JP2014159107A - 画像形成装置、画像形成方法およびプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】一定以上の面積を持つ画像を形成した場合の用紙カールの発生を抑止する。
【解決手段】環境湿度と用紙種類の設定後(ステップ103、104)、用紙サイズに応じたエリア分割処理を行う(ステップ105)。原稿画像をi個のエリアに分割し、エリアiの面積率を算出し(ステップ106)、エリアiの画像面積率が閾値以上であるか否かを判定し(ステップ107)、連続画素数を算出し(ステップ108)、連続画素数が閾値以上であるか否かを判定する(ステップ109)。各エリアにおいて形成される画像の面積率および連続画素数が所定の閾値以上の場合には、高解像度と判定し、所定の閾値未満の場合には、低解像度と判定する。
【選択図】図6

Description

本発明は、異なる解像度のヘッドを備えた画像形成装置、画像形成方法およびプログラムに関する。
1ヘッド内で主走査方向にノズルを300dpiの間隔に並べたノズル列を4列持ち、それぞれの列に異なる4色を充填して、1ヘッドで300dpiのフルカラーを印刷する構成のヘッドと、4列全てに同じ色のインクを充填し、1ヘッドで300dpi×4列の1200dpiの単色を印刷する構成のヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。
例えば、特許文献1のインクジェットプリンタでは、印刷速度を高めるために、高解像度のモノクロ印字モードと低解像度のカラー印字モードを備えている。
しかし、従来のインクジェット記録装置では、一定以上の面積を低解像度で印刷すると、吐出したインクの影響により用紙がカール(用紙曲がり)してしまい、排紙搬送や排紙台上でジャムなどの不具合が発生する問題があった。
本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、一定以上の面積を持つ画像を形成した場合の用紙カールの発生を抑止する画像形成装置、画像形成方法およびプログラムを提供することにある。
本発明は、第1の解像度で画像を形成する第1のヘッドと第2の解像度(<第1の解像度)で画像を形成する第2のヘッドから、画像データに応じて所定のインクを吐出して画像を形成する制御手段を備え、前記制御手段は、前記画像データを複数の領域に分割し、前記分割された各領域の画像属性に応じて前記第1または第2の解像度のヘッドで前記各領域の画像を形成することを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、一定以上の面積を持つ画像を形成した場合の用紙カールの発生を抑止することができる。
ヘッドの構成を示す。 インクジェット記録装置の概略を示す。 画像形成装置の制御部の構成を示す。 原稿画像の例、用紙に着弾したインク滴、用紙カールが発生している状態を示す。 画像データを6個のエリアに分割した例を示す。 本発明のCPUが実行する画像形成方法の制御フローチャートを示す。 高解像度アレイのノズルを、低解像度アレイの同色ノズルで補完する例を示す。
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
図1は、ライン式インクジェット記録装置のヘッドの構成を示す。中央部分は省略して図示している。また、ノズル数やノズルのサイズは、説明のために大まかに示す。1ヘッド内には、aからdまで4列のノズル列が備えられており、図1(a)では、aからdまで異なる4色のインクを充填してある。例えば、各列でノズルが300dpiピッチで並んでいる場合、a列に黒、b列にシアン、c列にマゼンタ、d列にイエローを充填することで、1ヘッドで300dpiのフルカラー印刷を行うことができる。
図1(b)は、(a)のヘッド1と同様のヘッド2で、aからd列まで同色のインクを充填した場合である。この場合、300dpi×4列の1ヘッドで1200dpiの単色印刷を行うことができる。解像度は300dpiに限らず、より高解像度または低解像度で構成することも可能である。
図1(c)は、(a)、(b)のヘッドを千鳥状に配置したラインヘッドの構成を示す。ヘッドとヘッドのオーバーラップ部分のサイズは、説明のために大まかに示す。また、ヘッドアレイA、ヘッドアレイBは、ともに10個のヘッドから構成されているが、ヘッドの数は10個に限定されない。また、千鳥状の構成ではなく、一直線のライン状に構成し、それぞれのヘッドを斜めに配置する構成も可能である。
図1(c)において、アレイAは単色1200dpiのヘッドから構成され、アレイBはフルカラー300dpiのヘッドから構成されている。この場合、アレイAはアレイBを構成する4色のうちの1色と同色であり、例えばアレイAで1200dpiの黒画像を形成し、アレイBで黒を含む300dpiのフルカラー画像を形成できる。アレイAをさらに拡張して、さらに3色分のアレイを加えることで1200dpiのフルカラーのアレイと、300dpiのフルカラーのアレイを備える構成も可能である。
図2は、インクジェット記録装置(画像形成装置)の概略を示す。図示しない給紙台に積載された印刷用紙3が、給紙コロ4と分離パッド5により1枚ずつ分離され、フィードローラ6により給紙される。給紙された印刷用紙3は搬送ユニット8によりヘッドアレイA、Bの下部まで搬送され、それぞれのアレイによりインクが吐出され、画像が形成される。図2(a)は、高解像度の単色ヘッドアレイAと低解像度のフルカラーヘッドアレイBの構成である。図2(b)は、アレイAを拡張して、さらに3色分のアレイを加えることで1200dpiのフルカラーの4アレイと、300dpiのフルカラーのアレイを備える構成である。
図3は、画像形成装置の制御部の構成を示す。制御部9は、CPU10とROM11、RAM12、ホストインターフェイス(I/F)13などを備えたパソコンなどの情報処理装置である。制御部9は、ヘッド14のインク吐出動作を制御するためのヘッド駆動制御部15とヘッドドライバ16、搬送モータ17と搬送モータ17を制御する搬送ベルト駆動制御部18、湿度センサ19と用紙種類設定部20、その他図示しない各種センサからの信号を検知するためのI/Oポート21等を備えている。
制御部9のCPU10は、印刷動作時に、I/F13に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC22では、データの並び替え処理、画像処理の一部の処理を行ってヘッド駆動制御部15に画像データを転送する。画像出力するための印刷データの1つであるビットマップデータ(印刷ラスタデータ)への変換は、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開し、印刷データのビットマップデータ(印刷ラスタデータ)を作成した上で、印刷ラスタデータを制御部9に転送する。このとき、制御部9は、印刷データにおけるエリアごとの画像面積率等を算出する。
I/F13が印刷ラスタデータを受け取ると、ヘッド駆動制御部15は、ドットパターンデータ(印刷ラスタデータ)を、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ16にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ16に送出する。ヘッド駆動制御部15は、駆動波形(駆動信号)のパターンデータを格納したROM11と、ROM11から読み出される駆動波形のデータをD/A変換するD/A変換器を含む波形生成回路、アンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。
また、ヘッドドライバ16は、ヘッド駆動制御部15からのクロック信号、画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部15からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、レベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に各ヘッド部14のアクチュエータ手段に印加して記録ヘッドを駆動し、画像データを印刷してドットパターンを形成する。搬送ベルト駆動制御部18は、印刷時に、搬送モータ17を作動する。ヘッド14は搬送ベルトによって搬送される印刷用紙に、図示しない用紙先端検知センサからの検知信号とタイミングに基づき、用紙上にインクを吐出する。
図4(a)は、原稿画像の例を示す。原稿画像23の画像先端部には、大サイズのフォントによるタイトルロゴ24、説明文25、写真などのイメージ26が配置されている。オフィスではテキストの読みやすさが重視されるため、説明文25は高解像度で形成され、ある一定上の面積をもつイメージや大サイズのフォント等は、一度のインクの吐出量を多くし、用紙上での滲みを大きくすることで効率的に埋まりを確保するために、低解像度で形成されていた。このように、従来、作像効率の点のみに着目されて画像が形成されていた。
しかし、ある面積に一度に一定量以上のインクが吐出されると、用紙へのインクの浸透の際に、インクが乾燥するまでに用紙の表面と裏面とで水分量に差が生じる。図4(b)は、用紙に着弾したインク滴を示す。図4(b)に示すように、用紙表面に着弾したインクは、矢印に示す用紙の表面方向と用紙の深さ方向に移動する。インクが乗っている表面は裏面に比べて水分量が多くなり、用紙の表面のみの繊維が伸張することで、図4(c)に示すような用紙カールが発生する。図4(c)は、低解像度で、ある一定以上の面積をもつフォント部24やイメージ部26が存在することで、その部分の用紙表面の繊維が未乾燥のインクによって矢印A、矢印Bの方向に伸張し、用紙カールが発生している状態である。このような用紙カールが発生すると、搬送途中で搬送経路上に存在する各種部材に衝突してジャムとなり、排紙台上での用紙積載が乱れて廃止揃えの悪化と排紙ジャムを招く不具合となる。
また、インクによっては乾燥後に凝集が生じるため、図4(d)に示すように、用紙表面の浸透インク量が多い部分は、乾燥後に矢印A’、矢印B’の方向へ凝集し、図4(c)に示すカールの状態から図4(d)に示す逆カールの状態へと経時変化するような、仕上がりの品質を悪化させている。
従来、このようなカールへの対策として、画像形成完了後にカールと逆方向に用紙をしごくデカーラユニット部を設け、あるいはインクを強制的に乾燥させるヒータユニット部を設けるなどの対策を行っていたが、未乾燥の用紙をしごくことによるインク転写汚れの不具合や、ヒータユニットを用いることにより消費電力量が増大し、また部品コストが増大する。
そこで、本発明では、一定以上の面積を持つ画像を形成した場合、液滴サイズが小さい高解像度のヘッドで画像を形成することにより、用紙カールの発生を抑止する。以下、本発明の実施例を説明する。
印刷データ(画像データ)が制御部9に入力されると、CPU10は、印刷データを複数のエリア(領域)に分割し、エリア毎に処理する。図5(a)では、印刷データを6つのエリアに分割した例を示す。通常、印刷データが入力されるとテキストであるか、イメージであるかを判別する処理が行われ、その種類に応じたディザパターンなどが選択される。この判別処理に加えて、エリア分割処理を行い、CPU10は、各エリアに存在する画像の種類の判別とエリア面積に対する画像の面積率を算出し、またドットの連続数を算出する。
例えば、図5(a)のエリア(1)(2)(5)(6)は、テキストのみが存在し、(4)はイメージ、(3)はテキストとイメージが混在している。(3)(5)(6)のテキスト部分は、画像面積率がそれほど大きくなく、フォントサイズも通常のオフィス文書で使われる10〜14pt程度のサイズである場合、連続して吐出(ドットオン)されるドット数(画素数)と画像面積率は、予め制御部9に設定されている画像面積率閾値、連続吐出ドット数閾値よりも小さな値となる。この閾値は用紙サイズやインクの種類により異なるため、予め制御設定値としてROM11に格納されているが、サービスモード等により変更することも可能になっている。
なお、連続吐出ドットは、図5(c)の数字1で示されたドットのように一つのノズルで1ラインを描く一次元的な連続の意味だけではなく、ある注目画素に隣接する近傍画素をラベリング処理により連続数を判定する二次元的な連続の意味も含む。例えば、図5(d)では、数字1で示す部分全体が連続吐出ドット部分と判定される。また、図5(e)では、数字1でラベリングされた画像領域の面積、ドットオンとなる連続する画素数(連続画素数)、数字2でラベリングされた画像領域の面積、ドットオンとなる連続する画素数を、CPU10が算出する。また、エリア面積に対する画像領域の面積率を算出する。
図5(e)が判定エリアである場合、10×10=100画素中に、ベタ部分の画像として21画素があるので、エリアに占める画像面積率は21%として算出される。また、連続した画像は、ラベル1で12画素(連続画素数)、ラベル2で9画素(連続画素数)、存在し、これら連続画素数と画像面積率が所定の閾値と比較され、判定処理される。
図5(a)において、(1)(2)の部分はテキストであるが、フォントサイズが大きく、エリア内の画像面積率も閾値以上となり、また連続吐出ドット数(連続画素数)も閾値以上となる場合、(1)(2)は高解像度のヘッドアレイで画像形成を行う。(3)の一部と(4)の部分はイメージであり、写真ディザ、誤差拡散処理などが行われるが、(4)のエリアに対する画像面積率が閾値以上で連続吐出ドット数も閾値以上となる場合、(4)および(3)のイメージは高解像度のヘッドアレイで画像形成する。
従来、(1)(2)の大フォント文字は作像効率の点から低解像度で形成し、(3)(4)のイメージ部分は、オフィス文書などで高精細品質が求められない場合に、低解像度で形成していたが、本発明では、用紙カールの発生を防止するために高解像度で形成する。ヘッドをライン状に配置した印刷装置であるため、高解像度で形成しても、シリアル方式のようにパス数増大による印刷時間の増大もなく画像を形成することが可能となる。
図5(b)に示すように、高解像度で画像を形成することで、1滴当たりのインク体積が少なくなり、用紙上での乾燥速度が劇的に速くなる。例えば、図5(f)に示すように、600×600dpiの大滴吐出データを、2倍の解像度の1200×1200dpiの大滴吐出データに置き換えて(600×600dpiの大滴の1画素を、1200×1200dpiの大滴の4画素に置き換える)ドットを形成する場合、600×600dpiの大滴21plは、1200×1200dpiの大滴3pl×4=12plとなり、インク付着量を低減できる。なお、本発明では、例えば、図5(f)に示すように、600×600dpiの大、中、小滴データを、1200×1200dpiの大、中、小滴データに置き換えて、高解像度のヘッドで吐出する。
また、用紙内へのインク浸透も少なくなり、用紙表面の繊維を伸張させることがないため、用紙カールの発生を防止でき、経時変化もないため、逆カールとなる不具合も防止することができる。高解像度のヘッドが低解像度のヘッドよりも高周波駆動で、かつ1滴当たりの吐出インク滴量を少なくする駆動波形生成部を設けて、高周波駆動することで高密度に画像を形成することができ、1滴当たりの吐出インク滴量を少なくすることで、用紙内部へのインク浸透の防止と乾燥を促進させることができる。
図6は、本発明のCPUが実行する画像形成方法の制御フローチャートを示す。印刷データ(画像データ)が入力されると(ステップ101)、印刷データがテキストであるか、イメージであるかを判別処理し、画像種類に応じた画像処理が施される(ステップ102)。続いて、環境湿度センサ19により環境湿度を計測して環境湿度を設定し(ステップ103)、用紙種類設定部20により用紙の種類が設定される(ステップ104)。
通常、画像形成装置内に収納されている用紙は、湿度調整ユニット等が備えられていない場合、装置と同程度の湿度になっている。相対湿度が例えば30%以下の場合は、インクが用紙に着弾すると低湿に調湿された裏面とインクが付着した表面とで水分量の差が大きくなり、用紙裏面に比べて用紙表面の繊維膨張が大きくなり用紙カールの程度が悪化する。逆に、65%以上の湿度になると用紙自体の保持水分量も多くなっているため、低湿に比べて比較的カールが少なくなる傾向にある。
そのため、環境湿度に応じて面積率閾値および連続画素数閾値の値を補正する構成を採る。面積率閾値をS、連続画素数閾値をC、湿度係数をkとした時に、湿度係数によりそれぞれの閾値が補正され、面積率閾値、連続画素数閾値はそれぞれk×S、k×Cと表される。
低湿時はカールしやすいため、k<1の値をとり、閾値は小さい値に補正され、画像面積率が小さくても高解像度で吐出するように、また連続画素数が少なくても高解像度で吐出するようになる。高湿時は逆に1≦kとなり、大きい値に補正され、低湿時に比べて高解像度の吐出判定がされ難くなる。なお、上記した湿度の値は一例であり、その値はサービスモード等により変更可能である。
低湿度環境の場合は、用紙カールし易いため、高解像度、微少滴で画像を形成することにより、インク滴が用紙内に浸透し難くなり、かつインクの乾燥速度が速くなるため、用紙カールがし難くなる。湿度に応じて閾値を可変に設定することにより、用紙カールの不具合を防止できる。
用紙は、アート紙などのように表面にコート層が存在する場合、用紙繊維の伸張が起こり難いため、カールも発生し難くなる。また、厚手の用紙の場合にも、表面の繊維が伸張しても、用紙が厚いことで裏面の伸張しない繊維量が相対的に多くなるため、カールが発生し難くなる。そのため、カールが発生し難い用紙の場合には、面積率閾値及び連続画素数閾値が大きい値に補正され、逆に薄手の用紙の場合は、カールが発生しやすくなるため、閾値が小さい値に補正される。
用紙は、様々な種類が存在するが、用紙係数をpとした時に、上記した面積率閾値と連続画素数閾値は、それぞれ、k×p×S、k×p×Cと表される。用紙係数は、用紙を弾性積層体と仮定し、各層のひずみの釣り合い、軸加重の釣り合い、モーメントの釣り合いなどからカールを予測し、設計時において市場で頻繁に使用される用紙の各種物性について、それぞれ用紙係数pが定められている。このように、用紙の種類によりカールの程度が異なるため、用紙種類に応じて閾値を可変に設定することにより用紙カールの不具合を防止できる。
環境湿度と用紙種類の設定(ステップ103、104)後、用紙サイズに応じたエリア分割処理を行う(ステップ105)。画像データをi個のエリア(領域)に分割し、エリアiの画像面積率(画像属性)を算出し(ステップ106)、エリアiの画像面積率が所定の閾値以上であるか否かを判定し(ステップ107)、ステップ107でYesのとき、連続画素数(画像属性)を算出し(ステップ108)、連続画素数が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップ109)。このように、面積率に連続画素数を加味した閾値とすることで、条件に応じた最適な判定を行うことができる。
エリア個数は、用紙サイズや種類に応じて異なり、設計時に用紙種類に応じて予めそれぞれ規定値が設定されている。用紙サイズが大きくなればそれだけ分割数も増える。また、用紙の種類によりカールしやすい用紙の場合は、分割数を多くし、カールし難い用紙の場合は、分割数を少なくする等の調整を行うことも可能である。
各エリアにおいて形成される画像の面積率および連続画素数が所定の閾値以上の場合には(ステップ107、109でYes)、高解像度と判定し(ステップ110)、所定の閾値未満の場合には、低解像度と判定する(ステップ111)。
面積率の閾値を上回るものの、それぞれのドット画像が独立していて、ベタにならない場合などでは、連続画素数が閾値未満になり、低解像度と判定される場合もある。全てのエリアについて判定処理が終了すると(ステップ112)、低解像度と高解像度のヘッド駆動制御部15にデータが送信される。
このように、画像面積率が高く、連続画素数が高い画像(ベタ画像等)の場合に、高解像度のヘッドアレイを使用し、微少滴で画像を形成することで、インク滴が用紙内に浸透し難くなり、かつインクの乾燥速度が速くなるため、用紙カールがし難くなる。
なお、閾値を上回り、高解像度で画像形成を行う場合に、高解像度のヘッドアレイのみで印刷を行ってもよいし、低解像度のヘッドで高解像度のヘッドと同色のインクが充填されたノズルを用いて、駆動波形及び駆動周波数を変更して高解像度と同じ滴量のインクを吐出し、画像を形成しても良い。その場合は、低解像度ヘッドでの吐出ノズルと同位置に相当する高解像度ヘッドのノズルを非吐出として、高解像度と低解像度のヘッドアレイを混在させて高解像度の画像を形成する。
これにより、いずれかのヘッドにノズルダウンが発生した場合に、相補的な関係で吐出ノズルを選択することで、ノズルダウンによる画像スジを防止することもできる。例えば、図7において、高解像度アレイAのノズルaがダウンした場合に、低解像度アレイBの同色ノズルを用いて補完することができる。
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、高解像度で画像を形成するヘッドと、低解像度で画像を形成するヘッドを備え、用紙上で一定領域以上の面積を持ち、一定以上の連続する画像がある場合は高解像度で画像を形成するので、使用する液滴サイズが小さくなり、インクの乾燥時間が短縮され、用紙内に浸透するインクが少なくなるため、用紙カールの発生が抑止される。
上記した実施例では、ライン式インクジェット記録装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されず、シリアル式インクジェット記録装置(ガイドシャフトにヘッドを摺動可能に保持し、主走査モータでヘッドを印刷用紙の搬送方向と直交する方向に移動(主走査)させて画像を記録する)にも適用することができる。
9 制御部
10 CPU
11 ROM
12 RAM
13 ホストインターフェイス(I/F)
14 ヘッド
15 ヘッド駆動制御部
16 ヘッドドライバ
17 搬送モータ
18 搬送ベルト駆動制御部
19 湿度センサ
20 用紙種類設定部
21 I/Oポート
22 ASIC
特許第3859130号公報

Claims (10)

  1. 第1の解像度で画像を形成する第1のヘッドと第2の解像度(<第1の解像度)で画像を形成する第2のヘッドから、画像データに応じて所定のインクを吐出して画像を形成する制御手段を備え、前記制御手段は、前記画像データを複数の領域に分割し、前記分割された各領域の画像属性に応じて前記第1または第2の解像度のヘッドで前記各領域の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記領域の画像属性として、前記領域における画像面積率を算出することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記領域の画像属性として、前記領域における連続画素数を算出することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記制御手段は、前記領域における画像面積率が所定の閾値(以下、第1の閾値)以上であり、かつ前記領域における連続画素数が所定の閾値(以下、第2の閾値)以上であると判定した領域の画像を、前記第1の解像度のヘッドで形成することを特徴とする請求項1、2または3記載の画像形成装置。
  5. 前記第1、第2の閾値は、湿度に応じて設定されることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記第1、第2の閾値は、用紙の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  7. 前記制御手段は、前記第1のヘッドが前記第2のヘッドよりも高周波駆動で、かつ1滴当たりの吐出インク滴量を少なくする駆動波形生成部を備えていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  8. 前記第1のヘッドは、複数のノズルから同色のインクを吐出することにより第1の解像度で画像を形成するヘッドであり、前記第2のヘッドは、前記第1のヘッドと同色インクを含む、異なる複数色のインクを複数のノズルから吐出することにより前記第1の解像度より低解像度である第2の解像度で画像を形成するヘッドであることを特徴とする請求項1または7記載の画像形成装置。
  9. 第1の解像度で画像を形成する第1のヘッドと第2の解像度(<第1の解像度)で画像を形成する第2のヘッドから、画像データに応じて所定のインクを吐出して画像を形成する制御工程を備え、前記制御工程は、前記画像データを複数の領域に分割し、前記分割された各領域の画像属性に応じて前記第1または第2の解像度のヘッドで前記各領域の画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
  10. 請求項9記載の画像形成方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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