(57)【要約】【課題】液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、テストパターンの位置の決定するためのパラメータを変更可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置１００であって、記録媒体に光を照射する発光手段及び記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段３０と、記録媒体又は読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動手段３１３と、テストパターンが形成された後に、記録媒体に対し読み取り手段が相対移動しながら、受光手段が光の走査位置から受光した反射光の第１の検出データを取得する第１の検出データ取得手段５２５と、上限閾値と下限閾値の間に含まれる第１の検出データにライン位置決定演算を施しラインの位置を検出する位置検出手段６０２と、走査位置に応じて上限閾値と下限閾値を切り替える閾値変更手段６０１と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
2014054772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に形成した複数のラインを有するテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段と、
前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動手段と、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第１の検出データを取得する第１の検出データ取得手段と、
上限閾値と下限閾値の間に含まれる前記第１の検出データにライン位置決定演算を施し前記ラインの位置を検出する位置検出手段と、
前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える閾値変更手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の検出データの極小値と極大値を走査位置と対応づけて抽出する極値抽出手段を有し、
前記閾値変更手段は、隣接した前記極大値の間の前記走査位置に対し、前記極大値と隣接した前記極大値により挟まれる前記極小値との中央値を求め、該中央値より所定値大きい値を前記上限閾値に、所定値小さい値を前記下限閾値にそれぞれ決定することで、前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ラインの色に対応づけて、前記上限閾値と前記下限閾値が登録された閾値登録テーブルを有し、
前記閾値変更手段は、吐出タイミングが調整される液滴の色情報に基づき前記走査位置における前記ラインの前記色を特定し、前記色に応じて前記閾値登録テーブルから読み出す前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記テストパターンが形成される前に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第２の検出データを取得する第２の検出データ取得手段と、
前記走査位置に応じて切り換えられた減算量を、前記第１の検出データと前記第２の検出データのそれぞれから減じる減算処理手段と、
減算処理された前記第２の検出データに対する前記第１の検出データの割合を算出して、前記第１の検出データの極大値を略一定に揃える信号補正手段と、を有し、
前記位置検出手段は、前記信号補正手段が処理した前記第１の検出データに対し、前記ライン位置決定演算を施す、
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の検出データの極小値又は極大値を走査位置と対応づけて抽出する極値抽出手段を有し、
前記減算処理手段は、極大値が検出されてから次の極大値が検出されるまでの走査位置の範囲毎、又は、極小値が検出された走査位置の前後の所定範囲毎に、
前記減算量を走査位置と対応づけられた極小値に切り換え、前記第１の検出データと前記第２の検出データのそれぞれから減じる、
ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段を有し、前記記録媒体に形成した複数のラインを有するテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置のパターン位置検出方法であって、
相対移動手段が、前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させるステップと、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第１の検出データを第１の検出データ取得手段が取得するステップと、
位置検出手段が、上限閾値と下限閾値の間に含まれる前記第１の検出データにライン位置決定演算を施し前記ラインの位置を検出する位置検出ステップと、を有し、
前記位置検出ステップでは、閾値変更手段が、前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える、
ことを特徴とするパターン位置検出方法。
【請求項７】
記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段を有し、前記記録媒体に形成した複数のラインを有するテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置に、
前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動ステップと、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第１の検出データを取得する第１の検出データ取得ステップと、
上限閾値と下限閾値の間に含まれる前記第１の検出データにライン位置決定演算を施し前記ラインの位置を検出する位置検出ステップと、を実行させ、
前記位置検出ステップでは、前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える、ことを特徴とするプログラム。
【請求項８】
記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段を有する読み取り手段と、前記記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出手段と、を有する画像形成装置を用いた印刷物の製造方法であって、
前記液滴吐出手段が、複数のラインを有するテストパターンのパターンデータを取得して前記記録媒体にテストパターンを形成するステップと、
前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第１の検出データを第１の検出データ取得手段が取得するステップと、
上限閾値と下限閾値の間に含まれる前記第１の検出データにライン位置決定演算を施す位置検出手段が、前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替えて前記ライン位置決定演算を施すことで前記ラインの位置を検出するステップと、
検出されたラインの位置に基づいて、前記液滴吐出手段の液滴吐出タイミングを調整するステップと、
前記液滴吐出手段が、当該調整された吐出タイミングで印刷対象媒体へ液滴の吐出を行い印刷物を製造するステップと、
を有することを特徴とする印刷物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出方式の画像形成装置に関し、特に、液滴の着弾位置ずれを補正可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を用紙などのシート材に吐出して画像の形成を行い、印刷物を製造する画像形成装置が知られている（以下、液体吐出方式の画像形成装置という）。液体吐出方式の画像形成装置は、大きくシリアル方式とラインヘッド方式のものに区分できる。シリアル方式の画像形成装置は、紙送りを繰り返しながら、紙送り方向と直角に（主走査方向に）記録ヘッドが往復移動して用紙全体に画像を形成する。ラインヘッド方式の画像形成装置は、最大用紙幅とほぼ同じ長さにノズルが並んでおり、ラインヘッド内のノズルは紙が送られ液滴を吐出するタイミングになると液滴を吐出することで画像を形成する。
【０００３】
しかしながら、シリアル方式の画像形成装置では、往路及び復路の双方向で1本の罫線を印刷したような場合、往路と復路で罫線の位置ずれが発生しやすいということが知られている。また、ラインヘッド方式の画像形成装置では、ノズルの加工精度や取り付け誤差などに起因して、定常的に着弾位置がずれるノズルがあると紙送り方向に平行な線が現れやすいことが知られている。
【０００４】
このため、液体吐出方式の画像形成装置では、液滴の着弾位置を調整するための自動調整用のテストパターンをシート材に印刷し、テストパターンを光学的に読み取り、その読み取り結果に基づいて吐出タイミングの調整を行うことが行われることがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１には、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り手段と、この読取り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画像形成装置が開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された各パターン間の距離の測定方法の一例を示す図である。特許文献１では、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として記憶し、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Ｖｃとの交点を算出し交点Ｃ１とする。交点Ｃ１はパターンのエッジ付近の位置を示すので、画像形成装置はパターン間の距離を求めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された液滴吐出タイミングの補正方法では、上限閾値Ｖruと下限閾値Ｖrdが固定であるという問題がある。例えば、検出電圧が十分に低下しない場合、検出電圧が下限閾値Ｖrdを下回らない場合がある。また、検出電圧が下限閾値Ｖrdを下回ったとしても、検出電圧によっては中間値Ｖｃがラインのエッジ付近の位置を示すとは限らない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、テストパターンの位置の決定するためのパラメータを変更可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、記録媒体に形成した複数のラインを有するテストパターンを読み取って、液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する発光手段及び前記記録媒体からの反射光を受光する受光手段とを有する読み取り手段と、前記記録媒体又は前記読み取り手段を相対的に等速で移動させる相対移動手段と、前記テストパターンが形成された後に、前記記録媒体に対し前記読み取り手段が相対移動しながら、前記受光手段が前記光の走査位置から受光した前記反射光の第１の検出データを取得する第１の検出データ取得手段と、上限閾値と下限閾値の間に含まれる前記第１の検出データにライン位置決定演算を施し前記ラインの位置を検出する位置検出手段と、前記走査位置に応じて前記上限閾値と前記下限閾値を切り替える閾値変更手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
液滴の吐出タイミングを調整する画像形成装置であって、テストパターンの位置の決定するためのパラメータを変更可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の各パターン間の距離の測定方法の一例を示す図である。
【図２】ラインのエッジ位置と検出電圧の関係を説明する図の一例である。
【図３】画像形成装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。
【図４】シリアル方式の画像形成装置の概略斜視図の一例である。
【図５】キャリッジの動作をより詳細に説明する図の一例である。
【図６】テストパターンの一例を示す図である。
【図７】画像形成装置の制御部のブロック図の一例である。
【図８】印字位置ずれセンサがテストパターンのエッジを検出するための構成を模式的に示す図の一例である。
【図９】補正処理実行部の機能ブロック図の一例である（方法１）。
【図１０】スレッシュ領域の設定について説明する図の一例である
【図１１】スポット光とテストパターンの一例を示す図である。
【図１２】スポット光とテストパターンの一例を示す図である。
【図１３】エッジ位置の特定方法を説明する図の一例である。
【図１４】スポット光の径とテストパターンの線幅を説明する図の一例である。
【図１５】スポット光の径とテストパターンの線幅を説明する図の一例である。
【図１６】補正処理実行部が液滴の吐出タイミングを調整する手順の一例を示すフローチャート図である（方法１）。
【図１７】発光素子と受光素子のキャリブレーション処理、検出電圧データの取得処理の一例を示すフローチャート図である。
【図１８】補正処理実行部の機能ブロック図の一例である（方法２）。
【図１９】極大値と極小値を利用したスレッシュ領域の設定について説明する図の一例である。
【図２０】検出電圧が微分された微分波形の一例を示す図である。
【図２１】検出電圧と閾値ＴＨ１を示す図の一例である。
【図２２】補正処理実行部が液滴の吐出タイミングを調整する手順の一例を示すフローチャート図である（方法２）。
【図２３】補正処理実行部の機能ブロック図の一例である（方法３）。
【図２４】信号補正を説明する図の一例である。
【図２５】n回スキャンの測定結果の一例を示す図である。
【図２６】同期処理を説明する図の一例である。
【図２７】フィルタ処理を説明する図の一例である。
【図２８】n回スキャンを説明する図の一例である。
【図２９】同期処理を説明する図の一例である。
【図３０】VsgとVｐを説明する図の一例である。
【図３１】減算量の切り換えを示す図である。
【図３２】ｘ´とｙ´から得られる演算対象データｚを模式的に説明する図の一例である。
【図３３】補正処理実行部が液滴の吐出タイミングを調整する手順の一例を示すフローチャート図である（方法３）。
【図３４】ライン方式の画像形成装置のヘッドの配置とテストパターンを模式的に説明する図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図２は、ラインのエッジ位置と検出電圧の関係を説明する図の一例である。スポット光はテストパターンを構成する複数のライン（図では１本）を一定速度（等速）で横切るように移動する（以下、テストパターンとテストパターンを構成するラインを厳密には区別せずに説明する。）。用紙などのシート材は紙送りによりラインの長手方向に移動しているため、スポット光はラインを斜めに横切るように移動するが、シート材が停止してもエッジ位置の特定方法は同じである。一般的な波長のスポット光とシート材ではテストパターンの重複面積が大きいほど、スポット光の反射光が低下するとしてよい。
【００１４】
図２（ａ）の数字Ｉ〜Ｖは時刻の経過を表す。
時刻Ｉ：スポット光とテストパターンは重複していない。
時刻II：スポット光の半分がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の減少率が最も大きくなる（重畳している面積が単位時間に最も大きく正に変化する）。
時刻III：スポット光の全体がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の強度が最も小さくなる。
時刻IV：スポット光の半分がテストパターンと重畳している。この瞬間、反射光の増加率が最も大きくなる（重畳している面積が単位時間に最も大きく負に変化する）。
【００１５】
スポット光の重心がテストパターンのラインのエッジ位置と一致するのは、時刻II及びIVである。したがって、スポット光とラインとが時刻II及びIVの関係にあることを反射光から検出できれば、エッジ位置を精度よく特定できる。
【００１６】
本実施形態では、受光素子が検出した反射光の検出電圧の変曲点をエッジ位置と推定する。図２（ｂ）のうち、例えば吸収面積（スポット光とテストパターンの重畳面積）によれば時刻II及びIVにおいて傾きの絶対値が最大になっている。また、図２（ｂ）のうち、吸収面積の増加率（吸収面積を微分したもの）によれば、時刻IIにおいて増加率が増加傾向から減少傾向に変化し、時刻IVにおいて増加率が減少傾向から増加傾向に変化している。このように、平面上の曲線において曲がる方向が変わる点（曲線上で曲率の符号（プラス・マイナス）が変化する点）は、変曲点である。以上から、計算上、変曲点がテストパターンのエッジ位置に一致することがわかる。
【００１７】
この変曲点は、検出電圧の極小値と極大値の中央付近にある。よって、メーカなどが検出電圧の中央付近を挟むような検出電圧の範囲を設定しておけば、図１にて説明した方法で変曲点を求めることができる。この範囲をスレッシュ領域と称する。
【００１８】
しかしながら、変曲点の値はインクが形成されたシート材に対するスポット光の反射強度によって変動する。
【００１９】
図３は、本実施形態の画像形成装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。図３（ａ）はブラックＫとマゼンタＭのテストパターンを、図３（ｂ）は検出電圧の一例を示す図である。スポット光はマゼンタよりもブラックのインクに吸収されやすいので、マゼンタを通過した際の検出電圧の方がブラックよりも大きくなっている。特に、極小値にて顕著である。このため、１つのスレッシュ領域を設定しておくだけでは変曲点を特定できないおそれがある。
【００２０】
そこで、画像形成装置はスレッシュ領域を可変にすることとし、以下の２つの方法のいずれかでスレッシュ領域を設定する。
(i)  色毎に予め記憶されているスレッシュ領域を、走査位置に応じて設定する。
(ii)  極小値と極大値を検出して両者の中点を中心に所定範囲をスレッシュ領域に設定する。
【００２１】
図３（ｃ）はラインの色毎に設定されたスレッシュ領域を模式的に示す図の一例である。変曲点が色毎に異なったとしても、同じ色では変曲点は検出電圧の所定の範囲内に存在すると期待できる。よって、ラインの色毎にスレッシュ領域を設定することで、色によって検出電圧が異なってもエッジ位置を精度よく特定できる。
【００２２】
図３（ｄ）は極大値と極小値の中点から設定されたスレッシュ領域を模式的に示す図の一例である。極大値と極小値を検出すれば、極大値と極小値の中点を求めることができる。変曲点は中点を中心として上下の所定範囲内に含まれると考えられるので、中点を中心にスレッシュ領域を設定することで、変曲点が含まれるスレッシュ領域を設定できる。よって、例えば色によって検出電圧が異なってもエッジ位置を精度よく特定できる。
【００２３】
〔構成〕
図４は、シリアル方式の画像形成装置１００の概略斜視図の一例を示す。画像形成装置１００は、本体フレーム７０により支持されている。画像形成装置１００の長手方向にはガイドロッド１及び幅ガイド２が掛け渡され、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）に往復移動可能なように保持されている。
【００２４】
また、主走査方向には無端ベルト状のタイミングベルト９が、駆動プーリ７と加圧コロ１５に張架されており、タイミングベルト９の一部がキャリッジ５に固定されている。また、駆動プーリ７は主走査モータ８により回転駆動され、これによりタイミングベルト９が主走査方向に移動し、連動してキャリッジ５も往復移動する。タイミングベルト９には加圧コロ１５によって張力が掛けられており、タイミングベルト９はたるむことなくキャリッジ５を駆動させることができる。
【００２５】
また画像形成装置１００は、インクを供給するカートリッジ６０と記録ヘッドを維持・クリーニングする維持機構２６を有する。
【００２６】
シート材１５０はキャリッジ５の下側にあるプラテン４０上を、不図示のローラにより矢印Ｂ方向（副走査方向）に間欠的に搬送される。シート材５０は、紙などの普通紙、光沢紙、フィルム、電子基板など液滴が付着可能な記録媒体であればよい。シート材１５０の搬送位置毎に、キャリッジ５は主走査方向に移動し、キャリッジ５が搭載している記録ヘッドが液滴を吐出する。吐出が終わるとシート材１５０が再度、搬送され、キャリッジ５が主走査方向に移動して液滴を吐出する。これを繰り返すとシート材１５０の全面に画像が形成され、印刷物が製造される。キャリッジ５、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド２１〜２４は画像形成手段の一例である。
【００２７】
図５は、キャリッジ５の動作をより詳細に説明する図の一例である。上記のガイドロッド１及び副ガイド２は左側板３と右側板４の間に掛け渡され、キャリッジ５は軸受け１２と副ガイド受け部１１によりガイドロッド１及び副ガイド２を摺動自在に保持され、矢印Ｘ１,Ｘ２方向（主走査方向）に移動可能となっている。
【００２８】
キャリッジ５にはブラック（Ｋ）の液滴を吐出する記録ヘッド２１，２２、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２３,２４,が搭載されている。記録ヘッド２１はブラックがよく使用されるために配置したものであり、省略することもできる。
【００２９】
なお、記録ヘッド２１〜２４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、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、又は、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。
【００３０】
キャリッジ５を移動走査する主走査機構３２は、主走査方向の一方側に配置される主走査モータ８と、主走査モータ８によって回転駆動される駆動プーリ７と、主走査方向の他方側に配置された加圧コロ１５と、駆動プーリ７と加圧コロ１５との間に掛け回されたタイミングベルト９とを備えている。なお、加圧コロ１５は、図示しないテンションスプリングによって外方（駆動プーリ７に対して離れる方向）にテンションが作用させられている。
【００３１】
タイミングベルト９は、キャリッジ５の背面側に設けたベルト保持部１０に一部分が固定保持されていることで、タイミングベルト９の無端移動に伴い主走査方向にキャリッジ５を牽引する。
【００３２】
また、キャリッジ５の主走査方向に沿うようにエンコーダシート４１が配置されており、キャリッジ５に設けたエンコーダセンサ４２によって当該エンコーダシート４２のスリットを読取ることで、キャリッジ５の主走査方向の位置を検知することができる。このキャリッジ５が主走査領域のうち記録領域に存在する場合、シート材１５０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。
【００３３】
以上説明した、本実施形態に係る画像形成装置１００では、キャリッジ５を主走査方向に移動し、シート材１５０を間欠的に送りながら、記録ヘッド２１〜２４を画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることによってシート材１５０に所要の画像を形成することができる。
【００３４】
キャリッジ５の一側面には、着弾位置のずれを検出（テストパターンの読取り）するための印字位置ずれセンサ３０が搭載されている。印字位置ずれセンサ３０は、ＬＥＤなどの発光素子及び反射型フォトセンサで構成した受光素子によって、シート材１５０に形成された着弾位置検出用のテストパターンを読み取る。
【００３５】
この印字位置ずれセンサ３０は記録ヘッド２１用のものなので、記録ヘッド２２〜２４の液滴吐出タイミングを調整するため記録ヘッド２２〜２４と並列に別の印字位置ずれセンサ３０を搭載することが好ましい。また、印字位置ずれセンサ３０を記録ヘッド２２〜２４と並列になるようにスライドさせる機構がキャリッジ５に搭載されていれば、一台の印字位置ずれセンサ３０で記録ヘッド２２〜２４の液滴吐出タイミングを調整できる。または、画像形成装置１００がシート材１５０を逆方向に送っても、一台の印字位置ずれセンサ３０で記録ヘッド２２〜２４の液滴吐出タイミングを調整できる。
【００３６】
図６はテストパターンの一例を示す図であり、図６（ａ）は片方向印字で形成されるテストパターンを、図６（ｂ）は双方向印字で形成されるテストパターンを、それぞれ示す。各ラインの上側の番号は記録ヘッド２１〜２４の符号であり、各ラインの上側の矢印は、往路（図５のＸ１方向）又は復路（図５のＸ２方向）を示している。
【００３７】
図６（ａ）は記録ヘッド２２，２３の液滴吐出タイミングを調整するためのテストパターンであり、記録ヘッド２２が吐出したブラックのラインと、記録ヘッド２３が吐出したマゼンタ（又はシアン）のラインとが交互に形成されている。記録ヘッド２２と２３はいずれも往路でのみインクを吐出する。
【００３８】
図６（ｂ）は記録ヘッド２２の液滴吐出タイミングを修正するためのテストパターンであり、全てのラインが、記録ヘッド２２が吐出したブラックのラインである。図６（ｂ）のテストパターンでは、往路でのみ形成されるラインと復路でのみ形成されるラインが交互に配置されている。例えば、復路で形成されるラインが液滴吐出タイミングを調整するために使用される。
【００３９】
本実施形態に係る画像形成装置１００では、印字位置ずれセンサの出力に基づいて記録ヘッド２２〜２４の液滴吐出タイミングが調整された後に、キャリッジ５を主走査方向に移動し、シート材１５０を間欠的に送りながら、調整されたタイミングで画像情報に応じて記録ヘッド２１〜２４が駆動される。この駆動に応じて液滴が吐出されることによってシート材１５０にずれのない画像を形成し、印刷物を製造する。画像が形成されるシート材１５０は印刷対象媒体の一例である。なお、本実施形態では、テストパターンが形成されるシート材１５０と、画像が形成されるシート材１５０とに同一の番号を付与しているが、このシート材は同じシート材であっても良いし、異なるシート材であってもよい。例えばシート材としてロール紙を用いた場合には２つのシート材は後の工程でカットされるまでは同一のシート材である。また、シート材としてカット紙を用いた場合には、２つのシート材は異なるシート材であると考えられる。
【００４０】
図７は、画像形成装置１００の制御部３００のブロック図の一例である。制御部３００は、外部Ｉ／Ｆ３１１と接続された主制御部３１０を有する。主制御部３１０は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ＮＶＲＡＭ３０４、ＡＳＩＣ３０５、及び、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）３０６を有する。ＣＰＵ３０１はＲＯＭ３０２に記憶されたプログラム３０２１を実行して、画像形成装置１００の全体を制御する。ＲＯＭ３０２にはこのプログラム３０２１の他、初期値や制御のためのパラメータなど固定データが格納されている。ＲＡＭ３０３は、プログラムや画像データ等を一時的に格納する作業メモリであり、ＮＶＲＡＭ３０４は、装置の電源が遮断されている間も設定条件などのデータを保持するための不揮発性メモリである。ＡＳＩＣ３０５は画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行なったり、各種のエンジンを制御する。ＦＰＧＡ３０６は、装置全体を制御するための入出力信号を処理する。
【００４１】
主制御部３１０は、この装置全体の制御を司るとともにテストパターンの形成、テストパターンの検出、着弾位置の調整（補正）などに関わる制御を司る。後述するように、本実施形態では主にＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０２に記憶されたプログラム３０２１を実行してエッジ位置の検出を行うが、一部又は全てをＦＰＧＡ３０６やＡＳＩＣ３０５など、ＬＳＩが行ってもよい。
【００４２】
外部Ｉ／Ｆ３１１は、ネットワークに接続された他の機器と通信するための通信装置、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、と接続するためのバスやブリッジであり、外部からのデータを主制御部３１０に送出する。また、外部Ｉ／Ｆ３１１は主制御部３１０が生成したデータを外部に出力する。外部Ｉ／Ｆ３１１には脱着可能な記憶媒体３２０が装着可能であり、プログラム３０２１は記憶媒体３２０に記憶された状態や、外部からの通信装置を介して配信される。
【００４３】
また、制御部３００は、ヘッド駆動制御部３１２、主走査駆動部３１３、副走査駆動部３１４、給紙駆動部３１５、排紙駆動部３１６、及び、スキャナ制御部３１７を有する。ヘッド駆動制御部３１２は、記録ヘッド２１〜２４のそれぞれの吐出有無、吐出する場合の液滴吐出タイミング及び吐出量を制御する。ヘッド駆動制御部３１２は、記録ヘッド２１〜２４を駆動制御するためのヘッドデータ生成配列変換用ＡＳＩＣを有し（ヘッドドライバ）、印刷データ（ディザ処理などが施されたドットデータ）に基づき、液滴の有無と液滴の大きさを示す駆動信号を生成して、記録ヘッド２１〜２４に供給する。記録ヘッド２１〜２４はノズル毎にスイッチを有しており、駆動信号に基づきオン・オフすることで、記録ヘッド２１〜２３は印刷データにより指定されるシート材１５０の位置に指定されるサイズの液滴を着弾させる。なお、ヘッド駆動制御部３１２のヘッドドライバは記録ヘッド２１〜２４側に設けられてもよいし、ヘッド駆動制御部３１２と記録ヘッド２１〜２４が一体になっていてもよい。図示する構成は一例である。
【００４４】
主走査駆動部（モータドライバ）３１３は、キャリッジ５を移動走査する主走査モータ８を駆動する（例えば主走査駆動部３１３は、特許請求の範囲の相対移動手段に相当する）。主制御部３１０には、前述したキャリッジ位置を検出するエンコーダセンサ４２が接続されており、主制御部３１０はこの出力信号に基づいてキャリッジ５の主走査方向の位置を検出する。そして、主走査駆動部３１３を介して主走査モータ８を駆動制御することでキャリッジ５を主走査方向に往復移動させる。
【００４５】
副走査駆動部（モータドライバ）３１４は紙送りするための副走査モータ１３２を駆動する。主制御部３１０には、副走査方向の移動量を検出するロータリエンコーダセンサ１３１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紙送り量を検出し、副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３２を駆動制御することで図示しない搬送ローラを介してシート材を紙送りする。
【００４６】
給紙駆動部３１５は給紙トレイからシート材を給紙する給紙モータ１３３を駆動する。排紙駆動部３１６は、印刷されたシート材１５０をプラテン上に排紙するローラを駆動する排紙モータ１３４を駆動する。なお、排紙駆動部３１６は、副走査駆動部３１４により代用してもよい。
【００４７】
スキャナ制御部３１７は、画像読取部１３５を制御する。画像読取部１３５は、原稿を光学的に読み取り画像データを生成する。
【００４８】
また、主制御部３１０には、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１３６が接続されている。主制御部３１０は、操作／表示部１３６を介してユーザが操作したキー入力の受け付け、メニューの表示などを行う。
【００４９】
その他図示しないが、維持機構２６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、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）、電磁クラック類などを駆動するクラッチ駆動部、を有していてもよい。また、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。
【００５０】
主制御部３１０は、シート材上にテストパターンを形成する処理を行い、形成したテストパターンに対し、キャリッジ５に搭載した印字位置ずれセンサ３０の発光素子を発光させる発光駆動制御を行う。そして、受光素子の出力信号を取得しテストパターンの反射光を電気的に読取り、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２１〜２４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。
【００５１】
〔着弾位置ずれの補正〕
図８は、印字位置ずれセンサ３０がテストパターンのエッジ位置を検出するための構成を模式的に示す図の一例である。図８は、図５の記録ヘッド２１と印字位置ずれセンサ３０を右側面板４から見た図になっている。例えば印字位置ずれセンサ３０は、特許請求の範囲の読み取り手段に相当する。
【００５２】
印字位置ずれセンサ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を有している。発光素子４０２と受光素子４０３の配置は逆でもよい。発光素子４０２は、後述するスポット光をテストパターンに投光して、受光素子４０３はシート材１５０に反射した光、プラテン４０からの反射光、その他の散乱光などを受光する。発光素子４０２と受光素子４０３は筐体の内側に固定され、印字位置ずれセンサ３０のプラテン４０に対向する面は、レンズ４０５により外部から遮蔽されている。このように、印字位置ずれセンサ３０はパッケージ化されており、単体で流通することができる。
【００５３】
印字位置ずれセンサ３０内において、発光素子４０２及び受光素子４０３は、キャリッジ５の走査方向に対して直交する方向に配置されている（副走査方向に並行に配置されている）。これにより、キャリッジ５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。
【００５４】
発光素子４０２には例えば、ＬＥＤを採用することができるが、可視光を投射可能な光源（例えば、レーザ、各種のランプ）であればよい。可視光とするのは、スポット光がテストパターンにより吸収されることを期待するためである。なお、発光素子４０２の波長は固定であるが、波長が異なる発光素子４０２を搭載した複数の印字位置ずれセンサ３０を搭載することも可能である。
【００５５】
また、発光素子４０２が形成するスポット径は、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オーダーとなっている。このスポット径は、テストパターンのエッジの検出精度と関係するが、ｍｍオーダーでも本実施形態のエッジ位置の求め方であれば十分に高精度にエッジ位置を検出できる。ただし、スポット径をより小さくすることも可能である。
【００５６】
ＣＰＵ３０１は、所定のタイミングになると着弾位置ずれ補正を開始する。このタイミングは、例えば、ユーザが操作／表示部１３６から着弾位置ずれ補正を指示したタイミング、ＣＰＵ３０１がインク吐出前に発光素子４０２が発光しその時の反射光の強度が所定値以下であることから特定のシート材１５０であると判定したタイミング、最後に着弾位置ずれ補正を行った際の温度と湿度を記憶しておき温度又は湿度のいずれかが閾値以上ずれたと判定したタイミング、定期的（毎時、毎日、毎週等）なタイミング、等がある。
【００５７】
テストパターンの形成について説明する。
ＣＰＵ３０１は主走査制御部３１３にキャリッジ５の往復移動と、ヘッド駆動制御部３１２に予め定められたテストパターンを印刷データとして液滴の吐出を指示する。主走査制御部３１３は、シート材１５０に対して、キャリッジ５を主走査方向に往復移動させるとともに、ヘッド駆動制御部３１２は記録ヘッド２１から液滴を吐出させて、少なくとも２本以上の独立したラインを含むテストパターンを形成する。
【００５８】
また、ＣＰＵ３０１は、シート材１５０に形成したテストパターンを印字位置ずれセンサ３０にて読取るための制御を行う。具体的には、ＣＰＵ３０１によって発光制御手段５１１に印字位置ずれセンサ３０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。駆動回路５１３は発光素子４０２を発光駆動して、シート材１５０のテストパターンに対して発光素子４０２からスポット光が照射される。なお、発光制御手段５１１、平滑回路５１２、駆動回路５１３、光電変換回路５２１、ローパスフィルタ５２２、Ａ／Ｄ変換回路５２３、及び、補正処理実行部５２６は主制御部３１０に搭載されている。共有メモリ５２５は例えばＲＡＭ３０３である。
【００５９】
シート材上のテストパターンに発光素子４０２からのスポット光が照射されることで、テストパターンから反射される反射光が受光素子４０３に入射する。受光素子４０３は反射光の強度信号を光電変換回路５２１に出力する。具体的には、光電変換回路５２１は、強度信号を光電変換して、この光電変換信号をローパスフィルタ回路５２２に出力する。ローパスフィルタ回路５２２は高周波のノイズ分を除去した後、Ａ／Ｄ変換回路５２３に光電変換信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路５２３は、光電変換信号をＡ／Ｄ変換し、信号処理回路（ＦＰＧＡ）３０６に出力する。信号処理回路（ＦＰＧＡ）３０６は、Ａ／Ｄ変換された検出電圧のデジタル値である検出電圧データ（検出電圧と検出電圧データは特に区別せず使用する）を共有メモリ５２５に格納する。例えば、検出電圧（又は検出電圧データ）は特許請求の範囲の第１の検出データに相当する。また、光電変換信号５２１〜共有メモリ５２５は、特許請求の範囲の第１の検出データ取得手段に相当する。
【００６０】
補正処理実行部５２６は共有メモリ５２５に記憶された検出電圧データを読み出し、着弾位置ずれ補正を行い、ヘッド駆動制御部３１２に設定する。すなわち、補正処理実行部５２６は、テストパターンのエッジ位置を検出して、２本のライン間の適正距離と比較することで、着弾位置ずれ量を算出する。
【００６１】
補正処理実行部５２６は着弾位置ずれがなくなるように記録ヘッド２１を駆動するときの液滴吐出タイミングの補正値を算出して、この算出した液滴吐出タイミングの補正値をヘッド駆動制御部３１２に設定する。これにより、ヘッド駆動制御部３１２は、記録ヘッド２１を駆動する際に、補正値に基づいて液滴吐出タイミングを補正した上で記録ヘッド２１を駆動するので、液滴の着弾位置ずれを低減することができる。
【００６２】
〔スレッシュ領域の設定について〕
本実施形態では主に２つの方法でスレッシュ領域を設定する。また、更にエッジ位置の精度を向上させる方法として検出電圧を補正処理してからスレッシュ領域を設定することができる。このため、以下の３つの方法１〜３について順番に説明する。
１．色毎に予め記憶されているスレッシュ領域を、走査位置に応じて設定する。
２．極小値と極大値を検出して両者の中点を中心に所定範囲をスレッシュ領域に設定する。
３．信号補正後に方法１又は２のいずれかでスレッシュ領域を設定する。
【００６３】
＜＜１．色毎に予め記憶されているスレッシュ領域を、走査位置に応じて設定する＞＞
図９は、補正処理実行部５２６の機能ブロック図の一例である。補正処理実行部５２６は、スレッシュ領域設定部６０１、スレッシュ領域テーブル６０４、エッジ位置決定部６０２、及び、吐出タイミング補正部６０３を有する。スレッシュ領域テーブル６０４には、テストパターンのインクの色毎にスレッシュ領域が登録されている。スレッシュ領域は、上限閾値Ｖruと下限閾値Ｖrdにより定まるので、色毎にＶruとＶrdが登録されている。
【００６４】
なお、色毎にスレッシュ領域を登録しておくのではなく、単に複数種類のスレッシュ領域を登録しておき、スレッシュ領域設定部６０１が任意に選択可能としてもよい。例えば、ＣＰＵ３０１が発光素子４０２の出力を増大した場合、増大分に応じてスレッシュ領域を選択する。または、極小値に応じてスレッシュ領域を選択してもよい。
【００６５】
テストパターンのラインの色は液滴吐出タイミングの調整対象の記録ヘッド２１〜２４が吐出するインクの色であり、吐出タイミングの調整処理を開始した時点で画像形成装置に設定されている。スレッシュ領域設定部６０１は、ユーザが設定したテストパターンの色情報を取得して、又は、着弾位置ずれの調整処理により自動的に定まるテストパターンの色情報を補正処理実行部５２６から取得して、スレッシュ領域テーブル６０４を参照し、色情報に応じて毎にＶruとＶrdを読み出す。検出電圧がＶrd以上かつＶru以下の範囲がスレッシュ領域である。スレッシュ領域設定部６０１は特許請求の範囲の閾値変更手段に相当する。
【００６６】
図１０は、スレッシュ領域の設定について説明する図の一例である。図１０の横軸は走査位置、縦軸は検出電圧である。図ではブラックとマゼンタのスレッシュ領域が設定されている。
【００６７】
エッジ位置決定部６０２は設定されたスレッシュ領域を使用してエッジ位置を決定する。エッジ位置の決定方法については後述する。エッジ位置決定部６０２は、特許請求の範囲の位置検出手段に相当する。
【００６８】
エッジ位置決定部６０２は、走査位置に応じて適用するスレッシュ領域を切り替える。または、スレッシュ領域設定部６０１が走査位置に応じて異なるスレッシュ領域を設定してもよい。本実施形態では、エッジ位置決定部６０２が走査位置に応じて適用するスレッシュ領域を切り替えるものとして説明するが、スレッシュ領域の変更はどの手段により行われてもよい。
【００６９】
エッジ位置決定部６０２はブラックのラインに相当する走査位置の範囲では、ブラックのスレッシュ領域を使用し、マゼンタのラインに相当する走査位置の範囲では、マゼンタのスレッシュ領域を使用する。走査範囲がどの色のラインに相当するかは、エンコーダセンサ４２が検出する走査位置を利用する。例えば、キャリッジ５が主走査方向の最端部に達した時を基準（例えばゼロ点）として、走査位置を測定する。また、検出電圧を利用して、シート材の紙端を基準に走査位置を測定してもよい。シート材に反射しないスポット光の検出電圧はシート材に反射した場合に比べて十分に小さい。また、シート材が特殊な暗い色のシート材でなければ、シート材の紙端に到達したスポット光は閾値（例えば４Ｖ）以上の検出電圧として検出されるので、閾値を超えた走査位置を基準の走査位置（例えばゼロ点）として、走査位置と検出電圧を対応づける。
【００７０】
紙端に対しテストパターンが形成される位置は固定されているので、エッジ位置決定部６０２は、テストパターンを構成するラインの色情報に基づき、走査位置に応じて使用するスレッシュ領域を切り替える。
【００７１】
なお、キャリッジ５の最端部の位置やシート材の紙端を基準とするのでなく、極小値、極大値が検出された走査位置を基準にしてもよい。テストパターンの各ラインの色（例えば、Ｋ，Ｍが交互に形成される）は明らかになっている。よって、最初の極大値まではブラックのスレッシュ領域、次の極大値まではマゼンタのスレッシュ領域、などのように、極小値と極大値を基準として走査位置に応じて使用するスレッシュ領域を切り替えることができる。
【００７２】
図９に戻り、吐出タイミング補正部６０３は、テストパターンのエッジ位置から求めた着弾位置ずれ量に基づき液滴吐出タイミングを補正する。
【００７３】
〔スポット光の位置とエッジ位置〕
続いて、図１１、１２を用いてスポット光とテストパターンのエッジ位置の関係について説明する。
【００７４】
図１１は、スポット光とテストパターンの一例を示す図である。スポット光はテストパターンを構成する複数のライン上（図では１本）をキャリッジ５の移動方向と同一方向に一定速度（等速）で横切るように移動する。移動速度は可変でもよいが、いったん移動が始まった後は一定である。
【００７５】
一般的な波長のスポット光とシート材１５０ではテストパターンの重複面積が大きいほど、スポット光の反射光が低下するとしてよい。
【００７６】
なお、図１１，１２ではスポット径d = テストパターンのライン幅Ｌとするが、スポット径dとラインＬの関係については後述する。
【００７７】
図１２の数字Ｉ〜Ｖは時間の経過を示し、図１２（ａ）では下のスポット光ほど時間経過が長い。図１２（ｂ）は受光素子の検出電圧の一例を、図１２（ｃ）は吸収面積（スポット光とテストパターンの重畳面積）の一例を、図１２（ｄ）は図１２（ｃ）の吸収面積を微分した吸収面積の増加率の一例を、それぞれ示す。なお、図１２（ｄ）は、図１２（ｂ）の出力波形を微分しても同等の情報が得られる。また、吸収面積は例えば検出電圧から算出されるが、絶対値である必要はないので、図１２（ｃ）の吸収面積は所定値から図１２（ｂ）の検出電圧を減算することで吸収面積と同様の波形が得られる。
【００７８】
上述したように、時刻IIにおいて反射光の減少率が最も大きくなり（重畳している面積が単位時間に最も大きく正に変化する）、時刻IVにおいて反射光の増加率が最も大きくなる（重畳している面積が単位時間に最も大きく負に変化する）。そして、図１２（ｄ）に示すように、増加率が増加傾向から減少傾向に変化する点は、時刻IIと一致しており、増加率が減少傾向から増加傾向に変化する点は、時刻IVと一致している。
【００７９】
増加傾向から減少傾向又はその逆に変化する点は、平面上の曲線において曲がる方向が変わる点、すなわち変曲点である。以上から、出力信号が変曲点を示せば、スポット光がテストパターンのエッジ位置と一致していることになる。
【００８０】
〔エッジ位置の特定〕
図１３は、エッジ位置の特定方法を説明する図の一例である。図１３（ａ）は、検出電圧の概略図を、図１３（ｂ）は検出電圧の拡大図をそれぞれ示す。ここでは、すでにスレッシュ領域が設定されているものとする。上述したように、例えば、検出電圧や吸収面積を微分して傾きがゼロに最も近い位置が変曲点となる。
【００８１】
この変曲点が含まれるように、色毎に、検出電圧の上限閾値Ｖruと下限閾値Ｖrdが予め定められている。後述するように、ＣＰＵ３０１はテストパターンのない領域に対し検出電圧がほぼ同じ一定値（後述する４〔Ｖ〕）になるように発光素子４０２の出力と受光素子４０３の感度をキャリブレーションする。
【００８２】
吐出タイミング補正部６０３は、検出電圧の立下り部分について、矢示Ｑ１方向に探索して、検出電圧が下限閾値Ｖrd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、検出電圧が上限閾値Ｖruを超える点を点Ｐ１として記憶する。
【００８３】
そして、点Ｐ１と点Ｐ２の間の複数の検出電圧データを用いて回帰直線Ｌ１を算出し、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。
【００８４】
同様にして、吐出タイミング補正部６０３は、検出電圧の立上がり部分について、矢示Ｑ３方向に探索して、検出電圧が下限閾値Ｖru以上になる点を点Ｐ４として記憶する。次に、点Ｐ４より矢示Ｑ４方向に探索して、検出電圧が上限閾値Ｖrd以下になる点を点Ｐ３として記憶する。
【００８５】
そして、点Ｐ３と点Ｐ４の間の複数の検出電圧データを用いて回帰直線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。交点Ｃ１と交点Ｃ２が二本のラインのエッジ位置なので、交点Ｃ１とＣ２の中央がラインセンタである。
【００８６】
この後、吐出タイミング補正部６０３は、複数のラインのラインセンタを求め、テストパターンの２本のライン間の理想的な距離と、ラインセンタ間の距離との差分を算出する。この差分は、理想的なラインの位置に対する実際のラインの位置のずれなので、着弾位置ずれ量になる。吐出タイミング補正部は、算出した着弾位置ずれ量に基づいて、記録ヘッド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、補正値をヘッド駆動制御部に設定する。これにより、ヘッド駆動制御部は補正された液滴吐出タイミングで記録ヘッドを駆動するので、着弾位置ずれが低減することになる。
【００８７】
〔スポット光の径とテストパターンの線幅〕
図１２ではスポット径d = テストパターンのライン幅Ｌとしたが、スポット径d ＞ テストパターンのライン幅Ｌ  又は、スポット径d ＜テストパターンのライン幅Ｌでも、エッジ位置は検出可能である。
【００８８】
図１４（ａ）は、スポット径ｄ ＞ テストパターンのライン幅Ｌの関係にあるスポット光とテストパターンの一例を示す。ここでは「ｄ／２＜Ｌ＜ｄ」であるとする。図１４（ｂ）は受光素子の検出電圧の一例を、図１４（ｃ）は吸収面積の一例を、図１４（ｄ）は図１４（ｃ）の吸収面積を微分した吸収面積の増加率の一例を、それぞれ示す。
【００８９】
スポット径ｄ ＞ テストパターンのライン幅Ｌ  であることは、スポット光とテストパターンが完全には重畳しないことを意味するので、図１４（ｄ）の吸収面積の増加率から明らかなように、スポット光の右端がテストパターンを乗り越えた時点で吸収面積が減少に転じ、増加率が急激に減少する。
【００９０】
しかしながら、本実施形態では変曲点の近傍の検出電圧データが得られていれば、交点Ｃ１、Ｃ２を求めることができるので、スポット光ｄはｄ／２＜Ｌであればよい。すなわち、スポット径ｄ が テストパターンのライン幅Ｌに比べて極端に大きくなければよい。
【００９１】
図１５（ａ）は、スポット径ｄ ＜ テストパターンのライン幅Ｌの関係にあるスポット光とテストパターンの一例を示す。図１５（ｂ）は受光素子の検出電圧の一例を、図１５（ｃ）は吸収面積の一例を、図１５（ｄ）は図１５（ｃ）の吸収面積を微分した吸収面積の増加率の一例を、それぞれ示す。
【００９２】
スポット径ｄ ＜ テストパターンのライン幅Ｌ  であることは、スポット光とテストパターンが完全に重畳した状態が継続することを意味するので、図１５（ｂ）（ｃ）に示すように検出電圧や吸収面積が一定の領域が生じる。また、図１５（ｄ）に示すように、吸収面積の増加率がゼロとなる領域が生じる。その後、スポット光の右端がテストパターンを乗り越えた時点で吸収面積が減少に転じ、増加率が緩やかに減少する（減少率が増加）。
【００９３】
このような場合、図１２と同様に、変曲点近傍の検出電圧データが十分に得られるので、吐出タイミング補正部６０３は十分に交点Ｃ１、Ｃ２を求めることができる。
【００９４】
〔動作手順〕
図１６は、補正処理実行部５２６が液滴の吐出タイミングを調整する手順の一例を示すフローチャート図である。
【００９５】
まず、ＣＰＵ３０１が、着弾位置ずれ補正を開始するよう主制御部３１０に指示する。この指示により、主制御部３１０は副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３２を駆動しシート材１５０を記録ヘッド２１の真下まで搬送させる（Ｓ１）。
【００９６】
次に、主制御部３１０は主走査駆動部３１３を介して主走査モータ２７を駆動して、キャリッジ５をシート材１５０上に移動し、シート材１５０上の特定の箇所にて発光素子と受光素子のキャリブレーションを実施する（Ｓ２）。この過程で、走査方向の基準位置を検出しておく。
【００９７】
図１７（ａ）はＳ２の処理を説明するフローチャート図の一例である。キャリブレーションは、発光素子の検出電圧が所望の範囲内（具体的には4V±0.2Ｖの範囲内に調整している。）になるように発光素子の光量を調整する処理である。
【００９８】
ＣＰＵ３０１によって発光制御手段５１１に印字位置ずれセンサ３０の発光素子４０２を駆動するためのＰＷＭ値が設定され、平滑回路５１２で平滑化された後、駆動回路５１３に与えられることで、駆動回路５１３が発光素子４０２を発光駆動する（Ｓ２１）。
【００９９】
印字位置ずれセンサ３０の受光素子４０３が検出した強度信号は共有メモリ５２５に記憶され、ＣＰＵ３０１が所望の出力値（電圧値）になっているか判定する（Ｓ２２）。
【０１００】
所望の電圧値になっていれば（Ｓ２２のＹｅｓ）、図１７（ａ）の処理や終了する。所望の電圧値になっていなければ（Ｓ２２のＮｏ）、ＣＰＵ３０１はＰＷＭ値を変更し、光量の再調整を行う（Ｓ２３）。
【０１０１】
次に、主走査制御部３１３が主走査駆動モータ２７を介してキャリッジ５を移動させると共に、ヘッド駆動制御部３１２が記録ヘッド２１〜２４を駆動して着弾位置ずれ調整用のテストパターンを印刷する（Ｓ３）。
【０１０２】
次に、主走査制御部３１３が主走査駆動モータ２７を介してキャリッジ５を移動させることで、印字位置ずれセンサ３０はテストパターンを読み取り検出電圧データを共有メモリ５２５に記憶する（Ｓ４）。
【０１０３】
図１７（ｂ）はＳ４の処理を説明するフローチャート図の一例である。まず、ＣＰＵ３０１が発光素子４０２を点灯させる（Ｓ４１）。
【０１０４】
次に、光電変換回路５２１等が検出電圧データの取り込みを開始する（Ｓ４２）。取り込みを開始したら、主走査駆動部３１３は主走査駆動モータ２７によりキャリッジ５を移動させていく（Ｓ４３）。つまり、キャリッジ５が移動ながら、光電変換回路５２１等が走査位置に対応づけて検出電圧データを取り込む。データのサンプリングは例えば２０ｋＨｚ（50μs間隔）である。
【０１０５】
キャリッジ５が画像形成装置１００の端部に到達すると、光電変換回路５２１等は検出電圧データの取り込みを終了する（Ｓ４４）。ＦＰＧＡ３０６は一連の検出電圧データを共有メモリ５２５に蓄積する。ＣＰＵ３０１はキャリッジ５をホームポジションで停止させる（Ｓ４５）。
【０１０６】
図１６に戻り、スレッシュ領域設定部６０１は、テストパターンを形成するラインの色情報に基づきスレッシュ領域を設定する（Ｓ５）。
【０１０７】
次に、エッジ位置決定部６０２は、走査位置とラインの色情報に基づき、スレッシュ領域を切り替えてエッジ位置を決定する（Ｓ６）。すなわち、下限閾値Ｖrdと上限閾値Ｖruから交点Ｃ１，Ｃ２を求める。交点Ｃ１とＣ２の中点がテストパターンを構成するラインセンタである。
【０１０８】
吐出タイミング補正部６０３は各ラインの距離を適正距離と比較して着弾位置ずれ量を算出し、着弾位置ずれがなくなるように記録ヘッド２１を駆動するときの液滴吐出タイミングの補正値を算出する（Ｓ７）。
【０１０９】
以上のようにして、予め色毎にスレッシュ領域を登録しておくことで、テストパターンのラインの色によって検出電圧が異なってもエッジ位置を精度よく決定することができる。
【０１１０】
＜＜２．極小値と極大値を検出して両者の中点を中心に所定範囲をスレッシュ領域に設定する。＞＞
図１８は、補正処理実行部５２６の機能ブロック図の一例である。補正処理実行部５２６は、極大値・極小値検出部６０５、スレッシュ領域設定部６０１、エッジ位置決定部６０２、及び、吐出タイミング補正部６０３を有する。図１８のスレッシュ領域設定部６０１はその機能が図９のスレッシュ領域設定部６０１と異なっている。極大値・極小値検出部６０５とスレッシュ領域設定部６０１により、テストパターンのラインの色に関係なくスレッシュ領域を設定することができる。
【０１１１】
まず、極大値と極小値が検出されたとして方法２におけるスレッシュ領域の設定について説明する。
【０１１２】
図１９は、極大値と極小値を利用したスレッシュ領域の設定について説明する図の一例である。極大値・極小値検出部６０５は、検出電圧データから極小値(Ｂ)、極小値の両側の極大値(Ａ１及びＡ２)を検出した。すると極小値と極大値の中点は以下の式から求めることができる。
局所的な波形の上下限の中点＝〔｛（Ａ１＋Ａ２）／２｝＋Ｂ〕／２
すなわち、２つの極大値Ａ１，Ａ２の平均とＢとの平均が中点である。スレッシュ領域はこの中点に対して±Ｄとした値（任意）となる領域とする。この中点がほぼ変曲点近傍となるため、中点を境に±方向に幅を持たせれば変曲点を検出することが可能となる。例えば中点＝２〔Ｖ〕、Ｄ＝０．２〔Ｖ〕の場合、上限閾値Ｖru＝２．２〔Ｖ〕、下限閾値Ｖrd＝１．８〔Ｖ〕であり、この範囲がスレッシュ領域となる。
【０１１３】
このようにスレッシュ領域を設定することで、１つのテストパターンが異なる色のラインを有していたり、単一色のテストパターンでもシート材などの影響で検出電圧が大きくなる又は小さくなる状況において、エッジ位置の検出精度を向上させることができる。
【０１１４】
次に、極大値と極小値の検出方法を説明する。なお、極小値はその前後の検出電圧において最小値である必要はなく、ほぼ最小値（例えば、最小値から数％の範囲内）と見なせれば極小値と扱うことができる。極大値についても同様である。
【０１１５】
(i)抽出方法１
この方法では出力波形を微分した波形を求める。微分することで、極小値及び極大値を判別しやすくなる。
【０１１６】
図２０は検出電圧が微分された微分波形の一例を示す図である。極大値・極小値検出部６０５はは微分波形を、２つの閾値ＴＨ１とＴＨ２と比較する。検出電圧が極小値となる時、傾きがゼロなので、微分波形がゼロになる。これは、検出電圧が極大値となる時も同様である。したがって、検出電圧の極小値と極大値は、微分波形が負側の閾値ＴＨ１と正側のＴＨ２の間に含まれる範囲に存在する。また、検出電圧の傾きは極小値を挟んで負値から正値に変化し、極大値を挟んで正値から負値に変化する。
【０１１７】
これらを利用して、極大値・極小値検出部６０５は、微分波形が閾値ＴＨ１を下回った場合に、極小値を探索するモードになる（極小値の探索を開始する）。そして、微分波形のデータが最初にゼロになった時の検出電圧を極小値として記憶しておく。完全にゼロにならない場合があるので、ゼロと見なせる値であればゼロと判断する。
【０１１８】
次に、微分波形が閾値ＴＨ２よりも大きくなった場合に、極大値を探索するモードになる（極大値の探索を開始する）。そして、微分波形のデータが最初にゼロになった時の検出電圧を極大値として記憶しておく。極大値と極小値が得られた時の、印字位置ずれセンサ３０の主走査方向の位置はエンコーダセンサ４２により特定されている。
【０１１９】
このように極小値、極大値を決定することで、極小値、極大値を精度よく決定できる。閾値ＴＨ１、ＴＨ２は検出電圧の大きさにはあまり影響されないので実験的に予め定めておくことができる。
【０１２０】
なお、微分波形が閾値ＴＨ１を上回った場合に、極小値を探索するモードになってもよいし、微分波形が閾値ＴＨ２を下回った場合に、極大値を探索するモードになってもよい。また、微分波形が最初にゼロになった時の検出電圧を極小値、極大値とするのでなく、ゼロになった後、ゼロでなくなるまでの検出電圧を記憶しておき、その平均や中央値を極小値、極大値としてもよい。
【０１２１】
以上の処理を繰り返すことで、極小値、極大値、及び、極小値、極大値が検知される走査位置を特定することができる。なお、ラインが等間隔であれば、極小値から次の極小値までの距離の半分の走査位置に極大値があるので、極大値を検知しなくてもよい。
【０１２２】
微分波形は検出電圧の取得に続いてリアルタイムに求められるので、検出電圧の１データと１対１に関連づけることができるが、検出電圧の各データと微分波形にそれぞれ番号を付しておき、番号で関連づけてもよい。すなわち、検出電圧と微分波形の関連づけはどのように行ってもよい。
【０１２３】
(ii)抽出方法２
この方法では出力波形を微分した微分波形を求めず、閾値を１つのみ使用して検出電圧から極小値、極大値を決定する。
【０１２４】
図２１は検出電圧と閾値ＴＨ１を示す図の一例である。閾値ＴＨ１は検出電圧の最大値の半分程度である。閾値ＴＨ１よりも下側に極小値があり、上側に極大値がある。この閾値ＴＨ１は、液滴吐出タイミングの調整時に１つのテストパターンに含まれる全ての色のインクの極小値よりも大きくなるように予め決定されている。
【０１２５】
極大値・極小値検出部６０５は、検出電圧を監視して、閾値ＴＨ１より下に来た場合に極小値を探索するモードになる（極小値の探索を開始する）。そして、極小値を探索するモードになった直後に１つのデータを保持し、次に取得されるデータと比較する。比較の結果、より小さい値が取得された場合に保持するデータを最も新しい（小さい）データで置き換える。この比較とデータの置き換えを繰り返す。
【０１２６】
検出電圧が閾値ＴＨ１まで達すると、保持しているデータは、閾値ＴＨ１を下回ってから再度ＴＨ１に達するまでの間の最小値であるはずなので、それを極小値として決定する。
【０１２７】
極大値の場合も同様である。極大値・極小値検出部６０５は、検出電圧を監視して、閾値ＴＨ２を超えた場合に極大値を探索するモードになる（極大値の探索を開始する）。そして、極大値を探索するモードになった直後に１つのデータを保持し、次に取得されるデータと比較する。比較の結果、より大きい値が取得された場合に保持するデータを最も新しい（大きい）データで置き換える。この比較とデータの置き換えを繰り返す。
【０１２８】
検出電圧が閾値ＴＨ１まで達すると、保持しているデータは、閾値ＴＨ１を超えてから再度ＴＨ１に降下するまでの間の最大値であるはずなので、それを極大値として決定する。以上の処理を繰り返す事で、検出電圧の極小値及び極大値を決定していくことができる。
【０１２９】
〔動作手順〕
図２２は、補正処理実行部５２６が液滴の吐出タイミングを調整する手順の一例を示すフローチャート図である。図２２のうちステップＳ１〜Ｓ４までは図１６と同様である。
【０１３０】
次に、極大値・極小値検出部６０５は、検出電圧データから極大値・極小値を検出する（Ｓ１１）。
【０１３１】
スレッシュ領域設定部６０１は、極大値・極小値から中点を決定して、局所的な波形毎にスレッシュ領域を設定する（Ｓ１２）。
【０１３２】
次に、エッジ位置決定部６０２は、走査位置によって異なるスレッシュ領域を用いてエッジ位置を決定する（Ｓ１３）。
【０１３３】
吐出タイミング補正部６０３は各ラインの距離を適正距離と比較して着弾位置ずれ量を算出し、着弾位置ずれがなくなるように記録ヘッド２１を駆動するときの液滴吐出タイミングの補正値を算出する（Ｓ１４）。
【０１３４】
以上のようにして、テストパターンのラインの色によって検出電圧が異なっても、予め色毎にスレッシュ領域を設定しておくことなく、ラインセンタを精度よく決定することができる。
【０１３５】
＜＜３．信号補正後に１又は２のいずれかでスレッシュ領域を設定する＞＞
図２３は、補正処理実行部５２６の機能ブロック図の一例である。ここでは方法２の構成を採用しているが、方法１を採用してもよい。
【０１３６】
これまで説明した本実施形態では、スレッシュ領域を変更可能なので検出電圧の変動に対する耐用性が高い。しかしながら、検出電圧が極端に変動するような場合（例えば、トレーシングペーパーのように薄いシート材に印刷するような場合）、スレッシュ領域内に変曲点がない、中点の近くに変曲点がない、交点Ｃ１とＣ２の高さが大きく違う、などの状況が生じうる。
【０１３７】
そこで、以下では、検出電圧に信号補正処理を施してから、スレッシュ領域を設定する画像形成装置１００について説明する。
【０１３８】
図２３の補正処理実行部５２６は、印字前前処理部６１１、印字後前処理部６１２、同期処理部６１３、パターン非依存分除外処理部６１４、振幅補正処理部６１５、極大値・極小値検出部６０５、スレッシュ領域設定部６０１、エッジ位置決定部６０２、及び、吐出タイミング補正部６０３を有する。印字前前処理部６１１は、テストパターンが形成される前の検出電圧データに前処理を施し、印字後前処理部６１２は、テストパターンが形成された後の検出電圧データに前処理を施す。同期処理部６１３は、テストパターンの形成前と形成後の検出電圧データを同期させる（位置を合わせる）。パターン非依存分除外処理部６１４は、検出電圧データから減算量としてVpを減算する。振幅補正処理部６１５は、振幅補正処理を行うことでエッジ位置を演算するための演算対象データｚを生成する。演算対象データｚに対し、方法２の処理が施される。
【０１３９】
〔信号補正〕
以下、検出電圧の信号補正について説明する。以下のように信号を定義する。
Vsg：受光素子が受光した光の全ての出力電圧
Vp：テストパターンが形成された部分でも吸収し切れない光による反射光、空中散乱光、暗出力による出力電圧
Vs：検出したい出力電圧
図２４は、信号補正を説明する図の一例であり、図２４（ａ）はトレーシングペーパーのような透過率の高いシート材１５０に印字されたテストパターンを受光素子が読み取った場合の検出電圧の波形である。用紙自体の反射光の強度が変動するため、図２４（ａ）のように波形の極大値（地肌読み取り部分）及び極小値（パターン読み取り部分）が不揃いで変動が大きい。
【０１４０】
図２４（ｂ）は、信号補正処理（パターン非依存分除外処理及び振幅補正処理）の後の検出電圧の波形の一例である。本実施形態の信号補正により、テストパターンに依存しない受光分の電圧が排除され、また、極大値及び極小値のバラツキが低減された、安定した出力データが得られる。このため、以降の着弾位置ずれ量を高精度に算出し、着弾位置ずれを高精度に補正することができる。
【０１４１】
本実施形態の信号補正は、
・パターン非依存分除外処理
・振幅補正処理
の２つの補正を有している。
【０１４２】
また、信号補正するために、前処理が必要とされる。よって、処理手順は以下のようになる。
（１）前処理
（２）信号補正
（2-1）パターン非依存分除外処理、（2-2）振幅補正処理
＜前処理＞
以下、前処理について説明する。前処理は前処理Ａと前処理Ｂに分けることができる。前処理Ａは、テストパターン形成前の白紙状態（バックグラウンド）の検出電圧データに対する以下の処理により構成される。
・前処理Ａ
(i)  ｎ回スキャン
(ii)  同期処理
(iii)  平均化
(iv)  フィルタ処理
前処理Ｂは、テストパターン形成後の検出電圧データに対する以下の処理により構成される。
・前処理Ｂ
(i)  ｎ回スキャン
(ii)  同期処理
(iii)  平均化
＜前処理Ａ＞
・前処理Ａ-(i)   
図２５は、Ａ-(i)のｎ回スキャンの測定結果の一例を示す図である。ｎ回スキャンに先立ち、ｎ回スキャン部はシート材（ex、普通紙、トレーシングペーパー）に対するセンサキャリブレーションを行う。ｎ回スキャン部は、受光素子が検出し最終的にＡ／Ｄ変換回路５２３が変換した反射光の検出電圧が、ある一定値になるようにＣＰＵ３０１に要求する。ＣＰＵ３０１は、検出電圧がある範囲に入るようにフィードバック制御する。例えば、検出電圧が４．４〔Ｖ〕より大きければ発光制御手段５１１の発光量を低減し、検出電圧が４．０〔Ｖ〕未満であれば発光制御手段５１１の発光量を増大する。図２５（ａ）（ｂ）に示すように、センサキャリブレーションにより、検出電圧は４．０〜４．４〔Ｖ〕の範囲に入るようになる。なお、目標値を４．０〜４．４Ｖに設定したＰＩ制御やＰＩＤ制御によりセンサキャリブレーションしてもよい。
【０１４３】
この検出電圧は、上記のVsg2（テストパターンが形成されていない領域の検出電圧）である。ｎ回スキャン部は図２５（ａ）（ｂ）のような検出電圧データをｎ個取得する。
【０１４４】
・前処理Ａ-(ii)
図２６はＡ-(ii)の同期処理を説明する図の一例である。平均化部はｎ回スキャン部が取得したｎ個の検出電圧データの平均を算出する。検出電圧データはスポット光がシート材１５０以外を走査しても検出されるが、必要なのはシート材１５０から得られた検出電圧のみである。このため、同期化部は、ｎ個の検出電圧データの始まりをシート材１５０の紙端に揃える。
【０１４５】
ｎ回の検出電圧データを紙端から始めるため、同期化部は検出電圧データが閾値を最初に越えたところを、シート材１５０の紙端として検出する。平均化されるための検出電圧データは、閾値を超えた以降のデータである（閾値を超えた検出電圧データを先頭１個目のデータとして扱う）。閾値はセンサキャリブレーションの目標値を４．０〔Ｖ〕とした場合、それよりもやや小さい３．５〜３．９〔Ｖ〕程度である。
【０１４６】
このような同期方法の他、エンコーダセンサ４２が検出した主走査方向の位置情報に検出電圧データを対応づけて記憶しておき、位置情報を一致させてｎ個の検出電圧データの同期を取ってもよい。
【０１４７】
・前処理Ａ-(iii)
次に、ｎ個の検出電圧データはシート材１５０の紙端を走査方向の基準位置（位置がゼロ）として、位置毎にｎ個の検出電圧データを有する。この位置は、エンコーダセンサが検出するキャリッジ５の位置であるが、スポット光の重心位置と１対１に対応するので、以下、スポット光の重心位置として説明する。すなわち、平均化部は重心位置毎にｎ個の検出電圧データの平均を算出する。
【０１４８】
・前処理Ａ-(iv)
図２７は、フィルタ処理を説明する図の一例である。フィルタ処理部は、平均化部が平均した重心位置毎の検出電圧データの平均値をフィルタ処理する。具体的には、着目している検出電圧データの前後ｍ個（着目しているデータを含めｍ個とする）のデータを抽出して、平均を算出する。これにより、測定ノイズが低減され、同期処理で同期しきれなかった検出電圧データのズレを低減することができる。
【０１４９】
図２７では、実線の波形がフィルタ処理前の検出電圧データであり、点線の波形がフィルタ処理後の検出電圧データである。フィルタ処理前の検出電圧データはＡ／Ｄ変換回路５２３の分解能の影響を受け階段状の変動を示すが、フィルタ処理によりなだらかになることがわかる。
【０１５０】
＜前処理Ｂ＞
・前処理Ｂ-(i)
図２８は、Ｂ-(i)のｎ回スキャンを説明する図の一例である。図２８（ａ）では、Ａ-(i)のn回スキャンが行われたシート材１５０に色の異なるラインを含むテストパターンが形成されている。色の数は２色以上であればよいが、一般の画像形成装置ではＣＭＹＫの４色、又は、インク種類が多い画像形成装置では６〜９色のインクを有する。テストパターンの色の数は何色でもよい。
【０１５１】
図２８（ｂ）はテストパターンが形成されたシート材１５０からの反射光を受光素子が受光した際の検出電圧データの波形を示す。ｎ回スキャン部はこのようなデータをｎ回取得する。
【０１５２】
・前処理Ｂ-(ii)
図２９は同期処理を説明する図の一例である。上段は同期前の検出電圧データを、下段は同期後の検出電圧データをそれぞれ模式的に示す。テストデータの形成前と異なりテストデータの形成後は、ｎ回の検出電圧データの極大値同士、及び、極小値同士を一致させることで、エッジ位置を揃えることができる。図２９のような波形データの極大値同士、及び、極小値同士を一致させる（完全に一致させることは困難であるが）には、いくつか方法がある。
【０１５３】
比較的簡単な方法は、Ａ−(ii)と同様に、ｎ個の検出電圧データの始まりをシート材１５０の紙端に揃えることである。テストパターンが紙端に対し同じ位置に形成されていれば、複数の検出電圧データの極大値及び極小値も同じ位置に揃えることができる。
【０１５４】
またＡ−(ii)と同様に、エンコーダセンサ４２が検出した主走査方向の位置情報に検出電圧データを対応づけて記憶しておき、位置情報を一致させてｎ個の検出電圧データの同期を取ってもよい。
【０１５５】
また、同期化部は、ｎ個の検出電圧データの位置をずらしながら、ｎ個の検出電圧データのズレが最小になるようにｎ個の検出電圧データの位置を決定することもできる。
【０１５６】
・前処理Ｂ-(iii)
平均化部は同期化したｎ個の検出電圧データの平均を算出する。ｎ個の検出電圧データは、位置毎にｎ個の検出電圧データが存在するので、平均化部は重心位置毎にｎ個の検出電圧データの平均を算出する。
【０１５７】
＜信号補正処理＞
信号補正の前に同期処理部６１３が同期処理を行う。同期処理部６１３は、Ａ-(i)〜(iv)の前処理が施されたテストパターン印字前の検出電圧データと、Ｂ-(i)〜(iii)の前処理が施されたテストパターン印字後の検出電圧データの紙端を揃える。
【０１５８】
揃え方はＡ-(ii)と同様に、閾値を最初に越えた検出電圧データを先頭１個目のデータとすることで行う。以下、説明のため、テストパターン印字前の検出電圧データを白紙測定データ（Vsg2）、テストパターン印字後の検出電圧データをパターン測定データ（Vsg1）という。
【０１５９】
次に、信号補正処理について説明する。
【０１６０】
（2-1）パターン非依存分除外処理
パターン非依存分除外処理は、Vsg（＝Vs＋Vp）からテストパターンに吸収されない反射分を低減する処理を行う。具体的には、Vsgから、色毎に異なるVｐを減じる。これにより、シート材１５０以外に起因する検出電圧を排除することができる。
【０１６１】
図３０は、VsgとVｐを説明する図の一例である。厳密にVpを求めることは困難なので、スポット光がテストパターンを走査した際の検出電圧Vsgの極小値をVpとする。また、極小値は色の影響を受けるので、極小値Vpは色毎に定義する。説明を容易にするため、色の数はブラックとマゼンタの２色として、極小値はそれぞれVpK、VpMとする。
【０１６２】
VpKとVpMの決定方法には以下のような方法がある。
ａ）予め各色のテストパターンの検出電圧を実験的に取得しておき極小値を決定しておく
ｂ）実際に複数色のテストパターンの検出電圧を取得し、そのデータから色毎の極小値を抽出する
ａ）の色毎に極小値を決定しておく場合、方法１のスレッシュ領域テーブル６０４のように色毎に極小値を決定しておけばよい。ｂ）の極小値を動的に求める場合、方法２で上記した極大値と極小値の検出結果を利用できる。極小値を挟む前後の所定範囲が１ライン分のパターン測定データである。または、１つの極小値を挟み極大値から次の極大値までの走査範囲が１ライン分のパターン測定データである。したがって、極小値を挟む所定の走査範囲毎にVpK、VpMを抽出すればよい。
【０１６３】
次に、パターン非依存分除外処理部６１４は、以下を算出する。
・白紙測定データVsg2  −  VpK、or  VpM 
・パターン測定データVsg1  −  VpK、or  VpM 
図３１（ａ）はパターン測定データの出力波形の一例を、図３１（ｂ）はパターン測定データからVｐを減じた出力波形の一例を、それぞれ示す。図３１（ａ）のパターン測定データは、ブラックのラインからの反射光、マゼンタのラインからの反射光、及び、ライン間の白紙からの反射光を含む。このため、パターン測定データからVｐを減じる場合、光の走査位置に応じて、VpM又はVpKを減じる。
【０１６４】
ａ）とｂ）のいずれの場合も、どの走査位置でVpMとVpKを切り換えるかを決定する必要がある。本実施形態では、パターン測定データが、極大値を示す毎にVpMからVpKに（又はその逆に）切り替えればよい。または、極小値を示した走査位置から次の極小値の走査位置までの中点で、VpMとVpKを切り換えてもよい。図３１（ａ）では両矢印で示す範囲毎にVpMとVpKを切り換える。
【０１６５】
したがって、図３１（ｂ）の例では、パターン非依存分除外処理部６１４は、ブラックのラインに相当する走査位置が５０〜１５０、２５０〜３００まではVpK＝約１の値を減じて、マゼンタのラインに相当する走査位置が０〜５０、１５０〜２５０まではVpM＝約２の値を減じる。
【０１６６】
図３１（ｂ）に示すように、VpM又はVpKを減じることで、ブラックのラインに対応した極小値、及び、マゼンタのラインに対応した極小値はそれぞれほぼゼロになる。パターン測定データの途中でVｐが切り替わるので、Vｐが減じられたパターン測定データは微分可能とはならない（滑らかなデータとならない）。しかし、エッジ位置の特定には変曲点を使うので、全体的な波形はエッジ位置の特定に影響しない。
【０１６７】
図３１（ｃ）は白紙測定データの出力波形の一例を、図３１（ｄ）は白紙測定データからVｐを減じた出力波形の一例を、それぞれ示す。白紙測定データからもパターン非依存分を除外するため、パターン非依存分除外処理部６１４は白紙測定データから、走査位置に応じて、VpM又はVpKを減じる。
【０１６８】
（2-2）振幅補正処理
続いて、説明のため、以下のように置き換える。
白紙測定データｘ´＝白紙測定データVsg1−Vp
パターン測定データｙ´＝パターン測定データVsg2−Vp
演算対象データｚを求める際の考え方について説明する。
シート材１５０に画像が何も形成されていない状態でも、シート材１５０の反射光や反射率は、透過性や結晶性といったシート材１５０の特性で変動する。また、シート材１５０の指向性の高さにより程度に差はあるが、シート材１５０の凹凸やシート材１５０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。
【０１６９】
さらに、受光素子とシート材１５０の距離が一定でなかったり、プラテン４０の保持機構や、様々な事象を要因とする振動、電源変動や制御的な相性等、シート材１５０を走査するスポット光の位置に関係する反射率の変動要因は枚挙にいとまがない。
【０１７０】
しかし、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、反射率の変動を位置または時間の関数として表現できる。この反射率の変化をバックグラウンド変動と呼ぶことにする。
【０１７１】
以下、説明を容易にするため、以下のイメージしやすい例を用いて説明する。
・位置または時間の関数を、時間の関数とする
・バックグラウンド変動を時間の関数 Kbgとする
・非印字媒体を白紙の紙とする
・受光素子で検知したい変化を、紙に吐出されたインクの位置とする
・有効数字確保や演算上、適当な係数を最大電位 Vmaxとする
・センサで測定する値を電圧値Vとする
まず、インクの色素が光を吸収するメカニズムを考える。インクに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（光のエネルギーは
振動数に比例し可視光であれば振動数により色が変わることから理解される）。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が、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。
【０１７２】
ここでは一定とみなしうる場合を考え、色素のエネルギー状態を色素が光を取り込まない確率と考え、この一定値をKi（＜１）とする。入射光を1とすると反射光として帰還するのを妨げる確率(反射光率)は(1-Ki)となる。例えば、Kiを０．３とすれば、０．７の光は反射光として帰還できない。
【０１７３】
本実施形態の受光素子が検出したいのは、位置毎に量の異なる反射光率(1-Ki)の変化である。よって、反射光率(1-Ki)を定量化するためには、位置の関数(1-Ki)と、測定電圧が比例関係にあることが望ましい。
【０１７４】
つまり、測定電圧をVとしたとき、
V  ∝  (1-Ki)  
と仮定すれば、測定電圧Vは反射光率に比例する。
【０１７５】
しかし、実際にはバックグラウンド変動があるため、
V  ∝  Kbg  ×  (1-Ki)  
となる。
【０１７６】
ここで改めて、処理したい変動(1-Ki)をZとおくと、
V  ∝  Kbg  ×  Z  
⇔  Z  ∝  (  1 /  Kbg  )  ×  V    となる。
Vmax  を適当に定めることで、これは
Z  ＝  (  Vmax /  Kbg  )  ×  V  …（１）
となる。
【０１７７】
この式（１）は、時間関数KbgとVが同じ時間の関数であれば、バックグラウンド変動が含まれる測定電圧を、あたかもバックグラウンド変動が無いかのように扱えるよう補正できることを示している。
【０１７８】
しかし、現実的にはKbgの性質上、KbgとVを同時に測定することができないので、KbgとVをそれぞれ測定し、時間軸を合わせることで、同じ位置のKbｇとVを測定できたことになる。この処理は、信号補正処理の同期処理が相当する。
【０１７９】
式（１）の各変数を、本実施形態で説明したデータで表すと、以下のように対応する。
Kbg  ＝  ｙ´
V    ＝  ｘ´
Z    ＝  Vsg  ＝ｚ
Vmax ＝  Vsgの最大値（例えば４Ｖ）＝Vmax−Vp
実際にはZは、最終的な演算対象のデータとなるので、実測されているVsgと一致するわけではないが、Vsgの代わりに得られるデータがZであるので、「Z＝Vsg」とし、さらに「Z＝ｚ」とする。また、Vmaxは適宜定めることができるので、ｚが演算対象データであることからVsgの最大値、すなわちVsgの理想的な振幅とする。なお、VmaxにはVpが含まれているので、Vmax ＝  Vmax−Vpと置き直している。以上から式（１）を書き直すと次式のようになる。
【０１８０】
ｚ  ＝    Vmax ×ｘ´/ｙ´  …（２）
図３２は、ｘ´とｙ´から得られる演算対象データｚを模式的に説明する図の一例である。図３２（ａ）は異なる色を含むテストパターンのパターン測定データと白紙測定データである。図３２（ｃ）は、説明のために示した単一色のテストパターンのパターン測定データと白紙測定データである。図３２（ａ）は、図３１（ｂ）と（ｄ）を重ねたものである。
【０１８１】
図３２（ａ）（ｃ）のいずれの場合も、パターン測定データと白紙測定データの極大値がほぼ一致している。すなわち、スポット光が、テストパターンがない場所を照射するとｘ´とｙ´が等しくなり、テストパターンがある場所を照射するとｘ´が略ゼロとなる。このことは、ｘ´/ｙ´が、ある位置の変動を含んだｘ´がｙ´を基準にした場合にどのくらいの比率で含まれるかを表すこと、すなわち、バックグラウンド変動を除去した際の白紙測定データとパターン測定データの比を表すと考えられる。
【０１８２】
したがって、この比にVmaxを乗じれば、バックグラウンド変動が除去され、テストパターン部で極小に、無地部で極大になる振幅が一定の演算対象データｚが得られることが分かる。よって、式（２）に従って、ｘ´/ｙ´を算出することで、両者に含まれるバックグラウンド変動を消去することができる。
【０１８３】
以上の考え方に基づき、振幅補正処理部６１５は、式（２）の演算を行う。ｘ´とｙ´はすでに求められており、Vmaxは予め定められた固定値（例えば４〔V〕）からVpKを減じた値、又は、ｘ´/ｙ´のピーク値の平均などである。したがって、振幅補正処理部６１５は図３２（ｂ）（ｄ）のような振幅が一定の演算対象データｚを得ることができる。
【０１８４】
この後、方法２と同様に、極大値・極小値検出部６０５、スレッシュ領域設定部６０１、エッジ位置決定部６０２及び吐出タイミング補正部６０３は上述したように交点Ｃ１、Ｃ２からラインセンタ位置に決定することができる。
【０１８５】
なお、固定値Vmaxは固定されている必要はなく、極大値と相関するVsg2の平均値や中央値などでもよい。印字前前処理部６１１がテストパターン形成前に行ったｎ回スキャンのVsg2はテストパターン形成後の検出電圧の最大値となるので、固定値Vmaxとみなすことができる。
【０１８６】
〔動作手順〕
図３３は、補正処理実行部５２６が信号補正する手順の一例を示すフローチャート図である。
【０１８７】
まず、ＣＰＵ３０１が、着弾位置ずれ補正を開始するよう主制御部３１０に指示する。この指示により、主制御部３１０は副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３２を駆動しシート材１５０を記録ヘッド２１の真下まで搬送させる（Ｓ２１）。
【０１８８】
次に、主制御部３１０は主走査駆動部３１３を介して主走査モータ２７を駆動して、キャリッジ５をシート材１５０上に移動し、シート材１５０上の特定の箇所にて発光素子と受光素子のキャリブレーションを実施する（Ｓ２２）。
【０１８９】
次に、印字前前処理部６１１のｎ回スキャン部は、キャリッジ５をホームポジションまで移動し、テストパターン形成前のｎ回スキャンを行い、ｎ個の検出電圧データを共有メモリ５２５に記憶する（Ｓ２３）。
【０１９０】
ＣＰＵ３０１は所定の回数、検出電圧データの読み取りをｎ回完了したか否か確認し（Ｓ２４）、完了している場合は次のＳ２５処理に進み、完了していない場合はＳ２３の検出電圧データの読み取り処理を再度行う。
【０１９１】
次に、印字前前処理部６１１は共有メモリ５２５に蓄積された所定の回数読み取ったテストパターン形成前の検出電圧データを読み出して前処理を実行し、そのデータをＲＡＭ３０３に保存する（Ｓ２５）。
【０１９２】
次に、主制御部３１０は、シート材１５０の副走査位置はそのままで紙送りせずに、主走査制御部３１３が主走査駆動モータ２７を介してキャリッジ５を移動させると共に、ヘッド駆動制御部３１２が記録ヘッド２１〜２４を駆動して着弾位置ずれ調整用のテストパターンを形成する（Ｓ２６）。
【０１９３】
次に、印字後前処理部６１２のｎ回スキャン部は、キャリッジ５をホームポジションまで移動し、テストパターン形成後のｎ回スキャンを行い、ｎ個の検出電圧データを共有メモリ５２５に記憶する（Ｓ２７）。
【０１９４】
ＣＰＵ３０１は所定の回数、検出電圧データの読み取りをｎ回完了したか否か確認し（Ｓ２８）、完了している場合は次のＳ２９の処理に進み、完了していない場合はＳ２７のパターンデータ読み取り処理を再度行う。
【０１９５】
次に、印字後前処理部６１２は共有メモリ５２５に蓄積された所定の回数読み取った検出電圧データを読み出して前処理を実施し、そのデータをＲＡＭ３０３に保存する（Ｓ２９）。
【０１９６】
次に、同期処理部６１３は前処理が施された白紙測定データとパターン測定データをＲＡＭ３０３より読み出して、同期化処理によって位置あわせを行う（Ｓ３０）。
【０１９７】
次に、パターン非依存分除外処理部６１４は、パターン測定データの極小値からVpK、VpMを求め、白紙測定データとパターン測定データからそれぞれVpK、VpMを減算する（Ｓ３１）。
【０１９８】
次に、振幅補正処理部６１５は、式（２）を用いて振幅補正処理を行い演算対象データｚを生成する（Ｓ３２）。これにより、変曲点がスレッシュ領域内に揃った検出電圧データが得られた。以降の処理は、図２２と同様になる。
【０１９９】
以上のようにして、検出電圧が変動し、かつ、テストパターンのラインの色によって検出電圧が異なっても、ラインセンタを精度よく決定することができる。
【０２００】
〔ライン方式の画像形成装置の場合〕
本実施形態では、図４，５のシリアル方式の画像形成装置１００を例にして説明したが、ライン方式の画像形成装置１００においても同様の方法で着弾位置ずれ量を補正できる。ライン方式の画像形成装置１００について簡単に説明する。
【０２０１】
図３４は、ライン方式の画像形成装置１００のヘッドの配置とテストパターンを模式的に説明する図の一例である。ヘッド固定ブラケット１６０はシート材搬送方向と直交する主走査方向の端から端まで掛け渡されるように固定されている。ヘッド固定ブラケット１６０には、上流側からＫＣＭＹのインクの記録ヘッド１８０がそれぞれ主走査方向の全域に配置されている。各色の記録ヘッド１８０は端部が重複するように千鳥状に配置されている。こうすることで、記録ヘッド１８０の端部でも十分な解像度が得られる液滴が吐出されるので、主走査方向の全域に１つの記録ヘッド１８０を配置する必要がなくコスト増を抑制できる。なお、各色毎に主走査方向の全域に１つの記録ヘッド１８０を配置してもよいし、各色の記録ヘッド１８０の主走査方向の重複領域をより長くしてもよい。
【０２０２】
ヘッド固定ブラケット１６０よりも下流にはセンサ固定ブラケット１７０が、シート材搬送方向と直交する主走査方向の端から端まで掛け渡されるように固定されている。センサ固定ブラケット１７０には、印字位置ずれセンサ３０がヘッドの数だけ配置されている。すなわち、１つの印字位置ずれセンサ３０は、１つの記録ヘッド１８０と、主走査方向に少なくとも一部が重複するように配置されている。また、１つの印字位置ずれセンサ３０は、１対の発光素子４０２と受光素子４０３を有する。発光素子４０２と受光素子４０３は、主走査方向にほぼ並行に並列配置されている。図３４の画像形成装置では、液滴位置ずれセンサ３０は移動しないので、例えば副走査駆動部３１４が特許請求の範囲の相対移動手段に相当する。
【０２０３】
このような形態の画像形成装置１００は、テストパターンを構成する各ラインを、ラインの長手方向が主走査方向と並行になるように形成する。Ｋを基準に他の色の液滴の着弾位置ずれを補正する場合、画像形成装置１００は、ＫのラインとＭのライン、ＫのラインとＣのライン、ＫのラインとＹのラインを形成する。そして、シリアル方式の画像形成装置１００と同様に、ＣＭＹＫのテストパターンのエッジ位置を検出し、その位置ずれ量から液滴吐出タイミングを補正する。
【０２０４】
このように、ライン方式の画像形成装置１００においても、適切に印字位置ずれセンサ３０を配置することで着弾位置ずれを補正できる。
【０２０５】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１００は、下限閾値Ｖrdと上限閾値Ｖruを変更することができるので、検出電圧が変動しても液滴の着弾位置ずれを精度よく補正することができる。
【符号の説明】
【０２０６】
１        ガイドロッド
２        副ガイド
５        キャリッジ
７        駆動プーリ
８        主走査モータ
９        タイミングベルト
２１〜２４  記録ヘッド
３０      印字位置ずれセンサ
４１      エンコーダシート
４２      エンコーダセンサ
１００    画像形成装置
３０１    ＣＰＵ
３１０    主制御部
３１２    ヘッド駆動制御部
３１３    主走査駆動部
３１４    副走査駆動部
４０２    発光素子
４０３    受光素子
５２５    共有メモリ
５２６    補正処理実行部
６０１    スレッシュ領域設定部
６０２    エッジ位置決定部
６０３    吐出タイミング補正部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０７】
【特許文献１】特開２００８−２２９９１５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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