JP2010214836A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質な印刷が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】主走査方向に移動可能なキャリッジに搭載された液滴を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドを主走査方向に移動させるための主走査移動部と、記録ヘッドにより液滴が吐出される記録媒体を移動させるための副走査移動部と、主走査方向に設けられたエンコーダスケール及びエンコーダスケールを読み取るキャリッジに搭載されたエンコーダと、記録ヘッドが記録媒体に液滴を吐出する際の主走査方向の移動速度におけるエンコーダにより生成されるエンコーダ信号と同じ周期の吐出タイミング信号を前記エンコーダ信号に基づくことなく生成する吐出タイミング信号生成部を有し、記録ヘッドは、吐出タイミング信号に基づき液滴を吐出するものであることを特徴とする画像形成装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

コンピュータからの出力及び画像等の出力装置としては、熱転写方式、電子写真方式、ドットインパクト方式、インクジェット方式等の画像形成装置が挙げられる。このうち、加熱することにより液体の発泡を利用したインクジェット方式は、画像形成等における記録の高密度化、カラー化が容易であり、静粛性に優れ、高速記録、低コスト化が可能等の優れた特徴を有している。

このようなインクジェット方式では、記録ヘッドを搭載したキャリッジが往復動作しながらインクを吐出することにより記録用紙に記録が行われる。このため、記録用紙を搬送するための搬送モータにより記録用紙を搬送しつつ、キャリッジを搬送するためのキャリッジモータによりキャリッジを搬送しながら印刷を行う。

このようなインクジェット方式による記録のタイミングは、一般的にはエンコーダにより生成されるエンコーダ信号に基づいて行われる。エンコーダはその分解能に応じてスリットが配置されているエンコーダスケールとともに使用され、キャリッジに備えられたエンコーダがインクジェット方式による画像形成装置に設けられたエンコーダスケール上を移動することにより、エンコーダよりパルス信号が生成される構成となっている。

しかしながら、画像形成装置内のキャリッジ移動方向に沿って設けられたエンコーダスケールが汚れたり傷等が付いたりした場合にはエンコーダがエンコーダスケール上のスリットを正確に読み取ることが困難となり、エンコーダにより生成されるパルス信号が記録ヘッドの位置を正確に示さなくなってしまう。この場合、パルス信号の周期が長くなったり、短くなったりするが、これにより、記録ヘッドにおける印刷のタイミング等が正常に制御できなくなってしまい、この結果、正常に印刷することができず、画像品質が低下し、また、画像形成装置の動作全体に支障が生じる場合がある。このような場合に対応した画像形成装置については様々な検討が行われている（例えば、特許文献１、２）。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、エンコーダスケールが汚れたり傷等が付いたりしていても、簡易な方法により正常で高品質な画像を形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、主走査方向に移動可能なキャリッジに搭載された液滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを主走査方向に移動させるための主走査移動部と、前記記録ヘッドにより液滴が吐出される記録媒体を移動させるための副走査移動部と、前記主走査方向に設けられたエンコーダスケール及び前記エンコーダスケールを読み取る前記キャリッジに搭載されたエンコーダと、前記記録ヘッドが前記記録媒体に液滴を吐出する際の主走査方向の移動速度における前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号と同じ周期の吐出タイミング信号を前記エンコーダ信号に基づくことなく生成する吐出タイミング信号生成部と、を有し、前記記録ヘッドは、前記吐出タイミング信号に基づき前記液滴を吐出するものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記吐出タイミング信号は、前記画像形成装置内における内部動作クロックを分周し得られた信号に基づき生成されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記吐出タイミング信号の周期は、前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号の周期の１／整数であることを特徴とする。

また、本発明は、前記吐出タイミング信号の周期と、前記エンコーダ信号の周期が同じとなるように、前記主走査移動部より、記録ヘッドの移動速度が制御されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、主走査方向に移動可能なキャリッジに搭載された液滴を吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを主走査方向に移動させるための主走査移動部と、前記記録ヘッドにより液滴が吐出される記録媒体を移動させるための副走査移動部と、前記主走査方向に設けられたエンコーダスケール及び前記エンコーダスケールを読み取る前記キャリッジに搭載されたエンコーダと、を有する画像形成装置による画像形成方法において、吐出タイミング信号生成部により前記記録ヘッドが前記記録媒体に液滴を吐出する際の主走査方向の移動速度における前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号と同じ周期の吐出タイミング信号を前記エンコーダ信号に基づくことなく生成する工程と、前記吐出タイミング信号に基づき前記記録ヘッドより前記液滴を吐出する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記吐出タイミング信号は、前記画像形成装置内における内部動作クロックを分周し得られた信号に基づき生成されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、エンコーダスケールが汚れたり傷等が付いたりしていても、簡易な方法により正常で高品質な画像を形成することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。

本実施の形態に係るインクジェット画像形成装置の構造図 正常なエンコーダスケールの場合の吐出タイミング信号の説明図 正常でないエンコーダスケールの場合の吐出タイミング信号の説明図 正常でないエンコーダスケールにより印刷した場合の説明図（１） 正常でないエンコーダスケールにより印刷した場合の説明図（２） 本実施の形態に係るインクジェット画像形成装置の構成図 本実施の形態に係る画像形成方法のフローチャート キャリッジの速度とエンコーダ信号の説明図 吐出タイミング信号の生成の説明図 本実施の形態における画像形成方法により印刷した場合の説明図（１） 本実施の形態における画像形成方法により印刷した場合の説明図（２）

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。

最初に本発明をするに至った経緯を含め本発明の概要について説明する。インクジェット方式の画像形成装置は、インクを吐出している際の記録ヘッドは等速に移動しながら吐出を繰り返すことにより画像を形成している。記録ヘッドの速度制御は、エンコーダからの信号周期が一定になるようにキャリッジモータの回転スピードを制御している。

このため、キャリッジモータの回転速度の制御においては、エンコーダ信号から一時的に異常な信号が入力され、その信号をもとにキャリッジの速度を変化させようとしても、キャリッジの慣性により簡単には速度を大きく変化させることはできない。

一方、記録ヘッドからのインクの吐出のタイミングは、エンコーダ信号をそのままインクの吐出のタイミングとして使用しているため、異常なタイミングのエンコーダ信号が入力されると、異常なタイミングでインクを吐出してしまう。

よって、キャリッジの移動速度は若干の異常なエンコーダ信号が発生しても等速移動が保たれる。本実施の形態は、若干の異常なエンコーダ信号が発生してもキャリッジの移動速度は等速移動が保たれることを前提としているものであり、エンコーダ信号とは別に発生させた吐出タイミング信号により、インクの吐出を制御することによって、記録用紙の所定の位置に確実にインクを吐出させることを可能とするものである。

本実施の形態における画像形成装置であるインクジェット画像形成装置について、図１に基づき説明する。

本実施の形態における画像形成装置であるインクジェット画像形成装置において、インク吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジ１１は、キャリッジモータである主走査モータ１２により主走査方向に移動することが可能である。具体的には、キャリッジ１１は、主走査方向に延びるガイドロック１３に接続されており、主走査方向に移動することが可能である。また、キャリッジ１１は、駆動プーリ１４と従動プーリ１５により主走査方向に張られたタイミングベルト１６に固定されている。これにより、主走査モータ１７の回転は、駆動プーリ１４を介し、タイミングベルト１６に伝達され、タイミングベルト１６に接続されたキャリッジ１１が主走査方向に移動することが可能となる。

一方、記録ヘッドより吐出されたインクにより記録が行われる記録用紙２１は、搬送ローラ２２とテンションローラ２３により張られた搬送ベルト２４上に載置されている。不図示の搬送モータとなる副走査モータにより搬送ローラ２２に回転が伝達され、この回転により搬送ベルト２４が副走査方向に移動し、この搬送ベルト２４上に載置されている記録用紙２１も副走査方向に移動することが可能である。

キャリッジ１１には、不図示のエンコーダが設けられており、キャリッジ１１近傍において主走査方向に延びて形成されているエンコーダスケール３１により、エンコーダ信号を発生させる。また、キャリッジ１１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の記録ヘッドが搭載されており、記録用紙２１にカラー印刷を行うことが可能である。尚、本実施の形態では、主走査移動部は主走査モータ１２等により構成され、副走査移動部は副走査モータ等により構成される。

次に、図２及び図３に基づきエンコーダスケールを用いて記録ヘッドにより印刷を行う方法について説明する。図２は、エンコーダスケール３１に汚れや傷等のない正常な場合である。エンコーダスケール３１は、一定の間隔でスリット３２が形成されたものである。このスリット３２をキャリッジ１１に搭載されているエンコーダにおけるセンサにより読取り生成した信号がエンコーダ信号であり、エンコーダスケール３１におけるスリット３２に対応した信号である。よって、キャリッジ１１が主走査方向に移動することによりエンコーダ信号が生成され出力される。このため、キャリッジ１１が低速で移動している場合にはエンコーダ信号の周期は長く、高速で移動している場合には、エンコーダ信号の周期は短くなる。キャリッジ１１に搭載されている記録ヘッドにおけるインクの吐出のタイミングは、エンコーダ信号に基づいて行われ、例えば、図に示すように、エンコーダ信号の立ち上がりの際に、インクの吐出のタイミングをとることにより、エンコーダスケール３１に汚れや傷等がない場合には、正確に所定の位置にインクを吐出することができ、高品質な画像を形成することができる。

一方、図３に示すように、エンコーダスケール３１に汚れや傷等３２ａ、３２ｂ、３２ｃがある場合には、キャリッジ１１が等速移動した場合であっても、出力されるエンコーダ信号の周期は一定ではなくなってしまう。このため、この出力されたエンコーダ信号に基づきインクの吐出のタイミングをとる場合、例えば、出力されたエンコーダ信号の立ち上がり際に、インクの吐出のタイミングをとると、所定のタイミングでインクが吐出されないため、記録用紙２１の所定の位置にインクを滴下することができなくなってしまう。

よって、インクの吐出のタイミングが所定のタイミングよりも長い場合には、主走査方向においてインクが滴下されない領域が生じ、副走査方向に延びる白いスジ等が形成され、印刷された画像の品質を低下させてしまう。即ち、エンコーダスケールに汚れや傷等３２ａがある場合には、図４に示すように、インク３３の滴下されない領域４１が形成されてしまい、この領域４１は白く抜けてしまう。

また、インクの吐出のタイミングが所定のタイミングよりも短い場合には、主走査方向においてインクが重なり合う領域が生じ、副走査方向に延びる色の濃いスジ等が形成され、印刷された画像の品質を低下させてしまう。即ち、エンコーダスケールに汚れや傷等３２ｂ又は３２ｃがある場合には、図５に示すように、インク３３が重なって滴下された領域４２が形成されてしまい、この領域４２は色の濃いスジとなってしまう。

更に、インクの吐出のタイミングが短い場合には、吐出のタイミングが短くなりすぎてしまい、記録ヘッドにおけるインクの吐出が追随することができず（インクを吐出する準備が完了する前に、インクの吐出のタイミングとなる場合）、印刷エラーとなり印刷動作が異常により終了してしまう場合がある。

次に、本実施の形態における画像形成装置であるインクジェット画像形成装置の構成について説明する。このインクジェット画像形成装置は、図１において説明したものであり、図６に基づき構成について説明する。

本実施の形態における画像形成装置であるインクジェット画像形成装置は、キャリッジ１１を有しており、キャリッジ１１内には、記録ヘッド５１、レジストセンサ５２、主走査エンコーダ５３が設けられている。また、このインクジェット画像形成装置は、エンジン制御部６０を有している。エンジン制御部６０には、エンジン制御部６０内の処理を司るＣＰＵ６１、画像形成装置におけるファームウエアやその他の情報が記憶されているＲＯＭ６２、印刷される画像データ等が記憶されているＲＡＭ６３、ホストコンピュータ７０からの印刷ジョブ（画像データ）を受信するホストＩ／Ｆ６４、キャリッジ１１におけるレジストセンサ５２からの情報により用紙の有無や用紙サイズを掲出するための用紙有無検出部６５、キャリッジ１１の主走査エンコーダ５３より得られる位置情報をもとに、主走査モータ１２を制御しキャリッジ１１を所定の位置に移動させるための主走査制御部６６、インクジェット画像形成装置に設けられた副走査エンコーダ７１より得られる位置情報をもとに、副走査モータ７２を制御し搬送ベルト２４上の記録用紙２１を所定の位置に移動させるための副走査制御部６７、用紙有無検出部６５、主走査制御部６６及び副走査制御部６７からの情報に基づきＲＡＭ６３に記憶されている画像データ及びＲＯＭに格納されている記録ヘッド駆動波形を記録ヘッド５１に転送する記録ヘッド制御部６８を有している。また、記録ヘッド制御部６８では、吐出タイミング信号を生成する吐出タイミング信号生成部６９を有している。更に、このインクジェット画像形成装置は、ユーザからの動作要求の指示及びユーザへのメッセージ等の表示を行うための操作・表示部７３を有している。

次に、図７及び図８に基づき本実施の形態における画像形成方法について説明する。図７は、本実施の形態における画像形成方法のフローチャートであり、図８は、主走査方向のキャリッジ１１が移動する際のキャリッジ１１のキャリッジ速度と、その際に生成されたエンコーダ信号を示す。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、キャリッジ１１を加速させる。これにより、図８に示す加速領域８１に入る。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、キャリッジ１１が所定の速度になったか否かが判断される。ここで、所定の速度とは、印刷を行う際においてキャリッジ１１が等速移動する際の速度である。この速度の検出は、キャリッジ１１に搭載された主走査エンコーダ５３によりエンコーダスケール３１に基づき検出されたエンコーダ信号に基づき行われる。キャリッジ１１が所定の速度になっているものと判断された場合には、その所定の速度を維持した状態で、ステップ１０６に移行する。これにより、図８に示す加速領域８１は終了し等速領域８２に入る。等速領域８２では、キャリッジ１１は等速で移動していることから、正常な状態においてはエンコーダ信号の周期も一定である。一方、キャリッジ１１が所定の速度になっていないものと判断された場合には、ステップ１０２に移行する。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、キャリッジ１１が印刷開始位置に到達したか否かが判断される。キャリッジ１１が印刷開始位置に到達したものと判断された場合には、ステップ１０８に移行する。一方、キャリッジ１１が印刷開始位置に到達してはいないものと判断された場合には、ステップ１０６に移行する。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、印刷が開始される。具体的には、記録ヘッド制御部６８における吐出タイミング信号生成部６９において生成された吐出タイミング信号に同期して印刷を行う。この吐出タイミング信号は、キャリッジ１１が等速移動する際に、正常な状態のエンコーダ信号と同じ周期の信号となるように生成される。キャリッジ１１が等速移動していれば、エンコーダ信号の周期は一定なものとなることから、等速移動している状態のキャリッジ１１のエンコーダ信号に基づき吐出タイミング信号を生成する方法や、キャリッジ１１が等速移動する際の主走査モータ１２の回転数は一定であることから、この回転数等に基づき予め設定しておく方法等により生成される。

次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、キャリッジ１１が印刷終了位置に到達したか否かが判断される。キャリッジ１１が印刷終了位置に到達したものと判断された場合には、ステップ１１２に移行する。一方、キャリッジ１１が印刷終了位置に到達してはいないものと判断された場合には、ステップ１０８に移行する。

次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、キャリッジ１１を減速させる。これにより、図８に示す等速領域８２から減速領域８３に入り減速制御される。

次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、キャリッジ１１の移動が停止したか否かが判断される。キャリッジ１１の移動が停止したと判断された場合には終了する。一方、キャリッジ１１の移動が停止していないものと判断された場合にはステップ１１４に移行する。

以上により、１ライン分の主走査方向の印刷が終了する。画像全体を印刷するためには、この動作を繰り返し行うことにより画像形成を行うことが可能である。

尚、本実施の形態における画像形成方法では、ステップ１０８において用いられる吐出タイミング信号は、図９に示すように、高速な周期で動作する不図示の内部動作クロックを用いて生成する。即ち、内部動作クロックの数クロック分がエンコーダ周期の一周期になるかを設定し、内部動作クロックのクロック数を周期カウンタによりカウントし、数クロック分ごとに吐出タイミング信号を生成する。よって、エンコーダ信号の周期が内部動作クロックの逓倍となるようにキャリッジ１１の速度制御を行い、この速度を等速領域におけるキャリッジ１１の速度とする。尚、本実施の形態では、吐出タイミング信号生成部６９は記録ヘッド制御部６８に設けたが、エンジン制御部６０の内部であれば、どこに設けてもよい。

これにより、図１０に示すように、エンコーダスケール３１に汚れや傷等３２ａ、３２ｂ、３２ｃがある場合であっても、吐出タイミング信号は生成されたエンコーダ信号に基づくことなく内部動作クロックにより生成されるものであるため、記録ヘッドは所定の位置においてインク３３を滴下することができる。

また、図１１に示すように、吐出タイミング信号はエンコーダ信号に基づくことなく内部動作クロックにより生成されるものであるため、吐出タイミング信号の周期を短くすることが可能である。これにより、エンコーダスケール３１の汚れや傷等３２ａ、３２ｂ、３２ｃの他、スリットのピッチに依存することなく、高密度にインク３３を滴下することができ、主走査方向の解像度を向上させることが可能である。

尚、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１１ キャリッジ
１２ 主走査モータ
１３ ガイドロッド
１４ 駆動プーリ
１５ 従動プーリ
１６ タイミングベルト
２１ 記録用紙
２２ 搬送ローラ
２３ テンションローラ
２４ 搬送ベルト
３１ エンコーダスケール
５１ 記録ヘッド
５２ レジストセンサ
５３ 主走査エンコーダ
６０ エンジン制御部
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
６４ ホストＩ／Ｆ
６５ 用紙有無検出部
６６ 主走査制御部
６７ 副走査制御部
６８ 記録ヘッド制御部
６９ 吐出タイミング信号生成部
７０ ホストコンピュータ
７１ 副走査エンコーダ
７２ 副走査モータ
７３ 操作・表示部
８１ 加速領域
８２ 等速領域
８３ 減速領域

特開２００６−１５９６９５号公報 特開２００６−２２４５１０号公報

Claims (6)

1. 主走査方向に移動可能なキャリッジに搭載された液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを主走査方向に移動させるための主走査移動部と、
   前記記録ヘッドにより液滴が吐出される記録媒体を移動させるための副走査移動部と、
   前記主走査方向に設けられたエンコーダスケール及び前記エンコーダスケールを読み取る前記キャリッジに搭載されたエンコーダと、
   前記記録ヘッドが前記記録媒体に液滴を吐出する際の主走査方向の移動速度における前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号と同じ周期の吐出タイミング信号を前記エンコーダ信号に基づくことなく生成する吐出タイミング信号生成部と、を有し、
   前記記録ヘッドは、前記吐出タイミング信号に基づき前記液滴を吐出するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記吐出タイミング信号は、前記画像形成装置内における内部動作クロックを分周し得られた信号に基づき生成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記吐出タイミング信号の周期は、前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号の周期の１／整数であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記吐出タイミング信号の周期と、前記エンコーダ信号の周期が同じとなるように、前記主走査移動部より、記録ヘッドの移動速度が制御されるものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 主走査方向に移動可能なキャリッジに搭載された液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを主走査方向に移動させるための主走査移動部と、
   前記記録ヘッドにより液滴が吐出される記録媒体を移動させるための副走査移動部と、
   前記主走査方向に設けられたエンコーダスケール及び前記エンコーダスケールを読み取る前記キャリッジに搭載されたエンコーダと、
   を有する画像形成装置による画像形成方法において、
   吐出タイミング信号生成部により前記記録ヘッドが前記記録媒体に液滴を吐出する際の主走査方向の移動速度における前記エンコーダにより生成されるエンコーダ信号と同じ周期の吐出タイミング信号を前記エンコーダ信号に基づくことなく生成する工程と、
   前記吐出タイミング信号に基づき前記記録ヘッドより前記液滴を吐出する工程と、
   を有することを特徴とする画像形成方法。
6. 前記吐出タイミング信号は、前記画像形成装置内における内部動作クロックを分周し得られた信号に基づき生成されるものであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。

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