JP7363623B2 - 液体を吐出する装置、液体を吐出するシステムおよび液体を吐出する方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する装置、液体を吐出するシステムおよび液体を吐出する方法に関するものである。

従来、プリントヘッドからインクを吐出する、いわゆるインクジェット方式によって画像形成等を行う方法が知られている。

例えば、搬送ローラのエンコーダの値に基づいたタイミングで被搬送物表面のパターンをカメラで撮影し、搬送量のずれを算出して、インクの吐出タイミングを補正する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、従来の技術では、被搬送物の搬送ローラに対する滑り等で搬送量のずれ量が増加すると、カメラの撮影範囲外となり補正できないことが課題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送量のずれ量が増加した場合でも、インクの吐出タイミングを補正することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、長尺状の被搬送物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物の搬送量を検出する第一の検出手段と、前記被搬送物の搬送経路上に並んで配置され、前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物にインクを吐出する複数のプリントヘッドと、前記第一の検出手段によって検出された前記被搬送物の搬送量に基づいて、前記インクの吐出タイミングを決定する吐出制御手段と、前記搬送経路の近傍に設置され、前記被搬送物の表面パターンを検出する第二の検出手段と、前記第二の検出手段によって検出された前記被搬送物の表面パターンを相関演算することにより、前記被搬送物の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段によって算出された前記被搬送物の移動量に基づいて、前記第二の検出手段が前記被搬送物の表面パターンを検出する際の検出タイミングを算出する検出タイミング算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、搬送量のずれが増加した場合でも、インクの吐出タイミングを補正することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態の液体を吐出するシステムの構成図である。 図２は、実施の形態の液体を吐出する装置の構成図である。 図３は、被搬送物の移動量の算出方法を説明するための図である。 図４は、従来の表面パターン検出の問題点を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、液体を吐出する装置、液体を吐出するシステムおよび液体を吐出する方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施の形態に係る液体を吐出するシステムの一例を示す図である。液体を吐出するシステムは、例えば同図に示すような画像形成システム１００である。この画像形成システム１００は、液体を吐出する装置としての画像形成装置１１０を備えている。

画像形成装置１１０は、具体的には、ローラ１３０によって搬送される被搬送物の一例であるウェブ１２０上に、インクを吐出する動作を行うプロジェクション・プリンタである。ウェブ１２０は、巻き取り可能な長尺状かつロール状の紙等からなる連続用紙印刷媒体である。

実施の形態における「インク」は、例えば水溶性インクや油性塗料等のマーキング流体のことを示している。画像形成装置１１０には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）等のカラーインクを塗布するインクジェットプリンタが含まれる。

ローラ１３０は、一つまたは複数設けられ、ウェブ１２０が画像形成システム１００を通って搬送される際に、ウェブ１２０の位置決めおよび張力調整を行う。なお、画像形成システム１００では、両面印刷を行う場合、画像形成装置１１０を二台使用し、二台の間にターンバーを設定してウェブ１２０の表裏を逆転させながら両面印刷を行う。本実施の形態においても、画像形成装置１１０を二台使用し、一台目で表面の印刷を、二台目で裏面の印刷を行うことを想定して説明を行う。

図２は、画像形成装置１１０の構成例を示す図である。画像形成装置１１０は、印刷媒体であるウェブ１２０に画像を形成する動作を行うシステム、構成部分またはデバイスを備えている。画像形成装置１１０は、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄと、搬送ローラ２２０，２３０と、エンコーダ２４０と、コントローラ５２０と、センサ５３０Ａ～５３０Ｄと、を備えている。なお、以下の説明では、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄを総称する場合は「プリントヘッド２１０」と表記し、センサ５３０Ａ～５３０Ｄを総称する場合は「センサ５３０」と表記する。

プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄは、ウェブ１２０の搬送経路上に並んで配置されており、搬送ローラ２２０，２３０によって搬送されるウェブ１２０にインクを吐出する。プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄは、それぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂ）のうちの一つのカラー・プレーンとして機能する。

プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄのそれぞれの下側には、搬送方向においてプリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄのそれぞれを挟むように、複数の搬送ローラ２２０が配置されている。複数の搬送ローラ２２０は、長尺状のウェブ１２０を搬送するための搬送手段である。このような複数の搬送ローラ２２０を備えることにより、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄの直下における用紙のばたつきが抑制される。

プリントヘッド２１０Ａの上流側に配置された搬送ローラ２３０の回転軸には、エンコーダ２４０が設けられている。このエンコーダ２４０は、搬送ローラ２２０によって搬送されるウェブ１２０の搬送量を検出するための第一検出手段である。ウェブ１２０が搬送されると、搬送ローラ２３０が回転することにより、ウェブ１２０の搬送量を示すエンコーダ信号が生成される。そして、後記するコントローラ５２０において、このエンコーダ信号に基づいて、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングが制御される。

センサ５３０Ａ～５３０Ｄは、搬送ローラ２２０，２３０によって搬送されるウェブ１２０の移動量（ずれ量）を検出するための第二の検出手段である。センサ５３０Ａ～５３０Ｄは、ウェブ１２０の位置を非接触で検出することが可能なシステム、構成部分またはデバイスを備えている。このセンサ５３０Ａ～５３０Ｄは、例えばＬＥＤ、ＣＣＤカメラまたはその他の検出デバイスによる構成される。センサ５３０Ａ～５３０Ｄは、ウェブ１２０の搬送経路の近傍であって、搬送ローラ２３０の直後に設置されている。また、センサ５３０Ａ～５３０Ｄは、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄごとに配置されている。

センサ５３０Ａ～５３０Ｄは、ウェブ１２０の表面（陰影）パターンを検出し、当該表面パターンに基づいてウェブ１２０の位置を検出してもよく、あるいは上流側のプリントヘッド２１０によって作られたマークを検出し、当該マークに基づいてウェブ１２０の位置を検出してもよい。また、センサ５３０は、図２に示すように複数の５３０Ａ～５３０Ｄを組み合わせることにより検出精度を向上させてもよく、あるいは一台のセンサ５３０のみを設置してもよい。

画像形成システム１００では、ウェブ１２０の両面に印刷を行うために、表面用と裏面用の二台の画像形成装置１１０を使用する。この場合、各画像形成装置１１０では、センサ５３０Ａ～５３０Ｂと、一周ごとにエンコーダ信号が出力されるエンコーダ２４０が設けられた搬送ローラ２３０とで、基準となるインクの吐出タイミングが生成される。

コントローラ５２０は、例えばカスタム回路として、関連付けられたプログラム・メモリに記憶されたプログラムされた命令を実行するプロセッサとして、あるいはそれらの特定の組み合わせとして実現される。コントローラ５２０は、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングを決定する吐出制御手段、ウェブ１２０の移動量（ずれ量）を算出する移動量算出手段、センサ５３０Ａ～５３０Ｄによるウェブ１２０の表面パターンの検出タイミングを算出する検出タイミング算出手段、ウェブ１２０の表面パターンに対して画像補正を行う画像補正手段、として機能する。

コントローラ５２０は、センサ５３０Ａ～５３０Ｄの検出結果から算出されるウェブ１２０の移動量に基づいて、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングを制御する。コントローラ５２０は、例えば最も上流のセンサ５３０Ａで検出したパターンと、その下流側のセンサ５３０Ｂで検出したウェブ１２０の表面パターンとを比較することにより、ウェブ１２０の移動量を算出する。そして、コントローラ５２０は、ウェブ１２０がある規定量だけ移動したタイミングに基づいて、プリントヘッド２１０Ａにおけるインクの吐出タイミングを生成する。また、コントローラ５２０は、プリントヘッド２１０Ａにおけるインクの吐出タイミングを算出すると同時に、ウェブ１２０の移動量を積算する。そして、コントローラ５２０は、ウェブ１２０の移動量が、各プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄ間の距離に到達した時点で、プリントヘッド２１０Ｂ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングを生成する。

ここで、各プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄは、エンコーダ２４０が配置された搬送ローラ２３０の周長の整数倍の位置に配置されており、搬送ローラ２３０の回転周期に同期した搬送ローラ偏心によるズレがキャンセルされる。また、プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄのメカニカルな位置ずれが発生する場合、印刷開始前に実施するテストプリントの結果からインクの吐出タイミングを補正してキャンセルするのが通常である。しかし、インクを吐出するプリントヘッド２１０直下のウェブ１２０の位置とエンコーダ信号から算出された位置とには、搬送ローラ２２０，２３０の熱膨張、ウェブ１２０と搬送ローラ２２０，２３０間の滑り、ウェブ１２０自体の伸び等が要因となり、ずれが発生する場合がある。その場合、各プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄで吐出されるインクは、実際には、ウェブ１２０上では狙いの位置からずれた位置に着弾することとなる。

そこで、本実施の形態では、各センサ５３０Ａ～５３０Ｄの検出結果から算出されたウェブ１２０の移動量を用いて、エンコーダ２４０のエンコーダ信号（ウェブ１２０の搬送量）を補正することにより、各プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングを決定する。これにより、上流側のプリントヘッド２１０のインク吐出による用紙伸縮の影響を補正することが可能となる。

また、コントローラ５２０は、対象のプリントヘッド２１０の近傍およびその一つ前のプリントヘッド２１０の近傍に配置された、センサ５３０の検出結果から算出されたウェブ１２０の移動量を用いて、エンコーダ２４０のエンコーダ信号（ウェブ１２０の搬送量）を補正することにより、各プリントヘッド２１０Ａ～２１０Ｄにおけるインクの吐出タイミングを決定する。これにより、対象のプリントヘッド２１０の一つ前のプリントヘッド２１０のインク吐出によって用紙の伸縮が発生した場合、即座に補正を行うことが可能となる。

図３は、ウェブ１２０の移動量の具体的な算出方法を説明するための図である。コントローラ５２０は、センサ５３０によって検出されたウェブ１２０の表面パターンを相関演算することにより、ウェブ１２０の移動量を算出する。すなわち、コントローラ５２０は、センサ５３０が検出したウェブ１２０の表面パターンと、その上流側のセンサ５３０が検出したウェブ１２０の表面パターンとを相関演算することにより、表面パターンの移動量を算出する。そして、コントローラ５２０は、例えば下記式（１）に示すように、算出した表面パターンの移動量を累積することにより、ウェブ１２０の移動量を算出する。なお、下記式（１）において、Ｌはウェブ１２０の移動量、ｌ_ｎは表面パターンの移動量である。

図４は、従来の表面パターン検出の問題点を説明するための図である。従来の画像形成システムでは、エンコーダ２４０によって検出された値、すなわちエンコーダ信号に基づいて、センサ５３０がウェブ１２０の表面パターンを検出する際の検出タイミングを決定していた。また、センサ５３０による検出可能範囲は、通常は１ｍｍ×１ｍｍ程度の範囲に限定されている。

そのため、図４の左列に示すように、例えば上流側のセンサ５３０Ａで検出した表面パターンと、下流側のセンサ５３０Ｂで検出した表面パターンとのずれ量が、予め定めた閾値以内であれば、センサ５３０Ａで検出した表面パターンをセンサ５３０Ｂでも検出可能であった。一方、同図右列に示すように、例えば上流側のセンサ５３０Ａで検出した表面パターンと、下流側のセンサ５３０Ｂで検出した表面パターンとのずれ量が、予め定めた閾値を超える場合、センサ５３０Ａで検出した表面パターンをセンサ５３０Ｂでも検出することは不可能であった。従って、従来の画像形成システムでは、ウェブ１２０の移動量（ずれ量）が増加すると、エンコーダ信号に基づく吐出タイミングを補正することができないという問題があった。

そこで、本実施の形態では、センサ５３０Ａ～５３０Ｄの検出結果から算出されたウェブ１２０の移動量に基づいて、センサ５３０がウェブ１２０の表面パターンを検出する際の検出タイミングを算出する。すなわち、コントローラ５２０は、従来のエンコーダ信号に代えて、センサ５３０Ａ～５３０Ｄの検出結果から算出したインクの吐出タイミングを、センサ５３０による検出タイミングとして用いる。これにより、ウェブ１２０の搬送ローラ２２０，２３０に対するずれや、用紙の伸縮等に起因する搬送量のずれ量を反映させた、実際の搬送量に合わせたタイミングでウェブ１２０の表面パターンを検出することが可能となる。そのため、従来の画像形成システムのように、ウェブ１２０の搬送量のずれ量が増加して、エンコーダ信号に基づく吐出タイミングを補正することができないという問題も生じなくなる。

ここで、コントローラ５２０は、センサ５３０Ａ～５３０Ｄによって検出されたウェブ１２０の表面パターンに対して、当該ウェブ１２０の種類に応じた画像補正を行ってもよい。センサ５３０Ａ～５３０Ｄによって検出されたウェブ１２０の表面パターンは、ウェブ１２０の種類（紙種）によってコントラスト等が変化するため、ウェブ１２０の種類に応じて画像補正を行うことにより、相関演算における画像の比較をより精度よく行うことができる。

また、コントローラ５２０は、吐出タイミングを決定する際に、ウェブ１２０の搬送量の補正量（ウェブ１２０の表面パターンから算出した移動量）が、予め定めた一定値を超えた場合、補正量に対して移動平均処理を行ってもよい。これにより、表面パターンの誤検出が発生した際の影響を抑えることが可能となる。

また、コントローラ５２０は、吐出タイミングを決定する際に、ウェブ１２０の搬送量の補正量（ウェブ１２０の表面パターンから算出した移動量）が、予め定めた一定値を超えた場合、オペレータに通知してもよい。これにより、搬送ローラ２２０，２３０の不具合を早期に発見し、対策を講じることが可能となる。

また、コントローラ５２０は、吐出タイミングを決定する際に、ウェブ１２０の搬送量の補正量（ウェブ１２０の表面パターンから算出した移動量）が、予め定めた一定値を超えた場合、システムを停止してもよい。これにより、搬送ローラ２２０，２３０の不具合による印刷品質低下が発生するような事態においても、システムを停止して、損紙を削減することが可能となる。

また、コントローラ５２０は、例えばインクの飛散によるセンサ５３０Ａ～５３０Ｄの汚れ等が原因で、センサ５３０Ａ～５３０Ｄが検出するウェブ１２０の表面パターンの明度が、予め定めた一定値を下回った場合、オペレータに通知してもよい。これにより、インクの飛散によるセンサ５３０Ａ～５３０Ｄの汚れによって表面パターンの検出が不可能となる前に、対策を講じることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、搬送量のずれが増加した場合でも、インクの吐出タイミングを補正することができる。すなわち、本発明では、ウェブ１２０の表面パターンから算出した移動量に基づいて、インクの吐出タイミングおよび表面パターンの検出タイミングを補正する。このように、ウェブ１２０の表面パターンの検出タイミングを、一定搬送量ごとに搬送ローラ２３０のエンコーダ２４０から出力されるエンコーダ信号に基づいて決定するのではなく、前回検出した表面パターンによって補正した吐出タイミングに基づいて決定することにより、実際の搬送量に合わせたタイミングで表面パターンを検出することが可能となる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１００ 画像形成システム
１１０ 画像形成装置
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ，２１０Ｄ プリントヘッド
２２０，２３０ 搬送ローラ
２４０ エンコーダ
５２０ コントローラ
５３０，５３０Ａ，５３０Ｂ，５３０Ｃ，５３０Ｄ センサ

特開２０１８－１０３５０２号公報

Claims (10)

1. 長尺状の被搬送物を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物の搬送量を検出する第一の検出手段と、
   前記被搬送物の搬送経路上に並んで配置され、前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物にインクを吐出する複数のプリントヘッドと、
   前記第一の検出手段によって検出された前記被搬送物の搬送量に基づいて、前記インクの吐出タイミングを決定する吐出制御手段と、
   前記搬送経路の近傍に設置され、前記被搬送物の表面パターンを検出する第二の検出手段と、
   前記第二の検出手段によって検出された前記被搬送物の表面パターンを相関演算することにより、前記被搬送物の移動量を算出する移動量算出手段と、
   前記移動量算出手段によって算出された前記被搬送物の移動量に基づいて、前記第二の検出手段が前記被搬送物の表面パターンを検出する際の検出タイミングを算出する検出タイミング算出手段と、
   を備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記第二の検出手段は、複数のプリンタヘッドごとに配置され、
   前記吐出制御手段は、各々の第二の検出手段の検出結果から算出された前記被搬送物の移動量を用いて、前記第一の検出手段によって検出された前記被搬送物の搬送量を補正することにより、前記インクの吐出タイミングを決定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. 前記第二の検出手段は、複数のプリンタヘッドごとに配置され、
   前記吐出制御手段は、対象のプリンタヘッドの近傍およびその一つ前のプリンタヘッドの近傍に配置された第二の検出手段の検出結果から算出された前記被搬送物の移動量を用いて、前記第一の検出手段によって検出された前記被搬送物の搬送量を補正することにより、前記インクの吐出タイミングを決定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。
4. 前記第二の検出手段によって検出された前記被搬送物の表面パターンに対して、前記被搬送物の種類に応じた画像補正を行う画像補正手段を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液体を吐出する装置。
5. 前記吐出制御手段は、前記被搬送物の搬送量の補正量が、予め定めた一定値を超えた場合、前記補正量に対して移動平均処理を行うことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
6. 前記吐出制御手段は、前記被搬送物の搬送量の補正量が、予め定めた一定値を超えた場合、オペレータに通知することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
7. 前記吐出制御手段は、前記被搬送物の搬送量の補正量が、予め定めた一定値を超えた場合、システムを停止することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
8. 前記移動量算出手段は、前記被搬送物の表面パターンの明度が、予め定めた一定値を下回った場合、オペレータに通知することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の液体を吐出する装置。
9. 液体を吐出する装置を一以上有する液体を吐出するシステムであって、
   前記液体を吐出する装置は、
   長尺状の被搬送物を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物の搬送量を検出する第一の検出手段と、
   前記被搬送物の搬送経路上に並んで配置され、前記搬送手段によって搬送される前記被搬送物にインクを吐出する複数のプリントヘッドと、
   前記第一の検出手段によって検出された前記被搬送物の搬送量に基づいて、前記インクの吐出タイミングを決定する吐出制御手段と、
   前記搬送経路の近傍に設置され、前記被搬送物の表面パターンを検出する第二の検出手段と、
   前記第二の検出手段によって検出された前記被搬送物の表面パターンを相関演算することにより、前記被搬送物の移動量を算出する移動量算出手段と、
   前記移動量算出手段によって算出された前記被搬送物の移動量に基づいて、前記第二の検出手段が前記被搬送物の表面パターンを検出する際の検出タイミングを算出する検出タイミング算出手段と、
   を備えることを特徴とする液体を吐出するシステム。
10. 搬送手段が、長尺状の被搬送物を搬送する搬送工程と、
    第一の検出手段が、前記搬送工程で搬送される前記被搬送物の搬送量を検出する第一の検出工程と、
    吐出制御手段が、前記第一の検出工程で検出された前記被搬送物の搬送量に基づいて、複数のプリントヘッドが吐出するインクの吐出タイミングを制御する吐出制御工程と、
    前記被搬送物の搬送経路の近傍に設置された第二の検出手段が、前記被搬送物の表面パターンを検出する第二の検出工程と、
    移動量算出手段が、前記第二の検出工程で検出された前記被搬送物の表面パターンを相関演算することにより、前記被搬送物の移動量を算出する移動量算出工程と、
    検出タイミング算出手段が、前記移動量算出工程で算出された前記被搬送物の移動量に基づいて、前記第二の検出工程で前記被搬送物の表面パターンを検出する際の検出タイミングを算出する検出タイミング算出工程と、
    を含むことを特徴とする液体を吐出する方法。

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