JP2010017872A

JP2010017872A - 印字濃度調整方法

Info

Publication number: JP2010017872A
Application number: JP2008177921A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Miyahara; 勝敏宮原; Masashi Shimizu; 昌志清水; Takashi Kawabata; 隆川端
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】濃度調整用パターン印字後に濃度が安定するまでの待ち時間を最小限に抑えることで調整にかかる時間を短縮化する。
【解決手段】記録用紙上に濃度測定用のパターンを印字する第1のステップと、前記測定用パターン上の出力を前記読み取り装置によって測定すると共に、上記濃度測定用パターンの印字後経過時間を記録する第2のステップと、一定の時間間隔をおいて読み取られた同一階調のパッチの測定値を比較し、値の差が収束値として許容できるレベルであるかどうかの判断を行い、値の差が許容レベルを超える場合は再測定を行う第3のステップと、設定された回数の測定を行っても測定値の差が許容レベルを超える場合は予測式によって値の収束値を求める第4のステップとからなることを特徴とする印字濃度調整方法。
【選択図】図４

Description

本発明は本体内に印字濃度の読み取り手段を備えたインクジェットプリンタにおける印字濃度の調整方法に関する。

近年、インクジェットプリンタにおいて印字品位向上のために行われる調整系の機能を自動で行えるものが増えてきている。例えば記録ヘッドのノズル列のずれや記録ヘッドを搭載したキャリッジの双方向へ走査しながら印字したときのインク滴の着弾位置のずれを調整するためのレジ調整機能がある。これは記録用紙に印字したレジ調整用のパターンをキャリッジに搭載した反射型の光学センサを用いて測定し、最適な調整値になるよう自動的に補正が行われる。このように自動的に調整動作が行われることで、ユーザーは煩雑な走査を行うことなく高品位な印字を行わせることが可能となる。

また、上記レジ調整と同じように、インクや記録ヘッド、記録用紙などの特性の変動によって変化する色味を常に一定に保つように濃度（吐出量）を調整する動作を、内蔵の読取装置を用いて自動的に行うものもある（例えば特許文献１および特許文献２）。この場合も記録用紙に濃度調整用のパターンを印字し、キャリッジに搭載された光学センサによってパターン上の出力を測定し、本体内に記録された目標値に合わせるよう吐出量の調整を行う。

しかし、記録用紙に印字された画像の濃度は印字後すぐに安定するのではなく、インクの種類や記録用紙の種類、または環境などによってその時間は変化する。このため、常に安定した濃度調整用パターンを測定するために、待ち時間を最も安定化に時間がかかる条件に合わせて設定されることが一般的であった。
特開平０２−２０９２４７号公報特開平０５−１２４２２１号公報

しかしながら、このような方法を使った場合、一般的な環境下ではインクの安定化までに必要な時間を大幅にオーバーする時間を待たされることになるため、ユーザビリティの低下を招いてしまう。

本発明は、記録ヘッドを搭載したキャリッジに読み取り装置を搭載したインクジェットプリンタにおける印字濃度の調整方法であって、記録用紙上に濃度測定用のパターンを印字する第1のステップと、前記測定用パターン上の出力を前記読み取り装置によって測定すると共に、上記濃度測定用パターンの印字後経過時間を記録する第2のステップと、一定の時間間隔をおいて読み取られた同一階調のパッチの測定値を比較し、値の差が収束値として許容できるレベルであるかどうかの判断を行い、値の差が許容レベルを超える場合は再測定を行う第3のステップと、設定された回数の測定を行っても測定値の差が許容レベルを超える場合は予測式によって値の収束値を求める第4のステップとからなることを特徴とする。

本発明によると、印字後濃度が安定するまでの時間が短い条件下で濃度調整を行う場合に調整にかかる時間を短縮することが可能となる。また、印字後濃度が安定するまでの時間が長い条件下で濃度調整を行う場合は収束値の予測を行うことで調整にかかる時間を最小限に抑えながらも精度よく測定を行うことが可能となる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、図を参照して本発明の実施例について詳細な説明を行う。

図1に本実施例によって説明されるインクジェットプリンタのキャリッジ周辺を示す。101は光学センサ102及び記録ヘッド103を搭載したキャリッジであり、搬送ベルト104によってシャフト105上を走査する。このときのキャリッジ101の走査方向をＸ方向とする。106は記録用紙であり、不図示の用紙搬送ローラによってプラテン107上を搬送される。このときの記録用紙106の搬送方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向とＹ方向によって作られるＸＹ平面に対し垂直な方向をＺ方向とする。印字を行う場合、最初に搬送ローラの回転により記録用紙106が搬送され、プラテン107上の所定の位置まで移動する。キャリッジ101は一定の速度で走査を開始し、記録用紙上の所定の位置を通過したら記録ヘッド103からインク滴の吐出を開始させ、所定の位置まで達したら吐出を終了させる。キャリッジ停止後、再び用紙搬送ローラの回転によって記録用紙106を一定量搬送し、キャリッジの走査を開始して印字を行う。以上の動作を繰り返すことにより画像が形成される。

センサ102は読み取り位置が記録ヘッド103の印字面に対し下流側で下面が記録ヘッド103の下面と同位置もしくはそれよりも高くなるように配置される。図2a、図2bはセンサ102の構成図であり、図２aは平面図、図２bは側面図を表している。センサ102は光学素子として２つのフォトトランジスタと３つの可視LED、１つの赤外LEDを備えており、それぞれの素子は後述の外部回路によって制御される。これらの素子には全て直径が最大部分で約４mmの砲弾型素子が使われる。

赤外ＬＥＤ201はXY平面と平行な記録用紙106の表面（以後測定面）に対して４５度の角度を持ちその照射光中心（照射軸）は測定面の法線（Ｚ軸）と平行なセンサ102の中心軸202と所定の位置で交差するように配置される。以後、この交点が記録用紙表面と一致するときのセンサ102の位置（Z方向）を基準位置と呼ぶこととする。赤外ＬＥＤ201の照射光は開口部によって照射光の幅が調整され、基準位置にある測定面に直径約４〜５ｍｍの照射面を形成するように最適化される。

2つのフォトトランジスタ203、204は可視光から赤外光までの波長の光に対し感度を持つもので、センサ102が記録用紙に対し基準位置にあるとき、フォトトランジスタ203、204の受光軸が赤外ＬＥＤ201の反射軸と平行となる角度で、反射軸に対しフォトトランジスタ203の受光軸はＸ方向に＋２ｍｍ、Ｚ方向に＋2ｍｍ移動した位置、フォトトランジスタ204の受光軸はＸ方向に−２ｍｍ、Ｚ方向に−2ｍｍ移動した位置となるようにそれぞれ配置される。測定面が基準位置にあるとき、測定面と赤外LED201と可視LED205の照射軸の交点が一致するが、この位置における2つのフォトトランジスタ203、204の受光領域はこの交点を挟むように形成される。2つの素子の間には厚さ約1ｍｍのスペーサが挟まれており、互いに受光した光が回り込まないような構造となっている。フォトトランジスタ側にも入光範囲を制限するための開口部が設けられており、その大きさは基準位置にある測定面の直径３〜４ｍｍの範囲の反射光のみを受光可能となるように最適化される。

図の205は緑色の発光波長（約５１０〜５３０nm）を持つ単色可視LEDであり、センサ中心軸202と一致するように設置される。図の206は青色の発光波長（約４６０〜４８０nm）を持つ単色可視LEDであり、図２aに示す平面図のように可視LED205に対しX方向に＋２mm、Y方向に−２mm移動した位置にあり、測定面が基準位置にあるとき、可視LED206の照射軸と測定面との交点位置においてフォトトランジスタ203の受光軸と交差するように配置される。図の207は赤色の発行波長（約６２０〜６４０nm）を持つ単色可視LEDであって、図２aに示す平面図のように可視LED205に対しX方向に−２mm、Y方向に＋２mm移動した位置にあり、測定面が基準位置にあるとき、可視LED207の照射軸と測定面との交点位置においてフォトトランジスタ204の受光軸と交差するように配置される。

ここで、本実施例において説明されるセンサ102の構成として全て砲弾型の光学素子を用いたが、必ずしも砲弾型の素子を使う必要は無く、例えばチップタイプのLEDやサイドビュータイプの受光素子など素子の相対的な位置関係が維持可能な素子形状であれば一部又は全部の素子をそれらに変更することも可能である。また、開口部付近にレンズを設置して光学的な調整を行っても良い。

図３に本実施例にて説明されるセンサ102の入出力信号を処理する外部回路のブロック図を示す。301はCPUであり、赤外LED201および可視LED205〜207のオン／オフの制御やフォトトランジスタ203、204の出力サンプリングなどの処理を行う。302はLED駆動回路であり、CPU301から送られるオン信号を受けてそれぞれのLEDへ定電流を流し、発光させる働きを行う。303はI/V変換回路であり、フォトトランジスタ203、204から電流値として送られてきた出力信号を電圧値に変換する働きをする。304は増幅回路であり、電圧値に変換後の微小なセンサ出力信号を、A/D変換において最適なレベルまで増幅する働きをする。305はA/D変換回路であり、増幅回路304で増幅されたアナログ信号を１０bitデジタル値に変換してCPU301に入力する働きをする。306は記録装置を動作させるために必要なプログラムやCPU301の演算結果から所望の測定値を導き出すための参照テーブル等が記憶されているROMであり、307はサンプリングされたフォトトランジスタ203、204の出力の一時的な記憶等に用いられるRAMである。308は比較回路であり、フォトトランジスタ203、204の出力の比較を行い割り込み信号をCPU301に送る働きをする。

図４に濃度調整機能実行時のフローチャートを示す。濃度調整はユーザーがプリンタ本体のオペレーションパネルもしくはホストコンピュータの操作により任意に行われる。濃度調整機能が実行されると、最初に記録用紙106を給紙し、搬送ローラの回転によりプラテン上の所定の位置まで記録用紙106の先端を搬送する。記録用紙106の先端が所定の位置に達すると、CPU301はROM306から濃度調整用パターンの印字データを読み出し、印字を開始させる（S401）。

図５に濃度調整用パターンの例を示す。濃度調整用パターンは主走査方向に同じインク色で濃度（階調）の異なるパッチが複数個配列され、さらに副走査方向にその色違いの階調パッチが配列された構成となる。また、主走査方向に配列された同一インク色の階調パッチのうち、最も濃度の高いパッチをキャリッジ101の待機位置に近い位置に配置される。インク色によって印字後の濃度安定までの時間に差があるが、濃度安定までの時間が長いものから順にパターンの印字を行う。ここでは、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順に印字を行うものとする。

CPU301 は各インク色の階調パッチの印字終了後に印字後どれ位の時間が経過したかわかるようにタイマを作動させる（S402）。ここで、タイマの動作はプリンタ本体に内蔵されたリアルタイムクロックの読み取りで代用しても良い。

パターンの印字が終了すると、階調パッチの反射レベルの測定を行う（S403）。各インク色によって印字された階調パッチのうち、最後に印字されたマゼンタの階調パッチの反射レベルを測定するため緑LED205を点灯させる。キャリッジ101の走査中センサ102の読み取り領域がマゼンタの階調パッチ上を通過するように記録用紙106を搬送後、キャリッジ101の走査を開始させる。キャリッジ101の走査中、LED駆動回路302はLED205を点滅動作させる。CPU301はLED205の点滅タイミングにあわせてA/D変換されたフォトトランジスタ204の出力をサンプリングする。サンプリングされたデータはキャリッジ101の位置情報およびサンプリングを行ったときの印字後経過時間と共にRAM307に記録される。キャリッジ101が記録用紙106の端部位置まで移動すると、キャリッジ101の走査とサンプリングを停止する。

サンプリング停止後、RAM307に記録されたセンサ出力のうち、センサ102の読み取り位置が各パッチの中心付近を通過している間にサンプリングされたデータを、キャリッジ101の位置情報を基に抽出する。また、パッチが印字されていない領域においてサンプリングされたデータからも一部抽出を行う。抽出されたセンサ出力はLED205の点灯時にサンプリングされた出力、消灯時にサンプリングされた出力でそれぞれ平均化を行い、最後に互いの平均値の差分を求める（LED点灯時出力平均値−LED消灯時出力平均値）。ここで、センサ出力からLED消灯時の出力値を差し引くのは、測定中の経時的な外光影響を除去するためである。結果として求められた値は主走査方向に並べられた階調パッチの番号と共にRAM307に記録される。また、パッチが印字されていない領域上でサンプリングされた値も記録用紙106上の白レベルとして平均値の差分がRAM307に記録される。同時に、各パッチ測定時の印字後経過時間の平均値を求め、RAM307への記録を行う。

データの処理が終わると、今回のキャリッジ走査が何回目の走査であるか判断される（S404）。このとき1回目の走査の場合は続けて2回目のキャリッジ走査による反射レベルの測定が行われる。ここで、1回目のキャリッジ走査と2回目のキャリッジ走査との間には所定の待ち時間が入っても良い。2回目のキャリッジ走査でも1回目と同様に反射レベルの測定を行い、データの処理を行う。

2回目のデータ処理が終わると、1回目の測定データと2回目の測定データとの比較を行う（S405）。まず測定した階調パッチの中から最も濃度の高いパッチの測定値から得られた反射レベルを読み出し、1回目の反射レベルと2回目の反射レベルの差を求める。1回目の反射レベルと2回目の反射レベルの差が所定の範囲内（例えば反射レベルの1%未満）であった場合は印字されたマゼンタの全ての階調パッチの濃度はすでに安定しているものとみなす。この場合、2回目に測定された反射レベルを最終的な測定値として濃度の算出に使用する。しかしながら1回目の反射レベルと2回目の反射レベルの差が所定範囲よりも大きい場合、印字された階調パッチの濃度がまだ安定していないものとみなし、3回目の反射レベルの測定を行う。3回目の測定が終了すると、再び値の比較を2回目の測定値と3回目の測定値との間で行う。

図6は印字後の経過時間に対するパッチの反射レベルの変動を表すグラフである。CPU301はキャリッジ走査の回数をカウントし、その回数が所定の回数に達したか判断を行う（S406）。キャリッジ走査回数が所定の回数に達しても反射レベルの差が所定範囲内にならない場合、それまでに測定された反射レベルのデータから将来的に収束するであろう値の予測を行う（S407）。まずマゼンタの階調パッチの中で最も濃度の高いパッチの反射レベルと測定を行ったときの印字後経過時間を読み出し、最小二乗法を用いて以下の近似式の各係数を求める。

V_(t)＝a - b / t^c
ここで、V_(t)は印字後経過時間tの時点での反射レベルを示している。得られた近似式からV_(t)の収束値aが求められるので、この収束値aをパッチの反射レベルとして設定する（S408）。

続いて2番目に濃度の高いパッチの反射レベルを読み出し、新しく測定された2回分の反射レベルの比較を行う。ここでも2回の反射レベルの差が閾値以内であれば、最後に測定された値を最終的な反射レベルとして設定する。2回分の反射レベルの差が閾値を超えている場合は同様に近似式を作成し、収束値を求めて最終的な反射レベルに設定する。以上の処理を繰り返し、マゼンタの階調パッチ全ての反射レベルの設定を終了する。

最終的に得られたパッチの反射レベルから以下の計算式を用いてパッチ濃度の算出を行う。

D_（N）=log10 (ΔV_W／ΔV_（N）)
ここで、D_（N）はパッチ番号Nの濃度、ΔV_Wは記録用紙106上の反射レベル、ΔV_（N）はパッチ番号N上での反射レベルとなる。得られたパッチ濃度はROM306にあらかじめ記録されている目標濃度と比べられ、目標濃度と一致するようにプリンタ本体内のルックアップテーブル（LUT）の修正が行われる。ただし、この処理については実際の印字動作の際に行っても良い。

マゼンタの階調パッチの濃度測定が終了すると、搬送ローラは記録用紙106をキャリッジ101が走査時にセンサ102の読み折り領域がイエローインクで印字された階調パッチ上を通過するように逆方向へ搬送する。その後LED206を点灯し、マゼンタの階調パッチと同じくキャリッジ101の走査を行ってパッチ上の反射レベルの読み取りを開始する。キャリッジ走査が2回終了すると、測定されたデータの比較を行う。1回目に測定された最も濃度の高いパッチの反射レベルと2回目に測定された反射レベルを比較し、その差が閾値内であった場合、2回目に測定された反射レベルを最終的なパッチの反射レベルとして記録し、濃度の算出を行う。2つの値の差が閾値以上である場合は、続けて3回目の測定を行い、同様に3回目と2回目の値の比較を行う。規定回数測定を行っても値の差が閾値以内にならない場合は、反射レベルの近似式を求め、収束予測値を得る。以上の動作を繰り返すことで全てのインク色に対する反射レベルの測定が終了する。測定終了後、記録用紙106を排紙して、ユーザーに調整作業の終了を通知する。

以上が本発明による印字濃度調整方法となる。本方式によると、階調パッチの印字後比較的早く濃度が安定するような条件下にある場合、それを判断してすぐ次の階調パッチの測定に移ることができる。このため、固定の待ち時間を設定した方式に対して無駄な待ち時間を減らすことが可能となる。また、逆に階調パッチの印字後なかなか濃度が安定しないような条件下にある場合、途中で値の収束値の予測を行い次の階調パッチの測定に移る。このため、固定の待ち時間が短かった場合に濃度が安定していない状態で測定してしまい精度の良くない測定値を得てしまう事を防ぎ、信頼性の高い測定結果を得ることが可能となる。また、濃度が安定するのを待つために待ち時間のマージンを多く取ることで調整にかかる時間が長くなりすぎるのを防ぐことが可能となる。

また、濃度調整用のパターンは濃度の安定に比較的時間のかかるインク色を始めに印字するように印字の順番を設定し、反射レベルの測定の際にはその逆から測定を行うようにすることが望ましい。これによって1つ目の階調パッチを測定している間にその他のインク色の階調パッチの濃度が安定するため、全体のキャリッジ走査の回数を減らせることが期待できる。

また、階調パッチの反射レベルの測定を必ずしも同じインク色だけで繰り返し行う必要は無い。例えばマゼンタの階調パッチの反射レベルを測定後、イエローの階調パッチの反射レベルの測定を行いその後2回目のマゼンタの階調パッチの反射レベルの測定を行わせる。これによってキャリッジ走査を行う間隔の最適化を測ることが可能となり、調整にかかる時間が短縮化されることも期待される。

インクジェットプリンタのキャリッジ周辺図センサの構成図プリンタ内部回路ブロック図濃度測定フローチャート濃度調整用パターン例経過時間に対する反射強度の変動

符号の説明

101 キャリッジ
102 光学センサ
103 記録ヘッド
104 搬送ベルト
105 シャフト
106 記録用紙
107 プラテン
201 赤外発光LED
202 センサ中心軸
203 フォトトランジスタ
204 フォトトランジスタ
205 緑色発光LED
206 青色発行LED
207 赤色発光LED
301 CPU
302 LED駆動回路
303 I/V変換回路
304 増幅回路
305 A/D変換回路
306 ROM
307 RAM
308 比較回路

Claims

記録ヘッドを搭載したキャリッジに読み取り装置を搭載したインクジェットプリンタにおける印字濃度調整方法であって、
記録用紙上に濃度測定用のパターンを印字する第1のステップと、
前記測定用パターン上の出力を前記読み取り装置によって測定すると共に、上記濃度測定用パターンの印字後経過時間を記録する第2のステップと、
一定の時間間隔をおいて読み取られた同一階調のパッチの測定値を比較し、値の差が収束値として許容できるレベルであるかどうかの判断を行い、値の差が許容レベルを超える場合は再測定を行う第3のステップと、
設定された回数の測定を行っても測定値の差が許容レベルを超える場合は予測式によって値の収束値を求める第4のステップとからなることを特徴とする印字濃度調整方法。
請求項１に記載の印字濃度調整方法であって、前記第1のステップにおいて、
測定用パターンを、印字終了後濃度が安定するまでの時間が長いインクから順に印字を行い、読み取りの際はその逆の順序で行うことを特徴とする印字濃度調整方法。