JP2005219311A - 画像形成装置、および濃度ムラ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品コストを上げることなく、安定した濃度ムラ補正を行う。
【解決手段】 カラー感熱プリンタ２のシステムコントローラ２２は、テストプリントを実施して、ＣＣＤセンサ２１の測定結果からカラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分Ｉを抽出する。システムコントローラ２２は、抽出した１周期分の濃度ムラ成分Ｉと、搬送モータ１２の回転位置とを対応させて、濃度ムラ成分Ｉを打ち消すような搬送モータ１２に与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、通常の画像記録時には、作成した周期プロファイルに基づいて搬送モータ１２の駆動を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録材料を搬送する搬送ローラ対と、この搬送ローラ対を駆動するモータと、記録材料に画像を記録する記録手段と、画像の濃度を測定する濃度測定センサとを有する画像形成装置、およびこの画像形成装置で、記録材料の搬送方向に関する画像の濃度ムラを補正する方法に関する。

記録材料に画像を記録する画像形成装置として、インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタや、サーマルヘッドを用いたサーマルプリンタなどがある。これらのプリンタでは、印画紙や感熱記録紙などの記録材料を、モータにより駆動される搬送ローラ対で搬送している。

上記のような画像形成装置では、主にモータの回転軸のブレにより、記録材料の搬送速度に偏りが生じ、記録材料の搬送方向に関して画像の濃度ムラが発生することがある。従来の画像形成装置では、この問題を解決するために、モータを含む搬送駆動系の部品精度を向上させることで対応していた。

また、所定濃度で記録された画像パターンの濃度を検出し、検出した濃度に従って記録ヘッドの各記録要素に出力する画像信号を補正する補正データを作成し、この補正データに則って画像を記録する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。さらに、記録紙を搬送する感光体の駆動ムラを検出し、検出した駆動ムラ信号に従って光書き込み手段の書き込みタイミングをずらすジターレス画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−２２０９４６号公報 特開平６−５４１５０号公報

しかしながら、従来の画像形成装置には、搬送駆動系の部品精度を向上させることにより濃度ムラを解消することはできるが、部品コストが嵩むという問題があった。また、特許文献１および２に記載の画像形成装置は、記録ヘッドや光書き込み手段の駆動を制御することにより濃度ムラの発生を抑制しているが、記録ヘッドや光書き込み手段の出力が周囲の環境温度や湿度などの付帯的なパラメータに大きく左右されるため、安定した濃度ムラ補正を行うことが困難であった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、部品コストを上げることなく、安定した濃度ムラ補正を行うことができる画像形成装置、および濃度ムラ補正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、記録材料を搬送する搬送ローラ対と、この搬送ローラ対を駆動するモータと、前記記録材料に画像を記録する記録手段と、前記画像の濃度を測定する濃度測定センサとを有する画像形成装置において、テストプリントを実施して、前記濃度測定センサの測定結果から前記記録材料の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分を抽出するとともに、抽出した１周期分の濃度ムラ成分と、前記モータの回転位置とを対応させて、前記濃度ムラ成分を打ち消すような前記モータに与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、通常の画像記録時には、前記周期プロファイルに基づいて前記モータの駆動を制御する搬送制御手段を備えたことを特徴とする。

なお、前記モータの脱調を検出する脱調検出センサと、この脱調検出センサで脱調を検出した場合に、前記テストプリントを実施するように操作者に促す報知手段とを備えることが好ましい。

また、本発明は、記録材料を搬送する搬送ローラ対と、この搬送ローラ対を駆動するモータと、前記記録材料に画像を記録する記録手段と、前記画像の濃度を測定する濃度測定センサとを有する画像形成装置で、前記記録材料の搬送方向に関する前記画像の濃度ムラを補正する方法において、テストプリントを実施して、前記濃度測定センサの測定結果から前記記録材料の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分を抽出するとともに、抽出した１周期分の濃度ムラ成分と、前記モータの回転位置とを対応させて、前記濃度ムラ成分を打ち消すような前記モータに与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、通常の画像記録時には、前記周期プロファイルに基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置、および濃度ムラ補正方法によれば、テストプリントを実施して、濃度測定センサの測定結果から記録材料の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分を抽出するとともに、抽出した１周期分の濃度ムラ成分と、モータの回転位置とを対応させて、濃度ムラ成分を打ち消すようなモータに与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、通常の画像記録時には、周期プロファイルに基づいてモータの駆動を制御するので、部品コストを上げることなく、安定した濃度ムラ補正を行うことができる。

図１において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ２は、記録材料として長尺のカラー感熱記録紙１０を使用する。カラー感熱記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。

図２に示すように、カラー感熱記録紙１０は、支持体３０上にシアン感熱発色層３１、マゼンタ感熱発色層３２、イエロー感熱発色層３３、および保護層３４が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層３３は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層３１は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。

イエロー感熱発色層３３は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層３２は、イエロー感熱発色層３３とシアン感熱発色層３１との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にしたカラー感熱記録紙を使用してもよい。

図１において、記録紙ロール１１の外周面には、搬送モータ１２によって回転される給紙ローラ１３が当接している。搬送モータ１２はステッピングモータであり、モータドライバ１４から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ１３が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転し、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。給紙ローラ１３が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転し、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１に巻き戻される。

記録紙ロール１１から送り出されたカラー感熱記録紙１０は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、カラー感熱記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６が配置されている。搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６は、搬送モータ１２によって回転されるキャプスタンローラ１５ａ、１６ａと、このキャプスタンローラ１５ａ、１６ａに圧接するピンチローラ１５ｂ、１６ｂとからなり、カラー感熱記録紙１０を図中Ａ方向（給紙方向）とＢ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。排紙ローラ対１６のＡ方向下流側には、画像記録済みのカラー感熱記録紙１０を排出する排紙口１７が設けられている。

給紙ローラ１３と搬送ローラ対１５との間には、サーマルヘッド１８と、このサーマルヘッド１８に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ１９とが設けられている。サーマルヘッド１８は、セラミックやアルミナ、アルミナセラミックなどからなるヘッド基板１８ａと、このヘッド基板１８ａの下面に設けられ、多数の発熱素子が配列された発熱素子アレイ１８ｂとからなる。

発熱素子アレイ１８ｂは、ヘッドドライバ２０に入力された駆動データに基づいて発熱し、カラー感熱記録紙１０の各感熱発色層３１〜３３を発色させる。プラテンローラ１９は、カラー感熱記録紙１０の搬送に応じて従動回転し、カラー感熱記録紙１０と発熱素子アレイ１８ｂとの当接状態を安定させる。また、プラテンローラ１９は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ１８ｂに圧接する方向に付勢されている。カラー感熱記録紙１０の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構（図示せず）によってプラテンローラ１９が下降し、サーマルヘッド１８とのカラー感熱記録紙１０の挟持が解除される。

搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙１０に記録された画像の濃度を測定するＣＣＤセンサ２１が配置されている。このＣＣＤセンサ２１による測定結果は、システムコントローラ２２に送信される。

搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙１０の記録面に対面して定着器２３が配置されている。また、定着器２３と排紙ローラ対１６との間には、カラー感熱記録紙１０を所定のプリントサイズにカットするカッター２４が配置されている。定着器２３は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層３３を定着するイエロー用定着光源２３ａと、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層３２を定着するマゼンタ用定着光源２３ｂとからなる。これらの光源２３ａ、２３ｂは、ランプドライバ２５によって駆動される。

カラー感熱プリンタ２では、テストプリント（例えば全面グレーのベタ画像）を実施して、ＣＣＤセンサ２１によりその濃度を測定する。システムコントローラ２２は、テストプリントの濃度測定結果から、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する画像の濃度プロファイルを取得する。そして、図３（Ａ）に示すように、テストプリントで取得した濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分Ｉ（振幅Ａ、周期Ｔ）を抽出する。

システムコントローラ２２は、抽出した１周期分の濃度ムラ成分Ｉと、搬送モータ１２の回転位置とを対応させて、図示しないＲＡＭに記憶する。そして、周期Ｔと回転位置との対応関係から、濃度ムラ成分Ｉの振幅Ａを打ち消すような搬送モータ１２に与える駆動パルスの周期プロファイルを作成する。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、濃度が低いところではパルス周期を遅くして、搬送ローラ対１５によるカラー感熱記録紙１０の搬送速度を下げ、濃度が高いところではパルス周期を早くして搬送速度を上げ、結果的にはカラー感熱記録紙１０の搬送速度が一定になるような内容のプロファイルを作成する。作成した周期プロファイルは、システムコントローラ２２内のＲＡＭに記憶される。

１周期分の濃度ムラ成分Ｉと搬送モータ１２の回転位置とを対応させる方法としては、テストプリント開始から濃度ムラ成分Ｉが基準濃度Ｄｓに初めて交わる点を絶対原点Ｏとして設定し、テストプリント開始から搬送モータ１２に与えた駆動パルスの計数値Ｎａと、絶対原点Ｏから一周期分の点Ｏｔのときの駆動パルスの計数値Ｎｂとを記憶する。あるいは、テストプリントを開始して一定時間経過後のある点を絶対原点として設定し、このときの駆動パルスの計数値と、絶対原点から一周期分の点のときの駆動パルスの計数値とを記憶してもよい。

システムコントローラ２２内のＲＯＭには、濃度ムラ成分Ｉの振幅Ａと、これを打ち消すためのパルス周期との関係を示すデータテーブルが予め記憶されており、周期プロファイルの作成にあたっては、このデータテーブルに基づいてパルス周期が決定される。

実際の画像記録時には、作成した周期プロファイルを参照してモータドライバ１４から搬送モータ１２に与えるパルス数を管理することで、濃度ムラ補正を行う。なお、記録開始からＮａパルス目までは、周期プロファイルの後半部分からその状態に相当する箇所を逆算して抜き出す。

次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ２の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、画像記録前にテストプリントが実施され、ＣＣＤセンサ２１によりその濃度が測定される。システムコントローラ２２では、テストプリントの濃度測定結果から、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する画像の濃度プロファイルが取得される。そして、テストプリントで取得された濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分Ｉが抽出される。

濃度ムラ成分Ｉの抽出後、システムコントローラ２２では、抽出した１周期分の濃度ムラ成分Ｉと、搬送モータ１２の回転位置とが対応されてＲＡＭに記憶される。そして、周期Ｔと回転位置との対応関係から、濃度ムラ成分Ｉの振幅Ａを打ち消すような搬送モータ１２に与える駆動パルスの周期プロファイルが作成され、ＲＡＭに記憶される。

周期プロファイルの記憶後、画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ１２の正転によって給紙ローラ１３が反時計方向に回転され、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１からＡ方向に送り出される。カラー感熱記録紙１０の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１５にニップされ、さらにＡ方向下流側に搬送される。

カラー感熱記録紙１０が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ１２の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ１９がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１８ｂとの間でカラー感熱記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、カラー感熱記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、ヘッドドライバ２０に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ１８ｂにより、カラー感熱記録紙１０のイエロー感熱発色層３３にイエロー画像が記録される。このとき、作成した周期プロファイルを参照してモータドライバ１４から搬送モータ１２に与えるパルス数が管理され、濃度ムラ補正が行われる。

イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２３のイエロー用定着光源２３ａに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。このとき、プラテンローラ１９がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド１８とによるカラー感熱記録紙１０の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ２５によりイエロー用定着光源２３ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されてカラー感熱記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層３３が定着される。

イエロー感熱発色層３３の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１８ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ１９がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１８ｂとの間でカラー感熱記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、カラー感熱記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、カラー感熱記録紙１０のマゼンタ感熱発色層３２にマゼンタ画像が記録される。また、このときもイエロー画像記録時と同様に、周期プロファイルを参照してモータドライバ１４から搬送モータ１２に与えるパルス数が管理され、濃度ムラ補正が行われる。

マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２３のマゼンタ用定着光源２３ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ２５によりマゼンタ用定着光源２３ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されてカラー感熱記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層３２が定着される。

マゼンタ感熱発色層３２の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１８ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、カラー感熱記録紙１０のシアン感熱発色層３１にシアン画像が記録される。また、このときもイエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、濃度ムラ補正が行われる。

シアン画像記録後のカラー感熱記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりＡ方向に搬送され、カッター２４により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対１６により排紙口１７から排出される。

上記のような構成であると、搬送駆動系の部品精度に頼ることなく、確実に濃度ムラを解消することができ、高画質なプリントを得ることができる。また、カラー感熱記録紙１０の搬送速度を一定にすることで濃度ムラを打ち消すため、周囲の環境温度や湿度などの外乱に左右されることがない。

なお、搬送モータ１２の脱調を検出する脱調検出センサ、例えばロータリーエンコーダなどを設けるとともに、この脱調検出センサで脱調を検出した場合に、テストプリントを実施するように操作者に促すメッセージを表示するモニタなどの報知手段を備えることが好ましい。このようにすると、脱調による周期プロファイルのずれを速やかに補正することができる。

搬送モータ１２としては、上記実施形態のステッピングモータに限らず、ＤＣモータであってもよい。この場合、図５に示すように、ＤＣモータである搬送モータ４０の回転軸４０ａに、検出プレート４１とフォトインタラプタ４２とからなるエンコーダ４３を取り付け、検出プレート４１に、１カ所を除いて例えば４５°毎にスリット状の検出穴４１ａを形成し、この検出穴４１ａの通過をフォトインタラプタ４２で検出する。そして、検出穴４１ａが形成されていない部分を搬送モータ４０の回転位置の絶対原点Ｏとして、１周期分の濃度ムラ成分Ｉと搬送モータ１２の回転位置とを対応させ、上記実施形態と同様に周期プロファイルを作成する。実際の画像記録時には、作成した周期プロファイル、およびフォトセンサ４２の検出結果を参照してモータドライバ１４から搬送モータ４０に与える電力を管理することで、濃度ムラ補正を行う。

周期プロファイルの作成は、画像記録前にテストプリントを実施してもよいし、画像記録待機時に所定のタイミングで実施してもよい。あるいは、操作者にテストプリントの実施可否を選択させるようにしてもよい。

上記実施形態では、カラー感熱プリンタ２を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、モノクロの感熱プリンタ、熱転写式、昇華型のサーマルプリンタは勿論、インクジェットプリンタなどにも適用することができる。

本発明を適用したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。 カラー感熱記録紙の構成を示す断面図である。 （Ａ）は濃度プロファイルから抽出した濃度ムラ成分を示し、（Ｂ）は搬送モータに与える駆動パルスの周期をそれぞれ示すグラフである。 テストプリント実施時の処理手順を示すフローチャートである。 搬送モータとしてＤＣモータを用いた場合の実施例を示す図である。

符号の説明

２ カラー感熱プリンタ
１０ カラー感熱記録紙
１２、４０ 搬送モータ
１３ 給紙ローラ
１４ モータドライバ
１５ 搬送ローラ対
１６ 排紙ローラ対
１８ サーマルヘッド
１８ｂ 発熱素子アレイ
１９ プラテンローラ
２１ ＣＣＤセンサ
２２ システムコントローラ
２３ 定着器
３１ シアン感熱発色層
３２ マゼンタ感熱発色層
３３ イエロー感熱発色層
Ｉ 濃度ムラ成分
Ａ 振幅
Ｔ 周期

Claims (3)

1. 記録材料を搬送する搬送ローラ対と、この搬送ローラ対を駆動するモータと、前記記録材料に画像を記録する記録手段と、前記画像の濃度を測定する濃度測定センサとを有する画像形成装置において、
   テストプリントを実施して、前記濃度測定センサの測定結果から前記記録材料の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分を抽出するとともに、
   抽出した１周期分の濃度ムラ成分と、前記モータの回転位置とを対応させて、前記濃度ムラ成分を打ち消すような前記モータに与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、 通常の画像記録時には、前記周期プロファイルに基づいて前記モータの駆動を制御する搬送制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モータの脱調を検出する脱調検出センサと、この脱調検出センサで脱調を検出した場合に、前記テストプリントを実施するように操作者に促す報知手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 記録材料を搬送する搬送ローラ対と、この搬送ローラ対を駆動するモータと、前記記録材料に画像を記録する記録手段と、前記画像の濃度を測定する濃度測定センサとを有する画像形成装置で、前記記録材料の搬送方向に関する前記画像の濃度ムラを補正する方法において、
   テストプリントを実施して、前記濃度測定センサの測定結果から前記記録材料の搬送方向に関する濃度プロファイルを取得し、この濃度プロファイルから周期的に変動する濃度ムラ成分を抽出するとともに、
   抽出した１周期分の濃度ムラ成分と、前記モータの回転位置とを対応させて、前記濃度ムラ成分を打ち消すような前記モータに与える駆動パルスの周期プロファイルを作成し、 通常の画像記録時には、前記周期プロファイルに基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする濃度ムラ補正方法。

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