(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に列状に複数個のノズル孔を配置し、該ノズル孔を開口とするインク室内のインクに記録信号に応じて圧力を生ぜしめ、前記ノズル孔からのインク粒子の吐出と非吐出とを制御可能とした記録ヘッドモジュールを、前記ノズル孔が被記録体に対向するように複数個並べて設置すると共に、前記被記録体を前記記録ヘッドモジュールに対して相対的に、第１の方向から角度θ傾いた第２の方向に主走査移動させ、該主走査移動による所定主走査線上の所定画素の位置に前記インク粒子を着弾させ、該着弾インク粒子により被記録体上に形成された記録ドットの集合で記録ドット群をなし、記録画像を形成するインクジェット記録装置において、
前記各ノズルからのインク粒子が予め定められ、前記第２の方向に延びた複数の走査線上のいずれにも着弾可能なように、該インク粒子の飛行方向を、前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に偏向する偏向制御手段と、
前記記録ヘッドモジュール単位で以って、ノズル孔から吐出されるインク粒子の飛行軌道を、前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に偏向させ、前記記録ドット群を前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に一括シフトさせる第１のドット位置調整手段と、
前記インク粒子が被記録体に到達して記録ドットを形成するタイミングを前記記録ヘッドモジュール毎に調整し、前記記録ドット群を前記被記録体の第２の方向にシフトさせる第二の記録ドット位置調整手段を備え、
複数の記録ヘッドモジュールにより記録される記録ドット群の位置関係を調整可能とした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記載のインクジェット記録装置において、
複数の記録ヘッドモジュールによる記録ドット群の位置関係の調整は、前記第一の記録ドット位置調整手段で走査方向に垂直な方向成分を持つ方向の記録ドット位置調整を行った後、第二の記録ドット位置調整手段で走査方向の記録ドット位置調整を行なう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１または２記載のインクジェット記録装置において、
第一の記録ドット位置調整手段は、インク粒子に電荷を与えるインク粒子荷電手段と、該荷電手段により荷電された荷電インク粒子を偏向するように、インク粒子の飛行経路に設けた偏向用静電場形成手段と、これら手段によるインク粒子偏向作用を調整するインク粒子偏向作用調整手段よりなることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項３記載のインクジェット記録装置において、
前記インク粒子荷電手段はノズル孔近傍にノズル列に沿って設けられた共通の荷電電極と、該荷電電極とノズル内のインクの間に荷電電圧を印加する手段とを備え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３記載のインクジェット記録装置において、
前記偏向用静電場形成手段はノズル孔近傍にノズル列に沿って設けられた共通の偏向電極と、該電極に偏向電圧を印加する手段を備え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３記載のインクジェット記録装置において、
前記インク粒子荷電手段はノズル孔近傍にノズル列に沿って設けられた共通の荷電電極と、該荷電電極とノズル内のインクの間に荷電電圧を印加する手段とを備え、前記偏向用静電場形成手段はノズル孔近傍にノズル列に沿って設けられた共通の偏向電極と、該電極に偏向電圧を印加する手段を備えており、前記荷電電極と、前記偏向電極は同一の荷電偏向電極であり、これらの電極に荷電電圧と偏向電圧を重畳して印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項６記載のインクジェット記録装置において、
前記インク粒子偏向作用調整手段は、前記荷電電圧と偏向電圧の両方または何れか一方を調整する手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項７記載のインクジェット記録装置において、
前記荷電電圧をインク粒子吐出周期Ｔごとに変化する交流電圧成分と直流バイアス電圧成分とから成り、インク粒子偏向作用調整手段はバイアス電圧を調整する手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項８記載のインクジェット記録装置において、
前記荷電電圧はインク粒子吐出周期Ｔの区間でＴ／Ｎごとに変化させた波形であり、インク粒子の吐出タイミングを制御することで、前記Ｔ／Ｎの所望区間の荷電電圧で荷電するようにして、インク粒子の偏向量を調整するインク粒子偏向作用手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。但し、Ｎは自然数。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置に関し、特に複数の記録ヘッドモジュールにより高品質な画像を高速に記録可能なインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による連続紙向けシリアル走査型インクジェット記録装置では、連続紙の連続方向と交叉する横方向に、インクを噴射しながら記録ヘッドを移動（主走査）して複数の主走査線からなる一行分の帯状画像を記録し、その後連続紙の連続方向に記録紙を所定量紙送り（副走査）し、続いて次の行の帯状画像を主走査して記録する。この記録ヘッドの主走査と紙送りの副走査を繰り返して画像を記録する。
【０００３】
上記シリアル走査型インクジェット記録装置で、記録速度を上げるためには主走査一回当たりに記録できる帯状記録の主走査線の数を増やす必要があり、このためには多数のノズル孔を含むノズルを配置した長尺記録ヘッドが使用される。更に高速のインクジェット記録装置では、連続記録用紙の幅方向に幅いっぱいに、記録に必要な走査線数分のノズル孔を開口とするノズルを配置した長尺のライン記録ヘッドが使われる。
【０００４】
このような長尺記録ヘッドを実現する方法としては、多数のノズルをライン状に一度に形成する方法があるが、この方法では一般に製造の歩留まりが悪い。多くのノズル中に一つでもインク吐出特性バラツキがあると、これによる記録ドットが印刷品質の劣化を顕著に引き起こすからである。
【０００５】
そこで、他の長尺記録ヘッドを実現する方法として、製造歩留まりの良い短尺の記録ヘッドモジュールを並べて組み合わせる方法がある。すなわち各記録ヘッドモジュールが記録する記録ドット群を精度良く組み合わせ、多数のノズルをライン状に一度に形成した長尺の記録ヘッドと同等に記録する。しかしながら、この方法の場合、複数の記録ヘッドモジュールを精度よく並べることが必要になる。
【０００６】
従来、記録ヘッドモジュールを精度よく並べる方法としては特開平9-262992号公報等に開示されているように、テストパターンを記録してみて記録ヘッドモジュールの位置情報を得、これをもとに記録ヘッドモジュール位置を機械的な調整機構でずらして調整していた。また、走査方向には、同じく機械的な調整機構でずらして調整するか、あるいは調整記録データを電気的にシフトしても調整できるので、この記録データシフト手段を前記機械的調整手段と組み合わせていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の調整方法では、機械的な調整方法が必要なため、調整精度を上げようとすると調整機構が複雑になり、また調整を自動化することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上述した従来の問題点を解決するもので、その目的とするところは、複数の記録ヘッドモジュールによる記録ドット群の位置関係を電気的に調整できるように実現し、調整の自動化を容易にし、高品質な画像を高速に記録可能なインクジェット記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、第１の方向に列状に複数個のノズル孔を配置し、該ノズル孔を開口とするインク室内のインクに記録信号に応じて圧力を生ぜしめ、前記ノズル孔からのインク粒子の吐出と非吐出とを制御可能とした記録ヘッドモジュールを、前記ノズル孔が被記録体に対向するように複数個並べて設置すると共に、前記被記録体を前記記録ヘッドモジュールに対して相対的に、第１の方向から角度θ傾いた第２の方向に主走査移動させ、該主走査移動による所定主走査線上の所定画素の位置に前記インク粒子を着弾させ、該着弾インク粒子により被記録体上に形成された記録ドットの集合で記録ドット群をなし、記録画像を形成するインクジェット記録装置において、前記各ノズルからのインク粒子が予め定められ、前記第２の方向に延びた複数の走査線上のいずれにも着弾可能なように、該インク粒子の飛行方向を、前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に偏向する偏向制御手段と、前記記録ヘッドモジュール単位で以って、ノズル孔から吐出されるインク粒子の飛行軌道を、前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に偏向させ、前記記録ドット群を前記主走査線と垂直な方向成分を持つ方向に一括シフトさせる第１のドット位置調整手段と、前記インク粒子が被記録体に到達して記録ドットを形成するタイミングを前記記録ヘッドモジュール毎に調整し、前記記録ドット群を前記被記録体の第２の方向にシフトさせる第二の記録ドット位置調整手段を備え、複数の記録ヘッドモジュールにより記録される記録ドット群の位置関係を調整可能とした。
【００１０】
なお、前記複数の記録ヘッドモジュールによる記録ドット群の位置関係の調整は、前記第一の記録ドット位置調整手段で走査方向に垂直な方向成分を持つ方向の記録ドット位置調整を行った後、第二の記録ドット位置調整手段で走査方向の記録ドット位置調整を行なうようにすることが望ましい。
【００１１】
また、第一の記録ドット位置調整手段は、インク粒子に電荷を与えるインク粒子荷電手段と、該荷電手段により荷電された荷電インク粒子を偏向するように、インク粒子の飛行経路に設けた偏向用静電場形成手段と、これら手段によるインク粒子偏向作用を調整するインク粒子偏向作用調整手段を具備する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明によるライン走査型インクジェット記録装置の構成を示す図であり、図２は図１中で丸で囲んだ記録部領域１、すなわち記録ヘッドが記録している一部分を拡大した部分拡大図で、記録動作原理を説明する図である。
【００１４】
本例によるライン走査型インクジェット記録装置は、所定記録速度で記録用紙長手方向である第２の方向（本発明における主走査方向：Ｂ方向）に移動する連続記録用紙100上に、走査線110（図２参照）を密度Dｓで記録し、画像を高速記録する装置である。この記録装置は、ｎ個のノズル孔を第１の方向（図中Ａ方向）に列状に配置した記録ヘッドモジュール210を複数個配置した記録ヘッド200を記録用紙100の幅方向に設置することを含むノズル孔配置手段と、ノズル孔から吐出したインク粒子を偏向制御する偏向制御手段、そしてインク粒子を所定のタイミングで吐出するインク粒子吐出制御手段を備え、更に複数の記録ヘッドモジュール210による記録ドット群の位置関係を好適に調整可能とする記録ドット群位置調整手段を備える。
【００１５】
まずノズル孔配置手段について説明する。
【００１６】
図１に示すように、記録ヘッド200は複数個の記録ヘッドモジュール210と、この複数個の記録ヘッドモジュールを所定の位置関係で並べて保持する枠体220を備える。複数個の記録ヘッドモジュール210はそれぞれ同一構造で、図２に示すように、ｎ個のノズル孔をノズルピッチＰnで列状に配置したノズル列211を備える。記録ヘッドモジュール210は、ノズル孔231を開口とするｎ個のノズル230より成る。該ノズル230は、ノズル孔を開口端とするインク加圧室232、このインク加圧室にインクを導くインク流入孔233、このインク流入孔にインクを供給するマニホールド234を備える。またインク加圧室232には該インク加圧室の体積を記録信号の印加に応じて変化させるＰＺＴ等の圧電素子235等のアクチュエータが取り付けられている。各ノズルの構造は同一構造である。
【００１７】
本例の記録ヘッドは走査線密度Ｄs=600dpi用の一例であり、ノズル列211の方向ＡとＢ方向の走査線110の角度θ=tan-1(1/4)；約14.04度であり、Pn=2/600(sinθ）-1インチ；約0.013インチである。またｎ＝96である。このノズル孔配置の記録ヘッドモジュール210を図1に示すように、走査線と垂直な方向、すなわち記録用紙100の記録幅の方向に、記録用紙の記録領域をカバーする分の個数、この実施例では13個が枠体220に固定してある。この記録ヘッド200を記録用紙表面と各ノズル孔が所定間隔、例えば1〜2mm程度になるように記録用紙100表面上に対向させ、かつ連続記録用紙の幅方向に配置される。このようなノズル配置手段により、走査線110に対して垂直方向のリニア記録ヘッドのノズルピッチを2／600インチ、走査線方向の隣接ノズルピッチを8／600インチに設定でき、走査線110の１本置きにノズル孔231を１個対応するように設定できる。
【００１８】
次に偏向制御手段について説明する。
【００１９】
記録ヘッド200の各リニアヘッド210のノズル列を挟むように、対向記録用紙と記録ヘッド間に一対の電極、すなわち正極性荷電偏向電極310と負極性荷電偏向電極320を設置する。この電極配置は各リニアヘッドに対して同様に設置され、図１に示すように各極性電極310,320からのリード線331,332が電極配置基板330上で配線され、正極性荷電偏向電極端子341と負極性荷電偏向電極端子342に接続されている。そしてこれら電極に、荷電偏向制御信号発生装置400からの荷電偏向制御信号電圧を印加する。荷電偏向制御信号発生装置400は、インク粒子を荷電するための荷電信号のＡＣ電圧成分を発生する荷電信号波形作成装置410と、荷電信号のＤＣ電圧成分と帯電粒子偏向用の静電場を発生させるためのバイアス基準電圧作成装置420、荷電信号波形とバイアス電圧から荷電偏向電極端子341，342に加える荷電偏向制御信号を作成する荷電偏向電圧作成装置431，432、そして所定の電圧レベルまで荷電偏向制御信号の電圧を増幅する荷電偏向電極ドライバ装置441、442を備える。
【００２０】
インク粒子吐出制御手段は、入力データに基づき画像の画素データを作成する記録信号作成装置510と、この画素データとタイミング信号発生装置520からのタイミング信号に基づき、各ノズルが適切なタイミングでインク粒子を吐出するための各ノズルＰＺＴ用の駆動パルスを発生するＰＺＴ駆動パルス作成装置530と、この駆動パルスをＰＺＴ駆動のために十分な信号レベルに増幅するＰＺＴドライバ装置540からなるインク粒子吐出制御信号作成装置500を備え、ドライバ装置540からの駆動パルスが各ノズルのＰＺＴに加えられインク粒子を所定のタイミングで吐出する。ここでＰＺＴ駆動パルス作成装置530は、画素毎複数ノズル用ＰＺＴ駆動パルス生成装置531とＰＺＴ駆動パルスタイミング調整装置532を備える。画素毎複数ノズル用ＰＺＴ駆動パルス生成装置531は、画素に記録ドットを形成する場合に、１画素毎に複数のノズルでインク粒子を吐出するためのＰＺＴ駆動パルス信号を生成する装置であり、ＰＺＴ駆動パルスタイミング調整装置532は、画素毎複数ノズル用ＰＺＴ駆動パルス生成装置531によるＰＺＴ駆動パルス信号で吐出される複数のノズルからのインク粒子を各画素位置あるいはその近傍に着弾させて、１画素を形成するように、ＰＺＴ駆動パルス信号のタイミングを調整する手段である。
【００２１】
次に、複数の記録ヘッドモジュール210による記録ドット群の位置関係を好適に調整可能とする記録ドット群位置調整手段600の構成について説明する。
【００２２】
記録ドット群位置調整手段600は、記録ドット記録位置の所定位置からのズレ量を検知する記録ドット位置ズレ検知装置610、この検知結果をもとに補正量を決定する補正量決定装置620を備え、補正量決定装置は、該位置ズレを補正するためインク粒子の偏向量を決定する偏向量決定装置621と、記録信号発生タイミングのシフト量を決定する記録信号発生タイミング決定装置622を備える。偏向量決定装置620からの補正情報は荷電信号波形電圧指示装置630、バイアス電圧指示装置640に導かれ、これら装置からの制御信号で荷電波形電圧調整装置631、バイアス電圧調整装置632が作動し、各荷電偏向電極310,320に印加する荷電偏向制御信号が適正に調整される。
【００２３】
以下、本例の動作を詳細に説明する。
【００２４】
図３は記録用紙にべた黒を印刷する場合、すなわち画素全てに記録ドットを形成する場合の、荷電偏向電極に印加する荷電偏向制御信号（Ａ）、（Ｂ）と、各ノズル用のＰＺＴ駆動信号（ａ）〜（ｄ）、そして各インク粒子の偏向量（ａ'）〜（ｄ'）を示すものである。また、図４は記録ドットの形成状態を示した図であり、以下図１〜４を参照しながら記録動作を説明する。
【００２５】
図１の荷電偏向電極310,320に図３（Ａ）、（Ｂ）の信号が印加されると、図２のように正電極には＋Ｈ、負電極には−Ｈの偏向電圧がかかると共に、0〜±Vc間で変化する荷電電圧が加わるようになる。ここで電圧Ｈはバイアス電圧で設定され、Vcは荷電信号波形電圧で設定される。この荷電信号波形電圧は時間間隔Ｔごとに電圧が変化している。この信号電圧の印加により、インク粒子荷電用の電場と帯電インク粒子偏向用の静電場とが形成される。一方、記録ヘッド中のインクはアース電位、すなわち0電位に落としてある。従ってノズルから吐出するインクと電極間に前記の荷電電圧が印加されることになる。そして、インクの導電性が数百Ωcm以下と良好である場合には、インク粒子130がノズル孔231から吐出したインクから分離する時、印加されている荷電電圧に応じて帯電して記録紙100に向かって飛行することになる。この帯電インク粒子はその帯電量に応じて前記偏向用静電場で偏向方向Ｃの方向（図２参照）に偏向される。
【００２６】
ここで、図２に示すように、ノズル孔231Aから噴出したインク粒子130Aは前記偏向により走査線110n+1から110n+4上に着弾可能で、記録ドット140An+1から140An+4等を形成可能である。同様にノズル孔231Bから噴出したインク粒子130Bは前記偏向により走査線110n+3から110n+6上に着弾可能、ノズル孔231Cから噴出したインク粒子130Cは前記偏向による走査線110n+5から110n+8上に着弾可能である。従って110n+4にはノズル孔231A,231Bの２ノズル孔から吐出されるインク粒子を着弾させて記録可能であり、他の全ての走査線にも２ノズル孔から吐出されるインク粒子で記録可能である。
【００２７】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）のＰＺＴ駆動信号時の記録動作を更に詳しく説明する。図４は記録用紙上のドット記録状態であり、図中Ａがノズル孔配列方向（第１の方向）で、231A', 231B'は図２中ノズル231A, 231Bの記録用紙100への投影位置である。
【００２８】
いま、ノズル孔231Aからのインク粒子吐出に注目する。図３のＴ1の時間帯では（Ａ）に示すように荷電電圧が-1/3 Vcであるので、ノズル231AのPZTへのＰＺＴ駆動信号パルス印加で吐出したインク粒子は、例えば図４中矢印CT1-6に沿って偏向され、図４の走査線110n+3上の画素位置120αn+3に着弾して記録ドット140αn+3を記録する。引き続く時間帯Ｔ２では、（Ａ）に示すように荷電電圧が-Vcであるので、ノズル231AのＰＺＴへのＰＺＴ駆動信号パルス印加で吐出したインク粒子は、例えば図４中矢印CT2-6に沿って偏向され、図４の走査線110n+4上の画素位置120 αn+4に着弾して記録ドット140αn+4を記録する。引き続く時間帯Ｔ３では、荷電電圧が+Vcであるので、ノズル231AのＰＺＴへのＰＺＴ駆動信号パルス印加で吐出したインク粒子は、例えば図４中矢印CT3-6に沿って偏向され、図４の走査線110n+1上の画素位置120 αn+1に着弾して記録ドット140αn+1を記録する。同様にしてノズル231Aで吐出させたインク粒子を走査線110n+1〜110n+4上に順次振り向け、4列分の画素位置全てにインク粒子を着弾させ記録ドットを形成させることができる。また、ノズル231B,231C等他のノズルに付いても同様に、各ノズルは夫々に対応して4列分の画素位置全てにインク粒子を着弾させ記録ドットを形成させることができる。従って、例えば画素位置120αn+3にはノズル231Bで吐出させたインク粒子着弾による記録ドットが形成された後、走査を通じて同じ画素位置120αn+3位置にノズル231Aによる記録ドットが順次形成される。他の各画素位置についても同様に、走査が進むと最終的には、隣接する２ノズルから吐出させたインク粒子を１個づつ合計２個のインク粒子を１画素位置に着弾させ、このように２個のインク粒子により形成された画素を縦横にほぼ等間隔で並べたべて、べた黒の記録ができる。
【００２９】
記録用紙に所望の記録パターンを記録する場合には、図３（Ａ），（Ｂ）と同様の荷電偏向制御信号を荷電偏向電極に印加しながら、各ノズルＰＺＴ駆動信号を図３（a）〜(c)のように全周期にわたってＰＺＴ駆動信号パルスを発生させるのではなく、図３（a2）〜(c2)のように記録信号に応じた適切なタイミングで発生させ、インク粒子を吐出させる。
【００３０】
このようにして各記録ヘッドモジュール210は記録用紙100に、Ｂ方向に帯状の記録ドット群を記録する。これらの各記録ヘッドモジュールが記録する帯状記録ドット群をＢと垂直方向に繋ぎ合わせることにより、記録用紙全面に渡って記録を行う。
【００３１】
図５は隣接する２つの記録ヘッドモジュールが記録する記録ドット群が良好に繋ぎ合わされている状態を示した図である。すなわち、図１で記録ヘッドモジュール2109の左端部が記録した記録部分２と、記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズルが記録した記録部分３を拡大して示したものである。図５中231'2109-94，231'2109-95，231'2109-96は図１中の記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズル孔2312109-94，2312109-95，2312109-96の記録用紙100への投影位置であり、231'2108-1，231'2108-2，231'2108-3，231'2108-4は図１中の記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズル孔2312108-1，2312108-2，2312108-3，231'2108-4の記録用紙100への投影位置である。
【００３２】
Ｂ方向に伸びた帯状の記録ドット群150aは、前記で説明した記録動作のように、記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズル孔2312109-94，2312109-95，2312109-96からのインク粒子を吐出・偏向制御して記録した部分であり、150bは記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズル孔2312108-2，2312108-3，2312108-4からのインク粒子を吐出・偏向制御して記録した部分である。一方150cは記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズル孔2312109-96からのインク粒子を吐出・偏向制御して記録した部分と、記録ヘッドモジュール2108の右端ノズル孔2312108-2からのインク粒子を吐出・偏向制御して記録した部分が重なって記録された部分である。
【００３３】
この図５から分かるように、記録ドット群150cにおいて、異なった記録ヘッドモジュールで記録された両記録ドットは、良好に所定同一画素位置に重なって記録されている。すなわち単独記録ヘッドユニットで記録した記録ドット群150aや150bと同様に記録ドットを形成しており、記録ドット群の継ぎ目を識別出来ないようになっている。これは、記録ヘッドモジュール2108と2109の位置関係が良好であり、またインク粒子の吐出制御と偏向制御が所望通り良好に行なわれているからである。
【００３４】
一方、図６は、インク粒子の吐出制御と偏向制御が所望通り良好に行なわれているが、記録ヘッドモジュール2108と2109の位置関係が良好でなく、ずれている場合の記録例である。この場合のずれ方は、記録ヘッドモジュール2108が本来位置すべき位置から平行移動してしまった場合である。すなわち記録ヘッドモジュール2108のノズル列が本来の位置211Aから211Bの位置に平行移動し、ノズル孔投影位置231'がすべて同様に231''のように左下方向にずれている場合である。この場合、記録ヘッドモジュール2108により記録される記録ドット群は全てノズル投影位置のずれと同様に左下に大きくずれる。これにより、記録ドット群150Cでは、記録紙の同一位置に記録されるはずの記録ドットがずれてしまい、この場合ほとんど重ならなくなってしまう。この結果、記録ドット群150aや150bと、記録濃度等の記録状態に差が出て、記録紙のＢ方向に伸びる筋目が記録されてしまう。
【００３５】
この問題に対して、従来技術では少なくとも記録紙移動方向Ｂと垂直な方向のずれは、記録ヘッドモジュールを機械的な調整機構で移動させ、その位置を修正していた。しかしこの移動には精度が必要で、調整機構が複雑になったり、また自動的に調整することが難しかった。
【００３６】
本発明では、記録ヘッドを移動させることなく、電気的に調整可能であり、以下にその動作原理を説明する。
【００３７】
図７は、図１の記録部３で、図２のノズル孔230の中心を通り、ノズル列方向Ａに垂直な方向Ｄ−Ｄを含み、記録用紙面に垂直なＤ−Ｄ断面でのインク粒子の偏向状態を説明する図である。（a）は調整前の状態例、(b)は調整後の状態例である。
【００３８】
図７（a）のように、インク粒子をインク粒子吐出方向を中心に２レベル偏向できることは上記で説明した。すなわち荷電偏向電極310、320はノズル孔の両側に等間隔で配置されており、これらの荷電偏向電極には図３（Ａ）、（Ｂ）のように、極性が逆で、大きさの等しい±Ｈの偏向電圧と、これらの夫々の偏向信号に電圧振幅2Vcの電圧大きさの等しい荷電波形電圧を重畳して荷電偏向電極に印加しているためである。この結果、ノズル孔231から吐出したインク粒子130は、記録用紙100に垂直なインク粒子飛行軌道の中心Ｅの両側に２レベル偏向され、記録用紙上で第１レベルの偏向量をＣ1、第２レベルの偏向量をＣ2に偏向制御される。
【００３９】
一方、図７(b)では、ノズル孔から吐出されるインク粒子130の飛行軌道の中心Ｅを記録用紙上でδhシフトし、これにより記録ドットをδhずらして補正して記録できている。図８は図７(b)のインク粒子飛行状態を実現する荷電偏向制御信号を示したものである。図８（A）, (Ｂ)は正極性及び負極性の荷電偏向電極に印加する荷電偏向制御信号であり、破線で示した従来信号に対し、それぞれδＨだけ荷電信号波形が負極性方向にシフトした信号が印加される。このようなδHのシフトは、図１に示す補正量決定装置620、バイアス電圧指示装置からの指令のもとに、バイアス電圧調整装置632が調整を行う。これにより、荷電偏向電極310、320間に作用する偏向電界の強さには変化はないが、ノズル孔近辺での偏向電圧による電界の強さは、破線で示した従来信号の場合のように零ではなくなる。すなわちノズル孔から吐出するインク粒子は全て、荷電偏向電極310、320に印加された−δＨの電圧で荷電され、この電圧によって正極性に常に荷電され、インク飛行軌道は負極性荷電偏向電極3２0の方向にシフトすることになる。また同時にインク粒子は従来と同じ荷電波形信号分で荷電されるので、図９(b)のように負極性電極側にシフトしたインク粒子飛行中心軌道が実現でき、この場合ではインク粒子飛行軌道の中心Ｅの記録用紙上での位置をδhシフトし、これにより記録ドットの記録位置をδhずらして補正して記録できる。
【００４０】
ここで、δhはほぼδＨ（C2／Ｖc）で決定される。従って、δHの大きさを調整することにより、ずらし量δhを調整可能である。
【００４１】
本発明による、ノズル孔から吐出されるインク粒子130の飛行軌道中心Ｅの記録用紙上でのδhのシフトは、従来のようにインク粒子飛行軌道の中心Ｅをシフトせずにノズル孔の記録用紙上への投影位置をδhシフトさせるのと等価であり、ノズルを機械的に移動させることなく、電気的に非常に容易にシフト量を調整できる。
【００４２】
以上で説明した記録ドット群の位置調整原理により、図６の記録状態を補正する動作について、以下図１も参照しながら説明する。
【００４３】
図９(ａ)とその部分拡大図９(b)に示すように、記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズル孔2312109-96が記録を受け持つ走査線のうち、記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズル孔が同一の走査線を受け持つように設定された走査線を記録する。この例では該当走査線のうち、走査線110Nに記録ドットを着地させて記録ドット列160219-96-2が記録されている。この記録は記録ドット位置ズレ検知装置610からの指令で記録信号作成装置に備えられたテストパターン信号作成装置511で作成され、ノズルが駆動されることで記録される。同時に、記録ドット列160219-96-2列に重なって記録されるはずの、記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズル孔が記録する記録ドット列を記録する。
【００４４】
本例では、図７の補正量δhを極力小さく押さえ、記録ヘッドモジュール2109と2108との位置関係のズレを幅広くカバーするため、記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズル孔と2108の右端部ノズル孔がオーバラップするように配置されている。そこで、記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズル孔で、候補になる複数本のノズルによる記録ドット列を記録する。本例ではノズル孔231218-1による記録ドット列160218-1-4と、ノズル孔231218-2による記録ドット列160218-2-4が記録されている。
【００４５】
なお、このようなテストパターンの記録を行う前に、各記録ヘッドモジュールが記録する記録ドット群の記録ドット位置が所定の画素位置になるように各記録ヘッドモジュールごとに調整される。たとえば、インク粒子の偏向量に付いては、テストパターン作成装置511で記録してみて、その偏向量のずれを記録ドット位置ズレ検知装置610で検知し、補正量決定装置620の偏向量決定装置620で補正量を決定し、この制御情報をもとに荷電波形電圧指示装置630で荷電波形電圧調整装置631を駆動し、図３（Ａ）（Ｂ）のように荷電偏向制御信号が調整されている。
【００４６】
この記録結果は図１には記載されていないが、記録用紙100の下流側に設けられたセンサで読み取られる。すなわち記録ドット列160219-96-2に対し、記録ドット列160218-1-4と記録ドット列160218-2-4とどちらが近いかを読み取る。この判定は記録ドット位置ズレ検知装置610でなされる。そして本例では記録ドット列160218-1-4のほうが近いので、記録ドット列160218-1-4が記録ドット列160219-96-2に重なるように補正される。この補正は図７で述べた原理に従い実施され、補正電圧δＨをほぼδh（Ｖｃ／Ｃ2）に設定することで達成される。すなわちこの補正電圧値が補正量決定装置620の偏向量決定装置621で決定され、バイアス電圧指示装置640からの指示で、バイアス基準電圧作成装置420からのバイアス電圧がバイアス電圧調整装置632で調整され、この調整後のバイアス電圧で制御信号が作成され、図８(A),(B)の信号が作成される。図10(a),(b)は、この補正結果による記録例であり、記録ドット列160219-96-2に対し記録ドット列160218-1-4を重ねることが出来ている。これによりＢと垂直方向の補正が完了したことになる。
【００４７】
次に、Ｂ方向の補正動作について説明する。
【００４８】
まず、図11(a),(b)のように、記録ヘッドモジュール2109が記録する記録ドット群のうち、ノズル孔2312109-96等の記録ヘッドモジュール2109の左端部ノズルが記録する方向Ｂに垂直な方向の記録ドット列1612109を記録する。同時にこの記録ドット列と一直線上に記録されるべきノズル孔2312108-1等、記録ヘッドモジュール2108の右端部ノズルが記録する方向Ｂに垂直な方向の記録ドット列1612108を記録する。この例の場合、これらの記録ドット列が大きくずれている。これはノズル列がズレている上、もともと図５のように、ノズル孔2312109-96の記録ドットにノズル孔2312108-2の記録ドットを重ねて、記録ヘッドモジュール2109が記録する記録ドット群と、記録ヘッドモジュール2108が記録する記録ドット群とをつないで記録するように各ノズルの駆動パルスが設定されていた。これが上記補正により、ノズル孔2312109-96の記録ドットにノズル孔2312108-1の記録ドットを重ねて、記録ヘッドモジュール2109が記録する記録ドット群と、記録ヘッドモジュール2108が記録する記録ドット群とをつないで記録するように補正したためである。
【００４９】
次にこれらの記録ドット列のズレ補正に付いて以下説明する。この補正は２つのステップで行う。まず第一ステップでは、ＰＺＴ駆動タイミング調整装置532で、記録ヘッドモジュール2108のノズルへのＰＺＴ駆動タイミングを６×4Ｔ（Ｔはインク粒子吐出周期で図３参照）シフトさせる（遅らせる）。これにより図12(A),(B)のように記録ドット列1612108を1612109に近付けることが可能になる。第二ステップでは図１３のように荷電偏向制御信号(A),(B)を(A'),(B')のようにδＴシフト（早める）させると共に、ノズルへのＰＺＴ駆動タイミングも(b)から(c)のようにδＴシフトさせる。これにより記録ドット列1612109記録ドット列1612108を縦一直線上に補正できる。すなわち図５のように良好な記録状態を実現できる。尚補正量δＴが小さい場合には、図１４のように偏向制御電圧はシフトさせないで、ノズルへのＰＺＴ駆動タイミングのみを(b)から(c)にシフトさせて補正可能である。無論、これら補正を組み合わせることもできる。
【００５０】
以上の電気的補正により、ノズル列がずれていても、図５のようにノズル列が良好に配置されている時と同様に良好な記録状態を達成できる。
【００５１】
図１５は本発明の他の例を示す図である。図１との相違点は、記録ドット群位置調整手段600のバイアス電圧指示装置640に代わってＰＺＴ駆動位相指示装置650を備え、バイアス電圧調整装置632に代わって、ＰＺＴ駆動パルスタイミング調整装置532にＰＺＴ駆動位相調整装置651を備える点等にある。以下、図15を参照しながら動作を説明する。
【００５２】
図１の例では、インク粒子飛行軌道の中心Ｅをシフト補正するため、図８のように荷電偏向制御信号の偏向電圧をδHシフトさせることで実現していた。これに対し、本例では図16(A)、(B)に示すように、荷電偏向制御信号のバイアス電圧は＋Hと一定である。しかし、荷電信号波形作成装置410で作成される荷電偏向制御信号の波形が異なる。すなわち、インク粒子吐出周波数の設定最高周波数時のインク粒子発生周期がTである場合、従来、図３(A)、(B)のように４T周期の階段波形でTごとにVｃ／２ずつ変化させていたが、本例ではさらにTの区間でもT/5ごとにδH／２づつ変化している。そして、インク粒子の荷電量が、インクがノズル孔から噴出してインク粒子に分離する時点で、荷電偏向電極に印加されている電圧で決まることを利用し偏向量が制御される。すなわち（ａ）のような第1位相ＰＺＴ駆動信号波形タイミングでノズルを駆動すると、この駆動から所定時間遅れた（ａ'）のような第一位相インク粒子発生タイミング（矢印の時点が発生タイミング）でインク粒子がノズルから分離する。従って、この場合のインク粒子偏向量は、荷電偏向制御信号（Ａ）（Ｂ）との関係から（ａ“）のようになる。すなわち、点線L1で示した偏向電圧H＋δHの従来荷電偏向制御信号で制御されるのと等価であり、δhの偏向量シフト補正が達成される。
【００５３】
これに対し、（ｃ）のような第３位相ＰＺＴ駆動信号波形タイミングでノズルを駆動すると、この駆動から所定時間遅れた（ｃ'）のような第３位相インク粒子発生タイミングでインク粒子がノズルから分離する。従ってこの場合のインク粒子偏向量は、荷電偏向制御信号（Ａ）（Ｂ）との関係から（ｃ“）のようになる。この場合には細実線L2で示した、偏向電圧Hの従来荷電偏向制御信号で制御されつのと等価になる。
【００５４】
一方、（ｅ）のような第５位相ＰＺＴ駆動信号波形タイミングでノズルを駆動するとこの駆動から所定時間遅れた（ｅ'）のような第５位相インク粒子発生タイミング（矢印の時点が発生タイミング）でインク粒子がノズルから分離する。この場合のインク粒子偏向量は、荷電偏向制御信号（Ａ）（Ｂ）との関係から（ｅ“）のようになる。すなわち、一点鎖線L3で示した偏向電圧H−δHの従来荷電偏向制御信号で制御されつのと等価であり、−δhの偏向量シフト補正が達成される。また（ｂ）、（ｄ）のような第２位相、第４位相のＰＺＴ駆動信号波形タイミングでノズルを駆動するとで、同様にインク粒子発生タイミングと荷電偏向制御信号（Ａ）（Ｂ）との関係から、バイアス電圧をそれぞれ、δH／２、−δH／２シフト補正したときと同等の補正を達成することができ、それぞれδh／2、−δH／２の偏向量シフト補正が実現できる。
【００５５】
以上の例による補正方式では一種類の荷電偏向制御信号波形で補正ができるため、装置構成が簡単になる。また、同一記録ヘッドモジュール内の各ノズルに対しても違った偏向電圧補正を行うことが可能になる。
【００５６】
また以上の例では、周期Ｔの間を５等分し逐次荷電偏向制御信号の電圧値を変化させたが、分割数等分割方法に付いては制限を与えるものではない。ただし、分割を細かくすると補正を細かく制御できるようになるものの、インク粒子発生位相の変動を厳密に管理する必要が出てくる。
【００５７】
また、本発明では、ノズル孔から吐出したインク粒子を４レベルに偏向して記録する場合を例にとって本発明の実施を述べたが、偏向レベル数には制限がなく、多くても少なくても本発明を実施可能である。また吐出インク粒子を偏向しないで被記録体に向けて飛行させ記録する通常のオンデマンドインクジェット記録装置にも適用可能である。すなわち、本来偏向しないで飛行する元々の方向からのインク粒子飛行軌道の補正を、上記で述べたインク粒子の荷電偏向による電気的シフトで行い、各記録ヘッドモジュールの記録ドット群の位置関係を適切に調整可能である。
【００５８】
更に、本発明ではライン走査型インクジェット記録装置への適用について説明したが、シリアル走査型インクジェット記録装置への適用も可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の記録ヘッドモジュールによる記録ドット群の位置関係を電気的に調整可能であるため、複雑な機械的調整機構が不要で、調整の自動化も容易に行うことができ、高品質な画像を高速に記録可能なインクジェット記録装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例となる調整装置を具備したライン走査型インクジェット記録装置の構成図。
【図２】  図１の記録動作部の部分拡大図。
【図３】  ライン走査型インクジェット記録装置の動作を説明する図。
【図４】  図３の記録動作により形成された記録ドット形成状態を示す図。
【図５】  隣接する２つの記録ヘッドモジュールが記録する記録ドット群が良好に繋ぎ合わされている状態を示した図。
【図６】  隣接する２つの記録ヘッドモジュールが記録する記録ドット群が良好に繋ぎ合わされていない状態を示した図。
【図７】  図２のノズル孔230の中心を通り、ノズル列方向Ａに垂直な方向であるＤ−Ｄ断面図。
【図８】  通常時及び補正時のライン走査型インクジェット記録装置の動作を説明する図。
【図９】  テストパターン記録動作により形成された記録ドット形成状態を示す図。
【図１０】  図８の補正記録動作により形成された記録ドット形成状態を示す図。
【図１１】  テストパターン記録動作により形成された記録ドット形成状態を示す図。
【図１２】  補正記録動作により形成された記録ドット形成状態を示す図。
【図１３】  補正時のライン走査型インクジェット記録装置の動作を説明する図。
【図１４】  補正時のライン走査型インクジェット記録装置の動作を説明する図。
【図１５】  本発明の他の例となる調整装置を具備したライン走査型インクジェット記録装置の構成図。
【図１６】  図１５の記録動作を説明する図。
【符号の説明】
１は記録部領域、100は連続記録用紙、110は走査線、120は画素位置、130はインク粒子、140は記録ドット、150は記録ドット群、160はＢ方向記録ドット列、161はＢに垂直方向の記録ドット列、200は記録ヘッド、210はリニア記録ヘッドモジュール、211はノズル列、220は枠体、230はノズル、231はノズル孔、232はインク加圧室、233はインク流入孔、234はマニホールド、235は圧電素子、310は正極性荷電偏向電極、320は負極性荷電偏向電極、330は電極配置基盤、331は正極性荷電偏向電極リード線、332は負極性荷電偏向電極リード線、341は正極性荷電偏向電極端子、342は負極性荷電偏向電極端子、400は荷電偏向制御信号発生装置、410は荷電信号波形作成装置、420はバイアス基準電圧作成装置、431は正極性荷電偏向電圧作成装置、432は負極性荷電偏向電圧作成装置、441は正極性荷電偏向電極ドライバ装置、442 負極性荷電偏向電極ドライバ装置、500はインク粒子吐出制御信号作成装置、510は記録信号作成装置、511はテストパターン信号作成装置、520はタイミング信号発生装置、530はＰＺＴ駆動パルス作成装置、53１は画素毎複数ノズル用ＰＺＴ駆動パルス生成装置、532はＰＺＴ駆動パルスタイミング調整装置、540はＰＺＴドライバ装置、600 は記録ドット群位置調整手段、610は記録ドット位置ズレ検知装置、620は補正量決定装置、621は偏向量決定装置、622は記録信号発生タイミング決定装置、630は荷電信号波形電圧指示装置、631は荷電波形電圧調整装置、632はバイアス電圧調整装置、640はバイアス電圧指示装置、650はＰＺＴ駆動位相指示装置、651はＰＺＴ駆動位相調整装置、Ａはノズル孔配置方向、Ｂは記録用紙移動方向、Ｃはインク粒子偏向方向である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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