JP2023031459A - 液体吐出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体の記録媒体への着弾位置ずれを短時間に補正可能な液体吐出装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルが所定方向に沿って配列しているノズル列を複数有するヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する液体吐出装置であって、前記ノズル列から吐出された前記液体の前記記録媒体への着弾位置を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づき、前記着弾位置を補正する補正部と、前記複数のノズル列それぞれから吐出された前記液体の前記着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する格納部と、を備え、前記検出部は、前記複数のノズル列のうち、予め定められた１つの代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果と、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、前記複数のノズル列全ての前記着弾位置を補正する。【選択図】図６

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。
従来、記録媒体に液体を吐出して画像を形成する液体吐出装置が知られている。
また、液体を吐出するヘッドを備えるキャリッジの主走査を往復で双方向に行いつつ、記録媒体上に画像を形成する液体吐出装置であって、主走査方向における往路と復路において、液体が記録媒体に着弾する位置（着弾位置）のずれを補正するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１等の従来の構成では、ヘッドと記録媒体との間隔が変更されるたびに、ヘッドに含まれる複数のノズル列全部に対して着弾位置ずれの補正を行うため、補正に時間がかかる懸念があった。
本発明は、液体の記録媒体への着弾位置ずれを短時間に補正可能な液体吐出装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルが所定方向に沿って配列しているノズル列を複数有するヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する液体吐出装置であって、前記ノズル列から吐出された前記液体の前記記録媒体への着弾位置を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づき、前記着弾位置を補正する補正部と、前記複数のノズル列それぞれから吐出された前記液体の前記着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する格納部と、を備え、前記検出部は、前記複数のノズル列のうち、予め定められた１つの代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果と、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、前記複数のノズル列全ての前記着弾位置を補正する。
本発明によれば、液体の記録媒体への着弾位置ずれを短時間に補正可能な液体吐出装置を提供することができる。
実施形態に係る液体吐出装置の構成例を示す斜視図である。 実施形態に係る液体吐出装置の構成例を示す側面図である。 実施形態に係るキャリッジの構成例を示す図である。 実施形態に係る撮像部の構成例を示す図である。 実施形態に係るメイン制御基板の構成例を示すブロック図である。 実施形態に係るメイン制御基板の機能構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る補正用パターンを説明する図である。 実施形態に係る液体吐出装置による補正方法を説明する図である。 実施形態に係る液体吐出装置による補正動作例を示すフロー図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について詳細に説明する。各図面において、同一構成部には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
以下に示す図でＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により方向を示す場合があるが、Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る液体吐出装置が備えるキャリッジの移動方向である主走査方向を示し、Ｙ軸に沿うＹ方向は記録媒体の移動方向である副走査方向を示し、Ｚ軸に沿うＺ方向は、主走査方向および副走査方向の両方に直交する方向を示すものとする。
またＸ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記する。またＺ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。但し、これらのことは、液体吐出装置の使用時における向きを制限するものではなく、液体吐出装置の向きは任意である。
［実施形態］
＜液体吐出装置１００の構成例＞
図１および図２を参照して、液体吐出装置１００の構成について説明する。図１は、実施形態に係る液体吐出装置１００を＋Ｚ方向側から視た斜視図である。図２は、液体吐出装置１００を＋Ｘ方向側から視た側面図である。
液体吐出装置１００は、ヘッドを主走査方向に移動させながら、液体の一例としてのインクを吐出し、記録媒体の一例であるロール紙に画像を形成するシリアル型の画像形成装置である。
図１に示すように、液体吐出装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１の下側に配置された給紙装置１０２と、装置本体１０１の－Ｚ方向側に配置された巻取り装置１０３と、を備える。給紙装置１０２は、装置本体１０１と別体で装置本体１０１の－Ｚ方向側に配置されてもよいし、図２に示すように、装置本体１０１と一体に構成されてもよい。巻取り装置１０３も装置本体１０１と別体で装置本体１０１の－Ｚ方向側に配置されてもよいし、図２に示すように装置本体１０１と一体に構成されてもよい。
図２に示すように、装置本体１０１の内部には、ロール状の記録媒体であるロール紙１２０を給紙する給紙装置１０２と、ロール状の記録媒体であるロール紙１２０を巻き取る巻取り装置１０３と、ロール紙１２０に画像を形成する画像形成部１０４とが設けられている。
画像形成部１０４は、液体吐出装置１００に設けられた両側板に固定されたガイド部材であるガイド１を備えている。ガイド１は、キャリッジ５をＸ方向（主走査方向、キャリッジ移動方向）に移動可能に支持している。
図１に示すように、液体吐出装置１００は、Ｘ方向の一方側に設けられ、キャリッジ５を往復移動させる駆動源である主走査モータ８を備えている。主走査モータ８によって回転駆動される駆動プーリ９とＸ方向の他方側に配置された従動プーリ１０との間には、タイミングベルト１１が掛け回されている。タイミングベルト１１にはキャリッジ５のベルト保持部が固定されており、主走査モータ８が駆動されることによって、キャリッジ５はＸ方向に往復移動する。
キャリッジ５は、複数のヘッドと、複数のヘッドそれぞれにインクを供給する複数のヘッドタンクと、を一体に搭載している。ヘッドは、インクを吐出する複数のノズルがＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に沿って配列しているノズル列を複数備えている。またヘッドは、インクの吐出方向が－Ｚ方向に沿うように、このノズル列を備えている。
液体吐出装置１００は、キャリッジ５の移動方向に沿ってエンコーダシート１２を備えている。キャリッジ５はエンコーダシート１２を読取るエンコーダセンサを備えている。エンコーダシート１２およびエンコーダセンサはリニアエンコーダを構成しており、液体吐出装置１００は、リニアエンコーダの出力からキャリッジ５の位置および速度を検出することができる。
液体吐出装置１００は、キャリッジ５の主走査領域のうち、ロール紙１２０に画像形成する形成領域に、給紙装置１０２によりロール紙１２０を給送する。また液体吐出装置１００は、搬送手段２１によりキャリッジ５の主走査方向と直交するＹ方向に、間欠的にロール紙１２０を搬送する。
図１に示すように、液体吐出装置１００は、装置本体１０１に交換可能に装着されるメインタンクであるインクカートリッジ５０を備えている。インクカートリッジ５０は、ヘッドのヘッドタンクに供給チューブを介して各色のインクを供給する。また、液体吐出装置１００は、Ｘ方向の一方側であって、搬送ガイド部材２５の側方に、ヘッドの維持回復を行う維持回復機構８０を備えている。
図２に示すように、搬送手段２１は、給紙装置１０２から給紙されるロール紙１２０を搬送する搬送ローラ２３と、搬送ローラ２３に向き合って配置された加圧ローラ２４と、を備える。液体吐出装置１００は、搬送ローラ２３の下流側に、複数の吸引穴が形成された搬送ガイド部材２５と、搬送ガイド部材２５の吸引穴から吸引を行う吸引手段としての吸引ファン２６と、を備える。
給紙装置１０２は、ロール体１１２を備えている。ロール体１１２は、芯部材である紙管などの中空軸部１１４にロール紙１２０をロール状に巻き付けたものである。本実施形態では、ロール体１１２として、ロール紙１２０の終端を糊付けなどの接着で中空軸部１１４に固定したもの、またはロール紙１２０の終端を中空軸部１１４に接着していない非固定のもののいずれも装着可能である。
図２において、液体吐出装置１００は、給紙装置１０２のロール体１１２から引き出されるロール紙１２０をガイドするガイド部材１３０と搬送ガイド部材２５の下流側において、吸引後のロール紙１２０をガイドする排紙ガイド部材１３１を備えている。
巻取り装置１０３は、芯部材である紙管などの中空軸１１５を備え、ロール紙１２０の先端が中空軸１１５にテープ等の接着部材等により接着されている。
液体吐出装置１００は、画像形成時において、キャリッジ５をＸ方向に移動し、給紙装置１０２から給送されるロール紙１２０を、搬送手段２１によって間欠的に送る。液体吐出装置１００は、画像データ（画像情報）に応じてヘッドを駆動させてインクを吐出させることにより、ロール紙１２０上に画像を形成する。液体吐出装置１００は、画像が形成されたロール紙１２０を、排紙ガイド部材１３１により案内し、巻取り装置１０３内の中空軸１１５に巻き取る。
液体吐出装置１００は、排紙ガイド部材１３１の搬送方向下流側には、画像が形成されたロール紙１２０を所定の長さで切断する切断手段としてのカッタ２７を備えている。
＜キャリッジ５の構成例＞
図３および図４を参照して、キャリッジ５の構成を説明する。図３はキャリッジ５の構成の一例を示す図である。図３は、－Ｚ方向側から視たキャリッジ５を示している。図４は、キャリッジ５が備える撮像部２０の構成の一例を示す図である。
図３に示すように、キャリッジ５は、スタガ配置（千鳥配置）により設けられた３つのヘッド６ａ、６ｂおよび６ｃを備えている。以下、これらのヘッド６ａ、６ｂおよび６ｃを区別しない場合には、総称してヘッド６と表記する。ヘッド６は、インクを吐出するノズルが形成されているノズル面が－Ｚ方向側に向くように、キャリッジ５に支持されている。
ヘッド６は、Ｙ方向（副走査方向）に並ぶように形成された多数のノズルからなるノズル列を備えている。具体的には、ヘッド６ａ、６ｂおよび６ｃそれぞれは、イエロー（Ｙ）インクを吐出するノズル列６０Ｙと、シアン（Ｃ）インクを吐出するノズル列６０Ｃと、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するノズル列６０Ｍと、ブラック（Ｋ）インクを吐出するノズル列６０Ｋと、を備えている。ノズル列６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍおよび６０Ｋを区別しない場合には、総称してノズル列６０と表記する。
換言すると、ヘッド６は、インクを吐出する複数のノズルが、所定方向の一例であるＹ方向に沿って配列しているノズル列６０を４つ備える。液体吐出装置１００は、３つのヘッド６を備え、ヘッド６それぞれは４つのノズル列６０を備えるため、合計１２個のノズル列６０を備えている。
液体吐出装置１００は、ロール紙１２０をＹ方向に間欠的に搬送し、ロール紙１２０の搬送が停止している間に、キャリッジ５をＸ方向に往復移動させながら、画像データに応じてノズル列６０に含まれている複数のノズルからインクを選択的に吐出させ、ロール紙１２０上に画像を形成する。
また、キャリッジ５は、ロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰを撮像するための撮像部２０を備えている。撮像部２０は、後述する代表ノズル列から吐出されたインクにより、ロール紙１２０に形成された所定の補正用パターンを撮像する。
撮像部２０は、図４に示すように、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等の２次元イメージセンサ２０１と、ロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰの光学像を２次元イメージセンサ２０１の受光面に結像する結像レンズ２０２と、を備える。この撮像部２０は、結像レンズ２０２を介して入射した光を２次元イメージセンサ２０１により電気信号に変換し、補正用パターンＰの撮像画像として出力する。
撮像部２０は、例えば、液体吐出装置１００における画像の形成領域にセットされたロール紙１２０に対して結像レンズ２０２の光軸が略垂直となる状態で、任意の取付部材によりキャリッジ５に取り付けられている。なお、撮像部２０は、ロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰを適切に撮像できるように配置されていればよく、必ずしもキャリッジ５に搭載されていなくてもよい。
＜メイン制御基板１３５の構成例＞
次に、液体吐出装置１００が備えるメイン制御基板１３５の構成について説明する。図５は、メイン制御基板１３５のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、メイン制御基板１３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、ＲＯＭ（Read only Memory）１３６と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３７と、ヘッドドライバ１３８と、主走査ドライバ１０５と、副走査ドライバ１０６と、制御用ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１２５と、を備える。ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１３６、ＲＡＭ１３７、ヘッドドライバ１３８、主走査ドライバ１０５、副走査ドライバ１０６および制御用ＦＰＧＡ１２５は、メイン制御基板１３５に設けられている。ヘッド６、エンコーダセンサ１３および撮像部２０は、キャリッジ５に設けられている。
ＣＰＵ１１０は、液体吐出装置１００の全体の制御を司る。例えば、ＣＰＵ１１０は、ＲＡＭ１３７を作業領域として利用して、ＲＯＭ１３６に格納された各種の制御プログラムを実行し、液体吐出装置１００における各種動作を制御するための制御指令を出力する。特に、本実施形態に係る液体吐出装置１００においては、補正用パターンを形成する機能や距離計測装置としての機能、距離に基づいて画像形成の位置に関わるパラメータを調整する機能等を、このＣＰＵ１１０により実現する。
ヘッドドライバ１３８、主走査ドライバ１０５および副走査ドライバ１０６それぞれは、ヘッド６、主走査モータ８および副走査モータ１４を駆動するためのドライバである。
制御用ＦＰＧＡ１２５は、ＣＰＵ１１０と連携して液体吐出装置１００における各種動作を制御する。制御用ＦＰＧＡ１２５は、機能的な構成要素として、例えば、ＣＰＵ制御部１２１、メモリ制御部１２２、インク吐出制御部１２３、センサ制御部１２４およびモータ制御部１２６を備える。
ＣＰＵ制御部１２１は、ＣＰＵ１１０と通信を行って、制御用ＦＰＧＡ１２５が取得した各種情報をＣＰＵ１１０に伝えるとともに、ＣＰＵ１１０から出力された制御指令を入力する。
メモリ制御部１２２は、ＣＰＵ１１０がＲＯＭ１３６やＲＡＭ１３７にアクセスするためのメモリ制御を行う。
インク吐出制御部１２３は、ＣＰＵ１１０からの制御指令に応じてヘッドドライバ１３８の動作を制御することにより、ヘッドドライバ１３８により駆動されるヘッド６からのインクの吐出タイミングを制御する。
センサ制御部１２４は、エンコーダセンサ１３から出力されるエンコーダ値などのセンサ信号に対する処理を行う。例えばセンサ制御部１２４は、エンコーダセンサ１３から出力されるエンコーダ値に基づいて、キャリッジ５の位置、移動速度、または移動方向等を計算する処理を実行する。
モータ制御部１２６は、ＣＰＵ１１０からの制御指令に応じて主走査ドライバ１０５の動作を制御することにより、主走査ドライバ１０５により駆動される主走査モータ８を制御して、キャリッジ５の主走査方向への移動を制御する。また、モータ制御部１２６は、ＣＰＵ１１０からの制御指令に応じて副走査ドライバ１０６の動作を制御することにより、副走査ドライバ１０６により駆動される副走査モータ１４を制御して、ロール紙１２０のＹ方向への移動を制御する。
なお、以上の各部は、制御用ＦＰＧＡ１２５により実現する制御機能の一例であり、これら以外にも様々な制御機能を制御用ＦＰＧＡ１２５により実現する構成としてもよい。また、上記の制御機能の全部または一部を、ＣＰＵ１１０または他の汎用のＣＰＵにより実行されるプログラムによって実現する構成であってもよい。また、上記の制御機能の一部を、制御用ＦＰＧＡ１２５とは異なる他のＦＰＧＡやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用のハードウェアにより実現する構成であってもよい。
ヘッド６は、ＣＰＵ１１０および制御用ＦＰＧＡ１２５により動作制御されるヘッドドライバ１３８により駆動され、ロール紙１２０にインクを吐出して画像を形成する。
エンコーダセンサ１３は、エンコーダシートのマークを検知して得られるエンコーダ値を制御用ＦＰＧＡ１２５に出力する。このエンコーダ値は、制御用ＦＰＧＡ１２５のセンサ制御部１２４において、キャリッジ５の位置、移動速度および移動方向を計算するために用いられる。センサ制御部１２４がエンコーダ値から計算したキャリッジ５の位置、移動速度および移動方向は、ＣＰＵ１１０に送られる。ＣＰＵ１１０は、このキャリッジ５の位置、移動速度および移動方向に基づき、主走査モータ８を制御するための制御指令を生成してモータ制御部１２６に出力する。
撮像部２０は、ＣＰＵ１１０による制御のもとでロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰを撮像し、補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍを出力する。撮像部２０から出力される補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍは、制御用ＦＰＧＡ１２５に送られて、例えばＲＡＭ１３７などの所定の記憶領域に一時的に保存される。
撮像部２０は、２次元イメージセンサ２０１の光電変換により得られたアナログ信号をデジタルの画像データにＡＤ（Analog／Digital）変換し、その画像データに対してシェーディング補正やホワイトバランス補正、γ補正、画像データのフォーマット変換等の各種の画像処理を行った後に出力する機能を内蔵している。２次元イメージセンサ２０１の各種動作条件の設定は、ＣＰＵ１１０から制御用ＦＰＧＡ１２５を介して転送される各種設定信号に従って行われる。なお、画像データに対する各種の画像処理は、その一部あるいは全部を撮像部２０の外部で行うようにしてもよい。
液体吐出装置１００においては、ＣＰＵ１１０および制御用ＦＰＧＡ１２５によって制御されるヘッドドライバ１３８、主走査ドライバ１０５および副走査ドライバ１０６と、これらにより駆動されるヘッド６、主走査モータ８および副走査モータ１４により、ロール紙１２０に画像を形成する画像形成部１０４が構成される。
図６および図７を参照して、メイン制御基板１３５の機能構成について説明する。
図６は、メイン制御基板１３５の機能構成の一例を示すブロック図である。図７は、液体吐出装置１００が位置ずれ補正のために使用する補正用パターンＰについて説明する図である。
図６に示すように、メイン制御基板１３５は、パターン形成部１４１と、検出部１４２と、補正部１４３と、格納部１４４と、を備える。メイン制御基板１３５は、例えば、ＣＰＵ１１０がＲＡＭ１３７を作業領域として利用して、ＲＯＭ１３６に格納された制御プログラムを実行することにより、パターン形成部１４１、検出部１４２および補正部１４３の各機能を実現する。またメイン制御基板１３５は、例えば、ＲＯＭ１３６等により格納部１４４の機能を実現する。
本実施形態においては、メイン制御基板１３５は、パターン形成部１４１により、ロール紙１２０に所定の補正用パターンＰを形成し、形成された補正用パターンＰを撮像部２０が撮像した撮像画像Ｉｍに基づいて、検出部１４２により補正用パターンＰの位置を検出する。
図７に示すように、補正用パターンＰは、Ｙ方向に沿って延伸し、Ｘ方向に沿って配列している３つの線状のパターンであるラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２を含む。ラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２のうち、ラインパターンＰ０は、インクの着弾位置ずれ補正の基準となるラインパターンである。ラインパターンＰ０を挟んでＸ方向に沿った両側に形成された２本のラインパターンＰ１およびＰ２は、ラインパターンＰ０に対する位置を検出する対象となるラインパターンである。ここで、インクの着弾位置とは、ヘッドから吐出された液体が記録媒体上に着地して付与される位置をいう。
撮像領域７１は、ロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰが、撮像部２０により撮像される領域を表している。撮像部２０は、撮像領域７１の撮像画像Ｉｍを検出部１４２に出力する。検出部１４２は、撮像画像Ｉｍに基づいて、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２の位置を検出する。ラインパターンＰ１およびＰ２それぞれの位置は、Ｘ方向におけるインクの着弾位置に対応する。
メイン制御基板１３５は、検出部１４２により検出されたラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２の位置情報から、補正部１４３により、ラインパターンＰ１およびＰ２のＸ方向におけるインクの着弾位置ずれを補正する。
ここで、液体吐出装置１００は、１２個のノズル列６０それぞれの位置ずれを補正するためには、１２個のノズル列６０同士の２１通りの組合せそれぞれにおいて、Ｘ方向におけるインクの着弾位置を補正することが求められる。従って、補正時間はノズル列６０同士の組合せの数に応じて長くなる。
またノズル列６０同士の組合せごとに、ロール紙１２０上に補正用パターンＰを形成する必要があるため、ノズル列６０同士の組合せの数に応じて、インクの着弾位置補正のために使用されるロール紙１２０の量とインクの量が多くなる。インクの着弾位置補正のために使用されるロール紙１２０の量とインクの量は、液体吐出装置１００が目的とする画像形成のために使用されるものではないため、無駄になる。
一方、インクの着弾位置ずれは、ロール紙１２０等の記録媒体の厚み等に応じたヘッド６と記録媒体との間の距離の変化によって変化する。そのため、記録媒体の厚みが変更されるたびに、多大な時間を要し、且つロール紙１２０やインクの無駄が多くなるインクの着弾位置ずれの補正を行うことは好ましくない。
本実施形態では、液体吐出装置１００は、検出部１４２により、ノズル列６０から吐出されたインクのロール紙１２０への着弾位置を検出し、補正部１４３により、検出部１４２による検出結果に基づき、上記の着弾位置を補正する。また、液体吐出装置１００は、格納部１４４により、複数のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する。
液体吐出装置１００は、検出部１４２により、複数のノズル列６０のうち、予め定められた１つの代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置を検出し、補正部１４３により、代表ノズル列の着弾位置の検出部１４２による検出結果と、格納部１４４に格納された着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、複数のノズル列６０全ての着弾位置を補正する。これにより、１つの代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置のみを検出すればよいため、インクの着弾位置ずれの補正時間を短縮し、またロール紙１２０やインクの無駄を低減できる。
以下、各機能構成について、さらに詳しく説明する。
パターン形成部１４１は、例えばＲＯＭ１３６等に予め格納されたパターンデータを読み込み、このパターンデータに応じた画像形成動作を画像形成部１０４に行わせることにより、ロール紙１２０上に補正用パターンＰを形成する。
パターン形成部１４１によりロール紙１２０上に形成された補正用パターンＰは、撮像部２０により撮像される。補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍは、制御用ＦＰＧＡ１２５を介してＲＡＭ１３７などに格納され、一時的に保持される。
検出部１４２は、ノズル列６０から吐出されたインクのロール紙１２０への着弾位置を検出する。検出部１４２は、例えば撮像部２０により撮像された補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍに基づいて、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置を検出する。
より具体的には、検出部１４２は、撮像部２０により撮像されてＲＡＭ１３７等に格納された補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍを読み出し、撮像画像Ｉｍに対して２値化処理等の所定の処理を施すことによって、撮像画像ＩｍにおけるラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２の位置を演算により検出する。
ここで、代表ノズル列とは、液体吐出装置１００が備える複数のノズル列のうち、予め定められた１つのノズル列をいう。複数のノズル列のうちのどれを代表ノズル列とするかは、特に制限はない。例えば、本実施形態においては、代表ノズル列は、ヘッド６ａにおけるノズル列６０Ｋである。
検出部１４２により検出される位置情報は、画素数単位で表される画像の２次元座標上の位置情報である。撮像画像ＩｍにおけるラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２は、多くの場合、複数の画素の塊として得られるが、検出部１４２は、例えばその塊の重心位置等の予め定められた位置を検出する。
検出部１４２は、撮像画像Ｉｍにおいて、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２のＸ方向における位置（距離）を画素数単位により検出する。検出部１４２は、予め定められた撮像部２０の撮像倍率情報を用いて、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２のＸ方向における画素数単位の距離を、例えばｍｍ単位の長さにより表される実際の距離である実距離に変換する。
検出部１４２は、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２のＸ方向におけるｍｍ単位の実距離と、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２の元データに基づく実距離と、の差分から位置ずれ量ｓを検出できる。検出部１４２は、検出した位置情報を、補正部１４３に出力する。
補正部１４３は、位置ずれ量ｓの検出部１４２による検出結果と、格納部１４４に格納された着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、１２個のノズル列６０全ての着弾位置ずれを補正する。例えば、補正部１４３は、代表ノズル列から吐出されたインクの位置ずれ量ｓの検出結果に基づき、格納部１４４に格納された着弾位置同士の関係に関わる情報を参照して、１２個のノズル列６０全ての着弾位置を補正する。
より具体的には、補正部１４３は、格納部１４４を参照してノズル列６０同士の位置関係を示す情報を取得し、ノズル列６０ごとにおいて、代表ノズル列の位置ずれｓに対して代表ノズル列との位置関係を示す情報を加算して、全てのノズル列６０の位置ずれ量ｓを取得する。
補正部１４３は、全てのノズル列６０の位置ずれ量ｓに応じ、全てのノズル列６０において画像形成部１０４による画像形成に関わるパラメータを補正する。画像形成に関わるパラメータは、例えば、ヘッド６のインク吐出タイミングを制御するパラメータや、キャリッジ５の移動速度を制御するパラメータ等である。補正部１４３は、これらのパラメータの補正値を制御用ＦＰＧＡ１２５に伝えることで、インク吐出制御部１２３やモータ制御部１２６等による制御動作を補正することができる。
格納部１４４は、複数のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置同士の関係に関わる情報を予め格納する。格納部１４４が格納する情報は、例えばノズル列６０同士の全ての組合せである２１通りの組合せにおいて、ノズル列６０同士の位置関係を示す情報である。
液体吐出装置１００は、格納部１４４に格納する情報を取得する際には、パターン形成部１４１により、ノズル列６０同士の全ての組合せにおいて、補正用パターンＰをロール紙１２０に形成する。そして液体吐出装置１００は、撮像部２０により、組合せごとの補正用パターンＰを撮像し、検出部１４２により、組合せごとの位置ずれ量ｓを検出し、検出した位置ずれ量ｓを組合せに対応付けて格納部１４４に格納する。
液体吐出装置１００は、格納部１４４に格納する情報の取得を、例えば、液体吐出装置１００の工場出荷時や、液体吐出装置１００の客先への納品時等に１回だけ行えばよく、記録媒体の厚み等が変更されるたびに行わなくてよい。
補正部１４３は、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置について、検出部１４２により検出する。補正部１４３は、代表ノズル列以外のノズル列から吐出されたインクの着弾位置について、代表ノズル列の位置ずれ量ｓの検出結果に基づき、格納部１４４が格納する情報を参照して取得し、この取得した情報に基づいて補正する。
＜液体吐出装置１００によるインク着弾位置ずれの補正方法＞
図８は、液体吐出装置１００によるＸ方向におけるインク着弾位置ずれの補正方法の一例を説明する図である。図８は、撮像画像Ｉｍに形成された補正用パターンＰを示している。
図８に示すように、距離ａは、基準とするラインパターンＰ０と、検出対象となるラインパターンＰ１と、の間のＸ方向における距離である。距離ｂは、基準とするラインパターンＰ０と、検出対象となるラインパターンＰ２と、の間のＸ方向における距離である。
液体吐出装置１００による補正においては、検出部１４２は、以下の手順を行う。
（１）撮像画像Ｉｍにおいて、距離ａと、距離ｂを検出する。この場合の距離の単位は画素数である。
（２）撮像画像Ｉｍにおいて、ラインパターンＰ０に対するラインパターンＰ１およびＰ２の位置ずれ量ｓ'を以下の式により検出する。位置ずれ量ｓ'の単位は画素数である。
（ａ＋ｂ）／２－ａ＝ｓ'
（３）撮像画像Ｉｍにおける位置ずれ量ｓ'と、撮像画像Ｉｍにおける補正用パターンＰの幅Ｗ'との割合値ｆを以下の式により算出する。なお、幅Ｗ'は、距離ａと距離ｂの和である。
ｓ'／Ｗ'＝ｆ
（４）割合値ｆに、ロール紙１２０上に形成される補正用パターンＰの実際の幅Ｗを乗算してロール紙１２０上での位置ずれ量ｓを検出する。位置ずれ量ｓの単位は［ｍｍ］である。
このようにして、液体吐出装置１００は、位置ずれ量ｓを検出できる。
＜液体吐出装置１００による補正動作例＞
図９は、液体吐出装置１００による補正動作の一例を示すフローチャートである。液体吐出装置１００は、ロール紙１２０等の記録媒体の厚みが変更される等して主に記録媒体とヘッド６との距離が変更された場合に、液体吐出装置１００のユーザによる操作部を用いた着弾位置補正処理の開始指示に応じて、図９の動作を開始する。
まず、ステップＳ９１において、液体吐出装置１００は、１２個のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置同士の関係に関わる情報を、格納部１４４が格納しているか否かを判定する。
ステップＳ９１において、格納していないと判定された場合には（ステップＳ９１、Ｎｏ）、ステップＳ９２において、液体吐出装置１００は、パターン形成部１４１により、１２個のノズル列６０における２１通りの組合せごとに、ロール紙１２０上に２１個の補正用パターンＰを形成する。
続いて、ステップＳ９３において、液体吐出装置１００は、撮像部２０により、２１個の補正用パターンＰを撮像し、２１個の撮像画像Ｉｍを検出部１４２に渡す。
続いて、ステップＳ９４において、液体吐出装置１００は、検出部１４２により、２１個の撮像画像Ｉｍから２１個の位置ずれ量ｓを検出し、検出結果を補正部１４３および格納部１４４それぞれに渡す。
続いて、ステップＳ９５において、液体吐出装置１００は、格納部１４４により、２１個の位置ずれ量ｓを格納する。その後、液体吐出装置１００は、動作をステップＳ１００に移行する。
一方、ステップＳ９１において、格納していると判定された場合には（ステップＳ９１、Ｙｅｓ）、ステップＳ９６において、液体吐出装置１００は、パターン形成部１４１により、１つの代表ノズル列から吐出されたインクにより、ロール紙１２０上に１つの補正用パターンＰを形成する。
続いて、ステップＳ９７において、液体吐出装置１００は、撮像部２０により、１つの補正用パターンＰを撮像し、１つの撮像画像Ｉｍを検出部１４２に渡す。
続いて、ステップＳ９８において、液体吐出装置１００は、検出部１４２により、１つの撮像画像Ｉｍから１つの位置ずれ量ｓを検出し、検出結果を補正部１４３に渡す。
続いて、ステップＳ９９において、補正部１４３は、検出部１４２により検出された代表ノズル列の位置ずれ量ｓに基づき、格納部１４４を参照して、１２個のノズル列６０のうち、代表ノズル列以外の２０個のノズル列６０における位置ずれ量ｓを取得する。補正部１４３は、１つの代表ノズル列の位置ずれ量ｓと、代表ノズル列以外の２０個のノズル列６０それぞれの位置ずれ量ｓの合計２１個のノズル列６０の位置ずれ量ｓを取得する。
続いて、ステップＳ１００において、液体吐出装置１００は、１２個のノズル列６０の位置ずれを補正する。
このようにして、液体吐出装置１００は、１２個のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置ずれを補正することができる。
＜液体吐出装置１００の作用効果＞
以上説明してきたように、実施形態に係る液体吐出装置１００は、インク（液体）を吐出する複数のノズルがＹ方向（所定方向）に沿って配列しているノズル列６０を４つ備える３つのヘッド６を備え、ロール紙１２０（記録媒体）に画像を形成する液体吐出装置である。本実施形態においては、ノズル列６０は合計１２個である。
液体吐出装置１００は、ノズル列６０から吐出されたインクのロール紙１２０への着弾位置を検出する検出部１４２と、検出部１４２による検出結果に基づき、着弾位置を補正する補正部１４３と、１２個のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する格納部１４４と、を備える。
液体吐出装置である。
検出部１４２は、１２個のノズル列６０のうち、予め定められた１つの代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置を検出し、補正部１４３は、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置の、検出部１４２による検出結果と、格納部１４４に格納された着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、１２個のノズル列６０全ての着弾位置を補正する。
例えば、補正部１４３は、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置の検出部１４２による検出結果に基づき、格納部１４４に格納された着弾位置同士の関係に関わる情報を参照して、１２個のノズル列６０における代表ノズル列以外のノズル列６０から吐出されたインクの着弾位置を補正する。
１２個のノズル列６０それぞれから吐出されたインクの着弾位置同士の関係に関わる情報は、例えば、液体吐出装置１００の工場出荷時や、液体吐出装置１００の客先への納品時等において１回だけ取得され、格納部１４４に格納される。格納部１４４に情報が格納された後は、液体吐出装置１００は、１つの代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置のみを検出することにより、１２個のノズル列６０全ての着弾位置を補正できる。その結果、液体吐出装置１００は、インクの着弾位置ずれの補正時間を短縮し、インクのロール紙１２０への着弾位置ずれを短時間に補正可能な液体吐出装置を提供することができる。
また液体吐出装置１００は、ノズル列６０から吐出されたインクの着弾位置ずれ補正のために、２１個の補正用パターンＰをロール紙１２０に形成しなくてもよいため、補正のために使用するロール紙１２０の量やインクを削減でき、ロール紙１２０やインクの無駄を低減できる。
また本実施形態では、検出部１４２は、代表ノズル列から吐出されたインクによりロール紙１２０に形成された所定の補正用パターンＰに基づいて、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置を検出する。この補正用パターンＰは、Ｙ方向に沿って延伸し、Ｘ方向（所定方向と直交する方向）に配列するラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２（３つの線状のパターン）を含む。この構成により、簡単な補正用パターンＰを用いてＸ方向におけるインクの着弾位置ずれを補正することができる。
また本実施形態では、代表ノズル列から吐出されたインクによりロール紙１２０に形成された所定の補正用パターンＰを撮像する撮像部２０をさらに備える。検出部１４２は、撮像部２０により撮像された補正用パターンＰの撮像画像Ｉｍに基づいて、代表ノズル列から吐出されたインクの着弾位置を検出する。この構成により、検出部１４２は、補正用パターンＰにおけるラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２間の距離等を、２次元画像の画像処理により検出できるため、ラインパターンＰ０、Ｐ１およびＰ２間の距離等を正確かつ高いロバスト性により検出可能になる。その結果、液体吐出装置１００は、ノズル列６０から吐出されたインクの着弾位置ずれを正確に補正できる。
［その他の好適な実施形態］
以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体吐出装置として主としてインクジェットプリンタを例として説明したが、これに限られるものではない。この液体吐出装置は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置等も含むことができる。
液体吐出装置として、例えば、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
また、液体吐出装置は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を備えるものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子および薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
液体吐出装置としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
実施形態の用語において、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
実施形態は、液体吐出方法を含む。例えば、液体吐出方法は、液体を吐出する複数のノズルが所定方向に沿って配列しているノズル列を複数有するヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する液体吐出装置による液体吐出方法であって、前記液体吐出装置が、検出部により、前記ノズル列から吐出された前記液体の前記記録媒体への着弾位置を検出する工程と、補正部により、前記検出部による検出結果に基づき、前記着弾位置を補正する工程と、格納部により、前記複数のノズル列それぞれから吐出された前記液体の前記着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する工程と、を含み、前記検出部は、前記複数のノズル列のうち、１つの代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果と、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、前記複数のノズル列全ての前記着弾位置を補正する。このような液体吐出方法により、上述した液体吐出装置１００と同様の効果を得ることができる。
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係をこれに限定するものではない。
実施形態の各機能は、一または複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。
１ ガイド
５ キャリッジ
６ ヘッド
８ 主走査モータ
９ 駆動プーリ
１０ 従動プーリ
１１ タイミングベルト
１２ エンコーダシート
１３ エンコーダセンサ
１４ 副走査モータ
２０ 撮像部
２０１ ２次元イメージセンサ
２０２ 結像レンズ
２１ 搬送手段
２３ 搬送ローラ
２４ 加圧ローラ
２５ 搬送ガイド部材
２６ 吸引ファン
２７ カッタ
５０ インクカートリッジ
６０ ノズル列
８０ 維持回復機構
１００ 液体吐出装置
１０１ 装置本体
１０２ 給紙装置
１０３ 巻取り装置
１０４ 画像形成部
１０５ 主走査ドライバ
１０６ 副走査ドライバ
１１０ ＣＰＵ
１１２ ロール体
１１４ 中空軸部
１２０ ロール紙（記録媒体の一例）
１２１ ＣＰＵ制御部
１２２ メモリ制御部
１２３ インク吐出制御部
１２４ センサ制御部
１２５ 制御用ＦＰＧＡ
１２６ モータ制御部
１３０ ガイド部材
１３１ 排紙ガイド部材
１３５ メイン制御基板
１３６ ＲＯＭ
１３７ ＲＡＭ
１３８ ヘッドドライバ
１４１ パターン形成部
１４２ 検出部
１４３ 補正部
１４４ 格納部
Ｉｍ 撮像画像
Ｐ 補正用パターン
Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２ ラインパターン
ａ、ｂ 距離
Ｗ 幅
特許３６２４７５５号公報

Claims (5)

  1. 液体を吐出する複数のノズルが所定方向に沿って配列しているノズル列を複数有するヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する液体吐出装置であって、
    前記ノズル列から吐出された前記液体の前記記録媒体への着弾位置を検出する検出部と、
    前記検出部による検出結果に基づき、前記着弾位置を補正する補正部と、
    前記複数のノズル列それぞれから吐出された前記液体の前記着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する格納部と、を備え、
    前記検出部は、前記複数のノズル列のうち、予め定められた１つの代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、
    前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果と、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、前記複数のノズル列全ての前記着弾位置を補正する液体吐出装置。
  2. 前記検出部は、前記代表ノズル列から吐出された前記液体により前記記録媒体に形成された所定の補正用パターンに基づいて、前記代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、
    前記補正用パターンは、前記所定方向に沿って延伸し、前記所定方向と直交する方向に配列する３つの線状のパターンを含む請求項１に記載の液体吐出装置。
  3. 前記代表ノズル列から吐出された前記液体により前記記録媒体に形成された所定の補正用パターンを撮像する撮像部をさらに備え、
    前記検出部は、前記撮像部により撮像された前記補正用パターンの撮像画像に基づいて、前記代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
  4. 前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果に基づき、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報を参照して、前記複数のノズル列における前記代表ノズル列以外の前記ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を補正する請求項３に記載の液体吐出装置。
  5. 液体を吐出する複数のノズルが所定方向に沿って配列しているノズル列を複数有するヘッドを備え、記録媒体に画像を形成する液体吐出装置による液体吐出方法であって、前記液体吐出装置が、
    検出部により、前記ノズル列から吐出された前記液体の前記記録媒体への着弾位置を検出する工程と、
    補正部により、前記検出部による検出結果に基づき、前記着弾位置を補正する工程と、
    格納部により、前記複数のノズル列それぞれから吐出された前記液体の前記着弾位置同士の関係に関わる情報を格納する工程と、を含み、
    前記検出部は、前記複数のノズル列のうち、１つの代表ノズル列から吐出された前記液体の前記着弾位置を検出し、
    前記補正部は、前記代表ノズル列の前記着弾位置の前記検出部による検出結果と、前記格納部に格納された前記着弾位置同士の関係に関わる情報と、に基づいて、前記複数のノズル列全ての前記着弾位置を補正する液体吐出方法。
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