JP2017105066A - ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びプログラム、記録ヘッドの調整方法、画像記録装置 - Google Patents

ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びプログラム、記録ヘッドの調整方法、画像記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれシフト量を測定でき、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での測定結果を得ることができるヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びプログラム、記録ヘッドの調整方法、画像記録装置を提供する。【解決手段】ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量を第1ダイナミックレンジかつ第1算術精度で算出し、及び第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジかつ第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出し、ヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量を選択し、第1ダイナミックレンジ以内の場合は第1算術精度の位置ずれシフト量を選択する。【選択図】図13

Description

本発明は、ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びプログラム、記録ヘッドの調整方法、画像記録装置に関する。
インクジェット描画の分野では、高い描画解像度と高生産性を実現するために、多数のノズルを二次元状に配列したヘッドモジュールを形成し、複数のヘッドモジュールを記録媒体幅方向に並べて記録媒体全幅の描画領域をカバーする長尺のヘッド(フルライン型ヘッド)を構成している。この長尺ヘッドの幅方向と直交する方向に記録媒体を1回だけ相対走査を行なうことにより、記録媒体の記録面に画像を形成するインクジェット描画方式(シングルパス方式)が知られている。
このように複数のヘッドモジュールが並べられた長尺のヘッドは、ヘッドモジュールの繋ぎ合わせが精度良く行われないと、ヘッドモジュールを繋ぎ合わせた部分において幅方向のノズル間隔が異なってしまい、形成される画像品質が低下するという課題があった。
このような課題に対し、特許文献1には、ヘッドモジュールを複数接続して繋ぎ合わせて配置されるインクジェットヘッドのヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法において、ヘッドモジュールによる印字パターンを分割して分割パターンを作成し、分割パターンのそれぞれのノズルの変換係数を求め、計算に使用するノズル数を変更することで、ヘッドモジュール間のモジュール間着弾位置ずれシフト量の標準誤差の最小値を求め、分割パターンの分割数を変更し、変更後の分割パターンで変換係数の計算と標準誤差の計算を行う繰り返し行って、標準誤差の値が最小となる分割数とノズル数とを決定する技術が開示されている。
この技術によれば、標準誤差が小さくなる印字パターンの分割数、ノズル数を事前に求めて、ヘッドモジュール間のモジュール間着弾位置ずれシフト量を求めているので、モジュール間着弾位置ずれシフト量の精度を向上させることができる。
特開2014−83720号公報
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、ヘッドモジュール間のモジュール間着弾位置ずれシフト量が一定量より大きくなると、モジュール間着弾位置ずれシフト量の算出に必要な着弾位置誤差の算出を正確に行うことができず、モジュール間着弾位置ずれシフト量の計測を正しく行うことができないという問題が発生する。一方、ヘッドモジュールの最初の取り付け状態において、モジュール間着弾位置ずれシフト量が着弾位置誤差を正しく算出可能な値域に入っている保障はないという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれシフト量を測定でき、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での測定結果を得ることができるヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びプログラム、記録ヘッドの調整方法、画像記録装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためにヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法の一の態様は、複数の記録素子が配置されたヘッドモジュールを第1方向に複数接続して繋ぎ合わせ、互いに隣接するヘッドモジュール同士に第1方向と交差する第2方向に重ね合わせ領域を有する記録ヘッドのヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法において、記録ヘッドにより記録媒体に第1計測チャートを記録する第1計測チャート記録工程と、記録された第1計測チャートを読取手段によって読み取って第1計測チャートの読取データを取得する第1計測チャート読取工程と、第1計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度で算出する精密解析工程と、記録ヘッドにより記録媒体に第2計測チャートを記録する第2計測チャート記録工程と、記録された第2計測チャートを読取手段によって読み取って第2計測チャートの読取データを取得する第2計測チャート読取工程と、第2計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出する粗解析工程と、粗解析工程によって算出した第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジ以内の場合は精密解析工程によって算出した第1算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択する計測結果選択工程と、を備えた。
本態様によれば、ヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1ダイナミックレンジにおいて第1算術精度で算出し、さらに第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジにおいて第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジ以内の場合は第1算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択するようにしたので、ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれシフト量を測定することができ、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での測定結果を得ることができる。
第2計測チャート記録工程は、互いに隣接するヘッドモジュールのそれぞれにおいて独立に第2計測チャートを記録し、粗解析工程は、互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置をそれぞれ独立に算出することが好ましい。これにより、第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジでヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を算出することができる。
第2計測チャート記録工程は、互いに隣接するヘッドモジュールからそれぞれ予め定められた複数の記録素子によって複数の線画からなる第2計測チャートを記録し、粗解析工程は、複数の線画の読取データを解析して互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置をそれぞれ独立に算出することが好ましい。これにより、第1方向の位置ずれシフト量を適切に第2算術精度で算出することができる。
粗解析工程では、複数の線画の読取データに最小二乗法を適用して読取手段の読取画素の第1方向の位置と記録素子の第1方向の位置との写像関数を生成することが好ましい。これにより、第1方向の位置ずれシフト量を適切に第2算術精度で算出することができる。
粗解析工程は、写像関数に基づいて読取手段の読取分解能を算出することが好ましい。これにより、読取手段の光学性能を補正することができる。
線画は第2方向に沿って延びる線画であり、線画の第1方向の長さは第2計測チャート読取工程の読取分解能よりも長いことが好ましい。これにより、第2算術精度を向上させることができる。
第1計測チャート記録工程は、互いに隣接するヘッドモジュールを併用して複合的に第1計測チャートを記録し、精密解析工程は、互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置を従属的に算出することが好ましい。これにより、第1方向の位置ずれシフト量を適切に第1算術精度で算出することができる。
1枚の記録媒体に第1計測チャート記録工程及び第2計測チャート記録工程を行うことが好ましい。これにより、精密解析工程の処理と粗解析工程の処理とを並列に行うことができる。
ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法を用いるヘッドモジュール間の位置ずれ解析プログラムも本実施形態に含まれる。
上記目的を達成するために記録ヘッドの調整方法の一の態様は、複数の記録素子が配置されたヘッドモジュールを第1方向に複数接続して繋ぎ合わせ、互いに隣接するヘッドモジュール同士に第1方向と交差する第2方向に重ね合わせ領域を有する記録ヘッドのヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法において、記録ヘッドにより記録媒体に第1計測チャートを記録する第1計測チャート記録工程と、記録された第1計測チャートを読取手段によって読み取って第1計測チャートの読取データを取得する第1計測チャート読取工程と、第1計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度で算出する精密解析工程と、記録ヘッドにより記録媒体に第2計測チャートを記録する第2計測チャート記録工程と、記録された第2計測チャートを読取手段によって読み取って第2計測チャートの読取データを取得する第2計測チャート読取工程と、第2計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出する粗解析工程と、粗解析工程によって算出した第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジ以内の場合は精密解析工程によって算出した第1算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択する計測結果選択工程と、計測結果選択工程で選択されたヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量に基づいて互いに隣接するヘッドモジュールの位置ずれを調整する調整工程と、を備えた。
本態様によれば、ヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択したヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量に基づいて位置ずれを調整するようにしたので、ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれを調整することができ、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での位置ずれを調整することができる。
上記目的を達成するために画像記録装置の一の態様は、複数の記録素子が配置されたヘッドモジュールを第1方向に複数接続して繋ぎ合わせ、互いに隣接するヘッドモジュール同士に第1方向と交差する第2方向に重ね合わせ領域を有する記録ヘッドと、記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、記録ヘッドにより記録媒体に第1計測チャートを記録する第1計測チャート記録手段と、記録された第1計測チャートを読み取って第1計測チャートの読取データを取得する第1計測チャート読取手段と、第1計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度で算出する精密解析手段と、記録ヘッドにより記録媒体に第2計測チャートを記録する第2計測チャート記録手段と、記録された第2計測チャートを読み取って第2計測チャートの読取データを取得する第2計測チャート読取手段と、第2計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジで解析してヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出する粗解析手段と、粗解析手段によって算出した第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジ以内の場合は精密解析手段によって算出した第1算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択する計測結果選択手段と、を備えた。
本態様によれば、ヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量を第1ダイナミックレンジにおいて第1算術精度で算出し、さらに第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジにおいて第1算術精度より粗い第2算術精度であって第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジを超える場合は第2算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択し、第2算術精度の位置ずれシフト量が第1ダイナミックレンジ以内の場合は第1算術精度の位置ずれシフト量をヘッドモジュール間の第1方向の位置ずれシフト量として選択するようにしたので、ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれシフト量を測定することができ、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での測定結果を得ることができる。
本発明によれば、ヘッドモジュール間の位置ずれシフト量が大きい状態でも位置ずれシフト量を測定でき、位置ずれシフト量が小さい状態では高い精度での測定結果を得ることができる。
図1は、インクジェット記録装置を示す側面図である。 図2は、インクジェット記録装置を示す平面図である。 図3は、インクジェットヘッドの構造例を示す平面図である。 図4は、図3の一部拡大図である。 図5は、ヘッドモジュールのノズル配列を示す平面図である。 図6は、液滴吐出素子の立体的構成を示す断面図である。 図7は、互いに隣接するヘッドモジュール同士の重複領域について説明するための図である。 図8は、重複領域を示す図である。 図9は、ノズルをX方向に沿って並ぶように投影した投影ノズル群を示す図である。 図10は、重複領域によって描画される各バンドのパターンを示す図である。 図11は、ノズルにおいて記録したラインをスキャナで読み取る様子を示す模式図である。 図12は、インクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。 図13は、インクジェットヘッドの調整方法の処理の一例を示すフローチャートである。 図14は、用紙の記録面に配置された粗計測チャート領域と精密計測チャート領域とを示す図である。 図15は、粗計測手法の処理を示すフローチャートである。 図16は、チャート描画用ノズル群の一例を示す図である。 図17は、粗計測チャートの一例を示す図である。 図18は、精密計測手法の処理を示すフローチャートである。 図19は、解析チャートのバンドを示す図である。 図20は、ラインの近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を示す図である。 図21は、求めた変換係数の結果を示す図である。 図22は、総ノズル数と標準誤差の結果を示す図である。 図23は、重複領域の各バンドにおけるラインの並びのパターンを示す図である。 図24は、ラインの近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標を示す図である。 図25は、各分割パターンにおける標準誤差の最小値を表わす結果を示す図である。 図26は、非等分割のパターンの一例を示す図である。 図27は、ラインの近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を示す表図である。 図28は、総ノズル数とΔxの標準誤差との関係を示す図である。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。
<インクジェット記録装置の概要>
図1は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示す側面図であり、図2は平面図である。インクジェット記録装置10(画像記録装置の一例)は、媒体搬送部54(図12参照)によりY方向(第2方向の一例)に搬送される用紙1(記録媒体の一例)の記録面に、記録ヘッドであるインクジェットヘッド20(以下、単にヘッド20と呼ぶ)のノズル面20Aからインクを吐出して画像を形成するプリンタ(画像記録装置の一例)である。本実施形態において記録ヘッドとは、少なくとも記録媒体にドットを形成するための要素(記録素子)を含むものである。また、ヘッド20のY方向下流側にはスキャナ50(読取手段の一例)が備えられ、用紙1の記録面に形成された画像を読み取ることが可能に構成されている。
図3は、ヘッド20の構造例を示す平面図であり、ヘッド20をノズル面20A側から見た図である。また、図4は図3の一部拡大図である。
図3に示すように、ヘッド20はn個のヘッドモジュール22(ヘッドモジュール22−1、22−2、22−3、…、22−i、…、22−n)をY方向に直交(交差の一例)するX方向(第1方向の一例)に沿って繋ぎ合わせた構造を有し、用紙1の全幅に対応する長さにわたって複数の記録素子であるノズル24(図4参照)が設けられている。本実施形態において記録素子とは、記録媒体の記録点に対応する位置に配置され、記録媒体にドットを形成するものをいい、ここではインクジェット方式のノズルである。その他に、熱転写記録方式の発熱体や電子写真記録方式のLED(Light Emitting Diode)素子等であってもよい。
ヘッドモジュール22は、ヘッド20における短手方向の両側からヘッドモジュール支持部材20BによってX方向に複数接続して支持されている。また、ヘッド20の長手方向における両端部はヘッド支持部材20Dによって支持されている。
図4に示すように、各ヘッドモジュール22は、複数のノズルがマトリクス状(二次元状)に配列された構造を有している。
図5は、ヘッドモジュール22のノズル配列を示す平面図である。同図に示すように、ヘッドモジュール22は、Y方向に対して角度αをなす列方向W、及びX方向に対して角度βをなす行方向Vに沿って多数のノズル24がマトリクス状に並べられた構造を有し、X方向の実質的なノズル配置密度が高密度化されている。
なお、本発明に適用可能なノズル配列は、図5に図示したノズル配列に限定されず、例えば、X方向に沿う行方向、及びX方向、Y方向に対して斜めの列方向に沿って複数のノズルがマトリクス状に配列された態様にも適用可能である。
図6は、ヘッドモジュール22の記録素子単位となる1チャンネル分の液滴吐出素子(1つのノズル24に対応したインク室ユニット)の立体的構成を示す断面図である。同図に示すように、本例のヘッド20(ヘッドモジュール22−i)は、ノズル24が形成されたノズルプレート30と、圧力室32や共通流路34等の流路が形成された流路板36等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート30は、ヘッド20のノズル面20Aを構成し、各圧力室32にそれぞれ連通する複数のノズル24が2次元的に形成されている。
流路板36は、圧力室32の側壁部を構成するとともに、共通流路34から圧力室32にインクを導く個別供給路の絞り部(最狭窄部)としての供給口38を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図6では簡略的に図示しているが、流路板36は一枚又は複数の基板を積層した構造である。
ノズルプレート30及び流路板36は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
共通流路34はインク供給源たるインクタンク(不図示)と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路34を介して各圧力室32に供給される。
圧力室32の一部の面(図6における天面)を構成する振動板40には、個別電極42及び下部電極44を備え、個別電極42と下部電極44との間に圧電体46が挟まれた構造を有するピエゾアクチュエータ48が接合されている。振動板40を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、ピエゾアクチュエータ48の下部電極44に相当する共通電極として機能する。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属などの導電材料による下部電極層が形成される。
個別電極42に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ48が変形して圧力室32の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル24からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ48が元の状態に戻る際、共通流路34から供給口38を通って新しいインクが圧力室32に再充填される。
各ヘッドモジュール22は、このように構成された液滴吐出素子が、図5に示すようにX方向に対して角度βをなす行方向V及びY方向に対して角度αをなす列方向Wに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配置されている。Y方向の隣接ノズル間隔をLsとすると、X方向については実質的に各ノズル24が一定のピッチP=Ls/tanθで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。
本例では、ヘッド20に設けられたノズル24から吐出させるインクの吐出力発生手段としてピエゾアクチュエータ48を適用したが、圧力室32内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
<インクジェットヘッドの重複領域とモジュール間着弾位置ずれシフト量>
次に、互いに隣接するヘッドモジュール同士の重複領域について説明する。図7(a)は、互いに隣接するヘッドモジュール22−iと22−(i+1)との重複領域(重ね合わせ領域)26におけるノズル24の配列の一例を表す図であり、ここではヘッド20を鉛直方向(Z方向)上方から見てノズル24を透過させて示している。
図7(a)において、黒丸で示したノズル24aはヘッドモジュール22−iに属すノズルであり、白丸で示したノズル24bはヘッドモジュール22−(i+1)に属するノズルである。また一点鎖線Bは、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)との境界を表している。
また、図7(b)は、図7(a)に示したノズル24a及び24bをX方向に沿って並ぶように投影した投影ノズル群を示す図である。前述のように、ノズル24は、X方向にピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。ここでは、投影ノズルはX方向に1200[dpi(dot per inch)]で並んでいる。
図7(b)に示すように、重複領域26の投影ノズル群はノズル24aの投影ノズルとノズル24bの投影ノズルとが混在しており、その存在比率は4ノズル周期で変化している。即ち、図中左側から、重複領域26aにおいてはノズル24aの投影ノズルが3つ、ノズル24bの投影ノズルが1つから構成される領域が2周期分あり、次いで、重複領域26bにおいてはノズル24aの投影ノズルが2つ、ノズル24bの投影ノズルが2つから構成される領域が2周期分あり、さらに、重複領域26cにおいてはノズル24aの投影ノズルが1つ、ノズル24bの投影ノズルが3つから構成される領域が2周期分ある。
このように、図7(b)に示す投影ノズル群は、図中左側から右側に向かって、ノズル24aの投影ノズルの存在比率が徐々に減少し、ノズル24bの存在比率が徐々に増加している。
また、図7(c)は、図7(a)に示した各ノズル24によって用紙1に記録した解析チャートの一例を示す図である。解析チャート2は、X方向にn×Pの間隔を開けて配置された複数のライン3からなる領域であるバンド4が、Y方向にn段に渡って配置される。このn段の領域は、それぞれライン3が配置される位置がX方向にPずつずれている(いわゆる「1 on (n-1) off」のパターン)。ここでは、n=5の場合(「1 on 4 off」のパターン)を示しており、このパターンをn分割パターンと呼ぶ。本実施形態では、このような解析チャート2を用いて、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とのX方向のずれ量(モジュール間着弾位置ずれシフト量)を検知する。
なお、図7は重複領域を説明するために用いた図であり、本実施形態に係るヘッド20においては、図8に示す重複領域を有している。
図8は本実施形態に係るヘッド20における、互いに隣接するヘッドモジュール22−iと22−(i+1)との重複領域26を示す図である。ここではヘッド20を鉛直方向(Z方向)上方から見てヘッドモジュール22−iのノズル24a及びヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bを透過して示している。
図9は、図8に示したノズル24a及び24bをX方向に沿って並ぶように投影した投影ノズル群を示す図であり、黒丸はノズル24aの投影ノズルを示しており、白丸はノズル24bの投影ノズルを示している。図8において重複領域26の左側から重複領域26a、26b、及び26cとすると、図9(a)は重複領域26aにおける投影ノズル、図9(b)は重複領域26bにおける投影ノズル、図9(c)は重複領域26cにおける投影ノズルを示している。
図9に示すように、重複領域26aは、ノズル24aの投影ノズルが3つ、ノズル24bの投影ノズルが1つから構成される領域が8周期分あり、重複領域26bは、ノズル24aの投影ノズルが2つ、ノズル24bの投影ノズルが2つから構成される領域が8.5周期分あり、重複領域26cは、ノズル24aの投影ノズルが1つ、ノズル24bの投影ノズルが3つから構成される領域が7周期分ある。
このような重複領域26を有するヘッド20において、例えば10分割パターンの解析チャートを記録すると、各バンド4は、図10(a)〜(d)に示す4つのパターンに分類することができる。同図において、太線で示した線画はノズル24aによって記録されるライン3aであり、細線で示した線画はノズル24bによって記録されるライン3bである。なお、図10では説明のために太さを変えて図示しているが、実際にはライン3a及び3bは同じ太さで記録される。
図10(a)〜(d)は、それぞれライン3aとライン3bとが5回入れ替わるAタイプのバンド4、ライン3aとライン3bとが4回入れ替わるBタイプのバンド4、ライン3aとライン3bとが2回入れ替わるCタイプのバンド4、及びライン3aとライン3bとが1回入れ替わるDタイプのバンド4を示している。
ここで、ノズル24から吐出したインク滴の着弾位置が本来着弾すべき位置からずれることを着弾位置ずれといい、本実施形態では、このずれた量を着弾位置ずれ量(着弾位置誤差)と呼ぶ。さらに、着弾位置ずれ量のうち、互いに隣接するヘッドモジュール22間の位置ずれに起因したX方向のずれ量をモジュール間着弾位置ずれシフト量と呼ぶ。
特許文献1に記載の技術では、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とのモジュール間着弾位置ずれシフト量が、ライン3aが隣接するライン3bを跨いでしまうほど発生していると、着弾位置誤差の算出を正確に行うことができず、モジュール間着弾位置ずれシフト量を計測することができない。これは、ヘッド20の記録解像度が1200[dpi]、解析チャート2が10分割パターンの場合であれば、約212[μm]以上のモジュール間着弾位置ずれシフト量が発生した場合が該当する。
また、スキャナ50(図1参照)の読取分解能の影響によって着弾位置誤差の算出を正確に行うことができない場合もある。
図11は、重複領域26におけるノズル24a(図8参照)において記録したライン3aとノズル24b(図8参照)において記録したライン3bをスキャナ50の画素52a〜52iで読み取る様子を示す模式図である。ここで、スキャナ50の読取分解能は480[dpi]であり、互いに隣接する画素の間隔は53[μm]である。また、ライン3a及び3bは、10分割パターンのラインであり、X方向の幅(ドットの直径)は、約43[μm]である。
図11(a)は、モジュール間着弾位置ずれシフト量Δx=0[μm]の場合を示しており、ライン3aとライン3bとの間隔は212[μm]である。この場合、ライン3aは画素52cを中心に画素52b〜52dにおいて読み取られ、ライン3bは画素52gを中心に画素52f〜52hによって読み取られている。このように、ライン3a及び3bのX方向の幅はスキャナ50の1画素より小さいが、光学フレアの影響等により、中心画素の隣接画素にまで読取信号の影響が及ぶ。図11(a)に示した例では、ライン3aの読取信号とライン3bの読取信号が干渉しないため、ライン3a及び3bの位置をそれぞれ正しく測定することができる。したがって、モジュール間着弾位置ずれシフト量の算出を行うことができる。
一方、図11(b)は、モジュール間着弾位置ずれシフト量Δx=106[μm]の場合を示しており、ライン3aとライン3bとの間隔は106[μm]である。この場合は、ライン3aは画素52eを中心に画素52d〜52fにおいて読み取られ、ライン3bは画素52gを中心に画素52f〜52hによって読み取られている。このように、ライン3aとライン3bとが近接してくると、画素52fにおいてライン3aの読取信号とライン3bの読取信号が干渉するため、ライン3a及び3bの位置の測定が不正確になる。その結果、モジュール間着弾位置ずれシフト量の算出を正確に行うことができない。
このように、特許文献1に記載の技術では、モジュール間着弾位置ずれシフト量を計測することができない場合があった。
<インクジェット記録装置の電気的構成>
図12は、本実施形態に係るインクジェット記録装置10の電気的構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置10は、前述のヘッド20、スキャナ50の他、媒体搬送部54、調整機構56、及び制御部60を備えている。
媒体搬送部54(移動手段の一例)は、用紙1をY方向に搬送し、用紙1の記録面をヘッド20のノズル面20Aに対向させて、通過させる(相対的に移動の一例)。
調整機構56は、ヘッド20のn個のヘッドモジュール22−iをそれぞれ独立にノズル面20Aの向きを一定にしたままX方向に移動させるモータ(不図示)を備えており、判定部72の出力に応じて各ヘッドモジュール22−iのX方向の位置を調整する。
制御部60は、記録制御部62、メモリ64、読取制御部66、粗計測解析部68、精密計測解析部70、判定部72から構成される。
記録制御部62(第1計測チャート記録手段の一例、第2計測チャート記録手段の一例)は、メモリ64に記憶された画像データに基づいてヘッド20を制御し、各ヘッドモジュール22−iのノズル24からインクを吐出させ、用紙1の記録面に画像を記録する。メモリ64には、後述する粗計測チャート及び精密計測チャートのデータも記憶されている。
読取制御部66(第1計測チャート読取手段の一例、第2計測チャート読取手段の一例)は、スキャナ50を制御し、用紙1の記録面に記録された画像の読取データを取得する。
粗計測解析部68(粗解析手段の一例)は、読取制御部66から入力された粗計測チャートの読取画像に基づいて、ヘッドモジュール22のモジュール間着弾位置ずれシフト量の粗計測を行う。また、精密計測解析部70(精密解析手段の一例)は、読取制御部66から入力された精密計測チャートの読取画像に基づいて、ヘッドモジュール22のモジュール間着弾位置ずれシフト量の精密計測を行う。
判定部72(計測結果選択手段の一例)は、粗計測解析部68によって計測されたモジュール間着弾位置ずれシフト量及び精密計測解析部70によって計測されたモジュール間着弾位置ずれシフト量のいずれの計測結果を真とするかを判定し、真と判定したモジュール間着弾位置ずれシフト量を調整機構56に出力する。
<インクジェットヘッドの調整方法>
本実施形態に係るインクジェットヘッドの調整は、モジュール間着弾位置ずれシフト量の計測において、精密に計測する精密計測手法と、粗く計測する粗計測手法とを併用する。図13は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの調整方法の処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、各ヘッドモジュール22の調整のうち、特にヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)の調整について説明する。
まず、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)の物理的な位置を調整する(ステップS1、調整工程の一例)。処理の開始当初は、ヘッド20にヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)を取り付ければよい。
次に、粗計測手法及び精密計測手法により、それぞれヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)のモジュール間着弾位置ずれシフト量を計測する。粗計測手法によるモジュール間着弾位置ずれシフト量の計測は、記録制御部62がメモリ64から粗計測チャートデータを読み取り、記録制御部62の制御によりヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)において用紙1に粗計測チャート(第2計測チャートの一例)を描画し、読取制御部66の制御によりスキャナ50において描画した粗計測チャートを読み取り、粗計測解析部68において粗計測チャートの読取データを計測(解析)してモジュール間着弾位置ずれシフト量を粗計測精度(第2算術精度の一例)で算出することにより行う(ステップS2、粗解析工程の一例)。ここで、粗計測精度とは分解能のことであり、単位は[μm]である。
一方、精密計測手法によるモジュール間着弾位置ずれシフト量の計測は、記録制御部62がメモリ64から精密計測チャートデータを読み取り、記録制御部62の制御によりヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)において用紙1に精密計測チャート(第1計測チャートの一例)を描画し、読取制御部66の制御によりスキャナ50において描画した精密計測チャートを読み取り、精密計測解析部70において精密計測チャートの読取データを計測(解析)してモジュール間着弾位置ずれシフト量を粗計測精度より細かい精密計測精度(第1算術精度の一例)で算出することにより行う(ステップS3)。ここで、精密計測精度とは分解能のことであり、単位は[μm]である。
図14は、1枚の用紙1の記録面に配置された、粗計測チャートを描画する粗計測チャート領域1aと精密計測チャートを描画する精密計測チャート領域1bとを示す図である。インクジェット記録装置10は、ヘッド20の各ヘッドモジュール22により1枚の用紙1に粗計測チャート及び精密計測チャートを描画し、スキャナ50において粗計測チャート及び精密計測チャートを読み取る。これにより、ステップS2の処理とステップS3の処理とを並列に行うことができる。
次に、粗計測解析部68によって計測した粗計測シフト量が精密計測解析部70の測定可能域(第1ダイナミックレンジの一例)を超えているか否かを判定する(ステップS4)。測定可能域とは、測定可能な最小値から最大値までの範囲(測定値の取り得る範囲)であり、粗計測シフト量及び測定可能域の単位はともに[μm]である。超えている場合は、粗計測解析部68によって計測した粗計測シフト量をモジュール間着弾位置ずれシフト量とし(ステップS5、計測結果選択工程の一例)、精密計測解析部70の測定可能域を超えていない場合(第1ダイナミックレンジ以内の場合の一例)は、精密計測解析部70によって計測した精密計測シフト量をモジュール間着弾位置ずれシフト量とする(ステップS6、計測結果選択工程の一例)。
続いて、決定したモジュール間着弾位置ずれシフト量が目標精度に到達したか、即ち閾値以内に収まっているか否かを判定する(ステップS7)。閾値以内に収まっている場合は、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)との物理的位置の調整を終了する。
閾値以内に収まっていない場合は、ステップS1に戻り、決定したモジュール間着弾位置ずれシフト量に基づいてヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)の物理的な位置を調整機構56により調整する。例えば、モジュール間着弾位置ずれシフト量が正の値の場合にはヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とをその絶対値だけX方向に近づける方向に移動させ、モジュール間着弾位置ずれシフト量が負の値の場合にはヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とをその絶対値だけX方向に遠ざける方向に移動させる。
物理的な位置の調整を行ったら、ステップS2及びステップS5以降の処理を同様に行う。
ステップS2〜ステップS7が、ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法を構成する。またヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法及びインクジェットヘッドの調整方法は、コンピュータに上記の各工程を実現させるためのプログラム(ヘッドモジュール間の位置ずれ解析プログラムの一例)として構成し、当該プログラムを記憶したCD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory)等の非一時的な記録媒体を構成することも可能である。
<粗計測手法の詳細>
次に、図13のステップS2の粗計測の処理の詳細について、図15に示すフローチャートを用いて説明する。
最初に、粗計測チャートを描画するノズル群を選定する(ステップS11)。このステップでは、まず、互いに隣接するヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とのそれぞれの複数のノズル24の中から、モジュール間着弾位置ずれシフト量を算出するための基準ノズルを1つずつ決定する。そして、それぞれの基準ノズルの近傍のノズル24(X方向に隣接する複数のノズル24)であって、粗計測チャートの描画に使用するノズル24を決定する。これらを基準ノズル群と呼ぶ。
なお、基準ノズルは小数点以下の値を含む仮想値であってもよい。例えば、X方向の端から10番目のノズル24と11番目のノズル24の間である10.5番目のノズルを基準としてもよい。
次に、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とにおいて、それぞれチャート描画用ノズル群(予め定められた複数の記録素子の一例)を選定する。チャート描画用ノズル群は、基準ノズル群を含み、基準ノズル群で描画するパターンと同様のパターンを複数描画(複数の線画の一例)するためのノズル群である。図16は、ヘッドモジュール22−iの基準ノズル群28Lを含むチャート描画用ノズル群29Lと、ヘッドモジュール22−(i+1)の基準ノズル群28Rを含むチャート描画用ノズル群29Rとの一例を示す図である。同図に示す例では、X方向の一定間隔毎にチャート描画用ノズル群29L及び29Rを選定しているが、X方向の間隔は一定でなくてもよい。
次に、ステップS11において選定したチャート描画用ノズル群29L及び29Rにより、用紙1の記録面に粗計測チャートを描画する(ステップS12、第2計測チャート記録工程の一例)。粗計測チャート5の一例を図17に示す。粗計測チャート5はチャート描画用ノズル群29L及び29Rによって描画される線画群であり、図17(a)はチャート描画用ノズル群29Lにより描画された複数のライン7Lからなるチャート6Lとチャート描画用ノズル群29Rにより描画された複数のライン7Rからなるチャート6Rを有する粗計測チャート5を示している。各ライン7L及びライン7Rは、Y方向に延びる線画であり、X方向に太さを有する。
また、図17(b)はチャート描画用ノズル群29Lにより描画されたライン9Lからなるチャート6Lとチャート描画用ノズル群29Rにより描画されたライン9Rからなるチャート6Rを有する粗計測チャート5を示している。各ライン9L及び9Rは、X方向に太さを有し、Y方向に延びる線画であり、それぞれ2本で1つのペアを構成しており、2本のライン9Lの間に領域8L、2本のライン9Rの間に領域8Rを有している。なお、2本のライン9L(9R)のX方向距離は、図11を用いて説明した場合と同様の理由により、スキャナ50の各画素の読取信号が干渉しない程度に離れている必要がある。
ここで、粗計測チャート5は、ヘッドモジュール22−iのチャート描画用ノズル群29Lによって描画されるチャート6Lとヘッドモジュール22−(i+1)のチャート描画用ノズル群29Rによって描画されるチャート6Rとは、それぞれ独立に描画される。また、ライン7L、7Rやライン9L、9Rは、ステップS1において選定されたチャート描画用ノズル群29L及び29Rにより描画されており、チャート描画用ノズル群29L及び29Rの各ノズル24のX方向位置は既知である。
なお、モジュール間着弾位置ずれシフト量の計測精度向上のためには、粗計測チャートの線画のX方向の太さ(X方向の長さ)がスキャナ50の1画素のX方向の幅よりも太い(スキャナ50の1画素のX方向の長さよりも長い)ことが重要である。本実施形態に係るライン7L、7Rやライン9L、9Rは、X方向に隣接する複数のノズル24からなるチャート描画用ノズル群29L及び29Rを用いることで、スキャナ50の1画素のX方向の幅よりも太く描画している。
次に、ステップS12において用紙1の記録面に描画された粗計測チャート5を、スキャナ50により読み取る(ステップS13、第2計測チャート読取工程の一例)。
さらに、粗計測チャート5の読取データを解析する。粗計測チャート5の解析は、チャート6LについてはステップS14〜S17、チャート6RについてはステップS18〜S21において行う。ここでは、図17(b)に示す粗計測チャート5を用いた場合について説明する。
チャート6Lの読取データの解析は、まず、チャート描画用ノズル群29Lの解析結果データ群を生成する(ステップS14)。ここでは、それぞれペアを構成する2本のライン9Lの間の領域8Lについて、スキャナ50における重心画素位置を計測する。重心画素位置は、小数点以下まで算出する。そして、この算出された重心画素位置とチャート描画用ノズル群29Lの位置情報から求められる領域8Lの中央ノズル情報との対応関係を紐つける。これらを解析結果データ群と定義する。
次に、解析結果データ群から非有効データの修正や除外を行う(ステップS15)。例えば、適切なライン9Lが描画されていない等、解析を行うのに不適切なデータが存在する場合には、そのデータを修正又は除外する。特に、本実施形態のようにシングルパス方式で記録する場合には、インクが吐出されないノズル(不吐出ノズル)等の不良ノズルが存在すると、記録した画像にスジ状の白抜けが発生する。したがって、不良ノズルの影響でライン9Lの太さ(X方向の幅)が変わってしまう場合は、その影響を加味して重心画素位置と中央ノズル情報との対応関係に修正処理を施す。修正が施せない程度の吐出状態である場合は、その解析結果データの除外処理を施す。
続いて、非有効データの修正処理や除外処理が行われた解析結果データ群が有する各領域8Lのスキャナ50における重心画素位置の情報と領域8Lの中央ノズル情報との対応関係のデータから、最小二乗法を適用してスキャナ画素−ノズル間写像関数(読取手段の読取画素の第1方向の位置と記録素子の第1方向の位置との写像関数の一例)を生成する(ステップS16)。最小二乗法の回帰式は一次式を用いてもよいが、スキャナ50の光学性能(特に歪曲の発生)により読取分解能にローカリティが生じている場合は、二次式以上を用いることも有効である。
次に、ステップS16において求めたスキャナ画素−ノズル間写像関数を用いて、基準ノズル群28Lのスキャナ50における画素位置を改めて算出する(ステップS17)。
また、チャート6Lの読取データの解析と同様に、チャート6Rの読取データの解析をステップS18〜S21において行う。これにより、基準ノズル群28Rのスキャナ50における画素位置を算出することができる。チャート6Lの読取データの解析とチャート6Rの読取データの解析とは、並列に処理することができる。
チャート6L及び6Rの読取データの解析がそれぞれ終了したら、次に、ステップS16及びステップS20において求めたスキャナ画素−ノズル間写像関数から、基準ノズル群28L及び28R近傍のスキャナ50の読取分解能を算出する(ステップS22)。スキャナ50の光学精度が信頼できる場合は、この工程は省略してもよい。信頼できない場合は、スキャナ画素−ノズル間写像関数の勾配情報がスキャナ50の読取分解能のローカリティ情報と等価であるため、そこから基準ノズル群28L及び28R近傍のスキャナ50の読取分解能を算出する。ここでは、ステップS16において求めたスキャナ画素−ノズル間写像関数から算出した基準ノズル群28L近傍のスキャナ50の読取分解能と、ステップS20において求めたスキャナ画素−ノズル間写像関数から算出した基準ノズル群28R近傍のスキャナ50の読取分解能との平均値を、スキャナ50の読取分解能として採用する。
最後に、ヘッドモジュール22−i及びヘッドモジュール22−(i+1)のモジュール間着弾位置ずれシフト量を粗計測シフト量として算出する(ステップS23、粗解析工程の一例)。ここでは、ステップS17及びS21において得られた基準ノズル群28L及び28Rのスキャナ50における画素位置情報とステップS22において得られたスキャナ50の読取分解能情報とから、基準ノズル群28Lと基準ノズル群28Rとの間の距離の実測値を求め、求めた実測値から基準ノズル群28Lと基準ノズル群28Rとの距離の設計値を減算する。これにより粗計測シフト量を求めることができる。
なお、ステップS17及びS21において、複数のライン9(領域8)の情報から基準ノズル群28L及び28Rのスキャナ50における画素位置を算出しているが、本来この情報は基準ノズル群28L及び28Rの位置だけに線画を描画すれば算出できる情報である。本実施形態では、あえてチャート描画用ノズル群29L及び29Rによってライン9を複数本冗長に描画している。この理由は、基準ノズル群28L及び28Rの吐出状態が悪い可能性があり、この場合には適切な評価にならない可能性があることと、ヘッドモジュール22−i及び22−(i+1)の製造精度は信頼することができるため、これを先験情報として計測ノイズを低減するためである。
<精密計測手法の詳細>
次に、精密計測手法の詳細について、図18に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、任意の分割数nを決定し、用紙1の記録面にn分割パターンの精密計測チャートを記録する(ステップS31、第1計測チャート記録工程の一例)。前述の図7(c)に示した解析チャート2は、5分割パターンの精密計測チャートである。なお、図14に示したように、精密計測チャートと粗計測チャートとは、同じ1枚の用紙1に記録される。すなわち、このステップS31の工程と図15に示したステップS2の工程とは1枚の用紙1に対して行われる。
分割数nが少なすぎると、図11を用いて説明したように、スキャナ50の読取分解能の影響によって着弾位置誤差の算出を正確に行うことができない。また、分割数nが多くなると、解析チャート2のY方向長さが長くなるため好ましくない。また、分割数nを増やしても、測定精度は上がらない。記録解像度が1200[dpi]のヘッド20の場合であれば、8分割から12分割に等分して検討すれば十分である。
次に、用紙1の記録面に描画された精密計測チャートを、スキャナ50により読み取り(第1計測チャート読取工程の一例)、その分割数nに応じて各ノズルに対する変換係数の計算を行う(ステップS32)。変換係数算出のための前提として、(1)一方のヘッドモジュールの着弾位置ずれが、他方のモジュールの着弾位置ずれに対して、+ΔxだけX方向にずれて(シフトして)いる、(2)ランダムな着弾位置ずれ量はゼロと計算上仮定する、ものとする。
図19(a)は、12分割パターンの解析チャートのバンド4を示す図であり、重複領域26のノズル24で描画された部分のラインの並びを示している。同図に示すラインA1〜A7、及びB1〜B7は、それぞれ図7(c)に示したライン3に相当し、ラインA1〜A7はヘッドモジュール22−iで描画されたラインであり、ラインB1〜B7はヘッドモジュール22−(i+1)で描画されたラインである。
図19(b)は、図19(a)の一部拡大図である。同じヘッドモジュールのノズル24において描画されたラインの間隔はp=12×Pとなるが、ヘッドモジュール22−iとヘッドモジュール22−(i+1)とでモジュール間着弾位置ずれシフト量Δxが存在すると、ラインA1とラインB1との間隔は12×P+Δxとなる。
以下、変換係数の計算方法として、図19(b)を用いて説明する。
あるノズル24(本実施形態においてはラインA1を描画したノズル24)の変換係数を求める場合、ラインA1の両側の複数のラインを用いて、近似曲線を書き、ラインA1のあるべき位置(ラインA1を描画したノズル24のあるべき位置)を調べる。ここでは、変換係数を求めるノズル24の両側15本のラインを用いて近似曲線を書き、ラインA1のあるべき位置(着弾位置ずれ量)を調べる。例えば、ラインA1を描画したノズル24の着弾位置ずれ量を計算する場合は、ラインA1の両側15本ずつのラインを使用するので、A16、A15、A14、・・・・・・、A4、A3、A2、B1、B2、B3、・・・・・・、B13、B14、B15の30本のラインを使用する。
図20(a)は、ラインA1の近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を示しており、図20(b)は、ラインA2の近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を示している。なお、図20においては、近似曲線を作成するためのラインの最も左側をノズル#1として記載している。したがって、図20(a)と図20(b)のノズル#とノズルの位置は異なっている。また、表中pは、本実施形態においては1200[dpi]の12分割パターンであるので、p=12×P=254[μm]で計算を行う。また、モジュール間着弾位置ずれシフト量Δxを仮に1[μm]として計算する。なお、変換係数を求める際にΔxを着弾位置ずれ量で除算するため、Δxの数値はどの数値を用いても結果は同じとなる。
このように、30本のラインで近似曲線を作成し、ラインA1があるべき位置を調べる。なお、近似曲線を作成する際は、ラインA1のあるべき位置を求める場合はラインA1の座標を計算に用いずに求める。計算を行うとラインA1のあるべき位置は、−0.5[μm]となり、ラインA1は、実際は座標0の位置にあるので、Δx=1[μm]の影響により、着弾位置ずれ量は−0.5[μm]となる。
モジュール間着弾位置ずれシフト量Δxは、Δx=変換係数×着弾位置ずれ量により求めることができるので、A1ラインの変換係数=Δx÷(−0.5)=1÷(−0.5)が求まり「−2」となる。
同様に、A2ラインについては、A2ラインのあるべき位置は、−0.43[μm]となり、着弾位置ずれ量が−0.43[μm]となるので、A2ラインの変換係数は、Δx÷(−0.43)=1÷(−0.43)=−2.48となる。
以下同様にして、ラインA3、ラインA4、ラインB1、ラインB2、ラインB3、ラインB4についても求めるラインの両側15本ずつ計30本のラインを用いて変換係数を求める。
図21に、求めた変換係数の結果を示す。12分割パターンの場合は、図19(a)に示すライン並びのみであるため、ラインA1とラインB1とで、変換係数が符号を逆にし、対称になっている。
この変換係数は、標準誤差の計算に用いるノズルについて調べる。
次に、ステップS32で計算した変換係数の小さい順に計算に用いる総ノズル数(母集団)決定し、標準誤差を計算する(ステップS33)。なお、標準誤差は、次の式により求めることができる。
(標準誤差)=(変換係数の平均値)×(ランダム着弾位置ずれσ)÷(√計算に使う総ノズル数) …(式1)
総ノズル数の最小値は変換係数が最小のラインの数により決定する。また、ランダム着弾位置ずれσは、ヘッド20全体のノズル数の着弾位置ずれ量の標準偏差σである。
上記着弾位置ずれ量は、実際に測定した値を用いて計算する。具体的には、下記ステップS40で着弾位置ずれ量を計算する場合と同様の方法で行うことができ、解析チャートの各ラインのX方向の座標から近似曲線を作成し、近似曲線から着弾位置ずれ量を計算する。近似曲線は、求めるラインの両側N本(例えば15)本のライン(求めるラインの座標データは計算に使用しない)の座標データから近似曲線を作成する。この近似曲線から求めるラインのノズルがあるべき座標を求める。そして、あるべき座標と実際の座標との差が、求めるライン(該当ノズル)の着弾位置ずれ量となる。
上記の方法でヘッド20全体のノズル数について着弾位置ずれ量を計算し、その標準誤差がランダム着弾位置ずれσとなる。なお、ランダム着弾位置ずれσは、実際に求めた値であるが、使用するインクジェットヘッドによりほぼ定数となり、本実施形態においては、定数として3を用いて計算する。
次に標準誤差の計算に用いる総ノズル数を変更し、ステップS33の計算と同様に、標準誤差の計算を行う(ステップS34)。計算に用いるノズルは、変換係数の小さいノズルから使用することが好ましい。標準誤差は、上記式1により求められるため、変換係数の小さい数値の方が、標準誤差が小さくなる可能性があるからである。総ノズル数の変更方法は、そこまでの計算に含めた変換係数の,次に大きい変換係数のラインの数だけ増やすことにより行うことができる。また、総ノズル数の最大値は、互いに隣接するヘッドモジュール22のノズル24が入り組んだ領域までで十分である。それ以上のノズル数を計算に用いても他方のモジュールの影響があまり無いからである。
ステップS33で標準誤差の計算を行った後、総ノズル数(母集団)を変更して、ステップS33に戻り、標準誤差の計算を行う。総ノズル数が互いに隣接するモジュールのノズルが入り組む領域のノズル数まで計算を行う(ステップS34)。
計算に使う総ノズル数を増やすことにより、上記標準誤差の計算式の分母を減らすことができる。一方、他方のモジュールから離れたノズルは変換係数が大きいので,上記計算式の分子が大きくなる。結果として,計算に使う総ノズル数を増やしていくとあるところで誤差が最小になる。この誤差を最小にすることができるノズル数を12分割パターンにおける母集団ノズル数として決定する。
図22に総ノズル数と標準誤差の結果を示す。同図に示すように、12分割パターンの場合は、総ノズル数72個の場合に、標準誤差が小さくなるので、Δxの測定誤差が最小化されることが確認できる。
図22においては、総ノズル数24個においては、ラインA1、B1を用い、これが12分割あるので、総ノズル数が24個となる。変換係数平均は、ラインA1、B1の変換係数の平均値となる。同様に、総ノズル数48個においては、ラインA2、A1、B1、B2を用い、これが12分割であるので、総ノズル数が48個となり、変換係数もラインA2、A1、B1、B2の平均値となる。
ステップS33、ステップS34で計算した標準誤差の中から最小となる総ノズル数を決定する(ステップS35)。
次に分割数を変更して、ステップS32〜S35の12分割と同様の方法により、変換係数を求め、総ノズル数を変更しながら、着弾位置ずれ量の測定誤差が最小化されるノズル数、すなわち、標準誤差が最小となるノズル数を計算する(ステップS36)。
分割数を変更した例として、11分割パターンの場合について説明する。11分割パターンの場合は、重複領域の各バンドにおけるラインの並びは、図23に示すように3つのパターンが存在する。
ここでは、図23(c)に示すパターン(3)のラインA1の変換係数を求める方法について説明する。ラインA1の近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を図24に示す。p=254[μm]、Δx=1[μm]を代入して近似曲線を作成する。そしてラインA1のある位置(ノズル#=166)を求めると、ラインA1のある位置は、−0.75[μm]となる。ラインA1は、本来、座標ゼロの位置にあるので、Δx=1[μm]の影響により着弾位置ずれ量が−0.75[μm]になる。逆算することにより、変換係数を求めることができ、変換係数=Δx÷(−0.75)=1÷(−0.75)=−1.34となる。
他のラインについても同様の方法により変換係数を求める。
このようにして、分割数を変更し、それぞれの分割数における分割パターンで、標準誤差が最小となる総ノズル数を計算する。分割数は、使用するインクジェットヘッドにより、適宜設定することができるが、最大で20分割まで行えば十分である。
続いて、ステップS31〜S36の処理の結果から、Δxに用いる分割パターンの分割数と総ノズル数を決定する(ステップS37)。
図25に、8分割から12分割における各分割パターンにおける標準誤差の最小値を表わす結果を示す。同図に示すように、本実施形態で使用したインクジェットヘッドについては、解析チャートを9分割パターンにして、Δxの計算に使用する総ノズル数(母集団)を58本とすることでΔxの誤差を最小にすることができる。または、解析チャートを11分割とし、Δxの計算に使用する総ノズル数(母集団)を60本としてもよい。
また、解析チャートを10分割とし、Δxの計算に使用するノズル数(母集団)を66本にしても、上述した2パターンと標準誤差は、2%以下しか異ならないため、Δxの計算に十分使用することができる。
ステップS37において分割数、総ノズル数の決定を行った後、分割パターンを非等分割とすることで、さらに、標準誤差を低くすることができる(ステップS38)。前述した分割パターンにおいては、ノズルを等分割で分割し、解析チャートを作成したが、非等分割パターンにおいては、バンドのノズル間を一定にせずに実施する。
非等分割パターンは、分割の仕方は特に限定されず、さまざまな分割パターンを取ることができるが、ステップS37における分割数、総ノズル数の決定で決定した分割数の任意のノズル間を変更して行うことが好ましい。等分割パターンで決定した標準誤差が最小の条件から、さらに、誤差を小さくする条件とすることができるからである。
なお、ここでは、11分割の等分割パターンを非等分割とした場合について説明する。
11分割の等分割パターンとした場合は、図23に示すように、3種類のパターンが存在する。ここでは、図23(b)に示すパターン(2)及び図23(c)に示すパターン(3)を非等分割パターンにする。図26は、11分割の場合のパターン(1)は等分割のままとし、パターン(2)とパターン(3)とを非等分割とした場合の一例である。
本実施形態においては、パターン(2)のラインA4をラインBA4、ラインA5をラインBA5に非等分割化する。ラインA4はヘッドモジュール22−iのノズル24aで描画されるが、3画素分(63.5[μm])右側のラインBA4とすることで、ヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bによって描画されることになる。また、ラインA5はヘッドモジュール22−iのノズル24aで描画されるが、1画素分(21.2[μm])右側のラインBA5とすることで、ヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bを使ったパターンとなる。同様に、ラインB3をラインAB3、ラインB4をAB4に非等分割化する。ラインB3はヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bで描画されるが、3画素分(63.5[μm])左側のラインAB3とすることでヘッドモジュール22−iのノズル24aで描画されることになる。また、ラインB4はヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bで描画されるが、1画素分(21.2[μm])左のラインAB4にすることで、ヘッドモジュール22−iのノズル24aで描画されることになる。
同様に、パターン(3)については、ラインA4を1画素分(21.2[μm])右側のラインBA4にすると、ヘッドモジュール22−(i+1)のノズル24bを使ったパターンとすることができ、ラインB5を2画素分(42.3[μm])左側のラインAB5にすると、ヘッドモジュール22−iのノズル24aを使ったパターンとなる。
次に、図26(c)に示すパターン(3)の非等分割パターンに変換係数の計算方法ついて説明する。図27は、ラインA1の近似曲線を作成するために使用するノズル番号と座標の関係を示す表図である。
等分割パターンの場合と同様に、p=254[μm]、Δx=1[μm]を代入して、近似曲線を作成する。30本のラインで近似曲線を作成し、ラインA1のある位置(ノズル#=166)を求めると、ラインA1のある位置は、−0.72[μm]となる。ラインA1は、本来、座標ゼロの位置にあるので、Δx=1[μm]の影響によって着弾位置ずれが−0.72[μm]になる。逆算することにより、変換係数を求めることができ、変換係数=Δx÷(-0.72)=1÷(−0.72)=−1.38となる。
このようにしてパターン変更した場合の各分割パターンの各ラインの変換係数を計算し、総ノズル数を増やしながらΔxの標準誤差が最小となる総ノズル数を決定する(ステップS39)。
結果を図28に示す。同図に示すように、図26に示すような非等分割パターンで標準誤差を測定した場合、74本のラインを使ってΔxの平均値を求めることで、等分割のパターンより精度を高くすることができる。
なお、非等分割パターンについては、本実施形態においては等分割パターンでΔxの標準誤差の低い分割パターンを用いて、いくつかのラインを描画するノズルを他方のヘッドモジュールのノズルに変更することで非等分割パターンを形成しているが、非等分割パターンの作成方法はこれに限定されず、様々なパターンを作成することができる。
また、等分割パターンを行わず、直接非等分割パターンにより標準誤差を測定することも可能である。この場合、適宜、パターンを設定することができる。
最後に、求めた分割数及び総ノズル数のノズルでモジュール間着弾位置ずれシフト量Δxを精密計測シフト量として算出する(ステップS40、精密解析工程の一例)。モジュール間着弾位置ずれシフト量Δxは、Δx=着弾位置ずれ量×変換係数、により求めることができる。
以上の処理により、モジュール間着弾位置ずれシフト量をスキャナ50の読取解像度よりも小さく、かつ測定可能域はモジュール間着弾位置ずれシフト量が大きくても問題なく測定するこが可能となる。
本実施形態では、スキャナ50によって解析チャートを読み取ったが、ヘッド20で記録した解析チャートを市販のスキャナにより読み取ってもよい。
<粗計測手法と精密計測手法との関係>
精密計測手法の計測精度及び測定可能域(第1ダイナミックレンジ)をそれぞれP、P、粗計測手法の計測精度及び測定可能域(第2ダイナミックレンジの一例)をそれぞれR、Rとすると、これらは下記の関係を有する。
<R (粗計測手法よりも精密計測手法の方が精度がよい)…(式2)
<R (精密計測手法よりも粗計測手法の方が測定可能域が広い)…(式3)
<P (粗計測手法の精度は精密計測手法の測定可能域よりも細かい)…(式4)
本実施形態において、精密計測手法には特許文献1に記載された技術を用いることができる。一方で、粗計測手法は精密計測手法に対して上記式2〜式4の関係を満たす必要がある。
式2について、粗計測手法では、互いに隣接するヘッドモジュールにおいて独立に解析チャートを冗長に描画し、ヘッドモジュールの製造精度は信頼できるという先験情報のもと最小二乗法を適用してそれぞれの基準ノズルの位置を独立に求めることで、スキャナの読取解像度以上の測定精度でモジュール間着弾位置ずれシフト量を求めた。一方、精密計測手法では、互いに隣接するヘッドモジュールを併用して複合的に解析チャートを描画し、測定情報を多く集め、ノズルのレイアウトおよび解析チャートのラインレイアウトに起因する測定誤差を考慮してモジュール間着弾位置ずれシフト量の計算に使用するデータを取捨選択する等、従属的にモジュール間着弾位置ずれシフト量を求めた。例えば、480[dpi]のスキャナを用いた場合、記録解像度1200[dpi]のヘッドモジュール間で1[μm]程度のモジュール間着弾位置ずれシフト量を判別することが可能である。したがって、粗計測手法の測定精度Pよりも精密計測手法の測定精度Rの方が十分高く、式2を満たす。
式3について、前述のように、記録解像度が1200[dpi]、解析チャートが10分割パターンの場合であれば、精密計測手法の測定可能域Pは約212[μm]である。また、スキャナの読取解像度の影響が律速になる場合は、図11を用いて説明したように、読取解像度が480[dpi]、解析チャートが10分割パターンであれば、精密計測手法の測定可能域Pは約106[μm]である。一方、粗計測手法の測定可能域Pは、スキャナの測定可能範囲に及び、おおよそ無限に近い。したがって、精密計測手法の測定可能域Pよりも粗計測手法の測定可能域Rの方が広く、式3を満たす。
式4について、粗計測手法の測定精度Rは、読取分解能の小数点以下であり、読取分解能よりも十分小さい。一方、精密計測手法の測定可能域Pは、読取分解能より大きい。したがって、粗計測手法の測定精度Rは精密計測手法の測定可能域Pよりも細かく、式4を満たす。
また、精密計測手法の計測結果(モジュール間着弾位置ずれシフト量)をP、粗計測手法の計測結果をRとすると、
>P… (式5)
を満たすか否か、即ち粗計測手法の計測結果が精密計測手法の測定可能域を超えたか否かを判断する(図13のステップS4)。この判断が正の場合はRを、否の場合はPを真のモジュール間着弾位置ずれシフト量とみなす。
ヘッドモジュール22の取り付け直後は、精密計測手法では計測が破綻する可能性があるが、その場合は粗計測手法での計測結果Rが優先される。この計測結果Rに基づいて物理的位置の調整を実施すると、その調整精度はRとなることが期待できる。この状態で再び計測を行うと、式4の関係より式5の判定が否と見なされ、次の計測結果は精密計測手法における計測結果Pが採用されることが期待できる。この計測結果Pに基づいて物理的位置の再調整を実施すると、その調整精度はPとなることが期待できる。以降は、物理的位置の再調整を繰り返しても、精密計測手法の結果が常に使われることが期待できる。
したがって、本実施形態によれば、ヘッドモジュール間のモジュール間着弾位置ずれシフト量が大きい状態からインクジェットヘッドの調整を行っても、高い精度での調整結果を得ることができる。
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
1…用紙、2…解析チャート、3,7L,7R,9L,9R…ライン、4…バンド、5…粗計測チャート、10…インクジェット記録装置、20…インクジェットヘッド、22…ヘッドモジュール、24…ノズル、26…重複領域、28L,28R…基準ノズル群、29L,29R…チャート描画用ノズル群、50…スキャナ、52…画素、56…調整機構、60…制御部、62…記録制御部、64…メモリ、66…読取制御部、68…粗計測解析部、70…精密計測解析部、72…判定部

Claims (11)

  1. 複数の記録素子が配置されたヘッドモジュールを第1方向に複数接続して繋ぎ合わせ、互いに隣接する前記ヘッドモジュール同士に前記第1方向と交差する第2方向に重ね合わせ領域を有する記録ヘッドの前記ヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法において、
    前記記録ヘッドにより記録媒体に第1計測チャートを記録する第1計測チャート記録工程と、
    前記記録された第1計測チャートを読取手段によって読み取って前記第1計測チャートの読取データを取得する第1計測チャート読取工程と、
    前記第1計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジで解析して前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度で算出する精密解析工程と、
    前記記録ヘッドにより記録媒体に第2計測チャートを記録する第2計測チャート記録工程と、
    前記記録された第2計測チャートを読取手段によって読み取って前記第2計測チャートの読取データを取得する第2計測チャート読取工程と、
    前記第2計測チャートの読取データを前記第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジで解析して前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量を前記第1算術精度より粗い第2算術精度であって前記第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出する粗解析工程と、
    前記粗解析工程によって算出した前記第2算術精度の位置ずれシフト量が前記第1ダイナミックレンジを超える場合は前記第2算術精度の位置ずれシフト量を前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量として選択し、前記第2算術精度の位置ずれシフト量が前記第1ダイナミックレンジ以内の場合は前記精密解析工程によって算出した前記第1算術精度の位置ずれシフト量を前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量として選択する計測結果選択工程と、
    を備えたヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  2. 前記第2計測チャート記録工程は、前記互いに隣接するヘッドモジュールのそれぞれにおいて独立に前記第2計測チャートを記録し、
    前記粗解析工程は、前記互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置をそれぞれ独立に算出する請求項1に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  3. 前記第2計測チャート記録工程は、前記互いに隣接するヘッドモジュールからそれぞれ予め定められた複数の記録素子によって複数の線画からなる前記第2計測チャートを記録し、
    前記粗解析工程は、前記複数の線画の読取データを解析して前記互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置をそれぞれ独立に算出する請求項2に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  4. 前記粗解析工程では、前記複数の線画の読取データに最小二乗法を適用して前記読取手段の読取画素の前記第1方向の位置と記録素子の前記第1方向の位置との写像関数を生成する請求項3に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  5. 前記粗解析工程は、前記写像関数に基づいて前記読取手段の読取分解能を算出する請求項4に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  6. 前記線画は前記第2方向に沿って延びる線画であり、
    前記線画の前記第1方向の長さは前記読取手段の読取分解能よりも長い請求項3から5のいずれか1項に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  7. 前記第1計測チャート記録工程は、前記互いに隣接するヘッドモジュールを併用して複合的に前記第1計測チャートを記録し、
    前記精密解析工程は、前記互いに隣接するヘッドモジュールの物理的な位置を従属的に算出する請求項1から6のいずれか1項に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  8. 1枚の記録媒体に前記第1計測チャート記録工程及び前記第2計測チャート記録工程を行う請求項1から7のいずれか1項に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法を用いるヘッドモジュール間の位置ずれ解析プログラム。
  10. 請求項1から8のいずれか1項に記載のヘッドモジュール間の位置ずれ解析方法と、
    前記計測結果選択工程で選択された前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量に基づいて前記互いに隣接するヘッドモジュールの位置ずれを調整する調整工程と、
    を備えた記録ヘッドの調整方法。
  11. 複数の記録素子が配置されたヘッドモジュールを第1方向に複数接続して繋ぎ合わせ、互いに隣接する前記ヘッドモジュール同士に前記第1方向と交差する第2方向に重ね合わせ領域を有する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、
    前記記録ヘッドにより前記記録媒体に第1計測チャートを記録する第1計測チャート記録手段と、
    前記記録された第1計測チャートを読み取って前記第1計測チャートの読取データを取得する第1計測チャート読取手段と、
    前記第1計測チャートの読取データを第1ダイナミックレンジで解析して前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量を第1算術精度で算出する精密解析手段と、
    前記記録ヘッドにより前記記録媒体に第2計測チャートを記録する第2計測チャート記録手段と、
    前記記録された第2計測チャートを読み取って前記第2計測チャートの読取データを取得する第2計測チャート読取手段と、
    前記第2計測チャートの読取データを前記第1ダイナミックレンジより広い第2ダイナミックレンジで解析して前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量を前記第1算術精度より粗い第2算術精度であって前記第1ダイナミックレンジよりも細かい第2算術精度で算出する粗解析手段と、
    前記粗解析手段によって算出した前記第2算術精度の位置ずれシフト量が前記第1ダイナミックレンジを超える場合は前記第2算術精度の位置ずれシフト量を前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量として選択し、前記第2算術精度の位置ずれシフト量が前記第1ダイナミックレンジ以内の場合は前記精密解析手段によって算出した前記第1算術精度の位置ずれシフト量を前記ヘッドモジュール間の前記第1方向の位置ずれシフト量として選択する計測結果選択手段と、
    を備えた画像記録装置。
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