(57)【要約】【課題】  ヘッド取り付け位置の精度やヘッド構造によるノズルの位置ずれを効果的に補正することの出来る記録装置を提供する。【解決手段】  ノズルを位置ごとに複数のエリアに分割して、それぞれのエリアに独立したヒートパルスを送信する構造を有するインクジェット記録ヘッドと、前記ヒートパルスを独立に与える制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを位置ごとに複数のエリアに分割して、それぞれのエリアに独立したヒートパルスを送信する構造を有するインクジェット記録ヘッドと、前記ヒートパルスを独立に与える制御手段と、を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記制御手段は、基準ヒートパルスを受信し、前記記録ヘッドの前記エリアごとに独立したヒートパルスを送信することを特徴とする請求項１記載の記録装置。
【請求項３】
前記制御手段は、同時吐出を行う複数のノズルに対してヒートパルスの開始タイミングを変更するような制御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】
前記制御手段は傾きや位置ずれを持って搭載されたヘッドに対して着弾位置のずれを補正するようにヒートパルスの開始タイミングを変更するような制御を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の記録装置。
【請求項５】
前記ヒートパルス開始タイミングの制御方法は、同時ヒートノズルの中でキャリッジ移動方向に対して先頭のノズルを基準ノズルとし、前記基準ノズルがあるエリアを基準エリアとし、前記基準エリア以外のエリアに送るヒートパルスの開始タイミングに遅延時間を持たせることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録装置に関し、詳しくはノズル列を有するサーマルインクジェット記録装置において、ノズルの位置ずれや傾きによってインク滴の着弾精度が悪化し、画質が低下するのを防止し、着弾位置を安定させるための制御に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に関して、インクを吐出させるためのノズルと発熱素子を持ち、発熱素子を加熱することによって気泡を発生させ、気泡の成長によって記録媒体上にインクを吐出させ、記録を行うサーマルインクジェットプリントがある。近年、高画質化を目的として記録シート上に向けて吐出されるインク滴の体積を小さくし、諧調性を高める技術が開発されている。また、諧調性を高める技術として、複数のインク滴を記録シート上の同一個所に短時間に着弾させて１つの画素を形成すると共に、打ち込むインク滴の数を変えることによって諧調を表現するマルチドロップ方式が開発されている。このように、高画質、高諧調性を持たせるために、インク滴を記録シート上に着弾させる技術は精度の高いものが要求される。このため、高い着弾精度を実現するためのプリント位置合わせ機構技術が開発されてきた。従来の着弾位置合わせ機構には、光学特性に基づき、プリント位置合わせを行う方法等がある（例えば、特許文献１参照。）。また、記録ヘッドのノズル内に複数の加熱領域をもち、加熱する領域を最適化して着弾位置を正確にする方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１０５６３５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これまでの方法では、同時吐出されるノズル列は共通のヒートパルスで駆動されるため、これらのノズル列がキャリッジ進行方向と垂直な方向に並んでない場合、つまりヘッドがキャリッジに搭載されるときに傾いて搭載された場合や、ヘッド製造時にノズルに位置ずれや歪みが生じた場合には着弾精度を高くすることが困難であった。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、ヘッド取り付け位置の精度やヘッド構造によるノズルの位置ずれを効果的に補正することの出来る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】
【０００５】
上記目的を解決するために、請求項１記載の発明では、記録ヘッドがノズルを位置ごとに複数のエリアに分割して、それぞれのエリアに独立したヒートパルスを送信する。このため、着弾位置を決定するヒートパルスの開始タイミングを任意に設定可能である。
【０００６】
請求項２乃至請求項４記載の発明では、同時ヒートノズルをヒートするための基準パルスを受け取り、その基準パルスを基に各エリアの同時ヒートノズルに遅延時間を持たせた別々のヒートパルスを設定する。
【０００７】
請求項５記載の発明では、キャリッジ移動方向によって決定される基準ノズルを設定し、基準ノズルと位置ずれを持つノズル間でヒートパルスの開始位置をずらしてヒートパルスを与える。このため、記録ヘッドの同時ヒートノズル間に位置ずれが生じていても正確な着弾位置を与えることが可能である。
【０００８】
このように、本発明では記録ヘッドをエリアごとに分割し、各エリアに送信するヒートパルスの開始タイミングにノズルの位置ずれや傾きに応じた遅延時間を持たせることにより、位置ずれや傾きがない本来の位置にインク滴を着弾させ、画質の低下を防ぐ。
【０００９】
すなわち本発明は、ノズルを位置ごとに複数のエリアに分割して、それぞれのエリアに独立したヒートパルスを送信する構造を有するインクジェット記録ヘッドと、前記ヒートパルスを独立に与える制御手段と、を備えることを特徴とした記録装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヘッド取り付け位置の精度やヘッド構造によるノズルの位置ずれを効果的に補正することが可能であり、その効果が期待できる。また、ヒートパルスに遅延時間を発生させる回路は複雑な回路を必要としないため、コスト面でも有利である。ヘッドがさらに長尺化し、ノズル密度が高くなり、インク滴の体積が小さく、解像度が上がった場合であっても着弾位置を精度よく制御できる方法を提供することが予測でき、優れた効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参照しながら実施形態について説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の実施例に記載の記録装置の主要な部分の構成を示す斜視図である。本実施例において、記録ヘッドはインクジェット方式が採用されている。２は画像を形成するための記録ヘッド３１を支持するキャリッジであり、３はキャリッジ２を記録シートの搬送方向と直交する方向に案内するガイド軸である。４は記録ヘッドから吐出するためのインクを充填してあるインクタンクであり、インクはインクガイド５によりインクタンク４からヘッド３１まで導かれる。また、６は不図示のプーリーと、プーリー間に張架されたタイミングベルトであり、このタイミングベルト６の一部はキャリッジ２に固定されている。なお、他方のプーリー７は不図示のキャリッジモータ４（以下ＣＲモータと呼ぶ）に固定されており、ＣＲモータ６を駆動させることによりキャリッジ２をガイド軸３と平行に移動させることが可能である。
【００１３】
記録はキャリッジ移動時に記録ヘッド３１内の不図示のノズル列からインク滴を吐出させ、吐出されたインク滴が記録シート状に着弾して画像を形成することにより行われる。スケール９はキャリッジの絶対位置を示すスケールであり、キャリッジ移動中はこのスケールからの位置情報を基にキャリッジ位置を算出する。１０は複数枚のシートを積載する給紙カセットであり、給紙カセット内部にはシート方向の幅を規制する不図示のサイドガイドが内蔵されている。シートは不図示の自動給送装置によって一枚ずつ分離、給送される。１１は記録シートを搬送するために搬送モータ１２によって駆動される搬送ローラである。一方、１５は不図示のバネによって不図示の排出ローラとシートを密接させるための拍車ローラである。排出ローラにはプーリー１６により搬送モータ１２に駆動回転される。１７は搬送ローラと排出ローラ１４の回転方向の絶対位置を示すスケールである。１８は排出されたシートを収納する排出トレイである。
【００１４】
一方、図２において、２１はＣＰＵ２０の制御プログラム等を納めたＲＯＭ、２２はＣＰＵ２０の制御実行時のワークエリアや、キャリッジ２の速度等の情報を備えるＲＡＭ、２３は記録装置の電源がＯＦＦされても情報の保持が可能なＥＥＰＲＯＭである。２４は記録ヘッド３１を所望の記録情報に応じて駆動するための記録ヘッドドライバ、２９はＬＦモータドライバであり、搬送ローラ１１を駆動する搬送モータ４４を駆動制御するものである。３０は記録ヘッド１を搭載したキャリッジ２を駆動するためのＣＲモータドライバである。さらに、１９はホストコンピュータ等の電子機器１８と接続するＩ／Ｆ（インターフェース）部であり、Ｉ／Ｆ部１９を介して記録装置は電子機器１８と情報交換が可能になっている。
【００１５】
次に、このように構成された記録装置における記録制御の概略について説明する。記録動作を行う際に、まずＣＰＵ２０は給送（ＬＦ）モータドライバ２９を介して給送（ＬＦ）モータ１２を駆動する。これにより給紙カセット１０にセットされた記録シートが繰り出され、その後不図示の分離手段によって１枚ずつ分離されて搬送ローラ方向に給送される。搬送ローラ１１により搬送された記録シートが記録位置に達するとキャリッジ（ＣＲ）モータドライバ３０を介してキャリッジモータ３１を駆動すると共にキャリッジ２をシート給送方向と交差する方向に走査させながら記録ヘッドドライバ２４を介して記録ヘッド１を駆動し、記録シートに１行目の記録を行う。記録ヘッド制御装置２４は、Ｉ／Ｆ回路１９から送信された記録データをインデックス展開し、ヘッド内の個々のノズルに対応するデータ形式に変換し、ヘッドに向けて送信する。記録ヘッド１内のノズルは複数個あり、その中から同時吐出される複数個のノズルを有するブロックに分割されている。同時吐出されるノズル列は吐出された後、記録シート搬送方向に平行な位置に着弾するように、記録シート搬送方向と垂直に並んでいる。また、各ブロックは瞬間消費電力の低減や安定した吐出を行う目的で、一定周波数（以下、吐出周波数と呼ぶ）で吐出される。ある時間に吐出するブロック内のノズルと、そのブロックと一定時間差をもって吐出されるブロック内のノズルにはキャリッジ移動方向と平行な方向に一定の距離を持っている。この距離はキャリッジ移動速度と吐出周波数を基準として決定される。そのため、各ブロックが時間差をもって吐出されても、インク滴が記録シート上に着弾する位置は記録シート搬送方向に平行に一列に並ぶ。吐出すべき全ブロックの吐出が終了すると、再び始めのブロックから吐出を始め、これを繰り返して一行の記録を行う。
【００１６】
１行目の記録が終了すると、搬送モータを駆動して搬送ローラにより記録シートを次の記録位置まで移動させ、再度キャリッジモータ３１と記録ヘッド３１を駆動させて次の行の記録を行う。この動作を１ページのデータ分繰り返すことにより記録シートへの記録が完了する。記録完了後、さらに搬送モータ４４を駆動すると記録シートの後端が不図示の排出ローラ１４と拍車ローラ１５によってのみ支持され、排出ローラ１４の回転動作によって搬送される。そして、排出ローラをさらに駆動すると、記録シートの後端が排出ローラを通過して記録シートは記録装置外へ排出される。記録装置外へ排出された記録シートは、記録シートの収納手段である排出トレイ１８上に収納される。
【００１７】
図４では、ノズル３５が同時吐出ノズル列であり、ノズル３５が吐出された後にノズル３７の列が吐出される。複数のノズルに対して時間差を持たせて吐出を行うのは、安定した吐出を行うためであり、同時ヒートノズル数が多くなることによりヒート電圧のドロップが増し、インクの供給、ヘッド温度が不安定になるのを避けるためである。このようにあるノズル列が吐出されてから次のノズル列が吐出されるまでには時間差が生じるため、これらのノズル列間には時間差に応じてキャリッジ進行方向と並行に時間差に対応してノズル間に距離が設けられている。これらの距離はキャリッジ移動速度とヒート周波数によって決定される。ノズル列の吐出タイミングはブロックトリガ（ＢＬＫ＿ＴＲＧ）３を基準にして決定される。ヒートパルスは記録ヘッド制御回路２４内で生成される。同様の制御回路内で生成されるブロックトリガ３３を受け取ると、不図示のテーブルを参照してヒートパルス３４を生成する。生成されたヒートパルスは記録ヘッドに送信され、ヘッド内のドライバ回路で吐出すべきノズルのヒータをヒートする。従来の方法によると、キャリッジ移動方向が図示の場合、ヒートパルス３４ａでノズル列３５が全てヒートされる。
【００１８】
一方、本発明による方法では、ノズル列へのヒートパルスはエリアごとに分割して供給される。基準ヒートパルス３４ａは、分割ヒートパルス生成回路に入力され、ノズル列の位置ずれやヘッドの傾きを加味した遅延時間が設定される。分割ヒートパルス生成回路では、基準ヒートパルス３４ａから各エリアに入力されるヒートパルス３４ｂ，３４ｃが生成される。ヒートパルス３４ａはノズル３５ａを駆動し、３４ｂはノズル３５ｂを駆動する。ノズル３５ｂ、３５ｃがノズル３５ａからキャリッジ移動方向と逆に位置ずれを起こしていた場合、３４ａと３４ｂの開始タイミングをΔＴ１シフトする。ノズル３５ｂを含むノズル列３９は３４ｂで駆動されるため、３４ａによって駆動されるノズル列３５ａを含むノズル列３８の、記録シート状での着弾位置のずれは解消される。同様に、３５ａと３５ｃのノズルが同様にキャリッジ進行方向と逆に位置ずれを起こしていた場合、３４ａと３４ｃの開始タイミングはΔＴｎシフトする。開始タイミングのシフトにより、ヒートパルス３４ａによって駆動されたノズル列３８とヒートパルス３４ｃによって駆動されるノズル列４０の記録シート状での着弾位置のずれは解消される。
【００１９】
次に図５でヒートパルス開始タイミングとノズルの位置ずれ、ヘッドの傾きの関係について示す。図５（ａ）はノズルの位置ずれやヘッドの傾きがない理想的なノズル配置であり、同時吐出されるノズル４１ａ，４１ｂ，４１ｃはキャリッジ移動方向と垂直に配置される。しかしながら、ヘッドの取り付け部の精度によりヘッドが傾きθをもって記録装置に搭載され、キャリッジ移動方向と並行でない場合（ｂ）は、同時吐出ノズル４２ａ〜４２ｃがキャリッジ異動方向と並行でなくなる。この状態で、４２ａ，４２ｂ，４２ｃまでを同時吐出した場合、記録シートでは、本来１列に配置されるインク滴が４２ａ’，４２ｂ’，４２ｃ’のように傾きθをもって配置され、本来着弾すべき位置から離れてしまう。
【００２０】
本発明による方法では、ヘッドが傾いたことにより発生した位置ずれに対して、エリアごとに遅延時間を設定したヒートパルスを送信するため、インク滴を本来の位置に着弾させることが可能である。傾き角θをもってヘッドが記録装置に搭載された場合、ノズル列も角度θの傾きを持つ。４２ａと４２ｂとの間の距離をｌ０とすると、ヘッドの傾きによるノズルの位置ずれｌ１はｌ１＝ｌ０ｓｉｎθである。ｌ１の位置ずれは、キャリッジが等速で移動していた場合には紙面上においても同じくｌ１の着弾ずれ（４２ｂ’−４２ｂ”間の距離）を引き起こす。ここで、キャリッジ速度をＶ［ｉｎｃｈ／ｓｅｃ］、位置ずれをｌ１［ｉｎｃｈ］とする。この着弾ずれをヒートパルスで補償する場合、４２ａのノズルを吐出させるヒートパルスと４２ｂを吐出するヒートパルスの時間差Ｔ１［ｓｅｃ］は、Ｔ１＝１／Ｖ・ｌ１となる。つまり、本来直線であるべきノズル列が、キャリッジ移動方向に対して角度θの傾きを有している場合、位置ずれのない基準ノズル４２ａと位置ずれのあるノズル４２ｂで、Ｔ１＝１／Ｖ・ｌ０ｓｉｎθの時間差を持ったヒートパルスを与えてやることによってノズル列の傾きを補償することが可能になる。
【００２１】
また、ヘッド製造時からノズルが位置ずれを起こしている場合（ｃ）には、同時吐出ノズル４３ａ〜４３ｃはキャリッジ移動方向と並行でなくなり、同時吐出した場合に、４３ａ’〜４３ｃ’のように着弾ずれを引き起こす。ノズルの位置ずれをｌ２として、ヒートパルスの時間差に変換すると、ヒートパルスの時間差Ｔ２［ｓｅｃ］は、Ｔ２＝１／Ｖ・ｌ２となる。この場合も、ヘッドが傾きを持っている場合と同様に、位置ずれを起こしているノズル４３ｂと、位置ずれのない基準ノズル４３ａで、ヒートパルスに時間Ｔ２の時間差を持たせることによってノズルの位置ずれを解消することができる。さらに、ヘッドが傾きと位置ずれの両方のずれを持っている場合は、ヒートパルスの時間差Ｔ３はＴ３＝Ｔ１＋Ｔ２となる。ただし、遅延時間にはＴ３＋Ｈｗ＜１／Ｆｈの制限を設ける必要がある。ここで、Ｈｗ［ｓｅｃ］はヒートパルス幅、Ｆｗ［Ｈｚ］はヒート周波数である。これは、遅延を持ったヒートパルスが次にヒートされるべきノズルのデータが書き込まれた後に転送されると、遅延を持ったヒートパルスは本来ヒートすべきノズルではなく、次にヒートされるべきノズルをヒートしてしまうためである。また、基準ノズルは、位置ずれがないノズル、あるいはキャリッジ移動方向が順方向であれば、移動方向に対して一番前の位置にあるノズルとする。つまり、ヒートパルスに遅延を持たせた場合、遅延時間がないノズル、あるいは遅延時間が最も少ないノズルとする。一方、同時ヒートノズルの中で最も位置ずれがあるノズル、あるいはキャリッジ移動方向が順方向であれば、移動方向に対して一番後にあるノズルは、キャリッジ移動方向が順方向と逆方向になった場合に基準ノズルとなる。基準ヒートパルスはキャリッジが往復印字を行う場合には、順方向と逆方向で着弾位置が等しくなるように設定する。つまり、順方向での基準ノズルと逆方向での基準ノズルの距離をｌ１とすると、キャリッジ移動方向が逆方向の場合、ｌ１のずれを補正する時間差を持たせた基準ヒートパルスを与えてやる。この時間差は、位置ずれ距離ｌ１と、印字開始時のキャリッジ速度が既知であれば、ブロックトリガ終了からヒートパルス開始までの時間を変更することにより実現可能である。キャリッジ速度はキャリッジ位置をカウントするリニアスケールのカウント時間により求めることができる。
【００２２】
図６は分割ヒートパルス生成回路４４の構成をブロック図で図示したものである。本生成回路は外部からの入力によって遅延時間を設定し、パルス開始タイミングの遅延を行う回路である。遅延時間をカウントするためのクロックＣＬＫ、基準ヒートパルスＨＥ、遅延時間ＤＥＬＡＹの入力を持つ。遅延回路には、シフトレジスタ４５とセレクタ４６が内蔵されている。シフトレジスタは外部クロックをトリガにしてシフトする。シフトレジスタ４５の全ビットあるいは数ビットがセレクタ４６に接続されており、セレクタ４６は１〜ｎのエリアに対してシフトレジスタ４５の何ビット目を各エリアへのヒートパルス出力にするかを選択する。選択するビット番号によってヒートパルスの遅延時間が決定する。選択するビット番号は外部からエリアごとに入力信号ＤＥＬＡＹによって設定する。ＤＥＬＡＹの設定値はビット番号のため、ヒートパルス開始の時間差は、外部から入力されるクロックの周波数ｆｃ［Ｈｚ］を基準として決定する。同様に１ビットあたりの着弾位置の差ｘ［ｄｐｉ］は外部クロックの周波数ｆｃ［Ｈｚ］とキャリッジ移動速度Ｖｃ［ｉｎｃｈ／ｓｅｃ］によって変化し、その関係はｘ＝１／（Ｖｃ・ｆｃ）である。例えば、４０［ｉｎｃｈ／ｓｅｃ］で移動するキャリッジにおいて、分割ヒートパルス生成回路に入力されるクロック周波数が５［ＭＨｚ］の場合、１ビットあたりの距離分解能は１２５０００［ｄｐｉ］となる。基準ノズルと位置ずれを起こしたノズルが着弾する位置を４８００［ｄｐｉ］ずらしたい場合にはＤＥＬＡＹの値を２６ビット目にすればよい。この場合、ヒートパルス開始の時間差は基準ノズルと位置ずれを起こしたノズル間で５．２［μｓｅｃ］である。この遅延ビット数は、キャリッジ移動速度と印字物の比較からずれ量がわかれば設定可能である。ずれ量の検知方法としては、キャリッジ移動方向と垂直なごく細いラインパターンを記録シート上に記録することによって目視でずれているか否かを判定することが可能である。また、同様のラインパターンをごく狭い間隔で記録シート上に複数記録することによっても同様に目視でずれているか否かを判定できる。最適な遅延ビット数の設定としては、これを応用し、キャリッジ移動速度を固定してビット数をずらしたパターンを複数記録し、その中からユーザーが最もずれ量が少ないと判定できるパターンを選択し、そのパターンのずれ量から遅延時間制御回路の遅延ビット桁を設定する。ずれ量の補正はヘッド交換ごとに行うことによって常に正確な補正量を保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】インクジェット記録装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】インクジェット記録装置の全体制御構成を示すブロック図である。
【図３】インクジェット記録ヘッドとパルス制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】一実施形態のインクジェット記録ヘッドとブロックトリガ、ヒートパルスの関係を示す概略図である。
【図５】インクジェット記録ヘッド内の同時吐出ノズルと着弾位置を示す概略図である。
【図６】一実施形態のヒートパルスに遅延時間を持たせる回路の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  インクジェット記録装置
２  キャリッジ
３  ガイド軸
４  インクタンク
５  インクガイド
６  ＣＲモータ
９  リニアスケール
１０  給紙カセット
１２  搬送モータ
１５  プーリー
１６  スケール
１７  排紙カセット
１８  ホストコンピュータ
１９  Ｉ／Ｆ回路
２０  ＣＰＵ
３２  分割ヒートパルス生成回路
３３  基準ヒートパルス
３４  分割ヒートパルス
３５  同時ヒートノズル
３８  エリア１
３９  エリア２
４０  エリアｎ
４１  位置ずれの無い記録ヘッド、同時吐出ノズルとインクの着弾位置
４２  傾きを有する記録ヘッド、同時吐出ノズルとインクの着弾位置
４３  位置ずれの無い記録ヘッドと位置ずれを有する同時吐出ノズルと着弾位置
４４  分割ヒートパルス生成回路
４５  シフトレジスタ
４６  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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