JP2024046491A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境要因でテストパターンの画像の濃度が変動しても正確に異常吐出ノズルを検出する。【解決手段】 記録ヘッドは、プリントすべき画像に対応するインクを配列されたノズルで吐出する。制御部８１は、記録ヘッドのノズルのうち、プリントすべき画像の各画素に対応するノズルを決定し、記録ヘッドに、ノズルからインクを吐出させる。異常吐出検出部８３は、（ａ）対象インク色のノズルに対応する縦細線と、主走査方向に沿った横バンドとを含むテストパターンのプリントを記録ヘッドに実行させ、（ｂ）そのテストパターンの読取画像における横バンドの主走査方向の濃度分布に基づいて各縦細線についての閾値を設定し、当該縦細線の濃度と前記閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出する。【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

あるインクジェット方式の画像形成装置は、記録ヘッドでテストパターンをプリントし、プリントされたテストパターンの画像に基づいて、記録ヘッドにおけるインクを吐出するノズルのうち、インクを正常に吐出できなくなった異常吐出ノズルを検出し、異常吐出ノズルの発生状況に基づいて、隣接ドットの吐出量を変化させている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６－７４１８７号公報

通常、テストパターンの画像の濃度分布から、予め設定された固定の閾値で、濃度欠損している位置を検出し、検出した位置に対応するノズルが異常吐出ノズルとして特定される。

しかしながら、記録ヘッドの駆動電圧の位置的なバラツキなどといった環境要因でテストパターンの画像の濃度が変動するため、固定的な閾値では、濃度欠損位置が正確に検出されない可能性がある。例えば、環境要因でテストパターンの画像の濃度が部分的に低下した場合、正常吐出ノズルによるテストパターン画像が濃度欠損位置として誤って検出されてしまう可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、環境要因でテストパターンの画像の濃度が変動しても正確に異常吐出ノズルを検出する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、プリントすべき画像に対応するインクを配列されたノズルで吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズルのうち、前記プリントすべき画像の各画素に対応するノズルを決定し、前記記録ヘッドに、前記ノズルからインクを吐出させる制御部と、（ａ）前記記録ヘッドでテストパターンをプリントし、（ｂ）前記テストパターンの読取画像に基づいて異常吐出ノズルを検出する異常吐出検出部とを備える。そして、前記異常吐出検出部は、（ａ）対象インク色のノズルに対応する縦細線と、主走査方向に沿った横バンドとを含むテストパターンのプリントを前記記録ヘッドに実行させ、（ｂ）前記読取画像における前記横バンドの主走査方向の濃度分布に基づいて各縦細線についての閾値を設定し、当該縦細線の濃度と前記閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出する。

本発明によれば、環境要因でテストパターンの画像の濃度が部分的に変動しても正確に異常吐出ノズルを検出する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を説明する側面図である。 図２は、図１に示す画像形成装置１０における記録ヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの一例を示す平面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。 図４は、図１～図３に示す画像形成装置においてプリントされるテストパターンについて説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を説明する側面図である。この実施の形態に係る画像形成装置１０は、プリンター、コピー機、ファクシミリ機、複合機などといった装置である。

図１に示す画像形成装置１０は、プリントエンジン１０ａと、シート搬送部１０ｂとを備える。プリントエンジン１０ａは、プリントすべきページ画像をプリントシート（プリントシートなど）上に物理的に形成する。この実施の形態では、プリントエンジン１０ａは、ライン型のインクジェット方式のプリントエンジンである。

この実施の形態では、プリントエンジン１０ａは、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックといった４つのインク色に対応するライン型の記録ヘッド１ａ～１ｄを備える。

図２は、図１に示す画像形成装置１０における記録ヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの一例を示す平面図である。例えば図２に示すように、この実施の形態では、各記録ヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、複数（ここでは３個）のヘッド部１１を有する。それらのヘッド部１１は、主走査方向に沿って配列されており、装置本体に対して着脱可能になっている。なお、記録ヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのヘッド部１１は、１つでもよい。記録ヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのヘッド部１１は、主走査方向における複数の吐出位置に対応して２次元状に配列されたノズルを備え、プリントすべき画像に対応するインクをそのノズルで吐出する。

シート搬送部１０ｂは、所定の搬送路に沿って、プリント前のプリントシートをプリントエンジン１０ａに搬送するとともに、プリント後のプリントシートをプリントエンジン１０ａから所定の排出先（排出トレイ１０ｃなど）へ搬送する。

シート搬送部１０ｂは、メインシート搬送部１０ｂ１と循環シート搬送部１０ｂ２とを備える。両面プリントにおいて、メインシート搬送部１０ｂ１は、第１面のページ画像のプリントに使用するプリントシートをプリントエンジン１０ａへ搬送し、循環シート搬送部１０ｂ２は、所定枚数のプリントシートを滞留させつつ、プリントエンジン１０ａの後段から前段へプリントシートを搬送する。

この実施の形態では、メインシート搬送部１０ｂ１は、プリントエンジン１０ａに対向して配置されプリントシートを搬送する環状の搬送ベルト２と、搬送ベルト２を懸架される駆動ローラー３および従動ローラー４と、搬送ベルト２ととともにプリントシートをニップする吸着ローラー５と、排出ローラー対６，６ａとを備える。

駆動ローラー３および従動ローラー４は、搬送ベルト２を周回させる。そして、後述の給紙カセット２０－１，２０－２から搬送されてきたプリントシートを吸着ローラー５がニップし、ニップされたプリントシートは、搬送ベルト２によって記録ヘッド１ａ～１ｄのプリント位置へ順番に搬送されていき、記録ヘッド１ａ～１ｄによりそれぞれの色の画像をプリントされる。そして、カラープリント完了後のプリントシートが排出ローラー対６，６ａによって、排出トレイ１０ｃなどに排出される。

さらに、メインシート搬送部１０ｂ１は、複数の給紙カセット２０－１，２０－２を備えている。給紙カセット２０－１，２０－２は、プリントシートＳＨ１，ＳＨ２を収容しており、リフト板２１，２４でプリントシートＳＨ１，ＳＨ２を上方に押し上げてピックアップローラー２２，２５に当接させる。給紙カセット２０－１，２０－２に載置されたプリントシートＳＨ１，ＳＨ２は上側から１枚ずつピックアップローラー２２，２５によって給紙ローラー２３，２６へピックアップされる。給紙ローラー２３，２６は、給紙カセット２０－１，２０－２からピックアップローラー２２，２５によって給紙されたプリントシートＳＨ１，ＳＨ２を１枚ずつ搬送路上へ搬送するローラーである。搬送ローラー２７は、給紙カセット２０－１，２０－２から搬送されてくるプリントシートＳＨ１，ＳＨ２に共通な搬送路上の搬送ローラーである。

循環シート搬送部１０ｂ２は、両面プリントの際にプリントシートをプリントエンジン１０ａの下流側の所定位置から上流側の所定位置（ここでは、後述のラインセンサー３１の上流側の所定位置）へ戻す。循環シート搬送部１０ｂ２は、搬送ローラー４１と、プリントエンジン１０ａに面するプリントシートの面を第１面から第２面へ切り替えるためにプリントシートの進行方向を反転させるスイッチバック搬送路４１ａを備える。

さらに、画像形成装置１０は、ラインセンサー３１と、シート検知センサー３２とを備える。

ラインセンサー３１は、プリントシートの搬送方向の垂直方向に沿って配置され、プリントシートの両端エッジ（両側面エッジ）の位置を検出する光学センサーである。例えば、ラインセンサー３１は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）である。この実施の形態では、ラインセンサー３１は、レジストローラー２８とプリントエンジン１０ａとの間に配置されている。

シート検知センサー３２は、プリントシートＳＨ１，ＳＨ２の先端が搬送路上の所定の位置を通過したことを検知する光学式センサーである。ラインセンサー３１は、シート検知センサー３２によりプリントシートＳＨ１，ＳＨ２の先端が検出された時点で、プリントシートの両端エッジの位置を検出する。

なお、例えば、図１に示すように、プリントエンジン１０ａは、プリントシートの搬送路の上方および下方の一方（ここでは上方）に配置され、ラインセンサー３１は、プリントシートの搬送路の上方および下方の他方（ここでは下方）に配置され、循環シート搬送部１０ｂ２は、プリントエンジン１０ａより下流側からラインセンサー３１より上流側へスイッチバックさせてプリントシートを搬送する。

図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置１０は、図１および図２に示すような機械的構成を有する画像出力部７１の他、さらに、操作パネル７２、記憶装置７３、画像読取装置７４、およびコントローラー７５を備える。

操作パネル７２は、画像形成装置１０の筐体表面に配置され、液晶ディスプレイなどの表示装置７２ａ、およびハードキー、タッチパネルなどの入力装置７２ｂを備え、その表示装置７２ａでユーザーに対して各種メッセージを表示し、その入力装置７２ｂでユーザー操作を受け付ける。

記憶装置７３は、画像形成装置１０の制御に必要なデータ、プログラムなどを記憶する不揮発性の記憶装置（フラッシュメモリー、ハードディスクドライブなど）である。

画像読取装置７４は、プラテングラスおよび自動原稿給紙装置を備え、プラテングラス上に載置された原稿、または自動原稿給紙装置によって搬送されてくる原稿の画像を光学的に読み取り、その画像の画像データを生成する。

コントローラー７５は、プログラムに従ってソフトウェア処理を実行するコンピューター、所定のハードウェア処理を実行するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを備え、各種処理部として動作する。そのコンピューターは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、ＲＯＭ、記憶装置７３などに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、（必要に応じてＡＳＩＣとともに）各種処理部として動作する。ここでは、コントローラー７５は、制御部８１、画像処理部８２、異常吐出検出部８３、および補正処理部８４として動作する。

制御部８１は、画像出力部７１（プリントエンジン１０ａ、シート搬送部１０ｂなど）を制御し、ユーザーにより要求されたプリントジョブを実行する。この実施の形態では、制御部８１は、画像処理部８２に所定の画像処理を実行させ、プリントエンジン１０ａ（ヘッド部１１）を制御してインクを吐出させてプリントシート上にプリント画像を形成する。画像処理部８２は、ＲＩＰ（Raster Image Processing）、色変換、ハーフトーニングなどの所定の画像処理を、プリントシートにプリントすべき画像の画像データに対して実行する。

具体的には、制御部８１は、プリントエンジン１０ａに、ユーザーにより指定されたプリント画像データに基づくユーザー原稿画像をプリントさせる。

また、この実施の形態では、制御部８１は、（ａ）ラインセンサー３１によって検出されたプリントシートの両端エッジの位置に基づきプリントシートのセンター位置をシートセンター実際位置として特定し、（ｂ）シートセンター実際位置に基づいてプリントすべき画像のセンター位置を調整する自動センタリング機能を有し、自動センタリング機能をハードウェア処理として実行する。具体的には、自動センタリング機能において、制御部８１は、主走査方向に沿って、プリントすべき画像の描画位置を、プリントエンジン１０ａの基準センター位置とシートセンター実際位置との差分だけ変更させている。この実施の形態では、記録ヘッド１ａ～１ｄにおけるノズルは移動しないため、プリントすべき画像の描画位置に応じて、プリントすべき画像における各画素に対応するノズルが変更される。

このように、制御部８１は、プリントシートの位置に応じて、記録ヘッド１ａ～１ｄのノズルのうち、プリントすべき画像の各画素に対応するノズルを決定し、記録ヘッド１ａ～１ｄに、ノズルからインクを吐出させる。

異常吐出検出部８３は、（ａ）記録ヘッド１ａ～１ｄで所定のテストパターンをプリントし、（ｂ）そのテストパターンの読取画像に基づいて異常吐出ノズルを特定する。

この実施の形態では、プリントシートの位置を検出するためのラインセンサー３１が設けられているため、例えば、上述のテストパターンがプリントシートにプリントされ、そのプリントシートが循環シート搬送部１０ｂ２で搬送されて、プリントされたテストパターンの画像がラインセンサー３１で読み取られ、その画像の主走査方向の濃度分布に基づいて、吐出不良位置が検出され、その吐出不良位置に対応するノズルが異常吐出ノズルとして特定される。

なお、上述のテストパターンの読取画像は、ラインセンサー３１や画像読取装置７４を使用して取得される。上述のように異常吐出ノズルの検出にラインセンサー３１が使用される場合には、自動的に異常吐出ノズルが検出され、テストパターンがプリントされたプリントシートが排出される。また、ラインセンサー３１の代わりに、テストパターンがプリントされたプリントシートをただちに排出し、ユーザーによって画像読取装置７４にセットされたそのプリントシートの画像を画像読取装置７４で読み取るようにしてもよい。

異常吐出検出部８３は、制御部８１を使用して、上述の４つのインク色のそれぞれを対象インク色として、対象インク色についてのテストパターンのプリントを、その対象インク色の記録ヘッドに実行させる。さらに、異常吐出検出部８３は、そのテストパターンの読取画像（ＲＧＢ画像データなど）を取得し、そのテストパターンの読取画像に基づいて異常吐出ノズルを検出する。

図４は、図１～図３に示す画像形成装置においてプリントされるテストパターンについて説明する図である。具体的には、例えば図４に示すように、異常吐出検出部８３は、（ａ）対象インク色のノズルに対応する縦細線１１１（１ドット細線）と、主走査方向に沿った横バンド１１２とを含むテストパターン１０１のプリントを記録ヘッド１ａ～１ｄに実行させ、（ｂ）そのテストパターン１０１の読取画像における横バンド１１２の主走査方向の濃度分布に基づいて各縦細線１１１についての閾値ＴＨを設定し、当該縦細線１１１の濃度とその閾値ＴＨとを比較して異常吐出ノズルを検出する。なお、横バンド１１２は、単一濃度の画像であるが、プリントされる際の記録ヘッド１ａ～１ｄの状態などに応じてプリント濃度が変動する。

より具体的には、異常吐出検出部８３は、上述の読取画像における各縦細線１１１について、縦細線１１１の主走査方向位置における横バンド１１２の濃度に基づいて閾値ＴＨを設定し、当該縦細線１１１の濃度と上述の閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出する。

また、この実施の形態では、各記録ヘッド１ａ～１ｄは、ピエゾ素子でインクをノズルから吐出し、制御部８１は、各記録ヘッド１ａ～１ｄにおける電圧制御区間ごとに個別的に、駆動電圧（単一の電圧パターン）を、当該電圧制御区間に含まれる複数のノズルのピエゾ素子に印加して記録ヘッド１ａ～１ｄにインクを吐出させる。そして、異常吐出検出部８３は、その電圧制御区間に対応する主走査方向の画像区間ごとに横バンド１１２の濃度を特定し、各縦細線１１１について、縦細線１１１の主走査方向位置が属する画像区間についての横バンド１１２の濃度に基づいて閾値ＴＨを設定し、その閾値ＴＨと当該縦細線１１１の濃度とを比較して異常吐出ノズルを検出する。

なお、ここでは、読取画像は、ＲＧＢ画像データであるため、例えば図４に示すように、濃度が高いほど、画素値が低くなる。図４に示す場合では、区間Ａにおいてインク吐出量が低下しており、区間Ａの横バンド１１２の濃度が（区間Ａ以外の部分より）低くなっている。そのため、区間Ａについての閾値ＴＨが、区間Ａの横バンド１１２の濃度低下幅に応じた幅だけ調整される（図４の場合では、閾値ＴＨが増加される）。これにより、区間Ａにおける縦細線１１１の濃度が低くなっていても、（正常吐出されていれば）区間Ａにおける縦細線１１１は濃度欠損として検出されずに済む。ひいては、異常吐出ノズルの誤検出が抑制される。

補正処理部８４は、プリントすべき画像において、上述のように検出された各異常吐出ノズルに対応する補正処理をハードウェア処理として実行する。なお、この補正処理では、例えば、吐出不良位置（異常吐出ノズルに対応する画素）の画素の画像データ（画素値）が、不吐出に対応する値に補正されたり、吐出不良位置に隣接する画素の画像データ（画素値）が、その画素の濃度が高くなるように補正されたりする。

次に、上記画像形成装置１０の動作について説明する。

（ａ）異常吐出ノズルの検出

異常吐出検出部８３は、画像出力部７１に、上述のようなテストパターン１０１（横バンド１１２および縦細線１１１）をプリントシート上にプリントさせ、ラインセンサー３１や画像読取装置７４を使用して、そのテストパターン１０１の読取画像（ＲＧＢ画像データ）を取得する。

そして、異常吐出検出部８３は、上述のように、各対象インク色について、テストパターン１０１の読取画像における横バンド１１２の主走査方向の濃度分布を特定し、その濃度分布に基づいて、各縦細線１１１（具体的には、各縦細線位置の画像）に対する閾値ＴＨを設定し、その閾値ＴＨとその縦細線１１１の濃度とを比較し、その縦細線１１１に濃度欠損が発生しているか否かを判定する。上述のように、読取画像がＲＧＢ画像データである場合には、縦細線の画素値が閾値ＴＨを超えていれば、インク吐出量不足による濃度欠損が発生していると判定され、そうでなければ、濃度欠損が発生していないと判定される。

濃度欠損が発生している場合には、異常吐出検出部８３は、当該縦細線１１１の位置を吐出不良位置として特定し、その位置（その縦細線１１１）に対応するノズルを異常吐出ノズルとして特定する。濃度欠損が発生していない場合には、異常吐出検出部８３は、当該縦細線１１１の位置（その縦細線１１１）に対応するノズルを正常吐出ノズルとして特定する（つまり、異常吐出ノズルとして特定しない）。

このようにして、補正処理の対象となる異常吐出ノズルが検出され設定される。

（ｂ）プリント時の動作

制御部８１は、プリント要求を受け付けると、画像処理部８２で、そのプリント要求により指定された画像に対して画像処理を実行して、プリントすべき画像の画像データを取得し、画像出力部７１で、プリントシートを搬送し、その画像データに基づいて、そのプリントすべき画像をそのプリントシート上にプリントする。

その際、補正処理部８４は、プリント開始前に記憶装置７３から異常吐出ノズルのデータを読み出して異常吐出ノズルを特定しておき、ラインセンサー３１でプリントシートの位置が検出されると、（ａ）上述の画像における各画素に対応するノズルを特定し、（ｂ）上述の画像において、異常吐出ノズルに対応する画素を特定し、（ｃ）その画素および隣接画素に対する補正処理を実行する。そして、制御部８１は、補正処理後の画像データに基づいて、上述のプリントを実行する。

以上のように、上記実施の形態によれば、記録ヘッド１ａ～１ｄは、プリントすべき画像に対応するインクを配列されたノズルで吐出する。制御部８１は、記録ヘッド１ａ～１ｄのノズルのうち、プリントすべき画像の各画素に対応するノズルを決定し、記録ヘッド１ａ～１ｄに、ノズルからインクを吐出させる。異常吐出検出部８３は、（ａ）記録ヘッド１ａ～１ｄでテストパターンをプリントし、（ｂ）そのテストパターンの読取画像に基づいて異常吐出ノズルを検出する。そして、異常吐出検出部８３は、（ａ）対象インク色のノズルに対応する縦細線と、主走査方向に沿った横バンドとを含むテストパターンのプリントを記録ヘッド１ａ～１ｄに実行させ、（ｂ）そのテストパターンの読取画像における横バンドの主走査方向の濃度分布に基づいて各縦細線についての閾値を設定し、当該縦細線の濃度とその閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出する。

これにより、環境要因によるインク吐出量の部分的な変動に応じて濃度欠損検出用の閾値が調整されるため、環境要因でテストパターンの画像の濃度が部分的に変動しても正確に異常吐出ノズルが検出される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、インクジェット方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ～１ｄ 記録ヘッド
１０ 画像形成装置
８１ 制御部
８３ 異常吐出検出部

Claims (3)

1. プリントすべき画像に対応するインクを配列されたノズルで吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドのノズルのうち、前記プリントすべき画像の各画素に対応するノズルを決定し、前記記録ヘッドに、前記ノズルからインクを吐出させる制御部と、
   （ａ）前記記録ヘッドでテストパターンをプリントし、（ｂ）前記テストパターンの読取画像に基づいて異常吐出ノズルを検出する異常吐出検出部とを備え、
   前記異常吐出検出部は、（ａ）対象インク色のノズルに対応する縦細線と、主走査方向に沿った横バンドとを含むテストパターンのプリントを前記記録ヘッドに実行させ、（ｂ）前記読取画像における前記横バンドの主走査方向の濃度分布に基づいて各縦細線についての閾値を設定し、当該縦細線の濃度と前記閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記異常吐出検出部は、前記読取画像における各縦細線について、前記縦細線の主走査方向位置における前記横バンドの濃度に基づいて前記閾値を設定し、当該縦細線の濃度と前記閾値とを比較して異常吐出ノズルを検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記記録ヘッドは、ピエゾ素子で前記インクを前記ノズルから吐出し、
   前記制御部は、前記記録ヘッドにおける電圧制御区間ごとに、駆動電圧を、当該電圧制御区間に含まれる複数のノズルの前記ピエゾ素子に印加して、前記記録ヘッドにインクを吐出させ、
   前記異常吐出検出部は、前記電圧制御区間に対応する主走査方向の画像区間ごとに前記横バンドの濃度を特定し、前記縦細線の主走査方向位置が属する前記画像区間についての前記横バンドの濃度に基づいて前記閾値を設定し、前記閾値と当該縦細線の濃度とを比較して異常吐出ノズルを検出すること、
   を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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