CN1144679C - 图象形成装置和用于检测打印位置偏差的方法 - Google Patents

Abstract

为了在更换记录头(101)时精确地检测记录头偏差，记录头(101)在记录头控制单元(204)的控制下打印特定测试图案，打印的测试图案由传感器(110)阅读并由图案检测器(209)检测。每次与检测到的图案元素的边相对应的中断信号输入到CPU(203)时，读主扫描计数器(205)/主计时器(207)(和/或次扫描计数器(206)/次扫描计时器(208))，从此值检测每个图案元素的打印位置，并且基于每个由记录头打印的图案元素的打印位置的检测结果计算记录头的安装偏差。可在多次通过中打印测试图案的垂直条。可在所述条的不同纵向位置检测多个边，并且对检测到的结果取平均以确定边位置。

Description

图象形成装置和用于检测打印位置偏差的方法

技术领域

本发明涉及一种采用喷墨记录方法形成图象的图象形成装置。

背景技术

在喷墨记录方法中，脉冲信号施加到布置在充满墨的喷头中的加热器，以加热此加热器使墨沸腾，并使沸腾的墨增加蒸汽压力从而喷射墨。为了在图象形成装置上利用此方法，排列多个喷嘴形成一个记录头，并且组合多个记录头(例如用于喷射蓝绿色、绛红色、黄色和黑色等的墨)以形成全色图象。

常规而言，当依靠喷墨记录方法使用多个记录头形成图象时，有这样的问题：如图14(a)所示，当在工厂发货时在滑架上安装记录头时、或者当维修工程师或用户更换一个或多个记录头时，有时会造成任意两个记录头之间的水平偏差。(在图示实例中蓝绿色记录头(C)从正确位置偏离W)。此偏差在打印的时候有时产生垂直条纹并导致不均匀的打印图象。相似地，如图14(b)所示，安装记录头时在任意两个记录头之间造成的垂直偏差有时产生水平条纹并导致不均匀的打印图象。

另外，在使用线性标尺的装置中，根据滑架的移动速度在向前和向后打印的过程中发生喷射位置偏差(W2+W3)，有时会产生不均匀的打印图象，其中，线性标尺用于建立喷墨同步以便在记录头的主扫描方向中的正确位置上喷射墨。此偏差是由经过图14(c)所示的狭缝位置后且在墨喷射之前产生的延迟而引起的。

因此，当由于记录头更换或其它原因而发生颜色配准误差(以下称作配准偏差)时，必须配准单个记录头(即配准调整)。在进行配准调整之前必须检测配准偏差量。有两种检测配准偏差量的方法：一种是在纸上打印设计成使配准偏差易于检测的特定测试图案，以便人们可手工检查打印结果从而检测配准偏差量；另一种则是用传感器读测试图案以检测配准偏差。

通过传感器读测试图案的技术在日本专利特开平7-323582中公布。如图15所示，基准记录头，即多个记录头中的一个，与其它记录头中的每一个打印由两平行条(图案元素)组成的图案，让传感器读两次平行条的相同位置以检测记录头偏差量。也就是说，在第一次扫描中，传感器检测每个图案元素的宽度以计算其中心点位置。接着，在第二次扫描中，传感器基于图案元素的中心点位置检测基准头打印的图案元素之间的宽度W1。对基准头和其它记录头打印的图案元素重复上述操作，以计算基准头和其它记录头打印的图案元素之间的宽度(距离)W2、…。然后，基于上述宽度的差计算记录头偏差量ΔW。

为了做到这点，如图16所示，比较器1502把由传感器1501输出的模拟信号转换成二进制(双电平)信号。在第一次扫描中，根据计时器1503在预定的时间对此二进制信号采样。每次都读图案元素，CPU 1505核定计时器1503的值以便读两个图案元素中每一个的图案宽度数据。在扫描结束之后，基于两个图案元素中每一个的宽度数据，从扫描速度和采样频率计算从图案元素边缘到中心点的距离。此后，就在第二次扫描读图案之前立即在计时器1503中设定每个图案元素的中心值，使计时器1503在滑架到达图案元素的中心位置时输出进位信号。通过利用此进位信号操作计时器1504，计算图案元素中心点位置之间的距离和另一图案元素的中心点位置之间的距离。对基准头的图案元素以及基准头和其它记录头的图案元素进行此项操作，以计算记录头偏差量ΔW。

然而，在此情形中，信号在预定时间采样。因此，由于各种机械因素的影响，如连接滑架和电机的驱动带的张力的影响，在滑架扫描的过程中，滑架速度随着扫描的不同或装置的不同而发生变化。此变化在采样结果中累积，有时影响配准调整的精确性。另外，检测每个图案-图案之间宽度W1、W2、...要求滑架扫描两次，因而要求较长的检测时间并且同时对累积的变化翻倍。

这也适用于进纸方向。送纸滚轮的直径和偏心率以及连接电机和滚轮的传动机构的变化在累积的采样结果中产生累积变化。

发明内容

鉴于前述内容，本发明的目的在于提供一种能在记录头更换时精确检测记录头偏差的图象形成装置。

另外，在制造记录头时造成的喷嘴形状或方向上的变化，会使墨滴不喷射在如图23(a)所示直行中完全正确的位置上，而是喷射在如图23(b)-23(d)所示的在垂直和/或水平方向偏移的位置上。在上述由传感器读测试图案以检测配准偏差量的方法中，用基准头和其它记录头的每一个打印两个平行图案元素。接着，传感器从图案边缘读每个图案元素的宽度以及基准头和其它记录头打印的图案元素的中心距。因此，图案元素边缘的变化象上述那样产生，并且这些变化产生读误差。

而且，如图24所示，当在滑架106上安装记录头101时，记录头101和滑架106的机械变化使记录头101相对于主扫描方向倾斜。另外，传感器110在滑架106上安装的位置随装置而变化。如果记录头101相对于滑架106倾斜，尽管图案元素应该是垂直条(图25(a))，但还是会使图案元素象图25(b)和25(c)所示那样倾斜。另一方面，如果传感器在图案元素纵向上的读位置如A-D所示地变化，就会产生高达d值的检测误差。

如上所述，在常规配准检测方法中存在这样的可能性，即根据记录头的制造变化、记录头如何在滑架106上安装以及传感器110如何安装，图案检测结果发生很大变化。

因此，为了在记录头更换时精确检测记录头偏差，本发明的另一目的是提供一种能更精确地检测测试图案的图象形成装置。

在喷墨记录方法中，本发明的图象形成装置在打印纸上用多个记录头形成图象。此种装置包括：用于在主扫描方向移动滑架的主扫描方向移动机构，在所述滑架上安装有多个记录头；用于在次扫描方向输送打印纸的进纸机构；用至少一个记录头打印含预定图案元素的测试图案的图案打印机构；在所述滑架上安装的图案检测机构，该机构用于检测由所述打印机构在打印纸上打印的测试图案的图案元素；用于对所述图案检测机构的输出二进制化的的二进制转换机构；用于检测滑架在所述主扫描方向上的位置的位置检测机构；以及移动所述滑架以便用所述图案检测机构检测测试图案的图案元素的计算机构，所述计算机构用于当所述二进制转换机构获得的二进制信号出现上升边和/或下降边时基于所述位置检测机构的检测结果来检测图案元素的打印位置，并且用于计算每个记录头在所述主扫描方向上的安装偏差量；其中，所述位置检测机构包括：基于在滑架移动路径上设置的线性标尺的低分辨率位置检测机构，以及用于比由所述低分辨率位置检测机构分辨率决定的最小单位更精确地检测位置的高分辨率位置检测机构。以此方式，根据本发明的装置在图案检测机构的输出发生改变时检测滑架的位置，使图案元素的位置得以精确检测并不受由机械原因造成的滑架速度变化的影响。另外，通过在一个单次扫描中寻找图案元素的位置并通过把它与图案的指示打印位置进行比较，而获得每个记录头的安装误差。结合低分辨率位置检测机构和高分辨率位置检测机构使得有可能更精确地检测图案元素的位置。

测试图案例如为至少一个在与所述主扫描方向几乎正交的次扫描方向上延伸的垂直条。

对于每个记录头，所述测试图案包括至少一个在与所述主扫描方向几乎平行的方向上延伸的且作为图案元素的水平条。在此种情况下，所述装置进一步包括用于检测打印纸在与所述主扫描方向几乎正交的次扫描方向上的进纸量的进纸量检测机构；以及用于测量等于或小于所述进纸量检测机构的计时器单位的进纸量的测量机构。所述计算机构利用所述进纸机构相对于滑架移动打印纸，测试图案在此打印纸上打印，以便用所述图案检测机构检测测试图案的图案元素；当所述二进制转换机构获得的二进制信号出现上升边和/或下降边时，基于所述进纸量检测机构和所述测量机构的检测结果来检测图案元素的打印位置；并且基于由每个记录头打印的图案元素的打印位置，计算每个记录头在所述次扫描方向上的安装偏差量。

所述图案检测机构是包括光发射元件和光接收元件的反射式传感器。

所述低分辨率位置检测机构例如包括基于所述线性标尺来计算定时信号的计数器；并且所述高分辨率位置检测机构包括由定时信号初始化并用预定时钟信号测量时间的计时器。

所述图案打印机构使单个记录头的每个不同部分在多次通过中顺序打印多个点，所述多个点构成所述垂直条的一部分。此种称为多次通过记录的方法减小在垂直条的上部和下部因记录头歪斜或记录头记录元件变化而引起的水平位置偏差。

所述计算机构用所述图案检测机构在所述垂直条的纵向上的至少两个位置上检测垂直条，以便基于检测结果的平均值获得所述垂直条的打印位置。此种处理对图案位置检测误差取平均值。

另外，所述装置进一步包括用于在所述图案元素被检测时测量所述线性标尺的单位时间间隔的机构；以及基于单位时间间隔的测量值和理论值来修正所述计时器的测量值的机构。此种配置消除在单位时间间隔内检测位置时滑架速度变化的影响。

优选地，所述计算机构基于所得到的图案元素的两个边，计算图案元素宽度方向上的中心位置。此种方法消除位置检测结果对打印纸类型和打印纸浮动的依赖性。

一种根据本发明的在图象形成装置中应用的方法，用于检测在打印纸上用记录头实际打印的打印位置和打印目标位置之间的偏差，此种图象形成装置具有设置在滑架移动路径上的线性标尺，此种方法包括以下步骤：提供一种在由所述线性标尺分辨率决定的单位间隔内检测位置的计时器；通过在沿主扫描方向扫描的滑架上安装的记录头在打印纸的目标位置上打印预定的打印元素；用在所述滑架上安装的传感器检测所述打印元素；以及当检测打印元素时基于所述线性标尺检测低分辨率位置，并用所述计时器在单位间隔内检测高分辨率位置，而且获得检测位置和打印目标位置之间的偏差。

附图简述

图1示出本发明实施例中图象形成装置的主要单元；

图2示出本发明实施例中的控制框图；

图3示出在本发明实施例中所用的测试图案(打印图案)；

图4示出在本发明实施例中所用的传感器的配置；

图5示出在本发明实施例中所用的图案检测器的配置；

图6示出在本发明实施例中的打印图案和传感器输出定时图；

图7示出在本发明实施例中当接收到中断时获得线性标尺输出的定时图；

图8示出在本发明实施例中当发生纸浮动时传感器输出是如何改变的；

图9示出本发明实施例中打印结果的实例；

图10示出本发明实施例中记录头的内部电路；

图11示出本发明实施例中的成象过程；

图12示出本发明实施例中的线性标尺和打印定时的配置；

图13为示出在本发明实施例中在记录头被更换后配准调整实例的流程图；

图14(a)、14(b)和14(c)示出当记录头在位置上发生偏差时的打印结果；

图15示出在常规方法中用于检测配准偏差的打印图案；

图16示出在常规方法中用于检测图案的控制电路；

图17示出本发明第二实施例中的控制框图；

图18为示出本发明第二实施例中的定时图；

图19示出本发明第三实施例中记录头控制单元的内部框图；

图20(a)和20(b)示出在图19所示实施例中多次通过打印是如何执行的；

图21(a)和21(b)示出在图19所示实施例中单次通过打印和多次通过打印的打印结果之间的差别；

图22(a)、22(b)和22(c)示出图19所示实施例中的倾斜记录头和打印结果；

图23示出记录头制造变化是如何影响喷墨的；

图24示出在滑架上安装记录头时的变化；以及

图25(a)、25(b)和25(c)示出在滑架上安装记录头时的变化是如何影响喷墨的。

执行本发明的最佳模式

以下结合附图更详细地描述本发明的一些实施例。

图1示出为串行打印机形式的本发明喷墨图象形成装置的一般配置。黑色、黄色、绛红色和蓝绿色墨都从墨盒经墨管输送到记录头101BK、101Y、101M和101C。记录头101由响应记录信号的记录头驱动器等驱动，此记录信号与来自主控制器(未示出)的记录信息相对应。这使墨滴从记录头101喷射到打印纸102上，用于颜色记录。

次扫描电机(送纸电机)103是用于间歇式送入打印纸102的驱动源，此电机通过传动机构来驱动送纸滚轮104。主扫描电机105是通过主扫描带107使滑架106沿箭头A和B所指方向扫描的驱动源，在滑架106上有记录头101。

当由送纸滚轮104送入的打印纸102到达打印位置时，送纸电机103关机并停止输送打印纸102。在打印纸102上开始图象记录之前，滑架106移动到初始位置(HP)传感器108的位置。接着，滑架沿着箭头A所指的方向向前扫描，并在预定位置从记录头101BK-101C喷射黑色、黄色、绛红色和蓝绿色墨，以记录图象。在一个由滑架106驱动的扫描操作过程中记录图象的特定宽度(称为打印带区)之后，滑架106停止并接着开始沿着箭头B所指的方向向后扫描，返回到初始位置传感器108的位置上。在向后扫描过程中，送纸电机103被驱动，沿着箭头C所指方向送入一个打印带的量的打印纸102，此打印带区由记录头101BK-101C记录。以此方式重复滑架106(和记录头101)的扫描操作和进纸操作，从而记录整个图象。

设置在滑架106的扫描路径旁并与之平行的线性标尺109具有在其上以预定分辨率(分辨率)设置的狭缝。安装在滑架106附近的透射型光学传感器(图12中的1203)读线性标尺109上的狭缝，获得两个信号，每个信号都有其自已的相位(90°不同相)。这些信号用于管理滑架106的位置，并且同时使记录头101的喷墨同步。

在此实施例中，分辨率为600点/英寸的记录头和分辨率为600点/英寸的线性标尺用于允许图象以600点/英寸的分辨率打印。

在此实施例中，还在滑架106的附近设置反射型光学传感器110。当由于多个记录元件中的任一个损坏或不从这些元件中喷射墨，而导致滑架106上的任何记录头101不能形成良好的图象时，必须更换记录头。当多个记录头中的一部分或它们全部已被更换时或者当由于某些原因多个记录头之间的位置关系不正确时，由单种颜色形成的每幅图象都不能正确地配准。这是个严重的问题，因为不能获得良好的图象。因此，当在记录头更换时或由于某些原因发生颜色偏差(配准偏差)时，记录头的位置必须修正以进行配准调整。为了做到这点，打印特定的测试图案(打印图案)P，使传感器110读它，以便检测配准偏差量。而且，基于检测到的配准偏差量，进行配准调整。本发明的特征主要在于检测此配准偏差量，这将在以下详细描述。

图2为示出本发明第一实施例中图象形成装置的控制硬件的配置框图。在图中所示的图象形成装置包括打印控制单元202和记录头101，此图象形成装置连接到外部设备201。外部设备201—计算机、图象阅读器以及一些其它装置—是向图象形成装置提供要求记录的图象数据或指令的主单元。

连接到打印控制单元202的是主扫描线性标尺109、次扫描编码器210、主扫描电机105、次扫描电机103、传感器110和操作面板111。

打印控制单元202接收来自外部设备201的图象数据VDI并利用记录头101控制打印纸上的成象。打印控制单元202包括：CPU 203、记录头控制单元204、主扫描计数器205、次扫描计数器206、主扫描计时器207、次扫描计时器208、图案检测器209以及滑架/进纸伺服控制单元211。CPU 203提供与传送串行图象数据VDI的外部设备201之间的界面，并且同时控制包括存储器和I/O器件的打印控制单元202的整个操作。

更具体地，在从外部设备201接收串行图象数据VDI时，CPU 203向记录头控制单元204发出指令，暂时把几个打印带区的图象数据VDI存入图象存储器中。对存储的图象数据VDI进行图象处理，当记录头101扫描时输出图象数据VDO。此时，在控制图象存储器(未示出)时，CPU203可变地设置数据阅读的垂直和水平地址。此操作使得有可能通过改变图象数据VDO的阅读位置来修正记录头安装位置，此图象数据VDO将由每个记录头打印。

在此实施例中，主扫描线性标尺109和次扫描编码器210如图中所示设置。在根据移动量的绝对位置上，亦即，当主扫描线性标尺109用主扫描电机105驱动滑架106时并当次扫描编码器210用次扫描电机103进纸时，输出两相信号。主扫描线性标尺109的输出还用作用于输出图象数据VDO的打印控制同步信号，与此信号同步化地，生成图象存储器地址信号。因此，通过改变数据阅读的图象存储器地址，配准偏差量可沿主扫描方向在线性标尺的基础上和沿次扫描方向在记录头喷嘴的基础上修正。尽管未在附图中示出，图象存储器数据的输出延迟一段时间，此延迟时间由CPU 203设定并与主扫描计数器205发出的同步信号同步。此延迟能修正小于可由主扫描线性标尺109检测到的最小间隔的偏差。

记录头控制单元204也产生喷射墨所必需的信号，如记录头的区启动信号BE以及加热器驱动脉冲信号HE。从记录头控制单元204输出的图象数据VDO、区启动信号BE和加热器驱动脉冲信号HE传送到记录头101。在记录头101的控制电路中，只有其图象数据VDO和启动信号(由BE和HE表示)被启动的喷嘴的加热器才工作。从这些喷嘴喷射墨到打印纸上，形成一列如图11所示的图象。通过使记录头101沿主扫描方向扫描来重复此操作，形成一个打印带区的图象。然后，打印纸前进特定的量，形成另一打印带区的图象。重复此控制，在打印纸上形成整个图象。

滑架/进纸伺服控制单元211接收来自主扫描线性标尺109和次扫描编码器210的输出，从而反馈控制用于定位管理的主扫描电机105和次扫描电机104的驱动速度、启动、停止和移动量。

操作面板111由用户使用，向图象形成装置发送操作指令，其中包括打印模式、示范打印以及记录头复原操作等指令。在记录头更换和配准偏差修正的情况下也可从操作面板111发出指令。

图10示出记录头101的内部配置。注意，图中示出只有一个记录头的配置。在图10中，代号1001和1002是移位寄存器，代号1003和1004是闩锁电路，代号1005是解码器电路，并且代号1006是“与”门电路。代号1007为晶体管而代号1008为加热器。

图象数据VDO1和VDO2是从外部设备201发送的与传送时钟CLK同步的串行二进制数据。此串行二进制数据由移位寄存器1001和1002从串行向并行顺序转换。对于每个视频数据VDO1和VDO2，传送8单位数据接着由LAT信号锁闭。另外，包括多个喷嘴的记录头划分成n个区(在此实例中，256个喷嘴的记录头划分成16个区)，并且提供启动信号BE0-15和加热器驱动脉冲信号HE，其中每个区一个脉冲。晶体管1007仅接通其图象数据被启动的喷嘴，并且当晶体管接通时，相应的加热器加热，用于喷射墨。

在图象形成装置中，解码器1005使启动信号BE从4位二进制化为16位。当启动信号BE、来自视频数据VDO1和VDO2的位以及加热器驱动脉冲信号HE都有效时，才从每个喷嘴喷射墨。

图13示出在本实施例中发出配准偏差修正指令时进行的配准调整实例。在大多数情况下，此处理在记录头更换后立即执行。如图3所示，每个记录头用于打印由水平条HB和垂直条VB组成的测试图案P(S11)。在图3中，水平条HB是用于检测垂直配准偏差量的图案元素，而垂直条VB是用于检测水平配准偏差量的图案元素。在图3中，仅示出用于检测配准偏差量的测试图案P中四个区的图案元素，此图案元素是滑架沿向前方向扫描时打印的。如果向前方向中的配准偏差量与向后方向中的配准偏差量有差别，就应提供在向后方向中使用的图案元素。在附图中，尽管对于每种颜色在图案元素区中多个条是以相同的间隔打印的，但并不需要相同的间隔。这是因为，在计算配准偏差量时，偏差量通过比较指示打印位置与实际检测点来计算。另外，尽管所有记录头的打印图案在图3中示作测试图案，但并不总是需要打印所有记录头的测试图案。例如，仅需要打印更换记录头的打印图案。尽管为附图实例甲的每个记录头示出6个图案元素，但是这些元素仅用于计算多个结果的平均值。原则上，每个记录头需要一个图案元素。

如上所述，传感器110设置在记录头附近(图1)。在打印图3所示的测试图案之后，传感器110读每个图案元素(图13中的S12)，以检测记录头的偏差量并且存为配准调整量(S13)。可以对水平条和垂直条分别执行这些步骤S11-S13。还可以对每个更换记录头重复进行这些步骤(S14)。

更具体地，在打印图3所示的水平条HB之后，移动滑架106以便传感器110定位在图案的上游。此后，送入打印纸102，并且基于传感器110的输出，打印控制单元202中的图案检测器209检测图案密度变化的位置。也就是说，传感器110的模拟信号被二进制化并且送到CPU 203的中断输入端(图6)。二进制信号的上升边和下降边对应于上述图案元素的边缘。每次上升边和下降边进入中断输入端时，CPU 203从次扫描计数器206和次扫描计时器208读数值，并且暂时把数据存储在工作存储器中。

在读所有水平条HB之后，打印垂直条VB。在打印垂直条VB之后，移动打印纸102，以便传感器110定位在垂直条VB上。此后，滑架106扫描，并且基于传感器110的输出，打印控制单元202中的图案检测器209检测图案密度变化的位置。同时，传感器110的模拟信号被二进制化并且送到CPU 203的中断输入端。如上所述，每次中断端收到上升边和下降边时，CPU 203从主扫描计数器205和主扫描计时器207读数值，并且暂时把数据在工作存储器中。在读所有的垂直条VB之后，CPU 203开始计算配准偏差量。

水平条HB和垂直条VB的处理顺序可以与上述相反。

图4示出图象形成装置中所用的传感器110的内部配置。在图中，代号401指具有覆盖墨颜色频率的频带(或滤光器)的光接收元件—光电晶体管或光电二极管。代号402指用于发射R、G和B中一种的光发射元件，R、G和B为C、M和Y的互补色。代号403指把光发射元件402发射的光聚焦在配准偏差检测图案P上的光学透镜，并且用此光学透镜在光接收元件401上聚合反射光，以检测图案元素的存在。在此实施例中，使用墨颜色C、M、Y和K，并且单独发射R、G和B的光发射元件用于识别每种墨颜色和背景纸的白色，使发射光根据墨颜色而切换。

打印控制单元202中的图案检测器209使用传感器110的输出以检测图案密度的变化。图5示出图案检测器209的细节。

在图5中，代号501为光发射元件驱动晶体管，代号502为放大光接收元件中产生的电流并把电流转换成电压的I-E放大器，代号503为进一步放大I-E放大器502输出的放大器。代号504是把放大器503的输出转换成二进制值的比较器，代号505是D/A变换器，CPU 203通过此D/A变换器设定调整值，以调整传感器110中光发射元件的光发射量以及传感器110的偏移量。放大器502的输出还连接到CPU 203的模数转换输入端。为了在检测配准偏差调整图案之前把传感器输出保持为预定的电平，CPU 203使用此输出调整传感器110中光发射元件的光发射量以及传感器110输出的偏移量。在调整传感器之后，读配准偏差调整图案以检测图案。另外，比较器504的输出连接到CPU 203的中断输入端。每次比较器504的二进制输出的上升边和下降边进入时，CPU 203读主扫描计数器205和主扫描计时器207的值，检测水平配准偏差；或者读次扫描计数器206和次扫描计时器208的值，检测垂直配准偏差，把数据暂时存储在工作存储器内，并且在读这些数值之后，计算配准偏差量。

图7示出在此实施例中，当沿着主扫描方向检测配准偏差量时，中断输入和主扫描线性标尺之间的关系。如图中所示，随着滑架106的移动，从主扫描线性标尺109输出两相信号，即A相和B相。主扫描计数器205对相A/相B的上升和下降边计数，在线性标尺109设定的分辨率范围内测量滑架的移动位置。在相A和相B的上升边和下降边之间的时间间隔内，主扫描计时器207以预定的间隔计数短周期基准时钟，以便比主扫描线性标尺109更细致地检测滑架位置。当在时间T从传感器110向CPU 203发出中断，同时进行滑架扫描以检测配准偏差量时，CPU 203参考主扫描计数器205和主扫描计时器207的计数值，以高分辨率检测图案元素被检测的滑架位置。为了做到这点，计时器在每次计数开始时都初始化。希望能以恒定速度驱动滑架以便使计时器测量误差最小。

如果图案元素的位置仅由计数线性标尺输出的主扫描计数器205来检测，那么分辨率仅取决于线性标尺109的分辨率，因此，不能精确地检测配准偏差量。另外，如果与常规装置一样用计时器仅在预定时间采样信号，机械变化会象上述那样累积。因此，为了检测图案元素的位置，根据本发明的装置用主扫描计数器205检测图案的绝对位置，并且同时，使用计时器以比线性标尺的最小单位间隔更高的分辨率测量正确位置。这种配置使滑架速度的影响最小，同时，以更高的分辨率检测位置。

如上所述，在现有技术的装置的配置中，计时器用于测量由基准头打印的图案和由一部分其它记录头打印的图案之间的距离(在此配置中检测其它记录头相对于基准头的偏差量---相对位置比较)，与这些现有技术的装置不同，在根据本发明的装置的配置中，基于根据线性标尺打印的点位置和实际打印的点位置检测记录头偏差量(绝对位置比较)。此种配置仅要求一次扫描以检测中心点位置。因此误差不会翻倍并且检测误差最小。

另外，在相对位置比较中所用的打印图案中，对于基准头和比较头，一对不同颜色的图案元素必须总是平行排列，但是，本发明取消了此种对打印图案配置的限制。另外，当更换记录头时，根据本发明的装置仅打印更换记录头的图案元素，用于检测记录头偏差量。在相对位置比较中，即使当只有一种非黑色墨记录头被更换时，也必须打印一对黑色图案元素、以及一对黑色图案元素和为更换记录头颜色的图案元素。具体地，当更换黑色墨记录头时，必须打印所有墨颜色记录头的打印图案，并且必须对每个非黑色墨记录头检测偏差量(一般单色打印是主要的，因此黑色墨记录头比其它记录头更换得更频繁)。

在读图案后，CPU 203从工作存储器读数据，并且基于与上升边和下降边相对应的滑架位置值计算每个图案的中心点位置。如图8中“状态1”和“状态2”所示，随着纸的类型、纸的浮动、传感器精度以及颜色的光吸收率的不同，传感器的输出电平稍有变化。因此，当比较器504用固定阀值方法对信号二进制化时，在某些情形中上升边位置和下降边位置有可能有变化。为解决此问题，基于两个边的位置计算中心位置。此计算方法总可得到可靠的输出结果，因为在大多数情况下，即使在有上述变化时，中心位置也保持不变。随后，计算每个将要打印的图案元素的中心点位置(指示值)和实际测量值的差。在上述测试图案的实例中，计算对于每种颜色的多个平行条的中心点位置偏差量，然后取平均值。通过用此方式获得的记录头位置差可计算配准偏差量。

以下结合图9描述配准偏差量中差别的实例。在图中，白圆“○”代表将要打印的点的点位置，且其范围由主扫描线性标尺计数值16 hex-1C hex表示。黑圆“●”代表已在范围17 hex-1D hex内偏移的实际打印位置。将要打印的图案元素的中心点位置是19 hex，而其打印已因为配准偏差而偏移的图案元素的中心点位置是1A hex。结果，产生一个点的配准偏差。尽管实际上会发生小于一个点的位置偏差，但为简便起见，下文中描述一个点的偏差。

对用于检测垂直配准偏差的图案(HB)和对用于检测水平配准偏差的图案(VB)执行上述操作，以检测垂直/水平记录头安装偏差。

为了基于上述检测到的记录头配准偏差量来修正每个记录头的喷墨位置，CPU 203可变地改变从记录头控制单元204的图象存储器中阅读的数据的地址和定时。在主扫描方向中，以高于主扫描线性标尺109分辨率的分辨率(小于最小单位间隔)修正喷射位置。在次扫描方向中，以记录头101的喷嘴为基准来修正喷射位置。

尽管在本实施例中可仅以喷嘴为基准进行次扫描方向中的修正，但次扫描计时器208用于在次扫描方向中以等于或高于次扫描编码器210分辨率的分辨率发现配准偏差量。理由是，当在次扫描方向配准偏差量的检测和计算过程中产生十进制小数时，必须决定使配准偏差量最小的是顶部喷嘴还是底部喷嘴。因此，在次扫描方向中的次扫描计时器208不必象主扫描方向中的计时器那样精确。

在上述实施例中，已经描述在单个检测操作中检测垂直/水平配准偏差的方法。然而，由于传感器110精度所决定的传感器输出信号电平的变化、在制造中所造成的线性标尺的变化以及滑架移动速度的变化，因此每次检测偏差时单个检测操作有时导致检测结果发生改变。这个问题通过增加检测次数或图案数量并计算其平均值来解决。

下面，描述本发明的第二实施例。图17示出本实施例中的图象形成装置的配置。在此图中的配置与图2所示的非常相似，不同地是增加第二中断发生器212。如图18中的时间图所示，当在图案检测器209发送中断信号(第一中断)给CPU 203之后立即从主扫描线性标尺109发出定时信号时，第二中断发生器212发送第二中断信号给CPU 203。此第二中断让CPU 203知道此时主扫描计时器207的计时器值T1。在本实施例中，主扫描计时器207的计时器值在计时器值T1被识别后立即复位。测量的计时器值T1可以与从预定速度计算的理论值T0不同，此预定的速度依赖于滑架速度的变化。附图示出实际滑架速度比预定速度稍高一点的情况。因此，基于第一中断测量的计时器值t被认为与理论值不同(在本实例中，该值更小)，计时器值t受速度变化的影响。为修正受速度变化影响的值，计时器修正值tc(理论值)通过下式计算：

tc＝(t/T1)×T0

对于检测图案元素的位置，这种调整还有可能在根据线性标尺分辨率决定的最小单位间隔内消除滑架速度变化的影响。

接着，描述本发明的第三实施例。除了记录头控制单元204的内部配置和操作以外，本实施例图象形成装置的配置与图1和2的相似。

图19示出记录头控制单元204的内部配置的实例。记录头控制单元204一般包括图象存储器301、图象存储器控制单元302、掩膜存储器303、掩膜控制单元304以及加热器驱动信号发生器305。

图象存储器控制单元302执行以下存储器控制。即，控制单元302暂时把从上述外部设备201传送的几个带的串行图象数据VDI存入图象存储器301中，并且随着记录头101的扫描，控制单元302输出存储的图象数据给记录头101作为图象数据VDO。在把图象数据VDI存入图象存储器301中时，控制单元产生与数据从外部设备201传送的时间同步的存储器地址信号，并顺序存储图象数据VD。当随着记录头101扫描而从存储器输出图象数据时，控制单元产生与从主扫描计数器205输出的同步信号同步的存储器地址信号并从存储器输出图象数据VD，主扫描计数器205用于计数主扫描线性标尺109的输出。

掩膜控制单元304稀疏从图象数据预定量的数据，使由于在制造记录头时造成的喷嘴形状和方向的变化而产生的图象密度不均更光滑，从而控制单元使相同打印带经历几次扫描以打印100％填充率的图象(此种打印方法一般称为多次通过记录法)。

以下结合图20(a)和20(b)描述多次通过记录的实例，为简便起见，在图中示出由16个喷嘴组成的单种墨颜色记录头。在第一次扫描时，记录图案A的点。“●”代表在此次扫描中记录的点。接着，在打印纸沿着进纸方向输送1/4(四个点宽)记录头记录宽度(带区)之后，图案B的点“●”在第二次扫描中记录。在图中，“○”表示已经记录的点。在第三次扫描中，记录图案C的点“●”，并且最后在第四次扫描中记录图案D的点“●”。此种顺序处理完成记录。也就是说，通过一次进纸四个点并顺序记录图案A-D，在四次扫描的每一次完成四点记录区域。此种记录方法不同于一次扫描(单次通过)记录方法，在一次扫描记录方法中，四点记录区域利用在记录头不同位置的四个喷嘴一次顺序记录。本方法保证只有一点或没有不均匀度的高质图象。多次通过记录方法还有一个好处是记录图象的同时烘干图象。

有几种方法用于产生每次扫描的通过数据。例如，通过数据借助后述方法产生：如上所述地使用固定掩膜图案稀疏记录数据(称为固定稀疏)；用其中记录点和非记录点随机分布的随机掩膜图案稀疏记录数据(称为随机稀疏)；或根据数据稀疏记录点(称为数据稀疏)。

为实现上述多次通过记录，掩膜控制单元304稀疏从由图象存储器控制单元302输出的图象数据VD中预定量的数据。掩膜图案由CPU在数据被打印之前写入掩膜存储器303中，并且，当数据打印时，与从图象存储器控制单元302输出的图象数据VD同步地从掩膜存储器303中读出。只有对应掩膜图案和打印数据都是ON的那部分数据输出到记录头101，作为输出数据VDO。

如上所述，加热器驱动信号发生器305产生选择记录头中需驱动的区的信号(区启动信号(BE0-3))和与主扫描计数器205输出的同步信号同步的加热器驱动脉冲信号HE，主扫描计数器205用于计数主扫描线性标尺109的输出。墨只从记录头101中区启动信号BE0-3、加热器驱动脉冲信号HE以及图象数据VDO都有效的喷嘴射出。

尽管在第三实施例中所用的测试图案从外观看起来与图3所示的相同，但垂直条VB是用上述多次通过记录方法中的多次通过打印的。图21(b)示出打印结果。图21(a)示出在常规方法中通过用歪斜安装在滑架上的记录头在单次通过中打印垂直条图案而形成的打印结果(图案在滑架的单次通过时形成，不用掩膜稀疏数据)。在此情形中，打印结果直接反映记录头歪斜。另一方面，图21(b)示出通过在根据上述掩膜方法的四次通过中打印垂直条而形成的结果。尽管图21(b)中的打印结果看起来更不均匀，但考虑到在记录头制造时产生的喷嘴的形状或方向的变化，图21(b)打印结果中的不均匀打印可以更容易均化。(为了图解用于检测配准偏差量的图案元素的边缘误差，附图仅示出记录头歪斜安装时形成的打印结果)。当传感器在次扫描方向上的阅读范围是四个点时，在图21(a)中，如果阅读图案的位置大大偏离条的纵向，在条的边缘检测位置中会产生严重的误差。例如，在位置A和位置B之间存在误差E。另一方面，在图21(b)的多次通过打印中，此种误差不会产生，即使产生也极低。

例如，如图22(a)所示，考虑到记录头C向右倾斜而记录头K向左倾斜并且传感器安装在滑架上，从而传感器检测图案的底部区域。如果在常规方法中在此状态下检测并修正配准偏差，修正结果如图22(b)所示，其中，在图案顶部的点互相重叠并且在图案底部产生误差E。另一方面，如果由根据本发明的装置在多次通过中打印垂直条图案元素，修正结果如图22(c)所示，其中，图案在中央重叠并且在顶部和底检测到的最大误差至多为E/2。多次通过打印中通过的次数越多，结果就越好。

希望在两个或多个位置，图21中为位置A、B和C(在本实施例中为三个位置)，重复扫描垂直条VB并且对阅读到的值均化。原因如下。即使在多次通过中打印时，由于喷嘴垂直方向的变化或扭曲或者由于进纸误差，在阅读位置上产生一点误差。为进一步消除误差，在沿着条的纵向上改变阅读位置的同时执行多次读操作，以使误差最小。

尽管已描述本发明的优选实施例，但这些描述仅仅是示例性的并且不是限制性的，应该理解，只要不偏离本发明权利要求书的范围，可作改变和变更。

工业应用

本发明提供一种在记录头被更换时能精确检测记录头偏差的图象形成装置。此装置使因滑架或打印纸的移动速度变化而引起的检测误差最小，并可以精确检测记录头配准偏差。因为原理上在测试图案的单次扫描中检测图案，所以可减少检测记录头安装位置误差的时间。

另外，垂直条图案在多次通过中打印，图案在两个或多个位置上重复检测，并且对检测结果取平均以计算配准偏差量。此种方法进一步降低在记录头制造过中造成的喷嘴形状和方向的变化、记录头安装歪斜以及滑架上传感器的安装变化的影响。

Claims (12)

1.一种在喷墨记录方法中在打印纸(102)上用多个记录头(101)形成图象的图象形成装置，包括：

用于在主扫描方向移动滑架(106)的主扫描方向移动机构(105)，在所述滑架上安装有所述多个记录头(101)；

用于在次扫描方向输送打印纸的进纸机构(103，104)；

用至少一个记录头(101)打印含预定图案元素的测试图案的图案打印机构；

在所述滑架(106)上安装的图案检测机构(110)，该机构用于检测由所述打印机构在打印纸(102)上打印的测试图案的图案元素；

用于对所述图案检测机构(110)的输出二进制化的的二进制转换机构(209)；

用于检测滑架(106)在所述主扫描方向上的位置的位置检测机构；以及

移动所述滑架(106)以便用所述图案检测机构(110)检测测试图案的图案元素的计算机构(203)，所述计算机构(203)用于当所述二进制转换机构(209)获得的二进制信号出现上升边和/或下降边时基于所述位置检测机构的检测结果来检测图案元素的打印位置，并且用于计算每个记录头(101)在所述主扫描方向上的安装偏差量，

其中，所述位置检测机构包括：基于在所述滑架移动路径上设置的线性标尺的低分辨率位置检测机构；以及用于比由所述低分辨率位置检测机构的分辨率决定的最小单位更精确地检测位置的高分辨率位置检测机构。

2.如权利要求1所述的图象形成装置，其中，对于每个记录头(101)，所述测试图案是至少一个在与所述主扫描方向正交的次扫描方向上延伸的垂直条。

3.如权利要求1所述的图象形成装置，其中，对于每个记录头(101)，所述测试图案包括至少一个在与所述主扫描方向平行的方向上延伸的且作为图案元素的水平条，所述图象形成装置进一步包括：

用于检测打印纸在与所述主扫描方向正交的次扫描方向上的进纸量的进纸量检测机构(206)；以及

用于测量等于或小于由所述进纸量检测机构分辨率决定的最小单位的进纸量的测量机构(208)，

其中，所述计算机构(203)利用所述进纸机构(103，104)相对于滑架(106)移动打印纸(102)，测试图案在此打印纸(102)上打印，以便用所述图案检测机构(110)检测测试图案的图案元素；在所述二进制转换机构(209)获得的二进制信号出现上升边和/或下降边时，基于所述进纸量检测机构和所述测量机构的检测结果来检测图案元素的打印位置；并且基于由每个记录头(101)打印的图案元素的打印位置，计算每个记录头(101)在所述次扫描方向上的安装偏差量。

4.如权利要求1-3中任一项所述的图象形成装置，其中，所述图案检测机构(110)是包括光发射元件和光接收元件的反射式传感器。

5.如权利要求1或2所述的图象形成装置，其中，所述低分辨率位置检测机构包括基于所述线性标尺来计算定时信号的计数器(205)；并且所述高分辨率位置检测机构包括由所述定时信号初始化并用预定时钟信号测量时间的计时器(207)。

6.如权利要求2所述的图象形成装置，其中，所述图案打印机构使单个记录头的每个不同部分在多次通过中顺序打印多个点，所述多个点构成所述垂直条的一部分。

7.如权利要求1或6所述的图象形成装置，其中，所述计算机构(203)用所述图案检测机构(110)在所述垂直条的纵向上的至少两个位置上检测垂直条，以便基于检测结果的平均值获得所述垂直条的打印位置。

8.如权利要求5所述的图象形成装置，其中进一步包括：

用于在所述图案元素被检测时测量所述线性标尺的单位时间间隔的机构；以及

基于所述单位时间间隔的测量值和理论值来修正所述计时器的测量值的机构。

9.一种在喷墨记录方法中在打印纸(102)上用多个记录头(101)形成图象的图象形成装置，包括：

用于在主扫描方向移动滑架(106)的主扫描方向移动机构，在所述滑架(106)上安装有所述多个记录头(101)；

用于在次扫描方向输送打印纸的进纸机构(103，104)；

用至少一个记录头(101)打印含预定图案元素的测试图案的图案打印机构；

在所述滑架(106)上安装的图案检测机构(110)，该机构用于检测由所述打印机构在打印纸(102)上打印的测试图案的图案元素；

用于对所述图案检测机构(110)的输出二进制化的的二进制转换机构(209)；

用于检测滑架(106)在所述主扫描方向上的位置的位置检测机构；以及

移动所述滑架(106)以便用所述图案检测机构(110)检测测试图案的图案元素的计算机构(203)，所述计算机构(203)用于当所述二进制转换机构(209)获得的二进制信号出现上升边和/或下降边时基于所述位置检测机构的检测结果来检测图案元素的打印位置，并且用于计算每个记录头(101)在所述主扫描方向上的安装偏差量，

其中，对于每个记录头(101)，所述测试图案包括至少一个在与所述主扫描方向正交的次扫描方向上延伸且作为图案元素的垂直条，以及

其中，所述图案打印机构把所述垂直条分成多个部分并且使单个记录头(101)的每个不同部分在多次通过中顺序打印多个点，所述多个点构成所述垂直条的一部分。

10.如权利要求1或9所述的图象形成装置，其中，所述计算机构(203)基于所得到的图案元素的两个边，计算图案元素的宽度的中心位置。

11.一种用于检测记录头(101)在打印纸(102)上实际打印的打印位置和打印目标位置之间的偏差的方法，该方法用于具有设置在滑架(106)移动路径上的线性标尺的图象形成装置中，所述方法包括以下步骤：

提供一种用于在由所述线性标尺分辨率决定的单位间隔内检测位置的计时器(207)；

通过在沿主扫描方向扫描的滑架(106)上安装的记录头(101)在打印纸(102)的目标位置上打印预定的打印元素；

用在所述滑架(106)上安装的传感器检测所述打印元素；以及

检测打印元素时基于所述线性标尺检测低分辨率位置，并且用所述计时器(207)在单位间隔内检测高分辨率位置，并且获得检测位置和所述打印目标位置之间的偏差。

12.如权利要求11所述的方法，其中进一步包括在单位间隔内修正高分辨率位置的步骤，此位置用所述计时器(207)基于在所述线性标尺的最小单位间隔中的实际测量值以及它的理论值来检测。

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