噴墨悖論

由于速度和墨水選擇的能力不斷提高，再加上沉積的非接觸性質(zhì)，噴墨已經(jīng)進(jìn)入許多工業(yè)應(yīng)用。然而，由于噴墨打印通常依靠噴嘴陣列將墨水沉積在受控的液滴陣列中，噴嘴被堵塞或偏離的影響是在新市場中早期采用的最大障礙之一。不幸的是，這似乎是很常見的。

改進(jìn)打印頭設(shè)計(jì)，包括再循環(huán)，已經(jīng)提高了系統(tǒng)的可靠性，特別是那些使用干燥速度更快的水基油墨的系統(tǒng)。預(yù)測故障并通過預(yù)防性維護(hù)盡早處理故障也是質(zhì)量控制的一個重要部分。即使有最先進(jìn)的噴嘴清潔系統(tǒng)，仍然不可避免地會出現(xiàn)與特定的打印頭缺陷有關(guān)的條紋或密度變化，甚至是不同年限的打印頭的退化。

補(bǔ)償方法的作用是通過選擇關(guān)閉哪些噴嘴的打印數(shù)據(jù)，然后打開其他噴嘴（或用力驅(qū)動）來幫助隱藏這些視覺錯誤。

多通道實(shí)例與冗余

當(dāng)然，這不是一個新問題。長期以來，噴嘴維護(hù)和補(bǔ)償一直是家庭辦公打印機(jī)的一個特點(diǎn)。近三十年來，噴墨機(jī)一直使用定期封蓋和吐墨式以及擦拭來保持噴頭工作。而直到最近，隨著分頁打印機(jī)的出現(xiàn)，任何噴嘴故障都可以通過多次打印的能力來隱藏。在下面的示意圖中，我們提供了一個簡單的視圖，說明一個像素網(wǎng)格是如何被4次 “棋盤式 “打印的隔行掃描所填充。你可以想象，如果打印頭在基材上多做幾次，比如16次，那么任何缺失的噴嘴都會變得不那么明顯。唯一的懲罰是打印的時(shí)間。

在工業(yè)寬幅印刷中，多道工序的方法繼續(xù)使事情變得簡單一些，但打印機(jī)OEM廠商更進(jìn)一步，在圖案發(fā)生器中引入了 “被動 “補(bǔ)償，這樣，操作人員注意到的不工作的噴嘴，可以在隔行圖案（或印刷掩膜）中有意避免。

在沒有油墨空隙的情況下，需要應(yīng)用比像素分辨率所要求的更多的通道，從而產(chǎn)生我們所說的 “冗余”。這是指應(yīng)用的油墨比工藝要求的多。

單程噴墨打印

在單程打印機(jī)中，問題是沒有同樣的機(jī)會在下一程用不同的噴嘴打印同一像素行。冗余要么來自于有一整排其他噴嘴可用，以備不時(shí)之需，要么來自于相鄰的噴嘴（有時(shí)甚至是其他顏色的噴嘴）的額外容量。下面的圖片顯示了不同類型的冗余和它們所帶來的補(bǔ)償?shù)睦印?/p>

正如我們右上角的例子所示，最簡單的解決方案是應(yīng)用比工藝所需更多的噴嘴，以備一個失敗。然而，這可能是一個不可接受的成本，這取決于打印頭的技術(shù)。對于熱敏打印頭和Versapass Memjet打印頭來說，例如，在用于單一顏色時(shí)，有可能擁有5倍的冗余度，這是比較現(xiàn)實(shí)的。擁有全部噴嘴冗余的好處是，即使連續(xù)幾個噴嘴出現(xiàn)問題，也可以進(jìn)行校正。

在壓電式DoD系統(tǒng)中，包括那些用于商業(yè)印刷和紙質(zhì)包裝的系統(tǒng)，更常見的是通過液滴體積來獲得冗余，如我們示意圖的左下方的例子所示。使用富士Samba打印頭的打印機(jī)就是一個很好的例子。在這些方案中，不工作的噴嘴旁邊的噴嘴被用來沉積一點(diǎn)額外的相同顏色的墨水，使用一個額外的灰色水平。如果承印物有足夠的分布，這種效果可以填補(bǔ)原本非常明顯的白色差距。還可以對相鄰的像素進(jìn)行調(diào)整，以進(jìn)一步平滑密度。

毫不奇怪，這種類型的補(bǔ)償在有吸收性的情況下，比如在紙上，比非吸收性材料（如薄膜）更容易。這種方法的局限性在于，除了孤立的缺失噴射之外，很難對任何東西進(jìn)行校正，或者墨水的空隙變得太大，無法通過傳播來填補(bǔ)。

我們最后的例子，在右下方，打印頭通常分擔(dān)打印像素網(wǎng)格的工作。如果打印頭沒有以最大頻率運(yùn)行，那么一排中剩余的工作噴嘴就可以用兩倍的頻率進(jìn)行發(fā)射。然而，在一些打印機(jī)中，兩排打印頭被用來分擔(dān)打印方向上的分辨率，目的是為了更快地打印。在這些條件下，失去了完全替代的能力，但事實(shí)上只有50%的墨水丟失，可以減少缺陷的嚴(yán)重性。

當(dāng)使用全過程色彩組運(yùn)行時(shí)，有更多的選擇變得可能，這取決于所缺的顏色。例如，CMY的混合物可以用來替換同一像素線上的黑色噴嘴，而不是相鄰的噴嘴，這可以幫助提高相鄰噴嘴替換的效果。這種效果如下面的示意圖所示，來自惠普的PageWide™打印白皮書。

光學(xué)反饋和主動替代

上面的討論只考慮了打印每個像素的墨滴的來源，而沒有考慮決定什么需要修復(fù)的過程。我們已經(jīng)提到了多通道的被動補(bǔ)償，一些單通道的打印機(jī)和硬件可以根據(jù)已知的、可重復(fù)的、缺失的噴頭來進(jìn)行補(bǔ)償。然而，真正使噴嘴補(bǔ)償變得強(qiáng)大的是即時(shí)修正的能力。這涉及到一些檢測打印缺陷的光學(xué)裝置，如下面Inca Speedset™的圖片所示。

定期打印的噴嘴檢查或密度圖案被光學(xué)系統(tǒng)捕獲，并用于確定哪些噴嘴不工作。然后，高度定制的軟件對像素圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的調(diào)整以進(jìn)行補(bǔ)償。

這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，無論是被動的還是主動的，都可以糾正與打印頭之間的差異有關(guān)的色帶問題，既包括液滴體積方面的差異，也包括機(jī)械排列方面的輕微變化，如旋轉(zhuǎn)。盡管這些技術(shù)很復(fù)雜，因此通常會增加噴墨系統(tǒng)的開發(fā)成本，但它們可以大大減少操作員在更換打印頭時(shí)微調(diào)設(shè)置所需的停機(jī)時(shí)間，通過最大限度地提高生產(chǎn)力來改善投資回報(bào)。