JP6472083B2 - インクジェット印刷装置及びインクジェットヘッド吐出性能評価方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係るインクジェット印刷装置の構成図である。インクジェット印刷装置10は、給紙部12と、処理液付与部14と、処理液乾燥処理部16と、画像形成部18と、インク乾燥処理部20と、紫外線照射処理部22と、排紙部24と、を含んで構成される。
図2は、ヘッドユニット56の構成図である。図1で説明したヘッドユニット56C,56M,56Y,56Kには同一の構造が適用されるので、これらを区別する必要がない場合にはヘッドユニット56と記載する。
次に、ノズル状態チェックパターンの印刷結果から各ノズルの着弾ずれ量を測定する方法について説明する。ノズル状態チェックパターンは、吐出不良ノズルを検出するためのテストパターンであり、「不良ノズル検出用テストパターン」と同義である。
式(1)にしたがい、各ノズルの着弾ずれ量d1,d3,d5,d7・・・を計算することができる。図8ではライン番号9についての着弾ずれ量d9を図示した。
ここで、X方向に1200npiで並ぶノズル列において、隣り合うノズル番号のライン間のX方向距離を考える。ノズル番号iのライン座標Liは、ノズル番号iのノズルによるX方向のドット形成位置を表しているため、隣り合うノズル番号のライン間のX方向距離は、隣り合うノズル番号に対応する隣接画素間のX方向距離、すなわち、隣接画素間の距離に相当する。
[正常か異常かの判定方法]
Piが小さいと画像が濃くなり黒スジとなる。一方、Piが大きいと画像が薄くなり白スジになる。したがって、例えば、Piの正常範囲に上限と下限を設けることで、スジが発生する異常を検知することができる。Piの正常範囲として設定する上限と下限の一例として、10.2 μm<Pi<26.2 μmをPiの正常範囲とすることができる。
上述した着弾ずれ量diの測定方法には、次のような課題がある。すなわち、分割パターンの段ごとに着弾ずれ量を計算してマージする方法では、θzがゼロではない場合、つまりインクジェットヘッド100にZ軸を中心とした回転方向の角度ずれがある場合に、隣のラインとの距離が正確に測れない場合がある。
… 式(3)
しかし、図9を見れば明らかなように、本来は、ノズル番号6とノズル番号7のθz回転によるX方向の相対的な移動量は、むしろ互いに近づく方向であることがわかる。
図14は、本実施形態に係るインクジェットヘッド吐出性能評価方法の手順を示すフローチャートである。図14のフローチャートは、インクジェット印刷装置10の制御装置における制御プログラムや演算処理機能によって実現される動作である。
図8で説明したとおり、ノズル状態チェックパターンの130のある段のライン群から着弾ずれデータを測定することができる。具体的に、図10の1段目で考えると、各ノズルの着弾ずれ量は、d1,d3,d5,・・・のように求めることができる。
σ={Σ(di−m)2/(ノズル数−1)}1/2 …… 式(4)
Σはすべてのiについての和を表す。
Σxi =0 …… 式(5)
Σyi=0 …… 式(6)
が満たされている状態とする。Σはすべてのiについての和を表す。このようにノズル座標の原点を決めることで、XY平面内のθz方向の角度回転に対するノズル位置の移動量の平均値をゼロにすることができ、議論が簡単になる。
ここで、θrは10−3ラジアンのオーダーと非常に小さい値であることから、式(8)と式(9)が近似式として成り立つ。
sinθr ≒θr … 式(9)
よって、ノズルごとのX方向の移動量Δx_i は以下のように計算できる。
Δx_i = xiA−xi
=xi (cosθr − 1 ) − yi × sinθr
≒xi (1−θr 2/2 − 1 ) − yi ×θr
= −xi ×θr 2/2 − yi ×θr … 式(10)
本実施形態では、式(10)の右辺の第1項は無視できる。その理由は二つある。第1の理由は、本実施形態の場合、X方向について狭い範囲にあるノズルを使って相対的な位置ずれ量を議論するため、xiの影響はキャンセルされるからである。第2の理由は、式(10)の右辺の第1項はθrを2乗しており、θrが10−3ラジアンのオーダーの状況では第2項目と比較して3桁小さいからである。
記録媒体上に印刷されたラインのライン位置は、計算上、インクジェットヘッドをθr回転したことにより、以下の式(12)で表されるX座標になると計算することができる。
=Li −yi × θr … 式(12)
式(12)のように計算した1段目のラインの計算上の移動先であるL1A,L3A,L5A・・・を使えば、図8で説明した例と同様に、角度θrだけ回転させたときの計算上の着弾ずれ量をd1A,d3A,d5A・・・を計算することができる。このような方法で、角度θrを計算上において変化させながら、着弾ずれ標準偏差σを計算していくと、図15のように、着弾ずれ標準偏差σが最小となる角度θadjが存在する。
インクジェットヘッド100を角度θadjに調整できた場合の、各ノズルのラインの座標LiAは、式(12)を使うことで以下のように計算できる。
この式(13)から、ノズル状態チェックパターン130の1段目について、L1A,L3A,L5A・・・が決まり、図8で説明した方法を使い、各ノズルの着弾ずれ量d_adj_1,d_adj_3,d_adj_5・・・が求まる。ノズル状態チェックパターン130の2段目についても同じようにして、各ノズルの着弾ずれ量d_adj_2,d_adj_4,d_adj_6・・・が求まる。
ノズル番号iについて、座標(xi,yi)であるノズル位置がθz=0の状態から、現在位置である θz=(−1)×θadj に回転した場合の、X方向の移動量は式(11)から以下のようになる。
[ステップS24]について、
ステップS24では、ステップS20及びステップS22の演算結果を利用して、角度ずれの影響を正確に含めた、隣り合った画素間の距離を計算する。まず、ステップS20で角度ずれの影響を一旦取り除いた着弾ずれ量d_adj_1,d_adj_2,d_adj_3・・・が求まっている。そして、ステップS22でθzの角度ずれ(ヘッド全体の角度θzの回転)がある場合の正確なライン移動量Δx_1,Δx_2,Δx_3・・・は求まっている。よって、隣り合ったノズル番号の画素間の距離、P_iは以下のようになる。
P_i = P_ideal +(d_adj_i+1)+ Δx_i+1 − {(d_adj_i)+ Δx_i }
= 21.2 +(d_adj_i+1)+ Δx_i+1 − {(d_adj_i)+ Δx_i }… 式(15)
こうして、正確な隣接ライン間隔(すなわち、隣接画素間の距離)を求めることができる。
図14のステップS24に関して、上述のように隣接画素間の距離を求める構成に代えて、又はこれと組み合わせて、各ノズルの着弾ずれ量を求めることも可能である。
この方法で求めた着弾ずれ量diを、予め定めた閾値と比較するなどして、正常か異常かを判断し、異常と判断した場合に、スジを目立たなくするような補正をかけたり、ヘッドメンテナンスを実行したりすればよい。
図17は、インクジェット印刷装置10の制御系の構成を示すブロック図である。インクジェット印刷装置10は、システムコントローラ200、通信部202、画像メモリ204、搬送制御部210、給紙制御部212、処理液付与制御部214、処理液乾燥制御部216、画像形成制御部218、インク乾燥制御部220、紫外線照射制御部222、排紙制御部224、操作部230、及び表示部232を備える。
インクジェットヘッド100の詳細な構造は図示しないが、インクジェットヘッド100のイジェクタは、液体を吐出するノズル110と、ノズル110に通じる圧力室と、圧力室内の液体に吐出エネルギーを与える吐出エネルギー発生素子と、を含んで構成される。イジェクタのノズル110から液滴を吐出させる吐出方式に関して、吐出エネルギーを発生させる手段は、圧電素子に限らず、発熱素子や静電アクチュエータなど、様々な吐出エネルギー発生素子を適用し得る。例えば、発熱素子による液体の加熱による膜沸騰の圧力を利用して液滴を吐出させる方式を採用することができる。液体吐出ヘッドの吐出方式に応じて、相応の吐出エネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。
インクジェットヘッド100のノズル配列形態は、図3及び図4で例示した形態に限定されず、様々な配列形態がありうる。発明が解決する課題に鑑み、インクジェットヘッド100は、複数のノズルが相対移動の方向である第1方向に3列以上の列を成すマトリクス状のノズル配列を有する構成であることが好ましい。
本発明の実施形態によれば、インクジェットヘッドの角度ずれの影響を正確に含めて各ノズルの吐出状態を評価することができる。これにより、精度の高い異常判断及び補正処理を行うことが可能になる。
上述の実施形態では、停止したインクジェットヘッドに対して記録媒体を搬送することにより、インクジェットヘッドと記録媒体を相対移動させる構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体に対してインクジェットヘッドを移動させる構成も可能である。なお、シングルパス方式のフルライン型ヘッドは、通常、記録媒体の搬送方向と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある角度を持たせた斜め方向に沿ってインクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。
上述の実施形態で説明した構成や変形例で説明した事項は、適宜組み合わせて用いることができ、また、一部の事項を置き換えることもできる。
記録媒体28を搬送する搬送手段は、図1で例示したドラム搬送方式に限らず、ベルト搬送方式、ニップ搬送方式、チェーン搬送方式、パレット搬送方式など、各種形態を採用することができ、これら方式を適宜組み合わせることができる。
本明細書における「直交」又は「垂直」という用語には、90°未満の角度、又は90°を超える角度をなして交差する態様のうち、実質的に90°の角度をなして交差する場合と同様の作用効果を発生させる態様が含まれる。
Claims (11)
- 複数のノズルがマトリクス状に配列されたインクジェットヘッドと、
前記ノズルごとの吐出状態を検査するためのテストパターンを前記インクジェットヘッドによって記録媒体に記録させる制御を行うテストパターン出力制御手段と、
前記記録媒体に記録された前記テストパターンを光学的に読み取る画像読取手段と、
前記画像読取手段によって読み取った前記テストパターンの読取画像から前記ノズルごとの第1着弾位置を測定する第1演算手段と、
前記第1演算手段によって求めた前記第1着弾位置と前記テストパターンのパターン情報を基に、前記インクジェットヘッドの基準の取付角度に対する角度ずれ量を求める角度ずれ量算出手段と、
前記第1演算手段によって求めた前記ノズルごとの前記第1着弾位置及び前記第1着弾位置のデータを基に算出される前記ノズルごとの第1着弾ずれ量の少なくとも一方から前記角度ずれ量による角度ずれの影響を取り除いた前記ノズルごとの第2着弾位置及び前記ノズルごとの第2着弾ずれ量の少なくとも一方を求める第2演算手段と、
前記角度ずれ量算出手段によって求めた前記角度ずれ量に基づき、前記基準の取付角度における前記ノズルの基準位置から、前記角度ずれ量の回転による現在のノズル位置への移動量を算出する第3演算手段と、
前記第2演算手段及び前記第3演算手段の演算結果を用いて、前記角度ずれの影響を含めた隣接画素間の距離及び前記角度ずれの影響を含めた前記ノズルごとの第3着弾ずれ量の少なくとも一方を求める第4演算手段と、
を備えるインクジェット印刷装置。 - 前記第4演算手段は、前記角度ずれの影響を含めた前記隣接画素間の距離を求める構成であり、
前記第4演算手段で求めた前記隣接画素間の距離が規定の許容範囲から外れる不良ノズルを不吐化する不吐化処理手段と、
前記不良ノズルの周辺ノズルによって、前記不良ノズルの不吐化に伴う画像欠陥を補う画像補正を行う補正処理手段と、
を備える請求項1に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記第4演算手段は、前記角度ずれの影響を含めた前記ノズルの前記第3着弾ずれ量を求める構成であり、
前記第4演算手段で求めた前記第3着弾ずれ量が閾値を超える不良ノズルを不吐化する不吐化処理手段と、
前記不良ノズルの周辺ノズルによって、前記不良ノズルの不吐化に伴う画像欠陥を補う画像補正を行う補正処理手段と、
を備える請求項1に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記インクジェットヘッドと前記記録媒体とを相対移動させる相対移動手段を有し、
前記インクジェットヘッドは、前記複数のノズルが前記相対移動の方向である第1方向に3列以上の列を成すマトリクス状のノズル配列を有する請求項1から3のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記テストパターンは、前記ノズルごとに前記第1方向のラインを記録するラインパターンであって、二つ以上のライン群に分割されて前記記録媒体に記録されるテストパターンであり、
前記テストパターンのデータを生成するテストパターン生成手段を有し、
前記テストパターン出力制御手段は、前記テストパターンのデータに基づいて前記インクジェットヘッドの吐出を制御する請求項4に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記第1演算手段は、前記分割されている前記ライン群ごとに、前記第1着弾位置としての前記ラインの位置を測定する請求項5に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記分割されている前記ライン群ごとに測定した前記第1着弾位置のデータから近似曲線を求める近似曲線演算手段と、
前記近似曲線と前記第1着弾位置のデータから前記第1着弾ずれ量を求める第1着弾ずれ量算出手段と、を有する請求項6に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記角度ずれ量は、前記第1方向に直交する前記記録媒体の幅方向である第2方向に垂直かつ前記第1方向に垂直な第3方向の軸を回転中心とする回転方向の角度であり、
前記角度ずれ量算出手段は、前記ラインの位置を前記回転方向に角度θrだけ回転させた場合の計算上の移動位置を用いて、前記角度θrだけ回転させた場合の計算上の着弾ずれ量を算出し、かつ、前記計算上の着弾ずれ量の標準偏差が最小になる角度θadjを求める請求項7に記載のインクジェット印刷装置。 - 前記角度ずれ量算出手段は、前記分割されている前記ライン群ごとに前記角度θadjを求めて、前記ライン群ごとに求めた前記角度θadjの平均値を求める請求項8に記載のインクジェット印刷装置。
- 前記第4演算手段の演算結果を基に、異常の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段により吐出異常と判定された場合に、少なくとも補正処理又はヘッドメンテナンスの動作が行われる請求項1から9のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置。 - 複数のノズルがマトリクス状に配列されたインクジェットヘッドにおける前記ノズルごとの吐出状態を検査するためのテストパターンを前記インクジェットヘッドによって記録媒体に記録するテストパターン出力工程と、
前記記録媒体に記録された前記テストパターンを光学的に読み取る画像読取工程と、
前記画像読取工程によって読み取った前記テストパターンの読取画像から前記ノズルごとの第1着弾位置を測定する第1演算工程と、
前記第1演算工程によって求めた前記第1着弾位置と前記テストパターンのパターン情報を基に、前記インクジェットヘッドの基準の取付角度に対する角度ずれ量を求める角度ずれ量算出工程と、
前記第1演算工程によって求めた前記ノズルごとの前記第1着弾位置及び前記第1着弾位置のデータを基に算出される前記ノズルごとの第1着弾ずれ量の少なくとも一方から前記角度ずれ量による角度ずれの影響を取り除いた前記ノズルごとの第2着弾位置及び前記ノズルごとの第2着弾ずれ量の少なくとも一方を求める第2演算工程と、
前記角度ずれ量算出工程によって求めた前記角度ずれ量に基づき、前記基準の取付角度における前記ノズルの基準位置から、前記角度ずれ量の回転による現在のノズル位置への移動量を算出する第3演算工程と、
前記第2演算工程及び前記第3演算工程の演算結果を用いて、前記角度ずれの影響を含めた隣接画素間の距離及び前記角度ずれの影響を含めた前記ノズルごとの第3着弾ずれ量の少なくとも一方を求める第4演算工程と、
を備えるインクジェットヘッド吐出性能評価方法。
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