JPH06238952A - 予め印刷された整合マークと特定の位置関係でイメージを印刷する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 印刷媒体上にあらかじめ印刷されている二次
元整合マークを位置検出し、新しいイメージをマークと
所定の位置関係で印刷する方法。 【構成】 印刷媒体上の二次元整合マーク12〜17の各々
が、マーク区域全体についての情報を用いて、又は媒体
に対する２つの異なる方向の各々に関しては、マークに
特有の二次元パターン又は特性を用いることによって、
或いはマークの面積中心を発見することや、分析のため
に二次元表示を得るべくマーク領域を走査20することに
より、又はこれらの組み合わせによって見い出される。
次いでイメージが、位置決めされたマークを参照して整
合され、印刷される。先行イメージもマークと既知の関
係で予め印刷され、新たなイメージが予め印刷されたイ
メージと、場合によっては同じ媒体上に整合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、印刷媒体へのイ
メージの実際の描画がレーザおよび静電式、インクジェ
ット、またはドットマトリックス工程、またはその他の
いずれで行われるかに拘らず、印刷媒体上にラインをま
たは画素ベースの図面を、漸次機械的に作り出すシステ
ムに関する。

【０００２】更に詳細に述べれば本発明は、多色図面に
おける幾つかの関連イメージや、またはリソグラフ印刷
の分離色を印刷するために予備的に作られるマスター版
の組における如き、複数のイメージの相互位置合せ印刷
に関する。

【０００３】本明細書における目的に関しては、用語
「印刷媒体」は、たとえばリソグラフ印刷のマスター版
として使用される透明画のような、一般には中間体とし
てのみ見なされることの多い媒体を包含する。

【０００４】

【従来の技術】イメージを漸次機械的に作り出すシステ
ムには、描画工程中の印刷媒体のゆがみ、および意図し
ないシフトから生ずる特殊な整合の問題がある。このよ
うな問題は、非常に速く多色図面を作る大型のリールか
らリールへの描画機では深刻である。このような図面の
或るものは長さが数十フィートあるが、色と色との整合
は数千分の１インチまでであることが期待されている。

【０００５】更に小さい機器の場合でさえ、紙の上に液
体インクを使用するシステムでは、インクの適用によ
り、例えば紙のしわなど、紙のゆがみが生ずる可能性が
ある。更に他のシステムは、張力やトナーの印加、媒体
の環境への暴露などから生ずる類似のゆがみを受ける。

【０００６】かくして各技術には、イメージの各セグメ
ントまたは部分が他に対して事実上シフトしてしまう、
それ自身の原因がある。補正に必要なことは、媒体かイ
メージのいずれかを実質上連続して移動し、後続するイ
メージの間の、または結局は同じことになるが、各イメ
ージと或る種のあらかじめ確定された位置基準または媒
体上の座標格子との位置合せを行うことである。

【０００７】従来の或るシステムは、整合マークを参照
して図面の各セグメントについて印刷の位置を制御して
いる。これらは典型的には先行する単色イメージに沿っ
てあらかじめ印刷されており、マークおよびイメージは
共に同じ媒体上に形成されている。横方向の伸張または
縮小を補正し、また媒体の角ねじれを補正するために、
マークは時にはイメージの二つの向かい合った側に沿っ
て置かれる。

【０００８】Asanoに与えられた米国特許第4,721,969号
に開示されているもののような、このような幾つかのシ
ステムでは（およびこの特許に説明されている従来技術
の或るものでは）、電荷結合検出器（ＣＣＤ）のライン
のような本質的に線形のセンサアレイが、各整合マーク
の縁部を順次位置検出するのに使用されている。Asano
は、今述べたように角ねじれを検出し補正することを可
能にするように、イメージの両側に沿ってあらかじめ印
刷されたそれぞれのマークの縁部を位置検出することに
ついて説明している。

【０００９】或る関連システムではこれらの機能を二重
に行い、各マークについて、相互に垂直な二つの方向の
各々で一つの縁部を検出することができる。このような
システムはこれによりマークを二次元で位置検出してい
る。

【００１０】従来のシステムのほとんどまたは全部で
は、センサアレイからの各ラスタラインは直ちに処理さ
れて、整合マークに遭遇したことを示しているか判定さ
れる。示していなければ、各ラインは直ちに捨てられる
（これにより後続ラインとの相関により有用な情報を得
る機会が失われる）。

【００１１】Asanoのシステムは、印刷媒体または書込
み機構の物理的移動によるのではなくソフトウェア操作
により補正を行うという点で、比較的進歩している。し
かしこのシステムは、そのソフト的な補正を「ビッ
ト」、恐らくほとんどの場合実際にはビットまたは画素
の列を落とすか挿入するかにより、書込み機構とあらか
じめ施されている整合マークとを同期させているという
点で望ましくない。この手順から、イメージ情報の損失
またはゆがみが生ずる。

【００１２】Asano は手短かに、代りに「１行分の記録
動作中駆動を変えることができる」ことを示唆してい
る。彼はこのようなことを行う仕方を開示していない。
これを行うには制御システムに多大な要求を課すことに
なろう。さらに、画素の１行または１列を相互に重ねる
ように駆動を停止させ、または１行または１列を空白の
ままにするよう駆動を前進させる、という考え方は、得
られるストライプの影響により、イメージの質を受入れ
不能にしてしまう。

【００１３】従来のシステムでは、幾つかの書込みパ
ス、たとえば４パスを使用して、４色（典型的にはシア
ン、マゼンタ、黄、および黒）の画像を作ることができ
る。この方法では最初の書込みパスは「開ループ」で動
作する。換言すればその装置は、規則正しい間隔どりな
どの、名目的に規則正しい要素の間隔を生ずるよう駆動
される（サーボ制御フィードバック無しに）。

【００１４】それに続くパスは、最初のイメージに関連
して作られた整合マークの見つかった位置からフィード
バックを行って、サーボ制御される。これは、後のイメ
ージの各セグメントを最初のものの対応するイメージと
整列させようとすることを表わしている。

【００１５】しかし、St. Johnらに与えられた米国特許
第4,569,584号に記されているように、開ループで第１
パスを行うと、後続のイメージと第１イメージとの誤整
列を生ずる可能性があることがわかっている。これが生
ずるのは、書込みシステムの開ループモードでの動的動
作が、整合マークに基くフィードバック制御下での動的
動作と相違するために生ずる。したがって第１のイメー
ジは、原理上は整合マークとより完全に整列している
が、後のイメージとはそれ程良く整列しない。

【００１６】それ故この代替として、St. Johnのシステ
ム、および恐らくは他のシステムも、実質上他のイメー
ジなしに、マークだけをあらかじめ印刷する第１のパス
をもたらしている。したがって、例えば３色に黒を加え
た画像を作る４パスの代りに、このようなシステムは５
パスを使用することができ、後の４パスはすべて媒体上
にサーボ制御モードで書込むのに使用される。St. John
らが記しているように、マークはこの代りに工場で印刷
媒体に施すことができる。これが媒体の原価を上げるこ
とは確かであるが、しかし例えば、リソグラフ印刷用版
を作る際に使用する透明画のストックのような、比較的
小さい媒体を用いる特殊な環境ではコスト効率がよい。

【００１７】さらに或るシステムでは、印刷せずに、単
に媒体を温度、湿度、および恐らくは環境の化学的成分
と平衡させる予備的パスを用意している。このような予
備的パスは「調整パス」と呼ばれることがある。

【００１８】本明細書はこのようなすべての方法の改良
に等しく適用することができる。これらの方法はすべて
共通の課題に悩んでいることが看取されるであろう。

【００１９】特に、上に述べたように、従来の整合マー
ク検出システムはマークの縁部（単数または複数）を検
出する種々の技法によって各マークを見つけている。実
際上このようなシステムは、マークの縁部を位置検出し
ようとする各方向に関して、一次元であることが意図さ
れており、実質的にそうである。

【００２０】この手法は各マーク位置について不可避的
に非常にわずかなデータしか提供しない。それ故本来的
に、このようなシステムは検出工程でのノイズに極めて
敏感である。これは、ノイズが印刷マークの欠陥から生
じようと、検出システムそれ自身から出て来ようとそう
である。

【００２１】例えばシステムは、印刷が薄過ぎるか、よ
ごれているか、またはその前縁（センサシステムが近づ
いて来る方向に近い方の縁部）が欠けているかまたはぎ
ざぎざになっている場合に、マークを悪く誤って位置検
出することになる。例えば印刷媒体の表面の単独欠陥に
よる、または書込み機構の時折の不完全な動作から生ず
る、縁に沿う凹んだまたは欠けた固まりは、「フレア
ー」と呼ばれることがある。

【００２２】ただしこの分野では、用語は変化し、時に
は一貫しないこともある。特に、用語「フレアー」は別
に、破裂した暗い区域が整合マークから散らされている
ように見える、逆の種類のアーチファクトについて使用
されることがある。

【００２３】本明細書の目的ではこの用語はより一般的
に、これらの効果を両方共、すなわち、白さが白い区域
からマークに侵入すること、および黒さがマークから外
向きに周りの白い区域に侵入することの両方を記述する
ように使用される。後者に関しては、用語「フレアー」
は、黒の個別の島々およびマークからの付着突出部の双
方を包含するように使用する。

【００２４】マークがマークの前縁の丁度内側の部分、
換言すれば、縁に沿う実線の内部に囲まれている部分を
欠いている場合でさえ、類似の問題が生ずる。この効果
は通常「ドロップアウト」と呼ばれる。（上述の用語
「フレアー」の我々の用法では、黒の個別の島の発生は
今や「ドロップアウト」の逆と見ることができる。）ド
ロップアウトは、失われている内側の部分が、前縁の方
を向いているセンサの領域の内部の位置範囲にある場
合、特に厄介である。このような状況ではセンサは、内
部ドロップアウトの影響をその応答の中へと平均するこ
とがあり、したがってマークの前縁を失ったりまたはそ
の位置を誤って決定したりすることがある。

【００２５】二つの理由で、このようなフレアーおよび
ドロップアウトの問題は、非常に小さいマークにとって
特に重大である。第１に、このようなマークの場合、小
さい欠陥が前縁に沿う信号の大きな部分を表わす可能性
がある。

【００２６】第２に、利用できる最高の印刷技術でさ
え、単一の画素または非常に小さな画素グループを書く
ように呼び出されたとき、屡々限界的に動作する。特に
このような限界動作は装置を始動させた直後や、装置が
動作温度まで完全に上っていないとき、特に変りやすい
ように思われる。

【００２７】書込みアーチファクトは、顔料配分段階で
も発生する可能性がある。静電システムでは、例えば、
通常「トナー」と呼ばれる帯電顔料によるイメージの不
完全な現像から、トナー供給の枯渇またはその他による
としても、光学的濃度変化が生ずる可能性がある。

【００２８】その他に、電気光学的システムの当業者
は、マークセンサシステムが振動、空中浮遊ダストおよ
び表面汚損化学品、電気動力線の妨害、および他の電子
装置からの電磁妨害などの、現実世界で動作しているこ
とを認めるであろう。したがってマーク検出信号の発生
時は、時折の検出アーチファクト、つまりマークまたは
特にマークの小さい要素の擬似指示、および指示の擬似
的失敗の両者を排除するのは、経済的には実行不可能で
ある。

【００２９】したがって、これらの効果はすべて、比較
的大きく、堅固で且つ幾何学的に規則正しい、したがっ
て一般にひどく目立つ整合マークについて作用する。マ
ークが大きく、黒く、真直になればなるほど、一次元セ
ンサは欠陥に対して敏感でなくなる。しかし、このよう
なマークは「社交的」と言うことができる。

【００３０】これらは仕上り製品、つまり印刷した画ま
たは図の美的価値を減ずる。それらはまたそれ故、自動
製図機器の全体としての競争的なアピール度をも減ず
る。その場合でさえも、それらはフレアー、ドロップア
ウト、薄い又は滲んだ印刷、光学的および電気的妨害な
どに対する感度の問題を適切に解決していない。

【００３１】整合マークの位置検出における信号対ノイ
ズの問題の幾分平行的な議論が、St. Johnの'584特許の
33欄および34欄に示されている。そこに示唆されている
ように、マーク位置検出システムの動作に対する代表的
な信号対ノイズ比はわずかに１／50である。

【００３２】St. Johnのシステムは、縁部の現象に対す
る感度を減らすことを目指すことができる一つの特徴を
備えている。各マークの縁部を一つだけ検出するのでは
なく、St. Johnらはセンサまたは検出器を同じマークの
対向する二つの縁、または一つのマークの後縁および次
のマークの前縁、に応答するように配置している。この
特徴は'584特許の図２、および図８乃至図10に図解され
ており、対応する本文で説明されている。

【００３３】それら本文の章節は、各配列内の対を成す
検出器またはセンサを用いて、二つの縁からの応答が等
しい「平衡」状態を見つけることを説明している。この
応答法の考え方は、結果的に行われることは、同時に検
知している二つの縁部の間でのように、縁部欠陥の影響
を部分的に平均することであることを示している。

【００３４】この方法は、不規則なアーチファクトに対
しては、応答を各アーチファクトに対して二分すること
から、わずかに有益であると思われる。しかし、これは
実際には、先に紹介した、各マークの位置をしっかり確
定するのに充分な量のデータという基本的な問題を回避
するのに充分大きな因子ではない。

【００３５】しかし、この平衡応答法は本発明の概念を
理解する上で紛糾の種を導入するものである。この理由
から我々は次に、St. Johnの平衡二重センサ構成の正格
な性格を幾らか詳細に説明する。

【００３６】第１に、既に示したように、このシステム
は実質的に一次元モードで動作している。というのはそ
の目的は絶対的なライン、またはSt. Johnらが表現した
ように「遷移」点の位置を決定することだからである。
St. Johnらは、(1) 二つのセンサの内の一つがより高い
応答を示す位置の範囲と、(2) 他のセンサがより高い応
答を示す位置の隣接範囲との間の遷移を指す。

【００３７】しかし、St. Johnの図解からわかるとお
り、このシステムは各検出器が非無限小の幅、すなわち
縁部を決定する方向に沿う寸法を備えているために動作
する。図面から、平衡点において各センサはそのそれぞ
れのマークのそのそれぞれの縁部に一部は乗り、一部は
外れていること、換言すれば各センサはそれが応答する
縁部に重なっていることがわかる。

【００３８】この非ゼロセンサ幅でなければ、St. John
の「平衡」システムは動作することができない。しか
し、このシステムの性質および限界を理解するには、セ
ンサ幅が増大すれば、または減少すれば何が起るかを慎
重に検討しなければならない。

【００３９】各センサがより幅広く作られていれば、マ
ーク縁部の位置によるその応答の割合は減少する。シス
テムが「平衡」または「遷移」点を見つけることができ
る感度はそれに従って減少する。

【００４０】各センサがもっとずっと幅広く作られてい
れば、一つのマークの両方の縁部からの光信号を同時に
受け取ることができる。換言すれば、マーク全体が検知
される。

【００４１】このような構成はSt. Johnの動作可能な発
明の完全に範囲外のものとなる。何故なら、マークの検
出器に対するわずかな移動では検出器の応答が全く変ら
ないからである。この余分の可視性のため、正規の動作
が不可能になっている。

【００４２】他方、各センサが一層狹く作られていれ
ば、感度は増大する。しかし、狹くする過程で二つの逆
の影響が生ずる。

【００４３】このような影響の一つは二つのセンサがも
はや両者そのそれぞれのマークの縁部を同時に確実に重
ねることができないということである。マーク間の間隔
の避け得ない変動を考慮すれば、この現象が究極的に現
われるに違いない。

【００４４】そしてこのような変動は、結局は存在する
ことになる。それらを決定するのがシステムの目的だか
らである。この第１の影響が生じていれば、システムは
平衡点を見つけるというその能力を完全に失うであろ
う。

【００４５】他の逆効果は、St. Johnの図解に内在する
幾何学的仮定が破れることである。純粋な、無限に細い
ラインは、既に記したように、縁に「重なる」ことがで
きない（また勿論光エネルギの０でない量を受取ること
もできない）が、センサがそのように狹くなるはるか前
に、その太さはマークの縁の不規則さの程度にまで減少
しなければならない。

【００４６】換言すれば、マークの縁部の直線性（また
は仮定し得るこのような他のパターン）からの偏倚は、
センサの幅と同じ大きさのものである。これが生ずる
と、検出器に対していずれかの方向にマークがシフトす
ることは、マークの縁部の一部が、同じ縁部の一部がセ
ンサの範囲の中へと移動している間でさえ、センサの範
囲の外に移動してしまうという、複合効果を生ずること
になる。

【００４７】このような状況では、平衡システムからの
規則正しい単調な応答は不可能である。検出器を通過す
るマーク縁部の移動は、再入挙動、つまりステップでは
なく波を生じ、２つの連続するマークの間での所望の
「遷移」又は「平衡」の系統的検出を拒絶することがあ
る。

【００４８】このように、各検出器の幅は実質的に０に
より大きくなければならない。そしてこれは、一つの限
られた意味では、検出器が必然的に面積を有する性質を
備えているということを意味するように解釈することが
できるが、幅は大き過ぎてはならず、確かにマークの幅
ほど大きくてはならない。比較的厳格な最適範囲内の幅
の値が必要である。

【００４９】その他に、先に記したように、St. Johnら
のシステムは各マークの位置検出について、各寸法につ
いて、または各方向に、別々の検出器対に依存してい
る。すなわち、或る意味で各位置検出プロセスは検出器
が面積の性質を所持するということに頼ってはいても、
それにもかかわらず各位置検出プロセスは一次元的に過
ぎず、二次元的ではない。基本的にSt. Johnらは依然と
して、二つの縁で得られる情報量だけを用いており、こ
れは一つの場合でのデータまたは利用可能な「信号」の
２倍多いが、完全に満足な測定精度または、それ故、正
確さに対してはなお充分でない。

【００５０】これらすべては、St. Johnの二重検出器シ
ステムの動作が、検出器の非無限小幅を必要とする擬似
現実効果に依存していると、言うことにより要約するこ
とができる。これまでの説明から、これらの効果の幾つ
かはどんな検出器またはセンサにも常に存在し、幾つか
がSt. Johnの発明のようなシステムで任意に使用されて
いることがわかる。しかし、関係している決定法は基本
的に、一次元のままである。

【００５１】St. Johnのシステムをこうして長々と説明
した目的は、本発明を紹介した場合に、簡単に一層明瞭
になるであろう。

【００５２】St. Johnの'584特許に提示されているもの
を含めて幾つかの従来のシステムは、幾つかの位置合せ
マークが見つかった位置を順次に平均し、それら幾つか
のマークの縁部の平均位置に応じて、印刷されるイメー
ジセグメントの位置を調節するように作られている。こ
のようなシステムではこのことは、新しく印刷されたる
イメージの階段状のセグメント単位の変位、例えば一つ
のマークの縁部がその実際の位置の一方の側に誤って
「位置決め」イメージ内のジグザグパターンを避けるの
に絶対必要である。

【００５３】しかし、このようなマーク縁部平均化シス
テムからは、極めて望ましくない効果が入ってくる。そ
れらの一つは、それらのシステムが各点で、数マーク前
に最初に遭遇した位置誤差を補正しようとすることであ
る。

【００５４】すなわち、大きな誤差が補正なしに、迅速
に累積しうるSt. Johnのシステムは、'584特許の34欄お
よび35欄で説明しているように、例えば８、16、または
32個のマークさえ平均しているので、システムは典型的
には、実際には数インチも前に見つかった誤差を補正す
るようになる。

【００５５】これらの比較的大きい数は、縁部効果に対
する応答を二分することが、St. Johnの「平衡」応答法
を介しては、確実なマーク位置検出を可能にするに充分
なデータを提供しないという、23節ほど前に行ったコメ
ントを確認するものである。この場合も、その擬似現実
動作特性にもかかわらず、St. Johnのシステムは基本的
に複数の縁部、または二つの縁の間の平衡または「遷
移」点を検出しているが、二つの縁部に関する情報であ
っても、一つの縁に関する情報の２倍多いことは確かで
あるが、やはり適切な信号対ノイズ比または測定精度を
得るには不充分なものである。

【００５６】平均化システムでは補正されている現在の
データの実際の傾向が、現在の補正の基礎になっている
「サンプル群」についての平均の反対であることさえあ
る。例えば、'584特許で示されている数値の大きさを使
用すれば、一連のセンサ応答は次のようになろう。３４
２３ ３１２０ １２０−１ −２−１−４−４。これ
ら16個の読みの平均は＋９／16であり、これは＋１に丸
められる（−１の補正を要求する）が、最後の四つの応
答に対する明瞭な傾向値はほぼ−３である。したがって
装置は、データが既に−３画素だけ離れているにも拘ら
ず、−１画素のいわゆる「補正」を加え、かくして「補
正」はデータをその正しい位置から遠くに、悪い方向へ
と更に移動することになる。

【００５７】この効果に対する補正はセンサを、例えば
数個のマークが現われる距離の半分だけ更に上流に設置
することにより試みることができる。しかし、この方法
は少くとも原理上は望ましくない。何故なら印刷媒体な
どの重視すべきゆがみおよび移動は、書込みヘッドの非
常に近くで生ずるからである。この考えから、センサを
書込みヘッドに可能な限り近づけて設置することが絶対
に必要になる。

【００５８】マーク縁部検出システムの恐らくは更に重
要な悪影響は、良好な平均化は大きな空間距離を、検出
プロセスと関連づけることによってのみ達せられる、と
いうことである。しかしこの手段は、長い測定距離を各
補正に不可避的に関連づけることにもなり、これは補正
プロセスの性能を低下させるため望ましくない。

【００５９】本明細書は信号処理に関する論文ではな
く、また動作印刷システムを組立てる技術の当業者は、
一般に信号処理の専門家ではない。しかし、傍白とし
て、信号処理の用語では平均化手法は単に「良く濾波さ
れて」いる信号を得ようとする一つの手段であることを
認めることができる。

【００６０】これら従来システムに伴う難点は、縁部検
出法が「あまり良く濾波されていない」応答を本来的に
生ずるということである。理由は簡単である。縁部はそ
の性格により本質的に過渡現象であり、それ故その性格
により「フィルタリング」システムにより検出するよう
にはなっていない。この洞察は、この用語に精通しよう
としている者にとっては役立つであろう。

【００６１】St. Johnらは（その34欄および35欄で）平
均化システムの問題点の多くを認めている。彼等は各
「サンプル群」の中の平均化すべきマークの数を最適に
すればこれらの問題点を未然に防ぐことができると提案
しているが、上記に説明したように本発明者らこのよう
な妥協的解決法には疑問がある。

【００６２】平均化システムのこれら非常に明らかな欠
点にもかかわらず、マーク検出段階で得られる信号対ノ
イズ比が不充分であるため、それらシステムは関連する
すべての従来技術の整合システムに極めて欠くことので
きないものである。平均化しなければ、既に示したよう
に、従来技術のシステムは出力データに、すなわち、印
刷媒体上に（恐らく相互に一致して）作り出されている
幾つかのイメージの各々に、全く受入れることができな
い大きい、はっきり見える横方向の段差を発生しやすく
なる。

【００６３】St. Johnの'584特許で開示されている他の
特徴は、「θ」方向の補正、すなわち媒体の装置に対す
るねじれに関する角度補正を加えるのに使用される、連
続制御の機械装置である。認められるようにこのような
機械的複雑さは極めて面倒で且つ高価であり、実行可能
なら避けるのが最も有利である。

【００６４】初期の静電製図システムの一つは本発明者
およびその譲受人、カリフォルニア州パロアルトのHewl
ett Packard Company(ＨＰ）、にとって特に興味あるも
のである。そのシステムは、時に 70600型として識別さ
れるが、日本の会社松下の米国の支社であるMatsushita
Graphics Commercial Systems（ＭＧＣＳ）との協同に
より、ＨＰにより開発されたものである。

【００６５】ＨＰ／ＭＧＣＳシステムの動作は良好であ
るが、それにも拘わらず改良可能である。このシステム
は、媒体の長手方向の縁部、およびあらかじめ印刷され
た整合マークの前縁の双方を検出し、位置決めするため
に、印刷媒体の幅全体を横断して設置されているＣＣＤ
アレイを使用している。

【００６６】位置検出された印刷媒体の縁部は、走査軸
（主ライン、またはＸ軸）補正を行うのに自動的に使用
される。このような測定の精度は、媒体の縁をＣＣＤア
レイに対する焦点外に出現させる傾向がある縁部のカー
ルおよび光の散乱により制限される。

【００６７】マークの前縁は、紙軸（従ライン、または
Ｙ軸）補正を行うのに使用される。精度はここではすべ
ての縁部検知システムの先に述べた固有の制限を受け
る。両方の形式の補正とも、ソフトウェアベースで行わ
れ、これはSt. Johnらの特許に開示されている高価な機
械的システムには非常に望ましい。しかし、 Asanoのシ
ステムにおけるようにビットを不快に落しまたは注入す
る（または異常な駆動要求を導入する）ことによって行
われるのではない。

【００６８】そうではなしに、ＨＰ／ＭＧＣＳシステム
は従ライン補正を印刷媒体を前進させるモータの速さを
連続して制御することにより行い、主ライン補正を記録
ヘッドの横方向開始位置を連続して制御することにより
行っている。この連続フィードバック制は、イメージ情
報を失わずに、および入力データを正確を表わさないイ
メージ要素を人工的に発生せずに整合を維持するので有
利である。

【００６９】ＨＰ／ＭＧＣＳシステムのこの補正段（及
び多数の他の部分）の性能は高品位のものである。それ
故、この満足な性能を保持するには、整合限界を克服す
る改良を、現存の補正段に可能なかぎり取り入れるべき
である。

【００７０】

【発明が解決しようとする課題】上に説明した初期のす
べてのシステムにおいては、マーク縁部を検出する能力
は、アーチファクト、光学的濃度の変化、および既に示
したような半透明の媒体によって制限される。これら誤
差の結果、カラーベクトルは１画素より多く片寄る可能
性がある。ラスタイメージングでは、ではこのような誤
差は色相の移動およびチェッカー盤状のパターンとして
現われる。

【００７１】要約すれば、本質的にすべての縁部検出シ
ステム、または縁部間遷移システム、または「平衡」シ
ステム、または他の基本的に一次元のシステムは、非常
に多様な源からの誤差に不寛容である。用語「強健な」
は、その精度が振動に比較的に敏感でないシステムを記
述しまたは特徴づけるのに現在のところ多用されている
から、対照的に本発明の分野での従来のシステムを「虚
弱な」と特徴づけることができる。

【００７２】或るシステムは、印刷媒体をドラムまたは
類似の移動支持体に固定することにより、整合マークの
事項全部を回避している。このようなシステムでは、媒
体の各セグメントの位置は、支持体の対応するセグメン
トに実質上固定されている。

【００７３】それで支持体の位置を書込み機構に対して
制御することは媒体の位置を書込み機構に対して、整合
マークを必要とせずに制御することと理解することがで
きる。しかし、このようなシステムには、機械的大きさ
および複雑さ、費用、印刷媒体の限られた大きさ等々と
いうそれ自身の欠点がある。

【００７４】他の分野では、これまで複数イメージ印刷
産業には関連していなかったが、自動位置検出または方
向づけのプロセスに別の方法が利用されている。たとえ
ば、視覚システムに関する物体識別に、印刷回路板の位
置合せに、および工業成分の識別に、パターン整合を必
要とする機構が使用されていると考えられる。

【００７５】信号パターン認識は、無線周波数伝送を識
別することや、ディジタル信号を処理することのよう
な、更に遠隔のおよび更に抽象的な用途にさえも使用さ
れている。しかし、我々が知っている限り、印刷用イメ
ージの位置合せに使用するこのような手法は示されてい
ない。

【００７６】したがってこの分野での従来技術は、整合
マークおよびこのようなマークと整列している印刷イメ
ージを位置検出する強健な技法を提供することに失敗し
ている。

【００７７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような強健
な手順を厳密に提供するものであり、これは上述の従来
技術の問題点のすべてを解決するものである。その上本
発明は経済的に且つ全く費用効率的にこれを行うもので
ある。

【００７８】本発明は、次に考察するように、主要な六
つの状況すなわち局面を備えており、それらは少くとも
原理的に本発明の実質上すべての利益を得るために、互
いに無関係に使用することができる。これら現在好適な
実施例の中の四つでは、本発明は印刷媒体上にあらかじ
め印刷されている二次元整合マークを位置検出し、新し
いイメージをマークと所定の位置関係で印刷する方法で
ある。

【００７９】この方法は、今記した幾つかの局面または
状況の第１のものにおいては、あらかじめ印刷されたマ
ークの位置を、あらかじめ印刷されたマークの実質上全
域についての情報を使用してつきとめることから成る。
この方法はまた、次いで新しいイメージを媒体上のあら
かじめ印刷されたマークの検出された位置を参照するこ
とにより位置合せし、印刷することを含む。

【００８０】その局面の第２においては、本発明の好適
実施例は、少くとも一つの明確な二次元特性を備えてい
る整合マークと共に使用するものである。ここでは本発
明の方法の位置検出部分は相違している。この方法はあ
らかじめ印刷されたマークの位置を、媒体に対して二つ
の異なる方向の各々に関して、マークの「少くとも一
つ」の明確な二次元特性についての情報を使用すること
により、位置検出することを含んでいる。

【００８１】本発明の更に第３の局面においては、好適
実施例では、マーク位置のつきとめは先ずマークの領域
を走査してその領域の二次元表現を得、次いで得られた
二次元表現を分析することにより進行する。

【００８２】本発明の更に第４の局面においては、その
好適実施例で、位置検出は印刷媒体上のマークの面積中
心を見出すことにより行われる。

【００８３】本発明の局面の第５は、その好適実施例に
おいては、イメージを印刷媒体上で実質的に所要の位置
に印刷する方法である。この方法は印刷媒体上に、関連
する既知の二次元パターンを備え且つ媒体上の所要イメ
ージ位置と既知の位置関係をも有するあらかじめ印刷さ
れた二次元整合マークを設けることから成る。

【００８４】この第５の局面はまた、あらかじめ印刷さ
れたマークの位置を、媒体に対して二つの異なる方向の
各々に関して、その関連二次元パターンについての、す
なわちマークに関連している二次元パターンについての
情報を使用して位置検出することをも含んでいる。その
他に、先に説明した局面でのように、本発明のこの局面
は、次に媒体上にあらかじめ印刷されたマークの位置検
出された位置を参照することにより、イメージを位置合
せし、印刷することを含む。

【００８５】本発明の第６の局面においては、好適実施
例は、イメージをあらかじめ印刷されている整合マーク
と整列して印刷する装置である。本発明のこの第６の局
面は媒体配置手段、物理的イメージ印刷手段、相対的イ
メージ／媒体位置制御手段、センサ、センサ移動実行手
段、区域的、二次元的、または面積中心法により各マー
クを位置検出する回路手段、およびあらかじめ印刷され
たマークの位置検出された位置を参照することにより印
刷手段を調節する手段も備えている。

【００８６】先に述べたとおり、我々は本発明のこれら
幾つかの局面および状況は互いに無関係に実用化しやす
く、且つそれらはその最も広いまたは最も一般的な言葉
による本発明の記述または規定とすることができると信
じている。しかし、これら非常に一般的なまたは広い形
においてさえ、今や本発明は従来技術すべての問題を解
決していることがわかる。

【００８７】特に、マーク区域および特にその全域に関
する情報に頼ることにより、位置検出装置または位置検
出プロセスは従来技術のすべてのシステムを超える莫大
な利点を備えている。如何なる物理的基準によっても、
縁部に関して、または二つの縁部の間の遷移に関して存
在し得るより恐らくはるかに多数の、この種の情報が存
在しうる。

【００８８】したがって、使用に供することができる線
形（すなわち、縁部関連）情報の量よりはるかに多くの
区域情報を使用できるようにすることができ、また実際
に使用することができる。それ故非常に小さいマークに
対してさえ、信号対ノイズ比、精度、および正確さをす
べて、何倍にも改善することができる。

【００８９】更に、これらすべての情報は各マークの物
理的位置と密に関連している。これは32個のマーク、ま
たは８個、または２個でさえも空間的に分布していな
い。したがって補正データの各組合せは、それらのデー
タをそこから集めた正確に一つのマークの即近の領域と
本質的に関連している。

【００９０】これにより今度は、各補正をそのまさに同
じ即近領域と固有に関連させることができる。このこと
は、各補正を媒体の現在位置に対して実質上リアルタイ
ムで行うことができることを意味している。

【００９１】相似的に、マークの二次元特性、たとえば
マークの異なる二つの方向の寸法、またはマークの形状
のようなものを活用することにより、位置検出プロセス
または位置検出装置は、どんな一次元特性から組立てる
ことができるよりもずっと多数の情報を利用することが
できるようになっている。この場合にも、精度および正
確さに関して莫大な利得が得られる。

【００９２】同じことがマークの面積中心を見出すこと
についても言える。これを行う際、位置検出システムは
必然的に、縁部位置検出器により行われるどんなものよ
りも多い量の情報を考慮する。

【００９３】これらの利点は、マークと関連しており且
つ独特な二次元パターンを使用することにより、非常に
向上されもする。というのは不規則プロセスがこのよう
なパターンを発生することはほとんどないからである。
このようなパターンにだけ応答する位置決めシステム
は、独特のパターンに適合しない光学情報を検出システ
ムからすべて本質的に除外する。これは、大量の外部刺
戟、すなわちノイズが存在するにもかかわらず、極めて
良くフィルタされたデータを得る一つの方法である。

【００９４】非常に広い類似の意味で、この種のシステ
ムは同期検出システムと同じ利益を生ずると、またはデ
ィジタル磁気テープ再生システムがアナログシステム以
上享受するのと同じ種類の利点を享受すると言うことが
できる。後者の例では、アナログシステムでいわゆる
「テープ擦過音」を発生する磁気的変動は、真に不規則
であろうと、パターンの無い変化であろうと、または系
統的パターンであってさえも、ディジタルシステムにも
存在するが、ディジタルシステムはそれらを簡単に無視
して、数字を表わす人工的なまたは特殊の、独特な磁気
パターンにだけ応答する。

【００９５】整合マークのような非常に独特なパターン
を採用することにより、システムは精度の大幅な向上を
保ちつつ、マークの大きさ、太さ、および所望ならばマ
ークの間隔を減らすことができる。このようなマーク
「社交的」ではなく、「かよわい」と特徴づけることが
でき、著るしく目立つ機械学的要求事項ではなく、装飾
的な点線の境界として知覚される。

【００９６】本発明のシステムは、マークを位置検出し
ようとする各方向に関して各マークを位置検出するため
に、二次元特性またはパターン情報を使用していること
を強調したい。換言すれば、同じ信号対ノイズの利益が
印刷媒体の両方向に関して生ずるものである。

【００９７】このプロセスはしたがって、たとえそれら
が各マークを二つの次元で位置検出してはいても、従来
のシステムとは異なる種類のものである。このような以
前のシステムは、一つの次元または方向に関連する情報
を使用して、その次元または方向だけのマークのみを見
つけ、次いで第２の方向だけのマークを見つけている。

【００９８】更に、本発明によるシステムがマークの領
域を走査して分析のためその領域の二次元表現を得、お
よび次いで後にその表現を分析し評価するとき、多数の
重要な利点が生ずる。区域情報の本体全体が、多数段の
ディジタル処理に利用できるようになる。

【００９９】特にこのことは、例えば意味の異なる多数
の可能な解釈を試験するのに必要なだけ多数回、センサ
または印刷媒体を物理的に動かす必要無しに、または何
らかの他の方法によりデータを再び発生することなし
に、データを再生することを可能にする。実際のマーク
と、例えば試験パターンとの間の区域整合についてのこ
のような試験は、物理的にではなく、本質的に仮想的に
行うことができる。

【０１００】この有利な、記憶して分析するという手順
は、本発明の基本的に二次元的な位置検出プロセスを非
常に大幅に強化する。この手順は本発明が、進歩したソ
フトウェア法ばかりでなく、非常に高速の数学的コプロ
セッシングハードウェアをも含めて、高速、廉価な近代
的データ処理ツールの強大な能力を利用できるようにす
る。

【０１０１】かくして、少くとも原理上は互いに無関係
である幾つかの異なる局面または側面により幅広く特徴
づけられた本発明が、従来技術より非常に進歩している
ことが示された。それにもかかわらず、本発明のすべて
の利益を最も完全に享受するには、その局面すべてを共
に、すなわち関連して、実施することが好ましい。

【０１０２】同じ理由で、本発明を或る他の好適な特徴
または特性と関連して実施することが好ましい。これら
の幾つかを次に簡単に要約する。

【０１０３】例えば或る実施例では、マーク位置をつき
とめる前に、イメージを印刷媒体上に二次元整合マーク
と既知の位置関係であらかじめ印刷することが好まし
い。これらの実施例では、位置合せおよび印刷は、新し
いイメージを印刷媒体上に、あらかじめ印刷したイメー
ジと実質的に整列して印刷することから構成される。こ
の新しいイメージは好適には、或る用途では、あらかじ
め印刷されたイメージと同じ媒体上に印刷される。

【０１０４】好適には、位置検出機能で使用されるあら
かじめ印刷されたマークに関する情報は、マークの目的
とする大きさ、または形状、または区域的配置、および
最も好適にはこれらの全部を備えている。また好ましく
は、使用される情報は、マークの予測位置、または（複
数のマークが印刷媒体に沿って間を隔てて設けられる場
合には）マーク間の目的とする間隔を、最も好適にはそ
れらの両方を備えている。

【０１０５】次に説明しようとする別の好ましさは、特
に上に紹介した本発明の第２の局面に関係している。し
かし、容易にわかるように、この選択は本発明の他の局
面または側面への明瞭な用途をも備えている。（想起さ
れるように、本発明の第２の局面は「少なくとも一つの
独特な二次元特性」を備えている整合マークと共に使用
される。）位置検出が下記の階程から構成されるのが好
ましい。

【０１０６】少くとも一つの特性が、あらかじめ印刷さ
れた二次元整合マークに対するものと実質上同じであ
る、二次元探索テンプレートを規定する段階と、次に、
媒体上にあらかじめ印刷されたマークに対して、マーク
と探索テンプレートとの区域的交叉を実質上最大にする
ような探索テンプレートの位置を見つける段階と、次
に、探索テンプレートについて見出された位置を、あら
かじめ印刷されたマークの位置検出された位置として識
別する段階である。

【０１０７】テンプレートが印刷媒体に対して、少くと
も二つの異なる方向の各々で複数の画素にわたって広が
っていることも望ましい。

【０１０８】上に記した見つけるための段階は、好適に
は下記段階から構成される。

【０１０９】(a) 印刷媒体に関して第１および第２の両
方向に沿って、探索プレートの相対出発位置を選択し、
その出発位置で探索テンプレートを初期化する段階と、
(b) 次に第１の方向に沿う探索テンプレートの、印刷媒
体上にあらかじめ印刷されたマークに関する相対位置で
あって、それについてマークと探索テンプレートとの区
域的交叉が第１の方向に沿う相対的移行に関して実質上
最大である相対位置を決定する段階と、(c) 次に第２の
方向に沿う探索テンプレートの、印刷媒体上にあらかじ
め印刷されたマークに関する相対位置であって、それに
ついてマークと探索テンプレートとの区域的交叉が第２
の方向に沿う相対的移行に関して実質上最大である相対
位置を決定する段階である。

【０１１０】これらのサブステップ(a) から(c) に加え
て、この見つける段階が、最大化された区域的交叉がそ
れ以上の反復からは実質上増加しなくなるまで、二つの
決定従階程(b) および(c) を一組として交互に反復する
という、更に他のサブステップを備えていることも望ま
しい。更に、すべての反復が、マークセンサ手段を第１
の方向に沿って以下の順序で相対的に物理的に変位させ
るという実質上１回のパスの間に行うことが好ましい。

【０１１１】即ちこれは、あらかじめ印刷されたマーク
に対する自動センサ応答を、第１の方向に沿う相対変位
の全距離に沿う多数の位置について、および第２の方向
に沿う多数の位置について記憶させ、これらの記憶され
た応答を、前節で説明した反復法により分析し、評価す
ることからなる。

【０１１２】分析は、あらかじめ印刷された一連のマー
ク内の別のあらかじめ印刷されたマークの方へとセンサ
手段を相対的に変位し続けている間に行うのが望まし
く、その連続相対変位中のセンサ手段が他のマークに到
達する前に完了することが望ましい。

【０１１３】上記のようにテンプレートを使用する場合
には、好適には第１および第２の方向の一方（一層好適
には第１）に沿うテンプレートの大きさを、実質上線形
のアレイと印刷媒体との間の相対的走行範囲として規定
する。好適には、他の方向（一層好適には第２の方向）
に沿うテンプレートの大きさは検出器セルの実質的に線
形のアレイの中のセルの数として規定される。

【０１１４】前の節で説明した手順においては、先に述
べた選択サブステップ(a) が、第２の大きさ規定サブス
テップで使用した数と等しい数の、セルの特定の群を選
択することから成るのが好ましい。この選択に関連して
はまた、最初に記した決定サブステップ(b) が、相対走
行の範囲内での、セルの特定の群によるあらかじめ印刷
された整合マークの検出が最大になる、第１の方向に沿
ったアレイの相対走行の範囲について、特定の位置を確
認するサブステップから成ることが好ましい。

【０１１５】また対応して、二番目に述べた決定サブス
テップ(c) が、セルの新しい群に対してその運動の範囲
内で、あらかじめ印刷された整合マークの検出が最大に
なる、第２の大きさ決定サブステップで使用した数に等
しい数の、新しい特定のセル群を確認するサブステップ
から成ることが好ましい。

【０１１６】ここで、更に最初に記述した確認サブステ
ップが二つの要素から構成されることがさらに望まし
い。第１は、セルの特定の群からの応答信号を蓄積しな
がら、実質的に線形のアレイと印刷媒体との間に、相対
的走行をもたらすことである。第２は、蓄積される応答
信号が増加を止める、相対走行中の一点を参照すること
により、特定の位置を確認することである。

【０１１７】この同じ構成を続けながら、二番目に記述
した確認サブステップが、セル群の一連について、あら
かじめ印刷されている整合マークの検出を順次に分析す
ることから成ることも望ましい。

【０１１８】「連」はセルの上述の「数」（すなわち、
「セルの特定の群」の中のセルの数）の線形アレイに沿
う、漸進的移行により規定される。

【０１１９】好適には、最初におよび二番目に述べた確
認サブステップは、その相対的走行の単一パスの間に行
われる。これはアレイ内のすべてのセルに対する応答を
相対走行の全距離にわたって記憶させ、記憶した応答を
相対走行の全距離に沿う多数の位置について分析し、評
価することにより行われるのが好ましい。

【０１２０】今述べた「分析」は、セルアレイの、あら
かじめ印刷されたマークのパターン中の別のあらかじめ
印刷されたマークの方への連続走行中に行われるのが好
ましい。それが、セルアレイがその連続走行中にその別
のマークに到達する前に完了するのが好ましい。

【０１２１】探索テンプレートは予め印刷されたマーク
と同じ大きさであることが好ましいが、時々または恐ら
くは通常、テンプレートとマークは正確に同じ大きさで
はない（すなわち、検出システムはそれらの大きさを区
別することができる）。その結果、区域的交叉は、少く
とも一つの次元において、実質上探索テンプレート位置
の上部が平らな(flat-topped) 関数である。

【０１２２】換言すれば、テンプレートがマークの近く
で動き回るにつれて、交叉の量的大きさは、テンプレー
ト位置の上部が平らな関数として変化する。更に別の言
葉で述べれば、このような動きに対するシステムの応答
には台地状部分が存在する。

【０１２３】最も普通にはこの関数は、グラフの形態で
見れば、関係する幾何学的関係について考えることによ
り理解することができるように、台形になることがあ
る。しかし時々は、代りに平行四辺形になることができ
ると考えられる。このような場合には、見つける段階は
好適には、関数の上平部内のすべての位置の実質上平均
値である探索プレートの位置を選択することから構成さ
れる。

【０１２４】一つまたは複数のあらかじめ印刷されたマ
ークの位置を、このような一つまたは複数のマークの明
確な二次元特性についての情報を使用することにより位
置検出して進行する、本発明のどのような実施例におい
ても、位置検出が、あらかじめ印刷された各マークを印
刷媒体に対して少くとも二つの異なる方向の各々で、複
数の画素に分解することからなるのが好ましい。また、
位置検出が、そのように分解されたあらかじめ印刷され
たマークを評価することからなるのが好ましい。

【０１２５】先に述べたように、関連する既知の二次元
パターンを有するあらかじめ印刷された二次元整合マー
クを設けることにより、および次いでそのパターンにつ
いての情報を使用してマークの位置を検出することによ
り進行する、いかなる実施例においても、パターンが一
定の特殊な性質を備えていることが特に有利である。

【０１２６】その性質は数学用語では、その自己くり込
みが位置誤差と共に比較的急速に劣化すると表現でき
る。実際問題としてこれが意味するところは単に、パタ
ーンが、微小な変位に極めて敏感な位置誤差の指示子を
利用できる形式のものであるとこの誤差指示子を使用す
ることにより、パターンは位置について所定の「正し
い」パターンと非常に正確に比較することができる。こ
のような比較はそれにより、非常に精密な最終的な再位
置決めを可能とする。

【０１２７】本発明の上述した動作原理及び利点の全
て、並びに上記の概説において完全には詳述されなかっ
た好ましい特徴または特性は、下記の詳細な説明を添付
図面に関して参照することによって一層理解されよう。

【０１２８】

【実施例】本発明の好適実施例は、あらかじめ印刷した
整合マークのほぼ正確な形状、大きさ、および位置の先
験的知識を活用している。好適なシステムは、図１の２
０で示す動作のように、マークを取囲むべきであり且つ
実際的に関係する本質的にすべての場合にマーク全体を
その領域内に確実に取囲むのに適切な大きさの領域２２
を含めて、整合マーク１６の全体を走査する。

【０１２９】図１はまた、媒体の一方の側または縁部１
１（描いてあるように、左縁）に近い印刷媒体１０の一
部、およびあらかじめ印刷してある他の一連の整合マー
ク１２〜１５、１７を示す。

【０１３０】媒体１０の、他方の、反対の側即ち縁部
も、図面には示してないが勿論存在する。対応して、図
１に示してある他の特徴の実質上すべてが、次に説明す
る種々の窓、センサなどを含めて、媒体１０の反対側
（右縁）に沿って存在している。

【０１３１】後に述べる幾つかの目的で、媒体の左右の
縁部に沿うマークの検知に関連する信号および他の現象
は、自動的に比較される。得られるデータは、例えば媒
体またはイメージのねじれ、拡大または縮小、側から側
への移動などの補正を行うのに使用することができる。

【０１３２】典型的には、これらすべてのマークを媒体
上に規則正しい形態、この例では、正方形として印刷し
ようと試みられるが、種々のアーチファクトが表示され
るのは避けられない。

【０１３３】このようなアーチファクトには、上に規定
したような二つの形式のフレアー、すなわちマークの一
部が失われている区域１２ａ、１３ａ、１５ａ、および
インクが意図したマーク境界を越えて放射されている突
出部１５ｂ、１７ｂなどがある。アーチファクトにはま
た、ドロップアウト、即ち境界の内側に白い空間または
白点１３ｃ、１４ｃ，１７ｃなどとして表してあるもの
もある。

【０１３４】これらの変化は主として、印刷媒体のでこ
ぼこによるものである。しかしいくつかは、前に述べた
ように、例えば書込みヘッドが分離領域で最初に作動し
たときの書込みヘッドの誤発射を含む、種々の形式の顔
料分配の動作不良に起因するものである。

【０１３５】図１にはまた、媒体上にあらかじめ印刷さ
れている第１のイメージまたは図面の例示的要素３１、
および他の、第１のイメージ要素３１と一致させて印刷
すべき第２のイメージの要素３６が図示されている。詳
しくは、第１のイメージ要素３１は例示的に、全般的に
真直ぐなライン３２を備えており、第２のイメージ要素
３６は該全般的に真直ぐな第１のイメージライン３２を
対称に取巻く縮れライン３７をそなえている。第１のイ
メージ３１はまた、外側形状３３をも備えており、第２
のイメージ３６は、それら第１のイメージの外側形状３
３の内部に対称的に横たわることになる内側形状３８を
備えている。

【０１３６】媒体１０には印刷されていないか、または
印刷されるものではあるが、矢印２０で示したような漸
進運動のためにその上方に設けられるものは、長く狭い
列を成す感光性の電荷結合検出器（ＣＣＤ）２１、およ
び有効観察窓２２である。また矢印２０の方向にＣＣＤ
アレイ２１および窓２２と共に移動するものは、イメー
ジ印刷機構（図示せず）である。

【０１３７】窓２２は、物理的手段により形成されるい
わゆる「ハード」窓である。このような物理的手段は、
窓２２の内部、すなわち図示した窓２２の左右の境界の
間にあるＣＣＤだけを付勢する（またはそこからの信号
を使用する）手段を備えることができる。

【０１３８】ＣＣＤアレイは歴史的理由で、そのままの
大きさ、すなわち図示した程の大きさであるに過ぎな
い。従来のＨＰ／ＭＧＣＳ装置では、ＣＣＤアレイは媒
体の縁部を検知するのに使用されており、それ故それら
の縁部まで、およびそれらを越えて延在している。本発
明を組込むように最初に構成されたシステムでは、ハー
ド窓２２を代りに、例えばアレイ２３それ自身で形成す
ることができた。

【０１３９】「ハード」窓２２を規定するこのような物
理的手段はまた、運動２０の限られた部分の間だけ、そ
れらのＣＣＤを付勢する（またはＣＣＤからの信号を使
用する）手段を備えることもできる。更に詳細に述べれ
ばそれは、その期間中ＣＣＤが、現在関心のある特定の
整合マーク（例えば図示したように、最後から２番目の
マーク１６）に関して、窓２２の内部、すなわち窓２２
の上方境界と下方境界との間にあるような、運動２０の
部分である。

【０１４０】ＣＣＤアレイをマーク上で一定速度でこの
よう移動させまたは走査しながら、ＣＣＤからの信号を
記録することにより、システムは窓２２の内部のＣＣＤ
２１からデータの二次元マトリックスを、実際上はマー
ク領域の画を作り出す（実際問題として走査速度は必ず
しも一定ではなく、実際にはサーボ制御の目的では有利
に振動させることができる。）。

【０１４１】次にシステムは、得られた走査生成データ
マトリックスを仮想基準マークテンプレート２４と比較
する。（この用語については下で幾分詳細に説明す
る。）仮想テンプレート２４は、計算の目的で使用され
るいわゆる「ソフト窓」２３の内部で、予測される位置
を占めている。

【０１４２】更に詳細に述べれば、テンプレート２４は
最初、注目する整合マークの最良の予測位置に置かれ
る。この目的ではマーク位置は、単に一般的な仕方では
なく、より特定的に、処理された先行する最後のマーク
について見出された実際の位置から予測される。したが
って予測は極めて正確に行うことができる。

【０１４３】次いでソフト窓２３が、テンプレート２４
を囲むように形成される。予測したマーク位置から、し
たがってマークの予測境界から、ソフト窓は、前に処理
したマークと現在のマークとの間の距離にわたって蓄積
しうる最大の最悪誤差の２倍だけ拡大される。

【０１４４】ソフト窓２３を形成するにあたり、これら
の予測誤差は、マークの予測境界の周りにすべて対称的
に分布される。ソフト窓２３はしたがって予測マークを
対称に取囲み、仮想テンプレート２４の開始位置はソフ
ト窓２３の中心にくる。

【０１４５】ソフト窓２３は、本発明の動作に関して非
常に大きな重要性がある。データはハード窓２２により
形成される領域全体にわたって物理的に集められるが、
好適には、日常的に使用されるデータだけがソフト窓２
３の内部に見出されるものである。

【０１４６】簡単に言えば、システムは一般に、ソフト
窓の内側でだけマークを探す。この手段により、通常必
要となる数値処理の全量が非常に大幅に減少する。

【０１４７】描画全体の途中で、ソフト窓は典型的に
は、ハード窓の内部を動き回る。何れか二つの隣接マー
クの間では、ソフト窓の位置の変化は通常、非常に小さ
い。

【０１４８】それにもかかわらず、後続処理において簡
単な試験により、探しているマークが変則的に、ソフト
窓２３の内部に全く無いことが判明する場合がある。こ
のような場合には、探索をハード窓２２の他の区域に拡
げることが、代替手法としてなお利用可能である。

【０１４９】最も純粋な原理では、システムにはソフト
窓だけからのデータを記憶させることができるが、しか
しこれは幾らか安全性に欠けると見られる。異なる窓設
定で区域を物理的に再走査することは、全く非実際的と
言わないまでも、あまりにも不便過ぎる。

【０１５０】図２は、この比較の試みを概念的に表象し
たものである。実際上このシステムは、不十分に形成さ
れた縁部だけでなく、実際のマーク１８の面積中心１８
ｄをつきとめようとし、基準マーク２４の面積中心２４
ｄからの実際の面積中心１８ｄの誤差またはオフセット
△ｘ，△ｙの値を決定しようとする。

【０１５１】これは、基準マークを、システムがあらか
じめ印刷するよう仕向けられているマークと同じ形状、
大きさ、および区域配置を有するように選定することに
より容易になる。これらの状況下では、縁部および内部
アーチファクトの影響は、各マークの区域塊の内部で甚
だしく稀薄になる。

【０１５２】このことは、単に図１のマーク１２〜１７
または図２のマーク１８を見ることにより、直覚的に理
解することができる。それらが極めて不規則であったと
しても、実質的な意味でのそれらの基準マーク２４への
優れた適合性は明かである。

【０１５３】換言すれば、マーク１２〜１７の面積およ
び一般的形状の殆どは、まさにそれらがあるべきとおり
であり、定量的にそれらの大きさはそれらがあるべきも
のからわずかな部分だけしか隔っていない。面積、大き
さ、および全体の形状で考えれば、各マーク１２〜１７
の殆どの部分は、そうでない部分よりも基準マーク２４
と一致している。

【０１５４】本発明は、好適には各マークの面積、形
状、大きさ、および意図する位置について可能な限り多
くの情報を使用しており、したがって大きな領域でほと
んどどんなマークをもすべて盲目的に探すものから区別
される、「頭の良い」アルゴリズムを提供すると考える
ことができる。

【０１５５】今まさに説明したように、システムがマー
クをあらがじめ印刷するように仕向けられた領域に探索
を局限することにより、決定は更に容易になる。本発明
が提供する強健さ、即ち誤差不感性はしたがって、今や
これらのグラフ表示から看取することができる。

【０１５６】図３が仮想的な例で示しているように、或
る明確なパターンを備えた一連のマーク１９をあらかじ
め印刷することにより、エラーに対して更に大きい公差
をも達成することができると考えられる。この特殊パタ
ーンのマーク１９の系列は上に説明した正方形マーク１
２〜１７または１８（図１および図２）の系列に置き換
わるものである。

【０１５７】図３から（特に以下で詳細を述べる動作手
順と関連して）明らかになるように、整合基準マーク２
４′を使用することによる明確な各マークパターン１９
の位置の探索は、各探索マーク１９の位置検出に極めて
特有であり、ほとんど他の何にも応答しない。

【０１５８】特に図３におけるパターンは、形状ばかり
でなく区域配置も独特である。すなわち、この区域は非
一様的且つ非対称的に分布させることができる。この例
では区域は集中されて、即ち比喩的に言えば、各マーク
の一つの部分１９ｅ、および基準マーク２４の対応する
部分２４ｅにおいて「重みが付け」られている。

【０１５９】その結果、位置検出局限プロセスも、その
部分１９ｅから遠くなく重み付けられる傾向がある。こ
のような区域的な「重み」の集中は、システムがマーク
の面積中心の一般的位置を最も速く見つけるのを補助す
ることができる。その後で、マークのこの独特な形状が
システムを非常に敏感に、最も近い可能な整合状態に近
づくまで案内する。

【０１６０】図３の例として使用されたマークパターン
は、その区域配置によって、中実な、連続的図形の外
観、すなわち「ハード」形状と言うことができるものを
呈している。このようなパターンの使用は決して必要な
訳ではない。

【０１６１】事実、本発明のこの局面は特に、点描画的
パターンまたは不連続な、恐らくはドットの別々の個々
の群または集合という認識を与えるように見えるものの
使用を包含している。特に、マークパターンが従来技術
のシステムが必要とするような何らかの縁部をも備えて
いるように現れることは全く不要である。

【０１６２】したがって例えば、区域配置が星雲の画に
似ているマークパターンも本発明の範囲内にあり、且つ
使用に適している。このような不連続な、またはまばら
のパターンは、明瞭な境界を示す縁部を持っていよう
と、本発明の実用的目的に役立つと同時に、仕上がり製
品の美的価値を促進する可能性を有している。ただし好
適には、画素の幾らかの区域的集中があると、探索プロ
セスの最初の追跡が容易になる。

【０１６３】本発明では、一つ以上のプログラムされた
補助マイクロプロセッサが、基準マークと実際のマーク
との間の位置エラーを計算する。印刷媒体の二つの両側
または縁部に沿うマークが使用され、媒体の縁部を検出
する必要性が排除されている。

【０１６４】本発明の好適なプロセスを図４に示す。読
取りシステムがマークの各ラスタラインを通るに際して
のリアルタイムな決定（及び放棄）の代わりに、各整合
マーク領域の多重ラインデータマトリックスまたは画
が、システムメモリに格納される。この記憶は現在の整
合マークだけのためであって、一連のこのようなマーク
のためのものではない。

【０１６５】この検知して格納するプロセスでは、幾ら
か正確さを増すために必要であれば、各ＣＣＤ要素の応
答をディジタル化して、或る種の一般的な比をベースと
して、中間の灰色レベルを考慮に入れることができる。
しかし一般には、物理的走査での各点に対する単独の黒
または白の表現で充分であろう。

【０１６６】いずれの場合でも、システムが中間灰色と
して処理する暗さのレベルを自動的に正規化するのは有
用である。これは例えば、どのようなイメージまたは整
合マークからも遠くにあるべき、またはマーク間にある
べき印刷媒体の領域にある信号を自動的に監視するよう
システムに指示し、この信号レベルを白を表わすとして
取扱うことにより行うことができる。

【０１６７】これに関して仮定した暗さレベルはこの場
合、中間灰色として処理することができる。所望なら
ば、黒であるべき領域で信号を監視するように（また
は、例えば、視野内のどこかの最も暗い応答を黒として
使用するように）システムに指示し、次いで二つの間の
中間にある信号レベルを中間灰色として処理することが
できる。

【０１６８】次に、格納してあるデータが処理されて、
実際のマークの最も良い決定位置が見られる。ここで使
用するプロセスは、「くり込み(convolution) 」と呼ば
れる数学的手順であり、またはそれに非常に近く対応し
ている。数学者は、システムが事実上、格納されている
マーク（またはその領域の全データイメージ）を、架空
のまたは仮想の基準マークとｘおよびｙの両方向で「く
り込んで」いると認識するであろう。基準マークは「く
り込み」として働くと言うことができる。

【０１６９】しかし、本発明の理解および使用には、こ
れらの数学的概念またはプロセに熟練または精通する必
要はない。どちらかと言えば本発明者らは、実用的なレ
ベルにおいて、経験を積んだ専門家およびプログラマの
ような、この分野の当業者が、本明細書での提示に基い
て手順を完全に理解することができ且つ実施することが
できるようにすることを意図している。

【０１７０】特に、マークの全領域が物理的に走査され
てから、システムは全く別個の反復（繰返し）走査プロ
セスを始める。その各々のパルスにおいて、予め印刷さ
れたマークの意図している大きさ、形状、および区域配
置に厳密に似ているテンプレートの位置をわずかに移動
させるものである。しかし、ここではテンプレートも走
査も物理的ではなく、むしろ二つともソフトウェア手順
の形でだけ存在する。

【０１７１】これが、先に使用した用語「仮想的」が意
味するところである。テンプレートは単に仮想的なテン
プレートであり、これは単に仮想的にのみデータ上で走
査される。

【０１７２】このことは単に、数学的プロセス、殆どは
簡単な加算が、システムがマーク領域上を何度も繰返し
て物理的に走査しているかのように、また各物理的走査
でシステムが検出器の応答をリアルタイムで、恐らく整
合マークの部分のように現れる光学情報に加え合わせて
いるかのようにして進行することを意味する。実際には
システムは、先に説明したように形成された「ソフト
窓」２３（図１）を通して既に蓄積されている、あらか
じめ格納されたデータの上を何度も繰返して通るだけで
ある。

【０１７３】図１が明らかに示すように、ソフト窓２３
は多数の画素（物理的にはＣＣＤ検出器要素に由来す
る）にわたりｙ方向に、換言すれば媒体運動の方向２０
を横断して延在している。加えて、図１がソフト窓２３
と比較してＣＣＤ要素の図示高さにより示しているよう
に、ソフト窓は少なくとも数個の画素（物理的には、マ
ーク領域上のＣＣＤ要素の物理的運動２０の期間中にお
けるＣＣＤ要素の連続する位置に由来する）にわたり、
ｘ方向にも拡がっている。

【０１７４】図４は、この幾何学的関係を一層詳細に示
している。図１の仮想テンプレート２４の、ソフト窓２
３に格納されているデータ上での各仮想走査またはパス
を開始する準備として、仮想テンプレートはデータイメ
ージ上の特定の位置２４′（図４）に仮想的に置かれ
る。図４においては、仮想テンプレート２４の開始位置
２４′は、比較的短い破線で示してある。

【０１７５】一連の反復の最初の仮想的走査において、
この位置２４′は、それまでにマークの見つかった位置
と、整合マークとの間の既知の意図された間隔に基い
て、マーク位置の予測から簡単に推定される。続く仮想
走査で、テンプレート位置は後で説明する他の仕方で確
定される。

【０１７６】次に、テンプレート２４を所定の位置２
４′に保持しながら、システムはすべての正の応答、す
なわち、（１）白でなかったマーク１８の領域の一部を
表すすべてのイメージからの応答であって、（２）位置
２４′にあるテンプレート２４の内部のどこかにあるも
のすべてを、共に単に加え合せる。（図４で、マーク１
８が占める区域は交差斜線で描いてあり、この図面から
わかるように、それは典型的には図１、図２と関連して
述べたように非常に不規則である。）。

【０１７７】換言すれば、システムはマーク１８のある
窓２４の区域交叉２４′／１８の大きさを決定する。

【０１７８】それぞれのＣＣＤ応答がグレースケール
を、わずか三つか四つの値しか備えていないスケールで
あっても認識するように、あらかじめディジタル化され
ていれば、ディジタル化されている値が今度は、その
「大きさ」が或る関係で光学的暗さに重みづけされるよ
うに加え合わされる。そうでない場合には、黒として識
別されるに充分な暗さの画素の数を単に数えるだけであ
る。

【０１７９】本発明者らは、この分野での当業者を数学
者と考えるものではないが、我々はここで数学的訓練を
積んだ者に役立つであろう或るコメントについて手短
に、本論から外れて述べる。

【０１８０】数学者は、光学的な濃度重み付け法を、重
なっている区域の画素の数量に画素対画素のベースでグ
レースケールの大きさを乗ずることを表わしているとい
う意味で、真のくり込みに近いと認識するであろう。し
かし、重み付けしないまたは単なる計数法も、大きさを
すべて１（単位数）にとるという、換言すればシステム
は黒が「１」で表され、白が「０」で表される１けたの
２進数であるという簡略化がなされているだけで、実際
には同等に有効なくり込みである。

【０１８１】濃度重み付け手順は、乗算プロセスによる
のではなく、大きさを加算するという比較的簡単なプロ
セスによってだけ実施されていても、非重み付け法より
時間を消費する。これは、各値を加算するときに、非常
に多数のデータビットを処理しなければならないからで
ある。

【０１８２】いずれの場合（重み付けの有無に拘わら
ず）にも、システムは次いで総和を記録し、その和をテ
ンプレート２４のＸ、Ｙ位置と関係付ける。

【０１８３】ソフト窓２３の内部のこのような各仮想走
査は、窓開放点２３ｏから始まるが、これはその領域の
データイメージに現われるマークの実際の前縁より早い
（図１で上方）はずである（同時に、余談として、窓開
放点は、それまで見つかったマークの、元来推定された
位置に対する△ｘ、△ｙのシフトを考慮して、次に来る
整合マークに対して好適に予測できる。）。

【０１８４】実際には一般に、仮想走査をソフト窓２３
の一番下まで続ける必要はない。走査は、システムが画
素の最後の一つまたは二つのラインが加算応答に積極的
に寄与しないことを見つけた場合に停止することができ
る。それを見つけたということは、最大が既に得られて
おり、マークの一番下に達したことを意味するからであ
る。

【０１８５】上記のようにＸ、Ｙ情報を開始することに
加えて、最大に達するまでのステップの数も、更に比較
を行うために記憶させる。しかし、開始位置から最大ま
でのステップの数が、マークの推定高さに対応する数よ
りも少ければ、このことはテンプレート開始位置が低過
ぎたことを示している。そこでシステムは、更に開始位
置を高くすれば和が大きくなるか否かを判定するよう指
示される。

【０１８６】逆に、図４に示すように、最初の有意の応
答が開放位置２３ｏの充分後に到達し、その最初の有意
の応答から最大までのステップの数ｎがマークの推定高
さに対応する数よりも少ければ、および／またはシステ
ムが仮想窓の一番下に達したときに応答がなおも増加し
つつあることを見つけるだけで、テンプレート開始位置
が高過ぎたという推論を行うことができる。

【０１８７】しかし、更に低いテンプレート／窓位置で
走査を再び開始するのではなく、システムは、ソフト窓
２３の一番下に向けて事実上テンプレート２４の試行位
置を下方へと移行しまたは延長させ、このようにして和
の増加が生じなくなるまで進めることで、格納されたデ
ータの走査を続けることにより、時間を節約すべきであ
る。看取されるように、マーク１８の意図する特性を考
慮して、システムには関係する幾何学的関係についての
このような先験的知識を利用する機会が幾つかある。

【０１８８】これら機会を賢明に利用することは、そう
することによって各整合マークの処理に必要な全時間を
非常に大幅に減らすことができるので、非常に望まし
い。しかし、本発明の利益を得るためには、ここに説明
した策略または規準のすべてを活用する必要はない。ま
たは恐らくは、実質上同じものを使用するのが困難なこ
とさえある。重要なことは、このような進んだ情報の或
る妥当な量を使用して通知し、位置検出プロセスを容易
にすることである。

【０１８９】システムが、テンプレートの現在の仮想位
置に対して、０または非常に小さい和を蓄積することも
可能である。このような結果は、マークがテンプレート
２４の現在の仮想位置の外側、典型的には該仮想位置の
左側または右側にあることを示す。

【０１９０】この場合、テンプレート２４は付加的な垂
直加算のため左または右に仮想的に階動され、これによ
りソフト窓２３の幅と、マークの全部の位置が突き止め
られるまで展開される。（このプロセスでは、比較的大
きい横方向の階動を採用することができる。）次にプロ
セスは、マークが最初からソフト窓の中にあったかのよ
うにして続けられる。

【０１９１】これまで概説した手順の部分は、テンプレ
ート２４について、光学的応答の和が最大である垂直の
（すなわち、長手方向またはｘ方向の）位置を速やかに
見つけることができるようにする。しかし、最大垂直位
置が見つかったならば、システムは異なる水平の（すな
わち、横方向、横軸、またはｙ方向の）位置で更に大き
い和を得ることができるか否かをチェックしなければな
らない。

【０１９２】したがってシステムはテンプレート２４を
左または右に移して、最大応答に対する最良の垂直位置
を再び探す。所要の横方向移動量は、この場合、既に見
つかった和の大きさによって決めるようにすることがで
きる。

【０１９３】和がほぼ予想した大きさであれば、比較的
小さな移動にすることができる。しかし、和が予想した
和の比較的小さい部分であれば、代りに比較的大きい移
動を行うことができる。

【０１９４】他の手法は、テンプレート２４の左および
右の縁部に沿う、試行位置２４′にある画素列の狭い群
からの応答を比較することである。システムはこのと
き、それにより更に高い応答が約束されると思われる方
向に移動することができる。

【０１９５】更に他の手法は、ｘ方向およびｙ方向の正
の画素の数を比較することである。マーク１２〜１８の
意図する形状は、ｘカウントとｙカウントとの比がどう
あるべきかを確定し、それらが一般にこの関係になけれ
ば、それに応じて次のステップが選択される。

【０１９６】たとえば、正方形であることが意図される
マークについては、確認用長手方向走査をスキップする
ことができる。ｘ方向のカウントの数がｙ方向のカウン
トの数より既にかなり高ければ、システムは代りに横方
向移動に直接進むことができる。

【０１９７】先に記したとおり、このような「頭の良い
アルゴリズム」手法によりマークの形状、大きさ、区域
配置、間隔などについての既知の情報を利用することに
して、データを通る必要な独立パスの数を大幅に減らす
ことができる。このような手法は、本発明を、全体とし
ての描画速度が競争性能にとって重大である商業的な実
施に使用して好結果を得るのに重要である。高速プロセ
ッサおよび高速演算法を用いていても、総時間は制限さ
れるからである。

【０１９８】これらの実用を目指した近道は、単に余分
な運動、したがって余分な時間を回避する直観的に簡単
な仕方を反映しているだけであるから、実施するのは比
較的簡単である。基本的（くり込み）アルゴリズムは、
今や更に良く理解することができるように、極めて簡単
で使用しやすい。というのは、それは率直に確定された
幾何学的限界の間での簡単な加算または計数以上のもの
からは構成されていないからである。

【０１９９】一水平方向に移動した後に、システムが、
最良の垂直位置で得られる和が前より小さいことを見出
すと、システムはテンプレートをその前の水平位置まで
戻し、次いで反対の水平方向に移動することができる。
逆に、一水平方向の移動により生ずる和が前より大きい
が、依然として予想ほど大きくなければ、システムはさ
らに同じ方向に移動することができる。ここで、それま
でに見出された和の大きさに適した移行の大きさを選択
することも望ましい。

【０２００】ここで今一度、本発明は乗算を回避する仕
方で使用することができるが、数学者は乗算をくり込み
を行うプロセスと関連づけている、ということを強調す
ることができる。本発明ではその代りに、くり込みを行
うために数値を単に加算し、次いでデータセットの規定
を適切にシフトし、再び加算して他を行っている。

【０２０１】この手順の各点で、最大値が見つかってい
ると、システムはその現在の最大値を前のものと比較し
て、現在の探索が正しい方向であるか否かを、および全
体として最良の位置を通り越してしまっているか否かを
判定する。それに従って更に次の探索の方向が選定され
る。

【０２０２】先に述べたとおり、システムは実際のマー
ク１２〜１８とテンプレート２４との間の大きさの不整
合による、または他の原因による、上が平らな応答の可
能性を考慮に入れなければならない。それ故アルゴリズ
ムは、このような台地状部分で動作していることをシス
テムが認識することができるようにし、システムにテン
プレートを左および右に移動させて台地の幅を確認し、
次いでマークの面積中心の位置を台地の横方向中間点と
して決定するよう指示することができるようにすべきで
ある。

【０２０３】最後に、可能な最大の和が見つかると、テ
ンプレートの終点位置２４″は、マークの実際の区域位
置１８に厳密に対応する。図４において、終点位置２
４″は比較的長い破線で描いてある。

【０２０４】先に述べたとおり、実際の操作ではマーク
の位置は極めて正確に予測される。図４においては、教
示の目的で、予測位置２４′と見つかった位置２４″と
の間の差を誇張して示してある。

【０２０５】図４のハード窓２２の枠の内部に集められ
たデータマトリックスの処理に関連して提示してない多
数の動作特性の他に、一歩後退して、一層概念的なレベ
ルにおいて、この動作をＳｔ．Ｊｏｈｎのシステムおよ
び先に説明した他の幾つかのシステムと比較することも
役に立つ。

【０２０６】先の議論で説明したように、Ｓｔ．Ｊｏｈ
ｎらの装置は、対応する対を成す縁部の間の遷移点を見
出すのにセンサ対を使用し、それを行うのにセンサの擬
似区域的性質に頼っている。また、そのシステムでは、
センサをマーク全体を一度に取込むのに（ｘ方向に）充
分な大きさにすることができないこと、またはシステム
が動作しなくなることも指摘しておいた。

【０２０７】さらに、システムはわずかに大きくさえ作
るべきでないことも記しておいた。そのようにすれば、
縁部の細部に対するシステムの感度が落ちるからであ
る。同時に、縁部の細部に対する感度を増すために、セ
ンサをかなり小さくすることもできない。なぜならシス
テムの応答が単調且つ規則正しくなることができず、こ
の場合にも動作が不可能になるためである。

【０２０８】これに対して本発明のシステムでは、個々
のセンサを各マークの小さな細部を完全に明らかにする
のに必要なほど小さくすることができる。ハード窓２２
（たとえば、センサアレイの長さおよび走査走行）は、
各マーク全体、および実際に各マークが現われると思わ
れる領域全体を完全に包含するに必要なほど大きくし
て、実質上各マークに適用し得る状況を完全に分析する
ことができるようにすることができる。

【０２０９】先に記したとおり、従来のシステムの幾つ
かは検出器アレイを使用してはいるが、各ラスタライン
をリアルタイムで処理し、各ラインを即座に捨て、かく
して後続ラインからの細部との相関に利用できる知識を
採用する多数の機会を放棄している。今や明らかになる
ように、本発明のシステムは代りに、これらの機会の豊
富な長所を取入れている。

【０２１０】最終テンプレート位置の面積中心（図２の
１８ｄ）に対応する位置は元来の予測に対するものと比
較されて、新しいイメージ３６（図１）の対応する部分
を二次元で印刷するのに適用するのに必要な移行または
オフセット△ｘ、△ｙ（図２）が決定される。これらの
計算されたｘおよびｙのエラー△ｘ、△ｙは、先に説明
したＨＰ／ＭＧＣＳシステムでのように、モータの速度
および記録ヘッドの始動位置を調節するのに使用され
る。

【０２１１】本発明は、このシステムの修正としての実
施の見地から説明する。このような実施により、本発明
者らが最も高度に好ましいと考える本発明の実施例が示
されるからである。しかしこの説明は、本発明を、ＨＰ
／ＭＧＣＳ装置についてここに説明した実行法を単に例
として使用して、他のハードウェア環境で率直に実用化
できるようにするのにも役立つであろう。

【０２１２】想起されるように、前記のシステムの補正
段階の性能はすぐれている。本発明はしたがって、その
補正段により、およびＨＰ／ＭＧＣＳシステムの主記録
制御装置またはマイクロプロセッサにより、および非常
に改善された結果でもって、ただし、本発明に従って一
旦発生された位置情報が前と実質上同じ仕方で利用され
るよう補正段の内部でもって、非常に改善された位置情
報を利用できるようにする。

【０２１３】それ故、好適には、システムはこのような
情報を、主書込みヘッド制御装置の現存する仕様と互換
性のある形で、および非常に満足な補正段に対する変更
をできる限り少くして提供するものであり、本発明の長
所を現存するハードウェアおよびファームウェアへの影
響をできる限り少くして得ることができる。

【０２１４】このようにして本発明は従来技術の問題点
を、極めて経済的でもある仕方で除去している。これに
より、新しい装置ばかりでなく、現場改造をも比較的適
度な費用で達成することができる。

【０２１５】図５に示したように、ＨＰ／ＭＧＣＳユニ
ットのような現存システムに対する最小限の変更を伴う
一つの好適実施例又は選択例は、歴史的に「ＡＣＣボー
ド」または信号処理ボードとして知られている現存の回
路板４３を置き換える必要がある。置換用ＡＣＣボード
１４３は、元のＡＣＣボード４３と同じＣＣＤまたは
「ビデオ」入力信号４２Ｌ、４２Ｒを受取り、同じ出力
信号１４４、１４５を発生することができる測定回路を
提供する。

【０２１６】この最後の点を更に精密な言葉で意味論的
に述べると、新しいボード１４３は電子信号１４４、１
４５を同じ出力ケーブル上で同じフォーマットで発生す
るが、勿論それらはそれらの情報内容、大きさ、または
周波数に関して「同じ」信号ではない。そうではなく信
号１４４、１４５は異なっており、事実上、本発明の一
層正確な位置検出プロセスを反映して、大幅に改善され
ている。

【０２１７】好適な装置の実施例では、信号は次に「Ｐ
ＬＣボード」、即ち「プログラマブル論理回路」として
知られている回路板に送られる。これは主システム制御
ボードであり、特にほとんどの機械的機能の制御を行
う。

【０２１８】好適には、ＰＬＣボードに対して互換性の
ある出力を供給するには、ｘおよびｙのエラーを信号１
４４、１４５において、以前のＡＣＣボードがＰＬＣボ
ード４６への信号４５の他にＰＬＣボードにより使用さ
れるいわゆる「マーク検出」信号４４によっても伝えた
ように、印刷媒体の左右の縁部の位置をエミュレートす
るよう変換する。

【０２１９】図５はまた、本発明の実施に対する第２の
選択をも示している。それは一層直接的で、一層正確で
ある可能性があるが、システムの主読出専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）の中の動作指令（いわゆる「ファームウェア」）
の改訂の他に、新しいＡＣＣボード２４３を設けるとい
う変更をも伴っている。

【０２２０】ＲＯＭの中のファームウェアの変更によ
り、ｘおよびｙの位置エラーをディジタル形２４４／２
４５で直接有効に新しいＰＬＣボード２４６へと、すな
わちボードそれ自身は変っていないがＲＯＭに書込まれ
た新機能を備えているＰＬＣボードに伝えることができ
る。その他に平均化および制御のアルゴリズムを、新し
い測定システム２４３のダイナミクスに一層良く合うよ
うに最適化することができる。

【０２２１】本発明者らは現在、本発明を実施する最良
の態様は、比較的少いファームウェア変更のコストを埋
め合わせる以上の正確さや柔軟性が付加されるため、こ
の第２の選択であると信じている。この選択に従う新し
い測定回路のブロック図は図６のようになる。

【０２２２】このアナログ電子回路はノイズを除去する
低域フィルタを備えており、プレフィルタが設けられて
いると仮定してある。しかしながらこれらのフィルタ段
は両方とも、単一のマークの区域の検出についてスケー
ル的に互換性のあるものである。それらは、想起される
ように数個のまたは多数のマークに対応するタイムスケ
ールにわたって拡がっている、従来技術の平均化プロセ
スに類似するものは備えていない。

【０２２３】図６にそれぞれ添字「Ｌ」および「Ｒ」で
示してある左側および右側の各チャンネルに、それぞれ
のいわゆる［ＥＤＣ」ボード４１がＣＣＤ信号４２を提
供するが、それらは各々マーク検出部分およびバックグ
ラウンド部分の双方を備えている。（各ＥＤＣボード
は、システムで使用される整合マークセンサである２列
の電荷結合検出器ＣＣＤの一つへの励起パワー、および
それからの信号を制御する。）各チャンネルで、サンプ
ルアンドホールドモジュール４２は両者を格納し、バッ
クグラウンド補正モジュール２５２はそれらを分析して
背景部分を識別する。

【０２２４】次にバックグラウンド補正モジュール４２
は、印刷媒体のグレースケールレベルを表わすバックグ
ラウンド部分の長期平均を発生する。入力されるＣＣＤ
信号４２および平均バックグラウンドレベルは、差動増
幅器２５３のそれぞれ正および負の端子に進む。

【０２２５】この増幅器２５３の出力はしたがってバッ
クグラウンドに対するＣＣＤ信号を表わす。２５４にあ
るダイオードバイアス制御器でこれら信号はディジタル
値、すなわち、高および低のいわゆる「ＴＴＬレベル」
信号２５５、として処理するのに適するようになる。し
たがって、図示したシステムでは、先に示した任意の多
重グレースケールを設けずに、簡単な黒／白の識別が適
切であるように思われることがわかる。

【０２２６】ＴＴＬ信号２５５は、直列並列変換器２５
６で更に速い処理を行うための多重画素データバイトを
発生するようにグループ化され、これらデータバイトは
データバス２５７に乗せられてシステムメモリ２５８の
ＲＡＭ部分に格納され、ＡＣＣボードのマイクロプロセ
ッサ２５９で分析される。

【０２２７】このシステムの幾つかの部分の動作は、Ｃ
ＣＤアレイからの信号入力を新しいＡＣＣボード２４３
に伝えるＥＤＣボードを含めて図示のようにＡＣＣボー
ドのタイミング信号発生器２５０により調整される。図
７は、タイミング信号が、１２ビット分割カウンタと関
連して動作するＰＡＬチップの平行する二つの「１」お
よび「２」プラットフォームによりシステムクロック列
ＣＬＫから発生することができることを示す。勿論、必
要なシーケンスを行う多数の他の方法が可能である。

【０２２８】直列対並列変換器の出力は、好ましくは図
示のようにラッチにより有利にバッファされて、バスが
変換器からの次のデータセットを拾い上げる前に他のト
ラヒックを処理することを可能にする。バス上の１２ビ
ットおよび８ビットのカウンタがそれぞれ、フレームパ
ルスおよび速度パルスを発生するのに使用されている。

【０２２９】前述の方針に基き、当業者には他の詳細が
図７から明らかになる。置換用ＡＣＣボードの製造単価
は、初期のものの原価とほぼ同じであり、ＲＯＭの単価
はその修正により全く影響されない。

【０２３０】印刷媒体の物理的縁部の検出はもはや必要
ないので、媒体の両側にあるＣＣＤ検出器アレイ２１
（図１）は初期の長さの約１／２あるだけでよい。この
ような変更は、かなりの費用節約の可能性を示すが、先
に述べたように、ＣＣＤ２１を付勢し且つＣＣＤ出力を
処理するＥＤＣボード、に付随する変更が必要になる。

【０２３１】次に上に言葉で説明した探索プロセスの更
に詳細に転ずると、図８および図９〜１１６は図式形態
で、好ましい特定の手順の枠組を示している。他の多数
の戦略であっても実質上同一の結果に到達するが、本発
明者ら方法を単に追跡したい者にとっては、この図解が
役立つであろう。これらの図面は当業者には自明である
と考えられるから、ここでは幾つかのコメントを示すだ
けにする。

【０２３２】図８で突出しているのは、「速さ」、すな
わち印刷媒体に関連して読取り、書込み機構および読取
り機構の前進の長手方向の速さをリセットする速さに関
連する手順ステップ（７２，７２′，８２，７７）であ
る。先に示したように、各整合マークの実際の高さ（ｘ
寸法）と各マーク上をＣＣＤアレイが物理的に通過する
際に格納されるデータの画素構造、すなわち各マークの
ラスタラインの数との間の関係を確定するのはこの物理
的な走査速度である。

【０２３３】したがって速さを正確に知り、それに従っ
て変数をセットすること（７３）が絶対に必要である。
特に読み書きシステムが全く動いていなければ、速さは
読み直され（７２）、またはこの状態が多数の整合マー
クが処理されてから見つかれば、整合システムがリセッ
トされる（７７）。

【０２３４】ただし、速さは精密に知る必要はなく、名
目的にたとえば多分１．２倍の、またはほぼ±２０％の
範囲内で知るだけでよい。システムが速さを速度制御サ
ブシステムから直接読取ることができない（たとえば、
ＰＬＣボード２４６に新しいＲＯＭが設けられていない
ため）場合には、名目速さの読みを得る他の手段で置き
換えることができる。

【０２３５】たとえば最初のパスで、予備的にわかって
いる三角形マーク（図示せず）を、一連の整合マークの
前に、既知の速さで媒体上に印刷することができ、後の
パスでシステムがその速さ指標マークを読むように指示
することができる。得られる信号の傾斜は、媒体の速さ
を決定するのに使用することができる。

【０２３６】最初の整合マーク（図８の「１」）は完全
には処理されず、そこから第２のマーク（図面の
「２」）の予想出発点を得る（７５）基準位置として使
用される（７４）だけである。後者のマークは実際には
システムにより正確に位置を検出される最初のものであ
る。

【０２３７】システムが主要ループ（７６，８１〜８
７）を通して反復循環し、図面における一般のまたは
「Ｎ番目の」整合マーク（「Ｎ」と記してある）を処理
してから、速度変更信号が適宜に発生される。各マーク
位置検出走行（７６，８１〜８６）の終りに、システム
は次のマークを探し始める正しい瞬間まで休止する
（「フレーム待ち」ブロック８６で）。

【０２３８】そのプロセスを始めるには、最初に独立の
タイマ（データ獲得および計算プロセスに対して非同期
で動作する）が信号８７、「フレーム割り込み」信号を
発生する。この割り込み信号８７は今度は新しい探索マ
トリックス、またはシーケンスの次のマークに対するデ
ータの「フレーム」を初期化する。

【０２３９】この文書の始めの方で幾つかの詳述と共に
記したくり込みを行うプロセスは主として図８の破線の
ブロック６の中に入っている。これらのステップに関す
るかなり付加的な詳細を図９から図１１に示してある。
これはしかし、図８の破線のブロック６に厳密に制限さ
れるものではなく、速さなどを読取る先の図８のブロッ
ク７２、８２の幾らかの詳細９１をも備えている。

【０２４０】図９から図１１は、「左の窓全体」に対す
るデータマトリックスの記憶装置を指定するブロックを
備えている。理解されるように、続いているブロック
は、図１１の下に近いブロック９３までずっと、ただし
ブロック９３を除いて、左側の窓に対して格納されてい
るデータ９２の処理に排他的に関連している。

【０２４１】こうした格納および処理の手順全体は、右
側の窓に対して繰返される（９３）（先に述べたとお
り、図１のすべての図は媒体１０の右側について複製さ
れてい。）。

【０２４２】右側の窓に対するこの繰り返し（９３）
は、左右の平均補正（９４）の展開を可能にする。（こ
の左右平均化は、媒体の各縁部に沿う多数のマークの先
に説明した従来技術の平均化とは異なる。）両側からの
情報は次に幾つかの異なる仕方で使用されるが、これに
ついては既に記してある。

【０２４３】これらの一つは媒体の主ライン方向におけ
る拡大縮小の影響を未然に防ぐことである。このような
拡大または縮小は、適切な周期で、それぞれ補間ビット
を選択的に挿入することにより、またはビットを落すこ
とにより適応される。たとえば、媒体が５００分の１だ
け拡大していれば、補間ビットは主ライン軸に沿って５
００ビットごとに挿入される。

【０２４４】他に、同じ情報が媒体のねじれを全く適切
に補間補正するのに使用可能であることがわかってい
る。ＨＰ／ＭＧＣＳシステムの機械的ねじれエラーは、
媒体の両方の縁部の間で非常に小さく、その量は多くと
も画素総数の内の非常に小さい数に過ぎない。

【０２４５】それ故イメージが媒体の中間ラインの正し
い位置まで押されると、いずれかの縁部に沿う可能な最
大エラーは画素の前記非常に小さい数のわずか半分であ
り、日常的事柄としては通常、１画素より少い。普通、
この小さい残差は無視することができる。

【０２４６】しかし原理的には、所望ならば印刷媒体の
両側に対するデータの補間を、必要ならねじれ補正を行
うのに有利に使用することができる。そしてこのような
補正は、印刷イメージからねじれの影響を実際に除去し
ようとして、ソフトウェアまたはハードウェアの動作を
制御するのに使用することができる。

【０２４７】極めて複雑な、および比較的低速のソフト
ウェアモジュールが、このような努力を実施するの必要
になることが認められる。代りの、すなわちＳｔ．Ｊｏ
ｈｎのθ補正サブシステムのような機械的モジュールを
使用することは、どちらかと言えば、初期費用および保
守要件の両者を考えると一層望ましくない。看取される
ように、先ず第１に、ねじれを減少する良好な機械的設
計手法を、丁度上に述べた左右平均化技法が充分である
ようなレベルまで適用することが、はるかに費用効率的
である。

【０２４８】最後に左右平均化補正データは媒体および
書込み機構の相対速度を制御することによりサブライン
エラーを減らし、または排除するのに使用される。特に
図１１は最も下に、必要ならば、エラー値△ｙの左右平
均で示されるして、モータ速度および記録ヘッドに送ら
れる信号のタイミングを調節する（９５）という、非常
に重要なステップをも備えている。すなわち、本発明に
より発生されるこれら補正値は、静電式書込みヘッドの
書込みピンの識別または付勢時間、またはその双方を制
御するのに使用される。

【０２４９】イメージ記録または書込みのシステムは同
時に連続して動作しているから、システム全体に実際
上、サブライン軸について、本明細書の開示の章の先の
要約および特許請求の範囲の或るもので示したように、
「媒体上にあらかじめ印刷されたマークの位置検出され
た位置を参照することにより新しいイメージの位置合せ
および印刷を行わせる」のはこの調節ステップ（９５）
である。

【０２５０】図１２〜図１４は実際の記録または書込み
を行うハードウェアを示す。これら実質上従来どおりの
ものであり、したがってここでは参照の目的だけで示し
てある。

【０２５１】図１２で、記録紙または他の媒体３０１
は、そのハブ３０３で駆動される用紙供給ロール３０２
から他の駆動ローラ３０４に送られる。二つのローラ３
０２、３０４の間で媒体３０１は制御電極３０５、記録
またはピン電極３０６、およびトナー槽３０７を横断す
る。図解した特定のシステムでは、二つの電極３０５、
３０６は媒体３０１の同じ側にある。

【０２５２】図１３は同様の装置の非常に拡大した、幾
らか概念的な図を更に概略的に示したものである。ここ
では媒体３０１の、制御または「背面」電極３０５′か
ら反対の側に記録電極３０６′を備えている。二つの間
の印刷電位回路３０８は必要な電荷を付着させる電圧を
供給する。他に媒体３０１は比較的導電性の基体３０１
ｂおよび比較的絶縁性の誘電体層３０１ｄを備えている
ように示してある。

【０２５３】動作中、潜像を表わす電荷パターンは媒体
に受けられ保持されていなければならない。この状態
は、電荷の媒体への移転とイメージを現像するプロセス
との間に必然的に介在する期間、持続しなければならな
い。

【０２５４】このプロセスに使用する（いわゆる「静電
記録紙」のような）特殊媒体は厚さがほぼ７０ミクロン
の基層３０１ｂ、および約７．５ミクロンの誘電体層３
０１ｄを形成している。これら特殊構造は、一般の事務
所用などに使用される紙の導電性が（１）好ましい非常
に急速な電荷移転に不適当であり、しかも（２）長い充
分な時間電荷を保持するには過剰であるという、二つの
理由で作られている。

【０２５５】図１４に多数の制御電極または背面電極３
０５′および更に多い数の記録電極３０６′が見える。
実用的な装置では、電極は、基本的にランダムアクセス
ベースで個別画素を書込むための、典型的には駆動バッ
ファ３０９を備えたマルチビットアドレスシステムによ
り多重作動される。

【０２５６】

【発明の効果】本発明は、±１印刷画素（すなわち、１
ドット）より良好な精度まで整合を行うことができる。
本発明は、整合マークの内部および縁部上のアーチファ
クト、印刷媒体のねじれ、媒体の形式および環境条件の
変化の他、顔料（たとえばトナー）分配の問題、媒体に
よる散乱（特にその縁部はもはや監視されていないた
め）、および光学的偏倚、例えばＣＣＤアレイの位置合
せ不良、汚れ／紙ぼこりや、または周囲の光などによる
ものによる光学的濃度の変化を処理する上で、強健であ
る。

【０２５７】その他に、本発明は、かなり小さいおよび
／または一層密接して設けられたマーク、または（先に
述べたように）装飾的境界を与えられることに非常に従
順である。このような装飾的努力をここでは精度と妥協
することなく自由に満足させることができる。本発明に
はまた印刷ヘッドの要件、多重化計画などのような、シ
ステム設計制約の厳格さを非常に緩和するという効果も
ある。

【０２５８】前掲の開示は単に例示を示そうとするもの
であって、本発明の範囲を限定しようとするものではな
いことが理解されよう。本発明の範囲は特許請求の範囲
を参照することにより決定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 印刷媒体上の実際のマークと、本発明のハー
ドウェアおよびソフトウェアの構成との間の幾何学的関
係を示す図である。

【図２】 本発明の好適実施例における、実際の位置に
ある実際のマークと、予測位置にあるソフトウェア構成
のテンプレートとの間の、二つの位置が同じでないとき
の関係の、図１と同様の図である。

【図３】 各々が二つのアルファベット文字を統合する
ことにより作られた非常に独特の二次元パターンとして
形成されている一連のマークを、整合用テンプレートと
共に示した図１と同様の、ただし幾分架空的な図であ
る。

【図４】 図１の検出器アレイを、整合マークの領域を
通って丁度１回移動させることにより発生されるデータ
マトリックスを使用して行われる、一連の分析段階の始
まりと終りとを示す図である。

【図５】 従来の整合システムの一つを、本発明を実施
しまたは具体化する二つの代りの方法と比較して示す非
常に簡略化したブロック図である。

【図６】 現在好適である実施例（すなわち、図５の第
２の代案）を示す、更に詳細なブロック図である。

【図７】 図６のシステムに対する更に一層詳細な電子
装置の概要図である。

【図８】 本発明の好適実施例の４パスモードでの動作
を示す、ソフトウェアフローチャートである。

【図９】 図８の破線の囲みブロック６で開示した段階
を特に強調して示す、図８と同様の動作の詳細を示すフ
ローチャートの一部である。

【図１０】 図８の破線の囲みブロック６で開示した段
階を特に強調して示す、図８と同様の動作の詳細を示す
フローチャートの一部である。

【図１１】 図８の破線の囲みブロック６で開示した段
階を特に強調して示す、図８と同様の動作の詳細を示す
フローチャートの一部である。

【図１２】 Ｊｅｒｏｍｅ Ｌ． Ｊｏｈｎｓｏｎ，
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｎｏｎｉｍｐａｃｔ Ｐ
ｒｉｎｔｉｎｇ （Ｐａｌａｔｉｎｏ Ｐｒｅｓｓ １
９８６）による、電子走査ヘッドを備えた静電プリンタ
に使用している本発明の好適実施例について、書込みヘ
ッドおよび関連装置を印刷媒体と関連して示す機械的斜
視図である。

【図１３】 Ｊｅｒｏｍｅ Ｌ． Ｊｏｈｎｓｏｎ，
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｎｏｎｉｍｐａｃｔ Ｐ
ｒｉｎｔｉｎｇ （Ｐａｌａｔｉｎｏ Ｐｒｅｓｓ １
９８６）による、一部は一つの隣接書込みヘッドを備え
た潜像格納材料の非常に拡大した断面図、一部は図９か
ら図１１の実施例について、書込みヘッドおよび関連装
置を作動させる駆動回路を示す基本的電子回路の概要図
である、混合図面である。

【図１４】 Ｊｅｒｏｍｅ Ｌ． Ｊｏｈｎｓｏｎ，
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｎｏｎｉｍｐａｃｔ Ｐ
ｒｉｎｔｉｎｇ （Ｐａｌａｔｉｎｏ Ｐｒｅｓｓ １
９８６）による、多重マトリックス電極についての一層
実用的で、こみ入った場合に対する実質上図１３と同じ
ものを示す類似の図面である。

【符号の説明】

１２〜１７ 整合マーク １８ｄ 面積中心 ２０ 走査方向 ２１ 電荷結合検出器（ＣＣＤ） ２２ ハード窓 ２３ ソフト窓 ２４ テンプレート ２４ｄ 面積中心 ３１ 第１のイメージの一部 ３６ 第２のイメージの一部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ (72)発明者 リチャード・エム・ダーテズ アメリカ合衆国カリフォルニア州92069サ ン・マルコス，ムーンクレスト・3101

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷媒体上に予め印刷した二次元整合マ
   ークの位置を求め、該マークと所定の位置関係で新しい
   イメージを印刷する方法であって、 前記予め印刷したマークの実質上全域についての情報を
   使用して前記予め印刷したマークの位置を求め、 次に媒体上の前記予め印刷したマークの前記求めた位置
   を参照して前記新しいイメージを位置合せし、印刷する
   方法。