JP2006175656A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドに起因するムラを取り除くことができるインクジェット記録装置を提供すること。
【解決手段】記録ヘッドを複数有し、該記録ヘッドを複数回走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置において、当該インクジェット記録装置の状態を読み取るためのパターンを出力する手段と、そのパターンを読み取る手段と、前記複数の記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、記録動作開始前に記録ヘッドの状態を制御する制御手段と、読み取りパターン印刷時にはヘッドの温度を前記温度検出手段により検出された温度に基づいて設定された温度を加え、ヘッド温度を制御することによって読み取りパターンを印刷することと、その読み取りパターンから記録装置の状態を知る検知手段と、上記検知手段から得た情報に基づいて装置の状態を予測して印字データに補正を掛ける制御手段とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置のムラ補正の制御に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等における記録装置として、或はコンピュータやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーション等で処理した情報を出力する機器として用いられる記録装置として、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シート等の種々の記録媒体に対して比較的簡潔な構成で記録することができるインクジェット方式の記録装置が普及している。

又、この方式は基本的に非接触記録方式であり記録媒体の種類を問わないことから、上記のような通常用いられる記録媒体の他、布、皮革、不織布、更には金属等を記録媒体として用いる記録装置も提案されている。

更に、この種のインクジェット記録装置では、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と交差する方向（主走査方向）に記録ヘッドを走査させながら画像を記録する、いわゆるシリアル方式が主流であり、この方式の記録装置は、簡潔な構成で比較的再現性、一様性等に優れた画像等の記録を行うことができる等の利点を有している。

特に、電気熱変換素子が発生する熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する、いわゆるバブルジェット方式は、比較的高密度に吐出口を配列でき、又、記録動作に伴って発生する騒音が小さい等、種々の利点を有し近年広く用いられている方式である。

上記に使用される記録ヘッドは近年に亘って高速、高密度化が進み、ヘッドの長さが１インチを越すような長尺のものまである。

これらの記録ヘッドは非常に高精度で組み上げられているが、このノズルから吐出されるインクは１５％程度の吐出量のばらつきがあることが検討の結果から分かっている。

この吐出量の違いが記録体上に着弾したときのドット径の差を生じ、その結果、記録体上でのインクカバレッジが変わり微細な濃度の差となって視認される。シリアルプリンターの場合、この濃度の差は主走査方向へ引き続くため、微細なムラはスジ上のムラとなって視認される。

又、記録ヘッドからのインク吐出に伴ってインクミストを発生したり、或は吐出されたインクが記録媒体に着弾したときの衝撃でスプラッシュを発生することがある。そして、これらのミスト等はインク吐出口を配列した吐出口面に付着してその吐出口を塞ぐ等し、これによって吐出の条件が変わり、視認されるムラが変化することもある。

その他、吐出を安定させる手段として、いわゆる予備吐出が行われる。例えば、記録時には記録データに応じて記録ヘッドの複数の吐出口から選択的にインクが吐出される。

この場合、個々の吐出口について見ると、或る時間インク吐出を行わない吐出口が存在し、その吐出口ではその近傍のインクは外気に晒されたままの状態が続き、これによってインクの粘度が増大して吐出されるインクの量や速度の減少や、吐出方向の偏向等が生じ、ムラの変化を生じる場合がある。そこで、これらの増粘したインクを除去すべく、記録に無関係なインク吐出を装置の所定の箇所で行う、予備吐出が知られている。

ところで、記録動作中の記録ヘッドにおけるインクの温度は、吐出のために生ずるエネルギーによって記録開始直後と比較して高くなるのが一般的である。この場合、印字開始直後と印字終点付近では吐出量が増加し途中から濃度が変化した画像等が記録されることがある。

これらの幾つか複数の原因により各ノズルから放出されるインクの吐出量はばらつきがあり、又、そのムラは上記のように印字中に変化していくことがある。

特開昭６０−１０７９７５号公報 特開平５−０６９５４５号公報

近年のインクジェット記録装置では、画像品位の向上を目的として、例えば、特許文献１に開示されているように、記録ヘッドを主走査方向に複数回スキャンさせながら画像を記録する方法、いわゆるマルチパス印字が行われるのが一般的である。

しかしながら、この手法ではムラは目立たなくなるものの、印刷のスループットは落ちるため、高生産性は望めない。そのため、スループットが必要な高速モードなプリンタではパス数を減らす必要がある。しかし、ヘッドが長尺化している現在ではこの吐出量の差や変化によるムラがより顕著になっている。

これらの解決方法としては特許文献２に記載されているようなヘッドのムラを示すようなパッチを印刷して、その濃度の大小から吐出量の推定を行い、吐出量を平均化するように補正テーブルをかけるような手段が開発され、実際に運用されている。

しかしながら、上記の課題に示すようにムラは印刷の状態で変化する。

最近、より大判のプリンタがインクジェット方式で登場してプリントする範囲が大きくなり、それに伴い、ヘッド温度の上昇、スプラッシュ等によるヘッド面の汚れ等が従来よりも大きくなり、その結果、ムラの変化が大きくなる傾向にある。

従来ムラを読み取りのためのパッチの大きさは２×３ｃｍ程度の大きさで印字してヘッドのムラを読み取っていた。

この状態ではヘッドは昇温せず、印字領域も少ないため、書き出し部では正しいムラを読み取ることができるが、昇温した場合や、ヘッドのフェイス面が汚れることによる着弾の乱れによるムラの変化を予測することはできない。

Ａｌサイズ等の印字幅、印字長さとも大きくなってくるとヘッドの昇温等による吐出量の変化が生じ、ムラが変化する。印字デューティが高い場合、この現象は比較的早く生じ、１ライン程度印刷しただけで昇温し、書き出し部とは違ったムラが生じる。

そのため、小さなパッチをただ印刷して読み取っただけでは、そのパッチは印刷状態を表すことができないため、特にＡｌサイズ以上の大きなインクジェットプリンタではムラを完全になくすことができなかった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ヘッドに起因するムラを取り除くことができるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数のインク吐出口を備える記録ヘッドを複数有し、記録媒体の記録領域に対して該ヘッドを複数回走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置において、当該インクジェット記録装置の状態を読み取るためのパターンを出力する手段と、そのパターンを読み取る手段と、前記複数の記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、記録動作開始前に記録ヘッドの状態を制御する制御手段と、読み取りパターン印刷時にはヘッドの温度を前記温度検出手段により検出された温度に基づいて設定された温度を加え、ヘッド温度を制御することによって読み取りパターンを印刷することと、その読み取りパターンから記録装置の状態を知る検知手段と、上記検知手段から得た情報に基づいて装置の状態を予測して印字データに補正を掛ける制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、読み取りパターン作成過程を使用してムラ補正のパターンを作成し、補正データを作成することでより正確に印字状態に近い形でムラを予測でき、補正を掛けることによって、ヘッドに起因するムラを取り除くことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

補正系を余り変えないでヘッドシェーディングの向上を目的とする場合、このムラの印字物に対するシミュレートが的確である必要がある。

Ａ１サイズ以上の大きな印字面を持つプリンタでは、そのムラが書き出し部より変化してから安定した領域を想定して印字することが望ましい。そうすることで、書き出し部での補正は完全ではないが変化した後の部分（大判の場合ではこの部分の方が大きい）を補正することで、全体的なムラの低減が可能になる。

ムラの変化は主に吐出量の変化に起因することが分かっている。吐出量の変化の原因となるのはヘッドの昇温による変化である。その関係を図４及び図５に示す。

この印字とヘッドの昇温の関係を図に示す。更に、ヘッドの昇温と吐出量の関係を図４に示す。この関係から、本発明者の検討によれば、外気＋３７℃程度ヘッドの温度を上げることでヘッドの昇温が一定の値に近づいてくる。

つまり、印字前に事前に印字中の到達温度までヘッドの温調を上げておくと、比較的全体の印字の状態に近い状態が再現できる。その状態でムラを読み取るパッチを印字すれば、画像全体としてみたときのムラを削減することができる。

インクジェットプリンタの記録ヘッドの製造上に起因するものや、製品の耐久状況等により記録ヘッドから吐出する画像にムラが生じた場合にその記録ヘッドのムラを補正する。このような補正はヘッドシェーディングとしてプリンタでは実施されている。

本実施の形態では、ヘッドシェーディング時における画像読み取りに関して本発明を作用させる。

図１はインクジェットプリンタ要部の斜視図である。記録ヘッド横に記録ヘッドと共に画像読み取りセンサ１００がある。記録ヘッドのムラを読み取るために図示されていない画像形成制御信号により、キャリッジ１０４、記録ヘッド１０５を作用させて、記録ヘッドのノズル全てに均等な画像を印字させる。この均等な画像は、ノズル毎の特性が分かるように工夫されている。

図６はノズル特性を知るためのテストパターンデータの一例を示す。

ノズル番号に合わせてテストパターンの画素が対応している。テストパターンは各ノズルの印字比率が一定になるように工夫されている。この場合、パターンは市松模様のように、主走査方向、副走査方向に対して１ドットずつ空けて印字している。このパターンを使用しているヘッドの色数だけ印字する。

複数のヘッドを用いて、同一色の色を構成する場合は、まとめて１つでも良い。

１ドットずつ空けても、ドットが重なり正確な値が読み取れない場合は、更にドット間隔を空けたテストパターンを作成すれば良い。

ここで、パターン作成の手順について説明する。

プリンタ上の記録ヘッド１０５には、上記の副走査方向に６００ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度で、２５６個の吐出口が配列されており、各吐出口に連通したインク液路内には、インクを局所的に加熱して膜沸騰を起こさせ、その圧力によってインクを吐出させるための電気熱変換体が設けられている。又、各記録ヘッド１０５には、上記電気熱変換体が設けられた基板と同一の基板上に、温度検知用の温度センサ２１１（図２参照）が設けられている。

図２は図１に示したインクジェット記録装置における制御系の構成を示すブロック図である。

図２において、２００は本記録装置の主制御部を成すコントローラを示し、印字におけるシーケンスを実行する例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ２０１、その手順に対応したプログラムやテーブル、ヒートパルスの電圧値、パルス幅その他の固定データを格納したＲＯＭ２０２及び記録データを展開する領域や作業用の領域等を設けたＲＡＭ２０３を有するものである。

環境温度センサ２０４で検出された環境温度は、コントローラ２００に入力する。又、２０５は記録データの供給源を成すホスト装置を示し、このホスト装置からの画像データ、その他、コマンド、ステータス信号等は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０６を介してコントローラ２００及び画像データメモリ２０７と送受信される。

２０８はノズル補正データ（ノズルプロファイルデータ補正係数）であり、ＣＰＵ２０１に接続されて計算／制御され、その出力は画像処理部２０９に接続される。

２０７はバンドメモリであり、インタフェース２０６から印字のための画像データが転送され、ＣＰＵ２０１の制御によって、１バンド分の画像データとして所定幅に分割された領域の印字に必要な画像データがストアされる。バンドメモリ２０７の出力は、画像処理部２０９に入力される。画像処理部２０９は、ＣＰＵ２０１の制御によって、分割された領域の印字を複数スキャンで完了するように１スキャン分の画像データを生成し、ヘッドドライバ２１０に出力する。ヘッドドライバ２１０は、記録や予備吐出の際に記録データ等に応じて記録ヘッド１０５の電気熱変換体（吐出用ヒータ）を駆動させる。

記録ヘッド１０５は、ヘッドドライバ２１０により制御されて、記録ヘッド上に形成された複数のインク吐出口からインクを飛翔させて、キャリッジ動作と同期しながら１スキャン分の印字を実行する。又、各記録ヘッド１０５は温度センサ２１１を備え、このセンサによって検出された温度検出値はコントローラ２００に入力し、これにより、ヘッド温度の制御を行うことができる。

２１２はキャリッジ１０４を主走査方向に移動させるための駆動源となるキャリッジモータ、２１３はそのドライバをそれぞれ示す。又、２１４は記録用紙を搬送（副走査）するための紙送りローラ１０１の駆動源となる紙送りモータを示し、２１５はそのドライバを示す。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置が読み取りパターンの印字を実行する動作について説明する。

図２において、先ず、インタフェース２０６を経由してムラ読み取りパターン印字要求コマンドがＣＰＵ２０１に入力されると、ＣＰＵ２０１は、１バンド分の各色の読み取り画像データをバンドメモリ２０７に書き込む。

次に、画像データ処理部２０９は、バンドメモリ２０７から１バンド分の全ての画像データを読み出す。

画像は図６に示したような市松模様にドットを配した読み取りチャートでヘッドの数、色数に合わせて作成される。

次に、記録ヘッドの温度をモニタする、即ち、記録ヘッド１０５のそれぞれの温度Ｔ１をコントローラ２００のＲＡＭ２０３に格納する。このとき、ヘッド数が複数ある場合はヘッド毎にモニタする。

その時点で、ヘッドの数をｎとすると、ＴＡＭ２０３に格納されている値を印字前の各記録ヘッド１０５の温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎとして確定して、この確定したヘッド温度Ｔｂ１〜Ｔｂｎの平均値Ｔａｖｅを算出してＲＡＭ２０３に格納する。

以上のように、平均温度Ｔａｖｅを求め、その平均温度よりも＋Ｔ℃高い温度を制御目標とする制御を行う。本実施の形態では、Ｔ＝３７℃とした。即ち、各記録ヘッドについてその温度センサ２１１によって検出される温度と、コントローラ２００に格納されている平均温度Ｔａｖｅに＋Ｔを加算した値との比較を行い、検出ヘッド温度がＴａｖｅ＋Ｔより低い場合にはＴａｖｅ＋Ｔに到達するまで、インクを吐出しない程度のパルスを各電気熱変換体に供給してインクの加熱を行う。

このパルスは、インク吐出には至らない程度の熱エネルギーをインクに与えるものであり、このパルスを用いてインクのヘッド温度の制御を行い、ヘッド温度がＴａｖｅ＋Ｔに到達すると、図６に示したようなムラ判定パターン印字を開始する。

画像読み取りセンサの概略図を図３に示す。

記録ヘッドにより印字されたドットを読み取るために、センサー基盤上に取り付けられた制御回路により画像読み取り時に発光ダイオード３０７を点灯させる。この発光ダイオード３０７の照明により、記録メディア上の特定の読み取り部が照らさせる。発光ダイオード３０７は、読み取り画像に合わせて最適な波長になるように調光されていても良く、可変で変更できるようになっていても良い。

読み取り画像が黄色であれば、青色の光、マゼンタ色であれば緑の光という風に補色の関係であれば良好な読み取り画像を得ることができる。しかし、他の色であっても読み取ることは可能である。

発光ダイオードは、記録メディアに対して約４５°の角度で取り付けられているが、これはメディアからの乱反射光を効率良く受け取るためで、これ以外の角度であっても良い。

発光ダイオードで調光された光がメディア上のドットで反射して、レンズ３０６を通しＣＣＤセンサ３０４上で結像する。

ここで、ＣＣＤセンサ３０４は、解像度１２００ｄｐｉで６４画素×６４画素程度のセンサであるが、画素数や解像度はプリンタに適したものを用いる。

前記までに記したようにインクジェットプリンタを作動させて図のようなムラ補正用パターンを印字する。その後、紙送りをしないで、センサをパターン位置まで移動してパターンを読み取る。

このとき、読み取りセンサの一度に読める範囲がムラ読み取りパターンより小さければ、読み取った後、記録体を送り、その後更に読み取って、というように分割読み込みを行い、ノズル数分の濃度データを得るようにする。

図８に上記シーケンスにより印字読み取りされたセンサ読み取り結果（ノズルプロファイル）を示す。この実施の形態の場合、読み取りセンサの結果は２５６階調のデジタルデータとして受け取り、数値が高いほど白に近づく（薄い）という結果を示す。

この読み取った画像から記録ヘッドのノズル毎の特性をセンサで読み取り、２５６まで取り、その結果全てのノズルプロファイルの平均Ｄａｖｅを求める。その後、各ノズルΔＤｎ＝Ｄｎ−Ｄａｖｅを求める。この差分Ｄｃの値によってノズルのクラス分けと補正テーブルを決定する。

その後、ΔＤｎの値から図９に示すテーブルに従って、画像データに掛ける補正テーブルを決定する。本実施の形態では、ノズルのクラス分けを５クラスとし、補正テーブルもＴｂ１〜Ｔｂ５とした。補正テーブルは図８に示す。テーブルはグラフ上、上からＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３，Ｔｂ４，Ｔｂ５とする。

各ノズルｎに対する補正テーブルが以上の過程を経て決定される。その後、このノズルプロファイルはノズル補正データメモリ２０８に格納される。

その後、画像データを印字する命令がホスト２０５より入力された場合、バンドメモリ２０７に蓄えられた画像データは、画像処理部２０９によってプリントできる画像処理を行う場合にノズル補正データ２０８の値に記されたノズル毎の補正テーブルによって画像データと印字させるノズル位置と色のラスターを対応させ、各ノズル補正データを画像ラスタデータに掛ける。

その後、補正された画像データに基づいて画像処理を行い、印字する。

＜実施の形態２＞
前記実施の形態１のインタフェース２０６を経由して読み取り、パターン印字要求コマンドがＣＰＵ２０１に入力された後、ヘッドの目標設定温度に到達させる手法として、ヘッド１０５を図示しない回復ユニット上で実際にインクを吐出するパルス幅を与え、予備吐出することでもヒータからのエネルギーが与えられ、ヘッドの温度を調整することができる。

実際に印字することで、より現実に近い形での保温形体を取れるので、ムラの再現性が向上する。

インクジェットプリンタの概略説明図である。 本発明のインクジェット記録装置における制御系の構成を示すブロック図である。 本実施例でのセンサの例である。 ヘッドの温度変化と印字長の関係を示す図である。 ヘッドの温度変化とインク吐出口からの吐出量の変化を示す図である。 本実施例での読み取りパターンの一例を示す図である。 本実施例での入力と出力の補正テーブルを示す図である。 本実施例でのノズルプロファイルを示す一例の図である。 本実施例でのノズルプロファイルと補正テーブルの関係を示す図である。

符号の説明

１００ 画像読み取りセンサ

１０１ 紙送りローラ

１０２ 記録媒体

１０３ 主走査ガイド

１０４ キャリッジ

１０５ 記録ヘッド

１０６ プラテン

２００ コントローラ

２０１ ＣＰＵ

２０２ ＲＯＭ

２０３ ＲＡＭ

２０４ 環境温度センサ

２０５ ホスト装置

２０６ Ｉ／Ｆ（インタフェース）

２０７ バンドメモリ

２０８ ノズルプロファイルメモリ

２０９ 画像処理部

２１０ ヘッドドライバ

２１１ 温度センサ

２１２ 主走査モータ

２１３ 主走査モータドライバ

２１４ 副走査モータ

２１５ 副走査モータドライバ

３０２ センサ基盤

３０３ センサ制御回路

３０４ ＣＣＤセンサ

３０５ センサ光学路

３０６ レンズ

３０７ 発光ダイオード

Claims (4)

1. 複数のインク吐出口を備える記録ヘッドを複数有し、記録媒体の記録領域に対して該ヘッドを複数回走査させることにより画像を記録するインクジェット記録装置において、
   当該インクジェット記録装置の状態を読み取るためのパターンを出力する手段と、そのパターンを読み取る手段と、前記複数の記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、記録動作開始前に記録ヘッドの状態を制御する制御手段と、読み取りパターン印刷時にはヘッドの温度を前記温度検出手段により検出された温度に基づいて設定された温度を加え、ヘッド温度を制御することによって読み取りパターンを印刷することと、その読み取りパターンから記録装置の状態を知る検知手段と、上記検知手段から得た情報に基づいて装置の状態を予測して印字データに補正を掛ける制御手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 設定される温度を加える手段としてインクを吐出しない範囲のヒートパルスを与えることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 設定される温度を加える手段として印刷前の予備吐数を増やすことによって与えることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 設定される温度を加える手段として読取パターン作成前に実際に予備印刷を行ってから読取パターンを印刷することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。

Images