JP6516503B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハンディプリンタのようにプリント時の走査速度や走査方向が固定されない記録装置に関する。

小型の記録装置をユーザが保持し、記録媒体に対しこれを移動させながら画像を記録するハンディプリンタでは、移動時の速度や傾きの変動に伴って画像品位が損なわれるおそれがある。このような課題に対し、例えば特許文献１には、記録媒体に対する装置の存在位置を検出する機構を設け、検出された結果に基づいて個々の画素の記録位置を決定する方法が開示されている。このような特許文献１によれば、記録装置が一定方向に一定速度で移動されない状態でも、傾いたり変倍したりすることの無い画像を出力することが出来る。

また、特許文献２には、移動方向に対する記録装置の傾きを検出し、検出した傾きと反対の方向に画像データを傾けることにより、傾きの無い画像を記録媒体に出力するハンディプリンタが開示されている。さらに、特許文献２には、インクジェット方式の場合、吐出されたインク滴が重力の影響を受けることを鑑み、重力方向に対する吐出方向の傾斜角を検出して当該傾斜角に応じてインクの吐出力を調整する方法も開示されている。

特許文献２のように、インク吐出方向の傾斜角に応じてインク吐出力を調整することが出来れば、インク滴の吐出速度や記録ヘッドがインクを吐出してから記録媒体に着弾するまでの時間を調整することが出来る。結果、重力の影響が大きい傾斜であっても、吐出速度を速めて、吐出されたインク滴が重力によって吐出方向とは異なる方向に移動する距離を短くすることが出来る。

特開２００４−１０６３３０号公報 特開２０１３−１４１１４号公報

しかしながら、特許文献２の方法を採用した場合であっても、吐出してから着弾するまでの時間を０にすることは出来ない。また、吐出力や吐出速度の設定にも上限がある。このため、重力に伴う記録位置ずれを画像上で目立たない程度まで吐出速度を大きくすることは困難な場合があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、ハンディタイプのインクジェット記録装置において記録媒体が水平に配置されていない場合であっても、画像上において重力の影響に伴う記録位置ずれを目立たなくすることが可能な記録方法を提供することである。

そのために本発明は、インクを吐出するためのノズルが配列されたノズル面を備え、記録媒体に対する移動に応じて前記ノズルからインクを吐出することにより前記ノズル面と対向する前記記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置であって、前記配列されたノズルを挟むように前記ノズル面に配され、前記記録媒体と前記ノズル面との距離を測定するための第１のセンサおよび第２のセンサと、重力方向に対するインクの吐出方向の傾きを検出する傾き検出手段と、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの前記距離の測定結果に基づき、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサそれぞれの位置での前記記録媒体と前記ノズル面との距離を検出する距離検出手段と、前記傾き検出手段によって検出された前記傾きと前記距離検出手段によって検出された前記距離とに基づいて、前記記録媒体上での記録位置のずれ量を取得するずれ量取得手段と、前記ずれ量取得手段によって取得された前記ずれ量に応じて、インクを吐出させるために付与する吐出エネルギを前記ノズル毎に調整するエネルギ制御手段と、を更に備えることを特徴とする。

本発明によれば、重力に伴う記録位置ずれの補正の精度を高めつつ補正を可能とする範囲を従来よりも拡大することが出来る。

第１の実施形態で使用する記録装置の概略構成図である。 第１の実施形態で使用する記録装置の制御構成を示すブロック図である。 吐出エネルギを調整して記録位置ずれを補正する仕組みを示す図である。 吐出ノズルの位置を調整して記録位置ずれを補正する仕組みを示す図である。 第１の実施形態における記録時の処理を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態で使用する記録装置の概略構成図である。 第２の実施形態で使用する記録装置の制御構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における記録時の処理を説明するためのフローチャートである。 記録時の処理の別例を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態で使用するハンディタイプのインクジェット記録装置２１の概略構成図である。記録装置２１には、インクを滴として吐出する複数のノズルが配列された記録ヘッド２２が配備されている。使用時において、ユーザはハンドル２８を掴み、記録ヘッド２２のノズル面Ｆを記録媒体Ｐに対向させた状態で、記録装置２１を図のＺ方向に手動で移動させる。移動の最中、記録ヘッド２２に配列する複数のノズルより、画像データに応じてインクが吐出され、記録媒体Ｐ上に所定の画像が記録される。

記録装置２１には、ノズル面Ｆと記録媒体の距離を測定するための紙間検出部２３、記録装置２１の重力方向（Ｙ方向）に対する傾きを検出するための傾き検出部２４、記録装置２１のＺ方向への移動量を検出するための移動量検出部２５が備えられている。傾き検出部２４としては、例えば加速度センサやジャイロセンサを用いることが出来る。移動量検出部２５としては、加速度センサを用いることも出来るし、ローラとエンコーダの組み合わせ機構を利用することも出来る。記録装置２１において、記録ヘッド２２と反対側の面には、ユーザが各種情報を確認するための表示部２６やコマンドを入力するための操作部２７が設けられている。

図２は、記録装置２１の制御の構成を説明するためのブロック図である。ＣＰＵ１００は、メモリ１０１に格納されたプログラムに従って、バス１１８を介して装置全体を制御する。Ｉ／Ｏ制御部１０２は、各種情報の仲介を行う。具体的には、紙間検出部２３、傾き検出２４、移動量検出２３が検出した結果や操作部２７から受信したコマンドをＣＰＵ１００に提供したり、ＣＰＵ１００の指示に従って各種情報を表示部２６に表示させたりする。また、ＣＰＵ１００の指示のもと、画像入力部１１７から受信した画像データを画像処理部１０９に提供する。電源制御部１０４は、ＣＰＵ１００の指示のもと、装置内の各機構に安定した電力を供給できるよう制御する。ハンディプリンタでは様々な電源形態が考えられるため、それぞれに対応した制御部を用意する必要がある。

Ｉ／Ｏ制御部１０２を介して画像入力部１１７より受信した画像データは、ＣＰＵ１００の制御のもと、画像処理部１０９にて所定の画像処理が施され、記録ヘッド２２が記録可能な記録データに変換される。この際、吐出ノズル設定部１１０は、生成された記録データのそれぞれを記録ヘッド２２に配列する複数のノズルのいずれかに対応づける。また、記録データ生成部１１１は、吐出ノズル設定部１１０によって個々のノズルに対応づけられた記録データを、ＣＰＵ１００の指示に従って整列し、ヘッド駆動部１０６に提供する。

ヘッド駆動部１０６は受信した記録データに従って吐出動作を行う。この際、吐出タイミング生成部１０７は、ＣＰＵ１００の制御のもと、移動量検出部２５から得られた移動量に従って個々のノズルがインクを吐出するタイミングを制御する。吐出エネルギ制御部１０８は、ＣＰＵ１００の指示に従って、個々のノズルからインクを吐出させるために付与するエネルギを制御する。

記録位置ずれ量算出部１０５は、紙間検出部２３と傾き検出部２４から得られた検出情報に基づいて、記録媒体Ｐで想定される重力作用方向への記録位置ずれ量を算出する。ＣＰＵ１００は、得られた記録位置ずれ量に基づき、当該ずれ量が補正されるように、吐出エネルギ制御部１０８と吐出ノズル設定部１１０を制御する。

図３は、吐出エネルギをコントロールすることにより、記録位置ずれを補正する仕組みを示す図である。ここでは、記録ヘッド２２のノズル面Ｆと記録媒体Ｐとの距離をＬとし、吐出方向が重力方向に対しθだけ傾いている状態を示している。このような状態において、記録ヘッド２２のノズル１１ａから吐出速度Ｖ０でインクが吐出されると、飛翔中のインク滴には重力加速度が作用するので、記録媒体Ｐにおける記録位置は吐出した位置よりも下方にＤ０だけずれる。但し、ノズル１１ａからの吐出速度をＶ０よりも大きいＶ１に変更すれば、インク滴はより短時間で記録媒体に着弾することが出来るので、重力加速度による影響は抑えられ、記録位置のずれ量Ｄ１もＤ０より小さくすることが出来る。

この際、記録位置ずれ量Ｄ０は、吐出速度Ｖ０のほか距離Ｌと傾きθに依存するが、本実施形態において、距離Ｌと傾きθは紙間検出部２３と傾き検出部２４から取得することが出来る。そして、記録位置ずれ量算出部１０５は、紙間検出部２３と傾き検出部２４より得られた距離Ｌと傾きθに基づいて、記録位置ずれ量Ｄ０を算出することが出来る。更に、吐出エネルギ制御部１０８は、記録位置ずれ量算出部１０５が算出した記録位置ずれ量Ｄ０に応じて、ノズル１１ａに付与する吐出エネルギを調整して、記録位置ずれ量Ｄ０を０に近づけることが出来る。

一方、図４は、吐出ノズル設定部１１０によって吐出ノズルの位置を調整することにより、記録位置ずれを補正する仕組みを示す図である。ここでも、図３と同様、記録ヘッド２２のノズル面Ｆと記録媒体Ｐとの距離をＬ、吐出方向の重力方向に対する傾きをθとし、Ｄ０の記録位置ずれが生じている場合を示している。この際、吐出するノズルをノズル１１ａから重力方向の上位にあるノズル１１ｂに変更すれば、インク滴の記録位置もより上位に移動させることが出来、実際の記録位置を目標の位置に近づけることが出来る。図４では、吐出するノズルをノズル１１ａからノズル１１ｂに変更することにより、記録位置ずれ量Ｄ０を０にした状態を示している。

ただし、図３で説明したように吐出エネルギを調整する方法を採用した場合であっても、図４で説明したように吐出ノズルを変更する方法を採用した場合であっても、それぞれについて補正には限界がある。例えば、吐出エネルギを調整する方法を採用する場合、個々のノズルに付与可能なエネルギには上限があるし、吐出してから着弾するまでの時間を完全に０にすることも出来ない。また、吐出ノズルを変更する方法を採用した場合であっても、最端部に位置するノズルよりも上方にあるノズルに吐出動作を変更することは出来ない。すなわち、紙間距離Ｌや重力方向に対する傾きθには補正が可能な範囲に限界があり、これらがあまりに大きすぎると、十分な補正が行えず好ましい画像が得られない場合がある。このような状況を鑑み、本実施形態では、図３で説明したように個々のノズルにおける吐出エネルギを変調する方法と、図４で説明したように吐出するノズルの位置を調整する方法との両方を併用する。これにより、紙間距離Ｌや重力方向に対する傾きθにおける補正が可能な範囲を拡大するとともに、補正の精度も高めることが出来る。

図５は、記録動作時にＣＰＵ１００が実行する処理を説明するためのフローチャートである。本処理が開始されると、ＣＰＵ１００は、まずステップＳ１００において、移動検出部２５が移動を検出したか否か、すなわちユーザが記録装置２１の移動を開始したか否か、を確認する。移動が確認されると、ステップＳ１０１に進み、移動検出部２５が検出した移動量（移動速度）に基づき、吐出タイミング生成部１０７に移動速度に見合った吐出タイミングを生成させる。

続くステップＳ１０２では、紙間検出部２３が検出した紙間距離Ｌを取得し、ステップＳ１０３では、傾き検出部２４が検出した傾き量θを取得する。更に、ステップＳ１０４では、これら情報を記録位置ずれ量算出部１０５に提供し、記録位置ずれ量Ｄ０を算出させる。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１０４で取得した記録位置ずれ量Ｄ０に基づいて、吐出エネルギ制御部１０８がノズルに付与する吐出エネルギを設定する。具体的には、ノズルからの吐出速度を調整するためにノズルに印加する電圧パルスのパルス幅や電圧の大きさを設定する。更に、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１０４で取得した記録位置ずれ量Ｄ０に基づいて、吐出ノズル設定部１１０に個々の記録データと個々のノズルの対応付けを行わせる。

その後、ステップＳ１０７に進み、ＣＰＵ１００は、記録データ生成部１１１にて上記情報に従った記録データを生成し、当該記録データをヘッド駆動部１０６に転送させる（ステップＳ１０８）。そして、ステップＳ１０９では、上述した様々な設定に従って、ヘッド駆動部１０６に吐出動作を実行させる。以上、ステップＳ１００〜Ｓ１０９までの工程は、記録ヘッドの駆動タイミングを単位に実行する。

続くステップＳ１１０では、全ての記録データに対する記録処理が終了したか否かを判断する。まだ記録すべき記録データが残っていると判断した場合は次の駆動のためにステップＳ１００に戻る。一方、全ての記録データについての記録処理が完了したと判断した場合は本処理を終了する。

以上説明した本実施形態によれば、個々のノズルにおける吐出エネルギの変調と、吐出するノズルの位置の調整を併用することにより、重力に伴う記録位置ずれの補正の精度を高めつつ補正を可能とする範囲を従来よりも拡大することが出来る。

（第２の実施形態）
図６は、本実施形態で使用するハンディタイプのインクジェット記録装置２１の概略構成を示す図である。また、図７は、本実施形態における制御の構成を説明するためのブロック図である。これら図において、第１の実施形態と異なる点は、紙間距離Ｌを検出するために２つの紙間距離検出部３０ａおよび３０ｂを配備することである。

第１の実施形態の場合、紙間距離検出２３が設置されている箇所については、記録媒体Ｐまでの距離Ｌを正確に計測することは出来るが、ある程度の長さを有する記録ヘッド２２の全域について正確な紙間距離Ｌを取得することは出来ない。よって、図６のように、ノズル面Ｆが記録媒体Ｐに対して傾いてしまっている場合、記録ヘッド２２の全域に渡って好ましい補正を行うことが出来ない。

このため、本実施形態では、記録ヘッド２２の先端位置と後端位置に紙間距離検出部３０ａおよび３０ｂを設置するとともに記録面相対角度算出部７００を用意する。そして、２つの検出部３０ａおよび３０ｂが検出した紙間距離から記録媒体Ｐに対するノズル面Ｆの傾きαを算出する。

図８は、本実施形態のＣＰＵ１００が、記録動作時に実行する処理を説明するためのフローチャートである。ステップ２００およびＳ２０１の工程は第１の実施形態におけるステップＳ１００およびＳ１０１の処理と同様である。

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１００は、紙間距離検出部３０ａおよび３０ｂを用いて２箇所の紙間距離Ｌ１およびＬ２を取得する。更にステップＳ２０３では、ステップＳ２で得られた紙間距離Ｌ１およびＬ２に基づいて、記録面相対角度αを算出する。

更にステップＳ２０４では、傾き検出部２４が検出した傾き量θを取得する。ステップＳ２０３で算出される記録面相対角度αと、ステップＳ２０４で取得される傾き量θは、独立に管理される。

ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０４で得られた情報を記録位置ずれ量算出部１０５に提供し、記録位置ずれ量Ｄ０を算出させる。この際、記録面相対角度αが０でなければ、記録位置ずれ量Ｄ０は記録ヘッド２２内配列するノズルの位置によって異なる。よって、本実施形態では、ノズルごとに記録位置ずれ量を算出し、これを管理する。

続くステップＳ２０６において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２０５で取得した記録位置ずれ量Ｄ０に基づいて、吐出エネルギ制御部１０８がノズルに付与する吐出エネルギをノズルごとに設定する。具体的には、ノズルからの吐出速度を調整するためにノズルに印加する電圧パルスのパルス幅や電圧の大きさを設定する。更に、ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１０４で取得した記録位置ずれ量Ｄ０に基づいて、吐出ノズル設定部１１０に個々の記録データと個々のノズルの対応付けを行わせる。

その後、ステップＳ２０８〜ステップＳ２１１までの工程は、第１の実施形態におけるステップＳ１０７〜Ｓ２１０の処理と同様である。

以上説明した本実施形態によれば、ノズル面Ｆが記録媒体Ｐに対して傾いている場合でも、記録ヘッド全域に渡って重力に伴う記録位置ずれを好適に補正することが出来る。

なお、上記説明では記録面相対角度αより、複数のノズルそれぞれに対し個別の補正処理を行う内容で説明したが、個別の制御は処理負担が大きく、駆動回路の構成上不可能な場合もある。このような場合、例えば所定のノズル数ごとにブロック単位で個別の補正処理を行っても良い。また、記録面相対角度αから紙間距離の平均値を求め、これに基づいて記録ヘッド全体を一括して制御しても良い。この場合であっても、記録ヘッド２２の片側のみの距離に基づいて補正値を求める第１の実施形態に比べ、より好適な補正を行うことが出来る。

また、上記実施形態では記録位置ずれ量算出部１０５が、検出された紙間Ｌと重力方向に対する傾きθに基づいて記録位置ずれ量を算出する内容出説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、紙間Ｌと傾きθの組み合わせに対応する記録位置ずれＤ０を予め測定しておき、これらの対応関係をあらかじめテーブルとして記録しておいても良い。このような場合でも、検出された紙間Ｌと傾きθに基づいた記録位置ずれ量Ｄ０を一義的に取得することが出来る。記録面相対角度算出部７００における記録面相対角度αの取得も同様である。

更に、上記実施形態のように個々のノズルにおける吐出エネルギの変調と、吐出するノズルの位置の調整を併用しても、紙間距離Ｌ、重力方向に対する傾きθ、記録面相対角度αがあまりにも大きい場合には、十分な補正が出来ない場合もある。このような場合には、図９に示すフローチャートのように、適切な補正が出来ない旨を表示部２６を介してユーザに通知し、紙間距離Ｌを近づけたり記録面相対角度αを小さくしたりするよう、ユーザに促すことが出来る。

２１ 記録装置
２２ 記録ヘッド
２３ 紙間距離検出部
２４ 傾き検出部
２５ 移動量検出部
１００ ＣＰＵ
１０５ 記録位置ずれ量算出部
１０８ 吐出エネルギ制御部
１１０ 吐出ノズル設定部
Ｆ ノズル面
Ｐ 記録媒体

Claims (5)

1. インクを吐出するためのノズルが配列されたノズル面を備え、
   記録媒体に対する移動に応じて前記ノズルからインクを吐出することにより前記ノズル面と対向する前記記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置であって、
   前記配列されたノズルを挟むように前記ノズル面に配され、前記記録媒体と前記ノズル面との距離を測定するための第１のセンサおよび第２のセンサと、
   重力方向に対するインクの吐出方向の傾きを検出する傾き検出手段と、
   前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの前記距離の測定結果に基づき、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサそれぞれの位置での前記記録媒体と前記ノズル面との距離を検出する距離検出手段と、
   前記傾き検出手段によって検出された前記傾きと前記距離検出手段によって検出された前記距離とに基づいて、前記記録媒体上での記録位置のずれ量を取得するずれ量取得手段と、
   前記ずれ量取得手段によって取得された前記ずれ量に応じて、インクを吐出させるために付与する吐出エネルギを前記ノズル毎に調整するエネルギ制御手段と、
   を更に備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記距離検出手段によって検出された、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサそれぞれの位置での前記記録媒体と前記ノズル面との距離に基づいて、前記記録媒体に対する前記ノズル面の相対角度を取得する相対角度取得手段を更に備え、
   前記ずれ量取得手段は、前記傾き検出手段が検出した前記傾き、前記距離検出手段が検出した前記距離、および前記相対角度取得手段が取得した前記相対角度に基づいて、前記ずれ量を取得す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. 前記ノズル面に配列されたノズルの中から、前記記録媒体に向けてインクを吐出するためのノズルを、記録データに対応づけて設定する設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記ずれ量が所定の値よりも大きい場合に、記録動作が不可能である旨をユーザに通知する手段を更に備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. ユーザが掴むための掴み部を更に備え、
   ユーザが前記掴み部を掴みながら前記記録媒体と前記インクジェット記録装置を離間させ、前記インクジェット記録装置を前記記録媒体に対して移動させることによって記録が行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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