CN1326700C - 复合式喷墨头打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式喷墨头打印机，通过在打印机内设置复合式喷墨头模块，其复合式喷墨头模块含有两个以上的喷墨头，并且分别用以提供不同尺寸的同一颜色墨滴，如此可在一次往复运动中可同时提供两种尺寸以上的墨滴来组合成多色阶的像素，进而减少打印往复运动的次数，即提升其打印速度且维持相片打印质量。

Description

复合式喷墨头打印机

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印机，尤其涉及一种可提升打印速度并维持相片质量打印的复合式喷墨头打印机。

背景技术

喷墨打印机是以喷墨头在打印介质上往复运动(swath)，同时利用喷墨头将墨滴喷射到预定的位置来形成文字或图像。因而喷墨头所产生的墨滴的大小、形状、原料、浓度、定位等各方面的状况都是影响打印质量的重要因素。

由于现在的喷墨打印逐渐以相片质量为目的，打印分辨率以及色彩组合的表现能力，也就益发重要。打印机的分辨率是指在每英寸中能喷出多少的墨点数，分辨率愈高，所打印出来的图像当然愈细致，同时也能产生更加平滑的边缘。其次，色彩的表现取决于单一像素内所能表现的色阶数，色阶数为打印机可以呈现的颜色数量，也即色彩层次。色阶愈丰富不仅意味着色彩之间的连续调更平滑，同时色彩的变化也更丰富。惠普公司提出一种相片分辨率增强技术以高色阶数来提供相片质量的打印，其利用喷墨头的多次喷墨来达到多重颜色与浓淡的变化，以在单一像素内喷上一至多滴的墨水来表示颜色的深浅浓淡，例如要打印一个暗红色的墨点，就喷出2滴或2滴以上的红色墨水，以重复喷上去的方式来达到打印深色的效果。为了能在单一像素内重叠多滴的墨水而不影响分辨率，此技术所需的条件包括有精确的墨滴落点控制、墨滴大小控制、墨滴数和搭配的打印系统的设计。其中，墨滴大小和喷墨调控，是打印质量的最重要关键因素之一，墨滴越小、排列越细密，则能呈现的影像越清晰；打印的分辨率才能提升，色彩的层次表现也更真实。但是在一般情况下，墨滴越小其欲填满一像素的喷墨次数也随之增加，导致喷墨打印机的喷墨头在打印介质需进行更多次的往复运动，打印速度也就跟着降低。

为解决打印速度的问题，大多采以改变喷墨头结构的方式，使其能够产生不同尺寸墨滴以进行打印搭配。如美国第6020905号专利所述，是在热气泡式喷墨头中通过其加热组件的设计，使喷墨头可喷出不同大小的墨滴。但此技术大幅增加了喷墨头的设计复杂度，使喷墨头成本增加。另有一类似技术为美国第6322185号专利，是通过打印系统来控制压电式喷墨头的电压，借以使喷墨头产生不同的压电振动量，造成同一喷墨头喷出不同大小的墨滴。然而上述两种专利技术在喷出不同尺寸墨滴时，需在不同次的往复运动中进行，其打印速度的提升仍有限。

另外一种解决方式则是在同一喷墨头设计不同尺寸的喷孔，如美国第5412410号专利所述，是在一喷墨头上设有两组以上的喷孔，利用不同组的喷孔提供各种尺寸的喷墨墨滴。此种喷墨头在设计上复杂许多。此专利需要在喷墨头的一面，排列两组以上不同尺寸的喷孔及致动组件，用以组合不同尺寸的墨滴来进行打印，来提高打印速度。但是相对于同样的喷墨头面积以及具有其最小喷孔尺寸的喷墨头来说，所能容纳的喷孔数目减少了；并且减少了所能使用的每种尺寸喷孔数目，因此不仅提高了工艺和设计上的成本，仍无法有效的提高打印速度且影响到了打印分辨率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种复合式喷墨头打印机，通过在打印机内设置具有不同墨滴尺寸喷墨头的喷墨头模块，如此，喷墨头模块可在一次往复运动中可同时提供两种尺寸的墨滴，进而减少打印往复运动的次数，而提升其整体的打印速度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复合式喷墨头打印机，其特点在于，包含有一复合式喷墨头模块，所述复合式喷墨头模块含有两个以上的喷墨头，所述两个以上的喷墨头用以提供不同尺寸的同一颜色墨滴，使所述复合式喷墨头模块在一次往复运动中同时提供两种以上尺寸的墨滴组合成多色阶的像素，进而减少打印往复行程的次数，提升打印速度。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，还包含一墨滴检测模块，用以在进行喷墨打印之前，先检查所述复合式喷墨头模块所包含的各个所述喷墨头的运作及其相对位置。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，还包含一个以上的微调机构，以调整所述复合式喷墨头模块所包含的各个所述喷墨头的相对位置。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，所述微调机构包含一基座、一螺旋调整器以及一滑块，所述螺旋调整器设于所述基座并间隔一顶杆以抵住所述滑块，所述螺旋调整器转动时带动所述顶杆而推动所述滑块前进，在所述滑块的另一方是通过两个弹簧顶住来达到微调的效果，所述滑块用以装设所述喷墨头。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，所述微调机构为一马达控制模块。

利用复合式喷墨头模块所含有的不同尺寸墨滴的喷墨头，来搭配组合产生同一像素位置的墨滴量，由于在一次的打印行程中就可以提供两次喷墨动作，并且可通过大尺寸墨滴的喷墨头来减少在打印颜色较深像素时的喷墨次数，节省所需花费的打印时间。利用不同尺寸的墨滴喷墨头的组合即可形成丰富的色阶变化同时大幅提高打印的速度，进而达到相片质量的要求。此外，利用复合式喷墨头模块的设计完全不需要增加喷墨头以及系统的设计复杂度，不会造成成本的增加。

本发明还提供一种复合式喷墨头打印机，其特点在于包含有一复合式喷墨头模块，所述复合式喷墨头模块含有一第一喷墨头以及一第二喷墨头，所述第一喷墨头的墨滴体积尺寸为Npl.，所述第二喷墨头的墨滴体积尺寸Mpl.，N大于M，且所述第一喷墨头与所述第二喷墨头所提供的墨水至少具有一种相同颜色，通过所述第一喷墨头来提供Npl.的墨滴，以及所述第二喷墨头来提供Mpl.的墨滴，通过所述第一喷墨头与所述第二喷墨头的墨滴组成各种体积的组合，在一像素位置呈现各种色阶。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，还包含一墨滴检测模块，用以在进行喷墨打印之前，先检查所述复合式喷墨头模块所包含的所述第一喷墨头与所述第二喷墨头的运作及其相对位置。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，还包含一个以上的微调机构，以调整所述复合式喷墨头模块所包含的所述第一喷墨头与所述第二喷墨头的相对位置。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，所述微调机构包含一基座、一螺旋调整器以及一滑块，所述螺旋调整器设于所述基座并间隔一顶杆以抵住所述滑块，所述螺旋调整器转动时带动所述顶杆而推动所述滑块前进，在所述滑块的另一方是通过两个弹簧顶住来达到微调的效果，所述第一喷墨头与所述第二喷墨头分别装设于不同的所述微调机构的所述滑块。

上述的复合式喷墨头打印机，其特点在于，所述微调机构为一马达控制模块。

本发明的复合式喷墨头模块含有两个以上的喷墨头，其中含有墨滴体积尺寸为Npl.(Pico Liter)的第一喷墨头，以及墨滴体积尺寸为Mpl.(Pico Liter)的第二喷墨头，N大于M且第一喷墨头与第二喷墨头所提供的墨水至少具有一相同颜色，以N为M的两倍(N＝2M)为例，原先使用两次第二喷墨头进行喷墨才能达到的色阶表现，以第一喷墨头进行一次喷墨即可完成。并且可以使用第一喷墨头和第二喷墨头的墨滴组合来呈现各种色阶，因此对于较高墨量色阶的任一像素位置其所需要的喷墨次数减少。由于人眼对于色彩的变化感测较不灵敏，对于光强度接收则较为敏感，而经过测试，尺寸较大的墨滴与小墨滴其光的对比特性接近，在人类视觉看来是相同的，因此本发明所提供的复合式喷墨头模块能够以较少的打印往复次数完成与现有技术相同的颜色与打印质量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的微调机构的结构示意图；

图3为每一像素打印的原始色阶资料图；

图4为每一像素打印的墨滴尺寸与滴数的对照图；及

图5至图8为以复合式喷墨头模块进行喷墨的行程示意图。

具体实施方式

请参考图1，其为本发明实施例的结构示意图，复合式喷墨头打印机包含有两个喷墨头所组成的复合式喷墨头模块110，墨滴体积尺寸为Npl.(Pico Liter)的第一喷墨头111以及墨滴体积尺寸为Mpl.(Pico Liter)的第二喷墨头112，N大于M，N＝2M，第一喷墨头111、第二喷墨头112分别装设于水平的微调机构上，此微调机构设于卡匣120内，卡匣120装设于导杆130并依据此导杆130作水平移动，而导杆130则固定于此打印机的机架140，机架140后方则设置有一纸匣150，用以提供欲进行打印的纸张。

打印机内包含一墨滴检测模块160，用于在进行喷墨打印之前，先检查第一喷墨头111和第二喷墨头112的运作及其相对位置，并且再利用微调机构调整两喷墨头之间的距离，在打印时由进纸轮151将纸张由纸匣150送至复合式喷墨头模块110下方的打印平台170做打印的动作，打印完毕则由排纸轮152将纸张送出。其中，墨滴检测模块160如检查出第一喷墨头111和第二喷墨头112有喷歪现象或其它的问题发生，即需利用微调机构调整第一喷墨头111和第二喷墨头112的距离，使墨滴喷到纸张的影像蒙保持一定水准。请参考图2，其为微调机构的结构示意图，微调机构200包含基座210、螺旋调整器220以及滑块230，螺旋调整器220设于基座210并间隔一顶杆221以抵住滑块230，当螺旋调整器220转动时带动顶杆221进而推动滑块230前进，而滑块230利用引导杆222来做滑动的动作，而在滑块230的另一方通过两个弹簧231顶住来达到微调的效果，而第一喷墨头和第二喷墨头分别装在两个微调机构的滑块上，而两个微调机构的基座固定于打印机的卡匣上。此微调装置也可为一马达控制模块，用以自动调整不同喷墨头位置的间距。

在一般打印技术中欲完成多色阶的多墨点打印，喷墨头必须往复的在横跨纸张的方向上来回运动，运动一次则称为一个打印行程，并依据每个像素的色阶来喷上不等的墨滴数。由于每一个打印行程对于每一个像素位置只有喷或不喷两种选择，若是其最高色阶数所对应的喷墨头墨滴数为X，则其所需的行程数为X，因此打印越高色阶其打印速度越缓慢。利用本发明所提供的复合式喷墨头打印机进行打印，可利用喷墨头模块所提供的不同墨滴的组合以较少的行程数达成相同的打印效果，假设第一喷墨头的墨滴体积尺寸为Npl.(Pico Liter)，以及第二喷墨头的墨滴体积尺寸为Mpl.(Pico Liter)，且N＝2M，即两者的体积比为2比1，现有技术喷墨头的墨滴体积尺寸也为Mpl.(Pico Liter)。原先利用现有技术填入5Mpl.的墨滴的像素需经过5次喷墨，使用喷墨头模块可以利用2N+M＝5M，则第一喷墨头喷墨两次，加上第二喷墨头喷墨一次来完成。以此类推，可以相同原理提高第一喷墨头和第二喷墨头的墨滴体积尺寸比例，如3比1或4比1，原先填入5Mpl.的墨滴的像素需经过5次喷墨，使用喷墨头模块可以将喷墨次数降到2至3次，并且第一喷墨头与第二喷墨头可于同一行程内进行喷墨，可以更有效减少行程数，以不同的目标浓度为例(0、1M、5M、8M)，比较其可达到的最少行程数，结果如表一所示。

表一

	单一尺寸墨滴	第一实施例		第二实施例		第二实施例
								墨滴体积比(pl.)	M	M∶N＝1∶2		M∶N＝1∶3		M∶N＝1∶4
目标浓度	M滴数	M滴数	N滴数	M滴数	N滴数	M滴数	N滴数
								0	0滴	0滴	0滴	0滴	0滴	0滴	0滴
1M	1滴	1滴	0滴	1滴	0滴	1滴	0滴
								5M	5滴	1滴	2滴	2滴	1滴	1滴	1滴
8M	8滴	0滴	4滴	2滴	2滴	0滴	2滴
								行程数	8次	4次		2次		2次

由表一可知，对于(0、1M、5M、8M)目标浓度像素的打印，若墨滴体积尺寸比例达到3比1或4比1，仅需两个打印行程即可完成，相较之下其打印速度为单一尺寸墨滴的四倍，并且不需复杂的喷墨头结构设计，更可维持多色阶的相片质量的打印效果。

实际说明应用于多墨点打印的情形，本发明实施例的复合式喷墨头模块必须往复的在横跨纸张的方向上来回运动，其所包含的第一喷墨头与第二喷墨头将依据每个像素的色阶来喷上不等墨滴数。而在每一次打印行程中，第一喷墨头与第二喷墨头仅有喷或不喷两种选择，若是其最高色阶数所对应的喷墨头墨滴数为8，则现有技术对于纸上任一位置所需的打印行程数为8。以经过两位(2-bit)半色调处理后的资料为例，如图3所示，其为每一像素打印的原始色阶数据图，每一个像素位置可表示由色阶0至3的值。并以此色阶值来对照一般多墨点打印所需的滴数。如图4所示，其为每一像素打印的墨滴尺寸与滴数的对照图，也即，色阶(0、1、2、3)分别设定为喷墨头的墨滴体积尺寸为Mpl.的(0、1、5、8)滴墨水。

若以本发明实施例的复合式喷墨头模块来进行打印，第一喷墨头及第二喷墨头的墨滴体积比为2比1，则设第一喷墨头的墨滴体积尺寸为Npl.(PicoLiter)，以及第二喷墨头的墨滴体积尺寸为Mpl.(Pico Liter)，且N＝2M。现有技术各像素需要(0、1、5、8)墨滴数的打印，即需要(0、1、5、8)M的墨量，可以透过第一喷墨头N×(0、0、2、4)加上第二喷墨头M×(0、1、1、0)来完成。本发明实施例的复合式喷墨头模块在单一行程中，对于单一像素位置即可分别由第一喷墨头及第二喷墨头喷上一墨滴，欲完成现有技术(0、1、5、8)M墨量的打印可缩减至四个行程即可完成。

如图5至图8所示，其为以复合式喷墨头模块进行喷墨的行程示意图。

如图5所示，在第一次行程中，第一喷墨头是在(0、1、5、8)的5、8像素位置喷上墨滴，第二喷墨头在进行一次喷墨(0、1、5、8)的1、5像素位置喷上墨滴。

如图6所示，在第二次行程中，第一喷墨头是在(0、1、5、8)的5、8像素位置喷上墨滴。

如图7所示，在第三次行程中，第一喷墨头是在(0、1、5、8)的8像素位置喷上墨滴。

如图8所示，在第四次行程中，第一喷墨头是在(0、1、5、8)的8像素位置喷上墨滴。

累积所有位置的墨量为N×(0、0、2、4)+M×(0、1、1、0)，N＝2M，即可在四次行程中完成M×(0、1、5、8)墨量的打印。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，器件的结构可以经过进一步的改进，但这些相应的改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1、一种复合式喷墨头打印机，其特征在于，包含有一复合式喷墨头模块，所述复合式喷墨头模块含有两个以上的喷墨头，所述两个以上的喷墨头用以提供不同尺寸的同一颜色墨滴，使所述复合式喷墨头模块在一次往复运动中同时提供两种以上尺寸的墨滴组合成多色阶的像素，进而减少打印往复行程的次数，提升打印速度。

2、根据权利要求1所述的复合式喷墨头打印机，其特征在于，所述复合式喷墨头模块含有一第一喷墨头以及一第二喷墨头，所述第一喷墨头的墨滴体积尺寸为Npl.，所述第二喷墨头的墨滴体积尺寸为Mpl.，N大于M，且所述第一喷墨头与所述第二喷墨头所提供的墨水至少具有一种相同颜色，通过所述第一喷墨头来提供Npl.的墨滴，以及所述第二喷墨头来提供Mpl.的墨滴，通过所述第一喷墨头与所述第二喷墨头的墨滴组成各种体积的组合，在一像素位置呈现各种色阶。

3、根据权利要求1或2所述的复合式喷墨头打印机，其特征在于，还包含一墨滴检测模块，用以在进行喷墨打印之前，先检查所述复合式喷墨头模块所包含的各个所述喷墨头的运作及其相对位置。

4、根据权利要求1或2所述的复合式喷墨头打印机，其特征在于，还包含一个以上的微调机构，以调整所述复合式喷墨头模块所包含的各个所述喷墨头的相对位置。

5、根据权利要求4所述的复合式喷墨头打印机，其特征在于，所述微调机构包含一基座、一螺旋调整器以及一滑块，所述螺旋调整器设于所述基座并间隔一顶杆以抵住所述滑块，所述螺旋调整器转动时带动所述顶杆而推动所述滑块前进，在所述滑块的另一方是通过两个弹簧顶住来达到微调的效果，所述滑块用以装设所述喷墨头。

6、根据权利要求4所述的复合式喷墨头打印机，其特征在于，所述微调机构为一马达控制模块。

Images