一种用于微调由打印设备的至少一个打印头打印的墨滴的位置的方法和打印设备与流程

本发明涉及一种用于微调由打印设备的至少一个打印头打印的墨滴的位置的方法和包括至少一个打印头的打印设备。

背景技术：

1、打印设备通常具有多个打印头，每个打印头包括用于分配墨滴的多个喷嘴，其中每个墨滴形成打印图像的单个点。在理想情况下，当打印头的每个喷嘴同时分配墨滴时，打印点的图案与打印头的喷嘴图案相对应。

2、然而，由于不同的随机或不受控制的因素，如每个喷嘴的反应时间的微小差异、喷射压力和速度的差异或墨滴喷射角度的差异，打印点的图案与喷嘴图案不同。这会影响打印图像的质量。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是提供一种用于补偿不利影响的方法以及相应的打印设备。

2、该目的通过一种用于微调由打印设备的至少一个打印头打印的墨滴的位置的方法来解决，该打印头是包括多个喷嘴的二维打印头。在该方法的一个步骤中，在每个打印头的多个喷嘴处、优选地在每个打印头的所有喷嘴处同时分配墨滴以打印图像。由相机(或多个组合相机)捕获打印图像，其中相机捕获由打印头打印的点的图案，将捕获的图案与打印头的喷嘴的图案进行比较。如果在由打印头打印的点的图案与喷嘴图案之间检测到偏差，则为了后续打印过程，相对于打印头的其它喷嘴的墨滴分配，在时机方面对来自至少一个喷嘴的墨滴分配进行改进。换言之，在单个喷嘴处的墨滴分配通过延迟参数来控制，以补偿打印头的不同喷嘴的分配时机的变化。

3、通过在多个喷嘴处同时分配墨滴，所选喷嘴的几何图案被复制在纸张/支撑物上。因此，通过单独测量每个墨滴的位置，并假设每个墨滴的相对位置对应于所选喷嘴在打印头上的相对位置，我们可以计算打印头的(全局)位置。相反，通过假设打印头的目标位置，我们可以计算每个墨滴(即每个打印点)的目标位置。

4、为了确定打印点的位置偏差，利用了打印头内喷嘴的位置以高精度已知的事实。例如，用于微调的打印头打印的图像由多个点组成，其中每个点对应于打印头的一个喷嘴，即每个喷嘴打印一个点。

5、因此，通过在时机上改进从至少一个喷嘴的墨滴分配，墨滴以更高的精度定位，这对打印图像的打印质量产生积极影响。

6、本发明方法的一个主要优点是，点的位置的微调可以在没有任何机械装置的情况下发生，仅通过用相应的软件控制分配时机。

7、特别地，调整以自动方式发生。

8、该方法可以包括多次迭代，以确保以尽可能最好的精度调整点的打印位置。

9、根据一个方面，基于由相机捕获的图像确定至少一个打印头的位置和/或取向，确定打印头的位置和/或取向与目标位置和/或取向的偏差，基于确定的偏差调整打印头的位置和/或取向。因此，打印头的调整可以以简单且精确的方式进行。

10、我们将水平方向定义为横向于打印设备的前进方向的方向，竖直方向定义为平行于打印设备的前进方向的方向。当提到宽度时，我们指的是沿水平方向测量的长度。

11、例如，相机具有小于两个相邻喷嘴的距离的一半的像素尺寸。从而保证了相机能够捕获并区分打印头打印的每一个点。因此，点的位置和每个打印头的位置和/或取向以非常准确的方式确定，这允许对点位置进行准确的微调以及对打印头的位置和/或取向进行准确调整。特别地，打印头调整可以足够准确地进行，使得在一个打印头和其相邻打印头之间的打印件上看不到过渡区域。

12、相机的像素尺寸被定义为在基材上测得的相机视场宽度除以沿捕获图像的一条线的像素数量，为了定义起见，假定捕获图像的线与水平方向对齐。例如，如果在基材上测量的视场为10cm宽，即图像捕获基材的10厘米宽区域，且相机捕获的图像为1000像素宽，则像素尺寸为10/1000cm。

13、请注意，由于打印头的几何形状和准确的墨水分配时机，两个相邻喷嘴之间的距离远大于图像中两个相邻打印像素之间的距离。两个相邻打印像素之间的距离是指以最高打印分辨率打印的图像的两列之间的水平距离。我们也可以将此距离称为打印分辨率距离。

14、代替在每个喷嘴处打印一个点，也可以为了对齐过程而仅处理预定的一组喷嘴。例如每2个、每3个、每5个或每10个喷嘴。

15、相机特别单独捕获打印头打印的点。这意味着相机由于特定的像素尺寸可以区分打印头打印的所有点。

16、另一个优点是，具有特定像素尺寸的相机产生的数据比像素尺寸小到足以产生超过打印分辨率的图像(即，具有大量像素以覆盖所需区域的图像)的相机更少。因此，具有特定像素尺寸的相机降低了总体成本和处理时间。

17、应用意义上的像素尺寸是指投影到相机传感器的单个像素上的打印图像的区域的大小。

18、例如，相机有一个像素尺寸为5μm的传感器。借助于合适的光学部件，例如一个90μm宽的正方形被投射到相机的一个像素上。

19、根据一个方面，在横向于打印设备的前进方向的方向上机械地调节至少一个打印头的位置。前进方向对应于纸张/基材行进方向。调整因此以简单的方式进行。

20、优选地，至少一个打印头的旋转位置也被机械地调节。

21、打印设备可以包括至少两个打印头，并且可以为至少一个打印头确定延迟参数，以便补偿打印头沿着打印设备的前进方向的未对齐。由此，可以通过控制装置以非机械方式实现在打印设备的前进方向上的调整，并且打印头在前进方向上的位置可以被刚性地固定，特别地，使得打印头在前进方向上原则上不可移动。换句话说，可以省略前进方向上的机械调整。

22、相机优选地覆盖至少一个打印头的整个宽度。在不止一个打印头的情况下，相机可以覆盖所有打印头的整个宽度。从而，相机可以捕获通过一行打印头中的所有打印头由相应的至少一个打印头打印的图像。这也有助于打印头的精确对齐。覆盖打印头的整个宽度的相机不需要来回运行以捕获打印头打印的所有图像。因此，测量精度特别高，并且打印头相对于彼此的位置可以以精确的方式确定。此外，与移动相机相比，处理对齐的时间也缩短了，因为相机捕获的每张图像同时记录了关于每个打印头的对齐的信息。

23、该目的进一步通过一种打印设备、特别是一种喷墨打印设备解决，该打印设备包括：至少一个打印头，该打印头是包括多个喷嘴的二维打印头，被配置为捕获由打印头打印的图像的相机，以及被配置用于处理由相机捕获的图像、用于将打印点的图案与打印头的喷嘴的图案进行比较以及检测打印头打印的点的图案和喷嘴图案之间的偏差的控制单元，其中如果在打印头打印的点的图案和喷嘴图案之间检测到偏差，该控制单元配置用于单独地控制来自至少一个打印头的每个喷嘴的墨滴分配的时机。

24、如已经关于本发明的方法所解释的，本发明的设备允许在一个打印头内对打印图案进行微调而无需任何机械装置。因此，通过减少每个打印点的预期打印点位置和实际打印点位置之间的误差，实现了特别高的印刷质量。为了创建一个可见的打印点，打印头可能必须成排发送多个墨滴，但为了便于描述，我们将以成排发送的多个墨滴视为单个墨滴。

25、特别地，控制单元用相应的软件编程，以便基于打印点与相应喷嘴的位置的偏差来为单个喷嘴确定合适的延迟值。

26、打印设备被配置为执行上述方法。

27、根据一个方面，控制单元还被配置为确定打印头的位置和/或取向与目标位置的偏差，并且打印设备包括配置为基于控制单元确定的偏差调整至少一个打印头的位置和/或取向的调整单元。因此，至少一个打印头的调整可以以简单且精确的方式进行。

28、相机的像素尺寸可大于打印头位置所需的测量精度。例如，典型要求是50μm的精度。因此，像素尺寸可大于50μm。这是通过多个测量点实现的，这些测量点使打印头位置测量的京都比每个打印点的单独测量精度更高。换句话说，对于(小于)50μm的定位精度规格，我们可以提供大于50μm的像素尺寸。

29、小于两个相邻喷嘴距离的一半的相机的像素尺寸确保相机可以捕获和区别由打印头打印的每个点，使得以简单和精确的方式促进了打印头的调整。

30、例如，相机的像素尺寸是打印头的两个相邻喷嘴之间距离的0.4倍或更小。当像素尺寸至少略小于两个相邻喷嘴的距离的一半时，即使点的位置偏离理想位置，相机也能够区分打印头打印的点。例如，如果在纸张/基材沿前进方向行进时从打印头喷嘴出来的单个墨滴被延迟，则可能会发生这种情况。

31、请注意，由于打印头的几何形状和准确的墨水分配时机，两个相邻喷嘴之间的距离远大于图像中两个相邻打印像素之间的距离。在我们的示例中，两个相邻喷嘴之间的距离约为300μm，而打印图像中两个打印像素之间的距离(即打印分辨率距离)为21μm。这些21μm是通过喷嘴分布的二维特性以及通过仔细利用可以将点投射在纸上的单一维度上的墨滴生成时机来实现的。因此，我们可以负担得起使用像素尺寸大于打印分辨率距离一半(例如10μm)的相机。在实践中，我们可能会使用大于打印分辨率距离、甚至大于打印分辨率距离的两倍、三倍或甚至四到五倍的相机像素尺寸。

32、优选地，相机具有双重功能，并且还用作质量控制相机，用于在正常生产操作中控制打印图像的质量。这对于打印设备的紧凑且具有成本效益的结构而言是特别有利的。

33、根据一个方面，打印设备包括至少两个打印头，并且控制单元被配置为控制从不同打印头的墨滴的分配时机。换句话说，可以为从打印头所有喷嘴的墨滴分配实现全局延迟，即，利用相同的值在一个打印头的每个喷嘴处延迟墨滴的分配。

34、对于单独延迟以及全局延迟来说，延迟取决于打印速度、特别是纸张/基材行进速度。

35、例如，至少一个印刷头的位置可在横向于打印设备的前进方向的方向上调节，并且打印头的位置相对于前进方向是刚性固定的。这简化了打印设备的设置，并使打印头的位置更加稳定。

36、为了能够旋转调节至少一个打印头，打印头可以可旋转地安装。旋转可调节性，特别是结合在横向于打印设备的前进方向的方向上的可调节性，允许非常灵活地定位至少一个打印头。

37、至少一个打印头可以具有以列和行布置的喷嘴，其中每列和每行具有至少两个喷嘴。特别地，每列和每行包括多个喷嘴。由此，实现了由打印设备打印的图像的特别高的分辨率。

38、例如，列和行以平行四边形的形式布置。例如，喷嘴相对于彼此移位，使得由一个打印头打印的点可以定位成比喷嘴之间的机械距离更靠近彼此，这有助于打印图像的高分辨率。

39、特别地，打印头的两个相邻喷嘴之间的距离明显大于两个相邻打印点可以在纸张/基材上打印的距离。这可以通过打印头的二维方面实现，例如，通过相应地调整墨滴分配的时机，打印头可以在纸张/基材上产生单行点。

40、优选地，相机是覆盖至少一个打印头的整个宽度(优选两个打印头的宽度)的线性扫描相机。因此，相机不需要在轨道上来回移动来执行打印头的校准，这减少了校准时间，从而减少了纸张浪费。使用对齐以覆盖打印头整个宽度的相机的组合可以实现相同的结果。

41、相机优选地相对于纸张/基材行进方向定位在至少一个打印头的下游。

42、该至少一个打印头例如附接至横向于打印设备的前进方向延伸的杆。这使得打印头能够稳定地悬挂。

43、例如，该杆连接到机器框架上。