JP2011101970A - 記録装置および記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録装置において、複数の記録素子列を設けることによるスループット向上と加減速領域を利用した走査による装置の小型化を良好に両立する。
【解決手段】ノズル列Ｂｋ１に対して、走査速度が閾値速度Ｖｔｈ以下となる、左側の走査範囲でデータ信号を転送せず、ノズル列Ｂｋ２のみにデータ信号を転送する。すなわち、ノズル列Ｂｋ２は、左側の走査範囲で、ノズル列Ｂｋ１よりも走査範囲の端側に位置するノズル列である。これにより、走査範囲の端まで移動させるノズル列をノズル列Ｂｋ２だけとすることができ、記録ヘッドの走査のために移動する範囲を小さくすることができる。また、この際、走査速度が閾値速度Ｖｔｈ以下となる、走査範囲端近傍では、１つのノズル列（ノズル列Ｂｋ２）で記録を行っても、走査速度が閾値速度Ｖｔｈ以下であるから各ノズルの吐出周波数が上限値を超えないようにすることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、記録装置および記録方法に関し、詳しくは、同じ色を記録するための１対の記録素子を走査方向に配置した記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置および記録方法に関するものである。

記録装置のスループットを高くする最も直接的な方法の１つは、記録ヘッドの走査速度を上げることである。しかし、例えば、インクジェット方式の記録ヘッドは、ノズルにおける吐出に伴うインクリフィルの速さなどの要因によって吐出周波数に上限があることから、記録解像度を変えなければ走査速度にも上限があることになる。

これに対し、記録ヘッドにおいて同じ色のドットを形成する記録素子を走査方向に複数設け、走査方向のドット形成を複数の記録素子で分担する構成が知られている。特許文献１には、特に図１３に示される実施例として、同じ色のインクを吐出するノズル列を走査方向に２列設け、走査方向に配列すべきドットを２つのノズルでそれぞれ１つおきに形成することが記載されている。これによれば、１つのノズル列の吐出周波数をそのままにして、単純には走査速度を２倍にすることが可能となる。

一方、記録装置の小型化は、上述したスループットの向上とともに、近年記録装置に求められるものの１つである。この小型化は、記録ヘッド走査における定速度領域以外に加減速領域でも記録を行う構成によって実現することができる。特許文献２には、走査領域に等間隔に設けられた位置検出センサによって記録ヘッドの通過を検出し、これに基づいて吐出周期を設定することが記載されている。これによれば、加減速領域における速度変動にかかわらず、規定の間隔でドットを形成することができる。また、これとともに、記録に用いる記録紙の幅（走査方向に対応する長さ）に対して、加減速領域を含む記録可能領域によってカバーすればよいことから、記録装置のサイズを小さくすることが可能となる。

特開平０２−０４７０７６号公報 特開平０５−１７７８７８号公報

ところで、スループットの向上のために上述した同じ色について走査方向に複数の記録素子列を設け、走査方向のドット形成を複数の記録素子列相互で分担する構成は、同じく上述した走査の加減速領域で記録を行うことによる装置の小型化の効果を減少させる。例えば、同じ色について走査方向に２つの記録素子列が設けられる場合、記録領域における最も端のドットを一方の記録素子列で記録し、そのドットに隣接するドットは所定の間隔で設けられた他方の記録素子列で記録することになる。その結果、記録ヘッドの走査範囲は、１つの記録素子列の構成に比べて略上記所定の間隔分だけ大きくなる。

一方、走査において加減速の一定速度以下となる領域は、記録用紙の幅方向における端の領域に対応し、その端部の所定の領域では加減速の一定速度以下の記録ヘッド走査で記録が行われる。すなわち、この端部所定領域では、インクリフィルなどの点において記録ヘッドの１つのノズルの吐出周波数が走査速度に対応できるものとなる。

本発明は、このような着眼に基づいてなされたものであり、複数の記録素子列を設けることによるスループット向上と加減速領域を利用した走査による装置の小型化を良好に両立することが可能な記録装置および記録方法を提供することを目的とする。

そのために本発明では、走査方向に配置された、同じ色を記録するための２つの記録素子を備えた記録ヘッドを、記録媒体に対し前記走査方向に走査して記録を行う記録装置であって、記録ヘッドの走査領域のうち当該走査領域の端およびその近傍からなる所定領域で閾値速度以下となる速度プロファイルで記録ヘッドの走査を行う走査手段と、前記所定領域の記録を、前記２つの記録素子のうち前記走査領域の端に近い方の記録素子だけを用いて行うよう制御する制御手段と、を具えたことを特徴とする。

また、走査方向に配置された、同じ色を記録するための２つの記録素子を備えた記録ヘッドを、記録媒体に対し前記走査方向に走査して記録を行うための記録方法であって、記録ヘッドの走査領域のうち当該走査領域の端およびその近傍からなる所定領域で閾値速度以下となる速度プロファイルで記録ヘッドの走査を行う走査工程と、前記所定領域の記録を、前記２つの記録素子のうち前記走査領域の端に近い方の記録素子だけを用いて行うよう制御する制御工程と、を有したことを特徴とする。

以上の構成によれば、記録ヘッドの走査領域のうちその走査領域の端およびその近傍からなる所定領域で閾値速度以下となる速度プロファイルで記録ヘッドの走査を行う。この場合に、上記所定領域の記録を、上記２つの記録素子のうち上記走査領域の端に近い方の記録素子だけを用いて行う。これにより、走査範囲の端まで移動させる記録素子を端側の記録素子だけとすることができ、記録ヘッドの走査のために移動する範囲を小さくすることができる。また、この際、走査速度が閾値速度以下となる、走査範囲端近傍では、１つの記録素子で記録を行っても、走査速度が閾値速度以下であるから記録周波数が上限値を超えないようにすることができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 図１にて説明した記録ヘッドにおけるノズル配置を模式的に示す図である。 図１に示したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の記録制御を示すフローチャートである。 （ａ）は、走査速度が所定の速度未満のときに、ブラックインクを吐出する２つのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２のうちノズル列Ｂｋ１のみを用いて記録する場合に形成されるドット配置を示す図であり、（ｂ）は２のノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２を交互に用いて記録する場合に形成されるドット配置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る記録動作におけるか減速領域を含む走査領域ごとの走査速度に応じた記録ヘッド駆動と吐出データ転送のタイミングチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、上述した実施形態の特に走査範囲を小さくする効果を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。図１において、キャリッジ３の下部には図２にてその詳細を説明する記録ヘッド１が設けられている。また、キャリッジ３には、記録ヘッド１から吐出するインクを貯留したインクタンク２Ｂｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが着脱自在に搭載されている。キャリッジ３はその移動範囲に張られたベルト９を介して伝えられるキャリッジモータ６の駆動力によって不図示のガイド軸に沿って移動することができる。このキャリッジ３の移動によって、記録ヘッド１の記録媒体１０に対する、図に示すＸ方向の走査が可能となる。

記録用紙などの記録媒体１０は、搬送ローラ対８および排紙ローラ対１１それぞれによって挟持されるとともに、これらローラ対が回転することによって図中「搬送方向」に搬送される。搬送のためのローラを回転させるための駆動力は搬送モータ７から伝達される。

キャリッジ３の移動範囲には、その範囲全体にわたってリニアスケール４が設けられるとともに、キャリッジ３の一部には光学センサおよびエンコーダを含む速度検出部５が設けられる。これにより、キャリッジ３の移動に伴って変化する位置を、リニアスケール４の周期的マークを速度検出部５のセンサによって光学的に読み取ることができる。そして、その読取り結果からそのときのキャリッジ移動速度、すなわち、記録ヘッドの走査速度を求めることができる。

図２は、図１にて説明した記録ヘッドにおけるノズル配置を模式的に示す図である。同図に示すように、本実施形態の記録ヘッドは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各インクを吐出するノズル（記録素子とも言う）の配列を備えたものである。そして、これらインクのノズル列（記録素子列）はそれぞれ走査方向（Ｘ方向）において２列配列され、それぞれの２つのノズル列は１つの対称軸に関して対称に配置される。すなわち、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順で上記対称軸からの距離が大きくなるように対称配置される。この対称配置で最も外側に配置されるＢｋノズル列の各ノズルからは、例えば４ｐｌの体積のインク滴が吐出される。これに対し、Ｙ、Ｍ、Ｃノズル列の各ノズルからは、２ｐｌの体積のインク滴が吐出される。また、それぞれのノズル列は１２００ｄｐｉの配列密度で配列されるとともに、Ｙ、Ｍ、Ｃそれぞれの２列のノズル列は相互に図中Ｙ方向に２４００ｄｐｉずれて配置される。一方、Ｂｋインクのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２は、図中Ｙ方向において同じ位置に配置されており、これにより、記録ヘッドの走査に伴うインク吐出によってＹ方向において同じ位置の画素に対してドットを形成することができる。また、Ｙ、Ｍ、Ｃそれぞれの２列のノズル列は、２つのＢｋノズル列に対して図中Ｙ方向においてそれぞれ反対方向に２４００ｄｐｉずつずれて配置される。

図３は、図１に示したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態の記録装置は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置１０１から送られる記録データをインターフェース（Ｉ／Ｆ）３０１を介して受信し、例えば１ページ分の記録データを順次メモリ３０２に格納する。データ制御部３０３は、図４、図６などで詳細が後述されるように、図２に示した各ノズル列のそれぞれのノズルに対して対応する記録（吐出）データを分配する。また、ヘッド制御部３０４は、データ制御部３０３が分配した吐出データに基づいて記録ヘッドを駆動し対応するノズルからインクを吐出させる。なお、記録ヘッド１におけるノズル列Ａ、Ｂは、図４、図６などで後述される、本発明を適用した記録ヘッドの吐出制御の対象となるノズル列であり、具体的には、図２に示したノズル列配置の最も外側にある２つのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２である。他のノズル列は一般化してノズル列ｎとして示されている。

走査部３０７は、図１に示したキャリッジ３、キャリッジモータ６などキャリッジを移動させるための機構を有してキャリッジ移動による記録ヘッドの走査を行う。また、速度検出部５は、図１にて上述したように、リニアスケール４、光学センサ、エンコーダなどを有して記録ヘッドの走査速度を検出する。上記データ制御部３０３による各ノズル列への記録データの分配や、ヘッド制御部３０４による記録ヘッドの駆動は、詳細が後述されるように速度検出部５によって検出される走査速度に基づいて行われる。また、メカ制御部３０６は走査部３０７による走査のためのキャリッジモータなどの駆動を制御する。

なお、以上示した各部における動作、処理実行の制御構成は、本実施形態の記録装置における制御部を構成するＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどによって実現されることはもちろんである。

図４は、本発明の一実施形態に係る記録制御を示すフローチャートである。より詳細には、本実施形態の記録装置は、ブラックインクのみを用いて記録を行うモノクロモードと、ブラックインクを含む総てのインクを用いて記録を行うカラーモードを選択的に実行するものである。その際、図６にて後述される、走査領域端で２つのノズル列の一方のみを用いるための以下で説明される吐出データの分配は、いずれのモードでもブラックインクのノズル列のみに適用される。

ホスト１０１から送信された記録データは、Ｉ／Ｆ３０１を介して本実施形態の記録装置によって受信される（Ｓ４０１）。受信した記録データはメモリ３０２に順次格納され（Ｓ４０２）、所定量、例えば、１ページ分の記録データの受信を完了すると、キャリッジの移動による記録ヘッドの走査が開始される（Ｓ４０３）。記録ヘッドの走査速度は、図６にて後述するように、先ず加速領域、次に一定速度の等速領域、最後に減速領域があって一方向への走査が終了する。そして、所定量の記録媒体搬送をした後、記録ヘッドの走査方向を反転し、同じように加速領域、等速領域、減速領域を経て元の位置に戻る。

記録位置に到達すると（Ｓ４０４）、記録ヘッドを駆動してノズルからのインク吐出を開始する。このとき、上述の走査速度プロファイルにおいて、走査速度は加速領域にある。また、一方向への走査が終了する領域では走査速度は減速領域にある。インク吐出が行われる記録領域では、先ず、速度検出部５が検出する速度検出信号に基づいてそのときの走査速度を判定する（Ｓ４０５）。次に、この判定した走査速度が所定の速度以上のときは、データ制御部３０３は、ノズル列Ｂｋ１とノズル列Ｂｋ２の両方に吐出データを分配する。一方、判定した走査速度が所定の速度未満のとき、すなわち、走査位置が走査領域端近傍の所定領域にあるとき、走査位置に応じてノズル列Ｂｋ１とノズル列Ｂｋ２のいずれかに吐出データを分配する（Ｓ４０６）。そして、ヘッド制御部３０４は、上記のデータ分配に応じてそれぞれのノズル列の対応するノズルを駆動する（Ｓ４０７）。最後に、メモリ３０２に受信した記録データが未だあるか否かを判断し（Ｓ４０８）、記録データがあるときはステップＳ４０５の動作、処理を繰り返し、記録データがないときは走査を終了する（Ｓ４０９）。

図５（ａ）は、走査速度が所定の速度未満のときに、ブラックインクを吐出する２つのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２のうちノズル列Ｂｋ１のみを用いて記録する場合に形成されるドット配置を示す図である。一方、図５（ｂ）は２のノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２を交互に用いて記録する場合に形成されるドット配置を示す図である。図５（ａ）に示す１つのノズル列のみを用いてドットを形成する場合は、同図に示すように吐出周期が「ａ」となる。一方、図５（ｂ）に示すように２つのノズル列を交互に使用してドット形成する場合は、１つのノズルについては吐出周期が「２ａ」となる。すなわち、走査速度を一定とすると、１つのノズル列のみを用いてドットを形成するときの方が、２つのノズル列を交互に使用してドット形成するときより、１つあたりのノズルの吐出周波数が高くなる。

本実施形態は、走査領域端の近傍領域では加速または減速の領域であり等速領域より走査速度が低いことから、１つのノズル列のみを用いてもそれによって吐出周波数が高くなることを抑制でき、リフィル不良などによる吐出不良の発生を防止するものである。そして、その場合に、走査領域端の近傍領域で２つのノズル列のうち、走査領域の端に近い側の１つのノズル列のみを用いる。これにより、記録ヘッドの走査範囲を小さくすることができ、加減速領域を用いた走査による装置の小型化を損なわないようにする。以下、これについてさらに詳細に説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係る記録動作におけるか減速領域を含む走査領域ごとの走査速度に応じた記録ヘッド駆動と吐出データ転送のタイミングチャートである。同図は、特に、図２に示したブラックインクを吐出する２つのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２に関する吐出のための駆動およびデータ分配を示している。

図６の「走査速度プロファイル」に示すように、走査速度は、走査領域Ｉ〜ＩＩでは加速、走査領域ＩＩＩでは一定速、走査領域ＩＶ〜Ｖでは減速する。また、「速度検出信号」は、速度検知部５によるエンコーダパルス信号を示しており、上記速度プロファイルにおける加速、一定速、減速に応じた周期Ｔ_ENCのパルスを示している。すなわち、リニアエンコーダ４における一定の間隔で設けられたマークをセンサで読み取った結果として上記エンコーダパルス信号が生じることから、走査速度に応じて周期Ｔ_ENCが変化することになる。

「ヘッド制御信号（駆動パルス）」は、上記速度検出信号の立ち上がりおよび立下りのタイミングでＯＮとなるパルス信号である。そして、このヘッド制御信号のＯＮのタイミングで、記録ヘッドの各ノズルからインクが吐出される。ブラックインクのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２の各ノズルも同様である。これにより、上述の「走査速度プロファイル」による走査速度とリニアエンコーダ４におけるマークの間隔によって、走査方向において形成されるインクドットの解像度が定まる。換言すれば、装置仕様として定められる２４００ｄｐｉ等のドットの所定解像度に基づいて、上記走査速度プロファイルとリニアエンコーダ４におけるマークの間隔を定めることができる。

なお、図６に示す例では、「速度検出信号」と「ヘッド制御信号」の周期を１：１の例で示したが、「速度検出信号」の１周期中に複数のヘッド制御信号を等間隔で発生させる形態であってもよい。これによって高解像度のヘッド駆動が可能となる。一般に、「ヘッド制御信号」の周期Ｔ_iは、次の式で定めることができる。

「データ信号」は、ＯＮ（“１”）がドット形成を意味する吐出信号であり、ＯＮの信号によって対応するノズルからインクを吐出する。図に示す例は、総ての画素にドットを形成する、いわゆるベタ画像を記録するときのデータ信号を示している。すなわち、記録ヘッドの走査範囲に対して、インクを吐出する範囲を示している。

この「データ信号」から分かるように、ノズル列Ｂｋ１の各ノズルについては、走査速度が閾値速度Ｖｔｈ以下となる、図中左側の走査範囲の端およびその近傍領域でデータ信号を転送せず、ノズル列Ｂｋ２の各ノズルにのみデータ信号を転送する。すなわち、ノズル列Ｂｋ２は、この左側の走査範囲で、ノズル列Ｂｋ１よりも走査範囲の端側に位置するノズル列である。これにより、走査範囲の端まで移動させるノズル列をノズル列Ｂｋ２だけとすることができ、記録ヘッドの走査のために移動する範囲を小さくすることができる。また、この際、走査速度が上記閾値速度以下となる、図中左側の走査範囲では、１つのノズル列（ノズル列Ｂｋ２）で上述のドットの解像度の記録を行っても、走査速度が閾値速度Ｖｔｈ以下となる。その結果、各ノズルの吐出周波数が上限値を超えないようにすることができる。換言すれば、この上限の吐出周波数に基づいて閾値速度Ｖｔｈを定めることができる。走査範囲の図中右側では、図に示すように、上記とは逆に、閾値速度Ｖｔｈ以下でノズル列Ｂｋ１のみが用いられる。すなわち、本実施形態では、走査範囲の両端の領域で上記データの分配を行う。

以上をさらに具体的に説明すると、閾値速度Ｖｔｈが「ヘッド制御信号」の周期Ｔａに対応するとしたとき、周期Ｔａは、例えば次のように定めることができる。

そして、上記のヘッド駆動周期に対して、次のようにデータ分配を行う。

なお、上記の例では、図中左側と右側の走査範囲端近傍の領域でノズル列の使用を切り替える閾値速度Ｖｔｈないし閾値周期Ｔａは同じものとして説明したが、これら閾値は、上限吐出周波数以下となるものであれば異なっていてもよい。

また、図２に示すノズル列配置の場合、カラーモードでは、ブラックインク以外のカラーインクの各ノズル列には上述のデータ分配は適用せず、全走査範囲で２つのノズル列を用いる。このため、各カラーインクの２つのノズル列は互いに同じ走査範囲を移動することになる。例えば、シアン（Ｃ）インクのノズル列Ｃ_ｅは、ノズル列Ｃ_ｏと同じく図６における走査範囲の左端まで移動する。その結果カラーモードでは、ブラックインクのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２に上述のデータ分配を適用しても、走査範囲を小さくする効果はそれほど得ることはできない。しかし、例えば、カラーインクの２つノズル列におけるノズル配置が、図２に示すように図中Ｙ方向にずれていない配置である場合は、カラーインクの２つノズル列に上述のデータ分配を適用する。これにより、図２に示し配置よりも走査範囲を小さくすることについてより大きな効果を得ることができる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、上述した実施形態の特に走査範囲を小さくする効果を説明する図である。なお、これらの図は、記録ヘッドのノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２は、図２とは異なってノズルが設けられた面を裏側から見たものとして示している。

図７（ａ）は、上記実施形態によって記録された（ベタ）画像と走査範囲の端における記録ヘッド位置との関係を示している。同図において、走査領域ｉはノズル列Ｂｋ２のみによって記録されている領域であり、走査領域iiはノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２を併用する領域、走査領域iiiはノズル列Ｂｋ１のみによって記録する領域である。これに対し、図７（ｂ）は、全走査範囲でノズル列Ｂｋ１、Ｂｋ２を併用する場合を示し、図７（ｃ）は、走査による記録開始時は、走査方向において先行するノズル列Ｂｋ１のみを用い、走査終了時は後続ノズル列Ｂｋ２のみを用いる場合を示している。これらの例と比較して、図７（ａ）に示す本実施形態の記録方法による記録ヘッドの走査距離ｍが、より小さいことが分かる。

（他の実施形態）
上述の実施形態は、インクジェット方式の記録ヘッドを用いた記録装置の例について説明したが、記録ヘッドの記録方式がインクジェット方式以外であっても、本発明を適用できることは以上の説明からも明らかである。

１ 記録ヘッド
３ キャリッジ
４ リニアスケール
５ 速度検出部
３０３ データ制御部
３０４ ヘッド制御部

Claims (4)

1. 走査方向に配置された、同じ色を記録するための２つの記録素子を備えた記録ヘッドを、記録媒体に対し前記走査方向に走査して記録を行う記録装置であって、
   記録ヘッドの走査領域のうち当該走査領域の端およびその近傍からなる所定領域で閾値速度以下となる速度プロファイルで記録ヘッドの走査を行う走査手段と、
   前記所定領域の記録を、前記２つの記録素子のうち前記走査領域の端に近い方の記録素子だけを用いて行うよう制御する制御手段と、
   を具えたことを特徴とする記録装置。
2. 前記速度プロファイルは、走査領域の両端でそれぞれ前記所定領域を有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記所定領域は、加速領域または減速領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
4. 走査方向に配置された、同じ色を記録するための２つの記録素子を備えた記録ヘッドを、記録媒体に対し前記走査方向に走査して記録を行うための記録方法であって、
   記録ヘッドの走査領域のうち当該走査領域の端およびその近傍からなる所定領域で閾値速度以下となる速度プロファイルで記録ヘッドの走査を行う走査工程と、
   前記所定領域の記録を、前記２つの記録素子のうち前記走査領域の端に近い方の記録素子だけを用いて行うよう制御する制御工程と、
   を有したことを特徴とする記録方法。

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