CN1362913A - 双工网络彩色打印机 - Google Patents

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Abstract

一种打印机的打印机械(26.1、26.2),包括第一和第二打印头(112)。两个打印头(112)包括多个用微电化学技术构成的墨嘴。打印头(112)搭配得可使一个打印头(112)中的有故障的喷嘴由另一个打印头(112)中的相应的无故障的喷嘴代替。

Description

双工网络彩色打印机
发明领域
本发明涉及一种打印机。更具体地，本发明涉及一种打印机的打印机械。
发明背景
页宽打印头具有能够快速打印的优点，但是由大量的喷嘴构成。任何这些喷嘴发生故障都可以导致不良的打印质量。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供有一种打印机的打印机械，所述的打印机械包括：
一个第一打印头；和
一个第二打印头，两个打印头都包括一组用微电化学技术构成的喷墨嘴，打印头搭配得使一个打印头有故障的喷嘴由另一个打印头的相应的无故障的喷嘴代替。
优选地每个打印头是一个页宽打印头。打印头可以以间隔开的平行关系并排地设置。
在本说明书中，除非上下文清楚地另有所指，术语“页宽打印头”应理解为具有一个一次在页面上打印一行的打印区的打印头，此行要么平行于页面的长边要么平行于页面的短边。行打印在整体上是纸移动通过打印头且打印头静止而进行的，即打印头不扫描纸或不在纸上横移。
打印机械可以包括一个传送辊，此辊可旋转地毗邻打印头设置以从打印头经过此辊向介质传送墨，打印头以相对辊圆周地间隔开并毗邻辊的关系设置，同时打印头平行于辊的旋转轴线延伸。
传送辊在不打印时可以位移到贴近打印头以防止墨从打印头蒸发。
打印机械可以包括一个清洁台用于清洁传送辊的表面。
另外可以在辊的下游设置一个干燥装置。此干燥装置可以是红外线干燥灯。
在本发明的一个优选实施例中，打印头可以共用一个墨源。
如上所述，在打印头的生产中可能发现有故障的喷嘴。从而，在生产时可以对打印头进行鉴定和匹配使得此配对的打印头的两个相对应的喷嘴没有全部出现故障。
可以提供一种可以是特征向量形式的故障表，用于提供打印头的配对喷嘴的哪个喷嘴将被使用的指示。特征向量可以进行编码并且输入到打印机械中。打印机械可以含有一个容纳打印头和其它部件的盒夹。在一个优选实施例中，特性向量可以经一个贴在盒上的条形码复原。
本发明还引伸到一个打印机的打印工作站，此打印工作站包括：
一个如上所述的第一打印机械，和
一个第二打印机械，也如上所述，以相向对齐的关系设置，同时打印机械的传送辊相互贴靠，以在通过传送辊之间的打印介质的页面的双表面进行打印。
优选地两个打印机械的打印头都从一个公共的墨源接收墨。从而，打印工作站可以包括墨源、墨源含有多个独立的墨盒，各是不同的颜色，以提供彩色打印。
打印工作站可以包括一个与各个墨盒关联的储墨器，从而当墨盒安装在其相关的储器上时，盒的内部经一个阀门装置与储器流体连通。
第二打印机械相对于第一打印机械可位移地设置，用于获得由两打印机械之间确定的打印介质路径的通道。
根据本发明的第二方面，提供有一种生产页宽打印机打印头组件的方法，所述的方法包括步骤：
提供一种包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴的第一打印头；
选择一个与第一打印头同样结构的第二打印头；和
通过确保两个打印头没有相应配对的喷嘴都有故障，把第一打印头与第二打印头相匹配。
应当理解，实际上第二打印头的选择过程可涉及数个选择以确保最后选择的两个打印头没有配对喷嘴都有故障。
此方法可以包括由多个以端对端的关系设置的段来构成每个打印头。
在本发明的一个实施例中，所述的方法可以包括在构成打印头时一次一段地鉴定和匹配打印头故障。在此情况下，应当理解，在与墨道整合前不带墨地进行相关段的喷嘴的检测。
在本发明的另一个实施例中，所述的方法可以包括在打印头组装完成各整体上鉴定和匹配打印头故障。在此实施例中，所述方法可以包括在与墨道整合后带墨检测喷嘴。
根据本发明的第三方面，提供一种页宽打印机的打印头组件，此组件包括一对打印头，每个打印头包括多个用微电化学技术构成的喷墨喷嘴，选择和搭配打印头使得打印头没有两个配对的喷嘴都有故障。
每个打印头可以用以端对端的关系设置的多个段构成。
再次，在本发明的一个实施例中，可以一次一段地鉴定和匹配打印头故障。然后可以在与墨道整合前不带墨检测喷嘴。
在本发明的另一个实施例中，在全部打印头已经完成后再鉴定和匹配打印头故障。在此实施例中，与墨道整合之后带墨检测喷嘴。
根据本发明的第四方面，提供一种鉴定打印机的打印头组件的方法，此方法包括：
匹配一对打印头，每个打印头包括一组用微电化学技术构成的喷墨嘴，使得每对打印头上没有配对的喷嘴都有故障；
确定一对中的哪个喷嘴要使用并且生成与要使用的喷嘴相关的数据；和
把所述的数据编码并且把所述的编码数据与打印头组件关联。
所述的打印头可以是页宽打印头。
此方法可以包括形成一个故障表，所述的表可以为所生成的数据的特征向量的形式，并且把此向量存储在生产数据库中。
而且，此方法可以包括用组件的识别装置检索特征向量。更加具体地，与特定打印头相关联的特征向量可以存储在生产数据库中并且由打印头的序号检索。
而且，此方法可包括用可读的格式将此向量编码并且把它贴到组件的盒夹上，优选地特征向量在盒夹上记录成条形码。
当把盒夹安装在打印机中时，此方法可以包括由编码恢复此向量然后把此向量写入到打印机的打印机控制器的存储装置中。存储装置可以是打印机控制器闪存。
如果在现场更换盒夹，可以利用新盒夹的条形码通过打印机控制器的网络接口从生产数据库远程下载新的特征向量到打印机控制器。
根据本发明的第五方面，提供一种打印头组件，它包括：
一对匹配的打印头，每个打印头包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴，打印头搭配得使每对打印头没有配对的喷嘴都有故障；和
对与打印头相关联的故障表的相关数据进行编码，此故障表提供有关每对打印头的每个配对的喷嘴的哪个要被使用的数据。
可以是特性向量形式的故障表可以与组件的识别装置关联并且可以储存在一个生产数据库中。
打印头组件可以包括一个打印头盒夹，编码格式的特征向量贴在盒夹上，当盒夹安装在打印机上时可以由打印机读出。
在本发明的第六方面，提供有一种用于打印机的打印机控制器，该控制器包括：
一个处理装置用于接受与要打印的页面说明相关的输入数据，所述的说明含有彩色数据和黑文本数据；
一个存储装置，数据储存于其中；
一个扫描和压缩装置用于扫描和压缩数据，彩色数据和黑文本数据的压缩彼此分开地进行；及
一个打印头控制器，用于接收、解压和处理所述的数据，以便在打印头控制器的控制下经打印头进行打印。
打印头可为页宽打印头。
扫描和压缩装置可包括至少一个扫描图象处理器(RIP)数字信号处理器(DSP)。这个，或者每个，RIP DSP可以经数据交换装置与处理装置连通，处理器馈给和同步这个，或者每个，RIP DSP及打印头控制器。
这个，或者每个，RIP DSP可以经处理装置及数据交换装置与硬盘连通，以便在向打印头控制器传送压缩数据前在硬盘里储存扫描和压缩的数据。
打印机控制器可以包括多于一个RIP DSP。可以以可现场安装的插入组件的形式包括附加的单元。
存储装置可以是经磁盘控制器和数据交换装置与处理装置装置连通的硬盘。
根据本发明的第七方面，在打印机控制器中提供有一种打印页面的说明的方法，此方法包括步骤：
从主机处理器接受关于要打印的页面的说明的所述数据；
把所接收的数据储存进存储装置；
扫描和压缩所接收的数据以形成压缩的页面格式，彩色数据的压缩和黑文本数据的压缩分开地进行；
向打印头控制器馈送压缩的页面格式数据；及
打印此页面前在打印头控制器中扩展压缩的页面格式数据。
此方法可以包括，在向打印头控制器馈送压缩的页面格式数据前，在存储装置中储存压缩的页面格式数据，存储装置是打印机控制器的硬盘。
而且，此方法可以包括，在扩展数据时，向至少一个由打印头控制器控制的打印头馈送扩展的数据。
相反，在打印头控制器接收压缩的页面格式数据时，此方法可包括在打印头控制器的本机存储装置中储存数据。
根据本发明的第八方面，提供有一种打印头控制器用于通过至少一个打印头进行页面打印，打印头控制器在使用中经一个数据交换线连接到打印机控制器，用于接收关于要打印的页面的压缩形式的数据，此数据包含一个由双级黑层(bi-levelblak layer)和连续单彩层(contone color layer)组成的页面说明，打印头控制器包括：
一个第一解码装置，用于扩展关于双级黑层的压缩数据。
一个第二解码装置，用于扩展关于连续单彩层的压缩数据，第一和第二解码装置平行地设置；
一个第一临时存储装置用于储存来自第一解码装置的扩展了的数据；
一个第二临时存储装置用于储存来自第二解码装置的扩展了的数据；
一个数据处理装置用于处理从第一和第二临时存储装置输出并要被馈送到打印头的数据；及
一个打印头接口，处在数据处理装置的一个输出处，用于控制至少一个可以连接到此接口的打印头，并把处理后的数据馈送到打印头。
打印头可以是页宽打印头。
第一解码装置可以是一种无损耗的双级解压装置，用于解压双级黑层。此解压装置可以是标准的4组电传(Group4 Fax)解压器。
第二解码装置可以是一个高质量的有损耗解压装置，用于解压连续单彩层。此解压装置可以是一个标准的JPEG解压器。
数据处理装置可以包括一个高频脉动器/压缩器单元和一个在该单元输出处的第三临时存储装置，此单元可操作地在高频脉动彩色层后在连续单彩层上复合双级黑层。此单元可以是一个定制的单元。
第一临时存储装置、第二临时存储装置和第三临时存储装置的每个都可以是一个FIFO。应当理解这些功能单元与设置在每个功能单元及其后续单元之间的单片级FIFO连接成流水线。
根据本发明的第九方面，在打印头控制器中提供一种控制至少一个连接在打印机控制器上的打印头的方法，其中该打印头控制器用于通过一个打印头进行页面打印，打印头控制器在使用中经一个数据交换线连接到打印头控制器，用于接收有关要打印的页面的压缩形式的数据，此数据包含一个由双级黑层和连续单彩层组成的页面说明，所述方法包括步骤：
扩展关于双级黑层的压缩数据；
扩展关于连续单彩层的压缩数据；
分别在第一和第二临时存储装置中储存扩展的数据；
从存储装置向数据处理装置馈送扩展的数据；
把数据处理成适于打印的格式；
按照格式化的处理后数据向至少一个打印头上加载要打印的点；及
打印这些点。
扩展此两个层的步骤可以基本上同时进行。此方法可以包括用无损耗的双级解压装置扩展关于双级黑层的数据。此方法还可以包括用高质量的有损耗解压装置扩展关于连续单彩层的数据。
数据的处理可以包括高频脉动连续单彩层、在高频脉动的连续单彩层上复合双级黑层及在打印这些点之前在存储装置中临时储存如此形成的高频脉动的/复合的层。
此方法可以包括操纵作为自同步的流水线的打印头控制器。
附图简述
现在通过举例参照附图说明本发明，附图中：
图1示出本发明所述的打印机的平面图；
图2示出该打印机的主视图；
图3示出该打印机的侧视图；
图4示出该打印机的示意的截面主视图；
图5示出该打印机的示意的截面平面图；
图6示出该打印机的局部放大的示意的截面主视图；
图7示出该打印机的中心部放大的示意的截面平面图；
图8示出该打印机的打印机械设置的三维图；
图9A示出该打印机的墨盒的三维俯视图；
图9B示出墨盒的三维仰视图；
图10示出该打印机中的文件数据流的示意图；
图11示出打印机控制器结构的方框图；
图12示出打印机械的控制器结构的一个实施例的方框图；及
图13示出打印机械控制器结构的另一个实施例的方框图。
附图详述1.S-打印概观
本发明将参照适于高容量的办公室应用的高速双工网络彩色打印机进行说明。其特点是2000页的电动纸托盘、每分钟打印120页面、和1600dpi的画面质量输出。我们把这样的打印机称为“S-打印”并且在下文中所述的打印机就是这样的打印机。
S-打印以最佳的网络彩色激光打印机的20倍的速度，和最佳的网络单色激光打印机的4倍的速度有效地挑战40亿美元的台式激光打印机市场。以其高性能和画面质量的输出，在少于5000打印批量时它还与胶板印刷竟争。
S-打印容放A4/信纸大小的介质，并且有一个A3/小报尺寸介质的托盘适配器。使用全彩色、页宽、1600dpi的微电化学喷墨打印头(Memjet)它同时达到高质量和高性能。
S-打印使用基于嵌入式DSP的扫描图象处理器(RIP)高速地扫描Postscript和PCL页面说明。标准的RIP使用单个的DSP，但是可以插入达到三个的辅助DSP模块以提高性能。
RIP压缩并且在一个内部的高容量硬盘中储存扫描的图象。简单的页面说明以完全的120ppm的打印速度扫描，而较复杂的页面说明可占较长的时间。从内部硬盘恢复的预扫描文件总是以完全的120ppm的打印速度打印。任何文件都可以“打印”到硬盘上，即再生和储存在硬盘上，用于以后高速恢复。
用户可以选用S-打印，在其彩色LCD上选择本机储存的文件，并且立即打印之，而不必采用一个工作站。以此方式打印的文件总是以完全的120ppm的速度打印。标准的14GB内部硬盘储存超过6000个图像密集页面。由于其方便性和和高速度，S-打印很可能取代许多小批量胶印的使用。
S-打印使用双工打印头同时进行双面打印。在Memjet打印头生产的试验阶段，打印头的故障密度可能还较高，每个打印头都备份达到2∶1的冗余。这使工厂检验出的故障喷嘴得以旁流，从而使打印头的合格率最大。一对定制的打印机械控制器向该双工打印头实时地扩展、高频脉动和打印页面图像。
除了定制的打印机械控制器和Memjet打印头，S-打印使用标准的市售电子元件搭建。
2  打印机机制
S-打印总体用标号10标示并且含有一个壳12，壳12有一个中心部14(图1和2)。从中心部14的每个侧面突出一个铰链连接的托盘壳16(图3)。
下文将详加说明的墨盒18安装在中心部14的顶部而方便易卸。
中心部14的前面板20容纳一个显示屏22。下文将参照附图中的图7详加说明的显示屏22是一个全彩色的LCD用户介面。
现在参看附图的图4，它示出S打印10的示意主视图。
壳12围绕盒底座24构成。打印机械26位于中心部14的中心。下文将参照附图的图6详加说明打印机械26。
在中心部14的任一侧，并且由此向外突出的是纸托盘壳16之一。每个纸托盘壳16有一个底铰接门或侧铰接门28。一个板30位于每个纸托盘壳16中，用于支承纸张负荷。每个板30的运转上的内端有一个导辊32，该导辊容置在一个竖直延伸的槽34中用于引导板30的竖直运动。每个板30由一个马达36驱动。马达36驱动一个链轮38。一个第二链轮40竖直地安装在链轮38的下面。链轮38和40通过一个环形链条42互相连接，该环形链带动板30竖直运动。
一个第一马达组件44设置在打印机械26的上游用于在打印机械26之间馈送纸张形式的打印介质。一个第二马达组件46设置在打印机械26的下游用于在打印后从打印机械26取出纸张。
板30按照输入和输出纸叠中的纸量上升和下降。
一个紧凑电源48设置在打印机械26的下面，一个14GB的硬盘驱动器(HDD)50和控制电路52也如此设置。
S-打印10打印纸张的长边以达到简单的形状因素和很小的台面面积。
如附图的图5更加清楚地所示，要馈送到打印机械26中的纸张由位于打印机械26的上游设置在纸通道中的拾取辊54引导。在打印后，钉轮辊56抓住纸的前端，用于把打印过的纸引导到位于打印机械26的下游纸通道中的纸托盘壳16。拾取辊54由马达组件44驱动。类似地，设置成竖直隔开的对的钉轮辊56由另一个马达组件46驱动。
还有，如附图的图5所示，S-打印10是一个有蓝色墨盒58、红色墨盒60、黄色墨盒62和黑色墨盒64的四色打印机。墨盒58、60、62和64经软管66向打印机头26馈墨。
附接有墨盒58至64的模制件72(图6)铰链连接地固定在壳12的中心部14的其余部分上以露出打印机械26的底座的上部74。此上部74可以绕枢销76枢转，以便获得达到上方打印机械26.1的通道。应当注意上方打印机械26.1固定到上部74上，从而当枢转上部74时可以得到到达下方打印机械26.2及干燥红外灯78的通道。
这些红外灯78安装在纸张引导装置82上，该纸张引导装置引导打印机械26之间的纸张82。
平直的纸通道使纸张82能够以高速馈送过打印机械26的打印头。
两个打印机械26.1和26.2一起安装在一个可调节组件上。如上所述，可以向上枢转上方打印机械26.1以能够得到到达纸夹和下方打印机械26.2及红外干燥灯78的通道。
如附图的图6所示意，相关联的墨盒58至64卡扣配合在模制件72顶部。
每个墨盒58至64含有确定一个储墨容器90的模制件86。此储墨容器90在使用中与一个由打印机械26的顶上的模件84确定的固定储墨容器88液流连通。
储墨容器90经一个通道92与固定的储墨容器88连通。销钉94经过通道92突出并且由墨盒58至64的珠96咬合。珠96通过弹簧98的作用被迫入与销钉94咬合。销钉94在其运转时的下端即在储墨容器88内部的端部有一个套圈或者凸缘100。当套圈100被迫离开其座时，墨可以从储墨容器90流入储墨容器88。
储墨容器88起提供更换墨盒的早期报警并且与嵌入的QA盒夹的芯片接触的作用。每个储墨容器88经软管66连接到打印机械26的打印头上。
现在参看附图的图7，图中较为详细地示出S-打印10的前面板20。如上所述，前面板20含有一个彩色的LCD介面22。电源开关102设置在此介面22之下。
键盘104也设置在前面板20上。键盘104允许输入期望的份数数字。要本机即打印机10打印的文件还可以借助于键盘104通过识别数字进行选择。应当理解，如果有许多这种文件时这可以比翻遍所储存的文件更快速。
LCD介面22包括四个可变功能钮106用于运转介面22。
打印钮108和停止钮110也毗邻键盘104设置在前面板20上。
参照附图的图8详细地论述打印机械26。如上所述，设有上方打印机械26.1和下方打印机械26.2。S-打印使用双工打印机械26.1和26.2以同时双面打印。
应当注意每个打印机械26.1和26.2使用两个打印头112(对于打印机械26.1只示出其中之一)。设这两个打印头112以达到2∶1的喷嘴冗余。这使得工厂检测出的故障喷嘴得到旁流从而使打印头的合格率最大。
打印头112在传送辊114上打印。在一个同轴设置的马达116的驱动下旋转地驱动传送辊114。在打印的过程中，积聚在辊114的表面上的墨依次地放置在纸张82上。另外，当打印头112不运转时，辊116被迫入与打印头112接合以抑制每个打印头组件112中的储墨容器118的墨的蒸发。
每个打印机械26包括一个清洁台120。清洁台120包括一个可恢复的桡性的、弹性体材料的拭子122和一个设置在拭子122上游的海绵件124，从而在拭子122将墨从传送辊114上擦拭掉前海绵件124将墨从传送辊114上去掉墨。
辊114与打印头组件112的接合及退出接合由一个电磁铁装置126控制。
在附图的图9A中示出墨盒60的三维俯视图，图9B示出墨盒60的三维仰视图。盒60含有与S-打印10的壳12的中心部14中的模制件84接合的模制件86。在附图的图9B中示出一个QA芯片在墨盒60的底面130上。
如附图的图6中示出而在图9及图9B中未示，每个上模制件86容置被持定在下模制件84上的弹簧珠96以提供墨盒60的主级密封。次级的疏水的弹性体的密封132设在墨盒60的下表面130的入口上。
如上所述，墨盒60借助于销钉94经打印机墨储墨容器88连接到打印机械26上。
在墨盒60的顶部彩色标签136下设有曲折的空气槽134(图9A)。四个墨盒58至64由塑料的销突定位以防止墨盒58至64的任何不正确的插入及方向。还有，应当注意黑墨盒64拥有其它墨盒两倍的容量，因为黑墨用得较多。3.基于MEJET的打印
Mejet打印头112产生1600dpi的双CMYK(蓝、红、黄、黑)。在低渗透的纸张上，每个喷射出的墨滴形成几乎完善的圆形的22.5微米直径的点。点容易地独立产生使得弥散点的高频脉动得以充分地利用。因为所述的Mejet打印头112是页宽的并且以恒定的纸速运转，四色平面可以良好控制地打印，使之能够精确地逐点打印。由于因此在彩色平面之间没有空间的相互作用，所以对每个彩色平面使用相同的高频脉动矩阵。逐点打印使得由相互间的色混引起的中间色调的“污混”最少化。
页面的布局可以含有图像、画面和文本的混合体。用一个随机的弥散点高频脉动复现连续色调(contone)图像和画面。与集群点(或者称幅度调制的点)高频脉动不同，弥散点(或者频率调制的点)高频脉动复现几乎达到点分辨率极限的高空间频率(即图像细节)，而同时在用肉眼进行空间整合时，重建其完全彩色深度的较低的空间频率。仔细地设计了一个随机的高频脉动矩阵以在斜跨图像时没有不良的低频率图样。这样其尺寸超过了支持特定数量的强度级(例如257强度级的16×16×8比特)所要求的最小尺寸。S-打印10使用64×64×3×8比特的高频脉动容量。通过允许一个点多次改变强度范围(而不是在常规的高频脉动矩阵中只是一次)，这个容量在高频脉动的设计时提供了额外的自由度。
人眼的对比灵敏度的峰值在约每个视野度3周的空间频率，并且由此对数地下降，在约每度40周以上时以100的因数下降并且在每度60周以上不可测。在12英寸(约300毫米)的正常视距，这粗略地换算成在打印页面上每英寸200-300周(cpi)，或者说根据Nyquist定理每英寸400-600示样。
实际上，约300ppi以上的连续色调分辨率除了在诸如医学图像等特殊应用之外使用有限。例如杂志的胶印使用150至300ppi的连续色调分辨率。更高的分辨率对经脉动造成的颜色误差作用不大。
黑文本和画面直接用双级黑点复现，从而在打印前不进行去假(即不低通滤波)。因此，文本超过以上讨论的感觉限度超取样，从而在肉眼空间整合时产生更加平滑的边缘。达到约1200dpi的文本分辨率继续对感觉到的文本清晰性起作用(当然，要假定采用低渗透的纸张)。
S-打印10采用320dpi(即1600/5)的连续色调分辨率，以及1600dpi的黑文本和画面分辨率。4.文件数据流
把文件传送和文件扫描分开以使用户不受文件的大小和复杂性与S-打印的存储容量和RIP性能的相互作用的影响。这是通过在内部硬盘50上存储每个文件的页面说明语言(PDL)文档达到的。
因为Memjet打印头112的高分辨率，每个页面必须以恒定的速度打印以避免产生可见的伪差。这意味着不能改变打印去匹配输入数据速率。因此把文件的扫描和文件的打印分开，确保打印头112有恒定的数据供应。只有在一个页面完全扫描之后才打印它。这是通过在内部硬盘50上储存每个扫描了的页面图像的压缩版本达到的。
这种分开还使得PIR在扫描简单的页面时PIP能够提前打印机10运转，争取了时间扫描更加复杂的页面。
用户指示是把文件永久地存储在硬盘50上、打印还是既存储又打印。只要有可用的磁盘空间，非常驻文件也在打印前保留在磁盘50上。当打印多份复杂的文件时这是特别地有效的。这种所谓的电子整理还免去了对于外部整理装置的需求，因为文件在完全打印后才打印下一份。
因为随机的高频脉动复现连续色调的彩色图像，但是黑文本直接用黑点复现，所以压缩的页面图像格式含有独立的前景双级黑层和背景连续色调层。在高频脉动连续色调层之后，黑层复合在连续色调层之上。
图10示出从网络到打印页面的S-打印文件流。
在320ppi的分辨率，一个A4/信纸页面连续色调CMYK数据有38MB的大小。用JPEG之类的有损耗连续色调压缩算法，用达到10∶1的比率压缩连续色调图像没有显著的质量损失，给出3.8MB大小的压缩页面。
在1600ppi的分辨率，一个A4/信纸页面双级数据有30MB的大小。诸如文本之类的相干数据压缩得很好。使用诸如4组电传(Group4Facsimile)之类的无损耗双级压缩算法，十点文本用约20∶1的比率压缩，给出1.5MB大小的压缩的页面。
一旦高频脉动后，一个页面的CMYK连续色调图像由120MB双级数据组成。使用无损耗的双级压缩算法简直是无意义的，这是因为理想的高频脉动是随机的，也就是因为它产生难于压缩的失真。
因此双级压缩页面图像格式充分发挥了有损耗JPEG连续色调图像压缩和无损耗双级文本压缩。此格式紧凑得足以有效储存，并且简单得足以在打印时能够进行径直的实时扩展。
因为文本和图像一般不重叠，正常的最次页面图像大小是3.8MB(即仅有图像)，而正常的最佳页面图像大小是1.5MB(即仅有文本)。绝对的最次页面图像大小是5.3MB的(即文本重叠在图像上)。假定三分之一的平均页面含有图像，平均页面的图像大小是2.3MB。因此标准的14GB内部硬盘可保存6000页以上这样的页面。5.打印机控制器结构
S-打印10打印机控制器由控制处理器138(图11)、各种外围控制器140、142和144、一个扫描图像处理器(RIP)DSP段146、和双工的页面扩展处理器148组成。这些部件是离散的并且经共享总线150和共享的64MB存储器152连通。
控制处理器138经一个Ethernet控制器140处理与网络的通信，经SCSI控制器142控制内部硬盘50并且经LCD控制器144控制LCD22。控制器138还控制走纸、处理墨盒鉴别及墨的监测，以及馈给和同步RIP及打印机械控制器148。它由一个中等性能的通用微处理器组成。其相关的外围控制器包括一个10/100Base-T Ethernet控制器(140)、一个SCSI磁盘控制器(142)、和一个TFT LCD控制器(144)。可选的控制器包括IEEE1394(Firewire)控制器和一个USB2.0控制器用于与工作站或者服务器进行高速的点对点通信。
RIP DSP段146把页面说明扫描和压缩到S-打印压缩的页面格式。DSP段146由一到四个通用的高性能DSP组成。每个附加的DSP是可以现场安装的插入组件。
每个打印机械控制器148实时地(即以60ppm的速度)把页面图像扩展、高频脉动和打印到其相关的复制打印头112。双工打印机械26同时打印页面的双面(即以120ppm的速度)。
打印机控制器的闪存154保存处理器138和DSP146的软件。这在有效时间备份到主存储器152上。闪存154还保存两个重现打印头112的故障表。这些在有效时间备份到打印机械控制器148上。5.1详细的文件数据流
主处理器138接收文件的页面说明语言(PDL)文档并且把它储存到内部硬盘50上。它然后在DSP146上运行适当的RIP软件。
DSP146扫描每个页面说明并且压缩扫描的页面图像。主处理器138把每个压缩的页面图像储存在硬盘50上。使多个DSP负载均衡的最简单的方式是让每个DSP146扫描一个独立的页面。由于通常任意数量的扫描页面可以储存在内部硬盘50上，可能总要使DSP忙不完。但是在扫描短的文件时，这个方案可能导致DSP的利用率不高。
主处理器138向双工打印机械26的控制器148传送背对背的页面图像。每个打印机械控制器148把压缩的页面储存进其本机存储器，然后开始扩展和打印流水线。流水线化的页面扩展和打印是因为在存储器中储存120MB的双级CMYK图像是不实际的。
此流水线的第一个级扩展JPEG压缩的连续色调CMKY层。与第一级相平行地，第二级扩展4组传真压缩的双级黑层。第三级高频脉动连续色调CMYK层，并且把双级黑层复合到最后的双级CMYK层上。第四级经控制Memjet打印头112的打印头接口打印双级CMYK数据。
主处理器138从硬盘50以所需的120ppm的速度(平均4.6MB，或者在最差情况下10.6MB的速度)向打印机械控制器148传送压缩的页面图像。
                          表1打印机械控制器页面图像和FIFO数据流
进程 输入格式 输入窗口 输出格式 输出窗口  输入速度   输出速度
接收连续色调    -    - JPEG流  1 - 3.8MB/S(210MP/S)
接收双级    -    - G4Fax流  1 - 1.5MB/S(250MP/S)
扩展连续色调 JPEG流    - 32-比特CMYK  8 3.8MB/S(210MP/S) 38MB/S(10MP/S)
扩展双级 G4Fax流    - 1-比特K  1 1.5MB/S(250MP/S) 30MB/S(250MP/S)
高频脉动 32比特CMYK  1    -a  - 38MB/S(10MP/S)b -
复合 1-比特K  1 4-比特CMYK  1 30MB/S(250MP/S) 120MB/S(250MP/S)
打印 4-比特CMYK  24，1c    -  - 120MB/S(250MP/S) -
193MB/S 193MB/S
               387MB/S
a) 高频脉动结合复合，从而在它们之间没有外部的数据流
b) 320ppi＝1600dpi(5×5扩展)
c) 需要一个24线的窗口，但是只达到1线
打印机械数据流综合在表1中。总体的向/从存储器的吞吐量是387MB/S，但是其中的5.3MB涉及FIFO。
每个级都经一个FIFO与下一级通信。每个FIFO都组织成线，而且每个FIFO的最小尺寸(在线)都设计为容纳前级的输出窗口(在线)和用户的输入窗口(在线)。中间存储器FIFO在表2中说明。
                 表2.打印机械本机存储器FIFO
   FIFO            格式及行大小      行数  FIFO大小
 连续色调CMYK          32比特级间CMYK(320ppi×11.7″×32＝15.0KB    8×2＝16    240KB
  双级黑             1比特K(1600dpi×11.7″×1＝2.3KB    1×2＝2    5KB
   双级CMYK         4比特平面奇/偶CMYK(1600dpi×11.7″×4＝9.1KB    24+1＝25    229KB
   474KB
由于每个冗余的配对打印头的两个打印头112在传送辊上分开约8毫米(或者说1600dpi下的约500打印行)，因此必须在高频脉动器/复合器单元176和打印头接口178之间缓冲额外的500行双级CMYK。这转而变换成约4.5MB的额外的存储器，或者总共要5MB的FIFO存储器。
对于这种额外的FIFO存储器的需要可以通过平行地把每个页面图像扩展两次消除，换言之，对于每个冗余的配对打印头的两个打印头112各一次，交错地匹配于打印头的物理分离。通过为每个打印头112复制打印机械控制器148最容易达到。在下文说明的流水线(与共用的存储器相反)的打印机械控制器148情况下，复制在实际上是最贴切的，这里提供5MB的单片级存储器是不实际的。
还可以用双倍速运转打印机械控制器148，从而在它进行打印页面图像一次时可以把每个页面的图像扩展两次。
只要并行地把每个页面扩展两次，FIFO存储器必须加倍到约1MB。5.2打印机械控制器结构
打印机械控制器148实施为单个的定制芯片。
有两种打印机械控制器148的结构变型。图12所示的共享存储器方式，使用一个本机的离片RDRAM156以支持页面扩展和打印所要求的总体存储带宽。图13所示的流水线方式，使用专用的单片级FIFO158、159、160。
共享存储器的打印机械控制器148由一个通用处理器162、一个对应离片RDRAM的高速Rambus接口164、一个小的程序只读存储器166、一个DMA控制器168，和一个对应打印机控制器总线150的接口170。
打印机械控制器的页面扩展和打印流水线都由一个标准的JPEG解码器172、一个标准的Group 4 Fax解码器174、一个定制的高频脉动器/复合器单元176，和一个对应Memjet打印头112的用户接口178构成。
高频脉动器/复合器单元176，和打印头接口178在共同申请的美国专利申请09/436,744中说明得较为详细，该申请在此全文引作参考。
在共享存储器的模式中，FIFO位于一个专用的离片RDRAM156上，并且所有的级间通信由本机处理器经DMA控制器168控制。在流水线的方式中，FIFO158、159、160是单片级，并且各级自同步。
在共享存储器的模式中，解码器172、174从主处理器138经本机存储器得到页面数据。在流水线方式中，解码器172、174越过打印机控制器总线150直接从主处理器138得到页面数据。
当几个打印机械控制器148一起使用时，诸如在双工配置中，它们经一个在线180上的共享的行同步信号得以同步。只有一个经一个外部的主/从接脚182选择的打印机械控制器148向共享线180产生线同步信号。5.3打印头时序
每个打印机械控制器148用1秒钟打印一个A4/信纸页面。因为S-打印10使用一个12英寸打印头112打印长尺寸的页面(11.7英寸)，短尺寸的(8.5英寸)的页面需要在一秒钟通过打印头112。在1600dpi，这等于13KHz的行频率。这完全在Memjet打印头112的工作频率范围之内，目前设计的Memjet打印头超过30KHz。5.4打印头鉴定
每个冗余的12英寸打印机械26含有两个完整的12英寸打印头112，即76,800个配对喷嘴，鉴定并且搭配得没有都发生故障的配对喷嘴。
打印头故障的鉴定和搭配或一次一段地进行，或在已经装好全部打印头后进行。前种情况下先检测喷嘴再与墨道整合，并且因此不带墨检测。后种情况下先与墨道整合后进行检测，并且因此带墨检测。按段鉴定生产率高但是检测成本高。因此按段鉴定仅在故障率还比较高的时候优于按打印头鉴定。
与冗余打印头相关的故障表存储在生产数据库中，用打印头的序号检索并且用条形码记录在其盒夹上。生产中当打印头盒夹完全插进打印机时，用条形码恢复故障表，然后写入到打印机的内嵌打印机控制器的闪存中。
如果在现场更换打印头盒夹，就使用新的打印头夹盒的条形码，从生产数据库向打印机控制器经其网络接口远程下载新的故障表。
与每个冗余的配对打印头关联的故障表，在有效时间从打印机控制器的闪存154备份到相应的打印机械控制器148。在打印时，每个打印机械控制器148检索其故障表以确定向每个配对喷嘴中的哪个喷嘴传送数据。当配对喷嘴的一个喷嘴损坏时，打印机械控制器148把数据送向另一个喷嘴。打印头的鉴定和搭配确保一个配对喷嘴的两个喷嘴不会都有故障。

Claims (57)

1.一种打印机的打印机械，打印机械包括：
一个第一打印头；和
一个第二打印头，两个打印头都包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴，把打印头进行搭配使得在一个打印头中有故障的喷嘴由在另一个打印头中的相应的无故障的喷嘴代替。
2.权利要求1所述的打印机械，其特征在于，每个打印头是一个页宽打印头。
3.权利要求2所述的打印机械，其特征在于，打印头以间隔开的平行关系并排地设置。
4.权利要求3所述的打印机械，其特征在于，打印机械包括一个可以旋转地毗邻打印头设置的传送辊，用于从打印头经过此辊向介质传送墨，打印头以相对此辊圆周地间隔开并且毗邻此辊的关系设置，同时打印头平行于辊的旋转轴线延伸。
5.权利要求4所述的打印机械，其特征在于，不进行打印时所述的传送辊可以位移到毗邻打印头，以防止墨从打印头蒸发。
6.权利要求4所述的打印机械，其特征在于，打印机械包括一个清洁台用于清洁传送辊的表面。
7.权利要求4所述的打印机械，其特征在于，打印机械包括一个设置在辊的下游的干燥装置。
8.权利要求1所述的打印机械，其特征在于，打印头共用一个公共的墨源。
9.权利要求1所述的打印机械，其特征在于，在生产时打印头进行鉴定和搭配使得没有都发生故障的两个相应的喷嘴。
10.权利要求9所述的打印机械，其特征在于，打印机械包括一个故障表，所述的故障表提供配对的喷嘴中要使用哪个喷嘴的指示。
11.权利要求10所述的打印机械，其特征在于，把故障表编码并且装入在其中。
12.一个打印机的打印工作站，打印工作站包括：
一个如权利要求4所述的第一打印机械；和
一个如权利要求4所述的第二打印机械，以相向对齐的关系设置，同时打印机械的传送辊彼此紧靠，以在通过传送辊之间的打印介质的页面的两个表面上都进行打印。
13.权利要求12所述的打印工作站，其特征在于，两个打印机械的的打印头都从一个公共的墨源接受墨。
14.权利要求13所述的打印工作站，其特征在于，打印工作站包括墨源，所述的墨源含有多个独立的墨盒，每个是不同的颜色，供彩色打印用。
15.权利要求14所述的打印工作站，其特征在于，打印工作站包括一个与各个墨盒相关联的储墨容器，从而在其相关的储墨容器上设置墨盒时，所述墨盒的内部与所述的储墨容器经一个阀门装置流体连通。
16.权利要求12所述的打印工作站，其特征在于，第二打印机械相对于第一打印机械可移动地设置，以获得由两打印机械之间确定的打印介质路径的通道。
17.一种生产页宽打印机的打印头组件的方法，所述方法包括步骤：
提供一种包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴的第一打印头；
选择一个与第一打印头同样结构的第二打印头；和
通过确保两个打印头没有相应配对的喷嘴都有故障，把第一打印头与第二打印头相搭配。
18.权利要求17所述的方法，其特征在于，由多个以端对端的关系设置的段构成每个打印头。
19.权利要求18所述的方法，其特征在于，该方法包括在构成打印头时一次一段地对打印机头故障进行鉴定和搭配。
20.权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法包括在与墨道整合之前检测有关段的喷嘴。
21.权利要求17所述的方法，其特征在于，在每个打印头全部组装之后对打印头进行鉴定和搭配。
22.权利要求21所述的方法，其特征在于，该方法包括在与墨道整合之后检测喷嘴。
23.一种页宽打印机的打印头组件，所述的组件包括一对打印头，每个打印头包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴，选择和搭配打印头使得打印头没有都发生故障的两个相应的配对喷嘴。
24.权利要求23所述的组件，其特征在于，每个打印头用多个以端对端的关系设置的段构成。
25.权利要求24所述的组件，其特征在于，一次一段地进行鉴定和搭配打印头故障。
26.权利要求25所述的组件，其特征在于，在与墨道整合之前不带墨检测喷嘴。
27.权利要求23所述的组件，其特征在于，在全部打印头完工之后对打印头故障进行鉴定和搭配。
28.权利要求25所述的组件，其特征在于，在与墨道整合之后带墨检测喷嘴。
29.一种对打印机的打印头组件进行鉴定的方法，所述的方法包括：
搭配一对打印头，每个打印头包括多个用微电化学技术构成的喷墨嘴，使得每对打印头上没有配对的喷嘴都有故障；
确定要使用配对喷嘴中的哪个喷嘴并且生成关于要使用的喷嘴的数据：及
编码所述的数据并且把所述的编码了的数据与打印头组件关联。
30.权利要求29所述的方法，其特征在于，关于要使用的喷嘴的数据由一个故障喷嘴的表组成，并且所述的方法包括把故障表储存在一个生产数据库中。
31.权利要求30组件，其特征在于，该方法包括用组件的一个识别装置检索故障表。
32.权利要求30的组件，其特征在于，该方法包括用一个可读的格式编码所述故障表并且把它贴到组件的盒夹中。
33.权利要求30的组件，其特征在于，当所述的盒夹安装在打印机中时，恢复所述的故障表并且把所述的故障表写入到打印机的打印机控制器的存储装置中。
34.一个打印头组件，包括：一对配对的打印头，每个打印头包括多个用同电化学技术构成的喷墨嘴，把打印头进行搭配，使得每对打印头没有配对的喷嘴都有故障；及
对与打印头关联的故障表的相关数据进行编码，所述的故障表提供有关每对打印头的每个配对的喷嘴的哪个喷嘴要被使用的数据。
35.权利要求34的组件，其特征在于，故障表与组件的一个认别装置关联并且储存在一个生产数据库中。
36.权利要求34的组件，其特征在于，所述的组件包括一个打印头盒夹、编码格式的故障表贴在所述的盒夹上，当盒夹安装在打印机中时可以由打印机读出。
37.一个用于喷墨打印机的打印机控制器，所述的控制器包括：
一个处理装置，用于接收与要打印的页面说明相关的输入数据，所述页说明含有彩色数据和黑文本数据；
一个存储装置，其中储存所述的数据；
一个扫描和压缩装置用于扫描和压缩所述的数据，彩色数据和黑文本数据的压缩彼此分开地进行；及
一个打印头控制器用于接收、解压和处理所述的数据，以便经打印头在打印头控制器的控制下进行打印。
38.权利要求37所述的打印机控制器，其特征在于，所述的扫描和压缩装置包括至少一个扫描图像处理器(RIP)数字信号处理器(DSP)。
39.权利要求38述的打印机控制器，其特征在于，该，或者每个RIP DSP经一个数据交换装置与处理装置连通，所述的处理装置馈给并且同步该，或者每个PIP DSP、扫描和压缩装置及打印头控制器。
40.权利要求39所述的打印机控制器，其特征在于，该，或者每个RIP DSP经处理装置和数据交换装置与存储装置连通，用于在存储装置中存储扫描了的和压缩了的数据。
41.权利要求37所述的打印机控制器，其特征在于，所述的存储装置是一个经磁盘控制器和数据交换装置与处理装置连通的硬盘。
42.在一种喷墨打印机控制器中，一种打印含有彩色数据和黑文本数据的页面说明的方法，所述的方法包括步骤：
从一个主机处理器接收关于页面说明的所述数据；
在一个存储装置中储存接收到的数据；
扫描和压缩接收到的数据以形成一个压缩了的页面格式，彩色数据和黑文本数据的扫描和压缩彼此分开地进行；
把压缩的页面格式数据馈送到一个打印头控制器；并且
在打印此图像前在打印头控制器中扩展此压缩了的页面格式数据。
43.权利要求42所述的方法，其特征在于，包括在向打印头控制器馈送压缩了的格式数据之前，把压缩的页面格式数据储存在存储装置中。
44.权利要求42所述的方法，其特征在于，在扩展数据时，此方法包括把扩展的数据馈送到至少一个由打印头控制器控制的打印头。
45.权利要求44所述的方法，其特征在于，打印头控制器接收压缩了的页面格式数据时，在打印头控制器的本机存储装置中储存所述的数据。
46.一个用于控制通过至少一个打印头打印的打印头控制器，在使用中所述的打印头控制器经一个数据交换线连接到一个打印机控制器用于接收关于要打印的页面的压缩形式的数据，所述的数据包括一个页面说明，页面说明含有一个双级黑层和一个连续单彩层，所述的打印头控制器包括：
一个第一解码装置用于扩展关于双级黑层的压缩数据；
一个第二解码装置用于扩展关于连续的单彩层的压缩数据，第一和第二解码装置平行地设置；
一个第一临时存储装置用于储存由第一解码装置扩展的数据；
一个第二临时存储装置用于储存由第二解码装置扩展的数据；
一个数据处理装置用于处理从第一和第二临时存储装置输出的要被馈送到打印头的数据；和
一个在数据处理装置的输出处的打印头接口，用于控制至少一个可以连接到此接口的打印头，并用于把处理后的数据馈送到所述的打印头。
47.权利要求46所述的打印头控制器，其特征在于，所述的第一解码装置是一个无损耗的双级解压装置，用于解压双级黑层。
48.权利要求46所述的打印头控制器，其特征在于，所述的第二解码装置是一个高质量的有损耗的解压装置，用于解压连续单彩层。
49.权利要求46所述的打印头控制器，其特征在于，所述的数据处理装置包括一个高频脉动器/复合器单元和一个在此单元的输出处的第三临时存储装置，所述的单元可操作地在高频脉动彩色层之后在连续单彩层上复合双级黑层。
50.权利要求49所述的打印头控制器，其特征在于，每个第一临时存储装置、第二临时存储装置和第三临时存储装置是专用的单片级FIFO。
51.权利要求46所述的打印头控制器，其特征在于，所述的打印头控制器起自同步的流水线的作用。
52.在一个用于控制通过打印头打印页面的的打印头控制器中，一种控制至少一个连接到打印头控制器的打印头的方法，所述的打印头控制器在使用中经一个数据交换线与一个打印机控制器连接，用于接收关于要打印的页面的压缩形式的数据，所述的数据包括一个含有双级黑层和连续单彩层的页面说明；所述的方法包括步骤：
扩展关于双级黑层的压缩数据；
扩展关于连续单彩层的压缩数据；
分别在第一和第二临时存储装置中储存扩展了的数据；
从存储装置向数据处理装置馈送扩展了的数据；
把所述的数据处理成适于打印的格式；
按照格式化的处理后数据向至少一个打印头上加载要打印的点；以及
打印这些点。
53.权利要求52所述的方法，其特征在于，所述的扩展所述的两个层的步骤基本上同时地发生。
54.权利要求52所述的方法，其特征在于，该方法包括用一个无损耗的双级解码装置扩展关于双级黑层的数据。
55.权利要求52所述的方法，其特征在于，该方法包括用一个高质量的有损耗的解码装置扩展关于连续单彩层的数据。
56.权利要求52所述的方法，其特征在于，处理数据的方法包括高频脉动连续单彩层、在高频脉动后的连续单彩层上复合双级黑层、并且在打印点之前在一个存储装置中临时储存高频脉动的/复合的层。
57.权利要求52所述的方法，其特征在于，该方法包括操纵作为自同步的流水线的打印头控制器。
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