JP5171711B2

JP5171711B2 - 液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置

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Publication number: JP5171711B2
Application number: JP2009077514A
Authority: JP
Inventors: 克人角
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010228242A; US20100245423A1

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置に係り、特にドラムで搬送された記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置に関する。

ドラムで搬送された記録媒体に液滴を吐出する画像形成装置では、ドラム面が曲面となっているため、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の着弾位置に誤差が生じ、その結果、画質として現れる直線画像の直線性（ラジッドネス）が損なわれることがある。

そこで、特許文献１には、２次元マトリックス状に配列された液体吐出ヘッドにおいて、吐出口プレートを円筒状に形成する技術が開示されている。さらに、吐出圧力を発生させる圧電素子が形成される基板、圧電素子に駆動信号を供給するための駆動配線が形成される基板についても、円筒状に形成する技術も開示されている。

特開２００６−３２７１０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、液滴を吐出する吐出口が設けられた吐出面を曲面形状に形成することは、ヘッド製造上非常に困難であり、またコスト高につながるという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、吐出面を曲面形状に形成することなく液滴の着弾位置のずれを抑制する液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、記録媒体をドラムの周面に密着させて搬送する搬送手段により搬送される前記記録媒体に対して液滴を吐出する複数の吐出口が、前記液滴が吐出される前記記録媒体の搬送方向、及び該搬送方向と交差する交差方向に並べて設けられており、前記複数の吐出口の各々について、予め定めた前記液滴を吐出するタイミング、予め定めた前記液滴の吐出速度、予め定めた前記記録媒体の搬送速度、予め定めた前記ドラムの半径、及び前記ドラムの胴頂点に最も近い基準吐出口からの前記搬送方向における距離により定まる前記液滴の前記搬送方向における着弾位置のずれが零となるように前記距離が定められ、前記距離に基づいて、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向上流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口に近づくように配置され、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向下流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口から遠ざかるように配置された液滴吐出ヘッドである。

請求項１の発明によれば、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向上流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口に近づくように配置され、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向下流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口から遠ざかるように配置されるので、吐出面を曲面形状に形成することなく液滴の着弾位置のずれを抑制する液滴吐出ヘッドを提供することができる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記距離をＹ'_ｂ、前記着弾位置のずれをΔｙ _ｂとして、次式を満たすようにＹ’ _ｂが定められた請求項１に記載の液滴吐出ヘッドである。

ここで、ｔ_ｂ：吐出タイミングｖ_ｊ：液滴の吐出速度ｖ_ｐ：搬送速度Ｒ：ドラムの半径Ｙ’ _ｂ：基準吐出口から各吐出口までの記録媒体搬送方向における距離
請求項２の発明によれば、距離Ｙ'_ｂを上記式として定めるようにしてもよい。

上記目的を達成するために、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドと、前記搬送手段と、前記液滴記録ヘッドが液滴を吐出する際に用いる波形信号を生成する波形信号生成手段と、前記波形信号生成手段により生成された波形信号を前記液滴吐出ヘッドに供給する供給手段と、を有する。

請求項３の発明によれば、液滴が着弾する前記記録媒体の搬送方向における位置が全ての吐出口で略一致するように上記距離に応じて吐出口が配置されるので、吐出面を曲面形状に形成することなく液滴の着弾位置のずれを抑制する画像形成装置を提供することができる。また、吐出タイミングを変更する必要がないので、液滴吐出ヘッドだけを交換することでずれを抑制することができる。

本発明によれば、吐出面を曲面形状に形成することなく液滴の着弾位置のずれを抑制する液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置を提供することができるという効果が得られる。

実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面側面図である。実施の形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。実施形態に係るヘッドの構造例を示す平面透視図である。着弾位置のずれを示す図である。ヘッドとドラムとの位置関係を示す図である（その１）。ヘッドとドラムとの位置関係を示す図である（その２）。ノズル座標と位置ずれの関係を示す図である（その１）。ノズル座標と位置ずれの関係を示す図である（その２）。補正後ノズル座標差分を示す図である。直線状に配置したノズル、及び距離Ｙ'_ｂに応じて配置した各々のノズルを示す図である。補正前、及び補正後のヘッドとドラムとの位置関係を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、インク滴により画像を形成する所謂インクジェットプリンタ（以下、「画像形成装置」という。）に適用した場合について説明する。

まず、本実施の形態に係る画像形成装置１０の全体構成について説明する。

［画像形成装置］
図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、記録媒体としての枚葉紙（以下、「用紙」という）の搬送方向上流側に、用紙を給紙搬送する給紙搬送部１２が設けられている。この給紙搬送部１２の下流側には、用紙の搬送方向に沿って、用紙の記録面（画像形成面）に処理液を塗布する処理液塗布部１４、用紙の記録面に画像を形成する画像形成部１６、記録面に形成された画像を乾燥させるインク乾燥部１８、乾燥した画像を用紙に定着させる画像定着部２０、画像が定着した用紙を排出する排出部２１が設けられている。

以下、各処理部について説明する。

（給紙搬送部）
給紙搬送部１２には、用紙が積載される積載部２２が設けられており、積載部２２の用紙の搬送方向下流側（以下、「用紙の搬送方向」を省略する場合もある）には、該積載部２２に積載された用紙を一枚ずつ給紙する給紙部２４が設けられている。この給紙部２４によって給紙された用紙は、複数のローラ２６対で構成された搬送部２８を経て、処理液塗布部１４へ搬送される。

（処理液塗布部）
処理液塗布部１４では、処理液塗布ドラム３０が回転可能に配設されている。この処理液塗布ドラム３０には、用紙の先端部を挟持して用紙を保持する保持部材３２が設けられており、該保持部材３２を介して、処理液塗布ドラム３０の表面に用紙を保持した状態で、処理液塗布ドラム３０の回転によって該用紙を下流側へ搬送する。

なお、後述する中間搬送ドラム３４、画像形成ドラム３６、インク乾燥ドラム３８、および定着ドラム４０についても、処理液塗布ドラム３０と同様に保持部材３２が設けられている。そして、この保持部材３２によって、上流側のドラムから下流側のドラムへの用紙の受け渡しが行われる。

処理液塗布ドラム３０の上部には、処理液塗布ドラム３０の周方向に沿って、処理液塗布装置４２および処理液乾燥装置４４が配設されており、処理液塗布装置４２によって、用紙の記録面に処理液が塗布され、処理液乾燥装置４４によって、該処理液が乾燥される。

ここで、処理液はインクと反応して色材（顔料）を凝集し、色材（顔料）と溶媒を分離促進する効果を有している。処理液塗布装置４２には、処理液が貯留している貯留部４６が設けられており、グラビアローラ４８の一部が処理液に浸されている。

このグラビアローラ４８にはゴムローラ５０が圧接して配置されており、該ゴムローラ５０が用紙の記録面（表面）側に接触して処理液が塗布される。また、グラビアローラ４８にはスキージ（図示省略）が接触しており、用紙の記録面に塗布する処理液塗布量を制御する。

処理液膜厚はヘッド打滴のインク滴より十分小さいことが理想である。例えば２ｐｌの打滴量の場合、ヘッド打滴のインク滴の平均直径は１５．６μｍであり、処理液膜厚が厚い場合、インクドットは用紙の記録面と接触することなく処理液内で浮遊する。２ｐｌの打滴量で着弾ドット径を３０μｍ以上得るには処理液膜厚を３μｍ以下にすることが好ましい。

一方、処理液乾燥装置４４には、熱風ノズル５４および赤外線ヒータ５６（以下、「ＩＲヒータ５６」という）が処理液塗布ドラム３０の表面に近接して配設されている。この熱風ノズル５４およびＩＲヒータ５６により、処理液中の水などの溶媒を蒸発させ、固体もしくは薄膜処理液層を用紙の記録面側に形成する。処理液乾燥工程で処理液を薄層化することで、画像形成部１６でインク打滴したドットが用紙表面と接触して必要なドット径が得られると共に、薄層化した処理液と反応し色材凝集して用紙表面に固定する作用が得られやすい。

このようにして、処理液塗布部１４で記録面に処理液が塗布、乾燥された用紙は、処理液塗布部１４と画像形成部１６の間に設けられた中間搬送部５８へ搬送される。

（中間搬送部）
中間搬送部５８には、中間搬送ドラム３４が回転可能に設けられており、中間搬送ドラム３４に設けられた保持部材３２を介して、中間搬送ドラム３４の表面に用紙を保持し、中間搬送ドラム３４の回転によって該用紙を下流側へ搬送する。

（画像形成部）
画像形成部１６には、画像形成ドラム３６が回転可能に設けられており、画像形成ドラム３６に設けられた保持部材３２を介して、画像形成ドラム３６の表面に用紙を保持し、画像形成ドラム３６の回転によって該用紙を下流側へ搬送する。

画像形成ドラム３６の上部には、画像形成ドラム３６の表面に近接して、各々インク滴を吐出する複数のノズルが２次元状に設けられたシングルパス方式のインクジェットラインヘッド６４（以下、「ヘッド６４」という。）を有するヘッドユニット６６が配設されている。このヘッドユニット６６では、少なくとも基本色であるＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）のヘッド６４が画像形成ドラム３６の周方向に沿って配列され、処理液塗布部１４で用紙の記録面に形成された処理液層上に各色の画像を形成する。

処理液はインク中に分散する色材（顔料）とラテックス粒子を処理液に凝集する効果を持たせ、用紙上で色材流れなど発生しない凝集体を形成する。インクと処理液の反応の一例として、処理液内に酸を含有しＰＨダウンにより顔料分散を破壊し、凝集するメカニズムを用い色材滲み、各色インク間の混色、インク滴の着弾時の液合一による打滴干渉を回避する。

ヘッド６４は、画像形成ドラム３６に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図示省略）に同期して打滴を行うことで、高精度に着弾位置を決定すると共に、画像形成ドラム３６の振れ、回転軸６８の精度、ドラム表面速度に依存せず、打滴斑を低減することが可能となる。

なお、ヘッドユニット６６は画像形成ドラム３６の上部から退避可能とされており、ヘッド６４のノズル面清掃や増粘インク排出などのメンテナンス動作は、該ヘッドユニット６６を画像形成ドラム３６の上部から退避させることで実施される。

記録面に画像が形成された用紙は、画像形成ドラム３６の回転によって、画像形成部１６とインク乾燥部１８の間に設けられた中間搬送部７０へ搬送されるが、中間搬送部７０については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。

（インク乾燥部）
インク乾燥部１８には、インク乾燥ドラム３８が回転可能に設けられており、インク乾燥ドラム３８の上部には、インク乾燥ドラム３８の表面に近接して、熱風ノズル７２およびＩＲヒータ７４が複数配設されている。この熱風ノズル７２およびＩＲヒータ７４による温風によって、用紙の画像形成部では、色材凝集作用により分離された溶媒が乾燥され、薄膜の画像層が形成される。

温風は用紙の搬送速度によっても異なるが、通常は５０℃〜７０℃に設定されている。蒸発した溶媒はエアーと共に画像形成装置１０の外部へ排出されるが、エアーは回収される。このエアーは、冷却器／ラジエータ等で冷却して液体として回収しても良い。

記録面の画像が乾燥した用紙は、インク乾燥ドラム３８の回転によって、インク乾燥部１８と画像定着部２０の間に設けられた中間搬送部７６へ搬送されるが、中間搬送部７６については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。

（画像定着部）
画像定着部２０には、画像定着ドラム４０が回転可能に設けられており、画像定着部２０では、インク乾燥ドラム３８上で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が加熱／加圧されて溶融し、用紙上に固着定着する機能を有する。

画像定着ドラム４０の上部には、画像定着ドラム４０の表面に近接して、加熱ローラ７８が配設されている。この加熱ローラ７８は熱伝導率の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプが組み込まれており、該加熱ローラ７８によって、ラテックスのＴｇ温度以上の熱エネルギーが付与される。これにより、ラテックス粒子を溶融し、用紙上の凹凸に押し込み定着を行うと共に画像表面の凹凸をレベリングし光沢性を得ることを可能とする。

加熱ローラ７８の下流側には、定着ローラ８０が設けられている。この定着ローラ８０は画像定着ドラム４０の表面に圧接した状態で配置され、画像定着ドラム４０との間でニップ力を得るようにしている。このため、定着ローラ８０又は画像定着ドラム４０のうち、少なくとも一方は表面に弾性層を持ち、用紙に対して均一なニップ幅を持つ構成とする。

以上のような工程により、記録面の画像が定着した用紙は、画像定着ドラム４０の回転によって、画像定着部２０の下流側に設けられた排出部２１側へ搬送される。

なお、本実施の形態では、画像定着部２０について説明したが、インク乾燥部１８で記録面に形成された画像を乾燥・定着させることができれば良いため、この画像定着部２０は必ずしも必要ではない。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０のシステム構成を説明する。

同図に示されるように、画像形成装置１０は、通信インタフェース８３、システムコントローラ８４、画像メモリ８５、ＲＯＭ８６、モータドライバ８７、ヒータドライバ８８、ファン・モータドライバ８１、プリント制御部８９、画像バッファメモリ９０、画像処理部９１、ヘッドドライバ９２等を備えている。

通信インタフェース８３は、ユーザが画像形成装置１０に対して画像形成の指示等を行うため等に用いられるホスト装置９９とのインタフェース部である。通信インタフェース８３にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインタフェースやセントロニクスなどのパラレルインタフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホスト装置９９から送出された画像情報は通信インタフェース８３を介して画像形成装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ８５に記憶される。画像メモリ８５は、通信インタフェース８３を介して入力された画像情報を記憶する記憶手段であり、システムコントローラ８４を通じて情報の読み書きが行われる。画像メモリ８５は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ８４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置１０の全体を制御する制御装置として機能すると共に、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ８４は、通信インタフェース８３、画像メモリ８５、モータドライバ８７、ヒータドライバ８８、ファン・モータドライバ８１等の各部を制御し、ホスト装置９９との間の通信制御、画像メモリ８５およびＲＯＭ８６の読み書き制御等を行うと共に、用紙搬送系のモータ９３やＩＲヒータ５６，７４，７２を制御する制御信号を生成する。なお、プリント制御部８９に対しては、制御信号の他に、画像メモリ８５に記憶された画像情報を送信する。

また、ＲＯＭ８６には、システムコントローラ８４のＣＰＵが実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ８６は、書き換え不能な記憶手段であってもよいが、各種のデータを必要に応じて更新する場合は、ＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能な記憶手段を用いることが好ましい。

画像メモリ８５は、画像情報の一時記憶領域として利用されると共に、プログラムの展開領域およびＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ８７は、システムコントローラ８４からの指示に従って用紙搬送系のモータ９３を駆動するドライバ（駆動回路）である。また、ヒータドライバ８８は、システムコントローラ８４からの指示に従ってＩＲヒータ５６，７４，７２を駆動するドライバである。

また、ファン・モータドライバ８１は、システムコントローラ８４からの指示に従って、各ファン・モータ７３およびファン・モータ結線回路７１を駆動するドライバである。

一方、プリント制御部８９は、ＣＰＵおよびその周辺回路等から構成され、システムコントローラ８４の制御に従い、画像処理部９１と協働して画像メモリ８５内の画像情報から吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正等の処理を行うと共に、生成したインク吐出データをヘッドドライバ９２に供給してヘッドユニット６６の吐出駆動を制御する。

プリント制御部８９には、プリント制御部８９のＣＰＵが実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されているＲＯＭ９４が接続されている。ＲＯＭ９４もまた書き換え不能な記憶手段であってもよいが、各種のデータを必要に応じて更新する場合は、ＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能な記憶手段を用いることが好ましい。

画像処理部９１は、入力された画像情報からインク色別のドット配置データを生成するものであり、入力画像情報に対してハーフトーニング処理（中間階調処理）を行って高品質のドット位置を決定する。

なお、図２において、画像処理部９１は、システムコントローラ８４やプリント制御部８９とは別個のものとして図示しているが、例えば、画像処理部９１は、システムコントローラ８４或いはプリント制御部８９に含まれて、その一部を構成するようにしてもよい。

また、プリント制御部８９は、画像処理部９１で生成されたドット配置データに基づいてインクの吐出データ（ヘッド６４のノズルに対応するアクチュエータの制御信号）を生成するインク吐出データ生成機能と、駆動波形生成機能とを有している。従って、プリント制御部８９は、ヘッド６４からインク滴を吐出させる際に用いる駆動波形を示す波形信号を生成する手段である。

インク吐出データ生成機能にて生成されたインク吐出データはヘッドドライバ９２に与えられ、ヘッドユニット６６のインク吐出動作が制御される。

駆動波形生成機能は、ヘッド６４の各ノズルに対応したアクチュエータを駆動するための駆動信号波形を生成する機能であり、当該駆動波形生成機能にて生成された信号（駆動波形）は、ヘッドドライバ９２に供給される。なお、駆動波形生成機能にて生成される信号は、デジタル波形データであってもよいし、アナログ電圧信号であってもよい。ヘッドドライバ９２は、発生された波形信号をヘッド６４に供給してインク滴を吐出させる手段である。

プリント制御部８９には画像バッファメモリ９０が備えられており、プリント制御部８９における画像情報処理時に画像情報やパラメータ等のデータが画像バッファメモリ９０に一時的に格納される。なお、図２において画像バッファメモリ９０はプリント制御部８９に付随する態様で示されているが、画像メモリ８５と兼用することも可能である。

なお、プリント制御部８９とシステムコントローラ８４とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

図３はヘッド６４の構造例を示す平面透視図である。用紙上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド６４におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド６４は、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

このようにヘッド６４は、インク滴を吐出する複数のノズル１５１が、インク滴が吐出される用紙の搬送方向、及び該搬送方向と交差する交差方向に並べて設けられたものとなっている。

なお、搬送方向と交差する交差方向に用紙の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。

各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路と連通されている。共通流路はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路を介して各圧力室１５２に分配供給される。

圧力室１５２の一部の面を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）には個別電極を備えたアクチュエータが接合されている。個別電極と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータが変形して圧力室の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータには、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。

インク吐出後、アクチュエータの変位が元に戻る際に、共通流路から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。

画像情報から生成さるドット配置データに応じて各ノズル１５１に対応したアクチュエータの駆動を制御することにより、ノズル１５１からインク滴を吐出させることができる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示した例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータの変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

次に、着弾位置のずれについて説明する。ヘッド６４のノズル１５１から搬送方向と交差する交差方向の直線を描くために平坦な搬送路で搬送される用紙に対するタイミングでインク滴を吐出した場合、画像形成ドラム３６（以下の説明では単にドラム３６と表現する）がヘッド６４に対して湾曲しているため、図４に示されるように搬送方向の着弾位置にずれが生じる。

このずれに関して詳細な説明をする。図５及び図６はヘッド６４とドラム３６との位置関係を示す図である。特に、図６は、分かりやすくするためにヘッド６４の幅を大きくした図となっている。

図５において、ドラム３６の胴頂点をＯとし、このＯに最も近いヘッド６４上のノズルをＮ_０とする。このノズルＮ_０とＯとの距離をＴＤとする。なお、用紙の厚さは無視するものとする。

そして、ヘッド６４上のノズルの座標を搬送方向の１次元座標Ｙ_ｎで表現し、上記ノズルＮ_０の座標を０、ノズルＮ_０から搬送方向に位置するノズルをＮ_ｂ、Ｎ_ｃとする。特に、ノズルＮ_０の下流側に位置するノズルＮ_ｂの距離をＬ_ｂとし、Ｎ_ｂの座標をＹ_ｂとしている。

次に用紙における座標について説明する。用紙の座標も搬送方向の１次元座標ｙで表現し、原点ｙ＝０は、時刻ｔ＝０の時に胴頂点Ｏに位置するとする。用紙は反時計回りに搬送され、搬送速度をｖ_ｐとしている。更にインク滴の吐出速度（以下、滴速と表現する）をｖ_ｊとしている。また、ドラム３６の半径である胴半径をＲとしている。

以上を踏まえ、まずノズルＮ_０から吐出されたインク滴Ｄ_０の着弾位置ｙ_０について説明する。インク滴の飛翔時間Ｔ_０は、数２に示される値となる。

従って、着弾位置座標ｙ_０は、この時間で用紙が進む距離であるので、数３に示される値となる。

次に、ノズルＮ_ｂから吐出されたインク滴Ｄ_ｂの着弾位置ｙ_ｂについて説明する。インク滴Ｄ_ｂは、ノズルＮ_０とノズルＮ_ｂの距離をＬ_ｂ（＝Ｙ_ｂ）と搬送速度ｖ_ｐで定まる時間ｔ_ｂ後に吐出される。従って、時間ｔ_ｂは数４に示される値となり、その値は一定である。

また、ノズルＮ_ｂから吐出されたインク滴Ｄ_ｂがドラム３６まで落ちる軌跡の長さから、上記ＴＤを引いた値であるサグをｄ_ｂとしたとき、インク滴Ｄ_ｂの飛翔時間Ｔ_ｂは、数５に示される値となる。

ここで、サグｄ_ｂは胴半径ＲとＹ_ｂにより、数６に示される値となる。

上記数４で示した時間ｔ_ｂ、及び上記数５で示した時間が経過した後、インク滴Ｄ_ｂが着弾することから、その間に用紙が移動する距離Ｓ_ｂ０は、数７に示される値となる。

一方、インク滴Ｄ_ｂの着弾位置とＯとの距離Ｓ_ｂは、数８に示される値となる。

上記数７、数８により、インク滴Ｄ_ｂの着弾位置の用紙上の座標ｙ_ｂは、数９に示される値となる。

従って、着弾位置のずれΔｙ_ｂ（図６参照）は座標ｙ_ｂと座標ｙ_０の差となるため、数３、及び数９から、Δｙ_ｂは数１０に示される値となる。

この第１項目は、時間ｔ_ｂに依存することから、インク滴が吐出されるタイミングに起因することを示している。また、第２項目は、半径Ｒに依存することから、ドラム３６の湾曲の度合いに起因することを示している。更に第３項目は、サグの距離と滴速ｖ_ｊに依存することから、サグの距離分の飛翔時間に起因することを示している。

以上がノズルＮ_０の下流側に位置するノズルＮ_ｂから吐出されたインク滴Ｄ_ｂの着弾位置のずれである。次に、ノズルＮ_０の上流側に位置するノズルＮ_ｃから吐出されたインク滴Ｄ_ｃの着弾位置ｙ_ｃのずれについて説明する。

インク滴Ｄ_ｃは、ノズルＮ_０とノズルＮ_ｃの距離をＬ_ｃと搬送速度ｖ_ｐで定まる時間前に吐出される。ノズルＮ_ｃが位置する座標はＹ_ｃ（＜０）であり、このＹ_ｃは−Ｌ_ｃに等しい。また、用紙の原点がＯに位置する時刻を０としているので、ノズルＮ_ｃからインク滴Ｄ_ｃが吐出される時間ｔ_ｃは数１１に示される値となり、その値は一定である。

また、ノズルＮ_ｃから吐出されたインク滴Ｄ_ｃがドラム３６まで落ちる軌跡の距離から、上記ＴＤを引いた値であるサグをｄ_ｃとしたとき、インク滴Ｄ_ｃの飛翔時間Ｔ_ｃは、数１２に示される値となる。

ここで、サグｄ_ｃは胴半径ＲとＹ_ｃにより、数１３に示される値となる。

上記数１１で示した時間ｔ_ｃ、及び上記数１２で示した時間Ｔ_ｃが経過した後、インク滴Ｄ_ｃが着弾することから、その間に用紙が移動する距離Ｓ_ｃ０は、数１４に示される値となる。

一方、インク滴Ｄ_ｃの着弾位置とＯとの距離Ｓ_ｃは、数１５に示される値となる。

上記数１４、数１５により、インク滴Ｄ_ｃの着弾位置の用紙上の座標ｙ_ｃは、数１６に示される値となる。

従って、着弾位置のずれΔｙ_ｃ（図６参照）は座標ｙ_ｃと座標ｙ_０の差となるため、数３、及び数１６から、Δｙ_ｃは数１７に示される値となる。

数１７は、数１０に示した式と形式的に同じものとなる。このようにして求まったΔｙ_ｂとΔｙ_ｃが０となるように各パラメータを定めるようにすればよい。Δｙ_ｂとΔｙ_ｃは形式的に同じ式であるので、数９に示されるΔｙ_ｂを代表させて計算する。

まず、数１０においては、上述したように、第１項目は、時間ｔ_ｂに依存し、第２項目は、半径Ｒに依存し、更に第３項目は、サグの距離と滴速ｖ_ｊに依存している。そして吐出タイミングである時間ｔ_ｂは変えないので、数１７に示されるように第２項目及び第３項目のＹ_ｂをＹ'_ｂに置き換えて、Δｙ_ｂが０となる値を求めるようにする。

を満たすＹ'_ｂを導出する。
なお、

とおき

として導出するようにしてもよい。

Δｙ_ｃの場合も同様に計算できる。ここで導出されるＹ'_ｂがノズル１５１がインク滴を吐出するタイミングｔ_ｂ、インク滴の吐出速度ｖ_ｊ、用紙の搬送速度ｖ_ｐ、及びドラム３６の半径Ｒに応じて定まる距離である。

上記Δｙ_ｂ及びΔｙ_ｃの例を、図７及び図８を用いて示す。図７及び図８に示されるグラフは、横軸がノズル座標、縦軸がΔｙとなっている。なお、Δｙは、ノズル座標が負の場合はΔｙ_ｃであり、０以上の場合はΔｙ_ｂであるものをまとめて表現したものである。

そして、図７に示されるグラフは、胴半径Ｒが２００ｍｍ、搬送速度ｖ_ｐが７００ｍｍ／ｓ、滴速ｖ_ｊが１０ｍ／ｓの場合の位置ずれを示している。一方、図８に示されるグラフは、胴半径Ｒが１５０ｍｍ、搬送速度ｖ_ｐが１０００ｍｍ／ｓ、滴速ｖ_ｊが１０ｍ／ｓの場合の位置ずれを示している。

これらのグラフから分かるように、位置ずれは胴半径Ｒが小さいほど大きくなり、また搬送速度が速いほど大きくなる。従って、装置の小型化や高速化をした場合に特に問題となる。

図９に示されるグラフは、図７に示される条件（胴半径Ｒが２００ｍｍ、搬送速度ｖ_ｐが７００ｍｍ／ｓ、滴速ｖ_ｊが１０ｍ／ｓ）において導出された補正後ノズル座標差分を示している。補正後ノズル座標差分について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）は直線状に配置したノズル１５１を示しており、図１０（Ｂ）は、数１８により定まる距離Ｙ'_ｂに応じて配置した各々のノズル１５１を示している。上記補正後ノズル座標差分は、同図に示される元のノズル座標Ｙ_ｂからどれだけノズルが搬送方向に移動したかを示している。

図９のグラフに示されるように、ノズル座標の絶対値が大きくなるほど、補正後ノズル座標差分増えるので、図１０（Ｂ）に示されるように、ノズル座標の絶対値が大きいノズル１５１ほど、元の位置から搬送方向にずらした配置となる。すなわち、この配置により液滴が着弾する用紙の搬送方向における位置が全てのノズルで略一致するように上記距離に応じて吐出口が配置されるので、吐出面を曲面形状に形成することなくインク滴の着弾位置のずれを抑制することができる。

図１１は、補正前、及び補正後のヘッド６４とドラム３６との位置関係を示す図である。ノズル１５１は、上記図１０（Ａ）に示されるように、描画の解像度から決まるピッチの格子点上に配置されるが、補正後には、ドラム３６の湾曲面との接点から用紙搬送方向上流側では密に、下流側では粗となる格子点上に配置される。別の言い方をすれば、補正後のノズルは、等ピッチの格子点上から外れ、湾曲面との接点から離れるほど用紙搬送下流側に、位置がずれたものとなる。

１０画像形成装置
１６画像形成部
３６画像形成ドラム
６４ヘッド
６６ヘッドユニット
８４システムコントローラ
８９プリント制御部
９１画像処理部
９２ヘッドドライバ
１５１ノズル

Claims

記録媒体をドラムの周面に密着させて搬送する搬送手段により搬送される前記記録媒体に対して液滴を吐出する複数の吐出口が、前記液滴が吐出される前記記録媒体の搬送方向、及び該搬送方向と交差する交差方向に並べて設けられており、前記複数の吐出口の各々について、予め定めた前記液滴を吐出するタイミング、予め定めた前記液滴の吐出速度、予め定めた前記記録媒体の搬送速度、予め定めた前記ドラムの半径、及び前記ドラムの胴頂点に最も近い基準吐出口からの前記搬送方向における距離により定まる前記液滴の前記搬送方向における着弾位置のずれが零となるように前記距離が定められ、前記距離に基づいて、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向上流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口に近づくように配置され、前記複数の吐出口のうち、前記基準吐出口よりも前記搬送方向下流側の吐出口は、前記複数の吐出口を前記搬送方向に等間隔に配置した場合よりも前記基準吐出口から遠ざかるように配置された液滴吐出ヘッド。
前記距離をＹ'_ｂ、前記着弾位置のずれをΔｙ _ｂとして、次式を満たすようにＹ’ _ｂが定められた請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。

ここで、
ｔ_ｂ：吐出タイミング
ｖ_ｊ：液滴の吐出速度
ｖ_ｐ：搬送速度
Ｒ：ドラムの半径
Ｙ’ _ｂ：基準吐出口から各吐出口までの記録媒体搬送方向における距離
請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記搬送手段と、
前記液滴記録ヘッドが液滴を吐出する際に用いる波形信号を生成する波形信号生成手段と、
前記波形信号生成手段により生成された波形信号を前記液滴吐出ヘッドに供給する供給手段と、
を有する画像形成装置。