(57)【要約】【目的】インクジェット・プリンタ／プロッタにおいて、精密な画像の位置決めを提供するための装置および方法を提供する。【構成】本発明の一実施例によれば、インクジェット・プリントヘッドからのインクの液滴の飛翔遅延時間を補正するための装置が提供される。該装置は、プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度で走査するための第１の機構を含む。インクジェット・タイミング信号に応答する制御回路は、プリントヘッドにより液滴を媒体上に放出させ、プリントヘッドが第１の軸に沿って走査されるにしたがって、テスト・パターンを媒体上に生成する。センサは、テスト・パターンを光学的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を提供する。この信号は、位相信号に応答して第１の速度における飛翔遅延時間が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するために処理される。【選択図】　図１０
2004001558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　インクジェット・プリントヘッドからのインクが放出された時刻から液滴が媒体に衝突する時刻までの飛翔による遅延時間を補正して、該プリントヘッドの移動と該プリントヘッドから該媒体までの高さとによって画像に生じる位置ずれを補正するための装置であって、
　前記プリントヘッドを軸に沿って走査するための走査手段と、
　前記プリントヘッドが前記軸に沿って走査される際に、飛翔時間情報を得ることのできるテスト・パターンを媒体上に生成するために前記プリントヘッドによりインクを媒体上に放出させる、インクジェット・タイミング信号に応答する制御回路と、
　前記テスト・パターンを光学的に検出し、前記テスト・パターンに応答するセンサと、
　前記位相信号に応答して、前記遅延時間を補正するインクジェット・タイミング信号を提供するプロセッサと
　を備えて成り、
　前記走査手段は、前記プリントヘッドを前記軸に沿って両方向に走査するものであり、
　前記制御回路は、前記走査手段を制御して、前記テスト・パターンの第１の部分を前記プリントヘッドによってある速度により前方方向に印刷し、前記テスト・パターンの第２の部分を前記プリントヘッドによって該速度により逆方向に印刷するものであり、
　前記センサは、前記第１の部分と前記第２の部分において印刷した二つの画像に生じた位置ずれを光学的に検出し、前記二つの画像にそれぞれ応答する二つの位相信号を出力するものであり、
　前記プロセッサは、前記センサからの前記二つの位相信号に基づいて、該速度における前記二つの位相信号の差を算出して、前記インクジェット・タイミング信号を補正することにより前記遅延を補正するものである、装置。
【請求項２】
　前記テスト・パターンが、水平方向に間隔が空いた複数の垂直バーを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
　前記テスト・パターンにおける異なる部分が、異なる速度で印刷され、前記異なる速度のそれぞれに基づいて前記遅延を補正する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
　前記センサが、光検出器に対して光学的に整列した位相板を有している、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
　前記位相板が、水平方向に間隔が空いた複数のアパーチャを有している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
　前記アパーチャの間隔が、前記バーの間隔に等しい、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
　前記プロセッサが、前記光検出器により検出された信号の周波数を決定し、それに応答して信号を提供するようプログラムされている、請求項４、５、または６に記載の装置。
【請求項８】
　前記プロセッサが、前記検出された信号の前記周波数を前記テスト・パターンの空間周波数と比較し、それに応答して、前記飛翔遅延が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するようプログラムされている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
　前記プロセッサが、付加的な遅延を前記補正されたタイミング信号に加えて湾曲を補正する、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、プリンタ及びプロッタに関する。更に詳細には、本発明は、マルチ・カラー（多色）動作用のマルチ・ペン（多ペン）を有するインクジェット・プリンタ及びプロッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
　Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売されているようなインクジェット・プリンタ／プロッタは、通常のＸ−Ｙプロッタに比べて速度の点で大幅に改善されている。インクジェット・プリンタ／プロッタは、典型的にはノズルの配列を有するペンを含んでいる。このペンは、ページを或る幅で順次横切るように移動するキャリッジの上に取り付けられている。各インクジェット・ペンは、付勢されたときに関連したノズルからインクを放出させるヒータ回路を有している。ペンが所定の位置に位置決めされると、インク・ジェットが放出され、所望の位置にインクの画素が与えられる。このようにして生成された画素のモザイクが所望の合成画像を与える。
【０００３】
　インクジェット技術は、周知の技術である。たとえば、１９８９年１０月３日にＷ．Ａ．Ｂｕｓｋｉｒｋその他に発行された「ＰＲＩＮＴＥＲ ＨＡＶＩＮＧＩＤＥＮＴＩＦＩＡＢＬＥ ＩＮＴＥＲＣＨＡＮＧＥＡＢＬＥ ＨＥＡＤＳ」と題された米国特許第４，８７２，０２７号（特許文献１）、及び、１９９０年１０月２３日にＭ．Ｓ．Ｈｉｃｋｍａｎその他に発行された「ＰＲＩＮＴ ＱＵＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＯＴ ＰＲＩＮＴＥＲＳ」と題された米国特許第４，９６５，５９３号（特許文献２）を参照されたい。これらの特許の教示内容は、本明細書に参考として組み入れられる。
【０００４】
　最近、異なった色の複数のインクジェット・ペンを含むフルカラー・インクジェット・プリンタ／プロッタが開発されている。典型的なカラー・インクジェット・プリンタ／プロッタは、四つのインクジェット・ペンを有しており、一つは黒インクを貯留し、三つは着色インク、たとえば、マゼンタ、シアン及びイエローを貯留する。三つの色のペンからの色は混合され任意の特定色が得られる。ペンは、典型的には、プリンタ／プロッタのキャリッジ上に取り付けられたアセンブリ内の仕切りに取り付けられる。キャリッジ・アセンブリは、インクジェット・ペンを位置決めし、典型的には、インクジェット・ペン内のヒータ回路とインタフェースするのに必要な回路を保持する。
【０００５】
　フルカラー印刷及びプロッティングは、個別のペンからの色を精密に媒体に与える必要がある。このため、キャリッジ・アセンブリを精密に整列させることが必要となる。残念ながら、従来のインクジェット・プリンタ／プロッタのペンの機械的な配列不整のために、ｘ方向（媒体すなわち紙の軸に対して）とｙ方向（走査すなわちキャリッジの軸に対して）のオフセットが生じる。このキャリッジ・アセンブリの配列不整は、個別のペンにより与えられる印刷画像の位置ずれとなって現れる。これに加えるに、キャリッジの速度、プラテンの湾曲及び／又はノズルからの噴射に起因して他の配列不整が生じる。
【０００６】
　ペンを整列させるための一つの従来の解決法は、光学的液滴検出器を使用することである。この技術は、１９９０年５月１日にＣｏｂｂｓその他に対して発行された「Ｉｎｔｅｒ Ｐｅｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｅｎ ＴｈｅｒｍａｌＩｎｋ Ｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された米国特許第４，９２２，２７０号に記載され特許請求されており、その教示内容は本明細書に参考として組み入れられる。この光学的液滴検出器は、各インク液滴がペンを離れるときの位置を検出する。次いで、システムは、印刷媒体上における液滴の衝突点を計算する。残念ながら、実際の衝突点は、傾きのために、その計算による衝突点とかなり異なっていることは度々ある。この傾きは、インクが放出されるときの走査軸におけるペンの移動から生じる。すなわち、インク液滴が放出されたときの時間と液滴が媒体に衝突した時間には遅延がある。この飛翔による遅延時間により、液滴は、媒体に向かって斜めに横断してゆくようになる。このため、精密な計算によって補正されていない場合には、印刷画像の歪みが生じてしまうこととなる。しかしながら、これまでは精密な計算及び補正を達成することが困難であったので、この技術はフルカラー印刷用の最新の製品の仕様には不十分であることが判っている。
【０００７】
　他の従来の解決法においては、テスト・パターンが印刷され、この印刷像が光学的に検出され、画像の位置ずれの程度が決定される。この技術は、１９９１年１０月３１日にＲｏｂｅｒｔ Ｄ．Ｈａｓｅｌｂｙにより出願された「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｉｎｔ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ」と題された出願中の米国特許出願第０７／７８６，１４５号に記載され特許請求されている（その教示内容は本明細書に参考として組み入れられる）。しかしながら、このシステムは、センサを整列させるための自己校正基準パターンを必要とするので、動作が遅い。
【特許文献１】米国特許第４，８７２，０２７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９６５，５９３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明の課題は、インクジェット・プリンタ／プロッタにおいて、精密な画像の位置決めを提供するためのシステムや技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　従来技術におけるこの必要性は、インクジェット・プリントヘッドからのインクの液滴の飛翔による遅延時間を補正するための装置を提供する本発明により実現される。本発明の装置は、プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度で走査するための第１の機構を含んでいる。インクジェット・タイミング信号に応答する制御回路は、プリントヘッドにより液滴を媒体上に放出させ、プリントヘッドが第１の軸に沿って走査されるのにしたがって、テスト・パターンを媒体上に生成する。センサは、テスト・パターンを光学的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を提供する。この信号は、位相信号に応答して第１の速度における飛翔による遅延時間が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するために処理される。
【００１０】
　特定の実施例においては、プロセッサは、付加的な遅延を補正されたタイミングに加えて湾曲を補正するようにされている。
【００１１】
　本発明の有利な点を開示するために、図示された実施例及び典型的な応用例が関連の図面を参照して説明される。図１は、本発明の教示を取り入れた熱インクジェット大型フォーマット・プリンタ／プロッタの斜視図である。プリンタ１０は、スタンド１４上に取り付けられたハウジング１２を含んでいる。ハウジングは、左右の駆動機構の囲い部材１６及び１８を有している。制御パネル２０は、右の囲い部材１８上に取り付けられている。透明カバー２２の下方に仮想的に示されているキャリッジ・アセンブリ１００は、同様に仮想的に示されているキャリッジ・バー２４に沿って往復運動できるようにされている。水平或いはキャリッジ走査軸におけるキャリッジ・アセンブリ１００の位置は、以下により詳細に説明されるように、エンコーダ・ストリップ１２０（図示せず）に関するキャリッジ位置決め機構１１０（図示せず）により決定される。用紙のような印刷媒体３０が、垂直或いは媒体軸に沿って、媒体軸駆動機構（図示せず）によって位置決めされる。当該技術において一般的であるように、媒体軸は’ｘ’軸として表示され、走査軸は’ｙ’軸として表示される。
【００１２】
　図２は、キャリッジ・アセンブリ１００、キャリッジ位置決め機構１１０、及びエンコーダ・ストリップ１２０の斜視図である。キャリッジ位置決め機構１１０は、キャリッジ位置モータ１１２を含んでおり、このモータ１１２は、そこから伸延して貫通するシャフト１１４を有し、モータが小ベルト１１６を駆動する。小ベルト１１６を介して、キャリッジ位置モータ１１２は、アイドラ１２２をそのシャフト１１８を介して駆動する。次に、アイドラ１２２は第２のアイドラ１２６により固定されたベルト１２４を駆動する。ベルト１２４は、キャリッジ１００に取り付けられ、それを貫通して摺動するようにされている。
【００１３】
　走査軸におけるキャリッジ・アセンブリの位置は、コード・ストリップ１２０を使用することにより精密に決定される。コード・ストリップ１２０は、一端が支柱１２８で固定され、他端が支柱１２９で固定されている。コード・ストリップ１２０は、１９９１年１０月３０日にＷｉｌｃｏｘその他により出願された「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｏｄｅ Ｓｔｒｉｐ ｉｎ ａ Ｌａｒｇｅ−Ｆｏｒｍａｔ Ｉｍａｇｅ−Ｒｅｌａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された出願中の米国特許出願第０７／７８５，３７６号に記載され特許請求されている方法で実施することができる。この参照文に開示されているように、光学的読み取り器（図示せず）が、キャリッジ・アセンブリ上に配置されており、以下に説明するような方法で、光学的な画像の位置決めを達成するために本発明により使用されるキャリッジ位置信号を提供する。
【００１４】
　図３は、本発明のプリンタにおいて使用される媒体位置決めシステム１５０を単純化して表した斜視図である。媒体位置決めシステム１５０は、媒体ローラ１５４と同軸のモータ１５２を含んでいる。媒体ローラ１５４の位置は、媒体位置エンコーダ１５６により決定される。媒体位置エンコーダは、中に複数のアパーチャ１５９を有する円盤１５８を含んでいる。光学的読み取り器１６０は、ローラ１５４と、したがって、媒体３０の位置も同様に決定することを容易にする複数の出力パルスを提供する。位置エンコーダは、周知の技術である。たとえば、Ｈｏｗａｒｄ Ｃ． Ｅｐｓｔｅｉｎその他著：「Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ，Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｃｏｄｅｒｓ」，Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９８８年１０月，第９９頁〜第１０６頁参照のこと。媒体及びキャリッジの位置情報は、本発明のペン整列技術と関連して使用されるキャリッジ・アセンブリ１００（図２）上に配置された回路基板１７０上のプロセッサに与えられる。（当該技術で一般的であるように、ここではペンとカートリッジという用語は、交換可能に使用される。）
【００１５】
　図１に戻ると、プリンタ１０は、異なった色、たとえば、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンのインクをそれぞれ貯留する四つのインクジェット・ペン１０２、１０４、１０６及び１０８を有している。キャリッジ・アセンブリ１００が、ｘ及びｙ軸に沿って媒体３０に対して移動すると、熱インクジェット・カートリッジ・ペン１０２、１０４、１０６及び１０８の中の選択されたノズルが付勢され、インクが媒体３０に付着する。三つの色のインクジェット・ペンからの色は混合され、他の任意の特定色が得られる。
【００１６】
　図４は、センサ・モジュール２００を示す本発明のキャリッジ・アセンブリ１００の右底部から見た斜視図である。キャリッジ・アセンブリ１００は、インクジェット・ペンを位置決めし、インクジェット・ペン内のヒータ回路とインタフェースするのに必要な回路を保持する。キャリッジ・アセンブリ１００は、前面スライダ１０３と背面スライダ１０５の上で往復できるようにされたキャリッジ１０１を含んでいる。第１のペン・カートリッジ１０２は、カートリッジ１０１の第１の区切り内に取り付けられている。各ペンのインクジェット・ノズル１０７は、センサ・モジュール２００と同じ線上にあることに注意すべきである。
【００１７】
　上記したように、フルカラー印刷及びプロッティングは、個別のペンからの色を精密に媒体に与える必要がある。このため、キャリッジ・アセンブリを精密に整列させることが必要となる。残念ながら、用紙の滑り、用紙の曲がり、従来のインクジェット・プリンタ／プロッタのペンの機械的な配列不整のために、ｘ方向（媒体すなわち紙の軸に対して）とｙ方向（走査すなわちキャリッジの軸に対して）のオフセットが生じる。このキャリッジ・アセンブリの配列不整は、個別のペンにより与えられる印刷画像の位置ずれとなって現れる。マルチ・カラー印刷は、１インチの１０００分の１、すなわち、１ミル以内の各カートリッジからの画像位置決め精度を必要とするので、これは一般に受容できない。
【００１８】
　本発明の教示に従い以下に詳細に説明されるように、テスト・パターン４０は、いずれかのカートリッジが、選択されたペンの中の選択されたノズルの付勢により妨害される度に生成される。テスト・パターンは、図５の拡大図に図示されている。テスト・パターン４０が生成されて精密な画像位置決めを実現するために使用される方法は、以下に詳細に検討される。
【００１９】
　図２に最も明瞭に図示されているように、光学的センサ・モジュール２００は、キャリッジ・アセンブリ１００の上に取り付けられている。光学的センサは周知の技術である。たとえば、１９９２年１２月８日にＢｅａｕｃｈａｍｐその他に発行された「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ Ｐｌｏｔｔｅｒ ＰｅｎＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題された米国特許第５，１７０，０４７号を参照されたい。この特許の教示内容は、本明細書に参考として組み入れられる。センサ・モジュール２００は、光学的にテスト・パターンを検出し、画像の位置決めを表す電気信号を回路基板１７０上のプロセッサに与える。
【００２０】
　図６ａは、本発明のシステムにおいて使用されるセンサ・モジュール２００の右前方から見た斜視図である。センサ・モジュール２００は、第１及び第２の取り付けねじを受け止めるようにされた二つの突起２１２と２１４を備えた外部ハウジング２１０を含んでいる。外部ハウジング２１０は、モジュール２００に対する静電放電（ＥＳＤ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）保護を提供する。
【００２１】
　図６ｂは、センサ・モジュール２００の右後方から見た斜視図である。図６ｃは、外部ハウジング２１０と内部アセンブリ２２０を明らかにするために部分的に分解されたセンサ・モジュールの右後方から見た斜視図である。内部アセンブリ２２０は、外部ハウジング２１０の内部に保持されるようになされている。可撓性の回路２１６は、内部アセンブリ２２０の上に配置されている。可撓性の回路２１６は、以下により詳細に述べるように、プロセッサに対してインタフェースするための増幅器と接点とを含んでいる。
【００２２】
　図６ｄは、部分的に分解された本発明のセンサ・モジュール２００の内部アセンブリ２２０を右後方から見た斜視図である。図６ｄに図示されているように、内部アセンブリは、光学部品ホルダ２２２とカバー２２４を含んでいる。図６ｅは、分解された本発明のセンサ・モジュールの光学部品ホルダを右後方から見た斜視図である。図６ｅに示されているように、光学部品ホルダ２２２は、第１及び第２のレンズ２２６及び２２８を、位相板２３０に対して固定位置に保持するようにされている。図６ｄに戻って、第１及び第２の発光ダイオード（ＬＥＤ）２３２及び２３４は、光検出器２４０や増幅器や他の回路素子（図示せず）と共に可撓性の回路２１６の上に取り付けられている。発光ダイオード及び光検出器は、一般的な設計のものであり、ペン１０２−１０８（偶数のみ）により与えられるインクの色の周波数を包含する帯域幅を有している。ＬＥＤ２３２及び２３４は、ホルダ２２２のカバー２２４の中に、第１及び第２のアパーチャ２３６及び２３８により或る角度
に保持される。カバー２２４は、カバー２２４の中の第１及び第２のアパーチャ２３５及び２３６を通ってそれぞれ伸延し、ホルダ２２２の中のねじ山（図示せず）により受け止められる第１及び第２のねじ２３１及び２３３によりホルダ２２２に固定される。
【００２３】
　センサ・モジュールの構成要素の機能的な関係が、図７の概略図に図示されている。ＬＥＤ２３２及び２３４からの光エネルギは、媒体３０上のテスト・パターン４０に衝突し、第１及び第２のレンズ２２６及び２２８のそれぞれと位相板２３０を介して光検出器２４０へ反射される。レンズ２２６及び２２８は、位相板２３０を介して光検出器２４０上にエネルギを集束させる。位相板２３０は、プラスチックや他の適当な不透明な材料から構成された対称な格子である。
【００２４】
　図８ａは、位相板２３０の平面図である。対称に配列された透明な開口２４２は、不透明な材料の中に設けられる。本発明の教示によれば、図８ｂに図示されるように、図５のテスト・パターン４０におけるキャリッジ軸パターン４０４及び４０６の線幅は、位相板２３０の中の透明な開口２４２の間の水平間隔に等しい。同様に、図８ｃに図示されるように、図５のテスト・パターン４０における媒体軸パターン４０８の線幅は、位相板２３０の中の透明な開口２４２の間の垂直間隔に等しい。位相板２３０を使用することにより、パターンを各移動方向に迅速に走査するのに使用される簡単で安価な光学的な構成が可能となる。
【００２５】
　センサ・モジュール２００は、テスト・パターン４０をキャリッジ走査軸及び媒体走査軸のいずれにも走査するので、正弦波状に変化する出力信号が得られる。以下に更に詳細に説明されるように、本発明の回路は、これらの信号を蓄積しこれらの信号の位相関係を検査して、各移動方向毎にペンの整列を決定する。システムが、キャリッジ軸の配列不整、用紙軸の配列不整及び速度と湾曲に起因するオフセットを補正する本発明の整列手続きが、以下に開示される。整列手続きにおける最初のステップとして、図５のテスト・パターン４０が生成される。第１のパターン４０２は、ペン１０２−１０８（偶数のみ）を慣熟させる目的で走査軸方向に生成される。第１のパターン４０２は、使用される各カートリッジ毎に、一つのセグメントを含んでいる。たとえば、第１のセグメント４１０はイエロー、第２のセグメント４１２はシアン、第３のセグメント４１６はマゼンタ、そして第４のセグメント４１８は黒である。
【００２６】
　次に、第２、第３、及び第４のパターン４０４、４０６、及び４０８が、それぞれ生成される。第２のパターン４０４は、速度と湾曲に起因するペンのオフセットを検査するために使用される。第４のパターン４０８は、媒体軸における配列不整を検査するために使用される。本発明は、キャリッジ及び媒体走査軸整列技術を参照して最もよく理解される。
【００２７】
　〔キャリッジ（走査）軸におけるペンのオフセットの補正〕
　キャリッジ走査軸整列パターン４０６は、各ペンで複数の水平方向に間隔が空いた垂直バーを印刷させることにより生成される。上記したように、バーの厚みはその間隔に等しく、また、位相板２３０の中の透明な開口の幅とその間隔に等しい。第３のパターン４０６において、第１のセグメント４２０がシアン、第２のセグメント４２２がマゼンタ、第３のセグメント４２４がイエロー、そして、第４のセグメント４２６が黒である。
【００２８】
　キャリッジ走査軸におけるペンの配列不整が、図９に図示されており、そこには、キャリッジ走査軸に沿って移動できるように媒体３０より高さ’ｈ’だけ上方に配置された第１、第２、第３及び第４のインクジェット・カートリッジ１０２、１０４、１０６及び１０８の正面図が示されている。従来技術において知られているように、キャリッジの間の距離Ｄ１２、Ｄ２３、及びＤ２４は、機械的な精度及び装置の製造上の不完全さが原因となって変化する。これにより、或るカートリッジのインク液滴の配置の、他のカートリッジのそれに対する好ましくない移動を生じることになる。
【００２９】
　キャリッジ走査軸におけるペンの配列不整は、センサ・モジュール２００でキャリッジ走査軸に沿って第３のパターン４０６を走査することにより補正される。センサ・モジュール２００が第３のパターン４０６を照明すると、そのレンズ２２６及び２２８（図６ｅ）が、画像を位相板２３０及び光検出器２４０に集束させる。これに応答して、光検出器２４０は位相板のパターンとテスト・パターン４０６との数学的なコンボリューションである正弦波状の出力信号を生成する。
【００３０】
　図１０は、本発明の整列システムにおいて使用される電子回路３００のブロック図である。回路３００は、増幅及びフィルタリング回路３０２、アナログ−デジタル変換器３０４、スレーブ・マイクロプロセッサ制御器３０６、サンプル・パルス発生器回路３０８、キャリッジ位置エンコーダ３１０、媒体位置エンコーダ３１２、マスター制御及びデータ処理ユニット３１４、キャリッジ及び媒体軸サーボ制御機構３１６、デジタル−アナログ変換器３１８、及び光制御回路３２０を含んでいる。センサ・モジュール２００からの電気信号は、スレーブ・マイクロプロセッサ３０６により、増幅され、フィルタリングされ、そしてサンプリングされる。キャリッジ位置エンコーダ３１０は、キャリッジ・アセンブリ１００が図１及び図２のエンコーダ・ストリップに沿って移動するにしたがって、サンプル・パルスを出力する。サンプル・パルス発生器回路３０８は、実行される検査に応じてキャリッジ位置エンコーダ３１０或いは媒体位置エンコーダ３１２からのパルスを選択する。
【００３１】
　図１１は、キャリッジ位置エンコーダと媒体位置エンコーダの９０度の位相差を有する出力を示すグラフである。図１２は、サンプル・パルス発生器回路３０８により生成されるサンプル・パルスの図である。スレーブ・マイクロプロセッサ３０６は、サンプル・パルスを使用して、アナログ−デジタル変換器３０４のためのサンプル制御信号を生成する。サンプル制御信号を受信すると、アナログ−デジタル変換器３０４は、増幅及びフィルター回路３０２の出力をサンプリングする。
【００３２】
　これは、図１３、図１４及び図１５に図示されている。センサ・モジュール２００の出力は、図１３に図示されている。図１４は、センサ・モジュール２００の出力が、増幅及びフィルタリングの後にどのように現れるかを示している。図１５は、増幅及びフィルタリング回路３０２の出力がどのようにサンプリングされて、スレーブ・マイクロプロセッサ制御器３０６への入力であるデータを提供するかを示すグラフである。デジタル化されたサンプルは、スレーブ・マイクロプロセッサ制御器３０６内に、各移動方向毎にメモリに蓄積される。マスター制御及びデータ処理ユニット３１４は、最小自乗適合アルゴリズム或いは他の一般的なアルゴリズムを使用して、基準正弦波をメモリ内に蓄積されたサンプル点に数学的に一致させ、基準正弦波と検出された正弦波との間の位相差を計算する。位相差の位置は、どのカートリッジが整列から外れている程度を示す。位相差の極性は、配列不整の方向を示し、位相差の大きさは、配列不整の大きさを示している。各カートリッジ毎のオフセットは、装置内に設けられたマスター制御及びデータ処理ユニットにより生成される。これらのオフセットは、アセンブリがサーボ機構３１６によりキャリッジ軸において走査されるにしたがって、ペンの付勢を制御するために使用される。センサ・モジュールの光の点灯は、スレーブ・マイクロプロセッサ３０６、デジタル−アナログ変換器３１８及び光制御回路３２０により与えられる。
【００３３】
　〔速度及び湾曲に起因するオフセットの補正〕
　キャリッジ走査軸において行わなければならない他の補正は、１）キャリッジの速度に起因する画像の位置のずれに対するものと、及び、２）プラテンの湾曲に起因する画像の移動に対するものである。図１６は、ペン・カートリッジ１０２、１０４、１０６及び１０８のそれぞれの熱インクジェット・ノズルの拡大底面図である。典型的には、１０４個のノズルの内の９６個（たとえば、５番から１００番まで）だけが印刷のために使用される。残りの８個のノズルは、以下に更に詳細に検討するように、オフセット調整のために使用される。
【００３４】
　図９に示されるように、プリントヘッドが、媒体３０より高さ’ｈ’だけ上方で、順方向及び逆方向に移動するにしたがって、ノズルにより生成された画像は、図１７に示されるように、理想状態から逸脱する。図１７は、速度と印刷画像に対するプラテン湾曲の作用に起因するオフセットを示している。速い速度Ｖ2では、理想状態からのオフセットが大きくなる。図３において１５４で示されているように、媒体が湾曲したプラテンにより支持されているときには、図１８に図示されているように、高さの差Δが存在する。図１８は、湾曲したプラテン１５４の上方のノズル１０２の拡大側面図である。プラテンの湾曲に起因する高さの変動は、インクが媒体に到達するまでの遅延時間を増加させる。これは、点線が理想的な画像の形状と位置を表している図１７の（ｄ）に図示されているように、ラインの曲がりとなって現れる。
【００３５】
　本発明は、以下に検討するように、速度及び湾曲に起因するオフセットを補正する。速度に起因するオフセットは、各方向において三つの異なった速度で単一のカートリッジ（たとえば、黒のカートリッジ１０２）から画像を印刷することにより最初に補正される。これは、図５のテスト・パターン４０の双方向パターン４０４において４３０−４４０（偶数のみ）で図示されている。双方向パターン４０４は、各ペンに水平方向に間隔が空いた複数の垂直線を印刷させることにより生成される。上記したように、バーの厚みはその間隔に等しく、また、位相板２３０の中の透明な開口の幅とその間隔に等しい。
【００３６】
　最初に、第１のセクション４３０が最低速度で、たとえば、１３．３３インチ／秒（ｉｐｓ）で右から左へ印刷される。次に、第２のセクション４３２が同じ速度で左から右に印刷される。次いで、第３のセクション４３４が、最高速度に次ぐ速度（１６．６７ｉｐｓ）で右から左へ印刷され、第４のセクション４３６が同じ速度で左から右に印刷される。最後に、最高速度、たとえば、２６．６７ｉｐｓで第５のセクション４３８が右から左へ印刷され、次いで、第６のセクション４４０が同じ速度で左から右に印刷される。次に、パターン４０４が走査され、各セクション毎の位相が上述した方法で決定される。測定されたセクション間の位相差により、図１７（ｅ）に図示されるように、速度に起因する補正が可能となる。
【００３７】
　所定の速度における走査軸方向のオフセットを補正するために、二つの移動方向に関連したパターンのセクションの間の位相の差が計算され、飛翔による遅延値Ｂの時間に変換される。各速度毎の遅延Ｂは、最少自乗適合線５１０を決定するために使用される。これは、図１９の遅延対速度のグラフに図示されている。この最小自乗適合計算により、線の傾斜’ｍ’及びＢ軸交差点’ＢO ’が判る。方程式は、Ｂ＝ｍＶC ＋ＢO 〔１〕となる。但し、ｍは傾斜、ＶC は速度、そしてＢO はＢ軸交差点を表す定数である。速度ＶC が与えられ、傾斜ｍと定数ＢO が既知であれば、オフセットを補正するために必要な遅延Ｂの計算を行うことができる。湾曲の補正は、付加的な遅延（たとえば、２５％すなわち１．２５×Ｂ）を加えることにより実現することができる。図１７（ｆ）に図示されているように、これはセグメントの湾曲した尾部を結合する作用を有しており、一般の観察者の裸眼に対して湾曲が識別されにくい画像を生成することができる。
【００３８】
　〔媒体軸におけるペンのオフセット及びペン間のペンのオフセットの補正〕
　画像の位置ずれが引き起こされる他の原因は、ローラすなわちプラテン１５４上の用紙の滑りである。本発明の教示にしたがって、用紙すなわち媒体の滑りの補正は、図５のテスト・パターン４０の媒体軸テスト・パターン４０８を最初に印刷することにより実現される。上記したように、バーの厚みはその間隔に等しく、また、位相板２３０の中の透明な開口の幅とその間隔に等しい。テスト・パターン４０８は、垂直方向に間隔が空いた水平バー１−５の五つの列を含んでいる。各列の第１行は、キャリッジ・アセンブリ１００をキャリッジ軸において走査させ一つのカートリッジ（たとえば、シアン・インクを含むカートリッジ）で印刷させることにより生成される。このように、各列は、シアン色のバーの第１行を有している。第２行においては、シアン・カートリッジ１０８が第１及び第５列の第２行において付勢されることを除いて、各列において異なった色のカートリッジが付勢される。最後に、シアン・カートリッジが、パターン４０８の各列の第３のために付勢される。媒体軸ペン整列は、媒体軸に沿ってセンサ・モジュール２００でパターン４０８を、１列づつ走査して、上述したように位相データＰijを計算することにより実現される。ここで、ｉは行を示し、ｊは列を示す。位相データは、以下に示されるように、マトリックス内に蓄積される。
【００３９】
【数１】
2004001558.tif 000003
【００４０】
　理想的には、Ｐ11＝Ｐ31である。このように、第１行の位相と第３行の位相とを比較することにより、用紙の滑り、すなわち、所定距離にわたる一つのペンにおける「さまよい（ｗａｌｋ）」を検出して、上述した方法で補正することができる。
【００４１】
　各色の間の画像の位置決めは、以下に示す方法で計算される。 Ｐm/c ＝（Ｐ22−Ｐ12）−１／２（Ｐ32−Ｐ12） 〔３〕 Ｐy/c ＝（Ｐ23−Ｐ13）−１／２（Ｐ33−Ｐ13） 〔４〕 Ｐk/c ＝（Ｐ24−Ｐ14）−１／２（Ｐ34−Ｐ14） 〔５〕ここで、Ｐm/c は、シアン・ペン１０８とマゼンタ・ペン１０６との間の媒体軸におけるペンのオフセットを表し、Ｐy/c は、シアン・ペン１０８とイエロー・ペン１０４との間の媒体軸におけるペンのオフセットを表し、Ｐk/c は、シアン・ペン１０８と黒ペン１０２との間の媒体軸におけるペンのオフセットを表す。
【００４２】
　各ペンの間の媒体軸におけるペンのオフセットは、或るノズルを選択して付勢することにより補正される。図１６においては、たとえば、すべてのペンについて最初に５番目から１００番目までのノズルを付勢することができる。位相差の計算の結果として、第２のペン１０４の３番目から９８番目までのノズル、第３のペン１０６の１番目から９６番目までのノズル、そして、第４のペン１０８の７番目から１０２番目までのノズルを付勢することが必要となる。
【００４３】
　以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。
【実施例１】
【００４４】
　インクジェット・プリントヘッドからのインクの液滴の飛翔による遅延時間を補正するための装置であって、前記プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度で走査するための第１の移動手段と、前記プリントヘッドにより液滴を媒体上に放出させるためのインクジェット・タイミング信号に応答して、前記プリントヘッドが前記第１の軸に沿って走査されるのにしたがって、テスト・パターンを媒体上に生成する制御手段と、前記テスト・パターンを光学的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を提供するセンサ手段と、前記位相信号に応答して前記第１の速度における飛翔による遅延時間が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するプロセッサ手段とを含んでいる装置。
【実施例２】
【００４５】
　前記テスト・パターンが、水平方向に間隔が空いた複数の垂直バーを含んでいる実施例１に記載の装置。
【実施例３】
【００４６】
　前記センサ手段が、光検出器に対して光学的に整列した位相板を有しているセンサ・モジュールを含んでいる実施例２に記載の装置。
【実施例４】
【００４７】
　前記位相板が、水平方向に間隔が空いた複数のアパーチャを含んでいる実施例３に記載の装置。
【実施例５】
【００４８】
　前記アパーチャの間隔が、前記バーの間隔に等しい実施例４に記載の装置。
【実施例６】
【００４９】
　前記プロセッサ手段が、前記光検出器により検出された信号の周波数を決定し、これに応じた信号を提供するための手段を含んでいる実施例５に記載の装置。
【実施例７】
【００５０】
　前記プロセッサ手段が、前記検出された信号の前記周波数と前記テスト・パターンの空間周波数を比較し、これに応答して前記飛翔遅延が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するための手段を含んでいる実施例６に記載の装置。
【実施例８】
【００５１】
　前記プロセッサ手段が、更に、付加的な遅延を前記補正されたタイミング信号に加えて湾曲を補正するための手段を含んでいる実施例１に記載の装置。
【実施例９】
【００５２】
　前記付加的な遅延が、２５パーセントである実施例８に記載の装置。
【実施例１０】
【００５３】
　インクジェット・プリントヘッドからのインクの液滴の飛翔による遅延時間を補正するための方法であって、前記プリントヘッドを第１の軸に沿って第１の速度で走査するステップと、インクジェット・タイミング信号に応答して前記プリントヘッドにより液滴を媒体上に放出させ、前記プリントヘッドが前記第１の軸に沿って走査されるのにしたがって、テスト・パターンを媒体上に生成するステップと、前記テスト・パターンを光学的に検出し、それに応じて飛翔時間に依存の位相信号を提供するステップと、前記位相信号に応答して前記第１の速度における飛翔による遅延時間が補正されたインクジェット・タイミング信号を提供するステップとを含む方法。
【実施例１１】
【００５４】
　更に、付加的な遅延を前記補正されたタイミングに加えて湾曲を補正するためのステップを含んでいる実施例１０に記載の方法。
【実施例１２】
【００５５】
前記付加的な遅延が、２５パーセントである実施例１１に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の教示を取り入れた熱インクジェット大型フォーマット・プリンタ／プロッタの斜視図である。
【図２】本発明のプリンタ／プロッタのキャリッジ・アセンブリ、キャリッジ位置決め機構、及び用紙位置決め機構の斜視図である。
【図３】本発明のプリンタにおいて使用される媒体位置決めシステムを単純化して表した斜視図である。
【図４】センサ・モジュールを示す本発明のキャリッジ・アセンブリの右底部から見た斜視図である。
【図５】本発明の教示に従ってペン整列を行うために使用されるテスト・パターンの拡大図である。
【図６ａ】本発明のシステムにおいて使用されるセンサ・モジュールの右前方から見た斜視図である。
【図６ｂ】本発明のシステムにおいて使用されるセンサ・モジュールの右後方から見た斜視図である。
【図６ｃ】外部ハウジングと内部アセンブリを明らかにするために部分的に分解されたセンサ・モジュールの右後方から見た斜視図である。
【図６ｄ】部分的に分解された本発明のセンサ・モジュールの内部アセンブリを右後方から見た斜視図である。
【図６ｅ】分解された本発明のセンサ・モジュールの光学部品ホルダを右後方から見た斜視図である。
【図７】本発明のセンサ・モジュールの光学部品の概略図である。
【図８ａ】本発明のセンサ・モジュールの位相板の平面図である。
【図８ｂ】本発明の整列システムにおいて使用されるテスト・パターンのキャリッジ軸パターンの図である。
【図８ｃ】本発明の整列システムにおいて使用されるテスト・パターンの媒体軸パターンの図である。
【図９】キャリッジの走査軸に沿った移動における媒体上に位置決めされた第１、第２、第３及び第４のインクジェット・カートリッジの正面図である。
【図１０】本発明の整列システムにおいて使用される電子回路のブロック図である。
【図１１】キャリッジ位置エンコーダと媒体位置エンコーダの出力を示す図である。
【図１２】本発明のサンプル・パルス発生器回路により生成されるサンプル・パルスの図である。
【図１３】本発明のセンサ・モジュールの出力の図である。
【図１４】増幅及びフィルタリング後に本発明のセンサ・モジュールの出力がどのように現れるかを示す図である。
【図１５】増幅及びフィルタリング回路の出力がどのようにサンプリングされて、本発明のスレーブ・マイクロプロセッサへの入力であるデータを提供するかを示す図である。
【図１６】ペン・カートリッジのそれぞれの熱インクジェット・ノズルの拡大底面図である。
【図１７】速度とプラテンの湾曲の影響による印刷画像に対するオフセットを示す図である。
【図１８】湾曲したプラテンの上方のノズルの拡大側面図である。
【図１９】本発明の図示された熱インクジェット・プリンタにおける印刷画像遅延（Ｂ）対キャリッジ速度の図である。
【符号の説明】
【００５７】
　４０：テスト・パターン
　４０２：第１のパターン
　４０４，４０６：キャリッジ軸パターン
　４０８：媒体軸パターン
【図１】
2004001558.tif 000004
【図２】
2004001558.tif 000005
【図３】
2004001558.tif 000006
【図４】
2004001558.tif 000007
【図５】
2004001558.tif 000008
【図６ａ】
2004001558.tif 000009
【図６ｂ】
2004001558.tif 000010
【図６ｃ】
2004001558.tif 000011
【図６ｄ】
2004001558.tif 000012
【図６ｅ】
2004001558.tif 000013
【図７】
2004001558.tif 000014
【図８ａ】
2004001558.tif 000015
【図８ｂ】
2004001558.tif 000016
【図８ｃ】
2004001558.tif 000017
【図９】
2004001558.tif 000018
【図１０】
2004001558.tif 000019
【図１１】
2004001558.tif 000020
【図１２】
2004001558.tif 000021
【図１３】
2004001558.tif 000022
【図１４】
2004001558.tif 000023
【図１５】
2004001558.tif 000024
【図１６】
2004001558.tif 000025
【図１７】
2004001558.tif 000026
【図１８】
2004001558.tif 000027
【図１９】
2004001558.tif 000028