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CN1134885A - 校正打印头的方法和装置，校正的打印头及其打印装置 - Google Patents

校正打印头的方法和装置，校正的打印头及其打印装置 Download PDF

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Abstract

用于校正整行打印头打印特性及以高生产量生产高质量打印头的装置和方法，由这一装置校正的打印头和应用这一打印头的打印机。根据本方法，应用基于打印头每一打印单元的电阻波动所得的双脉冲在打印介质上打印图象，从所打印的图象的OD值频率曲线判定一基准OD数值。基于改变预热脉冲宽度n次所得到的n个打印图象的OD值和基准OD值，选择一预热脉冲宽度，使得每一打印元件上的OD值等于或近似于基准OD值。

Description

校正打印头的方法和装置，校正的打印头及其打印装置
本发明涉及用于校正打印头的方法和装置，由该装置所校正的打印头，及应用该打印头的打印装置。本发明特别涉及例如校正装有对应于记录介质打印宽度的多个打印元件的整行打印头的方法和装置，由这一装置所校正的打印头，及应用这一打印头的打印装置。
打印机或者复印机或传真机的打印部分要适于在诸如纸张，薄塑料片或织物上基于图象信息打印包括点模式的图象。
在这些打印装置中，因其价格低廉而成为注意焦点的是那些装有依赖于喷墨方法，热敏转换方法或LED方法等等的打印头的装置，其中在一个基座上排布了对应于点的多个打印元件。
在这些打印元件对应于一定打印宽度排布的打印头中，打印元件可通过类似于半导体制造工艺的工艺形成。因而，现在正在发生从打印头和驱动集成电路彼此分开的装设的配置向驱动集成电路在结构上集成在打印元件所排布的同一基座上的集成组装结构转移。
结果，驱动打印头所涉及的复杂电路可以避免，并且可降低打印装置的尺寸和成本。
在这些类型的打印方法中，喷墨打印方法是特别有利的。
具体而言，根据这种方法，形成热能作用于墨水，通过使用泡沫所产生的压力而喷射墨水。这种方法的有利之处在于对打印信号的响应良好并易于将导管以高浓度紧密组合在一起。同其它方法相比，对于这种方法有较大的期望。
当打印头应用半导体制造工艺制造，并特别是当要使外其对应于打印宽度的多个打印元件排布在整个基座区域时，毫无缺陷地制造所有这些打印元件是困难的。结果，用于制造打印头的工艺的生产量是低下的，与此相伴的是较高的成本。有时由于所涉及的成本而使得这种打印头不能投入实际使用。
于是，获得整行打印头的方法在日本专利申请公开(KOKAI)Nos.55-132253，2-2009，4-229278，4-232749和5-24192的说明书中以及在USP No.5,016,023的说明书中已经透露。根据这些方法，每一具有一比较小数目的导管的打印元件阵列，例如32，48，64或128个打印元件，的高产量的打印头以同打印元件阵列的浓度相一致的高精度置于一单一基座之上(或之上/之下)，从而提供一个其长度对应于必须的打印宽度的整行打印头。
基于这种技术近来通过在基座(或称为“打印单元”)上排布比较少数目(例如64或128)的导管的打印元件，并且在一个基板上在对应于必要的打印宽度的长度上以高精度的方式焊接这些打印单元成一列已能够简单地制造整行打印头。
虽然制造整行打印头已变得这样容易，对于通过上述制造方法所制造的打印头仍然有一定的与性能相关的问题。例如，诸如浓度不均匀性等打印质量的降低不能避免。原因是在一行这种打印单元中从一个打印单元(基座)到另一个打印单元的性能的变化，在排列的打印单元之间相邻的打印元件的性能以及在打印时每一驱动块中保留的热的变化。
特别地，在喷墨打印头的情形下，不仅排列的打印单元之间相邻打印元件的变化，而且由于打印单元之间的间隙使得墨水的流动性降低都造成打印头制造工艺的最后阶段中较低的生产量。因此，这种技术的状态是尽管这些打印头表现出高度满意的性能这一事实，但在市场上这种打印头仍不易大量获得。
正如日本专利申请No.6-34558(美国专利申请No.08/397,352)中所透露的，作为校正打印头中的浓度不均匀性的手段，有一种通过测量点直径校正打印头浓度的不均匀性以及基于测量的结果校正不均匀性的方法。然而，仍然需要改进被所打印点的可再现性。例如，当进行了一行的打印时，所打印的点的特性在下一行，在下几十行或者在下几百行渐渐发生了变化。(这称为从点的到点的“波动”)。由于包含这一波动的特定的现象(点直径)被用作为有关浓度不均匀的信息，因而以单一的校正不能得到满意的结果。为了获得所需的图象质量，需要获得来自几种测量的被打印的点的数据。在根据校正数据电能转换为热能的情形下，向呈现低浓度的打印元件施加比普通大的能量。于是，就打印头的耐久性而言很希望进一步改进可靠性。
此外，还有另外的普通方法，诸如应用OD值预测方法，或(从打印头制造工艺中所获得的点直径数据的波动预测浓度的不均匀性并使用它作为校正数据。然而根据这些方法，并不一定总是存在打印头性能和校正数据之间的良好相关性。于是并不总能保证精确的浓度校正。
于是，本发明的一个目的是提供一种装置用于无需对于打印头的重负荷即可确保进行关于打印头打印特性浓度不均匀性校正，并用于低成本和高生产量生产打印头。
根据本发明的一个方面，上述目的是通过提供一种用于校正具有多个打印元件和用于存储数据的存储器件的打印头的打印特性的装置而获得的，包括：第一打印器件用于向该打印头施加n个信号并在一纪录介质上使用该打印头试验性地打印出一个第一打印模式n次；选择器件用于基于被打印的第一打印模式，以预定数目的打印元件为单元选择n个信号之一，使得被打印的图象浓度等于或接近基准浓度；以及传输器件用于向打印头的存储器件传输由选择器件所选择的作为校正数据的信号特性。
本发明的另一目的是提供一种用于无需对于打印头的重负荷即可确保进行关于打印头打印特性的浓度不均匀性校正，并用于低成本和高生产量生产打印头的方法。
根据本发明的另一方面，上述目的是通过提供一种用于校正具有多个打印元件和用于存储数据的存储器的打印头的打印特性的方法而获得的，包括：第一打印步骤是向该打印头施加n个信号并在一纪录介质上使用该打印头试验性地打印出一个第一打印模式n次；选择步骤是基于被打印的第一打印模式，以预定数目的打印元件为单元选择n个信号之一，使得被打印的图象浓度等于或接近基准浓度，以及传输步骤是向打印头的存储器传输在打印步骤所所选择的作为校正数据的信号特性。
本发明的又一目的是以低成本和高生产量提供一种用能够无需对于打印头的重负荷即可确保校正打印浓度不均匀性的打印头。
根据本发明的又一方面，上述目的是通过提供由上述装置所校正的一个打印头而达到的。
本发明的另一目的是提供应用上述打印头的一种打印装置。
根据本发明的另一方面，上述目的是通过提供应用上述打印头的一种打印装置而达到的，包括：用于接收来自打印头的校正数据的接收装置；基于校正数据产生用于控制包含在打印头中的驱动器操作的控制信号的产生器，该驱动器用于驱动多个打印元件使得多个打印元件形成均匀的象素；以及用于向打印头传输控制信号的传输器件。
根据本发明所提供的上述装置，该装置向包含多个打印元件和能够存储信息的存储器的打印头施加n个信号，试验性地打印出一个第一打印模式n次，基于被打印的第一打印模式的浓度分布，以预定数目的打印元件为单元选择n个信号之一，使得被打印的图象浓度等于或接近基准浓度，以及向打印头的存储器传输所选择的作为校正数据的信号特性。
根据使用由上述本发明所提供的以上装置所校正的打印头的打印装置，该打印装置接收存储在打印头存储器中的校正数据，基于校正数据产生控制信号控制装有打印头的驱动器的操作，使得打印头的多个打印元件的每一个可形成均匀的象素，以及向打印头传输控制信号。
本发明特别优越是由于打印头的打印特性可易于校正而使得诸如浓度均匀性等打印质量不会变坏。其结果是可以低成和高生产量生产打印头。
特别，在打印是诸如在色滤器的记录介质上进行并且打印结果由某些装置读出的情形下，需要考虑每一打印元件的浓度不均性。于是本发明由于可对于每一打印元件进行浓度校正而成为很有优势的。
而且，应用上述的被校正的打印头的打印装置可对于每一象素进行没有浓度不均性的高质量打印。
从与附图结合的以下的说明，本发明的其它特点和优点将是明显的，各个图示之中相同的标号表示相同的或类似的部件。
结合到并构成说明书的一部分的附图与说明书一同说明了本发明的实施例，其作用是解释本发明的原理。
图1是本发明的典型实施例的整行喷墨打印机的总体视图；
图2是表示用于执行喷墨打印机中的打印控制的控制配置的框图；
图3是表示根据本实施例打印头校正装置的结构的框图；
图4是表示打印头校正装置的结构的透视图；
图5是表示打印头校正装置操作的流程图；
图6是表示用于本实施例中校正浓度的测试模式的图示；
图7是表示每一打印单元上打印基准模式双脉冲宽度的图示；
图8是表示根据预热脉冲宽度的变化从各种打印测试模式所得到的每一打印单元上的OD值的图示；
图9是从基准模式打印结果所得到的OD值的频率曲线；
图10是说明根据本发明的打印头结构的分解透视图；
图11是表示并列排布的加热器板的详视图；
图12A，12B，12C和12D表示槽件的形状；
图13是表示固定状态中的槽件和加热器板的视图；
图14是表示用于打印头的加热器板上的装设的驱动电路的电路结构的一例的图示；
图15是表示由多个加热器板的阵列所构成的多喷嘴打印头的框图；
图16是表示用于驱动打印元件的驱动电流波形的控制的一例的图示；
图17是表示OD值与预热脉冲之间的关系的图示；
图18是表示用于驱动本实施例的打印元件的驱动电流波形的图示；以及；
图19是表示OD值和间隔时间之间的关系的图示。
现在根据附图详述本发明的较佳实施例。
图1是一外观透视图，表示作为本发明的一个典型实施例的喷墨打印机IJRA的主要部分。如图1所示，该打印机具有一个沿记录纸(连续纸页)P的全宽范围设置的打印头(全长多打印头)IJH。打印头IJH在纪录纸P的全宽伸展范围上喷墨。墨水在规定的定时从打印头的喷嘴IT喷向纪录纸P。
本实施例中，可折叠的纪录纸P的连续纸页在图中VS方向通过驱动传送马达在下述控制电路的控制之下传送。一图象在纪录纸上打印。图1中的打印机还包括进纸辊5018和出纸辊5019。出纸辊5019与进纸辊5018配合操作保持纪录纸P的连续纸页在打印位置，并与由驱动马达(未示出)驱动的进纸辊5018协同操作在箭头VS的方向给进纪录纸P。
图2是一框图表示该喷墨打印机的控制电路结构。图2中示出一个用于从诸如主计算机外部装置输入打印信号的接口1700，一个MPU1701，一个用于存储由MPU1701所执行的控制程序(必须包含字体根)的ROM1702，一个用于暂存各种数据(上述提供给打印头的打印信号和打印数据)的DRAM1703，及用于控制向打印头IJH提供打印数据的门阵列(G.A.)1704。门阵列1704还控制数据在接口1700，MPU1701及RAM1703之间的转移。还示出用于传送纪录纸(本实施例中是连续纸页)的传送马达1708，用于驱动打印头的头驱动器1705，及用于驱动传送马达1708的马达驱动器1706。
至于上述控制电路的一般操作，打印信号进入接口1700，然后打印信号在门阵列1704与MPU1701之间被转换为用于打印的打印数据。根据被送往头驱动器1705的打印数据，马达驱动器1706被驱动进入操作并且打印头IJH被驱动。结果是进行打印操作。
数码1711表示用于监测每一板的传感器(例如图14中所示的加热电阻器传感器314和温度传感器315)及用于从存储校正数据的存储器13(稍后将述)传输校正数据的一信号线，该校正数据对于打印头IJH内所提供每一板(加热器板1000，稍后将述)中的变化进行校正。数码1712表示用于传送预热脉冲，锁存信号及加热脉冲的一信号线。基于来自打印头IJH中的存储器13的校正数据，MPU1701通过信号线1712发送给打印头IJH一控制信号，其方式使得板子能够形成均匀的象素。
图3是一框图表示本实施例的打印头校正装置的结构。一个I/O接口2使得CPU1与该装置的各种控制器连接。一图象处理器3使用CCD相机4读取置于进纸/步进器5上的记录介质上的打印点模式并转换该点模式的点直径和浓度不均性为象素数值。当对应于打印头IJH所有打印元件的点数据从图象处理3器送往CPU1时，后者对于该点数据进行操作，向驱动信号控制器7发送与用于驱动打印头IJH一致的浓度校正数据，并引起存储器控制器8生成浓度校正信号。
图象数据控制器6输出一要记录到打印头IJH的点模式。不仅在普通打印时而且当浓度校正数据已经被确定时控制器6传输一浓度校正驱动信号同时发送一同步信号到驱动信号控制器7。CPU1管理控制打印头IJH的驱动电压的头电压控制器9并管理用于控制进纸行程操作的行程/进纸控制器11，从而设定适当的驱动电压并控制行程运动和进纸。而且，头数据检测器10是一重要部件，该部件为了浓度校正的目的反馈打印头IJH中每一板(打印单元)1000(见图10)的特性。
例如在由其上配置了64个或者128个打印元件的多个板1000的一列所组成的打印头IJH中，并不知道板1000是从硅片等的哪一部分切割的。于是，就会有一个板的特性不同于另一板的特性的情形。
这种情形下，在每一板1000中提供了其表面电阻率(Ω/□)等同于该打印元件表面电阻率的级别检测电阻器元件RH，以便所有的打印头可以均匀的浓度进行打印。也有这种情形即对于每一板1000装设能够监测温度变化的半导体元件。头数据检测器10监测这些元件。当头数据检测器10向CPU1发送通过监测这些元件所得的数据时，后者产生用于校正驱动每一个板1000的数据的校正数据，这样打印头中的每一个板1000可以均匀的浓度打印。这里所说的级别是通过对于每一板1000的特性的量化所得到的参数。该参数由表面电阻率(Ω/□)的一个函数表示。
当上述校正数据在打印头校正装置的每一个控制器中反应出时，由打印头IJH的打印操作是在这些条件下被执行的。在校正装置中，打印的结果重新经过CCD相机4和图象处理器3的图象处理，并且在满足了打印头预定要求的阶段存储器控制器8将最后的校正数据写入存储器13(一非易失存储器，诸如EEPROM)。
图4是表示打印头校正装置的结构的外部透视图，图5是表示该装置的操作的流程图。现在将参照图4和图5对操作进行说明。本实施例中，要说明的是以下两个校正处理过程：(1)校正是以四点为单位通过产生每四点的浓度不均性数据而进行的情形；以及(2)校正是以一点为单位通过产生每一点的浓度不均性数据而进行的情形。
当打印头IJH插入保护板50时，CPU1操作保护板50并把打印头IJH固定在保护板50上使得打印头IJH可以正常位置进行打印。同时，与打印头IJH进行电接触，并且一个供墨装置52连接到打印头IJH(步骤S2)。然后，为了测量打印头IJH的级别，监测基片1000的表面电阻率(Ω/□)(步骤S4)。
在整行打印头单元的情形，监测每一块(在块是由多个板的阵列所组成的情形则是每一板)的表面电阻率(Ω/□)。分别对于每一板决定驱动功率并打印一个测试模式(步骤S6)。作为用于打印测试模式的预处理，要进行初步的喷射(老化)直到打印头IJH的操作稳定化而能够由该打印头进行稳定的打印为止。老化是在并置在头恢复处理器54上的老化盘上进行的，并且进行恢复处理(墨水的抽吸，喷嘴表面的清理等等)使得测试模式可被正常打印。当这样打印测试模式时，打印的结果被移动到CCD相机4以及图象处理器3的位置，在此该打印结果经过由这些部件进行的图象处理并与用于打印评价的参数进行比较。处理是在考虑下述条款与打印元件浓度不均性相关而执行的。浓度不均性是一个可改进的参数。
图象的浓度不均性是由打印元件所进行的打印中相对浓度对比度的差异所产生的。对比度较小，则肉眼可见的浓度不均性较小。当产生高浓度打印的打印元件在空间中某种程度被集中靠近在一起时，就会显出出现浓度不均性。
当从浓度不均性的观点将视觉辨别力的极限化为一种公式的形式时，则从经验获得以下的关系式：ΔOD＝0.02×ΔVd
(其中Vd是喷墨量)这一方程式说明，喷墨量1～4pl(微微升)的差异结果会产生OD数值方面的0.02～0.08的变化。在实际图象中，浓度不均性是由于引起变化的打印点的集中所造成的。如果在彼此相邻的打印元件之间出现4pl量级的喷墨量差，则在这些打印元件之间会产生相当大的对比度差。然而，打印浓度为300～600dpi的量级的情形下，对于人眼是不能比较出点单元中相邻点之间的浓度不均性的。
当考虑人眼对于图象中的浓度不均性的辨别极限时，接近人眼辨别力的浓度不均性数据的生成可通过：(1)在几个点(根据打印的浓度，两个到八个点)的单元中进行浓度不均性校正；以及(2)增加图象处理的事件数目(每个被打印点事件或者打印点组中的事件的数目)(16～1024个点)。
现在详述生成这种浓度不均性数据的过程。
图6表示由Y CCD相机等读出的图象模式的一例。在图6中，形成了一个具有50％负荷的点模式，并且32点×32点的一个点模式位于CCD相机的屏幕区域上。图6中，A和B各为4×32点的区域。本实施例中，每个为一事件。而且，图6中的C和D是作为用于图象识别32×32点的点模式的记号而分布的。
设n表示第一个读出点。构成一个事件的区域A是由Y方向(记录介质传送方向)的32位从X方向(打印元件的列方向)的n到n＋3的集合所组成的。在一个图象存储器(未示出)中产生八个类似的区域，并在每一区域中根据区域中“黑”或“白”象素的数目或者预定的阈值进行二进制的处理。应当注意，试验中所得的最优值用作为阈值。作为这一二进制处理的结果，得到对于X方向每四个点的浓度不均性。
进而，在每一区域中采用绝对浓度(黑象素的总数)作为浓度不均性也是有效的。
而且，具有对应于打印元件每个喷嘴多于100个点的区域的图象可被读入并由一图象扫描器处理，其中点模式如图6中所示具有50％的负荷，并且处理结果可被用作浓度不均性数据。
由于以这一方法获得了每喷嘴多于100个点(100个打印操作)的一个事件数，与Y方向相关的点直径微小的波动被平均。当浓度不均性由人眼分辨时，Y方向的波动是不很明显的。然而，当事件数目小时，浓度不均性不变为可被人眼可视地识别的浓度不均性，并且作为浓度不均性数据是不适当的。其原因在于，该数据并不变为可被人眼视觉分辨程度的意义上的统计数据。如果点单元中的浓度不均性在X方向获得，可收集数据的几个点并采用为浓度不均性数据。在这种情形下，可采用可在外部设定点单元数目的结构。为了生成以四点为单元的校正数据，如上所述，可对于X方向中的四点单元的浓度不均性数据求平均。
这样所得的浓度不均性数据没有复杂的结构并可在短时间周期中即可在打印头制造装置中也可在一打印机中处理。
关于如上述所得的每四个点的浓度不均性数据，可对于打印的每四个喷嘴提供同样的数据。
当这样获得了浓度不均性数据时，是基于这一数据决定将如何校正每一元件的。例如，在打印头的每一打印元件的驱动功率由脉冲宽度决定的情形下，选择施加于用于驱动打印头的集成电路的驱动脉冲宽度数据。如稍后所述，在驱动集成电路脉冲宽度控制电路从几个脉冲宽度中进行选择的情形下，决定所选的脉冲宽度的MAX，MIN，并且这些值之间的脉冲宽度基于允许解设定。脉冲宽度的设定是使得依照图象处理数据校正每一打印元件的打印浓度。，并且脉冲宽度是对应于每一打印元件作出的，从而能够对于打印头单元的打印浓度取平均。对上述过程进行重复直到完成上述处理。当这出现时，结果数据被存储在存储器13之中。这一处理在图5中的步骤S8～S12进行。
注意，同前述日本专利申请No.6-34558(美国专利申请No.08/397,352，1995年3月2日提交)相比，这一实施例可减少直到在步骤S8判定试验正常之前所进行的试验数目。
(2)一点为单元的校正处理、、上述浓度不均性数据是以四点为单元沿着打印元件的排布方向产生的，使得该数据指示出就人眼分辨能力而言明显可见的浓度不均性。然而，打印在纸上的图象不是由人眼确认的情形，而是打印在诸如色滤器等另一种类型记录介质上的图象由一装置读出或者识别的情形下，每一点的浓度不均性就大大影响着图象的质量。
这种情形下，必须对于每一点校正图象浓度不均性。以下的说明是针对用于每点校正图象浓度不均性的处理，在对于打印头双脉冲宽度的控制中应用预热脉冲宽度作为校正参数，假设打印头的类型为其中对于沿一行排布的每一打印元件可选择n个预热脉冲宽度中的一个。
注意，该处理对应于图5所示的流程图的步骤S4～S10。
首先，在步骤S4，按上述对于打印头的每一单元(基片1000)的表面电阻率(Ω/□)进行监测，基于对M个排布的打印单元的每一个所监测的表面电阻率的波动而计算对应于每一表面电阻率所施加的电流持续时间(预热脉冲宽度与主加热脉冲宽度的总和)。这一计算基本上得自于对于单元元件仿真的结果。由于打印头由M个排布的打印单元构成，对于M个打印单元获得平均电流持续时间。所得的平均值乘以α(0≤α＜1)得到的数值是用于获得将要说明的基准OD数值的预热脉冲宽度。注意，这一预热脉冲宽度是每一打印单元所共用的。
图7的图示是表示对于每一打印单元所施加的电流持续时间，每一打印单元共用的预热脉冲宽度，及施加到每一打印单元的双脉冲。列出的这些所施加的电流持续时间被认为是打印头的特性。注意，α数值是从对于打印头的双脉冲控制由试验获得的。
然后，在步骤S6，打印头校正装置(a)应用图7所示的双脉冲打印一基准模式，以及(b)应用一待校正的打印头在记录介质上打印一用于浓度校正的试验模式。这些模式是沿着记录介质传送方向(Y方向)对打印头进行双脉冲控制，以接近100个点为单元打印的，以便对于打印头的每一喷嘴的非常微小的波动取平均。改变预热脉冲宽，这些打印度重复n次。
注意，以上基准和试验模式是在待校正的打印头的打印操作稳定之后进行打印的。
在步骤S8，CCD相机4读取所打印的基准和试验模式，对其进行图象处理，并将其转换为OD数值。
图8是一个表，表示对于每一打印元件和所施加的预热脉冲宽度，从对上述打印的和读出的试验模式进行图象处理所得的OD数值。特别地，在预热脉冲宽度从0.875微秒到2.0微秒按0.125微秒变化以及打印操作进行10次(n＝10)的情形下，图8对于每一打印元件示出OD数值。从图8看出，虽然预热脉冲宽度是固定的，但是OD数值在各个打印以及上是波动的。
本实施例中，对于每一打印元件从n个预热脉冲宽度中选择一最优值作为校正参数以便消除浓度不均性。该最优值是这样选择的，使得一OD值等于或接近于(下述的)基准OD值。例如，如果基准OD数值是0.43，则选择作为对于每一打印元件的校正参数的预热脉冲宽度使得图8中★所示的一个数值被选择。如果应用这样选择的校正参数进行浓度不均性校正，则对于每一打印元件的OD数值变为几乎固定不变。作为这一结果，消除了浓度不均性。图8最下一列中所示的数是对于每一打印元件标识所选择的校正参数的数值。
现在我们基于从被打印的基准模式所得的OD数值获得了关于OD数值的频率曲线。图9是从基准模式所得的OD数值的一个频率曲线的一例。然后，基于统计处理的频率曲线我们可获得基准OD数值。基准OD数值可以是频率曲线中的最大值，最小值，中间值，均值，众值，对于众值的离差等等。换言之，可以说基准OD数值是根据从反应打印头的特性的被打印的基准模式所得的OD数值的频率曲线得到的。注意，反应生产批量中一个打印头到另一个的质量波动的校正项(+β)可添加到所得的基准OD值，诸如均值中。不论上述校正项是否被添加，从对于所打印的基准模式而得到的基准OD值总是反应了待校正的打印头的特性(对于每一打印单元的表面电阻波动)。
如上所述，图8仅仅是指打印操作数目为10(＝n)的情形。不必说自然是，n的数值变得较大时，打印头中的校正电路的结构将变得更为复杂。于是为了减小浓度不均性并以低成本生产高质量的打印头，重要的是保持n的数值尽可能的小。一般而言，相邻点之间的OD数值差大的情形下浓度不均性可视觉识别。试验或实验确定，这种差值常常是接近对于每一点从基准模式打印结果所得OD数值频率曲线的高斯分布与偏离高斯分布很大的一个OD数值之间的差。
于是，在如图9所示的从基准模式所得的OD数值的频率曲线中，即使n的数值小，例如n＝4，如果提供了引起对于基准OD数值将被调整的大的偏移OD数值，则可得到充分的浓度不均性校正。自然，即使n的数值小，在由基准模式所得的OD数值的频率曲线中存在很少的大偏移OD数值的条件下，即，使用其特性表现出较小浓度不均性的打印头的条件下，可实现进一步的浓度不均性校正。
以上根据本实施例的校正，同基于从打印头制造和检查工艺所得的波动数据而预测地校正浓度不均性的方法相比，由于校正是基于由打印头实际的打印，故能够更精确地进行校正。
图10是用于说明本实施例打印头结构的一解体透视图。这例子中，描述了一种情形，其中打印元件是用于用来喷墨的喷墨能量的元件。(在泡沫喷射打印方法中，每一元件包括一对电极和装在这些电极之间的一加热电阻器)。
根据下述的方法，以很高的生产量获得了由通常的光刻工艺等在其整个宽度上无缺陷制造的整行打印头。而且，一个单一的整体的槽件具有在一端形成的多个导管及连接到这些细孔并在槽件中从一端到另一端形成的多个槽，这样的槽件与这一打印头连接使得槽被板封闭，由此可以非常简单的方式校正整行喷墨打印头单元。
本实施例中所述的喷墨打印头具有密度360dpi(70.5μm)的导管，因而喷嘴的数目为3008(对于打印宽度212mm)。
图10中，板(以下称为加热器板)1000具有128个喷射能量产生器1010，以360dpi的密度设置在规定的位置。每一加热器板1000装有一信号焊片以便按由外部所施加的电信号驱动喷射能量产生器1010，并装有一电能焊片用于提供驱动电能。
加热器板1000的列由粘合剂固定地粘合到由金属或者陶瓷制成的基板3000的表面。
图11是表示被排布的状态中的加热器板1000。加热器板由所施加的规定厚度的粘合剂3010固定地粘合到基板3000上规定的位置。这时每一加热器板1000被精确地固定粘合，其方式使得位于两个彼此相邻的加热器板各边缘的喷射能量产生器1010之间的间隔或者间距将等于每一加热器板1000上的喷射能量产生器1010的间隔或者间距P(＝0.75ηm)。而且，相邻的加热器板1000之间所产生的间隙由密封料3020添封。
再参见图10，导线板4000按加热器板相同的方式固定地粘合于基板3000上。这时，导线板4000粘合于基板3000上的状态要使得加热器板1000上的焊片1020紧靠装在导线板4000上的信号—电源焊片4010。用于从外部接收打印信号和驱动电能的接线器4020装设在导线板4000上。
现在说明槽件2000。
图12A～12D为表示槽件2000的形状的图示。图12A是从前方所看的槽件2000的前视图，图12B是图12A从顶部所看的顶视图，图12C是图12A从底部所看的底视图，及图12D是沿图12A的X-X线所取的剖视图。
图12A～12D中，显示槽件2000有一流路2020对应于装在加热器板1000中的每一喷射能量产生元件1010装设，细孔2030对应于每一流路2020并与流路2020沟通以便使得墨水喷向记录介质，一液腔2010与每一流路沟通以便向它提供墨水，以及一个墨水供给口2040用于向液腔2010馈送已经从一墨水罐(未示出)提供的墨水。槽件2000自然形成具有一定大的长度足以覆盖由多个加热器板1000排成的喷射能量产生器列。
再来参见图10，槽件2000连接到加热器板1000，其连接状态是使得槽件2000的流路2020的位置恰好与喷射能量产生元件(加热器1010)在加热器板1000上的位置相一致，这些加热器板在基板3000上排列成一列。
连接槽件2000的可能的方法有，一个方法是槽件应用弹簧等被推压，一个方法是槽件2000由粘合剂固定，又一个方法是这些方法的结合。
槽件2000和每一加热器板1000按这些方法的任何一种以图13所示的关系装固。
以上所述的槽件可应用诸如剪切，模压方法，铸造，或者依靠光刻的方法等熟知的方法制造。
图14示出装在打印头的加热器板1000上的驱动电路的一例。标号100表示一基板，101是用于选择预热脉冲的逻辑块，303是用于暂存图象数据的锁存器，102是具有与锁存器303同样结构的用于选择预热脉冲的选择数据的保存锁存器，以及103是一个用于对于加热脉冲和预热脉冲取OR(或)的OR门。
现在按照驱动顺序说明这一驱动电路的操作。
在电能从逻辑电源309引入后，预热脉冲视喷墨量的特性选择(每施加一脉冲在一固定温度)。特性是预先测量的。用于根据上述特性选择预热脉冲的每一喷嘴的数据(数据对于一个或者四个喷嘴是相同的)应用用于串行输入图象数据的移位寄存器304被保存在选择数据保存锁存器102中。由于对于输入的图象数据共用了移位寄存器304，只需增加锁存电路的数目并以如图14中点a处所示的并行方式锁存移位寄存器304的输出作为输入信号即可。这使得可以防止锁存电路之外的元件的表面面积的增加。而且，如108a～108h所示，在预热脉冲数目增加并且脉冲数目选择所必须的位数超过移位寄存器304的位数的情形下，如果锁存器102是由多个构成，并且决定锁存的锁存时钟输入端子108由多个构成，则这能够易于处理。如果用于选择预热脉冲的数据的保存只进行一次，例如当时打印机刚启动，则这就够了。即使含有图象数据转移顺序，则这一功能将要严格按通常那样进行。而且，可能要采用一种结构，其中逻辑块101中和选择数据保存锁存器102中的位数是由四分之一构成，预热脉冲按四喷嘴一单元进行选择并按四喷嘴一单元提供。
现在说明加热信号的输入，这是作为在完成用于选择预热脉冲表示喷墨量的保存数据的存储后的顺序。
这一插件板的特征在于，加热输入端子106和用于改变喷墨量的多个预热输入端子107a～107h是分开装设的。首先，来自加热电阻检测器314的信号被反馈，并且具有适用于与反馈值相关的喷墨量的能量的脉冲宽度的加热信号从打印装置侧施加到加热输入端子106。然后，多个预热信号的每一个的脉冲宽度和定时依照来自温度传感器315的数值改变，并同时从多个预热脉冲输入端子107a～107h施加预热信号，其施加方式使得喷墨量将在固定的温度条件下变化。于是，如果进行选择以便处理非温度的因素，即每一喷嘴的喷墨量的变化，则喷墨量可变为固定的以便消除不均性和模糊。这样输入的多个预热脉冲之一依照事先保存在预热选择逻辑块(锁存器)102中的选择数据而被选择。然后，图象数据与加热信号之间的一个AND信号由OR门103同被选择的预热脉冲取OR，并且所得的信号驱动一功率晶体管302，从而把电流能量通过加热器1010传送给喷墨。
图14中示出：一个输入信号输入端子104，一个时钟输入端子105，一个锁存器信号输入端子307，一个接地端子310，一个供加热之用的电源电压输入端子311，一个供加热电阻监测数据之用的输出端子312，一个供指示打印头内部温度的数据之用的输出端子313。
参见图15说明由排成一列的多个加热器板1000所构成的多喷嘴打印头的结构。列中有m个板子和总数为n个喷嘴。说明将针对板子1的喷嘴1，喷嘴100，以及板子2的喷嘴150。
如图16中所示，假设在不变的温度施加固定的脉冲宽度下喷嘴1,100和150的喷墨量分别为36pl，40pl和40pl，这种情形下，具有使得喷嘴1的喷墨量大于喷嘴100，150的喷墨量的电平的选择数据被置于选择数据保存锁存器中。由于从电阻传感器1，2获知，200Ω是板子1的加热电阻数值，并且210Ω是板子2的加热电阻数值，如图16中所示，加到板子2的脉冲宽度做得大于加到板子1的脉冲宽度，使得引入的功率成为均匀的。图16表示在这些条件下所施加的驱动电流波形。可以看到，喷墨量小的喷嘴1的预热脉冲具有大于喷嘴100和150预热脉冲宽度的脉冲宽度(t1＜t2)。而且加热脉冲宽度t4大于t3(t4＞t3)。图16中，t5表示对于使得墨水发泡并引起墨滴从喷嘴喷射所需的最小功率的脉冲宽度。以下关系成立：t1，t2＜t5并且t3，t4＞t5。
于是，预热脉冲在关系t1＜t2；t1，t2＜t5成立的条件下，对于驱动时板子的温度的变化而改变。结果，在实际驱动时发自每一喷嘴的喷墨量对于所有的次数可造成40pl。这使得能够实现无不均性与模糊的高质量打印。而且，对于表现出高功率的加热脉冲，依照板子的电阻数值调节脉冲宽度，从而没有浪费地施加一固定的功率。这有助于延长打印头的使用寿命。
图7示出加热脉冲变化情形下的OD数值的变化。
在喷嘴之间存在很大的浓度不均性的情形下(例如，情形是喷嘴200在固定脉冲宽度和温度之下的喷墨量为32pl，这小于如图18中所示的喷嘴100和150的喷墨量20％)，依照特定的情形因为校正，预热脉冲从通常数值波动达到大于0.5微秒。例如，如果等同于信号加热脉冲的驱动脉冲在数量级4微秒，长于通常数值接近15％的脉冲施加到表现低浓度的喷墨打印元件上。这具有缩短打印头寿命的效应。而且，当加热脉冲的变化大时，如图17中所示，OD数值的变化也变得很大。
于是本实施例中，在打印头的预热和主加热脉冲之间提供了一个不施加加热脉冲的一个间隔(称为寂静间隔)，从而改变打印浓度。结果，不会缩短打印头的寿命。图19示出在预热脉冲宽度和主加热脉冲宽度固定而寂静间隔变化的情形下OD数值的变化。
结果，如果强调寂静间隔中的变化并且在这一变化范围内不能被校正的打印点也可应用预热脉冲进行校正，那么并不需要能量大的变化施加于打印头的打印元件，打印头的寿命可被延长而打印图象的质量能够改进。
本实施例中，如图18所示，特别是关于喷嘴1和喷嘴200，驱动脉冲的施加不同于图16所示。关于喷嘴1，与喷嘴100和150相比，浓度少许降低(喷墨量降低10％)。于是，寂静间隔同喷嘴100和150的寂静间隔相比(t7)做得稍长(t6)。另一方面，关于喷嘴200与喷嘴100及喷嘴150相比，浓度有很大差别(喷墨量降低20％)。因而，在间隔时间延长(t6)时，同喷嘴1,100和150的加热脉冲宽度(t1)相比预热脉冲宽度拉长(t2)以便校正喷墨量。如果采用这种安排，不用向打印头的打印元件施加能量大的变化即可实现浓度不均性校正。
于是根据本实施例，在考虑人眼视觉识别能力时，按打印头每一喷嘴(打印元件)规定的多个区域由打印头已经打印的规定模式数据的点被收集在一起，由多个区域所得的信息可作为浓度不均性数据被施加。结果，超过人眼视觉识别能力的各点直径的变化不再作为浓度不均性识别。与每一点的点直径作为浓度不均性识别的情形相比，可以更为迅速地对于每一打印元件提供能够精确校正浓度的信息。结果，在打印头生产工艺的最后阶段能够进行更迅速地输入适用于每一打印元件的校正数据。
此外，在从打印头的每一喷嘴喷射的每一打印操作的墨量应用所得的校正数据进行调节的情形下，预热脉冲和主加热脉冲之间的寂静间隔的宽度同这些脉冲的脉冲宽度一同被调节。结果，即使在固定的脉冲宽度或固定的温度条件下喷嘴之间喷墨量波动范围宽，也可进行控制使得从一个喷嘴到另一喷嘴的喷墨量相等，而无需延长脉冲宽度到使得打印头经受非正常大负荷的程度。这使得在获得高的图象质量的同时能够延长打印头的寿命。
而且，在对于每一点的浓度不均性显著的情形下，用于浓度校正的校正参数(预热脉冲宽度)是基于考虑打印头的每一打印单元的特性所得的基准OD数值而选择的，其选择的方式使得OD数值变得等于或者接近于基准OD数值，并且进行控制使得施加适当的预热脉冲。结果，浓度校正是在顾及打印头的打印特性之下被更为精确地进行。
在上述的说明之中，提到预热脉冲在板子上被选择。然而这不是对于本发明加以一种限制。例如，可通过使用计数器等改变主加热脉冲的宽度而进行浓度的校正。
并且，如果板子的情形是每一打印元件的驱动功率的控制都是能行的，则本发明自然可用于实现其浓度校正。即使打印头具有不同于所述的结构，也可进行同样的浓度校正。
在以上给出的说明中，描述了打印装置一侧控制单元基于已经存储在打印头内部的存储器的校正数据对于打印头打印操作的控制。然而，也可采用把这种控制单元装在打印头内部的结构。
虽然整行打印机取作为以上给出的描述的一个例子，但是本发明不限于这种打印机。例如，通过移动装在滑架上的打印头进行打印的那种类型的串行打印机中，本发明可适用于通过在纪录纸传送方向上排成一列的一定数目的喷嘴进行打印的结构中。而且，本发明可适用于另一种类型的打印头，诸如喷墨打印头，热打印头或LED打印头。
自不待说，即使在设定打印头的每一打印元件的驱动功率的方法中有所不同，可得到同等的效果。
以上所述每一实施例已经示例说明了喷墨打印机中的一种打印机，该打印机包括用于产生作为执行喷墨时所用的能量的热能的装置(例如，电热转换器，激光束产生器，等等)，并且该打印机通过热能引起墨水状态的变化。根据这一喷墨打印机和打印方法，可获得高浓度，高精度打印操作。
作为喷墨打印系统的典型结构和原理，例如通过应用在美国专利No.4,723,129和4,740,796中所透露的基本原理的一个实施是较佳的。以上系统可用于所谓按需类型和连续类型两者任何一个。特别，在按需类型的情形中，该系统是有效的，因为通过向与保持液体(墨水)的一叶片或者液体管路对应装设的每一电热转换器施加对应于打印信息并造成超过薄膜沸腾的温升的至少一个驱动信号，热能通过电热转换器产生以便在打印头的热作用表面实现薄膜沸腾，并从而在液体(墨水)中形成与驱动信号一一对应的气泡。通过气泡的涨缩经过一喷墨开口喷射液体(墨水)，形成至少一个墨滴。如果驱动信号是作为脉冲信号施加的，气泡的涨缩可立即达到并以特别高的效应特性实现液体(墨水)的喷射。
作为脉冲驱动信号，美国专利No.4,463,359和4,345,262中所透露的信号是适于的。注意，应用与热作用表面的温升速率有关的发明的美国专利No.4,313,124中所所述的条件可进行更为优秀的打印。
作为打印头的一种结构，除了在上述说明中所透露的作为喷射嘴，液体通路，和电热转换器(直线液体通路或者直角液体通路)的组合结构之外，应用透露了具有装设在曲折部分的热作用部分的结构的美国专利No.4,558,333和4,459,600的结构也包含在本发明中。并且，本发明可有效地用于基于日本专利公开No.59-123670的结构，该专利透露了应用多个电热转换器共用的一个狭缝作为电热转换器的喷射部分的结构，或者日本专利公开No.59-138461的结构，该专利透露了具有对应于喷射部分的用于吸收热能压力波的一个开口的结构。
并且，作为具有对应于打印机可打印的最大打印介质的宽度的长度的整行型打印头，可使用或者是如以上说明中所透露的通过组合多个打印头而满足整行长度的结构，或者是通过整体地形成打印头所得到的作为单一打印头的结构。
此外，可适用于本发明的不仅是可换芯片型打印机，这种打印机可电连接到装置的主单元并在安装到装置的主单元时可接收来自装置的主单元的墨水，还有墨水盒整体装在打印头本身的盒式打印头。
最好添加用于打印头的恢复器，预辅助器等作为本发明的打印机的一种结构装设，因为打印操作可进一步稳定。这种器件的例子包括：用于打印头的盖罩器件，清洁器件，增压或者抽吸器件，以及应用电热转换器的预热器件，另一加热器件，或者它们的组合。为了稳定的打印提供进行独立于打印的喷射的预喷射模式也是有效的。
而且，作为打印机的打印模式，应用集成的打印头或者组合多个打印头在打印机中不仅可实现仅使用诸如黑色等的一个原色的打印模式，而且还可实现应用多种不同颜色的多色模式或通过色混达到的全色模式这两种模式至少之一。
而且，本发明的上述每一实施例中，假设墨是液体。另一方面，本发明可使用在室温或较低温度为固态并在室温软化或液化，或者使用一种墨在施加应用打印信号时液化，因为一般实用上在喷墨系统中是从30℃到70℃的范围内进行墨水本身的温度控制，从而墨水的粘滞性可落在稳定的喷射范围之内。
此外，为了防止在正面使用热能作为引起墨从固态变为液态的能量时由它所引起的温升，或者为了防止墨的蒸发，可使用一种在非使用状态为固态而在加热时为液态的墨。在任何情况下，在根据打印信号而施加热能时液化并以液态喷射的墨，当到达打印介质时开始固化的一种墨等等是适用于本发明的。本发明中，上述薄膜沸腾系统对于上述墨是最有效的。
此外，除了诸如计算机这类信息处理设备的图象输出终端，本发明的喷墨打印机可以复印机结合一个阅读器等的形式使用，或者一种具有发送/接收功能的传真装置。
本发明可用于由多个装置构成的系统，或者用于包括单一装置的设备。并且，自不待言，本发明也可用于通过向一系统或装置提供程序而达到本发明的目的的情形。
由于在不背离本发明的精神和范围之下可作出本发明的外表差别很大的众多的实施例，因而应当明白除了如所附权利要求中定义以外本发明不限于其特定的实施例。

Claims (22)

1.用于校正具有多个打印元件和用于存储数据的存储器的打印头的打印特性的装置，包括：。第一打印器件用干向该打印头施加n个信号，并在一纪录介质上使用该打印头试验性地打印出一个第一打印模式n次；
选择器件用于基于被打印的第一打印模式，以预定数目的打印元件为单元选择n个信号之一，使得被打印的图象浓度等于或接近基准浓度；以及
传输器件用于向打印头的存储器件传输由选择器件所选择的作为校正数据的信号特性。
2.根据权利要求1的装置，还包括：。用于获取打印头电特性的特性获取器；
用于基于电特性计算将要加到打印头的电流脉冲特性以便进行打印操作的计算器件；
第二打印器件用于在一纪录介质上使用该打印头通过向该打印头施加一基准信号试验性地打印出一个第二打印模式；以及
浓度获取器件用于基于在该记录介质上所打印的第二打印模式的浓度分布而获取基准浓度。
3.根据权利要求2的装置，其中由所述特性获取器件所获取的电特性是电阻特性。
4.根据权利要求2的装置，其中所述浓度获取器件统计学地处理第二打印模式的浓度分布，并把最大值，最小值，中间值，均值，众值，或对于浓度分布中的众值的方差偏离值当作为基准浓度。
5.根据权利要求1的装置，其中所述第一打印器件改变双脉冲宽度控制中的预热脉冲宽度一个微量n次，并应用通过该改变所得的预热脉冲进行打印操作n次。
6.根据权利要求1的装置，其中所述选择器件基于统计学上处理第一打印模式的n个图象的结果而选择一个信号。
7.根据权利要求1的装置，其中打印元件的预定数目是一。
8.根据权利要求1的装置，其中打印元件的预定数目多于一。
9.由权利要求1中所述装置校正的一种打印头。
10.根据权利要求9的打印头，还包括：。用于从外部输入打印数据的输入器件；以及
驱动器件用于基于由所述输入器件输入的打印数据驱动多个打印元件。
11.根据权利要求9的打印头，其中的存储器件包含一EEP-ROM。
12.根据权利要求9的打印头，其中多个打印元件的数目是N，并且具有M-数目的打印元件的电路板排成一行，所述电路板的数目是N/M。
13.根据权利要求9的打印头，其中打印头是通过喷射墨水进行打印的喷墨打印头。
14.根据权利要求9的打印头，其中打印头应用热能喷射墨水，该打印头具有用于产生加到墨水上的热能的热能转换器。
15.使用权利要求9中所述的打印头的打印装置，包括：接收器件用于接收来自打印头的校正数据；
产生器件，该器件基于校正数据产生用于控制驱动器件操作的控制信号，该驱动器件包含在该打印头之中用于驱动多个打印元件使得该多个打印元件形成均匀的象素；以及
用于传输该控制信号到该打印头的传输器件。
16.根据权利要求15的装置，其中打印头是通过喷射墨水进行打印的喷墨打印头。
17.根据权利要求15的装置，其中打印头应用热能喷射墨水，该打印头具有用于产生加到墨水上的热能的热能转换器。
18.根据权利要求15的装置，其中打印头是整行打印头，其打印宽度近似与记录介质的宽度相同。
19.根据权利要求18的装置，还包括用于在垂直于打印头的打印方向的一个方向上传送记录介质的传送器件。
20.根据权利要求19的装置，其中由所述传送器件传送的记录介质是一连续的纸页。
21.校正具有多个打印元件和用于存储数据的存储器的打印头的打印特性的方法，该方法包括：。第一打印步骤是向该打印头施加n个信号并在一纪录介质上使用该打印头试验性地打印出一个第一打印模式n次；
选择步骤是基于n个被打印的第一打印模式，以预定数目的打印元件为单元选择n个信号之一，使得被打印的图象浓度等于或接近基准浓度；以及
传输步骤是向打印头的存储器传输在所述选择步骤所选择的作为校正数据的信号特性。
22.根据权利要求21的方法，还包括：。获取打印头电特性的特性获取步骤；
基于电特性计算将要加到打印头的电流脉冲特性以便进行打印操作的计算步骤；
第二打印步骤，是在一纪录介质上使用该打印头通过向该打印头施加一基准信号试验性地打印出一个第二打印模式；以及
浓度获取步骤，是基于在该记录介质上所打印的第二打印模式的浓度分布而获取基准浓度。
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