JP5619041B2 - 吐出不良検出方法及び装置、画像処理装置、プログラム、並びに印刷システム - Google Patents
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Description
特許文献1では、吐出不良ノズルの判定の基準となるデータとの比較に際して、単純に該当画素同士の差分値を閾値と比較して、両画素同士の違いを判断している。しかし、実際の印刷画像の不良は人間が印刷物を目で見て判断するため、人間の目視判断と合致するレベルで吐出不良をより高精度に自動判定するためには、人間の視覚特性を考慮した像構造処理をすることが必要となる。この点、特許文献1の技術は改善の余地がある。
シングルパス方式のインクジェット印刷装置で大量の印刷物を生産しようとする場合、用紙の相対移動の精度(紙幅方向の位置精度)があまり高くない。このため、印刷物を撮像して得られる撮像画像と、これを描画したインクジェットヘッド(ラインヘッド)のノズルの位置を対応付ける位置合わせ処理をする必要がある。特に、特許文献1のように、印刷用の画像データから基準画像を作成する場合には、撮像画像の画素位置とノズルの位置合わせ処理が重要となるが、この点、引用文献1には言及がない。
特許文献1では、紙幅方向についてのスキャナの読取解像度は、印刷された画像よりも高い解像度(例えば、720dpiで印刷された画像の場合、その2倍以上の1440dpi以上の読取解像度)とすることが望ましいとしている(特許文献1の段落0031)。しかし、例えば、シングルパス方式の描画装置で高生産性を有するものは、用紙搬送方向と直交する用紙幅方向にノズルが並ぶノズル列を備えるラインヘッドが採用され、描画される画像もかなりの広幅なものになる。その画像領域の全域に渡って高解像度のスキャナで読み取ることは、複数のカメラ(或いは撮像デバイス)を併置することで可能であるが、データ数も増え、処理に時間がかかる。印刷速度に見合う高速処理を実施するには高コストとなり現実的ではない。
<印刷システムの全体構成>
図1は、本発明の実施形態に係る印刷システムの構成を示すブロック図である。この印刷システム10は、プリンタ12と、コンピュータ(PC)本体14と、表示装置15と、入力装置16と、出力画像を読み取る画像読取手段としてのスキャナ20と、スキャナ20から取得される読取画像のデータを解析する画像処理装置22と、を備える。
図3は吐出不良を検出する手順を示したフローチャートである。まず、プリンタ12によって用紙S上に画像を印刷する(ステップS112)。用紙S上には、印刷すべき画像として指定された画像内容を表す画像データに基づいて記録された実画像と、この実画像が記録される画像領域外の余白部分に、予め定められた所定のノズル番号のノズルによって記録される縦線状のマークとが印刷される(図8参照)。
式1中の記号の意味は以下のとおりである。
(式2)p={x-Index_Nozzle(k1−1)}/{Index_Nozzle(k1)-Index_Nozzle(k1−1)}
で表すとすると、ノズル解像度変換後の基準データは、
(式3)Img_ref_mod2(x,n)=Img_ref_mod1(Index_CCD(p,1),n)
となる。ここで、Index_CCD(p,n)はpが整数ではなく実数で扱う場合には、pの前後の整数値から補間して求めることができる。
(式4)Index_CCD(k,n) = {n× Index_CCD(p,1)}+{(1-n)× Index_CCD(p,N)}
を用いて、ラスター方向の途中のn列目のマーク読取画素番号Index_CCD(k,n)を設定することができる。
(式5)Index_CCD_cal5(k,q)={Index_CCD_cal4(k,q)-Index_CCD_cal4(1,q)}×{(Index_CCD(N,q)-Index_CCD(1,q))/(Index_CCD_cal4(N,q)-Index_CCD_cal4(1,q)) }
と補間することができる。任意のn列についてもn列に最も近いq1列、q2列の値から比率でそれぞれ、
Index_CCD_cal(1,n)={(n-q1)×Index_CCD(1,q2)+(q2-n)×Index_CCD(1,q2)}/(q2-q1)と、
Index_CCD_cal(N,n)={(n-q1)×Index_CCD(N,q2)+(q2-n)×Index_CCD(N,q2)}/(q2-q1)
を用いて(式5)で求めることができる。
式6中の記号の意味は以下のとおりである。
式7に従い、ノズル位置xとライン番号nで特定される画像位置(x,n)の各画素データを求めることができる。
n=1〜Nの範囲で各読取列について比較(差分計算)を行うことができる。
(式9) Img_diff_sum(x)=Σn Img_diff(x,n)
この差分の積算値Img_diff_sum(x)が次式(式10)、
(式10) Img_diff_sum(x) > α
の不等式を満たす場合に、そのノズルxを不良ノズルと判断する。なお、閾値αと等しい場合にもそのノズルxを不良ノズルと判断するように閾値を定めることもできる。
ノズルが不良と判断された場合には、一旦印刷を停止してノズルメンテナンス作業を実施することができる。或いは、一旦印刷を停止して、又は停止せずに、不良ノズルによる画像欠陥を補正する補正処理(不良ノズル補正)を実施することが可能である。不良ノズル補正機能は、インクジェット分野において公知の方法であり、例えば、不良ノズルの近傍のノズルを用いて不良ノズルの出力を補正することができる。不良ノズル補正機能に関して、特開2011−126208号公報、特開2006−347164号公報などに開示されている技術を適用できる。
(例1:不吐補正方法)
不良ノズルの補正方法として、例えば、特開2011−126208号公報に開示された公知の補正手段を用いることができる。この方法は、不吐出ノズルによるスジムラを是正することができる。同公報には、次の構成からなる画像処理装置[1]〜[6]が開示されている。
不良ノズルの補正方法として、例えば、特開2006−347164号公報に開示された公知の補正手段を用いることができる。この方法は、着弾誤差による濃度ムラを是正することができる。同公報には、次の構成からなる画像記録装置(1)〜(8)が開示されている。
前記補正係数決定手段は、前記印字モデルに基づいて前記補正係数を決定することを特徴とする(1)又は(2)記載の画像記録装置。
図11に本実施形態に係る画像処理装置22の機能ブロック図を示した。図示のように、画像処理装置22は、読取画像データ取得部71と、スキャナ特性補正部72と、視覚特性補正部73と、解像度変換部74と、基準データ格納部75と、差分演算部76と、吐出不良判定部77と、閾値格納部78と、判定結果の情報を出力する出力部79とを備える。
基準データは、上記のようにスキャン画像をもとにして作成することが好ましいが、入力画像データから、視覚特性補正、解像度補正(ノズル解像度への変換処理)、γ変換(画像データとスキャナの特性を調整する)を行うことで基準画像のデータ(基準データ)を作成することもできる。
シングルパスのインクジェットプリンタでは、高画質の描画性能を実現するために、ノズル密度は1200dpi以上の高解像度であることが望まれる。既に述べたとおり、紙幅方向にスキャナの解像度をプリンタの解像度の2倍以上に高くすることは現実的には難しい。
第2実施形態の場合、スキャナの読取解像度以上の情報がないので、正確な不良ノス゛ルを特定することはできない。このため、不良ノズル補正処理等で不良ノズルの位置を正確に特定することが必要な場合には、さらに、当該低解像度のスキャナでも不良ノズルが判定できるテストパターン(ノズル番号特定パターン)を出力し(図12参照)、当該テストパターンの読取画像を解析して不良ノズル番号を特定する。
Index_nozzle(x,2)=Index_nozzle(x,1)+1
Index_nozzle(x,3)=Index_nozzle(x,2)+1
以下、同様に表すことができ、
Index_nozzle(x,k)=Index_nozzle(x,k-1)+1
図12に示した例は、いわゆる1オンNオフ型のノズルチェック用のテストパターンであり、N=7の例である。これは実質的なノズル列のノズル番号xを「8」で除算したときの剰余値(0〜7)によって、ノズル群を8つのノズルグループに分け、各グループ毎に吐出を行ったものである。1つのノズルによって1本の縦線分(ライン)が形成され、全ノズルのパターンが記録される。不吐ノズルの位置はラインが欠落し、着弾位置ずれのあるノズルはライン位置がずれる。このようなラインパターンは、ノズル列方向(図12の横方向)で見たとき、7ノズルおきの間隔で吐出されることになるため、低解像度のスキャナでもそのライン位置を識別することができる。ここでは、N=7を例示したが、スキャナの解像度に応じて、適当なNの値を選択することができる。
次に、図1で説明した印刷システム10の更なる具体的な例として、インクジェット印刷機の構成例について説明する。
給紙部112は、記録媒体124を処理液付与部114に供給する機構である。給紙部112には、枚葉紙である記録媒体124が積層されている。給紙部112の給紙トレイ150から記録媒体124が一枚ずつ処理液付与部114に給紙される。ここでは記録媒体124として、枚葉紙(カット紙)を用いるが、連続用紙(ロール紙)から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。
処理液付与部114は、記録媒体124の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部116で付与されるインク中の色材(本例では顔料)を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
描画部116は、描画ドラム170、用紙抑えローラ174、及びインクジェットヘッド172M,172K,172C,172Yを備えている。描画ドラム170は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)171を備える。
乾燥部118は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、乾燥ドラム176、及び溶媒乾燥装置178を備えている。乾燥ドラム176は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)177を備え、この保持手段177によって記録媒体124の先端を保持できるようになっている。
定着部120は、定着ドラム184、ハロゲンヒータ186、定着ローラ188、及びインラインセンサ190で構成される。定着ドラム184は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)185を備え、この保持手段185によって記録媒体124の先端を保持できるようになっている。
定着部120に続いて排紙部122が設けられている。排紙部122は、排出トレイ192を備えており、この排出トレイ192と定着部120の定着ドラム184との間に、これらに対接するように渡し胴194、搬送ベルト196、張架ローラ198が設けられている。記録媒体124は、渡し胴194により搬送ベルト196に送られ、排出トレイ192に排出される。搬送ベルト196による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体124は無端状の搬送ベルト196間に渡されたバー(不図示)のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト196の回転によって排出トレイ192の上方に運ばれてくる。
次に、ヘッドの構造について説明する。各ヘッド172M、172K、172C、172Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号250によってヘッドを示すものとする。
図18は、インクジェット記録装置100のシステム構成を示すブロック図である。図18に示すように、インクジェット記録装置100は、通信インターフェース270、システムコントローラ272、画像メモリ274、ROM275、モータドライバ276、ヒータドライバ278、プリント制御部280、画像バッファメモリ282、ヘッドドライバ284等を備えている。
上述した本発明の実施形態によれば、人間の視覚特性を考慮することで適切に不良ノズルを検出することができる。また、図で説明したように、画像領域外にノズル位置と読取データの画素位置との位置関係を対応付けるマーク(パターン)を記録し、このマークを読み取ることで高精度にノズル番号を特定できる。さらに、第2実施形態で述べたように、スキャナの解像度を視覚特性のカットオフ周波数から定められる解像度として、プリンタの出力解像度よりも低い解像度のものを採用できる。これにより、高速かつ安価に不良ノズルを検知することができる。その際、第3実施形態で述べたとおり、不良ノズル特定パターン(ノズル番号特定チャート)を印刷することで、ノズル番号を精度良く特定することもできる。
上記実施形態では、記録媒体124に直接インク滴を打滴して画像を形成する方式(直接記録方式)のインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、一旦、中間転写体上に画像(一次画像)を形成し、その画像を転写部において記録紙に対して転写することで最終的な画像形成を行う中間転写型の画像形成装置についても本発明を適用することができる。
上述の実施形態では、停止したヘッドに対して記録媒体を搬送する構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体(被描画媒体)に対してヘッドを移動させる構成も可能である。
「記録媒体」は、液体吐出ヘッドから吐出された液滴によってドットが記録される媒体の総称であり、印字媒体、被記録媒体、被画像形成媒体、受像媒体、被吐出媒体など様々な用語で呼ばれるものが含まれる。本発明の実施に際して、記録媒体の材質や形状等は、特に限定されず、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フィルム、布、不織布、配線パターン等が形成されるプリント基板、ゴムシート、その他材質や形状を問わず、様々な媒体に適用できる。
上記の実施形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を例に説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画するインクジェット装置に広く適用できる。
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書及び図面は以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
Claims (11)
- 複数のノズルが並んだノズル列を備える液体吐出ヘッドと媒体とを相対移動させつつ画像データに基づいて前記ノズルから液体を吐出することによって前記媒体上に記録された画像を読み取り、当該画像の読取データを取得する画像読取工程であって、前記相対移動の方向と直交する方向の読取解像度が前記液体吐出ヘッドのノズル解像度よりも低い解像度の画像読取手段を用いて前記画像を読み取ることにより前記読取データを取得する画像読取工程と、
前記画像読取工程によって得られた読取データに対して人間の視覚特性に対応したフィルタ処理を行う視覚特性補正工程と、
前記媒体上における画像領域外の余白部分に、予め定められた所定のノズルで記録されたマークから前記読取データの画素位置と前記液体吐出ヘッドにおけるノズル位置との対応関係を特定するノズル位置対応付け工程と、
前記ノズル位置対応付け工程によって特定した対応関係を利用して前記視覚特性補正工程によるフィルタ処理後のデータを、前記液体吐出ヘッドのノズル解像度のデータに変換する解像度変換工程と、
前記画像読取工程によって得られた読取データ又は前記画像データから基準画像を示す基準データを作成する基準データ作成工程と、
前記基準データ作成工程によって作成された基準データを記憶する基準データ記憶工程と、
前記画像読取工程により読み取った画像から生成される読取データに対して前記視覚特性補正工程による前記フィルタ処理及び前記解像度変換工程による前記ノズル解像度への変換処理を行って生成されるノズル解像度変換後の読取データと、前記視覚特性に対応したフィルタ処理及び前記液体吐出ヘッドのノズル解像度への変換処理を経て生成されるノズル解像度変換後の基準データとを比較して前記ノズル列におけるノズルの吐出不良を検出する不良検出工程と、
を含む吐出不良検出方法。 - 前記基準データ記憶工程において、前記ノズル解像度変換後の基準データを記憶手段に記憶する請求項1に記載の吐出不良検出方法。
- 前記画像読取工程によって得られた読取データに対して、前記画像読取工程で使用する画像読取手段の周波数特性に応じた補正処理を行う読取特性補正工程を含む請求項1又は2に記載の吐出不良検出方法。
- 前記液体吐出ヘッドに対する前記媒体の相対移動の方向を第1の方向とし、前記第1の方向と直交する前記媒体の幅方向を第2の方向とするとき、前記液体吐出ヘッドは前記第2の方向について前記媒体上の描画可能域の全幅を1回の前記相対移動で記録できるノズル列を有するヘッドである請求項1から3のいずれか1項に記載の吐出不良検出方法。
- 前記画像読取工程は、前記液体吐出ヘッドによる画像記録後の媒体を搬送する媒体搬送経路に設置した画像読取手段を用いて、媒体搬送中に画像の読み取りを行う請求項1から4のいずれか1項に記載の吐出不良検出方法。
- 前記不良検出工程は、
前記ノズル解像度変換後の読取データと前記ノズル解像度変換後の基準データとの差分を求める差分演算工程を含み、
ノズル位置毎に前記差分を積算した値が予め定められている所定の閾値を超える場合に、そのノズルを吐出不良と判断する請求項1から5のいずれか1項に記載の吐出不良検出方法。 - 前記不良検出工程により吐出不良が検出された場合、さらに、その不良ノズルを特定するためのノズル特定チャートを出力するチャート出力工程と、
前記ノズル特定チャートを前記画像読取手段によって読み取ることで得られる読取画像から不良ノズルの位置を特定する工程と、
を含む請求項1から6のいずれか1項に記載の吐出不良検出方法。 - 複数のノズルが並んだノズル列を備える液体吐出ヘッドと媒体とを相対移動させつつ画像データに基づいて前記ノズルから液体を吐出することによって前記媒体上に記録された画像を読み取り、当該画像の読取データを取得する画像読取手段であって、前記相対移動の方向と直交する方向の読取解像度が前記液体吐出ヘッドのノズル解像度よりも低い解像度の画像読取手段と、
前記画像読取手段によって得られた読取データに対して人間の視覚特性に対応したフィルタ処理を行う視覚特性補正手段と、
前記媒体上における画像領域外の余白部分に、予め定められた所定のノズルで記録されたマークから前記読取データの画素位置と前記液体吐出ヘッドにおけるノズル位置との対応関係を特定するノズル位置対応付け処理手段と、
前記ノズル位置対応付け処理手段によって特定した対応関係を利用して前記視覚特性補正手段によるフィルタ処理後のデータを、前記液体吐出ヘッドのノズル解像度のデータに変換する解像度変換手段と、
前記画像読取手段によって得られた読取データ又は前記画像データから基準画像を示す基準データを作成する基準データ作成手段と、
前記基準データ作成手段によって作成された基準データを記憶する基準データ記憶手段と、
前記画像読取手段によって読み取った画像から生成される読取データに対して前記視覚特性補正手段による前記フィルタ処理及び前記解像度変換手段による前記ノズル解像度への変換処理を行って生成されるノズル解像度変換後の読取データと、前記視覚特性に対応したフィルタ処理及び前記液体吐出ヘッドのノズル解像度への変換処理を経て生成されるノズル解像度変換後の基準データとを比較して前記ノズル列におけるノズルの吐出不良を検出する不良検出手段と、
を備える吐出不良検出装置。 - 複数のノズルが並んだノズル列を備える液体吐出ヘッドと媒体とを相対移動させつつ画像データに基づいて前記ノズルから液体を吐出して前記媒体上に記録された画像を画像読取手段で読み取ることにより生成された当該画像の読取データを取得するデータ取得手段であって、前記相対移動の方向と直交する方向の読取解像度が前記液体吐出ヘッドのノズル解像度よりも低い解像度の画像読取手段を用いて前記画像を読み取ることにより生成された前記読取データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段を介して取得された読取データに対して人間の視覚特性に対応したフィルタ処理を行う視覚特性補正手段と、
前記媒体上における画像領域外の余白部分に、予め定められた所定のノズルで記録されたマークから前記読取データの画素位置と前記液体吐出ヘッドにおけるノズル位置との対応関係を特定するノズル位置対応付け処理手段と、
前記ノズル位置対応付け処理手段によって特定した対応関係を利用して前記視覚特性補正手段によるフィルタ処理後のデータを、前記液体吐出ヘッドのノズル解像度のデータに変換する解像度変換手段と、
前記画像読取手段によって得られた読取データ又は基準データから基準画像を示す基準データを作成する基準データ作成手段と、
前記基準データ作成手段によって作成された基準データを記憶する基準データ記憶手段と、
前記画像読取手段によって読み取った画像から生成される読取データに対して前記視覚特性補正手段によるフィルタ処理及び前記解像度変換手段によるノズル解像度への変換処理を行って生成されるノズル解像度変換後の読取データと、前記視覚特性に対応したフィルタ処理及び前記液体吐出ヘッドのノズル解像度への変換処理を経て生成されるノズル解像度変換後の基準データとを比較して前記ノズル列におけるノズルの吐出不良を検出する不良検出手段と、
を備える画像処理装置。 - コンピュータを、
複数のノズルが並んだノズル列を備える液体吐出ヘッドと媒体とを相対移動させつつ画像データに基づいて前記ノズルから液体を吐出して前記媒体上に記録された画像を画像読取手段で読み取ることにより生成された当該画像の読取データを取得するデータ取得手段であって、前記相対移動の方向と直交する方向の読取解像度が前記液体吐出ヘッドのノズル解像度よりも低い解像度の画像読取手段を用いて前記画像を読み取ることにより生成された前記読取データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段を介して取得された読取データに対して人間の視覚特性に対応したフィルタ処理を行う視覚特性補正手段と、
前記媒体上における画像領域外の余白部分に、予め定められた所定のノズルで記録されたマークから前記読取データの画素位置と前記液体吐出ヘッドにおけるノズル位置との対応関係を特定するノズル位置対応付け処理手段と、
前記ノズル位置対応付け処理手段によって特定した対応関係を利用して前記視覚特性補正手段によるフィルタ処理後のデータを、前記液体吐出ヘッドのノズル解像度のデータに変換する解像度変換手段と、
前記画像読取手段によって得られた読取データから基準画像を示す基準データを作成する基準データ作成手段と、
前記基準データ作成手段によって作成された基準データを記憶する基準データ記憶手段と、
前記画像読取手段によって前記基準画像とは別の読取画像から生成される読取データに対して前記フィルタ処理及び前記ノズル解像度への変換処理を行って生成されるノズル解像度変換後の読取データと、前記フィルタ処理及び前記ノズル解像度への変換処理を経て生成されるノズル解像度変換後の基準データとを比較して前記ノズル列におけるノズルの吐出不良を検出する不良検出手段と、
として機能させるためのプログラム。 - 複数のノズルが並んだノズル列を備える液体吐出ヘッドと、
前記ノズルから吐出される液体を付着させる媒体と前記液体吐出ヘッドとを相対移動させる相対移動手段と、
画像データに基づいて前記液体吐出ヘッドの前記ノズルから液体を吐出させる制御を行い、前記媒体上に画像を形成する印刷制御手段と、
請求項8に記載の吐出不良検出装置と、
を備えた印刷システム。
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