(57)【要約】【課題】印字における周期的な印字濃度ムラを効率的に軽減することができるインクジェット記録装置及びインクジェット記録の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドと、上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録手段とを有する。また、上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度又はインク吐出タイミングを制御する記録制御手段を有するインクジェット記録装置である。【選択図】図３
2008290337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドと；
上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録手段と；
上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度及びインク吐出タイミングを制御する記録制御手段と；
を有し、
上記制御手段は、上記記録ヘッドの周期的な振動のうちで、規定値よりも周波数が低い振動に対して速度を補正するモータ速度制御を行い、上記規定値よりも周波数が高い振動に対して吐出タイミング制御を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記記録制御手段は、上記記録ヘッドを駆動させ、記録ヘッドの駆動中に記録ヘッドの位置を検出し、検出された位置から得られる速度情報に基づいて、上記記録ヘッドの周期的な振動を演算により抽出する手段を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記記録制御手段は、抽出された周期的な振動の周波数に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を切り替える手段であることを特徴とする記録制御方法。
【請求項４】
請求項３において、
上記記録制御手段は、モータ速度、インク吐出タイミングのうちの一方を制御し、また、上記モータ速度と上記インク吐出タイミングとを同時に変更する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１項において、
上記記録制御手段は、上記走査の速度に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を実行するかどうかを判断する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項４のいずれか１項において、
上記記録制御手段は、上記記録ヘッドの周期的な振動の周波数とサーボ制御周期に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を実行する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドを有するインクジェット記録装置の制御方法において、
上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録工程と；
上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度制御及びインク吐出タイミング制御を実行する記録制御工程と；
を有し、
上記制御工程は、上記記録ヘッドの周期的な振動のうちで、規定値よりも周波数が低い振動に対して速度を補正するモータ速度制御を行い、上記規定値よりも周波数が高い振動に対して吐出タイミング制御を行うことを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録手段から被記録材へインクを吐出することによって記録するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット式印刷記録装置では、モータで記録ヘッドを駆動している。このような記録装置の構成上、モータ駆動やプリンタ固有の要因で、印字濃度ムラ（記録ピッチのムラ）が発生する。
【０００３】
キャリッジで発生する振動の周期と位相と振幅とを検出し、上記位相を所定値ずらした信号に応じて、キャリッジの速度を制御する発明が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この従来例によれば、主走査方向の印字濃度ムラが生じる原因であるコギングやモータプーリの偏心等による振動が減衰し、印字濃度ムラを阻止することができる。
【０００４】
また、エンコーダが、キャリッジの走査の方向における位置情報を検知し、この位置情報に基づいて、インク吐出を指示する吐出信号を生成する発明が知られている（たとえば、特許文献２参照）。この従来例によれば、基準速度と比較した速度に応じて、吐出タイミングを変化させ、インクを所望の位置に着弾させることができる。
【０００５】
印字中、モータのコギングやコロ、ベルトの影響によって、キャリッジは振動する。キャリッジが振動することによって、速度が一定ではなくなるので、印字濃度ムラが発生する。この印字濃度ムラの発生を阻止するために、キャリッジが振動する周期を検出し、モータの駆動電圧を変える発明が知られている（たとえば、特許文献３参照）。また、特許文献２記載の発明のように、インクの吐出タイミングを変更する。さらに、印字濃度ムラの影響を、各ヘッドともに均一に与える発明が知られている（たとえば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００６−０９５６９７号公報
【特許文献２】特開２００２−３３１６５５号公報
【特許文献３】特開２００２−３５６０３３号公報
【特許文献４】特開２００４−１３６４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の発明では、抑えることができる印字濃度ムラの種類に得手、不得手があるので、より高度な補正方法が求められている。
【０００７】
特許文献１記載の発明では、振動の周期に応じてキャリッジの速度を制御するが、モータ速度制御周期によっては、排除できない印字濃度ムラがあり、どの周波数から制御が効かないのかも不明である。
【０００８】
特許文献２記載の発明では、キャリッジの位置情報に基づいて、基準速度と比較した結果に応じて、吐出タイミングを変化させる。しかし、吐出タイミング制御を行っても、振動が発生し、この振動がファン振動と共振すると、着弾位置がずれるので、全ての振動に対して補正を行うことは現実的ではない。
【０００９】
さらに、吐出タイミング制御を、多色インクで行うと、ノズル間の距離も考慮して全ての着弾位置を補正する必要があり、演算量も多いので、振動を抑える方法を、極力利用することが望ましい。
【００１０】
本発明は、印字における周期的な印字濃度ムラを効率的に軽減することができるインクジェット記録装置及びインクジェット記録の制御方法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】
【００１１】
本発明は、インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドと、上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録手段とを有する。また、本発明は、上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度又はインク吐出タイミングを制御する記録制御手段を有するインクジェット記録装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、モータやプリンタ固有の周期的な印字濃度ムラについて、記録ヘッドの周期的な振動の周波数に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を切り替える。よって、本発明によれば、印字濃度ムラを効率的に除去することができ、良好な品質で印字結果を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１であるインクジェット記録装置１００を示す構成図である。
【００１５】
図２は、インクジェット記録装置１００を示すブロック図である。
【００１６】
インクジェット記録装置１００は、記録ヘッド１と、モータ駆動部２と、駆動プーリ２１と、搬送ベルト２２と、リニアエンコーダ３と、制御部４と、演算部５と、メモリ部６とを有する。
【００１７】
モータ駆動部２が動力が生じ、駆動プーリ２１にその動力を伝達し、搬送ベルト２２とともに記録ヘッド１が動作する。
【００１８】
リニアエンコーダ３は、記録ヘッド１の走査方向に沿って設けられている。このエンコーダ３が発生した基準信号に基づいて、演算部５が、記録ヘッド１の位置と速度とを求める。
【００１９】
エンコーダ３から求めた記録ヘッド１の位置と速度とを用いて、制御部４が、モータ速度を制御し、また、吐出タイミングを制御する。
【００２０】
演算部５は、記録ヘッド１の位置情報、速度情報、周波数成分に応じて、図６に示す補正テーブル３０を切り替える。また、演算部５は、記録ヘッド１の現在の速度を制御することによって、印字濃度ムラを補正できるかどうかを判断する。
【００２１】
メモリ部６は、エンコーダ３が求めた記録ヘッド１の位置と速度とを格納する。制御部４が、メモリ部６に格納されているデータを読み出し、メモリ部６に格納する。
【００２２】
実施例１では、印字動作前に、印字による濃度ムラの状態を予め調べ、この調べた濃度ムラに応じて、吐出タイミングの補正値、モータの速度の補正値を、メモリ部６に格納する。これらの補正値を用いた制御は、全て制御部４が行う。
【００２３】
次に、インクジェット記録装置１００の動作について説明する。
【００２４】
図３は、インクジェット記録装置１００の制御動作を示すフローチャートであり、記録ヘッド１の往復動作における記録ヘッド１の速度変動を、モータ速度制御、吐出タイミング制御によって、補正する動作を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、モータ駆動部２が、記録ヘッド１を往復移動させる（Ｓ１）。往復移動させる範囲は、印字領域の開始位置から終了位置までである。これによって、エンコーダ３が、往の方向と復の方向とにおける記録ヘッド１の速度情報を求め、この求めた速度情報を、制御部４を介して、メモリ部６に格納する（Ｓ２）。
【００２６】
そして、格納された速度情報を用いて、演算部５が、記録ヘッド１の速度変動の周波数成分を演算する。実施例１では、離散フーリエ変換を用いて、上記周波数を分析する（Ｓ３）。
【００２７】
図４は、実施例１において、毎秒３１７．５ｍｍで記録ヘッド１を動かした場合における記録ヘッド１の速度変動を離散フーリエ変換した図である。
【００２８】
図４における横軸は、離散フーリエ変換後の周波数を示し、縦軸は、それぞれの周波数における速度（変動速度のそれぞれの周波数に対する速度成分）を示す。
【００２９】
周波数分析で求めた速度変動が、画質に影響を与えているかどうかの判断は、記録ヘッド１のモータ駆動速度やプリンタ特性に応じて異なる。また、速度変動を離散フーリエ変換した後において、図４に示すような、それぞれの周波数に対応する速度が規定値以上であれば、記録ヘッド１の振動への影響が大きい。よって、記録ヘッド１の振動を低減させるために、その周波数に対して記録ヘッド１の速度を補正する制御を行う。
【００３０】
上記「規定値」は、記録ヘッド１の速度の０．２％である。０．２％は実験的に求められた値であるので、０．１５％や０．２５％などの別な値でも良い。よって、実施例１では、
３１７．５×０．００２＝０．６３５［ｍｍ／ｓ］
であり、図４において、縦軸の速度が０．６３５［ｍｍ／ｓ］を超えた周波数が、記録ヘッドの振動を低減させるための補正を行う対象となる周波数である（印字濃淡ムラを補正する対象の周波数である）。
【００３１】
図４に示す例において、補正対象として抽出される周波数は、１３［Ｈｚ］、５０［Ｈｚ］、１００［Ｈｚ］である。
【００３２】
周波数成分の抽出作業（演算）（Ｓ３）として離散フーリエ変換を用いたのは、印字濃度ムラの発生原因となる記録ヘッドの周期的な振動の周波数が未知であるため、記録ヘッドの周期的な振動に大きく影響を与えている周波数を探すために行った処理である。しかし、印字濃度ムラの発生原因となる記録ヘッドの周期的な振動の周波数が実験等により既知であれば、周波数に対応したバンドパスフィルタへ通して、その周波数の速度を抽出するようにしてもよい。
【００３３】
次に、印字濃度ムラ周期ごとに、モータ速度制御で抑えることができる印字濃度ムラあるかどうかを判断する（Ｓ４）。
【００３４】
実施例１において、モータ速度制御で抑えることができる振動は、モータ制御により振動の発生を抑え、モータ速度制御では対応できずに発生する振動については、吐出タイミング制御を行う。
【００３５】
モータの速度補正に関して、モータのサーボ制御周期が早ければ早いほど、より細かな制御が可能になるが、サーボ制御周期を早くし過ぎると他の割り込み周期とバッティングする（ぶつかる）ので、あまり早くは出来ない。極端に言えば、制御部４の割り込み制御の全てを、サーボ制御周期に当てることができればサーボ周期を最も短くすることができるが、そういうことは、現実的に厳しい。
【００３６】
図５は、サーボ周期とサーボ周期に対応する周波数を示す図である。
【００３７】
実施例１のモータ速度制御（補正制御を含むモータ速度制御）では、記録ヘッドの振動（印字濃淡ムラの原因となる振動）の位相と逆の位相を、モータ駆動に加えることによって、記録ヘッドの振動を相殺する。このとき、モータのサーボ制御以外の制御に必要な、制御部４への割り込み制御に悪影響が出るほど、上記サーボ制御周期を極端に短くは出来ないという問題があるので、周波数が高い振動について、逆位相の正弦波を与えることは困難である。
【００３８】
印字濃度ムラを抑えるために必要な、印字濃度ムラ１周期に対するモータのサーボ制御（記録ヘッド１の速度制御）の割合は、印字濃度ムラ１周期に対して、２回以上である。具体的には、印字濃度ムラ１周期に対して２回以上、基準速度（本実施例では３１７．５ｍｍ／ｓ）に対するプラスやマイナスの信号を補正信号として加えることによって、振動を抑えることができる。
【００３９】
安定して補正が加えられるのは、サーボ制御の割合が、印字濃度ムラ１周期に対して４回以上のときである。
【００４０】
ここで、実施例１において、サーボ制御周期を２［ｍｓ］とする。このサーボ制御周期を周波数に直せば、５００Ｈｚである。
１／０．００２＝５００［Ｈｚ］
そして、安定した補正となるのは、サーボ制御の割合が、印字濃度ムラ１周期に対して４回以上のときであることから、安定して補正可能な印字濃度ムラの周波数は、１２５Ｈｚである。
５００／４＝１２５［Ｈｚ］
よって、１２５［Ｈｚ］までの周波数であれば、モータ速度制御によって印字濃度ムラを補正することが可能である（Ｓ５１）。モータ速度制御によって印字濃度ムラを補正することができる周波数を求める式は、「（１／サーボ制御周期）／補正回数」である。
【００４１】
図５は、サーボ周期と対応周波数との対応を示す対応表である。
【００４２】
１２５［Ｈｚ］を超える周波数に対しては、吐出タイミング制御によって発生した振動を補正する（Ｓ５２）。記録ヘッド１の走査速度が基準速度よりも遅い区間では、吐出タイミングを遅らせ、走査速度が基準速度よりも速い区間では、吐出タイミングを早める。
【００４３】
記憶させておく補正値に関しては、周期的なものであるので、位置情報（位相）に対して与える補正値（振幅）の１周期分を格納するだけで足りる。
【００４４】
図６は、実施例１において、記録ヘッド１の現在の位置において、モータ速度を制御する場合におけるその補正値と、吐出タイミングを補正する場合におけるその補正値とを示す図である。
【００４５】
図６において、アイドルプーリ２３からたとえば３００．３ｍｍの位置に、記録ヘッド１が存在している場合、モータの速度を、基準速度から＋０．０２％速くし、インクの吐出タイミングを、本来のタイミングよりも１パルス早く設定するように補正する。
【００４６】
実施例１では、補正対象として抽出される周波数が、１３Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚである。そして、記録ヘッド１の速度制御（サーボ速度制御）により安定して補正可能な印字濃度ムラの周波数は１２５Ｈｚであり、これを規定値として判定すれば、抽出された周波数全てが規定値以下となる。このため、抽出された全ての周波数に対して、モータの速度を補正することにより周期的な印字濃度ムラに対する補正処理が行われる。
【００４７】
しかし、実際の印刷時には、モータ速度制御と吐出タイミング制御とを組み合わせて補正するようにしてもよい。これは、印字濃度ムラの周波数（記録ヘッド１の振動周波数）を周波数ごとに分解し、補正対象となる周波数を抽出し、抽出されたそれぞれの周波数に対して、規定値と比較してモータ速度制御または吐出タイミング制御のいずれか一方を行う制御である。ここで、モータ速度制御と吐出タイミング制御とは、異なる周波数に対して行われるので、それぞれの補正が干渉しない（それぞれの補正結果が干渉して画像が乱れることがなく、両方の制御を行うことでそれぞれの補正によって、より画質を高められる）。実施例１では、抽出された補正対象の周波数のそれぞれに対して、１２５Ｈｚを規定値として補正のためのモータ速度制御又は吐出タイミング制御のいずれか一方を行うことを決定する。
【００４８】
実施例１では、印字前に記録ヘッド１を往復動作し、補正方法（モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御）を覚えることによって、周期的な印字濃度ムラに対応する。また、サーボ制御周期と演算部５の処理能力とが、印字動作に影響ない程度に高ければ、印字中にリアルタイムで、補正するようにしてもよい。
【００４９】
上記実施例によれば、モータやプリンタ固有の周期的な印字濃度ムラに対して制御を変化させるので、高画質な出力結果を得ることができる。
【００５０】
図７は、実施例１における制御判断図である。
【００５１】
実施例１は、図７に示すように、記録ヘッド１の速度変動のうちで、比較的、周期が長い速度変動（速度変動の周波数が低いもの）については、モータ速度を制御することによって、抑えることができる。また、記録ヘッド１の速度変動のうちで、比較的、周期が短い速度変動（速度変動の周波数が高いもの）については、インクの吐出タイミングを制御することによって、抑えることができる。
【００５２】
そこで、モータ速度制御によって、印字濃度ムラを抑えることができるモータの速度変動については、モータ速度制御を実行する。モータ速度制御によって印字濃度ムラを抑えることができないモータ速度変動については、インクの吐出タイミング制御によって、印字濃度ムラを抑える。また、モータ速度制御とインクの吐出タイミング制御とを合わせて、印字濃度ムラを抑えるようにしてもよい。
【００５３】
以上によって、印字における周期的な印字濃度ムラを効率的に軽減することができる。
【００５４】
また、上記実施例によれば、周期性のあるモータ振動に特に効果があるので、今まで使えなかったモータ部品をも使うことができ、選別の手間を省くことができる。
【００５５】
つまり、上記実施例は、インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドと、上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録手段とを有する。また、上記実施例は、上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度及びインク吐出タイミングを制御する記録制御手段を有する。また、上記実施例は、上記制御手段は、上記記録ヘッドの周期的な振動のうちで、規定値よりも周波数が低い振動に対して速度を補正するモータ速度制御を行い、上記規定値よりも周波数が高い振動に対して吐出タイミング制御を行う。
【００５６】
この場合、上記記録制御手段は、上記記録ヘッドを駆動させ、記録ヘッドの駆動中に記録ヘッドの位置を検出し、検出された位置から得られる速度情報に基づいて、上記記録ヘッドの周期的な振動を演算により抽出する手段を有する。
【００５７】
さらに、上記記録制御手段は、抽出された周期的な振動の周波数に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を切り替える手段である。
【００５８】
しかも、上記記録制御手段は、モータ速度、インク吐出タイミングのうちの一方を制御し、また、上記モータ速度と上記インク吐出タイミングとを同時に変更する手段である。
【００５９】
そして、上記記録制御手段は、上記走査の速度に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を実行するかどうかを判断する手段である。
【００６０】
加えて、上記記録制御手段は、上記記録ヘッドの周期的な振動の周波数とサーボ制御周期に応じて、モータ速度制御又はインク吐出タイミング制御を実行する手段である。
【００６１】
また、上記実施例を方法の発明として把握することができる。つまり、上記実施例は、インク滴を吐出する複数の記録素子が配列されている記録ヘッドを有するインクジェット記録装置の制御方法において、上記記録素子の配列方向と略直交する方向に、上記記録ヘッドを走査させ、記録媒体上に記録する記録工程を有する。そして、上記記録ヘッド駆動時の位置、速度情報に応じて、モータ速度制御及びインク吐出タイミング制御を実行する記録制御工程を有する。しかも、上記制御工程は、上記記録ヘッドの周期的な振動のうちで、規定値よりも周波数が低い振動に対して速度を補正するモータ速度制御を行い、上記規定値よりも周波数が高い振動に対して吐出タイミング制御を行う工程である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１であるインクジェット記録装置１００を示す構成図である。
【図２】インクジェット記録装置１００を示すブロック図である。
【図３】インクジェット記録装置１００の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例１において、毎秒３１７．５ｍｍで記録ヘッド１を動かした場合における記録ヘッド１の速度変動を離散フーリエ変換した図である。
【図５】サーボ周期とサーボ周期に対応する周波数を示す図である。
【図６】実施例１において、補正値を記録ヘッド１の位置に対して展開させた表を示す図である。
【図７】実施例１における制御判断図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…インクジェット記録装置、
１…記録ヘッド、
２…モータ駆動部、
２１…駆動プーリ、
２２…搬送ベルト、
２３…アイドルプーリ、
３…エンコーダ、
４…制御部、
５…演算部、
６…メモリ部。
【図１】
2008290337.tif 000003
【図２】
2008290337.tif 000004
【図３】
2008290337.tif 000005
【図４】
2008290337.tif 000006
【図５】
2008290337.tif 000007
【図６】
2008290337.tif 000008
【図７】
2008290337.tif 000009