JP5383267B2 - インクジェット記録装置、インクジェット記録装置の記録方法および記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドよりインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置、インクジェット記録装置の記録方法および記録方法に関する。

従来から、インクジェット記録装置では、記録媒体上のドットの記録される位置（インク滴の着弾位置）のずれを調整する技術が知られている。特許文献１には、記録ヘッドを搭載したキャリッジの走査方向の位置に応じてインクの吐出タイミングを制御することで、キャリッジと記録媒体との距離が走査方向で変動した場合にも、走査方向の位置によらず記録位置を正確に補正できる技術が開示されている。

特開特開平１１−２４０１４６号公報

ところで、本願発明者は、走査方向の位置によって記録位置のずれが変動する原因として、キャリッジの姿勢変動によるずれ分もあることを見出した。そこで、キャリッジと記録媒体間の距離変動による記録位置ずれ量から決定されるインク吐出タイミングと姿勢変動による記録ずれ量から決定される吐出タイミングとを一元管理しようとしたところメモリ容量の増大、計算量の膨大化が発生することがわかった。

例えば、記録ヘッドと記録媒体の距離の変動に伴う記録位置ずれは、キャリッジの走査速度およびインク飛翔速度から走査方向の位置ごとに決定することができる。そして、実際に画像を記録する際の吐出タイミングは上述の記録位置ずれ量に記録条件（記録速度、記録媒体の種類など）を反映して計算され、キャリッジの走査方向の複数の位置ごとノズル列ごとに求められる。そのため、使用するメモリ量はエンコーダの解像度×使用ノズル列数に相当し、例えば、１２色のインクを搭載した６０ｉｎｃｈまで記録可能なインクジェットプリンタの場合、約８ＭＢのメモリ容量を必要とする。

記録ヘッドと記録媒体の距離の変動に伴う記録位置ずれ分とキャリッジの姿勢変動によるずれ分とから、走査方向の位置によって記録位置のずれ量を求めるには、それぞれ求めた吐出タイミングを使用する記録条件に合わせて加算する。そして、この加算した吐出タイミングを使用して実際の記録を実施する。

したがって、展開された吐出タイミングを複数の要因ごとに有することになるため、メモリ容量が２倍（約１６ＭＢ）になる。また、記録条件ごとの加算に使用する計算量が膨大になる。吐出タイミングは、キャリッジ位置ごとに発生するため、通常エンコーダ解像度ごとに保有する。例えば、６０ｉｎｃｈ機で１５０ｄｐｉのエンコーダを使用した場合、１８０００個の吐出タイミング（補正値）が必要になる。さらには、１８０００個の補正値をノズル列ごとに加算する必要が発生する。この計算を例えば走査ごとに実施した場合、計算量が多くなり、走査間に計算が終了するまでの間ウェイトが発生してしまうという問題が発生した。

本発明は、インクを吐出するための複数のノズルを配列してなるノズル列を備える記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記複数のノズルの配列方向と交差する走査方向に往復走査するキャリッジとを有するインクジェット記録装置であって、前記キャリッジの姿勢の変動による前記走査方向の位置ごとの第１の記録位置ずれ量と、前記記録ヘッドと記録媒体との距離の変動による前記走査方向の位置ごとの第２の記録位置ずれ量と、を前記走査方向の位置ごとに加算する加算手段と、前記加算手段で得られた第３の記録位置ずれ量に基づいて、前記走査方向の前記記録ヘッドからのインクの吐出タイミングを制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、メモリ容量や計算量の増大を抑えつつ、複数の要因により発生する着弾ずれ量を低減することができる。

本発明を適用可能な記録装置の斜視図。 反射型光学センサを説明するための模式図。 本実施形態の記録装置の制御回路の概略ブロック図。 本実施形態の記録位置調整方法の特徴を示す図。 キャリッジ姿勢変動により発生する着弾ずれの概念図。 ヘッド紙間変動により発生する着弾ずれの概念図。 ２つの要因を重ね合わせた補正値の概念図。 本実施形態の記録位置調整方法の手順を示すフローチャート。 キャリッジに姿勢変動がある場合の模式図。 弾位置ずれを検出するための調整パターンの模式図。 １２色のインクに対応するノズル列の着弾位置ずれを示す図。 着弾位置ずれ量を算出するパターンの全体図。 ヘッド紙間変動による記録位置のずれを示す図。 光学式センサの距離が変化した時の出力変化を示す図。 キャリッジから吐出された液滴の飛翔の様子をあらわす概念図。 ２つの要因のずれ量の吐出タイミングを加算した場合の模式図。 着着弾ずれ量に変換して吐出タイミングを生成した場合の模式図。

図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の外観斜視図である。インクジェット記録装置（以下、記録装置ともいう）２の前面に手差し挿入口８８が設けられ、その下部に前面へ開閉可能なロール紙カセット８９が設けられている。また、記録紙等の記録媒体は手差し挿入口８８又はロール紙カセット８９から記録装置内部へと供給される。インクジェット記録装置は、２個の脚部９３に支持された装置本体９４、排紙された記録媒体を積載するスタッカ９０、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパカバー９１を備えている。また、装置本体９４の右側には、操作パネル１２、インク供給ユニット及びインクタンクが配設されている。

記録装置２は、さらに、記録紙等の記録媒体を矢印Ｂ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ７０と、記録媒体の幅方向（矢印Ａ方向、走査方向）に往復走査を可能に案内支持されたキャリッジユニット（キャリッジ）４を備えている。さらに、キャリッジ４を矢印Ａ方向に往復移動させるためのキャリッジモータ（不図示）及びキャリッジベルト（以下、ベルト）２７０と、キャリッジ４に装着された記録ヘッド１とを備える。また、インクを供給するとともに記録ヘッド１の吐出口の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引式インク回復ユニット９とを備えている。

この記録装置の場合、キャリッジ４には、記録媒体にカラー記録を行うために、１２色のカラーインクに対応して１２のヘッドからなる記録ヘッド１が装着されている。

以上の構成で、搬送ローラ７０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送した後、キャリッジ４により記録ヘッド１を主走査方向に走査させる動作と、搬送ローラ７０により記録媒体を副走査方向に搬送させる動作とを繰り返すことにより記録が行われる。

即ち、ベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジ４が図２に示された矢印Ａ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジ４が走査される前の位置（ホームポジション）に戻されると、搬送ローラによって記録媒体が副走査方向（図２に示された矢印Ｂ方向）に搬送される。その後、再び図２中の矢印Ａ方向にキャリッジを走査することにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、その記録媒体はスタッカ９０内に排紙され、１枚分の記録が完了する。

また、キャリッジ４には反射型光学センサ３０が設けられており（不図示）、これは記録位置のずれを検出するために、記録媒体（用紙）に記録された調整パターンの濃度を検出する機能を果たす。キャリッジユニットの走査方向への走査および副走査方向への用紙搬送動作を組み合わせることにより、光学センサ３０は用紙上に記録された調整パターンの濃度を検出することができる。なお、光学センサ３０は用紙の端部検知に利用しても良い。

図２は、反射型光学センサ３０を説明するための模式図である。反射型光学センサ３０は、発光部１１と受光部１２を有している。発光部１１から発した光Ｉｉｎ１６は被記録媒体３の表面で反射する。反射光としては正反射と乱反射が存在するが、記録媒体３上に記録された画像の濃度をより正確に検出のためは乱反射光Ｉｒｅｆ１７を検出することが望ましい。そのため、受光部１２は発光部１１からの光の入射角と異なるよう配置している。検出し得られた検出信号は記録装置の電気基板に伝えられる。

ここでは、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋなどの主インクや特色インクを含む全てのインク吐出を行なうヘッドについてのレジ調整を行なうために、発光部としては白色ＬＥＤもしくは３色ＬＥＤ、受光部としては可視光域に感度をもつフォトダイオードを用いるものとする。ただし、重ね記録された互いの相対記録位置と濃度の関係を検出する場合において、異なるインクのノズル列同士の調整を行なう場合には、検出感度の高い色を選択可能である３色ＬＥＤを用いることがより好適である。なお、詳しくは後述するが記録媒体３上に記録された画像の濃度の検出においては、濃度の絶対値を検出する必要はなく相対的な濃度が検出できれば良い。また、後述する調整パターン群に属する各パターン（パッチとも呼ぶ）内の相対的な濃度差が検出できる程度の検出分解能を有していれば良い。

さらに、光学センサ３０を含む検出系の安定度に関しては、調整パターン群を一式検出し終わるまでに検出濃度差に影響を与えない程度であれば良い。感度調整については、例えば、用紙の非記録部分に光学センサ３０を移動して行なう。調整方法としては、検出レベルが上限値となるように発光部１１の発光強度の調整を行なう、あるいは、受光部１２内で検出アンプの利得調整を行なう方法がある。なお、感度調整は必須ではないが、Ｓ／Ｎを向上させ検出精度を高める方法として好適である。

光学センサ３０の空間解像度は、一つの調整パターンの記録領域よりも小さい領域を検知できる解像度であることが望ましい。マルチパス記録において、２つのパターン群を走査方向と副走査方向それぞれに、隣接するように調整パターン群を記録した場合、副走査方向の記録幅はパス数に応じて小さくなるため記録パス数によりセンサの解像度は制限を受ける。また、センサの解像度から記録パス数（記録幅）を決定しても良い。また、記録媒体と反射型光センサユニットの距離が変わるとフォトトランジスタで受光する光量が変化するようになっており、記録媒体とキャリッジユニット（記録ヘッド）との距離も検出可能になっている。

図３は、記録装置２の制御回路の概略ブロック図である。

コントローラ４００は主制御部であり、例えばマイクロ・コンピュータ形態のＣＰＵ４０１、プログラムや所要のテーブルその他の固定データを格納したＲＯＭ４０３、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けたＲＡＭ４０５を有する。ホスト装置４１０は、画像データの供給源である。具体的には、プリントに係る画像等のデータの作成、処理等を行なうコンピュータの他、画像読み取り用のリーダ部等の形態であってもよい。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１２を介してコントローラ４００と送受信される。操作部４２０は操作者による指示入力を受容するスイッチ群である。電源スイッチ４２２、吸引回復の起動を指示するための回復スイッチ４２６がある。また、マニュアルでレジ調整を行なうためのレジ調整起動スイッチ４２７、マニュアルで該調整値を入力するためのレジ調整値設定入力部４２９等を有する。

センサ群４３０は装置の状態を検出するためのセンサ群であり、上述の反射型光学センサ３０、ホームポジションを検出するためのフォトカプラ１０９および環境温度を検出するために適宜の部位に設けられた温度センサ４３４等を有する。

ヘッドドライバ４４０は、プリントデータ等に応じて記録ヘッド１内の吐出ヒータを駆動するドライバである。ヘッドドライバ４４０は、プリントデータを吐出ヒータの位置に対応させて整列させるシフト・レジスタ、適宜のタイミングでラッチするラッチ回路がある。さらに、駆動タイミング信号に同期して吐出ヒータを作動させる論理回路素子の他、ドット形成位置合わせのために駆動タイミング（吐出タイミング）を適切に設定するタイミング設定部等を有する。

記録ヘッド１には、サブヒータが設けられている。サブヒータはインクの吐出特性を安定させるための温度調整を行なうものであり、吐出ヒータと同時にプリントヘッド基板上に形成された形態および／または記録ヘッド本体ないしはヘッド・カートリッジに取り付けられる形態とすることができる。

モータドライバ４５０はキャリッジモータ４５２を駆動するドライバであり、ＬＦモータ４６２は記録媒体を搬送するために用いられるモータであり、モータドライバ４６０はそのドライバである。

本実施形態では、メモリ容量や計算量の増大を抑えつつ、複数の要因により走査方向の位置ごとに発生する着弾ずれ量を低減することを特徴としている。図４は、本実施形態の特徴を示す概念図である。同図に示すように、本実施形態では、要因１，２それぞれで補正値に記録条件を加算し、補正値のまま重ね合わせ、その後、補正値から吐出タイミングへの変換を実施している。なお、本実施形態では、キャリッジの姿勢変動によるずれが着弾ずれ要因１、記録ヘッドと記録媒体の距離の変動に伴う記録位置ずれが着弾ずれ要因２である。また、以下の記録位置調整制御は、制御手段であるコントローラ４００の指示に基づいて実行される。

以下に、本実施形態の詳細に説明する。図５は、着弾ずれ要因１であるキャリッジの姿勢変動により発生する着弾ずれ量について説明する。このキャリッジの姿勢変動による着弾ずれ量は、姿勢変動で発生するため、方向性を持たない。図中１６は記録ヘッドの走査方向、１７は各色の着弾位置、２１は着弾位置ずれ量を示す。図５（ａ）は、補正値を適用していない場合の往方向記録を示す。また、図５（ｂ）は、補正値を適用した場合の往方向記録を示す。同様に、図５（ｃ）は、補正値を適用していない場合の復方向記録を示す。また、図５（ｄ）は、補正値を適用した場合の往方向記録を示す。

図５（ａ）では、基準色と調整色で補正をしていない状態でキャリッジ走査方向に縦線を記録した場合を示している。図中１番左の線は、基準色と調整色のずれ量がない場合を示す。図中２番目と３番目の線は、線ずれが発生している。また、４番目（１番右）の線は、線ずれがない場合を示している。キャリッジ姿勢変動によるずれ量は、基準色に対し調整色の吐出タイミングを調整する。そのため、図５（ｂ）に示すように２番目の線が図の左方向に、移動するように吐出タイミングを決定する。また、３番目の線は、図の右方向に移動するように吐出タイミングを決定する。これに対し、キャリッジの姿勢変動は往方向で変化が少ない。そのため、適用する補正値は往復で変わらない。そして、図５（ａ）と図５（ｃ）のずれ量は変わらず、結果として図５（ｂ）と図５（ｄ）で適用する補正値は同じになる。つまり、キャリッジ姿勢変動による吐出タイミング補正量は、「基準色に対し調整色のタイミングを補正する」および「往走査および復走査で補正するタイミングは変わらない」という２つの特徴を有する。

次に、記録ヘッドと記録媒体間距離（ヘッド紙間距離）の変動に起因する着弾ずれ量である着弾ずれ要因２のずれ量について説明する。この要因２のずれ量は、記録ヘッドと記録媒体との距離に依存するため、主に往走査の記録位置と復走査の記録位置とがずれる着弾位置ずれになる。往走査と復走査での着弾位置ずれ量Ｄ、ヘッド紙間距離Ｌ、インクの飛翔速度Ｖｄ、キャリッジの走査速度Ｖｃｒは以下の式の関係を持つ。
Ｄ＝（Ｌ×２Ｖｌ）／Ｖｄ （式１）
図６にヘッド紙間距離の変動により発生する着弾ずれの概念図を示す。図中１６は記録方向、１７は着弾位置、２１は着弾位置ずれ量を示す。図６（ａ）は、補正値を適用していない場合の往復記録を示す。インク飛翔速度によりインク色ごとに適用される補正量は異なるが、紙間変動に対する着弾位置変動の振る舞いは同じである。そのため、本図では、特定の往方向及び復方向における線ずれを説明する。また、図６（ｂ）は補正値を適用した場合の往復記録を示す。図６（ａ）では、往方向と復方向の補正をしていない状態でキャリッジ走査方向に縦線を記録した場合を示している。図中１番左の線は、往復のずれ量がない場合を示す。図中２番目と３番目の線は、線ずれが発生している。また、４番目（１番右）の線は、線ずれがない場合を示している。ヘッド紙間変動量による着弾位置ずれは、着弾位置ずれ量に対し往復それぞれの吐出タイミングをずらす。ずらし量は、着弾位置ずれ量に対し２分の１ずらす。これは、着弾ずれの要因が、ヘッド紙間変動であることに依存する。つまり、ヘッド紙間変動によるずれ量は、目標着弾位置に対しずれを補正することを目的としているためである。また、２分の１とし、位置ごとの補正量は同じで、補正方向を異ならせればよい。

図６（ｂ）に補正値を適用した図を示す。２番目及び３番目の線を元の着弾位置に対し、吐出タイミングをずらすことで、補正を実施する。この補正値は、往復で異なる方向の補正を実施する。補正量は同じであるが、補正の方向を異ならせている。つまり、ヘッド紙間変動量による吐出タイミング補正量は、「往走査および復走査で補正する量が同じである」、「往走査および復走査で補正する方向が異なる」、「インク色ごとに飛翔速度の違いから補正量は異なる」という特徴を有する。

図４に戻ると、要因１，２それぞれで求めたずれ量から記録条件による着弾ずれ量（補正値）をそれぞれ計算する。姿勢変動による着弾位置ずれ量は、ノズル位置、ヘッド紙間距離に依存する。詳しくは、後述するが、ここで必要なヘッド紙間距離とは、特定位置におけるヘッド紙間距離を示す。具体的には、ヘッドリフト位置に依存するヘッド高さ及び紙の厚みにより決定される。そのため、キャリッジ位置ごとの紙間変動量は含まない。また、ヘッド紙間変動による着弾位置ずれ量は、式１に示したように、キャリッジ走査速度、インクの飛翔速度に依存する。それぞれの要因により補正に必要なキャリッジ方向の解像度は異なるため、紙間変動はよりも細かい解像度を必要とする。一方、姿勢変動に起因するものは、本体要因であり、主にバックアップ間距離に依存するため、その解像度は大きくても問題はない。

まず、これら要因の異なる着弾ずれ量を重ね合わせるために、解像度、着弾ずれ量を統一する。次に補正値を重ね合わせる。後述するが、補正値を重ね合わせるときに連続値を用いると良い。重ね合わされた補正値は、１つの着弾ずれ量であるため、このプロファイルから吐出タイミング位置を決定する。着弾ずれ要因が、姿勢変動によるものの場合、着弾補正量、ずれの方向ともに、往復で同じになる。一方、着弾ずれ要因が、ヘッド紙間変動によるものの場合、着弾補正量は、往復で同じであり、ずれる方向が異なる。したがって、要因１、２の両方を重ね合わせた場合、往復で異なる補正値になってしまう。

図７に２つの要因を重ね合わせた補正値の概念図を示す。図７（ａ）が、補正値を適用していない場合の図を示す。基準色の往復、調整色の往復それぞれで、ヘッド紙間変動による着弾ずれが発生している。また、基準色、調整色間で姿勢変動による着弾ずれが発生している。図７（ｂ）が補正値を適用した状態を示す図である。往走査と復走査のずれはずれ量の中心位置に、また調整色は基準色に合わせるように補正を実施する。

図８に本実施形態における記録位置調整のフローチャートを示す。

フローチャートがスタートすると、ステップ１において、キャリッジの姿勢変動による着弾ずれ量が測定済みかを判断する。このステップでは、キャリッジ姿勢変動による着弾ずれ補正値が所定のメモリ内に記憶されているか確認する。キャリッジ姿勢変動は、プリンタ運用期間に使用されるものではなく、一般に本体出荷時または、部品交換時などに行なわれる。調整値は、ノズル位置に依存するため、代表的なノズル位置における補正値を記憶し、使用する際に展開する方法が、メモリ容量、調整値取得時間の短縮の観点から望ましい。

次に、キャリッジの姿勢変動による着弾ずれ量が測定済み出ない場合は、ステップ２でキャリッジ姿勢変動の着弾ずれ量を測定する。キャリッジの姿勢変動は、直接計測することも可能である。ただし、姿勢変動に方向性を持つこと、多点での微小量測定であるため、特定の装置が必要なことから、本体での自動測定は困難である。そのため、着弾位置ずれ量で測定することが比較的容易になる。キャリッジ位置ごとの着弾位置ずれがわかる調整パターンを記録し、キャリッジに搭載した光学センサで調整値を取得する。このとき、ヘッド紙間変動量の影響を受けなくするために、片方向での記録で調整値を取得することで、ヘッド紙間変動量の影響を受けなくすることができる。

そして、ステップ３において、ヘッド紙間変動量が所定のメモリ内に記憶されているか確認する。ヘッド紙間変動量は、主にプラテンの主走査方向平面度に依存する。しかしながら、記録媒体の剛度によっては、プラテンの平面度と一致するもの、プラテンの平面度とは異なる変動量を持つものが存在する。そのため、記録媒体ごとに取得することが望ましい。また、記録媒体は、記録により記録媒体の伸び縮み（以降、コックリングとも称する）が発生することが知られている。このコックリングに起因する着弾ずれを補正するためには、記録パスごとに補正値を取得することが望ましい。なお、本フローチャート内では、記録媒体ごとに測定する方法について説明する。

続いて、ヘッド紙間変動量が測定されていない場合には、ステップ４でヘッド紙間測定をキャリッジに搭載した光学式センサで実施する。光学式センサ３０は、ヘッドかみかん距離が変化した時にその出力が変化するようになっており、出力変化量から変化量を特定することで、ヘッド紙間変動量を測定することができる。なお、受光素子には光位置センサ（ＰＳＤ）を用いても良い。

ステップ５では、記録条件（記録速度、記録品位、記録走査方向）を加算計算する。前述したように、姿勢変動による着弾位置ずれ量は、ノズル位置、ヘッド紙間距離に依存する。また、ヘッド紙間変動による着弾位置ずれ量は、キャリッジ走査速度、インクの飛翔速度に依存する。これらの重ね合わせた調整量は、パス（方向）ごとに異なるため、１走査ごとに補正値を再計算する必要が生じる。

ステップ６において、記録条件を加味した着弾ずれ量をそれぞれ算出し、重ね合わせる。このときキャリッジ走査方向の解像度を統一し、連続値で加算することが望ましい。

ステップ７において、前ステップで算出した着弾位置ずれ量を補正するように吐出タイミングを算出する。吐出タイミングはキャリッジエンコーダごとに生成する。これは、キャリッジエンコーダ解像度に依存する必要はなく、キャリッジエンコーダを基準に生成されるトリガを使用しても良い。算出された吐出タイミングは、記録中にセットされ吐出を行なうヒートパルス生成タイミングに繁栄される。

ステップ８で、記録が終了したかを確認し、記録が終了するまで、ステップ５〜ステップ７を繰り返す。また、本フローチャートでは説明を実施していないが、コックリングを補正する場合は、ヘッド紙間補正値を更新しても良い。

次に、キャリッジの姿勢変動による着弾位置ずれとヘッド紙間距離の変動に伴う着弾ずれの測定方法について説明を行なう。

まず、キャリッジの姿勢変動による着弾位置ずれの測定方法について説明を行なう。キャリッジ姿勢変動による着弾位置ずれは、キャリッジの姿勢変動を測定することで着弾位置ずれ量を算出することができる。図９にキャリッジに姿勢変動がある場合の模式図を示す。

同図において、８００はメインレール、９００はノズル、１０はキャリッジエンコーダ、３１は液滴吐出方向、２１は着弾位置ずれを示す。例えば、メインレールがわずかに曲がっている場合を想定すると、キャリッジの姿勢はある位置では、プラテンに対し、斜めになり、ある位置ではプラテンに対し平行になる。キャリッジ内に存在するノズルは、キャリッジ内の位置が異なるため、記録媒体上同一位置に着弾させるために、吐出のタイミングは、両ノズル間隔とキャリッジ走査速度を考慮した時間分だけずらして吐出を行なう。そのため、記録媒体上同一位置に着弾をさせる目的で吐出させたとしても、吐出タイミングは実質上異なるため、その時点におけるキャリッジの姿勢が異なることがある。キャリッジ姿勢が異なる結果、同一位置に着弾させる予定である液滴の着弾位置がずれてしまうことがある。

キャリッジの姿勢がキャリッジ走査領域全体で一定であれば、このずれ量は固定値で補正することができるが、キャリッジ位置ごとに姿勢が変動する場合、固定で補正することはできない。メインレール８００を例えば、端の２点で支持した場合、キャリッジが走査したときに２点支持の中央でたわみが発生することが想定される。そのたわみ量を十分に小さくするために、キャリッジ支持部材で支持している。ところが、この支持部材がメインレールの基準位置に対し、わずかな公差を持つと、たわみ量は十分小さくできるが、この位置で変極点を有することになる。

この変極点を中心とした着弾ずれ量を測定することで、キャリッジ全体の着弾ずれ量を測定することができる。本原因で発生する着弾位置ずれは、キャリッジの姿勢、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向全てに起因する。そのため、３方向、キャリッジ走査領域全域での測定データが必要になる。

本実施形態では、キャリッジ走査方向の位置ごとの着弾位置ずれを紙面上に記録した調整パターンより取得する。図１０に着弾位置ずれを検出するための調整パターンの記録配置を示す。図のように、着弾位置ずれ量を検出するためのパターンを支持部材７００、つまりキャリッジ姿勢変動を発生させる要因位置に配置することで、キャリッジ走査領域全域の着弾位置ずれ量を算出することができる。本実施形態の記録装置は、１２色のインクを吐出可能な記録装置である。１２色は、Ｙ：イエロー、ＰＣ：フォトシアン、Ｃ：シアン、ＰＧｙ：フォトグレイ、Ｇｙ：グレイ、ＭＢｋ：マットＢｋ、ＰＭ：フォトシアン、Ｍ：マゼンダ、ＰＢｋ：フォトＢｋ、Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルーである。

このときの着弾位置ずれ発生量の様子を図１１下部に示す。中央を中心に右側６色と左側６色で異なる着弾位置ずれ傾向を示しているのがわかる。これは、２点支持の中央を中心にキャリッジ姿勢が確定されるためであり、それぞれのノズルによる取り付けよりも大きく影響する。そのため、右側の着弾位置ずれの傾き、左側の着弾位置ずれの傾きを求めることで１２色の調整値を算出することができる。

図１２には、着弾位置ずれ量を算出するパターンの全体図を示す。３３は、調整パターンＡであり、中央片側の両端ノズル（ＹとＭＢｋ）により記録したパターンである。３４は調整パターンＢであり、もう一方の両端ノズル（ＰＭとＢ）により記録したパターンである。３５は、調整パターンＣであり、２つの間の調整ずれ量を算出するパターンである。使用するノズルとしては、例えばＭＢｋとＰＭを用いる。また、３６は確認パターンであり、調整が確実に実施されたことを確認するためのパターンである。ずれ量が最も大きくなるキャリッジ４のノズル両端（ＹとＢ）で記録するのが望ましいが両端ノズルに限定しなくともよいし、確認パターンは記録しなくともよい。

姿勢変動による着弾位置ずれ量を検出するパターンは、片方向記録で記録することが望ましい。片方向記録で記録することで、ヘッド紙間変動による着弾位置ずれ量と要因の異なる着弾位置ずれ成分を抽出することができる。例えば、リフト位置の上昇や紙厚が変化した場合などに代表される同様の位置でヘッド紙間距離変動が発生する場合、ヘッド紙間距離変動による吐出タイミングの補正値を全域に加算すればよい。キャリッジの姿勢変動は、ヘッド紙間距離が変わっても変わらない。着弾位置ずれ量は、ヘッド紙間距離が変わると距離に応じて変化するが、特定位置の変化量を用いて補正することで、ヘッド紙間距離の一律の変化に対しては吐出タイミングを決定することができる。上記方法を実施することにより、３色の着弾位置ずれ量から１２色の着弾位置ずれ量を算出することができ、時間の短縮、メモリ容量の減少を実現することができる。

次に、調整値の記憶方法について説明する。キャリッジ走査方向全域における調整はキャリッジ幅によっては時間がかかる。そのためキャリッジ全域の調整（平均）とレジ調整位置の差分をメモリに記憶することにより全域の調整値取得を実施する回数を低減することができる。通常のレジ調整は、ヘッドを変更したとき、用紙厚みが変更した場合、適切な着弾位置を求めるためには必要な工程であるが、キャリッジ姿勢変動により発生する着弾ずれは、記録装置本体の構成で決まるため頻繁に調整する必要がない。そこで、それぞれ別に調整値を記憶することで、レジ調整の実施回数を減らすことができる。また、キャリッジの姿勢変動は、通常出荷時に決定され変化しない。部品交換時など変化する可能性があるので、調整することが望ましい。また、記録に変化が発生した場合などにも調整することが望ましい。記憶された調整値は、調整が実施されたときのみ更新する構成にすればよい。

次に、ヘッド紙間変動による着弾位置ずれの測定方法について説明を行なう。

図１３に着弾位置ずれが発生し、補正をしていない場合の模式図を示す。同図の１番左の目標位置のようにして、目標着弾位置４２に対し吐出タイミングを決定する。同様の吐出タイミングで、キャリッジ全域を記録した場合、図１３右の目標位置ではヘッド紙間距離に変動がある場合、着弾ずれが発生する。この着弾ずれを補正するためには、往方向、復方向それぞれ着弾ずれ量に対し、２分の１ずつの補正を実施することが望ましい。ヘッド紙間距離変動量は、キャリッジに搭載した光学式センサで測定することが可能である。

図１４にヘッド紙間距離が変化した時の光学式センサ３０出力変化を示す。３２はヘッド紙間距離の基準位置、３７は想定される紙間距離の変動領域である。検出の目的とする範囲において、出力変化はほぼ線形を保つよう光学式センサ内配置を決める。基準面を例えば、基準の間隔を「０ｍｍ」とした時に対し、「−０．３ｍｍ」及び「０．３ｍｍ」と定める。検出範囲において線形が保たれているため「−０．３ｍｍ」高さの位置の出力が「０．４（相対値）」、「０．３ｍｍ」高さの位置の出力が「０．６（相対値）」であるとすると、光学式センサの出力が「０．５（相対値）」の場合、高さは「０ｍｍ」と検出される。つまり、あらかじめ、ヘッド紙間距離の基準値によりキャリッジに搭載する光学式センサの出力を校正することで、光学式センサの出力から高さ変動を得ることができることがわかる。光学センサによる基準間隔での校正の目的は、光学式センサを構成する発光用ＬＥＤ及び受光用フォトトランジスタの素子ばらつきを校正することが目的である。基準間隔での校正は、発光側で発光量を調整して、受光側で増幅度を調整してもよい。測定したヘッド紙間変動量、及び、記録に用いるキャリッジ走査速度及びインクの飛翔速度から式１を用いることで着弾ずれ量を算出することができる。この算出した着弾ずれ量から吐出タイミングを決定することができる。

ここで、インクの飛翔速度について説明を加える。図１５にキャリッジから吐出された液滴の飛翔の様子をあらわす概念図を示す。同図において、４３は主滴、４４はサテライト、４５は主滴のずれ量、４６はサテライトを考慮したインク滴のずれ量を示す。インクの飛翔速度は、主に主滴の吐出速度で決定する。ところが、図１５に示すようなサテライト成分が多い場合、最適な着弾位置が主滴の位置とは、異なる位置である場合がある。例えば、図１５では、主滴の位置が４５に示す位置に着弾する。ところが、ヘッド紙間距離に依存してサテライトの位置は主滴から遠い位置に着弾する。目視で見た場合、主滴とサテライトを重ね合わせた位置がこのインク滴の中心位置に見える。そのため、図１５の４６に示すサテライトを考慮した着弾ずれ量を補正する必要がある。これは、主滴の吐出速度、同じく、サテライトの吐出速度、及び主滴、サテライトの大きさを考慮したインクの飛翔速度で求めるのが最も適切である。

そこで、インクの飛翔速度は、サテライトを考慮した着弾位置を算出することができる速度のことである。実験的には、主滴の大きさ、サテライトの大きさ、それぞれの吐出速度を考慮した場合、主滴の吐出速度の約４分の３になる。そこで、例えば、インクの飛翔速度Ｖｄをインク吐出速度の４分の３と定めても良い。また、それぞれの吐出速度及び大きさからは、以下の式２を用いることで求めても良い。

ここで、Ｍは主滴の大きさ、Ｖは主滴の吐出速度、Ｓはサテライトの大きさ、Ｖｓはサテライトの吐出速度である。前述したように、ヘッド紙間変動は、主にプラテンの主走査方向平面度に依存する。しかしながら、記録媒体の剛度によっては、プラテンの平面度と一致するもの、プラテンの平面度とは異なる変動量を持つものが存在する。そのため、記録媒体ごとに取得することが望ましい。また、記録媒体は、記録により記録媒体の伸び縮み（以降、コックリングとも称する）が発生することが知られている。このコックリングに起因する着弾ずれを補正するためには、記録パスごとに補正値を取得することが望ましい。

以上のようにして、キャリッジの姿勢変動による着弾ずれとヘッド紙間変動による着弾位置ずれを測定する。

次に、本実施形態では、走査ごとに上記２要因のずれ量を重ね合わせるにあたり、連続値の重ね合せをあわせを実施する方法について説明を実施する。異なる要因の着弾位置ずれ量を重ね合わせる場合、離散値での重ね合わせよりも連続値での重ね合わせが望ましい。特に吐出タイミングに関する補正量を重ねる場合、着弾ずれ量を連続値で重ね合わせ、後に吐出タイミングを生成することが望ましい。

まず、吐出タイミング同士を重ね合わせた場合について説明を行なう。図１６にそれぞれの吐出タイミングを加算した場合の模式図を示す。それぞれ独立した要因による着弾ずれ量から算出した吐出タイミングずらし量を示している。図１６上段は、ヘッド紙間変動量から求めた吐出タイミングずらし量である。また、図１６中段は、姿勢変動量から求めた吐出タイミングずらし量である。図１６下段は、２つの要因から求めた吐出タイミングずらし量を重ね合わせた場合を示す。吐出タイミングは、ＣＲエンコーダを基準に調整するため離散値となる。離散値である吐出タイミングを重ね合わせると図１６下部の図のような変化を示す。

この場合、実際のデータは、連続的に変化するため、非連続での変化点が急峻になるとその部分でのずれが発生するという問題が生じる。また、ずらし量が１以外の設定を実施すると処理量が膨大になり、他計算などに影響を与える可能性がある。さらに、設定値が１以上のずらし量の場合、ずらし位置でのずれ量が大きくなり、その位置のずれ量誤差が大きくなり、ずらし位置における着弾ずれ量が大きくなる弊害が発生する。

これに対し、図１７には着弾ずれ量に変換して吐出タイミングを生成した場合の模式図を示す。連続した着弾ずれ量データで重ね合わせを実施後に、吐出タイミング生成を実施している。連続で重ね合わせた後に吐出タイミング生成を実施するため、着弾ずれ量を補正するためのエンコーダのタイミングずらし量は、キャリッジエンコーダの解像度が変位量に対して十分細かいため、設定値１で実施可能になる。そのため、離散値で発生した問題は発生しなくなる。

１ 記録ヘッド
２ 記録装置
３ 記録媒体
４ キャリッジ
３０ 光学センサ
４００ コントローラ
４０１ ＣＰＵ
４０３ ＲＡＭ
４０５ ＲＯＭ

Claims (14)

1. インクを吐出するための複数のノズルを配列してなるノズル列を備える記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記複数のノズルの配列方向と交差する走査方向に往復走査するキャリッジとを有するインクジェット記録装置であって、
   前記キャリッジの姿勢の変動による前記走査方向の位置ごとの第１の記録位置ずれ量と、前記記録ヘッドと記録媒体との距離の変動による前記走査方向の位置ごとの第２の記録位置ずれ量と、を前記走査方向の位置ごとに加算する加算手段と、
   前記加算手段で得られた第３の記録位置ずれ量に基づいて、前記走査方向の前記記録ヘッドからのインクの吐出タイミングを制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第１の記録位置ずれ量および前記第２の記録位置ずれ量は、前記記録ヘッドで記録された調整パターンの前記走査方向の位置ごとの目標着弾位置からのずれ量であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記キャリッジには前記第１の記録位置ずれ量および第２の記録位置ずれ量を取得するための光学式センサが搭載されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
4. 前記加算手段は、前記第１の記録位置ずれ量および前記第２の記録位置ずれ量のそれぞれの連続値を加算することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記キャリッジはメインレールに沿って走査されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記加算手段は、前記第１の記録位置ずれ量と前記第２の記録位置ずれ量のそれぞれの前記走査方向の解像度が一致した状態で加算することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. インクを吐出するための複数のノズルを配列してなるノズル列を備える記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記複数のノズルの配列方向と交差する走査方向に往復走査するキャリッジとを有するインクジェット記録装置の記録方法であって、
   前記キャリッジの姿勢の変動による前記走査方向の位置ごとの第１の記録位置ずれ量を求める第１取得工程と、
   前記記録ヘッドと記録媒体との距離の変動による前記走査方向の位置ごとの第２の記録位置ずれ量を取得する第２取得工程と、
   前記第１の記録位置ずれ量と前記第２の記録位置ずれ量とを前記走査方向の位置ごとに加算する加算工程と、
   前記加算工程で得られた第３の記録位置ずれ量に基づいて、前記走査方向の前記記録ヘッドからのインク吐出タイミングを制御する制御工程と、
   を備えることを特徴とするインクジェット記録装置の記録方法。
8. 前記第１の記録位置ずれ量および前記第２の記録位置ずれ量は、前記記録ヘッドで記録された調整パターンの前記走査方向の位置ごとの目標着弾位置からのずれ量であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置の記録方法。
9. 前記第１取得工程において、前記第１の記録位置ずれ量を連続値として取得し、
   前記第２取得工程において、前記第２の記録位置ずれ量を連続値として取得し、
   前記加算工程において、前記第１の記録位置ずれ量と前記第２の記録位置ずれ量とを連続値の状態で加算し、
   前記制御工程において、連続値として得られた前記第３の位置ずれ量に基づいて、インク吐出タイミングを制御することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインクジェット記録装置の記録方法。
10. インクを吐出するための複数のノズルを配列してなるノズル列を備える記録ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と交差する走査方向に往復走査することにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
    前記走査方向において異なる複数の位置それぞれにおける、前記記録ヘッドの姿勢に関わる前記記録ヘッドによる記録位置のずれ量に関するずれ量情報を取得するずれ量情報取得手段と、
    前記異なる複数のそれぞれでの前記記録ヘッドと前記記録媒体との距離に関する距離情報を取得する距離情報取得手段と、
    前記ずれ量情報取得手段によって取得されたずれ量情報が示す前記複数の位置それぞれにおける前記ずれ量と、前記距離情報取得手段によって取得された前記距離情報が示す前記複数の位置それぞれにおける前記距離と、に基づいて前記複数の位置における前記記録ヘッドによる前記走査方向の記録位置を調整する調整手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 前記記録ヘッドは前記配列方向と交差する方向に前記ノズル列を複数備え、前記記録ヘッドによる記録位置のずれ量は、２つの前記ノズル列の前記走査方向における記録位置同士のずれ量であることを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
12. 前記記録ヘッドを前記走査方向に走査させながら前記記録媒体における前記走査方向において異なる複数の位置それぞれに前記ずれ量情報を取得するためのパターンを記録させることを特徴とする請求項１０または１１に記載の記録装置。
13. 前記パターンを光学的に測定するためのセンサをさらに有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の記録装置。
14. インクを吐出するための複数のノズルを配列してなるノズル列を備える記録ヘッドを前記複数のノズルの配列方向と交差する走査方向に往復走査することにより記録媒体に記録を行う記録方法であって、
    前記走査方向において異なる複数の位置それぞれにおける、前記記録ヘッドの姿勢に関わる前記記録ヘッドによる記録位置のずれ量に関するずれ量情報を取得するずれ量情報取得工程と、
    前記異なる複数のそれぞれでの前記記録ヘッドと前記記録媒体との距離に関する距離情報を取得する距離情報取得工程と、
    前記ずれ量情報取得工程において取得されたずれ量情報が示す前記複数の位置それぞれにおける前記ずれ量と、前記距離情報取得工程において取得された前記距離情報が示す前記複数の位置それぞれにおける前記距離と、に基づいて前記複数の位置における前記記録ヘッドによる前記走査方向の記録位置を調整する調整工程と、を有することを特徴とする記録方法。