(57)【要約】【課題】圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッドにおいて、ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を制御できる構成を備えた記録ヘッドを得ること。【解決手段】２つの圧電変換素子９ａ，９ｂは、ノズル１６を中心に主走査方向の両側にほぼ対称に配置され、電圧Ｖａ，Ｖｂを個別に印加して駆動することができる。つまり、ノズル１６から吐出されるインク液滴１６の吐出方向を、Ｖａ＞Ｖｂとすることで例えば主走査方向７の一端側に向かう方向とすることができ、Ｖｂ＞Ｖａとすることで主走査方向７の他端側に向かう方向とすることができ、Ｖａ＝Ｖｂとすることでノズル配置直下に向かう方向とすることができるので、印加電圧Ｖａ，Ｖｂを、等値を含み適切な値とすることで、ノズル毎に吐出されるインク液滴１６の記録用紙３上の着弾位置が制御できるようになる。【選択図】図４
2008036903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッドにおいて、
各圧力室に設ける前記圧電変換素子は、ノズル位置に対して主走査方向の両側において個別に駆動電圧を印加して駆動制御可能に配置した少なくとも２つの圧電変換素子で構成される、
ことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
ライン方式のインクジェットプリンタにおいて主走査方向での位置ずれを補正する位置ずれ補正装置であって、
ライン型記録ヘッドが、圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段である圧電変換素子として、圧力室毎に、ノズル位置に対して主走査方向の両側において個別に駆動電圧を印加して駆動制御可能に配置した少なくとも２つの圧電変換素子を備え、
通常の画像形成時には主走査方向の両側に配置した前記少なくとも２つの圧電変換素子を同時に駆動して記録用紙上に１つのライン画像を印刷形成する一方、位置ずれ補正データ収集時には主走査方向の一端側に配置した前記少なくとも１つの圧電変換素子と主走査方向の他端側に配置した前記少なくとも１つの圧電変換素子とを交互に駆動して記録用紙上に２つライン画像を印刷形成するノズル吐出制御手段と、
前記ノズル吐出制御手段が位置ずれ補正データ収集時に印刷形成した記録用紙上の２つライン画像それぞれにおいて対応するインク液滴の各着弾位置のずれ量をそれぞれ検出する位置ずれ量検出手段と、
前記ずれ量検出手段が検出した各着弾位置の２つの位置ずれ量から前記２つの圧電変換素子にそれぞれ印加する最適な駆動電圧を求め、それを通常の画像形成時に前記ノズル吐出制御手段の利用に供する位置ずれ補正データ収集手段と、
を備えていることを特徴とする位置ずれ補正装置。
【請求項３】
前記ノズル吐出制御手段は、前記位置ずれ補正データ収集時には、隣接する２以上のノズルからの吐出を休止して次の１つのノズルから吐出を行わせる制御を繰り返すことで、記録用紙上に２ドット以上の連続欠落ドットを挟んで１ドット印刷を繰り返した歯抜けのドット画像を印刷形成することを特徴とする請求項２に記載の位置ずれ補正装置。
【請求項４】
前記ずれ量検出手段は、記録用紙上のライン画像からの反射光を受光する受光手段であって前記ライン型記録ヘッドが備える多数のノズルと同数でかつ配置態様を同じくして配置される多数の受光手段を備え、前記多数の受光手段の出力レベルに基づき前記各着弾位置のずれ量を検出することを特徴とする請求項２に記載の位置ずれ補正装置。
【請求項５】
環境特性をモニターするモニター手段を備え、前記ノズル吐出制御手段は、前記モニター手段のモニター結果に基づき必要に応じて前記位置ずれ補正データ収集時の動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の位置ずれ補正装置。
【請求項６】
電源投入時など所定の時に前記ノズル吐出制御手段を起動し、前記ずれ量検出手段及び前記位置ずれ補正データ収集手段にそれぞれの動作を行わせる動作プログラムを備えていることを特徴とする請求項２に記載の位置ずれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッド、及びライン方式のインクジェットプリンタにおいてライン型記録ヘッドの各ノズルの着弾精度不良に起因する画像位置のずれを補正する位置ずれ補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、広く知られているように、ノズルとこのノズルからインク滴を吐出させるインク滴吐出手段（電気熱変換手段や圧電変換素子等）とを備える記録ヘッド（インクジェットヘッドとも言う）にインクを供給し、その記録ヘッドが有するインク滴吐出手段を入力される画像情報に基づいて駆動することにより記録ヘッドからインクを吐出させ、その吐出されたインクドットを記録用紙上に走査して付着させてインクドットパターン画像を形成する印刷装置である。
【０００３】
具体的には、このインクジェットプリンタでの画像記録動作では、まず、パーソナルコンピュータ等のホスト装置から入力される各種データ及びコマンドを解析し、その解析結果に応じて印刷すべき画像のドット構成と一対一に対応したビットイメージデータである印刷データを作成し、その印刷データをメモリ内のプリントバッファに格納する。次に、当該プリントバッファから印刷データを読み出し、この印刷データに基づいて記録ヘッドを駆動して記録用紙に対してインクドットを吐出させる。これによって、記録用紙上に、その印刷データがインクドットのパターンによる画像として印刷記録される。
【０００４】
このようなインクジェットプリンタには、シリアル方式とライン方式とがある。シリアル方式は、１つの記録ヘッドを記録用紙の幅方向（主走査方向）に移動させて印刷を行う方式である。ライン方式は、主走査方向への１ライン分の印刷を一括して行う方式であり、主に産業用インクジェットプリンタで採用されている。
【０００５】
インクジェットプリンタの記録ヘッドについては、種々の技術が提案されているが、ライン方式においては、記録用紙の全幅に渡る１つの記録ヘッドを、シリコンウェハやガラス等で一体に形成することは、製造方法、歩留まり、発熱、コスト等さまざまな問題があって現実的ではない。そのため、ライン方式では、小さな記録ヘッドの複数個を記録用紙の幅方向（主走査方向）に端部同士が繋がるように並べて配置して印刷幅分の長さを有する長尺のライン型記録ヘッドを形成し、それを用紙搬送方向（副走査方向）に必要な彩色成分数だけ並べて配置し、各ライン型記録ヘッドにおけるそれぞれの記録ヘッドに適当な信号処理を行うことにより、記録用紙に印刷する段階で、記録用紙の全幅に渡る一括記録が行えるようにしている。
【０００６】
このようなライン型記録ヘッドの製造方法として、例えば（特許文献１）では、プリンタヘッドをモジュール化し、そのヘッドモジュールを複数直列に配置して長尺のライン型記録ヘッドを形成する技術を開示している。このヘッドモジュールを副走査方向に並べる方法では、様々な用紙サイズに対応するライン型記録ヘッドの製造が可能であるだけでなく、モジュール単位で性能のチェックができるという利点がある。また、ライン型記録ヘッドを組み立てる際に一部のモジュールに不都合があれば、不良モジュールだけの交換で済むので、生産上の歩留まりの向上が実現できる。このような構成のヘッドを搭載したインクジェットプリンタでは、主走査方向はキャリッジによるスキャンが必要ないので、高速化が図れ、特に産業用のオンデマンド印刷の分野で市場が拡大している。
【０００７】
ところで、この種のインクジェットプリンタでは、高品位な画像記録が求められているので、文字再現の明瞭性や、銀塩写真並みのカラー再現性が重要な課題である。以下、この課題に対処する従来の技術について概説する。
【０００８】
文字再現の明瞭性を低下させる要因としては、エッジ部のシャギー感、揺らぎがあり、また、カラー再現性では、写真画の粒状感、色ずれ、テクスチャーが主要部分を占める。これらの画像欠陥の本質的な原因は、記録用紙上に印刷するドット位置が正規の位置に対しずれていることである。当該位置ずれについてさらに要因分析を進めると、用紙を搬送するための副走査駆動のピッチ変動、いわゆる副走査むら、及び記録ヘッド自体の着弾精度のばらつきが重畳してもたらす結果であることが分かる。
【０００９】
副走査のピッチ変動は、機械的な伝達特性、いわゆるギア精度、搬送ローラの中心軸ずれや駆動制御系の伝達特性が最適化されていない等の複合要因で、副走査の特性に揺らぎが発生している。また、記録ヘッド単体では、吐出用ノズルの加工精度による同軸度のずれ、向きがばらつくので、吐出方向が一定方向に定まらない。さらに、記録ヘッド内に実装される圧電変換素子であるピエゾ素子等のアクチュエータは、その変位量がばらつくので、当然インクを吐出する速度が各ノズル間で異なり、主走査、副走査の両方向の成分でばらつきが発生し、その結果、副走査の着弾位置がばらつくことになる。
【００１０】
以上挙げた問題に対し、記録ヘッド単体の加工精度、組み立て精度を向上させるためには工程での作業時間の長期化による生産効率の低下と、高価な量産装置の導入等で設備費用の経費増大とを招く。また、記録ヘッド内のアクチュエータとして機能するピエゾ素子は、量産レベルで材料の組成、物性を完全に均一化し、変位量のバラツキをゼロにすることは技術的に至難の技であるといわざるを得ない。これらの諸問題を打開することを目的として、従来から物理特性のばらつきの結果による当該位置ずれを前提として、補正するという方向の技術提案がなされている（例えば特許文献２，３）。
【００１１】
即ち、（特許文献２）では、基準吐出タイミングから所定オフセット値だけずれたタイミングでＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色ノズル群から各色インクを吐出できるインクジェットプリンタにおいて、まず、各色ノズル群からのインク吐出タイミングを異なる複数のオフセット値に従って変化させることによって印刷位置の異なるサンプル画像を各色毎に作像してアライメントパターンを作成し、そのアライメントパターンを参照してオフセット値を決定する。その後、各色ノズル群からのインク吐出タイミングを異なる複数のオフセット値に従って変化させたときに作成される複数のグレーパターンをも参照して最終的なオフセット値を決定する技術が開示されている。
【００１２】
また、（特許文献３）では、各ノズル間のバラツキを補正する目的で、記録用紙上に位置ずれ検出用パターンを作成し、目標着弾位置とのずれ量を得て、図９に示す方法で当該ずれ量に応じて画像メモリのマップを更新する技術が開示されている。図９は、シリアル方式のインクジェットヘッドにおける副走査方向の画像位置ずれを補正する動作を説明する概念図（記録用紙上のテストパターン）である。
【００１３】
要約すれば、この（特許文献３）では、実印時解像度が６００ｄｐｉのインクジェットプリンタであれば、テストパターンを印刷するときは、補正精度をアップさせるために１２００ｄｐｉの走査解像度で実行される。当該メモリーマップ（図９）に基づいてテストパターンが印刷され、ずれ検出動作によって各ノズルの印刷ドットずれが算出され、その数値に応じて図示しないＲＡＭ内にあるアドレス変換テーブル（画像メモリのアドレスの変更内容を指示する参照テーブル）を更新するという内容が説明されている。
【００１４】
次に、近年の産業用インクジェットプリンタでは、前述したような高画質化の要求に際し、特に単色での位置ずれや、各色重ね合わせたときの色ずれは、印刷密度の高解像度化に伴ってさらに特に重要な問題となっている。
【００１５】
産業用インクジェットプリンタで用いられているライン型記録ヘッドでは、ヘッドモジュール内のノズルからの着弾精度が重要であり、文字部のシャギー、カラー画像であれば色ずれとなって現れる。しかし、（特許文献３）に開示される技術は、シリアル方式のインクジェットヘッドにおける副走査方向の着弾位置ずれを補正する技術であり、ライン方式のインクジェットヘッドにおける全ノズル個々から主走査方向への着弾位置ずれには対処できない。そのため、ノズルからインク滴を吐出させるインク滴吐出手段に圧電変換素子を用いるライン方式のインクジェットヘッドでは、製造工程において各ラインヘッドの着弾バラツキを作業員が治具等を用いた手作業によって調整する方法を用いている。
【００１６】
このライン方式のインクジェットヘッドにおける着弾位置制御に関しては、ノズルからインク滴を吐出させるインク滴吐出手段に電気熱変換手段を用いたサーマル方式のライン型記録ヘッドについて提案がなされている（例えば特許文献４）。以下、図１０を参照して、その概要を説明する。
【００１７】
図１０では、着弾位置制御に使用するサーマル方式のプリンタヘッドチップの内部構成が示されている。即ち、（特許文献４）では、吐出すべき液体を収容する液室３２と、液室３２内に配置され、エネルギーの供給により液室３２内の液体に気泡を発生させる発熱抵抗体３３と、発熱抵抗体３３による気泡の生成に伴って液室３２内の液体を吐出させるためのノズル３８とを含む液体吐出部を特定方向に複数並設したヘッド３１を備える液体吐出装置において、発熱抵抗体３３は、１つの液室３２内で２分割されており、１つの液室３２内の２つの発熱抵抗体３３にエネルギーを供給するとともに、一方の発熱抵抗体３３と、他方の発熱抵抗体３３とにエネルギーを供給するときのエネルギーの与え方に差異を設け、その差異によってノズル３８から吐出される液体の飛翔特性を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−８６６９５号公報
【特許文献２】特開平９−９９５６６号公報
【特許文献３】特開２００３−２０５６０７号公報
【特許文献４】特開２００４−１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、（特許文献４）に記載の技術では、発熱抵抗体は気泡発生のためにかなり大きな電流を必要とし、例えば、圧電変換素子を駆動してインクを吐出させた場合の２倍〜１０倍の電流消費となる。その結果、駆動回路の大型化やコストアップを招来する。
【００１９】
また、ノズルからのインク液滴吐出量は、一般に、発熱抵抗体に印加する電力の増加に伴って単調に増加することはなく、所定の電力値を超えると急激に増加する傾向を呈するので、気泡発生も急激となる。したがって、複数の発熱抵抗体各々の電流値のバランスを調整するだけでは微妙な高分解能の飛翔方向制御が困難である。
【００２０】
加えて、発熱抵抗体の電力量と発生する気泡体積との関係は非線形であるので、電気的・物理的外乱に対して脆弱であり、所定電力量に対する飛翔方向の再現性が悪い。したがって、着弾位置のバラツク確率が高くなるという問題もある。
【００２１】
要するに、（特許文献４）に記載の技術では、複数の発熱抵抗体の通電制御による気泡形状バランスによる高分解能な着弾位置制御は困難であるといわざるを得ない。加えて、発熱抵抗体を使用したライン型記録ヘッドは、製造時に作業者が治具を用いてその位置ずれ特性を計測して補正電流比を設定する必要があるので、生産効率が悪い。その上、一旦設定された補正値は更新できないので、市場での環境変動や経時変化による着弾位置ずれの変化に対応できない。
【００２２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッドにおいて、ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を制御できる構成を備えた記録ヘッドを得ることを目的とする。
【００２３】
また、本発明は、ライン方式のインクジェットプリンタにおけるライン型記録ヘッドの各モヘッドジュールを上記発明による記録ヘッドで構成し、インクジェット記録における位置ずれの中でも、ライン型記録ヘッドの各ノズルでの着弾精度不良による位置ずれ、色ずれ等の印刷不良を防止することのできる位置ずれ補正装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述した目的を達成するために、本発明は、圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッドにおいて、各圧力室に設ける前記圧電変換素子は、ノズル位置に対して主走査方向の両側において個別に駆動電圧を印加して駆動制御可能に配置した少なくとも２つの圧電変換素子で構成されることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、２つの圧電変換素子は、電圧Ｖａ，Ｖｂを個別に印加して駆動することができる。したがって、ノズルから吐出されるインク液滴の吐出方向を、Ｖａ＞Ｖｂとすることで、例えば主走査方向の一端側に向かう方向とすることができ、Ｖｂ＞Ｖａとすることで、主走査方向の他端側に向かう方向とすることができ、Ｖａ＝Ｖｂとすることで、ノズル配置直下に向かう方向とすることができるので、電圧Ｖａ，Ｖｂを、等値を含み適切な値とすることで、ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を所望の特性に制御することができ、ノズル毎に記録用紙上の着弾位置が制御できるようになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による圧力室に収容するインク液滴をノズルから吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッドによれば、ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を制御してノズル毎に記録用紙上の着弾位置が制御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】
【００２７】
以下に図面を参照して、本発明にかかる記録ヘッド及び位置ずれ補正装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態による記録ヘッド及び位置ずれ補正装置を装備するライン方式のインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す各ライン型記録ヘッドの構成を示す概念図である。図３は、図２に示すヘッドモジュールにおいて本発明の要部構成を示す図である。
【００２９】
図１において、インクジェットプリンタ本体のフレーム１には、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各彩色成分用のライン型記録ヘッド２が、記録用紙３の搬送方向（副走査方向）４に沿って記録用紙３上を幅方向（主走査方向）に跨ぐように、記録用紙３の幅方向両側のフレーム１に固定配置されるが、図１では、理解を容易にするため、Ｋ印刷用のライン型記録ヘッド２−ｋとＣ印刷用のライン型記録ヘッド２−ｃの２つが示されている。
【００３０】
各ライン型記録ヘッド２は、図２に示すように、小さな記録ヘッドであるヘッドモジュール６の複数個（６−１〜６−ｍ）を主走査方向７に端部同士が繋がるように配置し、それを用紙搬送方向（副走査方向）に必要な彩色成分数だけ並べて配置した構成である。
【００３１】
各ヘッドモジュール６は、記録用紙３との対向面に、主走査方向７に沿って多数のノズルを一定間隔で配置したノズル列６ａが副走査方向に複数個（図２では、２列を例示）一定間隔で設けられている。
【００３２】
そして、各ノズル列６ａにおける１つのノズルと１対１の関係で、図３に示すように、吐出すべきインク液を収容する圧力室８を備えている。各圧力室８には、この実施の形態では、インク滴吐出手段として２つの圧電変換素子９ａ，９ｂが設けられている。２つの圧電変換素子９ａ，９ｂは、１つのノズルを挟んで主走査方向７の両側にほぼ対称に配置されている（図４参照）。
【００３３】
図１に戻って、このようなライン型記録ヘッド２のノズルから吐出されるインク液滴の飛翔特性を制御して位置ずれ補正を実施する制御系として、位置ずれセンサ１１と、ずれ量検出回路１２と、制御回路１３と、ヘッド駆動回路１４とを備えている。そのうち、ヘッド駆動回路１４はノズル吐出制御手段に対応し、位置ずれセンサ１１及びずれ量検出回路１２は全体として位置ずれ量検出手段に対応し、制御回路１３は位置ずれ補正データ収集手段に対応している。
【００３４】
位置ずれセンサ１１は、主走査方向と平行した状態で記録用紙３の上方に位置するように、記録用紙３の幅方向両端側のフレーム１に固定されている。位置ずれセンサ１１は、記録用紙３に投光する光源（例えばＬＥＤ）と、受光センサ（例えばＣＣＤ）と、記録用紙３からの反射光を前記受光センサに導くロッドレンズアレイなどの光学系とを備え、所定の画像読み取りシーケンスで、下方を副走査方向４に通過する記録用紙３上におけるテストパターン画像（ライン画像）における各ノズルからの各着弾位置を検出する（図５（ａ），（ｂ）参照）。
【００３５】
ずれ量検出回路１２は、位置ずれセンサ１１が検出した画像レベルから、各着弾位置の基準位置からの主走査方向への位置ずれ量を検出する（図５（ｃ）、図６、図７参照）。
【００３６】
制御回路１３は、ずれ量検出回路１２が検出した位置ずれ量に基づき、各圧力室８における２つの圧電変換素子９ａ，９ｂへの各印加電圧レベルの比を求める（図８参照）。そして、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各ライン型記録ヘッド２について求めた「各圧力室８における２つの圧電変換素子９ａ，９ｂへの各印加電圧レベルの比」を画像形成時に用いる補正データとしてメモリに蓄積する。
【００３７】
ヘッド駆動回路１４には、位置ずれ補正時に、外部の図示省略したテストパターン発生回路からテストパターンが入力される。このテストパターンに従って記録用紙３上に印刷したテストパターン画像（ライン画像）は、２ドット以上の連続欠落ドットを挟んで１ドット印刷を繰り返した歯抜けのドット画像となる。なお、この実施の形態では、テストパターン画像（ライン画像）は、２ドットの連続欠落ドットを挟んで１ドット印刷を繰り返した２ドット歯抜けのドット画像であるとしている。
【００３８】
ヘッド駆動回路１４は、所定の印刷シーケンスの下で、位置ずれ補正時に対象とする１つライン型記録ヘッド２における各圧力室８に設けた２つの圧電変換素子９ａ，９ｂをライン毎に交互に駆動（図４、図６参照）して記録用紙３上に上記のような歯抜けのドット画像であるテストパターン画像を印刷形成させる。これを、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各ライン型記録ヘッド２について実施する。そして、画像形成時では、制御回路１３から補正データを得て２つの圧電変換素子９ａ，９ｂを同時に駆動する。
【００３９】
以下、図４〜図８を参照して、以上のように構成されるこの実施の形態による記録ヘッド及び位置ずれ補正装置の動作について具体的に説明する。なお、図４は、図３に示す１つの圧力室の天井側に設けた２つの圧電変換素子と床面側に設けるノズルとの関係を示す主走査方向断面図及び２つの圧電変換素子による吐出制御態様を説明する概念図である。図５は、図１に示す位置ずれセンサの構成及びずれ量検出回路での位置ずれ検出動作を説明する概念図である。図６は、図５に示す位置ずれ検出動作の詳細を説明する概念図である。図７は、図１に示す位置ずれセンサの検出レベルの比と位置ずれ量との関係特性図である。図８は、図１に示す制御回路が１つの圧力室に設けた２つの圧電変換素子への最適な印加電圧比と着弾位置との関係を説明する図である。
【００４０】
図４において、圧力室８の床面には１つのノズル１６が設けられる。圧力室８の天井側には、下から上に向かって全圧力室に共通の振動板（例えばクロム製薄膜）１７及び共通の電極である下部電極膜（銅などの導電体薄膜）１８が形成される。そして、下部電極膜１８の上部面にＰＺＴなどのセラミック材料を用いて成膜した圧電変換素子９ａ，９ｂがノズル１６の孔径中心１９に対して主走査方向７の両側に適宜距離を置いて対称に積層され、圧電変換素子９ａ，９ｂの上端面に個別の電極である上部電極膜（白金などの導電体薄膜）１９ａ，１９ｂがそれぞれ積層されている。つまり、１つの圧力室８は、２つの圧電アクチュエータを備えている。
【００４１】
今、ヘッド駆動回路１４は、上部電極膜１９ａと下部電極膜１８との間に圧電変換素子９ａに対する電圧Ｖａを印加し、上部電極膜１９ｂと下部電極膜１８との間に圧電変換素子９ｂに対する電圧Ｖｂを印加するとする。そして、説明の容易化を図るため、圧電変換素子９ａ，９ｂは、電界の印加方向である図４中上下方向に伸縮する縦振動モードの圧電効果を呈するとする。その結果、圧力室８の天井板である振動板１７は、圧電変換素子９ａ，９ｂの配置位置直下における部分が図４中上下方向に変位し、圧力室８内の容積（つまり圧力）を増加・減少させ、ノズル１６から記録用紙３に向けてのインク液滴２０の吐出動作が行われる。
【００４２】
図４では、Ｖａ＞Ｖｂの場合を示すので、圧電変換素子９ａの配置位置直下での振動板変位量２１ａは圧電変換素子９ｂの配置位置直下での振動板変位量２１ｂよりも大きくなる。この場合には、圧力室８では、圧電変換素子９ａの配置位置直下での圧力増加割合が大きくなるので、ノズル１６から記録用紙３に向けて吐出されるインク液滴２０は、図４に示すようにノズル１６の孔径中心１９から主走査方向７の一端側（図中右側）にΔｘずれた記録用紙３上の位置ｘ１に着弾する飛翔軌跡を描く。
【００４３】
一方、Ｖａ＜Ｖｂの場合は、上記とは逆の現象が起こり、圧電変換素子９ｂの配置位置直下での振動板変位量２２ｂが圧電変換素子９ａの配置位置直下での振動板変位量２２ａよりも大きくなるので、図示してないが、ノズル１６から記録用紙３に向けて吐出されるインク液滴２０は、ノズル１６の孔径中心１９から主走査方向７の他端側（図中左側）に所定量ずれた記録用紙３上の位置に着弾する飛翔軌跡を描く。
【００４４】
そして、以上の説明から理解できるように、Ｖａ＝Ｖｂの場合は、圧電変換素子９ａの配置位置直下での振動板変位量と圧電変換素子９ｂの配置位置直下での振動板変位量とが等しくなるので、ノズル１６から記録用紙３に向けて吐出されるインク液滴２０は、ノズル１６の孔径中心１９と一致した記録用紙３上の位置ｘ０に着弾する飛翔軌跡を描く。
【００４５】
圧電変換素子の変位量は、印加する電圧レベルに対してほぼ線形に変化するので、図４に示した例で言えば、Ｖａ＝ＶｂからＶａ＞Ｖｂの方向へ変化させる場合、上記のずれ量Δｘは、Ｖａ／Ｖｂの増加に対して単調増加傾向を示す。したがって、印加電圧Ｖａ，Ｖｂの比を変化させることで、インク液滴２０の主走査方向両側における吐出方向（飛翔方向）を制御することが可能となる。これが、制御回路１３が求める補正データの内容である。
【００４６】
次に、図５を参照して位置ずれセンサ１１及びずれ量検出回路１２の構成と動作について説明する。位置ずれセンサ１１は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、記録用紙３上に投光する光源１１ａと、記録用紙３からの反射光を図示しない光学系を通して受け取り記録用紙３上のライン画像（ドット画像）３ａを検出する受光センサ１１ｂとを備えている。受光センサ１１ｂは、ライン記録型ヘッド２のノズル数と同数の受光素子を同様の配置態様で備えており、記録用紙３上のライン画像（ドット画像）３ａを１ドット単位で検出できるようになっている。
【００４７】
図５（ｃ）は、ずれ量検出回路１２の動作を示す。前記したようにこの実施の形態によるヘッド駆動回路１４がテストパターンに従って印刷形成する１ラインの歯抜けドット画像は、主走査方向に２ドットの連続欠落ドットを置いて１ドット印刷を繰り返した２ドット歯抜けのドット画像であるので、図５（ｃ）に示すように、ずれ量検出回路１２には、２ドット置きに検出されたドット画像（イ），（ロ），（ハ）の検出信号が入力される。
【００４８】
図５（ｃ）において、ドット画像（イ）は、受光センサ１１ｂの隣接する２つ受光素子に跨ることなく１つ受光素子で完全に検出されたドット画像であり、その検出レベル（受光センサ１１ｂのセンサアナログ出力）は電圧Ｖ０であることが示されている。
【００４９】
その後の２ドット歯抜け後のドット画像（ロ）は、受光センサ１１ｂの隣接する２つ受光素子で検出された場合を示すが、大部分が一方の受光素子で検出され、残りの小部分が他方の受光素子で検出されたことを示している。この場合には、大部分を検出した一方の受光素子の検出レベルＶ２は残りの小部分を検出した他方の受光素子の検出レベルＶ１よりも相当に大きくなることが示されている。
【００５０】
そして、その後の２ドット歯抜け後のドット画像（ハ）は、受光センサ１１ｂの隣接する２つ受光素子が等分に検出した場合を示す。この場合は、双方の受光素子の検出レベルＶ３，Ｖ４は、等しくなる。
【００５１】
以上のように、２つの受光素子で検出できた場合の２つの検出電圧は、共に１つの受光素子で完全に検出できた場合の検出電圧よりも小さい。そして、２つの受光素子で検出できた場合の２つの検出電圧は、等値である場合と、等値でない場合とがある。等値でない場合は、その大小関係から、主走査方向のどの側にどれだけずれているかがわかる。
【００５２】
ヘッド駆動回路１４は、２番目のライン画像印刷では、使用する圧電変換素子を切り替えるので、以上に示した１番目のライン画像と同様に、各ノズルに対する印刷ドット位置のずれ量が検出される。
【００５３】
そこで、ずれ量検出回路１２は、対象とする１つのライン型記録ヘッド２の一方の端部に位置するノズルから吐出されたインク液滴のドット画像が対応する１つの受光素子で検出できるので、その検出レベル（受光センサ１１ｂのアナログ出力レベル）を基準に「ずれ量及びその方向」を検出し、以降の２ドット歯抜けの位置では隣接２つの受光素子の一方を基準にして「ずれ量及びその方向」を検出するように構成されている。
【００５４】
図６を参照して、ずれ量検出回路１２の動作をより具体的に説明する。図６では、（ａ）対象とするライン型記録ヘッド２のノズル位置と、（ｂ）記録用紙３上のドット着弾位置と、（ｃ）ずれ量検出回路１２に入力する受光センサ１１ｂのアナログ出力レベルと、（ｄ）各ノズル位置に対する受光センサ１１ｂの受光位置との関係が示されている。
【００５５】
位置ずれ量の検出は、２つのライン画像を用いて行うが、各ノズルでの吐出制御は、図６に示す例で言えば、ノズル＃１，＃４，＃７を用いた２つのライン画像形成、ノズル＃２，＃５，＃８を用いた２つのライン画像形成、・・という順序で行われる。ここでは、ノズル＃１，＃４，＃７を用いた２つのライン画像を用いる場合について説明する。
【００５６】
第１番目のライン画像形成では、各ノズルにおける２つの圧電変換素子にそれぞれ印加する電圧Ｖｐｌ，Ｖｐｒのうち、例えば主走査方向の一端側（図中左側）に配置される圧電変換素子に電圧Ｖｐｌを印加する。ノズル＃１，＃４，＃７からインク液滴が、実線矢印で示す方向（主走査方向の他端側に向かう方向）に吐出されるとする。
【００５７】
ノズル＃１から吐出されたインク液滴の着弾位置Ｘｌは、センサ位置Ｎ＋２，Ｎ＋３に跨っているので、センサ位置Ｎ＋２では検出電圧Ｖ１が得られ、センサ位置Ｎ＋３では検出電圧Ｖ２が得られる。この場合、着弾位置Ｘｌは、大部分がセンサ位置Ｎ＋２側に位置し、残りの少部分がセンサ位置Ｎ＋３側に位置しているので、センサ位置Ｎ＋２での検出電圧Ｖ１がセンサ位置Ｎ＋３の検出電圧Ｖ２よりも大きい。このときの検出電圧Ｖ１，Ｖ２の比「Ｖ２／Ｖ１」は、着弾位置Ｘｌがセンサ位置Ｎ＋２の中心から主走査方向の他端側に向かって所定量Δｘｌずれていることを示す。
【００５８】
第２番目のライン画像形成では、主走査方向の他端側（図中右側）に配置される圧電変換素子に電圧Ｖｐｒを印加する。ノズル＃１，＃４，＃７からインク液滴が、破線矢印で示す方向（主走査方向の一端側に向かう方向）に吐出されるとする。
【００５９】
ノズル＃１から吐出されたインク液滴の着弾位置Ｘｒは、センサ位置Ｎ＋１，Ｎ＋２に跨っているので、センサ位置Ｎ＋１では検出電圧Ｖ１’が得られ、センサ位置Ｎ＋２では検出電圧Ｖ２’が得られる。この場合、着弾位置Ｘｒは、大部分がセンサ位置Ｎ＋１側に位置し、残りの少部分がセンサ位置Ｎ＋２側に位置しているので、センサ位置Ｎ＋１での検出電圧Ｖ１’がセンサ位置Ｎ＋２の検出電圧Ｖ２’よりも大きい。このときの検出電圧Ｖ１’，Ｖ２’の比「Ｖ１’／Ｖ２’」は、着弾位置Ｘｒがセンサ位置Ｎ＋２の中心から主走査方向の一端側に向かって所定量Δｘｒずれていることを示す。
【００６０】
以下同様に、ノズル＃４に対してはセンサ位置Ｎ＋５を基準して位置ずれ量を検出し、ノズル＃７に対してはセンサ位置Ｎ＋８を基準して位置ずれ量を検出するが、ノズル＃１での比「Ｖ２／Ｖ１」に対する位置ずれ量Δｘｌの値、比「Ｖ１’／Ｖ２’」に対する位置ずれ量Δｘｒの値は、それぞれ、例えば図７に示す変換テーブルを参照して求める。
【００６１】
図７では、第１番目のライン画像でのノズル＃１での比「Ｖ２／Ｖ１」と位置ずれ量Ｘとの関係が示されている。これは、実際に着弾位置Ｘｌをずらしながら比「Ｖ２／Ｖ１」の変化をプロットしたものであり、単調増加特性となる。Ｖ２／Ｖ１＝１の場合の位置ずれ量Ｘは、受光センサ１１ｂの受光位置Ｎ＋２の中心から主走査方向の他端側に１／２ドットずれていることを示す。ノズル密度が６００ｄｐｉであれば、受光センサ１１ｂも同数の６００ｄｐｉであるが、画素ピッチは４２μｍであるので、この場合の１／２ドットは、２１μｍということになる。
【００６２】
比「Ｖ１’／Ｖ２’」に対する位置ずれ量Δｘｒの値も同様に、実際に測定して用意することができる。つまり、ずれ量検出回路１２では、第１番目のライン画像に対する図７に示す変換テーブルと、第２番目のライン画像に対する図７に相当する変換テーブルとをそれぞれメモリに記憶しており、ノズル毎に、得られた比「Ｖ２／Ｖ１」から位置ずれ量Δｘｌを求め、得られた比「Ｖ１’／Ｖ２’」から位置ずれ量Δｘｒを求め、それぞれを制御回路１３に与える。
【００６３】
ここで、上記したノズル＃１での吐出制御では、実際に２つの圧電変換素子を同じ電圧（Ｖｐｌ＝Ｖｐｒ）で同時に駆動したときの着弾位置は、Δｘｒ＝Δｘｌであれば位置ずれはゼロであるが、ここではΔｘｒ＞Δｘｌであるので、主走査方向の一端側（図中左側）にずれることになる。
【００６４】
即ち、制御回路１３では、図８（ｂ）に示す変換テーブルを用いて、ノズル毎に、位置ずれ量の比「Δｘｌ／Δｘｒ」から最適な印加電圧の比「Ｖｐｒ／Ｖｐｌ」を求め、それをメモリに蓄積する。図８（ａ）は、図６に示したノズル＃１に関する受光センサ位置Ｎ＋２での検出状態を抜き出して示したものである。前記したように、第１番目のライン画像では、電圧Ｖｐｒ＝０として電圧Ｖｐｌを印加した場合の着弾位置Ｘｌは、受光センサ位置Ｎ＋２の中心から主走査方向の他端側（図中右側）にΔｘｌだけずれている。また、第２番目のライン画像では、電圧Ｖｐｌ＝０として電圧Ｖｐｒを印加した場合の着弾位置Ｘｒは、受光センサ位置Ｎ＋２の中心から主走査方向の一端側（図中左側）にΔｘｒだけずれている。
【００６５】
図８（ｂ）では、縦軸が位置ずれ量Ｘを示し、横軸が２つの圧電変換素子への印加電圧の比「Ｖｐｒ／Ｖｐｌ」を示している。２つの圧電変換素子への印加電圧の比「Ｖｐｒ／Ｖｐｌ」を変えて２つの圧電変換素子を同時に駆動して吐出動作を行わせると、着弾位置は、一般に図８（ｂ）に示すように変化する。図８（ｂ）において、印加電圧Ｖｐｒ＝０での着弾位置の位置ずれ量ＸはΔｘｌである。印加電圧Ｖｐｌ＝０での着弾位置の位置ずれ量Ｘは−Δｘｒである。印加電圧Ｖｐｒ＝Ｖｐｌでの着弾位置の位置ずれ量ＸはΔｘｌ−Δｘｒの中間点である。そして、位置ずれ量Ｘ＝０となるための比「Ｖｐｒ／Ｖｐｌ」は、比「Δｘｌ／Δｘｒ」であることが解る。以上の方法で、制御回路１３では、ノズル毎に、２つの圧電変換素子の最適な印加電圧比を求め、メモリにノズルと１対１の関係で蓄積する。
【００６６】
ところで、ヘッドモジュール６は、環境変動によるインク粘度の特性変化等によって着弾位置が変化する。その場合に備えて、インクジェットプリンタ内に環境特性をモニターする手段を設け、所定の温度変化・湿度変化に応じて前述した複数ドット歯抜けのテストパターン画像を形成し、前記の方法で着弾位置ずれを確認し、そのレベルに応じて位置ずれを補正できるようにしている。
【００６７】
また、経時変化における着弾位置ずれの変動については、電源投入時など所定の時に、ヘッド駆動回路１４を起動し、位置ずれセンサ１１，ずれ量検出回路１２及び制御回路１３にそれぞれの動作を行わせる動作プログラムを備え、常に位置ずれのない画像品質が得られるようにしている。
【００６８】
以上、説明したように、この実施の形態によれば、ノズルからインク液滴を吐出させるインク液滴吐出手段に圧電変換素子を用いる記録ヘッド（ライン方式のインクジェットヘッド（ライン型記録ヘッド）を構成する各ヘッドモジュール）では、各圧力室に、ノズル位置に対して主走査方向の両側において個別に駆動電圧を印加して駆動制御可能に配置した２つの圧電変換素子を設けたので、各ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を制御することが可能となる。
【００６９】
そして、各圧力室に２つの圧電変換素子を設けたライン型記録ヘッドを装備したインクジェットプリンタでは、記録用紙に印刷した２つの圧電変換素子の一方と他方を交互に用いた２つのテストパターンライン画像からノズル毎に着弾位置の位置ずれ量を検出し、各ノズルにおける２つの圧電変換素子に印加する電圧の最適値を求める手段を備え、画像形成時には前記求めた最適値を用いて各ノズルにおける２つの圧電変換素子を同時に駆動するので、ノズル毎に着弾位置にずれが生じないようにすることができる。
【００７０】
したがって、従来のように製造工程において作業員が各ライン型記録ヘッドの着弾バラツキを手作業で治具等を用いて調整する必要がなく、大幅なコストの低減が可能になる。また、２つの圧電変換素子を用いた場合は、（特許文献４）に開示されるようなサーマル方式に比べて、着弾位置の微妙な調整が可能であるので、文字再現の向上、色ずれ低減によるカラー画質の向上が期待できる。
【００７１】
さらに、市場での環境変動や経事変化においても、これらの要素を加味した起動シーケンスを設けることで、自動的に着弾位置を補正できるようにする措置を簡単に採ることができ、ライン型記録ヘッドのヘッドモジュール交換においてもサービスマンのメンテナンス作業が非常に楽になるという効果もある。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明にかかる記録ヘッドは、ノズルから吐出されるインク液滴の主走査方向への飛翔特性を制御してノズル毎に記録用紙上の着弾位置を制御するのに有用であり、特に着弾位置ずれが問題になるライン型記録ヘッドのヘッドモジュールとして好適である。
【００７３】
また、本発明にかかる位置ずれ補正装置は、ライン方式のインクジェットプリンタにおいて、ライン型記録ヘッドの各ノズルの着弾精度不良による位置ずれ、色ずれ等の印刷不良を防止するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態による記録ヘッド及び位置ずれ補正装置を装備するライン方式のインクジェットプリンタの構成を示すブロック図
【図２】図１に示す各ライン型記録ヘッドの構成を示す概念図
【図３】図２に示すヘッドモジュールにおいて本発明の要部構成を示す図
【図４】図３に示す１つの圧力室の天井側に設けた２つの圧電変換素子と床面側に設けるノズルとの関係を示す主走査方向断面図及び２つの圧電変換素子による吐出制御態様を説明する概念図
【図５】図１に示す位置ずれセンサの構成及びずれ量検出回路での位置ずれ検出動作を説明する概念図
【図６】図５に示す位置ずれ検出動作の詳細を説明する概念図
【図７】図１に示す位置ずれセンサの検出レベルの比と位置ずれ量との関係特性図
【図８】図１に示す制御回路が１つの圧力室に設けた２つの圧電変換素子への最適な印加電圧比を求める動作を説明する図
【図９】従来の技術（特許文献３）によるシリアル方式のインクジェットヘッドにおける副走査方向の画像位置ずれを補正する動作を説明する概念図
【図１０】従来の技術（特許文献４）による着弾位置制御に使用するサーマル方式のプリンタヘッドチップの内部構成を示す分解斜視図
【符号の説明】
【００７５】
１    装置本体のフレーム
２    ライン型記録ヘッド
２−ｋ    Ｋ印刷用のライン型記録ヘッド
２−ｃ    Ｃ印刷用のライン型記録ヘッド
３    記録用紙
３ａ    ドット画像
４    用紙搬送方向（副走査方向）
６（６−１〜６−ｍ）    ヘッドモジュール
６ａ    ノズル列
７    主走査方向
８    圧力室
９ａ，９ｂ    圧電変換素子
１１    位置ずれセンサ
１１ａ    光源
１１ｂ    受光センサ
１２    ずれ量検出回路
１３    制御回路
１４    ヘッド駆動回路
１６    ノズル
１７    振動板
１８    下部電極膜（共通電極）
１９ａ，１９ｂ    上部電極膜（個別電極）
２０    インク液滴
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ    振動板変位量
【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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