CN107672179A - 打印机及在介质上打印像素的方法 - Google Patents

Abstract

一种打印机及在介质上打印像素的方法。打印机包括马达总成及处理器，能提高所打印像素在预期观察角度处的有效性。所述马达总成使打印头相对于介质移动，所述处理器接收将被打印在所述介质上的像素的数据结构。所述数据结构包括所述像素的分类数据。所述处理器基于所述分类数据来调整所述打印机的至少一个打印参数。

Description

打印机及在介质上打印像素的方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印领域。更具体来说，本发明涉及一种打印机及在介质上打印像素的方法，能进行由例如纸张等二维打印介质的层压层构造而成的三维物体的喷墨打印。

背景技术

目前，三维(three-dimensional，3D)打印一般被认为是一种通过机器来逐层沉积例如热固性塑料等材料、并逐渐构建三维物体的工艺。本文所述三维打印并非这种打印。

本文所用用语“三维打印”是指其中使用喷墨打印机来打印例如纸张等一系列分离的(separate)介质的工艺。对介质进行修剪且将介质层压在一起以形成三维模型。可以各种顺序来执行这些步骤。举例来说，可在打印之后立即对给定的层进行修剪及层压，或者可在打印之后立即对给定的层进行层压、然后进行修剪。作为另外一种选择，可打印出所有的层，接着对所有的层进行修剪及层压，或接着对所有层进行层压及修剪。这些步骤的其他次序也为人们所知。

用于这种三维打印的喷墨打印机可为标准喷墨打印机。然而，在许多三维打印应用中，打印机被修改成适合于这种打印的特殊性。举例来说，某些三维打印机被修改成在介质的两侧上进行打印。其他修改也为人们所知。

当以这种方式打印三维物体时，所打印像素中的某些像素将仅从侧面可见。对这些像素来说，在上面打印像素的介质将穿过像素本身被切割并被层压成使切口形成垂直的壁，在垂直的壁上方及下方存在所述介质。在这种情形中，介质或所打印像素的顶部及底部均不可见。而是，介质的切口边缘是可见的，且在切口边缘处透过切口边缘显示出的任何墨水均将是可见的。

如果模型的其他像素位于三维打印物体的水平表面上，则所述模型的其他像素将从在上面打印所述像素的介质的顶部或底部完全可见。最终，其他像素将位于被层压的介质的边缘处以形成具有处于垂直方向与水平方向之间的角度的表面，且因此所述其他像素从在上面打印所述像素的介质的侧面为部分可见的且从所述介质的至少一个表面为部分可见的。

遗憾的是，所有像素均是以完全相同的方式打印，即便如以上所解释，他们最终将以各种不同的方式变得可见。

因此，需要提供至少部分地减少例如上述问题的系统。

发明内容

以上及其他需要是由一种使用打印机通过使用感知数据及分类数据对像素的数据结构进行编码而在介质上打印像素的方法来满足。所述分类数据描述由所述介质形成的三维物体中所述像素的可见部分。将所述数据结构传送至打印机，且基于所述分类数据来调整打印机的至少一个打印参数。

通过使用附加至数据结构中其他传统像素数据的新颖的分类数据，打印机会得知给定的像素最终在已完成的三维物体中将被观察到的样子，且可针对此像素相应地调整打印参数。因此，举例来说，可使用一组打印参数来打印在将成为三维结构的垂直壁的表面上所打印的像素，且可使用另一组打印参数来打印在将成为三维结构的水平表面的表面上所打印的像素。

在各种实施例中，所述数据结构包括定位数据，所述定位数据包括所述介质上用于打印所述像素的位置的指定。在某些实施例中，所述感知数据包括颜色混合数据及不透明度数据中的至少一者。在某些实施例中，所述感知数据包括红色值分量、绿色值分量及蓝色值分量。在某些实施例中，所述分类数据包括在所述介质被修剪并组装成三维物体之后所打印像素将被观察的角度的指定。在某些实施例中，所述分类数据包括所打印像素的切线相对于所述介质的平面的Z轴的角度。在某些实施例中，所述分类数据包括所打印像素的观察角度的指定，其中所述指定包括顶表面、顶侧、侧面、底侧、及底表面中的一者。在某些实施例中，所述打印机是喷墨打印机。

在某些实施例中，所述至少一个打印参数包括以下中的至少一者：将在上面打印所述像素的所述介质的表面、在打印所述像素时将使用的墨水量、所述像素被打印的次数、所述打印机打印所述像素时使用的颜色表、所述打印机打印所述像素的速度、将在所述像素的位置上施加至所述介质的二次液体、所述打印机打印所述像素时使用的喷射器的温度、以及所述打印机打印所述像素的分辨率。

根据本发明的再一方面，阐述一种打印机，所述打印机包括马达总成及处理器，所述马达总成使打印头相对于介质移动，所述处理器接收将被打印在所述介质上的像素的数据结构。所述数据结构包括所述像素的分类数据，分类数据包括像素被观察时的预期观察角度。所述处理器基于所述分类数据来调整所述打印机的至少一个打印参数。

在根据本发明的这一方面的各种实施例中，所述感知数据包括红色值分量、绿色值分量及蓝色值分量。在某些实施例中，所述分类数据包括在所述介质被修剪并组装成三维物体之后所打印的所述像素将被观察的角度的指定。在某些实施例中，所述分类数据包括所打印像素的主要观察角度的指定，其中所述指定包括顶表面、顶侧、侧面、底侧、及底表面中的一者。在某些实施例中，所述打印机是喷墨打印机。在某些实施例中，所述至少一个打印参数包括以下中的至少一者：将在上面打印所述像素的所述介质的表面、在打印所述像素时所将使用的墨水量、所述像素被打印的次数、所述打印机打印所述像素时使用的颜色表、所述打印机打印所述像素的速度、在所述像素的位置上施加至所述介质的二次液体、所述打印机打印所述像素时使用的喷射器的温度、以及所述打印机打印所述像素的分辨率。

附图说明

通过结合附图参照详细说明，本发明的其他优点会显而易见，为了更清楚地示出细节而并未按比例绘制各附图，其中在所有的几个附图中，相同的参考编号指示相同的元件，且在附图中：

图1是根据本发明实施例的三维打印机的功能方块图；

图2是根据本发明实施例的像素及关于像素的分类数据的表示图；

图3是根据本发明实施例的包括感知数据及分类数据二者的数据包的代表图；

图4是根据本发明实施例的在介质上打印像素的方法的流程图。

[符号的说明]

100：打印机；

102：处理器；

104：存储器；

106：介质操纵元件；

108：打印头；

110：数据通信端口；

112：用户界面；

202：像素；

204：Z轴；

206：切线；

210、212、214、216、218：表面；

3DM：三维元数据。

S402～S406：在介质上打印像素的方法

具体实施方式

现参照图1，图1是根据本发明实施例的三维打印机100的功能方块图。三维打印机100包括处理器102，处理器102控制三维打印机100的各种其他元件，所述其他元件包括：用户界面112，通过用户界面112可提供用户命令及响应；数据通信端口110，例如通用串行总线(universal serial bus，USB)端口、以太网端口、并行端口、串行端口、其组合等，通过数据通信端口110可接收打印数据；介质操纵元件106，例如马达、滑轮、皮带、滚筒、其组合等，用于使打印头108与介质中的至少一者相对于另一者移动；打印头108，用于将墨水置于例如纸张、塑料、木材、布料等介质上以在介质上形成所期望的图像；以及存储器104，用于保持处理器102的操作指令、以下更完整地描述的在介质上打印图像所需的或所期望的数据等等。在某些实施例中，打印机100是一种喷墨打印机，而在其他实施例中，打印机100是一种激光打印机。

根据本发明各种实施例的图像数据结构包括感知数据及分类数据二者。本文所用用语“感知数据”是传统上包含于计算机图像文件中的数据，且包括关于打印机将打印的像素的信息，例如对彩色打印机来说将置于像素中的每一种颜色的量或者对黑白打印机来说打印机将置于像素中的黑色墨水或调色剂的量。在某些色彩方案(color scheme)中，此为RGB数据或CMYK数据，如图3所示的实例中所给出。举例来说，所给出的位数可用于表示用于使所打印像素具有所期望的色彩特性的红色色度、绿色色度及蓝色色度中的每一色度的密度水平。本文中所预期的本发明各种实施例并非仅限于感知数据的任意特定配置，而是适用于例如在打印领域中所理解的所有配置。

应注意，在某些实施例，在根据本发明的图像文件的数据结构中还包括某种定位数据，其中定位数据描述介质上将打印给定像素的位置。在某些实施例中，定位数据实际上被编码成每一像素的数据包。在其他实施例中，定位数据是相对的，且是由打印机仅基于图像文件内的像素数据的相对位置来计算或理解。在本文中还预期存在其他形式的定位数据。

与将要打印的每一像素相关联的分类数据在本发明实施例中是新颖的。本文所用用语“分类数据”描述所打印像素将被如何观察，如针对图2所描述，在图2中像素202已打印至介质上。在图2中，看到在打印像素202的一点处的介质的横截面。因此，像素202的表面210表示像素202的可从介质的顶表面处看见的部分。同样地，像素202的表面218表示像素202的可从介质的底表面处看见的部分。其他表面212、214、及216表示像素202的在穿过像素202对介质进行切割时将可见的部分。如果实质上垂直地穿过像素202对介质进行切割，则表面214表示像素202的可见的部分。视需要，如果以某一角度对介质进行切割，则表面212或表面216可表示像素202的可见的部分。应了解，在某些实施例中，像素202的比所绘示部分更大或更小的部分是可见的。

在以上段落中，针对穿过像素202的切口及切口的角度对表面进行说明。然而，在某些实施例中，所有切口均是垂直的且在相同的定位处穿过像素202。然而，在打印像素202的一点处的介质可与位于所述介质上方及下方二者处的其他介质层压在一起，以使得像素202的主要外观与和表面210、212、214、216及218中的一者垂直的观察角度的匹配程度比与和其他表面垂直的观察角度的匹配程度更密切。因此，此概念涵盖于以上针对穿过像素202的切口的角度所使用的语言范围内。

另外，在以上描述的概念范围内还涵盖以下情形：其中穿过像素202的切口或在其中打印像素202的介质的堆叠并不仅限于图2所示五个表面，而是涵盖无限数目的不同的表面角度(或堆叠构型)，如切线206所大体表示。如本文所预期，切线206可相对于垂直地穿过介质的顶表面及底表面延伸的Z轴204具有任意角度。主要观察角度将与切线206垂直。切线206的角度也可被描述为梯度信息。除了角度之外，也可以例如分级目录(binnedcategory)等其他方式来表达梯度信息。

因此，分类数据描述在将由打印像素202的介质与其他介质构成的最终组装成的三维物体中像素202是如何被观察的。打印机100例如经由数据通信端口110接收分类数据作为图像数据的一部分。在某些实施例中，分类数据是图像文件的一部分(例如在附加至图3所示感知数据的标准包的三维元数据(3D meta data，在图3中以3DM表示)中)，而在某些实施例中，分类数据则与传统的图像文件分开提供。在某些实施例中，分类数据及感知数据中的至少一者至少暂时地存储在存储器104中。

在打印像素202时，处理器102使用感知数据及分类数据二者来控制打印头108。感知数据在传统方式中用于确定例如为打印像素202的正确色彩及密度而应使用的彩色墨水混合物。处理器102还使用分类数据来改变打印机100的某些打印参数，以基于像素202将被观察的观察角度(由切线206表示)来增强像素202的外观。

本文所述的本发明实施例并非特别受限于可基于分类数据来调整的三维打印机100的参数。然而，举例来说，在某些实施例中，如果分类数据表明将主要在表面218处观察像素202，则像素202可被打印在介质的底表面上。在另一实施例中，若分类数据表明将主要在表面210处观察像素202，则像素202可被打印在介质的顶部上。在另一实施例中，若分类数据表明将主要在表面214处观察像素202，则像素202可被打印在介质的顶表面及底表面上。在一实施例中，若分类数据表明将主要在表面216处观察像素202，则像素202可被轻轻地打印在介质的顶表面上且重重地打印在介质的底表面上。

在一些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是对像素202排出的墨水量。在其他实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是对像素202排出的墨水的温度。在一些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是在与像素202相同的位置上进行的二次流体的应用。

在一些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是像素202被打印的次数。在一些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是三维打印机100在打印像素202时使用的颜色表。在某些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是三维打印机100打印像素202的速度。在某些实施例中，基于像素202的分类数据，三维打印机100的变化的参数是三维打印机100打印像素202的分辨率。

图2所示实例可使用每一像素三位数据来对(与主要观察角度相关联的)五个表面210、212、214、216及218的所有可能进行编码，其中对每一表面来说存在不同的打印质量问题。

表面210最接近传统打印，但是表面210也是其中将表现出最多传统打印质量缺陷的区域，因此，使用较高质量打印模式来打印这个表面可为有利的。表面212是其中像素具有表面210的某些属性及表面214的某些属性的区域。对于这个表面来说，希望采用能够实现这两种表面像素的高品质的方法，但是也可包括用于改善渗透度(saturation)的某些方法。表面214是其中像素将仅穿过介质的横截面可见的区域，因此墨水渗透度在这里至关重要，在穿过这个横截面观察时尤其如此。表面216是具有表面214及表面218二者的性质的区域。

表面218是其中如果打印机只能在顶侧(表面210)上打印则色彩必须渗透介质且必须在底部(表面218)上可见的区域。这具有挑战性，因为同时(且不同于侧面类表面214)，底表面218处的清晰度非常重要(像顶表面210一样)。因此，在此处，理想的是使用能够提供在渗透介质与保持清晰度之间达到平衡的方法。如果打印机能够通过双工(duplex)或另一种方法在介质的两侧上进行打印，则这个表面218变成与顶表面210相同。

如以上所介绍，包含分类数据会使得处理器102能够根据需要来改变三维打印机100的操作参数(无论这些参数可为何种参数)，以使得以能提高所打印像素202在预期观察角度处的有效性的方式来打印像素202，然而，所述有效性可被测量。

图4是根据本发明实施例的在介质上打印像素的方法的流程图。由上述实施例可知，在介质上打印像素的方法可至少包括下列步骤。首先，使用分类数据对像素的数据结构进行编码，其中分类数据包括像素被观察时的预期观察角度(步骤S402)。分类数据描述在由介质形成的三维物体中像素的主要观察角度，分类数据可包括以下中的至少一者：在介质被修剪并组装成三维物体之后所打印的像素将被观察的角度的指定、所打印的像素的切线相对于介质的平面的Z轴的角度、所打印的像素的观察角度的指定，指定可包括顶表面、顶侧、侧面、底侧、及底表面中的一者。接着，将数据结构传送至打印机(步骤S404)，其中打印机可例如是喷墨打印机，数据结构可包括感知数据及定位数据，定位数据包括介质上用于打印像素的位置的指定。然后，基于分类数据来调整至少一个打印参数(步骤S406)，其中打印参数可包括以下中的至少一者：将在上面打印像素的介质的表面、在打印像素时所将使用的墨水量、像素被打印的次数、打印机打印像素时使用的颜色表、打印机打印像素的速度、在像素的位置上施加至介质的二次液体、打印机打印像素时使用的喷射器的温度、以及打印机打印像素的分辨率。

提供对本发明优选实施例的以上说明是出于说明及描述的目的。所述说明及实施例并非旨在作为穷尽性说明或将本发明限制于所公开的确切形式。根据以上教示内容，可作出明显的修改或变化。选择并描述所述实施例是为了提供对本发明原理及其实际应用的例示，且由此使所属领域的普通技术人员能够在各种实施例中并且以适合于所预期的特定用途的各种修改来利用本发明。当根据所附权利要求公平地、合法地并公正地拥有的广度加以解释时，所有此类修改及变化均处于由所附权利要求所确定的本发明范围内。

Claims (14)

1.一种打印机，其特征在于，包括马达总成及处理器，所述马达总成使打印头相对于介质移动，所述处理器接收将被打印在所述介质上的像素的数据结构，其中所述数据结构包括所述像素的分类数据，所述分类数据包括所述像素被观察时的预期观察角度，且所述处理器基于所述分类数据来决定所述打印机的至少一个打印参数。

2.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述分类数据包括以下中的至少一者：所述像素的梯度信息、在所述介质被修剪并组装成三维物体之后，所打印的所述像素将被观察的角度的指定。

3.根据权利要求2所述的打印机，其特征在于，其中所述指定包括顶表面、顶侧、侧面、底侧、及底表面中的一者。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的打印机，其特征在于，所述打印机是喷墨打印机。

5.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述至少一个打印参数包括以下中的至少一者：将在上面打印所述像素的所述介质的表面、在打印所述像素时将使用的墨水量、所述像素被打印的次数、所述打印机打印所述像素时使用的颜色表、所述打印机打印所述像素的速度、将在所述像素的位置上施加至所述介质的二次液体、所述打印机打印所述像素时使用的喷射器的温度、以及所述打印机打印所述像素的分辨率。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的打印机，其特征在于，所述数据结构包括感知数据。

7.一种在介质上打印像素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

使用分类数据对所述像素的数据结构进行编码，其中所述分类数据包括所述像素被观察时的预期观察角度，

将所述数据结构传送至打印机，

基于所述分类数据来调整至少一个打印参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分类数据描述在由所述介质形成的三维物体中所述像素的主要观察角度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述数据结构包括定位数据，所述定位数据包括所述介质上用于打印所述像素的位置的指定。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述分类数据包括以下中的至少一者：在所述介质被修剪并组装成三维物体之后所打印的所述像素将被观察的角度的指定、所打印的所述像素的切线相对于所述介质的平面的Z轴的角度、所打印的所述像素的观察角度的指定。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述所打印的所述像素的观察角度的指定包括顶表面、顶侧、侧面、底侧、及底表面中的一者。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述打印机是喷墨打印机。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个打印参数包括以下中的至少一者：将在上面打印所述像素的所述介质的表面、在打印所述像素时所将使用的墨水量、所述像素被打印的次数、所述打印机打印所述像素时使用的颜色表、所述打印机打印所述像素的速度、在所述像素的位置上施加至所述介质的二次液体、所述打印机打印所述像素时使用的喷射器的温度、以及所述打印机打印所述像素的分辨率。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据结构包括感知数据。