KR100684512B1 - 잉크 충전정도 테스트장치 및 방법 - Google Patents

잉크 충전정도 테스트장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

잉크 충전정도 테스트장치 및 방법이 개시된다. 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도를 테스트하는 방법에 있어서, (a) 잉크젯 헤드에 진동을 가하는 단계, (b) 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하는 단계, (c) 단계 (b)에서 측정된 값과 미리 저장된 기준값을 비교하는 단계, (d) 단계 (c)에서 비교한 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법은, 잉크젯 헤드 제조과정에서 또는 잉크젯 프린터에 잉크젯 헤드를 장착하는 과정에서 헤드에 따른 초기 잉크 충전정도를 판단할 수 있다.
잉크, 잉크젯 헤드, 충전정도, 공진주파수

Description

잉크 충전정도 테스트장치 및 방법{Apparatus for testing the fullness of ink and test method thereof}
도 1은 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도를 비교하여 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 충전정도 테스트방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도 및 그에 대응하는 잉크젯 헤드의 공진주파수 측정 그래프를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 충전정도 테스트장치의 구성을 나타낸 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 잉크젯 헤드 2 : 멤브레인
4 : 잉크챔버 10 : 압전체
12 : 전극 20 : 잉크
22 : 잉크주입구 24 : 노즐
30 : 공극 50 : 가진장치
60 : 센서
본 발명은 테스트방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크 충전정도 테스트장치 및 방법에 관한 것이다.
잉크젯 헤드는 비어 있는 잉크챔버 내에 잉크를 충전하고, 이를 노즐을 통해 토출시켜 인쇄되도록 한다. 잉크를 토출시키는 데에 있어서는 비어 있는 잉크젯 헤드 내에 잉크를 초기에 충전하는 것이 매우 중요하다. 잉크젯 헤드마다 적절한 방법을 사용하여 잉크를 초기에 완전히 충전하지 않으면 잉크챔버 내에 기포가 생기게 되고, 이로 인해 정상적인 잉크 토출이 이루어지지 않거나 잉크가 전혀 토출되지 않는 현상이 발생할 수 있다.
압전체에 전원을 인가하여 발생하는 압력을 멤브레인을 통해 잉크챔버 내에 충전된 잉크에 가함으로써 잉크를 토출시키는 압전구동형 잉크젯 헤드의 경우 이와 같은 초기 잉크 충전정도가 더욱 중요하다.
그러나, 실제로는 초기 충전이 완전치 않은 경우 이외에도 토출이 안 되는 이유는 여러 가지가 있어서 잉크젯 헤드의 토출불량, 즉 비정상적 토출 또는 토출이 안 되는 현상이 발생했을 때, 그 원인을 파악하는 것이 곤란한 실정이다. 따라서 잉크젯 헤드의 비정상적 토출의 원인 중의 하나인 초기 충전 불량을 파악할 수 있는 방법이 요구된다.
잉크의 충전과 관련하여 잉크젯 헤드를 검사하기 위한 종래기술로는, 첫째 잉크 챔버의 밑면에 초음파 발진, 수신 소자를 장착하여 충전된 잉크량을 측정하는 발명을 들 수 있다. 그러나 상기 발명은 잉크젯 헤드에 별도의 소자를 장착해야 하며, 이를 구동하기 위한 구동부가 구비되어야 한다는 문제가 있다.
둘째, 잉크젯 헤드의 구동파형을 측정한 후 충전된 잉크와의 사이에서 요구되는 상관식에 근거하여 보정하고, 그 결과에 근거하여 구동파형을 잉크젯 헤드에 설정하는 발명을 들 수 있다. 그러나, 상기 발명은 잉크젯 헤드의 구동파형을 사후에 보정하기 위한 것으로, 내부에 잉크가 충전된 정도를 측정하는 것은 곤란하다는 한계가 있다.
본 발명은 잉크젯 헤드의 제조과정에서 또는 잉크젯 프린터에 잉크젯 헤드를 장착하는 과정에서 초기의 잉크 충전 불량 여부를 파악할 수 있는 잉크 충전정도 테스트장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도를 테스트하는 방법에 있어서, (a) 잉크젯 헤드에 진동을 가하는 단계, (b) 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하는 단계, (c) 단계 (b)에서 측정된 값과 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계, 및 (d) 단계 (c)에서 비교한 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법이 제공된다.
잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 것이 바람직하 다. 압전체와 멤브레인은 일체로 결합되어 상기 잉크젯 헤드의 상면에 포함되는 것이 바람직하다. 단계 (a)는 멤브레인에 진동을 가하는 것을 포함할 수 있다. 단계 (a)는 1kHz의 사각파를 인가하는 것을 포함할 수 있다.
단계 (b)는 압전체에 연결된 센서에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 센서는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기준값은 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 완전히 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 충전되지 않은 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 일부 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다.
단계 (c)는 측정된 값과 기준값의 차이를 계산하는 것을 포함할 수 있다. 단계 (d)는 차이가 최소인 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
단계 (c)는 측정된 값과 기준값의 비율을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 단계 (d)는 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드에 잉크가 충전된 정도를 테스트하는 장치에 있어서, 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 가진부와, 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 센싱부와, 센싱부로부터 전송된 측정신호를 수 신하여 미리 설정된 기준값과 비교하는 연산부와, 연산부로부터 전송된 연산신호를 수신하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 출력부를 포함하는 잉크 충전정도 테스트장치가 제공된다.
잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 것이 바람직하다. 압전체와 멤브레인은 일체로 결합되어 잉크젯 헤드의 상면에 포함되는 것이 바람직하다. 가진부는 멤브레인에 연결될 수 있다. 센싱부는 압전체에 연결될 수 있다. 가진부는 1kHz의 사각파를 인가하는 것이 바람직하다.
측정신호는 잉크젯 헤드의 공진주파수에 대응하여 생성될 수 있다. 센싱부는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기준값은 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 완전히 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 충전되지 않은 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 일부 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다.
연산부는 측정신호에 대응하는 공진주파수와 기준값의 차이를 계산하고, 출력부는 차이가 최소인 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도에 대응하는 값을 출력하는 것이 바람직하다.
연산부는 측정신호에 대응하는 공진주파수와 기준값의 비율을 계산하고, 출력부는 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도에 대응 하는 값을 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 본체와, 본체에 장착되며, 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드와, 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 가진부와, 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되며, 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하여 그에 대응하는 측정신호를 전송하는 센싱부와, 측정신호를 수신하여 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 처리부를 포함하는 잉크젯 프린터가 제공된다.
잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 것이 바람직하다. 압전체와 멤브레인은 일체로 결합되어 상기 잉크젯 헤드의 상면에 포함될 수 있다. 가진부는 멤브레인에 연결되고, 센싱부는 압전체에 연결되는 것이 바람직하다.
센싱부는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 전기적으로 연결될 수 있다.
기준값은 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다. 기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 완전히 충전된 상태의 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값, 또는 잉크젯 헤드에 잉크가 충전되지 않은 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값, 또는 잉크젯 헤드에 잉크가 일부 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다.
처리부는 측정신호에 대응하는 공진주파수와 기준값의 차이를 계산하고, 차이가 최소인 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도에 대응하는 값을 출력하는 것이 바람직하다.
처리부는 측정신호에 대응하는 공진주파수와 기준값의 비율을 계산하고, 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도에 대응하는 값을 출력하는 것이 바람직하다.
가진부, 센싱부, 처리부 중 어느 하나 이상은 본체에 착탈식으로 결합될 수 있다. 가진부와 센싱부는 일체로 형성되어 본체에 착탈식으로 결합될 수 있다.
또한, 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식 잉크젯 헤드에 잉크가 충전된 정도를 검사하는 테스트장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 테스트장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서, (a) 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결된 가진장치를 작동시키는 제어신호를 출력하는 단계, (b) 압전체에 연결된 센서로부터 입력되는 측정값을 저장하는 단계, (c) 측정값과 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계, 및 (d) 단계 (c)에서 비교한 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.
압전체와 멤브레인은 일체로 결합되어 잉크젯 헤드의 상면에 포함될 수 있다. 가진장치는 멤브레인에 연결될 수 있다. 단계 (a)는 1kHz의 사각파를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 센서는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 전기적으로 연결될 수 있다.
측정값은 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하고, 기준값은 잉크의 충전정 도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 것이 바람직하다.
기준값은 잉크젯 헤드에 잉크가 완전히 충전된 상태, 잉크가 충전되지 않은 상태, 및 잉크가 일부 충전된 상태 중 어느 하나 이상의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함할 수 있다.
기준값은 테스트장치에 결합되는 저장부에 저장될 수 있다. 단계 (c) 이전에 저장부로부터 기준값을 읽어오는 단계를 더 포함할 수 있다. 기준값은 기록매체에 기록될 수 있다.
단계 (c)는 측정값과 기준값의 차이를 계산하는 것을 포함하고, 단계 (d)는 차이가 최소인 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함할 수 있다. 단계 (c)는 측정값과 기준값의 비율을 계산하는 것을 포함하고, 단계 (d)는 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드에 있어서, 잉크챔버의 상면에 포함되는 멤브레인과, 멤브레인과 일체로 거동하도록 결합되며, 잉크젯 헤드의 상면에 노출되는 압전체를 포함하되, 멤브레인에는 가진장치가 전기적으로 연결되고, 압전체에는 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하는 센서가 전기적으로 연결되는 압전구동식 잉크젯 헤드가 제공된다.
센서는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 연결될 수 있다. 가진장치 및 센서의 작동을 제어하는 제어장치가 전기적으로 연결될 수 있다. 제어장치는 센 서로부터 측정된 값에 대응하는 신호를 수신하여 잉크의 충전정도를 판단하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도를 비교하여 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 잉크젯 헤드(1), 멤브레인(2), 잉크챔버(4), 압전체(10), 전극(12), 잉크(20), 잉크주입구(22), 노즐(24), 공극(30)이 도시되어 있다.
본 발명은 잉크젯 헤드(1)의 잉크챔버(4) 내에 초기 잉크(20) 충전이 양호한지 여부를 테스트하기 위한 것으로, 도 1의 (a)와 같이 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)가 완전히 충전되었을 때, 도 1의 (b)와 같이 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)가 일부 충전되지 않아 공극(30)이 존재할 때, 및 도 1의 (c)와 같이 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)가 충전되지 않았을 때의 공진주파수 값을 미리 측정하여 두고, 새로운 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수를 측정하여 비교함으로써 잉크(20)의 초기 충전상태를 파악하는 것을 특징으로 한다.
잉크젯 헤드(1), 보다 구체적으로는 잉크(20)에 토출압력을 가하는 압전체(10) 및 멤브레인(2)의 공진주파수는 압전체(10)에 연결되는 LVD(Laser Doppler Vibrometer)를 이용하여 측정할 수 있다. 이로써 본 발명은 잉크젯 헤드(1)를 제조 하는 과정 및 제조 후 검사하는 과정에서 발생하는 여러 가지 불량의 원인 중 초기 충전불량에 대한 테스트방법을 제시한다.
잉크젯 헤드(1)의 제조과정에서 잉크주입구(22)를 통해 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)를 충전하고, 잉크(20)가 충전된 헤드를 프린터 등에 설치하면 압전체(10)에 의해 발생하는 압력이 헤드의 멤브레인(2)에 전달되어 잉크(20)를 가압함으로써 노즐(24)을 통해 잉크액적이 토출된다.
그러나 도 1의 (b)와 같이 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)가 완전히 충전되지 않고 일부 공극(30)이 존재할 경우에는 멤브레인(2)이 잉크(20)에 가하는 압력이 공극(30)에 의해 흡수되어 토출불량의 원인이 되며, 공극(30)의 크기가 커질수록, 즉 잉크(20)가 덜 충전될수록 멤브레인(2)이 가하는 압력이 공극(30)에 의해 흡수되는 정도가 커져 심지어 잉크(20)가 전혀 토출되지 않는 현상이 발생할 수도 있다.
잉크챔버(4) 내에 존재하는 공극(30)은 잉크(20)와의 밀도차로 인해 상부에서 응집되는 성질이 있으므로, 이와 같이 공극(30)에 의한 토출불량 현상은 잉크젯 헤드(1)의 상부에서 멤브레인(2)의 가압에 의해 잉크(20)를 토출시키는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)에서 더 심각한 문제가 된다.
잉크젯 헤드(1)의 제작이 완료되고 잉크챔버(4) 내에 잉크(20)를 충전한 후에는 잉크챔버(4) 내부를 육안 또는 현미경으로 관찰할 수 없기 때문에 초기 충전불량을 식별하는 것이 매우 어려우며 비파괴 검사로도 제대로 파악하기가 곤란하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 충전정도 테스트방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도 및 그에 대응하는 잉크젯 헤드의 공진주파수 측정 그래프를 나타낸 도면이다.
본 발명은 잉크젯 헤드를 가진하여 측정된 공진주파수의 파형을 이용하여 초기 충전 불량 여부를 평가하는 것으로, 이를 위해 먼저 잉크젯 헤드에 진동을 가한다(100). 헤드의 상부에 멤브레인이 형성되어 있으며, 멤브레인에 압전체가 결합된 압전구동식 잉크젯 헤드의 경우에는 압전체를 이용하여 잉크젯 헤드에 진동을 가할 수 있다. 다만 본 발명이 반드시 압전구동식 잉크젯 헤드의 경우에만 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 진동을 가하여 공진주파수를 측정할 수 있는 다른 형식의 잉크젯 헤드에도 적용될 수 있음은 물론이다.
압전구동식 헤드의 경우 압전체와 멤브레인은 일체로 진동하도록 결합되어 있으며, 통상 상기 잉크젯 헤드의 상면에 형성된다. 이 경우 도 1에 도시된 바와 같이 잉크가 토출되는 노즐은 멤브레인의 반대면인 잉크젯 헤드의 하면에 형성되며, 따라서 잉크챔버 내에 잉크가 덜 충전됨에 따른 공극은 위로 올라가 멤브레인 근처에서 응집된다.
즉, 잉크챔버 내에 잉크가 충전된 정도에 따라 공진주파수에 직접적으로 영향을 받는 부분은 멤브레인이며, 따라서 이와 같이 멤브레인과 공극이 접할 경우 멤브레인에 진동을 가함으로써 본 발명에 효과를 극대화할 수 있다. 본 실시예에서는 압전체에 일체로 결합되어 있는 잉크젯 헤드의 멤브레인에 1kHz의 사각파를 인가하였으며, 그에 따른 잉크젯 헤드의 공진주파수는 후술하는 도 3에 도시되어 있 다.
다음으로 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정한다(110). 공진주파수는 진동을 가한 부분, 즉 멤브레인의 공진주파수를 측정하며, 멤브레인과 일체로 진동하는 압전체에 센서를 연결하여 측정할 수 있다. 즉, 압전체에 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 연결하여 멤브레인 및 압전체의 공진주파수를 측정한다. 다만, 본 발명이 공진주파수 측정을 위한 센서로서 반드시 LVD에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다른 진동측정 센서도 사용가능함은 물론이다.
압전체의 진동을 픽업(pick-up)하는 LVD 등의 센서는 신호분석기(signal analyzer), 오실로스코프(oscilloscope) 등 당업자에게 자명한 진동분석장치와 전기적으로 연결되어, 측정된 진동의 주파수에 따른 진폭, 시간에 따른 변위 등을 분석한다.
다음으로 센서에 의해 측정된 값과 미리 설정된 기준값을 비교한다(120). 잉크젯 헤드에 진동을 가하여 헤드의 공진주파수를 측정하였으므로, 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 기준값으로 하여 비교한다.
즉, 잉크젯 헤드에 잉크가 완전히 충전된 상태, 잉크가 충전되지 않은 상태, 잉크가 일부 충전된 상태의 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 미리 측정하여 데이터베이스로 저장해 놓고, 센서에 의해 측정된 값과 비교함으로써 잉크의 충전정도를 판단하게 된다.
잉크젯 헤드의 공진주파수는 잉크챔버의 형태, 잉크젯 헤드의 재질, 잉크의 충전정도, 충전되는 잉크의 종류 등에 따라 달라지므로, 본 발명에 따른 기준값 데 이터베이스는 잉크젯 헤드의 종류별, 충전잉크의 종류별로 각각 측정하여 확보해 두어야 한다.
다만, 반드시 전술한 바와 같이 잉크의 충전정도를 구분하여 여러 경우의 공진주파수를 측정해 놓아야 하는 것은 아니며, 잉크의 완전 충전여부만을 판단하고자 할 경우에는 잉크가 완전히 충전된 경우의 공진주파수 값만을 저장해 놓고, 측정값과 비교하여 그 차이가 소정의 오차범위를 벗어나면 잉크가 완전히 충전되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
잉크챔버 내의 잉크 충전정도를 구분하여 공진주파수 데이터를 확보해 두면 측정된 공진주파수 값으로부터 잉크의 충전정도까지 예측할 수 있다. 예를 들어, 측정된 공진주파수가 잉크가 완전히 충전된 경우와 전혀 충전되지 않은 경우의 중간값에 해당하면 잉크가 일부 충전된 것으로 판단한다.
측정값과 기준값을 비교하는 것은 두 값의 차이를 계산하는 방법, 두 값의 비율을 계산하는 방법 등 당업자에게 자명한 방법이 사용될 수 있다. 센서에 의해 픽업된 진동을 분석하여 공진주파수를 측정하는 것은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
마지막으로 측정값과 기준값을 비교한 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단한다(130). 전 단계(120)에서 측정값과 기준값의 차이를 계산한 경우에는 그 차이가 최소가 되는 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단하고, 측정값과 기준값의 비율을 계산한 경우에는 그 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하여 잉크의 충전정도를 판단한다.
예를 들어, 도 3의 (a)와 같이 잉크가 전혀 충전되지 않은 경우의 공진주파수가 165kHz이고, 도 3의 (b)와 같이 잉크가 완전히 충전된 경우의 공진주파수가 37kHz이고, 도 3의 (c)와 같이 공극이 약간 있는 경우의 공진주파수가 97kHz이고, 도 3의 (d)와 같이 공극이 많이 있는 경우의 공진주파수가 172kHz일 때, 측정된 공진주파수가 40kHz라면 그 차이가 최소가 되는 '잉크가 완전히 충전된 경우'로 판단할 수 있다.
이 경우 측정된 값이 '잉크가 완전히 충전된 경우'와 '공극이 약간 있는 경우'의 사이에 있으므로, 잉크의 충전정도 또한 그 사이에 해당하는 것으로 판단할 수도 있으며, 보다 정확한 판단을 위해서는 복수의 측정으로부터 소정의 오차범위를 확보하여 기준값과 함께 저장해 놓을 필요가 있다.
한편, 본 발명 잉크 충전정도 테스트방법에 의하면 잉크젯 헤드에 잉크가 충전된 정도를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 잉크 종류별로 충전이 잘 되는 잉크를 선별할 수 있는 근거를 도출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 충전정도 테스트장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 잉크젯 헤드(1), 멤브레인(2), 압전체(10), 전극(12), 잉크챔버(4), 잉크주입구(22), 노즐(24), 가진장치(50), 센서(60), 오실로스코프(62), 신호분석기(64)가 도시되어 있다.
본 발명에 따라 잉크 충전정도를 테스트하기 위해서는 도 4와 같은 시스템을 구축하고, 가진장치(Function Generator)(50)를 이용하여 잉크젯 헤드(1)에 진동을 가하여 액츄에이터인 압전체(10)를 구동시키고, 센서(60)를 통해 헤드의 공진주파 수를 측정함으로써 잉크챔버(4) 내의 공극의 포함상태를 측정한다.
이와 같이 측정된 공진주파수를 이용하여 잉크챔버(4)가 완전히 비어 있을 때의 공진주파수 및 잉크챔버(4) 내에 잉크가 완전히 충전되어 있을 때의 공진주파수와 비교하여 잉크의 초기 충전정도를 파악할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트장치는, 잉크젯 헤드(1)에 전기적으로 연결되는 가진장치(50)와, 잉크젯 헤드(1)에 전기적으로 연결되는 센서(60)와, 센서(60)로부터 측정된 값을 이용하여 미리 설정된 기준값과 비교하는 연산부와, 연산부의 비교결과에 기초하여 잉크의 충전정도를 판단하는 출력부로 구성된다.
가진장치(50)는 잉크젯 헤드(1)의 멤브레인(2)에 진동을 가하기 위한 장치로서, 헤드에 압전체(10)와 멤브레인(2)을 포함하는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)의 경우에는 압전체(10)의 전극(12)에 신호를 인가함으로써 압전체(10)가 진동하도록 유도하는 장치를 사용할 수 있다.
압전구동식 잉크젯 헤드(1)의 경우 압전체(10)와 멤브레인(2)은 일체로 진동하도록 결합되며, 통상 잉크젯 헤드(1)의 상면에 결합된다. 이 경우 잉크챔버(4) 내에 공극의 존재여부에 직접적으로 영향을 받는 멤브레인(2) 부분에 진동을 가하여 공진주파수를 측정하는 것이 바람직함은 전술한 바와 같다.
센서(60)는 멤브레인(2) 또는 멤브레인(2)과 일체로 진동하는 압전체(10)에 연결되며, 가진장치(50)에 의한 잉크젯 헤드(1)의 진동을 픽업하여 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수를 측정한다. 통상 LVD 등의 센서(60)가 사용될 수 있으며, 신호분석 기(signal analyzer)(64), 오실로스코프(oscilloscope)(62) 등이 연결되어 픽업한 신호를 분석함으로써 공진주파수를 측정함은 전술함 바와 같다.
측정값과의 비교대상이 되는 기준값은 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수 데이터베이스이다. 즉, 잉크가 완전히 충전된 상태, 잉크가 충전되지 않은 상태, 잉크가 일부 충전된 상태의 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수 값을 포함한다.
연산부 및 출력부는 센서(60)로부터 전송되는 신호를 수신하여 측정값을 생성하며, 이를 기준값 데이터베이스와 비교하여 잉크의 충전정도를 판단하는 일종의 프로세서이다. 즉, 측정된 공진주파수와 기준값의 차이 또는 비율을 계산하고, 그 차이가 최소인 경우 또는 그 비율이 1과 가장 근사한 경우의 기준값에 대응하는 잉크의 충전정도로서 판단결과를 출력한다.
본 실시예에 따른 가진장치(50), 센서(60), 연산부 및 출력부를 포함하는 프로세서는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)의 압전체(10)에 전기신호를 인가, 수신, 처리하는 기능을 하므로, 일체로 형성하여 잉크젯 헤드(1)에 결합시키거나, 별도의 장치로 형성하여 검사대상이 되는 잉크젯 헤드(1)를 탈착시킬 수 있도록 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 프로세서를 컴퓨터 등과 같은 장치로 구성하고, 가진장치(50)와 센서(60)를 별도의 장치로 구성하여 잉크젯 헤드(1)에 결합시켜, 센서(60)로부터 전송된 신호를 수신하여 처리, 출력하도록 할 수도 있다.
나아가, 잉크젯 헤드(1)가 설치되는 잉크젯 프린터에 본 발명에 따른 장치를 결합시켜 프린터 자체에서 잉크 충전정도를 테스트하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 본 발명에 따른 잉크젯 프린터는, 프린터 본체와, 본체에 장착되며 잉크가 충전되어 있는 잉크챔버(4)를 포함하는 잉크젯 헤드(1)와, 잉크젯 헤드(1)에 전기적으로 연결되는 가진부와, 잉크젯 헤드(1)에 전기적으로 연결되며, 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수를 측정하여 그에 대응하는 측정신호를 전송하는 센싱부와, 측정신호를 수신하여 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 처리부를 포함하여 구성된다.
전술한 바와 같이 압전구동식 잉크젯 헤드(1)를 사용할 경우에는 압전체(10)에 전원을 인가함으로써 진동을 발생시킬 수 있고, 이를 압전체(10)에 연결된 센서(60)에 의해 픽업하므로, 본 발명에 따른 가진부와 센싱부는 잉크젯 프린터의 전기회로에 통합되어 구성될 수 있다.
또한, 측정신호를 분석하여 잉크 충전정도를 판단하는 처리부는 별도의 프로세서로 구현하여 프린터에 내장할 수 있으며, 잉크 충전정도의 판단결과는 잉크젯 프린터에 형성되어 있는 표시수단을 통해 표시되도록 할 수 있다.
이로써, 잉크젯 헤드(1)가 장착되는 프린터에 본 발명에 따른 가진부, 센싱부 및 처리부를 내장하여 자체적으로 잉크젯 헤드(1)의 잉크 충전정도를 판단하여 표시되도록 구성할 수 있다.
한편, 가진부, 센싱부, 처리부를 일체로 형성하여 별도의 장치로 구성한 다음, 잉크젯 프린터에 착탈가능하도록 결합하는 것도 가능하다. 이 경우 잉크젯 프린터에 잉크젯 헤드(1)를 장착할 때에는 상기 별도의 장치를 설치하여 잉크의 초기 충전정도를 파악하고, 잉크젯 프린터를 사용할 때에는 상기 별도의 장치를 분리하여 다른 잉크젯 헤드(1)의 초기 충전정도를 파악하는 데에 사용되도록 할 수 있다.
본 발명은 잉크젯 헤드(1)에 결합된 센서(60)로부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 미리 측정된 기준값과 비교함으로써 잉크의 초기 충전정도를 테스트하는 것이므로, 센서(60)로부터 신호를 수신한 후에는 컴퓨터 등의 처리장치에서 데이터를 처리하여 출력하는 일련의 과정으로 실현된다. 즉, 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트방법은 컴퓨터에서 판독가능한 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트방법을 수행하는 데에 사용되는 프로그램을 기록한 기록매체는, 압전체(10)와 멤브레인(2)을 포함하는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)에 잉크가 충전된 정도를 검사하는 테스트장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 컴퓨터 등의 테스트장치에 의해 판독될 수 있는 것으로서, 전술한 바와 같이 잉크젯 헤드(1)에 전기적으로 연결된 가진장치(50)를 작동시키는 제어신호를 출력하는 단계, 압전체(10)에 연결된 센서(60)로부터 입력되는 측정값을 저장하는 단계, 측정값과 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계, 및 그 비교 결과에 따라 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체이다.
즉, 본 발명에 따른 기록매체는 잉크의 초기 충전정도를 테스트하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것으로서, 잉크젯 헤드(1)에 결합되어 있는 가진장치(50)를 작동시켜 잉크젯 헤드(1)에 진동을 가하도록 하는 제어신호를 생성하여 출력하고, 센서(60)에 의해 측정된 잉크젯 헤드(1)의 공진주파수 데이터를 수신하여 저장 하며, 측정값과 기준값을 비교하여 잉크 충전정도를 판단하는 일련의 과정을 수행한다.
컴퓨터와 같은 테스트 장치에 본 발명에 따른 기록매체를 판독시켜 실행하게 되면, 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트가 자동적으로 수행된다.
잉크 충전정도 판단을 위한 기준값은 특정 잉크젯 헤드(1)에 대해 미리 측정된 공진주파수 데이터베이스이며, 이는 테스트장치에 결합되는 별도의 저장장치나 테스트장치에서 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다. 따라서, 측정값과 기준값을 비교하기 이전에 기준값 데이터베이스가 저장되어 있는 저장장치나 기록매체로부터 비교 대상이 되는 기준값을 읽어오는 단계가 수행되어야 한다.
본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트의 대상이 되는 잉크젯 헤드(1)는 잉크챔버(4)의 상면에 형성된 멤브레인(2)에 압전체(10)가 일체로 결합되는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)이며, 와, 멤브레인(2) 또는 그와 일체로 진동하는 압전체(10)에는 가진장치(50) 및 센서(60)가 전기적으로 연결된다.
다만, 본 발명이 반드시 상면에 압전체(10)가 결합되는 압전구동식 잉크젯 헤드(1)에 한정되는 것은 아니며, 잉크가 충전되는 잉크챔버(4)를 포함하는 잉크젯 헤드로서 진동을 가하여 공진주파수를 측정할 수 있는 다른 형태의 압전구동식 헤드 및 다른 형식의 잉크젯 헤드에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 다만, 다른 잉크젯 헤드에 본 발명을 적용함에 있어서는, 잉크의 충전정도에 따라 서로 다른 공진주파수가 측정될 수 있도록 가진(加震) 및 센싱의 방법 및 위치가 변경되어야 함은 물론이다.
이상으로 본 발명에 따른 잉크 충전정도 테스트 방법을 잉크젯 헤드에 대한 테스트로 한정하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 챔버 내에 잉크를 충전시켜 사용하는 다른 부품이나 장치에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 잉크젯 헤드 제조과정에서 또는 잉크젯 프린터에 잉크젯 헤드를 장착하는 과정에서 헤드에 따른 초기 잉크 충전정도를 판단할 수 있다.
또한, 초기 충전정도가 양호한 잉크젯 헤드 및 잉크 종류를 선정할 수 있으며, 이로 인해 적절한 잉크젯 헤드 메인터넌스(maintenance) 방법을 선정하기 위한 근거를 제공한다.
또한, 잉크젯 헤드 제조과정에서 잉크젯 헤드별로 적절한 충전 잉크를 선별하기 위한 조건을 수립할 수 있으며, 이로 인해 헤드별로 사용 가능한 잉크 및 적절한 잉크 충전 방법 등 헤드에 적합한 유지, 관리방법을 선정할 수 있는 근거를 제공한다.

Claims (41)

  1. 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드의 잉크 충전정도를 테스트하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 잉크젯 헤드에 진동을 가하는 단계;
    (b) 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)에서 측정된 값과 미리 설정된 기준값을 비교하는 단계; 및
    (d) 상기 단계 (c)에서 비교한 결과에 따라 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 포함하되,
    상기 기준값은 상기 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 잉크 충전정도 테스트방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압전체와 상기 멤브레인은 일체로 결합되어 상기 잉크젯 헤드의 상면에 포함되는 잉크 충전정도 테스트방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 상기 멤브레인에 진동을 가하는 것을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 압전체에 연결된 센서에 의해 수행되는 잉크 충전정도 테스트방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 잉크젯 헤드에 상기 잉크가 완전히 충전된 상태의 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 잉크젯 헤드에 상기 잉크가 충전되지 않은 상태의 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 잉크젯 헤드에 상기 잉크가 일부 충전된 상태의 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 상기 측정된 값과 상기 기준값의 차이를 계산하는 것을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단계 (d)는 상기 차이가 최소인 경우의 상기 기준값에 대응하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 상기 측정된 값과 상기 기준값의 비율을 계산하는 것을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단계 (d)는 상기 비율이 1과 가장 근사한 경우의 상기 기준값에 대응하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함하는 잉크 충전정도 테스트방법.
  14. 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드에 상기 잉크가 충전된 정도를 테스트하는 장치에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 가진부와;
    상기 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 센싱부와;
    상기 센싱부로부터 전송된 측정신호를 수신하여 미리 설정된 기준값과 비교하는 연산부와;
    상기 연산부로부터 전송된 연산신호를 수신하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 출력부를 포함하되,
    상기 기준값은 상기 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 충전정도 테스트장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 잉크 충전정도 테스트장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압전체와 상기 멤브레인은 일체로 결합되어 상기 잉크젯 헤드의 상면에 포함되는 잉크 충전정도 테스트장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 가진부는 상기 멤브레인에 연결되는 잉크 충전정도 테스트장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 압전체에 연결되는 잉크 충전정도 테스트장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 측정신호는 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수에 대응하여 생성되는 잉크 충전정도 테스트장치.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 측정신호에 대응하는 상기 공진주파수와 상기 기준값의 차이를 계산하는 잉크 충전정도 테스트장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 차이가 최소인 경우의 상기 기준값에 대응하여 상기 잉크의 충전정도에 대응하는 값을 출력하는 잉크 충전정도 테스트장치.
  23. 본체와;
    상기 본체에 장착되며, 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드와;
    상기 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되는 가진부와;
    상기 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결되며, 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하여 그에 대응하는 측정신호를 생성하는 센싱부와;
    상기 측정신호를 수신하여 미리 설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 처리부를 포함하되,
    상기 기준값은 상기 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식인 잉크젯 프린터.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 압전체와 상기 멤브레인은 일체로 결합되어 상기 잉크젯 헤드의 상면에 포함되는 잉크젯 프린터.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 가진부는 상기 멤브레인에 연결되는 잉크젯 프린터.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 가진부, 상기 센싱부, 상기 처리부 중 어느 하나 이상은 상기 본체에 착탈식으로 결합되는 잉크젯 프린터.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 가진부와 상기 센싱부는 일체로 형성되어 상기 본체에 착탈식으로 결합되는 잉크젯 프린터.
  29. 압전체와 멤브레인을 포함하는 압전구동식 잉크젯 헤드에 잉크가 충전된 정도를 검사하는 테스트장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 테스트장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서,
    (a) 상기 잉크젯 헤드에 전기적으로 연결된 가진장치를 작동시키는 제어신호를 출력하는 단계;
    (b) 상기 압전체에 연결된 센서로부터 입력되는 측정값을 저장하는 단계;
    (c) 상기 측정값과, 상기 잉크의 충전정도에 따라 미리 측정된 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값에 상응하는 소정의 기준값을 비교하는 단계; 및
    (d) 상기 단계 (c)에서 비교한 결과에 따라 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
  30. 제29에 있어서,
    상기 측정값은 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 기록매체.
  31. 삭제
  32. 제29항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 잉크젯 헤드에 상기 잉크가 완전히 충전된 상태, 상기 잉크가 충전되지 않은 상태, 및 상기 잉크가 일부 충전된 상태 중 어느 하나 이상의 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수 값을 포함하는 기록매체.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 테스트장치에 결합되는 저장부에 저장되는 기록매체.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이전에 상기 저장부로부터 상기 기준값을 읽어오는 단계를 더 포함하는 기록매체.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 기준값을 기록한 기록매체.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 상기 측정값과 상기 기준값의 차이를 계산하는 것을 포함하고, 상기 단계 (d)는 상기 차이가 최소인 경우의 상기 기준값에 대응하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함하는 기록매체.
  37. 제29항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 상기 측정값과 상기 기준값의 비율을 계산하는 것을 포함하고, 상기 단계 (d)는 상기 비율이 1과 가장 근사한 경우의 상기 기준값에 대응하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 포함하는 기록매체.
  38. 잉크가 충전되는 잉크챔버를 포함하는 잉크젯 헤드에 있어서,
    상기 잉크챔버의 상면에 포함되는 멤브레인과;
    상기 멤브레인과 일체로 거동하도록 결합되며, 상기 잉크젯 헤드의 상면에 노출되는 압전체를 포함하되, 상기 멤브레인에는 가진장치가 전기적으로 연결되고, 상기 압전체에는 상기 잉크젯 헤드의 공진주파수를 측정하는 센서가 전기적으로 연결되며, 상기 가진장치 및 상기 센서의 작동을 제어하는 제어장치가 전기적으로 연결되고, 상기 제어장치는 상기 센서로부터 측정된 값에 대응하는 신호를 수신하여 상기 잉크의 충전정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 압전구동식 잉크젯 헤드.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 센서는 LVD(Laser Doppler vibrometer)를 포함하며, 상기 LVD는 신호분석기(signal analyzer) 또는 오실로스코프(oscilloscope)와 전기적으로 연결되는 압전구동식 잉크젯 헤드.
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