JP2020124868A - 画像記録装置、画像記録方法およびプログラム - Google Patents

画像記録装置、画像記録方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】印字前の空吐出を行わずに印字の可読性を確保することができる画像記録装置、画像記録方法およびプログラムを提供する。【解決手段】記録ヘッドの複数のノズルからインクを吐出して画像を印字媒体に印字する画像記録装置であって、各ノズルの位置がインクを吐出すべき位置か否かを判定する第1判定部と、第1判定部によりインクを吐出すべき位置と判定されたノズルについて、連続吐出動作が必要か否かを判定する第2判定部と、第2判定部により連続吐出動作が必要と判定されたノズルから、吐出すべき位置に所定の連続吐出回数だけインクを連続して吐出させる印字制御部と、を備える。【選択図】図10

Description

本発明は、画像記録装置、画像記録方法およびプログラムに関する。
昨今、ノートPC(Personal Computer)の小型化、およびスマートフォンに代表されるスマートデバイスの急激な普及により、プリンタにおいても、小型化および携帯化が大きな要望の一つとして挙げられており、紙搬送機構を削除し、紙等の印字媒体上を人の手で走査しながらインクを塗布するハンドヘルドプリンタが既に知られている。ハンドヘルドプリンタは、画像データ出力する機器(例えば、スマートフォン等のスマートデバイスまたはPC等)から画像データを受信し、印字媒体(例えば、ノートまたは定型用紙等)上を平面状に自由に(フリーハンドで)走査し、画像を形成(記録)する。
一般的なインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドのノズル表面の乾燥度合いによりインクが固着し、ノズル詰まりが起こるため、印字開始時にインクが吐出しない場合がある。そこで、ノズルに保湿キャップを付ける場合も多いが、印字開始時のみ保湿キャップを外す構成だとしても、必ずしも詰まりを防げるわけではない。通常のシリアル型プリンタでは、この問題を解決するため、印字前に空吐出を実施している。すなわち、インクを廃液タンク内に吐出して予め詰まりを解消しておき、印字媒体上には正常に吐出できるようにする処置を実施している。
上述のような、ノズルの詰まりを解消するためのハンドヘルドプリンタとして、インクジェットキャップと、ノズルをワイピングするワイパとを備えるものが開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されたハンドヘルドプリンタでは、ノズル詰まりを完全に解消することができず、かつ、ワイピングするためにユーザによる印字前操作が必要になるという手間が発生する問題がある。また、通常のシリアル型プリンタと同様に、自動で空吐出を行うと、印字媒体上にインクを捨てることになり、印字媒体に不要な線が形成されてしまうという問題もある。さらに、ユーザが印字媒体以外の場所(例えば不要な紙の上等)で、ノズル詰まりを解消するために空吐出操作を行うものとした場合、ユーザによる印字前操作が増えることになり使い勝手が悪くなるという問題もある。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、印字前の空吐出を行わずに印字の可読性を確保することができる画像記録装置、画像記録方法およびプログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録ヘッドの複数のノズルからインクを吐出して画像を印字媒体に印字する画像記録装置であって、前記各ノズルの位置がインクを吐出すべき位置か否かを判定する第1判定部と、前記第1判定部によりインクを吐出すべき位置と判定された前記ノズルについて、連続吐出動作が必要か否かを判定する第2判定部と、前記第2判定部により前記連続吐出動作が必要と判定された前記ノズルから、前記吐出すべき位置に所定の連続吐出回数だけインクを連続して吐出させる印字制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、印字前の空吐出を行わずに印字の可読性を確保することができる。
図1は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの外観斜視図である。 図2は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタを用いた印字走査の状態を説明する図である。 図3は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタのハードウェア構成の一例を示す図である。 図4は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの制御部の構成の一例を示す図である。 図5は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタのナビゲーションセンサの位置を算出する方法の一例を示す図である。 図6は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの印字動作の概要を説明する図である。 図7は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタでの連続吐出動作を説明する図である。 図8は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの吐出周期を示すタイムチャートである。 図9は、前回印字後からの経過時間と抜けノズル数との相関の一例を示すグラフである。 図10は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図11は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの印字動作の一例を示すフローチャートである。 図12は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタのハードウェア構成の一例を示す図である。 図13は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタの制御部の構成の一例を示す図である。 図14は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成の一例を示す図である。
以下に、図1〜図14を参照しながら、本発明に係る画像記録装置、画像記録方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。
(ハンドヘルドプリンタの外観構成)
図1は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの外観斜視図である。図1を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1の外観構成について説明する。
図1(a)に示すように、ハンドヘルドプリンタ1は、上部ユニット2と、下部ユニット3と、を備えている。
上部ユニット2は、内部に制御ボードを搭載しており、上面には、各種操作を行うための操作ボタン5、および、ハンドヘルドプリンタ1の動作状態等を表示するLED(Light Emitting Diode)8を有する。
操作ボタン5は、通常の印字動作等の操作を行うためのボタンである。LED8は、ハンドヘルドプリンタ1の動作状態として、例えば、通常の印字動作中である旨、および、画像データを受信中である旨等を表示する発光素子である。
下部ユニット3は、インクを吐出する記録ヘッド(後述)を搭載している。また、下部ユニット3は、さらに、ハンドヘルドプリンタ1の本体を左右方向(走査方向)への移動を補助するガイドコロ4と、一方側の側面に設けられたガイド部材7と、を備えている。
ガイド部材7は、印字動作時に、印字媒体上で印字される領域を把握するための部材である。図1(a)では、ガイド部材7は、側面から解放された状態が示されている。ガイド部材7を用いて印字される領域を把握するためには、図1(a)に示すような解放状態にしておき、使用しないときには、ヒンジとなっているガイド部材7の下方端を中心に回動させて本体の側面に収納させる。
また、ハンドヘルドプリンタ1は、図1(b)に示すように、下部ユニット3の下面において開口された開口部6を有する。後述する記録ヘッドから吐出されたインクは、開口部6より用紙等の印字媒体上に至り、画像形成(画像記録)が行われる。図1(b)に示すように、ガイド部材7は、開口部6の走査方向の延長線上に位置し、ハンドヘルドプリンタ1の長手方向のガイド部材7の幅Lは、開口部6の同方向の幅と略同一となっている。これによって、印字動作中に、ハンドヘルドプリンタ1を走査方向(ハンドヘルドプリンタ1の短手方向)に走査する場合、ガイド部材7の位置を目安に、印字領域を把握することができる。なお、ガイド部材7は、例えば、色が透明であるものとしてもよい。これによって、印字動作時に、解放状態のガイド部材7の下側にある印字媒体上の印字状態を確認することができる。
(ハンドヘルドプリンタによる印字走査)
図2は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタを用いた印字走査の状態を説明する図である。図2を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1を持ったユーザによるフリーハンドによる印字走査について説明する。
図2に示すように、ハンドヘルドプリンタ1は、まず、印字媒体20へ印字するための画像データを、外部機器10から受信する。ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1の操作ボタン5を操作することによって、印字媒体20上における初期位置を定めて、印字動作を開始する。ハンドヘルドプリンタ1は、印字媒体20における初期位置が定められることによって、当該初期位置を基準として、画像データの印字媒体20上の印字位置を把握することができる。さらに、ハンドヘルドプリンタ1は、後述するように、移動量を検出するナビゲーションセンサ、および角速度を検出するジャイロセンサを搭載しているので、初期位置からの自身の位置および姿勢を認識することが可能である。したがって、図2に示すように、ユーザがハンドヘルドプリンタ1を印字媒体20上でフリーハンドにより走査を行った場合、ハンドヘルドプリンタ1は、ナビゲーションセンサおよびジャイロセンサからの位置および姿勢の情報に基づいて、記録ヘッドの各ノズルの位置を算出し続けるので、印字媒体20上の各位置で、画像データのどの部分をどのノズルから印字すればよいかを特定することができる。よって、ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1を印字媒体20上でフリーハンドにより自由な方向に走査することによって、当該印字媒体20上に画像データに基づく画像を印字することができる。
(ハンドヘルドプリンタのハードウェア構成)
図3は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタのハードウェア構成の一例を示す図である。図4は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの制御部の構成の一例を示す図である。図3および図4を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1のハードウェア構成について説明する。
本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、印字媒体20に画像を形成する画像記録装置の一例である。ハンドヘルドプリンタ1は、制御部101によって全体の動作が制御される。図3に示すように、制御部101は、ROM(Read Only Memory)102a、DRAM(Dynamic Random Access Memory)102b、記録ヘッド駆動回路103、通信I/F105、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106b、OPU(Operation Panel Unit)107、およびキャッピング検知センサ110が電気的に接続されている。また、ハンドヘルドプリンタ1は、電力により駆動されるため、電源108と、電源回路109とを有している。電源回路109が生成する電力は、点線108aで示す配線等により、制御部101、ROM102a、DRAM102b、記録ヘッド駆動回路103、記録ヘッド104、通信I/F105、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106b、OPU107、およびキャッピング検知センサ110に供給されている。
電源108は、主に電池(バッテリ)である。電源108は、太陽電池、商用電源(交流電源)、または燃料電池等である。電源回路109は、電源108が供給する電力をハンドヘルドプリンタ1の各部に分配する回路である。また、電源回路109は、電源108の電圧を各部に適した電圧に降圧または昇圧する。また、電源108が充電可能な電池である場合、電源回路109は、交流電源の接続を検出して電池の充電回路に接続し、電源108の充電を可能にする。
通信I/F105は、スマートフォンまたはPC等の外部機器10から画像データの受信等を行うインターフェースである。通信I/F105は、例えば無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Field Communication)、赤外線、3G(携帯電話)、またはLTE(Long Term Evolution)等の通信規格に対応したインターフェースである。また、通信I/F105は、このような無線通信の他、有線LAN、USB(Universal Serial Bus)ケーブル等を用いた有線通信に対応したインターフェースあってもよい。
ROM102aは、ハンドヘルドプリンタ1のハードウェア制御を行うファームウェア、記録ヘッド104の駆動波形データ(インクを吐出するための電圧変化を規定するデータ)、およびハンドヘルドプリンタ1の初期設定データ等を格納している不揮発性記憶装置である。
DRAM102bは、通信I/F105が受信した画像データを記憶したり、ROM102aから展開されたファームウェアを格納したりするために使用される揮発性記憶装置である。したがって、DRAM102bは、図4に示すCPU(Central Processing Unit)31がファームウェアを実行する際のワークメモリとして使用される。
ナビゲーションセンサ106aは、所定のサイクル時間ごとにハンドヘルドプリンタ1の移動量(ナビゲーションセンサ106a自身の移動量)を検出するセンサである。ナビゲーションセンサ106aは、例えば、発光ダイオード(LED)またはレーザ等の光源と、印字媒体20を撮像する撮像センサとを有している。ナビゲーションセンサ106aは、ハンドヘルドプリンタ1が印字媒体20上を走査されると、印字媒体20の微小なエッジを次々に検出(撮像)し、エッジ間の距離を解析することで移動量を得る。本実施形態では、ナビゲーションセンサ106aは、ハンドヘルドプリンタ1の底面に1つだけ搭載されている。なお、ナビゲーションセンサ106aとして、さらに多軸の加速度センサを用いてもよく、ハンドヘルドプリンタ1は加速度センサのみでハンドヘルドプリンタ1の移動量を検出してもよい。
ジャイロセンサ106bは、印字媒体20に垂直な軸を中心にハンドヘルドプリンタ1が回転した際の角速度を検出するセンサである。詳細は後述する。
キャッピング検知センサ110は、ハンドヘルドプリンタ1の記録ヘッド104のノズル部に保湿キャップによりキャッピングされているか否かを検知するセンサである。
OPU107は、ハンドヘルドプリンタ1の状態を表示するLED、およびユーザがハンドヘルドプリンタ1に画像形成を指示するためのスイッチ等を有した操作表示部である。OPU107は、例えば図1に示す操作ボタン5およびLED8に対応する。なお、これに限定するものではなく、OPU107は、液晶ディスプレイを有しており、さらにタッチパネルを有していてもよい。また、OPU107は、音声入力機能を有していてもよい。
記録ヘッド駆動回路103は、上述の駆動波形データを用いて、記録ヘッド104を駆動するための駆動波形(電圧)を生成する駆動回路である。記録ヘッド駆動回路103は、インクの液滴のサイズ等に応じた駆動波形を生成する。
記録ヘッド104は、インクを吐出するためのヘッドである。なお、図3に示す例では、CMYKの4色のインクを吐出可能になっているが、単色でもよく5色以上の吐出が可能でもよい。記録ヘッド104は、色ごとに一列(二列以上でもよい)に列状に並んだ複数のインク吐出用のノズルが配置されている。また、インクの吐出方式は、ピエゾ方式でもサーマル方式でもよく、その他の方式でもよい。記録ヘッド104は、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。吐出される液体は、記録ヘッド104から吐出可能な粘度および表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30[mPa・s]以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、等を含む溶液、懸濁液、エマルジョン等であり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
制御部101は、図4に示すCPU31を有し、ハンドヘルドプリンタ1の全体を制御する制御基板である。制御部101は、ナビゲーションセンサ106aにより検出される移動量およびジャイロセンサ106bにより検出される角速度を基に、記録ヘッド104の各ノズルの位置、該位置に応じて形成する画像の決定、後述する吐出条件を満たすか否かの判定等を行う。制御部101についての詳細は、図4で後述する。
制御部101は、図4に示すように、SoC(System on a Chip)50と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)/FPGA(Field−Programmable Gate Array)60と、を有している。SoC50およびASIC/FPGA60は、バス51、61を介して通信する。ASIC/FPGA60は、ASICまたはFPGAどちらの実装技術で設計されてもよいことを意味し、ASIC/FPGA60以外の他の実装技術で構成されてよい。また、SoC50とASIC/FPGA60とを別のチップにすることなく1つのチップまたは基板で構成してもよい。または、SoC50およびASIC/FPGA60は、3つ以上のチップまたは基板で実装してもよい。
SoC50は、バス51を介して接続されたCPU31、位置算出回路32、メモリCTL(コントローラ)33、ROM CTL(コントローラ)34、およびGPIO(General−Purpose Input/Output)35等の機能を有している。なお、SoC50が有する構成要素は、これらに限定されない。
ASIC/FPGA60は、バス61を介して接続されたImage RAM41、DMAC(Direct Memory Access Controller)42、回転器43、割込みコントローラ44、ナビゲーションセンサI/F45、印字/センサタイミング生成部46、記録ヘッド制御部47、ジャイロセンサI/F48、および連続吐出処理部49を有している。なお、ASIC/FPGA60が有する構成要素は、これらに限定されない。
CPU31は、ROM102aからDRAM102bに展開されたファームウェア(プログラム)等を実行し、SoC50内の位置算出回路32、メモリCTL33、ROM CTL34、およびGPIO35の動作を制御する演算装置である。また、CPU31は、ASIC/FPGA60内のImage RAM41、DMAC42、回転器43、割込みコントローラ44、ナビゲーションセンサI/F45、印字/センサタイミング生成部46、記録ヘッド制御部47、ジャイロセンサI/F48、および連続吐出処理部49等の動作を制御する。
位置算出回路32は、ナビゲーションセンサ106aが検出するサンプリング周期ごとの移動量、およびジャイロセンサ106bが検出するサンプリング周期ごとの角速度に基づいてハンドヘルドプリンタ1の位置(座標情報)および姿勢を算出する演算回路である。ハンドヘルドプリンタ1の位置とは、厳密にはノズルの位置であり、ナビゲーションセンサ106aのある位置が分かればノズルの位置を算出できる。また、位置算出回路32は、目標吐出位置を算出する。なお、位置算出回路32は、ハードウェア回路として実現されることに限定されるものではなく、CPU31により動作プログラムが実行されることによって位置算出回路32の機能が実現されるものとしてもよい。
ナビゲーションセンサ106aの位置は、後述するように、例えば所定の原点(画像記録(画像形成)が開始される時のハンドヘルドプリンタ1の初期位置)を基準に算出される。また、位置算出回路32は、過去の位置と最も新しい位置との差に基づいて、移動方向および速度を推定し、例えば次回の吐出タイミングにおけるナビゲーションセンサ106aの位置を予測する。こうすることで、ユーザの走査に対する遅れを抑制してインクを吐出できる。
メモリCTL33は、DRAM102bとのインターフェースであり、DRAM102bに対しデータを要求し、取得したファームウェアをCPU31に送出したり、取得した画像データをASIC/FPGA60に送出したりする。
ROM CTL34は、ROM102aとのインターフェースであり、ROM102aに対しデータを要求し、取得したデータをCPU31およびASIC/FPGA60に送出する。
GPIO35は、キャッピング検知センサ110とのインターフェースである。GPIO35は、例えば、キャッピング検知センサ110により記録ヘッド104のノズル部に保湿キャップがキャッピングされていることが検知された場合、その検知信号を受信する。
Image RAM41は、DMAC42が取得した画像データを一時的に格納する記憶装置である。すなわち、Image RAM41には、ある程度の画像データがバッファリングされ、ハンドヘルドプリンタ1の位置に応じて読み出される。
回転器43は、DMAC42が取得した画像データを、インクを吐出する記録ヘッド104、記録ヘッド104内のノズル位置、および、取り付け誤差等によるヘッド傾きに応じて回転させる演算回路である。DMAC42は、回転後の画像データを記録ヘッド制御部47へ出力するコントローラである。
連続吐出処理部49は、後述するように、記録ヘッド104にノズルからインクを吐出するための吐出条件を満たす場合であって、当該ノズルから連続吐出を行う場合に、印字/センサタイミング生成部46から出力される吐出タイミングに従って、記録ヘッド制御部47に当該ノズルから連続吐出動作を実行させる処理回路である。なお、図4に示すように、連続吐出処理部49は、独立したハードウェア回路として設けられているものとしているが、これに限られず、例えば、記録ヘッド制御部47に含まれるものとしてもよい。
記録ヘッド制御部47は、画像データ(ビットマップデータ)にディザ処理等を施して大きさおよび密度で画像を表す点の集合に画像データを変換する制御回路である。これにより、画像データは、吐出位置と点のサイズのデータとなる。記録ヘッド制御部47は、点のサイズに応じた制御信号を記録ヘッド駆動回路103に出力する。記録ヘッド駆動回路103は、上述のように制御信号に対応した駆動波形データを用いて、駆動波形(電圧)を生成する。
ナビゲーションセンサI/F45は、ナビゲーションセンサ106aと通信し、ナビゲーションセンサ106aからの情報として移動量を受信し、その値を内部レジスタに格納するインターフェースである。
印字/センサタイミング生成部46は、ナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48が情報を読み取るタイミングを通知し、記録ヘッド制御部47に駆動タイミングを通知する回路である。情報を読み取るタイミングの周期は、インクの吐出タイミングの周期よりも長い。記録ヘッド制御部47は、吐出条件を満たすか否かの判定を行い、インクを吐出すべき目標吐出位置があればインクを吐出し、目標吐出位置がなければ吐出しないと判定する。
ジャイロセンサI/F48は、印字/センサタイミング生成部46により生成されたタイミングで、ジャイロセンサ106bが検出する角速度を取得してその値をレジスタに格納するインターフェースである。
割込みコントローラ44は、ナビゲーションセンサI/F45がナビゲーションセンサ106aとの通信が完了したことを検知して、SoC50へそれを通知するための割込み信号を出力する。CPU31は、この割込みにより、ナビゲーションセンサI/F45が内部レジスタに記憶する移動量を取得する。その他、エラー等のステータス通知機能も有する。ジャイロセンサI/F48に関しても同様に、割込みコントローラ44は、SoC50に対し、ジャイロセンサ106bとの通信が終了したことを通知するための割込み信号を出力する。
なお、図3および図4に示したハンドヘルドプリンタ1のハードウェア構成は一例を示すものであり、図3および図4に示した構成要素以外の構成要素を含むものとしてもよい。また、SoC50およびASIC/FPGA60の各機能については、CPU31の性能、およびASIC/FPGA60の回路規模等に応じて、いずれに振り分けてもよい。
(ノズル位置の算出方法)
図5は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタのナビゲーションセンサの位置を算出する方法の一例を示す図である。図5を参照しながら、ナビゲーションセンサ106aの位置を算出することによって記録ヘッド104のノズルの位置を求める動作について説明する。
図5に示すように、ハンドヘルドプリンタ1の記録ヘッド104に設置されているナビゲーションセンサ106aの初期位置が(X0,Y0)であるものとする。また、図5に示すように、記録ヘッド104の長手方向(例えばノズル列の列方向)が所定の基準方向から角度θを成しているものとする。
また、ジャイロセンサ106bによってハンドヘルドプリンタ1の角速度ωが検出される。この角速度ωは、ナビゲーションセンサ106aの角速度とも捉えるができる。角速度ωは、下記の式(1)によって算出される。
ここで、式(1)のdθを、上述の角度θについてのサンプリング周期dt毎の変動量とすると、変動量dθは、以下の式(2)で表される。
したがって、上述の初期位置が確定した時刻をt=0とし、現在時刻をt=Nとした場合、記録ヘッド104の現在の角度θは、以下の式(3)で算出される。
ここで、ωは、時刻tにおける角速度ωであることを示す。すなわち、位置算出回路32は、ジャイロセンサ106bから検出された角速度ωから、ハンドヘルドプリンタ1の現在の姿勢としての角度θを、上述の式(3)から算出する。
また、上述の式(3)により算出された角度θを以下の式(4)に示すdX、dYの式に代入することによって、移動(走査)後のナビゲーションセンサ106aの位置(X’、Y’)が算出される。
ここで、図5に示すように、dXは、初期位置(X,Y)からのX方向の変位であり、dYは、当該初期位置からのY方向の変位である。また、dys0は、記録ヘッド104の長手方向での変位を示し、dxs0は、当該長手方向に直交する方向での変位を示す。したがって、ナビゲーションセンサ106aは、例えば、移動量として変位dxs0、dys0を検出する。そして、位置算出回路32は、算出した角度θと、ナビゲーションセンサ106aにより検出された変位dxs0、dys0とを用いることによって、上述の式(4)に示すように、移動(走査)後の変位dX、dYを算出する。さらに、位置算出回路32は、上述の式(4)に示すように、初期位置(X,Y)に、算出した変位dX、dYを加算することによって、移動(走査)後のナビゲーションセンサ106aの位置(X’、Y’)を算出することができる。
さらに、ナビゲーションセンサ106aと、記録ヘッド104の各ノズルとの相対的な位置関係は既知であるので、位置算出回路32は、算出したナビゲーションセンサ106aの位置(X’、Y’)から、各ノズルの位置を算出することができる。
(ハンドヘルドプリンタの連続吐出動作の概要)
図6は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの印字動作の概要を説明する図である。図7は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタでの連続吐出動作を説明する図である。図6および図7を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1の連続吐出動作について説明する。
図6(a)に示すように、画像データが示す文字「H」の画像を印字する場合を想定する。図6(a)に示す文字「H」を構成する各「○」および「●」は、記録ヘッド104のノズル104aが吐出すべき吐出位置を示す。従来の吐出方法、すなわち、各吐出位置でノズル104aから一度吐出する動作においては、ノズル104aにノズル詰まりが発生している場合、当該吐出位置でノズル104aから吐出動作を行ってもインクが吐出されない場合がある。このように、ノズル104aの吐出不良のために、可読性が損なわれた状態の吐出位置を「○」で示し、数回の吐出動作によりノズル詰まりが解消されてインクの吐出が行われた吐出位置を「●」で示す。この結果、文字「H」の吐出開始部分(図6(a)に示す文字「H」の左端部分)では、ノズル詰まりのため正常にインクの吐出が行わなかったため、本来印字すべき画像は文字「H」であるはずのところ、文字「H」と読むことができない画像が印字され、可読性が損なわれた印字結果となる。
図6(b)では、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1により連続吐出動作が行われた場合を示している。本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、印字画像の吐出開始部分の同じ吐出位置で所定回数だけインクを連続的に吐出する連続吐出動作を行う。これによって、連続吐出動作の過程でインク詰まりが解消し、正常にインクの吐出が行われるようになる。その結果、図6(b)に示すように、文字「H」の吐出開始部分の吐出位置での連続吐出動作の前半では吐出不良となるため、当該吐出位置での印字結果としては印字不良となるものの、吐出開始部分近傍でノズル詰まりが解消されるため、結果的に文字「H」の可読性を確保することができる。また、上述のように、同じ吐出位置でインクを連続的に吐出するとしたが、実際にはユーザによる走査によりハンドヘルドプリンタ1が移動しているため、図6(b)の拡大図に示すように、連続吐出動作におけるインクの各ドットの位置はずれることになる。
また、上述の連続吐出動作における吐出の回数(連続吐出回数)は、ノズル104aの状態(例えば、前回印字されてからどれだけ時間が経過したか等)に基づいて決定される。ここで、図7に、連続吐出回数をそれぞれ1、2、8、16回とした場合に印字されるドット列の例を示す。図7に示す「○」は、インクの吐出動作をしない位置を示し、「●」は、インクの吐出動作をする位置を示す。したがって、ノズル詰まりが行っている場合、インクが実際に吐出されるとは限らないので、「●」は実際にインクが吐出される位置を示すわけではない。ただし、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1において、同じ吐出位置でインクの連続吐出動作における連続吐出回数が多くなるほど、ノズル詰まりが解消される可能性が高くなる。なお、連続吐出回数の決定方法の詳細は、後述する。
図8は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの吐出周期を示すタイムチャートである。次に、図8に示すタイムチャートを参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1の連続吐出動作における各処理のタイミングについて説明する。
図8に示すように、印字/センサタイミング生成部46は、ナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48が、所定の制御周期tENGでそれぞれナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bから情報(角速度、移動量)を読み取るためのタイミング信号timgen_timを生成する。
ナビゲーションセンサI/F45は、印字/センサタイミング生成部46からタイミング信号timgen_timを受け取ると、ナビゲーションセンサ106aから移動量の情報を取得する処理(情報取得PSNS)を時間tSNSで行う。また、ジャイロセンサI/F48は、印字/センサタイミング生成部46からタイミング信号timgen_timを受け取ると、ジャイロセンサ106bから角速度の情報を取得する処理(情報取得GSNS)を時間tSNSで行う。ナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48は、情報取得が完了すると完了信号psns_doneを発行する。なお、完了信号psns_doneは、ナビゲーションセンサI/F45またはジャイロセンサI/F48のうち少なくともいずれかにより発行されるものとしてもよい。
ナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48により完了信号psns_doneが発行されると、割込みコントローラ44は、SoC50へ割込み信号を出力する。SoC50の位置算出回路32は、割込み信号を検知すると、ナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48により取得された移動量および角速度(以下、「姿勢位置情報」と称する場合がある)から、記録ヘッド104の現在の各ノズルの姿勢および位置と、次(未来)の各ノズルの推定姿勢および推定位置とを演算し、求めた姿勢および位置の情報を、回転器43のレジスタに設定する。回転器43は、設定された姿勢位置情報に対応する各ノズルの周辺画像を、DRAM102bからImage RAM41に転送する。記録ヘッド制御部47は、吐出条件を満たす場合、印字/センサタイミング生成部46により生成されるタイミング信号timgen_trgに従って記録ヘッド104からインクの吐出を行うように記録ヘッド駆動回路103へ制御信号を出力する。この際、記録ヘッド制御部47による制御信号に基づいて、記録ヘッド104から吐出動作は、推定された姿勢位置情報の演算タイミングから固定値である時間tMEM経過後に開始される。
また、吐出条件を満たし、かつ、連続吐出動作の開始条件を満たす場合、連続吐出処理部49は、図8に示すように、通常の1回吐出の周期よりも短い記録周期tJETで生成されるタイミング信号timgen_trgに従って、記録ヘッド制御部47に記録ヘッド104からインクの連続吐出動作を行わせる。この記録周期tJETは、ユーザによるハンドヘルドプリンタ1の走査速度の最大値と画像の解像度とから設定され、通常の1回吐出の周期(例えば、図8に示す制御周期tENG)よりも短い。したがって、記録周期tJETは、通常では、1回吐出の周期よりも短いため、記録周期tJETの間隔で出力されるタイミング信号timgen_trgに基づくタイミングは、通常の動作では吐出不要にタイミングである。連続吐出動作では、通常では吐出不要であるタイミングを利用してインクの連続吐出が行われることになる。図8に示す例では、通常の1回吐出の周期(例えば、図8に示す制御周期tENG)の間に、記録周期tJETが10回(JET_NUM=10)含まれるので、通常の1回吐出の周期の間に、連続吐出動作による連続的なインクの吐出を10回行うことができる。
(連続吐出回数の決定方法)
図9は、前回印字後からの経過時間と抜けノズル数との相関の一例を示すグラフである。図9を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1での連続吐出動作におけるインクの吐出の回数(連続吐出回数)の決定方法について説明する。
記録ヘッドのノズル部分は、空気に触れている時間が長いほどインクが固まってしまうという性質がある。そのため、通常のシリアル型のインクジェットプリンタでは、印字動作終了後に保湿キャップによるキャッピングという制御を行う。ただし、キャッピングをしたとしても、ノズル部分のインクについて完全な吐出可能状態に保持することは実際上不可能であり、印字動作前に、固まったインクを除去するための空吐出を行う場合がある。
本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、ユーザにより印字媒体20の上を走査されるプリンタであり、キャッピングの動作を実現するためのモータ等を搭載していないため、キャッピングはユーザ依存となる。すなわち、ハンドヘルドプリンタ1による印字動作を行わない場合は、保湿キャップが設置された台座等にハンドヘルドプリンタ1を設置することによって、手動で当該保湿キャップによるキャッピングを行う必要がある。
ここで、前回印字動作を行った後の経過時間と、印字動作を行った場合にノズル詰まりのために吐出できなかったドット(以下、抜けノズルと称する場合がある)の数との関係を、保湿キャップをしているか否かで比較したグラフを図9に示す。図9に示すように、前回印字動作を行った後の経過時間が長くなるほど、抜けノズルの数が増加することがわかる。また、保湿キャップをしない場合の方が、保湿キャップをしている場合と比較して、抜けノズルの発生数が際立って多くなるものの、保湿キャップをしている場合においても時間が経過するにつれて幾分抜けノズルの数が増加する傾向が現れている。
例えば、サーマルインクジェット方式のプリンタの場合、ノズル径またはインクの処方にも依存するが、保湿キャップをしている場合で1日放置すると抜けノズルの数は各ノズルで0〜6ドット程度となる。保湿キャップをしていない場合は、1分程度の経過時間で、保湿キャップが有る場合の1日の経過時間と同等の抜けノズルが発生してしまう場合もある。
そこで、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1では、放置時間(経過時間)が長くなるに従いインクの連続吐出回数が多くなるように決定し、かつ、保湿キャップをしているか否かによって経過時間に重みを加えた経過時間を求めることによって連続吐出回数を決定する。例えば、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、連続吐出回数を、以下の式(5)によって算出される経過時間Topに基づいて決定する。
Top=k1×Top_cap+k2×Top_decap ・・・(5)
式(5)において、Top_capは、保湿キャップをしている状態での経過時間であり、Top_decapは、保湿キャップをしていない状態での経過時間である。また、k1は、保湿キャップをしている状態での経過時間Top_capに対する補正係数であり、k2は、保湿キャップをしていない場合での経過時間Top_decapに対する補正係数である。ここで、上述の経過時間は、前回の印字動作が終了した時点からの経過時間としてもよく、または、ハンドヘルドプリンタ1が外部機器10から印字対象となる画像データを受信してからの経過時間としてもよい。
この場合、補正係数k2を、補正係数k1よりも大きく設定することによって、経過時間Top_decapの経過時間Topに寄与する重みを大きくすることができる。例えば、k1を1.0に設定し、k2を2.0に設定する。このような補正係数を用いることによって、インクの種類および特性に応じた値を係数として用いることができる。
本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、上述の式(5)により算出された経過時間Topに基づいて、例えば、下記の(表1)に示すように連続吐出回数Vを求めればよい。
この(表1)において、例えば、時間閾値T1=30[sec]、T2=60[sec]、連続吐出回数V1=4、V2=7、V3=10のように設定すればよい。なお、補正係数k1、k2、時間閾値T1、T2、および連続吐出回数V1〜V3は、使用するインク、および記録ヘッド104の特性に従って、ユーザが例えば外部機器10から任意に設定可能であってもよい。また、経過時間の区分は、(表1)に示すように3区分に限られるものではなく、2または4以上の区分であってもよい。
以上のように、上述の式(5)により算出される経過時間Topに基づいて、連続吐出回数を決定することにより、記録ヘッド104における各ノズルの詰まりを効果的に解消することが可能となり、ハンドヘルドプリンタ1は、ユーザが所望する画像を正常に印字することができる。
なお、上述のように、保湿キャップによるキャッピングの有無は、キャッピング検知センサ110により検知されるものであり、キャッピング検知センサ110としては、透過型もしくは反射型の光学センサ、保湿キャップに搭載された磁石等を検知する磁気センサ、または、物理的なプッシュ型のセンサ等のいずれであってもよい。
(ハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成)
図10は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図10を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1の機能ブロックの構成について説明する。
図10に示すように、ハンドヘルドプリンタ1は、第1取得部201(データ取得部)と、タイミング生成部202と、第2取得部203と、姿勢位置算出部204と、第3取得部205と、第1判定部206と、第2判定部207と、印字制御部208と、カウンタ部209と、吐出回数決定部210(決定部)と、キャップ検知部211(検知部)と、通信部221と、操作部222と、表示制御部223と、表示部224と、記憶部225と、を有する。
第1取得部201は、外部機器10からを介して、印刷ジョブ(画像データ)(印字データの一例)取得する機能部である。また、第1取得部201は、記憶部225に記憶された印刷ジョブ(画像データ)を取得するものとしてもよい。
タイミング生成部202は、第2取得部203による姿勢位置情報を取得するタイミングを示すタイミング信号を生成する機能部である。タイミング生成部202は、さらに、印字制御部208による記録ヘッド104の印字制御において、吐出タイミングを示すタイミング信号を生成する。タイミング生成部202は、図4に示す印字/センサタイミング生成部46によって実現される。
第2取得部203は、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bにより検出されたハンドヘルドプリンタ1の姿勢および位置に関する情報(姿勢位置情報)を取得する機能部である。第2取得部203は、図4に示すナビゲーションセンサI/F45およびジャイロセンサI/F48、ならびにCPU31により実行される動作プログラムによって実現される。
姿勢位置算出部204は、第2取得部203により取得されたナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bの姿勢位置情報から、記録ヘッド104の各ノズルの姿勢および位置を算出する機能部である。姿勢位置算出部204で各ノズルの姿勢および位置を算出することができるのは、ナビゲーションセンサ106aと、各ノズルとの相対的な位置関係が既知であることによる。姿勢位置算出部204は、図4に示す位置算出回路32によって実現される。
第3取得部205は、姿勢位置算出部204により算出されたノズルの位置に対応する、画像データにおける周辺画像を取得する機能部である。また、第3取得部205は、姿勢位置算出部204により算出されたノズルの姿勢(角度)に応じて、取得した周辺画像を回転させる。第3取得部205は、図4に示すDMAC42および回転器43によって実現される。
第1判定部206は、印字される画像データ(周辺画像)の印字媒体20上の印字位置と、姿勢位置算出部204により算出された記録ヘッド104の各ノズルの位置とを比較し、双方の位置が所定の条件(吐出条件)を満たすか否かを判定する機能部である。ここで、所定の条件(吐出条件)とは、例えば、双方の位置が一致したかどうか、または、双方の位置が一致しているとみなせるほど近接したかどうか等の条件である。第1判定部206は、図4に示す記録ヘッド制御部47によって実現される。
第2判定部207は、記録ヘッド104が画像データに基づき印字動作を行う場合に、記録ヘッド104の各ノズルについて連続吐出動作が必要であるか否かを判定する機能部である。具体的には、例えば、第2判定部207は、カウンタ部209によりカウントされた記録ヘッド104の各ノズルの吐出回数が所定の閾値以上となったか否かを判定し、吐出回数が所定の閾値未満である場合、当該吐出回数に対応するノズルによる連続吐出動作が必要であると判定する。第2判定部207は、図4に示す連続吐出処理部49によって実現される。
なお、上述の吐出回数についての所定の閾値は、例えば外部機器10から任意に設定可能であってもよい。
印字制御部208は、記録ヘッド制御部47および連続吐出処理部49の動作を制御して、記録ヘッド104に印字動作を行わせる機能部である。また、印字制御部208は、印字される画像データの印字媒体20上の印字位置と、記録ヘッド104の各ノズルの位置とが所定の条件を満たす場合、タイミング生成部202により生成される吐出タイミングを示すタイミング信号に従って、記録ヘッド104の対象ノズルからインクを吐出させるように制御する。
カウンタ部209は、記録ヘッド104のノズルごとの吐出回数をカウントする機能部である。すなわち、カウンタ部209によりカウントされる値は、記録ヘッド104のノズルごとに用意されているものとすればよい。カウンタ部209によりカウントされる吐出動作の回数は、例えば、記録ヘッド104の連続吐出動作における各吐出の回数であってもよく、または、連続吐出動作または通常の吐出動作(1回吐出)の区別なく各ノズルの吐出回数であってもよい。
吐出回数決定部210は、前回の印字動作が終了した時点からの経過時間を計測し、当該経過時間に基づいてハンドヘルドプリンタ1による連続吐出動作における連続吐出回数を決定する機能部である。なお、経過時間の求め方は、上述した通りであり、経過時間の起算点は、前回の印字動作の終了した時点に限られず、例えば、外部機器10から印字対象となる画像データを受信した時点(第1取得部201により画像データを取得した時点)としてもよい。
キャップ検知部211は、キャッピング検知センサ110によりハンドヘルドプリンタ1の記録ヘッド104のノズル部に保湿キャップによりキャッピングされているか否かを示す検知信号を受信することによって当該保湿キャップの有無を検知する機能部である。
通信部221は、外部機器10との間でデータ通信を行うための機能部である。通信部221は、例えば、外部機器10から、印刷ジョブ(画像データ)等を受信する。また、通信部221は、印字動作の動作状態の情報、現在の動作モードの情報、記録ヘッド104のインクの残量情報、およびハンドヘルドプリンタ1の異常を示す情報等を、外部機器10へ送信する。通信部221は、例えば、図3に示す通信I/F105、および、CPU31により実行される動作プログラムによって実現される。
操作部222は、ユーザの操作入力を受け付ける機能部である。操作部222は、図3に示すOPU107(操作ボタン5等)によって実現される。
表示制御部223は、表示部224の表示動作を制御する機能部である。
表示部224は、表示制御部223の制御に従って、ハンドヘルドプリンタ1の動作状態等を表示する機能部である。表示部224は、ハンドヘルドプリンタ1の動作状態として、例えば、通常の印字動作中である旨、および画像データを受信中である旨等を表示する。表示部224は、図3に示すOPU107(LED8等)によって実現される。
記憶部225は、各種プログラム、各デバイスを制御するファームウェア、記録ヘッド104を駆動するための駆動波形データ、外部機器10から受信した印刷ジョブ(画像データ)、および、各種設定値等を記憶する機能部である。記憶部225は、図3に示すDRAM102bによって実現される。
上述の第1取得部201、印字制御部208、カウンタ部209、吐出回数決定部210およびキャップ検知部211は、図3に示すCPU31により実行される動作プログラムによって実現される。なお、これらの機能部の一部または全部は、ソフトウェアである動作プログラムではなく、ASIC/FPGA60によって実現されるものとしてもよい。
なお、図10に示す各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図10において独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図10において1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
(ハンドヘルドプリンタの印字動作)
図11は、実施形態に係るハンドヘルドプリンタの印字動作の一例を示すフローチャートである。図11を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1の印字動作の流れについて説明する。
<ステップS101>
まず、ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1の電源ボタンを押下する。なお、電源ボタンは、例えば、図1に示す操作ボタン5等である。そして、ステップS102へ移行する。
<ステップS102>
ハンドヘルドプリンタ1の電源がオン状態となり、ハンドヘルドプリンタ1の各デバイスは、電源108から電源回路109を介して、電力供給される。そして、ステップS103へ移行する。
<ステップS103>
制御部101、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106bおよびキャッピング検知センサ110等の各デバイスは、初期化を実行して立ち上げを行う。そして、ステップS104へ移行する。
<ステップS104>
制御部101、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106bおよびキャッピング検知センサ110等の各デバイスの初期化が完了した場合(ステップS104:Yes)、ステップS105へ移行し、まだ初期化が完了していない場合(ステップS104:No)、完了するまで待機する。
<ステップS105>
初期化が完了した場合、表示制御部223は、例えば、表示部224であるLED8等を点灯させることによって、初期化が完了して印字動作が可能な状態であることを表示する。そして、ステップS108へ移行する。
<ステップS106、S107>
ユーザは、外部機器10を操作し、印字対象の画像データ(印字画像)(例えば、TIFF(Tagged Image File Format)形式のデータ、またはJPEG(Joint Photographic Experts Group)形式のデータ等)を選択する。そして、ユーザは、選択した画像データ(印字画像)を印刷ジョブとして印字動作の実行操作を行う。そして、印刷ジョブは、外部機器10からハンドヘルドプリンタ1へ送信される。そして、ステップS108へ移行する。
<ステップS108>
通信部221によって外部機器10から印刷ジョブ(印字画像、画像データ)が受信されている場合、表示制御部223は、例えば、表示部224であるLED8等を点滅させることによって、印刷ジョブの受信状態であることを表示する。そして、第1取得部201は、通信部221により受信された印刷ジョブを取得する。そして、ステップS111へ移行する。
<ステップS109、S110>
ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1を把持し、印字媒体20上で印字画像を印字するための初期位置を決定する。そして、ユーザは、操作部222への印字開始のための操作入力(例えば、印字開始に相当するボタンの押下)を行う。そして、ステップS111、およびS113へ移行する。
<ステップS111>
第1取得部201により印刷ジョブが取得されると、第2取得部203は、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bにより検出されたハンドヘルドプリンタ1の姿勢位置情報を取得する。そして、ステップS112へ移行する。
<ステップS112>
姿勢位置算出部204は、第2取得部203により取得されたナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bの姿勢位置情報から、記録ヘッド104の各ノズルの姿勢および位置を初期位置として算出し、記憶部225に格納する。そして、ステップS114へ移行する。
<ステップS113>
ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1を把持し、印字媒体20上で印字画像を印字するための初期位置を決定した後、フリーハンドによる走査を開始する。
<ステップS114>
姿勢位置算出部204により初期位置が算出された後、タイミング生成部202は、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bにより検出される姿勢位置情報を取得するためのタイミング信号を生成するために時間計測を開始する。また、吐出回数決定部210は、この時点までに前回の印字動作が終了した時点からの経過時間を計測しており、当該経過時間に基づいてハンドヘルドプリンタ1による連続吐出動作における連続吐出回数を決定する。そして、ステップS115へ移行する。
<ステップS115>
タイミング生成部202により生成されるタイミング信号により、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bの姿勢位置情報を取得(リード)するタイミングとなった場合(ステップS115:Yes)、ステップS116へ移行し、取得するタイミングではない場合(ステップS115:No)、当該タイミングとなるまで待機する。
<ステップS116、S117>
タイミング生成部202により生成されるタイミング信号により、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bの姿勢位置情報を取得(リード)するタイミングとなった場合、第2取得部203は、ナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bにより検出されたハンドヘルドプリンタ1の姿勢位置情報を取得して、記憶部225に格納する。すなわち、第2取得部203は、タイミング生成部202による生成されるタイミング信号毎に、姿勢位置情報を取得する。このように、ナビゲーションセンサ106aにより取得される情報(移動量)と、ジャイロセンサ106bにより取得される情報(角速度)は、初期位置に対する現在の二次元の位置を算出するために必要なので、その取得(リード)タイミングは同時であることが望ましい。そして、ステップS118へ移行する。
<ステップS118、S119>
姿勢位置算出部204は、第2取得部203により取得されたナビゲーションセンサ106aおよびジャイロセンサ106bの現在の姿勢位置情報から、記録ヘッド104の各ノズルの現在の姿勢および位置を算出する。そして、第3取得部205は、姿勢位置算出部204により算出されたノズルの位置に対応する、印刷ジョブの画像データにおける周辺画像を取得する。そして、ステップS120へ移行する。
<ステップS120、S121>
第1判定部206は、印字される画像データ(周辺画像)の印字媒体20上の印字位置と、姿勢位置算出部204により算出された記録ヘッド104の各ノズルの位置とを比較する。そして、第1判定部206は、双方の位置が所定の条件(吐出条件)を満たすか否かを判定する。その判定の結果、双方の位置が所定の条件(吐出条件)を満たす場合(ステップS121:Yes)、ステップS122へ移行し、当該条件を満たさない場合(ステップS121:No)、ステップS115へ戻る。
<ステップS122>
第1判定部206により双方の位置が所定の条件(吐出条件)を満たすと判定された場合、第2判定部207は、当該吐出条件を満たす記録ヘッド104のノズルについて、連続吐出動作が必要であるか否かを判定する。具体的には、第2判定部207は、カウンタ部209によりカウントされた記録ヘッド104の当該ノズルの吐出回数が所定の閾値以上となっているか否かを判定する。当該ノズルの吐出回数が所定の閾値以上である場合(ステップS122:Yes)、連続吐出動作ではなく通常の吐出動作を行うものと判断し、ステップS123へ移行する。一方、所定の閾値未満である場合(ステップS122:No)、連続吐出動作を行うものと判断し、ステップS124へ移行する。
<ステップS123>
印字制御部208は、吐出条件を満たす印字位置にインクを吐出するように、タイミング生成部202により生成される通常の1回吐出の周期を示すタイミング信号に従って、記録ヘッド104の対象ノズルからインクを吐出させて印字する。ここで、カウンタ部209は、対象ノズルからのインクの吐出回数をカウントして、当該対象ノズルと関連付けて吐出回数を記憶部225に記憶させる。そして、ステップS125へ移行する。
<ステップS124>
印字制御部208は、吐出条件を満たす印字位置に、タイミング生成部202により生成される連続吐出動作の周期を示すタイミング信号(例えば、図8に示すタイミング信号timgen_trg)に従って、連続吐出動作が必要であると判定されたノズルから連続吐出動作により吐出回数決定部210により決定された連続吐出回数分だけインクを吐出させて印字する。ここで、カウンタ部209は、当該ノズルからのインクの吐出回数をカウントして、当該ノズルと関連付けて吐出回数を記憶部225に記憶させる。
また、記録ヘッド104から連続吐出動作によってインクが吐出された場合にカウントされた吐出回数が、上述のステップS122の所定の閾値に達しない場合、ハンドヘルドプリンタ1が走査された次の吐出条件を満たす印字位置で、再度、連続吐出動作が行われ、これを吐出回数が所定の閾値に達するまで繰り返される。なお、当該ノズルについてカウントされた吐出回数が、上述の所定の閾値には達しない回数がカウントされている場合、既に1以上の連続吐出動作による吐出が行われていると判断されるが、再び連続吐出動作を行う場合においては、吐出回数決定部210により決定された連続吐出回数によって当該連続吐出動作が行われるものとすればよい。
そして、ステップS125へ移行する。
<ステップS125>
印字制御部208は、吐出条件を満たす印字位置にインクを吐出した後、記憶部225(DRAM102b)に記憶されている画像データ(印字画像)上における印字位置に対応する画素に対して、印字済みのフラグを立てて当該画像データを更新する。これによって、ユーザによるハンドヘルドプリンタ1の走査によって、既にインクが印字されている位置にノズルが移動してきた場合、画像データの当該位置に対応する画素のフラグを参照することによって、当該位置に印字すべきか否かを判定することができる。すなわち、フラグが立っている場合には、当該位置にはインクが既に印字されていることを示すので、再びインクを印字する必要がないと判断される。そして、ステップS126へ移行する。
<ステップS126>
印刷ジョブの画像データ(印字画像)のすべてについて印字(吐出)が完了した場合(ステップS126:Yes)、ステップS127へ移行し、そうでない場合(ステップS126:No)、ステップS115へ戻る。上述のステップS115〜S126が繰り返されることにより、印字媒体20上に印字画像全体が画像形成される。
<ステップS127>
印字媒体20上に画像データ(印字画像)のすべてについて印字が完了すると、表示制御部223は、例えば、表示部224であるLED8等を点灯させることによって、印字動作が完了したことを表示する。なお、画像データのすべてについて印字が完了していなくても、ユーザによって十分と判断された場合には、ユーザによる操作部222に対する印字完了の操作入力により、印字動作を完了とみなすものとしてもよい。
以上のようなステップS101〜S127の流れによって、ハンドヘルドプリンタ1の印字動作が実行される。
以上のように、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1では、第1判定部206により所定の吐出条件が満たすと判定された印字位置に、第2判定部207により連続吐出動作が必要であると判定されたノズルから、吐出回数決定部210により決定された連続吐出回数分だけ連続的に吐出を行い印字するものとしている。これによって、印字前の空吐出を行わずに、ノズル詰まりを解消して、印字の可読性を確保することができる。また、空吐出等の印字前操作の必要がないため、使い勝手を損なわれることがない。
また、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1は、各ノズルに関連付けられてカウントされる吐出回数が、所定の閾値に達するまで連続吐出動作を繰り返すものとしている。これによって、記録ヘッド104のノズル詰まりをより確実性高く解消することができる。
また、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1では、吐出回数決定部210が、前回の印字動作が終了した時点からの経過時間を計測し、当該経過時間に基づいてハンドヘルドプリンタ1による連続吐出動作における連続吐出回数を動的に決定するものとしている。具体的には、吐出回数決定部210は、例えば、記録ヘッド104のノズル部分のキャッピングの有無を考慮した経過時間を求め、連続吐出回数を決定する。これによって、記録ヘッド104のノズル詰まりを効果的に解消することが可能となる。なお、経過時間の起算点は、前回の印字動作の終了した時点に限られず、例えば、外部機器10から印字対象となる画像データを受信した時点としてもよい。
(変形例)
本実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタについて、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1と相違する点を中心に説明する。上述の実施形態では、検知されるキャッピングの有無を考慮して経過時間を求め、当該経過時間に基づいて連続吐出回数を決定するものとした。本変形例では、さらに、温湿度を考慮して連続吐出回数を決定する動作について説明する。
<ハンドヘルドプリンタのハードウェア構成>
図12は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタのハードウェア構成の一例を示す図である。図13は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタの制御部の構成の一例を示す図である。図12および図13を参照しながら、本実施形態に係るハンドヘルドプリンタ1aのハードウェア構成について説明する。
本変形例に係るハンドヘルドプリンタ1aは、印字媒体20に画像を形成する画像記録装置の一例である。ハンドヘルドプリンタ1aは、制御部101aによって全体の動作が制御される。図12に示すように、制御部101aは、ROM102a、DRAM102b、記録ヘッド駆動回路103、通信I/F105、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106b、OPU(Operation Panel Unit)107、キャッピング検知センサ110、および温湿度センサ111が電気的に接続されている。また、ハンドヘルドプリンタ1aは、電力により駆動されるため、電源108と、電源回路109とを有している。電源回路109が生成する電力は、点線108aで示す配線等により、制御部101a、ROM102a、DRAM102b、記録ヘッド駆動回路103、記録ヘッド104、通信I/F105、ナビゲーションセンサ106a、ジャイロセンサ106b、OPU107、キャッピング検知センサ110、および温湿度センサ111に供給されている。
温湿度センサ111は、ハンドヘルドプリンタ1aが利用される環境における温度および湿度を検知するセンサである。
制御部101aは、図13に示すCPU31を有し、ハンドヘルドプリンタ1aの全体を制御する制御基板である。制御部101aは、ナビゲーションセンサ106aにより検出される移動量およびジャイロセンサ106bにより検出される角速度を基に、記録ヘッド104の各ノズルの位置、該位置に応じて形成する画像の決定、および吐出条件を満たすか否かの判定等を行う。制御部101aについての詳細は、図13で後述する。
制御部101aは、図13に示すように、SoC50aと、ASIC/FPGA60と、を有している。SoC50aおよびASIC/FPGA60は、バス51、61を介して通信する。また、SoC50aとASIC/FPGA60とを別のチップにすることなく1つのチップまたは基板で構成してもよい。または、SoC50aおよびASIC/FPGA60は、3つ以上のチップまたは基板で実装してもよい。
SoC50aは、バス51を介して接続されたCPU31、位置算出回路32、メモリCTL33、ROM CTL34、GPIO35、およびADC(Analog to Digital Converter)36等の機能を有している。なお、SoC50aが有する構成要素は、これらに限定されない。
ADC36は、温湿度センサ111から出力された温度および湿度を示すアナログ信号をA/D変換してデジタル情報に変換する回路である。なお、温湿度センサ111がデジタル信号を出力する場合、ADC36の代わりに、SPI(Serial Peripheral Interface)またはI2C(Inter−Integrated Circuit)等の汎用のインターフェースを用いてもよい。
なお、ハンドヘルドプリンタ1aおよび制御部101aのその他の構成要素は、上述の図3および図4で説明したものと同様である。また、図12および図13に示したハンドヘルドプリンタ1aのハードウェア構成は一例を示すものであり、図12および図13に示した構成要素以外の構成要素を含むものとしてもよい。また、SoC50aおよびASIC/FPGA60の各機能については、CPU31の性能、およびASIC/FPGA60の回路規模等に応じて、いずれに振り分けてもよい。
(連続吐出回数の決定方法)
次に、本変形例に係るハンドヘルドプリンタ1aでの連続吐出動作におけるインクの連続吐出回数の決定方法について説明する。
上述のように、記録ヘッドのノズル部分は、空気に触れている時間が長いほどインクが固まってしまうという性質がある。また、経過時間の他に、記録ヘッドを搭載するハンドヘルドプリンタが存在する環境における温度および湿度によっても、インクの固まり具合が異なってくる。例えば、下に示す(表2)は、温度および湿度の値によって、抜けノズルの発生頻度を示すノズル抜けレベルが変動する状態の例を示したものである。
ノズル抜けレベルの値が大きいほど、抜けノズルの発生頻度が高いことを示す。また、(表2)中の「L」は、温度または湿度が低いことを示し、「M」は、温度または湿度が中程度であることを示し、「H」は、温度または湿度が高いことを示す。ハンドヘルドプリンタ1aで用いられるインクの種類および特性により変動するが、一般に(表2)に示すように、インクは、温度が高いほど、湿度が低いほど固まりやすい性質を有する。なお、(表2)において、「L」、「M」、「H」の各区分の振り分けは、例えば、温度および湿度に対する閾値判定によって行うものとすればよい。また、この場合の閾値は、ユーザが外部機器10から任意の設定可能であってもよい。また、温度および湿度に対する区分は、(表2)に示すように3区分に限られるものではなく、2または4以上の区分であってもよい。
したがって、本変形例に係るハンドヘルドプリンタ1aは、例えば、温湿度センサ111により検知された温度および湿度の値に基づいて、連続吐出動作における連続吐出回数を決定する。なお、ハンドヘルドプリンタ1aは、温度および湿度のみではなく、さらに、上述の実施形態で説明した経過時間に基づいて、連続吐出回数を決定するものとしてもよい。例えば、ハンドヘルドプリンタ1aは、上述の式(5)で算出した経過時間に対して、さらに温湿度センサ111により検知された温度および湿度、ならびに上述の(表2)で定まるノズル抜けレベルに応じた補正係数を乗じた経過時間を用いて、連続吐出回数を決定するものとしてもよい。この場合の補正係数は、ノズル抜けレベルが大きいほど値が大きいものとすればよい。
(ハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成)
図14は、実施形態の変形例に係るハンドヘルドプリンタの機能ブロックの構成の一例を示す図である。図14を参照しながら、本変形例に係るハンドヘルドプリンタ1aの機能ブロックの構成について説明する。
図14に示すように、ハンドヘルドプリンタ1aは、第1取得部201(データ取得部)と、タイミング生成部202と、第2取得部203と、姿勢位置算出部204と、第3取得部205と、第1判定部206と、第2判定部207と、印字制御部208と、カウンタ部209と、吐出回数決定部210(決定部)と、キャップ検知部211(検知部)と、第4取得部212(温湿度取得部)と、通信部221と、操作部222と、表示制御部223と、表示部224と、記憶部225と、を有する。なお、このうち、吐出回数決定部210および第4取得部212以外の各機能部の機能は、上述の図10で説明した通りである。
第4取得部212は、温湿度センサ111により検知された温度および湿度の情報(以下、温湿度情報と称する場合がある)を取得する機能部である。第4取得部212は、図4に示すADC36、およびCPU31により実行される動作プログラムによって実現される。
吐出回数決定部210は、第4取得部212により取得された温湿度情報に基づいてハンドヘルドプリンタ1による連続吐出動作における連続吐出回数を決定する機能部である。なお、吐出回数決定部210は、温湿度情報の他、上述の実施形態と同様に、キャップ検知部211により検知されたキャッピングの有無を加味した経過時間に基づいて連続吐出回数を決定するものとしてもよい。
なお、図14に示す各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図14において独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図14において1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
以上のように、本変形例に係るハンドヘルドプリンタ1aは、温湿度センサ111により検知された温度および湿度に基づいて、連続吐出回数を決定し、当該連続吐出回数により連続吐出動作を行うものとしている。この場合、上述のように、温湿度情報の他、キャップ検知部211により検知されたキャッピングの有無を加味した経過時間に基づいて連続吐出回数を決定するものとしてもよい。これによって、記録ヘッド104のノズル詰まりを効果的に解消することが可能となるため、ユーザは、ハンドヘルドプリンタ1aを用いて所望の正常画像を印字することができる。
なお、上述の実施形態および変形例において、ハンドヘルドプリンタ1、1aの各機能部の少なくともいずれかがプログラムの実行によって実現される場合、そのプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。また、上述の実施形態および変形例に係るハンドヘルドプリンタ1、1aで実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、フレキシブルディスク(FD)、CD−R(Compact Disk−Recordable)、またはDVD(Digital Versatile Disc)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例に係るハンドヘルドプリンタ1、1aで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例に係るハンドヘルドプリンタ1、1aで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例のハンドヘルドプリンタ1、1aで実行されるプログラムは、上述した各機能部のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては制御部101、101aのCPU31が上述の記憶装置(ROM102a等)からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置上にロードされて生成されるようになっている。
1、1a ハンドヘルドプリンタ
2 上部ユニット
3 下部ユニット
4 ガイドコロ
5 操作ボタン
6 開口部
7 ガイド部材
8 LED
10 外部機器
20 印字媒体
31 CPU
32 位置算出回路
33 メモリCTL
34 ROM CTL
35 GPIO
36 ADC
41 Image RAM
42 DMAC
43 回転器
44 割込みコントローラ
45 ナビゲーションセンサI/F
46 印字/センサタイミング生成部
47 記録ヘッド制御部
48 ジャイロセンサI/F
49 連続吐出処理部
50、50a SoC
51 バス
60 ASIC/FPGA
61 バス
101、101a 制御部
102a ROM
102b DRAM
103 記録ヘッド駆動回路
104 記録ヘッド
104a ノズル
105 通信I/F
106a ナビゲーションセンサ
106b ジャイロセンサ
107 OPU
108 電源
108a 点線
109 電源回路
110 キャッピング検知センサ
111 温湿度センサ
201 第1取得部
202 タイミング生成部
203 第2取得部
204 姿勢位置算出部
205 第3取得部
206 第1判定部
207 第2判定部
208 印字制御部
209 カウンタ部
210 吐出回数決定部
211 キャップ検知部
212 第4取得部
221 通信部
222 操作部
223 表示制御部
224 表示部
225 記憶部
特表2010−520086号公報

Claims (11)

  1. 記録ヘッドの複数のノズルからインクを吐出して画像を印字媒体に印字する画像記録装置であって、
    前記各ノズルの位置がインクを吐出すべき位置か否かを判定する第1判定部と、
    前記第1判定部によりインクを吐出すべき位置と判定された前記ノズルについて、連続吐出動作が必要か否かを判定する第2判定部と、
    前記第2判定部により前記連続吐出動作が必要と判定された前記ノズルから、前記吐出すべき位置に所定の連続吐出回数だけインクを連続して吐出させる印字制御部と、
    を備えた画像記録装置。
  2. 前記第2判定部は、前記吐出すべき位置の前記ノズルからインクが吐出された回数が、所定の閾値未満である場合に、前記連続吐出動作が必要であると判定する請求項1に記載の画像記録装置。
  3. 前記印字制御部は、前記吐出すべき位置の前記ノズルについて、前記第2判定部によりインクが吐出された回数が前記所定の閾値に達するまで、前記連続吐出動作を繰り返す請求項2に記載の画像記録装置。
  4. 前記所定の閾値は、設定可能である請求項2または3に記載の画像記録装置。
  5. 前記連続吐出動作での前記連続吐出回数は、可変である請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像記録装置。
  6. 前記記録ヘッドによる印字動作が終了した時点からの経過時間に基づいて前記連続吐出回数を決定する決定部を、さらに備えた請求項5に記載の画像記録装置。
  7. 外部機器から印字データを取得するデータ取得部と、
    前記データ取得部が前記印字データを取得した時点からの経過時間に基づいて前記連続吐出回数を決定する決定部と、
    をさらに備えた請求項5に記載の画像記録装置。
  8. 前記各ノズルがキャップによりキャッピングされているか否かを検知する検知部を、さらに備え、
    前記決定部は、前記検知部により検知されるキャッピングの状態に応じた前記経過時間に基づいて前記連続吐出回数を決定する請求項6または7に記載の画像記録装置。
  9. 前記画像記録装置が利用される環境の温度および湿度を検知する温湿度センサから該温度および湿度の情報を取得する温湿度取得部を、さらに備え、
    前記決定部は、さらに、前記温湿度取得部により取得された温度および湿度の情報に基づいて前記連続吐出回数を決定する請求項6または7に記載の画像記録装置。
  10. 記録ヘッドの複数のノズルからインクを吐出して画像を印字媒体に印字する画像記録方法であって、
    前記各ノズルの位置がインクを吐出すべき位置か否かを判定する第1判定ステップと、
    インクを吐出すべき位置と判定した前記ノズルについて、連続吐出動作が必要か否かを判定する第2判定ステップと、
    前記連続吐出動作が必要と判定した前記ノズルから、前記吐出すべき位置に所定の連続吐出回数だけインクを連続して吐出させる印字制御ステップと、
    を有する画像記録方法。
  11. コンピュータに、
    インクを吐出して画像を印字媒体に印字する記録ヘッドの複数のノズルの位置がインクを吐出すべき位置か否かを判定する第1判定ステップと、
    インクを吐出すべき位置と判定した前記ノズルについて、連続吐出動作が必要か否かを判定する第2判定ステップと、
    前記連続吐出動作が必要と判定した前記ノズルから、前記吐出すべき位置に所定の連続吐出回数だけインクを連続して吐出させる印字制御ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
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