JP5736207B2

JP5736207B2 - インクジェットプリントヘッドの精密見当合わせに効果的なテストパターンおよびインクジェットプリンタのテストパターンに対応する画像データの分析方法

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Description

本開示は、全般的には、１つまたは複数のプリントヘッドを有するインクジェットプリンタにおけるプリントヘッドの配向の特定に関し、さらに詳細には、プリントヘッドの配向を特定するための画像データの分析に関する。

通常のインクジェットプリンタは１つまたは複数のプリントヘッドを使用する。各プリントヘッドは、通常、開放された空白箇所の端から端まで画像受容部材へとインク液滴を射出し画像を形成するための、個々のノズルのアレイを備える。画像受容部材は、記録媒体の連続ウェブまたは一連の媒体シートであってもよい。また、画像受容部材は、印刷ドラム等の回転表面またはエンドレスベルトであってもよい。回転表面上に印刷された画像は、後に、回転表面および定着ローラにより形成された定着ニップにおいて、機械的力により記録媒体上に転写される。インクジェットプリントヘッドにおいて、個々の圧電アクチュエータ、熱アクチュエータ、または音響アクチュエータは、噴射信号とも称される電圧信号に応答して、インクが充填された導管からオリフィスを通ってインクを放出する機械的力を生成する。信号の強度すなわち電圧レベルは、各液滴において射出されるインク量に影響を与える。噴射信号は、画像データに応じて、プリントヘッド制御器により生成される。インクジェットプリンタは、画像受容部材上の特定の位置に個々のインク滴のパターンを印刷することにより、画像データに応じた印刷画像を形成する。インク滴が着地する場所は、「インク落下場所」、「インク落下位置」、または「ピクセル」と称されることもある。このように、印刷動作は、画像データに応じて画像受容部材上にインク滴を塗布することであるとみなし得る。

画像対象に対する忠実性および画像データにより表される色に対する忠実性の両方の観点で、印刷画像が画像データに対して対応する度合いを高めるためには、プリントヘッドが、画像表面に対して、およびプリンタの他のプリントヘッドに対して、正しく見当合わせされていなければならない。プリントヘッドの見当合わせとは、プリントヘッドが既知のパターンでインクを射出するよう操作され、次に、射出されたインクの印刷画像を分析し、画像表面に対する、およびプリンタの他のプリントヘッドに対する、プリントヘッドの偏向を判定するプロセスである。プリンタ内のプリントヘッドを操作して画像データに応じてインクを射出するということは、プリントヘッドが、画像受容部材を横断する幅に対して水平であるものと、およびプリントヘッド内のインクジェット排出器のすべてが稼働状態にあるものと、想定しているということである。しかしプリントヘッドの配向についての係る想定は、単に仮定するのみではなく、実際に検証する必要がある。加えて、プリントヘッドが適切に稼働するための条件が検証できないなら、印刷画像の分析は、プリントヘッドが印刷に想定される条件に対しよりよく一致するようプリントヘッドを調節するために用いることができるデータ、または想定される条件からのプリントヘッドの逸脱を補正するために用いることができるデータを生成すべきである。

印刷画像の分析は、２つの方向に対して実行される。「処理方向」とは、射出されたインクを受容するために画像表面がプリントヘッドを通り過ぎる際に画像受容部材が移動する方向である。また「処理交差方向」とは、画像部材の幅を横断する方向である。印刷画像を分析するためには、インクジェットが実際にインクを射出するよう動作したかの判定、および、プリントヘッドが、画像受容部材に対しておよびプリンタ内の他のプリントヘッドに対して正しく配向されている場合に、射出されたインクが着地するであろう地点に、射出されたインクが実際に着地したかどうかの判定を可能にするテストパターンが生成される必要がある。いくつかの印刷システムでは、印刷画像の画像は、印刷画像を媒体上に印刷することにより、または印刷画像を媒体上に転写し、その媒体をシステムからイジェクトさせ、次に、フラットベッドスキャナまたは他の既知のオフライン撮像装置を用いてその画像をスキャンすることにより、生成される。印刷画像の画像を生成するこの方法には、本来の印刷画像を分析できないという問題点、および外部スキャナに付随する不正確さという問題点が存在する。いくつかのプリンタでは、スキャナは、プリンタと一体化され、プリンタ内に配置される。これにより、画像がプリンタ内の媒体上にある間に、またはインク画像が回転撮像部材上にある間に、インク画像から画像の生成が可能となる。これらの一体型スキャナは、通常、１つまたは複数の照射源と、画像受容表面から反射した照射源からの発光を受容する複数の光学検出器とを備える。照射源からの発光は、通常は可視光であるが、発光が、可視光スペクトルのいずれかの境界上にあることも、またその境界を超えることも、あり得る。光が白色表面により反射されると、反射光は、照射光と同一のスペクトルを有する。いくつかのシステムでは、画像表面のインクは、入射光の一部を吸収し、それにより反射光が異なるスペクトルを有することもある。加えて、いくつかのインクは、例えば、インクが誘導放射に応答して蛍光を発する場合等に、照射光とは異なる波長の反射光を発することもある。各光学センサは、検出器により受容された反射の強度に対応する電気信号を生成する。光学検出器からの電気信号は、アナログ／デジタル変換器によりデジタル信号に変換され、デジタル画像データとして画像プロセッサに提供されることもある。

画像データが生成される環境は、ノイズが存在しないわけではない。このシナリオでは、いくつかのノイズ源が存在し、ノイズ源は見当合わせプロセスにおいて解決されるべきである。例えば、プリントヘッドの整列は、特に、異なる種類の画像表面が用いられた場合に、またはプリントヘッドが置換された場合に、期待される位置から著しく逸脱することもある。加えて、プリントヘッドのすべてのインクジェットが、メンテナンスなしで稼働状態を維持するとは限らない。したがって、メンテナンスにより損失ジェットが回復され得る前に、ヘッドの見当合わせを続けることが必要となる。また、いくつかのインクジェットは不連続である。これは、インクジェットがときには噴射しときには噴射しないことを意味する。インクジェットが、プリントヘッドの表面に対し垂直にインクを射出しないこともある。これら角度が逸脱したインク滴は、期待される着地場所以外の場所に着地する。いくつかのプリントヘッドは、画像受容部材の幅に対して、一定の角度で配向されている。この角度は、当該技術分野では、プリントヘッドロール（ｐｒｉｎｔｈｅａｄｒｏｌｌ）と称されることもある。画像受容部材もまたノイズの発生に寄与する。特に、画像受容表面における構造および／または画像受容表面における着色汚染物は、画像データにおいて混乱したインク滴であり得、また、淡色に着色したインクおよび微弱に行われたインクジェットは、暗色に着色したインクまたは適切なインク滴塊を用いて形成されたインク滴よりも、画像受容部材に対するコントラストが弱い液滴を提供する。したがって、印刷画像の改善およびプリンタ画像に対応する画像データの改善は、プリントヘッドからのインクの射出に影響を与える、プリントヘッド配向の逸脱と、プリントヘッド特性とを特定するにあたり有用である。さらに、プリントヘッド問題の訂正またはプリントヘッド問題の補正を可能とする画像データ分析も有益である。

１つの方法は、プリンタにより画像受容部材上に生成されたテストパターンに対応する画像データを分析して、プリンタ内のプリントヘッドの位置の特定およびプリントヘッド間の見当合わせの特定を行う。この方法は、画像受容部材上に印刷されるテストパターンであって、複数列のダッシュ線内の各列のダッシュ線内の少なくとも１つのダッシュ線を形成するプリンタ内の各プリントヘッドにより形成されるテストパターンの画像データにおいて複数列のダッシュ線内の各列のダッシュ線に対する処理方向位置を特定することと、処理交差方向における各ダッシュ線の中心を特定することと、列のダッシュ線内の各ダッシュ線を形成したインクジェット排出器を特定することと、プリンタ内の各プリントヘッドに対する処理方向位置を特定することと、各行のプリントヘッドに対する処理交差変位を特定することと、同一色のインクを印刷する印字バーユニット内の隣接するプリントヘッド間の処理交差方向のステッチ変位を特定することと、アクチュエータを操作して、プリンタ内の少なくともいくつかのプリントヘッドを、特定された処理方向位置、処理交差変位、および特定されたステッチ変位に対して移動させることと、を含む。

テストパターンにおけるマーキングの位置を特定するための方法を示すフローチャートである。図１に示す方法とともに用いるに適したテストパターンの１例を示す図である。図１のテストパターンおけるダッシュ線を撮像する光学検出器のための振幅応答信号を示す図である。図１に示すテストパターンを撮像する１群の光学検出器のためのダッシュ線の一部を示す図である。１つのテストパターン列内のダッシュ線の処理交差方向位置を特定するための方法を示すフローチャートである。テストパターンの列間の処理交差方向偏位を有するテストパターンの１例の１部分を示す図である。処理方向におけるプリントヘッドの相対位置を特定するための方法を示すフローチャートである。ステッチ界面間の２つのプリントヘッド間のステッチ変位を算出するための方法を示す図である。ステッチ界面間の２つのプリントヘッド間のステッチ変位を算出するための代替的な方法を示す図である。

プリントヘッドの配向および特性をより良く特定し且つ生成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テストパターンを生成するプリンタに関する上述の態様および他の特徴は、添付の図面とあわせて以下の記載に説明される。

テストパターンの画像データを分析するためのプロセス１０５が図１に示されている。プロセス１０５はセンサを使用して、印刷システムにおいて画像受容部材の表面から取得した画像データを分析する。この分析により、ダッシュ線の位置をより正確に判定することが可能となり、ダッシュ線の位置情報を用いるとプリントヘッドの位置および配向をより正確に判定し得る。画像受容部材上に印刷されたテストパターンに対応する画像データは、光学センサにより生成され得る。光学センサは、画像受容部材上の画像エリアの幅を横断するように延長するバーまたは他の長手構造に取り付けられた光学検出器のアレイを備えてもよい。画像エリアが処理交差方向に約２０インチ（約５０．８ｃｍ）でありプリントヘッドが処理交差方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷する１つの実施形態において、１２，０００個より多数の光学検出器が、撮像部材を横断する単一の走査線を生成するために、バーに沿って単一列に配列されてもよい。光学検出器は、画像受容部材の表面に光を向ける１つまたは複数の光源と関連して構成される。光学検出器は、光が画像受容部材から反射された後、光源により生成された光を受容する。画像受容部材の露出面により反射された光に応答して光学検出器により生成される電気信号の強度は、画像受容部材上のインク滴から反射された光に応答して生成された信号の強度よりも高い。生成された信号の強度のこの差異は、用紙シート、媒体ウェブ、または印刷ドラム等の画像受容部材上のインク滴の位置を特定するために使用し得る。しかし、イエロー等の淡色インクは、ブラック等の暗色インクにより画像受容部材の覆われていない部分に対して生成されるコントラスト信号よりも、画像受容部材の覆われていない部分に対してより低いコントラスト信号を生成することに、読者は注意されたい。このように、コントラスト信号の差異は、異なる色のダッシュ線を区別するために使用し得る。光学検出器により生成された電気信号の強度は、適切なアナログ／デジタル変換器によりデジタル値に変換され得る。これらのデジタル値は、本明細書においては、画像データを指し、以下に説明されるように、これらのデータを分析すると、画像受容部材上のダッシュ線に関する位置データが特定される。

異なるインク色のダッシュ線を区別する能力は、欠損インクジェット排出器または微弱インクジェット排出器の現象に支配される。微弱インクジェット排出器とは、インクジェット排出器に与えられた噴射信号の強度または周波数に対応するインク量を射出することによる噴射信号に対する応答を、行わない排出器を指す。一方、微弱インクジェット排出器は、より少量のインクを供給する。したがって、微弱ジェットにより射出されるより少量のインクは、画像受容部材をより少なく覆う。その結果、画像受容部材の覆われていない部分に対して光学検出器により生成された信号のコントラストはより低くなる。したがって、微弱インクジェット排出器により射出されたダッシュ線のインク滴は、期待される強度とは異なる強度を有する電気信号を生じさせ得る。欠損インクジェット排出器とは、噴射信号の供給に応答して射出するインク量がほとんどないかまたはまったくないインクジェット排出器である。テストパターンのためのインク滴の射出に失敗するインクジェット排出器を特定するプロセスは、以下でより詳細に説明される。

プロセス１０５等の画像分析プロセスとともに使用されるに適したテストパターンの１例が図２に示されている。テストパターン３００は複数のダッシュ線を含む。これらのダッシュ線のそれぞれは、プリントヘッド内の単一のインクジェット排出器から射出されたインクから形成される。ダッシュ線３０２は、複数列のダッシュ線が処理交差方向軸３３６に沿って配列された状態で、印刷処理方向３３２に形成される。テストパターン３００は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック（ＣＭＹＫ）カラーステーションを使用するプリンタとともに使用されるよう構成されている。テストパターン３００はさらに、ＣＭＹＫ色のそれぞれに対して２つのプリントヘッドアレイを使用するインターレース印刷用に構成されている。各カラーステーション内の整列したプリントヘッドのそれぞれのうちの１色である同色のダッシュ線は、シアン・ダッシュ線３０４、マゼンタ・ダッシュ線３０８、イエロー・ダッシュ線３１２、およびブラック・ダッシュ線３１６に見られるように、テストパターン３００の各列で互いに隣接して離間する。図２において、テストパターン３００の各列のダッシュ線は、７つのインクジェット排出器を含む梯子状に配列されており、インクジェットプリントヘッド内の１つのインクジェット排出器が１つのダッシュ線を形成し、同じ列内の次のダッシュ線は処理交差軸３３６において６つの位置分だけ偏位したインクジェット排出器から出たものとなっている。テストパターン３００の１つの列内の連続したダッシュ線間のスペース３２０は、印刷しないインクジェット排出器の６個分の幅である。代替的テストパターンは、複数列のダッシュ線を有する同様のテストパターンを形成する各群内で、より多い個数のまたはより少ない個数のインクジェット排出器を有する梯子を用いてもよい。

ダッシュ線３０２の長さは、１つのダッシュ線を形成するために用いられる液滴数に対応する。ダッシュ線が、処理方向における光学検出器の解像度よりも十分に長くなるよう、液滴数が選択される。光学検出器により撮像される距離は、検出器を通り過ぎる撮像部材の速度および光学検出器のライン率（ｌｉｎｅｒａｔｅ）に依存する。画像受容部材上の画像エリアの幅を横断するように延長する単一の列の光学検出器は、本明細書で走査線と称される。ダッシュ線画像が撮像プロセスにおいて解像できるよう、処理方向において単一の走査線よりも長いダッシュ線が生成される。したがって、処理方向においてダッシュ線の長さ全体を撮像するためには、複数の走査線が必要となる。

テストパターン３００における列は、群３２４Ａから群３２４Ｄに見られるように、ダッシュ線３０２を離間するために用いられる梯子情報にしたがって、グループ化され得る。群３２４Ａから群３２４Ｄにおける各列は、処理交差軸３３６において先行する列から１つのインクジェット排出器分だけ偏位する。各群は７つの列を有し、それにより、７つの連続するインクジェット排出器のうちの各インクジェット排出器が１つのダッシュ線を形成することができる。群の数は、印刷システムが生成するユニークな色の数によって決定される。テストパターン３００は、３２４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ｃ、および３２４Ｄの４つの群を提供するＣＭＹＫ印刷システムの１例を示す。３２４Ａから３２４Ｄの４つの群は、各色（ＣＭＹＫ）に対するプリントヘッド内の各インクジェット排出器がテストパターン３００におけるダッシュ線を印刷することを可能にする。したがって、処理方向３３２に平行なライン３４０は、同一の処理交差位置における各色のダッシュ線の中心を通るように整列し得る。ライン３４０は、ブラック・ダッシュ線３４４Ａの中心を通り抜け、ブラック・ダッシュ線３４４Ｂの縁部を通り過ぎる。相対的には、ブラック・ダッシュ線３４４Ａは、第１プリントヘッド内の７つの連続するインクジェット排出器群の第１位置における第１ブラック・プリントヘッド内のインク排出器により形成される。ダッシュ線３４４Ｂは、第２ブラック・プリントヘッドから以前の群の第７番目の最終インクジェット排出器に対応する。ここで、第２ブラック・プリントヘッドは、処理交差軸３３６において、各プリントヘッド内の排出器を離間する幅の１／２分だけ偏位する。この偏位は、印刷領域内のプリントヘッド下のすべての場所を完全にカバーするために、２つのブラック・プリントヘッドがダッシュ線をインターレースすることを可能にする。

ライン３４０は、ブラック・ダッシュ線３４４Ａおよび３４４Ｂのときと同様に、イエロー・ダッシュ線３４４Ｃおよび３４４Ｄと、マゼンタ・ダッシュ線３４４Ｅおよび３４４Ｆと、シアン・ダッシュ線３４４Ｇおよび３４４Ｈとを通り抜ける。処理交差方向に整列すると、様々な色のインクの液滴は、ＣＭＹＫ色のインクを混合することにより２次色を生成するカラー印刷のために、同一の場所に塗布される。加えて、プリントヘッドをインターレース方式で配列すると、プリンタで利用可能な色域および色域の拡大を可能にする、インク滴の並列（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）印刷が可能となる。図２のテストパターン３００を処理交差軸に沿って反復すると、各プリントヘッドのインクジェット排出器の一部または全部を、印刷領域を通り抜ける画像受容部材上に画像を形成するために用いられる印刷領域に含めることができる。

図１に示すプロセス１０５は、テストパターンにおけるダッシュ線と交わる走査線を特定することにより開始する（ブロック１１０）。ダッシュ線の位置に対応する信号を抽出する方法の１つは、処理交差方向における光学検出器の信号プロファイルを、ダッシュ線プロファイルの期待される周期を有するコサインおよびサイン関数で畳み込み積分することである。次に、個々の畳み込み積分の２乗を合計し、所定の閾値と比較して、ダッシュ線の存在を検出する。本明細書で用いる「畳み込み積分」とは、２つの関数の積の合計を指す。したがって、プロファイル関数およびサイン関数の積の合計を算出し、プロファイル関数とコサイン関数の積の合計を算出する。次に、これら２つの畳み込み積分の大きさの２乗を加算し、合計を算出する。この合計が、所定の閾値と比較される。図３に示すように、走査線６７に先行する走査線に対する光学検出器の応答は、比較的低い振幅となっている。走査線６７から走査線８１あたりに対しては、振幅は、低い振幅値に戻る前に、１列のダッシュ線が存在することを示す。１つの列内のダッシュ線間の間隔に対応する周期を有するサインおよびコサイン関数が、畳み込み積分の演算のために選択される。１つの実施形態では、畳み込み積分の演算は、処理交差方向で７ピクセルの周期が選択されると、最大の応答を与える。畳み込み積分の２乗を合計し、閾値と比較することは、検出器プロファイルの振幅が、画像データにおけるノイズではなく、ダッシュ線を十分に示すことを確実にすることを支援する。検出器プロファイルに関して説明された演算は、検出器プロファイルのフーリエ変換および梯子チャートの周期におけるピークの検出と等価である。プロファイルデータが所定の範囲の期待される周波数を示す場合、画像データはテストパターンにおけるダッシュ線に対応し、各ダッシュ線の頂部および底部は、走査線に対して判定可能である。

次に、ダッシュ線プロファイルが、光学検出器の応答に対して、特定される（ブロック１１４）。各検出されたダッシュ線の頂部と底部との間の光学検出器のグレーレベルの応答を平均し、これらの平均が光学検出器アレイにわたって割り当てられる。この割り当ての１例が図４に示されている。図４に示す部分において、グレーレベル関数の極小値に対応する光学検出器は、処理交差方向におけるダッシュ線位置に対応するものとして特定される。すなわち、グレーレベルは、インクがほとんど存在しないかまたは全く存在しない画像受容部材の１部分を検出する検出器においてより高く、より低い値は、インク滴が存在しない位置で生じる。したがって、イエロー・ダッシュ線Ｙ_１およびＹ_２は、より高いコントラストを提供する他のインクＣ_１、Ｃ_２、Ｍ_１、Ｍ_２、Ｂ_１、およびＢ_２に対する平均グレーレベルよりも高い平均グレーレベルを有する極小値を提供する。図４の割り当ては、ダッシュ線にわたるプロファイルを示し、ダッシュ線プロファイルとも呼ばれる。

生成されたダッシュ線プロファイルをさらに分析して、ダッシュ線プロファイルにおける各ダッシュ線の中心に対応する処理交差位置を判定する（ブロック１１８）。図５に示すようなフィルタリングおよび補間プロセスを用いて、各ダッシュ線の中心を求めてもよい。図５において、プロセス２００は、ダッシュ線プロファイルをローパスフィルタ核関数で畳み込み積分することにより開始する（ブロック２０４）。ローパスフィルタで畳み込み積分することは、走査線データをさらに平滑化する役割を果たし、画像データ中のダッシュ線による突然の突起は排除せず、ノイズによる突然の突起を排除する。一連の極小値の位置が、フィルタされた画像データ中で特定される（ブロック２０８）。図３の点により特定される各極小値は、光学検出器の解像度におけるフィルタされた画像データ中のダッシュ線の中心に対応する。ダッシュ線の中心をさらに明確に特定するために、極小値は、特定された極小値の両側における近傍ピクセルからのグレーレベル値に対して補間される（ブロック２１２）。この補間は、これら３つのデータ値を１つの曲線に当てはめ、より正確に極小値を特定することにより実行され得る。１つの補間方式では、２次曲線を用いて補間が行われる。当てはめられた曲線の極小値の処理交差位置は、テストパターン内のダッシュ線の中心として計算され記憶される（ブロック２１６）。ブロック２０８からブロック２１６の処理は、フィルタされた画像データにおいて特定された各極小値に対して実行される。

図１のプロセス１０５は、検出されたダッシュ線指数を欠損ダッシュ線に対して訂正することにより継続する（ブロック１２２）。ダッシュ線は、様々な理由から、画像データから欠損し得る。しかし、ダッシュ線を印刷しようと意図したインクジェット排出器が、噴射信号に応答してダッシュ線を印刷することに失敗することにより、ダッシュ線が欠損することがしばしばある。欠損ダッシュ線の不在および特定は、テストパターンの既知の特性を用いることにより、獲得し得る。欠損ダッシュ線（単数または複数）の近傍では、例えば、期待されるよりも大きい距離が、検出されたダッシュ線の中心を離間する。ダッシュ線間の距離が、期待される距離よりも十分に広い余裕をもって大きい場合、１つまたは複数の排出器がテストパターンから欠損していると考えられる。用い得る他の特性は、ダッシュ線プロファイルにより示されるコントラストである。上述のように、ダッシュ線の中心は、インク色によって異る極小値に対応する。このように、このプロセスは、これらの異なるコントラスト値を用いて、欠損ダッシュ線の色を特定することが可能である。したがって、１つのエリア内のダッシュ線の数、そのエリア内のダッシュ線間の距離、およびそのエリア内のダッシュ線に対するコントラスト値を用いて、欠損ダッシュ線、および、その欠損ダッシュ線（単数または複数）を印刷したであろうインクジェット排出器を特定し得る。特定されたインクジェット排出器指数は、欠損ダッシュ線を考慮に入れて調節される。例えば、指数４および指数５のダッシュ線が欠損すると期待される、７つのダッシュ線のアレイにおいて、ダッシュ線３およびダッシュ線６の中心は、通常期待される距離の約３倍の距離で隔てられる。排出器６を不正確に排出器４として特定するのではなく、プロセス１０５は、欠損ダッシュ線を検出し、排出器６に対して正しい指数を割り当てる。検出されたダッシュ線を生成しないインクジェット排出器は、作動状態にないインクジェット排出器に対して補正するために、またはプリントヘッドが故障中であることを表示するために、別の指数が付されてもよい。

図２に見られるように、各プリントヘッド内のすべてのインクジェット排出器を含む完全なテストパターン配列は、テストパターン３００に示される２８個の列のように、複数の列を有する。テストパターンを受容する画像受容部材は、印刷領域内のインクステーション下で処理方向３３２に移動する。しかし、画像受容部材は、テストパターンに対するダッシュ線が形成されると、処理交差軸３３６に沿って漂動することもある。処理交差漂動エラーはテストパターン内の列間で蓄積し得る。その結果、異なる列内のダッシュ線の処理交差位置の測定値が不正確となり得る。

プロセス１０５は、画像受容部材における漂動に起因する処理交差変位を測定し、補正する（ブロック１２６）。媒体漂動の大きさおよび方向を測定するために、１つの列のテストダッシュ線における各ダッシュ線の平均検出処理交差位置を、第１列のダッシュ線に対するダッシュ線の期待される平均位置と比較する。処理交差変位とは、測定された平均位置と期待される平均位置との差異である。すべての列のダッシュ線の位置を平均することにより、媒体漂動に起因するテストパターン撮像時のエラーと、より小さい群の排出器または単一のプリントヘッドにおける整列不良により生じ得るエラーとを区別することができる。

処理交差媒体漂動により変位した列を有するテストパターンの１部分の１例が図６に示されている。テストパターン列４０４が画像受容部材上に形成され、後続の処理交差方向漂動が、列４０８および列４１２を含むすべての後続列に対して偏位を生じさせる。列４０８は、矢印４１６により示されるように、偏位している。処理交差偏位の計算は、列４０８内のダッシュ線が互いに対しては正確な位置にあるのに対し、列４０８内のダッシュ線の平均位置が期待される平均位置から偏位していることを判定する。こうして、列４１２等の後続の列は列４０８と整列する相対位置にある。

プロセス１０５は、ダッシュ線の検出された処理交差位置を逆の方向へと調節すること、および検出された偏位の大きさを調節することにより、媒体漂動の効果を無効化する。図６に示す例では、列４０８が矢印４１６の方向に３０μｍの処理交差偏位を有する場合、列４０８における各ダッシュ線の中心位置は、矢印４１６の逆方向に３０μｍだけ調節される。同一の訂正を列４１２等の後続の列に適用し、テストパターンの残りの部分に対して、処理交差漂動から導入されるエラーを取り除き得る。

ブロック１１４からブロック１２６に詳細に示される、印刷システムにおける各排出器に対する処理交差位置の判定により、処理方向に移動する画像受容部材を横断する各小滴の位置調節が可能となる。テストパターンにおける各ダッシュ線も処理方向の位置を占める。各排出器に対する絶対位置が判定される処理交差方向とは異なり、処理方向におけるプリントヘッド位置の判定はそれぞれのプリントヘッドの相対位置に基づく。相対位置が判定されるのは、画像受容部材が印刷領域において処理方向にプリントヘッドを通り過ぎ、そのために、各インク滴が射出されるタイミングによって処理方向に沿う任意の位置にプリントヘッドがインクを射出することができるためである。適切なタイミングは、複数のプリントヘッドからの小滴が平坦な列に整列することを可能にし、意図せずに過剰に印刷することを、または異なるプリントヘッドの噴射が早すぎるかまたは遅すぎるために列が不均一となることを、防ぐ。処理方向に整列したプリントヘッドは、意図的な過剰印刷を、または１つのプリントヘッドからのインク滴が異なるプリントヘッドからのインク滴と混合し新しい色を生成する重ね刷り（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｒｏｐ）印刷を、可能にする。例えば、シアン・プリントヘッドからのインク滴が最初に射出され、その後、対応するイエロー・プリントヘッドからのインク滴がシアンのインク滴上に沈着すると、緑色に見えるインク塊が形成され得る。プリントヘッドの相対位置が既知である場合、印刷システムは、シアン排出器およびイエロー排出器の操作を調節して、重ね刷りの結果を生成し得る。

見当合わせプロセス１０５は、処理方向における各プリントヘッドの相対位置を判定する（ブロック１３０）。図２のテストパターン３００等のテストパターンを用いると、処理方向における、各プリントヘッドの、他のプリントヘッドに対する偏位を検出し得る。処理方向における各プリントヘッドの相対位置を判定するための１例としてのプロセス６００が、図７に示されている。プロセス６００は、図２のテストパターン３００等のテストパターンにおいて単一のプリントヘッドに属するすべてのダッシュ線を特定することにより、開始する（ブロック６０４）。１つの例として、１つのペアとして示される２つのシアン・ダッシュ線３０４は、異なるシアン・プリントヘッドから出たもので、ダッシュ線ペア３０４がテストパターン３００の全域で反復されている。テストパターンに存在するシアン・ダッシュ線の各ペアのうち最も左側にある検出されたダッシュ線は、１つの単一シアン・プリントヘッドに属し、最も右側のダッシュ線は別のシアン・プリントヘッドに属する。１つの単一プリントヘッドに属する各ダッシュ線が一度特定されると、各ダッシュ線の中心に最も近接する光学検出器のプロファイルは、例えば以前に図４の極小値の周辺での補間により特定されたように、処理方向において得られる（ブロック６０８）。各プロファイルを縁部検出核で畳み込み積分すると、処理方向における核ダッシュ線の頂部または底部が特定される。本明細書で用いられる「縁部検出核」とは、ダッシュ線と縁部検出核関数との畳み込み積分が処理方向において行内のダッシュ線の開始点において最小となるよう定義される関数を指す。縁部検出核で畳み込み積分を行うと、ダッシュ線の開始位置が光学検出器の下方にある画像受容部材の部分で生じる極小値が特定される。同様に、核ダッシュ線の端部分は、端縁部検出核で畳み込み積分を行うことにより特定し得る。端縁部核は、開始縁部核の逆関数である。同一の列のプリントヘッドインクジェットノズルにより生成されたダッシュ線を評価するためには、ダッシュ線の検出された縁部位置を平均して、個々の排出器における不整列の影響を低減する（ブロック６１２）。これらの列位置から、処理方向におけるプリントヘッドの中心が算出される（ブロック６１４）。他のプリントヘッドに対して、追加のプリントヘッドの処理方向位置を算出する必要がある場合（ブロック６１８）、プロセスは継続される（ブロック６０４）。さもなければ、図１に示す画像分析プロセスが継続する（ブロック６２２）。

一度、プリントヘッドの処理方向位置が判定されると、分析プロセス１０５は、印刷領域における異なるプリントヘッドの系列整列が特定される（ブロック１３４）。系列整列は、印刷領域において対応するプリントヘッドで使用される対応する排出器の処理交差整列であると定義される。図２に示すテストパターンにおいて、ライン３４０は、ブラック・ダッシュ線３４４Ａ、イエロー・ダッシュ線３４４Ｃ、マゼンタ・ダッシュ線３４４Ｅ、およびシアン・ダッシュ線３４４Ｇの中心を含む単一の行を通り抜ける。これらダッシュ線のそれぞれは、ＣＭＹＫ色のそれぞれのプリントヘッドにおいて同一の目標位置を有するインクジェット排出器により生成される。１つの印刷行におけるダッシュ線は、ダッシュ線のそれぞれが同一の処理交差位置を有し、ライン３４０は各ダッシュ線の中心を通り抜けることができるため、系列整列状態にある。

テストパターン３００が、処理交差軸３３６に沿って整列するダッシュ線を示す間、１つの印刷行内の対応するインクジェット排出器に属するダッシュ線は、異なるプリントヘッドの処理交差位置の相違により整列不良であり得る。テストパターンのダッシュ線の検出された処理交差プロファイルを用いて、プロセス１０５は、基準プリントヘッドからの処理交差位置を、１つの印刷行における第２プリントヘッドの処理交差プロファイルと比較する。印刷行は、画像受容部材のほぼ同一部分と逆の処理方向に配列されたプリントヘッドに対応する。２つのプリントヘッドの間で不整列が存在する場合、プリントヘッドのインクジェット排出器の１部分は互いに重なり合う。系列整列を判定するために、１つのプリントヘッドを基準プリントヘッドとして選択し、基準ヘッドと他の任意のヘッドとの間で印刷された共通の組のノズルを特定する。例えば、各ヘッドが８８０個のノズルを有し、基準ヘッド上のノズル１は別のヘッドのノズル１１と整列する場合、各プリントヘッドにおいて８７０個のノズルは重複領域に存在する。次に、測定されたノズル間隔と期待されるノズル間隔との差異が、重複領域における２つのプリントヘッドの各ペアのノズルに対して計算される。これらの測定された差異を平均すると、各印刷行における相対ヘッド偏位が得られる。印刷行における各ヘッドと基準ヘッドとの間の相対ヘッド偏位を調節し、相対ヘッド偏位の合計の平均値がゼロとなるようにする。相対ヘッド偏位は、印刷行における１つまたは複数のプリントヘッドの位置を変更することにより、調節される。

プリントヘッドは、プリントヘッドに対してまたはプリントヘッドが取り付けられた取り付け部材に対して動作可能に接続された、電動モータ等の、アクチュエータを用いて、処理交差方向で調節され得る。これらのアクチュエータは、通常は、プロセス１０５を実行するよう構成された制御器により生成され得る制御信号に応答する電気機械的装置である。１つの実施形態において、各プリントヘッドは、独立したアクチュエータに対して動作可能に接続されてもよい。代替的な実施形態において、通常は単一のプリントヘッドバーに取り付けられた２つ以上のプリントヘッドのグループが、単一のアクチュエータを用いてプリントヘッド群を動かせるように、単一のアクチュエータに取り付けられてもよい。さらに、１つを除くすべてのプリントヘッドが独立した第２アクチュエータに機械的に接続され、この１つのプリントヘッドは、独立したアクチュエータを有さず、第１アクチュエータのみにより調節されてもよい。係る構成を用いると、第１アクチュエータが接続されたすべてのプリントヘッドを同時に調節し、第２独立アクチュエータが、それぞれのプリントヘッドにさらなる調節を提供することが可能となる。

処理交差方向における他の形のプリントヘッド整列は、ステッチ整列として知られる。ステッチ整列は、印刷アレイにおいて近接するプリントヘッド間の界面境界において生じる。多くのプリントヘッド構成は、印刷領域を通り抜ける画像受容部材の処理交差幅全体を覆うために、複数のプリントヘッドを単一アレイで異なる列上に配列する。複数のプリントヘッドは、処理交差方向において継ぎ目のないラインを形成するために、「ステッチ」される。例えば、図１１に示すプリントヘッド１０４０の最も右側のインクジェット排出器は、プリントヘッド１０３６の最も左側のインクジェット排出器により射出されるインク滴に近接するインク滴を射出することができる。ステッチエラーは、同一色の隣接ヘッドの縁部ノズル間に間隔または重複が存在するときに生じる。

図１に示すプロセス１０５において、Ｘステッチ整列は処理交差方向におけるダッシュ線位置測定値から計算される（ブロック１３８）。この整列の、１つの計算方法が図８に説明されている。プリントヘッド間の各ステッチ界面に対して、ステッチ界面の左側のプリントヘッドの１６個のノズルのうち最も右側のノズルの処理交差位置がノズル指数に対してプロットされている。ノズル指数とは、各インクジェット排出器を一意的に特定するためにインクジェット排出器に割り当てられる番号である。例えば、８８０個のインクジェット排出器を有するプリントヘッドにおいて、インクジェット排出器は１から８８０の範囲の番号が一意的に割り当てられ得る。このグラフにおいて、ステッチ界面の右側のプリントヘッドの１６個のノズルの処理交差位置は、ノズル指数に対してプロットされている。１本のラインが１６個のノズルの各群を通り、界面へと外挿されている。２つの外挿されたラインの差異が、ステッチ変位と定義される。

ステッチ変位の代替的な計算が図９に示されている。このプロセスにおいて、ステッチ界面の左側のプリントヘッド上の１６個のノズルのうちの最も右側の平均位置９０４が計算され得、ステッチ界面の右側のプリントヘッド上の１６個のノズルのうちの最も左側の平均位置９０８も計算され得る。これら平均位置間の期待される間隔は、１６個のジェットに対応するはずである。測定された間隔９１２と期待される間隔との差異がステッチ変位である。ステッチ変位を算出するための２つのプロセスが説明されたが、他のプロセスも可能である。ステッチ方法の算出方法を、ステッチ界面の両側の各プリントヘッドにおける１６個のノズルの群に関して説明してきたが、それ以外の個数のノズルも使用してよい。方法に関わりなく、ステッチ変位の計算はプリンタの各ステッチ界面に対して行われる（ブロック１３８、図１）。

動作中、図１に示す画像分析プロセス１０５は、通常動作の間に生じる漂動をプリントヘッドが補正するよう、規則的な周期で実行されてもよい。ユーザにより生成された、テストパターンを印刷し、プリンタのプリントヘッドを調節する信号に応答して、調節プロセスが行われてもよい。いくつかの実施形態において、本明細書で説明されたテストパターンの配列は、印刷プロセスの終了後に通常は廃棄される画像受容部材の部分上に印刷されてもよい。例えば、ウェブ印刷システムにおいて、ドキュメント間空白が、プリントヘッドの見当合わせのために用いられるテストパターン配列を含んでもよい。ドキュメント間空白は、ドキュメント領域間の狭い領域であり、この領域は、用紙の連続ウェブが個々のシートへと切断されるとき、切り落とされ得る。テストパターンの列は、切り落とされる個々の領域に分配されてもよい。１つまたは複数のテストパターンの列が、切り落とされる領域に印刷されてもよい。

Claims

複数のダッシュ線からなる列としてのダッシュ線列を複数有するテストパターンの画像データを光学センサを用いて生成し、ここで前記テストパターンはプリンタ内の複数のプリントヘッドの各プリントヘッドによって画像受容部材上に形成され、かつ、前記複数のプリントヘッドは前記複数のダッシュ線列の各列に少なくとも１つのダッシュ線がある前記テストパターンを形成するものであり、
前記画像受容部材上の前記テストパターンの前記画像データにおける前記複数のダッシュ線列の各列にあるダッシュ線についての処理方向位置を特定することと、
前記処理交差方向における前記各ダッシュ線の中心を特定することと、
前記ダッシュ線列内の各ダッシュ線を形成したインクジェット排出器を特定することと、
前記画像受容部材によって反射された光に対する光学検出器の応答に対応する前記テストパターンの画像データの部分を、１つのダッシュ線列内のダッシュ線間の間隔に対応する周期を有するコサイン関数及びサイン関数で畳み込み積分し、各畳み込み積分の２乗を合計し、前記ダッシュ線の位置を前記畳み込み積分の２乗の和が閾値より大きくなる位置に対応するとして特定することで前記プリンタ内の各プリントヘッドについての処理交差位置を特定することと、
前記各プリントヘッドについての処理交差変位を特定することと、
同一色のインクを印刷する印字バーユニット内の隣接するプリントヘッド間の前記処理交差方向におけるステッチ変位を特定することと、
アクチュエータを操作して、少なくともいくつかの前記プリントヘッドを、前記特定された処理方向位置、処理交差変位、及び前記特定されたステッチ変位に対して、移動することと、
を含む、プリンタにより生成されたテストパターンの画像データを分析するための方法。
各ダッシュ線の前記中心を特定することは、
１つのダッシュ線列の全てのダッシュ線についてのプロファイルを生成することと、
処理交差方向における前記生成されたプロファイルの各ダッシュ線についての最小画像データ値と、前記最小画像データ値を生成した光学検出器とを特定することと、
前記特定された最小画像データ値と２つの画像データとに曲線を当てはめることと、ここで前記２つの画像データ値は前記最小画像データ値を生成した前記光学検出器の両側に配置される２つの光学検出器の応答に対応するものであり、
前記当てはめられた曲線の最小値を、前記最小画像データ値に対応する前記ダッシュ線の前記中心として特定することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
請求項１に記載の方法であって、さらに
前記ダッシュ線列内における欠損ダッシュ線の位置を特定することと、
前記欠損ダッシュ線に対してインクを射出するのに失敗したインクジェット排出器を特定することと、
を含む、方法。
隣接するプリントヘッド間の前記ステッチ変位を特定することは、
第１プリントヘッドの最も左側にあるインクジェット排出器における処理交差位置に、それぞれ最も左側にあるインクジェット排出器としての指数を関連付けることと、
前記処理交差方向において前記第１プリントヘッドの左側の次に最も近いプリントヘッドである第２プリントヘッドの最も右側にあるインクジェット排出器における処理交差位置に、それぞれ最も右側にあるインクジェット排出器としての指数に関連付けることと、
前記第１及び第２プリントヘッド間の界面における２つの関連付け指数間の処理交差位置変位を算出することによって前記ステッチ変位を特定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。