JP7494007B2 - 吐出装置及び吐出手段の制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る液滴吐出装置の一例としてのインクジェット記録装置(以下、記録装置)100の外観を示す図である。
図3は、記録装置100の制御構成を示すブロック図である。記録装置100は、装置全体を制御するCPU301、各センサやモータを制御するセンサ・モーター制御部302、および吐出速度や記録媒体の厚さなどの各種情報を記憶するメモリ303を備える。CPU301、センサ・モーター制御部302、メモリ303は、互いに通信可能に接続される。センサ・モーター制御部302は、距離検出センサ204、液滴検出センサ205、及びキャリッジ202を走査するキャリッジモーター208を制御する。また、センサ・モーター制御部302は、エンコーダセンサ210で検出した位置情報に基づきヘッド制御回路305を制御し、記録ヘッド201からインクを吐出する。
次に、図4を用いて吐出タイミングの調整について説明する。図4(a)は、インク滴の吐出速度と着弾位置の関係を示す模式図である。記録ヘッド201の吐出口面201aと記録媒体203のZ方向の距離をHとする。記録ヘッド201はX方向に速度Vcrで往復走査しながらインクを吐出して記録媒体203に画像の記録を行う。記録ヘッド201から吐出されたインク滴の吐出速度をVaとする。図4(a)に示すように、往路方向の走査と復路方向の走査では走査方向が異なるために、インク滴を吐出した位置に対するインクの着弾位置が異なる。記録ヘッド201が吐出したインク滴の着弾位置を合わせるために、インク滴の吐出タイミングを調整する。まず、往路方向の走査においてインク滴を吐出した位置から記録媒体203上にインク滴が着弾する位置までの距離Xaは以下の計算式で記述される。
さらに、復路方向の走査においてインク滴を吐出した位置から記録媒体203上にインク滴が着弾する位置までの距離Xbは以下の計算式で記述される。
= ―Xa
上記により、記録ヘッド201と記録媒体203の距離と、液滴検出センサ205により検出されたインク滴の吐出速度に基づき、エンコーダセンサ210が検出する記録ヘッド201の位置に対する適切な吐出タイミングが求められる。本実施形態では、予めデフォルトの吐出速度と、デフォルトの吐出速度に対する吐出タイミングが定められてメモリ303に保存されている。このデフォルトの吐出速度に対する吐出タイミングの調整値を0として、吐出速度に応じて調整値が-4から+4までの値で調整される。調整は1200dpi単位で行われる。この吐出速度と吐出タイミングの調整値が対応づけられたテーブルは予めメモリ303に保存しておく。そして、後述する図7の吐出速度の算出処理によって取得した速度に応じた吐出タイミングの調整値をテーブルから取得し、吐出タイミングの調整を行う。
仮に、記録ヘッド201に吐出したインク滴が記録媒体203に着弾するまでのインク滴の吐出速度が10%減衰していたと仮定すると、以下のように吐出位置から着弾位置までの距離を求めることができる。
= (H / (Va×0.9))× Vcr
= 1.11×Xa
以上のように、吐出速度が遅くなると、着弾位置は記録ヘッド201が走査する方向にずれる。吐出位置から着弾位置までの距離が求められると、図4(a)と同様に、吐出速度に基づいて適切な吐出タイミングの調整値を求めることができる。尚、第1の実施形態では、記録媒体203は十分薄いとし、記録ヘッド201の吐出口面201aと記録媒体203の距離は、吐出口面201aとプラテン212の距離と同じ距離であると見なすことができるとする。
図5(a)に示すように記録ヘッド201は吐出口面201aを有している。液滴検出センサ205は発光素子401、受光素子402、制御回路基板403などから構成されている。発光素子401は光404を発し、受光素子402は発光素子401が発光した光404を受光する。受光素子402が受光した受光量を制御回路基板403が検出する。光404をインク滴が通過すると受光量が少なくなるため、インク滴の通過を検出することができる。液滴検出センサ205は、光404の光軸がプラテン212の記録媒体203を支持する側の表面とZ方向に同じ位置になるように設置されている。発光素子401および受光素子402の近傍にはそれぞれスリットが設けられ、入射する光404を絞り込んでS/N比を向上させる。X方向において、液滴吐出センサ205の光404の中を記録ヘッド201が吐出したインク滴が通過するような液滴吐出センサ205と記録ヘッド201との位置関係を、検出用の位置関係とする。インク滴の吐出速度を算出するためにインク滴を検出する際には、シーケンス制御部307によってセンサ・モーター制御部302はキャリッジモーター208が制御され、記録ヘッド201は検出可能位置に移動する。本実施形態における光404の光束の断面積は1(mm^2)程度とする。そして、インク滴が光404を通過した場合のインク滴の平行光射影面積は2^-3(mm^2)程度とする。
吐出速度V1を算出すると、リフトモーター211を駆動し、吐出口面201aと光404との高さ方向の距離を距離H2よりも更に離間させたH3にする。このときの状態を図5(c)に示す。図5(a)および図5(b)と同様に、記録ヘッド201の吐出口からインク滴を吐出し、吐出したインク滴が液滴検出センサ205の光404を通過したときの光量が変化したタイミングを制御回路基板403にて検出信号として検出する。そして、記録ヘッド201にインク滴を吐出させる吐出信号が発せられてから検出信号が出力されるまでの検出時間T3がシーケンス制御部307にて検出される。図5(a)、図5(b)で説明した時と同じように、距離H2と距離H3においてそれぞれ検出した検出時間T2と検出時間T3の差と、距離H2と距離H3の距離差とに基づき、距離H3から距離H2の間を通過するインク滴の吐出速度V2を算出する。算出式は以下のようになる。
吐出速度V2を算出すると、さらにリフトモーター211を駆動し、吐出口面201aと光404との高さ方向の距離を距離H3よりも更に離間させたH4にする。このときの状態を図5(d)に示す。図5(a)、図5(b)および図5(c)と同様に、記録ヘッド201の吐出口からインク滴を吐出し、吐出したインク滴が液滴検出センサ205の光404を通過したときの光量が変化したタイミングを制御回路基板403によって検出し、検出信号を出力する。そして、記録ヘッド201にインク滴を吐出させる吐出信号が発せられてから検出信号が出力されるまでの検出時間T4がシーケンス制御部307にて検出される。図5(a)~図5(c)で説明した時と同じように、距離H3と距離H4においてそれぞれ検出した検出時間T3と検出時間T4との差と、距離H3と距離H4の距離差とに基づき、距離H4から距離H3の間を通過するインク滴の吐出速度V3を算出する。算出式は以下のようになる。
以上のように、記録ヘッド201と液滴検出センサ205との距離を変化させ、それぞれの距離における検出時間を検出することによってインク滴の吐出速度Vを算出する。以上では、短い距離から順に検出時間を検出していったが、検出順はこれに限られない。例えば距離が長い方から順に検出しても良い。本実施形態において、離間させる距離Hは1.2mm-2.2mmの間の距離である。
図7は、図5および図6に対応し、吐出速度を算出する処理のフローチャートを示す。
以上では記録媒体203の厚さについては考慮しなかったが、厚さ情報が取得できる場合には記録ヘッド201の吐出口面201aと記録媒体203の距離に基づいた吐出タイミングの調整を行ってもよい。以下に記録媒体203の厚さを考慮した吐出タイミングの調整について説明する。
次に、図10を用いて再度インク滴の吐出速度を算出し、吐出速度情報を更新する処理について説明する。インク滴の吐出速度は、記録ヘッドを長期に亘り使用すると徐々に低下する。図7の吐出速度の算出処理によって算出した吐出速度に基づいて吐出タイミングの調整値を設定したときから吐出速度が低下すると、設定した調整値ではインク滴の着弾位置にずれが生じる虞がある。そのため、吐出速度の低下によりインク滴の着弾位置にずれが生じると判定した場合には、現在の吐出速度を算出し吐出タイミングの調整値を設定し直す。
201 記録ヘッド
203 記録媒体
204 距離検出センサ
205 液滴検出センサ
301 CPU
302 センサ・モーター制御部
303 メモリ
Claims (16)
- 吐出口面に形成された吐出口から液滴を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出された液滴が所定の位置に到達したことを検知する液滴検出手段と、
前記吐出ヘッドが前記液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段により前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段が検出した時間と、前記吐出口面から前記所定の位置までの距離とに基づいて前記液滴の吐出速度を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した前記液滴の吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドを制御する制御手段と、
前記吐出ヘッドの前記吐出口面と前記所定の位置との距離を変化させる変化手段と、
を有し、
前記時間検出手段は、前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が第1の距離の状態における前記吐出口からの液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第1の時間を検出し、前記変化手段によって前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離とは異なる第2の距離とした状態における前記吐出口からの液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第2の時間を検出し、
前記算出手段は、前記第1の距離、前記第2の距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、
前記時間検出手段は、前記第1の時間及び前記第2の時間を検出した後の所定のタイミングで、前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離の状態で前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第3の時間を検出し、
前記第1の時間と前記第3の時間との差が所定時間以上である場合には、時間検出手段は、更に前記第2の距離における、前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第4の時間を検出し、前記算出手段は、前記第1の距離、前記第2の距離、前記第3の時間及び前記第4の時間に基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、当該吐出速度に基づいて前記制御手段が前記吐出ヘッドの吐出動作を制御し、
前記第1の時間と前記第3の時間との差が前記所定時間以上でない場合には、前記時間検出手段は前記第2の距離における前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの時間を検出せず、前記制御手段は前記算出手段が既に前記第1の距離、前記第2の距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づいて算出した吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドの吐出動作を制御することを特徴とする吐出装置。 - 前記算出手段は、前記第1の距離と前記第2の距離の差と、前記第1の時間と前記第2の時間の時間差に基づいて前記液滴の吐出速度を算出することを特徴とする請求項1に記載の吐出装置。
- 前記所定のタイミングは、前記時間検出手段が前記第1の時間及び前記第2の時間を検出してから前記吐出ヘッドが所定の回数インク滴を吐出したタイミング、前記時間検出手段が前記第1の時間及び前記第2の時間を検出してから所定の時間が経過したタイミング、前記吐出ヘッドが装着されたタイミング、のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の吐出装置。
- 前記時間検出手段が前記第1の時間及び前記第2の時間を検出するタイミングは、前記吐出ヘッドが前記吐出装置に装着されたタイミングであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の吐出装置。
- 前記時間検出手段が前記第1の時間及び前記第2の時間を検出するタイミングは、前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離及び前記第2の距離である場合の前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの時間を検出してから、前記吐出ヘッドが所定の回数インク滴を吐出したタイミングであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の吐出装置。
- 前記時間検出手段が前記第3の時間及び前記第4の時間を検出した後の所定のタイミングで前記時間検出手段は前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離である状態で前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第5の時間を検出し、
前記第3の時間と前記第5の時間との差が所定時間以上である場合には、前記時間検出手段は前記第2の距離における、前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの第6の時間を検出し、前記算出手段は、前記第1の距離、前記第2の距離、前記第5の時間及び前記第6の時間に基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、当該吐出速度に基づいて前記制御手段が前記吐出ヘッドの吐出動作を制御し、
前記第3の時間と前記第5の時間との差が前記所定時間以上でない場合には、前記時間検出手段は前記第2の距離における前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの時間を検出せず、前記制御手段は前記算出手段が既に前記液滴の吐出速度を、前記算出手段が前記第1の距離、前記第2の距離、前記第3の時間及び前記第4の時間に基づいて算出した吐出速度に基づいて前記吐出動作を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の吐出装置。 - 吐出速度を示す情報を記憶する記憶手段を有し、
前記記憶手段は前記算出手段が算出した吐出速度を示す情報を記憶することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の吐出装置。 - 前記記憶手段に記憶している吐出速度を示す情報を更新した回数に応じて、前記所定時間を変更することを特徴とする請求項7に記載の吐出装置。
- 前記所定のタイミングか否かを判定する判定手段を有し、
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶している吐出速度を示す情報を更新した回数に応じて、前記所定のタイミングであると判定する条件を変更することを特徴とする請求項7または8に記載の吐出装置。 - 前記制御手段は、前記算出手段が算出した吐出速度に基づいて、前記吐出ヘッドが記録媒体に画像を記録する際の液滴の吐出タイミングを制御することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の吐出装置。
- 前記変化手段によって、前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離、前記第2の距離とは異なる第3の距離に変化させ、
前記時間検出手段は、前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第3の距離の状態で前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴検出手段が前記液滴を検出するまでの時間である第7の時間を検出し、
前記算出手段は、前記第2の距離、前記第3の距離、前記第2の時間及び前記第7の時間に基づいて吐出速度を算出し、
前記算出手段は、前記第1の距離と前記第2の距離において前記時間検出手段が検出した時間に基づいて算出した吐出速度と、前記第2の距離と前記第3の距離において前記時間検出手段が検出した時間に基づいて算出した吐出速度と、に基づいて前記第1の距離、前記第2の距離、及び前記第3の距離と異なる第4の距離のときの吐出速度を算出することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の吐出装置。 - 前記第4の距離は、前記吐出ヘッドの前記吐出口面と、前記吐出ヘッドが前記液滴を吐出して画像を記録する記録媒体との距離であって、
前記制御手段は、前記算出手段が算出した前記第4の距離における吐出速度に基づいて前記記録媒体に記録を行う際の液滴の吐出タイミングを制御することを特徴とする請求項11に記載の吐出装置。 - 前記吐出ヘッドと前記吐出ヘッドが前記液滴を吐出して画像を記録する記録媒体との距離を測定する測定手段を有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の吐出装置。
- 吐出信号を生成する吐出信号生成手段と、
前記吐出信号の入力に従って前記吐出ヘッドの前記吐出口から前記液滴を吐出するための駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、を更に有し、
前記吐出ヘッドは前記駆動パルスが印加されることによって前記吐出口から液滴を吐出し、
前記時間検出手段は、前記吐出信号生成手段が前記駆動パルス生成手段に前記吐出信号を入力したタイミングを前記吐出口から前記液滴の吐出を開始したタイミングとして時間を検出することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の吐出装置。 - 光を発光する発光部と前記発光部が発光した光を受光する受光部とを有する検知手段を更に有し、
前記液滴検出手段は、前記受光部の受光量に基づいて、前記吐出ヘッドから吐出された液滴が前記所定の位置である前記発光部が発行する光に到達したことを検出する請求項1乃至14のいずれか1項に記載の吐出装置。 - 吐出ヘッドの吐出口面に形成された吐出口から吐出された液滴が所定の位置に到達したことを検出し、
前記吐出ヘッドが前記液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの時間を検出し、
検出した前記時間と、前記吐出口面から前記所定の位置までの距離とに基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、
時間の検出において、前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が第1の距離の状態において、前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの第1の時間を検出し、
前記吐出ヘッドから前記所定の位置までの距離を前記第1の距離とは異なる第2の距離に変化させ、
前記吐出ヘッドの前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第2の距離の状態において、前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの第2の時間を検出し、
前記第1の距離、前記第2の距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、
前記第1の時間及び前記第2の時間を検出した後の所定のタイミングで、前記吐出口面から前記所定の位置までの距離が前記第1の距離の状態で前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの第3の時間を検出し、
前記第1の時間と前記第3の時間との差が所定時間以上である場合には、前記第2の距離における、前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの第4の時間を検出し、前記第1の距離、前記第2の距離、前記第3の時間及び前記第4の時間に基づいて前記液滴の吐出速度を算出し、当該吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドの吐出動作を制御し、
前記第1の時間と前記第3の時間との差が前記所定時間以上でない場合には、前記第2の距離における前記吐出口から液滴の吐出を開始してから前記液滴が前記所定の位置に到達したことを検出するまでの時間を検出せず、既に前記第1の距離、前記第2の距離、前記第1の時間及び前記第2の時間に基づいて算出した吐出速度に基づいて前記吐出ヘッドの吐出動作を制御することを特徴とする吐出ヘッドの制御方法。
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