CN103917376B - 打印机和打印的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个示例，提供了一种利用打印机将图像打印在基板上的方法，该打印机包括基板支撑物。该方法包括：获得要被打印的图像，确定位于基板支撑物上的基板相对于预定参考打印位置的偏移位置，以及控制打印机在所确定的偏移位置处打印要被打印的图像。

Description

打印机和打印的方法

背景技术

在数字打印装置（诸如喷墨打印机或激光打印机）中，图像管线被用来将要被打印的图像转换成用于控制图像写入机构（诸如喷墨打印头）或激光写入机构的指令或数据。

为了使打印机准确地将图像打印在基板上，基板必须相对于预定轴线（诸如打印轴线）准确地对齐，并且相对于预定参考打印位置准确地定位。打印预定轴线例如可以被定义为打印装置内的基板和图像写入机构之间的相对移动的轴线。

如果基板没有与预定轴线准确地对齐，则将相对于基板歪斜地打印所打印图像。如果基板与预定轴线对齐但是相对于预定参考位置偏移，则打印图像例如可以被部分打印在基板上并且部分打印在打印机基板支撑物上，或者图像可能以其他方式不会位于基板上的期望位置。

可以使用各种技术来实现基板的准确定位。例如，一些打印机使用一个或多个准确放置的机械基板引导，靠着该机械基板引导来放置基板，由此帮助确保基板被正确定位和正确对齐。其他打印机可以包括机械定位销、限位器等等。

随着基板尺寸的增加，准确的基板定位变得越来越重要。例如，在1米宽乘3米长的基板的情况下，甚至轻微的不对齐就会导致打印图像的显著歪斜，潜在地导致打印不可用，导致浪费基板和墨二者，并且降低打印机吞吐量。

在一些打印机中，人类操作员可以将基板装载到打印机中。操作员负责确保基板的正确对齐。然而，使用人类操作员来准确地装载基板通常是耗时且昂贵的。

在其他打印机中，可以使用基板装载机构。然而，这样的装载机构必须能够以高精度来重复地装载基板。然而，这样的机构会向打印机添加成本和复杂度。

附图说明

现在将参考附图仅以非限制示例的方式来描述本文描述的原理的示例，在其中：

图1是根据一个示例的打印机的简化框图；

图2是根据一个示例装载有基板的打印机的简化框图；

图3是概述根据一个示例操作打印机的方法的简化流程图；

图4a是图示要被打印的图像的图；

图4b是图示根据一个示例使用像素移位技术修改的图像的图；

图4c是图示根据一个示例要被打印的图像的图；

图5是概述根据一个示例操作打印机的方法的简化流程图；

图6是根据一个示例装载有多个基板的打印机的简化框图；

图7a是图示要被打印的图像的图；

图7b是图示根据一个示例的要被打印的图像的图；

图8是概述根据一个示例操作打印机的方法的简化流程图；以及

图9示出根据一个示例由打印机执行的打印操作的结果的简化和展开局部视图。

具体实施方式

现在参考图1，示出根据本文描述的原理的打印机100的简化图示。

打印机100包括诸如喷墨写入机构之类的写入机构102。在一个示例中，该写入机构102可以是扫描或非扫描喷墨打印头或打印头阵列。在一个示例中，可以使用激光写入机构。在一个示例中，写入机构102被安装在托架或台架（gantry）上。

打印机100还包括基板支撑物104。在所示的示例中，基板支撑物104是平坦的桌或床。在其他示例中，基板支撑物可以是传送带、硒鼓或滚轴。在一些示例中，基板支撑物104可以包括在打印操作期间将基板牢固地保持到基板支撑物的抽真空机构（未示出）。

打印机100的操作由打印机控制器108来控制。在一个示例中，打印机控制器108可以包括微处理器以及在其上存储处理器可执行指令的存储器。在一个示例中，当被处理器执行时，该处理器可执行指令根据本文描述的原理来控制打印机100的操作。

在基板支撑物104上且邻近写入机构102来提供基板成像模块106。在一个示例中，基板成像模块106接近写入机构102定位。在一个示例中，基板成像模块106被安装在其上安装有写入机构的托架或台架上。基板成像模块106能够生成基板支撑物104的至少一部分的图像，可以从其来确定放置在基板支撑物104上的基板的位置和定向，如将在下文中进一步描述的那样。

在一个示例中，基板成像模块106包括一个成像元件或光传感器元件（诸如电荷耦合设备（CCD）、接触图像传感器（CIS）、数字照相机等等）或者成像元件或光传感器元件的阵列。打印机控制器108可以控制基板成像模块106并且进一步控制基板支撑物104的移动以促使基板支撑物104或其部分移动到基板成像模块106以下，由此使得能够获得基板202以及基板支撑物104的至少一部分的扫描二维图像。在另一示例中，打印机控制器108可以控制其上安装有基板成像模块106的托架或台架的移动，以促使基板成像模块106相对于基板支撑物移动。在一个示例中，扫描图像可以被存储在合适的存储器（未示出）中。

写入机构102和基板支撑物104被布置成允许彼此之间沿着打印轴线110的相对移动，该打印轴线110基本上垂直于写入机构102。在一个示例中，基板支撑物104相对于保持静态的写入机构102移动。在另一示例中，写入机构102相对于保持静态的基板支撑物104移动。

打印机100具有预定参考打印位置。在本示例中，预定参考打印位置112位于基板支撑物104的左上角。在其他示例中，预定参考打印位置可以位于别处。

在一个示例中，基板支撑物104包括栅格或其他对齐特征、标记或指示114。在图1中示出的示例中，栅格114采用规则方形栅格图案的形式。然而，在其他示例中，可以使用任何合适的非规则或非方形栅格图案。在本示例中，栅格114被打印在基板支撑物104上或者被合适地结合到基板支撑物104中，以使得能够在由基板成像模块106生成的图像数据中检测到栅格的至少一部分（或者对齐特征）。在一个示例中，对齐特征可以是定位于基板支撑物102中的抽真空孔。

现在将参考图2、3和4来描述根据本文描述的原理的示例操作打印机100的方法。

图2示出将基板202装载在其上的图1的打印机（框302，图3）。基板202可能例如已经由人类操作员手动装载，或者可能已经由机械装载机构（未示出）装载。如先前所述，在至少一个示例中，基板202可能通过抽真空系统（未示出）靠着基板支撑物104被牢固地保持。

如可以在图2中看到的，已经以基板202的边缘206不与打印轴线110平行对齐的方式将基板202放置在基板支撑物104上。

一旦基板已经被合适地装载，在框304（图3）处获得要被打印在基板202上的图像402（图4a）。在一个示例中，可以在基板被装载之前、同时、或之后，获得要被打印的图像。要被打印的图像402例如可以包括任何种类的可打印图像，诸如照片、图画、图片、文档等等。可以例如通过接收打印任务、文件或要被打印的图像的位图的打印机控制器108来获得图像402。

在框306处，基板成像模块106产生表示基板支撑物104的至少一部分以及定位于其上的基板202的视觉表示的图像数据。

在一个示例中，在校准操作期间，在不将任何基板装载到基板支撑物102上的情况下，获得该基板支撑物102的栅格114的图像。图像由打印机控制器（108）存储并且被用作随后定位位于基板支撑物102上的基板的参考。根据基板成像模块106中的成像元件的技术特性，栅格1146的扫描图像可以展示失真，例如桶形或枕形透镜失真。使用栅格114的已知特性来使得打印机控制器108能够例如通过生成校正并且将该校正应用于使用基板成像模块106获得的图像来电子地补偿任何这样的失真。该方法的一个优点是它使得能够使用较低质量并且因此通常较便宜的成像元件，而不会危及以其来确定基板在基板支撑物上的位置的准确度。

使用从基板成像模块106获得的所获得的图像数据，打印机控制器108确定（框308）基板202在基板支撑物104上的位置。在一个示例中，打印机控制器108通过在图像数据中从视觉上识别基板支撑物104上的栅格114的元件（element）并且使用所识别的元件来确定基板的位置来确定基板202的位置。

在另一示例中，打印机控制器108通过检测一个或多个视觉特性中的差异来确定（308）基板放置在基板支撑物104上的位置。例如，在一个示例中，打印机控制器108可以使用基板支撑物104和放置在其上的基板之间的对比度、亮度、颜色等等中的差异。在另一示例中，合适的边缘检测技术可以被用来确定基板的边缘。

打印机控制器108例如可以使用适当的坐标系或测量系来确定基板202相对于预定参考打印位置112的偏移位置。

打印机控制器108能够以其来确定基板202在基板支撑物104上的位置的准确度可以例如取决于基板成像模块106中使用的光学传感器元件的质量、基板支撑物上可见的栅格或视觉指示的尺寸。可以根据所需的准确度在不同示例中使用不同尺寸的栅格元件。

在本示例中，并且如图2中所示，矩形基板被放置在基板支撑物104上。在该示例中，打印机控制器108根据由基板成像模块106生成的图像来确定基板202的四个角204a到204d中的每一个的位置的坐标。在其他示例中，可以将其他非矩形或不规则基板形状放置在基板支撑物104上。在这样的示例中，打印机控制器108可以沿着基板202的边界或边缘确定多个点。

在框310处，打印机控制器108确定基板202位置/方位的位置是否相对于预定参考轴线（诸如例如打印轴线110）歪斜或旋转。可以例如通过使用任何适当的几何技术来确定歪斜或旋转的度数。在一个示例中，预定参考轴线可以与基板支撑物104的边缘平行对齐。在另一示例中，预定参考轴线可以与基板支撑物104上可见的栅格114对齐。在另一示例中，栅格114可以不与基板支撑物104的边缘平行对齐。

在框312处，打印机控制器108控制打印机100打印所获得的图像，以使得打印图像的边缘与基板202的边缘对齐或者至少基本上对齐。

在一个示例中，如果打印控制器108确定不存在基板202的旋转，则打印控制器108控制写入机构102以相对于预定参考位置的x和y轴偏移打印所获得的图像402，其中x和y轴偏移量基于基板202的确定位置。x和y轴偏移可以根据基板202在基板支撑物104上的位置而具有零值。

如果在310处打印机控制器108确定存在基板的某一程度的旋转，则打印机控制器108促使所获得的图像402被打印成使得打印图像的边缘的至少一些与基板202的边缘对齐或者至少基本上对齐。

在第一示例中，如果打印控制器108确定相对于预定参考轴线存在基板的某一程度的旋转，则打印控制器108控制写入机构102将图像402打印成使得通过使要被打印的图像的各像素线中的不同像素线的打印起始位置移位、将偏移添加到该打印起始位置或以其他方式改变该打印起始位置来使它与基板202对齐，如图4b中所示。在图4b中，图像402的每根像素线403都被向右移位与所确定的基板202的旋转程度相对应的量。例如，图像的每根像素线可以相对于相邻的像素线移位零个、一个或多个像素，这取决于基板旋转程度。

在一个示例中，可以将不同像素线相对于相邻的像素线移位不同量。例如，一根像素线可以被移位一个像素，而相邻的像素线可以不被移位，或者可以被移位多于一个像素。在其他示例中，可以以相反的方向移位像素线，这取决于基板的旋转角度。在另一示例中，可以向上或向下移位像素列，这取决于旋转角度。应该注意，图4c中示出的像素线的尺寸被示为清楚地示出像素移位的影响，并且不代表实际像素尺寸。

对于许多类型的图像内容，并且对于一系列旋转角度，可以在不会将显著或明显伪像引入打印图像的情况下使用上述技术。应该注意，使用上述像素移位技术使得能够以对齐或基本上对齐的方式将图像打印在少量旋转的基板上。可使用该技术可接受地补偿的旋转程度可以例如取决于基板的尺寸、要被打印的图像的类型、以及打印图像的预期观看距离。

还应该注意，可以极其迅速地执行这样的像素移位技术，这使得能够在打印操作期间实时或基本上实时地补偿基板的小程度旋转。在高速打印机中，这样的方法非常有利，因为不会引入延迟或者引入少量延迟。

在另一示例中，如果打印控制器108确定存在基板的某一程度的旋转，则打印控制器108使用合适的图像旋转算法或技术（诸如计算旋转算法）来执行图像402的几何旋转。几何旋转技术的使用使得所获得的图像402能够被打印在具有任何程度的旋转的基板202上。在该示例中，对要被打印的图像402执行旋转的结果是创建经修改的图像404，将原始图像402合并在其中。

如可以从图4c中看到的那样，作为旋转的结果，经修改的图像404包括不会导致在打印机100中打印任何墨的 ‘白色空间’406。所存在的白色空间406的量可以取决于执行的旋转的程度。

在框312处，打印机控制器108控制打印机100在基板202的确定位置处打印经修改的图像或位图404。

如图4c中所示，可以看到要从相对于基板202的左上角204a的确定位置的y轴偏移410以及相对于基板202的右上角204b的确定位置的x轴偏移408开始打印经修改的图像404。

如果确定没有歪斜，则打印控制器108控制打印机100在与基板202的最左上角204a相对应的x和y轴位置处开始打印原始图像402。

以这种方式，图像可以被正确且准确地打印在被放置于基板支撑物104上的基本上任何任意位置的基板上。使用几何旋转，在某些情况下，当将旋转应用于所获得的图像402时引入小延迟，尽管利用合适的处理器这样的延迟可以被忽略。然而，对于具有某些类型的内容的图像（诸如线图），与使用像素移位相比，使用几何旋转可能导致在打印图像中可见到较少图像伪像。

在又一示例中，可以在不必执行基板支撑物104的初步扫描的情况下例如使用上述像素移位技术来补偿基板202的旋转。在该示例中，基板成像模块106开始扫描基板支撑物104，例如从其顶部边缘（图2）开始。当基板成像模块106生成扫描图像数据时，打印机控制器108处理所生成的图像数据以便确定基板202在基板支撑物104上的位置。当已经生成足够的扫描图像数据时，打印机控制器108能够甚至基于基板202的一部分的扫描来确定基板的位置和基板的旋转程度（如果有的话）。在该示例中，在打印机控制器108已经获得足够的扫描图像数据以确定基板202的位置和旋转程度（如果有的话）时，基板成像模块106和写入机构102在打印轴线的方向上以足够的距离间隔开，写入机构102在基板202的至少一部分上留下划条（swath）。以这种方式，打印控制器108可以计算基板202的旋转程度并且可以将偏移引入到要被打印的图像402的像素线或列中，以使得图像402被打印成基本上与基板202对齐。

现在参考图5，现在将描述操作打印机100的另一示例方法。

在该示例中，如上述那样执行框302到316。在框502处，打印机控制器108另外根据所生成的图像数据确定基板202在基板支撑物104上的尺寸。在504处，打印机控制器108确定所确定的基板202的尺寸是否具有与所获得的要被打印的图像402相同的尺寸或者相同的维度。如果打印机控制器108确定尺寸或维度是相同的，则如上所述接着是框308、310和312。

然而，如果确定尺寸是不相同的，则打印机控制器108缩放（框506）所获得的图像402以便与所确定的基板202的尺寸相匹配。例如，如果确定基板202小于要被打印的图像404的尺寸，则打印机控制器108减小或者缩小图像404的尺寸以便匹配所确定的基板202的尺寸。类似地，如果确定基板202大于要被打印的图像404的尺寸，则打印机控制器108增大或者放大图像404的尺寸以便匹配所确定的基板202的尺寸。可以使用任何合适的图像缩放技术。然后如先前所述的那样接着是框308、310和312。

要被打印的图像可以包括围绕图像的干净或清晰边界或框架，所以一旦被打印在基板上，图像便会被无墨的边界包围。然而，使用缩放能够使得这样的图像被打印成所谓的边缘到边缘或‘全出血’图像，其中打印图像从边缘到边缘覆盖基板。本文描述的技术和原理使得能够在任意对齐的基板上实现准确边缘到边缘打印，这可能导致消除后打印处理（诸如基板修整）。

在另一示例中，本文描述的原理所实现的灵活性允许多个基板位于一个基板支撑物上，由此允许打印机接收要被打印的多个图像，其中每个图像被打印在各基板的不同基板上，如下面另外参考图6、7和8所述的那样。

图6示出打印机100，在其上两个基板602和604已经被装载在基板支撑物104上。在其他示例中，多于两个基板可以被装载（框801，图8）在基板支撑物104上。

在该示例中，打印机获得（框802，图8）要被打印的多个图像702和704，如图7中所示。在该示例中，装载在基板支撑物104上的基板602和604被选择成与所获得的要被打印的图像702和704的尺寸基本上对应，并且按照获得图像702和704的顺序放置在基板支撑物104上。

在框306处（图8），基板成像模块106获得基板支撑物104的图像数据以及位于其上的任何基板。在804处（图8），打印机控制器108处理从基板成像模块106获得的图像数据以便确定位于基板支撑物104上的基板的数目。

在框806处，打印机控制器108针对每一个识别到的基板来确定该基板相对于预定参考打印位置102的位置。在框808处，打印机控制器108针对每一个识别到的基板来确定基板相对于预定参考轴线的旋转程度。

在框810处，打印机控制器108确定将哪个接收到的图像打印在识别到的基板的哪一个上。在该示例中，打印机控制器108被布置成将首先获得的图像702打印在左手边基板602上，并且将其次获得的图像704打印在右手边基板604上。在获得多于两个要被打印的图像的情况下，对应数目的基板被装载在基板支撑物104上，打印机控制器108可以将每个要被打印的图像分配在装载的基板上。

在框812处，打印机控制器108控制打印机100将每一个所获得的图像打印在其对应分配的基板上，以使得打印图像的边缘与基板202的边缘对齐或者至少基本上对齐。如先前所述的那样，在一个示例中，打印机控制器108可以使用像素行或列移位，并且在另一示例中，可以使用几何图像旋转技术。在另一示例中，打印机控制器108可以使用缩放和或裁剪以确保以期望尺寸来打印要被打印的图像。

在一个示例中，打印机控制器108控制打印机100将首先获得的图像打印在各基板的所确定的基板上，并且然后随后控制打印机100将其次获得的图像打印在各基板的所确定的其他基板上。

在另一示例中，如图7b中所示，打印机控制器108生成包括要被打印的图像702和704的新图像或位图706。如图7b中所示，位图706内的图像702和704中的每一个的位置和旋转被布置成使得他们与基板支撑物104上的基板602和604的相对位置匹配或基本上匹配。以这种方式，打印机控制器108控制打印机100从所确定的起始位置打印位图706，以使得图像702被打印在基板602上并且图704被打印在基板604上。在其他示例中，可以代替位图来生成新的工作描述格式（JDF）或新向量描述文件。

图9示出图6中示出的打印机100的结果的简化和展开局部视图，其具有打印的第一像素行902和第二像素行904。

在另一示例中，装载在基板支撑物104上的基板602和604可以被选择成与所获得的要被打印的图像702和704的尺寸基本上不对应，并且可以放置在基板支撑物104上的任何位置中，并且不必与获得图像702和704的顺序相对应。

在该示例中，在框810处，打印机控制器108通过将所确定的各装载基板中的每一个的尺寸与要被打印的各图像中的每一个的尺寸相匹配来确定哪一个接收的图像要打印在识别出的各基板的哪一个上。考虑到例如打印控制器108获得要被打印的两个图像（一个正方形以及一个长方形）的情况。如果正方形和长方形基板被装载在基板支撑物上，则打印机控制器108将确定把正方形图像打印在正方形基板上，并且把长方形图像打印在长方形基板上。视情况而定，打印机控制器108可以修改要被打印的图像，例如以便补偿基板的旋转或者将缩放应用于图像，如先前所述。

在装载到基板支撑物104上的基板的尺寸或形状与要被打印的图像的尺寸不匹配或者没有紧密匹配的情况下，打印机控制器108可以例如通过应用缩放或图像变换使得能够将所获得的图像打印在装载的基板上来例如尝试确定最佳拟合。在一个示例中，在基板的尺寸或形状没有紧密匹配的情况下，打印机控制器108生成对于人类操作员的警告或警报。

在又一示例中，如果要被打印的图像仅比所确定的基板的尺寸稍稍更大（诸如小比例地更大），则执行图像的数字修整，而不是几何图像缩放变换。这样的数字修整操作在计算上易于执行并且使得要被打印的全血图像能够迅速且准确地打印在基板上。在另一示例中，要被打印的图像可以被缩放成比该图像要被打印在其上的基板稍稍更大以便确保全血图像被打印。

尽管上述示例涉及像素移位、图像旋转、图像偏移等等，但是将会意识到在其他示例中可以将任何合适的图像操纵技术应用于要被打印的图像，以便在适当的情况下使得要被打印的图像打印成与图像要被打印在其上的基板基本上平行对齐。

有利地，上述示例可以帮助改进打印系统中的工作流程，例如通过使得能够使用图像可以被直接打印在其上的基板的预切割片材（sheet）。这样的预切割片材的使用可以帮助消除或者减少打印后处理（诸如切割）的数量，由此帮助改进处理时间和降低成本。

此外，本文描述的技术和原理使得能够使用常规基板或打印媒介。

该说明书中公开的所有特征（包括任何附随的权利要求、摘要和附图），和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合来组合，所述任何组合除了这些特征和/或步骤的至少一些互相排斥的组合之外。

该说明书中公开的每个特征（包括任何附随的权利要求、摘要和附图）可以被用于相同、等同或类似目的的替代特征代替，除了以其他方式明确阐述之外。因此，除了以其他方式明确阐述之外所公开的每个特征仅是通用系列的等同或类似特征的一个示例。

Claims (9)

1.一种利用打印机将图像打印在基板上的方法，该打印机包括基板支撑物，该方法包括：

获得要被打印的图像；

产生表示设置在基板支撑物以及基板上的对齐特征的栅格的至少一部分的视觉表示的图像数据；

通过从视觉上识别基板支撑物上的栅格的图像数据元件确定基板被定位在基板支撑物上时基板的位置以及基板相对于基板支撑物的歪斜量；

基于所确定的歪斜量旋转图像以产生旋转的图像；以及

控制打印机在基板上打印旋转图像，以使得打印图像的边缘的至少一些与基板的边缘的至少一些基本上平行对齐。

2.根据权利要求1的方法，还包括：

确定基板相对于预定参考轴的旋转量。

3.根据权利要求2的方法，其中确定图像的旋转量包括对要被打印的图像的行或列的至少一个执行像素移位，像素移位的量基于所确定的歪斜量。

4.根据权利要求1的方法，还包括：

确定基板的尺寸；

确定要被打印的图像的尺寸；以及

其中控制打印机的步骤还包括缩放要被打印的图像以便与基板的尺寸基本上匹配。

5.根据权利要求4的方法，其中缩放要被打印的图像的步骤包括以下各项中的至少一个：放大图像、缩小图像以及数字地修整图像。

6.根据权利要求1的方法，其中获得要被打印的图像的步骤还包括获得要被打印的多个图像，并且其中确定歪斜量包括识别出多个基板在基板支撑物上的歪斜量，并且进一步地其中执行计算几何旋转的步骤包括执行多个图像的每一个的计算的几何旋转；并且控制打印机的步骤包括控制打印机以下面这样的方式将多个旋转图像中的每一个打印在所识别出的基板的不同基板上：即每个图像与图像被打印在其上的基板基本上对齐。

7.一种打印机，包括：

基板支撑物；

成像模块，用于获得打印机基板支撑物的图像数据，所述图像数据表示设置在基板支撑物以及基板上的对齐特征的栅格的至少一部分的视觉表示；

打印机控制器，用于：

获得要被打印的图像；

通过从视觉上识别基板支撑物上的栅格的图像数据元件根据从成像模块获得的图像数据来确定相对于基板支撑物上预定参考打印位置的基板位置以及相对于基板支撑物的基板的歪斜量；

确定用于图像的旋转量来补偿歪斜量从而生成旋转图像；以及

基于确定的歪斜量对要被打印的图像执行几何旋转；

控制写入机构将旋转图像打印在基板上以使得打印图像的边缘的至少一些与基板边缘的至少一些基本上平行。

8.根据权利要求7的打印机，其中所述打印机控制器还被布置成基于所确定的基板位置控制打印机写入机构将旋转图像打印在相对于预定参考打印位置的偏移位置处。

9.根据权利要求7的打印机，其中所述成像模块和写入机构被安装在基板支撑物上方的台架上，并且其中所述打印机被布置成允许台架和基板支撑物相对于彼此移动以使得所述成像模块能够获得基板支撑物的至少一部分的图像数据。