JP2010099921A - プリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 余計なテストパターンを形成することなく、メディアにプリントした画像自体からメディアの移動情報を高精度に検出することができるプリンタの提供。
【解決手段】 メディアを搬送しながらプリント画像信号に基づいて画像のプリントを行なうプリント部と、メディアにプリントした画像の一部を撮像して画像データを取得するメディアセンサを備え、異なるタイミングで取得した複数の画像データをパターンマッチング処理で比較してメディアの移動情報を検出する。各バンド毎に、プリント画像信号に基づいて適切な所定読取領域（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、・・・）を設定して、この領域の画像をテンプレートパターンとして用いてメディアの移動情報を検出する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、メディアを搬送しながら画像のプリントを行なうプリンタの技術分野に関する。

カットシート等のプリントメディア（以下、メディアと称する）を搬送しながらプリントを行なう際、搬送精度が低いと、中間調画像の濃度ムラが生じたり、倍率誤差が生じたりして、得られるプリント画像の品質が劣化する。そのため、高精度な部品を採用し精密な搬送機構を搭載しているが、プリント品質に対する要求は厳しくさらなる精度向上が望まれている。一方ではコストに対する要求も厳しく、高精度化と低コスト化の両立が求められている。

これに対処するため、メディアの移動を高精度に検出して、フィードバック制御により安定した搬送を実現するために、メディアの表面を撮像して、画像処理によって搬送されるメディアの移動を検出する試みがなされている。

例えば特許文献１に記載の装置では、メディアの余白に実画像とは異なるテストパターンをプリントし、このテストパターンを撮像して画像処理によりメディアの実際の移動量を検出する。これに基づいてメディアの送り量を補正するものである。
特開２００４−１２２７５９号公報

しかしながら、上記特許文献の装置では、余白にプリントされたテストパターンがユーザには目障りなパターンとして認識される場合がある。また、余白の無いプリントを行ないたい場合には、テストパターンをプリントすることができない。

本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものである。

本発明の目的は、余計なテストパターンを形成することなく、メディアにプリントした画像自体からメディアの移動情報を高精度に検出することができるプリンタの提供である。

上記課題を解決する本発明のプリンタは、メディアを搬送しながら、プリント画像信号に基づいて画像のプリントを行なうプリント部と、前記メディアにプリントした画像の一部を撮像して画像データを取得するセンサと、前記センサを用いて異なるタイミングで取得した複数の前記画像データを比較して前記メディアの移動情報を検出し、この検出に基づいて前記メディアの搬送を制御する制御部とを有することを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明によるプリンタによれば、余計なテストパターンを形成することなく、メディアにプリントした画像自体からメディアの移動情報を高精度に検出することができるプリンタを提供することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示する。ただしこの実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。

本発明を適用した画像形成装置の一例として、インクジェットプリンタの実施の形態を説明する。なお、本発明の適用範囲はインクジェット方式に限らない。例えば、電子写真方式、サーマル方式、ドットインパクト方式などの様々な方式のプリンタ、あるいは複写機、ファクシミリ、複合機などのプリンタを備えた機器にも適用可能である。

図１は実施形態のプリンタの全体構成を示す斜視図、図２は別の方向から見た主要部材の斜視図である。

メディア１０上に画像のプリントを行なうプリント部は、キャリッジ１およびそこに搭載されるインクジェット方式のプリントヘッド８を備える。キャリッジ１は、シャーシ９上で主走査方向（図中矢印Ｈ方向）に往復移動する。その駆動はキャリッジモータ２の回転をベルト４で伝達して行なう。リニアエンコーダ３はキャリッジ１の位置を計測するものである。

メディア１０は搬送ローラ５、搬送モータ６を備えた搬送機構によって、主走査方向と直交する副走査方向（図中矢印Ｇ方向）に搬送する。ロータリエンコーダ７は搬送ローラ５の回転角度を計測するものである。このロータリエンコーダ７の検出出力、さらには後述するメディアセンサ１００の検出出力をフィードバックして、搬送モータ６の駆動制御を行なう。

搬送ローラ５によるメディア１０のステップ送り（メディアの副走査）と、メディアが静止した状態でキャリッジ１の移動（プリントヘッドの主走査）による１バンド分のプリント（１パスプリント）とを交互に繰り返す。これにより、メディア１０に１画像（１ページ分の二次元画像）のプリントを行なう。１バンドは、副走査方向において、プリントヘッド８が持つ副走査方向におけるインクジェットノズルの数だけのラスタ（１ノズルで形成されるライン）で構成されている。ＰＣから入力されるプリント画像信号に基づいて、プリントヘッド８の各ノズルからインクを吐出する。

メディアセンサ１００は、キャリッジ１の側面に取り付けており、プリントヘッド８と共に主走査方向に移動する。メディアセンサ１００は、メディア１０の表面の一部（図２の撮像エリア１０１）を撮像して画像データを取得する。この画像データを元に画像処理によってメディア１０の移動情報（移動量、移動速度、移動方向など）を検出したり、メディア１０の表面状態を判別する。

図３はメディアセンサ１００の物理的な構成、図４は電気的な構成を示す。図３において、メディアセンサ１００は、発光素子７１、レンズ７２、光電変換素子７３を含む一体化された読取ユニットである。発光素子７１は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＯＬＥＤ等が用いられる。光電変換素子７３は、ＣＣＤやＣＭＯＳ構造の撮像素子からなる二次元イメージセンサである。例えば、１０μｍ×１０μｍのセルが、搬送方向に４００画素×主走査方向に２００画素配列されたものである。

図４において、光電変換素子７３の出力は、Ａ／Ｄ変換回路７４でデジタルに変換して、インターフェース７５を経て、制御部９０にデジタル信号として出力する。また、インターフェース７５を経て、発光素子７１の発光が制御される。この構成において、発光素子７１から発する光でメディアＭの表面をスポット照明する。照明されたメディアＭからの散乱反射光は、レンズ７２で集光して、光電変換素子７３で受ける。メディアＭの照明されたエリアと光電変換素子７３の受光面とはレンズ７２によって結像関係となっており、光電変換素子７３はメディアＭ表面の精密な画像情報を取得する。

図６はメディア搬送動作の手順を示すフローチャート図である。画像プリント命令に従って最初の１バンド目のプリントを行なう（ステップＳ１）。プリント後、キャリッジ１に搭載したメディアセンサ１００が、予め設定したメディア上の「所定読取領域」に対向する位置に来るまでキャリッジ１を移動させる（ステップＳ２）。この「所定読取領域」は各バンドごとにプリント画像信号に応じて異なる最適位置に設定されており、具体的な設定方法については後述する。メディアセンサ１００は、メディアの表面の一部（図５の撮像エリア１０１）を撮像して画像データを取得する（ステップＳ３）。取得した画像データのうち、所定読取位置（図５のエリア１０２）に対応する画像データをテンプレートパターンとして抽出してメモリに記憶する（ステップＳ４）。エリア１０２は、撮像エリア１０１内で且つ副走査方向を構成する画素数は１つのバンドを構成するラスタ数よりも少ない四角形の領域である。

次いで、キャリッジ１が静止した状態で、搬送ローラ５を回転させてメディア１０を所定量だけステップ搬送する（ステップＳ５）。先とは異なるタイミングで再びメディアセンサ１００で撮像エリア１０１の画像データを取得する（ステップＳ６）。そして、先に抽出して記憶したテンプレートパターンを用いて、テンプレートパターンマッチング処理によって、この画像データの中からテンプレートパターンと一致または類似するパターンがどの位置に存在するかを検出する（ステップＳ７）。マッチングの結果から、メディアが移動した分の差分の画素数を検出して、メディアの移動距離（移動量）を算出する（ステップＳ８）。図５（ｂ）において、エリア１０２のテンプレートパターンがエリア１０３でマッチングしたとすると、エリア１０２とエリア１０３の位置の差Ｙ（画素数）がこの間のメディアの移動量である。なお、移動量のみならず移動速度や移動方向などの移動情報を求めるようにしてもよい。

制御部は、算出したメディア移動量Ｙが、目標搬送距離（１ステップの制御目標値）に到達したかを判断する（ステップＳ９）。Ｎｏ（到達してない）の場合は、ステップ５に戻って、メディア搬送量Ｙと目標搬送値との差分（搬送誤差）だけ再度搬送モータを駆動して誤差を解消する。Ｙｅｓ（到達した）の場合は、キャリッジ１を次のバンドのプリント開始位置まで移動させて（ステップＳ１０）、１バンド分の画像プリント動作を行なう（ステップＳ１１）。１ページ分の画像プリントが終了したかどうかを判断する（ステップＳ１２）。Ｎｏの場合はステップＳ２に戻って以上の動作を繰り返し、Ｙｅｓの場合はメディア搬送動作を終了する（ステップＳ１３）。

次に、図５でのエリア１０２に相当する、テンプレートパターンを抽出するための「所定読取領域」の設定方法について、図７を用いて説明する。

図７（ａ）はキャリッジが往復移動してプリントを行なう手順を示す。矢印Ｈで示すように主走査方向の往復それぞれで１パスプリントを行なう。２６で示す領域には４つのバンドが含まれている。実際には１ページ画像はさらに多くのバンドで構成されている。

複数の各バンドごとに、主走査をスタートする側の端部（スタート端部と称する）から、所定の範囲Ｍの中でエリア２３を設定する。キャリッジの往復それぞれで１パスプリントを行なうので、スタート端部は左右交互（図７（ａ）の２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、・・・）となる。さらに各バンドにおいて、エリア２３をスタート端部から順に所定のピッチＫごとに複数のサブエリア（図７（ｂ）の２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、・・・）に分割する。そして、各サブエリアにおいて、このサブエリア内で吐出するインクの色種類と吐出位置に基づいて「ドット量Ｘ＿ｄｏｔ」を指数として算出する。具体的には、プリント画像信号を解析して、サブエリア内を構成する各色のドット２４の数にインクの色種別に重み付けした係数を掛けてそれらの総和を求め、この数値をドット量Ｘ＿ｄｏｔとする。

そして、各サブエリア毎に、ドット量Ｘ＿ｄｏｔが、予め実験で求めたテンプレートマッチングがしやすい許容範囲（Ｘ＿ｄｏｔ＿ｍｉｎ〜Ｘ＿ｄｏｔ＿ｍａｘ）に収まるか否か判断する。範囲内の場合は、そのサブエリアを所定読取領域の候補とする。候補がひとつだけの場合は、この位置を「所定読取領域」として設定する。候補が複数ある場合は、よりスタート端部に近いほうのサブエリアを選択して、この位置を「所定読取領域」として設定する。あるいは、全てのサブエリアについてドット量Ｘ＿ｄｏｔを算出するのではなく、スタート端部の側から順にサブエリアのドット量Ｘ＿ｄｏｔを算出していき、最初に許容範囲に収まった位置を「所定読取領域」としてもよい。

例えば、図７（ｂ）に示すサブエリア２３ａ〜２３ｃのうち、サブエリア２３ａは許容外、サブエリア２３ｂおよび２３ｃは許容内であったとする。この場合は、スタート端部２５ｄにより近いサブエリア２３ｂを、このバンドにおける所定読取領域とする。もし、あるバンドにおいて、いずれのサブエリアも許容範囲内Ｘ＿ｄｏｔ＿ｍｉｎ〜Ｘ＿ｄｏｔ＿ｍａｘに収まらなかった場合は、許容範囲に最も近いサブエリアを選択する。以上のように、プリント画像信号を解析して、これに基づいて１ページ画像を形成する複数の各バンドごと所定読取領域を設定して、制御部９０のメモリに記憶する。この所定読取領域は、上述した図５でのエリア１０２に相当し、ここからテンプレートパターンを抽出してテンプレートパターンマッチングの比較処理を行なう。

なお、高いプリントスループットが要求されるプリントモードや、ＣＡＤ図のように細線中心の画像をプリントするモードなど、特定のプリントモードでは、各バンドのスタート端部に最も近いサブエリアを所定読取領域として設定するようにしても良い。

さらに、所定読取領域のサイズをプリントモードにより変化させるようにしてもよい。例えば、高画質が要求されるプリントモードでは所定読取領域のサイズを大きく設定し、一方、プリントスループットが要求されるプリントモードでは所定読取領域のサイズを小さく設定するようにする。

また、各バンドごとの所定読取領域を複数設定し、それぞれでパターンマッチング処理を行ない、これらを平均化してメディアの移動情報を検出するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のプリンタによれば、余計なテストパターンを形成することなく、メディアにプリントした画像自体からメディアの移動情報を高精度に検出することができる。

また、各バンド毎に、プリント画像信号に基づいて適切な所定読取領域を設定して、この領域の画像をテンプレートパターンとして用いてメディアの移動情報を検出するので、より一層の高精度な検出を実現するものである。

プリンタの構成を示す斜視図 プリンタの主要部を別の方向から見た斜視図 メディアセンサの物理的な構成を示す図 メディアセンサの電気的な構成を示す図 画像データの中でパターンマッチングを行なうエリアの示す図 メディア搬送動作の手順を示すフローチャート図 テンプレートパターンを抽出する所定読取領域を設定する方法を説明する図

符号の説明

１ キャリッジ
１０ メディア
１５ プリントヘッド
９０ 制御部
１００ メディアセンサ

Claims (8)

1. メディアを搬送しながら、プリント画像信号に基づいて画像のプリントを行なうプリント部と、
   前記メディアにプリントした画像の一部を撮像して画像データを取得するセンサと、
   前記センサを用いて異なるタイミングで取得した複数の前記画像データを比較して前記メディアの移動情報を検出し、この検出に基づいて前記メディアの搬送を制御する制御部とを有することを特徴とするプリンタ。
2. 前記プリント部は、メディアの副走査と、プリントヘッドの主走査による１バンドのプリントとを繰り返して１画像をプリントするものであって、
   前記１バンドの中に設定した所定読取領域に対応するテンプレートを前記画像データから抽出して、これを用いて前記比較を行なうことを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
3. 前記プリント画像信号を解析して、これに基づいて前記主走査方向における前記所定読取領域の位置を設定することを特徴とする請求項２記載のプリンタ。
4. １ページ画像を構成する複数のバンドのそれぞれにおいて、前記所定読取領域を設定することを特徴とする請求項３記載のプリンタ。
5. １バンドを複数のサブエリアに分割して、各サブエリア毎に対応するプリント画像信号を解析して、テンプレートパターンマッチング処理に適したサブエリアを前記所定読取領域として設定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか記載のプリンタ。
6. プリントモードに応じて、前記所定読取領域のサイズを変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のプリンタ。
7. 前記プリント部はプリントヘッドを搭載して主走査方向に移動させるキャリッジを有し、前記センサは前記キャリッジに取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のプリンタ。
8. 前記プリント部は、インクジェット方式でプリントを行なうことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載のプリンタ。

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