JP3483614B2 - インクジェット・カートリッジの整列用装置 - Google Patents

インクジェット・カートリッジの整列用装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ及びプロッタ
に関する。更に詳細には、本発明は、マルチ・カラー
（多色）動作用のマルチ・ペン（多ペン）を有するイン
クジェット・プリンタ及びプロッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏ
ｍｐａｎｙにより販売されているようなインクジェット
・プリンタ／プロッタは、通常のＸ−Ｙプロッタに比べ
て速度の点で大幅に改善されている。インクジェット・
プリンタ／プロッタは、典型的にはノズルの配列を有す
るペンを含んでいる。このペンは、ページを或る幅で順
次横切るように移動するキャリッジの上に取り付けられ
ている。各インクジェット・ペンは、付勢されたときに
関連したノズルからインクを放出させるヒータ回路を有
している。ペンが所定の位置に位置決めされると、イン
ク・ジェットが放出され、所望の位置にインクの画素が
与えられる。このようにして生成された画素のモザイク
が所望の合成画像を与える。
【０００３】インクジェット技術は、周知の技術であ
る。たとえば、１９８９年１０月３日にＷ．Ａ．Ｂｕｓ
ｋｉｒｋその他に発行された「ＰＲＩＮＴＥＲ ＨＡＶ
ＩＮＧ ＩＤＥＮＴＩＦＩＡＢＬＥ ＩＮＴＥＲＣＨＡＮＧＥＡ
ＢＬＥ ＨＥＡＤＳ」と題された米国特許第４，８７
２，０２７号、及び、１９９０年１０月２３日にＭ．
Ｓ．Ｈｉｃｋｍａｎその他に発行された「ＰＲＩＮＴ
ＱＵＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＯＴ ＰＲＩＮＴＥＲＳ」と
題された米国特許第４，９６５，５９３号を参照された
い。これらの特許の教示内容は、本明細書に参考として
組み入れられる。
【０００４】最近、異なった色の複数のインクジェット
・ペンを含むフルカラー・インクジェット・プリンタ／
プロッタが開発されている。典型的なカラー・インクジ
ェット・プリンタ／プロッタは、四つのインクジェット
・ペンを有しており、一つは黒インクを貯留し、三つは
着色インク、たとえば、マゼンタ、シアン及びイエロー
を貯留する。三つの色のペンからの色は混合され任意の
特定色が得られる。ペンは、典型的には、プリンタ／プ
ロッタのキャリッジ上に取り付けられたアセンブリ内の
仕切りに取り付けられる。キャリッジ・アセンブリは、
インクジェット・ペンを位置決めし、典型的には、イン
クジェット・ペン内のヒータ回路とインタフェースする
のに必要な回路を保持する。
【０００５】フルカラー印刷及びプロッティングは、個
別のペンからの色を精密に媒体に与える必要がある。こ
のため、キャリッジ・アセンブリを精密に整列させるこ
とが必要となる。残念ながら、従来のインクジェット・
プリンタ／プロッタのペンの機械的な配列不整のため
に、ｘ方向（媒体すなわち紙の軸に対して）とｙ方向
（走査すなわちキャリッジの軸に対して）のオフセット
が生じる。このキャリッジ・アセンブリの配列不整は、
個別のペンにより与えられる印刷画像の位置ずれとなっ
て現れる。これに加えるに、キャリッジの速度、プラテ
ンの湾曲及び／又はノズルからの噴射に起因して他の配
列不整が生じる。
【０００６】ペンを整列させるための一つの従来の解決
法は、光学的液滴検出器を使用することである。この技
術は、１９９０年５月１日にＣｏｂｂｓその他に対して
発行された「Ｉｎｔｅｒ Ｐｅｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｄｅｔ
ｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏ
ｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｅｎ ＴｈｅｒｍａｌＩｎｋＪ
ｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された米
国特許第４，９２２，２７０号に記載され特許請求され
ており、その教示内容は本明細書に参考として組み入れ
られる。この光学的液滴検出器は、各インク液滴がペン
を離れるときの位置を検出する。次いで、システムは、
印刷媒体上における液滴の衝突点を計算する。残念なが
ら、実際の衝突点は、傾きのために、その計算による衝
突点とかなり異なっていることは度々ある。この傾き
は、インクが放出されるときの走査軸におけるペンの移
動から生じる。すなわち、インク液滴が放出されたとき
の時間と液滴が媒体に衝突した時間には遅延がある。こ
の飛翔による遅延時間により、液滴は、媒体に向かって
斜めに横断してゆくようになる。このため、精密な計算
によって補正されていない場合には、印刷画像の歪みが
生じてしまうこととなる。しかしながら、これまでは精
密な計算及び補正を達成することが困難であったので、
この技術はフルカラー印刷用の最新の製品の仕様には不
十分であることが判っている。
【０００７】他の従来の解決法においては、テスト・パ
ターンが印刷され、この印刷像が光学的に検出され、画
像の位置ずれの程度が決定される。この技術は、１９９
１年１０月３１日にＲｏｂｅｒｔ Ｄ．Ｈａｓｅｌｂｙ
により出願された「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｉｎｔ
Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅｎｓｏ
ｒ Ｓｙｓｔｅｍ」と題された出願中の米国特許出願第
０７／７８６，１４５号に記載され特許請求されている
（その教示内容は本明細書に参考として組み入れられ
る）。しかしながら、このシステムは、センサを整列さ
せるための自己校正基準パターンを必要とするので、動
作が遅い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イン
クジェット・プリンタ／プロッタにおいて、精密な画像
の位置決めを提供するためのシステムや技術を提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従来技術におけるこの必
要性は、インクジェット・プリントヘッドからのインク
の液滴の飛翔による遅延時間を補正するための装置を提
供する本発明により実現される。本発明の装置は、プリ
ントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度で走査するた
めの第１の機構を含んでいる。インクジェット・タイミ
ング信号に応答する制御回路は、プリントヘッドにより
液滴を媒体上に放出させ、プリントヘッドが第１の軸に
沿って走査されるのにしたがって、テスト・パターンを
媒体上に生成する。センサは、テスト・パターンを光学
的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を
提供する。この信号は、位相信号に応答して第１の速度
における飛翔による遅延時間が補正されたインクジェッ
ト・タイミング信号を提供するために処理される。
【００１０】特定の実施例においては、プロセッサは、
付加的な遅延を補正されたタイミングに加えて湾曲を補
正するようにされている。
【００１１】
【実施例】本発明の有利な点を開示するために、図示さ
れた実施例及び典型的な応用例が関連の図面を参照して
説明される。図１は、本発明の教示を取り入れた熱イン
クジェット大型フォーマット・プリンタ／プロッタの斜
視図である。プリンタ１０は、スタンド１４上に取り付
けられたハウジング１２を含んでいる。ハウジングは、
左右の駆動機構の囲い部材１６及び１８を有している。
制御パネル２０は、右の囲い部材１８上に取り付けられ
ている。透明カバー２２の下方に仮想的に示されている
キャリッジ・アセンブリ１００は、同様に仮想的に示さ
れているキャリッジ・バー２４に沿って往復運動できる
ようにされている。水平或いはキャリッジ走査軸におけ
るキャリッジ・アセンブリ１００の位置は、以下により
詳細に説明されるように、エンコーダ・ストリップ１２
０（図示せず）に関するキャリッジ位置決め機構１１０
（図示せず）により決定される。用紙のような印刷媒体
３０が、垂直或いは媒体軸に沿って、媒体軸駆動機構
（図示せず）によって位置決めされる。当該技術におい
て一般的であるように、媒体軸は’ｘ’軸として表示さ
れ、走査軸は’ｙ’軸として表示される。
【００１２】図２は、キャリッジ・アセンブリ１００、
キャリッジ位置決め機構１１０、及びエンコーダ・スト
リップ１２０の斜視図である。キャリッジ位置決め機構
１１０は、キャリッジ位置モータ１１２を含んでおり、
このモータ１１２は、そこから伸延して貫通するシャフ
ト１１４を有し、モータが小ベルト１１６を駆動する。
小ベルト１１６を介して、キャリッジ位置モータ１１２
は、アイドラ１２２をそのシャフト１１８を介して駆動
する。次に、アイドラ１２２は第２のアイドラ１２６に
より固定されたベルト１２４を駆動する。ベルト１２４
は、キャリッジ１００に取り付けられ、それを貫通して
摺動するようにされている。
【００１３】走査軸におけるキャリッジ・アセンブリの
位置は、コード・ストリップ１２０を使用することによ
り精密に決定される。コード・ストリップ１２０は、一
端が支柱１２８で固定され、他端が支柱１２９で固定さ
れている。コード・ストリップ１２０は、１９９１年１
０月３０日にＷｉｌｃｏｘその他により出願された「Ｉ
ｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｏｄｅ Ｓｔｒｉｐ ｉｎ ａ Ｌ
ａｒｇｅ−Ｆｏｒｍａｔ Ｉｍａｇｅ−Ｒｅｌａｔｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ」と題された出願中の米国特許出願第０
７／７８５，３７６号に記載され特許請求されている方
法で実施することができる。この参照文に開示されてい
るように、光学的読み取り器（図示せず）が、キャリッ
ジ・アセンブリ上に配置されており、以下に説明するよ
うな方法で、光学的な画像の位置決めを達成するために
本発明により使用されるキャリッジ位置信号を提供す
る。
【００１４】図３は、本発明のプリンタにおいて使用さ
れる媒体位置決めシステム１５０を単純化して表した斜
視図である。媒体位置決めシステム１５０は、媒体ロー
ラ１５４と同軸のモータ１５２を含んでいる。媒体ロー
ラ１５４の位置は、媒体位置エンコーダ１５６により決
定される。媒体位置エンコーダは、中に複数のアパーチ
ャ１５９を有する円盤１５８を含んでいる。光学的読み
取り器１６０は、ローラ１５４と、したがって、媒体３
０の位置も同様に決定することを容易にする複数の出力
パルスを提供する。位置エンコーダは、周知の技術であ
る。たとえば、Ｈｏｗａｒｄ Ｃ． Ｅｐｓｔｅｉｎそ
の他著：「Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ，Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆ
ｏｒｍａｎｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｃｏｄｅｒ
ｓ」，Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ，１９８８年１０月，第９９頁〜第１０６頁参照のこ
と。媒体及びキャリッジの位置情報は、本発明のペン整
列技術と関連して使用されるキャリッジ・アセンブリ１
００（図２）上に配置された回路基板１７０上のプロセ
ッサに与えられる。（当該技術で一般的であるように、
ここではペンとカートリッジという用語は、交換可能に
使用される。）
【００１５】図１に戻ると、プリンタ１０は、異なった
色、たとえば、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシア
ンのインクをそれぞれ貯留する四つのインクジェット・
ペン１０２、１０４、１０６及び１０８を有している。
キャリッジ・アセンブリ１００が、ｘ及びｙ軸に沿って
媒体３０に対して移動すると、熱インクジェット・カー
トリッジ・ペン１０２、１０４、１０６及び１０８の中
の選択されたノズルが付勢され、インクが媒体３０に付
着する。三つの色のインクジェット・ペンからの色は混
合され、他の任意の特定色が得られる。
【００１６】図４は、センサ・モジュール２００を示す
本発明のキャリッジ・アセンブリ１００の右底部から見
た斜視図である。キャリッジ・アセンブリ１００は、イ
ンクジェット・ペンを位置決めし、インクジェット・ペ
ン内のヒータ回路とインタフェースするのに必要な回路
を保持する。キャリッジ・アセンブリ１００は、前面ス
ライダ１０３と背面スライダ１０５の上で往復できるよ
うにされたキャリッジ１０１を含んでいる。第１のペン
・カートリッジ１０２は、カートリッジ１０１の第１の
区切り内に取り付けられている。各ペンのインクジェッ
ト・ノズル１０７は、センサ・モジュール２００と同じ
線上にあることに注意すべきである。
【００１７】上記したように、フルカラー印刷及びプロ
ッティングは、個別のペンからの色を精密に媒体に与え
る必要がある。このため、キャリッジ・アセンブリを精
密に整列させることが必要となる。残念ながら、用紙の
滑り、用紙の曲がり、従来のインクジェット・プリンタ
／プロッタのペンの機械的な配列不整のために、ｘ方向
（媒体すなわち紙の軸に対して）とｙ方向（走査すなわ
ちキャリッジの軸に対して）のオフセットが生じる。こ
のキャリッジ・アセンブリの配列不整は、個別のペンに
より与えられる印刷画像の位置ずれとなって現れる。マ
ルチ・カラー印刷は、１インチの１０００分の１、すな
わち、１ミル以内の各カートリッジからの画像位置決め
精度を必要とするので、これは一般に受容できない。
【００１８】本発明の教示に従い以下に詳細に説明され
るように、テスト・パターン４０は、いずれかのカート
リッジが、選択されたペンの中の選択されたノズルの付
勢により妨害される度に生成される。テスト・パターン
は、図５の拡大図に図示されている。テスト・パターン
４０が生成されて精密な画像位置決めを実現するために
使用される方法は、以下に詳細に検討される。
【００１９】図２に最も明瞭に図示されているように、
光学的センサ・モジュール２００は、キャリッジ・アセ
ンブリ１００の上に取り付けられている。光学的センサ
は周知の技術である。たとえば、１９９２年１２月８日
にＢｅａｕｃｈａｍｐその他に発行された「Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｐｌｏｔｔｅｒ Ｐｅｎ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題された米国特許第５，
１７０，０４７号を参照されたい。この特許の教示内容
は、本明細書に参考として組み入れられる。センサ・モ
ジュール２００は、光学的にテスト・パターンを検出
し、画像の位置決めを表す電気信号を回路基板１７０上
のプロセッサに与える。
【００２０】図６ａは、本発明のシステムにおいて使用
されるセンサ・モジュール２００の右前方から見た斜視
図である。センサ・モジュール２００は、第１及び第２
の取り付けねじを受け止めるようにされた二つの突起２
１２と２１４を備えた外部ハウジング２１０を含んでい
る。外部ハウジング２１０は、モジュール２００に対す
る静電放電（ＥＳＤ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄ
ｉｓｃｈａｒｇｅ）保護を提供する。
【００２１】図６ｂは、センサ・モジュール２００の右
後方から見た斜視図である。図６ｃは、外部ハウジング
２１０と内部アセンブリ２２０を明らかにするために部
分的に分解されたセンサ・モジュールの右後方から見た
斜視図である。内部アセンブリ２２０は、外部ハウジン
グ２１０の内部に保持されるようになされている。可撓
性の回路２１６は、内部アセンブリ２２０の上に配置さ
れている。可撓性の回路２１６は、以下により詳細に述
べるように、プロセッサに対してインタフェースするた
めの増幅器と接点とを含んでいる。
【００２２】図６ｄは、部分的に分解された本発明のセ
ンサ・モジュール２００の内部アセンブリ２２０を右後
方から見た斜視図である。図６ｄに図示されているよう
に、内部アセンブリは、光学部品ホルダ２２２とカバー
２２４を含んでいる。図６ｅは、分解された本発明のセ
ンサ・モジュールの光学部品ホルダを右後方から見た斜
視図である。図６ｅに示されているように、光学部品ホ
ルダ２２２は、第１及び第２のレンズ２２６及び２２８
を、位相板２３０に対して固定位置に保持するようにさ
れている。図６ｄに戻って、第１及び第２の発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）２３２及び２３４は、光検出器２４０や
増幅器や他の回路素子（図示せず）と共に可撓性の回路
２１６の上に取り付けられている。発光ダイオード及び
光検出器は、一般的な設計のものであり、ペン１０２−
１０８（偶数のみ）により与えられるインクの色の周波
数を包含する帯域幅を有している。ＬＥＤ２３２及び２
３４は、ホルダ２２２のカバー２２４の中に、第１及び
第２のアパーチャ２３６及び２３８により或る角度に保
持される。カバー２２４は、カバー２２４の中の第１及
び第２のアパーチャ２３５及び２３６を通ってそれぞれ
伸延し、ホルダ２２２の中のねじ山（図示せず）により
受け止められる第１及び第２のねじ２３１及び２３３に
よりホルダ２２２に固定される。
【００２３】センサ・モジュールの構成要素の機能的な
関係が、図７の概略図に図示されている。ＬＥＤ２３２
及び２３４からの光エネルギは、媒体３０上のテスト・
パターン４０に衝突し、第１及び第２のレンズ２２６及
び２２８のそれぞれと位相板２３０を介して光検出器２
４０へ反射される。レンズ２２６及び２２８は、位相板
２３０を介して光検出器２４０上にエネルギを集束させ
る。位相板２３０は、プラスチックや他の適当な不透明
な材料から構成された対称な格子である。
【００２４】図８ａは、位相板２３０の平面図である。
対称に配列された透明な開口２４２は、不透明な材料の
中に設けられる。本発明の教示によれば、図８ｂに図示
されるように、図５のテスト・パターン４０におけるキ
ャリッジ軸パターン４０４及び４０６の線幅は、位相板
２３０の中の透明な開口２４２の間の水平間隔に等し
い。同様に、図８ｃに図示されるように、図５のテスト
・パターン４０における媒体軸パターン４０８の線幅
は、位相板２３０の中の透明な開口２４２の間の垂直間
隔に等しい。位相板２３０を使用することにより、パタ
ーンを各移動方向に迅速に走査するのに使用される簡単
で安価な光学的な構成が可能となる。
【００２５】センサ・モジュール２００は、テスト・パ
ターン４０をキャリッジ走査軸及び媒体走査軸のいずれ
にも走査するので、正弦波状に変化する出力信号が得ら
れる。以下に更に詳細に説明されるように、本発明の回
路は、これらの信号を蓄積しこれらの信号の位相関係を
検査して、各移動方向毎にペンの整列を決定する。シス
テムが、キャリッジ軸の配列不整、用紙軸の配列不整及
び速度と湾曲に起因するオフセットを補正する本発明の
整列手続きが、以下に開示される。整列手続きにおける
最初のステップとして、図５のテスト・パターン４０が
生成される。第１のパターン４０２は、ペン１０２−１
０８（偶数のみ）を慣熟させる目的で走査軸方向に生成
される。第１のパターン４０２は、使用される各カート
リッジ毎に、一つのセグメントを含んでいる。たとえ
ば、第１のセグメント４１０はイエロー、第２のセグメ
ント４１２はシアン、第３のセグメント４１６はマゼン
タ、そして第４のセグメント４１８は黒である。
【００２６】次に、第２、第３、及び第４のパターン４
０４、４０６、及び４０８が、それぞれ生成される。第
２のパターン４０４は、速度と湾曲に起因するペンのオ
フセットを検査するために使用される。第４のパターン
４０８は、媒体軸における配列不整を検査するために使
用される。本発明は、キャリッジ及び媒体走査軸整列技
術を参照して最もよく理解される。
【００２７】〔キャリッジ（走査）軸におけるペンのオ
フセットの補正〕キャリッジ走査軸整列パターン４０６
は、各ペンで複数の水平方向に間隔が空いた垂直バーを
印刷させることにより生成される。上記したように、バ
ーの厚みはその間隔に等しく、また、位相板２３０の中
の透明な開口の幅とその間隔に等しい。第３のパターン
４０６において、第１のセグメント４２０がシアン、第
２のセグメント４２２がマゼンタ、第３のセグメント４
２４がイエロー、そして、第４のセグメント４２６が黒
である。
【００２８】キャリッジ走査軸におけるペンの配列不整
が、図９に図示されており、そこには、キャリッジ走査
軸に沿って移動できるように媒体３０より高さ’ｈ’だ
け上方に配置された第１、第２、第３及び第４のインク
ジェット・カートリッジ１０２、１０４、１０６及び１
０８の正面図が示されている。従来技術において知られ
ているように、キャリッジの間の距離Ｄ１２、Ｄ２３、
及びＤ２４は、機械的な精度及び装置の製造上の不完全
さが原因となって変化する。これにより、或るカートリ
ッジのインク液滴の配置の、他のカートリッジのそれに
対する好ましくない移動を生じることになる。
【００２９】キャリッジ走査軸におけるペンの配列不整
は、センサ・モジュール２００でキャリッジ走査軸に沿
って第３のパターン４０６を走査することにより補正さ
れる。センサ・モジュール２００が第３のパターン４０
６を照明すると、そのレンズ２２６及び２２８（図６
ｅ）が、画像を位相板２３０及び光検出器２４０に集束
させる。これに応答して、光検出器２４０は位相板のパ
ターンとテスト・パターン４０６との数学的なコンボリ
ューションである正弦波状の出力信号を生成する。
【００３０】図１０は、本発明の整列システムにおいて
使用される電子回路３００のブロック図である。回路３
００は、増幅及びフィルタリング回路３０２、アナログ
−デジタル変換器３０４、スレーブ・マイクロプロセッ
サ制御器３０６、サンプル・パルス発生器回路３０８、
キャリッジ位置エンコーダ３１０、媒体位置エンコーダ
３１２、マスター制御及びデータ処理ユニット３１４、
キャリッジ及び媒体軸サーボ制御機構３１６、デジタル
−アナログ変換器３１８、及び光制御回路３２０を含ん
でいる。センサ・モジュール２００からの電気信号は、
スレーブ・マイクロプロセッサ３０６により、増幅さ
れ、フィルタリングされ、そしてサンプリングされる。
キャリッジ位置エンコーダ３１０は、キャリッジ・アセ
ンブリ１００が図１及び図２のエンコーダ・ストリップ
に沿って移動するにしたがって、サンプル・パルスを出
力する。サンプル・パルス発生器回路３０８は、実行さ
れる検査に応じてキャリッジ位置エンコーダ３１０或い
は媒体位置エンコーダ３１２からのパルスを選択する。
【００３１】図１１は、キャリッジ位置エンコーダと媒
体位置エンコーダの９０度の位相差を有する出力を示す
グラフである。図１２は、サンプル・パルス発生器回路
３０８により生成されるサンプル・パルスの図である。
スレーブ・マイクロプロセッサ３０６は、サンプル・パ
ルスを使用して、アナログ−デジタル変換器３０４のた
めのサンプル制御信号を生成する。サンプル制御信号を
受信すると、アナログ−デジタル変換器３０４は、増幅
及びフィルター回路３０２の出力をサンプリングする。
【００３２】これは、図１３、図１４及び図１５に図示
されている。センサ・モジュール２００の出力は、図１
３に図示されている。図１４は、センサ・モジュール２
００の出力が、増幅及びフィルタリングの後にどのよう
に現れるかを示している。図１５は、増幅及びフィルタ
リング回路３０２の出力がどのようにサンプリングされ
て、スレーブ・マイクロプロセッサ制御器３０６への入
力であるデータを提供するかを示すグラフである。デジ
タル化されたサンプルは、スレーブ・マイクロプロセッ
サ制御器３０６内に、各移動方向毎にメモリに蓄積され
る。マスター制御及びデータ処理ユニット３１４は、最
小自乗適合アルゴリズム或いは他の一般的なアルゴリズ
ムを使用して、基準正弦波をメモリ内に蓄積されたサン
プル点に数学的に一致させ、基準正弦波と検出された正
弦波との間の位相差を計算する。位相差の位置は、どの
カートリッジが整列から外れているのかを示す。位相差
の極性は、配列不整の方向を示し、位相差の大きさは、
配列不整の大きさを示している。各カートリッジ毎のオ
フセットは、装置内に設けられたマスター制御及びデー
タ処理ユニットにより生成される。これらのオフセット
は、アセンブリがサーボ機構３１６によりキャリッジ軸
において走査されるにしたがって、ペンの付勢を制御す
るために使用される。センサ・モジュールの光の点灯
は、スレーブ・マイクロプロセッサ３０６、デジタル−
アナログ変換器３１８及び光制御回路３２０により与え
られる。
【００３３】〔速度及び湾曲に起因するオフセットの補
正〕キャリッジ走査軸において行わなければならない他
の補正は、１）キャリッジの速度に起因する画像の位置
のずれに対するものと、及び、２）プラテンの湾曲に起
因する画像の移動に対するものである。図１６は、ペン
・カートリッジ１０２、１０４、１０６及び１０８のそ
れぞれの熱インクジェット・ノズルの拡大底面図であ
る。典型的には、１０４個のノズルの内の９６個（たと
えば、５番から１００番まで）だけが印刷のために使用
される。残りの８個のノズルは、以下に更に詳細に検討
するように、オフセット調整のために使用される。
【００３４】図９に示されるように、プリントヘッド
が、媒体３０より高さ’ｈ’だけ上方で、順方向及び逆
方向に移動するにしたがって、ノズルにより生成された
画像は、図１７に示されるように、理想状態から逸脱す
る。図１７は、速度と印刷画像に対するプラテン湾曲の
作用に起因するオフセットを示している。速い速度Ｖ2
では、理想状態からのオフセットが大きくなる。図３に
おいて１５４で示されているように、媒体が湾曲したプ
ラテンにより支持されているときには、図１８に図示さ
れているように、高さの差Δが存在する。図１８は、湾
曲したプラテン１５４の上方のノズル１０２の拡大側面
図である。プラテンの湾曲に起因する高さの変動は、イ
ンクが媒体に到達するまでの遅延時間を増加させる。こ
れは、点線が理想的な画像の形状と位置を表している図
１７の（ｄ）に図示されているように、ラインの曲がり
となって現れる。
【００３５】本発明は、以下に検討するように、速度及
び湾曲に起因するオフセットを補正する。速度に起因す
るオフセットは、各方向において三つの異なった速度で
単一のカートリッジ（たとえば、黒のカートリッジ１０
２）から画像を印刷することにより最初に補正される。
これは、図５のテスト・パターン４０の双方向パターン
４０４において４３０−４４０（偶数のみ）で図示され
ている。双方向パターン４０４は、各ペンに水平方向に
間隔が空いた複数の垂直線を印刷させることにより生成
される。上記したように、バーの厚みはその間隔に等し
く、また、位相板２３０の中の透明な開口の幅とその間
隔に等しい。
【００３６】最初に、第１のセクション４３０が最低速
度で、たとえば、１３．３３インチ／秒（ｉｐｓ）で右
から左へ印刷される。次に、第２のセクション４３２が
同じ速度で左から右に印刷される。次いで、第３のセク
ション４３４が、最高速度に次ぐ速度（１６．６７ｉｐ
ｓ）で右から左へ印刷され、第４のセクション４３６が
同じ速度で左から右に印刷される。最後に、最高速度、
たとえば、２６．６７ｉｐｓで第５のセクション４３８
が右から左へ印刷され、次いで、第６のセクション４４
０が同じ速度で左から右に印刷される。次に、パターン
４０４が走査され、各セクション毎の位相が上述した方
法で決定される。測定されたセクション間の位相差によ
り、図１７（ｅ）に図示されるように、速度に起因する
補正が可能となる。
【００３７】所定の速度における走査軸方向のオフセッ
トを補正するために、二つの移動方向に関連したパター
ンのセクションの間の位相の差が計算され、飛翔による
遅延時間の値Ｂの時間に変換される。各速度毎の遅延Ｂ
は、最小自乗適合線５１０を決定するために使用され
る。これは、図１９の遅延対速度のグラフに図示されて
いる。この最小自乗適合計算により、線の傾斜’ｍ’及
びＢ軸交差点’ＢO ’が判る。方程式は、Ｂ＝ｍＶC ＋
ＢO 〔１〕となる。但し、ｍは傾斜、ＶC は速度、そし
てＢO はＢ軸交差点を表す定数である。速度ＶC が与え
られ、傾斜ｍと定数ＢO が既知であれば、オフセットを
補正するために必要な遅延Ｂの計算を行うことができ
る。湾曲の補正は、付加的な遅延（たとえば、２５％す
なわち１．２５×Ｂ）を加えることにより実現すること
ができる。図１７（ｆ）に図示されているように、これ
はセグメントの湾曲した尾部を結合する作用を有してお
り、一般の観察者の裸眼に対して湾曲が識別されにくい
画像を生成することができる。
【００３８】〔媒体軸におけるペンのオフセット及びペ
ン間のペンのオフセットの補正〕画像の位置ずれが引き
起こされる他の原因は、ローラすなわちプラテン１５４
上の用紙の滑りである。本発明の教示にしたがって、用
紙すなわち媒体の滑りの補正は、図５のテスト・パター
ン４０の媒体軸テスト・パターン４０８を最初に印刷す
ることにより実現される。上記したように、バーの厚み
はその間隔に等しく、また、位相板２３０の中の透明な
開口の幅とその間隔に等しい。テスト・パターン４０８
は、垂直方向に間隔が空いた水平バー１−５の五つの列
を含んでいる。各列の第１行は、キャリッジ・アセンブ
リ１００をキャリッジ軸において走査させ一つのカート
リッジ（たとえば、シアン・インクを含むカートリッ
ジ）で印刷させることにより生成される。このように、
各列は、シアン色のバーの第１行を有している。第２行
においては、シアン・カートリッジ１０８が第１及び第
５列の第２行において付勢されることを除いて、各列に
おいて異なった色のカートリッジが付勢される。最後
に、シアン・カートリッジが、パターン４０８の各列の
第３のために付勢される。媒体軸ペン整列は、媒体軸に
沿ってセンサ・モジュール２００でパターン４０８を、
１列づつ走査して、上述したように位相データＰijを計
算することにより実現される。ここで、ｉは行を示し、
ｊは列を示す。位相データは、以下に示されるように、
マトリックス内に蓄積される。
【００３９】
【数１】
【００４０】理想的には、Ｐ11＝Ｐ31である。このよう
に、第１行の位相と第３行の位相とを比較することによ
り、用紙の滑り、すなわち、所定距離にわたる一つのペ
ンにおける「さまよい（ｗａｌｋ）」を検出して、上述
した方法で補正することができる。
【００４１】各色の間の画像の位置決めは、以下に示す
方法で計算される。 Ｐm/c ＝（Ｐ22−Ｐ12）−１／２（Ｐ32−Ｐ12） 〔３〕 Ｐy/c ＝（Ｐ23−Ｐ13）−１／２（Ｐ33−Ｐ13） 〔４〕 Ｐk/c ＝（Ｐ24−Ｐ14）−１／２（Ｐ34−Ｐ14） 〔５〕 ここで、Ｐm/c は、シアン・ペン１０８とマゼンタ・ペ
ン１０６との間の媒体軸におけるペンのオフセットを表
し、Ｐy/c は、シアン・ペン１０８とイエロー・ペン１
０４との間の媒体軸におけるペンのオフセットを表し、
Ｐk/c は、シアン・ペン１０８と黒ペン１０２との間の
媒体軸におけるペンのオフセットを表す。
【００４２】各ペンの間の媒体軸におけるペンのオフセ
ットは、或るノズルを選択して付勢することにより補正
される。図１６においては、たとえば、すべてのペンに
ついて最初に５番目から１００番目までのノズルを付勢
することができる。位相差の計算の結果として、第２の
ペン１０４の３番目から９８番目までのノズル、第３の
ペン１０６の１番目から９６番目までのノズル、そし
て、第４のペン１０８の７番目から１０２番目までのノ
ズルを付勢することが必要となる。
【００４３】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。
【実施例１】インクジェット・プリントヘッドからのイ
ンクの液滴の飛翔遅延時間を補正するための装置であっ
て、前記プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度
で走査するための第１の移動手段と、前記プリントヘッ
ドにより液滴を媒体上に放出させるためのインクジェッ
ト・タイミング信号に応答して、前記プリントヘッドが
前記第１の軸に沿って走査されるのにしたがって、テス
ト・パターンを媒体上に生成する制御手段と、前記テス
ト・パターンを光学的に検出し、それに応じて飛翔時間
に依存の位相信号を提供するセンサ手段と、前記位相信
号に応答して前記第１の速度における飛翔遅延時間が補
正されたインクジェット・タイミング信号を提供するプ
ロセッサ手段とを含んでいる装置。
【実施例２】前記テスト・パターンが、水平方向に間隔
が空いた複数の垂直バーを含んでいる実施例１に記載の
装置。
【実施例３】前記センサ手段が、光検出器に対して光学
的に整列した位相板を有しているセンサ・モジュールを
含んでいる実施例２に記載の装置。
【実施例４】前記位相板が、水平方向に間隔が空いた複
数のアパーチャを含んでいる実施例３に記載の装置。
【実施例５】前記アパーチャの間隔が、前記バーの間隔
に等しい実施例４に記載の装置。
【実施例６】前記プロセッサ手段が、前記光検出器によ
り検出された信号の周波数を決定し、これに応じた信号
を提供するための手段を含んでいる実施例５に記載の装
置。
【実施例７】前記プロセッサ手段が、前記検出された信
号の前記周波数と前記テスト・パターンの空間周波数を
比較し、これに応答して前記飛翔遅延が補正されたイン
クジェット・タイミング信号を提供するための手段を含
んでいる実施例６に記載の装置。
【実施例８】前記プロセッサ手段が、更に、付加的な遅
延を前記補正されたタイミング信号に加えて湾曲を補正
するための手段を含んでいる実施例１に記載の装置。
【実施例９】前記付加的な遅延が、２５パーセントであ
る実施例８に記載の装置。
【実施例１０】インクジェット・プリントヘッドからの
インクの液滴の飛翔遅延時間を補正するための方法であ
って、前記プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速
度で走査するステップと、インクジェット・タイミング
信号に応答して前記プリントヘッドにより液滴を媒体上
に放出させ、前記プリントヘッドが前記第１の軸に沿っ
て走査されるのにしたがって、テスト・パターンを媒体
上に生成するステップと、前記テスト・パターンを光学
的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を
提供するステップと、前記位相信号に応答して前記第１
の速度における飛翔遅延時間が補正されたインクジェッ
ト・タイミング信号を提供するステップとを含む方法。
【実施例１１】更に、付加的な遅延を前記補正されたタ
イミングに加えて湾曲を補正するためのステップを含ん
でいる実施例１０に記載の方法。
【実施例１２】前記付加的な遅延が、２５パーセントで
ある実施例１１に記載の方法。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、インクジェット・プリンタ／プロッタにおい
て、精密な画像の位置決めを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示を取り入れた熱インクジェット大
型フォーマット・プリンタ／プロッタの斜視図である。
【図２】本発明のプリンタ／プロッタのキャリッジ・ア
センブリ、キャリッジ位置決め機構、及び用紙位置決め
機構の斜視図である。
【図３】本発明のプリンタにおいて使用される媒体位置
決めシステムを単純化して表した斜視図である。
【図４】センサ・モジュールを示す本発明のキャリッジ
・アセンブリの右底部から見た斜視図である。
【図５】本発明の教示に従ってペン整列を行うために使
用されるテスト・パターンの拡大図である。
【図６ａ】本発明のシステムにおいて使用されるセンサ
・モジュールの右前方から見た斜視図である。
【図６ｂ】本発明のシステムにおいて使用されるセンサ
・モジュールの右後方から見た斜視図である。
【図６ｃ】外部ハウジングと内部アセンブリを明らかに
するために部分的に分解されたセンサ・モジュールの右
後方から見た斜視図である。
【図６ｄ】部分的に分解された本発明のセンサ・モジュ
ールの内部アセンブリを右後方から見た斜視図である。
【図６ｅ】分解された本発明のセンサ・モジュールの光
学部品ホルダを右後方から見た斜視図である。
【図７】本発明のセンサ・モジュールの光学部品の概略
図である。
【図８ａ】本発明のセンサ・モジュールの位相板の平面
図である。
【図８ｂ】本発明の整列システムにおいて使用されるテ
スト・パターンのキャリッジ軸パターンの図である。
【図８ｃ】本発明の整列システムにおいて使用されるテ
スト・パターンの媒体軸パターンの図である。
【図９】キャリッジの走査軸に沿った移動における媒体
上に位置決めされた第１、第２、第３及び第４のインク
ジェット・カートリッジの正面図である。
【図１０】本発明の整列システムにおいて使用される電
子回路のブロック図である。
【図１１】キャリッジ位置エンコーダと媒体位置エンコ
ーダの出力を示す図である。
【図１２】本発明のサンプル・パルス発生器回路により
生成されるサンプル・パルスの図である。
【図１３】本発明のセンサ・モジュールの出力の図であ
る。
【図１４】増幅及びフィルタリング後に本発明のセンサ
・モジュールの出力がどのように現れるかを示す図であ
る。
【図１５】増幅及びフィルタリング回路の出力がどのよ
うにサンプリングされて、本発明のスレーブ・マイクロ
プロセッサへの入力であるデータを提供するかを示す図
である。
【図１６】ペン・カートリッジのそれぞれの熱インクジ
ェット・ノズルの拡大底面図である。
【図１７】速度とプラテンの湾曲の影響による印刷画像
に対するオフセットを示す図である。
【図１８】湾曲したプラテンの上方のノズルの拡大側面
図である。
【図１９】本発明の図示された熱インクジェット・プリ
ンタにおける印刷画像遅延（Ｂ）対キャリッジ速度の図
である。
【符号の説明】
４０：テスト・パターン ４０２：第１のパターン ４０４，４０６：キャリッジ軸パターン ４０８：媒体軸パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイス・イー・コブス アメリカ合衆国カリフォルニア州 サン ディエゴ、モンローアヴェニュー 3565 (56)参考文献 特開 平４−28548（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−340065（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−1725（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/125 B41J 2/21

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インクジェット・プリントヘッドからのイ
    ンクが放出された時刻から液滴が媒体に衝突する時刻ま
    での飛翔による遅延時間を補正して、該プリントヘッド
    の移動と該プリントヘッドから該媒体までの高さとによ
    って画像に生じる位置ずれを補正するための装置であっ
    て、 前記プリントヘッドを軸に沿って走査するための走査手
    段と、前記 プリントヘッドが前記軸に沿って走査される際に、
    飛翔時間情報を得ることのできるテスト・パターンを媒
    体上に生成するために前記プリントヘッドによりインク
    を媒体上に放出させる、インクジェット・タイミング信
    号に応答する制御回路と、 前記テスト・パターンを光学的に検出し、前記テスト・
    パターンに応答することによって該飛翔時間に依存する
    ものとなる位相信号を提供するセンサと、 前記位相信号に応答して、前記遅延時間を補正するイン
    クジェット・タイミング信号を提供するプロセッサと を備えて成り、 前記走査手段は、前記プリントヘッドを前記軸に沿って
    両方向に走査するものであり、 前記制御回路は、前記走査手段を制御して、前記テスト
    ・パターンの第１の部分を前記プリントヘッドによって
    ある速度により前方方向に印刷し、前記テスト・パター
    ンの第２の部分を前記プリントヘッドによって該速度に
    より逆方向に印刷するものであり、前記センサは、前記第１の部分と前記第２の部分におい
    て印刷した二つの画像に生じた位置ずれを光学的に検出
    し、前記二つの画像にそれぞれ応答する二つの位相信号
    を出力するものであり、 前記プロセッサは、前記センサからの前記二つの位相信
    号に基づいて、該速度における前記二つの位相信号の差
    を算出して、前記インクジェット・タイミング信号を補
    正することにより前記遅延を補正するものである、 装置。
  2. 【請求項２】 前記テスト・パターンが、水平方向に間
    隔が空いた複数の垂直バーを含んでいる、請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 前記テスト・パターンにおける異なる部
    分が、異なる速度で印刷され、前記異なる速度のそれぞ
    れに基づいて前記遅延を補正する、請求項１または２に
    記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記センサが、光検出器に対して光学的
    に整列した位相板を有している、請求項１乃至３のいず
    れかに記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記位相板が、水平方向に間隔が空いた
    複数のアパーチャを有している、請求項４に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 前記アパーチャの間隔が、前記バーの間
    隔に等しい、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記プロセッサが、前記光検出器により
    検出された信号の周波数を決定し、それに応答して信号
    を提供するようプログラムされている、請求項４、５、
    または６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記プロセッサが、前記検出された信号
    の前記周波数を前記テスト・パターンの空間周波数と比
    較し、それに応答して、前記飛翔による遅延時間が補正
    されたインクジェット・タイミング信号を提供するよう
    プログラムされている、請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記プロセッサが、付加的な遅延を前記
    補正されたタイミング信号に加えて湾曲を補正する、請
    求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
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