JP5834828B2 - 液体吐出検査装置、液体吐出検査方法、印刷装置、及びプログラム - Google Patents
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このような吐出不良を検出するための吐出検査には、内部センサーを用いる内部吐出検査がある。この内部吐出検査では、内部センサーがヘッド内の液体状態を検出するものであるため、液体状態に異常があったとしても、実際に液体がヘッド外へ吐出されているのか否かは検知できなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部吐出検査の欠点を補うことにある。
媒体に対して液体を吐出するヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、
前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、を備え、
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行う液体吐出検査装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
即ち、媒体に対して液体を吐出するヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、
前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行うコントローラーと、
を有することを特徴とする液体吐出検査装置である。
このような液体吐出検査装置によれば、内部吐出検査に用いる内部センサーの欠点を外部吐出検査に用いる外部センサーで補うことで、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
前記コントローラーは、
媒体に画像を印刷する印刷処理と並行して前記内部センサーの検知を行って、前記内部センサーの検知結果に基づいて前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知を行うことを決定した場合には、前記外部センサーの検知を行って、前記外部センサーの検知結果に応じて前記回復処理を行い、
装置本体に電力を供給するための電源を投入する際、または、当該電源を切断する際には、前記内部センサーの検知結果に基づくことなく前記外部センサーの検知を行って、当該外部センサーの検知結果に応じて前記回復処理を行うこととしてもよい。
このような液体吐出検査装置によれば、印刷中と異なり、電源投入・切断の際には、外部吐出検査を確実に行うことができる。
前記コントローラーは、
前記内部センサーの検知結果により吐出不良が有ると判定された異常ノズルに対して、前記外部センサーの検知を行うこととしてもよい。
このような液体吐出検査装置によれば、外部センサーを用いた外部吐出検査を、全ノズルに対して行う場合に比べて短時間で行うことができる。
前記コントローラーにより、前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行うことと、
を有することを特徴とする液体吐出検査方法である。
このような液体吐出検査方法によれば、内部吐出検査に用いる内部センサーの欠点を補うことで、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
前記ヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、
前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行うコントローラーと、
を有することを特徴とする印刷装置である。
このような印刷装置によれば、内部吐出検査に用いる内部センサーの欠点を補うことで、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を実行させるためのプログラムである。
このようなプログラムによれば、内部吐出検査に用いる内部センサーの欠点を補うことで、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
<<<液体吐出検査装置について>>>
液体吐出検査装置は、印刷装置に組み込んだ状態で用いられる。また、工程内で用いる場合には専用装置として構成することもできる。以下に説明する実施形態では、印刷装置に組み込まれた液体吐出検査装置について説明する。具体的には、インクジェットプリンター1(以下、単に「プリンター1」ともいう。)を例に挙げて説明する。この場合、プリンター1は、印刷装置の一例であり、液体吐出検査装置の一例でもある。
プリンター1の構成例について、図1〜図3、図4A及び図4Bを用いて説明する。図1は、プリンター1のブロック図である。図2は、プリンター1の概略図である。図3は、複数のヘッド31の配列を示す図である。図4Aは、ヘッドの断面図である。図4Bは、ノズルの配列を示す図である。
ここでは、ヘッド内検査ユニット70について説明する。ヘッド内検査ユニット70は、後述する内部吐出検査時にヘッド31の内部におけるインク状態を検知する内部センサーである。
図4Aに示すように、ピエゾ素子PZTに駆動信号COMが印加されると、ピエゾ素子PZTが撓んで振動板33cが振動する。ピエゾ素子PZTへの駆動信号COMの印加を止めても、振動板33cには残留振動が生じている。振動板33cが残留振動により振動すると、ピエゾ素子PZTは、振動板33cの残留振動に応じて振動し信号を出力する。よって、振動板33cに残留振動を発生させて、そのときのピエゾ素子PZTに発生する信号を検出することで、各ピエゾ素子PZTの特性(周波数特性)を求めることができる。
図5は、ヘッド内検査ユニット70の構成の説明図である。ヘッド内検査ユニット70は、増幅部701と、パルス幅検出部702とを有する。
増幅部701では、ピエゾ素子341からの信号に含まれる低周波成分をコンデンサーC1と抵抗R1からなる高域通過フィルターによって除去し、オペアンプ701aにより所定の増幅率で増幅する。次に、オペアンプ701aの出力をコンデンサーC2と抵抗R4からなる高域通過フィルターに通過させることにより、基準電圧Vrefを中心に上下に振動する信号に変換する。そして、コンパレーター701bによって基準電圧Vrefと比較し、基準電圧Vrefより高いか否かによって信号を2値化する。
図6Aは、ピエゾ素子PZTが残留振動に応じて出力する信号を示す図である。周波数特性はヘッド内のインク状態(正常、気泡の混入、インクの増粘、紙粉の密着)に応じて異なるため、そのインク状態それぞれに対応する固有の電圧波形(振動パターン)が出力されることになる。
図6Bは、オペアンプ701aの出力をコンデンサーC2と抵抗R4からなる高域通過フィルターに通過させた後の信号、及び基準電圧Vrefを示す図である。すなわち、これらはコンパレーター701bに入力される信号である。
図6Cは、コンパレーター701bからの出力信号を示す図である。すなわち、パルス幅検出部702に入力される信号である。
次に、ヘッド外検査ユニット80の構成例について説明する。ヘッド外検査ユニット80は、後述する外部吐出検査時に、各ノズルから実際にインクを吐出させ、正常にインクが吐出されたか否かによって、ドット抜けする異常ノズルを検出する外部センサーである。
図7Aは、ヘッド外検査ユニット80の構成を説明する図であり、図7Bは、検出制御部87を説明するブロック図である。
ノズルプレート33bのノズルからインクが吐出されると、検出用電極513の電位が変化し、この電位変化を検出用コンデンサー84及び増幅器85が検出し、検出信号が検出制御部87に出力される。異常ノズルからインクを吐出させようとしても、インクがヘッド31の外部へ吐出されないため、検出用電極513の電位は変化せず、検出信号に電圧変化は現れないことになる。
図8Aは、吐出検査時に用いる駆動信号COMの一例を示す図であり、図8Bは、図8Aの駆動信号COMによってノズルからインクが吐出された場合に増幅器55から出力される電圧信号SGを説明する図であり、図8Cは、複数のノズル(#1〜#10)の吐出検査結果である電圧信号SGを示す図である。駆動信号COMは、図8Aに示すように、繰り返し期間Tの前半期間TAにノズルからインクを吐出するための複数の駆動波形W(例えば24個)を有し、後半期間TBでは中間電位で一定の電位が保たれる。駆動信号生成部40は、複数の駆動波形W(24個の駆動波形)を繰り返し期間T毎に繰り返し生成する。この繰り返し期間Tが1つのノズルの検査に要する時間に相当する。
<全体的な動作について>
ここでは、プリンター1の全体的な動作について説明する。本実施形態に係るプリンター1では、コントローラー100が、メモリー103に格納されたコンピュータープログラムに従って、制御対象(搬送ユニット10、キャリッジユニット20、ヘッドユニット30、駆動信号生成部40、クリーニングユニット50、ヘッド内検査ユニット70、ヘッド外検査ユニット80)を制御して、各処理を行う。従って、このコンピュータープログラムは、これらの処理を実行するため、制御対象を制御するためのコードを有する。
次に、ドット抜け検査動作について、図9、図10A乃至図10Cを用いて説明する。図9は、ドット抜け検査の動作例を示すフローチャートである。図10Aは、気泡が混入した状態を示す図である。図10Bは、インクが増粘・乾燥した状態を示す図である。図10Cは、紙粉等の異物がノズルに付着した状態を示す図である。
上述したとおり、本実施形態に係るプリンター1は、媒体に対してインクを吐出して印刷を行うヘッド31と、ヘッド31の内部においてインク状態を検知するヘッド内検査ユニット70と、ヘッド31の外部においてインクの吐出不良を検知するヘッド内検査ユニット70と、ヘッド内検査ユニット70の検知結果に基づいて、ヘッド内検査ユニット70の検知を行うか否かを決定し、ヘッド内検査ユニット70の検知結果に応じて、ヘッド31によるインクの吐出を回復させる回復処理を行うコントローラー100と、を備えている。
第二実施形態に係るプリンター1は、上述した第一実施形態に係るプリンター1と同様に、搬送ユニット10と、キャリッジユニット20と、ヘッドユニット30と、駆動信号生成部40と、クリーニングユニット50と、ヘッド内検査ユニット70と、ヘッド外検査ユニット80と、検出器群90と、これらのユニット等を制御しプリンター1としての動作を司るコントローラー100と、を有している。
上述した第一実施形態においては、ヘッド外検査ユニット80(外部センサー)の一例として、帯電させたインク滴をノズルから検出用の電極に向けて吐出させ、この電極に生じる電気的な変化を検知するもの(図7A及び図7B参照)を挙げて説明した。
図11は、プリンター1の他の構成例を示す概略図である。ヘッド外検査ユニット80は、ヘッドユニット30(ヘッド31)よりも搬送方向の下流側の位置に設けられ、連続紙Sの紙幅分の印刷画像を一度に読み取ることができるスキャナー81を有している。このスキャナー81は、連続紙Sに対して照明光を照射する光源部と、連続紙Sで反射した反射光を受光する感光部とを有しており、プリンター1が印刷した印刷画像を色毎に読み取ることができる。光源部は、複数の白色LEDが配置された基板を有している。感光部は、CCDなどのイメージセンサーと、反射光をイメージセンサーに集めるためのレンズとを有しており、受光した反射光の強度に応じた大きさの電圧を出力する。
図12Aは、異常ノズルを検出するための検出用パターンを示す図である。ここでは、ブラックノズル列(K)311によって形成する検出用パターンを示す。また、ヘッドユニット30では図4Aに示すようにヘッド31が千鳥状に配置されているが、以下では説明のため、図12Aのようにヘッドユニット30の下面にてノズルを紙幅方向に1列に並べて示す。また、ヘッドユニット30が有するノズルの数を減らし、紙幅方向の左側のノズルから順に若い番号を付す。
先ず、コントローラー100は、印刷データに基づいて、連続紙Sの空き領域に不良検出用パターンを印刷する。たとえば、印刷画像と重ならない余白部分に不良検出用パターンを印刷する。次いで、コントローラー100は、搬送ユニット10により搬送方向の上流側から下流側へ搬送された不良検出用パターンをスキャナー81に読み取らせ、読取データを取得する。次いで、コントローラー100は、不良検出用パターンの読取データと基準データ(印刷データから生成されたデータ)とを比較することによって吐出不良の有無を判定すると共に、吐出不良の有る異常ノズルを特定する。
次に、ドット抜け検査動作について、図9、図10A乃至図10Cを用いて説明する。なお、以下において、かかる検査動作を簡略して説明する部分もあるが、詳細は上述した第一実施形態と同じである。
上述したとおり、本実施形態に係るプリンター1は、媒体に対してインクを吐出して印刷を行うヘッド31と、ヘッド31の内部においてインク状態を検知するヘッド内検査ユニット70と、ヘッド31の外部においてインクの吐出不良を検知するヘッド内検査ユニット70と、ヘッド内検査ユニット70の検知結果に基づいて、ヘッド内検査ユニット70の検知を行うか否かを決定し、ヘッド内検査ユニット70の検知結果に応じて、ヘッド31によるインクの吐出を回復させる回復処理を行うコントローラー100と、を備えている。このため、内部吐出検査の検出結果によりインク状態に異常があると判定されたときに外部吐出検査を行うことで、実際に印刷画質に悪影響を及ぼしているのか否かを特定することができようになり、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
本実施形態は、主として印刷装置(液体吐出検査装置)について記載されているが、液体吐出検査方法等の開示も含まれる。また、本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
上記の実施形態においては、印刷装置としてインクジェット式プリンターを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、インク以外の他の液体を吐出する印刷装置であってもよい。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の印刷装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記印刷装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、印刷装置が吐出させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。印刷装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を吐出する印刷装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する印刷装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する印刷装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する印刷装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する印刷装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を吐出する印刷装置を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の印刷装置に本発明を適用することができる。
上記の実施形態においては、ヘッド内検査ユニット70(内部センサー)の一例として、ピエゾ素子等のアクチュエーターが振動板を振動させ、この振動板に生じる残留振動の周波数特性(振動パターン)の変化を検知するもの(図5及び図6)を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、振動板に限らず、ピエゾ素子等のアクチュエーター自体の振動から残留振動の周波数特性の変化を検知してもよい。
上記の実施形態においては、ヘッド外検査ユニット80(外部センサー)の一例として、帯電させたインク滴をノズルから検出用の電極に向けて吐出させ、この電極に生じる電気的な変化を検知するもの(図7A及び図7B参照)を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、光源と光学センサーを有する検出器を第二センサーとして用いてもよい。具体的には、かかる検出器は、ノズルからヘッド外に吐出されたインク滴が、光源と光学センサーとの間を通過し、光源と光学センサーとの間の光を遮断したこと、を検出する。そして、インク滴が光を遮断した場合には、インクが正常に吐出されたものと判断され、インク滴が光を遮断しなかった場合には、吐出不良(ドット抜け)と判定される。そして、この判定をノズルそれぞれに対して行う。
上記の実施形態においては、回復処理の一例として、インク吸引処理、ワイピング処理、フラッシング処理を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、ドット抜け検査の結果により特定された異常ノズルに対してクリーニングを行うのではなく、異常ノズルの周囲に存在する正常ノズルから、色の濃いインクを吐出させたり、増量したインクを吐出させたりして、連続紙S上のドット不良箇所を補完する処理を行っても良い。
12A 上流側ローラー、 12B 下流側ローラー、
14 ベルト、 20 キャリッジユニット、
30 ヘッドユニット、 31 ヘッド、
32 ケース、 33 流路ユニット、
33a 流路形成基板、 33b ノズルプレート、
331 圧力室、 332 インク供給路、
333 共通インク室、 334 ダイヤフラム部、
335 島部、 34 ピエゾ素子ユニット、
341 ピエゾ素子群、 342 固定板、
40 駆動信号生成部、 50 クリーニングユニット、
51 キャップ、70 ヘッド内検査ユニット、
701 増幅部、 701a オペアンプ、
701b コンパレーター、 702 パルス幅検出部、
80 ヘッド外検査ユニット、 81 高電圧ユニット、
82 第一制限抵抗、 83 第二制限抵抗、
84 検出用コンデンサー、 85 増幅器、
86 平滑コンデンサー、 87 検出制御部、
90 検出器群、 100 コントローラー、
CP コンピューター、 Nz ノズル、 PZT ピエゾ素子
Claims (6)
- 媒体に対して液体を吐出するヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、
前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、を備え、
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行う液体吐出検査装置。 - 請求項1に記載の液体吐出検査装置であって、
媒体に画像を印刷する印刷処理と並行して前記内部センサーの検知を行って、前記内部センサーの検知結果に基づいて前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、
前記外部センサーの検知を行うことを決定した場合には、前記外部センサーの検知を行って、前記外部センサーの検知結果に応じて前記回復処理を行い、
装置本体に電力を供給するための電源を投入する際、または、当該電源を切断する際には、前記内部センサーの検知結果に基づくことなく前記外部センサーの検知を行って、当該外部センサーの検知結果に応じて前記回復処理を行うことを特徴とする液体吐出検査装置。 - 請求項1又は2に記載の液体吐出検査装置であって、
前記内部センサーの検知結果により吐出不良が有ると判定された異常ノズルに対して、前記外部センサーの検知を行うことを特徴とする液体吐出検査装置。 - 媒体に対して液体を吐出して印刷を行うヘッドと、
請求項1乃至3に記載の液体吐出検査装置と、を備える印刷装置。 - 液体吐出検査装置を用いる液体吐出検査方法であって、
前記液体吐出検査装置は、
媒体に対して液体を吐出するヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、コントローラーと、を有し、
前記コントローラーにより、前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を行うことと、
を有することを特徴とする液体吐出検査方法。 - 媒体に対して液体を吐出するヘッドの内部において液体状態を検知する内部センサーと、前記ヘッドの外部において液体の吐出不良を検知する外部センサーと、コントローラーと、を有する液体吐出検査装置に、
前記内部センサーの検知結果に基づいて、前記外部センサーの検知を行うか否かを決定し、前記外部センサーの検知結果に応じて、前記ヘッドによる液体の吐出を回復させる回復処理を実行させるためのプログラム。
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