JP4398219B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に双方向印刷が可能な画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種画像形成装置として、液体である記録液（インク）を微細なノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドを搭載して画像を形成（記録）する液滴吐出記録方式のものが知られている。また、液滴吐出ヘッドから吐出する液体をインク以外のものに代えることで、例えば液体フォトレジストを吐出させて画像を形成したり、ＤＮＡ試料を吐出して画像を形成したりすることもでき、さらに、電子部品や電子部品の配線形成、有機ＥＬパネル等のディスプレイ製造、マイクロレンズ加工などにも適用できる画像形成装置が開発されている。

このような画像形成装置としては、液滴吐出ヘッドで構成した記録へッドをキャリッジに搭載して、このキャリッジを記録媒体（被記録媒体、用紙などとも称される。）の搬送方向（副走査方向）に対して直交する方向（主走査方向）にシリアルスキャンさせるとともに、記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって記録媒体に画像を形成（記録）するシャトル型（シリアル型）のものが知られている。

そして、このようなシリアル型の画像形成装置においては、主走査モータによって駆動ローラと従動ローラ間に架け渡されたタイミングベルトを介してキャリッジを移動させる主走査機構が用いられている。
特開平１１−２４５３８８号公報

また、シリアル型の画像形成装置においては、印刷速度の高速化を図るためにキャリッジの往路走査及び復路走査のそれぞれで記録を行う双方向印刷ができるようにしている。なお、同文献２記載の装置は、ノズルから液滴を吐出できなかった非動作ノズルを検知して、例えば往路で印刷できなかったところは別のノズルで再度印字するために、逆方向の副走査を行って補完印字するものである。
特開２０００−２５５０４４号公報

ところで、上述したようなモータとタイミングベルトを用いる主走査機構によってキャリッジを往復移動させる場合、キャリッジを摺動自在に装着するガイドロッドとキャリッジ側の軸受とのガタや、モータの正転、逆転により、キャリッジとタイミングベルトとを結合している作用点に対する押し、引き時に生じる力の向きが異なることにより、キャリッジの傾きが生じる。

例えば、ガイドロッドとキャリッジ側の軸受けのガタによって往路走査では、キャリッジそのものが記録媒体の搬送方向側に片寄り、復路走査では搬送方向とは逆側に片寄るといった機構上の特性を有する場合が生じる。

あるいは、キャリッジとタイミングベルトとを結合している作用点に対する押し、引き時に生じる力の向きが異なることにより、往路走査と復路走査でキャリッジの傾きが逆になったり、その際の傾き量に差異が生じることある。

さらに、これらのガタや作用点に対する力の向きの異なりの相互の関係によって、往路と復路でキャリッジの理想位置からのずれ方向やずれ量が異なることもある。

このように往路走査と復路走査でキャリッジの片寄り、傾きが異なってくると、往路印刷と復路印刷では液滴の着弾位置にずれが生じて、画像品質が低下することになるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、双方向印刷における画像品質を向上した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、キャリッジを一方の方向に走査して記録ヘッドによって当該記録ヘッドの１走査で印刷可能な副走査方向の幅に相当する１バンド分の印刷を行った後、記録媒体を送って１バンド分に対応した幅分の改行を行うとき、次の行を往路で印刷するときと復路で印刷するときとでは、記録媒体の送り方向が同じで、送り量が異なる構成とした。

ここで、往路で印刷するときの記録媒体の送り量が復路で印刷するときの記録媒体の送り量よりも多い又は少ない構成とすることができる。また、往路で印刷するときの記録媒体の送り量と復路で印刷するときの記録媒体の送り量は予め定めた設定値を補正して設定される構成とすることができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、記録媒体を送って１バンド分に対応した幅分の改行を行うとき、次の行を往路で印刷するときと復路で印刷するときとでは記録媒体の送り方向が同じで送り量が異なるので、往路印刷と復路印刷でキャリッジの片寄りが異なる場合でも液滴の着弾位置をおなじにすることができるようになり、画像品質が向上する。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図、図３は同装置の要部正面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１とガイドレール２とでキャリッジ３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ４で駆動プーリ６ａと従動プーリ６ｂ間に架け渡したタイミングベルト５を介して図２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。なお、キャリッジ３とガイドロッド１との間にはガイドブッシュ（軸受け）３ａ、３ａをそれぞれ介在させている。

このキャリッジ３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド７を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインク（液体）を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた１又は複数の液滴吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。

キャリッジ３には、記録ヘッド７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク８を搭載している。このサブタンク８にはインク供給チューブ９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。なお、インク滴を吐出する記録ヘッド７以外に、記録液（インク）と反応することでインクの定着性を高める定着用処理液（定着用インク）を吐出する記録ヘッドを備えることもできる。

一方、給紙カセット１０などの用紙積載部（圧板）１１上に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１から用紙１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１３及び給紙ローラ１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４を備え、この分離パッド１４は給紙ローラ１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト２１と、給紙部からガイド１５を介して送られる用紙１２を搬送ベルト２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ２２と、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト２１上に倣わせるための搬送ガイド２３と、押さえ部材２４で搬送ベルト２１側に付勢された先端加圧コロ２５とを備えている。また、搬送ベルト２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２６を備えている。

ここで、搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２７とテンションローラ２８との間に掛け渡されて、副走査モータ３１からタイミングベルト３２及びタイミングローラ３３を介して搬送ローラ２７が回転されることで、図２のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト２１の裏面側には記録ヘッド７による画像形成領域に対応してガイド部材２９を配置している。

また、図２に示すように、搬送ローラ２７の軸には、スリット円板３４を取り付け、このスリット円板３４のスリットを検知するセンサ３５を設けて、これらのスリット円板３４及びセンサ３５によってエンコーダ３６を構成している。

帯電ローラ２６は、搬送ベルト２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、キャリッジ３の前方側には、図１に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール４２を設け、キャリッジ３の前面側にはエンコーダスケール４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ４３を設け、これらによって、キャリッジ３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ４４を構成している。

さらに、記録ヘッド７で記録された用紙１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２１から用紙１２を分離するための分離部と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３と、排紙される用紙１２をストックする排紙トレイ５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト２１の逆方向回転で戻される用紙１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙する。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１２はガイド１５で案内され、搬送ベルト２１とカウンタローラ２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３で案内されて先端加圧コロ２５で搬送ベルト２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２１上に用紙１２が給送されると、用紙１２が搬送ベルト２１に静電力で吸着され、搬送ベルト２１の周回移動によって用紙１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７を駆動することにより、停止している用紙１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１２を両面給紙ユニット６１内に送り込み、用紙１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図４のブロック図を参照して説明する。
この制御部８０は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ８２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ８３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なＮＶＲＡＭメモリ８４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ８５とを備えている。

なお、この実施形態では、ＲＯＭ８２に往路印刷における記録媒体の送り量Ａ及び往路印刷における記録媒体の送り量Ｂをそれぞれ予め格納している。また、往路印刷及び復路印刷のいずれか一方の送り量を理論上の予め定めた設定量（設定量Ｘとする。）として、他方の送り量をこの設定量Ｘに対して増加又は減少した量とする制御を行うような場合には、設定量Ｘと増加又は減少させる補正量γのデータを格納することもできる。さらに、送り量の補正を行う場合には、ＲＯＭ８２に予め定めた設定量と初期の補正量を格納しておき、ＮＶＲＡＭメモリ８４に後発的に変更した補正量を格納するようにすることもできる。

また、この制御部８０は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ８６と、記録ヘッド７を駆動制御するためのヘッド駆動制御部８７及びヘッドドライバ８８と、主走査モータ４を駆動するための主走査モータ駆動部９０と、副走査モータ３１を駆動するための副走査モータ駆動部９１と、エンコーダ３６、４４からの検出パルス、送り量補正のためのテストパターンを印刷したときに、そのテストパターンを読み取る読み取り手段９５からの読み取り信号、その他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ９２などを備えている。また、この制御部８０には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル９３が接続されている。

制御部８０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ８６で受信する。

そして、ＣＰＵ８１は、Ｉ／Ｆ８６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ８５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部８７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ８２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部８７は、記録ヘッド７の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ８８にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ８８に送出する。

このヘッド駆動制御部８７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ８２で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。

また、ヘッドドライバ８８は、ヘッド駆動制御部８７からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部８７からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド７のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

主走査モータ駆動部９０は、ＣＰＵ８１側から与えられる目標値とエンコーダ４４からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して主走査モータ４を駆動する。

同様に、副走査モータ駆動制御部９１は、ＣＰＵ８１側から与えられる目標値とエンコーダ３６からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して内部のモータドライバを介して副走査モータ３１を駆動する。

そこで、この画像形成装置での双方向印刷における副走査送り量の制御について図５を参照して説明する。
制御部８０は印刷指示が与えられると、前述したようにキャリッジ１３を主走査方向の一方向に移動走査し、１バンド分のデータを印刷した後、記録媒体である用紙１２を副走査方向に送り、更に、キャリッジ１３を他方向に移動走査して用紙１２に次の１バンド分のデータを印刷するというように、間歇的に用紙１２を副走査送りしながら画像を形成する。

この場合、１行の印刷が終了すると、次の行はキャリッジ３を往路方向に主走査して印字する往路印刷であるか、復路方向に走査して印字する復路印刷であるか判別する処理を行う。そして、次の行が往路印刷のときには、次の行を印刷するために用紙１２を副走査方向に送るとき、予め定められた送り量Ａで用紙１２を送る。これに対して、次の行が復路印刷のときには、次の行を印刷するために用紙１２を副走査方向に送るとき、予め定められた送り量Ｂで用紙１２を送る。

このとき、往路印刷の送り量Ａと復路印刷の送り量Ｂとは異なる値に設定している。すなわち、前述したように、ガイドロッド１とキャリッジ３側の軸受３ａのガタによって往路走査と復路走査では、キャリッジ１３の片寄りが逆になったり、キャリッジ３の傾きが逆になったり、その際の傾き量に差異が生じることある。例えば、同じ位置を狙って液滴を吐出した場合、往路印刷の着弾位置と復路印刷での着弾位置との関係が、用紙搬送方向で見たとき、往路印刷では相対的に前方側、復路印刷では相対的に後方側になるような特性を示すことがある。

そこで、往路印刷の送り量Ａと復路印刷の送り量Ｂとは異なる値に設定して、上述した往路印刷と復路印刷におけるキャリッジ３の用紙搬送方向での片寄りの差異を吸収するようにしている。これにより、往路印刷と復路印刷における液滴の着弾位置を可及的に同じになるようにすることができる。

この場合、往路印刷の送り量Ａと復路印刷の送り量Ｂは、例えば、予め着弾位置精度が得られる往路印刷の送り量Ａと復路印刷の送り量Ｂを測定してこれらの値を格納しておくことができる。

また、例えば、理論上の送り量Ｘを往路印刷の送り量Ａとし、この往路印刷の送り量Ａに対する復路印刷の送り量の補正量γ０として、これらの送り量Ａと補正量γ０を格納しておき、次の行が復路印刷のときには（Ａ＋γ０）の演算を行った結果を送り量Ｂとして送り制御するようにすることもできる。

さらに、図６に示すように、理論上の送り量（設定量）Ｘと、往路印刷の設定量Ｘに対する補正量α、復路印刷の設定量に対する補正量βをそれぞれ格納しておき、次の行が往路印刷のときには（Ｘ＋α）の演算を行った結果を送り量Ａとして、次の行が往路印刷のときには（Ｘ＋β）の演算を行った結果を送り量Ｂとして、それぞれ送り制御するようにすることもできる。

次に、補正量を用いる場合に補正量を変更するための処理の一例について図７を参照して説明する。
この処理では、操作パネル９３から補正量変更指示が与えられたり、あるいは、ホスト側のプリンタドライバから補正量変更指示が与えられると、往路でテストパターンを印刷してＣＣＤなどの読み取り手段９５で読み取り、次いで、往路でテストパターンを印刷してＣＣＤなどの読み取り手段９５で読み取り、これらの読み取り結果に基づいて、補正量を算出して、現在格納されている補正量を変更する。

このようにすれば主走査機構の駆動系の経時的な変化に対しても対応することができるようになる。なお、構成を簡単にするためには、操作パネルやホスト側のプリンタドライバによって補正量を入力できるようにし、ユーザーがテストパターンの印刷結果を確認しながら補正量（数値に限らず、単に増加又は減少の指示を含む）を入力して補正する構成が好ましい。

なお、本発明は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、インク以外の液体である記録液を用いた画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同機構部の主走査機構の正面説明図である。 同画像形成装置の制御部の概略ブロック説明図である。 送り制御処理の一例の説明に供するフロー図である。 送り制御処理の他の例の説明に供するフロー図である。 送り制御処理で用いる補正量の変更処理の一例の説明に供するフロー図である。

符号の説明

３…キャリッジ
４…主走査モータ
５…タイミングベルト
６ａ…駆動プーリ
６ｂ…従動プーリ
１５…サブタンク
１２…用紙（記録媒体）
２１…搬送ベルト
３１…副走査モータ
３２…タイミングベルト

Claims (3)

1. 記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復走査し、前記主走査方向と直交する副走査方向に記録媒体を送りながら、前記記録ヘッドから液滴を吐出させて前記記録媒体上に画像を形成する双方向印刷ができる画像形成装置において、
   前記キャリッジを一方の方向に走査して前記記録ヘッドによって当該記録ヘッドの１走査で印刷可能な副走査方向の幅に相当する１バンド分の印刷を行った後、前記記録媒体を送って前記１バンド分に対応した幅分の改行を行うとき、
   次の行を往路で印刷するときと復路で印刷するときとでは、前記記録媒体の送り方向が同じで、送り量が異なること特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、往路で印刷するときの前記記録媒体の送り量が復路で印刷するときの前記記録媒体の送り量よりも多い又は少ないことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、往路で印刷するときの前記記録媒体の送り量と復路で印刷するときの前記記録媒体の送り量は予め定めた設定値を補正して設定されることを特徴とする画像形成装置。

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