WO1999038693A1

WO1999038693A1 - Dispositif de formation d'image, a jet d'encre

Info

Publication number: WO1999038693A1
Application number: PCT/JP1999/000384
Authority: WO
Inventors: Yutaka Takata; Yuichi Sugiyama; Michitaka Fukuda
Original assignee: Copyer Co., Ltd.
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 1999-08-05
Also published as: DE69936689D1; US6409301B1; EP0974463A4; EP0974463B1; DE69936689T2; JPH11216854A; JP3410652B2; EP0974463A1

Description

明細書

インクジエツト画像形成装置技術分野

本発明は、画像形成装置に関し、特に、複数のへッドを搭載するインクジエツト画像形成装置に関する。背景技術

インクジエツト画像形成装置の一つであるインクジェットプリンタは、配列されたノズルを有するヘッドを用いて、ノズルからインク滴を吐出して印字する、インクジエツト方式を採用した画像形成装置であり、低騒音、省スペース等の特徴がある。そのヘッドは、キャリッジの所定の位置に設置、固定され、キヤリツジを記録紙上で走査（スキャン）しながらインク滴を吐出することによって、記録紙上に画像の形成が行われる。また、キャリッジには、ヘッドを駆動するのに必要なインターフェイス回路基板も保持されている。

ノズル内には、常にインクが充填されており、そこにヒータ素子を設けて、ヒータ素子に駆動パルスを加えて加熱すると、ノズル内に気泡が発生 '膨張して、ノズル内のインクの一部がノズルの外に押し出され、インク滴となり、記録紙に着弾し、ドットを形成する。

このような方式を用いた画像聰武装置においては、ノズルが多数個並べられて、一つの記録ヘッドを形成するため、同一ヘッド内のノズルには同一のインクタンクから同一のインクが充填される。

ところで、インクジェットプリンタにおいて、フルカラーの画像を形成するには、 3色（シアン、マゼンタ、イェロー）のインクを用いて、それらのインクを重ねあわせて画像を形成すると、ほとんどの色を記録紙上に実現することができる。従って、フルカラ一インクジエツトプリンタでは、最低 3つのへッドが必要であるが、実使用上、美しい黒色は、上述の 3色では実現できないため、もう一つ、ブラックヘッドを用意する。した力 ^sつて、計 4個（ブラック、シアン (：、マゼンタ M、イェロー Y ) のヘッドを用いて印字を行う。へッドは、記録紙搬送方向（副走査方向）にノズルが配列するようにキヤリッジ上に配置し、副走査方向と垂直な方向（主走査方向）にキャリッジを走査しながら、印字デ一タに従つて各ノズル力記録紙に対してィンク滴の吐出を行い、キヤリッジが印字領域の走査を終えると、 1バンド目の印字を完了する。

この後、記録紙を副走査方向に一定の距離だけ搬送し、 1バンド目と同様の方法で、 2バンド目の印字を行う。更に、 3ノンド目、 4バンド目と上述の動作を繰り返すことによって、 1枚の画像を形成して行く。

上述の 4つのヘッドは、キャリッジ上に着脱可能に取り付けられるため、印字する位置（即ち、ヘッドの位置）を決めるのは、キャリッジである。通常、キヤリッジの所定の位置には、キャリッジの走査方向に沿って配置されたリニアスケールと協働してキャリッジの位置を 1 ドット単位で検出する位置センサ力取り付けられており、このセンサの出力は、印字を行うタイミングを作り出している。

このような複数のへッドを備えた、往復印字を行うインクジエツトプリンタにおいては、ユーザのへッド取り付け位置のばらつき、又はへッド自身の特性のばらつき、キャリッジの速度等によって、各ヘッドの印字位置にばらつき力生じ、印字された画像が、各へッドごとに主走査方向または副走査方向にシフトしてしまい（レジストズレ）、例えば印字した鄞線がズレたり、あるいは縦スジ、横スジが発生したりして、画像品質に顕著に影響を及ぼすことがある。レジストズレには、副走査方向のズレ（縦レジストズレ）と主走査方向のズレ（横レジストズレ）と力 sあり、それぞれに対して、往方向と復方向の場合にレジストズレカ ^s生じる。

一旦、レジストズレが検出されれば、縦レジストズレに対しては、ヘッドのノズル数を実際に印字を行うノズル数よりも数個多くしておき、印字に使用するノズル範囲を副走査方向にシフトすることによって、また、横レジストズレに対しては、インクを吐出するタイミングを早めたり遅めたりすることによって、補正をかけて、印字を行うことによって、レジストズレのをなくすことができる。

し力、し、このような補正を行うには、レジストズレがどの程度なのかを、装置力 ^s正確に認識する必要がある。レジストズレ量を測定する方法としては、大きく分けて 2つの方法がある。その一つは、ユーザが目視で容易に測定できるパターンを装置が出力し、そのパターンから判別されたレジストズレ量を、ユーザ力 s装置に手入力する方法（マニュアルレジスト調整）と、もう一つは、装置が自動的に検出する方法（オートレジスト調整）がある。

さらに、オートレジスト調整には、装置が所定のテストパターンを印字し、これを光学式センサで検出してレジストズレの程度を検出する方法と、光学式液滴検出器を用いて、ヘッドから吐出するときのインク滴の位置を検出して、インク滴が媒体上に衝突する位置を計算によって求める方法がある。

本発明は、これら 2つのオートレジスト調整のうち、テストパターンを用いてレジストズレの程度を検出するものであり、この基本的な技術は、本出願人の出願に係る特開平 7— 3 2 3 5 8 2号公報に開示されている。この技術では、距離を測定する対象の 2つのパターン要素の中心ドット位置の検出とその中心ドット間の距離の測定とのために 2回のパターン読み取り走査を行っている。また、テストパターンの検出の精度を向上させるための 2つの受光素子を用いてその差動出力を利用する技術力 ^s、本出願人の出願に係る国際特許公開 W O 9 7 / 1 4 5 6 3号公報に開示されている。

本発明は、単一の受光素子を用いてテストパターンの検出の精度を向上させることができるィンクジェット画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、 1回のパターン読み取り走査で測定対象の 2つのパターン要素の中心ドット間距離の測定を行うことによりレジスト調整時間の短縮を図ることができるインクジェット画像形成装置を提供することにある。発明の開示

本発明によるインクジエツト画像形成装置は、複数のへッドを記録媒体の搬送方向とほぼ直角の方向に走査させて画像を形成するインクジエツト画像形成装置において、前記複数のへッドを用いて記録媒体上にテストパターンを印字するテストパターン印字手段と、前記記録媒体上に印字されたテストパターンに対して走査され、そのパターン要素を順次検出する反射型光学センサと、該反射型光学センサの出力を二値化する二値化回路と、該ニ値化回路の出力に応じて前記複数のへッドのうちの基準のへッドと他のへッドとの間の距離に関係する複数のデータを算出する算出回路と、該算出回路により算出された複数のデータに基づいて基準のへッドに対する他のへッドの印字位置ズレの量を決定する手段とを備え、前記二値化回路は、前記反射型光学センサの出力の緩やかな変化に追従するピークホールド回路と、該ピークホールド回路のホールド出力を分圧する分圧回路と、該分圧回路の分圧出力をしきい値として前記反射型光学センサの出力を二値信号に変換する比較器とにより構成されることを特徴とする。

このような構成により、テストパターンに対するセンサ出力は、その緩やかな変化に追従するピークホールド回路の出力に応じて動的に変化するしきい値で二値化される。そのため、各種の要因によりセンサ出力力変動しても、的確な二値ィ匕を行うことができる。その結果として、高精度なヘッド間の印字位置ズレの量を検出し、これを補正すること力 ^s可能になる。

前記ピークホールド回路に代えて、前記テストパターンに対応して予め定めた期間中、前記反射型光学センサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路を用いてもよい。

本発明による他のインクジエツト画像形成装置は、複数のへッドを記録媒体の搬送方向とほぼ直角の方向に走査させて画像を形成するインクジエツト画像形成装置において、前記複数のへッドを用いて記録媒体上にテストパターンを印字するテストパターン印字手段と、前記記録媒体上に印字されたテストパターンに対して走査され、そのパターン要素を順次検出する反射型光学センサと、該反射型光学センサの出力を二値ィヒする二値化回路と、該ニ値化回路の出力に応じて前記複数のへッドのうちの基準のへッドと他のへッドとの間の距離に関係する複数のデータを算出する算出回路と、該算出回路により算出された複数のデータに基づいて基準のへッドに対する他のへッドの印字位置ズレの量を決定する手段とを備え、前記テストパターンは、前記基準のへッドで印字した基準パターン要素と、該基準パターン要素に対して一定の指示距離の位置に前記複数のへッドでそれぞれ印字した複数の比較パターン要素とからなり、前記算出回路は、前記テストパターンに対する 1回の走査時の前記反射型光学センサの出力に基づいて前記基準のへッドと他の 1つのへッドの距離データを算出することを特徴とする。

このように、テストパターン検出のためのセンサ走査回数を半減することにより、へッドの印字位置ズレの補正処理に要する時間を短縮することができる。より具体的には、前記算出回路は、前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がりエッジを検出したときパルスを発生する立ち上がり検出部と、前記二値化回路の二値ィ匕出力を受けて、その立ち下がりエッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出部と、前記立ち上がり検出部の検出出力に応じてクロック計数を開始する第 1のカウンタと、前記立ち下がり検出部のパルスに応じて前記第 1のカウンタのカウント値を記憶する保持するレジスタと、該レジスタに保持された値を 1 2にする除算器と、前記第 1のカウンタのカウント値を予め定めた設定値と比較し、両値が一致したとき前記第 1のカウンタのカウント動作を停止させる第 1の比較器と、該第 1の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始する第 2のカウンタと、該第 2のカウンタのカウント値を前記除算器の出力と比較し、両値が一致したとき前記第 2のカウンタのカウント動作を停止させる第 2の比較器と、該第 2の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始する第 3の力ゥンタとを有し、該第 3のカウンタはクロック計数を開始した後に再度発生する前記第 2の比較器の一致出力に応じてクロック計数を停止し、その時点の第 3のカウンタのカウント値を前記基準パターン要素と比較バターン要素の間の距離データとすることができる。

あるいは、前記算出回路は、前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がりエツジを検出したときパルスを発生する立ち上がり検出部と、前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がりェッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出部と、前記立ち上がり検出部のパルスを受けるごとに出力値を反転する第 1のフリップフロップと、該第 1のフリップフ口ップの出力に応じて、前記基準パターン要素の開始位置から比較パターン要素の開始位置までの前記センサの走査期間中、クロック計数を行う第 1のカウンタと、入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第 2のフリップフロップと、該第 2のフリップフ口ップの出力に応じて、前記基準パターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を行う第 2のカウンタと、入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第 3のフリップフロップと、該第 3のフリップフロップの出力に応じて、前記比較パターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を行う第 3のカウンタと、前記二値化回路の二値化出力に応じて、前記立ち上がり検出部の検出パルスと前記立ち下がり検出部の検出パルスの 2つのパルスを 1組にして、前記第 2 のおよび第 3のフリップフロップへの前記入力パルスとして 1組ずつ交互に供給する切替手段とを有し、前記決定手段は、前記第 1、第 2、第 3のカウンタの出力値に基づいて、前記基準パターン要素と比較パターン要素との間の距離データを算出するとともに、複数の距離データに基づいて前記基準のへッドに対する他のへッドの印字位置ズレの量を決定する。

この後者の算出回路においては、前記テストパターンは、前記基準パターン要素と、前記複数の比較パターン要素とからなるパターンをセンサの走査方向に複 ¾ a並べて有し、前記算出回路の第 1、第 2、第 3のカウンタは、前記センサの 1回の走査中、それぞれのカウント値を累積して保持するができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態におけるインクジエツトプリンタの概略構成例を示すブロック図である。

図 2は、図 1のインクジェットプリンタの概略の外観構成を示す斜視図である。

図 3は、用いられるテストパターンの概略構成を示す図である。

図 4は、レジストズレ量の検出動作を説明するための図である。

図 5は、横方向のレジストのズレを検出するためのテストパターン（a ) と、縦方向のレジストのズレを検出するためのテストパターン（b ) を示す図である

図 6は、本発明の実施の形態において用いる反射型光学センサの第 1の例 ( a ) と第 2の例（b ) の内部構成を示す図である。

図 7は、各色ィンクの反射率の波長特性を示したグラフである。

図 8は、図 1に示したパターン検出部 1 6の具体的な回路例を示す回路図である。図 9は、テストパターンをセンサ 9で読み取ったときのセンサ 9の出力信号波形を示す図である。

図 1 0は、記録紙のプラテンに対する浮きカ大きくかつ一定している場合 ( a ) と、その浮きが傾斜した場合（b ) の 2通りについて、波形（実線）を示した図である。

図 1 1は、本発明の実施の形態における、テストパターンの検出出力波形の変動としきい値の関係を示した信号波形図である。

図 1 2は、ィンクのばらつきや使用量によって濃度力 s変動したときのテストパタ一ンの検出出力波形の変動の様子を示す信号波形図である。

図 1 3は、図 8のピークホールド回路 8 2に代わるサンプルホールド回路 8 6 を示す回路図である。

図 1 4は、図 1 3のサンプルホールド回路 8 6の動作を説明するための信号波形図である。

図 1 5は、図 1に示したパターン要素間距離検出部 1 7の構成例を示すブロック図である。

図 1 6は、図 1 5の回路の各部の主要信号の波形を示すタイミング図である。図 1 7は、パターン要素間距離検出部 1 7の他の構成例を示すブロック図である。

図 1 8は、 n組の連続的なテストパターンの構成を示す図である。

図 1 9は、図 1 7の回路の主要な信号波形を示すタイミング図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、インクジェット画像形成装置の一例としてインクジエツトプリンタを説明する。

まず、図 1に、本実施の形態におけるインクジエツトプリンタの概略構成例を示す。また、図 2に、このインクジェットプリンタの概略の外観構成を示す。このインクジェットプリンタは、大別すると、印字制御部 1 2と、ヘッド 1 3 力ら構成されている。印字制御部 1 2は、イメージスキャナ、パソコン、 C A D 等からなる外部装置 1 1から画像データ VD Iおよび制御信号に応じて所定の処理を行い、へッド 13を用いて記録紙（記録媒体）上に画像イメージを形成する。

印字制御部 12は、 CPU14、へッド制御部 15、パターン検出部（二値化回路） 16、該パターン検出部 16の検出値に基づき、パターン要素間距離のような各へッドのズレ量に関係するデータを求める検出部 17等から構成されている。 CPU 14は、画像データ VD Iを転送してくる外部装置 11とのインターフェイスを行うとともに、画像データを格納する画像メモリ、データおよびプログラムを格納するメモリ（図示せず）や 1ノ0等を含め、印字制御部 12の全体の動作の制御を行っている。即ち、外部装置 11から画像データ VD Iが転送されてくると、 CPU 14からの命令によりへッド制御部 15にて画像デ一タ VD Iの数バンド分を画像メモリに一時保持する。保持された画像データ VD I には、各種画像処理が加えられ、ヘッド 13のスキャンに合わせて画像データ V DOが出力される。

なお、リニアエンコーダ（図 2のリニアスケール 7およびスケールセンサ） 1 8からヘッド 13のスキャンに同期して出力される信号 L I NS CLを用いて、画像データ V D 0の出力等の印字制御の同期をとつている。

へッド制御部 15では、それぞれ複数個のノズルを含む複数のブロックからなるへッド 13の各ブロックのイネ一ブル信号 BEN B 0〜7と、インクの吐出に必要な信号であるヒータ駆動用パルス HEN Bの生成も行っている。なお、本実施の形態では、 128ノズルで構成されているへッド 13を 8ブロックに分けて使用しているため、 8個のイネ一ブル信号が存在する。

へッド制御部 15から出力された画像データ V D 0、ブロックイネ—ブル信号 BENB0〜7、ヒータ駆動のパルス信号 HEN B等は、それぞれヘッド 13に転送され、ヘッド 13内の制御回路で、各画像データ VDOとイネ一ブル信号 (B ENB, HENB) がイネ一ブルになっているノズルのみヒータが ONし、それらのノズルからインクが吐出されて記録紙（図 2の 15) に付着し、ノズル配列に沿った 1ライン分の画像を形成する。このような制御を行いながら主走査方向にへッド 13を走査させることにより、 1バンド分の画像を形成する。本実施の形態では、へッド制御部 1 5及びヘッド 1 3の組を 4組（ 4回路）有し、それぞれシアン、マゼンタ、イェロー、ブラックの一体型のインクタンクを配備して、フルカラー印字を fi¹つている。以下の説明においては、省略して 1回路（組）分のみの説明をする。

更に、 4個のヘッドの近傍にはセンサカ取り付けられていて、図 3に示すようなテストパターンを印字後、その各パターン要素をセンサで読みとつて、パターン要素間距離の検出を行う。このテストパターン自体は、前述した先行技術に開示のものと同様である。図 3は、横方向（主走査方向）のレジストずれを検出するためのテストパターンを示している。このテストパターンの詳細については、図 5で後述する。

次に、図 4を用いて、レジストズレ量（すなわちレジスト調整に必要な量）の検出動作の詳細を説明する。

まず、パターン要素 aと b上を走査して、センサ 9の出力を印字制御部内のパターン検出部 1 6でテストパターンの濃度変化する箇所を検出すると共に、あるしきい値（スレッシュホールドレベル）でデジタルデータに二値化し、パターン要素間距離検出部 1 7で各パターン要素の中心ドット位置を算出し、同時に、パターン要素 aと bの中心ドット間の距離 Dを求める。なお、図 1 7で後述するように、パターン要素間距離検出部 1 7では、距離 Dに関係するデータのみを求め、 C P U 1 4においてこれらのデータに基づき距離 Dを算出するようにしてもよい。本実施の形態において用いるセンサ 9の具体的な構成については、図 6で後述する。

同様に、このような動作を、パターン要素 aと c、パターン要素 aと d、ノヽ。ターン要素 aと eについて繰り返し、各パターン要素の中心ドット間の距離データを求める。これらの距離データを求めた後、パターン要素 aと bの距離データを基準として、この基準の距離データと各距離データとの差分を求めることにより、基準へッドに対して他のへッドがどの方向へどの程度ズレて取り付けられているかを算出すること力'可能となる。

前述した従来技術においては、 1つの距離 Dを求める際に、中心ドットの位置を求める処理と中心ドット間の距離を求める処理のために 2回のへッド走査（センサ走査）を行った力'、本発明ではこれを 1回の走査で行う。

このテストパターンを検出する動作及び構成は、本発明で最も特徴的な部分であり、以下この動作及び構成に関して詳細に説明する。

まず、テストパターンの説明を図 5 ( a ) 、 ( b ) を用いて行う。図 5 ( a ) は、横方向のレジストのズレを検出するためのテストパターンを示し、図 5

( b ) は、縦方向のレジストのズレを検出するためのテストパターンを示す。本明細書では、パターン要素 aは、距離測定の際の基準の要素となるので基準パターン要素と呼ぴ、他のパターン要素 b， c， d， eは、基準となる要素と比較される要素なので比較パターン要素と呼ぶ。

図 5 ( a ) において、ノ、'ターン要素 aおよびパターン要素 bは、基準となるヘッドを用いて印字し、パターン要素 c , d， eについては、このヘッドを基準として、他の色のィンクタンクを装着したへッドの位置を合わせるようにする。ここでは、パターン要素 a， 13カ、黒 K、パターン要素 cがシアン C、パターン要素 dがマゼンタ M、パターン要素 eがイェロー Yのィンクタンクを装着したへッドを用いて印字を行っている。

なお、図 5 ( a ) において、比較パターン要素 bに対して、他の比較パターン要素 c， d， eをずらして表現してある力 ^s、印字はあくまでも同一のライン位置に印字しょうとするもののへッドカ ^s横方向にズレているため、印字結果として、ズレて印字されている様子を示している。

以上のようなテストパターンを印字後、横方向のレジストのズレを検出するためのテストパターンに対しては、センサ 9を搭載しているキヤリッジを主走査方向に移動して、パターン要素を読み取り、また、縦方向のレジストのズレを検出するためのテストパターンに対しては、センサ 9をテストパターン上に移動させた後に記録紙を副走査方向に送つてパタ一ン要素を読み取り、パターン要素間距離の検出が行われる。

次に、テストパターンを検出するためのセンサ 9の構成および動作について、図 6および図 7を用いて説明する。

図 6 ( a ) は、本実施の形態において用いるセンサ 9の内部構成を示す。このセンサ 9は、 1個の受光素子（フォトダイオード） 6 2と、 1個の発光素子（2 色発光 L E D ) 6 1 と、レンズ 6 3等から構成されている。このような構成のセンサは、一般に、反射型光学センサと呼ばれている。反射型光学センサは、発光部より光を放ち、この光を被検出体に衝突させ、その反射光を受光部で観測することにより、被検出体の検出を行うものである。本実施の形態の場合、被検出体は、記録紙上のパターン要素であるが、パターン要素を認識しやすくするには、紙の地色を検出したときのセンサの出力と、パターン要素を検出したときのセンサの出力との差が'大きくなければならない。

ここで、図 7に、それぞれの色のパターンの反射率の特性を示した。反射率とは、照射した光エネルギー量に対する、反射した光のエネルギー量の割合である。このため、被検出部とそれ以外の部分の反射率の差力 ^s大きいほど、センサの出力差も大きく、被検出部を検出しやすくなる。ここで、発光部より放たれる光の波長が一つの場合、紙の反射率が高くほぼ 1 0 0 %と考えると、使用する光の候補として挙げられるのは波長が 5 0 0 n m付近のグリーン〜ブルーの光であろう。しかしながら、この領域の光は、シアンの反射率が高く、実際に、テストパターンの検出を行うと、紙の地色との判別がつきにくい。そこで、前述のとおり、本実施の形態におけるセンサの発光部は、 2色発光 L E Dとし、赤 R ( 6 4 O n m) と、ブルー B ( 4 7 0 n m) の二色を使用し、ブラック、シアンのパターン要素を検出するときは赤色光、マゼンタ、イェローのパターン要素を検出するときは青色光を使用し、紙の地色との反射光量の差を大きくして検出を行う。また、上記 2色発光 L E Dは、図 6 ( b ) に示したような青色発光 L E D 6 と赤色発光 L E D 6 5を組み合わせたものであってもよい。

その他の部品について説明する。レンズ 6 3には直径 5 mmのレンズを使用し、その表面には、直径 2 mmの円形開口が設けられている。また、このレンズ 6 3は、紙に印字されている像が、受光素子に 2倍の大きさに結像されるような位置に配置されている。受光素子 6 2は、 2 m m X 3 m mの受光面をもつフォトダイオードである。フォトダイオードは、光を電流に変換する光半導体素子である。発光素子 6 1から放たれた光エネルギーは、紙面上のテストパターンに衝突し、レンズ 6 3を介して、受光素子 6 2に到達する。テストパターンは受光素子 6 2の出力電流を観測することにより検出することができる。その紙面上の検出範囲は、センサが 2倍拡大読み取り系で、直径 2 mmの開口が設けられているため、直径 1 mmの円であることは容易に分かる。

図 1に示したパターン検出部 1 6の具体的な回路例を図 8に示す。

図 8において、 8 1は、フォトダイオード 6 2 (図 6 ) の出力電流を電圧に変換する電流増幅回路、 8 2は、電流増幅回路 8 1の出力のピークを保持する

(ピークに緩やかに追従する）ピークホールド回路、 8 3は、ピークホールド回路 8 2で検出されたピーク電圧を分圧する分圧回路、 8 4は、ピークホールド回路 8 2の分圧出力をしきい値としてこれを電流増幅回路 8 1の出力と比較するコンパレータ（比較器）である。

以上の構成のセンサ 9およひ、パターン検出部 1 6を用いて、図 3のようにテストパターンをセンサ 9で読み取つたときのセンサ 9の出力信号波形は、図 9に示す様になる。記録紙の地色の白い部分（印字されていない部分）を検出しているときは、センサ 9の出力電流は大きく、パターン要素（印字されている部分）を検出しているときは、センサ 9の出力電流は小さくなる。従って、図 9で、波形の窪んでいる部分は、パターン要素を検出している部分である。

このような波形信号を二値化する場合、しきい値によつて二値化出力の立ち上力 sりおよぴ立ち下がりのタイミングがずれるので、しきい値をどのレベルに設定するかは、二値化回路において非常に大きな問題である。記録紙の上に印字されたテストパターンを読み取るため、記録紙のばたつきや発光素子の光量、検出回路の部品のばらつきの影響により、検出波形のオフセット成分、および、振幅成分が変動する恐れがある。図 1 0には、記録紙のプラテンに対する浮き力'大きくかつ一定している場合（a ) と、その浮きが傾斜した場合（b ) の 2通りについて、センサ出力波形（実線）を示してある。なお、図中の破線は望ましい波形を示している。

このようなセンサ 9の出力波形に対して、図 8のピークホールド回路 8 2は、波形の急激な変動に対しては、追従することができないので、パターン要素に対応する波形の窪んだ期間においては、パターン要素の検出直前のレベルをある時定数をもってホールドする形になる。このホールドレベルを二分の一にしたレべルをしきい値とすると、図 1 1のように、波形が変動しても、主走査方向においてほぼ同じ位置で、パターン要素を検出することができる。

また、インクジェットプリンタに使用されるインクは、そのばらつきや使用量によって、濃度が変動してしまうことがある。このときの波形を、図 1 2に示した。図 1 2 ( a ) では波形の 2つの窪みの深さ（負のピークの大きさ）がほぼ同じであるカ^ 図 1 2 ( b ) では濃度の違いにより 2つの窪みの深さ力異なっている。このような波形を検出した場合には、前記の検出回路では、変動を吸収しきれないおそれがある。

しかしながら、図 1 2によると、二値化波形の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングは窪みの深さによって変ィ匕している力、立ち上がりと立ち下がりの中間の位置、即ち、パターン要素の中心位置を検出するタイミングは変動しないこと力分かる。そこで、検出された二値化波形の窪みの中心位置を求め、これを 1つのパターン要素の検出位置とする。

このパターン要素の中心位置の検出および 2つのパターン要素の中心位置間の距離の算出は、後述するパターン要素間距離検出部 1 7で行う（ただし、距離の算出は、距離に関係するデータに基づいて C P U 1 4力 s行う場合もありうる）。図 1 3に、図 8のピークホールド回路 8 2に代わる回路として、サンプルホールド回路 8 6を示す。これは、 C P U 1 4からのホールド信号に応じてアナログスィッチ 8 7を制御することにより、図 1 4に示すように、センサ 9の出力波形の窪みの開始前の予め定めた時点でセンサ出力をサンプルホールドし、これを窪みの終了直後まで保持するようにするものである。この場合にも、窪みの開始直前のセンサ出力に応じたしきい値（図中、破線）を設定することができるので、紙浮き等の変動に適切に対処することカ呵能になる。

パターン要素間距離検出部 1 7は、本実施の形態では、ハードウェア（ゲートアレイ）で構成する。これにより高速な処理カ行える。

パターン要素間距離検出部 1 7の構成例を図 1 5に示す。このパターン要素間距離検出部 1 7は、図示のような各部品からなる。すなわち、立ち上がり検出部 1 5 0および立ち下がり検出部 1 5 1は、上述したパターン検出部 1 6からの二値化出力を受けて、それぞれ、その立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出して検出パルスを出力する。ディレイカウンタ 1 5 2は、立ち上がり検出部 1 50の出力であるディレイカウンタイネーブル信号 DC Eが高レベルの期間中、クロック信号 CLKをカウントする。このカウント値は比較器 153において、予め設定された設定値と比較され、両値が一致した時点でディレイカウンタリセット信号 DC Rを発生して、ディレイカウンタ 152をリセットする。この設定値は、 2つのパターン要素に対応する二値化出力の 2つのパルスの間でディレイカウンタリセット信号 D C Rが発生するような値とすること力望ましい。

—方、立ち下がり検出部 1 5 1の立ち下がり検出時点でカウント値転送部 1 5 4を起動することにより、その時点のディレイカウンタ 152のカウント値をレジスタ 155に取り込む。このレジスタ 155に取り込まれた値は、第 1のパターン要素の幅に相当する。この値は除算器 1 56で 1ノ 2にされ、後述する比較器 1 58に与えられる。

先の比較器 153の出力は、センタリングカゥンタ 1 57のィネーブル信号 CCEとしても用いられる。センタリングカウンタ 1 57は、イネ一ブルされている期間、クロック CLKをカウントし、このカウント値を前述した除算器 1 5 6からの値と比較する。両値が一致したとき、リセット信号 CCRによりセンタリングカウンタ 1 57をリセットする。同時に、メインカウンタ 159をイネ一ブルする。メインカウンタ 1 59は、イネ一ブルされている期間、クロック CLKをカウントする。このメインカウンタ 1 59のカウントは、再度比較器 1 58からリセット信号 CCRが出力された時点で停止される。このときのメインカウンタ 1 59の値が中心ドット間の距離データ Dに相当する。

図 15の回路の各部の主要信号の波形を図 1 6に示し、このタイミングチヤ一トを参照して、この回路の動作を説明する。

テストパターンを検出する前に、時点 t 1で、初期化処理として全カウンタ 1 52， 157， 1 59をリセットしておく。

時点 t 2で、基準パタ一ン要素の立ち上がりェッジが検出され、ここから、ディレイカウンタ 1 52を動作させる。

時点 t 3で、基準パタ一ン要素の立ち下がりェッジが検出が'検出され、この時点で、ディレイカウンタ 1 52の値を、レジスタ 155に転送し、除算器 1 56 で 1ノ2演算し、記憶しておく。この値は、基準パターン要素幅の半分の値に相当する。

時点 t 4で、ディレイカウンタ 1 5 2の値が設定値に達すると、ディレイカウンタ 1 5 2にリセットを力、けるとともに、センタリングカウンタ 1 5 7を動作させる。

時点 t 5で、センタリングカウンタ 1 5 7 、前記除算器 1 5 6力、らの基準パターン要素幅の半分の値に達した時点で、センタリングカウンタ 1 5 7にリセットをかけるとともに、メインカウンタ 1 5 9を動作させる。

時点 6で、比較パターン要素に対応する二値化出力の立ち上がりェッジが検出され、再度、ディレイカウンタ 1 5 2を動作させる。

時点 t 7では、比較パターン要素に対応する二値化出力の立ち下がりエッジが検出され、この時点のディレイ力ゥンタ 1 5 2の値をレジスタ 1 5 5に転送して、除算器 1 5 6でその 1 / 2の値を求める。

時点 t 8で、ディレイカウンタ 1 5 2に値が設定値に達し、この時点でディレィカウンタ 1 5 2をリセットするとともに、センタリングカウンタ 1 5 7を再度動作させる。

時点 t 9で、センタリングカウンタ 1 5 9の値が前記除算器 1 5 6の出力と一致し、センタリングカウンタ 1 5 7をリセットするとともに、メインカウンタ 1 5 9のカウントを停止する。前述したように、この時点のメインカウンタ 1 5 9 の値が、基準パタ一ン要素中心位置から比較パタ一ン要素中心位置までの距離に相当するデータ Dとなる。

図 1 6の処理タイミングから明らかなように、本実施の形態においては、センサ 9の 1回の走査によって、 2つのパターン要素間の距離データを求めることができる。基準の距離データと他の距離データとの差分は、 C P U 1 4力 ^s算出することができる。

次に、図 1 7に、パターン要素間距離検出部 1 7の他の構成例を示す。これは、図 1 8に示すように、複 ( n組）のテストパターンを連続して印字し、各組の距離デ一タの平均値を算出するのに好適な構成である。

今、 n組のテストパターンを使用した場合を考える。各組の基準パターン要素の幅を X i、比較パターン要素の幅を y i、基準パターン要素の開始位置（立ち上がり）から対応する比較パターン要素の開始位置（立ち上がり）までの距離を d i とすると、基準パターン要素の中心ドット位置から対応する比較パターン要素の中心ドット位置までの距離を D iは、次式で表される。

D i = (d i + y i /2 - X i /2)

よって、平均の中心ドット間距離 D aは、次式で表される。

D a =∑ (d i + y i /2 - X i /2) /n

この平均中心ドット間距離 D aは、次のように変形することができる。

D a = |∑ (d i ) +∑ (y i /2) 一∑ (x i /2) ( /n

= l∑ (d i ) + (∑ (y i ) ) /2- (∑ (x i ) ) /2| /n このことから、全組の総和∑ (d i ) 、 ∑ (x i ) 、 ∑ (y i ) を先に求めて、これらから D aを求めることができることカ分かる。

図 1 7の回路は、この考え方を利用している。

図 1 7において、立ち上がり検出部 1 70は、二値化出力の立ち上がりエッジを検出して 1クロック分の幅のパルスを発生する。同様に、立ち下がり検出部 1 72は、二値化出力の立ち下がりエッジを検出して 1クロック分の幅のパルスを発生する。フリップフロップ（FF) 1 71は、二値化出力の立ち上がりごとにその出力を反転する素子である。

フリッブフロップ 1 73は、立ち上がり検出部 1 70の出力パルスを受けるごとに出力を反転する素子である。マルチプレクサ 1 74は、その入力信号を、フリップフロップ 1 71の出力が高レベル（1) のとき図の上側の出力端（フリツプフロップ 1 78側）に出力し、低レベル（0) のとき下側の出力端（フリップフロップ 1 79側）に出力する。同様に、マルチプレクサ 1 75は、その入力信号を、フリップフロップ 1 72の出力が高レベル（1) のとき図の上側の出力端 (フリップフロップ 1 78側）に出力し、低レベル（0) のとき下側の出力端 (フリップフロップ 1 79側）に出力する。

立ち上がり〜立ち上がりカウンタ 180は、フリップフロップ 1 73の出力が高レベルの間、その入力クロック CLKをカウントする。

フリップフロップ 1 78は、 ORゲート 1 76からの出力パルスを受けるごとに、その出力を反転する。同様に、フリップフロップ 1 79は、 ORゲート 1 7 7からの出力パルスを受けるごとに、その出力を反転する。基準パターン要素幅カウンタ 1 8 1は、フリツプフロップ 1 78の出力が高レベルの期間だけ、その入力クロック CLKをカウントする。同様に、基準パターン要素幅カウンタ 18 2は、フリップフロップ 1 79の出力が高レベルの期間だけ、その入力クロック CLKをカウントする。

図 1 9に、図 1 7の回路の主要な信号波形を示す。この図から明らかなように、フリップフロップ 1 73は、各組の基準パターン要素の立ち上がりから比較パターン要素の立ち上がりまでの期間、高レベルとなる信号を生成している。力ゥンタ 180は、センサ 9の 1回の走査の直前にリセットされた後、走査期間中はリセットされないので、その間、カウンタ 180のカウンタ値は累積される。したがって、このカウンタ 180には、最終的に、前述した∑ (d i ) 力 ^s得られる。

また、フリップフロップ 1 78は、各組の基準パターン要素の検出期間中、高レベルとなる信号を生成している。カウンタ 18 1も、センサ 9の 1回の走査の直前にリセットされた後、走査期間中はリセットされないので、その間、カウンタ値は累積される。したがって、このカウンタ 18 1には、最終的に、前述した基準パターン要素幅の総和∑ (x i ) 力 s得られる。

同様に、フリップフロップ 1 79は、各組の比較パターン要素の検出期間中、高レベルとなる信号を生成している。カウンタ 182も、センサ 9の 1回の走査の直前にリセットされた後、走査期間中はリセットされないので、その間、カウンタ値は累積される。したがって、このカウンタ 182には、最終的に、前述した比較パターン要素幅の総和∑ (y i ) 力 s得られる。

フリップフロップ 1 71は、立ち上がり検出パルスとこれに続く立ち上がり検出パルスを 1組のパルスとして、パルス組ごとに基準パターン要素幅カウンタ 1 81と比較パターン要素幅カウンタ 182に対して、振り分けて供給する働きをしている。基準の距離データに対する他の距離データの差分は、前述と同様、 CPU 14により算出することができる。

パターン要素間距離検出部 1 7で、各カウンタ 180、 181、 182の最終的な値が得られた後、 CPU 14は、これらの値を前述の式に代入して、平均の中心ドット間距離データ D aを算出することができる。このように、図 1 7の回路構成によっても、センサ 9の 1回の走査で 1つの距離データを求めることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、種々の変形 .変更を行うこと力可能である。例えば、各回路構成における信号の極性は図示の特定の極性に限定されるものではない。

また、図 1 5に示したパターン要素間距離検出部 1 7を図 1 8のような複数組のテストパターンへ適用することは可能であり、逆に、図 1 7に示したパターン要素間距離検出部 1 7を 1組のテストパターンへ適用することも可能である。産業上の利用可能性

本発明は、インクジェット画像形成装置の設計およぴ製造に利用することができ、 1つの発光部と 1つの受光部で構成される反射型光学センサを用いて、比較的簡単な回路で、正確かつ確実に、記録紙上に印字されたテストパターンのパターン要素の位置を確認し、各へッド間の相対的な印字位置のズレを高精度で補正することができるようになる。したがって、各ヘッド間の印字位置を高精度に一致させて、高い印字品質を出力することができる。また、 1回のパターン読み取り走査で測定対象の 2つのパタ一ン要素の中心ドット間距離の測定を行うことによりレジスト調整時間の短縮を図ることができる。

Claims

請求の範囲

1、複数のへッドを記録媒体の搬送方向とほぼ直角の方向に走査させて画像を形成するインクジエツト画像形成装置において、

前記複数のへッドを用いて記録媒体上にテストパターンを印字するテストバターン印字手段と、

前記記録媒体上に印字されたテストパターンに対して走査され、そのパターン要素を順次検出する反射型光学センサと、

該反射型光学センサの出力を二値化する二値化回路と、

該ニ値化回路の出力に応じて前記複数のへッドのうちの基準のへッドと他のへッドとの間の距離に関係する複数のデータを算出する算出回路と、

該算出回路により算出された複数のデータに基づいて基準のへッドに対する他のへッドの印字位置ズレの量を決定する手段とを備え、

前記二値化回路は、

前記反射型光学センサの出力の緩やかな変化に追従するピークホールド回路と、

該ピークホールド回路のホールド出力を分圧する分圧回路と、

該分圧回路の分圧出力をしきい値として前記反射型光学センサの出力を二値信号に変換する比較器と

により構成されることを特徴とするィンクジェット画像形成装置。

2、前記ピークホールド回路に代えて、前記テストパターンに対応して予め定めた期間中、前記反射型光学センサの出力をサンプルホールドするサンプルホールド回路を用いたことを特徴とする請求の範囲 1記載のィンクジェット画像形成装置。

3、複数のへッドを記録媒体の搬送方向とほぼ直角の方向に走査させて画像を形成するインクジエツト画像形成装置において、

前記複数のへッドを用いて記録媒体上にテストパターンを印字するテストパターン印字手段と、

該反射型光学センサの出力を二値化する二値化回路と、

該ニ値化回路の出力に応じて前記複数のへッドのうちの基準のへッドと他のヘッドとの間の距離に関係する複数のデータを算出する算出回路と、

前記テストパターンは、前記基準のへッドで印字した基準パターン要素と、該基準パターン要素に対して一定の指示距離の位置に前記複数のへッドでそれぞれ印字した複数の比較パターン要素とからなり、

前記算出回路は、前記テストパターンに対する 1回の走査時の前記反射型光学センサの出力に基づいて前記基準のへッドと他の 1つのへッドの距離データを算出することを特徴とするインクジェット画像形成装置。

4、前記算出回路は、

前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち上がりエッジを検出したときパルスを発生する立ち上がり検出部と、

前記二値化回路の二値化出力を受けて、その立ち下がりエッジを検出したときパルスを発生する立ち下がり検出部と、

前記立ち上がり検出部の検出出力に応じてクロック計数を開始する第 1のカウンタと、

前記立ち下がり検出部のパルスに応じて前記第 1のカウンタのカウント値を記憶する保持するレジスタと、

該レジスタに保持された値を 1 / 2にする除算器と、

前記第 1のカウンタのカウント値を予め定めた設定値と比較し、両値がー致したとき前記第 1のカウンタのカウント動作を停止させる第 1の比較器と、該第 1の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始する第 2のカウンタと、該第 2のカウンタのカウント値を前記除算器の出力と比較し、両値が一致したとき前記第 2のカウンタのカウント動作を停止させる第 2の比較器と、

該第 2の比較器の一致出力に応じてクロック計数を開始する第 3のカウンタとを有し、

該第 3のカウンタはクロック計数を開始した後に再度発生する前記第 2の比較器の一致出力に応じてクロック計数を停止し、その時点の第 3のカウンタのカウント値を前記基準パターン要素と比較パターン要素の間の距離データとすることを特徴とする請求の範囲 3記載のインクジェット画像形成装置。

5、前記算出回路は、

前記立ち上がり検出部のパルスを受けるごとに出力値を反転する第 1のフリップフロップと、

該第 1のフリップフロップの出力に応じて、前記基準パターン要素の開始位置から比較パターン要素の開始位置までの前記センサの走査期間中、クロック計数を行う第 1のカウンタと、

入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第 2のフリップフロップと、該第 2のフリップフ口ップの出力に応じて、前記基準パターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を行う第 2のカウンタと、

入力パルスを受けるごとに出力値を反転する第 3のフリップフロップと、該第 3のフリップフ口ップの出力に応じて、前記比較パターン要素の幅に対応する走査期間中、クロック計数を行う第 3のカウンタと、

前記二値化回路の二値化出力に応じて、前記立ち上がり検出部の検出パルスと前記立ち下がり検出部の検出パルスの 2つのパルスを 1組にして、前記第 2のおょぴ第 3のフリップフロップへの前記入力パルスとして 1組ずつ交互に供給する切替手段とを有し、前記決定手段は、前記第 1、第 2、第 3のカウンタの出力値に基づいて、前記基準パターン要素と比較パターン要素との間の距離データを算出するとともに、複数の距離データに基づいて前記基準のへッドに対する他のへッドの印字位置ズレの量を決定することを特徴とする請求の範囲 3記載のインクジェット画像形成

6、前記テストパターンは、前記基準パターン要素と、前記複数の比較バタ一ン要素とからなるパターンをセンサの走査方向に複¾ &並べて有し、

前記算出回路の第 1、第 2、第 3のカウンタは、前記センサの 1回の走査中、それぞれの力ゥント値を累積して保持することを特徴とする請求の範囲 5記載のインクジエツト画像形成装置。