JP2013031969A

JP2013031969A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2013031969A
Application number: JP2011169653A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitagawa; 洋之北川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-14

Abstract

【課題】用紙検知用の光学センサでテストチャートを読み取れない。
【解決手段】キャリッジ３の主走査方向側面に光学センサ７０を有し、センサ制御部２１５は、光学センサ７０で用紙９を検出する旨の指示を受けたときと、用紙９上に形成されるテストチャートを読取る指示を受けたときとで、光学センサ７０の発光部７１の発光量を変更する制御を行い、テストチャートを読み取るときには用紙９の検出を行うときよりも光学センサ７０の発光部７１の発光量を低下させる。
【選択図】図９

Description

本発明は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液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）を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、例えばインクジェット記録装置などが知られている。

このような画像形成装置において、複数の色の液滴を吐出するヘッドの位置ズレを補正するため、ヘッドの位置ずれを調べるためのテストチャートを印刷し、キャリッジなどに搭載した光学センサで読み取り、その読み取り結果からヘッドの位置ズレを検知・算出して、自動的に補正を行うものが知られている（特許文献１、２）。

特開２００１−１９９０５５号公報特開２００８−２２９９１７号公報

ところで、キャリッジに搭載される光学センサとしては、搬送ベルト上で搬送される用紙の検出を行うものがある。この用紙検出用の光学センサは、発光部の輝度が高すぎるためテストチャート上に印刷される線分を読み取ることができず、別途、テストチャートを読み取るための光学センサを設けなければならないという課題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、用紙検出用光学センサでテストチャートを読み取れるようにして部品点数の削減を図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、
用紙を搬送する搬送ベルトと、
テストチャートを印刷する手段と、
前記搬送ベルト上の用紙を検出する光学センサと、を備え、
前記光学センサの発光部の発光量を制御する発光量制御手段を有し、
前記発光量制御手段は、前記テストチャートを読み取るときには前記用紙を検出するときよりも前記発光部の発光量を低下させる制御をする
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、光学センサの発光部の発光量を制御する発光量制御手段を有し、発光量制御手段は、テストチャートを読み取るときには用紙を検出するときよりも発光部の発光量を低下させる制御をする構成としたので、用紙検出用光学センサでテストチャートを読み取れるようにして部品点数の削減を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。同機構部の要部平面説明図である。同装置の制御部を説明するブロック説明図である。光学センサの発光量制御に係わる部分の説明に供するブロック説明図である。センサ制御部による光学センサの発光量制御の説明に供する説明図である。センサ制御部から光学センサに与える駆動パルスの一例を示す説明図である。光学センサの発光部の発光量と各色の反射光量の関係の一例の説明に供する説明図である。テストチャートの画像パターンと線分濃度及び受光部の受光出力の電圧レベルの一例の説明に供する説明図である。制御部によるテストチャート印刷、読み取りによる滴着弾位置の補正制御の説明に供するフロー図である。

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、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の概略構成を示す平面説明図、図２は同じく正面説明図である。

この画像形成装置は、左右の側板１００Ｌ，１００Ｒ間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を移動自在に保持し、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）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、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記録ヘッド４ｙ、４ｍ、４ｃ、４ｋ（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、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

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９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、周回移動しながら帯電ローラ１５によって帯電（電荷付与）される。

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。

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２１がそれぞれ配置されている。

なお、維持回復機構２０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４個のキャップ部材３１、ノズル面を払拭するワイパ部材３２、画像形成に寄与しない液滴（空吐出滴）を受ける空吐出受け３３などで構成されている。

また、キャリッジ３の主走査方向に沿って両側板１００Ｌ、１００Ｒ間に、所定のパターン（位置識別部、目盛り、スリットなどともいう。以下「スリット」という。）を形成したエンコーダスケール２３を張装し、キャリッジ２３にはエンコーダスケール２３のスリットを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ２４を設け、これらのエンコーダスケール２３とエンコーダセンサ２４によってキャリッジ３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。

また、搬送ローラ１３の軸にはエンコーダスケール（コードホイール）２５を取り付け、このエンコーダスケール２５に形成したパターン（スリット）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２６を設けて、これらのエンコーダスケール２５とエンコーダセンサ２６によって搬送ベルト１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。

さらに、キャリッジ３の主走査方向側面には、搬送ベルト１２上の用紙９の先端位置などを検出するとともに、用紙９がテストチャートを印刷された用紙であるときに、テストチャートの線分を読み取る光学センサ７０が取り付けられている。

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９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９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９にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙９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９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９を図示しない排紙トレイに排紙する。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図３を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。

この制御部２００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムを含む各種プログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３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書き換え可能な不揮発性メモリ２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行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ＡＳＩＣ２０５、光学センサ７０の発光制御や受光出力の入力を行うセンサ制御部（ＡＳＩＣ）２１５を備えている。

また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動波形を生成する駆動波形生成手段を含む印刷制御部２０７と、キャリッジ３側に設けた記録ヘッド４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）２０８と、主走査モータ５及び副走査モータ１６を駆動するためのモータ駆動部２１０と、帯電ローラ１５にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、エンコーダセンサ２４、２６からの各検出信号、温度センサなどの各種センサからの検出信号を入力するためのＩ／Ｏ２１３などを備えている。また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル（操作部）２１４が接続されている。

ここで、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置（イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などでもよい。：ホスト）６００側からの画像データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。

そして、制御部２００のＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部２０７からヘッドドライバ２０８に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部２０７は、上述した画像データをシリアルデータでヘッドドライバ２０８に転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、滴制御信号（マスク信号）などをヘッドドライバ２０８に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ２０８に対して出力する。

ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部２０７から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド４７を駆動する。このとき、駆動波形を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

また、ＣＰＵ２０１は、リニアエンコーダを構成するエンコーダセンサ２４からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ５に対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１０を介して主走査モータ５を駆動する。

同様に、ロータリエンコーダを構成するエンコーダセンサ２６からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて副走査モータ１６対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１０を介して副走査モータ１６を駆動する。

また、ＣＰＵ２０１は、操作部２１４からテストチャートの印刷が指示されたときには、ＮＶＲＡＭ２０４に格納されているテストチャートの印刷データを読み出して、当該印刷データに基づいてキャリッジ３、記録ヘッド４、搬送ベルト１２を駆動制御して、用紙９上にテストチャートを印刷させる。

そして、操作部２１４からテストチャートの読取り指示がされたときには、当該テストチャートが印刷された用紙９を給紙して、光学センサ７０によって読取らせ、センサ制御部２１５からの受光出力のデータを受け取り、記録ヘッド４から吐出させる液滴の着弾位置補正を行う。

次に、光学センサの発光量制御に係わる部分について図４のブロック説明図を参照して説明する。

光学センサ７０は、発光部７１と受光部７２とを有し、発光部７１から出射した光７３が用紙９などの対象物で反射された反射光７４を受光部７２で受光する。

センサ制御部（ＡＳＩＣ）２１５は、本発明に係る発光量制御手段を兼ねており、例えばＡＳＩＣ（特定用途集積回路）で構成され、光学センサ７０の発光部７１による発光を制御し、受光部７２からの受光出力をＡ／Ｄ変換部７５で変換された出力を入力する。

このセンサ制御部２１５は、ＣＰＵ２０１から光学センサ７０で用紙９を検出する旨の指示を受けたときと、用紙９上に形成されるテストチャートを読取る指示を受けたときとで、光学センサ７０の発光部７１の発光量を変更する制御をする。

ここで、センサ制御部２１５による光学センサ７０の発光量制御について図５を参照して説明する。

光学センサ７０は、ＬＥＤからなる発光部７１と、フィとダイオードからなる受光部７２とを有している。発光部７１のアノード側にはＦＥＴ７６を介して電源電圧Ｖｃが供給されている。

センサ制御部２１５は、例えば図６に示すような駆動パルスをＰＷＭ制御によってＦＥＴ７６に与えることでＦＥＴ７６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。ここで、ＰＷＭ制御のデューティを変化させることで、発光部７１に供給される電流値が変化することで、発光部７１の発光量を変化させることができる。例えば、図６に示すような駆動パルスは、電圧値Ｖは５Ｖｐ−ｐ、周波数は１０ｋＨｚ、ＯＮデューティは５０％であり、このときの電流値Ｉは１０ｍＡ程度となる。

次に、光学センサ７０の発光部７１の発光量と各色の反射光量の関係の一例について図７を参照して説明する。

この例は、反射対象物が白色、マゼンダ、黒色である例を示している。発光部７１の発光量が大きい場合には、白色とマゼンダと黒色の反射光量差がほとんど無いため、受光部７２の受光出力に差がなくなる。

その結果、搬送ベルト１２上の用紙９を検出するときの発光量で発光部７１を発光させる状態に固定すると、用紙９上にマゼンタや黒色で形成されたテストチャートの線分を読取ることができない。

そこで、センサ制御部２１５は、搬送ベルト１２上の用紙９を検出するときには、発光部７１を発光量領域８１の発光量で発光させ、用紙９に形成されたテストチャートを読取るときには、発光部７１を発光量領域８１の発光量よりも低下させた発光量領域８２の発光量で発光させるようにしている。

このとき、センサ制御部２１５は、装置の周辺温度を検出する温度センサ２１６の検出信号で得られる周囲温度に応じて発光部７１の発光量を補正する。これにより、温度による発光量のバラツキを低減して正確な検出、読み取りを行うことができる。

また、光学センサ７０の製造バラツキによって生じる発光量のバラツキを自動で検出してＰＷＭのデューティを制御するようにすることもできる。これにより、発光量のバラツキを低減して正確な検出、読み取りを行うことができる。

次に、テストチャートの画像パターンと線分濃度及び受光部の受光出力の電圧レベルの一例について図８を参照して説明する。

図８（ａ）は画像パターン（実線は黒色、破線はマゼンダを示す）を、（ｂ）は同画像パターンを読み取ったときの受光部７２の受光出力（電圧レベル）を、（ｃ）は画像パターンの線分濃度を示している。この図８に示すように、画像パターンに応じて線分濃度が変化し、この線分濃度の変化に応じて電圧レベルが変動する。

そこで、受光部７２の受光出力から記録ヘッドの滴着弾位置ずれの程度を検出することができる。これにより、記録ヘッド４からの滴吐出タイミングを調整することにより、着弾位置ずれを補正して低減することができる。

次に、上述したテストチャート印刷、読み取りによる滴着弾位置の補正制御について図９のフロー図を参照して説明する。

まず、用紙９の搬送を開始して、用紙９上にテストチャートを印字する。そして、図示を省略するが、排出されたテストチャートが印字された用紙９が再度給紙部にセットされた操作部２１４から読み取りが指示されたときに、当該テストチャートが印字された用紙９の給紙搬送を開始する。このとき、光学センサ７０の発光量をＰＷＭのデューティを変更することで調整する。つまり、光学センサ７０で用紙９を検知するときよりもテストチャートを読み取るときの発光量を低下させる。

そして、光学センサ７０によってテストチャートを読み取り、滴着弾位置が正常か否かを判別する。このとき、正常でなければ、つまり、滴着弾位置ずれが発生していれば、滴着弾位置ずれに応じて、つまり、前述した正常な線分濃度が得られるように滴吐出タイミングを変更する。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１ガイドロッド
２キャリッジ
４、４ｋ、４ｃ、４ｍ、４ｙ記録ヘッド
７０光学センサ
７１発光部
７２受光部
２００制御部
２１５センサ制御部

Claims

用紙を搬送する搬送ベルトと、
テストチャートを印刷する手段と、
前記搬送ベルト上の用紙を検出する光学センサと、を備え、
前記光学センサの発光部の発光量を制御する発光量制御手段を有し、
前記発光量制御手段は、前記テストチャートを読み取るときには前記用紙を検出するときよりも前記発光部の発光量を低下させる制御をする
ことを特徴とする画像形成装置。
前記発光量制御手段は、装置の周辺温度に応じて前記発光部の発光量を調整する制御をすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
液滴を吐出する記録ヘッドを備え、
前記光学センサで読取った前記テストチャートの読取り結果に応じて前記記録ヘッドからの滴吐出タイミングを補正する手段を備えていることを特徴とする請求項１又は2に記載の画像形成装置。