JP5004622B2 - 画像形成装置、着弾位置ずれ補正方法 - 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、記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置ずれを補正する着弾位置ずれ補正方法に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）で構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクという。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、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をも意味し、捺染装置や金属配線を形成する装置なども含みものである。また、液体とは画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像を形成するものに限らない。

このような液体吐出方式の画像形成装置において、特に、液滴を吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させて、往路及び復路の双方向で印字を行うようにした場合、印字画像が罫線であるとき、往路と復路で罫線の位置ずれが発生し易いという問題がある。

そのため、一般的に、インクジェット記録装置などでは、罫線位置ズレ調整用のテストチャートを手動にて出力し、ユーザが最適値を選んで入力し、入力された結果に基づいて吐出タイミングの調整などを行うようにすることが行われているが、テストチャートの見方には個人差があり、また、操作に不慣れなためデータ入力ミスの発生などが考えられるので、逆に調整の不具合を招いてしまうことが考えられる。

従来、液体吐出方式の画像形成装置において、濃度ムラを補正するため、特許文献１には記録媒体や搬送ベルトなどにテストパターンを印字し、テストパターンの色データを読取り、この読み取り結果に基づいてヘッドの駆動条件を変更して、濃度ムラの補正を行うことが記載されている。
特公平４−３９０４１号公報

また、液体吐出ヘッドのノズル不良を検出するため、特許文献２には印字媒体の保持搬送部材上の所定領域にシアンインク、マゼンダインク及びイエローインクによる混合色ドットのテストパターンを形成し、この混合ドットをＲＧＢセンサによって読み取り、この読み取り結果から吐出不良ノズルの検出を行うことが記載されている。
特許第３８３８２５１号公報

また、特許文献３には、ノズル欠を検出するノズル欠パターンと、インクの色ずれを検出する色ずれパターンと、記録ヘッドの位置を調整するヘッド位置調整パターンのいずれか一つあるいはこれらを組み合わせたテストパターンを、搬送ベルトの一部分に記録させるとともに、このテストパターンをＣＣＤなどの撮像手段で読み取り、この結果に基づいて補正を行うことが記載されている。

一方、トナー用いる電子写真方式の画像形成装置において、トナー像の濃度を検出するものとして、特許文献４には感光ドラム上にトナー像を形成し、トナー像の濃度を検出するための発光素子および受光素子を備え、受光素子は正反射光を受けるものと散乱光を受けるためのものを備え、それぞれ特性の異なるトナー像の濃度を個別に検知するものが記載されている。
特開平５−２４９７８７号公報

また、特許文献５には形成したトナー像からの正反射光及び拡散反射光を同時に検出可能なセンサによって検知した結果得られる出力を用いて、トナー付着量を検出するものが記載されている。
特開２００６−１７８３９６号公報

しかしながら、上述した特許文献１ないし３に記載されているように、搬送ベルト上にテストパターンを形成してテストパターンの色を検出し、あるいは、撮像しようとした場合、例えば搬送ベルトの色とインクの色の組合せによっては色の差が小さいため正確に読取ることが困難であるという課題がある。この場合、色検出を正確に行うためには、色ごとに波長を変化させた光源を使用して検出するなど、高価な検出手段を使用しなければならないという課題を生じる。例えば、搬送ベルトとして、表面の絶縁層と裏面の中抵抗層とで形成され、中抵抗層の導電性を得るためにカーボンが練りこまれているような静電ベルトを用いた場合、静電ベルトの外観上の色は黒となるため、色による反射や撮像手段による撮像だけでテストパターンを検出しようとすると、黒インクと見分けがつきにくくなり、高精度の検出を行うことができなくなる。

より具体的には、特許文献１の濃度ムラの補正を行う装置では、センサとして色の読取を行っているため、吐出するインク滴色と保持搬送部材の色が近い場合に検出精度が低下し、色毎にフィルタを通す必要があるためにセンサやフィルタの種類が増えてコストが高くなる。また、特許文献２のノズル不良を検出する装置では、ＲＧＢセンサによるため、吐出するインク滴色と保持搬送部材の色が近い場合に検出精度が低下し、検出精度を向上させようとすると、使用するインクと搬送部材の組合せが限られてしまうこととなる。更に、レーザー光を用いると、極めて限られた１点を走査することになるため、小さな異物や搬送部材上の傷の影響を受けやすくなるため検出精度が低下する。ＲＧＢセンサでは少なくともそれぞれの色を読取るための手段が必要であり、コストが高くなる。また、特許文献３の撮像手段を用いる装置では、特許文献２の場合と同様、吐出するインク滴色と保持搬送部材の色が近い場合の検出精度が低下し、また、２次元の画像として認識するために、一次元と比べると比較的高性能な処理システムが必要となりコストが高くなる、という課題を有している。

そこで、特許文献４、５に記載されている電子写真方式のトナー付着量を検出する方式を適用することが考えられる。しかしながら、トナーは粉体同士が接しても形状が維持されるため、トナーを矩形ライン上にこんもりと盛り上がるくらいに密集させた部分で読取りを行うことができる。これをこのまま液体吐出方式の画像形成装置に適用した場合、液滴は凝集してしまうことから、検出自体はできるもののノイズと大差ないレベルしか得られず、高い検出精度でテストパターンを検出ことができないという課題がある。

また、所謂インクが浸透する被記録媒体としての普通紙にテストパターンを形成して光学センサで読み取るようにした場合、インクが浸透して滲みが発生し、パターンがぼけることになり、正確に着弾位置を検出することができないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液滴で形成する着弾位置ずれ補正用調整パターンを高精度に検出できて、高精度な着弾位置検出と着弾位置ずれ補正を行え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、
表面の少なくとも一部に撥水性を有する撥水性面が形成された撥水性シート材の前記撥水性面上に、独立した複数の液滴で構成される、基準パターン及び被測定パターンを含む着弾位置ずれ用調整パターンを形成するパターン形成手段と、
前記撥水性シート材上に光を照射する発光手段及び前記撥水性シート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記録ヘッドから吐出される前記液滴の着弾位置を補正する着弾位置補正手段と、を備え、
前記調整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、
前記撥水性シート材の表面の内の前記調整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、前記調整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前記調整パターンを読取り、
前記着弾位置補正手段は、
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。

本発明に係る着弾位置ずれ補正方法は、
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、
表面の少なくとも一部に撥水性を有する撥水性面が形成された撥水性シート材の前記撥水性面上に、独立した複数の液滴で構成される、基準パターン及び被測定パターンを含む着弾位置ずれ調整用パターンを形成する工程と、
前記撥水性シート材に発光手段から光を照射して前記撥水性シート材上からの正反射光を受光手段で受光し、前記調整パターンを検出する工程と、
前記調整パターンの検出結果に基づいて前記記録ヘッドから吐出される前記液滴の着弾位置ずれを補正する工程と、を行い、
前記調整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調整パターンに光を照射して、
前記撥水性シート材の表面の内の前記調整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、前記調整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前記調整パターンを読取り、
前記着弾位置ずれを補正する工程では、
前記各パターンを検出したときの前記受光手段の出力電圧を閾値と比較する工程と、
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工程と、
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工程と、
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工程と、
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工程と、
前記算出された２つの中間点の距離を算出する工程と、を行う
構成とした。

本発明によれば、液滴の着弾位置を簡単な構成で高精度に検出して、液滴着弾位置ずれを高精度に補正することができる。

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３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み取りを行い、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み取り素子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個の液滴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個の液滴吐出ヘッドを搭載し、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。

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、本発明に係る着弾位置ずれ検出用調整パターンの読み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み取り手段（検出手段）であるパターン読取りセンサ４０１を備え、このパターン読取りセンサ４０１によって、後述するように撥水性シート材上に形成された着弾位置検出用の調整パターンを読み取る。また、キャリッジ２３の他側面には、被搬送部材の先端を検知する反射型フォトセンサで構成したシート材検出手段（先端検知センサ）３３０を備えている。

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、図４に示すように、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３１Ａと、この表層３１Ａ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）３１Ｂ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、シート材検出手段３３０からの検知信号に基づいて撥水性シート材を調整パターンを形成する位置に移動させて、撥水性シート材に対して調整パターンを形成する処理を行い、形成した調整パターンに対し、キャリッジ２３に搭載したパターン読取りセンサ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調整パターンを検出して着弾位置ずれ量を検出し、この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。

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液滴着弾位置ずれ補正制御に係わる部分について図６及び図７を参照して説明する。なお、図６は液滴着弾位置ずれ補正部を機能的に説明するブロック説明図、図７は同じく液滴着弾位置ずれ補正動作の機能的な流れの概要を示すブロック説明図である。

まず、キャリッジ２３には、図７及び図９にも示すように、撥水性シート材７００上に形成される調整パターン（ＤＲＥＳＳパターン、テストパターン、検出パターンなどとも称する。）４００を読み取るパターン読取りセンサ４０１が備えられている。このパターン読取りセンサ４０１は、主走査方向と直交する方向に並ぶ、撥水性シート材７００上の調整パターン４００に対して発光する発光手段である発光素子４０２と、調整パターン５０１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、ホルダ４０４の出射部及び入射部にはレンズ４０５が設けられている。

なお、パターン読取りセンサ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（読み取り結果）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。

調整パターン形成／読み取り制御手段５０１は、搬送手段３１で撥水性シート材７００を搬送し、シート材検出手段３３０が撥水性シート材７００の先端を検知したときには、撥水性シート材７００を調整パターン４００の形成位置まで更に搬送した後、キャリッジ２３を主走査方向に往復移動走査するとともに液滴吐出制御手段５０２を介して液滴吐出手段である記録ヘッド２４から液滴を吐出させて、撥水性シート材７００上に、複数の液滴５００で構成される、図８に示すようなライン状の調整パターン４００（４００Ｂ１、４００Ｂ２、４００Ｃ１，４００Ｃ１など）を形成する。なお、この調整パターン形成／読み取り制御手段５０１は主制御部３１０のＣＰＵ３０１などで構成される。

また、調整パターン形成／読み取り制御手段５０１は、撥水性シート材７００上に形成した調整パターン４００をパターン読取りセンサ４０１で読取る制御を行う。この調整パターン読み取り制御は、キャリッジ２３を主走査方向に移動させながらパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光駆動して行う。具体的には、図７に示すように、主制御部３１０のＣＰＵ３０１によって発光制御手段５１１にパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を駆動するためのＰＷＭ値が設定され、この発光制御手段５１１の出力が平滑回路５１２で平滑化されて駆動回路５１３に与えられることで、この駆動回路５１３が発光素子４０２を発光駆動して、撥水性シート材７００上の調整パターン４００に対して発光素子４０２からの出射光を照射させる。

パターン読取りセンサ４０１は、撥水性シート材７００上の調整パターン４００に発光素子４０２からの射出光が照射されることで、調整パターン４００から反射される正反射光が受光素子４０３に入射され、受光素子４０３からは調整パターン４００からの正反射光の受光量に応じた検知信号が出力されて着弾位置補正手段５０５の着弾位置ずれ量演算手段５０３に入力される。具体的には、図７に示すように、パターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３からの出力信号を、主制御部３１０に含まれる（図５では図示省略）光電変換回路５２１で光電変換し、この光電変換信号（センサ出力電圧）をローパスフィルタ回路５２２でノイズ分を除去した後Ａ／Ｄ変換回路５２３でＡ／Ｄ変換し、信号処理回路（ＤＳＰ）５２４によってＡ／Ｄ変換したセンサ出力電圧データを共有メモリ５２５に格納する。

着弾位置補正手段５０５の着弾位置ずれ量演算手段５０３は、パターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３の出力結果に基づいて調整パターン４００の位置を検出して基準位置に対するずれ量（液滴着弾位置ずれ量）を算出する。この着弾位置ずれ量演算手段５０３で算出された着弾位置ずれ量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、液滴着弾位置のずれが低減する。

具体的には、図７に示すように、ＣＰＵ３０１によって実行される処理アルゴリズム５２６によって、共有メモリ５２５に格納されている例えば図７（ａ）に示すようなセンサ出力電圧Ｓｏから各調整パターン４００（１つのラインパターンを「４００ａ」とする。）の中央位置（Ａ点）を検出し、基準位置（基準ヘッド）に対する当該ヘッドによる実際の着弾位置のずれ量を算出し、ずれ量から印字吐出タイミングの補正量を算出し、この補正量を吐出制御手段５０２に設定する。

そこで、本発明における調整パターン４００について図１０以降をも参照して説明する。
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。

次に、調整パターン４００（正確には１つのパターン４００ａ）を構成するインク滴５００の位置検出について図１３を参照して説明する。
撥水性シート材７００の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が着弾していない撥水性シート材７００面の領域では、発光素子４０１からの入射光６０１は撥水性シート材７００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。

一方、図１３（ｂ）でインク滴５００がそれぞれ独立した状態で、かつ、密集して着弾している領域では、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正反射光６０３の量が減少し、図１３（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）が相対的に小さくなる。なお、「密集」とは、所定の検出領域内で、インク滴５００が着弾している領域の面積（付着面積）よりインク滴５００間の面積が小さい状態をいう。

これに対して、図１４（ｂ）に示すように、撥水性シート材７００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、センサ出力電圧は撥水性シート材７００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、撥水性シート材７００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。

したがって、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、インク滴の着弾位置を検出することができることになる。そして、インク滴の着弾位置を高精度に検出するためには、調整パターン（調整パターン）４００としては、パターン読取りセンサ４０１の検出領域内で、独立した複数の液滴で構成され、しかも、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）パターンである必要があり、このような調整パターンを形成することによって発光手段と受光手段という簡単な構成で、調整パターン（液滴着弾位置）を高精度に検出することができるようになる。

ここで、電子写真方式におけるトナーと液体吐出方式における液滴との差異について図１５をも参照して説明する。
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。

これに対して、前述したように液滴は被着弾部材上に着弾した状態で隣接する液滴とつながった状態になると上部が平坦面となって、実質的には被着弾部材面と同等な正反射光が生じるという特殊性がある。このような液滴の特有の性質を認識することなく、単に調整パターンからの正反射光の受光量の変化で調整パターンを検出する構成を採用しても、検出精度が著しく低下することになる。まして、被記録媒体のようにインクが浸透する媒体上にインク滴を着弾させて調整パターンを形成しても正確にパターンを検出することができない。

本発明は、このような液滴の特有の性質の上に立って、調整パターンを形成する部材として、撥水性を有するシート材上に、独立した複数の液滴で構成され、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調整パターンを形成することによって、調整パターンからの正反射光の受光量の変化で調整パターンを高精度に検出でき、その結果、高精度に液滴着弾位置のずれを調整（補正）することができる。

次に、撥水性シート材７００上に形成した調整パターン４００の位置検出処理（読取り処理）の異なる例について図１６ないし図１８を参照して説明する。
図１６に示す第１例において、図１６（ａ）に示すように撥水性シート材７００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を形成し、記録ヘッド２４ｋ２によってライン状のパターン４００ｋ２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。

そこで、このセンサ出力電圧Ｓｏと予め定めた閾値Ｖｒとを比較することで、センサ出力電圧Ｓｏが閾値Ｖｒを下回った位置をパターン４００ｋ１、４００ｋ２のエッジとして検出することができる。このとき、閾値Ｖｒとセンサ出力電圧Ｓｏとで囲まれた領域（図に斜線を施して示す部分）の面積重心を算出し、この面積重心を調整パターン５００１の中心とすることができ、重心を用いることによって、センサ出力電圧の微小な振れによる誤差を低減することができる。

図１７に示す第２例においては、第１例と同様なパターン４００ｋ１、４００ｋ２をパターン読取りセンサ４０１で走査することにより、図１７（ａ）に示すようなセンサ出力電圧Ｓｏが得られる。センサ出力電圧Ｓｏの立ち下がり部分を拡大したものを図１７（ｂ）に示している。

ここで、センサ出力電圧Ｓｏの立下り部分について、図１７（ｂ）の矢示Ｑ１方向に探索して、センサ出力電圧Ｓｏが下限閾値Ｖｒｄを切る（以下になる）点を点Ｐ２として記憶する。次に、点Ｐ２より矢示Ｑ２方向に探索して、センサ出力電圧Ｓｏが上限閾値Ｖｒｕを超える点を点Ｐ１として記憶する。そして、点Ｐ１と点Ｐ２の間の出力電圧Ｓｏより回帰直線Ｌ１を算出し、求めた回帰直線式を用いて、回帰直線Ｌ１と上下閾値の中間値Ｖｒｃとの交点を算出し交点Ｃ１とする。同様にして、センサ出力電圧Ｓｏの立上り部分について回帰直線Ｌ２を算出し、回帰直線Ｌ２と上下閾値の中間値Ｖｒｃとの交点を算出し交点Ｃ２とする。そして、交点Ｃ１と交点Ｃ２との中間点から、（交点Ｃ１＋交点Ｃ２）／２にてラインセンタＣ１２を参照する。

図１８に示す第３例においては、図１８（ａ）に示すように、第１例と同様に撥水性シート材７００上に例えば記録ヘッド２４ｋ１を用いてライン状のパターン４００ｋ１を形成し、記録ヘッド２４ｋ２を用いてパターン４００ｋ２を形成し、これを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、図１８（ｂ）に示すようなセンサ出力電圧（光電変換出力電圧）Ｓｏが得られる。

このとき、前述した処理アルゴリズム５２５では、ＩＩＲフィルタで高調波ノイズを除去する処理を行い、次いで検出信号の品質評価（欠落、不安定、余剰の有無）を行い、閾値Ｖｒ近傍の傾斜部を検出して回帰曲線を算出する。そして、回帰曲線と閾値Ｖｒとの交点ａ１、ａ１、ｂ１、ｂ２を算出し（実際にはＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路で構成した位置カウンタで演算する。）、交点ａ１、ａ２の中間点Ａ、交点ｂ１、ｂ２の中間点Ｂを演算し、中間点Ａと中間点Ｂとの間の距離Ｌを算出する。これによりパターン４００ｋ１とパターン４００ｋ２の中間位置が検出される。

そこで、記録ヘッド２４ｋ１と記録ヘッド２４ｋ２との理想上の距離と算出した距離Ｌとの差分を、（理想上のヘッド間距離−Ｌ）、の演算を行って算出する。この差分が実際の印刷上でのズレ量となる。そこで、この得られたズレ量に基づいて、記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２から液滴を吐出させるタイミング（液滴吐出タイミング）を補正する補正値を算出し、補正値を吐出制御手段５０２に設定する。これにより、吐出制御手段５０２は補正された液滴吐出タイミングでヘッドを駆動するので、位置ズレが低減することになる。

次に、調整パターン４００を形成するインク滴の着弾状態での形状の異なる例について図１９ないし図２１を参照して説明する。
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。

図２０に示す第２例のうち、同図（ａ）に示す例は、大きな滴（例えば主滴）と小さな滴（例えばサテライト滴や小滴）が合体してひょうたん型の１つの液滴５００Ａが構成され、この液滴５００Ａが１滴ずつ独立して格子状に配列されている例、また、同図（ｂ）に示す例は、略同じ大きさの２つの液滴が合体して１つの液滴５００Ｂが構成され、この液滴５００Ｂが１滴ずつ独立して配列されている例である。

図２１に示す第３例のうち、同図（ａ）に示す例は、液滴がパターン読取りセンサ４０１による走査方向と直交する方向で連続的にライン状に合体して１つの液滴５００Ｃが構成され、このライン状の複数の液滴５００Ｃがセンサ走査方向に配列されている例、同図（ｂ）は同図（ａ）の例におけるラインの一部が欠けた線分（長さは同じでも異なってもよい。）で１つの液滴５００Ｄが構成され、このライン状の複数の液滴５００Ｄがセンサ走査方向に配列されている例である。

次に、着弾位置検出の精度を上げるための構成について図２２及び図２３を参照して説明する。
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。

ここで、調整パターン４００からの反射光の散乱状態を一様にするには、インク滴表面のうち拡散反射光を放つ表面の面積を一定にする。例えば、図２２（ａ）に示すように、調整パターン４００を構成している複数のインク滴５００を独立した状態で、１ドット置きに配列する。このとき、隣接するインク滴はくっつかずに撥水性シート材７００上に規則的に付着し、拡散反射光を放つ表面の面積は一定となる。隣接するインク滴がくっつかずに独立している条件であれば、配列は、図２２（ｂ）に示すようにインク滴５００が千鳥状に配列される構成でも、図２２（ｃ）に示すように全てのドットにインク滴５００が配列される構成とすることもできる。

また、前述した図１２に示すように、液滴着弾後の経過時間とともにインク滴は乾燥して反射光散乱状態は変化するので、着弾後、パターン読取りセンサ４０１が正反射光を受光するまでの時間が一定であるようにすることで、検出電位の再現性を確保することができる。

また、反射光の散乱状態が一様になるという意味では、各インク滴５００が前述した図２１に示すように２つの液滴（例えば主滴とサテライト滴）が合体して規則的に配列されていても構わない。

また、調整パターン４００からの反射光の散乱状態を一様とするためには、例えば、図２３に示すように、検出範囲（検出領域）４５０内におけるインク滴５００と撥水性シート材７００の接触面積を一定にする。例えば、前述した調整パターン４００を構成している複数のインク滴５００を独立した状態で１ドット置きに配列する。いずれの液滴５００も独立しており、またインク滴５００の吐出量を同一にすることにより、撥水性シート材７００表面に付着するインク滴５００の接触面積は一定となる。この場合も、隣接するインク滴がくっつかずに独立している条件であれば、インク滴５００の配列は千鳥状配列などとすることもできる。具体例としては、撥水性の関係をもつ、撥水性シート材７００と顔料系インクの組合せとすることで、接触面積を一定に保ちやすい。

また、インク滴表面のうち拡散反射光を放つ表面の面積を一定にすることと、インク滴と撥水性シート材の接触面積を一定にすること、の両方の実施により、相乗効果によりさらに調整パターンからの反射光の散乱状態が一様になり、再現性の高い検出電位を得ることができる。

また、インク滴の配列はある程度密に配列していないと調整パターン４００有無の検知出力が大きくならないため、その点も考慮が必要である。つまり、インク滴の拡散反射部分の面積と検知出力量の相関を実験的に確認したところ、図２４に示すように近似的な直線で示す関係となり、調整パターン４００部分の面積の１０％以上の拡散反射部分面積があれば、所要の検知出力が得られることが確認された。

次に、調整パターン４００を形成する液滴についてパターンの乱反射率という面から説明する。
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。

このとき、検出範囲が一定の場合には乱反射部分面積を大きくすることでパターン乱反射率を大きくすることが可能になる。乱反射部分とは、図２５に示すように、撥水性シート材７００面にインク滴５００が付着した場合、濡れ性が悪い場合（図２６の接触角θが大きい場合）には半球状になる。この場合、インク滴５００の外周面上には一定方向からの光に対して正反射する部分５００ａと乱反射する部分５００ｂが存在することになる。個々のインク滴５００でこの乱反射部分５００ｂ（滴乱反射率）が大きくなるように、インク滴吐出を制御することで対応が可能となる。

ここで、滴乱反射率とは、撥水性シート材面との接触面積に対する乱反射部分の割合で、滴乱反射率＝１滴中の乱反射部分の面積／撥水性シート材面との接触面積、で算出される値とする。

具体的には、調整パターン５００を形成するときに用いる液滴は、画像形成で用いる液滴のうち、吐出量（滴体積）が最大になる液滴を用いることが好ましい。つまり、最大滴を吐出する印字モードで液滴を吐出して調整パターン４００を形成する。これにより、図２５に示す、液滴５００の高さが高くなり、滴反射率が大きくなる。

また、各色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）毎にインクの組成が異なることから、液滴５００の形状が異なる場合があるので、吐出する液滴の色に応じた吐出量（滴体積）で液滴を吐出することで、滴反射率を大きくすることができる。

このように、液滴を吐出する液滴吐出手段（記録ヘッド）と、液滴を受ける撥水性シート材と、液滴の着弾位置検出用の独立した複数の液滴で構成される調整パターンを形成する手段と、調整パターンに照射する光を発光する発光手段及び調整パターンに照射された光の正反射光を受光する受光手段からなる読み取り手段と、読み取り手段から出力される正反射光の減衰信号に基づいて着弾位置ずれ量を算出して液滴の着弾位置補正を行う手段とを備える場合、調整パターンを構成する液滴のパターン乱反射率が最大になるように液滴吐出を制御することにより、受光手段（センサ）の出力感度を向上させることができ、ずれ量の検出性能や繰り返し精度などの読み取り性能を向上することができる。

そして、この場合、液滴の単独状態において乱反射面積（滴乱反射率）が最大になるように液滴吐出手段を制御することで、更に検出感度、精度を向上することができる。乱反射面積が最大になるように制御するには、（１）液滴の吐出量を制御する、（２）液滴の吐出量を液滴の色によって制御する、（３）パターン形成のための液滴吐出とパターン読取りのための発光/受光の時間差を最小になるように制御する、更に液滴吐出と発光/受光を一回の動作で同時に行うように制御する、（４）撥水性シート材面上と液滴との接触角が大きい材料の組合せとする、（５）液滴が撥水性シート材面に接触している形状を円形状、ひょうたん形状とする、（６）発光手段と受光手段によって検出できる範囲内において液滴の占める面積をほぼ独立状態で最大になるように液滴吐出を制御する、例えば、液滴の配列を制御する、この液滴の配列は液滴間隔が最小になるように制御する、ことが好ましい。

次に、調整パターン４００の形成と検出について説明する。前述したように、インク滴形状は撥水性シート材面に付着してからの時間経過とともに液滴中の水分が蒸発するために滴形状が変化し、液滴形成直後から正反射光が時間経過とともに増えていくのでパターン読取りセンサ４０１の出力電圧は低下することになる。

したがって、インク滴の着弾位置を正確に検出するには、調整パターン４００を形成した直後にパターン読取りセンサ４０１で検知することが好ましい。そこで、調整パターン４００を形成する印字スピードと調整パターン４００を読取るスピードを同一スピードにして、印字しながらその直後にパターンの位置検出を行う。そのためには、パターン読取りセンサ４０１がキャリッジ２３の調整パターン４００を印字するときの走査方向に対して上流側に設置する。ただし、この構成は、往路、復路のどちらか一方のみにしか対応できない。

そこで、調整パターン４００を形成する印字スピードと調整パターン４００を読取るスピードを異なるスピードに設定し、往路、復路で調整パターン４００を撥水性シート材７００上に印字し、搬送ベルト３１を回転することなくそのままパターン検出を行う。この場合、パターン読取りセンサ４０１は、調整パターン４００の形成領域上に位置するように配置する。

次に、本実施形態における主制御部３１０によって実行される液滴着弾位置ずれ補正を行うときの発光量調整処理について図２７を参照して説明する。
まず、撥水性シート材７００を給紙して、撥水性シート材７００上に撥水性シート材検出センサ３００（先端位置検知センサ）を移動し、予め定めたＰＷＭ値（例えば５０％ヂューティ）でパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光駆動する。そして、このとき、撥水性シート材７００からの反射光をパターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３で受光し、受光レベルが予め定めた基準値（所定の受光レベル）以上か否かを判別し、受光レベルが基準値以上でなければ、ＰＷＭ値を大きくしてパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２の発光量を増加して再度発光駆動し、そのときの受光レベルを基準値と比較する処理を繰り返す。

これによって、繰り返し検出精度の向上を図ることができる。

次に、本実施形態における主制御部３１０によって実行される液滴着弾位置ずれ補正処理について図２８を参照して説明する。
まず、図示しない操作パネルなどから液滴着弾位置ずれ補正動作が指示されたときには、給紙トレイ（あるいは手差しトレイ）に撥水性シート材７００があるか否かを判別し、撥水性シート材７００がなければ撥水性シート材７００のセットをユーザに要求する。

そして、撥水性シート材７００がセットされたときには、キャリッジ２３を作像領域（画像形成領域）の主走査方向中央部に移動して、撥水性シート材７００を搬送し、撥水性シート材７００を撥水性シート材検出センサ３００（先端位置検知センサ）で検知した後、撥水性シート材７００を調整パターン形成領域まで搬送する。その後、図２６で説明した同様に、予め定めたＰＷＭ値（例えば５０％ヂューティ）でパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光駆動し、このとき、撥水性シート材７００からの反射光をパターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３で受光し、受光レベルが予め定めた基準値（所定の受光レベル）以上か否かを判別する。ここで、受光レベルが基準値以上でなければ、発光量を増加することが可能であるか否かを判別し、発光量を増加可能であるときには、ＰＷＭ値を大きくしてパターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２の発光量を増加して再度発光駆動し、そのときの受光レベルを基準値と比較する処理に戻る。なお、発光量を増加可能でなければ、撥水性シート材７００の変更（交換）をユーザに通知する。

その後、所要の受光レベルが得られれば、撥水性シート材７００上に所要の調整パターン（テストパターン）を形成し、パターン読取りセンサ４０１でテストパターンを読取り、読取り結果に基づいて位置ズレ量を算出し、算出した位置ズレ量に応じて液滴吐出タイミングを変更する着弾位置補正を行う。

そこで、本発明における調整パターン４００を構成する着弾位置ずれを検出する最小項目毎のブロックパターン（基本パターンともいう。）について図２９を参照して説明する。
前述したようにこの画像形成装置における着弾位置ずれ補正方法では、基準となる記録ヘッド（色）で搬送ベルトの送り方向にライン状のパターンを送り方向と直交する方向に形成し、その他の記録ヘッド（色）を一定間隔で同様なライン状のパターンを形成して、基準ヘッドとの距離を算出（計測）する。

ここで、最小項目ごとの基本パターンとしては、図２９（ａ）に示すように、往路（第１スキャン）時における記録ヘッド２４ｋ１で形成するパターンＦＫ１を基準として記録ヘッド２４ｋ２で形成するパターンＦＫ２の着弾位置ずれを検出するパターンと、同図（ｂ）に示すように復路（第２スキャン）時における記録ヘッド２４ｋ１で形成するパターンＢＫ１を基準として記録ヘッド２４ｋ２で形成するパターンＢＫ２の着弾位置ずれを検出するパターン、同図（ｃ）に示すように往路（第３スキャン）時における記録ヘッド２４ｋ１で形成するＦＫ１を基準として、記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙでそれぞれ形成する各色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）のパターンＦＣ、ＦＭ、ＦＹの着弾位置ずれを検出するパターン、同図（ｄ）に示すように復路（第４スキャン）時における記録ヘッド２４ｋ１で形成するＦＫ１を基準として、記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙでそれぞれ形成する各色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）のパターンＦＣ、ＦＭ、ＦＹの着弾位置ずれを検出するパターン、の４種類のパターンを最小基本項目毎のブロックパターン（基本パターン）として、このブロックパターンの組合せによって多様な検出内容を得る調整パターンを構成する。

次に、このブロックパターンによるモノクロ罫線ずれの調整パターン及びカラー色ずれの調整パターンについて図３０及び図３１を参照して説明する。
図３０に示す罫線ずれ調整パターン４００Ｂは、基準方向（往路とする）のパターンＦＫ１の位置を基準にして（パターンＫ１を基準パターンとして）決められた間隔で復路のパターンＢＫ１、往路のパターンＦＫ１、復路のパターンＢＫ２（これらが被測定パターンとなる。）を印字することで、これらのパターンＦＫ１、ＢＫ１、ＦＫ１、ＢＫ２の各位置情報から基準パターンであるパターンＫ１に対しての着弾位置ずれを検出することができる。なお、センサ走査方向（読取り方向）は片方向だけで読取る場合の例を示している。

図３１（ａ）、（ｂ）に示すカラー色ずれ調整パターン４００Ｃ１、４００Ｃ２は、基準となる色（ここでは、記録ヘッド２４ｋ１によるパターンＦＫ１を基準パターンとする）に対して規定間隔でそれぞれ各カラーのパターンＦＹ、ＦＭ、ＦＣ（これらが被測定パターンとなる。）を印字して、パターンＦＫ１とＦＹ、ＦＫ１とＦＭ、ＦＫ１とＦＣの着弾位置を検出することで、基準パターンＦＫ１に対する各色の着弾位置を検出することができる。なお、センサ走査方向（読取り方向）は片方向だけで読取る場合の例を示している。

次に、調整パターンの具体的な形成例について図３２を参照して説明する。
まず、キャリッジ２３の走査方向は、図２に示すように装置背面側から装置正面側に向かう方向を往路方向、装置正面側から装置背面側に向かう方向を復路方向とし、キャリッジ２３には往路方向下流側（装置正面側）から記録ヘッド２４ｃ、２４ｋ１、２４ｋ２、２４ｍ、２４ｙの順に配置されているものとする。

そして、この例では、撥水性シート材７００の両端部側に罫線位置ずれ調整パターン４００Ｂ１、４００Ｂ２を形成し、撥水性シート材７００の中央部分に色ずれ調整パターン４００Ｃ１、４００Ｃ２を形成している。つまり、この例では、ブロックパターンは撥水性シート材７００の送り方向と直交する方向での印字領域の幅内に複数個配列されるようにしている。

そして、パターン読取りセンサ４０１による読取りは各調整パターン４００Ｂ、４００Ｃ毎に印字しその後複数回行う。この場合、読取り方向は片方向（同一方向）での複数回読取り、または双方向で複数回読取りを行うことができる。

例えば、キャリッジ２３を往路方向に移動してパターン読取りセンサ４０１でパターン４００Ｂ１、４００Ｃ１、４００Ｃ２、４００Ｂ２を順次読取り各パターンの位置を検出する。そして、例えば、パターン４００Ｂ１のパターンＦＫ１を基準パターン、パターンＢＫ１を被測定パターンとして両者の距離を算出することで、往路と復路間での記録ヘッド２４ｋ１についての着弾位置ずれ量を得ることができる。

また、パターン４００Ｂ１のパターンＦＫ１を基準パターン、パターンＢＫ２を被測定パターンとして両者の距離を算出することで、記録ヘッド２４ｋ１と２４ｋ２との実際上のヘッド間距離に対する着弾位置ずれ量を得ることができる。

また、パターン４００Ｃ１の各パターンＦＫ１を基準としてパターンＦＹとの距離、パターンＦＭとの距離、パターンＦＣとの距離を算出することで、記録ヘッド２４ｋ１、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃ間での実際上のヘッド間距離に対する着弾位置ずれ量を得ることができる。

なお、検出精度を上げるために複数のパターン４００Ｂ１，４００Ｂ２、４００Ｃ１、４００Ｃ２について読取り走査を行ってその平均値を算出としている。

そして、算出したずれ量に応じて各記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃから液滴を吐出させるタイミングを制御する（変更する）ことによって、各記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２、２４ｙ、２４ｍ、２４ｃから吐出された液滴の着弾位置を合わせることができる。

このように、表面の少なくとも一部に撥水性を有する撥水性面が形成された撥水性シート材の撥水性面上に、独立した複数の液滴で構成される着弾位置ずれ調整用パターンを形成し、この調整パターンに発光手段から光を照射して調整パターンからの正反射光を受光手段で受光し、調整パターンを検出して、この調整パターンの検出結果に基づいて記録ヘッドから吐出される液滴の着弾位置ずれを補正することによって、液滴の着弾位置を簡単な構成で高精度に検出して、液滴着弾位置ずれを高精度に補正することができる。

次に、本発明で用いている撥水性シート材７００について図３３及び図３４を参照して説明する。
図３３に示す撥水性シート材７００Ａは、表面の一部に撥水剤をコーティングして撥水性領域７０１を形成したものである。この例では、シート材７００Ａの搬送方向で、上部７００ａ、中央部７００ｂ、下部７００ｃにそれぞれ３箇所、計９箇所には撥水性領域７０１を形成している。

したがって、この撥水性シート材７００Ａに調整パターン４００を形成する場合、１回目の着弾位置ずれ補正では撥水性シート材７００Ａの上部７００ａの撥水性領域７０１を使用して調整パターン４００を形成し、２回目の着弾位置ずれ補正では撥水性シート材７００Ａの中央部７００ｂの撥水性領域７０１を使用して調整パターン４００を形成し、３回目の着弾位置ずれ補正では撥水性シート材７００Ａの下部７００ｃの撥水性領域７０１を使用して調整パターン４００を形成することができる。

この場合、撥水性シート材７００Ａがセットされたときには、所定位置でスキャンを行って調整パターン４００が既に形成されているか否かを判別して、使用する領域を更新するようにすればよい。

このように、テストパターンを印字する位置を撥水性シート材の先端部、中央部、後端部に分けて印字することで、撥水性シート材のこしによる浮き上がりを考慮した着弾位置ずれ補正を行なうことができる。また、撥水性シート材の全面に複数のパターンを設け、複数回検知することで繰り返し精度などの読み取り性能を向上できる。

勿論、図３４に示すように、全面に撥水剤がコーティングされて撥水領域７０１となっている撥水性シート材７００Ｂを用いることもできる。

この撥水性シート材７００の撥水性領域７０１は、当該画像形成装置において通常の画像形成に使用される被記録媒体、例えばインクが浸透する被記録媒体としての普通紙に対して、正反射率、光沢度、平滑度が高いものを用いることが好ましい。

ここで、正反射率とは、上記パターン読取りセンサ４０１の検出範囲４５０内の着弾面上における正反射部分割合を指し、正反射率＝（正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。正反射率が高い撥水性シート材を使用することで、撥水性シート材表面上での乱反射率が減少するため感度を高くとることができる。

また、この正反射率は、撥水性シート材表面の光沢度、平滑度が高い程大きくなる。つまり、図３５（ａ）に示すように光沢度が低い場合には入射光の一部が吸収又は透過して正反射光が少なくなるが、図３５（ｂ）に示すように光沢度が高い場合には入射光がそのまま反射して正反射光が多くなる。また、図３６（ａ）に示すように平滑度が低い場合には入射光が乱反射して正反射光が少なくなるが、図３６（ｂ）に示すように平滑度が高い場合には入射光がそのまま反射して正反射光が多くなる。

次に、本発明で用いている撥水性シート材７００の更に他の例について図３７を参照して説明する。
この例の撥水性シート材７００Ｃは、前記図３５で説明した撥水性シート材７００Ａの搬送方向先端部及び後端部に、撥水性シート材であることを示す識別手段であるマーク７０３を設けている。なお、マーク７０３としては、バーコード等の二次元パターン、凹凸のある三次元的なパターン、磁気的なパターンなどを用いることができる。

次に、この撥水性シート材７００Ｃを使用した場合の着弾位置補正処理について図３８を参照して説明する。
まず、被搬送部材が搬送されて先端位置を検知するとき、キャリッジ２３を作像領域の主走査方向中央部に移動して、被搬送部材を搬送し、シート材検出手段３３０によって先端検知を行う。このとき、マーク７０３が検知されたか否か判別し、マーク７０３が検知されないときには通常の被記録媒体であるとして通常の印刷動作を行う。

これに対して、先端検知でマーク７０３が検知されたときには、被搬送部材が撥水性シート材７００Ｃであるので、撥水性シート材７００をテストパターン形成領域まで搬送した後、テストパターン４００を印字し、パターン読取りセンサ４０１でテストパターン４００を読み取って着弾位置ずれ量を算出し、算出した着弾位置ずれ量に基づいて液滴吐出タイミングを補正する着弾位置補正を行う。

このように、被搬送部材を搬送して先端を検知するときに、撥水性シート材か否かを検出して、撥水性シート材である場合には、自動的にテストパターンを形成する着弾位置補正動作を開始する構成とでき、着弾位置補正にかかる操作を簡略化することできる。

本発明に係る画像形成装置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。 搬送ベルトの一例を示す断面説明図である。 同じく制御部の概要を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態に説明に供する液滴着弾位置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。 同じく液滴着弾位置検出及び液滴着弾位置補正に係わる部分の具体例を機能的に示すブロック説明図である。 調整パターンの例を説明する説明図である。 読取りセンサの説明図である 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の変化の関係の説明に供する説明図である。 本発明に係る調整パターンの説明に供する模式的説明図である。 比較例に係る調整パターンの説明に供する模式的説明図である。 トナーを用いた場合との比較説明に供する模式的説明図である。 調整パターンの位置検出処理の第１例の説明に供する説明図である。 調整パターンの位置検出処理の第２例の説明に供する説明図である。 調整パターンの位置検出処理の第３例の説明に供する説明図である。 調整パターンを形成する液滴の着弾状態での形状の第１例の説明に供する説明図である。 調整パターンを形成する液滴の着弾状態での形状の第２例の説明に供する説明図である。 調整パターンを形成する液滴の着弾状態での形状の第３例の説明に供する説明図である。 調整パターンを形成する液滴の配列パターンの異なる例の説明に供する説明図である。 検出範囲内における液滴接触面積の説明に供する説明図である。 拡散反射部分面積の割合と検出出力との関係の実験結果を近似的に示す説明図である。 パターン乱反射率の説明に供する液滴の模式的説明図である。 液滴の接触角の説明に供する説明図である。 読取りセンサの発光量調整制御の説明に供するフロー図である。 液滴着弾位置検出及び液滴着弾位置調整処理の一例の説明に供するフロー図である。 ブロックパターンの説明に供する説明図である。 罫線ずれ調整パターンの説明図である。 色ずれ調整パターンの説明図である。 調整パターンの形成例の説明に供する説明図である。 撥水性シート材の一例の説明に供する説明図である。 撥水性シート材の他の例の説明に供する説明図である。 撥水性シート材の光沢度と正反射率との関係の説明に供する説明図である。 撥水性シート材の平滑度と正反射率との関係の説明に供する説明図である。 撥水性シート材の更に他の例の説明に供する説明図である。 図３７の撥水性シート材を用いた液滴着弾位置検出及び液滴着弾位置調整処理の一例の説明に供するフロー図である。

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
１３１…副走査モータ
３３０…シート材検出手段
４００…調整パターン（調整パターン）
４０１…読取りセンサ
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／読み取り制御手段
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
７００…撥水性シート材

Claims (7)

1. 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、
   表面の少なくとも一部に撥水性を有する撥水性面が形成された撥水性シート材の前記撥水性面上に、独立した複数の液滴で構成される、基準パターン及び被測定パターンを含む着弾位置ずれ用調整パターンを形成するパターン形成手段と、
   前記撥水性シート材上に光を照射する発光手段及び前記撥水性シート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記録ヘッドから吐出される前記液滴の着弾位置を補正する着弾位置補正手段と、を備え、
   前記調整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、
   前記撥水性シート材の表面の内の前記調整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、前記調整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前記調整パターンを読取り、
   前記着弾位置補正手段は、
   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。
2. 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に記載の画像形成装置。
3. 前記撥水性シート材の表面は光沢を帯びており、
   前記撥水性シート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２に記載の画像形成装置。
4. 前記調整パターンは、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、前記調整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３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 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調整パターンを構成する前記液滴を前記撥水性シート材上に着弾させた後、前記読取り手段で前記調整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４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 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調整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、
   前記調整パターンを形成した直後に前記読取り手段で前記調整パターンを読取る
   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。
7. 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、
   表面の少なくとも一部に撥水性を有する撥水性面が形成された撥水性シート材の前記撥水性面上に、独立した複数の液滴で構成される、基準パターン及び被測定パターンを含む着弾位置ずれ調整用パターンを形成する工程と、
   前記撥水性シート材に発光手段から光を照射して前記撥水性シート材上からの正反射光を受光手段で受光し、前記調整パターンを検出する工程と、
   前記調整パターンの検出結果に基づいて前記記録ヘッドから吐出される前記液滴の着弾位置ずれを補正する工程と、を行い、
   前記調整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調整パターンに光を照射して、
   前記撥水性シート材の表面の内の前記調整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、前記調整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前記調整パターンを読取り、
   前記着弾位置ずれを補正する工程では、
   前記各パターンを検出したときの前記受光手段の出力電圧を閾値と比較する工程と、
   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工程と、
   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工程と、
   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工程と、
   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工程と、
   前記算出された２つの中間点の距離を算出する工程と、を行う
   ことを特徴とする着弾位置ずれ補正方法。

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