JP7081419B2 - 液滴吐出装置、ギャップ調整方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置、ギャップ調整方法及び画像形成装置に関する。

記録媒体に液体インクを吐出して画像を形成する液体吐出装置を含む画像形成装置が知られている。当該画像形成装置は、いわゆるインクジェトプリンタと呼ばれる。インクジェットプリンタは、液体インクを液滴として吐出する機能を備える「ヘッド」と、ヘッドに対して記録媒体を移動させる搬送機能を備える搬送機構と、を少なくとも備える。インクジェットプリンタにおける画像形成処理において、記録媒体と、ヘッドが備える液体吐出口（ノズル口）との重力方向の距離は、非常に重要である。当該距離は「ギャップ」と呼ばれることもある。本明細書では、ヘッドのノズルと記録媒体との乖離量に相当する距離について「ギャップ」と表記する。

インクジェットプリンタのギャップは、記録媒体の厚さや撓み、又はヘッドや搬送機構の使用による経時的変化によって、適切な状態から変動することがある。ギャップが狭くなると、記録媒体の詰まり（ジャム）の原因になる。また、ギャップが広くなると、記録媒体に対する液滴の着弾位置の精度が低くなる。すなわち、ギャップが適切ではない状態で画像形成処理を実行すると、形成される画像の品質（画質）が低くなる。すなわち、インクジェットプリンタにおいて、ギャップを最適な状態で維持することは重要である。

ギャップを最適な状態で維持するには、ギャップが適切な状態から変動していることを検知し、この検知に基づいて所定のタイミングで適切なギャップになるように調整すればよい。ギャップ調整に係る従来技術として、ヘッドから規定の距離に配置されているセンサに対して液滴を吐出して飛翔時間を計測し、これに基づいて算出したヘッドとセンサの離間距離によって、ギャップを調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に開示されている技術では、ギャップを調整するために液滴の飛翔時間を計測するセンサを必要とする。また、特許文献１に開示されている技術では、記録媒体への画像形成処理における液滴の吐出を実行しているときは、記録媒体が搬送によって移動するので離間距離を算出することができない。すなわち、従来技術によれば、ギャップを調整するための専用のセンサなどを必要とする構成が複雑になる、また、画像形成処理（印刷処理）を実行している最中にギャップを調整することはできない、という課題がある。

本発明は、簡易な構成により、ヘッドと記録媒体にギャップを調整できる液滴吐出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、本発明は、前記記録媒体に吐出された複数の液滴の付着状態を示すデータから当該液滴の相対的な位置関係を示す位置関係データを取得するデータ取得部と、前記位置関係データから、前記複数の液滴の飛翔時間差を算出する時間差算出部と、当該液滴の吐出口から前記記録媒体までの距離であるギャップと、前記飛翔時間差と、を関連付けて記憶する関係性プロファイルデータを参照し、前記飛翔時間差に基づいて前記ギャップを推定するギャップ推定部と、推定されたギャップが適切なギャップであるか否かを判定するギャップ判定部と、ギャップ判定部による判定の結果に基づいて、前記ギャップを適切な状態に調整するための前記吐出口の位置の移動を制御するギャップ調整制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成により、ヘッドと記録媒体にギャップを調整できる。

本発明に係る画像形成装置の実施形態であるインクジェットプリンタの構成図。 本実施形態に係る液滴の吐出速度と着弾位置の関係の例を示す図。 本発明に係るギャップ調整方法で用いるデータを生成する装置の構成を示す図。 本実施形態に係る液滴の速度を位置の関係を説明する図。 本実施形態に係る関係性プロファイルデータの例を示す図。 本実施形態に係るインクジェットプリンタの機能構成を示す図。 本発明に係るギャップ調整方法の処理の流れを示すフローチャート。 本実施形態に係る液滴の吐出速度と着弾位置の関係の別の例を示す図。 本実施形態に係る関係性プロファイルデータの別の例を示す図。

以下、本発明に係る液滴吐出装置、ギャップ調整方法及び画像形成装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な実施形態であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。

［本発明の要旨］
本発明は、ヘッドから吐出された液滴同士が記録媒体に対して「着弾する位置の相対的な関係」（液滴の位置関係）と、「ヘッドと記録媒体の距離（ギャップ）との相関関係」を予め把握しておき、二つの液滴が着弾した位置（液滴の位置関係）からギャップを推定し、推定結果に基づいてギャップを調整することを要旨の一つとする。

本発明に係る液滴吐出装置は、記録媒体に形成された画像の質を検査するための画像検査機能を活用して、画像形成処理により記録媒体に着弾した複数の液滴の位置関係（液滴の距離）を検出する。当該液滴吐出装置は、この検出結果から液滴同士の飛翔時間差を算出し、算出した飛翔時間差に基づいて、予め把握してある「ギャップ」と「飛翔時間差」との相関関係を示す「関係性プロファイルデータ」を用いて、ギャップを推定する。本発明によれば、ギャップを調整するための特殊なセンサや機能を設けることなくギャップの調整を行うことができる。また、本発明によれば、記録媒体への画像形成処理の実行中において、吐出された液滴に基づいてギャップを推定することができるので、搬送中の記録媒体において、撓みなどが生じて液滴着弾面が変位しても、これに対応してギャップの変動も検出できる。したがって、画像形成処理を実行している最中であっても、ギャップの調整をすることができる。

［画像形成装置の実施形態］
まず、本発明に係る液滴吐出装置を含む画像形成装置の実施形態について説明する。図１は、液滴吐出装置の実施形態であるインクジェットプリンタ１００の概略的な構成を示す図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、画像形成部１１０と、制御部１２０と、を備えている。

画像形成部１１０は、液体インクを液滴として吐出する液滴吐出部であるヘッド１１１と、記録媒体に形成された画像を検査する機能を備える画像検査装置１１２と、記録媒体であるシート１１６を搬送する搬送部を構成するアンワインダー１１３およびリワインダー１１５と、画像が形成されたシート１１６を乾燥させる乾燥装置１１４と、を備えている。

本実施形態に係る記録媒体であるシート１１６は、連長のシート部材であって、例えば、ロール紙である。なお、本実施形態は、ロール紙を記録媒体の実施形態（シート１１６）として説明する。なお、本発明を適用可能な記録媒体はロール紙に限定されるものではなく、ヘッド１１１から吐出される液滴によって画像が形成される素材からなり、液滴の着弾位置を読取ることができるものであればよい。

インクジェットプリンタ１００には、画像形成処理におけるヘッド１１１の動作のさせ方によって、複数の方式がある。例えば、記録媒体であるシート１１６を動かし（搬送し）、シート１１６の搬送方向と直交する方向にヘッド１１１を動かしながら、ヘッド１１１からシート１１６に対して液体インクを吐出する「シリアルヘッド方式」である。また、シート１１６の幅寸法をカバーするようにヘッド１１１を幅方向に並べて固定し、シート１１６を動かしながら所定の位置のヘッド１１１から所定のタイミングで液滴を吐出する「ラインヘッド方式」である。本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００の説明は、「ラインヘッド方式」を例とする。

ヘッド１１１は、シート１１６の移動方向（搬送方向）と直交する方向（シート１１６の幅方向）においてブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のそれぞれの色の液体インクを吐出するノズル口が配列されて液体途吐出部を構成する。ヘッド１１１が備える所定のノズル口が所定のタイミングで液体インクを液滴として吐出する動作は、制御部１２０から制御信号に基づいて制御される。ヘッド１１１は、例えば、ブラックのインクを吐出するヘッド１１１ａ、シアンのインクを吐出するヘッド１１１ｂ、マゼンダのインクを吐出するヘッド１１１ｃ、イエローのインクを吐出するヘッド１１１ｄを含んでいる。

ヘッド１１１は、シート１１６の幅方向に配列された状態で固定されていて、シート１１６は、搬送機構によってヘッド１１１に対して図１中の矢印Ａ方向に移動する。これらヘッド１１１の移動とシート１１６の移動を行いながら、制御部１２０が所定のタイミングでヘッド１１１への吐出動作を実行するように制御する。これによって、シート１１６の画像形成面において画像が形成される。なお、シート１１６は、ヘッド１１１の直下を通過するように搬送される。

また、ヘッド１１１は、制御部１２０からの制御信号（Ｔ２）に応じて、液滴吐出方向におけるシート１１６との乖離量を調整する機構を備える。したがって、ヘッド１１１は、制御部１２０からの制御信号（Ｔ２）によって、図１におけるＺ軸方向において、位置を可変することができる。これによって、後述するギャップを調整する。

アンワインダー１１３およびリワインダー１１５は、制御部１２０からの制御信号（Ｔ２）によって動作をし、シート１１６を所定の速度で搬送する。アンワインダー１１３およびリワインダー１１５の動作は制御部１２０によって同期するように制御される。

ヘッド１１１よりも搬送方向下流側には乾燥装置１１４が配置されている。乾燥装置１１４は、シート１１６に形成された画像を乾燥させて定着させる。

乾燥装置１１４によってシート１１６に定着した画像は、画像検査装置１１２によって検査される。画像検査装置１１２は、いわゆるスキャナであって、例えば、ＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）を用いた画像読取部によって構成される。画像読取部は、シート１１６の幅方向（主走査方方向）の長さ（幅）をカバーするように、複数のＣＩＳが配列されている。この複数のＣＩＳの直下を、画像形成処理を経たシート１１６が搬送される。これによって、当該シート１１６に形成されている画像が、ＣＩＳよって読み取られる。このＣＩＳが読み取った画像に基づいて、検査用画像データが生成される。そして、検査用画像データは、画像検査装置１１２から制御部１２０に送信される。図１では、画像検査装置１１２から制御部１２０に送信される検査用画像データを示すデータ信号を符号Ｔ１で示している。

制御部１２０は、インクジェットプリンタ１００の動作全体を制御するためのハードウェアを備え、このハードウェアと協働して、後述する制御を実行するソフトウェアによって後述する各種の処理機能を提供する。制御部１２０は、画像検査装置１１２からの信号（Ｔ１）によって検査用画像データを受信し、この検査用画像データを解析することによって、ヘッド１１１とシート１１６とのギャップを推定するための、液滴間の距離を検出する。

また、制御部１２０は、液滴間の距離から、液滴同士の飛翔時間の差（飛翔時間差）を算出する処理を実行し、予め記憶しているプロファイルデータに基づいて、ヘッド１１１とシート１１６のギャップを推定する。また、制御部１２０は、推定したギャップに基づいて、ヘッド１１１の位置を調整する制御信号（Ｔ２）をヘッド１１１に出力し、ギャップを調整する動作を制御する。

なお、図１では、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００として、画像検査装置１１２を内部に備える構成を例示している。しかし、本発明に係る液滴吐出装置の実施形態として、本発明を適用可能な構成は、これに限定はされない。例えば、インクジェットプリンタ１００から排出されたシート１１６の画像形成面を読み取る画像読取装置を別体で設ける構成でもよい。この場合、当該画像読取装置から検査用画像データを受け取るようにすればよい。

［ギャップ調整方法の前提］
次に、本発明に係るギャップ調整方法の前提について説明する。まず、ギャップ調整方法で用いるギャップの推定の前提となる「着弾する位置の相対的な関係（液滴の位置関係）」について説明をする。図２は、記録媒体であるシート１１６に対してヘッド１１１から吐出された液滴１１１１が着弾した様子の一例を示している。図２中の矢印は、シート１１６の搬送方向を例示しているので、シート１１６は当該矢印方向に対して搬送速度Ｖｐで移動していると仮定する。ヘッド１１１は、複数のノズル（液滴吐出口）を備えている。

図２（ａ）は、同一のノズルから所定の時間間隔を設けて２回の吐出動作を実行した様子を示している。１回目の吐出動作が行われてから２回目の吐出動作が行われるまでの「時間」を「吐出時間差」とする。同一のノズルからの吐出動作は、理想状態では同じ動作であるから、いずれのノズルから吐出された液滴であっても、ノズルから吐出されてからシート１１６に着弾するまでの時間（「飛翔時間」とする。）は、理想状態では同じ時間になる。

１回目の吐出動作と２回目の吐出動作の間に、シート１１６は搬送速度Ｖｐで副走査方向に移動している。したがって、理想状態では、吐出時間差に相当する距離だけシート１１６は移動し、１回目の吐出動作に係る液滴と、２回目の吐出動作に係る液滴の、シート１１６の搬送方向における距離はシート１１６の移動距離と同じになる。

言い換えると、図２（ａ）に示すように、各液滴の着弾位置は、搬送方向において異なる位置になり、液滴１１１１ａおよび液滴１１１１ｂのように異なる位置に着弾する。なお、本実施形態は、同一ノズルからの吐出動作に吐出時間差を設けることに限定されるものではなく、異なるノズルから図２（ａ）の例示のように着弾させることができれば、異なるノズルの吐出動作であっても、以下において説明するギャップ調整方法は同様である。

図２（ｂ）は、図２（ａ）中の領域Ｂを拡大した図である。シート１１６の搬送速度Ｖｐは既知の数値である。また、ノズルからの液滴１１１１ａおよび液滴１１１１ｂの吐出速度は理想状態では同一であるから、液滴１１１１ａおよび液滴１１１１ｂの飛翔時間は同じである。したがって、液滴１１１１ａおよび液滴１１１１ｂのシート１１６上の距離を搬送速度Ｖｐで除算して得られる時間は、吐出時間差と等しくなるはずである。

すなわち、先に着弾した第一の液滴である液滴１１１１ａと、後に着弾した第二の液滴である液滴１１１１ｂの搬送方向の距離（Ｘ）を検出し、この距離と搬送速度Ｖｐとの基づいて得られる時間（着弾時間差）は、液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの吐出時間差は、同じになるはずである。

搬送速度Ｖｐと、搬送速度Ｖｐに応じて生ずる液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの搬送方向の距離と、液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの着弾時間の差の関係は、以下の式１によって表すことができる。

なお、式１において、「Δｔ」は液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの着弾時間差である。「ΔＸ」は、液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの搬送方向軸上の距離である。「Ｖｐ」は、シート１１６の副走査方向における搬送の速度である。

しかしながら、ヘッド１１１が備えるどのノズルであっても、毎回の吐出動作が全く同一になることはなく、液滴の飛翔速度は若干揺らぐことになる。したがって、制御部１２０が所定の吐出時間差をもって液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂを吐出させたとしても、式１において算出される着弾間差「Δｔ」と、吐出時間差（ｔｄ）は同じになず、飛翔時間差Δｔｆ分だけずれることになる。以上に基づけば、少なくとも「液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂ」の搬送方向軸上の距離である。「ΔＸ」を検出すれば、これら２つの液滴に係る着弾時間差「Δｔ」が求まり、その「Δｔ」は飛翔時間差「Δｔｆ」に影響されることになる。

なお、本実施形態の説明では、各液滴がシート１１６に着弾したときの形状が真円であるものと仮定し、各液滴の距離を各円の中心の距離としている。

各液滴の距離である「ΔＸ」は、液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂのシート１１６上の着弾位置を二次元座標系で特定するならば、その座標における副走査方向（搬送方向）の軸上の座標成分の差に相当する。例えば、シート１１６の搬送方向の軸をＸ軸とし、搬送方向に直交する方向であってシート１１６の面方向である主走査方向の軸をＹ軸とする。この場合、液滴１１１１ａの座標ｐ１がｐ１（ｘ１，ｙ１）、液滴１１１１ｂの座標ｐ２がｐ２（ｘ２，ｙ２）で表すことができる。これらを前提にすれば、「ΔＸ」は、以下の式２によって表すことができる。

式１および式２から明らかなように、２つの液滴の位置関係を検出することができれば液滴１１１１ａと液滴１１１１ｂの着弾時間の差である「Δｔ」を算出することができる。このΔｔは、ヘッド１１１とシート１１６とのギャップと相関する。したがって、２つの液滴の位置関係を検出することで、ヘッド１１１とシート１１６とのギャップを推定することができる。

［液滴飛翔状態観測装置の実施形態］
上記のように、２つの液滴の位置関係からヘッド１１１とシート１１６とのギャップを推定するためには、液滴の飛翔速度差とギャップとの相関に関するプロファイルを事前に把握する必要がある。図３は、本実施形態に係る制御部１２０において用いられる、「液滴飛翔時間」と「ヘッド１１１とシート１１６の距離（ギャップ）」との「関係性プロファイルデータ」を取得するための液滴飛翔状態観測装置の例を示している。

図３に示す観測装置２００は、観測制御部２１０と、ヘッド駆動部２２０と、光源駆動部２３０と、ヘッド部２４０と、光源部２５０と、カメラ部２６０と、を備えている。なお、関係性プロファイルデータを取得するために用いる装置の構成は、これに限定されるものではない。

観測制御部２１０は、観測装置２００の動作を制御し、関係性プロファイルデータを生成して、記憶する情報処理装置である。また、観測制御部２１０において記憶された関係性プロファイルデータは、液滴吐出装置であるインクジェットプリンタ１００の制御部１２０に移動して記憶させることができるデータである。

ヘッド駆動部２２０は、観測制御部２１０からの制御信号に基づいてヘッド部２４０の吐出動作を制御する。より詳しくは、ヘッド駆動部２２０は、観測制御部２１０からの制御信号に基づいてノズル駆動信号を生成して、ヘッド部２４０と光源駆動部２３０に対し出力する。

光源駆動部２３０は、ヘッド駆動部２２０が出力するノズル駆動信号に同期して、光源部２５０を所定のタイミングで点灯するように、光源部２５０の動作を制御する。

ヘッド部２４０は、すでに説明をしたヘッド１１１と同様の構成を備えるものである。ヘッド部２４０は、複数のノズルを備えていて、ヘッド駆動部２２０からのノズル駆動信号に基づいて、各ノズルから液体を液滴として吐出する。

光源部２５０は、光源駆動部２３０の制御に基づいて、所定のタイミングで点灯し、ヘッド部２４０から吐出された液滴２４１に光を当てる。

カメラ部２６０は、ヘッド部２４０から吐出された液滴２４１を撮影し、取得した画像データを観測制御部２１０に送信する。

次に、観測装置２００の動作の流れについて説明する。まず、観測制御部２１０が、所定のタイミングにおいて、ヘッド駆動部２２０に対して動作開始の指示をする。すると、ヘッド駆動部２２０がノズル駆動信号を生成して、ヘッド部２４０と光源駆動部２３０にノズル駆動信号を出力する。これによって、ヘッド部２４０は、ノズル駆動信号に基づいて液滴２４１を吐出する。このとき、光源駆動部２３０は、ノズル駆動信号に同期して発光波形を光源部２５０に対して出力する。したがって、光源駆動部２３０は、液滴２４１の吐出に同期して光源部２５０を点灯させる。

カメラ部２６０は、光源部２５０からの光を受けた液滴２４１の影を、液滴２４１の飛翔方向に対する垂直方向から撮影する。カメラ部２６０が撮影した画像は、観測制御部２１０に順次送られる。光源駆動部２３０の発光波形に対してディレイをかけることによって、任意のタイミングにおける液滴２４１の飛翔状態の画像を撮影することができる。

観測制御部２１０において、種々の駆動信号を生成するようにヘッド駆動部２２０の動作を制御すれば、ヘッド部２４０から吐出される各液滴の吐出速度に基づく液滴２４１の飛翔速度と、この飛翔速度に対応する液滴２４１の位置との相関を示すデータを取得することができる。

［吐出後の液滴位置の時間変化］
図４は、観測装置２００のヘッド部２４０のノズルから吐出された液滴２４１の位置が経時的に変化する様子を例示している。ここではヘッド部２４０が備えるある１つのノズルから液滴２４１が吐出されたと仮定し、吐出時間差（ｔｄ）を設けて同じノズルから２回の吐出動作をした場合を例示している。先に吐出されたものを液滴２４１ａとし、後に吐出されたものと液滴２４１ｂとする。

液滴２４１ａの初速（吐出速度）よりも、液滴２４１ｂの初速（吐出速度）が遅い速度であると仮定する。インクジェットプリンタ１００のヘッド１１１とシート１１６の距離（ギャップ）に対応する距離を「Ｐ_ＧＡＰ」とする。この場合、液滴２４１ａがＰ_ＧＡＰを通過するまで時間と、液滴２４１ｂがＰ_ＧＡＰを通過するまで時間は異なる。すなわち、液滴２４１ａがＰ_ＧＡＰに到達するまで時間よりも液滴２４１ａがＰ_ＧＡＰに到達するまでの時間の方が遅い。この場合、ヘッド部２４０から吐出された液滴２４１（液滴２４１ａ、液滴２４１ｂ）の、ヘッド部２４０からの距離（ヘッド部２４０のノズル口からの距離）は、以下の式３および式４によって表される。なお、式３は、液滴２４１ａによってヘッド部２４０からの距離を算出する式である。また、式４は、液滴２４１ｂによってヘッド部２４０からの距離を算出する式である。

式３に含まれる「ａ_ａ」は、液滴２４１ａの加速度である。また、式４に含まれる「ａ_ｂ」は、液滴２４１ｂの加速度である。

また、式３に含まれる「ｖ_ａ，０」は、液滴２４１ａの初速度である。また、式４に含まれる「ｖ_ｂ，０」は、液滴２４１ｂの初速度である。

また、式３に含まれる「Ｐ_ａ，０」は、液滴２４１ａの初期位置である。また、式４に含まれる「Ｐ_ｂ，０」は、液滴２４１ｂの初期位置である。

また、式４に含まれる「ｔｄ」は、液滴２４１ａと液滴２４１ｂの吐出時間の差である。

ここで、液滴２４１ａと液滴２４１ｂの加速度（ａ_ａとａ_ｂ）をゼロと仮定する。また、液滴２４１ａと液滴２４１ｂの初期位置（Ｐ_ａ，０とＰ_ｂ，０）は、ゼロとしてよいので、式３および式４は、それぞれ、式５および式６のようになる。

式５および式６を、液滴２４１ａの飛翔時間ｔ_ａと液滴２４１ｂの飛翔時間ｔ_ｂについて書き直すと、以下の式７および式８のようになる。

式７および式８に基づいて、液滴２４１ａと液滴２４１ｂがヘッド部２４０のノズル口からの所定の距離にある位置Ｐを通過する時間差「Δｔ（Ｐ）」を算出する式は、以下の式９のようになる。

式９から明らかなように、液滴２４１ａと液滴２４１ｂが同一のノズルから所定の時間間隔を空けて複数回吐出した場合であっても、異なるノズルから同じタイミング（ｔｄ＝０）で複数の吐出をした場合であっても、これら複数の液滴において式９の関係性は成立する。したがって、本発明に係るギャップ調整方法において用いられるギャップの推定は、同一のノズルから時間差を設けて複数回の吐出動作を行う場合に限定されるものではなく、複数の異なるノズルからの吐出動作を行う場合においても適用できる。

なお、実際には液滴の飛翔形状に応じて上記の式３と式４の加速度（ａ_ａ、ａ_ｂ）は変化する。そこで、図４に示したす観測装置２００を用いて、ΔｔとＰとの相関について実験的に取得し、「液滴飛翔時間」と「ギャップ」と相関関係を示すデータを把握し、これに基づいて、液滴の着弾時間差（Δｔ）からギャップ（Ｐ）の相関関係を示す「関係性プロファイルデータ」の関係性プロファイルデータを算出することができる。

［関係性プロファイルデータ］
次に、ヘッド１１１とシート１１６との間のギャップの相関を示す関係性プロファイルデータについて図５を用いて説明する。図５（ａ）は、図４に例示した観測装置２００を用いる実験を行うことで求めることができる速度の異なる液滴のそれぞれにおけるギャップ「Ｐ」と液滴が着弾するまでの時間「Δｔ」との相関を例示したグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される相関に基づいて得られる「関係性プロファイルデータ」の例を示すグラフである。

まず、観測装置２００を用いることで、ヘッド部２４０から吐出された液滴２４１ａと液滴２４１ｂが距離（ギャップＰ）に到達するまで（着弾するまで）の時間（すなわち、飛翔時間）を取得することができる。図５（ａ）では、横軸をヘッド部２４０からの距離「Ｐ」、縦軸を飛翔時間「ｔ」としている。図５（ａ）に示すように、ヘッド部２４０からの距離（ギャップＰ）が長くなると、液滴２４１ａと液滴２４１ｂのそれぞれにおける飛翔時間が長くなる。また、ヘッド部２４０からの距離（ギャップＰ）が長くなると、液滴２４１ａと液滴２４１ｂの飛翔時間の差である着弾時間差「Δｔ」は長くなる。

この図５（ａ）のグラフに基づけば、ギャップＰと着弾時間差Δｔの相関を取得することができる。この相関を示すデータである「関係性プロファイルデータ」は、観測装置２００の観測制御部２１０において生成され、その後、インクジェットプリンタ１００の制御部１２０に移される。

［制御部１２０の機能ブロック］
ここで、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００の制御部１２０について説明する。図６は制御部１２０の機能ブロック図である。制御部１２０は、一般的な情報処理装置と同様に、演算処理を実行するプロセッサと、演算処理の内容を規定するプログラムを記憶する記憶部などのハードウェアにより構成されている。記憶部に記憶されているプログラムを用いてプロセッサを実行することで、後述する各機能が実現される。

図６に示すように、制御部１２０は、データ取得部１２１と、時間差算出部１２２と、ギャップ推定部１２３と、ギャップ判定部１２４と、ギャップ調整制御部１２５と、関係性プロファイルデータ記憶部１２６と、を有する。

データ取得部１２１は、画像検査装置１１２がシート１１６の画像形成面から読み取った検査用画像データを受け取り、複数の液体のうち、特定の２つの液滴の付着状態を示すデータを算出する。このデータは、シート１１６の液滴付着面における位置関係を示す位置関係データである。データ取得部１２１は、式２に基づく演算処理を実行して、位置関係データとしての距離（ΔＸ）を算出する。

データ取得部１２１は、位置関係データとしての距離（ΔＸ）を複数回算出して、その平均値を、後段の処理に用いる距離（ΔＸ）としてもよい。また、データ取得部１２１は、複数回算出した距離（ΔＸ）の偏差を位置関係データとして用いるようにしてもよい。

時間差算出部１２２は、データ取得部１２１において算出された位置関係データを用いて、式１に基づき着弾時間差「Δｔ」を算出する。

ギャップ推定部１２３は、関係性プロファイルデータ記憶部１２６に予め記憶されている関係性プロファイルデータを、時間差算出部１２２が算出した着弾時間差「Δｔ」と用いて参照し、対応するヘッド１１１からの距離「Ｐ」を推定する。関係性プロファイルデータは、着弾時間差「Δｔ」と距離「Ｐ」とが関連付けられたデータ構造を有する。したがって、着弾時間差「Δｔ」が決まれば距離「Ｐ」を特定することができる。なお、関係性プロファイルデータには、離散的な着弾時間差「Δｔ」に対して、各々対応する距離「Ｐ」が関連付けられているので、関係性プロファイルデータに示されていない着弾時間差「Δｔ」の場合は、近似値を用いて対応する距離「Ｐ」を推定する。

なお、ギャップ推定部１２３は、時間差算出部１２２において算出された複数の液滴組の着弾時間差「Δｔ」の平均値に基づいて、関係性プロファイルデータを参照し、ギャップを推定してもよい。

また、ギャップ推定部１２３は、時間差算出部１２２において算出された複数の液滴組の着弾時間差「Δｔ」の偏差に基づいて、関係性プロファイルデータを参照し、ギャップを推定してもよい。

ギャップ判定部１２４は、ギャップ推定部１２３において、推定されたギャップが調整を必要とする状態になっているか否かを判定する。具体的には、算出されたギャップがある値の範囲内にあるか否かを判定する。この判定の結果において、ある値の範囲を超えていれば、適切な状態になるようにギャップ調整制御部１２５に調整指示を通知する。

ギャップ調整制御部１２５は、ギャップ調整判定部からの調整指示に基づいて、ヘッド１１１の位置を制御する。ヘッド１１１は、シート１１６との距離を可変可能とする構成を備えている。したがって、ギャップが狭くなり過ぎているときは、ギャップを広げる方向にヘッド１１１を移動させる。逆に、ギャップが広くなりすぎているときは、ギャップを狭める方向にヘッド１１１を移動させる。

関係性プロファイルデータ記憶部１２６は、図４において示した観測装置２００を用いて取得した、図５（ａ）に示したデータを記憶する。関係性プロファイルデータ記憶部１２６は、ギャップ推定部１２３からの参照により着弾時間差「Δｔ」から距離「Ｐ」を推定するための処理に用いられる。

［ギャップ調整方法の第一実施形態］
次に、本発明に係るギャップ調整方法の第一実施形態について説明する。インクジェットプリンタ１００において実行されるギャップ調整方法の処理ステップについて、図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、画像検査装置１１２からデータ取得部１２１が画像データを取得する（Ｓ７０１）。続いて、データ取得部１２１において、特定の２つの液滴の距離を算出する（Ｓ７０２）。

続いて、データ取得部１２１において算出された液滴間の距離のデータを時間差算出部１２２が受け取り、式１に基づく演算処理を実行して、着弾時間差（Δｔ）を算出する（Ｓ７０３）。

続いて、ギャップ推定部１２３が、時間差算出部１２２から着弾時間差（Δｔ）を受け取り、関係性プロファイルデータ記憶部１２６を参照して、着弾時間差（Δｔ）から現在のギャップを推定する（Ｓ７０４）。

続いて、ギャップ判定部１２４から、ギャップ推定部１２３から推定されたギャップを受け取り、このギャップが予め規定する条件（適用幅など）に合致するか否かを判定する（Ｓ７０５）。Ｓ７０５は、例えば、予めギャップの上限値と下限値を規定しておき、これらを閾値として、この閾値を超えるまたは下回る、のいずれかに該当する否かを判定する処理である。

Ｓ７０５において、上限値を上回る、または下限値を下回る、のいずれかに該当すると判定されたとき（Ｓ７０５／ＹＥＳ）、ギャップ調整制御部１２５に対して、ギャップ調整量を指示する制御信号を出力するように通知する。ギャップ調整制御部１２５は、この通知に基づいてヘッド１１１に対して位置を移動させて調整するように制御する（Ｓ７０６）。

Ｓ７０５において、上限値を上回る、または下限値を下回る、のいずれにも該当しないと判定されたとき（Ｓ７０５／ＮＯ）、ギャップの調整を行わずに処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係るギャップ調整方法によれば、インクジェットプリンタ１００が備える画像検査装置１１２を利用して画像の形成に用いられる液滴のシート１１６上の着弾位置から、ギャップを推定することができる。そして、液滴の着弾位置から推定されたギャップに基づいて、ギャップの調整をすることができる。したがって、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００を用いた液滴調整方法によれば、簡易な方法により、ヘッド１１１とシート１１６のギャップの調整を行うことができる。

［ギャップ調整方法の第二実施形態］
次に、本発明に係るギャップ調整方法の第二実施形態について説明する。インクジェットプリンタ１００において画像が形成されるシート１１６は、搬送方向において撓むこともある。その様子を図８に例示する。図８において、シート１１６は、液滴１１１１が着弾する着弾面が変動している。このようなシート１１６のバタツキがあると、ギャップがシート１１６の搬送度合いによって継続的に変動することになる。本実施形態に係るギャップ調整方法は、このようなシート１１６のバタツキに対応するものである。

シート１１６がギャップ方向において変動するようなバタツキがあると、液滴１１１１を吐出する度に、ヘッド１１１とシート１１６の距離（ギャップ）が異なる状態になる。

すでに説明をしたとおり、インクジェットプリンタ１００は、制御部１２０に記憶されている関係性プロファイルデータにより、液滴１１１１の着弾位置の距離に基づいて、ギャップを推定することができる。したがって、複数の液滴の着弾位置の距離が、例えば、液滴１１１１ａ_１と液滴１１１１ｂ_１の距離をΔＸ_１、液滴１１１１ａ_２と液滴１１１１ｂ_２の距離をΔＸ_２、とした場合、このΔＸ_１とΔＸ_２の平均値を算出するなどして、シート１１６の撓みなどにより生ずるギャップの変動のバラツキを平準化し、この平均値に基づいて関係性プロファイルデータを参照してギャップを推定することができる。

これによって、シート１１６の液滴着弾面が変動したとしても、画像形成処理において着弾した液滴の距離の平均値などを用いて、ギャップを推定し、調整することができる。なお、複数の液滴間の距離の変動を前提にしてギャップを調整する方法として、平均値を用いる他にも、バラツキ幅の上限値を用いて関係性プロファイルデータを参照し、ギャップを推定して調整することもできる。

また、複数の液滴同士の着弾位置から複数の距離を算出し、それら距離の偏差を算出し、この距離の偏差に基づいて、ギャップの偏差を算出して、当該ギャップを調整してもよい。

［ギャップ調整方法の第三実施形態］
次に、本発明に係るギャップ調整方法の第三実施形態について説明する。インクジェットプリンタ１００において液滴を吐出するヘッド１１１は、ヘッド駆動信号に基づいて吐出動作をし、同じヘッド駆動信号を用いた場合、液滴の吐出状態（吐出速度や着弾位置）は同じになるはずである。しかしながら、ヘッド１１１における吐出動作にもバラツキが生ずることがある。本実施形態に係るギャップ調整方法は、このようなヘッド１１１の出力特性のバラツキに対応するものである。

図９は、ヘッド１１１の出力特性におけるバラツキが生じた場合に備える関係性プロファイルデータを説明するためのグラフである。

図４に示した観測装置２００のヘッド部２４０に複数の異なる吐出駆動信号を与えて、吐出駆動信号の違いによりヘッド部２４０の出力特性のバラツキを擬似的に生じさせる。出力特性をばらつかせた状態で、ヘッド部２４０から吐出される液滴の着弾時間差とギャップを示す関係性プロファイルデータを、ヘッド部２４０の出力特性毎に取得する。これをヘッド１１１の出力特性のバラツキに適用できるように、図９（ａ）のように、ヘッド１１１の出力をマイナス方向に変化させた場合の関係性プロファイルデータ、標準的な関係性プロファイルデータ、プラス方向に変化させた場合の関係性プロファイルデータ、を取得する。なお、図９（ａ）におけるＰ_ｖ－（Δｔ）は、マイナス方向のバラツキを想定した関係性プロファイルデータを示している。また、Ｐ_ｖ０（Δｔ）は、標準的な関係性プロファイルデータを示している。また、Ｐ_ｖ＋（Δｔ）は、プラス方向のバラツキを想定した関係性プロファイルデータを示している。

図９（ａ）に示す様に、ヘッド１１１の出力にバラツキが生ずると、２つの異なる液滴の速度がそれぞれ変化するので、着弾時間差「Δｔ」とギャップとの関係性は変動する。これに基づいて、図９（ｂ）に示すように、ヘッド１１１とギャップにより規定される着弾時間差「Δｔ」とヘッド１１１の出力特性との相関関係を示す出力特性別データを取得することができる。

インクジェットプリンタ１００において、図２に示したような画像形成を実行するときに、事前にヘッド１１１の出力を意図的に変えたものに基づく液滴の距離に関するデータを取得しておく。これに基づいて図９（ｂ）に示した出力特性別データを参照して、Δｔから出力特性を特定し、特定した出力特性に基づいて、図９（ａ）に示した関係性プロファイルデータを特定する。この特定された関係性プロファイルデータを用いて、液滴の着弾時間差（Δｔ）からギャップを推定することで、画像形成処理の最中であっても、ギャップを推定し、調整することができる。

以上説明をした本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００において実行される液滴調整方法によれば、予めインクの吐出タイミング、吐出の強さ、インクを吐出するノズルなどの調整や変更をして、複数の関係性プロファイルを取得しておくことができる。その結果、実際にインクジェットプリンタ１００を動作させて画像形成処理を実行している最中であっても、ギャップのばらつき、ヘッドの出力ばらつきなどに対応し、ギャップを最適な状態に調整することができるので、良好な画像を形成することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１００ ：インクジェットプリンタ
１１０ ：画像形成部
１１１ ：ヘッド
１１２ ：画像検査装置
１１３ ：アンワインダー
１１４ ：乾燥装置
１１５ ：リワインダー
１１６ ：シート
１２０ ：制御部
１２１ ：データ取得部
１２２ ：時間差算出部
１２３ ：ギャップ推定部
１２４ ：ギャップ調整判定部
１２５ ：ギャップ調整制御部
１２６ ：関係性プロファイルデータ記憶部
２００ ：観測装置
２１０ ：観測制御部
２２０ ：ヘッド駆動部
２３０ ：光源駆動部
２４０ ：ヘッド部
２４１ ：液滴
２５０ ：光源部
２６０ ：カメラ部

特開２０１０－２７４５９８号公報

Claims (8)

1. 液滴を記録媒体に吐出する液滴吐出装置であって、
   前記記録媒体に吐出された複数の液滴の付着状態を示すデータから当該液滴の相対的な位置関係を示す位置関係データを取得するデータ取得部と、
   前記位置関係データから、前記複数の液滴の飛翔時間差を算出する時間差算出部と、
   当該液滴の吐出口から前記記録媒体までの距離であるギャップと、前記飛翔時間差と、を関連付けて記憶する関係性プロファイルデータを参照し、前記飛翔時間差に基づいて前記ギャップを推定するギャップ推定部と、
   推定されたギャップが適切なギャップであるか否かを判定するギャップ判定部と、
   ギャップ判定部による判定の結果に基づいて、前記ギャップを適切な状態に調整するための前記吐出口の位置の移動を制御するギャップ調整制御部と、
   を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記データ取得部は、前記記録媒体の液滴付着面における複数の液滴の距離を前記位置関係データとして取得する、
   請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記記録媒体に付着した液滴の付着状態を示すデータを、当該記録媒体に形成された画像から読み取る画像読取装置を備え、
   前記データ取得部は前記画像読取装置から受け取ったデータから前記位置関係データを取得する、
   請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記複数の液滴は、少なくとも第一の液滴と第二の液滴であって、
   前記第一の液滴の飛翔速度は、前記第二の液滴の飛翔速度よりも速く、
   前記時間差算出部は、前記第一の液滴と前記第二の液滴の前記位置関係データから、当該第一の液滴と第二の液滴の飛翔時間の差を前記飛翔時間差として算出する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
5. 前記ギャップ推定部は、
   前記複数の液滴に含まれる前記第一の液滴と前記第二の液滴を複数回吐出したときの各位置関係データにより算出される飛翔時間差の平均値に基づいて前記ギャップを推定する、
   請求項４に記載の液滴吐出装置。
6. 前記ギャップ推定部は、
   前記複数の液滴に含まれる前記第一の液滴と前記第二の液滴を複数回吐出したときの各位置関係データにより算出される飛翔時間差の偏差に基づいて前記ギャップを推定する、
   請求項４に記載の液滴吐出装置。
7. 液滴を記録媒体に吐出する液滴吐出装置における、前記液滴の吐出口と前記記録媒体との距離であるギャップを調整するギャップ調整方法であって、
   前記記録媒体に吐出された複数の液滴の付着状態を示すデータから当該液滴の相対的な位置関係を示す位置関係データを取得し、
   前記位置関係データから、前記複数の液滴の飛翔時間差を算出し、
   当該液滴の吐出口から前記記録媒体までの距離であるギャップと、前記飛翔時間差と、を関連付けて記憶する関係性プロファイルデータを参照し、前記飛翔時間差に基づいて前記ギャップを推定し、
   推定されたギャップが適切なギャップであるか否かを判定し、
   前記判定の結果に基づいて、前記ギャップを適切な状態に調整するための前記吐出口の位置の移動を制御する、
   ことを特徴とするギャップ調整方法。
8. 液滴を記録媒体に吐出する液滴吐出部と、前記記録媒体を搬送する搬送部と、を備え、
   前記記録媒体に対して前記液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記液滴吐出部は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液滴吐出装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
   

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