(57)【要約】【課題】記録媒体の複数回の往復搬送を伴って画像を複数回に分けて記録する際に、記録媒体の搬送誤差により生じる画像劣化を抑制したインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供すること。【解決手段】記録媒体の往路搬送時および復路搬送時における記録媒体の搬送速度誤差に応じてインク吐出タイミングを変更する。【選択図】  図７
2020196138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を記録ヘッドと対向する位置を含んで往路および復路に少なくとも１回以上搬送させることによって前記記録媒体に画像を複数回に分けて記録する記録装置であって、インク滴の吐出タイミング制御手段を有し、少なくとも前記記録媒体の往路搬送時および復路搬送時のそれぞれの搬送速度誤差に応じて、インク吐出タイミングを変更することによってインク着弾位置のずれを補正することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
記録媒体を搬送する部材の回転角度を検出するエンコーダを有し、前記吐出タイミング手段は前記エンコーダの出力信号の各エンコーダエッジに基づく前記記録ヘッドからのインク滴の吐出タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
記録媒体の搬送速度を検出する搬送速度手段を有し、前記搬送速度検出手段によって搬送速度誤差を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記搬送速度誤差は、搬送ローラ径、記録媒体の種類、記録媒体のサイズ、環境温度、環境湿度、前期記録装置で搬送された記録媒体の量、記録媒体の先端と搬送ローラの距離、のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライン記録ヘッドを用いるマルチパス方式のインクジェット記録装置において、画像記録時に記録媒体の搬送速度誤差から生じる記録媒体の搬送速度誤差から生じる記録ドットの影響を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のインクジェット記録装置には、記録媒体の幅方向に延在するライン記録ヘッドを用いて、記録媒体を往方向および復方向に複数回搬送させることにより、記録媒体に画像を複数回に分けて記録する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、記録媒体を搬送する搬送ローラの回転角度を検出するエンコーダの偏心に起因するインク滴の着弾ずれを補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７１５２０９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の特許文献１に記載の記録装置においては、記録媒体を往復搬送する時に記録媒体を搬送する搬送ローラの滑り等から搬送速度誤差が生じる。このような搬送速度誤差が生じた場合には、記録ドットの着弾位置が搬送誤差にともない本来着弾するべき位置からずれることで文字や線などの画像劣化を引き起こす。また、上記の特許文献２に記載の記録装置においては、記録媒体を往復搬送する際に特有な着弾ずれに対する補正技術は開示されていない。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、記録媒体の複数回の往復搬送を伴って画像を複数回に分けて記録する記録装置において、記録媒体の搬送方向が往方向および復方向のいずれであっても、目標搬送速度からのずれに基づくインク滴の着弾位置ずれを抑制可能な記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る記録装置は、
記録ヘッドと対向する位置を含んで、記録媒体を往路および復路に少なくとも１回以上搬送させることによって、前記記録媒体に画像を複数回に分けて記録する記録装置であって、前記記録媒体を搬送する搬送部材の回転角度を検出するエンコーダと、前記エンコーダの出力信号の各エンコーダエッジに基づく前記記録ヘッドからのインク滴の吐出タイミングを制御するタイミング制御手段と、を有し、前期記録媒体の搬送速度誤差を補正するようにインク吐出タイミングを変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る記録装置によれば、往路搬送時および復路搬送時における記録媒体の目標搬送速度からのずれに応じて、インク滴の吐出タイミングを適切に制御することにより、記録画像の文字や線などの画像劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態における記録装置の主要部の断面図である。
【図２】記録ヘッドの構成の説明図である。
【図３】記録装置の制御系のブロック図である。
【図４】ライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式の説明図である。
【図５】ライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る記録タイミング動作のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録タイミング計算のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置（以下、「記録装置」ともいう）１の主要部の断面図である。
【００１２】
本例の記録装置１は、シート状の記録媒体４を矢印Ｘの搬送方向（第１方向）に搬送しながら、長尺なライン記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）２を用いて、プラテン１２上に搬送された記録媒体４に画像を記録するラインプリンタである。記録媒体４は、矢印Ｘ１の順方向（往路方向とも言う）および矢印Ｘ２の逆方向（復路方向とも言う）のいずれにも搬送可能である。
【００１３】
記録装置１は、ロール状に巻回された連続紙などの記録媒体４を保持する記録媒体ホルダ８、記録媒体４を支える記録媒体軸１１、記録媒体４を所定速度で搬送方向に搬送する搬送ローラ７、および記録ヘッド２を用いて記録媒体４に画像を記録する記録部３を備える。搬送駆動部１０と記録媒体軸１１はギヤ（不図示）を介して連動しており、搬送ローラ７と搬送駆動部１０の間には、搬送駆動部１０のトルクリミッタ（不図示）によって常にバックテンションがかかった状態にある。また記録媒体４は連続したロール紙に限定されず、カットシートであってもよい。カットシートの場合は、搬送ローラ７の上流側にはカットシート送りローラ（不図示）が備えられており、搬送ローラ７とカットシート送りローラ間には常にバックテンションがかかった状態にある。
【００１４】
記録装置１には、矢印Ｘ１方向における記録部３の下流側の位置には、記録媒体４の搬送路に沿って、記録媒体４を切断するカッタユニットおよび排紙バスケットが備えられている（いずれも不図示）。記録部３には、異なるインク色対応した記録ヘッド２が備えられている。本例においては、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色のインクに対応した４つの記録ヘッド２が備えられている。記録ヘッド２の配備数、および記録に用いるインクの色数は、本例のみに限定されない。
【００１５】
各色のインクは、対応するインクタンク（不図示）からインクチューブ（不図示）を介して、対応する記録ヘッド２に供給される。記録ヘッド２はヘッドホルダ（不図示）によって一体的に保持されており、ヘッドホルダには、記録ヘッド２と記録媒体４の表面との間の距離が変更できるように上下移動させる機構が備えられている。
【００１６】
図２は記録ヘッド２の説明図である。
【００１７】
記録ヘッド２はいわゆるフルマルチ形のライン記録ヘッドであり、ベース基板４０上にはノズルチップ４１が一部オーバーラップしつつ複数個並べて備えられている。これにより、使用が想定される記録媒体４の最大幅を包含することができる。記録ヘッド２は位置決め穴４７によってヘッドホルダ（不図示）に固定することができる。ノズルチップ４１は、ノズル列４２のノズルが形成されたノズル面と、各ノズルに対応する吐出エネルギー発生素子が埋め込まれたノズル基板と、を有する。本例の場合は、ノズル列４２に４色のインクが配列されている。記録ヘッド２のノズルからインクを吐出させるインクジェット方式としては、電気熱変換素子（ヒータ）、ピエゾ素子、静電素子、あるいはＭＥＭＳ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いた種々の方式を採用することができる。
【００１８】
図３は、記録装置１の制御部１１３の説明図である。
【００１９】
制御部１１３は、ＣＰＵ１００、ＲＡＭ１０１、ＮＶＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３、画像処理部１１０、記録タイミング生成部１４０、転送制御部１５０、モータ制御部１６０を備えている。ＣＰＵ１００は、記録装置１のシステム制御を司るプログラムをＲＯＭ１０２から読み出して実行し、そのプログラムにしたがってシステム全体を制御する。ＲＡＭ１０１は、プログラムを展開する作業領域として用いる。ＮＶＲＡＭ１０２は不揮発メモリであり、長期間保存する必要があるデータを記録する。記録タイミング生成部１４０はエンコーダ３０の信号を基準としてインクを吐出するタイミングを生成する。画像処理部１１０は入力画像を処理して記録ヘッド２から吐出するための２価データに変換する。モータ制御部１６０は搬送ローラ７とつながっているステッピングモータ１６１を駆動することにより、記録媒体を搬送する。
【００２０】
転送処理部１５０は画像データと吐出タイミングを記録ヘッド２に転送する。以上の一連の制御により、記録ヘッド２から記録媒体に画像が形成される。
【００２１】
図４は、ライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式の説明図である。
【００２２】
ライン記録ヘッドを用いるシングルパス記録方式においては、記録媒体を搬送方向において前後させることなく、一方向における記録媒体の１回の搬送を伴って画像を記録する。この場合、特に、インクが密集して付与される記録エリアにおいては、各色のインクが互いに滲み合うブリード現象が発生するおそれがある。このブリード現象は、短時間の内に、記録媒体上にインク滴が打ち込まれたときに、各色のインクが記録媒体に吸収する前に互いに混じり合って滲む現象であり、画像の劣化をもたらす。
【００２３】
一方、本発明のようなライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式では、インクが密集する記録エリアに対して、記録媒体の複数の往復搬送を伴って画像を記録するため、単位時間当たりに打ち込まれるインク量が減少する。そのため、ブリード現象は発生しにくい。
【００２４】
図４および図５は、本実施例におけるライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式として、記録媒体を８回往復移動させて画像の記録を完成させる８パス記録方式の一例の説明図である。パス数は８パスのみに限定されず、２パス以上であればよい。図４および図５は、８パス記録方式における１パスから１８パスまでの記録動作の説明図であり、図４は、記録媒体４に対して記録ヘッド２が相対的に移動するものとして、それらの位置関係が表されている。実際には、図５のように、記録ヘッド２に対して記録媒体４が移動する。
【００２５】
１パスから６パスまでは、画像の先端を記録するための記録媒体４の往復搬送（矢印Ｘ１およびＸ２方向の搬送）である。記録媒体４の単位搬送量をＸとした場合、１パスおよび２パス時の往復の搬送量はＸとなり、３パスおよび４パス時の往復の搬送量は２Ｘとなり、５パスおよび６パス時の往復の搬送量は３Ｘとなる。６パスが終了した時点において、記録媒体４の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３のそれぞれには、６パス目、４パス目、２パス目の画像が記録される。その後は、画像の記録を伴う記録媒体４の往復の搬送量は４Ｘとなる。すなわち、７パスおよび８パス時の往復の搬送量は４Ｘとなり、８パスが終了した時点において、記録媒体４の領域Ａ１の画像が完成する。９パス時の搬送量は５Ｘとなるものの、領域Ａ１に対する画像の記録を伴わない搬送（「空搬送」ともいう）分の搬送量Ｃを含むため、画像の記録を伴う記録媒体４の搬送量は４Ｘである。１０パス時の搬送量は４Ｘである。１１パス以降は、９パスと１０パスと同様に動作を繰り返すことにより、記録媒体４の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３・・・が画像を完成させる。
【００２６】
ライン記録ヘッドを用いるシングルパス記録方式において、異なるノズルを用いて記録媒体の搬送方向に沿う記録ライン上の画素を記録することによるマルチパス効果を得るためには、同一色のインクを吐出するためのノズル列を複数備える必要性がある。本例のようなマルチパス記録方式においては、同一色のインクを吐出するためのノズル列を少なくとも１列配備することにより、マルチパス効果によって高画質の画像を記録することができる。つまり、安価な構成のライン記録ヘッドを用いて、記録画像の高画質化を達成することができる。
【００２７】
図６は記録動作の詳細のフローチャートである。ここでの記録動作とは、図４ないし図５における１回のパスに相当する。すなわち、１回の往路印字もしくは１回の復路印字を指すものである。給紙された記録媒体が紙先端検知センサ２６で検知されてから所定のタイミング後、各記録ヘッド２による記録動作開始ステップＳ１０が行われる。
【００２８】
記録動作が開始されると、エンコーダエッジカウントステップＳ１１が行われる。エンコーダエッジカウントは、エンコーダ３０の出力するパルス状の出力信号のエッジ（エンコーダエッジ）をカウントする処理である。エンコーダエッジカウントが所定のカウント値になったタイミングで、ディレイ時間カウントステップＳ１５が開始される。ディレイ時間カウント値が所定値に達したタイミングで、記録データ上インク吐出の必要がある場合、インク吐出ステップＳ１８が行われる。すなわち、インク滴の吐出タイミング制御が行われる。エンコーダカウントリセットステップＳ２１は搬送ローラ１７の１回転ごとに行われ、ディレイ時間リセットステップＳ１５はエンコーダエッジが切り替わるごとに行われる。以上の動作を、記録データが終わるまで繰り返し続けていく。
【００２９】
次に、記録タイミングの決定方法について以下に説明する。
【００３０】
記録タイミングは、理想的には記録媒体紙が一定量（本実施形態では１／１２００ｉｎｃｈ）搬送される毎に持つことが望ましい。しかし、記録媒体の搬送速度は次のような理由により変動してしまう。例えば、モータ速度変動や、駆動列による速度変動や、搬送ローラ１７の偏芯や、搬送ローラ１７の径、記録媒体種類、記録媒体サイズ、環境温度、環境湿度、装置で搬送された記録媒体量、記録媒体先端と搬送ローラ１７の位置などである。
【００３１】
さらには、本実施形態のライン記録ヘッドを用いるマルチパス記録方式においては、記録媒体の搬送方向（往路方向または復路方向）も記録媒体の搬送速度の誤差因子となる。具体的には、搬送ローラと搬送駆動部の間には、搬送駆動部のトルクリミッタによって常にバックテンションがかかっているが、記録位置から下流側では記録媒体はプラテンからの吸引から解放されると自重で垂れ下がった状態となる。すなわち、記録媒体の復路方向への搬送時は、記録位置から搬送される記録媒体の長さが長いほど記録媒体の重さにより、記録媒体の搬送速度が遅くなってしまう。また、記録媒体の往路方向への搬送時は、搬送ローラと搬送駆動部間にはバックテンションがかかっているため、復路方向への搬送時に比べると影響は小さいものの、記録位置からの搬送される記録媒体の長さが長いほど記録媒体の重さにより、記録媒体の搬送速度が速くなってしまう。
【００３２】
以上説明した理由により、所定された時間ごとに記録を行うと、記録媒体紙上で着弾位置ズレが生じてしまい、画像ムラが生じる。
【００３３】
本実施形態では、搬送ローラ１７に取り付けられたエンコーダ３０の出力するパルス状の信号のエッジ（エンコーダエッジ）を検出し、このエンコーダエッジ検出時から所定のディレイ時間後を記録タイミングとする。これにより、モータの速度変動および駆動系に起因する速度変動の影響を抑制できる。
【００３４】
搬送ローラ１７に取り付けられたエンコーダ３０は、紙面解像度が３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ（以下ｄｐｉ）である。各ノズルは紙に１２００ｄｐｉ単位でインク吐出の判断を行うため、紙の搬送速度が理想的であれば、エンコーダエッジごとに各ノズルは、４回の記録タイミングを持つこととなる。また、本実施形態におけるエンコーダ３０は、搬送ローラ１７の一回転につき１１２０回のエンコーダエッジを出力する。このため、搬送ローラ１７の一回転につき、各ノズルは、最大４４８０回の記録タイミングを持つ。
【００３５】
また、本実施形態では、紙の搬送速度が、目標搬送速度に対して定常的にずれる場合、記録タイミングを修正することで、着弾位置のズレを修正する。記録タイミングの修正は、上述した各ノズル吐出の基準となるエンコーダエッジとディレイ時間を変更することで行われる。紙の搬送速度が定常的にずれる要因としては、メイン搬送ローラ１７の径、紙種類、紙サイズ、環境温度、環境湿度、装置で搬送された紙量、紙先端とメイン搬送ローラ１７の位置、および記録媒体の搬送方向が往路方向または復路方向であるか等が挙げられる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、紙の搬送速度が、目標搬送速度に対して周期的にずれる場合、記録タイミング（インク滴の吐出タイミング）、つまり基準となるエンコーダエッジと、ディレイ時間をそれに合わせて修正する。紙の搬送速度が周期的にずれる要因としては、メイン搬送ローラ１７の偏芯、ロータリエンコーダの偏芯、ロータリエンコーダ取り付け位置誤差等が挙げられる。
【００３７】
次に、記録タイミング計算方法の詳細について以下に説明する。
【００３８】
図７は、記録タイミング計算のフローチャートである。
【００３９】
記録タイミング計算ステップＳ３０は、記録中にリアルタイム行ってもよいし、記録前の給紙中に行ってもよい。また、メンテナンスタイミングなどの非記録時でもよい。
【００４０】
まず、紙の搬送速度が定常的にずれる場合の記録タイミングを補正する。給紙中に記録タイミングを計算する場合、予め測定した搬送ローラ１７の径、紙種類、紙サイズ、環境温度、環境湿度、装置で搬送された紙量、紙先端と搬送ローラ１７の位置、記録媒体の搬送方向にそれぞれ起因する搬送速度の誤差Ｘｒｏｌｌｅｒ、Ｘｐｔｙｐｅ、Ｘｐｓｉｚｅ、Ｘｔｅｍｐ、Ｘｈｕｍ、Ｘｐｎｕｍ、Ｘｐｏｓ  Ｘｆｗｂｋの読み込みステップＳ３１を行う。記録中に記録タイミングを計算する場合には、記録装置内に設置されたレーザドップラー速度計ステップＳ２５により測定した、搬送ローラ１７の実搬送速度と目標搬送速度から、搬送速度の定常的な誤差Ｘｒｅａｌをリアルタイムで計算し、読み込みステップＳ３１を行う。
【００４１】
次に、読み込んだ搬送速度の定常的な誤差から、搬送ローラ１７の１回転における記録回数（インク滴の吐出数）計算ステップＳ３２を行う。実搬送速度が目標搬送速度よりも定常的に速いと判断された場合、紙に対して記録量が少なくなってしまうため、搬送ローラ１７の一回転における記録回数を増やすように補正する。なあお、記録回数は、インク滴を吐出可能な回数である。搬送速度が定常的に遅いと判断された場合、紙に対して記録量が多くなってしまうため、搬送ローラ１７の一回転における記録回数を減らすように補正する。
【００４２】
以下に、補正後の記録回数Ｐの計算式を式（１）、式（２）に記載する。
【００４３】
【数１】
2020196138.tif 000003
【００４４】
【数２】
2020196138.tif 000004
【００４５】
例えば、実搬送速度が目標搬送速度よりも定常的に１％速いと判断された場合、４４８０＋［１／１００×４４８０］＝４５２５発の記録を行う。記録回数計算ステップＳ３２が行われると、各位相への記録回数割り当てステップＳ３３が行われる。本実施形態では、搬送ローラ１７の一回転を８０の位相領域（複数の位相領域）に分割する。そして、定常的な速度誤差の補正により増減した記録回数を、各位相領域に割り振る。位相領域ｍにおける記録回数Ｐｍは以下の式（３）で計算する。
【００４６】
【数３】
2020196138.tif 000005
【００４７】
次に、紙の搬送速度が目標搬送速度に対して周期的に変動する場合の記録タイミングを補正する。予め測定しておいた、搬送ローラ１７の偏芯、エンコーダ３０の偏芯及び取り付け位置誤差による、位相ごとの搬送速度の周期的な誤差合計Ｙｒｏｌｌｅｒ、Ｙｅｎｃの読み込みステップＳ３４を行う。もしくは、記録装置内に設置されたレーザドップラー速度計２５により、リアルタイムで測定した実搬送速度の周期的な誤差Ｙｒｅａｌを計算し、読み込みステップＳ３４を行う。なお、搬送速度の周期的な誤差は、式（４）で与えられる。
【００４８】
【数４】
2020196138.tif 000006
【００４９】
次に、角度範囲計算ステップＳ３５を行う。位相領域ｍにおける記録回数Ｐｍから、位相領域ｍの角度範囲Ｒｍが以下の式（５）で計算される。
【００５０】
【数５】
2020196138.tif 000007
【００５１】
角度範囲計算ステップＳ３５が行われると、位相領域の最初の記録タイミングにおける基準エンコーダエッジ計算ステップＳ３６とディレイ時間計算ステップＳ３７が行われる。  位相領域ｍの記録回数Ｐｍ及び範囲Ｒｍが計算されると、位相領域ｍの記録開始タイミングとなる基準エンコーダエッジＥＰｍ及びディレイ時間ＤＰｍは以下の式（６）、式（７）により計算される。
【００５２】
【数６】
2020196138.tif 000008
【００５３】
【数７】
2020196138.tif 000009
【００５４】
更に、各位相領域内の各記録タイミングにおける基準エンコーダエッジ計算ステップＳ３８及びディレイ時間計算ステップＳ３９が行われる。位相領域ｍにおけるｋ回目の記録タイミングの基準となるエンコーダエッジＥｎおよびディレイ時間Ｄｎは以下の式（８）、式（９）、式（１０）で計算される。
【００５５】
【数８】
2020196138.tif 000010
【００５６】
【数９】
2020196138.tif 000011
【００５７】
【数１０】
2020196138.tif 000012
【００５８】
以上のようにして計算された往路搬送用の記録タイミングと復路搬送用の記録タイミングは、ＲＡＭ１０１やＮＶＲＡＭ１０２など記録領域に保存した上で、適宜読み出して適用することができる。以上の一連の動作により、往路搬送時および復路搬送時における記録媒体の目標搬送速度からのずれに応じて、インク滴の吐出タイミングを適切に制御することによって、記録画像の文字や線などの画像劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  記録装置、２  ライン記録ヘッド、４  記録媒体、１２  プラテン
【図１】
2020196138.tif 000013
【図２】
2020196138.tif 000014
【図３】
2020196138.tif 000015
【図４】
2020196138.tif 000016
【図５】
2020196138.tif 000017
【図６】
2020196138.tif 000018
【図７】
2020196138.tif 000019