JP4451685B2 - インクジェット記録装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、印刷する用紙の用紙端や用紙サイズを判別可能なインクジェット記録装置（プリンタ等）、およびそれを画像読取装置と組み合わせた画像形成装置に関する。

一般にインクジェット記録装置においては、印刷しようとする用紙のサイズに対応し、ユーザが予め設定した用紙サイズに従って用紙を搬送して印刷動作を行っている。このような印刷方法では、実際に搬送される用紙のサイズとユーザが設定した用紙のサイズとの間に誤差が発生した場合、例えば印刷設定領域が実際に搬送される用紙サイズを超えたときには、印刷領域が用紙サイズ内に収まらなくなる。
このような不具合を解消するため、従来、給紙側搬送ローラの下流近辺及び排紙側排出ローラの上流近辺にそれぞれ反射型の給紙センサ及び排紙センサを設け、給紙及び排紙の位置を確認することにより用紙を印刷領域内に収めるようにしたシート搬送装置を有する画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、インクジェットヘッドを搭載したキャリッジをプラテンの延在方向に走行させながら、所定の印字信号に基づいて上記インクジェットヘッドを駆動することにより、プラテンとインクジェットヘッドとの間に搬送された用紙に画像を記録するインクジェットプリンタにおいて、プラテンの長手方向に沿って、使用可能な種々の用紙サイズの幅にそれぞれ対応する位置に複数の用紙幅検出孔を形成し、プラテン上に用紙が搬送されたときに、キャリッジに配設した用紙幅検出センサによってその用紙検出幅検出孔を検出することによって、搬送された用紙の幅を検出することも提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２０００−３３５７８５号公報 特開平１１−２０８９２８号公報

しかしながら、このような従来のシート搬送装置や用紙幅検出手段にあっては、センサの距離的なばらつきや、装置内の乱反射やプラテンと用紙との明度差が低い等のために、用紙幅を正確に読み取れない場合があり、用紙外の装置内部にインクを吐出させて装置内部を汚損させたり、用紙裏面あるいは表面の画像面をも汚損させるおそれがあった。
この発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、インクジェット記録装置およびそれを備えた複写装置等の画像形成装置において、装置内に乱反射があったり、プラテンあるいは用紙搬送路と用紙との明度差が低かったりしても、常に正確かつ確実に用紙端を検知できるようにすることを目的とする。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、インク滴を噴射するヘッドを搭載したキャリッジを、用紙の搬送方向に直交して移動させながら、上記ヘッドから上記用紙にインク滴を噴射させるインクジェット記録装置において、上記の目的を達成するため、カラー画像の読み取りが可能な画像読取手段を用紙の搬送路上に配設し、その画像読取手段によって読み取ったＲ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報をデジタルビットのデータに変換し、そのデジタルビットのデータからヒュー，バリュー，クロマからなるＨＶＣ信号を作り出し、該ＨＶＣ信号の変化によって用紙端を検知する用紙端検知手段を設け、その用紙端検知手段は、上記キャリッジの主走査方向への移動量の基準となる主走査同期信号と、上記用紙の副走査方向への搬送量の基準となる副走査同期信号とにそれぞれ同期して、上記用紙端の検知を行なうものである。
さらに、上記用紙端検知手段による上記主走査同期信号に同期した用紙の両端の検知結果によって該用紙の幅を判別し、上記副走査同期信号に同期した用紙の両端の検知結果によって該用紙の長さを判別する用紙サイズ判別手段を設けるとよい。
その画像読取手段としては、カラーＣＣＤセンサを使用するとよく、その画像読取手段を上記キャリッジに搭載するのが望ましい。

また、この発明による画像形成装置は、上記いずれかのインクジェット記録装置と、原稿の画像情報を読み取って画像データを生成する画像読取装置とを備え、その画像読取装置で読み取った画像データによって上記インクジェット記録装置が用紙に画像を記録するようにしたものであり、原稿画像の複写印刷等を行なうことができる。

この発明によれば、用紙の搬送路上に配設したカラー画像の読み取りが可能な画像読取手段によって、印字部へ搬送される用紙を含む画像を読み取って、Ｒ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報を得て、そのカラー情報を変換したデジタルビットのデータからヒュー，バリュー，クロマからなるＨＶＣ信号を作り出し、そのＨＶＣ信号の変化によって用紙端を検知することができる。したがって、装置内に乱反射があったり、搬送路と用紙との明度差が低かったりしても、色相や彩度の変化によって常に正確かつ確実に用紙端を検知することができ、ビットを間引いて検知しても検知精度があまり劣化しない。さらに、キャリッジの主走査方向への移動量の基準となる主走査同期信号と、用紙の副走査方向への搬送量の基準となる副走査同期信号とにそれぞれ同期して、紙端の位置を正確に検知することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の基礎となるインクジェット記録装置における用紙端検知および用紙サイズ判別に係わる部分の構成を示すブロック図であり、図１はその機構部の構成を模式的に示す図である。
まず、図２を参照してこの発明によるインクジェット記録装置の用紙端検出に関係する部分の構造を説明する。

インクジェット記録装置の印字部には、複数のインクカートリッジを搭載したキャリッジ１が設けられ、ガイドロッド２に案内されて主走査方向（矢示Ａ方向）に往復移動する。このキャリッジ１の下部にはヘッド３が一体的に設けられており、そのヘッド３は図示していない各インクカートリッジのインクをそれぞれ微小のインク滴として用紙４上に噴射して、文字や画像を記録する一連のインク吐出口を有している。用紙４は搬送路を形成する搬送ベルト５によって副走査方向（図２で紙面に垂直な方向）に搬送される。その搬送ベルト５は搬送ローラ７によって回動される。８は用紙をカセットから給紙する給紙コロである。

キャリッジ１の図２で右側には、カラー画像の読み取りが可能な画像読取手段であるカラーＣＣＤセンサ６が配設されている。
そのカラーＣＣＤセンサ６には、用紙４及びそれを搬送する搬送路をなす搬送ベルト５に光を照射する発光素子と、用紙４及び搬送ベルト５からの反射光を受光する受光レンズ及び３ラインのＣＣＤセルとＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のフィルタ等が一体的に設けられており、読み取った画像に対応してＲ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報として、Ｒ，Ｇ，Ｂの３系統の信号を出力する。

次に、図１および図３〜図８を参照して、このインクジェット記録装置におけるこの発明の基礎となる用紙端検知および用紙サイズ判別に係わる信号処理系の構成、およびその作用について説明する。
その信号処理系は、全体を図１に示すように、カラーＣＣＤセンサ６と３個のＡ／Ｄ変換部１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ、３色変換マトリックス部１２、ａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブル１３、用紙端検知部１４、およびマイクロコンピュータ（ＣＰＵと略称する）１５によって構成されている。図３〜図５および図７は、その一部分を信号処理順にそれぞれ個別に示している。

まず図３において、カラーＣＣＤセンサ６は、図２の用紙４および搬送ベルト５からの反射光によって読み取った画像に応じてＲ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報として、受光したＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の強度に応じたアナログ信号を出力する。その各信号を、それぞれＡ／Ｄ変換部１１ｒ，１１ｇ，１１ｂによってデジタルビットのデータＲ，Ｇ，Ｂに変換する。
そのデータＲ，Ｇ，Ｂを図４に示す３色変換マトリックス部１２に入力させ、そこでＣＩＥ均等色空間における明度を示す明度指数のデータＬ＊と、色相を示すクロマティックネス指数のデータａ＊，ｂ＊とに変換される。
そのクロマティックネス指数のデータａ＊，ｂ＊を、さらに図５に示すａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブル１３に入力させ、そこで彩度を示すデータＣ＊に変換する。それは、図６に示すａ＊ｂ＊座標系の座標値（Ｘ，Ｙ）からＣ＊＝（Ｘ^２，Ｙ^２）^１／２として求められる。

そして、３色変換マトリックス部１２から出力される明度指数のデータ（以下「明度データ」という）Ｌ＊と、ａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブル１３から出力される彩度を示すデータ（以下「彩度データ」という）Ｃ＊とを、図７に示す用紙端検知部１４に入力させる。用紙端検知部１４は入力した明度データＬ＊と彩度データＣ＊のＯＲをとり、少なくともいずれか一方が予め設定した閾値を越えて変化したときに用紙端だと検知する。この用紙端検知部１４には、図２に示したキャリッジの主走査方向（矢示Ａ方向）への移動量の基準となる主走査同期信号ＦＳクロックと、用紙４の副走査方向（主走査方向に直交する用紙の搬送方向）への搬送量の基準となる副走査同期信号ＳＳクロックとを入力しており、それらに同期して、紙端の位置を正確に検知する。

その検知結果を、ＦＳクロック又はＳＳクロックによる位置情報とともにＣＰＵ１５に送る。ＣＰＵ１５はそれらのデータから用紙の幅および長さ、すなわち用紙サイズを判別することができる。
図８の（ａ）〜（ｄ）は、図７に示した用紙端検知部１４により、ＦＳクロックまたはＳＳクロックに同期して明度データＬ＊および彩度データＣ＊から主走査方向（幅方向）の用紙端位置および副走査方向（長さ方向）の用紙端位置を検知するタイミングチャートを示す。図７およびこの図８では明度データＬ＊又は彩度データＣ＊が閾値より高いときをハイレベル“１”とし、閾値より低いときをローレベル“０”としている。

図８の（ａ）では、ＦＳクロックに対応して明度データＬ＊が０から１または１から０に変化した位置Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ検出し、それをＣＰＵ１５へ送ることにより、ＣＰＵ１５は位置Ｌ１，Ｌ２間の距離（ＦＳクロックのカウント値）により用紙幅を判別することができる。
図８の（ｂ）では、ＦＳクロックに対応して彩度データＣ＊が０から１または１から０に変化した位置Ｃ１，Ｃ２を検知し、それをＣＰＵ１５へ送ることにより、ＣＰＵ１５は位置Ｃ１，Ｃ２間の距離（ＦＳクロックのカウント値）により用紙幅を判別することができる。

図８の（ｃ）では、ＳＳクロックに対応して明度データＬ＊が０から１または１から０に変化した位置Ｌ３，Ｌ４を検出し、それをＣＰＵ１５へ送ることにより、ＣＰＵ１５は位置Ｌ３，Ｌ４間の距離（ＳＳクロックのカウント値）により用紙の長さを判別することができる。
図８の（ｄ）では、ＳＳクロックに対応して彩度データＣ＊が０から１または１から０に変化した位置Ｃ３，Ｃ４を検出し、それをＣＰＵ１５へ送ることにより、ＣＰＵ１５は位置Ｃ３，Ｃ４間の距離（ＳＳクロックのカウント値）により用紙の長さを判別することができる。

図１に示したカラーＣＣＤセンサ６からＣＰＵ１５までの全体構成によって、用紙端を検知して用紙サイズを判別する処理を連続して実行することができる。そして、図１におけるＡ／Ｄ変換部１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ、３色変換マトリックス部１２、ａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブル１３、および用紙端検知部１４によって用紙端検知手段を構成している。なお、Ａ／Ｄ変換部１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報をデジタルビットのデータに変換する手段である。そして、ＣＰＵ１５が用紙サイズ判別手段である。

このようにすれば、用紙を搬送する搬送ベルト表面の反射や、内部の乱反射等により用紙と搬送ベルトとの明度差が減少して、従来の明度差のみによって用紙端を検出する装置では検出できないか誤検知が発生するような場合でも、画像読取手段によってカラー情報を読み取り、明度に加えて彩度の変化も検知するため、用紙に色味が僅かであればその用紙端を確実に検知することが可能になる。
そして、その画像読取手段であるカラーＣＣＤセンサ６を印字用のキャリッジ１に搭載することにより、記録時の主走査および副走査の同期信号と完全同期をとることができ、より正確な用紙端位置の検知が可能になる。

さらに、このようなインクジェット記録装置と、原稿の画像情報を読み取って画像データを生成する画像読取装置（イメージスキャナ）とを組み合わせ、その画像読取装置で読み取った画像データによって上記インクジェット記録装置が用紙に画像を記録するようにして、複写装置などの画像形成装置を構成した場合でも、同様にその画像形成装置に供給される用紙の幅方向および長手方向の用紙端を確実に検知でき、それによって用紙サイズの正確な判別も可能になり、原稿サイズに対応したサイズの用紙に的確に複写画像を形成することができる。

ところで、この発明によるインクジェット記録装置の用紙端検知手段は、前記画像読取手段であるカラーＣＣＤセンサ６によって読み取ったＲ，Ｇ，Ｂ色空間のＲ，Ｇ，Ｂ信号から、ヒュー（色相），バリュー（色度），クロマ（彩度）からなるＨＶＣ信号を作り出し、そのＨＶＣ信号のいずれかの変化によって用紙端を検知するようにする。この場合、クロマ（彩度）信号によって色味をさらに深く検知することが可能になると同時に、ビットを間引いて検知しても検知精度があまり劣化しなくなる利点もある。

この場合にも、カラー情報をデジタルビットのデータに変換して使用し、そのビット数を限定しないようにすることにより、例えば１６ビットで分解能を細かくして精度を向上させることもでき、彩度の場合などは５ビット程度でも大きく変化するため、生産コストを低下させながら検知能力を向上させることも可能になる。
また、明度差と色差を判定し用紙端を検知することにより、例えばインクジェット記録装置の搬送ベルトが黒色で用紙が白色の場合には明度差で用紙端を検知し、搬送ベルトが他の色で用紙に色味がついている場合には色差で用紙端を検知することが可能になる。

この発明は、パーソナルコンピュータの出力装置などに多用されている各種のインクジェット記録装置（プリンタ等）、およびそれを備えた複写装置などの画像形成装置に適用でき、搬送される用紙のサイズを正確に判別して、記録しようとする領域と用紙サイズとのミスマッチに対する対処を、迅速且つ的確に行なえるようにすることができる。それによって、印刷ミスや装置内をインクで汚すようなことを防止することができる。したがって、インクジェット記録装置や画像形成装置の商品価値を高めることができる。

この発明の基礎となるインクジェット記録装置における用紙端検知および用紙サイズ判別に係わる部分の構成を示すブロック図である。 同じくその機構部の構成を模式的に示す構成図である。 図１におけるカラーＣＣＤセンサとその各Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部のみを示すブロック図である。 Ｒ，Ｇ，ＢデータをＣＩＥ均等色空間のデータＬ＊ａ＊ｂ＊に変換する３色変換マトリックス部のみを示すブロック図である。

ａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブルのみを示すブロック図である。 その変換方法の説明図である。 用紙端検知部とＣＰＵのみを示すブロック図である。 主走査クロックと副走査クロックに同期して用紙端を検知する位置を示すタイミングチャートである。

１： キャリッジ、２：ガイドロッド、３：ヘッド、４：用紙、５：搬送ベルト（搬送路）、６：カラーＣＣＤセンサ（画像読取手段）、７：搬送ローラ、８：給紙コロ、１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ：Ａ／Ｄ変換部、１２：３色変換マトリックス部、１３：ａ＊ｂ＊→Ｃ＊変換テーブル、１４：用紙端検知部、１５：ＣＰＵ（用紙サイズ判別手段）

Claims (5)

1. インク滴を噴射するヘッドを搭載したキャリッジを、用紙の搬送方向に直交して移動させながら、前記ヘッドから前記用紙にインク滴を噴射させるインクジェット記録装置において、
   前記用紙の搬送路上に配置され、カラー画像の読み取りが可能な画像読取手段と、該画像読取手段によって読み取ったＲ，Ｇ，Ｂ色空間のカラー情報をデジタルビットのデータに変換し、該デジタルビットのデータからヒュー，バリュー，クロマからなるＨＶＣ信号を作り出し、該ＨＶＣ信号の変化によって用紙端を検知する用紙端検知手段とを設け、
   該用紙端検知手段は、前記キャリッジの主走査方向への移動量の基準となる主走査同期信号と、前記用紙の副走査方向への搬送量の基準となる副走査同期信号とにそれぞれ同期して、前記用紙端の検知を行なうことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記用紙端検知手段による前記主走査同期信号に同期した用紙の両端の検知結果によって該用紙の幅を判別し、前記副走査同期信号に同期した用紙の両端の検知結果によって該用紙の長さを判別する用紙サイズ判別手段を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記画像読取手段がカラーＣＣＤセンサである請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記画像読取手段が前記キャリッジに搭載されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置と、原稿の画像情報を読み取って画像データを生成する画像読取装置とを備え、該画像読取装置で読み取った画像データによって前記インクジェット記録装置が用紙に画像を記録するようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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