JP5371319B2 - プリンタおよびプリント用紙 - Google Patents

Description

本発明は、シート媒体に画像を記録するプリンタ、プリンタの設定方法、およびプリント用紙に関する。

プリンタの一例であるインクジェット方式のプリンタでは、プリント用紙であるシート媒体の種類は多様化している。例えば、プリント面にインク受容層を設けてフォト画質の向上を実現したもの、ハガキ等の厚紙、あるいはプリンタで記録可能な布地など多種多様なシート媒体が用いられている。

シート媒体の種類によって、インクのにじみ具合や発色の状態が異なる。したがって最良の画質を得るため、シート媒体の種類に応じたインク吐出量やインクの吐出数などを設定している。シート媒体の種類は、ユーザーがプリンタドライバで指定するのが通常である。

しかし、シート媒体の種類の増加と共にこの指定の選択肢は増え、ユーザーに操作の煩雑さを与えている。もしユーザーが間違った指定をしても、プリンタはそれを判断することができない。そのため、高画質プリントが可能なハイグレード用紙を用いたにもかかわらず、低品質モード（高速モード）でプリントしてしまう事態が起き得る。逆にローグレード用紙に高品質モードでプリントして過剰なインクを消費してしまう事態が起き得る。

また、複数の人員が共有で使用するネットワークプリンタにおいては、ユーザーはプリンタにどのような種類のシート媒体が実際に収納されているかが判らない場合がある。その場合、ユーザーが実際にプリンタに収納されているシート媒体を確認した上で指定する必要があり、非効率的である。

このような課題に対処するため、プリンタ自体がシート媒体の種類を検出する方法の提案がなされている。（特許文献１参照）
これは、シート媒体のプリント面の余白に識別マークを入れたり、プリント面に不可視の識別マークを入れて、それをセンサで読み取ってシート媒体の種類を識別するといった、従来の手法を改良するものである。特許文献１に開示の方法では、プリント面とは反対側の背面に識別マークを入れ、それをプリンタ内部に設けたセンサにより、プリント面の側から光学的に読み取って、シート媒体の種類を識別する。
特表２００３−５１２９５５号公報

特許文献１に記載の方法では、プリント面の側から光を照射して、反対側の面に形成した識別マークで変調された光を検出する。これを実現するには、識別マークは、反対側の面からでも透けて読み取れるだけの、明確なものにしなければならない。そのため、識別マークが目立ち過ぎて見栄えが悪かったり、プリント後にもシート媒体の表面から識別マークが目視できてしまう等、不都合を生じる場合がある。

かといって、プリント面側に識別マークを入れて、それをプリント面側から読み取る従来の手法では、識別マークの上にプリントを行なうため、その部分のプリント品質が悪くなる畏れがある。これは特許文献１でも指摘している。

また、特許文献１に記載の方法では、プリント面の側に光学センサを置くことになる。しかし、プリント面の側には、記録ヘッドとそれを主走査方向に移動させるキャリッジ機構からなるプリント部が大きな場所を占め、そこに光学センサを置くことは配置上の制約が大きく、装置の小型化を追求するには不利である。

本発明は、上記の課題の認識に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、目視では目立たない識別マークであっても、確実なマーク検出が可能で、それに基づいてシート媒体の種類を識別して装置の設定が行なえる、実用性の高いプリンタ、プリンタの設定方法、およびプリント用紙を提供することである。

別の形態の本発明の目的は、プリント部と、識別マークを読み取る読取器を分散して配置することが可能で、装置の小型化を実現した、実用性の高いプリンタを提供することである。

プリント面とは反対側の面に識別マークが形成されたシート媒体を収納することが可能な収納部と、前記シート媒体の前記プリント面にプリントを行なうプリント部と、前記識別マークを、前記識別マークが形成された面の側から読み取る読取器と、前記読取器での読み取りに基いて、プリントの設定を行なう制御部とを備え、前記シート媒体は蛍光増白剤を含有すると共に、前記識別マークは紫外光を散乱又は吸収する材料を含有し且つ蛍光物質を含有しない材料の塗布によって前記シート媒体の移動方向に沿って複数のパターンが描かれた、コード化されたパターンであり、且つ、前記読取器は、主として紫外光を発生する発光部と、前記紫外光の照射によって前記蛍光増白剤から発生する、前記パターンによって変調された励起光を受光する受光部と、前記読取器の読取位置の近くに設けられ前記シート媒体を支持する回転自在なコロを有することを特徴とする。

本発明によれば、目視では目立たない識別マークであっても、確実なマーク検出が可能で、それに基づいてシート媒体の種類を識別して装置の設定が行なえる、実用性の高いプリンタ、プリンタの設定方法、およびプリント用紙を提供することができる。

本発明をインクジェット方式のプリンタに適用した実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は単機能のプリンタに限らず、スキャナ機能、コピー機能、ＦＡＸ機能等の複数の機能を一体に併せ持つ画像読取記録装置、いわゆるマルチファンクションプリンタにも適用可能である。また、本発明の適用範囲はインクジェット方式には限らない。例えば、電子写真方式、サーマル方式、ドットインパクト方式などの様々な方式のプリンタにも適用可能である。

図１は、実施の形態のプリンタの外観を示す斜視図である。プリンタ本体１は、複数のカットシートであるシート媒体３を積載して収納するシートカセット５が設けられている。シートカセット５にシート媒体を補充する際には、ユーザーがシートカセット５を手前に引き出して、カセット内に補充する。また、これとは別に、シート媒体３を上に積載して収納するシート供給トレイ２が設けられている。このように、プリンタ本体１は、積層されたシート媒体３を収納するシート収納部として、シートカセット５と、シート供給トレイ２の二つを備えている。なお、シート媒体としてカットシートでは無く、ロールシートを用いるようにしてもよい。その場合は、シート収納部はロールシートを回転自在に保持するホルダとする。

装置は、シート供給トレイ２とシートカセット５のいずれからシート媒体３を取り出して、内部のプリント部に供給してプリントするようになっている。表示器６はタッチパネルを備えた入出力ユーザーインターフェースである。

ここでは、シート供給トレイ２にはハイグレードのプリントが可能な高光沢フォト用紙が、シートカセット５には普通紙が、それぞれシート媒体３（プリント用紙）として収納されているものとする。

図２は、図１のプリンタの内部構成を示す断面図である。シート供給トレイ２に収納されている積層されたシート媒体３は、ピックアップローラ２１により一枚ずつ分離して取り出され、給紙口２２に送られる。また、シートカセット５に収納されている積層されたシート媒体３は、ピックアップローラ５１により一枚ずつ分離して取り出され、ガイド５２で規定された個別搬送路を通って、給紙口２２に送られる。

給紙口２２から先は、シート媒体３は共通搬送路１１の経路に沿って進む。シート媒体３は、搬送ローラ２４とピンチローラ２３からなる第１のローラ対、さらに搬送ローラ２６とピンチローラ２５からなる第２のローラ対で挟持され搬送される。これらローラ対の間で、且つ共通搬送路１１の下方には、シート媒体のプリント面とは反対の背面側に形成された識別マークを光学的に読み取るための読取器４が設けられている。この詳細については後述する。

第２のローラ対の先には、プリント部が、共通搬送路１１の上方に設けられている。これは、インクジェット方式のプリントヘッド２０と、これを保持して主走査方向（図面垂直方向）に走査するキャリッジ２７とを有する。インクジェット方式は、インクの吐出に発熱素子を利用したサーマル方式、ピエゾ素子を利用したピエゾ方式、静電アクチュエータを利用した静電方式、ＭＥＭＳ素子を利用した方式など、さまざまな方式が適用可能である。

プリント部においては、第１及び第２のローラ対でシート媒体を共通搬送路１１の経路に沿った方向（副走査方向）に移動させながら、プリントヘッド２０がそれと交差する方向（主走査方向）に移動してプリントを行なう。これにより、シート媒体のプリント面に二次元画像を形成する。

プリント部から先は、排紙ローラ２８と拍車２９によって、プリントしたシート媒体をＺ方向に排出する。コントローラ１０は装置全体の制御を司る制御部である。

次に、読取器４による、シート媒体の背面に設けた識別マークの読み取りと、その読み取りの結果に基づくプリントの設定の動作について説明する。

シート媒体３は、第１のローラ対による搬送により、共通搬送路１１の経路に沿って一定速度で進む。読取器４は、共通搬送路１１の経路途中で、シート媒体３のプリント面とは反対側の面（背面）に対向する位置に設けられ、一定速度で進むシート媒体３の背面に形成された識別マークを、背面の側から読み取る。識別マークは、後述するように、シート媒体３の種類やサイズ等の情報をコード化したパターンとして描いたものである。そして、コントローラ１０は、読取器４の出力からシート媒体の種類やサイズ等の情報を識別し、これに適したプリント品質（インクの打ち方等）となるよう、予め持っている複数の品質モードの中から最適なものを選択する。

図３は読取器４の構成を示す断面図である。これは、発光部４１と受光部４２を一体に備えたユニット化された光学式の反射型センサである。発光部４１は、主として紫外光（波長３００〜４００ｎｍの範囲での所定波長）を発生する光源（例えば紫外ＬＥＤや紫外ＬＤ）を含み、シート媒体３の面に対し斜め方向から紫外光を小さなスポット状にして照射する。受光部４２は、受光素子（フォトダイオード又はフォトトランジスタ）を含み、シート媒体３上の紫外光のスポット照射位置からほぼ垂直方向に散乱する光を受けて光電変換する。図中矢印で示す、紫外光の直接反射光（０次光）は受光しない。受光部４２の受光素子の出力はコントローラ１０に入力される。

なお、図４は読取器４の別の態様を示す図である。読取器４のシート媒体３と対向する側に、回転自在な２つのコロ４３、４４を設けたものである。読取時にはコロ４３、４４がシート媒体３の面と接触してシート媒体３との間隔を所定の値に保つと共に、コロ４３、４４は回転自在なのでシート媒体３と接触しても移動に抵抗を与えたり、シート媒体３に擦りキズを付けたりすることは無い。

発光部４１からの紫外光を含む光の照射によって、シート媒体３に含有される蛍光増白剤から、紫外光とは波長が異なる励起光（中心波長４２０〜４５０ｎｍ近辺の可視光領域の蛍光）が発生して散乱する。これにより、受光部４２には紫外光と共に励起光が入る。受光部４２の受光素子を、可視光領域の受光感度が高く且つ紫外光領域は検出感度が弱いかあるいは殆ど受光感度を持たないものとすれば、主として励起光（蛍光）を検出して、紫外光はほとんど検出しない。なお、受光部４２は、受光素子の手前に波長選択フィルタを設けて、４２０〜４５０ｎｍ付近の光を選択するようにして、紫外光領域よりも可視光（蛍光）領域に大きな受光感度を有するようにしてもよい。

図５（ａ）は、シート媒体３を示す図である。これは、画像が形成されるプリント面３１とそれと反対側の面（背面）３２を有するプリント用紙である。プリント面３１には、プリントに適したインク受容層形成や光沢処理などが施されている。本例では、高光沢フォト用紙と普通紙であるが、世の中の殆どのプリント用紙は紙の白色度を増すため蛍光増白剤を含有しており、ここで使用する用紙も、いずれも蛍光増白剤を含有する材質の紙からなる。

プリント面とは反対側の背面３２の所定位置に、図５（ｂ）に示すような識別マークが形成されている。識別マークは、シート媒体の種類やサイズ等を示す情報がコード化されたパターンとして描かれたものである。識別マークのパターンの材料は、紫外光を散乱又は吸収する物質を含有し、且つ蛍光物質を含有しないものである。ここで、“紫外光を散乱又吸収する”とは、完全な散乱又は吸収には限定されず、ある程度の散乱又は吸収によって紫外光の透過を制限するものであればよい。また、“蛍光物質を含有しない”とは、全く含有しないものには限定されない。すなわち、シート媒体の蛍光増白剤から発生する蛍光と区別が付く程度の微弱な蛍光を発生する、微量の蛍光物質を含むことは許容するものとする。本発明において、“紫外光を散乱又は吸収する”、“蛍光物質を含有しない”と言う場合は上記の意味とする。

さらに、識別マークのパターンの色は、用紙色と同じ白色又はそれに類似した色とする。たとえば、酸化チタンあるいは酸化亜鉛の微粒子を含む白色顔料が好ましい。酸化チタンあるいは酸化亜鉛は一般的な材料なので、特殊なインクを使うことなくコスト的に有利である。また、白色顔料であれば、ユーザーにはほとんど視認できないレベルでマーキングを施すことができる。また、酸化チタンあるいは酸化亜鉛の微粒子を含む白色顔料は、プリンタのインクとの親和性が高く、もし両面プリントしてパターン上にインクが付与されても、パターンが目立たないというメリットがある。

識別マークは、図５（ｂ）に示すように、副走査方向に沿って複数の縦バーが並んだコード化されたパターンである。パターンは、紫外光を制限するマスキング部３３と、紫外光を制限しない透過部３４が交互に描かれている。マスキング部３３は、上述したように、紫外光を散乱又は吸収する物質を含有し且つ蛍光物質を含有しない材料が、用紙上に塗布されたものである。図面では黒く描いているが実際には白色顔料である。透過部３４には何も塗布されていない。したがって、マスキング部３３に紫外光が照射されても、そこで紫外光は散乱又は吸収されて、励起光（蛍光）は発生しない、あるいは発生したとしても微弱である。一方、透過部３４に紫外光が照射されると、用紙に紫外光が照射されて蛍光増白剤により励起光（蛍光）の散乱が生じる。

なお、図４ではパターンは等間隔に描いているが、実際にはシート媒体の種類やサイズ等に応じて、複数の縦バーの間隔や本数を変えることにより、情報がコード化されたバーコードのパターンである。また、パターンの方向は、走査しながら読めるように、副走査方向に沿った方向に複数のバーが並び、且つ各バーは副走査方向に対して直交あるいはそれ以外の角度で交差する角度を持ったものとする。

シート媒体３の面内で識別マークを設ける位置は、少なくともシート長手方向の両側の辺の近傍とすることが好ましい。両側の辺に設けるのは、ユーザーがどちら向きにシート媒体をセットしても対応できるようにするためである。これにより、搬送されるシート媒体の向きによらず、シート先端が読取器４に差し掛かった時点で、識別マークを読み取ることができる。なお、部分的に設けるのではなく、シートの全体にパターンを設けてもよい。

読取器４に対してシート媒体は、副走査方向に一定速度で移動するので、読取器４からは、パターンに応じて時間的に変調された図６に示すような出力信号が得られる。透過部３４で励起光がピーク信号となり、マスキング部３３で信号が小さくなる。パターンに対応して信号振幅の数や時間幅が変化する。パターンがない部分では、用紙から励起光が出続けるので、一定の信号が続く。

この出力信号からコードを読み取り、シート媒体に関する情報を取得する。これは、図７又は図８に示すアルゴリズムで行なう。図７は、信号をリアルタイムに閾値と比較して、「１」「０」を判別してデジタル化する。処理回路が簡便なので低コストを実現できる。一方、図８は、キャリブレーションや光源寿命を考慮して、より検出精度を向上させた方式である。信号を一旦メモリに蓄えてサンプリングを行なう。図示するようなエッジ処理や、可変スレッショルドによる比較処理を行なう。図７のものに較べると、サンプリング用メモリが必要であったり処理時間がやや増えるが、正確な検出には有効である。

なお、本例は、一次元のバーコードからなるパターンを走査しながら読み取るものであるが、変形例として、識別マークのパターンをＣＣＤ等のアレイセンサを用いて瞬時に読み取るようにしてもよい。例えば、読取器４の発光部４１は識別マークのパターン全体をカバーする照射スポットサイズとし、受光部４２は主に励起光の波長を選択的に受光するアレイセンサとする。そして、パターンによって空間的に変調された励起光を瞬時に読み取る。この場合、パターンは一次元のバーコードに限らず、二次元コードとすることもできる。

上記のとおり、読取器４の読取位置は、プリント部での記録位置よりも、シート媒体の搬送方向における上流側であり、プリントを開始する前に識別マークの読み取りを行なう。コントローラ１０は、その読み取りの結果に基づいて、使用するシート媒体に対するプリントの設定を行なう。読取器４で識別マークが検出され、シート媒体の種類やサイズが識別できた場合は、コントローラ１０は、自動的にその用紙に最も適したプリント品質やサイズに設定して、プリント動作を行なう。

もし、識別した結果が、ユーザによってすでに設定されている用紙とは異なる用紙である場合は、プリント動作の前に、ユーザーに変更の設定の確認を求めて、ユーザーの指示を待つようにしてもよい。図９はそのユーザーインターフェースの表示例である。プリンタの表示器６に、「設定されている用紙とは異なる種類／サイズの用紙（高光沢フォト用紙 Ａ４）が検出されました。設定を変更しますか？ Ｙｅｓ／Ｎｏ」と表示して、ユーザーの指示を受け付けて、それぞれに応じた設定処理を行なう。Ｙｅｓの場合は設定を更新して、Ｎｏの場合は更新しない。

一方、識別マークが検出されなかった場合は、ユーザーによってすでに設定、あるいはデフォルトですでに設定されている用紙に合ったプリント品質でプリント動作を行なう。背面に識別マークが入っていない用紙を使用した場合には、図６の信号はほぼフラットなものとなる。用紙が蛍光増白剤を含有するか否かで、フラットな信号のレベルが異なるので、信号レベルから蛍光増白剤の有無まで判る。これにより、例えば上質紙（蛍光増白剤あり）と再生紙（蛍光増白剤なし）の区別が可能となる。

以上説明してきた実施の形態によれば、シート媒体の識別マークの視認が難しいほど目立たないにもかかわらず、確実なマーク検出が可能である。

また、プリント部と読取器は共通搬送路（シート媒体）の上下両側に分散して配置されるので、配置上の制約が小さく、装置の小型化を実現している。

＜別の実施の形態＞
次に、上記実施の形態のプリンタの小型化をさらに推し進めた形態を、図１０、図１１を用いて説明する。

図１０において、読取器４は、共通搬送路１１およびシート媒体を挟んでプリント部と対向する位置に配置されている。そして、先の図２における第２の搬送ローラを省略している。その他の構成は、図２のものと共通であるので詳細な説明は省く。この構成によれば、プリント部と読取器４を、共通搬送路１１の両側に上下に分散して、それも対向して配置することで、各部材の配置の集積度をより高めて小型化を実現している。

読取器４の読取位置は、プリント部での記録位置よりも、シート媒体の搬送方向における上流側であり、プリント開始前に読み取りを行なう。ここで、読取器４の読取位置とプリントヘッド２０の記録位置とは近いので、搬送されるシート媒体３の先端の識別マークを読み取って、シート先端が記録位置に達するまでにプリント設定を済ませる必要がある。そのため、シート媒体の先端が読取器４に差し掛かったら、すぐに読み取れるようにするため、少なくともシート長手方向の両側の辺の近傍に識別マークを設けるのが好ましい。両側の辺に設けるのは、先にも述べたように、ユーザーがどちら向きにシートをセットしても対応できるようにするためである。

図１１は、図１０の外観の斜視図であり、先の図１のものに較べて、副走査方向（手前方向）が短くなり、より一層の小型化を実現している。

プリンタの外観を示す斜視図 図１のプリンタの内部構成を示す断面図 読取器の構成を示す図 読取器の構成の別の態様を示す図 シート媒体とそこに形成される識別マークを示す図 読取器の出力信号の波形の例を示す図 出力信号の処理方法の一例を示す図 出力信号の処理方法の一例を示す図 ユーザーインターフェースの表示例を示す図 別の実施の形態のプリンタの内部構成を示す断面図 図１０のプリンタの外観を示す斜視図

符号の説明

２ シート供給トレイ
３ シート媒体
４ 読取器
５ シートカセット
１０ コントローラ（制御部に相当）
２０ 記録ヘッド（プリント部に相当）
２７ キャリッジ機構（プリント部に相当）

Claims (12)

1. プリント面とは反対側の面に識別マークが形成されたシート媒体を収納することが可能な収納部と、
   前記シート媒体の前記プリント面にプリントを行なうプリント部と、
   前記識別マークを、前記識別マークが形成された面の側から読み取る読取器と、
   前記読取器での読み取りに基いて、プリントの設定を行なう制御部と
   を備え、
   前記シート媒体は蛍光増白剤を含有すると共に、前記識別マークは紫外光を散乱又は吸収する材料を含有し且つ蛍光物質を含有しない材料の塗布によって前記シート媒体の移動方向に沿って複数のパターンが描かれた、コード化されたパターンであり、且つ、
   前記読取器は、主として紫外光を発生する発光部と、前記紫外光の照射によって前記蛍光増白剤から発生する、前記パターンによって変調された励起光を受光する受光部と、前記読取器の読取位置の近くに設けられ前記シート媒体を支持する回転自在なコロを有することを特徴とするプリンタ。
2. 前記パターンの材料は、酸化チタンあるいは酸化亜鉛の微粒子を含む白色顔料である、請求項１記載のプリンタ。
3. 前記識別マークは、少なくともシート長手方向の両側の辺の近傍に形成されている、請求項１又は２記載のプリンタ。
4. 前記識別マークは、シート媒体の種類又はサイズを識別するための情報を有し、
   前記制御部は、前記読み取りに応じてプリント品質の設定を行なう、請求項１乃至３のいずれか記載のプリンタ。
5. 前記読取器は、前記シート媒体を移動させながら読み取りを行なうものであり、
   前記受光部は、前記パターンによって時間的に変調された励起光を受光する、請求項１乃至４のいずれか記載のプリンタ。
6. 前記読取器は、シート媒体を挟んで前記プリント部と対向する位置に配置される、請求項１乃至５のいずれか記載のプリンタ。
7. 前記読取位置は、プリント部での記録位置よりも上流側にあり、前記読取器は、プリント開始前に読み取りを行なう、請求項１乃至６のいずれか記載のプリンタ。
8. 複数の前記収納部を有し、前記読取位置は、前記複数の前記収納部からの各シート媒体が共通に搬送される共通搬送路の近傍である、請求項７記載のプリンタ。
9. 前記コロは、前記読取位置よりも上流側に設けられている、請求項１乃至８のいずれか記載のプリンタ。
10. 前記識別したシート媒体の種類又はサイズが、すでに設定されているものと異なる場合に、ユーザーに確認を求める手段を有する、請求項１乃至９のいずれか記載のプリンタ。
11. 前記識別マークが読み取れなかった場合は、すでに設定されているプリント品質でプリントを行なう手段を有する、請求項１乃至１０のいずれか記載のプリンタ。
12. 前記プリント部は、インクジェット方式でプリントを行なうプリントヘッドを有する、請求項１乃至１１のいずれか記載のプリンタ。

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