JP2019081324A

JP2019081324A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2019081324A
Application number: JP2017210535A
Authority: JP
Inventors: 翔太野中; Shota Nonaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-30

Abstract

【課題】記録媒体及びインクの消費を削減しつつ、キャリッジの傾きを検出することができる。【解決手段】本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジと、記録ヘッドと対向する位置で記録媒体を支持するプラテンと、を備えるインクジェット記録装置において、キャリッジに配されプラテンに支持された記録媒体との距離を測定する第１のセンサと、キャリッジに配され当該記録媒体との距離を測定する第２のセンサと、第１のセンサによる測定結果と第２のセンサによる測定結果とに基づいて、記録媒体に対するキャリッジの傾きを算出する制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

記録ヘッドに配された複数のノズルから記録媒体に向けてインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置において、インクの着弾位置の精度は、画像記録の精度に大きく影響する。インクを吐出する記録ヘッドは記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動可能なキャリッジに搭載され、そのキャリッジの移動と記録媒体の所定量ずつの搬送を繰り返すことで記録媒体に画像を記録していく。一方で、記録ヘッドの吐出口面が記録媒体の面に対して傾いてしまった場合、インクの着弾位置がずれることにより記録品質の低下に繋がる。この傾きの要因として、記録ヘッドの取り付け誤差やキャリッジをガイドするレールの歪み等が挙げられ、キャリッジの移動中に姿勢が変動する。この姿勢変動によりインクの吐出方向、および記録ヘッドと記録媒体の間の距離が変化してしまうため、記録品質が低下してしまう。

そこで、記録媒体に対するキャリッジの傾きを検出してインクの着弾位置ずれを補正する技術が提案されている。特許文献１には、記録媒体にテストパターンを記録し、そのテストパターンを光学センサで読み取ることにより記録媒体に対するキャリッジの姿勢を検出し、検出した姿勢の変動に対して補正を行う技術が開示されている。

特開２０１４−２１３４７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたキャリッジの姿勢の検出方法では、テストパターンを記録するために記録媒体やインクを多く消費してしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、記録媒体及びインクの消費を削減しつつ、記録媒体に対するキャリッジの傾きを検出することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジと、前記記録ヘッドと対向する位置で記録媒体を支持するプラテンと、を備えるインクジェット記録装置において、前記キャリッジに配され前記プラテンに支持された記録媒体との距離を測定する第１のセンサと、前記キャリッジに配され当該記録媒体との距離を測定する第２のセンサと、前記第１のセンサによる測定結果と前記第２のセンサによる測定結果とに基づいて、前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きを算出する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体及びインクの消費を削減しつつ、記録媒体に対するキャリッジの傾きを検出することができる。

本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置の記録部の上面図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置の光学センサの構成を示す断面図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの傾きによるインクの着弾位置ずれを説明する図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のプラテン上と記録媒体上とにおけるセンサ出力を示す図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置の制御シーケンスのフローチャートを示す図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの傾きの算出方法を説明する図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの姿勢検出動作を示す図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの各位置における傾き変位とインクの着弾ずれ量を示す図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置の制御部の構成を示すブロック図である。本実施形態に係るインクジェット記録装置のメインレール支持部材によるメインレールの撓みを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置（単に記録装置、プリンタとも称する）の全体構成を示す斜視図である。記録装置１００は、給送部と、搬送部と、記録部と、排出部とを備えている。

給送部は、記録媒体１０３を装置内部に給送する。搬送部は、搬送ローラ１０４を有する。搬送ローラ１０４は、給送部により給送された記録媒体１０３を搬送する。搬送ローラ１０４は、不図示の搬送モータにより駆動される。また、搬送ローラ１０４による搬送量を管理するために、搬送モータの回転量を検出する不図示のエンコーダが設けられている。

記録部は、キャリッジ１０１を備えている。キャリッジ１０１は、インクを吐出する記録ヘッド１０２を着脱自在に搭載して記録媒体の搬送方向（Ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向、キャリッジの移動方向）に往復移動するように構成されている。記録ヘッド１０２には、Ｙ方向に沿ってノズルが複数配されたノズル列２０１がＸ方向に沿って複数配列されている。またキャリッジ１０１は、メインレール２０２とサブレール２０３によりガイドされ姿勢を保持されている（図２）。メインレール２０２とサブレール２０３は、Ｘ方向において略平行になるように設置されている。メインレール（レール）２０２は、一定間隔ごとに設けられたメインレール支持部材（支持部材）２０４によって支持されている。また、Ｘ方向におけるキャリッジ１０１の位置を検出する不図示のリニアエンコーダが設けられている。記録ヘッド１０２と対向する位置には、搬送される記録媒体１０３を下方より支持するプラテン（吸引プラテン）１０５が配されている。プラテン１０５は、プラテン１０５に設けられた吸引口を通じて、不図示の吸引ファンにより記録媒体１０３を吸着するように構成されている。搬送される記録媒体１０３には、記録ヘッド１０２のそれぞれのノズル列２０１より適した配色のインクが吐出され、記録媒体１０３に画像が記録される。

また、キャリッジ１０１には、２つの光学センサ（光学式のセンサ。単にセンサとも称する。それぞれ第１のセンサ２０５，第２のセンサ２０６と称する）が配されている。図３は、光学センサの構成を示す断面図である。光学センサは、発光素子（発光部）であるＬＥＤ３０１と、受光素子（受光部）であるフォトダイオード３０２とにより構成される。ＬＥＤ３０１は、記録媒体１０３に向けて垂直方向に光を発する。ＬＥＤ３０１より発せられた光は、記録媒体１０３により反射し、フォトダイオード３０２に受光されるよう構成されている。また、フォトダイオード３０２が受光した光の強度に応じて電圧値を出力する。出力値は、光学センサと記録媒体１０３の間の距離に応じて相対的に変化する。よって、予め距離と電圧値の対応を示したテーブルを後述するＲＯＭ１００２に記憶させておくことで、出力値からキャリッジ１０１（記録ヘッド１０２）と記録媒体１０３の間の距離を算出することができる。光学センサは、図２に示すように、Ｘ方向における端部にそれぞれ取り付けられている。光学センサは、キャリッジ１０１の中心軸を対称に、かつ同じＸ軸上になるように、キャリッジ１０１の両側部に取り付けられている。光学センサは、後述するように、記録媒体に対するキャリッジの傾きを検出するために用いられる。

図４は、キャリッジの傾き（姿勢の変動）によるインクの着弾位置ずれを示す図である。メインレール２０２のわずかな湾曲や、キャリッジ１０１の自重によって、Ｙ軸回りにキャリッジの姿勢が変動することがある。Ｙ軸を中心にして回動することで、インクの着弾位置はＸ方向にずれることになる。また各ノズル列の高さ方向の位置も変わってくるため、それによりインクの着弾位置にずれが生じる。図４に示すように、記録媒体に対してキャリッジ１０１が傾いた場合は、キャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離が長くなるほど着弾位置がずれる。

インクの着弾位置のずれについては、キャリッジ１０１の姿勢の変動によるものの他、記録媒体１０３の設置状態に起因するものもある。記録媒体１０３は、搬送ローラ１０４により搬送され、吸引ファンにより吸着されながらプラテン上を通過する。このとき、プラテンの形状によっては、吸着された記録媒体１０３の表面は必ずしも平坦とはならず、一部でわずかな傾斜が生じ、記録ヘッド１０２と記録媒体１０３の間の距離が変化する場合がある。この場合でも、キャリッジ１０１が傾いていなければ、静的な着弾精度として影響は少ないが、キャリッジ１０１の姿勢が変動してインクの吐出方向が傾くと、プラテンの形状の影響が大きくなり、着弾精度に影響するおそれがある。

本実施形態では、キャリッジ１０１に取り付けられた２つの光学センサを用いて、記録媒体との距離を比較して記録媒体に対するキャリッジ１０１の傾きを検出する。キャリッジの傾きを検出するための光学センサの測定値は一時的に後述するＲＡＭ１００３に記憶させ、着弾ずれ量を演算するための各種データ等はＲＯＭ１００２に記憶させておく。２つの光学センサの出力を比較して傾きを検出したら、ＲＯＭ１００２の着弾ずれ量に関するテーブルをもとに、インクの吐出タイミングを補正する。

次に本実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの姿勢検出方法について説明する。まず記録媒体の給送を開始し、記録媒体がプラテン上を通過したら搬送を停止する。そして、キャリッジ１０１の両端部に設けた光学センサのＬＥＤ３０１を点灯させ、キャリッジ１０１を初期位置からＸ方向に移動させる。図５に、そのときのキャリッジの各位置における光学センサの出力を示す。図５のように、記録媒体上でのセンサの出力に比べ、プラテン上でのセンサの出力は大きく低下する。そこで、それぞれの出力の中間値を予め閾値として設定しておく。光学センサが記録媒体１０３の上部を通過すると、光学センサの出力が上昇するため、設定した閾値を上回った位置を記録媒体１０３の端部として検出する。センサの出力からキャリッジと記録媒体の間の距離を正確に求めようとした場合、記録媒体の端部付近では反射する光が漏れてしまい出力が低下するおそれがある。そこで、記録媒体の内側にセンサが来るようにキャリッジ１０１を移動させておく。本実施形態では、端部検出位置から２．０ｍｍ程度移動したところで出力が安定したため、余裕をもたせてキャリッジ１０１を端部検出位置から５．０ｍｍ程度移動させておく。この位置をキャリッジの姿勢検出の開始位置とする。

図６に、キャリッジの姿勢検出からインクの吐出タイミング補正までの制御シーケンスのフローチャートを示す。本制御は、例えば記録媒体の種類が変更された（記録媒体が交換された）際に実施するものとする。記録媒体の種類によって、その平坦性に違いがあり、着弾ずれ量に変化が生じるため、それに対応するためである。

まずステップＳ６０１で、記録媒体１０３の上部に位置する第１のセンサ２０５によりキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離（紙間距離）を測定する。次にステップＳ６０２で、キャリッジ１０１に配された第１のセンサ２０５と第２のセンサ２０６との直線距離に対応する距離分、キャリッジ１０１をＸ方向に移動させる。そしてステップＳ６０４で、キャリッジ１０１の停止状態において、第２のセンサ２０６によりキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離（紙間距離）を測定する。またステップＳ６０４で、第１のセンサ２０６によりキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離（紙間距離）を測定する。ここで、ステップＳ６０３での第２のセンサ２０６の測定位置は、ステップＳ６０１での第１のセンサ２０５による測定位置と同一の位置である。そのため、ステップＳ６０１での第１のセンサ２０５による測定結果と、ステップＳ６０３での第２のセンサ２０６による測定結果とを比較することで、記録媒体１０３に対するキャリッジ１０１の傾きを確認することができる。具体的には、２つの測定結果が異なる場合（２つの測定結果の差が所定値より大きい場合）、その位置においてキャリッジ１０１は傾いていると判断することができる。

図７を用いて説明する。図７に示すように、キャリッジ１０１が姿勢を変動させながら移動している状態で、ある一つの記録媒体上の測定点（所定の位置）を第１のセンサ２０５で測定した後、キャリッジ１０１を移動させて第２のセンサ２０６で記録媒体上の同一の位置を測定する。このときの第１のセンサ２０５により測定されたキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離をＡとする。また、第２のセンサ２０６により測定されたキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離をＢとする。その移動の過程における中間の位置に、第１のセンサ２０５の出力がＡ、第２のセンサ２０６の出力がＢであるような傾きをもった仮想のキャリッジ１０１を考える。インクの吐出方向を記録ヘッド１０２の吐出口面に対して垂直方向とする。このとき、第１のセンサの出力と第２のセンサの出力の差分、第１のセンサと第２のセンサの間の距離、および第１のセンサまたは第２のセンサの出力結果から、インクの着弾位置のずれ量を算出することができる。第１のセンサと第２のセンサの間の距離をＷ、キャリッジ１０１の傾き角度をθ、Ｋ個のノズル列における各ノズル列と記録媒体の間の距離をそれぞれＨｉ（１≦ｉ≦Ｋ）、着弾ずれ量をＸとする。各ノズル列の位置は決まっているため、各ノズル列と第１のセンサ２０５の間の距離をそれぞれＬｉとする。すると、それぞれのパラメータは以下の関係式で表すことができる。

ＷとＬｉは既知の定数であり、ＡとＢはセンサにより測定されるため、Ｈｉとθはそれぞれ算出可能である。よって、上記式より着弾ずれ量Ｘを算出することができる。

図６の説明に戻る。ステップＳ６０５では、再び第１のセンサ２０５と第２のセンサ２０６との直線距離に対応する距離分、キャリッジ１０１をＸ方向に移動させる。またステップＳ６０６では、キャリッジ１０１の停止状態において、第１のセンサ２０５および第２のセンサ２０６により、同時にキャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離（紙間距離）を測定する。ステップＳ６０５〜ステップＳ６０６は、ステップＳ６０７で記録媒体の反対側の端部に第１のセンサが到達したと判断されるまで繰り返し行われる。この姿勢検出動作の様子を図８に示す。ステップＳ６０７では、第１のセンサ２０５の出力が大きく低下し閾値を下回ったとき、記録媒体の反対側の端部に第１のセンサが到達したと判断し、ステップＳ６０８へ進む。ステップＳ６０８では、同一位置における第１のセンサ２０５と第２のセンサ２０６の測定結果の差分を算出し取得する。そしてステップＳ６０９へ進み、その差分と基準値とを比較してキャリッジの各位置におけるキャリッジの傾きの相対的な変位を算出する。ステップＳ６１０では、キャリッジの各位置において、キャリッジの傾きの相対変位に対する着弾ずれ量を算出する。図９に、キャリッジの各位置におけるキャリッジの傾きの相対変位と着弾ずれ量を算出した結果の例を示す。そして、ステップＳ６１１では、ＲＯＭ１００２に記憶させてある着弾ずれ量とインクの吐出タイミングの対応関係から、キャリッジの各位置におけるインクの吐出タイミングを決定し補正する。ここで、キャリッジ１０１が傾いた際の着弾ずれ量は各ノズル列によって異なるため、ノズル列２０１の位置に応じてそれぞれ補正を行う。

図１０は、本実施形態に係る記録装置の制御部の構成を示すブロック図である。制御部は、ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３を有する。ＣＰＵ１００１は、演算、制御、判断、設定などの各種処理動作を実行する。ＲＯＭ１００２は、ＣＰＵ１００１によって実行すべき制御プログラムや各種パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ１００３は、制御プログラムを実行する際に一時的に使用され、処理中のデータを格納するバッファやＣＰＵ１００１による処理のワークエリア等として用いられる。

ＣＰＵ１００１は、光学センサ２０５，２０６の出力を読み取り、キャリッジの傾きや着弾ずれ量を算出し、インクの吐出タイミングを決定することができる。またＣＰＵ１００１は、記録ヘッド１０２を駆動するヘッドドライバ１００５を制御し、記録ヘッド１０２の各吐出口より所定のタイミングでインクを吐出させることができる。またＣＰＵ１００１は、キャリッジモータ１００８を駆動するモータドライバ１００６を制御し、キャリッジ１０１の移動や停止を動作させることができる。

図１０のブロック図を用いて、本実施形態に係る姿勢検出動作を説明する。姿勢検出動作の開始位置を決めるために記録媒体１０３の端部を検出する際、まずモータドライバ１００６によりキャリッジモータ１００８を駆動させてキャリッジ１０１を移動させる。光学センサ２０５，２０６の出力とＲＯＭ１００２に記憶された閾値とを比較することで、記録媒体１０３の端部を検出する。続いて、ＣＰＵ１００１により、２つのセンサ間の距離をＲＯＭ１００２から参照し、その距離に対応する距離ずつキャリッジ１０１を移動させながら、キャリッジ１０１と記録媒体１０３の間の距離を繰り返し測定する。光学センサ２０５，２０６により読み取った出力はＲＡＭ１００３に一時的に保存する。姿勢検出動作の停止タイミングは、開始位置と同様の手順で記録媒体１０３の端部を検知することにより決定する。光学センサ２０５，２０６の出力からキャリッジの各位置における着弾ずれ量を算出した後、対応する吐出タイミングをＲＯＭ１００２から読み出し、ヘッドドライバ１００５を制御して、記録ヘッド１０２よりインクを吐出させる。

本実施形態では、光学センサはキャリッジ１０１の両側端に取り付ける構成とした。キャリッジ１０１の姿勢が変動したときに記録媒体１０３からの距離が最も大きく変化するのは、Ｘ方向におけるキャリッジ１０１の両端部だからである。よって、キャリッジ１０１の両側部に光学センサを取り付けることで、わずかなキャリッジ１０１の姿勢変動にも対応し、検出精度を向上することができている。検出精度を向上するためには、２つの光学センサ間の距離はできるだけ離しておくことが望ましい。

また本実施形態においては、光学センサによる読み取り測定を２つの光学センサ間の距離に対応する距離ごとに行う構成であったが、記録媒体上の測定点は変更しても良い。例えば、測定点を増やすことで、検出精度の向上に繋がる。また測定点を減らすことで、姿勢検出動作に要する時間を短縮することができる。一方、ある程度の検出精度を担保するためには、一定数以上の測定点は必要である。図１１は、本実施形態に係る記録装置のメインレール支持部材によるメインレールの撓みを示す図である。例えば、図１１に示す区間Ａ、区間Ｂのように、メインレール支持部材２０４の間において、組み立て誤差等によりメインレール支持部材２０４を基点としてメインレール２０２に撓みが生じ、区間ごとにそれぞれキャリッジの姿勢が変動する場合がある。よって、メインレール支持部材２０４の間において測定を少なくとも１回実施するような間隔毎に測定点を設けることが望ましい。

以上、本実施形態によれば、テストパターンを記録する必要がないため、記録媒体及びインクの消費を削減しつつ、記録媒体に対するキャリッジの傾きを検出し、インクの着弾位置のずれを低減することができる。また、本実施形態によれば、キャリッジの姿勢の検出において記録媒体上の同一の測定点におけるセンサの出力値を比較しているため、プラテンの形状に位置毎のばらつきがあったとしも、測定においてその影響を受けない。すなわち、キャリッジの各位置においてキャリッジと記録媒体の間の距離に変化があった場合でも、プラテンの形状によらずに、記録媒体に対するキャリッジの傾きを正確に検出することができる。

１００記録装置
１０１キャリッジ
１０２記録ヘッド
１０５プラテン
２０５第１のセンサ
２０６第２のセンサ

Claims

インクを吐出する記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジと、前記記録ヘッドと対向する位置で記録媒体を支持するプラテンと、を備えるインクジェット記録装置において、
前記キャリッジに配され前記プラテンに支持された記録媒体との距離を測定する第１のセンサと、前記キャリッジに配され当該記録媒体との距離を測定する第２のセンサと、前記第１のセンサによる測定結果と前記第２のセンサによる測定結果とに基づいて、前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きを算出する制御手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記制御手段は、記録媒体上の所定の位置において前記第１のセンサに前記記録媒体との距離を測定させた後、前記所定の位置において前記第２のセンサに前記記録媒体との距離を測定させ、当該第１のセンサによる測定結果と当該第２のセンサによる測定結果との差分から前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きを算出する、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。
前記制御手段は、前記第１のセンサに前記記録媒体との距離を測定させた後、前記キャリッジを当該キャリッジの移動方向における前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間の距離に対応する距離だけ移動させてから、前記第２のセンサに前記記録媒体との距離を測定させ、当該第１のセンサによる測定結果と当該第２のセンサによる測定結果との差分から前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きを算出する、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。
前記制御手段は、前記第１のセンサによる測定と前記第２のセンサによる測定を、前記キャリッジが前記記録媒体の端部から前記記録媒体のもう一方の端部に移動するまで繰り返し実施する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記制御手段は、前記キャリッジを移動させながら、前記第１のセンサまたは前記第２のセンサに前記記録媒体との距離と前記プラテンとの距離を測定させ、当該測定結果を比較することにより前記記録媒体の端部を検出する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記キャリッジの移動をガイドするレールと、
前記レールを支持する第１の支持部材と、
前記キャリッジの移動方向における前記第１の支持部材と異なる位置において、前記レールを支持する第２の支持部材と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のセンサによる測定と前記第２のセンサによる測定を、前記移動方向における前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との間において少なくとも１回実施する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記制御手段は、算出された前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きに基づいて前記記録ヘッドから吐出されるインクの着弾ずれ量を算出し、当該着弾ずれ量に基づいて前記記録ヘッドによるインクの吐出タイミングを決定する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記制御手段は、記録媒体が交換されたときに前記記録媒体に対する前記キャリッジの傾きを算出する、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサは、記録媒体に向けて光を発する発光素子と、当該記録媒体から反射した光を受光する受光素子とを有する光学式のセンサである、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記第１のセンサは前記キャリッジの移動方向における端部に配され、
前記第２のセンサは前記キャリッジの移動方向において前記第１のセンサが配された端部と反対側の端部に配されている、
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。