CN112236307A - 喷墨印刷方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在承印件上印刷由像素形成的图像的印刷系统，该系统包括打印系统。在该打印系统中，打印头在该承印件上来回移动。该打印系统接收一序列打印驱动请求，从而在该承印件上打印图像的每个像素，该打印系统具有针对该序列打印驱动请求的可接受速率。当向该系统提供的驱动周期短于最短驱动周期时，则通过改变驱动事件以及/或者舍弃分条数据的方式调整该打印驱动请求提供的速率，从而最小化打印缺陷。

Description

喷墨印刷方法
技术领域
本申请涉及喷墨印刷，具体地，涉及在打印机工作过程中，打印头与承印件的相对速度使得维持打印像素之间的理想间距(像素间距)的必要驱动周期短于该打印头或打印系统的最短驱动周期的情况下，维持最佳打印质量，其中该必要驱动周期由接收到的驱动请求的时序表示。
背景技术
现有的喷墨打印头通常由独立开关的喷嘴阵列构成，每个喷嘴包括驱动器。当该驱动器被驱动时，该喷嘴喷出油墨。这些驱动器由电子驱动电路驱动，该电子驱动电路提供用于使油墨从喷嘴中喷出的电压波形或共用驱动信号(驱动事件)。在很多应用中，该电子驱动电路向多个喷嘴提供共用驱动信号，而独立或集成控制器向该打印头提供数据交换，以确定针对驱动事件的给定实例，哪一个喷嘴要喷墨。与共享驱动事件相关的一组喷嘴的数据被称为分条数据。为简化目的，假设仅控制单喷嘴打印头，从而一个驱动事件应用到一个像素的分条数据，以产生打印图像的一个像素。然而，相同的过程自然可以类推至由同一驱动事件驱动的具有成百上千个喷嘴的打印头，或者多个这样的打印头。因此，通过配置驱动信号和开关输入的协调序列，随着打印头和承印件相对彼此移动，该打印头以并排像素的形式在承印件上生成图像。这可以应用但不限于单程打印、扫描打印、目标位置的沉积物、或者利用激光或工具标记表面，其中该承印件可为平坦、曲面或其他几乎形状，并且可以由包括流体在内的任何材料形成。这包括但不限于图形、文本、功能性材料、涂层或预处理、蚀刻或耐化学材料、粘合剂以及生物材料。
应该理解的是，驱动喷墨喷嘴需要一定的时间，该时间的长度通常有赖于该驱动信号的设计。大多数打印头具有最短驱动周期，该电子驱动电路不应超出该最短驱动周期。该电子驱动电路同样具有最短驱动周期。还应该理解的是，该承印件的位置和电子驱动电路在正常情况下应该是同步的，这种同步可以通过正在直接或间接监测该承印件的位置的编码器或者类似装置实现。同步的目的在于确保驱动过程和承印件的移动是同步的，从而无论该承印件的速度如何变化，都可以获得理想的相对像素距离(像素间距)。如果承印件速度使得获得理想像素间距所需的驱动周期短于最短驱动周期，则理想的像素间距与该打印头和电子驱动电路可实现的像素间距之间就会存在矛盾。
理想情况下，当打印系统接收到驱动请求，并且该驱动请求要求周期短于该最短驱动周期(过驱动)时，应该实现改善图像质量以维持理想的像素间距。然而，由于该喷墨打印头最短驱动周期或者该电子驱动电路的最短驱动周期的限制，无法实现该目的。这种过驱动通常是由于打印速度控制的变化或不精确，使得该打印头与该承印件之间的相对速度过快导致的，然而，例如操作员设定了太高的移动速度、由于传感器晃动导致的震荡或者编码器处理过程中的伪像等操作失误也会导致过驱动，这意味着该打印系统被要求驱动太快。
本申请的目的在于提供一种在该情况发生时可以最小化打印质量损失的系统和方法。
发明内容
相应地，本申请第一个独立的方面提供了一种打印系统，所述系统用于接收驱动请求，并包括由一系列驱动事件驱动的一组打印喷嘴，所述系列驱动事件的驱动事件之间具有最短驱动周期；所述组打印喷嘴包括形成驱动请求队列的装置和用于监测所述队列的装置，从而当所述队列长于定义舍弃阈值时，所述组打印喷嘴从所述队列中舍弃驱动请求，并舍弃一些分条数据。
相应地，本申请第二个独立方面提供了一种操作打印系统的方法，所述打印系统接收驱动请求和分条数据，并包括由一系列驱动事件驱动的一组打印喷嘴，所述系列驱动事件的驱动事件之间具有最短驱动周期；所述组打印喷嘴包括形成驱动请求队列的装置和用于监测所述队列的装置，从而当所述队列长于定义舍弃阈值时，所述组打印喷嘴从所述队列中舍弃驱动请求，并舍弃一些分条数据。
本申请的从属方面的其他示例性特征在权利要求1的从属权利要求中以及权利要求16的从属权利要求中有描述。
可以理解，解决以低于最短驱动周期的周期驱动所述打印系统的其中一个解决方案是舍弃驱动请求和相关的分条数据。舍弃会导致图像密度的严重降低，尤其是在打印图像的主体处的图像密度(图4)。
需要说明的是，如果舍弃一驱动请求，也必须要在某个时间点同样舍弃分条数据，否则在打印过程结束时，会留有未打印的分条数据，并且被打印成像素的分条数据也会位于错误的物理位置。类似地，如果舍弃分条数据，则需要同样舍弃驱动请求，否则最终会有无分条数据可处理的请求。这种平衡过程可称作补偿。
根据本申请的各个方面，驱动请求被置入队列内，直到最短驱动间距足以维持像素位置并且避免严重的图像拉伸。当该驱动请求队列超出舍弃阈值，则舍弃一个驱动请求及与其相关的分条数据。在这种情形下，就表示当打印头对与承印件的相对速度再次降至低于最短驱动周期时，该打印恢复到正确的对准位置。在无法实现最短驱动周期的情况下，这无论在密度上还是在对准上，都可以最小化区域内的视觉影响。
在一些打印系统中，相较于允许较小的偏移，恢复到表象上的长时间或长距离的对齐是有利的，其中该偏移小于舍弃阈值。因此，根据本申请的其他方面，如果该驱动请求队列(以及该打印偏移)相对请求延迟的时间周期大于配置的“长期队列深度舍弃阈值”，并且持续周期时间大于配置的“长期超时舍弃阈值”，则舍弃一个驱动请求以及与其相关的分条数据。在这种情形下，就意味着即使该承印件速度没有降至该最短驱动周期以下，该打印依然会恢复到正确的对齐位置。在一些情形中，正确的长期对准比单个舍弃事件带来的视觉影响更为重要。类似地，该配置的“长期队列深度舍弃阈值”可以由请求周期替换，或者相对行走距离替换；该“长期超时舍弃阈值”可以配置为沿打印方向的距离，作为“长期距离舍弃阈值”。
虽然可以用时间或距离单元表示舍弃阈值，但是应该理解的是，可以设置多组深度和时间。在一实例中，还允许使用距离和时间的积，例如1秒的0.5像素等同于2秒的0.25像素。
附图说明
下面结合附图并通过示例对本申请的各个方面进行描述，其中：
图1提供了没有过驱动时，由打印系统和驱动请求导致的典型像素序列位置的示意图；
图2提供了试图过驱动时，由打印系统和驱动请求导致的偏移像素序列位置的示意图；
图3提供了根据本申请各方面的偏移像素放大序列位置；
图4提供了舍弃无法立即处理的驱动请求及与其相关的分条数据的示意图，这导致更低的打印密度(本申请没有采用)；
图5提供了本申请各个配置的示意图，其中如果驱动请求及分条数据延迟达到预定义的像素距离的一部分、距离或者时间周期，则将该驱动请求及分条数据舍弃；
图6提供了本申请的另一变形配置的示意图，其中分条数据和与其相关的驱动请求单独被舍弃；以及
图7提供了本申请的又一变形配置的示意图，其中分条数据和与其相关的驱动请求单独被舍弃。
具体实施方式
图1为打印系统驱动请求生成的典型的像素序列的示意图，该驱动请求的间隔大于最短驱动周期。在这种情况下，每个驱动事件都有时间生成像素，这是因为打印头上的驱动喷嘴可以均匀并且依次间隔地在打印承印件上沉积流体，该流体例如为墨水，该承印件例如为纸、卡片、板或纤维。在这些情况下，该打印系统在其理想条件限制下工作正常，因此不存在由于上文描述的情形导致的像素位置的偏移。从图中可以看出，像素从‘a’到‘n’均为一致并且均匀间隔，从而可以获得高质量的图像。
图2为打印系统的一系列驱动请求的示意图，其中像素从‘a’到‘n’均被明显移位。随着该驱动请求更加接近最短驱动周期，后面的驱动请求进入队列，因此驱动请求被延迟，导致在打印头和承印件之间的相对行走方向上产生像素位置的偏移。由于对于不同的打印头而言，该驱动事件会产生不同程度的延迟(例如，由于油墨类型、打印头设计及类型等原因导致不同的打印头系统具有不同的最短驱动周期)，因此在不同区域之间或者印刷输出的颜色会出现不匹配现象。在图主体内，可以看出图1和图2中的像素‘d’朝向前方明显超出对齐位置。应该理解，这种未对齐现象会降低打印图像的质量并且导致图像伪影，例如表面被拉伸、密度降低以及颜色错误。
图3提供了根据本申请各方面的像素示意图。以放大形式可以看出，在远短于初始正常循环次数时，当打印头试图过驱动时，该像素如上文所讨论的会发生偏移。然而，根据本申请各个方面，当驱动请求周期比该最短驱动周期短，并且差值达到设定限制因数或量时，将舍弃或忽略打印驱动请求以及与其相关的分条数据。在本图示中，该比例为一整个最短驱动周期，这样比较容易识别并规范。然后，设定的量或因数(舍弃阈值)可以是一个像素间距的一部分，例如1/4个像素间距，或者是像素间距的倍数，或者最短驱动周期的一部分或者倍数，例如图5所示。从图3及图2可以看出，像素“a”至“g”逐渐偏移，从而到了像素“g”处，与图1所示的理想排列和均匀像素相比产生了大于一个像素间距的偏移。在这种情形下，舍弃分条数据“h”及其驱动请求，从而将下一个驱动请求分配给像素“i”。该像素的驱动请求被保持在队列中的同时，该打印系统试图过驱动，并且像素“h”和“m”的驱动请求被舍弃或忽略。
在一示例中，形成驱动请求队列的装置以及监测该队列的装置由控制器或者各自控制单元提供。
图6描述了根据本申请各方面，应用于具有前置缓冲分条数据以及处理该前置缓冲分条数据能力的系统。在本申请中，如果延迟太久，则舍弃与单个驱动请求相关的分条数据，但将该驱动请求保留在该队列中。在本例中，舍弃分条数据“d”，但是当该打印系统能够处理其排队的驱动请求时，在分条数据“e”的驱动请求之前就调取并打印该分条数据“e”(在完成“c”之后)。如果在该队列中已经存在驱动请求时接收到一驱动请求，则舍弃该驱动请求，但不改变存储的分条数据。在这种情况下，当原来基于“g”的驱动请求依然在等待时，打印“h”的请求就到来了。我们舍弃“h”的驱动请求。当完成执行分条数据“g”时，释放在排队的驱动请求，并且打印“h”。至此，没有了排队事件，直至“h”打印过程中驱动请求“i”的到来。
图7为图6所述内容在本申请中的变型，但在图7示例中，舍弃分条数据“d”之后，驱动请求“d”驱动分条数据“e”并且舍弃随后的驱动请求“e”。
打印系统试图过驱动可以是暂时的。当该打印系统开始恢复到正常操作状态时，该打印系统可以通过驱动该排队请求“跟上”，如图2示例所示。这可以提高一些区域的图像质量。
本申请另一方面允许留出时间用于缓解打印系统试图过驱动。如果打印系统停止试图过驱动，则该过驱动限制不会被超出，就有可能避免舍弃驱动请求和分条数据。如果试图过驱动的理由是临时性的，则限制因数可能永远不会超出舍弃阈值，所以该打印图像会恢复对齐，仅在该打印图像中有一点变形。应该理解的是，作为定义舍弃驱动请求程序操作的限制条件，该舍弃阈值由用于最小化打印变形和密度降低的必要水平确定。强调精确像素位置重要性的打印意味着低舍弃阈值；强调覆盖范围、密度或者每个像素的信息更加重要的印刷，则具有更高的舍弃阈值。
可以以时间或距离单位设定舍弃阈值的量。在上文描述的图5给定的示例中，该舍弃阈值可以是一个像素间距的一部分，例如1/4个像素间距，或者是像素间距的倍数，或者最短驱动周期的一部分或者倍数。
在另一示例中，该定义阈值为沿打印方向的距离。在另一示例中，该定义阈值由一用于提供质量反馈的外观检查设备确定。在本申请独立的一方面中，该定义舍弃阈值必须超出一定时长。换言之，将该预定义舍弃阈值设定为大于一预定义时间间隔。在一替换性独立的方面中，该定义舍弃阈值必须沿打印方向超出一定距离。换言之，该定义舍弃阈值沿该打印方向大于预定义距离。
对于请求过驱动的印刷系统而言，本申请具有如下好处：
A)限定边缘偏移或者磨损；
B)有利于保持图像质量；
C)使最终图像尺寸接近于目标图像尺寸；
D)最小化不同打印头之间的对齐失配；
E)当试图过驱动扫描打印机(单向或双向)时，最小化不同行之间的未对齐；
F)以更接近于打印头和电子设备的理论最大速度运行打印机器，而不必须担心损坏这些部件或者明显损失掉图像质量，即如上文所描述的，临时试图过驱动所产生的影响会降低；
G)当试图过驱动停止而电子设备试图“赶上”排队中的驱动请求时，可以防止产生高密度区域；以及
H)不需要舍弃分条数据就可以从临时请求过驱动的情形中更好地恢复过来。
上文描述的打印头过驱动情况可能由多种情况导致，包括要打印该图像的打印承印件被驱动速度快于理想速度，或者由于该承印件在延伸区域的不同驱动导致该承印件被拉伸。通常，编码器可用于跟踪该打印媒体驱动系统的位置。很多方式下，系统无法合适地调节其速度。本申请从各方面指在应对由于任何原因导致的试图过驱动的情况。
尽管已经根据上述优选实施例描述了本申请，但是应当理解，这些实施例仅是示例性的。基于本申请，本领域技术人员将能够做出修改和替代，其被认为落入所附权利要求的范围内。说明书中公开或说明的每个特征可以单独地或与文中公开或说明的任何其他特征以任何适当的组合并入本申请。例如，并且为了避免不清楚，在本申请的上下文中，图像表示由打印系统生成在承印件上的碳粉，墨水，清漆或其他承印件的目标配置，其中该承印件可以是平坦的，弯曲的或其他几何形状，并且可以由任何材料形成，包括流体。它可以包括但不限于图形、文字、功能材料、涂层或预处理、蚀刻或耐化学药品、粘合剂和生物材料。
尽管本示例的描述假定了均匀间隔的像素(或其他与位置有关的事件)，但是应当理解，该方法在间距不同的情况下同样适用。

Claims (32)

1.一种打印系统，其特征在于，所述系统用于接收驱动请求，并包括由一系列驱动事件驱动的一组打印喷嘴，所述系列驱动事件的驱动事件之间具有最短驱动周期；所述组打印喷嘴包括形成驱动请求队列的装置和用于监测所述队列的装置，从而当所述队列长于定义舍弃阈值时，所述组打印喷嘴从所述队列中舍弃驱动请求，并舍弃一些分条数据。
2.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，所述驱动请求为驱动请求与相关的分条数据的组合。
3.根据权利要求1所述的打印系统，其特征在于，所述驱动请求独立于所述相关的分条数据。
4.根据权利要求1-3所述的打印系统，其特征在于，被舍弃的所述分条数据与该分条数据预期的驱动请求相关。
5.根据权利要求1-3所述的打印系统，其特征在于，舍弃与一驱动请求相关的分条数据并不导致舍弃所述驱动请求，而使后面的驱动请求相关的分条数据提前。
6.根据权利要求1-5所述的打印系统，其特征在于，后面的驱动请求被舍弃，作为对舍弃先前的驱动请求相关的分条数据的补偿。
7.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值等于一个像素间距。
8.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值小于一个像素间距。
9.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值大于一个像素间距。
10.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值等于一个最短驱动周期。
11.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值小于一个最短驱动周期。
12.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值大于一个最短驱动周期。
13.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值为打印方向上的距离。
14.根据权利要求1-6所述的打印系统，其特征在于，所述定义舍弃阈值由提供打印质量反馈的外观检查设备确定。
15.根据上述任一项权利要求所述的打印系统，其特征在于，如果未达到所述定义舍弃阈值，则不舍弃驱动请求和分条数据。
16.一种操作打印系统的方法，其特征在于，所述打印系统接收驱动请求和分条数据，并包括由一系列驱动事件驱动的一组打印喷嘴，所述系列驱动事件的驱动事件之间具有最短驱动周期；所述组打印喷嘴包括形成驱动请求队列的装置和用于监测所述队列的装置，从而当所述队列长于定义舍弃阈值时，所述组打印喷嘴从所述队列中舍弃驱动请求，并舍弃一些分条数据。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述驱动请求为驱动请求与相关的分条数据的组合。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述驱动请求独立于所述相关的分条数据。
19.根据权利要求16-18所述的方法，其特征在于，被舍弃的所述分条数据与该分条数据预期的驱动请求相关。
20.根据权利要求16-18所述的方法，其特征在于，舍弃与一驱动请求相关的分条数据并不导致舍弃所述驱动请求，而使后面的驱动请求相关的数据提前。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，后面的驱动请求被舍弃，作为对舍弃先前的驱动请求相关的数据的补偿。
22.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义舍弃阈值等于一个像素间距。
23.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义舍弃阈值小于一个像素间距。
24.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义舍弃阈值大于一个像素间距。
25.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义舍弃阈值等于一个最短驱动周期。
26.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义阈值小于一个最短驱动周期。
27.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义阈值大于一个最短驱动周期。
28.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义阈值为打印方向上的距离。
29.根据权利要求16-21所述的方法，其特征在于，所述定义阈值由提供打印质量反馈的外观检查设备确定。
30.根据权利要求16-29所述的方法，其特征在于，定义长期队列深度舍弃阈值的超时时长大于长期超时舍弃阈值。
31.根据权利要求16-29所述的方法，其特征在于，定义长期队列深度舍弃阈值的超出距离大于长期距离舍弃阈值。
32.根据权利要求16-31中任一项所述的方法，其特征在于，如果未达到所述定义阈值，则不舍弃驱动请求和分条数据。
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