KR100469010B1 - 펄스형비말도포장치의작동방법 - Google Patents

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Abstract

잉크젯 프린트헤드는 작동신호에 응답하여 횡방향으로 변위될 수 있는 측벽들에 의해 서로 이격된 평행한 채널들의 어레이를 포함한다. 패턴 종속 크로스토크는 작동을 위해 선택된 채널에 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최대치가 되는 기간의 길이보다 크고 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 상기 선택된 채널에 인접한 채널들이 상기 선택된 채널로부터의 비말 분사와 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는지에 독립적인 기간동안 정해진 비-제로 레벨에서 유지되는 신호를 인가하는 것에 의해 회피된다.

Description

펄스형 비말 도포 장치의 작동 방법
본 발명은 펄스형 비말 도포 장치, 구체적으로는 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 이격된 평행한 채널들의 어레이; 비말을 분사하기 위하여 상기 채널과 각각 소통하는 일련의 노즐들; 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단; 및 작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 작동 방법에 관한 것이다.
상기한 종류의 장치를 작동하는 방법이 공지되어 있다. WO-A-95/25011호는 나란히 배열되고 채널들의 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 이격된 평행한 채널들의 어레이를 가지는 다채널 펄스형 비말 도포 장치의 작동 방법을 개시한다. 이 문서에서는 점화(firing)를 위해 프린트헤드의 몇 개의 인접한 채널들이 선택된 상태와, 점화를 위해 프린트헤드의 끝단 채널들만 또는 프린트헤드의 고립된 단일 채널이 선택된 상태 사이에서 비말들의 총체적인 속도에 있어서의 변화에 대한 문제점을 설명한다. 어떤 특정한 채널로부터 분사되는 비말의 속도에 영향을 주는 것은 이웃하는 채널들의 점화 또는 비점화(이는 프린트될 패턴에 좌우된다)이기 때문에, 이러한 변화는 "인쇄패턴 종속 크로스토크(printing pattern crosstalk)"로 알려져 있다. WO-A-95/25011호에 설명된 바와 같이, 이러한 비말의 속도 변화는 인쇄된 면에서의 비말 위치에 에러를 일으키며, 이는 인쇄된 상의 품질에 영향을 미칠 것이다. 이 문서는 점화될 채널들의 초기 팽창기간의 길이를 변화시키는 것에 연관된 교정 방법을 발견했다고 설명하고 있으며(도 11 참조): 이에 따르면 훨씬 고밀도의 채널 이웃들이 선택될 때 기간 길이는 감소되고, 인접한 이웃이 없는 단일 라인이 점화될 때 기간 길이는 정규화된 길이 L/c(L은 채널의 활성 길이며 c는 채널 내의 유체에서의 압력파들의 유효속도다)로 회복된다.
또한 WO-A-94/26522는 분사된 비말의 부피를 변화시켜 인쇄된 도트(dot)의 크기를 변화시키는 다른 목적을 위해서이기는 하지만 채널이 수축 또는 팽창된 상태로 유지되는 시간의 길이를 변화시키는 개념을 개시한다. 이 문서의 도 2는 지속 시간에 따른 강하 속도에 있어서의 변화를 도시하며, 10쪽은 가장 크고 가장 빠른 비말이 약 17.5마이크로초의 지속 시간에서 생성되고 더 느리고 더 작은 비말들은 이 최적 시간보다 더 짧거나 긴 지속 시간에서 생성된다는 것을 설명한다. 그러나, 이 문서는 패턴 종속 크로스토크의 문제점에 대해서 어떠한 언급도 없다.
이하 본 발명을 하기의 도면을 참조하여 예시적으로 설명하며:
도 1은 시어 모드(shear mode)에서 작동하는 압전 벽 작동자들(actuators)을 통합하며 프린트헤드 베이스, 커버, 및 노즐판을 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 한 형태를 도시한 분해 사시도;
도 2는 도 1의 프린트헤드가 조립된 후의 사시도;
도 3은 연결 트랙들을 통해 프린트헤드에 연결되고 작동신호, 타이밍 신호(timing signals) 및 잉크 채널들을 선택하기 위한 인쇄 데이터가 인가되는 구동회로를 도시한 도면;
도 4a는 채널로부터 분사된 비말의 속도 U를 세로 좌표로 도시하고 작동 신호가 정해진 비-제로 레벨에서 유지되는 기간을 가로 좌표로서 도시한, 본 발명의 근거가 되는 발견을 도시한 그래프;
도 4b는 도 4a에 도시된 결과를 얻는데 사용된 작동 신호를 도시한 도면;
도 5a는 본 발명을 도시한 다른 그래프;
도 5b는 이러한 결과를 얻는데 사용된 작동 신호의 형태를 도시한 도면;
도 6은 점도가 다른 잉크들에 따른 본 발명의 그래프;
도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b는 도 4내지 도 6에 도시된 특징을 얻기 위해 사용된 상이한 활성 길이를 가지는 프린트헤드들에 있어서의 본 발명을 도시한 도면;
도 9a 및 도 9b는 세 개의 사이클에서 작동하는 프린트헤드의 가능한 두 개의 점화 패턴을 도시한 도면; 그리고
도 10은 본 발명에 따른 작동 신호의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 인쇄패턴 종속 크로스토크에 있어서 이전에 가능했던 것보다 더 크게 감소시킴으로써 훨씬 고품질의 인쇄상을 얻을 수 있게 하는데 그 목적이 있다.
이에 따라, 본 발명은, 그 일 양태에 있어서, 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이; 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들; 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단; 및 작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 가지는 다채널 펄스형 비말 도포 장치를 작동하는 방법에 있어서,
선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
상기 작동 신호는 정해진 비-제로 레벨에서 어떤 기간동안 유지되고, 이 기간의 길이는:
(a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
(b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널들의 근처에 있는 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 방법으로 구성된다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이로서, 어느 한 그룹에 속하는 채널이 적어도 하나의 다른 그룹에 속하는 채널들과 그 양측에서 인접하도록 어레이의 연속되는 채널들이 그룹들에 규칙적으로 할당되는 어레이; 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들; 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단; 및 작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 가지는 다채널 펄스형 비말 도포 장치를 작동하는 방법에 있어서,
선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
상기 작동 신호는 정해진 비-제로 레벨에서 어떤 기간동안 유지되고, 이 기간의 길이는:
(a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
(b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널과 동일한 그룹에 속하고 어레이의 상기 선택된 채널에 가장 가깝게 위치된 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 방법으로 구성된다.
또다른 양태들에 있어서, 본 발명은 또한 상술한 특성을 가지는 작동신호를 인가하도록 구성된 구동회로를 가지는 다채널 펄스형 비말 도포장치를 제공한다.
또다른 양태에 있어서, 본 발명은 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이, 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들, 및 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단을 포함하는 다채널 펄스형 비말 도포 장치의 채널을 따라 연장하는 측벽의 일부분을 변위시킴으로써 비말을 분사하기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 위한 신호로서, 어떤 기간 동안 정해진 비-제로 레벨에서 유지되는 신호를 선택하는 방법에 있어서,
(a) 상기 신호를 상기 어레이의 선택된 채널에 인가하고 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도를 측정하는 단계;
(b) 상기 선택된 채널 및 상기 선택된 채널에 인접한 채널들에 동시에 상기 신호를 인가하고, 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도를 측정하는 단계;
(c) (a) 상황에서 선택된 채널로부터 분사된 비말들과 (b) 상황에서 선택된 채널로부터 분사된 비말들 간의 속도가 일정하도록 기간의 길이를 선택하는 방법을 제공한다.
상술한 양태들은 상술한 종류의 정해진 프린트헤드에 대해, 선택된 채널로부터 분사된 비말들의 속도가 그 최고치가 되는 기간의 길이보다 크고 패턴 종속 크로스토크가 완전히 회피될 수 있는, 작동 신호가 정해진 비-제로 레벨에서 유지될 수 있는 기간이 있다는 본 발명의 발명자들에 의한 발견으로부터 이루어졌다. 본 발명의 더 바람직한 실시예들은 상세한 설명 및 종속항들에 기재되어 있다.
도 1은 시어 모드에서 작동하는 압전벽 작동자를 통합하는 전형적인 잉크젯 프린트헤드(8)를 도시한 분해사시도다. 이는 연결 트랙들(14)을 나타내는 부분만 도시된 회로기판(12)에 장착된 압전재료로 된 베이스(10)를 포함한다. 조립 도중 베이스(10)에 접합되는 커버(16)는 그 조립된 위치 위에 도시되었다. 또한 노즐판(17)은 프린트헤드 베이스에 인접하여 도시되었다.
다수의 평행한 그루브들(18)이 압전재료 층으로 연장하는 베이스(10)에 형성된다. 그루브들은 예를 들어 US-A-5016028에 설명된 바와 같이 형성되고 전방부를 가지며, 전방부에서 그루브들은 대향하는 작동자벽들(22)에 의해 이격되는 잉크채널들(20)을 제공하도록 비교적 깊다. 연결 트랙들을 위한 위치를 제공하도록 후방부의 그루브들은 비교적 얕다. 그루브들(18)을 형성한 다음, 전방부에는 잉크 채널들(20)의 대향면들 상에 전극들(26)을 제공하는 금속 도금이 행해지고 이 도금은 벽들의 상단들로부터 채널 높이의 대략 1.5배로 연장하며, 후방부에는 각 채널(20)에서 전극들에 연결되는 연결 트랙들(24)을 제공하는 금속 도금이 행해진다. 벽들의 상단은 금속 도금되지 않아 트랙(24)과 전극들(26)은 각 채널에 대해 잘연된 작동 전극들을 형성한다.
전극부들을 잉크로부터 전기적으로 절연시키기 위한 보호층으로 베이스(10)를 금속 도금하고 코팅한 다음, 베이스(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 회로기판(12)에 장착되고 연결 트랙들(24)을 회로기판(12) 상의 연결 트랙들(14)에 연결하는 접합된 와이어 연결이 이루어진다.
조립된 후의 잉크젯 프린트헤드(8)가 도 2에 도시되어 있다. 조립된 프린트 헤드에 있어서, 커버(16)는 작동자벽들(22)의 상단에 접합됨으로써 보충 잉크의 공급을 위한 매니폴드(28)를 제공하는 커버(16) 내의 윈도우(27)로의 액세스(access)를 일단에 가지는 다수의 닫힌 채널들(20)을 형성한다. 노즐판(17)은 접합에 의해 잉크 채널들의 타단에 부착된다. 노즐들(30)은 자외선 엑시머 레이저 제거법(UV excimer laser ablation)에 의해 형성된 각 채널로 소통하는 노즐판의 위치들에서 나타난다.
프린트헤드는 잉크 카트리지로부터, 잉크가 잉크 채널로 유입되는 잉크 매니폴드(28)를 경유하여 노즐로 잉크를 운반하는 것에 의해 작동된다. 프린트헤드에 연결된 구동회로가 도 3에 도시되어 있다. 하나의 실시예로서 이는 연결 트랙들(14)에 연결된 외부 회로이지만, 다른 실시예(미도시)에서는 집적회로칩이 프린트 헤드 상에 장착될 수도 있다. 구동회로(32)는 (데이터 링크(34)를 통해) 프린트헤드가 인쇄면(36) 위를 스캔(scan)함에 따라 각 인쇄열에서의 인쇄 위치를 한정하는 인쇄 데이터(35), (타이밍 링크(44)를 통해) 클럭 펄스(42), 및 (링크(37)를 통해) 작동 신호(38)를 인가하는 것에 의해 작동된다.
참조에 의해 본 명세서 내에 통합된 EP-A-0 277 703으로부터 알려진 바와 같이, 채널 벽의 양측면에 있는 전극들에 전압을 적절하게 인가함으로써 벽을 가로질러 설정되는 포텐셜 차(potential difference)가 발생되고, 이는 채널벽들의 극성화된 압전재료가 시어모드에서 변형되고 벽은 각 채널에 대해 횡방향으로 휘게 할 것이다. 이에 따라, 잉크 채널과 접하는 하나 또는 두 개의 벽은 휠 수 있으며; 채널을 향한 움직임은 채널의 용적을 감소시키고, 채널로부터 멀어지는 움직임은 채널의 용적을 증가시킨다. EP'703으로부터 알려진 바와 같이, 이러한 움직임은 채널의 활성길이를 따라 압력파를 설정하고, 이 압력파는 잉크 바말이 노즐로부터 배출되게 한다. 도 2에 도시된 구성의 활성 길이는 "L"로 지시되고 노즐(30)과 비말액의 유체원으로의 연결부(윈도우(27)) 사이에서 연장하는 채널의 길이로 나타난다. 벽들의 움직임이 비말 유체의 압력 변화를 초래하도록 이 길이는 각각 채널 벽들과 커버에 의해 모든 측면들에서 폐쇄된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 형식의 구성에 있어서 내부적으로 채널당 하나의 전극을 제공하도록 연결부들이 벽 전극 사이에 만들어지는 것이: 채널에 대응하는 전극에 전압이 인가되고 이웃하는 채널들의 전극들에 데이터 전압이 인가될 때, 그 결과로 인한 채널에 접하는 두 개의 벽들 간의 포텐셜차가 각 벽을 변위시키기 때문에, 대체적으로 편리하다는 것을 인식해야 한다. 벽 전극들 사이의 연결부가 프린트헤드의 내부 또는 외부에 만들어지는 지에 독립적으로, 전압이 "선택된 채널에" 인가되는 것으로 설명하는 것이 편리하다. 이는 작동 신호(38)로서 구동회로(32)에 인가되고, 링크(34)를 통해 인가되는 인쇄 데이터(35)에 따라 가가 채널에 대한 연결 트랙(14)에 뒤이어 인가되는 전압이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상술한 종류의 정해진 프린트헤드에 대해, 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 최대고 어레이의 채널의 패턴종속 크로스토크가 전부 회피되는 점까지 크게 감소되는 기간의 길이보다 큰, 작동 신호가 정해진 비-제로 레벨에서 유지될 수 있는 기간의 길이가 있다는 발견으로부터 기인한다.
이는 두 개의 상이한 인쇄 패턴들(A, B)에 대해 어레이의 채널에 인가되는 구형파(square wave) 작동신호(도 4b에 도시)의 길이(T)를 갖는 채널로부터 분사된 비말의 속도에 있어서의 변화를 나타내는 도 4a에 도시되어 있다. 인쇄패턴 A(실선으로 표시)에 있어서, 프린트헤드의 채널들의 어레이의 매 세 번째 채널이 도 4b의 작동 신호를 이용하여 동시에 점화되어, "+--+--+--"와 같은 반복되는 인쇄패턴을 발생시키며, 여기서 +와 -는 각각 채널로부터의 비말의 분사/비분사를 지시한다. 인쇄패턴 B에 있어서, 도 4b의 작동 신호를 이용하여 프린트헤드의 단일 채널이 점화된다.
대부분의 T값에 대해 인쇄패턴 A의 일부로서 점화될 때 채널로부터 분사된 비말의 속도는 그 채널이 인쇄패턴 B에 따라 단독으로 점화될 때 얻어지는 비말 속도와 상이하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 또한 도 4a는 채널이 상이한 패턴으로 인쇄되게 될 때(예를 들어 패턴 A 대신 패턴 B, 또는 그 반대)에도 점화채널로부터의 분사속도에 있어서 실질적인 차이가 없는 T값(T*로 표시)이 존재한다는 것을 알수 있다.
또한 T*값이 프린트헤드의 설계점 Tdes보다 크다는 것을 알 수 있다. Tdes는 유체 내의 압력파가 채널의 활성 길이를 이동하는데 걸리는 시간이며, 즉 채널 내에서의 압력파의 진동 기간의 절반이다. 노즐 특성이 또한 결정적인 역할을 할지라도, 이 값은 대체로 L/c와 동일한데, L과 c는 각각 채널의 활성길이 및 유체 내에서의 압력파의 유효 속도다. 또한 Tdes는 실험에 의해 알아낼 수 있으며; 도 4a에서 증명된 바와 같이 최대의 비말 분사 속도가 얻어지는 것은 Tdes 근처의 T값에 있고, 이 방법으로 얻어진 값은 인쇄 패턴에 의해 영향을 받을 수 있다. 도 4a를 얻는데 사용된 특정의 프린트헤드 장치에 있어서, Tdes는 12㎲고 T*는 대략 20㎲로서, T*/Tdes의 비는 대략 1.7이다.
T*가 Tdes보다 커야 한다는 것은 Tdes보다 짧은 길이의 주기동안 작동 신호를 유지하는 것에 의해 인쇄패턴 크로스토크는 (도 4a로부터 증명되는 바와 같이) 최소화될 수만 있고 회피될 수 없다고 교시하는 공지기술(예를 들어, WO-A-95/25011)과 완전히 대조적이다.
프린트헤드의 채널로부터 분사된 비말들의 속도를 측정하는 기법은 이 기술 분야에서 공지되어 있는데: 한 방법은 잉크 비말들을 종이에 분사하고 비말 착지의 정확성을 측정하는 것이다. 바람직한 다른 방법에서는, 채널 노즐들로부터의 비말 분사는 현미경으로 섬광촬영(stroboscope)하여 관측되며: 이 방법으로 보았을 때 노즐판으로부터의 거리에 있어서 비말들 간의 차이는 분사 속도에 있어서의 차이 차이를 나타내고 비말 속도는 거리 그 자체로부터 측정될 수 있다.
도 5a는 T*＞Tdes의 관계가, 도 5b에 도시된 바와 같은 그리고 채널이 정해진 팽창 상태로 유지되는 기간 뿐만 아니라 채널이 정해진 수축 상태로 유지되어 잉크 비말을 분사하는 기간도 포함하는, 다른 더 복잡한 작동 신호들에 대해서도 참이라는 것을 나타낸다. 도면은 또한 본 발명이 도 4에 채택된 3중1 및 단일 채널 인쇄 패턴들(패턴 A 및 패턴 B) 뿐만 아니라 매 6번째 채널만 점화되는 인쇄패턴(패턴 C)에도 적용될 수 있다는 것을 확인시켜 준다. 도 5a의 곡선 A-C는 1.75Tdes와 동일한 T*값에 수렴하며, 이는 실질적으로 도 4에 도시된 값과 동일하다.
도 6은 도 5a의 결과를 저점도 잉크를 이용한 동일한 프린트헤드의 구조를 이용하여 얻어진 결과와 함께 도시한다. 저점도 잉크는 정해진 속도로 비말을 분사하는데 적은 에너지를 요구하기 때문에, 두 세트의 결과의 최고 속도들을 표준화하도록 후자의 결과를 얻는데 사용되는 작동 신호의 크기는 (16% 만큼) 감소되었다. 도 6의 선 A 및 C는 도 5의 선 A 및 C와 대응하며, 선 D 및 E는 각각 저점도에서의 3중1 및 6중1 채널 점화에 대응한다. 도면으로부터, 정해진 최대 분사 속도에 대해 어떤 패턴종속 크로스토크도 없는 T값은 유체의 점성과는 독립적이라는 것을 알 수 있다.
도 4 내지 도 6에 도시된 결과는 4mm의 활성 채널 길이와 대략 20V의 작동 전압을 가지는 프린트헤드에 대한 것이다. 바람직하게는, 채널과 벽의 폭은 대략 70㎛고 채널 깊이는 250㎛ 내지 400㎛다. 도 7 및 도 8은 유사한 채널 폭과 깊이 치수를 가지지만 6mm로 더 큰 활성 채널 길이를 가지는 프린트헤드를 이용하여 얻은 유사한 결과를 도시한다. 3중1 및 6중1 채널 작동은 각각 곡선 F 및 G에 대응하며; 도 7b 및 도 8b는 곡선들을 얻는데 사용된 상이한 작동 신호들을 도시한다. 도 4 내지 도 6에서와 같이, 패턴 크로스토크가 없는 작동이 일어나는 채널 팽창 신호 기간의 길이는 작동 신호와 독립적으로 19㎲로 최대 비말 분사 속도가 얻어지는 기간의 길이(Tdes)의 대략 1.7배에 대응한다.
비록 배타적인 것은 아니지만, 본 발명은 작동을 위해 채널들이 둘, 셋 또는 그 이상의 그룹들로 분할된 프린트헤드에 특히 적용가능하다. 두 개의 그룹으로 교대로 지정되는 일련의 채널들에 의한 작동이 EP-A-0 278 590으로부터 공지되어 있다. 회전식으로 작동되는 셋 또는 그 이상의 그룹들로 분할된 채널에 의한 작동도 EP-A-0 376 532로부터 공지되어 있다. 모든 경우의 그룹 작동에 있어서, 입력되는 인쇄 데이터는 종종 동일한 그룹에 속하는 일련의 채널이 동시에 점화되게 하는 것이다. 마찬가지로, 동일한 그룹에 속하고 동시에 점화하는 두 개의 채널은 역시 동일한 그룹에 속하지만 점화하지 않는 채널에 의해 이격되는 일이 종종 발생한다. 이러한 두 상황이 각각 도 9a 및 도 9b에 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명은 점화될 그룹의 채널들에 정해진 비-제로 레벨에서 어떤 기간동안 유지되는 작동신호를 인가하는 것에 의해 이러한 두 개의 점화 패턴들 사이의 분사 속도에 있어서 어떠한 차이도 회피하는 것을 추구하며, 여기서, 기간의 길이는 Tdes보다 크고 제1그룹에 속하는 선택된 채널로부터 분사되는 비말의 속도가 역시 제1그룹에 속하고 상기 선택된 채널 바로 옆의 어레이에 위치된 다른 채널들이 선택된 채널로부터의 비말 분사와 동시에 비말을 분사하도록 인가되는 상기 작동 신호를 가지는 지에 독립적이도록 선택된다.
이러한 기간 길이는 하나 이상의 채널들로부터의 비말 속도가 상술한 바와 같은 섬광촬영 방법을 이용하여 효과적으로 측정되는 것으로 실험적으로 결정될 수 있다. 도 9a 및 도 9b는 인쇄 패턴에 따른 속도에 있어서의 변화 및 노즐판과 노즐판의 노즐로부터 분사되고 섬광촬영법으로 관측된 비말들 사이의 거리에 있어서의 대응하는 변화가 있는 - 바람직하지 않은 - 경우를 도시하고 있으며: 프린트헤드의 3채널 당 1개가 작동할 때(도 9a) 비말들이 더 높은 속도로 분사되어 정해진 시간 간격동안 6채널 당 하나만 작동할 때(도 9b) 비말이 주행하는 거리(X2)보다 더 큰 거리(X1)를 비말이 이동하게 된다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 점화 패턴들이 도 5a의 곡선 A 및 C를 얻는데 사용된 3중1 및 6중1 점화 패턴들에 대응하며: 그러므로 도 5에 도시된 T*값은 또한 3사이클 작동에 대해 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 그룹 작동은 채널 용적이 변화될 수 있는 방식에 대해 제한되지 않는다. 그러나, 도 5b에 예시된 종류의 작동 파형을 이용할 때 팽창 및 수축 기간의 각 길이는 작동 가능한 다음 그룹의 채널들에 속하는 채널들의 비말 액체에 어떤 압력파 입력도 발생하지 않도록 선택되는 것이 바람직하다는 것이 알려졌다. 그렇지 않으면 이러한 압력파 입력은 다음 그룹의 일부 또는 모든 채널들로부터 분사되는 비말들의 속도에 영향을 주어, 이전 그룹으로부터 분사된 비람의 속도값으로부터 편차가 발생되게 할 것이다.
채널 수축 신호 기간 및 채널 팽창 신호 기간의 각 길이는 트라이얼앤드에러(trial and error) 과정에 의해 결정될 수 있는데: 동일한 길이의 팽창 및 수축 기간을 가지며 동일한 그룹에 속하는 채널들에 대해 크로스토크가 없는 작동을 하는 상술한 형식의 파형으로부터 시작하며, 이 기간들의 지속기간, 그러나 특히 채널 수축 신호 기간의 지속기간은 채널들의 그룹들로부터 분사된 비말들 사이의 속도에 있어서 어떤 큰 변화도 측정될 수 없을 때까지 변화된다. 채널 벽들이 변위되지 않은 위치로 이동하는 채널 수축 신호 기간의 말기는 작동된 채널과 측벽을 공유하는 각 채널들에 채널에 남아있는 어떤 압력파들도 말소시키는 압력 펄스를 발생시키도록 타이밍(timing)되는 것이 바람직하다. 이러한 압력파는 작동 신호의 이전 포인트에서 채널벽의 이동에 의해 발생되었을 것이다.
대안적으로, 패턴종속 크로스토크를 회피하는데 필요한 채널 팽창 신호의 최종 말기의 타이밍이 경험적으로 결정되면, 채널 압축 신호의 최종 말기의 필요한 타이밍을 계산하는 것이 가능하며: 이러한 이론에 의해 구속되도록 희망하지는 않지만, 도 10에 도시된 종류의 단순파형을 위하여 어떤 압력파도 채널 내에 잔류하지 않는 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다고 믿어지며,
P(t1).e-c(t3-t1).COSΩ(t3-t1)+P(t2).e-c(t3-t2).COSΩ(t3-t2)+1=1
여기서, P(t1), P(t2) 및 P(t3)는 작동 신호에서 대응하는 단계들에 의해 시간 t1, t2 및 t3에서 발생된 압력 펄스들이며, c 및 Ω은 각각 채널에서의 압력파들의 감쇠 상수 및 자연 주파수다. 도 10에 도시된 바와 같이, 작동 신호의 팽창 및 압축 성분의 크기가 동일할 경우, 작동 신호에 있어서의 스텝 변화 및 대응하는 압력 펄스들은 1, -2, 및 1로 정규화될 수 있어, 상기 방정식은 다음과 같이 줄일 수 있다.
e-c(t3-t1).COS(t3-t2)-2.e-c(t3-t2).COStΩ(t3-t2)+1=0
프린트헤드에 대한 c값 및 Ω값은 A-B.COS(ΩT).e-cT 형태의 선형 조화 방정식을 도 4에 도시된 종류의 U-T 특성에 적용하는 것에 의해 결정될 수 있다(결정된 값들은 방정식이 "단일 채널 점화" 또는 3중1 채널 점화" 특성에 적용되는지에 따라 약간 변화될 것이다). 그러므로, t3에 대한 값을 상기 방정식으로 얻을 수 있으며: 이렇게 계산된 값들은 실험적으로 결정된 값과 10% 내로 일치한다.
압축 신호의 최종 말기에 이어, 가능한 다음 그룹에 속하는 채널들에 동일한 파형이 즉시 인가될 수도 있다. 대안적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 나머지 기간은 시간 t4에서 채널들의 다음 그룹들에 파형을 인가하기 전에 파형으로 통합될 수도 있다. 압력파가 완전히 말소될 수 있도록 나머지 기간(t4-t3)의 길이를 L/c보다 크게 하는 것이 바람직하다는 것이 알려졌다. 더욱이, 나머지 기간의 길이는 그로 인한 비말 분사의 주파수가 인쇄 데이터의 공급율과 병립할 수 있는 값이 되도록 선택될 수도 있다. 대안적으로, 필요한 비말 분사 주파수가 정해지면, 프린트헤드의 특성(특히 활성 길이) 및 나머지 기간의 지속 기간은 이 주파수와 매치(match)되도록 조정될 수도 있다.
예시적으로, 도 1 내지 도 3에 도시되고 12㎲의 Tdes값을 가지는 종류의 프린트헤드에 있어서, 세 개의 인터리브(interleave)된 그룹들로 배열된 채널들을 가지는 프린트헤드의 크로스토크 없는 작동은 (t2-t1)=1.55Tdes, (t3-t2)=1.8Tdes 및 (t4-t3)=1.6Tdes의 값을 가진 (동일한 크기의 팽창 및 압축 신호들을 가지는) 단일 레벨 파형을 이용하여 얻어졌으며, 이 파형은 1/(3*5*12E-6)=5.6KHz의 비말 분사 주파수에 대응하는 (이 경우 L/c의 정수배와 동일한 총 지속기간이 필요하지 않더라도) 5Tdes의 총 지속기간을 가진다.
본 발명의 모든 압력 펄스 시퀀스(sequence)는 점화 채널 및 인접한 비점화 채널에 인가되는 단극 전압에 의해 수행될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 작동은 참조에 의해 본 명세서의 내용으로 통합된 WO95/25011에 기재되어 있다.
본 발명은 바이너리 모드(단일 비말 크기)와 그룹의 채널들이 단일 사이클에서 수 차례 작동될 수 있는 멀티펄스("멀티-드롭(multi-drop)" 또는 "그레이스케일"이라고도 알려져 있음)모드에서 모두 작동되는 프렌트헤드에 적용될 수 있다. 후자의 예들은 본 기술 분야에서 공지되어 있으며, 예를 들어 EP-A-0 422 870에 개시되어 있다. 본 발명은 상술한 실시예에서 설명된 프린트헤드의 형식에 한정되지 않는다는 것을 인식해야 한다. 채널들의 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되고 선택적으로 공통의 매니폴드로부터 공급되는 평행한 채널들의 어레이를 포함하며, 채널벽들이 작동 신호에 응답하여 채널에 대해 변위될 수 있는 어떠한 형식의 비말 도포 장치에도 적용될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들어 US-A-5 235 352, US-A-4 584 590 및 US-A-4 825 227로부터 공지되어 있다.

Claims (14)

  1. 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이; 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들; 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단; 및 작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 고품질의 인쇄상을 형성하도록 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 가지는 다채널 펄스형 비말 도포 장치를 작동하는 방법에 있어서,
    선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 작동 신호는 정해진 비-제로 레벨에서 어떤 기간동안 유지되고, 이 기간의 길이는:
    (a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
    (b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널들의 근처에 있는 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 방법.
  2. 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이로서, 어느 한 그룹에 속하는 채널이 적어도 하나의 다른 그룹에 속하는 채널들과 그 양측에서 인접하도록 어레이의 연속되는 채널들이 그룹들에 규칙적으로 할당되는 어레이; 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들; 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단; 및 작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 고품질의 인쇄상을 형성하도록 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 가지는 다채널 펄스형 비말 도포 장치를 작동하는 방법에 있어서,
    선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 작동 신호는 정해진 비-제로 레벨에서 어떤 기간동안 유지되고, 이 기간의 길이는:
    (a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
    (b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널과 동일한 그룹에 속하고 어레이의 상기 선택된 채널에 가장 가깝게 위치된 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 방법.
  3. 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이;
    비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들;
    채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단;
    작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 고품질의 인쇄상을 형성하도록 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단; 및
    선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하기 위한 구동 회로를 포함하며,
    상기 구동 회로는 어떤 기간동안 정해진 비-제로 레벨에서 신호를 유지하도록 구성되고, 상기 기간의 길이는
    (a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
    (b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널들의 근처에 있는 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 다채널 펄스형 비말 도포 장치.
  4. 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이로서, 어느 한 그룹에 속하는 채널이 적어도 하나의 다른 그룹에 속하는 채널들과 그 양측에서 인접하도록 어레이의 연속되는 채널들이 그룹들에 규칙적으로 할당되는 어레이;
    비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들;
    채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단;
    작동 신호에 응답하여 채널 벽의 일부분을 변위시킴으로써 고품질의 인쇄상을 형성하도록 상기 선택된 채널로부터 비말을 분사시키기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단; 및
    선택된 채널로부터 비말을 분사하도록 상기 전기적으로 작동될 수 있는 수단에 작동 신호를 인가하기 위한 구동 회로를 포함하며,
    상기 구동 회로는 어떤 기간동안 정해진 비-제로 레벨에서 신호를 유지하도록 구성되고, 상기 기간의 길이는
    (a) 상기 채널로부터 분사된 비말의 속도가 그 최고치가 되게 하는 기간의 길이보다 크고;
    (b) 상기 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도가 선택된 채널과 동일한 그룹에 속하고 어레이의 상기 선택된 채널에 가장 가깝게 위치된 채널들이 선택된 채널로부터 비말이 분사되는 동시에 비말을 분사하도록 유사하게 작동되는 지에 독립적인 것인 다채널 펄스형 비말 도포 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 채널로부터 분사되는 비말의 속도가 최대가 되는 기간의 길이는 L/c와 실질적으로 동일하며, 여기서 c는 상기 채널 내의 유체의 압력파의 유효 속도고 노즐과 L은 채널을 비말유체원과 연결하는 연결 수단 사이에서 연장하는 채널의 길이인 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 선택된 채널은 상기 기간동안 팽창된 상태로 유지되는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 선택된 채널의 용적은 상기 기간 동안 정해진 팽창 용적으로 유지되고 바로 직후 제 2 기간 동안 정해진 수축 용적으로 유지되는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 기간은 상기 기간보다 긴 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 선택된 채널은 상기 기간 동안 수축된 상태로 유지되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 채널이 수축된 상태로 유지되는 상기 기간은 상기 채널이 팽창된 상태로 유지되는 다른 기간 바로 직후에 이어지는 방법.
  11. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 적어도 하나의 측벽의 상기 일부분은 압전 재료를 포함하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압전 재료는 전단 모드에서 변위가능한 장치.
  13. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 채널은 베이스에 그루브로서 형성되며, 채널벽들은 상기 요홈들 사이에서 한정되는 장치.
  14. 나란히 배열되고 그 길이 방향으로 연장하는 측벽들에 의해 서로 이격되는 평행한 채널들의 어레이, 비말들의 분사를 위하여 상기 채널들과 각각 소통하는 일련의 노즐들, 및 채널들을 비말 유체원과 연결하기 위한 연결 수단을 포함하는 다채널 펄스형 비말 도포 장치의 채널을 따라 연장하는 측벽의 일부분을 변위시킴으로써 비말을 분사하기 위하여 전기적으로 작동될 수 있는 수단을 위한 신호로서, 어떤 기간 동안 정해진 비-제로 레벨에서 유지되는 신호를 선택하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 신호를 상기 어레이의 선택된 채널에 인가하고 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도를 측정하는 단계;
    (b) 상기 선택된 채널 및 상기 선택된 채널에 인접한 채널들에 동시에 상기 신호를 인가하고, 선택된 채널로부터 분사된 비말의 속도를 측정하는 단계;
    (c) (a) 상황에서 선택된 채널로부터 분사된 비말들과 (b) 상황에서 선택된 채널로부터 분사된 비말들 간의 속도가 일정하도록 기간의 길이를 선택하는 방법.
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