JP4581431B2

JP4581431B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP4581431B2
Application number: JP2004065629A
Authority: JP
Inventors: 裕介坂上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP2005254493A

Description

本発明は、給紙ユニットから供給される記録媒体を搬送手段でインクジェットヘッド部に搬送してインク液滴の吐出による画像形成を行ってから搬出するようにしたインクジェットプリンタに関する。

一般に、インクジェットプリンタで高速印刷を行うには、複数のインクジェットヘッドを配列するインクジェットプリンタやライン型インクジェットプリンタが提案されている。
例えば、ライン型インクジェットプリンタでは、Ａ３サイズ（４２０×２９７ｍｍ）の記録用紙に記録するためには、記録解像度を７２０ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）とすれば、１色当たり２９７÷２５．４×７２０＝８，３１９ノズル必要になる。ラインヘッドには、１つのヘッドに記録幅に相当する多数のノズルを形成するフルライン型ヘッドと、複数の分割ヘッドを配列するライン型ヘッドとが提案されている。フルライン型ヘッドは８，４１９ノズル全てが良品にならなくてはならないため、歩留りを考慮すると製造は難しくなる。記録する色が４色の場合には、８，４１９×４＝３３，６７６ノズル必要になり、更に製造が困難となる。このため、およそ１，０００〜３，０００ノズルを持つ分割ヘッドを複数配列するライン型ヘッドが提案されている。この場合には、解像度（３５．３μｍ）の１／１０〜１／２程度の精度でヘッド間の継ぎ目や位置合わせがされていないと、白スジや黒スジなどが発生することになる。

このため、従来、各分割ヘッドに止り嵌め用取付穴（径＝ｄ）と、それより解像度分の余裕を持つヘッド取付穴（径＝ｄ＋１／３００インチ）との双方を備えて、２列にヘッドを配列する際に、一方の列は止り嵌めよう取付穴で精度良く配列しておき、他方の列は回動度分の余裕を持つヘッド取付穴によって機械的に調整して精度を出すようにした調整方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３３７３２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、分割ヘッド間の位置精度は、基準位置からの距離の精度に依存するので、分割ヘッドの数が増加するほど精度を確保することが困難となるという未解決の課題がある。すなわち、１つの分割ヘッドのノズルが１，４４０ノズルで、ノズルの配列長が２５ｍｍ、分割ヘッドの数ｎが６個である場合、基準位置からの長さＬｎ＝１５２．４ｍｍとなり、解像度に相当する３５．３μｍの１／１０程度の精度を出すことは困難である。しかも、奇数列と偶数列間の精度も必要であり、位置決めピンなどの機械的な位置調整のみでは、高精度なヘッド位置合わせは極めて困難であるという未解決の課題があり、この未解決の課題を解決できなければ、記録した画像に白スジや黒スジなどが生じ、画像不良となってしまう。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、分割ヘッドの位置調整を高精度で行うことができるインクジェットプリンタを提供することを目的としている。

第１の発明は、記録媒体を搬送手段でインクジェットヘッド部に搬送して前記インクジェットヘッド部からインク液滴を吐出することにより画像を記録するインクジェットプリンタであって、前記インクジェットヘッド部は、前記記録媒体の搬送方向と交差する方向に配設された複数の分割ヘッドを有し、前記分割ヘッドの支持及び位置調整を行う圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを制御する調整手段とを備え、前記圧電アクチュエータは、前記分割ヘッドの配設された方向の位置調整を行う第１の圧電アクチュエータと、前記分割ヘッドの配設された方向と直交する方向の位置調整を行う第２の圧電アクチュエータとで構成され、前記第２の圧電アクチュエータは、前記分割ヘッドの配設された方向の両端部を個別に当該分割ヘッドの配設された方向と直交する方向に位置調整可能とされていることを特徴としている。

この第１の発明では、複数の分割ヘッドの位置調整を調整手段で、圧電アクチュエータを駆動制御することにより行うことで、分割ヘッドの位置調整を高精度で行うことができる。
また、第１の発明では、第１の圧電アクチュエータでヘッドが配設された方向の位置調整を高精度で行い、第２の圧電アクチュエータでヘッドが配設された方向と直交する方向の位置調整及び一端を中心とする回動位置調整を高精度で行うことができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記調整手段は、前記分割ヘッドから前記記録媒体に吐出されたインク液滴を読取る画像読取手段と、該画像読取手段で読取ったインク液滴から分割ヘッドの現在位置を把握して位置調整量を算出する位置調整量算出手段と、該位置調整量算出手段で算出した位置調整量に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動する駆動手段とを備えていることを特徴としている。
この第２の発明では、分割ヘッドで印字したインク液滴をイメージセンサ等の画像読取手段で読取り、このインク液滴から位置調整量算出手段で分割ヘッドの現在位置を把握して必要な位置調整量を算出し、算出した位置調整量に基づいて駆動手段で圧電アクチュエータを駆動することにより、高精度の位置調整を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図中、１は記録媒体としての記録用紙２を多数枚収納する給紙ユニットであって、この給紙ユニット１から記録用紙２が１枚ずつ給紙される。この給紙ユニット１から給紙された記録用紙２は給紙ローラ３でゲートローラ４に搬送される。このゲートローラ４は互いに転接する上下一対のローラで構成され、給紙ローラ３で搬送された記録用紙２の先端がゲートローラ４に接触するまでは停止又は待機状態にあり、記録用紙２の先端の全てが接触してから回転駆動されることにより、記録用紙２の先端を搬送方向と直交する方向に一致させて記録用紙２を整列させて後段の搬送手段としての搬送機構５に受け渡す。

この搬送機構５は、所定間隔を保って互い平行に配設された駆動ローラ６及び従動ローラ７と、これら駆動ローラ６及び従動ローラ７間に張設された幅広帯状で多数の透孔を有する搬送ベルト８とで構成されている。ここで、駆動ローラ６は記録用紙２の排出側に配設され、従動ローラ７は記録用紙２の給紙側即ちゲートローラ４側に配設されている。なお、搬送ベルト８はその張力が図示しないテンションローラ等によって調整されている。

また、搬送機構５は、駆動ローラ６及び従動ローラ７間で搬送ベルト８の内側位置に空気を吸引する空気吸引機構９がその空気吸引面を搬送ベルト８の内表面に接触するように配設され、この空気吸引機構９でその上方側の搬送ベルト８の透孔を通じて空気を吸引することにより、搬送ベルト８上に載置された記録用紙２を搬送ベルト８の上面に吸着保持して搬送する。

一方、搬送機構５の搬送ベルト８で吸着保持されて搬送される記録用紙２に僅かな間隔（例えば１ｍｍ前後）を保って対向する位置に画像形成部としての記録ヘッドユニット１０が配設されている。この記録ヘッドユニット１０は、図２に示すように、記録用紙２に対してブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインク液滴を吐出する４つのライン型の記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙが記録用紙２の搬送方向に所定間隔を保って配設されている。各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの夫々は、図３に示すように、インク液滴を吐出する多数のノズルを形成したインク液滴吐出面１２を有する例えばｎ＝６個の分割ヘッド１３を記録用紙２の搬送方向に２列に千鳥状に配列したヘッド列１４Ａ及び１４Ｂを有し、各ヘッド列１４Ａ及び１４Ｂの分割ヘッド１３のインク液滴吐出面１２における各ノズルが等間隔で記録用紙２の幅方向に連接して一列のインク液滴吐出面するように各分割ヘッド１３の配置位置が設定されている。

そして、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの夫々は、搬送方向の左右両端部に設けられた支持板１５Ｌ及び１５Ｒ間に橋架された３本の支持部材１６ａ〜１６ｃで構成される枠状支持部１７を有し、この枠状支持部１７の支持部材１６ｂと支持部材１６ａ及び１６ｃとの間に分割ヘッド１３が千鳥状に取付けられた構成を有する。各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの枠状支持部１７は平板状の支持基板１８に記録用紙２の搬送方向に摺動可能に保持され、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの枠状支持部１７間には、圧電アクチュエータ１９ａ〜１９ｃが配設され、これら圧電アクチュエータ１９ａ〜１９ｃによって、枠状支持部１７間の距離を調整することにより、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの平行度を調整可能とされている。

ここで、圧電アクチュエータ１９ａ〜１９ｃは駆動電圧を印加することにより電歪効果によって長さが長くなり、分割ヘッド１３のノズル配列方向の位置調整を行う。圧電アクチュエータとしては、ＰＺＴ、ＰｂＴｉＯ₃等の圧電セラミックを適用することができる。ＰＺＴは、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）を混合した圧電セラミックで、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ_XＴｉ_1-X）Ｏ₃と表記され、特性改善のためにＬａなどの他の元素を添加したものもある。この圧電セラミックスの両面に電極を形成して圧電アクチュエータが形成されている。この圧電アクチュエータの特性は、図５に示すように、圧電アクチュエータの変位量が駆動電圧に比例した線形関係にあり、駆動電圧で線形制御が可能である。

そして、支持基板１８が図４に示すように、記録用紙２の搬送方向と直交する方向に延長するガイドレール２０ａ及び２０ｂに夫々係合されたリニアガイド２１にギャップ調整機構２２を介して取付けられ、搬送機構５と対向する記録位置と、搬送機構５より図２で後方に後退したクリーニング位置との間で進退可能に配設されている。
そして、支持基板１８がクリーニング位置に移動したときに、この支持基板１８に下方から対向する位置に記録ヘッドユニット１０における各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙからインク液滴を適正に吐出させるために、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの各ノズルをクリーニングするクリーニング部２５Ｋ〜２５Ｙが昇降可能に配設されている。これらクリーニング部２５Ｋ〜２５Ｙは、ノズル近傍に紙粉や塵埃などが付着したときに、あるいはヘッドのキャビティ内に気泡が発生したとき、あるいはノズルが乾燥したときなどに、これらの不良状態を解消ための吸引ポンプを備えている。さらに記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙのノズル面を清掃しノズル付近のインクメニスカスを整えるためのワイパ、乾燥を防止するためフラッシング（予備吐出）してだされたインク液滴を受けるキャップ（需要部）及び排出されたインクを蓄える廃インクタンクを備えている。

また、クリーニング部２５Ｋ〜２５Ｙの手前側には、記録ヘッドユニット１０にインクを供給するインクカートリッジ２６Ｋ〜２６Ｙが配設され、これらインクカートリッジ２６Ｋ〜２６Ｙから支持基板１８の移動を許容する長さのフレキシブルチューブ２７を介して各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙにインクが供給される。なお、各インクカートリッジ２６Ｋ〜２６Ｙにはインク残量センサ２７Ｋ〜２７Ｙが設けられ、インク残量か規定以下に減少するとインク残量センサ２７Ｋ〜２７Ｙが作動状態となって、後述するように警報を発し、新しいインクカートリッジに交換することにより、記録が継続されるように構成されている。

そして、記録ヘッドユニット１０の排出側には、記録用紙２の搬送方向と直交する幅方向にその全幅に延長する例えばライン型のイメージセンサ２８が配設されている。ここで、イメージセンサ２８の読取解像度は記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙでインク液滴を吐出して記録する解像度より高い解像度に設定され、例えば記録の解像度が７２０ｄｐｉであるときに、読取解像度は１，２００ｄｐｉや２，４００ｄｐｉに設定することが好ましい。

さらに、搬送機構５の搬送ベルト８によって搬送された記録用紙２は駆動ローラ６側に達すると、駆動ローラ６より記録用紙２の搬送方向に配設された排紙ユニット２９に受け渡される。
そして、給紙ローラ３、ゲートローラ４、搬送機構５、記録ヘッドユニット１０、支持基板１８及びクリーニング部２５Ｋ〜２５Ｙの駆動制御がコントローラ３０によって制御される。

このコントローラ３０は、図６に示すように、外部のホストコンピュータ３１から印刷用紙２に記録する記録情報がインタフェース３２を介して入力されると共に、操作パネル３３から操作データが入力され、さらにインク残量センサ２７Ｋ〜２７Ｙから入力されるインク残量検出信号に基づいてインク残量を検出するインク残量検出回路３４のインク残量及びイメージセンサ２８から入力されるドットデータが画像処理回路３５を介して入力され、これらに基づいて給紙ローラ３及びゲートローラ４を駆動する紙送りモータ３６を駆動する紙送りモータドライバ３７、搬送機構５を駆動制御する搬送機構ドライバ３８、記録ヘッドユニット１０を駆動制御するヘッドドライバ３９、クリーニング部２５Ｋ〜２５Ｙを駆動制御するクリーニング用ドライバ４０及び支持基板１８を進退させるボールネジ、モータ等で構成される基板駆動機構４１を駆動制御する基板用ドライバ４２を制御する。

そして、コントローラ３０では、通常のインクジェット印刷を行うための給紙ローラ３、ゲートローラ４、搬送機構５及び記録ヘッドユニット１０を制御して記録用紙２を記録ヘッドユニット１０に搬送して、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの各ノズルから記録情報に基づいてインク液滴を吐出してカラー印刷を行う印刷制御処理を実行する外、図５に示す記録ヘッドユニット１０の各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの平行度を調整する位置調整処理を実行する。

この位置調整処理は、先ず、ステップＳ１で、記録用紙２を１枚給紙して、この記録用紙２に記録ヘッド１１ｉ（ｉ＝Ｋ〜Ｙ）を選択し、次いでステップＳ２に移行して、選択した記録ヘッド１１ｉにおけるヘッド列１４Ａの各分割ヘッド１３でインク液滴を同時に吐出させ、次いで記録用紙２に吐出されたインク液滴がヘッド列１４Ｂ位置に達したとき即ちヘッド列１４Ａ及び１４Ｂ間の距離をＬｆとし、記録用紙２の搬送速度をＶとしたときにｔ＝Ｌｆ／Ｖで表される時間だけ遅れた時点でヘッド列１４Ｂの各分割ヘッド１３から同時にインク液滴を吐出させて、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙで記録用紙２の搬送方向と直交する幅方向に一列に並ぶドットパターンを記録し、次いでステップＳ３に移行して、記録用紙２に記録されたドットパターンを読取り、次いでステップＳ４に移行して、読取ったドットパターンから各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの搬送方向と直交する方向に対する傾斜角でなるずれ量を検出し、次いでステップＳ５に移行して、ずれ量の絶対値が予め設定した設定量以下であるか否かを判定し、ずれ量の絶対値が設定量以下であるときには、記録ヘッド１１ｉの平行度が適正であるものと判断してステップＳ６に移行して、全ての記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙについての平行度調整が終了した否かを判定し、平行度調整が全て終了したときには位置調整処理を終了し、平行度調整処理が終了していないときにはステップＳ７に移行して次の記録ヘッドを１１ｉ＋１を選択してから前記ステップＳ２に戻る。

一方、前記ステップＳ５の判定結果がずれ量の絶対値が設定量を越えているときには、ステップＳ８に移行して、ずれ量を設定量の範囲内に調整するように圧電アクチュエータ１９ｊ（ｊ＝ａ〜ｃ）に供給する駆動電圧を制御してから前記ステップＳ２に戻る。
この図７の処理が調整手段に対応している。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。

今、工場でインクジェットプリンタの組み立てを終えて、記録ヘッドユニット１０の各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの位置調整を行う場合には、先ず、ギャップ調整機構２１で記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙのノズル面と搬送機構５の搬送ベルト８との間のギャップが許容範囲内となるように正確に調整し、この状態で、操作パネル３３から例えば所定のコードを入力することにより、図７に示す位置調整処理を実行開始させる。

この位置調整処理では、記録用紙２を１枚給紙ユニット１から給紙してローラ３及びゲートローラ４を介し、さらに搬送機構５によって記録ヘッドユニット１０の下部に搬送し、先ず、一番手前の記録ヘッド１１Ｋを選択して、この記録ヘッド１１Ｋのヘッド列１４Ａの各分割ヘッド１３からブラックのインク液滴を同時に吐出させ、次いで記録用紙２に吐出されたインク液滴がヘッド列１４Ｂに達した時点でこのヘッド列１４Ｂの各分割ヘッド１３からブラックのインク液滴を同時に吐出させて、記録ヘッド１１Ｋによる記録用紙２の搬送方向と直交する幅方向に一列に整列したドットパターンを記録する（ステップＳ２）。次いで、記録用紙２に記録されたドットパターンをイメージセンサ２８で読取り（ステップＳ３）、次いで読取ったドットパターンの搬送方向と直交する方向に対するずれ量を算出し（ステップＳ４）、このずれ量の絶対値が予め設定した設定量以下であるときには記録ヘッド１１Ｋの平行度が適正状態であると判断してステップＳ５に移行する。

このステップＳ５では、残りの記録ヘッド１１Ｃ〜１１Ｙについて位置調整が終了していないので、ステップＳ７に移行して、次の記録ヘッド１１Ｃを選択してから前記ステップＳ２に戻る。
ところが、ステップＳ４の判定結果がずれ量の絶対値が設定値を越えているときには記録ヘッド１１Ｋの位置調整を行う必要があるものと判断してステップＳ８に移行し、ずれ量を設定量の範囲内に戻す圧電アクチュエータ１９ａの駆動電圧を算出し、これを圧電アクチュエータ１９ａを駆動するアクチュエータドライバ４３に出力して、記録ヘッド１１Ｋのずれ量を解消する方向に位置調整してから前記ステップＳ２に戻り、この位置調整処理を記録ヘッド１１Ｋのずれ量の絶対値が設定量以下となるまで繰り返し、ずれ量の絶対値が設定量以下となったときには適正状態と判断して前述したようにステップＳ６に移行する。

以下、順次記録ヘッド１１Ｃ〜１１Ｙについて平行度の調整を行い、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの調整が全て終了したら圧電アクチュエータ１９ａ〜１９ｃの駆動状態を維持した状態で、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの枠状支持部１７間に樹脂材を注入して固定する。
このように、上記第１の実施形態によれば、記録ヘッドユニット１０の各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの平行度を表す位置調整が各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙで記録用紙２にドットパターンを形成し、これをイメージセンサ２８で読取ることにより、ずれ量を算出し、このずれ量に基づいて圧電アクチュエータ１９ａ〜１９ｃを駆動制御することにより、容易に調整することができる。

このように、記録ヘッドユニット１０の各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの位置調整が終了することにより、ホストコンピュータ３１から記録用紙２に対する記録情報をインタフェース３２を介してコントローラ３０に入力することにより、このコントローラ３０で給紙ユニット１から記録用紙２を一枚ずつ給紙し、この記録用紙２を搬送ローラ３でゲートローラ４に搬送し、このゲートローラ４で記録用紙２の搬送方向と直交する方向に先端を整列させてからゲートローラ４を回転駆動することにより、記録用紙２を搬送方向と平行に整列させた状態で搬送機構５に受渡し、この搬送機構５の空気吸引機構９で空気を吸引することにより、記録用紙２を搬送ベルト８状に吸着保持して記録ヘッドユニット１０下に搬送し、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙから記録情報と記録用紙２の搬送速度とに基づいて各ノズルでのインク液滴の吐出を制御することにより、カラー記録を行うことができ、記録情報が記録された記録用紙２は排紙ユニット２９に排出される。

次に、本発明の第２の実施形態を図８について説明する。
この第２の実施形態は、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの各分割ヘッド１３毎にノズル配列方向の位置調整を行うようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図８に示すように、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの枠状支持部１７で、各ヘッド列１４Ａ及び１４Ｂで、分割ヘッド１３をガイドレール４１ａ〜４１ｃによってノズル配列方向に移動可能に支持すると共に、隣接する分割ヘッド１３間の中央位置及び両端の分割ヘッドの端部側に夫々固定ガイド４２を配設し、これら固定ガイド１７及び分割ヘッド１３間に夫々圧電アクチュエータ４３を装着した構成を有することを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態でも、前述した第１の実施形態と同様に、コントローラ３０で位置調整処理を実行することにより、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙでの各分割ヘッド１３で記録用紙２に一列のドットパターンを記録することができ、このドットパターンをイメージセンサ２８で読取ることにより、図９（ａ）に示す正常状態と、図９（ｂ）に示すようにヘッド列１４Ａの左端側の分割ヘッドＨ１にノズル配列方向の位置ずれが生じていることを検出することができる。

このノズル配列方向の位置ずれ量を検出するには、図９（ａ）及び（ｂ）のようにヘッド列１４Ａ及び１４Ｂの全ての分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１及びＨ２〜Ｈ１２の全てのノズルからインク液滴を吐出するようにしてもよいが、ノズル配列方向の位置ずれを検出するためには、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１及びＨ２〜Ｈ１２における両端の１つずつのノズルからインク液滴を吐出させたり、図９（ｅ）及び（ｆ）に示すように各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１及びＨ２〜Ｈ１２における両端側の複数個例えば３つのノズルからインク液滴を吐出させたりすることにより、位置ずれを正確に検出することができる。

このときの、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２の両端のノズルからのみインク液滴を吐出させてドットパターンを形成する場合の位置調整処理は前述した第１の実施形態と同様に行えばよく、前述した図７におけるステップＳ４のずれ量算出処理で、読み取ったドット（インク液滴の像）からインク液滴の重心位置又は中心位置を計算し、次いで隣接するドットとの距離Ｘ２を計算し、記録の解像度によって決まる所定の距離Ｘ１と比較してずれ量ΔＬ＝Ｘ２−Ｘ１を算出し、次いでステップＳ５に移行して、ずれ量ΔＬが許容値ΔＬｓ以下であるか否かを判定する。

また、ステップＳ８での圧電アクチュエータの駆動制御処理で、圧電アクチュエータ４３の移動量を単位量Δｘだけ移動させるようにし、このときの単位量Δｘを圧電アクチュエータ４３の調整範囲ΔＸの１／３〜１／２０の範囲内に設定する。この単位量Δｘはずれ量ΔＬの程度に応じて可変することが可能であり、粗く設定すれば早く位置調整が可能になり、細かく設定すれば精度よく位置調整が可能となる。また、ずれ量ΔＬが大きいときには最初単位量の２〜３倍の移動量を圧電アクチュエータ４３に指令し、その後単位量Δｘずつ移動させるようにしてもよく、この場合も位置調整を素早く行うことができる。

したがって、この第２の実施形態では、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙ毎に、例えば図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２の両端のノズルのみからインク液滴を記録用紙２に吐出してドットパターンを記録し、記録されたドットパターンをイメージセンサ２８で読取り、この読取り結果に基づいて各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２のノズル配列方向のずれ量ΔＬを算出し、ずれ量ΔＬが許容値ΔＬｓ以下であるときには正常であると判断し、ずれ量ΔＬが許容値ΔＬｓを越えているときに位置調整が必要と判断して圧電アクチュエータ４３を少なくとも単位量Δｘだけ移動させることを繰り返すことにより、ずれ量ΔＬを許容値ΔＬｓ以下に調整する。

この位置調整を各ヘッド列１４Ａ及び１４Ｂの一端側の分割ノズルから順に行っていくことにより、各ヘッド列１４Ａ及び１４Ｂの分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１及びＨ２〜Ｈ１２のノズル配列方向の位置調整を自動的に且つ正確に行うことができ、位置調整が完了したときに各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２と固定ガイド４２との間に樹脂を注入して固定する。
また、図９（ｅ）及び（ｆ）に示すように、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２の両端側の３つのノズルからインク液滴を吐出させてドットパターンを記録する場合には、図７におけるステップＳ４のずれ量算出処理で、読み取ったドット（インク液滴の像）から端部側の３つのインク液滴の重心位置又は中心位置を夫々計算すると共に、３ドットの重心位置又は中心位置を計算し、隣接する３ドットの重心位置又は中心位置との距離Ｘ３を算出し、次いで隣接する３つのドットの重心位置又は中心位置との距離Ｘ４を計算し、記録の解像度によって決まる所定の距離Ｘ５と比較してずれ量ΔＬ＝Ｘ４−Ｘ５を算出し、次いでステップＳ５に移行して、ずれ量ΔＬが許容値ΔＬｓ以下であるか否かを判定する。

このように、３つのドットの重心位置又は中心位置を算出し、隣接する３つのドットの重心位置又は中心位置との距離を算出することによりずれ量を判定するようにすると、平均化されたずれ量を用いることになり、イメージセンサの読取り時の量子化誤差なども平均化されるので、計算量は増加するが正確なずれ量を算出することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図１０について説明する。

この第３の実施形態では、各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２のノズル配列方向の位置ずれ量ΔＬｘの他、記録用紙２の搬送方向の位置ずれ量ΔＬｙも調整可能とするものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１０に示すように、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙにおける各ヘッド列１４Ａ及び１４Ｂの分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１及びＨ２〜Ｈ１２を固定ガイド４２との間に前述した第２の実施形態と同様に圧電アクチュエータ４３を介装すると共に、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１１のノズル配列方向の両端部とガイドレール４１ａ及び４１ｂ間並びに分割ヘッドＨ２〜Ｈ１２のノズル配列方向の両端部とガイドレール４１ｂ及び４１ｃ間に夫々圧電アクチュエータ４４を介装することを除いては図８と同様の構成を有し、図８との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第３の実施形態によると、各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２が圧電アクチュエータ４３及び４４によってノズル配列方向及びこれと直交する方向の移動量を調整可能に支持されていることから、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すように、分割ヘッドＨ１に左端側のドットは正確な位置にあるが、右端側のドットが基準位置より上方にずれて、分割ヘッドＨ１が傾斜している場合には、右端側のずれ量ΔＬｙ_Lを算出することにより、ガイドレール４１ａ側における右端側の圧電アクチュエータ４４に対して単位量Δｙ分の変位量となる駆動電圧を印加することにより、単位量Δｙ分ずつ分割ヘッドＨ１の右端側位置を右端側のずれ量ΔＬｙ_Lが許容値ΔＬｙｓ以下となるまで中央位置側に移動させることにより、分割ヘッドＨ１の左端側を中心として回動させることにより、記録用紙２の搬送方向の位置調整を行うことができる。

また、分割ヘッドＨ１に記録用紙２の幅方向及び搬送方向の双方に位置ずれを生じている場合には、例えば記録用紙２の搬送方向の位置ずれ量ΔＬｙを許容値ΔＬｙｓ以下に調整した後に、記録用紙２の幅方向の位置ずれ量ΔＬｘを許容値ΔＬｘｓ以下に調整するか、又はその逆の順序で調整することにより、位置ずれを生じている分割ヘッドの位置調整を正確に行うことができる。

この第３の実施形態においても、図１１（ｃ）及び（ｄ）に示すように両端の１つのノズルからインク液滴を吐出してドットパターンを記録するか又は図１１（ｅ）及び（ｆ）に示すように両端側の３つのノズルからインク液滴を吐出してドットパターンを記録することにより、１つのドットの重心位置又は中心位置間距離でずれ量を算出するか３つのドットの重心位置又は中心位置間距離でずれ量を算出するかを選択することにより、これらに応じた位置調整処理を行うことができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図１２について説明する。
この第４の実施形態では、前述した第２の実施形態における分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２のノズル配置が一直線ではなく、千鳥状に配列されて記録用紙２に記録する際のドット密度を増加させるようにしたものである。
すなわち、第４の実施形態では、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙにおける各ヘッド列１４Ａ及び４Ｂの各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２が、図１２に示すように、ノズル配列が千鳥状に２列に配列されていると共に、各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２がこれら分割ヘッドの対角線上位置に設けられた２つの長手方向に延長する長孔内に２本の固定ネジ５１を挿通し、この固定ネジ５１が保持基盤１７に所定の締め付けトルクで仮止めされていることを除いては図５と同様の構成を有し、図５との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第４の実施形態では、図１３に示すように、固定ネジ５１によって分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２が所定締め付けトルクで仮止めされ、このときの垂直抗力をＮとし、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２と支持基板１７との間の摩擦係数をμとしたときに、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２と支持基板１７との間の摩擦力はμＮで表すことができる。各分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２について固定ネジ５１が２本用いられているので、固定ネジ５１による摩擦力は２μＮとなり、この摩擦力２μＮより大きい駆動力Ｆを圧電アクチュエータ４３で発生させれば（Ｆ＞２μＮ）、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２の位置調整が可能となる。なお、固定ネジ５１の本数がｎ本であるときにはＦ＞ｎμＮとなる。

この関係を正確に維持するためには、固定ネジ５１を、トルクドライバなどを使用して、ネジの締め付けトルクを所定値に管理する。
圧電アクチュエータ４３で発生する駆動力及び変位量は前述した図５に示すように、駆動電圧に比例する線形関係にあり、固定ガイド４２と分割ヘッドＨｋ（ｋ＝１〜１２）との位置関係が図１３に示すように、固定ガイド４２間の距離をＬａ、分割ヘッドＨｋ（ｋ＝１〜１２）の長さをＬｂ、分割ヘッドＨｋの両側の圧電アクチュエータ４３の長さを夫々Ｌｃ及びＬｄとしたとき、圧電アクチュエータ４３に駆動電圧を印加していないときに、
Ｌａ−Ｌｂ＞Ｌｃ＋Ｌｄ
の関係となり、圧電アクチュエータ４３に駆動電圧を印加して、適正な位置に調整されているときに、各圧電アクチュエータ４３の長さをＬｃ′及びＬｄ′とすると、
Ｌａ−Ｌｂ＝Ｌｃ′＋Ｌｄ′
の関係となる。このとき、圧電アクチュエータ４３の変位量（Ｌｃ−Ｌｃ′）及び（Ｌｄ−Ｌｄ′）の範囲が調整可能な範囲であるから初期の寸法精度はこの範囲に納まるように設計する必要がある。

このように、固定ネジ５１を使用して分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２を仮止めした状態で、分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２の位置調整を行うことにより、圧電アクチュエータ４３に駆動電圧を印加して分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２を適正位置に位置調整した後に、圧電アクチュエータ４３に対する印加電圧を除去したときに、分割ヘッドＨｋは支持基板１７との間に固定ネジ５１による仮止めによる摩擦力２μＮが作用しているので、分割ヘッドＨｋは調整位置に留まることになり、この状態で、固定ネジ５１を締め付けることにより、分割ヘッドＨｋを正確な位置に固定することができる。

同様の、固定方法は前述した第２及び第３の実施形態でも行うことができ、圧電アクチュエータ４３及び４４に駆動電圧を印加して、ずれ量ΔＬｘ及びΔＬｙを許容値ΔＬｘｓ及びΔＬｙｓ以下に調整した状態で、各圧電アクチュエータ４３及び４４に対する駆動電圧を除去したときに、固定ネジ５１によって調整位置を保持することができ、この状態で固定ネジ５１を締め付けることにより、分割ヘッドＨｋを正確な位置に固定することができる。

なお、固定ネジ５１で分割ヘッドＨｋを固定した状態で、最終的にガイドレール４１ａ〜４１ｃ間及び固定ガイド４３間に樹脂を注入して確実に固定することが好ましい。
なお、上記第４の実施形態においては、固定ネジ５１を使用して分割ヘッドＨ１〜Ｈ１２を仮止めする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１４に示すように、支持基板１７に支持片５５を着脱自在に固定し、この支持片５５の分割ヘッドＨｋの上面に対向する支持板部と分割ヘッドＨｋとの間に仮止め用スプリング５６を介装して、この仮止め用スプリング５６で垂直抗力Ｎを付与するようにしてもよく、この場合には位置調整が完了した後に、分割ヘッドＨｋと両側の固定ガイド４２との間に樹脂を注入して固定してから支持片５５及び仮止め用スプリング５６を取り外す。

また、上記各実施形態においては、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙが枠状支持部で支持されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１５に示すように、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙの分割ヘッドＨｋを１つの枠状支持部６１に形成した収納凹部６２内に前述した第３の実施形態と同様にヘッド移動方向Ｘ及び紙送り方向Ｙの夫々について圧電アクチュエータ６３及び６４で支持するようにし、この枠状支持部６１をヘッド移動方向に移動させるキャリッジに装着して移動させるシリアル方式ヘッドユニットにも本発明を適用することができる。この場合でも、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、各分割ヘッドＨｋのノズルでインク液滴を記録用紙２に吐出してドットパターンを記録し、記録したバットパターンをイメージセンサ２８で読取ることにより、ヘッド移動方向のドット間距離Ｘ４及びＸ５を検出し、記録の解像度とヘッド間隔によって決まる所定の距離Ｘ３と比較してずれ量（Ｘ４−Ｘ３）及び（Ｘ５−Ｘ３）を算出すると共に、用紙送り方向のずれ量Ｙ４及びＹ５も検出し、これらずれ量が許容値以下となるように各分割ヘッドＨｋの位置調整をすることにより、各記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙを正確に整列させることができる。

さらに、上記各実施形態においては、記録ヘッド１１Ｋ〜１１Ｙが用紙搬送方向と直交する方向に平行に配設されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、用紙搬送方向と交差する方向に平行に配設するようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態においては、記録ヘッドユニット１０の後端側にイメージセンサ２８を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、イメージセンサ２８を省略して、別途ドットパターンを記録した記録用紙２をイメージスキャナで画像データとして読取り、読み取った画像データをコントローラ３０に入力してドットパターンのずれ量を算出するようにしてもよく、この場合には、記録用紙２にドットパターン記録時に少なくとも２点の搬送方向識別用マークを記録して、この搬送方向識別用マークに基づいてずれ量を算出することが好ましい。

本発明の第１の実施形態を示す概略正面図である。図１の平面図である。図１における記録ヘッドユニットを示す拡大底面図である。図１における記録ヘッドユニットの拡大側面図である。圧電アクチュエータの特性線図である。コントローラを示すブロック図である。コントローラで実行する位置調整処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態を示す記録ヘッドの底面図である。分割ヘッドで記録したドットパターンを示す図である。本発明の第３の実施形態を示す記録ヘッドの底面図である。分割ヘッドで記録したドットパターンを示す図である。本発明の第４の実施形態を示す記録ヘッドの拡大底面図である。図１２の拡大側面図である。第４の実施形態の変形例を示す記録ヘッドの側面図である。シリアル式ヘッドに適用した場合の実施形態を示すヘッドユニットの底面図である。図１５のドットパターンを示す図である。

符号の説明

１…給紙ユニット、２…記録用紙、３…搬送ローラ、４…ゲートローラ、５…搬送機構、１０…記録ヘッドユニット、１１Ｋ〜１１Ｙ…記録ヘッド、１３…分割ヘッド、１４Ａ，１４Ｂ…ヘッド列、１８…支持基板、１９ａ〜１９ｃ…圧電アクチュエータ、２８…イメージセンサ、３０…コントローラ、４１ａ〜４１ｃ…ガイドレール、４２…固定ガイド、４３，４４…圧電アクチュエータ、５１…固定ネジ、５５…支持片、５６…スプリング

Claims

記録媒体を搬送手段でインクジェットヘッド部に搬送して前記インクジェットヘッド部からインク液滴を吐出することにより画像を記録するインクジェットプリンタであって、
前記インクジェットヘッド部は、前記記録媒体の搬送方向と交差する方向に配設された複数の分割ヘッドを有し、前記分割ヘッドの支持及び位置調整を行う圧電アクチュエータと、該圧電アクチュエータを制御する調整手段とを備え、
前記圧電アクチュエータは、前記分割ヘッドの配設された方向の位置調整を行う第１の圧電アクチュエータと、前記分割ヘッドの配設された方向と直交する方向の位置調整を行う第２の圧電アクチュエータとで構成され、
前記第２の圧電アクチュエータは、前記分割ヘッドの配設された方向の両端部を個別に当該分割ヘッドの配設された方向と直交する方向に位置調整可能とされていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
前記調整手段は、前記分割ヘッドから前記記録媒体に吐出されたインク液滴を読取る画像読取手段と、該画像読取手段で読取ったインク液滴から分割ヘッドの現在位置を把握して位置調整量を算出する位置調整量算出手段と、該位置調整量算出手段で算出した位置調整量に基づいて前記圧電アクチュエータを駆動する駆動手段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プリンタ。