專利名稱：圖象形成裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用噴墨記錄方法形成圖象的圖象形成裝置。
常規(guī)而言，當依靠噴墨記錄方法使用多個記錄頭形成圖象時，有這樣的問題如

圖14(a)所示，當在工廠發(fā)貨時在滑架上安裝記錄頭時、或者當維修工程師或用戶更換一個或多個記錄頭時，有時會造成任意兩個記錄頭之間的水平偏差。(在圖示實例中藍綠色記錄頭(C)從正確位置偏離W)。此偏差在打印的時候有時產生垂直條紋并導致不均勻的打印圖象。相似地，如圖14(b)所示，安裝記錄頭時在任意兩個記錄頭之間造成的垂直偏差有時產生水平條紋并導致不均勻的打印圖象。
另外，在使用線性標尺的裝置中，根據滑架的移動速度在向前和向后打印的過程中發(fā)生噴射位置偏差(W2+W3)，有時會產生不均勻的打印圖象，其中，線性標尺用于建立噴墨同步以便在記錄頭的主掃描方向中的正確位置上噴射墨。此偏差是由經過圖14(c)所示的狹縫位置后且在墨噴射之前產生的延遲而引起的。
因此，當由于記錄頭更換或其它原因而發(fā)生顏色配準誤差(以下稱作配準偏差)時，必須配準單個記錄頭(即配準調整)。在進行配準調整之前必須檢測配準偏差量。有兩種檢測配準偏差量的方法一種是在紙上打印設計成使配準偏差易于檢測的特定測試圖案，以便人們可手工檢查打印結果從而檢測配準偏差量；另一種則是用傳感器讀測試圖案以檢測配準偏差。
通過傳感器讀測試圖案的技術在日本專利特開平7-323582中公布。如圖15所示，基準記錄頭，即多個記錄頭中的一個，與其它記錄頭中的每一個打印由兩平行條(圖案元素)組成的圖案，讓傳感器讀兩次平行條的相同位置以檢測記錄頭偏差量。也就是說，在第一次掃描中，傳感器檢測每個圖案元素的寬度以計算其中心點位置。接著，在第二次掃描中，傳感器基于圖案元素的中心點位置檢測基準頭打印的圖案元素之間的寬度W1。對基準頭和其它記錄頭打印的圖案元素重復上述操作，以計算基準頭和其它記錄頭打印的圖案元素之間的寬度(距離)W2、…。然后，基于上述寬度的差計算記錄頭偏差量ΔW。
為了做到這點，如圖16所示，比較器1502把由傳感器1501輸出的模擬信號轉換成二進制(雙電平)信號。在第一次掃描中，根據計時器1503在預定的時間對此二進制信號采樣。每次都讀圖案元素，CPU 1505核定計時器1503的值以便讀兩個圖案元素中每一個的圖案寬度數據。在掃描結束之后，基于兩個圖案元素中每一個的寬度數據，從掃描速度和采樣頻率計算從圖案元素邊緣到中心點的距離。此后，就在第二次掃描讀圖案之前立即在計時器1503中設定每個圖案元素的中心值，使計時器1503在滑架到達圖案元素的中心位置時輸出進位信號。通過利用此進位信號操作計時器1504，計算圖案元素中心點位置之間的距離和另一圖案元素的中心點位置之間的距離。對基準頭的圖案元素以及基準頭和其它記錄頭的圖案元素進行此項操作，以計算記錄頭偏差量ΔW。
然而，在此情形中，信號在預定時間采樣。因此，由于各種機械因素的影響，如連接滑架和電機的驅動帶的張力的影響，在滑架掃描的過程中，滑架速度隨著掃描的不同或裝置的不同而發(fā)生變化。此變化在采樣結果中累積，有時影響配準調整的精確性。另外，檢測每個圖案-圖案之間寬度W1、W2、...要求滑架掃描兩次，因而要求較長的檢測時間并且同時對累積的變化翻倍。
這也適用于進紙方向。送紙滾輪的直徑和偏心率以及連接電機和滾輪的傳動機構的變化在累積的采樣結果中產生累積變化。
另外，在制造記錄頭時造成的噴嘴形狀或方向上的變化，會使墨滴不噴射在如圖23(a)所示直行中完全正確的位置上，而是噴射在如圖23(b)-23(d)所示的在垂直和/或水平方向偏移的位置上。在上述由傳感器讀測試圖案以檢測配準偏差量的方法中，用基準頭和其它記錄頭的每一個打印兩個平行圖案元素。接著，傳感器從圖案邊緣讀每個圖案元素的寬度以及基準頭和其它記錄頭打印的圖案元素的中心距。因此，圖案元素邊緣的變化象上述那樣產生，并且這些變化產生讀誤差。
而且，如圖24所示，當在滑架106上安裝記錄頭101時，記錄頭101和滑架106的機械變化使記錄頭101相對于主掃描方向傾斜。另外，傳感器110在滑架106上安裝的位置隨裝置而變化。如果記錄頭101相對于滑架106傾斜，盡管圖案元素應該是垂直條(圖25(a))，但還是會使圖案元素象圖25(b)和25(c)所示那樣傾斜。另一方面，如果傳感器在圖案元素縱向上的讀位置如A-D所示地變化，就會產生高達d值的檢測誤差。
如上所述，在常規(guī)配準檢測方法中存在這樣的可能性，即根據記錄頭的制造變化、記錄頭如何在滑架106上安裝以及傳感器110如何安裝，圖案檢測結果發(fā)生很大變化。
因此，為了在記錄頭更換時精確檢測記錄頭偏差，本發(fā)明的另一目的是提供一種能更精確地檢測測試圖案的圖象形成裝置。
在噴墨記錄方法中，本發(fā)明的圖象形成裝置在打印紙上用多個記錄頭形成圖象。此種裝置包括用于在主掃描方向移動滑架的主掃描方向移動機構，在所述滑架上安裝有多個記錄頭；用于在次掃描方向輸送打印紙的進紙機構；用至少一個記錄頭打印含預定圖案元素的測試圖案的圖案打印機構；在所述滑架上安裝的圖案檢測機構，該機構用于檢測由所述打印機構在打印紙上打印的測試圖案的圖案元素；用于對所述圖案檢測機構的輸出二進制化的的二進制轉換機構；用于檢測滑架在所述主掃描方向上的位置的位置檢測機構；以及移動所述滑架以便用所述圖案檢測機構檢測測試圖案的圖案元素的計算機構，所述計算機構用于當所述二進制轉換機構獲得的二進制信號出現上升邊和/或下降邊時基于所述位置檢測機構的檢測結果來檢測圖案元素的打印位置，并且用于計算每個記錄頭在所述主掃描方向上的安裝偏差量；其中，所述位置檢測機構包括基于在滑架移動路徑上設置的線性標尺的低分辨率位置檢測機構，以及用于比由所述低分辨率位置檢測機構分辨率決定的最小單位更精確地檢測位置的高分辨率位置檢測機構。以此方式，根據本發(fā)明的裝置在圖案檢測機構的輸出發(fā)生改變時檢測滑架的位置，使圖案元素的位置得以精確檢測并不受由機械原因造成的滑架速度變化的影響。另外，通過在一個單次掃描中尋找圖案元素的位置并通過把它與圖案的指示打印位置進行比較，而獲得每個記錄頭的安裝誤差。結合低分辨率位置檢測機構和高分辨率位置檢測機構使得有可能更精確地檢測圖案元素的位置。
測試圖案例如為至少一個在與所述主掃描方向幾乎正交的次掃描方向上延伸的垂直條。
對于每個記錄頭，所述測試圖案包括至少一個在與所述主掃描方向幾乎平行的方向上延伸的且作為圖案元素的水平條。在此種情況下，所述裝置進一步包括用于檢測打印紙在與所述主掃描方向幾乎正交的次掃描方向上的進紙量的進紙量檢測機構；以及用于測量等于或小于所述進紙量檢測機構的計時器單位的進紙量的測量機構。所述計算機構利用所述進紙機構相對于滑架移動打印紙，測試圖案在此打印紙上打印，以便用所述圖案檢測機構檢測測試圖案的圖案元素；當所述二進制轉換機構獲得的二進制信號出現上升邊和/或下降邊時，基于所述進紙量檢測機構和所述測量機構的檢測結果來檢測圖案元素的打印位置；并且基于由每個記錄頭打印的圖案元素的打印位置，計算每個記錄頭在所述次掃描方向上的安裝偏差量。
所述圖案檢測機構是包括光發(fā)射元件和光接收元件的反射式傳感器。
所述低分辨率位置檢測機構例如包括基于所述線性標尺來計算定時信號的計數器；并且所述高分辨率位置檢測機構包括由定時信號初始化并用預定時鐘信號測量時間的計時器。
所述圖案打印機構使單個記錄頭的每個不同部分在多次通過中順序打印多個點，所述多個點構成所述垂直條的一部分。此種稱為多次通過記錄的方法減小在垂直條的上部和下部因記錄頭歪斜或記錄頭記錄元件變化而引起的水平位置偏差。
所述計算機構用所述圖案檢測機構在所述垂直條的縱向上的至少兩個位置上檢測垂直條，以便基于檢測結果的平均值獲得所述垂直條的打印位置。此種處理對圖案位置檢測誤差取平均值。
另外，所述裝置進一步包括用于在所述圖案元素被檢測時測量所述線性標尺的單位時間間隔的機構；以及基于單位時間間隔的測量值和理論值來修正所述計時器的測量值的機構。此種配置消除在單位時間間隔內檢測位置時滑架速度變化的影響。
優(yōu)選地，所述計算機構基于所得到的圖案元素的兩個邊，計算圖案元素寬度方向上的中心位置。此種方法消除位置檢測結果對打印紙類型和打印紙浮動的依賴性。
一種根據本發(fā)明的在圖象形成裝置中應用的方法，用于檢測在打印紙上用記錄頭實際打印的打印位置和打印目標位置之間的偏差，此種圖象形成裝置具有設置在滑架移動路徑上的線性標尺，此種方法包括以下步驟提供一種在由所述線性標尺分辨率決定的單位間隔內檢測位置的計時器；通過在沿主掃描方向掃描的滑架上安裝的記錄頭在打印紙的目標位置上打印預定的打印元素；用在所述滑架上安裝的傳感器檢測所述打印元素；以及當檢測打印元素時基于所述線性標尺檢測低分辨率位置，并用所述計時器在單位間隔內檢測高分辨率位置，而且獲得檢測位置和打印目標位置之間的偏差。
圖2示出本發(fā)明實施例中的控制框圖；圖3示出在本發(fā)明實施例中所用的測試圖案(打印圖案)；圖4示出在本發(fā)明實施例中所用的傳感器的配置；圖5示出在本發(fā)明實施例中所用的圖案檢測器的配置；圖6示出在本發(fā)明實施例中的打印圖案和傳感器輸出定時圖；圖7示出在本發(fā)明實施例中當接收到中斷時獲得線性標尺輸出的定時圖；圖8示出在本發(fā)明實施例中當發(fā)生紙浮動時傳感器輸出是如何改變的；圖9示出本發(fā)明實施例中打印結果的實例；圖10示出本發(fā)明實施例中記錄頭的內部電路；圖11示出本發(fā)明實施例中的成象過程；圖12示出本發(fā)明實施例中的線性標尺和打印定時的配置；圖13為示出在本發(fā)明實施例中在記錄頭被更換后配準調整實例的流程圖；圖14(a)、14(b)和14(c)示出當記錄頭在位置上發(fā)生偏差時的打印結果；圖15示出在常規(guī)方法中用于檢測配準偏差的打印圖案；圖16示出在常規(guī)方法中用于檢測圖案的控制電路；圖17示出本發(fā)明第二實施例中的控制框圖；圖18為示出本發(fā)明第二實施例中的定時圖；圖19示出本發(fā)明第三實施例中記錄頭控制單元的內部框圖；圖20(a)和20(b)示出在圖19所示實施例中多次通過打印是如何執(zhí)行的；圖21(a)和21(b)示出在圖19所示實施例中單次通過打印和多次通過打印的打印結果之間的差別；圖22(a)、22(b)和22(c)示出圖19所示實施例中的傾斜記錄頭和打印結果；圖23示出記錄頭制造變化是如何影響噴墨的；
圖24示出在滑架上安裝記錄頭時的變化；以及圖25(a)、25(b)和25(c)示出在滑架上安裝記錄頭時的變化是如何影響噴墨的。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式以下結合附圖更詳細地描述本發(fā)明的一些實施例。
圖1示出為串行打印機形式的本發(fā)明噴墨圖象形成裝置的一般配置。黑色、黃色、絳紅色和藍綠色墨都從墨盒經墨管輸送到記錄頭101BK、101Y、101M和101C。記錄頭101由響應記錄信號的記錄頭驅動器等驅動，此記錄信號與來自主控制器(未示出)的記錄信息相對應。這使墨滴從記錄頭101噴射到打印紙102上，用于顏色記錄。
次掃描電機(送紙電機)103是用于間歇式送入打印紙102的驅動源，此電機通過傳動機構來驅動送紙滾輪104。主掃描電機105是通過主掃描帶107使滑架106沿箭頭A和B所指方向掃描的驅動源，在滑架106上有記錄頭101。
當由送紙滾輪104送入的打印紙102到達打印位置時，送紙電機103關機并停止輸送打印紙102。在打印紙102上開始圖象記錄之前，滑架106移動到初始位置(HP)傳感器108的位置。接著，滑架沿著箭頭A所指的方向向前掃描，并在預定位置從記錄頭101BK-101C噴射黑色、黃色、絳紅色和藍綠色墨，以記錄圖象。在一個由滑架106驅動的掃描操作過程中記錄圖象的特定寬度(稱為打印帶區(qū))之后，滑架106停止并接著開始沿著箭頭B所指的方向向后掃描，返回到初始位置傳感器108的位置上。在向后掃描過程中，送紙電機103被驅動，沿著箭頭C所指方向送入一個打印帶的量的打印紙102，此打印帶區(qū)由記錄頭101BK-101C記錄。以此方式重復滑架106(和記錄頭101)的掃描操作和進紙操作，從而記錄整個圖象。
設置在滑架106的掃描路徑旁并與之平行的線性標尺109具有在其上以預定分辨率(分辨率)設置的狹縫。安裝在滑架106附近的透射型光學傳感器(圖12中的1203)讀線性標尺109上的狹縫，獲得兩個信號，每個信號都有其自已的相位(90°不同相)。這些信號用于管理滑架106的位置，并且同時使記錄頭101的噴墨同步。
在此實施例中，分辨率為600點/英寸的記錄頭和分辨率為600點/英寸的線性標尺用于允許圖象以600點/英寸的分辨率打印。
在此實施例中，還在滑架106的附近設置反射型光學傳感器110。當由于多個記錄元件中的任一個損壞或不從這些元件中噴射墨，而導致滑架106上的任何記錄頭101不能形成良好的圖象時，必須更換記錄頭。當多個記錄頭中的一部分或它們全部已被更換時或者當由于某些原因多個記錄頭之間的位置關系不正確時，由單種顏色形成的每幅圖象都不能正確地配準。這是個嚴重的問題，因為不能獲得良好的圖象。因此，當在記錄頭更換時或由于某些原因發(fā)生顏色偏差(配準偏差)時，記錄頭的位置必須修正以進行配準調整。為了做到這點，打印特定的測試圖案(打印圖案)P，使傳感器110讀它，以便檢測配準偏差量。而且，基于檢測到的配準偏差量，進行配準調整。本發(fā)明的特征主要在于檢測此配準偏差量，這將在以下詳細描述。
圖2為示出本發(fā)明第一實施例中圖象形成裝置的控制硬件的配置框圖。在圖中所示的圖象形成裝置包括打印控制單元202和記錄頭101，此圖象形成裝置連接到外部設備201。外部設備201—計算機、圖象閱讀器以及一些其它裝置—是向圖象形成裝置提供要求記錄的圖象數據或指令的主單元。
連接到打印控制單元202的是主掃描線性標尺109、次掃描編碼器210、主掃描電機105、次掃描電機103、傳感器110和操作面板111。
打印控制單元202接收來自外部設備201的圖象數據VDI并利用記錄頭101控制打印紙上的成象。打印控制單元202包括CPU 203、記錄頭控制單元204、主掃描計數器205、次掃描計數器206、主掃描計時器207、次掃描計時器208、圖案檢測器209以及滑架/進紙伺服控制單元211。CPU 203提供與傳送串行圖象數據VDI的外部設備201之間的界面，并且同時控制包括存儲器和I/O器件的打印控制單元202的整個操作。
更具體地，在從外部設備201接收串行圖象數據VDI時，CPU 203向記錄頭控制單元204發(fā)出指令，暫時把幾個打印帶區(qū)的圖象數據VDI存入圖象存儲器中。對存儲的圖象數據VDI進行圖象處理，當記錄頭101掃描時輸出圖象數據VDO。此時，在控制圖象存儲器(未示出)時，CPU203可變地設置數據閱讀的垂直和水平地址。此操作使得有可能通過改變圖象數據VDO的閱讀位置來修正記錄頭安裝位置，此圖象數據VDO將由每個記錄頭打印。
在此實施例中，主掃描線性標尺109和次掃描編碼器210如圖中所示設置。在根據移動量的絕對位置上，亦即，當主掃描線性標尺109用主掃描電機105驅動滑架106時并當次掃描編碼器210用次掃描電機103進紙時，輸出兩相信號。主掃描線性標尺109的輸出還用作用于輸出圖象數據VDO的打印控制同步信號，與此信號同步化地，生成圖象存儲器地址信號。因此，通過改變數據閱讀的圖象存儲器地址，配準偏差量可沿主掃描方向在線性標尺的基礎上和沿次掃描方向在記錄頭噴嘴的基礎上修正。盡管未在附圖中示出，圖象存儲器數據的輸出延遲一段時間，此延遲時間由CPU 203設定并與主掃描計數器205發(fā)出的同步信號同步。此延遲能修正小于可由主掃描線性標尺109檢測到的最小間隔的偏差。
記錄頭控制單元204也產生噴射墨所必需的信號，如記錄頭的區(qū)啟動信號BE 以及加熱器驅動脈沖信號HE。從記錄頭控制單元204輸出的圖象數據VDO、區(qū)啟動信號BE和加熱器驅動脈沖信號HE傳送到記錄頭101。在記錄頭101的控制電路中，只有其圖象數據VDO和啟動信號(由BE和HE表示)被啟動的噴嘴的加熱器才工作。從這些噴嘴噴射墨到打印紙上，形成一列如圖11所示的圖象。通過使記錄頭101沿主掃描方向掃描來重復此操作，形成一個打印帶區(qū)的圖象。然后，打印紙前進特定的量，形成另一打印帶區(qū)的圖象。重復此控制，在打印紙上形成整個圖象。
滑架/進紙伺服控制單元211接收來自主掃描線性標尺109和次掃描編碼器210的輸出，從而反饋控制用于定位管理的主掃描電機105和次掃描電機104的驅動速度、啟動、停止和移動量。
操作面板111由用戶使用，向圖象形成裝置發(fā)送操作指令，其中包括打印模式、示范打印以及記錄頭復原操作等指令。在記錄頭更換和配準偏差修正的情況下也可從操作面板111發(fā)出指令。
圖10示出記錄頭101的內部配置。注意，圖中示出只有一個記錄頭的配置。在圖10中，代號1001和1002是移位寄存器，代號1003和1004是閂鎖電路，代號1005是解碼器電路，并且代號1006是“與”門電路。代號1007為晶體管而代號1008為加熱器。
圖象數據VDO1和VDO2是從外部設備201發(fā)送的與傳送時鐘CLK同步的串行二進制數據。此串行二進制數據由移位寄存器1001和1002從串行向并行順序轉換。對于每個視頻數據VDO1和VDO2，傳送8單位數據接著由LAT信號鎖閉。另外，包括多個噴嘴的記錄頭劃分成n個區(qū)(在此實例中，256個噴嘴的記錄頭劃分成16個區(qū))，并且提供啟動信號BE0-15和加熱器驅動脈沖信號HE，其中每個區(qū)一個脈沖。晶體管1007僅接通其圖象數據被啟動的噴嘴，并且當晶體管接通時，相應的加熱器加熱，用于噴射墨。
在圖象形成裝置中，解碼器1005使啟動信號BE從4位二進制化為16位。當啟動信號BE、來自視頻數據VDO1和VDO2的位以及加熱器驅動脈沖信號HE都有效時，才從每個噴嘴噴射墨。
圖13示出在本實施例中發(fā)出配準偏差修正指令時進行的配準調整實例。在大多數情況下，此處理在記錄頭更換后立即執(zhí)行。如圖3所示，每個記錄頭用于打印由水平條HB和垂直條VB組成的測試圖案P(S11)。在圖3中，水平條HB是用于檢測垂直配準偏差量的圖案元素，而垂直條VB是用于檢測水平配準偏差量的圖案元素。在圖3中，僅示出用于檢測配準偏差量的測試圖案P中四個區(qū)的圖案元素，此圖案元素是滑架沿向前方向掃描時打印的。如果向前方向中的配準偏差量與向后方向中的配準偏差量有差別，就應提供在向后方向中使用的圖案元素。在附圖中，盡管對于每種顏色在圖案元素區(qū)中多個條是以相同的間隔打印的，但并不需要相同的間隔。這是因為，在計算配準偏差量時，偏差量通過比較指示打印位置與實際檢測點來計算。另外，盡管所有記錄頭的打印圖案在圖3中示作測試圖案，但并不總是需要打印所有記錄頭的測試圖案。例如，僅需要打印更換記錄頭的打印圖案。盡管為附圖實例中的每個記錄頭示出6個圖案元素，但是這些元素僅用于計算多個結果的平均值。原則上，每個記錄頭需要一個圖案元素。
如上所述，傳感器110設置在記錄頭附近(圖1)。在打印圖3所示的測試圖案之后，傳感器110讀每個圖案元素(圖13中的S12)，以檢測記錄頭的偏差量并且存為配準調整量(S13)?？梢詫λ綏l和垂直條分別執(zhí)行這些步驟S11-S13。還可以對每個更換記錄頭重復進行這些步驟(S14)。
更具體地，在打印圖3所示的水平條HB之后，移動滑架106以便傳感器110定位在圖案的上游。此后，送入打印紙102，并且基于傳感器110的輸出，打印控制單元202中的圖案檢測器209檢測圖案密度變化的位置。也就是說，傳感器110的模擬信號被二進制化并且送到CPU 203的中斷輸入端(圖6)。二進制信號的上升邊和下降邊對應于上述圖案元素的邊緣。每次上升邊和下降邊進入中斷輸入端時，CPU 203從次掃描計數器206和次掃描計時器208讀數值，并且暫時把數據存儲在工作存儲器中。
在讀所有水平條HB之后，打印垂直條VB。在打印垂直條VB之后，移動打印紙102，以便傳感器110定位在垂直條VB上。此后，滑架106掃描，并且基于傳感器110的輸出，打印控制單元202中的圖案檢測器209檢測圖案密度變化的位置。同時，傳感器110的模擬信號被二進制化并且送到CPU 203的中斷輸入端。如上所述，每次中斷端收到上升邊和下降邊時，CPU 203從主掃描計數器205和主掃描計時器207讀數值，并且暫時把數據在工作存儲器中。在讀所有的垂直條VB之后，CPU 203開始計算配準偏差量。
水平條HB和垂直條VB的處理順序可以與上述相反。
圖4示出圖象形成裝置中所用的傳感器110的內部配置。在圖中，代號401指具有覆蓋墨顏色頻率的頻帶(或濾光器)的光接收元件一光電晶體管或光電二極管。代號402指用于發(fā)射R、G和B中一種的光發(fā)射元件，R、G和B為C、M和Y的互補色。代號403指把光發(fā)射元件402發(fā)射的光聚焦在配準偏差檢測圖案P上的光學透鏡，并且用此光學透鏡在光接收元件401上聚合反射光，以檢測圖案元素的存在。在此實施例中，使用墨顏色C、M、Y和K，并且單獨發(fā)射R、G和B的光發(fā)射元件用于識別每種墨顏色和背景紙的白色，使發(fā)射光根據墨顏色而切換。
打印控制單元202中的圖案檢測器209使用傳感器110的輸出以檢測圖案密度的變化。圖5示出圖案檢測器209的細節(jié)。
在圖5中，代號501為光發(fā)射元件驅動晶體管，代號502為放大光接收元件中產生的電流并把電流轉換成電壓的I-E放大器，代號503為進一步放大I-E放大器502輸出的放大器。代號504是把放大器503的輸出轉換成二進制值的比較器，代號505是D/A變換器，CPU 203通過此D/A變換器設定調整值，以調整傳感器110中光發(fā)射元件的光發(fā)射量以及傳感器110的偏移量。放大器502的輸出還連接到CPU 203的模數轉換輸入端。為了在檢測配準偏差調整圖案之前把傳感器輸出保持為預定的電平，CPU 203使用此輸出調整傳感器110中光發(fā)射元件的光發(fā)射量以及傳感器110輸出的偏移量。在調整傳感器之后，讀配準偏差調整圖案以檢測圖案。另外，比較器504的輸出連接到CPU 203的中斷輸入端。每次比較器504的二進制輸出的上升邊和下降邊進入時，CPU 203讀主掃描計數器205和主掃描計時器207的值，檢測水平配準偏差；或者讀次掃描計數器206和次掃描計時器208的值，檢測垂直配準偏差，把數據暫時存儲在工作存儲器內，并且在讀這些數值之后，計算配準偏差量。
圖7示出在此實施例中，當沿著主掃描方向檢測配準偏差量時，中斷輸入和主掃描線性標尺之間的關系。如圖中所示，隨著滑架106的移動，從主掃描線性標尺109輸出兩相信號，即A相和B相。主掃描計數器205對相A/相B的上升和下降邊計數，在線性標尺109設定的分辨率范圍內測量滑架的移動位置。在相A和相B的上升邊和下降邊之間的時間間隔內，主掃描計時器207以預定的間隔計數短周期基準時鐘，以便比主掃描線性標尺109更細致地檢測滑架位置。當在時間T從傳感器110向CPU203發(fā)出中斷，同時進行滑架掃描以檢測配準偏差量時，CPU203參考主掃描計數器205和主掃描計時器207的計數值，以高分辨率檢測圖案元素被檢測的滑架位置。為了做到這點，計時器在每次計數開始時都初始化。希望能以恒定速度驅動滑架以便使計時器測量誤差最小。
如果圖案元素的位置僅由計數線性標尺輸出的主掃描計數器205來檢測，那么分辨率僅取決于線性標尺109的分辨率，因此，不能精確地檢測配準偏差量。另外，如果與常規(guī)裝置一樣用計時器僅在預定時間采樣信號，機械變化會象上述那樣累積。因此，為了檢測圖案元素的位置，根據本發(fā)明的裝置用主掃描計數器205檢測圖案的絕對位置，并且同時，使用計時器以比線性標尺的最小單位間隔更高的分辨率測量正確位置。這種配置使滑架速度的影響最小，同時，以更高的分辨率檢測位置。
如上所述，在現有技術的裝置的配置中，計時器用于測量由基準頭打印的圖案和由一部分其它記錄頭打印的圖案之間的距離(在此配置中檢測其它記錄頭相對于基準頭的偏差量---相對位置比較)，與這些現有技術的裝置不同，在根據本發(fā)明的裝置的配置中，基于根據線性標尺打印的點位置和實際打印的點位置檢測記錄頭偏差量(絕對位置比較)。此種配置僅要求一次掃描以檢測中心點位置。因此誤差不會翻倍并且檢測誤差最小。
另外，在相對位置比較中所用的打印圖案中，對于基準頭和比較頭，一對不同顏色的圖案元素必須總是平行排列，但是，本發(fā)明取消了此種對打印圖案配置的限制。另外，當更換記錄頭時，根據本發(fā)明的裝置僅打印更換記錄頭的圖案元素，用于檢測記錄頭偏差量。在相對位置比較中，即使當只有一種非黑色墨記錄頭被更換時，也必須打印一對黑色圖案元素、以及一對黑色圖案元素和為更換記錄頭顏色的圖案元素。具體地，當更換黑色墨記錄頭時，必須打印所有墨顏色記錄頭的打印圖案，并且必須對每個非黑色墨記錄頭檢測偏差量(一般單色打印是主要的，因此黑色墨記錄頭比其它記錄頭更換得更頻繁)。
在讀圖案后，CPU 203從工作存儲器讀數據，并且基于與上升邊和下降邊相對應的滑架位置值計算每個圖案的中心點位置。如圖8中“狀態(tài)1”和“狀態(tài)2”所示，隨著紙的類型、紙的浮動、傳感器精度以及顏色的光吸收率的不同，傳感器的輸出電平稍有變化。因此，當比較器504用固定閥值方法對信號二進制化時，在某些情形中上升邊位置和下降邊位置有可能有變化。為解決此問題，基于兩個邊的位置計算中心位置。此計算方法總可得到可靠的輸出結果，因為在大多數情況下，即使在有上述變化時，中心位置也保持不變。隨后，計算每個將要打印的圖案元素的中心點位置(指示值)和實際測量值的差。在上述測試圖案的實例中，計算對于每種顏色的多個平行條的中心點位置偏差量，然后取平均值。通過用此方式獲得的記錄頭位置差可計算配準偏差量。
以下結合圖9描述配準偏差量中差別的實例。在圖中，白圓“○”代表將要打印的點的點位置，且其范圍由主掃描線性標尺計數值16 hex-1C hex表示。黑圓“●”代表已在范圍17 hex-1D hex內偏移的實際打印位置。將要打印的圖案元素的中心點位置是19 hex，而其打印已因為配準偏差而偏移的圖案元素的中心點位置是1A hex。結果，產生一個點的配準偏差。盡管實際上會發(fā)生小于一個點的位置偏差，但為簡便起見，下文中描述一個點的偏差。
對用于檢測垂直配準偏差的圖案(HB)和對用于檢測水平配準偏差的圖案(VB)執(zhí)行上述操作，以檢測垂直/水平記錄頭安裝偏差。
為了基于上述檢測到的記錄頭配準偏差量來修正每個記錄頭的噴墨位置，CPU 203可變地改變從記錄頭控制單元204的圖象存儲器中閱讀的數據的地址和定時。在主掃描方向中，以高于主掃描線性標尺109分辨率的分辨率(小于最小單位間隔)修正噴射位置。在次掃描方向中，以記錄頭101的噴嘴為基準來修正噴射位置。
盡管在本實施例中可僅以噴嘴為基準進行次掃描方向中的修正，但次掃描計時器208用于在次掃描方向中以等于或高于次掃描編碼器210分辨率的分辨率發(fā)現配準偏差量。理由是，當在次掃描方向配準偏差量的檢測和計算過程中產生十進制小數時，必須決定使配準偏差量最小的是頂部噴嘴還是底部噴嘴。因此，在次掃描方向中的次掃描計時器208不必象主掃描方向中的計時器那樣精確。
在上述實施例中，已經描述在單個檢測操作中檢測垂直/水平配準偏差的方法。然而，由于傳感器110精度所決定的傳感器輸出信號電平的變化、在制造中所造成的線性標尺的變化以及滑架移動速度的變化，因此每次檢測偏差時單個檢測操作有時導致檢測結果發(fā)生改變。這個問題通過增加檢測次數或圖案數量并計算其平均值來解決。
下面，描述本發(fā)明的第二實施例。圖17示出本實施例中的圖象形成裝置的配置。在此圖中的配置與圖2所示的非常相似，不同地是增加第二中斷發(fā)生器212。如圖18中的時間圖所示，當在圖案檢測器209發(fā)送中斷信號(第一中斷)給CPU 203之后立即從主掃描線性標尺109發(fā)出定時信號時，第二中斷發(fā)生器212發(fā)送第二中斷信號給CPU 203。此第二中斷讓CPU 203知道此時主掃描計時器207的計時器值T1。在本實施例中，主掃描計時器207的計時器值在計時器值T1被識別后立即復位。測量的計時器值T1可以與從預定速度計算的理論值T0不同，此預定的速度依賴于滑架速度的變化。附圖示出實際滑架速度比預定速度稍高一點的情況。因此，基于第一中斷測量的計時器值t被認為與理論值不同(在本實例中，該值更小)，計時器值t受速度變化的影響。為修正受速度變化影響的值，計時器修正值tc(理論值)通過下式計算tc＝(t/T1)×T0對于檢測圖案元素的位置，這種調整還有可能在根據線性標尺分辨率決定的最小單位間隔內消除滑架速度變化的影響。
接著，描述本發(fā)明的第三實施例。除了記錄頭控制單元204的內部配置和操作以外，本實施例圖象形成裝置的配置與圖1和2的相似。
圖19示出記錄頭控制單元204的內部配置的實例。記錄頭控制單元204一般包括圖象存儲器301、圖象存儲器控制單元302、掩膜存儲器303、掩膜控制單元304以及加熱器驅動信號發(fā)生器305。
圖象存儲器控制單元302執(zhí)行以下存儲器控制。即，控制單元302暫時把從上述外部設備201傳送的幾個帶的串行圖象數據VDI存入圖象存儲器301中，并且隨著記錄頭101的掃描，控制單元302輸出存儲的圖象數據給記錄頭101作為圖象數據VDO。在把圖象數據VDI存入圖象存儲器301中時，控制單元產生與數據從外部設備201傳送的時間同步的存儲器地址信號，并順序存儲圖象數據VD。當隨著記錄頭101掃描而從存儲器輸出圖象數據時，控制單元產生與從主掃描計數器205輸出的同步信號同步的存儲器地址信號并從存儲器輸出圖象數據VD，主掃描計數器205用于計數主掃描線性標尺109的輸出。
掩膜控制單元304稀疏從圖象數據預定量的數據，使由于在制造記錄頭時造成的噴嘴形狀和方向的變化而產生的圖象密度不均更光滑，從而控制單元使相同打印帶經歷幾次掃描以打印100％填充率的圖象(此種打印方法一般稱為多次通過記錄法)。
以下結合圖20(a)和20(b)描述多次通過記錄的實例，為簡便起見，在圖中示出由16個噴嘴組成的單種墨顏色記錄頭。在第一次掃描時，記錄圖案A的點。“●”代表在此次掃描中記錄的點。接著，在打印紙沿著進紙方向輸送1/4(四個點寬)記錄頭記錄寬度(帶區(qū))之后，圖案B的點“●”在第二次掃描中記錄。在圖中，“○”表示已經記錄的點。在第三次掃描中，記錄圖案C的點“●”，并且最后在第四次掃描中記錄圖案D的點“●”。此種順序處理完成記錄。也就是說，通過一次進紙四個點并順序記錄圖案A-D，在四次掃描的每一次完成四點記錄區(qū)域。此種記錄方法不同于一次掃描(單次通過)記錄方法，在一次掃描記錄方法中，四點記錄區(qū)域利用在記錄頭不同位置的四個噴嘴一次順序記錄。本方法保證只有一點或沒有不均勻度的高質圖象。多次通過記錄方法還有一個好處是記錄圖象的同時烘干圖象。
有幾種方法用于產生每次掃描的通過數據。例如，通過數據借助后述方法產生如上所述地使用固定掩膜圖案稀疏記錄數據(稱為固定稀疏)；用其中記錄點和非記錄點隨機分布的隨機掩膜圖案稀疏記錄數據(稱為隨機稀疏)；或根據數據稀疏記錄點(稱為數據稀疏)。
為實現上述多次通過記錄，掩膜控制單元304稀疏從由圖象存儲器控制單元302輸出的圖象數據VD中預定量的數據。掩膜圖案由CPU在數據被打印之前寫入掩膜存儲器303中，并且，當數據打印時，與從圖象存儲器控制單元302輸出的圖象數據VD同步地從掩膜存儲器303中讀出。只有對應掩膜圖案和打印數據都是ON的那部分數據輸出到記錄頭101，作為輸出數據VDO。
如上所述，加熱器驅動信號發(fā)生器305產生選擇記錄頭中需驅動的區(qū)的信號(區(qū)啟動信號(BE0-3))和與主掃描計數器205輸出的同步信號同步的加熱器驅動脈沖信號HE，主掃描計數器205用于計數主掃描線性標尺109的輸出。墨只從記錄頭101中區(qū)啟動信號BE0-3、加熱器驅動脈沖信號HE以及圖象數據VDO都有效的噴嘴射出。
盡管在第三實施例中所用的測試圖案從外觀看起來與圖3所示的相同，但垂直條VB是用上述多次通過記錄方法中的多次通過打印的。圖21(b)示出打印結果。圖21(a)示出在常規(guī)方法中通過用歪斜安裝在滑架上的記錄頭在單次通過中打印垂直條圖案而形成的打印結果(圖案在滑架的單次通過時形成，不用掩膜稀疏數據)。在此情形中，打印結果直接反映記錄頭歪斜。另一方面，圖21(b)示出通過在根據上述掩膜方法的四次通過中打印垂直條而形成的結果。盡管圖21(b)中的打印結果看起來更不均勻，但考慮到在記錄頭制造時產生的噴嘴的形狀或方向的變化，圖21(b)打印結果中的不均勻打印可以更容易均化。(為了圖解用于檢測配準偏差量的圖案元素的邊緣誤差，附圖僅示出記錄頭歪斜安裝時形成的打印結果)。當傳感器在次掃描方向上的閱讀范圍是四個點時，在圖21(a)中，如果閱讀圖案的位置大大偏離條的縱向，在條的邊緣檢測位置中會產生嚴重的誤差。例如，在位置A和位置B之間存在誤差E。另一方面，在圖21(b)的多次通過打印中，此種誤差不會產生，即使產生也極低。
例如，如圖22(a)所示，考慮到記錄頭C向右傾斜而記錄頭K向左傾斜并且傳感器安裝在滑架上，從而傳感器檢測圖案的底部區(qū)域。如果在常規(guī)方法中在此狀態(tài)下檢測并修正配準偏差，修正結果如圖22(b)所示，其中，在圖案頂部的點互相重疊并且在圖案底部產生誤差E。另一方面，如果由根據本發(fā)明的裝置在多次通過中打印垂直條圖案元素，修正結果如圖22(c)所示，其中，圖案在中央重疊并且在頂部和底檢測到的最大誤差至多為E/2。多次通過打印中通過的次數越多，結果就越好。
希望在兩個或多個位置，圖21中為位置A、B和C(在本實施例中為三個位置)，重復掃描垂直條VB并且對閱讀到的值均化。原因如下。即使在多次通過中打印時，由于噴嘴垂直方向的變化或扭曲或者由于進紙誤差，在閱讀位置上產生一點誤差。為進一步消除誤差，在沿著條的縱向上改變閱讀位置的同時執(zhí)行多次讀操作，以使誤差最小。
盡管已描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但這些描述僅僅是示例性的并且不是限制性的，應該理解，只要不偏離本發(fā)明權利要求書的范圍，可作改變和變更。
工業(yè)應用本發(fā)明提供一種在記錄頭被更換時能精確檢測記錄頭偏差的圖象形成裝置。此裝置使因滑架或打印紙的移動速度變化而引起的檢測誤差最小，并可以精確檢測記錄頭配準偏差。因為原理上在測試圖案的單次掃描中檢測圖案，所以可減少檢測記錄頭安裝位置誤差的時間。
另外，垂直條圖案在多次通過中打印，圖案在兩個或多個位置上重復檢測，并且對檢測結果取平均以計算配準偏差量。此種方法進一步降低在記錄頭制造過中造成的噴嘴形狀和方向的變化、記錄頭安裝歪斜以及滑架上傳感器的安裝變化的影響。
權利要求
1.一種在噴墨記錄方法中在打印紙上用多個記錄頭形成圖象的圖象形成裝置，包括用于在主掃描方向移動滑架的主掃描方向移動機構，在所述滑架上安裝有所述多個記錄頭；用于在次掃描方向輸送打印紙的進紙機構；用至少一個記錄頭打印含預定圖案元素的測試圖案的圖案打印機構；在所述滑架上安裝的圖案檢測機構，該機構用于檢測由所述打印機構在打印紙上打印的測試圖案的圖案元素；用于對所述圖案檢測機構的輸出二進制化的的二進制轉換機構；用于檢測滑架在所述主掃描方向上的位置的位置檢測機構；以及移動所述滑架以便用所述圖案檢測機構檢測測試圖案的圖案元素的計算機構，所述計算機構用于當所述二進制轉換機構獲得的二進制信號出現上升邊和/或下降邊時基于所述位置檢測機構的檢測結果來檢測圖案元素的打印位置，并且用于計算每個記錄頭在所述主掃描方向上的安裝偏差量，其中，所述位置檢測機構包括基于在所述滑架移動路徑上設置的線性標尺的低分辨率位置檢測機構；以及用于比由所述低分辨率位置檢測機構的分辨率決定的最小單位更精確地檢測位置的高分辨率位置檢測機構。
2.如權利要求1所述的圖象形成裝置，其中，對于每個記錄頭，所述測試圖案是至少一個在與所述主掃描方向幾乎正交的次掃描方向上延伸的垂直條。
3.如權利要求1所述的圖象形成裝置，其中，對于每個記錄頭，所述測試圖案包括至少一個在與所述主掃描方向幾乎平行的方向上延伸的且作為圖案元素的水平條，所述圖象形成裝置進一步包括用于檢測打印紙在與所述主掃描方向幾乎正交的次掃描方向上的進紙量的進紙量檢測機構；以及用于測量等于或小于由所述進紙量檢測機構分辨率決定的最小單位的進紙量的測量機構，其中，所述計算機構利用所述進紙機構相對于滑架移動打印紙，測試圖案在此打印紙上打印，以便用所述圖案檢測機構檢測測試圖案的圖案元素；在所述二進制轉換機構獲得的二進制信號出現上升邊和/或下降邊時，基于所述進紙量檢測機構和所述測量機構的檢測結果來檢測圖案元素的打印位置；并且基于由每個記錄頭打印的圖案元素的打印位置，計算每個記錄頭在所述次掃描方向上的安裝偏差量。
4.如權利要求1-3中任一項所述的圖象形成裝置，其中，所述圖案檢測機構是包括光發(fā)射元件和光接收元件的反射式傳感器。
5.如權利要求1或2所述的圖象形成裝置，其中，所述低分辨率位置檢測機構包括基于所述線性標尺來計算定時信號的計數器；并且所述高分辨率位置檢測機構包括由所述定時信號初始化并用預定時鐘信號測量時間的計時器。
6.如權利要求2所述的圖象形成裝置，其中，所述圖案打印機構使單個記錄頭的每個不同部分在多次通過中順序打印多個點，所述多個點構成所述垂直條的一部分。
7.如權利要求1或6所述的圖象形成裝置，其中，所述計算機構用所述圖案檢測機構在所述垂直條的縱向上的至少兩個位置上檢測垂直條，以便基于檢測結果的平均值獲得所述垂直條的打印位置。
8.如權利要求5所述的圖象形成裝置，其中進一步包括用于在所述圖案元素被檢測時測量所述線性標尺的單位時間間隔的機構；以及基于所述單位時間間隔的測量值和理論值來修正所述計時器的測量值的機構。
9.一種在噴墨記錄方法中在打印紙上用多個記錄頭形成圖象的圖象形成裝置，包括用于在主掃描方向移動滑架的主掃描方向移動機構，在所述滑架上安裝有所述多個記錄頭；用于在次掃描方向輸送打印紙的進紙機構；用至少一個記錄頭打印含預定圖案元素的測試圖案的圖案打印機構；在所述滑架上安裝的圖案檢測機構，該機構用于檢測由所述打印機構在打印紙上打印的測試圖案的圖案元素；用于對所述圖案檢測機構的輸出二進制化的的二進制轉換機構；用于檢測滑架在所述主掃描方向上的位置的位置檢測機構；以及移動所述滑架以便用所述圖案檢測機構檢測測試圖案的圖案元素的計算機構，所述計算機構用于當所述二進制轉換機構獲得的二進制信號出現上升邊和/或下降邊時基于所述位置檢測機構的檢測結果來檢測圖案元素的打印位置，并且用于計算每個記錄頭在所述主掃描方向上的安裝偏差量，其中，對于每個記錄頭，所述測試圖案包括至少一個在與所述主掃描方向幾乎正交的次掃描方向上延伸且作為圖案元素的垂直條，以及其中，所述圖案打印機構把所述垂直條分成多個部分并且使單個記錄頭的每個不同部分在多次通過中順序打印多個點，所述多個點構成所述垂直條的一部分。
10.如權利要求1或9所述的圖象形成裝置，其中，所述計算機構基于所得到的圖案元素的兩個邊，計算圖案元素的寬度的中心位置。
11.一種在圖象形成裝置中使用的方法，該裝置具有設置在滑架移動路徑上的線性標尺，用于檢測記錄頭在打印紙上實際打印的打印位置和打印目標位置之間的偏差，所述方法包括以下步驟提供一種用于在由所述線性標尺分辨率決定的單位間隔內檢測位置的計時器；通過在沿主掃描方向掃描的滑架上安裝的記錄頭在打印紙的目標位置上打印預定的打印元素；用在所述滑架上安裝的傳感器檢測所述打印元素；以及檢測打印元素時基于所述線性標尺檢測低分辨率位置，并且用所述計時器在單位間隔內檢測高分辨率位置，并且獲得檢測位置和所述打印目標位置之間的偏差。
12.如權利要求11所述的方法，其中進一步包括在單位間隔內修正高分辨率位置的步驟，此位置用所述計時器基于在所述線性標尺的最小單位間隔中的實際測量值以及它的理論值來檢測。
全文摘要
為了在更換記錄頭(101)時精確地檢測記錄頭偏差,記錄頭(101)在記錄頭控制單元(204)的控制下打印特定測試圖案,打印的測試圖案由傳感器(110)閱讀并由圖案檢測器(209)檢測。每次與檢測到的圖案元素的邊相對應的中斷信號輸入到CPU(203)時,讀主掃描計數器(205)/主計時器(207)(和/或次掃描計數器(206)/次掃描計時器(208)),從此值檢測每個圖案元素的打印位置,并且基于每個由記錄頭打印的圖案元素的打印位置的檢測結果計算記錄頭的安裝偏差?？稍诙啻瓮ㄟ^中打印測試圖案的垂直條。可在所述條的不同縱向位置檢測多個邊,并且對檢測到的結果取平均以確定邊位置。
文檔編號B41J2/21GK1347368SQ00806547
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月24日 優(yōu)先權日1999年4月22日
發(fā)明者松田雄二 申請人:可比雅株式會社