JP5164723B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、メディア上に画像を記録するプリンタや印刷装置などの画像記録装置に関する。

従来より、プリントに用いるメディア（記録シート）のサイズや位置合わせ情報など、メディアに関する情報を、メディア自体から読み取って、プリンタを自動的に設定する試みがなされている。

例えば、特許文献１には、メディア上に形成された位置合わせ用パターンを光学センサで検出して、これに基づいて装置を設定して、往復走査の間や、複数ヘッド間でプリント位置合わせを行なう技術が開示されている。光学センサは、プリントヘッドのキャリッジに搭載したものである。

また、特許文献２には、メディアにテストパターンをプリントして、これを光学センサで検出して、メディアのシート幅とドット位置調整の情報を取得して、これに基づいて装置を設定する技術が開示されている。
特開平１０−３２９３８１号公報 特開２００５−７４８０７号公報

しかしながら、いずれの従来例も、光学的に読み取るメディアの情報は予め決められたものであり、同一の読取器を用いて複数の情報を取得するものではない。

本発明は、従来例の装置をより発展させて、同一の読取器によりメディアに関する複数の情報を取得するとの着想に基づいてなされたものである。

本発明の目的は、取得するメディアの情報に応じた適切な読み取りを可能として、低コストでありながら高い精度で情報取得を行ない、ひいては適切な装置設定が行なえる画像形成装置の提供である。

本発明は、メディアに関する情報を該メディアから読み取る読取器を有し、該読取器で読み取った情報に基いて装置の設定を行なう画像記録装置であって、前記読取器は、前記メディアに向けて光を照射する発光器と、前記メディア上の読取領域で反射された光を検出する受光器を備え、前記読取器で読み取ろうとする、前記メディアに関する情報に応じて、前記読取領域のサイズと形状の少なくとも一方を変えることを特徴とするものである。

ここで、好ましくは、前記読取領域は、前記発光器による前記メディア上での照射領域と、前記受光器による前記メディア上での検出領域との重なり領域である。前記発光器は前記照射領域に発散光束を照射するものであり、且つ／又は、前記受光器の受光部は前記検出領域よりも小さいものである。

より好ましくは、前記読取器と前記メディアとの間隔を変える手段を有し、該間隔を変えることで前記読取領域のサイズと形状の少なくとも一方が変わる。請求項１乃至３のいずれか記載の画像記録装置。

より好ましくは、メディアに画像記録を行なう記録ヘッドと前記読取器とを搭載して、前記メディアに対して相対的に移動するキャリッジを有し、該キャリッジが前記メディアに対して間隔方向に移動して、前記間隔を変える。

前記メディアに関する情報は、メディア表面の光学特性、メディアの幅、メディア上に形成されたプリントの位置合わせ用マーク、メディアの種類を示すマーク、メディアの材質を示すマーク、メディアのサイズを示すマークのうち、少なくともいずれかである。

本発明によれば、メディアに関する複数の情報を同一の読取器で精度良く読み取ることができる。このため装置のプリント設定をより適切に行なうことができ、低コストと精度の向上を両立した実用性の高い画像記録装置を実現するものである。

以下、本発明の実施の形態として、画像記録装置の一例であるインクジェットプリンタを説明する。なお、本発明の適用範囲はこれに限らない。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、複写機、ファクシミリ、複合機などのオフィスユースやホームユースの機器や、商業用の印刷装置等の各種画像記録装置にも適用可能である。

なお、本発明において「メディアに関する情報」とは、メディア表面の光学特性、メディアの端部、メディア上に形成されたプリントの位置合わせ用マーク、メディアの種類を示すマーク、メディアの材質を示すマーク、メディアのサイズを示すマークなどをいう。

図１はインクジェットプリンタの主要部の構成図である。

キャリッジ５は、インクジェット方式の記録ヘッド３と、メディア２（記録シート）に関する情報をメディア２自体から取得するための光学的な読取器１を搭載する。キャリッジ５は、駆動モータ６の駆動によって矢印で示した主走査方向に移動しながら、記録ヘッド３によってメディア２上に画像を記録する。一方、メディア２は副走査手段により、矢印で示した副走査方向に搬送され、副走査と主走査を同時に行なうことで二次元の画像を記録する。

間隔調整機構４は、キャリッジ５をメディア２に対して両者の間隔が変わるように移動させるもので、使用するメディア２の厚みに応じて、記録ヘッド３とメディア２とが適切な間隔で対向するように調整するものである。また、間隔調整機構４により、キャリッジに搭載された読取器１とメディア２の間隔も任意に変えることができ、後述するように読取モードに応じて適切な間隔に調整される。

コントローラ７はプリンタ全体の制御を司るもので、副走査手段によるメディア２の搬送制御、記録ヘッド３の吐出制御、間隔調整機構４の駆動制御、駆動モータ６の駆動制御、読取器１の読み取り制御などを行なう。そして、読取器１で読み取って取得したメディアに関する情報に基づいて、装置のプリント動作の設定を行なう。

読取器１は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＯＬＥＤなどの発光素子とレンズなどからなる発光器と、フォトダイオードなどの光電変換素子とレンズなどからなる受光器を備え、これらは一体の小型ユニットとなっている。メディア２は、ユーザーの使用状況に応じて、紙、プラスチックフィルム、布、革など様々な種類や材質のものが用いられる。またそのサイズやシート幅も様々である。記録ヘッド３のインクジェット方式は、発熱体を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式など、さまざまなインクジェット方式を用いることができる。

次に、読取器１でメディアに関する情報を読み取る場合について説明する。

図２および図３は、読取器１とメディア２とが対向した状態を示す。読取器１は発光器１１と受光器１２を内蔵したユニットとなっている。

発光器１１から発した光束は発散光束であり、メディア２の表面に照射される。メディア２上では略円形のスポット状の領域（照射領域３１）が照射される。発散光束であるため、発光器１１の発光部（光射出部）よりも照射領域３１の方がサイズ（面積）が大きい。

受光器１２は、メディア２の表面の検出領域３２からの光をレンズを介して検出する。受光器１２が備えるレンズの作用により、受光器１２の受光部（光入射部）は検出領域３２よりもサイズおよび面積が小さい。なお、照射領域３１と検出領域３２は、同じサイズ（面積）となるようにしても、異なるサイズ（面積）となるようにしてもよい。

照射領域３１と検出領域３２とは、一部重なる領域（読取領域１３）があり、受光器１２はこの読取領域１３で反射した光を主に検出して、メディア２に関する情報を光学的に読み取る。

ここで、図２は間隔調整機構４により、読取器１とメディア２との間隔を比較的狭くした状態、図３は両者の間隔を図２よりも広くした状態を示す。

両図を比較すると、照射領域３１と検出領域３２のいずれもが図３の方がサイズ（面積）が大きくなっていることが判る。またそれに伴い、重なり領域である読取領域１３も図３の方がサイズ（面積）が大きくなっていることが判る。また、読取領域１３の形状も図２と図３とでは異なる。このように、間隔調整機構４の調整により、読取領域１３のサイズ（面積）、さらには形状を変更することができる。また、図２と図３の２つの状態だけでなく、間隔を任意に設定することで、読取領域１３も任意のサイズ（面積）および形状に設定することができる。

本装置では、メディアに関する情報の種類に応じて、読取モードを切り替えて、各読取モードそれぞれで、読取領域１３が読み取りに適したサイズ（面積）および／または形状となるように、間隔調整機構４によって、読取器１とメディア２の間隔を調整する。

複数の読取モードでは、同一の読取器１を用いて、次のような情報を光学的に読み取る。
＜モード１＞ メディア表面の光学特性（反射率）
＜モード２＞ メディアのシート幅
＜モード３＞ メディア上に形成された、プリントの位置合わせ用マーク（縦縞パターン）
＜モード４＞ メディア上に形成された、そのメディアを識別する（メディアの種類、材質、サイズ等）ためのコード化されたマーク（バーコード）。

＜モード１＞の場合
図２および図３は、上記の＜モード１＞の場合、すなわち、読取器１によってメディア２表面の光学特性（反射率）を検出して、メディアの種類や材質を識別するための情報を取得するものである。

この場合は、読取領域１３のサイズをより大きくした図３の方が好ましい。なぜなら、反射率の測定には広い領域の平均反射率を得たほうが、局所的なムラの影響を受けにくく、検出分解能の高さは必要ないからである。したがって、このモードでは、図３の状態を設定して読み取りを行なう。

プリンタのコントローラ７は、読み取った光学特性から、紙、プラスチックフィルム、布、革などメディアの種類や材質を判別して、これに応じた適切なプリント品質などのプリント設定を行なう。

＜モード２＞の場合
次に、上記＜モード２＞の場合について、図４および図５を用いて説明する。

これは、メディア２の端部（エッジ）２１を検出して、主走査方向でのメディアのシート幅や、副走査方向でのメディアの先端位置や後端位置を識別するための情報を取得する場合である。

図４は間隔調整機構４により、読取器１とメディアとの間隔を比較的狭くした状態、図５は両者の間隔を図４よりも広くした状態を示す。上記の説明と同様、照射領域３１と検出領域３２のいずれもが図３の方がサイズ（面積）が大きく、且つ重なり領域である読取領域１３も図３の方がサイズ（面積）が大きい。また、読取領域１３の形状も図２と図３とでは異なる。

メディアの端部（エッジ）２１をより高い精度で検出するには、読取領域１３が小さい図４の状態の方が好ましい。なぜなら、読取領域１３が小さい方が検出分解能が高まるからである。したがって、このモードでは、図４の状態を設定して読み取りを行なう。

図８は、読取スポット（読取領域１３）のサイズの大小それぞれについて、メディアの端部を検出する際の受光器１２の出力を示すグラフ図である。横軸は移動距離であり、キャリッジ５（読取器１）の主走査方向における移動距離、あるいは読取器１に対するメディア２の副走査方向の移動距離である。一方の縦軸は受光器１２の検出出力である。

キャリッジの移動に伴って、読取領域にメディア２の端部が差し掛かると、メディアの表面反射率の方が高いことから、出力値が増大するように変化する。この変化捉えてメディアの端部位置を判別することができる。ここで、読取スポットのサイズが小さいグラフ特性（実線）の方が、大きい場合のグラフ特性（点線）に較べて、出力値の変化が急峻な特性となる。すなわち読取領域１３のサイズが小さい方が、検出分解能が高いことが判る。

プリンタのコントローラ７は、読み取った情報に基いて、メディア２のシート幅や先端位置、後端位置を判別して、これに応じた適切なプリント設定を行なう。

＜モード３＞の場合
次に、上記の＜モード３＞あるいは（モード４）の場合について、図６および図７を用いて説明する。

これは、メディア２の上に形成されたマーク２２を検出して、プリントの位置合わせを行なうための情報を取得する場合である。

メディア２の上に形成されたマーク２２は、均一な間隔の縦縞のパターンであり、これら縦縞の平均濃度を検出する。マーク２２を検出するには、読取領域１３が大きい図７の状態の方が好ましい。なぜなら、読取領域内に位置する縦縞のバーの数が多い方が、平均濃度をより正確に検出できるからである。したがって、このモードでは図７の状態を設定して読み取りを行なう。

プリンタのコントローラ７は、読み取った情報に基いて、プリント位置のずれ情報を取得して、往復走査の間などでドット位置の調整値を自動的に設定するなど、適切なプリント設定を行なう。

＜モード４＞の場合
次に、上記の（モード４）の場合について、先ほどの図６および図７を援用して説明する。

これは、メディア２の上に形成されたコード化されたマーク２２（バーコード）を検出して、メディアの種類、材質、サイズなどを識別する情報取得する場合である。

メディア２の上に形成されたマーク２２は、複数本のバーによる縦縞からなるバーコードであり、図面では現れていないが実際には縦縞の各縞の幅や間隔が異なる。バーコードの読み取りには、各縞の一本一本の幅を検出する。バーコードは、メディアの種類、材質、サイズなどを識別するための情報がコード化されたものである。

マーク２２を検出するには、読取領域１３が小さい図６の状態の方が好ましい。なぜなら、読取領域１３が小さい方が各バーの検出分解能が高まるからである。バーコードを読み取る際にも、読取スポットの大小を較べると先の図８と同様の特性となる。したがって、このモードでは図６の状態を設定して読み取りを行なう。

プリンタのコントローラ７は、読み取った情報に基いて、メディアの種類、材質、サイズなどを識別して、これに応じた適切なプリント設定を行なう。

＜変形例＞
以下にいくつかの変形例を示す。

先の例では、読取器１の発光器１１は発散光束を射出して、照射領域３１に照射するものであったが、図９および図１０のように、平行光束あるいは若干の収斂光束としても、同様の結果が得られる。発散光束ではないため、照射領域３１は検出領域３２に較べてサイズ（面積）が小さくなっている。図１０のように、照射領域３１が検出領域３２に中に完全に含まれたときに、照射領域３１がすべて読取領域１３になり、読取領域１３が最大サイズとなる。

また、先の例では、受光器１２の受光部は検出領域３２よりも小さいものであったが、図１１および図１２のように、受光部と検出領域３２を同じ大きさにしても、あるいは若干受光部の方が小さくなるようにしても、同様の結果が得られる。上記とは逆に、検出領域３２は照射領域３１に較べてにサイズ（面積）が小さくなっている。図１２に示すように、検出領域３２が照射領域３１の中に完全に含まれたときに、検出領域３２がすべて読取領域１３になり、読取領域１３が最大サイズとなる。

要は、発光器１１が発散光束を照射することと、受光器１２の受光部は検出領域よりも小さいものであること、は必ずしも両方を満たしている必要は無く、少なくとも一方があればよい。これにより、読取器１とメディア２との間隔の変化に応じて、読取領域１３のサイズ（面積）と形状が変化する。

また、読取器１とメディア２との間隔を調整する以外の方法で、照射領域と検出領域の少なくとも一方のサイズ（面積）や形状が可変となるようにしてもよい。そして、メディア２上での両者の重なり領域のサイズや形状を、読み取ろうとするメディアに関する情報に応じて、変える。

例えば、発光器１１によるメディア上での照射領域を可変とするには、発光器１１を構成するレンズを可動式にしたり、流体レンズのようなレンズパワー可変式のレンズにすれば実現できる。受光器１２によるメディア上での検出領域を可変とするには、受光器１２を構成するレンズを可動式にしたり、流体レンズのようなレンズパワー可変式のレンズにすれば実現できる。

以上説明してきたように、メディアに関する複数の情報を同一の読取器で精度良く読み取ることができる。このため装置の設定をより適切に行なうことができ、低コストと精度の向上を両立した実用性の高い画像記録装置を実現するものである。

また、キャリッジ１１は元々プリンタが備えている機構であり、ここに読取器１を搭載して、キャリッジ１１の動きを利用して、読取器１とメディア２との間隔を調整するようにしたので、最低限の追加コストで、装置の実用性を大きく高めるものである。

実施の形態のインクジェットプリンタの主要部の構成図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取器でメディアに関する情報を読み取る場合について説明図 読取スポットのサイズの大小それぞれについて受光器の出力を示すグラフ図 変形例の説明図 変形例の説明図 変形例の説明図 変形例の説明図

符号の説明

１ 読取器
２ メディア
３ 記録ヘッド
４ 間隔調整機構
１１ 発光器
１２ 受光器
１３ 読取領域
３１ 発光器によるメディア上での照射領域
３２ 受光器によるメディア上での検出領域

Claims (7)

1. メディアに関する情報を該メディアから読み取る読取器を有し、該読取器で読み取った情報に基いて装置の設定を行なう画像記録装置であって、
   前記読取器は、前記メディアに向けて光を照射する発光器と、前記メディア上の読取領域で反射された光を検出する受光器を備え、
   前記読取器で読み取ろうとする、前記メディアに関する情報に応じて、前記読取領域のサイズと形状の少なくとも一方を変えることを特徴とする画像記録装置。
2. 前記読取領域は、前記発光器による前記メディア上での照射領域と、前記受光器による前記メディア上での検出領域との重なり領域である、請求項１記載の画像記録装置。
3. 前記発光器は前記照射領域に発散光束を照射するものであり、且つ／又は、前記受光器の受光部は前記検出領域よりも小さいものである、請求項２記載の画像記録装置。
4. 前記読取器と前記メディアとの間隔を変える手段を有し、該間隔を変えることで前記読取領域のサイズと形状の少なくとも一方が変わる、請求項１乃至３のいずれか記載の画像記録装置。
5. 前記メディアに画像記録を行なう記録ヘッドと前記読取器とを搭載して、前記メディアに対して相対的に移動するキャリッジを有し、該キャリッジが前記メディアに対して間隔方向に移動して、前記間隔を変える、請求項４記載の画像記録装置。
6. 前記メディアに関する情報は、メディア表面の光学特性、メディアの端部、メディア上に形成されたプリントの位置合わせ用マーク、メディアの種類を示すマーク、メディアの材質を示すマーク、メディアのサイズを示すマークのうち、少なくともいずれかである、請求項１乃至５のいずれか記載の画像記録装置。
7. インクジェット方式の記録手段を有する、請求項１乃至６のいずれか記載の画像記録装置。

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