KR100590545B1 - 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법 - Google Patents

잉크젯 프린트헤드의 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100590545B1
KR100590545B1 KR1020040013643A KR20040013643A KR100590545B1 KR 100590545 B1 KR100590545 B1 KR 100590545B1 KR 1020040013643 A KR1020040013643 A KR 1020040013643A KR 20040013643 A KR20040013643 A KR 20040013643A KR 100590545 B1 KR100590545 B1 KR 100590545B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving
volume
droplets
pulse
maximum voltage
Prior art date
Application number
KR1020040013643A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050087930A (ko
Inventor
임성택
정재우
김종범
이광호
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040013643A priority Critical patent/KR100590545B1/ko
Priority to EP05250614A priority patent/EP1568497A3/en
Priority to US11/052,285 priority patent/US7393072B2/en
Priority to JP2005052081A priority patent/JP4664092B2/ja
Publication of KR20050087930A publication Critical patent/KR20050087930A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100590545B1 publication Critical patent/KR100590545B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/892—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed for solid materials, e.g. using belts, vibrations, hoppers with variable outlets or hoppers with rotating elements, e.g. screws, at their outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/221—Control or regulation of operational parameters, e.g. level of material in the mixer, temperature or pressure
    • B01F35/2214—Speed during the operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0459—Height of the driving signal being adjusted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04591—Width of the driving signal being adjusted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04593—Dot-size modulation by changing the size of the drop
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/48—Mixing water in water-taps with other ingredients, e.g. air, detergents or disinfectants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

잉크젯 프린트헤드의 구동 방법이 개시된다. 개시된 프린트헤드의 구동 방법은, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)은 일정하게 유지시키고 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)을 조절함으로써, 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적을 변화시키게 된다. 그리고, 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)과 함께 구동 펄스의 최대 전압(VP)도 조절될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 다양한 체적의 액적을 토출할 수 있으면서도 액적의 속도는 비교적 일정하게 유지할 수 있게 되며, 고주파 영역에서도 액적의 체적을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

Description

잉크젯 프린트헤드의 구동 방법{Method of driving inkjet printhead}
도 1은 종래의 압전 방식 잉크젯 프린트헤드의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용된 구동 파형의 일례를 보여주는 도면이다.
도 3은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용된 구동 파형의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 구동 주파수가 높아짐에 따라 잉크 액적의 체적이 감소하는 현상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 구동 주파수가 높아지더라도 잉크 액적의 체적이 일정하게 유지됨을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프들이다.
본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계조 표현이 가능한 구동 파형을 사용하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 버블젯 방식의 잉크젯 프린터헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
도 1에는 종래의 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일례로서, 미국특허 US 6,290,315호에 개시된 잉크젯 프린트헤드의 구조가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 잉크젯 프린트헤드(10)에는 토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버(15)가 형성되어 있고, 이 압력 챔버(15)의 일측에는 잉크 리저버(35)로부터 압력 챔버(15) 내부로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 통로(28, 34)가 연결되어 있다. 압력 챔버(15)의 타측에는 잉크 배출 통로(29, 36)가 연결되어 있으며, 잉크 배출 통로(29, 36)의 단부에 잉크를 토출시키는 노즐(13)이 형성되어 있다. 그리고, 압력 챔버(15)의 상부에는 진동판(23)이 마련되어 있으며, 이 진동판(23) 위에는 진동판(23)을 진동시켜 압력 챔버(15)의 체적을 변화시킴으로써 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터(25)가 마련되어 있다. 이 압전 액츄에이터(25)는 진동판(23) 위에 형성된 공통 전극(26)과, 공통 전극(26) 위에 형성되며 압전 물질로 이루어진 압전막(14)과, 압전막(14) 위에 형성되어 이 압전막(14)에 구동 전압을 인가하는 구동 전극(27)으로 구성된다.
이러한 구성을 가진 압전 방식 잉크젯 프린트헤드(10)에 있어서, 구동 전극(27)을 통해 압전막(14)에 소정의 구동 전압을 가진 구동 펄스를 인가하면, 압전막(14)의 변형에 의해 진동판(23)이 휘어지면서 압력 챔버(15)의 부피가 감소하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(15) 내의 압력 상승에 의해 압력 챔버(15) 내의 잉크가 노즐(13)을 통해 외부로 토출되는 것이다. 이어서, 압전막(14)에 인가되던 구동 펄스를 제거하면, 진동판(23)이 원래의 형태로 복원되면서 압력 챔버(15)의 부피가 증가하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(15) 내의 압력 강하에 의해 잉크 리저버(35)로부터 잉크가 잉크 공급 통로(34, 28)를 통해 압력 챔버(15) 내로 유입되어, 압력 챔버(15)는 다시 잉크로 채워지게 된다.
상기한 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드는, 압전 액츄에이터(25)에 인가되는 구동 펄스의 파형에 따라서 동일한 직경을 가진 노즐(13)을 통해 다양한 체적을 가진 액적을 분사할 수 있으므로, 계조 표현에 유리한 장점이 있다.
도 2에는 미국특허 US 6,290,315호에 개시된 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구 동 방법에 적용된 구동 파형이 도시되어 있다.
도 2에 도시된 구동 펄스는 액적의 체적을 두 단계로 조절할 수 있는 파형을 가진다. 구체적으로, 작은 체적의 액적을 토출시키기 위한 제1 구동 펄스는 제1 펄스와 제2 펄스로 이루어지는 데 반하여, 보다 큰 체적의 액적을 토출시키기 위한 제2 구동 펄스는 제2 펄스만으로 이루어져 있다. 여기에서, 제2 펄스는 액적을 토출시킬 수 있는 구동력을 제공하는 메인 펄스이고, 제1 펄스는 그 자체만으로는 잉크 액적을 토출시키지 못하는 보조 펄스이다.
압전 액츄에이터에 제2 펄스를 인가하기 전에 제1 펄스를 먼저 인가하면, 액적이 토출되기 전에 제1 펄스에 의해 압전 액츄에이터가 약간 진동하게 되고, 이에 따라 노즐 내부의 잉크의 메니스커스가 후퇴하게 된다. 이와 같이 잉크의 메니스커스가 후퇴한 시점에서 액적 토출을 위한 제2 펄스를 인가하게 되면, 액적이 체적이 보다 작아지게 되고, 이에 따라 기록매체 상에 인쇄된 도트의 직경이 작아지게 된다. 한편, 압전 액츄에이터에 제2 펄스만을 가진 제2 구동 펄스를 인가하면, 보다 큰 체적을 가진 액적이 토출되므로, 기록매체 상에 인쇄된 도트의 직경이 보다 커지게 된다.
그런데, 상기한 구동 방법에 있어서는, 잉크의 메니스커스 후퇴 시점에 대한 정확한 타이밍 조절이 어려운 단점이 있으며, 또한 작은 체적의 액적을 토출할 때가 큰 체적의 액적을 토출할 때에 비하여 액적 속도가 느려지게 되고, 이에 따라 기록매체 상의 도트의 위치가 달라지게 되어 인쇄 품질이 저하되는 문제점이 있다.
도 3에는 미국특허 US 6,331,040호에 개시된 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구 동 방법에 적용된 구동 파형이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 구동 파형에 의하면, 작은 체적의 액적을 토출하기 위한 제1 펄스와 큰 체적의 액적을 토출하기 위한 제2 펄스를 선택적으로 적용함으로써, 세 가지 체적의 액적을 토출할 수 있다. 구체적으로, 압전 액츄에이터에 제1 펄스만 가진 제1 구동 펄스를 인가하면 작은 체적의 액적이 토출되어 기록매체 상에 작은 직경을 가진 도트가 인쇄되며, 도시되지는 않았지만 압전 액츄에이터에 제2 펄스만 인가하면 큰 체적의 액적이 토출되어 기록매체 상에 큰 직경을 가진 도트가 인쇄된다. 그리고, 압전 액츄에이터에 제1 펄스와 제2 펄스를 모두 가진 제2 구동 펄스를 인가하면, 작은 체적의 액적이 미리 토출되고, 이어서 큰 체적의 액적이 토출되어 작은 체적의 액적에 겹쳐지게 되므로, 기록매체 상에 가장 큰 직경을 가진 도트가 인쇄되는 것이다.
이러한 구동 방법에 의하면, 큰 체적의 액적의 속도와 작은 체적의 액적의 속도에 차이가 있지만, 작은 체적의 액적을 토출하기 위한 제1 펄스를 큰 체적의 액적을 토출하기 위한 제2 펄스보다 먼저 인가함으로써, 작은 체적의 액적의 느린 속도가 보상될 수 있으므로, 두 개의 액적이 기록매체 상의 동일한 위치에 도달될 수 있는 것이다.
그런데, 이러한 구동 방법에 있어서도, 서로 속도가 다른 두 개의 액적에 대한 토출 타이밍 조절이 용이하지 않은 단점이 있다. 또한, 기록매체 상에 가장 큰 직경을 가진 도트를 인쇄하기 위하여 두 개의 액적을 겹쳐지게 할 경우에는, 기록매체 상에 인쇄된 도트가 정확한 원형을 가지기 힘들게 되고, 형성된 도트의 직경 이 토출된 액적의 체적에 비례하지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 액적의 속도 변화를 최소화하면서 계조 표현을 위한 액적의 체적 조절이 가능한 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법은,
압전 액츄에이터에 구동 펄스를 인가하여 잉크가 채워진 압력 챔버의 부피를 변화시킴으로써, 상기 압력 챔버의 부피 변화에 따른 압력 변화에 의해 상기 압력 챔버에 연통된 노즐을 통해 잉크 액적이 토출되도록 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 있어서,
상기 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)은 일정하게 유지시키고 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)을 조절함으로써, 상기 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 토출될 잉크 액적의 체적이 클수록 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)은 길어지도록 조절될 수 있다.
이 때, 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)은 상기 압전 액츄에이터의 최대 변위 도달 전에 종료되도록, 3㎲ ~ 9㎲의 범위 내에서 조절되는 것이 바람 직하다.
한편, 상기 구동 펄스의 전압 강하 시간(TF)도 일정하게 유지될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 있어서, 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)과 함께 상기 구동 펄스의 최대 전압(VP)을 조절하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 잉크젯 프린트헤드의 구동 주파수가 높을수록 상기 구동 펄스의 최대 전압(VP)은 낮도록 조절될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 다양한 체적의 액적을 토출할 수 있으면서도 액적의 속도는 비교적 일정하게 유지할 수 있게 되며, 고주파 영역에서도 액적의 체적을 용이하게 조절할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 있어서, 잉크 액적을 토출시키기 위해 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스는 사다리꼴 파형을 가진다. 이러한 사다리꼴 파형을 가진 구동 펄스의 전체 시간은, 전압이 높아지는 상승 시간과(Rising Time ; TR)과, 최대 전압(VP), 즉 구동 전압이 일정하게 유지되는 지속 시간(Duration Time ; TD)과, 전압이 낮아지는 강하 시간(Falling Time ; TF)으로 구성된다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서는, 상기 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)은 일정하게 유지시키고 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 조절함으로써, 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적을 조절한다. 그러면, 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)의 조절에 따라 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적을 다양하게 변화시킬 수 있으면서도, 일정하게 유지되는 전압 상승 시간(TR)에 의해 액적의 속도는 비교적 일정하게 유지할 수 있게 된다. 이 때, 구동 펄스의 전압 강하 시간(TF)도 일정하게 유지될 수 있다.
상세하게 설명하면, 압력 챔버 내에 잉크가 채워진 상태에서 압전 액츄에이터에 구동 펄스를 인가하면, 압전 액츄에이터에 의해 변형되는 진동판의 변위 응답은 액츄에이터의 구조적인 강성, 잉크가 가진 점성에 의한 댐핑, 액츄에이터 및 잉크 유로 내의 잉크를 포함한 전체 시스템의 관성 등에 의해 결정된다. 통상적으로 1㎲ 정도의 전압 상승 시간(TR)으로 최대 전압(VP)에 도달하는 파형을 가진 구동 펄스가 액츄에이터에 인가될 때, 진동판의 최대 변위는 상기한 관성 및 점성의 영향에 따른 응답 지연으로 인해 전압 상승 시간(TR) 보다 수 배의 시간이 지난 후에 도달하게 된다. 따라서, 진동판의 최대 변위 도달 시점 이전에 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 종료하고 전압을 0V로 강하시키면, 진동판의 최대 변위량은 최대 전압(VP ) 지속 시간(TD)에 비례하여 커지게 된다. 그러므로, 구동 펄스의 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 TD1에서 TD2, TD3로 증가시키게 되면, 토출되는 액적의 체적도 따라서 커지게 되는 것이다.
그리고, 토출되는 액적의 속도는 진동판의 최대 변위량 보다는 진동판의 변위의 속도에 영향을 받게 되고, 진동판의 변위의 속도는 전압 상승 시간(TR)이 짧을수록 빨라지게 된다. 따라서, 전압 상승 시간(TR)을 일정하게 유지시키면 토출되는 액적의 체적이 변하더라도 그 속도는 거의 일정하게 유지되는 것이다.
결과적으로, 본 발명에 의하면 계조 표현을 위한 액적의 체적 조절이 용이하며, 기록매체에 인쇄되는 도트의 위치가 균일하게 되어 우수한 인쇄 품질을 얻을 수 있게 된다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프들이다.
먼저 도 5의 그래프는, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)과 전압 강하 시간(TF)을 1㎲로 고정시키고, 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 1㎲ 단위로 증가시킬 경우, 진동판의 변위와 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 체적 및 속도를 측정한 결과를 보여준다.
도 5의 그래프를 보면, 구동 펄스의 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)이 증가할수록 진동판의 변위가 점차 증가하고, 지속 시간(TD)이 12㎲ 정도일 때 진동판의 최대 변위에 도달한다는 것을 알 수 있다. 그리고, 액적의 체적은, 지속 시간(TD)이 증가할수록 점차 커지게 되는데, 특히 지속 시간(TD)이 9㎲일 때 까지는 지속 시간(TD)에 거의 비례적으로 커지게 됨을 알 수 있다.
한편, 액적의 속도는, 지속 시간(TD)이 변하더라도 그리고 액적의 체적이 커지더라도 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 특히, 지속 시간(TD)이 3㎲ 이상일 경우에는 액적의 속도는 거의 일정하게 유지된다.
위의 결과를 종합하면, 구동 펄스의 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 3㎲ ~ 9㎲의 범위 내에서 조절하게 되면, 액적의 속도를 거의 일정하게 유지하면서 액적의 체적을 거의 비례적으로 증가시킬 수 있게 된다. 이 때, 액적의 체적은 대략 20pℓ 내지 50pℓ의 범위 내에서 매우 효과적으로 조절될 수 있다.
도 6의 그래프는, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)과 전압 강하 시간(TF)을 1㎲로 고정시키고, 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 2㎲ 에서 6㎲까지 1㎲ 단위로 증가시키면서, 구동 주파수를 변화시키는 경우, 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 체적과 속도를 측정한 결과를 보여준다.
도 6의 그래프를 보면, 도 5에 도시된 그래프에서와 거의 동일한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 특히, 구동 주파수가 높아지더라도 액적의 속도는 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있으며, 액적의 체적도 25pℓ까지는 균일하게 유지됨을 알 수있다. 그러나, 25pℓ보다 큰 체적, 예컨대 대략 30pℓ정도의 체적을 가진 액적을 토출하고자 할 경우에는, 동일한 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)에서도 구동 주 파수가 높아질수록 액적의 체적이 감소하게 되는 현상이 발생하고 있다. 따라서, 비교적 높은 구동 주파수, 예컨데 10㎑ 이상의 구동 주파수에서는 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)의 조절만으로 잉크 액적의 체적을 효율적으로 변화시킬 수 없게 된다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 구동 주파수가 높아짐에 따라 잉크 액적의 체적이 감소하는 현상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a를 참조하면, 구동 주파수가 비교적 낮은 경우에는, 대략 30pℓ정도의 큰 체적을 가진 액적(122)을 토출하여도 잉크 액적(122)의 토출 후에 노즐(110) 내부에 잉크(120)의 재충전이 완전히 이루어질 수 있게 되고 잉크(120)의 메니스커스(121)도 노즐(110)의 단부에 도달하여 원상태로 복귀될 수 있다. 따라서, 원하는 체적의 액적을 계속적으로 토출할 수 있게 된다.
그러나, 도 7b에 도시된 바와 같이, 구동 주파수가 비교적 높은 경우, 예컨대 10㎑ 이상인 경우에는, 대략 30pℓ정도의 큰 체적을 가진 액적(122)을 토출한 후 다음의 액적(122) 토출이 이루어지기 전까지의 시간이 매우 짧게 된다. 따라서, 노즐(110) 내에 잉크(120)의 재충전이 완전히 이루어지지 않고, 메니스커스(121)도 노즐(110)의 단부까지 도달하지 않은 상태에서, 다음의 액적(122) 토출이 이루어지게 된다. 이 경우, 토출되는 액적(122)의 체적이 작아지게 되는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 고주파 영역에서도 저주파 영역에 비해 액적의 체적이 작아지지 않는 구동 방법을 제공한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용 되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 구동 주파수가 높아지더라도 잉크 액적의 체적이 일정하게 유지됨을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 있어서는, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)은 일정하게 유지시킨 상태에서, 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)과 최대 전압(VP)을 함께 조절한다. 그러면, 액적의 체적을 다양하게 변화시킬 수 있으면서도 액적의 속도를 비교적 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 최대 전압(VP)의 조절에 의해 고주파 영역에서도 저주파 영역에 비해 액적의 체적이 작아지지 않는다.
상세하게 설명하면, 구동 주파수가 비교적 높은 경우, 예컨대 10㎑ 이상인 경우에, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 지속 시간(TD)을 TD1에서 T D2로 증가시키면서 최대 전압을 VP1에서 VP2로 약간 낮춘다. 그러면, 도 9에 도시된 바와 같이, 액적(122)의 토출 후 원래 위치로 복귀하는 과정에서 메니스커스(121)가 후퇴하는 정도가 작아지게 된다. 이에 따라, 잉크(120)의 메니스커스(121)가 노즐(110)의 단부까지 도달하는 시간이 짧아지게 되므로, 그 다음의 액적(122) 토출 전까지 노즐(110) 내에 잉크(120)의 재충전이 완전히 이루어질 수 있게 된다. 즉, 높은 구동 주파수에서도 노즐(110) 내에 잉크(120)의 재충전이 완전히 이루어진 상태에서 그 다음의 액적(122) 토출이 일어나게 되므로, 액적(122)의 체적이 작아지지 않게 되는 것이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 10의 그래프는, 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)과 전압 강하 시간(TF)을 1㎲로 고정시키고, 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)을 3㎲ 에서 5㎲까지 1㎲ 단위로 증가시키면서, 구동 주파수를 변화시키는 경우, 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 체적과 속도를 측정한 결과를 보여준다. 특히, 도 10의 그래프에서 최대 전압(VP) 지속 시간(TD)이 5㎲인 경우의 결과는 최대 전압(VP)을 62V에서 58V로 낮추어 실험한 결과이다.
도 10의 그래프를 보면, 액적의 체적이 대략 25 ~ 27pℓ까지는 도 6에 도시된 그래프에서와 거의 동일한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 도 6의 그래프에서와 같이, 도 10의 그래프에서도 액적의 체적이 대략 25 ~ 27pℓ까지는 최대 전압(VP)이 62V인 경우에도 고주파 영역에서 그 체적이 비교적 균일하게 유지되고 있음을 보여주고 있다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예에 대한 도 6의 그래프에서는 대략 30pℓ 정도의 큰 체적을 가진 액적을 토출할 경우 주파수가 높아질수록 그 액적의 체적이 감소하고 있는 현상을 보이고 있지만, 본 발명의 제2 실시예에 관한 도 10의 그래프에서는 대략 30pℓ 정도의 체적을 가진 액적도 최대 전압(VP)을 58V로 낮추면 고주파수 구동에서 그 체적이 비교적 균일하게 유지됨을 보여주고 있다. 즉, 도 10의 그래프로부터, 액적의 체적이 대략 30pℓ에 가까운 경우에 최대 전압(VP)을 62V에서 58V로 낮춤으로써 저주파 영역 뿐만 아니라 고주파 영역에서도 액적의 체적을 거의 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 비교적 높은 구동 주파수, 예컨데 10㎑ 이상의 구동 주파수에서는, 본 발명의 제2실시예에 따라 구동 펄스의 지속 시간(TD)과 최대 전압(VP)을 함께 조절함으로써, 대략 30pℓ 정도의 큰 체적을 가진 액적도 그 체적을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기 술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 의하면, 구동 펄스의 상승 시간을 일정하게 유지시키고 그 지속 시간을 조절함으로써, 다양한 체적의 액적을 토출할 수 있으면서도 액적의 속도는 비교적 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 구동 펄스의 지속 시간과 구동 전압을 함께 조절하게 되면, 구동 주파수가 높아지더라도 액적의 체적이 비교적 일정하게 유지되므로, 고주파 영역에서도 구동 펄스의 지속 시간 조절에 의해 액적의 체적을 용이하게 변화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 계조 표현을 위한 액적의 체적 조절이 용이하고 액적의 속도를 비교적 일정하게 유지할 수 있으므로 인쇄 품질이 향상될 수 있다.

Claims (7)

  1. 압전 액츄에이터에 구동 펄스를 인가하여 잉크가 채워진 압력 챔버의 부피를 변화시킴으로써, 상기 압력 챔버의 부피 변화에 따른 압력 변화에 의해 상기 압력 챔버에 연통된 노즐을 통해 잉크 액적이 토출되도록 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 있어서,
    상기 구동 펄스의 전압 상승 시간(TR)은 일정하게 유지시키고 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)을 조절함으로써, 상기 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적을 변화시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    토출될 잉크 액적의 체적이 클수록 상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)을 증가시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)은 상기 압전 액츄에이터의 최대 변위 도달 전에 종료되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)은 3㎲ ~ 9㎲의 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 펄스의 전압 강하 시간(TF)도 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 펄스의 최대 전압 지속 시간(TD)과 함께 상기 구동 펄스의 최대 전압(VP)을 조절하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린트헤드의 구동 주파수가 높을수록 상기 구동 펄스의 최대 전압(VP)을 낮추는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.
KR1020040013643A 2004-02-27 2004-02-27 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법 KR100590545B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040013643A KR100590545B1 (ko) 2004-02-27 2004-02-27 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법
EP05250614A EP1568497A3 (en) 2004-02-27 2005-02-03 Method of driving inkjet printhead
US11/052,285 US7393072B2 (en) 2004-02-27 2005-02-08 Method of driving an ink-jet printhead
JP2005052081A JP4664092B2 (ja) 2004-02-27 2005-02-25 インクジェットプリントヘッドの駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040013643A KR100590545B1 (ko) 2004-02-27 2004-02-27 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050087930A KR20050087930A (ko) 2005-09-01
KR100590545B1 true KR100590545B1 (ko) 2006-06-19

Family

ID=34747964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040013643A KR100590545B1 (ko) 2004-02-27 2004-02-27 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7393072B2 (ko)
EP (1) EP1568497A3 (ko)
JP (1) JP4664092B2 (ko)
KR (1) KR100590545B1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8128753B2 (en) 2004-11-19 2012-03-06 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for depositing LED organic film
US8986780B2 (en) 2004-11-19 2015-03-24 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for depositing LED organic film
JP4712781B2 (ja) * 2006-10-26 2011-06-29 クラスターテクノロジー株式会社 液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法
JP4992447B2 (ja) 2007-02-05 2012-08-08 富士ゼロックス株式会社 容量性負荷の駆動回路及び画像形成装置
US8556389B2 (en) 2011-02-04 2013-10-15 Kateeva, Inc. Low-profile MEMS thermal printhead die having backside electrical connections
KR20100021460A (ko) * 2007-06-14 2010-02-24 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 열방식 제트 인쇄 방법 및 장치
US9048344B2 (en) 2008-06-13 2015-06-02 Kateeva, Inc. Gas enclosure assembly and system
US8899171B2 (en) 2008-06-13 2014-12-02 Kateeva, Inc. Gas enclosure assembly and system
US8383202B2 (en) 2008-06-13 2013-02-26 Kateeva, Inc. Method and apparatus for load-locked printing
US9604245B2 (en) 2008-06-13 2017-03-28 Kateeva, Inc. Gas enclosure systems and methods utilizing an auxiliary enclosure
US10434804B2 (en) 2008-06-13 2019-10-08 Kateeva, Inc. Low particle gas enclosure systems and methods
US20100188457A1 (en) * 2009-01-05 2010-07-29 Madigan Connor F Method and apparatus for controlling the temperature of an electrically-heated discharge nozzle
EP2425470A2 (en) * 2009-05-01 2012-03-07 Kateeva, Inc. Method and apparatus for organic vapor printing
US8256857B2 (en) * 2009-12-16 2012-09-04 Xerox Corporation System and method for compensating for small ink drop size in an indirect printing system
WO2012138366A1 (en) 2011-04-08 2012-10-11 Kateeva, Inc. Method and apparatus for printing using a facetted drum
US8414102B2 (en) 2011-08-11 2013-04-09 Xerox Corporation In situ calibration of multiple printheads to reference ink targets
US8851601B2 (en) 2012-02-07 2014-10-07 Xerox Corporation System and method for compensating for drift in multiple printheads in an inkjet printer
US9321071B2 (en) 2012-09-28 2016-04-26 Amastan Technologies Llc High frequency uniform droplet maker and method
US9016816B2 (en) * 2013-06-10 2015-04-28 Xerox Corporation System and method for per drop electrical signal waveform modulation for ink drop placement in inkjet printing
WO2015100375A1 (en) 2013-12-26 2015-07-02 Kateeva, Inc. Thermal treatment of electronic devices
JP6113923B2 (ja) 2014-01-21 2017-04-12 カティーバ， インコーポレイテッド 電子デバイスのカプセル化のための装置および技術
KR102390045B1 (ko) 2014-04-30 2022-04-22 카티바, 인크. 가스 쿠션 장비 및 기판 코팅 기술
US9808812B2 (en) 2014-06-20 2017-11-07 The Procter & Gamble Company Microfluidic delivery system
JP2023128411A (ja) * 2022-03-03 2023-09-14 株式会社リコー 駆動制御装置、ヘッドユニット、液体吐出装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5942965A (ja) * 1982-09-04 1984-03-09 Hitachi Ltd インクジエツトプリンタ
US5689291A (en) * 1993-07-30 1997-11-18 Tektronix, Inc. Method and apparatus for producing dot size modulated ink jet printing
JP3271540B2 (ja) * 1997-02-06 2002-04-02 ミノルタ株式会社 インクジェット記録装置
EP0916505B1 (en) 1997-04-16 2003-12-03 Seiko Epson Corporation Method of driving ink jet recording head
US6029896A (en) * 1997-09-30 2000-02-29 Microfab Technologies, Inc. Method of drop size modulation with extended transition time waveform
JP3959809B2 (ja) * 1997-11-28 2007-08-15 ソニー株式会社 インクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法
JP3767658B2 (ja) * 1997-12-17 2006-04-19 ソニー株式会社 インクジェットプリンタ、ならびにインクジェットプリンタ用記録ヘッドの駆動装置および方法
JP3161404B2 (ja) * 1997-12-26 2001-04-25 日本電気株式会社 インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド
JP3730024B2 (ja) 1998-08-12 2005-12-21 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッドの駆動装置および駆動方法
JP2001334659A (ja) * 2000-05-24 2001-12-04 Nec Corp インクジェット記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置
DE10048276A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-25 Univ Bremen Tropfengenerator und Verfahren zum Erzeugen von Flüssigkeitstropfen
US6886898B2 (en) * 2001-11-30 2005-05-03 Sharp Kabushiki Kaisha Driving method of piezoelectric elements, ink-jet head, and ink-jet printer
US7150517B2 (en) * 2003-03-28 2006-12-19 Kyocera Corporation Method for driving piezoelectric ink jet head

Also Published As

Publication number Publication date
US7393072B2 (en) 2008-07-01
KR20050087930A (ko) 2005-09-01
EP1568497A2 (en) 2005-08-31
JP4664092B2 (ja) 2011-04-06
EP1568497A3 (en) 2007-01-03
US20050190220A1 (en) 2005-09-01
JP2005238847A (ja) 2005-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100590545B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법
US5510816A (en) Method and apparatus for driving ink jet recording head
US8740330B2 (en) Liquid ejecting method, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus
US7374263B2 (en) Liquid ejecting apparatus
JP3763200B2 (ja) インクジェット式記録装置
US4409596A (en) Method and apparatus for driving an ink jet printer head
US8272706B2 (en) Liquid ejecting apparatus, and control method thereof, capable of controlling residual vibrations following the ejection of liquid
US6378972B1 (en) Drive method for an on-demand multi-nozzle ink jet head
US6273538B1 (en) Method of driving ink-jet head
JP3056191B1 (ja) インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法
JP2002254613A (ja) インクジェット記録装置
JP3661731B2 (ja) インクジェット式記録装置
JP2015051585A (ja) インクジェットヘッドの駆動装置、及び駆動方法
JPH07285222A (ja) インクジェット記録装置
JPH05169664A (ja) インクジェット記録方法
US7029085B2 (en) Ink jet head and ink jet printer
KR100612841B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법
JPH09169111A (ja) インクジェットプリンタ
US20120139999A1 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP5315540B2 (ja) インクジェット記録装置
JP2014180834A (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
JP2001071538A (ja) インクジェットヘッドの駆動方法
JP3648598B2 (ja) インク吐出制御方法およびインク吐出装置
JP6566770B2 (ja) 液体吐出ヘッドの制御方法および液体吐出装置
JP2003094639A (ja) インクジェットプリンタ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120409

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130403

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee