JP2022085690A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】模様がない記録媒体に対しても高精度に移動量を検出することを可能にすることを目的とする。【解決手段】本発明の画像形成装置は、記録媒体を所定の搬送量に応じて搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、記録媒体が搬送手段により搬送される際に記録媒体に周期的なマークを追加するマーク追加手段と、記録媒体からマークを検知する検知手段と、検知手段が検知したマークの移動量を算出する算出手段と、記録媒体の搬送量を移動量により補正する補正手段と、備える。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、インクジェットプリンタにおいて、記録紙の裏面の材質の違いによりプラテン等との摩擦抵抗にバラつきがあるため、印刷前に搬送量の補正を行う技術がある。例えば記録紙等の繊維模様をカメラ撮影し、撮影画像を各周期でパターンマッチングすることで記録紙の移動量を取得する技術がある。

特許文献１に印刷媒体上の模様を撮像して移動量を取得する技術が開示されている。この技術では、印刷媒体上の模様を高精度なカメラで撮影して模様をパターンマッチングすることにより移動量を検出する。

しかしながら、従来の技術では記録媒体の繊維等の模様を取得するために高精度なカメラが必要であり、微細な模様を検知するために高い精度での組み付けも必要になってくる。また、模様がないプラスチックメディア等の記録媒体に対しては移動量の検出精度が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、模様がない記録媒体に対しても高精度に移動量を検出することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、記録媒体を所定の搬送量に応じて搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体が前記搬送手段により搬送される際に前記記録媒体に周期的なマークを追加するマーク追加手段と、前記記録媒体から前記マークを検知する検知手段と、前記検知手段が検知した前記マークの移動量を算出する算出手段と、前記記録媒体の前記搬送量を前記移動量により補正する補正手段と、備える。

本発明によれば、模様がない記録媒体に対しても高精度に移動量を検出することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置の外観斜視図である。 図２は、インクジェット記録装置の内部構成の平面図である。 図３は、インクジェット記録装置の内部構成の側面図である。 図４は、マーク追加手段の説明図である。 図５は、インクジェット記録装置の制御ブロックの構成の一例を示す図である。 図６は、副走査モータ駆動部の具体的な制御ブロックの構成の一例を示す図である。 図７は、数回の搬送量と移動量を平均化して搬送量を算出する計算結果の一例を示す図である。 図８は、インクジェット記録装置の制御フローの一例を示す図である。 図９は、搬送量補正シーケンスの詳細フロー図である。 図１０は、撮像エリアのスパイク跡のパターンの変化の一例を示す図である。 図１１は、スパイク跡のピッチと記録シートの搬送量とが同じ場合のときのある時点と次の時点の撮像エリアのパターンを示す図である。 図１２は、移動量の算出方法の説明図である。 図１３は、記録シートのスキューや蛇行の検知を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。以下では本実施の形態に係る画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置への適用例を示す。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置（一例としてワイドフォーマットプリンタ）の外観斜視図である。図１においてインクジェット記録装置の内部構成の一部を透視図で示している。図２は、インクジェット記録装置の内部構成の平面図である。図３は、インクジェット記録装置の内部構成の側面図である。図３には主に図２の平面図で隠れている搬送手段の内部構成を模式的な図で示している。まず、図１～図３を参照して、実施の形態にかかる画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置の構成を説明する。

インクジェット記録装置１は、装置本体の上部に、キャリッジ１１と、キャリッジ１１に搭載した吐出ヘッド１２と、吐出ヘッド１２に各色のインクを供給するインクカートリッジ１３と、キャリッジ１１を方向Ａに駆動させる駆動手段１０とを備える。これらは「画像形成手段」に対応する。なお、この構成に限らず、記録媒体に画像を形成するものであれば画像形成手段に含まれる。

装置本体の下部には、ロール搭載部にセットされた記録媒体（一例として長尺の記録シート１００）を方向Ｂに間欠駆動して搬送する搬送手段２０を備える。

駆動手段１０は、装置本体の左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１４と、従ガイドロッド１５とを備え、これらによりキャリッジ１１を方向Ａに摺動自在に保持する。

キャリッジ１１は、駆動プーリ１６と従動プーリ１７との間に張装されたタイミングベルト１８に固定され、主走査モータ１９の制御により駆動プーリ１６を駆動し、キャリッジ１１をＡ方向へ移動する。

キャリッジ１１は、エンコーダセンサ３１を備え、キャリッジ１１の移動方向（方向Ａ）に沿って備えられたエンコーダシート（リニアスケール）３２をエンコーダセンサ３１により読み取ることでキャリッジ１１の位置を検出する。

この例ではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のインクカートリッジ１３から各色のインクが供給され、吐出ヘッド１２の吐出ノズル列から、色別にインク滴を吐出する。

記録シート１００は、装置本体の後方にあるロール搭載部から、モータとエンコーダセンサとにより構成される給紙ユニット２１の回転で繰り出される。繰り出された記録シート１００は、回転ローラであるレジストローラ２２とピンチローラ２３とに挟持された状態で、プラテン２４の周囲面に沿って方向Ｂへ送られて、排紙側にある排紙ユニット２５の紙管に巻き取られて回収される。この例ではレジストローラ２２が間欠的に回転駆動し、この際、ピンチローラ２３は記録シート１００をレジストローラ２２に押し付け、レジストローラ２２の回転面に常に記録シート１００が押圧力を受けて接触するようにする。このため、レジストローラ２２の動力が適切に記録シート１００に伝わり、回転時に給紙ユニット２１とレジストローラ２２との間の記録シート１００のテンションが一定に保たれる。

そして、レジストローラ２２が間欠的に動作すると、記録シート１００が間欠的に所定量ずつ排紙側へと送られる。

プラテン２４は、記録シート１００の浮きを防ぐための吸着手段を備えている。この例では小さな吸着穴が多数設けられ、ファンの回転により記録シート１００をプラテン２４の外周面に吸着させて浮きを防いでいる。また、プラテン２４は、キュアヒーター２６やポストヒーター２７などのヒータを備えている。これらのヒータにより記録シート１００上に滴下されたインクを硬化して画像を定着させる。

吐出ヘッド１２による画像の形成は、図３に示すように吐出ヘッド１２の吐出面から各色インクを吐出して、作像エリアの範囲に画像を形成する。吐出ヘッド１２の吐出面には、Ａ方向（主走査方向）に複数列の吐出ノズルが設けられている。図３に示す例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂｋ）の吐出ノズルの列が各色３組設けられている。

プラテン２４は、ヒータ２７により予め暖められており、吐出ヘッド１２の吐出面から吐出したインクは記録シート１００に付着してすぐに硬化する。

吐出ヘッド１２は、駆動手段１０がキャリッジ１１を方向Ａへ往復駆動することにより記録シート１００に対して主走査方向の作像を行う。主走査方向の作像を終えると搬送手段２０が記録シート１００を所定量だけ方向Ｂへ送る。そして、再び駆動手段１０がキャリッジ１１を方向Ａへ往復駆動して主走査方向の作像を行う。このようにインクジェット記録装置１は吐出ヘッド１２による主走査方向の作像と搬送手段２０による副走査方向への記録シート１００の搬送とを繰り返し、記録シート１００に画像を形成する。

本実施の形態にかかるインクジェット記録装置１は、記録シート１００の移動量（送り量）を検知するための構成を備える。その構成として、記録シート１００が搬送手段２０により搬送される際に記録シート１００に周期的なマークを追加するマーク追加手段と、記録シート１００からマークを検知する検知手段とを備える。図３に示すレジストローラ２２は、記録シート１００にスパイク跡を形成するスパイク跡形成手段を上記マーク追加手段として備える。プラテン２４に設けた検知センサ２８が上記検知手段に相当し、記録シート１００のスパイク跡から記録シート１００の移動量を検知する。

図４は、マーク追加手段の説明図である。図４（ａ）および図４（ｂ）には一例として、レジストローラ２２に設けたスパイク跡形成手段でスパイク跡を記録シート１００に形成する例を示している。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、レジストローラ２２の回転面（記録シート１００に接触する回転面）の周方向に亘り、所定間隔の複数の突起物を設けている。周方向に直交する方向（横方向と呼ぶ）には所定ピッチで複数の突起物を設けている。ここでは一例として規則的な配列で多数のスパイク２２－１を設けている。レジストローラ２２が回転矢印の方向に回転すると、その回転により記録シート１００がＢ方向（排紙側）へ送られ、記録シート１００の移動量に応じ、各スパイク２２－１が記録シート１００の背面側に所定の間隔で刺さり、記録シート１００の背面側に規則的なスパイク跡１００－１を形成する。

記録シート１００の背面に形成されたスパイク跡１００－１は、プラテン２４に設けた検知センサ２８により設定されている所定の撮像エリアが読み取られる。図４（ａ）には、検知センサ２８の撮像エリアの一例を示している。検知センサ２８は、図４（ａ）に点線の矩形枠で示す撮像エリアを撮像手段（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなど）により撮像し、撮像したスパイク跡１００－１をマークとしてマークの規則的なパターンから移動量を求めてフィードバックする。例えば検知センサ２８は撮像エリアの同じマーク（スパイク跡１００－１）を記録シート１００の搬送前後にかけてトラッキングして、その間隔から移動量を計算して制御部にフィードバックする。

また、このようにスパイク２２－１を設けた場合には、スパイク２２－１が記録シート１００の背面側に刺さるため、記録シート１００をスリップすることなく搬送することも可能になる。ここで、スパイク２２－１は記録シート１００にスパイク跡１００－１が形成される程度の突起物であり、記録シート１００の表面側に影響がでない程度の大きさとする。

図５は、インクジェット記録装置１の制御ブロックの構成の一例を示す図である。図５に示す制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３と、ＮＶＬＡＭ４４と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４５などを有する。

ＣＰＵ４１は、装置全体の制御を行う。ＲＯＭ４２は、制御プログラムやデータを記憶する。ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１のワーク領域などとして使用される。ＮＶＬＡＭ４４は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ４５は、画像処理等を行う。

制御部４０は、ホスト側との信号送受を行なうためのホストＩ／Ｆ４６を備える。ホストＩ／Ｆ４６は、ホスト側から送信された印刷データをケーブル或いはＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して受信する。

印刷制御部４７は、吐出ヘッド１２を駆動制御するためのデータ転送手段と駆動波形を生成する駆動波形生成手段を含む。キャリッジ１１側には吐出ヘッド１２を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ（Integrated Circuit））１２－１を備える。

主走査モータ駆動部４８－１は、リニアエンコーダを構成するエンコーダセンサ３１からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ１９を駆動する。

副走査モータ駆動部４８－２は、ロータリエンコーダを構成するエンコーダセンサ２９－１からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値（狙い値）とに基づいて副走査モータ２９を駆動する。

検知センサ２８はＣＣＤ等の撮像センサであり、検知データである撮像画像データをＩ／Ｏ（Input/Output）４９に出力する。

その他、必要な情報の入力及び表示を行なう操作パネル３０などが通信可能に接続される他、温度を検出する温度センサやヒータ制御部などを備える。

ＣＰＵ４１は、受信した印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ４５にて必要な画像処理や、データの並び替え処理等を行ない、印刷制御部４７に画像データの印刷を指示する。

図６は、副走査モータ駆動部４８－２の具体的な制御ブロックの構成の一例を示す図である。図６に示す制御ブロックのうちの搬送量決定部４０２が「補正手段」に相当し、移動量算出部４０３が「算出手段」に相当する。図６に示す制御ブロックのうちの画像処理部４０１、搬送量決定部４０２、および移動量算出部４０３は、ＡＳＩＣ等のハードウェアにより構成してもよいし、ＣＰＵ４１が制御プログラムを実行することにより機能的に実現してもよい。また、そのうちの一部だけを機能的に実現するものであってもよい。また、図５に示す構成と対応する箇所に同一の番号を付している。

なお、画像形成を行う前に、検知センサ２８の読取位置でスパイク跡を読み取ることができるようにレジストローラ２２を回転して記録シート１００を搬送し、読取位置まで記録シート１００の余白にスパイク跡１００－１を形成しておくものとする。

画像処理部４０１は、印刷データの解析等によって得られた搬送量を搬送量決定部４０２に出力する。搬送量は、搬送手段２０による１回の間欠動作により記録シート１００を副走査方向へ送る量である。

搬送量決定部４０２は、画像処理部４０１から入力された搬送量を移動量算出部４０３が計算した移動量（つまり実際に移動した量）に応じて補正し、補正により決定した搬送量を副走査モータ駆動部４８－２に出力して狙い値になるように駆動させる。例えば搬送量決定部４０２は次の式１によって搬送量を決定する。

前回搬送量 ＋ （搬送量狙い値 － 媒体移動量） ＝ 次回搬送量
・・・（式１）

例えば、前回搬送量が１００μｍ、搬送量狙い値が９０μｍ、媒体移動量が８０μｍであった場合に、これらを式１に適用すると、１００μｍ ＋ （９０μｍ － ８０μｍ） ＝ １１０μｍが搬送量となる。ここで媒体移動量は記録シート１００の移動量のことである。

なお、式１は一例であり、（搬送量狙い値 － 媒体移動量）の算出結果がある一定値以上となる場合に搬送量を補正するように制御してもよい。つまり、狙いの搬送量から一定の誤差が発生するまで搬送量の誤差を補正せず、一定の誤差が発生したときに一度に搬送量を補正する。また、数回の搬送量と移動量を平均化して、搬送量を算出するようにしてもよい。

図７は、数回の搬送量と移動量を平均化して搬送量を算出する計算結果の一例を示す図である。図７に示す例では直前の２回分の移動量を含む３回分の移動量ごとに平均値を算出し、前回の３回分の平均値と今回の３回分の平均値との差（誤差）から次回搬送量を算出する。このように数回の搬送量と移動量を平均化して搬送量を算出するようにしてもよい。

以上のように、搬送量決定部４０２は、移動量算出部４０３が算出した実際の移動量に基づき搬送量を補正し、副走査モータ駆動部４８－２へ補正後の搬送量を出力する。なお、移動量算出部４０３による移動量の算出方法については後述する。

図８は、インクジェット記録装置１（制御部４０）の制御フローの一例を示す図である。まず、インクジェット記録装置１（制御部４０）は、電源がユーザに押下されるなどすることによりマシンを起動する（Ｓ１）。

インクジェット記録装置１（制御部４０）は、マシンの起動後、記録シート１００がセットされていることを検知し、そしてレジストローラ２２を回転させて検知センサ２８の読取位置まで記録シート１００にスパイク跡を形成する（Ｓ２）。そして、インクジェット記録装置１（制御部４０）は、搬送量補正シーケンスを実行する（Ｓ３）。

続いて、インクジェット記録装置１（制御部４０）は、搬送量補正シーケンスで決定した搬送量と、スキュー量とがＯＫかを判定し（Ｓ４）、ＯＫでない場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、記録シートをセットし直させるなどして、再度、搬送量補正シーケンスを実行する。インクジェット記録装置１（制御部４０）は、決定した搬送量とスキュー量とがＯＫの場合に（Ｓ４：Ｙｅｓ）、印字を開始する（Ｓ５）。

図９は、搬送量補正シーケンスの詳細フロー図である。まず、インクジェット記録装置１（制御部４０）は、記録シート１００についてＮ回目（最初はＮ＝１回目）のテストフィードを開始し（Ｓ３１）、フィードした長さのスパイク跡１００－１のパターンを検知センサ２８により撮像する（Ｓ３２）。

続いてインクジェット記録装置１（制御部４０）は、撮像したパターンに基づき実際の移動量を算出し（Ｓ３３）、算出した移動量から搬送量を算出する（Ｓ３４）。

続いて、回数Ｎをインクリメントし（Ｓ３５）、Ｎ＝５を超えたかを判定する（Ｓ３６）。Ｎ＝５を超えない場合は（Ｓ３６：Ｎｏ）、再度テストフィードを行う（Ｓ３１）。

このようにして５回分の搬送量を決定し、Ｎ＝６の場合は、Ｎ＝５を超えるため（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、搬送回数Ｎの上限を５としたが、これは説明を分かりやすくするためであり、搬送回数を５回に限定するものではない。搬送回数は任意である。

ここで、移動量算出部４０３による移動量の算出方法について説明する。
図１０は、撮像エリアのスパイク跡１００－１のパターンの変化の一例を示す図である。図１０には、ある時点における撮像エリアのスパイク跡１００－１のパターン（ａ）と次の時点における撮像エリアのスパイク跡１００－１のパターン（ｂ）を示している。ある時点と次の時点の時間間隔は、移動量算出部４０３が検知センサ２８から撮像画像を出力するように設定した時間間隔であり、例えばレジストローラ２２を間欠駆動する時間間隔などである。間欠駆動する時間間隔で少なくとも２つの撮像画像を取得する。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す同じパターンのスパイク跡１００－１を矩形で囲んでいる。移動量算出部４０３は、図１０（ａ）から図１０（ｂ）で変化したパターンの移動量を算出することにより記録シート１００の実際の移動量を求める。

ここで、検知センサ２８の組み付け誤差により記録シート１００と検知センサ２８の距離にバラツキがあると検出精度が低下するという問題がある。しかし、組み付け誤差がある場合でも、スパイク２２－１のピッチａ（横方向ピッチ）が既知であるため、スパイク２２－１のピッチａを基準として移動量ｂ（縦方向のスパイク２２－１の移動量）を算出することで、記録シート１００の移動量を高精度に検出することが可能になる。

図１１は、スパイク跡１００－１のピッチと記録シート１００の搬送量とが同じ場合のときのある時点と次の時点の撮像エリアのパターンを示す図である。つまり、図１１（a）および図１１（ｂ）でスパイク２２－１のピッチｃが搬送量ｂと一致している。このように、スパイク２２－１のピッチｃと搬送量ｂとが同じ場合、搬送後のパターンが搬送前のパターンと同じになり、記録シート１００の実際の移動量を正しく検知することができない場合がある。そこで、次のようにして移動量を求める。図１２は、移動量の算出方法の説明図である。移動量算出部４０３があらかじめ搬送量ｂを認識し、移動量算出部４０３が図１２（ａ）に対し図１２（ｂ）に示すように搬送量ｂ付近で撮影することにより、移動量を算出する。この場合、搬送量ｂ付近で撮影するため、搬送量ｂをスパイクｃのピッチとずらすことができるため移動量を高精度に検出することができる。

図１３は、記録シート１００のスキューや蛇行の検知を説明する図である。記録シート１００にスキューや蛇行が生じるとスパイク跡のマークが横方向へ移動する。そこで、図１３に矢印で移動方向を示すマークについて角度θを求め、記録シート１００の横方向の移動量からスキューや蛇行を検知する。

スキューや蛇行については、印刷前に検出して記録シート１００をセットしなおしておく。これにより異常画像を未然に防止することができる。

なお、本実施の形態では、記録シート１００に周期的なマークを追加するマーク追加手段としてレジストローラ２２にスパイク２２－１を設けた例について説明したが、記録シート１００に周期的なマークを追加するマーク追加手段であれば、その他の方法で実施してもよい。例えば、レジストローラ２２からインク等により規則的なマークを転写してもよい。また、マークは人の目で認識することができないインク等で形成してもよい。

以上のように、本実施の形態にかかる画像形成装置では、記録媒体に画像を形成する際に記録媒体に対してマークを付加するため、模様がない記録媒体に対しても高精度に記録媒体の移動量を検出することができる。また、マークを付与するため、繊維模様を撮影するカメラほど高精度なカメラは不要であり、組付けも容易である。さらに、画像の形成と共に記録媒体の搬送量の補正を行うことができるため、生産性や、ランニングコストの観点でメリットがある。

本実施の形態にかかる画像形成装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施の形態にかかる画像形成装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態にかかる画像形成装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。

また、本実施の形態にかかる画像形成装置のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

２２ レジストローラ
２２－１ スパイク
２８ 検知センサ
２９ 副走査モータ
２９－２ エンコーダセンサ
４８－２ 副走査モータ駆動部
１００ 記録シート
１００－１ スパイク跡
４０１ 画像処理部
４０２ 搬送量決定部
４０３ 移動量算出部

特開２０１８－８３６７８号公報

Claims (5)

1. 記録媒体を所定の搬送量に応じて搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体が前記搬送手段により搬送される際に前記記録媒体に周期的なマークを追加するマーク追加手段と、
   前記記録媒体から前記マークを検知する検知手段と、
   前記検知手段が検知した前記マークの移動量を算出する算出手段と、
   前記記録媒体の前記搬送量を前記移動量により補正する補正手段と、
   備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記マーク追加手段は、前記搬送手段による前記記録媒体の搬送と共に前記記録媒体に接触して回転する回転ローラに設けられている、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記マーク追加手段は、前記回転ローラのうちの前記記録媒体に接触する回転面に設けた所定間隔の複数の突起物であり、
   前記検知手段は、前記記録媒体から前記突起物が形成した跡を前記マークとして検知する、
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記算出手段は、前記マークの前記移動量として、前記記録媒体から検知した規則的なマークの横方向ピッチを基準に縦方向のマークの移動量を算出する、
   請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記算出手段は、前記記録媒体から検知した規則的なマークの横方向への移動量を算出することにより前記記録媒体のスキューを検知する、
   請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。

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