JP2015051612A - 記録装置およびキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続紙の途中で環境が大きく変動した場合や連続紙の交換間隔が非常に長くなってしまった場合でも、ヘッドシェーディングの精度を大きく落とすことのない記録装置およびキャリブレーション方法を提供すること。
【解決手段】スキャンユニットの読み取り位置に記録紙があるかどうかを確認して、記録紙がある場合には、記録紙の白紙エリアを読み取り位置まで搬送して、白色基準板の代わりとして用いてキャリブレーションを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、インク液を用いて連続紙に記録を行う際の記録品質の監視方法および記録品質の監視をするスキャンユニットを備える記録装置およびキャリブレーション方法に関する。

従来、プリンタにおいて記録速度の向上のため、複数の記録素子を集積配列してなる記録ヘッド、例えばインクジェット記録ヘッドにおいては、インク吐出口及び液路を複数集積したマルチノズルヘッドが用いられている。しかし、製造プロセスによる特性ばらつきや記録ヘッド構成材料の特性ばらつき等に起因して、記録ヘッドの記録素子を均一に製造するのは困難であり、各記録素子の特性にある程度のばらつきが生じる。すなわち、マルチノズルヘッドにおいては、吐出口や液路等の形状等にばらつきが生じる。そして、そのような記録素子間の特性の不均一は、各記録素子によって記録されるドットの大きさや濃度の不均一となって現れ、結局記録画像に濃度むらを生じさせることになる。

この問題に対して、各記録素子に与える信号を補正し、インク吐出量の調整を行って均一な画像を得ること（以下ヘッドシェーディングという）が有効である。かかるヘッドシェーディングは、ヘッドシェーディングを行うために供されるテストパターンを記録媒体に記録し、当該パターンを読取り、その読取りデータを計算処理して記録ヘッドのインク吐出量を調整することにより行われる。

しかし、この方法の場合、パターンの読み取りの際に正確に読み取ることが前提となっており、正確に読み取りが行われなければ、インク吐出量の制御も正しく行うことができない。そこで特許文献１には、読み取りの際に正確な読み取りを行うために、スキャンのためのガイド部材を、記録媒体をガイドするガイド部材の略直上に設けることが開示されている。

テストパターンを読取る読取装置としては、ラインセンサを用いたスキャンユニットが利用されている。一般的にスキャンユニットは、その照明光源の不均一性やラインセンサの感度不均一性を補正するため、読み取り動作をする前にキャリブレーションを行う。キャリブレーションでは、予め反射濃度が均一で反射率が分かっている基準となる読み取り対象物（以下白色基準板という）をスキャンユニットで読み取り、そのセンサ出力を均一にするような補正パラメータを算出する。補正パラメータは主にゲインとオフセットから構成される。また、キャリブレーション動作に関しては、白色基準板の反射濃度を基に予め補正ターゲット値が決められている。補正ターゲット値とは、白色基準板を読み取った際のスキャンユニットの信号出力に補正をした結果として目標にする値である。実際の読み取りの際には、補正パラメータを使用することで、不均一なセンサ出力を補正することで正確な読み取り結果を得ている。スキャンユニットのキャリブレーションは一度実行して補正パラメータを算出しても、光源光量やセンサ感度は稼動時間とともに変化し、また周囲温度の影響も受けるため、可能な限り読み取りの直前に実行することが望ましい。

特開平５−３３０２０５号公報

しかしロール紙のように切れ目のない用紙（以下連続紙という）を用いたプリンタで、白色基準板が紙の搬送路を挟んでスキャンユニットと対向する位置に配置される場合、連続紙が給紙されている間、白色基準板とスキャンユニットの間に常に連続紙が存在する。よって、白色基準板を使用してのキャリブレーションを実行することができない。そのため、連続紙の途中で環境が変動した場合や連続紙の交換間隔が長い場合には、スキャンユニットの特性が変動しているにも関わらず、キャリブレーションを実行することができず、正確なヘッドシェーディングができないという恐れがあった。

よって本発明は、連続紙の途中で環境が大きく変動した場合や連続紙の交換間隔が非常に長くなってしまった場合でも、ヘッドシェーディングの精度を大きく落とすことのない記録装置およびキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

そのため本発明のキャリブレーション方法は、読み取り対象物を読み取り部によって読み取る読み取り工程と、前記読み取り部で読み取ったデータと基準値とを比較することで、前記読み取り部を較正する較正工程と、を備えたキャリブレーション方法において、前記較正工程は、前記基準値と、前記記録媒体の白紙部分を前記読み取り部で読み取ったデータと、を比較することを特徴とする。

本発明によれば、スキャンユニットの読み取り位置に記録紙があるかどうかを確認して、記録紙がある場合には、記録紙の白紙エリアを読み取り位置まで搬送して、白色基準板の代わりとして用いてキャリブレーションを行う。これによって、連続紙の途中で環境が大きく変動した場合や連続紙の交換間隔が非常に長くなってしまった場合でも、ヘッドシェーディングの精度を大きく落とすことのない記録装置およびキャリブレーション方法を実現することができる。

記録装置の主要部の一構成例を示した図である。 キャリブレーション動作における制御を示したフローチャートである。 連続紙に記録するパターンの一例を示した図である。 キャリブレーション動作における制御を示したフローチャートである。 センサ出力と補正ターゲット値を示すグラフである。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における記録装置の主要部の一構成例を示した図である。記録ヘッド２０１は、記録紙の幅に対応した範囲にわたって吐出口が配列され、紙、ＯＨＰフィルムその他の記録媒体にインクを吐出して画像を形成する。また、記録ヘッド２０１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクを有している。そして本実施形態では、記録ヘッドは、吐出口が記録紙搬送方向に直交する方向に整列するよう配置されている。記録ヘッド２０１の上部には、インクコネクタ２０２が設置されており、インクタンク２０３にインクチューブ２０４を介して連結している。放熱板２０５は、各記録ヘッド２０１の吐出口配列範囲外に設置されており、記録ヘッド２０１が所要の温度域にあるように放熱作用を行う。給紙ローラ２０６は、給紙装置２０７から送られてくる記録紙の斜行を修正し、記録紙を所定の記録位置に搬送する。搬送ローラ２０８は、給紙ローラ２０６により送り出された記録紙を画像形成ユニットで紙浮きが生じないように搬送する紙搬送ローラであり、搬送ローラ２０８の動きに従動して回転する従動付勢ローラ２０９と対で設けられている。紙搬送ローラ２１０は、記録紙を読取り位置へ搬送する紙搬送ローラであり、紙搬送ローラ２１０の動きに従動して回転する従動付勢ローラ２１１と対で設けられている。紙通過センサ２１２は、記録紙が記録ヘッド２０１の配設部位に達しているか否かを判別するのに用いられる手段である。

給紙側紙ガイド２１３は、搬送ローラ２０８に記録紙を送るためのガイドである。プラテン２１４は、吐出口との対向部位において記録紙を支え、平坦に規制する。スキャンユニット（読み取り部）２１５は、読み取り用の光学部品や電気ユニットを内蔵している。反射ミラー２１６は、記録紙の反射光をレンズに導くためのミラーであり、レンズ２１７は、記録紙の反射光をセンサに集光させるレンズであり、リニアイメージセンサ２１８は、記録紙の情報を読取るセンサである。ミラー２１６、レンズ２１７およびセンサ２１８は、それらの中心が同軸上に配置されており、その軸が記録紙に対して垂直になるように設置されている。電気プリント基板２１９は、センサ２１８が接続されている基板である。電気プリント基板２１９には、図示しない制御用のマイクロプロセッサや、リニアイメージセンサ２１８から送られてくるアナログビデオ信号をデジタル信号に変換するアナログフロントエンドＩＣなどが搭載され、スキャンユニット２１５全体の制御を行っている。光源ユニット２２０は、記録紙を照明する白色ＬＥＤなどの光源である。白色基準板２２１は、スキャンユニット２１５と、記録紙搬送路を挟んで反対側に配置されている。白色基準板２２１は、円筒状で白色部と黒色部に分かれており、スキャンユニット２１５のキャリブレーションを実行する場合や記録紙を読取る場合など、必要に応じて回転させる。これによって白色部と黒色部のいずれか（の基準面）が読取り位置に来るように切り替え可能となっている。

プラテン２２２は、記録紙が通過するのに必要充分な間隙を有してスキャンユニット２１５と対向する位置に設けられている。紙搬送ローラ２２３は、画像形成ユニットから搬送されてきた記録紙をスキャンユニット２１５に搬送し、紙搬送ローラ２２３の動きに従動して回転する従動付勢ローラ２２４と対で設けられている。紙搬送ローラ２２５は、排紙側に設けられており、紙搬送ローラ２２５の動きに従動して回転する従動付勢ローラ２２６と対で設けられている。搬送ローラ２２７は、図示しない後段の処理ユニットへ記録紙を搬送する。

図２は、本実施形態におけるキャリブレーション動作における制御を示したフローチャートである。ここで、スキャンユニット２１５のキャリブレーション動作を説明する。スキャンユニット２１５は、電源投入後のリセット動作完了後、図示しない初期設定動作シーケンス内でキャリブレーション動作を行う。その際は読取り位置に記録紙がない状態で、必ず白色基準板２２１を使用したキャリブレーション（較正）が実行される。キャリブレーションが実行されると、イメージセンサの出力ばらつきを補正するデータが作成され、それ以降スキャンユニット２１５が原稿読取り動作を行う場合には補正データを使用して画像信号の補正を行う。

初期設定動作シーケンスが完了すると記録命令を待つ待機状態に入るか、もしくは記録命令が既に発行されていた場合には記録動作に入る。同時に図２のキャリブレーション動作シーケンスも開始される。キャリブレーション動作は、スキャンユニット２１５の稼動状況に応じて定期的に実行される必要があり、あらかじめ定められた時期が来るとキャリブレーションを実行する。

以下、図２のフローチャートに沿って、スキャンユニット２１５のキャリブレーション動作を説明する。電源投入後のリセット動作完了後は、前述した様にキャリブレーションは実行されているため、ステップＳ１０１において、キャリブレーション用タイマーカウンタをリセットする。キャリブレーション用タイマーカウンタはパワーオン後からの経過時間とスキャンユニット２１５が動作していた時間のみの累積時間をそれぞれ独立にカウントすることができる。その後、ステップＳ１０２において、各々のタイマーカウンタをカウントアップし、ステップＳ１０３で、各々のタイマーカウンタの値がそれぞれ別個に定められた規定値と比較しキャリブレーションが必要とされる時間を越えていないかどうかを判定する。タイマーカウンタの値が規定値を超えているときは、ステップＳ１０４へ進み、読取り位置に記録紙があるかどうかを確認する。記録紙がない場合は、白色基準板２２１でのキャリブレーションが可能なため、ステップＳ１０７に移行して、白色基準板２２１をキャリブレーション位置に移動する。その後、ステップＳ１０６で、キャリブレーションを実行する。ステップＳ１０４で、読み取り位置に記録紙があると判定された場合は、ステップＳ１０５に移行する。読み取り位置に記録紙があると判定された場合とは、例えば連続紙に記録を続けている途中であり、その際は、白色基準板２２１は連続紙に遮られてスキャンユニットで読取ることができない。そのため、後述する白紙エリア３０３を読取り位置まで移動させ、その後、ステップＳ１０６でキャリブレーションを実行する。なお、キャリブレーションに用いる補正ターゲット値（基準値）は、一律、白色基準板用の補正ターゲット値を使用して行う。また、本明細書内における白紙とは、記録媒体の生地を指すものであり、白色に限定するものではなく、生地の色を含むものである。

図３は、連続紙に記録するパターンの一例を示した図である。成果物を記録するエリア３０１と連続して、記録装置の状態を監視するためのチェック用のパターンを記録するエリア３０２と白紙エリア３０３とが設けられている。この白紙エリア３０３は、スキャンユニット２１５がキャリブレーション時に用いるエリアとして、何も記録しないエリアが設けられている。

このように、スキャンユニット２１５の読み取り位置に記録紙があるかどうかを確認して、記録紙がある場合には、記録紙の白紙エリア３０３を読み取り位置まで搬送して、白色基準板２２１の代わりとして用いてキャリブレーションを行う。これによって、連続紙の途中で環境が大きく変動した場合や連続紙の交換間隔が非常に長くなってしまった場合でも、ヘッドシェーディングの精度を大きく落とすことのない記録装置およびキャリブレーション方法を実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

第１の実施形態では、キャリブレーションの補正ターゲット値を白色基準板２２１と記録紙の白紙エリア３０３とで同じ値を使用する例を示した。補正ターゲット値は、キャリブレーション動作時に読取った生の値が本来どうあるべきかを指し示す基準である。すなわちキャリブレーション動作時に読取る対象物の分光反射率が、ヘッドシェーディングをするために十分な精度を得ることが可能な範囲にある必要がある。ところが連続紙は、本来、記録が目的であるので記録性能を満たしていることが重要であり、白紙部分の分光反射率が安定していることを求めるのは本来の目的ではない。さらに、記録目的によって連続紙の種類をその都度変更する場合も想定され、その場合には同時に白紙の分光反射率が変化してしまう可能性もある。

そのような場合には、紙種毎にキャリブレーションの補正ターゲット値をその紙種に合う値に切換えることでキャリブレーションの精度を上げることが可能である。

図４は、本実施形態におけるキャリブレーション動作における制御を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、本実施形態におけるスキャンユニット２１５のキャリブレーション動作を説明する。

スキャンユニット２１５の初期化後のキャリブレーション時には、まだ連続紙がスキャンユニット２１５と白色基準板２２１との間に無い。そのため、ステップＳ４０１において、白色基準板２２１を使用して補正データを作成するため、補正ターゲット値として白色基準板用の値を設定する。そして、ステップＳ４０２で、白色基準板２２１をキャリブレーション位置に移動して、ステップＳ４０３で、白色基準板２２１を読み取る。その後、設定した補正ターゲット値と白色基準板２２１を読み取ったデータとを比較して、ステップＳ４０４でキャリブレーションを実行する。これによって、白色基準板２２１を使用して取得されたセンサ出力を基に作成されたシェーディング補正データが設定される。

続いて、ステップＳ４０５で、連続紙をスキャンユニット２１５の読取り位置に搬送する。その際の連続紙の搬送では、連続紙の記録されていない白紙部分が読取り位置に位置するように制御されている。そしてステップＳ４０６では、スキャンユニット２１５が白紙エリアを読取り、白紙エリア用補正ターゲット値を作成する。

図５は、センサ出力と補正ターゲット値を示すグラフである。ここで、白紙エリア用補正ターゲット値の作成方法を説明する。グラフの横軸はリニアイメージセンサの主走査方向の位置を示し、縦軸は出力を示している。グラフ中の線５０３は、白色基準板２２１を読取ったときの補正なしのセンサ出力を表しており、均一濃度の対象物を読取った出力であるにもかかわらず、前述したようにセンサ感度ばらつきやレンズの影響などで主走査方向の出力が一定ではない。一般にヘッドシェーディング補正とは前述したような一定ではない出力が、ある一定の値を表すことができるように補正（記録ヘッドの吐出量調整）をするという働きを持っている。またキャリブレーション動作で、ヘッドシェーディング補正に使用する補正データを作成する際に目標とする値が補正ターゲット値であるが、図５では白色基準板２２１を使用してヘッドシェーディング補正値を作成する際の補正ターゲット値を線５０１としている。この時、同様の条件でスキャンユニット２１５の読取り対象物を連続紙に切り替えたときのセンサ出力が線５０４であるとする。すなわち線５０３と線５０４との差分は「白色基準板」と「連続紙」の反射濃度差分と捉えることができる。また、スキャンユニット２１５の出力と読取り対象の反射濃度は、リニアであることから線５０３と線５０４との差分から、連続紙を読取った出力でキャリブレーションをする場合のターゲット値である線５０２を求めることができる。ここでセンサの主走査方向ｉ画素目の、白色基準板２２１を読取ったセンサ生出力を５０３（ｉ）、連続紙を読取ったセンサ生出力を５０４（ｉ）、センサの有効画素範囲をａ〜ｂとしたとき、白紙エリア用補正ターゲット値５０２は、

として求めることができる。

図４のフローチャートに戻り、ステップＳ４０６において、白紙エリア用補正ターゲット値を作成し、その後、ステップＳ４０７で記録を開始する。そして、ステップＳ４０８で、環境の変化等で、改めてキャリブレーションが必要かを確認し、必要であれば、ステップＳ４０９に移行する。ステップＳ４０９に移行して、連続紙の白紙エリア３０３がスキャンユニット２１５の読取り位置に搬送される。そしてステップＳ４１０で、ステップＳ４０６で作成したキャリブレーションの補正ターゲット値を設定し、ステップＳ４１１で、設定した補正ターゲット値と白紙エリア３０３を読み取ったデータとを比較して、キャリブレーションを実行する。ステップＳ４０８で、キャリブレーションが不要と判定された場合には、ステップＳ４０８からステップＳ４１２に移行して、テストパターンが読取り位置に搬送さる。そして、ステップＳ４１３で、スキャンユニット２１５にてテストパターンの読取りが実行され、続いてステップＳ４１４で、読取られた結果を基にヘッドシェーディングを実行する。このような一連の処理によってキャリブレーションが実行される。

このように、スキャンユニット２１５の読み取り位置に記録紙があるかどうかを確認して、記録紙がある場合には、記録紙の白紙エリアを読み取り位置まで搬送して、スキャンユニット２１５で読み取る。そして、予め白紙エリア３０３を読み取ることで作成した補正ターゲット値と比較することでキャリブレーションを行う。これによって、連続紙の途中で環境が大きく変動した場合や連続紙の交換間隔が非常に長くなってしまった場合でも、ヘッドシェーディングの精度を大きく落とすことのない記録装置およびキャリブレーション方法を実現することができた。

２０１ 記録ヘッド
２１５ スキャンユニット
２２１ 白色基準板
３０３ 白紙エリア

Claims (9)

1. 読み取り対象物を読み取り部によって読み取る読み取り工程と、前記読み取り部で読み取ったデータと基準値とを比較することで、前記読み取り部を較正する較正工程と、を備えたキャリブレーション方法において、
   前記較正工程は、前記基準値と、前記記録媒体の白紙部分を前記読み取り部で読み取ったデータと、を比較することを特徴とするキャリブレーション方法。
2. 前記基準値として、基準板の基準面の状態と対応する第１の基準値を用いることを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
3. 前記記録媒体は連続紙であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャリブレーション方法。
4. 前記基準板と前記読み取り部との間に前記連続紙が無い場合に、
   前記較正工程では、前記第１の基準値と、前記基準板を前記読み取り部で読み取ったデータと、を比較することを特徴とする請求項３に記載のキャリブレーション方法。
5. 前記基準板と前記読み取り部との間に前記連続紙が有る場合に、
   前記較正工程では、前記第１の基準値と、前記連続紙の白紙部分を前記読み取り部で読み取ったデータと、を比較することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のキャリブレーション方法。
6. 前記基準値として、前記第１の基準値と、前記読み取り部で前記連続紙の白紙部分を読み取ることによって作成した第２の基準値と、を用いることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のキャリブレーション方法。
7. 前記基準板と前記読み取り部との間に前記連続紙が有る場合に、
   前記較正工程では、前記第２の基準値と、前記連続紙の白紙部分を前記読み取り部で読み取ったデータと、を比較することを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーション方法。
8. 記録ヘッドからインクを吐出して、連続紙に記録を行う記録工程と、
   該記録工程によって記録されたパターンを前記読み取り部によって読み取る読み取り工程と、を備え、
   前記較正工程によって較正した前記読み取り部で、前記パターンを読み取って前記記録ヘッドからのインクの吐出量を調整する吐出量調整工程を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法を用いることを特徴とする記録装置。

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