JP2007030254A - 画像形成装置の濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体上の印字パターンの濃度検出を安価な構成で実現する。
【解決手段】記録媒体上に画像形成を行うために複数のノズルを配列した記録ヘッドと、記録ヘッドにより記録媒体に印字をおこなう印字手段と、発光側に印字色に対して補色の関係にある光及び補色で無い光を発する発光手段、受光側に、記録媒体に反射した反射光を受光する受光センサを備え、上記濃度検出手段は、印字パターンの色に対して補色となる補色光を発光させ記録媒体から反射した補色光を受光する受光センサより得られた出力と、補色でない光を発光させ記録媒体から反射した光を受光する受光センサより得られた出力を用いる。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクを吐出する複数のノズルが配置される記録ヘッドを用いて画像形成を行うインクジェット記録方式を採用した画像形成装置に関するもので、特に記録媒体上に印字した印字パターンの濃度を検出する手段を備えた装置に関するものである。

従来、記録ヘッドを製造する際に生じるインク吐出口である各ノズルの製造ばらつきによるインク吐出量や吐出方向のばらつきを原因とする濃度むらを補正する手段として、記録ヘッド全てのノズルを同じ濃度の画像データを基にして駆動し、濃度むら検出用パターンを印字、濃度むら検出用パターンの濃度を検出し、検出した濃度に対して濃度むらを判別し、その濃度むらに応じて各ノズルに出力する画像データの濃度を調整するものがある（例えば、特許文献１参照）。

又、反射型センサを用いて印字面上で濃度むらを検出する際、印字用紙の紙浮き、印字面のコックリングが発生し、印字面と反射型センサの間隔が一定でなくなったとしても、印字面の色に対して補色の光を受光する受光素子にて印字面の濃度を検出、補色でない光を受光する受光素子にて紙浮きの影響を検出、その差分を用いることで濃度むらを検出しヘッドのノズル列間の濃度むらを補正するオートヘッドシェーディング機能を搭載したものがある（例えば、特許文献２参照）。

又、往復印字の吐出タイミングが原因で生じる濃度むら（レジストレーションと呼ぶ）を補正する手段として、記録ヘッドの往復走査により、往走査に対して副走査の印字タイミングを所定量ずらした複数のパターンを印字し、光学式センサによりこの複数のパターンの各濃度を検出し、平均濃度の最も高い部分に対応した吐出タイミングを印字タイミングとして決定し、往路における吐出タイミングと復路における吐出タイミングを設定することでレジストレーション補正を実施する機能を搭載したものがある（例えば、特許文献３）。

以上のような従来例を以下、図１〜図６を用い具体的に説明する。

インクジェット用記録ヘッドは、インク吐出及び液路を複数集積した記録ヘッドが一般的であり、熱転写方式、感熱方式のサーマルヘッドでも複数のヒータが集積されているのが普通である。

しかしながら、製造プロセスによる特性バラツキやヘッド構成材料の特性バラツキ等に起因して記録ヘッドのノズルを均一に製造するのは困難であり、記録ヘッド上に配列した各ノズルの特性は或る程度のバラツキを持っている。例えば、上記記録ヘッド上に配列されたノズルは、吐出口や液路等の形状等にバラツキを持っており、サーマルヘッドにおいてもヒータの形状や抵抗等にばらつきを持っている。そして、そのようなノズル間の特性の不均一は、各ノズルから吐出されるインクドットの大きさや、記録媒体上に均一にインクを吐出した場合において濃度の不均一となって現れ、記録画像に濃度むらを生じさせることになる。

このような濃度むらを補正する手段としてヘッドシェーディング技術が提案されている。

例えば、図１のヘッド幅方向における位置Ａに示すように、記録された濃度がその画像データの指示した濃度より高めに現れるノズルでは、予めそれらのノズルに出力する画像の濃度レベルを下げておく。

一方、これとは逆に同図の位置Ｂに示すように、画像信号に比べて実際の記録濃度が低くなるノズルでは、予めそれらのノズルに出力する画像データの濃度レベルを上げておく。このようにすることにより記録ヘッドの記録濃度むらをかなりのレベルまで低く抑えることができる。

又、インクジェット記録方式を採用した画像形成装置は、ノズル２を線状に複数個並べて１つの記録ヘッド１を構成し、この記録ヘッド１を用いて画像形成を行っており、図２に示すように、キャリッジ３に搭載された複数の記録ヘッド１をキャリッジモータ４によって主走査方向（Ｘ）に移動させながら記録媒体５上に１バンド目の印字を行い、次いで記録媒体５を記録媒体搬送用モータ６によって副走査方向（Ｙ）に送って２バンド目の印字を行っている。フルカラー画像を形成するためには、異なった色のインクを吐出する複数の記録ヘッド（例えば、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹ、黒Ｋ）を使用し、各色を重ねて印字を行う。

しかしながら、フルカラー画像を形成する場合、前述のように異なった色の記録ヘッドを組み合わせて印字を行うと、次のような不都合があった。

即ち、図３に示すように、各ヘッド間の主走査線（Ｘ）方向のヘッド間隔が想定した間隔よりΔｄだけずれているヘッドが存在した場合、印字画像に縦縞模様が生じてしまう。同様に一部のヘッドが副走査線（Ｙ）方向にずれてしまった場合は、印字画像に濃度むらとして現れててしまう。

又、ヘッド主走査方向の個々の位置に対応した正確な位置でインクを吐出するには、図４に示すような１ドット毎に規則的なスリットが入っているリニアスケール７と、このリニアスケール７に沿って移動し各移動位置にてスリットの有無を検出するリニアセンサ８とを用いてキャリッジ３の位置を検出し、検出位置を基に記録ヘッド１上に配列されているノズル２よりインクを吐出することで、記録媒体５上の目的の位置に印字を行う必要がある。

このような構成で印字を行った場合に、キャリッジ３上の記録ヘッド１を用い、往路と復路の両方で印字を行うと、図５に示すように、往路ではスリットの検出から実際にインクを吐出するまでには遅延ｄ１が生じ、復路では同様に遅延ｄ２が生じるため、往復の遅延合計は（ｄ１＋ｄ２）となる。この遅延合計（ｄ１＋ｄ２）により、位置Ｐにドットを印字しようとしても往路と復路で印字吐出位置がずれて画像濃度むらとなる場合があった。

このように、インクジェット記録方式を採用した画像形成装置では、記録ヘッドの各ノズルの特性バラツキによる濃度むら、記録ヘッドの位置ずれ、往復印字の吐出タイミングが原因で印字媒体へのインクの着弾位置のずれが発生し濃度むらとして現れてしまうことがある。

これらの濃度むら解決する方法として、例えば特許文献１、特許文献２或は特許文献３の方法が提案されている。

特許文献１においては、それぞれ複数のインク吐出ノズルを配列した複数のヘッドを用いてカラー画像の形成を行うインクジェット記録方式の画像形成装置であって、印字用紙記録媒体上に各ヘッド単位にその複数のインク吐出ノズルを用いて予め定めた濃度の印字パターンを印字する手段と、この印字パターンをノズル列方向に走査して各色の印字パターンを読み取る反射型光学センサと、この反射型光学センサの出力に基づいて各色の印字パターンの濃度を算出する手段を備えており、前記反射型センサは、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を全て包括する光を発する発光素子と、発光素子の光成分を光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光成分に分離するためのフィルタと、前記フィルタを介して発光されるレッド／ブルー／グリーンの光を個別に検出するための複数の受光素子とを有し、前記濃度算出手段は、各ヘッド毎にて印字される前記印字パターンについて、各パターンの色の補色の光の受光素子の出力に基づいてノズル位置単位の濃度レベルを検出し、検出結果を用いて濃度むらを補正することを特徴としている。

特許文献２においては、それぞれ複数のインク吐出ノズルを配列した複数のヘッドを用いてカラー画像の形成を行うインクジェット記録方式の画像形成装置であって、印字用紙記録媒体上に各ヘッド単位にその複数のインク吐出ノズルを用いて予め定めた濃度の印字パターンを印字する手段と、この印字パターンをノズル列方向に走査して各色の印字パターンを読み取る反射型光学センサと、この反射型光学センサの出力に基づいて各色の印字パターンの濃度を算出する手段を備えており、前記反射型センサは、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を全て包括する光を発する発光素子と、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を個別に検出するための複数の受光素子とを有し、前記濃度算出手段は、各ヘッド毎にて印字される前記印字パターンについて、図６のブロック図にて示すように、各パターンの色の補色の光の受光素子と補色でない光の受光素子との出力の差分値からノズル位置単位の濃度レベルを検出することを特徴としており、このように、各パターンの色の補色の光の受光素子と補色でない光の受光素子との出力に基づいて両出力の差分値から濃度レベルを検出することにより、印字パターンを印字した印字用紙の浮きやコックリング等による受光素子出力への影響を相殺して、パターンの濃度レベルを正確に求めることを可能としている。

特許文献３においては、図６のように、記録ヘッド１の往復走査により、往走査に対して副走査の印字タイミングを所定量ずらした複数のパターン（図６の９，１０，１１）を印字し、光学式センサ１２によりこの複数のパターンを平均的な濃度として読み取り、読み取った平均濃度として最も高い部分に対応した吐出タイミングを印字タイミングとして設定することで、往路における吐出タイミングと復路における吐出タイミングを制御し、記録媒体５上の所定の位置にインクを吐出する方式が開示されている。
特開平４−１７３１５０号公報 国際公開ＷＯ０１／００４１４ Ａ１号公報 特開平１０−３２９３８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、反射型光学センサを用いてヘッドの濃度むらを検出するために、濃度補正用印字パターンに対して補色の関係にある光を用いて濃度むらを検出している。

ところが、反射型光学センサを用いて印字面記録媒体上の濃度補正用印字パターンを検出する際に、印字面記録媒体のこしが強い場合、プラテン上で印字用紙記録媒体が浮き上がってしまうことがあり、或は紙のこしが弱い場合には、濃度補正用印字パターンを印字した後の印字用紙記録媒体にコックリングが発生しする。何れの場合も記録媒体と反射型光学センサとの距離は一定フラットな状態でなくなってしまうことがある。このような状態で反射型光学センサを用いて濃度補正用印字パターンを読み取った場合と、記録媒体に印字した濃度補正用印字パターンの濃度レベルが一定であっても、反射型光学センサが出力するレベル信号が距離に応じて変動してしまうため基準レベルからのレベル変動が場所によって発生し、この出力を用いてオードヘッドシェーディング用の補正データを算出しても、正しく濃度むらを補正できない可能性がある。

又、特許文献２に開示されている方法は、特許文献１の問題を解決するために、濃度補正用印字パターンに対して補色でない光を用いて紙記録媒体の浮き上がり量を検出し、その検出結果を用いて、捕食補色の関係にある光を用いて検出した濃度むらを補正している。

しかしながら、図７の上図に示すように、特許文献２に開示されている方法は、受光側に白色光からレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を個別に検出するための、レッド成分の波長のみを透過するＲフィルタ、ブルー成分の波長のみを透過するＢフィルタ、グリーン成分の波長のみを透過するＧフィルタを用意する必要があり、更に、Ｒフィルタ、Ｂフィルタ、Ｇフィルタを透過した光を検出するための受光回路をそれぞれ別個に用意する必要があるため、受光側のコストが高くなってしまうという問題がある。

反射型センサとして、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を全て包括する光を発する発光素子と、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を個別に検出するための複数の受光素子を用いており、光波長におけるレッド／ブルー／グリーンの各領域の光を個別に検出するための複数の受光素子を用いているためコストが高くなってしまうという問題がある。

又、特許文献３に開示されている方法も特許文献１に開示されている方法と同様に、紙記録媒体の浮き、コックリング等が原因で正しく濃度を検出できない可能性があるという問題がある。

本発明の目的は、印字用紙記録媒体の浮き若しくはコックリングが発生しても、印字パターンの濃度レベルを正確的確に検出することが可能な画像形成装置の濃度検出装置を安価な方法で実現することである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録媒体上に画像形成を行うために複数のノズルを配列した記録ヘッドと、前記記録ヘッドにより記録媒体に印字を行う印字手段と、記録媒体に印字された印字色に対して補色の関係にある光を発光する発光部と、前記発光部より発した光が記録媒体に反射し、その反射光を受光する受光センサと補色の関係にない光を発光する発光部と、前記発光部より発した光が記録媒体に反射し、その反射光を受光する受光センサを有し、各受光センサの出力に基づいて各色の印字パターンの濃度を算出する算出手段を備え、該濃度算出手段は印字パターンの色に対して補色となる補色光を発光させ印字面から反射した補色光を受光する受光センサより得られた出力と、補色でない光を発光させ印字面から反射した光を受光する受光センサより得られた出力の差分から算出するもので、前記濃度算出手段により算出された濃度値により印字濃度を調整することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像形成装置において、前記印字パターンは、ヘッド上の全インク吐出ノズルを用いて記録された、少なくともヘッド幅に相当する幅の帯状パターンであり、前記受光センサは、受光面上に、前記印字パターンの所定領域の像を形成するような光透過用スリットを有し、前記発光部と受光センサから成る反射型光学センサは、前記パターンに対して走査を行いながら逐次、前記濃度算出手段により各ヘッドのノズル単位の濃度を算出し、この算出値によって各ヘッドの各ノズル単位に印字濃度を調整する手段を備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記画像形成装置において、前記濃度算出手段を用い、前記記録ヘッドの各吐出ノズルから吐出されたインクが記録媒体に印字される際に生じる各吐出ノズルの着弾位置ズレを補正する手段を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、各印字パターンの色に対して補色の光を用いて印字パターンをスキャンした時の受光素子からの出力と、各印字パターンの色に対して補色でない光を用いて印字パターンをスキャンした時の受光素子からの出力の差分を用いて濃度レベルを検出することにより、記録媒体の浮きやコックリング等による受光素子出力への影響を相殺して印字パターンの濃度レベルを正確に求めることが可能となる。

更に、本発明の濃度検出手段は、図７の下図に示すように、光学式センサの構成として発光側に３色ＬＥＤを用いることで、発光側にてＲ成分の光、Ｂ成分の光、Ｇ成分の光をコントロールしており、受光側にＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の波長を検出するためのフィルタが不要であり、又、受光側にＲフィルタ、Ｂフィルタ、Ｇフィルタを透過した光を検出するための受光回路をそれぞれ別個に用意する必要がない。そのため、受光側については特許文献２に開示されている方法と比べても安価に構成することができる。送信側については、特許文献２に開示されている白色ＬＥＤと本発明の実施の形態にて利用する３色ＬＥＤ（３色別々に設ける場合においても）のコスト差は殆どなく、又、本発明においては３色ＬＥＤをＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を個別にコントロールする回路のコスト増分があるが、受光側のコスト削減の効果の方が遥かに大きい。これらのことから、本発明を用いることで、濃度検出手段を安価に構成することが可能となる。受光素子側としてフォトダイオード或はフォトトランジスタ等の安価な受光素子を用い、発光側には印字パターンに対して補色となる複数の発光源（例えばＬＥＤ）を用いているため、濃度検出手段を安価に構成することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載した発明と同様に、各印字パターンの色に対して補色でない光を用いることにより、記録媒体の浮きやコックリングの影響を除去することが可能となり、又、本発明の濃度検出手段は、受光素子側としてフォトダイオード、フォトトランジスタ等の安価な受光素子を用い、発光側には印字パターンに対して補色となる複数の発光源（例えばＬＥＤ）を用いているため、安価に構成でヘッドシェーディングが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、各パターンの色に対して補色でない光を用いることにより、記録媒体の浮きやコックリングの影響を除去することが可能となり、又、本発明の濃度検出手段は、受光素子側としてフォトダイオード、フォトトランジスタ等の安価な受光素子を用い、発光側には印字パターンに対して補色となる複数の発光源（例えばＬＥＤ）を用いているため、安価に構成でレジストレーション補正が可能となる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

＜実施の形態１＞
図２及び図８に示すように、インクジェット画像形成装置は、イメージスキャナ、パソコン、ＣＡＤ装置等から成る外部装置１３、印字制御部１４、記録ヘッド１から構成されている。このような構成のインクジェット画像形成装置の動作概要は次の通りである。

インクジェット画像形成装置は、印字制御部１４は、ＣＰＵ１５、ヘッド制御部１６、濃度検出部１７、ＣＰＵ１５の実行するプログラムや印字パターンを格納するＲＯＭ１８、画像データを一時蓄える画像メモリ１９等から構成されている。ＣＰＵ１５は、画像データＶＤＩを転送してくる外部装置１３とのインターフェイスを司ると共に、メモリやＩ／Ｏ等を含め印字制御部全体の制御を行っており、外部装置１３から画像データＶＤＩが転送されてくると、ＣＰＵ１５からの命令によりヘッド制御部１６にて各種画像処理を行い記録ヘッド１へ画像データを転送、リニアスケール７から入力される位置検出信号ＬＩＮＳＣＬを利用することで、記録ヘッド１から記録媒体５上の目的の位置にインクを吐出し、記録媒体５上に所望の画像を形成する。

又、図２に示すように、キャリッジ３の主走査上の位置情報は、主走査リニアスケールから７取得し、印字記録媒体５の送り量は副走査エンコーダ２０により取得している。主走査リニアスケール７の出力は、記録ヘッド１から出力されるインクの吐出タイミングを制御するための同期信号としても使用されている。

ヘッド制御部１６では、ヘッドの各ブロックの画像データＶＤＯ、ヒータ駆動パルス信号ＨＥＮＢ等、インク吐出に必要な信号の生成も行っている。画像データＶＤＯ、ヒータ駆動パルス信号ＨＥＮＢは、記録ヘッド１に転送され、記録媒体５にインクを吐出し１カラム分の画像を形成する。以上のような制御を主走査方向に記録ヘッド１を走査させながら行うことにより、１バンド分の画像を形成する。

本発明の目的である濃度検出は、一般的に濃度むら補正、記録媒体５へのインクの着弾位置ずれ補正を行う目的に利用され、濃度検出は光学式センサ１２によって行われる。光学式センサ１２は、図１０に示すように、受光素子２１にて、記録媒体５にてから反射した発光素子２２からの光を受光し、記録媒体５の状態を判別する目的に利用される。受光素子２１には一般的にフォトダイオード、若しくはフォトトランジスタが採用され、発光素子２２には主にＬＥＤが採用されるが、記録媒体５の状態が判別できるものであればどのようなものであっても構わない。又、インクジェット画像形成装置に搭載される光学式センサ１２は、一般的にキャリッジ３上に設置されるが、キャリッジ３と独立した構成であっても良い。

下記より以下、本実施の形態について図９〜図１２を用いて説明する。

先ず、図９及び図１０を用いて光学式センサ１２の構成について説明する。光学式センサ３１２は、レッド（Ｒと呼ぶ）、グリーン（Ｇと呼ぶ）及びブルー（Ｂと呼ぶ）の光を発するＬＥＤ２２とＲＧＢの光の帯域を受光可能な受光センサ２１で構成されている。

次に、図９を使用して光学式センサのキャリブレーションの方法について説明する。

先ず、キャリッジモータ４及び搬送用モータ６を用い光学式センサ１２を（Ｘ１，Ｙ１）の位置へ移動させ、図１０に示す光学式センサ内のＬＥＤ２２を消灯した状態での受光センサ２１の出力値を測定する（記録媒体５からの反射光が全く無い状態での受光センサ２１の出力値を測定する）。

次に、ＬＥＤ２２のレッド（Ｒ）を発光させ、図９の非印字領域からの反射光を受光センサ２１にて測定、記録媒体５からの反射光量が最大の場合でも受光センサ２１からの出力レベルが飽和しないようにアンプのゲイン（図示せず）若しくはＬＥＤ２２の光量調節部（図示せず）により発光光量を調整し、レッド（Ｒ）光を使用する場合の調整量をＣＰＵ１５に記憶する。グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）についても同様な方法でキャリブレーションを実施する。

次に、図９に示すように、シアン色印字用ヘッド２３により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン２６、マゼンダ色印字用ヘッド２４により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン２７、イエロー印字用ヘッド２５により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン２８を印字する。

印字終了後、キャリッジ３上に取り付けられた光学式センサ１２をキャリッジモータ４及び搬送用モータ６を駆動することで記録媒体５上の（Ｘ１，Ｙ１）の位置に移動する。その位置にてＣＰＵにてレッド光を使用する場合の光学式センサ１２の調整値を設定し、レッド（Ｒ）光を発光させ、キャリッジモータ４を駆動することで主走査線方向に、非印字領域の（Ｘ１，Ｙ１）の位置から（Ｘ２，Ｙ１）の位置間の反射光量を検出することで、シアンヘッドの濃度むら検出用印字パターン、マゼンダヘッドの濃度むら検出用印字パターン、イエローヘッドの濃度むら検出用印字パターンの反射率を算出する。

次に、キャリッジ３を記録媒体５上の（Ｘ１，Ｙ１）の位置に移動し、ＣＰＵにてグリーン光を使用する場合の光学式センサ１２の調整値を設定し、グリーン（Ｇ）光を発光させ、キャリッジモータ４を駆動することで主走査線方向に、非印字領域の（Ｘ１，Ｙ１）の位置から（Ｘ２，Ｙ１）の位置間の反射光量を検出することで、シアンヘッドの濃度むら検出用印字パターン、マゼンダヘッドの濃度むら検出用印字パターン、イエローヘッドの濃度むら検出用印字パターンの反射率を算出する。ブルー光を用いてスキャンした時の反射率の測定も同様な方法で実施する。

次に、上記の検出結果を基に濃度むらの補正を実施する。

図１１にシアンヘッド、マゼンダヘッド、イエローヘッドの濃度むら検出用印字パターンを光学式センサ１２を用いてスキャンし、得られた反射率を示す。

図１１の結果から分かるように、レッド光を発光させスキャンした時は、シアン印字パターン２６の箇所で反射率が大きく変化しており、グリーン光を発光させてスキャンした時は、マゼンダ印字パターン２７の箇所で反射率が大きく変化しており、ブルー光を発光させてスキャンした時は、イエロー印字パターン２８の箇所で反射率が大きく変化している。これは、印字媒体５に照射する光の色（スペクトラム）と印字媒体上の色によって印字媒体を反射する光のエネルギーが変わってくるためである。

これは、図１２に示すように、例えば、レッド光を照射した場合は、マゼンダとイエローは反射率が高いため、非印字領域（ここでは印字媒体の色（つまり白色））と同じように照射した光がそのまま反射してしまい、マゼンダ及びイエローの印字パターンは検出できないし、グリーン光を照射した場合は、シアンとイエローは反射率が高いため、非印字領域の照射した時と同じように照射した光がそのまま反射してしまい、シアン及びイエローの印字パターンは検出できないし、同様に、ブルー光を照射した場合は、シアンとマゼンダは反射率が高いため、非印字領域の照射した時と同じように照射した光がそのまま反射してしまい、シアン及びマゼンダの印字パターンは検出できないからである。

このことから、シアンヘッド２３の濃度むら検出は、濃度むら検出用印字パターンをレッド光を用いて行い、マゼンダヘッド２４の濃度むら検出は、グリーン光を用いて行い、イエローヘッド２５の濃度むら検出は、ブルー光を用いて行えば良いことが分かる。又、各印字パターンは、濃度が一定になるように記録ヘッド１から印字しているが、例えば、図１１の２９の部分を見ると、シアン印字パターンの反射率にむらが生じているのが分かる。これが濃度むらであり、本発明ではこの濃度むらを安価な方法で補正することを目的としている。

又、図１１の結果は、印字媒体５から反射され、受光センサから得られる出力は、紙記録媒体の浮き上がりによるの影響を受けていることも示しており、このことから、印字媒体に印字された濃度むら検出用印字パターンから濃度むらを検出するには、この紙記録媒体の浮き上がりによるの影響を除去する必要があることも分かる。

次に、具体的な濃度むら除去方法について説明する。

図１１において、シアン印字パターン２６における紙浮き記録媒体の浮き上がりを検出するために、シアン印字パターン２６に対して補色の関係にある光（ブルー光）をシアン印字パターン２６に照射すると、図１２に示すように、ブルー光は、シアン色に対して反射率が高い（印字媒体の白色の部分と同等の反射率）ため、ブルー光をシアン印字パターン２６に照射した時の反射光を読み取ることでシアン印字パターンの紙浮き上がり量を検知することが可能となる。

同様にマゼンダ印字パターン２７における紙浮き上がりは、レッド光をマゼンダ印字パターン２７に照射することでマゼンダ印字パターン２７の紙浮きを検知し、イエロー印字パターン２８における紙浮き上がりは、レッド光をイエロー印字パターン２８に照射することで検知することができる。各印字パターンの濃度算出は、下記の式を用いて算出する。

シアン印字パターンの濃度＝
−ｌｏｇ（レッド光用いて検出した反射率／ブルー光を用いて検出した反射率）
マゼンダ印字パターンの濃度＝
−ｌｏｇ（グリーン光用いて検出した反射率／レッド光を用いて検出した反射率）
イエロー印字パターンの濃度＝
−ｌｏｇ（ブルー光用いて検出した反射率／レッド光を用いて検出した反射率）
上式のように、ヘッド毎に印字される印字パターン（シアン、マゼンダ、イエロー）を、各パターンと補色の関係にあるＬＥＤの光と、補色でない関係にあるＬＥＤの光を用いてパターンを読み取り、検出した紙浮き量で正規化することで、紙浮きの影響を取り除くことができ、各印字パターンの濃度を検出することが可能となる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１３及び図１４を用いて説明する。

記録ヘッド１は、製造プロセスによる特性バラツキやヘッド構成材料の特性バラツキ等が原因で、記録ヘッド上に配列した各ノズルの特性は或る程度のバラツキを持っており、そのようなノズル間の特性の不均一は、各ノズルから吐出されるインクドットの大きさや、記録媒体５上に均一にインクを吐出した場合において濃度の不均一となって現れ、記録画像に濃度むらを生じさせることになる。これらの濃度むらを検知するには、記録ヘッド１の各ノズル毎における吐出バラツキを補正する必要があり、それを検出する光学式センサ１２にもそれを検出するだけの分解能が必要となる。

本実施の形態にて使用される光学式センサ１２の構成を図１３に示す。受光センサ３０はフォトダイオード若しくはフォトトランジスタを用い、発光センサ３１は、ＲＧＢ全ての色を発することのできるＬＥＤ若しくはＲ光を発するＬＥＤ、Ｇ光を発するＬＥＤ、Ｂ光を発するＬＥＤをそれぞれ個別に用意することで構成する。

又、受光センサ３０の受光面サイズは１ｍｍ×１ｍｍ、受光面の手前にあるピンホール３２の径を０．３ｍｍ、光学式レンズとして３倍結像のレンズ３３を使用することで、０．１ｍｍの径の領域の平均濃度を検出するようにしている。これは、印字ヘッド１のノズル解像度が１２００ｄｐｉであるとすると、約５ドットの平均濃度を検出していることとなる。複数ドットの平均濃度を用いての１ノズル単位の濃度レベルの検出は、印字パターンのサンプリングを１ノズル位置単位またはこれより細かい単位で実行することにより可能である。又、複数ノズル単位のサンプリングであっても、出力の補間により１ノズル単位での濃度レベルを算出することができる。

次に、濃度むらの補正手順について説明する。

先ず、光学式センサのキャリブレーションを行う必要があるが、これは前述した方法と同様な方法にて行う。

次に、図１４が示すように、シアン色印字用ヘッド２３により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン３４、マゼンダ色印字用ヘッド２４により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン３５、イエロー印字用ヘッド２５により記録媒体５上に濃度むら検出用印字パターン２５を印字する。

印字終了後、キャリッジ３上に取り付けられた光学式センサ１２をキャリッジモータ４及び搬送用モータ６を駆動することで記録媒体５上の（Ｘ１，Ｙ１）の位置に移動する。その位置にてＣＰＵにてレッド光を使用する場合の光学式センサ１２の調整値を設定し、レッド（Ｒ）光を発光させ、搬送用モータ６を駆動することで副走査方向に、非印字領域の（Ｘ１，Ｙ１）の位置から（Ｘ１，Ｙ２）の位置間の反射光量を検出し、シアンヘッド２３の濃度むら検出用印字パターン３４、マゼンダヘッド２４の濃度むら検出用印字パターン３５、イエローヘッド２５の濃度むら検出用印字パターン３６の反射率を算出する。

次に、キャリッジ３を記録媒体５上の（Ｘ１，Ｙ１）の位置に移動し、ＣＰＵにてグリーン光を使用する場合の光学式センサ１２の調整値を設定し、グリーン（Ｇ）光を発光させ、搬送用モータ６を駆動することで副走査線方向に、非印字領域の（Ｘ１，Ｙ１）の位置から（Ｘ１，Ｙ２）の位置間の反射光量を検出し、シアンヘッド２３の濃度むら検出用印字パターン３４、マゼンダヘッド２４の濃度むら検出用印字パターン３５、イエローヘッド２５の濃度むら検出用印字パターン３６の反射率を算出する。ブルー光を用いてスキャンした時の反射率の測定も同様な方法で実施する。

濃度むらの検出方法は、実施の形態１と同様な方法で行うが、本実施の形態では、光学式センサ１２の検出分解能が高いため、ノズル単位の濃度むら検出が可能となる。本実施の形態におけるノズル単位の濃度むら検出の様子を図１２及び図１３図下側の図における印字パターンは濃度５０％の印字パターンを本実施の形態に使用する光学式センサにてスキャンし濃度を算出した結果である。

先に述べたように、本実施の形態の光学式センサは、解像度がφ０．１ｍｍであるため１ドット単位の濃度を検出することはできないが、その周辺のノズルからの吐出ドットを含めて平均濃度をノズル単位の濃度値とすることで１ドット単位の濃度の変化を検出することができる。

本実施の形態の光学センサは図１３の構成により高解像度で濃度むらの検出が可能となっているため、ノズル単位での濃度補正が可能となり、本実施の形態の目的である記録ヘッドのノズルの特性ばらつきによる濃度むらを補正することが可能となる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図１５を用いて説明する。

先ず、光学式センサのキャリブレーションを行う必要があるが、これは前述した方法と同様な方法にて行う。

次に、図１５が示すように、シアン色印字用ヘッド２３により記録媒体５上にレジストレーション検出用印字パターンを印字する。シアン色レジストレーション印字パターンは、本実施の形態では５つのパターンを用意した。５つのパターンは、図１５の３７に示すように記録ヘッドの往走査と復走査とで、副走査の印字タイミングを所定量ずらして印字を行ったものである。

印字終了後、キャリッジ３上に取り付けられた光学式センサ１２をキャリッジモータ４及び搬送用モータ６を駆動することで記録媒体５上の（Ｘ１，Ｙ１）の位置に移動する。その位置にてＣＰＵにてレッド光を使用する場合の光学式センサ５の調整値を設定し、レッド（Ｒ）光を発光させ、キャリッジモータ３を駆動することで主走査方向に、非印字領域の（Ｘ１，Ｙ１）の位置から（Ｘ２，Ｙ１）の位置間の反射光量を検出することで、シアンヘッド２３のレジストレーション検出用印字パターンの反射率を算出する。ブルー光を用いてスキャンした時の反射率の測定も同様な方法で実施する。

各印字パターンの濃度検出は、実施の形態１と同様な方法で行い、各印字パターンから得られた濃度検出結果を元にレジストレーションの補正を実施する。

図１５の３８は、シアン印字パターン１〜５と印字パターン濃度の関係を示したグラフである。シアン印字パターン３において、印字パターンの濃度が一番高くなっているのが分かる。これは、図１５の３７を見れば分かるように、一番印字パターンの濃度が濃いパターンは往走査方向の印字と副走査方向印字の重なりが少ないパターンである。つまり、一番レジストレーションが合っている箇所ということになるため、読み取った平均濃度として最も高い部分に対応した吐出タイミングを印字タイミングとして設定することで、往路における吐出タイミングと復路における吐出タイミングを制御し、記録媒体５上の所定の位置にインクを吐出することが可能となる。

しかしながら、実施の形態１及び２と同様に、図１５の結果から分かるように、印字媒体から反射され、受光センサから得られる出力は、紙浮きの影響を受けており、正確に濃度を検出するには、この紙浮きの影響を除去する必要があることも分かる。この紙浮きの除去方法については実施の形態１と同様な方法で行う。マゼンダヘッドとイエローヘッドについても上述と同様な方法でレジストレーション調整を行うことにより往復印字におけるレジストレーション補正が可能である。

ヘッドシェーディングの内容を説明するための図である。 インクジェット記録方式を採用した画像形成装置の傾斜図である。 背景技術においてヘッドの位置ずれが原因で印字画像に縞模様ができてしまう理由を表した図である。 記録ヘッド位置検出方法を示した図である。 背景技術において往復印字を行った際に往路と復路で印字位置がずれて画像むらとなってしまう理由を示した図である。 レジストレーション補正方法を示した図である。 濃度レベルを検出するための回路ブロック図である。 画像形成装置の内部ブロック図である。 本発明の実施の形態１における画像形成装置のブロック図である。 本発明の実施の形態１における光学式センサの構成図である。 本発明の実施の形態１における濃度むら検出方法を示した図である。 本発明の実施の形態１における濃度むら検出方法を示した図である。 本発明の実施の形態２における光学式センサ及び濃度むら検出方法を示した図である。 本発明の実施の形態２における画像形成装置のブロック図である。 本発明の実施の形態３におけるレジストレーション検出方法を示した図である。

符号の説明

１ 記録ヘッド
２ ノズル
３ キャリッジ
４ キャリッジモータ
５ 記録媒体
６ 搬送用モータ
７ リニアスケール
８ リニアセンサ
９ 印字タイミングを所定量ずらしたパターンＡ
１０ 印字タイミングを所定量ずらしたパターンＢ
１１ 印字タイミングを所定量ずらしたパターンＣ
１２ 光学式センサ
１３ 外部装置
１４ 印字制御部
１５ ＣＰＵ
１６ ヘッド制御部
１７ 濃度検出部
１８ ＲＯＭ
１９ 画像メモリ
２０ 印字媒体搬送量検出用エンコーダセンサ
２１ 受光素子（受光センサ）
２２ 発光素子（ＬＥＤ）
２３ シアンヘッド
２４ マゼンダヘッド
２５ イエローヘッド
２６ シアンヘッド濃度検出用印字パターン
２７ マゼンダヘッド濃度検出用印字パターン
２８ イエローヘッド濃度検出用印字パターン
２９ シアン印字パターンの反射率にむらが生じている部分
３０ 受光センサ
３１ ＬＥＤ
３２ ピンホール
３３ 光学式レンズ
３４ シアンヘッド濃度むら検出用印字パターン
３５ マゼンダヘッド濃度むら検出用印字パターン
３６ イエローヘッド濃度むら検出用印字パターン
３７ シアンヘッドレジストレーション検出用印字パターン
３８ マゼンダヘッドレジストレーション検出用印字パターン
３９ イエローヘッドレジストレーション検出用印字パターン
４０ 印字タイミングを所定量ずらしたパターン
４１ 印字タイミングを所定量ずらしたパターンの濃度を読み取った結果

Claims (3)

1. 記録媒体上に画像形成を行うために複数のノズルを配列した記録ヘッドと、前記記録ヘッドにより記録媒体に印字を行う印字手段と、記録媒体に印字された印字色に対して補色の関係にある光を発光する発光部と、前記発光部より発した光が記録媒体に反射し、その反射光を受光する受光センサと補色の関係にない光を発光する発光部と、前記発光部より発した光が記録媒体に反射し、その反射光を受光する受光センサを有し、各受光センサの出力に基づいて各色の印字パターンの濃度を算出する算出手段を備え、該濃度算出手段は印字パターンの色に対して補色となる補色光を発光させ印字面から反射した補色光を受光する受光センサより得られた出力と、補色でない光を発光させ印字面から反射した光を受光する受光センサより得られた出力の差分から算出するもので、前記濃度算出手段により算出された濃度値により印字濃度を調整することを特徴とする画像形成装置の濃度検出装置。
2. 前記画像形成装置において、前記印字パターンは、ヘッド上の全インク吐出ノズルを用いて記録された、少なくともヘッド幅に相当する幅の帯状パターンであり、前記受光センサは、受光面上に、前記印字パターンの所定領域の像を形成するような光透過用スリットを有し、前記発光部と受光センサから成る反射型光学センサは、前記パターンに対して走査を行いながら逐次、前記濃度算出手段により各ヘッドのノズル単位の濃度を算出し、この算出値によって各ヘッドの各ノズル単位に印字濃度を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の濃度検出装置。
3. 前記画像形成装置において、前記濃度算出手段を用い、前記記録ヘッドの各吐出ノズルから吐出されたインクが記録媒体に印字される際に生じる各吐出ノズルの着弾位置ズレを補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置の濃度検出装置。

Images