专利名称：一种喷墨打印方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨打印方法和设备，该喷墨打印设备使用其上设有喷墨嘴阵列的打印头、含有着色剂和用于改善打印性能(以下称作“打印性能改善墨水”)的彩色墨水、并在打印介质上打印图像。本发明可应用于使用诸如纸、布料、皮革、无纺布、OHP片、甚至金属等打印介质的所有设备。可应用的设备包括诸如打印机、复印机、传真机和工业生产设备等办公设备。
作为复印机的扩展，诸如文字处理机和计算机的信息处理装置、通信装置，及作为这些设备的输出装置的用于记录图像的喷墨打印设备日益广泛地被使用。
在上述喷墨打印设备中，打印头具有许多在其上排列的喷墨嘴、还具有许多设置在一起以改善打印速度的喷墨口和墨水通道。近年来，彩色打印处理使用两个或多个打印头。
喷墨打印系统将墨滴或打印液体喷射到诸如纸的打印介质上而在介质上形成墨点。由于是非接触打印，所以其噪音等级不高。增加喷嘴密度可提高分辩率和打印速度，并能以不需要诸如显影和定影等特殊处理的低成本在例如普通纸上形成高质量的图像。由于这些优点，喷墨打印设备被认为具有广泛的应用领域。
请求式喷墨打印设备能很容易地进行彩色打印，且打印设备主体可缩小尺寸和简化。因此，请求式喷墨打印设备可适应未来的广泛需求。当彩色打印变得日益普遍时，对高的图像质量和打印速度的要求也会增加。
在这种喷墨打印系统中，采用了使用可改善打印介质上彩色点状态的打印性能改善墨水的技术，以便提高图像质量。打印性能改善墨水是含有化合物的无色或微色流体，该化合物使彩色墨水中的着色剂不溶解。当与打印介质上的彩色墨水混合和/或反应时，打印性能改善墨水改善彩色点的抗水性和耐候性、从而产生高可靠的图像质量，同时减小不同彩色间的毛边或渗色、而提供具有高打印密度的高质量。
但是，常规喷墨打印设备既使在使用打印性能改善墨水时也存在以下问题。
在使用其上排列许多喷墨嘴的打印头时，如果一个或多个喷嘴因某种原因被堵塞或不能被驱动，则墨水不能从喷嘴喷出，于是不能在打印介质上打印需要的打印点。这将在主扫描方向上伸展的图像上形成空白行，于是明显地降低图像质量。
另外，当打印头具有喷射状态与正常喷嘴明显不同故障喷嘴时，因不均匀密度产生的空白行或其它形式的行会在图像上出现，这一般也会降低图像质量。
当不进行多次通过打印或在多次通过打印中的通过次数很少时，这种行变得很明显。
为了解决不喷射喷嘴或故障喷嘴这一问题，通常使用喷嘴清洁机构以恢复不喷射或故障喷嘴的喷射性能。当进行多次通过打印、以借助多次通过产生一个完整的打印行时，通常是用互补喷嘴代替不喷射或故障喷嘴。
但是，多次通过打印系统存在一个问题，即由于在主扫描期间、纸张以所用喷嘴的1/n输送、被互补采集为1/n的数据被打印n次、以便用多个(n)喷嘴打印一个光栅行，因此打印时间很长。用于恢复打印性能的清洁操作会耽误时间、并因消耗墨水而增加成本。从生态学的角度看，简单地替换具有不喷射或故障喷嘴的打印头是不可取的。
未来所需要的打印设备是能实现更快的打印速度和降低成本、并在相同的打印时间内提高图像质量。
基于上述问题所作的本发明的目的在于提出一个解决上述问题的喷墨打印方法和设备，该喷墨打印方法和设备既使在存在不正常(不喷射或故障)喷嘴时也能通过简单地处理打印具有平滑灰度且不存在包括空白行的图像质量降低的图像基于实现上述目的的本发明的一个方面，该喷墨打印方法的步骤包括使用彩色墨水打印头和打印性能改善墨水打印头，其中，彩色墨水打印头上排列多个喷墨孔，打印性能改善墨水打印头上排列多个喷墨孔；将彩色墨水和打印性能改善墨水从彩色墨水打印头和打印性能改善墨水打印头喷射到打印介质上、从而根据输入数据在打印介质上形成图像；其中，在打印介质上形成图像时，打印性能改善墨水不施加到与导致变劣喷墨状态的彩色墨水打印头的多个喷墨孔中的异常喷墨孔相对应的点位置、而施加到与这些异常喷墨孔对应的点位置的附近。
例如，打印性能改善墨水不施加到与异常喷墨孔对应的打印行、而打印性能改善墨水至少紧靠该打印行的前后被施加。
基于本发明另一方面的喷墨打印设备包括彩色墨水打印头，其上排列有多个喷射彩色墨水的喷墨孔；打印性能改善墨水打印头，其上排列有多个喷射打印性能改善墨水的喷墨孔；鉴别装置，它从彩色墨水打印头的多个喷墨孔中鉴别异常喷墨孔以确定变劣的喷射状态；控制装置，用于使打印性能改善墨水不施加到与鉴别的异常喷墨孔对应的点位置、而施加到与这些异常喷墨孔对应的点位置的附近；其中，彩色墨水和打印性能改善墨水从这些打印头喷射到打印介质上而根据输入图像数据在打印介质上形成图像。
由于本发明不将打印性能改善墨水施加到与失效和故障喷墨孔对应的点位置、而施加到这些点位置附近，所以既使当彩色头的某些喷墨孔失效或出现故障时、本发明也能用简单的处理大大减少打印图像中不需要的空白行。因此可形成高质量的图像。另外，具有故障喷嘴或不喷射喷嘴的喷墨头可长期使用而不需更换，从生态学的观点看这是有益的。
下面结合附图对实施例所作的说明将使本发明的上述和其它的目的、效果、特征和优点变得更加清楚。
图1是表示本发明一个实施例的喷墨打印设备结构的平面图；图2是表示喷墨打印头中喷墨孔排列的原理图；图3是表示喷墨打印头结构的分解透视图；图4是表示喷墨打印设备中控制系统结构实例的方框图；图5A、5B和5C是表示打印介质上彩色墨水和打印性能改善墨水的状态的示意图；图6是表示利用本发明的喷墨打印方法进行操作的流程图；图7A和7B是表示用于检测不喷射或故障喷嘴的实例阶梯曲线图；图8A和8B是表示当存在不喷射喷嘴时、彩色墨水和打印性能改善墨水的打印数据的概念图；图9A、9B和9C是表示当存在不喷射喷嘴时、在校正处理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印数据的概念图；图10A、10B、10C和10D是表示在多次通过打印期间、当存在不喷射喷嘴时、在校正处理之后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印数据的概念图；图11A和11B是表示在本发明的第二实施例中、在校正处理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的点排列图；图12A到12N是表示在本发明的第二实施例中、在校正处理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印数据图；图13A和13B是表示在本发明的第三实施例中、在校正处理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的点排列图；图14A到14L是表示在本发明的第三实施例中、在校正处理前后的彩色墨水和打印性能改善墨水的打印数据图。
对优选实施例的详细说明下面结合附图详细说明本发明的实施例。
图1是表示本发明一个实施例的喷墨打印设备结构的平面图。
在图1中，多个喷墨头(打印头)21-1到21-5安装在车架20上。如图2所示，每个喷墨头21上排列多个用于喷墨的喷墨孔108。21-1、21-2、21-3、21-4和21-5分别代表用于黑色(K)、打印性能改善墨水(P)、青色(C)、品红色(M)和黄色(Y)墨水的喷墨头。
如图2所示，用于喷射打印性能改善墨水(P)的打印头21-2具有排列成两列且相互交错的32个喷墨孔108。即，每一列中的每个喷墨孔108位于另一列的相邻喷墨孔108之间。对于在两个交错列中排列32个喷墨孔108的彩色墨水打印头21-1、21-3、...、也具有相似的排列。在每个打印头21中的喷墨孔(液体通道)内设置加热元件(电热能量换能器)，该加热元件产生喷射墨水的热能。
墨水盒21包括打印头21-1到21-5和给打印头提供墨水的墨水仓22-1到22-5。
经柔性电缆23给喷墨头21施加控制信号。当传输电机26被驱动时，诸如普通纸、高质量专用纸、OPH片、光泽纸、光泽胶片和邮政卡片等打印介质24被未示出的供纸辊传输和保持、并沿箭头方向(子扫描方向)传送。
车架20被支承在导向轴27上、使它可沿导向轴27移动。车架电机30通过驱动皮带29使车架20在主扫描方向上沿导向轴27往复移动。沿着导向轴27设置线性编码器28。在线性编码器28的读出时间，每个打印头21的加热元件根据图像数据被驱动而向打印介质喷射墨滴，墨滴粘结在打印介质上而形成图像。
在设定打印区外侧的车架20的原始位置，设置具有罩部件31的恢复单元32。在不进行打印时，车架20移动到原始位置，在原始位置、罩部件31的罩31-1到31-5密封地覆盖每个喷墨头21的喷墨孔，以避免因墨水溶剂蒸发而堵塞喷墨孔、并防止墨水粘度上升或墨水粘结例如灰尘等外部物。
罩部件31的覆盖功能用于恢复喷射，借助恢复喷射将墨水从喷墨孔喷射到罩部件、以消除那些只是偶尔使用的喷墨孔的不正确喷射或堵塞，或用于进行恢复性清除、借助恢复清除用未示出的泵抽吸被覆盖的喷墨孔、以便通过抽吸将墨水从喷墨孔中清除、从而将失效的喷墨孔恢复到正确状态。
当在打印开始之前、每个喷墨头21-1到21-5通过墨水接收部分(未示出)时，喷墨头向墨水接收部分进行预喷墨。诸如刮板的擦拭件(未示出)设置在罩部件31附近的位置，以便擦拭件清洁各喷墨头21的喷墨孔表面。
图3表示打印头21的结构。
在图3中，打印头21大体上包括形成有多个用于加热墨水的加热器102的加热器板104、设置在加热器板104上的顶板106、和支承加热器板104的基板106。
顶板106上设有多个喷墨孔108，每个喷墨孔后面设有与该喷墨孔108连通的管形液体通道110。每个液体通道110借助分隔壁112与相邻液体通道隔离。液体通道110的后端共同连接到一个墨水腔114，墨水腔114通过墨水供给孔116提供墨水。墨水从墨水腔114供给到单个液体通道110。加热器板104与顶板106准直并装配、以使加热器102与相应的液体通道110匹配。
当预定的驱动脉冲施加到加热器102时，加热器102中的墨水沸腾并形成汽泡，汽泡的体积膨胀并将墨滴从喷墨孔108推出。
本发明的喷墨打印系统不限于使用图3所示加热元件(加热器)的汽泡喷墨(BJ)系统。在连续喷射墨滴并使它们雾化的连续喷墨打印设备中，本发明也应用于电荷控制和分散控制的喷墨打印设备。另外，在按需更喷射墨滴的请求型喷墨打印设备中，本发明也可应用于借助压电元件的机械振动而从喷嘴喷射墨滴的压力控制喷墨打印设备。
图4是表示喷墨打印设备控制系统的结构实例的方框图。
在图4中，标号1表示图像数据输入单元，标号2表示操作单元，标号3表示执行各种处理的CPU，标号4表示存储各种数据的存储介质，标号4a表示用于存储不喷墨和故障喷嘴数据以及打印性能改善墨水打印头的打印数据的打印数据存储器，标号4b表示用于存储控制程序组的控制程序存储器，标号5表示RAM，标号6表示图像处理单元，标号7表示输出图像的图像打印单元(打印机)，标号8表示具有用于传输地址信号、数据、控制信号和其它信号的汇集线的总线。
进入图像数据输入单元1的是来自诸如扫描器和数字照相机的多值图像数据、以及储存在个人计算机硬盘中的多值图像数据。操作单元2具有多种键、以便设定不同参数和设定打印启动。CPU3根据存储介质中的各种程序统一地控制整个打印设备。
存储介质4储存诸如控制程序、错误处理程序的程序，并根据这些程序操作打印设备。本实施例的操作完全基于这些程序。存储程序的存储介质4可以是ROM、FD、CD-ROM、HD、存储卡和磁光盘。
RAM5被用作存储介质4中存储的各种程序的工作区，作为在错误处理期间的暂时保存区、和在图像处理期间的工作区。RAM5也用于从存储介质4复制各种表格、和在图像处理期间修改表格内容及参考所修改的表格。
图像数据处理单元6将输入的多值图像数据分离成相应彩色打印头的色成份、并利用诸如错误扩展法和抖动显示阵法的灰度级处理法将分色的灰度图像转换成二进制数值。
图像打印单元7根据图像数据处理单元6产生的喷射图案喷墨而在打印介质上形成点图像。
下面结合图5A-5C说明形成点图像的过程。
在这个打印设备中，像素由来自含有着色剂的彩色墨水和打印性能改善墨水的两种点构成。
在下面的说明中，假定打印性能改善墨水包含低分子成份和高分子成份的阳离子物质，假定彩色墨水包含阴离子或至少阴离子化合物和颜料。当打印性能改善墨水和彩色墨水在打印介质上混合在一起、或渗透到打印介质中时，包含在打印性能改善墨水中阴离子物质的低分子成份或阴离子低聚物、和彩色墨水中使用的具有阳离子基或阳离子颜料墨水经离子相互作用组合在一起并立即从溶液相离析。结果，颜料墨水进行分散破坏而形成凝结的颜料。
如图5A所示，当彩色墨水滴Da着陆在打印介质24上时，墨滴在打印介质表面层的水平方向扩展、并从墨水点垂直渗入打印介质。
另一方面，打印性能改善墨水滴Db在彩色墨水滴Da之前或之后或与其同时着陆在打印介质上时，如图5B和5C所示，彩色墨水滴以比只使用彩色墨水时更浅的深度、以凝结着色剂的形式粘结到打印介质24的表面层，从而形成清晰的墨水点。
当彩色墨水滴和打印性能改善墨水滴以增大的时间差附着时，则由打印介质24表面层中凝结着色剂产生的清晰点难以形成。彩色墨水与打印性能改善墨水之间的打印介质着陆时间差应优选为2000微秒或更小。
下面，结合图6流程图说明本发明的特有部分。
首先，检测多个彩色喷墨头21-1、21-3、21-4、21-5中的不喷射喷嘴和故障喷嘴(这些喷嘴被视为异常喷嘴或异常喷墨孔)。这里，不喷射喷嘴是指被高粘度墨水或蒸发之后凝固的墨水堵塞的喷嘴、或喷墨元件损坏且不能喷墨的喷嘴。失效喷嘴是指因某些反常的原因与正常喷嘴相比喷射能力明显下降的喷嘴。喷射性能降低包括墨水在正常方向上不喷射、和墨水滴的量与预定的量明显不同。
为了检测异常喷嘴，彩色墨水打印头21-1、21-3、21-4、21-5被驱动以便在打印介质24上打印如图7A和7B所示的阶梯形图案(图6的步骤100)。
图7A和7B的阶梯形图案由每排的八个喷嘴通过连续或不连续喷射彩色墨水的阶梯形短线而形成。当没有异常喷嘴时，阶梯形图案可如图7A所示地被打印。图7B的阶梯形图案表示在第18个喷嘴N18发生了不喷射的问题、在第28个喷嘴N28和第30喷嘴N30发生了不正确喷射或失效喷射。由不喷射喷嘴打印的点行会部分地或完全地丢失，它们能被方便地鉴别。
打印的阶梯形图案被未示出的安装在打印设备上的扫描传感器扫描、读入的数据被识别处理以确定异常的喷嘴(图6的步骤101)。另外，可不用扫描传感器而用目视检测打印的图案、以产生不喷墨/失效喷嘴数据，并将该数据输入打印设备。
根据用上述方法检测的每个彩色打印头的不喷射/失效喷嘴数据产生异常喷嘴数据。异常喷嘴数据用于从多个喷嘴中鉴别不喷射/失效喷嘴。产生的异常喷嘴数据储存在设备中用于每个彩色打印头的存储器中。在图7B中，异常喷嘴数据将喷嘴N18、N28、N30确定为异常喷嘴。
当异常喷嘴检测处理(步骤101)的结果未产生异常喷嘴时，执行正常打印输出控制(图6的步骤102)。
异常喷嘴被检测为异常喷嘴检测处理的结果时，每个彩色打印头的喷嘴驱动数据根据产生的异常喷嘴数据而修正(步骤103)。具体地，从每个彩色打印头的喷嘴驱动数据中删除与异常喷嘴对应的扫描行数据，即、对应的扫描行数据被改为不喷射数据(“0”)。这可通过切断相应的打印数据或电屏蔽到达异常喷嘴的信号而实现。
接着，根据异常喷嘴数据，打印性能改善墨水的打印头21-2的喷嘴驱动数据被修正(步骤104)。具体地，在打印性能改善墨水打印头的喷嘴驱动数据中，对应于异常喷嘴的扫描行数据和该扫描行附近其它扫描行的数据被改变为不喷射数据(关闭)。这可通过如上所述地关闭相应打印数据或电屏蔽到达不喷射喷嘴和邻近喷嘴的信号的方式来实现。
根据这样修改的喷嘴驱动数据而驱动打印头，而将图像形成在打印介质24上(步骤105)。
下面用更具体的术语说明步骤103和104的过程。
在本说明书中，点位置表示点被打印的位置，该位置与点是否被实际打印无关。
(第一实施例)在下述实施例中，打印性能改善墨水的喷嘴驱动数据根据黑色喷墨头的喷嘴驱动数据产生。每个打印性能改善墨水滴的量可根据黑色喷墨头的打印条件增加或减少，例如，当黑色喷墨头在喷墨方向上具有较大偏离时、增加打印性能改善墨水滴的量，以确保黑色喷墨头打印的点与打印性能改善墨水的点紧挨在一起，从而使打印性能改善墨水与黑色墨水可靠地接触。
在第一实施例中，假定黑色喷墨头打印的点在位置上与打印性能改善墨水打印的点一致。
图8A表示在没有异常喷嘴时、与黑色墨水打印数据对应的打印图像。图8B表示与黑色墨水打印数据相关的打印性能改善墨水的打印数据。在这个状态中，由于没有异常喷嘴，所以这两个打印数据一致。
图9A表示当存在不喷射喷嘴和黑色墨水打印数据、和可看到的代表不喷射喷嘴的空白行。图9B表示在修正之前的打印性能改善墨水的打印数据，从该图可知，既使在与不喷射喷嘴行对应的行上也存在喷射数据。图9C表示在修正之后的打印性能改善墨水的打印数据，从该图可知，与不喷射喷嘴行对应的行、与不喷射喷嘴行前后紧挨着的行的打印数据被删除。
当例如黑色喷墨头中的第N个喷嘴被检测为不喷射喷嘴时，到达第N个喷嘴的打印信号被关闭(不喷射)。另外，到达与第N个不喷射喷嘴对应的打印性能改善墨水打印头21-2中的喷嘴的打印信号、和到达不喷射喷嘴前后相邻的打印性能改善墨水打印头中的喷嘴的信号被关闭(不喷射)。
图10A表示当存在不喷射喷嘴时、两次通过打印中第一次通过的打印数据。图10B表示第二次通过的打印数据，其中形成不喷射喷嘴行。图10C表示在必要的修正之后、第一次通过的打印性能改善墨水的打印数据，从该图可看出，与不喷射喷嘴行对应的行和紧挨不喷射喷嘴行前后的行的打印数据被删除。图10D表示在必要的修正之后、第二次通过的打印性能改善墨水的打印数据，从该图可看出，与不喷射喷嘴行对应的行和紧挨不喷射喷嘴行前后的行的打印数据被删除。
就是说，在两次通过打印中，虽然在第一次通过中由不喷射喷嘴产生的图像中的空白行可以在由其它喷嘴在第二次通过时打印以补充该空白行，但是如果在第二次通过时通过该空白行的喷嘴也是不喷射喷嘴、则难以消除该空白行。因此，如图10A-10D所示，在多次通过打印中，打印性能改善墨水也不喷射在与不喷射喷嘴行对应的行和紧挨不喷射喷嘴行前后的行上。
在多次打印中，当彩色点与对应的打印性能改善墨水点之间的着陆时间差增加时，打印难以形成清晰的点。所以，对于相同的打印点或像素，彩色点与打印性能改善墨水点应在同一通过中喷射。
在上述第一实施例中，彩色墨水点和打印性能改善墨水点的位置和打印数据是一致的。也可根据需要以预定的密度均匀地打印打印性能改善墨水或对彩色打印数据进行适当处理、并增加或减少打印性能改善墨水的打印数据。需要的是使打印性能改善墨水尽可能靠近彩色墨水进行打印、以改善打印性能。不论发生哪种情况，打印性能改善墨水都不会在与不喷射/失效喷嘴的扫描行对应的行上和在与紧挨不喷射/失效喷嘴的扫描行对应的行上喷射。这允许靠近不喷射/失效喷嘴行的墨水点扩展、而使空白行不能分辩。
(第二实施例)下面结合图11A、11B和图12A-12N说明本发明的第二实施例。
在第二实施例中，所用的打印头21喷射的600dpi(每英寸点数)分辩率的每个墨水滴的量是8.5±0.5pl(皮升)。
含有着色剂的彩色墨水的组份和打印性能改善墨水的细份如下所述。
(黄色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-异丙醇4.0wt％-不良凝灰岩(Dystuff)，C.I.直接黄1422.0wt％-水79.0wt％(品红色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-异丙醇4.0wt％-不良凝灰岩(Dystuff)，C.I.酸红142 2.5wt％-水78.5wt％(青色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-异丙醇4.0wt％-不良凝灰岩(Dystuff)，C.I.直接兰1422.5wt％-水78.5wt％(黑色墨水)-甘油 5.0wt％-硫二甘醇 5.0wt％-尿素 5.0wt％-异丙醇4.0wt％-不良凝灰岩(Dystuff)，食品黑2 3.0wt％
-水 78.0wt％(打印性能改善墨水)-聚芳胺盐酸盐 5.0wt％-亚苄基氯(Benzalkonium chloride)1.0wt％-二甘醇 10.0wt％-水 83.9wt％所用的打印介质是电照相和喷墨打印所用的PB纸(Canon)。
在第二实施例中，打印性能改善墨水的点矩阵从对应的彩色墨水的点矩阵偏移1/k像素(例如，1/4像素或1/2像素)而打印，如图11A和11B所示。在图11A和11B中，打印性能改善墨水的点从对应的彩色墨水点向图中右下偏移1/4像素而打印。这可以通过在将彩色打印头和打印性能改善墨水打印头固定到车架上时以预定距离使两个打印头相互偏移来实现。
通过上述使打印性能改善墨水的点位置从对应的彩色墨水点位置偏移，可使彩色点扩展或加宽到不喷射喷嘴的点位置。
在第二实施例中，图6中的步骤103和104和过程将结合图12A-12N作更详细的说明。
图12A示意地表示由打印性能改善墨水打印头打印的修正之前的数字图像数据，该打印性能改善墨水打印头具有32喷嘴(喷墨孔)，该数字图像数据跨度沿主扫描方向为6列(第M列到第(M+5)列)，每列具有32个点(像素)。黑色实心像素表示图像数据“1”的点，空白像素表示图像数据“0”的点。
图12B示意地表示由具有32个喷嘴打印的数字图像数据，该数字图像数据跨度沿主扫描方向为6列(第M列到第(M+5)列)，每列具有32个点。在这个状态中，假定彩色打印头和打印性能改善墨水打印头被给予相同的图像数据(喷嘴驱动数据)。
假定彩色打印头中第N喷嘴(在这种状态中N＝16)是不喷射喷嘴，如图12B所示。
由于彩色打印头中的第N喷嘴(N＝16)是不喷射喷嘴，所以不论在对应像素的原图像数据是“0”还是“1”、给予从第M列到第(M+5)列排列的彩色打印头的数据被修改设定为第N喷嘴打印数据为“0”，如图12C、12E、12G、12I、12K和12M所示。
对于给予从第M列到第(M+5)列范围排列的打印性能改善墨水打印头的图像数据而言，不论对应像素的原图像数据是“0”还是“1”，第(N-1)、第N和第(N+1)喷嘴打印数据被修改为“0”(见图12D、12F、12H、12J、12L和12N)。
即，在给予彩色打印头的第M列图像数据中没有第(N-1)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据，如图12C所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第M列图像数据中，第(N-1)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据不改变地保特在“0”，如图12D所示。虽然，第N喷嘴的打印性能改善墨水打印头数据是“1”，但它可改变为“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+1)列图像数据中，没有第(N-1)、第N和第(N+1)喷嘴所用的图像数据，如图12E所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第(M+1)列图像数据中，第(N-1)、第N和第(N+1)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图12F所示。
在给予彩色打印头的第(M+2)列图像数据中，存在第(N-1)和第N喷嘴所用的图像数据，如图12G所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第(M+2)列图像数据中，第(N-1)和第N喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，如图12H所示。第(N+1)喷嘴所用的打印数据不改变地保持在“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+3)列图像数据中，存在第(N+1)喷嘴所用的图像数据，如图12I所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第(M+3)列图像数据中，第(N+1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，如图12J所示。第(N-1)喷嘴所用的打印数据不改变地保持在“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+4)列图像数据中，存在第(N-1)喷嘴所用的图像数据，如图12K所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第(M+4)列图像数据中，第(N-1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，如图12J所示。第(N+1)喷嘴所用的打印数据不改变地保持在“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+5)列图像数据中，存在第(N-1)、第N和第(N+1)喷嘴所用的图像数据，如图12M所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头21-2的第(M+5)列图像数据中，第(N-1)、第N和第(N+1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，如图12N所示。
类似的过程以这种方式连续地进行，以便通过用彩色墨水和打印性能改善墨水打印许多点而实现全部图像数据。
图11B表示在第二实施例中在对彩色打印头中不能喷墨第N喷嘴修正后、根据彩色点打印数据和打印性能改善墨水数据的打印点。
从该图可看出，彩色墨水点不形成在发生喷射失效的行上。还应注意，打印性能改善墨水点不形成在已经发生喷射失效的行以及紧挨喷射失效行前后的行上。
(第三实施例)下面，结合图13A、13B和图14A-14L说明本发明的第三实施例。
在上述第二实施例中，打印性能改善墨水不在异常喷嘴行和两个邻近行、即紧靠该异常喷嘴行前后的各一行上喷射。在第三实施例中，打印性能改善墨水不在异常喷嘴行和四个邻近行、即紧靠该异常喷嘴行前后的各两行上喷射。
在这个实施例中，与第二实施例一样，所用的打印头21喷射的600dpi(每英寸点数)分辩率的每个墨水滴的量是8.5±0.5pl(皮升)。含着色剂的彩色墨水的组份、打印性能改善墨水的组份和打印介质的成份与第二实施例相似。
如图13A和13B所示，与第二实施例一样，打印性能改善墨水的点从对应的彩色墨水(黑墨水)点偏移1/4像素而打印。在这个实施例中，打印性能改善墨水打印头的喷嘴驱动数据也根据黑色打印头的喷嘴驱动数据而产生。
在这种情况中，假定彩色打印头(黑色打印头)(在这种情况中N＝16)中的第N喷嘴是失效喷嘴。
由于彩色打印头中的第N喷嘴(N＝16)是不喷射喷嘴，所以不论在对应像素的原图像数据是“0”还是“1”、给予从第M列到第(M+5)列排列的彩色打印头的数据被修改设定为第N喷嘴打印数据为“0”，如图14A、14C、14E、14G、14I和14K所示。
对于给予从第M列到第(M+5)列范围排列的打印性能改善墨水打印头的图像数据而言，不论对应像素的原图像数据是“0”还是“1”，第(N-2)、第(N-1)、第N和第(N+1)和第(N+2)喷嘴打印数据被修改为“0”(见图14B、14D、14F、14H、14J和14L)。
即，在给予彩色打印头的第M列图像数据中存在第(N-2)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，如图14A所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第M列图像数据中，第(N-2)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据被修正为“0”，如图14B所示。第(N-1)和第(N+1)喷嘴所用的打印性能改善墨水打印数据不改变地保持为“0”。第N喷嘴的打印数据设定为“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+1)列图像数据中，没有第(N-2)到第N和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，如图14C所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第(M+1)列图像数据中，第(N-2)到第N和第(N+2)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图14D所示。
接着，在给予彩色打印头的第(M+2)列图像数据中，存在第(N-2)和第(N-1)喷嘴所用的图像数据，不存在第(N+1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，如图14E所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第(M+2)列图像数据中，第(N-2)和第(N-1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，第(N+1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图14F所示。第N喷嘴的打印数据设定为“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+3)列图像数据中，存在第(N+1)喷嘴所用的图像数据，不存在第(N-2)、第(N-1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，如图14G所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第(M+3)列图像数据中，第(N+1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，第(N-2)、第(N-1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图14H所示。第N喷嘴的打印数据设定为“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+4)列图像数据中，存在第(N-1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，不存在第(N-2)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据，如图14I所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第(M+4)列图像数据中，第(N-1)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，第(N-2)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图14J所示。第N喷嘴的打印数据设定为“0”。
接着，在给予彩色打印头的第(M+5)列图像数据中，存在第(N-1)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据，不存在第(N-2)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据，如图14K所示。因此，在给予打印性能改善墨水打印头的第(M+5)列图像数据中，第(N-1)和第(N+1)喷嘴所用的图像数据被修改为“0”，第(N-2)和第(N+2)喷嘴所用的图像数据不改变地保持在“0”，如图14L所示。第N喷嘴的打印数据设定为“0”。
类似的过程以这种方式连续地进行，以便通过用彩色墨水和打印性能改善墨水打印许多点而实现全部图像数据。
图13B表示在第三实施例中在对彩色打印头(黑色打印头)中不能喷墨的第N喷嘴修正后、根据彩色点打印数据和打印性能改善墨水数据的打印点。
从该图可看出，彩色墨水点不形成在发生喷射失效的行上。还应注意，打印性能改善墨水点不形成在已经发生喷射失效的行以及紧挨喷射失效行的四行、即失效行的前后各两行上。
(第四实施例)用三种打印介质评价基于第二和第三实施例的工艺。空白行不引人注目的程度分为三级优，良和一般。
第二实施例的工艺使用PB纸良第三实施例的工艺使用PB纸优第二实施例的工艺使用HR-101良第三实施例的工艺使用HR-101良第二实施例的工艺使用GP-101一般第三实施例的工艺使用GP-101良从上述结果可以看出，区分打印性能改善墨水的应用模式、诸如根据打印介质的种类区分打印性能改善墨水施加的行数可以在特定打印介质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，还进行了另一个实验，其中，具有失效喷嘴的彩色打印头在另一个扫描期间进行打印。在打印介质上、在打印性能改善墨水与彩色墨水之间的点着陆时间差是2秒。在这种情况下，前述实施例中产生的优良效果不出现、且因空白行引起的图像质量下降没有改善。
在本发明中，打印性能改善墨水可以是无色纯净的或彩色的。如上所述，当彩色点与打印性能改善墨水点相互接触时，着色剂立刻凝结在打印介质上。所以，当彩色点与相邻的打印性能改善墨水点过于分离时、不会产生理想的效果。因此，最好在彩色墨水和打印性能改善墨水中的一种墨水被打印介质充分吸收之前、使这两种墨水相互接触。
另外，由于最理想的是使打印性能改善墨水与彩色点能在打印介质上可靠地混合在一起，所以它们着陆时间之间的间隔应再缩短。对于打印次序，可先打印打印性能改善墨水、随后打印彩色墨水，或反过来进行。在任何情况下，两种墨水之间的着陆间隔应能使两种墨水之一在另一种墨水首先着陆并完全浸入打印介质或干燥之前充分喷射。
虽然在上述实施例中、彩色点和打印性能改善墨水点的点矩阵尺寸被设置为相等，但它们也可以有差别。即，在降低打印性能改善墨水点的输出分辩率的同时、保持彩色点的输出分辩率。这种设置可减小与打印性能改善墨水的数据处理有关的成本和设备所用的打印性能改善墨水的成本。
在本发明中，由于打印性能改善墨水的打印数据可用简单的图像处理产生，所以处理速率能够增加。尽管成本略高，但多个亮和暗色墨水或大和小尺寸点可用于每种彩色。在这种情况下，本发明可在打印介质上复制灰度级的高等级。
本发明可由至少一种彩色墨水和至少一种打印性能改善墨水实施。也可配制两种或多种彩色墨水和两种或多种打印性能改善墨水。在这种情况下，彩色墨水或打印性能改善墨水只需在打印介质上的所需位置着陆、同时打印性能改善墨水或彩色墨水是湿的。彩色墨水可以是任何所需的颜色。另外，本发明可只使用特定的彩色墨水。在本发明中，对上述墨水最有效的系统是实施上述液膜沸腾法的系统。
(其它)虽然在上述实施例的结构中，阶梯形打印图案被打印在打印介质上、并被检测以检查不喷射或失效喷嘴，但本发明也可使用其它的检测技术。此外，如果不设置检测异常喷嘴的结构，但只要能确定异常喷嘴、则本发明可实现其目的。例如，通过将用户的视觉检测结果直接或经连接到打印设备的主机设备的驱动器输入打印设备、可确定故障喷嘴或失效喷嘴。在具有诸如安装在打印头内的存储器的存储装置的结构中，每个喷嘴的信息和失效/故障喷嘴的信息可存储在该存储装置中，以便打印机读取这些信息而确定失效/故障喷嘴。关于信息存储在打印头中的存储装置中的时间，初始状态的信息可在发货时间储存在存储装置中、或该信息可根据用户使用的历史进行修改。
在喷墨打印系统中，当本发明应用到具有热能喷墨(例如，电热换能器和激光束)的打印头和打印设备中时，本发明能产生良好的效果、且能通过产生热能而使墨水中的状态改变。当应用本发明时，这种打印头和打印设备能实现较高的密度和较高的分辩率。
这种喷墨打印系统的代表和优选结构及工作原理记载在US 4723129和4740796中。这种打印系统可应用于所谓请求打印和连续打印。请求打印的具体优点如下所述。设置在每片中的电热换能器或保持液体(墨水)的液体通道至少被施加一个与打印数据对应的驱动信号、并引起超过泡核沸腾的快速的温度上升而在电热换能器中产生热能，之后，电热换能器在打印头的热作用表面上引起液膜沸腾。结果，在每个液体通道的液体(墨水)中形成了与驱动信号对应的一对一的汽泡。这种汽泡的增大和收缩使液体(墨水)通过喷嘴孔喷射并至少形成一个飞行的墨水滴。驱动信号能形成很好的脉冲形状。这种脉冲驱动信号使汽泡即刻增大和收缩，使液体(墨水)喷射具有良好的响应度，优选例的脉冲驱动信号包括US4463359和4345262中所述的脉冲驱动信号。进一步的改进可采用与热作用表面的温度上升率相关的在US4313124中所述的条件。
应用本发明的打印头结构包括以上所述的结构，其中，液体喷孔、液体通道和电热换能器被集成组合(直线液体通道或矩形液体通道)，在公开这些结构的US4558333和4459600中、热作用部分设置在弯曲的区域。本发明也可有效地应用于JP59-123670，其中，连接到多个电热换能器的公共狭缝形成电热换能器的喷射部分、公共狭缝也连接到JP59-138461中所述的结构，在JP59-138461中、用于吸收热能压力波的开孔形成在每个喷射部分。即，不论打印头的形式如何，本发明都能可靠有效地进行打印。
另外，本发明还可应用到具有与打印介质的最大打印宽度匹配长度的全行打印头。在这种打印头结构中，全长度可由多个打印头的组合或集成的单个打印头提供。
在上述的系列类型中，本发明还可很好地应用于以下几种情况中即，打印头被固定到打印设备上的打印头；由可更换芯片构成的打印头被安装到打印设备上时要与打印设备建立电连接、并从打印设备接收墨水打印头；或具有集成的墨水腔的盒式打印头。
给本发明的打印设备添加打印头喷射性能恢复装置、预辅助装置和其它装置是所希望的，因为这些装置有助于稳定本发明的有益效果。给打印头的这类附加辅助装置包括覆盖装置、清洁装置、加压或抽吸装置、使用电热换能器或分离的加热元件或电热换能器与分离的加热元件的组合的预加热装置、和用于非打印目的喷墨的预喷射装置。
关于安装在打印设备上的打印头的种类和数量，对于单色墨水、可只设置一个打印头，而对于多种不同彩色的墨水和不同的密度、可使用多个打印头。即，不论打印头是由单个集成打印头构成、还是由多个打印头的组合构成，本发明都能很有效地应用于至少具有不同打印模式之一的打印设备，所述的不同打印模式包括使用主流色的黑色墨水单色打印模式、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，本发明的喷墨打印设备可被用作诸如计算机的信息处理设备的图像输出终端，并能构成具有阅读器的复印机、和具有发送和接收功能的传真机。
以上结合优选实施例具体说明了本发明，但是在不脱离本发明较宽范围的前提下、本领域的技术人员根据上述内容显然可以作出变化和改进。因此，附加的权利要求书覆盖了落入本发明构思内的这种变化和改进。
权利要求
1.一种根据输入图像数据利用彩色墨水打印头和打印性能改善墨水打印头在打印介质上形成图像的喷墨打印方法，所述彩色墨水打印头中排列有多个喷墨孔，所述打印性能改善墨水打印头中排列有多个喷墨孔，彩色墨水从所述彩色墨水打印头喷射到所述打印介质，打印性能改善墨水从所述打印性能改善墨水打印头喷射到所述打印介质，其中，在所述打印介质上形成图像时，所述打印性能改善墨水不施加到与被确定具有变劣的喷射状态的彩色墨水打印头的多个喷墨孔中的异常喷墨孔对应的点位置、而施加到与所述异常喷墨孔对应的点位置附近。
2.如权利要求1的喷墨打印方法，其中，所述打印性能改善墨水不施加到与异常喷墨孔对应的打印行、而至少施加到紧挨与异常喷墨孔对应的打印行前后的一行。
3.如权利要求2的喷墨打印方法，其中，打印性能改善墨水不施加的行数根据打印介质的种类而改变。
4.如权利要求1的喷墨打印方法，其中，在根据所述输入图像数据形成图像之前，所述多个喷墨孔中喷射状态变劣的喷墨孔被确定。
5.如权利要求4的喷墨打印方法，其中，通过从所述彩色墨水打印头的单个喷墨孔向打印介质喷射墨水而在所述打印介质上形成预定打印图案、并读取所述被打印的图案而确定所述的异常喷墨孔。
6.如权利要求1的喷墨打印方法，其中，打印头给所述墨水施加热能而形成汽泡、并借助形成的汽泡喷射所述墨水。
7.一种喷墨打印设备，它具有其中设置多个喷墨孔以便喷射彩色墨水的彩色墨水打印头、和其中设置多个喷墨孔以便喷射打印性能改善墨水的打印性能改善墨水打印头，彩色墨水和打印性能改善墨水根据输入图像数据从上述打印头喷射到打印介质而在所述打印介质上形成图像，该喷墨打印设备包括鉴别装置，用于从所述彩色墨水打印头中的所述多个喷墨孔中鉴别已经确定具有变劣喷射状态的异常喷墨孔；控制装置，用于控制不将打印性能改善墨水施加到与所鉴别的异常喷墨孔对应的点位置、而施加到与所述异常喷墨孔对应的所述点位置附近。
8.如权利要求7的喷墨打印设备，其中，所述控制装置不将所述打印性能改善墨水施加到与所述鉴别的异常喷墨孔对应的打印行、而将所述打印性能改善墨水施加到紧靠与所述异常喷墨孔对应的打印行前后的至少一行。
9.如权利要求8的喷墨打印设备，其中，所述控制装置根据打印介质的种类改变不施加打印性能改善墨水的行的数量。
10.如权利要求7的喷墨打印设备，还包括判定装置，它通过从所述彩色墨水打印头的喷墨孔向打印介质喷射墨水而在打印介质上形成预定打印图案、并通过读取被打印的打印图案以确定所述的异常喷墨孔。
11.如权利要求7的喷墨打印设备，其中，所述打印头给所述墨水施加热能以形成汽泡、并借助形成的汽泡喷射所述墨水。
全文摘要
一种使用彩色墨水和打印性能改善墨水的喷墨打印方法和设备,该方法和设备能使因失效或故障喷嘴形成的空白行导致的图像质量下降最小化。这个系统通过使图像质量的下降最小化,而能够使用甚至具有失效或故障喷嘴的打印头、并延长打印头更换前的寿命。打印性能改善墨水不被喷射和着陆在空白行附近,所以允许邻近空白行的彩色墨水点扩展、从而使该空白行不易分辨。
文档编号B41J2/01GK1345663SQ01137299
公开日2002年4月24日 申请日期2001年8月31日 优先权日2000年9月1日
发明者柴田烈, 小板桥规文, 八岛正孝 申请人:佳能株式会社