(57)【要約】【課題】テラヘルツ波を用いて、画像形成に関する情報を取得し得る、新規な画像形成装置や印刷方法を提供する。【解決手段】画像形成装置は、ストック部109、電磁波発生部103、電磁波検出部104、記憶部107、演算処理部105、及び比較部106を有する。ストック部109は、画像形成後の複数の媒体で構成される積層体110をストックする。電磁波発生部103は、積層体110に照射するテラヘルツ波を発生する。電磁波検出部104は、積層体110の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出する。記憶部107は、参照データを記憶する。演算処理部105は、電磁波検出部104からの検出信号と、媒体の枚数に関する情報と、媒体に形成されている画像に関する情報とから、画像形成状態に関するデータを生成する。比較部106は、演算処理部105により生成されるデータと、記憶部107に記憶されている参照データとを比較する。【選択図】  図1
2008096424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置であって、
画像形成後の複数の媒体で構成される積層体をストックするためのストック部、
前記積層体に照射するテラヘルツ波を発生させるための電磁波発生部、
前記積層体の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出するための電磁波検出部、
参照データを記憶するための記憶部、
前記電磁波検出部からの検出信号と、前記媒体の枚数に関する情報と、前記媒体に形成されている画像に関する情報とから、画像形成状態に関するデータを生成するための演算処理部、及び
前記演算処理部により生成されるデータと、前記記憶部に記憶されている前記参照データとを比較する比較部、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷する印刷方法であって、
前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行う印刷工程と、
前記印刷された複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過するようにテラヘルツ波を照射する照射工程と、
前記積層体の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出する検出工程と、
前記検出工程で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する演算処理工程と、
前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する記憶工程と、
前記演算処理工程で得られるデータと、前記記憶工程の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する比較・判断工程と、
を有することを特徴とする印刷方法。
【請求項３】
前記比較・判断工程で得られる結果に基づいて、前記印刷工程における印刷条件を調整する印刷制御工程、
を有することを特徴とする請求項2に記載の印刷方法。
【請求項４】
前記記憶工程で格納される参照データは、
前記検出工程で検出される最初のテラヘルツ波の検出信号より、初期の前記複数の媒体への前記情報の印刷状態が求められ、参照データとして格納される、
ことを特徴とする請求項3に記載の印刷方法。
【請求項５】
前記記憶工程で格納される参照データは、
予め用意した前記情報に関する電子情報より、前記複数の媒体の積層体のテラヘルツ波に対する応答と印刷状態が推定され、参照データとして格納される、
ことを特徴とする請求項3に記載の印刷方法。
【請求項６】
前記記憶工程で格納される参照データは、
前記検出工程で検出される直近のテラヘルツ波の検出信号を含めた、複数回検出されたテラヘルツ波の検出信号より、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態が求められ、参照データとして格納される、
ことを特徴とする請求項3に記載の印刷方法。
【請求項７】
同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷するための印刷装置であって、
前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行う印刷部と、
印刷された前記複数の媒体の積層体をストックするストック部と、
前記ストック部にある、前記印刷された複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過するようにテラヘルツ波を照射する電磁波発生部と、
前記ストック部にある、前記積層体からのテラヘルツ波を検出する電磁波検出部と、
前記電磁波検出部で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する演算処理部と、
前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する記憶部と、
前記演算処理部で得られるデータと、前記記憶部の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する比較部と、
前記比較部で得られる結果に基づいて、前記印刷部における印刷条件を調整する印刷制御部と、
を有することを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波からテラヘルツ波領域の高周波電磁波を用いて、紙などの媒体の印刷状態を監視しつつ、監視結果に応じて印刷状態を調整して印刷する印刷方法、印刷装置、画像形成装置などに関する。特には、本発明は、高速に紙への印刷を行う印刷方法及び印刷装置に適した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波からテラヘルツ波領域（30GHz乃至30THz）のうちの任意の周波数帯域を有する高周波電磁波（本明細書では、テラヘルツ波とも呼ぶ）を用いた非破壊な検査技術が開発されている。テラヘルツ波には、生体分子をはじめとして、様々な物質の吸収線が存在することが知られている。この周波数領域の応用分野として、Ｘ線に替わる安全な透視検査を行うイメージング技術がある。また、物質内部の吸収スペクトルや複素誘電率を求めて、分子の結合状態を調べる分光技術がある。また、生体分子の解析技術、キャリヤ濃度や移動度を評価する技術等が期待される。
【０００３】
ところで、コピー機やプリンタの様に、紙面に画像を形成する画像形成装置においては、常時、均質な印刷状態を確保することが重要である。一般に、この印刷状態は、温度や湿度といった、装置内外を取り巻く印刷環境の変化を受け易い。そのため、多くの場合、この印刷環境の変化を検知する検知手段を用いて、印刷環境の変化に対して印刷条件を調整・整合させている。そして、この印刷条件下で、紙面に画像を形成している。
【０００４】
この様な検知手段の一つとして、テラヘルツ波を用いて、インクの膜厚や含水率を計測する装置が開示されている（特許文献1参照）。ここでは、テラヘルツ波の透過率の変化を用いて、インクの膜厚や含水率を常時監視している。そして、この監視結果を用いて、印刷状態を制御し、印刷物の高品質化の実現を試みている。
【特許文献１】特開2002-292832号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した印刷方法は、テラヘルツ波の伝播状態の変化を監視しつつ、印刷結果が、所望の状態になる様に、逐次、印刷状態を制御するものである。具体的には、ドラムや紙上に付着するインクの膜厚や含水率を、テラヘルツ波の伝搬状態の変化によって、膜厚方向に計測するものである。しかし、計測に用いるテラヘルツ波の波長に比べると、印刷領域の膜厚は非常に薄いものとなる。そのため、テラヘルツ波と相互作用する領域が小さく、十分なテラヘルツ波の伝搬状態の変化を得ることが難しい。
【０００６】
また、逐次、印刷状態を制御するためには、基本的に、印刷物への画像データは同じであることが望まれる。そして、同じ印刷物の画像データによって、印刷状態を比較する必要がある。なぜなら、印刷物が異なる画像データを有する場合、トナーやインクが載っている印刷領域と非印刷領域の割合が異なり、印刷状態の計測結果が異なるからである。すなわち、印刷領域と非印刷領域の割合によって、テラヘルツ波と相互作用するトナーやインク量が異なるため、同じ質の印刷状態であっても、テラヘルツ波の伝搬状態が異なって計測される場合が生じる。この様な計測結果に基づいて印刷状態を調整・制御すると、本来、望ましい印刷条件に対して補正を加えてしまうことになる。そして、結果的に印刷物の品質を劣化させてしまうことになる。
【０００７】
更に、現在、印刷機の印刷スピードは、家庭用のインクジェットプリンタで、およそ20乃至30枚/分である。また、POD(プリントオンデマンド)用の高速印刷機では、およそ100乃至150枚/分である。これらの印刷速度は、日々向上している。そこで、こうした印刷機において、例えば、上記テラヘルツ波を用いて、各印刷物に対する印刷状態を制御する場合、高速なフィードバック制御が必要になる。しかし、この様な印刷機に対して、媒体1枚毎のフィードバック制御を行うと、ＣＰＵの負荷が大きく効率が悪くなる。特に、場合によっては、このフィードバック制御の速度が、印刷スピードを律速してしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、第1の本発明に係る画像形成装置は、ストック部、電磁波発生部、電磁波検出部、記憶部、演算処理部、及び比較部を有することを特徴とする。ストック部は、画像形成後の複数の媒体で構成される積層体をストックする。電磁波発生部は、前記積層体に照射するテラヘルツ波を発生する。電磁波検出部は、前記積層体の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出する。記憶部は、参照データを記憶する。演算処理部は、前記電磁波検出部からの検出信号と、前記媒体の枚数に関する情報と、前記媒体に形成されている画像に関する情報とから、画像形成状態に関するデータを生成する。比較部は、前記演算処理部により生成されるデータと、前記記憶部に記憶されている前記参照データとを比較する。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷する第2の本発明に係る印刷方法は、印刷工程と、照射工程と、検出工程と、演算処理工程と、記憶工程と、比較・判断工程と、印刷制御工程を有することを特徴とする。印刷工程では、前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行う。照射工程では、前記印刷された複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過するようにテラヘルツ波を照射する。検出工程では、前記積層体の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出する。演算処理工程では、前記検出工程で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する。記憶工程では、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する。比較・判断工程では、前記演算処理工程で得られるデータと、前記記憶工程の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する。印刷制御工程では、前記比較・判断工程で得られる結果に基づいて、前記印刷工程における印刷条件を調整する。なお、この印刷制御工程は第2の本発明においては、必要に応じて行われる工程であり、省略可能である。例えば、前記比較・判断工程からの結果を外部に出力して、当該出力結果に基づき、オペレータが印刷条件を制御してもよい。
【００１０】
また、上記課題に鑑み、同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷する印刷において印刷状態を判断する第3の本発明に係る印刷検出方法は、照射工程と、検出工程と、演算処理工程と、記憶工程と、比較・判断工程を有することを特徴とする。照射工程では、前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行って得られる、印刷された前記複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過する様にテラヘルツ波を照射する。検出工程では、前記積層体からのテラヘルツ波を検出する。演算処理工程では、前記検出工程で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する。記憶工程では、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する。比較・判断工程では、前記演算処理工程で得られるデータと、前記記憶工程の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する。
【００１１】
また、上記課題に鑑み、同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷するための第4の本発明に係る印刷装置は、印刷部と、ストック部と、電磁波発生部と、電磁波検出部と、演算処理部と、記憶部と、比較部と、印刷制御部を有することを特徴とする。印刷部は、前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行う。ストック部は、印刷された前記複数の媒体の積層体をストックする。電磁波発生部は、前記ストック部にある、前記印刷された複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過する様にテラヘルツ波を照射する。電磁波検出部は、前記ストック部にある、前記積層体からのテラヘルツ波を検出する。演算処理部は、前記電磁波検出部で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する。記憶部は、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する。比較部は、前記演算処理部で得られるデータと、前記記憶部の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する。印刷制御部は、前記比較部で得られる結果に基づいて、前記印刷部における印刷条件を調整する。
【００１２】
また、上記課題に鑑み、同じ情報、もしくは単位情報を複数の媒体に繰り返し印刷する印刷において印刷状態を判断する第5の本発明に係る印刷検出装置は、電磁波発生部と、電磁波検出部と、演算処理部と、記憶部と、比較部を有することを特徴とする。電磁波発生部は、前記複数の媒体へ前記情報の印刷を行って得られる、印刷された前記複数の媒体の積層体に対し、少なくとも複数枚を透過する様にテラヘルツ波を照射する。電磁波検出部は、前記積層体からのテラヘルツ波を検出する。演算処理部は、前記電磁波検出部で得られる検出信号を、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を示すデータに変換する。記憶部は、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断するための参照データを格納する。比較部は、前記演算処理部で得られるデータと、前記記憶部の参照データを比較し、前記複数の媒体への前記情報の印刷状態を判断する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定数の積層体（印刷後の、トナーやインクが載った紙などの媒体が積み重なったもの）になった印刷ないし画像形成媒体に対して、テラヘルツ波を積層方向に伝搬させる。そして、このテラヘルツ波の伝搬状態の変化より、該媒体の積層体の特性をモニタする。この様に、本発明では、モニタ手段としてテラヘルツ波を用いて積層体になった印刷ないし画像形成媒体に照射するので、テラヘルツ波と相互作用する領域が大きくなり、印刷ないし画像形成媒体からなる積層体の特性の検出が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第1の実施形態：画像形成装置）
まず、本実施形態に係る画像形成装置に関して、図6を用いて説明する。同図には、画像形成後の複数の媒体で構成される積層体6110をストックするためのストック部6109、前記積層体6110に照射するテラヘルツ波を発生させるための電磁波発生部6103が描かれている。また、前記積層体6110の積層方向に伝搬してくるテラヘルツ波を検出するための電磁波検出部6104と、参照データを記憶するための記憶部6107が描かれている。さらに、前記電磁波検出部6104からの検出信号と、前記媒体の枚数に関する情報と、前記媒体に形成されている画像に関する情報とから、画像形成状態に関するデータを生成するための演算処理部6105が描かれている。
【００１６】
前記演算処理部6105により生成されるデータと、前記記憶部6107に記憶されている前記参照データとが同図における比較部6106で比較されることになる。そして、比較部6106での比較結果に関する情報は、必要に応じて、印刷条件を制御するための制御部に入力されたり、オペレータに伝わるように外部に出力したりすることができる。勿論、比較部における比較結果を順次記憶させておくこともできる。このように比較結果を順次記憶しておけば、使用している画像形成装置の処理能力（例えば、印刷枚数に応じて、どのように画像が変化するかという変化の仕方）を把握することができる。
【００１７】
本実施形態においては、電磁波発生部6103から出力されるテラヘルツ波を、積層体6110の積層方向に照射する。よって、テラヘルツ波とその伝搬方向に存在する物質（紙などの媒体であったり、画像を形成しているインクやトナーなどであったりする。）との相互作用が十分に生じることになる。
【００１８】
前記演算処理部6105では、前記積層体6110を構成する媒体の枚数に関する情報と、前記媒体に形成されている画像に関する情報も加味して、画像形成状態に関するデータが生成される。ここで、媒体の枚数に関する情報は、積層体を構成する全部の紙の枚数情報や、積層体が複数の冊子で構成されている場合には、その冊子数の情報である。媒体の枚数に関する情報を利用することで、例えば、10枚の紙を透過してきたテラヘルツ波信号なのか、500枚の紙を透過してきたテラヘルツ波信号なのかが予め把握できる。よって、画像形成状態に関するデータを生成する場合の精度が向上する。
【００１９】
勿論、予め積層体を構成する媒体数が定められており、画像形成状態に関するデータを生成する度ごとには、枚数に関する情報が演算処理部に入力されない場合も、ある。この場合も、積層体6110を構成する媒体の枚数に関する情報も加味して、画像形成状態に関するデータを生成していることになる。
【００２０】
また、前記媒体に形成されている画像に関する情報には、複数の媒体に同じ画像が形成されているという情報がある。また、さらにどのような画像であるかの情報（例えば、媒体の面内方向のどこにインクやトナーが存在するかなどの情報）が加わっていてもよい。積層体を構成する複数の媒体には、必ずしも同じ画像が形成されている必要はなく、例えば、どのような画像がどこに形成されているかの情報が分かるのであれば、媒体毎に異なる画像が描かれてもよい。但し、データ数を減らすという観点からは、積層体を構成する全ての媒体に同じ画像が形成されている状態で、テラヘルツ波を照射して、検出信号を取得するのがよい。積層体を構成する媒体の枚数としては、10枚、50枚、500枚、1000枚など、照射するテラヘルツ波の強度などに応じて適宜設定できる。
【００２１】
勿論、予め積層体を構成する媒体に形成される画像が定められており、画像形成状態に関するデータを生成する度ごとには、その画像情報が演算処理部に入力されない場合も、ある。この場合にも、前記媒体に形成されている画像に関する情報を加味して、画像形成状態に関するデータを生成していることになる。
【００２２】
前記記憶部に記憶されている参照データと、前記演算処理部で生成されるデータは、例えば、以下のようにして得ることができる。全ての媒体に同一の画像を形成する場合、参照データについては、例えば、画像形成を始めてから1枚目から100枚目までの媒体で前記積層体を構成する。そして、その積層体にテラヘルツ波を照射して、該積層体を介して出力されるテラヘルツ波信号を受信して、特定の波長域の強度データを参照データとする。前記演算処理部で生成されるデータについては、例えば、501枚目から600枚目までの媒体により前記積層体を構成する。そして、その積層体にテラヘルツ波を照射して、該積層体を介して出力されるテラヘルツ波信号を受信して、前記特定の波長域の強度データを生成データとする。この参照データと生成データとを比較して、例えば、10パーセント以上変化している場合には、画像形成の条件を調整する処理を行うこともできる。
【００２３】
なお、上述の電磁波発生部6103、ストック部6109、電磁波検出部6104、演算処理部6105、比較部6106、及び記憶部6107は、技術的に矛盾しない限り、第2の実施形態や後述の実施例で説明する技術的事項がそのまま適用され得る。また、本実施形態において説明した画像形成装置には、後述する電子写真方式やインクを吐出させる方式の画像形成手段が適宜設けられる。
【００２４】
（第2の実施形態：印刷装置、印刷方法）
図1は、本発明の第2の実施形態に係る印刷装置ないし方法の概略構成図である。図1の様に、本実施形態の印刷装置は、印刷手段101、印刷制御部102、電磁波発生部103、電磁波検出部104、演算処理部105、比較部106、記憶部107、給紙部108、排紙部109を有する。印刷手段101は、インクジェット方式や電子写真方式の様に、或る印刷媒体に対して、インクやトナーを用いて画像を形成する部分である。ここでは、所定の複数の媒体に対して、同じ情報を繰り返して形成する。例えば、冊子のように、所定数の異なる印刷物を組み合わせることにより、単位印刷物とするものについては（この単位印刷物を構成する情報を単位情報と呼ぶ）、単位情報を繰り返して形成する。そのため、或る媒体に対して、画像を形成するという目的を達成できるならば、印刷手段101は上記方式に限るものではない。
【００２５】
印刷制御部102は、印刷手段101における画像形成条件を調整・制御する部分である。例えば、インクジェット方式の場合、インクの吐出アルゴリズムや紙の送り速度などを制御する。また、電子写真方式の場合、トナーの供給量の制御や、チャージコントロールを行う。ここに挙げたのは、一例であり、印刷手段101において印刷状態を調整・変化させる目的が達成できれば、これらに限るものではない。
【００２６】
電磁波発生部103は、高周波電磁波を発生し、印刷物に対して照射する機能を有する。特に、本発明では、高周波電磁波としてテラヘルツ波を用いる。テラヘルツ波は、高周波電磁波の物質透過性と光の直進性を併せ持つ特徴を有する。そのため、紙などの非導電物質に対しては、良好な透過特性を有する。更に、この領域の電磁波帯域には、様々な物質の吸収線が存在することが知られており、水に対する検出感度が極めて高い。これらの特性を活かすことによって、例えば、テラヘルツ波によって、紙の種類を判別することや、紙の含水率や抵抗率を検出することができる。また、トナーやインクなどの化学材料に関し、乾き具合、成分混合割合、総量、膜厚等が検出できる。また、光の特徴を利用することにより、テラヘルツ波を、レンズの様な光学素子によって、自由に取り回すことができる。この特徴を活かして、例えば、紙中の含水率分散イメージを取得することも可能である。
【００２７】
本実施形態では、図1の様に、電磁波発生部103は排紙部109近傍にある。排紙部109とは、例えば、排紙トレイやフィニッシャーに相当する。
【００２８】
本明細書では、これ以後、印刷媒体としては、代表して紙を用いて説明する。しかし、印刷媒体としては、これに限るものではない。例えば、衣類を対象とした印刷物など、テラヘルツ波が透過する印刷媒体であれば何でもよい。図1の様に、本実施形態では、電磁波発生部103から発生したテラヘルツ波を、排紙部109にある紙束110の積層方向に対して、少なくとも複数枚を透過する様に伝搬させる。
【００２９】
テラヘルツ波の発生方法としては、例えば、半導体基板上に形成したアンテナ構造を用いる。本実施形態では、半導体基板として、表面に厚さ1.5μmのLT-GaAsエピタキシャル成長層を有する厚み100μmのGaAs基板を用いる。また、アンテナ構造として、中心に5μmの間隙を有するダイポールアンテナ構造を用いる。このダイポールアンテナ構造のアンテナ長は30μmで、材料としてAuGe/Ni/Auを用い、通常の蒸着プロセスによって作製する。
【００３０】
当然のことであるが、アンテナ構造もこれに限らない。扱うテラヘルツ波によって、アンテナのサイズや形状は変化する。本実施形態では、このアンテナの間隙にバイアスを印加し、フェムト秒レーザを用いて間隙を光学的にゲートし、その時発生する電磁波をテラヘルツ波として用いる。ただし、テラヘルツ波発生方法は、この方式に限るものではなく、例えば、レーザ波長が異なる二種類のレーザの差周波を用いてゲートする方法や、量子カスケードレーザの様な負性抵抗素子を用いる方式でもよい。また、非線形光学結晶を利用した発振器や、BWO(Backward-Wave-Oscillator:後進波発振管)の様な電子管を用いた発振器でもよい。
【００３１】
電磁波検出部104は、印刷媒体の積層体である紙束110を透過伝搬してきたテラヘルツ波を検出する部分である。電磁波検出部104は、電磁波発生部103と同様に、排紙部109近傍にある。図1では、電磁波検出部104は、紙束110を挟んで、電磁波発生部103に対してほぼ対向する位置に配置されている。しかし、必ずしも、この配置に限らない。例えば、テラヘルツ波の光学的な特徴を利用すれば、光学系によって、配置の自由度は増す。場合によっては、排紙部109近傍に配置する必要もない。これらの配置は、テラヘルツ波の信号強度や、測定環境による減衰等を考慮して、最適なものを選択すればよい。
【００３２】
テラヘルツ波の検出部104は、例えば、上記電磁波発生部103と同様の構成を有している。アンテナの間隙にバイアスを印加し、フェムト秒レーザを用いて間隙を光学的にゲートすることによって、テラヘルツ波を検出する。ただし、上記電磁波発生部103と同様にこの方式に限るものではない。例えば、ボロメータの様な熱検出器や、電気光学効果を利用する方式がある。また、ショットキーダイオードの様な負性抵抗素子を利用する方式もある。
【００３３】
尚、図1では、電磁波発生部103と電磁波検出部104は、それぞれ、単体で図示されているが、これに限らず、複数あってもよい。また、電磁波発生部103と電磁波検出部104には、紙束110を機械的に走査する機構が別途備え付けられていてもよいし、電磁波の指向性を制御する機構や手段が備え付けられていてもよい。
【００３４】
演算処理部105は、電磁波検出部104で検出されたテラヘルツ波の検出信号より、紙束110に関する所望の物性データを取得する部分である。例えば、図4の様に、基準の信号（参照信号401）に対する検出信号402の強度変化や位相ずれ、波形変化等の情報より、物性情報を取得する。得られる物性情報としては、例えば、紙の含水率や含水率に起因する紙束110の抵抗率、トナーやインクの乾き具合や膜厚等の情報がある。こうした情報が、紙束110中のテラヘルツ波の伝搬方向について取得できる。
【００３５】
また、図5の様に、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換して、基準の信号に対する信号変化（例えば、スペクトル(1)501に対するスペクトル(2)502の差異）より、物性情報を取得することもできる。得られる物性情報としては、例えば、上記した情報の他に、紙の種類や、トナーやインクの色味や総量等の情報に関し、紙束110中のテラヘルツ波の伝搬方向の情報が取得できる。取得方法としては、得られたスペクトルよりトナーやインクの混合割合を求め、予め演算処理部105に用意されている色味ルックアップテーブルと比較して判断する比較・判断方法が考えられる。当然のことながら、本発明では、印刷状態に係わるパラメータが、テラヘルツ波によって検出できればよいので、物性情報の対象としては、上記のものに限らない。また、色味などの決定方法もこれに限らない。
【００３６】
また、ここでは、テラヘルツ波のパルス信号を変換してスペクトル情報を取得しているが、この方法に限るものではない。例えば、上述した印刷状態に係るパラメータが特徴的に変化する波長が既知である場合、次の様な方法も取り得る。まず、これらの波長に対応する複数波長のテラヘルツ連続波を用い、各波長の強度を監視する。そして、各波長の強度の変化より、これらのパラメータの特性変化を推定することもできる。
【００３７】
また、テラヘルツ連続波の発生源が波長可変性を有する場合、図5における全部または一部の任意波長付近のスペクトルをシフトさせ、特性を取得する方式でもよい。また、この様な波長可変性のテラヘルツ連続波を用いる場合、上記特徴的な波長の強度を一度に取得する必要はない。例えば、特徴的な波長領域毎に、テラヘルツ連続波の波長を調整し、複数回検知することによって、複数の強度変化を検知する方法でもよい。また、取得するパラメータは一つに限るものではなく、複数あってもよい。
【００３８】
上述した様に、本実施形態では、電磁波発生部103と電磁波検出部104のどちらか一方、若しくは両方は、テラヘルツ波を走査する手段を有していてもよい。この場合、演算処理部105では、各走査点の物性情報をプロットし、イメージ化する処理を施してもよい。このとき得られるイメージは、紙束110の物性情報のうち、積層方向の物性情報を2次元化したものに相当する。
【００３９】
この様に、演算処理部105では、まず、電磁波検出部104の信号より、時系列若しくは周波数領域の信号を取得する。その後、この信号より、紙束110に関する特徴的な物性情報を抽出するものである。特に、これまで、テラヘルツ波としてパルス状の信号を主に対象として説明してきたが、これに限るものではない。例えば、使用するテラヘルツ波は、連続波でもよい。また、この連続波も複数あってもよい。複数のテラヘルツ波を用いる場合、例えば、図5のスペクトルのうち、紙束110の物性情報が特徴的に現れる周波数点をモニタし、紙束110の印刷状態を推定する手法を用いてもよい。また、複数の物性情報の差分信号を求めることで、感度を向上させる手法でもよい。
【００４０】
比較部106は、演算処理部105で取得した紙束110の物性情報と、基準となる物性情報を比較し、その比較・判断結果を紙束110の状態変化の情報として印刷制御部102に送るものである。この基準となる物性情報は、記憶部107に参照データとして保管されている。本実施形態では、参照データとして、印刷物自体の情報や、使用するテラヘルツ波自体の情報を想定する。例えば、印刷物自体の情報としては、紙種、画像データ、トナーやインクの付与目標値、環境（含水率など）等がある。また、テラヘルツ波の情報として、初期値に対する透過量の変化や位相変化等がある。本実施形態では、主に、これらの制御対象のうち、トナーやインクの付与目標値（どれだけ所望の画質が得られるか）を制御対象として説明する。そして、この付与目標値に近づける様に、印刷制御部102は印刷手段101を調整・制御する。ただし、参照データの種類や、制御対象はこれに限るものではない。
【００４１】
この基準となる物性情報は、以下の取得方法により求めることができる。排紙部109に存在する予め決められた枚数の紙束110からのテラヘルツ波の応答から求められる所定の物性情報を、基準情報とみなし、記憶部107に格納する。また、場合によっては、このテラヘルツ波の応答と、紙種や印刷種別（文字、写真、グラフィックス等）のデータベースとを対応させて、初期の印刷状態を決定してもよい。要は、最初のテラヘルツ波の応答より、初期の印刷状態を決めることができれば、その方法は問わない。比較部106では、所定枚数毎に（この所定枚数には同じ情報、もしくは単位情報が印刷される）、この基準の物性情報との差異情報を印刷制御部102に送り、この差異が最小となる様に印刷状態を制御する。
【００４２】
ただし、基準の物性情報の取得方法は、これに限らない。例えば、スキャナーを有する印刷機の場合、スキャナーで取り込んだ印刷部の電子情報を用いて、所定枚数の紙束110に関わる基準の物性情報を事前に予測ないし推定してもよい。また、この電子情報が、パーソナルコンピューターで作製されたもの、または、デジタルカメラの様な携帯型の装置に取り込まれたものの場合、この電子情報を用いて、所定枚数の紙束110に関わる基準の物性情報を事前に予測してもよい。また、場合によっては、事前に予測した情報と、紙種や印刷種別（文字、写真、グラフィックス等）のデータベースとを対応させて、印刷状態を決定してもよい。要は、印刷物の電子情報より、印刷状態を決定することができれば、その方法は問わない。ここでも、比較部106では、所定枚数毎に、この基準の物性情報との差異情報を印刷制御部102に送り、この差異が最小となる様に印刷状態を調整・制御する。
【００４３】
また、これまでの基準情報は、印刷の初期段階、若しくは印刷前に設定された情報を固定的に用いているが、これに限らない。例えば、所定回数の印刷作業（この印刷作業では、各回において所定枚数印刷される）によって得られる物性値の平均的な値を基準情報としてもよい。つまり、この基準情報は、複数回検出で得られた、直近の印刷状態を含めた所定回数の印刷状態から求められるため、厳密には、逐次更新されている。この時、比較部106と印刷制御部102では、長期的に見て、この基準情報が安定する様に（例えばドリフト成分を除去する様に）、印刷状態を制御する。
【００４４】
ストック部である給紙部108は、印刷に用いる紙をストックし、実際に印刷作業を行う印刷手段101に紙を送る機能を有する。印刷機は、この印刷手段101と給紙部108の他に、印刷手段101の印刷作業を調整・制御する印刷制御部102と、印刷物をストックする排紙部109によって、印刷装置としての基本的な要件を満たす。本実施形態では、更に、排紙部109にある成果物の積層体（すなわち、紙束110）の積層方向に対して、テラヘルツ波を伝搬させる機構を有する。そして、このテラヘルツ波の伝搬状態の変化より、積層体の物性情報の基準情報からの変化を求め、この変化が一定値になる様に、若しくは一定の領域に収まる様に、印刷制御部102によって印刷状態を変化させるものである。
【００４５】
次に、本実施形態の印刷装置に関する基本的な動作を総括的に説明する。まず、給紙部108は、印刷を行う部分すなわち印刷手段101まで紙を給紙し、印刷手段101は、所望の印刷パターンを紙に印刷する。すなわち、所定の複数枚数の紙に、同じ情報、もしくは単位情報を繰り返し印刷する。この時、印刷制御部102は、予め設定された印刷条件によって印刷手段101を制御する。この設定条件は、画像データに応じて、事前に、マニュアルで、若しくは自動的に設定、測定されている。本実施形態では、使用する紙の種類やインク、トナーの種類に応じて、これらの印刷条件が設定されている。そして、得られた印刷物の印刷状態が印刷の過程において変化することを補正する。
【００４６】
ただし、上述した印刷条件が、実際の印刷に適した条件でない場合であっても、印刷条件に補正をかけることは可能である。例えば、設定した紙種が異なっていても、紙の主成分である炭酸カルシウムの種類や量によって紙種を特定し、印刷状態を適宜変更することも可能である。また、トナーやインクの種類が異なっていても、テラヘルツ波の伝搬情報より種類を特定し、それに適した印刷状態に適宜変更することも可能である。この様な場合、更新された印刷条件に応じて基準情報を再度設定することが望ましい。
【００４７】
印刷手段101で印刷された紙は、排紙部109に排紙される。これらの印刷作業は、使用者が設定した印刷枚数に達するまで、順次行われる。この時、好ましくは、排紙部109は、フィニッシャーの様に、印刷物を一時的にストックする機能を有することが望ましい。
【００４８】
印刷枚数を予め使用者が設定した時、排紙部109近傍にある電磁波発生部103は、排紙部109にある所定の複数枚数の印刷紙の紙束110に対して、少なくとも複数枚を透過する様にテラヘルツ波を照射する。その後、紙束110を伝搬したテラヘルツ波は、排紙部109近傍にある電磁波検出部104によって検出される。上述した様に、電磁波発生部103と電磁波検出部104は、必ずしも排紙部109近傍にある必要はない。
【００４９】
電磁波検出部104で検出されたテラヘルツ波は、演算処理部105によって、所定の信号様式に変換され、この信号より、紙束110の印刷状態を示す物性値が求められる。例えば、図4の様に、時系列のテラヘルツ波のデータに変換し、強度変化や位相変化、またはその両方のデータより、物性値を求める。または、図5の様に、周波数スペクトルデータに変換し、各周波数の強度変化や位相変化、またはその両方のデータより、物性値を求める。
【００５０】
この物性値が、テラヘルツ波の伝搬状態の変化より、初めて取得されたものである場合、このデータを用いて初期の印刷状態の情報が参照データとして記憶部107に保管される。そして、これ以後得られた物性データとこの参照データとの差異を比較部106で取得し、印刷制御部102に補正情報を送信する。つまり、ここでは、テラヘルツ波による1回目の紙束110の検査情報は、印刷手段101の制御には使われず、2回目以降の検査結果と1回目の検査結果の情報を用いて、印刷手段101の印刷状態を制御する。ただし、上述した様に、記憶部107に記憶される参照データの取得方法はこれに限らない。参照データが事前に取得されたものである場合、1回目の検査結果より、印刷状態を制御することが可能である。また、所定回数の検査結果より参照データを得る場合、所定の複数枚数の紙に対する印刷が所定回数に満たない印刷工程における検査工程では、印刷手段101の印刷状態は制御されない。
【００５１】
排紙部109では、テラヘルツ波による検査が終了した段階で、紙束110を所望の場所に移動し、再び、所定枚数の印刷物をストックする。ただし、場合によっては、検査に使用した紙束110を移動する必要はない。例えば、検査に使用した紙束110上に、未検査の紙束110を積層してもよい。この場合、例えば、演算処理部105や比較部106において、紙束110の束数に応じて、印刷状態を示す物性情報に補正をかける。
【００５２】
印刷制御部102では、比較部106から得られる補正情報を基に、印刷状態が所望の状態に近づく様に、印刷手段101を調整・制御する。この時、必ずしも、1回の制御によって印刷状態を所望の状態にする必要はなく、複数回の制御によって、徐々に所望の状態に近づける様な制御方法であってもよい。
【００５３】
尚、ここで用いる印刷物は、必ずしも、1枚ごとに同じ印刷物である必要はない。例えば、本実施形態では、紙束110の積層方向に対する物性値を監視しているため、冊子の様に、各紙束110が全体として同じ内容の印刷物であればよい。
【００５４】
この様に、本実施形態では、印刷済みの紙束110に対し、テラヘルツ波を用いて印刷状態を監視し、所望の印刷状態に近づくよう、印刷手段101を制御する。そのため、従来の様に、媒体1枚に対する各印刷結果に対して、印刷状態を制御する必要がないため、高速化が容易になる。また、本実施形態では、テラヘルツ波の紙に対する透過性を利用して、紙束110を伝搬させている。そのため、テラヘルツ波と紙、及びインクやトナーとの相互作用長が長くなり、検出感度が向上するという効果がある。
【００５５】
また、テラヘルツ波は水に対する吸収が強く、そのため、紙、トナー、インクなどの含水率を感度良く検出することができる。例えば、この含水率より、インクやトナーなどの乾き具合を判断することができる。また、テラヘルツ波の波長は、分子振動や格子振動の波長に対応しており、例えば、トナーやインクの構造の差異を検査することも可能である。この様な特性を活かして、上述した様に、束になった印刷物のトナーやインクの総量を判断することができる。また、使用するトナーやインクの構造の違いを、吸収スペクトルより切り分け、印刷物の色味を判断することも可能である。
【００５６】
同様の動作を可視光近傍の光で行う場合、束になった印刷物を透過するため、相当量の光量が必要である。しかし、本実施形態では、印刷物に対して、もともと透過力に優れたテラヘルツ波を用いる。そのため、本実施形態では、印刷装置の省電力化が実現できる。
【００５７】
また、特に大量の印刷物を扱う高速印刷機では、印刷機に対して、印刷物の状態や周囲の環境状態に応じて、オペレータが印刷状態を制御していた。本実施形態は、この様に、従来オペレータが行っていた作業を自動化できるため、オペレータの負荷を軽減できるという効果もある。
【実施例】
【００５８】
以下に、より具体的な実施例について、図面を参照して説明する。尚、図中の同一要素に関しては、同符号を用いる。
【００５９】
（実施例1）
実施例1では、本発明による印刷装置を、電子写真方式を用いたコピー装置へ適応した例を示す。
【００６０】
図2は、本実施例における印刷装置ないし方法の概略構成図である。特に、図2では、図1における印刷手段101を、より具体的に示し、その他の構成要素は、基本的に図1と同じであるので、省略している。つまり、図1における印刷手段101が、図2の様に構成されていることを示す。紙束110を伝搬するテラヘルツ波を用いて紙束110の印刷状態を検出する工程の模様は、実施形態で説明したものと同様である。
【００６１】
本実施例では、図2の様に、印刷手段101は、ドラム201、帯電部202、トナー供給部203、定着部204、画像形成部205、転写部206、転写制御部207を含む。特に、紙への印刷に大きく寄与する部分の動作は、図2の様に、印刷制御部102によって調整・制御が可能となっている。
【００６２】
ドラム201は、所望のパターンにトナーを付着させ、紙に転写する部位である。帯電部202は、ドラム201に対し、トナーを付着させるための所望の電荷を帯電させる部位である。例えば、帯電部202を制御することで、ドラムへ付着するトナーの量を制御することが可能になる。トナー供給部203は、ドラム201上に存在する電荷の潜像に対し、トナーを供給する部位である。例えば、ドラム201へ供給するトナー量を制御することで、印刷の濃淡や色味を制御することができる。尚、本実施例では、ドラム201やトナー供給部203は、それぞれ1つしか表記されていないが、これに限らない。使用するトナーの種類によって、これらの部位は複数あってもよい。
【００６３】
定着部204は、紙に転写されたトナーを熱によって定着させる部位である。例えば、この定着温度を調整することによって、定着の状態を制御することができる。画像形成部205は、ドラム201上に帯電している電荷に対してレーザを照射することで、潜像を形成する部位である。例えば、レーザ強度を調整することで、ドラム201上の帯電状態を制御することができる。転写部206は、ドラム201と転写部206の間に電界を印加し、ドラム201上のトナーを紙210に転写する部位である。この電界は、転写制御部207によって印加される。例えば、この電界を調整することによって、転写状態を制御することができる。
【００６４】
以下に動作を説明する。電子写真方式によって紙に印刷する方法は、一般的で周知であるため、ここでは説明を省略する。ここでは、上述したテラヘルツ波による印刷状態の検査結果を用いて、具体的にどの部位を制御するのかを説明する。
【００６５】
テラヘルツ波によって、紙束110の含水率を監視する場合を考える。含水率の変化は、紙の抵抗率と関連が深い。そして、紙の抵抗率は、主に、紙へのトナーの転写条件や定着条件に大きく寄与している。そこで、本例では、紙束110の含水率の変化によらず印刷状態が一定になる様に、印刷制御部102は、次の部位を制御する。例えば、転写制御部207より転写部206に印加される電圧のバイアスを制御する。また、帯電部202によって、ドラム201への電荷の帯電量を制御してもよい。また、定着部204の定着温度を制御してもよい。
【００６６】
テラヘルツ波によって、紙束110に付着するトナー量や色味を監視する場合を考える。本例では、紙束110のトナー量や色味が一定になる様に、印刷制御部102は、次の部位を制御する。例えば、帯電部202が印加する電圧や画像形成部205のレーザ強度を制御して、ドラム201上に帯電する潜像の電荷を制御する。また、トナー供給部203から供給されるトナー量を制御してもよい。
【００６７】
この様に、本実施例では、紙束110を伝搬するテラヘルツ波を用いて、電磁波伝搬方向の紙束110の含水率、トナー量、色味より、印刷状態を監視する。そして、この印刷状態が一定になる様に、印刷工程に寄与する各部位を制御するものである。
【００６８】
従来、高速印刷機などでは、これら一連の制御作用を行うためには、専用のオペレータが必要であった。本実施例において、これらの作業を自動的に行うために、オペレータの負荷が軽減されるという効果がある。また、オペレータが調整作業を行う場合でも、終始調整作業を行うわけにはいかない。本実施例では、これらの調整作業をほぼ連続的に行うために、印刷の不備が減り、信頼性が向上するという効果がある。また、上記装置ないし方法を印刷検出装置ないし方法として用いることもできる。例えば、製本物のチェックに応用した場合、成果物の乱丁や落丁、そして印刷不備が検出できる。そして、例えば、この様な成果物を排紙部109で取り除く機構を別途設けることで、成果物の信頼性が向上するという効果が得られる。
【００６９】
（実施例2）
実施例2は、本発明による印刷装置を、インクジェット方式を用いたプリンタ装置へ適応した例を示す。
【００７０】
図3は、本実施例における印刷装置ないし方法の概略構成図である。特に、図3でも、図1における印刷手段101を、より具体的に示し、その他の構成要素は省略している。つまり、紙束110を伝搬するテラヘルツ波を用いて、紙束110の印刷状態を検出する工程の説明は、上記実施形態で説明したものと同様であり、ここでは省略する。
【００７１】
本実施例では、図3の様に、印刷手段101は、吐出部301、吐出制御部302、走査機構部303、紙送り部304、走査制御部305を含む。特に、紙310への印刷に大きく寄与する部分の動作は、図3の様に、印刷制御部102によって制御可能となっている。
【００７２】
吐出部301は、インクジェットのヘッド部分であり、紙310へ所望のインクを吐出する部位である。吐出制御部302は、吐出部301の吐出アルゴリズムを制御する部位である。吐出アルゴリズムを制御することによって、紙310に印刷されるインクの色味やインク量を制御する。走査機構部303は、吐出部301を、紙の送り方向に対して垂直方向に機械的に動かす機構であり、紙送り部304は、紙310を機械的に送り出す機構である。これらの機構の動作は、走査制御部305によって制御される。
【００７３】
以下に動作を説明する。インクジェット方式によって紙に印刷する方法も、一般的で周知であるため、ここでは説明を省略する。ここでは、上述したテラヘルツ波による印刷状態の検査結果を用いて、具体的にどの部位を制御するのかを説明する。
【００７４】
インクジェット方式では、基本的に、吐出部301から吐出されるインクの量は決まっている。そのため、印刷状態の制御方法としては、吐出制御部302による吐出アルゴリズム（例えば、吐出速度、吐出方向、吐出間隔、吐出総量、各インクの割合）と、走査制御部305による走査方式を一体的に調整・制御する。例えば、テラヘルツ波によって、インクの乾き具合を含水率から監視する場合を考える。この場合、インクの乾く時間を確保するため、走査制御部305によって、紙送り部304の送り速度を変化させる。この時、吐出制御部302では、紙310の送り速度に応じて、吐出アルゴリズムを変化させる。
【００７５】
また、テラヘルツ波によって、紙束110に付着しているインクの総量や色味を監視する場合を考える。この場合、吐出制御部302によって、吐出部301から吐出されるインク量やインク割合を制御し、所望の印刷状態に近づける。この時、場合によって、走査制御部305によって、吐出部301の走査時間やパターンを変化させる。
【００７６】
この様に、本実施例では、紙束110を伝搬するテラヘルツ波を用いて、電磁波伝搬方向の紙束110の含水率、インク量、色味などより、印刷状態を監視する。そして、この印刷状態が一定になる様に、印刷工程に寄与する各部位を制御するものである。
【００７７】
従来のインクジェット方式のプリンタでは、印刷物が完全に乾ききる状態にするため、1枚毎の印刷時間にマージンを設けていた。そのため、印刷速度に限界があった。本実施例では、印刷状態に応じて、印刷物の乾き具合を監視し、印刷状態を制御している。よって、印刷物の乾き具合によっては、印刷速度を上げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置、印刷装置ないしその方法を説明する為の模式図である。
【図２】本発明の実施例1における印刷装置ないし方法を説明するための概略構成図である。
【図３】本発明の実施例2における印刷装置ないし方法を説明するための概略構成図である。
【図４】印刷状態によって変化する時間領域のテラヘルツ波のイメージ図である。
【図５】印刷状態によって変化する周波数領域のテラヘルツ波のイメージ図である。
【図６】本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置、印刷装置ないしその方法を説明する為の模式図である。
【符号の説明】
【００７９】
101  印刷手段
102  印刷制御部
103、6103  電磁波発生部
104、6104  電磁波検出部
105、6105  演算処理部
106、6106  比較部
107、6107  記憶部
109、6109  ストック部（排紙部）
110、6110  印刷された媒体の積層体（紙束）
【図１】
2008096424.tif 000003
【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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