JP2018089805A - 記録装置および記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録媒体の移動量の検出精度の向上を図り、記録品位の低下を抑制する。【解決手段】記録前に記録媒体の移動量の検出精度を確認し、検出条件を決定することで、高い精度で記録媒体の移動量の検出を行うことができ、これにより記録品位の低下を抑制できる。【選択図】図6
Description
本発明は用紙等の媒体の搬送を行いながら媒体に記録を行う記録装置および記録方法に関するものである。
用紙等の媒体を搬送させながら記録手段によって媒体に画像を形成する記録装置において、搬送に用いられるローラの回転をエンコーダで検出することにより、間接的に記録媒体の移動量を検出することが行われている。しかし、ローラによって搬送される記録媒体がすべった場合やローラに誤差がある場合には、検出した移動量が実際の記録媒体の移動量と一致しないことがある。そこで、高い精度で記録媒体の移動量の検出を行うために、記録媒体の表面を所定の周期で撮像し、パターンマッチング処理を行って記録媒体の変位量を算出し、搬送動作にフィードバックを行う記録装置が提案されている(特許文献1)。
また、更なる検出精度向上のために照明条件に起因する誤差情報を事前に作成し、補正を行う技術が提案されている(特許文献2)。
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2の技術を用いても、想定していない記録媒体が用いられた場合に、検出した結果が目標とする精度を満たしているか知ることができない。目標精度を満たない条件で検出した検出値を記録制御に利用すると十分な記録品位を得られない懸念がある。
本発明は上記を鑑みなされたものであって、記録媒体の移動量の検出精度の向上を図り、記録品位の低下を抑制することを目的とする。
記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体へ記録を行うための記録手段と、前記搬送手段によって搬送されている移動中の記録媒体の表面を、撮像手段によって異なるタイミングで複数回撮像することによって得られた複数の画像を用いてテンプレートマッチング処理を行うことで前記搬送手段によって搬送される前記記録媒体の移動量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された移動量に従って前記記録媒体への記録動作の制御を行う制御手段と、を備えた記録装置であって、前記検出手段によって記録媒体の移動量を検出した検出結果に基づき、記録媒体に対する前記検出手段による検出の精度が所定の精度より低いか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に従って前記検出手段が前記記録媒体の移動量の検出を行うための検出条件を決定する決定手段と、を更に有することを特徴とする記録装置である。
本発明によれば、記録前に記録媒体の移動量の検出精度を確認し、検出条件を決定することで、高い精度で記録媒体の移動量の検出を行うことができ、これにより記録品位の低下を抑制できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図2は実施形態の記録装置の内部構造を概略的に示す構成図である。
図2に示す記録装置200には、カセット給紙ユニット10とロール紙給紙ユニット9と手差しトレイ給紙ユニット(不図示)が設けられており、それらいずれかの給紙ユニットから供給される記録媒体に対して記録を行う。それらの給紙ユニットから給紙された記録媒体Pは、ニップローラ対4の位置まで給紙されると、ニップローラ対4が回転し、所定の搬送方向に沿って搬送される。
記録媒体Pは、搬送ベルト8とピンチローラ対5とで挟持され、搬送ベルト8の移動に伴い、搬送方向に搬送される。そして、搬送ベルト8に伴い搬送された記録媒体Pはインクジェット式の記録ヘッド1(1C、1M、1Y、1K)の記録開始位置まで搬送される。搬送ベルト8は、駆動ローラ6、従動ローラ7によって張架されている。記録装置200においては、記録媒体Pがピンチローラ対5にニップされた位置を記録開始位置とし、駆動ローラ6の位置を基準として記録ヘッド1の記録タイミングを制御することにより記録媒体上の所定位置に画像を記録する。記録媒体は排紙ローラ対11を通過し排紙される。
記録ヘッド1は、搬送方向に沿って各色のラインヘッドが並んでおり、記録ヘッドユニット2に取り付けられている。各色のラインヘッドは、単一のノズルチップで形成されたものでも、分割されたノズルチップが一列または、千鳥配列のように規則的に並べられたものであってもよい。本実施形態では、本装置が使用可能な最大サイズのシートの記録領域の幅分をカバーする範囲にノズルが並んでいる所謂フルマルチ(ライン)ヘッドであるとして説明する。
各記録ヘッド1は、各色のインクを独立して貯蔵するインクタンク(不図示)から、チューブによってインクが供給される。
また、ヘッドユニットリフト機構(不図示)により、記録ヘッドユニット2を上下させることが可能である。それにより、ヘッド−記録媒体間距離を変更することが可能である。
記録ヘッドユニット2の上流側に、撮像ユニット3を有する。本実施形態では、撮像ユニット3は、記録される前、あるいは記録ヘッドによる記録が行われている途中の移動中の記録媒体の表面の画像を撮像する。搬送制御回路(図1の113)で検出された移動量に基づいて装置本体駆動回路111(図1)を介してモータ115(図1)を制御して記録媒体を搬送するためのローラの回転を調整する。或いは検出された移動量を転送タイミング制御回路110へ送って吐出タイミングを補正に利用することができる。
なお、本実施形態では撮像ユニットを記録ヘッドユニット2に搭載する構成として説明するが、撮像ユニット12のように記録ヘッドユニット2の対向側に配置し、記録媒体の裏面の画像を撮像する構成とすることも可能である。
本発明は図7に示すようなシリアルプリンタ701に対しても適用可能である。
図7に示すようにシリアルプリンタは、記録ヘッド703をキャリッジ704に搭載し、キャリッジ704を矢印A方向に往復移動させて記録を行う。
図7に示すようにシリアルプリンタは、記録ヘッド703をキャリッジ704に搭載し、キャリッジ704を矢印A方向に往復移動させて記録を行う。
記録紙などの記録媒体Pは給紙機構705を介して給紙を行い、記録位置まで搬送して記録位置において記録ヘッド703から記録媒体Pにインクを吐出することで記録を行なう。
シリアルプリンタ701のキャリッジ704には記録ヘッド703を搭載するのみならず、記録ヘッド703に供給するインクを貯留するインクタンク702を装着する。インクタンク702はキャリッジ704に対して着脱自在になっている。
撮像ユニット12は、下流側に設置され記録媒体Pを印字面とは逆の面を下から撮像可能なように設置されている。 図1は実施形態のインクジェットプリンタの回路構成図の一例である。200はインクジェットプリンタ本体、100は外部入力装置であり、PCやHDDなどである。101はプリンタシステム全体を制御するためのCPUであり、102はプリンタ特有のハードウエア制御を行なうASICである。
次にASIC102の内部回路の動作について説明する。外部インターフェース回路103は、外部入力装置と接続される。外部インターフェース回路には、USBインターフェース回路やLANインターフェース回路やIDEインターフェース回路など、外部入力装置と接続されるインターフェース回路を含む。CPUインターフェース回路104はCPUと接続して、CPUから各ブロックの通信を制御する。
メモリ制御回路105は、外部インターフェース回路103、SRAM106、画像データ処理回路107、吐出画像生成回路108、ヘッドインターフェース回路109、DDR112と接続している。メモリ制御回路105は、外部入力装置100から入力される画像データをSRAM106に転送を行なう。また、SRAM106とDDR112へのデータの読み出しや書き込み制御も行なっている。SRAM106はSRAMなどのワークバッファであり、記録画像データが特定サイズに分割されて格納されている。このSRAMの個数は色数分ある構成や、ノズル数分ある構成などがある。
画像データ処理回路107は、SRAM106に格納された画像データに対して画像処理を行なう。ここでいう画像処理とは、境界処理、エッジ処理、HV変換、スムージング、不吐補間などの処理であるが、この限りではない。
吐出画像生成回路108は、画像処理が終了した画像データを記録ヘッドのノズルに合わせた形式のデータ(以下、吐出画像データという)に変換する。転送タイミング制御回路110は、駆動ローラ6の回転を検知するエンコーダセンサ114より入力される信号を逓倍することで信号の転送タイミング信号を生成している。ヘッドインターフェース回路109は、吐出画像データを転送タイミング信号のタイミングで記録ヘッド1へ転送する。DDR112は、ASIC102に外付けされる受信バッファである。受信バッファには、画像補正処理が行なわれた画像データが格納される。111は装置本体駆動回路であり、モータ115の駆動、ヘッドユニットリフト機構(不図示)の制御を行っている。
搬送制御回路113は、撮像ユニット3にて撮像した画像が入力される。撮像ユニット3で撮像した画像から移動量を算出し、この移動量が、転送された先の転送タイミング制御回路110にて吐出タイミングの補正や、装置本体駆動回路111にてモータ制御の補正等の記録動作の制御に使用される。例えばシリアルプリンタで記録媒体が目標値よりも大きく進んだ場合には、エンコーダのカウント数を変更し、1回当たりの搬送長さを短くすることが挙げられる。また、搬送制御回路113は算出した検出精度をCPU101へ送り、CPU101で検出精度を判断し各種パラメータの変更を行う。なお、搬送制御回路113の詳細に関しては後述する。
図3は本発明を実現するための撮像ユニットの構成例の一例を示す図である。撮像ユニット3は、イメージセンサ301、光源302、レンズ303から構成される。イメージセンサ301は、受光素子を1次元に配列してなるラインセンサまたは2次元に配列してなるエリアセンサを用いたものとすることができる。また、受光素子としてはCCDやCMOSなどを用いたものとすることができる。
光源302は、LEDやレーザーを用いたものとすることができる。光源302は、記録媒体Pに光を照射できるものであれば、上記に限らない。
レンズ303は、記録媒体Pに入射した反射光を集光するためのレンズである。
動作原理は、記録媒体Pに対して、光源302が光を照射しイメージセンサ301はその反射光を一定時間間隔で取り込む。受光した光に基づいて記録媒体Pの光照射面上の像を結像し、画像データに変換する。また、ここではイメージセンサ301は、光源302による反射光を取り込む構成を例にしたが、光源302を記録媒体Pの裏面側に配置し、透過光を取り込む構成でもよい。
図4は実施形態におけるテンプレートマッチング処理方法を示す図である。本実施形態において、この処理は搬送制御回路113内で、例えばASIC内のメモリ(不図示)に格納されたプログラムに基づき実行される。テンプレートマッチング処理とは、移動する記録媒体の表面を、ある時間周期で撮像ユニットが撮像し、あるタイミングでの撮像画像を基準画像とし、その基準画像内の特徴点(テンプレート)が、別の周期の撮像画像で検出される位置を求める方法である。図5では説明のために、仮に、テンプレートサイズが4×4ピクセル、基準撮像画像400、探索撮像画像403は、画像サイズが8×32ピクセルで撮像された画像とする。用紙搬送方向は、図示の矢印の方向とする。また、用紙搬送方向の移動量を検出するため、用紙搬送方向(Y方向)を長手方向とする。X方向はY方向に比べて移動量が少ないので画素サイズを小さくしている。
まず、あるタイミングで撮像された基準撮像画像400からテンプレート401を生成する。テンプレート401を用いて探索撮像画像403の全体を探索し最も一致している箇所402を求める。そして、テンプレート401の座標と一致度が最も高い箇所402(目標画像)の座標との差分を移動量として検出する。テンプレート決定方法としては、撮像画像の中の一番特徴的な領域を検出し、その箇所をテンプレートとする方法などがある。テンプレートマッチング処理の代表的な計算手法として、SAD(Sum of Absolute Difference)、SSD(Sum of Squared Difference)を用いることができる。また、ZNCC(Zero−mean Normalized Cross−Correlation)を用いてもよい。しかし、ZNCCは変動に強いため精度の高い計算が期待できるが、計算負荷が大きい。反対に、SADは計算負荷が小さいため高速だが、変動には弱い傾向がある。テンプレートサイズが、精度と処理時間に与える影響はトレードオフの関係にあり、大きくすると、相関精度は高くなるが処理時間が長くなり、小さくすると処理時間は短くなるが相関精度が低くなる。
図5は本発明を実現するための搬送制御回路113の詳細構成を示す図である。
搬送制御回路113は撮像制御回路501、画像受信回路502、テンプレートマッチング回路503、移動量算出回路504、テンプレート生成回路505、精度算出回路506から構成される。
搬送制御回路113は撮像制御回路501、画像受信回路502、テンプレートマッチング回路503、移動量算出回路504、テンプレート生成回路505、精度算出回路506から構成される。
撮像制御回路501は撮像ユニットを制御する制御信号を生成する。画像受信回路502は撮像ユニットからの画像データを取得する。テンプレート生成回路505は画像受信回路502の画像データからテンプレートを生成する。テンプレートマッチング回路503は画像受信回路502で取得した画像とテンプレート生成回路505で生成したテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行う。
移動量算出回路504はテンプレートマッチング回路503の出力から記録媒体の移動量を求める。精度算出回路506は移動量算出回路504の検出結果を用いて検出移動量の精度を算出する。ここで求める精度の指標は基準値との差(絶対精度)、バラツキなどの制限は無い。CPUインターフェース回路104を経由して精度算出回路506及び移動量算出回路504の結果をCPU101に送る。CPU101は検出精度をもとに移動量検出にかかる検出条件としてのパラメータ(撮像に関するパラメータ、テンプレートマッチングに関するパラメータ)及び搬送・記録にかかるパラメータ(搬送速度、搬送距離など)を決定する。撮像に関するパラメータは撮像ユニット3の光源302からの照射角度、複数光源がある場合には、使用する光源の種類や各光源の強度が挙げられる。テンプレートマッチングに関する強度としては、テンプレートのサイズが挙げられる。そして、搬送制御回路113は決定されたものを設定値として記録時の記録媒体の移動量の検出を行う。
図6は、本実施形態における移動量の検出精度の判定を含む処理の流れを示すフローチャートの一例を示す図である。
まず、ユーザーは記録装置200に記録に使用する記録媒体をセットし、外部入力装置100を通じて記録装置200へ使用する記録媒体の種類に関する情報を入力する。これは記録装置のCPU101は、入力された情報に基づき移動量の検出精度の判定が必要かどうかを判断し、必要であれば、以下の判定フローをスタートする。既に、記録装置200に問題なく移動量の検出条件が記憶されている記録媒体に対しては、精度の判定処理は行わない。基本的には記録装置にとって未知の記録媒体を対象として検出精度の判定を行う。未知の記録媒体とは、例えば外部入力装置100にインストールされているプリンタドライバにおいて未設定の記録媒体や、記録装置のメモリに検出条件が記憶されていない記録媒体である。もしくはユーザーから新規記録媒体の追加登録であることを示す情報が入力された場合などが該当する。
記録開始前に撮像ユニット位置まで記録媒体を移動させる(S600)。記録位置まで来たら撮像を開始し、所定の検出条件で移動量の検出を行う(S601)。ここで、検出条件としての撮像に関するパラメータ、テンプレートマッチングに関するパラメータ及び搬送・記録にかかるパラメータは、記録媒体への記録を行うときと同じパラメータであると好ましいが、異なっていてもよい。検出開始後、記録媒体を規定距離搬送して移動させる(S602)。移動が完了したタイミングでの検出移動量を求める(S603)。上記処理が規定回数行われたか判断する(S604)。規定回数に満たない場合は、S601に戻り、再度移動量の検出を行う。移動量を規定回数取得した場合、検出移動量から検出精度を求める(S605)。求めた検出精度を目標値と比較し(S606)、目標値を満たす場合、つまり所定の目標精度より以上の場合は処理を終える。記録媒体の移動量の検出のためのパラメータの変更は行わない。
判定結果が目標値を満たさない場合、すなわち所定の目標精度より低い場合には、移動量の検出のためのパラメータ(光源302からの照射角度、搬送速度あるいはテンプレートサイズなど)を変更して処理を終える(S607)。変更したパラメータはDDR112あるいは記録装置200内の別のメモリに移動量の検出条件を記憶させる。搬送速度を変更する場合には速度が遅くなるように変更することになる。 S605とS606について説明する。検出精度の求め方、評価の仕方としては精度の評価の方法としては、規定量の移動を複数回測定したときの分散や標準偏差、平均値を算出し基準値と比較する方法を用いることができる。図9のグラフは、用紙A、Bのそれぞれについて、検出値(検出した移動量)に対する検出回数のデータから求めた近似曲線を示している。検出値は規定の移動量(図9中の破線)近傍を中心に分布することがほとんどだが、ずれているときもある。グラフからは用紙Aは検出値のばらつきが少なく、用紙Bはばらつきが大きいことが分かる。例えばS605でこの近似曲線の式を求め、S606で基準となる式と対比することで、目標値を満たすか否かを判定する。
S607の各種パラメータの変更の例として、テンプレートサイズを大きくすることで計算にかかる時間は長くなるが精度を向上させる方法、シリアルプリンタであれば1回あたりの搬送量を短くすることで計算回数を減らし累積誤差を削減する方法などがある。他にも撮像にかかるパラメータである露光時間やフレームレート、撮像ユニット3の光源302(図4)が複数ある場合には照射方法などを変更しても良い。例えば光沢がある表面の検出には、光源の選択によって改善が見込まれる。これらのうちどれか一つを変更し、再度精度を測定するのが理想的であるが、複数のものを一緒に変更することも可能である。
今回のフローでは検出精度を満たさなかった場合のみパラメータを変更したが、精度を満たしている場合でも精度に余裕があるときは搬送量を長くする、搬送速度を速くするといったパラメータ変更も可能である。
また、上述した説明では移動している媒体を撮像することで移動量を検出し、精度を求めたが、静止状態の媒体を複数回撮像して精度を求めることもできる。例えば、S601の後、場静止媒体の各撮像画像において、テンプレートに対応する目標画像の位置を取得し、これらから図9で説明したような分布を評価することで検出精度を求めてもよい。さらには、静止状態の媒体の撮像画像のうち基準撮像画像においてテンプレートを複数箇所で取得し、複数の箇所それぞれで目標画像の位置を求め、これらを合算した検出値の分散や標準偏差、あるいは平均値を評価することもできる。
図8は図6で示した処理に続く処理の流れを示すフローチャートの一例を示す図である。初めに、図6で示した検出精度判定を行い、判定の結果目標精度を満たさない場合にはパラメータの変更処理を行う(S800)。パラメータを変更した場合(S801)には、再度検出精度の判定へ進む。変更していなかった場合、つまり図6のフローにおいて、目標値が満たされた場合においては、フローは終了となり、記録に移る。
S801にてパラメータの変更が確認された場合、記録媒体を搬送しながら記録媒体の移動量の検出も行う(S802)。そして、検出した移動量が、目標とする移動量を満たすか判定を行う(S803)。目標値を満たした場合には、DDR112あるいは記録装置200内の別のメモリに移動量の検出条件を記憶させる。検出条件は、テンプレートサイズ、撮像時の光源からの光量等の照射条件、あるいは搬送速度、シリアルプリンタの場合は1回の搬送量などである。そして、記憶させた条件で、記録媒体への記録時に移動量を検出し、上述したような記録の制御を行う。
S803で目標値を満たさない場合には、上述したような移動量の検出に係るパラメータを変更する(S804)。パラメータを変更しても精度を満たさない場合には、マニュアルでの設定に移行するなど、条件分岐を追加しても良い(不図示)。
今回のフローでは、搬送パラメータとしてエンコーダのカウント数を挙げたが、モータの回転速度など変更するパラメータに特定の制限はない。
以上説明した実施形態によれば、検出精度が目標値に満たない場合には、検出条件を変更し、適切なものとすることで、使用される記録媒体の移動量を高い精度で検出できる。そして、その検出条件で記録媒体の移動量を検出しながら記録動作の制御を行うことで、高い品位の記録画像を得ることができる。
Claims (10)
- 記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体へ記録を行うための記録手段と、前記搬送手段によって搬送されている移動中の記録媒体の表面を、撮像手段によって異なるタイミングで複数回撮像することによって得られた複数の画像を用いてテンプレートマッチング処理を行うことで前記搬送手段によって搬送される前記記録媒体の移動量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された移動量に従って前記記録媒体への記録動作の制御を行う制御手段と、を備えた記録装置であって、
前記検出手段によって記録媒体の移動量を検出した検出結果に基づき、記録媒体に対する前記検出手段による検出の精度が所定の精度より低いか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に従って前記検出手段が前記記録媒体の移動量の検出を行うための検出条件を決定する決定手段と、を更に有することを特徴とする記録装置。 - 前記検出手段による検出の精度が前記所定の精度より低いと前記判定手段が判定した場合、前記決定手段は、前記判定手段による判定に用いられた検出結果を得たときの検出条件と別の検出条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
- 前記検出条件は記録媒体の移動量を検出するためのテンプレートマッチング処理においてテンプレートとして利用される領域のサイズであることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
- 前記検出条件は記録媒体の移動量を検出する際の記録媒体の搬送速度であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の記録装置。
- 前記検出手段による検出の精度が前記所定の精度より低いと前記判定手段が判定した場合、前記決定手段は、記録媒体の移動量を検出する際の記録媒体の搬送速度を遅くすることを決定することを特徴とする請求項4に記載の記録装置。
- 前記検出手段による記録媒体の移動量の検出と、前記判定手段による前記検出の精度の判定とを、前記記録媒体への画像の記録の前に行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の記録装置。
- 前記判定手段は、前記検出手段による移動量の検出条件が記憶されている記録媒体に対しては、当該記録媒体に対する前記検出手段による検出の精度が所定の精度より低いか否かの判定を行わず、前記検出手段による移動量の検出条件が記憶されていない記録媒体に対しては、当該記録媒体に対する前記検出手段による検出の精度が所定の精度より低いか否かの判定を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の記録装置。
- 前記記録動作の制御は記録媒体を搬送するときの搬送速度であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の記録装置。
- 搬送手段によって予め規定された距離媒体を搬送し、前記検出手段によって搬送される記録媒体の移動量を検出することを複数回行い、前記判定手段は、検出された前記複数回それぞれの移動量のばらつきに関する情報に基づいて、前記検出手段による検出の精度が所定の精度より低いか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の記録装置。
- 記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体へ記録を行うための記録手段とを備える記録装置のため記録方法であって、前記搬送手段によって搬送されている移動中の記録媒体の表面を、撮像手段によって異なるタイミングで複数回撮像することによって得られた複数の画像を用いてテンプレートマッチング処理を行うことで検出された前記搬送手段によって搬送される前記記録媒体の移動量に従って前記記録媒体への記録動作の制御を行い、
前記移動量の検出を精度が所定の精度より低いか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程による判定結果に従って前記記録媒体の移動量の検出を行うための検出条件を決定することを特徴とする記録方法。
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