JP2010120254A

JP2010120254A - プリンタおよび不吐ノズルの検出方法

Info

Publication number: JP2010120254A
Application number: JP2008295796A
Authority: JP
Inventors: Naomi Nakamura; 直巳中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-06-03

Abstract

【課題】不吐検出のためにメディアを消費してしまうことを回避し、ランニングコストに優れたプリンタを提供する。
【解決手段】プリント画像の濃度を解析して適切なエリアを設定して、このエリアにテストパターンをプリントする。テストパターンを読取器で読み取って不吐ノズルを検出する。不吐ノズルに対してはクリーニング等の回復処理を施す。そして、メディアをプリント開始位置に送り戻して、テストパターンの上から実際の画像をプリントする。
【選択図】図５

Description

本発明は、メディアに画像をプリントするインクジェット方式のプリンタの技術分野に関する。

インクジェット方式のプリントヘッドは、インクを吐出するための複数のノズルが並んで列を形成している。プリントヘッドを長時間放置したり取り扱いの仕方によっては、ノズルが目詰まりを起こして、一部のノズルがインク不吐出（以下、不吐と言う）となることがある。目詰まりを起こした不良ノズルを不吐ノズルと言う。この状態でプリントを行なうと、プリント画像の中で不吐ノズルに対応した位置に横スジが入ってしまい、プリント品質が劣化する。

この問題への対処としては、メディアにテストパターンをプリントし、ユーザがそのプリント結果を見て不吐が生じているかを判断して、必要に応じてクリーニング処理などの回復処置を行なわせることが一般的である。

また、不吐の検出を自動化する試みもなされている。例えば、特許文献１に開示の方法は、メディアにテストパターンをプリントし、読取センサアレイをノズル列方向に揺動しながらテストパターンを読み取ることで、不吐ノズルを判断する。また、特許文献２に開示の方法は、メディアにテストパターンをプリントし、これをスキャナで読み取る。そして、読み取った画像とテストパターンのデータ同士を照合し、誤差が所定基準値外の場合は不吐と判断して、クリーニングを行なう。
特開２００５−２０５６４９号公報特開２００６−１１６７１５号公報

しかし、上記従来例はいずれも、テストパターンのプリントと読み取りには、何もプリントされていないブランクのメディアを用いる必要があり、そこで使用したメディアは再利用することはできない。つまり、不吐検出のためだけに新しいメディアを消費してしまうという解決すべき課題があった。本発明はこの課題の認識に基づいてなされたものである。

本発明の目的は、不吐検出のためにメディアを消費してしまうことを回避し、ランニングコストに優れたプリンタを提供することである。

上記課題を解決する本発明は、キャリッジに搭載され、メディアに対してインクを吐出する複数のノズルを有するプリントヘッドと、メディアの表面を読み取るための、前記キャリッジに搭載された読取器と、制御を司るコントローラとを備えたプリンタにおいて、前記コントローラは、画像信号を解析して、テストパターンをプリントするメディア上のエリアを設定する設定ステップ；前記設定したエリアにテストパターンをプリントする第１プリントステップ；前記プリントしたテストパターンを前記読取器で読み取って、不吐ノズルを検出する検出ステップ；前記不吐ノズルに対して回復処理を行なう回復ステップ；前記テストパターンをプリントしたメディアを、プリント開始位置まで送り戻して、前記画像信号に基づいて前記テストパターンの上から画像をプリントする第２プリントステップを実行するように制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、不吐検出のためにメディアを消費してしまうことを回避し、ランニングコストに優れたプリンタを提供することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示する。ただしこの実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。以下、インクジェット方式のプリンタを例に挙げて説明するが、複写機能やスキャン機能を持った複合機、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。

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プリントヘッド３と、メディア２の表面の画像を読み取るための光学的な読取器１を搭載する。プリントヘッド３はインクを吐出する複数のインクノズルを有する。キャリッジ５は、ヘッド駆動モータ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、プリントヘッド３によってメディア２上に画像をプリントする。また、メディア２は搬送モータで駆動する搬送ローラにより、矢印で示した副走査方向に搬送される。これら副走査と主走査の組み合わせによって二次元の画像をプリントする。また、搬送モータは必要に応じて逆回転して、一旦プリントを行なったメディアを逆方向に送り戻すことを可能としている。

コントローラ７はプリンタ全体の制御を司る。搬送モータによるメディア２の搬送制御、プリントヘッド３の吐出制御、ヘッド駆動モータ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、ＯＬＥＤ、半導体レーザなどの発光素子と、イメージセンサ（ＣＣＤやＣＩＳなど）を備え、これらは一体の小型ユニットとなっている。プリントヘッド３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。

図２は、コントローラ７の電気的な構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１０１はシステム制御部であり、プリンタ全体を制御する。ＣＰＵ１０１が使用するメモリとしてＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を備えている。また、これとは別に画像メモリ１０４を備え、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの外部機器から入力されたプリントのための画像信号（画像信号と言う）や、プリントのためのビットデータを一時的に記憶する。操作部１１２は、入力や表示などのユーザインターフェースであり、ユーザはこれを通して各種入力や動作状況等の表示確認などを行なう。

画像処理部１１１は、画像メモリ１０４に記憶している画像信号を元に、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色インクそれぞれのプリントデータに変換する。また、このプリントデータをプリントヘッド３の各インクノズルでインク吐出を行なうか否かを制御するビットデータを作成して、画像メモリ１０４に記憶させる。画像処理部１１１はさらに、画像信号の解像度変換、色補正、回転などの画像処理、ページ記述言語（ＰＤＬ）の解析、キャラクタデータのＣＧ展開を行なう。

プリント制御部１０５は、プリントヘッド３、搬送モータ４、ヘッド駆動モータ６をそれぞれ制御して、メディアへのプリント動作を制御する。プリント動作時には、画像メモリ１０４に記憶している各インクノズルに対応したビットデータに基づいて、プリントヘッド３の各ノズルの吐出駆動を個別に制御する。また、プリント制御部１０５は、読取器１を制御してメディア表面の画像の読み取りを行なう。

図３は、不吐検出のためのテストパターンの説明図である。図３（ａ）は、従来の方式におけるテストパターンのドット配列を示す参考例である。黒ドットはプリントする画素、白ドットはプリントしない画素（マスク画素）である。テストパターン２０１は、不吐ノズルをユーザが容易に目視で判断することができるように、連続したライン（途切れのないドット配列）で構成されている。

これに対して、図３（ｂ）は、本実施形態で採用する、ある色のインクについてのテストパターンのドット配列である。本実施形態では６００×６００ｄｐｉを基本解像度としてテストパターンのデータを作成する。ベースパターン２０２を基本として、これを規則的に並べて全体のテストパターン２０３を構成する。高さ方向のドット数（ここでは８つ）はインクノズルの数に一致させる。ベースパターン２０２は、２×１０ドットで１ブロックが構成され、この中に２画素の黒ドットが上下及び左右に離散して含まれている。これを並べたテストパターン２０３は、黒ドットが横方向、縦方向、斜め方向のいずれについても連続したラインを形成しないように黒ドットが離散し、ドット密度が非常に小さいものである。なお、インクの色によって、１画素が目立つインクと目立たないインクがあるので、インク色毎に異なるベースパターンを用いてテストパターンを作成するのが好ましい。

ベースパターン２０２には、２×１０ドットのブロックに、２つの黒ドット（プリント画素）が含まれる。従って、後述する濃度しきい値は、最低でも２／２０（＝１０）あればよい。ただし、同じ濃度しきい値であっても、実際の画像のドット配列との関係によっては最終的な画像でテストパターンが目立つことがあるため、インク毎にインク特性に応じたパターメータＫを用いて、２／１０×Ｋを濃度しきい値とする。

なお、基本解像度は６００×６００ｄｐｉに限定するものではなく、実画像をプリントする際の解像度に合わせた解像度としてもよい。あるいは、テストパターンの上から実際の画像をプリントするので、テストパターンを目立たなくさせるために、実際の最終画像よりも高解像度（小ドット）でテストパターンを作成するようにしてもよい。

図４は、上記のテストパターン２０３をメディア上にプリントするエリアの設定例を示す図である。画像信号に基づいてプリントを行なう場合には、画像処理部１１１にて、１枚の画像分のプリント用のビットデータを作成する。このビットデータから各インクの濃度分布を解析して、所定の濃度しきい値以上の濃度を持ったエリアを設定する。

本実施形態では、プリントする画素の分布率から濃度分布を解析しているが、画像信号のＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各画素データ、あるいはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの多値データを元に解析するようにしてもよい。また、本実施形態では、画像信号をプリント用のビットデータに変換し、実際のプリントされるレイアウトからエリアを設定している。これに限らず、画像信号をプリント解像度よりも低い解像度に変換してから濃度分布を解析するようにすれば、処理高速化や使用メモリ容量の低減を図ることができる。

図４では、プリント用のビットデータの濃度分布を解析し、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインク毎にエリアを設定した結果である。シアン３０２、イエロー３０３は、設定したエリアが十分な面積を持っているので、それぞれのエリア内にテストパターン２０３（矩形ブロック）をプリントする。一方、マゼンタ３０４、マゼンタ３０５、ブラック３０６、ブラック３０７は、１つのエリア内にテストパターン２０３全体が収まらないので、各色を２つのエリアに分けてテストパターン２０３を分割してプリントする。

図４において、送り戻し限界３００の線は、これよりもさらにメディアを搬送すると、メディアの後端が搬送ローラから離れて搬送モータ４でメディアを送り戻すことが不可能となる限界位置を示している。上述のエリア設定は、メディアを送り戻すことが可能な範囲でエリアを設定し、送り戻し限界３００より後のエリア（図４の送り戻し限界３００の線よりも下側）については設定しない。

図５は、本実施形態における全体の処理手順を示すフローチャート図である。

ステップ４０１では、使用する各色のインク毎に不吐検出のためのテストパターンを作成する。これは、テストパターンを作成する。

ステップ４０２では、画像信号をプリントビットデータに変換し、その濃度分布を分析することによって、テストパターンをプリントする適切なエリアを設定する。設定の詳細な手順については後述する。

ステップ４０３では、ブランクのメディアを供給し、プリント初期位置まで搬送する。ステップ４０４でメディアを微小量フィードして、ステップ４０５ではプリントヘッドによる主走査ラインが、上記設定したエリアに到達したかを判断する。

到達したら、ステップ４０６にて、キャリッジ５によってプリントヘッド３を主走査して、ステップ４０１で作成したテストパターンを、設定したエリア内にプリントする。このテストパターンをプリントするステップ４０６を、第１プリントステップと定義する。

また、ステップ４０７では、このときのキャリッジ５の動きと同期して、読取器１によって、ステップ４０６でプリントしたテストパターンを、プリント直後に順次読み取る。読み取って得た画像データを画像メモリ１０４に記憶させる。

ステップ４０８では、この読み取った画像データと、ステップ４０１で作成したテストパターンとを、各ドット毎に比較する。差が所定値以下である（正常）か否（不吐）かを判断し、各ノズルについて不吐ノズルであるか正常ノズルであるかを検出する。その結果はＲＡＭ１０３に記憶させる。

ステップ４０９では、以上のステップ４０４からステップ４０９までの処理を、各インクについて設定した全てのエリアの検出処理が終了するまで繰返し行なう。

全てのエリアについて不吐検出の処理が終了したら、ステップ４１０にて、メディアを副走査する搬送ローラを逆回転させて、メディアの先頭がプリント開始位置に来るまでメディアを送り戻す。そして、ステップ４１１にて、ステップ４０８での不吐検出の結果（ＲＡＭ１０３の記憶内容）を参照し、プリントヘッドに不吐ノズルが含まれているかを判断する。

不吐ノズルが無い場合には、ステップ４１３にて画像信号に基づいて、テストパターンの上から最終画像をプリントする。一方、不吐ノズルが含まれている場合には、ステップ４１２にて自動的に不吐ノズルの回復処理を行なう。回復処理では、ノズル目詰まりを除去するクリーニング処理を行なう。クリーニング処理には、例えば、プリントヘッドを廃インクの吸収体（スポンジなど）がある位置まで移動させて、多量のインクを吐出させるようにプリントヘッドを駆動する方法がある。また、インクタンク側からインクを加圧して強制的にインクを押し出す方法がある。あるいは、ノズルの外部から負圧を与えてインクを強制的に吸引して目詰まりを除去する方法がある。本実施形態のプリンタは、上記いずれかの方法による自動クリーニング機構を備えているものとする。回復処理の後は、ステップ４１３にて画像信号に基づいて、テストパターンの上から最終画像をプリントして、シーケンスを終了する。このテストパターンの上に最終画像をプリントするステップ４１３を、第２プリントステップと定義する。

図６は、図５のステップ４０２（テストパターンのエリア設定）の処理の詳細手順を示すフローチャート図である。

ステップ５０１では、最初にプリントモードに応じて不吐検出すべきエリア数、すなわちインク数を決定する。例えば、モノクロプリントモードでは使用するのは黒（Ｋ）だけなので、インク数は１である。カラープリントモードでは、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色インクプリンタであればインク数は４となる。同様にして、インク数が４よりも多いカラープリンタにも対応が可能である。

ステップ５０２では、各インクのエリアサイズ、濃度しきい値などの変数を初期値に設定する。ここではシアンを例示するが、他の色についても同様の処理となる。Ｈｃ＝シアンのノズル高さ、Ｗｃ＝シアンのテストパターン幅、Ｋｃ＝シアンの濃度しきい値として、各変数の初期設定を行なう。Ｋｃはステップ４０１のテストパターン作成時に計算された濃度しきい値を設定する。また、エリアが複数に分かれる場合に対応するために、トータルライン数Ｔｃを０に初期化する。

ステップ５０３では、画像信号のＮライン分のデータを、画像処理部１１１で各ノズルに対するビットデータに変換し、そのデータを取得する。

ステップ５０４では、検出対象となるインク色を決定する。テストパターン分のエリア設定がまだなされていないインクに関してエリア設定処理を行なう。

ステップ５０５では、ステップ５０３で取得したビットデータを先頭から解析するために、検索開始点（Ｘｓ、Ｙｓ）を（０，０）に初期化する。

ステップ５０６では、検索開始点（Ｘｓ，Ｙｓ）から（Ｈｃ，Ｗｃ）で規定されるエリアサイズのブロックに関して、プリントドット数をカウントする。

ステップ５０７では、ブロックの画素数（全ドット数）とステップ５０６でカウントされたプリント画素数（プリントドット数）とから画素濃度を計算する。具体的には、プリントドット数／全ドット数を計算する。そして、この画素濃度と、ステップ５０２で初期化した濃度しきい値Ｋｃとを比較する。画素濃度が濃度しきい値Ｋｃ以上である場合は、ステップ５０８にて、現在の（Ｘｘ，Ｙｓ）のブロックをテストパターンのプリントエリアとして設定する。このように、画素濃度が高い領域をテストパターンをプリントするエリアとして設定するものであり、且つテストパターンはドットが分散して密度が低いものである。従って、最終的にはテストパターンはプリント画像の中に埋もれて、テストパターンの痕跡は識別困難となり、事実上は最終画像に影響を与えることがない。

ステップ５０９では、次のエリアを検索するために、ＸｓにＷｃを加算する。これにより、異なるインクのエリアと重なることを回避する。また、上記処理したＮライン分のデータから、このインクのエリアの残りライン数を算出するために、トータルライン数ＴｃにＮを加算する。

ステップ５１０では、トータルライン数Ｔｃがノズル数Ｈｃ以上か否かを判断する。ＴｃがＨｃ以上の場合には、ステップ５０４で設定された検索対象インク（シアン）に対するエリア設定は終了したと判断し、ステップ５１１に進む。一方、Ｔｃ＜Ｈｃの場合は、ステップ５０４に戻り、異なるインクに対するエリア設定を行なう。

ステップ５１１では、ステップ５０１で設定されたインク数分のエリア設定が終了したかを判断し、終了していない場合にはステップ５０４に戻る。ステップ５１１で必要なインク数分のエリア設定が検出されたと判断したら本処理を終了して、図５のフローチャートに戻る。

また、ステップ５０７にて、現在検索を行なっているブロックのプリント濃度が、濃度しきい値よりも低いと判断した場合は、ステップ５１３に進む。ステップ５１３では、検索対象ブロックをＸ方向に１画素ずらすために、開始点Ｘｓに１を加算する。

ステップ５１４では、Ｘｓ＋Ｗｃがライン幅を超えているか否かを判断する。ライン幅を超えていないと判断した場合は、ステップ５０６に戻り、ブロック内の画素濃度を計算する。一方、ライン幅を超えていると判断した場合は、ステップ５１５にて、１ページ分の画像信号を検索が終了したか否かを判断する。１ページ分の終了とは、図４の送り戻し限界３００までのライン数である。

ステップ５１５にて、送り戻し限界３００まで画像信号の検索を行なっていないと判断した場合は、残りの画像信号を検索する為にステップ５０３に戻り、次の画像信号を取得しエリア設定処理を行なう。送り戻し限界３００まで処理したら本処理を終了して、図５のフローチャートに戻る。

なお、以上のエリア設定処理においては、検出するインク数分のエリアが全て設定されずに終了する場合がある。その場合は、そのインクの使用頻度は低く、仮に不吐が発生してもさほど影響ないので、そのまま画像プリントを実行する。あるいは、エリア設定できなかったインクに関して回復処理を行なって、不吐を未然に回避するようにする。

なお、以上の説明においては、不吐が検出された場合に、不吐ノズルの目詰まりを除去する回復処理（図５のステップ４１２）を実行しているが、別の回復処理の方法もある。例えば、不吐が検出されたら、プリントヘッドの１回の主走査でプリントできる幅を切り替えことで、不吐ノズルを使用しないでプリントを行なうことができる。すなわち、不吐ノズルを含まない、正常なノズル列だけを使用してプリントを行なう。

図７はその別の回復処理の方法を説明する図である。図７（ａ）は、不吐ノズルが無いと判断した場合のプリントパスである。プリントヘッドの全ノズルが使用できる為、プリントヘッドの１走査ではノズル全幅分を用いてプリントする。これに対し、図７（ｂ）は不吐ノズルがあると判断した場合である。この例では、ノズル全幅を二等分したとき後半領域に不吐ノズルが含まれている（黒色で示す位置）ので、ノズルの前半領域のみを用いて半分のプリント幅にして、（１）と（２）の２回に分けてプリントを行なう。もし、不吐ノズルが前半領域に含まれていたなら、逆に後半領域を用いてプリントを行なえばよい。このように、プリントヘッドの１回の走査でプリント可能な幅を切り替えることで、不吐ノズルの使用を避けてプリントを実行することができる。

図８は、不吐ノズルを使用せずにプリントを行なう、更に別の回復処理の方法を説明する図である。これは、Ｎパス（ここでは４パス）でプリントを行ない、不吐ノズルでのインク付与の欠損を他のノズルで補うものである。あるプリント領域７０１に対して、（１）、（２）、（３）、（４）の４パスに分けて、プリントヘッドを副走査方向に４分の１ピッチずつずらしながら主走査を行なう。ここで、図８の黒色に示す位置に不吐ノズルがある場合、パス（３）とパス（４）で不吐ノズルがプリント領域７０１を走査するので、これらのパスでは不吐ノズルのラインでインクの付与が欠損する。これを補うため、別のパス（１）、（２）でのプリントにおいて、上記欠損したラインに相当するラインに対応したノズルでのインク付与量（ビットデータ）に、欠損分の付与量（ビットデータ）を加算する。これにより、不吐ノズルでの欠損したインク量を、別のパスにおいて正常なノズルからのインク付与で補うことができ、正常にプリントを実行することができる。

以上のとおり、本実施形態のプリンタは、画像信号を解析してテストパターンをプリントするメディア上のエリアを設定するステップ；設定したエリアにテストパターンをプリントする第１プリントステップ；前記プリントしたテストパターンを前記読取器で読み取って、不吐ノズルを検出するステップ；前記不吐ノズルに対して回復処理を行なうステップ；及び、前記テストパターンをプリントしたメディアを、プリント開始位置まで送り戻して、前記画像信号に基づいて前記テストパターンの上から画像をプリントする第２プリントステップを実行する。これにより、不吐検出のためにメディアを消費してしまうことを回避し、ランニングコストに優れたプリンタを実現するものである。

インクジェットプリンタの主要部の構成図コントローラの電気的な構成を示すブロック図不吐検出のためのテストパターンの説明図テストパターンをプリントするエリアの設定例を示す図全体の処理手順を示すフローチャート図エリア設定の処理の詳細手順を示すフローチャート図回復処理の別の方法を説明する図回復処理のさらに別の方法を説明する図

符号の説明

１読取器
２メディア
３プリントヘッド
４搬送モータ
５キャリッジ
６ヘッド駆動モータ
７コントローラ

Claims

キャリッジに搭載され、メディアに対してインクを吐出する複数のノズルを有するプリントヘッドと、
メディアの表面を読み取るための、前記キャリッジに搭載された読取器と、
制御を司るコントローラと、
を備えたプリンタにおいて、前記コントローラは、
画像信号を解析して、テストパターンをプリントするメディア上のエリアを設定する設定ステップ；
前記設定したエリアにテストパターンをプリントする第１プリントステップ；
前記プリントしたテストパターンを前記読取器で読み取って、不吐ノズルを検出する検出ステップ；
前記不吐ノズルに対して回復処理を行なう回復ステップ；
前記テストパターンをプリントしたメディアを、プリント開始位置まで送り戻して、前記画像信号に基づいて前記テストパターンの上から画像をプリントする第２プリントステップ
を実行するように制御することを特徴とするプリンタ。
前記設定ステップは、前記画像信号の濃度を解析して、しきい値以上の濃度を持ったエリアを設定することを特徴とする、請求項１記載のプリンタ。
前記設定ステップは、使用するインク毎に異なるエリアを設定することを特徴とする、請求項１又は２記載のプリンタ。
前記設定ステップは、前記使用するインク毎に異なる前記テストパターンをプリントすることを特徴とする、請求項３記載のプリンタ。
前記設定ステップは、前記メディアを送り戻すことが可能な範囲で前記エリアを設定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかのプリンタ。
前記回復ステップは、前記不吐ノズルの目詰まりを除去するクリーニング処理を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載のプリンタ。
前記回復ステップは、前記不吐ノズルは用いずに正常なノズルを用いて前記第２プリントステップを実行することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載のプリンタ。
前記回復ステップは、正常なノズルを用いて不吐ノズルによるインク付与の欠損を補うように前記プリントヘッドを制御して前記第２プリントステップを実行することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載のプリンタ。
インクを吐出する複数のノズルを有するプリントヘッドを用いてメディアにプリントを行なう際の、不吐ノズルの検出方法であって、
画像信号を解析して、テストパターンをプリントするメディア上のエリアを設定するステップ；
前記設定したエリアにテストパターンをプリントするステップ；
前記プリントしたテストパターンを元に、不吐ノズルを検出するステップ；
前記テストパターンをプリントしたメディアを、プリント開始位置まで送り戻して、前記画像信号に基づいて前記テストパターンの上から画像をプリントするステップ
を有することを特徴とする不吐ノズルの検出方法。
前記不吐ノズルを検出したら、前記不吐ノズルに対して回復処理を行なうステップを有することを特徴とする、請求項９記載の検出方法。