CN107000450A - 双面打印 - Google Patents

Abstract

在一个示例中，公开了一种用于打印双面图像的方法。该方法包括将包括对准标记的图像打印在介质的A面上。用传感器检测对准标记。在检测到对准标记时，确定介质的速度。将图像打印在介质的B面上，其中B面上的图像的位置取决于介质的速度。在另一示例中，公开了一种使用该方法来打印双面图像的打印机。

Description

双面打印

背景技术

喷墨打印机是将打印流体从一个或多个打印头的多个喷嘴中喷射在介质上的打印机。打印头可以是热喷墨打印头、压电打印头等。打印流体是沉积在介质上用以创建图像的任何流体，例如预调节剂、光泽剂、固化剂、彩色油墨、灰色油墨、黑色油墨、金属油墨、优化剂等。喷墨油墨可以是水基油墨、溶剂型油墨等。激光打印机是将调色剂沉积在介质上的打印机。一旦调色剂被沉积在介质上，调色剂就被加热以将调色剂熔合到介质上。

两种类型的打印机可以在页面的单个面上进行打印(单面打印)或者在页面的两个面上进行打印(双面打印)。在双面页面上，图像通常在页面的两个面之间对准。当页面的第一面上的图像与页面的第二面上的图像错位时，在来回翻转文档中的页面时，图像或文字会出现上下跳位或左右跳位。此外，如果打印机使用一卷介质，则在将该卷切成片材时，两个面之间的错位可能会导致浪费。

附图说明

图1是示例打印机102的框图。

图2是示例打印机202的示意图。

图3是用于示例对准校准过程的流程图。

图4是在一个示例中用于打印双面页面的流程图。

图5是在另一示例中用于打印双面页面的流程图。

图6是示出示例计算设备的框图。

具体实施方式

许多打印机可以在页面的单个面上进行打印(单面打印)或者在页面的两个面上进行打印(双面打印)。一些打印机只有一个打印引擎，并且在双面打印时移动介质而两次通过打印引擎。在第一次通过期间，图像沉积在介质的第一面上。在第二次通过期间，图像沉积在介质的第二面上。其他打印机具有两个打印引擎，并且使用第一打印引擎将图像沉积在介质的第一面上以及使用第二打印引擎将图像沉积在介质的第二面上。

打印引擎被定义为可以将标记材料沉积在介质上的任何设备，例如油墨打印引擎、激光打印引擎等。标记材料是可以在介质上创建图像的任何物质，例如打印流体或调色剂。打印流体是沉积在介质上用以创建图像的任何流体，例如预调节剂、光泽剂、固化剂、彩色油墨、灰色油墨、黑色油墨、金属油墨、优化剂等。

打印机可以使用介质片材，或者可以使用介质卷。使用介质卷的打印机通常具有两个打印引擎以便进行双面打印。第一打印引擎用于在介质的第一面上进行打印。第二打印引擎在第一打印引擎的下游，并且当在介质的第二面上进行打印(即双面打印)时被使用。下游被定义为介质在打印期间行进的方向。

当前打印机在介质的两个面上与图像对准的一种方式是使用对准标记，通常是页头(TOF)标记。使用第一打印引擎将TOF标记打印在介质的第一面上的每一个框架或页面的开始处。第一打印引擎与第二打印引擎之间的传感器在介质的第一面上检测TOF标记。传感器位于距第二打印引擎预定的距离处。传感器确定标记在介质上的位置。纸张传输系统跟踪介质在打印机的纸张路径中行进的距离。使用介质行进的距离和标记在介质上的位置，可以将第二打印引擎设置为在第一图像应位于第二打印引擎之上时开始打印双面图像。

遗憾的是，传感器和打印引擎位置的制造公差以及电子器件的延迟会在系统中引起误差。这些类型的误差可以通过使用针对每个打印机的校准过程来校正。在校准过程期间，以给定的打印速度(即校准速度)在介质的两个面上打印特定图案。自动视觉系统或操作者对两个图案之间的错位进行测量。两个图案之间的错位相当于对准偏移量。对准偏移量被输入到打印机中，并且打印机使用它将由第二打印引擎打印的图像移动到与在介质的第一面上打印的图像对准。

遗憾的是，偏移量仅适用于打印机在校准过程期间所采用的速度。当打印机改变速度时，可能需要新的校准。在一些情况下，打印机将在多种不同的打印速度下运行校准程序并保存结果。当打印双面页面时，打印机将使用所保存的最接近当前打印速度的对准偏移量。当打印机使用来自与当前打印速度不匹配的速度的对准偏移量时，在介质的第一面上的图像和介质的第二面上的图像之间会存在一些错位。

在多种不同速度下校准打印机花费时间并且使用介质。校准对准偏移量也仅在打印机在校准过程期间进行操作的速度(即校准速度)下完全准确。当打印机速度为“处于斜坡波形”时，校准偏移量也无用处。当打印机加速到打印速度或者从打印速度减速时，打印机的速度被称为“处于斜坡波形”。

打印机花费时间以达到给定的打印速度。当前，打印机在速度处于斜坡波形时不打印，它们等待直到打印机已达到正确的速度之后开始打印双面页面。当加速到打印速度或从打印速度减速时，打印机可能会浪费10到100米的介质。例如，假设加速度为6英寸/每秒平方，如果打印机在处于斜坡波形下以200英尺/每分钟(fpm)开始打印，而不是等待直到打印机达到最终的打印速度800fpm，则节约的纸张量为50米。

在一个示例中，当检测到TOF标记时，打印机将使用纸张的瞬时速度来在介质的第二面上定位双面图像的位置。通过使用在给定的时间实例下的介质的速度，可以在任何给定的打印速度(包括“处于斜坡波形”的速度)下将双面图像与介质的第一面上的图像对准。

图1是示例打印机102的框图。打印机102包括介质传输系统(MTS)104、第一打印引擎108、第二打印引擎112、传感器110、以及对准模块114。MTS被定义为将介质移动通过打印机的机制。MTS包括编码器106。MTS还可以包括：输入托盘、输出托盘、输入轴、输出轴、一组或多组夹送辊、一组或多组卷取辊、电机、齿轮等，但是为了清楚起见，并未示出这些项。

编码器106用于确定在MTS中介质的位置和速度。在一些示例中，编码器可以是联接到夹送辊等的旋转式编码器。当介质在夹送辊组之间移动时，编码器旋转，并且旋转量与介质在介质路径中移动的距离成比例。转速与介质通过介质路径的速度成比例。介质路径是介质在移动通过打印机时所取的路径。

第一打印引擎和第二打印引擎可以是任何类型的打印引擎，例如激光打印引擎、喷墨打印引擎等。第一打印引擎位于MTS中的介质路径中的第一位置。第一打印引擎被定位成在介质的第一面上(通常称为A面)进行打印。第二打印引擎位于介质路径中的第一打印引擎的下游。介质在打印期间内行进的方向被定义为下游方向。第二打印引擎被定位成在介质的第二面上(双面、通常称为B面)上进行打印。

传感器110位于第一打印引擎和第二打印引擎之间的介质路径中。传感器被定位成对介质的第一面(A面)进行观测。传感器被用于检测由第一打印引擎打印的对准标记。通常，对准标记是在框架或页面的开始处打印的页头(TOF)标记。

对准模块联接到编码器106、第一打印引擎和第二打印引擎、以及传感器110。在一些示例中，对准模块可以以硬件、包括固件的软件或其组合来实现。例如，固件可以存储在存储器中并可由适当的指令执行系统来执行。如果以硬件来实现，则作为替代示例，可以使用任何技术组合来实现对准模块，例如分立逻辑电路、专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA))等。在一些示例中，对准模块114可以以软件和数据的组合来实现，并在计算设备的控制下执行和存储。

图2是示例打印机的示意图。例如图1的打印机。打印机202包括：输入拆卷器220、一对夹送辊224、第一打印引擎208、传感器212、第二打印引擎210、一对卷取辊226、以及编码器206。在该示例中，介质传输系统(MTS)使用安装在输入轴220上的连续介质卷222。在其他示例中，打印机可以使用介质片材而不是连续介质卷222。介质路径从输入轴220开始，并进入一对夹送辊224之间，在第一打印引擎208和传感器212之下，在第二打印引擎210之上，并且随后进入一对卷取辊之间。

编码器206联接到一对卷取辊226，并且它的旋转度与介质在一对卷取辊226之间行进的距离成比例。编码器的转速与介质在介质路径中的速度成比例。介质在打印期间沿箭头228的方向移动。介质在打印期间移动的方向也称为下游方向。因此，传感器212和第二打印引擎在第一打印引擎208的下游。第二打印引擎210在传感器的下游且距离为d。距离d等于编码器206中规定数量的编码器计数。

打印机可以在单一打印速度下进行校准，以仅使用对准标记的位置并通过测量由两个打印引擎打印出的两个图案之间的对准偏移量，来将双面图像与单面图像对准。两个图案之间的对准偏移量由两种不同类型的误差引起：由于时间上的延迟而导致的误差和由于空间上的延迟而导致的误差。时间延迟对液滴落在纸张上的位置有影响，这取决于介质速度，而空间延迟在介质上的滴落位置上存在恒定的偏移量，而不论介质速度如何。

增加空间上的延迟的误差会导致错位，这与介质速度无关。一个示例是由于制造公差，传感器212的位置相对于第二打印引擎210的位置发生变化(即，距离d)。在检测到对准标记的时间与单面图像何时到达双面打印引擎之间，不同的距离d会产生不同数量的编码器计数。空间延迟上的误差的另一示例与打印头何时从特定列的喷嘴中射出液滴相关。打印头针对一个特定列来射出液滴，而在那时接收到下一列的数据，其是下一个编码器计数。这导致延迟相当于1个编码器计数或纸张上的1列距离(在600dpi下进行打印时为1/600英寸)，而不论介质速度如何。

增加时间上的延迟的误差会导致错位，这取决于介质速率/速度。时间延迟的一个示例是传感器的响应时间。在一个示例中，TOF传感器的响应延迟为50μs，而无论介质速度如何。传感器在检测到TOP标记后切换其输出将花费50μs。虽然这种延迟是恒定的并独立于介质速度，但是在这50μs中，纸张取决于它的速度将或多或少前进。时间延迟的另一示例是下落飞行时间。下落飞行时间是喷墨后墨滴落在纸张上所需的时间。

在校准期间由视觉系统检测到的总对准偏移量相当于介质在传感器何时检测到对准标记直到单面图像何时到达双面打印引擎之间的时间段期间内通过双面打印引擎而行进的量。对准偏移是时间延迟和空间延迟的组合。对准偏移量可以使用两种误差类型并通过以下公式来表示：

O_cal＝V_cal×T_e+d_e 公式1

其中：

-O_cal是由视觉系统检测到(或由操作者测量到)的对准偏移量

-V_cal是在校准过程期间的介质速度/打印速度

-T_e是累积的时间延迟误差

-d_e是所有编码器或空间延迟源的累积的距离误差(独立于纸张速度)

时间延迟误差可能包括以下的误差源：

·TOF传感器输出延迟：例如50μs

·将TOF信号从传感器发送到图像处理电子器件的电子板、电缆和光纤的链：

例如在10到200us之间

·打印数据从图像处理电子器件传输到打印杆：例如对于100米长的FO管道为0.5μs

·打印杆电子器件：例如几微秒

·下落飞行时间：例如75μs

如前所述，这些时间延迟与介质速度无关，但是它们对配准的影响取决于介质速度。

空间延迟误差可能包括以下的误差源：

·TOF传感器光点必须完全在标记内，并检测到其：约0.5毫米

·图像处理电子器件：一对编码器计数

·打印头：一个编码器计数

·在编码器计数中传感器和打印引擎之间的距离d，包括安装TOF传感器和

打印引擎时的任何机械误差

在一个示例中，当检测到对准标记时，打印机将使用介质的瞬时速度来在介质的第二面上定位双面图像的位置。通过使用在给定的时间实例下的介质速度，可以在任何给定的打印速度(包括“处于斜坡波形”的速度)下使双面图像与介质的第一面上的图像对准。当传感器检测到对准标记时，对准模块将锁定编码器位置以及介质的瞬时速度。使用公式1，可以针对任何给定速度(包括“处于斜坡波形”的速度)来确定对准偏移量O_cal。

公式1中的两个常量T_e和d_e对于每个打印机而言可以是不同的，并且可以在对准校准过程期间来确定。图3是示例对准校准过程的流程图。在块332处，在第一打印/介质速度下将对准图案打印在介质的两个面上。在块334处，测量第一图像和第二图像之间的第一偏移量。可以使用自动视觉系统或通过人类操作者来测量偏移量。在块336处，在第二打印/介质速度下将第二组对准图案打印在介质的A面和B面上。在块338处，测量第一图像和第二图像之间的第二偏移量。在块340处，使用第一偏移量和第二偏移量以及第一打印速度和第二打印速度来计算时间延迟误差T_e和空间延迟误差d_e。时间延迟误差T_e和空间延迟误差d_e可以如下计算：

d_e＝O_fast-V_fast×T_e

在一个示例中，第一打印/介质速度将是快速打印/介质速度(V_fast)，并且第二打印/介质速度将是慢速的(V_slow)。在一个示例中，快速打印速度可以是打印机的最大打印速度，并且慢速打印速度可以是打印机的最小打印速度。在一些示例中，最大打印速度可以在700和1,000英尺/分钟(fpm)之间，例如800fpm。在一些示例中，最小打印速度可以在50和350fpm之间，例如200fpm。在一些示例中，打印机将在对准校准过程期间以两种不同的打印速度来执行打印，而不使打印机在两种速度之间完全停止。

公式1可被用来在任何打印速度下确定正确的对准偏移量，以用于将双面图像与单面图像对准。图4是在一个示例中打印双面图像的流程图。在块442处，将包括对准标记的图像打印在介质的A面上。在块444中，进行检查以确定传感器是否检测到对准标记。如果未检测到对准标记，则流程返回到块444。当检测到对准标记时，流程在块446处继续。在块446处，确定对准标记的位置和介质的速度并进行锁定/存储。在块448处，将图像打印在介质的B面上，其中图像的位置基于介质的速度。在该示例中，当介质的速度为恒定时以及当介质的速度正在改变时，使用公式1来针对每一个框架/页面确定正确的对准偏移量。

在另一示例中，当打印/介质速度为恒定时，在打印第一框架时，将使用一次公式1来确定正确的对准偏移量。只要打印/介质速度保持恒定，则所确定的对准偏移量随后将被重新用于每个框架。当在“处于斜坡波形”下进行打印时，针对正在打印的每一个框架/页面来计算新的对准偏移量。一旦达到目标打印速度，就可以重新使用相同的对准偏移量。图5是在另一示例中打印双面页面的流程图。在块552处，打印机开始对介质进行加速。在块554中，进行检查以确定介质是否达到最小打印速度。在一些示例中，打印机可能能够在高于零的任何速度下进行打印。在其他示例中，打印机可能只能够在介质达到最小速度(例如200fpm)的同时进行打印。

如果介质未达到最小打印速度，则流程循环返回到块554。当介质达到最小打印速度时，流程在块556处继续。在块556处，将包括对准标记的图像打印在介质的A面上。在块558处，进行检查以查看传感器是否检测到对准标记。如果未检测到对准标记，则流程返回到块558。当检测到对准标记时，流程在块560处继续。

在块560处，确定对准标记的位置和介质速度。在块562处，进行检查以确定当前的介质速度是否已经从上一次保存时改变。当介质速度改变时，流程在块564处继续。介质速度的变化可以是高于一些阈值速度的速度变化。在一些示例中，速度阈值可以在0.1英尺每秒(fps)和10fps之间的范围内(例如1fps)。在其他示例中，速度阈值可以更低或者更高。在块564处，例如使用公式1并使用当前的介质速度来计算出新的对准偏移量。对新的对准偏移量和当前的介质速度/速率进行存储。随后流程在块566处继续。当介质速度在块562中未被改变时，流程在块566处继续。在块566处，使用所存储的对准偏移量来将图像打印到介质的B面上。

图6是示出根据示例的计算设备的框图，该计算设备包括处理器和用于存储指令以打印双面图像的非暂时性计算机可读存储介质。非暂时性计算机可读存储介质674可以被包括在诸如用以打印双面图像的打印机等计算设备670中，例如图1中所示的打印机。非暂时性计算机可读存储介质674可以包括易失性存储器、非易失性存储器、以及存储设备。在一个示例中，存储介质可以是图1中所示的对准模块中的存储器。非易失性存储介质的示例包括但不限于电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和只读存储器(ROM)。易失性存储器的示例包括但不限于静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。存储设备的示例包括但不限于硬盘驱动、光盘驱动、数字多功能盘驱动、光驱、以及闪存设备。

Claims (15)

1.一种打印机，包括：

介质传输系统(MTS)，用于将介质移动通过所述打印机，所述介质传输系统包括编码器和介质路径；

第一打印引擎，用于在所述介质的第一面上进行打印，所述第一打印引擎位于所述介质路径中的第一位置；

第二打印引擎，用于在所述介质的第二面上进行打印，所述第二打印引擎位于所述介质路径中的所述第一位置的下游；

传感器，位于所述第一打印引擎和所述第二打印引擎之间，并且被定位成对所述介质的所述第一面进行观测；

对准模块，联接到所述传感器、所述编码器、以及所述第一打印引擎和所述第二打印引擎，

所述对准模块使用所述传感器对所述介质的所述第一面上的对准标记进行检测，并且在检测到所述对准标记时使用所述编码器来确定所述介质的速度，

所述对准模块使用所述第二打印引擎将双面图像打印到所述介质上，其中所述双面图像的位置基于所述介质的速度。

2.根据权利要求1所述的打印机，其中所述对准模块使用对准偏移量来定位所述双面图像，并且所述对准偏移量使用所述介质的速度、以及时间延迟误差T_e和空间延迟误差d_e来计算。

3.根据权利要求2所述的打印机，其中所述对准模块在所述介质的速度已改变而超过阈值速度时，仅重新计算所述对准偏移量。

4.根据权利要求2所述的打印机，其中所述时间延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e在对准校准过程期间来确定。

5.根据权利要求4所述的打印机，其中，所述对准校准过程包括：

在第一打印速度下将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的所述第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第一偏移量；

在不同于所述第一打印速度的第二打印速度下，将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的所述第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第二偏移量；

使用所述第一偏移量和所述第二偏移量来确定延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e；

存储所述时间延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e。

6.一种打印方法，包括：

将包括对准标记的图像打印在介质的第一面上，其中所述介质在介质路径中移动；

使用传感器检测所述介质上的所述对准标记；

在检测到所述对准标记时，确定所述介质在所述介质路径中移动的速度；

将图像打印在所述介质的第二面上，其中所述第二图像的位置基于所述介质的速度。

7.根据权利要求6所述的打印方法，其中所述介质的速度处于斜坡波形。

8.根据权利要求7所述的打印方法，其中所述介质的速度正在减速。

9.根据权利要求6所述的方法，其中使用对准偏移量来将所述图像定位在所述介质的所述第二面上，并且使用所述介质的速度、以及时间延迟误差T_e和空间延迟误差d_e来计算所述对准偏移量。

10.根据权利要求9所述的打印方法，其中在对准校准过程期间确定所述时间延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e，并且所述对准校准过程包括：

在第一打印速度下将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的所述第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第一偏移量；

在不同于所述第一打印速度的第二打印速度下，将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的所述第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第二偏移量；

使用所述第一偏移量和所述第二偏移量来确定延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e；

存储所述时间延迟误差T_e和所述空间延迟误差d_e。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在所述介质的速度已改变而超过阈值速度时，仅重新计算所述对准偏移量。

12.一种校准打印机的方法，包括：

在第一打印速度下将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第一偏移量；

在不同于所述第一打印速度的第二打印速度下，将第一图案打印在介质的第一面上并且将第二图案打印在所述介质的所述第二面上；

测量所述第一图案和所述第二图案之间的第二偏移量；

使用所述第一偏移量和所述第二偏移量来确定传感器和双面打印头之间的延迟误差T_e和空间延迟误差d_e；

使用所述延迟误差T_e和空间延迟误差d_e，来调整所述介质的第二面上的图像相对于所述介质的第一面上的图像的位置。

13.根据权利要求12所述的校准打印机的方法，其中所述第一打印速度是快速打印速度，并且所述第二打印速度是慢速打印速度。

14.根据权利要求12所述的校准打印机的方法，其中所述第一打印速度是最大打印速度，并且所述第二打印速度是最小打印速度。

15.根据权利要求12所述的校准打印机的方法，其中在所述第一速度下打印所述图像和在所述第二速度下打印所述图像期间，不将所述介质停止。