JPH08207321A - カラーインクジェットプリンタの寿命を延ばす方法 - Google Patents

カラーインクジェットプリンタの寿命を延ばす方法

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JPH08207321A
JPH08207321A JP7301080A JP30108095A JPH08207321A JP H08207321 A JPH08207321 A JP H08207321A JP 7301080 A JP7301080 A JP 7301080A JP 30108095 A JP30108095 A JP 30108095A JP H08207321 A JPH08207321 A JP H08207321A
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ink
print bar
printbar
droplet
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エイ ハーマンソン ハーマン
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Xerox Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個またはそれ以上のノズルが正常に作動せ
ず、インク滴を噴射しない場合でも、全幅アレイカラー
インクジェットプリントバーの有効寿命を延ばすことで
ある。 【解決手段】 本方法は、プリントバーの各ノズルの滴
噴射を検査し、滴を噴射しないノズルを問題ノズルとし
て識別し、別の色のインクを噴射する別のプリントバー
のノズルからの少なくとも１つのインク滴で置き換える
ことによってプリントバーの有効寿命を延ばす。印字さ
れなかった画素をシアンインク滴、シアンインク滴とマ
ゼンタインク滴、またはシアン、マゼンタ、およびイェ
ローインク滴（プロセスブラックの場合）で置き換えて
充填することにより、欠落スポットが防止され、ブラッ
ク印刷の場合（例えばテキスト）は十分な印字品質が得
られるので、すぐにプリントバーを交換する必要がな
く、プリントバーの寿命が延びる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全幅アレイ式カラーサ
ーマルインクジェットプリンタに関し、より詳細には、
インク滴を噴射しない問題ノズルを検出し、欠落インク
滴を他のプリントバーの１つからの別の色のインク滴で
充足することによって、４プリントバー構成の全幅アレ
イ式カラーサーマルインクジェットプリンタのプリント
バーの寿命を延ばす方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】読取りまたは書込みバーの技術分野にお
いては、構造的支持体上に端と端を突き合わせて配置し
た比較的短いラスター入力走査（ＲＩＳ）／ラスター出
力走査（ＲＯＳ）サブユニットから、ページ幅すなわち
全幅アレイＲＩＳバーやＲＯＳバーを組み立てる方法は
よく知られている。組み立てられたとき、全幅アレイＲ
ＩＳ／ＲＯＳバーは行全体の情報を高い解像度で走査す
る、または書き込むために必要な長さおよび数のイメー
ジ処理要素を有する。サーマルインクジェットプリント
バーなどのイメージ書込みバーは、ヒートシンクとして
機能し、またオプションとして水などの液体を通して冷
却することもできる構造的支持体の上に端と端を突き合
わせて配置された複数の印字ヘッドユニットで構成され
ている。
【０００３】各サーマルインクジェット印字ヘッドユニ
ットは、命令に応じてノズルすなわち噴出口に近い毛管
インクチャンネル内に配置された抵抗器が選択的に発生
した熱エネルギーを使用し、インクを瞬時に蒸発させて
気泡を生成する。各気泡はインク滴をノズルから噴出さ
せ、記録媒体たとえばシートに向けて飛ばす。実際に
は、全幅アレイ印字ヘッドを単一ウェーハ上に製作する
ことができないので、印字ヘッドの小ユニットをアレイ
として並べて使用することが妥当である。全幅アレイプ
リントバーは、印字ヘッドの小ユニットを複数個、一線
に揃えて並べてもよいし、あるいは構造的支持体の両面
に互いにずらせてジグザグに配置してもよい。
【０００４】印字ヘッドの小ユニットの一線に並べたア
レイから成る全幅アレイプリントバーは、ジグザグ配置
のプリントバー構造より多くの構造的利点を有するの
で、どちらのプリントバーも申し分なく同等に使用する
ことができるが、本発明の説明には前者を使用する。イ
ンクジェットプリンタ用の全幅アレイプリントバーを製
造する１つの便利な方法は、各印字ヘッドの小ユニット
を隣接する印字ヘッドの小ユニットと突き合わせること
である。この製造方法は、印字ヘッドの小ユニットを非
常に確実に位置決めするので、隣接する印字ヘッドの小
ユニット間のノズルギャップは最小限度になる。公差が
累積するのを防止するこの製造方法の詳細は、米国特許
第５，１９８，０５４号を参照されたい。
【０００５】米国特許第５，１９２，９２９号は、全幅
アレイプリントバーを適切な精度でインクジェットプリ
ンタに取り付け、あるプリントバーのノズルと他のプリ
ントバーのノズルを一直線に整列させることができる手
段を開示している。カラー全幅アレイプリンタの場合、
あるプリントバーから噴射されたある色のあるインク滴
は別のプリントバーから噴射された別の色のインク滴の
上に直かに着地しなければならないので、これは重要な
ことである。
【０００６】１インチ当たり３００ノズルを有する全幅
アレイサーマルインクジェットプリントバーでは、８．
５インチ幅の記録媒体に対し合計２５５０個のノズルが
必要である。この大量の滴噴射ノズルのための抵抗器
（発熱要素）とその関連するインクチャンネルの統計的
な変異は、遠からず少数のノズルがインク滴を噴射しな
くなることを明白に予言している。あるノズルがインク
滴を噴射しなくなると直ちに、記録媒体上の印刷された
イメージに白い線が現れる。この理由は、固定された全
幅アレイプリントバーが記録媒体を横切って延びてお
り、記録媒体が一定の速度でノズルの直線アレイに直角
な方向に移動するからである。高品質で印字するには、
欠陥ノズルすなわち滴を噴射しないノズルをもつ全幅ア
レイプリントバーを取り替えなければならない。本発明
は１つまたはそれ以上の機能不全ノズルをもつプリント
バーを継続して使用することを可能にするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、たと
え１つまたはそれ以上のノズルが正常に作動せず、イン
ク滴を噴射しなくても全幅アレイサーマルインクジェッ
トプリントバーの有効寿命を延ばすことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリントバー
の各ノズルの滴噴射を監視し、滴を噴射しないノズルを
問題ノズルとして識別し、別の色のインクを有する別の
プリントバーのノズルからの少なくとも１つのインク滴
で置き換えることによって、例えば、カラープリントバ
ー全幅アレイカラーインクジェットプリンタの、例えば
ブラックインクプリントバーの有効寿命を延ばす方法を
提供する。ブラックインク滴の代りにシアンインク滴、
シアンインク滴とマゼンタインク滴、またはシアン、マ
ゼンタ、およびイェローの各インク滴を充足する（満た
す）ことによって、欠落スポットが防止され、そしてテ
キストなどのブラック印字の場合は十分な印字品質が得
られるので、すぐにプリントバーを取り替える必要がな
く、プリントバーの寿命が延びる。逆に、欠落シアンイ
ンク滴またはマゼンタインク滴の代わりにブラックイン
ク滴を充足することができる。
【０００９】
【実施例】図１に、記録媒体たとえばシート１８上に印
字された出力すなわちイメージを生成するため４個の同
一の全幅アレイ式印字ヘッド１４，１５，１６，１７が
配置されているカラーインクジェットプリンタ１２を示
す。それぞれがプリントバーとなる各印字ヘッドは、ヒ
ートシンクとしても機能し且つオプションとして冷却液
を通して冷却することができる構造的支持体２０を有し
ている。印字ヘッドの小ユニット２２の直線アレイは、
米国特許第５，１９８，０５４号に記載されているよう
に、端と端を突き合わせたやり方で支持体２０に固定さ
れている。代案として、支持体２０の両面に個々の小ユ
ニット２２を一個の小ユニットの長さにほぼ等しい距離
だけ互いに間隔をおいて接着してもよい。この場合、支
持体の一の面上のヘッドの小ユニットと他の面上の小ユ
ニットはジクザグに配置される。ある実施例において
は、印字ヘッドの小ユニット２２は米国特許第４，７７
４，５３０号のそれと構造が似ている。小ユニット２２
の前方に面した滴噴射ノズル２３を有する表面は、小ユ
ニット前面２４（図２参照）と呼ばれる。小ユニット前
面２４は記録媒体すなわちシート１８の表面に近接して
保持される。さらに、支持体２０上に小ユニットアレイ
の背後の位置にプリント配線基板２６が固定されてい
る。プリント配線基板２６は小ユニット内の個々の発熱
要素（図示せず）を駆動し、ノズル２３からインク滴を
噴射するのに必要な回路網を含んでいる。図１に示して
ないが、プリント配線基板２６は周知のワイヤボンディ
ング技術で小ユニット上の個々の接点に接続されている
（図７参照）。印字ヘッドの小ユニットの個々の発熱要
素を駆動するのに必要なデータは、標準プリンタインタ
フェースによって外部装置から供給され、プリンタ内の
プリンタ用マイクロプロセッサ（図示せず）によって修
正またはバッファまたはその両方がなされたあと、リボ
ンケーブル２７（一部のみを示す）とピン形コネクタ２
８によって印字ヘッド１４，１５，１６，１７へ転送さ
れる。
【００１０】インクは、ノズルとリザーバ２９（図２参
照）間を連絡するインクチャンネル（図示せず）を通し
て個々の小ユニットノズル２３へ供給される。リザーバ
２９の入口２５は、インクマニホルド３０の出口３１と
一直線上に並び、出口３１によってシールされている。
この構成の詳しい説明は米国特許第４，９２９，３２４
号に記載されている。インクはプリンタ１２内のインク
供給源（図示せず）に接続された可撓ホース（図示せ
ず）によってマニホルド入口コネクタ３２へ供給され
る。支持体２０の表面には、さらに、全幅アレイ印字ヘ
ッドすなわちプリントバーをプリンタ１２内に正確に位
置決めするため使用するアライメントパッド３４が固定
されている。アライメントパッド３４とプリンタの位置
付け基準点の詳しい説明は米国特許第５，１９２，９５
９号に記載されている。カラー印刷は記録媒体１８上に
前に噴射された滴の上にインク滴を置くことによって所
望の最終カラーイメージを実現するため各プリントバー
からのインク滴を相互に正確に置く必要があるので、各
全幅アレイプリントバーを構成する印字ヘッドの小ユニ
ット２２のノズルを正確に位置決めするため、これらの
全幅アレイ式プリントバー１４，１５，１６，１７の位
置は特に重要である。
【００１１】図１に示すように、記録媒体上に出力イメ
ージ３８を生成するため小ユニット前面２４のノズルか
らインク滴が噴射されるとき、記録媒体１８が矢印３６
の方向に送られる。記録媒体すなわちシート１８は通常
の給紙機構（図示せず）によって供給され、１個または
それ以上のシートガイド４０（数個のアイドラスターホ
ィール（図示せず）を含んでいてもよい）によって、種
々の全幅アレイプリントバーを構成する小ユニット２２
の前面２４に近接して保持される。小ユニット前面２４
（すべて相互に同一平面内にある）と記録媒体１８の表
面との間隔（Ｚ方向）は、個々のノズルから噴射された
インク滴の位置を制御するために重要である。さらに、
平行に隣接する全幅アレイプリントバー１４，１５，１
６，１７間の間隔は、あとで図２について検討するよう
に、できるだけ近くに、かつ非常に厳しい公差範囲内に
維持しなければならない。
【００１２】プリンタ１２は、さらに、一対の剛体フレ
ーム部材４２を有する。フレーム部材４２はアライメン
トパッド３４を受け入れ、かつ各全幅アレイプリントバ
ー１４，１５，１６，１７の支持体２０を一直線上に取
り付けるための機構を提供する。フレーム部材４２は、
さらに、記録媒体１８の背後に配置された各全幅アレイ
プリントバーのメンテナンスステーション４４（図７も
参照）を取り付ける支持体を提供する。上に述べたプリ
ンタ１２の諸構成要素は、一般に上部および下部カバー
４３，４５の中に入っている。
【００１３】図２に、４個の全幅アレイ印字ヘッドすな
わちプリントバー１４，１５，１６，１７の拡大正面図
を示す。実際のプリントバーは、もっと多くの印字ヘッ
ドの小ユニット２２を必要とするが、説明の便宜上、各
プリントバーは、印字ヘッドの小ユニット２２を４個だ
け有するプリントバーとして示す。３つの色材（シア
ン、マゼンタ、およびイェロー）のそれぞれに１個のプ
リントバーが必要であり、４番目のプリントバーはブラ
ックインク用である。ブラックオンブラック印刷および
カラー印刷は共に記録媒体１８上の同じ目標点すなわち
画素位置にインク滴を順次噴射する数個の異なるプリン
トバーを必要とするので、プリントバーの精密なアライ
メントが必要である。一点鎖線５０は、位置決め点（例
えば、最後のノズル５４に近い支持体の端５６の反対側
の端５７）から各プリントバーの最後の位置に配置され
た各印字ヘッドの小ユニット２２の最後のノズル５４ま
での所定の許容全距離を示す。プリントバーの各支持体
２０のこの端５７は、米国特許第５，１９２，９５９号
および米国特許第５，１９８，０５４号に開示されてい
るように、フレーム部材４２に取り付けられ、カラープ
リンタ１２の基準点（図示せず）を介してフレーム部材
４２に対する基準とされる。その他の位置決め点、例え
ば支持体の端５７に近い最初の位置に置かれた印字ヘッ
ドの小ユニット２２の最初のノズル５１を使用してもよ
い。各プリントバーの最後の位置にある各印字ヘッドの
小ユニットの最後のノズルは、一点鎖線５０上に、また
は±５０μｍの所定の公差範囲内になければならない。
もしインクジェットすなわちノズルが十分に正確に整列
していなければ、混色イメージは不明瞭になるであろ
う。米国特許第５，１９８，０５４号の組立手順に従っ
てプリントバーを組み立て、最後のノズル５４が一点鎖
線５０と一直線に並ぶと、プリントバーの各ノズルは適
切な公差内で一直線上に並び、高品質のドットオンドッ
ト印刷が行われる。
【００１４】図３は、記録媒体１８が矢印６２の方向に
動いたとき、ブラックインクを有するプリントバー１７
で印字された画素イメージ６０を示す。目詰まり、機能
不全、または故障のため印字されなかった縦行の画素６
３を除いて、すべての画素６１は、文字Ｋ（ブラックを
表す）で示したブラックインク滴を受け取っている。本
発明に従って、画素６３を印字しなかった、または印字
できなかったノズルは、あとで説明する手段によって識
別され、プリントバー１７の問題ノズルと一直線に並ん
だ他のプリントバー、例えばシアンインク滴（Ｃ画素）
を噴射するプリントバー１４のノズルが代わって画素６
３にインク滴を噴射する。従って、空白画素すなわち印
字されなかったブラック画素６３は、図４に示すよう
に、シアンインクで印字される。
【００１５】図５は、プリントバー１４，１５からシア
ンインク滴の上にマゼンタインク滴を重ねて印字した空
白画素すなわち印字されなかった画素６３（ＣＭ、ここ
でＣはシアンを、Ｍはマゼンタを意味する）を示す。図
６は、プロセスブラック（Ｐ）を生成するためＣＭ滴の
上にプリントバー１６からのイェローインク（第３の）
滴を重ねて印字したことを除いて、図５に類似してい
る。図４〜図６の各画素イメージ６０はそれぞれ、縦行
の欠落画素がシアン、シアンとマゼンタ、またはプロセ
スブラックで印字されており、図３の画素イメージに対
し改善を示している。画質は、ブラックプリントバー１
７を取り替える必要がないほど向上しており、特に全幅
アレイプリントバーの多数のノズルのうちの１、２個の
ノズルが故障しただけのときは、ほとんど印字された欠
落画素を肉眼で検出することができない。
【００１６】ブラックインクプリントバーの故障したノ
ズルは、印字された記録媒体１８を観察することによっ
て検出することができる。故障したノズルは記録媒体１
８の一方の縁からの空白画素の距離を測定することによ
って識別することができるし、また、プリンタ１２に接
続したパーソナルコンピュータ１０（図１に想像線で示
す）によってこれらの問題ノズルを識別することができ
るので、プリンタのマイクロプロセッサは事前にプログ
ラムされたアルゴリズムを実行し、図３〜図６に関して
述べたようにシアン、シアンとマゼンタ、またはプロセ
スブラックインクで欠落画素を置き換えることができ
る。
【００１７】ブラックインクプリントバーについて本発
明を説明したが、１、２個の故障した、または機能不全
のノズルを有するシアンまたはマゼンタインクプリント
バーにも同じ方法が用いられる。この場合には、欠落ブ
ラックインク滴について述べた方法を用いて、欠落シア
ンまたはマゼンタインク滴がブラックインク滴で置き換
えられる。欠落イェローインク滴は、他の色のインクよ
り問題が少ないことが判っているので、別の色のインク
で置き換えない。
【００１８】もう１つの実施例では、米国特許第５，０
７２，２３５号に開示されているように、故障したノズ
ルは、電気的に故障した発熱要素を電子的に検出するこ
とによって、あるいは個々の印字ヘッドの小ユニット２
２内の空気を電子的に検出することによって自動的に識
別される。
【００１９】さらに別の実施例では、プリントバー１７
の印字ヘッドの小ユニット２２の故障したまたは機能不
全ノズル２３は、図７に示すように、プリンタ１２内の
記録媒体１８の背後に設置されたメンテナンスステーシ
ョン４４の回復装置６８上に設置された滴センサ６６に
よって検出される。メンテナンスステーション４４は、
米国特許出願第０８／３２２，１２９号（１９９４年１
１月１０日出願) に開示されているものに類似してい
る。各プリントバーは、ブラックインク滴を噴射するプ
リントバー１７用のメンテナンスステーション４４と全
く同一のメンテナンスステーションを有する。図７は、
記録媒体を除いたプリントバー１７の部分平面図であ
る。キャリッジ６９に搭載された滴センサ６６と回復装
置６８は、ガイドレール７１とリードスクリュー７２に
よって、二点鎖線で示した通常の格納位置７０から印字
ヘッドの小ユニットの前面２４に平行な方向に前面２４
を横断して移動する。滴センサと回復装置が位置７０に
格納され、そしてプリントバーが印字していないとき、
可動蓋７４を矢印７３の方向に動かしてプリントバーの
ノズルをシールすることもできるし、滴センサおよび回
復装置の使用、または印字ができるように、離れた位置
へ動かすことができる。可動蓋７４がプリントバーの前
面２４に接してシールしているとき湿度を与えるため
に、可動蓋７４内の吸収パッド７５はインクまたは他の
液体（例えば、水）が満たされている。前に述べたよう
に、プリントバー１７は、印字ヘッドの小ユニット２２
を支持体２０上に端と端を突き合わせて取り付けて、印
字ヘッドの小ユニット２２の直線アレイに組み立てたも
のである。この支持体２０はプリントバー１７に構造的
完全性を付与するほか、熱を容易に伝導し放散するので
熱管理の手段でもある。
【００２０】プリント配線基板２６は、印字ヘッドの小
ユニット２２の直線アレイに隣接して支持体２０に接着
され、ワイヤボンド３３によって印字ヘッドの小ユニッ
ト２２の直線アレイに接続されている。小ユニットのノ
ズルからインク滴を噴射して要求された情報を印字する
ため、プリンタ制御装置すなわちマイクロプロセッサ
（図示せず）は、入口２５をもつリザーバ２９とプリン
トバーの前面２４のノズルを連絡するインクチャンネル
（図示せず）内の発熱要素（図示せず）へ送る電気パル
スを制御する。発熱要素は、リボンケーブル２７、プリ
ント配線基板２６上の電極、および各印字ヘッドの小ユ
ニット上の駆動回路網へのワイヤボンド３３によって個
別にアドレス指定される。インク供給マニホルド３０
は、マニホルドの出口３１が印字ヘッドの小ユニット２
２の入口２５と一直線上に並び、シールされた状態で、
支持体２０とプリント配線基板に取り付けられている。
各マニホルドのインク入口３２は、プリンタ１２内のイ
ンク供給源（図示せず）から可撓ホース（図示せず）に
よってインクを受け取る。
【００２１】印字するとき記録媒体１８がガイドレール
７１とリードスクリュー７２の間を通過できるように、
あるいは可動蓋７４が印字ヘッド前面２４に接してシー
ルし、印字ヘッドの小ユニットの全ノズル２３を封入す
ることがことができるように、滴センサ６６と回復装置
６８は、一般に、全幅アレイの一方の側、すなわち場所
７０に置かれる。リードスクリュー７２を回転させるモ
ーター７９を起動させることによって、滴センサ６６は
全幅アレイプリントバーを横切って走査し、滴センサ６
６がノズルと一直線に並ぶたびに、インク滴が噴射され
てインク滴の噴射が検出される。滴が検出されないとき
は、そのノズルは故障した、または機能不全ノズルとし
て識別され、もし必要ならば、回復装置６８を用いてノ
ズルを清掃し、かつノズルをプライミングする。ノズル
のプライミングは真空ノズル７６と清掃液のウェットワ
イパー７７で行われる。ワイパー７７は清掃液のメノス
カス７８をもつノズルを有しており、印字ヘッド前面す
なわちノズルを清掃する必要があるときは、ノズル内の
清掃液を少し加圧してメニスカスを膨張させ、印字ヘッ
ド前面２４に接触させる。ノズルすなわち印字ヘッド前
面２４が清掃液で湿潤したあと、真空ノズル７６が清掃
液とインクまたは他の汚染粒子を吸引除去する。回復の
試みが不首尾の場合は、そのノズルは故障ノズルと識別
され、ブラックプリントバー１７の故障ノズルと一直線
に並んでいる他の全幅アレイプリントバーのノズルを使
用して、図４〜図６に示したように欠落画素が印字され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】多色全幅アレイインクジェットプリンタの部分
斜視図である。
【図２】図１のプリンタの４つの典型的なプリントバー
の拡大前面図である。
【図３】ブラックプリントバーによって印字された画素
イメージの図で、欠陥ノズルの結果を示す。
【図４】図３の画素イメージを改善する本発明の方法に
よって印字された画素イメージを示す図である。
【図５】図３の画素イメージを改善する本発明の方法に
よって印字された画素イメージを示す別の図である。
【図６】図３の画素イメージを改善する本発明の方法に
よって印字された画素イメージを示すさらに別の図であ
る。
【図７】プリンタの用紙通路の背後に設置されたメンテ
ナンスステーションの図で、各全幅アレイプリントバー
のための滴センサとノズル清掃装置を示す。
【符号の説明】
１０ パーソナルコンピュータ １２ 多色インクジェットプリンタ １４，１５，１６，１７ 同一の全幅アレイ印字ヘッド
（プリントバー） １８ 記録媒体 ２０ 構造的支持体 ２２ 印字ヘッドの小ユニット ２３ 滴噴射ノズル ２４ 印字ヘッドの小ユニットの前面 ２５ 小ユニットリザーバの入口 ２６ プリント配線基板 ２７ リボンケーブル ２８ ピン形コネクタ ２９ 小ユニットリザーバ ３０ インクマニホルド ３１ 出口 ３２ マニホルド入口コネクタ ３３ ワイヤボンド ３４ アライメントパッド ３６ 紙移動方向 ３８ 出力イメージ ４０ 用紙ガイド ４２ フレーム部材 ４４ メンテナンスステーション ４３，４５ 上部および下部カバー ５４ 最後のノズル ５６，５７ 支持体の端 ６０ 画素イメージ ６２ 紙移動方向 ６１ 画素 ６３ 印字されなかった画素 ６６ 滴センサ ６８ 回復装置 ６９ キャリッジ ７０ 格納場所 ７１ ガイドレール ７２ リードスクリュー ７３ 可動蓋の移動方向 ７４ 可動蓋 ７５ 吸収パッド ７６ 真空ノズル ７７ ウェットワイパー ７８ メニスカス ７９ モーター

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４プリントバー式カラーインクジェット
    プリンタのプリントバーの寿命を延ばす方法であって、 インク滴を噴射する各プリントバーの各ノズルを監視
    し、 インク滴を噴射しない各プリントバーの各ノズルを問題
    ノズルと識別し、 前記識別された問題ノズルからのインク滴の欠落に置き
    換えるために別の色のインクをもつ少なくとも１つのプ
    リントバーのノズルから少なくとも１個のインク滴を噴
    射することから成り、 欠落インク滴のため印字されなかった記録媒体上の画素
    が前記別の色のインク滴で充足され、プリントバーを継
    続して使用することを可能にして該プリントバーを新プ
    リントバーと直ちに交換する必要性をなくしていること
    を特徴とする方法。
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