一種噴墨打印方法和設備的制作方法

專利名稱：一種噴墨打印方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及噴墨打印方法和設備，該噴墨打印設備使用其上設有噴墨嘴陣列的打印頭、含有著色劑和用于改善打印性能(以下稱作“打印性能改善墨水”)的彩色墨水、并在打印介質上打印圖像。本發明可應用于使用諸如紙、布料、皮革、無紡布、OHP片、甚至金屬等打印介質的所有設備。可應用的設備包括諸如打印機、復印機、傳真機和工業生產設備等辦公設備。
作為復印機的擴展，諸如文字處理機和計算機的信息處理裝置、通信裝置，及作為這些設備的輸出裝置的用于記錄圖像的噴墨打印設備日益廣泛地被使用。
在上述噴墨打印設備中，打印頭具有許多在其上排列的噴墨嘴、還具有許多設置在一起以改善打印速度的噴墨口和墨水通道。近年來，彩色打印處理使用兩個或多個打印頭。
噴墨打印系統將墨滴或打印液體噴射到諸如紙的打印介質上而在介質上形成墨點。由于是非接觸打印，所以其噪音等級不高。增加噴嘴密度可提高分辯率和打印速度，并能以不需要諸如顯影和定影等特殊處理的低成本在例如普通紙上形成高質量的圖像。由于這些優點，噴墨打印設備被認為具有廣泛的應用領域。
請求式噴墨打印設備能很容易地進行彩色打印，且打印設備主體可縮小尺寸和簡化。因此，請求式噴墨打印設備可適應未來的廣泛需求。當彩色打印變得日益普遍時，對高的圖像質量和打印速度的要求也會增加。
在這種噴墨打印系統中，采用了使用可改善打印介質上彩色點狀態的打印性能改善墨水的技術，以便提高圖像質量。打印性能改善墨水是含有化合物的無色或微色流體，該化合物使彩色墨水中的著色劑不溶解。當與打印介質上的彩色墨水混合和/或反應時，打印性能改善墨水改善彩色點的抗水性和耐候性、從而產生高可靠的圖像質量，同時減小不同彩色間的毛邊或滲色、而提供具有高打印密度的高質量。
但是，常規噴墨打印設備既使在使用打印性能改善墨水時也存在以下問題。
在使用其上排列許多噴墨嘴的打印頭時，如果一個或多個噴嘴因某種原因被堵塞或不能被驅動，則墨水不能從噴嘴噴出，于是不能在打印介質上打印需要的打印點。這將在主掃描方向上伸展的圖像上形成空白行，于是明顯地降低圖像質量。
另外，當打印頭具有噴射狀態與正常噴嘴明顯不同故障噴嘴時，因不均勻密度產生的空白行或其它形式的行會在圖像上出現，這一般也會降低圖像質量。
當不進行多次通過打印或在多次通過打印中的通過次數很少時，這種行變得很明顯。
為了解決不噴射噴嘴或故障噴嘴這一問題，通常使用噴嘴清潔機構以恢復不噴射或故障噴嘴的噴射性能。當進行多次通過打印、以借助多次通過產生一個完整的打印行時，通常是用互補噴嘴代替不噴射或故障噴嘴。
但是，多次通過打印系統存在一個問題，即由于在主掃描期間、紙張以所用噴嘴的1/n輸送、被互補采集為1/n的數據被打印n次、以便用多個(n)噴嘴打印一個光柵行，因此打印時間很長。用于恢復打印性能的清潔操作會耽誤時間、并因消耗墨水而增加成本。從生態學的角度看，簡單地替換具有不噴射或故障噴嘴的打印頭是不可取的。
未來所需要的打印設備是能實現更快的打印速度和降低成本、并在相同的打印時間內提高圖像質量。
基于上述問題所作的本發明的目的在于提出一個解決上述問題的噴墨打印方法和設備，該噴墨打印方法和設備既使在存在不正常(不噴射或故障)噴嘴時也能通過簡單地處理打印具有平滑灰度且不存在包括空白行的圖像質量降低的圖像基于實現上述目的的本發明的一個方面，該噴墨打印方法的步驟包括使用彩色墨水打印頭和打印性能改善墨水打印頭，其中，彩色墨水打印頭上排列多個噴墨孔，打印性能改善墨水打印頭上排列多個噴墨孔；將彩色墨水和打印性能改善墨水從彩色墨水打印頭和打印性能改善墨水打印頭噴射到打印介質上、從而根據輸入數據在打印介質上形成圖像；其中，在打印介質上形成圖像時，打印性能改善墨水不施加到與導致變劣噴墨狀態的彩色墨水打印頭的多個噴墨孔中的異常噴墨孔相對應的點位置、而施加到與這些異常噴墨孔對應的點位置的附近。
例如，打印性能改善墨水不施加到與異常噴墨孔對應的打印行、而打印性能改善墨水至少緊靠該打印行的前后被施加。
基于本發明另一方面的噴墨打印設備包括彩色墨水打印頭，其上排列有多個噴射彩色墨水的噴墨孔；打印性能改善墨水打印頭，其上排列有多個噴射打印性能改善墨水的噴墨孔；鑒別裝置，它從彩色墨水打印頭的多個噴墨孔中鑒別異常噴墨孔以確定變劣的噴射狀態；控制裝置，用于使打印性能改善墨水不施加到與鑒別的異常噴墨孔對應的點位置、而施加到與這些異常噴墨孔對應的點位置的附近；其中，彩色墨水和打印性能改善墨水從這些打印頭噴射到打印介質上而根據輸入圖像數據在打印介質上形成圖像。
由于本發明不將打印性能改善墨水施加到與失效和故障噴墨孔對應的點位置、而施加到這些點位置附近，所以既使當彩色頭的某些噴墨孔失效或出現故障時、本發明也能用簡單的處理大大減少打印圖像中不需要的空白行。因此可形成高質量的圖像。另外，具有故障噴嘴或不噴射噴嘴的噴墨頭可長期使用而不需更換，從生態學的觀點看這是有益的。
下面結合附圖對實施例所作的說明將使本發明的上述和其它的目的、效果、特征和優點變得更加清楚。


圖1是表示本發明一個實施例的噴墨打印設備結構的平面圖；圖2是表示噴墨打印頭中噴墨孔排列的原理圖；圖3是表示噴墨打印頭結構的分解透視圖；圖4是表示噴墨打印設備中控制系統結構實例的方框圖；圖5A、5B和5C是表示打印介質上彩色墨水和打印性能改善墨水的狀態的示意圖；圖6是表示利用本發明的噴墨打印方法進行操作的流程圖；圖7A和7B是表示用于檢測不噴射或故障噴嘴的實例階梯曲線圖；圖8A和8B是表示當存在不噴射噴嘴時、彩色墨水和打印性能改善墨水的打印數據的概念圖；圖9A、9B和9C是表示當存在不噴射噴嘴時、在校正處理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印數據的概念圖；圖10A、10B、10C和10D是表示在多次通過打印期間、當存在不噴射噴嘴時、在校正處理之后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印數據的概念圖；圖11A和11B是表示在本發明的第二實施例中、在校正處理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的點排列圖；圖12A到12N是表示在本發明的第二實施例中、在校正處理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印數據圖；圖13A和13B是表示在本發明的第三實施例中、在校正處理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的點排列圖；圖14A到14L是表示在本發明的第三實施例中、在校正處理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印數據圖。
對優選實施例的詳細說明下面結合附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1是表示本發明一個實施例的噴墨打印設備結構的平面圖。
在圖1中，多個噴墨頭(打印頭)21-1到21-5安裝在車架20上。如圖2所示，每個噴墨頭21上排列多個用于噴墨的噴墨孔108。21-1、21-2、21-3、21-4和21-5分別代表用于黑色(K)、打印性能改善墨水(P)、青色(C)、品紅色(M)和黃色(Y)墨水的噴墨頭。
如圖2所示，用于噴射打印性能改善墨水(P)的打印頭21-2具有排列成兩列且相互交錯的32個噴墨孔108。即，每一列中的每個噴墨孔108位于另一列的相鄰噴墨孔108之間。對于在兩個交錯列中排列32個噴墨孔108的彩色墨水打印頭21-1、21-3、...、也具有相似的排列。在每個打印頭21中的噴墨孔(液體通道)內設置加熱元件(電熱能量換能器)，該加熱元件產生噴射墨水的熱能。
墨水盒21包括打印頭21-1到21-5和給打印頭提供墨水的墨水倉22-1到22-5。
經柔性電纜23給噴墨頭21施加控制信號。當傳輸電機26被驅動時，諸如普通紙、高質量專用紙、OPH片、光澤紙、光澤膠片和郵政卡片等打印介質24被未示出的供紙輥傳輸和保持、并沿箭頭方向(子掃描方向)傳送。
車架20被支承在導向軸27上、使它可沿導向軸27移動。車架電機30通過驅動皮帶29使車架20在主掃描方向上沿導向軸27往復移動。沿著導向軸27設置線性編碼器28。在線性編碼器28的讀出時間，每個打印頭21的加熱元件根據圖像數據被驅動而向打印介質噴射墨滴，墨滴粘結在打印介質上而形成圖像。
在設定打印區外側的車架20的原始位置，設置具有罩部件31的恢復單元32。在不進行打印時，車架20移動到原始位置，在原始位置、罩部件31的罩31-1到31-5密封地覆蓋每個噴墨頭21的噴墨孔，以避免因墨水溶劑蒸發而堵塞噴墨孔、并防止墨水粘度上升或墨水粘結例如灰塵等外部物。
罩部件31的覆蓋功能用于恢復噴射，借助恢復噴射將墨水從噴墨孔噴射到罩部件、以消除那些只是偶爾使用的噴墨孔的不正確噴射或堵塞，或用于進行恢復性清除、借助恢復清除用未示出的泵抽吸被覆蓋的噴墨孔、以便通過抽吸將墨水從噴墨孔中清除、從而將失效的噴墨孔恢復到正確狀態。
當在打印開始之前、每個噴墨頭21-1到21-5通過墨水接收部分(未示出)時，噴墨頭向墨水接收部分進行預噴墨。諸如刮板的擦拭件(未示出)設置在罩部件31附近的位置，以便擦拭件清潔各噴墨頭21的噴墨孔表面。
圖3表示打印頭21的結構。
在圖3中，打印頭21大體上包括形成有多個用于加熱墨水的加熱器102的加熱器板104、設置在加熱器板104上的頂板106、和支承加熱器板104的基板106。
頂板106上設有多個噴墨孔108，每個噴墨孔后面設有與該噴墨孔108連通的管形液體通道110。每個液體通道110借助分隔壁112與相鄰液體通道隔離。液體通道110的后端共同連接到一個墨水腔114，墨水腔114通過墨水供給孔116提供墨水。墨水從墨水腔114供給到單個液體通道110。加熱器板104與頂板106準直并裝配、以使加熱器102與相應的液體通道110匹配。
當預定的驅動脈沖施加到加熱器102時，加熱器102中的墨水沸騰并形成汽泡，汽泡的體積膨脹并將墨滴從噴墨孔108推出。
本發明的噴墨打印系統不限于使用圖3所示加熱元件(加熱器)的汽泡噴墨(BJ)系統。在連續噴射墨滴并使它們霧化的連續噴墨打印設備中，本發明也應用于電荷控制和分散控制的噴墨打印設備。另外，在按需更噴射墨滴的請求型噴墨打印設備中，本發明也可應用于借助壓電元件的機械振動而從噴嘴噴射墨滴的壓力控制噴墨打印設備。
圖4是表示噴墨打印設備控制系統的結構實例的方框圖。
在圖4中，標號1表示圖像數據輸入單元，標號2表示操作單元，標號3表示執行各種處理的CPU，標號4表示存儲各種數據的存儲介質，標號4a表示用于存儲不噴墨和故障噴嘴數據以及打印性能改善墨水打印頭的打印數據的打印數據存儲器，標號4b表示用于存儲控制程序組的控制程序存儲器，標號5表示RAM，標號6表示圖像處理單元，標號7表示輸出圖像的圖像打印單元(打印機)，標號8表示具有用于傳輸地址信號、數據、控制信號和其它信號的匯集線的總線。
進入圖像數據輸入單元1的是來自諸如掃描器和數字照相機的多值圖像數據、以及儲存在個人計算機硬盤中的多值圖像數據。操作單元2具有多種鍵、以便設定不同參數和設定打印啟動。CPU3根據存儲介質中的各種程序統一地控制整個打印設備。
存儲介質4儲存諸如控制程序、錯誤處理程序的程序，并根據這些程序操作打印設備。本實施例的操作完全基于這些程序。存儲程序的存儲介質4可以是ROM、FD、CD-ROM、HD、存儲卡和磁光盤。
RAM5被用作存儲介質4中存儲的各種程序的工作區，作為在錯誤處理期間的暫時保存區、和在圖像處理期間的工作區。RAM5也用于從存儲介質4復制各種表格、和在圖像處理期間修改表格內容及參考所修改的表格。
圖像數據處理單元6將輸入的多值圖像數據分離成相應彩色打印頭的色成份、并利用諸如錯誤擴展法和抖動顯示陣法的灰度級處理法將分色的灰度圖像轉換成二進制數值。
圖像打印單元7根據圖像數據處理單元6產生的噴射圖案噴墨而在打印介質上形成點圖像。
下面結合圖5A-5C說明形成點圖像的過程。
在這個打印設備中，像素由來自含有著色劑的彩色墨水和打印性能改善墨水的兩種點構成。
在下面的說明中，假定打印性能改善墨水包含低分子成份和高分子成份的陽離子物質，假定彩色墨水包含陰離子或至少陰離子化合物和顏料。當打印性能改善墨水和彩色墨水在打印介質上混合在一起、或滲透到打印介質中時，包含在打印性能改善墨水中陰離子物質的低分子成份或陰離子低聚物、和彩色墨水中使用的具有陽離子基或陽離子顏料墨水經離子相互作用組合在一起并立即從溶液相離析。結果，顏料墨水進行分散破壞而形成凝結的顏料。
如圖5A所示，當彩色墨水滴Da著陸在打印介質24上時，墨滴在打印介質表面層的水平方向擴展、并從墨水點垂直滲入打印介質。
另一方面，打印性能改善墨水滴Db在彩色墨水滴Da之前或之后或與其同時著陸在打印介質上時，如圖5B和5C所示，彩色墨水滴以比只使用彩色墨水時更淺的深度、以凝結著色劑的形式粘結到打印介質24的表面層，從而形成清晰的墨水點。
當彩色墨水滴和打印性能改善墨水滴以增大的時間差附著時，則由打印介質24表面層中凝結著色劑產生的清晰點難以形成。彩色墨水與打印性能改善墨水之間的打印介質著陸時間差應優選為2000微秒或更小。
下面，結合圖6流程圖說明本發明的特有部分。
首先，檢測多個彩色噴墨頭21-1、21-3、21-4、21-5中的不噴射噴嘴和故障噴嘴(這些噴嘴被視為異常噴嘴或異常噴墨孔)。這里，不噴射噴嘴是指被高粘度墨水或蒸發之后凝固的墨水堵塞的噴嘴、或噴墨元件損壞且不能噴墨的噴嘴。失效噴嘴是指因某些反常的原因與正常噴嘴相比噴射能力明顯下降的噴嘴。噴射性能降低包括墨水在正常方向上不噴射、和墨水滴的量與預定的量明顯不同。
為了檢測異常噴嘴，彩色墨水打印頭21-1、21-3、21-4、21-5被驅動以便在打印介質24上打印如圖7A和7B所示的階梯形圖案(圖6的步驟100)。
圖7A和7B的階梯形圖案由每排的八個噴嘴通過連續或不連續噴射彩色墨水的階梯形短線而形成。當沒有異常噴嘴時，階梯形圖案可如圖7A所示地被打印。圖7B的階梯形圖案表示在第18個噴嘴N18發生了不噴射的問題、在第28個噴嘴N28和第30噴嘴N30發生了不正確噴射或失效噴射。由不噴射噴嘴打印的點行會部分地或完全地丟失，它們能被方便地鑒別。
打印的階梯形圖案被未示出的安裝在打印設備上的掃描傳感器掃描、讀入的數據被識別處理以確定異常的噴嘴(圖6的步驟101)。另外，可不用掃描傳感器而用目視檢測打印的圖案、以產生不噴墨/失效噴嘴數據，并將該數據輸入打印設備。
根據用上述方法檢測的每個彩色打印頭的不噴射/失效噴嘴數據產生異常噴嘴數據。異常噴嘴數據用于從多個噴嘴中鑒別不噴射/失效噴嘴。產生的異常噴嘴數據儲存在設備中用于每個彩色打印頭的存儲器中。在圖7B中，異常噴嘴數據將噴嘴N18、N28、N30確定為異常噴嘴。
當異常噴嘴檢測處理(步驟101)的結果未產生異常噴嘴時，執行正常打印輸出控制(圖6的步驟102)。
異常噴嘴被檢測為異常噴嘴檢測處理的結果時，每個彩色打印頭的噴嘴驅動數據根據產生的異常噴嘴數據而修正(步驟103)。具體地，從每個彩色打印頭的噴嘴驅動數據中刪除與異常噴嘴對應的掃描行數據，即、對應的掃描行數據被改為不噴射數據(“0”)。這可通過切斷相應的打印數據或電屏蔽到達異常噴嘴的信號而實現。
接著，根據異常噴嘴數據，打印性能改善墨水的打印頭21-2的噴嘴驅動數據被修正(步驟104)。具體地，在打印性能改善墨水打印頭的噴嘴驅動數據中，對應于異常噴嘴的掃描行數據和該掃描行附近其它掃描行的數據被改變為不噴射數據(關閉)。這可通過如上所述地關閉相應打印數據或電屏蔽到達不噴射噴嘴和鄰近噴嘴的信號的方式來實現。
根據這樣修改的噴嘴驅動數據而驅動打印頭，而將圖像形成在打印介質24上(步驟105)。
下面用更具體的術語說明步驟103和104的過程。
在本說明書中，點位置表示點被打印的位置，該位置與點是否被實際打印無關。
(第一實施例)在下述實施例中，打印性能改善墨水的噴嘴驅動數據根據黑色噴墨頭的噴嘴驅動數據產生。每個打印性能改善墨水滴的量可根據黑色噴墨頭的打印條件增加或減少，例如，當黑色噴墨頭在噴墨方向上具有較大偏離時、增加打印性能改善墨水滴的量，以確保黑色噴墨頭打印的點與打印性能改善墨水的點緊挨在一起，從而使打印性能改善墨水與黑色墨水可靠地接觸。
在第一實施例中，假定黑色噴墨頭打印的點在位置上與打印性能改善墨水打印的點一致。
圖8A表示在沒有異常噴嘴時、與黑色墨水打印數據對應的打印圖像。圖8B表示與黑色墨水打印數據相關的打印性能改善墨水的打印數據。在這個狀態中，由于沒有異常噴嘴，所以這兩個打印數據一致。
圖9A表示當存在不噴射噴嘴和黑色墨水打印數據、和可看到的代表不噴射噴嘴的空白行。圖9B表示在修正之前的打印性能改善墨水的打印數據，從該圖可知，既使在與不噴射噴嘴行對應的行上也存在噴射數據。圖9C表示在修正之后的打印性能改善墨水的打印數據，從該圖可知，與不噴射噴嘴行對應的行、與不噴射噴嘴行前后緊挨著的行的打印數據被刪除。
當例如黑色噴墨頭中的第N個噴嘴被檢測為不噴射噴嘴時，到達第N個噴嘴的打印信號被關閉(不噴射)。另外，到達與第N個不噴射噴嘴對應的打印性能改善墨水打印頭21-2中的噴嘴的打印信號、和到達不噴射噴嘴前后相鄰的打印性能改善墨水打印頭中的噴嘴的信號被關閉(不噴射)。
圖10A表示當存在不噴射噴嘴時、兩次通過打印中第一次通過的打印數據。圖10B表示第二次通過的打印數據，其中形成不噴射噴嘴行。圖10C表示在必要的修正之后、第一次通過的打印性能改善墨水的打印數據，從該圖可看出，與不噴射噴嘴行對應的行和緊挨不噴射噴嘴行前后的行的打印數據被刪除。圖10D表示在必要的修正之后、第二次通過的打印性能改善墨水的打印數據，從該圖可看出，與不噴射噴嘴行對應的行和緊挨不噴射噴嘴行前后的行的打印數據被刪除。
就是說，在兩次通過打印中，雖然在第一次通過中由不噴射噴嘴產生的圖像中的空白行可以在由其它噴嘴在第二次通過時打印以補充該空白行，但是如果在第二次通過時通過該空白行的噴嘴也是不噴射噴嘴、則難以消除該空白行。因此，如圖10A-10D所示，在多次通過打印中，打印性能改善墨水也不噴射在與不噴射噴嘴行對應的行和緊挨不噴射噴嘴行前后的行上。
在多次打印中，當彩色點與對應的打印性能改善墨水點之間的著陸時間差增加時，打印難以形成清晰的點。所以，對于相同的打印點或像素，彩色點與打印性能改善墨水點應在同一通過中噴射。
在上述第一實施例中，彩色墨水點和打印性能改善墨水點的位置和打印數據是一致的。也可根據需要以預定的密度均勻地打印打印性能改善墨水或對彩色打印數據進行適當處理、并增加或減少打印性能改善墨水的打印數據。需要的是使打印性能改善墨水盡可能靠近彩色墨水進行打印、以改善打印性能。不論發生哪種情況，打印性能改善墨水都不會在與不噴射/失效噴嘴的掃描行對應的行上和在與緊挨不噴射/失效噴嘴的掃描行對應的行上噴射。這允許靠近不噴射/失效噴嘴行的墨水點擴展、而使空白行不能分辯。
(第二實施例)下面結合圖11A、11B和圖12A-12N說明本發明的第二實施例。
在第二實施例中，所用的打印頭21噴射的600dpi(每英寸點數)分辯率的每個墨水滴的量是8.5±0.5pl(皮升)。
含有著色劑的彩色墨水的組份和打印性能改善墨水的細份如下所述。
(黃色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-異丙醇4.0wt％-不良凝灰巖(Dystuff)，C.I.直接黃1422.0wt％-水79.0wt％(品紅色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-異丙醇4.0wt％-不良凝灰巖(Dystuff)，C.I.酸紅142 2.5wt％-水78.5wt％(青色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-異丙醇4.0wt％-不良凝灰巖(Dystuff)，C.I.直接蘭1422.5wt％-水78.5wt％(黑色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-異丙醇4.0wt％-不良凝灰巖(Dystuff)，食品黑2 3.0wt％
-水 78.0wt％(打印性能改善墨水)-聚芳胺鹽酸鹽 5.0wt％-亞芐基氯(Benzalkonium chloride)1.0wt％-二甘醇 10.0wt％-水 83.9wt％所用的打印介質是電照相和噴墨打印所用的PB紙(Canon)。
在第二實施例中，打印性能改善墨水的點矩陣從對應的彩色墨水的點矩陣偏移1/k像素(例如，1/4像素或1/2像素)而打印，如圖11A和11B所示。在圖11A和11B中，打印性能改善墨水的點從對應的彩色墨水點向圖中右下偏移1/4像素而打印。這可以通過在將彩色打印頭和打印性能改善墨水打印頭固定到車架上時以預定距離使兩個打印頭相互偏移來實現。
通過上述使打印性能改善墨水的點位置從對應的彩色墨水點位置偏移，可使彩色點擴展或加寬到不噴射噴嘴的點位置。
在第二實施例中，圖6中的步驟103和104和過程將結合圖12A-12N作更詳細的說明。
圖12A示意地表示由打印性能改善墨水打印頭打印的修正之前的數字圖像數據，該打印性能改善墨水打印頭具有32噴嘴(噴墨孔)，該數字圖像數據跨度沿主掃描方向為6列(第M列到第(M+5)列)，每列具有32個點(像素)。黑色實心像素表示圖像數據“1”的點，空白像素表示圖像數據“0”的點。
圖12B示意地表示由具有32個噴嘴打印的數字圖像數據，該數字圖像數據跨度沿主掃描方向為6列(第M列到第(M+5)列)，每列具有32個點。在這個狀態中，假定彩色打印頭和打印性能改善墨水打印頭被給予相同的圖像數據(噴嘴驅動數據)。
假定彩色打印頭中第N噴嘴(在這種狀態中N＝16)是不噴射噴嘴，如圖12B所示。
由于彩色打印頭中的第N噴嘴(N＝16)是不噴射噴嘴，所以不論在對應像素的原圖像數據是“0”還是“1”、給予從第M列到第(M+5)列排列的彩色打印頭的數據被修改設定為第N噴嘴打印數據為“0”，如圖12C、12E、12G、12I、12K和12M所示。
對于給予從第M列到第(M+5)列范圍排列的打印性能改善墨水打印頭的圖像數據而言，不論對應像素的原圖像數據是“0”還是“1”，第(N-1)、第N和第(N+1)噴嘴打印數據被修改為“0”(見圖12D、12F、12H、12J、12L和12N)。
即，在給予彩色打印頭的第M列圖像數據中沒有第(N-1)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，如圖12C所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第M列圖像數據中，第(N-1)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據不改變地保特在“0”，如圖12D所示。雖然，第N噴嘴的打印性能改善墨水打印頭數據是“1”，但它可改變為“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+1)列圖像數據中，沒有第(N-1)、第N和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，如圖12E所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第(M+1)列圖像數據中，第(N-1)、第N和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖12F所示。
在給予彩色打印頭的第(M+2)列圖像數據中，存在第(N-1)和第N噴嘴所用的圖像數據，如圖12G所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第(M+2)列圖像數據中，第(N-1)和第N噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，如圖12H所示。第(N+1)噴嘴所用的打印數據不改變地保持在“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+3)列圖像數據中，存在第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，如圖12I所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第(M+3)列圖像數據中，第(N+1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，如圖12J所示。第(N-1)噴嘴所用的打印數據不改變地保持在“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+4)列圖像數據中，存在第(N-1)噴嘴所用的圖像數據，如圖12K所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第(M+4)列圖像數據中，第(N-1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，如圖12J所示。第(N+1)噴嘴所用的打印數據不改變地保持在“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+5)列圖像數據中，存在第(N-1)、第N和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，如圖12M所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭21-2的第(M+5)列圖像數據中，第(N-1)、第N和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，如圖12N所示。
類似的過程以這種方式連續地進行，以便通過用彩色墨水和打印性能改善墨水打印許多點而實現全部圖像數據。
圖11B表示在第二實施例中在對彩色打印頭中不能噴墨第N噴嘴修正后、根據彩色點打印數據和打印性能改善墨水數據的打印點。
從該圖可看出，彩色墨水點不形成在發生噴射失效的行上。還應注意，打印性能改善墨水點不形成在已經發生噴射失效的行以及緊挨噴射失效行前后的行上。
(第三實施例)下面，結合圖13A、13B和圖14A-14L說明本發明的第三實施例。
在上述第二實施例中，打印性能改善墨水不在異常噴嘴行和兩個鄰近行、即緊靠該異常噴嘴行前后的各一行上噴射。在第三實施例中，打印性能改善墨水不在異常噴嘴行和四個鄰近行、即緊靠該異常噴嘴行前后的各兩行上噴射。
在這個實施例中，與第二實施例一樣，所用的打印頭21噴射的600dpi(每英寸點數)分辯率的每個墨水滴的量是8.5±0.5pl(皮升)。含著色劑的彩色墨水的組份、打印性能改善墨水的組份和打印介質的成份與第二實施例相似。
如圖13A和13B所示，與第二實施例一樣，打印性能改善墨水的點從對應的彩色墨水(黑墨水)點偏移1/4像素而打印。在這個實施例中，打印性能改善墨水打印頭的噴嘴驅動數據也根據黑色打印頭的噴嘴驅動數據而產生。
在這種情況中，假定彩色打印頭(黑色打印頭)(在這種情況中N＝16)中的第N噴嘴是失效噴嘴。
由于彩色打印頭中的第N噴嘴(N＝16)是不噴射噴嘴，所以不論在對應像素的原圖像數據是“0”還是“1”、給予從第M列到第(M+5)列排列的彩色打印頭的數據被修改設定為第N噴嘴打印數據為“0”，如圖14A、14C、14E、14G、14I和14K所示。
對于給予從第M列到第(M+5)列范圍排列的打印性能改善墨水打印頭的圖像數據而言，不論對應像素的原圖像數據是“0”還是“1”，第(N-2)、第(N-1)、第N和第(N+1)和第(N+2)噴嘴打印數據被修改為“0”(見圖14B、14D、14F、14H、14J和14L)。
即，在給予彩色打印頭的第M列圖像數據中存在第(N-2)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，如圖14A所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第M列圖像數據中，第(N-2)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據被修正為“0”，如圖14B所示。第(N-1)和第(N+1)噴嘴所用的打印性能改善墨水打印數據不改變地保持為“0”。第N噴嘴的打印數據設定為“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+1)列圖像數據中，沒有第(N-2)到第N和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，如圖14C所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第(M+1)列圖像數據中，第(N-2)到第N和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖14D所示。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+2)列圖像數據中，存在第(N-2)和第(N-1)噴嘴所用的圖像數據，不存在第(N+1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，如圖14E所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第(M+2)列圖像數據中，第(N-2)和第(N-1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，第(N+1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖14F所示。第N噴嘴的打印數據設定為“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+3)列圖像數據中，存在第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，不存在第(N-2)、第(N-1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，如圖14G所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第(M+3)列圖像數據中，第(N+1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，第(N-2)、第(N-1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖14H所示。第N噴嘴的打印數據設定為“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+4)列圖像數據中，存在第(N-1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，不存在第(N-2)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，如圖14I所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第(M+4)列圖像數據中，第(N-1)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，第(N-2)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖14J所示。第N噴嘴的打印數據設定為“0”。
接著，在給予彩色打印頭的第(M+5)列圖像數據中，存在第(N-1)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據，不存在第(N-2)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據，如圖14K所示。因此，在給予打印性能改善墨水打印頭的第(M+5)列圖像數據中，第(N-1)和第(N+1)噴嘴所用的圖像數據被修改為“0”，第(N-2)和第(N+2)噴嘴所用的圖像數據不改變地保持在“0”，如圖14L所示。第N噴嘴的打印數據設定為“0”。
類似的過程以這種方式連續地進行，以便通過用彩色墨水和打印性能改善墨水打印許多點而實現全部圖像數據。
圖13B表示在第三實施例中在對彩色打印頭(黑色打印頭)中不能噴墨的第N噴嘴修正后、根據彩色點打印數據和打印性能改善墨水數據的打印點。
從該圖可看出，彩色墨水點不形成在發生噴射失效的行上。還應注意，打印性能改善墨水點不形成在已經發生噴射失效的行以及緊挨噴射失效行的四行、即失效行的前后各兩行上。
(第四實施例)用三種打印介質評價基于第二和第三實施例的工藝。空白行不引人注目的程度分為三級優，良和一般。
第二實施例的工藝使用PB紙良第三實施例的工藝使用PB紙優第二實施例的工藝使用HR-101良第三實施例的工藝使用HR-101良第二實施例的工藝使用GP-101一般第三實施例的工藝使用GP-101良從上述結果可以看出，區分打印性能改善墨水的應用模式、諸如根據打印介質的種類區分打印性能改善墨水施加的行數可以在特定打印介質上最理想地避免形成空白行。
在打印性能改善墨水被打印之后，還進行了另一個實驗，其中，具有失效噴嘴的彩色打印頭在另一個掃描期間進行打印。在打印介質上、在打印性能改善墨水與彩色墨水之間的點著陸時間差是2秒。在這種情況下，前述實施例中產生的優良效果不出現、且因空白行引起的圖像質量下降沒有改善。
在本發明中，打印性能改善墨水可以是無色純凈的或彩色的。如上所述，當彩色點與打印性能改善墨水點相互接觸時，著色劑立刻凝結在打印介質上。所以，當彩色點與相鄰的打印性能改善墨水點過于分離時、不會產生理想的效果。因此，最好在彩色墨水和打印性能改善墨水中的一種墨水被打印介質充分吸收之前、使這兩種墨水相互接觸。
另外，由于最理想的是使打印性能改善墨水與彩色點能在打印介質上可靠地混合在一起，所以它們著陸時間之間的間隔應再縮短。對于打印次序，可先打印打印性能改善墨水、隨后打印彩色墨水，或反過來進行。在任何情況下，兩種墨水之間的著陸間隔應能使兩種墨水之一在另一種墨水首先著陸并完全浸入打印介質或干燥之前充分噴射。
雖然在上述實施例中、彩色點和打印性能改善墨水點的點矩陣尺寸被設置為相等，但它們也可以有差別。即，在降低打印性能改善墨水點的輸出分辯率的同時、保持彩色點的輸出分辯率。這種設置可減小與打印性能改善墨水的數據處理有關的成本和設備所用的打印性能改善墨水的成本。
在本發明中，由于打印性能改善墨水的打印數據可用簡單的圖像處理產生，所以處理速率能夠增加。盡管成本略高，但多個亮和暗色墨水或大和小尺寸點可用于每種彩色。在這種情況下，本發明可在打印介質上復制灰度級的高等級。
本發明可由至少一種彩色墨水和至少一種打印性能改善墨水實施。也可配制兩種或多種彩色墨水和兩種或多種打印性能改善墨水。在這種情況下，彩色墨水或打印性能改善墨水只需在打印介質上的所需位置著陸、同時打印性能改善墨水或彩色墨水是濕的。彩色墨水可以是任何所需的顏色。另外，本發明可只使用特定的彩色墨水。在本發明中，對上述墨水最有效的系統是實施上述液膜沸騰法的系統。
(其它)雖然在上述實施例的結構中，階梯形打印圖案被打印在打印介質上、并被檢測以檢查不噴射或失效噴嘴，但本發明也可使用其它的檢測技術。此外，如果不設置檢測異常噴嘴的結構，但只要能確定異常噴嘴、則本發明可實現其目的。例如，通過將用戶的視覺檢測結果直接或經連接到打印設備的主機設備的驅動器輸入打印設備、可確定故障噴嘴或失效噴嘴。在具有諸如安裝在打印頭內的存儲器的存儲裝置的結構中，每個噴嘴的信息和失效/故障噴嘴的信息可存儲在該存儲裝置中，以便打印機讀取這些信息而確定失效/故障噴嘴。關于信息存儲在打印頭中的存儲裝置中的時間，初始狀態的信息可在發貨時間儲存在存儲裝置中、或該信息可根據用戶使用的歷史進行修改。
在噴墨打印系統中，當本發明應用到具有熱能噴墨(例如，電熱換能器和激光束)的打印頭和打印設備中時，本發明能產生良好的效果、且能通過產生熱能而使墨水中的狀態改變。當應用本發明時，這種打印頭和打印設備能實現較高的密度和較高的分辯率。
這種噴墨打印系統的代表和優選結構及工作原理記載在US 4723129和4740796中。這種打印系統可應用于所謂請求打印和連續打印。請求打印的具體優點如下所述。設置在每片中的電熱換能器或保持液體(墨水)的液體通道至少被施加一個與打印數據對應的驅動信號、并引起超過泡核沸騰的快速的溫度上升而在電熱換能器中產生熱能，之后，電熱換能器在打印頭的熱作用表面上引起液膜沸騰。結果，在每個液體通道的液體(墨水)中形成了與驅動信號對應的一對一的汽泡。這種汽泡的增大和收縮使液體(墨水)通過噴嘴孔噴射并至少形成一個飛行的墨水滴。驅動信號能形成很好的脈沖形狀。這種脈沖驅動信號使汽泡即刻增大和收縮，使液體(墨水)噴射具有良好的響應度，優選例的脈沖驅動信號包括US4463359和4345262中所述的脈沖驅動信號。進一步的改進可采用與熱作用表面的溫度上升率相關的在US4313124中所述的條件。
應用本發明的打印頭結構包括以上所述的結構，其中，液體噴孔、液體通道和電熱換能器被集成組合(直線液體通道或矩形液體通道)，在公開這些結構的US4558333和4459600中、熱作用部分設置在彎曲的區域。本發明也可有效地應用于JP59-123670，其中，連接到多個電熱換能器的公共狹縫形成電熱換能器的噴射部分、公共狹縫也連接到JP59-138461中所述的結構，在JP59-138461中、用于吸收熱能壓力波的開孔形成在每個噴射部分。即，不論打印頭的形式如何，本發明都能可靠有效地進行打印。
另外，本發明還可應用到具有與打印介質的最大打印寬度匹配長度的全行打印頭。在這種打印頭結構中，全長度可由多個打印頭的組合或集成的單個打印頭提供。
在上述的系列類型中，本發明還可很好地應用于以下幾種情況中即，打印頭被固定到打印設備上的打印頭；由可更換芯片構成的打印頭被安裝到打印設備上時要與打印設備建立電連接、并從打印設備接收墨水打印頭；或具有集成的墨水腔的盒式打印頭。
給本發明的打印設備添加打印頭噴射性能恢復裝置、預輔助裝置和其它裝置是所希望的，因為這些裝置有助于穩定本發明的有益效果。給打印頭的這類附加輔助裝置包括覆蓋裝置、清潔裝置、加壓或抽吸裝置、使用電熱換能器或分離的加熱元件或電熱換能器與分離的加熱元件的組合的預加熱裝置、和用于非打印目的噴墨的預噴射裝置。
關于安裝在打印設備上的打印頭的種類和數量，對于單色墨水、可只設置一個打印頭，而對于多種不同彩色的墨水和不同的密度、可使用多個打印頭。即，不論打印頭是由單個集成打印頭構成、還是由多個打印頭的組合構成，本發明都能很有效地應用于至少具有不同打印模式之一的打印設備，所述的不同打印模式包括使用主流色的黑色墨水單色打印模式、使用不同彩色的多色打印模式、和使用混合色的全色打印模式。
另外，本發明的噴墨打印設備可被用作諸如計算機的信息處理設備的圖像輸出終端，并能構成具有閱讀器的復印機、和具有發送和接收功能的傳真機。
以上結合優選實施例具體說明了本發明，但是在不脫離本發明較寬范圍的前提下、本領域的技術人員根據上述內容顯然可以作出變化和改進。因此，附加的權利要求書覆蓋了落入本發明構思內的這種變化和改進。
權利要求
1.一種根據輸入圖像數據利用彩色墨水打印頭和打印性能改善墨水打印頭在打印介質上形成圖像的噴墨打印方法，所述彩色墨水打印頭中排列有多個噴墨孔，所述打印性能改善墨水打印頭中排列有多個噴墨孔，彩色墨水從所述彩色墨水打印頭噴射到所述打印介質，打印性能改善墨水從所述打印性能改善墨水打印頭噴射到所述打印介質，其中，在所述打印介質上形成圖像時，所述打印性能改善墨水不施加到與被確定具有變劣的噴射狀態的彩色墨水打印頭的多個噴墨孔中的異常噴墨孔對應的點位置、而施加到與所述異常噴墨孔對應的點位置附近。
2.如權利要求1的噴墨打印方法，其中，所述打印性能改善墨水不施加到與異常噴墨孔對應的打印行、而至少施加到緊挨與異常噴墨孔對應的打印行前后的一行。
3.如權利要求2的噴墨打印方法，其中，打印性能改善墨水不施加的行數根據打印介質的種類而改變。
4.如權利要求1的噴墨打印方法，其中，在根據所述輸入圖像數據形成圖像之前，所述多個噴墨孔中噴射狀態變劣的噴墨孔被確定。
5.如權利要求4的噴墨打印方法，其中，通過從所述彩色墨水打印頭的單個噴墨孔向打印介質噴射墨水而在所述打印介質上形成預定打印圖案、并讀取所述被打印的圖案而確定所述的異常噴墨孔。
6.如權利要求1的噴墨打印方法，其中，打印頭給所述墨水施加熱能而形成汽泡、并借助形成的汽泡噴射所述墨水。
7.一種噴墨打印設備，它具有其中設置多個噴墨孔以便噴射彩色墨水的彩色墨水打印頭、和其中設置多個噴墨孔以便噴射打印性能改善墨水的打印性能改善墨水打印頭，彩色墨水和打印性能改善墨水根據輸入圖像數據從上述打印頭噴射到打印介質而在所述打印介質上形成圖像，該噴墨打印設備包括鑒別裝置，用于從所述彩色墨水打印頭中的所述多個噴墨孔中鑒別已經確定具有變劣噴射狀態的異常噴墨孔；控制裝置，用于控制不將打印性能改善墨水施加到與所鑒別的異常噴墨孔對應的點位置、而施加到與所述異常噴墨孔對應的所述點位置附近。
8.如權利要求7的噴墨打印設備，其中，所述控制裝置不將所述打印性能改善墨水施加到與所述鑒別的異常噴墨孔對應的打印行、而將所述打印性能改善墨水施加到緊靠與所述異常噴墨孔對應的打印行前后的至少一行。
9.如權利要求8的噴墨打印設備，其中，所述控制裝置根據打印介質的種類改變不施加打印性能改善墨水的行的數量。
10.如權利要求7的噴墨打印設備，還包括判定裝置，它通過從所述彩色墨水打印頭的噴墨孔向打印介質噴射墨水而在打印介質上形成預定打印圖案、并通過讀取被打印的打印圖案以確定所述的異常噴墨孔。
11.如權利要求7的噴墨打印設備，其中，所述打印頭給所述墨水施加熱能以形成汽泡、并借助形成的汽泡噴射所述墨水。
全文摘要
一種使用彩色墨水和打印性能改善墨水的噴墨打印方法和設備,該方法和設備能使因失效或故障噴嘴形成的空白行導致的圖像質量下降最小化。這個系統通過使圖像質量的下降最小化,而能夠使用甚至具有失效或故障噴嘴的打印頭、并延長打印頭更換前的壽命。打印性能改善墨水不被噴射和著陸在空白行附近,所以允許鄰近空白行的彩色墨水點擴展、從而使該空白行不易分辨。
文檔編號B41J2/01GK1345663SQ01137299
公開日2002年4月24日 申請日期2001年8月31日 優先權日2000年9月1日
發明者柴田烈, 小板橋規文, 八島正孝 申請人:佳能株式會社