JP4144494B2

JP4144494B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4144494B2
Application number: JP2003332322A
Authority: JP
Inventors: 孝行加藤; 彰宏田口; 裕明荒川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005096228A

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくは、機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置に関する。

記録媒体上にインク滴を噴射して所望の画像を記録するインクジェット記録装置では、インク滴を噴射する記録ヘッドを記録媒体上で主走査方向に移動させ、１ライン記録する毎に記録媒体を主走査方向と直交する副走査方向に移動させる動作を繰り返す。

従来、記録媒体の副走査方向への移動は、ステッピングモータによる間歇的な送り動作により行われるものや、ロータリーエンコーダを備えたＤＣモータを使用するものが一般的である。前者の場合、記録ヘッドが主走査方向に沿って１ライン記録する毎に、予め決定されたパルス数をステッピングモータに加え、そのときのステップ数を送り距離として、記録媒体を副走査方向に所定量移動させるようにしている（特許文献１）。また、後者の場合、記録媒体を副走査方向に送り移動する際の移動量をロータリーエンコーダのパルス数として読み取り、所定の送り量が得られるパルス数をカウントして制御するようにしている（特許文献２）。

更に、記録媒体を副走査方向に移動させるための送りローラの回転軸上にロータリーエンコーダを配置し、このパルス数をカウントすることにより送り量を制御するものもある（特許文献３）。
特開平１１−３３４１６０号公報特開昭５９−１７１６６４号公報特開平４−１９１４９号公報

近年、高画質の画像を高速で記録するため、記録ヘッドのノズル数が増え、記録ヘッドのノズル列に沿う長さ（副走査方向の長さ）が長くなるに従い、記録媒体の副走査方向の送り量も長くなり、これに伴って、送り精度の改善が必須となってきている。例えば従来、画像の記録方法として、画像をブロック毎に印画することにより、バンディングの発生のない高品質の画像を得る方法が研究されているが、このような記録方法は記録媒体を副走査方向に一度に大距離の送り距離で移動させなくてはならず、飛躍的に送り精度の向上が求められるため、実際的にはこのような方法での印画は行われていないのが実情である。

これは、インクジェット記録装置では、上記したように、記録媒体の送り量を、記録媒体の送りローラを回転駆動させるステッピングモータのパルス数や、ロータリーエンコーダのパルス数をカウントすることにより間接的に把握しているにすぎないため、実際の記録媒体の送り量との間に誤差が生じ、この誤差が原因で、特にブロック間に白スジが発生すること等によって画像品質を劣化させるためである。

即ち、パルス数のカウントにより把握される記録媒体の送り量は、ステッピングモータにしろ、ロータリーエンコーダを使用したＤＣサーボモータにしろ、送りローラの径や、送りローラの軸心位置の誤差、また、記録媒体の厚みの差、送りローラと記録媒体との間の滑り等の多くの要因により、真の記録媒体の送り量を表しておらず、これが実際の記録媒体の送り量との間に誤差を生じ、白スジ等を発生させる原因となる。このような問題は、送りローラの回転軸上にロータリーエンコーダを装着した場合、改善傾向にはあるが、送り量の増大に対して十分な改善効果は得られていない。

搬送精度を向上させるために機械的精度を向上させる方法も考えられるが、機械的精度を向上させるためには装置の大型化やコストの増大が避けられない。特に、捺染を行うような大型プリンタでは、コストの増大が顕著となる。

そこで、本発明の課題は、機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明により解決される。
（請求項１）記録媒体に向けてインク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沿って移動させる記録ヘッド移動手段と、搬送ベルト上の前記記録媒体を副走査方向に沿って搬送する記録媒体搬送手段と、前記記録媒体搬送手段に対して電気パルスを送信することにより記録媒体を搬送する搬送量を制御する搬送制御手段と、前記記録媒体搬送手段により所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量で搬送されたことを検出する検出手段とを有するインクジェット記録装置であって、前記搬送制御手段は、所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量で搬送させるために送信した電気パルスの数を記憶し、前記検出手段で検出した実際の搬送量と前記記憶した電気パルスの数とから実際の搬送量に対する電気的信号である搬送実績を算出し、該搬送実績に基づいて残りの搬送量分の電気的信号を記録媒体搬送手段に送信することを特徴とするインクジェット記録装置。

（請求項２）前記記録ヘッドは、前記搬送ベルトに所定間隔でマークを形成し、前記検出手段は、該マークを検知することによって一定の搬送量で搬送されたことを検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。

（請求項３）前記記録ヘッドは、前記記録媒体に所定間隔でマークを形成し、前記検出手段は、該マークを検知することによって一定の搬送量で搬送されたことを検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。

（請求項４）前記記録媒体が少なくとも布を含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。

請求項１に記載の発明によれば、機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、記録媒体に影響なく、機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、従来の装置構成の制御を変更するだけで機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、布に記録を行う大型の記録装置でも機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができるインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の概要を示す構成図である。図中、Ｈは記録ヘッドであり、ここでは例えばＹＭＣＫ４色の各色に対応した４つのヘッドｈ１〜ｈ４からなるものを示しているが、記録ヘッドＨを構成するヘッドの数は特に限定されない。

各ヘッドｈ１〜ｈ４の下面には、多数のノズル（図示せず）が記録ヘッドＨの主走査方向と略直交する方向に沿って一列に配列されており、インクジェット記録装置本体内に設けられた制御部１０により駆動制御されるヘッドドライバ１１によって各ヘッドｈ１〜ｈ４の各ノズルからそれぞれ所定のタイミングでインクを微小液滴状のインク滴として、図１における下方向に吐出制御することで、このノズル面に対向配置される記録媒体Ｐ上に所望の画像を記録形成する。

記録ヘッドＨは、図示しないキャリッジに搭載されており、各ヘッドｈ１〜ｈ４が一体となって、制御部１０によって駆動制御されるモータドライバ１２によって主走査モータ１３が駆動され、主走査方向に沿って双方向に移動可能とされている。本実施形態では、これら制御部１０、モータドライバ１２、主走査モータ１３によって本発明の記録ヘッド移動手段を構成している。

記録媒体Ｐは、副走査モータ１５によって回転駆動される一対の送りローラＲ１、Ｒ２の間に挟持されており、制御部１０によって送られるモータ制御パルスにより駆動制御されるモータドライバ１４によって副走査モータ１５が駆動されることで、記録ヘッドＨの走査方向と略直交する副走査方向（図示左方向）に沿って所定量ずつ間歇的に搬送されるようになっている。モータ制御パルスは、制御部１０により適宜カウントされ、そのカウント数は記憶部１７に記憶される。本実施形態では、これら制御部１０、モータドライバ１４、副走査モータ１３、送りローラＲ１、Ｒ２によって本発明の記録媒体搬送手段を構成している。

ここで、本発明に係るインクジェット記録装置では、記録ヘッドＨを、上記記録ヘッド移動手段によって主走査方向に沿って移動させる過程で、上記制御部１０によりヘッドドライバ１１が駆動制御されることにより、少なくともいずれか一つのノズルからインク滴を吐出させて、記録媒体Ｐ上に所定のマークＭを記録するように制御する。

記録媒体Ｐに記録されるマークＭは、記録ヘッドＨが主走査方向に移動する過程でインク滴を吐出することによって記録可能であり、また、後述するマーク検出手段によって検出可能なものであればどのような形態のものであってもよいが、ここでは、主走査方向に沿って一定長さ（例えば１．０ｍｍ）を有する直線状のライン（線）として記録されるようにしている。マークＭをこのようなライン状のマークとすれば、記録ヘッドＨを１走査するだけで容易に記録することができ、また、後述するマーク検出手段による検出が正確に行え、これにより記録媒体Ｐの移動をより精度良く行うことができる。

また、本実施形態に示すように複数のヘッドｈ１〜ｈ４からなる記録ヘッドＨの場合、マークＭを記録するヘッドは、いずれか一つのヘッド（例えばヘッドｈ４）であればよく、また、インク滴を吐出するノズルは、その一つのヘッドのうちのいずれか一つのノズルからであればよい。

記録媒体上にマークMを形成する場合を例にとって説明する。

マークＭを記録する際の色は、複数色のインクを複数ヘッドを用いて画像記録するものにあっては、Ｙ（イエロー）のインクを用いて記録すると、記録媒体Ｐ上においてマークＭが目立ちにくくなるために好ましい。また、複数のヘッドから濃淡それぞれのインクを吐出可能としたものでは、淡色のＹインクを用いると、より目立ちにくくなるために好ましい。

また、マークＭを記録する領域は、画像に影響を与えないようにするために、図２に示すように、記録媒体Ｐの副走査方向に沿う両側部にそれぞれ印画を行わない非印画領域を有する「縁あり画像」を記録する場合には、この記録媒体Ｐの印画領域から外れた非印画領域にマークＭを記録することが好ましい。この場合、両側部の各非印画領域のそれぞれにマークＭを記録してもよいが、いずれか一方の非印画領域のみ、具体的には後述する光学式センサが設けられる側のみに記録すればよい。

図１に示すように、記録ヘッドＨの主走査方向に沿ういずれか一方の端部には、本発明の検出手段の光学式センサ１６が設けられている。この光学式センサ１６は、例えば図３に示すような構成とすることができる。光学式センサ１６として、従来のインクジェット装置に用いられている記録媒体検知センサ等を用いることもできる。図３に示す光学式センサ１６は、筐体１６１内に、開口１６２を通して記録媒体Ｐ表面に向けて斜めに検出光を照射する発光素子１６３と、該検出光を記録媒体Ｐの表面に集光収束する集光レンズ１６４と、検出光が記録媒体Ｐ表面で反射した反射光を集光収束する集光レンズ１６５と、該集光レンズ１６５により集光された検出光を受光する受光素子１６６とを備えた反射型センサからなり、記録媒体Ｐ上に照射された検出光が、移動している記録媒体Ｐ上のマークＭを通過した時の光量変化を検出することで、このマークＭを検出するようになっている。光学式センサ１６からの出力信号は、制御部１０に入力され、この制御部１０においてマークＭの検出の有無が判別される。本実施形態では、これら光学式センサ１６及び制御部１０によって本発明の検出手段を構成している。

マークＭがＹインクにより記録されている場合には、この光学式センサ１６に使用される発光素子１６３としては、マークＭの検出を良好に行えるように青色ＬＥＤ（波長４６０ｎｍ〜５００ｎｍ）を用いることが好ましく、また、受光素子１６６には青色、即ち上記青色ＬＥＤが発する波長の光に感度を有する受光素子であることが好ましい。このような受光素子１６６には一般にフォトセンサが用いられる。

なお、図３に示す光学式センサ１６は、発光素子１６３から出射されて受光素子１６６において受光される検出光の光軸Ｌ１、Ｌ２が、副走査方向に沿って角度θを持って対向するように配置されているが、これに限らず、記録媒体Ｐ（後述する搬送ベルトにマークＭを記録する態様においては搬送ベルト）の表面に対して主走査方向に沿って斜めとなるように配置されるようにしてもよい。すなわち、発光素子１６３と受光素子１６６は、光軸Ｌ１とＬ２が角度θを持って主走査方向に沿って対向するように配置される。このように検出光の光軸Ｌ１、Ｌ２が記録媒体Ｐの搬送方向（副走査方向）と略直交する主走査方向に沿って斜めとなることで、副走査方向に沿う記録媒体Ｐ（又は搬送ベルト）表面の高さ位置の変動の影響を受けにくくなり、受光素子１６６によって誤差の少ない検出が可能となる。

検出手段は、記録媒体搬送手段により所望の搬送量（例えば40ｍｍ）よりも少ない一定の搬送量（例えば30ｍｍ）で搬送されたことを検出する。このとき、検出手段としての光学式センサ１６の設けられる位置は、図示しないキャリッジに搭載された記録ヘッドＨにおけるインク吐出位置との関係によって決定されることが好ましい。具体的には、光学式センサ１６と記録ヘッドＨにおけるインク吐出位置との間隔がなす距離が、所望の搬送量によって搬送される距離よりも少ない一定の搬送量で搬送される距離となる位置に決定される。このように光学式センサ１６の位置が決定されることによって、記録ヘッドＨでインクを吐出してマークＭを記録してから検出手段でマークＭを検知するまでに、記録媒体を搬送した搬送量は、光学式センサ１６と記録ヘッドＨにおけるインク吐出位置との間隔がなす距離と等しくなる。従って、検出手段は、マークＭを検知したことをもって、記録媒体搬送手段により所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量で搬送されたことを検出することができる。

図４は、本発明のインクジェット記録装置において記録媒体を副走査方向に所望の搬送量だけ搬送する際の制御動作の一例を示すフローチャートである。このフローチャート及び図１を参照しつつ制御動作の一例について説明する。

副走査方向に所望の搬送量ｚだけ搬送するに際し、制御部１０はヘッドドライバ１１を駆動制御して記録ヘッドＨによりマークＭを記録させる（Ｓ１）。

マークＭの記録が終了すると、制御部１０はモータドライバ１４をモータ制御パルスにより駆動制御して副走査モータ１５を高速で駆動させることにより記録媒体を副走査方向に搬送する（Ｓ２）。この時のモータ制御パルス数は、マーク記録位置からマーク検出位置までの距離ｘとすると、ｘに到達するためのパルス数を理論的に計算し、さらに誤差を加味して該パルス数よりも多い数値とすることが望ましい。このとき距離ｘは、所望の搬送量ｚによる距離よりも短い。

次にマークMが検出された時点で該信号を制御部１０に送り、その時点でのモータ制御パルス数ｍをモータドライバ１４から取得する（Ｓ３）。

Ｓ３で取得したモータ制御パルス数に基づいて１パルス当たりの搬送量（本発明においては搬送実績ともいう）を算出する（Ｓ４）。Ｓ３で取得したモータ制御パルス数は、マーク記録位置からマーク検出位置までの距離を実際に搬送するのに必要とするパルス数である。従って、１パルス当たりの搬送量は、ｘ／ｍとすることによって分かる。

次に、全体の搬送量が所望の搬送量ｚとなるように、あとどれだけのパルス数を送付すべきかを算出する（Ｓ５）。具体的には、モータの慣性によりマークMをオーバランしたパルス数ｎ及び所望の搬送量ｚより、送付するパルス数＝ｍ/ｘ×（ｚ−ｘ−ｎ×ｘ/ｍ）で算出される。

Ｓ５で算出されたパルス数をモータドライバ１４に送付する（Ｓ６）。

Ｓ６の処理が終了後、本発明のインクジェット記録装置により記録媒体を搬送して記録をする間は、Ｓ１〜Ｓ６の処理を繰り返すこととなる。

上記搬送とは別の態様として、マークＭを検知した後に、距離ｘを搬送する分のパルス数ｍをキャンセルし、マークＭを検出した時に新たに所望の搬送量ｚによる距離よりも短く、距離ｘより長い距離ｘｘ分搬送するためのパルス数ｍｍをモータドライバ１４に送付してモータが動いている間に、距離ｘを距離ｘｘ、パルス数ｍをパルス数ｍｍとしてＳ５の算出をし、所望の距離ｚに到達するまでのパルス数を計算して追加として再度送付したほうが良い。

また、図５は、本発明のインクジェット記録装置において記録媒体を副走査方向に所望の搬送量だけ搬送する際の制御動作の他の一例を示すフローチャートである。上記２つの制御方法とは異なる他の制御方法について図５のフローチャート及び図１に基づいて、説明する。

図５において、副走査方向に所望の搬送量ｚだけ搬送するに際し、制御部１０はヘッドドライバ１１を駆動制御して記録ヘッドＨによりマークＭを記録させる（Ｓ１１）。

マークＭの記録が終了すると、制御部１０はモータドライバ１４をモータ制御パルスにより駆動制御して副走査モータ１５を高速で駆動させることにより記録媒体を副走査方向に搬送する（Ｓ１２）。該モータ制御パルスのパルス数をカウントする（Ｓ１３）。

前記Ｓ１２及びＳ１３の動作は、光学式センサ１６によりマークＭが検知される（Ｓ１４）まで繰り返される。Ｓ１４でマークＭが検知されることによって、制御部１０は、記録媒体が所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量ｘだけ搬送されたと判断する。

次いで、制御部１０は、一定の搬送量ｘだけ搬送する際にカウントされたパルス数ｐにもとづいて搬送実績をｘ／ｐにより算出し、残りの搬送に要するパルス数を算出する（Ｓ１５）。

算出されたパルス数でモータドライバ１４を駆動制御して副走査モータ１５を駆動させることにより記録媒体を副走査方向に搬送する（Ｓ１６）。

Ｓ１６の処理が終了後、本発明のインクジェット記録装置により記録媒体を搬送して記録をする間は、Ｓ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返すこととなる。

このように制御することにより、機械的精度の向上をする必要なしに記録媒体の搬送精度を向上させることができる。特に、本態様では、部品のバラツキによる装置固有の搬送量のバラツキを単なるパルス数の算出によって制御可能となり、前記効果を達成することができる。

以上の説明では、記録ヘッドＨによりマークＭを記録媒体Ｐ上に記録する態様を例に挙げて説明したが、図６に示すような態様としてもよい。

図６に示す態様では、マークＭを洗浄するベルトクリーナＣを設けて構成し、マークＭをベルトクリーナＣで洗浄される部位にマークＭを記録し、該ベルトクリーナＣで該マークＭを洗浄するように制御する。

この場合のセンサやベルトが満たすべき条件について説明する。

マークＭが搬送ベルト上に形成された場合は、マークＭが記録される位置は、記録媒体の両側からそれぞれはみ出したベルト部材の表面であり、少なくともそのうちの一方側であればよく、具体的には前述した光学式センサ１６が設けられている側であればよい。

図６において前述したように、記録ヘッドＨよりも搬送方向下流側には、記録ヘッドＨから所定距離をおいてマーク検出手段としての光学式センサ１６が配設されている。この光学式センサ１６は、ベルト部材の表面に照射された検出光が、移動しているベルト部材上に記載されているマークＭを通過した時の光量変化を検出することで、このマークＭの存在を検出するようになっている。このマーク検出手段の検出信号は、図１に示す制御部１０に出力される。

このように光を用いてマークＭの存在を検出するマーク検出手段を用いることは、マークＭの検出を非接触で高速に行うことができるために好ましい態様であるが、この場合、マークＭの検出を容易且つ確実に行えるようにするため、少なくともベルト部材とマークＭ、すなわちマークＭを記録したインクとの光の反射率が異なることが好ましい。この光の反射率の差が大きい程、ベルト部材の表面に記録されたマークＭをマーク検出手段によって検出することが容易となる。

ベルト部材とマークＭとの光の反射率を異ならせるには、ベルト部材の材質とマークＭを記録するインクの色とを適宜選択することによって行うことができるが、ベルト部材として、表面が発光素子の発光波長に対して、反射が生じる波長領域を持つ表面処理が行われているものが良い。一例を挙げると、発光素子の波長が任意の場合は、表面はすべての波長に対して反射するものであって目視では白色となり、具体的には表面がシリコンやウレタンで形成され白くなっているものを用いることができ、例えば、ハバジット日本社製「ベルトタイプFNB-2E」）を用いることができる。この場合のベルト部材の表面にマークＭを記録するためのインクは、ベルトが全反射するのであるから発光素子の波長に対して吸収するものであれば良く、特に黒色インクであればどの発光素子に対しても有効である。また、別の方法としては表面が発光素子の発光波長に対して、乱反射が生じる波長領域を持つ表面処理が行われているものでも良い。この一例としては、ベルト表面は表面に凹凸があるものを用いることができ、例えば、ハバジット日本社製「ベルトタイプFNT-5P」を用いることができる。この場合のマークＭを記録するためのインクは、表面の粗さがインクによって実質滑らかとなり反射するものであれば良く、特にマゼンタ色やシアン色のインク（粘度４ｃｐ、表面張力５０ｄｙｎｅ）が挙げられる。このように、ベルト部材とマークＭとの光の反射率が異なることにより、マーク検出手段によってマークＭの存在を認識することが容易に可能であった。

この態様によれば、記録媒体に影響なく上記効果が得られる。

また、上記何れのインクジェット記録装置においても、記録媒体Ｐとして布を用いるいわゆる捺染装置のような大型の記録装置として利用されることによって、その効果をよりよく発揮できる。

本発明に係るインクジェット記録装置の概要を示す構成図記録媒体上のマークの記録位置を示す図光学式センサの構造を示す図記録媒体の移動時の制御動作の一例を示すフローチャート記録媒体の移動時の制御動作の他の一例を示すフローチャート本発明の他の態様を説明するための概略構成図

符号の説明

Ｈ：記録ヘッド
ｈ１〜ｈ４：ヘッド
Ｐ：記録媒体
Ｍ：マーク
Ｒ１、Ｒ２：送りローラ
１０：制御部
１１：ヘッドドライバ
１２：モータドライバ
１３：主走査モータ
１４：モータドライバ
１５：副走査モータ
１６：光学式センサ
１７：記憶部

Claims

記録媒体に向けてインク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沿って移動させる記録ヘッド移動手段と、
搬送ベルト上の前記記録媒体を副走査方向に沿って搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段に対して電気パルスを送信することにより記録媒体を搬送する搬送量を制御する搬送制御手段と、
前記記録媒体搬送手段により所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量で搬送されたことを検出する検出手段とを有するインクジェット記録装置であって、
前記搬送制御手段は、所望の搬送量よりも少ない一定の搬送量で搬送させるために送信した電気パルスの数を記憶し、前記検出手段で検出した実際の搬送量と前記記憶した電気パルスの数とから実際の搬送量に対する電気的信号である搬送実績を算出し、該搬送実績に基づいて残りの搬送量分の電気的信号を記録媒体搬送手段に送信することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記記録ヘッドは、前記搬送ベルトに所定間隔でマークを形成し、前記検出手段は、該マークを検知することによって一定の搬送量で搬送されたことを検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記記録ヘッドは、前記記録媒体に所定間隔でマークを形成し、前記検出手段は、該マークを検知することによって一定の搬送量で搬送されたことを検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記記録媒体が少なくとも布を含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記録装置。