JPWO2017169581A1 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Abstract

より適切な解像度で撮像データを得ることの出来るインクジェット記録装置を提供する。インクジェット記録装置1は、ノズルからインクを吐出させて記録媒体Pに画像を形成する画像形成部20と、記録媒体Pの表面を撮像する画像読取部30と、記録媒体Pを所定の搬送方向に移動させる搬送部10と、を備え、画像読取部30は、複数の撮像素子を有し、搬送方向と交差する幅方向について複数の撮像素子の配列に応じた撮像範囲に亘って記録媒体Pの表面からの入射光を検出して幅方向に沿った一次元撮像を行うラインセンサーと、撮像範囲からの入射光の空間分布から所定のカットオフ周波数以上の空間構造である高周波数側成分を除去してラインセンサーに導く光学部と、を有し、光学部で除去される高周波数側成分に係るカットオフ周波数は、幅方向について相対移動方向よりも低く定められる。

Description

この発明は、インクジェット記録装置に関する。
従来、複数のノズルからインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置がある。近年画像形成の高速化や高精度化の要求に伴ってノズル数が増大している。また、記録媒体の幅に亘ってノズルを配列してノズルの位置を移動させずに記録媒体を所定の搬送方向に搬送させながら画像を形成させることで、高速な画像形成を行うラインヘッドが用いられているインクジェット記録装置がある。
インクジェット記録装置では、各ノズルから正常にインクが吐出される必要がある。また、各ノズルから正常にインクが吐出されている場合であっても、各ノズルからインクを吐出させるための負荷を駆動する駆動部などのばらつきを調整する必要がある。更に、複数の記録ヘッドを配列して各々に設けられたノズルからインクを吐出させる場合、記録ヘッド間の相対位置やインク吐出速度などの調整も必要となる。このため、インクジェット記録装置には、記録媒体表面を撮像可能な画像読取装置を備えたものがあり、当該画像読取装置により記録媒体表面に形成された所定のテスト画像を読み取らせて、当該読み取りの結果に基づいて各種調整や不良ノズルの検出、及び生じた問題に対応する処理などが行われている(例えば、特許文献1)。
このようにインクジェット記録装置で用いられる画像読取装置では、通常のスキャナーと異なり、画像全体をバランス良く高精度で読み取る必要がなく、調整や検出に必要な情報さえ取得されれば良いので、ノズル間隔、即ち記録画像の解像度に比して、撮像素子の配列間隔、即ち、読取解像度の低いラインセンサーがしばしば用いられている。しかしながら、画像読取装置の解像度がテスト画像に特徴的な構造、例えば、縞模様の間隔といったものよりも低い場合、撮像データにモアレなど人工的な構造が生じて必要な情報が得られなかったり、誤認識が生じたりするという問題がある。これに対し、光学低域通過フィルター(OLPF;Optical Low Pass Filter)を用いて読み取り画像の解像度を落とすことでこの問題を低減、防止する技術が知られている。
特開2015−058602号公報
しかしながら、画像読取装置にラインセンサーを用いる場合、当該ラインセンサーでは、撮像素子の配列方向の解像度が撮像素子の配列間隔で定められているのに対し、当該配列方向と交差する方向であって記録画像が形成された記録媒体の搬送方向については、当該記録媒体の搬送動作により単一の撮像素子が搬送速度や撮像周期に応じた間隔で順次撮像を行うので、撮像素子へ入射させる光を導く光学系で等方的に解像度を低下させると、必要以上に解像度が低下して必要な情報が取得し難くなるという課題がある。
この発明の目的は、より適切な解像度で撮像データを得ることの出来るインクジェット記録装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、
ノズルからインクを吐出させて記録媒体に画像を形成する記録手段と、
記録媒体の表面を撮像する撮像手段と、
記録媒体と前記撮像手段のうち少なくとも一方を移動させることにより所定の相対移動方向に相対移動させる移動手段と、
を備え、
前記撮像手段は、
複数の撮像素子を有し、前記相対移動方向と交差する幅方向について前記複数の撮像素子の配列に応じた撮像範囲に亘って記録媒体の表面からの入射光を検出して前記幅方向に沿った一次元撮像を行うラインセンサーと、
前記撮像範囲からの入射光の空間分布から所定のカットオフ周波数以上の空間構造である高周波数側成分を除去して前記ラインセンサーに導く光学部と、
を有し、
前記光学部で除去される前記高周波数側成分に係る前記カットオフ周波数は、前記幅方向について前記相対移動方向よりも低く定められている
ことを特徴とするインクジェット記録装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のインクジェット記録装置において、
前記光学部は、前記幅方向に沿った向きについてのみ、前記高周波数側成分を除去することを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のインクジェット記録装置において、
前記幅方向についての前記カットオフ周波数は、前記ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度に応じたナイキスト周波数以下であることを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記光学部は、前記高周波数側成分を除去する光学低域通過フィルターを有することを特徴としている。
請求項5記載の発明は、請求項4記載のインクジェット記録装置において、
前記光学低域通過フィルターは、入射光を前記幅方向に複屈折させる水晶平板を複数枚重ねて設けられていることを特徴としている。
請求項6記載の発明は、請求項5記載のインクジェット記録装置において、
前記複数枚の水晶平板の少なくとも何れかは、常光と異常光との分離幅が他の前記水晶平板の少なくとも何れかと異なることを特徴としている。
請求項7記載の発明は、請求項5又は6記載のインクジェット記録装置において、
前記光学低域通過フィルターは、前記複数枚の水晶平板のうち前記ラインセンサーに最も近い側の水晶平板による常光と異常光との分離幅が他の前記水晶平板による前記分離幅よりも小さいことを特徴としている。
請求項8記載の発明は、請求項6又は7記載のインクジェット記録装置において、
前記分離幅は、前記幅方向についての前記複数の撮像素子の配置間隔に対応して定められていることを特徴としている。
請求項9記載の発明は、請求項1〜8の何れか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度は、前記記録手段における複数の前記ノズルの前記幅方向についてのノズル間隔に応じた記録解像度よりも小さく、且つ前記記録解像度が前記一次元撮像データの解像度の非整数倍となるように定められていることを特徴としている。
請求項10記載の発明は、請求項1〜9の何れか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記移動手段による前記相対移動における相対移動速度を制御する移動制御手段を備え、
当該移動制御手段は、前記撮像手段による所定のテスト画像の撮像時に前記相対移動速度を通常画像の形成時よりも低下させることを特徴としている。
請求項11記載の発明は、請求項10記載のインクジェット記録装置において、
前記テスト画像の撮像データに基づいて、前記ノズルから吐出されるインクが記録媒体上に着弾した位置情報を取得する位置情報取得手段を備えることを特徴としている。
請求項12記載の発明は、請求項11記載のインクジェット記録装置において、
前記移動制御手段は、前記ラインセンサーの各撮像素子による前記相対移動方向についての撮像範囲の長さよりも前記ラインセンサーによる撮像が行われる時間間隔の間における前記撮像手段と記録媒体との相対移動距離の方が小さくなるように前記相対移動速度を設定することを特徴としている。
請求項13記載の発明は、請求項4〜8の何れか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記幅方向について、前記ラインセンサーの撮像素子の配置間隔よりも画像の空間的な構造周期の小さいテスト画像を前記撮像手段により撮像させる場合に、前記光学低域通過フィルターにより前記入射光の空間分布から前記所定の高周波数側空間構造を除去させるフィルター制御手段を備えることを特徴としている。
本発明に従うと、インクジェット記録装置において、より適切な解像度で撮像データを得ることが出来るという効果がある。
本発明の実施形態のインクジェット記録装置を示す全体斜視図である。 ヘッドユニット及び画像読取部の搬送面と対向する面におけるノズル開口部と撮像範囲との位置関係を模式的に示す図である。 インクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。 画像読取部の内部構造の概略を示す模式図である。 OLPFの構成について説明する図である。 OLPFの構成について説明する図である。 搬送方向についての画像の読み取りを説明する図である。 テスト画像の例の一部を示す図である。 テスト画像の例の一部を示す図である。 テスト画像の例の一部を示す図である。 位置調整処理の制御部による制御手順を示すフローチャートである。
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、本発明の実施形態のインクジェット記録装置1を示す全体斜視図である。
このインクジェット記録装置1は、搬送部10(移動手段)と、画像形成部20(記録手段)と、画像読取部30(撮像手段)と、制御部40(移動制御手段、位置情報取得手段、フィルター制御手段)などを備える。
搬送部10は、搬送モーター11と搬送ベルト12などを有し、搬送ベルト12の外周面を搬送面として画像形成部20に対して所定の搬送方向(相対移動方向)に相対移動させることで、搬送面上に載置された記録媒体Pを当該搬送方向に移動させる。
画像読取部30は、画像形成部20に対し、記録媒体Pの搬送方向について下流側に設けられており、画像形成部20により記録媒体Pの記録面上(記録媒体Pの表面)に形成された画像を撮像して撮像データとして出力する。画像読取部30は、例えば、搬送方向に対して交差する(ここでは、直交する)幅方向について、ヘッドユニット21による所定サイズの記録媒体P上にインク吐出が可能な幅に亘って複数の撮像素子が配列されたラインセンサーを有する。搬送部10により記録媒体Pを画像読取部30に対して搬送方向に相対移動させながら、ここでは幅方向に延びたインク吐出範囲に対応する撮像範囲内の一次元撮像を順次ラインセンサーにより行い、得られた複数の一次元撮像データを用いて記録媒体P上の二次元画像を得る。
制御部40は、インクジェット記録装置1の各部の動作を統括制御する。
画像形成部20は、インクをノズルから吐出して記録媒体Pの上面に着弾させることで画像を形成する記録動作を行う。ここでは、画像形成部20は、4つのヘッドユニット21Y、21M、21C、21K(以下まとめてヘッドユニット21とも記す)を有し、それぞれ、図示略のインク貯留部から供給されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒色の各色のインクを吐出する。これらのヘッドユニット21は、何れも搬送面に平行な面内で幅方向に所定サイズ(上述の最大幅サイズ)の記録媒体Pの記録可能幅に亘ってノズルが設けられ、インクが吐出可能となっている。
図2は、ヘッドユニット21K及び画像読取部30の搬送面と対向する面におけるノズル開口部と撮像範囲との位置関係を模式的に示す図である。
なお、ヘッドユニット21C、21M、21Yも同一の構成を有するので、これらについては説明を省略する。
ヘッドユニット21Kには、底面に所定の間隔(ノズル間隔)、ここでは例えば600dpi(dot per inch)に対応して約42.3μm間隔でノズル開口部が配列された吐出ヘッド211が16個設けられている。2個の吐出ヘッド211が組になり、各吐出ヘッド211のノズル開口部が幅方向について交互に配置されることで、合わせて1200dpi(ノズル間隔は約21.2μm)の記録解像度による画像形成が可能となっている。この吐出ヘッド211の組が更に千鳥格子状に配置されることで、幅方向に均一な間隔で上述の記録可能幅に亘ってノズル開口部が配列されたラインヘッドを構成している。即ち、ヘッドユニット21Kは、画像形成の間固定され、記録媒体Pの搬送に応じて搬送方向の異なる位置に順次インクを吐出していくことで、ワンパス方式で画像を形成する。
画像読取部30は、ここでは、幅方向に上述の記録可能幅に亘って等間隔に一次元配列される撮像画素のデータ(各撮像画素について、各々RGBの画素値を含む)が一次元撮像データとして取得可能に複数の撮像素子が配列されている。撮像画素の配置間隔は、上述のノズル間隔よりも広く、ここでは、560〜600ppi(pixel per inch)に対応して約42.3〜45.4μm間隔とされている。600ppiで配列される場合には、形成画像の記録解像度(即ち、ノズル間隔)は、撮像画素の解像度の整数倍となり、560ppiや590ppiなどで配列される場合には、撮像画素の解像度の非整数倍となる。
なお、撮像素子が上記記録可能幅よりも狭い範囲で一次元配列されたラインセンサーが複数個千鳥格子状に配列されて、全体として記録可能幅に亘って幅方向について各撮像画素に対応して一箇所ずつ画像の読み取りが可能となっていても良い。また、図2では、各撮像画素に対応する位置を一次元配列された正方形で表しているが、この撮像画素に対応するRGB各色を検出する撮像素子の配列は、後述のように、全体として600ppi程度の解像度で画像が取得される周知のものであれば良い。
図3は、本実施形態のインクジェット記録装置1の機能構成を示すブロック図である。
このインクジェット記録装置1は、制御部40と、搬送モーター11と、ヘッド駆動部22と、撮像駆動部31と、フィルター移動部32と、通信部50と、記憶部60と、操作表示部70と、バス80などを備える。
制御部40は、インクジェット記録装置1の全体動作を統括制御する制御動作を行う。また、制御部40は、画像形成部20により形成され、画像読取部30により読み取られたテスト画像に基づいて、記録ヘッド211の取り付け位置、ノズル開口部各々からのインク吐出状態や濃度分布などに係る検査及び調整を行う。
制御部40は、CPU41(Central Processing Unit)、ROM42(Read Only Memory)及びRAM43(Random Access Memory)などを備える。CPU41は、各種演算処理を行って各種制御に係る処理を実行する。ROM42には、各種制御に係る制御プログラムが格納されて保存されている。ROM42としては、マスクROMや読み書き可能な不揮発性メモリーが用いられる。
RAM43は、CPU41に作業用のメモリー空間を提供し、一時データや各種設定を記憶する。RAM43としては、SRAMやDRAMなどの各種揮発性メモリーが用いられる。
ヘッド駆動部22は、各ヘッドユニット21の吐出ヘッド211におけるインク吐出機構を動作させるための駆動信号を出力し、適切なタイミングで動作対象のノズルの開口部からインクを吐出させる。これらの駆動信号は、各ヘッドユニット21(吐出ヘッド211)に対して並列に出力される。また、この駆動信号は、搬送部10による記録媒体Pの搬送速度(位置)を計測する図示略のエンコーダーに同期して出力される。インク吐出機構としては、例えば、ノズルに連通するインク流路に沿って設けられた圧電素子に電圧を印加することで圧電素子を変形させてインク流路内のインクに所定の圧力パターンで圧力を加えてインクを吐出させるピエゾ式や、電熱線に電流を流すことで発熱させ、インク流路内のインクを加熱、一部を気化させることで体積変化を生じさせてインクに圧力を加えて吐出させるサーマル式などが用いられる。
撮像駆動部31は、画像読取部30に記録媒体P上の画像の読み取りに係る各種動作を行わせる。撮像駆動部31は、検出部307(図4参照)のラインセンサーを動作させて検出された入射光量データから撮像データを生成し、制御部40(RAM43)又は記憶部60に出力させる動作を行う。撮像データは、CPU41の制御を介さずにDMA(Direct Memory Access)によりRAM43や記憶部60に直接出力されても良い。また、入射光量データから撮像データへの変換時に所定のキャリブレーション動作がなされても良い。
フィルター移動部32は、画像読取部30による記録媒体P上の画像読み取り動作時に読み取り画像の解像度を適切なカットオフ周波数で得るために複数の光学低域通過フィルター3062(OLPF、図4参照)の切り替えや、OLPF3062の位置の調整などを行う。
通信部50は、外部のコンピューター端末やプリントサーバーなどから画像形成データやプリントジョブを取得し、また、画像形成に係るステータス信号を出力する。
記憶部60は、通信部50を介して取得された画像形成データ及びその処理データなどを記憶する。また、記憶部60は、画像読取部30により所定のテスト画像を読み取らせるときのラインセンサーの動作制御や、当該テスト画像の撮像データから所望の位置情報や濃度情報などを算出してインクジェットヘッド1の各部の調整の要否や調整量を定めるための調整プログラム61を記憶する。また、記憶部60は、その他画像形成に係る各種実行プログラムを記憶しても良く、CPU41が当該実行プログラムの実行時に読み出してRAM43にロードして用いる。記憶部60としては、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリーが用いられ、また、RAMなどが併用されても良い。
操作表示部70は、ユーザーの入力操作受付画面やステータス情報を表示すると共に、ユーザーの入力操作を受け付けて、操作信号を制御部40に出力する。ここでは、操作表示部70は、例えば、タッチセンサーが設けられた液晶画面及びそのドライバーを有する。或いは、表示には、有機ELディスプレイなどの他の表示方式に係る表示画面が用いられても良く、また、ステータス表示用のLEDランプなどが併用されても良い。また、操作の受付には、タッチパネルに代えて又は加えて押しボタンスイッチや回転スイッチなどが設けられていても良い。
バス80は、制御部40と他の構成との間で信号の送受信を行うための経路である。
次に、本実施形態のインクジェット記録装置1における画像の読み取りについて詳しく説明する。
図4は、本実施形態の画像読取部30の内部構造の概略を示す図である。
この図4は、画像読取部30を正面から見た場合の構造であり、図の下方が記録媒体P及びその載置面をなす搬送ベルト12の方向である。
この画像読取部30は、遮光性の筐体301の内部に光源303a、303bと、第1ミラー304と、第2ミラー305と、レンズ光学部306と、検出部307などを備え、筐体301の一部には、光を透過させるカバー部材302を介して外部の光が入射する入射窓が設けられている。筐体301は、この入射窓が搬送ベルト12の外周面、即ち、搬送される記録媒体Pの表面と対向する位置及び向きで配置される。
カバー部材302は、光(可視光)を透過させると共に、埃やインクミストの筐体301内部への侵入を防止する。また、カバー部材302の外面に防汚加工や防塵加工などが施されて防汚層が設けられることで、カバー部材302の外面への埃などの付着を抑制させても良い。カバー部材302としては、可視光を透過させる周知の透明部材、例えば、ガラス板が用いられる。
検出部307は、上述のラインセンサーを有する。ラインセンサーとしては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)センサーやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサーが用いられ、各撮像素子への入射光量に応じた電荷や電圧を出力する。各撮像素子において入射光量に応じた電荷を生じさせる受光素子としては、例えば、フォトダイオードやフォトカプラーなどが用いられる。
なお、ここでいうラインセンサーには、例えば、各々搬送方向に異なる位置に3列で平行にRGB各色を検出する撮像素子が配列された3列ラインセンサーも含まれ得る。また、RGB各色を検出する撮像素子が幅方向に順番に配列された素子群が幅方向に繰り返し配列された1列ラインセンサーや、搬送方向に2列でベイヤー配列によりRGB各色を検出する撮像素子が配列され、所定の近接範囲の撮像素子による検出値の組合せで一本の線上の各撮像画素位置における輝度値を取得するラインセンサーであっても良い。3列ラインセンサーの場合、例えば、搬送部10による記録媒体Pの搬送速度に応じてRGBの各色間で検出タイミングをずらすことで、同一位置を光学的には独立に読み取らせることが出来る。同様に、ベイヤー配列でRGB各色を検出する撮像素子が2列に配列されている場合でも、当該2列の検出タイミングを搬送速度に応じてずらしても良い。
レンズ光学部306は、入射光(画像)を検出部307の受光素子の位置で収束、縮小結像させる一又は複数のレンズ3061と、当該レンズ3061により収束される入射光を分割して複数の撮像素子に入力させる光学低域通過フィルター3062(OLPF)などを有する。レンズ光学部306には、上述のフィルター移動部32に加え、レンズ3061の焦点位置などを切り替える調整機構が設けられていても良い。
OLPF3062は、フィルター移動部32の動作に応じてレンズ光学部306の光軸上に挿入/退避動作が可能となっている。画像を撮像する際に、撮像対象の画像の幅方向についての解像度を落とす必要が無い場合には、制御部40の制御に基づいてフィルター移動部32が動作し、OLPF3062を光軸上から退避させ、位置情報を算出するためのテスト画像を撮像する場合などモアレの抑制が必要な場合には、OLPF3062を光軸上に挿入させる。また、OLPF3062は、光軸に対する傾き角度や光軸に沿った位置を調整可能とすることが出来る。
光源303a、303bは、記録媒体P上の読み取り範囲を照明する。光源303a、303bは、カバー部材302の近傍に、読み取り面から検出部307までの光路(入射光の経路)を塞がないように設けられている。光源303a、303bとしては、LED(Light Emitting Diode)や有機発光ダイオードといった種々のものを用いることが出来る。これらの光源303a、303bの輝度は、適宜、例えば、所定のステップ数で変更可能に構成されていても良い。光源303a、303bは、筐体301の内部で発光するので、カバー部材302の内面は、これら光源303a、303bの出射光の反射が反射防止コーティング(ARコート)などにより抑えられていることが好ましい。
第1ミラー304及び第2ミラー305は、カバー部材302を透過して入射窓から入射された光を反射してレンズ光学部306へ導く。ここでは、第1ミラー304及び第2ミラー305は、平面鏡であるが、一方又は両方には、必要に応じて集光を行うための凹面鏡が用いられても良い。
第1ミラー304、第2ミラー305及びレンズ光学部306により光学部が構成される。
これらの構成により、画像読取部30では、入射窓の範囲に対向している記録媒体Pの表面に焦点を合わせて当該記録媒体P上で幅方向に延びる所定の線上からの入射光に応じた撮像データが取得される。
図5A及び図5Bは、OLPF3062の構成を説明する図である。
OLPF3062としては、特には限られないが、ここでは、水晶平板が用いられている。このOLPF3062は、厚さの異なる2枚(複数枚)の水晶平板3062a、3062bが必要に応じて偏光板などを挟んで重ねられ、接着されている。
水晶平板は、入射光を複屈折させ、正常光(常光)と異常光とを所定の角度差θで分離させる。その結果、正常光と異常光がOLPF3062から射出される際に、一の入射位置から入射して分離された正常光と異常光は、水晶平板の厚さdに依存した距離L=d・tan(θ)異なる位置に出射されることになる。この正常光と異常光との出射位置の分離幅が撮像画像の解像度の低下に係るカットオフ周波数(空間周期)に対応し、当該分離される方向についての入射光の空間分布からこのカットオフ周波数より高周波数側の空間構造(高周波成分)が除去される。
図5Aに示すように、2枚の水晶平板3062a、3062bは、何れも正常光に対して幅方向に異常光を分離させることで、それぞれの厚さd1、d2に従って、各々正常光の出射位置から距離d1・tan(θ)、d2・tan(θ)だけ幅方向に異常光の出射位置を異ならせる。これにより、幅方向に配列された複数の撮像素子に亘って当該異なる出射位置から射出された光が入射することになる。好ましくは、出射位置のずれ幅が複数の撮像素子の配置間隔に対応して定められるようにOLPF3062の水晶平板3062a、3062bの厚さが定められ得る。
その一方で、図5Bに示すように、OLPF3062への入射光は、搬送方向には分割されない。従って、一の入射位置からの入射光は、搬送方向について単一の位置からのみ出射されることになる。
ここでは、2枚の水晶平板3062a、3062bについてそれぞれ光学軸に対して各々正常光と異常光とを分離させる。また、これら水晶平板3062a、水晶平板3062bにおいて、ここでは、d1>d2であり、厚さが異なるので、全体として所定の位置への入射光は、幅方向に4箇所に分離される。また、この4箇所のうち、全て正常光として出力される場合の射出位置に対する他の3箇所の幅方向についてのずれ量は、それぞれ、距離d2・tan(θ)、d1・tan(θ)、(d1+d2)・tan(θ)となる。これら4箇所の射出位置への分離により、受光素子の位置、即ち、縮小結像位置における縮小画像から高周波数の空間構造が消去されて各撮像素子により検出されることになる。また、所定の幅を持つ点や線などは、当該点や線の中心に対して濃度が幅方向に漸減するガウス分布に分散される。
一方、搬送方向沿った向きには一箇所しか撮像素子が設けられておらず、OLPF3062で複数に分離されない出射光は、そのままこの撮像素子の撮像範囲に射出される。ラインセンサーでは、撮像素子の配列方向に垂直方向、即ち、搬送方向に異常光が分離されても、当該分離された異常光を検出する撮像素子がないので、結果として光量の減少を招くことになり、このOLPF3062のように配列方向(幅方向)にのみ選択的に異常光の分離を行わせることで、検出光量の低下を防ぐ。
なお、水晶平板が1枚の場合、ナイキスト周波数付近のカットオフ周波数に対応する空間周期構造を解消するので、上述したように、これよりカットオフ周波数の高い(即ち、薄く、分離幅の小さい)水晶平板をもう一枚ラインセンサーの側に重ねて設けることで、ナイキスト周波数以上の空間周期構造をより確実に落とした画像を出力、検出させることが可能となる。
このように、幅方向については、各撮像素子の撮像範囲に入射する光を空間的に分散させることで縮小結像される画像の解像度を落とし、好ましくは、ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度の1/2の空間解像度(即ち、ナイキスト周波数)以下まで落とすことで、モアレなどによる画像の誤認識を防いでいる。なお、入射光量を空間的に分散させると、線などの撮像時に各撮像素子で検出される輝度値のピーク値が低下するので、光源303a、303bの光度を上昇させても良いし、各撮像素子の入射光検出時間を長くしても良い。
図6は、搬送方向についての画像の読み取りを説明する図である。
搬送速度v(相対移動速度)で搬送される記録媒体P上に形成された画像の撮像が時間間隔dt(スキャンレート)ごとに行われる場合、画像読取部30の各撮像素子による搬送方向についての撮像範囲e1は、最初の撮像タイミングT1から次の撮像タイミングT2までの間に距離v・dt移動することになる。更に、3度目の撮像タイミングT3では、最初の撮像タイミングT1から距離2・v・dt移動する。
また、一回の撮像が行われた後、次の撮像タイミングT2における撮像範囲e2は、先の撮像範囲e1から距離v・dt(時間間隔dtの間における相対移動距離)だけ記録媒体P上で搬送方向上流側に移動した位置となる。ここでは、距離v・dtが撮像範囲e1、e2の幅H(撮像範囲の長さ)よりも小さいので、隣接する撮像範囲e1、e2は、搬送方向について一部重複することになる。同様に、三回目の撮像タイミングT3における撮像範囲e3は、前回の撮像範囲e2から距離v・dtだけ記録媒体P上で搬送方向上流側に移動した位置となる。ここでは、最初の撮像タイミングT1から三回目の撮像タイミングT3までの移動距離2・v・dtは、幅Hよりも小さいので、三回目の撮像範囲e3は、二回目の撮像範囲e2だけではなく、一回目の撮像範囲e1とも一部重複する。
また、撮像時間te(撮像素子への入射光の検出時間)が時間間隔dtと比較して無視できるほど短くない場合には、撮像が開始される撮像タイミングT1における撮像範囲e1に対応する幅Hに加えて、一回目の撮像が終了するタイミングT1eまでに当該撮像時間teでの移動距離v・teを加えた範囲が撮像範囲e1eとなる。この場合、合計幅H+v・teに応じて個々の撮像画像の解像度が定まるので、この値が元の幅Hの倍以上となれば、モアレの影響が抑えられる。
このように、続いて行われる撮像の撮像範囲が部分的に重複する場合には、搬送方向については、各撮像素子による検出データは搬送方向について移動する撮像範囲の移動平均に対応する値となる。従って、各撮像範囲e1〜e3における検出値は、当該撮像範囲の幅H(H+v・te)に応じた解像度であるが、全体としての解像度は、移動距離v・dtに応じて定まるので、移動距離v・dtが画像の空間構造より十分小さければ(全体としての解像度が上がれば)モアレなどは生じない。よって、これら複数回の撮像で得られた複数個の検出値の変化傾向がより正確に求められる。その結果、上述のように方向依存性を有するOLPF3062により光量の検出ロスなく得られたこれらの検出値の重み付平均などにより、個々の撮像範囲の幅よりも精度良く撮像対象画像、特に、インクの吐出状態やヘッドユニットの取り付け位置などを検査して調整するためのテスト画像(所定のテスト画像)における検出対象の点や線などの位置が求められることになる。これら位置情報の取得(算出)処理は、テスト画像の撮像データに基づいて制御部40のCPU41によって行われる。
本実施形態のインクジェット記録装置1では、搬送方向について隣接する撮像範囲のずれ量である距離v・dtを小さくしつつ、各ラインセンサーからの検出値の出力時間や検出値に基づく演算処理時間などを確保するために、及び/又は、ラインセンサーによる撮像時間teを伸ばして検出光量を増やすために、テスト画像の形成及び読取動作を行う場合には、当該テスト画像以外の通常の出力画像(通常画像)の形成時よりも搬送速度vを低下させる。
図7A〜図7Cは、本実施形態のインクジェット記録装置1で用いられるテスト画像の例の一部を示す図である。
各記録ヘッド211の幅方向についての位置を検出する場合には、例えば、図7Aに示すように、各ノズルからの吐出範囲が重複しないように搬送方向に吐出位置を調整しながら各ノズルからインクを吐出させて、搬送方向に延在する線分を形成させる。この場合、幅方向の位置情報の精度が重要であるのに対し、搬送方向についての位置は、線分の長さ程度で十分であるので、位置情報の精度は重要でなく、従って、搬送速度vの低下幅は小さく、又はゼロで良い。OLPF3062が用いられて幅方向に解像度が低下した記録画像がラインセンサーに入力され、モアレを生じさせないとともに、複数の撮像素子における輝度値の分布から、全体として当該解像度よりも高い精度で位置情報が取得される。
各記録ヘッド211の搬送方向についての位置を検出する場合には、例えば、図7Bに示すように、各記録ヘッド211のノズルからのインク吐出タイミングを必要に応じてずらしつつ、搬送方向に短い範囲で同一記録ヘッド211の各ノズルから一斉にインクを吐出させる。この場合、搬送方向についての位置が重要になる一方、幅方向についての位置やモアレの有無はそれほど重要ではない。従って、搬送速度vを大きく低下させて、搬送方向について、全体としての解像度を上昇させる。このとき、OLPF3062は、使用されても使用されなくても良い。
各ノズルの幅方向及び搬送方向についての位置、即ち、画像における所望の位置にインクが着弾しているか否かを一度に判別するような場合、例えば、図7Cに示すように、点状の画像が形成されて、幅方向及び搬送方向の位置情報が何れも精度良く取得される必要がある。このとき、搬送速度vを大きく低下させて搬送方向について全体としての位置情報の解像度を向上させるとともに、OLPF3062を用いて幅方向について解像度を低下させてモアレの発生を防ぎつつ、複数の撮像素子の輝度値から精度の高い位置情報を取得する。
なお、これらのテスト画像は、CMYK各色について好ましくは別個に形成される。
図8は、位置調整処理の制御部40による制御手順を示すフローチャートである。
この位置調整処理は、ヘッドユニット21のノズル全体及び/又は各ノズルのそれぞれからのインク吐出量や吐出位置の正常な位置からのずれの有無を検出して調整を行う処理であり、インクジェット記録装置1の起動時、所定枚数の画像形成ごとや、その他所定の条件が満たされた場合に自動的に呼び出されて実行される。
位置調整処理が開始されると、制御部40(CPU41)は、フィルター移動部32に制御信号を出力して、幅方向についてOLPF3062が機能するように当該OLPF3062をセットする(ステップS101)。また、制御部40は、搬送モーター11による搬送ベルト12の搬送速度を通常の画像形成時よりも低速に定める(ステップS102)。
制御部40は、ヘッドユニット21によりインクの吐出位置のずれを検出するためのテスト画像を記録媒体P上に形成させる(ステップS103)。ここで形成されるテスト画像は、例えば、図7Aに示したものである。制御部40は、形成されたテスト画像を画像読取部30により所定の周期、即ち、搬送方向に所定の距離移動する毎に読み取らせる(ステップS104)。
制御部40は、読み取られたテスト画像から各ノズルにより形成された線分の位置とその濃度を読み取る(ステップS105)。このとき、読み取られる各線分は、OLPF3062により複数の読取画素に跨って検出されるので、これらの分布の重心位置と体積を求めることで線分の位置と濃度が取得される。
制御部40は、算出された線分の位置と濃度のうち、正常値から外れているものを探索することで位置ずれを生じているノズルやヘッドユニット21を検出する(ステップS106)。制御部40は、検出結果に応じた調整動作を行う(ステップS107)。制御部40は、位置ずれが検出されたノズルからのインク吐出動作を中止させ、適切な位置にインクを吐出させるように設定変更を行う。また、このような設定変更では所望の画質で画像を形成することが困難な場合、例えば、ヘッドユニット21全体のノズルに位置ずれが生じている場合や、幅方向に連続した複数のノズルで位置ずれが生じている場合には、図示略のクリーニングユニットにヘッドユニット21のインク吐出面のクリーニングを行わせたり、画像形成動作を中止させて操作表示部70に所定の報知動作を行わせたりする。そして、制御部40は、位置調整処理を終了する。
以上のように、本実施形態のインクジェット記録装置1は、ノズルからインクを吐出させて記録媒体Pに画像を形成する画像形成部20と、記録媒体Pの表面を撮像する画像読取部30と、記録媒体Pと画像読取部30のうち少なくとも一方、ここでは、記録媒体Pを移動させることにより所定の相対移動方向に相対移動させる搬送部10と、を備え、画像読取部30は、複数の撮像素子を有し、相対移動方向(搬送方向)と交差(直交)する幅方向について複数の撮像素子の配列に応じた撮像範囲に亘って記録媒体Pの表面からの入射光を検出して幅方向に沿った一次元撮像を行うラインセンサーを有する検出部307と、ラインセンサーの撮像範囲からの入射光の空間分布から所定のカットオフ周波数以上の空間構造である高周波数側成分を除去してラインセンサーに導くレンズ光学部306と、を有し、レンズ光学部306で除去される高周波数側成分に係るカットオフ周波数は、幅方向について搬送方向よりも低く定められている。
インクジェット記録装置1では、必ずしも形成画像の全面を高画質で撮像する必要はなく、形成画像の検査、特に、インクの吐出状態やヘッドユニット21の調整などに係るテスト画像から必要な情報を読み取るのに必要な解像度での位置及び/又は濃度などの情報が取得されさえすれば良い。このとき、モアレなどの人工的な模様は、必要な情報の取得を妨げるので、このように、画像形成部20による形成画像を幅方向について選択的に画像読取部30のラインセンサーの解像度に応じた解像度に低下させて読み取らせることが出来る。また、複数の撮像画素に跨って濃度分布を生じさせることで、各撮像画素単位では解像度が低くとも、複数の撮像画素データを用いた各種処理によって必要な情報のみ精度を上げて取得することが出来る。一方で、ラインセンサーでは、搬送方向には同時に複数の撮像画素のデータが取得されないので、当該搬送方向には入射光を分散させても入射光量のロスになるとともに、モアレの発生などには影響しない。また、搬送方向には、搬送速度や撮像頻度によりデータの取得密度を上げることが出来るので、個々の撮像画素データについて、解像度を低下させる必要がない。即ち、高いラインセンサーを用いずとも、インクジェット記録装置1において通常必要な画像の読取情報を取得することが出来る。
従って、このインクジェット記録装置1では、搬送方向と幅方向について各々より適切な解像度で撮像データを得ることが出来る。
また、レンズ光学部306は、幅方向に沿った向きについてのみ、高周波数側成分を除去するので、幅方向については、検出解像度に応じた画像解像度としてモアレなどの問題を生じさせない一方、搬送方向には、撮像素子の検出外領域に入射光を分離させて検出光量を低減させたり画像をぼかしたりしない。従って、各ノズルに対応する記録位置(インク着弾位置)の誤同定を適切に防ぐことの出来る適切な画像を検出部307に読み取らせることが出来る。
また、幅方向についてのカットオフ周波数は、ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度、即ち、撮像画素の配置間隔に応じたナイキスト周波数以下であるので、モアレを生じさせる心配がない。
また、レンズ光学部306は、高周波数側成分を除去するOLPF3062を有する。これにより、レンズ3061の焦点構成を複雑化させたりする必要がなく、また、OLPF3062の着脱、調整や交換を容易に行うことが出来るので、容易且つ適切に好ましい解像度の画像を検出部307に読み取らせることが出来る。
また、OLPF3062は、入射光を幅方向に複屈折させる水晶平板を複数枚重ねて設けられているので、幅方向に適宜な分散量で入射光を分離させて適切な解像度の画像を検出部307に読み取らせることが出来る。
また、複数枚の水晶平板の少なくとも何れか(ここでは2枚のうち一方)は、常光と異常光との分離幅が他の水晶平板と異なるので、複数の分離幅について細かく解像度を定めて適切な解像度の画像を検出部307に読み取らせることが出来る。
また、OLPF3062は、複数枚の水晶平板のうちラインセンサーに最も近い側の水晶平板による常光と異常光との分離幅が他の水晶平板による分離幅よりも小さいので、水晶平板によるOLPFの特性上、先にカットオフ周波数近傍の構造を除去することで残る(生じる)高周波数側の空間構造性分を更に確実に除去させることが出来る。
また、OLPF3062による分離幅は、幅方向についての複数の撮像素子の配置間隔に対応して定められているので、分離された各正常光と異常光を各々適切に各撮像素子に割り振って入射させ、適切な解像度の画像として検出部307に検出させることが出来る。
また、ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度(例えば、560ppi)は、画像形成部20の各ヘッドユニット21における複数のノズルの幅方向についてのノズル間隔に応じた記録解像度(例えば、1200dpi)よりも小さく、且つ記録解像度が一次元撮像データの解像度の非整数倍となるように定められているので、OLPF3062を用いずに検出部307に読み取りを行わせるとモアレが発生しやすく、このような画像を幅方向に適切な解像度に変換することでモアレの発生を防ぎながら必要以上に精度を落とさずに読み取ることが出来る。
また、搬送部10による記録媒体Pの移動速度(搬送速度)を制御する移動制御手段としての制御部40を備え、制御部40は、画像読取部30による所定のテスト画像の撮像時に搬送速度を通常画像の形成時よりも低下させる。これにより、搬送方向について細かい位置ステップで画像の読み取りを行うことが出来るので、精度良くテスト画像における所望のインク着弾位置の搬送方向についての位置を同定することが出来る。特に、搬送速度の低下により、画像読取部30による各ラインの読み取り周波数を無理に上げる必要が無いので、撮像データの処理速度を必要以上に上げる必要がなく、従って、高機能化によるコストやサイズの上昇を抑えることが出来る。或いは、移動速度を低下させた分各撮像素子による光の検出時間を延長して受光量を増大させ、S/N比を向上させることで画像の読み取り精度を上昇させることも出来る。
また、制御部40は、位置情報取得手段として、テスト画像の撮像データに基づいて、ノズルから吐出されるインクが記録媒体P上に着弾した位置情報を取得する。
即ち、上述のようにモアレの発生を抑えながら必要以上に解像度を落とさずに幅方向及び搬送方向に適切な解像度で画像を読み取ることで、ラインセンサーの解像度がヘッドユニット21で形成可能な画像の解像度と比較して低くても、インクの着弾位置を従来よりも精度良く算出することが出来る。これにより、従来構成からのコストの上昇を抑えながらより精度が高く確実なインクジェット記録装置1の調整を行うことが出来る。
また、移動制御手段としての制御部40は、ラインセンサーの各撮像素子による搬送方向についての撮像範囲の幅Hよりも、ラインセンサーによる撮像が行われる時間間隔dtの間における画像読取部30と記録媒体Pとの相対移動距離v・dtの方が小さくなるように搬送速度vを設定する。
これにより、記録媒体P上の同一範囲を搬送方向について部分的に重複させながらラインセンサーにより画像が読み込まれていくので、画像の解像度と比較して画素数に比して多くの画像データが取得される。これにより、撮像素子による個々の検出データ自体の解像度が低くても、これらを適切に処理することでより精度の高い解像度に対応する位置情報を取得することが可能になる。
また、制御部40は、フィルター制御手段として、幅方向について、ラインセンサーの撮像素子の配置間隔よりも画像の空間的な構造周期の小さいテスト画像を画像読取部30により撮像させる場合に、OLPF3062により入射光の空間分布から所定の高周波数側空間構造を除去させる。即ち、読み取られる画像にラインセンサーの解像度以上の解像度が無い場合には、OLPF3062を用いないようにOLPF3062をレンズ3061の光軸上から外したりして、必要が無いのに画像をぼかさない。
なお、本発明は、上記実施の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、上記実施の形態では、幅方向に記録媒体Pの画像記録可能幅に亘ってノズルが配列され、位置が固定されてインクの吐出がなされるラインヘッドが用いられたインクジェット記録装置1について説明したが、画像形成部としてはラインヘッドに限られず、スキャン動作とともにインクを吐出して記録媒体に画像を記録するものであっても良い。
また、ノズル配列や記録ヘッドの数、配列なども適宜定められて良い。
また、上記実施の形態では、搬送方向に移動する記録媒体Pに対して固定された画像読取部30(ラインセンサー)が当該記録媒体P上の画像を読み取っていくこととしたが、記録媒体Pが固定されて画像読取部30が所定の方向に移動されても良く、或いは、記録媒体Pと画像読取部30の両方が所定の相対移動方向に沿って移動されても良い。
また、上記実施の形態では、水晶平板を用いて正常光と異常光とを分離することにより読み取り画像の解像度を低下させたが、読み取り画像の解像度の低下は、これに限られない。例えば、搬送方向と幅方向とで焦点位置の異なるレンズ部を備え、搬送方向について焦点を合わせることで、幅方向についてはピントが外れた画像をラインセンサーの各撮像素子に入射させても良い。
また、上記実施の形態では、2枚の異なる厚さの水晶平板を重ねてOLPF3062を構成したが、1枚や3枚以上でも良く、また、水晶平板の厚さが等しくても良い。
また、上記実施の形態では、搬送方向には解像度を低下させないこととしたが、撮像素子の各受光画素サイズなどに応じて、或いは、OLPF3062の設計上の都合などにより、幅方向についての解像度より低下させない範囲で搬送方向についての解像度を低下させても良い。
また、上記実施の形態では、搬送方向に撮像範囲を部分的に重複させながらラインセンサーによる撮像を行わせたが、搬送方向についての撮像範囲と等しい距離だけ記録媒体Pが搬送されるごとにラインセンサーの動作がなされても良い。或いは、搬送方向についての位置情報が必要ではない又は当該位置情報に高い精度が必要ない場合などには、搬送方向について撮像範囲に間隔を生じさせて断続的に撮像が行われても良い。
また、上記実施の形態では、正方形の撮像画素に応じた入射光に対して、幅方向についてのみOLPF3062で解像度を制限することとしたが、搬送方向について幅Hを予め絞って(狭くして)おき、撮像間隔の間における移動距離v・dtと幅Hとの大小関係により搬送方向への解像度を定めることで、搬送方向の解像度をより高いところまで設定可能としつつ、幅方向の解像度を必要に応じて低下させて、撮像素子の数や配列密度を変更せずとも、撮像データを更に適切な解像度に調整可能となる。
また、上記実施の形態では、OLPF3062を移動させるなどにより解像度の低下を選択的に行わせることが可能としたが、OLPF3062が固定されて又はレンズ3061と一体的に形成されていても良い。
その他、上記実施の形態で示した構成、配置や動作手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
この発明は、インクジェット記録装置に利用することができる。
1 インクジェット記録装置
10 搬送部
11 搬送モーター
12 搬送ベルト
20 画像形成部
21、21C、21M、21Y、21K ヘッドユニット
211 吐出ヘッド
22 ヘッド駆動部
30 画像読取部
301 筐体
302 カバー部材
303a、303b 光源
304 第1ミラー
305 第2ミラー
306 レンズ光学部
307 検出部
3061 レンズ
3062 光学低域通過フィルター(OLPF)
3062a、3062b 水晶平板
31 撮像駆動部
32 フィルター移動部
40 制御部
41 CPU
42 ROM
43 RAM
50 通信部
60 記憶部
61 調整プログラム
70 操作表示部
80 バス
e1〜e3、e1e 撮像範囲
P 記録媒体
v 搬送速度

Claims (13)

  1. ノズルからインクを吐出させて記録媒体に画像を形成する記録手段と、
    記録媒体の表面を撮像する撮像手段と、
    記録媒体と前記撮像手段のうち少なくとも一方を移動させることにより所定の相対移動方向に相対移動させる移動手段と、
    を備え、
    前記撮像手段は、
    複数の撮像素子を有し、前記相対移動方向と交差する幅方向について前記複数の撮像素子の配列に応じた撮像範囲に亘って記録媒体の表面からの入射光を検出して前記幅方向に沿った一次元撮像を行うラインセンサーと、
    前記撮像範囲からの入射光の空間分布から所定のカットオフ周波数以上の空間構造である高周波数側成分を除去して前記ラインセンサーに導く光学部と、
    を有し、
    前記光学部で除去される前記高周波数側成分に係る前記カットオフ周波数は、前記幅方向について前記相対移動方向よりも低く定められている
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記光学部は、前記幅方向に沿った向きについてのみ、前記高周波数側成分を除去することを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記幅方向についての前記カットオフ周波数は、前記ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度に応じたナイキスト周波数以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記光学部は、前記高周波数側成分を除去する光学低域通過フィルターを有することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記光学低域通過フィルターは、入射光を前記幅方向に複屈折させる水晶平板を複数枚重ねて設けられていることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記複数枚の水晶平板の少なくとも何れかは、常光と異常光との分離幅が他の前記水晶平板の少なくとも何れかと異なることを特徴とする請求項5記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記光学低域通過フィルターは、前記複数枚の水晶平板のうち前記ラインセンサーに最も近い側の水晶平板による常光と異常光との分離幅が他の前記水晶平板による前記分離幅よりも小さいことを特徴とする請求項5又は6記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記分離幅は、前記幅方向についての前記複数の撮像素子の配置間隔に対応して定められていることを特徴とする請求項6又は7記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記ラインセンサーによる一次元撮像データの解像度は、前記記録手段における複数の前記ノズルの前記幅方向についてのノズル間隔に応じた記録解像度よりも小さく、且つ前記記録解像度が前記一次元撮像データの解像度の非整数倍となるように定められていることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
  10. 前記移動手段による前記相対移動における相対移動速度を制御する移動制御手段を備え、
    当該移動制御手段は、前記撮像手段による所定のテスト画像の撮像時に前記相対移動速度を通常画像の形成時よりも低下させることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
  11. 前記テスト画像の撮像データに基づいて、前記ノズルから吐出されるインクが記録媒体上に着弾した位置情報を取得する位置情報取得手段を備えることを特徴とする請求項10記載のインクジェット記録装置。
  12. 前記移動制御手段は、前記ラインセンサーの各撮像素子による前記相対移動方向についての撮像範囲の長さよりも前記ラインセンサーによる撮像が行われる時間間隔の間における前記撮像手段と記録媒体との相対移動距離の方が小さくなるように前記相対移動速度を設定することを特徴とする請求項11記載のインクジェット記録装置。
  13. 前記幅方向について、前記ラインセンサーの撮像素子の配置間隔よりも画像の空間的な構造周期の小さいテスト画像を前記撮像手段により撮像させる場合に、前記光学低域通過フィルターにより前記入射光の空間分布から前記所定の高周波数側空間構造を除去させるフィルター制御手段を備えることを特徴とする請求項4〜8の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
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