JP2005161755A

JP2005161755A - 記録装置

Info

Publication number: JP2005161755A
Application number: JP2003405892A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kaneko; 潔兼子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】記録装置の記録ヘッドが装備されているキャリッジ上に読み取り手段を搭載する構成において、コストアップを抑えて精度の向上を達成することを目的とする。
【解決手段】所定のパターンを記録ヘッドにより印字し、このパターンを記録ヘッドが装備されているキャリッジ上に取りつけられた読み取り手段により読み取り、その読み取りデータから前記相対的な位置関係を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像記録装置において記録ヘッド吐出状態を検出する手段を搭載した
装置に関するものである。

従来より、画像記録装置を画像読み取り装置として動作させるために、画像記録装置において記録ヘッドをスキャナヘッドと交換して、画像読み取り装置として動作させる技術が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２）
また別の技術として、記録ヘッド搬送手段に画像読み取り手段を設置して固定して、画像記録装置と画像読み取り装置を両方兼ねる装置として動作させる技術が知られている。（例えば、特許文献３、特許文献４）
更に、特許文献５、特許文献６には、記録装置として動作させるか画像読取装置として動作させるかを切り換える技術が開示されており、記録ヘッド搬送手段に画像読み取り手段を後から設置して固定させる手段を有する構成とした画像読取装置を兼ねた記録装置の技術が従来より知られていることが理解できる。

さらに、不吐を検出する技術や、濃度ムラを補正するためのいわゆる記録ヘッドシェーディングの技術が、特許文献７、特許文献８に開示されている。
特開平０２−０２１７１１号公報特開平０９−１３９８１６号公報特開平０１−０２０８３２号公報特開平０２−０２１７１２号公報特開２００１−０７７９８８号公報特開２０００−０９２２８７号公報特開平０５−３０１４２６号公報特開平０４−２６５７５１号公報

従来、記録装置の記録ヘッドが装備されているキャリッジ上に読み取り手段を搭載した場合、それぞれの部品等の機構的な寸法精度を高めて装着していた。

例えば、記録ヘッドによる印字位置と読み取り手段による読み取り位置の寸法的な位置関係の精度は、前記の機構的な寸法精度を高めていく方法で相対位置あるいは絶対的な位置関係を保つための対処をしていた。

しかし、この構成によると、部品単価アップ、生産時の工程における精度アップをしなければならないことなどから製品自体のコストアップにつながるなどの欠点があった。

さらに、インクジェットプリンタの記録ヘッドには、複数あるインク吐出ノズルにインクの不吐・吐出量のばらつきなどがあり記録する画像の品位を著しく落とすような特性を持っており、該不吐ノズルの存在・吐出量のばらつき等からの画像劣化を記録した画像上で目立たなくするために、少ないノズル数で何度か印字を重ねる手法で補正し、画像品位を落とさない方法などを取ってきている。しかし、これは記録スピードが極端に遅くなるなどの欠点があった。

本装置における、記録ヘッドの印字位置と読み取り手段による読み取り位置の相対的な位置精度を高めるために、ある所定のパターンを記録ヘッドにより印字して該パターンを前記記録ヘッドが装備されているキャリッジ上に、特に精度を高くしない状態で、取りつけられた前記読み取り手段により読み取り、その読み取りデータから前記相対的な位置関係を算出することで、実使用上の位置精度を高める。

さらに、上記印字パターンに記録ヘッドの吐出状態を検出できる機能を持たせ、さらに記録ヘッド側の状態を検出する手段を加えることで、記録ヘッドにおける印字制御の最適化ができるようになる。

本発明のような検出を行って位置関係を算出するような方法を用いれば、生産工程においても特別に精度の高い工程、あるいは、特別に精度の高い部品を用いることなく生産できるという、コストダウンにつながる効果がある。

さらに、位置校正パターンと不吐検出パターンを兼用することで、チェックできる項目は増加するのに、メモリに記憶しておかなければいけないパターンの数量は増えることなく、メモリ容量を節約できる、コストダウンの効果もある。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の実施例を示し、装置全体を表すブロック図である。

本装置が、画像記録装置としての動作する動作状態を、各ブロックの機能及び構造の説明と、共に説明する。

文字あるいは画像等の記録（あるいは印字、以下記録と記す）する記録データは、ホストコンピュータ１１から、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０を通じて、ホストコンピュータ１１と演算制御部８の制御を受けながら転送が行なわれ、コントローラ５が、記録データを受け、記録ヘッド１で記録紙（不図示）に記録すべくデータとして加工する。さらに、コントローラ５は、演算制御部８の制御を受けつつ、記録ヘッド１に、ヘッド接続線３、ヘッド接続部２を通じて、記録データを送り込み、文字あるいは画像等を前記記録紙に記録するのである。

この時の、機構部の動きを図１、図２を用いて説明する。

図２は、機構部の要部構造図を示す。符号１５で示す円筒体は、プラテンであり、前記記録紙を添接して、演算制御部８、コントローラ５、モータドライバ６に制御される不図示の駆動機構により回転し前記記録紙を送るとともに、記録紙を支持して記録台となるものである。

プラテン１５の円周面に近接して台状のキャリッジ１３が、プラテン１５の軸方向にそって移動自在に配置されている。キャリッジ１３は、記録時には記録手段である記録ヘッド１を、画像読み取り時には、後述する、画像読み取り用の画像読み取り手段１６を用いて、それらを記録紙や画像読み取り用の原稿の面に沿って搬送するものである。キャリッジ１３の移動は演算制御部８、コントローラ５、モータドライバ７に制御される不図示のキャリッジ駆動機構部により行われる。

また、センサ９によって記録紙あるいは、画像読み取り用の原稿が不図示の紙置き台にセットされているかどうか、さらに、前記キャリッジ１３がスタートポジションにあるかどうか等を検出するのである。

以上の主な機構部を用いて記録が行われるのである。

次に、本装置が画像読み取り装置として、動作するときの説明をする。

画像読み取り装置として動作するときは、画像読み取り手段であるスキャナユニット１６が原稿（不図示）に対して、記録ヘッド１が記録時に動作した動きと同様な動きでスキャンをする。スキャナユニット１６の中にある光源１７が原稿に対して照射し、文字あるいは画像等からの反射光を光電変換特性を持つセンサ１８が検出する。センサ１８で検出された信号を増幅器１９で、アナログ／デジタル変換器（以下Ａ／Ｄと記す）２０で扱うレベルで最適なレベルまで増幅し、Ａ／Ｄ２０に入力する。ここでデジタルデータに変換したものを画像処理ＩＣ２１でシェーディング補正、２値化等の、補正あるいは画像処理を行い、画像データとして本体装置に転送するのである。

この転送は、記録時の記録データの流れとは、逆の経路を通ってホストコンピュータ１１に送られることになる。つまり、画像処理ＩＣ２１からヘッド接続部２、ヘッド接続線３、コントローラ５、インタフェース１０、を通してホストコンピュータ１１に画像データを送り込むのである。この時、コントローラ５は、画像処理ＩＣ２１から受けた画像データをインタフェース１０で送り易い形、あるいは、ホストコンピュータ１１が扱易い形にして、演算制御部８の制御を受けながら転送して行くのである。

この時の、機構部の動作を説明する。記録時の機構部の動きとほとんど同様に動作する。

つまり、画像読み取り用の原稿をプラテン１５に添接し、前述した記録時と同様にプラテン１５が不図示の駆動機構により回転し原稿を送るとともに原稿を支持して原稿台となる。

さらに、キャリッジ１３は、キャリッジ１３に設置してある画像読み取り手段１６を動作させながら、画像読み取り用の原稿の面に沿って搬送して画像を読み取るのである。キャリッジ１３の移動は記録時と同様に不図示のキャリッジ駆動機構部により行われる。また、センサ９は、前述した動作と同様に動作する。

以上のように画像読み取り動作のときも、機構部としては記録動作時と同様な動きをするのである。

次に、キャリッジ１３に固定設置及び取り外し可能にしたスキャナ装置の構成に関して説明する。

機構的には、図３に示すようにキャリッジ１３の側部に、爪によるはめ込み式にしてもよいし、ネジ止め式にしても、取り外すことが可能な取り付け構造３１にしておく。このような、構造にしておくことで、記録装置としてだけの製品として構成する時にも、簡単にスキャナ装置の付いていない記録装置を構成することができる。

次に、電気的には、図１に示すように、ヘッド切り換え部３０を設け、信号の接続を記録ヘッド１使用時とスキャナユニット１６使用時に切り換える構成にするのである。

さらに、スキャナユニット１６取り外し時には、記録ヘッド１を装着した、記録装置として、動作するような構成としている。

例えば、図３に示すようにヘッド切り換え部３０で記録ヘッド１とスキャナユニット１６の信号接続を切り換えるのである。一例としては、記録するための記録データ信号とそのデータを同期させるために同時に送っているデータクロックの端子、ＤＡＴＡ端子とＤ．ＣＬＯＣＫ端子は、記録ヘッド１使用時には本体装置側としては、記録ヘッド１に信号を送り込むのであるから、出力端子となるが、スキャナユニット１６使用時には、スキャナユニット１６が読み取った画像データを本体装置側にデータを送り込む端子となるため、ＤＡＴＡ端子とＤ．ＣＬＯＣＫ端子は入力端子として使用するようにするのである。これを入出力切り換えバッファと共に切り換え部３０として構成し、それぞれの使用時に切り換えるのである。

この切り換えは、ユーザーがホストコンピュータにおいて操作する中で、記録装置かスキャナ装置かを選択した時に、ユーザーが切り換えた情報をホストコンピュータから、Ｉ／Ｆ１０、演算制御部８、コントローラ５を通して記録装置か、スキャナ装置かを設定する構成としている。

さらに、スキャナユニット１６を取り外した装置にした場合には、図４に示してあるスイッチ３１を装置において記録装置側に常に切り換わった状態にしておく構成にしておけば、記録装置のみの構成としても製品にできるのである。

次に、該画像読み取り手段の読み取り幅と該記録ヘッドの印字幅を同じにする構成に関しておよび、該画像読取手段の読み取り位置を給紙方向に対して下流側に配置する構成に関して説明する。

図４に示すように、記録ヘッド１の印字幅（最大）とスキャナユニット１６の読み取り幅（最大）を同じ幅にする。これは、例えば記録装置としての分解能（解像度）が６００ｄｐｉのノズル数が２５６ノズルとするとスキャナとしての解像度も６００ｄｐｉでセンサ１８の画素数が２５６画素の構成とすることで、記録装置としてのメモリの容量および割りつけ・諸々の回路に用いるカウンターのビット数などの構成が、読み取り装置としての該構成と効率よく兼用できる構成となり、無駄のない回路構成とすることができる。

図５に示すように、スキャナユニット１６の読み取り位置を記録ヘッドの印字位置よりも読み取り画素にして数画素分、給紙方向に対して下流側に配置する。

この時、本装置を記録装置として動作させ、ある１バンドを印字した場合に、その印字結果を印字した時と同じキャリッジ動作で、画像読み取り装置として、その印字結果の先頭から読み取ることができる。

１バンド印字をした後に、そのままのキャリッジ動作でその印字結果を読み取るという動作をするというのは、例えば、該記録ヘッド１のノズル不吐検出をするときに、最小のキャリッジ動作で全てのノズルをチェックするような時である。

このノズル不吐検出（詳細後述）というのは、インクジェットヘッドにおいて、なんらかの理由で各ノズルが詰まったりしていると、詰まったノズルだけインクが出なくなってしまう現象がある。そのため事前チェックをしておいて、詰まったノズルを認識し、そのノズルに対して補正を行うのである。

そこで、最初に記録ヘッド１で１バンド分印字し、そのままの紙の位置でキャリッジだけを同じ位置で同様に移動させることで前記１バンド分の印字結果の大部分が読み取ることができる。しかし、記録ヘッド１のノズル数とスキャナユニット１６のセンサ１８の画素数を同じにして印字幅と読取幅を同じにしているため図５のキャリッジの同一動作で読み取れない部分４０が発生する。この読み切れなかった部分は印字用紙を紙送りした次のバンドでのキャリッジ動作で読み取り位置の先頭部分で読み取ることにすれば、全印字幅分を確実に読み取れ、さらに最小のキャリッジおよび給紙の動作で前記不吐検出が行えることになるのである。

ここで、記録ヘッド１の位置とスキャナユニット１６の読み取り位置を給紙方向に対して、機構的に高精度に同一位置に設置することは技術的にできないことではない。しかし、特別に精度の高い生産工程が必要になったり、高精度名部品が必要になるようなコストアップになることになり得策ではない。したがって、前述したようにスキャナユニット１６の読み取り位置を数画素分の寸法公差を持って下流側に配置する方法で設置することで、高精度な部品・生産工程等を必要としない通常の生産工程で生産することができ、コストダウンできるという効果もあることはいうまでもない。

また逆に、記録ヘッド１の位置とスキャナユニット１６の読み取り位置を給紙方向に対して上流の位置に設置した場合（不図示）、前述の不吐検出をした場合には最初の印字結果の先頭部分が読み取れないことになり、次のバンドで、再度１バンド分の印字動作をした上で読み取り動作をする。という余分な動作が増加してしまい効率が落ちるのは言うまでもない。

また前述したような不吐検出動作をさせるときには、記録ヘッド１の印字位置とスキャナユニット１６の画像読み取り位置が相対的にあるいは絶対的な位置関係が高精度に判っているとにより正確に記録ヘッド１の不吐のノズルの場所が簡単に判別でき、他の正確に吐出しているノズルで補間することも容易になるのである。

該記録ヘッド１の印字位置とスキャナユニット１６の画像読み取り位置を測定する方法について説明する。

例えば、図６に示すような該記録ヘッド１と該スキャナユニット１６のそれぞれの印字位置、読み取り位置にあるとすると、該記録ヘッド１により、位置校正パターン４１を印字する。

該位置校正パターン４１は、例えば、記録ヘッド１のノズルのNO.1・NO.17・NO.33・・・・No.241といったように１６ノズルおきに一定の長さの直線を印字し、次にNO.2・NO.18・NO.34・・・・No.242というノズルを使って前記と同様の一定の長さの直線を印字していき、これをスキャナユニット１６により読み取っていくのである。読み取ったときに記録ヘッド１のノズルのNO.1・NO.17・NO.33・・・・No.241で印字されたものがスキャナユニット１６のセンサ１８のどこの画素で前記位置校正パターン４１の印字結果を読み込んだかを算出すれば記録ヘッド１の印字位置とスキャナユニット１６の読み取り位置の相対的な位置関係が高精度に判別できるのである。さらに、次に記録ヘッド１のNO.2・NO.18・NO.34・・・・というノズルによる印字結果を前記と同様にスキャナユニット１６により読み取りセンサ１８の読み取り画素位置を判別すると先のパターンの読み取りで印字されていない直線が存在したりしたときには、次のNO.2・NO.18・NO.34・・・・No.242のパターンを読み取ることによりさらに確度の高い位置関係が判明する。

この例では１６ノズルおきのパターンを説明に用いたが、その他２ノズル、４ノズル、８ノズル、３２ノズル、４８ノズル等任意のパターンでも同様の効果が得られるのは言うまでもない。

図７は、図６の位置校正パターン４１のNO.1・NO.17・NO.33・・・・No.241のパターンをセンサ１８が読み取ったときの全画素の出力波形になる。このレベルが黒レベルまで下がっている画素が１６ノズル毎に印字された場所になる。図７の例の場合、センサ読み取り位置が記録ヘッド印字位置よりも８画素分ずれた位置で有るとすると、読み取り画素の番号はNo.09,No.25・・・・No.233となり、該記録ヘッド１の印字位置と該スキャナユニット１６の読み取り位置がスキャナの８画素分ずれた位置にあると言う結果を出すことができるのである。

さらに図６のパターンで記録ヘッドノズル吐出状態を検出するためには、前述したスキャナユニット１６で読み取ったデータの中で、例えば、ノズルのNO.1・NO.17・NO.33・・・・No.241で印字されたものがスキャナユニット１６のセンサ１８の前述した各画素で前記位置校正パターン４１の印字結果を読み込んだ結果から、No.33の直線が印字されていないあるいは、極端に薄い印字になっていると図７におけるNo.33の位置の波形が検出されないという現象になり、不吐が検出されるのである。（図８）
そして、前述したように図６のパターンの印字を記録ヘッド１のヘッド幅分繰り返し、スキャナユニット１６で、上記説明と同様にして繰り返して読み取っていき、検出動作を完了すると、読み取ったデータは、前述したように、正常な吐出状態であれば、読取データは全て印字された状態を示すデータ（黒色であれば”０”に近い値）が得られる。

しかし、前述したように、記録ヘッド１の吐出状態が異常である状態の”不吐”あるいは、”吐出はしているが吐出量が異常に少ない”状態のノズルがあるとその部分は、記録紙が白であれば、白に近い値（白色であればＡ／Ｄ２０値のＭＡＸ値（白色値）に近い値）が得られる。

従って、前記した”不吐”あるいは”吐出はしているが吐出量が異常に少ない”というノズルを前述した方法で検出した場合、記録ヘッドにとって異常状態のノズル部分を使用せずに、他の正常な状態のノズルを異常状態ノズルの代わりに使用し、あたかも全てのノズルが正常な印字ヘッドを使用したような高精度・高画質を維持した画像を提供することができる。

第１実施例では、”図４に示すように、記録ヘッド１の印字幅（最大）とスキャナユニット１６の読み取り幅（最大）を同じ幅にする。これは、例えば記録装置としての分解能（解像度）が６００ｄｐｉのノズル数が２５６ノズルとするとスキャナとしての解像度も６００ｄｐｉでセンサ１８の画素数が２５６画素の構成とすることで、記録装置としてのメモリの容量および割りつけ・諸々の回路に用いるカウンターのビット数などの構成が、読み取り装置としての該構成と効率よく兼用できる構成となり、無駄のない回路構成とすることができる。”としていたが、記録装置としての分解能（解像度）が高い１２００ｄｐｉのノズル数が５１２ノズルを持った記録装置で、スキャナとしての分解能が６００ｄｐｉの画素数２５６画素であるセンサ１８とした場合でも、記録あるいは読取における分割回数が増加する程度のことで、記録装置としてのメモリの容量および割りつけ・諸々の回路に用いるカウンターのビット数などの構成が、読み取り装置としての該構成と効率よく兼用できる構成となり、無駄のない回路構成とすることができることは言うまでもない。さらに、高解像度な記録の１２００ｄｐｉで記録された位置校正＆不吐検出パターンでも、該パターンの印字された幅の中で少しずつ紙送りをすることで、スキャナユニット１６での読取を別々の読取画素で複数回読み取ることで不吐を検出することが可能になり、高解像度印字でも低解像度読取手段で、位置検出＆不吐検出をすることができるようになる。

本装置の全体ブロック構成説明図機構部の要部構造説明図ヘッド搬送手段とスキャナ固定設置の説明図記録ヘッドノズルと読み取り画素の説明図紙移動方向と記録ヘッド、読み取り位置の説明図位置関係測定パターンの説明図位置関係測定波形の説明図不吐検出波形の説明図

符号の説明

１記録ヘッド
２ヘッド接続部
３ヘッド接続線
１６スキャナユニット
１８センサ

Claims

記録ヘッドを搭載した搬送手段を備え、前記搬送手段に画像を読み取る画像読取手段を着脱自在に装着する装着手段と、前記記録ヘッドと前記画像読み取り手段を前記搬送手段に同時に搭載することのできる手段を有する記録装置において、
前記記録ヘッドにより印字した所定のパターンを該画像読み取り手段により読み取ることで、該画像読み取り手段の読み取り位置と前記記録ヘッドの印字位置との位置関係を校正する位置校正手段と、
該記録ヘッドの吐出状態を検出する記録ヘッド吐出検出手段と、を有することを特徴とする記録装置。
前記記録ヘッド吐出検出手段は、前記位置校正用印字所定パターンが該記録ヘッド吐出状態を検出する印字パターンを含んだ所定パターンにより、吐出状態検出を行う構成とすることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。