JP4690215B2 - エッジ検出装置、プリンタ装置、エッジ検出方法および印刷制御方法 - Google Patents

エッジ検出装置、プリンタ装置、エッジ検出方法および印刷制御方法 Download PDF

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本発明は、エッジ検出装置、プリンタ装置、エッジ検出方法および印刷制御方法に関し、例えば、用紙送り方向と直交する方向に印刷ヘッドを走査させながら印刷を行っていくプリンタ装置および印刷制御方法と、このようなプリンタ装置において用紙のエッジを検出するエッジ検出装置およびエッジ検出方法に関する。
従来、記録媒体である記録用紙を縦方向に間歇的に送っていくとともに、印刷ヘッドを横方向にスキャン(走査)させながら印刷を行っていくインクジェットプリンタが知られている。
このプリンタには、記録用紙の横幅を検出したり、記録用紙の横方向のズレ(スキュー)を検出したりするために、プラテン上にセットされた記録用紙の左右のエッジを検出するエッジ検出装置が設けられている(特許文献1(特開2002−127521号公報)参照)。
ここで、従来のエッジ検出装置について簡単に説明する。
エッジ検出装置には、反射型フォトマイクロセンサなどのエッジ検出用フォトセンサが、プラテンと対向するように、キャリッジに設けられている。
エッジ検出装置は、フォトセンサが、プラテン上にセットされた記録用紙と対向する状態で記録用紙のエッジを横切るように、キャリッジを横方向にスキャンさせ、記録用紙の反射光量と記録用紙から外れた位置にあるプラテン上の無反射テープの反射光量との違いによりフォトセンサのセンサ出力が所定のしきい値以下に変化した点を、記録用紙のエッジとして検出していた。
具体的には、エッジ検出装置内のCPUが、フォトセンサのセンサ出力を所定周期(例えば、10ms周期)で取得し、そのセンサ出力と所定のしきい値とを比較して、記録用紙のエッジを検出していた。
特開2002−127521号公報
従来の方式では、フォトセンサのセンサ出力が所定周期(例えば、10ms周期)で取得されていたため、キャリッジの移動速度が速くなるにつれて、所定周期の間にフォトセンサが移動する距離が長くなる。よって、キャリッジの移動速度が速くなるにつれて、エッジの検出精度が低下してしまう。
このため、従来のエッジ検出装置付きプリンタは、記録用紙のエッジを検出する際、キャリッジの移動速度を印字時の移動速度より遅くして、エッジ検出の精度を保っていた。よって、印字中に高速でキャリッジを移動しながらエッジ検知を行うことができず、スループットの低下とチェック頻度の低下が生じていた。
また、プラテン上の無反射テープでの反射光の受光レベルと、記録用紙での反射光の受光レベルとを、受光レベルそのものでしきい値と比較するため、これらの受光レベル差が小さいと(例えば、記録用紙がトレーシングペーパの場合)、それらの受光レベルとしきい値との差が小さくなり、記録用紙のエッジ検出が正確に行えなくなってしまう。
また、センサ自体に感度ばらつきがあり、これを吸収するためにセンサの発光電流を可変とすると、発光電流を選択するのに時間がかかってしまう。
本発明の目的は、エッジ検出の高速化および高精度化が可能なエッジ検出装置、プリンタ装置、エッジ検出方法および印刷制御方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のエッジ検出装置は、印刷が行われる記録媒体のエッジを検出するエッジ検出装置であって、自己の検出領域に前記記録媒体がある場合に第1レベルの信号を出力し、該検出領域に該記録媒体がない場合に該第1レベルと異なる第2レベルの信号を出力するセンサと、前記センサの検出領域が前記記録媒体のエッジを横切るように、前記センサを搬送する搬送部と、前記センサが前記エッジを横切る時の前記センサの前記第2レベルの信号から前記第1レベルの信号への変化を時間微分し該時間微分した信号を増幅すると共にバンドパスフィルタに通し、該バンドパスフィルタを通過した信号が所定の電圧より大きい場合に変化検知信号を出力する出力発生部と、前記搬送部に備えられ、前記搬送部の移動方向に沿って備えられたリニアスケールの検出溝を検出してカウント値を出力するリニアセンサと、前記出力発生部が出力した前記変化検知信号に同期して前記カウント値を格納し、該格納された前記カウント値に基づいて前記記録媒体のエッジの位置を検出する制御部と、を含む。
また、本発明のエッジ検出方法は、 自己の検出領域に印刷が行われる記録媒体がある場合に第1レベルの信号を出力し、該検出領域に該記録媒体がない場合に該第1レベルと異なる第2レベルの信号を出力するセンサを含むエッジ検出装置が行うエッジ検出方法であって、前記センサの検出領域が前記記録媒体のエッジを横切るように、前記センサを搬送する搬送ステップと、前記センサが前記エッジを横切る時の前記センサの前記第2レベルの信号から前記第1レベルの信号への変化を時間微分し、該時間微分した信号を増幅すると共にバンドパスフィルタに通し、該バンドパスフィルタを通過した信号が所定の電圧より大きい場合に変化検知信号を出力する出力発生ステップと、前記エッジ検出装置は、前記センサを搬送する搬送部と、前記搬送部の移動方向に沿って配置されたリニアスケールと、前記リニアスケールの検出溝を検出してカウント値を出力するリニアセンサと、を有し、前記変化検知信号に同期して前記カウント値が格納され、該格納された前記カウント値に基づいて前記記録媒体のエッジの位置を検出する検出ステップと、を含む。
上記発明によれば、記録媒体のエッジは、変化検知信号に基づいて検出される。
変化検知信号は、センサが出力した信号のレベルが変化したときに出力される。このため、センサが記録媒体を検出したときと検出していないときとの、センサの出力信号のレベル差が小さくても、センサが記録媒体のエッジを検出したときに、変化検知信号は出力される。よって、従来、センサの出力信号のレベル差が小さいために検出できなかった記録媒体のエッジを検出することが可能になる。
また、センサの出力信号のレベルは、センサの検出領域が記録媒体のエッジを横切るときに変化し、また、その横切る速度が速くなるほど、そのレベルの変化の割合が大きくなる。このため、センサの検出領域が記録媒体のエッジを横切る速度が速くなっても、センサの検出領域が記録媒体のエッジを横切った際に変化検知信号が出力される。よって、センサの検出領域が記録媒体のエッジを横切る速度が速くなっても、記録媒体のエッジを検出することが可能となり、エッジ検出の高速化を図ることが可能になる。
したがって、エッジ検出の高速化および高精度化を図ることが可能になる。
なお、前記出力発生部は、前記センサが出力した信号のレベルの変化成分を抽出するフィルタを有することが望ましい。
上記発明によれば、センサの出力信号のレベル変化成分と異なる成分を除去できるので、センサの出力信号のレベル変化成分を高精度で検出することが可能になる。
また、本発明のプリンタ装置は上述のエッジ検出装置と、記録媒体の搬送を行う機構と、前記記録媒体に印刷を行う印刷ヘッドと、を含む。
また、本発明の印刷制御方法は、記録媒体の搬送を行う機構と、前記記録媒体に印刷を行う印刷ヘッドと、を含むプリンタ装置が行う印刷制御方法であって、請求項4に記載のエッジ検出方法によって前記記録媒体のエッジの位置を検出するステップと、前記エッジの位置の検出に基づいて前記印刷ヘッドの動作を制御する制御ステップと、を含む。
上記発明によれば、記録媒体のエッジを高速かつ高精度で検出でき、それにより、記録媒体の所定の位置に精度よく印刷を行うことが可能になる。
本発明によれば、記録媒体のエッジは、センサが出力した信号のレベルが変化したときに出力される変化検知信号に基づいて検出されるので、センサの出力信号のレベル差が小さいために検出できなかった記録媒体のエッジを検出することが可能となり、また、センサの検出領域が記録媒体のエッジを横切る速度が速くなっても、記録媒体のエッジを検出することが可能となる。したがって、エッジ検出の高速化および高精度化を図ることが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態のプリンタ装置の主要構成を示すブロック図である。
図1において、プリンタ装置1は、例えばA1判やA0判ならびに大判ロール紙など、大判の用紙(記録媒体)を縦方向に間歇的に送っていくとともに、インクをドット噴射する印刷ヘッド60を横方向にスキャン(走査)させながら印刷を行っていく大判用紙用のインクジェットプリンタである。
プリンタ装置1は、CPU10と、モータドライバ20と、紙送りモータ21と、モータドライバ30と、キャリッジ制御モータ31と、エッジセンサ40と、センサ制御回路45と、印刷ヘッド60と、ヘッド制御部65とを含む。
CPU10は、プリンタ装置1の全体的な制御を司る。紙送りモータ21は、記録媒体である用紙を縦方向に送るための駆動部である。モータドライバ20は、モータ21の駆動を制御する。印刷ヘッド60は、インクのドットを噴射して印刷を行う。ヘッド制御部65は、印刷ヘッド60からインクのドットを噴射させる。キャリッジ制御モータ31は、搬送部の一例であり、印刷ヘッド60およびエッジセンサ40を横方向に送る。モータドライバ30は、キャリッジ制御モータ31の駆動を制御する。
エッジセンサ40は、自己の検出領域に用紙がある場合に第1レベルの信号を出力し、また、その検出領域に用紙がない場合に第1レベルと異なる第2レベルの信号を出力する。エッジセンサ40は、例えば、用紙の反射光、および、後述するプラテン53の反射光を検出するフォトセンサなどである。センサ制御回路45は、エッジセンサ40が出力した信号を処理する。
図2は、プリンタ装置1の用紙搬送系の機構を示した模式図である。なお、図2において、図1に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
図2において、用紙送りを行う機構は、グリップローラ50と、用紙押え51と、プラテン53と、後述するバキュームファン54と、巻取ドライバ56と、巻取りモータ57と、タルミセンサ58と、モータ21と、モータドライバ20とを含む。
グリップローラ50は、用紙5を押圧しながら回転することで用紙5を送る。用紙押え51は、グリップローラ50に向って用紙5を押圧する。
プラテン53は、キャリッジ70に設けられた印刷ヘッド60およびエッジセンサ40がスキャン移動する経路下に設けられ、用紙5を後述するバキュームファン54により吸引して安定的に固定する。
巻取りモータ57は、印刷後の用紙5を巻き取るための駆動部である。巻取ドライバ56は、巻取りモータ57を駆動する。タルミセンサ58は、印刷後の用紙5のたるみを検出する。
グリップローラ50が紙送りモータ21により回転量を制御可能な状態で間歇的に回転駆動されることで、プラテン53上にセットされた用紙5が縦方向に間歇送りされる。
プラテン53は、光の反射量が小さい黒色の部材(例えば、無反射テープ)で覆われており、また、プリンタ装置1でサポートされている最大の用紙幅より長く形成され、用紙5がセットされた状態でプラテン53の端が用紙5の両側方にはみ出した状態で露出される。
グリップローラ50より紙搬送方向上流側には、紙の供給の有無を検出する給紙センサ59Aが、プラテン53より下流側には、紙の排出の有無を検出する紙排出センサ59Bが、それぞれ配設されている。
図3は、印刷ヘッド60の搬送系の機構を示した模式図である。なお、図3において、図1または2に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
図3において、印刷ヘッド60は、横方向にスライド可能に構成されているキャリッジ70に取り付けられて、キャリッジ70が横方向にスライド移動されることでプラテン53およびプラテン53上にセットされた用紙5の上方を横方向にスキャン移動する。
また、キャリッジ70の側端には、エッジセンサ40が、その検出方向をプラテン53側に向けた状態で取り付けられ、印刷ヘッド60とともにスキャン移動する。
キャリッジ70は、搬送部を構成する搬送ベルト機構71のスチールベルト72に固着され、搬送ベルト機構71の回転プーリ73がキャリッジ制御モータ31により回転されることで、横方向にスライド移動する。
また、キャリッジ70には、移動量を検出するためのリニアセンサ75が設けられ、リニアセンサ75は、キャリッジ70の移動方向に沿って固定的に配設されているリニアスケール76の検出溝を検出し、その検出溝をカウントしていくことで、キャリッジ70の移動量を検出する。
リニアセンサ75からの検出出力(カウント値)は、キャリッジ制御モータ31のモータドライバ30、および、印刷ヘッド60のヘッド制御部65に入力され、キャリッジ70の移動量制御に使用されたり、印刷ヘッド60のインク噴出タイミングの制御に使用されたりする。
また、プリンタ装置1のフレームには、ホームポジションセンサ78が取り付けられており、ホームポジションセンサ78がキャリッジ70の突出片78aを検出することで、キャリッジ70がホームポジションにあるか否かが検出される。
図4は、プリンタ装置1内のエッジ検出機構、具体的には、エッジセンサ40とセンサ制御回路45とCPU10との一例を示したブロック図である。なお、図4において、図1ないし3に示したものと同一のものには同一符号を付してある。
エッジセンサ40は、発光素子40aと、光センサ40bとを含む。センサ制御回路45は、コンデンサC1と、抵抗R1と、オベアンプ45aと、コンデンサC2と、抵抗R2と、コンパレータ45bと、FPGA(Field Programmable Gate Array)45cとを含む。
発光素子40aは、エッジセンサ40の検出領域に向けて光を発する。発光素子40aは、抵抗R3と直列に接続されている。光センサ40bは、抵抗R4と直列に接続され、エッジセンサ40の検出領域内の物体による反射光を受光する。
このため、エッジセンサ40は、光センサ40bが受け付けた反射光の光量に応じたレベルの信号を端子Aから出力する。具体的には、エッジセンサ40は、自己の検出領域が用紙5のエッジを横切った際に、ステップ応答(用紙5なしの場合はレベル大で、用紙5ありの場合はレベル小)の信号を出力する。
コンデンサC1は、このステップ応答から交流成分(微分波形)を得る。なお、端子Aで交流成分が生じるのは、エッジセンサ40が用紙のエッジを横切ったときである。
オペアンプ45aは、反転入力端子(−端子)がコンデンサC1および抵抗R1を介して端子Aと接続され、非反転入力端子(+端子)が基準電圧Vref1と接続され、出力端子がコンデンサC2と抵抗R2の並列回路を介して反転入力端子と接続されている。オペアンプ45aは、コンデンサC1が抽出した交流成分を増幅する。オペアンプ45aにて増幅された交流成分は、変化検知信号として用いられる。
コンデンサC1と抵抗R1とでハイパスフィルタが形成され、コンデンサC2と抵抗R2とでローパスフィルタが形成される。なお、コンデンサC1の静電容量をc1、抵抗R1の抵抗値をr1、コンデンサC2の静電容量をc2、抵抗R2の抵抗値をr2とする。
このハイパスフィルタとこのローパスフィルタとで構成されるバンドパスフィルタの通過帯域(fCL=1/2πc1r1、fCH=1/2πc2r2)と、コンデンサC1で得られた微分波形の信号周波数とをマッチングさせることで、不要な帯域成分を除去できる。なお、微分波形の信号周波数は、キャリッジの移動速度に依存する。
図5は、バンドパスフィルタの通過帯域の設定例を説明するための説明図である。
図5に示されたように、バンドパスフィルタの通過帯域(fCL〜fCH)は、端子Aでの電圧変化時の傾きに応じて設定されることが望ましい。
コンパレータ45bは、オペアンプ45aの出力を、しきい値用の基準電圧Vref2と比較し、オペアンプ45aの出力が基準電圧Vref2より大きいと検出出力を発生する。
FPGA45cは、制御部の一例であり、コンパレータ45bが検出出力を発生すると、そのときのリニアセンサ75の検出出力(カウント値)をハードウェア的に格納する。
CPU10は、FPGA45cに格納されたリニアセンサ75の検出出力(カウント値)を読み出すことで、用紙5のエッジの位置を認識する。
なお、コンデンサC1と、抵抗R1と、オベアンプ45aと、コンデンサC2と、抵抗R2とで形成される回路は、出力発生部45dの一例となり、エッジセンサ40が出力した信号のレベルが変化したときに、変化検知信号を出力する。
次に、動作を説明する。
図6は、図4に示したプリンタ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図6(a)は、エッジセンサ40と、プラテン53および用紙5との相対的な位置関係を示した説明図であり、図6(b)は端子Aの電圧波形、図6(c)は端子Bの電圧波形を示し、図6(d)は端子Cの電圧波形を示す。
エッジセンサ40が、用紙5ではなくプラテン53(無反射テープ)を検出しているときには(期間T1)、端子Aでは高レベル(第2レベル)が維持される。このため、端子BおよびCは基準電圧Vref1に保持される。
キャリッジ70が移動して、エッジセンサ40が用紙5のエッジを横切ると(タイミングT2)、端子Aではステップ応答が生じる(図6(b)参照)。
コンデンサC1は、このステップ応答の微分成分を抽出する(図6(c)参照)。
この微分成分は、オペアンプ45aにて増幅されるが、コンデンサC1と抵抗R1とコンデンサC2と抵抗R2とで形成されるバンドパスフィルタにて、その微分成分から、エッジ検知に関する周波数成分が抽出される(図6(d)参照)。
コンパレータ45bは、オペアンプ45aの出力を、しきい値用の基準電圧Vref2と比較し、オペアンプ45aの出力が基準電圧Vref2より大きいと検出出力を発生する。
コンパレータ45bが検出出力を発生すると、FPGA45cは、そのときのリニアセンサ75の検出出力(カウント値)をハードウェア的に格納する。CPU10は、FPGA45cに格納されたリニアセンサ75の検出出力(カウント値)を読み出すことで、用紙のエッジの位置を認識する。
CPU10は、エッジの位置を確認しながら、印刷ヘッド60の動作を制御する。例えば、CPU10は、エッジの位置を基準に、印刷ヘッド60の動作タイミングを決定する。
本実施形態によれば、用紙5のエッジは、エッジセンサ40が出力した信号のレベルが変化したときに出力される変化検知信号に基づいて検出される。
このため、エッジセンサ40の出力信号のレベル差が小さいために検出できなかった用紙(例えば、トレーシングペーパ)のエッジを検出することが可能となり、また、エッジセンサ40の検出領域が用紙5のエッジを横切る速度が速くなっても、用紙5のエッジを検出することが可能となる。したがって、エッジ検出の高速化および高精度化を図ることが可能になる。
これに伴い、印刷中にエッジ位置の確認を頻繁に行うことが可能になる。
また、本実施形態では、エッジ検出をハードウェアにて行っている。このため、従来のように、CPUが周期的にエッジ検出を行う必要がなくなるため、エッジ検出の高速化およびCPUの負荷を少なくすることが可能になる。
また、オペアンプ45aに接続されたコンデンサC1と抵抗R1、コンデンサC2と抵抗R2によって、バンドパスフィルタが形成されるため、低周波数領域ノイズ(太陽光や、商用電源(交流電源)によって明滅する照明からの外来光)、および、高周波数領域ノイズ(インバータ蛍光灯などの外来光)をカットでき、エッジ検出の精度の悪化を防止することが可能になる。
また、エッジ検出に用いる情報として、エッジセンサ40の出力信号のレベル変化が使用され、エッジセンサ40の出力信号のレベルそのものが使用されないので、エッジセンサ40の感度のばらつきに起因する誤動作が起こりにくい。
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、エッジセンサ40として、光センサを有するものを用いたが、エッジセンサ40として、プラテン53方向にある物体までの距離を検出する距離検出センサを用いてもよい。
また、上記実施形態では、記録媒体(メディア)用紙を用いたが、記録媒体は記録用紙に限らず適宜変更可能である。
また、本発明のエッジ検出装置は、インクジェットプリンタの幅方向の記録媒体のエッジの検出に適用されるのみならず、その他、記録媒体の位置特定が必要な様々な装置に有用に適用することができる。
本発明の実施の形態のプリンタ装置の主要構成を示すブロック図である。 プリンタ装置の用紙搬送機構の一例を示した構成図である。 プリンタ装置のキャリッジ搬送機構の一例を示した構成図である。 プリンタ装置1のエッジ検出機構の一例を示したブロック図である。 バンドパスフィルタの通過帯域の設定例を説明するための説明図である。 プリンタ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
符号の説明
1 プリンタ装置
5 用紙
10 CPU
40 エッジセンサ
45 センサ制御回路
45a オペアンプ
45b コンパレータ
45c FPGA
53 プラテン
60 印刷ヘッド
70 キャリッジ
C1 コンデンサ
C2 コンデンサ
R1 抵抗
R2 抵抗

Claims (5)

  1. 印刷が行われる記録媒体のエッジを検出するエッジ検出装置であって、
    自己の検出領域に前記記録媒体がある場合に第1レベルの信号を出力し、該検出領域に該記録媒体がない場合に該第1レベルと異なる第2レベルの信号を出力するセンサと、
    前記センサの検出領域が前記記録媒体のエッジを横切るように、前記センサを搬送する搬送部と、
    前記センサが前記エッジを横切る時の前記センサの前記第2レベルの信号から前記第1レベルの信号への変化を時間微分し該時間微分した信号を増幅すると共にバンドパスフィルタに通し、該バンドパスフィルタを通過した信号が所定の電圧より大きい場合に変化検知信号を出力する出力発生部と、
    前記搬送部に備えられ、前記搬送部の移動方向に沿って備えられたリニアスケールの検出溝を検出してカウント値を出力するリニアセンサと、
    前記出力発生部が出力した前記変化検知信号に同期して前記カウント値を格納し、該格納された前記カウント値に基づいて前記記録媒体のエッジの位置を検出する制御部と、を含むエッジ検出装置。
  2. 請求項1に記載のエッジ検出装置において、
    前記搬送部に対向する位置に前記記録媒体を吸引し固定するプラテンを有する、エッジ検出装置。
  3. 請求項1に記載のエッジ検出装置と、
    記録媒体の搬送を行う機構と、
    前記記録媒体に印刷を行う印刷ヘッドと、を含むプリンタ装置。
  4. 自己の検出領域に印刷が行われる記録媒体がある場合に第1レベルの信号を出力し、該検出領域に該記録媒体がない場合に該第1レベルと異なる第2レベルの信号を出力するセンサを含むエッジ検出装置が行うエッジ検出方法であって、
    前記センサの検出領域が前記記録媒体のエッジを横切るように、前記センサを搬送する搬送ステップと、
    前記センサが前記エッジを横切る時の前記センサの前記第2レベルの信号から前記第1レベルの信号への変化を時間微分し、該時間微分した信号を増幅すると共にバンドパスフィルタに通し、該バンドパスフィルタを通過した信号が所定の電圧より大きい場合に変化検知信号を出力する出力発生ステップと、
    前記エッジ検出装置は、前記センサを搬送する搬送部と、前記搬送部の移動方向に沿って配置されたリニアスケールと、前記リニアスケールの検出溝を検出してカウント値を出力するリニアセンサと、を備え、前記変化検知信号に同期して前記カウント値が格納され、該格納された前記カウント値に基づいて前記記録媒体のエッジの位置を検出する検出ステップと、を含むエッジ検出方法。
  5. 記録媒体の搬送を行う機構と、前記記録媒体に印刷を行う印刷ヘッドと、を含むプリンタ装置が行う印刷制御方法であって
    請求項4に記載のエッジ検出方法によって前記記録媒体のエッジの位置を検出するステップと、
    記エッジの位置の検出に基づいて前記印刷ヘッドの動作を制御する制御ステップと、を含む印刷制御方法。
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JPH0958191A (ja) * 1995-08-25 1997-03-04 Mutoh Ind Ltd プロッタの用紙検出方法

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