JP5620878B2 - 印刷ヘッドをアライメント調整してインクジェット式プリンタ内の媒体内の寸法変化を補償する方法およびシステム - Google Patents

Description

本開示は、１以上の印刷ヘッドを有するインクジェット式プリンタ内の印刷ヘッドのアライメント調整に概ね関するものであり、より具体的には媒体ウェブがインクジェット式プリンタ内を通過する際に媒体ウェブ内の被検出寸法変化を補償するよう印刷ヘッドを位置決めすることに関する。

印刷された画像が画像データに密接に対応するようにするには、画像データ内に提示される画像被写体と色に対する忠実性の両方について、作像面とプリンタ内の他の印刷ヘッドとを基準に印刷ヘッドを見当合わせしなければならない。印刷ヘッドの見当合わせは、既知のパターンでもって印刷ヘッドがインクを噴射するよう動作させ、続いて被噴射インクの印刷画像を分析し、作像面を基準にかつプリンタ内の他の印刷ヘッドを基準に印刷ヘッドの向きを判別する処理である。画像データに対応してインクを噴射するようプリンタ内の印刷ヘッドを動作させるには、印刷ヘッドが画像受容部材を横断する幅に対し同一高さにあることと、印刷ヘッド内の全てのインクジェット噴射器が稼働状態にあることとが前提となる。

印刷画像の分析は、２つの方向を基準に行なわれる。「処理方向」は、作像面が印刷ヘッドを通過して被噴射インクを受容する際に画像受容部材が移動する方向を指し、「処理交差方向」は画像受容部材の幅を横断する方向を指す。印刷画像を分析するには、インクを噴射するよう動作するインクジェットが実際にインクを噴射しているかどうかと、印刷ヘッドが画像受容部材とプリンタ内の他の印刷ヘッドとを基準に正確に配向されている場合にインクが着地する予定の箇所に噴射インクが着地したかどうかについての判定が行なえるよう、テストパターンを生成する必要がある。

グループの異なる印刷ヘッドにより印刷される画像の見当合わせに影響する１つの要因は、媒体の収縮である。

媒体の収縮は、印刷ヘッドの位置補正を可能にする画像分析の精度に影響を及ぼす。分析期間中に媒体の収縮を考慮しない場合、分析期間中に生ずる補償データは印刷ヘッド間での適切な見当合わせを達成するのに不十分である。テストパターン画像の分析に対するウェブ寸法変化の影響の低減と印刷ヘッド位置決め用の補正データの生成が、ウェブ印刷システムにおける目標となる。

プリンタは、プリンタ内で印刷ヘッドを整列配置する方法を用い、媒体がプリンタを通過する際に媒体内で起きる寸法変化を補償するよう構成される。プリンタは、プリンタ内で媒体を処理方向に移送するよう構成された媒体移送部と、処理方向と直交する処理交差方向に媒体移送部の一部に交差して延在する複数のバーで、各バーがバーに装着され処理交差方向に互いに離間する幾つかの印刷ヘッドを有し、隣接するバー上の印刷ヘッドがプリンタ内を処理方向に移送される媒体と交差する連続する直線を印刷するよう構成した複数のバーと、複数のアクチュエータで、少なくとも１個のアクチュエータが複数のバー内の各バーに作動的に接続されてバーを処理交差方向に並進させ、バー上に装着された１個の印刷ヘッドに作動的に接続した各バーの少なくとも１個のアクチュエータが印刷ヘッドを処理交差方向に並進させる複数のアクチュエータと、媒体移送部の一部近傍に装着され、バーに装着された印刷ヘッドから噴射されたインクを媒体が受け取った後、プリンタ内を処理方向に移送される媒体の処理交差部分に対応する画像データを生成する作像装置と、作像装置と複数のアクチュエータと印刷ヘッドとに作動的に接続されたコントローラで、媒体がバー上の印刷ヘッドを通って移送され作像装置が生成する画像データを受け取る際に、媒体上にテストパターン割付にてインクを噴射するよう印刷ヘッドを動作させ、複数のバーのうちの基準バーに装着された各印刷ヘッドの第１の処理交差方向位置と複数のバーのうちの基準バー以外のバーに装着された各印刷ヘッドの第２の処理交差方向位置との間の処理交差方向位置誤差を識別するよう画像データを処理し、複数のアクチュエータを動作させ、所定の閾値を超えない最大の識別処理交差方向位置に応答して複数のバー上に装着された印刷ヘッドのアライメントを相互に修正するよう構成したコントローラとを含む。また、コントローラはさらに、媒体が第１の印刷バーから別の印刷バーへ移送される際に起きる媒体の寸法変化でもって、各印刷ヘッドごとの識別された前記第１の処理交差方向位置あるいは各印刷ヘッドごとの識別された前記第２の処理交差方向位置のいずれかを修正するよう構成したものである。

プリンタが生成するテストパターンの画像データを分析する処理のブロック線図である。 印刷処理期間中に収縮しがちな媒体に印刷するテストパターンを表わす。 印刷処理期間中に収縮しがちな媒体に印刷されるシリーズアライメントとステッチアライメントを有する印刷ヘッドが生成する線を示す。 印刷処理期間中に収縮しがちな媒体に印刷される平均的な中心シリーズアライメントを有する印刷ヘッドが生成する線を示す。 印刷バーユニットの概略図である。 媒体がシステム内の印刷ヘッドを通過する際に媒体の連続ウェブ上にインクを噴射する改善されたインクジェット作像システムの概略図である。 図５のプリンタ内の粗調見当合わせの評価に用いる印刷ヘッド較正テストパターンを示す。 図５の７−７線に沿って見た先行技術印刷ヘッドの構成の概略図である。

図５を参照すると、インクジェット作像システム５が図示してある。開示目的に合わせ、作像装置は１以上のインクジェット印刷ヘッドと関連する固体インク供給部を用いるインクジェット式プリンタの形態をとる。コントローラは、下記により詳細に説明するが、前述の処理を実行してシステム内に印刷ヘッドを整列配置することができ、システム５内の印刷ヘッドはここでは下記の如く構成することができる。

作像装置５は、インクジェット噴射器用の制御信号を生成する前に画像データを処理する印刷エンジンを含む。着色剤は、インクあるいは１以上の染料あるいは顔料を含み、かつ選択された媒体に対し塗布することのできる任意の適当な物質とすることができる。着色剤は、ブラックあるいは他の任意の所望色とすることができ、所与の作像装置は媒体に対し複数の別個の着色剤を塗布できるようにすることができる。媒体には、とりわけ普通紙や塗被紙や光沢紙や透明紙を含む様々な基材のいずれかを含めることができ、媒体はシートやロールや他の物理的形態にて利用可能とすることができる。

シート直接型媒体連続式相変化インクジェット作像システム５は、ウェブローラ８上に装着された媒体スプール等の媒体源１０から「基材」（紙、プラスチックあるいは他の印刷可能材料）からなる媒体Ｗの長尺の（すなわち、実質連続的な）ウェブを供給するよう構成された媒体供給処理システムを含む。片面印刷用には、プリンタは給送ローラ８と媒体調節器１６と印刷ステーション２０と印刷ウェブ調節器８０と被覆ステーション９５と巻き取りユニット９０とで構成される。両面印刷には、ウェブ反転器８４を用い、巻き取りユニット９０により巻き取られる前にウェブを反転させ、印刷ステーション２０や印刷ウェブ調節器８０や被覆ステーション９５に対し媒体の裏側を提示させる。片面処理では、媒体源１０はその上を媒体がプリンタを通って移動するローラの幅を実質包含する幅を有する。両面処理では、反転器８４により反転される前にウェブが印刷ステーション２０と印刷ウェブ調節器８０と被覆ステーション９５内をローラ半分だけ移動するため、媒体源はローラの幅のほぼ半分としてあり、必要に応じてウェブ裏面側の印刷、調節、被覆を行なう印刷ステーション２０や印刷ウェブ調節器８０や被覆ステーション９５に対向するローラの残りの半分をウェブが移動できるようにする距離だけ側方に変位させる。巻き取りユニット９０は、プリンタからの除去と後続処理とに向けローラ上にウェブを巻き付けるよう構成されている。

媒体は、必要に応じて媒体源１０から繰り出し、１以上のローラを回動させる図示しない様々なモータにより推進することができる。媒体調節器は、ローラ１２と予熱器１８とを含む。ローラ１２は、媒体がプリンタを通る経路に沿って移動する際に巻き出し媒体の張力を制御する。代替実施形態では、媒体は経路に沿って裁断紙形態にて移送することができ、その場合媒体供給処理システムには、裁断シート媒体が作像装置を通る所望の経路に沿って移送できるようにする任意の適切な装置あるいは構造を含めることができる。予熱器１８は、ウェブを印刷対象媒体種とこれに加え使用するインクの種別や色や数にも対応する所望の画像特性に合わせ選択された所定の初期温度とする。予熱器１８は、接触や放射や伝導あるいは対流熱を用いて媒体を目標予熱温度とすることができ、１つの実際の実施形態では、それは約３０℃から約７０℃の範囲にある。

媒体は、一連のカラーユニット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを含む印刷ステーション２０を介して移送され、各カラーユニットは事実上媒体の幅を横断して延在し、インクを移動媒体上に直接（すなわち、中間部材あるいはオフセット部材を使用することなく）配置することができる。システム５の印刷区画における印刷ヘッドの構成を、図７を参照してより詳しく説明する。一般によく知られるように、各印刷ヘッドはカラー印刷に通常用いられる各色、すなわち（ＣＭＹＫ）シアン（藍色）、マゼンタ（赤紫色）、イエロー（黄色）、ブラック（黒色）ごとに、単色のインクを噴射することができる。プリンタのコントローラ５０は、４個のカラーユニットに対向する経路部分の両側に位置決めされたローラの近傍に装着されたエンコーダから速度データを受け取り、印刷ヘッドを通過する際のウェブの線速度と位置とを算出する。コントローラ５０はこれらデータを用い、印刷ヘッド内のインクジェット噴射器を起動させるタイミング信号を生成し、異色パターンの見当合わせ用に一定の信頼に足る精度をもって４色を噴射し、媒体上に４原色画像を形成できるようにする。始動信号により起動されるインクジェット噴射器は、コントローラ５０が処理する画像データに応答する。可能な様々な実施形態では、各原色のカラーユニットに１以上の印刷ヘッドを含めることができ、カラーユニット内の複数の印刷ヘッドを単一行あるいは複数行の配列に形成することができ、複数行配列の印刷ヘッドは互い違いにすることができ、印刷ヘッドは、２以上の色を印刷することができ、あるいは印刷ヘッドやカラーユニットの一部を、スポットカラー塗布用の如く処理方向Ｐを横断する方向に可動装着することができる。

各カラーユニット２１Ａ〜２１Ｄは、媒体ウェブを横断する処理交差方向に各印刷ヘッドモジュールの印刷ヘッドを調整するよう構成された少なくとも１個のアクチュエータを含む。典型的な実施形態では、各モータはステップモータ等の電子機械装置である。印刷バーや印刷ヘッドやアクチュエータの構成を示す一実施形態を、図４を参照して下記に説明する。実際の実施形態では、印刷バーアクチュエータは２以上の印刷ヘッドを収容する印刷バーに接続される。印刷バーアクチュエータは、媒体ウェブの処理交差軸に沿って印刷バーを摺動させることで印刷バーを再位置決めするよう構成される。印刷ヘッドアクチュエータはまた、各カラーユニット２１Ａ〜２１Ｄ内の個別印刷ヘッドに接続することができる。これらの印刷ヘッドアクチュエータは、媒体ウェブの処理交差軸に沿って印刷ヘッドを摺動させることで個別印刷ヘッドを再位置決めするよう構成される。この具体的実施形態では、印刷ヘッドアクチュエータは印刷ヘッドを処理交差方向に物理的に移動させる装置である。代替実施形態では、印刷ヘッドを物理的に移動させないが、画像データを各ヘッド内の異なる噴射器に再配向してヘッド位置を変えるアクチュエータシステムを用いることができる。しかしながら、この種のアクチュエータシステムは少なくとも処理交差方向の噴射器間の間隙を増分として印刷ヘッドを再位置決めできるに過ぎない。本文書に使用する「印刷ヘッドの再位置決め」には、印刷ヘッド内の異なる噴射器に画像データを再配向し、噴射器内の印刷ヘッドの処理交差方向増分と加えて印刷ヘッドの物理的な移動量も含め印刷画像の位置を変更することが含まれる。

装置５の様々な下位システムや構成要素や機能の動作と制御は、コントローラ５０の助けを借りて行なわれる。コントローラ５０には、プログラムされた命令を実行する汎用のあるいは専用のプログラム可能プロセッサを実装することができる。プログラムされた機能を実行するために必要な命令とデータは、プロセッサあるいはコントローラに関連するメモリ内に記憶させることができる。プロセッサとそのメモリとインタフェース回路網は、印刷ヘッド位置や前記した補償要因を識別する処理等の機能を実行するようコントローラおよび／または印刷エンジンを設定する。これらの構成要素は印刷回路カード上に配設するか、あるいは特定アプリケーション向け集積回路（ＡＳＩＣ）内の回路として配設することができる。各回路には個別プロセッサを実装することができ、あるいは複数の回路を同一のプロセッサ上に実装することができる。別の選択肢として、回路にＶＬＳＩ（超大規模集積）回路内に配設された離散的構成要素あるいは回路を実装することができる。また、本願明細書に記載する回路にはプロセッサやＡＳＩＣや離散的構成要素やＶＬＳＩ回路の組み合わせを実装することができる。コントローラ５０は、媒体ウェブの処理交差軸に沿って印刷バーと印刷ヘッドの位置を調整すべく、カラーユニット２１Ａ〜２１Ｄの印刷バーと印刷ヘッドアクチュエータとに作動的に結合することができる。

作像システム５は、印刷ウェブの作像用に前記したものと同様の仕方で構成される光学的作像システム５４もまた含むことができる。光学的作像システムは、例えば印刷ヘッド組立体のインクジェットにより受容部材上に噴射されるインク液滴の存在、明暗度および／または位置を検出するよう構成される。作像システム用の光源は、画像基材に向かって光を導く光パイプ内の１以上の開口に対しＬＥＤが生成する光を搬送する光パイプに結合された単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。一実施形態では、緑色光を生成するものと赤色光を生成するものと青色光を生成するものの３個のＬＥＤを選択的に起動し、一度に１つの光だけ輝かせ、光パイプを介して光を導き、画像基材に向け案内するようにする。別の実施形態では、光源は直線配列に配置した複数のＬＥＤとする。本実施形態のＬＥＤは、画像基材に向け光を導く。本実施形態の光源には、赤色と緑色と青色のそれぞれに１列ずつ、３列の直線配列を含めることができる。別の選択肢として、全てのＬＥＤを３色の反復シーケンスにて単一の直線配列に配置することができる。光源のＬＥＤをコントローラ５０あるいは他の特定の制御回路網に結合し、画像照明用にＬＥＤを起動することができる。

反射光は、光学センサ５４内の光検出器により計測される。一実施形態の光センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の感光装置の直線配列とする。感光装置は、この感光装置が受光する光の強度あるいは量に対応する電気信号を生成する。直線配列は、画像受容部材の幅を実質横断して延在する。別の選択肢として、画像基材を横断して移動するためにより短い直線配列を構成することができる。例えば、直線配列は画像受容部材を横断して移動する可動台車に装着することができる。光センサを移動させる他の装置を用いることもできる。

上記した処理を用いて整列配置することのできる先行技術の印刷区画９００の概略図が、図７に示してある。印刷区画９００は、処理方向９０４に沿って配置した４個のカラーユニット９１２，９１６，９２０，９２４を含む。各カラーユニットは、他のカラーユニットとは異なる色のインクを噴射する。一実施形態では、カラーユニット９１２がブラックインクを噴射し、カラーユニット９１６がイエローインクを噴射し、カラーユニット９２０がシアンインクを噴射し、カラーユニット９２４がマゼンタインクを噴射する。処理方向９０４は、画像受容部材がこの部材がカラーユニットの下側をカラーユニット９２４からカラーユニット９１２に向け移動する際に移動する方向である。各カラーユニットは２個の印刷バー配列を含んでおり、そのそれぞれが複数印刷ヘッドを担持する２本の印刷バーを含む。例えば、マゼンタカラーユニット９２４の印刷バー配列９３６は２本の印刷バー９４０，９４４を含む。各印刷バーは、印刷ヘッド９４８により例示される複数の印刷ヘッドを担持する。印刷バー９４０は３個の印刷ヘッドを有しており、一方で印刷バー９４４は４個の印刷ヘッドを有するが、代替的な印刷バーにより多数またはより少数の印刷ヘッドを用いることもできる。印刷バー９４０，９４４上の印刷ヘッド等の印刷配列内の印刷バー上の印刷ヘッドは互い違いとし、処理交差方向において画像受容部材を横断する第１の解像度での印刷を提供するようにしてある。カラーユニット９２４内の印刷バー配列９３６の印刷バー上の印刷ヘッドは、印刷バー配列９３８内の印刷ヘッドを基準に交錯させ、処理交差方向に画像受容部材を横断する第２の解像度での着色インクの印刷を可能にしている。各カラーユニットの印刷バーならびに印刷バー配列は、こうした態様で配置してある。各カラーユニット内の１つの印刷バー配列には、他のカラーユニットのそれぞれの印刷バー配列のうちの１つが整列配置してある。カラーユニット内の他方の印刷バー配列は、同様に互いに整列配置してある。かくして、整列配置された印刷バー配列は、副次色を生成する異なる原色の液滴どうしを重ねた印刷を可能にする。交錯させた印刷ヘッドはまた、異なる色の横並びのインク滴下を可能にし、プリンタに可能な色域と色調とを拡張する。

図４は、システム５のカラーユニットに使用することのできる一対の印刷バー用の構成を表わす。印刷バー４０４Ａ，４０４Ｂはそれぞれ印刷バーモータ４０８Ａ，４０８Ｂに対し作動的に接続してあり、複数の印刷ヘッド４１６Ａ〜Ｅと４２０Ａ，４２０Ｂが印刷バーに装着してある。印刷ヘッド４１６Ａ〜Ｅはそれぞれ電動モータ４１２Ａ〜Ｅに作動的に接続され、一方で印刷ヘッド４２０Ａ，４２０Ｂは電動モータに接続されていないが、それぞれ印刷ヘッド４０４Ａ，４０４Ｂに固定的に接続してある。各印刷バーモータは、モータに作動的に接続された印刷バーを処理交差方向４２８または４３２のいずれかに移動させる。印刷ヘッド４１６Ａ〜４１６Ｅと４２０Ａ〜４２０Ｂは互い違いに配置され、印刷ヘッド内のインクジェット噴射器に媒体ウェブを横断する処理交差方向に連続線を印刷させる。本明細書に使用する「印刷バー配列」は、同じ色のインクを噴射する処理方向に２本の隣接する印刷バーに装着された印刷ヘッドを指す。印刷バーの動きは、印刷バー上に装着された全ての印刷ヘッドを等距離移動させる。各印刷ヘッドモータ４１２Ａ〜４１２Ｅは、処理交差方向４２８あるいは４３２のいずれかに個別印刷ヘッドを移動させる。モータ４０８Ａ〜４０８Ｂと４１２Ａ〜４１２Ｄは、一連の１以上の離散ステップにおいて軸、例えば軸４１４を回動させることのできる電機ステップモータである。各ステップが軸を所定角度距離だけ回動させ、モータは時計方向あるいは反時計方向のいずれかに回動することができる。回動軸が駆動螺子を回動させ、この螺子が印刷バー４０４Ａ〜４０４Ｂと印刷ヘッド４１６Ａ〜４１６Ｅを処理交差方向４２８，４３２に沿って並進させる。

図４の印刷バーは各印刷バーに複数の印刷ヘッドが装着された状態で図示してあるが、１以上の印刷バーに、バーに装着した単一の印刷ヘッドを持たせることもできる。この種の印刷ヘッドは、媒体の文書印刷領域の全幅を横断して媒体上にインクを噴射させられるよう処理交差方向に十分長くしうる。この種の印刷バーユニットでは、アクチュエータは印刷バーあるいは印刷ヘッドに作動的に接続することができる。下記に説明するものに類似の処理をそこで用い、単一の印刷バーに装着された複数の印刷ヘッドあるいは他の印刷バーに装着された他の等しく幅広の印刷ヘッドに対しこの種の幅広印刷ヘッドを配置することができる。本実施形態のアクチュエータにより、１つの印刷ヘッドのインクジェット噴射器を処理方向の別の印刷ヘッドのインクジェット噴射器に交錯させるかあるいは整列配置できるようになる。

図５を参照して説明した構成のシステム内の印刷区画の長さは、印刷処理期間中に媒体を収縮させることがある。媒体収縮の一例とこの種の収縮のテストパターンに対する影響が、図２に示してある。図面中、印刷ヘッド２０２は印刷ヘッド内の６個の噴射器を用いて一群のダッシュ２０４を印刷する。本明細書に使用する「ダッシュ」は、インクジェット噴射器から画像受容基材上に噴射される所定数のインク液滴を指す。異なる噴射器により印刷されるダッシュ群が、テストパターンを形成する。このテストパターンに対応する画像データをそこで生成して分析し、インクジェット噴射器と印刷ヘッドの位置を識別することができる。点線２０６，２０８は、使用する６個の噴射器の最初と最後の噴射器により生成される。線２１０，２１２は、媒体が印刷区画を通って前進する際の媒体のエッジを表わす。媒体が印刷区画を通って処理方向Ｐに移動すると、媒体の収縮が原因で点線２０６，２０８は移動する。点線２０４が印刷ヘッド２１４に到達すると、たとえ印刷ヘッド２０２内の６個の噴射器が印刷ヘッド２１４内の６個の噴射器に整列配置されていようとも、印刷ヘッド２１４内の６個の噴射器が印刷する実線は点線から変位させられる。光学センサ配列が生成する媒体上のテストパターンに対応する画像データを分析し、収縮量を計測することができる。具体的には、同一の印刷バー上の複数の印刷ヘッドにより印刷されたパターンからの被検出収縮を平均することで、光学センサと他の不規則誤差源とから導入される誤差を識別し、媒体収縮度が推定できるようになる。本明細書において使用する「平均値」や「平均」は、統計的な平均を算出し、識別し、あるいは実質的に近似する任意の算術技法を指す。

媒体収縮を補正するため、印刷区画内の異なる印刷バー配列間の収縮における相対的な差異を特定する。例えば、印刷バー配列が処理方向にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順で印刷する印刷システムでは、媒体ウェブはウェブがマゼンタ印刷ヘッドの箇所にある時点からウェブがブラック印刷ヘッドに達するまでに最も収縮する。マゼンタ配列とシアン配列との間等の連続する印刷バー配列間に生ずる相対的な収縮度は、より小さくなる。媒体ウェブが印刷区域を通過する際、第１の印刷バー配列により印刷されるウェブ部分が最大の相対的収縮度に遭遇するため、第１の印刷バー配列は媒体の相対的収縮度を計測する基準点として役立つよう使用することができる。マゼンタ印刷バー配列が先ず媒体ウェブを印刷する印刷システムでは、相対的収縮度はΔＳ_ＭＣ，ΔＳ_ＭＹ，ΔＳ_ＭＫと記述することができ、ここで「ｃ」、「ｙ」、「ｋ」なる下付き文字はそれぞれシアンとイエローとブラックの印刷バー配列を表わす。一例として、マゼンタ印刷バー配列に関する絶対平均収縮が４５μｍ／ヘッドであり、ブラック印刷バー配列に関する絶対平均収縮が２０μｍ／ヘッドである場合、ΔＳ_ＭＫは２５μｍ／ヘッドとなる。

図１を参照すると、印刷されたテストパターンを分析し、印刷区画を通過している間の媒体の収縮により生ずる見当合わせ誤差に応答した印刷ヘッドを調整する処理１００が描かれている。処理１００は媒体ウェブ上に粗調見当合わせテストパターンを印刷し、媒体上に印刷されたテストパターンに対応する画像データを分析する（ブロック１０４）ことで開始される。粗調見当合わせテストパターン分析は、印刷ヘッドに関する目標位置とは相当に異なることのある印刷ヘッドに関する初期位置を識別する。

処理１００での使用に適した見当合わせテストパターンの一例が、図６に示してある。テストパターン６１０は画像受容部材６３６上への印刷に適したダッシュ６１２の複数の割付６１８を含み、それは図面では１枚の用紙として描かれているが、画像受容部材は印刷ウェブやオフセット作像部材等とすることができる。画像受容部材６３６は、画像受容部材上にインクを噴射してテストパターン６１０を形成する複数の印刷ヘッドを通過して処理方向に移動する。テストパターン割付６１８は、所定の水平距離６２４だけ互いに分離してある。

図６に図示したテストパターン割付６１８はさらに一対のものにグループ分けされ、各テストパターン割付対は同色のインクを噴射する異なる印刷ヘッドにより生成される。複数のテストパターン割付６１８は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（ＣＭＹＫ）システム等の多色印刷システムにも使用することができる。同色インクを噴射して処理交差解像度を増大させるとともに２以上の異色印刷ヘッドを整列配置してカラー印刷を可能にする２以上の印刷ヘッドを交錯させる印刷システムでは、隣接するテストパターン割付６１８はインクジェット噴射器の半分の距離だけずらして同色インクを噴射する印刷ヘッドにより生成することができる。このずらしは、時に交錯として知られる。図６の実施形態によれば、隣接するテストパターン割付６４０Ａ，６４２Ａはシアン印刷の処理交差方向解像度を増大させるべく交錯させた２個のシアンインク噴射印刷ヘッドにより生成される。同様に、隣接するテストパターン割付６４０Ｂと６４２Ｂは同じ２個のシアン印刷ヘッド上の異なるノズルにより生成される。テストパターン割付６４０Ａ，６４０Ｂは１つのシアンインク噴射印刷ヘッドにより印刷されるが、テストパターン割付６４２Ａ，６４２Ｂは第１のシアンインク噴射印刷ヘッドと交錯させた第２のシアン印刷噴射印刷ヘッドにより印刷される。図６中、テストパターン群６５０Ａ，６５０Ｂは第１のマゼンタ印刷ヘッドからのものであるが、テストパターン群６５２Ａ，６５２Ｂは第１のマゼンタ印刷ヘッドと交錯させた第２のマゼンタ印刷ヘッドからのものである。図６に示す一連のテストパターン割付は、複数の印刷ヘッドごとに画像受容部材の幅を横断して反復することができる。

粗調見当合わせ画像処理が首尾よく完了した後、印刷ヘッドアライメントの誤差が依然として存在することがあるが、印刷ヘッド位置のさらなる識別は粗調見当合わせ処理では簡単に得ることができない。別個の微調見当合わせ処理をそこで用い、媒体上の微調見当合わせテストパターンを生成し、媒体上のこの微調見当合わせテストパターンに対応する画像データを処理して印刷ヘッドのさらなる位置を識別する。粗調と微調の見当合わせ処理は共に印刷ヘッドを調整し、シリーズ誤差とステッチ誤差を補正する。シリーズ誤差は、その中心を処理方向に整列配置させることが目標である印刷ヘッドを処理交差方向に互いに変位させたときに生ずる。

処理１００は、上記の誤差を補償し、粗調見当合わせ処理に対するその影響を低減する（ブロック１０８）。印刷区画内の各印刷ヘッドは、既知の幅と印刷ヘッド内の噴射器間に所定の間隔を持たせて製作してある。媒体ウェブの収縮により導入される誤差は、粗調見当合わせテストパターンの幅を狭くする。単一の印刷ヘッドからの粗調見当合わせテストパターンを用いることで、印刷ヘッドの最終噴射器と印刷ヘッド内の第１の噴射器に対応するマークとの間の処理交差方向距離を計測し、粗調見当合わせパターンの画像データを基準に印刷ヘッドの幅を得ることができる。要求距離は、下式を参照して算出される。すなわち、
（Ｎ−１）ｓ
ここで、Ｎはテストパターン内の噴射器の数であり、ｓは各噴射器間に要求される所定距離である。本明細書に使用する用語「算出」と「識別」は、実用アプリケーションに適した正確さあるいは精度を有する物理的な関係の１以上の計測値に基づく結果に到達するハードウェアやソフトウェアあるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせからなる回路の処理を含むものである。

処理１００は、計測された絶対的な収縮パラメータを用い、粗調見当合わせ処理において識別された印刷ヘッドの目標位置を調整する（ブロック１１２）。この調整は、印刷区域内の一連の印刷ヘッド列のうちの１つを基準列として選択し、続いてこの基準列から残る印刷ヘッド列の相対的な目標変位を特定することで行なわれる。例えば、図７では、異なる配列内の印刷ヘッドが形成する基準列には、印刷ヘッドＭ２２，Ｍ４２，Ｃ２２，Ｃ４２，Ｙ２２，Ｙ４２，Ｋ２２，Ｋ４２を含めうる。基準列内の全ての印刷ヘッドはオフセットがゼロであるとみなされ、残る列内の印刷ヘッドの算出位置は下式に従って調整される。

この式では、ｉは基準列の列番号を表わし、ｊは調整対象である列の列番号である。式中のＸは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、あるいはブラックの印刷バー配列用のＭ，Ｃ，Ｙ，あるいはＫのうちの１つである。例えば、噴射器間の４０μｍの要求間隔を有する６個の噴射器印刷ヘッドを考える。印刷ヘッドの要求幅は、２００μｍとなる。次の印刷列内の隣接する印刷ヘッドの第１のジェットの目標位置は、中心印刷ヘッドの第１のジェットから２４０μｍとしなければならない。しかしながら、印刷ヘッドの幅が２３０μｍと計測されたと仮定する。それ故、目標位置もまた２３０μｍに調整しなければならない。たとえ印刷区域内の間隔が２４０μｍであるとしても、目標位置は印刷された画像がセンサに到達する時点での間隔を指す。この差異は正数あるいは負数に帰結することがあり、それは調整を行なうべき処理交差軸に沿う方向を示すものとなる。図７において、基準印刷列はｉ指数３を有するのに対し、ゼロ（０）から六（６）までの数のｊ指数を有する全部で七（７）個の印刷ヘッドが存在する。図７中、マゼンタユニットに関する第１の印刷バー配列は表１に表わした印刷ヘッドの関係に対する列番号を有するが、列を番号付けする代替方法もまた可能である。指数は、印刷バー配列内の両印刷バーからの印刷ヘッドを含む。

処理１００は、粗調見当合わせテストパターン用の画像データの分析により識別された印刷ヘッドの位置とこの印刷ヘッドに関する意図する位置とからの印刷ヘッドの位置誤差を算出することで継続する。これらの位置誤差は、前述の媒体収縮に起因する補正を含む（ブロック１１６）。算出された誤差が微調見当合わせ処理により処理することのできる公差内にある（ブロック１２０）場合、処理１００は微調見当合わせ処理を遂行する（ブロック１３２）よう進めることができる。微調見当合わせ処理を開始する前に計測された公差には、全ての印刷ヘッドに関する処理交差方向誤差の絶対値が所定の閾値距離を上回るかどうかの判定が含まれる。しかしながら、公差が微調見当合わせ処理を開始できるようにする閾値以下でない場合、処理１００は印刷ヘッドに関する意図された位置に関連する公差処理ステッチ誤差とシリーズ誤差を推定する（ブロック１２４）。シリーズ誤差算出用の意図する位置は印刷ヘッド列内の全印刷ヘッドの平均位置であり、シリーズアライメント誤差は列ごとの各印刷ヘッドとこの平均位置との間の差分である。ステッチ誤差算出用の意図する位置は、図１のブロック１１６の処理において既に算出済みの同一の印刷バー配列における隣接する印刷ヘッド間の算出誤差における差分を識別することで特定される。例えば、印刷ヘッドＫ１１が方向９２８に３０μｍの処理交差方向誤差を有し、隣接する印刷ヘッドＫ２１が方向９２８に２０μｍの処理交差方向誤差を有する場合、２つの印刷ヘッドの間に１０μｍの重複が存在する。逆に、印刷ヘッドＫ１１が方向９２８に２０μｍの処理交差方向誤差を有し、印刷ヘッドＫ２１が方向９２８に３０μｍの処理交差方向誤差を有する場合、１０μｍの空隙が２つの印刷ヘッド間に存在する。

印刷ヘッドのシリーズ誤差とステッチ誤差を算出した後、シリーズ誤差とステッチ誤差とを低減すべく印刷ヘッド位置に対し調整を行なうことができる。しかしながら、媒体収縮の影響を考慮するときに、図３Ａと図３Ｂに示したシリーズ誤差とステッチ誤差の兼ね合いを考慮する必要がある。この兼ね合いは、ステッチ誤差とアライメント誤差が色誤差を導入することなく媒体収縮の存在下で共にゼロには出来ないとの知見から生ずるものである。すなわち、たとえ列内の印刷ヘッドの中心が整列配置され、同一色の隣接する印刷バーユニット上の隣接する印刷ヘッドが整列配置され、印刷ヘッド端の間に空隙も重複も全く存在しない場合でも、収縮は特に媒体のエッジで色を不適切に見当合わせさせる一因となる。図解するため、図３Ａにはマゼンタ線３０４とシアン線３０８とイエロー線３１２とブラック線３１６とが描かれている。図３Ａは、整列配置された同一色のインク（図７の説明参照）を噴射した隣接する印刷バーユニットの印刷ヘッドにより印刷された線を図示するものであり、かくして隣接する印刷バー行上の隣接する印刷ヘッド間のステッチ誤差はゼロであり、各列内の印刷ヘッドの中心は処理方向に整列配置される。各印刷線３０４〜３１６内のステッチアライメントは、領域３３２内に見られる隣接する印刷ヘッド間の接触面が示す感知しうる誤差を一切持たない。先の例と同様に、着色線はマゼンタ線３０４を先ず印刷し、最後にブラック線３１６を印刷する処理方向に提示される。しかしながら、印刷処理期間中の媒体ウェブの収縮は、ブラックの線３１６がマゼンタの線３０４よりも長いという結果を招く。媒体の収縮により生ずるマゼンタの線のこの変位によって、処理方向線３２０，３２４，３２８に最もよく見られる色ずれが生じる。線３２４における媒体ウェブの中心近くで、ずれの程度は比較的小さく、マゼンタの線３０４は最大の収縮に遭遇しており、ブラックの線３１６は最小の収縮に遭遇している。媒体の収縮により導入される誤差は媒体ウェブの各エッジでより重要であり、何故ならマゼンタ線の外側のエッジはブラック線のエッジには達していないからである。線３２０，３２８で見られる一連の誤差は、よりずっと程度が大きい。このミスアライメントは、マゼンタ線３０４の印刷とブラック線３１６の印刷との間の媒体の収縮における相対的な差異から生ずるものであり、印刷ヘッドの中心が整列配置ずれしていることが原因ではない。線３２０，３２８に見られる増大した誤差は、画像と文字のエッジに沿う顕著な色ずれを生じさせることがある。かくして、媒体の収縮は、たとえ印刷ヘッドがステッチアライメント状態にあっても質の悪い印刷結果を生成することがある。

図３Ｂは、改善された印刷結果３５０を表わすものであり、ここでシリーズアライメントに対する媒体の収縮の影響は、小さなステッチ整列配置誤差を意図的に見込むことで緩和される。すなわち、印刷ヘッドの整列配置処理を実行するコントローラは、隣接する印刷バーおよび／または隣接する印刷ヘッド用のアクチュエータを作動させ、隣接する印刷バー上の隣接する印刷ヘッドあるいは隣接する印刷バー上の重複隣接する印刷ヘッドのいずれかを計測された媒体収縮に対応する距離だけ分離し、隣接する印刷ヘッドの隣接端で媒体上の噴射インク間に空隙を有するインクを噴射するか、あるいは隣接する印刷バー上の隣接する印刷ヘッドを、隣接する印刷バーの隣接端が媒体上で重複するインクを印刷するよう所定距離だけ重複させる。

図１を再度参照すると、処理１００は印刷区画内に印刷ヘッドを位置決めする調整値を算出し、図３Ｂに開示した整列配置を生成する（ブロック１２８）。図３Ｂの結果を達成するアライメント調整の１つの方法は、各印刷ヘッドの中心に対し収縮がもたらす影響を補正した後で、印刷ヘッドの各列において印刷ヘッドの中心を相互に整列配置することである。各列が複数の印刷ヘッドを有するため、行なうべき調整の特定時に印刷ヘッドの相対的な位置を考慮する。調整時に、３個の基準点、すなわち基準列と基準印刷バー配列と基準ステッチ値とを規定する。基準列は、ブロック１１２を参照して前記したのと同じ基準列であり、この列は全てのアライメントの動きをそこから行なう相対的なゼロ位置として役立つ。印刷バー配列ごとに、ステッチ誤差を基準ステッチ誤差に一致するよう設定することが目標である。一般に、基準印刷バー配列は印刷区画を挿通する中途の印刷バー配列であり、基準ステッチ値はゼロであるが、一般に基準印刷バー配列は任意の印刷バー配列とすることができ、基準ステッチ値は任意の正または負の値とすることができる。アライメント処理が意図的に基準印刷バー配列内にステッチ誤差を有する目標を設定しているため、相対的なヘッドの動きの算出は下式に見られる所望のステッチ誤差度もまた含まねばならない。

と、

第１の式は、基準印刷バー配列内の印刷ヘッドＰ_ｎに関する誤差補正を示すものであり、ここでｎは印刷ヘッドの指数であり、ｒｅｆは基準列の指数であり、Δｘ（Ｐ_ｃ，Ｐ_ｃ＋１）は基準列から始まりＰ_ｎに向かう隣接する印刷ヘッド間の被計測ステッチ誤差である。（ｎ−ｒｅｆ）Δｘ_ｔ項は、基準印刷バー配列内の基準ステッチの設定に必要な意図するステッチ誤差を表わす。式は、標的印刷ヘッドＰ_ｎが基準列番号以上の列番号を有する状況に当てはまる。第２の式は第１の式と同一の印刷ヘッド距離和を見いだすが、第２の式は基準列指数に満たない指数を有する標的印刷ヘッドに当てはまる。２つの式の計算は、規準印刷バー配列内の各印刷ヘッドごとに実行される。基準印刷バー配列ではない印刷バー配列内の印刷ヘッドについて、付加項を評価し、各印刷列が連なって整列配置されるようにできる。付加項Δｘ_ｃ（Ｐ_ｎ）は、基準印刷バー配列内にない印刷ヘッドを移動させ、かくして印刷ヘッドは基準バー配列内の同一の印刷列内の印刷ヘッドに対し処理交差方向に整列配置される。具体的には、基準印刷バー配列内にない印刷ヘッドについては、下式をもって印刷ヘッドが移動される。

と、

多色プリンタ内の印刷区画には、印刷バーユニット４００等の複数の印刷バーユニットが含まれる。図７の例では、全部で８個の印刷バーユニットが、シアンとマゼンタとイエローとブラックの各インクに２個の印刷バーユニットを持たせて図示してある。図７の例では、全部で８個の印刷バーユニットが全部で五十六（５６）個の印刷ヘッドを持たせてカラーステーション９１２，９１６，９２０，９２４内に図示してある。図４の構成を用いることで、処理交差方向９２８，９３２において調整することのできる全部で五十六（５６）個のアクチュエータが存在する。各印刷バーは独立して調整することができるため、各印刷ヘッドが他の印刷ヘッドに対し適切なステッチと連続するアライメントを有するときに不適切なアライメントが生ずることがあるが、ここでは全ての印刷バーユニットが方向９２８あるいは９３２のいずれかの処理交差軸に沿ってアライメントずれを生ずる。方向９２８あるいは９３２のいずれかに沿う全ての印刷ヘッドのアライメントずれが非常に大きい場合、モータ４０８Ａ，４０８Ｂはその最大移動範囲を超える。

図１を再び参照すると、処理１００は、正規化すなわち相関処理した印刷ヘッドの動きを算出して印刷ヘッドと印刷バーとを再整列配置することで全ての印刷バーの適切な絶対的な処理交差方向アライメントを維持する（ブロック１３６）。一つの相関処理方法は、システム内の全ての印刷ヘッドごとの正味の処理交差方向の動きの総和をゼロとするものである。前述の式を用いて算出された全ての印刷ヘッドに関するヘッドの動きの総和を算出し、印刷ヘッドの数で割る。得られた量を、プリンタ内の印刷ヘッドごとに先に特定された全ての位置誤差から減算する。印刷ヘッドの動きを相関処理する他の可能な技法は、印刷ヘッドのシステムにおいて単一の印刷ヘッドを選択し、この選択された印刷ヘッドを固定基準として使用するものである。選択された印刷ヘッドは、基準印刷バー配列と印刷ヘッドの基準列の両方にある基準印刷ヘッドとは限らない。一実施形態では、相関処理目的に合わせ選択された印刷ヘッドは同じままとし、印刷ヘッドが印刷区画の境界を越えて移動する可能性を低減する。選択された印刷ヘッドの動きは、選択された印刷ヘッドを含め他の全ての印刷ヘッドから減算し、被選択印刷ヘッドに関する動きゼロと被選択ヘッドに関連する他の印刷ヘッドに関する動きとに帰結する。当業者は、方向９２８，９３２における全ての印刷ヘッドの動きに対し制約をもたらすこれらの技術ならびに類似技術の修正を特定することができる。相関する印刷ヘッド位置が一旦算出されると、印刷バーと印刷ヘッドアクチュエータが印刷ヘッドの位置を算出された方向と距離において調整する（ブロック１４０）。

処理ステップ１４０の調整後、新規の粗調見当合わせテストパターン用の画像データを印刷し生成することで、処理１００を再開する（ブロック１０４）。処理１００はフィードバックループ内で複数回反復し、印刷バーユニットと印刷ヘッドとを微調見当合わせ処理に必要な公差内で連続的に調整することができる。算出された誤差が微調見当合わせ処理の公差内にあると一旦判定（ブロック１２０）されると、微調見当合わせ処理はさらに印刷ヘッド位置を調整（ブロック１３２）し、微調見当合わせ処理が印刷ヘッドを処理公差内に整列（ブロック１４４）させると、プリンタは媒体ウェブ上に画像を印刷する態勢が整う（ブロック１４８）。処理１００を反復し、印刷ヘッドを印刷処理期間中に必要とされるアライメント調整に定期的に復帰させることができる。

Claims (3)

1. プリンタであって、
   プリンタ内で媒体を処理方向に移送するよう構成された媒体移送部と、
   処理方向と直交する処理交差方向に媒体移送部の一部に交差して延在する複数のバーで、各バーがバーに装着され処理交差方向に互いに離間する幾つかの印刷ヘッドを有し、隣接するバー上の印刷ヘッドがプリンタ内を処理方向に移送される媒体と交差する連続する直線を印刷するよう構成した複数のバーと、
   複数のアクチュエータで、少なくとも１個のアクチュエータが複数のバー内の各バーに作動的に接続されてバーを処理交差方向に並進させ、バー上に装着された１個の印刷ヘッドに作動的に接続した各バーごとの少なくとも１個のアクチュエータが印刷ヘッドを処理交差方向に並進させる複数のアクチュエータと、
   媒体移送部の一部近傍に装着され、バーに装着された印刷ヘッドから噴射されたインクを媒体が受け取った後、プリンタ内を処理方向に移送される媒体の処理交差部分に対応する画像データを生成する作像装置と、
   作像装置と複数のアクチュエータと印刷ヘッドとに作動的に接続されたコントローラで、媒体がバー上の印刷ヘッドを通って移送され作像装置が生成する画像データを受け取る際に、媒体上にテストパターン割付にてインクを噴射するよう印刷ヘッドを動作させ、前記複数のバーのうちの基準バーに装着された各印刷ヘッドごとの第１の処理交差方向位置と前記複数のバーのうちの基準バー以外のバーに装着された各印刷ヘッドごとの第２の処理交差方向位置との間の処理交差方向位置誤差を識別するよう画像データを処理し、複数のアクチュエータを動作させ、所定の閾値を超えない最大の識別処理交差方向位置に応答して複数のバー上に装着された印刷ヘッドのアライメントを相互に修正するよう構成したコントローラとを含み、
   前記コントローラはさらに、媒体が第１の印刷バーから別の印刷バーへ移送される際に起きる媒体の寸法変化でもって、各印刷ヘッドごとの識別された前記第１の処理交差方向位置あるいは各印刷ヘッドごとの識別された前記第２の処理交差方向位置のいずれかを修正するよう構成した、プリンタ。
2. コントローラはさらに、所定の閾値を超える最大処理交差方向位置に応答し、複数の印刷ヘッド内の列に配置した各印刷ヘッド群についてシリーズ誤差距離を、またプリンタ内の隣接印刷ヘッドの各対についてステッチ誤差距離を特定するよう構成した、請求項１に記載のプリンタ。
3. コントローラはさらに、一列に配置された印刷ヘッドごとに処理交差方向における平均位置を識別することで印刷ヘッドの各列にシリーズ誤差を特定し、印刷ヘッド列内に配置された各印刷ヘッドごとの各第１の処理交差方向位置と印刷ヘッド列内の印刷ヘッドごとの識別された平均位置との間の差異を算出するよう構成した、請求項２に記載のプリンタ。

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