JP2010064266A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドと用紙の相対的移動量を間接的に読取りあるいは固定のセンサで紙面状態を読取るために、キャリッジによる振動などが生じた場合に誤差が生じて画像品質が劣化する。
【解決手段】記録ヘッド４を搭載した主走査方向に往復移動するキャリッジ３と、記録ヘッド４による画像形成位置に用紙２０を搬送する搬送ベルト１２と、キャリッジ３に搭載され、発光部３１Ａ及び受光部３１Ｂを有し、用紙２０の表面を周期的に読取る読取りセンサ３１と、読取りセンサ３１で周期的に読取られたられたパターンを比較することで用紙２０と記録ヘッド４（キャリッジ３）の相対的な移動量を算出し、算出結果に基づいて記録ヘッド４による滴吐出タイミング及び搬送ベルト１２による用紙２０の搬送量を制御する制御部１００を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に用紙の表面（紙紋）を読取って画像形成を制御する画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。なお、画像形成装置で使用する画像形成手段としては液体吐出ヘッドを用いる記録ヘッドに限るものではないが、以下では、液体吐出ヘッドを用いる記録ヘッドで説明する。

このような画像形成装置においては、ますますの高画質、高精度化が求められ、例えば、標準的なインクジェット記録装置の最高画像は４８００〜９６００（横）×１２００〜２４００（縦）ｄｐｉ程度を設定しており、用紙送り方向に約１０〜２０μｍのドット間隔で印字している。

そのため、用紙の搬送誤差も数μｍの精度を要求されるが、用紙を搬送する搬送ローラなどには製造上、コスト上、数μｍの偏心が生じることは避けられないため、この搬送ローラなどの偏心によって用紙の搬送誤差も数μｍになる（ローラの偏心が搬送誤差に及ぼす影響は搬送ローラ径、搬送量にもよるため一概には言えないが概ねこのような関係になる。）。また、シリアル型インクジェット記録装置では、主走査方向に対しても記録ヘッドを搭載したキャリッジの往復運動などによる装置本体の振動によって、搬送ローラの回転量とキャリッジの移動量などを検出するエンコーダが振動することになり、主走査エンコーダの検出結果で滴吐出タイミングを制御している場合に主走査方向でも画像劣化が生じることになる。

そこで、従来、特許文献１に記載されているように、搬送手段により記録用紙を搬送させながら、記録用紙の表面性状を連続的な画像として撮影し、画像から互いにタイミングの異なる複数の静止画像を抽出して比較することにより記録用紙の搬送量を算出し、算出された搬送量に基づいて搬送手段の動作量をフィードバック制御するものが知られている。

また、特許文献２に記載されているように、記録用紙を搬送させながら、記録用紙の表面性状を連続的に撮影し、得られた画像から互いにタイミングの異なる複数の静止画像を抽出して比較することにより実搬送量を算出し、搬送手段の動作量を測定して得られた測定値に基づいて、記録用紙の予測搬送量を算出し、予測搬送量及び実搬送量の差に基づいて動作量の補正値を算出し、補正値に基づいて動作量を補正するものが知られている。

また、特許文献３に記載されているように、用紙搬送経路上の所定位置に配置されたＬＥＤなどを含む光学センサによって、搬送中の用紙の表面の一定領域内の明暗パターンを周期的に読み取り、周期的に読み取った複数の明暗パターンに対する共通部分の位置を比較し、用紙の変位量を算出するものが知られている。

特開２００７−２１７１７６号公報 特開２００７−２１６６４８号公報 特開２００７−２５４０９４号公報

しかしながら、上述した従来の技術にあっては、用紙搬送量の補正自体を装置本体に固定された光学センサによる用紙表面の読取り結果に基づいて行う、つまり、キャリッジ（記録ヘッド）と用紙の相対位置を装置本体に固定された光学センサを介して間接的に測定しているにすぎないため、キャリッジの往復運動などによる装置の振動によって装置本体に固定された光学センサとキャリッジ又は用紙のどちらかの相対移動量に変動が生じると、その誤差を補正することができないという課題がある。

また、シリアル型インクジェット記録装置では、一般に、主走査方向に沿って配置されたエンコーダスケールとキャリッジに搭載したエンコーダセンサからなる主走査エンコーダを備え、主走査エンコーダからの信号で滴吐出タイミングを決定して記録ヘッドを駆動することで滴吐出を行うようにしている。

そのため、キャリッジの往復移動などによるキャリッジ自体の振動やキャリッジの往復移動に伴う装置本体の振動によって、キャリッジの移動量を検出する主走査エンコーダが振動することになり、主走査エンコーダの検出結果で決定される滴吐出タイミングにずれが生じて、主走査方向でも画像劣化が生じることになる。

本発明は上記の課題の課題に鑑みてなされたものであり、画像形成手段と用紙との相対移動量を検出しながら画像形成を行うことで画像品質を向上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、
画像形成手段を搭載した主走査方向に往復移動するキャリッジと、
前記画像形成手段による画像形成位置に用紙を搬送する搬送手段と、
前記キャリッジに搭載され、発光部及び受光部を有し、前記用紙の表面を読取る読取り手段と、
前記読取り手段で周期的に読取られたパターンを比較することで前記用紙と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて前記画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による前記用紙の搬送量を制御する制御手段と、を備えている
構成とした。

ここで、前記算出手段は、前記読取り手段が前記用紙に対向していないときには、前記読取り手段が前記搬送手段の搬送面を周期的に読取ったパターンを比較することで前記搬送手段と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出し、前記制御手段は、前記算出手段の算出結果に基づいて前記画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による前記用紙の搬送量を制御する構成とできる。

また、前記読取り手段は、前記キャリッジの主走査方向の中央部に配置され、前記画像形成手段は前記読取り手段を挟んで左右に配置されている構成とできる。

また、前記読取り手段を複数備えている構成とできる。

また、前記読取り手段には前記用紙上に焦点を合わせるフォーカス手段を備えている構成とできる。

また、前記読取り手段には少なくとも前記受光部を開閉可能なシャッタ部材を有している構成とできる。

また、前記読取り手段には清掃部材を有している構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、キャリッジに搭載され、用紙の表面を周期的に読取る読取り手段と、読取り手段で周期的に読取られたパターンを比較することで用紙と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出する算出手段と、算出手段の算出結果に基づいて画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による用紙の搬送量を制御する制御手段とを備えているので、画像形成手段と用紙との相対移動量を直接的に検出しながら画像形成を行うことができて画像品質を向上することができる。

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。まず、本発明を適用する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概要について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同インクジェット記録装置の概略構成を示す平面説明図、図２は同装置の要部斜視説明図、図３はキャリッジ上における記録ヘッドのノズル列と読取りセンサの配置を説明する模式的説明図である。

このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架した主ガイドロッド１及び図示しない従ガイド部材でキャリッジ３を摺動自在に保持し、主走査モータ５によって、駆動プーリ６と従動プーリ７間に渡したタイミングベルト８を介して主走査方向に移動走査する。

このキャリッジ３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる画像形成手段としての記録ヘッド４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ（区別しないときは「記録ヘッド４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、記録ヘッド４はキャリッジ３を透過した状態で示している。

記録ヘッド４は、図３に示すように、それぞれ２つのノズル列４ｎ（以下、「４ｎ１、４ｎ２」というように表記して区別する。）を有し、記録ヘッド４ａの一方のノズル列４ｎ１はイエロー（Ｙ）の液滴を、他方のノズル列４ｎ２はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、記録ヘッド４ｂの一方のノズル列４ｎ１はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のノズル列４ｎ２はブラック（Ｋ）の液滴を、記録ヘッド４ｃの一方のノズル列４ｎ１はブランク（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列４ｎ２はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド４ｄの一方のノズル列４ｎ１はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列４ｎ２はイエロー（Ｙ）の液滴をそれぞれ吐出するように割り当てている。

記録ヘッド４を構成する液体吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

一方、用紙を搬送するために、用紙を静電吸着して記録ヘッド４に対向する位置（画像形成位置）で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１２を備えている。この搬送ベルト１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ1３とテンションローラ１４との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら図示しない帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。

この搬送ベルト１２としては、１層構造のベルトでも良く、又は複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触する側は絶縁層で形成し、用紙や帯電ローラと接触しない側は導電層で形成することが好ましい。

また、搬送ベルト１２は、副走査モータ１６によってタイミングベルト１７及びタイミングプーリ１８を介して搬送ローラ１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。なお、搬送ローラ１３に対向して加圧ローラ１９（図３）が配置されている（図示の簡略上１本のローラ部材で示している。）。

さらに、キャリッジ３の主走査方向の一方側には搬送ベルト１２の側方に記録ヘッド４の維持回復を行う維持回復機構２１が配置され、他方側には搬送ベルト１２の側方に記録ヘッド４から空吐出を行う空吐出受け２２がそれぞれ配置されている。なお、維持回復機構２１は、例えば記録ヘッド４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材２１ａ、ノズル面を払拭するワイパ部材２１ｂ、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受け２１ｃなどで構成されている。

さらに、図３にも示すように、キャリッジ３の主走査方向及び副走査方向の中央部には、用紙２０の表面を周期的に読取るための読取り手段である読取りセンサ３１が設けられている。つまり、この例では、画像読取りセンサ３１を挟んで主走査方向両側に同じ色の液滴を吐出する記録ヘッド４（ノズル列）を配置した構成としている。

このように構成したこの画像形成装置においては、図示しない給紙トレイから用紙が帯電された搬送ベルト１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト１２の周回移動によって用紙が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４を駆動することにより、停止している用紙にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙を図示しない排紙トレイに排紙する。

次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図４の機能ブロック図を参照して説明する。
この制御部１００は、本発明における制御手段と移動量算出手段を兼ね、装置全体の制御を司る、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記録ヘッド制御部１０４、主走査制御部１０５、副走査制御部１０６、ホストＩ／Ｆ１０７、読取センサ３１からの読取り信号から周期的に読取り画像を取り込んで画像処理を行う画像処理部１０９を含み、画像処理された結果から記録ヘッド４と用紙２０との相対的な移動量を算出する移動量算出部１０８などを備えている。

この装置のハードウエア制御を行うファームウエアや記録ヘッド４を駆動するヘッド駆動部１１１に対して送出する共通駆動信号を発生するための駆動波形データはＲＯＭ１０２に格納されている。ＲＡＭ１０２は各種バッファ及びワークメモリ等として使用されて各種データが記憶される。記録ヘッド制御部１０４は、記録ヘッド４への共通駆動信号を発生させる駆動信号発生回路を含み、画像データ及び制御信号とともに共通駆動信号を、キャリッジ３側に搭載されるヘッド駆動部１１１に送出し、移動量算出部１０８が算出した移動量に基づいて得られる滴吐出タイミングで記録ヘッド４から液滴を吐出させる。

主走査制御部１０５は、移動量算出部１０８が算出した移動量に基づいて主走査モータ５を駆動制御することでキャリッジ３の移動、停止位置制御を行う。副走査制御部１０６は、移動量算出部１０８が算出した移動量に基づいて副走査モータ１６を駆動制御して搬送ローラ１３を回転することで搬送ベルト１３の移動及び停止位置制御（用紙２０の送り制御）を行う。

制御部１０１は、ホスト（ＰＣなどの情報処理装置など）１１０から転送される印刷ジョブ（画像データ）をホストＩ／Ｆ１０７を介して受信し、受信したビットマップの画像データを格納する。なお、ここでは、ホスト１１０側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送しているが、この記録装置側でビットマップ展開を行う場合には、Ｉ／Ｆ１０７に含まれる受信バッファ内に格納される転送データを読み出して解析し、この解析結果（中間コードデータ）をＲＡＭ１０３の所定のエリアに記憶し、記憶した解析結果からＲＯＭ１０２に格納したフォントデータを用いて画像出力するためのドットパターンデータを生成し、ＲＡＭ１０３の異なる所定のエリアに再び記憶する処理を行う。

そして、主走査制御部１０５が移動量算出部１０８からの算出された移動量に基づいて、記録ヘッド４が搭載されたキャリッジ３を用紙２０上の所要の位置に移動する。記録ヘッド制御部１０４は、移動量算出部１０８からの移動量に連動し、ＲＡＭ１０２に格納された画像データ、ＲＯＭ１０２に格納されたヘッド駆動データから生成した共通駆動信号、及び階調制御信号などの制御信号をヘッド駆動部１１１に転送する。ヘッド駆動部１１１は、記録ヘッド制御部１０４より転送されたデータをもとに、記録ヘッド４のアクチュエータ手段を駆動し、インク滴を吐出させる。

そして、キャリッジ３の１ライン分の主走査が終了すると、副走査制御部１０６が移動量算出部１０８からの算出された移動量に基づいて、搬送ベルト１２を移動させて用紙２０を所要量移動される。この動作を繰り返して、用紙２０上に画像を形成する。

次に、この画像形成装置における移動量算出部による移動量算出方法について図５及び図６を参照して説明する。
読取りセンサ３１は、図６に示すように、発光部（発光手段）３１Ａと受光部（受光手段）３１Ｂとを有し、発光部３１から用紙２０の表面に出射された光の反射光がレンズ３１Ｃを介して受光部３１Ｂにて受光される。ここで、用紙２０の表面には繊維や凹凸のムラ（所謂紙紋）があることから、読取りセンサ３１で用紙２０の表面を周期的に読み取ることで図７に示すような明暗パターンが周期的に検出される。画像処理部１０９は、読取りセンサ３１が検出した明暗パターンを画像処理することによって、２次元的（ｘ方向、ｙ方向）の移動量ｄｘ、ｄｙを算出する。

例えば、図６に示すように、検出した複数の明暗パターンの同一部分を比較することによって用紙２０の移動量が得られる。具体的には、図６（ａ）に示すパターンと同図（ｂ）に示すパターンとを比較することによって、１マスを１ドットとすると、パターンＰａはｘ方向に５ドット分（＝ｄｘ）移動し、ｙ方向に３ドット分（＝ｄｙ）移動したことになる。

これにより、記録ヘッド４と用紙２０との相対的な移動量が得られる。また、用紙２０以外の領域であっても周期的に読取ることでパターンが変化するので、同様に記録ヘッド４の移動量（キャリッジ３の移動量）を得ることができる。

次に、制御部による印字処理について図７に示すフロー図を参照して説明する。
印字を開始すると、キャリッジ３をホーム位置（ＨＰ位置）から用紙の先端を検知する位置まで移動させるとともに、給紙及び搬送を行ない、キャリッジ３の読取りセンサ３１を先端検知センサとして使用して用紙２０の先端を検知する。ここで、キャリッジ３をホーム位置から移動するとき、読取りセンサ３１は用紙２０を読取ることができないので、維持回復機構２０や搬送ベルト１２の表面を周期的に読取り、画像処理を行ってキャリッジ３の相対移動量を算出しながら、キャリッジ３を先端検知位置に移動する。

このように、用紙がないときでも、読取りセンサ３１によって用紙外の部分を周期的に読取って相対移動量を算出しながらキャリッジ３の移動を制御する。これにより、上述した先端検知位置への移動以外にも、空吐出受け２２に対する空吐出、維持回復機構２１による維持回復動作、ホーミング動作を行うときにも、キャリッジの移動制御を行うことができる。同様に、両面ユニットを備えた場合などに一面に印字された用紙を両面ユニットに引き込むとき、排紙動作時、搬送ベルトの帯電制御などでも、用紙がない状態で搬送ベルト（搬送手段）の移動制御を行う必要があるので、このときにも読取りセンサ３１によって搬送手段などの表面を周期的に読取り、相対移動量を算出することによって搬送手段を制御することができる。

そして、先端検知後、キャリッジ３を印字開始側に移動して、キャリッジ３を印字方向に移動しながら記録ヘッド４から液滴を吐出させて用紙２０上の画像を形成する。このとき、読取りセンサ３１で用紙２０の表面を周期的に読取りながら用紙２０との相対移動量を算出し、算出した相対移動量に基づいて滴吐出タイミングを決定して、記録ヘッド４からの液滴を吐出させる。なお、ここでは簡単にするため、１パス印字で説明するが、インターレース方式、マルチパス方式など種々の印字方式で印字できることは当然である。

そして、１ライン分の印字が終了した後、搬送ベルト１２によって用紙２０を所定量搬送する。このときも、読取りセンサ３１によって周期的に用紙２０の表面を読取って記録ヘッド４（キャリッジ３）との相対移動量を算出しながら所定量の搬送を行うことで、高精度に用紙２０を搬送することができる。

このように、キャリッジに搭載され、用紙の表面を周期的に読取る読取り手段と、読取り手段で周期的に読取られたパターンを比較することで用紙と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出する算出手段と、算出手段の算出結果に基づいて画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による用紙の搬送量を制御する制御手段とを備えることで、画像形成手段と用紙との相対移動量を直接的に検出しながら画像形成を行うことができて画像品質を向上することができる。

次に、読取りセンサ３１のキャリッジ３上での配置の第１例と用紙の読取範囲について図８を参照して説明する。なお、図８はキャリッジ３が用紙先端部に対向する位置にある状態と用紙後端部に対向する位置にある状態を併せてキャリッジの底面側からみたときの模式的説明図である。

この第１例では、図３で説明したように、キャリッジ３の主走査方向及び副走査方向の中央部に読取りセンサ３１を配置し、読取りセンサ３１を挟んで両側に同じ色の液滴を吐出する複数のノズル列４ｎを配置（前記の例では対称配置）している。

このように読取りセンサ３１を配置し、ノズル列４ｎを配置することで、図８に示すように、用紙２０に印字するとき、用紙先端部及び用紙後端部のいずれでも読取りセンサ３１は用紙２０に対向するので、読取りセンサ３１は用紙２０のほぼ全域にわたって用紙２０に対向して用紙面を直接読取ることができ、記録ヘッド４のノズル列４ｎから所要の色の液滴を吐出して画像を形成することができる。

次に、読取りセンサ３１のキャリッジ３上での配置の第２例と用紙の読取範囲について図９を参照して説明する。なお、図９は図３と同様な模式的説明図である。
この第２例では、２個の読取りセンサ３１、３１をキャリッジ３の主走査方向両側部に取付けている。なお、記録ヘッド４のノズル列配置は前記第１例と同様としているが、同じ色の液滴を吐出するノズル列を対称配置する必要は必ずしも存しない。

この第２例においても、用紙２０に印字するとき、用紙先端部及び用紙後端部のいずれでもいずれか一方の読取りセンサ３１は用紙２０に対向するので、読取りセンサ３１は用紙２０のほぼ全域にわたって用紙２０に対向して用紙面を直接読取ることができ、記録ヘッド４のノズル列４ｎから所要の色の液滴を吐出して画像を形成することができる。

次に、読取りセンサ３１のキャリッジ３上での配置の第３例と用紙の読取範囲について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は図３と同様な模式的説明図、図１１は同じく図８と同様な模式的説明図である。
この第３例では、キャリッジ３主走査方向中央部でも副走査方向にずれた位置に読取りセンサ３１が配置されている。

この第３例では、図１０に示すように、用紙後端側では読取りセンサ３１が用紙２０に対向するものの、用紙先端側では読取りセンサ３１が用紙２０を直接読取れない領域部分が多くなり、結果かなりの先端余白部分（印字不能領域）が生じることになる。

したがって、この第３例では、読取りセンサ３１で用紙表面を直接読取れない領域では、キャリッジ３や搬送ベルト１２の制御は、搬送ベルト１３表面（搬送ベルト１３を用いない場合には搬送ローラ表面など）を読取りセンサ３１で周期的に読取って、前述したようにパターン比較を行って記録ヘッド４と用紙２０との相対的移動量を算出して、滴吐出タイミング及び用紙搬送の制御を行うことになる。

ただし、少なくとも、用紙２０が最もスリップする箇所（例えば用紙後端が搬送ローラ１４と加圧ローラ１９（図２参照）との間を抜けるタイミング）では用紙表面を直接読取れるように構成することが好ましい。

したがって、前述した第１例ないし第３例を比較すると、第１例及び第２例の配置構成とすることで、用紙全域にわたって読取りセンサ３１で用紙表面を直接読取って記録ヘッド４と用紙２０との相対的移動量を検出（算出）することができ、第３例の構成に比べて、より誤差が少なく、より高品質画像を形成することができる。

また、第３例で説明した配置構成であると、上述したように、読取りセンサ３１が記録ヘッド４と用紙２０との相対的移動量を直接読み取る部分と搬送ベルトなど間接的に読み取る部分が生じるが、このとき用紙の移動量を読み取っている途中で読取りセンサ３１が用紙の端部をまたぐと、検出誤差が生じやすい（用紙の厚みなどにもよる）のに対し、第１例や第２例ではでこのような誤差も防ぐことができる。

次に、読取りセンサ３１のフォーカシング機構について図１２を参照して説明する。
発光部３１Ａを構成するレーザーダイオードから照射したレーザー光３２を回折格子３３に通すことで副ビームを作り、その後、レーザー光は偏向部材３４を通過してレンズ３５を通り平行光になり、１／λ波長板３６、対物レンズ３７を通って用紙２０上に照射される。平行光にすることによって用紙２０の位置変動によって対物レンズ３７を移動させる。用紙２０で反射された光は偏向部材３３によってレンズ３１Ｃを介して受光部３１Ｂに導かれ、焦点の検出と読取りが行われる。

これにより、焦点距離と焦点範囲の調節が可能になり、印字モードに応じて搬送速度と精度の調節が可能となる。つまり、インクジェット記録装置は、生産性（搬送速度と用紙の位置合わせに掛ける時間）と画質（精度）はトレードオフの関係にあるために、多くの印字モードを持ち、高画質時と高速時とで生産性と精度を選択可能なようにしている。

そこで、焦点距離と焦点範囲の変更を行うことで、高速時には用紙の広範囲を見ることで速度を上げることができる。また、高画質時には低速で狭い範囲に焦点を絞ることでより高精度で搬送させることができる。

また、読取り手段にフォーカシング手段（機構）を持つことにより、用紙の高さ方向の変動に対して常に焦点を合わせることが可能になり、用紙と記録ヘッドの相対移動量の検出誤差をより抑えることができる。

また、キャリッジに搭載した読取り手段にフォーカシング手段を持つことで、画像形成位置（印字部）での用紙の高さを検出することができることから、キャリッジの高さ調整を用紙ごとに最適な距離にて行うことができる。これにより、キャリッジと用紙の高さの違いによる往路と復路での着弾ズレに起因した画像劣化を最小限に抑えつつ、キャリッジと用紙の衝突によるジャム（ＪＡＭ）の発生を低減させることができるようになる。用紙の設定を間違えても、ジャムになり難くなり、アプライアンスの向上につながる。

次に、読取り手段をインクミストなどから保護する手段について図１３を参照して説明する。
ここでは、読取りセンサ３１のレンズ３１Ｃの面を開閉する開閉部材（シャッタ部材）４１を実線図示の位置（閉じる位置）と仮想線図示の位置（開放する位置）で移動可能に配設している。

つまり、画像形成手段として液体吐出ヘッドを使用する場合、液体吐出ヘッド（記録ヘッド）の維持回復動作、例えば、維持動作中やメンテナンス動作中（ノズル内インクの乾燥を防止する空吐出など）にインクミストが多く発生し易くなる。そこで、インクミストが発生する状況のとき、装置の停止中などには、シャッタ部材４１で少なくとも受光手段３１Ｂ側を遮蔽して、インクミストや埃などから保護することで、検出精度を維持するようにする。

次に、読取りセンサの清掃手段について図１４を参照して説明する。
上述したように読取りセンサ３１にはインクミストや埃が付着すると検出精度（読取り制度）が低下することになるので、読取り手段３１のレンズ３１Ｃ面を清掃する、実線図示の位置と仮想線図示の位置の間で往復移動する清掃部材４２を配設し、所要のタイミングで清掃部材４２が実線図示の位置に移動してレンズ３１Ｃ面を清掃する。なお、清掃部材は前述したシャッタ部材と兼用してもよいし、別部材としてもよい。

次に、印字処理の他の例について図１５に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、印字を行うときに、キャリッジ３を移動して記録ヘッド４から滴吐出を行うとともに、搬送ベルト１２を駆動して用紙２０も移動させ、用紙２０の搬送量に応じて滴吐出を行う記録ヘッド４のノズルを副走査方向に順次切替えながら印字を行うようにしている。

つまり、前述したように、読取りセンサ３１によってｘ方向及びｙ方向の相対移動量ｄｘ、ｄｙを直接読取って算出することができるので、キャリッジ３及び用紙２０を同時に移動させても、各移動量を算出（検出）することができる。これにより、副走査停止前であってもキャリッジ３の動き出しが可能となり、生産性が向上する。また、斜め方向に印字することも可能となる。

なお、キャリッジに読取り手段を搭載していることによって、次のような構成を採ることもできる。
例えば、読取り手段３１によって用紙２０上の基準位置を読取り、基準位置を元にしてキャリッジ３の移動量及び用紙２０の搬送量を制御して画像を形成する。これにより、例えば、同じ用紙に何度も印字する場合や、すでに印字されているもの（はがきの郵便番号欄など）に印字する場合、高精度に元画像との印字位置を合わせた印字を行うことができる。

また、上述したように読取りセンサ３１を用紙の先端検知センサ（あるいはレジストセンサ）として使用する、用紙の主走査方向両端を検知するセンサとして使用する、主走査方向の記録ヘッド間の吐出タイミングを自動調整するセンサとして使用する、主走査の往路及び復路における着弾位置ずれの吐出タイミングを自動調整するセンサとして使用する、ノズルからの滴吐出確認用のセンサとして使用することなどもできる。これにより、センサの共用化を図れて、コストを低減することができる。

本発明を適用する画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略構成を示す平面説明図である。 同装置の要部斜視説明図である。 キャリッジ上における記録ヘッドのノズル列と読取りセンサの配置を説明する模式的説明図である 同装置の制御部の概要を示す機能ブロック図である。 読取りセンサの説明に供する説明図である。 読取りパターンと相対移動量の算出の説明に供する説明図である。 制御部による印字処理の例の説明に供するフロー図である キャリッジが用紙先端部に対向する位置にある状態と用紙後端部に対向する位置にある状態を併せてキャリッジの底面側から見たときの模式的説明図である。 図３と同様な模式的説明図である。 図３と同様な模式的説明図である。 図８と同様な模式的説明図である。 読取り手段のフォーカシング機構の説明に供する説明図である。 読取り手段をインクミストなどから保護する手段の説明に供する説明図である。 読取り手段の清掃手段の説明に供する説明図である。 印字処理の他の例の説明に供するフロー図である。

符号の説明

３…キャリッジ
４…記録ヘッド
４ｎ１、４ｎ２…ノズル列
１２…搬送ベルト
２０…用紙
３１…読取りセンサ（手段）
１０４…記録ヘッド制御部
１０５…主走査制御部
１０６…副走査制御部
１０８…移動量算出部

Claims (7)

1. 画像形成手段を搭載した主走査方向に往復移動するキャリッジと、
   前記画像形成手段による画像形成位置に用紙を搬送する搬送手段と、
   前記キャリッジに搭載され、発光部及び受光部を有し、前記用紙の表面を周期的に読取る読取り手段と、
   前記読取り手段で周期的に読取られたられたパターンを比較することで前記用紙と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出する算出手段と、
   前記算出手段の算出結果に基づいて前記画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による前記用紙の搬送量を制御する制御手段と、を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出手段は、前記読取り手段が前記用紙に対向していないときには、前記読取り手段が前記搬送手段の搬送面を周期的に読取ったパターンを比較することで前記搬送手段と前記画像形成手段の相対的な移動量を算出し、前記制御手段は、前記算出手段の算出結果に基づいて前記画像形成手段による画像形成タイミング及び前記搬送手段による前記用紙の搬送量を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記読取り手段は、前記キャリッジの主走査方向の中央部に配置され、前記画像形成手段は前記読取り手段を挟んで左右に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記読取り手段を複数備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像形成装置。
5. 前記読取り手段には前記用紙上に焦点を合わせるフォーカス手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の画像形成装置。
6. 前記読取り手段には少なくとも前記受光部を開閉可能なシャッタ部材を有していることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記読取り手段には清掃部材を有していることを特徴とする画像形成装置。

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