JP2012187914A - 画像形成装置、パターン位置決定方法、画像形成システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記録媒体150に液滴を吐出して形成したテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置100であって、記録媒体に光を照射する発光手段及び記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段30と、読み取り手段を等速で移動させる相対移動手段313と、テストパターンが形成される前に、記録媒体に対し読み取り手段が相対移動している間に受光手段が受光した反射光の第2の検出データを取得する第2の検出データ取得手段611と、テストパターンが形成された後に、走査位置と略同じ走査位置のテストパターンを光が移動する際に受光手段が受光した第1の検出データを取得する第1の検出データ取得手段612と、第2の検出データに対する第1の検出データの割合を算出する信号補正手段614と、を有する。
【選択図】図2
Description
z=固定値×(Vs1/Vs2)
で表すことができる。
図3は、シリアル方式の画像形成装置100の概略斜視図の一例を示す。画像形成装置100は、本体フレーム70により支持されている。画像形成装置100の長手方向にはガイドロッド1及び幅ガイド2が掛け渡され、ガイドロッド1及び副ガイド2にキャリッジ5が矢印A方向(主走査方向)に往復移動可能なように保持されている。
図6は、印字位置ずれセンサ30がテストパターンのエッジ位置を検出するための構成を模式的に示す図の一例である。図6は、図4の記録ヘッド21と印字位置ずれセンサ30を右側面板4から見た図になっている。例えば印字位置ずれセンサ30は、特許請求の範囲の読み取り手段に相当する。
続いて、図8、9を用いてスポット光とエッジ位置の関係について説明する。
図8は、スポット光とテストパターンの一例を示す図である。スポット光はテストパターンを構成する複数のライン(図では1本)を一定速度(等速)で横切るように移動する。横切る際の速度は可変でもよいが、横断中は等速である。用紙などのシート材は紙送りによりラインの長手方向に移動しているため、スポット光はラインを斜めに横切るように移動するが、シート材が停止してもエッジ位置の特定方法は同じである。一般的な波長のスポット光とシート材ではテストパターンの重複面積が大きいほど、スポット光の反射光が低下するとしてよい。
時刻I:スポット光とテストパターンは重複していない。
時刻II:スポット光の半分がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の減少率が最も大きくなる(重畳している面積が単位時間に最も大きく正に変化する)。
時刻III:スポット光の全体がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の強度が最も小さくなる。
時刻IV:スポット光の半分がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の増加率が最も大きくなる(重畳している面積が単位時間に最も大きく負に変化する)。
図10は、エッジ位置の特定方法を説明する図の一例である。図10(a)は、検出電圧の概略図を、図10(b)は検出電圧の拡大図をそれぞれ示す。変曲点のおよその値は、吐出タイミング補正処理実行部526又は開発者が実験的に求めることができる。上述したように、例えば、検出電圧や吸収面積を微分して傾きがゼロに最も近い位置が変曲点となる。
このように、上限閾値と下限閾値の間の検出電圧データを用いてエッジを検出する場合、上限閾値と下限閾値の間に少なくとも変曲点が含まれていなければ、エッジを検出できない。上限閾値と下限閾値(2つのスレッシュホールド)が形成する幅を、以下、「スレッシュ領域」という。スレッシュ領域は検出電圧を単位とするが、検出電圧に対応する吸収面積でも定義できる。
図9ではスポット径d = テストパターンのライン幅Lとしたが、「スポット径d > テストパターンのライン幅L」 又は、「スポット径d < テストパターンのライン幅L」でも、エッジ位置は検出可能である。
本実施形態では、図3,4のシリアル方式の画像形成装置100を例にして説明したが、ライン方式の画像形成装置100においても同様の方法で着弾位置ずれ量を補正できる。ライン方式の画像形成装置100について簡単に説明する。
以下、本実施形態の検出電圧の信号補正について説明する。
図16(a)は、補正前の受光素子の検出電圧の一例を、図16(b)は振幅補正された検出電圧の一例をそれぞれ示す。
(1)前処理
(2)振幅補正処理
<前処理>
以下、前処理について説明する。前処理は前処理Aと前処理Bに分けることができる。前処理Aは、テストパターン形成前の白紙状態(バックグラウンド)の検出電圧データに対する以下の処理により構成される。
・前処理A
(i) n回スキャン
(ii) 同期処理
(iii) 平均化
(iv) フィルタ処理
前処理Bは、テストパターン形成後の検出電圧データに対する以下の処理により構成される。
・前処理B
(i) n回スキャン
(ii) 同期処理
(iii) 平均化
<前処理A>
・前処理A−(i)
図17は、A-(i)のn回スキャンの測定結果の一例を示す図である。n回スキャンに先立ち、n回スキャン部はシート材(ex、普通紙、トレーシングペーパ)に対するセンサキャリブレーションを行う。n回スキャン部は、受光素子が検出し最終的にA/D変換回路523が変換した反射光の検出電圧が、ある一定値になるようにCPU301に要求する。CPU301は、検出電圧がある範囲に入るようにフィードバック制御する。例えば、検出電圧が4.4〔V〕より大きければ発光制御手段511の発光量を低減し、検出電圧が4.0〔V〕未満であれば発光制御手段511の発光量を増大する。図17(a)(b)に示すように、センサキャリブレーションにより、検出電圧は4.0〜4.4〔V〕の範囲に入るようになる。なお、目標値を4.0〜4.4Vに設定したPI制御やPID制御によりセンサキャリブレーションしてもよい。
図18はA-(ii)の同期処理を説明する図の一例である。平均化部はn回スキャン部が取得したn個の検出電圧データの平均を算出する。検出電圧データはスポット光がシート材150以外を走査しても検出されるが、必要なのはシート材150から得られた検出電圧のみである。このため、同期化部は、n個の検出電圧データの始まりをシート材150の紙端に揃える。
平均化部は紙端から始まるn個の検出電圧データの平均を算出する。n個の検出電圧データはシート材150の紙端を走査方向の基準位置(位置がゼロ)として、位置毎にn個の検出電圧データを有する。この位置は、エンコーダセンサが検出するキャリッジ5の位置であるが、スポット光の重心位置と1対1に対応するので、以下、スポット光の重心位置として説明する。すなわち、平均化部は重心位置毎にn個の検出電圧データの平均を算出する。
図19はA-(iv)のフィルタ処理を説明する図の一例である。フィルタ処理部は、平均化部が平均した重心位置毎の検出電圧データの平均値をフィルタ処理する。具体的には、着目している検出電圧データの前後m個(着目しているデータを含めm個とする)のデータを抽出して、平均を算出する。これにより、測定ノイズが低減され、同期処理で同期しきれなかった検出電圧データのズレを低減することができる。
・前処理B-(i)
図20は、B-(i)のn回スキャンを説明する図の一例である。図20(a)では、A-(i)のn回スキャンが行われたシート材150にテストパターンが形成されている。図20(b)はテストパターンが形成されたシート材150からの反射光を受光素子が受光した際の検出電圧データの波形を示す。n回スキャン部はこのようなデータをn回取得する。
・前処理B-(ii)
図21はB-(ii)の同期処理を説明する図の一例である。上段は同期前の検出電圧データを、下段は同期後の検出電圧データをそれぞれ模式的に示す。テストデータの形成前と異なりテストデータの形成後は、n回の検出電圧データの極大値同士、及び、極小値同士を一致させることで、エッジ位置を揃えることができる。図21のような波形データの極大値同士、及び、極小値同士を一致させる(完全に一致させることは困難であるが)には、いくつか方法がある。
平均化部は同期化したn個の検出電圧データの平均を算出する。n個の検出電圧データは、位置毎にn個の検出電圧データが存在するので、平均化部は重心位置毎にn個の検出電圧データの平均を算出する。
まず、振幅補正処理の前に同期処理部613が同期処理を行う。同期処理部613は、A-(i)〜(iv)の前処理が施されたテストパターン形成前の検出電圧データと、B-(i)〜(iii)の前処理が施されたテストパターン形成後の検出電圧データの紙端を揃える。
シート材150に画像が何も形成されていない状態でも、シート材150の反射光や反射率は、透過性や結晶性といったシート材150の特性で変動する。また、シート材150の指向性の高さにより程度に差はあるが、シート材150の凹凸やシート材150を支えるプラテン等の傾きが一定でないといった要因で、光軸がずれることによる反射率の変動もある。
・位置または時間の関数を、時間の関数とする
・バックグラウンド変動を時間の関数 Kbgとする
・記録媒体を白紙の紙とする
・受光素子で検知したい変化を、紙に吐出されたインクの位置とする
・有効数字確保や演算上、適当な係数を最大電位 Vmaxとする
・センサで測定する値を電圧値Vとする
まず、インクの色素が光を吸収するメカニズムを考える。インクに入射してくる光子は、色素固有のエネルギー状態を下回った時に吸収される(光のエネルギーは
振動数に比例し可視光であれば振動数により色が変わることから理解される)。色素のエネルギー状態は外界からエネルギーを加えることで変化させることもできるが、工業的には、特に意図的な制御を行わない限り、一定とみなせることが多い。
V ∝ (1-Ki)
と仮定すれば、測定電圧Vは反射光率に比例する。
V ∝ Kbg × (1-Ki)
となる。
V ∝ Kbg × Z
⇔ Z ∝ ( 1 / Kbg ) × V となる。
Vmax を適当に定めることで、これは
Z = ( Vmax / Kbg ) × V …(1)
となる。
Kbg = Vs2
V = Vs1
Z = Vsg =z
Vmax = Vsgの最大値(例えば4V)
実際にはZは、最終的な演算対象のデータとなるので、実測されているVsgと一致するわけではないが、Vsgの代わりに得られるデータがZであるので、「Z=Vsg」とし、さらに「Z=z」とする。また、Vmaxは適宜定めることができるので、zが演算対象データであることからVsgの最大値、すなわちVsgの理想的な振幅とする。以上から式(1)を書き直すと次式のようになる。
図22は、Vs1とVs2から得られる演算対象データzを模式的に説明する図の一例である。図22(a)ではVs1とVs2を1つに重ねて表示しており、図22(b)では演算対象データzとVmaxを表示している。
図23は、補正処理実行部526が振幅を補正する手順の一例を示すフローチャート図である。
2 副ガイド
5 キャリッジ
7 駆動プーリ
8 主走査モータ
9 タイミングベルト
21〜24 記録ヘッド
30 印字位置ずれセンサ
41 エンコーダシート
42 エンコーダセンサ
100 画像形成装置
200 サーバ
301 CPU
310 主制御部
312 ヘッド駆動制御部
313 主走査駆動部
314 副走査駆動部
402 発光素子
403 受光素子
500 画像形成システム
525 共有メモリ
526 補正処理実行部
611 印字前前処理部
612 印字後前処理部
613 同期処理部
614 振幅補正処理部
615 吐出タイミング補正部
620 補正処理演算部
Claims (11)
- 記録媒体に液滴を吐出して形成したテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段を有する読み取り手段と、
前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動手段と、
前記テストパターンが形成される前に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第2の検出データを取得する第2の検出データ取得手段と、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記走査位置と略同じ走査位置の前記テストパターン上を前記光が移動する際に前記受光手段が受光した前記反射光の第1の検出データを取得する第1の検出データ取得手段と、
前記第2の検出データに対する前記第1の検出データの割合を算出して、前記第1の検出データの極大値を略一定に揃える信号補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記信号補正手段は、前記割合に予め定められた電圧値を乗じて、振幅が略一定のテストパターン位置決定用データを生成する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記電圧値は、前記第2の検出データ取得手段が複数回取得した前記第2の検出データの統計値である、
ことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。 - 前記テストパターン位置決定用データの上限閾値と下限閾値の間に含まれる、該テストパターン位置決定用データの変化が最も大きくなる点の近傍の前記テストパターン位置決定用データを統計処理して前記テストパターンの位置を検出する位置検出手段、
を有することを特徴とする請求項2又は3記載の画像形成装置。 - 前記第1の検出データと前記第2の検出データの位置あわせを行う同期処理手段、を有することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の画像形成装置。
- 前記第2の検出データ取得手段は、前記第2の検出データを複数回取得して、複数個の前記第2の検出データの端部を揃え、同じ走査位置毎に平均処理することで、1つの前記第2の検出データを取得する、
ことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の画像形成装置。 - 前記第2の検出データ取得手段は、前記第2の検出データが最初に所定値以上となった時を前記第2の検出データのそれぞれの端部とする、
ことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。 - 前記第1の検出データ取得手段は、前記第1の検出データを複数回取得して、走査位置を相対的にずらして複数個の前記第1検出データの差を最小にする同期処理を行い、同じ走査位置毎に平均処理することで、1つの前記第1の検出データを取得する、
ことを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の画像形成装置。 - 前記記録媒体に対する前記読み取り手段の相対位置を検出する位置検出センサを有し、
前記第1の検出データ取得手段又は前記第2の検出データ取得手段は、複数個の前記第1検出データ又は前記第2の検出データの前記相対位置を一致させる、
ことを特徴とする請求項6〜8いずれか1項記載の画像形成装置。 - 前記記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段を有する読み取り手段を有し、記録媒体に液滴を吐出して形成したテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置のパターン位置検出方法であって、
相対移動手段が、前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させるステップと、
第2の検出データ取得手段が、前記テストパターンが形成される前に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動している間に前記光の走査位置から前記受光手段が受光した前記反射光の第2の検出データを取得するステップと、
第1の検出データ取得手段が、前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記走査位置と略同じ走査位置の前記テストパターン上を前記光が移動する際に前記受光手段が受光した前記反射光の第1の検出データを取得する第1の検出データ取得ステップと、
信号補正手段が、前記第2の検出データに対する前記第1の検出データの割合を算出して、前記第1の検出データの極大値を略一定に揃えるステップと、
を有することを特徴とするパターン位置検出方法。 - 記録媒体に液滴を吐出して形成したテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成システムであって、
前記記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段を有する読み取り手段と、
前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動手段と、
前記テストパターンが形成される前に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第2の検出データを取得する第2の検出データ取得手段と、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記走査位置と略同じ走査位置の前記テストパターンを前記光が移動する際に前記受光手段が受光した前記反射光の第1の検出データを取得する第1の検出データ取得手段と、を備える画像形成装置と、
前記第2の検出データに対する前記第1の検出データの割合を算出して、前記第1の検出データの極大値を略一定に揃える信号補正手段と、
を備えることを特徴とする画像形成システム。
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