JP4999505B2 - 画像形成装置、着弾位置ずれ補正方法 - Google Patents
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Description
液滴を吐出する記録ヘッドを備えて搬送される被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
撥水性を有する撥水性部材上に、独立した複数の液滴で構成される基準パターンと、この基準パターンとは異なる吐出条件で吐出された独立した複数の液滴で構成される被測定パターンとを、前記記録ヘッドの走査方向に並べて形成させるパターン形成手段と、
前記撥水性部材上に光を照射する発光手段及び前記撥水性部材上からの正反射光を受光する受光手段を含む読取り手段と、
前記読取り手段の読取り結果に基づいて前記各パターン間の距離を測定して、この測定結果に基づいて前記記録ヘッドの液滴吐出タイミングを補正する補正手段と、を備え、
前記各パターンを構成する前記独立した複数の液滴の外表面が丸みを帯びた状態で前記読取り手段の前記発光手段から光を照射して、
前記撥水性部材の表面の内の前記各パターンが形成されていない領域で前記照射された光を正反射させ、前記各パターンを形成した領域では前記独立した複数の液滴の丸みを帯びた外表面で前記照射された光を拡散反射させ、
前記読取り手段の前記受光手段で前記正反射される光を受光して前記拡散反射領域となる各パターンを読取り、
前記補正手段は、
前記基準パターンと前記被測定パターンとを順次形成して前記読取り手段で前記各パターンを読取ったときの前記読取り手段の出力電圧を閾値と比較する手段と、
前記出力電圧の前記閾値近傍の傾斜部を検出して回帰曲線を算出する手段と、
前記基準パターン及び前記被測定パターンについて前記回帰曲線と前記閾値との交点を算出する手段と、
前記基準パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出する手段と、
前記被測定パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出する手段と、
前記算出された2つの中間点の距離を算出する手段と、を備えている
構成とした。
この制御部300は、CPU301と、CPU301が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM302と、画像データ等を一時格納するRAM303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不揮発性メモリ(NVRAM)304と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行な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ASIC305とを含む、この装置全体の制御を司るとともに本発明に係る調整パターンの形成、調整パターンの検出、着弾位置調整(補正)などに関わる制御を司る主制御部310を備えている。
まず、本発明における着弾位置検出(パターン検出)の原理について説明する。液滴(以下「インク滴」とする。)に対して光を照射したときに液滴からの光が拡散する様子について図10を参照して説明する。
図10に示すように、被着弾部材600に着弾したインク滴500(着弾状態ではインク滴は半球状となる。)に対して入射光601が当たると、インク滴500が丸みを帯びた光沢表面であるため、大部分は拡散反射光602となり正反射光603として検出されるものは僅かとなる。しかしながら、図11に示すように、インク滴500は時間経過とともに乾燥するため表面から光沢が失われ、更に半球形状から徐々に平らになってくるため、正反射光603が生じる範囲及び割合が拡散反射光602に対して相対的に多くなる。したがって、正反射光603を受光素子403で受光するとき、図12に示すように、時間の経過と共にセンサ出力電圧は低下し、時間の経過共に検知精度が低下することになる。
搬送ベルト31の表面(ベルト表面)は光沢を帯びており、発光素子401からの光が照射された場合に正反射光を返し易いものとする。このため、図13(b)で、インク滴500が着弾していない搬送ベルト31面の領域では、発光素子401からの入射光601はベルト面にて殆んど正反射されることから正反射光603の量が多くなり、同図(a)に示すように、正反射光603を受光する受光素子403の出力(センサ出力電圧)が相対的に大きくなる。
電子写真方式におけるトナーは被付着部材に付着した状態でも形状が保持されるため、図15に示すように、被付着部材610上に調整パターンを構成するトナー611が重なるように形成した場合であっても、トナー付着面における正反射光の量は被付着部材610における正反射光の量に対して少なくなる(小さくなる)ので、正反射光を受光する受光手段の出力によって調整パターンを検出することができる。
図16に示す第1例において、図16(a)に示すように搬送ベルト31上に、例えば記録ヘッド24k1によってライン状のパターン400k1(これを基準パターンとする。)を形成し、記録ヘッド24k2によってライン状のパターン400k2(これを「非測定パターン」とする。)を形成する。そして、これをセンサ走査方向(キャリッジ主走査方向)にパターン読取りセンサ401で走査することにより、パターン読取りセンサ401の受光素子403の出力結果から、同図(b)に示すように、パターン400k1、400k2で立ち下がるセンサ出力電圧Soが得られる。
図19に示す第1例は、複数の液滴500が1滴ずつ独立して格子状に配列されている例である。
先ず、調整パターン400からの反射光に占める拡散反射光の割合は一定とする。つまり、前述した図13の中央部分に示すインク滴着弾状態のように、調整パターン400からの反射光の散乱状態が一様となるように液滴500を着弾させる。これにより、処理アルゴリズムにかけるセンサ出力電圧(検出電位)の高い再現性が得られ、高精度の調整パターン400(液滴着弾位置)を高精度に検出して精度の高い液滴着弾位置ずれ調整を行うことができる。
パターン乱反射率とは、前述した図23に示すように、パターン読取りセンサ401による検出範囲(検出領域)内で乱反射する部分(拡散光を発生させる部分)の割合を意味する。つまり、パターン乱反射率=乱反射部分面積の総和/検出範囲面積で算出される値とする。
調整パターン400は、図27に示すように、基準パターン400P1と、この基準パターンP1とは異なる吐出条件で形成された被測定パターン400P2とを、各1本ずつ記録ヘッド24の走査方向に重ねることなく並列させて形成して配置し、前述したように、基準パターン400P1と被測定パターン400P2との距離を測定(算出)する。なお、記録ヘッド24による基準パターン印字走査方向とパターン読取りセンサ401によるセンサ走査方向は一致してもしなくてもよい。また、被測定パターン印字走査方向と基準パターン印字走査方向も一致してもしなくてもよい。この基準パターン1つと被測定パターン1つを組み合わせたものが調整パターン400の最小単位となる。
黒インクを使用する記録ヘッド24k1、24k2の維持回復を行う(K1又はK2)クリーニング実施完了、装置が所定時間放置されたときに行う放置後クリーニング実施完了、環境温度の温度変化量が所定以上のときにこの液滴着弾位置ずれ調整処理を開始する。
2…画像形成部
3…副走査搬送部
4…給紙部
5…用紙(被記録媒体)
6…排紙搬送部
8…排紙トレイ
7…画像読取部
23…キャリッジ
24…記録ヘッド
27…主走査モータ
31…搬送ベルト
32…搬送ローラ
131…副走査モータ
330…シート材検知センサ(シート材検出手段)
400…調整パターン(調整パターン)
401、401A、401B…読取りセンサ(読取り手段)
402…発光素子
403…受光素子
500…液滴(インク滴)
501…調整パターン形成/読取り制御手段
502…液滴吐出制御手段
503…着弾位置ずれ量演算手段
504…吐出タイミング補正量演算手段
505…着弾位置補正手段
Claims (8)
- 液滴を吐出する記録ヘッドを備えて搬送される被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
撥水性を有する撥水性部材上に、独立した複数の液滴で構成される基準パターンと、この基準パターンとは異なる吐出条件で吐出された独立した複数の液滴で構成される被測定パターンとを、前記記録ヘッドの走査方向に並べて形成させるパターン形成手段と、
前記撥水性部材上に光を照射する発光手段及び前記撥水性部材上からの正反射光を受光する受光手段を含む読取り手段と、
前記読取り手段の読取り結果に基づいて前記各パターン間の距離を測定して、この測定結果に基づいて前記記録ヘッドの液滴吐出タイミングを補正する補正手段と、を備え、
前記各パターンを構成する前記独立した複数の液滴の外表面が丸みを帯びた状態で前記読取り手段の前記発光手段から光を照射して、
前記撥水性部材の表面の内の前記各パターンが形成されていない領域で前記照射された光を正反射させ、前記各パターンを形成した領域では前記独立した複数の液滴の丸みを帯びた外表面で前記照射された光を拡散反射させて、
前記読取り手段の前記受光手段で前記正反射される光を受光して前記拡散反射領域となる各パターンを読取り、
前記補正手段は、
前記基準パターンと前記被測定パターンとを順次形成して前記読取り手段で前記各パターンを読取ったときの前記読取り手段の出力電圧を閾値と比較する手段と、
前記出力電圧の前記閾値近傍の傾斜部を検出して回帰曲線を算出する手段と、
前記基準パターン及び前記被測定パターンについて前記回帰曲線と前記閾値との交点を算出する手段と、
前記基準パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出する手段と、
前記被測定パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出する手段と、
前記算出された2つの中間点の距離を算出する手段と、を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。 - 液滴を吐出する記録ヘッドを備えて搬送される被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
撥水性を有する撥水性部材上に、独立した複数の液滴で構成される基準パターンと、この基準パターンとは異なる吐出条件で吐出された独立した複数の液滴で構成される被測定パターンとを、前記記録ヘッドの走査方向に並べて形成させるパターン形成手段と、
前記撥水性部材上に光を照射する発光手段及び前記撥水性部材上からの正反射光を受光する受光手段を含む読取り手段と、
前記読取り手段の読取り結果に基づいて前記各パターン間の距離を測定して、この測定結果に基づいて前記記録ヘッドの液滴吐出タイミングを補正する補正手段と、を備え、
前記各パターンを構成する前記独立した複数の液滴の外表面が丸みを帯びた状態で前記読取り手段の前記発光手段から光を照射して、
前記撥水性部材の表面の内の前記各パターンが形成されていない領域で前記照射された光を正反射させ、前記各パターンを形成した領域では前記独立した複数の液滴の丸みを帯びた外表面で前記照射された光を拡散反射させて、
前記読取り手段の前記受光手段で前記正反射される光を受光して前記拡散反射領域となる各パターンを読取り、
前記撥水性部材が搬送ベルトであり、
前記搬送ベルトから前記被記録媒体を分離する分離爪を有し、
前記パターン形成手段は、前記搬送ベルトの被記録媒体搬送方向と直交する方向における前記分離爪が接触しない領域に前記各パターンを形成する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記各パターンを構成する液滴の外表面が丸みを帯びた状態で前記読取り手段の前記発光手段から光を照射するとき、前記液滴は、前記丸みを帯びた外表面の頂部では前記照射された光を正反射する状態にあ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。
- 前記撥水性部材の表面は光沢を帯びており、
前記撥水性部材上に着弾した前記液滴は前記丸みを帯びた状態で光沢を帯び、前記丸みを帯びた状態から平らな状態になることで光沢が失われる
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記各パターンは、前記丸みを帯びた状態の表面が独立した状態の複数の前記液滴が配列され、
前記独立した複数の液滴が配列されている領域全域に対応する前記読取り手段の出力は、前記各パターンが形成されていない領域に対応する前記読取り手段の出力と異なる
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記補正を複数回行うとき、前記パターン形成手段によって前記パターンを構成する前記液滴を前記撥水性部材上に着弾させた後、前記読取り手段で前記パターンを読取るまでの時間は同じであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記記録ヘッド及び前記読取り手段は、前記被記録媒体の搬送方向と直交する方向に移動走査されるキャリッジに搭載され、
前記キャリッジを移動させて前記パターン形成手段にて前記記録ヘッドから前記液滴を吐出させて前記各パターンを形成するときの、前記キャリッジの移動方向において前記記録ヘッドの後方になる前記キャリッジの側面に前記読取り手段が設けられ、
前記各パターンを形成した直後に前記読取り手段で前記各パターンを順次読取る
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。 - 記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を補正する方法であって、
撥水性を有する撥水性部材上に、独立した複数の液滴で構成される基準パターンと、この基準パターンとは異なる吐出条件で吐出された独立した複数の液滴で構成される被測定パターンとを、前記記録ヘッドの走査方向に並べて形成する工程と、
前記撥水性部材上に光を照射して、前記撥水性部材上からの正反射光を受光して前記各パターンを読み取る工程と、
前記読取り結果に基づいて前記各パターン間の距離を測定し、この測定結果に基づいて前記記録ヘッドの液滴吐出タイミングを補正する工程と、を行い、
前記各パターンを構成する前記独立した複数の液滴の外表面が丸みを帯びた状態で光を照射して、
前記撥水性部材の表面の内の前記各パターンが形成されていない領域で前記照射された光を正反射させ、前記各パターンを形成した領域では前記独立した複数の液滴の丸みを帯びた外表面で前記照射された光を拡散反射させ、
前記正反射される光を受光して前記拡散反射領域となる各パターンを読取り、
前記補正する工程では、
前記基準パターンと前記被測定パターンとを順次形成して前記読取り手段で前記各パターンを読取ったときの前記読取り手段の出力電圧を閾値と比較し、
前記出力電圧の前記閾値近傍の傾斜部を検出して回帰曲線を算出し、
前記基準パターン及び前記被測定パターンについて前記回帰曲線と前記閾値との交点を算出し、
前記基準パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出し、
前記被測定パターンに対応する前記回帰曲線と前記閾値との2つの交点の中間点を算出して、
前記算出された2つの中間点の距離を算出する
ことを特徴とする液滴着弾位置ずれ補正方法。
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