修正交错全宽阵列打印头总成中的针脚和滚动误差的系统和方法

摘要

一种方法评估交错的全宽阵列(SFWA)打印头总成中打印头位置。该方法包括选择第一打印头构造用以在图像接收构件上打印第一测试图案、生成用于从该第一测试图案所捕获的数据得到的滚动和针脚位移的位置修正数据、对比该位置修正数据与位移范围中至少一个门限以及在该位置修正数据超出该位移范围中至少一个预定门限的情况下依照该位置修正数据运行至少一个打印头执行器。

说明书

技术领域

本公开大体上涉及具有交错的全宽打印头总成的成像装置，更具体地，涉及这样的成像装置中针脚和滚动误差的修正。

背景技术

一些油墨印刷装置使用单个打印头，但是许多使用多个打印头以增加印刷速率。例如，可将四个打印头布置成两列，每列具有两个打印头。第一行的两个打印头分开与打印头的宽度对应的距离。第二行中的第一个打印头设在对应第一行中两个打印头之间的间隙的位置，以及第二行的最后一个打印头与第二行中第一个打印头分开的距离对应打印头的宽度。这个布置称为交错的全宽阵列(SFWA)打印头总成，SFWA总成的一个实施例在图1中示出。

打印头中喷墨与图像接收构件通过之间的同步使得能够在垂直于该构件通过的方向上在该构件上形成连续的油墨图像。然而，打印头喷出的油墨滴可能不象期望的那样对准。SFWA中每个打印头具有六个位置自由度，其中三个是平动、三个是转动。这些打印头需要精确地对齐以提供从由该总成中一个打印头提供的油墨滴到由别的打印头印刷的油墨滴的平滑过渡。会由于例如打印头不能满足制造公差、打印头和打印机相关的部件热膨胀、打印头磨损等而发生打印头的错位。

打印头六个自由度中的三个错位可分为滚动或针脚误差。滚动误差会在打印头围绕与成像构件正交的轴转动时发生。滚动误差导致打印头喷出的油墨滴行相对成像构件歪斜。这种歪斜在两个打印头之间的分界面处比较明显，并且会导致讨厌的条纹。针脚误差发生于一个打印头相比另一打印头移位。Y-轴针脚误差起因于这样的移位，其使得来自移位的打印头的油墨滴行落在由前面或后面的打印头喷出的油墨滴行的上方或下方。X-轴针脚误差起因于这样的移位，其使得由该移位的打印头打印出的行中的第一和最后的墨滴分别距离前面和后面的打印头打印出的行中的最后一个或第一个墨滴过近或过远。当然，如果移位的打印头是该总成中第一或最后一个打印头，那么这些行中的第一墨滴或最后一个墨滴就不会各自出现在与另一打印头交叉处。因此，期望在SFWA中以足够的精度对齐打印头以得到高质量的图像。

发明内容

一种方法评估油墨打印系统中的图像质量并且生成用来在SFWA中调节打印头的位置和方向的数据值。该方法包括选择第一打印头构造用以在图像接收构件上打印第一测试图案、生成用于从该第一测试图案所捕获的数据得到的滚动和针脚位移的位置修正数据、对比该位置修正数据与位移范围中至少一个门限，以及在该位置修正数据超出该位移范围中至少一个预定门限的情况下依照该位置修正数据运行至少一个打印头执行器。

附图说明

评估油墨打印系统中图像质量并生成改变该油墨打印系统运行的数值的系统的前述方面和其他特征在下面的描述中结合附图来解释。

图1是具有四个打印头的交错的全宽阵列(SFWA)打印头总成的立体图。

图2是用来生成位置修正数据的工艺的流程图，该数据可用来调节图1所示的SFWA打印头总成中的打印头的位置。

图3是图2的工艺检测到的位移范围误差的表示。

图4是打印机的框图，描述由控制器运转以检测测试图案中的误差以及生成用以调节SFWA打印头总成中打印头位置的位置修正数据的部件。

具体实施方式

为了大体上理解这里公开的系统和方法的环境以及该系统和方法的细节，可参照附图。在附图中，类似的参考标号始终用来指明类似的元件。正如这里所使用的，词语“打印机”涵盖任何为各种目的执行打印输出功能的设备，如数字复印机、编辑机、传真机、多功能机等。并且，下面表述的描述指向生成用于SFWA打印头总成中打印头针脚和滚动误差的位置修正数据的系统。

现在参照图4，描述图像产生机器的一个实施例，如高速相变油墨图像产生机器或打印机10。如所示，该机器10包括框架11，如下所述的，该系统所有运行子系统和部件都直接或间接安装在该框架上。开始，该高速相变油墨图像产生机器或打印机10包括成像构件12，其示为鼓的形式，但是也可以同样是支撑起来的环形带形式。该成像构件12具有成像表面14，其可在方向16移动，并且相变油墨图像形成在该表面上。可在方向17转动的刺穿辊19加载抵靠鼓12的表面14以形成刺穿辊隙18，在该辊隙中，形成在该表面14上的油墨图像刺穿到加热的介质页49上。

该高速相变油墨图像产生机器或打印机10还包括相变油墨传送子系统20，其具有至少一个一种颜色的固态相变油墨源22。由于该相变油墨图像产生机器或打印机10是彩色图像产生机器，所以该油墨传送系统20包括四个源22、24、26、28，代表相变油墨的CYMK(青、黄、品红、黑)四种不同颜色。该相变油墨传送系统还包括熔化和控制设备(未示)，用以将固态的相变油墨熔化或相变为液态。该相变油墨传送系统适于将该液态油墨施加到包括至少一个打印头总成32的打印头系统30。由于该相变油墨图像产生机器或打印机10是高速或高流量、彩色图像产生机器，所以该打印头系统30包括彩色油墨打印头总成和几个(例如，两个)独立的打印头总成32和34(如所示)。

如进一步示出的，该相变油墨图像产生机器或打印机10包括衬底供应和操纵系统40。该衬底供应和操纵系统40例如可包括纸张或衬底供应源42、44、48，其中供应源48例如是大容量纸张供应源或输送器，用以存储和提供切片形式的图像接收衬底49，例如。该衬底供应和操纵系统40还包括衬底操纵和处理系统50，其具有衬底加热器或预加热总成52。所示相变油墨图像产生机器或打印机10还可包括原始文档输送器70，其具有文档保持托盘72、文档页输送和取回装置74以及文档暴露和扫描系统76。

该机器或打印机10的各种各样的子系统、部件和功能的运行和控制在控制器或电子子系统(ESS)80的辅助下进行。例如，该ESS或控制器80是整套、专用微型计算机，其具有带有电子存储器84的中央处理单元(CPU)82和显示器或用户界面(UI)86。例如，该ESS或控制器80包括传感器输入和控制电路88以及像素设置和控制电路89。另外，该CPU82读取、捕获、准备和管理图像输入源(如扫描系统76或联机或工作站连接90)与该打印头总成32和34之间的图像数据流。这样，该ESS或控制器80是主要的多任务处理器，用以运行和控制机器其他所有子系统和功能，包括下面讨论的打印头清洁设备和方法。

该控制器80可利用通用或专门、执行程式化指令的可编程处理器实现。执行这些程式化功能所需要的指令和数据可存储在与该处理器或控制器相关联的存储器中。这些处理器、它们的存储器和接口电路构成该控制器以执行在下面完全描述的工艺，其使得能够生成和分析打印的测试带用以生成喷射信号波形调节和数字图像调节。这些部件可提供在印刷电路卡上或提供为专用集成电路(ASIC)中的一个电路。各电路可利用独立的处理器实现或多个电路可在同一处理器上实现。或者，这些电路可利用分散的部件或在VLSI电路中提供的电路实现。并且，这里描述的电路可利用处理器、ASIC、分散的部件或VLSI电路的组合实现。

运行中，待产生的图像的图像数据从该扫描系统76或经由联机或工作站连接90发送到该控制器80用以处理和输出到该打印头总成32和34。另外，该控制器确定和/或接受相关的子系统和部件控制(例如来自经由该用户界面86的操作者输入)以及相应地执行这种控制。结果，适当色彩的固体形态的相变油墨熔化并传送到该打印头总成。另外，像素设置控制相对该成像表面14实行，因此对每个这样的图像数据形成所需的图像，以及接收衬底由任一个源42、44、48提供并由衬底系统50操纵与表面14上的图像形成同步对齐。最后，该图像在该刺穿辊隙18内由该表面14转移并固定定影至该图像衬底。

为了评估SFWA打印头总成中打印头的位置和对齐程度，该控制器80可执行这样的程序化的指令，其使得该打印机能够实现多个工艺以生成位置修正数据从而解决该滚动和/或针脚误差，并且评估该修正数据的应用和继续进行进一步误差处理的需要。通常，这些工艺接收所捕获的打印在图像接收构件上的测试图案的图像数据。该控制器可实现图像评估器，其处理所捕获的图像数据并使得该控制器生成用于对齐该打印头的位置修正数据。在一个实施例中，由执行程式化指令的控制器80实现的多个工艺包括图像评估器210(图1)用于滚动和针脚误差位置修正数据生成，以及分析该修正数据以确定是否应用该数据以调节一个或多个打印头的位置以及确定是否需要额外的测试。下面讨论这些工艺的一个实现。

现在参照图1，示出高速或高流量、彩色图像产生机器的SFWA打印头总成。该总成230连接到该控制器80和至少一个执行器220。该总成230有四个打印头232、234、236和238。该上打印头232和236以及下打印头234和238布置成交错模式。每个打印头232、234、236和238具有对应的前面233、235、237和239，用以将油墨喷射到图像接收构件上以形成图像。该交错布置使得打印头能够在该衬底的整个宽度上形成图像。在打印模式中，打印头前面233、235、237、239设置成靠近(例如，大约23密耳)鼓12的成像表面14。在一个实施例中，每个打印头大约2.5英寸长。这个长度使得该SFWA打印头总成能够打印在交叉工艺方向大约10英寸长的图像。每个打印头可连接到两个执行器220之一。该执行器可通过齿轮系、平动或转动联动连接到该打印头以移动该打印头。该执行器220响应来自该控制器80的信号。由该控制器80执行的一部分指令实现图像评估器210，其处理所捕获的测试图案的图像数据以生成用于滚动和针脚误差的位置修正数据。该控制器80实现的其他工艺将该位置修正数据转换为步进电机脉冲或者其他控制信号，用以操作该执行器220和该打印头232、234、236和238。

每个打印头232、234、236和238的喷射面分别包括多个喷嘴243、247、245、249，其可布置成在该喷射面在交叉工艺方向(X轴)延伸的行。一行中每个喷嘴之间的间隔受到可在该打印头中给定区域内设置的油墨喷嘴的数量的限制。为了使液滴在接收衬底上印在该交叉工艺方向上比一行中邻近的喷嘴之间的距离更近的距离，打印头一行中的喷嘴在该交叉工艺方向(沿该X轴)偏移远离该打印头中至少一些其他行中的喷嘴。邻近的行中喷嘴之间的偏移使得打印的行中的油墨滴数量可通过驱动后续行中的喷嘴以当由前面的行喷射的液滴到达时喷射油墨。当然，也可有其他的喷嘴布置。例如，不用偏移的喷嘴行，而是该喷嘴可布置为喷射面中具有线性喷嘴行和列的网格。总成中每个打印头可配置为发散该成像装置中采用的每一种颜色的油墨滴。在这样的构造中，每个打印头可包括用于该成像装置中使用的每种颜色的油墨的一行或多行喷嘴。在另一实施例中，每个打印头可配置为采用一种颜色的油墨，从而该打印头的喷嘴喷射相同颜色的油墨。

如上所讨论的，打印头与该接收衬底以及该成像装置中其他打印头的对齐可反映图像质量问题。一个具体类型的对齐参数是打印头滚动。如这里所使用的，打印头滚动指的是围绕与该图像接收表面正交的轴顺时针或逆时针转动。打印头滚动可能由多种因素导致，如机械磨损，以及机器部件上的其他干扰源，这会改变打印头的位置和/或相对于图像接收表面倾斜。同样的干扰还会导致针脚误差。针脚误差在该打印头在该工艺方向(Y)或交叉工艺方向(X)偏移时出现。这些误差导致来自一个打印头的液滴与另一个打印头的液滴错位。在Y针脚误差的情况下，一个打印头的行中的液滴会相对另一打印头的行中的液滴向上或向下偏移。在X针脚误差的情况下，一个打印头的最后一个液滴与下一个打印头的第一个液滴之间的间距小于或者大于打印头中邻近液滴的间距。

由打印机控制器实现以评估SFWA打印头总成中打印头位置并生成位置修正数据的工艺如图2所示。该工艺300开始于选择该SFWA打印头内的打印头构造以形成测试图案(框304)。在一个实施例中，对于打印头SFWA打印头总成，可获得两种构造，比如其中一个如图1所示。在这个实施例中，一种构造使用打印头234和232来形成测试图案，而另一构造使用打印头232、238和236来形成测试图案。工艺继续在图像接收构件上生成测试图案(框308)。该控制器以公知的方式生成用于该打印头中的压电喷射器的喷射信号以控制油墨喷射到图像接收构件上形成该测试图案。该图像接收构件上的测试图案的图像被成像系统捕获，并且该控制器接收所捕获的该测试图案的图像数据(框312)。在一个实施例中，该成像系统是一个或多个光学传感器，其设置为邻近该打印机中的转动图像接收构件，如图像鼓或环形带。在另一实施例中，成像系统是位于压板下方的移动光源以生成与打印在设在该压板上的介质页上的标记对应的图像数据。在这个实施例中，该测试图案可直接打印在页面上，该图像可从转动图像接收构件转移到离开该打印机的介质页。该介质页然后设在该压板上用以生成所捕获的图像数据，该数据然后被提供到该控制器。在另一实施例中，成像系统在打印机外部，但是连接到该打印机以将所捕获的图像数据传输至该打印机。这个外部成像系统包括移动光源和压板，类似于上面讨论的与打印机集成的那种。

所捕获的图像数据这样处理，即测量该测试图案中距存储在该打印机中的该测试图案的内部表示中的位置的位移(框316)。该测试图案图像质量的这些位移和可信度(下面更详细的描述)用来生成位置修正数据(框320)。下面更详细地讨论生成该位置修正数据的计算。该位置修正数据与位移范围中至少一个门限对比以确定该位置修正数据是否大于或小于门限不超过预定的量(框324)。即，该工艺确定该修正数据是否在关于门限的预定范围内，这个信息使得该工艺能够确定是否将该修正数据应用于该SFWA打印头总成中的打印头。这样的范围如图3所示。

如图3所示，用于位移范围400的一对门限404和412示为用于上述对比。关于门限404的预定的应用范围408指明施加到打印头的位置修正数据值。类似地，关于门限412的范围414中的位置修正数据也应用于该打印头。该应用范围408和414之间的范围420识别出未应用于该打印头的修正数据值，因为该范围的这部分中的位移误差还不认为大到需要修正。该范围408的小于该门限404的部分不需要与该范围408大于该门限404的部分具有同样的大小。类似地，该范围414小于该门限412的部分不需要与该范围414大于该门限412的部分具有同样的大小。下面更详细地讨论该应用范围中门限的意义。

如果该位置修正数据不在该应用范围内，该工艺(图2)确定该修正数据是否在可接受的范围420内(框328)。如果该数据不在可接受的范围，那么该打印头离开工艺适当的位置太远而无法修正它们的位置以及执行恢复工艺，这可能包括操作者介入(框332)。该恢复工艺设计为处理在通常的运行环境中不会发生的大的错位。如果该修正数据在该可接受的范围内，该工艺测试该测试是否完成(框336)，如果是，则该工艺完成。测试完成确定是否需要打印和评估额外的测试图案。例如，打印机可在系统重置等时打印和评估所有的打印头构造。如果测试没有完成，则选择另一打印头构造(框364)，该工艺继续打印另一图案并评估该图案的误差。

如果该位置修正数据在该应用范围之一内(框324)，那么将该修正数据应用于用来打印该测试图案的该构造中的至少一个打印头(框340)。通过该控制器激活连接到SFWA打印头总成内的打印头的至少一个执行器将该修正数据应用到打印头。该控制器例如可生成至步进电机等的脉冲以在适当的方向移动打印头以便修正所检测到的误差。这些脉冲可参照该位置修正数据生成。这些执行器(如图1的执行器220)设置为邻近该SFWA打印头总成并通过齿轮系等连接到该打印头用以该打印头的平动或转动。也可使用其他的方式来运行一个或多个执行器以参照该位置修正数据移动该打印头。该工艺然后对比该修正数据与该应用范围中的门限以确定所检测到的误差是否小于该门限(框344)。如果该数据小于该门限以及所评估的测试图案是第一个被打印的(框348)，那么该工艺还生成并将位置修正数据应用于没有喷射油墨形成该测试图案的打印头(框352)。尽管没有用该打印头生成测试图案，但是仍进行调节，因为生成该测试图案的打印头中的误差看起来并不大。如果所评估的测试图案不是第一个被生成的(框348)，那么打印和评估额外的测试图案，从而该测试结束。

如果该误差大于该应用范围中的门限之一(框344)，那么该工艺确定是否评估第二测试图案(框360)。如果已经评估了第二图案，则不需要进一步的测试。否则，选择另一打印头构造(框364)，并使用其生成另一测试图案(框308)。评估这个图案(框312-360)。如果由生成该第二测试图案的打印头产生的误差太大，激活该恢复工艺(框332)。如果该误差在该应用范围内，应用该位置数据(框340)并结束该测试。否则，该误差在可接受的范围内(框328)并完成该测试。因此，该应用范围不大于该门限上预定量的部分用来确定一个打印头构造的测试是否足以评估该SFWA打印头总成中的位置误差。

现在参照下面的表讨论该位置修正数据的计算。

在该表格中，“前”和“后”指的是参照图4中成像机器的前面和后面的用来打印测试图案的打印头的两种构造，图4的前面是操作者通常站立的位置，而机器的后面通常面朝墙壁。图1中的打印头232和234最靠近该机器的前面，而打印头236和238最靠近该机器的后面。因此，在一个实施例中，该“前面”构造使用两个“前面”打印头232和234来打印该测试图案，还可使用打印头238，而该“后面构造”使用打印头232、236和238来打印该测试图案。如果从该前面构造打印的测试图案检测到的误差在指明应用位置修正数据的范围内，则应用这些数据以仅调节打印头234的位置。如果从该后面构造打印的测试图案检测到的误差在指明应用位置修正数据的范围内，则应用这些数据以调节打印头232和236的位置。打印头位置的评估可开始于由该前面构造或该后面构造任一个打印测试图案。该列“1-2”表明每当首先使用该前面或该后面构造时都进行调节。如果所检测到的误差大于该门限超过上面讨论的预定量，则使用别的构造打印第二测试图案。该列“2-2”表明每当使用该前面或该后面构造生成该第二测试图案时进行调节。该列“1-1”表明每当使用该前面或该后面构造生成该第一测试图案以及误差小于该门限不超过如上所讨论的预定量时进行调节。

进一步参考该表格，数字1、2，3和4指的是在一个实施例中SFWA打印头总成的打印头。例如，该打印头232、234、236和238分别对应数字2、1、4和3。字母X和Y分别指交叉工艺和工艺方向。字母R指的是打印头中的滚动误差。滚动误差是该打印头围绕正交于该X-Y平面的轴的转动。字母“m”、“d”和“c”分别指的是测量误差、由该表中公式确定的位置修正数据和实际应用的位置修正数据。例如，该测量误差可在上面讨论的范围404内。因而，由该公式确定的位置修正数据没有应用，所以实际应用的位置修正数据是零。

在该表格中，mR1、mR2、mR3和mR4分别指SFWA打印头总成中第一、第二、第三和第四打印头的测量滚动误差。mY1、mY2和mY3指的是SFWA打印头总成中用于该第一、第二和第三针脚接口的打印头之间的工艺方向测量误差，以及mX1、mX2和mX3指的是SFWA打印头总成中用于该第一、第二和第三针脚接口的打印头之间的交叉工艺方向测量误差。因此，mY1指的是工艺方向上该第一和第二打印头之间的相对针脚间距误差，mX1指的是交叉工艺方向上该第一和该第二打印头之间的相对针脚间距误差。类似地，mY2指的是打印头2和3之间的工艺方向针脚间距误差，而mX2指的是打印头2和3之间的交叉工艺方向针脚间距误差。下面更详细讨论针脚接口。

在一个实施例中，执行该测试图案图像分析以生成用于针脚接口中的打印头之间误差的修正数据或修正打印头的滚动误差的工艺还通过对比图像衬底的图像数据中的测试图案与该测试图案的内部表示来评估测试图案中最左边和最右边的油墨喷嘴位置以及滚动测试图案的质量。这个分析产生可信度测量值，其使得实现上述表格的工艺能够确定该滚动和针脚位移测量值是否可用于进一步的处理。如果该可信度不满足或不超过预定的门限，则忽视测量值mR1、mR2、mR3、mR4、mY1、mY2、mY3、mX1、mX2和mX3。否则，按照上面的表格中详述的方式处理这些测量值。上面表格中的系数A和B是将滚动误差应用于针脚计算的权重因数。在一个实施例中，系数A是9.70和系数B是83.9。

利用这个信息，该表格可用于实现上述工艺。例如，如果该第一打印头构造用来打印测试图案，那么使用该表格的上面部分，因为“当前位置”指的是用于测试图案打印的打印头构造，而其值对于该上面部分是“前”。如果滚动位移可信度小于预定的门限，则计算用于该滚动位移的修正位置数据。对于交叉方向针脚位移，该针脚接口处、在该交叉工艺方向的左边和右边的油墨喷嘴位置可信度一定小于预定的门限，而两个打印头的滚动位移一定小于滚动位移限制。如果满足所有这些条件，计算该交叉工艺针脚位移修正位置数据。类似地，计算该工艺针脚位移修正位置数据，如果在该针脚接口处、该工艺方向上的左边和右边油墨喷嘴位置的可信度小于预定的门限，以及两个打印头的滚动位移小于滚动位移限制。在一个实施例中，如果满足上面解释的条件，则按照上面的表格计算该修正数据。例如，所确定的、用于运行该执行器(其移动该第一打印头以修正前面测试中的滚动)的位置修正数据是-mR1，所确定的、用于该执行器(其移动该第一打印头以修正工艺方向平移)的是位置修正数据-mY1+B*cR1。如果只是满足评估该第一测试图案的条件，那么所确定的、用于第四打印头的位置修正数据是(mX2-mX1)/2。如果满足打印该第二测试图案的条件，则用于该第一打印头的位置修正数据是mX1。计算该位置修正数据之后，该工艺对比所计算的数据与该位移范围以确定该修正数据是否在该应用范围之一内。如果是，则将该数据应用于对应的执行器。否则，不应用该修正数据。