JP5551669B2 - インクジェット記録装置及び方法 - Google Patents
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Description
また、前記目的を達成するために、本発明に係るインクジェット記録装置は、液滴の吐出口となるノズル及び前記ノズルから液滴を吐出させる吐出エネルギー発生素子を有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる記録媒体に対して、前記インクジェットヘッドを往復移動させるヘッド走査手段と、前記ヘッド走査手段による前記インクジェットヘッドの位置を検知するリニアエンコーダと、前記リニアエンコーダの出力信号を基に前記インクジェットヘッドの吐出タイミングを0.1μs単位オーダーの時間分解能で規定する吐出トリガ信号を生成する吐出トリガ生成手段と、前記吐出トリガ信号のタイミングに従って前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させる吐出制御手段と、を備え、前記吐出トリガ生成手段は、前記リニアエンコーダの出力信号のエッジタイミングに基づいて生成されるタイミング信号及びフィードバック信号の位相差を示す位相差信号を生成する位相比較器と、前記位相差信号に逐次演算型のデジタルローパスフィルタ(LPF)処理を行うローパスフィルタ処理部と、前記ローパスフィルタ処理部の出力信号に応じた周波数の信号を生成する発振器と、前記発振器の出力信号を分周し、前記フィードバック信号を生成する分周器と、を含むPLL回路と、前記発振器の出力信号を基に、前記インクジェットヘッドの共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させるトリガ周期設定部と、を備え、前記トリガ周期設定部は、記録解像度で特定される打滴候補点の理想的な格子点からの前記吐出トリガ信号の打滴タイミングのズレが前記格子点の間隔の±10%以内に収まる範囲で打滴タイミングを前記共振周期の単位で調整する。
図1は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。このインクジェット記録装置10は、紫外線硬化型インク(UV硬化インク)を用いて記録媒体12上にカラー画像を形成するワイドフォーマットプリンタである。ワイドフォーマットプリンタは、大型ポスターや商業用壁面広告など、広い描画範囲を記録するのに好適な装置である。ここでは、A3ノビ以上に対応するものを「ワイドフォーマット」と呼ぶ。
図2は、インクジェット記録装置10における記録媒体搬送路を模式的に示す説明図である。図2に示すように、プラテン26は逆樋状に形成され、その上面が記録媒体12の支持面(媒体支持面)となる。プラテン26の近傍における記録媒体搬送方向(X方向)の上流側には、記録媒体12を間欠搬送するための記録媒体搬送手段である一対のニップローラ40が配設される。このニップローラ40は記録媒体12をプラテン26上で記録媒体搬送方向へ移動させる。
図3は、キャリッジ30上に配置されるインクジェットヘッド24と仮硬化光源32A,32B及び本硬化光源34A,34Bの配置形態の例を示す平面透視図である。
本例に示すインクジェット記録装置10は、マルチパス方式の描画制御が適用され、印字パス数の変更によって印字解像度(記録解像度)を変更することが可能である。例えば、高生産モード、標準モード、高画質モードの3種類の作画モードが用意され、各モードでそれぞれ印字解像度が異なる。印刷目的や用途に応じて作画モードを選択することができる。
ここで、キャリッジ30の位置を検知するリニアエンコーダについて説明する。図4はリニアエンコーダ70の構成を模式的に示した斜視図である。リニアエンコーダ70は、主走査方向に沿って平行に配置される帯状のスケール72と、発光素子74と、受光素子76、77と、を備える。スケール72は、光透過性の(透明の)樹脂材料で構成されており、スケール72上には光を遮る遮光パターンとしての黒色ストライプ(黒帯パターン)73Aが長手方向に一定のピッチで多数形成されている。例えば、黒色ストライプ73Aが1インチ当たり150本(150lpi)の密度で形成されている。
例えば、記録ヘッドを搭載したキャリッジの主走査速度を1.27m/sとし、打滴候補点が300dpiの間隔で存在するシステムを考える(主走査方向の記録解像度が300dpiの作画モードに相当)。
図11は、第1実施例による吐出トリガ信号の生成手段に関するブロック図である。
図14は、第1実施例によって得られる吐出トリガ信号の波形図である。図示のように、本実施形態によって得られる吐出トリガ信号は、エンコーダジッタ成分が低減され、ジッタ成分としては主走査の機械的な変動によるものが支配的となる。その結果、例えば、略300dpi〜600dpiのピッチでは、隣接トリガ(隣接するパルス)の周期の変動が1μsよりも小さい値に収まるようになる。隣接トリガの周期TA、TBの変動(差の絶対値|TA−TB|)は0.2μs以内に抑えられる。
次に、第2実施例を説明する。
図18及び図19で例示したトリガ周期設定部116の構成を第1実施例と組み合わせる構成も可能である。図20にそのブロック図を示す。図20中、図11及び図16と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
記録媒体上における1画素(1打滴点候補)のドット記録を担う一記録周期内に複数滴の吐出を行う場合には、吐出トリガの時間軸変動は吐出に大きく影響する。例えば、一記録周期が約66μsであるとするとき、この66μs中に3滴〜4滴の液滴を連続吐出させて、これら複数滴を合体させて大きなドットを形成する場合がある。この場合、一記録周期内で共振周期(例えば10μs)を使って3滴〜4滴を吐出しなければならないため、一記録周期内で3〜4パルスの吐出トリガ信号を入れるときにタイミングが特に重要となる。
図21はインクジェット記録装置10の構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクジェット記録装置10は、制御手段としての制御装置202が設けられている。制御装置202としては、例えば、中央演算処理装置(CPU)を備えたコンピュータ等を用いることができる。制御装置202は、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。制御装置202には、記録媒体搬送制御部204、キャリッジ駆動制御部206、光源制御部208、画像処理部210、吐出制御部212が含まれる。これらの各部は、ハードウエア回路又はソフトウエア、若しくはこれらの組合せによって実現される。
「記録媒体」は、ヘッドから吐出された液滴が付着される媒体の総称であり、印字媒体、被記録媒体、被画像形成媒体、受像媒体、被吐出媒体、ブリントメディアなど様々な用語で呼ばれるものが含まれる。本発明の実施に際して、記録媒体の材質や形状等は、特に限定されず、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フィルム、布、不織布、配線パターン等が形成されるプリント基板、ゴムシート、その他材質や形状を問わず、様々な媒体に適用できる。
上記実施形態では、主走査方向についてインクジェットヘッド24の両側に仮硬化光源32A、32Bと本硬化光源34A、34Bを対称的に配置し(中心線に対して線対称に配置)、往復走査(双方向)で打滴及びUV露光を行う例を述べたが、インクジェットヘッド24の片側のみに仮硬化光源、本硬化光源を配置して、一方向走査時に描画を行う態様も可能である。
図1のインクジェット記録装置10では、記録媒体12を副走査方向に搬送する例を述べたが、ヘッドと記録媒体を副走査方向に相対的に移動させる手段は、この例に限定されない。例えば、記録媒体を停止させて、ヘッドを副走査方向に移動させる態様も可能であるし、ヘッドの移動と記録媒体の搬送とを組み合わせて、副走査送りを実現する態様も可能である。
図1で説明したように、主走査方向と副走査方向は、互いに直交関係であることが制御上、好ましい。ただし、発明の実施に際して、必ずしも厳密に垂直に交わる関係であることは要求されない。2次元の描画(作画)を行うためには、主走査方向と副走査方向は互いに交差する関係であればよい(平行でなければよい)。
上述の実施形態では、ドロップオンデマンド型のワイドフォーマットインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。ワイドフォーマット以外のインクジェット記録装置への適用も可能である。また、本発明は、グラフフィック印刷用途に限らず、電子回路基板の配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体(「インク」に相当)として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、微細構造物形成装置など、各種の画像パターンを形成し得る様々な画像形成装置に適用可能である。
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書及び図面は以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
Claims (10)
- 液滴の吐出口となるノズル及び前記ノズルから液滴を吐出させる吐出エネルギー発生素子を有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる記録媒体に対して、前記インクジェットヘッドを往復移動させるヘッド走査手段と、
前記ヘッド走査手段による前記インクジェットヘッドの位置を検知するリニアエンコーダと、
前記リニアエンコーダの出力信号を基に前記インクジェットヘッドの吐出タイミングを0.1μs単位オーダーの時間分解能で規定する吐出トリガ信号を生成する吐出トリガ生成手段と、
前記吐出トリガ信号のタイミングに従って前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させる吐出制御手段と、
を備え、
前記吐出トリガ生成手段は、前記リニアエンコーダの出力信号のエッジタイミングに基づいて生成されるタイミング信号の周期をカウントする周期演算部と、
前記周期演算部から得られる前記タイミング信号の周期を示すカウント値の移動平均を算出する移動平均化処理部と、
前記移動平均化処理部から出力された信号を基に、前記インクジェットヘッドの共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させるトリガ周期設定部と、を備え、
前記トリガ周期設定部は、記録解像度で特定される打滴候補点の理想的な格子点からの前記吐出トリガ信号の打滴タイミングのズレが前記格子点の間隔の±10%以内に収まる範囲で打滴タイミングを前記共振周期の単位で調整するインクジェット記録装置。 - 前記移動平均化処理部における移動平均を求める際の母数は、4の倍数である請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- 前記移動平均化処理部における移動平均を求める際の母数は、2の倍数である請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- 液滴の吐出口となるノズル及び前記ノズルから液滴を吐出させる吐出エネルギー発生素子を有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドから吐出された液滴を付着させる記録媒体に対して、前記インクジェットヘッドを往復移動させるヘッド走査手段と、
前記ヘッド走査手段による前記インクジェットヘッドの位置を検知するリニアエンコーダと、
前記リニアエンコーダの出力信号を基に前記インクジェットヘッドの吐出タイミングを0.1μs単位オーダーの時間分解能で規定する吐出トリガ信号を生成する吐出トリガ生成手段と、
前記吐出トリガ信号のタイミングに従って前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させる吐出制御手段と、
を備え、
前記吐出トリガ生成手段は、前記リニアエンコーダの出力信号のエッジタイミングに基づいて生成されるタイミング信号及びフィードバック信号の位相差を示す位相差信号を生成する位相比較器と、前記位相差信号に逐次演算型のデジタルローパスフィルタ(LPF)処理を行うローパスフィルタ処理部と、前記ローパスフィルタ処理部の出力信号に応じた周波数の信号を生成する発振器と、前記発振器の出力信号を分周し、前記フィードバック信号を生成する分周器と、を含むPLL回路と、
前記発振器の出力信号を基に、前記インクジェットヘッドの共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させるトリガ周期設定部と、を備え、
前記トリガ周期設定部は、記録解像度で特定される打滴候補点の理想的な格子点からの前記吐出トリガ信号の打滴タイミングのズレが前記格子点の間隔の±10%以内に収まる範囲で打滴タイミングを前記共振周期の単位で調整するインクジェット記録装置。 - 前記吐出トリガ生成手段は、隣接トリガの周期の変動量が0.1μs単位オーダー内に収められた前記吐出トリガ信号を生成する請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記吐出トリガ生成手段は、隣接トリガの周期の変動量が0.2μs以内に収められた前記吐出トリガ信号を生成する請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記トリガ周期設定部は、入力された信号の時間カウントの累積値を計算し、前記共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させる請求項1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。
- 前記トリガ周期設定部は、入力された信号の時間カウントの累積値と、前記打滴タイミングの時間カウントの累積値との誤差が次の共振周期分まで累積したら前記整数倍の整数値を1つ上げるように構成されている請求項1から7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
- 液滴の吐出口となるノズル及び前記ノズルから液滴を吐出させる吐出エネルギー発生素子を有するインクジェットヘッドを記録媒体に対して往復移動させて前記記録媒体に前記液滴を付着させるインクジェット記録方法であって、
前記往復移動による前記インクジェットヘッドの位置を検知するリニアエンコーダの出力信号を基に0.1μs単位オーダーの時間分解能で前記インクジェットヘッドの吐出タイミングを規定する吐出トリガ信号を生成する吐出トリガ生成工程と、
前記吐出トリガ信号のタイミングに従って前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させる吐出駆動制御工程と、
を含み、
前記吐出トリガ生成工程は、前記リニアエンコーダの出力信号のエッジタイミングに基づいて生成されるタイミング信号の周期をカウントする周期演算工程と、
前記周期演算工程から得られる前記タイミング信号の周期を示すカウント値の移動平均を算出する移動平均化処理工程と、
前記移動平均化処理工程から得られた信号を基に、前記インクジェットヘッドの共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させるトリガ周期設定工程と、を備え、
前記トリガ周期設定工程は、記録解像度で特定される打滴候補点の理想的な格子点からの前記吐出トリガ信号の打滴タイミングのズレが前記格子点の間隔の±10%以内に収まる範囲で打滴タイミングを前記共振周期の単位で調整するインクジェット記録方法。 - 液滴の吐出口となるノズル及び前記ノズルから液滴を吐出させる吐出エネルギー発生素子を有するインクジェットヘッドを記録媒体に対して往復移動させて前記記録媒体に前記液滴を付着させるインクジェット記録方法であって、
前記往復移動による前記インクジェットヘッドの位置を検知するリニアエンコーダの出力信号を基に0.1μs単位オーダーの時間分解能で前記インクジェットヘッドの吐出タイミングを規定する吐出トリガ信号を生成する吐出トリガ生成工程と、
前記吐出トリガ信号のタイミングに従って前記インクジェットヘッドから液滴を吐出させる吐出駆動制御工程と、
を含み、
前記吐出トリガ生成工程は、前記リニアエンコーダの出力信号のエッジタイミングに基づいて生成されるタイミング信号及びフィードバック信号の位相差を示す位相差信号を生成する位相比較工程と、前記位相差信号に逐次演算型のデジタルローパスフィルタ(LPF)処理を行うローパスフィルタ処理工程と、前記ローパスフィルタ処理工程の出力信号に応じた周波数の信号を生成する発振工程と、前記発振工程の出力信号を分周し、前記フィードバック信号を生成する分周工程と、を含むPLL回路による処理の工程と、
前記発振工程の出力信号を基に、前記インクジェットヘッドの共振周期の整数倍+α(ただし、αは0以上、前記共振周期未満の定数)で表される打滴タイミングで前記吐出トリガ信号を発生させるトリガ周期設定工程と、を備え、
前記トリガ周期設定工程は、記録解像度で特定される打滴候補点の理想的な格子点からの前記吐出トリガ信号の打滴タイミングのズレが前記格子点の間隔の±10%以内に収まる範囲で打滴タイミングを前記共振周期の単位で調整するインクジェット記録方法。
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