(57)【要約】【課題】キャリッジの走査時の姿勢変動を抑制して記録位置のずれを解消し、画質を向上させることができるインクジェット記録方法およびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを走査しながら記録を行うインクジェット記録方法が、キャリッジの走査中に、キャリッジの走査方向の位置と姿勢変動とを検知するステップと、走査方向の各位置における姿勢変動を打ち消すように、各位置においてキャリッジの姿勢をそれぞれ補正するステップと、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを走査しながら記録を行うインクジェット記録方法であって、前記キャリッジの走査中に、該キャリッジの走査方向の位置と姿勢変動とを検知するステップと、前記走査方向の各位置における姿勢変動を打ち消すように、前記各位置において前記キャリッジの姿勢をそれぞれ補正するステップと、を含むインクジェット記録方法。
【請求項２】
前記キャリッジの走査方向の位置と姿勢変動とを検知するステップの後に、前記走査方向の各位置における姿勢変動を打ち消すための補正データを作成するステップを含み、前記キャリッジの姿勢をそれぞれ補正するステップは、前記補正データに基づいて行われる、請求項１に記載のインクジェット記録方法。
【請求項３】
前記キャリッジの姿勢をそれぞれ補正するステップは、前記キャリッジを、前記走査方向に直交する面内で移動させることを含む、請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
【請求項４】
インクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを走査しながら記録を行うインクジェット記録装置であって、走査中の前記キャリッジの走査方向の位置を検知するキャリッジ位置検知装置と、走査中の前記キャリッジの姿勢変動を検知するキャリッジ姿勢検知装置と、前記キャリッジ位置検知装置と前記キャリッジ姿勢検知装置との検知結果に基づいて、該キャリッジの走査方向の位置に応じて該キャリッジの姿勢を補正するキャリッジ姿勢補正装置と、を備えているインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記キャリッジ姿勢補正装置は、前記キャリッジに設けられ、前記キャリッジを支持するレールと前記キャリッジとの連結部を、前記キャリッジの走査方向に直交する面内で移動させるものである、請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記キャリッジ姿勢補正装置は、前記キャリッジを支持するレールを支える少なくとも１つの支持部材に設けられ、前記レールを、前記キャリッジの走査方向に直交する面内で移動させるものである、請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記キャリッジ位置検知装置と前記キャリッジ姿勢検知装置との検知結果に基づいて、該キャリッジの走査方向の位置と姿勢変動との関係を求めて、前記キャリッジの姿勢を補正するための補正データを作成するコントローラをさらに含み、前記キャリッジ姿勢補正装置は前記補正データに従って前記キャリッジの姿勢を補正するものである、請求項４から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年広く普及しているインクジェット記録装置は、記録媒体に向けて吐出するインク滴からなるドットによって画像を形成するものであり、ドットの付着位置（記録位置）や密度によって画質が左右される。インクジェット記録装置が高品位な画像を記録するためには、記録位置の精度を高くする必要がある。しかしながら、記録ヘッドや記録装置を構成する各部材自体が有する寸法誤差や、それらの部材を組み立てる際に生じる組立誤差を、完全に避けることはできない。これらの誤差は、記録位置のずれとなって現れ、画質を損なう一つの要因となる。
【０００３】
そこで、個々の記録ヘッドや記録装置に特有の記録位置のずれを補正するための技術が提案されている。例えば、往復移動する記録ヘッドの往路と復路の記録位置のずれを補正するために、または、複数の記録ヘッド同士の間の記録位置のずれを補正するために、記録ヘッドに供給する画像データのタイミングを調整する方法が開示されている（特許文献１，２）。これらは、記録ヘッドからのインク滴吐出のタイミングをずらして記録位置のずれを補正する方法である。また、キャリッジ上における記録ヘッドの取付け位置（取付け角度）を、主走査方向と交わる方向について調整することにより、副走査方向の記録位置のずれを補正する方法が提案されている（特許文献３）。特許文献１〜３の方法は、基本的に、主走査領域全体において記録位置のずれが平均的に小さくなるように補正を行う方法である。
【０００４】
近年、インクジェット記録装置により高品位な画質が望まれ、走査中のキャリッジ自体の姿勢変動に伴う記録位置のずれに基づく画質低下が問題にされるようになってきた。キャリッジの姿勢変動は、記録媒体に対する記録ヘッドからインク滴の吐出角度、すなわちインク滴の速度成分に変動を与える。走査中のキャリッジ自体の姿勢変動による記録位置のずれは、特許文献１〜３の方法によって精度良く補正できない。
【０００５】
また、大きな記録媒体に記録可能な、比較的大型のインクジェット記録装置の需要が広がっている。インクジェット記録装置が比較的小型である場合には、記録ヘッドの姿勢変動も小さく、画像形成上の問題となることは少ない。しかし、大型のインクジェット記録装置では、キャリッジの走査距離が長く、キャリッジを主走査方向に案内支持するためのレールの僅かな反りなどの機構的要因に基づく記録ヘッドの姿勢変動が比較的大きく、画質低下を引き起こすおそれがある。
【０００６】
そこで、記録ヘッドを搭載したキャリッジの位置に応じて記録位置のずれが変動しても、個々のキャリッジの位置で適切に記録位置を補正する方法が開示されている（特許文献４）。この方法では、主走査領域内の複数の位置でテストパッチを記録し、記録されたテストパッチから、それぞれの位置に対応した記録位置のずれ量を測定する。そして、それぞれの位置毎に測定した記録位置のずれ量に基づいて補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９６６４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８４１２４号公報
【特許文献３】特開２００８−１８３９０３号公報
【特許文献４】特開２００９−１４３１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献４に記載された発明のように、記録されたテストパッチから記録位置のずれ量を測定してそれに基づいて補正する方法では、キャリッジの姿勢変動自体のみが補正値に反映されるわけではない。すなわち、テストパッチが記録される記録媒体の状態や、記録媒体を下方から支えるプラテンの平坦性など、記録位置のずれ量を計測した際の多くの要素が補正値に反映される。キャリッジの姿勢変動に伴う記録位置のずれを高い精度で補正するためには、これらの不確定な要素を少なくして、キャリッジの姿勢変動をより直接的に検知することが望ましい。
【０００９】
本発明の目的は、キャリッジの走査時の姿勢変動を抑制して記録位置のずれを解消し、画質を向上させることができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の、インクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを走査しながら記録を行うインクジェット記録方法は、キャリッジの走査中に、キャリッジの走査方向の位置と姿勢変動とを検知するステップと、走査方向の各位置における姿勢変動を打ち消すように、各位置においてキャリッジの姿勢をそれぞれ補正するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の、インクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを走査しながら記録を行うインクジェット記録装置は、走査中のキャリッジの走査方向の位置を検知するキャリッジ位置検知装置と、走査中のキャリッジの姿勢変動を検知するキャリッジ姿勢検知装置と、キャリッジ位置検知装置とキャリッジ姿勢検知装置との検知結果に基づいて、キャリッジの走査方向の位置に応じてキャリッジの姿勢を補正するキャリッジ姿勢補正装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、走査中のキャリッジの姿勢変動を抑えて記録位置のずれを抑制し、記録品質を向上させることができ、しかも製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置のキャリッジの姿勢変動を説明するための概略図である。
【図３】図１に示すインクジェット記録装置のキャリッジを示す平面図である。
【図４】図１に示すインクジェット記録装置のキャリッジを示す側面図である。
【図５】図１に示すインクジェット記録装置の制御部を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態のインクジェット記録方法のフローチャートである。
【図７】（ａ）は、本発明の一実施形態のインクジェット記録方法による補正前のキャリッジの位置と回転角の関係を示すグラフ、（ｂ）は補正後のキャリッジの位置と回転角の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態のインクジェット記録装置のキャリッジを示す側面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の他の実施形態のインクジェット記録方法による補正前のキャリッジの位置と回転角の関係を示すグラフ、（ｂ）は補正後のキャリッジの位置と回転角の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［インクジェット記録装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態である比較的大型のインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。このインクジェット記録装置は、脚状の下側フレーム１０７に上側フレーム１０６が支持されている。上側フレーム１０６内には、メインレール１０１と、サブレール１０２と、キャリッジエンコーダ１０４と、プラテン１０５とが、互いに平行に主走査方向に延びるように配置されている。メインレール１０１は、両端が上側フレーム１０６に固定され、メインレール１０１の自重等に起因する中間部分のたわみを抑えるために複数の支持部材１０３によって下方から支えられている。メインレール１０１は、キャリッジ１００を主走査方向（ｘ方向）に移動可能に支持する。サブレール１０２は、全長にわたって上側フレーム１０６に固定されてたわみが抑えられている。サブレール１０２は、メインレール１０１によって案内されるキャリッジ１００の姿勢を保持する役割を果たす。図３，４に示すように、メインレール１０１とサブレール１０２は、キャリッジに付属する２つのキャリッジ軸受け部材３０１によって連結されている。
【００１６】
キャリッジ１００は、記録データに従ってインク滴を吐出する記録ヘッドを搭載しており、図３，４に示すように、２つのサブレール支持部材３０２によってサブレール１０２に連結されている。キャリッジ１００は、キャリッジモータ５０７（図５参照）に駆動されて、メインレール１０１およびサブレール１０２に案内されながら主走査方向（ｘ方向）に往復走査する。キャリッジ１００にはキャリッジエンコーダセンサ５０４（図５参照）が搭載されており、このキャリッジエンコーダセンサ５０４が、主走査方向に延びるキャリッジエンコーダ１０４を読み取ることによって、キャリッジ１００の位置を検出できる。すなわち、キャリッジエンコーダ１０４とキャリッジエンコーダセンサ５０４が、本実施形態におけるキャリッジ位置検知装置を構成している。
【００１７】
プラテン１０５は、上側フレーム１０６内に挿入された記録媒体を下方から支えて、キャリッジ１００に搭載された記録ヘッドによって記録可能な位置に保持する平面板である。記録媒体は、不図示の搬送ローラにより、プラテン１０５上を副走査方向（ｙ方向）に搬送される。プラテン１０５および搬送ローラ等は、下側フレーム１０７に取り付けられている。
【００１８】
本実施形態のキャリッジ１００の姿勢変動について、図２〜４を参照して説明する。サブレール１０２は上側フレーム１０６に固定されて比較的精度良く直線状に保たれているのに対し、メインレール１０１は僅かにｚ方向に湾曲している可能性がある。この場合、メインフレーム１０１自体の高低差により、キャリッジ１００は、サブレール１０２を中心として回転する姿勢変動（ローリング）が発生しようとする。キャリッジ１００の重量のほとんどはメインレール１０１にかかっており、それによるメインレール１０１のたわみが、２つのキャリッジ軸受け部材３０１を支点としてキャリッジ１００、ひいては記録ヘッドの姿勢変動を発生させようとする。メインレール１０１のたわみは複数の支持部材１０３によってある程度補正されるが、製造工程上どうしてもメインレール１０１の僅かな湾曲を避けることはできない。
【００１９】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、各キャリッジ軸受け部材３０１に、キャリッジ姿勢検知装置として、キャリッジ１００のローリングを検知する角加速度センサ（ジャイロスコープ）４０１が搭載されている。角加速度センサ４０１は、物体の角度や角速度を検出可能であり、デジタルカメラや携帯電話機の手ぶれ検出に活用されている計測器である。本実施形態では、角加速度センサ４０１がキャリッジ１００の回転角θを計測する。
【００２０】
さらに、各キャリッジ軸受け部材３０１に、キャリッジ姿勢補正装置として圧電アクチュエータ４０２が搭載されている。この圧電アクチュエータ４０２が作動すると、キャリッジ１００に付属するキャリッジ軸受け部材３０１の、メインレール１０１との連結部の位置をｚ方向に移動させることができる。すなわち、圧電アクチュエータ４０２が、キャリッジ軸受け部材３０１とメインレール１０１との連結部を移動させることにより、キャリッジ１００を移動させることができる。
【００２１】
［制御部］
図５は、本実施形態のインクジェット記録装置の制御部を説明するためのブロック図である。主制御部であるコントローラ５００は、ＣＰＵ（central processing unit）５０１と、ＲＯＭ（read only memory）５０２と、ＲＡＭ（random access memory）５０３とを有している。ＣＰＵ５０１は、例えばマイクロコンピュータである。ＲＯＭ（read only memory）５０２は、プログラムや所要のテーブルやその他の固定データを格納している。ＲＡＭ（random access memory）５０３は、作業用の領域を有している。コントローラ５００には、前記した角加速度センサ４０１およびキャリッジエンコーダセンサ５０４と、モータドライバ５０５，５０６が接続されている。モータドライバ５０５は圧電アクチュエータ４０２を駆動するドライバであり、モータドライバ５０６はキャリッジモータ５０７を駆動するドライバである。
【００２２】
［キャリッジ姿勢調整］
本実施形態のインクジェット記録装置は、電源がオンされるとキャリッジ姿勢調整を実行して、キャリッジ１００の姿勢の補正値を算出する。このキャリッジ姿勢調整のフローチャートを図６に示している。
【００２３】
キャリッジ姿勢調整が開始されると、ＣＰＵ５０１は、圧電アクチュエータ４０２を用いたキャリッジ１００の姿勢を補正することなく（Ｓ６０１）、キャリッジ１００の走査を開始する（Ｓ６０２）。キャリッジ１００の走査中に、随時、キャリッジエンコーダセンサ５０４がキャリッジエンコーダ１０４を読み取って、キャリッジ１００のｘ方向（走査方向）の位置を求める。同時に、各角加速度センサ４０１がキャリッジの回転角θを計測して、キャリッジ１００の姿勢を求める（Ｓ６０３）。これらの検知結果、すなわちキャリッジ１００のｘ方向の位置と姿勢のデータをＲＡＭ５０３に記憶しておく（Ｓ６０４）。そして、キャリッジ１００が走査終了位置（停止位置）に到達すると（Ｓ６０５）、キャリッジの走査を停止する（Ｓ６０６）。そして、ＲＡＭ５０３に記憶されたデータ（検知結果）に基づいて、キャリッジ１００の姿勢変動を打ち消すための補正データを作成する。具体的には、キャリッジ１００を最も回転角θの大きい姿勢に揃えるために、各位置においてそれぞれ必要な追加の回転角度ｄθを求める。この追加の回転角度ｄθが補正回転角である。さらに、この補正回転角ｄθを実現するために必要な、圧電アクチュエータ４０２によるキャリッジ軸受け部材３０１のｚ方向の移動量（補正量）ｄｚを求める。そして、この補正量ｄｚをＲＯＭ５０２に記録する（Ｓ６０７）。
【００２４】
実際に記録を行う際には、キャリッジ１００の走査時に、ｘ方向の各位置毎にそれぞれの補正量ｄｚだけ、圧電アクチュエータ４０２によってキャリッジ軸受け部材３０１をｚ方向に移動させる。
【００２５】
補正回転角ｄθを実現するための圧電アクチュエータ４０２による補正量ｄｚは以下の式１で表すことができる。ｌは、サブレール支持部材３０２とサブレール１０２の接点から、キャリッジ軸受け部材３０１とメインレール１０１の接点までのｙ方向の距離である。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
このようなキャリッジ姿勢調整の具体的な一例を図７に示している。図７（ａ）には、キャリッジ１００の走査中に断続的に求めたキャリッジ１００のｘ方向の位置ｄｘと回転角θの関係を示している。図７（ａ）に示すように、回転角θはｘ方向の位置によってばらついている。そこで、回転角θを最大値に揃えるように補正を行う。図７（ｂ）には、補正前の回転角θを破線で、補正後の回転角θを実線でそれぞれ示しており、いくつかの補正回転角ｄθを、グラフ中に矢印で概略的に示している。
【００２８】
［他の実施形態］
次に、本発明の他の実施形態について、図８，９を参照して説明する。既に説明した構成および方法と同様の部分は説明を省略し、相違する部分のみ記載する。
【００２９】
図８は、本実施形態のキャリッジ１００の側面断面図である。本実施形態のキャリッジ１００は、記録ヘッドを格納する記録ヘッド格納部７００を備えている。記録ヘッド格納部７００は、ピン７０１を介してキャリッジ１００に固定されている。ピン７０１に連結されている支持部材７０２は、バネ７０３を介して記録ヘッド格納部７００に接続されている。角加速度センサ４０１と圧電アクチュエータ４０２が、記録ヘッド格納部７００の両側面に搭載されて、キャリッジ１００に間接的に固定されている。角加速度センサ４０１は、キャリッジ１００の回転角θを計測する。圧電アクチュエータ４０２は、記録ヘッド格納部７００の支持部材７０２に連結され、支持部材７０２を介して記録ヘッド格納部７００（ひいては記録ヘッド）をθ方向に回転させ得る。記録ヘッド格納部７００は、圧電アクチュエータ４０２から加えられる力とバネ７０３の力とが均衡する位置で停止する。
【００３０】
本実施形態においても、図６に示したのと実質的に同様なキャリッジ姿勢調整が行われる。ただし、本実施形態では、キャリッジ１００を、最も回転角θの小さい姿勢に揃えている。本実施形態のキャリッジ１００の回転角θを補正するための圧電アクチュエータ４０２による補正量ｄｚは、以下の式２で表される。ｌ’は、ピン７０１から、圧電アクチュエータ４０２と支持部材７０２との接点までのｙ方向の距離である。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
本実施形態のキャリッジ姿勢調整の具体的な一例を図９に示している。図９（ａ）には、キャリッジ１００の走査中に断続的に求めたキャリッジ１００のｘ方向の位置ｄｘと回転角θの関係を示している。本実施形態では回転角θを最小値に揃えるように補正を行っており、図９（ｂ）に、補正前の回転角θを破線で、補正後の回転角θをそれぞれ示している。いくつかの補正回転角ｄθを、グラフ中に矢印で概略的に示している。
【００３３】
以上、２つの実施形態について説明したように、本発明によれば、インクを吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジ１００を走査しながら印刷媒体に記録を行う記録装置において、記録品質の向上が可能である。具体的には、キャリッジ１００を支持するメインレール１０１の湾曲などに起因するキャリッジ１００の姿勢変動を抑え、キャリッジ１００を一定の姿勢で走査することができる。それにより、記録位置のずれを抑制でき、記録品質を向上させることができる。
【００３４】
このように、キャリッジの姿勢変動を抑制できるため、メインレール１０１等の僅かな湾曲を許容可能である。従って、記録品質の向上と同時に、メインレール１０１等の部材の材料選択の自由度が大きくなり、また、組立精度のさらなる向上を特に必要としないため、製造コスト、ひいては製品価格を低く抑えられる。
【００３５】
なお、本発明は、前記したｚ方向（角度θ）に関するキャリッジの姿勢変動の補正に限定されるものではなく、その他の方向に関する姿勢変動の補正に対しても有効である。特に、キャリッジ１００の走査方向（ｘ方向）に直交する面内でキャリッジ１００を移動させるのが効果的である。また、キャリッジ１００を支持するメインレール１０１を支える支持部材１０３を移動させることによって、キャリッジ１００を走査方向（ｘ方向）に直交する面内で移動させるようにしてもよい。
【００３６】
前記した実施形態では、キャリッジ姿勢調整をインクジェット記録装置の電源オン時に実行しているが、例えば、ユーザがその都度指示することにより実施するなど、その他のタイミングで実行してもよい。
【００３７】
また、キャリッジ１００の姿勢の補正は、回転角θが常に最大値になるように揃えても、常に最小値になるように揃えても、常に平均値になるように揃えてもよい。さらに、実際に記録を行う際のキャリッジ１００の走査時に、逐次姿勢変動を検知して補正を行うようにフィードバック制御で補正を実施してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１００  キャリッジ
１０１  メインレール
１０３  支持部材
１０４  キャリッジエンコーダ（キャリッジ位置検知装置）
４０１  角加速度センサ（キャリッジ姿勢検知装置）
４０２  圧電アクチュエータ（キャリッジ姿勢補正装置）
５００  コントローラ
５０４  キャリッジエンコーダセンサ（キャリッジ位置検知装置）
【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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