JP2014019101A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録装置の小型化を図るために、加減速期間中においても記録動作を安定的に行う技術が求められているが、加減速期間中は慣性力により記録ヘッドの取り付け角度が変化する可能性がある。
【解決手段】 予め記録ヘッドの吐出タイミングを補正するための補正テーブルを記憶させておき、当該補正テーブルから検出された走査手段の速度に対応する補正値を取得する。そしてこの補正値に基づいて吐出タイミングを補正している。このように吐出タイミングを補正することにより、加減速期間中であっても高画質・高印字精度の画像を記録することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

記録ヘッドを搭載したキャリッジを記録媒体に対して往復走査して記録動作を行うインクジェット記録装置においては、エンコーダを用いてキャリッジの走査位置等を検出し、その信号に基づいてインクの吐出タイミングの制御を行っている。記録媒体上の所望の位置にインクを着弾するために、従来はキャリッジの速度が目標速度において等速となってから記録媒体に印字する動作を行っていた。しかし、このような目標速度にキャリッジの速度を到達させるためには、印字ヘッドを加速や減速させるための助走距離を設ける必要があるため、記録装置が大型化することになってしまっていた。そのため記録装置の小型化を図るために、加速期間中や減速期間中においても記録動作を安定的に行う技術が求められている。

ところで、記録媒体上の所望の位置に画像を記録するためには、吐出タイミングを制御する以外に、記録ヘッドが記録媒体に対して精度良く対向し、配置されている必要がある。すなわち予測位置に正確にインクが着弾するためには、記録ヘッドが記録媒体に対して所定の間隔を保った高さに存在し、また、記録ヘッドの吐出口面が記録媒体に対して平行である必要がある。

しかしながらキャリッジの加速期間中や減速期間中は、インクの着弾位置が等速で走査する場合に予測される位置からずれるばかりでなく、記録ヘッドが加速度による慣性力を受けることで記録ヘッドの取り付け角度が変化する可能性がある。このような状態で記録動作を行うと、所望の方向にインクを吐出できないため着弾位置がずれてしまうことになる。このような状態であっても、画像品位を保つ技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているインクジェット記録装置では、記録ヘッドの走査方向に対して記録ヘッドの先端と後端とに光学センサを設け、それぞれの光学センサと記録媒体との距離を検出している。そして検出された先端部と後端部の記録媒体とヘッド間の距離に基づいて、記録ヘッドの吐出口面の傾斜角度を検出し、傾斜角度と吐出区間におけるキャリッジの移動速度とに基づいて、インクを吐出するタイミングを補正することが開示されている。

特開２００７−２７６２６４号公報

しかしながら、引用文献１のように記録ヘッドに２つの光学センサを設けると、記録ヘッドの重量が重くなるため大きな慣性力を受けることが考えられる。そうすると記録ヘッドの傾斜する角度が大きくなり、着弾位置の調整が困難となる可能性がある。また、このような光学センサを設けると、記録装置の値段が高くなることにもなる。

そこで本願発明は、キャリッジの加減速時にも記録動作を行うインクジェット記録装置において、光学センサ等を設けることなく、画像品位を保つことができる信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

そこで本発明は上記課題を鑑みなされたものであり、インクを吐出するための複数の吐出口を有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを記録媒体に対して往復走査する走査手段と、前記記録ヘッドからのインクの吐出タイミングを制御する制御手段と、前記走査手段の速度を検出する検出手段と、記録ヘッドの吐出タイミングを補正するための補正テーブルを備えた記憶手段と、を有するインクジェット記録装置であって、前記制御手段が前記補正テーブルから前記検出手段で検出された速度に対応する補正値を取得し、当該補正値に基づいて吐出タイミングを制御することを特徴としている。

本願発明のインクジェット記録装置は、記憶手段に記憶されたキャリッジの速度に対応する補正時間に基づいてインクの吐出タイミングを制御している。このように吐出タイミングを制御することで、光学センサ等を設けなくてもインクの記録媒体への着弾位置を制御することができるため、キャリッジの加減速時においても高画質・高印字精度の画像を記録することができる。

本発明に係るインクジェット記録装置の模式図である。 インク滴の着弾位置を説明するための図である。 実施例１に係るインクジェット記録装置のブロック図である。 実施例１に係る吐出タイミング制御を行う際の処理を示すフローチャートである。 実施例１に係るキャリッジ速度と時間の関係を示す図である。 実施例１に係るインクジェット記録装置のブロック図である。 実施例２に係るインクジェット記録装置のブロック図である。 実施例２に係るキャリッジ速度と時間の関係を示す図である。

本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、ビニール、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。

＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的なインクジェット記録装置１の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置とも称する）はインクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なうインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドとも称する）３がキャリッジ２に搭載して設けられている。そして、記録紙などの記録媒体Ｐが給紙機構５を介して給紙して記録位置まで搬送されると、キャリッジ２は記録ヘッド３を矢印Ａ方向に記録媒体上で往復走査させる。このような状態で記録ヘッド３が記録媒体Ｐにインクを吐出させることで記録が行われる。

さらにキャリッジ２には記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクタンク６も装着されている。このようなインクタンク６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

図１に示す記録装置１はカラー記録が可能であり、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４つのインクを夫々収容したインクタンクを搭載している。これら４つのインクタンクは夫々独立に着脱可能である。

記録ヘッド３には、インクを吐出するための複数の吐出口を配列してなる吐出口列が複数設けられており、これらの吐出口列は複数の種類のインクを吐出するために用いられる。さらに、インクを吐出するためのエネルギーを発生する記録素子が各吐出口のそれぞれに対応して設けられている。このような記録素子としては、例えば通電により発生する熱エネルギを利用してインクを吐出する電気熱変換素子を用いることができ、記録信号に応じて対応する電気熱変換素子にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出することができる。

さらに記録装置１にはキャリッジ２の移動方向に沿って、スケール７が設けられている。スケール７には一定の間隔でスリットが設けられており、キャリッジ２に搭載されたエンコーダがキャリッジ２の移動に応じて、そのスリットを読み取ることでエンコーダ信号を出力する。このエンコーダ信号はキャリッジ２の移動方向のキャリッジ位置（即ち、記録ヘッドの位置）を表わす信号である。このエンコーダ信号の周期（エンコーダ信号間隔）に基づいてキャリッジの移動速度やキャリッジの位置が算出され、さらにエンコーダ信号に基づくタイミングで記録動作が行われる。

次に、加減速時に記録ヘッドから吐出されたインクの記録媒体上の着弾位置がずれる原因について図２を用いて説明する。

図２は、キャリッジを走査している際のインク滴の記録媒体上への着弾位置を模式的に示した図である。図２（ａ）は、記録ヘッド３の吐出口面３ａが記録媒体Ｐに対して平行に、キャリッジの速度Ｖで走査されている場合を示している。このとき、記録ヘッド３から吐出されたインク滴１０は、速度Ｖの影響を受けるため位置１に着弾することが予測される。すなわちキャリッジが速度Ｖで走査しているときにキャリッジが位置２から位置１に移動するためにかかる時間Ｔｖ（ｓｅｃ）とすると、キャリッジが位置２とな時より時間Ｔｖ（ｓｅｃ）前に吐出動作を行えば位置２に着弾させることができる。以下、このような吐出タイミングを調整するために用いる時間を補正時間と称する。

つまり、キャリッジが等速に走査されている場合には、常にキャリッジが当該位置となる補正時間Ｔｖ（ｓｅｃ）前のタイミングでインクが吐出されるように吐出タイミングを制御することにより、所望の位置に記録することができる。

しかしながら、キャリッジの速度Ｖが変化しているキャリッジの加減速時には位置１と位置２との間隔も変化することになるため、着弾位置が変化してしまうことになる。

また、加減速時には記録ヘッド３およびキャリッジが慣性力を受けるため、記録媒体の面に対して傾き角度θを持つことになる。

図２（ｂ）は、キャリッジ速度Ｖで記録ヘッド３が傾き角度θを有している場合の例を示してる。このとき図２（ａ）と同様に補正時間Ｔｖ（ｓｅｃ）を用いて吐出タイミングの制御を行うと、位置１ではなく位置３に着弾することになる。ここで、ヘッドが傾き角度θを持つ時の吐出面に対する垂線と記録媒体の面との接点を位置４とすると、キャリッジ２が位置４から位置２に移動するために係る時間をヘッドの傾きによる遅延時間Ｔｒ（ｓｅｃ）となる。つまり、図２（ｂ）のような場合には補正時間をＴ（Ｔ＝Ｔｖ−Ｔｒ）として吐出タイミングを制御することにより、位置２に着弾させることができる。なお、図２（ｂ）はヘッドが進行方向に対して逆方向に傾き角度θを有する場合の例で説明したが、進行方向に対して順方向の傾き角度θを有する場合には、補正時間ＴをＴ＝Ｔｖ＋Ｔｒとして求めることができる。

すなわち、加減速時にはキャリッジの速度とヘッドの傾き角度θを加味して補正時間Ｔを算出し、吐出タイミングを制御することで、等速でキャリッジを走査している際と同様に所望の位置にインクを着弾させることができる。そして同じ慣性力がヘッドに加われば同じヘッドの傾き角度θとなるため、１スキャン内における記録ヘッドの挙動は常に同じになるといえる。つまり毎回同じように加速走査・減速走査して記録動作を行う場合には、このような補正時間Ｔはキャリッジの速度に対応して決まる値であるといえる。

そのため本発明は加減速時におけるキャリッジの位置に応じた補正時間Ｔを予め求めて記憶させておき、この記憶させた情報と記録動作時のキャリッジの速度とに基づいて補正時間Ｔを算出して吐出タイミングを制御する。このように吐出タイミングを制御することで、光学センサ等を設けなくても加減速時のインクの記録媒への着弾位置を制御することができ、高画質・高印刷精度の画像を記録することができる。
以下、このような吐出タイミング制御を行う実施例について具体的に説明する。

（実施例１）
図３は実施例１に係るインクジェット記録装置１の制御部１００の概略構成を示すブロック図である。外部から入力される画像データ１１６は、インターフェース部１１５から入力されたとき、データ受信部１１４を介して画像データ処理部１１３へ入力データを受け渡され、入力画像データの補正等が行われ、印字データ生成部１１２に送られる。

一方、モータ１０５によってキャリッジ２が走査されると、スケール７に設けられたスリットをエンコーダ１０６が読み取りエンコーダ信号を生成する。そしてモータ駆動検出部１０２のエンコーダ区間検出部１０８でエンコーダ信号の周期が検知され、このエンコーダ周期に基づいて速度検出部１０９がキャリッジ２の速度データを生成する。さらに位置検出部１１０がエンコーダ周期に基づいて、キャリッジの位置データを生成する。

これらの速度データと位置データ等を受けて、吐出タイミングデータ生成部１１１が吐出タイミングデータを生成し、印字データ生成部１１２に送る。

そして印字データ生成部１１２が、吐出タイミングデータ生成部１１１で生成された吐出タイミングデータのタイミングで、画像データ処理部１１３で補正された画像データを用いて記録ヘッド３での記録を行を行うための吐出データを生成する。

本実施例においては、吐出タイミングデータ生成部１１１において、キャリッジの速度情報と位置情報とに加え、加減速時に生じるヘッドの傾きも考慮したタイミング補正を行うためのタイミング補正データも加味して吐出タイミングデータを生成している。

タイミング補正データとは、不揮発性の外部メモリ１１７内に保持されているヘッド傾き補正テーブル１１９からメモリインターフェース１１８を介して制御部１００内部の揮発性メモリ１０３へ読みだされたヘッド傾き補正データ１０４を指す。この読みだされたヘッド傾き補正データ１０４は、電源が遮断されるまでは保持される。

このようなヘッド傾き補正テーブル１１９は、記録ヘッドの傾きが生じている際に着弾位置を補正するタイミング補正データを算出するものであり、記録ヘッドの速度と当該速度における補正時間（補正値とも称する）との関係が記憶されている。このような補正テーブル１１９は、工場生産からの出荷確認時に予め設定しておくことができ、テスターパターンと呼ばれるパターンを印字して、キャリッジの走査時に発生する記録ヘッドの傾きによる着弾位置のずれを検出することにより求めることができる。

図４は、このような吐出タイミング制御を行う際の処理を示すフローチャートである。まず最初に外部から画像データが入力されると（Ｓ１）、画像データ処理部１１３で画像処理が行われる（Ｓ２）。そして、エンコーダ信号に基づいてエンコーダの区間を検出し（Ｓ３）、この検出結果に基づいてキャリッジの速度（Ｓ４）とキャリッジの位置を検出（Ｓ５）する。そして、Ｓ６で補正テーブル１１９を参照してキャリッジの速度に対応する補正時間を求める。次に、Ｓ７で補正時間を加味した吐出タイミングデータを生成する。そしてＳ８で、吐出タイミングデータで決まる吐出タイミングとなったときに画像データ処理部１１３で補正された画像データに基づいて記録ヘッドを駆動するための吐出データを生成する。そして、この生成された吐出データに基づいて、記録ヘッドで記録動作が行われる（Ｓ８）。

このように、キャリッジの速度に対応する補正時間に基づいて記録が行われるように制御することにより、キャリッジの加減速時であっても適切な位置にインク滴を着弾させることができ、高画質・高印字精度で画像を記録することができる。

次に図５を用いて、キャリッジ速度と時間の関係を示す補正テーブルの一例について説明する。図５（ａ）は、１スキャン中のキャリッジ速度と時間の関係をあらわしている。１スキャン内においてキャリッジの速度は、加速領域、定速領域、減速領域の３つに分けることができる。ここで加速領域は、キャリッジの速度ｖが０≦ｖ＜ｖ１である領域ａと、キャリッジの速度ｖがｖ１≦ｖ＜ｖ２の領域ｂに区分けされている。また減速領域は、キャリッジの速度ｖがｖ１≦ｖ＜ｖ２の領域ｄと、キャリッジの速度ｖが０≦ｖ＜ｖ１である領域ｅと、に区分けされている。そして、図５（ｂ）はこの時用いることができる補正テーブル１１９の一例を示している。図５（ｂ）に示すようにキャリッジ速度に対応するように補正時間Ｔを対応するように補正テーブルを設けることができる。

つまり、最初の加速領域ａ（０≦ｖ＜ｖ１）では補正時間Ａを適用して吐出タイミングデータを生成し、２番目の加速領域ｂ（ｖ１≦ｖ＜ｖ２）では補正時間Ｂを適用して吐出タイミングデータを生成する。さらに定速領域ｃ（ｖ＝ｖ２）ではヘッドの傾きは一定と考えられるので補正時間Ｃを適用して吐出タイミングデータを生成する。そして減速領域ｄ（ｖ１≦ｖ＜ｖ２）では補正時間Ｄを用い、減速時間ｅ（０≦ｖ＜ｖ１）では補正時間Ｅを用いて吐出タイミングデータを生成する。

なお、ここでは加速領域と減速領域をそれぞれ２つの領域に分けて補正時間を決定する例を示したが、領域の分け方をさらに細かく設定することにより、さらに高精度に着弾位置を補正することができる。

また、補正テーブルは走査の往方向と復方向とで別々に設けてもよい。

さらに、補正時間は用紙サイズや印字モードなどが変わってキャリッジの速度や加速度が変化したことに伴って変化するものであるため、印字条件毎に補正テーブルを設けておくことが好ましい。

なお、図３では補正テーブル１１９を制御部１００以外のメモリ１１７から取得する構成を示したが、図６に示すように補正テーブル２０１をあらかじめ制御部１００内部の不揮発性メモリ２００に保持しておいてもよい。このように、補正テーブルを内部メモリに保持していることにより、高速にデータ転送が行うことが可能となる。

（実施例２）
実施例１においては速度および加速度が同じ場合には、常に同じ補正テーブルを用いて吐出タイミングデータを生成する例を示したが、ここではインクタンクの重量の変化を加味して吐出タイミング制御を行う例を示す。

図７には、キャリッジの速度及び位置情報の検知及び画像データの補正処理については実施例１と同様であるが、本実施例では印字データに基づいて吐出されるインク滴（ドット）の数を計数するドットカウント部３０１が設けられている。

インクタンクがキャリッジ２に搭載されている構成においては、インクが消費されてインクタンクの重さが軽くなると、加減速時に生じる慣性力が変化するためヘッドの傾きにも影響が出てくる。そのため、あらかじめインクタンクの重さに応じた複数の補正テーブルを設けておく。そしてドットカウント部３０１によるドットカウント値（計数結果）に基づいてインクタンクの重さを見積もり、インクタンクの重さに応じて参照する補正テーブルを変え、当該補正テーブルに基づいて補正時間を決定する。このように決定することでより精度の高いヘッドの着弾位置補正を行うことが行うことが可能となる。

またインクタンクが重い場合（図８（ａ））とインクタンクが軽い場合（図８（ｂ））とで、加速領域及び減速領域の分け方が異なるように補正テーブルを設けてもよい。

１ 記録装置
２ キャリッジ
３ 記録ヘッド
１００ 制御部
１１１ 吐出タイミングデータ生成部
１１２ 印字データ生成部
１１３ 画像データ処理部

Claims (8)

1. インクを吐出するための複数の吐出口を有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを記録媒体に対して往復走査する走査手段と、
   前記記録ヘッドからのインクの吐出タイミングを制御する制御手段と、
   前記走査手段の速度を検出する検出手段と、
   記録ヘッドの吐出タイミングを補正するための補正テーブルを備えた記憶手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記補正テーブルから前記検出手段で検出された速度に対応する補正値を取得し、当該補正値に基づいて吐出タイミングを制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記補正テーブルは、前記走査手段が加速している際の補正値と定速で走査している際の補正値と減速している際の補正値とを備えてい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. 前記補正テーブルは印字条件毎に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 一定の間隔の複数のスリットを有し、前記走査手段と平行となるように設けられたスケールと、
   前記走査手段に搭載された前記スケールを読み取るエンコーダとを有し、
   前記検出手段は、前記走査手段が走査されることによって前記エンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて、速度を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドは、前記走査手段で加速走査と減速走査が行われている際に、記録媒体に対する角度が変化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記走査手段にはインクタンクが搭載されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記記憶手段は、前記インクタンクの重さに応じた複数の補正テーブルを有しており、
   前記制御手段は、前記インクタンクの重さに対応する補正テーブルを参照して前記補正値を取得することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記記録ヘッドから吐出されるインク滴の数を計数する計数手段を有し、
   前記制御手段は、前記計数手段による計数結果に基づいて参照する補正テーブルを決定することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
   

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