JP2017222066A - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性の低下を抑制することができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供すること。
【解決手段】不吐出検知部により不吐出と検知された吐出口に対応する吐出位置に、
プリントヘッド102が吐出するプリント画像のデータが存在するかを確認して、データが存在しなければプリントヘッド102による吐出を継続する。
【選択図】図5

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する複数の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置、その液体吐出装置における液体吐出方法に関する。
液体吐出ヘッドの吐出口からインク等の液体を吐出してプリント媒体にプリントする液体吐出装置において、インクを吐出する前に前処理液(反応液)を吐出して、その吐出された反応液の上にインクを吐出してプリントの劣化を抑制することが行われている。しかし、反応液が不吐出によって吐出されず、反応液が塗布されていない場所にインクが塗布されると、インクの滲みが生じたり、液体吐出装置の部品の交換が必要となることがある。そのため、反応液用プリントヘッドの不吐出の検知技術が必要となり、反応液ヘッドに不吐出がある場合は回復処理をするなどのメンテナンスが必要となる。
特許文献1には、不吐出の頻度に応じて回復動作あるいはプリント停止を行う液体噴射プリント装置が開示されている。
特開平2−3323号公報
特許文献1の方法を反応液ヘッドに適用することはできる。しかし、反応液が不吐出となった位置で、インクが吐出されない位置であることがある。その場合、プリントを継続することができるが、特許文献1の方法では、回復動作の実施やプリント停止となってしまい生産性が低下する虞がある。
よって本発明は、生産性の低下を抑制することができる液体吐出装置および液体吐出方法を提供することを目的とする。
そのため本発明の液体吐出装置は、複数の吐出口から第1の液体を吐出する第1の吐出手段と、前記第1の液体と混ざることで反応する第2の液体を、吐出情報に基づいて複数の吐出口から吐出する第2の吐出手段と、前記第1の吐出手段の前記吐出口の吐出状態を検知する検知手段と、を備えた液体吐出装置において、前記吐出情報に、前記検知手段により不吐出と検知された前記吐出口に対応する吐出位置に吐出する情報が含まれるか、を判断する判断手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて前記吐出情報を変更可能な変更手段と、を更に備えることを特徴とする。
本発明によれば生産性の低下を抑制することができる液体吐出装置および液体吐出方法を実現することができる。
液体吐出装置とプリントヘッドとを示した図である。 液体吐出装置におけるシステム全体構成を示した図である。 不吐出判定処理を示すフローチャートである。 液体吐出装置における制御構成を示した図である。 プリント制御部の反応液不吐出に応じた制御を示したフローチャートである。 不吐出補完部における不吐出補完制御を示す図である。 不吐出があった場合のプリントデータの生成方法を示した図である。 不吐出があった場合のプリントデータの生成方法を示した図である。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。
図1(a)は、本実施形態を適用可能な液体吐出装置100を示した概略図である。液体吐出装置100は、複数の吐出口から転写体上に液体を吐出することによってプリントした画像を、連続して供給されるプリント媒体に転写することにより、画像形成を行う、片面プリント及び両面プリントの両方に対応した高速プリント装置である。液体吐出装置100は、例えば印刷工場等における大量の枚数をプリントする分野での使用に適している。
尚、本実施形態では転写体上に画像を形成する方式で説明するが、プリント媒体に直接画像形成する方式に関しても本発明は適用することができる。
本実施形態の液体吐出装置100は、吐出口に対応した、熱エネルギを発生する電気熱エネルギ変換体を備えており、電気熱エネルギ変換体に駆動信号を印加することによって、液体(インク、反応液)を加熱し液滴を吐出させる。本実施形態の液体吐出装置100は、インクを凝集、増粘させる成分(以下、反応液という)をプリント媒体上に塗布し、その反応液を塗布した位置にインクを塗布し、反応液の凝集作用によってインクを固定させることで画像を形成する。したがって、本実施形態で用いられるインクは、反応液と反応することにより、凝集、増粘するものであり、画像形成上は反応液がインクの吐出より先に塗布される。
図1(b)は、液体吐出装置100のプリントヘッド102a、102b、102c、102d、102e、102f、102gと反応液用プリントヘッド104とをプリント媒体(転写体)103に沿って展開して示した図である。プリント部101は、搬送されるプリント媒体に対して各異なる色のプリントヘッド102a、102b、102c、102d、102e、102f、102gによりプリント媒体(転写体)103の上に画像を形成するユニットである。プリントヘッド102a、102b、102c、102d、102e、102f、102gは、使用が想定されるプリント媒体(転写体)103の最大幅をカバーする範囲でインクジェット方式の吐出口列が形成されたライン型のプリントヘッドである。プリントヘッド102a、102b、102c、102d、102e、102f、102gは、複数のプリントヘッドが搬送方向に沿って平行に並べられている。
本実施形態では、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)、Lc(ライトシアン)、Lm(ライトマゼンタ)、Gy(グレー)の7色に対応した7つのプリントヘッドを有する。なお、色数及びプリントヘッドの数は7つに限定するものではない。
反応液用プリントヘッド(反応液ヘッドともいう)104は、プリント媒体(転写体)にプリントヘッド102によって画像を形成する前に、プリント媒体への転写の際の定着性を担保するための前処理液(反応液)を塗布する。水抜き処理機構107は、プリント媒体(転写体)上に形成された画像内の余分な水分を除去する。反応液が塗布されずにプリント用のインクが吐出された状態で、水抜き処理機構107により水抜きを行うと、プリント媒体(転写体)103に過剰にプリント用インクが付着してしまい、ユニットの交換が必要となる。
図2は、本実施形態の液体吐出装置100におけるシステム全体構成を示した図である。プリント装置本体における受信バッファ204は、ホストPC201から受信I/F202を介してプリントする入力画像データを受信する。画像処理部205は、受信バッファ204から入力画像データを読み出し、量子化処理までを行う。そして量子化された画像データを、プリントデータバッファ206に格納する。プリント制御部209は、エンコーダ207から位置情報を入力され、プリントタイミング生成部208によって生成されたプリントタイミング信号に基づいて、インクの吐出または非吐出を示すプリントデータを生成し、プリントヘッド102に送信する。
プリントヘッド102は、プリント媒体上に画像をプリントしながら、プリントヘッド102内の不吐出検知部211によって吐出口が不吐出かどうか判定し、判定結果をASIC213のプリント制御部209に送信する。検査結果が不吐出の場合にはCPU212に通知したり、プリント制御部209内の後述する不吐出補完制御部にフィードバックしたり、ホストPC201に通知してユーザにメンテナンスを促したりする。
反応液プリント制御部216は、エンコーダ207から位置情報を入力され、プリントタイミング生成部208によって生成されたプリントタイミング信号に基づいて、反応液の吐出を示すプリントデータを生成し、反応液プリントヘッド104に送信する。反応液ヘッド104はプリント媒体(転写体)上にプリントしながら、反応液ヘッド104内の不吐出検知部215によって吐出口が不吐出かどうか判定し、判定結果をASIC213のプリント制御部209に送信する。検査結果が不吐出の場合には、プリント制御部209内の不吐出補完制御部にフィードバックする。
尚、受信バッファ204、プリントデータバッファ206は、本システムのDRAM等のメインメモリの一部である。しかし、必ずしもDRAMである必要は無く、RAMの定義の範疇に属するメモリであれば、SRAM等のDRAM以外のメモリであっても構わない。また、CPU212はASIC213のシステム全体を制御するためのCPUであり、一般的に各制御部やメモリと接続されているが、図をわかりやすくするため、ここでは接続構成は省略している。
図3は、プリントヘッド102内の不吐出検知部211及び反応液プリントヘッド104内の不吐出検知部215の不吐出判定処理を示すフローチャートである。以下、不吐出判定処理についてフローチャートを用いて説明する。ここでの不吐出判定処理では、電気熱エネルギ変換体の近傍に設けられた温度センサが検出する温度プロファイルを基に吐出状態の違いを読取り不吐出の判定を行う。
プリントが開始されると、ステップS1で、判定対象の吐出口の記憶させておいた正常吐出時における温度プロファイルで、センサ検出温度が最高温度に到達した時間から一定時間後に降温速度が急激に変化する点(変曲点)のタイミングを読み取る。この変曲点のタイミングのデータは、例えばヘッドクリーニングを行った直後、すなわち確実に正常な吐出が行われている時の温度プロファイルの2階微分のプロファイルにおいて、極小値が0以下の負のピークのタイミングを求めてメモリに記憶したものである。
その後、ステップS2で、正常吐出の駆動パルス、例えば駆動電圧20Vでパルス印加時間0.8μSの駆動パルスを、判定対象の吐出口に印加したときの温度プロファイルを温度センサで測定する。そして、ステップS3で、ステップS1で読み取った正常吐出時の変曲点のタイミングの前1μS、後2μSの時間範囲内で、ステップS2にて得られた温度プロファイルを時間で2階微分する。
ステップS4では、ステップS3にて演算された温度変化の2階微分のプロファイルにおいて極小値が0以下の負のピークがあるのかないのかを判断する。ステップS4で(検知結果から)0以下の負のピークがないと判定された場合は、ステップS8に移行し、その判定対象吐出口は泡不吐出もしくはゴミ不吐出と判定され、ステップS9でヘッドクリーニングを実施してから、予備吐出を行って吐出状態を確認する。また、ステップS4で0以下の負のピークがあると判定された場合には、ステップS5に移行し、正常吐出時の変曲点のタイミングと、判定対象波形の変曲点のタイミング、すなわち極小値が0以下である負のピークのタイミング、の差△tを求める。
その後、ステップS6で、差△tの絶対値|△t|が1μS未満かどうかを判定する。差△tの絶対値|△t|が1μS未満(1μSより小さい)である場合、ステップS7でその判定対象の吐出口は正常吐出状態であると判定される。差△tの絶対値|△t|が1μS未満の場合とは、正常吐出時変曲点のタイミングの前後1μSの時間範囲内に負のピークがある場合である。また、差△tの絶対値|△t|が1μS以上である場合、判定対象の吐出口は、ステップS10で濡れ不吐出であると判定される。この場合、正常吐出時変曲点のタイミングの後1μS以降、2μSまで時間範囲に負のピークがあると判定されている。
図4は、本実施形態の液体吐出装置100における制御構成を示した図であり、図5は、プリント制御部の反応液不吐出に応じた制御を示したフローチャートである。以下、本実施形態における特徴構成であるプリント制御部の反応液不吐出に応じた制御について、図4と図5のフローチャートを用いて説明する。
反応液ヘッド104の内部の不吐出検知部215からの検査結果のフィードバックによって前回の吐出で吐出口が不吐出であった場合、反応液不吐出情報格納部305に不吐出の吐出口の位置情報が格納される(初期値では不吐出の吐出口の位置情報はなし)。プリント制御部における反応液不吐出に応じた制御が開始されると、ステップS601で、反応液不吐出情報格納部305から不吐出の吐出口の位置情報を読み込む。そして、量子化された画像データをプリントバッファ206から読み出す。プリント画像生成部301は、読み出した画像データを各吐出口に割り当てるためのデータ処理(Index展開)を実施し、プリントデータを生成し、不吐出補完部302にデータを送信する。なお、不吐出補完部302は、不吐出情報格納部304からも不吐出情報を読み出し、通常の不吐出補完処理を行う。
その後、ステップS602で、不吐出補完部302は、反応液ヘッド104に不吐出があるかを確認する。不吐出が無い場合は、補完処理を行わず、処理は終了となる。ステップS602で反応液ヘッド104に不吐出がある場合は、ステップS603に移行して、反応液ヘッド104の不吐出の吐出口の位置にプリントデータがあるかどうか確認する。ステップS603で、反応液ヘッド104の不吐出の吐出口の位置にプリントデータが無い場合は、補完処理を行わず、処理を終了する。ステップS603で、プリントデータがある場合には、ステップS604に移行して、不吐出の吐出口の位置にプリントデータがある数Nを集計する。
その後、ステップS605で、数Nが閾値Aよりも小さいかどうかを確認する。数Nが閾値A以上(所定数以上)である場合には、ステップS608に移行してCPU212に通知し、ホストPC201やプリント装置本体のユーザインターフェイスにクリーニング等のメンテナンスを促すメッセージを表示し、停止制御を行い処理を終了する。ステップS605で、数Nが閾値A未満である場合には、ステップS606に移行して、他の位置の吐出口または、他のタイミングの吐出口で不吐出補完するよう処理を行う。不吐出補完部(プリントデータを変更可能な変更手段)302によって不吐出補完(変更)された不吐出補完後データは、ヘッド駆動制御部303に送信される。ヘッド駆動制御部303は、プリントヘッド102にプリントデータを送信する。反応液ヘッドの不吐出情報は、プリントデータ生成タイミングより前のタイミングで取得できるため、プリントデータの不吐出補完処理に反応液の不吐出情報を反映してプリント画像の生成を行うことが可能である。
その後、ステップS609で、不吐出補完を行いながらプリントを実施する。そして、ステップS610で、プリントヘッド102における不吐出の吐出口の数nを集計する。そして、ステップS612で、あらかじめ不吐出の許容数(閾値B)を設定しておき、プリント中の検査によってプリントヘッド102における不吐出の吐出口が閾値B未満であるかを確認する。不吐出の吐出口が閾値B以上であれば、ステップS613に移行して、CPU212に通知し、ホストPC201やプリント装置本体のユーザインターフェイスにクリーニング等のメンテナンスを促すメッセージを表示する。この場合ステップS608とは異なり、停止制御は行わない。ステップS612で、不吐出の吐出口が閾値B未満であれば、処理は終了となる。
なお、本実施形態では、不吐出補完した回数を単純累計した数Nと閾値Aとの比較で異なる処理へ移行する説明をしたが。区切られたエリア内での不吐出補完の数の累計を数Nとして閾値と比較してもよい。
図6(a)から(d)は、不吐出補完部302における不吐出補完制御を示す図である。図6(a)は、プリントヘッド102における補完の対象となるエリアを示した図である。このエリアの中(所定領域内)には、1つのプリントドットと、1つの反応液ヘッドの不吐出によりプリントを行えないドットが含まれる。図6(b)は、図6(a)の中の不吐出ドット(反応液ヘッドの不吐出によりプリントを行えないドット)に対し補完を行うために、不吐出ドットがある位置以外の場所に、不吐出ドットを補完するための優先順位を付けた図である。この段階では、優先順位を与えるドット位置に、プリントドットが有るか無いかに関係なく優先順位の番号を付ける。
図6(b)の場合、不吐出の吐出口の上下2つずつの吐出口を補完に用いる吐出口とし、単純に上から順番に(1)、(2)、(3)、(4)と番号を与えている。当然、この番号は、(2)、(4)、(1)、(3)等、他の順序であってもよい。また、この番号は色毎に異なる順序であってもよい。
図6(c)は、図6(b)で与えた優先順位に従って、不吐出ドットの補完が行われる様子を示したものである。ここでは、プリントドットのパターンを図6(a)のように固定して考えず、3つのケース(ケース1〜3)の場合について、それぞれどのような不吐出ドットの補完が行われるか説明する。
まず、ケース1の説明を行う。この図では、0個のプリントドットと、1つの反応液ヘッドの不吐出によりプリントを行えないドットと、が存在する。この場合、1つの不吐出によりプリントが行われなかったドットは、そのまま、不吐出補完優先順位の最も高い位置に移される(即ち、ドットの補完が行われる)。ケース1では、それが、図中の一番上にあるドット(不吐出補完優先順位(1)を有するドット)の位置である。
次に、ケース2の説明を行う。この図では、1個のプリントドットと、1つの反応液ヘッドの不吐出によりプリントを行えないドットと、が存在する。そして、1個のプリントドットは、不吐出補完優先順位の(1)が与えられた位置に存在している。この場合、上記1つの反応液ヘッドの不吐出によりプリントが行われなかったドットは、不吐出補完優先順位の(1)を除いた中で、不吐出補完優先順位の最も高い位置に移される。ケース2では、それが図中の、上から2番目にあるドット(不吐出補完優先順位(2)を有するドット)の位置である。
さらに、ケース3の説明を行う。この図では、2個のプリントドットと、1つの不吐出によりプリントが行われなかったドットと、が存在する。そして、2個のプリントドットは、不吐出補完優先順位の(1)が与えられた位置と、不吐出補完優先順位の(2)が与えられた位置の2箇所に存在している。この場合、上記1つの反応液ヘッドの不吐出によりプリントが行われなかったドットは、不吐出補完優先順位の(1)と不吐出補完優先順位の(2)とを除いた中で、不吐出補完優先順位の最も高い位置に移される。ケース2では、それが図中の、下から2番目にあるドット(不吐出補完優先順位(3)を有するドット)の位置である。
このように、図6(b)のプロセスで与えられた不吐出補完優先順位に基づいて不吐出補完を行う。つまり指定したエリアの中にあるプリントドットを観察して、正常吐出口でプリントが可能であり、かつプリントが行われていないドットの位置の中で、最も不吐出補完優先順位の高いドット位置に対し、ドットの補完を行うアルゴリズムによって不吐出補完を行う。
図6(d)は、このアルゴリズムを適用して、図6(a)に対し不吐出補完を行った様子を示した図である。図6(b)の優先順位で不吐出補完優先順位を付けた場合、図6(a)では、不吐出補完優先順位の(3)の位置にプリントドットが存在することになる。この場合、補完可能な不吐出補完優先順位の位置は、(1)、(2)、(4)であることから、最も高い優先順位を有する(1)の位置に対し補完が行われる。
また、図6(a)の不吐出ドットについて、今回は反応液ヘッドの不吐出によりプリントを行えないドットに限定して説明した。しかし、プリントヘッド自体に不吐出がある場合は、これについても不吐出ドットとすることで、反応液ヘッドの不吐出による補完と、プリントヘッドの不吐出による補完を両立することができる。
なお、今回の説明において、不吐出補完制御の一例として上記の方法を記載したが、反応液の不吐出の位置にプリント画像が重ならないように補完する他の手法を用いる構成を用いてもよい。
図7、図8は、反応液ヘッドに不吐出があった場合のプリントデータの生成方法を示した図である。なお、本来プリントヘッドは数百の吐出口を配置し、1カラムのデータを複数のブロック単位に分割して(ブロック駆動)プリント制御を行っている。しかしここでは、説明の便宜上、吐出口番号0〜7の8個の吐出口がプリント搬送方向に8回(8カラム)、1カラム単位でプリントする場合を例に説明する。
図7は、反応液ヘッドの不吐出の位置にプリントデータが無い場合を示している。プリント画像生成部301は、プリントバッファ206から画像データを読み出してプリントデータパターンP401を生成する。次に不吐出補完部302は、反応液ヘッド不吐出情報格納部305から反応液ヘッドの不吐出情報P402を読み出す。不吐出補完部302は、反応液ヘッドの不吐出の位置にプリント画像のデータが存在しないため、プリント画像P403をそのまま生成しプリントヘッド102へ画像データを送信する。
図8は、反応液ヘッドの不吐出の位置にプリントデータが有る場合を示している。プリント画像生成部301は、プリントバッファ206から画像データを読み出してプリントデータパターンP501を生成する。次に不吐出補完部302は、反応液ヘッド不吐出情報格納部305から反応液ヘッドの不吐出情報P502を読み出す。不吐出補完部302は、反応液ヘッドの不吐出の位置にプリント画像のデータが存在する。具体的には、図8におけるNozzle6のCLM1とCLM4が、反応液ヘッドが不吐出で、プリント画像のデータが存在する。そのため、プリント画像P503のように、不吐出補完処理を行い(Nozzle7のCLM1とNozzle5のCLM4に補完)、プリント画像を生成しプリントヘッド102へプリント画像データを送信する。
このように、不吐出検知部により不吐出と検知された吐出口に対応する吐出位置に、
プリントヘッド102が吐出するプリント画像のデータが存在するかを確認して、データが存在しなければプリントヘッド102による吐出を継続する。これによって、生産性の低下を抑制することができる液体吐出装置、液体吐出方法及び吐出状態検出方法を実現することができた。
100 液体吐出装置
102 プリントヘッド
104 反応液ヘッド
107 水抜き処理機構
302 不吐出補完部
304 不吐出情報格納部

Claims (9)

  1. 複数の吐出口から第1の液体を吐出する第1の吐出手段と、
    前記第1の液体と混ざることで反応する第2の液体を、吐出情報に基づいて複数の吐出口から吐出する第2の吐出手段と、
    前記第1の吐出手段の前記吐出口の吐出状態を検知する検知手段と、
    を備えた液体吐出装置において、
    前記吐出情報に、前記検知手段により不吐出と検知された前記吐出口に対応する吐出位置に吐出する情報が含まれるか、を判断する判断手段と、
    前記検知手段の検知結果に基づいて前記吐出情報を変更可能な変更手段と、
    を更に備えることを特徴とする液体吐出装置。
  2. 前記吐出情報に、前記検知手段により不吐出と検知された前記吐出口と対応する吐出位置に吐出する情報が含まれない場合に、
    前記第2の吐出手段は、前記吐出情報に基づいた吐出を行うことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記吐出情報に、前記検知手段により不吐出と検知された前記吐出口と対応する吐出位置に吐出する情報が含まれる場合に、
    前記変更手段は前記吐出情報を変更し、
    前記第2の吐出手段は、変更された前記吐出情報に基づいた吐出を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記第1の吐出手段の吐出状態を回復する回復手段を備え、前記検知手段による検知結果で不吐出の前記吐出口の数が所定数以上である場合には、前記回復手段による回復処理を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記変更手段による前記吐出情報の変更は、
    前記検知手段により不吐出と検知された前記吐出口と対応する吐出位置に吐出する、前記情報における吐出位置を他の位置へ変更することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の液体吐出装置。
  6. 前記吐出情報の変更は、所定領域内の前記吐出口に優先順位を設け、前記優先順位に基づいて、位置の変更を行うことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 前記第1の吐出手段と、前記第2の吐出手段とは、前記吐出口と対応して電気熱エネルギ変換体を備えており、
    前記検知手段は、前記電気熱エネルギ変換体の近傍に設けられた温度センサであり、前記温度センサが検出する温度プロファイルに基づいて前記吐出口の吐出状態を検知することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  8. 前記第1の液体は、反応液であり、
    前記第2の液体は、インクであり、
    前記インクは、前記反応液と混ざることで、凝集、増粘することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  9. 複数の吐出口から第1の液体を吐出する第1の吐出工程と、
    前記第1の液体と混ざることで反応する第2の液体を、吐出情報に基づいて複数の吐出口から吐出する第2の吐出工程と、
    前記第1の吐出工程における前記吐出口の吐出状態を検知する検知工程と、
    を有する液体吐出方法において、
    前記検知工程で不吐出と検知された前記吐出口に対応する吐出位置に吐出する情報が含まれるかを確認し、
    前記検知工程における検知結果に基づいて前記吐出情報を変更可能であることを特徴とする液体吐出方法。
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