CN103974831A - 具有延迟的流体喷射 - Google Patents

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Abstract

除其他事项外，本公开的特征在于一种用于流体喷射的***。所述***包括：第一打印模块，其包括第一排喷嘴；第二打印模块，其包括第二排喷嘴；以及控制器，用于在第一时刻接收来自远程装置的第一数据包以及在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述远程装置的第二数据包。在接收所述第一数据包时，所述控制器配置成促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将流体液滴喷射到基片上的线上。在接收所述第二数据包时，所述控制器配置成促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔时间延迟的第四时刻将流体液滴喷射到所述基片上的线上。

Description

具有延迟的流体喷射
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年9月13日提交的美国专利申请序列第13/231599号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及具有延迟的流体喷射。
背景技术
当图像比如图片或文本页要被打印时，图像数据通常被计算机***从一种格式转换成可由打印机理解的另一种格式，然后中继到与打印机相关联的打印缓冲器。打印缓冲器接收转换后的图像数据，并且存储至少一部分的图像数据，用于由打印机进行后续打印。
许多打印机包括多个分立的打印模块，每个模块具有一排或多排喷墨喷嘴，以将墨水喷射到工件上。在给定的打印机中，打印模块布置成一排或多排，它们沿着工件与打印模块之间的相对运动的方向分开。不同的打印模块可以将墨水喷射到工件的不同位置上，并且在这些不同位置的图像部分的组合形成图像于基片上。在彩色打印中，多个打印模块可用于打印多种颜色。控制电子器件可以通过打印模块来调整图像的打印。
发明内容
在一方面，本公开的特征在于一种用于流体喷射的***。所述***包括：第一打印模块，其包括第一排喷嘴；第二打印模块，其包括第二排喷嘴；以及控制器，用于在第一时刻接收来自远程装置的第一数据包以及在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述远程装置的第二数据包。所述第一数据包和第二数据包每个都包含用于所述第一打印模块和第二打印模块的图像数据。在接收所述第一数据包时，所述控制器配置成促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将流体液滴喷射到基片上的线上。在接收所述第二数据包时，所述控制器配置成促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔时间延迟的第四时刻将流体液滴喷射到所述基片上的线上。所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数。所述第一与第二时刻之间的时间差等于所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。在流体喷射过程中，所述第一和第二打印模块与所述基片沿第一方向相对运动。基于所述相对运动的速度及沿着垂直于所述第一方向的第二方向的第一与第二排喷嘴之间的距离确定所述时间延迟。具有编码器，用于确定流体喷射过程中所述相对运动的速度。所述时间延迟随着流体喷射过程中相对运动的速度的改变而动态地改变。所述第一排喷嘴和第二排喷嘴被布置以形成一个连续排喷嘴，且所述时间延迟是零。所述第一排喷嘴和第二排喷嘴大致平行，以使得所述距离为非零且所述时间延迟为非零。具有与所述第一打印模块相关联的第一存储器和与所述第二打印模块相关联的第二存储器。每个存储器具有存储用于施加至所述第一和第二打印模块的所选择的喷嘴的波形，以促使所选择的喷嘴喷射流体液滴。所述控制器配置成通过在将所存储的波形施加至所述第二打印模块之前将前导空白***存储在所述第二存储器中用于第二打印模块的波形来处理所述时间延迟的第二部分。具有串行地接收所述第一和第二数据包的接口。
在另一方面，本公开的特征在于一种用于在包括第一打印模块和第二打印模块的打印头部组件的流体喷射的方法。所述第一打印模块包括第一排喷嘴，所述第二打印模块包括第二排喷嘴。所述方法包括在第一时刻接收来自远程装置的第一数据包；促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将液滴喷射到基片上的线上；在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述远程装置的第二数据包；以及促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔时间延迟的第四时刻将液滴喷射到所述基片上的线上。所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数。所述第一与第二时刻之间的时间差是所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。基于流体喷射过程中所述基片沿第一方向的速度及沿着垂直于所述第一方向的第二方向的第一与第二排喷嘴之间的距离确定所述时间延迟。基于来自编码器的信息确定所述基片的速度。基于周期性地接收关于来自所述编码器的速度的信息，在流体喷射过程中周期性地确定所述时间延迟。促使在所述第二排中的至少一些喷嘴喷射液滴包括将表示所述时间延迟的第二部分的前导空白***要被施加到在所述第二排中的至少一些喷嘴上的波形中。
在另一方面，本公开的特征在于一种用于流体喷射的***。所述***包括：控制电子器件，其驻留在远程计算机上；打印头部组件，其远程于所述计算机。所述控制电子器件配置成产生并传送数据包用于喷射流体。所述打印头部组件包括第一打印模块，其包括第一排喷嘴；第二打印模块，其包括第二排喷嘴；以及控制器，其配置成在第一时刻接收来自所述控制电子器件的第一数据包以及在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述控制电子器件的第二数据包。所述第一数据包和第二数据包每个都包含用于所述第一打印模块和第二打印模块的图像数据。在接收所述第一数据包时，所述控制器配置成促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将流体液滴喷射到基片上的线上。在接收所述第二数据包时，所述控制器配置成促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔时间延迟的第四时刻将流体液滴喷射到所述基片上的线上。所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数。来自所述计算机的第一和第二数据包的传送之间的时间差等于所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述控制电子器件通过一个或多个电缆与所述打印头部组件进行通信。每个电缆允许数据包被串行地从所述控制电子器件传送至所述打印头部组件。所述电缆包括光缆。
实施方式可以包括以下优点中的一个或多个。提供了一种包括多排打印模块的打印***，以在沿着垂直于排方向的方向上相对于打印模块进行运动的一个或多个工件上打印。在打印过程中，用于每个打印模块的图像数据通过接口以数据包的形式从远程控制电子器件(例如，远程计算机)传送至打印机壳体上的控制器。数据包由远程控制电子器件产生，该远程控制电子器件基于打印模块的配置处理图像数据并且划分图像数据，从而使每个打印模块打印图像的一个或多个部分。由所有打印模块打印的部分相结合以形成所需的图像。用于所需图像的给定扫描线(沿着排)的图像数据可由一排或多排中的打印模块打印。打印到给定扫描线上的一打印模块或一排打印模块与打印到给定扫描线上的另一打印模块或另一排打印模块之间的时间延迟在打印过程中被动态地计算。可以基于这两个打印模块或这两排打印模块之间的距离或相对运动的即时速度来进行该计算。所述时间延迟可以包括整数乘以喷射周期的一部分(“整数延迟”)和分数喷射周期的另一部分(“分数延迟”)。时间延迟可以随着打印的进行而实时变化。给定数据包中用于不同打印模块或多排打印模块的图像数据集可能与具有不同值的延迟相关联。
远程控制电子器件通过定时传送包含图像数据的相应数据包来处理整数延迟。远程控制电子器件将关于分数延迟的信息并入到数据包中。用于每个打印模块或每排打印模块的分数延迟可能是不同的。在打印机壳体的控制器所接收的数据包可以被即刻处理，或者可以被锁存以进行处理直到通过接收下一个数据包而被触发。在处理数据包中，基于分数延迟，调整用于通过每个打印模块或一排打印模块开始打印的时间，从而使液滴降落在基片上的所需位置。可以在像素范围内对在基片上所形成的液滴的位置进行调整。在打印机壳体的控制器包括少量的存储器，并且可以以低成本制成。
结合附图及下面的描述，对本发明的一个或多个实施例的细节进行阐述。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本发明的其它特征、目的以及优点将是显而易见的。
附图说明
图1A是打印***的简图。
图1B是示意性地表示打印机壳体的侧视图的简图。
图1C是示意性地表示在工件上的打印机壳体的顶视图的简图。
图1D-1E是示意性地表示打印机壳体的底视图的简图。
图1F是在工件上的扫描线的示意图。
图2A和2B是数据包的示意图。
图3是打印***的实施方式的示意图。
图4A-4B是在打印机壳体的实施方式的示意图。
具体实施方式
参照图1A-1C，打印***100包括打印机壳体110，其支撑多个打印模块；以及传送器105，其携载一个或多个工件112，例如包括工件115、120、125、130、135、140、145......通过打印模块。在打印机壳体110上的控制器190通过接口例如通过串行或并行接口接收来自位于远程位置(例如，在打印机壳体110外)的控制电子器件160的打印信息，例如包括图像数据。控制电子器件160可以是远程计算机运行软件，即远程计算机中有形地体现在计算机可读设备例如存储器中的指令。在图1A所示的示例中，电缆195例如光缆提供了远程控制电子器件160与控制器190之间的串行接口。但是，在一些实施方式中，串行接口是无线接口。基于所接收的指令，控制器190指示多个打印模块205、210、215、220、225、230、305、310、315中的一个或多个将流体液滴喷射到一个或多个工件112上。
在一些实施方式中，在打印机壳体110接收的打印信息是从远程控制电子器件160以高速率发送的数据包(下面将详细讨论)的形式。例如，打印***100的喷射周期的每个周期T传送一个数据包。喷射周期T被计算为1/f，其中f是在打印机壳体110中的打印模块的喷射频率。喷射频率f可以是像素以其被打印在工件上的标称频率。在一些实施方式中，喷射频率约为2千赫，和/或高达约250千赫，喷射周期T约为4微秒或以上，和/或高达约500微秒，例如约10微秒或以上、约50微秒或以上以及约100微秒或以上。
打印模块205...230、305...315安装在打印机壳体110上，并且具有暴露在面向工件的打印机壳体的表面150附近的喷嘴。工件112由传送器105在D方向上携载，以产生工件与打印机壳体110之间的相对运动。工件传送器105可以包括步进或连续电机，其使可以在传送过程中保持工件112的辊、带或其它元件移动。工件112可以是***100要在其上打印的任何数量的不同基片。例如，工件112可以是纸、纸板、微电子器件或食品。每个数据包包含将由在打印机壳体110上的所有打印模块在一个喷射周期T的过程中要打印的图像数据。
参照图1D-1E，每个打印模块205、305、210(其他未示出)包括一排207、307或211喷嘴207a、207b、307a、307b...或211a、211b...，它们沿着垂直或几乎垂直于方向D的方向延伸。在一些实施方式中，每个打印模块可以包括两个或更多个平行的喷嘴排，例如喷嘴可以布置成两维阵列的排和列。
所述多个打印模块可以布置成沿方向D隔开并沿垂直于方向D的方向C延伸的一排或多排。特别参照图1C，打印模块布置成排322(包括平行的排320、325、330、335、340、345)，以覆盖要被打印在工件140上的图像的宽度w。在图1C所示的布置中，为了沿垂直于方向D的方向C打印完整的扫描线，例如扫描线217、219、227，需要沿着方向C的布置成两排或更多不同排的一个以上打印模块。当工件140沿方向D移动时，不同排中的打印模块在不同的时间从给定的扫描线打印像素，以形成该给定的扫描线。例如，本文中的打印模块布置成六排，一排具有打印模块205、305，另一排具有打印模块215、310，另一排具有打印模块225、315，其他三排分别具有打印模块210、220、230。
如果在两个分开的排中的两个打印模块需要打印到同一扫描线上，则这两个打印模块在由时间延迟所分开的不同时间打印，因为该扫描线在工件上的位置在不同时间到达这两个打印模块的喷嘴下方。同一排中不同打印模块的喷嘴排可以沿方向C对齐成单条线(或者当每个打印模块包括多个喷嘴排时的多个单条线，为了简单起见，下面将讨论单条线，这可以很容易地扩展到多条线)，例如图1D的线209，从而使对齐成单条线的喷嘴也可以同时将液滴喷射到相同的扫描线上。然而，在一些实施方式中，同一排中的打印模块的喷嘴排未对齐成单条线，例如这些排沿方向D偏移(例如，图1E的两条线309、311)。在这样的实施方式中，对于要打印到同一打印线上的来自同一排中不同打印模块的不同排喷嘴，在来自不同排的液滴喷射之间实现时间延迟。
作为示例，参照图1C-1F，扫描线227包括三个区域321、322、323，每个都具有沿方向C的不大于单个打印模块的整个喷嘴排的长度的宽度。这三个范围内的图像部分由至少三个不同的打印模块打印。例如，区域321内的图像部分可以由打印模块205打印，区域322内的图像部分可以由打印模块210打印，以及区域321内的图像部分可以由打印模块305打印。
当打印模块205、305的喷嘴在方向C上布置成305单条线209时，打印模块205、305同时首先将液滴喷射到扫描线227的区域321、323上，并且直到扫描线在时间延迟之后移动到打印模块的喷嘴排之下时，打印模块210才将液滴喷射到扫描线227上。该时间延迟可以比喷射周期T更长。
然而，当打印模块205、305的喷嘴未对齐成单条线时，打印模块205、305在由时间延迟分开的不同时间将液滴喷射到扫描线227上，该时间延迟可能比喷射周期T更小。打印模块210在可能比喷射周期T更大的另一时间延迟之后喷射液滴。
在上面所讨论的两种情况下，当对于打印模块205、305的延迟比喷射周期T更小时，用于区域321、323中的图像部分的图像数据可以被编码到数据包(或打印信息)中，且打印***100基于该数据包执行打印。用于区域322中的图像部分的图像数据可以被包含在不同的数据包(或打印指令)中，打印***100基于在稍后时间的不同数据包执行打印。打印机壳体在不同的时间接收这两个数据包。
为了通过考虑所有相关的时间延迟以上述方式进行打印，计算并执行同一排或不同排中的不同打印模块的到给定扫描线上的液滴喷射之间的时间差(或“延迟”)Δt。基于沿D方向的打印模块之间的距离d及打印机壳体110与工件140之间的相对运动的速度v，可以确定任何两个打印模块的液滴喷射之间的延迟Δt。在图1E所示的示例中，数学上地，用于打印模块205、305的延迟Δt可以计算为d3/v，用于打印模块305、210的延迟Δt可以计算为d4/v，以及用于打印模块205、210的延迟Δt可以计算为d5/v，其中v可以在打印过程中具有恒定值或可变值。在图1C和1D所示的示例中，同一排中不同打印模块中的喷嘴对齐成单条线，用于打印模块排320、325的时间延迟可以计算为d1/v，以及用于打印模块排320、335的时间延迟可以计算为d2/v。延迟时间Δt可以在打印过程中被动态地计算。可以从测试打印中获得不同打印模块或多排打印模块之间的距离。例如，这些模块可以同时激发而测试工件不动，并且基于形成在测试工件上的液滴，可以确定打印模块的喷嘴位置。在一些实施方式中，在安装打印机壳体时该距离是已知的。可以在打印期间从编码器(未示出)中周期性地获得变化的速度v。
在一些实施方式中，多个打印模块在给定区域例如图1F的扫描线227的区域322打印。例如，除了打印模块210之外，打印模块220、230可能还需要打印到扫描线227上，例如以彩色打印，其中模块210、220、230每个以不同的颜色打印。对于打印模块220、230来说，延迟Δt可以类似地分别计算为d2/v和d6/v。在所希望的布置中，d2可以是d1的三倍，d3可以是d1的五倍。然而，相邻的模块排可能不被完全相等的距离隔开。
计算出的延迟Δt说明了在D方向上在喷嘴位置方面的任何差异，期望与否，沿方向C的不同排打印模块之间，而且同一排中的打印模块未对齐(例如，如图1E所示)。
动态计算出的延迟Δt可以比打印***100的喷射周期T更小或更大。例如，Δt可以是0.2T、0.8T、2.4T、3.7T或其它值，这取决于沿方向D的打印模块之间的距离d以及相对运动的速度v。通常，Δt是两个时间段的总和，第一时间段Δtn等于时间T的非负多个整数倍，即Δtn＝N*T，其中N是整数，第二时间段Δti等于时间T的分数(小于1)，即Δti＝M*T，其中M是介于0和1之间的实数。鉴于实际制造公差和速度v的偏差，M通常会大于0。对于给定的喷嘴来说，以时间间隔Δtn喷射的两个液滴沿方向D在基片140上被分开整数倍的像素，而以时间间隔Δti喷射的两个液滴被分开分数(小于1)的像素(或分数像素)。在一些实施方式中，基于Δti的分数像素约为2位或更多位，例如高达约8位的像素。
除了补偿模块布置，延迟Δt特别是分数延迟Δti还可以纠正通常比像素间距更小的量化创建的滴落位置误差。可由分数延迟纠正的分辨率分数像素可以是2位，以纠正约±1/8像素(总共1/4像素)的量化误差。打印模块配置成执行约0T、0.25T、0.50T和/或0.75T的分数延迟。在一些实施方式中，延迟Δt还可以引起打印速度例如传送器105的速度的改变，或者其中所进行打印的环境温度及湿度的改变。
通过基于在由延迟Δt分开的不同时间的打印数据激活打印模块的喷嘴，***100执行打印模块的液滴喷射之间的延迟Δt。为了减少存储器的量和在打印机壳体110的复杂性，***100处理图像数据、计算延迟Δt、生成数据包、以及通过使用控制电子器件160定时传送数据包。特别地，控制电子器件160处理整数时间延迟Δtn，例如通过等待直到在将相应的数据包传送至打印机壳体之前大部分或整个时间段Δtn过去。在一些实施方式中，对于特定组的图像数据来说，电子器件160通过整数激发周期(integral firingperiods)使用时间段Δtn的硬件延迟，即在包括并发送在要被传送至打印机壳体的数据包中的数据之前通过先入先出数据寄存器发送数据的一部分来延迟数据。关于该组图像数据，还可以通过在从图像缓冲器中选择图像数据用于产生数据包时施加偏移来执行延迟Δtn。下面还将对这些实施方式的细节作进一步讨论。
在一些实施方式中，打印机壳体110接收包含随着接收在相同的喷射周期T内要被打印的图像数据的图像包。在每个所接收的数据包中的信息存储在打印机壳体110的时间不超过一个喷射周期。在一些实施方式中，打印机壳体存储例如锁存在所接收的数据包中的图像数据，并且不使用图像数据以由任何打印模块启动液滴喷射，直到触发事件发生，例如接收后续的数据包。在每个数据包中的信息存储在打印机壳体110上的时间不超过两个连续的喷射期间T。触发事件被选择成使得打印机壳体不同时存储数据用于为给定的喷嘴打印两个以上的像素(例如，一寄存器来存储像素，以控制在给定的喷射周期期间驱动脉冲是否被施加到致动器用于喷嘴，并且另一寄存器来接收在给定的喷射周期期间从控制电子器件160发送的数据用于随后的像素)。
在这些实施方式中，用于要在同一喷射周期T内被打印的所有打印模块的图像数据被并入一数据包中并被传送至打印机壳体。在某些情况下，这意味着数据包中的所有图像数据与相同的整数倍M相关联。对于不同打印模块的图像数据可能与在打印机壳体执行的不同分数延迟相关联。
下面的讨论基于在打印机壳体110的时间不超过一个喷射周期T的每个所接收的数据包的存储的信息。然而，在每个所接收的数据包的信息被存储在打印机壳体110的时间介于T和2T之间的时间周期的情况下，可以很容易地实现这些实施方式，如下面进一步解释。
如上所述，控制电子器件160处理时间间隔Δtn。因此，要被传送至打印机壳体的数据包不必包含与Δtn有关的信息。然而，这些数据包包括关于时间间隔Δti的信息，从而使打印机壳体110可以处理包含在所接收的数据包中的图像数据，并且启动激活打印模块，用于在适当的时间喷射液滴。在控制电子器件160的Δtn的组合处理和在打印机壳体110的Δti的处理允许整个时间延迟Δt被考虑用于打印。
图2A和2B中示出了数据包的示例。由控制电子器件160所生成的图像数据包1305包括通过含有八排打印模块的打印机壳体而要被用于一个喷射周期T中的所有信息。包1305具有开始帧(SOF)1310和设定数据1313。设定数据1313可以指定打印机壳体的地址，以便数据包1305可被传送至预定地点，例如当多台打印机连接至其上驻留有控制电子器件的计算机。该设定数据还可以在打印机壳体上指定操作模式(例如，正向或反向)。数据包1305还包括CRC(循环冗余校验)1330，其可以是从所发送的数据中生成的32位的数字，以使得控制器190可以验证整个数据包被正确地发送。数据包的最后一个字是结束帧1332，以完成数据包1305。在设定数据1313与CRC1330之间，数据包1305包含要由打印机壳体110中每个打印模块处理的图像数据。
当同一排中的所有打印模块共享同一个所计算出的延迟Δt时，例如当同一排中的打印模块的喷嘴排大致对齐在同一直线时，可以使用数据包1305。在一些实施方式中，不管这些喷嘴排是否处于同一直线，采取此简化的延迟实施方式。用于每一排打印模块的图像数据1314-1328包括指定将由该排中所有打印模块执行的相关联的延迟Δti的延迟数据，以及用于该排中每个打印模块的图像数据。例如，用于排1的图像数据包括指定用于排1中所有打印模块的延迟Δti的延迟数据DLY1339。用于排1的图像数据还包括用于排1中第一打印模块PH1的图像数据1340、用于排1中第二模块PH2的图像数据1342…以及用于排1中第五打印模块PH5的图像数据1344(假定排1包括五个打印模块)。在接收到数据包比如数据包1305时，打印机壳体的控制器例如图1A的控制器190处理该数据包，并且通过考虑到分数延迟，每个打印模块实施打印(下面将详细解释)。
图2A中所示(以及还包括SOF、设定数据、CRC和EOF(类似于数据包1305))的数据包582包含用于打印机壳体中每个打印模块的延迟信息DLY1、DLY2...DLYn。用于每个打印模块的计算出的延迟部分Δti可以穿插有用于每个打印模块的图像数据590、592、594...596。虽然在图1F中延迟数据示出为先于其相关联的图像数据，但是延迟数据可以紧跟相关联的图像数据，或者可以收集所有的延迟数据，例如在用于列1的图像数据之前或在用于列8的图像数据之后，而不是穿插有这些列。表示为分数喷射周期T的分数延迟Δti可以以两至八位例如五位进行编码。在一些实施方式中，分数延迟Δti还可以表示为最高时间分辨率(对应于最高子像素分辨率)的倍数。例如，当打印***100的最小Δti是tmin例如T/4时，任何Δti是tmin的倍数。当这样表示时，对数据包中的延迟Δti进行编码比对表示为分数喷射周期T的延迟进行编码需要更少的位。
在一些实施方式中，为了简化，打印***100忽略打印速度v的变化，只监测环境温度和湿度的改变，这在打印期间不会频繁发生。在这样的实施例中，时间延迟Δt(例如，产生于模块布置)在相对长的时间周期例如10分钟、一个小时、甚至更长的时间内不会改变。在此周期内时间延迟Δt只需要计算一次。可以允许用户配置打印***100以此简化的方式来操作，并且可以确定该周期的长度。
再次参照图1A-1C，图2A和2B的数据包1305、582可以由控制电子器件160产生，该控制电子器件包括用于根据一组机器可读指令的逻辑来执行操作的一个或多个数据处理装置。例如，控制电子器件160可以是运行图像处理软件和用于控制在打印机壳体110打印的软件的个人计算***。控制电子器件160内的打印图像缓冲器165包括一个或多个数据存储设备，其存储图像数据用于由打印模块打印。例如，打印图像缓冲器165可以是随机存取存储器(RAM)设备的集合。打印图像缓冲器165可以由控制电子器件160来访问，以存储和检索图像数据。
控制电子器件160可以具有专门的电路，用于产生数据包以发送至打印机壳体110。例如，控制电子器件将接收到的图像数据转换成可以由在打印机壳体的打印模块所理解，并且基于打印模块的配置来划分图像数据。由控制电子器件160所接收到的图像数据可以是关于个别图像的数据的独立集合。例如，图像数据可以是图形图像格式(gif)文件、联合图片专家组(jpeg)文件、PostScript、打印机命令语言(PCL)、或其他图像数据集合。所转换的图像数据可以是位图光栅数据，其可以被进一步转换成喷图(jetmap)数据。将位图光栅图像数据转换成喷图数据涉及采取输入位图(其以对应于由位图图像格式所使用的地理顺序的顺序被布置)，并且重新排列位图光栅图像数据，以对应于打印模块的物理位置。其还可能涉及划分图像数据，作为将位图光栅图像数据转换成喷图数据的过程的一部分(即，喷图数据被分到对应打印模块或打印模块排的图像缓冲器中)。作为示例，jpeg格式的图像数据可以被转换成位图格式的图像数据，然后被转换成喷图图像数据，作为对应于打印模块或打印模块排的图像缓冲器。在可替代的实施方式中，图像数据可以被直接转换为喷图数据，而不用先转换为中间格式。
通过识别将由相关联的打印模块打印的图像数据的部分，可以根据打印模块的配置对图像数据进行划分。相关联的打印模块可以是一排打印模块。例如，数据包1305和582中的图像数据被划分用于每排打印模块。该图像数据可以被进一步划分用于每个打印模块。图像数据可以在其被划分之前被转换，在其被转换之前被划分，或者作为相同过程的一部分被转换和划分。被划分的图像数据可以存储在缓冲器165中，用于进一步处理，例如在适当时间生成打印说明。
在打印过程中，基片检测器155例如传感器，例如光学传感器比如光学断续器，检测到达打印机壳体110之下的特定工件的前沿，并且产生响应于检测前沿的触发信号。控制电子器件从基片检测器155接收触发信号，并且访问缓冲器165中所存储的图像数据。含有相应时间段Δti的数据包被产生并且在因执行Δtn的所控制的时间由控制电子器件160传送至控制器190。数据包以高数据速率被传送，以在工件沿着工件传送器105移动时将图像打印在工件上。当接收到该数据包时，不同排中的打印模块可以在喷射周期T内在不同的时间进行打印，这取决于对于每个打印模块或每排打印模块的延迟部分Δti。当数据包为每个单独的打印模块指定延迟时(比如图2A的数据包582)，同一排中的打印模块可以在不同的时间或时刻进行打印。在一些实施方式中，不同排中的所有打印模块同时打印。
图3示出了另一实施方式，类似于图1C中连同图1A-1B和1D-1F一起所讨论的实施方式，但是提供了关于在控制电子器件的图像缓冲器及由控制电子器件执行的延迟Δtn的更多细节。安装在***1000中打印机壳体1010上的打印模块1091、1093、1095将液滴喷射到沿着方向D由工件传送器1005移动的工件1020、1025、1030、1035上。控制电子器件1060相对于打印壳体1010被远程执行，例如在计算机上。***1000还包括工件检测器1055，其可以是检测工件1020、1025、1030、1035的位置并且根据该检测产生触发信号(比如触发信号1056和1057)的光学传感器。
工件传送器1005包括传感器1007，其感测工件1020、1025、1030、1035的速度。传感器1007可以是联接至驱动传送器1005的电机的编码器或联接至可旋转轮的编码器，其接触传送器1005，从而基于传送器1005的速度或从工件的图像序列确定工件的速度的成像装置(其可以包括检测器155)产生信号。编码器1007还产生对所感测的速度进行编码的信号，并且将该信号传送至控制电子器件1060，例如用于该控制电子器件来确定时间延迟Δt，以便产生数据包并将其传送至打印机壳体1010。
打印机壳体1010包括沿着一系列排1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018横向布置的打印模块的集合。打印模块的此布置跨越有效的打印区域1040。对应于每排打印模块，控制电子器件1060提供分配的打印缓冲器于打印图像缓冲器的集合1065中。在图3所示的配置中，有八个打印图像缓冲器在集合1065中，并且每个打印图像缓冲器专用于沿着排1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018之一布置的一排打印模块。例如，打印图像缓冲器1066、1067、1068、1069分别对应于打印排1015、1016、1017、1018。控制电子器件1060可以访问集合1065中的每个打印图像缓冲器来存储和检索图像数据。例如，控制电子器件1060可以基于打印模块的配置将所划分的图像数据分配至集合1065中适当的打印图像缓冲器。在一些实施方式中，每个打印模块或每排打印模块打印只来自相关打印图像缓冲器中的图像数据。
通过使用位于沿着打印模块与其在集合1065中专用打印图像缓冲器之间的数据通信路径的数据泵1070，控制电子器件1060与集合1065中的每个缓冲器进行通信。数据泵1070是一种功能元件，例如实施在硬件、软件、可编程逻辑或它们的组合中，其处理数据并将数据发送至用于打印的一个或多个打印设备。在一实施方式中，数据泵1070可以是直接存储器存取(DMA)设备。数据泵1070可以接收并存储来自集合1065中每个打印图像缓冲器的图像数据。在某些实施方式中，数据泵1070由控制电子器件1060编程，以将来自集合1065中打印图像缓冲器的信息的通信延迟至该排打印模块，例如通过用于每排打印模块的所计算出的延迟Δtn。例如，当受到指示时，数据泵1070立即产生数据包，但不传送数据包，直到延迟Δtn已被执行(或过去)，或者数据泵1070并不立即产生数据包，而是等到延迟Δtn已被执行(或过去)并且在产生后立即传送数据包。在一些实施方式中，同一排中的不同打印模块可以具有不同的延迟Δtn，并且每个打印模块与图像缓冲器的集合相关联。控制电子器件1060和数据泵产生和/或传送数据包，类似于基于多排打印模块产生和/或传送数据包。在给定的数据包中，用于不同打印模块的所有图像数据与同一Δtn相关联。
特别是，当工件1035被工件传送器1005传送以进入有效的打印区域1040时，工件检测器1055检测工件1035的前沿并产生触发信号1056。基于接收到的触发信号1056，控制电子器件1060可以采用延迟1071、1072、1073、1074、1075、1076、1077、1078对数据泵1070进行编程。延迟1071延迟传送图像数据包从收集1065中的第一打印图像缓冲器至打印模块排1011达所计算出的Δtn1。延迟1072延迟传送图像数据包从收集1065中的第二打印图像缓冲器至打印模块排1012达所计算出的Δtn2(其可以与Δtn1相同或不同)。延迟1073、1074、1075、1076、1077、1078延迟传送图像数据包从集合1065中的相应打印图像缓冲器至打印模块排1013、1014、1015、1016、1017、1018达分别所计算出的Δtn。如上所述，在一些实施方式中，不是每排打印模块，每个打印模块与延迟Δtn相关联。与相对于时间基准点的同一延迟相关联的所有图像数据由数据泵1070提取，以被并入到数据包中。同样，数据泵可以延迟过去之后形成数据包，或者可以在延迟过去之后传送数据包。
当工件1035被工件传送器1005传送跨越有效的打印区域1040时，沿着排1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018布置的打印模块相继地打印到一给定的扫描线上(如果有必要的话，基于图像数据)。特别地，当工件1035被推进一扫描线跨越有效的打印区域1040时，数据泵1070将图像数据包传送至在沿着排1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018布置的打印模块的适当接收器电子器件(即，数据泵1070促使图像数据被发送至打印设备)。所传送的图像数据包标识打印模块，其将激发用于在有效的打印区域1040中的工件1035的瞬时位置。打印模块的标识可以通过寻址相应的打印模块而是显式的，或者通过以对应于在打印机壳体的打印模块和/或打印模块排的顺序的格式排序数据包中的图像数据而是隐式的。在打印过程中，可以将用于连续喷射周期的图像数据从集合1065中的打印图像缓冲器加载至数据泵1070。
当液滴被喷射到工件1035上时，由工件传送器1005所传送的工件1030可以正进入有效的打印区域1040。在一些实施方式中，工件例如工件1030在另一工件例如工件1035退出有效的打印区域1040之前进入有效的打印区域1040。打印模块可以同时打印在有效打印区域1040中的多个工件上。例如，打印模块在打印在工件1035上结束前打印在工件1030上。同样，工件检测器1055检测工件1030的前沿并产生触发信号1057。基于所接收到的触发信号1057，控制电子器件1060可能会导致数据泵1070执行延迟1079、1080、1081、1082、1083、1084、1085、1086，用于产生和传送数据包。延迟1079-1086可以像延迟1071-1078那样被类似地计算和执行。延迟Δtn的实施方式还描述在美国专利第7722147号中，其全部内容通过引用并入本文。
图1的控制器190接收从远程控制电子器件160传送的数据包并且执行延迟部分Δti，以便在适当的时间打印用于不同排打印模块(例如，参见图2A)或不同打印模块(例如，参见图2B)的每个数据包中的图像数据。参照图4A，控制器190通过电缆195从控制电子器件(未示出)接收数据包。该数据包包含用于每个打印模块610、612的延迟信息和图像数据。每个打印模块610、612包括压电元件610a、610b、610c...610n、612a、612b、612c、...612n，用于基于图像数据和延迟信息来激活对应的喷嘴(未示出)进行打印。这两个打印模块610、612可以在同一排中或者在不同的排中，并且虽然未示出，但是此外，例如可以包括任意数量的打印模块。各压电元件可以由施加在该元件的两个表面p、q上的电压差激活，这在图4A中示意性地示出。在该图所示的例子中，每个压电元件的一表面p从存储在存储器614、616中的波形618接收波形信号(或电压)，每个存储器与一个打印模块相关联。各压电元件的另一表面q接地。特别是，当所存储的波形618的前沿(或电压升高)628被施加至压电元件的表面P时，压电元件被激活并且开始喷射墨水。
通过执行用于打印模块610、612的相应延迟Δti1、Δti2，控制器190控制将波形618从所接收的数据包传送至压电元件的时间。控制器190包括时钟，例如内部时钟或从外部输入得到的时钟信号，其控制波形传送和延迟执行的时间。来自控制器190的时钟信号634具有的频率高于喷射频率f，从而可以实现分数延迟(小于喷射周期T)。例如，该频率可以是2f、4f或8f、或者甚至更高。时钟的频率决定了延迟执行的精度。
在一些实施方式中，控制器190通过在前沿628的前面***对应于延迟Δti1、Δti2的前导空白630、632来转移波形618。带有前导空白630、632的改性波形被传送至数字模拟转换器(DAC)620、622，然后通过使用放大器624、626将它们放大并将它们传送至压电元件。
可替代地，每个存储器614、616包括存储在与波形618相关联的寄存器(未示出)中的指针。该指针在相对于波形的前沿628的点进行初始化。当要喷射流体时，指针通过相关联的存储器614、618进行扫描，在指针位置的值被输出，从而产生波形。当接收到分数延迟信息时，控制器190调整指针朝向或远离前沿的位置，以便产生延迟Δti1、Δti2。这产生用于传送的从指针位置开始至DAC620、622的所需波形。在波形被传送之后，指针返回至其初始化的点。当用于不同打印模块的延迟不同时，传送至这些打印模块的波形(具有前导空白或从指针位置开始)是不同的。在另一实施例中，相同的波形618在不同的时间被传送至不同的DAC。控制器190或每个存储器在将波形从存储器传送至DAC之前让相应的延迟过去。
从存储器614、616传送的波形信号由对应于特定压电元件的开关640a、640b、640c...640n、642a、642b、642c...642n选择，以使得只有对应于在喷射周期内喷射液滴的喷嘴的那些压电元件接收在表面p的波形信号。这些开关由锁存到相应锁存器644a、644b、644c...644n、646a、646b、646c...646n(每个对应于一个喷嘴)中的图像数据控制。用于每个喷嘴的所锁存的图像数据被传送至相应的寄存器648a...648n、650a...650n，以控制开关。特别地，寄存器在其相应的喷嘴在给定的喷射周期中具有要被打印的图像数据时接通开关，并且在喷嘴未在给定的喷射周期中打印时切断开关。当开关被接通时，来自放大器624、626的所放大的波形信号被施加至压电元件的p表面，导致在压电元件的两个表面上的电压差。当开关被切断时，波形信号达不到相应的压电元件，且压电元件在该喷射周期期间保持失活。
在一些实施方式中，仅需要一块存储器在打印机壳体用于多个打印模块，例如打印模块610、612。参照图4B，一块存储器660存***形618和缓冲器664，该缓冲器包含缓冲区域666a、666b...666n，每个与指针例如指针668、670相关联。缓冲区域的数量对应于存储器660所与之相关联的打印模块的数量。指针可以相对于波形618的前沿628而被初始化至一点。在打印机壳体的控制器190将从数据包所接收的用于每个打印模块610、612的延迟Δti1、Δti2...Δtin(在该图所示的例子中n为2)传送至相应的缓冲区域。基于来自控制器190的延迟和时钟信号634，指针668、670相对于它们的初始点或波形618的前沿628移动，以将所接收的延迟考虑在内。在一些实施方式中，波形618在用于指针的前沿628移动远离前沿628之前包括足够量的前导空白672。从指针的位置开始的波形被传送给相应的DAC。当用于不同打印模块的延迟不同时，传送至不同打印模块的波形是不同的。通过多路转换器662，可以将不同的波形传送至它们相应的打印模块。例如，来自由每个指针所指示的波形的值从存储器按顺序输出，并且在这些指针值前进之前通过多路转换器指向锁存器。在一些实施方式中，每个缓冲区域存储关于指针初始位置的信息，并且允许在传送波形之后指针在喷射周期结束时返回至该位置。在其它实施方式中，每个缓冲区域存储关于指针当前位置的信息。当接收到延迟时，基于当前位置和延迟来计算对应于要被传送的波形的指针的新位置。
还可以将图4A和4B的实施方式应用至在打印机壳体中的每排打印模块共享同一延迟时的情况。例如，在这种情况下，图4A的存储器614、616每个与一排打印模块相关联，并且n是每个打印模块排中的喷嘴的总数。
存储在存储器中的样本驱动波形描述在美国专利申请公开号20060164450、美国专利申请公开号20060181557以及美国专利号7988247中，它们的全部内容通过引用并入本文。包括压电元件作为致动器的样本打印模块描述在美国专利号5265315、4825227、4937598、5659346以及5757391中，它们的全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，多块存储器614、616、660可以是一个或多个浮点门阵列(FPGA)集成电路(IC)的一个或多个部分。还可以降低实施打印模块的成本及工程设计精力，因为在打印模块很少或根本不需要高速图像数据的任何缓冲。由于打印机壳体110使用减少量的存储器，所以可以以较低的成本来实现打印机壳体110。***100可以将可扩展传输的高带宽、同步、只在实时的图像数据提供给在许多配置中的打印机壳体110，例如包括具有在打印机壳体110的多个FGPA的配置，其中每个可以实现控制器190，并且通过使用一个或多个电缆与一个或多个数据泵连接。
例如，控制器190可以是现场可编程门阵列，其包括微处理器、收发器以及最小的存储器。控制器190可以连接至打印机壳体110，从而使得如果打印机壳体110和/或打印机壳体110中的硬件被改变的话则控制器190可以很容易地断开。例如，如果采用包含新打印模块的新打印机壳体取代打印机壳体110，则控制器190可以与旧的打印机壳体110断开并连接至新的打印机壳体。
当图像数据被存储在打印机壳体多于一个喷射周期T时，可以类似地使用直接打印中的时间延迟Δt的执行(例如，在打印机壳体的由控制电子器件的Δtn的执行以及由控制器的Δti的执行)。例如，可以类似地进行由如图3所讨论的远程控制电子器件的Δtn的执行，而不做大幅改动。在含有延迟Δti并容纳在打印机壳体的数据包中的图像数据存储在一个或多个锁存器中。直到在打印机壳体收到新的或后续的数据，才处理图像数据和延迟Δti。一旦处理开始，在打印机壳体上的控制器及其他设备，比如用于喷嘴的开关，可以采取如参照图4A和4B所述的类似步骤。
打印***比如图1A的***100和图3的***1000还可被扩展以包括比附图中所示更多个打印模块，并且可以与不同远程设备比如计算机上的多个远程电子器件一起使用。另外，可以缩放从远程控制电子器件发送至打印机壳体的图像数据的数据速率。在***1000的示例中，控制电子器件1060可以在个人计算机(PC)卡上实施，该卡可以连接到个人计算机的***组件互连(例如，PCI-型互连***)中。为了提高数据传送速率，控制电子器件1060的多个PC卡可以用在个人计算机上，以与一个打印机壳体连通。每个PC卡可以连接到计算机的PCI插槽中。例如，双面报纸打印可能需要2Gb/s的图像数据被发送至打印机壳体，以使得能够在工件上只在实时地打印图像。如果用于一件控制电子器件1060的数据泵1070能够以约1b/s的速率传送数据，则两个控制电子器件1060中的两个数据泵1070可被并行地连接在对应的PCI插槽中，以2Gb/s的所需速率传送。在该示例中，通过使用相关联的连接(例如，通过无线或有线)，控制电子器件1060的每个PC卡可以连接至打印机壳体。在一些实施方式中，工件的顶侧和底侧可以接收打印在每一侧上的一种颜色。
通过多台计算机的并行操作，还可以实现高的图像数据传送速率，以将图像数据传送至打印机壳体。在***1000的示例中，每个计算机可以具有连接至计算机PCI插槽的控制电子器件1060的至少一个插卡。例如，四个并行计算机(每个都包含控制电子器件1060的两个PC卡)可提供8Gbps的总带宽，这可能足以在报纸两侧的每一侧上实时打印四种颜色。***1000可以提供可扩展传输的高带宽、同步、图像数据至在许多配置中的打印模块，包括向打印模块添加多个FGPA。由于***1000可以处理高带宽的图像数据，所以***1000可以提供只在实时以高传送速度打印高分辨率图像、以高传送速度打印大尺寸图像(例如宽和/或长图像)、和/或以高传送速度打印多彩色和灰度图像。
本文中提及的所有出版物、专利申请、专利以及其它参考文献都通过引用将其全部内容并入本文。
其它实施例在以下权利要求的范围之内。

Claims (17)

1.一种用于流体喷射的***，所述***包括：
第一打印模块，其包括第一排喷嘴；
第二打印模块，其包括第二排喷嘴；以及
控制器，用于在第一时刻接收来自远程装置的第一数据包以及在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述远程装置的第二数据包，所述第一数据包和第二数据包每个都包含用于所述第一打印模块和第二打印模块的图像数据；
其中，在接收所述第一数据包时，所述控制器配置成促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将流体液滴喷射到基片上的线上，并且在接收所述第二数据包时，所述控制器配置成促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔一时间延迟的第四时刻将流体液滴喷射到所述基片上的线上，
其中，所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数，并且
其中，所述第一与第二时刻之间的时间差等于所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
2.根据权利要求1所述的***，其中，在流体喷射过程中，所述第一和第二打印模块与所述基片沿第一方向相对运动，基于所述相对运动的速度及沿着垂直于所述第一方向的第二方向的第一与第二排喷嘴之间的距离确定所述时间延迟。
3.根据权利要求2所述的***，还包括编码器，用于确定流体喷射过程中所述相对运动的速度，并且其中，所述时间延迟随着流体喷射过程中相对运动的速度的改变而动态地改变。
4.根据权利要求2所述的***，其中，所述第一排喷嘴和第二排喷嘴被布置以形成一个连续排喷嘴，且所述时间延迟为零。
5.根据权利要求2所述的***，其中，所述第一排喷嘴和第二排喷嘴大致平行，以使得所述距离为非零且所述时间延迟为非零。
6.根据权利要求1所述的***，还包括与所述第一打印模块相关联的第一存储器和与所述第二打印模块相关联的第二存储器，每个存储器具有存储用于施加至所述第一和第二打印模块的所选择的喷嘴的波形，以促使所选择的喷嘴喷射流体液滴。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述控制器配置成通过在将所存储的波形施加至所述第二打印模块之前将前导空白***存储在用于第二打印模块的所述第二存储器中的波形来处理所述时间延迟的第二部分。
8.根据权利要求1所述的***，还包括串行地接收所述第一和第二数据包的接口。
9.一种用于流体喷射的方法，所述方法包括：
在包括第一打印模块和第二打印模块的打印头部组件，所述第一打印模块包括第一排喷嘴，所述第二打印模块包括第二排喷嘴，
在第一时刻接收来自远程装置的第一数据包；
促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将液滴喷射到基片上的线上到基片上的第一线上；
在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述远程装置的第二数据包；以及
促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔一时间延迟的第四时刻将液滴喷射到所述基片上的线上，所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数，所述第一与第二时刻之间的时间差是所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于流体喷射过程中所述基片沿第一方向的速度及沿着垂直于所述第一方向的第二方向的第一与第二排喷嘴之间的距离确定所述时间延迟。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于来自编码器的信息确定所述基片的速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于周期性地接收关于来自所述编码器的速度的信息，在流体喷射过程中周期性地确定所述时间延迟。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，促使在所述第二排中的至少一些喷嘴喷射液滴包括将表示所述时间延迟的第二部分的前导空白***要被施加到在所述第二排中的至少一些喷嘴上的波形中。
14.一种用于流体喷射的***，所述***包括：
控制电子器件，其驻留在远程计算机上，所述控制电子器件配置成产生并传送用于喷射流体的数据包；以及
打印头部组件，其远程于所述计算机，所述打印头部组件包括
第一打印模块，其包括第一排喷嘴；
第二打印模块，其包括第二排喷嘴；
控制器，其配置成在第一时刻接收来自所述控制电子器件的第一数据包以及在所述第一时刻之后的第二时刻接收来自所述控制电子器件的第二数据包，所述第一数据包和第二数据包每个都包含用于所述第一打印模块和第二打印模块的图像数据；
其中，在接收所述第一数据包时，所述控制器配置成促使在所述第一排中的至少一些喷嘴在第三时刻将流体液滴喷射到基片上的线上，并且在接收所述第二数据包时，所述控制器配置成促使在所述第二排中的至少一些喷嘴在与所述第三时刻相隔一时间延迟的第四时刻将流体液滴喷射到所述基片上的线上，
其中，所述时间延迟包括：第一部分，其为喷射周期长度的整数倍，以及第二部分，其为喷射周期长度的分数，并且
其中，来自所述计算机的第一和第二数据包的传送之间的时间差等于所述时间延迟的第一部分，并且所述时间延迟的第二部分被编码在所述第一与第二数据包的至少一个中。
15.根据权利要求14所述的***，其中，所述控制电子器件通过一个或多个电缆与所述打印头部组件进行通信。
16.根据权利要求15所述的***，其中，每个电缆允许数据包被串行地从所述控制电子器件传送至所述打印头部组件。
17.根据权利要求15所述的***，其中，所述电缆包括光缆。
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