(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置において、
前記プリントヘッドを一方の方向に走査する場合に所定のタイミングで前記プリントヘッドを駆動し、他方の方向に走査する場合に前記所定のタイミングに対して所定の微少時間ずつ変化させたタイミングで前記プリントヘッドを駆動するテスト印字制御手段と、
データを記憶するメモリであって、
前記プリントヘッドの駆動電圧と温度との関係であって、前記プリントヘッドと同種の複数のプリントヘッド夫々の所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と、第１の所定の温度と第２の所定の温度を含む所定の範囲の温度との関係を所定の統計演算に基づき取得した基準温度関数と、
前記基準温度関数の前記第１の所定の温度における駆動電圧である第１の基準ランク電圧と、
前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧を前記所定の統計演算に基づき取得する第２の基準ランク電圧と、
前記テスト印字制御手段を用いて前記複数のプリントヘッド夫々の前記第１の所定の温度における第１の所定の電圧で駆動した場合の印字結果と、前記第１の所定の電圧とは異なる第２の所定の電圧で駆動した場合の印字結果とに基づき前記一方の方向に走査した場合と前記他方の方向に走査した場合とで着弾位置が一致する前記所定のタイミングからの時間差と、前記基準温度関数を有する前記プリントヘッドの前記時間差を基準時間とし、前記時間差と前記基準時間との比の値である第１の電圧感度指数と、
前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧と、前記第２の基準ランク電圧との比の値である第２の電圧感度指数との対応関係を示す電圧感度指数補正式と、
前記プリントヘッドの前記第１の所定の温度における前記第１の所定の電圧で駆動した場合と、前記第２の所定の電圧で駆動した場合との前記時間差と前記基準時間との比の値である前記プリントヘッド固有の固有感度指数と、を記憶するメモリと、
前記プリントヘッドの温度を検出する温度センサと、
前記メモリに記憶されている前記プリントヘッド固有の前記固有感度指数と前記電圧感度指数補正式から前記第２の電圧感度指数を演算し、該演算により求めた該第２の電圧感度指数と前記第１の基準ランク電圧と前記第２の基準ランク電圧と前記基準温度関数とに基づいて、前記プリントヘッドの前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記温度範囲の温度との関係を推定する演算をし、該演算結果と前記センサで取得した温度に基づいて前記プリントヘッドの温度に対応した駆動電圧を演算する制御手段と、
を有することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記所定の液滴は所定の吐出速度で吐出される液滴であ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】
前記固有感度指数は、厚みの異なる前記記録媒体毎に前記メモリに記憶され、前記制御手段は、前記メモリから使用される前記記録媒体の厚みに近い厚みに対応する前記固有感度指数を選択して用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
【請求項４】
プリントヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置の記録方法において、
前記プリントヘッドを一方の方向に走査する場合に所定のタイミングで前記プリントヘッドを駆動し、他方の方向に走査する場合に前記所定のタイミングに対して所定の微少時間ずつ変化させたタイミングで前記プリントヘッドを駆動するテスト印字制御手段と、
データを記憶するメモリであって、
前記プリントヘッドの駆動電圧と温度との関係であって、前記プリントヘッドと同種の複数のプリントヘッド夫々の所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と、第１の所定の温度と第２の所定の温度を含む所定の範囲の温度との関係を所定の統計演算に基づき取得した基準温度関数と、
前記基準温度関数の前記第１の所定の温度における駆動電圧である第１の基準ランク電圧と、
前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧を前記所定の統計演算に基づき取得する第２の基準ランク電圧と、
前記テスト印字制御手段を用いて前記複数のプリントヘッド夫々の前記第１の所定の温度における第１の所定の電圧で駆動した場合の印字結果と、前記第１の所定の電圧とは異なる第２の所定の電圧で駆動した場合の印字結果とに基づき前記一方の方向に走査した場合と前記他方の方向に走査した場合とで着弾位置が一致する前記所定のタイミングからの時間差と、前記基準温度関数を有する前記プリントヘッドの前記時間差を基準時間とし、前記時間差と前記基準時間との比の値である第１の電圧感度指数と、
前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧と、前記第２の基準ランク電圧との比の値である第２の電圧感度指数と、の対応関係を示す電圧感度指数補正式と、
前記プリントヘッドの前記第１の所定の温度における前記第１の所定の電圧で駆動した場合と、前記第２の所定の電圧で駆動した場合との前記時間差と前記基準時間との比の値である前記プリントヘッド固有の固有感度指数と、を記憶するメモリと、
前記プリントヘッドの温度を検出する温度センサと、を有し、
前記メモリに記憶されている前記プリントヘッド固有の前記固有感度指数と前記電圧感度指数補正式から前記第２の電圧感度指数を演算する工程と、
該演算により求めた該第２の電圧感度指数と前記第１の基準ランク電圧と前記第２の基準ランク電圧と前記基準温度関数とに基づいて、前記プリントヘッドの前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記温度範囲の温度との関係を推定する演算をする工程と、
該演算結果と前記温度センサで取得した温度に基づいて前記プリントヘッドの温度に対応した駆動電圧を演算する工程と、
を有することを特徴とする記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントヘッドの動作を制御して印字する記録装置及び記録方法に関する。特にインクジェット方式の記録装置および記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタの印刷品質においては、プリントヘッドから吐出される液滴の液滴量や射出速度をいかに一定に保つかが重要である。液滴量を一定にしないと、印刷結果の濃度が安定しないし、複数のインク色を用いて構成した色については、色相がずれてしまう。また射出速度を一定にしないと、往復印刷時に往路と復路でそれぞれ吐出される液滴が想定した地点に着弾せず、粒状感の悪化をもたらしてしまう。
【０００３】
液滴量や射出速度の変動要因としては、温度というパラメータが支配的である。吐出時のインクの振舞いを左右する大きな要素である粘度は、インクの温度によって大きく変わる。ここで、ある特定のプリントヘッドについて、インクの温度が変化したときに吐出する液滴の射出速度を一定、例えば５メートル毎秒に保つために与えるべきプリントヘッドに印加する駆動電圧の一例として、図４で示される関数が与えられる。これは、液滴量を例えば１３ピコリットルに保つための関数も同様である。しかし、射出速度を一定にする関数と、液滴量を一定にするための関数は必ずしも一致しない。すなわちこれら二つの特性を同時に一定にすることは難しく、図５に示すように各温度について、各々の関数の中間の関数として図が示すバランス関数を利用することが多い。
【０００４】
また、射出速度や液滴量のばらつき要因としては、ほかに、プリントヘッドの個体差が挙げられる。プリントヘッドが液滴を吐出するアクチュエータであるピエゾ素子等は、駆動する際に同じ電圧を印加したとしても、そこから吐出される液滴は異なる素性を示すことが多い。これが、プリントヘッドの個体差である。これは、例えば射出速度を一定にする関数が、二つのプリントヘッド間によって、図６で示されるように乖離していることを意味する。このため、異なるプリントヘッド間のばらつきを吸収する手法として、ランク電圧と、温度関数という概念が用いられている。
【０００５】
ランク電圧とは、特定の条件において、あるプリントヘッドが定められた性能を発揮するために印加すべき駆動電圧値のことである。たとえば、固有のインクにおいて、インク温度２５℃にて、射出速度を５メートル毎秒にするための電圧値がそれである。ほかにも、この条件で液滴量を１３ピコリットルとするランク電圧も存在する。ランク電圧は、プリントヘッドの製造工程にて、出荷検査結果に基づき、付与される。
【０００６】
これに対し、温度関数とは、特定のランク電圧を有するプリントヘッドについて、射出速度ないしは液滴量一定とする、横軸を温度、縦軸を駆動電圧とする関数である。例えば図５は、あるプリントヘッドにおいて、射出速度を一定にする温度関数と、液滴量を一定にする温度関数とを比較したものであるし、図６は、プリントヘッドＡとプリントヘッドＢについて、射出速度を一定にする温度関数を比較したものである。プリントヘッド毎に温度関数が存在することになるが、これはあくまで仮定の話であり、理論的にすべてのプリントヘッドについて温度関数が求まるわけではないし、製造工程にて全温度範囲を網羅する関数を構成する各ポイントを測定しているわけではない。あるプリントヘッドで確定するのは基準とするインク温度（これを基準温度と呼ぶ）で示される駆動電圧値、すなわちランク電圧のみであり、これだけが製造工程にて付与される。こうしなければ、プリントヘッドの製造工程の工数が膨大になってしまうからである。
【０００７】
温度関数に関して、複数のプリントヘッドの温度関数を平均的に集約したものを、基準温度関数と呼ぶ。これは、実験的に、実際に複数のプリントヘッドの温度関数を求め、平均したものである。この基準温度関数を求める際に使用するプリントヘッドの数は多ければ多い方が、より平均的な関数の形状が求まることになる。また、基準温度関数にて基準温度での駆動電圧値を、基準ランク電圧と呼ぶ。
【０００８】
以上で述べた、プリントヘッド固有のランク電圧、複数のプリントヘッドから平均的に求まる基準温度関数、そして基準ランク電圧から、すべてのプリントヘッドは射出速度ないしは液滴量を安定に保つべく駆動される。
【０００９】
例えば、図４に示す基準温度関数ｆ（Ｔ）があったとする。基準温度２５℃における基準ランク電圧はＶ0＝ｆ（２５）＝２０Ｖである。
このとき、ランク電圧がＶ1＝２３Ｖのプリントヘッドに対して、任意の温度Ｔ℃における駆動電圧を算出するには、以下の要領による。
【００１０】
駆動電圧Ｖ＝（Ｖ1／Ｖ0）×ｆ（Ｔ）
たとえば、温度Ｔ＝３０℃においては、駆動電圧は、Ｖ＝（２３÷２０）×ｆ（３０）＝（２３÷２０）×１５＝１７．２５Ｖとなる。これは、基準ランク電圧と任意のプリントヘッド固有のランク電圧で、基準温度関数をそのヘッドに適当な値に補正することにほかならない。この様子を図７に示す。また、前述のように、射出速度一定の温度関数と、液滴量一定の温度関数は必ずしも一致しないため、それぞれの中間をとった駆動電圧を印加する。
【００１１】
このように、ランク電圧と、温度関数の概念を利用することで、射出速度や液滴量のばらつきを吸収し、一定範囲内の周囲環境の変化があったとしても、印刷品質を保つようにしている。
【００１２】
ところが、図８に示すような例において、不具合が生じる。これはプリントヘッドＣに最適な温度関数と基準温度関数の顕著な傾きに起因するものである。プリントヘッドＣの温度関数の傾きは急峻であるが、基準温度関数の傾きはなだらかである。プリントヘッドＣのランク電圧を２３Ｖとすると、基準温度関数から、プリントヘッドＣの温度関数は図８で示されるとおりに類推される。しかし、実際にプリントヘッドＣに最適な温度関数はより急峻な傾きを有している。これは、基準温度関数に集約される一般的なプリントヘッドの電圧感度と、プリントヘッドＣの電圧感度が一致しないことに起因する。すなわち、プリントヘッドＣの電圧感度は高く、より小さな駆動電圧の変化で、射出速度ないしは液滴量が変化してしまうのである。よって、温度変化に応じて与える駆動電圧の変化も急峻になってしまう。しかし、基準温度関数から類推したプリントヘッドＣの温度関数から駆動電圧を求めると、最適な温度関数との乖離が生じてしまう。例えば、３０℃でプリントヘッドＣに与えるべき駆動電圧は基準温度関数のそれより低いが、類推した結果では、高くなってしまっている。
【００１３】
これを解決するために、図９で示すような手法がある。これは、異なる温度、たとえば２５℃と３０℃において、射出速度ないしは液滴量を一定とするランク電圧を複数持つ手法である。
【００１４】
図９においては、２５℃と３０℃において、ランク電圧を有するため、プリントヘッドＣの電圧感度はこの間において把握できる。この２点をとおり、関数の形状は基準温度関数に近くなるようなフィッティングを施すことで、プリントヘッドＣに最適な温度関数が類推できるのである。すなわち、固有のランク電圧の数が多ければ多いほど、固有の温度関数に近づけることが出来る。それは、連続的に使用温度範囲内で射出速度ないしは液滴量を一定とする温度関数そのものである。しかし、プリントヘッドの製造工程にて、温度、駆動電圧をパラメータとして射出速度、液滴量を一定とする複数のランク電圧を求めることはきわめて困難であり、非現実的といえる。特に、温度を可変とし、それに伴う液滴の素性を測るには、温度の変化に対して十分な待機時間を必要としてしまうため、生産性の低下は著しい。また、仮にプリントヘッド固有の温度関数が製造工程にて測定できたとしても、これを格納するための容量の大きい不揮発性メモリをプリントヘッド内に実装する必要があり、プリントヘッドのコストアップをもたらしてしまう。
【００１５】
このほか、特開２００５−３４３１３８号公報で示されるように、製造工程で温度そのものをパラメータとはせず、駆動電圧に応じた最適な駆動パルス幅を求め、記憶しておく手法がある。温度−駆動電圧値特性は事前に実験的に求められており、それとの相関から、プリントヘッド個別の温度−駆動パルス特性を類推する手法ではあるが、そもそも実験的に求めた温度−駆動電圧特性において、プリントヘッド間の電圧感度が考慮されていないため、大きな電圧感度のばらつきがあった場合に、最適な駆動パラメータを求めることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
プリントヘッドから吐出される液滴量ないしは射出速度を一定とするために、ランク電圧、および基準温度関数の概念を用い、任意のプリントヘッドの任意の温度環境にて求まる駆動電圧値は、その温度が基準温度から乖離した場合に誤差が拡大してしまうことがある。これは、固有のランク電圧はごく狭い温度範囲において、射出速度ないしは液滴量を一定とする駆動電圧値であるため、その近傍では温度関数の類推が適正であるが、温度の乖離に伴い誤差が拡大してしまうからである。
【００１８】
また、上記誤差の傾向は、プリントヘッド毎にさらにばらつきがある。これは、プリントヘッド毎の電圧感度の差、すなわち温度関数の傾きが異なることを意味している。これらの誤差があると、射出速度ないしは液滴量を、環境の変化に応じて一定に保てなくなってしまい、印刷品質が安定しない。
【００１９】
ヘッド個別に最適な温度関数を検査し、記憶することが確実だが、製造工程での工数が極端に大きくなってしまうこと、検査時のインク温度や環境温度を制御することが難しいこと、検査結果を記憶する大きいメモリ容量が必要であること、などから、現実的でない。
【００２０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、印刷装置におけるプリントヘッドから吐出される液滴の射出速度ないしは液滴量を確実に一定とする制御方法を提供するものであり、ひいては印刷品質の向上に資するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の記録装置は、プリントヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置において、前記プリントヘッドを一方の方向に走査する場合に所定のタイミングで前記プリントヘッドを駆動し、他方の方向に走査する場合に前記所定のタイミングに対して所定の微少時間ずつ変化させたタイミングで前記プリントヘッドを駆動するテスト印字制御手段と、データを記憶するメモリであって、前記プリントヘッドの駆動電圧と温度との関係であって、前記プリントヘッドと同種の複数のプリ
ントヘッド夫々の所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と、第１の所定の温度と第２の所定の温度を含む所定の範囲の温度との関係を所定の統計演算に基づき取得した基準温度関数と、前記基準温度関数の前記第１の所定の温度における駆動電圧である第１の基準ランク電圧と、前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧を前記所定の統計演算に基づき取得する第２の基準ランク電圧と、前記テスト印字制御手段を用いて前記複数のプリントヘッド夫々の前記第１の所定の温度における第１の所定の電圧で駆動した場合の印字結果と、前記第１の所定の電圧とは異なる第２の所定の電圧で駆動した場合の印字結果とに基づき前記一方の方向に走査した場合と前記他方の方向に走査した場合とで着弾位置が一致する前記所定のタイミングからの時間差と、前記基準温度関数を有する前記プリントヘッドの前記時間差を基準時間とし、前記時間差と前記基準時間との比の値である第１の電圧感度指数と、前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧と、前記第２の基準ランク電圧との比の値である第２の電圧感度指数との対応関係を示す電圧感度指数補正式と、前記プリントヘッドの前記第１の所定の温度における前記第１の所定の電圧で駆動した場合と、前記第２の所定の電圧で駆動した場合との前記時間差と前記基準時間との比の値である前記プリントヘッド固有の固有感度指数と、を記憶するメモリと、前記プリントヘッドの温度を検出する温度センサと、前記メモリに記憶されている前記プリントヘッド固有の前記固有感度指数と前記電圧感度指数補正式から前記第２の電圧感度指数を演算し、該演算により求めた該第２の電圧感度指数と前記第１の基準ランク電圧と前記第２の基準ランク電圧と前記基準温度関数とに基づいて、前記プリントヘッドの前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記温度範囲の温度との関係を推定する演算をし、該演算結果と前記センサで取得した温度に基づいて前記プリントヘッドの温度に対応した駆動電圧を演算する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の記録方法は、プリントヘッドを走査させながら記録媒体にインクを吐出し、前記記録媒体に画像を形成する記録装置の記録方法において、前記プリントヘッドを一方の方向に走査する場合に所定のタイミングで前記プリントヘッドを駆動し、他方の方向に走査する場合に前記所定のタイミングに対して所定の微少時間ずつ変化させたタイミングで前記プリントヘッドを駆動するテスト印字制御手段と、データを記憶するメモリであって、前記プリントヘッドの駆動電圧と温度との関係であって、前記プリントヘッドと同種の複数のプリントヘッド夫々の所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と、第１の所定の温度と第２の所定の温度を含む所定の範囲の温度との関係を所定の統計演算に基づき取得した基準温度関数と、前記基準温度関数の前記第１の所定の温度における駆動電圧である第１の基準ランク電圧と、前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧を前記所定の統計演算に基づき取得する第２の基準ランク電圧と、前記テスト印字制御手段を用いて前記複数のプリントヘッド夫々の前記第１の所定の温度における第１の所定の電圧で駆動した場合の印字結果と、前記第１の所定の電圧とは異なる第２の所定の電圧で駆動した場合の印字結果とに基づき前記一方の方向に走査した場合と前記他方の方向に走査した場合とで着弾位置が一致する前記所定のタイミングからの時間差と、前記基準温度関数を有する前記プリントヘッドの前記時間差を基準時間とし、前記時間差と前記基準時間との比の値である第１の電圧感度指数と、前記複数のプリントヘッド夫々の前記第２の所定の温度における前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧に、前記第１の所定の温度における前記所定の液滴を吐出するための駆動電圧と前記第１の基準ランク電圧との比の値を掛けた電圧と、前記第２の基準ランク電圧との比の値である第２の電圧感度指数と、の対応関係を示す電圧感度指数補正式と、前記プリントヘッドの前記第１の所定の温度における前記第１の所定の電圧で駆動した場合と、前記第２の所定の電圧で駆動した場合との前記時間差と前記基準時間との比の値である前記プリントヘッド固有の固有感度指数と、を記憶するメモリと、前記プリントヘッドの温度を検出する温度センサと、を有し、前記メモリに記憶されている前記プリントヘッド固有の前記固有感度指数と前記感度指数補正式から前記第２の電圧感度指数を演算する工程と、該演算により求めた該第２の電圧感度指数と前記第１の基準ランク電圧と前記第２の基準ランク電圧と前記基準温度関数とに基づいて、前記プリントヘッドの前記所定の液滴を吐出させるための駆動電圧と前記温度範囲の温度との関係を推定する演算をする工程と、該演算結果と前記温度センサで取得した温度に基づいて前記プリントヘッドの温度に対応した駆動電圧を演算する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、任意のプリントヘッドに固有の電圧感度を、調整パターンを印字し、そこから読みとったパラメータをプリンタに入力し、プリンタ内部で計算することで類推でき、これによって、従来のランク電圧、基準温度関数を用いたプリントヘッド固有の温度関数を類推する方法よりも正確に、任意の温度における駆動電圧値を求めることができる。これによって、射出速度が一定でない場合の着弾ずれによる作画精度悪化、液滴量が一定でない場合の色相ずれによる粒状感の悪化や濃度変化等の、印刷品質の悪化を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、キャリッジ機構の概略図である。
【図３】図３は、リニアエンコーダからプリントヘッド駆動波形を生成する一例を示すタイミング図である。
【図４】図４は、液滴量を一定とする温度関数の一例を示す図である。
【図５】図５は、液滴量を一定とする温度関数の一例と射出速度を一定とする温度関数の一例を比較した図である。
【図６】図６は、２つのプリントヘッドの温度関数の差異の一例を示す図である。
【図７】図７は、ランク電圧と基準温度関数によってプリントヘッド固有の温度関数を類推する手法の一例を示す図である。
【図８】図８は、プリントヘッドの電圧感度の差異によって、温度関数の類推に誤差が生じることを示す図である。
【図９】図９は、異なる温度におけるランク電圧から温度関数を類推することによって、電圧感度の影響を最小限にできることを示す図である。
【図１０】図１０は、プリントヘッドの電圧感度を類推する調整パターンの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、プリントヘッドの電圧感度を類推する調整パターンの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、３つのプリントヘッドの正規化した温度関数の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、電圧感度補正式の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態による記録装置に関して図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、印刷装置１はインクジェット方式のプリンタである。印刷装置１は、装置全体の動作を制御する制御部２０を有する。制御部２０は、制御部２０内の処理動作を統括して制御する制御手段のＣＰＵ２１、印字動作を行うプログラム等が予め記憶された記憶手段のＲＯＭ２２、印字動作の実行中に各制御部が作業記憶領域として用いる記憶手段のＲＡＭ２３、電源切断直前の設定値やデータを保存しておく不揮発性メモリで構成する記憶手段のＥＥＰＲＯＭ２４、操作パネル４４において操作された状態を読み取るとともに、操作パネル４４が備える表示部に情報表示を行う操作パネル制御部２５、印刷媒体に対して、プリントヘッド４１によって印字動作を制御する制御手段である印字制御部２６、キャリッジ機構４２の動作を制御する制御手段であるキャリッジ制御部２７、用紙を搬送するために、グリッドローラ等から構成する、用紙搬送機構４３の動作を制御する制御手段である用紙搬送制御部２８、印字する画像を記憶する画像メモリ３０、画像メモリ３０に対して書き込み／読み出し制御をする制御手段である制御部３１、ホストコンピュータと画像データや制御コマンドの入出力をするインターフェースであるホストＩ／Ｆ部２９、を有する。
【００２６】
印字制御部２６とキャリッジ制御部２７は、リニアエンコーダ４５により読み取ったキャリッジの位置に基づいて、印字位置の連携を取りながら印字動作を制御する。
【００２７】
図２は、キャリッジ機構の概略図である。キャリッジ機構４２にはプリントヘッド４１の位置を検出する手段が備わっている。印刷装置１においてプリントヘッド４１から液滴を吐出する際に、キャリッジ４２０に取り付けられたスケースセンサを内蔵するリニアエンコーダ４５とキャリッジ４２０の走行路に沿って固定されたリニアスケール４２１とを利用し、キャリッジ４２０の往復動作中の現在位置を検知し、制御部２０へ情報を入力する。制御部２０では、プリントヘッド４１の位置を認識し、インクの吐出タイミングを生成することで、用紙上に着弾した液滴の位置精度を高めている。
【００２８】
図３は、リニアエンコーダからプリントヘッド駆動波形を生成する一例を示すタイミング図である。２チャンネル出力の場合のリニアエンコーダ４５のカウントと、プリントヘッド４１の駆動波形の関係を示した一例である。スケールセンサのＡ相、スケールセンサＢ相の各立ち上がり、立下りをトリガとすれば、リニアスケール４２１に刻まれたピッチの４逓倍の周期で、吐出トリガ信号を生成することができる。例えば、１８０ＬＰＩのリニアスケール４２１とリニアエンコーダ４５の組み合わせで、７２０ＤＰＩの信号を生成できる。これをトリガとして、プリントヘッド駆動波形を印加することで、キャリッジ走査方向に７２０ＤＰＩの解像度で吐出動作を行うことができる。図３に示した駆動波形はピエゾアクチュエータを静止位置から両側にたわませることで吐出を行う例で、一般的に引き押し波形などと呼ばれる。インクを引く動作をＯＮパルス４２２で与え、押す動作をＯＦＦパルス４２３で与えるものである。ＯＮパルス４２２とＯＦＦパルス４２３とで吐出動作１回の駆動波形を形成している。これらの駆動波形のパルス幅は、一般的にはヘッドの内部構造と吐出するインクの種類によって一義的に決まることが多い。また、プリントヘッド４１を駆動するための駆動電圧値、すなわちパルスの波高値はヘッド内部のインクに近しい温度に応じて、可変とすることで、射出速度ないしは液滴量を一定に保つように工夫されている。具体的にはプリントヘッド４１固有のランク電圧と基準ランク電圧との比を基準温度関数に適用し、プリントヘッド４１固有の温度関数を類推したうえで、任意の温度におけるプリントヘッド４１の駆動電圧値を算出するのである。ここで、駆動電圧値とは一般的にＯＮパルス４２２の波高値のことを指し、ＯＦＦパルス４２３の波高値はＯＮパルス４２２のそれに応じて定まる。
【００２９】
射出速度ないしは液滴量を一定に保つための制御方法は、概して３つのステップに分けられる。１つ目のステップは、プリントヘッド４１の相対的な電圧感度、と後述するステップでも用いる調整パターンの電圧感度指示値との相関を実験的に把握することである。これは製造工程で行うことを要しない。
【００３０】
図１０がこの調整パターンを示す例である。このパターンは、往路と復路で、主走査方向で定められたピッチに全ノズル一斉吐出するものである。往路の吐出タイミングはこのピッチで不変だが、復路は意図的に１ドットピッチでずらしている。このずらし量が線の下部に付加される数字である。ずらし量が０である場合の意味は、往路と復路で、全く同じ地点で吐出を開始するということである。双方向印刷では、インクが着弾されるまでに主走査方向に液滴がキャリッジとともに進行するため、往路と復路で着弾位置がずれる。このずらし量を補正するために、通常、インクジェットプリンタでは往復補正値という概念を導入しているが、ここでは、この補正値を決める調整パターンを流用しているとも言える。ずらし量は１ドットピッチ単位、すなわち所定の微小時間単位で変化させることができる。
【００３１】
図１０では「−４」の箇所で往路と復路の線が一致している。仮にこれを、プリントヘッドＡの駆動電圧２０Ｖによる結果だとし、同じくプリントヘッドＡの駆動電圧を１６Ｖに減じて作画した場合の結果を一例として図１１に示す。ここでは、「＋２」の箇所で線が一致している。このプリントヘッドの電圧感度指示値は、この２つの値の差分である「６」となる。
【００３２】
一方、これとは別のプリントヘッドＢで同様の印刷を行い、値を読んだ結果、駆動電圧２０Ｖでは「−２」、駆動電圧１６Ｖでは「＋２」であったとする。この場合、電圧感度指示値は「４」となる。このほか、プリントヘッドＣの電圧感度指示値は「２」であったとする。
【００３３】
上記３つのプリントヘッドにおける電圧感度指示値の差をどう判断するかであるが、電圧感度指示値が小さいものほど、駆動電圧を変化させた時の射出速度の変化が大きい、すなわち電圧感度が高いということになる。これによれば、プリントヘッドＡよりもプリントヘッドＢの方が、電圧感度が高く、プリントヘッドＢよりもプリントヘッドＣのほうが、電圧感度が高いということになる。
【００３４】
ここで、これら３つのプリントヘッドの有する固有の温度関数を図１２に示す。ここで言う温度関数は、たとえば射出速度を５メートル毎秒一定とする、温度−駆動電圧特性であるが、基準温度である２５℃で、基準温度関数がとる２０Ｖでランク電圧を正規化している。各プリントヘッドの温度関数に、各プリントヘッドの２５℃における駆動電圧が２５℃における基準温度関数がとる２０Ｖと同値にするための係数を掛ける。すなわち、２５℃での各プリントヘッドの駆動電圧と基準温度関数の駆動電圧との比の値を係数とする。この正規化により、全ての各プリントヘッドの温度関数は２５℃においては２０Ｖを通るようにする。各プリントヘッドの温度関数は実験的に求まるものであり、製造工程でプリントヘッド個別に求めるものではない。ここでは３つのプリントヘッドによる例を述べたが、実際にはもっと多数のプリントヘッドを用いる必要がある。また、異なるロット間の、考えられ得る最大範囲の電圧感度を有するプリントヘッドが含まれていることが望ましい。各プリントヘッドの電圧感度の指針は、図１２で示した各プリントヘッドの温度関数の傾きと相関がある、すなわち、電圧感度指示値が大きいプリントヘッドほど、温度関数の傾きも急峻である。基準温度関数はこれら複数のプリントヘッドの温度関数を統計計算して、この例では平均して得られた関数であるが、ここでは便宜上、プリントヘッドＢの温度関数と、基準温度関数が一致したものとする。基準温度関数はこの様な例の他、例えばメジアンなどそのプリントヘッドに最適な所定の統計計算をして得ることができる。また、調整パターンを印刷する際に用いた２種類の駆動電圧のうち、２０Ｖは基準温度２５℃における基準温度関数が示す駆動電圧、すなわち基準ランク電圧であり、１６Ｖはそれよりも若干乖離させた電圧値である。ここでは、前者を基準ランク電圧１０、後者を基準ランク電圧１１と呼ぶことにする。
【００３５】
ここで、各プリントヘッドの電圧感度指示値を、基準温度関数を有するプリントヘッドＢのそれで正規化すなわち比の値を演算すると、プリントヘッドＡは１．５、プリントヘッドＢは１、プリントヘッドＣは０．５となる。この値をそれぞれのプリントヘッドの電圧感度指数１と呼ぶ。さらに、図１２において、それぞれのプリントヘッドが温度３０℃にて射出速度が５メートル毎秒となる駆動電圧値は、Ａ、Ｂ、Ｃについてそれぞれ１９Ｖ、１７Ｖ、１５Ｖであったとする。これらの差も電圧感度の差の現れである。これらについて基準温度関数を有するプリントヘッドＢに対する比の値で表現すれば、それぞれ１．１１８、１、０．８８２となる。この値を電圧感度指数２と呼ぶ。ここで温度３０℃での特性を選んだのは、３０℃が実際のプリンタの使用温度範囲内であり、かつ基準温度２５℃に極端に近くない温度という観点からである。基準温度に近しい温度では、各プリントヘッド４１の温度関数で示される駆動電圧値の乖離が小さくなってしまい、電圧感度指数の差が得られない可能性があるからである。
【００３６】
上記で求めた、電圧感度指数１と２をプロットしたものが図１３である。これらのプロットを多項式で近似したものをｙ＝ｆ２（ｘ）とする。これは、ｘで示される電圧感度指数１から、ｙで示される電圧感度指数２を算出する式である。これを、電圧感度補正式と呼ぶ。これによれば、異なる電圧感度を有するプリントヘッドにおいて、双方向印刷での調整パターンを用いて電圧感度指示値を求め、それを基準温度関数に付随する平均的な電圧感度指示値との比から電圧感度指数１を求めておけば、プリントヘッドＢに代表される基準温度関数をベースに、さらにそのプリントヘッド固有の電圧感度を考慮した任意の温度における駆動電圧値を求めることができる。
【００３７】
２つ目のステップとして、プリンタに設置されたプリントヘッド４１固有の電圧感度指数１を求める工程がある。これは、図１０で示した調整パターンを用いる。
【００３８】
製造工程、もしくはユーザーのプリンタ設置時において、まず、図１０で示される調整パターンを印刷する。この際、プリントヘッド４１内のインクの温度はステップ１で電圧感度指数１を測定した基準温度の２５℃でなければならない。ただし、プリントヘッド４１内にヒーター等の温度制御機構を有する場合、基準温度となるように温度調節すればこれは容易である。また、印刷するメディアについても、ステップ１で用いたものと同じとしなければならない。メディアの厚みによって液滴の飛翔距離が変わるから、往路と復路の着弾位置ズレが生じ、適正な電圧感度指示値が得られなくなってしまう虞があるからである。電圧感度指示値を得るために用いる２種類の駆動電圧値は、プリントヘッド４１に付与された固有のランク電圧と、基準温度関数に付随する基準ランク電圧１０、基準ランク電圧１１を用いる。すなわち、プリントヘッド４１に付与された固有のランク電圧でまず調整パターンを印刷し、次にプリントヘッド４１に付与された固有のランク電圧に基準ランク電圧１０と基準ランク電圧１１の比を適用して得られた駆動電圧値によって、調整パターンを印刷するのである。前者と後者の指示値の乖離が、このプリントヘッド４１の電圧感度指示値となる。この電圧感度指示値を、操作パネル４４を用いて入力し、プリンタ内部のＲＡＭ２３上に展開する。また、それぞれの調整パターンの印刷結果から読み取った指示値を直接プリンタに入力し、電圧感度指示値をプリンタ内部で自動的に計算させても良い。次に、あらかじめＲＯＭ２２もしくはＥＥＰＲＯＭ２４に格納していた基準温度関数に付随する電圧感度指示値との比によってプリントヘッド４１固有の電圧感度指数１を求め、ＲＯＭ２２もしくはＥＥＰＲＯＭ２４に格納する。
【００３９】
３つ目のステップは、実際にプリンタ内部で駆動電圧値を求める工程である。これは、プリンタの印刷動作と並行して行われる。プリントヘッド４１の使用色ごとの基準温度関数、およびプリントヘッド４１固有のランク電圧、電圧感度補正式、そしてステップ２で求めた電圧感度指数１は、あらかじめＲＯＭ２２またはＥＥＰＲＯＭ２４に格納され必要に応じてＲＡＭ２３上に展開されている。プリントヘッド４１にメモリを内蔵し、これにランク電圧を記憶していた場合には、ここから読み出され、必要に応じてＲＡＭ２３上に展開しても良い。まず、電圧感度指数１を電圧感度補正式に適用し、電圧感度指数２を求める。これで準備は完了である。
【００４０】
プリントヘッド４１の内部に設置された図示しないサーミスタ等の温度センサは、ヘッドアクチュエータ近傍のインクの温度を測定している。ここで測定した温度を、Ｔ℃とする。基準温度関数にこの温度を適用すなわちＴ℃における値を演算し、まず温度Ｔ℃での駆動電圧値を求める。この駆動電圧値に対し、ヘッド固有の第１のランク電圧と基準温度関数に付随する第１のランク電圧との比の値を積算し、さらにあらかじめ求めておいた、電圧感度指数２を積算することで、温度Ｔ℃における駆動電圧値を求めるのである。
【００４１】
以上の作業をまとめると、下式で示される。
ｙ＝ｆ２（ｘ）
Ｖ＝ｙ×（Ｖ1÷Ｖ0）×ｆ（Ｔ）
温度：Ｔ
駆動電圧値：Ｖ
電圧感度指数１：ｘ
電圧感度指数２：ｙ
プリントヘッド固有の第１のランク電圧：Ｖ1
基準温度関数に付随する第１のランク電圧：Ｖ0
基準温度関数：ｆ（Ｔ）
電圧感度補正式：ｆ２（ｘ）
ただし、上記式で示される駆動電圧値Ｖは、前記ステップ２にて電圧感度指数２を求める際に使用した基準温度Ｔ0から離れた地点での温度Ｔ2としたときに、Ｔ0＜ＴかつＴ0＜Ｔ2が成立する場合にのみ有効である。一方で、Ｔ＜Ｔ0かつＴ0＜Ｔ2であった場合には、駆動電圧値Ｖは、
Ｖ＝（１÷ｙ）×（Ｖ1÷Ｖ0)×ｆ（Ｔ）
で求められる。
【００４２】
さらに、Ｔ2＜Ｔ0であった場合はこの関係が逆になり、Ｔ＜Ｔ0であれば、
Ｖ＝ｙ×（Ｖ1÷Ｖ0)×ｆ（Ｔ）
Ｔ0＜Ｔであれば、
Ｖ＝（１÷ｙ）×（Ｖ1÷Ｖ0)×ｆ（Ｔ）
で駆動電圧値Ｖが求められる。
【００４３】
こうして、多くのプリントヘッド４１の中の平均的な温度関数である基準温度関数から、任意のプリントヘッド４１の電圧感度をも考慮した、任意の温度における駆動電圧値を求めることができる。
【００４４】
また、上記ステップ２で、プリンタに設置されたプリントヘッド４１固有の電圧感度指数１を求める工程において、ステップ１で使用した印刷メディアを使用できない場合を検討する必要がある。これは、たとえば製造工程以外でプリントヘッド４１を交換する場合、既設置のプリンタの特定のプリントヘッドの故障によって、交換する場合などである。印刷するメディアが違えば、プリントヘッド４１のノズル孔からメディア表面までの距離が変わるから、吐出から着弾までに要する時間も変わる。結果的に電圧感度指数１を変える原因となる。
【００４５】
この問題に対処するため、以下の手法が考えられる。まず、印刷メディアによる差については、ステップ１で電圧感度指数１を調整パターンの印刷により求める際に、使用する可能性のある主要なメディアについて求めておく。これは、主要なメディアの電圧感度補正式を用意しておくということにほかならない。この際、なるべく広範な厚みのメディアを網羅しておくことが望ましい。これは、ここで使用した以外のメディアを使用してステップ３で電圧感度指数２を求める際に、近しい厚みのメディアの電圧感度補正式で代用できるからである。仮に、メディアａ、メディアｂ、メディアｃを用いて求めた電圧感度指数１をそれぞれ、電圧感度指数１ａ、電圧感度指数１ｂ、電圧感度指数１ｃとすれば、複数のプリントヘッド４１で求めた電圧感度指数１ａと電圧感度指数２のプロット結果がメディアａの電圧感度補正式になり、複数のプリントヘッド４１で求めた電圧感度指数１ｂと電圧感度指数２のプロット結果がメディアｂの電圧感度補正式になり、複数のプリントヘッド４１で求めた電圧感度指数１ｃと電圧感度指数２のプロット結果がメディアｃの電圧感度補正式になる。これらを電圧感度補正式ａ、電圧感度補正式ｂ、電圧感度補正式ｃと呼ぶ。すなわち用いたメディアの数、ここでは３通りの、電圧感度補正式が求まることになる。
【００４６】
次に、ステップ２で、実際に取り付けられたプリントヘッドで求めた電圧感度指数１を、ステップ３で電圧感度補正式に適用するが、ここで使用するメディアがメディアａであれば、求めた電圧感度指数１は電圧感度補正式ａに対して適用することで、電圧感度指数２を求めることが出来る。メディアｂとｃも同様である。これらとは異なるメディアｄで電圧感度指数１を求めた場合は、仮にメディアｄにもっとも近しい厚みのメディアがメディアｂであるとすれば、メディアｂの電圧感度補正式を用いて電圧感度指数２を求める。この際に、メディアａ、ｂ、ｃ、どのメディアを用いて電圧感度指数１を求めたのかを操作パネル４４を使って選んでもよいし、場合によっては使用するメディアの厚みを操作パネル４４から入力するようにしてもよい。ここで入力されたメディアの厚みにもっとも近しいメディアをプリンタは自動的にメディアａ、ｂ、ｃ、の中から選択し、そのメディアの電圧感度補正式に電圧感度指数１を適用すればよい。これは、メディアの厚みが測定できるセンサをキャリッジ４２０に設置しておくことで自動的にプリンタが行うようにしてもよい。
【００４７】
以上で説明した手法は、主にプリントヘッド４１から吐出される液滴の射出速度を一定とするために、調整パターンを用い、電圧感度指示値を読み取って、温度関数を補正するものであった。すでに述べたとおり、プリントヘッド４１から吐出される液滴の射出速度を一定とする温度関数と、液滴量を一定とする温度関数の間には少なからず乖離が生じる可能性がある。液滴量を一定とする場合の電圧感度指示値を読み取る調整パターンについては、異なる駆動電圧値を与えた印刷した特定のパッチの濃度や色相を測定し、それらの濃度差、色差を用いることが考えられる。ただし、印刷結果の濃度や色差を測定するには高価な測定装置を必要とするため、この手法は製造工程において実施することが好ましい。仮に、プリンタ本体に簡易的な色差濃度計等を設置し、印刷後に自動的に濃度や色差を測定することができれば、この作業をユーザーが行うことも可能である。また、高価な色差濃度計を用いずに、安価なカラーセンサや、複数色の光源を用いたフォトセンサによって簡易的に反射光のスペクトラムを把握することで代用することも考えられる。
【００４８】
この場合、図５で示すようなバランス的な基準温度関数を利用することを前提として、プリントヘッド４１に付与された、射出速度に着目した場合、液滴量に着目した場合のいずれかのランク電圧を適用することも考えられるが、プリントヘッド４１には射出速度に着目した場合、液滴量に着目した場合のいずれのランク電圧をも付与しておき、さらにそれぞれについて求めた電圧感度指示値から、液滴量一定、射出速度一定となる基準温度関数に対して適用し、得られたそれぞれの駆動電圧値を平均することで、誤差を小さくすることが可能である。
【００４９】
またこの場合、射出速度を一定にするか、液滴量を一定にするか、平均的な駆動電圧を用いるか、をユーザーが操作パネル４４から選択できるようにしても良い。さらに、これらの選択は、プリンタの有する印刷モードにそれぞれ固定されており、例えば高速でキャリッジ４２が移動する印刷モードにおいては射出速度を一定にし、着弾精度の向上を図り、低速で高品位な画質を要求される印刷モードにおいては液滴量を一定にし、濃度一様性の向上を図っても良い。
【００５０】
以上説明したように、任意のプリントヘッド４１に固有の電圧感度を、調整パターンを用いることで類推でき、これによって、従来のランク電圧、基準温度関数を用いたプリントヘッド固有の温度関数を類推する方法よりも正確に、任意の温度における駆動電圧値を求めることができる。これによって、射出速度が一定でない場合の着弾ずれによる作画精度の悪化、液滴量が一定でない場合の色相ずれによる粒状感の悪化や濃度むら等の、印刷品質の悪化を防ぐことが出来る。これにより、安定して高い印字画質を達成することを期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明はインクジェットプリンタに利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・印刷装置、２０・・・制御部、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＯＭ、２３・・・ＲＡＭ、２４・・・ＥＥＰＲＯＭ、２５・・・操作パネル制御部、２６・・・印字制御部、２７・・・キャリッジ制御部、２８・・・用紙搬送制御部、２９・・・ホストＩ／Ｆ部、３０・・・画像メモリ、３１・・・画像メモリ書き込み／読み出し制御部、４１・・・プリントヘッド、４２・・・キャリッジ機構、４３・・・用紙搬送機構、４４・・・操作パネル、４５・・・リニアエンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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