(57)【要約】【課題】  既開発の記録ヘッドを用いることを可能にし、主走査方向という限定された方向以外でも解像度の調整を可能として高利用性を図ること。【解決手段】  記録ヘッド２４のノズルからのインク滴の吐出方向を鉛直方向に交わる方向(図５は水平方向)とするとともに、インク滴ごとに、鉛直方向に送られる用紙１０面上に定められた２次元の所定着弾位置を目標にインク吐出速度と吐出タイミングを決定し、決定される動作条件に従ってインク吐出部を制御し、図５のａ、ｂの軌跡で示すように、用紙に間隔x（副走査方向のずれ量）で着弾させ、１ラインの主走査で副走査方向に所定の解像度で２ライン分の画像を形成する。【選択図】  図５
2012162059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴の吐出タイミング及び吐出速度が制御可能なインク吐出部と、印刷媒体に対する前記インク吐出部の主・副２次元走査を両者の相対移動により行わせる走査手段と、前記インク吐出部及び前記走査手段を制御対象として画像形成動作を制御する制御部とを有するインクジェット方式の画像形成装置であって、
前記インク吐出部は、インク滴の吐出方向を鉛直方向に交わる方向とするとともに、
前記制御部は、インク滴ごとに、印刷媒体面上に定められた２次元の所定着弾位置を目標にインク吐出速度と吐出タイミングを決定し、決定される動作条件に従って前記インク吐出部を制御する
ことを特徴とするインクジェット方式の画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたインクジェット方式の画像形成装置において、
前記インク吐出部と印刷媒体との間の距離を変更する距離変更機構と、前記距離変更機構の駆動手段と、前記インク吐出部と印刷媒体との間の距離を計測する距離計測手段とを備え、
前記制御部は、前記インク吐出部の動作条件を決定する際の要素に、変量となるインク吐出部と印刷媒体との間の距離を加え、決定される動作条件に従って、前記距離変更機構の駆動手段を前記距離計測手段の計測値に基づいてフィードバック制御する
ことを特徴とするインクジェット方式の画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたインクジェット方式の画像形成装置において、
当該画像形成装置が使用される場所の緯度、高度を取得する動作環境取得手段を備え、
前記制御部は、前記動作環境取得手段によって取得された緯度、高度に応じて予め用意された補正値によりインク吐出速度を変更することにより、使用場所の緯度、高度より生じるインク滴の所定着弾位置に対する着弾位置のずれを調整する
ことを特徴とするインクジェット方式の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたインクジェット方式の画像形成装置において、
前記インク吐出部と印刷媒体との間の距離を変更する距離変更機構と、前記距離変更機構の駆動手段を備え、
前記制御部は、前記距離変更機構の駆動手段を動作させ、前記インク吐出部と印刷媒体との間の距離を変更することにより、動作条件として決定されたインク吐出速度と吐出タイミングにより生じるインク滴の所定着弾位置に対する着弾位置のずれを調整する
ことを特徴とするインクジェット方式の画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたインクジェット方式の画像形成装置において、
当該画像形成装置が使用される場所の緯度、高度を取得する動作環境取得手段を備え、
前記制御部は、前記動作環境取得手段によって取得された緯度、高度に応じて予め用意された補正値により前記距離変更機構の駆動手段を動作させ、使用場所の緯度、高度より生じる着弾位置のずれを調整する
ことを特徴とするインクジェット方式の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の画像形成装置（複写機、プリンタ、複合機等）に関するもので、記録ヘッドからのインク吐出が鉛直方向に交わる方向とし、インク滴ごとに吐出条件を変更し、解像度が制御できるインクジェット方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、広く利用されているインクジェット方式の画像形成装置は、インクを吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載し、印刷媒体（以下、「用紙」という）に対し主走査方向に移動し、用紙を副走査方向に送ることで、主・副２次元走査させながら、走査に同期して画像データをもとに記録ヘッドのインクの吐出を制御し画像出力を行う。
こうした従来技術において、副走査方向への解像度を上げる方法として、インクを吐出するノズルのピッチを細かくし副走査方向に吐出されるインク滴数を増やし解像度を上げる方法や、副走査方向へ微小紙送りを行い、隙間を埋めるように印字することにより解像度を上げる方法等が提案されている。
【０００３】
しかし、今までのノズルピッチを細かくし、解像度を上げる方法では、新規のヘッド開発として工数、コストが莫大に費やされること、また、微細加工に関して解決が困難な技術的な課題をクリアしなければならない。
また、副走査方向へ微小紙送りを行い、幾度かにわけて印字する方法では、キャリッジの磨耗により寿命が短くなる、パス回数が増えることによって生産性が低下するという問題が生じる。
また、解像度を高めることを目的として提案されたものとして、特許文献１（特開２００８−１６２２３５号公報）を挙げることができる。特許文献１には、記録ヘッドとしてラインヘッドを用い、当該ヘッドのノズルからの噴射方向を主走査方向に傾斜させ、ノズルと記録媒体との距離を調整することによってノズルピッチよりも短い間隔でインクを着弾させ、主走査方向に解像度を高めることを可能にする構成を有するインクジェットプリンタが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来技術においては、記録ヘッドが新たに開発した構造を有するものであって、既に開発された記録ヘッドを利用したものではないから、開発コストをできるだけ掛けず、容易に実施できるものを得たい、という要求を満たさない。
また、特許文献１に記載された従来技術では、主走査方向という限定された方向に解像度を高めることしかできないので、利用が限定されてしまい、例えば、副走査方向への解像度調整に適用できない、という問題が生じる。
本発明は、上述の従来技術の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、既に開発された汎用の記録ヘッドを用いることを可能にするとともに、主走査方向という限定された方向以外においても解像度の調整を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、インク滴の吐出タイミング及び吐出速度が制御可能なインク吐出部と、印刷媒体に対する前記インク吐出部の主・副２次元走査を両者の相対移動により行わせる走査手段と、前記インク吐出部及び前記走査手段を制御対象として画像形成動作を制御する制御部とを有するインクジェット方式の画像形成装置であって、前記インク吐出部は、インク滴の吐出方向を鉛直方向に交わる方向とするとともに、前記制御部は、インク滴ごとに、印刷媒体面上に定められた２次元の所定着弾位置を目標にインク吐出速度と吐出タイミングを決定し、決定される動作条件に従って前記インク吐出部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、１回の主走査で副走査方向の解像度を調整することが可能になり、利用性を高めることができ、また、製品化のコストを低減できる。さらに、副走査方向の解像度を上げるための従来法に比べ、消費電力及び構成部品の消耗を低減するとともに、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の記録（画像形成）部に関連する構成部分を主に示す側面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置と同じ記録部に関連する構成部分を主に示す背面図（図１の矢印Ａから見た図）である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の制御システムの構成を示す図である。
【図４】図３の制御システムにおける記録ヘッド制御部及び記録ヘッド駆動制御部の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図５】記録ヘッドのノズルから水平方向に吐出するインク滴が用紙へ着弾する際の動作を説明する図である。
【図６】記録ヘッドのノズルから鉛直方向に対し角度θをなす方向に吐出するインク滴が用紙へ着弾する際の動作を説明する図である。
【図７】副走査方向の解像度調整を可能とする吐出動作における、各インク滴に対する吐出タイミングと吐出速度の関係を示す図である。
【図８】一定の吐出タイミング・吐出速度で動作させた場合（Ａ）と、副走査方向の解像度調整を可能とする吐出条件で動作させた場合(Ｂ)の着弾状態を示す模式図である。
【図９】距離hの変化に対する着弾間隔xの変化を示すグラフである。
【図１０】ノズルと用紙との距離hを調整する距離調整機構の１例を示す図である。
【図１１】ノズルと用紙との距離hを調整する距離調整機構の他の例を示す図である。
【図１２】従来法における副走査方向の解像度変換過程を説明する図である。
【図１３】主走査方向に移動するキャリッジの速度と消費電力の経時変化の関係を示す図である。
【図１４】同じ解像度の印刷を行うときの従来法の動作状態と本実施形態の動作状態を対比する形で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態を説明する。
本発明に係るインクジェット方式の画像形成装置は、インク滴の吐出タイミング及び吐出速度が制御可能なインク吐出部と、印刷媒体（以下「用紙」という）に対するインク吐出部の主・副２次元走査を両者の相対移動により行わせる走査手段と、インク吐出部及び走査手段を制御対象として画像形成動作を制御する制御部とを有し、この点で従来技術を基礎におく。
上記従来技術を基礎に、本発明は、インク滴の吐出方向を鉛直方向に交わる方向とするとともに、インク滴ごとに、用紙面上に定められた２次元の所定着弾位置を目標にインク吐出速度と吐出タイミングを決定し、決定される動作条件に従って前記インク吐出部を制御し、用紙に所定の解像度、特に、副走査方向に所定の解像度で画像を形成することを特徴とする。
そこで、本実施形態では、インク滴の吐出方向を水平方向（鉛直方向と直角）とし、鉛直方向に副走査される用紙に解像度を調整して画像を形成する例を基本形として、以下実施形態を説明する。
【０００９】
［画像形成装置の構成（概要）］
図１は、本実施形態の画像形成装置における記録（画像形成）部に関連する構成部分を主に示す側面図である。また、図２は、図１に示す画像形成装置と同じ記録部に関連する構成部分を主に示す背面図（図１の矢印Ａから見た図）である。
図１，２に例示する画像形成装置１は、インク滴を吐出するノズルを持つインク吐出部としての記録ヘッド２４とその関連要素よりなる記録部２と、記録部２で行う用紙への印字（記録）動作に関連する構成部分として、給紙トレイ部４、用紙搬送部５、用紙排出部６、排紙トレイ部７、ノズル維持回復部９を有する。
【００１０】
用紙搬送部５は、副走査モータ１５１で駆動される搬送ローラ５２とテンションローラ５３に巻きかけた搬送ベルト５１によって用紙１０を搬送し、記録ヘッド２４に対する副走査方向の移動手段をなす。搬送ベルト５１により搬送される用紙１０上に記録ヘッド２４から吐出される液（インク）滴が一定の状態で着弾するように、記録ヘッド２４に対向する位置に設けた吸着手段５５で当該ベルト面上の用紙１０を吸着する。
この実施形態では、インク滴が水平方向に吐出されるので、記録ヘッド２４に対向するベルト面は、基本的にはインク滴の吐出方向に直角（即ち、鉛直方向に平行）に設ける。搬送ベルト５１の移動は、副走査モータ１５１に設けた副走査エンコーダ１５６で検出され、この検出結果をもとに後述する副走査制御部２３０により制御される。
【００１１】
記録ヘッド２４を搭載するキャリッジ２３は、ガイドロッド２１，２２に案内されて、主走査モータ２５で駆動されるタイミングベルト２８を介し、主走査方向（図２に矢示）に移動する。
キャリッジ２３の移動は、タイミングベルト２８に設けた主走査エンコーダ１２３で動きが検出され、この検出結果をもとに後述する主走査制御部２２０により制御される。
また、記録ヘッド２４を駆動し、ノズルからインクを水平方向に吐出する動作は、後述する記録ヘッド制御部２１０により所定のインク吐出速度と吐出タイミングで行われる（制御部の詳細は後述）。
【００１２】
上記のように構成する画像形成装置１において、画像形成時には、用紙が給紙トレイ部４から給紙コロ４３と分離パッド４４により１枚ずつ分離給送され、鉛直上向きに搬送ベルト５１によって搬送される。副走査として搬送ベルト５１により送られる用紙１０の記録面に記録ヘッド２４から水平方向に吐出されたインクが着弾することにより画像が形成される。
この際、記録ヘッド２４が搭載されたキャリッジ２３は、主走査としてガイドロッド２１，２２に沿ってタイミングベルト２８で牽引され、用紙１０の記録面上を主走査方向に移動する。また、キャリッジ２３の主走査方向の位置と用紙１０の副走査方向の位置は、それぞれエンコーダ等を用いることにより検知し、検知結果をもとに主・副走査それぞれの動作状態を把握し、インク滴を記録面上の所定位置に着弾させる制御を行うことにより画像を形成する。
その後、用紙排出部６の動作を受け、排紙トレイ部７へと排紙される。
【００１３】
［制御システム］
上記画像形成装置１（図１，２）における画像形成動作を制御するシステムの構成について、説明する。
図３は、本実施形態の画像形成動作を制御するシステムの構成を示すブロック図である。同図に示す制御システムは、画像形成装置全体を制御するメインコントローラの下に構成されるが、説明の便宜上、画像形成動作に関連する要素のみを示し、他の要素は記載を省略している。
【００１４】
図３において、画像形成装置１の制御システムは、メインコントローラとして、バスで接続されるＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、ホストＩ／Ｆ（インターフェース）２０４、操作パネルＩ／Ｆ２０５、記録ヘッド制御部２１０、主走査制御部２２０及び副走査制御部２３０を有する。
なお、上記メインコントローラは、ＣＰＵ２０１、ＣＰＵ２０１が駆動するプログラム（ソフトウェア）を格納するＲＯＭ２０２、プログラムを動作させるときのワークメモリとして使用するＲＡＭ２０３等のハードウェアを要素として構成するコンピュータによって構成することができる。
【００１５】
コンピュータによって構成する場合、記録ヘッド制御部２１０、主走査制御部２２０、副走査制御部２３０、操作パネルＩ／Ｆ２０５及びホストＩ／Ｆ２０４として機能させるためのプログラムをＲＯＭ２０２に記録、搭載し、このプログラムを当該コンピュータにより駆動することにより、これら制御部等を実現する手段とする。
なお、プログラムを記録する媒体としては、ＲＯＭに限らず、ＨＤＤ（ハードディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（Magnet Optical Disk）等のディスク型を含む各種記憶媒体を用いることができる。
【００１６】
操作パネルＩ／Ｆ２０５を介してメインコントローラに接続される操作パネル２０６は、ユーザーによるモード設定等の動作条件の設定や指令の入力を受け取るキー等の入力手段及びユーザーへの機器のステータスの通知や入力用画面等の表示器等を備える。
ホストＩ／Ｆ２０４を介してメインコントローラに接続されるホストＰＣ（Personal
Computer）３００は、外部から通信手段を用いて印刷要求を行う外部ホスト機の１例を示すものである。
【００１７】
記録ヘッド制御部２１０、主走査制御部２２０及び副走査制御部２３０は、画像形成動作に直接係る制御部である。記録ヘッド制御部２１０は、例えば、カラーの色成分を４色とする場合、キャリッジ２３に搭載する４色分の記録ヘッド２４１〜２４４に対応して設けられる記録ヘッド駆動部２１１〜２１４をそれぞれ制御する。主走査制御部２２０は、キャリッジ２３の動きを検出する主走査エンコーダ１２３の検出信号の入力を受け、主走査モータ２５を制御する。副走査制御部２３０は、副走査モータ１５１に設けた副走査エンコーダ１５６の検出信号の入力を受け、副走査モータ１５１を制御する。
【００１８】
本実施形態では、インク滴の吐出方向を水平方向とする記録ヘッド２４によって、鉛直方向に副走査される用紙１０に画像を形成する際、用紙１０面上に定められた所定着弾位置を目標に記録ヘッド２４から吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングを決定する機能を必要とし、この機能を記録ヘッド駆動部２１１〜２１４に持たせる。
このため、ＲＡＭ２０３に格納された出力に用いる画像データ、ＲＯＭ２０２に格納された記録ヘッド駆動波形、および制御信号を記録ヘッド駆動部２１１〜２１４に記録ヘッド制御部２１０を介して転送する。
【００１９】
この制御システム（図３）では、ホストＩ／Ｆ２０４又は操作パネル２０６を介して入力される印刷要求に指示される解像度、色、濃度等の印刷条件に応じた動作を行わせるため、用紙１０と記録ヘッド２４との副走査、主走査における相対位置、相対速度を検知し、検知結果に基づいてこれらの動作を制御する。上記相対位置、相対速度の検知は、上記のように、主走査エンコーダ１２３、副走査エンコーダ１５６の各エンコーダスケールを用いることができるが、相対位置、相対速度が検知できれば測距センサ等でも構わない。
【００２０】
図４は、図３の制御システムにおける記録ヘッド制御部及び記録ヘッド駆動制御部の構成をより詳細に示すブロック図である。
記録ヘッド制御部２１０は、駆動波形制御部２１０ｆ、画像データ制御部２１０ｄを持つ。駆動波形制御部２１０ｆは、記録ヘッド駆動部２１１〜２１４の後述するアナログスイッチ２１５ａを制御するための制御データを出力する。画像データ制御部２１０ｄは、記録ヘッド駆動部２１１〜２１４の後述する階調デコーダ２１５ｄ、ラッチ２１５ｔ、シフトレジスタ２１５ｒをそれぞれ制御するための制御データを出力する。
記録ヘッド駆動部２１１〜２１４は、それぞれアナログスイッチ２１５ａ、レベルシフタ２１５ｓ、階調デコーダ２１５ｄ、ラッチ２１５ｔ、シフトレジスタ２１５ｒを持ち、記録ヘッド制御部２１０から受け取る制御データに従ってそれぞれの動作（後述）を行う。
【００２１】
記録ヘッド制御部２１０は、記録ヘッド２４に設けたアクチュエータ２４１を変位させることによりインク滴を吐出する。
アクチュエータ２４１に圧電素子を用いる場合、アクチュエータ２４１としての圧電素子に対する電圧Vcomの印加をインク滴ごとにアナログスイッチ２１５ａによりＯＮ／ＯＦＦすることによりアクチュエータを変位させる。
その際、画像データ制御部２１０ｄからの制御データ、即ち、出力に用いるシリアルデータＳＤ［１：０］で表される画像データ、駆動信号Vcomの所要の駆動信号を選択する４ビットの階調制御信号は、マスクパターン信号ＭＮ［３：０］として階調デコーダ２１５ｄに送信され、これらの制御データに基づいてアナログスイッチ２１５ａのＯＮ／ＯＦＦを制御する。なお、画像データ制御部２１０ｄから記録ヘッド駆動部２１１〜２１４へ送信されるＳＣＫは、シリアルデータＳＤ［１：０］転送用のシフトクロック信号であり、ＬＴは、画像データのシリアルデータＳＤ［１：０］のラッチを命令するラッチ命令信号でマスクパターン信号ＭＮ［３：０］から得る。
【００２２】
レベルシフタ２１５ｓは、階調デコーダ２１５ｄの出力レベルをアナログスイッチ２１５ａのＯＮ／ＯＦＦ動作を可能にするレベルへ変換する手段である。
また、駆動波形制御部２１０ｆが出力する制御データを処理する回路が、駆動波形制御部２１０ｆと記録ヘッド駆動部２１１〜２１４のアナログスイッチ２１５ａとの間に設けられている。この回路は、入力側からＤ／Ａ変換部２１０ｃ、オペアンプ２１０ａ、電流増幅部２１０ｂを順に接続して構成される。この回路の入力は、記録ヘッド制御部２１０の駆動波形制御部２１０ｆからの駆動波形情報（データ）であり、このデータに基づいて電流増幅を行うことにより、アナログスイッチ２１５ａのＯＮ／ＯＦＦ制御信号Vcomを生成し、出力する。このため、このアナログスイッチをＯＮする時間、Vcomの電圧によってアクチュエータの変位量を調整し、インク吐出速度、吐出量を調整する。
【００２３】
［解像度調整］
ここで、記録ヘッド２４から鉛直方向と交わる方向に吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングをインク滴ごとに用紙面の所定着弾位置を目標に決定し、決定される動作条件に従って記録ヘッドの駆動を制御する方法によって、副走査方向の解像度調整を行う実施形態について説明する。
先ず、インク滴の着弾位置を副走査方向へ変位させる方法について、その原理を説明する。
図５は、記録ヘッドのノズルから水平方向に吐出するインク滴が用紙へ着弾する際の動作を説明する図である。同図は、主走査方向に垂直な側面において、記録ヘッド２４のノズルから水平方向、即ち、鉛直方向と直角に交わる方向に吐出し、副走査方向（図中の矢示）を鉛直方向として搬送される用紙１０に着弾するインク滴の軌跡（図中の破線）を表したものである。吐出されるインク滴の軌跡は、初速の異なるａ，ｂの２滴が示されている。
【００２４】
記録ヘッド２４のノズルから水平方向に吐出されるインク滴の初速がVa，Vb（Va＞Vb）と各々異なる２滴とすると、図５に示すように、それぞれａ，ｂの軌跡を描いて用紙上に着弾するが、これは鉛直方向にかかる重力gによるものである。
図５に示す条件下におけるaとbの着弾位置のずれ量xは、下記の式(1)で表すことができる。
【００２５】
【数１】
2012162059.tif 000003
【００２６】
上記式(1)において、maはaの軌跡を辿るインク滴の質量[kg]、raはaの軌跡を辿るインク滴の半径[m]、mbはbの軌跡を辿るインク滴の質量[kg]、rbはbの軌跡を辿るインク滴の半径[m]、hはノズルと用紙との間の距離[m]、gは重力加速度[m/s2]、ηは空気の粘性係数[Pa・s]である。
【００２７】
また、インク吐出方向を鉛直方向と交わる方向とする他の例として、鉛直方向に対してθの角をなす、一般的な場合について、説明する。
図６は、記録ヘッドのノズルから鉛直方向に対し角度θをなす方向に吐出するインク滴が用紙へ着弾する際の動作を説明する図である。同図に示すように、ノズルからのインク滴の吐出方向が鉛直方向に対し角度θをなすように記録ヘッド２４が傾けられた状態のインク滴ａ，ｂの２滴の軌跡を図５と同じ形式で示している。
図６に示す条件下におけるaとbの着弾位置のずれ量xは、下記の式(2)で表すことができる。なお、式(2)中の記号は、上記式(1)と同じである。式(2)において、「角度θ＝９０度」とした場合が式(1)にあたる。
【００２８】
【数２】
2012162059.tif 000004
【００２９】
図５又は図６を参照して説明したインク滴の動作を前提に、主走査方向の走査を行う際、ノズルから吐出するインク滴の初速度をインク滴ごとに、上述のように２様で変更することで副走査方向の着弾間隔(即ち、上述のずれ量)xを、例えば、ノズルピッチ以下にすることで、目的の解像度調整が可能となる。
吐出するインク滴の初速度をVa，Vb（Va＞Vb）と各々異なる２様として、１ラインの主走査によって副走査方向の解像度調整を可能とする動作例について、図７及び図８を参照して、次に説明する。
【００３０】
図７は、副走査方向の解像度調整を可能とする吐出動作における、各インク滴に対する吐出タイミングと吐出速度の関係を示す図である。同図は、記録ヘッド２４のノズルから吐出する各インク滴jn, jn+1, jn+2,・・・に対し、順にVa，Vb（Va＞Vb）を交互に設定し、所定のタイミングで駆動を制御することを示す。
また、図８は、一定の吐出タイミング・吐出速度で動作させた場合（Ａ）と、副走査方向の解像度調整を可能とする吐出条件で動作させた場合(Ｂ)の着弾状態を示す模式図である。同図の（Ａ）は、300[dpi]の解像度となるタイミングで、全インク滴を高速（Va）駆動した場合にあたり、同図の（Ｂ）は、吐出タイミングが（Ａ）と同じであるが、吐出速度を図7のように交互に変更することによって、副走査方向の解像度調整を可能としている。
【００３１】
この動作の１例として、θ＝90[°]、Va＝30[m/s]、Vb＝1.075[m/s]、ma＝mb＝30[ng]、ra＝rb＝10[μm]、h＝5[mm]、η＝1.8×10-5[P・s]、g＝9.8[m/s2]とすると、着弾間隔x（副走査方向のずれ量）は、およそ169[μm]となる。これは150[dpi]のドット間隔とほぼ同じである。
【００３２】
また、この動作の際、ノズルから初速度Vbで吐出される、図５に示したbの軌跡を辿るインク滴が用紙１０に着弾するまでの時間は、およそ6.6[ms]かかり、ヘッドの主走査が56.5[ｍm/s]の速度で行われているとすると、インクが吐出された地点から着弾地点は主走査方向に263[μm]程度ずれることになる。
図５に示したbの軌跡を辿るインク滴に対して、初速度Vaで吐出される、同図bの軌跡を辿るインク滴が用紙１０に着弾するまでの時間は、175[μs]かかり、ヘッドの主走査が56.5[ｍm/s]であると、インクが吐出された地点から着弾地点は主走査方向に9.4[μm]程度ずれる。
よって、初速度Vbと初速度Vaでそれぞれ吐出されるインク滴の間における着弾地点の差は、主走査方向におよそ253[μm]となる。
【００３３】
つまり、この例において、インク滴を着弾させて用紙１０の副走査方向にドットを並べたい場合、例えば、図7のインク滴jn+1とインク滴jn+4の関係に示すように、先ず初速度Vbでインク滴jn+1を吐出し、その後6.42[ms]（即ち、6.6[ms]−175[μs]）後に初速度Vaでインク滴jn+4を吐出すれば良い。
150[dpi]での印字において、上記着弾地点の差253[μm]は、およそ1.5[dot]分になるので、図７（Ｂ）に示すように、300dpiの吐出タイミングの場合、副走査方向にドットが並ぶインク滴は、3[dot]分ずらしてVaとVbを交互に吐出すれば（図7参照）、主走査１ライで150dpi×2列の印字が可能となる。図７（Ｂ）の印字結果イメージにおいては、300dpiのドットのうち破線で示す半分を副走査側に169[μm]分、主走査方向に253[μm]分移動させたように印字できる。
【００３４】
なお、上記の計算でインク滴を吐出してから用紙１０に着弾するまでの時間t[s]は、ノズルから吐出するインク滴の初速度をv[m/s]、インク滴の半径をr[m]、質量をm[kg]とすると、下記式(3)によって、計算することができる。
【００３５】
【数３】
2012162059.tif 000005
【００３６】
また、その際における主走査方向への着弾地点のずれyは、主走査速度をVとすると、下記式(4)によって、計算することができる。
【００３７】
【数４】
2012162059.tif 000006
【００３８】
図５〜８を参照して示した副走査方向の解像度調整を可能とする上述の実施形態は、１例であり、インクの性質、装置の構造、例えば記録ヘッド２４と用紙１０の配置等が変更された場合には、上記式(1)、(2)におけるパラメータ、記録ヘッドからのインク吐出方向と鉛直方向とのなす角度θ等が変わるが、記録ヘッドから吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングをインク滴ごとに用紙面の所定着弾位置を目標に決定する上述の原理に従い、上述と同様の手法によって副走査方向の解像度調整を実施することができる。
また、解像度調整という目的以外に、例えば、斜め格子など任意のパターンを印字する、といった目的に対応して着弾位置を設定し、記録ヘッドから吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングをインク滴ごとに上述と同様の手法によって決定することにより、当該目的にも適応した形態で実施することができる。
【００３９】
“着弾位置xの調整”
上記では、記録ヘッド２４のノズルから吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングをインク滴ごとに制御し、副走査方向の解像度調整を可能とする方法について説明し、式(1)を根拠として、数値を用いてその動作例を示したが、着弾間隔x（副走査方向のずれ量）や主走査方向のずれ量は、目標とする所定の[dpi]のドット間隔と必ずしも適合しない場合が生じる。
そこで、目標とする所定の[dpi]のドット間隔に近づけるための手段として、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離を変更可能とする手段を備え、この手段の補助により、より適正な動作を行えるようにすることを意図するものである。
【００４０】
記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離hを変更する手段を備えるということは、上記式(1)及び式(2)におけるノズルと用紙間の距離hを可変とし、距離hを変えることにより着弾間隔x及びyを変えることを可能にする。つまり、着弾位置を目標とする所定の[dpi]のドット位置により近付ける調整を可能にすることを意味する。
図９は、距離hの変化に対する着弾間隔x（副走査方向のずれ量）の変化を示すグラフである。なお、同図の例は、上記で図８を参照して説明した動作例における数値を用い、印刷媒体から吐出ノズルまでの距離hを変化させることによる、着弾間隔x（副走査方向のずれ量）を計算したものである。
図９に示す距離hと着弾間隔xとの関係を前提に、距離hを変更する方法による着弾位置の調整が可能になり、この方法を採用することで、解像度調整をより適正に行え、また、解像度調整動作の自由度を高めることができる。
【００４１】
距離hの変更により着弾位置の調整をするためには、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離を変更する手段を必要とする。
ここでは、この距離hを変更する手段として、記録ヘッド２４を搭載するキャリッジ２３の用紙１０に対する距離を調整する距離調整機構を設ける。次に、距離調整機構の実施例を２例示す。
【００４２】
図１０は、ノズルと用紙との距離hを調整する距離調整機構の１例を示す。
図１０の距離調整機構は、ノズルを持つ記録ヘッド２４を搭載するキャリッジ２３を主走査方向に案内する２本のガイドロッド２１，２２に対して、当該キャリッジの位置調整を可能にする機構であり、各ガイドロッドに斜面で当接する押付部材２３ｇとこの部材を駆動するアクチュエータ(不図示)を構成要素とする。アクチュエータによって、同図に示すＡ方向に上下動する押付部材２３ｇは、その斜面位置の変位により、固定の各ガイドロッドに対しキャリッジ２３を、同図に示すＢ方向に動かす力に変換され、押付部材２３ｇの変位量に対し斜面の角度に応じた量だけキャリッジ２３を動かす。このキャリッジ２３の動きによって、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０との距離を変更する。
【００４３】
図１１は、ノズルと用紙との距離hを調整する距離調整機構の第２の例を示す。
図１１の距離調整機構は、ノズルを持つ記録ヘッド２４を搭載するキャリッジ２３を主走査方向に案内する２本のガイドロッド２１，２２の設置位置を装置の側板１０１Ｌに対して移動させることにより、当該キャリッジの位置調整を可能にする機構であり、側板１０１Ｌに移動可能に設けた各ガイドロッドの支持部とガイドロッドを駆動するアクチュエータ(不図示)を構成要素とする。アクチュエータによって、同図に矢示する方向に移動するガイドロッド２１，２２とともに、キャリッジ２３は同方向に平行に動く。このキャリッジ２３の動きによって、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０との距離を変更する。
【００４４】
また、図１１の距離調整機構を用いて距離hを調整する際に、精度を保証するためには、目的の調整が行われたかを確認する手段が必要であり、この実施形態では、そのための手段として用紙１０とノズルの間の距離を計測する距離計測センサ２０７を設ける。
着弾位置xの調整時には、この目的に応じて指示される距離hを設定することが求められるので、距離計測センサ２０７により計測された距離を制御部にフィードバックすることにより、指示される距離hへの高精度な調整が可能となる。
なお、距離hの調整時における距離計測センサ２０７による制御は、図１０に示した実施例にも本例と同様に適用することができる。
【００４５】
“設置環境に対応する調整”
上記［解像度調整］において、インク滴の着弾位置を副走査方向へ変位させる方法の原理を説明したように、制御条件としてのインクの吐出速度と吐出タイミングは、緯度、高度によって微妙に異なる重力加速度gの関数であるから、機器の設置場所の緯度、高度が異なると、式(1)、式(2)で求められる着弾間隔x（副走査方向のずれ量）の値も異なってしまい、無視できない誤差となって印刷結果に現れる。
そこで、設置場所もしくは設置環境に応じて誤差が生じることを防ぐことが可能な吐出速度又はノズルと用紙の距離を設定することにより、この解決を図ることができる。
【００４６】
誤差を生じないようにする設定値を定める方法としては、予め経験値として、緯度、高度と、誤差を除くことができる吐出速度又はノズルと用紙の距離の設定値との関係を求めておき、この関係をテーブルデータの形で用意し、適正動作を保証する方法である。
この方法を実行する際、操作パネル２０６を通して、設置場所の情報を入力すること、或いは機器に緯度、高度を測るセンサを備え、このセンサの計測データを入力することで、得られる設置場所の緯度、高度データにより前記テーブルデータを参照し、得られる設置場所に応じた設定値により制御条件を決定するという手順を行い、決定された制御条件に従った制御により、適正な動作を行うことが可能になる。
なお、チェックパターンを印字することにより、サービスマン等が設定値を調整する方法を採用してもよい。
【００４７】
“制御条件の付加”
上記では、記録ヘッド２４のノズルから吐出するインクの吐出速度と吐出タイミングをインク滴ごとに制御し、副走査方向の解像度調整を可能とする方法について説明したが、さらに記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離を制御条件として付加し、多様な適応を可能とし、より適正な動作を行えるようにすることを意図するものである。
なお、上記“着弾位置xの調整”では、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離hを変更することで着弾位置xを調整可能とする形態を示したが、この調整は、あくまで着弾位置を調整するための手段とするものであるから、基本的には、インクの吐出速度と吐出タイミングを変えないので、ここで説明する制御条件の付加とは異なる。
【００４８】
記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離hを制御条件として付加するということは、上記式(1)及び式(2)におけるノズルと用紙間の距離hを可変とし、距離hを変えることによりインクの吐出速度及び吐出タイミングを変えることを可能にする。つまり、同じインク滴の着弾位置xを目標にインクの吐出速度と吐出タイミングを決めるのに、距離hを固定とした場合に比べてより自由度が増し、最適動作を可能にすることを意味する。
距離hを制御条件とするためには、記録ヘッド２４のノズルと用紙１０の距離を変更する手段と、変更した距離を検知する手段を必要とする。つまり、これらの手段は、距離hのフィードバック制御に必要な手段である。なお、これらの手段については、上述した［着弾位置xの調整］に記載する距離調整機構と距離計測センサを用いることができる。
なお、上記のような手段でノズルと用紙間の距離hを変えるので、この制御条件は、インクの吐出速度と吐出タイミングのように印刷動作中に制御できる条件とは違い、例えば、解像度の設定が変更される時に、設定値に応じて定められる距離に印刷動作の実行に先立って制御される条件である。
【００４９】
“従来法との対比”
図７と図８（Ｂ）を参照して述べた本実施形態の副走査方向の解像度調整を可能とする吐出動作を行う画像形成装置によって得られるメリットについて、図１２〜１４を参照して説明する。
図１２は、従来法における副走査方向の解像度変換過程を説明する図である。
図１３は、主走査方向に移動するキャリッジの速度と消費電力の経時変化の関係を示す図である。また、図１４は、同じ解像度の印刷を行うときの従来技術の動作状態と本実施形態の動作状態を対比する形で表した図である。
【００５０】
従来、解像度変換として行う副走査方向の解像度調整では、図１２に示すように、吐出ノズルを持つ記録ヘッドを搭載したキャリッジの移動を主走査方向に１度行い(同図（Ａ）)、その主走査ラインのドットをj1,j2,j3・・jnの順に打った後に、要求された解像度分副走査方向に相対位置をずらして(同図（Ｂ）)、１度目の主走査で打ったドットの下に打つ(同図（Ｃ）)。こうした過程で副走査方向に解像度を倍にするために計２回の主走査を行うことになる(同図（Ｄ）)。
これに対し、本実施形態によると、上記従来法における２回の主走査によるドットを印字する際に主走査は１回のみに減らすことができる。ただ、上記従来法におけると同じ解像度で打つ場合、キャリッジの速度も半分になる。これは、上記で説明したように、150dpiで印字するために300dpiで吐出するタイミングを使用するためである。
【００５１】
ところで、インクジェット方式の画像形成装置が印刷動作を行う際の消費電力について考えると、記録ヘッドを搭載したキャリッジをモータ駆動で移動（主走査）させて印字動作を行うので、キャリッジを等速で移動させる（記録ヘッドの駆動時）前、停止状態から加速する時に最も電力を消費する。これは、動作の経時変化を表す図１３(Ａ)に示す速度Vの加速時に、同図(Ｂ)に示す電力消費Pが大きくなっている状態変化が示す通りである。
このような電力消費が生じることから、解像度を倍にする動作を、図１２に示した２回の主走査を行う従来法によって行う際、速度Vの経時変化を示す図１４（Ａ）に示すように、２回の走査を行うために高速の走査速度への加速が各回で必要となる。
【００５２】
これに比べ、本実施形態では、図１４（Ｂ）に示すように、等速で移動させる走査（記録ヘッドの駆動時）時間が倍長くなるが、１回の走査ですむ。
このため、同じ画像を出力する場合において、従来法におけるようにキャリッジを２回走査する場合に比べて、走査中の速度は半分であるが、加速、減速、キャリッジを止めている時間が短くなるので、図１４に示すΔt分だけ印刷の所要時間が短くなり、生産性が向上する。
しかも、図１４（Ｂ）に示すように、等速で移動させる走査時間が倍長くなるが、１回の走査ですむので、低速の走査速度への加速を１回行うだけであり、走査回数が減ることにより、キャリッジの移動に係るガイドロッド、モータ等の寿命などが長くなり、電力消費にも大きな違いが生じない。
【符号の説明】
【００５３】
１・・画像形成装置、２・・記録部、４・・給紙トレイ部、５・・用紙搬送部、６・・用紙排出部、７・・排紙トレイ部、９・・ノズル維持回復部、２１，２２・・ガイドロッド、２３・・キャリッジ、２３ｇ・・押付部材、２４，２４１，２４２，２４３，２４４・・記録ヘッド、２０１・・ＣＰＵ、２０７・・距離計測センサ、２１０・・記録ヘッド制御部、２１１〜２１４・・記録ヘッド駆動部、２２０・・主走査制御部、２３０・・副走査制御部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００８−１６２２３５号公報
【図１】
2012162059.tif 000007
【図２】
2012162059.tif 000008
【図３】
2012162059.tif 000009
【図４】
2012162059.tif 000010
【図５】
2012162059.tif 000011
【図６】
2012162059.tif 000012
【図７】
2012162059.tif 000013
【図８】
2012162059.tif 000014
【図９】
2012162059.tif 000015
【図１０】
2012162059.tif 000016
【図１１】
2012162059.tif 000017
【図１２】
2012162059.tif 000018
【図１３】
2012162059.tif 000019
【図１４】
2012162059.tif 000020