JP2010058442A - 画像形成システム、印字方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドを精度良く組付けすることをせずに、画像データの補正も考慮にいれて、記録ヘッドの取り付け位置が印字に与える影響を低減する画像形成システム、印字方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】ライン状に配置された記録ヘッドの各ノズルから、画像データに応じたインク滴を吐出する画像形成システム２００において、記録ヘッド２６毎に装着時の角度ずれを記録した角度ずれ情報に基づき、角度ずれがない場合のインク滴の吐出位置からの位置ずれ量を決定する位置ずれ量決定手段４１と、位置ずれ量を低減するようインク滴の補正吐出位置を決定するインク滴位置補正手段４３と、補正吐出位置とその周囲のノズルとの距離、及び、周囲のノズルが吐出するインク滴の階調データに応じて補正吐出位置のインク滴の階調を決定する階調決定手段４４と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録ヘッドをライン上に並べて印字する画像形成システムに関し、特に、インク滴の吐出位置を補正可能な画像形成システム、印字方法及びプログラムに関する。

インク滴を吐出する記録ヘッドを主走査方向に１列に配置して、印字するインクジェットプリンタ（ラインプリンタ）が知られている。このようなインクジェットプリンタでは、キャリッジの走査方向やインク滴の飛翔速度によって印字ずれが生じる場合があり、印字ずれを低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、印字する調整パターンの記録密度を指定可能とすることで、それぞれの記録密度で印字ズレを調整することができるインクジェットプリンタが記載されている。

ところで、インクジェットプリンタの記録ヘッドは、主走査方向に位置ずれや角度ずれ（以下、単に位置ずれという）なく搭載されていることが好ましく、記録ヘッドに位置ずれがあるとインク滴の着弾位置もずれてしまい印字品質が低下してしまう。このため、記録ヘッドをプリンタに組付ける際には、位置ずれが生じない組付け精度が要求されているが、組付け精度を向上させるため組付け冶具の製作や組付け時の工程が増大し製造コストが増大することがある。

そこで、記録ヘッドを取り付けた後、メカ的に位置ずれを補正できるような機構を設けておくことや、記録ヘッドのノズル毎に吐出のタイミングを可変して、位置ずれそのものでなくインク滴の着弾位置を補正する手法が実用化されている（例えば、特許文献２、３参照。）。

特許文献２には、記録ヘッドのノズル列を分割して、それぞれでテストパターンを形成し、互いのテストパターンの位置ずれに応じてノズル列を複数の分割ノズル群に分割し、分割ノズル郡単位で記録位置を調整するインクジェット記録装置が記載されている。

引用文献３には、複数の記録ヘッドにより形成された第１の記録と第２の記録とを重ね合わせたパターンから各記録ヘッドの位置ずれ量を検出して、位置ずれ量に応じて記録ヘッド毎にインク滴の吐出タイミングを変更する記録位置ずれ補正方法が記載されている。
特開２００１−１２９９８０号公報 特開２００７−３８６４９号公報 特開２００７−２６８９４６号公報

ところで、インク滴の着弾位置がずれた場合、粒状感や色再現性が低下することが知られているが、これらは画像データに関するものであるため、画像データを補正することで画像の品質低下を低減できると考えられる。特許文献２及び３記載に記載された記録位置の調整方法は、インク滴の着弾位置を調整するものであるが、画像データの補正については考慮されていないため、印字される画像の品質が低下するという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑み、記録ヘッドを精度良く組付けすることをせずに、画像データの補正も考慮にいれて、記録ヘッドの取り付け位置が印字に与える影響を低減する画像形成システム、印字方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、ライン状に配置された記録ヘッドの各ノズルから、画像データに応じたインク滴を吐出する画像形成システムにおいて、記録ヘッド毎に装着時の角度ずれを記録した角度ずれ情報に基づき、角度ずれがない場合の前記インク滴の吐出位置からの位置ずれ量を決定する位置ずれ量決定手段と、位置ずれ量を低減するようインク滴の補正吐出位置を決定するインク滴位置補正手段と、補正吐出位置とその周囲のノズルとの距離、及び、周囲のノズルが吐出するインク滴の階調データに応じて補正吐出位置のインク滴の階調を決定する階調決定手段と、を有することを特徴とする。

記録ヘッドを精度良く組付けすることをせずに、画像データの補正も考慮にいれて、記録ヘッドの取り付け位置が印字に与える影響を低減する画像形成システム、印字方法及びプログラムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の画像形成システム２００は、次の２つの方法を用いて記録ヘッド２６の取り付け位置のずれにより生じる印字品質の低下を防止する。
１）記録ヘッド２６の取り付け角度のずれ角θsを検出し、ずれ角θsに応じてインク滴の吐出位置を補正する。
２）インク滴から４つの所定位置までの距離から、その４つの距離に反比例する４つの距離の比率を決定し、その比率に応じてインク滴の階調を決定する。

したがって、インク滴の位置ずれを補正できると共に、インク滴の階調を決定することで、ノズル位置が補正後の吐出位置に一致しなくても、画素値を補完して視覚的に正しい画像を印字することができる。

図１は、本実施形態の画像形成システム２００の全体概略図の一例を示す。画像形成システム２００は、画像データを印刷する画像形成装置１１０と、汎用のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１２０とを有する。画像形成装置１１０について詳細は後述するが、インクジェットの記録ヘッド２６を備え、インク滴で画像を用紙に形成できるものであればよい。また、画像形成装置１１０は、画像形成に加え、コピー、スキャナ、ＦＡＸ等のうち１以上の機能を備えたＭＦＰ（Multifunction Peripheral）であってもよい。

画像形成装置１１０とＰＣ１２０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）で接続されており、ＰＣ１２０は印刷ジョブデータと印刷条件からなる印刷データを画像形成装置１１０に送信する。なお、画像形成装置１１０とＰＣ１２０は、社内、一部署、一フロアに配置されたＬＡＮ、支店間など地理的に離れたＬＡＮ同士を接続したＷＡＮ、又は、インターネットなどを介して接続されていてもよい。なお、ＵＳＢやネットワークは有線・無線のいずれであってもよい。

〔ＰＣ１２０〕
ＰＣ１２０について説明する。ＰＣ１２０は、画像形成装置１１０に印刷データを送信するだけでなく、ずれ角θsをテーブルにしたずれ角度テーブルと、補正後の吐出位置が登録された座標テーブルと、４つの距離の比率をテーブルにした比率テーブルとを、画像形成装置１１０に送信する。これにより、画像形成装置１１０は、記録ヘッド２６の取り付け位置に誤差があっても、好ましい印字品質で印刷することができる。

図２は、ＰＣ１２０のハードウェア構成図の一例を示す。ＰＣ１２０は、コンピュータを実体とし、画像形成装置１１０のユーザが操作して、少なくともずれ角度テーブルを入力するための端末となる。ずれ角度テーブルが既知となれば、座標テーブル及び比率テーブルは算出可能である。

ＰＣ１２０は、かかる入力が可能で画像形成装置１１０と通信できればよいので、例えば、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、その他プログラムを実行するＣＰＵを備えたコンピュータであればよい。

ＰＣ１２０は、それぞれバスで相互に接続されているＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、記憶媒体装着部１４、ＮＩＣ１５、入力装置１６、表示制御部１７及びＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１８を有するように構成される。

ＣＰＵ１１は、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションソフト、制御ソフト、デバイスドライバ（ＵＳＢドライバ）及びパラメータ設定プログラム３０をＨＤＤ１８から読み出して実行する。ＲＡＭ１２はＣＰＵ１１がＯＳ等を実行する際に必要なデータを一時保管する作業メモリ（主記憶メモリ）になり、ＲＯＭ１３はＢＩＯＳ（Basic Input Output System）やＯＳを起動するためのプログラム、設定ファイルを記憶している。

ＮＩＣ１５は、ネットワークに接続するためのインターフェイス、例えばイーサネット（登録商標）カードであり、ＯＳＩ基本参照モデルの物理層、データリンク層に規定されたプロトコルに従う処理を実行する。

入力装置１６は、キーボードやマウスなど、ユーザからの様々な操作指示を入力するためのデバイスである。表示制御部１７は、アプリケーションソフトが指示する画面情報に基づき所定の解像度や色数等で液晶パネルなどのディスプレイ１９に描画する。例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）画面を形成し、操作に必要な各種ウィンドウやデータ等をディスプレイ１９に表示する。

記憶媒体装着部１４は記憶媒体２０が着脱可能に構成されており、記憶媒体２０に記録されたパラメータ設定プログラム３０やデータを読み込み、ＨＤＤ１８にインストールする際と、記憶媒体２０にデータを書き込む際に使用される。なお、記憶媒体２０は、ＳＤカード、メモリースティック（登録商標）、マルチメディアカード、ｘＤカード等でもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等でよい。また、ＨＤＤ１８は、不揮発メモリであればよくＳＳＤ（Flash Solid State Drive）等のフラッシュメモリを実体としてもよい。

ＰＣ１２０は、汎用のＯＳ（例えばWindows（登録商標）シリーズ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）等）が搭載されており、ＯＳ上で順にデバイスドライバ、制御ソフト及びアプリケーションソフトを階層構造で実行することで上位の層が下位の層を利用して、一連の所望の機能を実現している。

例えば、デバイスドライバはＵＳＢのホストコントローラを制御するプログラムでこれによりＵＳＢポートを介した通信が可能となる。制御ソフトは、例えばアプリケーションソフトから呼び出される。アプリケーションソフトはワープロや表計算のプログラムであり、ユーザが印刷する際、制御ソフトを呼び出すと、制御ソフト上で用紙サイズ、印字方向、印字品質、パンチ、ステープルの有無等の印刷条件を設定する画面をユーザに提供する。そして、アプリケーションソフトが要求すると制御ソフトは、印刷データをデバイスドライバに送信するよう要求する。かかる手順により、アプリケーションソフトはユーザからの操作の処理、画像形成装置１１０の状態（ステータス）の提供、印刷条件の入力、印刷、メンテナンス等、画像形成装置１１０を用いた一連の作業に必要な機能を提供している。

そして、本実施形態のＰＣ１２０には、後述する方法で検出されたずれ角度テーブルが入力され、画像形成装置１１０に送信される。画像形成装置１１０は、ずれ角度テーブルを用いてインク滴の吐出位置を補正し、また、比率テーブルを生成して補正された吐出位置におけるインク滴の階調を決定する。なお、ずれ角度テーブルは、ユーザが画像形成装置１１０の操作パネルから直接入力してもよい。

〔画像形成装置１１０〕
図３は、インクジェットの記録ヘッド２６をライン状に配置した画像形成装置１１０の全体概略図の一例を示す。インクの種類は顔料系、染料系、ジェル系、油性インク、ソリッドインク、硬化型インクなど、どのような種類であってもよい。

この画像形成装置１１０は、ラインプリンタとも呼ばれ、主走査方向にライン状に記録ヘッド２６が固定して配置されており、搬送されてきた記録用紙に各色が１ラインずつ配置され印字するようになっている（したがって、実際には主走査方向には走査しない。）。これに対し、記録ヘッド２６が主走査方向にも走査するプリンタはシリアルプリンタと呼ばれる。

画像形成装置１１０は、排紙ユニット２１、維持ユニット２２、印字ユニット２８、給紙ユニット２５を備え、印字ユニット２８には記録ヘッド２６、搬送ベルト２４、及び、エアー吸着用ファン２７が配置されている。給紙ユニット２５から給紙された用紙などの記録材は、図面において左から右方向に搬送される。

給紙ユニット２５には、用紙を搭載しセットする給紙トレイが好ましくは複数搭載されており、モータやクラッチが連動して給紙トレイから用紙を１枚ずつ分離して給送するようになっている。複数の給紙トレイには、それぞれ種々のサイズの用紙を搭載できるようになっており、給紙トレイに配置されたセンサで用紙サイズを検知したり、用紙を位置決めするストッパの位置を検出することで、用紙サイズを検出している。また、縦と横の両方から用紙サイズを検出しているので、給紙トレイに搭載された用紙の方向（縦か横か）も検出されている。なお、用紙切れや給紙エラ−（給紙トレイが装着されていない、用紙つまり等）も検知される。

また、連続で印刷する際は、用紙間の紙間も変更可能であり、また、用紙サイズや搬送速度（印字速度）に応じてその都度調整することも可能である。給紙ユニット２５から給紙された用紙は、搬送ベルト２４でヘッドユニット２３の位置まで搬送される。搬送ベルト２４上の用紙は、エアを吸い込むエアー吸着用ファン２７で下向きの圧力を受け、搬送ベルト２４上に固定される。したがって、搬送ベルト２４の位置（回転速度）を制御することで用紙とヘッドユニット２３の相対位置を制御することができる。

搬送ベルト２４には搬送方向に連続したマークからなるスケールが形成されている。スケールは例えば光学式又は磁気式のエンコーダが用いられる。マーク間の間隔は数１０〜１００〔μｍ〕である。不図示のエンコーダがマークの通過を検出することで、用紙の位置を正確に検出でき、また、単位時間当たりのマークの通過数から用紙（搬送ベルト２４）の移動速度を検出することができる。

用紙がヘッドユニット２３に到達すると、記録ヘッド２６は画像データに基づきインクを吐出させて文字や画像を印字する。記録ヘッド２６は１ライン毎にインクを吐出させると、インク滴の大きさや記録密度（例えば２００ｄｐｉ〜２４００dｐｉ等）に応じた距離だけ搬送ベルト２４が回転する。これを繰り返して全面の印字が終了すると、排紙ユニット２１へ搬送され排紙トレイに蓄積される。

記録ヘッド２６について説明する。ヘッドユニット２３に搭載される記録ヘッド２６は、後述するように複数の記録ヘッド２６を千鳥上に並べて配置されている。なお、この実装はコストを考慮したものであり、１つの記録ヘッド２６で１ラインを構成する１ライン記録ヘッドを実装してもよい。

ヘッドユニット２３には、インク吐出方向が鉛直方向下を向いた状態で、一般に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の記録ヘッド２６がそれぞれライン状に主走査方向に配置されている。したがって、副走査方向には各色の記録ヘッド２６が並んでいる。なお、インク色は、ブルーやレッドを加えた６色インクなど、その数や配列の順番はどのようなものでもよい。

また、不図示であるが、ヘッドユニット２３には、各記録ヘッド２６に各色のインクを供給するためのサブタンクが搭載されている。各色のサブタンクには、インク供給チューブを介して、カートリッジ装填部に装着されたインクカートリッジ（インクタンク）からインクが補充供給される。このカートリッジ装填部にはインクカートリッジ（インクタンク）内のインクを送液するための供給ポンプユニットが設けられている。

印字する前、本実施形態の画像形成装置１１０のヘッドユニット２３は、ノズルの開口部を外気から遮断した状態で、維持ユニット２２にて待機している。これにより、記録ヘッド２６のノズル開口部のインクの乾燥を防止する。ユーザが印字を開始すると、維持ユニット２２はヘッドユニット２３のキャップを解除し、印字開始時のホームポジションへ移動する。印字はこの位置で固定して行われる。

印字が終わりヘッドユニット２３をキャップする場合、ヘッドユニット２３は維持ユニット２２へ移動されキャップされ、待機状態となる。長時間印字しない場合や電源をおとす場合は、この維持ユニット２２でキャップした状態にしておく。

図３ではインクジェット画像形成装置１１０を説明したが、本実施形態の画像形成装置１１０の態様は、これに限るものではなく基本的には全てのプリンタや複合機等を含む画像形成装置１１０に適用できる。

図４は、画像形成装置１１０のハードウェア構成図の一例を示す。なお、図４において図３と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。

画像形成装置１１０は、ヘッドユニット２３を制御する複数のヘッドコントロールボード３１を有し、ヘッドコントロールボード３１は各記録ヘッド２６と接続されている。ヘッドコントロールボード３１、給紙ユニット２５、維持ユニット２２、及び、排紙ユニット２１は、それぞれＵＳＢハブ３３を介して接続されており、ＵＳＢハブ３３にはＰＣ１２０が接続されている。

給紙ユニット２５とＵＳＢハブ３３、維持ユニット２２とＵＳＢハブ３３、排紙ユニット２１とＵＳＢハブ３３とは、それぞれRS232C（EIA-232-D、EIA-574と等価）でシリアル通信するが、ＰＣ１２０との通信を共通化するためRS232C用の信号をUSB用の信号に変換する。このため、通信ケーブルにはそれぞれRS232-USB変換部３４が配置されている。RS232-USB変換部３４は、汎用の（市販の）変換ケーブルを使用している。これにより、ＰＣ１２０と、給紙ユニット２５、排紙ユニット２１、維持ユニット２２、及び、ヘッドコントロールボード３１の全のユニットが、USB通信できることになる。PC１２０では、接続された全てのユニットを異なるUSB機器として認識し、各識別ＩＤにより通信、制御することができる。

また、１つのヘッドコントロールボード３１は複数の記録ヘッド２６を制御でき、ヘッドコントロールボード３１と記録ヘッド２６もそれぞれUSBで接続されている。各ヘッドコントロールボード３１は、USBハブ３３を介してＰＣ１２０と接続されている。なお、図ではライン状に配置した１０個の記録ヘッド２６を１枚のヘッドコントロールボード３１で制御するようになっているが、用紙サイズ等により１枚のヘッドコントロールボード３１で制御できる記録ヘッド２６は可変であり、その数は１０個に限定されるものではない。

図示するように、ヘッドコントロールボード３１をそれぞれＵＳＢハブ３３に接続する構成を採用することで、記録ヘッド２６の構成を変更したい場合、ヘッドコントロールボード３１をUSBで接続するだけでよく、スケーラビリティに優れた画像形成装置１１０とすることができる。この場合もPC１２０からは、USB機器の１つとしてみなされるので、ＰＣ１２０の制御ソフトやデバイスドライバの修正は最小限ですみコスト増を抑制できる。

また、給紙ユニット２５からのディスクリート信号をヘッドコントロールボード３１にパラレルに接続する構成となっている。したがってヘッドコントロールボード３１を追加したい場合、この信号をパラレルに給紙ユニット２５に接続すればよい。

ヘッドコントロールボード３１は、印刷対象データに基づき記録ヘッド２６の各ノズル毎に、インク滴の吐出の有無及びインク滴の吐出量を制御する。具体的には印刷対象データは、各画素が８ビット等のデータで階調表現された画像データに、インクジェットが装備するインクの各色に対応したラスタデータ変換が施され、さらに、ディザ処理などのインクジェット方式に好適な画像処理が施されたものである。インク滴を吐出しない状態を含めると、吐出量が３段階（小、中、大）の場合、各ノズル毎に４つの状態を指示できればよいので各インク滴（画素ドット）毎に、２ビットの印刷対象データで表現される。以下では、１つのインク滴の階調を示すデータを階調データという場合がある。したがって、１つの画像データ分の階調データの集合が印刷対象データである。

ヘッドコントロールボード３１は、CPUやメモリを実装したマイコンの一形態である。ヘッドコントロールボード３１のメモリ３５には後述するずれ角度テーブル、座標テーブル、及び、比率テーブルが記憶されている。メモリ３５は、フラッシュメモリなどの不揮発メモリ又はDRAMなどの揮発メモリである。また、メモリ３５には、画像処理プログラム５０が記憶されている。なお、これら全て若しくは一部のテーブル、又は、画像処理プログラム５０は、ＰＣ１２０のＨＤＤ１８に記憶しておき必要に応じてＰＣ１２０からヘッドコントロールボード３１に送信してもよい。また、本実施形態では、画像形成装置１１０が吐出位置の補正及びインク滴の階調の決定を実行するが、ＰＣ１２０が吐出位置の補正及びインク滴の階調の決定を実行して印刷対象データを画像形成装置１１０に送信してもよい。

〔記録ヘッド２６の角度ずれ〕
図５（ａ）は、角度ずれなく配置された記録ヘッド２６を模式的に説明する図の一例を、図５（ｂ）は角度ずれを有する状態で配置された記録ヘッド２６を模式的に説明する図の一例をそれぞれ示す。

図５（ａ）に示すように、用紙搬送方向が図示する左から右方向の場合、用紙搬送方向に垂直にライン状に各記録ヘッド２６が配置される。図ではA〜Ｅまでの５個の記録ヘッド２６を示したが、主走査方向の１ラインを記録ヘッド２６の移動なくカバーできればよく、記録ヘッド２６の数は、主走査方向の長さや各記録ヘッド２６の長さに応じて適宜設計できる。また、図の記録ヘッド２６は所定の１色（例えば黒色）の記録ヘッド２６だけを示したもので、実際には他の３色（例えば、イエロー、マゼンダ、シアン）の記録ヘッド２６が平行に並んで配置されている。なお、記録ヘッドA〜Eは、図示するように千鳥上に配置され、各記録ヘッド２６の端部は重なりをもっている。

図６（ａ）は、１つの記録ヘッド２６から吐出して形成されたノズルパターンの一例を示す。ノズルパターンは主走査方向に平行に形成されている。なお、図では１０個のインク滴を示したが、１つの記録ヘッド２６のノズル数は数１０〜数１００となる。また、図示するように１つの記録ヘッド２６が２列のノズル列を有するが、ノズル列の数は１でも３以上でもよい。

図５（ｂ）に示すように、記録ヘッド２６に角度ずれが生じると、記録ヘッド２６の長手方向の軸と、ヘッドユニット２３の長手方向の軸が一致せず、ヘッドユニット２３に対し記録ヘッド２６が傾いた状態となる。この場合、ノズルパターンは図６（ｂ）示すようになる。記録ヘッド２６の角度ずれ量とノズルパターンの角度ずれ量は略一致するとしてよい。この主走査方向に対する記録ヘッド２６の角度ずれのずれ角度θsからインク滴の位置ずれを補正する。なお、図５（ｂ）に示すように記録ヘッド２６の角度ずれ量は記録ヘッド２６毎に異なるので、位置ずれの補正も記録ヘッド２６毎に行う。

このずれ角度θs傾いて記録ヘッド２６が取り付けられた状態でも、補正後のインク滴で吐出されるように吐出タイミング等を変更することで、ノズルパターンを図５（ａ）のようにすることができる。

〔画像形成システム２００の機能ブロック〕
図７は、画像形成システム２００の機能ブロック図の一例を示す。PC１２０は、ＣＰＵ１１がHDD１８に記憶されたパラメータ設定プログラム３０を実行することで実現される角度ずれ量検出部４２を有する。

また、ヘッドコントロールボード３１は、CPUが画像処理プログラムを実行するか又はASICなどのハードウェアにより実現される位置ずれ量決定部４１、インク滴位置補正部４３及び階調決定部４４を有する。また、メモリ３５には、ずれ角度テーブル、座標テーブル及び比率テーブルが実装されている。

角度ずれ量検出部４２は、各記録ヘッド２６が主走査方向に対しなす角度を検出する。位置ずれ量決定部４１は、ずれ角度θsに基づき、インク滴の吐出位置を主走査方向と副走査方向それぞれにどのくらいずれているか決定する。インク滴位置補正部４３は、この位置ずれ量に基づきインク滴位置を補正する。階調決定部４４は、主走査方向と副走査方向の位置ずれ量と周囲のインク滴の階調に応じて、注目している印刷対象データの階調を決定する。

〔位置ずれの補正〕
上記のとおり、位置ずれはずれ角度θsから求めることができる。図８は、位置ずれのある記録ヘッド２６のノズル面を示す図の一例である。図示する記録ヘッド２６の角度ずれは、図６（ｂ）のずれ角度θsに等しい。

ずれ角度θsを求める方法はいくつかあるが、画像形成装置１１０がスキャナを搭載しているのであれば、スキャナで図６（ｂ）のようにインク滴を一列に打ち込んだノズルパターンが印字された用紙を読み込むことで検出することができる。この用紙には予め主走査方向（用紙の搬送方向に垂直な方向）に平行に直線（以下、基準線という）が掃引されており、スキャナで読む込むことにより基準線とインク滴の列がなす、ずれ角度θsを読み取れるようになっている。

所定のユーザの操作によりスキャナで用紙を読み込むと、角度ずれ量検出部４２は、例えば、記録ヘッド２６が備えるノズルの数毎にインク滴を直線近似して、その直線と基準線がなすずれ角度θsを求める。記録ヘッド２６は、千鳥状に配列されているので記録ヘッド２６毎にノズルパターンは容易に分離できる。なお、記録ヘッド２６は、２列のノズル列を備えるので、ずれ角度θsは２つの平均を求める。そして、角度ずれ量検出部４２は記録ヘッド２６の識別番号に対応づけて、ずれ角度θsを、例えばＨＤＤ１８に記憶しておく。

図９（ａ）は、ＨＤＤ１８に記憶されたずれ角度テーブルの一例を示す。記録ヘッド２６の識別番号はその画像形成装置１１０に特有であればよく、例えばヘッドユニット２３の一方の端部からの連番が付されており、各記録ヘッド２６にずれ角度θsが対応づけて記録されている。

なお、本実施形態では、スキャナで用紙を読み込むとしたが、例えば、画像形成装置１１０とは別体の顕微鏡や専用の治具でずれ角度θsを検出し、ＨＤＤ１８に記憶してもよい。この場合、角度ずれ検出部４２は不要となる。

したがって、記録ヘッド２６がずれ角度θs回転したかのようにインク滴を吐出できれば、記録ヘッド２６を取り付け直すことなくインク滴の位置ずれを低減することができる。図１０は、ずれ角度θsに応じた位置ずれ量の検出を模式的に説明する図の一例である。

まず、位置ずれ量決定部４１は、図１０に示したように記録ヘッド２６の中心を座標原点とみなし、記録ヘッド２６をずれ角度θs回転させ場合の回転補正後の、各ノズルの移動量を各ノズル毎に求めておく。この移動量は、ｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれで検出できる。

図１０の距離ｒは、原点Ｏを通過するｙ軸がノズル列と交わる交点を基準にした、各ノズルまでの長さである。この交点を基準にずれ角θs回転しても、各ノズルの移動量に生じる誤差は無視できるレベルである。ノズル間の間隔は既知なので、距離ｒはノズル毎に既知となる。したがって、補正前のノズルの座標は距離ｒとずれ角度θsに応じて決定できる。図では、補正前のノズルの座標を（Ｘ，Ｙ）、補正後のノズルの座標を（Ｘ'，Ｙ'）とした。
X＝ｒ×ｃｏｓθs Y＝ｒ×ｓｉｎθs
記録ヘッド２６をずれ角度θsだけ回転補正すると、補正前のインク滴（実線の○）は、円弧の軌跡を描きｙ軸方向にΔＹ、ｘ軸方向にΔＸだけ移動する。移動量ΔＹ、ΔＸはそれぞれ次のようになる。

ΔＹ＝ ｒ × ｓｉｎθs
また、回転補正後のインク滴のｙ座標Ｙ'は、ノズル列に一致しているのでゼロとなる。

Ｙ'＝０
また、ｘ軸方向については以下のようになる。

ΔX＝ X' − X
＝ X' − ｒ・ｃｏｓθs
インク滴が円弧状を移動することを考慮するとΔXは、
ΔX ＝ ΔY・ｔａｎθs
と現すことができる。

したがって、回転補正後のインク滴のｘ座標Ｘ'は、
X'＝ΔY・ｔａｎθs ＋ ｒ・ｃｏｓθs
＝（ｒ × ｓｉｎθs）・ｔａｎθs ＋ｒ・ｃｏｓθs
回転補正後のインク滴の座標（Ｘ'、Ｙ'）にインク滴が移動することになるので、ヘッドコントロールボード３１は、この補正後の座標に適切なインク滴を吐出する。すなわち、補正後の座標に適切な階調のインク滴を該ノズルから吐出する。

ずれ角度θsが決定されれば、各ノズルのＸ'及びＹ'が求められるので、補正後の座標（Ｘ'，Ｙ'）は、ずれ角度θsと同様に座標テーブルとしてメモリ３５に記憶されている。図９（ｂ）は回転補正後の座標テーブルの一例を示す。なお、Ｙ'は常にゼロなので、図９（ｂ）では省略した。

インク滴位置補正部４３は、まず、ΔＹに基づき吐出するインク滴位置を補正する。すなわち、図８のｘ軸（原点）より右側では吐出を遅らせ、ｘ軸（原点）より左側では吐出を早める。これにより、Ｙ方向のインク滴の吐出位置を補正し、回転補正後のインク滴のｙ座量Ｙ'をゼロに補正することができる。

用紙の搬送速度をＶｓとすると、用紙がΔＹ移動するのに必要な時間ｔは、ｔ＝ΔＹ／Ｖｓである。したがって、インク滴位置補正部４３は、ｘ軸より右側では時間ｔだけ吐出を遅らせ、ｘ軸より左側では時間ｔだけ吐出を早める。かかる補正により、回転補正後のインク滴のｙ座量Ｙ'はゼロになる。

また、インク滴位置補正部４３は、ｙ軸方向の吐出のタイミングをΔＹだけ補正することに伴う、ｘ軸方向の回転補正後のｘ座標Ｘ'に適切な印刷対象データに基づき、所定の階調のインク滴を吐出する。例えば、ΔＸとノズル間の間隔を比較して、吐出する印刷対象データを補正する。すなわち、ΔＸがノズルの間隔と同程度であれば、隣接したノズルが吐出する印刷対象データを吐出するようにして、各ノズルが吐出する印刷対象データを１つずつずらす。同様に、ΔＸがノズルの間隔のｎ倍であれば、各ノズルが吐出する印刷対象データをｎずつずらすようにして、回転補正後のインク滴のｘ座量Ｘ'を補正する。

〔階調データの決定〕
位置ずれの補正によりインク滴の吐出位置を補正することができ、補正後のインク滴の位置がノズル間隔の整数倍の位置に一致するのであれば、元の印刷対象データをそのまま吐出するだけで、意図した画像が印字される。

しかしながら、上述したように特にｘ軸方向では、ΔＸ補正したインク滴の位置Ｘ'がノズルの位置に一致するとは限らず、そのまま元の印刷対象データを吐出すると、位置は補正できてもインク滴の階調が意図したものとずれることになる。そこで、位置を補正したインク滴の階調を、周囲のノズルの位置及び各ノズルのインク滴の階調との関係に基づき決定する。

図１１は、画像データの階調の補正を模式的に説明する図の一例である。図中の点線で描いた「○」が補正後のインク滴Ｐ'であり、実線で描いた「○」は周囲四隅のインク滴（Ｐ０〜Ｐ３）の位置を表したものである。これらインク滴を、２ビットすなわち４階調で制御すると、その面積も４つの階調を有する。インク滴の大きさ（面積）により、その印刷対象データの強さを表現している。

周囲四隅のインク滴Ｐ０〜Ｐ３は、位置ずれを補正した後のインク滴に最も近い４つのインク滴である。したがって周囲四隅のインク滴Ｐ０〜Ｐ３は、例えば、隣接した２つのノズルが時系列に２回印字した４つのインク滴に相当するが、実際には周囲四隅のインク滴も回転補正されるので、実線で描いた位置にインク滴は吐出されない。すなわち、実線のインク滴は、補正前の各ノズルの座標である。また、点線の補正後のインク滴Ｐ'は、隣接した２つのノズルのいずれが吐出したものである。

したがって、実線の「○」で示した周囲四隅のインク滴Ｐ０〜Ｐ３は、点線のインク滴と同様に回転補正されてから吐出されるので、図示した周囲四隅のインク滴Ｐ０〜Ｐ３は、回転補正したインク滴Ｐ'のインク滴の階調を算出する説明のために示したものである。

階調決定部４４は、回転補正後のインク滴Ｐ'の座標（Ｘ'，Ｙ'）の周囲四隅のインク滴Ｐ０〜Ｐ３をインク滴面積に変換して、インク滴Ｐ'との距離に反比例した比率を乗じて平均化したものを回転補正後の理想的なインク滴Ｐ'とする。なお、図ではＹ'≠０であるが、上記のようにＹ'はゼロとしてもよく、また、Ｙ'≠０と一般化しておくことでＹ'≠０の場合にも適用可能となる。

インク滴Ｐ０〜Ｐ３の座標は、それぞれＰ０（Ｘ，Ｙ）、Ｐ１（Ｘ＋１，Ｙ）、Ｐ２（Ｘ，Ｙ＋１）、Ｐ３（Ｘ＋１，Ｙ＋１）であり、これらは回転補正する前の座標である。ここでは、主走査方向のノズル1個がＸ座標の1メモリに対応し、副走査方向の最小間隔がＹ座標の1メモリに対応する。主走査方向の解像度が１２００ｄｐｉであればＸ座標の1メモリは約２１〔μｍ〕であり、副走査方向の最小間隔が例えば６００ｄｐｉであればＹ座標の１メモリは約４２〔μｍ〕である。

Ｐ０からP３を周囲四隅のインク滴とすると、周囲4つのインク滴面積に乗じる比率は次式によって求めることができる。

Ｐ０：P１：Ｐ２：Ｐ３
= (X'-X)*(Y'-Y) ：(1-(X'-X))*(Y'-Y) : (X'-X)*(1-(Y'-Y)) : (1-(X'-X))*(1-(Y'-Y))
= Ｋ０ ： Ｋ１ ： Ｋ２ ： Ｋ３
すなわち、右辺の各比率Ｋ０〜Ｋ３を、周囲4つのインク滴面積に乗じて４で割ることで補正後のインク滴Ｐ'の階調を求めることができる。この比率は、階調データ毎に求めることができるので、各階調データに対応づけて比率テーブルに記憶される。

例えば、諧調数を、無し、小滴、中滴、大滴、の４つとした場合、インク滴の面積比は、以下のようにして求める。
・着弾直径 無し＝ ０μｍ 小滴=55μm 中滴=75μm 大滴=120μm
・印刷後面積 無し＝ ０μｍ 小滴=2376pm² 中滴=4418pm² 大滴=11310pm²
（※ pm^２ → ピコ平方メートル）
・面積比 滴無し:小滴:中滴:大滴=0:5:9:24
Ｐ０〜Ｐ３はこの面積比の数値「０、５、９、２４」のいずれかに相当するはずなので、階調決定部４４は、インク滴Ｐ０〜Ｐ３の階調データからそれぞれが数値「０、５、９、２４」のいずれに相当するかを判定し、それぞれに右辺の各比率Ｋ１〜Ｋ３を乗じる。そして、それを４で割った値が補正後のインク滴Ｐ'の面積である。

面積のままではインク滴の階調とはならないので着弾直径に変換する。実際のインク滴の階調に丸め込むにはある閾値を利用する。例えば、閾値のパラメータを（２，７，１７）とした場合は、０〜２以下の面積比はインク滴なしに、２より大〜７以下の面積比は小滴に、７より大〜１７以下の面積比は中滴に、１７より大の面積比は大滴に丸め込む。このように、補正後のインク滴の階調データは、吐出できる諧調数に応じて丸めることが必要となる。

なお、本実施形態では諧調数を４としたが、これに限るものではなく諧調数が多いほどより精度よく補正ができ、補正による画像劣化がなくなるものとなる。

〔画像形成システム２００の動作手順〕
以上の構成に基づき、画像形成システム２００の動作手順について説明する。図１２は、画像形成システム２００による画像データの補正の手順を示すフローチャートの一例である。図１２のフローチャート図は、例えば、画像形成装置１１０が起動するとスタートする。また、ずれ角度テーブルは既にＨＤＤ１８に記憶されている。

まず、位置ずれ量決定部４１は、ＨＤＤ１８からずれ角度テーブルを読み出し、記録ヘッド２６毎にずれ角度θsを抽出する（Ｓ１０）。

上記のように、ずれ角度θsが既知となれば、所定の原点（記録ヘッド２６の中央）を基準にして各画像データが回転補正後に移動する座標（Ｘ'、Ｙ'）を算出して、座標テーブルとしてメモリ３５に記憶する（Ｓ２０）。

次に、補正対象の印刷対象データに対する周囲四隅の補正前のノズルの座標までの距離に反比例する比率を求め比率テーブルに保存する（Ｓ３０）。

次に、印刷する元の印刷対象データから記録ヘッド２６のノズル単位に階調データを取得する（Ｓ４０）。

次に、諧調データを印刷後の面積比に変換しそれぞれに、比率Ｋ０〜K３を乗じてから平均化して吐出したいインク滴面積を求める（Ｓ５０）。

次に、理想的なインク滴面積を所定の階調のインク滴のサイズに丸めたものを実際に吐出するインク滴の大きさ（階調）に決定する（Ｓ６０）。

以上のシーケンスにより記録ヘッド２６毎に補正された画像データが記録ヘッド２６へ送られ印刷される。

本実施形態の画像形成システム２００は、インク滴の吐出位置を補正すると共に、補正後のインク滴の吐出位置に応じて画像データの階調を決定するので、元の画像データを品質低下することなく印刷することができる。記録ヘッド２６を精度良く組付けする必要がないので、コスト増を抑制することができる。

画像形成システムの全体概略図の一例である。 ＰＣのハードウェア構成図の一例である。 インクジェットの記録ヘッドをライン状に配置した画像形成装置の全体概略図の一例である。 画像形成装置のハードウェア構成図の一例である。 画像形成装置に搭載された記録ヘッドを模式的に説明する図の一例である。 １つの記録ヘッドから吐出して形成されたノズルパターンの一例である。 画像形成システムの機能ブロック図の一例である。 位置ずれのある記録ヘッドのノズル面を示す図の一例である。 ずれ角度テーブル、座標テーブルの一例を示す図である。 ずれ角度θsに応じた位置ずれ量の検出を模式的に説明する図の一例である。 画像データの階調の補正を模式的に説明する図の一例である。 画像形成システムによる画像データの補正の手順を示すフローチャートの一例である。

符号の説明

２０ 記憶媒体
２１ 排紙ユニット
２２ 維持ユニット
２３ ヘッドユニット
２４ 搬送ベルト
２５ 給紙ユニット
２６ 記録ヘッド
２７ エアー吸着用ファン
３０ パラメータ設定プログラム
３１ ヘッドコントロールボード
３３ ＵＳＢハブ
３５ メモリ
５０ 画像処理プログラム
１１０ 画像形成装置
１２０ パーソナルコンピュータ
２００ 画像形成システム

Claims (6)

1. ライン状に配置された記録ヘッドの各ノズルから、画像データに応じたインク滴を吐出する画像形成システムにおいて、
   記録ヘッド毎に装着時の角度ずれを記録した角度ずれ情報に基づき、角度ずれがない場合の前記インク滴の吐出位置からの位置ずれ量を決定する位置ずれ量決定手段と、
   前記位置ずれ量を低減するよう前記インク滴の補正吐出位置を決定するインク滴位置補正手段と、
   前記補正吐出位置とその周囲のノズルとの距離、及び、周囲のノズルが吐出するインク滴の階調データに応じて前記補正吐出位置のインク滴の階調を決定する階調決定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成システム。
2. 前記インク滴位置補正手段は、記録ヘッドの回転中心位置から各ノズルの距離、及び、角度ずれ情報に基づき、用紙に平行な平面における前記補正吐出位置の座標を算出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成システム。
3. 前記階調決定手段は、前記補正吐出位置の周囲に吐出される４つのインク滴のサイズから、４つのインク滴の着弾面積を、及び、
   前記補正吐出位置と４つインク滴とのそれぞれの相対距離、をそれぞれ算出し、
   ４つのインク滴の各着弾面積に前記相対距離の比率をそれぞれ乗じて平均化した平均化面積から、前記補正吐出位置のインク滴の階調を決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成システム。
4. 前記階調決定手段は、予め定められた閾値パラメータと前記平均化面積を比較して、閾値パラメータの数に応じて定まる複数の階調のいずれかに、インク滴の階調を決定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成システム。
5. ライン状に配置された記録ヘッドの各ノズルから、画像データに応じたインク滴を吐出する印字方法において、
   位置ずれ量決定手段が、記録ヘッド毎に装着時の角度ずれを記録した角度ずれ情報に基づき、角度ずれがない場合の前記インク滴の吐出位置からの位置ずれ量を決定するステップと、
   インク滴位置補正手段が、前記位置ずれ量を低減するよう前記インク滴の補正吐出位置を決定するステップと、
   階調決定手段が、前記補正吐出位置とその周囲のノズルとの距離、及び、周囲のノズルが吐出するインク滴の階調データに応じて前記補正吐出位置のインク滴の階調を決定するステップと、
   を有することを特徴とする印字方法。
6. ライン状に配置された記録ヘッドの各ノズルから、画像データに応じたインク滴を吐出するラインプリンタを制御するコンピュータに、
   記録ヘッド毎に装着時の角度ずれを記録した角度ずれ情報に基づき、角度ずれがない場合の前記インク滴の吐出位置からの位置ずれ量を決定するステップと、
   前記位置ずれ量を低減するよう前記インク滴の補正吐出位置を決定するステップと、
   前記補正吐出位置とその周囲のノズルとの距離、及び、周囲のノズルが吐出するインク滴の階調データに応じて前記補正吐出位置のインク滴の階調を決定するステップと、
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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