JP2011167859A

JP2011167859A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011167859A
Application number: JP2010031214A
Authority: JP
Inventors: Junpei Nakayama; 淳平中山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-01
Also published as: US8449065B2; US20110199412A1

Abstract

【課題】専用のセンサーを設けることなく、紙厚を精度良く検出する。
【解決手段】プラテン４０上の記録紙Ｐの紙幅を検出するためのＰＷ検出器５０がキャリッジ２２に搭載されたものにおいて、プラテン４０の端部にプラテン面に対してほぼ４５度の傾斜をもって反射板４２を形成し、キャリッジ２２を反射板４２に対向する位置に移動させ、キャリッジ２２を単位量ずつ移動させながら光学センサーからのキャリッジポジションとＰＷ検出器５０（受光素子）からの電圧Ｖを入力して電圧波形を生成し、生成した電圧波形において電圧Ｖが閾値を超えるキャリッジポジションが連続する幅に基づいて紙厚を判定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、媒体に液体を吐出することにより画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置としては、ＣＣＤカメラや人工網膜チップなどの光学的読み取り装置を給紙機構側面に設置し、光学的読み取り装置により用紙の側面を光学的に読み取ることにより、用紙の厚みを検出するものや（例えば、特許文献１参照）、用紙押さえローラーの上下方向の移動を電気信号に変換するギャップセンサーを設け、用紙を用紙押さえローラーによって押さえ付けた状態でギャップセンサーにより検出された信号に基づいて用紙の厚みを検出するもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開２００３−２９２１９６号公報特開２００７−２６０９９１号公報

しかしながら、上述した各装置では、いずれも用紙の厚みを検出するために専用のセンサーを設ける必要があるため、新たな設置場所が必要となって大型化したり、また、コスト面でも不利となる。

本発明の画像形成装置は、専用のセンサーを用いることなく、媒体の厚みを検出することを主目的とする。

本発明の画像形成装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の画像形成装置は、
媒体に液体を吐出することにより画像を形成する画像形成装置であって、
液体を吐出する吐出ヘッドと、
載置面に載置された前記媒体を横切るよう前記吐出ヘッドを往復動させる移動手段と、
前記移動手段により移動可能に取り付けられ、前記載置面に略垂直な方向に光を照射する発光部と該載置面に略垂直な方向からの反射光を受光する受光部とを有する発受光器と、
前記載置面とは異なる非載置面に形成され、前記移動手段により前記発受光器が前記非載置面に対向する位置に移動された場合に、前記発光部から照射された光を前記載置面に略平行な方向に反射し、前記載置面に略平行な方向からの反射光を該載置面に略垂直な方向に反射する反射部材と、
前記発受光器の移動方向における位置を検出する位置検出手段と、
前記載置面に前記媒体が載置された場合に、該媒体を横切るよう前記発受光器を移動させながら前記発受光器により検出された受光信号と前記位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて前記媒体の幅を判定し、前記反射部材を横切るよう前記発受光器を移動させながら前記発受光器により検出された受光信号と前記位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて前記媒体の厚みを判定する媒体サイズ判定手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の画像形成装置では、吐出ヘッドを往復動させる移動手段により移動可能で媒体の載置面に略垂直な方向に光を照射する発光部と載置面に略垂直な方向からの反射光を受光する受光部とを有する発受光器を設け、載置面とは異なる非載置面に移動手段により発受光器が非載置面に対向する位置に移動された場合に発光部から照射された光を載置面に略平行な方向に反射し載置面に略平行な方向からの反射光を載置面に略垂直な方向に反射する反射部材を形成し、載置面に媒体が載置された場合に媒体を横切るよう発受光器を移動させながら発受光器により検出された受光信号と位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて媒体の幅を判定し、反射部材を横切るよう発受光器を移動させながら発受光器により検出された受光信号と位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて媒体の厚みを判定する。これにより、媒体の幅と媒体の厚みとを共通の検出器を用いて検出することができるから、媒体の厚みを検出するための専用のセンサーを設ける必要がない。

こうした本発明の画像形成装置において、前記媒体サイズ判定手段は、前記発受光器の各位置における受光信号に基づいて受光信号波形を生成し、該生成した受光信号波形に基づいて前記媒体の厚みを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な処理により精度良く媒体の厚みを判定することができる。この態様の本発明の画像形成装置において、前記媒体サイズ判定手段は、前記生成した受光信号波形において前記発受光器からの受光信号が所定レベルを超える場合の該発受光器の位置が連続する幅に基づいて前記媒体の厚みを判定する手段であるものとすることもできるし、前記媒体サイズ判定手段は、前記生成した受光信号波形と、厚みの異なる複数の媒体種毎の信号波形とを比較して媒体種を特定することにより前記媒体の厚みを判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な処理により精度良く媒体の厚みを判定することができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記載置面に対する前記吐出ヘッドの距離であるヘッド間距離を調節するヘッド間距離調節手段と、前記媒体に画像を形成する場合に前記媒体サイズ判定手段により判定された媒体の厚みに基づいて前記ヘッド間距離が調節されるよう前記ヘッド間調節手段を制御し、該ヘッド間距離が調節された後に前記媒体に画像が形成されるよう前記移動手段と前記吐出ヘッドとを制御する制御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、媒体に対する画像の形成をより精度よく行なうことができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記反射部材は、ミラー加工が施されてなる部材であるものとすることもできる。こうすれば、発受光器の受光精度が良好となり、誤検出を抑制することができる。

本実施形態のインクジェットプリンター２０の構成の概略を示す構成図。プラテンギャップ調整機構６０の構成の概略を示す構成図。コントローラー７０を中心とした電気的な接続関係を示す説明図。ＰＷ検出器５０からの光が反射板４２で反射する様子を示す説明図。印刷処理ルーチンの一例を示すフローチャート。紙厚検出処理の一例を示すフローチャート。紙厚を検出する様子を示す説明図。紙厚検出時にＰＷ検出器５０により得られる信号波形の一例を示す説明図。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の構成の概略を示す構成図であり、図２はプラテンギャップ調整機構６０の構成の概略を示す構成図であり、図３はコントローラー７０を中心とした電気的な接続を示す説明図である。

本実施形態のインクジェットプリンター２０は、図示するように、紙送りモーター３３による紙送りローラー３５の駆動により記録紙Ｐを図中奥から手前に搬送する紙送り機構３１と、紙送り機構３１によりプラテン４０上に搬送された記録紙Ｐに印刷ヘッド２４からインク滴を吐出して印刷を行なうプリンター機構２１と、プラテン４０の図中右端に形成され印刷ヘッド２４を封止するキャッピング装置４１と、印刷ヘッド２４のノズル面とプラテン４０上面との距離（以下、プラテンギャップと呼ぶ）を調整するプラテンギャップ調整機構６０（図２参照）と、インクジェットプリンター２０全体をコントロールするコントローラー７０とを備える。

プリンター機構２１は、メカフレーム８０の右側に配置されたキャリッジモーター３４ａと、メカフレーム８０の左側に配置された従動ローラー３４ｂと、キャリッジモーター３４ａと従動ローラー３４ｂとに架設されたキャリッジベルト３２と、キャリッジモーター３４ａの駆動に伴ってキャリッジベルト３２によりガイド２８に沿って左右に往復動するキャリッジ２２と、このキャリッジ２２に搭載され溶媒としての水に着色剤としての染料または顔料を含有したイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のインクを個別に収容したインクカートリッジ２６と、インクカートリッジ２６からインクの供給を受けてインク滴を吐出する印刷ヘッド２４と、印刷ヘッド２４に取り付けられプラテン４０上の記録紙Ｐの左右端（紙幅）を検出するＰＷ（Paper Width）検出器５０と、を備える。メカフレーム８０にはキャリッジ２２の移動方向に沿って光学スケール３６が、キャリッジ２２の裏面には光学スケール３６に対向するよう発光素子（例えば、発光ダイオードなど）と受光素子（例えば、フォトトランジスタなど）とからなる光学センサー３７がそれぞれ取り付けられており、光学センサー３７の発光素子から光学スケール３６に向けて発光した光を受光素子で受光することにより、キャリッジ２２のポジションを検出できるようになっている。

ＰＷ検出器５０は、図１に示すように、光を照射する発光素子５２（例えば、発光ダイオードなど）と、受光素子５４（例えば、フォトトランジスタなど）とを備える光学センサーとして構成されており、発光素子５２から記録紙Ｐやプラテン４０にほぼ垂直な方向に発光し記録紙Ｐやプラテン４０で反射された光を受光素子５４で受光することにより、光量に応じた大きさの電圧の電気信号に変換する。このＰＷ検出器５０では、プラテン４０と記録紙Ｐとでは光の反射率が異なるから、印刷ヘッド２４の主走査方向の往復動に伴って記録紙Ｐを横切るよう移動することにより、記録紙Ｐの左右端を検出することができる。

プラテン４０の右端には、例えば樹脂ミラーにより構成された反射板４２がプラテン４０の用紙載置面に対して略４５度の傾斜をもって形成されている。図４に、ＰＷ検出器５０からの光が反射板４２で反射する様子を示す。図示するように、ＰＷ検出器５０が反射板４２に対向する位置にキャリッジ２２を移動させた状態でＰＷ検出器５０の発光素子５２から光を照射すると、反射板４２で反射され、その反射光はプラテン４０の用紙載置面にほぼ平行な方向に進むようになっている。この反射板４２を設ける理由については後述する。

プラテンギャップ調整機構６０は、図２に示すように、キャリッジ２２のガイド２８の下方にガイド２８と並行に配置された回転自在のシャフト６２と、カム面がガイド２８に当接するようシャフト６２の両端に各々取り付けられたカム６４と、シャフト６２の一端に取り付けられた減速ギヤ６５と、回転軸６８ａに減速ギヤ６５と噛合するギヤ６６が取り付けられたギャップ調整モーター６８とを備える。メカフレーム８０には、ガイド２８が上下方向のみ移動が許容されるよう縦長の貫通孔８０ａが形成されており、モーター６８の駆動によりシャフト６２の回転に伴ってカム６４が回転すると、その回転角に応じてガイド２８と当接するカム面とカム６４の回転軸との距離が変化することにより、貫通孔８０ａに沿ってガイド２８が上下方向に移動し、印刷ヘッド２４（ノズル面）とプラテン４０との距離すなわちプラテンギャップが調整される。

コントローラー７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１を中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、各種処理プログラムを記憶したＲＯＭ７２と、一時的にデータを記憶したりデータを保存したりするＲＡＭ７３と、データを書き込み消去可能なフラッシュメモリー７４と、外部機器との情報のやり取りを行うインターフェース（Ｉ／Ｆ）７５と、図示しない入出力ポートとを備えている。ＲＡＭ７４には、印刷バッファー領域が設けられており、この印刷バッファーにユーザーＰＣ１０からインターフェース（Ｉ／Ｆ）７５を介して送られてきた印刷データが記憶される。このコントローラー７０には、光学センサー３７からの信号やＰＷ検出器５０からの信号などが入力ポートを介して入力されている。また、コントローラー７０からは、印刷ヘッド２４への駆動信号や、紙送りモーター３３，キャリッジモーター３４ａ，ギャップ調整モーター６８への駆動信号，キャッピング装置４１への信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された本実施形態のインクジェットプリンター２０の動作について説明する。図５は、コントローラー７０により実行される印刷処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ユーザーＰＣ１０から印刷ジョブを受け付けたときに実行される。なお、印刷ジョブには、ジョブを識別するためのジョブＩＤやイメージデータの他、用紙サイズや用紙種類などの用紙設定情報なども含まれる。

印刷処理ルーチンが実行されると、コントローラー７０のＣＰＵ７２は、まず、紙送りローラー３５の駆動を伴って記録紙Ｐがプラテン４０上に給紙されるようを紙送りモーター３３を制御する（ステップＳ１００）。続いて、キャリッジモータ３４ａを駆動制御してプラテン４０上に載置された用紙を横切るようにキャリッジ２２を移動させながらＰＷ検出器５０により検出された信号に基づいて紙幅を検出する紙幅検出処理を実行し（ステップＳ１１０）、検出された紙幅に応じた用紙サイズと印刷ジョブの用紙設定情報に含まれる用紙サイズとが一致するか否かを判定し（ステップＳ１２０）、用紙サイズが一致しない場合にはエラーと判定して（ステップＳ１３０）、印刷を実行することなく本ルーチンを終了する。

用紙サイズが一致すると判定されると、次に、紙厚検出処理を実行し（ステップＳ１４０）、検出された紙厚に基づいて紙厚が厚いほどギャップが大きくなる方向にプラテンギャップが調整されるようギャップ調整モーター６８を駆動制御し（ステップＳ１５０）、プラテンギャップが調整された後に、受け付けた印刷ジョブに基づいて印刷処理を実行し（ステップＳ１６０）、印刷が完了すると（ステップＳ１７０）、紙送りローラー３５の駆動を伴って記録紙Ｐがプラテン４０から排紙されるよう紙送りモーター３３を制御して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。

図６は、紙厚検出処理の一例を示すフローチャートである。この紙厚検出処理では、まず、キャリッジ２２を反射板４２に対向する位置の右端であるスタート位置に移動させて待機する（ステップＳ２００）。次に、キャリッジ２２を単位移動量（例えば１ドット間隔分）だけ左方向に移動させ（ステップＳ２１０）、光学センサー３７からのキャリッジポジションを入力すると共に（ステップＳ２２０）、ＰＷ検出器５０から電圧Ｖを入力し（ステップＳ２３０）、検出が完了、即ちキャリッジ２２が反射板４２に対向する位置の左端であるエンド位置に移動するまでキャリッジ２２を単位移動量ずつ左方向に移動しながら光学センサー３７からのキャリッジポジションとＰＷ検出器５０からの電圧Ｖとを入力するステップＳ２１０〜Ｓ２３０の処理を繰り返す。そして、キャリッジ２２がエンド位置まで移動すなわち検出が完了すると、入力したキャリッジポジションと電圧Ｖとに基づいて電圧波形を生成し（ステップＳ２５０）、生成した電圧波形において電圧Ｖが閾値Ｖｒｅｆを超えるキャリッジポジションが連続する幅に基づいて紙厚を判定して（ステップＳ２６０）、本処理を終了する。

図７は、キャリッジ２２を移動させながらＰＷ検出器５０で記録紙Ｐの側面を光学的に検出する様子を示す説明図であり、図８は、ＰＷ検出器５０で検出された電圧波形の一例を示す説明図である。図７に示すように、ＰＷ検出器５０の発光素子５２からプラテン４０の面に対してほぼ垂直な方向に照射された光は反射板４２でプラテン４０の面にほぼ平行な方向に反射される。この反射された光の方向に記録紙Ｐの側面があるときには、記録紙Ｐの側面で反射され、この反射光は反射板４２で更にプラテン４０の面にほぼ垂直な方向に反射されてＰＷ検出器５０の受光素子５４に受光される。一方、ＰＷ検出器５０の発光素子５２からの光が反射板４２で反射された場合に反射された光の方向に記録紙Ｐの側面がないときには、光はそのまま直進し、ＰＷ検出器５０の受光素子５４に反射光は検出されない。したがって、閾値Ｖｒｅｆを、記録紙Ｐの側面で反射した光が受光素子５４で受光された場合に得られる電圧レベルと、記録紙Ｐの側面で反射されなかった場合に受光素子５４で得られる電圧レベルとが区別されるよう定めることにより、記録紙Ｐの側面を光学的に検出することができる。図８に示すように、紙厚が広いほど、電圧波形において電圧Ｖが閾値Ｖｒｅｆを超えるキャリッジポジションが連続する幅が広くなるから、これに基づいて紙厚を判定することができる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の印刷ヘッド２４が本発明の「吐出ヘッド」に相当し、ＰＷ検出器５０が「発受光器」に相当し、プラテン４０の端部に傾斜をもって形成された反射板４２が「反射部材」に相当し、光学スケール３６と光学センサ３７とが「位置検出手段」に相当し、図５の印刷処理のステップＳ１１０の紙幅検出処理を実行したりステップＳ１４０の紙厚検出処理（図６の紙厚検出処理）を実行したりするコントローラー７０が「媒体サイズ判定手段」に相当する。また、図５の印刷処理を実行するコントローラー７０やプラテンギャップ調整機構６０が「制御手段」に相当する。

以上説明した実施例のインクジェットプリンター２０によれば、プラテン４０上の記録紙Ｐの紙幅を検出するためのＰＷ検出器５０がキャリッジ２２に搭載されたものにおいて、プラテン４０の端部にプラテン面に対してほぼ４５度の傾斜をもって反射板４２を形成し、キャリッジ２２を反射板４２に対向する位置に移動させ、キャリッジ２２を単位移動量ずつ移動させながら光学センサー３７からのキャリッジポジションとＰＷ検出器５０（受光素子５２）からの電圧Ｖを入力して電圧波形を生成し、生成した電圧波形における電圧Ｖが閾値を超えるキャリッジポジションが連続する幅に基づいて紙厚を判定するから、紙厚を検出するための専用のセンサーを設ける必要がなく、装置をより簡素化させることができる。

上述した実施形態では、反射板４２を樹脂ミラーにより形成するものとしたが、ＰＷ検出器５０からの光をプラテン４０の面にほぼ平行な方向に反射し、プラテン４０の面に平行な方向からの光をほぼ垂直な方向に反射することができるものであれば、ガラスミラーなど、如何なる部材により構成するものとしてもよい。

上述した実施形態では、キャリッジ２２を単位移動量ずつ移動させながら光学センサー３７から入力されたキャリッジポジションとＰＷ検出器５０から入力された電圧Ｖとに基づいて電圧波形を生成し、生成した電圧波形において電圧Ｖが閾値Ｖｒｅｆを超えるキャリッジポジションが連続する幅を調べることにより紙厚を判定するものとしたが、これに限られず、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、紙厚の異なるマット紙や普通紙，フォト紙などの紙種に応じた電圧波形を予め実験的に求めてＲＯＭ７２に記憶しておき、生成した電圧波形と記憶している電圧波形とのパターンマッチングにより紙種を特定することで紙厚を推定するものとしてもよい。また、キャリッジ２２を移動させながら、ＰＷ検出器５０からの電圧Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満から閾値Ｖｒｅｆ以上となるときの光学センサー３７からのキャリッジポジションと、電圧Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上から閾値Ｖｒｅｆ未満となるキャリッジポジションとを求めて、両キャリッジポジション間の距離を調べることにより紙厚を判定するものとしても構わない。

上述した実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてインクジェットプリンター２０を示したが、本発明は液滴を吐出して用紙に画像を形成できるものであればこれに限定されるものではなく、例えばファクシミリ装置や複合機などのＯＡ機器に適用してもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

１０ユーザーコンピューター、２０インクジェットプリンター、２１プリンター機構、２２キャリッジ、２４印刷ヘッド、２６インクカートリッジ、２８ガイド、３１紙送り機構、３２キャリッジベルト、３３紙送りモーター、３４ａキャリッジモーター、３４ｂ従動ローラー、３５紙送りローラー、３６光学スケール、３７光学センサー、４０プラテン、４１キャッピング装置、４２反射板、５０ＰＷ検出器、５２発光素子、５４受光素子、６０プラテンギャップ調整機構、６２シャフト、６４カム、６５減速ギヤ、６６ギヤ、６８ギャップ調整モーター、６８ａ回転軸、７０コントローラー、７１ＣＰＵ、７２ＲＯＭ、７３ＲＡＭ、７４フラッシュメモリー、７５インターフェース（Ｉ／Ｆ）、８０メカフレーム、８０ａ貫通孔、Ｐ記録紙。

Claims

媒体に液体を吐出することにより画像を形成する画像形成装置であって、
液体を吐出する吐出ヘッドと、
載置面に載置された前記媒体を横切るよう前記吐出ヘッドを往復動させる移動手段と、
前記移動手段により移動可能に取り付けられ、前記載置面に略垂直な方向に光を照射する発光部と該載置面に略垂直な方向からの反射光を受光する受光部とを有する発受光器と、
前記載置面とは異なる非載置面に形成され、前記移動手段により前記発受光器が前記非載置面に対向する位置に移動された場合に、前記発光部から照射された光を前記載置面に略平行な方向に反射し、前記載置面に略平行な方向からの反射光を該載置面に略垂直な方向に反射する反射部材と、
前記発受光器の移動方向における位置を検出する位置検出手段と、
前記載置面に前記媒体が載置された場合に、該媒体を横切るよう前記発受光器を移動させながら前記発受光器により検出された受光信号と前記位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて前記媒体の幅を判定し、前記反射部材を横切るよう前記発受光器を移動させながら前記発受光器により検出された受光信号と前記位置検出手段により検出された位置信号とに基づいて前記媒体の厚みを判定する媒体サイズ判定手段と
を備える画像形成装置。
前記媒体サイズ判定手段は、前記発受光器の各位置における受光信号に基づいて受光信号波形を生成し、該生成した受光信号波形に基づいて前記媒体の厚みを判定する手段である請求項１記載の画像形成装置。
前記媒体サイズ判定手段は、前記生成した受光信号波形において前記発受光器からの受光信号が所定レベルを超える場合の該発受光器の位置が連続する幅に基づいて前記媒体の厚みを判定する手段である請求項２記載の画像形成装置。
前記媒体サイズ判定手段は、前記生成した受光信号波形と、厚みの異なる複数の媒体種毎の信号波形とを比較して媒体種を特定することにより前記媒体の厚みを判定する手段である請求項２記載の画像形成装置。
請求項１ないし４いずれか１項に記載の画像形成装置であって、
前記載置面に対する前記吐出ヘッドの距離であるヘッド間距離を調節するヘッド間距離調節手段と、
前記媒体に画像を形成する場合に、前記媒体サイズ判定手段により判定された媒体の厚みに基づいて前記ヘッド間距離が調節されるよう前記ヘッド間調節手段を制御し、該ヘッド間距離が調節された後に前記媒体に画像が形成されるよう前記移動手段と前記吐出ヘッドとを制御する制御手段と
を備える画像形成装置。
前記反射部材は、ミラー加工が施されてなる部材である請求項１ないし５いずれか１項に記載の画像形成装置。