(57)【要約】【課題】  印刷媒体自体の反射率、パターンの印字による用紙のたわみ、表面光沢度の変化など、用紙表面の反射特性の変化に影響を受けず、高精度に印字濃度の検知を行うことを可能とする。【解決手段】  濃度検知を行う色に対して、極端に波長吸収性の異なる２種類以上の波長を有した発光源とその波長を検知可能な受光部を持ち、その２種類以上の波長を持つ発光源を個別に使用して濃度検知を行う同一の色に対して少なくとも２回以上の検知を行い、濃度検知の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字濃度を検知可能な反射型の光学センサを持ち、その検知結果を保存するメモリを持ち、その検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、前記反射型センサは、少なくとも１つの濃度検知を行う色に対して極端に波長吸収性の異なる２種類以上の波長を有した発光源と、その波長を検知可能な受光部を持ち、前記２種類以上の波長を個別に使用して前記濃度検知を行う同一の色に対して少なくとも２回以上の検知を行い、濃度検知の補正を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記極端に波長吸収特性の異なる２種類以上の波長は、濃度検知を行う色に対して補色、非補色のものを含むことを特徴とする請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記反射型センサの２種類以上の波長を持つ発光源は、それぞれの波長の光を色の濃度を検知する検知面及び前記反射型センサの受光部に対して同様の照射角、受光角を有することを特徴とした請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記濃度検知の補正は、波長吸収性の高い波長の光源により検知されたデータから、波長吸収性の低い光源により検出されたデータを減算して行うことを特徴とした請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記濃度を検知される検知物は表面定着型のインクによって形成されることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出方式を用いたインクジェット記録装置に関し、特にその印刷画像の濃度検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画質及びユーザビリティ向上のため、安価なインクジェットプリンタなどに代表されるインク吐出型の記録装置においても印字ヘッドのノズル位置合わせ、色調補正（期待する印字色と実際に印字された印字色との調整）などを反射型の光学センサを用いた印刷物の濃度検出によって自動的に実現することが一般的となってきている。（例えば、特許文献１参照）
この反射型の光学センサを用いた濃度検出方式について説明を行うため、まず、一般的な濃度検出に使用される基本原理として色による波長の吸収特性について図１を用いて説明を行う。図１は、インクジェットプリンタで一般的に使用されるインク色であるCyan（シアン）、Magenta（マゼンダ）、Yellow（イエロー）及びBk（ブラック）の波長吸収特性を模式的にグラフ化したものである。
【０００３】
このグラフは、まず、特定の白色用紙に対して一定の角度で各波長330nm〜720nmの光を入射した場合の光の反射レベルを１００％と定める。そして、同様の白色用紙に各色（Cyan（シアン）、Magenta（マゼンダ）、Yellow（イエロー）、Bk（ブラック））をある特定パターンで印刷を行った印刷物に対しても同様に行い、白色用紙の反射光レベルに対する各色の反射光のレベル比を％でプロットしていったものである。
【０００４】
図１を見ると、例えばCyan（シアン）のインク色によって印刷されたパターンに対して480nm以下の短波長の光が入射された場合、その光は吸収されず反射レベルはほぼ白色用紙と同レベルとなる。また、480nm以上の光が入射された場合はCyan（シアン）のインク色により吸収され、光は反射されず白色用紙に比べ反射は少なくなる。また、Bk（ブラック）のインク色よって印刷されたパターンについては、グラフ中の330nm〜720nmの全域に渡って波長吸収特性があり、330〜720nmの光は一律、白色用紙に比べ反射率は低くなる。このように、各インク色は特定の波長を吸収する性質を持っており、通常のインク色の濃度検知は本性質を利用して行われる。
【０００５】
次に、上述した波長吸収特性を利用した濃度検出方式について具体例をあげて説明を行う。
【０００６】
図２に検知させる濃度パターンを示す。図２は、印字媒体にインクジェットプリンタを用いて前述のCyan（シアン）インクをあるエリア内（２−１、２−２、２−３、２−４、２−５）に０％、２５％、５０％、７５％、１００％と濃度（ドット打ち込み量）を可変させて印字させた濃度パターンである。（１００％の規定は任意である。）
また、ここで使用するCyan（シアン）インクは染料系のインクであるとする。染料系に特定する理由については後述する。
【０００７】
次に、図４に前述の濃度パターン（２−１、２−２、２−３、２−４、２−５）を検出させるための反射型センサ（４−１）を示す。ここで、上記濃度パターンを検出させる反射型センサについては、濃度パターンが前述のCyan（シアン）インクを用いて印字されているため、図１の波長吸収特性図を参考にすると、480nm以上の波長の光源を発光部（４−２）に持った反射型センサを使用する必要があることがわかる。
【０００８】
よって、本具体例においてもCyan（シアン）インクに対して波長吸収特性を持つ600〜780nm程度の波長を持った赤色のLEDを光源とした発光部（４−２）と、その発光部から照射され検出媒体により反射された光の量を検知可能な受光部（４−３）とで構成された反射型センサ（４−１）を用いて濃度検知を行う。
【０００９】
ここで、説明の都合上、反射型センサ（４−１）の発光部からの光が検知媒体に入射された場合の反射光を正反射光成分（４−４）と拡散反射光成分（４−５）の２種類の成分にわけて今後説明を行っていく。
【００１０】
また、ここで使用する反射型センサ（４−１）は一例として反射光成分のうち主に拡散反射光を読み取るため、図４に示すように照射角と受光角が異なるように構成されているものとする。
【００１１】
図４の中で（４−５）は、反射型センサ（４−１）の発光部からの光がある角度で白色用紙（４−６）に照射された場合の拡散反射光を示し、（４―４）はそのときの正反射光を示している。
【００１２】
また、同様に白色用紙にCyan（シアン）インク（４−７）が印刷されたものに対して行った場合の拡散反射光を（４−８）、正反射光を（４−９）に示す。また、それぞれの矢印は光の強さを模式的にベクトル表示したものである。
【００１３】
図４に示すように、Cyan（シアン）インク（４−７）が印刷された印刷物では波長吸収性があるため正反射光（４−９）も拡散反射光（４−８）も白色用紙のレベルに比べ減少する。
【００１４】
また、インクジェットプリンタのようなドット記録型の印字装置においては、印刷濃度は特定エリア内へのドット打ち込み量によって決定される。しかし、反射型の光学センサにおいても、発光側のスポット径及び受光部側のアパーチャー径によって決定される検知エリア内（２−６、２−７、２−８、２−９、２−１０）の光レベルを平均して検出するため、印字ドットがセンサの検出スポットより非常に小さく、また、濃度パターン自体がセンサの検出スポットより大きければ、特定エリア内のインク打ち込み量による濃度変化を反射型センサによって平均的に検出することが可能となる。
【００１５】
よって、図２で示される濃度パターンの打ち込みドットが反射型センサの検出スポットより非常に小さく、濃度パターンが反射型センサ（４−１）の検出スポットより大きいと仮定すると、反射型の光学センサ（４−１）は濃度パターン（２−１１、２−１２、２−１３、２−１４、２−１５）を図３のように検出することが可能となる。
【００１６】
ここで検知される濃度とは、印字媒体（ここでは、白色用紙）上に占めるインクの面積を示し、本濃度変化が人間の視覚に対して色濃度として認識される。よって、本濃度を高精度検出し補正可能なことは、ドット構成型のプリンタの高画質化にとって非常に重要な要素となる。
【００１７】
以上が染料系インクの一般的な濃度検出方法である。
【００１８】
また、表面定着型のドット印刷物に対する濃度検出の精度向上に対しては、先行技術として複写機などの分野で感光ドラム上に添付されたトナー濃度を高精度に行うためのものが出願されている。
【００１９】
例として特許文献２、特許文献３、特許文献４がある。
【００２０】
しかしながら、特許文献２はプリンタで必要となるBkの濃度検知に使用しづらく、特許文献３及び特許文献４では特殊なフィルターや反射型センサ部に稼動部を必要とするなど、いずれもプリンタとしての使用に適してなく、また、いずれも完全に波長吸収特性のみを取り出すことができない。
【特許文献１】特開２０００−１２７３６９号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５８８３号公報
【特許文献３】特開平０５−２４９７８７号公報
【特許文献４】特開平０５−２４９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
近年、耐経年変化性、耐水性など、堅牢性の観点から顔料系のインク組成を使用したインクジェットプリンタが増加する傾向にある。しかしながら、顔料の濃度検知を前述した従来方式の濃度検知により行う場合には次に述べる問題が生じる。
【００２２】
図５に染料系インクと顔料インクによりある用紙に印刷された印字物を側面から見た図を示す。図５が示すように染料系インクについては印字用紙に浸透して定着を行うが、顔料系に代表されるインク組成においては用紙をコーティングするような形で用紙表面へとインクが定着される。
【００２３】
この違いにより、顔料系インクは染料系インクと異なり用紙に打ち込まれたインクの濃度（打ち込み量）の変化により、用紙表面の反射特性を大きく変化させてしまう。
【００２４】
次に、具体例としてCyan（シアン）の顔料系インクを使用し図２と同様の濃度パターンを作成し、波長吸収特性のある赤色ＬＥＤを用いて従来方式により濃度検知させた場合の濃度と正反射光、拡散反射光のグラフを図６に示す。
【００２５】
図６中の（６−１）及び（６−２）は、正反射光、拡散反射光中の波長吸収特性によって変化する部分を示している。この部分は波長吸収特性により印刷物の濃度の増加に伴って減少する。
【００２６】
また図６中の（６−３）及び（６−４）は、正反射光、拡散反射光中の印刷濃度変化による検出物（ここでは印刷された用紙）の表面状態の変化にともなって変化する部分を示している。
【００２７】
次に、上述の検出物の表面状態によって変化する部分について説明を行う。
【００２８】
一般に、光が検出物に照射された場合、照射角と同様の角度で反射される光を正反射光と呼ぶ。また、それ以外の角度に反射された光を拡散反射光と呼ぶ。
【００２９】
一般に、反射光に占める正反射光の割合は、検出物の表面状態が平ら（光沢度が高い）場合に多くなり、拡散反射光の割合は検出物の表面状態に凹凸（光沢度が低い）場合に多くなる。
【００３０】
図６では、印刷されていない用紙（濃度０）では表面状態が平らであるが、ある程度までの間は印刷濃度が上がるごとにインクにより用紙表面に凸凹ができる。しかし、あるポイント（６−５）、（６−６）を抜けると逆に用紙の面積よりインクの面積が多くなり、印字濃度が上がるごとに表面の光沢度は上がることになる。
【００３１】
そして、上述の波長吸収特性により変化する部分とこの検出物の表面状態によって変化する部分の和が、正反射光（６−７）、拡散反射光（６−８）の総量となる。
【００３２】
上記のように、検出される正反射光（６−７）及び拡散反射光（６−８）の中には、濃度検出に必要となる波長吸収特性とは別に検出物表面の変化による表面反射特性の変化が含まれることになる。
【００３３】
また、この用紙表面の反射特性の変化は、濃度検出パターンが印刷される印字媒体の種類とインク自体の組成の組み合わせにより左右されるため、特定のオフセットレベルとして除去し純粋な濃度変化のみを取り出すことは難しい。
【００３４】
よって、従来技術では、顔料インクに代表される表面定着型の印刷物に対して正確な濃度検出を行うことは難しかった。
【００３５】
よって、本発明は、安価なインクジェットプリンタにも適用でき、波長吸収性以外の検知物表面の状態変化に影響を受けず、高精度な濃度検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
印字濃度を検知可能な反射型の光学センサを持ち、その検知結果を保存するメモリを持ち、その検知結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、前記反射型センサは、少なくとも１つの濃度検知を行う色に対して極端に波長吸収性の異なる２種類以上の波長を有した発光源と、その波長を検知可能な受光部を持ち、前記２種類以上の波長を個別に使用して前記濃度検知を行う同一の色に対して少なくとも２回以上の検知を行い、濃度検知の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００３７】
印刷媒体自体の反射率、濃度パターンの印字による用紙のたわみ、表面光沢度の変化など、用紙表面の反射特性の変化に影響を受けず、高精度に印字濃度の検知を行うことを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の最良の形態について実施例を用いて説明を行う。
【００３９】
（構成）
図７は、本発明が実施もしくは適用されて好適なカラーインクジェットプリント装置の構成例を示す斜視図であり、図においてはそのフロントカバーを取り外して装置内部を露出された状態を示している。
【００４０】
図において、（７−１）は交換式のインクジェットカートリッジ、（７−２）はそのインクジェットカートリッジを着脱自在に保持するキャリッジユニットである。（７−３）はインクジェットカートリッジ（７−１）をキャリッジユニット（７−２）に固定するためのホルダである。また、（７−４）は電気信号をキャリッジユニット（７−２）に伝えるためのフレキシブルケーブルである。
【００４１】
（７−５）はキャリッジユニット（７−２）を主走査方向に往復移動させるための駆動源をなすキャリッジモータ、（７−６）は当該駆動力をキャリッジユニット（７−２）に伝達するキャリッジベルトである。
【００４２】
ここでインクジェットカートリッジ（７−１）はYellow（イエロー）、Ｍagenta（マゼンタ）、Ｃyan（シアン）、Ｂk(ブラック)の顔料インクを吐出するためのノズル及びインクを持ち、キャリッジモータ（７−５）により主走査方向に往復駆動されながらインク吐出により印字媒体に濃度の異なる印字を行うことが可能であるものとする。
【００４３】
また、図７には示されていないが、反射型センサ（８−１）がキャリッジユニット（７−２）に設けられている。図８は、図７の装置に用いられている反射型センサ（８−１）を説明するための模式図である。図８に示すように、反射型センサ（８−１）は発光部（８−２）及び受光部（８−３）を有す。
【００４４】
ここで重要であるのは、発光部（８−２）は濃度読み取り対象のインク色に対して波長吸収特性を持つ（補色関係）波長の光源と濃度読み取り対象インク色に対して波長吸収特性を持たない（非補色関係）波長の光源を有する点である。
【００４５】
本実施例では、発光部（８−２）は本例で検知するCyan（シアン）インク色に対して波長吸収特性を持たない青色（波長：460nm）と波長吸収特性を持つ赤外（波長：650nm）の２色の発光が可能な２色入りLEDを使用する。
【００４６】
また、本実施例では２つの波長の発光が可能なLEDを用いたが、それぞれ単一な波長の発光が可能なLEDを複数使用してもかまわない。また、全色を見るために、全ての色に対して波長吸収性を持つ白色のLEDと全ての色に対して波長吸収性を持たない赤外等のLEDを使用しても構わない。
【００４７】
ここで、発光部から発した光（８−４）は印字媒体（８−５）で反射し、その反射光（８−６）は波長によらず共に受光部（８−３）（フォトダイオード、フォトトランジスタなど）で検出することができるものとし、発光部と受光部は同一の照射角Θ、反射角Θを持ち、正反射光を主に検出可能な構成とする。
【００４８】
また、反射型センサ（８−１）はキャリッジの主走査方向の往復移動によりインクジェットカートリッジ（７−１）によって印字媒体に印刷された印字物を検知可能なメカ構成であるものとし、発光部はPWM制御によりそれぞれの波長の光量レベル調整を個別に行えるものとする。
【００４９】
そして、その反射型センサにより検出された検出信号はフレキシブルケーブル（７−４）により制御回路に伝えられ電圧へと変換された後、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換され、デジタル信号を記録可能なメモリ内に保存可能であるとする。ここで、制御回路は受光部の検知光量に比例した電圧を発生させるものとする。
【００５０】
（制御）
上記構成を使用して、印刷媒体に印字された印字物の濃度検出制御について説明を行う。
【００５１】
検知用の濃度パターンについては、従来例で使用した図２（顔料インクでの印字物）を用いる。
【００５２】
ここで、図２で示される濃度パターンの打ち込みドットが反射型センサの検出スポットより非常に小さく、濃度パターンが反射型センサ（８−１）の検出スポットより大きいとする。
【００５３】
次より本パターンをキャリッジ上の反射型センサ（８−１）を用いて濃度検出を行う際の制御を図９のフローチャートをもとに説明を行う。
【００５４】
○フローチャート
９−１：反射型センサを濃度０％（印刷されていない部分）パターン（２−１１）を読み取り可能な位置まで、キャリッジを移動させる。
【００５５】
９−２：発光部の赤色光源を発光させて濃度０％パターン（２−１１）の検出電圧をAD値により読み取る。
【００５６】
９−３：読み取った電圧が特定の電圧Vxであるかどうかを判別し、Vx以外であれば発光部（８−２）の赤色光源の光量をPWMにより変更しAD値がVx電圧になるまで調整を行う。
【００５７】
９−４：キャリッジユニット（７−２）を主走査方向に１スキャンさせ、反射型センサ（８−１）により濃度パターン（２−１２）、（２−１３）、（２−１４）、（２−１５）の電圧レベルをAD値により読み取る。
【００５８】
９−５：このＡＤから入力された１スキャン分のデータ１をメモリ内に保持する。読み取ったADレベル（DATA１）を図１０に示す。
【００５９】
９−６：次に、１同様に反射型センサを濃度０％（印刷されていない部分）パターン（２−１１）を読み取り可能な位置まで、キャリッジを移動させる。
【００６０】
９−７：発光部の赤色光源を消灯させ、発光部の青色光源を発光させて、濃度０％パターン部分の検知電圧をAD値により読み取る。
【００６１】
９−８：読み取った電圧が特定の電圧Vxであるかどうかを判別し、Vx以外であれば発光部の青色光源の光量をPWMにより可変し、検知電圧がVx電圧になるまで調整を行う。
【００６２】
９−９：キャリッジユニット（７−２）を主走査方向に１スキャンさせ、反射型センサ（８−１）により濃度パターン（２−１２）、（２−１３）、（２−１４）、（２−１５）の電圧レベルをAD値により読み取る。
【００６３】
９−１０：このＡＤから入力された１スキャン分のデータ（DATA2）をメモリ内に保持する。保存されたDATA２を図１１に示す。
【００６４】
９−１１：DATA１から、DATA２を減算する。
【００６５】
以上が制御概要である。
【００６６】
図１２に最終的にDATA１からDATA2を減算したDATAの値を示す。
【００６７】
図１０で得られた、濃度と検出レベルの対応グラフには以下の４点が含まれている。
【００６８】
１：濃度の変化に対する波長吸収特性。
【００６９】
２：顔料パターンの印字濃度による表面反射率の変化。
【００７０】
３：用紙表面のたわみなどによる反射率変化。
【００７１】
４：使用する用紙自体の反射特性。
【００７２】
また、図１１により得られた濃度と検出レベルの対応グラフには、以下の３点が含まれている。
【００７３】
２：顔料パターンの印字濃度による表面反射率の変化。
【００７４】
３：用紙表面のたわみなどによる反射率変化。
【００７５】
４：使用する用紙自体の反射特性。
【００７６】
よって、図１０により得られたデータから図１１により得られたデータを減算することにより最終的に得られたデータ図１２には、１の波長吸収特性によるレベル変化のみが含まれることになる。よって、非常に高精度な濃度検出が可能となる。
【００７７】
本実施例では発光部に赤色及び青色の発光源を用いたが、それぞれ検出したい濃度パターンに対して補色、非補色の関係であれば、どのような発光部を用いても構わない。
【００７８】
近年、高画質化のため印刷を行うインクの種類も増え、総てのインク色を検知可能なように光の３原色（レッド、グリーン、ブルー）のLEDを用意する濃度検知センサも増えてきている。
【００７９】
このようなセンサに対しては、濃度検知を行う色に対して、それぞれ補色、非補色のLEDが存在するため本発明の制御を行うことが用意になる。
【００８０】
また、上述の減算方法については特定の係数をかけて行っても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】波長の吸収特性図。
【図２】濃度を検出させるパターン。
【図３】一般的な濃度と反射率のグラフ。
【図４】反射型センサ。
【図５】インク組成の違いによる用紙定着の図。
【図６】従来方式を使用した顔料濃度パターンの検出グラフ。
【図７】実施例で使用する一般的なインクジェットプリンタ装置。
【図８】実施例で用いる反射型センサ。
【図９】実施例で使用する制御フローチャート。
【図１０】フローチャート内でのAD読み取りDATA１。
【図１１】フローチャート内でのAD読み取りDATA２。
【図１２】本発明を用いて検出した濃度−検出レベルグラフ。
【符号の説明】
【００８２】
２−１〜５  濃度パターン印刷エリア
２−６〜１０  センサ検出エリア
２−１１〜１５  濃度パターン
４−１  従来例の反射型センサ
４−２  発光部
４−３  受光部
４−４  正反射光
４−５  拡散反射光
４−６  紙面
４−７  Cyan(シアン)インク
４−８  Cyan(シアン)インクの印刷された紙面から反射された拡散反射光
４−９  Cyan(シアン)インクの印刷された紙面から反射された正反射光
８−１  本実施例で使用する反射型センサ
８−２  本実施例で使用する発光部（赤色＋青色の発光が可能なLED）
８−３  本実施例で使用する受光部
８−４  発光部から入射された光
８−５  検出物
【図１】
2007118516.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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【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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