JP5107735B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液滴を吐出する記録ヘッドを備える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インクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰ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、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「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、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る。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、液滴を重ねて画像を形成するために用紙上に高精度に液滴を着弾させる必要がある。しかしながら、製造時には高精度に位置決めされた記録ヘッドの位置が経時的に変化したり、また、故障などで記録ヘッドが交換されたときにヘッド位置が変化したりする。このように記録ヘッドの取り付け状態（実装状態）が変化すると、液滴の着弾位置ずれが生じて画像品質が劣化することになる。

従来、着弾位置ずれの補正に関しては、例えば、特許文献１に記載されているように、インク滴の着弾によって記録紙表面に形成されたテストパターンを光学的に読み取り可能な画像検出センサを記録ヘッドに設け、ノズル開口から記録紙表面までのプラテンギャップを示すギャップ情報をギャップ検出センサからの検出信号に基づき取得するようにし、画像検出センサからの読取情報に基づき、位置補正情報をプラテンギャップ毎に取得すると共に、取得した位置補正情報を補正情報記憶素子に記憶し、ギャップ情報に基づいて位置補正情報を取得して、取得した位置補正情報に応じてインク滴の吐出タイミングを調整するものがある。
特開２００４―３１４３６１号公報

また、特許文献２に記載されているように、ノズル面に対し、上下方向の位置をそれぞれ測定する位置測定手段と、位置測定手段に対し液滴吐出ヘッドを移動させるギャップ測定系移動機構と、滴吐出ヘッドをワークに対して上下方向に移動させてワークギャップを微調整する昇降手段と、位置測定手段による測定結果に基づいて、昇降手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、位置測定手段による複数の測定結果の最も近い位置とワークの表面との離間距離が設定したワークギャップとなるように昇降手段を制御するようにしたギャップ調整装置を備えたものがある。
特開２００５―３１１４４号公報

また、特許文献３に記載されているように、搬送ベルトの一部（ヘッドユニットの配設位置以外）にヘッドユニットと搬送ベルトの間のギャップを検出するギャップセンサを設けて、搬送ベルトや記録用紙に起こり得る凹凸に応じて、記録ヘッドのノズルからの吐出タイミングを補正するものがある。
特開２００６―２６４０７４号公報

また、特許文献４に記載されているように、あらかじめキャリッジを駆動する速度プロフィールごとにノズル位置ずれ量を実測してデータテーブルに記録しておき、印刷時には各印刷タイミングのキャリッジ位置におけるノズル位置ずれ量をデータテーブルから読み出し、これと各インク吐出位置でのキャリッジ速度から印刷タイミングのずれを計算し、印刷タイミングを補正するものがある。
特開２００３−６２９８５号公報

なお、光学センサを用いて各種の検知を行うものとして、特許文献５に記載されているように、検知対象面、及び検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置された正反射光、拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知した結果得られる階調パターンの正反射光出力電圧と拡散反射光出力電圧の、正反射光出力より抽出した正反射成分の地肌部の正反射成分との相対出力比に、検知対象面の拡散反射光出力電圧ないしは上記光学的検知手段の発光手段消灯時の拡散反射光出力値との差分より得られる拡散反射光出力電圧増分を乗じた値を、拡散反射光出力電圧ないし拡散反射光出力電圧増分より引くことにより、拡散反射光出力変換値を求め、この拡散光出力変換値を中付着領域における付着量との関係において多項式近似化する付着量変換方法が知られている。
特開２００６−１７８３９６号公報

しかしながら、特許文献１ないし４に記載のものでは、記録ヘッドの取り付け位置の変化そのものを検出することができないので、着弾位置ずれが記録ヘッドの取り付け位置の変化によって生じたものであるかを検出できない。

また、特許文献２に記載のものでは、ノズル面と対向する側に光学式の位置測定手段（センサ）の配置が必要となり、実際に印字する面とのギャップが測定できないし、鉛直下方向からのレーザー光センサによる測定はインクミストなどによる測定不良のおそれがある。また、特許文献３に記載のものでは、主走査方向のギャップ偏差を広範囲に検出するには、紙搬送上流にセンサを多数配置する必要があるためにコストが高くなり、また、ヘッド位置のギャップを測定してはいないためにキャリッジの移動中にギャップが変動するおそれがある。

また、特許文献４に記載のものは、キャリッジ駆動速度の数だけ速度プロフィールを測定し、記録する必要があり、また全ての印刷データにてノズル位置ずれ量をデータテーブルから読み出し、補正するには高スペックなエレキハード（プロセッサやメモリなど）が必要となりコストが高くなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、記録ヘッドの傾きを精度よく検出し、画像品質の劣化を低減できるようにす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、
液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドが搭載され、ノズル配列方向と直交する方向に走査されるキャリッジと、
前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する、撥液性を有する搬送ベルトと、
前記キャリッジを停止させた状態で、前記搬送ベルト上に、前記記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成する手段と、
前記搬送ベルト上に光を照射する発光手段及び前記搬送ベルト上からの正反射光を受光する受光手段を有し、前記搬送ベルト上に形成された前記印字パターンを読取る読取り手段と、
前記読取り手段の読み取り結果から前記印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定する手段と、
前記印字位置の測定結果に基づいて前記記録ヘッドの傾きを検出する手段と、を備え、
前記印字パターンを形成する手段で、各々独立した複数の液滴で構成される前記印字パターンを形成し、
前記読取り手段は、
前記印字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、前記丸みを帯びた外表面では照射された光が拡散反射される状態で前記発光手段から光を照射し、
前記搬送ベルトの表面の内の前記印字パターンが形成されていない領域で前記照射された光が正反射され、前記印字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が拡散反射されることで、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前記印字パターンを読取る
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルが用紙幅相当分配列されたライン型記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する、撥液性を有する搬送ベルトと、
前記搬送ベルト上に、前記記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成する手段と、
前記搬送ベルト上に光を照射する発光手段及び前記搬送ベルト上からの正反射光を受光する受光手段を有し、前記搬送ベルト上に形成された前記印字パターンを読取る読取り手段と、
前記読取り手段の読み取り結果から前記印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定する手段と、
前記印字位置の測定結果に基づいて前記記録ヘッドの傾きを検出する手段と、を備え、
前記印字パターンを形成する手段で、各々独立した複数の液滴で構成される前記印字パターンを形成し、
前記読取り手段は、
前記印字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、前記丸みを帯びた外表面では照射された光が拡散反射される状態で前記発光手段から光を照射し、
前記搬送ベルトの表面の内の前記印字パターンが形成されていない領域で前記照射された光が正反射され、前記印字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が拡散反射されることで、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前記印字パターンを読取る
構成とした。

本発明によれば、記録ヘッドの傾きを精度よく検出することができ、例えば着弾位置ズレを補正するなどして画像品質の劣化を低減するようにできる。

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。本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２は同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図、図３は同じく一部透過状態で示す側面説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１の内部（筺体内）に、用紙を搬送しながら画像を形成するための画像形成部（手段）２及び用紙を搬送するための副走査搬送部（手段）３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙カセットを含む給紙部（手段）４から用紙５を１枚ずつ給紙して、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出して所要の画像を形成（記録）した後、排紙搬送部（手段）７を通じて装置本体１の上面に形成した排紙トレイ８上に用紙５を排紙する。

また、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ８の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読取りを行い、走査された原稿画像がレンズ１９の後方に配置した画像読取り素子２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、ガイドロッド２１及び図示しないガイドレールでキャリッジ２３を片持ちで主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、前側板１０１Ｆと後側板１０１Ｒとの間に横架した主ガイド部材であるキャリッジガイド（ガイドロッド）２１と後ステー１０１Ｂ側に設けた従ガイド部材であるガイドステー２２で、キャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上には、それぞれブラック（Ｋ）インクを吐出する２個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２と、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ（色を区別しないとき及び総称するときは「記録ヘッド２４」という。）の計５個を搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行うシャトル型としている。

なお、記録ヘッド２４は、図４に示すように、液滴を吐出する複数のノズル２４１が配列されたノズル列２４２を有し、キャリッジ２３の主走査方向がノズル配列方向と直交する方向（用紙搬送方向：副走査方向）になるようにキャリッジ２３に搭載されている。

また、キャリッジ２３には各記録ヘッド２４に所要の色の記録液を供給するためにサブタンク２５を搭載している。一方、図１に示すように、装置本体１の前面からカートリッジ装着部２６Ａに、ブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した記録液カートリッジである各色のインクカートリッジ２６を着脱自在に装着でき、各色のインクカートリッジ２６から各色のサブタンク２５に図示しないチューブを介してインク（記録液）を補充供給する。なお、ブラックインクは１つのインクカートリッジ２６から２つのサブタンク２５に供給する構成としている。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って前側板１０１Ｆと後側板１０１Ｒとの間に、スリットを形成したリニアスケール１２８を張装し、キャリッジ２３にはリニアスケール１２８のスリットを検知する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２９を設け、これらのリニアスケール１２８とエンコーダセンサ１２９によってキャリッジ２３の移動及び位置（キャリッジ位置）を検知するリニアエンコーダを構成している。

また、キャリッジ２３の一側面には、本発明に係る印字パターンの読取りを行うための発光手段及び受光手段を含む反射型フォトセンサで構成した読取り手段（検知手段）である反射型フォトセンサからなる光学センサとしてのパターン読取りセンサ（以下、単に「読取りセンサ」という。）４０１を備え、この読取りセンサ４０１によって後述するように搬送ベルト３１上に形成された印字パターンを読み取る。

さらに、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（装置）１２１を配置している。この維持回復機構１２１は、５個の記録ヘッド２４の各ノズル面２４ａをキャッピングするキャップ部材である、１個の保湿用を兼ねた吸引用キャップ１２２ａと、４個の保湿用キャップ１２２ｂ〜１２２ｅと、記録ヘッド２４のノズル面２４ａをワイピングするためのワイピング部材であるワイパーブレード１２４と、空吐出を行うための空吐出受け１２５とが配置されている。また、キャリッジ２３の走査方向の他方側の非印字領域には、空吐出を行うための空吐出受け１２６を配置している。この空吐出受け１２６には開口１２７ａ〜１２７ｅを形成している。

副走査搬送部３は、図３にも示すように、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ３２とテンションローラである従動ローラ３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ３４と、搬送ベルト３１を画像形成部２の対向する領域でガイドするガイド部材３５と、保持部材１３６に回転自在に保持されて、用紙５を搬送ローラ３２に対向する位置で搬送ベルト３１に押し付ける加圧コロ３６、３７と、画像形成部２によって画像が形成された用紙５の上面側を押えるガイド板３８と、画像が形成された用紙５を搬送ベルト３１から分離するための分離爪３９とを備えている。

搬送ベルト３１は、ＤＣブラシレスモータを用いた副走査モータ１３１によって、タイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ３２が回転されることで用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト３１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）との２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の移動方向上流側から、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段とし搬送ベルト３１表面に当接する当接部材であるＰＥＴフィルムからなるマイラ（紙粉除去手段）１９１と、同じく搬送ベルト３１表面に当接するブラシ形状のクリーニングブラシ１９２と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１９３とを備えている

さらに、搬送ローラ３２の軸３２ａには高分解能のコードホール１３７を取り付け、このコードホイール１３７に形成したスリット１３７ａ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１３８を設けて、これらのコードホイール１３７とエンコーダセンサ１３８によってロータリエンコーダを構成している。

給紙部４は、装置本体１に抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する収容手段である給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３と、給紙される用紙５をレジストするレジストローラ対４４とを有している。

また、この給紙部４は、多数枚の用紙５を積載して収容するための手差しトレイ４６及び手差しトレイ４６から１枚ずつ用紙５を給紙するための手差しコロ４７と、装置本体１の下側にオプションで装着される給紙カセットや両面ユニットから給紙される用紙５を搬送するための縦搬送コロ４８を備えている。給紙コロ４２、レジストローラ４４、手差しコロ４７、縦搬送コロ４８などの副走査搬送部３へ用紙５を給送するための部材は図示しない電磁クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動手段）４９によって回転駆動される。

排紙搬送部７は、副走査搬送部３の分離爪３９で分離された用紙５を搬送する３個の搬送ローラ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ（区別しないときは「搬送ローラ７１」という。）及びこれに対向する拍車７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（同じく「拍車７２」という。）と、用紙５を反転してフェイスダウンで排紙トレイ８へ送り出すための反転ローラ対７７及び反転排紙ローラ対７８とを備えている。また、

また、１枚手差し給紙を行なうために、図１にも示すように、装置本体１の一側部側に、１枚手差し給紙トレイ１４１を装置本体１に対して開閉可能（開倒可能）に設け、１枚手差しを行なうときには１枚手差し給紙トレイ１４１を仮想線図示の位置に開倒する。この１枚手差し給紙トレイ１４１からの手差し給紙される用紙５は、ガイド板１１０の上面でガイドされてそのまま副走査搬送部３の搬送ローラ３２と加圧コロ３６との間に直線的に差し込むことができる。

一方、画像形成が行われた用紙５をフェイスアップでストレートに排紙するため、装置本体１の他側部側にストレート排紙トレイ１８１を開閉可能（開倒可能）に設けている。このストレート排紙トレイ１８１を開く（開倒）ことで、排紙搬送部７から送り出される用紙５を直線的にストレート排紙トレイ１８１に排紙することができる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５のブロック図を参照して説明する。
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印字パターンの形成、印字パターンの位置測定、記録ヘッドの傾き検出、その他着弾位置ずれ補正などに関わる制御を司る主制御部３１０を備えている。

また、この制御部３００は、ホスト側と主制御部３１０との間に介在して、データ、信号の送受を行なうための外部Ｉ／Ｆ３１１と、記録ヘッド２４を駆動制御するためのヘッドデータ生成配列変換用ＡＳＩＣなどで構成されるヘッドドライバ（実際には記録ヘッド２４側に設けられる。）を含むヘッド駆動制御部３１２と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２７を駆動するための主走査駆動部（モータドライバ）３１３と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査駆動部（モータドライバ）３１４と、給紙モータ４９を駆動するための給紙駆動部３１５と、排紙部７の各ローラを駆動する排紙モータ７９を駆動するための排紙駆動部３１６と、帯電ベルト３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部３１９と、その他図示しないが、維持回復機構１２１を駆動する維持回復モータを駆動するための回復系駆動部、両面ユニットが装着された場合に両面ユニットを駆動する両面駆動部、各種のソレノイド（ＳＯＬ）類を駆動するソレノイド類駆動部（ドライバ）と、電磁クラック類などを駆動するクラッチ駆動部と、画像読取部１１を制御するスキャナ制御部３２５とを備えている。

また、主制御部に３１０は、搬送ベルト３１の周囲の温度及び湿度（環境条件）を検出する環境センサ２３４などの各種検出信号を入力する。なお、主制御部３１０には、その他の図示しない各種センサの検出信号も入力されるが図示を省略している。また、主制御部３１０は、装置本体１に設けたテンキー、プリントスタートキーなどの各種キー及び各種表示器を含む操作／表示部３２７との間で必要なキー入力の取り込み、表示情報の出力を行なう。

また、この主制御部３１０には、前述したキャリッジ位置を検出するリニアエンコーダを構成するフォトセンサ（エンコーダセンサ）１２９からの出力信号が入力され、主制御部３１０は、この出力信号に基づいて主走査駆動部３１５を介して副走査モータ２７を駆動制御することでキャリッジ２３を主走査方向に往復移動させる。また、この主制御部３１０には、前述した搬送ベルト３１の移動量を検出するロータリエンコーダを構成するフォトセンサ（エンコーダセンサ）１３８からの出力信号（パルス）が入力され、主制御部３１０は、この出力信号に基づいて副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３１を駆動制御することで搬送ローラ３２を介して搬送ベルト３１を移動させる。

また、主制御部３１０は、搬送ベルト３１上に印字パターンを形成する処理を行い、形成した印字パターンに対し、キャリッジ２３に搭載した読取りセンサ４０１の発光手段を発光させる発光駆動制御を行うとともに、受光手段の出力信号を入力して印字パターンを読取り、この読取り結果から印字パターンの副走査方向（ノズル配列方向）の複数個所における主走査方向（ノズル配列方向と直交する方向）の印字位置を測定し、更にこの複数個所の印字位置の測定結果から記録ヘッド２３の傾きを検出し、傾きの検出結果に基づいて記録ヘッド２４の液滴吐出タイミングを着弾位置ずれがなくなるように補正する制御を行う。なお、この詳細については後述する。

さらに、主制御部３１０は、記録ヘッド２４の維持回復動作を行うときには、維持回復機構駆動部２３８を介して維持回復機構１２１の駆動用モータ２３９を駆動制御して、キャップ１２２の昇降、ブレード（ワイパ部材）１２４の昇降などを行う。

このように構成した画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明すると、搬送ベルト３１を駆動する搬送ローラ３２の回転量を検出して、この検出した回転量に応じて副走査モータ１３１を駆動制御するとともに、ＡＣバイアス供給部３１９から帯電ローラ３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加し、これによって、搬送ベルト３１には正と負の電荷が搬送ベルト３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト３１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そこで、用紙５が給紙部４から給紙されて、搬送ローラ３２と第１加圧コロ３６との間に送り込まれて、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト３１上へと送り込まれると、用紙５は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト３１上に吸着され、搬送ベルト３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト３１で用紙５を間歇的に搬送し、キャリッジ２３を主走査方向に移動しながら停止している用紙５上に記録ヘッド２４から記録液の液滴を吐出して画像を記録（印刷）し、印刷が行われる用紙５の先端側を分離爪３９で搬送ベルト３１から分離して排紙搬送部６に送り出し、排紙トレイ７に排出させる。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ２３は維持回復機構１２１側に移動されて、キャップ１２２で記録ヘッド２４のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、吸引及び保湿用キャップ１２２ａで記録ヘッド２４をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド２４のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１２４でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを空吐出受け１２５に向けて吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド２４の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置における記録ヘッドの傾き検出部及びび液滴着弾位置補正部に係わる部分について図６に示す機能ブロック図及び図７に示す説明図を参照して説明する。
まず、キャリッジ２３には、搬送ベルト３１上に形成される印字パターン４００を検知する読取り手段である読取りセンサ４０１が備えられている。この読取りセンサ４０１は、主走査方向と直交する方向に並ぶ、搬送ベルト３１上の印字パターン４００に対して発光する発光手段である発光素子４０２と、印字パターン４００からの正反射光を受光する受光手段である受光素子４０３とをホルダ４０４に保持してパッケージ化したものである。

なお、読取りセンサ４０１内での発光素子４０２及び受光素子４０３は、図２に示すように、キャリッジ２３の走査方向に対して直交する方向に配置している。これにより、キャリッジ２３の移動速度変動による検出結果への影響を低減することができる。また、発光素子４０２としてはＬＥＤなど赤外領域や可視光など比較的単純かつ安価な光源を用いることできる。また、光源のスポット径（検出範囲、検出領域）は高精度のレンズを使用せずに安価なレンズを使用するためにｍｍオーダーの検出範囲となっている。

印字パターン形成／読取り制御手段５０１は、搬送ベルト３１上に対して、キャリッジ２３を主走査方向に移動させて予め定めた主走査方向位置で停止させ、液滴吐出制御手段５０２を介して液滴吐出手段である記録ヘッド２４のノズル列２４２から液滴を吐出させて、当該位置に複数の独立した液滴５００で構成されるライン状の印字パターン４００を形成する。

また、印字パターン形成／読取り制御手段５０１は、キャリッジ３１を走査して搬送ベルト３１の一端部と搬送ベルト３１上に形成した印字パターン４００とを読取りセンサ４０１で読取る制御を行う。この読取り制御は、読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光駆動し、搬送ベルト３１の一端部より外側から搬送ベルト３１上に発光素子４０２からの出射光を照射させながら、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、少なくとも印字パターン４００を超える所要の位置まで主走査を行わせる。

これにより、読取りセンサ４０１は発光素子４０２からの射出光が照射されることで反射光が受光素子４０３に入射され、受光素子４０３から受光量に応じた検知信号が出力され、着弾位置補正手段５０５のヘッド傾き測定検出手段５０３に入力される。

このとき、印字パターン４００の用紙搬送方向（ノズル配列方向）上流側の端部と下流側の端部の２箇所を読取りセンサ４０１で走査して読み取らせることで、印字位置測定／ヘッド傾き検出手段５０３は読取りセンサ４０１の読取り結果からキャリッジ２３の主走査方向位置から印字パターン４００の両端部の主走査方向の各印字位置を測定し、各印字位置に基づいて記録ヘッド２４の主走査方向における傾き量（例えば一端部を基準とした他端部の主走査方向のずれ量）を検出する。

この印字位置測定／ヘッド傾き検出手段５０３で検出された記録ヘッド２４の傾きは吐出タイミング補正量演算手段５０４に与えられ、吐出タイミング補正量演算手段５０４は記録ヘッド２４の傾きに応じて液滴着弾位置ずれ量がなくなるように液滴吐出制御手段５０２が記録ヘッド２４を駆動するときの吐出タイミングの補正量を算出して、この算出した吐出タイミング補正量を液滴吐出制御手段５０２に設定する。これにより、液滴吐出制御手段５０２は、記録ヘッド２４を駆動するときに、補正量に基づいて吐出タイミングを補正した上で記録ヘッド２４を駆動するので、記録ヘッド２４の傾きによって生じる液滴着弾位置のずれが低減する。

ここで、印字パターン４００の形成とその検出原理について図８及び図９をも参照して説明する。
まず、図８（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１上に複数の独立したインク滴５００で印字パターン４００を形成する（着弾状態ではインク滴５００は半球状となる。）。ここで、１つのインク滴５００について、図１１にも示すように、発光素子４０２からの光が照射された場合、インク滴５００に入射光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。

この場合、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と、搬送ベルト３１上に形成された独立した複数のインク滴５００で構成される印字パターン４００を含めて読取りセンサ４０１の発光素子４０２から光を照射して走査した場合、半球状で光沢をもつインク滴５００表面にて光が拡散されるため印字パターン４００の部分では正反射光６０３の量が減少し、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Ｓｏ）が相対的に小さくなる。

したがって、この読取りセンサ４０１のセンサ出力電圧Ｓｏに基づいて搬送ベルト３１上に形成された印字パターン４００の位置を検出することができる。

これに対し、図９（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１上でインク滴が隣同士接触してつながってしまった場合、つながったインク滴５００の上面はフラット（平坦）になってしまうので、これにより正反射光６０３が増加し、同図（ａ）に示すように、センサ出力電圧Ｓｏは搬送ベルト３１面と略同様な出力値となってしまい、インク滴５００の位置を検出することが困難になる。なお、インク滴がくっついてしまった場合でも、つながったインク滴の端部では散乱光が発生するが、範囲が極めて限られるため、検出が困難であり、仮に検出しようとすると、受光素子４０３で見る面積（検出する領域）を絞り込まなければならず、搬送ベルト３１の表面の極わずかな傷やごみなどのノイズ要因に反応してしまうおそれが発生し、検出精度の低下や検出結果の信頼性が低下することになる。

なお、図１２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り、搬送ベルト３１の表面から反射光と区別がつかなくなる。したがって、正反射光６０３を受光素子４０３で受光するとき、図１３に示すように、時間の経過と共にセンサ出力電圧Ｓｏは搬送ベルト３１面からの反射光を受光したときの出力電圧に近づくことになり、時間の経過と共に検知精度が低下することになるので、印字パターン４００を形成した後インク滴５００が平坦になる前に印字パターン４００の検出を行うことが好ましい。

このように、インク滴からの正反射光を受光する受光手段からの出力の内の正反射光が減衰している部分を判別することによって、印字パターンを検出する（読み取る）ので、高精度に検出することができる。そして、この場合、印字パターン４００としては、読取りセンサ４０１の検出領域内で、独立した複数の液滴で構成されていることが好ましい。さらにいえば、インク滴は密集している（検出領域内で液滴の付着面積に対して液滴間の面積が小さい）ことが好ましい。

ここでは、液滴の特有の性質の上に立って、印字パターンを形成する部材として、撥水性を有する搬送ベルト上に、独立した複数の液滴で構成される印字パターンを形成することによって、印字パターンからの正反射光の受光量の変化で印字パターンを高精度に検出でき、その結果、記録ヘッドの傾きを高精度に検出することができるようになる。

次に、本発明に係る記録ヘッドの傾き検出について図１３以降を参照して説明する。
先ず、図１３に示すように、キャリッジ２３を搬送ベルト３１上の所定の位置に移動走査して、キャリッジ２３及び搬送ベルト３１を停止させた状態で、少なくとも記録ヘッド２４のノズル列の両端のノズルを使用して、ここでは、すべてのノズルを使用して、搬送ベルト３１上に液滴を吐出させることで印字パターン４００を形成する。この印字パターン４００は、図１４にＳ部を拡大して示すように、略独立した複数の液滴５００が規則的に並んで配置されることで形成されている。

そして、キャリッジ２３を走査して読取りセンサ４０１によって印字パターン４０１の一端部の主走査方向の位置（測定位置Ａ）を測定し、また他端部の主走査方向の位置（測定位置Ｂ）を測定する。これにより、測定位置Ａ（印字位置）と測定位置Ｂ（印字位置）の偏差及び方向によって記録ヘッド２４のノズル列２４２の主走査方向における傾きを検出することができる。なお、ここでは２箇所の印字位置に基づいて記録ヘッド２４の傾きを検出しているが、３箇所以上の印字位置を測定して傾きを検出することもできる。

具体的には、図１５（ａ）に示すようにキャリッジ２３を所定の位置に移動させ、同図（ｂ）に示すようにキャリッジ２３を停止した状態で記録ヘッド２４を駆動して搬送ベルト３１上に液滴５００を着弾させ、次に、同図（ｃ）に示すようにキャリッジ２３を所要量移動させて停止した状態で再度記録ヘッド２４を駆動して搬送ベルト３１上に液滴５００を着弾させ、更に同図（ｄ）に示すようにキャリッジ２３を所要量移動させて停止した状態で再度記録ヘッド２４を駆動して搬送ベルト３１上に液滴５００を着弾させることを繰り返して、独立した複数の液滴５００から構成される印字パターン４００を形成する。

このように、キャリッジ２３を停止させた状態で印字パターン４００の形成を行うことにより、キャリッジ２３の走査による印字ずれ量をキャンセルし、印字パターン４００の高精度な印字をおこなうことができる。このとき、キャリッジ移動→停止→印字→移動→停止→印字の繰り返しにより印字パターン４００を形成することにより、より高精度で印字を検出しやすい印字パターンの作成が可能になる。

また、印字パターン４００を読取って印字位置を測定するときには、図１６（ａ）に示すように、キャリッジ２３を走査して読取りセンサ４０１によって印字パターン４００の一端部の印字位置を検出して主走査方向位置を測定し、次に、同図（ｂ）に示すように、搬送ベルト３１を移動させて印字パターン４００の他端部を読取りセンサ４０１によって走査可能な位置に移動させた後、キャリッジ２３を走査して読取りセンサ４０１によって印字パターン４００の他端部の印字位置を検出して主走査方向位置を測定する。

このように、記録ヘッド２４のノズル列２４２の少なくとも両端部のノズル２４１を使用して印字パターン４０１を形成し、印字パターン４００の印字位置を読取り測定するときに、搬送ベルト３１をヘッド長（ノズル列の長さ分）だけ移動することにより、１つの読取りセンサ４０１によって印字パターン４０１の２箇所の印字位置の測定が可能になる。このとき、搬送ベルト３１の移動方向は、用紙搬送方向で両方向に移動可能とし、読み取りセンサ４０１の取り付け位置により方向を決定すればよい。

この場合、図１７に示すように、キャリッジ２３に用紙搬送方向で異なる位置に２つの読取りセンサ４０１Ａ、４０１Ｂを取付けることで、搬送ベルト３１を移動なしに、キャリッジ２３の１回の走査で印字パターン４００の両端部の印字位置の読取り測定を行うことができる。

このように、キャリッジを停止させた状態で、搬送ベルト上に、記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成し、搬送ベルト上に形成された印字パターンを読取る読取り手段の読み取り結果から印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定し、印字位置の測定結果に基づいて記録ヘッドの傾きを検出することで、記録ヘッドの傾きを精度よく検出することができる。

次に、主制御部によるヘッドの傾き検出などに係る処理の第１例について図１８に示すフロー図を参照して説明する。
先ず、搬送ベルト３１のベルト面のクリーニングを行った後、前述したように、キャリッジ２３を所定の位置に移動して停止し、記録ヘッド２４のノズル列２４２のノズル２４１から液滴を吐出させ、印字パターン４００の形成が完了したか否かを判別し、印字パターン４００の形成が完了するまで、キャリッジ２３の所要量の移動、停止、滴吐出を繰り返して、搬送ベルト３１上に印字パターン４００を形成する。

その後、キャリッジ２３を走査して読取りセンサ４０１で印字パターン４００の一端部を読取って印字位置を測定し、搬送ベルト３１を所定量移動させて停止し、再度キャリッジ２３を走査して読取りセンサ４０１で印字パターン４００の一端部を読取って印字位置を測定し、これらの各印字位置の測定結果から記録ヘッド２４の傾きを検出する。

そして、記録ヘッド２４の傾きが予め定めた規格値以内であれば、つまり、予め定めた値以内であればそのまま印字開始処理に移行し、予め定めた規格値を超えていれば、記録ヘッド２４の傾きが大きいことから、画像形成を行うときの印字方向（キャリッジ２３の走査方向）を一方向に決定した後、印字開始処理に移行する。

これにより、ヘッドの傾きによる双方印字での着弾印字ズレを回避することができ、最小限のズレ量で印字することができる。

次に、主制御部によるヘッドの傾き検出などに係る処理の第２例について図１９に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第１例において、記録ヘッド２４の傾きが予め定めた規格値を超えていれば、記録ヘッド２４の傾きが大きいことから、画像形成を行うときにヘッドの傾きを補正できる印字パターンに変更して印字を行う。

このように、印字パターンをヘッドの位置情報（傾き）を元に変更することによりヘッドの位置がずれていても規格値以内の画像と同じ印字を行うことができる。

次に、主制御部によるヘッドの傾き検出などに係る処理の第３例について図２０に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第１例において、記録ヘッド２４の傾きが予め定めた規格値を超えていれば、記録ヘッド２４から液滴を吐出させる吐出タイミングをノズル２４１毎に変化させる補正量を決定して、吐出タイミングを補正しながら印字を行う。

これにより、着弾位置ずれが補正されるので、記録ヘッドの傾きによる画像品質の劣化が低減される。

次に、主制御部によるヘッドの傾き検出などに係る処理の第３例について図２１に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第１例において、記録ヘッド２４の傾きが予め定めた規格値を超えていれば、表示、音、光、振動などによって、その旨の警告を出力する。

これにより、ユーザーはサービスマンコールなどで早急にリカバリを行うことができる。

次に、本発明の他の実施形態について図２２を参照して説明する。
この実施形態は液滴を吐出するノズルが用紙幅相当分配列されたライン型記録ヘッド７０１ｋ、７０１ｃ、７０１ｍ、７０１ｙを備えるライン型画像形成装置に適用したものである。ライン型記録ヘッド７０１の両端のノズルを使用して搬送ベルト３１上に印字パターン４０１Ａ、４０１Ｂを形成する。なお、すべてのノズルを用いて印字パターンを形成してもよい。

そして、搬送ベルト３１を移動させて、搬送ベルト３１上に形成された印字パターン４０１Ａ、４０１Ｂを読取りセンサ４０１Ａ，４０１Ｂで読取り、２箇所（又は複数個所）の印字位置を測定して、各印字位置から記録ヘッド７０１のノズル配列方向と直交する方向の傾きを検出する。

このように、搬送ベルト上に、ライン型記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成し、搬送ベルト上に形成された印字パターンを読取る読取り手段の読み取り結果から印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定し、印字位置の測定結果に基づいて記録ヘッドの傾きを検出することで、ライン型記録ヘッドの傾きを精度よく検出することができ、例えば着弾位置ズレを補正するなどして画像品質の劣化を低減するようにできる。

なお、上記各実施形態では１つの記録ヘッドで説明しているが、各実施形態のように複数の記録ヘッドを備える場合には、それぞれの記録ヘッドについて同様にして傾きを検出する。

本発明を適用した画像形成装置の一例の全体構成を示す概略構成図である。 同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図である。 同じく一部透過状態で示す正面説明図である。 記録ヘッドの説明に供する説明図である。 同じく制御部の概要を説明するブロック図である。 同装置におけるヘッド傾き検出及び液滴着弾位置補正に係わる部分を機能的に示すブロック説明図である。 同じくその説明に供する説明図である。 搬送ベルトでの印字パターンの形成及びその検出の原理の説明に供する説明図である。 比較例におけるパターンの説明に供する説明図である。 パターン検出の原理の説明に供する液滴からの光が拡散する様子を示す説明図である。 同じく液滴が平坦化した場合に光が拡散する様子を示す説明図である。 同じく液滴着弾からの経過時間とセンサ出力電圧変化の関係の説明に供する説明図である。 本発明に係る記録ヘッドの傾き検出に用いる印字パターンの形成及び読取りの説明に供する説明図である。 同印字パターンの形成の説明に供する模式的平面説明図である。 同印字パターンの形成動作の説明に供する説明図である。 同印字パターンの読取り動作の説明に供する斜視説明図である。 読取りセンサの配置の他の例を示す斜視説明図である。 制御部によるヘッド傾き検出に係る処理の第１例の説明に供するフロー図である。 同じくヘッド傾き検出に係る処理の第２例の説明に供するフロー図である。 同じくヘッド傾き検出に係る処理の第３例の説明に供するフロー図である。 同じくヘッド傾き検出に係る処理の第３例の説明に供するフロー図である。 本発明の他の実施形態の説明に供する平面説明図である。

符号の説明

１…装置本体
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
４００…印字パターン
４０１…読取りセンサ（読取り手段、反射型光学センサ）
４０２…発光素子
４０３…受光素子

Claims (9)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドが搭載され、ノズル配列方向と直交する方向に走査されるキャリッジと、
   前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する、撥液性を有する搬送ベルトと、
   前記キャリッジを停止させた状態で、前記搬送ベルト上に、前記記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成する手段と、
   前記搬送ベルト上に光を照射する発光手段及び前記搬送ベルト上からの正反射光を受光する受光手段を有し、前記搬送ベルト上に形成された前記印字パターンを読取る読取り手段と、
   前記読取り手段の読み取り結果から前記印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定する手段と、
   前記印字位置の測定結果に基づいて前記記録ヘッドの傾きを検出する手段と、を備え、
   前記印字パターンを形成する手段で、各々独立した複数の液滴で構成される前記印字パターンを形成し、
   前記読取り手段は、
   前記印字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、前記丸みを帯びた外表面では照射された光が拡散反射される状態で前記発光手段から光を照射し、
   前記搬送ベルトの表面の内の前記印字パターンが形成されていない領域で前記照射された光が正反射され、前記印字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が拡散反射されることで、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前記印字パターンを読取る
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトを前記記録ヘッドのノズル列長さ分移動させて前記印字パターンのノズル配列方向の複数個所における主走査方向の印字位置を測定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、ノズル配列方向の複数個所でそれぞれ前記印字パターンを読取る複数の読取り手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記印字パターンは前記キャリッジの移動、キャリッジの停止、滴吐出、搬送ベルトの移動の動作の繰り返すことにより形成することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドの傾きが予め定めた値以上であるときには、印字方向を一方向として画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドの傾きが予め定めた値以上であるときには前記印字パターンを変更して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドの傾きに基づいて画像形成時の液滴吐出タイミングを補正することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドの傾きが予め定めた値以上であるときには警告を出力する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
9. 液滴を吐出するノズルが用紙幅相当分配列されたライン型記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに対向して用紙を搬送する、撥液性を有する搬送ベルトと、
   前記搬送ベルト上に、前記記録ヘッドのノズル列の少なくとも両端のノズルから液滴を吐出させた印字パターンを形成する手段と、
   前記搬送ベルト上に光を照射する発光手段及び前記搬送ベルト上からの正反射光を受光する受光手段を有し、前記搬送ベルト上に形成された前記印字パターンを読取る読取り手段と、
   前記読取り手段の読み取り結果から前記印字パターンのノズル配列方向の複数個所におけるノズル配列方向と直交する方向の印字位置を測定する手段と、
   前記印字位置の測定結果に基づいて前記記録ヘッドの傾きを検出する手段と、を備え、
   前記印字パターンを形成する手段で、各々独立した複数の液滴で構成される前記印字パターンを形成し、
   前記読取り手段は、
   前記印字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、前記丸みを帯びた外表面では照射された光が正反射される状態で前記発光手段から光を照射し、
   前記搬送ベルトの表面の内の前記印字パターンが形成されていない領域で前記照射された光が正反射され、前記印字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が拡散反射されることで、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前記印字パターンを読取る
   ことを特徴とする画像形成装置。

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