JP3822824B2 - 媒体検知方法および装置ならびに印字装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、プリンタ、プロッタ等の印字装置における用紙等の印字媒体の検知に関し、特に印字位置の誤差補正に関する。
背景技術
従来、大判のプリンタ、プロッタにおいては、オペレータが、印字媒体を装置にセットした後、印字キャリッジに設けられた媒体センサにより媒体の幅を検知し、その後、媒体を内部へ取り込み、その先端を所定位置で検知するのが一般的である。その場合、図３（ａ）に示すように、媒体センサは、プラテン２０（図１）と媒体１４の反射率の差を検出するよう構成されている。この構成では、任意の媒体を検知できるように、センサのスポットを大きくして、その径を２〜３ｍｍに設定している。
また、図３（ｂ）に示すように、直接物体を検知できるように、媒体１４の真上にセンサを設けたものもある。これは、ＬＥＤ３１からの光が媒体１４上で拡散した拡散光をレンズ３２および遮光筒３３を介して検知するため、媒体１４の真上で検知が行える。そのため、用紙の状態の影響を受けにくく、スポット径も１ｍｍ程度まで小さくすることが可能であり、高精度の媒体検知が行える。
図３（ａ）の構成は、印字媒体からの反射光を検知する構成であるためほとんどの媒体を検知することができる半面、センサのスポット径を大きくしたために、読みとり位置の精度が低下してしまう。
これに対し、図３（ｂ）の構成では、センサスポットを小さくできるので読みとり位置のばらつきを０．５ｍｍ以下に低減できる半面、クリアフィルム等の完全に光を透過してしまう媒体は検知できないという欠点がある。
したがって、本発明の目的は、より広範囲な種類の印字媒体を高精度に読み取ることができる媒体検知方法および装置ならびに印字装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、印字媒体の種別を判別することができる印字装置を提供することにある。
発明の開示
本発明による媒体検知方法は、印字媒体上を走査しながら印字媒体の端部位置を検知する、印字装置用の媒体検知方法であって、光透過率の比較的低い印字媒体について高精度の媒体検知が行える第１の媒体センサと、光透過率の高い媒体であっても検知可能であるが低精度である第２の媒体センサとにより、光透過率の比較的低い基準媒体を走査することにより、前記基準媒体の端部位置を検知し、これらの端部位置の値の差を補正値として算出し、任意の印字媒体の検知時、その印字媒体が前記第１の媒体センサで検知困難な印字媒体であるとき、前記第２の媒体センサにより媒体検知を行い、その結果得られた端部位置を前記補正値で補正するものである。
本発明により、媒体の種類によらず、高精度な媒体（端部位置）の検知が可能となる。
上記方法を実施するための、本発明による媒体検知装置は、印字媒体上を走査しながら印字媒体の端部位置を検知する、印字装置用の媒体検知装置であって、光透過率の比較的低い印字媒体について高精度の媒体検知が行える第１の媒体センサと、光透過率の高い媒体であっても検知可能であるが低精度である第２の媒体センサと、光透過率の比較的低い基準媒体を前記第１および第２の媒体センサで走査することにより、前記基準媒体の端部位置を検知する手段と、この求められた端部位置の値の差を求める手段と、この差を補正値として不揮発的に記憶する記憶手段と、前記第１の媒体センサで検知困難な印字媒体の検知時、前記第２の媒体センサにより媒体検知を行い、その結果得られた端部位置を前記補正値で補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
この媒体検知装置において、印字媒体に対して光を斜めに照射する光源と、印字媒体の拡散光を印字媒体の直上から検知する、前記第１の媒体センサとしての第１の光学センサと、前記光源からの光が印字媒体で斜め上方向に反射される反射光を受ける、前記第２の媒体センサとしての第２の光学センサとを１つのハウジング４６内に収納した媒体検知ユニットを用いることが好ましい。この媒体検知ユニットは印字キャリッジに取り付ければ、それ専用の走査手段を別途設ける必要がない。また、既存のリニアスケールを用いて媒体センサの移動位置を確認することができる。
与えられた印字媒体について、前記第１の光学センサの予め定めた大きさのセンサ出力が得られる前記光源の第１の駆動レベルと、前記第２の光学センサの予め定めた大きさのセンサ出力が得られる前記光源の第２の駆動レベルとを求め、これら第１および第２の駆動レベルの差に基づいて、当該印字媒体の種類を判別する媒体判別手段を備えてもよい。
さらに、この判別結果に基づいて、判別された印字媒体の種類に応じて印字モードを設定する印字モード設定手段を設けてもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明による媒体検知装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１に本発明を利用したインクジェット式のラージフォーマットプリンタの印字ユニット部の概略の外観図を示す。但し、本発明はインクジェット記録方式の装置に限定されるものではない。
図１において、キャリッジ１２は、４個のカラーのヘッド１０を搭載し、キャリッジモータによる無端ワイヤの駆動によりガイドレール（いずれも図示せず）に沿って、キャリッジ移動方向（Ｙ）に往復移動する。ガイドレールに沿って設けられたリニアスケール６２の規則的なストライプパターンまたはスリットを、キャリッジ１２に搭載されたリニアスケールセンサ６１が検知することにより、キャリッジ１２（ひいては媒体センサ１８）の現在の位置が分かるようになっている。キャリッジ１２の位置認識に関しては、リニアスケール６２の利用の他、ロータリエンコーダ、キャリッジモータの駆動パルス数監視などによっても行うことが可能である。なお、図中、１３はエンジンコントローラ（図示せず）からヘッド１０へ電力および各種信号を供給するフラットケーブルを示す。このフラットケーブル１３はプレート１１の内部から外側へ導出されている。
一方、ヘッド１０による印字が行われる媒体１４は、プラテン２０上を、搬送モータ６３の駆動により、搬送ローラ１６およびピンチローラ１５（図２）を介して、キャリッジ移動方向とほぼ直角な用紙搬送方向（Ｘ）に搬送される。プラテン２０（図２）の下部には吸引ファン１９（図２）が配置され、プラテン２０に設けられた通気孔（図示せず）を介して、媒体１４をプラテン２０の表面に吸引することができる。媒体１４の搬送経路内に設けられた媒体センサ１７は用紙セットの有無を検知するためのものである。
ここで、用紙のロードシーケンスについて説明する。図２に示すように、オペレータは、搬送ローラ１６とピンチローラ１５の加圧を解除し、その間に媒体１４をセットする。プリンタは、本体に設けられた媒体センサ１７により媒体１４がセットされたことを検知したら、吸引ファン１９により媒体１４のプラテン２０への吸引を開始する。オペレータは、媒体１４のセットが完了したら再び搬送ローラ１６を加圧し、ロードシーケンスを開始させる。次にキャリッジ１２を主走査方向に移動させ、キャリッジ１２上の媒体センサ１８により、媒体の右端、左端を検知する。次にキャリッジ１２を媒体のほぼ中央まで移動させ、媒体を後ろ方向（図２の左側）に送りながら、媒体センサ１８で媒体の先端を検知し、媒体を印字開始できる定位置に移動させスタンバイとなる。１バンド印字すると媒体１４をキャリッジ１２の移動方向に対して垂直の方向に１バンド分だけ移動する。その繰り返しで媒体１枚の印字を完了する。
次に、媒体センサ１８として使用できる媒体検知ユニット２１の詳細構成を図４に示す。図中、４１は、媒体１４表面に対して約４０〜４５度の角度で光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）、４２は、媒体１４を直接検知するための凸レンズ、４３は外来光を遮るためと検知対象部を絞るための遮光筒、４４は、媒体１４を検知するためのフォトダイオードである。また、４５は、発光ダイオード４１からの光の内、媒体により反射された反射光を検知するためのフォトトランジスタである。これらの部品（４１〜４５）は１つのハウジング内に収納されている。
図５に、本実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図を示す。図５を参照しながら、画像データの入力から印字ヘッド１０へのデータ転送までを説明する。
画像入力制御部２０１は、外部インターフェイスを介して画像データの入力を受け付ける。画像入力制御部２０１は、直ちに、ＭＰＵ２０４に対しＤＭＡリクエスト（ＲＥＱ１）を出力する。ＭＰＵ２０４は、これに応答して入力画像データを画像メモリ２０２にＤＭＡ転送するとともに、ＤＭＡアクノリッジ（ＡＣＫ１）を画像入力制御部２０１に返送する。
また、ＭＰＵ２０４は、印字を開始するために、ヘッド制御部２０３に画像データを転送する。画像データの転送を受けたヘッド制御部２０３は、キャリッジ１２の移動に同期してリニアスケールセンサ６１から入力されるリニアスケール信号のカウント値に基づき、印字データを印字ヘッド（図１の１０）に転送するとともに、印字パルスをヘッド１０に与えることにより印字を行う。ヘッド制御部２０３内の画像データが無くなれば、ヘッド制御部２０３は、画像データの要求をＭＰＵ２０４に対して行う（ＤＭＡ２）。なお、キャリッジ１２の移動に関連してその基準位置を定めるホームポジションセンサ２１０がプロッタ内の所定位置に装備されている。
ＭＰＵ２０４は、駆動制御部２０６を介して、印字媒体を搬送するための搬送モータ６３、およびキャリッジを往復移動するためのキャリッジモータ２０８を駆動する。
２１５は、図４に示した媒体検知ユニット２１を用いる媒体センサ回路であり、その詳細回路は図６を参照して後述する。ユーザによる指示およびユーザに対する表示等は、操作パネル２１１を介して行われる。
以上のＭＰＵ２０４による制御はプログラムメモリ２０５に格納された制御プログラムに従って実現される。
図６に、図４の媒体検知ユニット２１を用いた媒体センサ回路２１５の構成例を示す。
発光ダイオード４１は、ＭＰＵ２０４の出力信号５ｃにより、リニアに光量を調整することができる。また、フォトダイオード４４の出力は、電流増幅回路５２により電流増幅され、信号５ａとしてＭＰＵ２０４のアナログポートに入力される。フォトトランジスタ４５の出力は、信号５ｂとしてＭＰＵ２０４の他のアナログポートに入力される（５ｂ）。
次に、フォトトランジスタ４５の読みとり補正方法について説明する。まず、光透過率の比較的低い基準媒体をセットし、センサ補正モードを実行する。ここで、基準媒体とは、読み取り補正のために用いる印字媒体であるが、白色の普通紙でかまわない。このセンサ補正モードの処理手順を図９のフローチャートに示す。
センサ補正モードを開始すると、まず、キャリッジを基準媒体上に移動させ（Ｓ１１）、ＬＥＤ４１を点灯させる（Ｓ１２）。センサ４４に接続された電流増幅回路５２の出力信号５ａが、予め定めた基準電流Ｍｉに達するまでＬＥＤ４１の光量（点灯電流すなわちＬＥＤ駆動レベル）を１ステップずつ増加させていく（Ｓ１３，Ｓ１４）。次に、プラテン上へキャリッジを移動させ（Ｓ１５）、プラテン上での信号５ａの電流Ｐｉを検知する（Ｓ１６）。その後、当該用紙端の位置Ｒｙ０を求める（Ｓ１７）。すなわち具体的には、図７（ａ）に示すように、スレッショルド値を（Ｍｉ＋Ｐｉ）／２とし、信号５ａを監視しながら、用紙端を横切るようにキャリッジを走査する。この際、信号５ａが当該スレッショルド値を横断した時点のリニアスケール６２の値を求める。この値に基づいて当該用紙端の位置Ｒｙ０が決まる。
次に、キャリッジを同じ基準媒体上に移動させ（Ｓ１８）、ＬＥＤを点灯させる（Ｓ１９）。そこで、フォトトランジスタ４５の出力信号５ｂが予め定めた基準電流ＴＭｉに達するまで光量を１ステップずつ増加させていく（Ｓ２０，Ｓ２１）。ＴＭｉの値はＭｉと同じであってもよい。その後、キャリッジをプラテン上へ移動させ（Ｓ２２）、プラテン上での信号５ｂの電流ＴＰｉを検知する（Ｓ２３）。図７（ａ）（ｂ）から分かるように、両センサの出力波形は用紙端における信号変化の傾斜が異なるために、検知される位置にずれが生じていることが分かる。そこで、同じ用紙端について、用紙端位置Ｒｙ１を検知する（Ｓ２４）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、スレッショルド値を（ＴＭｉ＋ＴＰｉ）／２とし、信号５ｂを監視しながら、用紙端を横切るようにキャリッジを走査する。この際、信号５ｂが当該スレッショルド値を横切った時点のリニアスケール６２の値を求める。この値に基づいて当該用紙端の位置Ｒｙ１が求まる。最後に、用紙端の位置Ｒｙ０とＲｙ１の差分Ｄｉｆｆ０を不揮発的にメモリ（図示せず）に記憶する（Ｓ２５）。このようにして、センサ補正値が求められる。
オペレータが普通紙等、フォトダイオード４４で検知できる対象物に関しては、上記Ｒｙ０の検知と同じシーケンスでＬＥＤ４１の光量を決定し、媒体の幅、先端位置の検知を行う。
次に、このようにして求められたセンサ補正値を基に用紙端検知を行う処理の手順を、図１０のフローチャートにより説明する。これは、特に、クリアフィルム等、センサ（フォトダイオード）４４で読めない対象物がセットされた場合に有用である。
まず、キャリッジを検知対象の媒体上に移動させ（Ｓ３１）、ＬＥＤをフル点灯させる（Ｓ３２）。そこで、センサ４４に基づく電流増幅回路５２の出力信号５ａが基準電流Ｍｉ以上であるか否かを調べる（Ｓ３３）。Ｍｉ以上であれば、光透過率の低い媒体であると判断し、上記センサ４４による高精度な位置Ｒｙ０の検知シーケンスを実行する。すなわち、ＬＥＤを再点灯させた後（Ｓ３４）、センサ４４からの出力信号５ａが基準電流Ｍｉに達するよう光量を増加させる（Ｓ３５，Ｓ３６）。ついで、プラテン上へキャリッジを移動させ（Ｓ３７）、プラテン上での信号５ａの電流Ｐｉを検知する（Ｓ３８）。そこで、前述した手法により当該用紙端の位置Ｒｙ０を検知する（Ｓ３９）。
ステップＳ３３でセンサ４４からの出力信号５ａが基準電流Ｍｉ未満である場合には、媒体の透過率が高いと判断し、上記センサ４５による精度の低い位置Ｒｙ１の検知シーケンスを実行する。すなわち、ＬＥＤを再点灯させ（Ｓ４０）、センサ４５の出力信号５ｂが基準電流ＴＭｉに達するまで光量を増加させる（Ｓ４１，Ｓ４２）。その後、キャリッジをプラテン上に移動させ（Ｓ４３）、電流ＴＰｉを検知する（Ｓ４４）。そこで、前述した手法により用紙端位置Ｒｙ１を検知する。この結果求まった用紙端位置Ｒｙ１に上記補正値Ｄｉｆｆ０を加算することにより、補正した用紙端位置すなわち高精度の用紙端位置Ｒｙ０が得られる（Ｓ４６）。
なお、図９に示したセンサ補正モードの実行は、工場出荷時に行ってもよいし、出荷後にオペレータの指示に基づいて行ってもよい。場合によっては、普通紙をセットしたときに、プリンタ本体が自動的に実行することも考えられる。
次に、この検知装置が媒体による透過度の違いを検知できることから、この検知装置の応用として、普通紙、第二原図（半透明）、クリアフィルム（透明）等を判別することが考えられる。それにより、印字モードを自動的に判断するシステムも容易に実現することができる。この原理を図８により説明する。
図８（ａ）に示すように、媒体上でのフォトダイオード４４からの出力信号５ａが前記Ｍｉに達するＬＥＤ電流Ｌｉａの値（ＬＥＤ駆動レベル）は、媒体の種類により大きく変動する。図の例では、普通紙、第二原図、クリアフィルムの順に大きくなっていることが分かる。特にクリアフィルムの場合は、ＬＥＤをフル点灯させてもＭｉまで達しない。これに対し、図８（ｂ）に示すように、フォトトランジスタ４５の出力信号５ｂが前記Ｔｍｉに達するＬＥＤ電流Ｌｉｂの値は、媒体の種類によって大きく変わることがない。これらの結果として、図８（ｃ）に示すように、ＬＥＤ電流ＬｉａとＬＥＤ電流Ｌｉｂの差電流Ｄｉは、媒体によって大きく異なる（Ｄｉ１＜Ｄｉ２＜Ｄｉ３）。すなわち、普通紙の場合のＤｉ１と比較して、第二原図のＤｉ２は大きく、クリアフィルムのＤｉ３はさらに大きい。
このような両センサの特性に基づいて媒体の種別を判別することができる。さらにこの判別結果に基づいて、たとえば、普通紙の場合は、標準（カラー標準）、第二原図の場合はモノクロ高精細、クリアフィルムの場合はカラー高精細（およびインク乾燥時間の付加）という具合に、その媒体に即した印字モードを自動的に決定することができる。
図１１および図１２に、媒体種類を判別する媒体判別処理のフローチャートを示す。
まず、キャリッジを媒体上に移動させ（Ｓ５１）、ＬＥＤを点灯させる（Ｓ５２）。そこで、フォトトランジスタ４５の出力信号５ｂが基準光量ＴＭｉに達するまで光量を１ステップずつ増加させていく（Ｓ５３，Ｓ５４）。この間に、ＬＥＤがフル点灯に達したら（Ｓ５５，Ｙｅｓ）、媒体検知不良と判断する（Ｓ５６）。
基準光量ＴＭｉに達した後、そのときのＬＥＤ電流値（Ｌｉｂ）を記憶する。そこで、ＬＥＤを再点灯させ（Ｓ５８）、フォトダイオード４４からの出力信号５ａが基準光量Ｍｉに達するまで光量を１ステップずつ増加させていく（Ｓ５９，Ｓ６０）。この間に、ＬＥＤがフル点灯に達したら（Ｓ６１，Ｙｅｓ）、ステップＳ６２に移行する。
ステップＳ６２では、この時点のＬＥＤ電流値（Ｌｉａ）を記憶する。
図１２に移り、両電流値の差の絶対値｜Ｌｉｂ−Ｌｉａ｜が予め定めたスレッショルド値Ｄ１，Ｄ２の間の値であれば（Ｓ６３，Ｙｅｓ）、その媒体は第二原図であると判断する（Ｓ６４）。前記差の絶対値がスレッショルド値Ｄ２より大きければ（Ｓ６５，Ｙｅｓ）、その媒体はフィルムであると判断する（Ｓ６６）。いずれでもなければ、普通紙と判断する（Ｓ６７）。 印字モードを自動設定としている場合には、このようにして判別された媒体の種類に応じて、予め定められた対応する印字モードでの印字が可能となる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、種々の変形、変更が可能である。例えば、ユーザによっては、使う媒体が上記のような基準のものと違う場合も考えられる。その場合は、媒体毎に値Ｄｉの範囲（またはスレッショルド値）を割り当て、対応する印字モードをプリンタ本体に記憶させることにより、ＬＥＤ駆動レベルと媒体種類（および印字モード）の対応関係をカスタマイズすることも考えられる。
また、上記フローチャートに示した順次のステップの順序は必ずしも上記のとおりではなくてもよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、広範囲な種類の媒体を高精度に読み取る検知装置を実現できる。また、媒体の透過率の違いを検知できるため、媒体の種類を判別することができ、さらに媒体ごとに最適な印字モードを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を利用したインクジェット式のラージフォーマットプリンタの印字ユニット部の概略の外観図である。
図２は、図１のプリンタの媒体の経路を示す概略側面図である。
図３は、従来の媒体センサの構成を示す図である。
図４は、本発明の実施の形態において用いる媒体検知ユニットの構成を示す図である。
図５は、本実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
図６は、図４の媒体検知ユニット２１を用いた媒体センサ回路２１５の構成例を示す回路ブロック図である。
図７は、図４の媒体検知ユニットの出力信号例を示す波形図である。
図８は、本発明の応用例における、媒体種類を自動的に判断する原理の説明図である。
図９は、本発明の実施の形態におけるセンサ補正モードの処理手順を示すフローチャートである。
図１０は、図９の処理で得られたセンサ補正値を基に用紙端検知を行う処理の手順を示すフローチャートである。
図１１は、媒体種類を判別する媒体判別処理のフローチャートである。
図１２は、図１１に続く媒体判別処理のフローチャートである。

Claims (7)

1. 印字媒体の端部位置を検知する、印字装置用の媒体検知方法であって、
   光透過率の比較的低い印字媒体について高精度の媒体検知が行える第１の媒体センサと、光透過率の高い媒体であっても検知可能であるが低精度である第２の媒体センサとにより、光透過率の比較的低い基準媒体を走査することにより、それぞれ、前記基準媒体の端部位置を検知し、
   これらの端部位置の値の差を補正値として算出して記憶しておき、
   前記第２の媒体センサにより任意の印字媒体の検知を行うときは、その結果得られた端部位置を前記補正値で補正する
   ことを特徴とする媒体検知方法。
2. 印字媒体の端部位置を検知する、印字装置用の媒体検知装置であって、
   光透過率の比較的低い印字媒体について高精度の媒体検知が行える第１の媒体センサと、
   光透過率の高い媒体であっても検知可能であるが低精度である第２の媒体センサと、
   光透過率の比較的低い基準媒体を前記第１および第２の媒体センサで走査することにより、前記基準媒体の端部位置を検知する手段と、
   この求められた端部位置の値の差を求める手段と、
   この差を補正値として不揮発的に記憶する記憶手段と、
   前記第２の媒体センサにより任意の媒体検知を行うときは、その結果得られた端部位置を前記補正値で補正する補正手段と、
   を備えた媒体検知装置。
3. 印字媒体に対して光を斜めに照射する光源と、
   印字媒体の拡散光を印字媒体の直上から検知する、前記第１の媒体センサとしての第１の光学センサと、
   前記光源からの光が印字媒体で斜め上方向に反射される反射光を受ける、前記第２の媒体センサとしての第２の光学センサと、
   を有することを特徴とする請求の範囲２記載の媒体検知装置。
4. 前記光源と、第１の光学センサと、第２の光学センサとを１つのハウジング内に収納した媒体検知ユニットを有する請求の範囲３記載の媒体検知装置。
5. 与えられた印字媒体について、前記第１の光学センサの予め定めた大きさのセンサ出力が得られる前記光源の第１の駆動レベルと、前記第２の光学センサの予め定めた大きさのセンサ出力が得られる前記光源の第２の駆動レベルとを求め、これら第１および第２の駆動レベルの差に基づいて、当該印字媒体の種類を判別する媒体判別手段を備えた請求の範囲３記載の媒体検知装置。
6. 請求の範囲５記載の媒体検知装置を用い、判別された印字媒体の種類に応じて印字モードを設定する印字モード設定手段を備えた印字装置。
7. 印字媒体の端部位置を検知する機能を備えた印字装置であって、
   光透過率の比較的低い印字媒体について高精度の媒体検知が行える第１の媒体センサと、
   光透過率の高い媒体であっても検知可能であるが低精度である第２の媒体センサと、
   光透過率の比較的低い基準媒体を前記第１および第２の媒体センサで走査することにより、前記基準媒体の端部位置を検知する手段と、
   この求められた端部位置の値の差を求める手段と、
   この差を補正値として不揮発的に記憶する記憶手段と、
   前記第２の媒体センサにより媒体検知を行うときは、その結果得られた端部位置を前記補正値で補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする印字装置。

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