JP5054458B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本願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。

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。また、異なる色を重ねるときに色重ね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、着弾位置ズレ調整用のテストチャートを出力し、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。

そこで、従来、特許文献１に記載されているように、印刷装置の印刷ヘッドに形成された複数のインク吐出部としてのインクノズルのなかから選択した基準ノズルと任意に選択した検査対象ノズルとにより、一定間隔ごとに交互に印刷された複数のライン状パターンからなる想定検査パターンを形成することを意図して印刷を実行したとき、上記検査対象ノズルのインク吐出方向が規定方向と一致している場合に形成されるべき理想検査パターンとの濃度の比較対照検査のために、実際に得られる実行検査パターンの印刷媒体への印刷を指令する印刷制御部と、少なくとも上記実行検査パターンが印刷された上記印刷媒体に対し照射光を出射する発光部、及び、上記印刷媒体表面において反射された反射光を受光して検出し、上記検査パターンの印刷濃度を反映する上記反射光の強度に応じた値の受光出力信号を変換生成する受光部を有する光学式センサと、上記光学式センサにより上記実行検査パターンを走査して得られた受光出力信号の値と所定の判定閾値とを比較して、上記検査対象ノズルのインク吐出方向の合否を判定する合否判定部と、を備えるものがある。
特開２００５−２６２８１３号公報

また、特許文献２に記載されているように、印刷動作状態判定用印刷パターンの光学センサによる検出結果として得られた受光出力信号から、パターンに隣接して印刷媒体（ベルト）表面に設けられた一様な表面状態の光学センサ検出領域の受光出力信号のレベル変動を除去して外乱を減らして検出精度を向上させるものがある。
特開２００５−０６７０９３号公報

特許文献３に記載されているように、あらかじめキャリッジを駆動する速度プロフィールごとにノズル位置ずれ量を実測してデータテーブルに記録しておき、印刷時には各印刷タイミングのキャリッジ位置におけるノズル位置ずれ量をデータテーブルから読み出し、これと各インク吐出位置でのキャリッジ速度から印刷タイミングのずれを計算し、印刷タイミングを補正するものもある。
特開２００３−０６２９８５号公報

その他、着弾位置ずれ補正とは直接関係しないが、特許文献４に記載されているように、プリントされた画像から検知したクロマティック指数と明度とからなる検知画像と、プリントする画像の画像信号から得られたクロマティック指数と明度とからなる基準データとから色差ΔＥを算出し、この色差ΔＥに基づき、検知画像の濃度ムラを検知するようにしたものがある。また、特許文献５に記載されているように搬送量を変化させることで位置ずれを補正するようにしたものもある。
特開２００５−２９７２８７号公報 特開２００５−２７２８９２号公報

ところで、画像形成装置における記録ヘッドを搭載したキャリッジは、例えばモータの回転によって駆動プーリと従動プーリ間に張架されたタイミングベルト介して移動走査されるが、モータの励磁周波数やタイミングベルトの噛み合い、キャリッジの共振周波数などによって、等速で移動させているときでもキャリッジの移動速度（キャリッジ速度）は変動する。

そのため、上述した特許文献１、２に記載されているように、着弾位置ずれの補正を行うためにパターンを読取る光学センサをキャリッジに搭載した場合、キャリッジ速度の変動によって光学センサによるパターン読取り結果にバラツキが発生し、正確な着弾位置ずれの補正を行うことができなくなるという課題がある。

つまり、キャリッジの駆動制御はリニアエンコーダを利用して行われているが、パターン検出をキャリッジ駆動制御と同じエンコーダ信号を用いて「位置（距離）」で行うためには、キャリッジ駆動モータの制御回路とパターン検出のための光学センサ出力の処理回路とを同期（リンク）させる必要があり高コストの構成となることから、パターン検出はタイマ等を用いた単純な時間測定で行う構成とすることが好ましい。

この場合、キャリッジの移動速度が変動すると光学センサの移動速度が変動することになり、単純な時間測定でパターン間の距離測定を行うと、測定時間にバラツキが生じることになり、正確な着弾位置ずれの補正ができなくなる。

また、特許文献３に記載されている構成では、キャリッジ駆動速度の数だけ速度プロフィールを測定し、記録する必要があり、また全ての印刷データにてノズル位置ずれ量をデータテーブルから読み出し、補正するには高スペックの構成が必要になってコストが高くなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、キャリッジ速度の変動による影響を可及的に低減して低コストで高い精度で着弾位置ズレの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、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載して、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、
前記キャリッジを移動させ、前記記録ヘッドから液滴を吐出させて、パターン形成部材上に、着弾位置補正用の基準パターンと被測定パターンとを形成するパターン形成手段と、
前記キャリッジに搭載され、前記パターン形成部材上に形成された前記各パターンを読取る読取り手段と、
前記読取り手段の読取り結果に基づいて、前記基準パターンと前記被測定パターンの距離から前記記録ヘッドの液滴の着弾位置ずれを算出して補正する手段と、を備え、
前記パターン形成手段は、前記キャリッジの移動速度の変動周期の変化を検出して前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させ、
前記パターンの形成及び読取りを行うときのキャリッジの移動速度が印刷時のキャリッジの移動速度と異なる
構成とした。

本発明によれば、キャリッジの速度変動による影響を可及的に低減して低コストで高い精度で着弾位置ずれの補正を行えるようになる。

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。本発明に係る着弾位置ずれ補正方法を実施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５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の検出（調整パターンの読取り）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取り手段（検出手段）である読取りセンサ（ＤＲＥＳＳ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搬送ベルト３１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、搬送される被搬送部材の先端を検出するシート材検出手段であるシート材検知センサ（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、搬送ベルト３１上に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読取り、この読取り結果から着弾位置ずれ量を検出し、更に着弾位置ずれ量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８にも示すように、パターン形成部材である撥水性部材である搬送ベルト３１上に形成される着弾位置ずれ補正用調整パターン（テストパターン、検出パターン）４００を検知する読取り手段であ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、搬送ベルト３１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／読取り制御手段５０１は、着弾位置ずれ補正が指示されたときには、搬送ベルト３１に対して、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、複数の独立した液滴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／読取り制御手段５０１は、搬送ベルト３１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、搬送ベルト３１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、搬送ベルト３１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。

ここで、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、この画像形成装置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）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。
搬送ベルト３１の表面（ベルト表面）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が着弾していない搬送ベルト３１面の領域では、発光素子４０１からの入射光６０１はベルト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、搬送ベルト３１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、センサ出力電圧は搬送ベルト３１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、搬送ベルト３１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。

ここでは、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、撥水性を有する搬送ベルト上に、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、搬送ベルト３１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１５ないし図１７を参照して説明する。
図１５に示す第１例において、図１５（ａ）に示すように搬送ベルト３１上に、例えば記録ヘッド２４ｋ１によってライン状の基準パターン４００ｋ１を形成し、記録ヘッド２４ｋ２によってライン状の被測定パターン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、基準パターン４００ｋ１と被測定パターン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を下回った位置を基準パターン４００ｋ１、被測定パターン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、この面積重心をパターン４００ｋ１、ｋ２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１６に示す第２例においては、第１例と同様な基準パターン４００ｋ１、被測定パターン４００ｋ２をパターン読取りセンサ４０１で走査することにより、図１６（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１６（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１６（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１７に示す第３例においては、図１７（ａ）に示すように、第１例と同様に搬送ベルト３１上に例えば記録ヘッド２４ｋ１を用いてライン状の基準パターン４００ｋ１を形成し、記録ヘッド２４ｋ２を用いて被測定パターン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１７（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（後述するように時間として測定する。）を算出する。これにより基準パターン４００ｋ１と被測定パターン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に相当する時間と測定時間との差分にパターン読取りセンサ４０１の移動速度を乗じることで実際の印刷上でのズレ量が得られる。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、この画像形成装置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１８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１８（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で形成する基準パターンＦＫ１を基準として記録ヘッド２４ｋ２で形成する被測定パターン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で形成する基準パターンＢＫ１を基準として記録ヘッド２４ｋ２で形成する被測定パターン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で形成する基準パターン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）の被測定パターン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で形成する基準パターン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）の被測定パターン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。

特に、この上述した画像形成装置においては、ブラックを吐出する２つの記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２を備えていることから、１つの記録ヘッドの双方向印字における着弾位置ずれだけでなく、２つの記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２間で着弾位置ずれが生じる可能性があることから、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も備えている。

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１９及び図２０を参照して説明する。
図１９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２０（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が基準パターンとなる。）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２１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、搬送ベルト３１の両端部側に罫線位置ずれ調整パターン４００Ｂ１、４００Ｂ２を形成し、搬送ベルト３１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搬送ベルト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。なお、このとき、搬送ベルト３１上に直接印字するためベルト面上の凹凸が大きい部分（特に被記録媒体を分離する分離爪３９が搬送ベルト３１と当接している箇所）を除いたところに配置するようにしている。

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。

そこで、主制御部３１０によって実行される液滴着弾位置ずれ調整（補正）処理について図２２を参照して説明する。
黒インクを使用する記録ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２の維持回復を行う（Ｋ１又はＫ２）クリーニング実施完了、装置が所定時間放置されたときに行う放置後クリーニング実施完了、環境温度の温度変化量が所定以上のときにこの液滴着弾位置ずれ調整処理を開始する。
そして、前処理１として搬送ベルト３１のクリーニングを実施し、更に前処理２としてパターン読取りセンサ４０１のキャリブレーションを実施し、キャリッジ２３で走査されるパターン読取りセンサ４０１（発光素子４０２、受光素子４０３）の正反射の出力レベルが搬送ベルト３１面上で一定値になるように発光素子４０２の出力を調整する。

その後、キャリッジ２３を主走査方向に往路走査しながら各記録ヘッド２４から液滴を吐出して、図２１で説明したような調整パターン（調整パターン４００）のうちの往路で形成すべきパターン（符号に「Ｆ」を付したパターン）を形成し、次いで、復路走査しながら各記録ヘッド２４から液滴を吐出して、図２１で説明した調整パターン（調整パターン４００）のうちの復路で形成すべきパターン（符号に「Ｂ」を付したパターン）を形成する。

その後、パターン読取りセンサ４０１の発光素子４０２を発光させた状態で、キャリッジ２３を主走査方向に往路走査して調整パターン４００を読取り、パターン読取りセンサ４０１の受光素子４０３の出力に基づいて着弾位置を検出してパターン間距離から液滴着弾位置のずれ量を算出する。

そして、パターン読取りセンサ４０１による読取り値が正常であるか否かを判別し、正常であれば、Ｎ回の読取りを行うか否かを判別して、Ｎ回の読取りを行う場合には読取り処理に戻る。つまり、ここでは、往路方向での読取りをＮ回繰り返して行う。Ｎ回の読取が完了した場合には、キャリッジ２３の往路と復路とのずれ量（往復ずれ量）を紙厚分の補正を行ったずれ量から印字吐出タイミングの補正値を算出し、算出した液滴吐出タイミングの補正値によって印字吐出タイミングを補正する。その後、後処理として、搬送ベルト３１の表面を清掃するクリーニングを実施する。

なお、パターン読取りセンサ４０１による読取り値が正常でない場合には、リトライが１回目か否か判別し、リトライが１回目であれば再度調整パターン４００の読取りを行い、リトライが１回目でなければリトライがｎ回か否かを判別し、リトライがｎ回でなければ再度調整パターン４００の形成処理に戻り、リトライがｎ回になったときには、後処理として、搬送ベルト３１の表面を清掃するクリーニングを実施してエラー処理に移行する。

このように、パターン形成部材としての撥水性を有する撥水性部材である搬送ベルト上に、独立した複数の液滴で構成され、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からなる基準パターンと被測定パターンで構成される調整用パターンを形成し、この調整パターンに光を照射して調整パターンからの正反射光を受光して調整パターンを読取り、調整パターンの読取り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、キャリッジの移動速度の変動によるパターン検出のバラツキ低減について説明する。
前述したように、基準パターン及び被測定パターンを、パターン読取りセンサ４０１でキャリッジ駆動制御と同じエンコーダ信号を用いた位置（距離）検出で行うためには、キャリッジ駆動モータの制御回路とパターン読取りセンサ４０１のセンサ出力の処理回路とを同期（リンク）させる必要があり高コストな構成となる。

そこで、本発明では、パターン読取りセンサ４０１が基準パターンを読取ってから被測定パターンを読取るまでの時間を測定し、この測定した時間と正規の時間との差分によって着弾位置ずれを検出するが、このときキャリッジ２３の移動速度が変動すると、パターン読取りセンサ４０１の移動速度が変動して、測定時間にバラツキが生じることになる。

まず、本発明の概要について図２３ないし図２５を参照して説明する。図２３はキャリッジ２３の移動速度の変動の一例を示すもので、リニアエンコーダ（エンコーダセンサ１２９）からのエンコーダ信号から得られた各キャリッジ位置（主走査方向位置）におけるキャリッジ速度の変化を、図２４はレーザードップラーを用いて測定した各キャリッジ位置におけるキャリッジ速度を、図２５はリニアエンコーダから得られた速度データの一部を周波数解析した結果を示している。

これらからキャリッジ速度にはいずれも高い周波数の正弦変動が生じることが分かる。そして、図２５に示す周波数解析結果からも、特定の周波数が極端に突出していることが分かる。この図２５に示す例では、７５Ｈｚ、２３０Ｈｚに高いピークが認められることから、着弾位置ずれ補正用の調整パターン４００を構成する基準パターンと被測定パターンのピッチ（「パターンピッチ」という。）をこのどちらかに関連付けることで、キャリッジ線速変動（移動速度の変動）がパターン読取りセンサ４０１による読取り結果に与える影響を単純に半減（２つのピークのうち一つがキャンセルされる）することが可能となる。

そこで、先ず本発明の第１実施形態について図２６及び図２７を参照して説明する。なお、図２６は時間に対するキャリッジ速度の変化の一例を示す説明図、図２７はキャリッジ速度変動に対するパターンピッチの設定を説明する説明図である。
図２６に示すように、キャリッジ２３の走査を開始するとき、キャリッジ２３は加速領域を経て等速領域（定速領域）に移行して、定速で移動されるものの、図２３ないし図２５でも説明したように、定速領域のキャリッジ速度も変動を生じる。ここで、キャリッジ速度の変動周期Ｔｃは例えば一定とする。

このとき、キャリッジ２３に搭載しているパターン読取りセンサ４０１の速度もキャリッジ速度の変動によって変動するため、必然的に調整パターン４００の検出位置にも影響を及ぼすことになる。

つまり、図２７（ａ）に示すようにキャリッジ速度が変動周期Ｔｃで変動しているとき、図２７（ｂ）の比較例に示すように、基準パターン４００ａと被測定パターン４００ｂとのパターンピッチＰｐ１がキャリッジ変動周期Ｔｃの約２、５倍（Ｐｐ１＝２．５Ｔｃ）であるときには、パターン読取りセンサ４０１によって読取った基準パターン４００ａと被測定パターン４００ｂのピッチ（これを「検出ピッチ」又は「読取りピッチ」という。）は、パターン間の測定時間でピッチを検出することから、キャリッジ速度変動成分の振幅の大小によって、実際のパターンピッチＰｐ１に対してずれてしまうことになる。

そこで、図２７（ｃ）の実施例に示すように、基準パターン４００ａと被測定パターン４００ｂとのパターンピッチＰｐ０がキャリッジ変動周期Ｔｃの整数倍（例えば４倍、Ｐｐ０＝４Ｔｃ）とすることによって、キャリッジ速度変動の振幅が変動しても１周期の間に相殺されることになり、パターン読取りセンサ４０１によって読取った基準パターン４００ａと被測定パターン４００ｂのピッチ（これを「検出ピッチ」又は「読取りピッチ」という。）はキャリッジ速度変動成分の振幅の大小による影響を受け難く、実際のパターンピッチＰｐ０に対するずれが低減する。

つまり、着弾位置ずれ補正用の調整パターンのパターンピッチ（距離）を、キャリッジ速度変動周期Ｔｃと関連付ける、言い換えればキャリッジ速度変動周期Ｔｃの整数倍に設定することで、光学センサ（パターン読取りセンサ）出力から算定される「基準パターンと被測定パターンの距離」へのキャリッジ速度変動成分をキャンセル（除去）することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図２８に示すフロー図を参照して説明する。
上述した第１実施形態ではキャリッジ速度の変動周期Ｔｃが一定であることを前提として説明しているが、実際にはキャリッジ速度の変動周期Ｔｃは変化することになる。そこで、この実施形態では何らかの原因でキャリッジ速度変動周期（変動周波数）が変化した場合、それに対応して着弾位置ずれ補正用の調整パターン４００のパターンピッチを変化させるようにしている。

つまり、図２８を参照して、位置ずれ補正用の調整パターン設定処理に入ると、キャリッジ速度変動周期Ｔｃが変化したか否かを判別し、キャリッジ速度変動周期Ｔｃが変化していないときには、予め定めた初期値のパターンピッチを呼び出し、着弾位置ずれ補正モードに移行するが、キャリッジ速度変動周期Ｔｃが変化しているときには、予め定めた初期値のパターンピッチを修正した後、着弾位置ずれ補正モードに移行する。

このように、キャリッジ速度変動周期Ｔｃが変化した場合には、予めキャリッジ速度変動周期Ｔｃに基づいて設定したパターンピッチを修正することによって、キャリッジ速度変動周期Ｔｃが変化した場合でも高い精度でパターンピッチを検出することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図２９に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、着弾位置ずれ補正のためのパターン読取りセンサ４０１（光学センサ）、もしくはセンサ４０１が搭載されているキャリッジ２３に環境条件（温度、湿度）を検出すする温湿度センサを設け、環境条件に応じてパターンピッチの修正を行うようにしている。

つまり、図２９を参照して、位置ずれ補正用の調整パターン設定処理に入ると、例えば検出温度が予め定めた設定温度（Ｘ℃）以上か否かを判別し、検出温度が設定温度以上でないときには、予め定めた初期値のパターンピッチを呼び出し、着弾位置ずれ補正モードに移行するが、検出温度が設定温度以上のときには、予め定めた初期値のパターンピッチを修正した後、着弾位置ずれ補正モードに移行する。

このように、環境条件が変化した場合には、予めキャリッジ速度変動周期Ｔｃに基づいて設定したパターンピッチを修正することによって、環境条件が変化した場合でも高い精度でパターンピッチを検出することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図３０に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、装置の使用時間や累積印刷枚数（総印刷枚数、通紙枚数）が増大するに従ってキャリッジ２３を主走査させる主走査機構（モータ、タイミングベルト、プーリなど）の状態が変化して、キャリッジ速度の変動周波数（変動周期）が変化することがあるので、経時的変化に応じてパターンピッチの修正を行うようにしている。

つまり、図３０を参照して、位置ずれ補正用の調整パターン設定処理に入ると、例えば累積印刷枚数（上述したように他の経時時要素でもよい。）が予め定めた設定枚数以上か否かを判別し、累積印刷枚数が設定枚数以上でないときには、予め定めた初期値のパターンピッチを呼び出し、着弾位置ずれ補正モードに移行するが、累積印刷枚数が設定枚数以上のときには、予め定めた初期値のパターンピッチを修正した後、着弾位置ずれ補正モードに移行する。

このように経時的条件に応じて予めキャリッジ速度変動周期Ｔｃに基づいて設定したパターンピッチを修正することによって、経時的条件が変化した場合でも高い精度でパターンピッチを検出することができる。

次に、本発明の第５実施形態について図３１に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、キャリッジ速度を監視する手段として設けられているリニアエンコーダからの信号の演算回路上に、周波数解析（ＦＦＴ）を行う周波数解析回路を備え、逐次測定されたキャリッジ速度変動周波数に応じてパターンピッチを修正するようにしている。

つまり、図３１を参照して、位置ずれ補正用の予め定めたキャリッジ速度でキャリッジ２３の主走査（プレ動作）を実行して、リニアエンコーダ信号を取り込み（速度サンプルデータ取得）、周波数解析回路にてキャリッジ速度変動を解析し（キャリッジ速度変動周期の検出）、所定周波数以上のピークを抽出する。そして、速度変動幅が最大のピークを選定し、パターンピッチを算出して、着弾位置ずれ補正モードに移行する。

このように、キャリッジ速度の変動周期を検出して、この検出結果に応じてパターンピッチを設定することによって、常に高い精度でパターンピッチを検出することができる。

次に、本発明の第６実施形態について図３２及び図３３を参照して説明する。
ここで、図３２（ａ）は通常の印刷動作（用紙に画像を記録する動作）で使用されるキャリッジ速度（線速）（これを「通常印刷時のキャリッジ速度Ａ」とする。）を示し、この通常印刷時のキャリッジ速度Ａでは、同図（ｂ）に示すように変動振幅は小さく、立ち上がり立ち下がりもスムーズであるが、定速移動時の速度変動周波数が複数存在しているため、パターンピッチとの関連付けの効果が薄い。なお、通常の印刷時のキャリッジ線速は、生産性を考慮して一定の速さが求められるのが一般的である。インク滴の吐出タイミングは、リニアスケールなどのエンコーダ信号をトリガとして行われるため、速度変動の影響は小さいという特徴がある。

一方、図３３（ａ）に示すキャリッジ速度（線速）（これを「キャリッジ速度Ｂ」とする。）は、変動振幅こそ大きいが、定速移動時の速度変動周波数（変動周期）は一種類しか存在せず、パターンピッチとの関連付けが容易である。

そこで、調整パターン４００を形成するときのパターンピッチをキャリッジ速度Ｂに基づいて設定し、パターン読取りセンサ４０１によるパターン読取り時もキャリッジ速度Ｂで行うことによって、高精度の読取りを行うことができるようになる。

次に、本発明の第７実施形態について図３４を参照して説明する。この図３４は同じパターンを異なるキャリッジ速度でセンサを移動させて読取ったときにセンサから得られ信号位置をプロットしたものである。
パターン読取りセンサ４０１を構成する光学センサからの出力信号の分解能を上げるためには、キャリッジ速度（線速）は遅い方が精度の高いパターン位置検出を行うことができる。つまり、図３４に示すように、キャリッジ速度が相対的に大きい（速い）ときとキャリッジ速度が相対的に小さい（遅い）ときとでは、後者の方が分解能（対距離）があがることになる。

そこで、パターンの読取りを行うときのキャリッジ速度を通常印刷時のキャリッジ速度よりも遅くすることによって、高精度の読取が可能になる。

次に、本発明の第８実施形態について前述した図３３をも参照して説明する。
前述したキャリッジ速度Ｂのように速度変動周期が突出しており、他に突出した周波数がない方が、パターンピッチをキャリッジ速度変動周期の整数倍に設定する場合、キャリッジ速度変動成分のキャンセル効果は高くなる。そこで、速度変動周期が安定（周波数解析で突出した山が一箇所存在する）するキャリッジ速度で着弾位置ずれ補正を行うようにしている。

次に、本発明の第９実施形態について図３５に示すフロー図を参照して説明する。
キャリッジ速度の変動は、マシン（装置）毎にある程度バラツキがある。そこで、個々の装置について事前にキャリッジ速度変動を測定してパターンピッチを装置毎に個別に設定する。

例えば図３５に示すように、位置ずれ補正用キャリッジ速度でキャリッジプレ動作を実行し、リニアスケール（リニアエンコーダ）信号を取り込み（速度サンプルデータ取得）、取得速度データに基づいて、キャリッジ可動範囲内の速度変動周期の解析を行い（パターン配置位置決定用）、キャリッジ可動範囲内の速度変動周波数の解析を行い（パターンピッチ決定用）、着弾位置ずれ補正用パターンのパターンピッチを決定する。

次に、本発明の第１０実施形態について図３６を参照して説明する。なお、図３６（ａ）はキャリッジ可動領域内におけるキャリッジ速度変動のプロファイルの一例を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の領域Ｂにおける周波数解析結果を示している。
キャリッジ２３の可動範囲内において、キャリッジ速度変動のプロファイルは、例えば図３７に示すように、キャリッジ位置によって異なる。この図３６に示す例では、領域Ａは他の領域比べてキャリッジ速度変動の振幅が相対的に小さい領域であり、また、領域Ｂはキャリッジ速度変動周期が相対的に安定している領域である。

そこで、調整パターン４００をキャリッジ速度変動の振幅が相対的に小さな領域Ａに配置することができる。あるいは、調整パターン４００をキャリッジ速度変動周期が相対的に安定している領域Ｂに配置することができる。このように、個々の装置に応じて調整パターンを配置する位置を設定することで、より精度の高い着弾位置ずれ補正を行うことができるようになる。

次に、本発明の第１１実施形態について図３７を参照して説明する。
上述したように調整パターン４００は独立した液滴で構成されるパターンであることから、調整パターン４００の幅寸法（主走査方向幅）をキャリッジ速度変動周期と関連付けることで、算出アルゴリズムによる各パターンのセンタ値算出の精度が向上する。例えば、キャリッジ速度が図３７（ａ）に示すように周期Ｔｃで変動するとき、同図（ｂ）ないし（ｄ）に示すように調整パターン４００を構成するパターンの幅をＮ×Ｔｃ（Ｎ＝１以上の整数）とするこで、センタ位置の算出精度が良好になるのに対し、例えば同図（ｅ）に示すように２．５Ｔｃのパターン幅にした場合には、パターンを配置する位置によってパターン幅が大きく変動することになり、センタ位置の検出精度が低下する。

次に、本発明の第１２実施形態について図３８及び図３９を参照して説明する。
パターン読取りセンサ４０１を構成する光学センサの出力信号は一般的にアナログ出力であり、装置本体側の回路で閾値を設けて２値判定することが多い。この装置本体側の回路で個別に設定可能な閾値を調整することで、調整パターン４００のパターン幅寸法とキャリッジ速度変動周期と関連付けることができる。

例えば図３８（ａ）に示すようにキャリッジ速度が変動する場合、同図（ｂ）に示すセンサ出力電圧が得られるとき、図３９にも示すように、閾値Ａ、Ｂではキャリッジ速度変動周期Ｔｃよりも検出するパターン幅が長くなり、閾値Ｄではキャリッジ速度変動周期Ｔｃよりも検出するパターン幅が短くなる。そこで、閾値Ｃでセンサ出力電圧を２値判定することによって、キャリッジ速度変動周期Ｔｃと同じパターン幅で検出することができる。

これらの第１１、第１２実施形態のように、パターンピッチをキャリッジ速度変動周期の整数倍に設定するとともに、パターン幅又はパターンを検出するときの閾値もキャリッジ速度変動周期の整数倍に設定することにより、さらに高い着弾位置ずれ補正を行うことができる。

なお、上記実施形態ではパターン形成部材が撥水性部材である搬送ベルトである例で説明しているが、別途、撥水性を有するシート材を用いることもできる。

本発明を適用した画像形成装置の一例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。 同装置におけ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。 パターン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変化の関係の説明に供する説明図である。 同じく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。 調整パターン位置検出処理の第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。 調整パターン位置検出処理の第３例の説明に供する説明図である。 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位置の説明に供する説明図である。 液滴着弾位置ずれ調整（補正）処理を説明するフロー図である。 エンコーダ信号から得られた各キャリッジ位置におけるキャリッジ速度変動の一例を説明図である。 同じくレーザードップラーを用いて測定した各キャリッジ位置におけるキャリッジ速度変動の一例を示す説明図である。 図２３のエンコーダ信号から得られた速度データの一部を周波数解析した結果を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する時間に対するキャリッジ速度の変化の一例を示す説明図である。 同じくキャリッジ速度変動に対するパターンピッチの設定を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第３実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第４実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第５実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第６実施形態の説明に供する通常印刷動作で使用されるキャリッジ速度（線速）と速度変動の一例を示す説明図である。 同じくパターン形成及び検出に用いるキャリッジ速度（線速）と速度変動の一例を示す説明図である。 本発明の第７実施形態の説明に供するキャリッジ速度とセンサ出力電圧の読取り位置との関係の一例を示す説明図である。 本発明の第９実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第１０実施形態の説明に供するキャリッジ可動範囲内におけるキャリッジ速度の変化の一例を示す説明図である。 本発明の第１１実施形態の説明に供するキャリッジ速度変動周期とパターン幅の異なる例を示す説明図である。 本発明の第１２実施形態の説明に供するキャリッジ速度とセンサ出力電圧の閾値の関係を示す説明図である。 同じくセンサ出力電圧閾値とパターン幅の関係を示す説明図である。

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
４００…調整パターン
４０１…パターン読取りセンサ（読取り手段）
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
５０５…着弾位置補正手段

Claims (8)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載して、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、
   前記キャリッジを移動させ、前記記録ヘッドから液滴を吐出させて、パターン形成部材上に、着弾位置補正用の基準パターンと被測定パターンとを形成するパターン形成手段と、
   前記キャリッジに搭載され、前記パターン形成部材上に形成された前記各パターンを読取る読取り手段と、
   前記読取り手段の読取り結果に基づいて、前記基準パターンと前記被測定パターンの距離から前記記録ヘッドの液滴の着弾位置ずれを算出して補正する手段と、を備え、
   前記パターン形成手段は、前記キャリッジの移動速度の変動周期の変化を検出して前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させ、
   前記パターンの形成及び読取りを行うときのキャリッジの移動速度が印刷時のキャリッジの移動速度と異なる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 液滴を吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載して、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、
   前記キャリッジを移動させ、前記記録ヘッドから液滴を吐出させて、パターン形成部材上に、着弾位置補正用の基準パターンと被測定パターンとを形成するパターン形成手段と、
   前記キャリッジに搭載され、前記パターン形成部材上に形成された前記各パターンを読取る読取り手段と、
   前記読取り手段の読取り結果に基づいて、前記基準パターンと前記被測定パターンの距離から前記記録ヘッドの液滴の着弾位置ずれを算出して補正する手段と、を備え、
   前記パターン形成手段は、前記キャリッジの移動速度の変動周期の変化を検出して前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させ、
   前記パターンの読取りを行うときのキャリッジの移動速度が印刷時のキャリッジの移動速度よりも遅い
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 液滴を吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載して、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、
   前記キャリッジを移動させ、前記記録ヘッドから液滴を吐出させて、パターン形成部材上に、着弾位置補正用の基準パターンと被測定パターンとを形成するパターン形成手段と、
   前記キャリッジに搭載され、前記パターン形成部材上に形成された前記各パターンを読取る読取り手段と、
   前記読取り手段の読取り結果に基づいて、前記基準パターンと前記被測定パターンの距離から前記記録ヘッドの液滴の着弾位置ずれを算出して補正する手段と、を備え、
   前記パターン形成手段は、前記キャリッジの移動速度の変動周期の変化を検出して前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させ、
   前記キャリッジの移動速度の変動周期が一定になるキャリッジの移動速度で前記パターンの読取りを行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、環境条件に基づいて前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４いずれかに記載の画像形成装置において、累積印刷枚数に基づいて前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記キャリッジの速度及び位置を検出するリニアエンコーダからのエンコーダ信号を周波数解析する手段を備え、前記キャリッジの移動速度の変動成分を検出して前記基準パターンと被測定パターンの間隔を変化させることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記キャリッジの移動速度の変動の振幅が相対的に小さな領域で前記各パターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記各パターンの幅が前記キャリッジの移動速度の変動の周期に基づいて設定されることを特徴とする画像形成装置。

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