JP4591765B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、記録紙幅全域をカバーするラインヘッドの記録素子（ノズル）の吐出量誤差や着弾位置誤差等のバラツキによって生じる濃度ムラ（すじムラ）の補正を行う画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、例えば多数のノズル（記録素子）を配列させたインクジェットヘッド（記録ヘッド）を有するインク吐出装置を備え、インクジェットヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら、被記録媒体に向けてノズルからインクを吐出することにより、被記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

このようなインクジェット記録装置においては、特に、記録紙幅全域をカバーし記録紙とヘッドを相対的に移動させる動作を一回行う（シングルパス）だけで記録紙の全面に画像を記録することができるフルラインヘッドの場合には、ノズルのバラツキにより記録紙の搬送方向のすじムラが発生し易いという問題があった。

例えば、図１１（ａ）に示すように、ノズル９０２が一列に配列されたライン型記録ヘッド９００に対して、ノズル配列方向と略直交する方向（図に矢印で示す方向）に記録紙９０４を搬送しながら、各ノズル９０２からインク滴９０６を吐出して、記録紙９０４上にインクドット９０８を形成して画像を記録するものとする。

このとき、ノズル９０２から吐出されたインク滴９０６の中に、着弾位置がずれたインク滴９０６ａや吐出量が通常より多いインク滴９０６ｂ等が存在すると、記録紙９０４に白すじ９１０や濃度が濃くなった黒すじ９１２等の部分ができ、濃度ムラが発生する。その結果、図１１（ｂ）に示すように、記録紙９０４上にすじムラとして視認されるようになり、画質上問題となる。

そこで、従来から、このような濃度ムラを補正するための様々な技術が知られている。

例えば、現実の濃度ムラ、色ムラは、記録ヘッドの使用環境、経時変化等によって変化するため、各ノズルの誤差特性に応じて画像データを補正するための補正データを変更するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また、例えば、濃度ムラを検知するためのテストパターンを記録媒体に記録し、記録されたテストパターンの濃度ムラを読み取って、各ノズルの濃度特性を演算し、これに基づいて各ノズルごとに濃度信号を補正（ガンマ補正）することにより、各ノズルの吐出量、吐出方向の誤差による濃度ムラを補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開平２−２１２１６６公報 特開平５−６９５４５号公報

しかしながら、濃度ムラの原因となるノズルの誤差特性は、例えばメニスカス面のわずかな位置の違い、あるいはノズルプレートのわずかな濡れやゴミなどのノズル状態によって変化する。このようなノズル状態は、いわゆる吸引やワイピング処理などのヘッドクリーニングを行うことによって変化し、その結果、濃度ムラの状態も変化する。

従って、濃度ムラの状態に応じて濃度ムラの補正データを変更しようとすると、ヘッドクリーニングを行うごとにノズルの誤差特性データを再測定する必要がある。ところが、ヘッドクリーニングは、場合によっては頻繁に実施する必要があるため、ヘッドクリーニングの度に誤差特性データを再測定するのは煩雑すぎて実用的ではないという問題がある。

また、実験によれば、ノズルの誤差特性は、製造誤差によって生じる「再現性のある誤差」と、クリーニングの度に変化するノズル状態に依存する「再現性のない誤差」が組み合わさっていることがわかっている。そのため、これら２つの要因を適切に考慮して濃度ムラの補正を行うことが望ましいが、上記特許文献に記載されたものはいずれもこれらの要因を考慮しておらず、濃度ムラを高精度に補正することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、有効な補正データを用いて高精度に濃度ムラを補正することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の記録素子を配列した記録ヘッドと、被記録媒体を前記記録ヘッドに対して相対的に移動する移動手段と、前記記録ヘッドから前記被記録媒体に記録するために、前記記録素子を駆動する駆動手段と、前記記録素子をクリーニングするクリーニング手段と、前記記録素子をクリーニングした直後に記録した前記被記録媒体の濃度分布を測定することを繰り返して、複数回の測定を行う測定手段と、前記測定によって得られた濃度分布データから前記記録素子の特性データを算出する特性データ算出手段と、複数の前記特性データを平均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処理の結果に基づいて前記駆動手段の駆動信号を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、記録素子の特性の変動要因を分離し、固定成分の抽出を可能として、一定期間内で有効な補正データを用いて補正することができ、逆補正等の発生を抑え、高精度な補正が可能となる。また、記録素子の特性のランダムに変動する要因（再現性のない誤差特性）をキャンセルすることができ、高精度な補正が可能となる。さらに、液体吐出口のクリーニングの度に変化する液体吐出口の状態に依存する再現性のない誤差特性をキャンセルすることができ、高精度な補正が可能となる。

また、請求項２に示すように、前記平均化処理手段は、前記平均化処理を行う際、所定の閾値を設定して、該閾値を越える前記特性データを除外して平均化処理を行うことを特徴とする。

これにより、異常値をはじいて平均化処理を行うことで、適正な補正データを得ることができ、適切な補正が可能となる。

また、請求項３に示すように、前記記録素子は、液体を吐出する液体吐出口であり、前記特性データは、前記液体吐出口から前記被記録媒体に吐出される液体の着弾位置または吐出液体量を含むことを特徴とする。

これにより、記録素子の変動バラツキのあるインクジェット記録装置の濃度ムラ補正に特に効果がある。

また、請求項４に示すように、前記記録ヘッドは、ＬＥＤヘッドであることを特徴とする。

また、請求項５に示すように、前記記録ヘッドは、サーマルヘッドであることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、記録素子の特性の変動要因を分離し、固定成分の抽出を可能として、一定期間内で有効な補正データを用いて補正することができ、逆補正等の発生を抑え、高精度な補正が可能となる

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る画像形成装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送するベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合にはカッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、ベルト搬送部２２へと送られる。ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

図２は、インクジェット記録装置１０の印字部１２周辺を示す要部平面図である。

図２に示すように、印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。

各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたフルライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回だけ行うシングルパスで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。また、印字検出部２４は、後述する濃度ムラを補正するための有効な補正データを取得するため、テストサンプルを測定してその濃度分布を検出するためにも用いられる。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端の側にインク供給口５３が設けられている。

また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

また、図３中の５−５線に沿った断面図を図５に示す。

図５に示すように、圧力室ユニット５４は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通液室５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。

圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通液室５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。

図６はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図６に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図６には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、印字ヘッド５０のノズル５１が形成されたノズル面（インク吐出面）５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニット（メンテナンス部）は、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに接触させ、摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄化するようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧電素子５８（図５参照）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧電素子５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子５８を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧電素子５８を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図６で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

図７はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ（メモリ）７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。なお、システムコントローラ７２で実行されるソフトウエアプログラムはプログラム格納部９０に格納されている。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２（図１参照）等のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図７において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

また、プリント制御部８０には、予備吐出制御部９４が備えられており、予備吐出制御部９４によって、前述したキャップ６４やクリーニングブレード６６を有するメンテナンス部９６及びヘッドドライバ８４を駆動して、吐出不良防止のため予備吐出が行われる。このとき、予備吐出制御部９４は、温度・湿度検出部９８によって検出された印字ヘッド５０の温度・湿度を参照し、ノズル管理メモリ９２に記憶されている印字ヘッド５０の各ノズル５１の状態に基づいて、予備吐出の実行を制御する。

また、プリント制御部８０は、メンテナンス部９６を制御して、上記予備吐出の他に、インク吸引やブレード等の印字ヘッド５０のクリーニングを実行する。

また、プリント制御部８０は、濃度ムラ補正のためにノズル特性データ算出部１００、平均化処理部１０２、補正データ取得部１０４を備えている。

ノズル特性データ算出部１００は、所定のタイミングで記録紙１６に出力されたテストサンプルから印字検出部２４によって読み取られた濃度分布データに基づいて各ノズル５１の誤差特性データを算出するものである。印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像（テストサンプル）を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

また、平均化処理部１０２は、ノズル特性データ算出部１００において得られた各ノズル５１ごとの濃度分布データからなる複数の濃度分布データに対して平均化処理を行い、平均値を算出するものである。

補正データ取得部１０４は、各ノズル５１ごとの濃度分布データの平均値から、濃度ムラを補正するための有効な補正データを取得するものである。すなわち、補正データ取得部１０４は、各ノズル毎に入力画像信号と出力画像信号との対応（変換）を表す補正テーブルを作成する。

通常印字時において、プリント制御部８０は、この補正テーブルを用いて、各ノズル毎に入力画像信号の補正を行い、ヘッドドライバ８４に変換後の出力画像信号を出力することにより、濃度ムラ補正を行う。また、プリント制御部８０は、このような濃度ムラの補正以外にも、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。

以下、有効補正データを取得して濃度ムラを補正する方法について説明する。

まず、各ノズル毎の吐出量誤差、着弾位置誤差等の誤差特性の経時変化について説明する。図８に、ある１つのノズルについての吐出量誤差の経時変化を示す。ここでは、吐出量誤差のデータを示したが、着弾位置誤差のデータについても同様の傾向にある。

図８は、横軸に時間をとり、縦軸に吐出量の理想値からのずれをパーセントで表したものである。なお、横軸は単に時間の流れを示すだけであり、必ずしも一定の時間単位で目盛られているわけではない。また、縦軸の吐出量誤差は、そのノズルから吐出されるインク吐出量の理想値を０％として、吐出量のずれた割合を百分率で表したものである。

図８において、実線のグラフ上の小さな黒い菱形は誤差の実測値を表す。この各誤差データは、吸引やワイピング等の処理を組み合わせたヘッドクリーニングを行う毎に、測定して得られたものである。

このとき、各期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３内においては、ヘッドクリーニングを行うことによって、小さな誤差の変動が生じている。また、期間Ｔ１からＴ２、あるいは期間Ｔ２からＴ３の間においては、経時による大きな変動が生じている。この経時による大きな変動は、例えばノズル面における撥液剤の微小な欠けやノズルの微小な欠けなどによる不可逆的な変化である。

このような経時による大きな変動を考慮して濃度ムラを抑制するためには、従来から知られているように（例えば、上記特許文献１等参照）、補正データを取得し直せば良い。しかし、ある時点における誤差データから取得した補正データで次回に印字する画像信号を補正しようとすると、逆に状態が悪化してしまう場合がある。

例えば、図８において、グラフ中のＡ点における誤差データから取得する補正データは、Ａ点における吐出量誤差（％）を理想値の０％にするものである。従って、この補正データを用いて、次のＢ点において補正をしようとすると、補正が掛かり過ぎて、逆補正となってしまい、補正によって却って濃度ムラが悪化してしまう。

そこで、本発明においては、複数回の吐出量誤差の平均値をとることによって、ノズルの状態に依存する再現性のない誤差特性をキャンセルし、有効な補正データを取得して、この有効な補正データによって濃度ムラを補正するようにしている。

以下、有効な補正データを取得する方法について説明する。

この方法は、テストサンプルを複数回印字して、それぞれを測定した複数回の測定結果のデータから、ある期間内での（ノズルの状態に依存しない）ノズル特性平均値を推測するものである。このとき、複数回の測定は、ノズル状態を変化させて行うことが好ましい。ノズル状態を変化させる方法としては、吸引やワイピング等のヘッドクリーニング動作が好適に例示される。以下述べる例では、ヘッドクリーニングを挟んで複数回の測定を繰り返し、複数回の測定結果の平均をとるようにしているが、ヘッドクリーニングはあくまで一例であり、ランダムに変動する因子をキャンセルするのが目的である。

図９に、ある１つのノズルについての有効な補正データを取得する方法を、フローチャートで示す。

図９のステップＳ１００において、まず測定回数をカウントするインデックスｉを１に初期化する。次にステップＳ１１０において、測定サンプル（テストパターン）を所定の記録媒体上に印字する。

次にステップＳ１２０において、印字された測定サンプルを測定して特性データ（誤差特性）を取得する。これは、具体的には、例えば印字検出部２４のＣＣＤ（ラインセンサ）で測定サンプルの濃度分布を光学的に読み取り、読み取った濃度分布からノズル特性値を算出することによって行われる。なお、このようなノズル５１のバラツキ特性の測定方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。

次にステップＳ１３０で、吸引及びワイピング等のヘッドクリーニングを行う。ヘッドクリーニングを行うことでノズル状態を変化させる。次のステップＳ１４０で、インデックスｉを１カウントアップする。

そして、ステップＳ１５０において、インデックスｉと、予め設定されている測定回数Ｎとを比較して、インデックスｉがまだＮを超えない場合には、ステップＳ１１０に戻り、再度測定サンプルの印字と測定を繰り返す。このようにして、各回の測定の間にヘッドクリーニングを挟むことで、ノズル状態を変化させて測定を行うようにする。

このとき、様々な環境条件によって誤差特性が変化するため、以下のように複数のパラメータに対して条件を振ってバラツキ特性を測定するのが望ましい。例えば、濃度または印字デューティによってノズルの誤差特性が異なるため、複数段の濃度または印字デューティで特性を測定し、濃度に応じて補正データを切り換えるようにするのが好ましい。また、温度や湿度によっても特性が異なるため、温度や湿度を複数段変化させて特性を測定するようにしてもよい。ここで温度には、プリンタ設置室内の温度のみならず、プリンタの素子の発熱による温度変化も含まれる。

なお、ここで求めようとしている印字条件と誤差特性の関係は、製造誤差によって生じる「再現性のある」ものであり、ヘッドクリーニング等によって生じるある期間内における再現性のないものとは本質的に異なるものである。そのため、平均化処理を行うことにより、ノズル状態に依存する再現性のない変動要因をキャンセルする。

また、このようにヘッドクリーニングを挟んでノズル状態を変化させて誤差特性の測定を複数回行う際、突発的な誤差を含めないようにするために、平均化処理部１０２における処理に、予め所定の閾値を設定しておいて、特性誤差の測定値から異常値をはじくような処理を加えるようにしてもよい。

例えば、瞬間的にノズルが詰まったような場合には不吐出となり、吐出量は０として測定されるが、正常な動作における特性値とは言えない。このような異常な値を測定値に含めてしまっては、この後行われる平均化処理の結果に影響が出て、有効な補正データを得ることができず、適切な補正を行うことができない。

ステップＳ１５０において、インデックスｉが所定の測定回数Ｎを越えた場合には、次のステップＳ１６０において、いままで得られたＮ個の測定データに対して平均化処理を行い、ある期間内におけるノズルの特性平均値を算出する。そして、ステップＳ１７０において、この平均値から、所定期間内におけるそのノズルに対する有効な補正データを取得する。

このようにして取得した有効な補正データを用いて、その期間内において画像信号に対して補正を加え、濃度ムラを補正する。

次に、インクジェット記録装置１０の全体の処理の中における補正データ取得タイミングについて説明する。

図１０に、全体の処理の流れにおける補正データの取得タイミングを示す。

図１０に示すように、プリンタが正常に稼動しているときに、すじムラ等の画質異常が発見された場合に、通常のプリントを中断して、補正データ取得モードへと移行する。

補正データ取得モードにおいては、図９により上で説明したようにして、ヘッドクリーニングを挟んで複数回誤差特性データの測定を行い、これらの測定データの平均をとって補正データを取得する。

この補正データ取得モードへ移行する際の判断は、オペレータが出力プリントを目視で判断してもよいし、印字検出部２４のセンサ等によって濃度分布を測定し、プリントのすじムラを自動で判断してもよい。また、このとき画質判断用のテストプリントを出力できるようにしてもよい。

あるいは、定期的に点検するタイミングを設定し、自動的に補正データ取得モードに移行するようにしてもよい。この場合の点検タイミングとしては、例えば１日に１回、その日のシステム立ち上げ直後でもよいし、１週に１回、例えば週頭における立ち上げ直後でもよい。

補正データ取得モードにおいて、有効な補正データを取得したら、その補正データにより補正データを更新して、プリンタを再稼動する。

なお、補正データを用いて濃度ムラを補正する方法は、特に限定されるものではない。各ノズルに対応する画像信号に対してどのような変換を行うかを示す補正データを対応付けて、上で取得した有効な補正データをテーブル化（補正テーブル）しておき、通常印字時には、この補正テーブルを用いて濃度ムラを補正する。

この補正テーブルは、入力画像信号と出力画像信号の対応を示すものであり、例えば、入力画像信号に乗算する補正係数αを傾きとする直線（補正曲線）として表わされる。このとき、前述した補正データ取得モードにより新たな補正データが取得されるごとに補正係数αが切り換えられる。

通常印字時には、各ノズルごとにこのように設定された補正曲線の傾き（補正係数α）を入力画像信号に乗算して出力画像信号に変換することによって濃度ムラの補正が行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ノズル特性を測定する際に、ヘッドクリーニングを行うことにより、ノズル状態によって生じる変動要因をキャンセルすることで、逆補正を抑制し、高精度な濃度補正が可能となった。

また、有効補正データの抽出を、同一印字データによりヘッドクリーニングを挟んで複数回印字、測定を繰り返し、各測定で得られた特性値を平均化処理することによって行うようにしたため、逆補正等の発生を抑え、高精度な濃度補正が可能となった。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてインクジェット記録装置を例にとって説明したが、本発明はインクジェットに限定されるものではない。例えば、ＬＥＤプリンタやサーマルプリンタ等に対しても本発明は好適に適用可能である。

上記実施形態のようにインクジェット記録装置の場合は、ヘッドクリーニングによって記録素子であるノズルの状態を変化させて複数回印字、測定を行って補正データを取得していたが、同様に他の画像形成装置の場合にも記録素子の状態を変化させて補正データを取得するようにする。例えばＬＥＤプリンタの場合であれば、ＬＥＤヘッドのガラス面に付着したゴミ等をブラシや粘着ローラなどで除去してクリーニングすることにより記録素子の状態を変化させることができる。

なお、上述した実施形態においては、ヘッドクリーニングを行ってノズル状態を変化させてノズル特性の測定を行い、複数回の測定結果を平均していたが、このように、特にヘッドクリーニング等の人為的手段によってノズル状態を変化させることなく、連続して印字を行い、ノズル特性を測定し、ある期間における複数回の測定結果の平均をとることによって補正データを取得して、濃度ムラ補正を行うようにしても良い。

以上、本発明の画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 図３中の５−５線に沿った断面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 吐出量の誤差特性を示す線図である。 本実施形態における補正データ取得方法を示すフローチャートである。 補正データ取得タイミングを示す説明図である。 （ａ）は、すじムラの発生原因を示す説明図であり、（ｂ）は、すじムラの例を示す説明図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５１ａ…ノズル流路、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８ａ…圧電体、５８…圧電素子、５９…電極パッド、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、９０…プログラム格納部、９２…ノズル管理メモリ、９４…予備吐出制御部、９６…メンテナンス部、９８…温度・湿度検出部、１００…ノズル特性データ算出部、１０２…平均化処理部、１０４…補正データ取得部

Claims (5)

1. 複数の記録素子を配列した記録ヘッドと、
   被記録媒体を前記記録ヘッドに対して相対的に移動する移動手段と、
   前記記録ヘッドから前記被記録媒体に記録するために、前記記録素子を駆動する駆動手段と、
   前記記録素子をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記記録素子をクリーニングした直後に記録した前記被記録媒体の濃度分布を測定することを繰り返して、複数回の測定を行う測定手段と、
   前記測定によって得られた濃度分布データから前記記録素子の特性データを算出する特性データ算出手段と、
   複数の前記特性データを平均化処理する平均化処理手段と、
   前記平均化処理の結果に基づいて前記駆動手段の駆動信号を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記平均化処理手段は、前記平均化処理を行う際、所定の閾値を設定して、該閾値を越える前記特性データを除外して平均化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記記録素子は、液体を吐出する液体吐出口であり、前記特性データは、前記液体吐出口から前記被記録媒体に吐出される液体の着弾位置または吐出液体量を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記記録ヘッドは、ＬＥＤヘッドであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記記録ヘッドは、サーマルヘッドであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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