CN100473529C

CN100473529C - 液体喷射装置及液体喷射方法

Info

Publication number: CN100473529C
Application number: CNB2004100552111A
Authority: CN
Inventors: 村上隆昭; 矢仓雄次
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-27
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2024-06-27
Also published as: US20060284941A1; CN1575990A; JP2005014465A; JP4055149B2; US7168774B2; US7240998B2; US20050018001A1; CN101229713A; KR20050001411A

Abstract

本发明公开了一种液体喷射装置，其包括：液体腔，其用于容纳要喷出的液体；能量发生元件，其用于将能量施加给液体腔中的液体；和喷嘴，其用于通过能量发生元件将液体腔中的液体以液滴喷射出。在液体喷射装置中，多个喷嘴排列构成一打印头，多个打印头排列在与喷嘴排列方向正交的方向上以构成一打印头阵列。另外，从打印头阵列中的各喷嘴喷射出的液滴沉积在记录介质上以形成点。此外，控制通过能量发生元件将能量施加给液体的方式可偏转从喷嘴喷射出的液滴的喷射方向。而且，校正由打印头阵列中打印头位置误差所引起的点的沉积位置误差。

Description

液体喷射装置及液体喷射方法

技术领域

本发明涉及一种通过纠正液体喷射装置中液滴的沉积位置误差来提高图像质量的技术，和一种用于将液滴沉积在记录介质上并形成点的液体喷射方法。

此外，本发明也涉及一种技术，该技术通过有意地改变液滴沉积位置而提高与记录点分辨率有关的图像质量。

背景技术

通常，作为液体喷射装置之一的喷墨打印机通常包括在其上喷嘴以直线布置的打印头。微小的墨滴从打印头各喷嘴向与喷嘴表面相对布置的记录介质例如打印纸喷射，以在列向和行向形成大致圆形的点，从而以点像表示图像和字符。

这里，作为油墨喷射系统的一种，已知通过使用热能用于喷射一种或多种油墨的热系统。

热系统的喷射装置包括用于容纳作为液体的油墨的油墨腔，设置在油墨腔内作为能量产生元件的发热电阻，和用于将所述油墨以液滴喷出的喷嘴。所述油墨被能量发生元件快速加热，以使在加热装置上的油墨中产生气泡，并借助气泡产生时的能量，墨滴从喷嘴中喷出。

更进一步地，从打印头结构来看，油墨喷射装置分为在记录介质的宽度方向上移动打印头的同时打印的串行系统(serialsystem)，和多个打印头排列在记录介质宽度方向上而构成一个对应于打印宽度的行式打印头的行式系统。

在行式系统中，一种技术方法是用硅晶片完整地形成跨越整个记录介质宽度的打印头，由于存在加工方法、产量、发热和成本等各种问题，玻璃或类似物质是不实用的。

因此，如公开的日本专利2002-36522等中所公开的，已知一种技术，其中多个小打印头这样排列(它们也包括各种限制，在喷嘴排列方向上长度的实际范围不大于约1英寸)，即其末端相互连续连接，合适的信号处理施加给各打印头，从而在打印阶段将在记录介质整个宽度上互相连续的图像记录在记录介质上。

然而，上述相关技术包含以下问题。

首先，将描述一种理想的情形。图8A和图8B概略说明了在与喷嘴排列方向正交的方向排列的打印头所构成的打印头阵列，和由从打印头喷嘴喷出的墨滴所形成的点。

特别地，图8A显示了四个分别由排成行的喷嘴18构成的打印头11A、11B、11C和11D，四个打印头排列在与喷嘴18排列方向正交的方向上形成一包括四个打印头的打印头阵列。四种颜色的油墨，例如黄色、青色、品红色和黑色油墨，以液体形式分别容放在油墨腔(未示出)内，设置能量发生元件(未示出)以将能量施加给油墨腔中的液体，因此，四种不同颜色的油墨成液滴从以各打印头11A到11D为基础的喷嘴18喷出。

这里，为了叙述的方便，X向和Y向如图8A所示定义(这也适用于以下其它图)。

因此，在行式系统(line system)中，打印头11A到11D分别以与记录介质宽度(X向)相应的长度排列，且，不需移动由在Y向上排列的打印头11A到11D构成的打印头阵列，在Y向上供给记录介质，这样，就能在记录介质的整个表面积上进行打印。

另外，虽然在这种情况下，排列在Y向的打印头可分别喷射出四种不同颜色的油墨以打印彩色图像，但是在一些其它情况下可使用四种以上颜色的油墨。

顺便指出，喷嘴18示意性地处理为数字和尺寸以更容易理解说明。

此外，在有些情况下，在打印时油墨并不是同时而是适当交错定时地从喷嘴中喷出。这种情况下，为了避免在记录介质上产生沉积位置误差，Y向上喷嘴的位置必须根据喷射时间顺序预先进行校正。为了更容易理解说明，这里，将喷嘴位置在Y向上都呈直线的例子作为典型实例介绍。

顺便指出，在串行系统中，由打印头11A到11D构成的打印头阵列当如图8A所示在Y向移动时，在记录介质的宽度方向(Y向)同时执行打印。然后，当打印头阵列已经移动一个周期的距离(one-pass distance)时，记录介质在X向上移动一预定量，打印头阵列重复同样的操作，这样在整个记录介质表面区域打印。

其次，图8B说明了由图8A所示的理想打印头阵列形成的多个点D。

不管是行式系统还是串行系统的打印头阵列，如果在墨滴从打印头喷嘴18喷射出的时候喷射方向没有偏转，液滴沉积位置与喷嘴18对应，从而在记录介质X向上排列的点D也与喷嘴18一致。

当在喷射方向上没有偏转时，在行式系统中，在Y向的点D的形成位置由记录介质的进给速度和从喷嘴18喷射出液滴的喷射时间决定。在串行系统中，点D在Y向的形成位置由打印头阵列的移动速度和从喷嘴18喷射出液滴的喷射时间决定。

为了更容易理解说明，这里，示意地处理点的位置和尺寸，使得它们在X向和Y向彼此接触。

为响应打印数据，各颜色的墨滴按要求分别喷出，沉积在记录介质例如打印纸上的点D互相重叠，由此实现彩色打印。

在有些情况下，不仅可以通过改变液滴颜色而且可以通过改变液滴浓度、液滴喷射数目、喷射量、液滴沉积位置、液滴沉积面积，或类似参数实现彩色打印。为了简化描述，这里假定由四种颜色的液滴形成的点D的大小相等，且从一个喷嘴的一次操作喷出的液滴的数量为1。

这样，在如图8A所示的理想的打印头阵列中，由打印头11A至11D中的喷嘴18(如图中所示X向第n喷嘴)中喷射出的液滴如果在Y向上一致，其所形成的点D如图8B所示正好彼此重叠。

换句话说，理想的打印头配置可以形成如图8B所示的点D。

然而，实际上，很难构成如图8A所示的理想中的打印头阵列，因为会涉及生产基准、产量、成本等等问题。

例如，在如图9A所示的打印头阵列中，在打印头11A到11D中只有打印头11C在X向上有位置误差。由于该位置误差，如图9B所示，由打印头11C的喷嘴喷射出的液滴形成的点Dc示出在X向的位置误差。

由于该打印头阵列中含有这种错误配准的打印头，不能获得与设定的打印数据一致的本征打印，这样导致打印质量的降低。

另外，作为一种提高记录点分辨率的装置，已经实践来提高排列在打印头中的喷嘴的密度。但是，存在喷嘴间距变窄的限制。

考虑到这一点，在一些情况下，如图10A所示，喷嘴18间距相等的多个打印头(打印头11A和11B，如图10所示的情况中)以喷嘴之间的间距交错排列(半个间距，如图10所示的情况中)，例如，打印头以交错的方式排列，以提高(如图10所示的情况，加倍)清晰度。

如果打印头阵列是图10A所示的理想打印头阵列，分别由打印头11A和11B中的喷嘴18喷射出的液滴所形成的点D_A和点D_B当其在Y向上的位置一致时，它们会以半个间距彼此交错排列，如图10B所示。然而，由于生产基准或类似的问题，实际上很难实现这种理想的打印头阵列。

因此，由图11A中所示的打印头阵列所表示的，喷嘴间距部分交错，结果，由打印头11A的喷嘴喷射出的液滴所形成的点D_A和与打印头11B对应的点D_B彼此交叠，如图11B所示。

采用这种打印头阵列，不能获得与设定打印数据一致的本征打印，这样导致打印质量的降低。

发明内容

因此，本发明的目的是通过使用本申请人已经提出的使液滴喷射方向发生偏转的技术(参见，例如日本专利申请号2002-161928，2002-320861和2002-320862)而获得预期的本征打印(intrinsically intended printing)，并防止打印质量的下降。

根据本发明的一个方面，提供一液体喷射装置，其包括：

液体腔，其用于容纳要喷出的液体；

能量发生元件，其用于将能量施加给液体腔中的液体；和

喷嘴，用于通过能量发生元件将液体腔中的液体以液滴喷射出；

多个喷嘴排列构成一打印头，多个打印头排列在与喷嘴排列方向正交的方向上以构成一打印头阵列；和

从打印头阵列中的各所述喷嘴喷射出的液滴沉积在记录介质上以形成一点，其中

控制通过能量发生元件将能量施加给液体的方式，可偏转从所述喷嘴喷射出的所述液滴的喷射方向，和

校正由打印头阵列中打印头位置误差所引起的点沉积位置误差。

根据本发明的另一方面，提供一液体喷射方法，包括步骤：

通过能量发生元件将能量施加给液体腔中的液体，

液体腔中的所述液体从排列在一打印头中的喷嘴以液滴喷出，和

从喷嘴喷射出的液滴沉积在记录介质上形成点，其中

控制通过能量发生元件将能量施加给液体的方式可偏转从喷嘴喷出的液滴的喷射方向，和

校正点沉积位置误差，该误差由一打印头阵列中的打印头的位置误差所引起，该打印头阵列由打印头排列在与所述喷嘴排列方向正交的方向上而形成。

在如上的发明中，打印头的各喷嘴这样构成，即液滴可从多个不同方向喷射出。另外，分别由排列喷嘴构成的多个打印头排列在与喷嘴排列方向正交的方向上以构成一打印头阵列。

此外，点的沉积位置误差这样校正，即从打印头阵列的一个打印头中第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点和从打印头阵列的另一个打印头中第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点彼此交叠或彼此不交叠。此外，喷嘴以间距P排列且排列了S段所述打印头，点的沉积位置误差是这样校正的，即两种点的中心以P/S彼此交错。

更具体地，例如在彩色打印中，点的沉积位置这样调整，即由不同打印头的相应喷嘴喷出的液滴所形成的点相互重叠。另一方面，在设计较高分辨率的情况下，点的沉积位置是这样调整的，即由不同打印头的相应喷嘴喷出的液滴所形成的点不相互重叠。

另外，在设计较高分辨率的情况下，液滴的沉积位置可这样校正，与一个打印头有关的多个点分别形成在与另一打印头有关的多个点之间。

结合附图，从下面的说明和附加的权利要求中，本发明的上述和其他目的、特性和优点将变得更清楚，在附图中，相同的部分或元件用相同的附图标记表示。

附图说明

图1是应用了根据本发明液体喷射装置的喷墨打印机的打印头的分解透视图。

图2表示行式打印头一个实施例的平面图。

图3A和3B分别表示一侧表面的平面图和剖视图，显示了图1中所示打印头喷嘴的更多细节。

图4说明了油墨喷射方向的偏转。

图5A和5B显示了模拟结果用来说明由分开的发热电阻器对油墨产生的气泡生成时间差和油墨喷射角之间的关系，图5C显示实际测量数据，说明在分开的发热电阻器和偏转量之间的电流差(偏转电流)。

图6说明了为两个分开的发热电阻器设置气泡生成时间差的系统的一个实施例。

图7A和7B说明了液滴沉积位置的误差校正。

图8A和8B概要说明了在一理想打印头阵列中的喷嘴和由使用该喷嘴所形成的点。

图9A和9B说明了在打印头阵列中的其中一列打印头有位置误差的情况。

图10A和图10B说明了通过将喷嘴交错排列获得了清晰度的提高。

图11A和11B说明了以交错方式布置的打印头具有位置误差时的情况。

具体实施方式

现在将参考附图等描述本发明的一个实施例。

以下实施例中的液体喷射装置是一喷墨打印机，其中油墨作为液体使用，容纳油墨的液体腔是一油墨腔，微量(例如，几皮升)油墨以液滴形式从喷嘴喷出，点表示由一个液滴在记录介质(例如打印纸)上沉积所形成的。

另外，能量被能量发生元件(在该实施例中，发热电阻器13)传输给油墨腔中的油墨，油墨以液滴形式喷射出。此外，通过能量发生元件将能量传给油墨的方式是受控的，借此液滴从喷嘴喷出的喷射方向能被偏转。顺便指出，能量发生元件可以构成油墨腔的一个表面。

这里，在使用不同颜色油墨的情况下，一个液滴的沉积形成一个该液滴颜色的点，多个液滴沉积在同样的位置形成一个点，所述点的颜色根据这些液滴的颜色而形成。因此，通过在记录介质上形成多重点，实现彩色打印。除此之外，通过这样控制即多重点不沉积在打印区域中的相同位置，实现高清晰度打印。必须注意的是在记录介质上可能有一个或多个区域没有液滴沉积。

顺便指出，本发明中所使用的液体喷射装置当然并不局限于以下实施例中。

图1是一已应用根据本发明液体喷射装置的喷墨打印机(下文中简称“打印机”)的打印头11的分解透视图。在图1中，在分解状态下示出了附在阻挡层16上的喷嘴板17。

在打印头11中，基底件14包括由硅或类似物构成的半导体基底15和通过晶化在半导体基底15的一面上形成的发热电阻器13。发热电阻器13通过形成在半导体基底15上的导体部分(未示出)电连接到外电路。

另外，阻挡层16由例如光敏环化橡胶抗蚀层或曝光固化型干膜构成，并通过将抗蚀层层压在形成有发热电阻器13的半导体基底15侧面的整个部分上、然后由照相平板印刷工艺去除不需要的部分形成阻挡层16。

此外，喷嘴板17设置有多个喷嘴18，且其由例如镍电沉积构成。喷嘴板17附在阻挡层16上，使得喷嘴18的位置与发热电阻器13的位置一致，也就是，使得喷嘴18与发热电阻器13相对。

油墨腔12由基底件14、阻挡层16和喷嘴板17这样组成，即它们各自围绕发热电阻器13。特别地，在图1中，基底件14构成了油墨腔12的下壁，阻挡层16构成了油墨腔12的侧壁，喷嘴板17构成了油墨腔12的顶壁。结果，图1中油墨腔12的右前侧具有右开口区域，且开口区域与油墨导管(未示出)连通。

一打印头11通常包括分别布置在油墨腔12中的大约100个油墨腔12和大约100个发热电阻器13。通过来自打印机控制单元的指令，各个发热电阻器13能被唯一地选取，与被选发热电阻器13相应的油墨腔12中的油墨从相对油墨腔12的喷嘴18中喷射出。

特别地，油墨腔12中充满了由连接到打印头11上的油墨罐(未示出)供应的油墨。然后，脉冲电流短时间内传送到发热电阻器13上，例如1到3微秒，借此发热电阻器13被快速加热。结果，汽相的油墨气泡在与发热电阻器13接触的油墨部分产生，且油墨气泡的膨胀推开一定油墨体积(油墨汽化)。这导致处于与喷嘴18接触的油墨部分中并且体积与排开的油墨体积相当的油墨通过喷嘴18以液滴形式喷射出，沉积在用作记录介质的打印纸上，借此点形成。

此外在该实施例中，多个打印头11排列在记录介质的宽度方向以构成行式打印头。

图2是说明行式打印头10的一个实施例的平面图。在图2中，示出了4个打印头11(“N-1”、“N”、“N+1”、“N+2”)。在行式打印头10的构造中，排列了多个分别由从图1的打印头11中去除喷嘴板17得到的部分(打印头芯片)。然后，设有与所有打印头芯片的各个油墨腔12位置对应的喷嘴18的单个喷嘴板17附在这些打印头芯片的上部，以构成行式打印头10。

这里，各个打印头11这样布置即位于相邻打印头11末端面的各喷嘴之间的间隔，特别是在图2中详细图的部分A中的位于第N个打印头11右末端部分的喷嘴18和位于第(N+1)个打印头11左末端部分的喷嘴18之间的间隙等于打印头11中喷嘴18的间隔。

另外，需要若干这种行式打印头10排列在与喷嘴18的排列方向正交的方向以构成打印头阵列。必须注意的是，可以采用整体式结构代替将单个行式打印头10组合在一起，其中分别由一列喷嘴构成的多个打印头预先布置在与喷嘴排列方向正交的方向。

至于在打印头阵列中相邻打印头之间的位置关系，在彩色打印机或类似情况中对应喷嘴的位置彼此一致，并在高清晰度打印或类似情况下彼此分开。

现在，将更详细地描述本实施例中的喷嘴部分。

图3A和3B分别表示侧表面的平面图和剖视图，特别说明了打印头11的一个喷嘴部分。

如图3所示，在本实施例的打印头11中，两个分开的发热电阻器13排列在一个油墨腔12中。进一步，分开的两个发热电阻器13的排列方向与喷嘴18的排列方向相同(图3中的左右方向)。顺便指出，喷嘴18由图3平面图中的点划线表示。

两个分开的发热电阻器13的位置是这样设置在一个油墨腔12中的，当将各个发热电阻器13加热达到油墨沸腾温度的时间(气泡生成时间)相等时，油墨同时在两个发热电阻器13上沸腾，这样墨滴以喷嘴18中心线的方向喷射出。

另一方面，当两个分开的发热电阻器13的气泡生成时间之间有时间差时，在两个发热电阻器13上的油墨不会同时沸腾。结果，液滴的喷射方向自喷嘴18的中心线方向偏转。因此，液滴能沉积在一位置，该位置偏离液滴在没有偏转的情况下喷射时所达到的沉积位置。

图4说明了液滴喷射方向的偏转。在图4中，当墨滴i垂直于墨滴喷射表面喷射出时，墨滴i没有偏转的喷射，如图4中虚线箭头所指示。另一方面，当墨滴喷射方向偏转且偏离垂直位置的喷射角用θ表示(墨滴以图4中的Z1或Z2方向喷射出)，墨滴沉积位置的偏离用ΔL表示，其可由下述公式获得：

ΔL＝H×tanθ

其中H(大致为常数)是喷射表面和用作记录介质的打印纸P表面(墨滴的沉积表面)之间的距离。

图5A和5B表示曲线图显示了两个分开的发热电阻器13之间的油墨气泡生成时间差和油墨喷射角度之间的关系，并表示了通过使用计算机模拟操作的结果。

在曲线图中，X向(曲线图中纵坐标轴θx指示的方向，不是指曲线图的横坐标轴)是图8中喷嘴的排列方向(发热电阻器13的排列方向)，Y向(纵坐标θy所指示的方向，不是指曲线图中的纵坐标轴)是与图8中X向(记录介质的供给方向)垂直的方向。

另外，图5C表示实际测量数据，其中等于两个分开的发热电阻器13之间电流差一半的偏转电流作为横坐标轴，与两个分开的发热电阻器13之间的油墨气泡生成时间差相同；且油墨的沉积位置的偏离值(实际测量的上述H值大约为2mm)作为纵坐标轴，与油墨喷射角(X向)相同。

在图5C中，发热电阻器13的主电流设置为80mA，上述偏转电流与供应到其中一个发热电阻器13上的电流叠加，因此油墨偏转喷射出。

在喷嘴排列方向分成两半的发热电阻器13上气泡产生之间存在时间差的情况下，油墨喷射角是不垂直的，喷嘴18排列方向的油墨喷射角θx(自垂线的偏离值，对应图4中的θ)随气泡生成时间差增加，如图5A所示。

因而，当设置了两个分开的发热电阻器13且经过发热电阻器13的电流设置为不同时，实现这样的控制是可能的，即在两个发热电阻器13的气泡生成时间之间产生一时间差。这样，根据时间差偏转油墨喷射方向是可能的。

下面将会更加详细的描述墨滴喷射方向偏转的方法。

图6表示设置在两分开的发热电阻器13之间的气泡生成时间差的布置的一个实施例。

在该实例中，通过使用设置液滴偏转方向的3位控制信号，通过电阻Rh-A和电阻Rh-B的电流之间的差异可设置为八种，从而液滴喷射方向能被设置成八种状态。在图6中，电阻Rh-A和电阻Rh-B是分成两半的发热电阻器13的电阻，且彼此串连。能源Vh是在各电阻Rh-A和Rh-B上供外加电压的电源。

喷射控制电路50是通过控制经过电阻Rh-A和电阻Rh-B之间的电流差来控制液滴喷射方向的电路，并包括晶体管M1到M21。晶体管M4、M6、M9、M11、M14、M16、M19和M21是PMOS晶体管，其它的是NMOS晶体管。晶体管M4和M6，晶体管M9和M11，晶体管M14和M16，以及晶体管M19和M21分别构成电流反射镜电路(以下称为“CM电路”)。因此，喷射控制电路50包括四组CM电路。

例如，在由晶体管M4和M6构成的CM电路中，晶体管M6的门电路与漏极和晶体管M4的门电路彼此连接，这样加在晶体管M4和M6上的电压总是相等的，且通过的电流基本相等(同样可以应用在其它CM电路中)。

另外，晶体管M3和M5作用为微分放大器，也就是由晶体管M4和M6构成的CM电路的转换元件(以下称为“第二转换元件”)。这里，第二转换元件是用于将在电阻Rh-A和电阻Rh-B之间的电流流经CM电路或用于导致电流从电阻Rh-A和Rh-B之间流出的元件。

此外，晶体管M8和M10、晶体管M13和M15、晶体管M18和M20是分别由晶体管M9和M11、晶体管M14和M16、晶体管M19和M21构成的CM电路的第二转换元件。

在由晶体管M4和M6构成的CM电路和由晶体管M3和M5构成的第二转换元件中，晶体管M4和M3的漏极和晶体管M6和M5的漏极彼此连接(同样也可应用到其它第二转换元件)。

此外，构成CM电路的各个部分的晶体管M4、M9、M14与M19的漏极和晶体管M3、M8、M13与M18的漏极连接到电阻Rh-A和电阻Rh-B之间的中点。

此外，晶体管M2、M7、M12与M17分别作为CM电路的恒流源，且它们的漏极分别连接到晶体管M3、M8、M13和M18的源极和基极门电路(back gates)。

此外，晶体管M1具有与电阻Rh-B这样串连的漏极，即当喷射执行输入转换端A为1(打开)时，其打开以将电流通到各个电阻Rh-A和电阻Rh-B。即，晶体管M1作为开启/关闭到电阻Rh-A和Rh-B电流的转换元件(以下称为“第一转换元件”)。

另一方面，与门电路X1到X9的输出端分别连接到晶体管M1、M3、M5、...的门电路。顺便指出，当与门电路X8和X9是三输入型时，与门电路X1到X7是两输入型。与门电路X1到X9中至少一个输入端连接到喷射执行输入转换端A。

另外，当其它输入端连接到其中一个偏转控制转换端J1到J3或一喷射角度校正转换端S时，XNOR门电路X10、X12、X14和X16的一个输入端连接到一个偏转方向转向转换端C。

这里，偏转方向转向转换端C是一将墨滴喷射方向转换到喷嘴18阵列方向中两面的任一侧的转换端。当偏转方向转向转换端C成为1(开启)，XNOR门电路X10的其中一个输入端变为1。

另外，偏转控制转换端J1到J3是在墨滴偏转喷射方向的期间决定偏转量的转换端。例如，当输入端J3成为1(开启)，XNOR门电路X10的其中一个输入端变为1。

此外，XNOR门电路X10到X16的各输出端连接到与门电路X2、X4...的其中一个输入端，并经过其中一个非门电路X11、X13...连接到与门电路X3、X5...其中一个输入端。

此外，与门电路X8和X9的其中一个输入端连接到一喷射角校正转换端K。

此外，偏转幅值控制端B是一用于确定作为CM电路恒流源的各晶体管M2、M7...的电流值的端口，且其分别连接到晶体管M2、M7...的门电路。

当适当的电压(Vx)施加到偏转幅值控制端B时，Vgs(门电路源电压)供应到晶体管M2、M7...的门电路，这样电流流经晶体管M2、M7...，且电流从晶体管M3流到晶体管M2，从晶体管M8流到晶体管M7，等等。

此外，连接到电阻Rh-B的晶体管M1的源极和作为CM电路的固定电流源的晶体管M2、M7...的源极接地(GND)。

在上述结构中，在加括号并附加在各晶体管M1到M21上的“×N”(N＝1、2、4或50)中的数字表示类似情况的元件。例如，“×1”(M12到M21)表示提供了一个标准元件，且“×2”(M7到M11)表示提供了一个等于两个并联的标准元件的元件。因此，“×N”表示提供了一个等于N个并联的标准元件的元件。

因此，既然晶体管M2、M7、M12和M17分别是“×4”、“×2”、“×1”和“×1”，在每一个这些晶体管的门电路和地之间加一合适的电压导致各漏极电流成比例为4:2:1:1。

下面，将描述喷射控制电路50的操作。首先，仅对由晶体管M4和M6组成的CM电路和由晶体管M3和M5组成的转换元件进行说明。

喷射执行输入转换端A只有在喷射液滴时变为1(开启)。

在该实施例中，当液滴从一个喷嘴18喷射出时，喷射执行输入转换端A仅在1.5μs(1/64)的期间内变为1(开启)，且能源是从电源Vh(5V)输送到电阻Rh-A和Rh-B。相反地，在94.5μs(63/64)的时间内，喷射执行输入转换端A是0(关闭)，且该期间用于将油墨补充到已经喷出液滴的油墨腔。

例如，当A＝1，B＝VX(模拟电压)，C＝1和J3＝1，从XNOR门电路10的输出为1，且该输出1和A＝1是输入到与门电路X2，这样与门电路X2的输出是1。因此，晶体管M3转换为开启。

另外，当从XNOR门电路X10的输出为1时，从与门电路X11的输出是0，这样该输出0和A＝1输入到与门电路X3；因此，从与门电路X3的输出是0，晶体管M5转换为开启。

晶体管M4和M3的漏极与晶体管M6和M5的漏极彼此连接。因此，当如上所述晶体管M3开启和晶体管M5关闭时，电流从电阻Rh-A流入晶体管M3。然而，既然晶体管M5关闭，就没有电流流过晶体管M6。

另外，由于CM电路的特性，当没有电流流经晶体管M6时，也没有电流流经晶体管M4。进一步地，在上述情况下，因为晶体管M2是打开的，在晶体管M3、M4、M5和M6当中，电流仅从晶体管M3流到晶体管M2。

当电源Vh的电压在这种情况下应用时，在电流流经电阻Rh-A期间，没有电流流经晶体管M4和M6.

另外，因为电流流过晶体管M3，所以流经电阻Rh-A的电流被分流到晶体管M3侧和电阻Rh-B侧。流到晶体管M3侧的电流流经晶体管M2，在流入地之前，该晶体管M2确定电流的值。另一方面，流到电阻Rh-B侧的电流流经晶体管M1，在流入地之前，该晶体管M1是打开的。

因此，流经电阻Rh-A和电阻Rh-B的电流的关系是i(Rh-A)>i(Rh-B)。

上述说明是在C＝1的情况下。其次，将描述C＝0的情况，也就是，只有偏转方向转向转换端C的输入与以上不同的这种情况(其它转换端A和J3是1，与以上同样的方式)。

当C＝0和J3＝1时，XNOR门电路的输出时0。结果，与门电路X2的输入是(0，1(A＝1))，这样，输出从此是0。因此，晶体管M3关闭。

另外，当XNOR门电路X10的输出变为0时，非门电路X11的输出变为1，这样与门电路X3的输入是(1，1(A＝1))，晶体管M5开启。

当晶体管M5打开时，电流流到晶体管M6，由于该情况和CM电路的特性，电流也流到晶体管M4。

因此，通过电源Vh，电流流经电阻Rh-A、晶体管M4和晶体管M6。然后，流经电阻Rh-A的电流完全通过电阻Rh-B(因为晶体管M3关闭，流出电阻Rh-A的电流不分支到晶体管M3侧)。另外，流经晶体管M4的电流完全流入电阻Rh-B侧。进一步，流经晶体管M6的电流流进晶体管M5。

因而，当C＝1时，流经电阻Rh-A的电流分支到电阻Rh-B侧和晶体管M3侧。另一方面，当C＝0时，不仅流经电阻Rh-A的电流而且流经晶体管M4的电流都流进电阻Rh-B。

结果，流入电阻Rh-A和电阻Rh-B的电流的关系是i(Rh-A)<i(Rh-B).两电流的比例在C＝1的情况和C＝0的情况下是对称的。

这样，通过设置流入电阻Rh-A和电阻Rh-B的电流不同，可能在两个分开的发热电阻器13上获得气泡生成时间差，并因此偏转墨滴喷射方向。

另外，通过在C＝1和C＝0之间选择，液滴的喷射方向可在喷嘴18的排列方向对调成对称位置。

当在上述已经作为例子的仅偏转控制转换端J3开启/关闭的情况下，当偏转控制转换端J2和J1进一步开启/关闭时，可以更精细的方式设置电流流入电阻Rh-A和电阻Rh-B。

特别地，流入晶体管M4和M6的电流可通过使用偏转控制转换端J3受控。另外，流入晶体管M9和M11的电流可通过使用偏转控制转换端J2受控，并进一步，流入晶体管M14和M16的电流可通过使用偏转控制转换端J1受控。

如上所述，漏极电流以(晶体管M4和M6):(晶体管M9和M11):(晶体管M14和M16)＝4:2:1的比例通过这些晶体管。

通过使用三位偏转控制转换端J1到J3，有可能改变液滴在(J1，J2，J3)的八种状态下的偏转方向，即(J1，J2，J3)＝(0，0，0)，(0，0，1)，(0，1，0)，(0，1，1)，(1，0，0)，(1，0，1)，(1，1，0)和(1，1，1)。

另外，当加在晶体管M2、M7、M12和M17的门电路和地之间的电压改变时，电流可改变，这样在保持流过晶体管的漏极电流之间比例于4:2:1时的每一级的偏转量可改变。

这样，除了在液滴从喷嘴18没有偏转(垂直于记录介质例如打印纸的表面)地喷射出时获得的液滴沉积位置之外，液滴既可向一侧偏转喷射出，也可向另一侧偏转喷射出。

换而言之，在图6说明的例子中，根据偏转控制转换端J1、J2和J3的输入值，液滴可被沉积到八个位置中的任一一个。进一步，通过在C＝1和C＝0之间选择，液滴的偏转方向可改变到喷嘴18排列方向的任意位置。

虽然通过使用J1到J3的三位控制信号使液滴的喷射方向在八种状态偏转的情况已在图6中举例，控制系统不局限于该例子，可使用任何位数的控制信号。通过应用图6中所示的电流，喷射方向可这样改变即液滴可沉积在M个不同目标沉积位置的其中一个。

另外，在图6所示的例子中，两个发热电阻器13作为能量产生元件并列布置，且给予能量的方式可这样控制，即，将流过两个发热电阻器13的电流设置为不同以在发热电阻13上油墨沸腾(气泡生成时间)的期间提供一时间差。

然而，不局限于上述系统。还可采用这样的系统，其中两个发热电阻器13的电阻相等并使通过发热电阻器13的电流提供一时间差。例如，给两个发热电阻器13各提供独立的转换端且转换端不同步开启，使之可能在发热电阻器13上沸腾油墨的期间提供一时间差。

可采用将发热电阻器13设定不同电流值和提供电流通过的时间差的组合。

顺便指出，上述实施例的油墨腔12中各提供了两个发热电阻器13，因为此已被充分的校验，即这种结构是耐用的，且因为电路构造因此能被简化。

然而，不局限于该结构。也可采用这样的结构，其中三个或多个发热电阻器13并排布置在各油墨腔12中。进一步可采用一系统，其中没有使用发热电阻器13且油墨(液体)自己在油墨腔12中发热。

另外，当两个分开的发热电阻器13用于上述实施例中的各油墨腔中时，多个发热电阻器13没有必要物理分离。即，也可使用由一个基础构件构成的发热电阻器13，只要在气泡生成区域(表面区域)提供能量分配差；例如，可用由一个基础构件构成的发热电阻器13，其中整个气泡生成区域不均一地发热且在一区域和另一区域之间提供供油墨沸腾生成的能量差。

进一步地，施加能量的方法不必通过使用气泡生成时间差来控制，但可以通过提供在发热电阻器13气泡生成区域上的能量分布差来控制。

通过使用上述构造，在该实施例中，墨滴沉积在记录介质例如打印纸上形成点。

图7A和7B，类似于图8B，表示由四个打印头构成的打印头阵列形成的点，用于说明液滴的沉积位置中的误差校正，其中四种不同颜色的油墨分别从这些打印头喷射出。顺便指出，这些图的左右向是喷嘴的排列方向(X向)，上下向是记录介质供给方向(Y向)。

另外，在图7A和7B中，墨滴的沉积位置在图中可偏离四个左-右步幅(1)到(4)，沉积位置可借助一个步幅被转移点间距的25％，默认沉积位置(不偏转)设置在(3)。

这里，在图7A中，从四个打印头中的三个中喷射出的液滴非常一致的构成了点D1，但是从另一个打印头喷射出的液滴偏离点D1形成点D2。

因此，点D1是三种不同颜色的液滴全部重叠所形成的颜色，而点D2是其它一种颜色的液滴的颜色。结果，没有位置误差时表示的本征色只在点D1和点D2交叠的区域获得，只有点D1出现的区域或点D2出现的区域打印质量低。

在这样的情况下，当与液滴沉积位置相应的三个打印头保持其状态而从剩下的一个打印头喷射出的液滴喷射方向向左侧偏转时，可使点D2与点D1交叠，从而减轻位置误差。

图7B表示与图7A中位置相比的点D2转到左侧时的情况。在该情况中，液滴的沉积位置基本一致，点D1和点D2彼此交叠，借此极大地减少了位置误差。

特别地，对于与在图7A情况下沉积位置一致的液滴对应的三个打印头，液滴在如图7A中的情况同样的条件下沉积。

另一方面，对于与显示错误沉积位置的液滴对应的打印头，液滴的喷射方向偏离将沉积位置转换到左侧点间距25％附近，从沉积位置(3)到沉积位置(2)。

这样的喷射方向的偏转可通过一方法获得，其中基于对应喷嘴的各油墨腔或基于打印头芯片或基于各打印头的几个喷嘴的墨滴沉积位置的误差校正数据预先存储在打印机主体内或在打印头芯片内，通过能量产生元件将能量施加给油墨的方式根据所存储的数据控制。

另外，调节液滴的沉积位置不局限于调节所形成的点的位置误差，而是包括各种类型的调节，例如调节获得理想交叠的点、和调节如图9A和9B所示打印头阵列中一打印头中喷嘴的交错(以下成为“错误配准”)。

进一步地，对于获得交叠点的调整不仅对彩色打印有效而且对于交叠低浓度油墨的灰色和类似打印也有效。此外，交叠度不局限于完全重叠也包括部分交叠，通过不同的点尺寸和类似条件获得不同的范围。

下面将描述记录点分辨率的增强。

例如，在行式系统的情况下，打印头基座上的喷嘴位置前置，点不能通过调整记录介质的给进量插入。因此，如果从喷嘴喷射出的液滴喷射方向不偏转，在记录介质上的液滴沉积位置前置。因此，当分辨率为600DPI，例如，喷嘴间距确定为42.3μm。

另一方面，在串行系统中，通过在主扫描方向完成一次打印周期后(在主扫描方向打印一次)，在打印头喷嘴排列方向(次扫描方向)将打印头移动一预定量，然后再进行打印，分辨率能相对简单的被改变。例如，分辨率为1200DPI的打印可通过一方法获得，即打印的一次完成量可通过一设计清晰度为600DPI(喷嘴间隙：42.3μm)的打印头实现，然后打印头在次扫描方向移动量为间距42.3μm的(2N+1)/2倍(N为整数)，打印的一次完成量在该条件下用这样的方式(即在先前打印点之间的中点形成点)再次执行类似操作。

这种技术不能应用到行式系统中，其不通过在记录介质宽度方向移动打印头而进行打印。

考虑该情况，可期待通过如图10A所示交错布置打印头而构思比基于单个打印头内喷嘴的分辨率更高的分辨率。然而，在一些情况中，可能出现如图11A中所示的错误配准，使不可能获得精确的交错布局。

然而在该情况下，足以偏转从打印头喷射出的液滴的喷射方向并调整液滴的沉积位置，这样在打印头阵列中各打印头基座上形成的点组不彼此交叠。也就是，校正沉积位置误差使点更接近标准的交错位置，因此防止打印质量的降低。特别地，在图11A打印头阵列中的打印头11A和11B之间出现位置误差，如图11B所示，点D_A和D_B没有以同样的间距布置。在这样的情况下，通过偏转从一个或两个打印头11A和11B中喷出的液滴的喷射方向，可能将点D_A和D_B等距布置。

这里，根据两排交错布置，基于喷嘴的分辨率加倍。进一步，通过使用三排或更多排的交错布置，能设计更进一步增加的分辨率。在该情况下，喷嘴以间距P排列且S段打印头布置在打印头阵列中，所有在打印头阵列中的打印头可有效地用于增加分辨率，通过调整液滴的沉积位置使点的中心分别以P/S交错。

另外，在彩色打印中，例如，当每种色彩的两个或更多打印头以交错的方案布置并确保与其相关的点彼此不交叠时，可获得高分辨率的彩色打印。

顺便指出，上述调整自然不仅可应用到行式系统也可应用到串行系统。

此外，如上所述，对于获得较高分辨率，可考虑根据D.I.(点阵插入(Dot-Interleave)；一种工艺，其中每个周期完成的点间距是固定的，且下个周期形成的点插在前个周期形成的点之间的中点处)布置点。

那么，相邻周期的液滴沉积位置彼此交替偏离点间距的50％，从而有效地增加分辨率。当由于错误配准或类似原因而没有获得这样的点布置时，其足以偏转一个或多个喷射方向并调整液滴的沉积位置。

因而，通过使用根据本实施例的错误配准补偿装置结合基于D.I.的分辨率增强装置，可提高打印质量。

另外，根据该实施例的错误配准补偿装置可应用到类似于高频振动技术的技术中。

特别地，当由伪随机函数发生器输出2位数值且输出值加在液滴喷射方向的偏转信号上时，液滴的沉积位置以合适的方式转换。当出现错误配准时，通过使用与根据本实施例的错误配准补偿装置结合的该工艺能获得该工艺的固有效果。

进一步地，根据本实施例的错误配准补偿装置可应用于独立于交错布置的分辨率增强装置。

例如，在使用设计为可实现分辨率为600DPI(喷嘴间距：42.3μm)的打印头的打印中，当液滴的一个或多个喷射方向偏转以获得插入点时可增加分辨率。该插入可实现没有插入时的最初分辨率的2倍、4倍、8倍等的分辨率的打印。

这种分辨率的增加在点尺寸小于喷嘴间距的情况下尤其有效。当由于错误配准在插入位置产生误差时，可通过使用根据本实施例的与上述分辨率增强装置接合的错误配准补偿装置来提高打印质量。

虽然在本实施例中作为例子提供了作为热型喷射结构的发热电阻器13的系统，但是能量发生元件并不局限于发热电阻器，可以是其它发热元件(不同于电阻)。进一步，也可应用那些静电喷射系统和那些压电系统。

这里，静电喷射系统的能量发生元件(对应发热电阻13)包括振动板和在振动板下侧提供的两个电极，以空气层插在其间。在电极之间施加一电压，因此将振动板偏转到下侧，其后电压减少至0V，因此释放了静电力。在该情况下，在振动板复原到其原始状态时，利用弹力将墨滴喷射出。

在该情况中，在能量发生元件之间提供一发生能量差，例如，在振动板复原到其原始状态的时候(当电压减少到0V以释放静电力时)在两个能量发生元件之间提供一时间差，或施加在两个能量发生元件上的电压可设置为不同值。

另一方面，压电系统的能量发生元件包括一层压的压电元件，其两侧都设置有电极，还包括一振动板。当电压施加在压电元件两侧的电极之间时，由于压电效果在振动板中产生瞬间弯曲，借此振动板弯曲并变形。利用该变形喷射出墨滴。

在该情况下，类似于以上情况，对于在能量发生元件之间提供一发生能量差，当电压施加到压电元件两侧的电极上时在两个压电元件之间提供一时间差，或施加在两压电元件上的电源可设置成不同值。

此外，在本实施例中，液滴的喷射方向可在喷嘴18的排列方向偏转。这是因为两个发热电阻器13在喷嘴的排列方向并排布置。

然而，喷嘴的排列方向(X向)和液滴偏转方向不必彼此精确重合；甚至在其方向彼此轻微地偏离时，可期待与喷嘴排列方向和液滴偏转方向一致的情况基本相同的效果。因此，两方向之间的这种偏差度没有问题。

顺便指出，由Y向喷嘴的位置误差引起的Y向沉积位置误差可由校正喷射定时来克服，使用与该实施例结合的本工艺使之可获得对通常位置误差的补偿。也就是，可通过类似装置获得适当地调整以克服包括X向位置误差、Y向位置误差、喷嘴排列角度误差等的复合偏差。

这些调整不仅可应用到行式系统也可应用到串行系统。

本发明不仅可应用到打印机也可应用到各种其他液体喷射装置。举例包括：向要染色材料喷洒染料的装置，喷射含DNA溶液以检测有机样本的装置。

根据本发明，喷嘴排列构成一打印头，多个打印头排列在与喷嘴排列方向正交的方向构成一打印头阵列，从喷嘴喷射出的墨滴的喷射方向可通过控制将能量从能量发生元件施加给液体的方式来偏转，校正由打印头的位置误差引起的点沉积位置的误差。因此，本发明适用于彩色打印，获得光滑灰度的再现、增加分辨率和类似的目的，使之可防止在这些方面降低打印质量。

本发明不局限于上述优选实施例的细节。本发明的范围由所附加的权利要求所限定，因此落在权利要求等效范围内的所有改变和修改都包含在本发明范围之内。

Claims

1.一种液体喷射装置，包括：

液体腔，其用于容纳要喷出的液体；

能量发生元件，其用于将能量施加给所述液体腔中的所述液体；和

喷嘴，其用于通过所述能量发生元件将所述液体腔中的所述液体以液滴喷出；

多个所述喷嘴排列构成一打印头，多个所述打印头排列在与所述喷嘴排列方向正交的方向上以构成一打印头阵列；和

从所述打印头阵列中的每个所述喷嘴喷出的所述液滴沉积在记录介质上以形成点，其中

通过控制所述能量发生元件将能量施加给所述液体的方式，可偏转从所述喷嘴喷出的所述液滴的喷射方向，和

校正由所述打印头阵列中所述打印头位置误差所引起的所述点的沉积位置误差，其中，当所述多个所述喷嘴的在所述多个所述打印头排列的方向上的喷嘴位置都位于直线上时，从所述打印头阵列中一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点和从所述打印头阵列中另一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点彼此重叠；当所述多个所述喷嘴以交错的形式排列时，从所述打印头阵列中一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点和从所述打印头阵列中另一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点彼此不重叠；或者，当所述喷嘴以间距P排列且排列了S段所述打印头时，从所述打印头阵列中一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点的中心和从所述打印头阵列中另一个打印头的第n个喷嘴喷射出的液滴形成的点的中心以P/S彼此交错。