(57)【要約】【課題】本発明の課題は、全てのノズルから吐出するインク液滴の重量及び記録媒体上での着地位置を正確に制御できるインク液滴制御装置を実現し、これにより高画質の画像が得られるインクジェット記録装置を提供することにある。【解決手段】複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置とを有し、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径と、インク液滴の記録媒体上の着地位置を制御するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置と、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】
複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置と、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の着地位置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１又は２において上記インク液滴が複数個吐出されたときの上記受光部の電気信号を積分し、その積分値によりインク液滴の重量又は着地位置を制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１又は２において上記受光部からの電気信号が所定のしきい値を超えた信号に応じてインク液滴の重量又は着地位置を制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１において上記制御装置は上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の重量を算出する手段と、算出された重量値を目標値と比較する手段と、比較結果に基づき上記ノズルから吐出する液滴の重量を増減する手段とを有し、上記インク液滴の重量を所定の範囲に収束するように制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項２において上記制御装置は上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の着地位置を算出する手段と、算出された値を目標値と比較する手段と、比較結果に基づき上記ノズルから吐出する液滴の着地位置を制御する手段とを有し、上記着地位置を所定範囲に収束するように制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項７】
複数ノズルを有する記録ヘッドと、平行光を発生する発光部及びその平行光を受光する受光部を有する光学装置と、上記ノズルから吐出されるインク液滴が上記平行光を通過する位置に上記記録ヘッドを移動する手段と、上記光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項７において上記記録ヘッドを上記平行光と所定の角度をなす第１の位置と、該角度とは異なる角度をなす第２の位置に回転移動する手段を備えたことを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項８において上記記録ヘッドが第１の位置にあるときの上記受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径を制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項１０】
請求項８において上記記録ヘッドが第１の位置にあるときの上記受光部からの電気信号と、上記記録ヘッドが第２の位置にあるときの上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【請求項１１】
複数ノズルを有する記録ヘッドと、平行光を発生する発光部及びその平行光を受光する受光部を有する光学装置と、上記ノズルから吐出したインク液滴が上記平行光を通過したときの受光部の信号からインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御する制御装置を備え、該制御装置は上記ノズルから吐出するインク液滴の複数の吐出パターンと、各パターンに対応したインク液滴の重量及び着地位置の補正値とを記憶するメモリを有し、上記吐出パターンに応じた補正値を用いて制御することを特徴とするインク液滴制御装置及びそれを備えたインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のノズルを有する記録ヘッドからインク液滴を吐出して記録媒体に記録するインクジェット記録装置に係り、特にインク液滴の重量及び記録媒体上の着地位置を制御するインク液滴制御装置を具備したインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−２６０３５０
高速記録を行うためのインクジェット記録装置として特許文献１に示すように、多数のノズルを直線状に配置した記録ヘッドを１個又は複数個備えたマルチノズルインクジェット記録装置が従来より知られている。これは、単一のノズルでは記録する周波数や吐出するインク液滴重量に限界があるため、ノズル数を増加して高速記録を実現するものである。
【０００３】
このように多数のノズルを有する記録装置においては、各ノズルから吐出されるインク液滴の重量及び速さ、吐出方向などがばらつくことが問題となる。画像を記録する場合、これらのばらつきは画像濃度の不均一や、着地位置精度劣化の原因となり、均一濃度領域内における走査方向の筋むらや、画像細部における画像つぶれ、ジャギーと呼ばれるぎざぎざとなって画質を著しく劣化させる。
【０００４】
前記インク液滴の重量及び着地位置変動の一つの原因として、製作精度不良やごみなどによる影響が考えられる。またクロストーク（ノズルの相互干渉）もインク液滴の重量及び着地位置誤差の原因となる。即ち、例えば全数ノズルで同時に吐出する場合と、１ノズルだけで吐出する場合とでは、インク液滴の重量や着地位置が変化するという問題である。このように原因は多岐に亘り、その現象も複雑であるので上記の誤差をなくすのは容易ではない。
【０００５】
この対策として、個々のノズルに対応する圧電素子の駆動方法や、インク液滴の荷電偏向等の制御をノズル毎に個別に調整する技術が上記特許文献１に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の公知技術においてはインク液滴の重量及び着地位置を正確且つ迅速に測定することが大きな課題となる。
【０００７】
即ち、インク液滴重量は通常１０ｎｇから数十ｎｇ程度であり、天秤等でその重量を測定するには吐出液滴を１００万個程度集めなければならないから、ノズル毎にこの作業を繰り返すと相当な時間がかかるという問題がある。特に高速記録用のインクジェット記録装置では、１００以上のノズルを有するのが普通であるから測定に大変な時間を要する。また、乾燥しやすいインクを使用する場合は測定自体が困難であるという問題もある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題を解決したインク液滴制御装置及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００９】
具体的には、本発明の目的は全てのノズルから吐出するインク液滴の重量及び記録媒体上での着地位置を正確に制御できるインク液滴制御装置を実現し、これにより高画質の画像が得られるインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置と、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径を制御する制御装置とを備えたことに一つの特徴がある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置と、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の着地位置を制御する制御装置とを備えたことにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、上記インク液滴が複数個吐出されたときの上記受光部の電気信号を積分し、その積分値によりインク液滴の重量又は着地位置を制御することにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、上記受光部からの電気信号が所定のしきい値を超えた信号に応じてインク液滴の重量又は着地位置を制御することにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記制御装置は上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の重量を算出する手段と、算出された重量値を目標値と比較する手段と、比較結果に基づき上記ノズルから吐出する液滴の重量を増減する手段とを有し、上記インク液滴の重量を所定の範囲に収束するように制御することにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、上記制御装置は上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の着地位置を算出する手段と、算出された値を目標値と比較する手段と、比較結果に基づき上記ノズルから吐出する液滴の着地位置を制御する手段とを有し、上記着地位置を所定範囲に収束するように制御することにある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、複数ノズルを有する記録ヘッドと、平行光を発生する発光部及びその平行光を受光する受光部を有する光学装置と、上記ノズルから吐出されるインク液滴が上記平行光を通過する位置に上記記録ヘッドを移動する手段と、上記光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御する制御装置とを備えたことにある。
【００１７】
本発明の他の特徴は、上記記録ヘッドを上記平行光と所定の角度をなす第１の位置と、該角度とは異なる角度をなす第２の位置に回転移動する手段を備えたことにある。
【００１８】
本発明の他の特徴は、上記記録ヘッドが第１の位置にあるときの上記受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径を制御することにある。
【００１９】
本発明の他の特徴は、上記記録ヘッドが第１の位置にあるときの上記受光部からの電気信号と、上記記録ヘッドが第２の位置にあるときの上記受光部からの電気信号に基づいてインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御することにある。
【００２０】
本発明の他の特徴は、複数ノズルを有する記録ヘッドと、平行光を発生する発光部及びその平行光を受光する受光部を有する光学装置と、上記ノズルから吐出したインク液滴が上記平行光を通過したときの受光部の信号からインク液滴の重量及びインク液滴の着地位置の少なくとも一方を制御する制御装置を備え、該制御装置は上記ノズルから吐出するインク液滴の複数の吐出パターンと、各パターンに対応したインク液滴の重量及び着地位置の補正値とを記憶するメモリを有し、上記吐出パターンに応じた補正値を用いて制御することにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により一層明確に理解される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。
まず本発明にかかるオンデマンド式インクジェット記録装置に用いられるインクジェットノズルについて図２、３、４を用いて説明する。
【００２２】
図３はノズル構造の一例を示すもので３０１はオリフィス（ノズル孔）、３０２は加圧室、３０３は振動板、３０４は圧電素子、３０５は信号入力端子、３０６は圧電素子固定基板、３０７はリストラクタで共通インク供給路３０８と加圧室３０２とを連結し、加圧室３０２へのインク流量を制御する。３０９は振動板３０３と圧電素子３０４とを連結する弾性材料（例えばシリコン接着剤など）、３１０は、リストリクタ３０７を形成するリストリクタプレート、３１１は加圧室３０２を形成する加圧室プレート、３１２はオリフィス（ノズル孔）３０１を形成するオリフィスプレート、３１３は振動板を補強する支持板である。振動板３０３、リストリクタプレート３１０、加圧室プレート３１１、支持板３１３は、例えばステンレス材から作られ、オリフィスプレート３１２はニッケル材から作られている。また、圧電素子固定基板３０６は、セラミックス、ポリイミドなどの絶縁物から作られている。
【００２３】
上記のように構成されたインクジェットノズルにおいてインクは紙面の上方から下方に向かって共通インク供給路３０８、リストリクタ３０７、加圧室３０２、オリフィス３０１の順に流れる。圧電素子３０４は信号入力端子３０５に電圧が印加されているときに伸縮し、印加されなくなれば変形しないように取り付けられている。信号入力端子３０５には後述するアナログ駆動信号がつながれており、吐出タイミングに従って電圧が印加され、加圧室３０２内のインクの一部がオリフィス３０１（ノズル孔）から吐出される。
【００２４】
図４は上記のインクジェットノズルを直線状に１２８個配列して構成した記録ヘッド装置の概略構成図である。４０１は記録ヘッドで、ノズル孔３０１が一直線上に１２８個配列されている。ノズル孔３０１のピッチはこの例では７５ノズル／インチとされている。
【００２５】
この記録ヘッド４０１に圧電素子ドライバ４０２が接続されている。圧電素子ドライバ４０２自体の構成は公知であり、アナログスイッチ４０３、ラッチ４０４、シフトレジスタ４０５が内蔵されている。
【００２６】
シフトレジスタ４０５にはデジタル吐出信号４０７およびシフトクロックＳ−ＣＬＫが入力される。デジタル吐出信号４０７は、１２８個のノズル孔３０１にそれぞれ対応する１２８ビットのシリアルデータである。ここでは論理１の時吐出、論理０の時非吐出と定義する。
【００２７】
ラッチ４０４には、前記シフトレジスタ４０５からの１２８ビットパラレルデータおよびラッチクロックＬ−ＣＬＫが入力される。１２８個のアナログスイッチ４０３のスイッチ端子には、前記ラッチ４０４からの出力が、アナログスイッチ４０３の入力端子には、アナログ駆動信号４０６が入力される。
【００２８】
アナログスイッチ４０３は、スイッチ端子に論理１が印加されているときは、入力端子のアナログ駆動信号４０６をそのまま出力端子に出力し、論理０が印加されているときは、出力端子を開放する。アナログスイッチ４０３の出力端子は、各ノズル３０１の信号入力端子３０５の片側に出力される。前記信号入力端子３０５の他の片側は接地されている。
【００２９】
即ちアナログ駆動信号４０６は、記録ヘッド４０１内のノズルからインクを吐出するための１２８個の圧電素子３０４に共通に印加される駆動信号であり、例えば２４Ｖの台形波形の電圧が用いられるが、もちろんこの他にも種々の駆動波形が知られている。
【００３０】
図２は上記圧電素子ドライバ４０２に印加する信号のタイミングチャートを示す。デジタル吐出信号４０７は、シフトクロックＳ−ＣＬＫに周期して順次シフトレジスタ４０５格納され、１２８個そろったところで今度はラッチクロックＬ−ＣＬＫにより一括してラッチ４０４に格納され、アナログスイッチ４０３のスイッチ端子に出力される。
【００３１】
ラッチクロックＬ−ＣＬＫは、記録媒体の位置に同期して作成される。前記デジタル吐出信号４０７が保持されている間に、前記アナログ駆動信号４０６が入力される。この結果、デジタル吐出信号４０７が論理１のノズルからインクが吐出され、論理０のノズルからは吐出されない。
【００３２】
次に上記記録ヘッド４０１を搭載した本発明のインクジェット記録装置の一実施例を図５、６を用いて説明する。
【００３３】
図５に示すように、記録ヘッド４０１はｘｙｚ方向に移動できるステージに、θ回転軸５０３を介して下向きに装着されている。５０２はｘ方向移動ステージ、５０５はｙ方向移動ステージ、５０６はｚ方向移動ステージ、５０４は記録媒体である。記録ヘッド４０１の高さはｚ方向移動ステージ５０６で制御され、ｘｙ面内の傾きθは回転軸５０３により制御される。
【００３４】
本発明は後述するようにインク液滴の制御装置を備えている点に特徴があるが、その制御を行うための液滴計測部５０７がｘ方向移動ステージ５０２に形成されている。
【００３５】
図６はθ回転軸５０３の説明図であり、図５の記録ヘッド４０１を上から見た図である。前記ステージのｘ、ｙ座標系に対し、角θは図のようにステージｙ軸方向と記録ヘッド４０１のノズル列方向５０９とで定義される。記録時にはｘ方向移動ステージ５０２に固定された記録媒体５０４が主走査し、ｙ方向移動ステージ５０５に固定された記録ヘッド４０１が副走査する。記録時の記録ヘッド４０１の傾きθは、０度の時もあるし、また解像度を合わす目的である角度に傾ける場合もある。
【００３６】
次に本発明にかかるインク液滴制御装置の一実施例を図７を用いて説明する。図に示すようにインク液滴制御装置は大別して計測部５０７、制御部５０８とよりなり、制御部５０８の出力によってインクジェット記録部５０１が制御される。計測部５０７は液滴を光学的に検出する装置で発光光学系５０７ａと受光光学系５０７ｂとからなる。ＬＥＤ等の光源６０１からの拡散光はコリメータレンズ６０２を通して平面平行光６０３となり、テレセントリック光学系６０４を通してＣＣＤリニアセンサ６０５上に結像される。図示したように平面平行光６０３の中に測定対象物である液滴６０６がよぎると、その部分に対応するＣＣＤリニアセンサ６０５がその時間だけ露光されなくなる。このセンサ部５０７自体の構成は公知であり、本実施例で使った装置のＣＣＤリニアセンサ６０５の仕様は、繰り返し精度±０．０６μｍ、露光時間最小４００μｓｅｃというものである。但し、精度が出るのは測定対象６０６をレンズ６０２及び６０４の中央付近にもってきた場合に限られる。
【００３７】
制御部５０８は中央処理装置（以下ＣＰＵと略す）５０８Ａとリードオンリーメモリ（以下ＲＯＭと略す）５０８Ｂとランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭと略す）を備えており、ＲＯＭ５０８Ｂには図１のフローチャートに従って制御するためのプログラムが格納されている。
【００３８】
次に図１のフローチャートに従ってインク液滴制御方法について説明する。この方法は、記録または塗布作業を開始する直前、または作業中の適当な時に随時行うもので記録時のフローではない。また記録時のプリンタシステム全体構成及び動作については特許文献１の記載と同様である。
【００３９】
まず記録走査時における記録ヘッド４０１の傾きθｐを定義する。前記したようにこの傾きは塗工条件（走査線密度）によって決まる。さらにインク液滴の重量及び着地位置の許容誤差範囲Ｓｄｌｉｍ、Ｓｖｄｌｉｍをそれぞれ決定する。上記許容誤差範囲の決定の方法自体は従来より公知である。
【００４０】
計測が開始されると、ステップ１０１で記録ヘッド４０１がｘｙｚステージによって図８に示す位置に移動される。
【００４１】
即ち記録ヘッド４０１は計測装置５０７の発光部５０７ａと受光部５０７ｂとの中間であって、液滴７０１が平行光７０１を通過するような位置に移動される。以下、説明の便宜上測定するノズル位置を原点Ｏとし、図７に示すように記録ヘッド４０１に固定したｘｙｚ座標系を考える。測定するノズルから下方向、つまりｚ方向に１〜１．５ｍｍ離れた位置に前記平行光６０３の中央部がくるように配置される。この距離は、測定後、記録するときの記録媒体と記録ヘッド４０１との距離と等しい。このように配置した後、θ回転軸５０３を使って記録ヘッド４０１を回転させる。
【００４２】
図９に、記録ヘッド４０１の回転後の位置を示す。図は上から見た図である。測定のために記録ヘッド４０１をｘ軸に対しθｍだけ正方向に回転する。これを第１の位置と呼びその時の回転されたｘ軸をｘ１軸とする。回転角度θｍは４５度が望ましいが、もちろん本発明はこれに限定されない。
【００４３】
次に図１にもどり、ステップ１０２で試験吐出されたインク液滴７０１は平行光６０３をよぎった後、図示しないインク吸着物に吸着される。ステップ１０３では、１ノズル分記録ヘッド４０１をノズル列方向に移動させる。初めて計測する場合は記録ヘッド４０１を図８の位置に移動したときにＮｏ．１のノズルが計測対象になるようにする。ステップ１０４では重量補正ルーチンが実行される。
【００４４】
重量補正ルーチンの説明の前に、上記インク液滴７０１が計測装置５０７によってどのように計測されるかを図１２の原理図を用いて説明する。
【００４５】
図の横軸はＣＣＤリニアセンサ６０５上のｘ方向の位置を示す。それは図８に示すインク液滴７０１のｘ方向の位置を示し、ここではその値をｓ１とする。横軸はＣＣＤリニアセンサ６０５の各素子に蓄積された露光量を示す。露光時間は最小４００μｓで可変である。
【００４６】
露光中に平行光６０３をさえぎるものがなければ、露光量は１００％になるとする。しかし例えば図１２に示すような断面が楕円形状をしたインク液滴７０１がさえぎったとすると、露光量は、楕円の半分に比例した量だけ１００％露光量から減ることになる。１発の液滴の露光量減量ΔＥはインク液滴７０１の速度に比例するがかなり小さいため、インク液滴の吐出タイミングに同期を掛けて、１０発ほどを計測すると結果は積算されＳＮ比も高くなる。さらにその後、図１２に示すように、例えば露光量９５％位の位置にしきい値Ｅｔｈを設定し、左エッジＳ１１及び右エッジＳ１２を得る。これよりインク液滴直径Ｓｄ１及びインク液滴位置Ｓｃ１が以下の式で算出される。
Ｓｄ１＝Ｓ１２−Ｓ１１            …（１）
Ｓｃ１＝（Ｓ１２＋Ｓ１１）／２    …（２）
このような演算処理は計測部５０７のＣＣＤリニアセンサ６０５からの検出信号に基づいて制御部５０８のＣＰＵ５０８Ａで行われる。
【００４７】
上記の測定法では露光量減量ΔＥが、インク液滴の速度に依存するが、適当な露光量の位置に設定されたしきい値Ｅｔｈで２値化するため、計測値Ｓｄ１及びＳｃ１には、速度の影響が現れないという特徴がある。またインク液滴７０１の形状が他の形状、あるいはサテライト液滴と呼ばれる小液滴と２滴に分かれている場合でも、重量に影響の大きい一番外側のエッジＳ１１、Ｓ１２で計測するため、重量測定に対し誤差が少ない特徴がある。実際に前記積分の効果と相まって、計測値Ｓｄ１、Ｓｃ１の繰り返し精度は数μｍ程度で得られる。
【００４８】
実際のインク液滴の重量ｍと計測値のインク液滴直径Ｓｄ１との関係は、予めヘッド毎に代表的なノズルで、従来の天秤による方法を用いて測定し、テーブルを作成しておく。インク液滴重量は後述する圧電素子駆動電圧波形を調整することにより制御されるが、この波形調整方法によってインク液滴速度や形状が変わるため、インク液滴重量ｍとインク液滴直径Ｓｄ１との関係も変わってしまう。従って波形調整方法を決めた後に、設定値近傍でのデータを収集しておく。なおこの特性は、一般に同一ヘッド内ではほぼ一定なので、ヘッド毎にとっておくのが望ましい。また、このとき、重量設定値に対応する重量目標値Ｓｄｒと、許容される重量誤差に対応する重量誤差範囲Ｓｄｌｉｍを、インク液滴直径Ｓｄ１の値として求めておく。
【００４９】
次に図１に戻り、ステップ１０４に示す重量補正ルーチンの説明をする。この重量補正ルーチンの一例が図１０に示されており、まずステップ９０１では上述のような原理に従ってインク液滴直径Ｓｄ１及びインク液滴の位置Ｓｃ１が求められる。
【００５０】
更にステップ９０２では予め定められた液滴直径の基準値Ｓｄｒと上記の計測された液滴直径Ｓｄ１の差をとることにより制御偏差Ｓｄｄが求められる。ステップ９０３では上記の制御偏差Ｓｄｄの大きさ（絶対値）と前記重量誤差許容範囲Ｓｄｌｉｍとが比較され｜Ｓｄｄ｜＜Ｓｄｌｉｍの判定がＹＥＳのときはステップ９０７に、ＮＯのときはステップ９０４に進む。
【００５１】
ステップ９０４では上記の制御偏差Ｓｄｄの正負が判定され、正のときはステップ９０６に、負のときはステップ９０５に進む。Ｓｄｄが負のときは、測定された液滴の直径Ｓｄ１が基準値Ｓｄｒより大きいことを示すので、ステップ９０５でインク液滴重量を変化するための制御値Ｄｒｉｖから所定値ｄを引いて、その減算された値によって制御する。ここでインク液滴の重量を変化する方法としては、圧電素子の駆動電圧の大きさを変えたり、パルス幅を変化する方法が知られている。また特許文献１に開示された方法もある。
【００５２】
ステップ９０６では逆にインク液滴重量を変化するための制御値Ｄｒｉｖに所定値ｄを加え、その加算された値によって制御する。
【００５３】
このような制御の結果、インク液滴重量すなわち液滴直径が変化し、更にステップ９０１に戻って同じ測定が繰り返される。以上のループを繰り返して、測定された液滴の直径Ｓｄ１が重量誤差許容範囲Ｓｄｌｉｍに入るとステップ９０３からステップ９０７に進み、最後に測定したインク液滴位置Ｓｃ１が制御部５０８のＲＡＭ５０８Ｃに格納される。この値Ｓｃ１は後述の着地位置補正において使用される。なお、図には示さないが、もし規定回数繰り返してＳｄ１、Ｓｃ１の計測が行われても収束しない場合はエラー処理が行われる。
【００５４】
このようにして測定対象であるノズルから吐出するインク液滴直径Ｓｄ１が目標値Ｓｄｒ近傍の値となり、その結果インク液滴重量も目標値近傍の値に設定される。この測定時間は１回当り約４００μｓであるので、通常であればルーチンを抜けるまでに数ｍｓｅｃを要するに過ぎず、従来の天秤測定とは比較にならない程補正時間が短縮される。
【００５５】
再び図１の説明に戻り、ステップ１０４で上述の重量補正が行われると、次にステップ１０５では全数のノズルについて重量補正が終了したか否か判定される。
全ノズルの重量補正が終了しない場合は、ステップ１０３に戻り記録ヘッド４０１を動かすことにより隣接するノズルを測定対象とする。記録ヘッド４０１の全ノズルの重量補正が終了すると、ステップ１０６に進み、ノズルからの液滴の吐出が停止される。この時点では、各ノズルからの液滴位置Ｓｃ１が制御部５０８のＲＡＭ５０８Ｃに格納されている。
【００５６】
次にステップ１０７に進み、記録ヘッド４０１を図９のｘ２で示す位置に移動する。この位置は記録ヘッド４０１をｘ軸に対してθｍだけ負方向に回転した位置であり、ここでは第２の位置と称する。そして回転されたｘ軸を図示のようにｘ２軸とする。なお、一般に測定部５０７はｙ軸対象の構造であるため、負方向の回転角度を正方向の回転角度θｍと同じにしたが、この正・負の回転角度を等しくする必要はない。
【００５７】
ステップ１０８において再びノズルからインク液滴の吐出を開始し、ステップ１０９で１ノズル分移動した後、ステップ１１０の着地位置補正ルーチンが実行される。
【００５８】
図１１は上記着地位置補正ルーチンのフローチャートを示すもので、まずステップ１００１で前記ＲＡＭ５０８Ｃに格納したインク液滴位置Ｓｃ１を読み出す。更にステップ１００２で、新たにインク液滴位置Ｓｃ２を測定する。ステップ１００３では、この２つの値からインク液滴着地位置のｘ、ｙ座標（ｘ０、ｙ０）を以下のように算出する。
ｘ０＝（Ｓｃ１＋Ｓｃ２）／（２ｃｏｓθｍ）  …（３）
ｙ０＝（Ｓｃ１＋Ｓｃ２）／（２ｓｉｎθｍ）  …（４）
本実施例では記録ヘッド４０１の角度θをθｍに設定したときの液滴位置Ｓｃ１と、−θｍとしたときの液滴位置Ｓｃ２を測定し、この２つの値Ｓｃ１、Ｓｃ２からインク液滴着地位置座標（ｘ０、ｙ０）を求めて記録媒体上での２次元的な着地位置を求めることが一つの特徴になっている。
【００５９】
ステップ１００３において上記のようにして（ｘ０、ｙ０）を算出した後、着地位置の補正の処理に入るが、その処理を説明する前に着地位置の補正方法について図１３を用いて説明する。
【００６０】
図１３のｘ軸、ｙ軸は図９のｘ、ｙ軸と同様にとり、測定するノズルの原点をＯとして下側からノズル面をみた図である。
【００６１】
測定の結果得られたインク液滴の着地位置をＰ０（ｘ０、ｙ０）とすると、着地位置補正によってインク液滴の着地位置をＰ０からＯに補正する必要がある。一般にインク液滴の着地位置を補正する方法にはいくつかの方法があるが、本実施例では特許文献１に開示されている荷電偏向電界方式により着地位置を補正する。この方式によると補正できる方向はノズルが配列された列方向と直交する方向、つまり図１３のｙ軸方向になる。すなわち、図のように点Ｐ０をｙ軸に平行には補正できるが、それ以外の方向には補正できない。従って点Ｐ０を単純に原点Ｏに補正することはできない。
【００６２】
そこで本実施例では、用紙搬送方向とｘ軸との角度をαとし、原点Ｏを通り傾きαの直線Ｌを引き、この直線Ｌ上に着地するように補正する。これを点Ｑとすると原点Ｏからの距離ｓｐｄは次式で表わされる。
ｓｐｄ＝ｘ０／ｃｏｓ  α…（５）
特許文献１にも開示されているように、直線Ｌ上での着地位置補正は一般に吐出時刻の調整で対応できるため、ステップ１００４でこの値ｓｐｄを制御部５０８におけるＲＡＭ５０８Ｃの吐出時刻メモリ領域に格納する。そして記録時に上記荷電偏向電界方式でこの値ｓｐｄを使って着地位置を点Ｑに移せれば、あとは従来の吐出時刻調整により直線Ｌ上で距離ｓｐｄだけ補正すれば着地位置を原点Ｏに移動できる。
【００６３】
さて、次に前記荷電偏向電界方式で具体的に点Ｐ０を点Ｑに補正する方法を説明する。点Ｐ０から直線Ｌへの垂線の足を点Ｑ０と置くと、Ｐ０とＱ０との距離ｓｖｄは次式（６）で表わされる。
ｓｖｄ＝ｙ０  ｃｏｓ  α−ｘ０  ｓｉｎ  α…（６）
同１１のステップ１００５において上記の値ｓｖｄの大きさ（絶対値）が着地位置許容誤差範囲Ｓｖｄｌｉｍと比較され、許容範囲にないときにはステップ１００６に進む。
【００６４】
ステップ１００６では制御偏差ｓｖｄの正負が判定され、正のときはステップ１００８に、負のときはステップ１００７に進む。ステップ１００７ではインク液滴着地位置を制御するための制御値Ｄｅｖ値から所定値Ｃが減算され、その減算された値に応じてインクジェット記録部５０１の荷電偏向電界が制御される。この制御値Ｄｅｖによりインク液滴着地位置を制御する方法は、特許文献１に開示されている。
【００６５】
同様にステップ１００８では、インク液滴着地位置を制御するための制御値Ｄｅｖに所定値Ｃを加算し、その加算された値に応じて荷電偏向電界が制御される。
Ｄｅｖ値が変更されると直ちにインク液滴着地位置が変化するので、その後、すぐにステップ１００９で再びインク液滴位置Ｓｃ２が測定され、ステップ１０１０で新たなｓｖｄが算出される。
【００６６】
この場合、図１３に示すように着地位置点Ｐ０が点Ｐに移動するが、このとき荷電偏向方向の定義によりｘ０は変化しないため、新たなｓｖｄは以下のように計測値Ｓｃ２だけから求められる。
ｓｖｄ＝（ｘ０  ｃｏｓ（θｍ＋α）−
Ｓｃ２  ｃｏｓ  α）／ｓｉｎ  θ…（７）
このように補正後の新たな着地位置Ｐを算出するのには、第２の方向からの計測だけでよいため、その後、ステップ１００５に入り連続して補正動作を繰り返すことができる。これにより、高速な計測及び補正が可能となる。
【００６７】
以上のループを数回繰り返した後、ステップ１００５から下側のパスに抜け、着地位置補正ルーチンを終了する。図には示さないが、もし規定回数繰り返しても収束しない場合はエラー処理となる。
【００６８】
この結果、測定対象のノズルの、インク液滴着地位置は、目標点Ｑ近傍に設定される。従って、あとは記録時に吐出時刻調整で直線Ｌ上で距離ｓｐｄだけ補正すれば着地位置を原点Ｏに移動できる。また前記のように、測定時間は１回あたり約４００μｓなので、通常であれば着地位置補正ルーチンを抜けるまで数ｍｓ程度しかかからない。すなわち本発明によれば、従来のように記録用紙にテストパターンを記録してそれを読み取り、補正する方法に比べて大幅に補正時間を短縮でき、また記録媒体を無駄にすることもない。
【００６９】
なお、本実施例における偏向方法は電界を利用したものであるが、偏向方法はこれ以外に磁界や重力、空気流を利用したものなどが公知であり、これらの偏向方法を用いることもできる。例えば本実施例で、電極の変わりに磁極を付ければ、ローレンツ力による偏向方向はノズル列方向になり、補正方向を変えることができる。
【００７０】
再び図１に戻り、ステップ１１０で着地位置補正が終了するとステップ１１１に移り、全てのノズルについて着地位置補正が終了したか否か判断される。全てのノズルについて補正が行われるとステップ１１２に進み、ノズルからの液滴の吐出が停止され、更にステップ１１３でヘッドを所定位置に移動して全ての処理を終了する。
【００７１】
以上の説明において、ステップ１０２及び１０８でノズルよりインク液滴を吐出する場合、その試験吐出の吐出パターンは実際に記録に使うパターンが望ましい。色々なパターンで記録する場合は代表的なパターンを用いて試験吐出が行われる。しかしディスプレイのパターニングのような場合、塗布する吐出パターンは数種類に限られている場合が多い。そこで、このような場合には、吐出する全て、あるいはほとんどのパターンで試験吐出して計測を行い、前記Ｄｒｉｖ値、Ｄｅｖ値、ｓｐｄ値を、メモリに記憶しておき、実際に記録する場合にはこの値Ｄｒｉｖ，Ｄｅｖ、ｓｐｄを用いて制御を行うことができる。
【００７２】
図１４はこのような制御を行うための制御装置の構成例を示す。同図において１３０１は吐出情報装置、１３０３は吐出制御装置、５０１はインクジェット記録部である。
【００７３】
上述の吐出パターンデータは予め吐出情報装置１３０１内のメモリに格納しておく。実際に記録する場合は吐出パターンデータ１３０２と、それに対するノズル毎の前記Ｄｒｉｖ値、Ｄｅｖ値、ｓｐｄ値を記録制御装置１３０３に出力する。記録制御装置１３０３は特許文献１に開示されているようにそれらの値に応じて、圧電素子駆動電圧波形４０６や吐出タイミング４０７や偏向電圧１３０４を変え、これによりインクジェット記録装置５０１では目標のインク液滴重量及び着地位置を得る。吐出パターンが変更される場合、つまり吐出パターンデータ１３０２が変わる時は、それと同時に対応するノズル毎の前記Ｄｒｉｖ値、Ｄｅｖ値、ｓｐｄ値が記録制御装置１３０３に出力されるので、インクジェット記録装置５０１では吐出パターンデータ１３０２に応じて常に所望のインク液滴重量及び着地位置を得ることが可能となる。
【００７４】
従って本実施例によれば、実際に記録する全てあるいはほとんどの吐出タイミングに対応した条件でインク液滴が吐出されるので、前記クロストークの影響を補正することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数ノズルを有する記録ヘッドと、上記ノズルから吐出されるインク液滴の通路を挟む位置に発光部と受光部を配置した光学装置とを有し、該光学装置の受光部からの電気信号によりインク液滴の重量又は直径と、インク液滴の記録媒体上の着地位置を制御するようにしたので、全てのノズルから吐出するインク液滴の重量及び着地位置を正確に制御できるインク液滴制御装置を実現することが可能となり、これにより高画質の画像が得られるインクジェット記録装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるインク液滴制御装置の液滴制御方法を示すフローチャート。
【図２】本発明にかかるインクジェット記録装置における圧電素子ドライバのタイミングチャート。
【図３】本発明記録装置におけるノズル構造の一実施例を示す断面図。
【図４】本発明記録装置における記録ヘッドの一実施例を示す概略構成図。
【図５】本発明記録装置における記録ヘッドの一実施例を示す構成図。
【図６】記録ヘッドの動作説明図。
【図７】本発明にかかるインク液滴制御装置における液滴計測部の一実施例を示す略図。
【図８】記録ヘッドと液滴計測部との関係を示す略図。
【図９】記録ヘッドの回転方向を説明するための略図。
【図１０】インク液滴制御方法における重量補正ルーチンのフローチャート。
【図１１】インク液滴制御方法における着地位置補正ルーチンのフローチャート。
【図１２】本発明における液滴計測方法の原理説明図。
【図１３】本発明における着地位置補正方法の説明図。
【図１４】本発明にかかるインクジェット記録装置における制御部の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
３０１…オリフィス（ノズル孔）、３０２…加圧室、３０３…振動板、３０４…圧電素子、３０５…信号入力端子、３０６…圧電素子固定基板、３０７…リストリクタ、３０９…弾性材料、３１０…リストリクタプレート、３１１…加圧室プレート、３１２…オリフスプレート、３１３…支持板、４０１…記録ヘッド、４０２…圧電素子ドライバ、４０３…アナログスイッチ、４０４…ラッチ、４０５…シフトレジスタ、４０６…アナログ駆動信号、４０７…デジタル吐出信号、５０１…インクジェット記録装置、５０２…ｘ方向移動ステージ、５０３…θ回転軸、５０４…記録媒体、５０５…ｙ方向移動ステージ、５０６…ｚ方向移動ステージ、５０７…計測装置、５０８…制御部、５０８Ａ…ＣＰＵ、５０８Ｂ…ＲＯＭ、５０８Ｃ…ＲＡＭ、６０１…ＬＥＤ等の光源、６０２…コリメータレンズ、６０３…平面平行光、６０４…テレセントリック光学系、６０５…ＣＣＤリニアセンサ、６０６…測定対象、７０１…インク液滴、１３０１…吐出情報装置、１３０２…吐出パターンデータ、１３０３…記録制御装置、１３０４…偏向電圧、１３０５…ＣＣＤリニアセンサ、
【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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【図１４】
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