CN101437687B - 使用多个打印墨盒的打印装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个打印墨盒可用于复制图像的装置，其中每个打印墨盒能将一部分图像打印到基体上。该装置还有一个可使基体在第一维空间平行移动的移动工具。这些打印墨盒安装在二维支座上，能在基体上打印出垂直于该第一维空间的线条。在能打印互相衔接的线段而形成线条的多个打印墨盒中，不到半数的多个打印墨盒沿着该第一维空间互相紧靠排列。

Description

使用多个打印墨盒的打印装置
有关专利申请的相互参照资料
本专利申请的权利要求系美国暂时性专利申请系列号为60/765,353以及申请日期为2006年2月3日专利申请的权益，而且该暂时性专利申请以整体作为本专利申请的参照资料。
有关联邦政府赞助的研究或开发项目的参照资料
不适用
顺序列表
不适用
技术领域
本发明广泛涉及各种打印装置，尤其是涉及使用多个打印墨盒的高速打印装置。
背景技术
喷墨打印装置使用的喷墨盒能将小滴墨水推动到基体上，例如纸张上。某些喷墨打印装置使用来回移动的打印头，打印时打印头沿着纸张的宽度在通过纸张时便落下一条或数条墨线，成为图像的行元素。当打印头完成图像的一行时，纸张便根据一行的宽度而向前移动。然后打印头再通过纸张的宽度打印出下一行。来回移动的打印装置通常运作较慢，只适用于某些对打印速度要求不太高的场合。
另外一些喷墨打印装置使用单个固定的打印头。纸张是在打印头下面向前移动，打印头的喷嘴会根据纸张的位置而把小滴墨水喷射到纸张上，从而形成图像。这类喷墨打印装置的打印速度快于那些使用来回移动打印头的打印装置。然而，由于这类装置一般使用的是比较狭窄的打印头，所以只适用于打印比较狭窄的1至2英寸(2.54-5.08cm)图像。由于宽度较大的打印头制造非常复杂，所以很少使用。而且如果打印头中的任何喷嘴出现故障，就必须更换整个打印头。
为了克服来回移动打印装置的低速缺点以及固定头打印装置打印宽度的限制，开发了各种使用多个小型固定打印头的打印装置，以此形成图像。典型的打印头带有许多喷嘴，而且打印头还有更多的空间用来安装针尖、敷设输送墨汁的管道、驱动电子设备等。因此，不能简单地将两个用于打印图像相邻部分的打印头一个紧挨另一个地安装在一个框架或支座上。但是可以将两个打印头安置在一个二维支座上。图1显示安装有打印墨盒102A-F的支座100。打印墨盒102-A和102-F分别有打印头104-A和104-F，每个打印头均有许多可控的喷嘴供打印图像的行元素。打印墨盒中的每个喷嘴都是可以单独控制的，将小滴墨水喷射到基体106上。在实际操作中，基体106会按箭头A所示的方向移动通过打印墨盒102。每个打印头104所有的喷嘴都在控制下将小滴墨水喷射到基体上，在基体上按纸张移动相平行的方向(箭头A)打印图像的行元素。这些紧挨着打印的行元素便形成宽度为W1的编织图像(图1中表示为内容108的线条)。图1中所示的支座的长度为D，这足以容纳打印宽度为W1的图像所需数量的打印墨盒。常用的打印墨盒能打印的行元素宽度介于1至1.5英寸之间(2.54-3.81cm)。而采用图1所示结构中的打印墨盒可以打印宽度W1为6至9英寸之间(15.24-22.86cm)的图像。
图2显示打印墨盒202A-F以及204A-F在支座200上的排列情况。该支座的长度为D，可供打印宽度为W2的图像。宽度W2是由图1所示打印墨盒排列打印的图像宽度的两倍。具体地说，第一组六个打印墨盒202A-F打印第一部分图像，其宽度为W1；而第二组六个打印墨盒204A-F打印第二部分图像，其宽度也为W1。该两组打印墨盒一齐产生一个宽度为W2的编织图像。如前面结合图1所述，基体206按照箭头A所示的方向移动通过支座200，同时组成打印墨盒202A-F和204A-F的所有喷嘴会喷射出墨滴，形成图像(图示成记号为208的线条)。如果每个打印墨盒打印的行元素宽度介于1至1.5英寸之间，即2.54-3.81cm，图2中的结构能打印宽度W2介于12至18英寸之间(30.48-40.72cm)的图像。
打印墨盒202A-F通常是分布在与方向A相平行的支座200上，以至打印该图像相邻行的每对打印墨盒(即打印墨盒202-A和202-B)中心之间的距离和打印头相互间的距离d1是相等的。如图2所示，打印墨盒202F和204A打印该图像的相邻行。而这两打印墨盒之间的距离是打印头相互间的距离d1的5倍。因此在打印墨盒202F和204A之间随平行于箭头A的方向上共有4个打印墨盒。
基体206的排列误差和移动误差可能会造成编织图像的两行之间的排列偏差(即编织误差)。如果这种偏差较小，尤其是如果这两个打印墨盒之间的距离较小，这种偏差不会在一个由两个打印墨盒打印出的图像中造成编织行的可辨误差。特别是如果打印图像毗邻行的一对打印墨盒之间的距离和打印头相互间的距离d1是相等时，则该两墨盒间的偏差误差并不会造成编织行的可辨误差。如图2所示，当打印毗邻行的两个打印墨盒属于同一组的打印墨盒(202A-F或204A-F)时，它们之间的距离是d1(以及在它们之间没有墨盒)。如果打印毗邻行的两个打印墨盒属于不同组(即属于202F和204A)，则该两打印墨盒之间的偏差可造成编织行的较大可辨误差。因此，降低各对用于打印图像毗邻行的打印墨盒之间的距离就能减少产生可辨编织误差的可能性。
发明内容
一种打印装置，该装置带有多个打印墨盒以及可安装该多个打印墨盒的支座。该装置还有一个可使基体在第一维空间平行移动的移动工具。该多个打印墨盒以二维的形式安装在一个支座上，并能在基体上打印出垂直于第一维空间的线条。而且，在能打印互相衔接的线段而形成线条的多个打印墨盒中，不到半数的多个打印墨盒沿着第一维空间互相紧靠排列。
考虑到下面的详细说明，本发明的其它方面以及优点是显而易见的。
附图说明
图1显示一种早先的打印墨盒在支座上的排列。
图2显示另一种早先的打印墨盒在支座上的排列。
图3显示一个装有打印墨盒的打印支座的实施例。
图4显示另一个装有打印墨盒的打印支座的实施例。
图5显示又一个装有打印墨盒的打印支座的实施例。
图6A-C为一些打印装置实例的示意图，这些装置采用图1-5中所描述的支座的实施例。
图7A-B为另一些打印装置实例的示意图，这些装置采用图1-5中所描述的支座的实施例。
图8显示又一个装有打印墨盒的打印支座的实施例。
图9显示一个弯曲的支座，该支座带有可装打印墨盒的狭槽。
具体实施方式
较好实施例的详细说明
图3显示装有两组打印墨盒302A-F和304A-F的支座300。供打印毗邻行的任何一对打印墨盒302A-F和304A-F之间的最大距离等于打印头相互间的距离d1的两倍。正如前面参考图2所讨论的情况，降低打印毗邻行的打印墨盒之间的距离可降低编织误差。特别是，打印墨盒302F和304A之间的距离是打印头相互间距离d1的两倍，而不是图2所示结构中相互间距离d1的5倍。如果由图2所示的单独打印墨盒202A-F和204A-F打印出打印宽度与由单独打印墨盒302A-F和304A-F的打印宽度相等时，则由图3所示的打印墨盒组合所打印出的图像的最大宽度与由按图2所示的打印墨盒排列所打印出的图像的最大宽度相等。在支座上安装打印墨盒时，在沿着平行于箭头A的方向要使置于任何两个用于打印图像毗邻行的打印墨盒之间的打印墨盒的数目低于每组打印墨盒数目的一半，就能降低编织误差。
图4显示另一个装有两组各含6个打印墨盒的实施例，用来打印编织图像。该编织图像的宽度与图2和图3中所显示的装置所能达到的宽度相等。在纸张移动方向上两个打印头之间的最大距离是打印头相互间距离d1的两倍。显而易见，这种结构是可有一些变化的，而变化后的其它装置也可能使打印毗邻行的打印墨盒间的距离达到最小化。
图5显示一个在支座500上安装三组墨盒的装置，每组墨盒含有8个打印墨盒502A-H、504A-H和506A-F。适当安装打印墨盒502、504和506可使任何一对打印墨盒之间的距离达到最小化。在这种结构中，打印毗邻行的任何一对打印墨盒之间的最大距离是打印头相互间距离d1的三倍。如果每个打印墨盒打印宽度介于1至1.5英寸(2.54-2.81cm)，这种结构能打印图像的最大宽度介于24至36英寸(60.96-91.44cm)。
虽然图3和图4中的结构显示两组各含6个打印墨盒在支座上的分布情况，能使排列误差和移动误差对打印图像编织部分的影响最小化。打印墨盒的这种分布情况是可有其它一些结构变化的。同样地，图5显示一种三组各含8个打印墨盒在支座上的排列情况，而这种分布情况也是可有其它一些结构变化的。此外，两组或更多组打印墨盒的其它排列情况将是显而易见的，安装在打印毗邻行的任何两组打印墨盒之间的打印墨盒的数目应小于该组墨盒的数目的一半。
图6A为组合有纸张移动装置以及支座602的打印装置的示意图，在该支座上安装有如上所述的打印墨盒。尤其是传动带604移动卷筒纸606通过支座602，而支座是直立安置的。支座602以及传动带604可随着纸张移动，而打印墨盒能将墨水滴喷射到纸张上。图6B与图6A相似，装有支座602以及传动带604。卷筒纸606能在支座602和传动带604之间水平地移动。图6C显示一种可用于打印平面纸的排列情况。其中支座614安装在传动带610的对面，该传动带移动平面纸618A-C通过该支座。当每页平面纸通过支座上的打印墨盒时，该打印墨盒在控制下喷射出墨水。
图7A显示支座702，这是一个弯曲的(即部分圆柱体)而不是平面的支座。如上所述，打印墨盒安装在支座702上。卷筒纸706可在支座702和转鼓(或圆柱体)704之间移动。尤其是当转鼓704促使卷筒纸706按旋转方向移动时，支座702上的打印墨盒在控制下将墨水喷射到纸上形成图像。图7B显示一种由第一支座708和第二支座710以及转鼓712组成的结构。纸张分别在转鼓712和第一支座708之间以及和第二支座710之间通过。当一部分卷筒纸714置于第二支座710和转鼓之间时，第一支座708上的打印墨盒将墨水喷到一部分卷筒纸714上。然后，第二支座710上的打印墨盒将墨水喷到卷筒纸714的相同部分上。如果第一支座708上的打印墨盒提供第一种彩色墨水，而第二支座710上的打印墨盒提供第二种彩色墨水，则图7B的配置就能用来打印有两种彩色的图像。显而易见，类似于图7B所显示的具有更多转鼓/支座的组合就能用来在卷筒纸上打印有两种以上彩色的图像。
对在此领域工作的技术人员来说，用于实现图6A-C和图7A-B所示的一些装置所需的机械以及电器控制系统的详细技术都是已知的。
再一次参考图3，在一些实施例中，所有的打印墨盒302A-F以及304A-F提供的全是相同彩色的墨水。在另一些实施例中，一组打印墨盒302A-F提供第一种彩色的墨水，而另一组打印墨盒304A-F可能提供第二种彩色的墨水。同样地，在一些实施例中，单个控制系统接收图像行元素数据(即光栅线)并联动墨水的喷射，从安装在支座300上的所有打印墨盒把行元素复制到基体306上。在另一些实施例中，第一控制系统与第二控制系统各自接收图像行元素数据。第一控制系统依照图像行元素数据联动第一组打印墨盒(即打印墨盒302F)喷射墨水，而第二控制系统依照图像行元素数据联动第二组打印墨盒(即打印墨盒304A-F)喷射墨水。在又一个实施例中，第一控制系统接收该图像数据的第一部分，依照第一部分联动第一组打印墨盒喷射墨水。在该实施例中，第二控制系统接收该图像数据的第二部分，依照第二部分联动第二组打印墨盒喷射墨水。
图8显示一个装有打印墨盒802A-F和804A-F的支座800的实施例。该实施例与图3所显示的打印支座相类似，除了单独打印墨盒802A-F和804A-F安装为与基体的移动方向A的垂直面构成一个夹角φ。这种安装方式可提高打印墨盒所打印图像的清晰度。角φ的值可由所用的打印墨盒而定。打印墨盒的制造商可以推荐各种适用于打印不同清晰度的专用φ值。例如，在一个实施例中，将打印墨盒的φ值定为介于1.5°和3°之间，这样所得的输出清晰度最低在纸的移动方向(箭头A)为600点/英寸(dpi)而在纸的宽度方向为300dpi，最高在两个方向上均为600dpi。
除此之外，将打印墨盒802A-F以及804A-F按一定角度安装还可以降低每个打印墨盒所必需的瞬间墨水供应。尤其是，如果打印墨盒802A-F以及804A-F不是按一定角度安装(即这些墨盒的喷嘴处在与基体的移动方向相垂直的共线上)，则组成一个特定打印墨盒的所有的喷嘴必须同时喷射墨水。然而，将墨盒安装成一定角度，则可只要求特定墨盒中一部分喷嘴喷射墨水。对于打印墨盒而言，降低必须同时喷射墨水的打印墨盒的喷嘴数目，既能减少打印墨盒所要求的瞬间墨水供应，又能减少从打印墨盒的喷嘴喷射出墨水所需的瞬间能量。
在一些实施例中，上述的支座是将钢块通过高精度铣削而成，并经热处理以保持其热稳定性。在一些实施例中，支座可由碳纤维制成。在另外一些实施例中，支座是由因瓦(一种铁与镍的合金)制成。另外，还有一些其它的材料也适宜于制造支座。上述的以及图示的打印墨盒的安装方式都是一些实施例，用于显示一个打印墨盒与另外打印墨盒的相对位置。这些位置可由支座上切割出槽沟来确定，而打印墨盒就由安装螺钉固定在槽沟内。图9显示一个实施例，为弯曲支座900的一部分。支座900带有第一组槽沟904A-F，供安装第一组6个打印墨盒，以及第二组槽沟904A-F，供安装第二组6个打印墨盒。图9中显示了支座900的一部分，还包含槽沟906A以及906B，这些是第三组槽沟的一部分。第三组槽沟的剩余部分未被表示出来。该支座还有安装孔908、910以及910{912？}，可用于在槽沟902-A内安装和调整打印墨盒。通常，可用螺钉在槽沟内固定打印墨盒。与908、910以及912相类似的一些孔是与其它剩余的槽沟有关的。
上述各种方案可用于任何一类打印墨盒，并适用于下列打印机：台式喷墨打印机、喷墨绘图机、工业用喷墨打印机等。显而易见，上述所有的实施例并不限于只适用喷墨盒，可能还用到其它类型的打印技术，其中图像数据的编织是横穿过多个墨盒的。例如，上述方案可能被用来安装打印头，这些打印头可用于改变磁强记录仪中成像鼓上的磁通量的。同样地，也可以将成像打印头按上述方式进行安装，使其对静电复印术中所用的成像鼓曝光。
工业适用性
由上述的说明看来，本发明的众多改进显然是具有技术诀窍的。因此，本说明应仅仅是说明性的，而且是为下述目的而提出的。其目的就是使那些具有技术诀窍的人员能够去制作和使用本发明以及讲授实现上述结构的最佳方法。对于后述的权利要求范围内的所有改变均享有完全的专利权。

Claims (17)

1.一种打印装置，该装置具有：
一个第一大组多个打印墨盒(302-A至304-F；402-A至404-F；502-A至506-H)；
一个可安装第一大组多个打印墨盒(302-A至304-F；402-A至404-F；502-A至506-H)的支座(300；400；500)，其中第一大组多个打印墨盒以二维形式分小组安装于该支座(300；400；500)上；
一种可使基体在第一维空间(A)平行移动的移动工具(604，606，616，704，712)；其特征在于，
其中该第一大组多个打印墨盒(302-A至304-F；402-A至404-F；502-A至506-H)能在基体上打印出垂直于该第一维空间(A)的线条，而且在能打印互相毗邻的线段而形成线条的第一大组多个打印墨盒(302-A至304-F；402-A至404-F；502-A至506-H)中，不到半数的打印墨盒沿着第一维空间(A)互相紧靠排列，安装在打印毗邻行的任意两个打印墨盒之间的打印墨盒的最大数目应小于该小组墨盒(302-A-F；304-A-F；402-A-F；404-A-F；502-A-H；504-A-H；506-A-H)的数目的一半。
2.权利要求1所述的装置，其中该装置还含有一个第二大组多个打印墨盒，该打印墨盒安装于一个第二支座上。
3.权利要求2所述的装置，其中第一大组多个打印墨盒以及第二大组多个打印墨盒打印出颜色相同的线条。
4.权利要求2所述的装置，其中第一大组多个打印墨盒中的一个墨盒打印出第一线条，第二大组多个打印墨盒中的一个墨盒打印出第二线条，而且第一线条与第二线条是紧靠的。
5.权利要求2所述的装置，其中第一大组多个打印墨盒用第一种颜色打印出第一线条，而第二大组多个打印墨盒用第二种颜色打印出第二线条。
6.权利要求5所述的装置，其中至少一部分的第一线条与至少一部分的第二线条相衔接。
7.权利要求5所述的装置，其中至少一部分的第一线条与至少一部分的第二线条相重叠。
8.权利要求1所述的装置，其中每个第一大组多个打印墨盒是喷墨墨盒，而该墨盒含有多个喷墨喷嘴。
9.权利要求8所述的装置，其中喷墨墨盒的多个喷墨喷嘴并不是排列成垂直于第一维空间的。
10.权利要求9所述的装置，其中该装置含有一个控制系统，用于控制每个喷墨墨盒的喷嘴喷射一致的墨滴。
11.权利要求9所述的装置，其中喷墨墨盒中的大部分喷嘴不会同时喷射墨滴。
12.权利要求1所述的装置，其中第一大组多个打印墨盒含有一个单色打印墨盒。
13.权利要求1所述的装置，其中第一大组多个打印墨盒含有一个多色打印墨盒。
14.权利要求1所述的装置，其中该装置含有一个控制系统，可接收一系列光栅数据，并能使每个打印墨盒的操作与其中一列光栅数据相一致。
15.权利要求1所述的装置，其中每个打印墨盒可以从支座上卸去。
16.权利要求1所述的装置，其中支座是弯曲的。
17.权利要求1所述的装置，其中支座是平面的。
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