JP2012187742A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータリーエンコーダに偏心があったとしても、記録媒体の搬送量を正確に測定可能とする。
【解決手段】 インクジェット記録装置は、記録媒体を搬送する搬送部と、記録媒体の搬送方向に沿ったノズル列を有する記録ヘッドと、搬送された記録媒体の搬送量を検出する搬送量検出部とを備えている。搬送量検出部は、記録媒体に接触して回転することで当該記録媒体の実際の搬送量を検出するロータリーエンコーダを有している。ロータリーエンコーダの一回転あたりの許容回転角度をβとして、式（１）の関係を満たした許容回転角度βを、ロータリーエンコーダの整数回転分に加えた際の回転距離が、搬送部による一度の搬送距離の整数分の１と設定されている。
−２度≦β≦２度・・・（１）
【選択図】 図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

従来、例えばインクジェット記録装置には、シート状の記録媒体を搬送する搬送部と、搬送装置による記録媒体の実際の搬送量を検出するための搬送量検出部とが備えられている。搬送部は、搬送量検出部の検出結果をフィードバックすることで記録媒体の搬送量を決定し、正確な搬送を可能としている。
ここで、搬送量検出部では、搬送部に備わる搬送ローラを回転させるモータの回転量をロータリーエンコーダで検出することで実際の搬送量を検出し、以降の搬送量を決定している（例えば特許文献１参照）。しかしながら、このような搬送量検出部であると、モータの回転量を正確に検出できたとしても、搬送ローラの偏心、記録媒体の滑り、記録媒体の厚さ、搬送ローラとモータの駆動系のギアやベルト等の接続部での遊び、バックラッシュ等によってモータの回転量を搬送量に正確に反映できないおそれがあった。
このため、近年においては、記録媒体の表面にロータリーエンコーダを接触させ、記録媒体の搬送量を直接検出する搬送量検出部が開発されている。

特開２００７−２１９３３号公報

ところで、ロータリーエンコーダで記録媒体の搬送量を直接検出する場合においても、ロータリーエンコーダ自体の偏心が検出結果に反映されてしまうのが実状である。
本発明の課題は、ロータリーエンコーダに偏心があったとしても、記録媒体の搬送量を正確に測定可能とすることである。

請求項１に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、
記録媒体を搬送する搬送部と、
前記搬送部による前記記録媒体の搬送方向に沿ったノズル列を有する記録ヘッドと、
前記搬送部により搬送された前記記録媒体の搬送量を検出する搬送量検出部とを備え、
前記搬送量検出部は、
前記記録媒体に追従して回転することで当該記録媒体の実際の搬送量を検出するロータリーエンコーダを有し、
前記ロータリーエンコーダの一回転あたりの許容回転角度をβとして、式（１）の関係を満たした許容回転角度βを、前記ロータリーエンコーダの整数回転分に加えた際の回転距離が、前記搬送部による一度の搬送距離の整数分の１と設定されていることを特徴としている。
−２度≦β≦２度・・・（１）

請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記ロータリーエンコーダの真の中心から実際の回転中心までの距離をｋ、前記記録ヘッドによる前記搬送方向の印画解像度をｄとすると、
前記許容回転角度βは式（２）の関係もさらに満たすことを特徴としている。
ｋ・sinβ＜±ｄ／２・・・（２）

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、
前記搬送部は、前記記録媒体を搬送するための搬送ローラを備え、
前記ロータリーエンコーダは前記搬送ローラに追従して回転することで、前記記録媒体に追従して回転し、
前記搬送ローラの整数回転分の回転距離が、前記搬送部による一度の搬送距離の整数分の１と設定されていることを特徴としている。

本発明によれば、ロータリーエンコーダに偏心があったとしても、記録媒体の搬送量を正確に測定可能とすることができる。

本実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す側面図である。 本実施形態に係るロータリーエンコーダの偏心を示す説明図である。 本実施形態に係るロータリーエンコーダの回転角度と回転距離との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る記録ヘッドが主走査方向に往復動作する際、往動時及び復動時のそれぞれで個別の領域に画像を形成する場合を示す説明図である。 本実施形態のインクジェット記録装置の主制御構成を示すブロック図である。 本実施形態のインクジェット記録装置により２スキャンで画像を形成する場合を示す説明図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は側面図である。図１及び図２に示すようにインクジェット記録装置１には、シート状の記録媒体Ｐを搬送する搬送部２と、搬送部２により搬送された記録媒体Ｐに対して画像を形成する画像形成部３と、搬送部２により搬送された記録媒体Ｐの搬送量を検出する搬送量検出部４とが設けられている。

画像形成部３には、棒状のキャリッジレール５１が搬送部２による搬送方向に直交する方向に沿って配置されている。キャリッジレール５１には、図示しないキャリッジ駆動機構によって駆動されるキャリッジ５がキャリッジレール５１に沿った方向（以下、主走査方向という。）に往復移動自在に支持されている。

キャリッジ５には、下方の記録媒体Ｐに対してインクを吐出する記録ヘッド６が搭載されている。記録ヘッド６は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のインクセットやそれらとライトＹＭＣＫのセット等に対応できるように８個或いは１６個搭載されている。また、キャリッジ５には、図示を省略するが、記録ヘッド６に供給する各色のインクを貯留するためのサブインクタンクが搭載されており、それぞれのサブインクタンクには、各色のインクを貯蔵するインクタンクに接続されたインク供給管がそれぞれ連結されている。サブインクタンクには、インク供給管を介してインクタンクから適宜インクが供給されるようになっている。

記録ヘッド６は、キャリッジレール５１に沿ったキャリッジ５の往復移動にあわせて主走査方向に走査しながら各色のインクを記録媒体Ｐに対して吐出して画像形成を行うよう構成されている。本実施形態では、その際、記録ヘッド６がその往路方向への走査及び復路方向への走査の両方でそれぞれインクを吐出し、インクジェット記録を行うよう設定されている。記録ヘッド６のノズル面６１には、複数のノズル６２が搬送方向に沿って配列されノズル列６３をなしている。例えば図２に示すようにノズル列６３一列あたりのノズル数をｎ、ノズル間隔をｐとすると、搬送方向の最上流のノズル６２から最下流のノズル６２までの距離Ｌは、Ｌ＝（ｎ−１）・ｐで表される。

インクジェット記録装置１の画像形成部３の下方には搬送部２が配置されている。搬送部２には、記録媒体Ｐを搬送させるための搬送ローラ２１が設けられている。
また、搬送量検出部４には、記録媒体Ｐに直接接触して追従回転することで記録媒体Ｐの実際の搬送量を検出するロータリーエンコーダ４１が設けられている。ここでロータリーエンコーダ４１の回転板４２が図３に示すように半径Ｒの円板であると、実際の回転中心Ａが真の中心Ｏから距離ｋだけ偏心してしまうのが実状である。回転板４２が単位微小角αだけ回転した距離をＬｓとすると、図３に示すように真の中心Ｏの直下方に実際の回転中心Ａが配置された状態から回転した場合、以下の式（３）の関係が成立する。
Ｌｓ＝（ｒ＋ｋ）・ｓｉｎα・・・（３）

しかし図３の状態から回転角が１８０度前後になると以下の式（４）の関係になる。
Ｌｓ＝（ｒ−ｋ）・ｓｉｎα・・・（４）

したがって回転板４２に距離ｋだけの偏心がある場合にはロータリーエンコーダ４１にて一定の微小角を駆動しても最大２ｋ・ｓｉｎαの振れが存在することになる。ただしこの振れは１回転毎に０に修正される。
図４はロータリーエンコーダ４１の回転角度と回転距離との関係を示すグラフである。回転板４２に偏心がない場合は直線Ｑ１となり、偏心がある場合は波線Ｑ２となる。偏心があったとしても図４に示すように１回転分の回転距離Ｌ１は常に一定となる。図３の例では回転板４２が真円であり偏心した回転中心Ａが点としてとらえているが、実際には回転板は楕円であったり周縁がデコボコしていたりする。また、回転中心自体も１回転内で振れる可能性はあるがいずれにしろ一回転の回転距離Ｌ１に変化はない。

ところで、図４において１回転より角度βだけ回転した場合の誤差について考える。図４では１回転＋βだけ回転してＢ点に停止しており、このときの理想距離との誤差Ｌｅを求める。やはりβは微小角度するとＬｅは最大でも式（５）の関係となる。
Ｌｅ＝ｒ・ｓｉｎβ−（ｒ―ｋ）・ｓｉｎβ＝ｋ・ｓｉｎβ・・・（５）

そして、印画画質から考慮すると、送り誤差が印画解像度ｄ（ノズルピッチではない）に至るまでは一方的に悪化する。つまり、面積階調であるため、印画位置がずれるほど他ドットとの重なり量が多くなり、そのため筋ムラの原因となるとともに濃度も薄くなる。この傾向はちょうど印画解像度ｄで隣のドットと重なり最悪となるが、これを超すと濃度と筋ムラが改善するため、一見画質は上がって見えてくる。なお、この症状は２ドット隣の印画データと入れ替わっているためザラツキ等の原因となる。
これらの点からインクジェット記録ヘッドでの印画においては、送り誤差と画質の関係は一般的に±ｄ／２の範囲内に収めることが望まれている。このため、１回転からずれて送る場合の許容回転角度βは式（２）の関係を満たす。
ｋ・sinβ＜±ｄ／２・・・（２）

ここで、実際の回転中心Ａと真の中心Ｏとのずれた距離ｋは、一般的に±５ｍｍ程度の公差である。また、７２０ｄｐｉの場合、印画解像度ｄは３５μｍである。これらの値を式（２）に代入すると、０．５×sinβ＜±０．００１７となり、これから許容角度βを求めるとおおよそ２度となる。つまり、許容角度βは以下の式（１）を満たしていることが好ましい。
−２度≦β≦２度・・・（１）

例えば、記録ヘッド６が主走査方向に往復動作する際、往動時及び復動時のそれぞれで個別の領域に画像を形成する場合を図５に示す。図５では、記録媒体Ｐ上に往動時に形成されたドット群Ｄ１と、復動時に形成されたドット群Ｄ２とが示されている。図面上では往動時あるいは復動時の記録ヘッド６がそれぞれ搬送方向にずれた位置に配置されているが、これは記録媒体Ｐから見た記録ヘッド６の位置を示しており、実際には記録ヘッド６は搬送方向に対しては一定の位置に配置されている。往動から復動に切り替わる際、あるいは復動から往動に切り替わる際には、搬送部２は記録媒体Ｐを搬送距離Ｔだけ搬送する。この搬送部２における一度の搬送距離Ｔはｎ・ｐとなる。
この一度の搬送距離Ｔの整数分の１が、上述した式（１）の関係を満たした許容回転角度βを、ロータリーエンコーダ４１の整数回転分に加えた際の回転距離に設定されている。例えば、許容回転角度βを０とし、一度の搬送距離Ｔ（１／１）をロータリーエンコーダ４１の１回転分の回転距離Ｌ１と同じに設定した場合には、搬送部２が記録媒体Ｐを一度の搬送距離Ｔだけ搬送するとロータリーエンコーダ４１も一回転だけ回転することになる。上記したようにロータリーエンコーダ４１が一回転すればその際の回転距離Ｌ１に変動はないので、ロータリーエンコーダ４１の偏心の影響を防止することができる。したがって、ロータリーエンコーダ４１に偏心があったとしても、記録媒体Ｐの搬送量を正確に測定することができる。
なお、一度の搬送距離Ｔの１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の距離を、ロータリーエンコーダ４１の整数回転分の回転距離Ｌ１に対応付けさせておけば、一度の搬送距離Ｔがロータリーエンコーダ４１の整数回転分の回転距離Ｌ１となるので、この場合においても記録媒体Ｐの搬送量を正確に測定することができる。

図６は、インクジェット記録装置１の主制御構成を示すブロック図である。この図６に示すように、インクジェット記録装置１の制御部８には、記録ヘッド６、キャリッジ５、ロータリーエンコーダ４１、搬送ローラ２１の駆動源２１１等が電気的に接続されている。
制御部８は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、メモリとを有して構成され、インクジェット記録装置１の各構成要素を制御する。メモリは、記録媒体Ｐに形成する画像のデータや、インクジェット記録装置１の各構成要素を制御するためのプログラムを記憶している。ＣＰＵは、メモリに格納された画像のデータやプログラムに基づいて演算を行ない、この演算結果に基づいて各構成要素に制御信号を送信する。
また、制御部８は、ロータリーエンコーダ４１の検出結果から記録媒体Ｐの搬送量を認識し、その搬送量を基に搬送ローラ２１の回転量を制御し、記録媒体Ｐの搬送量を制御する。

次いで、本実施形態の作用について説明する。
制御部８は、画像記録タイミングになると、記録媒体Ｐが間欠で搬送させられるように搬送ローラ２１の駆動源２１１を制御する。このとき、制御部８は、ロータリーエンコーダ４１の検出結果に基づきながら、記録媒体Ｐを一度の搬送距離Ｔだけ搬送している。そして、記録媒体Ｐが停止した状態になると、制御部８はキャリッジ５を制御して、記録ヘッド６を記録媒体Ｐ上で走査させる。キャリッジ５の走査時においては、制御部８は、各記録ヘッド６からインクが吐出されるように記録ヘッド６を制御し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。

以上のように本実施形態によれば、ロータリーエンコーダ４１に偏心があったとしても、記録媒体Ｐの搬送量を正確に測定することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。以下の説明において、上記実施形態と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
例えば、高密度で印画する場合には図７に示すように往動時に形成したドット群Ｄ３の間に復動によってドット群Ｄ４を形成し、さらに復動時に形成したドット群Ｄ４の間に次の往動によってドット群Ｄ５を形成するという流れを２スキャン毎に繰り返すことで、高画質な画像を形成することもある。なお、ドット群Ｄ３を形成する際においては、搬送方向下流側の半分のノズル６２からはインクを吐出せず、上流側半分のノズル６２のみインクを吐出しているので、吐出していない部分においては白抜きの円で示している。
この場合、一度の搬送距離は往動後と復動後で異なる。例えば図７に示す例ではノズル数が８個であるため、往動後の搬送距離Ｔ１はＴ１＝３．５・ｐとなり、復動後の搬送距離Ｔ２はＴ２＝４．５・ｐとなる。つまり、搬送距離Ｔ１，Ｔ２は、４・ｐ±０．５・ｐであるが、前項の４・ｐがロータリーエンコーダ４１の整数回転分の回転距離に対応し、後項の±０．５・ｐ分が式（２）の関係を満たす許容回転角度βでの回転距離Ｌｅに対応する。±０．５・ｐ分が式（２）の関係を満たす許容回転角度βでの回転距離Ｌｅ内に収まっていればよい。
この場合においても、ロータリーエンコーダ４１の偏心の影響を小さくすることができ、ロータリーエンコーダ４１に偏心があったとしても、記録媒体Ｐの搬送量を正確に測定することができる。

〔実施例〕
以下、２スキャンでの画像形成の場合の具体的な実施例を示す。ここで、ノズル間隔ｐが７０．５μｍ（３６０ｄｐｉ）、ノズル数が２０４８個の記録ヘッド６を用いて７２０ｄｐｉの印画を行う場合について考える。ノズル間隔ｐの２倍の解像度になるので、往動後の搬送距離Ｔ１は１０２４．５×７０．５μｍとなり、復動後の搬送距離Ｔ２は１０２３．４×７０．５μｍとなる。つまり、搬送距離Ｔ１，Ｔ２は、１０２４・ｐ±０．５・ｐ
そして、ロータリーエンコーダ４１の回転板４２の一回転の回転距離Ｌ１は１０２４×７０．５μｍ＝７２．２ｍｍとなるので、直径２３ｍｍの回転板４２を準備すればよい。この場合、１回転からずれる距離Ｌｓは０．５×７０．５μｍ≒３５μｍとなるので、回転角は３５μｍ／７２．２ｍｍとなる。偏心による誤差Ｌｅは、ｋ・ｓｉｎ（２π・３５μｍ／７２．２ｍｍ）＝０．００３・ｋとなる。式（２）により、送り誤差は±３５μｍ／２＝１７．５μｍ以下であることが好ましいので、ｋ＝１７．５μｍ／０．００３＝５．８ｍｍとなり、直径２３ｍｍの回転板４２の偏心が５．８ｍｍまで許容されることになる。

また、印画データの配列を変えれば、往動後の搬送距離Ｔ１を１０２５．５×７０．５μｍとし、復動後の搬送距離Ｔ２を１０２２．５×７０．５μｍとすることもできるが、この場合においても上記と同様に距離ｋを求めると２ｍｍ弱となる。２ｍｍ弱の許容量に収まる偏心であれば正確な搬送が可能となる。

なお、上記実施形態では２スキャンでの画像形成を例示して説明したが、本発明の構成は３スキャン以上の画像形成の場合でも適用可能である。例えば３スキャンの場合では一度の搬送距離の端数が１／３となり、４スキャンの場合では一度の搬送距離の端数が１／４となる。

また、上記実施形態ではロータリーエンコーダ４１が記録媒体Ｐに接触することで追従回転する場合を例示して説明したが、ロータリーエンコーダ４１が搬送ローラ２１に追従して回転するようにして記録媒体Ｐに追従して回転させてもよい。この場合、搬送ローラ２１の整数回転分の回転距離が、搬送部２による一度の搬送距離の整数分の１と設定されていれば、記録媒体Ｐに直接ロータリーエンコーダ４１を接触させなくとも正確に搬送量を検出することが可能となる。

１ インクジェット記録装置
２ 搬送部
３ 画像形成部
４ 搬送量検出部
５ キャリッジ
６ 記録ヘッド
８ 制御部
２１ 搬送ローラ
４１ ロータリーエンコーダ
４２ 回転板
６１ ノズル面
６２ ノズル
６３ ノズル列

Claims (3)

1. 記録媒体を搬送する搬送部と、
   前記搬送部による前記記録媒体の搬送方向に沿ったノズル列を有する記録ヘッドと、
   前記搬送部により搬送された前記記録媒体の搬送量を検出する搬送量検出部とを備え、
   前記搬送量検出部は、
   前記記録媒体に追従して回転することで当該記録媒体の実際の搬送量を検出するロータリーエンコーダを有し、
   前記ロータリーエンコーダの一回転あたりの許容回転角度をβとして、式（１）の関係を満たした許容回転角度βを、前記ロータリーエンコーダの整数回転分に加えた際の回転距離が、前記搬送部による一度の搬送距離の整数分の１と設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
   −２度≦β≦２度・・・（１）
2. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   前記ロータリーエンコーダの真の中心から実際の回転中心までの距離をｋ、前記記録ヘッドによる前記搬送方向の印画解像度をｄとすると、
   前記許容回転角度βは式（２）の関係もさらに満たすことを特徴とするインクジェット記録装置。
   ｋ・sinβ＜±ｄ／２・・・（２）
3. 請求項１又は２記載のインクジェット記録装置において、
   前記搬送部は、前記記録媒体を搬送するための搬送ローラを備え、
   前記ロータリーエンコーダは前記搬送ローラに追従して回転することで、前記記録媒体に追従して回転し、
   前記搬送ローラの整数回転分の回転距離が、前記搬送部による一度の搬送距離の整数分の１と設定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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