JP5893988B2 - 画像形成装置およびヘッド検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、液滴を吐出して基材に画像を形成する画像形成装置に関し、特に液滴を吐出するヘッドの回転角度を検査する技術に関する。

従来のインクジェット方式の画像形成装置においては、相対的に搬送される用紙に対して、ヘッドからインクが吐出されることで、用紙に画像が形成される。このヘッドには、例えば、紙の移動方向に直交する直交方向に並ぶ複数の吐出口が形成されており、該吐出口から液滴が吐出される。このような画像形成装置においては、画像形成の解像度を向上させるために、ヘッドを回転させることで、各吐出口間の直交方向の距離が縮められる場合がある（例えば、特許文献１または特許文献２）。

ここで、ヘッドの回転角度が、理想状態からずれた場合、液滴の着弾位置が変化することで、用紙上の画像にスジ状の濃度ムラが発生するなどの品質低下が発生する。このような問題を回避するため、ヘッドの回転角度が許容範囲であるか否かを判定する方法が、これまでにも提案されている（例えば、特許文献３）。

具体的に特許文献３では、着弾位置が千鳥状（ジグザグ状）に並ぶ３つのノズル（吐出口）のうち、左側および中央に位置するノズルから液滴が断続的に吐出されることにより、２本のドットラインＡが形成される。また、右側および中央のノズルから、同様に液滴が吐出されることで、２本のドットラインＢが形成される。仮に、回転角度が理想状態からずれている場合、ドットラインＡ、Ｂのそれぞれのドットライン間距離が一致しなくなるので、ヘッドの傾斜が許容範囲であるかを検査することができる。

特開２００４−１６７８０２号公報 特開平１１−２０１７６号公報 特開２００２−１０３５７６号公報

しかしながら、特許文献３に開示されている技術の場合、ヘッドの回転角度を具体的に取得することができなかった。このため、ヘッドの調整作業は、試行錯誤やオペレータの勘などを必要とし、煩雑かつ困難な作業となっていた。

そこで本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッドの具体的な回転角度を容易に特定する技術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、第１の態様は、複数の吐出口から液滴を吐出することにより、前記吐出口に対して相対的に移動する基材に画像を形成する画像形成装置であって、前記基材に向けて開口する複数の前記吐出口が形成されているヘッドと、前記基材に交差する方向に延びる軸周りに、前記ヘッドを回転させる回転機構と、前記吐出口からの前記液滴の吐出を制御する制御部と、前記ヘッドには、前記基材の相対的な移動方向に直交する直交方向に沿って、複数の前記吐出口が一列に配列されることで構成される列状吐出口群が、前記移動方向に複数形成されており、当該複数の列状吐出口群に属する全ての前記吐出口から選択される複数の前記吐出口から吐出された前記液滴の各着弾位置を特定する着弾位置特定部と、前記着弾位置特定部により特定された複数の前記着弾位置から２つの着弾位置の組を複数選択し、当該複数の組の着弾位置間の距離を測定して、前記ヘッドの回転角度を特定する回転角度特定部と、を備え、前記回転角度特定部が選択する複数の前記２つの着弾位置の組には、対応する前記吐出口の属する前記列状吐出口群が共通しない２つ以上の組が含まれる。

また、第２の態様は、第１の態様に係る画像形成装置であって、前記着弾位置特定部は、異なる２つの前記列状吐出口群にそれぞれ属しており、かつ、前記直交方向に関して異なる位置にある２つの前記吐出口から吐出された液滴の着弾位置を特定する。

また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る画像形成装置において、前記回転角度特定部は、前記移動方向に関して隣接する２つの前記列状吐出口群にそれぞれ属しており、かつ、前記ヘッドにおける前記直交方向に関して隣接する位置にある２つの前記吐出口から吐出された液滴の前記着弾位置間の距離を検出する。
また、第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１つに係る画像形成装置において、前記回転角度特定部は、複数の前記着弾位置のうち、前記直交方向に関して隣接する着弾位置の間の距離を測定する。

また、第５の態様は、相対的に移動する基材に向けて液滴を吐出する複数の吐出口が形成されたヘッドの回転状況を検査するヘッド検査方法であって、(a) 前記ヘッドには、前記基材の相対的な移動方向に直交する直交方向に沿って、複数の前記吐出口が一列に配列されることで構成される列状吐出口群が、前記移動方向に複数形成されており、当該複数の列状吐出口群に属する全ての前記吐出口から選択される複数の前記吐出口から、前記基材に液滴を吐出するステップと、(b)前記基材に前記液滴が着弾した着弾位置を特定するステップと、(c) 前記(b)工程にて特定された複数の前記着弾位置から２つの着弾位置の組を複数選択し、当該複数の組の前記着弾位置間の距離を測定して、前記ヘッドの回転角度を特定するステップと、を含み、前記(c)工程にて選択される複数の前記２つの着弾位置の組には、対応する前記吐出口の属する前記列状吐出口群が共通しない２つ以上の組が含まれる。

第１の態様によると、２以上の吐出口から吐出される液滴の各着弾位置間の距離は、ヘッドの回転角度に応じて変化する。このため、各着弾位置間の距離から、ヘッドの回転角度を容易に特定することができる。また、ヘッドを回転させることにより、直交方向に隣り合う吐出口の着弾位置間の距離を縮めることができる。これにより、画像形成の解像度を向上させることができる。さらにまた、ヘッドを回転させることで、移動方向に並ぶ吐出口の着弾位置間の距離を縮めることができる。これにより、高解像度の画像を形成することができる。

また、第２の態様によると、各吐出口から吐出される液滴の着弾位置を十分に離間させることができる。これにより、液滴の着弾位置を高精度に特定することができる。また、着弾位置間の直交方向の距離が、対応する吐出口間の移動方向の距離、および、直交方向の吐出口の距離に応じた大きさとなる。したがって、着弾位置が特定される液滴を吐出した吐出口の位置が、移動方向または直交方向のどちらか一方に位置ズレして設けられていたとしても、その位置ズレにより、ヘッドの回転角度の特定精度が悪化することを軽減することができる。

また、第３の態様に係る画像形成装置によると、着弾位置間の直交方向の距離が、対応する吐出口間の移動方向の距離、および、直交方向の距離に依存した値とすることができるとともに、着弾位置間の直交方向の距離が、理論上同一となる２つの吐出口の組み合わせを、できるだけ多く確保することができる。これにより、ヘッドの回転角度の高精度に特定することができる。

画像形成装置の構成を示す概略構成図である。 記録用紙側から見た標準状態のインクジェットヘッドを示す概略平面図である。 記録用紙側から見た回転後のインクジェットヘッドを示す概略平面図である。 インクジェットヘッドの回転前後における、記録用紙側から見た複数の吐出口を示す概念図である。 回転角度θと、距離ｘ、ｙとの関係を示すグラフである。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの回転角度θを特定するために記録用紙に形成されるチャートの一例を示す図である。 画像取得部によって取得された画像データにおける、直交方向Ｒ３に関する画素の濃度変化を示す図である。 回転角度θと、着弾位置間の直交方向距離（距離８ｘ＋ｙ、７ｘ＋２ｙ）との相関を示すグラフである。 記録用紙側から見た第２実施形態に係る標準状態のインクジェットヘッドを示す概略平面図である。 記録用紙側から見た第２実施形態に係る回転後のインクジェットヘッドを示す概略平面図である。 回転角度θと、距離ｘ’、ｙ’、ｚ’の関係を示すグラフである。 第２実施形態に係るインクジェットヘッドの回転角度θを特定するために記録用紙に形成されるチャートの一例である。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化されて図示されている場合がある。また、図１および以降の各図においては、方向の説明のために、ＸＹＺ直交座標系が付されている場合がある。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面としている。

＜１． 第１実施形態＞
＜１．１． 構成および機能＞
図１は、画像形成装置１００の構成を示す概略構成図である。また、図２は、記録用紙１側から見た標準状態のインクジェットヘッド１７を示す概略平面図である。また、図３は、記録用紙１側から見た回転後のインクジェットヘッド１７を示す概略平面図である。なお、図３では、インクジェットヘッド１７は図２に示される標準状態から回転軸Ｑ周りに角度α回転している。

画像形成装置１００は、記録用紙１（基材）に対してインクジェット方式によりインクの液滴を吐出して、画像（視覚的情報）を記録用紙１上に形成する装置である。記録用紙１としては、例えば、オフセット印刷用の印刷用紙、該印刷用紙などの用紙上に光沢を有するコート層を形成するためのコート剤が塗布された、いわゆる写真用紙、マット紙などのコート紙などが想定されるが、普通紙であってもよい。

画像形成装置１００は、インクジェット部４１、画像取得部４２、搬送系駆動部４４、排紙部４５、給紙部４６、搬送ローラ５１、５２、搬送ベルト５５および制御部８を備えている。

＜排紙部４５、給紙部４６、および搬送ベルト５５＞
給紙部４６には、複数枚の記録用紙１が備えられており、記録用紙１は、枚様式により給紙部４６から搬送ベルト５５上に給紙される。搬送ベルト５５上に給紙された記録用紙１は、搬送ベルト５５によって矢印に示される方向（移動方向Ｒ１、−Ｙ方向）に搬送される。そして、搬送された記録用紙１は、排紙部４５によって、例えば、吸引されることなどにより搬送ベルト５５から引き離されて排紙部４５内の排紙トレイに収納される。

＜搬送系駆動部４４、搬送ローラ５１、５２＞
搬送系駆動部４４は、モータなどの不図示のアクチュエータおよび動力伝達系などを備えている。搬送系駆動部４４は、制御部８からの制御に応じて搬送ローラ５１（５２）を駆動して回転させることにより、搬送ベルト５５を移動させる。

すなわち、搬送系駆動部４４、搬送ローラ５１（５２）、および搬送ベルト５５は、規定の処理ラインに沿って記録用紙１をインクジェット部４１に対して−Ｙ方向に相対的に搬送する搬送機構として動作する。なお、制御部８は、記憶部に予め格納されたソフトウェアプログラムに従って、画像形成装置１００の各部を所定のタイミングで制御することにより画像形成装置１００全体の動作制御を司る。

＜インクジェット部４１＞
インクジェット部４１は、４種類のインクジェットヘッド１７を備えている。４種類のインクジェットヘッド１７は、例えば、ピエゾ式、サーマル式、または電磁バルブ式などにより実現されるインクジェット方式により、異なる色のインク９をそれぞれ吐出する。具体的には、Ｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色のインク９が、各インクジェットヘッド１７から吐出される。

各インクジェットヘッド１７には、モータおよび動力伝達系などで構成される回転駆動部１８が設けられている。回転駆動部１８は、各インクジェットヘッド１７を、記録用紙１の記録面に交差する方向（ここではＺ軸方向）に延びる回転軸Ｑ周りに回転させる。この回転軸Ｑは、インクジェットヘッド１７における、記録用紙１と対向する対向面１７Ｓを通っている。回転駆動部１８は、この対向面１７Ｓに形成された記録用紙１に向けて開口する吐出口２１（図２参照）からのインクの吐出方向（ここでは、−Ｚ方向）を維持しつつ、インクジェットヘッド１７全体を回転させる。

また、図示を省略するが、各インクジェットヘッド１７には、各インクジェットヘッド１７を移動方向Ｒ１に直交するＸ軸方向にそれぞれ移動させる移動機構が設けられている。各インクジェットヘッド１７は、制御部８からの制御に応じて、記録用紙１に対してＸ軸方向に相対的に移動しつつ、各色のインク９をそれぞれ吐出して記録用紙１に画像を形成する。なお、各インクジェットヘッド１７をＸ軸方向に移動させる代わりに、各色のインク９を吐出する所要数のインクジェットヘッド１７をＸ軸方向に配列してもよい。この構成が採用される際は、Ｘ軸方向に配列される複数のインクジェットヘッド１７の各々について、回転駆動部１８が設けられてもよいし、複数のインクジェットヘッド１７が一体化されることで、回転駆動部１８が複数のインクジェットヘッド１７を一体的に回転させるようにしてもよい。

図２または図３に示されるように、インクジェットヘッド１７には、複数の吐出口２１が形成されている。図２に示されるように、インクジェットヘッド１７が記録用紙１に対して回転していない状態（標準状態）では、移動方向Ｒ１（−Ｙ方向）に直交する直交方向Ｒ３（＋Ｘ方向）に沿って、一列に並ぶ１２個の吐出口２１が形成されている。この直交方向Ｒ３に一列に並ぶ１２個の吐出口を一グループとして、列状吐出口群２３と称する。さらに、図２に示されるように、対向面１７Ｓには、移動方向Ｒ１に沿って、８個の列状吐出口群２３が設けられている。

なお、以下の説明では、各吐出口２１を個々に区別するため、それぞれの位置を示す識別符号を付す場合がある。具体的に、図２に示されるように、Ｘ軸方向における位置を示す識別符号として、−Ｘ側から＋Ｘ側に向けて、順に「１」〜「１２」の番号を割り当てる。また、移動方向Ｒ１における位置を示す識別符号として、移動方向Ｒ１の下流（−Ｙ側）から移動方向Ｒ１の上流側（＋Ｙ側）に向けて、順に「Ａ」、「Ｂ」・・・「Ｈ」のアルファベットを割り当てる。

例えば、最も−Ｘ側にあって、かつ、移動方向Ｒ１の最下流側にある吐出口２１は、吐出口２１Ａ１と標記される。また、吐出口２１Ａ１の移動方向Ｒ１の上流側にある吐出口２１は、吐出口２１Ｂ１と標記される。なお、標準状態において移動方向Ｒ１に並ぶ吐出口２１（例えば、吐出口２１Ａ１、２１Ｂ１、・・・、２１Ｈ１）または直交方向Ｒ３並ぶ吐出口２１（例えば、吐出口２１Ａ１、２１Ａ２、・・・、２１Ａ１２）は、インクジェットヘッド１７が回転した場合、厳密には、移動方向Ｒ１または直交方向Ｒ３とは異なる方向に並ぶこととなる。しかしながら、以下の説明では、インクジェットヘッド１７の回転後における吐出口２１の並びについて説明するときも、標準状態を基準に、移動方向Ｒ１または直交方向Ｒ３を用いて説明する場合がある。

また、列状吐出口群２３を区別する際、上述の「Ａ」〜「Ｈ」のいずれかを併記する場合がある。例えば、移動方向Ｒ１下流側にある列状吐出口群２３は、列状吐出口群２３Ａと標記される。また、該列状吐出口群２３Ａと移動方向Ｒ１上流側に隣接する列状吐出口群２３は、列状吐出口群２３Ｂと標記される。

次に、インクジェットヘッド１７を回転軸Ｑ周りに回転させることで、解像度を向上させる点について説明する。図２に示される状態で、各吐出口２１からインク９を吐出した場合、インクジェットヘッドからは、移動方向Ｒ１に直交する直交方向Ｒ３に関して、１２列分のみのインク９しか吐出することができない。これに対して、図３に示されるように、インクジェットヘッド１７を回転軸Ｑ周りに角度α分回転させることで、移動方向Ｒ１に並ぶ複数の吐出口２１（例えば、吐出口２１Ａ１、２１Ｂ１、・・・、２１Ｈ１）が、それぞれ直交方向Ｒ３にずらされることとなる。つまり各吐出口２１からインク９を吐出したときの、該インク９の記録用紙１上における着弾位置が、直交方向Ｒ３に関してずれる。これにより、直交方向Ｒ３に関しては、吐出口２１Ａ１、２１Ａ２間に、吐出口２１Ｂ１、２１Ｃ１、・・・、２１Ｈ１が配置されることとなる。したがって、インクジェットヘッド１７を所要角度回転させることで、直交方向Ｒ３に関して、全部で９６列分（＝１２×８）のインク９を吐出することが可能となる。すなわち、直交方向Ｒ３に関して、画像形成の解像度を、標準状態の８倍にすることができる。

ただし、インクジェットヘッド１７の回転角度ずれた場合、直交方向Ｒ３における複数の吐出口２１の配置間隔が不均一となり、濃度ムラなどが発生する虞がある。この問題を回避するため、本実施形態では、後述するように、インクジェットヘッド１７の回転角度が回転角度特定部８３により具体的に特定される。

＜画像取得部４２＞
図１に戻って、画像取得部４２は、不図示のラインセンサーまたはエリアセンサを備えており、記録用紙１に形成された画像を撮像して、画像の濃度値が多階調で表現される画像データを取得する。なお、この画像データは、Ｒ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）で表現されるフルカラーの画像データとされてもよいし、モノクロの画像データに適宜変換されたものでもよい。取得された画像データは制御部８に送信され、不図示の記憶部（ＲＡＭなどの一時記憶部またはハードディスクなどのストレージ）に適宜保存される。

＜制御部８＞
制御部８は、着弾位置特定部８１および回転角度特定部８３を備えている。着弾位置特定部８１および回転角度特定部８３は、制御部８が備えるＣＰＵが所定のソフトウェアプログラムにしたがって動作することにより実現される機能である。ただし、着弾位置特定部８１および回転角度特定部８３は、制御部８に接続された他のコンピュータ上で実現される機能であってもよいし、あるいは、専用回路によってハードウェア的に実現されてもよい。

着弾位置特定部８１は、画像取得部４２によって取得された画像データに基づき、吐出口２１から吐出されたインク９の着弾位置を特定する。また、回転角度特定部８３は、２つの吐出口２１から吐出されたインク９の着弾位置間の距離に基づき、インクジェットヘッド１７の回転角度を特定する。この着弾位置の特定、および回転角度の特定の詳細については、後述する。

＜１．２． 回転角度の特定＞
次に、画像形成装置１００における、インクジェットヘッド１７の回転角度θの特定方法について具体的に説明する。

図４は、インクジェットヘッド１７の回転前後における、記録用紙１側から見た複数の吐出口２１を示す概念図である。図４では、−Ｘ側から数えて、ｎ列目（ただし、ｎは１〜１１の整数）にある吐出口２１（吐出口２１Ａｎ、２１Ｂｎ、・・・、２１Ｈｎ）と、ｎ＋１列目にある吐出口２１（吐出口２１Ａ（ｎ＋１）、２１Ｂ（ｎ＋１）、・・・、２１Ｈ（ｎ＋１））とが代表的に図示されている。また、同図では、図２に示される標準状態の吐出口２１が、破線で図示されている。さらに、同図では、理解容易のため、回転前後における吐出口２１Ａｎの位置が一致するように図示されている。

ここでは、図４に示されるように、標準状態における吐出口２１Ａｎと吐出口２１Ｈｎと間の、移動方向Ｒ１の距離をａとし、吐出口２１Ａｎと吐出口２１Ａ(ｎ＋１)との間の、直交方向Ｒ３の距離をｂとする。インクジェットヘッド１７がθ回転したとすると、回転前後における、吐出口２１Ｈｎの移動距離の直交方向成分は、ａ・ｓｉｎθとなる。吐出口２１Ａｎ〜２１Ｈｎは、等間隔で設けられているため、吐出口２１Ｂｎの移動距離の直交方向成分は、ａ／７・ｓｉｎθとなる。つまり、吐出口２１Ａｎと吐出口２１Ｂｎ間の距離の直交方向成分（以下、直交方向距離とも称する。）は、ａ／７・ｓｉｎθとなる。ここで、吐出口２１Ａｎ、２１Ｂｎ間の直交方向距離（以下、この距離を[AnBn]と標記とする。）と、移動方向Ｒ１に関して、隣接している他の吐出口２１間についての直交方向距離についても、（ａ／７）ｓｉｎθとなる。この距離をｘとおくと、以下の式が成立する。

ｘ＝[AnBn]＝[BnCn]＝[CnDn]＝[DnEn]＝[EnFn]＝[GnHn]＝（ａ／７）ｓｉｎθ・・・式（１）

一方、回転前後における吐出口２１Ａｎについての、移動距離の直交方向成分の理論値は、ｂ・ｃｏｓθである。また、回転後における[AnHn]は、ａ・ｓｉｎθである。したがって、吐出口２１Ｈｎ，２１Ａ（ｎ＋１）間の直交方向距離（＝[HnA(n+1)]）をｙとおくと、以下の式が成立する。

ｙ＝[HnA(n+1)]＝ｂ・ｃｏｓθ−ａ・ｓｉｎθ・・・式（２）

図５は、回転角度θと、距離ｘ、ｙとの関係を示すグラフである。図５では、横軸が回転角度を示し、縦軸が距離を示している。また、同図では、距離ｘが破線で示されており、距離ｙが実線で示されている。図５を参照すると、回転角度θが漸増するにつれて、距離ｘは漸増するのに対し、距離ｙは漸減することが判る。なお、図５に示されるグラフにおいて、距離ｘ、ｙのグラフが交差するとき、理論的には、全９６個の吐出口２１が、直交方向Ｒ３に関して、等間隔で配列されることとなる。

ここで、実際にインク９の液滴吐出を各吐出口２１から行い、距離ｘ（または距離ｙ）に対応する着弾位置間の距離を測定すれば、上記式（１）（または式（２））に基づいて、回転角度θを求めることが可能である。距離ｘ（または距離ｙ）を取得するためには、直交方向Ｒ３において、着弾位置が隣接することとなる２つの吐出口２１、２１（例えば、吐出口２１Ａ１、２１Ｂ１（または、吐出口２１Ｈ１、２１Ａ２））から実際に記録用紙１にインク９の液滴を吐出して、着弾位置間の直交方向距離を測定すればよい。しかしながら、距離ｘおよび距離ｙは、極めて微小であるために、着弾した液体が記録用紙１上で重なってしまい、着弾位置間の距離を特定することは困難である。また、２つの吐出口２１、２１からの吐出タイミングをずらすことで、記録用紙１上の移動方向Ｒ１において異なる位置にそれぞれ着弾させたとしても、これらの着弾位置間の直交方向距離を正確に測定することは困難である。

そこで、本実施形態では、インク９の液滴を吐出する２以上の吐出口２１は、着弾位置が直交方向Ｒ３に関して相互に隣接しない吐出口２１とされる。つまり、着弾位置間の距離が測定されることとなる２つの吐出口２１，２１間には、その２つの着弾位置の間にインク９の液滴を着弾させ得る他の吐出口２１が介在することとなる。そして、実測された各着弾位置間の直交方向成分の長さに基づいて、インクジェットヘッド１７の回転角度θが特定される。

図６は、第１実施形態に係るインクジェットヘッド１７の回転角度θを特定するために記録用紙１に形成されるチャートの一例を示す図である。上述したように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１７の場合、回転軸Ｑ周りに回転しすると、移動方向Ｒ１に沿って並ぶ列状吐出口群２３Ａ〜２３Ｈの位置が、それぞれ直交方向Ｒ３にずれる。このとき、回転角度θが、所定角度の範囲であれば、図３に示されるように、各吐出口２１Ａ１〜２１Ｈ１２が、直交方向Ｒ３に関して、それぞれ異なる位置に配置されることとなる。換言すると、各吐出口２１Ａ１〜２１Ｈ１２をＸ軸へ投影すると、−Ｘ側から＋Ｘ側にかけて、各吐出口２１Ａ１〜２１Ｈ１２が順番に並ぶこととなる。図６に示されるチャートは、この順番に並ぶ全吐出口２１Ａ１〜２１Ｈ１２のうち、−Ｘ側から＋Ｘ側にかけて８個置きに選択された吐出口２１から、インク９の液滴が吐出されることにより形成される。

より詳細には、図２または図３において、破線で囲まれている吐出口２１Ａ１、２１Ｂ２、２１Ｃ３、２１Ｄ４、２１Ｅ５、２１Ｆ６、２１Ｇ７、２１Ｈ８、２１Ａ１０、２１Ｂ１１、２１Ｃ１２から、それぞれインク９の液滴が吐出されることにより、図６に示されるようなチャートが形成されている。このように、本実施形態では、着弾位置間の直交方向距離が実測されることとなる液滴を吐出する２つの吐出口２１が、移動方向Ｒ１に関して隣接する列状吐出口群２３、２３（例えば、列状吐出口群２３Ａと列状吐出口群２３Ｂ）にそれぞれ属しており、かつ、インクジェットヘッド１７における直交方向Ｒ３に関して隣接している。

ここで、移動方向Ｒ１に隣接する２つの列状吐出口群２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ属する吐出口２１Ａ１、２１Ｂ２から吐出されて、記録用紙１に着弾した２つのインク９の着弾位置に着目する。この着弾位置間の直交方向距離（＝[A1B2]）は、理論上、距離ｘに相当する[A1B1]、[B1C1]、[C1D1]、[D1E1]、[E1F1]、[F1G1]、[G1H1]および[A2B2]と、理論上、距離ｙに相当する[H1A2]の合計（＝８ｘ＋ｙ）で表される。また、他の、移動方向方Ｒ１に隣接する２つの列状吐出群２３、２３にそれぞれ属する２つの吐出口２１、２１から吐出されたインク９の着弾位置間の直交方向距離（[B2C3]、[C3D4]、[D4E5]、[E5F6]、[F6G7]および[G7H8]）についても、理論上、８ｘ＋ｙとなる。

これに対して、移動方向Ｒ３に関して隣接しない列状吐出口群２３Ｈ，２３Ａに属する、吐出口２１Ｈ８、２１Ａ１０から吐出されたインク９の、着弾位置間の直交方向距離（＝[H8A10]）は、理論上、距離ｘに相当する[A9B9]、[B9C9]、[C9D9]、[D9E9]、[E9G9]および[G9H9]と、理論上、距離ｙに相当する[H8A9]および[H9A10]の合計（＝７ｘ＋２ｙ）となる。

ここで、距離８ｘ＋ｙおよび距離７ｘ＋２ｙは、上述の式（１）および式（２）に基づき、下記のように表される。

８ｘ＋ｙ ＝ （ａ／７）ｓｉｎθ＋ｂ・ｃｏｓθ・・・式（３）
７ｘ＋２ｙ ＝ ２ｂ・ｃｏｓθ−ａ・ｓｉｎθ・・・式（４）

本実施形態では、記録用紙１に、図６に示されるようなチャートが形成されると、図１に示されるように、記録用紙１が画像取得部４２まで搬送される。そして、画像取得部４２により、記録用紙１に形成されたチャートが読み取られ、チャートの画像データが生成される。

図７は、画像取得部４２によって取得された画像データにおける、直交方向Ｒ３に関する画素の濃度変化を示す図である。図７では、横軸が直交方向Ｒ３における位置を示しており、縦軸は画素の濃度を示している。図７に示されるように、インク９が着弾した着弾位置において、画素の濃度が濃くなる。同図では、濃度が濃い位置について、対応する吐出口２１の位置を示す識別情報が表記されている。着弾位置特定部８１は、この濃度値が濃くなる画素の位置を着弾位置として特定する。本実実施形態では、このようにして特定された隣どうしにある着弾位置間の距離が実測される。この実測された距離は、図７に示されるように、上述の距離８ｘ＋ｙまたは距離７ｘ＋２に対応するものとなる。

図８は、回転角度θと、着弾位置間の直交方向距離（距離８ｘ＋ｙ、７ｘ＋２ｙ）との相関を示すグラフである。図８では、横軸が回転角度を示しており、縦軸が距離を示している。また、同図では、距離８ｘ＋ｙが実線で示されており、距離７ｘ＋２が破線で示されている。図５にて説明したように、回転角度θが漸増すると、距離ｘが漸増し、距離ｙが漸減する。したがって、図８に示されるように、距離８ｘ＋ｙは、距離７ｘ＋２ｙよりも傾きが大きくなっている。なお、距離８ｘ＋ｙおよび距離７ｘ＋２ｙが交差するときの回転角度θは、距離ｘおよび距離ｙが一致するときの回転角度ともいえる。

本実施形態では、回転角度特定部８３が、距離８ｘ＋ｙ（または７ｘ＋２ｙ）に対応する実測値を、上記式（３）（または式（４））に代入することにより、回転角度θを算出する。式（３）、（４）は、適宜図示しない記憶部（ＲＡＭなどの一時的に情報を記憶するものも含む。）に格納されており、必要に応じて、記憶部から呼び出される。

８個置きに、インク９を吐出する吐出口２１が選択された場合、図６または図７に示されるように、距離８ｘ＋ｙに対応する実測値を複数取得することができる。したがって、複数の実測値の一部または全部の平均値を、距離８ｘ＋ｙの実測値とするようにしてもよい。平均値を用いることにより、いくつかの吐出口２１の形成位置にずれが生じていた場合においても、回転角度θの特定精度が低下することを軽減することができる。もちろん、複数の実測値のうちの１つ（例えば、中央値）のみに基づいて、回転角度θが特定されるようにしてもよい。また、距離８ｘ＋１および距離７ｘ＋２ｙの双方に対応する実測値を取得し、それぞれの値を上記式（３）または式（４）に代入することで、回転角度θが求められてもよい。この場合、回転角度θの特定精度を向上することができる。

なお、図６に示される例では、インク９が、８個置きの吐出口２１から吐出されているが、１〜７個置き、または９個以上置きの吐出口２１から吐出されてもよい。なお、インク９を吐出する吐出口２１が、（７＋８ｐ）個置き（ｐは、０以上の整数）とされた場合、同一の列状吐出口群２３に属する吐出口２１から液滴が吐出されることとなる。しかしながら、インクジェット１７の加工精度が低い場合には、同一の列状吐出口群２３内で、いくつかの吐出口２１が位置ズレして形成されていることが起こり得る。このような場合、上記の手法で取得される回転角度θが、実際の値から外れてしまう虞がある。したがって、インク９を吐出する吐出口２１は、できるだけ、相互に異なる列状吐出口群２３から選択されることが望ましい（条件１）。これにより、異なる列状吐出口群２３から選択された２つの吐出口２１から吐出された液滴の着弾位置間の直交方向距離を測定することができる。

また、インク９を吐出する吐出口２１が、１〜７個置きとされた場合、移動方向Ｒ１に平行な列の吐出口２１（例えば、吐出口２１Ａ１〜２１Ｈ１）の中から、複数の吐出口２１が選択されることとなる。例えば２個置きに選択されることで、移動方向Ｒ１に沿う列にある吐出口２１Ａ１、２１Ｄ１、２１Ｇ１が選択されたとする。しかしながら、インクジェットヘッド１７の加工精度が低い場合には、この同一列において位置ズレしている場合がある。このため、これらの吐出口２１から吐出されたインク９の着弾位置間の距離から回転角度θを特定した場合、実際の値から外れてしまう虞がある。したがって、インク９を吐出する吐出口２１は、できるだけ、直交方向Ｒ３に関して、相互に異なる列に属するものであることが望ましい（条件２）。

そこで、上記（条件１）、（条件２）を満たしつつ、かつ、着弾位置間の直交方向距離が理論上一致する２つの吐出口２１の組をより多く確保するためには、インク９を吐出する吐出口２１が、列状吐出口群２３の数量（本実施形態では８個）に合わせて選択されることが好適である。

また、１個〜７個置きに吐出口２１が選択された場合、着弾位置間の直交方向距離が、距離ｘのみで表される場合がある。例えば、２個置きに吐出口２１が選択された場合に、着弾位置間の直交方向距離として、[A1D1]、[D1G1]、[G1B2]・・・の実測値が得られたとする。このうち、[A1D1]、[D1G1]については、理論上、３ｘとなる。ここで、式（１）に示されるように、距離ｘは、標準状態のインクジェットヘッド１７における、吐出口２１Ａｎ、２１Ｈｎ間の移動方向Ｒ１の距離ａ（図４参照）に依存する値となっている。ここで、距離ａは、加工精度に依存するため、この値が理想値からずれていた場合、上記[A1D1]、[D1G1]の実測値から、回転角度θを正確に求めることが困難となる。これに対して、距離ｙは、式（２）に示されるように、距離ａだけでなく、距離ｂ（標準状態のインクジェットヘッド１７における、直交方向Ｒ３に隣接する２つの吐出口２１間の距離）に依存する値となっている。したがって、距離ｂの精度に問題がなければ、距離ａに若干のズレがあったとしても、回転角度θの特定精度の悪化が相対的に軽減される。したがって、着弾位置間の直交方向距離に、距離ｙが含まれるように、２つの吐出口２１の組が選択されることが望ましい。

また、本実施形態では、図６または図７に示されるように、記録用紙１において、直交方向Ｒ３に関して隣どうしにある着弾位置間の距離が測定されるが、隣どうしでない着弾位置間の距離が測定されるようにしてもよい。例えば、図６に示される例において、吐出口２１Ａ１、２１Ｅ３から吐出された液滴の着弾位置間距離（[A1E3]）が測定されるようにしてもよい。

また、本実施形態では、回転角度θを特定するために、インク９の液滴を吐出する吐出口２１が一定数置きに選択されている。しかしながら、必ずしも一定数置きとされる必要はなく、不規則に選択されてもよい。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態の場合と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図９は、記録用紙１側から見た第２実施形態に係る標準状態のインクジェットヘッド１７を示す概略平面図である。また、図１０は、記録用紙１側から見た第２実施形態に係る回転後のインクジェットヘッド１７ａを示す概略平面図である。なお、図１０では、インクジェットヘッド１７を回転軸Ｑ周りに角度β回転している。

インクジェットヘッド１７ａには、図２に示されるインクジェットヘッド１７と同様に、標準状態において、直交方向Ｒ３に沿って等間隔に形成された１２個の吐出口２１で構成される列状吐出口群２３が、移動方向Ｒ１沿って８個（列状吐出口群２３Ａ〜２３Ｈ）設けられている。しかしながら、移動方向Ｒ１の下流側（−Ｙ側）から見て、偶数番目にある列状吐出口群２３（列状吐出口群２３Ｂ、２３Ｄ、２３Ｆ、２３Ｈ）は、奇数番目にある列状吐出口群２３（列状吐出口群２３Ａ、２３Ｃ、２３Ｅ、２３Ｇ）に対して、＋Ｘ側にずれている。具体的には、偶数番目の列状吐出口群２３が、直交方向Ｒ３に関して隣どうしに位置する吐出口２１、２１間の距離ｂの半分（＝ｂ／２）だけ、＋Ｘ側にずらされており、例えば、直交方向Ｒ３において、吐出口２１Ｂ１が、吐出口２１Ａ１と吐出口２１Ａ２との間の位置に配置されている。

このようなインクジェットヘッド１７ａを所要角度回転させた場合、図１０に示されるように、全吐出口２１が、−Ｘ側から＋Ｘ側にかけて、順に、吐出口２１Ａ１、２１Ｃ１、２１Ｅ１、２１Ｇ１、２１Ｂ１、２１Ｇ１、２１Ｆ１、２１Ｈ１、２１Ａ２・・・というように配置される。つまり、図２に示されるインクジェットヘッド１７と同様に、インクジェットヘッド１７ａについても、回転軸Ｑ周りに回転させることで、直交方向Ｒ３に関して、画像形成の解像度を向上することができる。

このようなインクジェットヘッド１７ａの回転角度θについても、上記第１実施形態で説明した手法と同様の手法により、特定することが可能である。つまり、直交方向Ｒ３に関して、着弾位置が隣接しない２以上の吐出口２１から、インク９の液滴を吐出させて、記録用紙１に着弾させる。そして、その着弾位置間の直交方向距離に基づいて、回転角度θが特定される。

ここで、回転後のインクジェット１７ａにおける、各吐出口２１間の直交方向距離について考察する。吐出口２１Ａ１、２１Ｃ１、２１Ｅ１、２１Ｇ１、および、吐出口２１Ｂ１、２１Ｇ１、２１Ｆ１、２１Ｇ１は、移動方向Ｒ１に関して等間隔に形成されている。このため、回転後における、吐出口２１間の直交方向距離[A1C1]、[C1E1]、[E1G1]、[B1D1]、[D1F1]および[F1H1]は、理論上、同一の値となる。以下、これらの直交方向距離をｘ’とおく。これに対して、着弾位置は隣接するものの、所属する列状吐出口群２３が隣接していない２つの吐出口２１、２１（例えば、吐出口２１Ｇ１、２１Ｂ１または吐出口２１Ｈ１、２１Ａ２）については、直交方向距離（[G1B1]、[H1A2]）は、それぞれ距離ｘ’とは異なる場合がある。以下、これら距離を、それぞれｙ’、ｚ’とする。これの距離ｘ’、ｙ’、ｚ’は、詳細を省略するが、第１実施形態に係る距離ｘ、ｙと同様に、いずれも、各吐出口２１間の距離ａ、ｂや回転角度θを用いて表すことができる。

図１１は、回転角度θと、距離ｘ’、ｙ’、ｚ’の関係を示すグラフである。図１１では、横軸が回転角度を示し、縦軸が距離を示している。また、同図では、距離ｘ’が破線で示されており、距離ｙ’が実線で示されており、距離ｚ’が一点鎖線で示されている。図１１によると、回転角度θが漸増するにつれて、距離ｘ’は漸増するのに対し、距離ｙ’および距離ｚ’は漸減することが判る。

図１２は、第２実施形態に係るインクジェットヘッド１７ａの回転角度θを特定するために記録用紙１に形成されるチャートの一例である。図１１に示されるチャートは、全吐出口２１のうち、−Ｘ側から＋Ｘ側にかけて、８個置きの吐出口２１からインク９の液滴が吐出されることにより形成されている。より詳細には、吐出口２１Ａ１，２１Ｃ２、２１Ｅ３、２１Ｇ4、２１Ｂ5、２１Ｄ６、２１Ｆ７、２１Ｈ８、２１Ａ１０、２１Ｃ１１、２１Ｅ１２から、それぞれインク９の液滴が吐出されることによって、図１２に示されるチャートが形成されている。

ここで、２つの吐出口２１Ａ１、２１Ｃ１から吐出されて、記録用紙１に着弾した２つのインク９の着弾位置に着目すると、この着弾位置間の直交方向距離（＝[A1C2]）は、着弾位置が隣接する２つの吐出口２１，２１間の距離（[A1C1]、[C1E1]、[E1G1]、[G1B1]、[B1D1]、[D1F1]、[F1H1]、[H1A2]および[A2C2]）の総和となる。ここで、[A1C1]、[C1E1]、[E1G1]、[B1D1]、[D1F1]、[F1H1]、[A2C2]は上述した距離ｘ’であり、[G1B1]は距離ｙ’、[H1A2]は距離ｚ’である。したがって、[A1C2]は、理論上、７ｘ’＋ｙ’＋ｚ’となる。

チャート上において、隣接する２つのドット間の距離のうち、[G4B5]および[H8A10]以外は、理論上、７ｘ’＋ｙ’＋ｚ’となる。したがって、この７ｘ’＋ｙ’＋ｚ’に対応するドット間距離を実測し、該実測値を７ｘ’＋ｙ’＋ｚ’に代入することで、回転角度θを算出することができる。

以上のように、インクジェットヘッド１７ａのような複数の吐出口２１がジグザグ状に配置されているような場合であっても、着弾位置間の直交方向距離を取得することによって、回転角度θを特定することができる。

＜３． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば上記実施形態では、図６または図１２に示されるように、回転角度θ特定用のチャートは、同一の組合せの２以上の吐出口２１からインク９が所定回数吐出することによって形成されている。しかしながら、記録用紙１における移動方向Ｒ１の各位置で、インク９を吐出する吐出口２１の組合せが変更されてもよい。これにより、様々な組の２つの吐出口２１間の直交方向距離を実測することができるため、回転角度θの特定精度をさらに向上させることができる。

また、上記実施形態では、図６または図１２に示されるように、インク９の液滴によりドットが描画されたチャートが記録用紙１に形成されている。しかしながら、各吐出口２１から連続的に液滴を吐出することで、ラインが描画されたチャートが記録用紙１に１形成されてもよい。この場合、着弾位置の特定が、ドットのときよりも検出しやすくなるとともに、着弾位置間の距離を、ライン間の距離とすることができる。

また、上記実施形態では、複数の吐出口２１が、移動方向Ｒ１およびこれに直交する直交方向Ｒ３に広がるエリアに、分散配置されている。しかしながら、移動方向または直交方向に一列に配列されていてもよい。また、複数の吐出口が、必ずしも一列に配列されている必要は無く、ランダムに並べられていてもよい。この場合においても、各吐出口の相対的な位置関係が既知であれば、吐出された液滴の着弾位置間の距離に基づいて、ノズルヘッドの回転角度を特定することができる。

また、上記実施形態では、インクジェットヘッド１７、１７ａに対して記録用紙１を移動方向Ｒ１に移動させているが、インクジェットヘッド１７、１７ａを移動方向Ｒ１に移動させてもよい。

また、上記実施形態に係る画像形成装置１００は、記録用紙１に直接インクを吐出するように構成されているが、例えば版胴にインクを吐出して、該版胴から記録用紙１に転写する装置として構成されていてもよい。また、画像形成装置が、インク以外の処理液を吐出するように構成されていてもよい。例えば、画像形成装置が液晶表示装置の製造工程において用いられる、ガラス基板などに吐出されるスペーサ粒子分散液をインクジェット方式で吐出する装置として構成されることも考えられる。

なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

１００ 画像形成装置
１ 記録用紙
１７、１７ａ インクジェットヘッド
１８ 回転駆動部
２１（２１Ａ１〜２１Ｈ１２） 吐出口
２３（２３Ａ〜２３Ｈ） 列状吐出口群
４１ インクジェット部
４２ 画像取得部
４４ 搬送系駆動部
５１、５２ 搬送ローラ
５５ 搬送ベルト
８１ 着弾位置特定部
８３ 回転角度特定部
９ インク
Ｑ 回転軸
Ｒ１ 移動方向
Ｒ３ 直交方向
ａ、ｂ、ｘ、ｙ 距離
θ 回転角度

Claims (5)

1. 複数の吐出口から液滴を吐出することにより、前記吐出口に対して相対的に移動する基材に画像を形成する画像形成装置であって、
   前記基材に向けて開口する複数の前記吐出口が形成されているヘッドと、
   前記基材に交差する方向に延びる軸周りに、前記ヘッドを回転させる回転機構と、
   前記吐出口からの前記液滴の吐出を制御する制御部と、
   前記ヘッドには、前記基材の相対的な移動方向に直交する直交方向に沿って、複数の前記吐出口が一列に配列されることで構成される列状吐出口群が、前記移動方向に複数形成されており、当該複数の列状吐出口群に属する全ての前記吐出口から選択される複数の前記吐出口から吐出された前記液滴の各着弾位置を特定する着弾位置特定部と、
   前記着弾位置特定部により特定された複数の前記着弾位置から２つの着弾位置の組を複数選択し、当該複数の組の着弾位置間の距離を測定して、前記ヘッドの回転角度を特定する回転角度特定部と、
   を備え、
   前記回転角度特定部が選択する複数の前記２つの着弾位置の組には、対応する前記吐出口の属する前記列状吐出口群が共通しない２つ以上の組が含まれる、画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記着弾位置特定部は、
   異なる２つの前記列状吐出口群にそれぞれ属しており、かつ、前記直交方向に関して異なる位置にある２つの前記吐出口から吐出された液滴の着弾位置を特定する、画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記回転角度特定部は、
   前記移動方向に関して隣接する２つの前記列状吐出口群にそれぞれ属しており、かつ、前記ヘッドにおける前記直交方向に関して隣接する位置にある２つの前記吐出口から吐出された液滴の前記着弾位置間の距離を検出する、画像形成装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記回転角度特定部は、複数の前記着弾位置のうち、前記直交方向に関して隣接する着弾位置の間の距離を測定する、画像形成装置。
5. 相対的に移動する基材に向けて液滴を吐出する複数の吐出口が形成されたヘッドの回転状況を検査するヘッド検査方法であって、
   (a) 前記ヘッドには、前記基材の相対的な移動方向に直交する直交方向に沿って、複数の前記吐出口が一列に配列されることで構成される列状吐出口群が、前記移動方向に複数形成されており、当該複数の列状吐出口群に属する全ての前記吐出口から選択される複数の前記吐出口から、前記基材に液滴を吐出するステップと、
   (b) 前記基材に前記液滴が着弾した着弾位置を特定するステップと、
   (c) 前記(b)工程にて特定された複数の前記着弾位置から２つの着弾位置の組を複数選択し、当該複数の組の前記着弾位置間の距離を測定して、前記ヘッドの回転角度を特定するステップと、
   を含み、
   前記(c)工程にて選択される複数の前記２つの着弾位置の組には、対応する前記吐出口の属する前記列状吐出口群が共通しない２つ以上の組が含まれる、ヘッド検査方法。

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