JP2009149398A - 画像形成装置、液滴着弾位置補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ベルトに寄りが発生すると液滴着弾位置がずれて画像品質が劣化するが、ベルト寄りを簡単な構成で正確に検出することができない。
【解決手段】液滴を吐出する記録ヘッド２４が搭載され、用紙搬送方向と直交する主走査方向に走査されるキャリッジ２３と、記録ヘッド２３に対向して用紙を搬送する搬送ベルト３１と、搬送ベルト３１上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り検知用の基準パターン４００を形成する手段と、基準パターン４００に光を照射する発光手段及び基準パターン４００からの正反射光を受光する受光手段で構成されるパターン検知センサ４０１と、搬送ベルト３１の一端部とセンサ４０１で読取った基準パターン４０１との距離に基づいて搬送ベルト３１の寄り量を検出する手段とを備える。
【選択図】図１５

Description

本発明は液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置、記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を補正する方法に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）で構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体（以下、インクという。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を吐出して着弾させること）をも意味し、捺染装置や金属配線を形成する装置なども含むものである。また、「インク」とは、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。

このような液体吐出方式の画像形成装置において、特に、液滴を吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させて、往路及び復路の双方向で印字を行うようにした場合、印字画像が罫線であるとき、往路と復路で罫線の位置ずれが発生し易いという問題がある。また、異なる色を重ねるときに色重ねずれが発生し易いという問題がある。

そのため、一般的に、インクジェット記録装置などでは、着弾位置ズレ調整用のテストチャートを出力し、ユーザが最適値を選んで入力し、入力された結果に基づいて吐出タイミングの調整などを行うようにすることが行われているが、テストチャートの見方には個人差があり、また、操作に不慣れなためデータ入力ミスの発生などが考えられるので、逆に調整の不具合を招いてしまうことが考えられる。

そこで、従来、特許文献１などに記載されているように、搬送ベルトや媒体の保持搬送部材上にテストパターンを形成し、このテストパターンを固定された或いはキャリッジに設けた光学センサにて読取って着弾位置ずれを補正することが行われている。
特公平４−３９０４１号公報 特開２００５−３４２８９９号公報 特開２００４−３１４３６１号公報

また、記録ヘッドから吐出された液滴の着弾位置ずれは、用紙を搬送ベルトで搬送するようにした場合、搬送ベルトを掛け回すローラの寸法誤差や取り付け誤差、ベルト張力の不均一、ベルト周長の不均一などによって生じるベルトの寄り（ベルトが周回方向と直交する方向に移動すること）によっても発生する。つまり、このベルトの寄りが発生した場合、搬送ベルトを回転させるたびに、ベルトの位置がずれ、その結果前に印字した画像と次に印字する画像にずれが生じて画像品質が劣化する。

このような搬送ベルトの寄りを検出ものとして、特許文献４に記載されているように、発光素子と位置検出用受光素子を有し、発光素子から出射した光の一部を搬送ベルトで遮り、残りの部分を位置検出用受光素子に入射し、位置検出用受光素子からの出力により搬送ベルトの片寄りを検出するものがある。
特開２０００−３２７１６１号公報

上述した特許文献４に記載されているようなベルト位置検出センサを用いてベルトの寄りを検出する場合、ベルトの裏側に受光素子を２個設け、片方を基準用に使用するため、構成が複雑で、コストが高くなるという課題がある。

そこで、搬送ベルト上にパターンを形成して、このパターンを光学センサで読取ってベルトの寄りを検出することが考えられる。ところが、搬送ベルト上に液滴でパターンを形成した場合、搬送ベルトの色とインクの色の組合せによっては色の差が小さいため正確に読取ることが困難であるため、ベルトの寄りを正確に検出することができない。例えば、表面が黒い搬送ベルトにインク滴でパターンを形成しても、色による反射だけで検出しようとすると黒インクと見分けがつきにくくなるという新たな課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で正確に搬送ベルトの寄りを検出できるようにして、画像劣化を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドが搭載され、用紙搬送方向と直交する主走査方向に走査されるキャリッジと、
前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する搬送ベルトと、
前記搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り検知用の基準パターンを形成する手段と、
前記基準パターンに光を照射する発光手段及び前記基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段と、
前記搬送ベルトの一端部と前記読取り手段で読取った前記基準パターンとの距離に基づいて前記搬送ベルトの寄り量を検出する手段と
を備えている構成とした。

ここで、前記基準パターンは独立した複数の液滴で形成される構成とできる。また、前記基準パターンは前記搬送ベルトの前記用紙が載置される領域外に形成される構成とできる。

また、前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を印字中に行う構成とできる。

また、前記搬送ベルトの寄り量の検出結果に応じて前記記録ヘッドから吐出させる液滴の吐出タイミングを変更する手段を備えている構成とできる。この場合、印字中の１走査毎に前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を行って液滴の吐出タイミングを変更する構成とできる。

また、前記搬送ベルトの寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた設定値以上のときには前記キャリッジの一方向の走査だけで画像形成を行う構成とできる。

また、前記寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた設定値以上のときには印字パス数又はインターレース数を変更する構成とできる。

また、前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を前記搬送ベルトが交換されたときに行う構成とできる。この場合、前記寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた規定値を越えるときには前記搬送ベルトが不良である旨を報知する手段を備えている構成とできる。

本発明に係る液滴着弾位置補正方法は、
記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を補正する方法であって、
用紙を搬送する搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り検知用の基準パターンを形成する工程と、
前記基準パターンに光を照射する発光手段及び前記基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段で前記基準パターンを読取る工程と、
前記搬送ベルトの一端部と前記読取り手段で読取った前記基準パターンとの距離に基づいて前記搬送ベルトの寄り量を検出する工程と、
検出された前記搬送ベルトの寄り量に基づいて前記記録ヘッドから吐出する液滴の吐出タイミングを補正する工程と
を行う構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り量検知用の基準パターンを形成し、基準パターンに光を照射する発光手段及び基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段で基準パターンを読み取り、搬送ベルトの一端部と読取り手段で読取った基準パターンとの距離に基づいて搬送ベルトの寄り量を検出するので、簡単な構成で正確に搬送ベルトの寄りを検出できるようになる。これによって、画像劣化を低減することができるようになる。

本発明に係る着弾位置補正方法によれば、搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り量検知用の基準パターンを形成し、基準パターンに光を照射する発光手段及び基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段で基準パターンを読み取り、搬送ベルトの一端部と読取り手段で読取った基準パターンとの距離に基づいて搬送ベルトの寄り量を検出し、検出結果に応じて液滴吐出タイミングを補正するので、簡単な構成で正確に搬送ベルトの寄りを検出でき、画像劣化を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る着弾位置ずれ補正方法を実施する本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２は同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図、図３は同じく一部透過状態で示す側面説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１の内部（筺体内）に、用紙を搬送しながら画像を形成するための画像形成部（手段）２及び用紙を搬送するための副走査搬送部（手段）３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙カセットを含む給紙部（手段）４から用紙５を１枚ずつ給紙して、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出して所要の画像を形成（記録）した後、排紙搬送部（手段）７を通じて装置本体１の上面に形成した排紙トレイ８上に用紙５を排紙する。

また、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ８の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読取りを行い、走査された原稿画像がレンズ１９の後方に配置した画像読取り素子２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、ガイドロッド２１及び図示しないガイドレールでキャリッジ２３を片持ちで主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、前側板１０１Ｆと後側板１０１Ｒとの間に横架した主ガイド部材であるキャリッジガイド（ガイドロッド）２１と後ステー１０１Ｂ側に設けた従ガイド部材であるガイドステー２２で、キャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上には、それぞれブラック（Ｋ）インクを吐出する２個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２と、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ（色を区別しないとき及び総称するときは「記録ヘッド２４」という。）の計５個の液滴吐出ヘッドを搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行うシャトル型としている。

また、キャリッジ２３には各記録ヘッド２４に所要の色の記録液を供給するためにサブタンク２５を搭載している。一方、図１に示すように、装置本体１の前面からカートリッジ装着部２６Ａに、ブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した記録液カートリッジである各色のインクカートリッジ２６を着脱自在に装着でき、各色のインクカートリッジ２６から各色のサブタンク２５に図示しないチューブを介してインク（記録液）を補充供給する。なお、ブラックインクは１つのインクカートリッジ２６から２つのサブタンク２５に供給する構成としている。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って前側板１０１Ｆと後側板１０１Ｒとの間に、スリットを形成したリニアスケール１２８を張装し、キャリッジ２３にはリニアスケール１２８のスリットを検知する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２９を設け、これらのリニアスケール１２８とエンコーダセンサ１２９によってキャリッジ２３の移動及び位置（キャリッジ位置）を検知するリニアエンコーダを構成している。

また、キャリッジ２３の一側面には、本発明に係るベルト寄り検知用の基準パターンの読取りを行うための発光手段及び受光手段を含む反射型フォトセンサで構成した読取り手段（検知手段）である反射型フォトセンサからなる光学センサとしてのパターン読取りセンサ４０１を備え、このパターン読取りセンサ４０１によって後述するように搬送ベルト３１上に形成された基準パターンを読み取る。

さらに、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（装置）１２１を配置している。この維持回復機構１２１は、５個の記録ヘッド２４の各ノズル面２４ａをキャッピングするキャップ部材である、１個の保湿用を兼ねた吸引用キャップ１２２ａと、４個の保湿用キャップ１２２ｂ〜１２２ｅと、記録ヘッド２４のノズル面２４ａをワイピングするためのワイピング部材であるワイパーブレード１２４と、空吐出を行うための空吐出受け１２５とが配置されている。また、キャリッジ２３の走査方向の他方側の非印字領域には、空吐出を行うための空吐出受け１２６を配置している。この空吐出受け１２６には開口１２７ａ〜１２７ｅを形成している。

副走査搬送部３は、図３にも示すように、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ３２とテンションローラである従動ローラ３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ３４と、搬送ベルト３１を画像形成部２の対向する領域でガイドするガイド部材３５と、保持部材１３６に回転自在に保持されて、用紙５を搬送ローラ３２に対向する位置で搬送ベルト３１に押し付ける加圧コロ３６、３７と、画像形成部２によって画像が形成された用紙５の上面側を押えるガイド板３８と、画像が形成された用紙５を搬送ベルト３１から分離するための分離爪３９とを備えている。

搬送ベルト３１は、ＤＣブラシレスモータを用いた副走査モータ１３１によって、タイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ３２が回転されることで用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト３１は、例えば、図４に示すように、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層３１Ａと、この表層３１Ａと同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）３１Ｂとの２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の移動方向上流側から、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段とし搬送ベルト３１表面に当接する当接部材であるＰＥＴフィルムからなるマイラ（紙粉除去手段）１９１と、同じく搬送ベルト３１表面に当接するブラシ形状のクリーニングブラシ１９２と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１９３とを備えている

さらに、搬送ローラ３２の軸３２ａには高分解能のコードホール１３７を取り付け、このコードホイール１３７に形成したスリット１３７ａを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１３８を設けて、これらのコードホイール１３７とエンコーダセンサ１３８によってロータリエンコーダを構成している。

給紙部４は、装置本体１に抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する収容手段である給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３と、給紙される用紙５をレジストするレジストローラ対４４とを有している。

また、この給紙部４は、多数枚の用紙５を積載して収容するための手差しトレイ４６及び手差しトレイ４６から１枚ずつ用紙５を給紙するための手差しコロ４７と、装置本体１の下側にオプションで装着される給紙カセットや両面ユニットから給紙される用紙５を搬送するための縦搬送コロ４８を備えている。給紙コロ４２、レジストローラ４４、手差しコロ４７、縦搬送コロ４８などの副走査搬送部３へ用紙５を給送するための部材は図示しない電磁クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動手段）４９によって回転駆動される。

排紙搬送部７は、副走査搬送部３の分離爪３９で分離された用紙５を搬送する３個の搬送ローラ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ（区別しないときは「搬送ローラ７１」という。）及びこれに対向する拍車７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（同じく「拍車７２」という。）と、用紙５を反転してフェイスダウンで排紙トレイ８へ送り出すための反転ローラ対７７及び反転排紙ローラ対７８とを備えている。また、

また、１枚手差し給紙を行なうために、図１にも示すように、装置本体１の一側部側に、１枚手差し給紙トレイ１４１を装置本体１に対して開閉可能（開倒可能）に設け、１枚手差しを行なうときには１枚手差し給紙トレイ１４１を仮想線図示の位置に開倒する。この１枚手差し給紙トレイ１４１からの手差し給紙される用紙５は、ガイド板１１０の上面でガイドされてそのまま副走査搬送部３の搬送ローラ３２と加圧コロ３６との間に直線的に差し込むことができる。

一方、画像形成が行われた用紙５をフェイスアップでストレートに排紙するため、装置本体１の他側部側にストレート排紙トレイ１８１を開閉可能（開倒可能）に設けている。このストレート排紙トレイ１８１を開く（開倒）ことで、排紙搬送部７から送り出される用紙５を直線的にストレート排紙トレイ１８１に排紙することができる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５のブロック図を参照して説明する。
この制御部３００は、ＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行なう画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを含む、この装置全体の制御を司るとともに本発明に係る基準パターンの形成、基準パターンの検出、着弾位置調整（補正）などに関わる制御を司る主制御部３１０を備えている。

また、この制御部３００は、ホスト側と主制御部３１０との間に介在して、データ、信号の送受を行なうための外部Ｉ／Ｆ３１１と、記録ヘッド２４を駆動制御するためのヘッドデータ生成配列変換用ＡＳＩＣなどで構成されるヘッドドライバ（実際には記録ヘッド２４側に設けられる。）を含むヘッド駆動制御部３１２と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２７を駆動するための主走査駆動部（モータドライバ）３１３と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査駆動部（モータドライバ）３１４と、給紙モータ４９を駆動するための給紙駆動部３１５と、排紙部７の各ローラを駆動する排紙モータ７９を駆動するための排紙駆動部３１６と、帯電ベルト３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部３１９と、その他図示しないが、維持回復機構１２１を駆動する維持回復モータを駆動するための回復系駆動部、両面ユニットが装着された場合に両面ユニットを駆動する両面駆動部、各種のソレノイド（ＳＯＬ）類を駆動するソレノイド類駆動部（ドライバ）と、電磁クラック類などを駆動するクラッチ駆動部と、画像読取部１１を制御するスキャナ制御部３２５とを備えている。

また、主制御部に３１０は、搬送ベルト３１の周囲の温度及び湿度（環境条件）を検出する環境センサ２３４などの各種検出信号を入力する。なお、主制御部３１０には、その他の図示しない各種センサの検出信号も入力されるが図示を省略している。また、主制御部３１０は、装置本体１に設けたテンキー、プリントスタートキーなどの各種キー及び各種表示器を含む操作／表示部３２７との間で必要なキー入力の取り込み、表示情報の出力を行なう。

また、この主制御部３１０には、前述したキャリッジ位置を検出するリニアエンコーダを構成するフォトセンサ（エンコーダセンサ）１２９からの出力信号が入力され、主制御部３１０は、この出力信号に基づいて主走査駆動部３１５を介して副走査モータ２７を駆動制御することでキャリッジ２３を主走査方向に往復移動させる。また、この主制御部３１０には、前述した搬送ベルト３１の移動量を検出するロータリエンコーダを構成するフォトセンサ（エンコーダセンサ）１３８からの出力信号（パルス）が入力され、主制御部３１０は、この出力信号に基づいて副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３１を駆動制御することで搬送ローラ３２を介して搬送ベルト３１を移動させる。

また、主制御部３１０は、搬送ベルト３１上に基準パターンを形成する処理を行い、形成した基準パターンに対し、キャリッジ２３に搭載したパターン読取りセンサ４０１の発光手段を発光させる発光駆動制御を行うとともに、受光手段の出力信号を入力して基準パターンを読取り、この読取り結果から搬送ベルト３１とパターンとの距離に基づいてベルト寄り量を検出し、更にベルト寄り量に基づいて記録ヘッド２４の液滴吐出タイミングを着弾位置ずれがなくなるように補正する制御を行う。なお、この詳細については後述する。

さらに、主制御部３１０は、記録ヘッド２４の維持回復動作を行うときには、維持回復機構駆動部２３８を介して維持回復機構１２１の駆動用モータ２３９を駆動制御して、キャップ１２２の昇降、ブレード（ワイパ部材）１２４の昇降などを行う。

このように構成した画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明すると、搬送ベルト３１を駆動する搬送ローラ３２の回転量を検出して、この検出した回転量に応じて副走査モータ１３１を駆動制御するとともに、ＡＣバイアス供給部３１９から帯電ローラ３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加し、これによって、搬送ベルト３１には正と負の電荷が搬送ベルト３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト３１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そこで、用紙５が給紙部４から給紙されて、搬送ローラ３２と第１加圧コロ３６との間に送り込まれて、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト３１上へと送り込まれると、用紙５は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト３１上に吸着され、搬送ベルト３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト３１で用紙５を間歇的に搬送し、キャリッジ２３を主走査方向に移動しながら停止している用紙５上に記録ヘッド２４から記録液の液滴を吐出して画像を記録（印刷）し、印刷が行われる用紙５の先端側を分離爪３９で搬送ベルト３１から分離して排紙搬送部６に送り出し、排紙トレイ７に排出させる。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ２３は維持回復機構１２１側に移動されて、キャップ１２２で記録ヘッド２４のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、吸引及び保湿用キャップ１２２ａで記録ヘッド２４をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド２４のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１２４でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを空吐出受け１２５に向けて吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド２４の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置におけるベルト寄り検出部及び液滴着弾位置補正部に係わる部分について図６に示す機能ブロック図及び図７に示す説明図を参照して説明する。
まず、キャリッジ２３には、搬送ベルト３１上に形成されるベルト寄り検知用の基準パターン４００を検知する読取り手段であるパターン読取りセンサ４０１が備えられている。このパターン読取りセンサ４０１は、主走査方向と直交する方向に並ぶ、搬送ベルト３１上の基準パターン４００に対して発光する発光手段である発光素子４０２と、基準パターン４００からの正反射光を受光する受光手段である受光素子４０３とをホルダ４０４に保持してパッケージ化したものである。

なお、パターン読取りセンサ４０１内での発光素子４０２及び受光素子４０３は、図２に示すように、キャリッジ２３の走査方向に対して直交する方向に配置している。これにより、キャリッジ２３の移動速度変動による検出結果への影響を低減することができる。また、発光素子４０２としてはＬＥＤなど赤外領域や可視光など比較的単純かつ安価な光源を用いることできる。また、光源のスポット径（検出範囲、検出領域）は高精度のレンズを使用せずに安価なレンズを使用するためにｍｍオーダーの検出範囲となっている。

基準パターン形成／読取り制御手段５０１は、搬送ベルト３１上に対して、キャリッジ２３を主走査方向に移動させて予め定めた基準位置で停止させ、液滴吐出制御手段５０２を介して液滴吐出手段である記録ヘッド２４から液滴を吐出させて、当該基準位置に複数の独立した液滴５００で構成されるライン状の基準パターン４００を形成する。

また、基準パターン形成／読取り制御手段５０１は、キャリッジ３１を走査して搬送ベルト３１の一端部と搬送ベルト３１上に形成した基準パターン４００とをパターン読取りセンサ４０１で読取る制御を行う。この読取り制御は、パターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光駆動し、搬送ベルト３１の一端部より外側から搬送ベルト３１上に発光素子４０２からの出射光を照射させながら、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、少なくとも前記基準位置を超える所定の位置まで主走査を行わせる。

これにより、パターン読取りセンサ４０１は発光素子４０２からの射出光が照射されることで反射光が受光素子４０３に入射され、受光素子４０３から受光量に応じた検知信号が出力され、着弾位置補正手段５０５のベルト寄り量演算手段５０３に入力される。

着弾位置補正手段５０５のベルト寄り量演算手段５０３は、パターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３の出力信号（センサ出力電圧）から搬送ベルト３１の一端部の位置及び基準パターン４００の位置をそれぞれキャリッジ２３の主走査方向位置として検知し、これらの検知結果に基づいてベルト寄り量を算出する。このベルト寄り量演算手段５０３で算出されたベルト寄り量は吐出タイミング補正量演算手段５０４に与えられ、吐出タイミング補正量演算手段５０４はベルト寄り量に応じて液滴着弾位置ずれ量がなくなるように液滴吐出制御手段５０２が記録ヘッド２４を駆動するときの吐出タイミングの補正量を算出して、この算出した吐出タイミング補正量を液滴吐出制御手段５０２に設定する。これにより、液滴吐出制御手段５０２は、記録ヘッド２４を駆動するときに、補正量に基づいて吐出タイミングを補正した上で記録ヘッド２４を駆動するので、液滴着弾位置のずれが低減する。

ここで、基準パターン４００を形成する搬送ベルト３１の領域は、用紙５が載置される領域の外側であることが好ましい。これにより、基準パターン４００によって用紙５が汚れることが防止される。また、搬送ベルト３１上の傷や汚れ、曇りなどがなく、基準パターン４００を形成しても、高精度な読取りを行うことができる領域（正常な表面状態の領域）であることが好ましい。

ここで、パターン４００の形成とその検出原理について図８及び図９をも参照して説明する。
まず、図８（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１上に複数の独立したインク滴５００でパターン４００を形成する（着弾状態ではインク滴５００は半球状となる。）。ここで、１つのインク滴５００について、図１１にも示すように、発光素子４０２からの光が照射された場合、インク滴５００に入射光６０１が当たると、インク滴５００が丸みを帯びた光沢表面であるため、大部分は拡散反射光６０２となり正反射光６０３として検出されるものは僅かとなる。

この場合、搬送ベルト３１の表面（ベルト表面）は光沢を帯びており、発光素子４０１からの光が照射された場合に正反射光を返し易いものとすると、搬送ベルト３１上に形成された独立した複数のインク滴５００で構成されるパターン４００を含めて読取りセンサ４０１の発光素子４０２から光を照射して走査した場合、半球状で光沢をもつインク滴５００表面にて光が拡散されるためパターン４００の部分では正反射光６０３の量が減少し、正反射光６０３を受光する受光素子４０３の出力（センサ出力電圧Ｓｏ）が相対的に小さくなる。

したがって、この読取りセンサ４０１のセンサ出力電圧Ｓｏに基づいて搬送ベルト３１上に形成されたパターン４００の位置を検出することができる。

これに対し、図９（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１上でインク滴が隣同士接触してつながってしまった場合、つながったインク滴５００の上面はフラット（平坦）になってしまうので、これにより正反射光６０３が増加し、同図（ａ）に示すように、センサ出力電圧Ｓｏは搬送ベルト３１面と略同様な出力値となってしまい、インク滴５００の位置を検出することが困難になる。なお、インク滴がくっついてしまった場合でも、つながったインク滴の端部では散乱光が発生するが、範囲が極めて限られるため、検出が困難であり、仮に検出しようとすると、受光素子４０３で見る面積（検出する領域）を絞り込まなければならず、搬送ベルト３１の表面の極わずかな傷やごみなどのノイズ要因に反応してしまうおそれが発生し、検出精度の低下や検出結果の信頼性が低下することになる。

なお、図１２に示すように、インク滴５００は時間経過とともに乾燥するため表面から光沢が失われ、更に半球形状から徐々に平らになってくるため、正反射光６０３が生じる範囲及び割合が拡散反射光６０２に対して相対的に多くなり、搬送ベルト３１の表面から反射光と区別がつかなくなる。したがって、正反射光６０３を受光素子４０３で受光するとき、図１３に示すように、時間の経過と共にセンサ出力電圧Ｓｏは搬送ベルト３１面からの反射光を受光したときの出力電圧に近づくことになり、時間の経過と共に検知精度が低下することになるので、パターン４００を形成した後インク滴５００が平坦になる前にパターン４００の検出を行うことが好ましい。

このように、インク滴からの正反射光を受光する受光手段からの出力の内の正反射光が減衰している部分を判別することによって、パターンを検出するので、高精度に検出することができる。そして、この場合、パターン４００としては、パターン読取りセンサ４０１の検出領域内で、独立した複数の液滴で構成されていることが好ましい。さらにいえば、インク滴は密集している（検出領域内で液滴の付着面積に対して液滴間の面積が小さい）ことが好ましい。

ここでは、液滴の特有の性質の上に立って、パターンを形成する部材として、撥水性を有する搬送ベルト上に、独立した複数の液滴で構成されるパターンを形成することによって、パターンからの正反射光の受光量の変化でパターンを高精度に検出でき、その結果、高精度にベルトの寄りを検出することができるようになる。

そこで、搬送ベルトの寄りを検出するベルト寄り検出動作について図１３ないし図１５を参照して説明する。
まず、図１３に示すように、キャリッジ２３を、ホーム位置（維持回復機構１２１に対応する位置）から、搬送ベルト３１の印字範囲外（用紙を載置する範囲外）の予め定めたキャリッジ位置（基準位置）まで移動し、この基準位置でキャリッジ２３を停止する。そして、記録ヘッド２４のいずれかから単色（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのいずれでもよい。）の液滴を吐出させて、搬送ベルト３１の送り方向（用紙搬送方向：副走査方向：周回方向である。）に沿って、ライン状の基準パターン４００を形成する。この基準パターン４００は、図１２のＡ部に拡大して示すように、略独立した複数の液滴５００が規則的に並んで配置されることで形成されている。

次いで、図１４（ａ）に示すように、パターン検知センサ４０１の発光素子４０２及び受光素子４０３の正反射の出力レベルを搬送ベルト３１面上で一定値になるように発光素子４０１の出力を制御した状態で、キャリッジ２３を搬送ベルト３１の外側から移動走査させる。これによって、パターン検知センサ４０１の受光素子４０３からは、同図（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１の一端部で立ち上がり、基準パターン４００を検知する部分で立下るセンサ出力（センサ電圧）が出力される。

そこで、このセンサ出力から算出アルゴリズムを用いて基準パターン４００のセンタ位置（図７のＡ点）を検出することで、搬送ベルト３１の端部に対する検知パーン４００の位置Ｔ１を求めることができる。なお、センタ位置の検出は、図７に示すように、スレッショレベルＶｒとセンサ出力Ｓｏとを比較してａ１点とａ２点とを求めてその中間をＡ点としているが、これに限るものではなく、回帰直線を求めるなどの方法であってもよい。

この基準パターン４００の位置Ｔ１は、搬送ベルト３１の端部からの距離（キャリッジ３１を等速移動させている場合には時間）として得ることができる。特に、前述したように、キャリッジ２３の駆動制御にはリニアエンコーダを使用しているので、基準パターン４００の位置検出時のキャリッジ位置をインク滴の吐出座標として用いることでより高精度のパターン位置（距離）を得ることができる。

この状態から搬送ベルト３１の駆動（周回移動）を行う。この場合の搬送ベルト３１の移動量（送り量）は、印字モードに使用する送り量、例えば３２ｍｍ、１６ｍｍ、８ｍｍ、４ｍｍ、２ｍｍなどからその印字に使用する送り量を選択する。

そして、図１５に示すように、搬送ベルト３１を所定の移動量だけ送った位置で、キャリッジ２３を走査して、リニアエンコーダで得られる基準位置で基準パターン４００を形成し、再度、キャリッジ２３を搬送ベルト３１外から基準パターン４００を含めた位置までスキャンして、そのときのパターン検知センサ４０１からのセンサ出力を得て、その時の基準パターン４００の位置Ｔ２を得る。なお、搬送ベルト３１の送り量によって、前回形成された基準パターン４００上をスキャンできる場合には再度のパターン形成を行わないで、所定量送った位置でベルト端部と前回形成されている基準パターン４００との位置を検知して位置Ｔ２を得るようにすることができる。

ここで、パターン４００の位置Ｔ１と位置Ｔ２との差分Ｔ３（Ｔ３＝Ｔ１−Ｔ２）が搬送ベルト３１の寄り量として算出（検知）される値となる。そこで、算出された差分Ｔ３を補正するために、記録ヘッド２４からの液滴の吐出タイミングを補正することで、搬送ベルト３１が寄った状態においても主走査方向で同じ位置に液滴を着弾させ、印字ずれを防止することができる。

次に、上述したベルト寄り量の検出動作を含む制御部が行う印刷制御の第１例について図１６に示すフロー図を参照して説明する。
印刷開始になると、基準パターン書き込み前に搬送ベルト３１のベルト面をベルト３１に当接されたベルトクリーニング部材１９１にてクリーニングするためのクリーニング動作を行う。そして、印字に使用する用紙サイズのデータに基づいて、印字範囲外に、略独立の液滴で構成された基準パターン４００を搬送ベルト３１上に印字（形成）し、キャリッジ３１を走査させて、搬送ベルト３１の端部と基準パターン４００との位置（距離）Ｔ１を検出する。なお、このときのキャリッジ走査で用紙に対する印字も行われる。

その後、搬送ベルト３１を所定量回転させて、その位置で、再度搬送ベルト３１の端部と基準パターン４００との位置（距離）Ｔ２を検出し、それぞれの差分（Ｔ１−Ｔ２）をベルト寄り量として算出し、算出したベルト寄り量に応じて記録ヘッド２４から吐出する液滴の吐出タイミングを補正する処理を行う。

上記の動作を印字の１走査ごとに実施して、毎走査ごとに次の印字の吐出タイミングを補正する処理を行いながら印字を行い、印字最終スキャンが終了した後、搬送ベルト３１のクリーニング動作を実施して、この処理を終了する。これによって、ベルトの寄りによって生じる液滴着弾位置ずれが補正されて画像劣化を低減することができる。

次に、上述したベルト寄り量の検出動作を含む制御部が行う印刷制御の第２例について図１７に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第１例において、算出したベルト寄り量が予め定めた設定値以上のときには、双方向印字（キャリッジ２３の往路及び復路の両方向で印字する方式）を禁止し、片方向印字（キャリッジ２３の往路又は復路の一方向でのみ印字する方式）に固定する。これによって、双方向印字に目立つことになる着弾位置ずれが低減して、画像劣化を低減することができる。

なお、上記第１例と組み合わせて液滴吐出タイミングの補正だけでは着弾位置ずれを補正できなくなった場合にこの第２例の処理を行うようにすることもできる。

次に、上述したベルト寄り量の検出動作を含む制御部が行う印刷制御の第３例について図１８に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第１例において、算出したベルト寄り量が予め定めた設定値以上のときには、印字モードを変更する。この印字モードの変更とは、パス数（主走査方向を何回で埋めるか）、インターレース数（副走査方向を何回で埋めるか）を変更して重ね書き数を増やすことを意味する。これによって、着弾位置ずれが生じても重ね書数が増えることでずれが目立たなくなり、画像劣化を低減することができる。

なお、上記第１例と組み合わせて液滴吐出タイミングの補正だけでは着弾位置ずれを補正できなくなった場合にこの第３例の処理を行うようにすることもできる。

次に、上述したベルト寄り量の検出動作を含む制御部が行うベルト交換時の制御の一例について図１９に示すフロー図及び図２０に示す説明図を参照して説明する。
搬送ベルト３１に何らかの異常があった場合などにはベルト交換を行い、その旨が装置本体に入力される（例えばカウンタクリアなど）。そこで、ベルト交換が行われたときには、その直後にこの処理を実行し、基準パターン書き込み前に搬送ベルト３１のベルト面をベルト３１に当接されたベルトクリーニング部材１９１にてクリーニングするためのクリーニング動作を行う。

そして、印字範囲外に略独立の液滴で構成されたパターンをベルト上に印字し、キャリッジ２３を走査させて搬送ベルト３１の端部と基準パターン４００との位置（距離）Ｔ１を算出し、搬送ベルト３１を規定量だけ回転させてその位置で再度搬送ベルト３１の端部と基準パターン４００との位置（距離）Ｔ２を算出し、その差分（Ｔ１−Ｔ２）をベルト寄り量として算出する。なお、この場合には搬送ベルト３１を規定量回転した位置で基準パターン４００の形成と、ベルト端部及び基準パターン４００との位置の検出とを行って、差分を求めている。

そして、算出された寄り量を予め定めた規定値と比較して、規定値を超えているときには当該搬送ベルト３１は不良であると判定して、使用できないもしくは交換を促す報知動作を行う。また、規定値以下の場合はそのまま印字待機状態に移行する。

ここで、図２０を参照して、ベルト回転数が多くなるとベルトの寄り量も増加し、例えば直線ａ〜ｄで示すように変化する。ここで、例えば直線ａで示すベルト回転数に対するベルト寄り量を基準とした場合、直線ｂで示すようにほとんどベルトの寄りが発生しない場合、直線ｃで示すようにベルトの寄りは発生するが基準となる直線ａで示すほど寄り量が大きくない場合、直線ｄで示すようにベルトの寄りが基準となる直線ａで示す場合よりもかなり大きくなる場合などがある。そこで、予め定めた規定回転数（規定量）における直線ａのベルト寄り量を規定値として、算出されたベルト寄り量と比較して、ベルトの良否を判定するようにしている。

このように、使用開始前に大きな寄りを生じる搬送ベルトの使用を不可とすることで、事前にベルト異常を排除することができるようになり、搬送ベルトの乗り上げなどによる故障を未然に防止できる。

本発明を適用した画像形成装置の一例の全体構成を示す概略構成図である。 同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図である。 同じく一部透過状態で示す正面説明図である。 搬送ベルトの一例を示す断面説明図である。 同じく制御部の概要を説明するブロック図である。 同装置におけるベルト寄り検出及び液滴着弾位置補正に係わる部分を機能的に示すブロック説明図である。 同じくその説明に供する説明図である。 搬送ベルトでの基準パターンの形成及びその検出の原理の説明に供する説明図である。 比較例におけるパターンの説明に供する説明図である。 パターン検出の原理の説明に供する液滴からの光が拡散する様子を示す説明図である。 同じく液滴が平坦化した場合に光が拡散する様子を示す説明図である。 同じく液滴着弾からの経過時間とセンサ出力電圧変化の関係の説明に供する説明図である。 基準パターンの形成の説明に供する模式的平面説明図である。 基準パターンの形成及び検出並びにベルト寄り量の検出の説明に供する説明図である。 同じくベルトを所定量移動した位置における基準パターンの形成及び検出並びにベルト寄り量の検出の説明に供する説明図である。 制御部によるベルト寄り量検出動作を含む印刷制御処理の第１例の説明に供するフロー図である。 同じくベルト寄り量検出動作を含む印刷制御処理の第２例の説明に供するフロー図である。 同じくベルト寄り量検出動作を含む印刷制御処理の第３例の説明に供するフロー図である。 同じくベルト寄り量検出動作を含むベルト交換時の処理の説明に供するフロー図である。 図１９の規定値の説明に供するベルト回転数とベルト寄り量の関係の一例を説明する説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像形成部
３…副走査搬送部
４…給紙部
５…用紙（被記録媒体）
６…排紙搬送部
８…排紙トレイ
７…画像読取部
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
２７…主走査モータ
３１…搬送ベルト
３２…搬送ローラ
４００…基準パターン
４０１…パターン読取りセンサ（読取り手段、反射型光学センサ）
４０２…発光素子
４０３…受光素子

Claims (11)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドが搭載され、用紙搬送方向と直交する主走査方向に走査されるキャリッジと、
   前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する搬送ベルトと、
   前記搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り検知用の基準パターンを形成する手段と、
   前記基準パターンに光を照射する発光手段及び前記基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段と、
   前記搬送ベルトの一端部と前記読取り手段で読取った前記基準パターンとの距離に基づいて前記搬送ベルトの寄り量を検出する手段と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記基準パターンは独立した複数の液滴で形成されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記基準パターンは前記搬送ベルトの前記用紙が載置される領域外に形成されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を印字中に行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの寄り量の検出結果に応じて前記記録ヘッドから吐出させる液滴の吐出タイミングを変更する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、印字中の１走査毎に前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を行って液滴の吐出タイミングを変更することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた設定値以上のときには前記キャリッジの一方向の走査だけで画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた設定値以上のときには印字パス数又はインターレース数を変更することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの寄り量の検出動作を前記搬送ベルトが交換されたときに行うことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、前記寄り量の検出結果に基づいて前記寄り量が予め定めた規定値を越えるときには前記搬送ベルトが不良である旨を報知する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
11. 記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を補正する方法であって、
    用紙を搬送する搬送ベルト上に、所定の主走査方向位置でベルト寄り検知用の基準パターンを形成する工程と、
    前記基準パターンに光を照射する発光手段及び前記基準パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取り手段で前記基準パターンを読取る工程と、
    前記搬送ベルトの一端部と前記読取り手段で読取った前記基準パターンとの距離に基づいて前記搬送ベルトの寄り量を検出する工程と、
    検出された前記搬送ベルトの寄り量に基づいて前記記録ヘッドから吐出する液滴の吐出タイミングを補正する工程と
    を行うことを特徴とする液滴着弾位置補正方法。

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