CN1248200A - 打印机和打印方法 - Google Patents

Abstract

彩色打印设备,其包括打印头(30);用于把表面(12)送给打印头进行打印的装置;用于产生表面和打印头的相对横向移动的装置,打印头包括打印元件,该打印元件适于在所述相对横向移动中在表面上以重复的样式并排打印不同颜色条的象素;用于在与相对横向移动方向不同的方向上相对间歇移动打印头和表面的装置;用于控制横向移动装置、间歇移动装置和打印元件的装置,借此产生至少一个进一步的相对横向移动并产生横向移动间的所述相对间歇移动,使得该进一步横向移动或每个进一步横向移动至少部分地在至少一个前面打印的象素条上套印另一个与其配准的不同颜色的条。

Description

打印机和打印方法

本发明涉及彩色打印机，其包括一用于在基底上进行打印的打印头，打印头具有一打印元件阵列，该打印元件阵列布置为当基底和打印头相对移动时打印比由单个打印元件打印宽度宽的条。单个点是由每个打印元件打印的-打印元件可以是喷墨喷嘴，或任何如该技术领域普通技术人员所熟知的类似装置-条整体构成用于在基底上描绘图象的所谓“点阵”。每个点可由其它精确配准叠加的不同颜色的点套印(overprint)以形成彩色图象。作为另外一种选择，套印点可以不叠加，但可以紧靠在一起，使得视觉效果为单个套印的点。在这两种方法中，成功打印的点都被认为是相互配准的，每个被套印的点或每组接近的点构成一个象素。

最广泛使用的“点阵”打印机构造是所谓的“串行”打印机，其中打印头具有四块元件，每个块用三减原色青色(C)、深红色(M)、黄色(Y)之一或黑色(K)进行打印。打印头安装在可移动的支架上，在打印时打印头在基底上扫描，基底在连续的打印扫描之间以垂直于扫描方向的方向重复间歇移动，首先允许根据需要用其它三种颜色套印每种颜色，然后在基底的另一部分上重复该过程，打印头比被打印的基底的表面窄得多。这种打印机构造可操作的速度受动态因素限制，例如在仍能进行满意打印的情况下打印头在扫描端部改变方向时可能受到的最大加速度。

在另一种已知的“点阵”打印机构造中，打印头保持静止，而基底-附着在转鼓上-是扫描通过的。由于每次鼓转动时打印头仅移动一次，所以作用在打印头上的动态载荷大大减少，但在完成全部四种颜色的打印前，仍需要多次间歇移动打印头，并且相应地多次扫描或横向移动基底。

本发明在其优选实施例中旨在提供可减少该缺点的一种彩色打印机和一种彩色打印方法。

从而，本发明在于一种彩色打印方法，该方法包括：

(a)在打印头和要被打印表面的第一次相对横向移动中，以重复的样式并排打印不同颜色条的象素；

(b)在与相对横向移动不同的方向上相对间歇移动打印头和表面；

(c)在进一步的相对横向移动中打印其他条，这些条至少部分地套印前面打印的条并与其配准，每个套印条的颜色与被其套印的条不同。

最好打印头的宽度比表面的宽度宽，这样在每次横向移动中可获得页宽打印。

当然，术语“表面”不一定指基低的整个宽度，但包括其需要打印的部分，例如页面的有效宽度，去掉其页边缘(net of itsmargin)。

本发明还提供了彩色打印设备，其包括：

用于把表面送给打印头进行打印的打印头装置；

用于产生表面和打印头的相对横向移动的装置，打印头包括打印元件，该打印元件适于在所述相对横向移动中在表面上以重复的样式并排打印不同颜色条的象素；

用于在与相对横向移动方向不同的方向上相对间歇移动打印头和表面的装置；

用于控制横向移动装置、间歇移动装置和打印元件的装置，借此产生至少一个进一步的相对横向移动并产生横向移动间的所述相对间歇移动，使得该进一步横向移动或每个进一步横向移动至少部分地在至少一个前面打印的象素条上套印另一个与其配准的不同颜色的条。

在另一方面，本发明提供了一彩色打印头，其包括一细长的打印元件块阵列，打印元件块在阵列方向上并排延伸，打印头的形状做成用于在与阵列的方向不同的方向上相对横向移动要被打印的表面，块布置为在所述相对横向移动中以重复的样式并排打印不同颜色的条，块的布置为使得打印头和表面在阵列方向上的相对间歇移动允许打印至少部分套印前面打印的条的另一条，每个套印条的颜色与被其套印的条不同并与被其套印的条的颜色配准。

本发明允许以减少的基底相对横向移动次数完成打印，并可进一步减少打印头的移动量。从而可减少打印时间和作用在打印头上的动态载荷。此外，可避免“湿上加湿”(在同一横向移动中一个颜色打印在另一个颜色上)。

元件块可按组布置，每个组的块适合以相互不同的颜色打印，阵列包括至少两组，一个组的块打印的条至少部分地被另一组的块打印的条套印。

在阵列方向上组的宽度可以相同。

块可构成间距恒定的重复的样式。

在每个组中，块可构成间距恒定的重复的样式。

最好当打印头和表面相对间歇移动经过重复样式的一个周期后打印完成。

打印元件可适合打印宽度相同的条，重复样式的周期间距可以是一个整数乘以条宽。

最好条在重复样式的周期内规则分布。

这样，在一次横向移动中，每个条可与其相邻条或多个相邻条接触，或者条之间可以有间隔(最好是相同的间隔)。后面的布置方式可使打印头易于制造，而前面的布置方式使为完成打印所必需的横向移动次数最少。

间歇移动导致打印头和纸的一个边相互相对远离。在页宽打印中使用的打印头比打印表面宽，这促进了边缘附近的完全打印(即允许用另一条完全套印先打印的条)。如果有n种不同的颜色，其应该比重复样式的周期间距宽(n-1)/n倍。

对于传统的全颜色打印n＝4，这些颜色是青色(C)、深红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)，但本发明当然也适用于n比4大或比4小的其它彩色打印方案。

最好每次相对间歇移动一个条宽，但只要在每个象素位置都使用了(或至少提供了)所有颜色，也可使用其它的间歇移动顺序。如这里所使用的术语“打印”包括把打印元件放置在打印位置，但不进行实际的打印；例如，在限制情况下，通过放置全部颜色的打印元件但不启动其中的任何一个来在白色表面上打印白色。

因为条与条的颜色打印次序(顺序)不同，所以在(假如)以次序CMYK打印的象素和以次序KCMY、YKCM和MYKC打印的象素间可能分辨出某些色调的差别。

因此最好该方法包括根据象素已经被打印或将要被打印或将要被套印的颜色或多种颜色的次序来调整象素的打印或套印强度，借此使完成的象素不受其组成颜色的打印次序影响。

该设备可相应配置。

可利用交错技术(隔行扫描技术)来提高打印分辩率。这样，控制装置可配置为用相同颜色的条至少套印一条，并首先相对间歇移动打印头和表面，使得对插在前面打印的相同颜色象素之间的象素套印打印。

作为另外一种选择，打印头可包括至少两个平行排的打印元件，这两排打印元件布置为由一排打印的象素插在由另一排或另外许多排打印的象素之间。

作为另外一种选择或作为附加，在每个块或每组块中，打印元件可布置为与间歇移动方向成一定角度地延伸并减少间歇移动方向上象素的有效间隔。

该方法也相应受到影响。

现在仅参考附图通过实例来描述本发明，其中：

图1(a)和1(b)所示为是根据我们早期申请号9703512.5的打印机，该申请的一份与本申请一起提交并作为本申请的一部分。在此参考申请9703512.5的内容；

图2所示为根据本发明的打印机；

图3所示为在图2的打印机中使用的打印头构造；

图4(a)到4(g)所示为本发明使用的各种打印顺序；

图5所示为另外一种形式的打印头；

图6(a)到6(c)所示为本发明使用的各种打印顺序；

图7所示为实施根据本发明的打印机的复印机。

参见图1(a)和1(b)，在根据我们早期申请的打印机中，一基底-例如一张纸12-由带14传送，带14由滚子18支撑以进行摆动(如由箭头16所示)，至少滚子中的一个可被可控驱动，如通过步进电机。打印头20位于带长中点的上方，其被，例如导轨22，支撑以沿垂直于基底运动方向16的直线路线(由箭头24所示)运动。

在所示实例中，打印头20包括一直线打印元件阵列，阵列与打印头的移动方向平行并且垂直于基底相对打印头的移动方向。然而，并不需要一定是这样，只要当基底相对打印头沿所述第一路线移动时，通过打印比单个打印元件打印的宽的条来保证点阵的形成，打印元件的阵列就可布置为与基底相对打印头的运动方向成任何非零角度。从增加打印分辩率角度看，阵列的这种角度布置可能是可取的。阵列也不需要是直线的。

阵列分成打印四种打印颜色的平行条21c、21m、21y和21k的四个接触的打印元件块(例如喷墨打印机中的通道)。为清楚起见所示条是分开的，但事实上其可并排相互邻接以接触。

如图1(b)中所示，纸通过带被从右边向左边移动(从用实线表示的位置A向用虚线表示的位置B)并从打印头20下面通过，打印头打印第一组21c、21m、21y和21k条。然后使打印头向方向24移动一个条宽，此时纸从左向右移动，返回位置A，从打印头的下面通过，打印头打印第二条，其中三个条是被套印的，第四个条是与条21k相邻的新条。

多次进一步间歇移动打印头20和横向移动纸允许在整个表面宽度上打印和套印，在表面的端部纸被从带上释放并进入到出纸盒30中，一张新的纸从进纸架32供应到带上。间歇移动位置的范围比打印的宽度大，这样位于边缘的条可被打印头的全部四个彩色块访问(address)。

应该注意到，每张纸的打印时间很大程度上取决于纸相对打印头的通过或横向移动次数，而这又取决于打印头与纸宽相比的狭窄程度。

参见图2，在根据本发明的打印机中，打印头20在要被打印的表面的整个宽度上延伸，并加上如下所述由打印方式决定的附加量。打印头包括重复样式的元件块(图3a)，每个块布置为打印颜色CMYK中的一个，并且(在该实例中)每个块与其相邻的块接触。

在操作中，在纸的第一次横向移动中打印头在要被打印的表面整个宽度上打印重复样式的条21c、21m、21y、21k。然后使打印头移动一个条宽，当纸再次横向移动时再次打印条，这时每个条与前面打印的条配准并且颜色不同。重复该移动和打印步骤直到每个条都被用四种颜色打印或套印。显然，这使得能够获得比图1设备快得多的处理能力。

该打印头可获得比颜色块中其组成打印元件的间距高的打印分辩率。这可通过提供如图36中所示的第二平行排20”的打印元件实现，其中排20”中的元件相对排20’中的元件的偏移量为每排中元件间距p的一半。从而，这两排一起以间距p/2，即以单个排打印头分辩率的一半打印象素。

作为另外一种选择，可间歇移动单个排使每个条具有附加的横向移动，其中象素插在前面打印的相同颜色的象素之间。间歇移动可以是这样的，即第二次打印相对第一次打印仅移动p/2，但如果其移动半个块宽加上或减去半个间距，即w/2±p/2，其中w为以元件间距表面的块宽，则机械设计会更容易。其中多于一个的象素(例如两个或三个)插在首先打印的象素之间的其它交错策略也是可能的。在每种情况下，横向移动的次数相应于元件间距分割的因数而增加。

在或者图3(a)或者图3(b)的情况下，每块C、M、Y或K中的打印元件(例如喷嘴)可布置为使它们与间歇移动方向和横向移动方向成一定角度，从而减少了元件的实际间隔并进一步提高了最终的打印分辩率。作为另外一种选择，块的每组CMYK可整体相对间歇移动方向和横向移动方向成相似的角度。在所有的情况下，必须调整纸的移动和每个打印元件的操作定时以补偿打印元件从移动方向上的同线布置的偏移。这可通过适当变换打印头驱动协议获得。这种变换的原则本身是已知的。

图4表示了根据本发明的许多打印头构造和打印顺序。首先参见最简单的情况，图4(a)，单排打印头的颜色块20’示意性地表示为CMYK。其宽度为w，产生的重复样式条的间距为s。在这种情况下s＝w，条是接触的。该图表示了纸四次连续通过或横向移动的C条。可以看到，通过四次后，打印完成，这比用图1打印机所获得的快得多。打印头比完成的打印表面宽出图中顶部的三个块CMY；该额外宽度或“导入部分”是必要的，因为要用全部四种颜色完全打印和套印的第一条是初次出现的K块。这样如果有n种颜色，则需要n-1个块的导入部分，完全打印则需要通过n次。

在图4(b)中，使用了如图3(b)中所示的双排偏移量为p/2的打印头。还是需要n-1个颜色块的导入部分。与图3(a)的打印头相比，在不需要额外通过的情况下该打印头产生双分辩率的打印，一排中的元件稍在另一排元件被启动后启动，这样插入的点位于直线上。

在图4(c)中，在每次通过之间单排打印头移动w/2±p/2。完成双分辩率打印需要通过八次(即2n)，导入部分还是为n-1个块。

颜色块和其产生的条不需要是接触的，只要与颜色无关，它们仍然表现出块到块(和条到条)宽度恒定的重复样式就可以。这使得用一系列分开的块制造打印头变得容易。

这样通过展示，在图4(d)中块和其产生的条宽为w并且间距为2w，即每个块间具有宽度为w的间隙。完成打印所需要的通过次数为8。然而通常来讲，块间的间隙不需要与块宽有关。例如，其一点也不需要比制造和组装考虑所指出的宽。

这样，对于连续C块中相应点间的元件间距为k的打印头(即具有周期间隔为k的重复样式，nw≤k)，如果k是一个整数乘以w，则C条完全覆盖重复样式的一个周期所需要的通过或横向移动的次数为k/w，如果k不是一个整数乘以w，则该次数为k/w+1。在前面情况下，条将被边靠边地打印并且其为整个宽度w。在第二种情况下，它们的宽度将被减少以使k为一个整数乘以该宽度，移动步长也同样减少，并且没有利用到每个颜色块的全部元件。作为另外一种选择，条宽和移动步长可保持为w，而最后的条以减少的宽度打印，因为其只需要访问(address)k除以w后的余数。

在所有情况下，当打印头被移动的距离等于一个周期间距时，颜色块的重复样式使整个宽度的打印完成。

在图4(e)中，使用一打印头完成双分辩率打印，该打印头块的布置方式与图3(b)一样，但块间具有w/2的间隙。这里k＝6，通过六次后完成打印，移动步长为w。

在图4(f)中，双排打印头一排中的颜色块偏移量为w/2±p/2，块间的间隙为w/2。还是k＝6，需要通过六次以完成双分辩率打印。

在图4(g)中，单排打印头的块间间隙为w/2，移动步长与图4(c)相同为w/2±p/2。通过十二次后产生交错的双分辩率打印。通常，如通过图4(c)的布置，交错策略需要的通过次数相应于元件间距被分割的因数而增加。

图5所示为对图3和图4(a)的主题的变型。代替具有并排布置的全部四种颜色块的阵列，可以是两个平行阵列20^*，20^**，每个阵列具有两种颜色的块，一个阵列的块与另一个阵列的块配准。在第一次打印通过时，阵列20^*中的元件启动。在第二次通过时，打印头移动一个块间距，并且阵列20^*再次启动。在第三次通过时，打印头不移动，阵列20^**启动，与阵列20^*的启动相比定时适当调整。在第四次通过时，打印头移回其初始位置，阵列20^**再次启动。这样再次以四次通过获得打印；减少了导入部分重叠，但以提供两个平行阵列为代价。

这里描述的打印机的一个特征是，打印表面上一个位置的颜色条的打印顺序和与该位置的距离不是重复样式的间距的另一点的条不同。参见图6(a)，将会看到，对于图4(b)的打印头构造，在纸边缘附近的打印带1中的条的顺序为KYMC，而在带2中该顺序为CMYK，等等。

以不同顺序把颜色一个放在另一个上面可产生色调的稍微变化。为了修正这一点，颜色处理应该考虑全部的可能性并将其应用到相关的条上。在CMYK打印过程中理论上可出现的各种颜色顺序表示在图6(b)中。然而，如图6(c)中所示，并不是所有这些组合都出现在在打印顺序中，所以较少的测量数量就足够了。

可能已发现，黑色(K)相对其它颜色的打印顺序可能不会影响完成的打印的色调。假使那样，包括黑色的顺序可视为等同于去掉黑色的其它方面相同的顺序。还可能发现，通过仅考虑不包括黑色的双色组合可控制色调变化。这样，保证CM＝MC、MY＝YM和YC＝CY可很好地避免四色处理中的色调变化，校准打印头设计并调整其打印驱动算法以获得这三种等同性也是相对简单的事。

图7表示了实施在复印机中的本发明，与前面图相同的元件具有相同的参考标记。带14不仅使基底12相对打印头20摆动，而且还移动原始文件40，文件40要通过扫描器头被复制。与通过扫描器40的文件40上图象相应的信号通过处理电路(未示出)发送给打印头20，打印头20在基底12上打印相应的图象。应该注意到，使用单根(不一定连续)带运输原件40和复制件14减少了复杂性，并允许将扫描器信号直接发送给打印头打印，避免了需要缓冲存储器。显然，使用如图8的连续带14产生特别紧凑的结构：原始文件可从进给装置44供应到带14上并在复制后由另一个纸进给装置46移去以返回到容器(skip)44。通过把扫描器头与打印头联接使其可通过单个驱动器移动可获得相似的效率节省。

在上面给出的实例中，基底最好由带相对打印头沿直线路线移动。这允许使用传统的直线纸处理技术-如例如在复印机中使用的-向打印机装置供应纸并从打印机中把纸移出。而且，在特定的带运输器情况下，可通过简单的传统装置，如真空或静电学实现纸附着。带系统还具有低惯性-在快速摆动系统中的一个重要考虑方面-并可容易地向其提供编码标记(或者在纸支撑表面上或者在与支撑表面相对的表面上)以保证记录带运动和打印头操作。在带上还可形成小孔以允许从带的下面维护打印头：这可能需要使用多个小孔和/或多个位置以进行清洗、擦拭、加盖等传统步骤。然而，这不是要排除使用其它的基底运输装置，如滚子，摆动鼓而不是转动鼓或任何其它允许基底多次通过打印头部分的装置。

显然，本发明适用于打印头具有打印元件阵列的任何型式的彩色打印机。这种打印头通常被称为“点阵”打印头，并且包括喷墨打印头，包括热驱动和压电驱动和针点阵打印头。

在该说明书(该术语包括权利要求书)中公开的和/或在附图中表示的每个特征都可独立于其它的公开的和/或展示的特征，或以任何适当组合来提供。

Claims (26)

1.彩色打印的方法，其包括如下步骤：

(a)在打印头和要被打印表面的第一次相对横向移动中，以重复的样式并排打印不同颜色条的象素；

(b)在与相对横向移动不同的方向上相对间歇移动打印头和表面；

(c)在进一步的相对横向移动中打印其他条，这些条至少部分地套印前面打印的条并与其配准，每个套印条的颜色与被其套印的条不同。

2.彩色打印设备，其包括：

用于把表面送给打印头进行打印的打印头装置；

用于产生表面和打印头的相对横向移动的装置，打印头包括打印元件，该打印元件适于在所述相对横向移动中在表面上以重复的样式并排打印不同颜色条的象素；

用于在与相对横向移动方向不同的方向上相对间歇移动打印头和表面的装置；

用于控制横向移动装置、间歇移动装置和打印元件的装置，借此产生至少一个进一步的相对横向移动并产生横向移动间的所述相对间歇移动，使得该进一步横向移动或每个进一步横向移动至少部分地在至少一个前面打印的象素条上套印另一个与其配准的不同颜色的条。

3.根据权利要求1或2中所述的方法或设备，其特征在于，打印元件块按组布置，每个组中的块适合于以相互不同的颜色打印，该阵列包括至少两个组，由一个组的块打印的条至少部分地被另一组的块打印的条套印。

4.据权利要求3中所述的方法或设备，其特征在于，在阵列方向上组的宽度相等。

5.根据权利要求1或2中所述的方法或设备，其特征在于，块形成间距恒定的重复样式。

6.根据权利要求3或4中所述的方法或设备，其特征在于，在每个组内块形成间距恒定的重复样式。

7.根据权利要求5或6中所述的方法或设备，其特征在于，当打印头和表面被相对间歇移动经过重复样式的一个周期时打印完成。

8.根据权利要求5、6或7中所述的方法或设备，其特征在于，打印元件适合打印宽度相等的条，重复样式的周期间距为一个整数乘以条宽。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法或设备，其特征在于，条在重复样式的周期间规则分布。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法或设备，其特征在于，横向移动的每一条至少与该横向移动的一个相邻条接触。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法或设备，其特征在于，打印头的宽度比表面的宽度宽。

12.根据从属于权利要求5或6的权利要求11中所述的方法或设备，其特征在于，当其具有n个所述不同的颜色，打印头的宽度比表面的宽度多出间距的(n-1)/n。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法或设备，其特征在于，象素的打印强度或套印强度是根据其已经被打印或者将被打印或套印的颜色顺序调整的，借此使完成的象素的色调不受其组成颜色的打印顺序影响。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法或设备，其特征在于，通过用相同颜色的条至少套印一条来提高打印分辩率，这是通过相对间歇移动表面和打印头使得套印的打印象素插在前面打印的相同颜色象素之间实现的。

15.根据权利要求14中所述的方法或设备，其特征在于，打印头包括至少两个平行排的打印元件，使得由一排打印的象素插在由另一排或另外许多排打印的象素之间。

16.根据权利要求3或其任何一个从属权利要求中所述的方法或设备，其特征在于，在每个块或每组块中打印元件布置为与间歇移动方向成一定角度地延伸并减少移动方向上象素的实际间距。

17.一彩色打印头，其包括一细长的打印元件块阵列，块在阵列的方向上并排延伸，打印头的形状做成在与阵列方向不同的方向上相对横向移动要被打印的表面，块布置为在所述相对横向移动中以重复样式并排打印不同颜色的条，块的布置为使得打印头和表面在阵列方向上的相对移动允许打印至少部分套印前面打印的条的另一条，每个套印条的颜色与被其套印的条不同并与被其套印的条配准。

18.根据权利要求17中所述的打印头，其特征在于，元件块以组布置，每个组的块适合于以相互不同的颜色打印，阵列包括至少两个并排的组。

19.根据权利要求18中所述的打印头，其特征在于，组在阵列的方向上宽度相等。

20.根据权利要求17中所述的打印头，其特征在于，块构成间距恒定的重复样式。

21.根据权利要求18或19中所述的打印头，其特征在于，在每个组内块构成间距恒定的重复样式。

22.根据权利要求17到21中任一项所述的打印头，其特征在于，块是接触的。

23.根据权利要求17到21中任一项所述的打印头，其特征在于，块是平均间隔开的。

24.根据权利要求17到23中任一项所述的打印头，其特征在于，有两个相互横靠的平行阵列。

25.根据权利要求24中所述的打印头，其特征在于，一个阵列中的块相对另一阵列中的块偏移，使得由一个阵列的块打印的象素与由另一个阵列的块打印的象素交错。

26.根据权利要求17或其任何一个从属权利要求中所述的打印头，其特征在于，在每个块或每组块中，打印元件布置为与移动方向成一定角度地延伸并减少阵列方向上的象素的实际间距。

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