图像形成设备的制作方法

专利名称：图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括喷射液滴的记录头的图像形成设备。
背景技术：
在诸如打印机，传真机，复印机，绘图仪以及具有前面提到的功能的，用于进行图像形成的多功能外部设备的图像形成设备之中，有包括用于喷射，例如，墨滴的记录头的液体喷射记录图像形成设备。喷墨记录设备是这样的液体喷射记录的图像形成设备公知的实例。液体喷射记录的图像形成设备从记录头喷射墨滴到正在被转印的纸张上以在纸张上形成图像。要注意本申请中的术语"纸张"不仅限于纸，而指的是允许墨滴或另外类型的液体附着到其上的介质。这样的介质的实例包括OHP薄膜。术语"纸张"也可以被称为"记录目标"，"记录介质"，以及"记录纸张"。此外，在此申请中，术语"记录"，"打印"和"成像"被与术语"图像形成"同义地使用。存在不同类型的液体喷射记录的图像形成设备，例如，串联类型的图像形成设备，其通过令记录头在主扫描方向上移动的同时喷射液滴来形成图像；以及线型图像形成设备，其通过使在静止位置的线型记录头喷射液滴来形成图像。
还要注意的是本申请中的术语"图像形成设备"指的是用于通过喷射液体到由，例如，纸，纺织线，纤维，织物，皮革，金属，塑料，玻璃，木材或陶瓷构成的介质上而形成图像的设备。另外，术语"图像形成"不仅包括在介质上形成具有意义的图像(例如字符，图形与符号)而且包括形成没有特定的意义的图像(例如图案)。在这种意义上讲，在介质上简单地沉积液滴也被认为是"图像形成"。术语"墨水"不仅指称作墨水的物质，而是被用作对于允许图像形成的所有的液体物质，例如记录液体和固定液体的通用术语。
这样的液体喷射记录的图像形成设备，特别是通过令具有用于喷射液滴的记录头的滑动架以往复动作行进(即交替地来回地移动)形成图像的那些，具有以下问题。也就是说，在双向打印的情况下，如果打印的图像是格线(ruled line),则容易发生位置未校准。此外，在叠加不同的颜色的过程中，可能发生色彩配准(color registration)误差。
4在喷墨记录设备的情况下， 一般是用这样的方式处理这些问题，用户参考用于调节液滴的降落位置的未校准的输出测试图表选择并输入最佳值，以致基于输入结果调节喷射时刻。然而，测试图表是受到个人判读的，并且可能由于缺乏经验的用户而发生数据输入误差，因而可能在调节过程中引起更大的问题。
为了对付与测试图相联系的问题，传统地，测试图案形成在传送带或介质传送构件上，然后由传感器读取(参见，例如，专利文献l， 2和3)。日本的已经审查的专利申请公开号H4-39041日本的公开的专利申请公开号2005-342899日本专利号3838251
专利文献4公开了一种用于在记录纸上形成其然后由传感器读取的测试图案技术。[专利文献4]日本的公开的专利申请公开号2004-314361
专利文献5公开了一种技术，其中位置未校准修正图案形成在传送带上，然后由用于检测位置未校准修正图案的存在或不存在的传感器读取。随后使用用于截除高于位置未校准修正图案的频率的频率成分的滤波器对传感器的输出进行滤波处理。专利文献5讨论可以通过用这样的方式除去高频分量噪声来修正位置未校准。日本专利号3640629
然而，在如上所述在传送带或介质上形成测试图案并且用传感器读取它的情况下，举例来说，如果在传送带的颜色和使用的墨水的颜色之间差异较小，则难以精确地读取测试图案。为了实现精确的颜色检测，需要这样的结构以致使用，例如，具有对应于各个颜色的不同的波长的光源检测颜色，然而，实际上，传统方法不能精确地读取形成在传送带上的测试图案。
例如，假定传送带是在它的表面上包括绝缘层并且在它的后表面上包括介质电阻层的静电吸附带，并且碳被混合在介质电阻层中以提供导电性。在这种情况下，传送带的颜色是黑色的，通过测量仅颜色反射比的图案检测几乎不成功，因为不能将传送带同黑色的墨水区别开来。
为了解决这个问题，以下用于精确地检测图案的位置和位置未校准的技术可能是值得考虑的。首先，图案形成在防水的图案形成构件上以致图案由孤立的墨滴组成。墨滴具有以半球形的形状分离地形成的特性。使用这个特性，单波长的光束被投射到图案形成构件上的图案上。投射光束的镜面反射光跨过有墨滴的图案而衰减，借此可以精确地检测图案的位置和位置未校准。然而，举例来说，如果传送带被用作防水的图案形成构件，则传送带的表面随着时间变化。它还易受由纸灰尘和卡纸除去操作所引起的偶然的刮痕和污垢堆积。通过如在专利文献5中说明的，简单地消除高频分量噪声，不能除去由于这样的附带的刮痕和污垢以及带的时间老化造成的低频噪声，因而妨碍精确的图案检测。
考虑到上述问题，本发明旨在保持稳定水平的图案检测精度和修正液滴降落位置未校准的精度。

发明内容
为了解决以上问题，本发明的一个实施例可以是图像形成设备，该图像形成设备包括具有用于喷射液滴的记录头的滑动架；图案形成单元，被配置为在传送带上形成用于检测液滴的降落位置的位移的调节图案；安装在滑动架上的读取单元，该读取单元包括光发射单元和光接收单元，并且被配置为在形成调节图案以前扫描和读取传送带，以输出第一读取结果，并且扫描和读取传送带上的调节图案以输出第二读取结果；修正单元，被配置为基于第二读取结果修正降落位置的位移；频率分析单元，被配置为基于第一读取结果计算传送带的表面的频率和各个频率成分的振幅；以及峰值频率计算单元，被配置为基于传送带的表面的频率和频率成分的振幅计算传送带的表面的一个或多个峰值频率，峰值频率是振幅超过预定水平的频率成分中的一个或多个。图案形成单元以不同于峰值频率的频率形成调节图案。


图1是显示根据本发明的实施例的图像形成设备的整体结构的示意图2是图1所示的图像形成设备的图像形成单元和副扫描传送单元的平面图3是图2所示的元件的部分透明的侧视图4是显示传送带的实例的剖视图5是示意地图解控制单元的方框图6是图像形成设备的关于液滴降落位置的检测和修正的部分的功能方框图；图7A和7B是图解液滴降落位置的检测和修正的图示；图8图解图案读取传感器；
图9A和9B是图解传送带上的调节图案的形成和检测的原理的图示；图IOA和IOB是图解比较例的调节图案的示意图；图11图解光如何从液滴散射，用于说明图案检测的原理；图12图解当液滴已经变为平坦的时侯，光如何散射；图13图解液滴降落之后时间的推移和传感器输出电压之间的关系;图14A和14B图解用于检测调节图案的位置的处理的第一实例；图15A和15B图解用于检测调节图案的位置的处理的第二实例；图16A和16B图解用于检测调节图案的位置的处理的第三实例；图17A到17D图解块图案(基本图案)；
图18图解格线未校准调节图案；
图19A和19B图解色彩配准误差调节图案；
图20是降落位置未校准修正处理的第一实例的流程图；图21图解新的带的传感器输出电压的实例；
图22图解图21的FFT分析结果；
图23图解老化带的传感器输出电压的实例；
图24图解图23的FFT分析结果；图25图解新的带和老化带之间的差值(频率)；图26A和26B图解图案频率的截止频率和滤波处理结果；图27图解图案频率；
图28是降落位置未校准修正处理的第二实例的流程图；以及图29图解图案形成区域。
具体实施例方式
接下来参考附图解释实施例，其说明用于执行本发明的最佳方式。以下参考图1到5，略述本发明的图像形成设备的一个实例，其实施用于修正液滴降落位置的方法。图l是显示图像形成设备的整体结构的示意图。图2是图像形成设备的图像形成单元和副扫描传送单元的平面图，图3是它的部分透明的侧视图。
图像形成设备包括安置在设备主体1内(外壳内)的图像形成单元2以及副扫描传送单元3。图像形成单元2用于在纸张正在传送的同时形成图像。副扫描传送单元3是用于传送纸张。包括安置在设备主体1底部的纸张馈送盒的纸张馈送单元4逐张馈送纸张5。副扫描传送单元3传送纸张5到面对图像形成单元2的位置。在纸张5正在传送的同时，图像形成单元2喷射液滴到纸张5上以形成(记录)期望的图像。随后，纸张5通过纸张
7排出传送单元7排出到在设备主体1的上部中形成的纸张排出托盘8上。
此外，在设备主体1的上部中的纸张排出托盘8上方，图像形成设备包括用于扫描图像的图像扫描单元(扫描仪单元)11,其是用于将要由图像形成单元2使用图像数据(打印数据)来形成图像的输入系统。在图像扫描单元11中，包括照明光源13和镜14的扫描光学系统15，以及包括镜16和17的扫描光学系统18被一道移动，用于扫描放置在接触玻璃12上的原件的图像。扫描的原始图像被安置在透镜19后面的图像扫描元件20读取作为图像信号。已经读取的图像信号被转换为数字信号。对这些数字信号进行图像处理操作。图像处理过的打印数据能够被打印出作为图像。
如图2所示，在图像形成设备的图像形成单元2中，悬臂式的滑动架23由导杆21以及未显示的导轨用这样的方式支持以至在主扫描方向可移动。滑动架23经由旋绕主动皮带轮28A和从属的皮带轮28B的同步带29在主扫描方向上被主扫描马达27移动。
如图2所示，在图像形成设备的图像形成单元2中，滑动架23由滑动架导轨(导杆)21以及导向支柱22 (参见图3)用这样的方式支持以至在主扫描方向可移动。导杆21是跨接前侧板101F和后侧板101R的主导轨构件。导向支柱22是配备在后支柱101B上的垂直导向构件。滑动架23经由旋绕主动皮带轮28A和从属的皮带轮28B的同步带29在主扫描方向被主扫描马达27移动。
总共五个液滴喷射头被设置在滑动架23中。具体地，有记录头24kl， 24k2,其是用于喷射黑色(K)墨水的两个液滴喷射头，以及记录头24c， 24m，和24y，每个都包括一个液滴喷射头，分别地用于喷射青色(C)墨水，品红(M)墨水，和黄色(Y)墨水(以下当不必区别颜色并且当集体地引用时简称"记录头24")。这个滑动架23是梭型滑动架，其在纸张5正在由副扫描传送单元3以纸张传送方向(副扫描方向)传送的同时，在主扫描方向移动以通过从记录头24喷射液滴形成图像。
此外，辅助箱25被设置在滑动架23中用于对记录头24提供必需的颜色的记录液体。同时，如图1所示，墨水盒26从设备主体1的前面可移除地附着于盒插入单元26A。墨水盒26是用于容纳黑色(K)墨水，青色(C)墨水，品红(M)墨水，以及黄色(Y)墨水的记录液体盒。墨水(记录液体)通过管子(未显示)，从每个对应于其中一个颜色的墨水盒26被提供到每个对应于其中一个颜色的辅助箱25。黑色墨水是从其中一个墨水盒26提供到两个辅助箱25。
记录头24可以是压电型头，热型头，或静电型头。在压电型头中，压电元件被用作压强产生单元(致动器单元)，用于在墨水流径(压强产生腔)之内对墨水加压。墨水流径的壁以振动板形成。通过压电元件令这些振动板变形，以致墨水流径内部的容量改变并且墨滴被喷射到外面。在热型头中，加热元件用来加热墨水流径中的墨水以致产生气泡。由于由这些气泡所引起的压强，墨滴被喷射到外面。在静电型头中，形成墨水流径的壁的振动板被用这样的方式安置以至面对电极。静电力产生在振动板和电极之间。此静电力令振动板变形，以致墨水流径内部的容量改变并且墨滴被喷射到外面。
此外，具有缝隙的线性标尺128沿滑动架23的主扫描方向从前侧板101F跨越延伸到后侧板101R。滑动架23设置有用于检测线性标尺128的缝隙的透射光传感器的编码器传感器129。线性标尺128和编码器传感器129形成用于检测滑动架23的移动的线性编码器。
在滑动架23的一侧，设置图案读取传感器401，其是配置有用于读取根据本发明的实施例的降落位置检测调节图案(以下简称"调节图案")的，包括光发射单元和光接收单元的反射光传感器。此图案读取传感器401读取形成在传送带31上的调节图案，如下所述。在滑动架23的另一侧上，设置纸张构件检测单元(前缘检测传感器)330，其是用于检测正在被传送的材料的前缘的反射光传感器。
在滑动架23的扫描方向上的一侧上的非打印区域中，设置有用于维持和恢复记录头24的喷头的可操作性的维持/恢复机构(装置)121。此维持/恢复机构121是用于覆盖五个记录头24的喷头面24a (参见图3)的覆盖构件。维持/恢复机构121包括一个也用作保湿帽的吸入管帽122a，四个保湿帽122b到122e，作为用于擦拭记录头24的喷头面24a的擦拭构件的刮片124，以及用于进行空转喷射的空转喷射接收部125。在滑动架23的扫描方向上的另一侧的非打印区域中，为空转喷射而设置另一空转喷射接收部126。此空转喷射接收部126包括开口 127a到127e。
如图3所示，副扫描传送单元3包括环形传送带31，充电辊34，引导构件35，加压辊36和37，引导板38，以及分离爪39。传送带31是用于将已经从下馈送的纸张5的传送方向大致改变90度，并且用这样的方式传送纸张5以至面对图像形成单元2。传送带31在作为驱动辊的传送辊32和作为张力辊的从属辊33周围拉伸。充电辊34是充电单元，从高压电源对其施加高压交变电流用于对传送带31的表面充电(在下文中有时称为"带表面")。引导构件35是用于引导面对图像形成单元2的区域中的传送带31。加压辊36和37由支持构件136可旋转地支持。加压辊36和37是用于在面对传送辊32的位置对着传送带31按压纸张5。导向板38是用于引导有由图像形成单元2形成的图像的纸张5的顶面。分离爪39是用于从传送带31分离有图像的纸张5。
传送带31被配置为当传送辊32由使用DC无刷电动机的副扫描马达131经由同步带132和同步辊133旋转之时，在纸张传送方向(副扫描方向)循环。如图4所示，传送带31具有，例如，双层结构，包括对其附降落张的前层31A和后层(中电阻层，大地层)31B。前层31A由没有受到电阻控制的，例如ETFE纯材料的纯树脂材料组成。后层31B由与前层31A相同的材料组成，除了已经添加碳以控制电阻以外。然而，该结构不限于以上情况，由此，传送带31可以具有单层结构或有三个以上层的结构。
此外，梅拉(Mylar，聚酯树脂)单元(纸粉除去单元)191,清洁刷192，和排出刷193设置在从属辊33和充电辊34之间，以从传送带31的移动方向的上游侧开始的这个顺序排布。梅拉单元191是用于除去附着于31的表面的纸粉等等的清洁单元。梅拉单元191是由PET薄膜构成的抵接构件，其抵接传送带31的表面。清洁刷192是同样抵接传送带31的表面的刷。排出刷193用于从传送带31表面除去电荷。
此外，高分辨率的编码轮137附接于传送辊32的轴32a。设置编码器传感器138，其是用于检测形成在这个编码轮137上的缝隙137a的透射光传感器。编码轮137和编码器传感器138形成旋转编码器。
纸张馈送单元4包括纸张馈送盒41，纸张馈送辊42，摩擦垫43，和一对阻挡辊(resistroller) 44。纸张馈送盒41是用于容纳多个层叠的纸张5的容纳单元，并且此外，纸张馈送盒41可以插入/移离设备主体1。纸张馈送辊42和摩擦垫43是用于使纸张馈送盒41中的纸张5互相分离并且逐张将它们发送出。阻挡辊44是用于阻挡正在被馈送的纸张5。
此外，纸张馈送单元4包括手动馈送托盘46，手动馈送辊47，以及垂直传送辊48。手动馈送托盘46是用于容纳多个层叠的纸张5。手动馈送辊47是用于从手动馈送托盘46中逐张馈送纸张5。垂直传送辊48是用于传送从选择性地安装在设备主体1底部的纸张馈送盒或从双侧单元馈送的纸张5。用于馈送纸张5到副扫描运输单元3的构件，例如纸张馈送辊42，阻挡辊44，手动馈送辊47，以及垂直传送辊48，由作为HB型步进马达的纸张馈送马达(驱动单元)49经由未显示的电磁离合器(未显示)旋转。
纸张排出传送单元7包括三个传送辊71a， 71b，以及71c (当不区别时称为"传送辊71")以及面对传送辊71的齿轮72a， 72b，以及72c (当不区别时称为"齿轮72")， 一对翻转辊77，以及一对翻转纸张排出辊78。传送辊71是用于传送已经由副扫描传送单元3的分离爪39与传送带31分离的纸张5。翻转辊77以及翻转纸张排出辊78是用于翻转纸张5并且发送面向下的纸张5至纸张排出托盘8。
此外，为了手动地馈送单张纸张，如图1所示，在设备主体l的一侧设置有可以相对于设备主体1打开和关闭(用这样的方式以至被展开)的单张纸张手动馈送托盘141。当单张纸张将被手动地馈送时，单张纸张手动馈送托盘141被打开(展开)至由图1中的水 平虚线指示的位置。从单张纸张手动馈送托盘141手动地馈送的纸张5沿引导板110的顶 面引导并且然后被直线地插入在副扫描传送单元3的传送辊32和加压辊36之间。
同时，为了排出其上已经面朝上地并且以直的方式形成图像的纸张5，可以打开和关 闭(展开)的直纸张排出托盘181被配备在设备主体1的另一侧上。通过打开(展开)这 个直纸张排出托盘181，从纸张排出传送单元7发出的纸张5可以线性地排出到直纸张排 出托盘181。
接下来，参考图5所示的方框图说明这个图像形成设备的控制单元的概观。
控制单元300包括主控单元310，用于控制根据本发明的实施例的整个的设备以及具 体的操作，例如预扫描，频率分析，峰值频率计算，调节图案的形成，调节图案的检测， 以及降落位置的调节(修正)。主控单元310包括CPU301，存储将要由CPU301执行的程序 及其他固定数据的R0M302，临时存储数据等的RAM303，用于即使当电源关闭时也保持数 据的非易失存储器(NVRAM) 304,以及ASIC305，其用于进行对图像数据的各种信号处理， 例如排序的图像处理，以及对控制整个设备的输入/输出信号的其它的处理。
此外，控制单元300包括外部I/F311，头驱动控制单元312，主扫描驱动单元(马达 驱动器)313，副扫描驱动单元(马达驱动器)314，馈纸驱动单元315，纸张排出驱动单 元316，以及AC偏压提供单元319。外部I/F311被设置在主机侧和用于发送/接收数据和 信号的主控单元310之间。头驱动控制单元312包括头驱动器(实际上设置在记录头24 中)，配置有用于驱动/控制记录头24的头数据产生重排ASIC。主扫描驱动单元313是用 于驱动主扫描马达27以移动滑动架23。副扫描驱动单元314是用于驱动副扫描马达131。 馈纸驱动单元315是用于驱动馈纸马达49。纸张排出驱动单元316是用于驱动纸张排出马 达79，其驱动纸张排出传送单元7的辊。AC偏压提供单元319是用于提供AC偏压至充电 辊34。虽然未显示，控制单元300也包括用于驱动维持/恢复马达的恢复系统驱动单元， 维持/恢复马达驱动维持/恢复机构121，如果安装了双边单元，则用于驱动双边单元的双 边驱动单元，用于驱动各种螺线管(SOL)的螺线管驱动单元(驱动器)，用于驱动电磁离 合器的离合器驱动单元，以及用于控制图像扫描单元11的扫描器控制单元325。
环境传感器234的用于检测，例如，传送带31周围的温度和湿度(环境条件)的， 各种检测信号被输入至主控单元310。其它的未显示的传感器的检测信号也被输入至主控 单元310。此外，主控单元310获得来自于设置在设备主体1的各种键，例如数字小键盘 和打印开始键的必须的键输入，并且输出显示信息到包括各种显示装置的操作/显示单元
11327。
此外，来自作为用于检测上述滑动架位置的线性编码器的一部分的光传感器(编码器 传感器)129的输出信号被输入到主控单元310。基于这些输出信号，主控单元310通过 经由主扫描驱动单元313驱动/控制主扫描马达27，在主扫描方向来回移动滑动架23。此 外，来自作为用于检测上述传送带31的移动量的旋转编码器的一部分的光传感器(编码 器传感器)138的输出信号(脉冲)被输入到主控单元310。基于这些输出信号，主控单 元310通过经由副扫描驱动单元314驱动/控制副扫描马达131，经由传送辊32移动传送 带31。
主控单元310使用读取传感器401预扫描传送带31然后执行频率分析用于计算传送 带31的表面的频率以及各个频率成分的振幅。基于获得的频率和振幅，主控单元310计 算超过预定水平的频率成分(称为"峰值频率")并且以不同于计算的峰值频率的频率在 传送带31上形成调节图案。主控单元310进行光发射驱动控制操作，用于从安装在滑动 架23中的图案读取传感器401发射光到形成的调节图案上。来自光接收单元的输出信号 被输入到主控单元310以读取调节图案。从读取结果，主控单元310检测降落位置未校准 量，并且基于降落位置未校准量进行控制操作以修正从记录头24喷射液滴的时刻，以消 除降落位置未校准。此处理随后详细描写。
当执行记录头24的维持/恢复操作时，主控单元310经由维持/恢复机构驱动单元238 驱动/控制维持/恢复机构121的驱动马达239以上下地移动帽122，刮片(擦拭器构件) 124等等。
对具有以上配置的图像形成设备的图像形成操作给出简洁的说明。检测用于驱动传送 带31的传送辊32的旋转量。根据检测的旋转量，副扫描马达131被驱动/控制，并且正 的和负的极性的高压交变电流矩形波被从AC偏压提供单元319施加到充电辊34。所以， 正负电荷相对于传送带31的传送方向以条纹方式交替地施加到传送带31上。因而，传送 带31充有预定电荷宽度以致产生不均匀电场。
从馈纸单元4馈送纸张5，并且发送在传送辊32和第一加压辊36之间。当纸张5被 发送到在其上形成正的和负的极性的电荷以致产生不均匀电场的传送带31上时，纸张5 根据电场的方向立即变为极化的。然后，纸张5由于静电的附着力附着到传送带31上， 以致它与传送带31的移动一起被传送。
纸张5由传送带31断续地传送。滑动架23在主扫描方向上被移动以从记录头24喷 射记录液滴到固定的纸张5上以记录(打印)图像。已经经受打印操作的纸张5的前缘被
12用分离爪39与传送带31分离。纸张5然后被发出至纸张排出传送单元7并且被排出到纸 张排出托盘8上。
此外，在打印(记录)操作之间的等待期间，滑动架23被移到维持/恢复机构121。 记录头24的喷头面被帽122盖住以致喷头被维持在潮湿的条件。这防止当墨水变为干的 时可能造成的喷射失效。此外，通过经由喷头吸取记录液体并且排出粘的记录液体和气泡 进行恢复操作，其中记录头24被吸取和保湿帽122盖住。通过进行此恢复操作，墨水附 着于记录头24的喷头面。为了清洁/除去此墨水，刮片124用来擦去墨水。此外，在启动 记录操作以前或在记录操作过程中，记录头24通过将墨水喷射入空转喷射接收部125进 行空转喷射操作，其墨水与记录操作无关。从而，记录头24的喷射性能可以维持在稳定 的水平。
接下来，参考图6和7说明图像形成设备中与降落位置未校准修正控制有关的单元。 图6是图解降落位置未校准修正单元的功能的方框图。图7图解降落位置未校准修正操作。
如图7和8所示，滑动架23设置有用于读取形成在传送带31上的调节图案(也称为 降落位置检测调节图案，测试图案，检测图案，等等)的图案读取传感器401，其是防水 的构件。注意，调节图案400至少包括基准图案400a和将要测量的图案(在下文中简单 地称为"测量图案")400b，如图7所示。
图案读取传感器401包括光发射元件402和光接收元件403，其以垂直于主扫描方向 的方向排布，并且被支持并封装在座404中。光发射元件402是用于发射光到传送带31 上的调节图案400上的光发射单元。光接收元件403是用于接收从调节图案400镜面反射 的光的光接收单元。透镜405设置在座404的光束外出部分和光束进入部分。
在图案读取传感器401之内，在垂直于滑动架23的主扫描方向的方向排布了光发射 元件402和光接收元件403，主扫描方向在图2中指示。从而，检测结果(读取结果)较 少受滑动架23的移动速度波动的影响。此外，相对简单和便宜的光源能被使用作为光发 射元件402，例如，发射红外区中的光或可见光的LED。此外，光源的斑点直径(检测范 围，检测区域)是以毫米单位检测的，因为使用了便宜的透镜代替高精度透镜。
当指导降落位置未校准修正操作时，调节图案形成/读取控制单元501通过令滑动架 23以主扫描方向扫描以使读取传感器401读取传送带31的表面，来进行预扫描。然后， 频率分析单元507读取和检测来自读取传感器401的传感器输出。
基于读取传感器401的传感器输出，频率分析单元507计算传送带31的表面的频率 和各个频率成分的振幅，并且输出它们到峰值频率计算单元508。基于频率分析单元507的计算，峰值频率计算单元508仅计算超过预定水平(峰值频率)的频率成分，并且将计 算的频率成分给至调节图案形成/读取控制单元501。
为了响应，在令滑动架23以主扫描方向扫描传送带31的同时，调节图案形成/读取 控制单元501经由液滴喷射控制单元502，令起液滴喷射单元作用的记录头24喷射液滴。 从而，线状的基准和测量图案400a和400b (集体地称为"调节图案400")以多个孤立 的液滴500形成。此时，基准图案400a和测量图案400b以调节图案400的频率(在下文 中，"图案频率")与带表面的频率不同这样的方式被形成。
调节图案形成/读取控制单元501用图案读取传感器401读取形成在传送带31上的调 节图案400。此调节图案读取控制操作是通过在以主扫描方向移动滑动架23的同时从图案 读取传感器401的光发射元件402发射光进行的，以致从光发射元件402输出的光被照射 到传送带31上的调节图案400上。
在图案读取传感器401中，当从光发射元件402输出的光被照射到传送带31上的调 节图案400上之时，从调节图案400镜面反射的光被照射入光接收元件403。光接收元件 403根据从调节图案400得到的镜面反射光的量输出检测信号。这些检测信号被输入到降 落位置修正单元505的降落位置未校准量计算装置503。
降落位置修正单元505的降落位置未校准量计算装置503基于来自图案读取传感器 401的光接收元件403的输出结果检测调节图案400的位置，并且计算相对于基准位置的 位移量(降落位置未校准量)。由降落位置未校准量计算装置503计算的降落位置未校准 量被输出到喷射时刻修正量计算装置504。喷射时刻修正量计算装置504计算喷射时刻的 修正量以致当液滴喷射控制单元502驱动记录头24时在降落位置没有未校准。喷射时刻 修正量计算装置504在液滴喷射控制单元502中设定计算的喷射时刻修正量。从而，液滴 喷射控制单元502可以以已经基于修正量修正的喷射时刻驱动记录头24。因而，液滴降落 位置中的未校准可以减少。
接下来参考图9到13说明根据本发明的实施例的调节图案400的形成和检测的原理。
如图9B所示，调节图案400被以多个孤立的液滴500形成在传送带31上(降落的墨 水滴500变为半球)。如图11所示，来自光发射元件402的入射光601击中墨滴500。因 为液滴500具有圆形，光泽的表面，大部分入射光601变成散射反射光602。因此，仅少 量的光可以作为镜面反射光603被检测。
在这种情况下，使传送带31的表面(带表面)成为有光泽的，因此当从图案读取传 感器401的光发射元件402接收光时，趋向容易地产生镜面反射光。当从光发射元件402输出的光被照射到在其上以多个隔离液滴500形成了调节图案400的传送带31的表面上 时，镜面反射光603的量在形成调节图案400的区域中减小，因为光在有光泽的，半球形 的墨滴500的表面上散射。所以，来自用于接收镜面反射光603的光接收元件403的输出 (传感器输出电压So)是相对小的。
从而，可以基于图案读取传感器401的传感器输出电压So检测形成在传送带31上的 调节图案400的位置。
在比较例中，如在图IOB中图解的，当相邻墨水滴在传送带31上已经互相接触并且 已经变为互相连接时，连接的墨水滴500的顶面变为平坦的。结果，镜面反射光603的量 增加。从而，如在图10A中图解的，传感器输出电压So的输出值变为对于传送带31上没 有墨滴500的区域和有墨滴500的区域是大致一样的，这使得难以检测墨滴500的位置。 即使当墨滴500已经变为互相连接的时候，散射光也在连接的墨水滴500的边缘产生。尽 管如此，检测仍然是困难的，因为散射光是从极其小的部分产生的。如果作出尝试以检测 墨水滴，则将需要縮减将要用光接收元件403检查的面积(将要检测的区域)。所以，检 测可能受干扰因素，例如传送带31表面上的微小的刮痕或灰尘的影响，其可能降低检测 精度和/或降低检测结果的可靠性。
注意，如图12所示，液滴500随着时间的推移而干燥，因此表面失去光泽，并且形 状从半球形的形状逐渐地变成平面形状。结果，镜面反射光603的范围和比例变为相对地 大于漫反射光602，并且最后，反射离开有调节图案400的区域的镜面反射光603变为不 可与反射离开传送带31的表面的镜面反射光区别。所以，当镜面反射光603由光接收元 件403接收时，传感器输出电压So随着时间的推移，接近对于反射离开传送带31的表面 的光获得的输出电压，如图13所示。因而，因为检测精度随着时间的推移而减小，调节 图案400的检测更可取地是在形成的调节图案400中的墨滴500变平坦以前进行。
因而，使用来自用于接收来自墨滴的镜面反射光的光接收单元的输出，调节图案是通 过识别镜面反射光衰减的部分而被检测。从而，以高精度检测调节图案。在这种情况下， 在图案读取传感器401的检测区域中，调节图案400更可取地是以互相分离的多个液滴形 成。更好地，墨滴互相接近(在检测区域中，墨滴之间的面积小于墨水滴附着于带表面的 附着面积)。
考虑到只有液滴才有的特性，在作为防水的图案形成构件的传送带上以多个孤立的液 滴形成调节图案。由此，根据传送带上没有墨滴的区域和有墨滴的区域中的镜面反射光的 量的差异，可以以高精度检测调节图案。结果，可以以高精度检测间隙偏移。接下来，参考图14A到16B说明形成在传送带31上的调节图案400的位置检测处理 和用于计算图案400a和400b之间的距离的距离计算处理的不同的实例。
图14A和14B图解第一实例。如图14A所示，基准图案400a和测量图案400b形成在 传送带31上。这些是用图案读取传感器401在传感器扫描方向(滑动架主扫描方向)扫 描的。基于来自图案读取传感器401的光接收元件403的输出结果，如图14B所示，获得 传感器输出电压So，其在基准图案400a和测量图案400b处下降。
通过将传感器输出电压So与预定阈值Vr比较，可以检测出传感器输出电压So变为 低于阈值Vr的位置作为基准图案400a和测量图案400b的边缘。计算由代表阈值Vr和传 感器输出电压So的线围绕的区域(图中的阴影线部分)的面积形心(centroid)。此面积 形心可以设定为图案400a和400b的中心。通过使用形心，有可能减少由传感器输出电压 的细微的变动所引起的误差。
图15A和15B图解第二实例。通过用图案读取传感器401扫描与第一实例的相同的基 准和测量图案400a和400b，可以获得如图15A所示传感器输出电压So。图15B是传感器 输出电压So下降的部分的放大图。
以图15B所示的箭头Ql指示的方向搜索传感器输出电压So下降的这个部分，并且传 感器输出电压So降到下阈值Vrd之下(变为小于或等于)的点被存储为点P2。接下来， 从点P2开始，以箭头Q2指示的方向搜索传感器输出电压So，并且传感器输出电压So超 过上阈值Vru的点被存储为点Pl。然后，由点Pl和点P2之间的输出电压So计算回归线 Ll。获得的回归线公式用来计算回归线Ll和上下阈值的中间值Vrc的交点Cl。以同样方 式，对于传感器输出电压So的上升的部分计算回归线L2。计算回归线L2和上下阈值的中 间值Vrc的交点C2。基于交点Cl和交点C2的中间点，由(交点Cl+交点C2) /2获得线 中心C12。
图16A和16B图解第三实例。如图16A所示，类似第一实例，基准图案400a和测量 图案400b形成在传送带31上。这些是用图案读取传感器401以主扫描方向扫描的。从而， 获得了传感器输出电压So (光电转换输出电压)，如图16B所示。
用IIR滤波器进行处理以除去谐波干扰，然后评估已检波的信号的品质(是否有遗漏 的信号，不稳定的信号，或过量的信号)。检测阈值Vr附近的倾斜部分，并且计算回归曲 线。此外，计算回归曲线和阈值Vr的交点al， a2， bl，和b2 (在实际情况中，由位置计 数器进行计算)。此外，计算交点al和a2的中间点A，以及交点bl和b2的中间点B。
参考图17A到17D，对包括在根据本发明的实施例的调节图案内的，用于检测降落位
16置未校准的每个最小的单元的块图案(也称为基本图案)给出说明。
在用于此图像形成设备的降落位置未校准修正方法中，用在垂直于传送带的移动方向 的方向延伸的方式使用作为基准头的记录头(彩色)在传送带上形成线状图案。用(其他 颜色的)其它的记录头，沿传送带的移动方向以固定间隔形成类似的线状图案。计算(测 量)基准头和另一个头之间的距离。
对于每个最小的单元有四个类型的块图案(基本图案)，如下所示。在图17A所示的 基本图案中，当以向前方向进行图像形成(第一扫描)时，由记录头24kl形成的基准图 案FK1被用作用于检测由记录头24k2形成的测量图案FK2的降落位置未校准的基准。在 图17B所示的基本图案中，当以向后方向进行图像形成(第二扫描)时，由记录头24kl 形成的基准图案BK1被用作用于检测由记录头24k2形成的测量图案BK2的降落位置未校 准的基准。在图17C所示的基本图案中，当以向前方向进行图像形成(第三扫描)时，由 记录头24kl形成的基准图案FKl分别地被用作用于检测由记录头24c， 24m，和24y形成 的颜色C， M，和Y的测量图案FC， FM，和FY的降落位置未校准的基准。在图17D所示的 基本图案中，当以向后方向进行图像形成(第四扫描)时，由记录头24kl形成的基准图 案FK1分别地被用作用于检测由记录头24c， 24m，和24y形成的颜色C， M，和Y的测量 图案FC， FM，和FY的降落位置未校准的基准。可以组合这些块图案以形成用于获得各种 检测结果的调节图案。
降落位置未校准可能是在双向打印过程中由单个的记录头所引起。然而，在上述图像 形成设备情况下，因为它包括两个用于喷射黑色墨水的记录头24kl和24k2，降落位置未 校准也可能可归因于两个记录头24kl和24k2之间的偏差。所以，图像形成设备包括用于 使用由记录头24kl形成的图案FK1检测由记录头24k2形成的图案FK2的降落位置未校准 的块图案。
接下来，参考图18， 19A，和19B，说明包括以上块图案的调节图案。 一个调节图案 是用于检测单色规则线中的未校准而另一个是用于检测色彩配准误差。
在图18所示的规则线未校准调节图案400B中，在基准方向(被假定为前向)的图案 FK1的位置被用作用于以预定间隔，以向后方向打印图案BK1，以向前方向打印图案FK2， 以及以向后方向打印图案BK2 (这些是测量图案)的基准(图案FK1被用作基准图案)。因 而，基于图案FK1， BK1， FK2，和BK2的每个的位置信息，可以检测相对于作为基准图案 的图案FK1的降落位置未校准。图18中的传感器扫描方向(读取方向)指示仅读取一个 方向的情况。
17图19A和l犯分别地图解色彩配准误差调节图案400C1和400C2。在这些图案中，基 准色被用作用于以预定间隔打印各个颜色的图案FY， FM，和FC (这些是测量图案)的基 准(由记录头24kl记录的图案FK1被用作基准图案)。检测图案FK1和FY, FK1和FM，以 及FK1和FC的降落位置以检测每个彩色图案相对于对应的基准图案FK1的降落位置。图 19A以及19B中的传感器扫描方向(读取方向)指示仅读取一个方向的情况。
参考图20所示的流程图以及图21到27的图示，以下说明由主控单元310进行的降 落位置未校准调节(修正)处理的第一实例。当指导此处理进行时，在调节图案400的形 成之前，主控单元310在主扫描方向移动滑动架23以用图案读取传感器401预扫描传送 带31的整个区域，从而读取传送带31的表面(带表面)的条件。
如果传送带31保持清洁，则图案读取传感器401的传感器输出电压是稳定的，并且 呈现类似于图21所示的从新的带中获得的传感器输出电压的轮廓。另一方面，当传送带 31的表面上有刮痕和污垢时，传感器输出电压是不稳定的，并且像图23所示的从老化的 带中获得的传感器输出电压那样大大地波动。注意"新的带"意指未使用的传送带，例如， 在工厂装运中的，而"老化的带"意指已经实际地使用了的带。
接下来，主控单元310进行频率分析，在其中基于在预扫描过程中获得的图案读取传 感器401的传感器输出电压，计算带表面的频率和各个频率成分的振幅。在频率分析过程 中，获得的随带表面的时间轴的传感器输出电压(预扫描数据)被转换为随频率轴的信号。
如果频率分析单元507将，例如，图21所示的传感器输出电压转换(快速傅里叶变 换)为随频率轴的信号，则结果将是图22所示的一个。如果频率分析单元507将从图23 的老化带中获得的传感器输出电压转换为随频率轴的信号，则结果将是图24所示的一个。 和图22对比，可见在信号的某些频率成分(图24中的频率fbl， fb2等等)有多个峰。 这些峰归于带上的刮痕和污垢的频率成分的重叠。注意，在图24中，仅指示成为问题的 频率成分(即fbl， fb2等等)。
接下来，主控单元310读取预存储的带表面频率数据(初始条件数据，例如，在工厂 装运中从传送带的表面处获得的频率数据)，并且进行峰值频率计算处理，在其中使用由 频率分析获得的带表面的频率和各个频率成分的振幅，计算超过预定水平的频率成分作为 峰值频率。也就是说，将在预扫描中获得的带表面频率数据被和初始条件数据相比较以计 算它们的差值，并且搜索其振幅差值超过预定值(预定水平)的频率成分。这些频率成分 被保存在非易失存储器(存储单元)作为峰值频率。
例如，假定初始条件数据是图22的新的带的带表面频率数据，以及图24的老化带的带表面频率数据是由预扫描获得的。计算预扫描的带表面频率数据和初始条件数据的振幅 差异，如在图25中图解的。然后，搜索其振幅差值超过预定值的频率成分(图25中的fbl， fb2等等)，并且这些频率(峰值频率)被保存在记录介质。
接下来，主控单元310将用于调节图案400的频率(图案频率)的初值与计算的峰值 频率比较，以判定峰值频率是否与图案频率不同。应当指出图案频率是包括计算的峰值频 率，或包括计算的峰值频率和接近于峰值频率的频率的预定范围之内的频带。
例如，将调节图案400的图案频率的初值和图25中的峰值频率fbl， fb2等等相比， 以判定峰值频率是否在图案频率的初值范围之内。
此时，如果图案频率被判定为不同于任何峰值频率，则主控单元310对于滤波器设定 过滤系数以致滤波器具有超出图案频率和接近于图案频率的频率的截止频率f0。
如果图案频率类似于峰值频率之一，则主控单元310改变图案频率。具体地，主控单 元310以从最低的峰值频率的频带开始的升序，搜索不与任何峰值频率一致的频带。如果 有不与任何峰值频率一致的频带，则主控单元310将调节图案400的图案频率改变为找到 的频带。随后，主控单元310对于滤波器设定过滤系数以致滤波器具有超出改变的图案频 率和接近于改变的图案频率的频率的截止频率。
接下来，主控单元310在传送带31上形成调节图案400并且用图案读取传感器401 读取调节图案400，然后用滤波器对读出数据进行滤波。
例如，如图26A所示，为滤波器设定超出图案频率区域(图案频率和它的相邻频率) 的频率成分作为截止频率f0。从而，当进行滤波处理时，位于截止频率f0出和超出截止 频率fO的频率成分被截除，如图26B所示。
图案频率是由1/{ (X+Y) /Z)获得的，其中X是基准图案400a和测量图案400b的图 案宽度，Y是这两个图案之间的间隙，Z是滑动架速度(读取速度)，如图27所示。例如， 如果X是lmm， Y是lmm并且Z是300/s，则图案频诛是1/{ (1+1) /300}=150Hz。
所以，为了改变调节图案400的图案频率，可以改变基准图案400a和测量图案400b 的图案宽度X或图案间隙Y的任一。取决于峰值频率判定图案频率的新的频带。
接下来，主控单元310基于来自图案读取传感器401的传感器输出检测调节图案400 的位置，并且检测降落位置未校准量。在这种情况下，通过获得具有指定距离的偏差计算 降落位置未校准量。可以通过使用由用于检测滑动架23的移动的线性编码器获得的地址 (位置信息)识别调节图案400的位置，或替代地，通过基于图案到图案的时间和滑动架 速度计算图案到图案的距离，获得偏差。随后，主控单元310计算降落位置未校准修正量并且通过改变喷射时刻调节降落位置未校准。
接下来，主控单元310基于滑动架23的向前打印和向后打印之间的偏差(双向的未 校准量)计算打印喷射时刻的校正值。使用计算的校正值，主控单元310修正打印喷射时 刻。
另一方面，如果图案频率与跨过几乎所有的频带范围的峰值频率之一一致，并且因而， 没有可以对其改变图案频率的频带，则主控单元310向用户和服务提供者报告不能调节位 置未校准。通过报告不可调节的情况，可以减少当不能调节位置未校准时的故障停机时间。
如上面已经说明的，预扫描带表面以获得它的条件，并且对带表面的输出进行频率分 析(FFT)。然后，检测峰值频率，并且以不同于带表面的频率的频率形成调节图案。由此， 调节图案不受初始条件中不存在的，带表面上的频率成分(由纸粉末，由于墨雾而造成的 污垢等等所引起的刮痕)的影响。所以，即使带表面的条件改变，也可以以较少的误检测 可能性检测调节图案的位置，并且从而，可以适当地调节降落位置未校准。
接下来，参考图28所示的流程图和图29的图示，解释由主控单元310进行的降落位 置未校准调节(修正)处理的第二实例。
在此实例中，在形成调节图案400之前，在主扫描方向移动滑动架以用读取传感器401 仅预扫描预定的图案打印区域，从而读取传送带31的表面(带表面)的条件。图29显示 传送带31的表面上多个分开的区域(区域A到H)的实例。预扫描区域A到H的一个或多 个，并且这些预扫描的图案形成区域然后被记录在存储介质里。
随后，如上面在第一实例中解释的，对预扫描的图案形成区域进行频率分析以基于在 预扫描中获得的图案读取传感器401的传感器输出电压计算图案形成区域的频率以及各个 频率成分的振幅。在频率分析过程中，获得的沿带表面的时间轴的传感器输出电压(预扫 描数据)被转换为随频率轴的信号。
接下来，计算用于预扫描区域的初始条件数据(带表面频率数据)和在预扫描中获得 的带表面频率数据之间的差异，并且搜索其振幅差异超过预定值的频率成分。这些频率成 分被保存在非易失存储器(存储单元)作为峰值频率。
接下来，将图案频率的初值和计算的峰值频率比较。如果峰值频率中一个也没有在图 案频率的初值范围之内，则为滤波器设定过滤系数以致滤波器具有超出图案频率和接近于 图案频率的频率的截止频率fO。随后，形成调节图案400，并且执行位置未校准调节。
如果图案频率类似于峰值频率之一，则改变图案频率。具体地，从最低的峰值频率的 频带开始以升序，搜索不与任何峰值频率一致的频带。如果有不与任何峰值频率一致的频带，则将图案频率改变为找到的频带。随后，为滤波器设定过滤系数以致滤波器具有超出 改变的图案频率和接近于改变的图案频率的频率的截止频率f0。然后，形成调节图案400， 并且执行位置未校准调节。
另一方面，如果在预扫描图案形成区域中，图案频率与跨过几乎所有的频带范围的峰 值频率之一一致，则预扫描不同于预扫描区域的一个或多个区域。然后，搜索不与峰值频 率一致的频带，并且随后，进行如上所述在第一实例中的相同的处理。如果，在所有的图 案形成区域(在此实例中，所有的区域A到H)中，图案频率与跨过几乎所有的频带范围 的峰值频率之一一致，则向用户和服务提供者报告不可调节的情况。通过报告不可调节的 情况，可以减少当不能调节位置未校准时的故障停机时间。
因而，通过仅预扫描图案形成区域(其上将形成图案的区域)，可以提高处理速度并 且也减少在处理操作过程中使用的存储介质的存储区。此外，可以连续不断地维持图案检 测灵敏度。
最后，根据本发明的图像形成设备，以不同于传送带的表面的频率的频率形成调节图 案。所以，可以将图案检测精度和修正液滴降落位置的未校准的精度维持在稳定的水平。
此申请基于在2008年1月18日提交的2008-008849号日本专利申请，其内容因此通 过引用被结合在这里。
权利要求
1. 一种图像形成设备，其特征在于，包含具有用于喷射液滴的记录头的滑动架；图案形成单元，被配置为在传送带上形成用于检测所述液滴的降落位置的位移的调节图案；安装在所述滑动架上的读取单元，所述读取单元包括光发射单元和光接收单元，并且被配置为在所述调节图案被形成在所述传送带上以前扫描并读取所述传送带，以输出第一读取结果，以及扫描和读取所述传送带上的调节图案以输出第二读取结果；修正单元，被配置为基于所述第二读取结果修正所述降落位置的所述位移；频率分析单元，被配置为基于所述第一读取结果计算所述传送带的表面的频率和所述表面的所述频率的各个频率成分的振幅；以及峰值频率计算单元，被配置为基于所述传送带的所述表面的所述频率和所述频率成分的所述振幅计算所述传送带的所述表面的一个或多个峰值频率，所述峰值频率是振幅超过预定水平的所述频率成分中的一个或多个；其中所述图案形成单元以不同于所述峰值频率的频率形成所述调节图案。
2. 如权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述调节图案包括至少两个图案 单元，并且所述图案形成单元通过指定每个最小的图案单元的宽度和所述最小的图案单元 之间的距离中至少一个来设定所述调节图案的所述频率。
3. 如权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，进一步包含滤波单元，被配置为 通过截除高于包围所述调节图案的所述频率和邻近所述调节图案的所述频率的频率的频 率区域的频率成分，对所述第二读取结果进行滤波。
4. 如权利要求3所述的图像形成设备，其特征在于，进一步包含截止频率计算单元， 被配置为确定将要由所述滤波单元截除的所述频率成分。
5. 如权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述读取单元在所述调节图案在 所述传送带上形成之前扫描和读取所述传送带的至少一部分以输出所述第一读取结果，所述传送带的所述部分包围将在内部形成所述调节图案的区域，并且基于所述第一读取结果，判定所述调节图案是否可以形成在所述传送带的所述至少一部分上。
6. 如权利要求5所述的图像形成设备，其特征在于，进一步包含存储单元，被配置为如果判定所述调节图案可以形成在所述传送带上，则在存储器中存储指示所述传送带的所述至少一部分的数据。
7. 如权利要求6所述的图像形成设备，其特征在于，在所述存储单元在存储器中存储所述传送带的所述至少一部分之后，所述图案形成单元在所述传送带的所述至少一部分上形成所述调节图案。
8. 如权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，进一步包含报告单元，被配置为，在所述峰值频率遍布预定频带的情况下生成不能修正所述降落位置的所述位移的报告。
全文摘要
公开的图像形成设备包括具有用于喷射液滴的头的滑动架；图案形成单元，被配置为在带上形成用于检测液滴的降落位置的位移的图案；读取单元，被配置为在图案形成以前扫描带以输出第一结果，并且扫描图案以输出第二结果；修正单元，被配置为基于第二结果修正位移；频率分析单元，被配置为基于第一结果计算带的频率和各个频率成分的振幅；以及峰值频率计算单元，被配置为基于带的频率和频率成分的振幅计算带的峰值频率，所述峰值频率是其振幅超过预定水平的频率成分。以不同于峰值频率的频率形成图案。
文档编号B41J2/07GK101503024SQ20091000330
公开日2009年8月12日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月18日
发明者川畑宪一, 成濑慎一郎, 新原贵之, 毛利野哲, 萩原匠, 赖本卫 申请人:株式会社理光