JP3410652B2 - インクジェット画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、複数のヘッドを搭載するインクジェット画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット画像形成装置の一つであ
るインクジェットプリンタは、配列されたノズルを有す
るヘッドを用いて、ノズルからインク滴を吐出して印字
する、インクジェット方式を採用した画像形成装置であ
り、低騒音、省スペース等の特徴がある。そのヘッド
は、キャリッジの所定の位置に設置、固定され、キャリ
ッジを記録紙上で走査（スキャン）しながらインク滴を
吐出することによって、記録紙上に画像の形成が行われ
る。また、キャリッジには、ヘッドを駆動するのに必要
なインターフェイス回路基板も保持されている。

【０００３】ノズル内には、常にインクが充填されてお
り、そこにヒータ素子を設けて、ヒータ素子に駆動パル
スを加えて加熱すると、ノズル内に気泡が発生・膨張し
て、ノズル内のインクの一部がノズルの外に押し出さ
れ、インク滴となり、記録紙に着弾し、ドットを形成す
る。

【０００４】このような方式を用いた画像聰武装置にお
いては、ノズルが多数個並べられて、一つの記録ヘッド
を形成するため、同一ヘッド内のノズルには同一のイン
クタンクから同一のインクが充填される。

【０００５】ところで、インクジェットプリンタにおい
て、フルカラーの画像を形成するには、３色（シアン、
マゼンタ、イエロー）のインクを用いて、それらのイン
クを重ねあわせて画像を形成すると、ほとんどの色を記
録紙上に実現することができる。従って、フルカラーイ
ンクジェットプリンタでは、最低３つのヘッドが必要で
あるが、実使用上、美しい黒色は、上述の３色では実現
できないため、もう一つ、ブラックヘッドを用意する。
したがって、計４個（ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタ
Ｍ、イエローＹ）のヘッドを用いて印字を行う。

【０００６】ヘッドは、記録紙搬送方向（副走査方向）
にノズルが配列するようにキャリッジ上に配置し、副走
査方向と垂直な方向（主走査方向）にキャリッジを走査
しながら、印字データに従って各ノズルが記録紙に対し
てインク滴の吐出を行い、キャリッジが印字領域の走査
を終えると、１バンド目の印字を完了する。

【０００７】この後、記録紙を副走査方向に一定の距離
だけ搬送し、１バンド目と同様の方法で、２バンド目の
印字を行う。更に、３バンド目、４バンド目と上述の動
作を繰り返すことによって、１枚の画像を形成して行
く。

【０００８】上述の４つのヘッドは、キャリッジ上に着
脱可能に取り付けられるため、印字する位置（即ち、ヘ
ッドの位置）を決めるのは、キャリッジである。通常、
キャリッジの所定の位置には、キャリッジの走査方向に
沿って配置されたリニアスケールと協働してキャリッジ
の位置を１ドット単位で検出する位置センサが取り付け
られており、このセンサの出力は、印字を行うタイミン
グを作り出している。

【０００９】このような複数のヘッドを備えた、往復印
字を行うインクジェットプリンタにおいては、ユーザの
ヘッド取り付け位置のばらつき、又はヘッド自身の特性
のばらつき、キャリッジの速度等によって、各ヘッドの
印字位置にばらつきが生じ、印字された画像が、各ヘッ
ドごとに主走査方向または副走査方向にシフトしてしま
い（レジストズレ）、例えば印字した罫線がズレたり、
あるいは縦スジ、横スジが発生したりして、画像品質に
顕著に影響を及ぼすことがある。レジストズレには、副
走査方向のズレ（縦レジストズレ）と主走査方向のズレ
（横レジストズレ）とがあり、それぞれに対して、往方
向と復方向の場合にレジストズレが生じる。

【００１０】一旦、レジストズレが検出されれば、縦レ
ジストズレに対しては、ヘッドのノズル数を実際に印字
を行うノズル数よりも数個多くしておき、印字に使用す
るノズル範囲を副走査方向にシフトすることによって、
また、横レジストズレに対しては、インクを吐出するタ
イミングを早めたり遅めたりすることによって、補正を
かけて、印字を行うことによって、レジストズレの影響
をなくすことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような補
正を行うには、レジストズレがどの程度なのかを、装置
が正確に認識する必要がある。

【００１２】レジストズレ量を測定する方法としては、
大きく分けて２つの方法がある。その一つは、ユーザが
目視で容易に測定できるパターンを装置が出力し、その
パターンから判別されたレジストズレ量を、ユーザが装
置に手入力する方法（マニュアルレジスト調整）と、も
う一つは、装置が自動的に検出する方法（オートレジス
ト調整）がある。

【００１３】さらに、オートレジスト調整には、装置が
所定のテストパターンを印字し、これを光学式センサで
検出してレジストズレの程度を検出する方法と、光学式
液滴検出器を用いて、ヘッドから吐出するときのインク
滴の位置を検出して、インク滴が媒体上に衝突する位置
を計算によって求める方法がある。

【００１４】本発明は、これら２つのオートレジスト調
整のうち、テストパターンを用いてレジストズレの程度
を検出するものであり、この基本的な技術は、本出願人
の出願に係る特開平７−３２３５８２号公報に開示され
ている。この技術では、距離を測定する対象の２つのパ
ターン要素の中心ドット位置の検出とその中心ドット間
の距離の測定とのために２回のパターン読み取り走査を
行っている。また、テストパターンの検出の精度を向上
させるための２つの受光素子を用いてその差動出力を利
用する技術が、本出願人の出願に係る国際特許公開ＷＯ
９７／１４５６３号公報に開示されている。

【００１５】本発明は、単一の受光素子を用いてテスト
パターンの検出の精度を向上させることができるインク
ジェット画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１６】本発明の他の目的は、１回のパターン読み
取り走査で測定対象の２つのパターン要素の中心ドット
間距離の測定を行うことによりレジスト調整時間の短縮
を図ることができるインクジェット画像形成装置を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ット画像形成装置は、複数のヘッドを記録媒体の搬送方
向とほぼ直角の方向に走査させて画像を形成するインク
ジェット画像形成装置において、前記複数のヘッドを用
いて記録媒体上にテストパターンを印字するテストパタ
ーン印字手段と、前記記録媒体上に印字されたテストパ
ターンに対して走査され、そのパターン要素を順次検出
する反射型光学センサと、該反射型光学センサの出力を
二値化する二値化回路と、該二値化回路の出力に応じて
前記複数のヘッドのうちの基準のヘッドと他のヘッドと
の間の距離に関係する複数のデータを算出する算出回路
と、該算出回路により算出された複数のデータに基づい
て基準のヘッドに対する他のヘッドの印字位置ズレの量
を決定する手段とを備え、前記二値化回路は、前記反射
型光学センサの出力の緩やかな変化に追従するピークホ
ールド回路と、該ピークホールド回路のホールド出力を
分圧する分圧回路と、該分圧回路の分圧出力をしきい値
として前記反射型光学センサの出力を二値信号に変換す
る比較器とにより構成されることを特徴とする。

【００１８】このような構成により、テストパターンに
対するセンサ出力は、その緩やかな変化に追従するピー
クホールド回路の出力に応じて動的に変化するしきい値
で二値化される。そのため、各種の要因によりセンサ出
力が変動しても、的確な二値化を行うことができる。そ
の結果として、高精度なヘッド間の印字位置ズレの量を
検出し、これを補正することが可能になる。

【００１９】前記ピークホールド回路に代えて、前記テ
ストパターンに対応して予め定めた期間中、前記反射型
光学センサの出力をサンプルホールドするサンプルホー
ルド回路を用いてもよい。

【００２０】本発明による他のインクジェット画像形成
装置は、複数のヘッドを記録媒体の搬送方向とほぼ直角
の方向に走査させて画像を形成するインクジェット画像
形成装置において、前記複数のヘッドを用いて記録媒体
上にテストパターンを印字するテストパターン印字手段
と、前記記録媒体上に印字されたテストパターンに対し
て走査され、そのパターン要素を順次検出する反射型光
学センサと、該反射型光学センサの出力を二値化する二
値化回路と、該二値化回路の出力に応じて前記複数のヘ
ッドのうちの基準のヘッドと他のヘッドとの間の距離に
関係する複数のデータを算出する算出回路と、該算出回
路により算出された複数のデータに基づいて基準のヘッ
ドに対する他のヘッドの印字位置ズレの量を決定する手
段とを備え、前記テストパターンは、前記基準のヘッド
で印字した基準パターン要素と、該基準パターン要素に
対して一定の指示距離の位置に前記複数のヘッドでそれ
ぞれ印字した複数の比較パターン要素とからなり、前記
算出回路は、前記テストパターンに対する１回の走査時
の前記反射型光学センサの出力に基づいて前記基準のヘ
ッドと他の１つのヘッドの距離データを算出することを
特徴とする。

【００２１】このように、テストパターン検出のための
センサ走査回数を半減することにより、ヘッドの印字位
置ズレの補正処理に要する時間を短縮することができ
る。

【００２２】より具体的には、前記算出回路は、前記二
値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がりエッジ
を検出したときパルスを発生する立ち上がり検出部と、
前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がり
エッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出
部と、前記立ち上がり検出部の検出出力に応じてクロッ
ク計数を開始する第１のカウンタと、前記立ち下がり検
出部のパルスに応じて前記第１のカウンタのカウント値
を記憶する保持するレジスタと、該レジスタに保持され
た値を１／２にする除算器と、前記第１のカウンタのカ
ウント値を予め定めた設定値と比較し、両値が一致した
とき前記第１のカウンタのカウント動作を停止させる第
１の比較器と、該第１の比較器の一致出力に応じてクロ
ック計数を開始する第２のカウンタと、該第２のカウン
タのカウント値を前記除算器の出力と比較し、両値が一
致したとき前記第２のカウンタのカウント動作を停止さ
せる第２の比較器と、該第２の比較器の一致出力に応じ
てクロック計数を開始する第３のカウンタとを有し、該
第３のカウンタはクロック計数を開始した後に再度発生
する前記第２の比較器の一致出力に応じてクロック計数
を停止し、その時点の第３のカウンタのカウント値を前
記基準パターン要素と比較パターン要素の間の距離デー
タとすることができる。

【００２３】あるいは、前記算出回路は、前記二値化回
路の二値化出力を受けて、その立ち上がりエッジを検出
したときパルスを発生する立ち上がり検出部と、前記二
値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がりエッジ
を検出したときパルスを発生する立ち下がり検出部と、
前記立ち上がり検出部のパルスを受けるごとに出力値を
反転する第１のフリップフロップと、該第１のフリップ
フロップの出力に応じて、前記基準パターン要素の開始
位置から比較パターン要素の開始位置までの前記センサ
の走査期間中、クロック計数を行う第１のカウンタと、
入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第２のフリ
ップフロップと、該第２のフリップフロップの出力に応
じて、前記基準パターン要素の幅に対応する走査期間
中、クロック計数を行う第２のカウンタと、入力パルス
を受けるごとに出力値を反転する第３のフリップフロッ
プと、該第３のフリップフロップの出力に応じて、前記
比較パターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック
計数を行う第３のカウンタと、前記二値化回路の二値化
出力に応じて、前記立ち上がり検出部の検出パルスと前
記立ち下がり検出部の検出パルスの２つのパルスを１組
にして、前記第２のおよび第３のフリップフロップへの
前記入力パルスとして１組ずつ交互に供給する切替手段
とを有し、前記決定手段は、前記第１、第２、第３のカ
ウンタの出力値に基づいて、前記基準パターン要素と比
較パターン要素との間の距離データを算出するととも
に、複数の距離データに基づいて前記基準のヘッドに対
する他のヘッドの印字位置ズレの量を決定する。

【００２４】この後者の算出回路においては、前記テス
トパターンは、前記基準パターン要素と、前記複数の比
較パターン要素とからなるパターンをセンサの走査方向
に複数組並べて有し、前記算出回路の第１、第２、第３
のカウンタは、前記センサの１回の走査中、それぞれの
カウント値を累積して保持するができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本実施
の形態では、インクジェット画像形成装置の一例として
インクジェットプリンタを説明する。

【００２６】まず、図１に、本実施の形態におけるイン
クジェットプリンタの概略構成例を示す。また、図２
に、このインクジェットプリンタの概略の外観構成を示
す。

【００２７】このインクジェットプリンタは、大別する
と、印字制御部１２と、ヘッド１３から構成されてい
る。印字制御部１２は、イメージスキャナ、パソコン、
ＣＡＤ等からなる外部装置１１から画像データＶＤＩお
よび制御信号に応じて所定の処理を行い、ヘッド１３を
用いて記録紙（記録媒体）上に画像イメージを形成す
る。

【００２８】印字制御部１２は、ＣＰＵ１４、ヘッド制
御部１５、パターン検出部（二値化回路）１６、該パタ
ーン検出部１６の検出値に基づき、パターン要素間距離
のような各ヘッドのズレ量に関係するデータを求める検
出部１７等から構成されている。ＣＰＵ１４は、画像デ
ータＶＤＩを転送してくる外部装置１１とのインターフ
ェイスを行うとともに、画像データを格納する画像メモ
リ、データおよびプログラムを格納するメモリ（図示せ
ず）やＩ／Ｏ等を含め、印字制御部１２の全体の動作の
制御を行っている。即ち、外部装置１１から画像データ
ＶＤＩが転送されてくると、ＣＰＵ１４からの命令によ
りヘッド制御部１５にて画像データＶＤＩの数バンド分
を画像メモリに一時保持する。保持された画像データＶ
ＤＩには、各種画像処理が加えられ、ヘッド１３のスキ
ャンに合わせて画像データＶＤＯが出力される。

【００２９】なお、リニアエンコーダ（図２のリニアス
ケール７およびスケールセンサ）１８からヘッド１３の
スキャンに同期して出力される信号ＬＩＮＳＣＬを用い
て、画像データＶＤＯの出力等の印字制御の同期をとっ
ている。

【００３０】ヘッド制御部１５では、それぞれ複数個の
ノズルを含む複数のブロックからなるヘッド１３の各ブ
ロックのイネーブル信号ＢＥＮＢ０〜７と、インクの吐
出に必要な信号であるヒータ駆動用パルスＨＥＮＢの生
成も行っている。なお、本実施の形態では、１２８ノズ
ルで構成されているヘッド１３を８ブロックに分けて使
用しているため、８個のイネーブル信号が存在する。

【００３１】ヘッド制御部１５から出力された画像デー
タＶＤＯ、ブロックイネーブル信号ＢＥＮＢ０〜７、ヒ
ータ駆動のパルス信号ＨＥＮＢ等は、それぞれヘッド１
３に転送され、ヘッド１３内の制御回路で、各画像デー
タＶＤＯとイネーブル信号（ＢＥＮＢ，ＨＥＮＢ）がイ
ネーブルになっているノズルのみヒータがＯＮし、それ
らのノズルからインクが吐出されて記録紙（図２の１
５）に付着し、ノズル配列に沿った１ライン分の画像を
形成する。このような制御を行いながら主走査方向にヘ
ッド１３を走査させることにより、１バンド分の画像を
形成する。

【００３２】なお、本実施の形態では、ヘッド制御部１
５及びヘッド１３の組を４組（４回路）有し、それぞれ
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの一体型のイン
クタンクを配備して、フルカラー印字を行っている。以
下の説明においては、省略して１回路（組）分のみの説
明をする。

【００３３】更に、４個のヘッドの近傍にはセンサが取
り付けられていて、図３に示すようなテストパターンを
印字後、その各パターン要素をセンサで読みとって、パ
ターン要素間距離の検出を行う。このテストパターン自
体は、前述した先行技術に開示のものと同様である。図
３は、横方向（主走査方向）のレジストずれを検出する
ためのテストパターンを示している。このテストパター
ンの詳細については、図５で後述する。

【００３４】次に、図４を用いて、レジストズレ量（す
なわちレジスト調整に必要な量）の検出動作の詳細を説
明する。

【００３５】まず、パターン要素ａとｂ上を走査して、
センサ９の出力を印字制御部内のパターン検出部１６で
テストパターンの濃度変化する箇所を検出すると共に、
あるしきい値（スレッシュホールドレベル）でデジタル
データに二値化し、パターン要素間距離検出部１７で各
パターン要素の中心ドット位置を算出し、同時に、パタ
ーン要素ａとｂの中心ドット間の距離Ｄを求める。な
お、図１７で後述するように、パターン要素間距離検出
部１７では、距離Ｄに関係するデータのみを求め、ＣＰ
Ｕ１４においてこれらのデータに基づき距離Ｄを算出す
るようにしてもよい。本実施の形態において用いるセン
サ９の具体的な構成については、図６で後述する。

【００３６】同様に、このような動作を、パターン要素
ａとｃ、パターン要素ａとｄ、パターン要素ａとｅにつ
いて繰り返し、各パターン要素の中心ドット間の距離デ
ータを求める。これらの距離データを求めた後、パター
ン要素ａとｂの距離データを基準として、各距離データ
との差分を求めることにより、基準ヘッドに対して他の
ヘッドがどの方向へどの程度ズレて取り付けられている
かを算出することが可能となる。

【００３７】前述した従来技術においては、１つの距離
Ｄを求める際に、中心ドットの位置を求める処理と中心
ドット間の距離を求める処理のために２回のヘッド走査
（センサ走査）を行ったが、本発明ではこれを１回の走
査で行う。

【００３８】このテストパターンを検出する動作及び構
成は、本発明で最も特徴的な部分であり、以下この動作
及び構成に関して詳細に説明する。

【００３９】まず、テストパターンの説明を図５
（ａ）、（ｂ）を用いて行う。図５（ａ）は、横方向の
レジストのズレを検出するためのテストパターンを示
し、図５（ｂ）は、縦方向のレジストのズレを検出する
ためのテストパターンを示す。本明細書では、パターン
要素ａは、距離測定の際の基準の要素となるので基準パ
ターン要素と呼び、他のパターン要素ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
は、基準となる要素と比較される要素なので比較パター
ン要素と呼ぶ。

【００４０】図５（ａ）において、パターン要素ａおよ
びパターン要素ｂ（以下、パターン要素ａ／ｂと記す）
は、基準となるヘッドを用いて印字し、パターン要素
ｃ，ｄ，ｅについては、このヘッドを基準として、他の
色のインクタンクを装着したヘッドの位置を合わせるよ
うにする。ここでは、パターン要素ａ／ｂが黒Ｋ、パタ
ーン要素ｃがシアンＣ、パターン要素ｄがマゼンタＭ、
パターン要素ｅがイエローＹのインクタンクを装着した
ヘッドを用いて印字を行っている。

【００４１】なお、図５（ａ）において、比較パターン
要素ｂに対して、他の比較パターン要素ｃ，ｄ，ｅをず
らして表現してあるが、印字はあくまでも同一のライン
位置に印字しようとするもののヘッドが横方向にズレて
いるため、印字結果として、ズレて印字されている様子
を示している。

【００４２】以上のようなテストパターンを印字後、横
方向のレジストのズレを検出するためのテストパターン
に対しては、センサ９を搭載しているキャリッジを主走
査方向に移動して、パターン要素を読み取り、また、縦
方向のレジストのズレを検出するためのテストパターン
に対しては、センサ９をテストパターン上に移動させた
後に記録紙を副走査方向に送ってパターン要素を読み取
り、パターン要素間距離の検出が行われる。

【００４３】次に、テストパターンを検出するためのセ
ンサ９の構成および動作について、図６および図７を用
いて説明する。

【００４４】図６（ａ）は、本実施の形態において用い
るセンサ９の内部構成を示す。このセンサ９は、１個の
受光素子（フォトダイオード）６２と、１個の発光素子
（２色発光ＬＥＤ）６１と、レンズ６３等から構成され
ている。このような構成のセンサは、一般に、反射型光
学センサと呼ばれている。反射型光学センサは、発光部
より光を放ち、この光を被検出体に衝突させ、その反射
光を受光部で観測することにより、被検出体の検出を行
うものである。本実施の形態の場合、被検出体は、記録
紙上のパターン要素であるが、パターン要素を認識しや
すくするには、紙の地色を検出したときのセンサの出力
と、パターン要素を検出したときのセンサの出力との差
が大きくなければならない。

【００４５】ここで、図７に、それぞれの色のパターン
の反射率の特性を示した。反射率とは、照射した光エネ
ルギー量に対する、反射した光のエネルギー量の割合で
ある。このため、被検出部とそれ以外の部分の反射率の
差が大きいほど、センサの出力差も大きく、被検出部を
検出しやすくなる。ここで、発光部より放たれる光の波
長が一つの場合、紙の反射率が高くほぼ１００％と考え
ると、使用する光の候補として挙げられるのは波長が５
００ｎｍ付近のグリーン〜ブルーの光であろう。しかし
ながら、この領域の光は、シアンの反射率が高く、実際
に、テストパターンの検出を行うと、紙の地色との判別
がつきにくい。そこで、前述のとおり、本実施の形態に
おけるセンサの発光部は、２色発光ＬＥＤとし、赤Ｒ
（６４０ｎｍ）と、ブルーＢ（４７０ｎｍ）の二色を使
用し、ブラック、シアンのパターン要素を検出するとき
は赤色光、マゼンタ、イエローのパターン要素を検出す
るときは青色光を使用し、紙の地色との反射光量の差を
大きくして検出を行う。また、上記２色発光ＬＥＤは、
図６（ｂ）に示したような青色発光ＬＥＤ６４と赤色発
光ＬＥＤ６５を組み合わせたものであってもよい。

【００４６】その他の部品について説明すると、レンズ
６３には直径５ｍｍのレンズを使用し、その表面には、
直径２ｍｍの円形開口が設けられている。また、このレ
ンズ６３は、紙に印字されている像が、受光素子に２倍
の大きさに結像されるような位置に配置されている。受
光素子６２は、２ｍｍ×３ｍｍの受光面をもつフォトダ
イオードである。フォトダイオードは、光を電流に変換
する光半導体素子である。発光素子６１から放たれた光
エネルギーは、紙面上のテストパターンに衝突し、レン
ズ６３を介して、受光素子６２に到達する。テストパタ
ーンは受光素子６２の出力電流を観測することから検出
することができる。その紙面上の検出範囲は、センサが
２倍拡大読み取り系で、直径２ｍｍの開口が設けられて
いるため、直径１ｍｍの円であることは容易に分かる。

【００４７】図１に示したパターン検出部１６の具体的
な回路例を図８に示す。

【００４８】図８において、８１はフォトダイオード６
２（図６）の出力電流を電圧に変換する電流増幅回路、
８２は、電流増幅回路８１の出力のピークを保持する
（ピークに緩やかに追従する）ピークホールド回路、８
３は、ピークホールド回路８２で検出されたピーク電圧
を分圧する分圧回路、８４は、ピークホールド回路８２
の分圧出力をしきい値としてこれを電流増幅回路８１の
出力と比較するコンパレータ（比較器）である。

【００４９】以上の構成のセンサ９およびパターン検出
部１６を用いて、図３のようにテストパターンをセンサ
９で読み取ったときのセンサ９の出力信号波形は、図９
に示す様になる。記録紙の地色の白い部分（印字されて
いない部分）を検出しているときは、センサ９の出力電
流は大きく、パターン要素（印字されている部分）を検
出しているときは、センサ９の出力電流は小さくなる。
従って、図９で、波形の窪んでいる部分は、パターン要
素を検出している部分である。

【００５０】このような波形信号を二値化する場合、し
きい値によって二値化出力の立ち上がりおよび立ち下が
りのタイミングがずれるので、しきい値をどのレベルに
設定するかは、二値化回路において非常に大きな問題で
ある。記録紙の上に印字されたテストパターンを読み取
るため、記録紙のばたつきや発光素子の光量、検出回路
の部品のばらつきの影響により、検出波形のオフセット
成分、および、振幅成分が変動する恐れがある。図１０
には、記録紙のプラテンに対する浮きが大きくかつ一定
している場合（ａ）と、その浮きが傾斜した場合（ｂ）
の２通りについて、センサ出力波形（実線）を示してあ
る。なお、図中の破線は望ましい波形を示している。

【００５１】このようなセンサ９の出力波形に対して、
図８のピークホールド回路８２は、波形の急激な変動に
対しては、追従することができないので、パターン要素
に対応する波形の窪んだ期間においては、パターン要素
の検出直前のレベルをある時定数をもってホールドする
形になる。このホールドレベルを二分の一にしたレベル
をしきい値とすると、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）のよう
に、波形が変動しても、主走査方向においてほぼ同じ位
置で、パターン要素を検出することができる。

【００５２】また、インクジェットプリンタに使用され
るインクは、そのばらつきや使用量によって、濃度が変
動してしまうことがある。このときの波形を、図１２に
示した。（ａ）では波形の２つの窪みの深さ（負のピー
クの大きさ）がほぼ同じであるが、（ｂ）では濃度の違
いにより２つの窪みの深さが異なっている。このような
波形を検出した場合には、前記の検出回路では、変動を
吸収しきれないおそれがある。

【００５３】しかしながら、図１２によると、二値化波
形の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングは窪
みの深さによって変化しているが、立ち上がりと立ち下
がりの中間の位置、即ち、パターン要素の中心位置を検
出するタイミングは変動しないことが分かる。そこで、
検出された二値化波形の窪みの中心位置を求め、これを
１つのパターン要素の検出位置とする。

【００５４】このパターン要素の中心位置の検出および
２つのパターン要素の中心位置間の距離の算出は、後述
するパターン要素間距離検出部１７で行う（ただし、距
離の算出は、距離に関係するデータに基づいてＣＰＵ１
４が行う場合もありうる）。

【００５５】図１３に、図８のピークホールド回路８２
に代わる回路として、サンプルホールド回路８６を示
す。これは、ＣＰＵ１４からのホールド信号に応じてア
ナログスイッチ８７を制御することにより、図１４に示
すように、センサ９の出力波形の窪みの開始前の予め定
めた時点でセンサ出力をサンプルホールドし、これを窪
みの終了直後まで保持するようにするものである。この
場合にも、窪みの開始直前のセンサ出力に応じたしきい
値（図中、破線）を設定することができるので、紙浮き
等の変動に適切に対処することが可能になる。

【００５６】パターン要素間距離検出部１７は、本実施
の形態では、ハードウエア（ゲートアレイ）で構成す
る。これにより高速な処理が行える。

【００５７】パターン要素間距離検出部１７の構成例を
図１５に示す。このパターン要素間距離検出部１７は、
図示のような各部品からなる。すなわち、立ち上がり検
出部１５０および立ち下がり検出部１５１は、上述した
パターン検出部１６からの二値化出力を受けて、それぞ
れ、その立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検
出して検出パルスを出力する。ディレイカウンタ１５２
は、立ち上がり検出部１５０の出力であるディレイカウ
ンタイネーブル信号ＤＣＥが高レベルの期間中、クロッ
ク信号ＣＬＫをカウントする。このカウント値は比較器
１５３において、予め設定された設定値と比較され、両
値が一致した時点でディレイカウンタリセット信号ＤＣ
Ｒを発生して、ディレイカウンタ１５２をリセットす
る。この設定値は、２つのパターン要素に対応する二値
化出力の２つのパルスの間でディレイカウンタリセット
信号ＤＣＲが発生するような値とすることが望ましい。

【００５８】一方、立ち下がり検出部１５１の立ち下が
り検出時点でカウント値転送部１５４を起動することに
より、その時点のディレイカウンタ１５２のカウント値
をレジスタ１５５に取り込む。このレジスタ１５５に取
り込まれた値は、第１のパターン要素の幅に相当する。
この値は除算器１５６で１／２にされ、後述する比較器
１５８に与えられる。

【００５９】先の比較器１５３の出力は、センタリング
カウンタ１５７のイネーブル信号ＣＣＥとしても用いら
れる。センタリングカウンタ１５７は、イネーブルされ
ている期間、クロックＣＬＫをカウントし、このカウン
ト値を前述した除算器１５６からの値と比較する。両値
が一致したとき、リセット信号ＣＣＲによりセンタリン
グカウンタ１５７をリセットする。同時に、メインカウ
ンタ１５９をイネーブルする。メインカウンタ１５９
は、イネーブルされている期間、クロックＣＬＫをカウ
ントする。このメインカウンタ１５９のカウントは、再
度比較器１５８からリセット信号ＣＣＲが出力された時
点で停止される。このときのメインカウンタ１５９の値
が中心ドット間の距離データＤに相当する。

【００６０】図１５の回路の各部の主要信号の波形を図
１６に示し、このタイミングチャートを参照して、この
回路の動作を説明する。

【００６１】テストパターンを検出する前に、時点ｔ１
で、初期化処理として全カウンタ１５２，１５７，１５
９をリセットしておく。

【００６２】時点ｔ２で、基準パターン要素の立ち上が
りエッジが検出され、ここから、ディレイカウンタ１５
２を動作させる。

【００６３】時点ｔ３で、基準パターン要素の立ち下が
りエッジが検出が検出され、この時点で、ディレイカウ
ンタ１５２の値を、レジスタ１５５に転送し、除算器１
５６で１／２演算し、記憶しておく。この値は、基準パ
ターン要素幅の半分の値に相当する。

【００６４】時点ｔ４で、ディレイカウンタ１５２の値
が設定値に達すると、ディレイカウンタ１５２にリセッ
トをかけるとともに、センタリングカウンタ１５７を動
作させる。

【００６５】時点ｔ５で、センタリングカウンタ１５７
が、前記除算器１５６からの基準パターン要素幅の半分
の値に達した時点で、センタリングカウンタ１５７にリ
セットをかけるとともに、メインカウンタ１５９を動作
させる。

【００６６】時点ｔ６で、比較パターン要素に対応する
二値化出力の立ち上がりエッジが検出され、再度、ディ
レイカウンタ１５２を動作させる。

【００６７】時点ｔ７では、比較パターン要素に対応す
る二値化出力の立ち下がりエッジが検出され、この時点
のディレイカウンタ１５２の値をレジスタ１５５に転送
して、除算器１５６でその１／２の値を求める。

【００６８】時点ｔ８で、ディレイカウンタ１５２に値
が設定値に達し、この時点でディレイカウンタ１５２を
リセットするとともに、センタリングカウンタ１５７を
再度動作させる。

【００６９】時点ｔ９で、センタリングカウンタ１５９
の値が、前記除算器１５６の出力と一致し、センタリン
グカウンタ１５７をリセットするとともに、メインカウ
ンタ１５９のカウントを停止する。前述したように、こ
の時点のメインカウンタ１５９の値が、基準パターン要
素中心位置から比較パターン要素中心位置までの距離に
相当するデータＤとなる。

【００７０】図１６の処理タイミングから明らかなよう
に、本実施の形態においては、センサ９の１回の走査に
よって、２つのパターン要素間の距離データを求めるこ
とができる。基準の距離データと他の距離データとの差
分は、ＣＰＵ１４が算出することができる。

【００７１】次に、図１７に、パターン要素間距離検出
部１７の他の構成例を示す。これは、図１８に示すよう
に、複数組（ｎ組）のテストパターンを連続して印字
し、各組の距離データの平均値を算出するのに好適な構
成である。

【００７２】今、ｎ組のテストパターンを使用した場合
を考える。各組の基準パターン要素の幅をｘｉ、比較パ
ターン要素の幅をｙｉ、基準パターン要素の開始位置
（立ち上がり）から対応する比較パターン要素の開始位
置（立ち上がり）までの距離をｄｉとすると、基準パタ
ーン要素の中心ドット位置から対応する比較パターン要
素の中心ドット位置までの距離をＤｉは、次式で表され
る。

【００７３】Ｄｉ＝（ｄｉ＋ｙｉ／２−ｘｉ／２） よって、平均の中心ドット間距離Ｄａは、次式で表され
る。

【００７４】Ｄａ＝Σ（ｄｉ＋ｙｉ／２−ｘｉ／２）／
ｎ この平均中心ドット間距離Ｄａは、次のように変形する
ことができる。

【００７５】 Ｄａ＝｛Σ（ｄｉ）＋Σ（ｙｉ／２）−Σ（ｘｉ／２）｝／ｎ ＝｛Σ（ｄｉ）＋（Σ（ｙｉ））／２−（Σ（ｘｉ））／２｝／ｎ このことから、全組の総和Σ（ｄｉ）、Σ（ｘｉ）、Σ
（ｙｉ）を先に求めて、これらからＤａを求めることが
できることが分かる。

【００７６】図１７の回路は、この考え方を利用してい
る。

【００７７】図１７において、立ち上がり検出部１７０
は、二値化出力の立ち上がりエッジを検出して１クロッ
ク分の幅のパルスを発生する。同様に、立ち下がり検出
部１７２は、二値化出力の立ち下がりエッジを検出して
１クロック分の幅のパルスを発生する。フリップフロッ
プ（ＦＦ）１７１は、二値化出力の立ち上がりごとにそ
の出力を反転する素子である。

【００７８】フリップフロップ１７３は、立ち上がり検
出部１７０の出力パルスを受けるごとに出力を反転する
素子である。マルチプレクサ１７４は、その入力信号
を、フリップフロップ１７１の出力が高レベル（１）の
とき図の上側の出力端（フリップフロップ１７８側）に
出力し、低レベル（０）のとき下側の出力端（フリップ
フロップ１７９側）に出力する。同様に、マルチプレク
サ１７５は、その入力信号を、フリップフロップ１７２
の出力が高レベル（１）のとき図の上側の出力端（フリ
ップフロップ１７８側）に出力し、低レベル（０）のと
き下側の出力端（フリップフロップ１７９側）に出力す
る。

【００７９】立ち上がり〜立ち上がりカウンタ１８０
は、フリップフロップ１７３の出力が高レベルの間、そ
の入力クロックＣＬＫをカウントする。

【００８０】フリップフロップ１７８は、ＯＲゲート１
７６からの出力パルスを受けるごとに、その出力を反転
する。同様に、フリップフロップ１７９は、ＯＲゲート
１７７からの出力パルスを受けるごとに、その出力を反
転する。基準パターン要素幅カウンタ１８１は、フリッ
プフロップ１７８の出力が高レベルの期間だけ、その入
力クロックＣＬＫをカウントする。同様に、基準パター
ン要素幅カウンタ１８２は、フリップフロップ１７９の
出力が高レベルの期間だけ、その入力クロックＣＬＫを
カウントする。

【００８１】図１９に、図１７の回路の主要な信号波形
を示す。この図から明らかなように、フリップフロップ
１７３は、各組の基準パターン要素の立ち上がりから比
較パターン要素の立ち上がりまでの期間、高レベルとな
る信号を生成している。カウンタ１８０は、センサ９の
１回の走査の直前にリセットされた後、走査期間中はリ
セットされないので、その間、カウンタ１８０のカウン
タ値は累積される。したがって、このカウンタ１８０に
は、最終的に、前述したΣ（ｄｉ）が得られる。

【００８２】また、フリップフロップ１７８は、各組の
基準パターン要素の検出期間中、高レベルとなる信号を
生成している。カウンタ１８１も、センサ９の１回の走
査の直前にリセットされた後、走査期間中はリセットさ
れないので、その間、カウンタ値は累積される。したが
って、このカウンタ１８１には、最終的に、前述した基
準パターン要素幅の総和Σ（ｘｉ）が得られる。

【００８３】同様に、フリップフロップ１７９は、各組
の比較パターン要素の検出期間中、高レベルとなる信号
を生成している。カウンタ１８２も、センサ９の１回の
走査の直前にリセットされた後、走査期間中はリセット
されないので、その間、カウンタ値は累積される。した
がって、このカウンタ１８２には、最終的に、前述した
比較パターン要素幅の総和Σ（ｙｉ）が得られる。

【００８４】フリップフロップ１７１は、立ち上がり検
出パルスとこれに続く立ち上がり検出パルスを１組のパ
ルスとして、パルス組ごとに基準パターン要素幅カウン
タ１８１と比較パターン要素幅カウンタ１８２に対し
て、振り分けて供給する働きをしている。基準の距離デ
ータに対する他の距離データの差分は、前述と同様、Ｃ
ＰＵ１４により算出することができる。

【００８５】パターン要素間距離検出部１７で、各カウ
ンタ１８０、１８１、１８２の最終的な値が得られた
後、ＣＰＵ１４は、これらの値を前述の式に代入して、
平均の中心ドット間距離データＤａを算出することがで
きる。このように、図１７の回路構成によっても、セン
サ９の１回の走査で１つの距離データを求めることがで
きる。

【００８６】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、種々の変形・変更を行うことが可能であ
る。例えば、各回路構成における信号の極性は図示の特
定の極性に限定されるものではない。

【００８７】また、図１５に示したパターン要素間距離
検出部１７を図１８のような複数組のテストパターンへ
適用することは可能であり、逆に、図１７に示したパタ
ーン要素間距離検出部１７を１組のテストパターンへ適
用することも可能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
１つの発光部と１つの受光部で構成される反射型光学セ
ンサを用いて、比較的簡単な回路で、正確かつ確実に、
記録紙上に印字されたテストパターンのパターン要素の
位置を確認し、各ヘッド間の相対的な印字位置のズレを
高精度で補正することができるようになる。したがっ
て、各ヘッド間の印字位置を高精度に一致させて、高い
印字品質を出力する、インクジェット画像形成装置を提
供することができる。

【００８９】また、１回のパターン読み取り走査で測定
対象の２つのパターン要素の中心ドット間距離の測定を
行うことによりレジスト調整時間の短縮を図ることがで
きる。

【００９０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるインクジェットプ
リンタの概略構成例を示すブロック図である。

【図２】図１のインクジェットプリンタの概略の外観構
成を示す斜視図である。

【図３】用いられるテストパターンの概略構成を示す図
である。

【図４】レジストズレ量の検出動作を説明するための図
である。

【図５】横方向のレジストのズレを検出するためのテス
トパターン（ａ）と、縦方向のレジストのズレを検出す
るためのテストパターン（ｂ）を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態において用いる反射型光学
センサの第１の例（ａ）と第２の例（ｂ）の内部構成を
示す図である。

【図７】各色インクの反射率の波長特性を示したグラフ
である。

【図８】図１に示したパターン検出部１６の具体的な回
路例を示す回路図である。

【図９】テストパターンをセンサ９で読み取ったときの
センサ９の出力信号波形を示す図である。

【図１０】記録紙のプラテンに対する浮きが大きくかつ
一定している場合（ａ）と、その浮きが傾斜した場合
（ｂ）の２通りについて、波形（実線）を示した図であ
る。

【図１１】本発明の実施の形態における、テストパター
ンの検出出力波形の変動としきい値の関係を示した信号
波形図である。

【図１２】インクのばらつきや使用量によって濃度が変
動したときのテストパターンの検出出力波形の変動の様
子を示す信号波形図である。

【図１３】図８のピークホールド回路８２に代わるサン
プルホールド回路８６を示す回路図である。

【図１４】図１３のサンプルホールド回路８６の動作を
説明するための信号波形図である。

【図１５】図１に示したパターン要素間距離検出部１７
の構成例を示すブロック図である。

【図１６】図１５の回路の各部の主要信号の波形を示す
タイミング図である。

【図１７】パターン要素間距離検出部１７の他の構成例
を示すブロック図である。

【図１８】ｎ組の連続的なテストパターンの構成を示す
図である。

【図１９】図１７の回路の主要な信号波形を示すタイミ
ング図である。

【符号の説明】

７…リニアスケール、９…センサ、１１…外部装置、１
２…印字制御部、１３…ヘッド、１４…ＣＰＵ、１５…
ヘッド制御部、１６…パターン検出部、１７…パターン
要素間距離検出部、１８…リニアエンコーダ、６１…発
光素子、６２…受光素子、６３…レンズ、Ｍ１，Ｍ２…
モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 21/88 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ 21/956 １０１Ａ (56)参考文献 特開 平７−323582（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−124221（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−147982（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−9676（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 29/46 B41J 2/01 B41J 2/21 G01B 11/00 G01N 21/58 G01N 21/956

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のヘッドを記録媒体の搬送方向とほぼ
   直角の方向に走査させて画像を形成するインクジェット
   画像形成装置において、 前記複数のヘッドを用いて記録媒体上にテストパターン
   を印字するテストパターン印字手段と、 前記記録媒体上に印字されたテストパターンに対して走
   査され、そのパターン要素を順次検出する反射型光学セ
   ンサと、 該反射型光学センサの出力を二値化する二値化回路と、 該二値化回路の出力に応じて前記複数のヘッドのうちの
   基準のヘッドと他のヘッドとの間の距離に関係する複数
   のデータを算出する算出回路と、 該算出回路により算出された複数のデータに基づいて基
   準のヘッドに対する他のヘッドの印字位置ズレの量を決
   定する手段とを備え、 前記テストパターンは、前記基準のヘッドで印字した基
   準パターン要素と、該基準パターン要素に対して一定の
   指示距離の位置に前記複数のヘッドでそれぞれ印字した
   複数の比較パターン要素とからなり、 前記算出回路は、前記テストパターンに対する１回の走
   査時の前記反射型光学センサの出力に基づいて、パター
   ン要素の立ち上がりおよび立ち下がりエッジの検出なら
   びに中心ドット間距離の検出を行い、前記基準のヘッド
   と他の１つのヘッドの距離データを算出することを特徴
   とするインクジェット画像形成装置。
2. 【請求項２】前記算出回路は、 前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がり
   エッジを検出したときパルスを発生する立ち上がり検出
   部と、 前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がり
   エッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出
   部と、 前記立ち上がり検出部の検出出力に応じてクロック計数
   を開始する第１のカウンタと、 前記立ち下がり検出部のパルスに応じて前記第１のカウ
   ンタのカウント値を記憶する保持するレジスタと、 該レジスタに保持された値を１／２にする除算器と、 前記第１のカウンタのカウント値を予め定めた設定値と
   比較し、両値が一致したとき前記第１のカウンタのカウ
   ント動作を停止させる第１の比較器と、 該第１の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始
   する第２のカウンタと、 該第２のカウンタのカウント値を前記除算器の出力と比
   較し、両値が一致したとき前記第２のカウンタのカウン
   ト動作を停止させる第２の比較器と、 該第２の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始
   する第３のカウンタとを有し、 該第３のカウンタはクロック計数を開始した後に再度発
   生する前記第２の比較器の一致出力に応じてクロック計
   数を停止し、その時点の第３のカウンタのカウント値を
   前記基準パターン要素と比較パターン要素の間の距離デ
   ータとすることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ット画像形成装置。
3. 【請求項３】前記算出回路は、 前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がり
   エッジを検出したときパルスを発生する立ち上がり検出
   部と、 前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がり
   エッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出
   部と、 前記立ち上がり検出部のパルスを受けるごとに出力値を
   反転する第１のフリップフロップと、 該第１のフリップフロップの出力に応じて、前記基準パ
   ターン要素の開始位置から比較パターン要素の開始位置
   までの前記センサの走査期間中、クロック計数を行う第
   １のカウンタと、 入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第２のフリ
   ップフロップと、 該第２のフリップフロップの出力に応じて、前記基準パ
   ターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を
   行う第２のカウンタと、 入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第３のフリ
   ップフロップと、 該第３のフリップフロップの出力に応じて、前記比較パ
   ターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を
   行う第３のカウンタと、 前記二値化回路の二値化出力に応じて、前記立ち上がり
   検出部の検出パルスと前記立ち下がり検出部の検出パル
   スの２つのパルスを１組にして、前記第２のおよび第３
   のフリップフロップへの前記入力パルスとして１組ずつ
   交互に供給する切替手段とを有し、 前記決定手段は、前記第１、第２、第３のカウンタの出
   力値に基づいて、前記基準パターン要素と比較パターン
   要素との間の距離データを算出するとともに、複数の距
   離データに基づいて前記基準のヘッドに対する他のヘッ
   ドの印字位置ズレの量を決定することを特徴とする請求
   項１記載のインクジェット画像形成装置。
4. 【請求項４】前記テストパターンは、前記基準パターン
   要素と、前記複数の比較パターン要素とからなるパター
   ンをセンサの走査方向に複数組並べて有し、 前記算出回路の第１、第２、第３のカウンタは、前記セ
   ンサの１回の走査中、それぞれのカウント値を累積して
   保持することを特徴とする請求項３記載のインクジェッ
   ト画像形成装置。