專利名稱：在旋轉(zhuǎn)表面上打印的制作方法
在旋轉(zhuǎn)表面上打印
優(yōu)先權(quán)主張
本申請主張于2006年10月13日提出的美國臨時申請No. 60/829,4% 的利益，其內(nèi)容引用結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
液滴噴射裝置用于沉積液滴在基板上。噴墨打印機為液體噴射裝置類 型。噴墨打印機通常包含到墨源到噴嘴路徑。噴嘴路徑終止于噴嘴開口內(nèi)， 其中墨滴從該噴嘴開口噴射。墨滴噴射是使用致動器對墨路徑內(nèi)的墨施壓而 被控制，該致動器可以是例如壓電偏轉(zhuǎn)器、熱氣泡射流發(fā)生器或者靜電偏轉(zhuǎn) 元件。典型的打印頭具有墨路徑的陣列，該路徑具有相應(yīng)的噴嘴開口和關(guān)聯(lián) 的致動器，使得來自每個噴嘴開口的液體噴射可以獨立地控制。在典型的按 需噴墨(drop-on-demand )打印頭中，每個致動器在打印頭和打印基板彼此 相對移動時被激勵以選擇性噴射液滴在圖像的特定像素位置。在一些高性能 打印頭中，噴嘴開口通常直徑為50微米以下例如約35微米，按照100至300 噴嘴/英寸的節(jié)距分隔，分辨率為100至3000dpi以上，并提供約1至"70皮 升以下的液滴大小。液滴噴射頻率可以為10kHz以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體上涉及在移動表面上打印。在一方面，打印系統(tǒng)包含臺板， 沿非直路徑(例如，通過臺板圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn))移動基板且配置成支持基板； 以及打印頭，配置成當(dāng)該基板沿著該非直路徑移動時在該基板上沉積圖像的 液滴。
在另一方面，打印系統(tǒng)具有打印頭，用于沉積液滴；臺板，支持基板 且相對于該打印頭按照圓形運動繞軸旋轉(zhuǎn)該基板，該打印頭布置成沿與旋轉(zhuǎn) 軸平行的方向沉積液滴；以及成像系統(tǒng)，格式化圖像數(shù)據(jù)以應(yīng)對該基板的圓 形運動，并發(fā)送指令到該打印頭以基于格式化的圖像數(shù)據(jù)來沉積液滴在該基 板上。
4實施方案可包含一個或多個下述特征。該打印頭可以是噴墨打印頭。該 打印系統(tǒng)可包含多個打印頭(例如，四個打印頭，青、品紅、黃和黑每種墨 色一個打印頭)。該系統(tǒng)可包含用于沉積涂層在該基板的表面上的打印頭， 或者用于固化該基板上的液滴的固化布置。該系統(tǒng)可包含用于保持該基板的 腔體、當(dāng)該基板置于該腔體內(nèi)時上升高于該臺板的表面的觸發(fā)器。該系統(tǒng)可 包含位于該臺板上的鍵(例如，條形碼)以及讀取存儲在該鍵上的信息(例 如，用于該旋轉(zhuǎn)臺板的設(shè)置參數(shù))的讀取器，該讀取器發(fā)送該信息到該成像 系統(tǒng)。該臺板可由適形到該基板的形狀的可成型材料制成，該臺板可支持多 個基板。該臺板可結(jié)合到傳送器，該傳送器相對于該打印頭移動。還可具有 結(jié)合到該傳送器的多個臺板。
在一方面， 一種打印方法包含按照圓形運動繞軸旋轉(zhuǎn)位于臺板上的基 板；格式化圖像數(shù)據(jù)以應(yīng)對該基板的該圓形運動；以及基于格式化的圖像數(shù) 據(jù)，使用打印頭沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向沉積液滴以打印圖像在該基板上。
實施方案可包含一個或多個下述特征。格式化該圖像數(shù)據(jù)可包含將該圖 像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位圖光柵數(shù)據(jù)，應(yīng)用弧形處理，應(yīng)用梯度掩模處理，或者將該 圖像數(shù)據(jù)分離成青色、品紅色、黃色和黑色。該方法還可包含發(fā)送格式化的 圖像數(shù)據(jù)到該打印頭，固化該基板上的液滴，或者檢測該臺板內(nèi)的該基板以 及在才企測到該基板時致使該打印頭沉積液滴。鍵可存儲有關(guān)該臺板的信息， 該方法可包含讀取該鍵上的該信息并發(fā)送該信息到成像系統(tǒng)。該方法還可包 含存儲圖像數(shù)據(jù)于成像系統(tǒng)。圖像可由點組成，在一次回轉(zhuǎn)之后具有特定圖 像分辨率，且該方法還可包含通過相對于該臺板移動該打印頭以及在第一次 回轉(zhuǎn)之后的點之間的空間內(nèi)打印點來增加圖像分辨率。
特定實施方案可具有一個或多個下述優(yōu)點。需要更少的打印頭來打印更
可用于在少量基:(;列如，定二產(chǎn)品')、或者少于完整臺板上打印:設(shè)置時間 最小化。打印系統(tǒng)可以在同一臺板內(nèi)的不同基^i上打印。在打印頭下方旋轉(zhuǎn) 基板可以快于一些傳統(tǒng)打印方法，特別是對于小的物件。 其它方面、特征和優(yōu)點將從下述詳細描述、附圖及權(quán)利要求而變得顯而 易見。


5圖1描述具有旋轉(zhuǎn)臺板的打印系統(tǒng)的透視圖。 圖2描述打印系統(tǒng)的俯視圖。
圖3描述包含具有鍵的旋轉(zhuǎn)臺板和鍵讀取器的打印系統(tǒng)。
圖4為打印之前圖像數(shù)據(jù)處理的流程圖。
圖4A描述用于打印在基板上的圖像數(shù)據(jù)。
圖4B描述在弧形處理之后的格式化圖像數(shù)據(jù)。
圖4C描述當(dāng)打印在旋轉(zhuǎn)臺板上時圖像鮮明度(boldness)的變化。
圖4D描述用于梯度掩模處理的白點隨機矩陣。
圖5描述具有位于傳送器上的旋轉(zhuǎn)臺板的打印系統(tǒng)的俯視圖。
具體實施例方式
圖l示出打印系統(tǒng)10,其包含用于將流體(例如青色、品紅色、黃色和
黑色墨)沉積在由旋轉(zhuǎn)臺板16支持的基板14上的兩個打印頭12(例如，噴
墨打印頭)。圖1中的臺板示出具有旋轉(zhuǎn)軸X 18的旋轉(zhuǎn)臺板16?；?4置
于臺板16上，臺板繞軸X 18旋轉(zhuǎn)，且打印頭12在基板經(jīng)過該打印頭下方
時在該基板上打印。打印頭打印從成像系統(tǒng)20 (例如計算機)提取的圖像。
成像系統(tǒng)20可以存儲、處理和發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到打印頭12。處理圖像數(shù)據(jù)可
包含劃分和轉(zhuǎn)變圖像數(shù)據(jù)，例如將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與打印機兼容的格式。 與按照線性運動來工作的單程或掃描打印不同，圖l的打印系統(tǒng)按照圓
形運動來工作。成像系統(tǒng)20使用軟件格式化圖像數(shù)據(jù)，以應(yīng)對基板相對于 打印頭的圓形運動。
參考圖1，臺板16支持待打印的多個基板H。當(dāng)打印頭U完成在基板 14上的打印時，臺板16可以除去并用下一個臺板替換。這可以是手動或自 動過程。
圖2示出包含臺板102的打印系統(tǒng)100,臺板102由可成型材料(例如 熱塑性材料)制成，使得臺板102適形到定制產(chǎn)品的形狀并形成凹陷腔體 104。臺板102于是可以保持精確數(shù)目的待打印產(chǎn)品。臺板還可以被成型以 在同 一 臺板內(nèi)保持不同類型的產(chǎn)品，例如打火機和鋼筆。
參考圖2，臺板包含觸發(fā)器110,該觸發(fā)器110在產(chǎn)品置于腔體104內(nèi) 時上升高于臺板102的表面。打印系統(tǒng)可具有觸發(fā)器傳感器112來探測上升 的觸發(fā)器并與打印頭114通信腔體104內(nèi)是否有產(chǎn)品。這使得使用者可以打印小于整個臺板。
參考圖3，打印系統(tǒng)200包含具有鍵204 (例如，條形碼、RFID標(biāo)簽) 的臺板202和讀取位于臺板202上的鍵204的讀取器206。鍵204可以提供 有關(guān)臺板202的信息，例如臺板202上產(chǎn)品的類型以及設(shè)置參數(shù)(例如打印 頭基準(zhǔn)(stand-off)距離的自動調(diào)整)。讀取器206與成像系統(tǒng)208通信，成 像系統(tǒng)基于該信息來指令打印頭。
例如，臺板上的條形碼可以表示該臺板保持咖啡杯。條形碼讀取器讀取 該臺板包含咖啡杯的該條形碼。成像系統(tǒng)響應(yīng)地調(diào)整打印頭基準(zhǔn)距離到允許 杯子經(jīng)過打印頭下方而不損壞打印頭的高度。成像系統(tǒng)還處理圖像以應(yīng)對杯 子相對于打印頭的圓形運動。
備選地，使用者可以手動地將臺板上產(chǎn)品的類型輸入該成像系統(tǒng)并選擇 待打印的圖像。打印頭可具有一原始位置(home position),該原始位置與臺 板存在預(yù)定的垂直或水平距離。這使得使用者可以容易地將臺板轉(zhuǎn)移到打印 系統(tǒng)上以及從打印系統(tǒng)移走臺板。
圖1中的臺板繞靜止軸旋轉(zhuǎn)，不過臺板402可以繞沿傳送系統(tǒng)404移動 的軸旋轉(zhuǎn)，如圖5的打印系統(tǒng)400中所示。可以使用旋轉(zhuǎn)栓(peg) 406替代 臺板。連接到傳送系統(tǒng)的多個旋轉(zhuǎn)栓使對象408例如緊湊盤(CD)或數(shù)字 多功能盤(DVD)旋轉(zhuǎn)。與單程打印相似，當(dāng)緊湊盤沿傳送器線性移動時， 打印頭410在旋轉(zhuǎn)的緊湊盤上打印。這可以比掃描打印快，特別是對于小的 對象。打印頭可以在盤的表面上打印涂層或者在其上打印圖形。圖5中的打 印頭410包含四種顏色，青色412、品紅色414、黃色"6和黑色418。
參考圖4，流程圖300示出如何處理圖像數(shù)據(jù)，使得打印頭可以在由旋 轉(zhuǎn)臺板或栓支持的基板上打印數(shù)據(jù)。首先，圖像數(shù)據(jù)處于由成像系統(tǒng)302存 儲的格式(例如,圖形圖像格式(gif)、聯(lián)合專家組(jpeg)、 PostScript,打 印機命令語言(PCL)或者其它圖像數(shù)據(jù)集合)。其次，成像系統(tǒng)使用軟件 將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與打印頭304兼容的格式，例如位圖光柵數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù) 經(jīng)過弧形處理306和梯度掩模處理308以補償基板的圓形運動以及從臺板中 心到邊緣的基板的圖像分辨率變化。
基板的靠近臺板邊緣的部分運動快于基板的靠近中心的部分。這導(dǎo)致圖 像數(shù)據(jù)在基板上的液體布置的誤差。與布置在臺板邊緣附近的液滴相比，布 置在臺板中心附近的液滴一起更加靠近地。為了補償圓形運動，圖4A中圖解示出的圖像數(shù)據(jù)30 ("ABC")經(jīng)過弧形處理，該弧形處理使圖像數(shù)據(jù)30 彎曲以*卜償基板的較快和較慢部分并校正液滴布置。
圖4B圖解示出在經(jīng)過弧形處理之后的格式化圖像數(shù)據(jù)40。 "A，，更靠近 臺板邊緣，因此其尺寸減小以補償靠近邊緣運動更快的臺板，臺板邊緣附近 運動更快使得點進一步分隔開。另一方面，"C"被擴大，因為其更靠近中心， 靠近中心運動更慢使得點著陸得一起更加靠近。
梯度掩模處理補償圖像鮮明度的變化，其中最遠離臺板中心的圖像的部 分52亮于最靠近臺板中心的部分54,如圖4C看出。梯度掩模處理將圖4D 所示在較暗區(qū)域62具有更多白點的白點隨機矩陣60疊加在圖像數(shù)據(jù)上。從 較暗區(qū)域62到較亮區(qū)域64,白點數(shù)目減少以提供從臺板中心到邊緣的圖像 鮮明度的均勻性。
圖像數(shù)據(jù)可以分離成青色、品紅色、黃色和黑色310，并發(fā)送到打印頭 用于打印312。所描述的步驟順序為如何處理圖像數(shù)據(jù)的一種示例。這些步 驟可以重新安排，某些步驟可以組合成單個步驟，或者某些步驟可以添加或 刪除。
對于圖1、 2和3的打印系統(tǒng)，所使用的打印頭可包含NOVA JA 256或 GALAXY JA 256,這些可以從位于新罕布什爾州黎巴嫩的FUJIFILM Dimatix: Inc.購得。這些打印頭可以約400dpi到約1200dpi的分辨率打印圖#>。
在圖1、 2和3中，基板可以是蜂窩電話、可食用物件、緊湊盤、DVD、 專業(yè)廣告產(chǎn)品，例如打火機、高爾夫球、大獎?wù)隆摴P、開信刀以及任何其 它對象。這些對象可以定制用于商業(yè)或個人用途。打印頭可沉積墨(例如紫 外、溶劑、含水的或者熱溶性墨)、涂層、可食用物、塑料或者任何其它材 料。臺板可以是任何形狀，例如圓形、矩形或者三角形。臺板可以水平、垂 直或者任何其它期望取向地安裝，且可以繞中心軸或偏心軸旋轉(zhuǎn)。
圖1和2所示打印系統(tǒng)示出兩個打印頭，不過該打印系統(tǒng)可具有任何數(shù) 目的打印頭或者僅一個打印頭。打印系統(tǒng)可包含用于沉積例如漆面層的涂層 在基板上的打印頭。圖1所示打印系統(tǒng)可支持文本、藝術(shù)線條、連合活字和 圖形。
圖1、 2和3的打印系統(tǒng)還可包含固化布置，例如紫外固化布置。措詞 "栓"不限于特定形狀或尺寸。例如栓可以是圓的或方的。栓可具有超過一 個分叉。圖1、 2和3示出臺板和栓來支持對象，不過其它實施方案也可用
8于支持以及相對于打印頭旋轉(zhuǎn)對象。備選地，圖1、 2和3的臺板或栓可以 靜止，而打印頭相對于基板旋轉(zhuǎn)。
參考圖2,觸發(fā)器可以是機械觸發(fā)器(例如旋鈕)、光學(xué)觸發(fā)器(例如激
光束)、電學(xué)觸發(fā)器或者任何其它類型觸發(fā)器。
圖2的打印系統(tǒng)100可以打印具有特定圖像分辨率的圖像，該圖像分辨 率與打印頭114的噴嘴節(jié)距相關(guān)聯(lián)。隨著臺板每一個回轉(zhuǎn)(revolution)而增 加每英寸的點數(shù)目，可以提高圖像分辨率。例如，當(dāng)基板從頭下方經(jīng)過一次 時，頭打印100dpi的圖像。在第一次回轉(zhuǎn)之后，頭隨后從臺板的中心116 向外部邊緣移動一短的距離(例如一個或多個像素)。在第二次回轉(zhuǎn)期間， 頭在來自第 一次回轉(zhuǎn)的點之間的空間內(nèi)打印點。在兩次回轉(zhuǎn)之后圖像分辨率 因此可以增加到200dpi。通過增加回轉(zhuǎn)的數(shù)目，圖像分辨率可以相應(yīng)地增加 (例如到300dpi、 600dpi、 1200dpi或者更大)。頭可以備選地從臺板的外部 邊緣朝中心移動。
這類似于單程打印，其中來自多個打印頭的噴嘴交錯以增加分辨率。在 單程打印中，頭的數(shù)目必須增加以增加圖像分辨率。然而，采用這種打印系 統(tǒng)，可以增加分辨率而不增加打印頭的數(shù)目，分辨率而是可以通過增加回轉(zhuǎn) 的數(shù)目來增加。
該過程也適用于圖5的打印系統(tǒng)400，其具有位于運動的傳送器404上 的旋轉(zhuǎn)臺板402。
其它實施方案以及這些實施方案的組合落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。臺 板可以沿著圓形以外的路徑，例如任何非直路徑移動基板。
權(quán)利要求
1. 一種打印系統(tǒng)，包含打印頭，用于沉積液滴；臺板，支持基板且相對于該打印頭沿非直路徑移動該基板，該打印頭布置成當(dāng)該基板沿著該非直路徑移動時在該基板上沉積圖像的液滴；以及成像系統(tǒng)，格式化圖像數(shù)據(jù)以應(yīng)對該基板的該非直路徑，并發(fā)送指令到該打印頭以基于格式化的圖像數(shù)據(jù)來沉積液滴在該基板上。
2，權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，還包含多個打印頭。
3. 權(quán)利要求2所述的打印系統(tǒng)，其中該多個打印頭包含四個打印頭， 青、品紅、黃和黑每種墨色一個打印頭。
4. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，還包含用于沉積涂層在該基板的表面 上的打印頭。
5. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)， 化布置。
6. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，體。
7. 權(quán)利要求6所述的打印系統(tǒng)， 高于該臺板的表面的觸發(fā)器。
8. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)， 儲在該鍵上的信息的讀取器，該讀取還包含用于固化該基板上的液滴的固 其中該臺板包含用于保持該基板的腔 還包含當(dāng)該基板置于該腔體內(nèi)時上升還包含位于該臺板上的^t以及讀取存 器發(fā)送該信息到該成像系統(tǒng)。
9. 權(quán)利要求8所述的打印系統(tǒng)，其中該鍵包含條形碼。
10. 權(quán)利要求8所述的打印系統(tǒng)，其中該信息包含用于該旋轉(zhuǎn)臺板的設(shè) 置參數(shù)。
11. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其中該臺板由適形到該基板的形狀的 可成型材料制成。
12. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其中該臺板支持多個基板。
13. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其中該臺板結(jié)合到傳送器，該傳送器 相對于該打印頭移動。
14. 權(quán)利要求13所述的打印系統(tǒng)，還包含結(jié)合到該傳送器的多個臺板。
15. 權(quán)利要求1所述的打印系統(tǒng)，其中該非直路徑包含圍繞該臺板的旋轉(zhuǎn)軸的圓形路徑。
16. —種打印方法，包含按照圓形運動繞軸旋轉(zhuǎn)位于臺板上的基板至少 一 個回轉(zhuǎn)； 格式化圖像數(shù)據(jù)以應(yīng)對該基板的該圓形運動；以及 基于格式化的圖像數(shù)據(jù)，使用打印頭沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向沉積液滴以 打印圖像在該基板上。
17. 權(quán)利要求15所述的方法，其中格式化該圖像數(shù)據(jù)包含將該圖像數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成位圖光柵數(shù)據(jù)。
18. 權(quán)利要求16所述的方法，其中格式化該圖像數(shù)據(jù)還包含將該圖像 數(shù)據(jù)分離成青色、品紅色、黃色和黑色。
19. 權(quán)利要求17所述的方法，還包含發(fā)送格式化的圖像數(shù)據(jù)到該打印頭。
20. 權(quán)利要求15所述的方法，其中格式化該圖像數(shù)據(jù)還包含應(yīng)用弧形 處理。
21. 權(quán)利要求15所述的方法，其中格式化該圖像數(shù)據(jù)包含應(yīng)用梯度掩 模處理。
22. 權(quán)利要求15所述的方法，還包含檢測該臺板內(nèi)的該基板以及在檢 測到該基板時致使該打印頭沉積液滴。
23. 權(quán)利要求15所述的方法，還包含存儲有關(guān)該臺板的信息的鍵，以 及讀取該鍵上的該信息并發(fā)送該信息到成像系統(tǒng)。
24. 權(quán)利要求15所述的方法，還包含存儲圖像數(shù)據(jù)于成像系統(tǒng)。
25. 權(quán)利要求15所述的方法，其中由點組成的圖像在一次回轉(zhuǎn)之后具 有特定圖像分辨率，且該方法還包含通過相對于該臺板移動該打印頭以及在 第 一次回轉(zhuǎn)之后的點之間的空間內(nèi)打印點來增加圖像分辨率。
全文摘要
一種打印系統(tǒng)(10)包含旋轉(zhuǎn)臺板(16)，具有旋轉(zhuǎn)軸并配置成支持基板(14)；以及打印頭(12)，配置成沿與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向噴射液滴到由該旋轉(zhuǎn)臺板支持的基板上。
文檔編號B41J29/38GK101522429SQ200780038235
公開日2009年9月2日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者愛德華·T·克魯斯希爾, 理查德·J·貝克 申請人:富士膠卷迪馬蒂克斯股份有限公司