨打印系统。

当在本文中使用时，“位置”表示相对于参考点或区域的空间位置。

当在本文中使用时，“介质打印系统”或“打印系统”表示用于使用墨水、调色剂等在衬底介质上形成图像的设备、机器、装置等，并且“多色打印系统”表示使用一种以上颜色(例如，红、蓝、绿、黑、青、品红、黄、透明等)的墨水或调色剂在衬底介质上形成图像的打印系统。“打印系统”可以包含执行打印输出功能的任何装置，例如打印机、数字复印机、编书机、传真机、多功能机等。打印系统的一些例子包括静电复印、直印(例如，直接标记)、模块套印(MOP)、喷墨、固体墨以及其它打印系统。

在一个实施例中，本打印系统使用具有辊的外部编码器，其直接测量切割片材介质、输送带的外表面或中间带的外表面的速度。该方法比测量内部辊的转数的方法更精确。由于带-辊界面处的滑动／蠕变，在带上输送的切割片材的速度可能不与由内部辊上的编码器测量的带的内部速度相同。辊可以以被测量速度移动，但是带可以不总是以相同速度移动。带表面编码器消除了由于与成像间距不同步的辊的辊跑偏、带厚度变化和伺服驱动误差、例如拖曳力变化引起的误差。这些误差可以容易地将反射打印系统中的颜色与颜色配准的不精确性累加到30-50微米。直接接触切割片材或输送带或中间带的外表面的外部辊是介质和带的速度的直接量度并且更精确。而且，占地面积可以更小，原因是不必使机器同步以获得良好的颜色与颜色配准。对于使用在驱动辊上的编码器的常规系统，可以通过将系统设计成使得颜色打印站之间的间隔是驱动辊直径的圆周长度的偶数倍而最小化配准误差并且这可以增加系统的尺寸。

尽管在本文中描述了使用旋转式光学表面编码器来测量带或介质的速度的打印方法，但是也可以使用介质衬底或带的表面的其它速度测量。例子包括检测带上的标记的系统、非接触激光速度计或本领域技术人员公知的其它类似设备。因此，本发明不限于光学编码器并且包含使用其它设备直接测量介质衬底或带的速度的系统。

反射打印系统通过改善介质表面上的两种或更多种颜色墨水的配准精度来改善图像质量。通过更精确地测量介质的速度，控制器可以更精确地调节打印头的打印频率并且改善颜色与颜色配准。可以使用各种速度测量设备，光学编码器是优选的。本发明的反射打印系统提供具有10到100微米之间、更优选地10-50微米之间并且最优选地10-20微米之间的精度的颜色与颜色配准。在最优选的实施例中，颜色与颜色配准小于15微米。

现在参考附图更详细地论述本发明的示例性实施例。

现在参考附图，图2显示具有示例性带模块12的反射打印系统10。带模块12具有移动输送带20以在四个打印头22、24、26、28之下传送介质衬底15的三个辊，即，驱动辊14、操纵辊16和张紧辊18。驱动辊14具有用于控制它的速度的伺服操作器。为了测量带表面速度，安装在旋转式光学编码器30的轴34上的轮32靠近带20的边缘被装载抵靠介质衬底15或带表面36。(参见图4和5)。编码器30的输出信号典型地是脉冲串，所述脉冲串被处理以获得带表面速度测量。编码器30测量介质或带表面速度并且将其传输到控制器138。基于该带表面速度测量，调节打印头22、24、26、28的每一个的打印频率。在图2中，表面编码器轮32显示为定位在两个打印头26、28之间。本领域的技术人员将领会轮32可以沿着带20定位在驱动辊14和操纵辊16之间的其它位置。

图3显示具有中间带模块112的反射打印系统110的实施例。中间带模块112具有五个辊，即，驱动辊114、操纵辊116、张紧辊118和一对压合辊123、125。该系统在五个打印头122、124、126、128、129之下输送中间带120。驱动辊114具有用于控制它的速度的伺服操作器。为了测量带表面速度，连接到旋转式光学编码器130的轮132靠近带的边缘被装载抵靠中间带120。编码器130测量中间带120的表面速度并且将其传输到控制器138。基于该带表面速度测量调节打印头122、124、126、128、129的每一个的打印频率。表面编码器轮132显示为定位在驱动辊14和打印头129中的一个之间。然而，本领域的技术人员将领会轮132可以沿着带120定位在驱动辊114和操纵辊116之间的其它位置。

旋转式光学表面编码器30在图4和5中被显示。典型地，编码器30安装在臂40上并且通过张紧组件42保持与带表面36接触。这样的张紧组件42是本领域技术人员公知的。

例子

例子1

使用带表面辊上安装编码器收集数据，所述编码器具有安装到可旋转轴的端部的跟踪轮。跟踪轮直接被装载抵靠带并且当带移动时测量带的速度。

尽管打印频率与带表面速度成比例，但是验证数据根据表示颜色与颜色配准误差的位置信息被表示。它也清楚地证明更长波长、更小误差的贡献。位置被计算作为被测量速度减去它在某个时期(大约58秒)的平均速度的时间积分。结果在图6中被显示。

表面编码器位置A显示来自所有误差源的贡献，包括辊／轮误差、带厚度变化和带驱动伺服误差。辊／轮误差典型地是由于辊／轮的偏心性、安装误差等。这些类型的误差包括编码器误差并且在图6中更清楚地示出。这些误差的具体例子包括驱动系误差(即，电机带轮、负荷带轮、电机极频率、正时皮带误差、齿轮系误差)、其它带模块辊误差和表面编码器误差。

来自带厚度变化B的误差在图6中更清楚地显示。通过滤除表面编码器测量中的高频提取它。周期对应于带的一转。在图6中也显示带驱动伺服误差C，其直接从安装在驱动辊上的编码器测量并且具有三个曲线A、B、C的最小偏差。带驱动伺服误差C是由表面编码器测量的变化的一部分。

来自带表面编码器的误差是假误差，即，它不表示实际带速度误差。类似于任何其它测量设备，编码器具有固有误差。该误差叠加在被测量成像表面速度上，但是它不表示实际带速度误差。该误差可以用陷波滤波器滤除或者可以被校准。用于滤除该误差的一种方法在Nowak等人的美国专利第6,304,825号中被公开，上述专利完整地被合并于本文中。

例子2

基于历史测试结果生成估计值以使用不同设计、测量和补偿方法(基于误差源的估计量值)确定大致颜色与颜色配准误差。估计值中的一些采用同步设计规则，其中驱动辊的圆周是相邻打印头之间的间隔(S)(参见图3)的整数倍。这会需要更大的打印系统并且导致低的空间利用效率(即，系统的尺寸)。估计以下六个不同打印系统以确定以微米计的大致配准。

1.使用非同步设计规则的恒定速度输送。

2.使用同步设计规则的恒定速度输送。

3.使用非同步设计规则的基于驱动辊编码器的反射打印。

4.使用同步设计规则的基于驱动辊编码器的反射打印。

5.使用非同步设计规则的基于表面辊编码器的反射打印。

6.使用同步设计规则的基于表面辊编码器的反射打印

结果在图7中被显示，图7显示每种方法的配准误差的柱状图。结果的比较显示使用表面辊编码器的系统(测试方法5和6)具有最低配准误差。

将领会以上公开的各实施例以及其它特征和功能或它们的替代可以根据需要组合成许多其它不同的系统或应用。本领域的技术人员随后可以在其中进行各种目前未预见的或未预料的替代、修改、变化或改进，它们也旨在由以下权利要求包含。

Claims (10)

1.一种具有改善的图像质量的反射打印系统，所述系统包括：

两个或更多个打印头，用于将两种或更多种墨水沉积到介质衬底或中间带上；

介质输送器，用于将所述介质衬底沿着介质路径在过程方向上移动经过所述两个或更多个打印头，其中所述介质输送器包括介质输送带，所述介质输送带具有内表面、外表面和带速度；

用于测量所述介质输送带的外表面或正由所述带输送的介质的速度的设备，其中所述设备传输对应于所述介质输送带或介质的被测量速度的电信号；以及

控制器，用于接收所述被测量速度的电信号并且将打印命令传输到所述两个或更多个打印头，

其中由所述两个或更多个打印头沉积在所述介质衬底或中间带上的所述两种或更多种墨水中的至少两种相对于彼此颜色配准。

2.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中所述设备是光学编码器。

3.根据权利要求2所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中所述光学编码器包括轮，所述轮可旋转地接触所述介质输送带或介质衬底。

4.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中所述控制器控制所述两个或更多个打印头的打印频率。

5.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中所述控制器计算所述被测量速度从预定速度的变化以提供速度偏离并且基于所述速度偏离将打印命令传输到所述两个或更多个打印头。

6.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中沉积在所述介质衬底或所述中间带上的墨水具有从10到100微米的颜色配准。

7.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中沉积在所述介质衬底或所述中间带上的墨水具有从10到50微米的颜色配准。

8.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中沉积在所述介质衬底或所述中间带上的墨水具有从10到20微米的颜色配准。

9.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中沉积在所述介质衬底或所述中间带上的墨水具有小于15微米的颜色配准。

10.根据权利要求1所述的具有改善的图像质量的反射打印系统，其中墨水由至少四个打印头系统沉积在所述介质衬底或所述中间带上并且具有从10到20微米的颜色配准。

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