JP2010099569A - 液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】セットテーブルの側端部に移動制御用の移動量検出手段を有する液滴吐出装置において、セットテーブルがヨーイングした場合にも、セットテーブルの移動量を精度良く検出することができる。
【解決手段】セットテーブル61と、セットテーブル61をX軸方向に移動するX軸テーブル2と、セットテーブル61端部で、セットテーブル61の移動量を検出する移動制御用リニアエンコーダ76と、セットテーブル61中心線上で、セットテーブル61の移動量を検出する吐出制御用リニアエンコーダ66と、移動制御用リニアエンコーダ76の検出結果により、X軸テーブル2の移動を制御する移動制御手段と、吐出制御用リニアエンコーダ66の検出結果により、機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御する吐出制御手段とを備えた。
【選択図】図7
【解決手段】セットテーブル61と、セットテーブル61をX軸方向に移動するX軸テーブル2と、セットテーブル61端部で、セットテーブル61の移動量を検出する移動制御用リニアエンコーダ76と、セットテーブル61中心線上で、セットテーブル61の移動量を検出する吐出制御用リニアエンコーダ66と、移動制御用リニアエンコーダ76の検出結果により、X軸テーブル2の移動を制御する移動制御手段と、吐出制御用リニアエンコーダ66の検出結果により、機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御する吐出制御手段とを備えた。
【選択図】図7
Description
インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置に関するものである。
従来、この種の液滴吐出装置として、機能液滴吐出ヘッドの吐出ヘッド群と、基板を載置するセットテーブル(ステージ)と、セットテーブルを主走査方向に移動する搬送機構と、制御装置とを備えたものが知られている(特許文献1参照)。このセットテーブルの主走査方向に対する端部には、リニアエンコーダが配設されており、制御装置は、このリニアエンコーダによって読み取られたエンコーダ信号に基づいてセットテーブルの移動量を取得し、取得した移動量に基づいて搬送機構の搬送を制御すると共に、吐出ヘッド群の吐出を制御している。
特開2005−246123号公報
しかしながら、このような液滴吐出装置では、リニアエンコーダが、セットテーブルの端部に配設されているため、セットテーブルがヨーイングした際、その影響で精度良く移動量を検出することができないという問題があった。すなわち、ヨーイングした結果、セットテーブルの両側が前後してしまうため、端部で読み取ったエンコーダ信号とセットテーブルの移動量との間で誤差が生じてしまう。検出した移動量に誤差が生じると、機能液滴吐出ヘッドによる吐出描画に悪影響を及ぼし、描画処理を精度良く行うことができないという問題がある。
本発明は、セットテーブルの側端部に移動制御用の移動量検出手段を有する液滴吐出装置において、セットテーブルがヨーイングした場合にも、セットテーブルの移動量を精度良く検出することができる液滴吐出装置を提供することを課題としている。
本発明の液滴吐出装置は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置であって、ワークをセットするセットテーブルと、セットテーブルを任意の1の方向である第1方向に移動させる移動手段と、第1方向に直行する第2方向におけるセットテーブルの端部に沿って配設され、移動手段によるセットテーブルの移動量を検出する第1移動量検出手段と、第2方向におけるセットテーブルの略中心線上に配設され、移動手段によるセットテーブルの移動量を検出する第2移動量検出手段と、第1移動量検出手段による検出結果に基づいて、移動手段の移動を制御する移動制御手段と、第2移動量検出手段による検出結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御する吐出制御手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、セットテーブルの側端部に移動制御用の移動量検出手段(第1移動量検出手段)を有する液滴吐出装置において、セットテーブルの中央に吐出制御用の移動量検出手段(第2移動量検出手段)を設けることにより、ヨーイングした場合にも、ヨーイング誤差を最小限に留めることができる。このため、セットテーブルの移動量を精度良く検出することができ、ひいては、描画処理を精度良く行うことができる。
この場合、第2移動量検出手段による検出誤差を取得する検出誤差取得手段と、取得した検出誤差に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出パターンデータを補正する吐出パターン補正手段と、を更に備え、吐出制御手段は、第2移動量検出手段による検出結果と、補正した吐出パターンデータと、に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御することが好ましい。
この構成によれば、第2移動量検出手段の検出誤差の影響を相殺すべく、吐出パターンデータを補正することで、検出誤差の影響を容易に解消することができ、より精度良く描画処理を行うことができる。
この場合、第2移動量検出手段は、略中心線上に臨むエンコーダスケールと、セットテーブルに設けられ、エンコーダスケールを読み取る読取手段と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第2移動量検出手段として、エンコーダを用いることにより、取得した情報がデジタル情報として出力されるため、吐出制御に用いる移動量を正確に得ることができる。
この場合、読取手段は、セットテーブルの重心に配設されていることが好ましい。
この構成によれば、ヨーイングの回転中心となるセットテーブルの重心(例えば、セットテーブルの中心位置)に読取手段を設けることにより、ヨーイングによる読取手段の移動を防止することができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明を適用した液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機EL装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。特に、この液滴吐出装置は、セットテーブルの中央に吐出制御用リニアエンコーダを設けることで、ヨーイングの影響を受けることなく、セットテーブルの移動量を精度良く検出することができ、吐出制御を精度良く行うことができる。
ここで、液滴吐出装置1の詳細について説明する前に、処理対象となるワークWについて説明する。図1に示すように、ワークWは、画素を構成する複数のキャビティ部Waと、これを区画するバンク部Wbとを有している。複数のキャビティ部Waは、マトリクス状に配置されており、機能液滴吐出ヘッド13の吐出ノズル57から、キャビティ部Waに3回の吐出を行うことで、描画処理が行われる。
図2ないし図4に示すように、液滴吐出装置1は、石定盤に支持されたX軸支持ベース21上に配設され、主走査方向となるX軸方向(第1方向)に延在してワークWをX軸方向に移動させるX軸テーブル(移動手段)2と、複数本の支柱11を介してX軸テーブル2を跨ぐように架け渡された1対のY軸支持ベース31上に配設され、主走査方向(X軸方向)に直交した副走査方向となるY軸方向(第2方向)に延在するY軸テーブル3と、Y軸テーブル3に移動自在に吊設され、複数個(12個)の機能液滴吐出ヘッド13が個々に搭載された10個のキャリッジユニット4と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置1は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ5と、チャンバ5を貫通して、機能液滴吐出ヘッド13に機能液を供給する機能液供給ユニット6と、液滴吐出装置1の各構成要素を制御する制御部108(図8参照)と、を備えている。液滴吐出装置1は、X軸テーブル2およびY軸テーブル3の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド13を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット6から供給された3色の機能液滴を吐出させ、ワークWに所定の描画パターンが描画される。
また、液滴吐出装置1は、フラッシングユニット15、吸引ユニット16、ワイピングユニット17、吐出性能検査ユニット18から成るメンテナンス装置7を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド13の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド13の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置1では、X軸テーブル2とY軸テーブル3とが交わる部分(描画エリア)にキャリッジユニット4を臨ませてワークWの描画を行い、Y軸テーブル3とメンテナンス装置7(吸引ユニット16、ワイピングユニット17)が交わる部分(メンテナンスエリア)にキャリッジユニット4を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド13の機能維持・機能回復処理を行う。
図3および図4に示すように、Y軸テーブル3は、10個のキャリッジユニット4をそれぞれ吊設した10個のブリッジプレート32と、10個のブリッジプレート32を両持ちで支持する10組のY軸スライダ(図示省略)と、一対のY軸支持ベース31上に設置され、ブリッジプレート32をY軸方向に移動させる一対のY軸リニアモータ(図示省略)と、を備えている。また、Y軸テーブル3は、各キャリッジユニット4を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド13を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド13を吸引ユニット16およびワイピングユニット17に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット4を独立させて個別に移動させることも可能であるし、10個のキャリッジユニット4を一体として移動させることも可能である。
各キャリッジユニット4は、R・G・Bの3色、各4個(計12個)の機能液滴吐出ヘッド13と、12個の機能液滴吐出ヘッド13を6個ずつ2群に分けて支持するヘッドプレート41と、から成るヘッドユニット42を備えている(図5参照)。また、各キャリッジユニット4は、ヘッドユニット42をθ補正(θ回転)可能に支持するθ回転機構43と、θ回転機構43を介して、ヘッドユニット42をブリッジプレート32に支持させる吊設部材44と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット4は、その上部にサブタンク45が配設されており(実際には、ブリッジプレート32上に配設)、このサブタンク45から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁(図示省略)を介して各機能液滴吐出ヘッド13に機能液が供給されるようになっている。なお、本実施形態においては上記の構成としたが、キャリッジユニット4の個数および各キャリッジユニット4に搭載される機能液滴吐出ヘッド13の個数は任意である。
図6に示すように、機能液滴吐出ヘッド13は、いわゆる2連のインクジェットヘッドであり、2連の接続針54を有する機能液導入部51と、機能液導入部51に連なる2連のヘッド基板52と、ヘッド基板52の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体53と、を備えている。
機能液導入部51は、一対の接続針54を有しており、サブタンク45から機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体53は、ピエゾ素子等で構成される2連のポンプ部55と、複数の吐出ノズル57が形成されたノズル面58を有するノズルプレート56と、を有している。ノズルプレート56のノズル面58に形成された多数の吐出ノズル57は、相互に平行且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設された2列のノズル列NLを構成しており、各ノズル列NLは、等ピッチで並べた180個の吐出ノズル57で構成されている。制御部108から出力された駆動波形がヘッド基板52を介して各ポンプ部55(圧電素子)に印加されることで、各吐出ノズル57から機能液が吐出される。
液滴吐出装置1の描画動作は、ワークWをX軸方向に移動させながら、機能液滴吐出ヘッド13から機能液をワークWに吐出することで行う。厳密には、まず、ワークWをX軸テーブル2により、X軸方向で移動させながら(図3中奥側へ)、第1描画動作(往動パス)を行う。その後、ヘッドユニット42を2ヘッド分Y軸方向に移動(副走査)させて、改めて、ワークWをX軸方向で移動させながら(図3中手前側へ)、第2描画動作(復動パス)を行う。そして、再度ヘッドユニット42を2ヘッド分副走査し、もう一度、ワークWをX軸方向で移動させながら(図3中奥側へ)、第3描画動作(往動パス)を行う。このように、副走査により、ワークW上の位置に対し、対応する機能液滴吐出ヘッド13を変更しつつ、ワークWの移動および描画動作を3度繰り返すことにより、R・G・B3色の描画処理を効率良く行っている。詳細は後述するが、描画処理の際は、吐出制御用リニアエンコーダ66(図7参照)のエンコーダ信号と、吐出パターンデータとに基づいて、各吐出ノズル57を個々に吐出制御する。
図3、図4および図7に示すように、X軸テーブル2は、ワークWをセットするセットテーブル61と、セットテーブル61をX軸方向にスライド自在に支持する左右一対のX軸第1スライダ62と、上記のフラッシングユニット15および吐出性能検査ユニット18をX軸方向にスライド自在に支持する左右一対のX軸第2スライダ63と、X軸方向に延在し、一対のX軸第1スライダ62を介してセットテーブル61(ワークW)をX軸方向に移動させると共に、一対のX軸第2スライダ63を介してフラッシングユニット15および吐出性能検査ユニット18をX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモータ64と、一対のX軸リニアモータ64に並設され、X軸第1スライダ62およびX軸第2スライダ63の移動を案内する一対(2本)のX軸共通支持ベース65と、一対のX軸第1スライダ62および一対のX軸共通支持ベース65上に配設され、セットテーブル61の移動位置(移動量)を検出する一対の移動制御用リニアエンコーダ(第1移動量検出手段)76と、一対の共通支持ベース24の中間位置に配設され、セットテーブル61の移動位置(移動量)を検出する吐出制御用リニアエンコーダ(第2移動量検出手段)66と、を備えている。
セットテーブル61は、ワークWを吸着セットする吸着テーブルで構成されており、吸着セットしたワークWの位置をθ軸方向に補正するθ回転機構(図示省略)を有している。また、セットテーブル61のY軸方向と平行な一対の辺には、一対の描画前フラッシングユニット73が添設されている。
一対の移動制御用リニアエンコーダ76は、一対のX軸リニアモータ64にそれぞれ対応している。すなわち、図7中右側のX軸リニアモータ64には、右側の移動制御用リニアエンコーダ76が対応しており、図7中左側のX軸リニアモータ64には、左側の移動制御用リニアエンコーダ76が対応している。各移動制御用リニアエンコーダ76は、Y軸方向におけるセットテーブル61の端部に沿って配設されており、構成要素として、X軸共通支持ベース65側(固定側)に設けられ、X軸方向に延在するリニアスケール77と、X軸第1スライダ62側(移動側)に設けられ、リニアスケール77を読み取るリニアセンサ78と、を備えている。後述する制御部108(図8参照)は、対応する移動制御用リニアエンコーダ76(リニアセンサ78)の検出結果であるエンコーダ信号をフィードバックすることで、X軸リニアモータ64の移動を制御する。
吐出制御用リニアエンコーダ66は、Y軸方向に対し、セットテーブル61の中心線上に配設されており、X軸方向に延在すると共にX軸支持ベース21側(固定側)に設けられたエンコーダスケール81と、セットテーブル61側(移動側)に設けられ、エンコーダスケール81を読み取るリニアセンサ(読取手段)82と、を備えている。エンコーダスケール81は、セットテーブル61の中心線上に配設され、リニアセンサ82は、セットテーブル61裏面の中心位置(セットテーブル61の重心)に配設されている。
次に、図8を参照して、液滴吐出装置1の主制御系について説明する。同図に示すように、液滴吐出装置1は、ヘッドユニット42(機能液滴吐出ヘッド13)を有する液滴吐出部101と、X軸テーブル2を有し、ワークWをX軸方向へ移動させるためのワーク移動部102と、Y軸テーブル3を有し、ヘッドユニット42をY軸方向へ移動させるヘッド移動部103と、メンテナンス装置7の各ユニットを有するメンテナンス部104と、機能液供給ユニット6を有し、機能液滴吐出ヘッド13に機能液を供給する機能液供給部105と、吐出制御用リニアエンコーダ66および移動制御用リニアエンコーダ76を含む各種センサを有し、各種検出を行う検出部106と、各部を駆動制御する各種ドライバを有する駆動部107と、各部に接続され、液滴吐出装置1全体の制御を行う制御部108と、を備えている。
制御部108は、各手段を接続するためのインターフェース111と、制御処理のための作業領域として使用されるRAM112と、制御プログラムや制御データを記憶するROM113と、吐出パターンデータや、検出部106からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク114と、ROM113やハードディスク114に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するCPU115と、これらを互いに接続するバス116と、を備えている。
そして、制御部108は、各手段からの各種データを、インターフェース111を介して入力すると共に、ROM113やハードディスク114に記憶された(または、CD−ROMドライブ等により順次読み出される)プログラムに従ってCPU115に演算処理させ、その処理結果を、駆動部107(各種ドライバ)を介して各手段に出力する。
ここで、液滴吐出装置1におけるワークW(セットテーブル61)の移動制御について説明する。制御部108は、X軸テーブル2の一対のX軸リニアモータ64を個々に制御することで、ワークWの移動制御を行う(移動制御手段)。各X軸リニアモータ64において、対応する移動制御用リニアエンコーダ76から得られたエンコーダ信号(パルス列)をフィードバックし、指令信号(パルス列)とエンコーダ信号とが一致するようにX軸リニアモータ64を駆動制御する。これにより、指令信号に基づく移動速度でワークWを移動している。
なお、セットテーブル61の移動速度の誤差や、蛇行を抑えるために、各X軸リニアモータ64の指令信号を、リニアスケール77のピッチ誤差や蛇行、セットテーブル61のヨーイングの影響等、X軸テーブル2による誤差特性を加味して補正する。例えば、描画処理と同等の動作でセットテーブル61の移動試験を行い、この移動試験で得られた検出誤差(エンコーダ信号と移動量との誤差)に基づいて指令信号を補正する。このように、指令信号を補正することにより、セットテーブル61の移動速度の誤差や蛇行を、容易に補正することができ、セットテーブル61(ワークW)を精度良く移動することができる。
次に、液滴吐出装置1における機能液滴吐出ヘッド13の吐出制御について説明する。制御部108は、吐出パターンデータと、吐出制御用リニアエンコーダ66のエンコーダ信号とに基づいて、各吐出ノズル57の吐出タイミングを制御する(吐出制御手段)。側端部に配設した移動制御用リニアエンコーダ76のエンコーダ信号では、ヨーイング誤差の影響で移動量を精度良く検出できないため、ここでは、中央に配設した吐出制御用リニアエンコーダ66を用いて吐出制御を行う。一方、吐出パターンデータは、ノズル列NLの吐出ノズル57に対応したX軸と、X軸テーブル2によるセットテーブル61の移動量に対応したY軸とで、各座標に各画素が配列されたビットマップデータである。
なお、吐出パターンデータは、吐出制御用リニアエンコーダ66の検出誤差によって補正したものを用いる。すなわち、制御部108は、セットテーブル61の移動試験により、吐出制御用リニアエンコーダ66の検出誤差(エンコーダ信号と移動量との検出誤差)を取得すると共に(検出誤差取得手段)、取得した検出誤差に基づいて、吐出パターンデータを補正する(吐出パターン補正手段)。具体的には、主走査方向からセットテーブル61にレーザを照射するレーザ距離計(図示省略)を設け、移動試験の際、エンコーダ信号のカウント値における移動量と、レーザ距離計によって検出した主走査方向における移動量とを比較し、その差分だけ、吐出パターンデータをY軸方向に伸縮する補正をする。例えば、エンコーダ信号のカウント値における移動量が30000000μmであり、レーザ距離計によって検出した移動量が30000100μmであった場合、その差分である100μm分だけ、吐出パターンデータをY軸方向に縮小(各画素の間隔を狭くする)する補正をする。
制御部108は、X軸テーブル2によってセットテーブル61の移動を開始すると、吐出制御用リニアエンコーダ66からエンコーダ信号を受け、そのエンコーダ信号に基づいて移動量を取得する。セットテーブル61の移動量を取得したら、補正した吐出パターンデータに基づいて、該当する吐出ノズル57から液滴を吐出する。すなわち、その移動量に対応する吐出パターンデータ上のY軸座標の行において、画素が配置された座標の吐出ノズル57から液滴を吐出する。
以上のような構成によれば、セットテーブル61の側端部に移動制御用の移動量検出手段(移動制御用リニアエンコーダ76)を有する液滴吐出装置1において、セットテーブル61の中央に吐出制御用の移動量検出手段(吐出制御用リニアエンコーダ66)を設けることにより、ヨーイングした場合にも、ヨーイング誤差を最小限に留めることができる。このため、セットテーブル61の移動量を精度良く検出することができ、ひいては、描画処理を精度良く行うことができる。
また、吐出制御用リニアエンコーダ66の検出誤差の影響を相殺すべく、吐出パターンデータを補正することで、検出誤差の影響を容易に解消することができ、移動量をさらに精度良く検出することができる。
さらに、吐出制御用の移動量検出手段として、エンコーダを用いることにより、取得した情報がデジタル情報として出力されるため、アナログ情報からデジタル情報に変換する機器を必要とせず、吐出制御に用いる移動量を正確に得ることができる。
またさらに、ヨーイングの回転中心となるセットテーブル61の重心(本実施形態では、セットテーブルの中心位置)にリニアセンサ82を設けることにより、ヨーイングによるリニアセンサ82の移動を防止することができる。
なお、本実施形態の液滴吐出装置1を、インクジェットプリンタに適用しても良い。
1:液滴吐出装置、 2:X軸テーブル、 13:機能液滴吐出ヘッド、 61:セットテーブル、 66:吐出制御用リニアエンコーダ、 76:移動制御用リニアエンコーダ、 81:エンコーダスケール、 82:リニアセンサ、 108:制御部、 W:ワーク
Claims (4)
- インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出して前記ワークに描画を行う液滴吐出装置であって、
前記ワークをセットするセットテーブルと、
前記セットテーブルを任意の1の方向である第1方向に移動させる移動手段と、
前記第1方向に直行する第2方向における前記セットテーブルの端部に沿って配設され、前記移動手段による前記セットテーブルの移動量を検出する第1移動量検出手段と、
前記第2方向における前記セットテーブルの略中心線上に配設され、前記移動手段による前記セットテーブルの移動量を検出する第2移動量検出手段と、
前記第1移動量検出手段による検出結果に基づいて、前記移動手段の移動を制御する移動制御手段と、
前記第2移動量検出手段による検出結果に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御する吐出制御手段と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記第2移動量検出手段による検出誤差を取得する検出誤差取得手段と、
取得した前記検出誤差に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出パターンデータを補正する吐出パターン補正手段と、を更に備え、
前記吐出制御手段は、前記第2移動量検出手段による検出結果と、補正した前記吐出パターンデータと、に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出を制御することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 - 前記第2移動量検出手段は、前記略中心線上に臨むエンコーダスケールと、
前記セットテーブルに設けられ、前記エンコーダスケールを読み取る読取手段と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出装置。 - 前記読取手段は、前記セットテーブルの重心に配設されていることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出装置。
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