JP2010172802A - 液滴吐出装置および液滴吐出装置の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で、且つ短時間で機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査することができる液滴吐出装置および液滴吐出装置の検査方法を提供する。
【解決手段】インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジユニットと、検査吐出パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴を受けるワークと、ワークに着弾した機能液滴の検査ドットを画像認識すると共に、機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けたラインスキャナ51と、ラインスキャナ51による認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査手段と、を備え、ラインスキャナ51は、キャリッジユニットに搭載されているものである。
【選択図】図5
【解決手段】インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジユニットと、検査吐出パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴を受けるワークと、ワークに着弾した機能液滴の検査ドットを画像認識すると共に、機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けたラインスキャナ51と、ラインスキャナ51による認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査手段と、を備え、ラインスキャナ51は、キャリッジユニットに搭載されているものである。
【選択図】図5
Description
本発明は、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する液滴吐出装置および液滴吐出装置の検査方法に関するものである。
従来、この種の液滴吐出装置として、実描画におけるワークの主走査方向に移動可能に構成され、機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液を受ける被描画ユニットと、固定的に配設され、被描画ユニットに検査吐出された検査パターンを撮像して検査する撮像ユニットと、を有するものが知られている(特許文献1参照)。
この場合、ワークを描画領域から非描画領域に移動した後、被描画ユニットを機能液滴吐出ヘッドに臨む吐出位置に移動して、機能液滴吐出ヘッドにより検査吐出を行い、続いて撮像ユニットに臨む検査位置に移動して、検査吐出された検査パターンを画像認識した後に、認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりやドット抜けなどの吐出性能を検査する。
この場合、ワークを描画領域から非描画領域に移動した後、被描画ユニットを機能液滴吐出ヘッドに臨む吐出位置に移動して、機能液滴吐出ヘッドにより検査吐出を行い、続いて撮像ユニットに臨む検査位置に移動して、検査吐出された検査パターンを画像認識した後に、認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりやドット抜けなどの吐出性能を検査する。
しかしながら、このような液滴吐出装置では、ワークを移動する機構の他に、被描画ユニットおよび被描画ユニットを移動する機構が別途必要となり、装置構造が複雑になってしまうと共に、装置が大型化してしまう問題があった。また、吐出性能の検査の都度、ワークを非描画領域に移動させた後に、被描画ユニットを吐出位置および検査位置に移動させる必要があるため、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能の検査に時間がかかってしまうという問題があった。
本発明は、簡単な構造で、且つ短時間で機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査することができる液滴吐出装置および液滴吐出装置の検査方法を提供することをその課題としている。
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を搭載したキャリッジと、検査吐出パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴を受ける検査ターゲットと、検査ターゲットに着弾した機能液滴の検査ドットを画像認識すると共に、機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けたラインスキャナと、ラインスキャナによる認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査手段と、を備え、ラインスキャナは、キャリッジに搭載されていることを特徴とする。
本発明の液滴吐出装置の検査方法は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドと共にキャリッジに搭載され、機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けられたラインスキャナを用い、検査吐出パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッドから検査ターゲットに機能液滴を検査吐出させる検査吐出工程と、検査ターゲットに着弾した機能液滴の検査ドットを、ラインスキャナにより画像認識する検査認識工程と、ラインスキャナによる認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査工程と、を備えたことを特徴とする。
これらの構成によれば、機能液滴吐出ヘッドによる検査吐出(検査吐出工程)の後に、キャリッジに搭載されたラインスキャナにより検査ドットを画像認識(検査認識工程)し、その認識結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査(検査工程)するようになっている。したがって、上記した従来技術のように被描画ユニットなどを別途設ける必要がないため、装置構造を簡単(小型化)にすることができると共に、吐出性能の検査の制御を簡単にすることができる。また、複数の吐出ノズルから吐出された機能液滴の検査ドットを一度に、且つ描画動作と相前後して画像認識することができるため、検査時間を短縮することができる。また、オンマシンとした場合に、全体としてサイクルタイムを短縮することができる。
この場合、検査ターゲットは、機能液滴吐出ヘッドにより描画されるワークであり、機能液滴吐出ヘッドは、ワークの非描画領域に検査吐出を実施することが、好ましい。
この構成によれば、実描画直前に機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査することで、実質的に検査時間をほぼゼロとすることができる。
この場合、検査手段の検査結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッドの駆動を制御する制御手段を、更に備えたことが、好ましい。
この構成によれば、例えば、検査結果が不良であった場合には、実描画を停止させることができ、また、検査結果が良好であった場合には、そのまま実描画を行うことができる。すなわち、検査結果に基づいて、実描画を行うか否かを決定することができるため、描画精度を向上させることができる。
この場合、ラインスキャナは、機能液滴吐出ヘッドの近傍に位置してキャリッジに組み込まれていることが、好ましい。
この構成によれば、検査吐出の直後にラインスキャナにより検査ドットを画像認識することができるため、検査時間を短縮することができる。また、ラインスキャナと機能液滴吐出ヘッド(吐出ノズル)との距離を一定に保持することができるため、検査精度を向上させることができる。
この場合、ラインスキャナの一対が、ノズル列を挟むように機能液滴吐出ヘッドの両側に配設されていることが、好ましい。
この構成によれば、往動時および復動時に機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査することができるため、検査時間を短縮することができる。また、例えば往動時における検査結果を復動時の機能液滴吐出ヘッドに反映(補正等)させることができる。
この場合、キャリッジには、複数の機能液滴吐出ヘッドが搭載されており、ラインスキャナは、複数の機能液滴吐出ヘッドにおける複数のノズル列で構成される描画ラインに対応した長さを有していることが、好ましい。
この構成によれば、キャリッジに搭載されている機能液滴吐出ヘッドの数に関わらず、着弾ドットを一度のスキャンで画像認識することができるため、検査時間を短縮することができる。
この場合、ラインスキャナによる検査ドットの画像認識時に、検査ドットを照明する照明手段を、さらに備え、照明手段は、キャリッジに搭載されていることが、好ましい。
この構成によれば、検査ドットを鮮明に画像認識することができるため、検査精度を向上させることができる。
上記した液滴吐出装置の構成に加え、ラインスキャナは、機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出により描画されたワークへの描画結果を更に画像認識し、検査手段は、ラインスキャナによる認識結果に基づいて、描画結果の描画品質を更に検査することが、好ましい。
この場合における液滴吐出装置の検査方法は、描画パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッドからワークに機能液滴を吐出させて描画を行なう描画工程と、ワークへの描画結果を、ラインスキャナにより画像認識する描画認識工程と、ラインスキャナによる認識結果に基づいて、描画結果の描画品質を検査する品質検査工程と、を更に備えたことが、好ましい。
これらの構成によれば、ラインスキャナにより、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能の検査および描画結果の描画品質の検査を行うことができるため、装置構成を簡単にすることができると共に、描画品質に関する検査時間を短縮することができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る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(描画)するものであり、本発明は、この描画の前後に行われ、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査するものである。
図1ないし図3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11上に配設され、主走査方向となるX軸方向に延在してワーク(検査ターゲット)WをX軸方向に移動させるX軸テーブル2と、複数本の支柱12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13上に配設され、副走査方向となるY軸方向に延在する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(12個)の機能液滴吐出ヘッド14が搭載された13個のキャリッジユニット(キャリッジ)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14に機能液を供給する機能液供給ユニット6と、を備えている。また、チャンバ5の側壁の一部には、機能液を貯留するメインタンク39等を収納するタンクキャビネット7が設けられている。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14を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット6から供給された機能液を吐出させ、機能液滴吐出ヘッド14の吐出性能を検査すると共に、ワークWに所定の描画パターンを描画する。
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およびワイピングユニット17から成るメンテナンス装置8を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド14の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド14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とが交わる部分にキャリッジユニット4を臨ませて、描画前後の機能液滴吐出ヘッド14の吐出性能の検査およびワークWの描画を行い、Y軸テーブル3とメンテナンス装置8(吸引ユニット16、ワイピングユニット17)が交わる部分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14の機能維持・機能回復を行う。
図2および図3に示すように、X軸テーブル2は、ワークWを吸着セットすると共にθ軸方向に補正可能な機構を有するセットテーブル21と、セットテーブル21をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第1スライダ22と、上記のフラッシングユニット15をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第2スライダ23と、X軸方向に延在し、X軸第1スライダ22およびX軸第2スライダ23をX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモータ(図示省略)と、を備えている。
Y軸テーブル3は、13個のキャリッジユニット4をそれぞれ吊設した13個のブリッジプレート24と、各ブリッジプレート24を両持ちで支持する13組のY軸スライダ(図示省略)と、一対のY軸支持ベース13上に設置され、ブリッジプレート24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14を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド14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、13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。
図3および図4に示すように、各キャリッジユニット4は、12個の機能液滴吐出ヘッド14と、12個の機能液滴吐出ヘッド14を支持するキャリッジプレート25と、検査吐出直後の機能液滴の検査ドットを画像認識するラインスキャナ51(図5参照)と、からなるヘッドユニット26を備えている。また、各キャリッジユニット4は、ヘッドユニット26をθ補正(θ回転)可能に支持するθ回転機構27と、θ回転機構27を介して、ヘッドユニット26をブリッジプレート24に支持させる吊設部材28と、を備えている。
図5に示すように、キャリッジプレート25は、ステンレス等の素材で、X軸方向(主走査方向)に長い方形の厚板で構成されており、その上面から12個の機能液滴吐出ヘッド14が装着され、下面から24個のラインスキャナ51が装着されている。また、キャリッジプレート25には、12個の機能液滴吐出ヘッド14をそれぞれ位置決めし、これを、裏面側からヘッド保持部材53を介して固定するための12個の装着開口54が形成されている。12個の装着開口54は、6個ずつ2群に分けられており、各群の各装着開口54は、機能液滴吐出ヘッド14のノズル列55がX軸方向に直交すると共に、X軸方向において一部が重複するように、機能液滴吐出ヘッド14のノズル列55の方向に位置ずれして形成されている。すなわち、12個の機能液滴吐出ヘッド14は、6個ずつ2群に分けられ、X軸方向において、各群の機能液滴吐出ヘッド14のノズル列55が一部重複するように、R・G・B・C・M・Yの色順で階段状に、キャリッジプレート25にアライメントされた状態で配設される。
ラインスキャナ51は、CCDやCMOSをアレイ状に複数個搭載した形態を有しており、各機能液滴吐出ヘッド14のノズル列55に対応した長さに形成されている。また、ラインスキャナ51は、各ノズル列55の両側にそれぞれ配設されており、キャリッジユニット4全体で、計24個のラインスキャナ51が装着されている。すなわち、一対のラインスキャナ51が各ノズル列55の両側に、各ノズル列55に対して平行にアライメントされて配設されている。また、各ラインスキャナ51は、ワークWに対して吐出ノズル56が形成されたノズルプレート57より奥まっていることが好ましく、係る場合には、上記したヘッド保持部材53にラインスキャナ51をセットするセット溝(図示省略)を形成することが好ましい。なお、必要に応じて照明ユニット(照明手段)52(図6参照)を設けるようにしてもよい。さらに、ラインスキャナ51の汚れを防止するために、ラインスキャナ51の前面にシャッタを設けるようにしてもよい(図示省略)。
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態に係るキャリッジユニット4について説明する。なお、重複記載を避けるべく第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。係る場合、ラインスキャナ51は、キャリッジユニット4に搭載されている全機能液滴吐出ヘッド14で描画される描画ラインよりも長く形成されている。そして、ラインスキャナ51は、機能液滴吐出ヘッド14のノズル列55と平行に、且つ機能液滴吐出ヘッド14の主走査方向の両側にそれぞれ配設されている。また、照明ユニット52は、ラインスキャナ51の両外側にそれぞれ配設されている。
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態の第1変形例に係るキャリッジユニット4について説明する。係る場合のラインスキャナ51は、第2実施形態と同様に構成されており、設置箇所が異なる。具体的には、一対のラインスキャナ51が、キャリッジユニット4の主走査方向両端部に配設されており、一対の照明ユニット52がラインスキャナ51の両外側に配設されている。
次に、図8を参照して、本発明の第2実施形態の第2変形例に係るキャリッジユニット4について説明する。係る場合、ラインスキャナ51は、上記した各群における機能液滴吐出ヘッド14による描画ラインに対応して設けられており、ラインスキャナ51の一対が、各群の両端の機能液滴吐出ヘッド14の両側に計4個配設されている。また、照明ユニット52は、ラインスキャナ51の両外側に計4個配設されている。
次に、図9を参照して、液滴吐出装置1の検査方法について説明する。この検査方法は、実描画前に機能液滴吐出ヘッド14の吐出性能を検査する吐出検査と、実描画後の描画品質を検査する品質検査と、から構成されているため、まず、吐出検査を実描画の直前に行う場合の方法について説明する。この検査方法は、検査吐出パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッド14からワークWに機能液滴を検査吐出させる検査吐出工程と、ワークWに着弾した機能液滴の検査ドットを、ラインスキャナ51により画像認識する検査認識工程と、ラインスキャナ51による認識結果62に基づいて、機能液滴吐出ヘッド14の吐出性能を検査する検査工程と、を備えている。この場合の検査吐出パターンは、全吐出ノズル56を用いて機能液を吐出してもよいし、実描画を考慮して、使用する吐出ノズル56を間引いて機能液を吐出してもよい。
検査吐出工程では、キャリッジユニット4をワークWに対して相対的に主走査させると共に、機能液滴吐出ヘッド14を駆動して、全機能液滴吐出ヘッド14からワークWの非描画領域に機能液を検査吐出する。検査認識工程では、吐出直後の検査ドットをラインスキャナ51により画像認識する。具体的には、キャリッジユニット4が相対的に図示下側から上側に往動(復動)するときには、機能液の吐出直後、ノズル列55より図示下側のラインスキャナ51により検査ドットを画像認識する。一方、キャリッジユニット4が相対的に図示上側から下側に復動(往動)するときには、機能液の吐出直後、ノズル列55より図示上側のラインスキャナ51により検査ドットを画像認識する。なお、実描画の直前でなく吐出検査を行う場合には、ワークWの代わりに検査吐出をうける検査テーブル(図示省略)をセットテーブル21に設置してもよい。
検査工程では、画像処理された認識結果62と、予め設定されている着弾データ61と、を比較して機能液の飛行曲がりやドット抜けを検査する(検査手段)。具体的には、図9(a)に示すように、認識結果62と着弾データ61とが、一致した場合には、「飛行曲がりナシ」と判断される。なお、図9(b)に示すように、認識結果62と着弾データ61とが、完全に一致しない場合であっても、所定の範囲内に着弾していれば「飛行曲がりナシ」と判断される。一方、認識結果62が、着弾データ61と比較して著しく位置ズレしていた場合、「飛行曲がりアリ」と判断される(図9(c)参照)。また、認識結果62に機能液が着弾していない吐出ノズル56があった場合には、「ドット抜けアリ」と判断される(図9(d)参照)。そして、検査直後に実描画が開始されるため、「飛行曲がりアリ」あるいは「ドット抜けアリ」と判断された場合には、図外の制御装置により、実描画を停止させることが好ましい。なお、認識結果62が着弾データ61と比較して角度ズレしていた場合には、上記したθ回転機構27により、補正するようにしてもよい(図示省略)。
次に、実描画後の品質検査の方法について説明する。この品質検査は、上記の実描画前の吐出性能の検査後に行われ、描画パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッド14からワークWに機能液滴を吐出させて描画を行なう描画工程と、ワークWへの描画結果を、ラインスキャナ51により画像認識する描画認識工程と、ラインスキャナ51による認識結果62に基づいて、描画結果の描画品質を検査する品質検査工程と、を更に備えている。
描画工程では、ワークWをX軸テーブル2によりX軸方向に主走査させると共に、Y軸テーブル3により副走査させ、描画パターンに基づいて機能液滴吐出ヘッド14から機能液を吐出することでワークWに描画を行う。
描画認識工程では、描画後、ワークWを主走査および副走査させると共に、ラインスキャナ51を駆動して、描画結果を画像認識する。なお、使用するラインスキャナ51は、主走査方向の前後にあるいずれのものでもよい。
品質検査工程では、画素に機能液が着弾しているかを検査する。係る場合には、機能液が画素を含め所定の範囲内に着弾していれば良品と判断され、所定の範囲以上に画素からはみ出していた場合に、不良と判断される(図示省略)。
以上の構成によれば、機能液滴吐出ヘッド14による検査吐出の結果を、キャリッジユニット4に搭載されたラインスキャナ51により画像認識し、その認識結果62に基づいて、機能液滴吐出ヘッド14の吐出性能を検査するため、装置構造を簡単にすることができると共に、検査ドットを一度に画像認識することができるため、検査時間を短縮することができる。なお、ラインスキャナ51をキャリッジプレート25の長辺方向の両端面に固定するようにしてもよい。
1…液滴吐出装置 2…X軸テーブル 3…Y軸テーブル 4…キャリッジユニット 14…機能液滴吐出ヘッド 51…ラインスキャナ 52…照明ユニット 55…ノズル列 56…吐出ノズル W…ワーク
Claims (10)
- インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジと、
検査吐出パターンに基づいて前記機能液滴吐出ヘッドから検査吐出された機能液滴を受ける検査ターゲットと、
前記検査ターゲットに着弾した機能液滴の検査ドットを画像認識すると共に、前記機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けたラインスキャナと、
前記ラインスキャナによる認識結果に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査手段と、を備え、
前記ラインスキャナは、前記キャリッジに搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記検査ターゲットは、前記機能液滴吐出ヘッドにより描画されるワークであり、
前記機能液滴吐出ヘッドは、前記ワークの非描画領域に前記検査吐出を実施することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 - 前記検査手段による検査結果に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの駆動を制御する制御手段を、更に備えた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。
- 前記ラインスキャナは、前記機能液滴吐出ヘッドの近傍に位置して前記キャリッジに組み込まれていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液滴吐出装置。
- 前記ラインスキャナの一対が、前記ノズル列を挟むように前記機能液滴吐出ヘッドの両側に配設されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の液滴吐出装置。
- 前記キャリッジには、複数の前記機能液滴吐出ヘッドが搭載されており、
前記ラインスキャナは、複数の前記機能液滴吐出ヘッドにおける複数の前記ノズル列で構成される描画ラインに対応した長さを有していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液滴吐出装置。 - 前記ラインスキャナによる前記検査ドットの画像認識時に、前記検査ドットを照明する照明手段を、さらに備え、
前記照明手段は、前記キャリッジに搭載されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の液滴吐出装置。 - 前記ラインスキャナは、前記機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出により描画された前記ワークへの描画結果を更に画像認識し、
前記検査手段は、前記ラインスキャナによる認識結果に基づいて、前記描画結果の描画品質を更に検査することを特徴とする請求項2ないし7のいずれかに記載の液滴吐出装置。 - インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドと共にキャリッジに搭載され、前記機能液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから成るノズル列に対応して設けられたラインスキャナを用い、
検査吐出パターンに基づいて前記機能液滴吐出ヘッドから検査ターゲットに機能液滴を検査吐出させる検査吐出工程と、
前記検査ターゲットに着弾した機能液滴の検査ドットを、前記ラインスキャナにより画像認識する検査認識工程と、
前記ラインスキャナによる認識結果に基づいて、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出性能を検査する検査工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置の検査方法。 - 描画パターンに基づいて前記機能液滴吐出ヘッドからワークに機能液滴を吐出させて描画を行なう描画工程と、
前記ワークへの描画結果を、前記ラインスキャナにより画像認識する描画認識工程と、
前記ラインスキャナによる認識結果に基づいて、前記描画結果の描画品質を検査する品質検査工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項9に記載の液滴吐出装置の検査方法。
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JP2013085990A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Seiko Epson Corp | 描画方法 |
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