CN101104335B - 喷墨打印头和喷墨打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种允许高浓度、高质量图像的快速打印而不增加打印头的成本和尺寸的喷墨打印头。为此，喷墨打印头具有用于喷射第一体积的油墨的孔和用于喷射第二体积的油墨的孔，第二体积小于第一体积。此外，每单位长度的第一体积油墨的孔的数量大于每单位长度的第二体积油墨的孔的数量。

Description

喷墨打印头和喷墨打印装置

技术领域

本发明涉及具有能够喷射墨滴的多个油墨喷孔的喷墨打印头，并且涉及使用该喷墨打印头执行打印的喷墨打印装置。

背景技术

打印装置被用作打印机、复印机和传真机中的图像输出设备，或者用作包括计算机和文字处理机的复合电子设备以及工作站的图像输出设备。通常已知的打印装置可以分类成喷墨型、针点型，热型和激光束型。其中，通过从喷墨打印头喷射墨滴到打印媒介上而执行打印的喷墨型打印装置(喷墨打印装置)具有优于其他类型的许多优点。例如，喷墨打印装置的优点包括：能够容易并高速地形成高分辨图像，在高安静级别下工作，以小尺寸和低成本构建，以及容易形成彩色图像。为了更快的打印速度和改善的图像质量，在喷墨打印装置中使用的喷墨打印头中以高密度形成有多个喷墨元件。喷墨元件每个包括：在打印头的正面中形成的油墨喷孔，与油墨喷孔连通的液体流道，以及安装在液体流道中的电热换能器(加热器)。以高密度布置大量的这种喷墨元件。产生彩色图像的喷墨打印装置一般具有多个这种打印头。

通过喷墨打印装置打印的图像的质量一般地受到喷墨打印头的构造(例如，喷墨元件的密度)的影响。因此，除了如上所述增加喷墨元件的密度之外，当前正采取各种措施，例如，在油墨喷孔(在下文中仅称作孔)的布局以及从孔中喷射的墨滴的体积方面。作为一个例子，日本专利申请公开2003-127439号公开一种喷墨打印头，它可以从不同孔中喷射两种不同体积的墨滴。

在日本专利申请公开2003-127439号中公开的喷墨打印头具有比喷射大体积墨滴的孔更多的喷射小体积墨滴的孔。这些孔被布置，使得小体积墨滴的孔的中心位于打印头的扫描方向上的穿过大体积墨滴的孔的中心的假想线上。该布局减少在打印图像中呈现为线的浓度变化，保证高质量图像的打印。也就是，通过将喷射小体积墨滴的孔的数量设置成大于喷射大体积墨滴的孔的数量，改善了在打印图像的低浓度(低渐变(gradation)级)区域中的图像质量。

在使用日本专利申请公开2003-127439号中所公开的喷墨打印头的情况中，当因为喷射大体积墨滴的孔的数量少而不能以足够高的浓度级打印高浓度图像区域时则可能产生淡化图像。为了防止这种图像浓度降低，需要通过增加执行以完成定义图像区域的打印扫描的数量或者降低打印头扫描的速度来增加涂敷于单位面积的墨滴的数量。这使得以高速执行打印同时保持高浓度区域处于良好的打印质量是困难的。此外，为了能够使用包括日本专利申请公开2003-127439号中所公开的打印头的常规喷墨打印头以高速执行高质量打印，可以增加孔的数量以及孔阵列的数量。但是，该方法增加集成油墨喷射能产生装置(例如，喷墨电热换能器)的半导体板的尺寸，引起喷墨打印头的成本和尺寸增加的另外问题。

发明内容

本发明已被实现以解决上面的问题，并且打算提供能够以高速打印高浓度、高质量图像的喷墨打印头而不增加打印头的成本和尺寸。

为了解决上面的问题，本发明具有下面的构造。

当从第一方面来看时，本发明提供具有多个孔的喷墨打印头，这些孔用来喷射具有相同颜色和不同体积的油墨，包括：包含喷射第一体积的油墨的列阵孔的第一孔组；以及包含喷射第二体积的油墨的列阵孔的第二孔组，第二体积小于第一体积；其中第一孔组中的每单位长度的孔的数量大于第二孔组中的每单位长度的孔的数量。

本发明的另一个方面提供一种通过使用上述喷墨打印头在打印媒介上打印的喷墨打印装置。

关于本发明，因为在打印头扫描方向上每单位长度提供比任意其他孔多的喷射最大体积油墨的孔，所以可以用更少的扫描打印高浓度、高质量图像。与常规打印头相比，本发明的打印头不需要增加孔的数量，因此防止打印头的成本和尺寸的可能增加。

从下面的示例实施方案的描述中(参考附图)本发明的更多特征将变得明白。

附图说明

图1是应用于本发明的实施方案的喷墨打印装置的示意透视图；

图2是显示根据本发明的实施方案的喷墨打印装置中的控制系统的概要构造的框图；

图3是显示常规打印头的构造的示意图；

图4是显示本发明的第一实施方案中的打印头的构造的示意图；

图5显示当使用常规打印头执行1次打印时每个像素的图像数据的量化级(0-3)与打印媒介上该像素中形成的相应点模式((a)-(d))之间的关系；

图6显示当使用本发明的第一实施方案的打印头执行1次打印时每个像素的图像数据的量化级(0-3)与打印媒介上该像素中形成的相应点模式((a)-(d))之间的关系；

图7是显示如何使用图3的常规打印头10或第一实施方案的打印头执行1次打印的图；

图8显示对于常规打印头10和第一实施方案的打印头100的根据相关的量化级(1-3)涂敷于600×600dpi像素形成区域的油墨体积与所形成图像的浓度(光浓度)之间的关系；

图9显示当使用图3的常规打印头将像素形成区域涂敷油墨直到使图像浓度饱和时图像数据的量化级(0-3)与相应点模式((a)-(d))之间的关系；

图10是显示本发明的第二实施方案中的打印头的构造的示意图；

图11是显示与图10的打印头对比的打印头的构造的示意图；

图12是显示本发明的第三实施方案中的打印头的构造的示意图；

图13是显示与图12的打印头对比的常规打印头的构造的示意图；

图14是显示与图15的打印头对比的打印头的构造的示意图；

图15显示本发明的第四实施方案中的打印头的构造的示意图；

图16显示当使用图14的打印头执行1次打印时每个像素的图像数据的量化级(0-4)与打印媒介上该像素中形成的相应点模式((a)-(e))之间的关系；

图17显示当使用本发明的第四实施方案的打印头执行1次打印时每个像素的图像数据的量化级(0-4)与打印媒介上该像素中形成的相应点模式((a)-(e))之间的关系；

图18显示对于图14的打印头和第四实施方案的打印头的根据相关量化级涂敷于像素形成区域的油墨体积与所形成图像的浓度之间的关系；

图19显示当使用图14的打印头执行低速打印或2次打印时每个像素的图像数据的量化级(0-4)与打印媒介上该像素中形成的相应点模式((a)-(e))之间的关系；

图20是显示本发明的第五实施方案中的打印头的构造的示意图；

图21是显示与本发明的第五实施方案的打印头对比的打印头的构造的示意图；

图22是显示本发明的第六实施方案中的打印头的构造的示意图；

图23显示当使用本发明的第六实施方案的打印头的黄色墨孔阵列执行1次打印时黄色图像数据的量化级与所形成的相应点模式之间的关系；

图24显示当使用本发明的第六实施方案的打印头执行1次打印时根据量化级1，2涂敷到图像形成区域的黄色油墨体积与图像浓度之间的关系；

图25说明如何通过使用青色和黄色两种不同颜色油墨的本发明的第六实施方案的打印头在两个主扫描上完成特定扫描区域中的图像；和

图26是显示本发明的第七实施方案中的打印头的构造的示意图。

具体实施方式

现在，将参考附图详细地描述本发明的实施方案。

实施方案中的喷墨打印装置是执行主扫描和副扫描的所谓的串行型喷墨打印装置，其中当喷墨打印头在主扫描方向上行进时其喷射油墨，并且在横越主扫描方向的副扫描方向上进给打印媒介。

图1是显示串行型喷墨打印装置的基本部分的概要构造的透视图。在图中，参考数字101表示头盒。头盒101包括：每个包含多种颜色油墨之一的墨匣以及具有多个孔以喷射这些油墨的单个喷墨打印头100。在该例子中，提供四个墨匣分别包含四种颜色油墨即黑色(K)、青色(C)、洋红色(M)和黄色(Y)。如随后详述的，该实施方案中的打印头具有喷射不同体积的墨滴的多种孔。标示103是通过没有显示的驱动马达旋转的输送辊。该输送辊103与相对的辅助辊104协作，保持打印媒介P，并且响应于随后描述的头盒的往复运动而间歇地旋转，因此在副扫描或输送方向y上使打印媒介P馈进预先确定距离。

标示105是将打印媒介P向输送辊103馈送的一对纸张馈送辊。该纸张馈送辊105将打印媒介P保持在其间，并被旋转以与输送辊103和辅助辊104协作而在副扫描方向(y方向)上输送打印媒介P。

标示106是可移除地安放头盒101的支架。通过支架马达沿着布置在主扫描方向上的导轴107往复地驱动支架106。当没有执行打印操作或者在打印头100的恢复操作期间时，支架106在由虚线指示的始位置h处等待。

一旦接收到打印操作启动命令，在启动打印操作之前在始位置h处等待的支架106当它在x方向上移动时通过从打印头100中的多个孔中喷射油墨而进行打印。当完成基于一个扫描的打印数据的打印操作时，支架106返回到始位置，然后再次在x方向上移动以执行打印。

图2是显示根据本发明实施方案的喷墨打印装置的控制系统的概要配置的框图。在图2中，主总线305连接软件处理单元，例如图像输入单元303、图像信号处理单元(CPU)304，以及中央处理单元300。此外，主总线305也连接硬件处理单元，例如操作单元306、恢复系统控制电路307、头温度控制电路314、头驱动控制电路315、支架驱动控制电路316，以及打印媒介输送控制电路317。CPU 300具有ROM 301和RAM 302，并且为打印头100提供输入信息的适当打印条件以控制打印头100的打印操作。在RAM 302中安装有用于执行打印头100的恢复操作例如初步喷射的程序。该程序驱动按需驱动恢复系统控制电路307以控制打印头、加热器等的操作。恢复系统马达308驱动打印头100、安装在与打印头100相对的位置的清洗刀片309、盖帽310，以及吸泵311。头驱动控制电路315控制被安装以从打印头100的孔中喷墨的喷射能产生元件的操作。头驱动控制电路315一般地促使打印头100执行初步喷射和打印喷射。

在安装喷射能产生元件(例如电热换能器)的打印头100的衬底中，也有将打印头100中油墨加热到设定温度的加热器。在衬底中安装二极管传感器312以测量打印头100中的实际油墨温度。

接下来，将说明在具有上面构造的喷墨打印装置中使用的打印头100的第一至第四实施方案。

(第一实施方案)

对于多级渐变打印，已提出了使用在打印媒介上着陆的多个尺寸(体积)的墨滴。并且，在本发明的第一实施方案中，喷墨打印头具有能够喷射不同体积的两种墨滴的构造。也就是，打印头具有喷射大体积墨滴的大孔L以及喷射小体积墨滴的小墨孔S。

在本说明书中，喷射相同颜色和相同体积的墨滴的一组列阵孔称作“孔组”或“孔阵列”。例如，一组墨孔L称作大孔组或大孔阵列；而一组墨孔S称作小孔组或小孔阵列。

如图12和图20中所示的，其中将喷射相同颜色和相同体积的墨滴的孔排列成一列，孔的阵列对应于孔组。在该情况中，孔组和孔阵列是等价的。另一方面，如图4、图10、图15、图22和图26中所示的，其中将喷射相同颜色和相同体积的墨滴的孔排列在多个阵列中，这些孔阵列的集合称作孔组。在该情况中，孔组和孔阵列是不同的。

在下面，将通过与常规喷墨打印头10比较来说明第一实施方案中的喷墨打印头100的构造。

图3说明常规喷墨打印头10，并且图4说明本发明的第一实施方案中的喷墨打印头100。图3和图4中所示的喷墨打印头10、100都是喷射青色油墨的。

图3中所示的常规喷墨打印头10形成有孔阵列A’(孔组A’)以及孔阵列B’(孔组B’)，每个都具有排列在垂直于主扫描方向(x方向)的副扫描方向上(y方向)的墨孔。孔阵列A’具有以600dpi(600个孔每英寸)的相等间隔排列的n个孔。孔阵列B’具有以1200dpi(1200个孔每英寸)的相等间隔的2n个墨孔。在图中，为了方便，孔阵列A’显示为仅具有四个(n)，并且孔阵列B’仅具有八个(2n)。

图3的孔阵列A’仅包含喷射10pl(兆分之一公升)墨滴的大直径孔(大孔)L。L_n1～L_n4表示各个大孔L。孔阵列B’仅包含喷射2pl墨滴的小直径孔(小孔)S。S_n1～S_n8表示各个小孔S。

孔阵列A’的孔和孔阵列B’的孔具有下面的在副扫描方向(y方向)上的位置关系。也就是，孔阵列B’的奇数编号墨孔(S_n1，S_n3，S-n5，S_n7)布置在副扫描方向上与孔阵列A’的孔(L_n1，L_n2，L_n3，L_n4)相同的位置。孔阵列B’的偶数编号孔(S_n2，S_n4，S_n6，S_n8)布置在从墨孔(L_n1，L_n2，L_n3，L_n4)的那些位置在副扫描方向上位移1200dpi的位置。

关于孔的数量，常规喷墨打印头10因此在副扫描方向上在每个600dpi长度中具有一个大孔和两个小孔。

图4中所示的本发明第一实施方案的喷墨打印头100具有如下排列的墨孔。也就是，打印头100形成有孔阵列A和孔阵列B，每个都具有在副扫描方向(y方向)上以相等间隔排列的孔。孔阵列A具有在副扫描方向上以600dpi(600个孔每英寸)的相等间隔排列的n个墨孔。孔阵列B具有在副扫描方向上以1200dpi(1200个孔每英寸)的相等间隔排列的2n个墨孔。在图中，为了方便，孔阵列A显示为仅具有四个(n)，并且孔阵列B仅具有八个(2n)。

图4的孔阵列A仅包含喷射10pl墨滴的大直径孔(大墨孔)L。L_n1～L_n4表示各个大孔L。孔阵列B包含喷射2pl墨滴的小直径孔(小墨孔)S和喷射10pl墨滴的大直径孔(大墨孔)L。这里，S_n1～S_n4表示各个小孔，并且L2_n1～L2_n4表示各个大孔。如图中所示的，孔阵列B具有在副扫描方向上以1200dpi交替排列的小孔S和大孔L。

孔阵列A的大孔L以及孔阵列B的孔S和L具有下面的在副扫描方向上的位置关系。也就是，孔阵列B的小孔S(S_n1，S_n2，S_n3，S_n4)布置在副扫描方向上与孔阵列A的大孔L(L1_n1，L1_n2，L1_n3，L1_n4)相同的位置。孔阵列B的大孔L(L2_n1，L2_n2，L2_n3，L2_n4)布置在从孔阵列A的大孔L的那些位置在副扫描方向上位移1200dpi的位置。

第一实施方案的喷墨打印头100因此在副扫描方向上600dpi长度中具有两个大孔L和一个小孔S。也就是，构成包含孔阵列A和孔阵列B的大墨孔的大孔组的单位长度中的孔的数量大于构成包含孔阵列B的小墨孔的小孔组的单位长度中的墨孔的数量。

以15kHz的驱动频率驱动图3和图4中所示的喷墨打印头10，100以从孔中喷射墨滴。这些打印头也具有25英寸/sec的主扫描方向上的扫描速度，它们以该速度在主扫描方向上行进同时以600dpi的间隔喷射墨滴。

图5显示当执行通过图3的常规打印头10在一个扫描中完成特定扫描区域中的图像的所谓1次打印时，每个像素的图像数据的量化级与打印媒介上该像素中形成的点模式(pattern)之间的关系。

如图5中所示的，通过由量化级0-3指定的四个渐变级之一来表示具有600×600dpi分辨率的每个像素的浓度。更特别地，每个像素形成区域分成喷射不同体积的两种墨滴以着陆到其上的2×2片的矩阵，形成由不同尺寸点构成的点模式(b)-(d)的一种。包括在像素形成区域中没有点被形成的无点模式(参见图5(a))的总共四种点模式表示由量化级0-3指定的四个渐变级。在图5中，不同尺寸的点被赋予喷射它们的孔的符号L，S。

如图5(a)中所示的，量化级0对应于在像素形成区域中没有点被形成的无点模式。量化级1对应于在像素形成区域的四个片之一中形成2-pl墨滴的小点S的模式(图5(b))。量化级2对应于在像素形成区域的四个片之一中形成10-pl墨滴的大点L的模式(图5(c))。量化级3对应于形成2-pl墨滴的两个小点和10-pl墨滴的一个大点L的组合的模式(图5(d))。对于每个渐变级涂敷到600×600-dpi像素形成区域的油墨体积是量化级0下的0pl，量化级1下的2pl，量化级2下的10pl，以及量化级3下的14pl。在一个主扫描中，因为在每个600×600-dpi像素形成区域中可以由每个孔形成的点的数量是一个点，所以可涂敷到每个像素形成区域的最大油墨体积是对应于量化级3的14pl。

图6显示当使用图4第一实施方案的喷墨打印头100执行1次打印时，每个像素的图像数据的量化级与打印媒介上该像素中形成的点模式之间的关系。

在该实施方案中还具有600×600dpi分辨率的每个像素形成区域分成涂敷不同尺寸的两种点到其上的2×2片(segment)，形成图6(b)-(d)的点模式(b)-(d)的一种。包括在像素形成区域中没有点被形成的无点模式(参见图6(a))的总共四种点模式表示由量化级0-3指定的四个渐变级。在图6中，不同尺寸的点被赋予喷射它们的孔的符号L1，L2，S。

量化级0对应于如图6(a)中所示的无点模式。量化级1对应于在像素形成区域的四个片之一中形成2-pl墨滴的一个小点S的模式(图6(b))。量化级2对应于在像素形成区域的四个片之一中形成10-pl墨滴的一个大点L1的模式(图6(c))。量化级3对应于形成2-pl墨滴的一个小点和10-pl墨滴的两个大点L1，L2的组合的模式(图6(d))。

如上所述，在第一实施方案中，涂敷到600×600-dpi像素形成区域的油墨体积是量化级0下的0pl，量化级1下的2pl，量化级2下的10pl，以及量化级3下的22pl。在一个主扫描中，因为在每个600×600-dpi像素形成区域中可以由每个孔形成的点的数量是一个点，所以可涂敷到每个像素形成区域的最大油墨体积是对应于量化级3的22pl。

通过打印机驱动器处理输入的多级图像数据来确定渐变级(0-3)，打印机驱动器安装在喷墨打印装置中或连接到打印装置的主计算机中。例如，输入到主计算机中的256-级图像数据经历打印机驱动器的半调色处理，由此它转换成表示4级渐变的2位索引数据，并输出到喷墨打印装置。基于该索引数据，喷墨打印装置执行点模式处理以设置上述的点模式，并驱动打印头10或100以形成这样设置的点模式。在第一实施方案中，以与使用打印头10的常规喷墨打印装置类似的方式执行上面的半调色处理和索引处理。

图7说明由图3的常规打印头10和图4的第一实施方案的打印头100执行的1次打印。

在图7中，在第一扫描中，打印头10或100从预先确定打印起始位置在正向(x1方向)上移动，并且当它在打印媒介P上的图像区域(1)上方扫描时从所有孔中喷射油墨，从而完成图像区域(1)中的图像。然后，在副扫描方向上将打印媒介P馈送4/600英寸(8/1200英寸)，这对应于打印头10或100的整体孔布置宽度(副扫描方向上的孔阵列长度)。在完成第一扫描之后，打印头10或100返回到参考位置，例如始位置h，准备另一个打印扫描。在第二和随后扫描中，在与第一扫描相同的方向上驱动打印头10或100以执行打印。通过在固定方向(正向)上驱动打印头10或100而执行打印的打印操作总是称作单向打印。

图8显示对于常规打印头10和第一实施方案的打印头100的根据相关的量化级(1-3)涂敷到600×600-dpi像素形成区域中的油墨体积与图像浓度(光浓度)之间的关系。

图8显示如果涂敷到600×600-dpi图像形成区域的油墨体积超过22pl时，那么图像浓度不会高于当涂敷22pl油墨时所产生的浓度。这意味着当涂敷的油墨体积达到22pl时图像浓度饱和。对于量化级0，1和2，通过常规打印头和本实施方案的打印头将相同体积的油墨涂敷到图像形成区域。所以，对应每个量化级的作为结果的图像浓度是相同的。但是，对于量化级3，本实施方案的打印头100将图像浓度增大到通过1次打印的大约0.55，然而常规打印头10仅能将图像浓度增加到通过1次打印的大约0.40。

因此，通过常规打印头10的1次打印导致具有低浓度的淡化打印图像。为了使用常规打印头10打印具有高浓度的图像需要增加被执行以完成图像的打印扫描的次数或者降低从相同孔中喷射多个墨滴到相同图像形成区域上的打印头扫描速度。

图9显示当常规打印头10用来涂敷油墨到600×600-dpi图像形成区域直到图像浓度饱和时即当涂敷22pl的油墨时，图像数据的量化级与点模式之间的关系。

对于量化级0-2，点模式与图5中所示的相同。对于量化级3，形成图9(d)中所示的点模式，其包含2pl的一个小点和10pl的两个大点的组合。

为了通过在主扫描方向上以600dpi间隔从每个孔中喷射墨滴同时在主扫描方向(x方向)上以25英寸/sec移动打印头10而打印图9(d)的点模式，需要执行主扫描两次。也就是，在第一主扫描中打印图9(d)中所示的大点201和小点202，然后在第二主扫描中打印大点203(第一打印方法)。

通过1次打印而在600×600-dpi像素形成区域中打印10pl的两个大点的第二方法涉及将主扫描方向上的打印头移动速度降低到12.5英寸/sec，即25英寸/sec的速度的一半。通过以1200-dpi间隔喷射墨滴，串行形成图9(d)中所示的大点201，203，并且在某个时刻打印小点202使得其在主扫描方向上的打印位置等于大点203的位置。在图9中，不同尺寸的点被赋予喷射它们的孔的符号L，S。

如上所述的，当常规喷墨打印头10用来实现高浓度打印时，采用第一或第二打印方法是必要的，任何一种方法将导致打印时间的增加。

另一方面，第一实施方案允许以高速实现图6(d)中所示的高浓度打印，而不需要增加扫描的次数或者降低在通过使用不同体积的两种墨滴的组合实现渐变表示的打印操作中的扫描速度。此外，也可以用与常规打印装置相同的方式执行图像处理或喷墨打印装置内的处理。

因为本实施方案的打印头100具有与常规打印头10相同的孔数量，所以没有增加集成喷射能产生元件的半导体板的尺寸。这又防止作为整体的打印装置的成本和尺寸的增加。

(第二实施方案)

接下来，将说明本发明的第二实施方案。

在第一实施方案中，打印头100已显示为具有两个孔阵列。该发明不限于具体数量的孔阵列，并且可以提供三个或更多孔阵列。第二实施方案具有三个孔阵列。

图10显示第二实施方案的打印头110，并且图11显示与第二实施方案对比的常规打印头20。如图10和图11中所示的，打印头110，20每个具有在副扫描方向(y方向)上延伸的三个孔阵列A，B，C，A’，B’，C’。在副扫描方向上以600dpi的间隔排列构成每个孔阵列A，B，C，A’，B’，C’的墨孔。

第二实施方案的打印头110中的孔阵列A和C每个包含喷射10pl的大墨滴的具有相对大的直径的多个大孔L。这些大孔L构成大孔组。该情况中的大孔组包括孔阵列A和孔阵列C。孔阵列B包含具有相对小的直径的多个小孔S。该情况中的小孔组仅包括孔阵列B。在图10中，L1_n1，L1_n2，L1_n3，L1_n4表示孔阵列A中的各个大墨孔L。S_n1，S_n2，S_n3，S_n4表示孔阵列B中的各个小孔S。L2_n1，L2_n2，L2_n3，L2_n4表示孔阵列C中的各个大墨孔L。孔阵列A中的大孔L1_n1，L1_n2，L1_n3，L1_n4和孔阵列B中的小孔S_n1，S_n2，S_n3，S_n4布置在副扫描方向上的相同位置。孔阵列A中的大孔L1_n1，L1_n2，L1_n3，L1_n4和孔阵列C中的大孔L2_n1，L2_n2，L2_n3，L2_n4布置在副扫描方向上位移1200dpi的位置。

在如上所述构建的墨滴打印头中，在对应于副扫描方向上像素形成区域长度的单位长度(600dpi)中大孔L的数量大于小孔S的数量。也就是，在单位长度中有两个大孔L和一个小孔S。换句话说，构成大孔组的单位长度中墨孔的数量大于构成小孔组的单位长度中墨孔的数量。

在该布局中，如同第一实施方案的情况中一样，当以25英寸/sec的扫描速度和15kHz的驱动频率执行1次打印时，可以涂敷600×600-dpi像素形成区域直到22pl油墨。因此，可以在高速下打印高浓度图像。

在图11的常规打印头20中，三个孔阵列A’，B’，C’中只有孔阵列A’包含大孔L，而其余的孔阵列B’，C’都包含小孔S。因此，当以如上所述的相同扫描速度和驱动频率执行1次打印时，如同图3的常规打印头10一样，只能涂敷600×600-dpi像素形成区域直到14pl油墨，这导致低浓度图像。所以，为了打印高浓度图像需要执行两次或多次扫描或降低扫描速度，这又显著降低打印速度。但是，关于第二实施方案，从常规打印头20获得在图像渐变方面的基本改善。此外，因为第二实施方案的打印头具有与常规打印头20相同数量的孔，所以将不会增加制造成本和打印头尺寸。

(第三实施方案)

接下来，将说明本发明的第三实施方案。

先前的实施方案已被描述为在打印头中具有多个孔阵列。第三实施方案中的打印头具有在阵列中排列的两种孔，这两种孔适合于喷射不同体积的墨滴。

图12显示第三实施方案的打印头120的构造。在图12中，打印头120在副扫描方向上的阵列中排列喷射10pl墨滴的大孔L和喷射2pl墨滴的小孔S。在该例子中，将相邻孔的中心之间的间隔设置成相等的1800dpi。在该孔阵列中，在副扫描方向(y方向)上的每个单元长度(像素形成区域的长度：600dpi)中排列两个大孔L和一个小孔S。在图12中，L_n1至L_n8表示各个大孔L，并且S_n1至S_n4表示各个小孔S。

当以25英寸/sec的扫描速度和15kHz的驱动频率执行1次打印时，600×600-dpi像素形成区域可以被涂敷直到22pl的油墨，如同在第一实施方案中一样。因此，可以在高速下形成高浓度图像。

另一方面，对于图13的常规打印头30，其中在副扫描方向上的每个单位长度(600dpi)中排列一个大孔L和两个小孔S，类似于上述的1次打印不能在打印图像中产生足够浓度。也就是，600×600-dpi像素形成区域仅能被涂敷直到14pl的油墨，形成具有低最大浓度的图像。为了打印高浓度图像，扫描需要执行多次，基本上降低打印速度。

如上所述，在图像渐变和打印速度方面，第三实施方案在常规打印头30上显著改善。因为孔的数量与常规打印头30是相同的，所以第三实施方案的打印头的制造成本和尺寸不会比常规打印头30的大。

(第四实施方案)

在上面的实施方案中，已经描述了具有两种孔的打印头，这两种孔是喷射大墨滴的大孔L和喷射小墨滴的小孔S。但是，应当注意本发明不限于上面的实施方案，而是可以应用于具有喷射三种不同体积的墨滴的三种或多种孔的打印头。将如下说明具有三种孔的本发明的第四实施方案的打印头。

图14说明与第四实施方案的打印头对比的实际喷墨打印头。图15说明发明的第四实施方案的喷墨打印头。图14和图15的喷墨打印头都喷射青色油墨。

图14中所示的喷墨打印头40和图15中所示的本实施方案的喷墨打印头130都具有在副扫描方向(y方向)上延伸的并在主扫描方向上排列的四个孔阵列。每个孔阵列具有以600个每英寸(600dpi)的密度排列的n个墨孔。在图中，为了方便，仅四个孔显示为构成每个孔阵列的孔(n)。

图14的打印头40提供有四个孔阵列A’，B’，C’，D’。孔阵列A’仅具有用于喷射10-pl墨滴的大直径孔(大孔)L并且L1_n1～L_n4表示各个大孔L。孔阵列B’仅包含用于喷射2-pl墨滴的中等直径孔(中孔)M并且M_n1～M_n4表示各个中孔M。孔阵列C’仅包含用于喷射0.5-pl墨滴的小直径孔(小孔)S并且S2_n1～S2_n4表示各个小孔S。孔阵列D’仅包含用于喷射0.5-pl墨滴的小直径孔(小孔)S并且S1_n1～S1_n4表示各个小孔S。

孔阵列B’，C’，D’的孔位于在副扫描方向上从孔阵列A’的孔(L_n1～L_n4)移动下列距离的位置。阵列B’的孔(M_n1～M_n4)阵列D’的孔(S1_n1～S1_n4)位于在副扫描方向上分别移动2400dpi和1200dpi的位置。阵列C’的孔(S2_n1～S2_n4)位于在副扫描方向上移动800dpi的位置。

因此，在副扫描方向上600dpi的单位长度中，存在一个大孔L，一个中孔M和两个小孔S。

另一方面，图15中显示的本发明的第四实施方案的喷墨打印头130具有四个孔阵列A，B，C，D。孔阵列A，D仅包含适合于喷射10-pl墨滴的大直径孔(大孔)L。在图15中，L1_n1～L1_n4表示阵列A中的孔并且L2_n1～L2_n4表示阵列D中的孔。在图15中，大孔组由孔阵列A和孔阵列D构成。

孔阵列B仅包含适合于喷射2-pl墨滴的中直径孔(中孔)M并且表示为M_n1～M_n4。孔阵列C仅包含适合于喷射0.5-pl墨滴的小直径孔(小孔)S并且表示为S_n1～S_n4。在图15中，中孔组仅由孔阵列B构成并且小孔组仅由孔组C构成。

孔阵列B，C，D的孔位于在副扫描方向上从孔阵列A的孔(L1_n1～L1_n4)移动下列距离的位置。也就是，阵列B的孔(M_n1～M_n4)和阵列C的孔(S_n1～S_n4)位于在副扫描方向上分别移动2400dpi和800dpi的位置。阵列D的孔(L2_n1～L2_n4)位于在副扫描方向上移动1200dpi的位置。

在副扫描方向上600dpi的单位距离中，存在适合于喷射10-pl墨滴的两个大孔L，一个中孔M和一个小孔S。换句话说，单位长度中构成大孔组的孔的数量大于单位长度中构成中孔组或小孔组的孔的数量。

以与第一实施方案相同的15kHz的驱动频率驱动图14和图15中显示的喷墨打印头40，130从而从孔中喷射墨滴。打印头40，130以25英寸/sec的扫描速度在主扫描方向上移动，从而在主扫描方向上以600-dpi间隔喷射墨滴以打印。

接下来，我们将描述当由常规打印头40和本发明的第四实施方案的打印头130执行1次打印时每个像素的图像数据的量化级与打印媒介上那个像素中形成的相应点模式之间的关系。图16表示打印头40的情况并且图17表示本实施方案的打印头130的情况。

如图16和图17中所示，具有600×600dpi分辨率的每个像素的浓度表示由量化级0-4指定的五个渐变级中的一个。更特别地，每个像素形成区域划分成4×4片的矩阵，三种不同体积的墨滴被喷射以着陆于其上，形成由大、中等和小三种不同尺寸的点构成的点模式(b)-(e)中的一个。总共五种点模式，包括图16(a)和图17(a)中显示的无点模式，表示由量化级0-4指定的五个渐变级。在图中，不同尺寸的点指定有它们从其中喷射的孔的符号S，M，L。

当使用常规打印头40时，量化级0对应于图16(a)中显示的无点模式。量化级1对应于一个小点S在一个片中形成的点模式(图16(b)中显示)。量化级2对应于一个中等点M在一个片中形成的点模式(图16(c)中形成)。量化级3对应于一个大点L在一个片中形成的点模式(图16(d)中显示)。量化级4对应于一个大点L，一个中等点M和两个小点S形成于其中的组合点模式(图16(e)中显示)。因此，当由打印头40执行1次打印时，涂敷到600×600-dpi像素形成区域的油墨体积对于量化级0是0pl，对于量化级1是0.5pl，对于量化级2是2pl，对于量化级3是10pl，以及对于量化级4是13.0pl。

在使用本发明的第四实施方案的打印头130的情况下，量化级0-3对应于与当使用打印头40产生的那些类似的点模式(参见图17(a)-(d)中显示的点模式)。它们涂敷的油墨体积也等价于当使用打印头40时的那些。

在第四实施方案中，量化级4对应于两个大点L，一个中等点M以及一个小点S的组合点模式，如图17(e)中所示。因此，涂敷到像素形成区域的油墨体积对于量化级4是22.5pl。因为在一个主扫描期间每个孔可以在每个像素形成区域中形成的点的数量是一个点，在该实施方案中对于量化级4涂敷的最大油墨体积是22.5pl，如与常规打印头中的13.0pl相对比。

图18显示对于打印头40和对于本实施方案的打印头130，根据量化级(1-4)涂敷到600×600-dpi像素形成区域的油墨体积与相应图像浓度(光浓度)之间的关系。

对于量化级1-3，本实施方案的打印头涂敷与比较实例的打印头相同体积的油墨到像素形成区域(600×600dpi)，如图中所示。所以，产生的图像浓度是相同的。但是，对于量化级4，打印头40可以产生仅大约0.40的浓度。所以，为了进一步增加图像浓度，打印头40需要执行慢速打印或多次打印扫描。例如，扫描速度可以减小到12.5英寸/sec或者执行两次扫描以便涂敷与打印头130相同体积的油墨到600×600-dpi像素形成区域，如图19(e)的点模式中所示。但是，这导致打印速度的降低。此外，因为图19(e)的点模式具有由一个且相同大孔L在副扫描方向上相同位置形成的其两个相邻点，像素形成区域中产生大的空白区域。该空白区域将引起看似行的浓度变化。

另一方面，使用本实施方案的打印头130，由1次打印产生的图像浓度可以增加到大约0.55，保证高速的高浓度图像形成。此外，在本实施方案的喷墨打印头130中，因为所有孔都位于副扫描方向上的不同位置，像素形成区域中的空白部分可以在高浓度图像的打印期间在副扫描方向上减小。这最小化看似行的浓度变化，否则这将由像素形成区域中的大空白部分引起。但是，应当注意，依赖于墨滴的尺寸，孔不需要位于副扫描方向上的不同位置而可以位于副扫描方向上的相同位置。

可以构造本实施方案的打印头130以便与打印头40具有相同数量的孔。这防止形成打印头的半导体板尺寸增加。此外，可以与常规打印装置中相同的方法执行数据处理例如图像处理。所有这些结合以防止喷墨打印装置的成本和尺寸的增加。

应当注意，如果必要的话可以对本实施方案中说明的内容进行修改，例如孔的数量，墨滴体积，油墨颜色，量化级与像素模式之间的关系，以及为了在特定打印区域中完成图像所执行的打印扫描的数量。

(第五实施方案)

接下来，将说明本发明的第五实施方案。

在第四实施方案中，已经描述打印头具有多个孔阵列。在该第五实施方案中，打印头排列在喷射不同体积的墨滴的三种孔的单个阵列中，如图20中所示。

在图20中显示的打印头140中，孔以2400dpi的间隔排列在副扫描方向上并且在副扫描方向上的每个单位长度(600dpi)中，大孔L，中等孔M，大孔L和小孔S以该次序排列。也就是，在副扫描方向上的单位长度中，存在比任何其他种类的孔多的大孔L。当与图21中所示的实际打印头相比较时，本实施方案的打印头可以通过1次打印以高浓度且均匀地打印每个像素形成区域。

(第六实施方案)

接下来，将说明本发明的第六实施方案。

在先前的实施方案中，已经描述喷墨打印头喷射单色油墨(青色油墨)。在该第六实施方案中，喷墨打印头具有多个孔以喷射不同颜色的墨滴。

图22显示根据本发明的第六实施方案的喷墨打印头150中孔的布局。打印头150提供有每个在副扫描方向(y方向)上延伸的六个孔阵列A，B，C，D，E，F，它们在主扫描方向上并排排列。每个孔阵列具有以每英寸600个孔的密度(600dpi)排列的n个孔。在图中，为方便起见，仅显示四个孔为构成每个孔阵列的孔。

六个孔阵列中，孔阵列A，B，C，D喷射青色油墨并且孔阵列E，F喷射黄色油墨。

适合于喷射青色油墨的孔阵列A，B，C，D具有与图15中显示的本发明第四实施方案的打印头中的那些排列在副扫描方向上相同位置的各种孔。但是应当注意，主扫描方向上孔阵列的布局不同于第四实施方案的布局。也就是，仅由用于喷射青色墨滴的中等直径孔M构成的孔阵列B与仅由小直径孔S构成的孔阵列C之间的距离不同于图15的打印头的距离。在孔阵列B和C之间，布置有适合于喷射黄色油墨的孔阵列E，F。孔阵列E，F仅由适合于喷射10-pl墨滴的大直径孔L构成。

在图22中，如下设置副扫描方向上用于喷射青色的孔阵列与用于喷射黄色的孔阵列E，F之间的位置关系。

孔阵列A的孔(L1_n1～L1_n4)和孔阵列E的孔(L1_n1～L1_n4)排列在副扫描方向上的相同位置。孔阵列D的孔(L2_n1～L2_n4)和孔阵列F的孔(L2_n1～L2_n4)排列在副扫描方向上的相同位置。

以15kHz的频率驱动图22的喷墨打印头150从而从它的孔中喷射墨滴。打印头150以25英寸/sec的扫描速度在主扫描方向上移动。所以，通过在主扫描方向上以600-dpi间隔喷射墨滴来完成打印。

图23显示当使用打印头150的黄色油墨孔阵列E，F执行1次打印时，黄色图像数据的量化级与相应点模式之间的关系。

如图23中所示，具有600×600dpi分辨率的每个像素的浓度由量化级0-2指定的三个渐变级中的一个表示。更特别地，每个像素形成区域划分成4×4片的矩阵，一种墨滴(10pl)被喷射以着陆于其上，形成点模式(b)，(c)中的一种。包括没有点在像素形成区域中形成的无点模式(如图23(a)所示)的总共三种点模式表示由量化级0-2指定的三个渐变级。

也就是，量化级0对应于无点模式(图23(a)所示)。量化级1对应于一个10-pl墨滴的大点在像素形成区域的一个片中形成的模式(图23(b)所示)。量化级2对应于两个10-pl墨滴的大点在一个片中形成的模式(图23(c)所示)。因此，对于每个渐变级涂敷到600×600-dpi像素形成区域的墨滴体积在量化级0是0pl，在量化级1是10pl，以及在量化级2是20pl。在一个主扫描中，因为可以由孔阵列E，F的每个孔在每个600×600-dpi像素形成区域中形成的点的数量是一个点，可涂敷到每个像素形成区域的最大油墨体积是对应于量化级2的20pl。

图24显示当使用打印头150的孔阵列E，F执行1次打印时，根据量化级1，2涂敷到600×600-dpi像素形成区域的黄色油墨体积与相应图像浓度(光浓度)之间的关系。

如图中所示，即使涂敷到图像形成区域的黄色油墨体积超过20pl，作为结果的图像浓度不会高于当涂敷20pl的油墨时的图像浓度。这意味着当涂敷20pl的黄色油墨时高亮黄色的图像浓度饱和。

当使用青色油墨孔阵列A-D执行1次打印时青色图像数据的量化级与相应点模式之间的关系以及涂敷的油墨体积与相应图像浓度之间的关系与第四实施方案的那些类似。

对于青色，该实施方案使用10pl，2pl和0.5pl三种墨滴来建立与五个量化级相对应的五种图像浓度。另一方面，对于黄色，仅使用一种墨滴(10pl)来建立与三个量化级相对应的三种图像浓度。这可以如下说明。黄色比青色更亮并且它在低渐变部分中的粒度较不区分，使用涂敷到像素形成区域的较小体积的油墨使黄色图像浓度饱和。也就是，如果通过使用仅一种墨滴建立三个级别的图像浓度，以与青色图像同样高的质量打印黄色图像是可能的。

图25显示本实施方案的打印头150如何通过使用两种不同颜色的油墨，即青色和黄色，在两个主扫描中在扫描区域上完成图像。在第一主扫描中，打印头150在正向(x1方向)上扫描以打印在图像区域(1)上。此时，打印头150以孔阵列D，孔阵列C，孔阵列F，孔阵列E，孔阵列B和孔阵列A的次序从孔中喷射墨滴，从而在正向x1上打印图像。然后，在副扫描方向上以等价于总孔宽度的4/600英寸(16/2400英寸)馈送打印媒介。接下来，在第二主扫描中，打印头在图像区域(2)上扫描以执行打印。此时，打印头150以孔阵列A，孔阵列B，孔阵列E，孔降列F，孔降列C和孔阵列D的次序从孔中喷射墨滴，从而在与第一主扫描方向相反的后向(x2方向)上执行打印以完成图像。然后，在副扫描方向上以等价于总孔宽度的4/600英寸(16/2400英寸)馈送打印媒介，像完成第一主扫描时一样。第三和随后的主扫描以与第一和第二主扫描相同的方式执行。

因此，在该实施方案中打印青色和黄色油墨的次序如下。在正向扫描中，打印头从孔阵列D和C中喷射青色油墨，然后是从孔阵列F和E中喷射黄色油墨，然后是从孔阵列B和A中喷射青色油墨。在反向扫描中，打印头从孔阵列A和B中喷射青色油墨，然后是从孔阵列E和F中喷射黄色油墨，然后是从孔阵列C和D中喷射青色油墨。

如上所述，本实施方案的打印头150在正向扫描和反向扫描期间总是以青色、黄色和青色的次序喷射油墨。所以，当青色油墨和黄色油墨在相同区域中重叠打印时，在正向扫描期间不同颜色点重叠的次序与在后向扫描期间的次序相同。也就是，在正向扫描和反向扫描中黄色点涂敷在青色点上，使得重叠打印的点的色调总是恒定的而不管扫描方向。但是，如果两种颜色点以不同次序重叠打印，得到的重叠点的色调将改变。该实施方案可以解决该问题。

如上所述，第六实施方案的打印头提供能够防止颜色变化的优点，即使执行能够实现快速打印的双向打印方法。此外，关于青色油墨，打印头具有在单位长度(600dpi)中等于两个大孔L，一个中等孔M和一个小孔S的像素区域的长度。也就是，存在比任何其他种类的孔多的大孔。因此，像其他实施方案中一样，该实施方案使得具有优越渐变的高浓度、高质量图像能够通过1次打印来打印。

已经描述第六实施方案采用第四实施方案中使用的关系，也就是，图像数据的量化级与点模式之间的关系以及油墨涂敷体积与图像浓度之间的关系。但是，特别地在要求快速打印的方式中，例如在普通纸上打印，采用图23和图24中显示的关系是可能的，即量化级与点模式之间以及油墨涂敷体积与图像浓度之间的关系，以减小图像数据的体积从而增加打印速度。

(第七实施方案)

接下来，将说明本发明的第七实施方案。在先前的实施方案中，已经描述了打印头喷射仅一种油墨或两种颜色油墨(青色和黄色)。但是应当注意，本发明也可适用于喷射三种或更多颜色油墨的打印头。在该第七实施方案中，描述适合于喷射三种颜色油墨的打印头作为例子。

图26显示具有用于喷射总共三种颜色油墨-青色、黄色和洋红色的多个孔的打印头。打印头160具有10个孔阵列A-J，其中孔阵列A-F在构造上与图22中具有相同名称的那些类似。也就是，孔阵列A-D适合于喷射青色油墨并且孔阵列E，F适用于喷射黄色油墨。

孔阵列G，H，I，J适用于喷射洋红色油墨并且具有与青色油墨孔阵列的那些相同的构造。也就是，孔阵列G仅包含用于喷射10pl的洋红色墨滴的大直径孔，并且它的各个孔位于在副扫描方向上与孔阵列A的那些相同的位置。孔阵列H仅包含用于喷射2pl的洋红色墨滴的中等直径孔，并且它的各个孔位于在副扫描方向上与孔阵列B的那些相同的位置。孔阵列J仅包含用于喷射0.5pl的洋红色墨滴的小直径孔，并且它的各个孔位于在副扫描方向上与孔阵列C的那些相同的位置。孔阵列J仅包含用于喷射10pl的洋红色墨滴的大直径孔，并且它的各个孔位于在副扫描方向上与孔阵列D的那些相同的位置。

打印头160打印彩色油墨的次序如下。首先，在正向扫描中，打印头从孔阵列D，C中喷射青色油墨，然后从孔阵列J，I中喷射洋红色油墨，然后从孔阵列F，E中喷射黄色油墨，然后从孔阵列H，G中喷射洋红色油墨，然后从孔阵列B，A中喷射青色油墨。在反向扫描中，打印头从孔阵列A，B中喷射青色油墨，然后从孔阵列G，H中喷射洋红色油墨，然后从孔阵列E，F中喷射黄色油墨，然后从孔阵列I，J中喷射洋红色油墨，然后从孔阵列C，D中喷射青色油墨。如上所述，在正向扫描和反向扫描中，油墨以青色、洋红色、黄色、洋红色和青色的次序打印。因此，在使用三种不同颜色油墨并且重叠打印不同颜色的点的情况下，点重叠次序在正向和反向扫描中是相同的。这防止重叠点的色调根据扫描方向而变化。此外，洋红色油墨具有在单位长度(600dpi)中等于两个大孔L，一个中等孔M和一个小孔S的像素区域的长度，青色油墨孔阵列也是这样。也就是，存在比任何其他种类的孔多的大孔L。因此，像其他实施方案中一样，该实施方案可以通过1次打印来打印具有优越渐变的高浓度、高质量图像。

应当注意，孔的数量、墨滴体积、油墨颜色以及量化级与像素模式之间的关系并不局限于上面实施方案的那些。

先前的实施方案已经采用了例如提供有不同直径的孔以喷射不同体积的墨滴的喷墨打印头。本发明也可适用于从相同直径的孔中喷射不同体积的墨滴的喷墨打印头。例如，喷墨打印头可以通过施加不同的电能到将电能转化成油墨喷射能的喷射能产生元件，从相同的孔中喷射两种或更多种不同体积的墨滴。此外，本发明也可适用于如下喷墨打印装置，其中产生不同喷射能的多种喷射能产生元件安装在与相关油墨喷射孔连通的每个液体流路中，并且其中选择性地驱动期望种类的喷射能产生元件以改变喷射的墨滴的数量。

虽然已经参考示例实施方案描述了本发明，应当明白本发明并不局限于公开的示例实施方案。下面权利要求的范围将与最广泛的解释一致以便包括所有这种修改以及等价结构和功能。

本申请要求2006年6月12日提交的日本专利申请2006-162418号的权益，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (3)

1.一种能够在第一方向上扫描打印媒介的同时向所述打印媒介喷射第一油墨和第二油墨的喷墨打印头，所述第二油墨的颜色与第一油墨的颜色不同，所述喷墨打印头包括：

第一孔组，在所述第一孔组中，在横越所述第一方向的第二方向上以预定间隔布置有具有第一直径的用于喷射所述第一油墨的孔；

第二孔组，在所述第二孔组中，在所述第二方向上以该预定间隔布置有具有第二直径的用于喷射所述第一油墨的孔，所述第二直径小于所述第一直径；

第三孔组，在所述第三孔组中，在所述第二方向上以该预定间隔布置有具有第三直径的用于喷射所述第一油墨的孔，所述第三直径小于所述第二直径；

第四孔组，在所述第四孔组中，在所述第二方向上以该预定间隔布置有具有所述第一直径的用于喷射所述第一油墨的孔，所述第四孔组与所述第一孔组不同；以及

第五孔组，在所述第五孔组中，在所述第二方向上布置有用于喷射第二油墨的孔；

第六孔组，在所述第六孔组中，在所述第二方向上布置有用于喷射第二油墨的孔；

其中第一孔组、第二孔组、第五孔组、第六孔组、第三孔组和第四孔组依次沿所述第一方向布置，以及

其中，第一孔组、第二孔组、第三孔组和第四孔组中的每一个孔被布置在沿所述第二方向移位的位置上。

2.根据权利要求1的喷墨打印头，其中，所述第五孔组中的每个孔在所述第一方向上布置，以便与第一孔组中的孔在第一方向上重叠，并且，所述第六孔组中的每个孔在所述第一方向上布置，以便与第四孔组中的孔在第一方向上重叠。

3.一种通过使用权利要求1的喷墨打印头在打印媒介上打印的喷墨打印装置。

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