掩盖图象缺陷的方法及使用该方法的打印机的制作方法

专利名称：掩盖图象缺陷的方法及使用该方法的打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印机，其中形成油墨滴并充电后将其偏斜地射到打印介质上。其涉及一种掩盖或减少对不准的缺陷的方法和使用这种方法的打印机。
已知一滴受压的油墨滴从喷嘴中喷出后分裂成许多单独的墨滴，以一种控制方式对每一滴油墨分别充电。沿着这些分别被充电的墨滴的路径的固定的电位电极使墨滴偏斜一可变化的量，该量的大小取决于墨滴带电的多少。如果墨滴不需要达到打印介质，就对其充电进行控制，使其偏斜到一油墨回收器。这种喷墨打印机的工作原理是公知的，例如在美国专利A-4160982中对其进行了描述。如在该专利中描述的且如

图1所示，这种类型的打印机包括一贮墨器11，该贮墨器装有导电油墨10，该油墨通过输送管13输送到墨滴发生器16。该墨滴发生器16的作用是形成许多来自输送管13中受压的油墨的单独的墨滴。这些单独的墨滴被充电电极20充电，该充电电极由电压产生器21提供电力。被充电的墨滴经过两个偏转电极23，24之间的空隙，并被偏斜一可变化的量，该量的大小取决于墨滴带电的多少。偏斜较小或未偏斜的墨滴直接到达一油墨回收贮存器22，而偏斜的墨滴直接到达一介质27。这样快速到达介质27的连续的墨滴被偏斜到最低的位置，最高的位置和这之间的任意位置，爆发的一组墨滴形成一条高△X的垂直线，该线近似地垂直于打印头与基底之间的一相对方向。打印头包括墨滴发生器16，充电电极20，偏转电极23，24和回收贮墨器22。通常，该打印头被一盒体(未示出)包封。在打印头与介质之间，由于偏转电极23，24的作用而施加在带电墨滴上的偏转运动被沿着与X轴垂直的Y轴的运动所补偿。爆发出的第一滴墨滴与最后一滴墨滴之间的时间非常短。结果是，即使是打印头与介质之间的连续运动，也可以假定在爆发的瞬间，介质相对于打印头没有移动。爆发是以规律的瞬间间隔射出墨滴的。如果在每一次爆发中产生的所有墨滴直接到达介质，就可打印高△X的一列线。通常，仅有爆发产生的一些墨滴直接到达介质。在上述情况下，打印头与介质的相对运动的结合，在每一次爆发中产生的直接到达介质的墨滴的选择，是打印任何图案28(如图1所示)的方法。如果通过在爆发中产生的墨滴所形成的线是沿X方向的，则打印头与介质的在介质平面上的相对运动是沿着与X垂直的Y方向的。未偏斜的墨滴沿与介质的X，Y平面垂直的路径Z直接到达回收贮存器。打印墨滴沿着微小偏离Z方向的路径到达介质。
如果打印头与介质的相对运动连续地沿着介质的最大尺寸发生，通常有几个打印头打印彼此平行的条纹。如图1，2所示，这种类型的应用的例子记载在IBM的专利FR2198410中。
如果打印头与介质的沿Y方向的相对运动沿介质的最小宽度进行，打印是逐条纹地进行的，且在每次扫描后，介质进行沿X方向断断续续的前进运动。打印头与介质的相对运动被称作“扫描运动”。这样，该扫描运动就完成了在介质的一个边界与另一个边界之间的前进运动和返回运动。在不停止的情况下，打印一条高度为L的条纹，或通常是条纹的一部分，高度为通常是L的几分之一的△X的方法是在介质的一个边界和另一个边界之间运动。这样，按序打印的所有条纹就构成了在介质上要打印的图案。每次打印一条条纹或一部分条纹时，介质在两条条纹或条纹的部分之间前进，进行下一条条纹或条纹的一部分的打印。打印可以仅在打印头相对于介质的前进运动期间进行，或在打印头相对于介质的前进和返回运动期间进行。
当要打印的图案为彩色图案时，会产生彩色间的不同的阴影，这是由于由不同色彩的油墨供应的喷嘴喷射的油墨的叠印或彼此邻近的影响产生的。用于完成介质相对于打印头的相对位移的系统是这样实现的，在介质上的一给定的点按序与不同颜色的喷墨头对准。为了提高打印速度，通常，打印系统可包括同时工作的几个同色油墨的喷头，或者使用毗邻的多个打印头，或者使用多喷嘴的打印头，或者结合使用这两种类型的打印头。因此，每次喷墨只打印介质的有限的部分。参见附图1并结合前文所述，墨滴可连续地形成。这些墨滴也可“按需”形成，换言之仅当有打印需求时产生墨滴。因此，需要一系统来回收未用的油墨。下文将参考附图2描述已知的控制不同的喷头的方法。
要打印的图案被一数据文件所描述。该文件可使用扫描仪形成，也可使用一计算机辅助图象形成平台(CAD)通过计算机数据交换网络进行传输来形成，还可仅通过从外设读取存储介质(光盘，CD-ROM)上存储的数据信息来形成。表示要打印的彩色图案的数据文件首先被分成相对每色油墨的几幅二值图象(位图)。注意二值图象的示例是一非限定性的例子；在一些打印机中，被打印的图案是“连续调”类型的，换言之，每一位置可通过1至M个可变数量的墨滴打印。对于每一喷嘴，相对于待打印的条纹的宽度，部分二值图案信息被从文件中提取出来。附图2示出了喷嘴的控制电路，其中所示存储器1将数字图案分割成许多条纹进行存储，该存储器存储有关一种彩色的信息。为了打印每一条纹，一中间存储器2存储有打印所述颜色的条纹所必须的数据。然后所述的待打印条纹的数据被输入计算器3，该计算器3计算用于形成这种颜色的条纹的不同墨滴的电荷电势。这些数据以所述的一结构序列输入计算器，将结构序列组合起来就形成所述的条纹。通常计算器3以专用集成电路的形式计算墨滴的电荷电势。为了打印一由其框架描述的给定的结构，该计算器3实时计算从中间存储器2载入的将被应用于充电电极20上的电压序列。一称为“墨滴充电序列发生器”的输出端电子电路4，使充电首先与墨滴的形成的时间同步，然后与打印头和介质的相对前进同步。介质相对于打印头的前进通过帧时钟5实现，其信号来自打印装置相对于介质的位置的增量编码器。墨滴充电序列发生器4也从一墨滴时钟6获得信号。该墨滴时钟与墨滴发生器控制信号16同步。它被用来定义施加在墨滴上的用于区别其路径的多种充电电压的变换瞬间。由墨滴充电序列发生器4发送的数据被数模转换器8转换为模拟信号。该转换器输出一低电压电平且通常需要一高电压放大器21来为充电电极20充电。参照附图1和2对现有技术进行的描述是为了使发明的技术领域和权利要求清楚，但很显然现有技术并不局限在参照上述附图所进行的描述。电极和未使用油墨的回收槽的其它形式的布置在大量文献中都有记载。充电电极，打印喷嘴和偏转电极的一种机电排列在国际商用机器公司(IBM)的专利号为FR2198410的专利文件中参考其附图1至3进行了描述，并非常适合应用于本发明。同样地，用于充电电极的电子控制回路在该专利中参考附图4进行了说明。同样，打印数据不必须以二值文件的形式存在，它们还可以以包含几个比特文字的文件的形式存在，这些打印数据被翻译成介质上的每一个位置可接受同种颜色的几个墨滴的情况。可以理解，对于打印特别是彩色打印，从不同喷嘴发射的不同颜色的墨滴的叠印必须非常精确。所有已知的打印系统中产生的主要打印缺陷是沿打印头与介质的相对运动的方向的对不准。该缺陷表现为在连续扫描方式打印时出现淡的或黑的线。这些缺陷可能会出现在两条条纹之间的空隙，该空隙大体上等于两个相邻的具有相邻边界的墨滴之间的间隙，或在一个条纹中出现，且被限制在由不同喷嘴打印的区域中，或甚至在由一个喷嘴喷出的两个具有相邻边界的墨滴之间的边界中出现。这些对不准的缺陷可能是由于打印头中的一些喷嘴的特殊缺陷(机械或电子缺陷)而产生的，或是由于介质的位置误差，或是由于不同打印头之间的相对位置的误差，或甚至是由于同一打印头中的喷嘴之间的位置误差而产生的。已提出多种解决方案来限制或消除对不准的问题，然而，所有的这些解决方案限制了打印速度，使打印速度低于额定打印速度，有时要低许多倍，或增加了多余的打印头从而提高了成本。一些通常应用的已知的用来限制对不准的解决方案的例子将在下文中简要描述；第一种类型的解决方案是依靠测微平台对打印头的位置进行精密机械调整。由于该解决方案所需要的测微平台的数量多因此该解决方案是昂贵的，且由于需要进行许多试验和误差调节因此通常会非常辛苦。
另一个常用类型的应用解决方案包含为了避免白色对不准，在相邻的墨滴之间应用非常高的叠印率。这些白色对不准相应于介质的缺少覆盖。由于黑色对不准不容易被观察到，因此对不准缺陷最好是由黑线组成而不是由白线组成。包含相邻墨滴的叠印率的增加的解决方案可有效地补偿在一条条纹中的缺陷和条纹之间的对不准缺陷延伸。但它的缺点是在介质上的每一单元区域内需要非常大量的油墨，且难于对介质进行干燥或会使介质产生变形。
第三种类型的用在打印机上的用于消除对不准缺陷的解决方案，是在其进行扫描包括对介质进行打印特别是在每一次扫描过程中操作的。通过增加对介质进行扫描的次数使介质被完全覆盖。以这种方式进行的几次打印是应用几种方法使从不同喷嘴喷出的墨滴的位置隔行。在RICOH公司的专利号为US-A-4604631的专利文献中公开了一个偶行和奇行隔行的例子。该解决方案的一个通常涉及一高叠印率的优点是能够缩短介质的干燥时间，但使打印速度降低了2至16倍。
彩色图象打印系统的性能必然朝着越来越高的分辨率和打印速度的方向发展，因此在不牺牲打印速度的情况下有效地限制对不准的问题是一个逐渐增长的关键性的需求。
根据本发明的方法是为了在不改变打印速度的情况下掩盖一些对不准的问题。
本发明不需要有高的墨滴叠印率。它能够在具有相对较少的打印头的情况下获得较高的打印速度。当相邻的墨滴之间的叠印率减小时，会产生对不准的缺陷，特别是常常会出现白色对不准的缺陷。在缺陷具有规则性时对于裸眼是非常易于观察到的。这种类型的缺陷的可观察性可通过在墨滴的额定充电电压上叠加一附加噪声电压来降低，从而改变每个墨滴的标称位置以至在其实际位置产生随机分散。由于在每一个墨滴的标称位置周围的实际位置上的这种分散，对不准的缺陷不会以连续的直线的形式出现，从而对于裸眼不易于被观察到。
因此，本发明涉及一种方法，用于改变充电墨滴经充电电极以一种可调节和连续的方式到达介质上的位置，该墨滴由打印头喷出，设置一偏转电极用于在N标称位置，第一位置X1，最终位置XN，和N-2个中间位置之间改变墨滴的路径，N位置以一平行于介质的X方向的直线分割的形式规定了一结构，该方法的特征在于在墨滴充电电极上施加一标称电压，并叠加一随机代数电压，从而通过在每一墨滴的标称位置周围的实际位置上的分散而对对不准的缺陷进行掩盖。
该噪声电压的平均振幅将依赖于在结构中的墨滴中的行j。最好是，附加的噪声电压的振幅的最大值将等于施加在行的标称电压Vj与施加在打印的结构中与j行墨滴毗邻的多个墨滴中的一个(即j+1行和j-1行的墨滴)上的标称电压Vj+1或Vj-1之间的最小差别的几分之一。
由于施加在相邻打印墨滴上的充电电压的差别的值非常小，随机附加电压的最大值可被定为平均值的几分之一，该平均值是打印在一结构中的相邻两个墨滴的标称电压的差别的平均值。
最好是，附加噪声电压的最小振幅等于通过改变模数转换器的最小指令的比特值而获得的电压差别的值，其输出输入一与墨滴充电电极相连的高电压放大器。
最好是，附加的噪声电压的振幅相应于一由伪随机数字产生算法产生的随机数值。随机数值与附加噪声电压之间的一致将是该数值应用到数模转换器所产生的结果。常见的黑色或亮色对不准的缺陷将不再出现，或变得不明显。
本发明涉及一打印机，该打印机装备有实施根据本发明的方法的装置，这样一打印机具有在1至N行中连续的由喷头喷发射出并偏斜的墨滴，由一次脉冲射出的墨滴依赖于定义待打印的图案的数据而直接或不直接地到达打印介质，该打印机包括至少-一打印头，该打印头包括相结合的用于将至少一个脉冲墨滴分成为许多墨滴的装置，一对墨滴进行充电的充电电极，和用于使一些射向打印介质的墨滴偏转的装置，一控制打印输出的装置，包括一使在一次脉冲中取决于其行而直接到达介质的墨滴带上电荷的装置，该装置与墨滴充电电极相连，
其特征在于，控制打印输出的装置包括一随机附加电荷发生器，该发生器与使墨滴带电的装置相连，该墨滴带电装置根据由附加随机电压发生器产生的随机电压来改变每个墨滴的电荷电压，这就是产生的随机值的作用，这样每一行的墨滴在一中心位置的周围被分散，该中心位置是墨滴在没有任何附加电压的情况下到达的位置。
在本发明的以扫描方式进行操作的打印机的最佳实施例中，打印机也包括一位置检测器，该位置检测器用于检测在每一个条纹的第一帧之前打印的一个标记，该检测器输出一个值，该值表示在介质上的真实位置和标称位置之间的差值，在上述打印控制装置中也包括一计算器，该计算器用来计算介质前进的动态转换校正电压φ，该计算器确定用于介质前进，用于在一次脉冲中的每一个墨滴形成一行，该校正电压是根据由与检测器连接的装置输出的，且计算与标称位置的差值的，介质前进的变化的值而得到的。该计算器用于计算动态转换校正电压φ，该电压用于使介质前进与使墨滴带电的装置相连系。使墨滴带电的装置参照介质前进校正电压的值，该电压值由计算器通过计算用于介质前进的动态转换校正电压φ而产生，作为用于介质前进的动态转换校正电压φ的函数用来改变每一墨滴的充电电压。
现参考附图，说明包括实施根据本发明的工艺的打印机及根据本发明的工艺的其它细节-图1，如上所述是表示用于产生墨滴并将墨滴偏转向介质的装置的图示，-图2，如上所述，在对由图1所示的现有技术的一部分的描述中，表示所有用于图1所示的各种装置的操作的计算装置；-图3是为了说明由根据本发明的工艺获得的对输出的校正的图示；其包括三个部分A,B和C；-图4示出了一墨滴位置的放大的实际图；-在A部分中，是在它们的标称位置，-在B部分中，是在系统误差位置，-在C部分中，是在根据本发明的掩盖的系统误差的位置；-图5是为了说明介质偏移的校正变化的方法的图示；-图6和图7是打印机硬件示意图；-图8包括部分A、B和C，各部分对应于在连续的条纹的打印序列中的一项；
-图9表示这样一种情况，其中一个标记传感器机械连接到一个夹持面对打印头的介质的打印台上；-图10表示这样一种情况，其中两个传感器被安装在一个支撑打印头的托架的各侧上，一个在运动的上游方向，另一个在运动的下游方向；-图11是表示使用本发明方法的打印机中的计算装置的图示；-图12是从对检测器上标记图象的重心的计算开始，确定介质前进位置标记的确切位置的图示。
图3是为了说明由代数附加噪声电压而产生的差别。即表示在标出的一帧中墨滴脉冲形成的墨滴的九个不同的标称位置，且表示在由XY轴表示的介质平面上的不同形状。为了使说明简单易懂，在该实施例中示出了九个墨滴，且其间隔被放大显示。
在图3中的部分A中，三帧标号为从1到9的九个墨滴在其标称位置以点的形式表示出来。这些三帧形成同一条条纹A的一部分。假定墨滴4的实际位置向着墨滴5有系统偏差。该实际位置以交叉的形式表示。第4行墨滴的实际位置与标称位置之间的距离d导致了如图3中A部分的白色对不准的缺陷，也就是两条直线之间的距离，其中一条连接墨滴的标称位置，另一条连接墨滴的实际位置。上述白色对不准的缺陷常常伴随着不易观察到的黑色对不准的缺陷出现，这是由于相对于其它墨滴之间的叠印，在第4行和第5行墨滴之间增加了叠印部分(在这种情况下所示的示例中)。
应该理解，由两个墨滴相互之间的位置的变化而产生的实际缺陷并不比如图3中所示的由距离d而产生的缺陷严重。图4是示出系统变差缺陷的更加逼真的示图。该附图包括A,B,C部分。A部分示出了5帧两条连续的行，每一行包括标号为从1到9的九个墨滴。墨滴以圆圈形式显示，其表面在帧与帧之间和同一帧的墨滴之间部分地叠印。
在第一次扫描过程中获得在A部分中示出的5帧的一个序列，第二序列在第二次扫描过程中获得，例如在图4的三部分中如箭头所示的一次前进扫描和一次返回扫描。在A部分中，九个墨滴的位置与它们的标称位置一致，在其上示出墨滴号的五个连续的帧和伪帧上示出。
B部分示出了一条单独的条纹，同样是五连续的帧，和一个伪帧，在其上标记有墨滴位置编号。在B部分中，假定第5行墨滴系统地由其标称位置向着第4行墨滴移动。类似地，假定第6行墨滴系统地由其标称位置向着第7行墨滴移动。在B部分中第5和6两行墨滴的实际位置和标称位置分别以菱形表示。
在所示的实施例中，差值d是这样的，第5行和第6行墨滴不再叠印而是相切。因此，如图B所示，结果是可观察到的缺陷的起点以一列白点的形式出现。
图4中的C部分示出了一个五帧序列，其中示出墨滴5和6具有与B部分中描述的相同的缺陷。在C部分中，在每一帧中的墨滴的位置通过本发明的施加在充电电极上的随机电压来修正。结果是在此位置上的噪声。该噪声打断了白点序列的一致性，这样缺陷就不易被清楚地观察到。
返回到图3，B部分显示了两帧。这两帧构成了形成一条纹的一系列帧的部分，且紧随着如A部分显示的帧带。通常，条纹A和B之间的空隙等于在一次脉冲中产生的两个相邻的墨滴之间的距离。
如果，由于在B部分中的两帧上以交叉示出的墨滴1或墨滴9的系统定位缺陷而产生的，条纹B中的一帧中的墨滴1与条纹A中的一帧中的墨滴9之间的距离太大或太小，那么将会分别出现黑色或白色对不准的缺陷。这样，可以了解到，不论该墨滴是在一次脉冲中形成的第一个或是最后一个墨滴，或是中间的墨滴，在连续的条纹之间或在一条单独的条纹内部的对不准的缺陷的起源相同，即墨滴从其标称位置的系统误差。
连续条纹之间的对不准的缺陷可由不同的原因而产生。如果介质相对于打印头的前进距离不等于指定的前进距离，由于介质的标称位置与实际位置之间的差距，对不准的缺陷就会出现或会被增强。
考虑到这种对不准缺陷产生的可能的原因，本发明的一个可行的补偿方法将参考附图5进行说明。
本发明的这种补偿方法涉及由于介质前进的变化而产生的条纹的位置的变化。这种校正应用在这样的打印机中，在这种打印机中当每一条条纹被打印后，介质是一步一步地前进的。根据本发明的这一方面，当打印当前的一条条纹时，图5中的第一标记A将被打印。该标记可包括，使用在连续的几行中的一个或几个墨滴打印的一条单独的线。
在介质前进之后，标记A被移动从而占据如图5所示的B位置。为了使介质前进误差εx具体化，可显示一个伪标记C，如果标称位置与实际位置没有差别，则表示应该由标记A表示的标称位置。标己C并不实际地存在在介质上。伪标记C与位置标记B之间的差距通常确定了标称位置标记C与实际位置标记B之间的误差εx。根据本发明的这一方面，这种介质前进的变化将通过对在打印下一条条纹期间打印的墨滴所带电荷的改变来补偿。
当下一条条纹被打印时，紧接着打印的条纹，并考虑介质的实际前进，一该条纹的标记将以与当前条纹相同的方式被打印。结果是在所有的标记和条纹之间将存在指定的空隙。
待打印的条纹的标记B与标称位置C之间的误差εx可使用传感器12来测量，例如CCD检测器可测量这个差别，例如通过计算在标称使置感测到标记的传感器元件12a的数值的差别，一传感器元件12b实际上也可感测到该标记。最好将该感测器放置在正对着介质的位置，这样放置可使其检测范围为一个能够以相当宽的容差度检测标记的范围。最好是，该感测器具有给定的光波长，且与一个发射器相结合使用，该发射器将上述给定波长的光发射到介质上。
图6和图7为使用油墨喷头的彩色图象打印机的原理图，并显示了本发明的实施例的一些必要技术特征。
如图6和图7中所示的系统示出了单独打印大版式的非限定性的例子。打印过程是通过沿Y方向持续扫描而完成的。该系统使用从介质卷28发送的介质(这是公知方法)，在打印单元29的输出端，介质的前进通过一对相互接触的驱动辊37，38控制。
第一辊37是由马达驱动的，第二辊38在接触点施加背压。上述两辊37，38卷绕介质，并在没有滑动的情况下驱动该介质。一个编码器(由于其本身是公知的因此没有显示出来)，通过使用安装在一个辊的轴上的角度位置检测器来检查介质27的前进。在辊的每一次间歇地前进之后，介质上的待打印的区域在位于打印单元29的扫描路径的下方的一个打印平台30上被保持为一个平面。依靠位于打印单元的输出端的第二驱动系统39来保持平面。
上述第二驱动系统39对介质27保持固定的张力。有时在打印平台上间歇地抽气成真空，以增加介质27的打印区域的平整度。
喷墨打印单元29由几个打印头25组成，例如在图1中所示，每个打印头由储墨池11通过一脐带或配送管13供应一种原色油墨。
不同的打印头25在其不移动时在介质上同时进行打印。打印单元沿Y方向以扫描方式打印一条条纹。打印单元相对于介质的扫描运动是通过固定在打印单元上的且由马达驱动的滑轮41驱动的带来完成的。打印单元以一种已知方式通过一机械轴(未示出)来导向。
每一个打印头以固定的宽度L来打印一条条纹。打印头在X方向可被偏斜，沿着该方向介质前进，这样打印头不必要在与另一种颜色油墨的打印头进行打印的相同时间打印同一条条纹。在每一次扫描过后，介质前进一距离增量△X，该增量小于条纹的宽度L，通常等于L的几分之一，这样经过几次来打印一条条纹。
打印头之间沿Y方向和可能的沿X方向的间距首先使不同颜色油墨沉积之间的干燥时间充足，其次，即使打印是在打印头前进运动或返回运动过程中完成的时，也可确定在同一位置的叠印顺序。
与在图6和图7中所示的打印系统相比，本发明的该实施例具有装有用于检测介质的实际前进的检测器12的专用功能部件。检测器12相对于介质和打印头的位置将在下文中参考附图8和10进行说明。
图8包括A，B和C部分，其中每一部分相应于一打印条纹序列中的一项。
在参照图8所述的定位模式中，检测器12被固定，例如固定在一支撑装置的沿着打印头16移动的线上。图8和10示出了四个打印头25，其中一个对应一种颜色，C代表青，M代表品红，Y代表黄，K代表黑。转换杆的支撑装置未示出，这是由于其几何结构对于每一个打印机来说是不同的。总之，这仅仅是一个示例。本领域的专家将能够发现或制造一个用于检测器的附件的支撑体，已知该检测器需要具备以下所述的功能。
上述检测器必须能够分别检测由打印头25之一打印的，位于介质的左边界52与右边界53之间的标记51，和打印的图案的起始端或末端。
在图8中的A部分示出了当打印头25在第一边界52(在图中的介质的左边界)和第二边界53(在图中的介质的右边界)之间运动时打印的第一条纹标记1，运动方向如箭头所示平行于Y扫描方向且垂直于介质27的前进方向即X方向。
如图8所示的A，B和C部分，检测器12被放置在打印头25附近的介质27的边界，且位于打印头之间的第二位置。该第二位置通过计算沿介质27前进的方向即Y方向的打印头来确定。第一打印头是沿介质前进方向的最短距离的打印头。
在介质上方，检测器12的沿垂直于介质平面的Z方向的高度，小于打印头最低的部分，从而留出空间供其通过。与介质的靠近将产生更好的读取精度。
现在我们将相对于打印序列来解释怎样使用标记51和检测器12。
在第一条纹标记1被打印之前，青色打印头25打印标记51-1。然后，此青色打印头沿由箭头所示的扫描方向即Y方向打印条纹1。在扫描之前，打印头25位于由虚线所示的图8中的A部分的左部的位置。在扫描结束后，打印头25位于由实线所示的介质27的右部的位置。
打印序列的最后一步是通过一步使介质27前进。标记51-1位于检测器器12的检测范围内。检测器12检测介质相对于标称位置的前进的差，计算装置34，35计算对青色喷墨头和品红喷墨头的墨滴电荷电压的校正信号，从而改变墨滴的路径以补偿介质前进的变化。
在打印头的返回运动过程中，品红色打印头25在条纹1上打印第二色，青色打印头25打印第二条纹然后打印标记51-2。在返回扫描的终点，打印头16又一次位于所示B部分的第一边界。
介质又一次向前运动，这样标记51-2到达图8中C部分所示的检测器12的范围内。
检测器检测标记51-2是否在其标称位置上。
然后，当从第一边界52到第二边界53进行扫描时，通过青色打印头的进入端打印标记51-3和第三条纹。品红打印头25使用根据最近的误差εx的墨滴电荷电压校正信号来打印第二条纹，而黄色打印头打印第一条纹。
在第三次扫描的终点，打印头25在第二边界53一端。上述循环继续。介质向前运动。检测器检测标记51-3与其标称位置是否具有差别。根据该差别来施加一校正信号对黑色打印头墨滴进行充电，该黑色墨滴将在第一条纹上叠印，并且也分别对将打印第二条纹的黄色墨滴，打印第三条纹和紧随着第四条纹的标记51-4的品红墨滴和青色墨滴充电。
这样以相邻的打印头的数量为模来进行循环，例如参考附图8的示例中数量为四。
上述的顺序涉及在打印头进行前进扫描运动和返回扫描运动过程中进行打印。
当仅在前进扫描中打印时顺序是相同的，介质在打印头向着第一边界52返回运动的同时前进。
注意，上述操作暗示了介质前进的积累误差的总和保持较低。
为了克服介质前进的较大差别，介质前进马达控制可包括根据介质前进误差的随动控制。该随动控制是本领域专家熟知的，可以是“比例积分微分”型，即，为了防止偏差，它是根据实际误差，实际误差积累和上述误差随时间的变化而进行控制的。
通过读取标记，测定介质前进误差和进行帧的校正，任何时候都可保证条纹被满意地进行叠印。
一个软件上的改进被设计用于防止由于介质运动和牵引系统的故障及检测到的其它问题而引起的介质前进的意外阻塞。
如果介质被阻塞，打印当前带时被打印的且将被用于打印下一条带的参考位置的标记，将不到达检测器12的区域。因此，检测器12将以相同的校正量重复利用被用于打印当前带的标记，使得如果介质的阻塞或准阻塞没有被检测到，则下一条带将被重叠打印到前一条带上。
为了防止这种类型的重叠，偶数列中的标记的打印图象于奇数列中的标记图象是不同的。需要从下一标记中鉴别出当前标记的另一种情况是这两个标记可同时在检测器12上看到的情况，例如，沿介质运动的方向，一个在输入侧的检测器的极限部分上，另一个在输出侧的检测器的极限部分上。如果累计前进误差达到一个等于标称前进量的一半的正值或负值，则可能出现这种情况。在这种情况下，该程序将选择采用打印下一条带的参考标记。
如果检测到阻塞或准阻塞，则该程序能够触发另一个介质前进指令，并且如果再次检测到阻塞则发出警告，或者也可以立即发出警告。
偶数列带和奇数列带中的标记的图象根据检测器而定。
例如，如果检测器仅包括检测器元件的一条带，则在偶数图象中打印的线的数目将与在奇数图象中打印的线的数目不同，这些线之间的区别使得各条线由不同的传感器元件检测出来。或者，也可以打印相同数目的线，但根据检测这些线的传感器元件的不同数目，在线之间采用不同的间隔。如果传感器12包括放置于一个矩阵图象中的传感器元件，或者如果传感器12可如后面所述在X扫描方向上移动，则偶数或奇数图象也可以通过在扫描方向中的变化被识别出来，例如对一个采用点，对其它的采用线，或相同图象的不同间隔。
图8用于描述测量和控制介质前进的原理的细节。实际上，介质标记检测器必须置于打印标记的打印头输出侧，但需要在与其尺寸相符的位置上。因此，如图8所示，传感器在打印头扫描的区域中的定位需要非常精确的机械调节，以便打印头在扫描过程中从传感器上经过而不会碰到它。进而，这一定位可产生条件的重复性困难，在所述条件下，根据当标记已经被检测/测度出来时打印头是否位于介质的右边缘或左边缘，标记在传感器处被照亮。实际上，打印头包括一个位于介质下的打印台，处于被打印头扫描的区域中，以便使介质牢固的保持定位。因此，传感器可被定位在最末的打印头的输出侧的一个固定位置上，但位于基片被打印台牢固地保持定位的位置上。这可以无需对传感器的尺寸或照度进行约束即可获得令人满意的操作。
所述位置示与图9。检测器12机械连接到打印台30上紧靠打印头25的输出侧的位置上。
代替由输入侧打印头进行打印，如图所示，标记是由输出侧的黑色K打印头打印的。
除了这一区别，打印顺序与参考图8所做的描述相同。
当介质前进困难时，或当打印台不够大时，采用两个安装在打印头各侧的传感器是有用的。分别称为“左”、“右”传感器的各传感器，当打印用于从右边缘向左边缘的偶数扫描的标记时，将检测打印在介质左边缘上的标记，或者，当打印用于从左边缘向右边缘的奇数扫描的标记时，将检测打印在介质右边缘上的标记。
这种情况如图10所示。检测器12由与打印头配合的可动机械装配支撑，这在下面将被称作托架。
该图表示一个打印机在向前的扫描和返回的扫描中进行打印的情况。在这种情况下，托架包含两个检测器，一个检测器12-1在向前扫描的过程中位于打印头的输入侧，一个检测器12-2在返回扫描的过程中位于打印头的输出侧。这就是为什么检测器12-1和12-2要位于打印头25的各侧。
该操作与采用一个靠近介质的一个边缘的固定检测器时不同。
标记51-1总是打印在一个扫描的末端。这使得奇数列的标记都在第二边缘53侧而偶数列的标记都在第一边缘52侧。
因此，例如打印在介质27第二边缘53上的第一扫描末端的标记51-1，在返回扫描的过程中，被位于打印头16输入侧的检测器12-2检测到。产生墨滴充电校正量，打印号码为2的带，然后靠近第一边缘打印标记51-2。在介质27前进之后，检测器12-1检测到标记51-2。观察到的差值被用于校正带3的打印输出，并且在扫描的末端打印标记51-3。这种解决方案的优点是，检测器易于定位，并且在偶数和奇数标记的位置之间存在差别。缺点是需要一个附加的检测器12。需要将装置34、35的输入交换给检测器12-1或12-2，并且这可以由转换介质误差信息εx的读取地址软件实现。
在根据本发明的打印机和已知的打印机之间的另一个重要区别与控制墨滴充电电极的电压的装置有关。在上面已经参考图2对根据现有技术的装置作出了描述。
图11示出根据本发明的控制装置31。在这种电压控制装置31中，具有于图2中所示元件相同功能的元件采用相同的参考标号。与图2中所示的打印控制装置26相比，根据本发明的装置包括一随机噪声发生器32，其输出被施加到计算器3’，该计算器通过其行的函数计算墨滴电荷电压，从而以随机方式改变每个墨滴的电荷。该发生器使用伪随机数输出算法输出一随机数值。本领域的专家将知到怎样建立这种类型的算法。最好是，这种算法将被设计以输出一平均值，该值小于施加到用于对每一墨滴充电的充电电极上的标称电压与施加到用于对一帧中紧邻着的两滴墨滴其中之一充电的充电电极上的标称电压的差值的三分之一，至少四分之三的对许多帧中的墨滴而产生的值超过预定的数值。同样，最好是，附加代数电压值的符号即时间数的份额被附加电压总值整除，附加值的较大的值将等于1/2。这反映了一个实事，即平均起来，j行墨滴从相应于零附加随机电压的中心位置，朝着下一较高行或下一较低行运动的概率相等。对于最后的墨滴，是指朝着输出端或朝着在一帧中最近的墨滴的变化。
如此，墨滴的位置将被噪音影响。四分之三的墨滴的实际位置与标称位置之间的距离将小于指定距离的1/3，如果没有随机电压的改变，该指定距离将使两个墨滴相分离，该距离朝着下一较高行或下一较低行的概率相等。例如，预定的帧的数量用来计算墨滴位置与当对其施加相应于其所在行的标称电压时所占据的位置之间的距离，上述预定的帧的数量等于包含在三条条纹中的帧的数量。当然，可以以不同的方式选择生成算法，甚至可应用用户选择的几个算法，例如根据由喷嘴打印的点的固有密度。
由于墨滴沿着对其施加相应于其所在行的标称电压时所占据的实际位置周围分散，在图3中通过两条相距d的直线显示出的对不准的缺陷可不再被观察到或看起来不再明显，这是因为墨滴将位于这两条直线之间的空隙处，打破了上述缺陷的直线性，从而使其更加不易于被观察到。
在最佳实施例中，打印机包括检测介质的实际前进和其标称前进之间的差的检测器12。因此，打印控制装置31还包括一个计算介质位置误差的计算器34。检测器12和位置误差计算器34相互串联连接，并且连接到一个计算介质前进的动态平移校正电压φ的计算器35上。由计算器35确定的动态平移校正电压φ作为介质实际位置与其标称位置比较而得的误差值εx的函数，被加到墨滴充电电压计算器3＇上，所述标称位置是墨滴的列j的函数。施加到一个脉冲中的各墨滴上的附加充电电压的计算，作为其列的函数可采用在一个误差表中给出的用于校正误差εx的所存储的附加电压值。这些值可作为实际的差的函数被加入。所述计算还可采用一个使用打印机制造商已知的数据的运算法则，这些数据除了误差εx外，例如还有墨滴的单位质量、由偏转电极处的电压产生的电场的值、作为施加给充电电极20的电压的函数的墨滴的位置之间的关系。
该操作如下。
检测器12检测将要打印的当前带的标记和该带的标称位置之间的差。这一差值作为由传感器12传送的信号的函数被输入到计算介质前进误差值εx的误差计算器34中。这一误差被输入到动态平移计算器35中，所述动态平移计算器35用于计算加给墨滴充电打印计算器3＇以便校正动态平移量的校正值。通过将由存储器2产生的对帧的描述得出标称电压，随机噪声发生器32输出的值，和从由计算动态平移校正量φ的计算器35产生的差值校正量得出的校正量的值相加，墨滴充电电压计算器3＇计算加给墨滴充电电极的电压的代数和。
计算器34的另一个功能涉及标记的识别和对传感器12发出的信息的处理，以便推导所述标记相对于其标称位置的变化量。上面简要提到，用于确定介质前进误差值的一个简单的步骤，包括计算对应于标称位置0的传感器元件和接收所述标记的传感器元件之间的传感器元件的数目。这隐含地假设标记的厚度与传感器的分辨率为同一数量级。在这些条件下，如果只有一个元件，则由检测标记的传感器元件编号来确定误差。如果标记被两个传感器元件重复检测，则计算该误差，作为感知到标记的最接近的传感器元件的编号的函数，加上一个增量，所述增量采用两个传感器元件之间的距离，例如，各个传感器元件的电流比。
图12示出一个实施例，该实施例表示可能出现的不同情况，以及当传感器的分辨率比墨滴直径大时的处理方法。在如图12所示的示例中，标记由几条线组成(例如在参考说明书的例子中为三个)，区别表示一个脉冲中的不同墨滴，例如对应于9墨滴脉冲的位置2、4和6的墨滴。
在各种情况下，与标称位置的差，将从标记51的重心在平行于介质前进方向的X轴上的投影的位置的计算开始，由计算器34进行计算。
考虑到测量标记的传感器元件来确定这一重心。如果墨滴如图12中的部分A所示在其正常位置上，在测量将是精确的。如果在第5行和第6行中的墨滴如部分B所示偏离它们的标称位置，则误差将被减小。当如部分C所示的标记被打印时，如果随机电压发生器32不被限制，则同样可以减小误差。显然，为了将误差减到最少，最好限制该发生器32。
在参考图10描述的可动位置检测器的情况下，可通过当打印头扫描时取样来测量标记位置，从而提高测量精度并将噪音的影响减到最小。
权利要求
1.一种以可调节和连续的方式改变充电墨滴到达介质的位置的方法，墨滴在被与电压发生器(32)连接的充电电极(20)充电后，从打印头(25)发射，墨滴的路径被偏转电极(23,24)影响，上述偏转电极根据墨滴在由其行确定的N个位置，即第一位置X1，最终位置XN，和N-2个中间位置之间所带的电荷使墨滴偏转，上述N个位置以大约垂直于打印头(25)与介质(27)相对运动的方向的一直线段的形式确定由一个墨滴脉冲获得的一帧，该方法的特征在于，在将被施加到对每个射向介质(27)的墨滴进行充电的充电装置上的标称电压上叠加一附加随机代数电压，该附加随机代数电压的最大振幅为将被施加到对所述墨滴充电的充电电极(20)上的标称电压与将被施加到对一帧中紧相邻的两个墨滴其中之一充电的充电电极(20)上的标称电压之间差值的几分之一。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，附加随机代数电压的值由一伪随机生成算法产生，该算法生成一值，该值小于将被施加到对每一墨滴充电的充电电极(20)上的标称电压与将被施加到对一帧中紧相邻的两个墨滴其中之一充电的充电电极(20)上的标称电压之间的差值的三分之一，对许多帧中的墨滴产生的值中至少四分之三超过了预定数。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，附加随机代数电压的值由一伪随机生成算法产生，该算法生成一值，该值小于将被施加到对每一墨滴充电的充电电极(20)上的标称电压与将被施加到对一帧中紧相邻的两个墨滴充电的充电电极(20)上的标称电压之间的差值的平均值的三分之一，对许多帧中的墨滴产生的值中至少四分之三超过了预定数。
4.根据权利要求1所述的方法，适用于打印机，其中介质(27)逐步前进并被打印条纹，其特征在于-在介质(27)上打印当前条纹和第一标记，-介质前进并打印下一条纹，-计算标记的理论标称位置与实际位置之间的代数差，-对于脉冲中的各个墨滴确定出介质前进的修正量，即一个加到施加给每个从打印头输出的墨滴的充电电压值上的动态平移校正电压φ，以校正墨滴的偏转和对介质的位置与其标称位置之间的代数差进行补偿，-除了随机电压之外，一用来校正介质位置的动态平移校正电压φ的计算值被加到一射向介质的脉冲中的每一个墨滴上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当标记被打印时，附加随机电压不被施加到墨滴充电电极(20)上。
6.一种打印机，在脉冲的1至N行中连续偏转喷射墨滴，根据定义打印图案的数据，一个脉冲中的墨滴到达或不到达打印介质，该打印机至少具有-一个打印头(25)，该打印头包括将至少一次喷墨分成多个墨滴的装置和一个墨滴充电电极，及将一些墨滴偏转向打印介质的装置，-控制打印输出的装置，包括根据脉冲中墨滴的行，对该射向介质的墨滴注入电荷的装置，所述装置与墨滴充电电极相连，其特征在于，控制打印输出的装置包括一与墨滴电荷注入装置相连的随机附加电压产生器，该墨滴电荷注入装置根据由附加随机电压产生器通过一随机值产生函数而产生的随机电压的值来改变对每一个墨滴的充电电压，这样每一行的墨滴沿一中心位置被分散，该中心位置是墨滴没有任何附加电压的位置。
7.根据权利要求6的连续偏转喷墨打印机，其特征在于，包括至少一个位置检测器，该检测器输出一个表示介质的指定前进和实际前进的差的值，并且打印控制装置还包括一个计算介质前进的动态平移校正电压φ的计算器(35)，该计算器(35)对于一个脉冲中的各墨滴，根据其行函数确定出介质前进的动态平移校正电压φ，该校正电压根据由与检测器(12)相连的装置输出的介质前进的变化值，计算与标称位置之间的差值，计算介质前进的动态平移校正电压φ的计算器(35)与墨滴充电装置连接，墨滴充电装置根据介质前进的校正电压的值，来改变作为介质前进的动态平移校正电压的函数的各墨滴的充电电压，所述校正电压的值由计算介质前进的动态平移校正电压φ的计算器(35)产生。
全文摘要
一种用于改变被充电的墨滴到达介质(27)之上的位置的方法,墨滴由与一电压发生器相连的充电电极充电,墨滴的路径被偏转电极(23,24)的作用影响,上述偏转电极根据墨滴所带电荷的值,在通过由一个墨滴脉冲以大约平行于介质前进的X方向的直线段的形式获得的一帧定义的位置N之间,对其进行偏转,该方法的特征在于一个附加随机电压等于将被施加到对一帧中每一个墨滴充电的充电电极上的标称电压与将被施加到对一帧中紧相邻的两个墨滴之一充电的充电电极上的标称电压之差的几分之一,该随机电压被附加到被加在每个墨滴充电装置上的标称电压上。
文档编号B41J2/075GK1300672SQ001373
公开日2001年6月27日 申请日期2000年12月2日 优先权日1999年12月3日
发明者A·杜南德 申请人:伊马治公司