CN107627749A - 一种喷墨打印的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头沿打印介质的宽度方向（X向）排布，该方向（X向）和打印介质的移动方向（Y向）垂直，打印介质在Y向匀速移动，喷墨打印头在按需打印的同时沿X向做往复运动，由于喷墨打印头在X向的低速往复移动打印，有效提高了喷头喷嘴的使用率，因此提高了打印的可靠性，减少喷嘴缺陷的停机率和材料、墨水的浪费，适用于打印图案宽度小于喷墨打印头有效打印宽度的喷墨打印，特别适用于二维码、条形码等在柔性介质的高速打印，可有效满足塑料印刷、纸张印刷行业的高速喷码需求。

Description

一种喷墨打印的方法

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印的方法，属于按需喷墨的数码打印领域，特别适合于印刷行业的二维码、条形码等高速喷码。

背景技术

近年来，数码打印技术蓬勃兴起，特别是基于单PASS技术的数码打印在工业生产领域快速扩展，彻底改变了一些传统的工艺。比如，陶瓷数码打印机彻底改变了陶瓷墙地砖的生产工艺，取得了产品质量和效益的显著提升。

目前，按需打印的喷墨打印分为单PASS打印模式和多PASS打印模式，所谓的单PASS打印就是喷头喷嘴的长度方向（X向）与打印介质的移动方向（Y向）垂直，喷头一般为固定不动，打印介质从喷头下方通过一次就可以得到需要打印的图案，其打印介质连续运动，没有停顿。单PASS打印具有效率高，产量大的优点，其缺点是打印喷头的有效打印宽度必须大于等于打印图案的宽度，所以需要使用较多的喷头，进而增加机器成本，所以单PASS设备价格高，适用于大批量、连续生产方式。

多PASS打印，属于传统的打印方式，其所以说传统是因为我们日常所见的包括办公、数码喷绘等打印机，多是往复式的多PASS。其打印特点是喷头的喷嘴长度方向和打印介质的移动方向Y向平行，喷头在X向往复运动，打印介质的运动是步进运动，喷头在X向移动一个行程并完成一个PASS的打印，打印介质在喷头换向升速的间歇期步进一个PASS的距离，喷头反向后完成下一个PASS的打印，如此反复完整全部打印操作，打印介质同一位置的图案需要分为多个PASS完成。多PASS打印效率低、产量小，但其价格便宜，适用于小批量、间歇式生产。

由于国家对产品质量可追溯系统的建设，以及物流，物联网等新兴领域的需求，企业的促销需要等，基于单PASS打印的二维码、条形码打印机目前在印刷和包装行业兴起。印刷行业包括塑料薄膜印刷和纸张印刷，其特点是批量大、印刷速度高等特点，而普通的单PASS打印机用于印刷行业就存在如下的不足：

1.速度低，目前喷墨打印头的点火频率多为30-40KHZ，理论打印速度80-120米/分钟，难以满足客户需求。

2.打印稳定性低，喷墨打印的稳定性一般和打印的点火频率有关，高频率下容易出现墨水打印缺陷，比如断线等，这些缺陷在固定位置会影响图案的美观。

3.打印图案宽度小，造成喷头喷嘴负荷不均，从而影响喷头整体寿命。

4.喷头出现缺陷后需要清洗喷头恢复打印状态，无法适应长时间连续打印，只能间歇性打印。

5.出现缺陷后，频繁的清洗浪费大量墨水，据统计对于薄膜类打印，现有机型在每次换料都需要清洗喷头，其浪费墨水约为墨水总量的50%。

目前，市场出售的用于印刷喷码的打印机全部为基于单PASS技术的结构，喷墨打印头在打印过程中固定不动，针对于印刷行业的特殊性，未见创新的技术和结构出现。

发明内容

本发明主要为解决上述之不足而提供的一种喷墨打印的方法。

其方案如下：

一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头沿打印介质的宽度方向（X向）排布，该方向（X向）和打印介质的移动方向（Y向）垂直，打印介质在Y向匀速移动，喷墨打印头在按需打印的同时沿X向做往复运动，打印控制系统根据检测到的打印介质在Y向的移动速度、Y向的打印图案间距、打印图案宽度、喷头有效打印宽度、喷墨打印头X向运动速度计算确定发送数据的数量和每个打印数据的X向偏移值，以保证每个打印数据打印在正确的打印位置，打印控制系统根据打印介质在Y向的移动速度、喷墨打印头在X向的运动速度以及打印图案的宽度和高度值计算每个打印数据的起始行和结束行在X向的偏移值S，并根据偏移值S计算确定每个打印数据在Y向的每行数据的X向偏移值，修正该X向偏移值确保打印图案的形状不会失真。

如上所述的喷墨打印方法，其喷墨打印头是压电式喷墨打印头、热发泡式喷墨打印头，喷墨打印头的有效打印宽度方向和X向一致，喷墨打印头在X向排列数量大于等于1，喷墨打印头在X向排列的多个喷头的排列位置根据打印图案的位置而定，并可根据打印图案位置而调整。

如上所述的喷墨打印方法，其喷墨打印头沿X向所做的往复运动可以是匀速运动，也可以是匀速移动一定距离后保持一定时间，再匀速移动一定距离再保持一定时间的间歇式移动；匀速往复移动时，当运动到一端的终点时先停止再反向回复，匀速往复移动的速度和间歇式往复移动的速度及间歇移动的次数，根据打印图案的宽度和喷头的有效打印宽度而定。

如上所述的喷墨打印方法，其X向往复移动的速度是0.001米/分钟至1米/分钟，最佳速度是0.01米/分钟至0.3米/分钟。

如上所述的喷墨打印方法，其打印控制系统上传后的打印数据主要有两类，一是在Y向每行数据的X向偏移值递增或递减的打印数据，此数据是移动状态的打印数据；二是X向整体偏移但Y向不变的打印数据，此数据适合三种状态：a. 间歇运动模式的保持期间，b.匀速往复运动到两端后静止的打印数据，c. Y向打印介质速度很高、打印图案较短，打印图案Y向初始行和结束行数据偏移很小，图像失真值在可接受的范围内时采用。

采用上述喷墨打印方法的喷墨打印装置，和现有技术相比，可以取得以下优点：

1．由于喷墨打印头配合喷墨打印头驱动及控制系统按一定的速度X向往复移动打印，所有喷嘴都参与打印，相当于增加了备用喷嘴，有效降低喷头喷嘴的缺陷概率，也延长了喷头的寿命。

2．当个别喷嘴出现缺陷时，由于是动态打印，且打印图像宽度小于喷头有效打印宽度，所以缺陷呈现的概率降低。

3．因为高速打印导致的一些打印缺陷，在不参与打印的时间内喷嘴可有效恢复打印性能。

4．对于二维码等小幅打印，可提高打印时长几倍以上，配合自动清洗等辅助措施可实现持续高速打印。

5．可加装到印刷机等高速机器上，实现在线打印。

6．减少缺陷处理频次，节约昂贵的墨水。

附图说明：

图1是喷墨打印头和喷嘴排布的示意图

图2是单PASS结构的喷墨打印头排布示意图

图3是多PASS结构的喷墨打印头排布示意图

图4是本发明的喷墨打印头排布示意图

图5是本发明按传统单PASS固定位置数据打印的结果示意图

图6是本发明打印数据增加X向偏移值后的打印结果示意图

图7是本发明打印数据在图6基础上又增加了Y方向递增或递减偏移量后的打印效果图

图8是采用间歇式移动打印方案的打印效果图

图9是实施例1结构示意图

图10是实施例2结构示意图

图11是实施例3结构示意图

图12是实施例4结构示意图

图13是实施例5结构示意图

图14是实施例6结构示意图

图15是实施例7结构示意图

以上图9～图15中： 1是压电式喷墨打印头；2是打印头安装板；3是喷头位置调节装置；4 是垂直升降板；5 是水平移动板；6是喷墨打印头驱动及控制系统；7是水平移动驱动系统；8是垂直升降装置；9是固定架；10是墨水供给及压力平衡系统；11是打印介质运动装置示意图；12喷墨打印头清洗机构示意图；其它见具体实施例。

图16是打印控制系统各参数的计算表

本发明技术方案结合附图1至8和图16进一步说明如下：

首先，图1 所示是常见压电式喷墨打印头的示意图，从图中可以看到，喷嘴一般沿喷头的长边方向排布，喷嘴一般会有多排平行布局，但是每排的喷嘴在短边方向不重合，而是有错位，此错位保证多排喷嘴在短边方向的投影是等间距的。

那么，对于单PASS打印，喷头沿长边方向排布。即图2所示的X向排布，对于打印宽幅的数码打印，相邻的喷头喷嘴会首尾相连或重叠5个像素左右，由于喷头的长边尺寸会大于喷嘴的排布长度，所以喷头会以平行的多排错位方式排列。图2所示是2排错位排布，单PASS结构一般在图示X、Y二维平面内只有Y向运动。

图3是多PASS打印，喷头长边Y向错位排列，喷嘴首尾相连，喷头X向往复运动，喷头移动到一边后，打印介质Y向移动一个PASS的距离，喷头再反响运动开始下一个PASS的打印，如此重复完成打印作业，值得强调的是多PASS打印时，喷头X向的移动速度一般在12米/分钟到48米/分钟，甚至更高。

图4是本发明的喷头排布示意图，在图2所示的单PASS基础上增加了X向的往复移动，但是相比较于图3的多PASS打印，在X向的移动速度是低速的0.01米/分钟至0.3米/分钟，最高速度是多PASS打印喷头最低移动速度的40分之1。本发明的移动因为是往复移动，同样不可以无间隙换向反转，所以需要静止少许后反向运动。

如果只是采用图4的硬件结构，仍然采用不做处理的打印数据进行打印，就有如图5所示的打印效果，当喷头L向移动时，打印图案会成为平行四边形，到端头后静止时正常；R向移动时又会出现相反的平行四边形图案。

图6所示是根据打印介质Y向的运动速度和打印图案的Y向间距和喷头的X向移动速度计算每个打印图案的X向偏移量，对打印数据进行修正后得到的打印结果，由于没有对打印图案在Y向对现有分辨率下的所有行数据进行修正，所以图案仍呈平行四边形。

图7是对所有数据修正后的打印结果，移动打印的数据将被提前修正成如图示最大值为S的X向偏移量，即从开始行到结束行，从0递增或递减X向偏移值至S值。

图8是采用间歇式移动打印的结果。

图16是打印控制系统的计算参数，从计算数据来看，对于常见二维码的打印，S偏移量值都没有大于0.1mm。

具体实施例：

本发明应用到具体的机器中的实施例如下：

实施例1：

如图9所示是本发明实施例的一种，本实施例每个压电式喷墨打印头1有独立的喷头安装板2，压电式喷墨打印头1固定连接于喷头安装板2上；喷头安装板2通过直线导轨滑块机构组成的喷头位置调节装置连接在垂直升降板4上；垂直升降板4与水平移动板5之间通过直线光轴直线轴承结构相连，并由垂直升降装置7的气缸驱动，可以根据需要提升压电式喷墨打印头1到合适的工作位置，包括清洗位、打印工作位、待机维护位等；喷头位置调节装置3是锁紧装置，当直线滑块移动到需要的初始打印位后进行锁紧定位；水平移动驱动装置7由伺服电机加行星减速器连接滚珠丝杆丝母机构组成；水平移动板5和固定架9之间是直线导轨滑块连接；安装固定架9安装固定于打印介质传输机构11上，打印介质传输机构11提供匀速的打印介质运动；墨水供给及压力平衡系统提供压电式喷墨打印头稳定工作需要的墨水供给及压力平衡；喷墨打印头清洗机构12用于喷头的维护和喷嘴打印缺陷的处理，可以是全自动清洗、半自动清洗、手工清洗。

需要打印时，压电式喷墨打印头1通过垂直升降装置8下降到打印位置，接到打印指令后，喷头驱动及控制系统7根据打印图案的宽度计算水平移动的速度和距离，根据打印介质的速度及打印图案的间隔计算上传图案的数量及图案的偏移像素值并上传打印数据，单方向打印数据结束后电机反向并打印上传并计算好偏移值的反向打印数据，偏移值决定打印图案的打印位置固定不变。

喷头驱动及控制系统7包括电脑操作系统、打印机管理软件、打印编辑软件、辅助管理软件、压电式喷墨打印头驱动板卡等。

值得强调的是对于比较小的图案，由于水平方向的移动速度远远小于打印介质的移动速度，所以图案在打印介质移动方向的开始边与结束边水平方向的偏移值很小，不会影响到图像的识别和外观，所以图案可以不用考虑偏斜处理。图16的计算表可见对于常见二维码打印此X向偏移值小于0.1mm。

如果打印图案的长度较长，尽管上述的夹角很小但是图案的开始边和结束边有明显的像素偏移时，就有必要对图案进行偏斜处理以弥补此像素偏移，以得到良好的打印图案。

上述实施例的可变方案为，垂直升降装置装置8可变为滚珠丝杆丝母结构；垂直升降板4和水平移动板5之间的直线轴承直线光轴结构可变为直线导轨滑块连接、燕尾槽式的滑动结构、直线光轴配滑动套结构等滑动副连接；水平移动板5与固定架9的直线导轨滑块结构可变为直线轴承直线光轴结构、燕尾槽式的滑动结构、直线光轴配滑动套结构等滑动副连接；水平移动驱动装置7可变为步进电机加减速器结构、直流减速电机、直线电机、齿轮齿条结构、同步带传动的结构或者部分的替换结构，以上变换均为本方案的变形。

实施例2：

如图10所示是本发明所述实施例的一种，本实施例与实施例1不同之处是压电式喷墨打印头1变为几个相互重合或相互喷嘴穿插的平行喷头组，每组压电式喷墨打印头数量根据需要达到的打印介质移动速度而定。本实施例可提高打印介质的运动速度，达到高速打印

实施例3：

如图11所示是本发明所述实施例的一种，本实施例压电式喷墨打印头1共用喷头安装板2，压电式喷墨打印头1可在喷头安装板2内沿水平方向滑动以调节初始打印位置；初始位置确定后用喷头位置调节装置3的锁紧螺母锁紧定位；喷头安装板2固定连接在垂直升降板4上；垂直升降板4与水平移动板5之间通过直线光轴直线轴承结构相连，并由垂直升降装置7的气缸驱动，可以根据需要提升压电式喷墨打印头1到合适的工作位置，包括清洗位、打印工作位、待机维护位等；水平移动驱动装置7由伺服电机加行星减速器连接滚珠丝杆丝母机构组成；水平移动板5和固定架9之间是直线导轨滑块连接；安装固定架9安装固定于打印介质传输机构11上，打印介质传输机构11提供匀速的打印介质运动；墨水供给及压力平衡系统提供压电式喷墨打印头稳定工作需要的墨水供给及压力平衡；喷墨打印头清洗机构12用于喷头的维护和喷嘴打印缺陷的处理，可以是全自动清洗、半自动清洗、手工清洗。

需要打印时，压电式喷墨打印头1通过垂直升降装置8下降到打印位置，接到打印指令后，喷头驱动及控制系统7根据打印图案的宽度计算水平移动的速度和距离，根据打印介质的速度及打印图案的间隔计算上传图案的数量及图案的偏移像素值并上传打印数据，单方向打印数据结束后电机反向并打印上传并计算好偏移值的反向打印数据，偏移值决定打印图案的打印位置固定不变。

喷头驱动及控制系统7包括电脑操作系统、打印机管理软件、打印编辑软件、辅助管理软件、压电式喷墨打印头驱动板卡等。

值得强调的是对于比较小的图案，由于水平方向的移动速度远远小于打印介质的移动速度，所以图案在打印介质移动方向的开始边与结束边水平方向的偏移值很小，不会影响到图像的识别和外观，所以图案可以不用考虑偏斜处理。图16的计算表可见对于常见二维码打印此X向偏移值小于0.1mm。

如果打印图案的长度较长，尽管上述的夹角很小但是图案的开始边和结束边有明显的像素偏移时，就有必要对图案进行偏斜处理以弥补此像素偏移，以得到良好的打印图案。

上述实施例的可变方案为，垂直升降装置装置8可变为滚珠丝杆丝母结构；垂直升降板4和水平移动板5之间的直线轴承直线光轴结构可变为直线导轨滑块连接、燕尾槽式的滑动结构、直线光轴配滑动套结构等滑动副连接；水平移动板5与固定架9的直线导轨滑块结构可变为直线轴承直线光轴结构、燕尾槽式的滑动结构、直线光轴配滑动套结构等滑动副连接；水平移动驱动装置7可变为步进电机加减速器结构、直流减速电机、直线电机、齿轮齿条结构、同步带传动的结构或者部分的替换结构，以上变换均为本方案的变形。

实施例4：

如图12所示是本发明所述实施例的一种，本实施例与实施例3不同之处是压电式喷墨打印头1变为几个相互重合或相互喷嘴穿插的平行喷头组，每组压电式喷墨打印头数量根据需要达到的打印介质移动速度而定。本实施例可提高打印介质的运动速度，达到高速打印

实施例5：

如图13所示是本发明所述实施例的一种，本实施例是打印塑料薄膜和纸张的专用离线打印系统，可看作是是前述实施例1—6所述的实施方案里打印介质传输机构示意图11替换为本实施例的专用离线打印平台11的实际应用例。

实施例6：

如图14所示是本发明所述实施例的一种，本实施例是印刷机加装在线打印的实施例，是前述1—6所述的实施例加装在印刷机组13上，组成在线印刷喷码打印系统，结合喷墨打印头清洗机构12可以自动维护清洗喷头，做到全自动运行。

实施例7：

如图15所示是本发明所述实施例的一种，本实施例是加装在检品机、分切机、复卷机上的实施例，是前述实施例1—6所述的实施例，加装到检品机、分切机、复卷机等包装印刷设备上构成。

Claims (9)

1.一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头沿打印介质的宽度方向X向排布，该方向和打印介质的移动方向Y向垂直，打印介质在Y向匀速移动，喷墨打印头在按需打印的同时沿X向做往复运动，打印控制系统根据检测到的打印介质在Y向的移动速度、Y向的打印图案间距、打印图案宽度、喷头有效打印宽度、喷墨打印头X向运动速度计算确定发送数据的数量和每个打印数据的X向偏移值，以保证每个打印数据打印在正确的打印位置，打印控制系统根据打印介质在Y向的移动速度、喷墨打印头在X向的运动速度以及打印图案的宽度和高度值计算每个打印数据的起始行和结束行在X向的偏移值S，并根据偏移值S计算确定每个打印数据在Y向的每行数据的X向偏移值，修正该X向偏移值确保打印图案的形状不会失真。

2.如权利要求1所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头是压电式喷墨打印头、热发泡式喷墨打印头的一种，喷墨打印头的有效打印打印宽度方向和X向一致，喷墨打印头在X向排列数量大于等于1。

3.如权利要求2所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头在X向排列的多个喷头的排列位置根据打印图案的位置而定，并可根据打印图案位置而调整。

4.如权利要求1所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头沿X向所做的往复运动可以是匀速运动，也可以是匀速移动一定距离后保持一定时间，再匀速移动一定距离再保持一定时间的间歇式运动。

5.如权利要求4所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于匀速往复移动的速度和间歇式往复移动的速度及间歇移动的次数，根据打印图案的宽度和喷头的有效打印宽度而定。

6.如权利要求1至5所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于X向往复移动的速度是0.001米/分钟至1米/分钟。

7.如权利要求1至5所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于X向往复移动的最佳速度是0.01米/分钟至0.3米/分钟。

8.如权利要求4所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于喷墨打印头在X向做匀速往复运动，当运动到一端的终点时先停止再反向做回复运动。

9.如权利要求1至8所述的一种喷墨打印的方法，其特征在于打印控制系统发送上传的打印数据类型是根据喷墨打印头在X向往复运动的轨迹而定，在Y向每行数据的X向偏移值递增或递减的打印数据是运动打印的数据，X向整体偏移但Y向不变的打印数据是电机停止反向时和间歇式往复移动时静止状态的打印数据。