JP2011051207A - インクジェット記録装置、および記録位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サテライトの影響を考慮した調整パターンを用いて往復ドットの着弾位置ずれを検知し、高速な記録を行う場合においても粒状性や罫線品位にとって最適な調整を行うことが可能なインクジェット記録装置の提供。
【解決手段】往復のドット着弾位置を補正する手段において、主滴１０１とサテライト１０２の着弾範囲ｄｘ（μｍ）に対して、調整パターン７００、７１０のドット幅をｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００）を満たすように設定する（ｄは装置の記録解像度、単位はｄｐｉ）。さらに、ドットパターンの繰り返し周期ｎを往復ドットとサテライト１０２の着弾範囲よりも広くし、隣接するドットパターンと同時に重ならないようにする。この方法により、調整パターン７００、７１０の濃度ピークから算出される往復ドットの相対位置は互いのドットの濃度重心位置と一致する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、プリントヘッドを往復走査させて画像を記録するシリアル型インクジェットプリンタに関し、特にサテライトが発生する場合のドットの着弾位置補正方法に関する。

インクジェット記録装置では、プリントヘッドを主走査方向に走査させ、複数のインク吐出ノズルから記録媒体（以下、用紙とも言う）上にインクを吐出させることで画像を記録する。このようなシリアル型プリンタ装置では、高速な記録を実現するためにプリントヘッドが往方向と復方向の両方向に走査する際に画像を記録する双方向記録が広く知られている。

このような双方向記録を実施する場合、プリントヘッドと記録媒体間の距離や、インク滴の吐出速度に応じて往方向記録時と復方向記録時のインク滴の着弾位置を正確に合わせる必要がある。

インク滴の着弾位置補正方法（レジストレーション調整、あるいはレジ調整とも言う）は数多く知られている。例えば、特許文献１に記載の方法では、異なるノズル列、または異なる方法で記録される基準パターンと被基準パターンが重なったパッチの濃度を基に調整を実施している。

この調整パターンの一部の例を図１のパッチ（Ａ）〜（Ｃ）、図２のパッチ（Ａ）〜（Ｃ）に示す。白抜きのドットで示される基準パターン７００と濃く塗られたドットで示される被基準パターン７１０は互いの相対的な記録位置が異なる複数のパッチで構成される。図１と図２に示したドットの位置関係は、基準パターンと被基準パターンの相対的な記録画像の位置関係にドットの着弾位置ずれが加わった状態を表している。

基準パターンと被基準パターンのドットの重なりが最小となる図１（Ａ）や図２（Ａ）の場合、記録媒体上に占めるドット面積の割合（以下、エリアファクターという）が最大となるため、このパッチの平均濃度は最も高くなる。逆に図１の（Ｃ）や図２の（Ｃ）のパッチようにドットの重なる領域が多くなると、エリアファクターは小さくなり、ドットの重なりによる濃度の上昇は用紙の白地にドットが置かれた場合の濃度変化よりも小さいため、パッチの平均濃度は低くなる。このことから、基準パターンと被基準パターンの位置ズレ量が異なるパッチの濃度を光学センサを用いて測定すると、測定結果から図３のような近似曲線を描くことができる。

図３に示す濃度の近似曲線の変極点となるパッチでは、二つの調整パターンの相対位置ずれ量と記録タイミングのずれ量が等しくなっているためエリアファクターが最大となり、濃度は最も高くなる。この関係から、被基準側の吐出タイミング補正量を算出することが可能となる。

別の方法として前出の特許文献１に挙げられているように、往復の主滴が重なる位置を基準とした調整パターンを用いることも可能である。この調整パターンの例を図４に示す。この方法では、調整パターンの位置ずれに対する濃度の変化が図３の分布形状とは逆向きとなる。そのため、濃度が最も低くなるパッチで二つの調整パターンの相対的位置ずれ量と記録タイミングのずれ量が等しくなる。よって、エリアファクターが最小となるパッチの相対的位置ずれ量から被基準側の吐出タイミング補正量を算出する。

特許０３５５４１８４号明細書

昨今のインクジェットプリンタでは、さらなる高速記録を実現する為にプリントヘッドの走査速度が速められてきている。それに伴い、飛翔するインク滴が気流から受ける力が増大し、吐出されたインク滴が飛翔中に複数のインク滴に分離しやすくなっている。これらのインク滴のうち最も大きいものを主滴、主滴から分離したものをサテライトと呼ぶ。走査速度をさらに上げていくと、インク滴が主滴とサテライトに分離しやすくなるだけでなく、サテライトは主滴からより離れた位置に着弾する。また、プリントヘッドから記録媒体までの距離が長くなってもサテライトは発生しやすくなる。

サテライトが主滴から分離して記録媒体に着弾する状態でプリントヘッドを往復走査させて画像を記録すると、特にドットの重なりが少ない低階調部では往復ドットの濃度中心が各々のサテライト側にずれてしまうため、ドットの位置ずれによる粒状感が目立ちやすくなる。また、ヘッドの走査方向に対して垂直に罫線を記録する場合、上記の位置のずれに加えて、サテライトが罫線を成す主滴ドットの外に着弾するため、罫線がぼやけて見えてしまうといった問題が生じる。そこで、主滴とサテライトが分離してしまう条件で記録を行う場合、主滴だけでなく、サテライトも考慮した着弾位置補正方法が必要となる。

しかしながら、特許文献１に記載の着弾位置補正方法では、サテライトによるエリアファクター変動を考慮した補正方法を規定していない。そのため、比較的高速にプリントヘッドを走査させる場合や、ノズルと記録媒体の間が広い場合において、着弾ずれによる画像の劣化が生じていた。

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、調整パターンの記録と光学式センサーを用いた濃度検出によって行われるレジストレーション調整方法において、サテライトの影響を考慮した調整パターンを用いて往復ドットの着弾位置ずれを検知し、高速な記録を行う場合においても粒状性や罫線品位にとって最適な調整を行うことが可能なインクジェット記録装置、および記録方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は以下のような構成を持つ。

請求項１に記載の記録装置では、プリントヘッドを記録媒体の搬送方向に対して垂直に往復走査させることで画像を記録するシリアル型インクジェットプリンタで、前記記録装置の往復走査による記録位置を調整する際に用いる調整パターンが、主走査方向にｍ画素、復走査方向にｌ画素の長方形ドットパターンがｎ画素ごとに繰り返される周期的パターンであって（ｌ，ｍ，ｎは自然数）、前記プリントヘッドが往方向に走査して第１の前記調整パターンを記録する手段と、前記プリントヘッドが復方向に走査して第２の前記調整パターンを記録する手段と、相対的な記録位置が前記プリントヘッドの走査方向に異なる複数の組み合わせからなるパッチ群を形成する手段と、記録媒体上に記録された前記調整パターンの前記パッチ群を光学的に検知する手段とを持ち、前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを記録解像度ｄ（ｄｐｉ）で記録する際、前記プリントヘッドから吐出されたインク滴が第１のインク滴（以下、主滴という）と単一あるいは複数のサテライトに分離し、前記主滴と前記サテライトが走査方向に離れて前記記録媒体上に着弾する場合、前記主滴と前記サテライトのドットが走査方向に分布する範囲をｄｘ（μｍ）とすると、前記第１、第２の調整パターンが、ｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００）、かつｎ＞２×（ｍ−１＋ｄｘ×ｄ／２５４００）を満たすことを特徴とする。

請求項２に記載の記録装置では、前記請求項１に記載の調整パターンの記録において、前記調整パターンの記録をｍ回以上の走査に分割して行い、１回の走査あたりに前記記録ヘッドの各ノズルがインクを吐出する回数を各ドットパターンについて１回以下とすることを特徴とする。

請求項３に記載の記録装置では、前記請求項１に記載の調整パターンの記録において、前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを少なくとも２回以上同じ位置に重ねて記録することを特徴とする。

請求項４に記載の記録装置では、前記請求項１に記載の前記第１および第２の調整パターンにおいて、インクの種類、走査速度、前記プリントヘッドと前記記録媒体間の距離などの記録条件により前記主滴と前記サテライトの距離ｄｘが変動するとき、記録条件に応じて前記調整パターンの走査方向幅ｍ，周期ｎを変えることを特徴とする。

請求項５に記載の記録位置調整方法では、プリントヘッドを記録媒体の搬送方向に対して垂直に往復走査させることで画像を記録するシリアル型インクジェットプリンタの往復走査による記録位置を合わせるための記録位置調整方法において、前記記録装置の往復走査による記録位置を調整する際に用いる調整パターンが、記録解像度をｄとし、主走査方向にｍ画素、復走査方向にｌ画素の長方形ドットパターンがｎ画素ごとに繰り返される周期的パターンで（ｌ，ｍ，ｎは自然数）、前記プリントヘッドが往方向に走査して第１の前記調整パターンを記録する工程と、前記プリントヘッドが復方向に走査して第２の前記調整パターンを記録する工程と、相対的な記録位置が前記プリントヘッドの走査方向に異なる複数の組み合わせからなるパッチ群を形成する工程と、記録媒体上に記録された前記調整パターンの前記パッチ群を光学的に検知する工程からなり、前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを記録解像度ｄで記録する際、前記プリントヘッドから吐出されたインク滴が第１のインク滴（以下、主滴という）と単一あるいは複数のサテライトに分離し、前記主滴と前記サテライトが走査方向に離れて前記記録媒体上に着弾する場合、前記主滴と前記サテライトのドットが走査方向に分布する範囲をｄｘとすると、前記第１、第２の調整パターンが、ｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００）、かつｎ＞２×（ｍ−１＋ｄｘ×ｄ／２５４００）を満たすことを特徴とする。

本発明では、調整パターンのドット配置をサテライトの着弾範囲に応じて制限し、サテライトを含めたエリアファクター変動を検出する。これにより、サテライトが発生する場合であっても往方向と復方向に走査して形成されるドットを最適な位置に合わせることが可能となる。その結果、画像の粒状感の改善、文字や罫線の品位の向上といった効果を得ることができる。

記録位置調整パターンの一例を示す図。 記録位置調整パターンの一例を示す図。 記録位置調整パターンの位置ずれ量と光学センサの出力強度の関係を示すグラフ。 記録位置調整パターンの一例を示す図。 プリントヘッドの走査と、主滴およびサテライトの着弾を表すの模式図。 主滴およびサテライトのドットを表す図。 インクジェット記録装置の形態の要部構成を示す模式図。 プリントヘッドの一部を示す模式図。 光学センサの構成を示す模式図。 本実施例における調整パターンの構成を説明する図。 サテライトが無い場合の記録位置調整パターンを示す図。 図１１に示した調整パターンの位置ずれ量にと光学センサの出力強度の関係を表すグラフ。 サテライトがある場合の記録位置調整パターンを示す図。 図１３に示した調整パターンの位置ずれ量と光学センサの出力強度の関係を表すグラフ。 図１３に示したｍ＝１の調整パターンのドットの重なり状態を説明する図 調整パターンのドット幅に対する調整結果と最適着弾位置の差の関係を表すグラフ。 主滴とサテライトの着弾範囲に対して許容精度を満たす調整パターンの範囲を表す図。 実施例１における調整パターンを形成するドット配置とサテライトの着弾位置を示す図。 調整パターンを分割して記録する方法を説明する図。 光学センサの出力強度分布と、そのフィッティング関数を示すグラフ。 インクの打ち込み量と濃度の関係を表すグラフ。 調整パターンを２回重ねて記録した場合とそうでない場合の濃度曲線を示すグラフ。

以下に本発明を実施するのに適したインクジェット記録装置の構成について例示する。この例に示される構成は一例であり、本発明の趣旨を限定するものではない。

図７は、本発明を適用したインクジェット記録装置の一実施の形態の要部構成を示す模式図である。

図７において、複数（４個）のプリントヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがキャリッジ２に交換可能に搭載されている。各プリントヘッド１Ａないし１Ｄのそれぞれは、プリント・ヘッド部およびインク・タンク部を有し、また、ヘッド部を駆動するための信号などを授受するためのコネクタが設けられている。以下の説明では、プリントヘッド１Ａないし１Ｄの全体または任意の一つを示す場合、単にプリントヘッド１またはプリントヘッド１で示すことにする。

複数のプリントヘッド１は、それぞれ異なる色のインクでプリントを行うものであり、それらのインクタンク部には例えばブラック，シアン，マゼンタ，イエローなどの異なるインクがそれぞれ収納されている。各プリントヘッド１はキャリッジ２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ２には、上記コネクターを介して各プリントヘッド１に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダ（電気接続部）が設けられている。

キャリッジ２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ２は主走査モータ４によりモータプーリ５、従動プーリ６およびタイミングベルト７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置及び移動が制御される。プリント用紙やプラスチック薄板等の記録媒体８は、２組の搬送ローラ９，１０および１１，１２の回転により、プリントヘッド１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（紙送り）される。なお、記録媒体８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ２に搭載された各プリントヘッド１は、それらの吐出口面がキャリッジ２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体８と平行になるように保持されている。また、反射型光学センサ３０がキャリッジに設けられている。

プリントヘッド１は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェットプリントヘッドであって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものである。すなわちプリントヘッド１のプリントヘッドは、上記電気熱変換体によって印加される熱エネルギーによって生じる膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口よりインクを吐出してプリントを行うものである。

図８は、プリントヘッド１のプリントヘッド部１３の主要部構造を部分的に示す模式的斜視図である。

図８において、記録媒体８と所定の隙間（例えば約０．５ないし２．０ミリ程度）において対面する吐出口面２１には、所定のピッチで複数の吐出口２２が形成され、共通液室２３と各吐出口２２とを連通する各液路２４の壁面に沿ってインク吐出の利用されるエネルギーを発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体など）２５が配設されている。本例においては、プリントヘッド１は、吐出口２２がキャリッジ２の走査方向と交差する方向に並ぶような位置関係でキャリッジ２に搭載されている。こうして、画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体（以下においては、「吐出ヒータ」ともいう）２５を駆動（通電）して、液路２４内のインクを膜沸騰させ、そのときに発生する圧力によって吐出口２２からインクを吐出させるプリントヘッド１３が構成される。

図９は、図７に示した反射型光学センサ３０を説明するための模式図である。

図９に示すように、反射型光学センサ３０は上述したようにキャリッジ２に取り付けられ、発光部３１と受光部３２を有するものである。発光部３１から発した光（入射光）Ｉｉｎ３５は記録媒体８で反射し、その反射光Ｉｒｅｆ３７を受光部３２で検出することができる。そしてその検出信号はフレキシブルケーブル（不図示）を介してプリント装置の電気基板上に形成される制御回路に伝えられ、そのＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換される。光学センサ３０がキャリッジ２に取付けられる位置は、インク等の飛沫の付着を防ぐため、プリント走査時にプリントヘッド１の吐出口部が通過する部分を通らない位置としてある。このセンサ３０は比較的低解像度のものを用いることができるため、低コストのもので済む。

本発明の実施形態に係る往復のインク滴の着弾位置補正を行うインクジェット記録装置について説明する。

（往復ドットの最適な着弾位置）
まず始めに、サテライトがある場合に画質が最適となる往復ドットの位置関係について説明する。ここで言う最適な画質とは、文字や罫線の鮮鋭度、ハーフトーンの粒状感、縦スジ・横スジ状の色むら等、往復走査時の着弾ずれに起因する画像劣化が最も少ない状態を意味する。また、「サテライト」とは主滴のドット面積に対して１／１０以上の面積を持つ記録媒体上に着弾したドットのことを指す。記録媒体に着弾しないミスト状のインク滴や、ドット面積が主滴に対して十分小さい場合は画像に対して影響がないとして無視する。

サテライトが発生した時のキャリッジの走査方向とサテライトの着弾の様子を模式的に示したのが図５である。プリントヘッドのノズルから吐出されたインク滴は、尾を引きながら液路のインクから分離される。そして、ノズルから記録媒体まで飛翔する間に尾の一部が分離しサテライトとなる。通常、サテライトは主滴と比べて飛翔速度が遅いため、記録媒体上に着弾した主滴に対してプリントヘッドの進行方向側に広がって着弾する。この主滴とサテライトの着弾範囲をｄｘ（μｍ）と定義する。ただし、体積の小さいサテライトの場合、キャリッジの走査やインク吐出時の気流によって機体内に浮遊し、記録媒体には着弾しないこともある。また、サテライトの着弾範囲ｄｘはノズルによってもばらつきがあるため、ここではノズル列の平均値として定義する。

上記のようにしてサテライトが着弾する場合、ドットが走査方向側に広がるため、ドットで記録される範囲が主滴だけの場合とは異なってしまう。すると、サテライトによるエリアファクターが画像に影響を与え、最適な着弾位置が往復の主滴が互いのサテライトと重なる側にシフトする。その結果、実質的なドットの着弾ずれのため画質の劣化が生じ得る。このような着弾ずれを低減するには、この最適位置にするには主滴とサテライトの全エリアファクターの中心を往方向記録と復方向記録で一致させればよい。この位置は以下に説明する濃度重心にほぼ一致する。

図６にサテライトが発生したときの着弾したドット形状の一例を示す。ここでは、２つのサテライトがそれぞれ主滴からＬ１、Ｌ２（単位：μｍ）の距離だけ離れて着弾する場合を表している。通常、主滴のドット径Ｓｄ（単位：μｍ）が最も大きく、サテライトのドット径Ｓｓｉ（単位：μｍ、ｉ：サテライトの番号）はそれに比べて小さくなる。

主滴とサテライトの濃度の重心位置を主滴からＸ_Ｇ（単位：μｍ）の位置あると仮定する。濃度の中心となる位置は、その位置から見て走査方向の両側の濃度がつり合うはずである。主滴とサテライトの濃度が同じでドット内の濃度分布が均一であると仮定すると、各ドットの濃度はエリアファクターに比例するので、以下の関係が成り立つ。
πＳｄ^２×Ｘ_Ｇ＝πＳ_Ｓ１ ^２×（Ｌ１−Ｘ_Ｇ）＋πＳ_Ｓ２ ^２×（Ｌ２−Ｘ_Ｇ）・・（式１）
この式１を満たすような往復ドットそれぞれの重心位置Ｘ_Ｇを一致させることで、最も画質劣化の少ない記録を行うことが可能となる。

（調整パターンの構成）
まず、本実施形態における記録位置調整パターンの概略図を図１０に示す。図１０に示す白抜きのドットで形成されるパターン７００は往方向走査で記録される基準調整パターンを表し、濃く塗られたドットで形成される７１０は復方向走査で記録される被基準調整パターンを表す。これらの調整パターンは、主滴１０１とサテライト１０２によって構成される。この調整パターンは装置の記録解像度ｄで区切られた画素を最小単位としてドットの配置を指定する。調整パターンは走査方向にｎ画素周期で繰り返されるようになっていて、この１周期ｎ画素の内、ｍ画素はドットが置かれ、残りのｎ−ｍ画素はドットが置かれない空白領域となる（ｍ，ｎは自然数で、ｍ＜ｎ）。基準、被基準調整パターンは相対的にａ画素だけずれた位置になるように指定され、記録媒体上に置かれた往復ドットは、さらに着弾誤差が加わった位置に置かれる。

本実施系の位置調整方法では、基準、被基準パターンの相対的位置ずれ量ａが異なる複数のパッチを記録する。記録するパッチの大きさは、光学センサ３０の受光面積や、出力信号の強度に応じて必要なパッチサイズに設定する。

調整パターンを読み取る時の光学センサの出力強度は記録媒体上の受光領域の反射率によって変動し、その反射率は受光領域の平均濃度によって変動する。すなわち、調整パターンのエリアファクターが大きくなるほど平均濃度が上がり、センサ出力は小さくなる。

最終的には、光学センサの出力結果から調整パターンの位置ずれ量に対する濃度特性を検知し、往復ドットの濃度重心が一致する位置を算出する必要がある。これを実現するためには、濃度重心が一致する位置ずれ量において濃度分布が変極点を持たなければならない。

（サテライトが無い場合の調整パターン）
まず、サテライトが無い条件で得られる調整パターンの位置ずれ量と濃度の関係を示す。図１１に１２００ｄｐｉで記録されるサテライトがない調整パターンで、ドットが置かれる画素幅ｍ（以下、ドット幅という）と往復ドットの相対位置ずれ量ａが異なる調整パターンを幾つか例示する。図１１はｎ＝１６で、ｍ＝１、４、８の３種類の調整パターンを表している。また、図１２は図１１の３つの調整パターンを光学センサで読み取ったときの出力強度分布を示している。

サテライトがない場合、調整パターンを構成するドットは主滴のみで、パターンで指定された位置にのみドットが着弾する。そのため、往復ドットの着弾位置が一致する調整パターン（この例の場合、着弾誤差が無いのでａ＝０）において、最もエリアファクターが小さくなる。このような条件における調整パターンの位置ずれ量と濃度の関係は、図１２に示すように、ドット幅ｍに依らず基準・被基準パターンが一致するパッチでピークを持つ。サテライトがない場合はドットの重心位置は主滴のドット中心となるため、往復ドットの主滴が一致するａ＝０の位置が最適な着弾位置となる。

以上のことから、サテライトが無い場合、往復記録位置を調整するパターンはドット幅ｍによらず最適な着弾位置を検出することが可能である。

（サテライトがある場合の調整パターン）
（第１の実施形態）
図１３に図１１と同じ調整パターンでサテライトがある場合を示す。また、図１４に図１３の３つの調整パターンを光学センサで読み取ったときの出力強度分布を示す。サテライトがある場合、濃度重心はサテライト側にシフトするため、図１４の横軸は図１１の場合とは異なり、ａ＝０で最適な着弾位置からのずれがゼロにはならない。例えばサテライトが主滴から５０μｍ離れた位置に着弾し、そのドット径が主滴の半分であるとすると、（式１）の関係からＸＧ＝１０μｍとなる。そのため、最適な着弾位置となるのは、復方向走査で記録した調整パターンが往方向走査で記録した調整パターンのサテライトが分布する側に２０μｍずれた位置となる。このように、サテライトがある場合は、往復ドットの主滴が一致する位置から少しずれた濃度重心位置を検出しなければならない。

図１３に示した３つの調整パターンから得られる着弾位置と濃度重心との関係について説明する。まず、ｍ＝１の位置ずれ量ａが異なる状態の基準・被基準パターンを図１５に示す。図１５に示す白抜きのドットは往方向走査で記録されたもので、斜線で塗られたドットは復方向走査で記録されたものである。ｍ＝１のようにドット幅が狭い場合、主滴とサテライトの間隔よりも調整パターンの幅の方が狭くなることがある。

そのような条件において、図１５（Ａ）の位置ずれ状態では往復の主滴同士が重なり、図１５（Ｃ）の状態では主滴とサテライトが重なる。一方、図１５（Ｂ）の状態では、主滴とサテライトの間にもう一方の主滴が位置するため、互いに重ならない。そのため、エリアファクタは（Ｂ）のようなドットの重なりがない状態と比較して（Ａ）や（Ｃ）のドットの重なりがある状態は小さくなる。すなわち、濃度は下がることになる。すると、図１４に点線で示すようにｍ＝１の調整パターンにおいて光学センサで測定した往復ドットの相対的位置関係に対する濃度分布曲線は図１５（Ａ）と図１５（Ｃ）の位置関係になる２ヶ所の位置ずれ量で濃度の変極点を持つことになる。このように、濃度分布が２つのピークを持つ場合、往復の主滴同士が一致する位置ずれ量と、主滴とサテライトが一致する位置ずれ量において濃度曲線は変極点を持つことになるが、往復ドットの濃度重心が一致する位置をこれらの変極点を元に精度良く算出することは難しい。

よって、主滴とサテライトの間隔よりもドット幅の方が広くなるようにする必要がある。この条件は、以下の式のように表すことが出来る。

ｄｘ≦ｍ／ｄ×２５４００ ・・・・（式２）
一方、図１３のｍ＝４、ｍ＝８の調整パターンでは（式２）を満たすので、調整パターンの位置ずれ量に対して単調に濃度が変化する。そのため、図１４に示すように濃度分布曲線はピークを１つだけ持つ。

しかしながら、ドット幅ｍを大きくしすぎても、濃度重心の検出精度は低下してしまう。ドット幅が広くなると、主滴がぴったり重なる状態と全く重ならない状態の濃度差は大きくなっていく。一方で、サテライトのエリアファクタはインクの吐出状態に依存しているため、主滴のエリアファクタに対して相対的に影響度が低くなる。すると、主滴の相対的位置ずれ量に対する濃度変化に対して、主滴とサテライトが重なることで生じる濃度変化が小さくなり、調整パターンの位置ずれ量ａに対する濃度曲線の変極点は主滴が一致する側にシフトしていく。結局、主滴のエリアファクター変動の影響が大きくなり過ぎると、濃度分布から正確にピーク位置を検出することが困難になる。

その一例を示したのが、図１６である。このグラフでは、調整パターンのドット幅ｍに対して、濃度曲線から得られるピーク位置が最適な着弾位置からどれだけ離れているかを表している。また、往復ドットの着弾ずれが許容出来る範囲を±１０μｍとする。図１６（Ａ）の記録条件は走査速度が３３ｉｐｓで、主滴−サテライト間距離Ｌは平均４０μｍ程度である。この記録条件ではｍ＝２〜６で最適な着弾位置からのずれが１０μｍ以下に収まり、往復ドットの着弾ずれによる画像の劣化は小さい。ｍ＞６では最適位置からのずれが大きくなり、画像の劣化が現れてくる。この傾向は特にサテライトが多く発生する場合に顕著に表れる。図１６（Ｂ）は走査速度が５０ｉｐｓの場合を示していて、主滴−サテライト間距離の平均は約８０μｍである。図１６（Ｂ）のようにサテライトが主滴からより離れると、主滴が一致する位置と濃度重心位置の差が大きくなり、ドット幅ｍが広い調整パターンでは濃度ピーク位置が最適着弾位置から大きくずれてしまう。

以上のように、サテライトに対して主滴のエリアファクター変動の寄与率が大きくなりすぎないようにすることが、濃度重心位置の検出には必要となる。図１６に示すような関係から、走査速度ごとに主滴とサテライトの着弾範囲ｄｘと許容範囲となるドット幅ｍの最大値をプロットすると、図１７に示す点のようになる。これらの点の近似曲線をとると、ｄｘに対して最大許容ドット幅が反比例するような関係が得られる。これは、サテライトが無い条件ではドット幅に依らず主滴が一致する位置、すなわち濃度重心位置を検出することが可能であることを表している。また、サテライトが多くなるにつれて主滴の寄与率が大きくなるドット幅の広いパターンでは、最適な位置とパターン濃度から得られる位置の差が大きくなってしまうことを意味している。

図１７で示した調整パターンのドット幅ｍの上限は近似曲線から以下のように表すことができる。

ｍ≦２５／（ｄｘ／２５４００×ｄ） ・・・・ （式３）
よって、（式２）、（式３）の条件から、本実施系の調整パターンにおいてドット幅ｍは以下の範囲になるようにする。

ｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００） ・・・・ （式４）
（式４）の範囲に含まれるドット幅ｍの範囲は図１７の斜線で塗られた領域になる。ただし、網掛けされた領域は主滴とサテライトが分離しない領域であるため、サテライトが無い条件として扱う。以上のようにして調整パターンのドット幅を決めることで、最適な往復の着弾位置からのずれを低減する往復ドットの位置調整が可能となる。

もう一つの調整パターンの設定条件として、調整パターンの繰り返し周期について規定する。図１８に調整パターンの周期ｎを変え、空白領域の幅（ｎ−ｍ）／ｄ×２５４００（μｍ）が異なる２つの条件のパターンを示す。図１８（ａ）は基準パターンと被基準パターンの往復ドットが重なった状態を表し、（ｃ）は往復ドットが重ならなくなるまで相対位置がずれた状態を表している。空白領域が狭い（１）の条件では、図１８（ｂ）に示すように往復ドットの重なる領域がなくなる前に隣接するドットパターンと重なってしまう。この場合、往復ドットの位置ずれに対する濃度曲線の一部が得られなくなる。一方で（２）の条件のように、十分な空白領域が確保されていれば、隣接するパターンと同時に重なってしまうことがなくなるため、正しく往復ドットの位置ずれに対する濃度曲線を得ることが可能となる。このことから、往方向と復方向の主滴とサテライトが重ならなくなるまで位置をずらしたときに隣接するパターンのドットと重ならないようにすることが望ましい。この条件を満たすには、少なくとも往復の各パターンのドット幅とサテライトの飛散領域以上のパターン周期である必要がある。よって、調整パターンのドット幅ｍとサテライトの着弾範囲ｄｘから、上記の条件を満たす調整パターン周期は以下のように表すことが出来る。

ｎ＞２×（ｍ−１＋ｄｘ／２５４００×ｄ） ・・・・ （式５）
一方で、光学センサで濃度を検知するとき、検出領域に複数の調整パターンが含まれると信号強度の変動幅は調整パターンの数に比例して大きくなる。そのため、より正確な濃度変動を検出するには、調整パターンの周期は短い方が良いことになる。ドット幅ｍは（式１）の条件を満たすように決めているので、パターン周期ｎはｍによって最適な値が変わる。

さらに、調整パターンを記録する時と実際に画像を記録する時で発生するサテライトと同じになるような方法で調整パターンを記録することで、調整パターンの往復ドットの濃度重心位置と画像を形成するドットの重心位置が一致するようにする。通常、マルチパス記録方法を用いて画像を記録する場合、各ノズルのスキャンあたりのインク吐出回数は少なくなる。特に往復ドットの位置ずれの影響を大きく受けるのはエリアファクターの小さいハイライト部である。以上のことから、調整パターンの記録時もスキャンあたりの吐出回数を少なくすることで、画像記録時のサテライト状態を再現させて調整を行うことが望ましい。このため、ｎ画素周期の調整パターンを記録するとき、各ノズルの吐出が１周期分のパターンあたりに複数回行われないようにする。すなわち、ドット幅ｍの調整パターンにおいて、ｍ回以上に分割して記録を行う。ドット幅ｍ＝４の例を図１９に示す。この場合、１回のスキャンでドットパターンの内４分の１ずつ記録する。そのため、プリントヘッドを４往復させて調整パターンを記録することになる。

上述の条件を満たすような調整パターンを記録した後、光学センサを用いて相対位置ずれ量ａに対する光学反射濃度を測定する。このときの位置ずれ量と濃度の関係を図２０の実線で示す。各パターンの濃度測定値から濃度が最小となるａを得るには、図２０の点線で示すように得られた測定値を近似曲線でフィッティングし、その近似曲線の変極点を算出する。

以上説明したように、上記の調整パターンの濃度が最小となる往復ドットの相対位置ずれ量ａと同じ距離だけ復方向の吐出タイミングを変えることで、双方向記録時の往復度との濃度重心位置ずれを低減することが可能となる。その結果、文字や罫線では主滴とサテライトが重なることで線の太り、ぼやけが低減され、ハーフトーンではサテライトによる往復記録時のエリアファクターのずれが打ち消されることで粒状感やスジムラが抑制される等、画質劣化を低減する効果を得ることが出来る。

（第２の実施形態）
前述の第１の実施形態の調整パターンでは、ドットとサテライトの着弾領域ｄｘから調整パターンのドット幅ｍを決定した。しかし、インク濃度、記録媒体の種類などの条件によっては、第１の実施形態に示した方法で決定した調整パターンを用いると往復ドットの相対的位置ずれに対する濃度変化が小さく、光学センサで検出する濃度のＳ／Ｎが十分大きくならない場合がある。

そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態の方法で決定した調整パターンを２回重ねて記録することで、この問題を解決する。

記録媒体上に置かれたドット比率に対する濃度は図２１に示すようになる。同じ調整パターンを２回重ねて記録する場合、基準パターンと被基準パターンが重なるパッチでは、同じ領域にドットが４回置かれることになる。すると、濃度が飽和して重ねて記録しない場合からの変化は少ない。一方、基準パターンと被基準パターンが重ならないパッチでは、２回重ねて記録することで濃度が大きく上昇する。この結果、図２２（１）の実線に示す調整パターンを２回重ねて記録しない場合の濃度曲線に対して、図２２（２）の破線に示す２回重ねて記録した場合の濃度曲線の方が変化量が大きいことになる。

また、この方法では調整パターンのドット幅は変えていないため、濃度の変極点となる位置ずれ量も変わらない。よって、調整パターンを重ねて記録することで、往復ドットの濃度重心位置の検出精度を低下させることなく、光学センサで測定した濃度変化のＳ／Ｎを上げることが可能となる。

（第３の実施形態）
前述の第１、第２の実施形態において、サテライトの飛散距離ｄｘはインクの種類、走査速度、吐出ノズルから記録媒体までの距離などの記録条件によって変わる。これらの記録条件は記録装置の構成により決まっているため、画像を記録する際の条件においてｄｘはある程度予測する事ができる。そのため、前述のような条件ごとにパターン周期ｎやドット幅ｍを（式４）、（式５）を満たすような値に変えることで、濃度重心位置の検出精度を落とすことなく位置調整を行うことが可能となる。

１ プリントヘッド・インクカートリッジ
２ キャリッジ
３ ガイドシャフト
４ 主走査モータ
５ モータプーリ
６ 従動プーリ
７ タイミングベルト
８ 記録媒体
９、１０、１１、１２ 搬送ローラ
１３ プリントヘッド部
２１ 吐出口面
２２ 吐出口
２３ 共通液室
２４ 液路
２５ 電気熱変換体（吐出ヒータ）
３０ 光学センサ
３１ 発光部
３２ 受光部
３５ 入射光
３７ 反射光
１０１ 主滴
１０２ サテライト
７００ 基準調整パターン
７１０ 被基準調整パターン

Claims (5)

1. プリントヘッドを記録媒体の搬送方向に対して垂直に往復走査させることで画像を記録するシリアル型インクジェットプリンタで、
   前記記録装置の往復走査による記録位置を調整する際に用いる調整パターンが、主走査方向にｍ画素、復走査方向にｌ画素の長方形ドットパターンがｎ画素ごとに繰り返される周期的パターンであって（ｌ，ｍ，ｎは自然数）、
   前記プリントヘッドが往方向に走査して第１の前記調整パターンを記録する手段と、前記プリントヘッドが復方向に走査して第２の前記調整パターンを記録する手段と、相対的な記録位置が前記プリントヘッドの走査方向に異なる複数の組み合わせからなるパッチ群を形成する手段と、
   記録媒体上に記録された前記調整パターンの前記パッチ群を光学的に検知する手段とを持ち、
   前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを記録解像度ｄ（ｄｐｉ）で記録する際、前記プリントヘッドから吐出されたインク滴が第１のインク滴（以下、主滴という）と単一あるいは複数のサテライトに分離し、前記主滴と前記サテライトが走査方向に離れて前記記録媒体上に着弾する場合、前記主滴と前記サテライトのドットが走査方向に分布する範囲をｄｘ（μｍ）とすると、
   前記第１、第２の調整パターンが、ｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００）、かつｎ＞２×（ｍ−１＋ｄｘ×ｄ／２５４００）を満たすことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記請求項１に記載の調整パターンの記録において、前記調整パターンの記録をｍ回以上の走査に分割して行い、１回の走査あたりに前記記録ヘッドの各ノズルがインクを吐出する回数を各ドットパターンについて１回以下とすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記請求項１に記載の調整パターンの記録において、前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを少なくとも２回以上同じ位置に重ねて記録することを特徴とする請求項１および２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記請求項１に記載の前記第１および第２の調整パターンにおいて、インクの種類、走査速度、前記プリントヘッドと前記記録媒体間の距離のいずれかの記録条件により前記主滴と前記サテライトの距離ｄｘが変動するとき、記録条件に応じて前記調整パターンの走査方向幅ｍ，周期ｎを変えることを特徴とする請求項１から３に記載のインクジェット記録装置。
5. プリントヘッドを記録媒体の搬送方向に対して垂直に往復走査させることで画像を記録するシリアル型インクジェットプリンタの往復走査による記録位置を合わせるための記録位置調整方法において、
   前記記録装置の往復走査による記録位置を調整する際に用いる調整パターンが、記録解像度をｄとし、主走査方向にｍ画素、復走査方向にｌ画素の長方形ドットパターンがｎ画素ごとに繰り返される周期的パターンで（ｌ，ｍ，ｎは自然数）、
   前記プリントヘッドが往方向に走査して第１の前記調整パターンを記録する工程と、前記プリントヘッドが復方向に走査して第２の前記調整パターンを記録する工程と、相対的な記録位置が前記プリントヘッドの走査方向に異なる複数の組み合わせからなるパッチ群を形成する工程と、
   記録媒体上に記録された前記調整パターンの前記パッチ群を光学的に検知する工程からなり、
   前記第１の調整パターンと前記第２の調整パターンを記録解像度ｄで記録する際、前記プリントヘッドから吐出されたインク滴が第１のインク滴（以下、主滴という）と単一あるいは複数のサテライトに分離し、前記主滴と前記サテライトが走査方向に離れて前記記録媒体上に着弾する場合、前記主滴と前記サテライトのドットが走査方向に分布する範囲をｄｘとすると、
   前記第１、第２の調整パターンが、ｄｘ×ｄ／２５４００≦ｍ≦２５／（ｄｘ×ｄ／２５４００）、かつｎ＞２×（ｍ−１＋ｄｘ×ｄ／２５４００）を満たすことを特徴とするインクジェット記録位置調整方法。

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