JP5834823B2 - 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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Description
このような吐出不良を検出するための吐出検査の1つとして、印刷画像をスキャナーで読み取り、スキャナーで読み取った読取データと基準データとを比較して、ノズルの吐出不良を検出する吐出検査がある。しかし、この吐出検査では、印刷中に検査することができるものの、複数色のドットが重なった印刷画像をスキャナーで読み取るため、ノズル毎に検査することが困難であった。
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、印刷画像を読み取るセンサーを用いた吐出検査の欠点を補うことにある。
媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、
ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、
を備え、
前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、
読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、
前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行する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、媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、
ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、
を備え、
前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、
読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、
前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行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、第一センサーが吐出不良を印刷中に検知した場合に、第二センサーが吐出不良をノズル毎に検知するため、第一センサーの欠点を補うことができる。このため、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
前記第二検出処理において、吐出不良が有る場合と無い場合のうち、吐出不良が有ると判定した場合に、吐出不良の有る異常ノズルに対して液体の吐出を回復させる回復処理をコントローラーが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、異常ノズル及び正常ノズルのうちの異常ノズルに対して回復処理が行われるため、消費インクの無駄を抑えることができるとともに、回復処理を短時間で行うことができる。
前記第一検出処理において吐出不良の有る異常ノズルを推定し、前記第二検出処理において、前記第一検出処理で推定された前記異常ノズル以外の正常ノズルに対して吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーの検知結果に基づき前記回復処理をコントローラーが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、第一センサーよりも検出精度が高い第二センサーの検出結果を重視することにより、再検査を行うことなく、早期に回復処理を行うことができる。
前記第一検出処理において吐出不良の有る異常ノズルを推定し、前記第二検出処理において、前記第一検出処理で推定された前記異常ノズルに対して吐出不良が無いと判定した場合に、再び前記第二検出処理をコントローラーが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、かかる場合に再検査を行うことにより、直ちに回復動作を行わずに済むため、消費インクの無駄を抑えることができる。また、再検査の際、第一検出処理よりも検出精度が高い記第二検出処理を行うことにより、吐出不良の検出精度を向上させることができる。
このような印刷装置によれば、第一センサーが吐出不良を印刷中に検知した場合に、第二センサーが吐出不良をノズル毎に検知するため、第一センサーの欠点を補うことができる。
前記液体吐出検査装置は、媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、コントローラーと、を有し、
前記コントローラーにより、前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行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、第一センサーが吐出不良を印刷中に検知した場合に、第二センサーが吐出不良をノズル毎に検知するため、第一センサーの欠点を補うことができる。
前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行させ、前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出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、第一センサーが吐出不良を印刷中に検知した場合に、第二センサーが吐出不良をノズル毎に検知するため、第一センサーの欠点を補うことができる。
<<<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乃至図8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の構成を示す概略図である。図3は、複数のヘッド31の配列を示す図である。図4は、ヘッド31の断面図である。図5は、ヘッド31のノズル配列を示す図である。図6は、簡略説明用のノズル配置とドット形成の様子の説明図である。図7は、吐出不用発生時の印刷画像を示す図である。図8は、図7において四角枠で囲ったドット不良箇所の拡大図である。
このノズル群311は、1/720インチ間隔で紙幅方向に並ぶノズルから構成されている。各ノズルに対して、図中の上から順に、番号を付している。
次に、第一検査ユニット70について説明する。第一検査ユニット70は、後述する第一検出処理時に、連続紙Sの搬送方向に沿う移動に伴って、連続紙Sに印刷された印刷画像を読み取るためのセンサーである。
この第一検査ユニット70は、図2に示すように、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71を有している。このスキャナー71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スキャナーの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。
本実施形態に係るスキャナー71は、ラスタ方向の読取解像度が連続紙Sに印刷された画像の解像度よりも低くなるように読み込む。例えば、連続紙Sの搬送速度が254mm/sとし、1読取ライン分を読み取るのに必要な時間(1走査周期)が7msとすると、読み取る間に連続紙Sは1.78mm搬送される。すなわち、1読取ラインのライン幅は1.78mmとなる。つまり、ラスタ方向の印刷解像度を1440dpiであるとすると、1読取ラインが1.78mm×1440dpi=100.8ドット分に相当する。つまり、読取データのラスタ方向の読取解像度は、印刷された画像から約1/100に圧縮した画像に相当する。読取データの各読取ラインは、各色についてラスタ方向において印刷された画像の約100ドットの画素値を平均化した画素値で構成される。
まず、コントローラー100は、連続紙Sに対してコンピューターCPから受信した画像データに基づき印刷処理を開始する。スキャナー71は、印刷処理と並行して、連続紙Sに印刷された画像を、ラスタ方向において画像データの解像度よりも読取解像度が低くなるように読み込む。具体的には、スキャンレートを7msに設定し、1読取ラインが100.8ドット分に相当するように、第1読取ラインから第N読取ラインまで読み込む。すなわち、印刷画像の搬送方向約100ドット分が1画素となるように印刷画像を読み取る。
40番目までの読取列の各色について画素値の差分を算出する。コントローラー100は、第1読取ラインから第N読取ラインまでの各読取ラインについて、算出された画素値の差分に基づいて、各色のドット不良箇所を判定する。具体的には、画素値の差分が所定値α以下であれば、ドット不良箇所は無いと判定し、画素値の差分が所定値αを上回れば、ドット不良箇所が有ると判定する。
m=n×(印刷の画像解像度/読取解像度)・・・(式1)
ここでは、第二検査ユニット80について説明する。第二検査ユニット80は、後述する第二検出処理時にヘッド31の内部におけるインク状態に基づいて吐出不良を検知するセンサーである。
図4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12は、第二検査ユニット80の構成の説明図である。第二検査ユニット80は、増幅部801と、パルス幅検出部802とを有する。
増幅部801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801aにより所定の増幅率で増幅する。次に、オペアンプ801a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801b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13A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。
<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、インク吸引ユニット50、ワイピングユニット55、フラッシングユニット60、第一検査ユニット70、第二検査ユニット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14A乃至図14C、図15、図16、図17A乃至図17Dを用いて説明する。図14Aは、気泡が混入した状態を示す図である。図14Bは、インクが増粘・乾燥した状態を示す図である。図14Cは、紙粉等の異物がノズルに密着した状態を示す図である。図15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16は、ドット抜け検査動作における判定条件を説明する図である。図17A乃至図17Dは、第一検出処理における異常ノズルの配置と第二検出処理における異常ノズルの配置とを比較して示した図である。
上述したとおり、本実施形態に係るプリンター1は、連続紙Sに対してノズルからインクを吐出することにより印刷画像を形成するヘッド31と、ヘッド31により形成された前記印刷画像を読み取る第一検査ユニット70と、ノズル毎にインクの吐出不良の有無を検知する第二検査ユニット80と、前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して連続紙Sに形成された印刷画像を第一検査ユニット70により読み取り、読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二検査ユニット80の検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行するコントローラーと、を備えている。
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、第一検査ユニット70(第一センサー)の一例として、画像データに基づき連続紙Sに印刷画像を記録し、その印刷画像をスキャナー71で読み取り、スキャナー71で読み取った読取データと基準データとを比較して、ノズルの吐出不良を検出するもの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、スキャナー71に限らず、ラインセンサーカメラ等の撮像装置を用いてもよい。
また、上記の実施形態においては、スキャナー71で印刷画像をそのまま読み取ることにより、読取データを生成するもの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、連続紙Sに画像を印刷する際に、印刷画像と印刷画像との間の空き領域に検査用パターンを印刷し、この検査用パターンをスキャナー71で読み取るようにしてもよい。この検査用パターンは、インクの色ごとに分けて印刷されるため、色が混在する印刷画像に比べ、インクの色ごとに異常ノズルを特定し易くすることができる。
上記の実施形態においては、第二検査ユニット80(第二センサー)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12及び図13)を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
図18Aは、第二検査ユニット80の他の構成例を説明する図であり、図18B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19A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19Bは、図19A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19C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19A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。
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。
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 インク吸引ユニット、
55 ワイピングユニット、 60 フラッシングユニット、
70 第一検査ユニット、 71 スキャナー、
80 第二検査ユニット、
801 増幅部、 801a オペアンプ、
801b コンパレーター、 802 パルス幅検出部、
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 (7)
- 媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、
ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、
を備え、
前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、
読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、
前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行する液体吐出検査装置。 - 請求項1に記載の液体吐出検査装置であって、
前記第二検出処理において、吐出不良が有る場合と無い場合のうち、吐出不良が有ると判定した場合に、吐出不良の有る異常ノズルに対して液体の吐出を回復させる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2に記載の液体吐出検査装置であって、
前記第一検出処理において吐出不良の有る異常ノズルを推定し、前記第二検出処理において、前記第一検出処理で推定された前記異常ノズル以外の正常ノズルに対して吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーの検知結果に基づき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乃至3に記載の液体吐出検査装置であって、
前記第一検出処理において吐出不良の有る異常ノズルを推定し、前記第二検出処理において、前記第一検出処理で推定された前記異常ノズルに対して吐出不良が無いと判定した場合に、再び前記第二検出処理を行うことを特徴とする液体吐出検査装置。 - 媒体に対してノズルから液体を吐出することにより印刷画像を形成するヘッドと、
請求項1乃至4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、媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、コントローラーと、を有し、
前記コントローラーにより、前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行し、前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行する液体吐出検査方法。 - 媒体に形成された印刷画像を読み取る第一センサーと、ノズル毎に液体の吐出不良の有無を検知する第二センサーと、コントローラーと、を有する液体吐出検査装置に、
前記印刷画像を形成するための印刷処理と並行して前記第一センサーにより媒体に形成された印刷画像を読み取り、読み取った当該印刷画像に基づいて吐出不良の有無を検出する第一検出処理を実行させ、前記第一検出処理において吐出不良が有ると判定した場合に、前記第二センサーからの検知結果に基づいて吐出不良の有無をノズル毎に検出する第二検出処理を実行させるためのプログラム。
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