JP2017056707A - 印刷装置、及び印刷制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、このような印刷品質の悪化が生じない範囲で、色の再現範囲をできるだけ拡大させるために、インク吐出量の制限値を設定した印刷装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
印刷部から液滴(インク等)を吐出させてテストパターンを形成(印刷)する際に、その吐出量が多すぎると、テストパターンの外周縁が、テストパターンの内部(例えば中心領域)に比べて濃度が濃くなる現象が発生する。本適用例では、この現象に着目して、第一領域と、第二領域とに、濃度差があるか否かを検出し、印刷部における液滴の吐出量を制御する。このため、例えば、未知の対象物(メディア)に対しても、テストパターンの撮像画像に基づいて、にじみ等による画像劣化が生じないように、適切に液滴の吐出量を制御することができる。すなわち、本適用例の印刷装置では、任意のメディアに対して高品質な画像を形成することができる。
本適用例では、吐出量の制限値を設定することで、その制限値を超えないように印刷部の吐出量を制御すればよく、印刷部の制御が容易となる。また、メディア等の印刷条件に対して制御値を算出し、例えばメモリ等の記憶手段に記憶しておけば、次に同じ印刷条件で印刷する際に、記憶手段に記憶された制御値を読み出すことで容易に液滴の吐出量を制御することが可能となる。
本適用例では、撮像画像における第一領域における階調値と、第二領域の階調値とに基づいて、評価指標を算出し、当該評価指標に基づいた制限値を設定する。この評価指標は、階調値に基づいて算出される第一領域と第二領域との濃度差の示す指標であり、液滴の吐出量の制限値を設定する際の基準となる。すなわち、このような基準に基づいて制限値を設定することで、メディアの種類や動作条件によらず、高品質な印刷が可能な液滴吐出量の制限値を高精度に求めることができる。
この場合、第一領域に対する線形和の最大値と、第二領域の各画素に対する線形和の平均との差分を評価指標とするので、テストパターンの周縁部近傍の濃度が中央領域に対して高いか否かを容易に判定することができる。
本適用例では、上述のように算出された評価指標が、所定の閾値以下となるように、制限値を設定する。評価指標が閾値を超えると、テストパターンの外周縁と中央領域との濃度差があり、適切な吐出量で液滴が吐出されていないことを意味する。これに対して、本適用例では、閾値以下となる制限値を設定することで、にじみ等による画質劣化を抑制でき、かつ、色再現範囲を可能な限り拡大することができる。
本適用例では、閾値変更要求に基づいて、閾値を変更することができる。この場合、ユーザーの好みや、使用する対象物等の動作条件に応じて、適宜最適な制限値に変更することができる。
本適用例では、撮像装置を対象物に対して相対移動可能である。つまり、撮像装置により撮像可能な撮像領域が、対象物に対して一方向に沿って移動可能となる。この場合、例えば印刷部により印刷されたテストパターンに対して、撮像装置を相対移動させることで、撮像領域がテストパターンの外側から内側に入るように移動し、撮像領域にテストパターンの外周縁が含まれる第一領域と、撮像領域がテストパターン内に含まれる第二領域との撮像画像を容易に取得することができる。
本適用例では、上述にように、対象物に対して一方向に沿って撮像装置を相対移動させ、撮像領域をテストパターンの外側から内側に移動させて、第一領域に対する撮像画像及び第二領域に対する撮像画像を取得する。ここで、テストパターンとして、一方向に対して交差する辺を有する場合、テストパターンの形成時に液滴の吐出量が多いと、前記辺に沿って濃度が濃い領域が現れ、当該辺から内部に向かうに従って、濃度は薄くなって略一定値となる。よって、撮像画像において、一方向に直交する方向では、類似した階調値の画素が並ぶことになり、当該方向の階調値を平均化して画素平均値とすることで、上述のような一方向に沿った階調値変化を検出することができる。この場合、全画素に対する例えば線形和の算出を行う場合に比べて、処理の簡略化を図れ、液滴の吐出量制御に係る時間を短縮することができる。
本適用例では、キャリッジに撮像装置と印刷部とが搭載されている。この場合、例えば撮像装置と、印刷部とをそれぞれ別体とし、それぞれに対応した移動機構を設ける場合に比べて、構成の簡略化を図れる。また、印刷部により印刷されたテストパターンを、同じキャリッジに搭載された撮像装置により撮像することで、より迅速な吐出量制御を行うことができる。
本実施形態では、上述した適用例と同様に、第一領域と第二領域とに濃度差があるか否かを検出し、印刷部における液滴の吐出量を制御する。このため、例えば、未知のメディアに対しても、テストパターンの撮像画像に基づいて、上記のような高品質な画像が形成できるように、液滴の吐出量を適切に制御することができ、任意のメディアに対して高品質な画像を形成することができる。
[プリンターの概略構成]
図1は、本実施形態の印刷装置であるプリンター10の概略構成を示す斜視図である。
図2は、本実施形態のプリンター10の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、プリンター10は、供給ユニット11、搬送ユニット12と、キャリッジ13と、キャリッジ移動ユニット14と、制御ユニット15(図2参照)と、を備えている。このプリンター10は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器20から入力された印刷データに基づいて、各ユニット11,12,14及びキャリッジ13を制御し、メディアA(本発明の対象物)上に画像を印刷する。また、本実施形態のプリンター10は、予め設定されたインク吐出量を判定するためのテストパターン用画像データに基づいて、メディアA上の所定位置にテストパターン40(図6、7参照)を形成する。そして、キャリッジ13に設けられた撮像装置17が、テストパターン40を撮像し、プリンター10は、その撮像画像に基づいて、インク(本発明の液滴)の吐出量(打ち込み量)の制御を行う。つまり、プリンター10は、テストパターン40の外周縁と中心部と階調値からインク吐出量の制限値を設定するための評価指標を算出する。そして、プリンター10は、算出された評価指標に基づいて、インクの吐出量の制限値を設定し、印刷部16において、当該制限値を超えないように、インクを吐出させることで、インクの吐出量過多によるにじみやむら、裏抜け等による印刷品質の低下を抑制する。
以下、プリンター10の各構成について具体的に説明する。
なお、本実施形態では、ロール体111に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等のメディアAをローラー等によって例えば1枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によってメディアAが供給されてもよい。
搬送ローラー121は、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット15の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間にメディアAを挟み込んだ状態でY方向に沿って搬送する。また、搬送ローラー121のY方向の下流側(+Y側)には、キャリッジ13に対向するプラテン122が設けられ、メディアAを支持する。プラテン122によりメディアAが支持されている領域内で、メディアAに対する印刷処理や、撮像処理、分光測定処理等が実施される。
また、搬送ユニット12には、送り検出センサー123(図2参照)及び先端検出センサー124(図2参照)等の各種センサーが設けられている。送り検出センサー123は、メディアAの搬送量を検出するセンサーであり、例えば、搬送ローラー121の回転量を検出するロータリーエンコーダー等を例示できる。先端検出センサー124は、プラテン122に送られるメディアAの先端位置を検出するセンサーであり、例えば、搬送されたメディアAの先端部の当接を感知するスイッチングセンサー等を例示できる。
これらのセンサー123,124からの検出信号は、適宜制御ユニット15に出力される。
このキャリッジ13は、キャリッジ移動ユニット14によって、Y方向と交差するX方向(主走査方向;本発明における一方向)に沿って移動可能に設けられている。なお、以降の説明にあたり、主走査方向(X方向)における、−X側をHome側と称し、+X側をFull側と称す場合がある。ここで、Homeとは、印刷処理を実施しない待機状態に、キャリッジ13が退避される位置である。また、Fullとは、Homeとは反対側である。
また、キャリッジ13は、フレキシブル回路13Aにより制御ユニット15に接続され、制御ユニット15からの指令信号に基づいて、印刷部16による印刷処理(メディアAに対する画像形成処理)、撮像装置17による撮像処理、及び分光器18による光量測定処理を実施する。
なお、キャリッジ13の詳細な構成については後述する。
このキャリッジ移動ユニット14は、例えば、キャリッジガイド軸141と、キャリッジモーター142(CRモーターとも言う)と、タイミングベルト143と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸141は、X方向に沿って配置され、両端部がプリンター10の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター142は、タイミングベルト143を駆動させる。タイミングベルト143は、キャリッジガイド軸141と略平行に支持され、キャリッジ13の一部が固定されている。そして、制御ユニット15からの指令信号に基づいてキャリッジモーター142が駆動されると、タイミングベルト143が正逆走行され、タイミングベルト143に固定されたキャリッジ13がキャリッジガイド軸141にガイドされて往復移動する。
また、キャリッジ移動ユニット14には、キャリッジ位置センサー144が設けられている。このキャリッジ位置センサー144は、キャリッジ13の位置を検出するセンサーであり、例えば、キャリッジ13のX方向への移動量を検出するリニアエンコーダー等を例示できる。キャリッジ位置センサー144から検出信号は、適宜制御ユニット15に入力される。
次に、キャリッジ13の構成について説明する。図3は、キャリッジ13の一部を示す斜視図である。
キャリッジ13は、図3に示すように、ベース131と、ベース131に固定された連結部132と、ユニット装着部133と、制御基板格納部135と、スキッドプレート136A,136Bと、を備えている。キャリッジ13には、媒体検出センサー134と、印刷部16と、撮像装置17と、分光器18と、メイン回路基板19と、が搭載されている。
ベース131は、図3に示すように、底面部131Aと、背面部131Bとを含む。底面部131Aには、印刷部16の複数のノズルユニット161を着脱自在に装着するユニット装着部133が固定されている。また、底面部131Aには、撮像装置17、及び分光器18が装着されている。なお、これらの撮像装置17及び分光器18は、ベース131に対して着脱可能に装着されていてもよい。
さらに、底面部131Aには、媒体検出センサー134、印刷部16の各ノズルユニット161、撮像装置17、及び、分光器18のそれぞれに対応した開口(ノズルユニット161及び撮像装置17に対応する開口133A,131Cのみ図示)が設けられている。
また、底面部131Aは、−X側端部から−X側に延出するスキッドプレート136A、及び+X側端部から+X側に延出するスキッドプレート136Bを備えている。これらのスキッドプレート136A,136Bは、XY平面と平行な板状を有し、キャリッジ13をX方向に沿って移動させた際のメディアAの詰まりを防止する。
さらに、背面部131BのFull側で、−Z側の端部位置に、カートリッジフィルター163が、着脱自在に設けられている。カートリッジフィルター163は、印刷部16の一部を構成し、印刷部16のノズルユニット161に供給されるインクに含まれる異物等を除去する。このカートリッジフィルター163には、供給管(図示略)が接続され、当該供給菅は、ノズルユニット161の供給口161Bに接続されている。
なお、本実施形態では、プリンター10の内部で、キャリッジ13とは別の位置にインクカートリッジ(図示略)が設けられており、当該インクカートリッジから例えばチューブ等の管部材によりキャリッジ13にインクが供給される。
印刷部16は、メディアAと対向する部分に、インクを個別にメディアA上に吐出して、メディアA上に画像を形成する。
この印刷部16は、ノズルユニット161と、ドライバ基板162と、カートリッジフィルター163とを備えている。
ノズルユニット161は、メディアAに吐出する色毎(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等)に対応してそれぞれ設けられている。
これらのノズルユニット161は、ユニット装着部133及びベース131の底面部131Aに設けられた開口133Aに設けられ、底面部131Aのプラテン122に対向する面に、ノズルユニット161の底面が臨む。
各ノズルユニット161には、それぞれ複数のノズル(図示略)が設けられ、これらのノズルには、インク吐出機構(図示略)が設けられている。このインク吐出機構としては、例えば、インクチャンバーとピエゾ素子とを備え、ピエゾ素子の駆動によってインクチャンバーが伸縮、膨張されて、ノズルからインク滴が吐出される構成が例示できる。
また、ノズルユニット161には、それぞれドライバ基板162と接続されるコネクタや制御回路が設けられたユニット回路161Cが設けられており、当該ユニット回路161Cのコネクタが、例えばFPC等によりドライバ基板162に接続されている。
カートリッジフィルター163は、上述したように、キャリッジ13の外部に設けられたインクカートリッジやインクタンクから供給されたインクを濾過して異物を取り除き、ノズルユニット161に供給する。このカートリッジフィルター163は、キャリッジ13に対して着脱自在であり、例えば定期的に交換等のメンテナンスを行うことができる。
図4は、撮像装置17の概略構成を示す断面図である。
撮像装置17は、図3に示すように、印刷部16よりもX方向におけるFull側で、かつ、Y方向における+Y側(下流側)に設けられている。
そして、撮像装置17は、図4に示すように、筐体171と、メインプレート172と、センサー部173と、撮像光学部174と、光源部175と、を含んで構成されている。
筐体171は、メインプレート172、センサー部173、撮像光学部174、及び光源部175を収納する。この筐体171は、例えばアルミ等の軽量で、かつ熱伝導率が高い素材により形成されている。この筐体171は、下面(底面部131Aに対向する面)に開口窓171Aが設けられている。この開口窓171Aは、例えば底面部131Aに設けられた開口131Cと同一形状に形成され、開口131Cと重なるように配置されている。また、筐体171の開口窓171Aの内周面には、下面固定部171Bが設けられている。この下面固定部171Bは、下面が、開口窓171Aにおける開口面171A1と同一平面となり、当該下面がキャリッジ13の底面部131Aに固定される。なお、下面固定部171Bと底面部131Aとの固定方法は特に限定されないが、例えばネジ止め等により着脱自在となる構成が好ましい。
また、メインプレート172は、メイン回路基板19と接続されるコネクタ部(図示略)を有する。このコネクタ部は、例えば筐体171のメインプレート172の配置位置に対応した一部に形成された開口から筐体171の外部に露出し、配線191によりメイン回路基板19に接続されている。
撮像素子173Aは、複数画素を有するRGBイメージセンサーであり、メディアAの所定の撮像領域にて反射され、開口131C、開口窓171A、及び撮像光学部174を通過した光を受光し、各画素から各色(RGB)の受光量に応じた電気信号を出力する。つまり、撮像素子173Aは、RGBの各色カラーフィルターを有し、各フィルターを透過した光を受光することで、各画素について、R階調値、G階調値、B階調値を示す信号を出力する。また、本実施形態では、撮像素子173Aは、メディアAにおける撮像領域Ar1の画像を撮像する。この撮像領域Ar1は、例えばX方向に平行な2辺、Y方向に平行な2辺を有する矩形領域となる。
また、撮像素子173Aは、センサーボード173Bにマウントされている。センサーボード173Bは、第一センサーマウント173Cにマウントされており、この第一センサーマウント173Cは、メインプレート172にマウントされる第二センサーマウント173Dに固定されている。これにより、撮像素子173Aの光軸が、メインプレート172の開口172Aの中心点を通るように、センサー部173がメインプレート172に固定される。
撮像素子173Aから出力された電気信号は、センサーボード173Bに設けられた回路、第一センサーマウント173Cに設けられた回路、及び第二センサーマウント173Dに設けられた回路を介してメインプレート172に出力され、さらに、メインプレート172から配線191を介してメイン回路基板19に出力される。
レンズユニット174Aは、メディアAの撮像領域にて反射された光を撮像素子173Aに結像させるユニットであり、例えば複数のレンズの組合せにより構成されている。
フレアカットフィルター174Bは、メディアAの表面にて光源部175からの光が乱反射された場合に、当該乱反射の影響を低減するためのフィルターである。
これらのレンズユニット174A及びフレアカットフィルター174Bは、上述したように、メインプレート172に固定されている。ここで、レンズユニット174A及びフレアカットフィルター174Bは、撮像素子173Aの光軸に対して、レンズユニット174A及びフレアカットフィルター174Bの光軸が一致するように、各々配置されている。
第一光源マウント175A及び第二光源マウント175Bは、Z方向から見た際に、それぞれ、X方向に沿って撮像素子173Aを挟んで設けられている。つまり、第一光源マウント175Aは、Y方向に対してメインプレート172の中心位置で、X方向に対してメインプレート172の+X側端部に設けられている。また、第二光源マウント175Bは、Y方向に対してメインプレート172の中心位置で、X方向に対してメインプレート172の−X側端部に設けられている。なお、撮像素子173Aは、メインプレート172の中心位置(重心位置)に設けられているものとする。
傾斜固定部175A1は、図4に示すように、当該第一光源マウント175Aに装着された第一光源175Cの光照射方向が、撮像素子173Aの光軸とメディアAとの交点(撮像中心P0)よりも、所定距離Lrだけ+X側となるように、傾斜角が設定されている。
傾斜固定部175B1は、撮像中心P0よりも距離Lrだけ−X側となるように、傾斜角が設定されている。
なお、図4では、傾斜固定部175A1,175B1が、+Z側に向かうに従って、撮像素子173Aの光軸との距離が遠くなる傾斜平面となる例を示すが、これに限定されない。例えば、傾斜固定部175A1,175B1が、+Z側に向かうに従って、撮像素子173Aの光軸との距離が遠くなる曲面状(円錐周面の一部を構成する形状)に構成されてもよい。また、第一光源マウント175A及び第二光源マウント175Bが、傾斜固定部175A1及び傾斜固定部175B1を有する構成を例示するが、例えば、第一及び第二光源175C,175Dの光照射方向を変更可能な回動機構を有する構成とし、各光照射方向が撮像中心P0を向くように設定されていてもよい。
また、上記のように、第一光源175Cは、撮像中心P0よりも距離Lrだけ+X側となる第一照明中心P1に向かって光を照射する。よって、メディアAには、第一照明中心P1を中心として、第一照明中心P1から離れるに従って光量が小さくなる光が照射される。一方、第二光源175Dは、撮像中心P0よりも距離Lrだけ−X側となる第二照明中心P2に向かって光を照射する。よって、メディアAには、第二照明中心P2を中心として、第二照明中心P2から離れるに従って光量が小さくなる光が照射される。
また、本実施形態では、光源部175を収納する筐体171は、アルミ等の熱伝導率が高い素材により構成されているので、光源部175により発生した熱を筐体171に逃がすことが可能となり、撮像素子173Aの熱による機能低下を抑制できる。
分光器18は、X方向において、撮像装置17よりもHome側で、Y方向において印刷部16よりも+Y側(下流側)に設けられている。
この分光器18は、メディアAにおける所定位置の分光スペクトルを測定する。この分光器18は、図示は省略するが、例えば、LED等の光源、エタロン等により構成された分光部、分光部により分光された所定波長の光を受光するディテクタを有する。そして、分光器18は、メイン回路基板19を介して制御ユニット15に電気的に接続され、制御ユニット15からの分光測定指令信号に従って、分光測定処理を実施する。
メイン回路基板19は、印刷部16の各ドライバ基板162、撮像装置17、分光器18、及び制御ユニット15と電気的に接続されている。そして、メイン回路基板19は、制御ユニット15からの指令信号に基づいて、印刷部16、撮像装置17、及び分光器18を駆動させる。
例えば、撮像装置17の駆動では、メイン回路基板19は、制御ユニット15からの撮像指令信号に基づいて、撮像素子173Aの駆動制御、光源部175の駆動制御を行い、メディアAの撮像領域Ar1を撮像する(撮像処理)。また、メイン回路基板19は、メインプレート172から入力された、撮像素子173Aからの電気信号を処理する例えばADコンバーターやアンプ等の回路を備えており、処理された電気信号を画像信号(撮像画像)として制御ユニット15に出力する。
すなわち、キャリッジ13の印刷部16には、Y方向に長手のノズルユニット161がX方向に沿って平行に配置されている。また、これらのノズルユニット161に対応して、その−Z側に、制御基板格納部135に収納されたドライバ基板162がX方向に平行に配置されている。このような構成のキャリッジ13に対して、メイン回路基板19を、例えば基板面がXY平面と平行となるように配置すると、キャリッジ13のXY平面方向のサイズが大きくなり、かつ、メイン回路基板19の上部(−Z側)に無駄なスペースが生じることになる。これに対して、上記のように、メイン回路基板19を、印刷部16の各ノズルユニット161や各ドライバ基板162と同様に、基板面をZY平面に対して平行に配置することで、キャリッジ13における省スペース化を図れ、キャリッジ13の小型化を実現できる。
また、本実施形態では、詳細は後述するが、キャリッジ13のY方向における+Y側で、かつ、X方向における+X側(Full側)に撮像装置17及び分光器18が配置されている。これに対して、メイン回路基板19は、図3に示すように、印刷部16よりもFull側で、ドライバ基板162と平行に配置されている。このような構成では、メイン回路基板19は、ドライバ基板162、撮像装置17、及び分光器18の全てに対して近接した位置に配置可能となり、各接続線の長さを短縮できる。この場合、構成の簡略化、及びノイズ等による信号劣化の抑制を図ることができる。
なお、配線191としては、例えばLVDS(Low Voltage Differential Signal)規格に基づいた配線を用いてもよく、この場合、パラレル通信の配線191に比べて、配線長さが長い場合でもノイズ等の影響を低減することが可能となる。ただし、この場合、LVDSによる配線を行う場合、差動信号を処理するハードウェアが別途必要となり、装置自体の高コスト化、及び複雑化を招く。
上述したように、キャリッジ13において、印刷部16は、X方向におけるHome側に配置されており、撮像装置17は、印刷部16よりもFull側に配置されている。
プリンター10では、ノズルユニット161のノズルにおけるインク詰まりを防止するために、ノズルユニット161のメンテナンスを行うメンテナンスボックス30(メンテナンス部)が設けられている。このメンテナンスボックス30は、図1に示すように、プリンター10のHome位置に設けられており、メンテナンス時には、キャリッジ13をHome位置まで移動させた後、ノズルからインクを吐出させる(フラッシング)。
ここで、キャリッジ13において、印刷部16がFull側に位置する場合、メンテナンスボックス30も、これに対応させてFull側にずらす必要があり、プリンター10自体のX方向のサイズが大きくなる。これに対して、本実施形態では、キャリッジ13のHome側に印刷部16が設けられているため、メンテナンスボックス30もプリンター10における−X側端部位置に設ければよく、プリンター10のサイズを小型化できる。
なお、撮像装置17を印刷部16の上流側に配置することも考えられるが、この場合、印刷部16によりテストパターン40を印刷した後に、メディアAを上流側に搬送する必要がある。
制御ユニット15は、本発明における制御部であり、図2に示すように、I/F151と、ユニット制御回路152と、メモリ153と、演算回路部154と、を含んで構成されている。
I/F151は、外部機器20から入力される印刷データを演算回路部154に入力する。
ユニット制御回路152は、供給ユニット11、搬送ユニット12、キャリッジ13、及びキャリッジ移動ユニット14をそれぞれ制御する制御回路を備えており、演算回路部154からの指令信号に基づいて、各ユニットの動作を制御する。
演算回路部154は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算回路や、記憶回路により構成されており、メモリ153に記憶された各種プログラムを読み出し実行することで、図2に示すように、走査制御手段154A、印刷制御手段154B、撮像制御手段154C、制限値設定手段154D、条件取得手段154Eとして機能する。
これにより、各ドライバ基板162がノズルユニット161のノズル駆動機構(ピエゾ素子等)を駆動させ、ノズルからメディアAに対してインクを吐出させる。この際、印刷制御手段154Bは、メモリ153に記憶された各色に対する制限値を読み出し、当該制限値を超えない吐出量でインクを吐出させる。
なお、印刷部16による印刷処理では、キャリッジ13がX方向に沿って移動されて、その移動中に印刷部16からインクを吐出させてドットを形成するドット形成動作と、メディアAをY方向に搬送する搬送動作とを交互に繰り返し、複数のドットから構成される画像をメディアAに印刷する。
(インクの吐出量制御方法(印刷制御方法))
次に、印刷部16により画像を形成する際のインク吐出量を制御するための印刷制御方法について説明する。
図5は、印刷制御方法における制限値取得処理を示すフローチャートである。
本実施形態のプリンター10では、例えばユーザーによる入力操作や、所定の周期毎に、インク吐出量の制限値を取得する制限値取得処理を実施してメモリ153に記憶しておき、以降の印刷処理において、制御値を超えないように、インクの吐出量を制限する。
この制限値取得処理では、まず、条件取得手段154Eは、印刷条件を取得する(ステップS1)。このステップS1では、外部機器20から入力された印刷条件や、操作部が操作されることで設定入力される印刷条件を取得する。なお、印刷条件の入力がない場合は、予め設定された初期設定(例えば色濃度「普通」)が選択される。
具体的には、プリンター10は、走査制御手段154A及び印刷制御手段154Bにより、各ユニットを用いて、供給処理、ドット形成処理、及び搬送処理の各種処理を実施する。すなわち、走査制御手段154Aは、供給ユニット11及び搬送ユニット12を制御し、印刷対象となるメディアAをプリンター10内に供給し、印刷開始位置(頭出し位置とも言う)にメディアAを位置決めする(供給処理)。次に、走査制御手段154Aによりキャリッジ13をX方向に移動させ、このキャリッジ13の移動中に、印刷制御手段154Bは、印刷部16からインクを吐出させてドットを形成させる(ドット形成処理)。そして、走査制御手段154Aは、供給ユニット11及び搬送ユニット12を制御して、メディアAをY方向に沿って下流側に搬送させる(搬送処理)。
ここで、本実施形態で用いられるテストチャート4について説明する。
図6は、本実施形態におけるテストチャート4の一例を示す図である。
本実施形態のテストチャート4は、複数のテストパターン40をX方向及びY方向に沿って配列されることで形成されている。これらのテストパターン40は、各インクの色(シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K))と、これらのインクのドット占有率を変更することで形成される基本色(レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B))とに対し、それぞれ異なる濃度で形成される。
インク色領域4Aでは、X方向に沿って(+X側から−X側に向かって)、CMYKの各色のテストパターン40が並び、各色に対し、Y方向に沿って100%から40%までを10%間隔で濃度を変えた7個のテストパターン40が並ぶ。
基本色領域4Bは、+X側の領域と−X側の領域とに分割され、+X側の領域では、X方向に沿ってRGBの各色のテストパターン40が並び、各色に対して、Y方向に沿って170%から110%までを10%間隔で濃度を変えた7個のテストパターン40が並ぶ。また、−X側の領域では、X方向に沿ってRGBの各色のテストパターン40が並び、各色に対して、Y方向に沿って100%から40%までを10%間隔で濃度を変えた7個のテストパターン40が並ぶ。
各テストパターン40は、例えばX方向に対して平行な2辺、Y方向に対して平行な2辺を有する矩形状に形成される。
また、図6に示す例は、一例であり、例えば、基本色領域4Bが+X側の領域と、−X側の領域に分割される例を示したが、Y方向に沿って170%から40%までの10%間隔の14個のテストパターン40が配置される構成などとしてもよい。また、濃度間隔も10%に限られず、5%間隔等としてもよい。基本色の濃度上限値を170%としたが、200%としてもよく、各色の濃度下限値を10%等にしてもよい。
図7(A)は、インク滴の吐出量が多すぎた場合におけるテストパターン40の一例を示す図であり、図7(B)は、(A)のテストパターン40を撮像した撮像画像における仮想線Lに沿った線形和Hの変化を示す図である。
つまり、インク吐出量が多いと、図7(A)に示すように、テストパターン40の外周縁に、画像の中央部よりも濃度の濃いシミのような線が形成される現象が生じる。
本実施形態では、このような現象に着目して、テストパターン40の撮像画像の階調値を読み取り、その階調値に基づいて制限値を設定する。以下、その詳細について説明する。
このステップS3では、走査制御手段154Aにより、撮像装置17の撮像領域Ar1の撮像中心が、テストパターン40の中心と一致するように、搬送ユニット12を制御して、メディアAをY方向に搬送する。この後、走査制御手段154Aは、キャリッジ13をX方向に移動させ、撮像領域Ar1を例えばFull側からHome側に向かって移動させる。そして、撮像制御手段154Cは、キャリッジ13の移動中に撮像装置17を制御し、各テストパターン40を順次撮像する。なお、撮像装置17による撮像タイミングにおいて、キャリッジ13の移動を停止させてもよい。
そして、撮像制御手段154Cは、撮像領域Ar1内にテストパターン40の一端辺(例えば+X側の辺)を含まれる際、及び撮像領域Ar1の全領域がテストパターン40内に入った際の撮像画像を取得する。言い換えると、撮像制御手段154Cは、撮像装置17に、テストパターン40における+X側の一端辺(−X側の辺でもよい)が含まれる第一領域41の撮像画像と、テストパターン40の内部の第二領域42の撮像画像とを撮像させる。本実施形態では、テストパターン40は、予め記憶されたテストパターン用画像データに基づいて印刷部16により印刷されているため、各テストパターン40の位置は既知となる。また、撮像装置17は、印刷部16と同じキャリッジ13に搭載され、印刷部16と撮像装置17との位置関係も既知となるので、テストパターン40上の所定位置(第一領域41及び第二領域42)の撮像画像を精度よく撮像することが可能となる。なお、第一領域41と第二領域42とは、一部が重なり合ってもよい。
具体的には、制限値設定手段154Dは、撮像画像における画像サイズをxn×ym(x1≦x≦xn,y1≦y≦ym)、RGBを示す変数(色変数)をi(i=R,G,B)、画素(x,y)における色変数iに対する階調値をDi(x,y)、暗状態(撮像素子173Aに光を入射させない状態)での撮像画像における階調値をDi_dark(x,y)、白色基準(例えば紙面のテストパターン40が印刷されていない領域)を撮像した撮像画像における階調値をDi_ref(x,y)とし、下記式(2)により、各画素における各色(色変数)に対する光学濃度Ai(x,y)を算出する。
具体的には、制限値設定手段154Dは、第一領域41の撮像画像に対して算出された各線形和H(x,y)のうちの最大値(最大線形和)maxH1を検出する。また、制限値設定手段154Dは、第二領域42の撮像画像に対して算出された各線形和H(x,y)の平均線形和avrH2を算出する。そして、制限値設定手段154Dは、下記式(4)に基づいて、評価指標Vを算出する。
図8は、インクの吐出量(打ち込み量)と、評価指標Vとの関係を示す相関データの一例を示す図である。
図8において、Vth0,Vth1,Vth2は、それぞれ閾値を示しており、ステップS1により取得された印刷条件に対応している。制限値設定手段154Dは、印刷条件として例えば色濃度「普通」が設定入力されている場合には、閾値Vth0を選択し、色濃度「濃い」が設定入力されている場合には閾値Vth1を選択し、色濃度「淡い」が設定入力されている場合には閾値Vth2を選択する。なお、ここでは、ユーザーにより3つの色濃度を選択可能となり、これに対応して3つの閾値が選択可能に設けられる例を示すが、より多くの色濃度がユーザーによって選択可能であり、これに対応してより多くの閾値が選択可能としてもよい。さらに、ユーザーが希望する色濃度に対応した閾値が選択可能な例を示したが、ユーザーの設定入力により、閾値を任意の値に設定する構成などとしてもよい。
そして、制限値設定手段154Dは、選択した閾値Vthに対応するインク打ち込み量(吐出量)を、制限値として決定する。例えば、閾値Vth0が選択されている場合には、インクの吐出量80%を制限値として決定する。この制限値は、各インク色(CMYK)、各基本色(RGB)に対してそれぞれ決定され、決定された制限値は、適宜メモリ153に記憶されて、次回の印刷部16による印刷処理の際に適用される。つまり、印刷部16による印刷処理を実施する際に、印刷制御手段154Bは、色再現範囲が狭まらず、かつ、制限値を超えないように、各ノズルユニット161からインクを吐出させる制御を行う。これにより、メディアAに対して、高品質な画像を形成することが可能となる。
本実施形態のプリンター10では、メディアAを撮像する撮像装置17と、制御ユニット15と、を備えている。そして、制御ユニット15は、撮像装置17により撮像されたテストパターン40の撮像画像を取得して、テストパターン40の外周縁を含む第一領域41の階調値と、テストパターン40内の第二領域42の階調値とに基づいて、インクの吐出量を制御する。
つまり、第一領域41と、第二領域42との濃度差がなくなるように、印刷部16におけるインクの吐出量を制御する。このような構成の本実施形態では、メディアAの種類によらず、最適なインクの吐出量を設定できる。すなわち、従来の印刷装置では、予め設定されたメディアの種類(例えば普通紙、光沢紙等)に応じてインク吐出量の制限値が予め測定されてメモリに記憶されていた。この場合では、設定されたメディアに対しては適切なインクの吐出量により、品質の高い画像を形成可能であるが、メモリに記憶されていないメディアに対しては、インクの浸み込み方等が異なり、ユーザーが意図する画像を形成できない場合があった。これに対して、本実施形態では、メディアAに対してテストパターン40を形成し、その撮像画像に基づいてインクの吐出量の制御を行うので、例えば未知のメディアAに対して画像を印刷したい場合でも、上記のような制限値取得処理を実施することで、メディアAに対して、色再現範囲を過度に狭めることなく、かつ、にじみ等による画像品質の劣化が抑制された、精度の高い印刷処理を実施することができる。
この場合、テストパターン40の周縁部近傍の濃度と、テストパターン40の中央領域の濃度との差に基づいた評価指標Vにより、テストパターン40の外周部にインク吐出量による濃度の濃い部分が存在するか否かを、容易にかつ精度よく検出することができる。
この場合、ユーザーが好みに応じた閾値に変更することができ、ユーザーが求める品質の印刷処理を実施できる。
このため、印刷部16による印刷処理と、撮像装置17による撮像処理とを、同じ座標系を用いて実施できる。これにより、印刷部16により撮像されたテストパターン40と撮像処理により得られた撮像画像との位置関係が正確に対応付けることができ、精度の高い補正演算処理を実施できる。
また、キャリッジ13をX方向に移動させるだけで、テストパターン40の第一領域41と第二領域42との撮像画像を容易に取得することができる。
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、評価指標Vは、第一領域41の撮像画像における最大線形和maxH1と、第二領域42の撮像画像における平均線形和avrH2との差分とした。これに対して、第二実施形態では、評価指標Vの算出方法が、上記第一実施形態と相違する。
本実施形態のプリンター10では、図5のステップS5の処理において、制限値設定手段154Dは、第一領域41の撮像画像における最大線形和maxH1、第二領域42の撮像画像における平均線形和avrH2に加え、さらに、第二領域42の撮像画像の各画素(x,y)における線形和H(x,y)の標準偏差σを算出する。
この後、制限値設定手段154Dは、以下の式(5)に基づいて、評価指標V2を算出する。
以降の処理は、第一実施形態と同様となり、インク打ち込み量と、評価指標V2との相関データを予めメモリ153に記憶しておき、印刷条件に応じた閾値以下となる最適なインク打ち込み量(吐出量)を制限値として設定する。
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第一領域41の撮像画像及び第二領域42の撮像画像の各各画素に対して線形和H(x,y)を算出した。これに対して、第三実施形態では、Y方向に並ぶ画像の階調値を平均化した画素平均値を用いて、線形和を算出する点で上記第一実施形態と相違する。
そして、本実施形態のプリンター10では、図5のステップS4の処理において、制限値設定手段154Dは、まず、撮像された第一領域41の撮像画像と、第二領域42の撮像画像の各画素のRGB階調値を読み取り、Y方向に並ぶ画素の各階調値を平均した画素平均値を算出する。つまり、制限値設定手段154Dは、画素平均値Ei(x)を下記式(6)により算出する。これにより、撮像画像における各x座標値(x1≦x≦xm)に対して、それぞれ画素平均値Ei(x)が算出されることになる。
以降の処理については、同様であり、第一領域41の撮像画像における最大線形和maxH1を検出し、第二領域42の撮像画像における平均線形和avrH2を算出し、式(4)に基づいて、評価指標Vを算出する(又は式(5)に基づいて評価指標V2を算出する)。
このような場合では、各撮像画像において、Y方向に並ぶ画素の階調値は略一定となり、Y方向に並ぶ各画素の階調値を平均化した画素平均値を用いることで、X方向に沿った階調値変化をより精度よく判定できる。また、撮像画像の全画素に対して線形和の算出を行う場合に比べて、演算処理の簡略化を図れる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態において、撮像装置17が、印刷部16とともにキャリッジ13に搭載される例を示したが、これに限定されない。
つまり、プリンターは、印刷部16が設けられた印刷用キャリッジとは別に、撮像装置17が搭載された撮像用キャリッジを備え、当該撮像用キャリッジが、上記実施形態のキャリッジ移動ユニット14と同様の構成の移動機構により移動可能に構成されていてもよい。このような構成では、印刷用キャリッジを媒体に対してX方向に相対移動させるための第一方向移動部、及びY方向に相対移動させるための第二方向移動部が別途設けられる。
例えば、キャリッジ13を固定して、メディアAをY方向に搬送することで、Y方向に沿って並ぶ第一領域及び第二領域の撮像画像を取得してもよい。すなわち、テストパターン40の+Y側(又は−Y側)の端辺を含む第一領域の撮像画像と、テストパターン40内の第二領域の撮像画像とを撮像してもよい。
また、分光カメラによる分光画像の撮像では、例えば分光器18にイメージセンサーを取り付け、分光器18により分光された光をイメージセンサーにて取得する等の構成としてもよい。
また、Home位置にキャリッジ13が移動した際に、撮像装置17に対向する位置にメンテナンスボックス30が位置してもよい。例えば、撮像装置17の開口窓171Aに蓋部材を設け、撮像装置17による撮像処理を実施する際に蓋部材を開放する構成などとすることで、撮像装置17のインク汚れを抑制できる。
また、印刷部16と撮像装置17とが、Y方向に対して同じ位置に設けられていてもよい。
例えば、キャリッジ13をY方向に移動可能な構成としてもよい。また、キャリッジ13を、X−Yの双方に沿って移動可能な構成としてもよい。
さらに、キャリッジ移動ユニット14は、キャリッジ13をX方向に移動させたが、メディアAを、X方向に移動させる構成などとしてもよい。
さらに、上記実施形態では、X方向に沿って第一光源175C及び第二光源175Dが設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、Y方向に沿って、第一光源175C及び第二光源175Dが設けられ、Y方向に沿って均一な照明光を照射する構成などとしてもよい。
Claims (11)
- 対象物を撮像する撮像装置と、
液滴を吐出して画像を形成する印刷部の前記液滴の吐出量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記印刷部により形成されたテストパターンの撮像画像を前記撮像装置から取得し、前記撮像画像における前記テストパターンの外周縁を含む第一領域の階調値と、前記テストパターンの内部の第二領域の階調値とに基づいて、前記液滴の吐出量を制御する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項1に記載の印刷装置において、
前記制御手段は、前記液滴の吐出量の制限値を設定する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項2に記載の印刷装置において、
前記制御手段は、前記第一領域における各画素の階調値と、前記第二領域における各画素の階調値とに基づいて、前記第一領域及び前記第二領域の濃度差を評価する評価指標を算出して、前記評価指標に基づいて前記制限値を設定する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項3に記載の印刷装置において、
前記撮像装置は、複数のカラーフィルターを介した光を撮像素子により撮像して、前記複数のカラーフィルターが有する複数の色の各々の階調値をそれぞれ取得し、
前記制御手段は、前記複数の色うちの1つの色を示す色変数をiとし、前記第一領域及び前記第二領域の各画素の前記色変数iに対する前記階調値に基づいて、前記色変数iに対する各画素の光学濃度Aiを算出し、前記色変数iに対する係数をaiとして、各画素の線形和Hを下記式(1)により算出し、
前記第一領域に対する各画素の前記線形和における最大値をmaxH1、前記第二領域に対する各画素の前記線形和における平均値をavrH2とした際、前記評価指標VをV=maxH1−avrH2として算出する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項3に記載の印刷装置において、
前記撮像装置は、複数のカラーフィルターを介した光を撮像素子により撮像して、前記複数のカラーフィルターが有する複数の色の各々の階調値をそれぞれ取得し、
前記制御手段は、前記複数の色のうちの1つの色を示す色変数をiとし、前記第一領域及び前記第二領域の各画素の前記色変数iに対する前記階調値に基づいて、前記色変数iに対する各画素の光学濃度Aiを算出し、前記色変数iに対する係数をaiとして、各画素の線形和Hを下記式(1)により算出し、
前記第一領域に対する各画素の前記線形和Hにおける最大値をmaxH1、前記第二領域に対する各画素の前記線形和Hにおける平均値をavrH2とし、前記第二領域における各画素の前記線形和Hの標準偏差をσとした際に、前記評価指標VをV=(maxH1−avrH2)/σとして算出する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記制御手段は、前記評価指標が閾値以下となるように前記制限値を設定する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項6に記載の印刷装置において、
前記制御手段は、前記閾値を変更する旨の閾値変更要求を受信した場合に、前記閾値変更要求に基づいて前記閾値を変更する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記撮像装置を前記対象物に対して一方向に相対移動させる移動機構を備える
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項8に記載の印刷装置において、
前記制御手段は、前記撮像画像における前記一方向に対して交差する方向の画素の前記階調値を平均化した画素平均値を算出し、前記一方向に沿う前記画素平均値に基づいて、前記液滴の吐出量を制御する
ことを特徴とする印刷装置。 - 請求項8又は請求項9に記載の印刷装置において、
前記撮像装置と、前記印刷部とが搭載されたキャリッジを備え、
前記移動機構は、前記キャリッジを前記対象物に対して前記一方向に沿って相対移動させる
ことを特徴とする印刷装置。 - 印刷部により液体を吐出することで形成されたテストパターンの撮像画像を取得する撮像画像取得ステップと、
前記撮像画像における前記テストパターンの外周縁を含む第一領域の階調値と、前記テストパターンの内部の第二領域の階調値とに基づいて、前記印刷部における前記液滴の吐出量を制御する印刷制御ステップと、を含む
ことを特徴とする印刷制御方法。
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