JP2017217806A - 液体を吐出する装置および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドを傾斜させた場合にも目標位置に液体を着弾させて、印刷品質を向上させる。【解決手段】複数のノズル列Ａ，Ｂを有し、液体を吐出する記録ヘッド２０と、記録ヘッド２０を主走査方向に走査させる走査部と、記録ヘッド２０の走査速度Ｖｘに基づいて回転角度θを決定する回転制御部と、記録ヘッド２０を回転角度θに基づいて回転させる回転駆動部と、回転角度θと複数のノズル列間の距離ｄｎとに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御する吐出タイミング制御部と、を備える。【選択図】図９

Description

本発明は、液体を吐出する装置および液体吐出方法に関する。

液体を吐出する装置として、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、及びこれらの複合機等の画像形成装置が知られている。画像形成装置としては、液体吐出ヘッドを含む装置を用いて、被記録媒体を搬送しながら、液体としてのインク（記録液）を被記録媒体に付着させて画像形成を行なう、インクジェット方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。

このような、インクジェット記録装置において、被記録媒体を副走査方向に順次搬送させつつ、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）を備えたキャリッジを主走査方向に往復動作させながらインクを吐出することで画像形成を行うものが広く知られている。

従来、インクジェット記録装置は、用紙やシートなどの平面の被記録媒体に対して画像形成を行う用途で広く知られていたが、近年、曲面、球面などの様々な３次元形状を有する立体物を被記録部材として、これに画像形成をする用途も重要となっている。

インクジェット記録装置において、印刷精度を確保するためには、記録ヘッドと被記録部材の表面との距離（ギャップ距離）を適正に維持することが重要となる。例えば、特許文献１には、凹凸のある被記録部材への画像形成において、被記録部材または記録ヘッドの少なくとも一方を移動させることにより、ギャップ距離を適正に保つことが開示されているが、液体の吐出方向での記録ヘッドまたは被記録部材の移動制御が必須となるため、制御が複雑化するとともに、印刷速度も低下してしまう。

一方、特許文献２には、被記録部材の厚さや表面形状によらず、目標位置へインクを滴下するために、キャリッジの駆動速度とインク吐出速度に応じて、キャリッジに搭載された記録ヘッドのノズルの中心軸が鉛直方向から所定角度だけキャリッジ進行方向に傾斜するように、記録ヘッドを傾斜させることが開示されている。

しかしながら、記録ヘッドが複数のノズル列を有する場合、記録ヘッドを傾斜させると、目標位置へインクを滴下できず、印刷品質が低下してしまうという問題があった。

そこで本発明は、記録ヘッドを傾斜させた場合にも目標位置に液体を着弾させて、印刷品質を向上させることができる液体を吐出する装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、複数のノズル列を有し、液体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走査させる走査部と、前記記録ヘッドの走査速度に基づいて回転角度を決定する回転制御部と、前記記録ヘッドを前記回転角度に基づいて回転させる回転駆動部と、前記回転角度と前記複数のノズル列間の距離とに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御する吐出タイミング制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、記録ヘッドを傾斜させた場合にも目標位置に液体を着弾させて、印刷品質を向上させることができる。

画像形成装置の概略斜視図である。 キャリッジ部分の平面図である。 画像形成装置の要部ブロック構成図である。 ヘッド回転駆動部の概略構成図である。 凹凸のない被記録部材に対し、液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。 凹凸のある被記録部材に対し、液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。 凹凸のある被記録部材に対し、記録ヘッドを回転させて液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。 双方向印字の場合の着弾位置の説明図である。 ノズル列間隔と回転角度との関係について説明する説明図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の図面において、Ｘは主走査方向、Ｙは副走査方向、Ｚは液体の吐出方向を示しており、以下の説明においては、各方向について、適宜、Ｘ方向（＝主走査方向）、Ｙ方向（＝副走査方向）、Ｚ方向（＝吐出方向）ともいう。

（装置構成）
図１は、本発明の液体を吐出する装置の一実施形態である画像形成装置１の概略斜視図である。図２は、キャリッジ部分の平面図である。図３は、画像形成装置１の要部ブロック構成図である。

図１において、画像形成装置１は、シリアル型の液体吐出方式（インク吐出方式）の画像形成装置であり、本体筐体２が、本体フレーム３上に配設されている。画像形成装置１は、本体筐体２内に、両矢印Ｘで示す主走査方向に主ガイドロッド４と副ガイドロッド５が張り渡されている。主ガイドロッド４は、キャリッジ６を移動可能に支持しており、キャリッジ６には、副ガイドロッド５に係合してキャリッジ６の姿勢を安定化させる連結片６ａが設けられている。

画像形成装置１は、主ガイドロッド４に沿って無端ベルト状のタイミングベルト７が配設されており、タイミングベルト７は、駆動プーリ８と従動プーリ９との間に張り渡されている。駆動プーリ８は、主走査モータ１０によって回転駆動され、従動プーリ９は、タイミングベルト７に対して所定の張りを与える状態で配設されている。駆動プーリ８は、主走査モータ１０によって回転駆動されることで、その回転方向に応じて、タイミングベルト７を主走査方向に回転移動させる。

キャリッジ６は、ベルト保持部６ｂによってタイミングベルト７に連結されており、タイミングベルト７が駆動プーリ８によって主走査方向に回転移動されることで、主ガイドロッド４に沿って主走査方向に往復移動する。

画像形成装置１は、本体筐体２内の主走査方向両端部位置に、カートリッジ部１１と維持機構部１２が収納されている。カートリッジ部１１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各インクをそれぞれ収納するカートリッジが、交換可能に収納されている。カートリッジ部１１の各カートリッジは、キャリッジ６が搭載する記録ヘッド２０の対応する色の記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋと、パイプで連結されている。各カートリッジは、パイプを通してカートリッジから記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋに対してインクを供給する。なお、以下の説明において、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを総称するときには、記録ヘッド２０という。

画像形成装置１は、キャリッジ６を主走査方向に移動させながら、プラテン１４上を、主走査方向と直交する副走査方向（図１の矢印Ｙ方向）に間欠的に搬送される被記録部材Ｐにインクを吐出することで、被記録部材Ｐに画像を記録する。

すなわち、画像形成装置１は、被記録部材Ｐを副走査方向に間欠的に搬送し、被記録部材Ｐの副走査方向の搬送が停止している間に、キャリッジ６を主走査方向に移動させながら、キャリッジ６に搭載された記録ヘッド２０のノズル列からプラテン１４上の被記録部材Ｐ上にインクを吐出して、被記録部材Ｐに画像を形成する。

維持機構部１２は、記録ヘッド２０の吐出面の清掃、キャッピング、不要なインクの吐出等を行って、記録ヘッド２０からの不要なインクの排出や記録ヘッド２０の信頼性の維持を図っている。

画像形成装置１は、被記録部材Ｐの搬送部分を開閉可能に、カバー１３が設けられている。画像形成装置１は、メンテナンス時やジャム発生時に、カバー１３を開けることで、本体筐体２内部のメンテナンス作業やジャム被記録部材Ｐの除去等の作業を行うことができる。

キャリッジ（移動体）６は、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを搭載しており、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋは、それぞれカートリッジ部１１の対応する色のカートリッジにパイプで連結されている。記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋは、それぞれ対応する色のインクを、対向する被記録部材Ｐに吐出する。すなわち、記録ヘッド２０ｙは、イエロー（Ｙ）インクを、記録ヘッド２０ｍは、マゼンタ（Ｍ）インクを、記録ヘッド２０ｃは、シアン（Ｃ）インクを、記録ヘッド２０ｋは、ブラック（Ｋ）インクを、それぞれ吐出する。

記録ヘッド２０は、その吐出面（ノズル面）が、被記録部材Ｐ側に向くように、キャリッジ６に搭載されており、被記録部材Ｐにインクを吐出する。

また、キャリッジ６は、後述するように記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを、主走査方向において液体の吐出方向に対して回転（傾斜）させて所望の角度とすることができるヘッド回転駆動部２４を有している（図３、図４）。

画像形成装置１は、タイミングベルト７、すなわち、主ガイドロッド４に平行に、少なくともキャリッジ６の移動範囲に亘ってエンコーダシート１５が配設されている。キャリッジ６には、エンコーダシート１５を読み取るエンコーダセンサ２１が取り付けられている。画像形成装置１は、エンコーダセンサ２１によるエンコーダシート１５の読み取り結果に基づいて主走査モータ１０の駆動を制御することで、キャリッジ６の主走査方向の移動を制御する。

主ガイドロッド４及び副ガイドロッド５は、本体筐体２の左右の側板２ａ，２ｂ間に架け渡されて、固定されている。

キャリッジ６に搭載されている記録ヘッド２０は、それぞれの記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋが、複数のノズル列で構成されている。記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋは、プラテン１４上を搬送される被記録部材Ｐ上にノズル列からインクを吐出することで、被記録部材Ｐに画像を形成する。画像形成装置１では、キャリッジ６の１回の走査で被記録部材Ｐに形成できる画像の幅を広く確保するため、及び、黒の印字速度を向上させるために、キャリッジ６に、上流側の記録ヘッド２０と下流側の記録ヘッド２０とを搭載している。

キャリッジ６には、読取センサ２２が取り付けられており、読取センサ２２は、画像位置ずれ調整処理時に被記録部材Ｐに記録された調整パターンを読み取る。この読取センサ２２は、発光素子と受光素子とをホルダ内に固定しており、発光素子からの読取光の出射部及び受光素子への入射部には、レンズが設けられている。発光素子と受光素子は、副走査方向に並んで配設されている。その結果、読取センサ２２は、キャリッジ６の移動速度変動による影響を低減させた状態で、調整パターンを検出することができる。

そして、画像形成装置１は、制御部１００、記録ヘッド２０等を搭載するキャリッジ６、主走査モータ１０、エンコーダセンサ２１、ロータリエンコーダ２０１、副走査モータ２０２、送給モータ２０３、排出モータ２０４、画像読取部２０５及び操作表示部２０６等を備えている。画像形成装置１は、上記の他に、維持機構部１２を駆動する維持回復モータ、該駆動モータを駆動するための回復系駆動部、各種のソレノイド類を駆動するソレノイド類駆動部電磁クラック類などを駆動するクラッチ駆動部等を備えている。さらに、画像形成装置１は、制御部１００に、その他の各種センサの検出信号等も入力される。

制御部１００は、主制御部１０１、外部Ｉ／Ｆ１０２、ヘッド駆動制御部１０３、ヘッド回転制御部１０４、主走査駆動部１０５、副走査駆動部１０６、送給駆動部１０７、排出駆動部１０８及びスキャナ制御部１０９等を備えている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）１１４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１１５及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１１６等を搭載している。

主制御部１０１は、ＲＯＭ１１２内に画像形成装置１としての基本プログラム及び画像形成プログラム等のプログラム及び必要なデータが格納されている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（制御プロセッサ）１１１が、ＲＯＭ１１２内のプログラムに基づいて、ＲＡＭ１１３をワークメモリとして利用して、画像形成装置１の各部を制御して、画像形成装置１としての基本処理を実行するとともに、画像を形成する画像形成処理を実行する。

ＮＶＲＡＭ１１４は、画像形成装置１の電源がオフの場合にも記憶しておくべきデータがＣＰＵ１１１の制御下で格納され、また、読み出される。

ＡＳＩＣ１１５は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等の画像処理を行ない、ＦＰＧＡ１１６は、画像形成装置１全体を制御するための入出力信号を処理する。

すなわち、画像形成装置１は、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory ）、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＷ（Compact Disc Rewritable ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＭＯ（Magneto-Optical Disc）等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている画像を形成する画像形成方法（液体吐出方法）を実行する画像形成プログラムを読み込んでＲＯＭ１１２等に導入することで、画像形成方法を実行する画像形成装置として構築されている。この画像形成プログラムは、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向ブログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムであり、記録媒体に格納して頒布することができる。

なお、本実施形態では、ＣＰＵ１１１が主に画像形成処理を行うが、画像形成処理の一部または全ての処理をＦＰＧＡ１１６やＡＳＩＣ１１５等のＬＳＩ(LargeScale Integration）が行ってもよい。また、以下の説明では、これらを含む主制御部１０１が画像形成処理を行うものとして説明する。

外部Ｉ／Ｆ１０２は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークや専用線等の通信線によって他の機器と主制御部１０１との通信のインターフェイスを行ない、外部装置からのデータを主制御部１０１に送出する。また、外部Ｉ／Ｆ１０２は、主制御部１０１が生成したデータを外部装置に出力する。この外部Ｉ／Ｆ１０２は、脱着可能な記憶媒体が装着可能であり、プログラムが記憶媒体に記憶された状態や、外部からの通信装置を介して配信される。

ヘッド駆動制御部１０３は、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋのそれぞれのインク吐出の有無、吐出する場合のインク滴吐出タイミング及び吐出量を制御して、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋに被記録部材Ｐ上へ画像を記録させる吐出タイミング制御部として機能する。

ヘッド駆動制御部１０３は、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを駆動制御するためのヘッドデータ生成配列変換用ＡＳＩＣ（ヘッドドライバ）を有し、印刷データ（ディザ処理などが施されたドットデータ）に基づき、インク滴の有無とインク滴の大きさを示す駆動波形の駆動信号を生成して、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋに供給する。記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋは、各記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋのノズル毎にスイッチを有しており、駆動信号に基づいてオン／オフすることで、印刷データにより指定される被記録部材Ｐの位置に指定されるサイズのインク滴を着弾させる。なお、ヘッド駆動制御部１０３のヘッドドライバは、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋ側に設けられていてもよいし、ヘッド駆動制御部１０３と記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋが一体構成となっていてもよい。また、ヘッド駆動制御部１０３は、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋの駆動を制御して、調整パターンも被記録部材Ｐに記録させる。

ヘッド回転制御部１０４は、キャリッジ６に設けられたヘッド回転駆動部２４を制御して、記録ヘッド２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋを主走査方向において液体の吐出方向に対して回転（傾斜）させて所望の回転角度に制御する回転制御部として機能する。

図４は、ヘッド回転駆動部２４の概略構成図である。図４に示す記録ヘッド２０およびヘッド回転駆動部２４は、キャリッジ６に設けられているが、図４においてキャリッジ６の図示は省略している。

なお、ヘッド回転駆動部２４は、記録ヘッド２０を吐出方向に対して、所定の角度範囲で回転可能に変位させるものであればよく、ヘッド回転駆動部２４の構成は、以下に説明する例に限られるものではない。また、本実施形態では、ヘッド回転駆動部２４は、キャリッジ６内に設けられた記録ヘッド２０を所定の角度範囲で回転させる機構部であるが、キャリッジ６自体を所定の角度範囲で回転させることで、これに設けられた記録ヘッド２０を所定の角度範囲で回転させるものであっても、キャリッジ６内において、記録ヘッド２０を所定の角度範囲で回転させるものであってもよい。

ヘッド回転駆動部２４は、支持部材２５、ステッピングモータ２６、回転部材２７、および回転軸２８からなる。記録ヘッド２０は、その一端側が回転部材２７に固設されているとともに、回転部材２７は回転軸２８を介して支持部材２５に連結されている。これにより、回転部材２７は支持部材２５に対して回転可能に構成されている。また、支持部材２５には、駆動手段としてのステッピングモータ２６が取り付けられており、ステッピングモータ２６の回転量はヘッド回転制御部１０４により制御される。

回転部材２７の側面はギア形状を有しており、ステッピングモータ２６に設けられたギアと噛み合うことで、ステッピングモータ２６の回転により回転部材２７が回転し、これにより、記録ヘッド２０を所定の回転角度に変更可能となっている。

また、支持部材２５は、図４では図示しないキャリッジ６に固設され、キャリッジ６とともに、主ガイドロッド４に指示されたキャリッジ６が移動することで、主走査方向に移動する。

主走査駆動部１０５は、いわゆるモータドライバであり、主制御部１０１の制御下で、キャリッジ６を主走査方向に移動走査する主走査モータ１０を駆動する。したがって、主走査駆動部１０５及び主走査モータ１０等は、全体として、走査部として機能している。

主制御部１０１には、エンコーダシート１５を読み取るエンコーダセンサ２１からの読取結果信号が入力され、主制御部１０１は、この読取結果信号に基づいて、キャリッジ６の主走査方向の位置を検出する。そして、主制御部１０１は、主走査駆動部１０５を介して主走査モータ１０を駆動制御することで、キャリッジ６を主走査方向に意図する位置へ往復移動させる。

副走査駆動部１０６は、いわゆるモータドライバであり、被記録部材Ｐを搬送する副走査モータ２０２を駆動する。

主制御部１０１には、副走査モータ２０２の回転を検出するロータリエンコーダ２０１からの検出信号（パルス）が入力される。主制御部１０１は、この検出信号に基づいて被記録部材Ｐの副走査方向の移動量、すなわち、媒体送り量を検出し、副走査駆動部１０６を介して副走査モータ２０２を駆動制御することで搬送ローラを介して被記録部材Ｐの搬送制御を行う。

したがって、副走査駆動部１０６、副走査モータ２０２及び搬送ローラ等は、全体として、被記録部材Ｐを搬送する搬送部として機能している。

送給駆動部１０７は、送給トレイから被記録部材Ｐを送給する送給モータ２０３を駆動する。

排出駆動部１０８は、画像の記録（画像形成）された被記録部材Ｐを排出トレイ上に排出する排出ローラを駆動する排出モータ２０４を駆動する。なお、排出駆動部１０８は、副走査駆動部１０６により代用してもよい。

スキャナ制御部１０９は、画像読取部２０５の駆動動作を制御する。画像読取部２０５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用したイメージスキャナ等が用いられている。画像読取部２０５は、原稿を走査して、原稿の画像を所定の解像度で読み取って、スキャナ制御部１０９に出力する。

操作表示部２０６は、画像形成装置１に各種動作をさせるのに必要な各種キーを備えるとともに、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のランプを備えている。操作表示部２０６は、操作キーから、画像形成装置１に各種機能動作処理を行わせるための各種操作が行われると、操作内容を主制御部１０１に渡す。また、操作表示部２０６は、主制御部１０１から渡される表示情報、すなわち、操作キーから入力された命令内容や画像形成装置１からユーザに通知する各種情報を、ディスプレイに表示させる。また、操作表示部２０６は、画像形成処理に必要な各種設定操作が行われる。

そして、主制御部１０１は、ヘッド駆動制御部１０３を介して記録ヘッド２０を駆動して被記録部材Ｐ上に画像を形成させる。主制御部１０１は、この記録ヘッド２０の駆動に際して、後述するように、ヘッド回転制御部１０４がヘッド回転駆動部２４を制御することで変化する記録ヘッド２０の回転角度と、記録ヘッド２０の複数のノズル間の距離と、に応じて、ヘッド駆動制御部１０３を介して記録ヘッド２０の駆動タイミングを調整する。

（液体吐出制御）
次に、図５および図６を参照して、記録ヘッド２０から被記録部材Ｐへ吐出する液体（液滴）の着弾位置について説明する。

図５は、記録ヘッド２０から表面に凹凸のない被記録部材Ｐに対し、液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。図６は、記録ヘッド２０から表面に凹凸のある被記録部材Ｐに対し、液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。

図５に示すように、記録ヘッド２０は主走査方向に、記録ヘッド２０（キャリッジ６）の所定の走査速度（搬送速度ともいう、速度Ｖｘ）で移動しながら、液体を所定の速度（速度Ｖ１）で、Ｚ方向に被記録部材Ｐに対して垂直に吐出する。このとき、液体の速度Ｖｄは、慣性による記録ヘッド２０と同じ速度成分（速度Ｖｘ）と、ノズル面に対して垂直の速度成分（速度Ｖ１）を合成したものとなる。

ここで、図５に示すように、被記録部材Ｐの表面に凹凸がない場合、すなわち、記録ヘッド２０と被記録部材Ｐとの距離が記録ヘッド２０の主走査中に均一である場合、記録ヘッド２０から吐出される液体が被記録部材Ｐに着弾するまでの飛翔時間が一定となる。この場合、液体の吐出位置からのＸ方向の移動量は計算により算出することすることができる。よって、このＸ方向の移動量を考慮した吐出タイミングを制御することで、所望の位置に液体を着弾させることが可能である。

画像形成装置１では、通常、インクミストなどの画像品質の劣化を発生せずに液体を被記録部材Ｐに着弾させることが可能な記録ヘッド２０と被記録部材Ｐとのギャップ距離の適正範囲を規定しており、この適正範囲は、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。そして、被記録部材Ｐの表面に凹凸がある場合であっても、凹凸が上記のギャップ距離の適正範囲内である場合、インクミストなどを生じさせることなく液体を被記録部材Ｐに対し着弾させることが可能である。

しかしながら、被記録部材Ｐの表面に凹凸がある場合は、図６に示すように、記録ヘッド２０からの液体の主走査方向における吐出位置によって、記録ヘッド２０と被記録部材Ｐとのギャップ距離が異なることとなる。すなわち、液体が主走査方向においてどの位置で吐出されたかによって、液体の飛翔時間、飛翔距離が異なることとなる。そのため、単に、Ｘ方向の移動量を考慮した吐出タイミングの制御では、所望の位置に液体を着弾させることができないこととなる。

これに対し、凹凸の距離を測定し、等距離になるように記録ヘッド２０または被記録媒体Ｐを移動させることや、距離に応じて吐出タイミングを変更することが考えられる。

しかしながら、凹凸の距離を測定し、等距離になるように記録ヘッド２０または被記録媒体Ｐを移動させる方式では、記録ヘッド２０は複数のノズルを有するため、ヘッドサイズ以下の凹凸に対しては、全てのノズルのギャップ距離を等距離にすることができない。また、Ｚ方向での記録ヘッド２０または被記録媒体Ｐの移動制御が必須となるため、制御が複雑化するとともに、印刷速度も低下してしまう。また、凹凸の距離を測定し、距離に応じて吐出タイミングを変更する方式では、記録ヘッド２０からの液体の吐出周期が一定とならないために、吐出特性が安定せず印刷品質の低下が発生してしまう。

そこで、本実施形態に係る液体を吐出する装置（画像形成装置１）は、複数のノズル列を有し、液体を吐出する記録ヘッド（記録ヘッド２０）と、記録ヘッドを主走査方向に走査させる走査部（主走査駆動部１０５、主走査モータ１０等）と、記録ヘッドの走査速度に基づいて回転角度を決定する回転制御部（ヘッド回転制御部１０４）と、記録ヘッドを回転角度に基づいて回転させる回転駆動部（ヘッド回転駆動部２４）と、回転角度と複数のノズル列間の距離とに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御する吐出タイミング制御部（ヘッド駆動制御部１０３）と、を備えるものである。

図７は、本実施形態に係る画像形成装置１において、ヘッド回転制御部１０４がヘッド回転駆動部２４を制御して、ヘッド回転駆動部２４により記録ヘッド２０を回転させて、表面に凹凸のある被記録部材Ｐに対し、液体を吐出する際の着弾位置の説明図である。

図６に示したように、表面に凹凸のある被記録部材Ｐに対し、液体を吐出する際、本実施形態に係る画像形成装置１では、図７に示すように、ヘッド回転駆動部２４により、記録ヘッド２０を主走査方向における記録ヘッド２０の進行方向とは反対側に向けて、Ｚ方向に対し角度θ分回転させることで、記録ヘッド２０のノズル面をＺ方向に対し角度θ分回転させている。ここで、角度θは、ｓｉｎθ＝−Ｖｘ／Ｖ１となる角度である。

このように、ヘッド回転駆動部２４により記録ヘッド２０を角度θ分回転させた状態で走査し、液体を速度Ｖ１で吐出することで、ＶｄのＸ方向の速度は、Ｖｘ−Ｖｄｓｉｎθ＝０となるため、記録ヘッド２０の走査による慣性力が打ち消され、吐出位置からＺ方向に向けて垂直に飛翔させることができる。

このようにヘッド回転駆動部２４により、記録ヘッド２０の走査速度に応じて、記録ヘッド２０の回転角度を制御することにより、被記録部材Ｐの表面に凹凸があって、液体の飛翔時間が異なる場合においても、Ｘ方向の移動量の影響を打ち消すことで、所望の位置に液体を着弾させることが可能となり、着弾位置ずれを生じさせず、印刷品質が低下してしまうことを防ぐことが可能となる。

ここで、記録ヘッド２０を走査しながら吐出するシリアル方式の画像形成装置１においては、記録ヘッド２０を往復動作の往路または復路の一方で液体を吐出する印字方式（単方向印字）と、記録ヘッド２０を往復動作の往路および復路の双方で液体を吐出する印字方式（双方向印字）が知られている。双方向印字とすることで、印刷速度を向上させることができる。また、要求される印刷品質に応じて、記録ヘッド２０の主走査速度を変更可能な画像形成装置１も知られている。

上記図７に示す例において、単方向印字、かつ、記録ヘッド２０の主走査速度Ｖｘが固定の場合、角度θは一意に決定される。しかしながら、双方向印字の場合、および／または、記録ヘッド２０の主走査速度を変更する場合は、それに応じて、ヘッド回転駆動部２４による記録ヘッド２０の回転角度の変更制御が必要となる。

図８は、本実施形態に係る画像形成装置１において、記録ヘッド２０の往復の走査で液体を吐出する双方向印字の場合の着弾位置の説明図である。例えば、図８に示すように、復路でも印字を行う場合、ヘッド回転駆動部２４により、記録ヘッド２０を主走査方向における記録ヘッド２０の進行方向とは反対側（往路とは反対方向）に向けて、Ｚ方向に対し角度φ分回転させることで、記録ヘッド２０のノズル面を回転させている。ここで、角度φは、ｓｉｎφ＝−Ｖｘ／Ｖ１となる角度である。

したがって、記録ヘッド２０のセットポジションから双方向印字を行う場合は、往路で角度θ分セットポジション側に記録ヘッド２０を傾ける制御をするとともに（図７）、復路では、角度φ分セットポジションから離れる側に記録ヘッド２０を傾ける制御を行う（図８）ことで、双方向印字の場合も、記録ヘッド２０の走査方向の移動量の影響を打ち消すことで、所望の位置に液体を着弾させることが可能となり、印刷品質が低下してしまうことを防ぐことが可能となる。

また、記録ヘッド２０の主走査速度を変更制御する場合は、主走査速度の変更に応じて、Ｖｘの値が変動するため、同様に、ヘッド回転駆動部２４により、回転角度を変更制御する。

図９は、記録ヘッド２０に設けられる複数のノズル列の間隔と回転角度との関係について説明する説明図である。上述のように、キャリッジ６に搭載されている記録ヘッド２０は、複数のノズル列を有している。２列のノズル列（ノズル列Ａ、ノズル列Ｂ）を有する記録ヘッド２０を例に以下説明する。

図９（Ａ）に示すように、ノズル列Ａとノズル列Ｂとは、Ｘ方向に所定の間隔（ノズル列間距離ｄｎ）を有して配置されている。このノズル列間距離ｄｎは、印刷ドット間隔の整数倍で設定されており、ノズル列Ａとノズル列Ｂの吐出タイミングを同じにすることで、Ｘ方向に等間隔に液体を着弾することができる。

しかしながら、本実施形態に係る画像形成装置１のように、記録ヘッド２０を回転させる場合は、ノズル列Ａとノズル列ＢとのＸ方向での間隔が変化してしまう。

すなわち、図９（Ｂ）に示すように、角度θ分傾けた場合は、Ｘ方向でのノズル列間距離は、ｄｎｃｏｓθとなる。このため、ドット間隔の整数倍として設定された間隔とは異なってしまうこととなる。このため、ノズル列Ａとノズル列Ｂとの吐出タイミングを同じにすると、Ｘ方向に等間隔に液体を着弾させることができず、印刷品質が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１では、記録ヘッド２０が回転することにより、Ｚ方向において被記録部材Ｐとの距離が離れることとなるノズル列からの液体の吐出タイミングを遅らせる制御を併せて実行している。すなわち、ノズル列Ａに対してノズル列Ｂの吐出タイミングを遅らせる必要があり、主走査速度Ｖｘ、回転角度θ、ノズル列間距離ｄｎに対して、Ｘ方向でのノズル列間距離がｄｎ（１−ｃｏｓθ）小さくなるため、ノズル列Ｂの吐出タイミングをｄｎ（１−ｃｏｓθ）／Ｖｘ、遅らせる制御を実施するものである。

ここでは、２列のノズル列（ノズル列Ａ、ノズル列Ｂ）を有する記録ヘッド２０を例に、一方のノズル列からの吐出タイミングを遅らせる例を説明したが、ノズル列ごとの吐出タイミングの制御は、これに限るものではないのは勿論である。例えば、一方のノズル列からの吐出タイミングを遅らせて、他方のノズル列からの吐出タイミングを早める制御や、一方のノズル列からの吐出タイミングを早めて、他方のノズル列からの吐出タイミングを変化させない制御等としてもよい。また、本実施形態では、ノズル列が２列の場合を例に説明したが、３列以上のノズル列を有する記録ヘッド２０にも同様に適用可能であることは勿論である。

また、複数のノズル列を有する記録ヘッド２０を用いて、双方向印字をする場合は、往路と復路で、ヘッド回転駆動部２４により記録ヘッド２０の回転角度の変更制御をすることに併せて、変更した回転角度に応じて、ヘッド駆動制御部１０３にて吐出タイミングの制御をするものである。記録ヘッド２０の走査速度を変化させる場合も同様である。

以上説明した本実施形態に係る画像形成装置１によれば、複数のノズル列を有する記録ヘッド２０を所定の回転角度で傾けて液体を吐出する場合においても、各ノズル列から吐出した液体を、目標位置置に着弾させることが可能となり、印刷品質を向上させることができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

例えば、上記の実施形態では、プラテン１４上を、副走査方向に搬送される被記録部材Ｐにインクを吐出することで、被記録部材Ｐに画像を記録する例を説明したが、被記録部材Ｐの形状、態様に応じて、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の少なくともいずれかに移動可能なステージを設け、ステージを移動させつつ記録ヘッド２０からインクを吐出するものであってもよい。また、ステージを回転可能とするものであってもよい。

「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

また、「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

１ 画像形成装置
２ 本体筐体
２ａ，２ｂ 側板
３ 本体フレーム
４ 主ガイドロッド
５ 副ガイドロッド
６ キャリッジ
６ａ 連結片
７ タイミングベルト
８ 駆動プーリ
９ 従動プーリ
１０ 主走査モータ
１１ カートリッジ部
１２ 維持機構部
１３ カバー
１４ プラテン
１５ エンコーダシート
２０（２０ｙ，２０ｍ，２０ｃ，２０ｋ） 記録ヘッド
２１ エンコーダセンサ
２２ 読取センサ
２４ ヘッド回転駆動部
２５ 支持部材
２６ ステッピングモータ
２７ 回転部材
２８ 回転軸
１００ 制御部
１０１ 主制御部
１０２ 外部Ｉ／Ｆ
１０３ ヘッド駆動制御部
１０４ ヘッド回転制御部
１０５ 主走査駆動部
１０６ 副走査駆動部
１０７ 送給駆動部
１０８ 排出駆動部
１０９ スキャナ制御部
１１１ ＣＰＵ
１１２ ＲＯＭ
１１３ ＲＡＭ
１１４ ＮＶＲＡＭ
１１５ ＡＳＩＣ
１１６ ＦＰＧＡ
２０１ ロータリエンコーダ
２０２ 副走査モータ
２０３ 送給モータ
２０４ 排出モータ
２０５ 画像読取部
２０６ 操作表示部
Ｐ 被記録部材

特許第５０１６５０９号公報 特開２００２−３０７７７３号公報

Claims (5)

1. 複数のノズル列を有し、液体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走査させる走査部と、
   前記記録ヘッドの走査速度に基づいて回転角度を決定する回転制御部と、
   前記記録ヘッドを前記回転角度に基づいて回転させる回転駆動部と、
   前記回転角度と前記複数のノズル列間の距離とに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御する吐出タイミング制御部と、を備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記吐出タイミング制御部は、
   前記記録ヘッドが回転することにより生じる主走査方向での前記複数のノズル列間の距離の変化に基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。
3. 前記吐出タイミング制御部は、
   前記記録ヘッドが回転することにより、液体の吐出方向において、液体が着弾する被記録部材との距離が離れるノズル列からの液体の吐出タイミングを遅らせることを特徴とする請求項１または２に記載の液体を吐出する装置。
4. 前記記録ヘッドは、主走査方向の往路と復路で液体を吐出するものであって、
   前記回転制御部は、前記往路と前記復路でそれぞれ前記回転角度を決定するとともに、
   前記吐出タイミング制御部は、前記往路と前記復路でそれぞれ前記回転角度と前記複数のノズル列間の距離とに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の液体を吐出する装置。
5. 複数のノズル列を有する記録ヘッドからの液体吐出方法であって、
   前記記録ヘッドを主走査方向に走査させる走査工程と、
   前記記録ヘッドの走査速度に基づいて回転角度を決定するとともに、前記記録ヘッドを前記回転角度に基づいて回転させる回転制御工程と、
   前記回転角度と前記複数のノズル列間の距離とに基づいて、少なくとも一方のノズル列から吐出されるタイミングを制御する吐出タイミング制御工程と、を備えることを特徴とする液体吐出方法。

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