JP7058937B2

JP7058937B2 - 印刷装置

Info

Publication number: JP7058937B2
Application number: JP2016233342A
Authority: JP
Inventors: 佑一白石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2022-04-25
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP2018089802A

Description

本発明は、ユーザーの摺動により印刷媒体に印刷データを印刷する機能を有するハンディプの印刷装置に関する。

家庭用に用いられる印刷機は主として据え置いて使用され、印刷用紙を給紙し、情報処理装置によって印刷用紙レイアウトへ変換された情報を元にページ全体を印刷し、印刷用紙を排紙する据置型プリンタが一般的である。

しかし、このような給排紙機構を備えている据置型プリンタは装置が大型であり、携帯することが困難で、ユーザーが好きな場所へ持ち運んで使用するには向かなかった。

そこで持ち運び容易な印刷装置としてハンディプリンタが提案されている。ハンディプリンタは給排紙機構を備えることなくユーザーによって手動で印刷媒体に印刷データを印刷する機能を有している。このようなプリンタは据置型より小型、軽量、携帯可能という面において任意の場所で印刷する用途に適している。

ハンディプリンタでは走査方向が固定されないために、装置内である瞬間において次の印刷タイミングで印刷するドットを決定することが難しい。例えば、プリントヘッドがレールの上を走査するような据置型プリンタではレールを一直線に走査するので、形成するドットの位置と順序をあらかじめ一義に決めることができる。それに対して、特許文献１の携帯型の印刷装置では、プリントヘッドの現在の位置と進行方向を検出し、現在位置と印刷画像を比較してどのドットをこれから印刷するのかを決めている。さらに、印刷装置の走査速度の変動に応じて印刷位置のズレ量を補正するため、速度を検出、微分演算している。

特開２００４－１０６３３０号公報

しかし、特許文献１では、ユーザーは印刷データを印刷装置に送信し、印刷基準位置を設定することで印刷する際に印刷したい方向に印刷装置を動かせば、印刷装置が通過する位置に応じて所定の画素が印刷される。しかし、印刷装置のプリンタヘッドのヘッド列に対してほぼ垂直な摺動方向へとユーザーが印刷装置を動かすことが求められ、利便性という点には課題が残る。

本発明は上記を鑑みなされたものであって、ユーザーの利便性を改善した携帯型の印刷装置を提供することを目的とする。

本発明は、インクを印刷面に吐出するためのノズルが配列されたノズル列が設けられ、センサを備えた基板上に配されたノズル部材を備え、ユーザーの操作によって移動しながら、印刷面に対向するノズルからインクを吐出して印刷面に画像を印刷する印刷装置であって、前記ノズル部材を前記センサとともに前記印刷装置内で回転させるための回転手段と、前記基板の外に設けられ、印刷面と平行な方向に沿った前記印刷装置の移動方向を検出する検出手段と、前記印刷装置内の基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、回転した前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、が成す角度の許容値を格納する格納手段と、を備え、ユーザーが前記印刷装置を移動させると前記検出手段による検出結果および前記角度の許容値に基づいて前記印刷装置の初期の移動方向を判定し、当該判定の結果、エラーとならない場合には、次いで、前記検出手段が前記印刷装置の移動方向を検出し、前記回転手段が、前記検出手段による当該検出の結果に基づき、前記ノズル列におけるノズルの配列方向と検出された前記移動方向とが垂直に近づくように、前記ノズル部材を前記印刷装置に対して角度θ分回転させ、前記印刷装置内の基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、回転した前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、が成す角が角度θとなった後、さらに前記センサが前記ノズル部材の移動方向を検出し、検出された前記ノズル部材の移動方向と、前記基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と直交する方向と、が成す角の角度が前記許容値内で無い場合には、前記ノズルからインクを吐出させず、検出された前記ノズル部材の移動方向と、前記基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と直交する方向と、が成す角の角度が前記許容値内である場合には、前記ノズルからインクを吐出させることを特徴とする印刷装置である。

本発明によれば、プリントヘッドのノズル列の向きがハンディプリンタの進行方法に応じて適切な向きとなるようになり、印刷装置を利用するユーザーの利便性が向上する。

実施形態のハンディプリンタの制御系を説明するための模式図である。実施形態のハンディプリンタの使用時の様子を示す模式図である。実施形態のハンディプリンタの使用時の様子を示す模式図である。実施形態のハンディプリンタの動作を示すフローチャートである。実施形態のハンディプリンタの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図２および図３は、実施形態に係る印刷装置（以下ハンディプリンタ）本体構成を示す図である。ユーザーの手がハンディプリンタ３７を持って印刷面に印刷しようとしている状態を上から見た透視図である。使用時においては、ハンディプリンタに設けられているインクを吐出するためのノズルを印刷面に対向させるようにして印刷を行う。ユーザーはハンディプリンタの柄４２を掴んで操作する。図２は、ハンディプリンタの上面のカバーを透かしてプリントヘッド３８を見た図である。プリントヘッド３８にはインクを吐出するためのノズルが設けられたノズル部材と、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板（不図示）とを備えている。ノズル部材には、Ｙ方向に配列されることで形成されるノズル列４１が配列方向と交差するＸ方向に６列並んでいる。各ノズルには一つ以上のエネルギー発生素子が対応するように上述した基板とノズル部材とが固定されている。なお、図２、図３でのＸ方向と、Ｘ方向に交差するＹ方向とで規定される面は印刷面と平行であるとして説明する。

図２に示すように、ハンディプリンタ３７は柄４２をユーザーが把持し、印刷面上を移動できるようになっている。また、インクを吐出するプリントヘッド３８はその中心を回転軸として、ハンディプリンタ内で回転するための機構を備えている。図２（ａ）の状態ではプリントヘッド３８の走査方向（移動方向）はＸ方向である。ハンディプリンタ３７において、プリントヘッド３８の基準ポジションでのノズル列４１は、ハンディプリンタ３７の全体的な長手方向であるＹ方向である。また、この基準ポジションにおいて、ノズル列４１におけるノズルの配列方向（Ｙ方向）と交差する方向を基準となる走査方向とする。柄４２はハンディプリンタ３７の長手方向に延び、柄自体の長手方向もＹ方向である。図２（ｂ）はプリントヘッド３８の走査方向（移動方向）が基準となる走査方向から角度θを成す方向に変化し、それに伴ってプリントヘッド３８が回転したときを示している。図２（ａ）の状態から、プリントヘッド３８が回転する。当然のことながら、上述した基板、ノズル部材ともに角度θ分回転して、基準となる走査方向の仮想線（図中Ｌ）に対してノズル列と直交する法線が角度θをとるようにノズル列が移動し、ノズル列の方向とプリントヘッドの移動方向とが垂直に近づく。この時、プリントヘッドは上述した基板、図３に示すように、ハンディプリンタの回転情報を取得する為のセンサ３９とプリントヘッド３８の回転情報を取得する為のセンサ４０とを備えている。なお、このとき回転の軸は、Ｘ方向では６列あるノズル列の両端のノズル列の真ん中の位置、Ｙ方向ではノズル列の中央の位置であったが、これに限定されない。Ｘ方向における端のノズル列のＹ方向における端のノズルの位置、あるいはプリントヘッドのノズル部材の４隅のうちのどれかでも構わない。

図１はハンディプリンタの制御系を示すブロック図である。ＣＰＵ１はバス３４と調停回路３３を介して統括的にハンディプリンタの制御を行う。Ｉ／Ｏ（２ａ～２ｅ）は各部間の接続に利用される入出力ポートである。

ＩＦ部３はハンディプリンタと他の装置を接続し、ＩＦ制御部１３によって制御を行う。印刷面に形成する画像の元になる画像データはこのＩＦ部３を通して外部装置から入力される。ハンディプリンタは接続する情報処理装置の環境も様々であると予想されるため、ＩＦ部３は有線・無線のどちらも利用可能であり、またその両方を同時に、また複数方式を有することもあり得る。読み取り部４は、印刷面上の基準位置を特定するためのマークなどの画像を読み取り、読み取り制御部１４によって制御を行う。表示部５は表示器により装置の状態等をユーザーに知らせる。操作部６はボタン等の入力装置によりユーザーによる印刷装置の操作を可能とする。走査方向検出部７は、ハンディプリンタ本体、及びプリントヘッドのセンサを用い走査方向を検知しノズル回転角度制御部を介し駆動制御部３０からＩ／Ｏ２ｆを通じて駆動部３１を制御してプリントヘッドの回転角度を調整する。その際、駆動部３１にはＤＣモーター、パルスモーターないしアクチュエータ等を備え、が搭載されることが考えられるが特定の手法に限定されない。ヘッド‐印字面間距離検出部８は、プリントヘッドと印刷面との間の距離を検出する。検出部は光学式や超音波方式等の距離検出方式が考えられるが特定の手法に限定されない。移動量検出部９は印刷装置の移動量を検出する。加速度センサやイメージセンサの検出結果から移動量を得ることができるが、特定の手法に限定されない。傾き検出部１０は印刷装置の地面に対しての傾きを検出する。ノズル位置算出部１１は、移動量検出部９のデータを元にプリントヘッドの吐出ノズルごとの位置を算出する。基準位置処理部３６は、印刷面における印刷位置の相対的な基準となる印刷基準位置の処理を行う。印刷基準位置の生成は、読み取り部４で取り込んだデータを元に生成する方法や、操作部６によってユーザーが印刷基準位置を決定する方法などがあるが、本実施例では特定の手法に限定されない。不揮発性メモリ１２は外部から画像データや印刷のための設定データといった情報を格納し、不揮発性メモリコントローラ１５経由で読み書きされる。揮発性メモリ１７は処理データの一時格納先として揮発性メモリコントローラ１６経由で読み書きされる。画像データ処理部１８では取得した画像データに対して状況に応じて最適な、またはユーザーによって指定された画像処理を行う。吐出ノズル位置制御部２０では画像データのドットをどのノズルで吐出するかを状況に応じて制御する。吐出エネルギー制御部２１では着弾位置ずれ量算出部２３等で得られた結果からノズルの吐出エネルギーを制御する。印字タイミング生成部２２はインクを吐出するタイミングを生成する。マスクデータ処理部３５は、印刷を行った画素に対してマスク処理を行う。印字データ生成部２４ではヘッド制御部２７内の各部位の情報をもとに画像データからプリントヘッドで出力するためのデータ生成を行う。ヘッドヒート部２５はプリントヘッド３８を動作させるための回路であり、プリントヘッド３８に接続される。

図４はハンディプリンタを用いて印刷をおこなう際の動作を説明するためのフローチャートである。印刷開始の指令を受けると、画像データ全面を揮発性メモリ１７に展開する（１０１）。この揮発性メモリ１７では画像データとそのデータが印刷済であるかを判別するテーブルを保持する。続いて紙、あるいは壁等の印刷対象に画像を印刷する位置を定める基準位置を決定し、読み取り部４、基準位置処理部３６を用いてその位置を取得する（１０２）。以上が前準備となり、ここから走査をはじめる。例えば、ユーザーが基準位置に、読み取り部４によって読み取ることが可能なマーカーを印刷面に置き、これを読み取り部４で読み取ることで基準位置を決定することができる。この基準位置を座標の０点としてハンディプリンタは位置を認識する。

まず検出のためのタイミングが印字タイミング生成部２２により生成される（１０３）。タイミング生成された場合には、次に進み、そのタイミングに合わせて印刷装置の位置情報を移動量検出部９より取得する（１０４）。タイミング生成が確認できない場合には、再度確認を行う。幾度確認しても確認できない場合はエラーに落とすことも必要となる。移動量検出部９はその位置情報と基準位置を比較して、基準位置から見た各ノズルの相対位置をノズル位置算出部１１により算出する（１０５）。この相対位置をもって、プリントヘッド３８にある各インク吐出ノズルがどの画素に対応するか決定する（１０６）。そののちに揮発性メモリ１７にある吐出済テーブルを参照して、吐出済の画素があった場合にはそのデータをマスクする（１０７）。これにより多重印刷を防ぐ。

一方、基準位置が算出されたら（１０２）ヘッド回転制御（１１９）に移行する。１１９の詳細は、図５のフローチャート２０１～２２０からなる。制御を開始すると、ＣＰＵの制御により、走査方向とプリントヘッド方向（図２（ａ））の角度θの許容値Ｃ（２０１）を不揮発性メモリ１２から読み出し、ノズル回転角度制御部２８の内部レジスタに格納する。また、ノズル回転角度制御部２８内の初期検知管理用カウンタにＮ＝０、Ｍ＝０を代入する（２０２）。次にユーザーがハンディプリンタ３７を所望する走査方向に動かすとセンサ３９で走査方向を検知し（２０３）、ハンディプリンタ３７の走査方向が走査方向検出部７を介して初期走査方向としてハードウエアに入力される（２０４）。そこから初期検知管理用カウンタにはＮ＝Ｎ＋１の演算から１回目の走査方向であることをハードウエアに入力する。初期検知管理用カウンタをＮ＝Ｎ＋１で示すように内部でプラス１ずつインクリメントする（２０５）。もし初期値として問題なければ（２０６）、次の走査方向検出（２０７）へ、初期値として問題がある場合は、予め設定した所定のＡ回検知したか否かを判断する（２１６）。その結果、問題がある場合は走査方向が正しくないとして表示部５にエラーを表示するとともに、走査方向の変更が必要な情報を表示してユーザーに知らせる（２１７）。表示部５の他に音声でユーザーに知らせることもできる。また、このときの判定には角度θの許容値Ｃを使用してもよい。まだ検知回数が設定した値より少ない場合は走査方向を検出（２０３）へ戻り再確認する。ユーザーはハンディプリンタを動かしているのでその現在の走査方向を検知し（２０７）、走査方向を演算した結果（２０８）で走査方向が変化したかを判断する（２０９）。もし変化しなかった場合は位置速度演算部２９にてハンディプリンタが移動していたかを確認（２１８）し、移動していないことが分かった場合、走査方向を確認し続ける（２０７）。もし移動している場合は走査方向が変化していないためそのまま印字タイミング生成の確認（１０３（図４））へ移行する。走査方向を格納し（２１０）、ノズル回転角度制御部２８がヘッド回転制御角度を算出し（２１１）、駆動制御部３０がＩ／Ｏ２ｆを介し駆動部３１を制御して、プリントヘッドが算出した角度をとるようにヘッドを回転させる（２１２）。駆動部は代表例としてモーター、アクチュエータが挙げられる。次いで、プリントヘッド３８に搭載したセンサ４０から走査方向を検出し（２１３）、ヘッド走査方向検出管理用カウンタをＭ＝Ｍ＋１で示すように内部でプラス１ずつインクリメントする（２１４）。プリントヘッドの走査方向が許容値であるＣ内の走査方向かを確認（２１５）し、もし許容値内でない場合はあらかじめ設定しておいたＢ回検知したかを判断する（２１９）。その結果、所定回数検知しても走査方向が正しくない場合は、表示部５にエラーを表示してユーザーに走査方向を変更する旨を報知する（２２０）。正しい場合は印字タイミング生成の確認（１０３）へ移行する。

再度、図４のフローチャートに戻り、印刷対象とハンディプリンタとの距離や、傾きが安定しない場合の補正処理を説明する。プリントヘッド３８と印刷面間の距離をヘッド－印字面間距離検出部８を用いて検出する（１０８）。またプリントヘッド３８の地面に対しての傾きを傾き検出部１０により検出する（１０９）。これらの情報を用いて、着弾位置のずれ量を着弾位置ずれ量算出部２３により算出し（１１０）、その量に応じて吐出エネルギーの決定（１１１）や、場合によっては吐出するノズル位置の補正（１１２）といったことを行う。これらの処理により印刷装置の状態がインクの着弾位置に与える影響を軽減する。これらのような処理は印刷する画素とノズルの関係が決まっていることが前提となるため、印刷装置の位置情報を取得した後の処理となってしまう。こういった処理が取得した位置情報と実際のインク吐出位置との位置ズレに影響を及ぼすと考えられる。

そこで再度印刷装置の位置情報を取得し（１１３）、ノズルはまだ本来画素形成を行うべき位置の近傍領域の内側に位置しているかどうかを判別する（１１４）。この判別はノズル単位で行われ、一つ以上のノズルが印刷すべき位置にいる場合には、（１１５）へ進み、近傍領域の外側に位置してしまったノズル、画素データは吐出しないようデータをマスクする（１１５）。一つのノズルも印刷すべき位置にいない場合には、１０３へ戻る。こうして出来上がった画像データ列をプリントヘッド３８へ転送してインクが吐出される（１１６）。この転送が完了したことをもってそれらの画素データが吐出済であることを揮発性メモリ１７に保持している吐出済テーブルに書き込むことで記憶する（１１７）。以上が吐出までの一連の処理となり、全画素の印刷が完了するまでは１０３に戻り、これを繰り返す（１１８）。画素形成位置の近傍領域を外れてしまって吐出できなかった画素が残ることになるが、ユーザーに再度その画素を狙って走査してもらうといった形で再度印刷を行う。

これによってユーザーが任意の方向にハンディプリンタを動かしても最大限の印字幅を確保でき、印字時間を短縮しユーザーの利便性を向上させることができる。

Claims

インクを印刷面に吐出するためのノズルが配列されたノズル列が設けられ、センサを備えた基板上に配されたノズル部材を備え、ユーザーの操作によって移動しながら、印刷面に対向するノズルからインクを吐出して印刷面に画像を印刷する印刷装置であって、
前記ノズル部材を前記センサとともに前記印刷装置内で回転させるための回転手段と、前記基板の外に設けられ、印刷面と平行な方向に沿った前記印刷装置の移動方向を検出する検出手段と、前記印刷装置内の基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、回転した前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、が成す角度の許容値を格納する格納手段と、を備え、
ユーザーが前記印刷装置を移動させると前記検出手段による検出結果および前記角度の許容値に基づいて前記印刷装置の初期の移動方向を判定し、当該判定の結果、エラーとならない場合には、次いで、前記検出手段が前記印刷装置の移動方向を検出し、前記回転手段が、前記検出手段による当該検出の結果に基づき、前記ノズル列におけるノズルの配列方向と検出された前記移動方向とが垂直に近づくように、前記ノズル部材を前記印刷装置に対して角度θ分回転させ、前記印刷装置内の基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、回転した前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と、が成す角が角度θとなった後、さらに前記センサが前記ノズル部材の移動方向を検出し、検出された前記ノズル部材の移動方向と、前記基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と直交する方向と、が成す角の角度が前記許容値内で無い場合には、前記ノズルからインクを吐出させず、検出された前記ノズル部材の移動方向と、前記基準の位置にある前記ノズル部材の前記ノズル列におけるノズルの配列方向と直交する方向と、が成す角の角度が前記許容値内である場合には、前記ノズルからインクを吐出させることを特徴とする印刷装置。
前記回転手段は、前記ノズル部材を前記印刷面と平行な方向に回転させるための手段であることを特徴とする請求項１の印刷装置。
前記ノズル部材は、前記配列方向と交差する方向に並ぶ複数のノズル列を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
前記交差する方向における両端のノズル列の中央の位置を回転の中心にして、前記ノズル部材が回転することを特徴とする請求項３に記載の印刷装置。
前記回転の中心は、前記配列方向において前記ノズル列の中心に対応する位置であることを特徴とする請求項４に記載の印刷装置。
前記検出結果に基づく前記ノズル列の移動に応じて、前記印刷装置へ転送する画像を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の印刷装置。
前記回転手段が前記検出手段による検出結果および前記許容値に基づき、前記ノズル列におけるノズルの配列方向と検出された前記移動方向とが垂直に近づくように、前記ノズル部材を前記印刷装置に対して角度θ分回転させた後、前記センサが前記ノズル部材の移動方向を検出し、検出された前記ノズル部材の移動方向と、前記回転した後の前記ノズル部材のノズル列におけるノズルの配列方向と直交する方向と、が成す角の角度が前記許容値内で無い場合には、前記ノズルからインクを吐出させず、報知手段を用いてユーザーに前記印刷装置の移動方向の変更に関する情報を報知することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の印刷装置。
前記基準となる前記ノズル列の向きは、前記印刷装置の長手方向に対応する向きであることを特徴とする請求項７に記載の印刷装置。
前記印刷装置はユーザーが掴む柄を備え、前記基準となる前記ノズル列の向きは前記柄の長手方向であることを特徴とする請求項８に記載の印刷装置。