CN108349244B

CN108349244B - 喷墨式打印机以及控制喷墨式打印机的方法

Info

Publication number: CN108349244B
Application number: CN201680065342.9A
Authority: CN
Inventors: L·D·巴克利
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2036-11-17
Also published as: US20170144461A1; EP3377323A4; EP3377323B1; US9834017B2; JP6743888B2; CN108349244A; JP2018534173A; WO2017086375A1; EP3377323A1

Abstract

一种控制喷墨式打印机(40)的方法，包括以下步骤：使打印头(200)在打印介质(300)上多次通过以反复地进行往复运动；在每次打印头(200)通过期间，使喷嘴重复喷射(121)，以便每次通过都导致在打印介质(300)上印刷打印条带；逐个条带地使一个或多个喷嘴阵列(202、204、206)的上部和下部交替失效，以便使条带的高度降低；以及对于每个降低高度的条带，相比于降低高度的条带的中心部分处的打印密度，降低被降低高度的条带的前缘部分和后缘部分处的打印密度。

Description

喷墨式打印机以及控制喷墨式打印机的方法

技术领域

本发明涉及喷墨式打印头，以及具体地，涉及改善打印质量的方法。

背景技术

传统的喷墨印刷需要在基底移动之间循环沉积条带(swath)。由于许多不同的误差源和过程变量，每个条带的界面区域(称为条带边界)可能包含缺陷。条带边界误差源的例子是：基底运动误差、打印头运动误差、打印头对齐、墨滴形成变化、油墨干燥时间、油墨着色剂顺序等等。

通常用于降低对基底运动误差的敏感度的一种方法是条带边缘渐缩(tapering)。这是指减少一定数量的远离端部的喷嘴的条带密度，然后调整移动尺寸，以便在适当的基底运动之后，互补密度可以由打印头的相对端部沉积。使用条带边缘渐缩的常见副作用是由于油墨着色剂顺序、油墨干燥时间等原因，可能会引入新的缺陷。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是降低边缘锥形内的油墨着色剂顺序和干燥时间的影响。这是通过相对于前面的条带而策略性地放置每个锥形区域来实现的。

技术手段

根据本发明的示例性实施例，一种将油墨图案施加到打印介质的喷墨式打印机包括：打印头，包括：多个喷嘴，布置成一个或多个喷嘴阵列；以及控制器，配置成操作打印头执行一种方法，所述方法包括：使所述打印头在所述打印介质上多次通过以反复地进行往复运动；在每次打印头通过期间，使所述喷嘴重复喷射，以便每次通过都导致在所述打印介质上印刷打印条带；逐个条带地使一个或多个喷嘴阵列的上部和下部交替失效，以便使条带的高度降低；以及对于每个降低高度的条带，相比于所述降低高度的条带的中心部分处的打印密度，降低所述降低高度的条带的前缘部分和后缘部分处的打印密度。

在示例性实施例中，所述多个条带中的两个或更多个条带彼此重叠以形成油墨图案的各个行。

在示例性实施例中，在每一行内，每个降低高度的条带的所述降低打印密度的前缘部分不延伸超过紧接着的前一个降低高度的条带的中心部分。

在示例性实施例中，所述降低高度的条带的中心部分处的打印密度是100％。

在示例性实施例中，所述降低高度的条带的前缘部分和后缘部分处的打印密度从所述中心部分向下渐缩。

根据以下详细描述、附图和所附权利要求，本发明实施例的其他特征和优点将变得显而易见。

发明的有益效果

根据本发明的喷墨式打印机可以减小边缘锥体内的油墨着色剂顺序和干燥时间的影响。

附图说明

在结合附图的情况下，参考以下详细的描述将更加充分地理解本发明示例性实施例的特征和优点，其中：

[图1]图1是根据本发明示例性实施例的喷墨式打印头的透视图；

[图2]图2是根据本发明示例性实施例的喷墨式打印机的透视图；

[图3]图3是根据本发明示例性实施例的喷墨式打印头的布局图；

[图4]图4是根据本发明示例性实施例的喷墨式打印头的底部平面图；

[图5]图5是示出根据本发明示例性实施例的喷墨式打印头在打印介质上的移动的透视图；

[图6A]图6A是示出从根据本发明示例性实施例的打印头喷射油墨的侧视图；

[图6B]图6B是示出从根据本发明示例性实施例的打印头喷射油墨的侧视图；

[图7]图7根据不具有边缘锥形的传统印刷方案示出了依序的四个条带上的打印密度的横截面，这些条带是如何堆叠在它们的边界处，以及有效颜色顺序的描绘；(a)示出了根据不具有边缘锥形的传统印刷方案的依序的四个条带上的打印密度的横截面，(b)根据不具有边缘锥形的传统印刷方案示出了条带是如何在它们的边界处堆叠，(c)根据不具有边缘锥形的传统印刷方案示出了有效颜色顺序的描绘，(d)示出了由不具有边缘锥形的传统印刷方案导致的颜色顺序缺陷；

[图8]图8是示出了根据具有边缘锥形的打印方案的喷墨式打印头在打印介质上的移动以及具有渐缩边缘打印密度的所得条带的透视图；

[图9]图9根据具有边缘锥形的传统印刷方案示出了依序的四个条带上的打印密度的横截面，这些条带是如何堆叠在它们的边界处，以及有效颜色顺序的描绘；(a)示出了根据具有边缘锥形的传统印刷方案的依序的四个条带上的打印密度的横截面，(b)根据具有边缘锥形的传统印刷方案示出了条带是如何在其边界处堆叠，(c)根据具有边缘锥形的传统印刷方案示出了有效颜色顺序的描述，以及(d)示出了由具有边缘锥形的传统印刷方案导致的颜色顺序缺陷；

[图10]图10根据本发明示例性实施例的印刷方案示出了依序的四个条带上的打印密度的横截面，这些条带是如何堆叠在它们的边界处，以及有效颜色顺序的描绘。(a)示出了根据本发明示例性实施例的印刷方案的依序的四个条带上的打印密度的横截面，(b)根据本发明示例性实施例的印刷方案示出了条带是如何在其边界处堆叠，(c)根据本发明示例性实施例的印刷方案示出了有效颜色顺序的描述，以及(d)示出了由本发明示例性实施例的印刷方案导致的颜色顺序缺陷。

具体实施方式

此处使用的标题仅仅是出于组织结构方面的目的，并非意在限制说明书或权利要求的范围。正如本申请通篇所使用的，词语“可以”和“能够”以宽松的含义(即，意味着具有可能性)使用，而不是强制性的含义(即，意味着必须)。相似地，词语“包括”、“包含”及其变形是指包括但不限于。为了便于理解，在合适的地方使用相似的标号来表示附图所共有的相似元素。

参考图1，根据本发明示例性实施例的一种喷墨式打印头大致用10表示。打印头10具有由任何适当材料制成的外壳12，该外壳12用于容纳油墨。其形状可以变化且通常取决于承载或容纳该打印头的外部装置。外壳在其内部具有至少一个用于容纳初始或可重复装填的墨源的隔室16。在一个实施例中，该隔室具有单个腔且容纳黑墨、感光墨、青墨、品红墨或黄墨的墨源。在其他实施例中，隔室具有多个腔，每个腔容纳独立的墨源。优选地，它包括青色、品红色和黄色的油墨。在另外的实施例中，隔室容纳多种黑墨、感光墨、青墨、品红墨或黄墨。可以理解的是，尽管隔室16被示出为局部地集成在打印头的外壳12中，但其也可以选择性地连接至远端墨源并且例如从管道接收供应。

粘附至外壳12的一个表面18的是柔性电路的一部分19，具体地，所述柔性电路是带式自动接合(TAB)电路20。TAB电路20的另一部分21被粘附至外壳的另一个表面22。在该实施例中，这两个表面18和22围绕外壳的边缘23相互垂直地布置。

TAB电路20在其上支持多个输入/输出(I/O)连接器24，所述I/O连接器24用于在使用期间将加热器芯片25电连接至诸如打印机、传真机、复印机、照片打印机、绘图仪、多合一设备等的外部设备。多个电导体26在TAB电路20上用于使I/O连接器24与加热器芯片25的输入端子(接合焊盘28)电连接并短路。本领域技术人员了解多种用于促成这类连接的技术。为了简单起见，图1仅示出八个I/O连接器24、八个电导体26和八个接合焊盘28，但是当前，打印头的数量可以更多，任何数量都等同地包含于本文中。进一步地，本领域技术人员应当理解的是，尽管连接器、导体和接合焊盘的这些数量彼此相等，但实际打印头中这些数量也可以不相等。

加热器芯片25包含多个流体喷射元件的列34，这些流体喷射元件用于在使用期间从隔室16喷射墨。流体喷射元件可以实现为热电阻式加热元件(简称加热器)，其形成为硅衬底上的薄膜层，或者虽然基于加热器芯片这一名称暗示了热技术，然而流体喷射元件也可以实现为压电元件。为了简单起见，列34中的多个流体喷射元件示出为邻近墨通道32的排成一排的五个点，但实际上可以包括成百上千个流体喷射元件。如下所述，多个流体喷射元件中竖直地相邻的流体喷射元件可以具有或不具有横向间隔间隙或彼此交错。通常，流体喷射元件具有与其所在的打印机的每英寸点数分辨率相当的竖直间距间隔。一些示例包括1/300英寸、1/600英寸、1/1200英寸或1/2400英寸等大小的沿着通道的纵长范围的间距。为了形成该通道，已知有多种工艺，这些工艺切割或蚀刻出贯穿加热器芯片的厚度的通道32。一些更加优选的工艺包括喷砂处理或诸如湿蚀刻、干蚀刻、反应离子蚀刻、深反应离子蚀刻之类的蚀刻。喷嘴板(未示出)中具有与各个加热器对准的孔口，以便在使用期间喷射墨。喷嘴板可以贴附有粘合剂或环氧基树脂，或者可以制成薄膜层。

存储器单元27存储与诸如生产日期、寿命以及可以进行的重复装填次数相关的信息的数据。

参考图2，喷墨式打印机形式的容纳打印头10的外部设备大致用40表示。打印机40包括滑动架42，该滑动架42具有多个用于容纳一个或更多打印头10的插槽44。如本领域熟知的，滑动架42通过提供至驱动带50的动力沿着轴48在打印区域46上方进行往复运动(依照控制器57的输出59)。相对于诸如一张纸52之类的打印介质发生滑动架42的往复运动，该纸沿着从输入托板54、通过打印区域46、再到输出托板56的纸张路径在打印机40中行进。

当在打印区域中时，滑动架42在通常垂直于如箭头所示的纸张52行进的行进方向的往复运动方向上做往复运动。在这种时刻，依照打印机微处理器或其他控制器57的命令，促使来自隔室16(图1)的墨滴从加热器芯片25喷射。墨滴喷射时序对应正在打印的图像的像素图案。通常，这种图案是在电连接至控制器57的设备中产生(经由Ext输入(Ext.input))，该装置装配在打印机的外部，包括但不限于电脑、扫描仪、照相机、可视显示单元或个人数据助理等。

为了打印或喷射单个墨滴，以少量电流对流体喷射元件(图1中，列34的各点)进行唯一寻址，以便快速加热少量的墨。这使得墨在加热器和喷嘴板之间的局部墨腔中蒸发，并通过喷嘴板朝打印介质喷射，变为由喷嘴板投射。喷射这种墨滴所需的喷射脉冲可以实现为单个或分离的喷射脉冲，并基于接合焊盘28、电导体26、I/O连接器24和控制器57之间的连接在输入端子(例如，接合焊盘28)的加热器芯片处接收。内部加热器芯片布线从输入端子向一个或多个流体喷射元件传送喷射脉冲。

许多打印机还配备有具有用户选择界面60的控制面板58，作为控制器57的输入62，以便提供额外的打印机能力和鲁棒性。

图3示出了打印头112的一个示例中的喷嘴121的示例性布局。打印头112具有一个或多个横向隔开的喷嘴或点列(即，喷嘴阵列)。每个喷嘴121位于不同的垂直位置(其中垂直方向是与打印头行进方向成直角的打印介质行进方向)，并且对应于底层打印介质上的相应像素行。在打印头的一些条带中，使用所有喷嘴，从而产生全高度条带。

许多不同的打印头配置当然是可能的，并且本发明不限于图3中所示的简化示例。此外，一些打印头为了各种目的使用冗余的喷嘴列。此外，彩色打印机通常具有三组或更多组喷嘴，其定位成在相同的像素行上施加不同颜色的墨滴。喷嘴组可以包含在单个打印头内，或者可以包含在三个不同的打印头中。在这里描述的本发明的原理适用于任何一种情况。

通常，打印头112对由微处理器和存储器实现的控制逻辑作出响应，以单独地将打印介质重复地通过水平条带。在每个打印头条带将油墨图案施加到打印介质期间反复使打印头的各个喷嘴进行喷射。在一些打印机中，条带彼此重叠，使得打印头两次或更多次经过每个像素行。

图4是根据本发明示例性实施例的打印头的代表图，该打印头大体上由附图标记200表示。打印头包括加热器芯片201，在加热器芯片201中形成喷嘴阵列202、204和206。设置墨通道208、210和212以分别向喷嘴阵列202、204、206供应油墨。墨通道208、210、212供应不同颜色的油墨，使得喷嘴阵列202、204、206中的每一个喷射不同颜色的油墨。例如，墨通道208供应青墨，墨通道210供应品红墨并且墨通道212供应黄墨。出于本发明的目的，X方向对应于打印头200在打印介质上横向移动以打印彩色油墨的条带的方向，并且Y方向对应于打印介质与条带之间的打印头200之间的相对移动方向(即，行进方向)。如图4所示，喷嘴阵列202、204、206沿Y方向延伸，并且打印头200在X方向上相对于打印介质横向移动。为了进一步澄清，图5是示出打印头200沿X方向相对于打印介质300在多个条带中的移动的三维图。在示例性实施例中，打印介质300和/或打印头200可以沿Y方向移动，从而可以依序地打印条带。

当打印头200在打印介质上从左向右(“LTOR”)和从右向左(“RTOL”)移动时，喷嘴阵列喷射油墨，从而打印出油墨的条带。具体而言，如图6A和图6B所示，当打印头200在打印介质300上从左向右并且从右向左移动时，加热器芯片201被适当地启动以从喷嘴阵列202、204和206喷射油墨，使得青色、品红色和黄色油墨以重叠的方式被打印到打印介质300上。具体地说，在从左到右的条带中，品红油墨与黄色油墨重叠，并且青色油墨与品红油墨和黄色油墨重叠，并且从右到左的条带中，品红油墨与青色油墨重叠，并且黄色油墨与品红和青色油墨重叠。

图7中(a)是由不使用边缘锥形来最小化颜色顺序和干燥时间缺陷的打印方案产生的打印介质上的依序的打印条带的示意性表示。图7(a)中的每条水平线表示在喷嘴阵列沿x方向打印相应条带时沿打印介质上的y方向(即，沿着喷嘴阵列)的打印密度的变化。从图7中的(a)可以看出，对于整个条带，当打印头在打印介质上移动时，打印密度在喷嘴阵列上保持不变。假设打印头处于双通(two-pass)模式，则在打印介质上打印头可以在从左到右扫描和从右到左扫描之间交替。条带1和条带3是互补的，因为条带1的前缘与条带3的后缘对齐。类似地，条带2和条带4是互补的，因为条带2的前缘与条带4的后缘对齐。

如条带1-4的水平位移所示，打印头或介质在条带1和条带2之间移动一小部分，以增加丢失喷嘴(missing nozzle)稳健性。这引入了颜色顺序和干燥时间缺陷。因为没有锥形(即整个阵列的条带密度为100％)，所以少量的y分度误差会导致明显的亮线或暗线缺陷。例如，图7中的(b)示出了条带堆叠顺序，并且图7中的(c)示出了所得的条带堆叠和颜色顺序。在不同颜色的条带重叠的打印介质的部分(在这个示例中，是条带2和3)导致颜色顺序缺陷，因为原色顺序颠倒。就此而言，可以为油墨顺序定义任意比例，其中1表示主油墨顺序的完全颠倒，并且0表示完全符合主油墨顺序。在图7的(d)中更清楚地示出，因为存在完全的颜色顺序颠倒，所以在整个重叠区域中缺陷幅度最大。

如图8所示，为了最小化颜色顺序和干燥时间缺陷，可以使用边缘锥形。具体而言，当打印头200沿X方向打印条带时，喷嘴阵列的打印密度(即，从第一喷嘴1到最后一个喷嘴N沿Y方向的打印密度)在前缘(T)和后缘(T')处被渐缩。前缘(T)和后缘(T')是互补的，因为一个是另一个的倒像，所以当它们放置在一起时，它们加起来就代表全部像素(或墨滴)位置的全密度。

图9中的(a)是由使用边缘锥形来最小化布置误差的打印方案产生的打印介质上的依序的打印条带的示意性表示。如前所述，打印头或介质条带之间的微小移动引入了颜色顺序和干燥时间缺陷。然而，因为在每个条带的边缘处的打印密度中存在锥形(由图9中的(a)中的密度分布图和图9中的(b)中所示的打印条带的边缘所示)，因此由于y误差导致的暗线和亮线缺陷减少。就此而言，图9中(b)示出了条带堆叠顺序并且图9中的(c)示出了所得的条带堆叠和颜色顺序。在不同颜色的条带重叠的打印介质的部分导致颜色顺序缺陷，因为原色顺序颠倒，但与不使用边缘锥形的印刷方案相比，颜色顺序缺陷扩散了大约两倍的量。在图9的(d)中更清楚地示出，因为仅在重叠的中心存在完全的颜色顺序颠倒，所以缺陷振幅在整个重叠区域中不是最大值。

尽管边缘锥形过程减少了颜色顺序缺陷，但缺陷并未完全消除。此外，有效阵列长度减小了一个锥形宽度，并且由于所有条带的前缘都被暴露，所以一些干燥时间缺陷由于整个锥形上的油墨密度的变量而发生。

为了进一步使干燥时间和颜色顺序缺陷最小化，在本发明的一个示例性实施例(图10A-图10D中示出)中，当实施双通打印模式并且使用条带边缘锥形时，前缘锥形区域的第二条带布置在第一条带的全密度部分上，而不是在第一条带的前缘锥形的顶部或之上。这样做可以改善干燥时间带的两个方面：1.它为第一条带的前缘锥形中的任何干燥梯度提供了额外的时间以达到平衡(即完成干燥)，以及2.它将第二条带的前缘锥形定位成没有干燥梯度的恒定密度区域。接下来，沉积第三条带使得其后缘锥形进行填充以补充第一条带前缘锥形，此时充分地进行干燥。最后，沉积第四条带，使得其后缘锥形进行填充以补充第二条带的前缘锥形，此时进行充分地干燥。之后，继续循环，直到图像被完整打印。

图10中的(a)是由根据本发明示例性实施例的印刷方案产生的打印介质的依序的打印条带的示意性表示，其中使用部分重叠(underlap)的边缘锥形以最小化颜色顺序和干燥时间缺陷。图10中的(a)中的每条水平线表示在喷嘴阵列沿x方向打印相应条带时沿打印介质上的y方向(即，沿着喷嘴阵列)的打印浓度的变化。从图10中的(a)可以看出，除了在阵列的边缘处之外，整个喷嘴阵列上的打印密度保持恒定，此时打印密度以渐缩的方式逐渐减小。假设打印头处于双通模式，则在打印介质中打印头可以在从左到右的扫描和从右到左的扫描之间交替。条带1和条带3是互补的，因为条带1的底部边缘部分和条带3的顶部边缘部分形成完整的条带边界(即，在条带1的底部边缘部分和条带3的顶部边缘部分中的每一个中只打印完整条带边界的一部分)，以及条带2和条带4是互补的，因为条带2的底部边缘部分和条带4的顶部边缘部分形成完整的条带边界(即，在条带2的底部边缘部分和条带4的顶部边缘部分中的每一个中只打印完整条带边界的一部分)。

打印头或介质在条带之间移动很小的量，以增加丢失喷嘴稳健性。另外，这引入了小的颜色顺序和干燥时间缺陷。但是，由于每个条带的边缘处的打印密度中存在锥形，因此y-误差导致的暗线和亮线缺陷会减少。此外，从喷嘴阵列的每个末端开始交替地不使用喷嘴。例如，喷嘴阵列的后缘处的喷嘴可能在奇数编号的打印条带中未被使用，并且喷嘴阵列的前缘处的喷嘴可能在偶数编号的打印条带中未被使用。这导致偶数编号条带的前缘被拉回到先前条带的100％密度打印部分的上方。

图10中的(b)示出了条带堆叠顺序，并且图10中的(c)示出了根据本发明示例性实施例的由锥形化打印方案产生的所得条带堆叠和颜色顺序。不同颜色的条带重叠的打印介质的部分导致了颜色顺序缺陷，因为原色顺序颠倒，但是与是使用边缘锥形的印刷方案相比，颜色顺序缺陷被进一步减小。在图10的(d)中更清楚地示出，由于锥形和重叠，颜色顺序不会完全颠倒，因为在印刷方案中仅使用了边缘锥形而未使用边缘锥形。与仅使用锥形相比，颜色顺序缺陷面积减少了50％，因此峰值缺陷幅度也减少了50％。

尽管已经说明和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种其他编变化和修改。因此，旨在在所附权利要求中覆盖在本发明范围内的所有这些变化和修改。

附图标记列表

10、112、200：打印头

12：外壳

16：隔室

18，22：表面

19，21：部分

20：TAB电路

23：边缘

24：I/O连接器

25：加热器芯片

26：电导体

27：记忆单元

28：接合焊盘

32：墨通道

34：列

40：打印机

42：滑动架

44：插槽

46：打印区域

48：轴

50：驱动带

52：纸

54：输入托板

56：输出托板

57：控制器

58：控制面板

59：输出

60：用户选择界面

62：输入

121：喷嘴

201：加热器芯片

202、204、206：喷嘴阵列

208、210、212：墨通道

300：打印介质

Claims

1.一种喷墨式打印机，所述喷墨式打印机将油墨图案施加于打印介质，所述喷墨式打印机包括：

打印头，包括：多个喷嘴，布置成一个或多个喷嘴阵列；以及

控制器，配置成操作打印头执行一种方法，所述方法包括：

使所述打印头在所述打印介质上多次通过以反复地进行往复运动；

在每次打印头通过期间，使所述喷嘴重复喷射，以便每次通过都导致在所述打印介质上印刷打印条带；

锥形化每个条带的前缘部分和后缘部分；以及

相比于所述条带的中心部分处的打印密度，降低所述条带的锥形化的前缘部分和后缘部分处的打印密度；

其中，所述多个条带中第二条带在第一条带上重叠，并且第四条带在第三条带上重叠，以形成油墨图案的各个行；

其中，在每一行内，所述第二条带的降低打印密度的前缘部分不延伸超过所述第一条带的中心部分，并且，所述第四条带的降低打印密度的前缘部分不延伸超过所述第三条带的中心部分；

在每一行内，所述第一条带的前缘部分及所述第三条带的后缘部分形成条带边界，并且，所述第二条带的前缘部分及所述第四条带的后缘部分形成条带边界。

2.根据权利要求1所述的喷墨式打印机，其中所述条带的中心部分处的打印密度是100％。

3.根据权利要求1或2所述的喷墨式打印机，其中所述条带的前缘部分和后缘部分处的打印密度从所述中心部分向下渐缩。

4.一种控制喷墨式打印机的方法，所述喷墨式打印机包括具有多个喷嘴的打印头，所述多个喷嘴布置成一个或多个喷嘴阵列，以便在打印介质上产生打印条带，所述方法包括以下步骤：

锥形化每个条带的前缘部分和后缘部分；以及

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述条带的中心部分处的打印密度是100％。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述条带的前缘部分和后缘部分处的打印密度从所述中心部分向下渐缩。