JP4655887B2 - 記録位置間隔検出方法及び記録装置 - Google Patents
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Description
記録ヘッドを単数用いるにしても、複数並べて用いるにしても、記録品質上、記録素子による記録位置の等ピッチ度が高いことが求められる。
単一ヘッド内の記録素子による記録位置の等ピッチ度は、記録ヘッドの形成精度に依存する。例えば、単一ヘッド内での各記録素子による記録位置のバラツキが理想位置に対して±a(μm)であり、理想的なピッチ間隔がP(μm)であるとすれば、そのヘッドによる記録位置は、P±a(μm)の範囲に収まることになる。
記録ヘッドを複数並べて用いる場合、隣接する記録ヘッドの継ぎ目も含めて記録素子の等ピッチ度が高いことは、厳密な寸法精度が要求される印刷のほか、液晶カラーフィルターの色材や有機ELの発光材を微細化したセルに確実に塗布するような産業用途では特に重要となる。記録ヘッドを複数並べて用いる場合、隣接する記録ヘッド間のピッチの精度は、記録ヘッドの配置精度によるものであり、従来、隣接する記録ヘッドの相対的な位置を検出する方法が提案されている。
特許文献1記載の発明にあっては、記録ヘッド同士をオーバーラップさせて配置し、記録ヘッドの両端の数ノズルでパターンを描画して、隣接する記録ヘッドの相対的な位置を検出した。
特許文献2記載の発明にあっては、同じく記録ヘッド同士をオーバーラップさせて配置し、センサで画像を読み取ることによって、隣接する記録ヘッドの相対的な位置を検出した。
なお、特許文献3記載の発明は、記録ヘッドの主走査方向に対する傾きを検出する技術であり、特許文献4記載の発明は、継ぎ合わされる複数記録ヘッドの平行度を検出する技術であり、隣接する記録ヘッドの継ぎ目における記録位置のピッチを検出することはできない。
図6〜図8に示す単純化したモデルについて考える。図6に示すように、記録ヘッドH1に、7つの記録素子n1〜n7が一列に並んでおり、同様に記録ヘッドH2に、7つの記録素子n8〜n14が一列に並んでいる。これらからなるすべての記録素子n1〜n14(計14個)は主走査方向Xに見て等ピッチに配置されている。問題とすべきピッチは、記録媒体上での記録位置によって評価されるものである。例えば、記録素子がノズルである場合、ノズルの配列ピッチではなく、ノズルから吐出された液滴の記録媒体上の着弾位置によって評価される。図6は、記録素子n1〜n14による記録パターン1〜14がピッチPで等ピッチに配置された理想的な状態を示している。
この図7の状態を特許文献1又は2の発明によって位置ずれ検出すると、ずれ量aを隣接する記録ヘッドの相対的な位置として検出するため、図8に示すように、ずれ量aだけ2つの記録ヘッドH1、H2間の間隔を狭めて再配置することとなる。すると、記録ヘッドH2の他の記録パターン9〜13が理想ピッチライン(図中破線で示す)に対しaだけずれてしまい、記録パターン14が理想ピッチライン(図中破線で示す)に対し2aだけずれてしまう。これは、記録ヘッド固有の特性としてずれ量aを有する一の記録パターン8を基準にして、隣接する2つの記録ヘッドの相対的位置を合わせたために、その他の記録素子n9〜n14による記録パターン9〜14の位置に新たなずれ量aを加算してしまったためである。
すべての記録パターン1〜14がP±a(μm)の範囲で任意にばらついている場合を考えると、再配置により最大で2aの誤差を発生させることになる。また、いずれか一の記録パターンにaより大きい誤差を発生させる可能性が非常に大きいことがわかる。これは、±a(μm)が許容誤差である場合に、各記録ヘッドの形成が許容誤差内に収まっていても、記録ヘッドの配置工程の不具合により許容誤差を超える誤差を発生させることを意味する。
この誤差は、印刷用途では画質に顕著に影響しない場合もあるが、これに比し、液晶カラーフィルターの色材や有機ELの発光材を微細化したセルに塗布する場合のように、予め決められた微小領域に材料を付与することが求められている場合には、画素欠損等の欠陥の原因となり、要求される品質に応えられないことが顕著に懸念される。
図6〜7では、2つの記録ヘッドH1,H2を示したが、さらに記録ヘッドを増設し、記録ヘッドH1,H2、H3,・・・(図示せず)と記録素子配列を継ぎ足し延長するように連ねて配置していくと、継ぎ目における誤差が累積され、後端側の記録ヘッドほど記録素子による記録位置のずれ量が2aをも超えた大きなものなる可能性が高いといえる。
したがって、記録ヘッドを多く連設するほど、要求される性能を叶えられず、要求される品質に応えられないことが顕著に懸念される。
センサにより位置検出を行う従来技術によれば、全記録素子による記録位置を所定の公差内に収めるためには、全記録素子による記録位置の各誤差をすべて検出する必要がある。
なお、狭ピッチ化等を目的に、図9に示すように各記録ヘッドの記録素子配列が走査方向Xに対して傾斜するように各記録ヘッドを傾斜配置する場合があるが、この場合も上述した問題について変わるところがない。
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第1記録パターンを記録する第1の記録動作と、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列又は単一記録ヘッド内の前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に前記記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第2記録パターンを記録する第2の記録動作とを、
前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとが重なるようにいずれかを先とし、前記第1の記録動作の走査方向と前記第2の記録動作の走査方向とに垂直でない角度をもたせて記録装置に実行させることにより、前記記録媒体上に、前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとの重なりによる干渉縞を生ぜしめ、前記干渉縞の位置ずれを、前記記録媒体上の記録位置の間隔のずれとして検出することを特徴とする記録位置間隔検出方法である。
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第1記録パターンを記録する第1の記録動作と、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列又は単一記録ヘッド内の前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に前記記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第2記録パターンを記録する第2の記録動作とを、
いずれかを先として前記記録ヘッドに実行させる記録動作制御手段を備え、
互いの走査方向に垂直でない角度をもった前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置を検出する干渉縞読取手段を備え、
前記干渉縞読取手段は、一の記録ヘッドが記録した前記第1記録パターンと前記第2記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置と、前記一の記録ヘッドに隣接する他の一の記録ヘッドが記録した前記第1記録パターンと前記第2記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置とを検出することを特徴とする記録装置である。
前記干渉縞の濃淡の変化を検出することが可能なセンサと、
前記センサに記録媒体上を走査及び副走査させる走査手段と、
前記センサと当該センサが走査する記録媒体との相対的な移動距離を所定の分解能で出力するエンコーダと、
前記センサの出力値及び前記エンコーダの出力値に基づき、前記干渉縞の位置を数値化する干渉縞位置演算手段とを備えることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の記録装置である。
したがって、本発明によれば、干渉縞の位置ずれを見ることにより、記録位置の間隔の変化を読み取ることができる。
本発明の記録装置によれば、記録媒体に対し第1記録パターンの記録及び第2記録パターンの記録を行うことができると共に、第1記録パターンと第2の記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の記録媒体上における位置を検出するができる。干渉縞の位置を読むことにより、記録精度の評価や改善に応用することができる。
破線や、ドット分散パターンの場合のように、走査方向の白抜き部分が多くなるほど干渉縞は見えにくくなる。走査方向の白抜き部分がなく、走査方向と垂直な方向の濃淡のコントラストが最も高い、平行実直線パターンが最も読み取りやすいパターンとなる。
記録素子配列を構成する記録素子全部を所定の条件で作動させて記録した場合に、隣接する記録素子が記録する領域間に隙間がなく、濃淡変化もない場合は、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを走査方向と垂直な方向に沿って有した記録パターンが形成できないため、本発明を実施できない。この場合、一記録素子による記録幅(ドット径などが相当する)を調整することができれば、一記録素子による記録幅を小さくして、一記録素子による記録パターンと隣りの一記録素子による記録パターンとの間に隙間又は淡色部分を形成するか、等数置き(例えば、1つ置き)の記録素子を作動させて隙間又は淡色部分を形成する。干渉縞をよりクリアに出現させるためには、淡色部分でなく完全な隙間が好ましいが、発色のピークに対して薄い淡色部分が間にあれば、干渉縞が現れる。等数置きの記録素子を作動させた場合、干渉縞を読み取ることにより検出されるのは、作動した記録素子による記録位置の間隔の変化である。
第1記録パターンと第2の記録パターンの交差する角度は垂直でない角度である。垂直とすると、干渉縞が現れない。
図2の場合、記録ヘッドH1自身の重なり領域における縞目に対し、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2の重なり領域における縞目が、干渉縞のピッチZの0.4だけ下にずれている。ずれ量をYで示す(図3,4において同じ)。
第1記録パターンT1と第2の記録パターンT2とが重なるようにいずれかを先とする。記録媒体に対する第1の記録動作の走査方向と第2の記録動作の走査方向とに垂直でない角度をもたせて記録装置に実行させることは、記録装置自体に変更を加えず、第1の記録動作時と第2の記録動作時とで単に記録媒体をその方向を変えて設置することにより容易に行える。
次に、図2のような干渉縞の位置ずれ量Yの干渉縞ピッチZに対する割合を目視又は必要により拡大鏡を用いて読み取る。
図2の場合、+0.4と読み取られる。
次に、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2との間隔を0.4Pだけ近づける。
以上により、記録ヘッドH1及び記録ヘッドH2により構成される記録素子配列全体を等ピッチに近づけることができる。
実際には、記録ヘッド内の記録素子配列もある程度高精度な測定レベルにおいてはバラツキがあるのが常である。第1の記録パターンT1に重なる相手パターンT2の記録ヘッドを一つに特定することによって、第2の記録パターンT2の記録素子配列のバラツキ方を特定し、干渉縞の位置ずれの測定に支障が生じないようにすることができ、その結果、干渉縞の位置ずれの測定誤差が生じないようにすることができる。また、第2の記録パターンT2を記録する単一の記録ヘッドとして、より高精度な記録素子配列を有する記録ヘッドを選択することにより、干渉縞の位置ずれの測定誤差が生じないようにすることができる。より高精度な記録素子配列を有する記録ヘッドを選択するには、自己同士の重なり領域における干渉縞の縞目の直線度が高い記録ヘッドを選択することが一つの有効な方法となる。
図4の場合、記録ヘッドH1自身の重なり領域における縞目に対し、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2の重なり領域における縞目が、干渉縞のピッチZの0.4だけ上にずれている。
次に、図4のような干渉縞の位置ずれ量Yの干渉縞ピッチZに対する割合を目視又は必要により拡大鏡を用いて読み取る。
図4の場合、−0.4と読み取られる。
次に、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2との間隔を0.4Pだけ遠退ける。
以上により、記録ヘッドH1及び記録ヘッドH2により構成される記録素子配列全体を等ピッチに近づけることができる。
図5の場合、記録ヘッドH1自身の重なり領域における縞目と、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2の重なり領域における縞目は、全体的には同一直線上にのるが、記録ヘッドH2の記録ヘッドH1側に隣接する端部の偏在する記録ラインL(図5(b)の部分拡大図参照)の位置で、干渉縞の縞目に断裂が入り、直線度が崩れているため、隣接する記録ヘッドH1と記録ヘッドH2と間の継ぎ目において記録位置のピッチが崩れていることがわかる。
(1)許容できる場合はそのまま採用する。(2)許容できない場合は、記録ヘッドH1と記録ヘッドH2との間隔を調整することにより、縞目の全体的な直線度や連続度を上げて、全体の記録素子配列を許容できるものにする。(3)許容できず、(2)によっても許容できるものに調整できない場合は、記録ヘッドH2を交換して、再び本発明の記録パターンを記録出力し、干渉縞の観察、測定を行う。
図10に本方法の実施に使用できる記録装置の一例を示す。記録装置20は、主走査方向Xに移動可能な搬送ステージ21と、キャリッジ22と、キャリッジ22を副走査方向Sに移動させる移動装置23とを備える。搬送ステージ21に記録媒体Mが載置される。キャリッジ22には、6つのインクジェット式の記録ヘッドHを備える。各記録ヘッドHには基板Bを介して信号ケーブルCが接続される。また、各記録ヘッドHにはインク供給管Lが接続される。図11は記録媒体Mを垂直に見下ろした図である。図11に示すように各記録ヘッドの符号をH1〜H6とする。図12に本方法の実施フローを示す。
入っていなければ、記録ヘッドHの位置を再調整して、ステップS1から繰り返す。
入っていれば、次のステップに進む。
(ステップS8)次に、比率Y/ZとピッチPから実際のずれ量(Y/Z)・Pを求める。
(ステップS9)次に、実際のすれ量に従って記録ヘッドHの位置を補正する。
本実施形態の記録装置は、図10に示したインクジェット式の記録装置20の構成のすべてを含み、さらに干渉縞読取手段の要素としてフォトセンサを有する。図13に本実施形態の記録装置30の外観図を示す。図13に示すように、キャリッジ22にフォトセンサ31が記録ヘッドHと共に搭載されている。
図14のブロック図に示すように、本実施形態の記録装置30の機器構成は、制御/演算部D、表示部E、操作部Fと、記憶部Gと、記録ヘッドHと、ヘッド位置調整機構24と、ヘッド駆動制御部25と、キャリッジ22と、キャリッジ22を副走査方向に移動させる移動装置23と、キャリッジ移動制御部26と、搬送ステージ21と、搬送ステージの移動装置27と、搬送ステージ移動制御部28と、エンコーダカウンタ29と、フォトセンサ31と、フォトセンサ受光増幅回路32と、パルス生成回路33とを備える。
記憶部Gに第1記録パターン、第2記録パターンその他の画像データが記憶されている。制御/演算部Dは、記憶部Gから適時に画像データを読み出し、操作部Fから入力されるオペレータからの操作信号に従って各部を制御し記録動作や干渉縞の読取動作を行わせ、要求される演算処理をする。
表示部には、操作ガイドや干渉縞の測位結果が表示される。
搬送ステージ21の動作に連動してエンコーダカウンタ29から移動距離が所定の分解能で出力され、制御/演算部Dに入力される。制御/演算部Dはエンコーダカウンタ29からの出力情報により搬送ステージ21の位置を判断できる。
フォトセンサ31の出力信号は、フォトセンサ受光増幅回路32で増幅される。図15(a)にフォトセンサ及びフォトセンサ受光増幅回路の回路図を示す。図15(b)にフォトセンサ受光増幅回路32の出力信号波形を示す。フォトセンサ受光増幅回路32の出力値V0は、パルス生成回路33に入力される。パルス生成回路33はこれを一定の閾値THでON/OFFの2値に分け図15(c)に示すようにパルス波を生成する。図15(b)(c)の波形は、フォトセンサ31に干渉縞上を走査させた際の波形例である。干渉縞を走査したため、ステージ移動位置に伴って値が上下する。
次に、図17に示すように、記録媒体Mをθ回転させて配置し、全記録ヘッドH1〜H6を動作させて第1記録パターンT1を記録媒体M上に記録する。これで記録動作は終了である。
次に、干渉縞の読取動作を行うために、図18に示すように記録媒体をθ/2だけ戻して配置する。これにより干渉縞は主走査方向Xに対して直角になる。
他の方法としては、搬送ステージ21の記録媒体Mを載置する部分を少なくとも角度θだけ回動するターンテーブルに構成し、ステッピングモータなどの駆動機器を付設して制御/演算部Dにより前記ターンテーブルの角度を制御する。
すなわち、図20(a1)(b1)に示すようにフォトセンサ31により、各記録素子が描画したパターンを横断するように第1記録パターンT1を走査し、そのセンサ出力(図20(a2)(b2))によって判断する。
図20(a1)(b1)に、隣接する記録ヘッドH1,H2の記録した第1記録パターンT1−H1,T1−H2のつなぎ目部分を示す。隣接する記録ヘッドH1,H2の記録した第1記録パターンT1−H1,T1−H2のつなぎ目部分の間隔が各第1記録パターンT1−H1,T1−H2内の記録位置間隔より広い場合(図20(a1))や狭い場合(図20(b1))はそれぞれ、図20(a2)(b2)に示すようにセンサ出力に際立った変化が見られる。制御/演算部Dはこの変化に基づき実際のピッチが理想チッピP+0.5Pより大であるか否か及びP−0.5Pより小であるか否かを判断する。制御/演算部Dはこの判断結果を表示部Eに出力するか、次に説明するような記録ヘッドの搭載位置の自動調整に利用する。
制御/演算部Dは、上述したように隣接する記録ヘッドのつなぎ目部分の間隔が理想チッピP+0.5Pより大であるか否か及びP−0.5Pより小であるか否かを判断した後、大であると判断したときは隣接する記録ヘッドを近づけ、小であると判断したときは隣接する記録ヘッドを遠退けるように、ヘッド位置調整機構24を制御して記録ヘッドの位置を調整する。制御/演算部Dは、理想チッピP±0.5P内であると判断したときは、次に説明する干渉縞に基づくヘッド位置の調整を行う。
すなわち、制御/演算部Dは、干渉縞の位置示す数値に基づきヘッド位置の補正量を算出し、ヘッド位置調整機構24を制御して記録ヘッドの位置を調整する。
H1〜H6 記録ヘッドを示す。 但し、図2〜図5において記録ヘッドによる記録パターンを示す。
T1 第1の記録パターン
T2 第2の記録パターン
n1〜n14 記録素子
M 記録媒体
X 主走査方向
S 副走査方向
21 搬送ステージ
22 キャリッジ
31 フォトセンサ
Claims (7)
- 単一記録ヘッドに構成された記録素子配列が複数連なって構成された記録素子配列が記録する記録媒体上の記録位置の間隔のずれを検出する方法であって、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第1記録パターンを記録する第1の記録動作と、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列又は単一記録ヘッド内の前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に前記記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第2記録パターンを記録する第2の記録動作とを、
前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとが重なるようにいずれかを先とし、前記第1の記録動作の走査方向と前記第2の記録動作の走査方向とに垂直でない角度をもたせて記録装置に実行させることにより、前記記録媒体上に、前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとの重なりによる干渉縞を生ぜしめ、前記干渉縞の位置ずれを、前記記録媒体上の記録位置の間隔のずれとして検出することを特徴とする記録位置間隔検出方法。 - 前記第1記録パターン及び前記第2記録パターンを、一記録素子により一本分が記録され、作動する記録素子数に相当する数の本数よりなる平行直線パターンとすることを特徴とする請求項1記載の記録位置間隔検出方法。
- 前記第2の記録動作を単一記録ヘッドにより実行させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の記録位置間隔検出方法。
- 前記干渉縞の1ピッチに対する前記干渉縞の位置ずれ量の割合を、前記記録位置の1ピッチに対する記録媒体上の記録位置の間隔のずれ量の割合として検出することする請求項1、請求項2又は請求項3記載の記録位置間隔検出方法。
- 各記録ヘッドに構成された記録素子配列を複数連ねて記録素子配列を構成する複数の記録ヘッドを備え、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第1記録パターンを記録する第1の記録動作と、
複数記録ヘッドに亘る前記記録素子配列又は単一記録ヘッド内の前記記録素子配列を構成する記録素子全部又は等数置きの記録素子を作動させて、一定方向に前記記録媒体上を走査して、作動する記録素子に応じた濃淡の繰り返しを前記走査の方向と垂直な方向に沿って有した第2記録パターンを記録する第2の記録動作とを、
いずれかを先として前記記録ヘッドに実行させる記録動作制御手段を備え、
互いの走査方向に垂直でない角度をもった前記第1記録パターンと前記第2の記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置を検出する干渉縞読取手段を備え、
前記干渉縞読取手段は、一の記録ヘッドが記録した前記第1記録パターンと前記第2記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置と、前記一の記録ヘッドに隣接する他の一の記録ヘッドが記録した前記第1記録パターンと前記第2記録パターンとの重なりにより生じた干渉縞の位置とを検出することを特徴とする記録装置。 - 前記干渉縞読取手段が検出した位置情報に基づき、前記記録ヘッドの位置を調整する位置調整装置を備えることを特徴とする請求項5記載の記録装置。
- 前記干渉縞読取手段は、
前記干渉縞の濃淡の変化を検出することが可能なセンサと、
前記センサに記録媒体上を走査及び副走査させる走査手段と、
前記センサと当該センサが走査する記録媒体との相対的な移動距離を所定の分解能で出力するエンコーダと、
前記センサの出力値及び前記エンコーダの出力値に基づき、前記干渉縞の位置を数値化する干渉縞位置演算手段とを備えることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の記録装置。
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