JP6364806B2 - 画像形成装置、記録媒体種別判定システム及び記録媒体種別判定方法 - Google Patents
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Description
そのため、一般的に、画像形成装置などでは、印字位置ずれ自動調整用のテストパターンを記録媒体上に印刷し、テストパターンを反射型センサで読み取り、その読み取り結果に基づいてインクの吐出タイミングの調整を行うようにしている。
この画像形成装置は、液滴を吐出する記録ヘッドを備えて搬送される記録媒体に画像を形成するものであって、撥水性を有する撥水性部材上に、独立した複数の液滴で構成される基準パターンと、この基準パターンとは異なる吐出条件で吐出された独立した複数の液滴で構成される被測定パターンとを、記録ヘッドの走査方向に並べて形成させるパターン形成手段と、各パターンに光を照射する発光手段、及び各パターンからの正反射光を受光する受光手段で構成される読取手段と、この読取手段の読取り結果に基づいて各パターン間の距離を測定して、この測定結果に基づいて記録ヘッドの液滴吐出タイミングを補正する補正手段と、を備えている。
つまり、従来の画像形成装置では、紙種を手動で設定するため、紙種別に印字位置ずれ検出及び自動調整動作が異なる場合には、紙種にあった調整動作ができない場合が生じ、所定の調整精度や調整時間が得られないという問題がある。
その際に、パターン印字前の白紙(無地)部のセンサ出力波形データと、パターン印字後のセンサ出力波形データに基づき、センサ出力波形データに補正処理(バックグラウンド補正)を行い、補正したセンサ出力波形データを用いる。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。
この画像形成装置100は、これに限定するものではないが、シリアル型インクジェット記録装置(以下単に記録装置という)を備えるものであり、図1に示すように、記録装置とそれを支持する本体フレーム70を備えている。
記録装置の内部にはガイドロッド1及び副ガイド2が掛け渡され、これらのガイドロッド1及び副ガイド2に、キャリッジ5が矢印A方向(主走査方向)に動作可能に保持されている。
キャリッジ5は、内蔵されたエンコーダセンサ42(図2)を有し、エンコーダセンサ42で主走査方向(矢印A)に掛け渡されたエンコーダシート41(図2)を連続的に読み取り、主走査方向位置を検知しながら移動する。
記録装置においては、ガイドロッド1及び副ガイド2が左右側板3、4間に掛け渡されている。キャリッジ5は、軸受(図示せず)、副ガイド受け部11によりガイドロッド1及び副ガイド2に保持されて、矢示X1、X2方向(主走査方向)に摺動可能にする。キャリッジ5には黒(K)のインク滴を吐出する記録ヘッド21、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色のインク滴を吐出する記録ヘッド22、23、24、が搭載されている。
このキャリッジ5の主走査領域のうち、記録領域では、用紙31が図示しない紙送り機構によって、キャリッジ5の主走査方向と直交する矢示Y1、Y2方向(副走査方向)に間欠的に搬送される。
図中、制御部300は、調整パターンの形成、調整パターンの検出、着弾位置ずれ調整(補正)などに関わる制御を司る主制御部310を備えている。
主制御部310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、画像形成装置100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用のASIC(Application Specific Integrated Circuit)305、及び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論理演算手段であるFPGA(Field-Programmable Gate Array)306などで構成されている。
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。
また、この主制御部310には、前述したキャリッジ5の位置を検出するリニアエンコーダ129を構成するフォトセンサ(エンコーダセンサ)42から出力信号(パルス)が入力される。主制御部310は、この出力信号に基づいて主走査駆動部313を介して主走査モータ8を駆動制御して、キャリッジ5を主走査方向に往復移動させる。
キャリッジ5には、図4Aに示すように、用紙31上に形成される調整パターン(テストパターン、検出パターン等)400を検知するパターン読取センサ30が備えられている。
このパターン読取センサ30は、主走査方向と直交する方向に並ぶ発光素子402と、受光素子403、406とをホルダ404に保持してパッケージ化したものである。ここで、発光素子402は、用紙31上の調整パターン400に対して発光する発光部である。また、受光素子403、406は、調整パターン400からの反射光を受光する受光部である。
図4Bにおいて、調整パターン形成/読取制御手段501(この「/」は、ここでは「及び」の意味である)は、着弾位置ずれ補正が指示されたときには、以下の(i)〜(iii)の処理を行う。
即ち、(i)用紙31に対して、キャリッジ5を主走査方向に往復移動走査する。(ii)吐出制御部502を介して液滴吐出手段である記録ヘッド21〜24から液滴を吐出させる。(iii)複数の独立した液滴で構成されるライン状の基準パターンと被測定パターンで構成される調整パターン400を形成する。
なお、発光制御手段511は、本発明の発光部の光量を調整する調整部、より具体的には発光制御部を構成する。
次に、パターン読取センサ30で調整パターンを読み取る過程を説明する。
図5において、発光素子402から出射した左側のスポット径dのセンサスポット光SLを、矢印の方向に一定の速度で移動させながら、受光素子403、406で幅Lの調整パターンPPを読み取る。
図6Aは、図5のセンサスポット光SLで調整パターンを読み取るときの両者の位置関係を示す図である。図6B(グラフ1)は、調整パターンPPを読み取ったときのパターン読取センサ30の出力(電圧)波形を示すグラフである。即ち、縦軸は出力電圧、横軸はスポットの中心と調整パターン進行方向側エッジ間の距離(スポットの中心とエッジが一致した位置を基準とする)を示す。図6C(グラフ2)は線(調整パターン)と円(センサスポット光SL)の位置と、重なった面積(ここでは、吸収面積という)の関係を示すグラフ(縦軸は吸収面積、横軸は図6Bと同じ)である。図6D(グラフ3)は、図6Cの吸収面積のグラフを微分した値を示すグラフ(縦軸は吸収面積の増加率、横軸は図6Bと同じ)である。
図6Dにおいて、増加率が最大又は最小になる点が変曲点であり、線の図中左右のエッジとセンサスポット光SLのセンタが一致した状態を示す。ここでは、図6Dの(2)と(4)が変曲点である。
なお、ここで、「スレッシュ領域」とは、上限閾値と下限閾値(2つのスレッシュホールド)が形成する幅をいう。スレッシュ領域は検出電圧を単位とするが、検出電圧に対応する吸収面積でも定義することができる。
スレッシュ領域Aは、振幅の中心付近(変曲点付近)の領域で、スレッシュ領域Bは変曲点からずれた領域を表す。
図6Fを用いて、スレッシュ領域Aとスレッシュ領域Bの場合を比べると、スレッシュ領域Aの方が近似の精度が高く、調整パターンのエッジを検出する精度が向上し、補正精度が向上する。スレッシュ領域Bの場合は補正精度不十分となることがある。
図7Aに示すように、トレーシングペーパー等の光透過率の高い用紙を読み取ると、波形の振幅がバラつく。そのため変曲点がスレッシュ領域から外れることがある。つまり、前述のスレッシュ領域Bと同じ状況になり、簡単な近似で精度を出すことが出来ないため、補正精度が悪くなる。
BG補正後は、センサ出力波形の変曲点は、上述のスレッシュ領域Aと同じ状態になる。これにより、簡単な近似の精度が高く、線(調整パターン)のエッジを検出する精度も増し、補正精度が向上する。
図8Aは、d>Lの場合の、(1)スポット径と調整パターンの線幅との位置関係に応じた、それぞれ既に説明した(2)出力電圧、(3)吸収面積、(4)増加率を示す。
図8Bは、d<Lの場合の、(1)スポット径と調整パターンの線幅との位置関係に応じた、それぞれ(2)出力電圧、(3)吸収面積、(4)増加率を示す。
「データ補正処理」(BG補正)
図9は、例えば、トレーシングペーパーのような光透過率の高い用紙31にて、調整パターンを印字した後のセンサ出力波形データ、つまり、BG補正前のセンサ出力波形データを示すグラフである。
この場合は、用紙31の表面からの反射光量に変動があるため、図9のように波形の上側(地肌読み取り部分)及び下側(調整パターン読み取り部分)が不揃いで変動が大きい。
即ち、BG補正を行うことで、
(i)読み取り精度が向上する。これにより波形の変曲点をスレッシュ(閾値)の間に収めやすくなる。
(ii)エラー発生率が低減する。これにより、波形の変曲点がスレッシュの外側に来ないようにし、位置ずれ量の算出が出来ない状況を無くすことができる。
BG補正を行う場合は、その手順として、まず前処理を行い、その後にBG処理を行う。
そこで、ここでは前処理をBG処理に含めて説明する。
(1)センサ出力波形データに対する前処理
前処理は、次のA及びBである。即ち、
A 用紙31に調整パターン印字前の白紙状態(バックグラウンド)のデータを測定し、前処理を行う。この場合の前処理は以下の通りである。
(i)n回スキャン、(ii)同期化処理、(iii)平均化処理、(iv)フィルタ処理。
(i)n回スキャン、(ii)同期化処理、(iii)平均化処理。
BG補正処理は以下の(i)、(ii)である。
(i)同期化処理、(ii)バックグラウンド補正本計算。
ここで、バックグラウンド補正本計算は、以下のa,bである。
a 背景放射レベル補正(Vpの減算処理(但し、Vpは用紙以外のプラテン面電位))
この補正は、調整パターン測定データ及び調整パターン印字前白紙測定データの各々からVpを取り除く補正である。
b 倍率補正処理
倍率補正処理では、白紙のセンサ出力データの変動と調整パターンのセンサ出力データの変動はほぼ比例するので、比例計算による補正を行いセンサ出力の振幅を一定値に揃える。この補正をここでは倍率補正処理という。
(1)センサ出力波形データに対しての前処理
A パターン印字前の白紙状態(バックグラウンド)を測定して行う前処理。
この前処理では、以下の(i)〜(iv)の処理を順に実施する。
(i)n回スキャン
印字する用紙31(例えば、普通紙、トレーシングペーパー)によってセンサキャリブレーションを実施し、センサ出力がある一定値になるように発光部(ここでは、パターン読取センサ30の発光素子402)の光量を調整する。このセンサ出力の値をVsg(用紙表面電位)と呼ぶ(本実施形態では4Vに調整する)。
ここでは、バックグラウンド補正データとして、調整パターン印字前の白紙状態のセンサ出力データを複数回取得する。
図12は、同様に、用紙31に印字前の白紙状態での2回目のスキャンのときのセンサ出力の4V近辺の変動したデータを示す図である。
以下同様な波形をn回取得して取り込む。これを、ここではn回スキャンという。
次に、同期化処理について説明する。
同期化処理は、n回の波形データの紙端(エッジ)を揃えるための処理である。同期化処理においては、センサ出力値がある電圧値(閾値)を最初に越えたところを、先頭1個目のデータとして扱い、紙端の検出を行う。
図13は、センサ出力値(V)と位置(t)との関係を示すグラフである。図示のように、センサ出力値がある電圧値(閾値)を最初に越えたところを線(調整パターン)の端部(エッジ)つまり先頭1個目のデータとすることを示している。
平均化処理は、同期化処理後の複数回取得したデータ(センサ出力値)を平均する処理である。
測定ノイズや、同期化処理の誤差要因を除去するため、前後m個のデータの平均を取る。
図14は、フィルタ処理前後におけるデータ(センサ出力値)の変化を示すグラフ(縦軸を電圧、横軸を位置(t)で表す)である。ここで、細線波形はフィルタ処理前のデータであり、A/D変換の分解能が低いためデータの変動がある。太線はフィルタ処理後の波形であり、図示のようになだらかになる。
調整パターンを印字した後に行う前処理について説明する。
ここでは、以下の(i)〜(iii)の処理を順に実施する。
(i)n回スキャン
調整パターンを用紙31に印字し、パターン印字後のセンサ出力データを複数回取得する。
(調整パターン例)
図15は、調整パターンを用紙31に印字した後、n回スキャンを行うときの調整パターン例(例えば、等間隔に並んだ複数の同じ調整パターン)を示す図である。図16は、縦軸にセンサ出力(V)、横軸に位置(t)をとって図15の調整パターンのセンサ出力データの波形例を示したグラフである。
ここでは、n回取得したデータをずれが最小になるように互いに重ねる処理を行う。
図17の上段は、調整パターンを用紙31に印字した後にn回取得したデータの同期化処理前のデータを、下段は上段のデータの同期化処理後のデータをそれぞれ示す図である。このように、同期化処理前には、ずれていたデータ(図17上段)が同期化処理後には、ずれが解消されて一致している(図17下段)ことが分かる。
上記同期化処理後の複数回取得したデータを平均する処理を行う。
(i)同期化処理
前述の(1)A(段落「0049」)の前処理を施したパターン印字前の白紙状態(バックグラウンド)データと、(1)B(段落「0054」)の前処理を施したパターン印字した後のデータの紙端を揃える。
その処理方法は(1)A(ii)の同期化処理と同様に、ある電圧値(閾値)を最初に越えたところを先頭1個目のデータとして扱う。
バックグラウンド補正を行う計算式を式1に示す。
(i)背景放射レベル補正(Vp減算処理、(Vp=用紙以外のプラテン面電位;背景放射レベルという)
背景放射レベル補正は、調整パターン測定データ及び印字前白紙測定データの各々からVpを取り除く処理をいう。
一般的に測定対象(ここでは、用紙)に関係無く抽出されるものが背景放射である。背景放射レベルは、用紙以外のプラテン面及びそれ以外の要因を含めて総称するものである。
ここでは、以下の2式によって、パターン波形データ及び印字前白紙測定データそれぞれから用紙以外のプラテン面電位;Vpを取り除く処理を行う。
χ’=χ−Vp(補正パターンの測定データをχ、Vp削除後のデータをχ’)
y’=y−Vp(印字前の白紙測定データをy、Vp削除後のデータをy’)
図21、図22は、白紙(つまり、印刷前)波形の背景放射レベル補正イメージを示したものであり、図21は、背景放射レベル補正前、図22は背景放射レベル補正後のそれぞれパターン波形の補正イメージを示す図である。
用紙31に何も描画しなくても、透過性や結晶性といった反射する媒体の性質で反射率が変動することが知られている。また、指向性の高さにより程度に差はあるが、反射する用紙(記録媒体)の凹凸や用紙を支えるプラテン等の傾きが一定でないといった要因で、光軸がずれることによる反射率の変動もある。
このように、反射率の変動要因は様々であるが、どのような要因であっても区別することなく、反射率の変動は、位置または時間の関数として表現することができる。この反射率の変動を、ここではバックグラウンド変動と呼ぶ。
位置または時間の関数を;時間の関数、
バックグラウンド変動(反射率の変動)を;時間の関数Kbg、
記録媒体、ここでは用紙31を;白紙の紙、
反射率が同等以上となる条件を;無地(白紙)、
センサで検知したい反射率の変化;紙に描画されるインクの位置で採る、
有効数字確保や演算上適当な係数を;最大電位Vmax、
センサで測定する値を;電圧値V、として説明する。
入射してくる光子は、色素固有のエネルギー状態を下回った時に吸収される。ここで、色素のエネルギー状態は外界からエネルギーを加えることで変化させることもできる。しかし、工業的には、特に意図的な制御を行わない限り、一定とみなせることが多い。
ところで、本来センサで検知したいのは、位置毎に量の異なる反射率(1−Ki)の変化である。つまり、位置の関数である反射率(1−Ki)と、測定電圧が比例関係にあることが望ましい。
これを、式で表せば、測定電圧をVとしたとき、
測定電圧V∝(1−Ki;反射率)となる。つまり、測定電圧は反射率に比例する。
V∝Kbg×(1−Ki)、となる。
つまり、測定電圧は、反射率にBG変動を掛け合わせた値に比例する。
ここで改めて、処理したい位置の関数である反射率(の変動)(1−Ki)をZとおくと、
V∝Kbg×Z、書き直すと、Z∝(1/Kbg)×Vとなる。
つまり、反射率(の変動)は、測定電圧に(1/Kbg)を掛けた値に比例する。
Vmaxを適当に定めることで、これは、Z=(Vmax/Kbg)×Vとなる。つまり、反射率(の変動)は、さらに、測定電圧にVmax/Kbg)の値を掛けた値に比例する、となる。
しかし、現実的にはバックグラウンド変動の時間関数Kbgの性質上、それを測定電圧Vと同時に測定することができないので、バックグラウンド変動の時間関数Kbgと測定電圧Vをそれぞれ測定し、時間軸を合わせる同期化処理が必須となる。
ここで、
Vmax=Vsg(用紙表面電位)
Kbg(バックグラウンド変動)=Y’
V(測定電圧)=X’
として、現在使用している式(つまり、処理(補正)したい反射率の変動の式;Z=(Vmax/Kbg)×V)に当てはめると下記の式が成り立つ。
Z’=V’sg×X’/Y’=(V’sg/Y’)×X’(測定電圧)
但しV’sg=Vsg−Vg
即ち、倍率変動補正を行うことによって、図23に示すように白紙を読んだ際の出力と、パターンを読んだ際の出力波形のバラツキがない図24の様な出力波形にすることが出来る。
つまり、これは、前処理(第1の補正)を行ったVsgデータ及びパターン出力データから用紙31領域以外(プラテン面など)での読取データ(Vp)を取り除く補正(第2の補正)を行ったVsgデータを、ある一定値にするために補正した倍率を、パターン部データにおける同じ位置で読み取ったときのパターン出力に乗じたことによるものである(出力の振幅を揃える第3補正)。
まず、用紙31を印字可能位置まで紙送り機構によって搬送させる(S101)。次にキャリッジ5をインクが載っていない用紙31上に移動し、キャリッジ5に搭載されているパターン読取センサ30で、用紙31上の特定の箇所でキャリブレーションを実施する(S102)。即ち、センサ出力値が所定の出力電圧範囲内になるよう、LED等のセンサ光源(発光素子402)の光量を調整する。具体的には、PWM値を変更して出力電圧が例えば4V±0.2Vの範囲内になるように調整する。
図25Cは、ステップS103の処理のサブルーチンで、その処理の手順を示すフロー図である。
即ち、ステップS103のBGデータの読取り及び保存は、まず、キャリッジ5をホームポジションまで移動し、LED等のセンサ光源(発光素子402)を発光させ(S301)、センサ出力データの取り込みを開始する(S302)。それと共に、キャリッジ5を移動させ(S303)、用紙31の表面電位を読み取る。センサ出力データのサンプリングは、具体的には20KHz(50μs間隔)で行う。キャリッジ5が用紙31の端部に到達すると、センサ出力データの取り込みを終了し(S304)キャリッジ5を停止させ、センサ出力データを保存する(S305)。
即ち、BGデータの前処理に当たっては、まず、同期化処理を行う(S401)。次に平均化処理を行い(S402)、次にフィルタ処理を行い(S403)、BGデータを保存する(S404)。
ここで、以上のステップS103〜S105は、BGデータ処理である。
即ち、まず、調整パターンデータの同期化処理を行う(S501)。次に平均化処理を行い(S502)、当該調整パターンデータを保存する(S503)。
ここで、ステップS106〜S109は、パターンデータ処理である。
次に、BG補正の本計算処理(背景放射レベル補正と倍率補正処理)を行い(S111)、安定したセンサ出力データとして、以降の位置ずれ量を算出する演算処理に渡す。ここで、ステップS110〜S111は、BG補正処理である。
即ち、背景放射レベル補正を行い(S601)、続いて既に説明した計算式に基づき倍率補正を行う(S602)。
求められたPWM最適値でLEDを発光し、その反射光を受光する。ここでは、受光する反射光を仮に拡散反射光とする。この拡散反射光によるセンサ出力が目標値4V±0.2Vに収束しない場合は、目標値との差を縮めるように、PWM値を調整して再び最適値を目指す。これを繰り返す「ループ動作」を行うことにより、目標値へ収束させる。このようにして各紙種において出力が4Vになるように調整する。
これらの紙種は、拡散反射光量が大きく低下する。その理由としてトレーシングペーパーやマッドフィルム紙は光透過率が高いため、またOHPシートは鏡面反射率が高いためである。
ここで、もし、正反射光受光に切替え後に倍率上昇動作も行ってLEDが飽和している状態にして、それにも関わらず、出力が低い場合は、パターン読取センサ30の故障とみなして故障の通知をする。
(i)PWM値のみで紙種判定する方法(第1の紙種判定方法)
この紙種判定方法では、まず前記キャリブレーションを行う。次に紙全体をスキャンして、そのセンサ出力値の平均値を求める。以上で求めた平均値を用いて、紙全体をスキャンしたセンサ出力値と比較して、同じ値もしくは平均値付近の値の位置を検出して、その検出した位置で再度キャリブレーションを行う。
図26は、紙種テーブルを用いて紙種を判定する処理手順の一例を示すフロー図である。
即ち、図25Bに関連して既に説明したように、キャリブレーションスタート後、LEDの光源発光を行う(S701)。次に、センサ出力値の判定を行い(S702)、センサ出力値が所定の出力電圧範囲内と判定すれば(S702、YES)、キャリブレーションを終了する。つまり、調整を完了する(S704)。ステップS702で、センサ出力値が所定の出力電圧範囲内でなければ(S702、NO)、光量の再調整を行う(S703)。具体的にはPWM値を変更して、ステップS701からの処理を出力値が所定の出力電圧範囲内と判定するまで繰り返す。
つまり、調整が完了してPWM出力の決定値が「1100」となった場合は、紙種テーブルから普通紙であることが判定され、紙種が自動的に「普通紙」に設定される。以上が第1の紙種判定方法である。
しかし、例えば、一般にはPWM値が1800〜2000とされているトレーシングペーパーにも様々な紙があり、PWM値が1700になってしまうものもある。その場合、前記紙種テーブルを用いると、紙種は、一般にPWM値が1800〜2000とされているマッドフィルムと判定することになる。
以下、第2の紙種判定方法について説明する。
紙を1回スキャン(走査)した際に、紙全体のPWM出力決定値の変動量は紙によって相違する。そこで、本実施形態では、下記標準偏差の式(数2)を用いてPWM出力決定値(x1,x2・・・xn)の標準偏差を求め、図27(紙種とPWM値の標準偏差値σとを対応付けた情報を有する紙種テーブルを示す図)に示す紙種テーブルを参照して紙種判定を行う。ここで、判定した紙種を自動的に設定する。
即ち、例えば、光沢紙では、標準偏差値は、最低0.5〜最高1.3の範囲であり、普通紙は、最低1.3〜最高1.6の範囲である。
図28は、縦軸にPWM出力決定値の標準偏差値を、又横軸に紙種をとって示したグラフである。
図30は、PWM出力決定値の標準偏差値が相対的に低い紙(マッドフィルム)を、縦軸にPWM値、横軸に紙の位置を取ってその波形xdを示したグラフである。
このようにPWM出力決定値の標準偏差値は、紙種によって異なるため、これを紙種毎のPWM出力決定値に基づく前記紙種テーブルと併用することで、紙種をより精度高く判定することができる。
(iii)光量の調整(再調整)を繰り返し、キャリブレーションが終了する、つまりセンサ出力の目標値を得るまでの、光量調整ループ回数(光量調整数)をカウントする方法(第3の紙種判定方法)
第3の紙種判定方法としては、図26におけるステップS703の「光量の再調整」を繰り返し、キャリブレーションが終了するまでの光量調整ループ回数をカウントする方法がある。
これは、光沢紙や普通紙は表面性が安定しており、反射光量のばらつきが小さいことから、ループ回数が相対的に少なく収束し易いこと(図31)、及び、これに対してトレーシングペーパーは、表面性として透きムラが多く、反射光量のばらつきが大きいことから、光量調整ループ回数を相対的に多くないと収束し難いこと(図32)、を利用している。
ここで、光量調整(ループ)回数と、図33の光量調整回数と紙種とを関連付けた情報を有する紙種テーブルの情報に基づき紙種を自動判定することができる。
ここでは、まず、再調整回数を1にセットして(S801)、LED等の光源の発光を行う(S802)。この光源の発光に伴うセンサ出力値を取得すると(S803)、次に、センサ出力値が所定値(即ち4V±0.2V)か否か判定する(S804)。センサ出力値が所定値であれば(S804、YES)、その調整値(PWM値)を保存して(S805)、キャリブレーションを終了する。
再調整回数が10回を超えていれば(S806、YES)、PWM値が飽和しているか否か判定し(S809)、PWM値が飽和していなければ(S809、NO)、再調整回数が所定値、ここでは30回未満であれば(S810、NO)、再調整回数に1を加え(S807)、PWM値の再調整を行い(S808)、再びステップS802からの処理を繰り返す。
ステップS810において、再調整回数が30回を超えたとき(S810、YES)、及びステップS811において、既に発光出力倍率がアップ済みであるときは(S811、YES)、キャリブレーションの失敗処理を行い(S814)、処理を終了する。
この場合、倍率レジスタが倍率アップするかどうかで、光透過性の高い用紙か、低い用紙を示すことになるので、このことを利用して、プレ補正(ここではBG補正)が必要か否かを判定することができる。
なお、ここで、倍率レジスタ及びそのアップ(アップ)切替手段は、本発明の発光部の受光部の出力倍率を調整する調整部を構成する。
また、位置ずれ検出自動調整動作では、パターン印字やパターン検知(センシング)動作を行うため、ヘッドは維持ユニットに保護されていない状態にある。そのため、紙種を誤って、例えば、普通紙をトレーシングペーパーと設定すると、本来不要なプレ補正(BG補正)動作が行われる。そのため、ヘッドが乾燥しやすくなる。そこで、この誤設定を回避できれば、ヘッド乾燥保護の効果も得られる。
図36は、第4の紙種判定方法の処理手順を示すフロー図である。
第4の紙種判定方法の処理手順を、図36に示すフロー図を参照して説明する。
この紙種判定方法では、キャリブレーションスタート後、LEDの光源発光を行い(S901)、その拡散反射光でのセンサ出力値の判定を行う(S902)。センサ出力値が所定の出力電圧範囲内であれば(S902、YES)、キャリブレーションを完了する。センサ出力値が所定の出力電圧範囲内でなければ(S902、NO)、LED等のセンサ光源の光量の再調整を行う(S903)。その回数が所定回数、ここでは10回以下であれば(S903、NO)、光量の再調整を行い(S904)、ステップS901以下の処理を所定回数、例えば10回まで繰り返す。その間にセンサ出力値が所定の出力電圧範囲内にならず(S902、NO)、この光量再調整回数が所定回数、つまり10回を超えたときは(S903、YES)、PWM値飽和判定を行う(S905)。ここで、飽和と判定したときは(S905、YES)、倍率レジスタをアップに切り替える(S906)。
ステップS911で収束NOであれば、キャリブレーション失敗と判定する(S912)。また、ステップS908でPWM値が400未満であれば(S908、PWM値400未満)、センサ故障と判定する(S913)。
図37は、キャリブレーションのフロー中に、PWM値が飽和したときに飽和状態を越えた受光出力倍率をアップさせることが出来る「倍率レジスタ」を組み入れた構成における、第5の紙種判定方法の処理手順を示すフロー図である。
即ち、第5の紙種判定方法では、キャリブレーションスタート後、LEDの光源発光を行い(S1001)、出力値の判定を行う(S1002)。センサ出力値が所定の出力電圧範囲内であれば(S1002、YES)、キャリブレーションを終了する。センサ出力値が所定の出力電圧範囲内でなければ(S1002、NO)、LED等のセンサ光源の光量を再調整する(S1003)。その再調整回数が所定回数、ここでは10以下であれば(S1003、YES)、ステップS1001以下の処理を10回まで繰り返す。光量再調整回数が10回を超えたときは(S1003、NO)、PWM値飽和判定を行う(S1005)。ここで、飽和と判定したときは(S1005、YES)、倍率レジスタをアップに切り替えて(S1005)、ステップS1001に戻る。
本実施形態では、この判定結果を利用してさらにBG補正が必要か否かを判定する。即ち、上述のように、倍率レジスタ値が1であれば、普通紙や再生紙、光沢紙などと判定して、BG補正無しで印字位置ずれ検出自動調整を行う。倍率レジスタ値が0であれば、トレーシングペーパーやマッドフィルム紙などと判定して、BG補正有りで印字位置ずれ検出自動調整を行う。
印字位置ずれ検出自動調整制御は、普通紙や光沢紙など表面反射率の高い用紙で調整する場合と、トレーシングペーパーやマッドフィルム紙など低い用紙で調整する場合とで、補正制御が一部異なっている。具体的にはトレーシングペーパーなどではプレ補正即ちBG補正を実施する。
したがって、本実施形態では紙種を正しく確実に設定し、例えば、トレーシングペーパーに対しては、BG補正を実施して所定の調整精度を得ることができる。また普通紙に対しては、BG補正を実施せずに、したがってダウンタイムを増やさずに所定の調整時間を得ることができる。
図36の第4の紙種判定方法の処理フローにおいては、倍率アップしても拡散反射で収束しない場合は、正反射光のPWM値を確認して400未満であればセンサ故障と見なす。
キャリブレーションが終了し、正反射光の収束を確認し、紙種テーブルを参照する。
収束している場合はOHPシートを判定して、自動設定を行う。収束しなかった場合は、キャリブレーション失敗と判定している。
例えば図38に示すように、任意の紙をパターン読取センサ30と紙間が理想的な状態において検知したときの電圧値をV0とすると、実際の検知電圧はパターン読取センサ30−紙間の状態によりV0”からV0’まで変動すると考えられる。
この変動した場合の電圧値によりキャリブレーションを行うと、理想状態のV0の値でキャリブレーションを実施した場合と比較し、PWM値が異なってくるため上述の紙種テーブルの値が近い場合に異なった紙を選択してしまう場合がある。
即ち、本実施形態では、前記実施形態に加え、位置ずれ自動調整時に行うキャリブレーション機能を使って、紙種によってキャリブレーション後のPWM値が異なることを利用すると共に、拡散反射と正反射光の電圧差を利用することにより、高精度な紙種自動判定を行うことができる。
図39は、普通紙を検知しているときの拡散反射光の検知電圧値(実線)と正反射光の検知電圧値(太線)を示す図、図40は、コート紙を検知しているときの拡散反射光の検知電圧値(実線)と正反射光の検知電圧値(太線)を表す図である。
ここで正反射光をV1、拡散反射光をV2とすると図39に示すように普通紙検知時はV2>V1と拡散反射光の検知電圧値が正反射光より強く、またコート紙検知時はV1>V2と正反射光の検知電圧値が拡散反射光より強いことが分かる。
この拡散反射−正反射検知時の出力値V1’、V2’の大小関係は、紙種により決まるため、拡散反射光のみのキャリブレーション時のPWM値で作成した前述の図36の紙種テーブルと組み合わせることにより、紙種テーブル上での設定値が近くばらつきにより検知電圧値が逆転が生じる可能性のある普通紙−コート紙、トレーシングペーパー−マッドフィルム等の紙種判定をより精度よく実施することができる。
即ち、この紙種判定方法では、キャリブレーションスタート後、LEDの光源発光を行い(S1101)、その拡散反射光でのセンサ出力値の判定を行い、センサ出力値が所定の出力電圧範囲内か否か判定し(S1102)、センサ出力値が所定の出力電圧範囲内であれば(S1102、YES)、PWM値の判定を行う(S1103)。センサ出力値が所定の出力電圧範囲内でなければ(S1102、NO)、LED等のセンサ光源の光量を再調整するが、そこで再調整回数が所定回数、ここでは10回以下であれば(S1104、NO)、光量の再調整を行い(S1105)、ステップS1101に戻る。つまり、ステップS1101以下の処理を10回まで繰り返す。
ステップS1103において、PWM値が飽和していると判定したときは(S1103、YES)、再調整回数が所定回数、ここでは10回を超えているか否か判定し(S1110)、ここで、再調整回数が10回を超えていれば、つまり再調整回数が10回を超えたことを条件に(S1110、YES)、倍率レジスタをアップに替えて(S1111)、ステップS1101に戻る。
ステップS1110で、再調整回数が10回以下であるときは(S1110、NO)、光量の再調整を行い(S1105)、ステップS1101に戻る。
また、ステップS1104において、再調整回数が10回を超えたときは(S1104、YES)、この処理を終了する。
図44は、別の実施形態の記録媒体種別判定システムに係るハードウエア構成図、つまり、画像形成装置100aと外付けのサーバ(DFE)150から成る記録媒体種別判定システム200のハードウエア構成図である。
図44において、図1と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。
画像形成装置100aとDFE(サーバ)150は、例えばネットワーク201を介して互いに通信可能に接続されている。ネットワーク201は、社内のLAN、LAN同士を接続したWAN、若しくは、インターネット、又は、これらを組み合わせたものである。
図45に示す記録媒体種別判定システム200では、画像形成装置100aが補正パターンの形成及びパターン読取センサ30による補正パターンの走査を行い、外付けのサーバ(DFE)150がパターン読取センサ30の出力を取得して紙種判定のための処理を行う。したがって、画像形成装置100aの処理負荷を低減でき、サーバであるDFE150に紙種判定機能を集約することができる。
各処理内容は、既に説明したとおりであるのでその説明を援用する。
なお、以上の説明では用紙の紙種を判定するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、用紙を含め記録媒体一般の種別判定に適用することができる。
したがって、本発明は、記録媒体の種別判定が可能な画像形成装置、記録媒体種別判定システム及び記録媒体種別判定方法を包含する。
Claims (9)
- 記録媒体上に光を照射する発光部と、
前記発光部によって光を照射した際の、前記記録媒体からの反射光を受光し出力値を出力する受光部であって、拡散反射受光手段と正反射受光手段を有する受光部と、
前記受光部から出力される出力値を所定の値にするために、前記発光部の光量を調整する調整値又は前記調整値に加えて受光部の出力倍率を調整する調整部と、
前記出力値が所定の値になったときの前記調整値と、前記調整値に基づいて光を照射した際の前記拡散反射受光手段の出力値と、当該調整値に基づいて光を照射した際の前記正反射受光手段の出力値と、に基づき、記録媒体種別を判定する判定部と、
を有する画像形成装置。 - 記録媒体上に光を照射する発光部と、
前記発光部によって光を照射した際の、前記記録媒体からの反射光を受光し出力値を出力する受光部と、
前記受光部から出力される出力値を所定の値にするために、前記発光部の光量を調整する調整値又は前記調整値に加えて受光部の出力倍率を調整する調整部と、
前記受光部の出力値が所定の値であるときの調整値を複数回取得し、前記複数の調整値の標準偏差値を算出する手段と、
記録媒体種別と前記標準偏差値とを対応付けた情報を用いて記録媒体種別を判定する判定部と、
を有する画像形成装置。 - 記録媒体上に光を照射する発光部と、
前記発光部によって光を照射した際の、前記記録媒体からの反射光を受光し出力値を出力する受光部と、
前記受光部から出力される出力値を所定の値にするために、前記発光部の光量を調整する調整値又は前記調整値に加えて受光部の出力倍率を調整する調整部と、
前記出力値が所定の値になるまでに前記調整値を変更して行った光量調整回数をカウントするカウント部と、
前記カウント部によるカウント値と、当該カウント値と記録媒体種別とを対応付けた情報と、に基づいて記録媒体種別を判定する判定部と、
を有する画像形成装置。 - 請求項3に記載された画像形成装置において、
前記調整値を変更して光量の調整を所定回数行った後、前記出力値が所定の値にならないときに、前記調整部は、光量調整用の調整値が飽和したことを条件に前記受光部の出力倍率を調整する画像形成装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記受光部の受光手段を拡散反射受光手段から正反射受光手段に、又はその逆に切り替える手段を有する画像形成装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記発光部及び受光部は、印字の位置ずれ調整のため、前記記録媒体に作成された補正パターンを検出するためのセンサを構成する画像形成装置。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記記録媒体に位置ずれ調整用の調整パターンを形成する調整パターン形成手段と、
前記受光部の出力データを補正処理する補正処理手段を有し、
前記受光部は、前記調整パターンを読み取り、出力データを出力し、
前記補正処理手段は、前記出力データから前記記録媒体領域以外の出力データを取り除きかつ前記出力データの出力値の振幅を揃える補正を行い、
前記判定部は、判定した記録媒体種別に基づき、前記補正処理手段による補正処理を行うか否かを判定する画像形成装置。 - 互いに通信可能に接続された画像形成装置とサーバからなる記録媒体種別判定システムであって、
前記画像形成装置は、記録媒体上に光を照射する発光部と、前記発光部によって光を照射した際の、前記記録媒体からの反射光を受光し出力値を出力する受光部と、を有し、
前記サーバは、前記受光部から出力される出力値を受信して前記出力値を所定の値にするために、前記発光部の光量を調整する調整値又は前記調整値に加えて受光部の出力倍率を調整する調整部と、
前記出力値が所定の値になるまでに前記調整値を変更して行った光量調整回数をカウントするカウント部と、
前記カウント部によるカウント値と、当該カウント値と記録媒体種別とを対応付けた情報と、に基づいて、記録媒体種別を判定する判定部と、
を有する記録媒体種別判定システム。 - 記録媒体上に発光部で光を照射する発光工程と、
前記発光部によって光を照射した際の、前記記録媒体からの反射光を受光部で受光し出力値を出力する受光工程と、
前記受光部から出力される出力値を所定の値にするために、前記発光部の光量を調整する調整値又は前記調整値に加えて受光部の出力倍率を調整する調整工程と、
前記出力値が所定の値になるまでに前記調整値を変更して行った光量調整回数をカウントするカウント工程と、
前記カウントされたカウント値と、当該カウント値と記録媒体種別とを対応付けた情報と、に基づいて、記録媒体種別を判定する判定工程と、
を有する記録媒体種別判定方法。
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