JP2006224380A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送ローラの偏心の影響を抑制する。
【解決手段】 搬送ローラの偏心を推定して補正値を算出する。その補正値を用いて記録動作を行う。
【選択図】 図９

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に記録媒体の搬送装置に関するものである。

従来、インクジェット記録装置の記録媒体の搬送系（搬送装置）における駆動を行う手段（駆動源）としてはパルスモータの使用が主流であった。しかし、近年の超写真画質といわれる高画質印字を行う記録装置においてはより精密な位置決め精度が求められることや、静音化の観点から、ＤＣモータとエンコーダを用いたクローズドループ制御系が主流となってきている。

一般的なインクジェット記録装置の例を示したものが図２となる。キャリッジ１が駆動源となるモータ２の回転をベルト４により伝達されることにより、シャーシ１０上において直動運動をすることになる。キャリッジ１の位置はリニアエンコーダ３において計測される。記録媒体１１の搬送系においては、記録媒体搬送回転体であるプラテンローラ５が回転することにより記録媒体１１が、キャリッジ１の直動運動に対して直交する方向に搬送される。駆動源としてはモータ６の回転であり、ベルト８によりプラテンローラ５に伝達される。プラテンローラ５はロータリエンコーダ７の回転をエンコーダ受光部１２が検知することで位置が計測される。

記録媒体搬送系のサーボ制御系においては、ロータリエンコーダ７の位置情報と、目標位置とから比較補償演算を行うフィードバックループを形成することになる。この比較保証演算結果をモータドライバに出力してモータ６を回転し、制御駆動を行うことになる。
特開平６−９２５２１号 特開平７−１３５５５０号 特開平１０−１８６８９４号 特開平８−１０１６１８号

記録媒体搬送系のサーボ制御においては、ロータリエンコーダ７から得られる位置情報によりプラテンローラ５を所望の位置に精度よく止めることが重要である。しかし、ロータリエンコーダ７の位置情報においてどんなに精度よくプラテンローラ５を駆動したとしても、偏芯により記録媒体自体の搬送精度としては不安定になり、結果として白スジや黒スジといった現象が起こり画像品質の低下につながることがよくある。

偏芯成分を除去して記録媒体の移動量を安定化していくといった考えかたも重要であり、そのアプローチにおいて大きく分けていくと、メカ構成から偏芯成分の影響を弱めていくやり方（特許文献１、特許文献２、特許文献３）と、補正値等を用いた制御シーケンスからのやり方（特許文献４）といった２つに分類することができる。

特許文献１のシート搬送装置及び前記シート搬送装置を用いた記録装置に関しては、搬送回転体（プラテンローラ５）の周長Ｌを、基本のシート搬送量Ｍに対し、Ｌ≒Ｍ、又はＬ＜Ｍに構成したことを特徴としている。この例においては、搬送回転体の偏芯成分はあるものの搬送量が搬送回転体一回転、または複数回転にあたる量であれば偏芯成分は出てきにくいといったことを言っている。逆にいえば、１回の搬送量がプラテンローラの周長Ｌの４分の１である場合などにおいては偏芯成分を相殺できるものではない。

特許文献２に関しては、本発明に係る入出力装置は、シート搬送手段を構成する駆動系の複数の回転体の少なくとも一つを搬送規制回転体とし、前記搬送規制回転体が整数回回転した時のシート搬送距離に等しい距離を隔てて記録ヘッドと読取りヘッドを設置することを特徴としている。これに関しても、基準となる搬送規制回転体の偏芯を相殺するものではなく、搬送規制回転体と記録ヘッドと読取りヘッドにおいて同じような偏芯具合であれば、記録された結果として影響が少ないといったものである。

特許文献３に関しては像担持ドラム上に形成された可視像を転写ポイントＰにて転写媒体に転写する画像形成装置において、像担持ドラムの非画像領域周面の異なる複数箇所が接触支持され、転写ポイントＰでの像担持ドラムの周面軌跡位置が位置決めされる位置決め部材と、この位置決め部材の方向に像担持ドラムを押圧する押圧手段とを備えることを特徴としている。この例においては像担持ドラムを物理的に押さえつけることでガタや偏芯成分を抑圧するものである。

いずれにしても、基本的にはメカ構成において偏芯の影響を小さくするものであり、搬送回転体円周上における搬送量と、搬送回転体との位置情報から補正量を決定して搬送駆動するものではない。本発明におけるメカ構成の対象は図２のような一般的なインクジェット記録装置の搬送系であり、特許文献３に記載されているような複雑なメカ構成をとるものではない。また、図２の一般的なメカ構成を持つインクジェット記録装置の搬送系において、そのメカ構成に特殊な構成を要求するものでもない。

特許文献４においては、記録紙を往復運動させる記録紙搬送ローラと、この記録紙搬送ローラによる記録紙の往動時に、該記録紙上の同一領域に各々異なる色の印画記録を行う記録手段と、前記記録搬送ローラの回転角度位置を検出する検出手段と、前記記録手段による第１色目の印画記録開始時の前記記録紙搬送ローラの角度位置を記憶する記憶手段と、前記記録手段による第２色目以降の印画記録を記録紙搬送ローラの前記第１色目の印画記録開始時の角度位置から開始するよう制御する制御手段とより構成することを特徴としている。

この例においては、理想的な搬送量と、記録媒体の実搬送量における差を見ることにより偏芯量を検知して、印画記録開始時の角度位置を補正するものである。しかしこの偏芯量を検知するために記録紙にレジストマークを印字する手段と、それを読み取る手段を設けなければならない。実際の記録対象となる部材自体の移動量を読み取るために、新しいセンサシステム等を構成することは予算面やメカ構成上においても制約が大きい。

本発明においては、図２にあるような一般的なインクジェットの記録媒体搬送系におけるメカ構成を変えることなく、記録媒体搬送系における偏芯成分の検知を行い、偏芯補正値操作を行うことで偏芯成分を除去し、画像品質の向上を図ることが目的である。

偏芯成分の除去により所望の実搬送量を得るためには、記録媒体搬送回転体を駆動する位置情報に対しての補正量を決定する必要がある。

そのために本発明は、記録媒体を搬送する記録媒体搬送回転体と、前記記録媒体搬送回転体の位置、あるいは速度情報を検知するエンコーダと、前記記録媒体搬送回転体に係合すると共に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段に係合するモータとにより、記録媒体を所定量だけ移動させるインクジェット記録装置であって、前記記録媒体搬送回転体を所定量で複数回に分割駆動して一回転する駆動手段と、前記駆動手段にエンコーダカウント値を増減させ印字を行う第一の印字手段と、前記印字手段の印字領域端部の印字濃度を変化させる第二の印字手段と、前記第一と第二の印字手段から求める偏芯角度情報と偏芯振幅情報と濃度情報と、前記偏芯角度情報と偏芯振幅情報と濃度情報からなる偏芯角度方向推定手段とを有し、前記記録媒体搬送時に前記偏芯角度方向推定手段から補正値判定を行うことを特徴とする。

上記構成において、偏芯成分を除去した記録媒体搬送系の実現が可能となり、高品位な印字画像を得ることが可能となる。

以上説明したように、エンコーダパルス値での搬送量の補正手段と、エンコーダパルス分解能以下での印字データ間の濃度調整手段により、偏芯成分を除去する形で記録媒体を搬送することが可能となる。結果、高精度な記録媒体の搬送精度を得ることにつながり、高品位な印字画像を得ることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１が偏芯成分を除去した搬送駆動を行うためのフローチャートとなる。

最初に、偏芯成分以外の搬送精度を悪くする外乱要因について極力除去するため、紙種などで変化する絶対的な紙すべり量の調整（ステップ２１：全体オフセット調整）を行う。紙すべり成分を除去するための調整量は、以下の偏芯角度方向推定法での、偏芯影響を見るためのローラ回転角度に対して、割合は比較的小さいため問題ない。次に、搬送ローラと偏芯角度との対応を行うために、推定処理（偏芯角度推定）を行う（ステップ２２からステップ２９）。

図３は記録媒体搬送回転体の断面図となる。ｇ１が偏芯のない理想的な原点位置であり、偏芯により原点位置がずれたものがｇ２となる。原点位置ｇ２に対して図中の０°、９０°、１８０°、２７０°というように角度を定義する。原点ｇ２の角度θでの半径がｒとなる。角度θでの微小角度αに対する円弧がｄとなる（図中太線）。

図４は角度θが０〜３６０°まで変化したときの、円弧の様子を示したものとなる。図中の実線が偏芯のない理想的な場合の円弧ｄの変化で、どの角度でも同じ値を示すことになる。これに対し点線が図３での中心‘ｇ２’での角度に対する円弧ｄの変化となる。

記録媒体搬送回転体の円周に沿って記録媒体は搬送されるものであるので、角度θでの点線値に従い記録媒体が搬送されることになる。各角度での、記録媒体の搬送に対する偏芯成分除去については、図中の実線の様な送り量を指定してやることといえる。

図５は図３の偏芯状態に対して与える補正値を、図４の理想的な補正値を基準として角度を９０°づつ変化させた場合での、補正値と実際の搬送量（実搬送量）の一周期分を示したものとなる。図の左列が実搬送量と補正値図であり、点線が実搬送量、実線が補正値となる。図の右列が実搬送量と補正された結果における搬送量を示したものであり、点線が実搬送量、実線が補正搬送量となる。

１番が図４と同一のものであり、２番が９０°、３番が１８０°、４番が２７０°、１番の補正値に対して角度がずれたものである。周期性により、４番から９０°ずらすと１番の理想的な状態へ戻ることになる。１番による正しい補正が加わったときには補正搬送量は偏芯のない理想的な状態になるが、３番のような逆位相となる角度の補正量が加わったときには、実搬送量の２倍の偏芯成分を持った補正搬送量となる。

実際の記録媒体搬送回転体においては、偏芯の中心（図３ ｇ２）位置は認知のものではなく、与える補正量の大きさ、角度情報を検出する必要がある。それは、図５の補正搬送量の特性と、その特性を反映した印字パターンから検出することになる。角度変化による各偏芯検知量と、印字パターンとの関係を考える。

記録媒体搬送回転体を一回転する際の分割駆動量毎に、キャリッジ（図２、キャリッジ１）を走査方向にスキャンさせ、印字パターンを印字（記録）していく。図６が記録媒体搬送回転体の１／４回転ごとの印字を行った場合で、５スキャン分の印字データをである。図中の番号（１）〜（５）はスキャン番号となる。偏芯のない理想的な状態では、各スキャンの境界線近傍で均一な画像が印字されることになる。

図７は偏芯と搬送量との関係を表したもので、ローラ９０度毎に搬送され場合、図中斜線部分の面積が最初の９０度分の搬送量となる。つなぎ目の印字データ濃度を考えると、搬送量が足りない場合には濃度が薄くなり、搬送量が多すぎる場合には濃度が濃くなる。図４点線のような偏芯条件で、ローラ回転１／４ごとの印字パターンを表したものが、図８の右となる。偏芯によるずれ量が大きい場合には、濃度の濃い部分と、薄い部分の面積が大きくなっていく。

図８が図５の１から４の状態での角度のずれた補正搬送量と、実搬送量の組み合わせでの、図６印字パターンとなる。理想補正を加えることになる状態１においては濃度変化がほとんど見られず、つなぎ目部分も均一が印字画像となる。状態２、４に関しては徐々に濃度変化が起こってきており、逆位相となる状態３ではつなぎ目の濃度変化面積が最大となる。

最適な補正量を与えるための角度を選択するため濃度変化が少ないものを選択していく中で、微妙な変化が見にくい場合が応々にして考えられる。しかし偏芯補正が必要と考えられる記録媒体搬送回転体において、逆位相となる偏芯検知量を与えた場合には濃度変化面積が一番大きく、視覚的にも検知しやすい。かつ、偏芯の特性上、濃度変化の一番大きな個所と、一番小さな個所が逆側に存在し、その間に変化があやふやな部分が存在することになる。あやふやな部分に囲まれた（（２）＆（４））、変化の小さな部分（１）が補正量の適正結果となり、偏芯角度の推定結果となる。この搬送ローラと偏芯角度の対応づける推定過程を、偏芯角度方向推定法と呼ぶ。

実際には、計測対象となるローラが、確実に最大メカ交差分、ローラ中心が振れているわけではない。そのため、メカ交差最大値に相当する、偏芯補正量から上記偏芯角度推定を行い、補正値を徐々に下げていくことで、印字パターンの濃度変化が小さい角度あるいは偏芯補正値を求めることができる。

具体的には、前記偏芯角度方向推定法での印字パターン毎の搬送について、偏芯の最大触れ幅での、搬送量に相当するエンコーダパルス数を最初の補正値とする。この段階で、補正量がエンコーダパルス分解能以下の時には、つなぎ部分の印字濃度を変化させる手法に切り替える。

実際の偏芯量よりも大きな搬送補正量を与えた印字結果では、図８−１のような均一なものが存在しない。つなぎ部分の濃度ばらつきがまばらな印字データのみとなる。この場合には補正エンコーダパルスを−１して印字を行い、同様なデータを印字して評価を繰り返す。均一な画像が出てきた時のエンコーダパルスの値と、補正角度の値をメモリに記憶させる。

濃度調整による補正画像印字では、印字ヘッドの搬送方向でのノズル間隔をＮＤ、補正に有効なエンコーダ分解能をＲＥＰとしたとき、ＲＥＰ＜ＮＤ＋ＮＤ＊Ｔ（Ｔは整数）の関係を満たす，Ｔ＋１ノズル分の領域の濃度を変化させる。前記の偏芯に対する有効エンコーダパルスと、その角度情報を与えた補正印字データについて、つなぎ部分の濃度を基準として、５０％程度まで濃度を振った印字データを出力して最適な濃度変化を選択して、偏芯角度推定法を終了する。

エンコーダパルスによる角度推定が未完の場合には、スキャン毎の濃度補正が薄い、なし、濃い、なしといった順番で補正を与え、この補正順を入れ替えた４状態を印字する。さらに濃度を振ったものと、補正なし、とを印字して角度と濃度の最適値を選択することになる。

ステップ３０にて印字開始命令を受け、ステップ３１にて搬送開始命令を受けた後、上記結果を元にステップ３２にて補正値判定を行う。この補正値判定について図９のフローにて説明する。

ステップ３４で補正値判定開始し、ステップ３５で印字モード判定を行う。これは印字モード毎とに設定されているヘッド幅に対する移動量を見るもので、ヘッド幅以下の移動量で重ね打ちを行う印字モードでは、搬送毎の印字境界近傍の濃度変化が均一（薄い、濃いを散らす）になるようにする（ステップ３７均一偏芯補正）。対して、ヘッド幅分移動する１ＰＡＳＳ印字では、送りすぎた場合の濃度低下領域については補正できないため、送り足らずを優先し濃度を薄くすることで、境界近傍の濃度変化を目立たなくしていく（ステップ３８送り足らず優先偏芯補正）。１パス印字でも、送り量がヘッド幅以上の時には、濃度が均一になるようにしていく。

偏芯補正値の推定では、現在のローラ角度から、目標位置のローラ角度までの間の、理想値との誤差量を積分した値をＥＲＲ＿ＦＥＥＤとする。図１０の矢印間の積分値がＥＲＲ＿ＦＥＥＤの例となる。偏芯補正に用いるエンコーダパルス分解能（補正に有効なエンコーダ分解能）をＲＥＰとし、補正エンコーダパルスをＣ＿ＰＵＬＳＥ（整数）としたとき、
ステップ３９補正エンコーダパルス判定（１）の場合は
ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ ＞ ＲＥＰ＊Ｃ＿ＰＵＬＳＥ ＞ ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ − ＲＥＰ
ステップ４０補正エンコーダパルス判定（２）の場合
ｉｆ（ ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ ＞ ０）
ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ ＞ ＲＥＰ＊Ｃ＿ＰＵＬＳＥ ＞ ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ − ＲＥＰ
ｅｌｓｅ
ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ ＜ ＲＥＰ＊Ｃ＿ＰＵＬＳＥ ＞ ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ ＋ ＲＥＰ
といった判定からＣ＿ＰＵＬＳＥを決定する。

ＥＲＲ＿ＦＥＥＤ＝印字データに応じた搬送量をＮ＿ＦＥＥＤとした場合、補正値をＥＲＲ＿ＦＥＥＤ補正エンコーダパルス判定の違いは、の搬送量を推定していく
エンコーダパルスを決定した残りの誤差成分について、印字濃度の調整により、偏芯成分を除去していく。濃度を変化させる領域は、図１−８の濃度調整にて用いた、ＥＤ＜ＮＤ＋ＮＤ＊Ｔ（Ｔは整数）を満たすＴ＋１ノズル分の領域となる。ＤＵＴＹの変化率は印字パターンで求めた最適値で、前記領域の濃度にＤＵＴＹ変化率をかけたものが、搬送での、偏芯補正を目的とした濃度補正値となる。前記２つの補正値を決定して、図１のステップ３２補正値判定が終了し、搬送動作を開始する（ステップ３３）。

実施例では、一定ＤＵＴＹでのべたパターンをあらわしていたが、他の偏芯成分の現れやすい印字パターンにおいても同様の処理で偏芯検知を行うことが可能である。また、印字データに対するインクの吐出は単色、または異なる色における吐出など考えられるが、印字データとの組み合わせにおいて偏芯成分の出やすい印字を行うようにすればよい。また、上記の最適補正データの判定は、ユーザが行う場合でも、濃度などを検出するセンサを用いファームのみで行う場合でもよい。

偏芯補正法のフローチャート図。 インクジェット記録装置図。 記録媒体搬送回転体の断面図。 偏芯による実搬送量と補正値及び補正搬送量図。 偏芯検知量と補正搬送量対応図。 印字パターン図。 偏芯成分と実搬送量との関係図。 偏芯と印字パターンにおける対応図。 補正値判定のフローチャート図。 回転角度と偏芯補正量の対応図。

符号の説明

１ キャリッジ
２ モータ
３ リニアエンコーダ
４ ベルト
５ プラテンローラ
６ モータ
７ ロータリエンコーダ
８ ベルト
９ シャーシ
１０ 記録媒体
１１ エンコーダ

Claims (7)

1. 記録媒体を搬送する記録媒体搬送回転体と、前記記録媒体搬送回転体の位置、あるいは速度情報を検知するエンコーダと、前記記録媒体搬送回転体に係合すると共に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と、前記駆動力伝達手段に係合するモータとにより、記録媒体を所定量だけ移動させるインクジェット記録装置であって、
   前記記録媒体搬送回転体を所定量で複数回に分割駆動して一回転する駆動手段と、
   前記駆動手段にエンコーダカウント値を増減させ印字を行う第一の印字手段と、
   前記印字手段の印字領域端部の印字濃度を変化させる第二の印字手段と、
   前記第一と第二の印字手段から求める偏芯角度情報と偏芯振幅情報と濃度情報と、
   前記偏芯角度情報と偏芯振幅情報と濃度情報からなる偏芯角度方向推定手段とを有し、
   前記記録媒体搬送時に前記偏芯角度方向推定手段から補正値判定を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 補正値判定は、印字モードが１スキャン印字で搬送量が印字ヘッド幅となる場合の送り足らず優先偏芯補正手段と、前記優先偏芯補正手段以外の場合の均一偏芯補正手段と、前記２つの偏芯補正手段から決定される補正エンコーダパルス判定と、前記エンコーダパルス判定量に濃度情報を加えることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 偏芯角度方向推定手段は、第一の印字手段による偏芯角度情報と偏芯振幅情報との第一の偏芯判定結果と、前記第一の偏芯判定結果による補正搬送結果に第二の印字手段の濃度情報での偏芯成分除去手段を加えた第一の推定手段と、第二の印字手段による偏芯角度情報と偏芯振幅情報と濃度情報を判定する第二の推定手段を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 第一の推定手段の偏芯成分除去手段は、エンコーダ分解能以下の偏芯成分を除去することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 第一の推定手段は、記録媒体搬送回転体の所定角度での円周量がメカ寸法最大公差に相当する最大偏芯振幅量で決定される誤差量となる初期偏芯誤差量と、前記初期偏芯誤差量に相当する初期エンコーダパルス偏芯補正値と、前記初期エンコーダパルス偏芯補正値での補正印字結果に最適解が存在しない場合に前記エンコーダパルス偏芯補正値の変動絶対値を変更して再度補正印字を行う繰り返し印字手段と、前記繰り返し印字手段でエンコーダパルス偏芯補正値が０になった場合に第二の推定手段に変更することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
6. 偏芯補正手段は、
   搬送開始の記録媒体搬送回転体角度から目標位置の記録媒体搬送回転体角度までの予測合計搬送量と理想搬送値との誤差量を積分した値であるＥＲＲ＿ＦＥＥＤと、
   請求項１記載のエンコーダのパルス分解能であるＲＥＰと、
   請求項２記載のエンコーダパルス判定量であるＣ＿ＰＵＬＳＥとを有し、
   ＲＥＰとＣ＿ＰＵＬＳＥの乗算値がＥＲＲ＿ＦＥＥＤとＲＥＰの減算値より大きくＥＲＲ＿ＦＥＥＤより小さい補正エンコーダパルス判定である送り足らず優先偏芯補正手段と、
   ＥＲＲ＿ＦＥＥＤが０以上の場合ＲＥＰとＣ＿ＰＵＬＳＥの乗算値がＥＲＲ＿ＦＥＥＤとＲＥＰの減算値より大きくＥＲＲ＿ＦＥＥＤより小さくＥＲＲ＿ＦＥＥＤが０より小さい場合ＲＥＰとＣ＿ＰＵＬＳＥの乗算値がＥＲＲ＿ＦＥＥＤより大きくＥＲＲ＿ＦＥＥＤとＲＥＰの加算値より小さい補正エンコーダパルス判定である均一偏芯補正手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
7. 濃度情報は、印字ヘッドの搬送方向でのノズル間隔であるＮＤと、
   請求項１記載のエンコーダのパルス分解能であるＲＥＰと、
   ＮＤとＴとの乗算値とＮＤとの加算値がＲＥＰより大きい整数Ｔとを有し、
   Ｔ＋１ノズル分の領域の濃度を変化させることを特徴とした請求項２に記載のインクジェット記録装置。

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