CN100393513C - 液体排出设备及液体排出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体排出设备及液体排出方法，该设备包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器的喷头。至少两个彼此邻近的液体排出器能够将液滴排出到同一像素区域上。当存在由于液滴排出失败而存在关闭的液体排出器时，此信息被存储。根据所存储的信息，对应于应排出的液滴的关闭的排出器的排出信号转移给邻近该关闭的排出器的另一液体排出器。该另一液体排出器替代地排出液滴，使得液滴着落在与由关闭的排出器排出时所应着落的位置相同的位置。

Description

液体排出设备及液体排出方法

技术领域

本发明涉及一种液体排出设备，该设备具有能使液滴的轨迹沿各个方向偏转的液体排出器，还涉及一种液体排出方法。更具体而言，本发明涉及这样一种技术，即当液体排出器排出液滴失败时，关闭该液体排出器的操作，并指令另一液体排出器排出液滴以替代该被关闭排出器。

背景技术

作为公知的液体排出设备的喷墨打印机通常具有包括成直线对准的液体排出器的喷头。通过将微小的墨滴顺序地排出到与喷嘴表面相对设置的记录介质(例如打印纸)上，预定数量的点形成在像素区域上，以形成像素。

在某些情况下，液体排出器变得不能正常排出液滴。这是由各种原因造成的。

一个原因是，由于灰尘阻塞排出器喷嘴的液滴出口而导致排出失败。解决这个问题的一种公知的方法是喷头的清洁。

排出失败的另一个原因是，由于液体排出器的堵塞或设置在液体排出器内部的激励元件(例如，用在热打印机的加热元件)不能接通。在上述情况下，没有令人满意的解决方法。因此，通常将喷头更换。

有两种类型的已知喷墨打印机：(1)串行打印机，其中喷头在其沿着与打印纸进给方向正交的方向来回移动的过程中执行打印，而打印纸沿着垂直于喷头移动的方向送入；(2)行式打印机，其中喷头沿着打印纸的整个宽度形成，且其中在打印纸沿着进给方向输送的过程中执行打印。

行式喷墨打印机具有多个平行设置的小喷头芯片，使得每个喷头芯片的端部连接起来。每个喷头芯片由适当的信号处理，从而该喷头芯片沿着打印纸的整个宽度连续记录数据。

串行喷墨打印机应用套印方法(overlapping method)打印灰度色标。

在这种方法中，液体排出器的特性通过在一个像素区域上套印墨滴(点)多次而平均。更具体而言，形成点以填充预先形成的点列间的间隙。

即使一些液体排出器发生某种程度的故障或者如果有不能排出任何液体的液体排出器，则通过点的套印，能使由于这些液体排出器的故障导致的影响最小化。

行式喷墨打印机的喷头未沿着垂直于打印纸进给方向的方向移动。因此，一旦一个区域已经记录，则其不能通过点的套印而记录。

当存在多于一个发生故障的排出器时，就会产生一个空白行，这是因为不能形成一行像素。这种故障在要求高质量的照片和图片打印中更突出。

对于行式喷墨打印机，通过沿着打印纸进给方向套印点可以增加色调。然而，点的套印仅对增加色调有效，而不能使排出器的质量平均。

发明内容

本发明的目的在于通过采用一种将由发明人已经公开的墨滴排出轨迹偏转技术(例如，日本未审查专利申请公开No.2002-161928、2002-320861、以及2002-320862)，对发生排液故障的排出器进行补偿。

本发明的上述目的通过以下方式实现。

本发明包括一种液体排出设备，该设备包括多个喷头，所述喷头包括具有沿预定方向平行排列的喷嘴的液体排出器，其中，根据液体排出信号，由预定数量的点构成的像素形成在记录介质的像素区域中。该液体排出器能够沿着预定方向，使排出的液滴的轨迹发生一定程度的偏转。至少两个相邻的排出器能够排出着落在同一像素区域中的液滴。该液体排出设备包括存储单元，用于存储关于由于排出失败而导致的关闭的液体排出器的信息。所述液体排出设备还包括用于排出液滴的替代单元，用于根据存储在存储单元中的信息，将传送给关闭的液体排出器的液体排出信号的至少一部分转移到设置在关闭的液体排出器附近的至少一个其它的液体排出器。该替代单元也用于控制至少一个其它的液体排出器排出液滴，使液滴着落在与由关闭的液体排出器排出的液滴应着落的位置相同的位置上。

根据本发明，从所述液体排出器排出的液滴的轨迹可以沿多个方向偏转。至少两个彼此相邻的排出器(例如，两个沿预定方向并排设置的液体排出器)能够排出液滴使其着落在同一像素区域中。

当存在由于液滴排出失败而关闭的液体排出器时，该信息存储在用于存储关于液体排出器的关闭的信息的存储单元中。

根据所存储的信息，应当排出液滴的关闭的排出器的排出信号的至少一部分转移给邻近的至少一个其它的液体排出器。该其它液体排出器替代地排出液滴，使液滴着落在与由关闭的排出器排出时所应着落的位置相同的位置。

通过其它液体排出器排出液滴，对排出液滴失败的液体排出器的操作进行补偿。

附图说明

图1为具有根据本发明的液体排出器的喷墨打印机喷头的分解透视图；

图2为根据本发明实施例的行式喷头的平面图；

图3A和3B为一平面图和一侧截面图，详细示出了图1的喷头的液体排出器；

图4为观测数据，示出了发热电阻元件的两部分之间的电流差与偏转幅度之间的关系；

图5为从平行排列的液体排出器的喷嘴中排出的墨滴的着落位置的前视图；

图6为另一前视图，示出了平行排列的液体排出器的喷嘴与墨滴的着落位置之间的关系；

图7示出了一种控制方法，用于通过根据分配的排出信号沿预定方向排出墨滴而形成点列(图7与图5相对应)；

图8示出了一种控制方法，用于通过根据分配的排出信号沿预定方向从多个排出器排出墨滴而形成点列(图8与图6相对应)；

图9示出了对图7所示实施例的液体排出器、偏转方向和偏转幅度的选择进行的控制；

图10示出了对如图9所示的替代排出进行控制的系统原理；

图11示出了替代地排出墨滴时的硬件控制的总览；

图12为根据排出信号在同一像素区域中形成的点列中点的详细位置；

与图12相比较，图13示出了在位于时隙的中间的像素的中心线两侧交替分配排出指令的控制；

图14为一图表，示出了当进行替代排出时，行式喷头的分率；

图15示出了由图14中的线ii表示的分率的原理；以及

图16示出了由图14中的线iii表示的分率的原理。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行说明。在本说明书中，术语“液滴”是指从下文所述的液体排出器的喷嘴18中排出的微量(例如几微微升)液体(例如，实施例中的墨水)。术语‘点’是指着落在诸如打印纸的记录介质上的液滴。术语‘像素’是指图像的最小单元。术语‘像素区域’是指形成像素的区域。

预定数量(即，没有、一个或多个)的液滴着落在一个像素区域中，以形成三种类型的像素：由没有点形成的像素(色调1)；由一个点形成的像素(色调2)；或由多个点形成的像素(色调3或更多)。所述像素在记录介质上排列成行以形成图像。

对应于像素的一个(多个)点不总是着落在像素区域的内部，还可以着落在像素区域的外部。

下文，介绍根据本发明的液体排出设备的实施例。

根据本实施例的液体排出设备具有用于排出液滴的行式喷头。

该行式喷头是通过将多个液体排出器横跨记录介质宽度(或沿着与记录介质的进给方向垂直的方向)平行排列成行而形成的。

该液体排出器包括：

1)容纳用作排出液滴的液体的液体腔(其与下文中指出的墨水腔12对应)；

2)用于向容纳在液体腔中的液体施加能量的激励元件(其与下文中指出的发热电阻元件13对应)；以及

3)具有用于通过控制每个激励元件排出容纳在每个液体腔中的液体的喷嘴(排出出口)的喷嘴板。

所述液体排出器将每个从喷嘴排出的液滴的轨迹沿着液体排出器对准的方向以各个幅度偏转。例如，该激励元件设置在液体腔的表面的至少一部分上。所述激励元件借助以下方式控制能量分配，例如通过产生施加于设置于激励元件上控制能量分配的两个区域上的能量的差异，或者是通过在设置于激励元件上的两个区域之间产生能量分布差。然而，根据本发明的液体排出设备并不限于本实施例。

图1为包括根据本发明的液体排出设备的喷墨打印机(下文称为“打印机”)的喷头11的分解透视图。图1为设置在阻挡层16上的喷嘴板17的分解图。

喷头11上的基底14包括硅半导体基底15和通过沉积形成在半导体基底15的一个表面上的发热电阻元件13。发热电阻元件13经由形成在半导体基底15上的导体(图中未示出)电连接到外部电路。

例如，通过在半导体基底15设有发热电阻元件13的整个表面上层叠光敏环化橡胶抗蚀剂或光固化干膜抗蚀剂，然而通过光刻法去除不需要的部分，来形成阻挡层16。

喷嘴板17包括多个喷嘴18并通过例如镍电铸形成的。喷嘴板17设置在阻挡层16上，从而使喷嘴18的位置与相对的发热电阻元件13对准。

墨水腔12由围绕发热电阻元件13的基底14、阻挡层16和喷嘴板17限定。更具体而言，如图所示，基底14用作墨水腔12的底壁，阻挡层16用作墨水腔12的侧壁，而喷嘴板17用作墨水腔12的上壁。以这种方式，如图1所示，墨水腔12在前右侧表面中具有开口。这些开口与墨水段(图中未示出)相互连通。

上述喷头11中的一个通常具有墨水腔12和以大约100个单元的量极设置在各墨水腔12中的发热电阻元件13。打印机的控制器单独控制每个发热电阻元件13。以这种方式，容纳在与受控发热电阻元件13相对应的墨水腔12中的墨水，从与墨水腔12相对的喷嘴18中排出。

更具体而言，墨水腔12由来自与喷头11相连的墨水罐(图中未示出)的墨水填充。通过在短时间内(例如1至3微秒)对发热电阻元件13施加脉冲电流，发热电阻元件13迅速加热。结果，在接触发热电阻元件13的墨水中形成墨水气泡。当墨水气泡膨胀时，预定量的墨水被推出(换言之，称为墨水沸腾)。以这种方式，与从上述喷嘴18推出的墨水相同量的墨水，作为墨滴从喷嘴18中排出。该墨滴着落在打印纸上形成一个点。

在本实施例中，行式喷头通过将多个喷头11横跨记录介质的宽度排列成行而形成。图2为平面图，示出了行式喷头10的实施例。图2示出了四个喷头11(N-1、N、N+1和N+2)。为了形成行式喷头10，没有喷嘴板17的喷头11(即称为喷头芯片)顺序对齐。然后，具有形成在与每个喷头芯片的液体排出器相对应的位置上的喷嘴18的喷嘴板17附装在喷头芯片的上部。

如图2中部分A的细节图所示，对齐喷头11，使得相邻的喷头11的每侧上的喷嘴之间的间隙相等。换言之，在第N喷头11右侧的喷嘴18中的一个与在第N+1喷头11左侧的喷嘴18中的一个之间的距离等于喷嘴18之间的间隙。

通过以预定间隔平行设置多个行式喷头10，并通过为每个行式喷头10提供不同颜色的墨水，就可以构成彩色行式喷头。

下面，将对本实施例的液体排出器进行更加详细的说明。

图3为平面图和侧面截面图，更加详细地示出了一个喷头11的一个液体排出器。图3的平面图中的点划线表示一个喷嘴18。

如图3所示，一个发热电阻元件13容纳在根据本实施例的每个喷头11的每个墨水腔12内。发热电阻元件13由平行设置的两部分构成。发热电阻元件13的两部分以与喷嘴18(图3中左侧和右侧)的轴线相同的方向布置。

当具有两部分的发热电阻元件13容纳在一个墨水腔12中时，且当每个部分设定为具有相同的气泡产生时间(即，发热电阻元件13的一部分达到墨水沸腾温度所需的时间)时，两部分之上的墨水同时沸腾，且墨滴沿着喷嘴18的中心轴线方向排出。

反之，当在发热电阻元件13的两部分的气泡产生时间之间存在差别时，该两部分之上的墨水不会同时沸腾。这样，墨滴的轨迹就从喷嘴18的中心线偏移。结果是，墨滴的轨迹偏转。以这种方式，墨滴就着落在从不存在气泡产生时间差的情况下排出的墨滴的着落位置偏离的位置上。

图4示出了观测到的产生发热电阻元件13的两部分中的每部分中气泡产生时间的延迟的测量结果。水平轴表示偏转电流，是一个发热电阻元件13的两部分之间的电流差的一半。竖直轴表示墨滴着落位置的偏转幅度，是从记录介质的表面与延伸到记录介质的墨滴着落表面的喷嘴中心轴线相交的交点偏移的量。图4中，一个发热电阻元件13的主电流为80mA。偏转电流施加在发热电阻元件13的一部分上，以使墨滴轨迹偏转。从一个喷嘴18的顶部到墨滴的着落位置之间的距离为2mm。

当通过使偏转电流变大，使施加在发热电阻元件13的两部分上的电流改变时，两部分之间的气泡产生时间延迟变大。根据该时间延迟，偏移幅度也变大。结果，墨滴将着落在与当两部分之间的气泡产生时间不存在差别的情况下墨水排出的位置相偏离的位置上。

在本实施例中，通过将发热电阻元件13构成为两部分，在一个墨水腔12的下表面内侧形成能量产生分布差。然而，本发明并不仅限于本实施例。例如，由单个部分构成的发热电阻元件13可以设置在墨水腔12的下表面上。发热电阻元件13可以包括两个产生不同热量的不同的区域。以这种方式，墨水腔12的下表面将包括两个区域，每个区域具有不同的能量产生分配。结果，在墨水腔12中的两个区域之间形成气泡产生时间延迟，从而墨滴的轨迹偏转。

通过采用上述根据本发明的结构，至少两个相邻的液体排出器能够排出着落在同一像素区域上的墨滴。具体而言，当P为沿液体排出器排列方向的排列间距时，从每个液体排出器排出的墨滴的着落位置可以通过以下公式确定：

±(1/2×P)×N(其中N为正整数)                            (公式1)

该着落位置是与液体排出器的中心相关，且与喷嘴18对准的位置。

图5为前视图，示出了液体排出器对齐的喷嘴18与墨滴的着落位置(形成点的位置)之间的关系。

图5中，从喷嘴18的两个相邻液体排出器中排出的墨滴着落在同一像素区域上。

图5中，喷嘴N可以排出墨滴使墨滴着落在像素区域n或n+1上。延伸到记录介质表面的喷嘴N的中心轴线(即墨滴的着落位置)与记录介质表面的交点与像素区域n和像素区域n+1之间的中点重合。

此外，喷嘴N+1可以排出墨滴使墨滴着落在像素区域n+1或n+2中。

以这种方式，可以通过从喷嘴N排出墨滴，并如图5所示，将墨滴的轨迹向右偏转，或者是通过从喷嘴N+1排出墨滴，并如图5所示，将墨滴的轨迹向左偏转，以在像素区域n+1中形成点。

其它喷嘴18和像素区域也具有类似关系。

图5中，从每个液体排出器排出的墨滴的着落位置可以通过以下公式确定：

±(1/2×P)×1

该着落位置为与液体排出器的中心相关且与喷嘴18对准的位置。换言之，这与公式1中N＝1的情况相同。

例如，对于600dpi，喷嘴间距为42.33μm。因此，在着落位置处的偏转量为每侧21.15μm。

图6示出了本发明的、与图5不同的实施例。图6中，从喷嘴18的三个相邻液体排出器排出的墨滴着落在同一像素区域上。

图6中，液体排出器的三个相邻喷嘴为喷嘴N、N+1和N+2。从喷嘴N垂直朝向记录介质的表面(即，与喷嘴N的中心轴线相同的方向)排出的墨滴着落在像素区域n上。像素区域n的左侧和右侧为像素区域n-1和n+1。

可以从喷嘴N+1沿着垂直于记录介质表面的方向排出墨滴，使该墨滴着落在像素区域n+1上。

如图6所示，从喷嘴N排出的墨滴的轨迹朝右偏转，使墨滴着落在像素区域n+1上。

而且，图6中，从喷嘴N+2排出的墨滴的轨迹可以偏转到左侧，使墨滴着落在像素区域n+1上。

其它喷嘴18和像素区域具有类似的关系。

图6中，从每个液体排出器排出的墨滴的着落位置可以通过以下公式确定：

±(1/2×P)×2

该着落位置为与液体排出器的中心相关且与喷嘴18对准的位置。换言之，这与公式1中N＝2的情况相同。

在本发明中，用于沿打印纸的进给方向(喷头11和打印纸彼此相对移动的方向)形成点列的墨滴排出信号，一个接一个地发送到能够在与排出信号相对应的墨滴着落位置中排出墨滴的至少两个液体排出器。然后，通过根据接收到的排出信号，从至少两个液体排出器沿着预定方向排出墨滴，形成点列。

图7示出了这种方法，且为能够偏转墨滴轨迹的液体排出器的实施例。换言之，该实施例对应于公式1中N＝1。

图7中，每个液体排出器的喷嘴18按顺序表示为喷嘴N、N+1、N+2、..。置于每个喷嘴N、N+1、N+2、...正下方的点列分别表示为点列n、n+1、n+2...。对应点列n、n+1、n+2...的排出信号分别表示为排出信号s、s+1、s+2...。

图7中，输入相应于每个点列的排出信号，以形成构成一个像素的点列。排出信号为由用于点列中的每个点的指令信号(由图7所示、置于排出信号内的圆表示)组成的信号列。

图7中，指示排出信号的方框(段)表示排出信号的时序。在由位于方框内的圆(即排出信号)表示的一个时点，墨滴从液体排出器的喷嘴18排出。方框的间距表示每个液体排出器的喷嘴18的排出周期。在本实施例中，64个液体排出器形成一组，并被均匀受控。排出信号方框的间距(每个框表示的时间量)为1.5×64＝96μs。方框内部的圆表示对于1.5μs，控制逻辑输出为“1”的排出信号。在1.5μs期间，向发热电阻元件13上施加电流。

在这种情况下，例如，每个排出信号S的排出指令交替分配给喷嘴(即，液体排出器)N和N+1。更具体而言，排出信号S的第一排出指令(即，位于图7的最下面方框内、表示排出指令的圆)被发送给喷嘴N+1。然后，如图所示，从喷嘴N+1排出的墨滴轨迹向左偏转，并着落在点列n上。下一个排出指令发送给喷嘴N。然后，如图所示，从喷嘴N排出的墨滴轨迹向右偏转，并着落在点列n上。

以这种方式，单个排出信号S交替发送排出指令给喷嘴N和N+1，从而，沿预定方向排出墨滴。因此，形成对应于排出信号的点列。

以这种方式，单个排出信号的每个排出指令一一地分配给多个液体排出器，然后，沿预定方向排出墨滴。最后，形成对应于排出信号的点列。

图8示出了类似于图7的控制方法，其为根据本发明的液体排出器的实施例，该液体排出器能够如图6所示地使墨滴的轨迹偏转。换言之，本实施例对应于公式1，其中N＝2。

图8中，排出信号S+1的第一排出指令(即，位于图8中最下方框内、表示排出指令的圆)发送给喷嘴N+2。然后，如图所示，从喷嘴N+2排出的墨滴的轨迹向左偏转，使墨滴着落在点列n+1上。下一个排出指令发送给喷嘴N+1。然后，墨滴从喷嘴N+1中向下排出，不发生偏转，并着落在点列n+1上。随后的排出指令发送给喷嘴N。然后，如图所示，从喷嘴N排出的墨滴的轨迹向右偏转，从而墨滴着落在点列n+1上。

如上所述的排出指令的分配是一种实施方式。分配信号的每个分配指令的分配方法还可以有其它各种实施例。例如，第一和第二排出指令可以提供给同一液体排出器，第三和第四排出指令可以被提供给另一液体排出器。类似地，随后的排出指令可以被分配给其它液体排出器。

图9示出了对图7所示实施例的液体排出器、偏转方向和偏转幅度控制的选择。

具有多个平行排列的液体排出器的喷头11具有开关A和B，均匀地控制所有液体排出器电路，并控制端子C。换言之，如下所述，所有的液体排出器电路共享用于选择液体排出器的信号(即用于开关A的信号)和用于改变墨滴轨迹的信号(即，用于开关B的信号)。

开关A用于选择液体排出器，并被用于确定向哪个液体排出器输入排出信号的排出指令。例如，通过切换开关A，从所有液体排出器排出的墨滴的轨迹可以同时转换到同一方向。更具体而言，当开关A如图9所示地设定时，排出信号S+1发送给喷嘴N。

开关B用于切换墨滴轨迹的偏转，且如图所示，用于转换墨滴轨迹向左偏转和向右偏转。开关B同时将从所有液体排出器排出的墨滴的轨迹偏转到同一方向。

开关A和B彼此配合操作。换言之，用于开关B的信号与用于开关A的信号同步。例如，当开关A按照如图9所示地设定时，排出信号S+1的排出指令发送给喷嘴N。与此同时，开关B控制液体排出器，从而如图所示向右偏转墨滴的轨迹。以这种方式，如图所示，从喷嘴N排出的墨滴的轨迹向右偏转，以形成点列n+1。

该控制端子C为在图4所示特性曲线范围内，逻辑控制偏转幅度的端子。当适当的电压施加到控制端子C上时，向发热电阻元件13施加预定的电流。按此方式，通过改变电压来控制施加至发热电阻元件13的电流(即，偏转电流)，排出墨滴的轨迹的偏转幅度(即，墨滴的着落位置)可以得到控制。

接下来将说明当液体排出器排出液滴失败时，对替代排出(即，用于排出液滴的替代单元)的控制。

图10示出了用于控制图9所示的替代排出的系统概念。

图10中，开关A1与图9中的开关A相同。此外，图10包括用于单独设定每个液体排出器的开关A2。当开关A2打开时，类似于图9，排出信号的排出指令发送给液体排出器。当开关A2关闭时，排出信号的排出指令不发送给液体排出器。

图10所示的开关B和控制端子C与图9所示的相同。

以下为用于确定液体排出器是否由于墨滴的排出失败(排出失败包括完全不能或基本不能排出墨滴)而应被关闭的方法的例子。

第一种方法，打印适当的测试图案。然后，将该打印的测试图案与标准图案比较。如果打印的测试图案与标准图案不同，则液体排出器排出失败。在这种情况下，该失败通过目测确定。

第二种方法是一种机械方法，其中排出的墨滴带有电荷。该带电墨滴滴落在特殊的绝缘电极上。通过观察电荷的变化，来确定墨滴的排出是否正常。

如上所述，有多种用于确定墨滴排出失败的方法。

对于正常(没有失败)的液体排出器，开关A2打开，而对于失败的液体排出器，开关A2关闭。图10示出了一个实施例，其中，对应于喷嘴N+1的开关A2关闭(对应于除喷嘴N+1之外的喷嘴的开关A2打开)。

作为特殊电路，其包括“与”门。该“与”门具有第一输入端子和第二端子，第一端子在排出指令的输入期间(即，1.5μs)设定为“1”，且在其它时间设定为“0”，而当开关A2打开时，第二端子设定为“1”，当开关A2关闭时，第二端子设定为“0”。以这种方式，当开关A2关闭时(即，当发生排出失败时)，排出指令不被发送给液体排出器。

有关由于墨滴的排出失败而关闭的液体排出器的信息(即，例如失败的液体排出器的数量信息)可以存储在存储器(即，用于储存关于关闭的液体排出器的信息的储存单元)中。然后，例如，在供电以控制开关A2时，可以读出该信息。

接下来，介绍排出信号的控制。

在有一个存储在存储单元中的、关于停止排出的信息(或换言之当有一个关闭液体排出器的信息)时，液体排出器应工作的排出信号发送给关闭的液体排出器附近的至少另一个液体排出器。具体而言，在本实施例中，排出信号发送给关闭的液体排出器的两侧的两个液体排出器，且这两个液体排出器受控替代排出墨滴。在这种情况下，当有液体排出器不能排出墨滴时，排出信号被发送给替代的液体排出器。

在图10中，关闭的液体排出器的喷嘴为喷嘴N+1。应工作的液体排出器信号为排出信号S+1和S+2。对于排出信号S+1，喷嘴N受控排出墨滴，从而形成相应于排出信号S+1的点列n+1。对于排出信号S+2，喷嘴N+2受控排出墨滴，从而形成相应于排出信号S+2的点列n+2。

在本实施例中，用于排出墨滴的排出信号的产生受控，从而产生正常模式的排出信号和补偿模式的排出信号。正常模式不涉及关闭的液体排出器，而补偿模式涉及关闭的液体排出器，且发送排出信号给关闭的液体排出器两侧的两个液体排出器。

在图10中，排出信号S、S+3和S+4不涉及关闭的液体排出器(即，喷嘴N+1)。换言之，由于排出信号S、S+3和S+4不发送给关闭的液体排出器，则产生正常模式排出信号，并发送给预定液体排出器。

另一方面，排出信号S+1和S+2涉及关闭的液体排出器(即，喷嘴N+1)。换言之，排出信号S+1和S+2应发送给关闭的液体排出器，这样就产生了补偿模式的排出信号。

补偿模式排出信号的排出指令的时间长度是正常模式排出信号的排出指令的时间长度的两倍。

图10中，表示补偿模式排出信号S+1和S+2的排出指令的每个方框的长度为其它排出信号的方框长度的两倍。

例如，对于排出信号S+1，第一排出指令(即图10中位于最下面方框内表示的排出指令的圆)的时间长度为常规模式排出信号排出指令的两倍。

用于选择液体排出器的开关A1在喷嘴N和喷嘴N+1之间交替转换。这样，排出信号S+1就交替地发送给喷嘴N和N+1。喷嘴N的开关A2打开(接通)，喷嘴N+1的开关A2关闭(断开)。因此，即使当排出信号S+1的排出指令输入到喷嘴N+1时，墨滴也会不根据排出指令排出(即，喷嘴N+1的液体排出器没有被驱动)。

反之，当排出信号S+1的排出指令输入到喷嘴N时，墨滴根据排出指令排出。

如上所述，由于排出信号的排出指令的时间是正常模式排出信号的排出指令的时间的两倍，因此，排出信号S+1的每个排出指令均输入到喷嘴N和N+1。以这种方式，墨滴不会根据排出信号S+1的排出指令从喷嘴N+1中排出，但墨滴会根据排出信号S+1的排出指令从喷嘴N中排出。结果，墨滴根据排出信号S+1的所有排出指令从喷嘴N中排出。

这样，喷嘴N接收排出信号S的排出指令的一部分(其它部分输入到喷嘴N-1，由点划线示出)和整个排出信号S+1。

当排出信号S的排出指令发送给喷嘴N时，开关B控制墨滴的轨迹，从而如图所示，墨滴的着落位置从喷嘴N的中心轴线向左偏移1/2间距。以这种方式，根据排出信号S的排出指令从喷嘴N排出的墨滴形成点列n的点。

反之，当排出信号S+1的排出指令输入到喷嘴N时，开关B控制墨滴的轨迹，从而如图所示，墨滴的着落位置从喷嘴N的中心轴线向右偏移1/2间距。以这种方式，根据排出信号S+1的排出指令从喷嘴N排出的墨滴形成点列n的点。

此外，如上所述，排出信号S+1的排出指令发送给喷嘴N和N+1。由于开关A2关闭，因此墨滴不会从喷嘴N+1排出。

当有液体排出器(喷嘴18)不排出墨滴时，通过如上地控制液体排出器，应工作的失败排出器的排出信号发送给该失败的液体排出器邻近的液体排出器。由于邻近的液体排出器取代失败的排出器替代地排出墨滴，喷头11的性能不受不能排出墨滴的失败排出器的影响。

图10中，正常模式的排出信号的总时间长度由16个方框表示。在补偿模式中，每个方框的长度变成正常模式下的两倍。这样，补偿模式的排出信号的总时间长度为八个方框。

根据本实施例，考虑到维持图像质量和干燥时间(这里，一个墨滴的平均体积约为4.5微微升)，当信号施加给打印机时，由打印纸上的一个像素所吸收的墨滴数为约5到6滴。如果将可以有效处理的二进制数用于处理排出信号，三比特的时间长度等于八个方框。这样，如上所述，本实施例的结构考虑到用于一个像素的排出指令的最大数和排出信号的处理。

例如，当排出指令的最大数为每像素六个时，而有八个可用方框，用于替代排出的排出指令的最大数也是六。因此，与正常模式相比较，补偿模式的排出信号的处理时间是其1.5倍。

当排出指令的数量接近最大(例如，5或6)时，墨滴的浓度接近最大值，并适度考虑伽马特性曲线。为此，在补偿模式中，例如，如果达到四个排出指令用于替代排出，这些指令可以在正常信号处理系统中处理，而不需增加处理时间。这样，打印速度不降低。

为了在补偿模式中产生排出信号，所有的排出指令可以发送给替代喷嘴。然而，如果优先考虑保证打印速度，仅有一部分排出指令可以发送给替代喷嘴。在本发明中，可以以任何一种方式发送排出指令。

还可以选择“图像质量优先模式”，其中即使打印速度降低，所有排出指令也发送给替代喷嘴，或者可以选择“打印速度优先模式”，其中在保持打印速度的情况下，仅有一部分排出指令发送给替代喷嘴。两种模式均可选择，或者是根据图像的内容交替选择这两种模式。

当液体排出器替代排出墨滴时，与正常模式的打印速度相比，打印速度可以降低，或者液体排出器的操作速度可以增加。

由于在排出墨滴之后，为墨腔12再填充墨水需要一定的时间，因此难以增加液体排出器的操作速度。为此，在本发明中执行替代排出且用于处理排出信号所需的时间比正常模式多时，打印速度降低。

当不进行替代排出时的像素形成周期(形成一个像素所需时间)与当进行替代排出时的像素形成周期的比为Q，其中

Q＝(新像素的形成周期/原像素的形成周期)。

当喷头11与打印纸之间的相对速度降低时，该相对速度控制为等于1/Q。

以这种方式，在进行替代排出的同时，打印图像的尺寸和图像的画面长宽比可以保持恒定。

图11为对用于替代排出墨滴的硬件控制的概观进行说明的框图。图11也包括用于已知方法的控制的概观。

图11中的已知方法是这样一种方法，即仅根据记录信号产生图发送排出信号给喷头。另一方面，在本实施例中，排出信号经由记录信号产生图21、偏转信号产生电路22和液体排出器选择电路23发送给喷头11。

记录信号产生图21用于产生排出信号(列)，如图10所示，其由设置于每个方框(段)中、用于每个像素且处于一时间序列中的排出指令(其实际数据或者为“1”或者为“0”)组成，且其来自于从图像处理电路发送的打印数据(在诸如误差扩散的处理完成之后)。为了产生排出信号，关闭的排出器的信息从上述用于存储关于关闭液体排出器的存储单元中读出。然后产生正常模式或补偿模式排出信号。

如图10所示的开关B，偏转信号产生电路22是用于变换偏转幅度的电路，且其用于通过控制端子C确定偏转的幅度。

如图10所示的液体排出器选择电路23为这样一种电路，通过开关A1对应于排出指令选择液体排出器，并通过开关A2控制排出器，换言之，用于设定每个排出器是否排出墨滴。

然后，在记录信号产生图21处产生的排出信号，经由液体排出器选择电路23发送给喷头11。偏转指令从偏转信号产生电路22发送到喷头11。

如下所述，排出指令分配给排出信号的每个时间段(方框)。

在如上所述的图10中，从第一时间段开始，排出指令置于排出信号的时间段中。换言之，从最底段开始，排出指令一个接一个地置于排出信号的时间段中。

根据排出信号在像素区域中形成点列的点的位置在图12中详细示出。

图12中，每个排出指令一个接一个地设置在排出信号的时间段(方框)中。因此，如果排出指令的数量少，点列的中点从像素的中心线(在图中由虚线表示)移位(位移由图12中的L1和L2表示)。

图13中，与图12相比，参考线(在本实施例中，其为时间段的中心线，也为像素的中心线)接近时间段的中心。图13示出了一个实施例，其中，排出指令交替分配给在参考线的两侧。

以这种方式，点列的中点可以逼近像素的中心线。在如图13所示的实施例中，位移为L1’和L2’，它们分别小于图12中的位移L1和L2。

图14为图表，示出了为当执行上述的交替排出时行式喷头10的空率。

图14中，线i代表不执行替代排出的情况。线ii表示从两个邻近的排出器的喷嘴中排出的墨滴着落在同一像素区域中的情况，如图5所示。线iii表示从三个邻近的排出器的喷嘴中排出的墨滴着落在同一像素区域中的情况，即如图6所示。

图14中，水平轴表示关闭的喷嘴(液体排出器)的数量，即，失败的喷嘴的数量。竖直轴表示行式喷头10的空率。其中“空率”为不接收任何墨滴的像素列的发生概率。

图15示出了线ii的空率的概念。当从两个邻近的液体排出器中排出的墨滴着落在同一像素区域时，如图15所示，墨滴可以从设置在失败的喷嘴N+1(图中的中间喷嘴)两侧的正常喷嘴N和N+2替代地排出。换言之，在此情况下，如图15所示，墨滴不能沿着虚线所示的轨迹排出，但可以沿着实线所示的轨迹排出。结果，墨滴着落在n至n+3的每个像素区域中。

另一方面，如图14右侧所示，当两个邻近排出器的喷嘴N+1和N+2(并排设置)都发生故障时，即使设置在故障喷嘴外侧的正常喷嘴N和N+3替代地排出墨滴，不接收任何墨滴的像素区域(图中的像素区域n+2)也会出现。图14中的线ii表示当故障喷嘴数增加时，两个故障喷嘴并列出现的概率。

类似地，图16示出了如图14所示的线iii的空率的概念。当从三个邻近的排出器的喷嘴排出的墨滴着落在同一像素区域时，如图16左侧所示，墨滴可从设置在失败的喷嘴N+1和N+2外侧的正常喷嘴N和N+3替代地排出。

另一方面，如图16右侧所示，当三个连续的排出器的喷嘴N+1、N+2和N+3都发生故障时，即使设置在故障喷嘴外侧的正常排出器的喷嘴N和N+4替代地排出墨滴，也会出现不接收任何墨滴的像素区域(图中像素区域n+3)。图14的线iii表示故障喷嘴数增加时，三个故障喷嘴连续出现的概率。

如图14所示，在线i的情况下，不进行替代排出，仅一个排出器的喷嘴发生故障，从而，墨滴不着落在该排出器所对应当像素区域上。因此，当一个排出器的喷嘴发生故障时，行式喷头10的空率变为1。

另一方面，如图15所示，如果进行替代排出，行式喷头10的空率大大增加二到三个数量级。如图14中的线ii所示。换言之，这就意味着行式喷头10的产量增加100到1000倍。

在如图14所示的线ii的情况下，当有大约70个故障喷嘴时，空率为1。

本发明的实施例已在上文中说明。然而，本发明并不限于这些实施例，还可以进行如下所述的变化。

(1)作为一个实施例，介绍具有在打印纸的宽度上平行排列的喷头11的行式喷头10(行式打印机)。然而本发明还可应用于串行打印机。

当本发明应用于串行打印机时，使用一个喷头11。该喷头11横跨打印纸的宽度移动，其将墨滴喷射在像素区域上。通常，当喷头11移动时，打印纸不移动。一旦打印完成，打印纸沿着垂直于喷头11移动的方向进给，然后，喷头11再次横跨打印纸的宽度方向移动。

当本发明应用于串行打印机时，喷头11设置为使得喷头11的纵向方向与打印纸的进给方向相同。换言之，与用于行式喷头10的喷头11相比较，喷头11的方向旋转90°。

因此，当本发明应用于串行打印机时，排出的墨滴的轨迹沿打印纸的进给方向偏转，这是因为喷头11旋转了90°。

对于已知的串行打印机，当未在打印纸的宽度方向(即，喷头11移入的方向)上形成像素列时，在打印纸的宽度方向上遗漏像素列(在打印纸的进给方向上遗漏像素不明显)。通过执行根据本发明的替代排出，由于遗漏的像素列而形成的行的数量可以降低。

(2)在根据本发明的实施例中，构成发热电阻元件13的两部分平行排列。具有不同值的电流施加在每个部分，以产生每部分达到墨水沸腾温度所需的时间延迟(气泡产生时间)。然而，本发明并不仅限于此。还可以是，发热电阻元件13的两部分的电阻可以设定为同一值，而电流在不同时点施加在两部分中的每一个上。例如，可以为发热电阻元件13的两部分中的每一个形成单独的开关。通过在不同时点打开每个开关，墨水气泡都以时间延迟形成在每部分上。此外，施加在发热电阻元件13的两部分上的电流值可以改变，而电流均以时间延迟施加在每部分上。

(3)在本发明的实施例中，构成发热电阻元件13的两部分在墨水腔12内平行排列。然而，本发明并不仅限于这些实施例，还可以包括具有在一个墨水腔12内平行排列的三个或更多部分的发热电阻元件13。

(4)在本发明的实施例中，发热电阻元件13设置为热打印机的液体排出器。然而，本发明并不仅限于此，还可以应用于静电打印机和压电打印机。

静电打印机的激励元件(等同于发热电阻元件13)由膜片和两个设置在该膜片下侧的电极构成，且在膜片和电极之间设置空隙。电压施加在两个电极之间，以向下弯曲膜片。然后，电压减小到零，以释放该静电力。当膜片返回其原始位置时产生的静电力用于排出墨滴。

在这种情况下，例如，为了在由每个激励元件产生的能量之间产生差别，当膜片返回其最初位置时(当电压减小到零，且静电力释放时)，在两个激励元件之间产生时间延迟，或者将不同的电压施加到每个激励元件上。

用于压电打印机的激励元件通过层叠在两侧具有电极的压电元件和膜片而形成。当电压施加在压电元件两侧的电极上时，由压电效应在膜片中产生弯矩。结果，膜片弯曲并变形。当发生这种变形时，墨滴排出。

在这种情况下，与上文类似，为了在由每个激励元件产生的能量之间产生差别，在两个激励元件之间产生时间延迟，或者对每个激励元件施加不同电压。

(5)在上述实施例中，打印机作为液体排出设备的实施例来描述。然而，本发明并不仅限于打印机，还可以应用于各种液体排出设备。例如，本发明可应用于用于排出包括用于检测生物样本的DNA的溶液的设备。

根据本发明，即使某些液体排出器排出液滴失败，这种失败也可以得到补偿。

这样，故障排出器的影响可以完全消除。此外，即使存在失败的液体排出器，其可以作为整个喷头的一个故障预先判断出来，失败的液体排出器的功能得到补偿。结果，喷头的保养周期或使用寿命可以延长。

Claims (12)

1.一种液体排出设备，用于根据液体排出信号形成由设置于记录介质上的像素区域中预定数量的点构成的像素，所述液体排出设备包括：

喷头，包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器，所述喷嘴排列在与记录介质的进给方向垂直的方向上；

偏转单元，用于沿预定方向偏转从一个该液体排出器排出的液滴的轨迹，并指令至少两个邻近的液体排出器向同一像素区域上排出液滴，所述排出的液滴的偏转方向垂直于与记录介质的进给方向；

存储单元，用于存储关于液体排出器的排出故障的信息；以及

控制单元，用于根据存储在存储单元中的信息控制发送给液体排出器的液体排出信号和偏转单元，其中根据图像质量优先模式，将排除信号的所有排除指令发送给该邻近的液体排除器，或者根据打印速度优先模式，仅将排除信号的一部分排除指令发送给该邻近的液体排除器。

2.一种液体排出设备，用于根据液体排出信号形成由设置于记录介质上的像素区域中预定数量的点构成的像素，所述液体排出设备包括：

喷头，包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器，所述喷嘴排列在与记录介质的进给方向垂直的方向上；

偏转单元，能够沿预定方向以各种幅度偏转从液体排出器排出的液滴的轨迹，并用于从至少两个邻近的液体排出器排出液滴到同一像素区域上，所述排出的液滴的偏转方向垂直于与记录介质的进给方向；

存储单元，用于存储关于排出故障的信息，其中，该存储单元存储关于由于排出故障而关闭的液体排出器的信息；以及

替代排出单元，用于替代地排出液滴，其中，根据存储在存储单元中的信息，该替代排出单元将至少一部分指向关闭的液体排出器的液体排出信号转移给至少一个其它的液体排出器，并控制由接收到转移的液体排出信号的该至少一个其它的液体排出器的液滴排出，其中根据图像质量优先模式，将排除信号的所有排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器，或者根据打印速度优先模式，仅将排除信号的一部分排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器。

3.一种液体排出设备，用于沿基本上垂直于预定方向的方向，相对地移动记录介质和喷头，并用于在相对移动期间，根据液体排出信号形成由设置于记录介质上的像素区域中预定数量的点构成的像素，所述液体排出设备包括：

喷头，包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器，所述喷嘴排列在与记录介质的进给方向垂直的方向上；

排出偏转单元，能够沿预定方向以各种幅度偏转从液体排出器排出的液滴的轨迹，该偏转单元从邻近的至少两个液体排出器将液滴排出到同一像素区域上，并从由能够将液滴排出到用于形成由预定数量的点构成的像素的像素区域上的液体排出器之中选取的液体排出器排出液滴，所述排出的液滴的偏转方向垂直于与记录介质的进给方向；

存储单元，用于存储关于排出故障的信息，其中，该存储单元存储关于由于排出故障而关闭的液体排出器的信息；以及

替代排出单元，用于替代地排出液滴，其中，根据存储在存储单元中的信息，该替代排出单元将至少一部分指向关闭的排出器的液体排出信号转移给至少一个其它的液体排出器的其中没有排出液滴的指令的空时间段，并根据转移的液体排出信号，控制接收该液体排出信号的液体排出器在空时间段期间将液滴排出到与关闭的液体排出器相同的着落位置上，其中根据图像质量优先模式，将排除信号的所有排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器，或者根据打印速度优先模式，仅将排除信号的一部分排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器。

4.如权利要求3所述的液体排出设备，能够沿预定方向将液滴排出到距离液体排出器的中心±(1/2×P)×N的位置上，其中，N为正整数，P为液体排出器沿排列方向的排列间距。

5.如权利要求3所述的液体排出设备，其中用于沿相对移动方向形成点列的液体排出信号一个接一个地发送到能够将液滴排出到对应于液体排出信号的着落位置上的至少两个液体排出器，且其中，根据液体排出信号，沿预定方向从至少两个液体排出器排出液滴以形成该点列。

6.如权利要求3所述的液体排出设备，其中，对用于沿相对移动方向形成点列的排出信号的处理通过共享用于选择液体排出器的信号和用于控制排出液滴的轨迹的信号来控制，或者是通过使该信号其中一个与另一个信号同步来控制。

7.如权利要求3所述的液体排出设备，其中，控制用于沿相对移动的方向形成点列的液体排出信号的产生，以产生不涉及关闭的液体排出器的正常模式液体排出信号和涉及关闭的液体排出器的补偿模式液体排出信号，用于将液体排出信号转移到设置在关闭的液体排出器邻近的至少一个其它液体排出器。

8.如权利要求3所述的液体排出设备，其中，液体排出信号具有用于对应于一个像素区域的最大排出指令数的时间段，且其中，用于发送到关闭的液体排出器的液体排出信号的排出指令的至少一部分的时间段增加到原时间段上。

9.如权利要求3所述的液体排出设备，其中，液体排出信号具有用于对应于一个像素区域的最大排出指令数的时间段，其中，用于发送到关闭的液体排出器的液体排出信号的排出指令的至少一部分的时间段增加到原时间段上，且其中，相对移动速度为1/(新像素形成周期/原像素形成周期)。

10.如权利要求3所述的液体排出设备，其中，排出指令对液体排出信号的时间段的分配控制为，在靠近时间段的中心处选取参考线，交替地将排出指令分配到该参考线的两侧。

11.一种用于通过喷头排出液体的方法，该喷头包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器，所述喷嘴排列在与记录介质的进给方向垂直的方向上，其中，所述喷头能够沿预定方向以各个幅度偏转从液体排出器排出的液滴的轨迹并用于从邻近的至少两个液体排出器将液滴排出到同一像素区域上，所述排出的液滴的偏转方向垂直于与记录介质的进给方向，所述方法包括步骤：

沿着基本上垂直于该预定方向的方向相对移动记录介质和该喷头；

在该相对移动期间，通过从液体排出器中排出预定数量的液滴形成由预定数量的点构成的像素；

存储关于多个液体排出器之中由于液滴排出失败而导致的关闭的排出器的信息；

根据存储在存储单元中的信息，将至少一部分指向关闭的液体排出器的液体排出信号转移给至少一个其它的液体排出器，其中根据图像质量优先模式，将排除信号的所有排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器，或者根据打印速度优先模式，仅将排除信号的一部分排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器；以及

控制由液体排出信号被转移到的该至少一个其它的液体排出器的液滴排出。

12.一种用于通过喷头排出液体的方法，该喷头包括具有沿预定方向排列的喷嘴的多个液体排出器，所述喷嘴排列在与记录介质的进给方向垂直的方向上，其中，所述喷头能够沿预定方向以各个幅度偏转从液体排出器排出的液滴的轨迹并用于从邻近的至少两个液体排出器将液滴排出到同一像素区域上，所述排出的液滴的偏转方向垂直于与记录介质的进给方向，所述方法包括步骤：

沿着基本上垂直于该预定方向的方向相对移动记录介质和该喷头；

在该相对移动期间，通过从液体排出器中排出预定数量的液滴形成由预定数量的点构成的像素；

从邻近的至少两个液体排出器将液滴排出到同一像素区域上，并从由能够将液滴排出到用于形成由预定数量的点构成的像素的像素区域上的液体排出器之中选取的液体排出器排出液滴；

存储关于多个液体排出器之中由于液滴排出失败而导致的关闭的排出器的信息；

根据存储在存储单元中的信息，将至少一部分指向关闭的排出器的液体排出信号转移给至少一个其它的液体排出器的其中没有排出液滴的指令的空时间段，其中根据图像质量优先模式，将排除信号的所有排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器，或者根据打印速度优先模式，仅将排除信号的一部分排除指令发送给该至少一个其它的液体排出器；以及

根据转移的液体排出信号，控制接收该液体排出信号的液体排出器在空时间段期间将液滴排出到与关闭的液体排出器相同的着落位置上。

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