KR101279810B1 - 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체에 관한 것으로, 피에조를 구비한 복수개 노즐의 불량을 검출하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 노즐 중 모니터링하고자 하는 노즐을 선택하는 단계; 상기 선택된 각 노즐별로 잉크속도를 스캔하는 단계; 상기 잉크속도가 정상 범위 내에 있는 노즐을 정상상태로 판별하는 단계; 상기 선택된 각 노즐별로 셀프 센싱 신호를 검출하여 상기 선택된 노즐을 모니터링하는 단계; 상기 모니터링된 노즐의 셀프 센싱 신호, 정상 상태 신호 및 셀프 센싱 신호와 정상 상태 신호의 차이를 포함하는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 컴퓨터에 전송하여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터를 상기 컴퓨터의 화면에 디스플레이하는 단계;를 포함하여, 신뢰성이 높은 불량 노즐 검출 결과를 얻을 수 있다.

Description

피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체 {METHOD FOR DETECTING ABNORMAL NOZZLE USING SELF-SENSING OF PIEZO AND RECORDING MEDIUM THEREOF}

본 발명은 잉크젯 프린팅 장치의 노즐 성능 또는 노즐 불량 여부를 판별할 수 있는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피에조의 셀프 센싱을 이용하여 노즐의 불량 여부에 대한 다양한 정보를 보여줄 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체에 관한 것이다.

잉크젯 공정을 위해서는 정밀한 스테이지(stage), 잉크젯 헤드, 잉크 및 재료, 기판(substrate)이 중요한 요소가 되고 있다. 그 중에서도 잉크를 직접 토출시키는 헤드의 특성이 생산성과 신뢰성의 확보를 위하여 가장 중요한 요소가 된다. 전자 인쇄 공정의 도구로서 잉크젯의 신뢰성 확보를 위하여 헤드 또는 노즐의 토출 상태를 모니터링하고 토출 이상이 생겼을 때는 즉시 대처해야 하는 필요성이 증대되고 있다.

기존의 잉크젯 장치의 노즐 토출 상태를 모니터링 하기 위한 방법으로는 CCD 카메라를 구비한 스트로브 LED (strobe-LED)를 이용하여 노즐에서 토출되는 잉크 액적(ink droplet)의 이미지를 직접 촬영하여 관찰하는 방법이 많이 사용되어 왔다. 하지만 기존의 strobe LED를 사용하여 잉크 액적을 직접 촬영하거나 측정하는 것은 많은 노력이 필요하다. 특히, 액적 이미지 획득을 위해 카메라의 설치가 필요하며, 정확한 노즐 위치에 대한 카메라의 기계적인 얼라인먼트(alignment)가 필수적이다. 따라서, 잉크젯 프린팅 시스템에서 실제 프린팅하고 있는 동안 노즐 작동 상태의 오동작 여부를 판단하는 것은 불가능한 문제점이 있다. 또한, 각 노즐에 대한 정확한 얼라인먼트가 이루어져야 하고 노즐의 수만큼 기계적인 이동 및 이미지 프로세싱으로 인한 계산 속도 등이 문제가 되어 신속하게 불량 노즐을 검출하는데 한계가 있다.

상기와 같은 직접 확인 방법의 문제점을 해결하기 위해 피에조(piezo)의 셀프 센싱(self-sensing)을 이용한 불량 노즐 검출 방법이 널리 활용되고 있다.

피에조의 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법은 잉크의 토출 현상 중에서 잉크젯 헤드 내의 압력파의 거동을 피에조의 변형량으로부터 간접적으로 측정하고, 정상상태에서 작동상태가 불량인 상태로 변하면 잉크의 압력파의 거동이 바뀌게 되므로 거동의 변화로부터 노즐의 불량 여부를 확인하는 방법이다.

즉, 피에조 잉크젯 헤드는 피에조를 전압으로 구동하여 변형량을 얻어내는 엑츄에이터(actuator)이다. 또한 피에조는 반대로 변형량이 존재하면 전하를 발생시켜 셀프 센싱(self-sensing)이 가능한 소자이다. 따라서 피에조에 흐르는 전류를 측정하면 피에조의 변형량의 계산이 가능하다. 최근 잉크젯 피에조의 임피던스의 변화를 이용하여 프린트 헤드의 작동 상태를 측정하기 위한 노력들이 있었다.

이러한 검출 시스템에서 제일 중요한 것이 검출 정확도 및 검출 속도이다. 따라서, 검출 속도를 향상 시키기 위한 회로 개발 및 알고리즘 개발이 필수적이다. 현재까지의 대부분은 회로 개발에 초점이 맞춰져 있다.

기존의 방법은 각 노즐의 불량을 위한 스캐닝을 하면서 연속적인 토출 신호를 주어서 해당하는 노즐의 평균(average)을 이용하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법의 경우는 각 노즐 별로 노즐을 선택한 후 토출 신호를 주게 되어 통신 속도 및 알고리즘 처리 속도가 느린 문제가 있다. 따라서, 이를 정해진 수의 평균(average)과 정해진 개수의 노즐 만큼 정해진 주파수만을 인가하여 순차적으로 선택된 노즐을 토출시키면서 빠른 속도로 노즐의 불량 여부를 검출하는 기술에 대한 필요성이 증대되고 있다.

뿐만 아니라, 실제 양산 시스템 내지 장비에 적용하기 위해서는 비교적 긴 시간 동안 노즐의 상태를 모니터링하고 그 때의 결과를 사용자에게 보여주어 사용자가 노즐의 불량 상태에 정확하게 대응할 수 있게 해 주어야 한다. 하지만, 종래의 방법은 국한된 시점에서의 모니터링 결과만 보여 줄 뿐 긴 시간 동안의 모니터링 결과를 저장하고, 노즐의 상태에 대한 히스토리(history)를 제공하지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 노즐의 불량 여부를 신속하게 검출할 수 있고 검출에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 검출 회로에서 검출된 신호를 이용하여 노즐의 토출 불량 여부를 신속하게 검출할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 정상 상태의 노즐을 정의하기 위하여 비젼(Vision) 방법을 이용한 토출 속도 또는 체적 측정을 통하여 목표 범위에 있는 값을 정상 상태로 분류하고, 토출 속도 및 체적이 정상 범위에 있을 때의 셀프 센싱 데이터를 저장하여 기준신호로 사용하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 모든 셀프 센싱 데이터를 일괄적으로 저장하고 전송하고 처리할 수 있는 모니터링 모듈을 사용하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 불량 노즐 여부 및 불량 정도를 한 눈에 인식할 수 있도록 시각적으로 표시할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 일정한 시간 간격 또는 특정한 작업 후에 주기 또는 비주기적으로 장기간 동안 노즐 모니터링을 수행할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 프린팅 작업을 하면서도 노즐의 상태를 모니터링할 수 있고, 과거의 모니터링 결과를 시간 단위로 확인할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법은, 피에조를 구비한 복수개 노즐의 불량을 검출하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 노즐 중 모니터링하고자 하는 노즐을 선택하는 단계; 상기 선택된 각 노즐별로 잉크속도를 스캔하는 단계; 상기 잉크속도가 정상 범위 내에 있는 노즐을 정상상태로 판별하는 단계; 상기 선택된 각 노즐별로 셀프 센싱 신호를 검출하여 상기 선택된 노즐을 모니터링하는 단계; 상기 모니터링된 노즐의 셀프 센싱 신호, 정상 상태 신호 및 셀프 센싱 신호와 정상 상태 신호의 차이를 포함하는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 컴퓨터에 전송하여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터를 상기 컴퓨터의 화면에 디스플레이하는 단계;를 포함하며, 상기 모니터링하는 단계는 사용자의 선택에 의해서 수행되거나, 기 설정된 기간 간격 또는 소정 작업 후에 주기적 또는 비주기적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 저장하는 단계는 날짜 또는 시간별로 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장할 수 있다.

상기 모니터링하는 단계는 주기적으로 셀프 센싱을 사용한 모니터링과 동시에 상기 노즐의 토출 이미지를 순차적으로 측정하고 날짜별로 저장하고, 셀프 센싱 신호와 동시에 저장하여 노즐의 작동 상태를 분석할 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는, 상기 날짜 또는 시간별로 저장되거나 기판 또는 프린팅 스와스(swath) 별로 저장한 후 셀프 센싱 모니터링 데이터를 분석하여 선택된 노즐의 불량 유무, 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 줄 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는, 상기 선택된 노즐의 잉크 토출 상태의 현재 토출 영상 또는 과거에 날짜별로 저장된 토출 이미지를 보여 줄 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는, 상기 날짜 또는 시간 중 특정 날짜 또는 특정 시간과 특정 노즐을 선택하면 선택된 노즐의 그 때의 정상 상태 신호와 모니터링된 셀프 센싱 신호를 비교하여 보여 줄 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는, 상기 날짜 또는 시간 전체에 걸쳐서 선택된 특정 노즐의 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 줄 수 있다.

상기 디스플레이하는 단계는, 상기 선택된 노즐에서의 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이의 제곱을 더한 값을 사용자에 의해 설정되는 문턱값과 비교하여, 상기 문턱값과 함께 상기 선택된 노즐의 불량 여부 및 심각도를 보여 줄 수 있다.

상기 문턱값은 상기 컴퓨터의 화면에 기준선으로 표시되며, 상기 노즐 중 불량 노즐의 검출을 위하여 상기 기준선에 대하여 바 그래프(bar graph)가 표시될 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법을 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터 시스템이 판독할 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 검출 데이터 전송 또는 처리에 소요되는 시간을 최소화하는 모니터링 모듈에 적용하여 모니터링 시간을 줄이고 불량 노즐 검출의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 노즐의 불량 정도를 시각적으로 표시해 주기 때문에 사용자가 불량 노즐을 쉽게 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 노즐의 불량 여부를 비젼(vision)으로 재확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 모니터링하는 노즐에 대해서 여러 번에 걸쳐 데이터를 획득한 후에 그 평균값을 이용하기 때문에 불필요한 노이즈를 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 일정한 시간 간격 또는 특정한 작업 후에 주기 또는 비주기적으로 장기간 동안 노즐 모니터링을 수행할 수 있기 때문에 자동적으로 노즐 모니터링을 수행할 수 있고 프린팅 작업 중에도 모니터링을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 노즐 모니터링을 위해서 프린팅 작업을 중단할 필요가 없다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 기록 매체는 과거의 모니터링 결과를 시간 단위로 확인할 수 있기 때문에 잉크젯 장비의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법을 적용한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법을 적용한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템에서 사용되는 프로그램된 화면을 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법을 적용한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 도시한 개략도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법을 적용한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템의 구성을 도시한 블록도, 도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템에서 사용되는 프로그램된 화면을 나타내는 예시도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템(100)은 피에조(piezo)를 구비한 복수개의 노즐의 불량 여부를 검출함으로써 잉크젯 장비의 신뢰성을 담보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템(100)은, 복수개의 노즐이 형성된 헤드(110), 헤드(110)를 구동시키는 드라이버(120), 드라이버(120)에 패턴을 입력시키는 패턴 발생기(130), 드라이버(120)와 패턴 발생기(130) 사이에 연결되는 어댑터(150), 어댑터(150)에 연결되는 셀프 센싱 신호 검출회로(170), 검출회로(170) 및 패턴 발생기(130)와 연결된 AD 컨버터(180), 및 셀프 센싱 신호 검출회로(170)와 연결되어 셀프 센싱 신호 검출회로(170)에서 획득된 데이터를 저장하고 패턴 발생기(130)와 연결된 컴퓨터(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 셀프 센싱 신호 검출회로(170) 및 AD 컨버터(180) 외에 획득된 데이터 저장을 위한 메모리(미도시) 및 컨트롤러(미도시) 등을 포함하며 검출 모니터링 모듈로 사용될 수 있는 스캐닝 유닛(160)이 형성될 수 있다. 또한, 패턴 발생기(130)와 컴퓨터(140)는 USB(Universal Serial Bus) 타입으로 연결하여 통신할 수 있으며, 스캐닝 유닛(160)과 컴퓨터(140)도 USB 타입으로 연결될 수 있다.

패턴 발생기(130)와 연결된 컴퓨터(140)는 헤드(110)에 형성된 다수개의 노즐 중에서 테스트/모니터링/진단하고자 하는 노즐의 선택, 노즐의 속도 스캔 횟수, 트리거 신호 주파수 등에 대해 설정하여 패턴 발생기(130)에 인가할 수 있다. 컴퓨터(140)로부터 설정을 전달받은 패턴 발생기(130)는 드라이버(120)에 신호를 전달하며 신호를 전달받은 드라이버(120)는 헤드(110)를 구동시켜서 노즐을 통해 잉크 액적이 토출된다. 이 때, 모니터링을 위해서 셀프 센싱을 사용하는 경우에는 실제 잉크가 토출되는 상태에서 셀프 센싱 신호를 모니터링 할 수 있지만, 전압을 낮춰서 토출이 되지 않은 상태에서도 모니터링 할 수도 있다.

한편, 헤드(110)와 드라이버(120)를 연결하는 케이블에는 어댑터(150)가 설치될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템(100)은 헤드(110)와 드라이버(120) 사이에 적어도 1개의 어댑터(150)가 설치된 것에 하나의 특징이 있다고 할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템(100)의 어댑터(150)에는 다수개의 USB 포트(미도시) 등이 형성되어 스캐닝 유닛(160) 또는 컴퓨터(140) 등에 간편하게 연결할 수 있다.

스캐닝 유닛(160)은 컴퓨터(140)와 연결될 수 있는데, 양자를 연결하는 케이블의 일단은 스캐닝 유닛(160)과 USB 형태로 연결될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)의 구성요소들을 USB 타입으로 연결할 수 있게 구성함으로써, 각 구성요소들을 간편하게 연결할 수 있고 구성요소들의 유지 보수 편의성을 높일 수도 있다.

스캐닝 유닛(160)에 연결된 컴퓨터(140)는 스캐닝 유닛(160)에서 획득한 셀프 센싱 모니터링 데이터 등을 전송 받고 셀프 센싱의 결과를 디스플레이할 수 있다.

드라이버(120)와 헤드(110) 사이에 연결된 어댑터(150)는 헤드(110)의 피에조의 전압 신호, 노즐에서 토출되는 잉크 액적의 속도 정보 등을 스캐닝 유닛(160)으로 전송하여 노즐의 불량 여부를 판별할 수 있도록 한다. 이를 위해, 어댑터(150)는 헤드(110), 드라이버(120) 및 스캐닝 유닛(160)에 연결될 수 있도록 형성된다. 이 때, 어댑터(150)는 드라이버(120)와 헤드(110)를 연결하는 케이블에 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 기존의 셀프 센싱 시스템을 변경하지 않고서도 간단하게 검출 시간을 줄일 수 있는 새로운 셀프 센싱 시스템을 모듈화할 수 있다.

한편, 어댑터(150)는 피에조의 셀프 센싱 신호의 감도를 변경할 수 있기 때문에 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 어댑터(150)는 드라이버(120)와 헤드(110) 사이의 출력 저항을 변경할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)의 어댑터(150)는 저항, 캐패시터 또는 전선을 연결하여 임피던스(Impedance)를 변경함으로써 검출 감도를 변화시키거나 높일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 어댑터(150) 상에서 임피던스를 변경할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 128개의 노즐을 구비한 1개의 헤드(110)를 기준으로 대략 1~2초 이내에 셀프 센싱 데이터를 처리하여 노즐의 불량 여부를 진단할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 원하는 노즐 테스트 횟수, 노즐 개수를 지정하고 이 때 횟수만큼 트리거에 의해 데이터를 획득하고 이를 메모리에 저장하고 최종적으로 모든 데이터를 한꺼번에 받아들여 처리할 수 있다. 이로 인해 노즐 불량 여부 검출에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)의 패턴 발생기(130)는 헤드(110)에 형성된 다수개의 노즐 중 테스트 내지 모니터링하고자 하는 노즐의 개수 및 노즐의 토출 횟수를 지정하고, 지정된 횟수 만큼만 트리거를 발생시키고, 이러한 트리거 신호를 사용하여 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 패턴 발생기(130)는 헤드(110)에 형성된 다수개의 노즐 중 선택된 원하는 노즐만 원하는 주파수로 지정된 횟수 만큼 순차적으로 토출시킬 수 있다. 패턴 발생기(130)는 자동적으로 테스트하고자 하는 노즐을 순차적으로 변경하여 토출시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)은 획득된 데이터를 검출 회로(170) 내지 스캐닝 유닛(160)의 메모리에 저장되고, 컴퓨터(140)는 최종적으로 모든 데이터를 한꺼번에 받아들여 처리할 수 있다. 이로 인해 불량 노즐 검출에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(100)은 패턴 발생기(130)에서 트리거 발생 시 데이터를 획득한 후 또 다시 트리거를 기다려서 데이터를 획득하는 방법이 아니라 모든 스캔 작업이 완료된 후 한꺼번에 데이터를 획득하는 방법을 사용할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)은 노즐의 잉크액적 토출 속도 스캔시 원하는 만큼의 트리거와 미리 지정해 준 수 만큼의 스캔을 통하여 데이터를 획득하고 모든 데이터를 스캐닝 유닛(160)의 메모리에 저장하고, 나중에 한꺼번에 통신을 통해 컴퓨터(140)로 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 연속한 외부 트리거를 이용하여 노즐을 토출시키거나 외부 트리거 제어를 하는 것이 아니라, 정해진 횟수 만큼의 트리거 및 원하는 수 만큼의 데이터를 획득하므로 데이터 획득 및 처리 속도를 높일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)에 적용되는 알고리즘 및 소프트웨어에 대해서 설명한다. 이하에서는 불량 노즐 검출 시스템(100)의 모니터링 모듈에 적용하기 위한 불량 노즐 검출 알고리즘에 대해서 설명하지만, 본 발명에 따른 방법 내지 알고리즘은 다른 형태의 검출 시스템에도 일부 변경 등을 통하여 적용할 수 있는 범용성이 있는 방법 내지 알고리즘임을 밝혀둔다.

사용자는 컴퓨터(140)를 통해 헤드(110)에 형성된 다수개의 노즐 중에서 테스트/모니터링/진단하고자 하는 노즐을 선택하기 위한 설정을 입력하고 선택된 노즐에 대해 몇 차례에 걸쳐 반복적으로 잉크 액적 토출 속도를 스캔(scan)할 것인지 입력한다. 모니터링을 위해서는 선택된 노즐 중에서 정상상태로 분류된 것만 모니터링한다. 본 방법은 정상상태의 신호와 모니터링하는 상태를 비교하는 것이므로, 정상상태를 정확하게 정의하는 것이 필요하다. 각 노즐에서 정상 토출 여부는 비젼(Vision)을 이용하여 토출 속도를 측정하여 판단할 수 있다. 이러한 과정은 속도 범위가 정상인 노즐에서 셀프 센싱 신호를 동시에 측정하여 정상 상태의 신호를 정의할 수 있다. 이와 같이 정상 상태의 신호를 정의하는 과정은 헤드가 바뀌게 될 때 단 한 번만 이루어지면 되고, 실제 모니터링에서는 전기적인 신호만을 이용하여 불량 노즐을 검출하기 때문에 비젼을 이용하여 토출 속도를 측정하기 위한 시간은 실제 모니터링 할 때에는 필요하지 않을 수도 있다.

실제 모니터링 할 때에는 도 3에 도시된 바와 같이, 셀프 센싱을 수행한다. 이 때, 패턴 발생기(130)가 드라이버(120)에 트리거 신호 (제팅 신호 트리거 및 데이터 획득 트리거)를 인가할 수 있도록 설정한다. 이 때, 패턴 발생기(130)는 한꺼번에 테스트하고자 하는 노즐을 선택할 수 있다.

이러한 설정이 완료되면 드라이버(120)는 헤드(110)의 노즐 중 선택된 노즐을 대상으로 잉크 액적을 토출시키게 되고, 이 때 노즐에서 토출되는 잉크의 속도를 스캐닝하게 된다. 예를 들어, 헤드(110)에 형성된 노즐이 128개이고 이 중 1번에서 100번까지 100개의 노즐을 선택하여 테스트하며, 각각의 노즐에 대해서 10번씩 토출시키며 잉크 액적 토출 속도를 스캐닝하는 경우를 가정해 본다. 한 개의 노즐당 10번씩 토출시키는 것은 데이터의 잡음을 최소화하기 위한 평균화 또는 비정상 데이터가 삭제된 데이터를 확보하기 위한 것이다.

이 때, 총 트리거 개수는 1000개가 되며, 1000개의 트리거에 해당하는 데이터가 한꺼번에 스캐닝 유닛(160)의 메모리에 저장된다. 여기서, 1개의 트리거에서 저장되는 데이터의 개수를 정해줄 수 있다. 또한, 1개의 데이터가 저장되는 샘플링 주파수 역시 정해줄 수 있다. 예를 들면, 1개의 트리거에 저장되는 데이터의 개수를 256개라고 하면, 전체 저장되는 데이터 개수는 256000개가 된다. 1개의 트리거에서 데이터가 저장되는데 필요한 시간은 샘플링 주파수가 1MHz라고 한다면, 0.256ms가 된다. 또한 트리거의 주파수를 외부에서 지정할 수 있다. 이 때, 토출을 위한 트리거 주파수의 역수(즉, 트리거 주기)가 0.256ms 보다 빠르면 안 된다. 따라서, 트리거 주파수는 2kHz 미만이 적당하다. 이 때 1000번의 트리거가 필요하므로 시간은 0.5초가 소요된다. 따라서 128개에 대한 데이터를 처리하는데 1초 미만이 걸리는 것이 가능하다. 검출 속도를 더욱 빠르게 하기 위해서는 토출 주파수를 빠르게 하거나, 1개의 트리거에서 샘플링의 수를 줄이면 검출 속도를 더욱 빠르게 할 수 있다.

저장된 전체 토출 잉크 속도 데이터는 각각의 노즐에 대한 10번 값의 평균을 구하고, 이 평균과 정상상태 데이터를 비교해서 선택된 노즐의 불량 여부를 판별하게 된다. 그리고, 판별된 최종 결과는 컴퓨터(140)에도 한꺼번에 전송되고, 사용자가 시각적인 정보를 이용해 불량 여부, 불량의 심각도 등을 알 수 있도록 컴퓨터(140)의 화면에 디스플레이 될 수 있다. 이 때, 여러 차례 반복하여 속도를 스캔하고 그 평균을 이용하여 불량 여부를 판별함으로써 노이즈의 악영향을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)은 잉크 토출 속도를 측정하지만, 실질적으로 노즐별로 구비된 피에조의 전류 또는 전압 신호를 검출하는 것이라고 할 수 있다. 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)은 셀프 센싱 신호를 얻기 위하여 드라이버(120)의 출력 임피던스와 헤드(110) 사이의 전류 또는 전압을 측정하는 것이 바람직하다. 헤드(110)에 가해지는 전류 또는 전압에 의해서 피에조에 변형이 발생하고 이로 인해 노즐 또는 헤드(110)에 압력파가 가해지고 그 결과 잉크 액적이 토출되기 때문에, 피에조의 전류 또는 전압 신호로부터 압력파를 측정하면 토출 상태를 모니터링할 수 있다. 이를 위해서는 브릿지 회로 뿐만 아니라 일반적인 회로를 사용할 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법에 대해서 설명한다.

우선 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법은, 피에조를 구비한 복수개 노즐의 불량을 검출하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 노즐 중 모니터링하고자 하는 노즐을 선택하는 단계(1100), 상기 선택된 각 노즐별로 잉크속도를 스캔하는 단계(1200), 상기 잉크속도가 정상 범위 내에 있는 노즐을 정상상태로 판별하는 단계(1300), 상기 선택된 각 노즐별로 셀프 센싱 신호를 검출하여 상기 선택된 노즐을 모니터링하는 단계(1400), 상기 모니터링된 노즐의 셀프 센싱 신호, 정상 상태 신호 및 셀프 센싱 신호와 정상 상태 신호의 차이를 포함하는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 컴퓨터에 전송하여 저장하는 단계(1500) 및 상기 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터를 상기 컴퓨터의 화면에 디스플레이하는 단계(1600)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 컴퓨터에 전송하여 저장하는 단계(1500)는 날짜 또는 시간별로 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장할 수 있다.

여기서, 정상 상태 신호는 비젼(Vision)을 이용하여 잉크의 토출 이미지를 획득하여 정상 노즐을 판별하고, 디스플레이하는 단계(1600)는 노즐의 불량 여부 또는 불량 정도를 컴퓨터(140)의 화면에 디스플레이 할 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법에 사용되는 프로그램의 화면이 예시적으로 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법은 우선 헤드(110)에 형성된 다수개의 노즐 중 테스트 내지 모니터링하고자 하는 노즐을 선택할 수 있다(1110). 이와 같이 노즐을 선택한 후에 노즐을 토출시키고, 노즐을 통해 토출되는 잉크 액적의 속도를 스캔하게 된다(1200). 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법은 노즐의 잉크 토출 속도를 측정(스캔)함과 동시에 셀프 센싱 데이터를 저장한다.

이 때, 잉크 토출 속도가 정상 범위에 있는 셀프 센싱 데이터를 정상 상태 신호 내지 데이터로 정의할 수 있다. 즉, 노즐의 잉크 토출 속도를 이용하여 노즐의 불량 여부를 판별하기 위해서는 기준이 되는 정상상태의 값을 정의해야 하는데, 본 발명에서는 일정한 속도 값을 가지는 노즐을 정상노즐로 정의하고 이러한 노즐들의 셀프 센싱 데이터를 정상 상태 신호(normal signal) 내지 데이터로 저장하고, 불량 노즐 판별을 위한 기준값(reference signal)으로 활용할 수 있다.

본 발명은 정상 상태의 노즐을 정의하기 위하여 비젼 알고리즘으로 잉크의 토출 속도 또는 토출되는 잉크의 체적의 기준값을 설정하여 입력하고, 비젼을 이용하여 측정된 값과 상기 기준값을 비교하여 그 차이가 목표 범위(또는 지정된 범위)에 있는 경우에 정상 상태로 분류한다. 잉크의 토출 속도 또는 토출되는 잉크의 체적의 기준값과 측정값의 차이가 정상 범위에 있을 때의 셀프 센싱 데이터를 저장하고 이를 기준 신호로 사용할 수 있다. 이와 같이 정의된 기준 신호는 모니터링을 위해 검출되는 셀프 센싱 신호와 주기적 또는 비주기적으로 비교하고, 그 차이가 일정한 값 보다 비정상적으로 작거나 큰 경우에는 노즐의 상태가 불량이라고 판단할 수 있다. 또한, 비정상 상태로 분류된 노즐은 확인을 위하여 비젼 알고리즘을 통해 확인하거나 다시 셀프 센싱 데이터를 획득하여 노즐의 불량 여부를 다시 확인하는 과정을 거칠 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 정상상태 노즐에 대한 기준값을 정의하기 위해 단순히 잉크 토출 속도 또는 토출되는 잉크의 체적을 이용할 뿐만 아니라, 정확성을 높이기 위해 토출 잉크 액적의 이미지를 촬영하여 이를 분석하는 과정을 더 취하고 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 창(201)에 토출 액적의 이미지를 촬영하고 이를 비젼 알고리즘(vision algorithm)으로 분석함으로써 보다 정확한 정상상태 노즐과 이 때의 셀프 센싱 데이터를 얻을 수 있다. 만약, 잉크 토출 속도 또는 토출되는 잉크의 체적의 측정값이 기준값에 대해 지정된 범위 내의 값을 가진다고 하더라도 이미지 창(201)에 여러 개의 액적이 표시되면 토출 속도가 정상 범위 내에 있다고 할 수 없으므로, 이러한 노즐은 모니터링에서 제외하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법은 정상 상태에 대한 기준값을 정의하는 경우에만 비젼 알고리즘을 이용하고, 이후에 기준값과 비교하여 불량 노즐을 검출하는 과정에서는 비젼 알고리즘을 사용하지 않는다. 비젼 알고리즘에는 기계적 얼라인먼트를 맞춰야 하는 등 시간이 많이 소요되기 때문에 전체 과정에 비젼 알고리즘을 사용하지는 않는다.

한편, 도 3에는 정상인 노즐의 데이터를 보여 주는 화면이 예시되어 있고, 도 4에는 불량인 노즐의 데이터를 보여 주는 화면이 예시되어 있다.

우선 도 3을 참조하면, 화면 상단 좌측에는 액적의 이미지를 보여주기 위한 이미지 창(201)이 있고 그 우측에는 셀프 센싱 데이터를 보여주는 그래프(211)가 마련된다. 그래프(211)의 우측 상단에는 선택된 노즐의 번호를 보여주는 노즐번호표시창(212)이 마련된다. 또한, 화면 가운데 좌측부분에는 셀프 센싱의 진행 정도를 보여 주는 메뉴(213)가 마련되는데, 이는 모니터링이 진행되고 있음을 보여 주는 메뉴이다.

또한, 좌측 하단에는 모니터링 모드 메뉴(214)가 마련되며, 그 밑으로 수동 모드 메뉴(215) 및 자동 모드 메뉴(216)가 마련된다. 여기서, 수동 모드 메뉴(215)는 사용자의 선택에 따라 셀프 센싱 모니터링을 수행하기 위한 메뉴이다. 즉, 사용자가 필요에 의해서 간헐적으로 모니터링을 수행하고자 하는 경우에 사용될 수 있다. 한편, 자동 모드 메뉴(216)는 주기적 또는 비주기적으로 모니터링을 수행하기 위한 메뉴이다. 주기적인 기 설정된 기간 내지 시간 간격을 설정하여 모니터링을 하거나 소정 작업(예를 들면, 프린팅 완료 후 다음 프린팅을 수행하기 전) 후에 모니터링을 수행하고자 할 때 사용되는 것이 자동 모드 메뉴(216)이다.

이와 같이, 수동 모드 메뉴(215) 및 자동 모드 메뉴(216)를 이용함으로써 상기 모니터링하는 단계(1400)는 사용자의 선택에 의해서 수행되거나, 기 설정된 기간 간격 또는 소정 작업 후에 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다. 또한, 모드 메뉴(215,216)를 이용함으로써 모니터링하는 단계(1400)를 수행하기 위해서 잉크젯 장비를 멈추거나 프린팅 작업을 멈출 필요가 없다. 프린팅 작업을 수행하면서 다음 스와스(swath)로 이동하는 중에 자동 모드 메뉴(216)를 이용해서 모니터링을 수행할 수 있다.

한편, 하단 우측에는 노즐 전체에 대해서 각 노즐별로 정상 또는 비정상 여부에 대한 각종 정보가 시각적으로 표시된 창이 마련된다. 도 3을 참조하면, 전체 128개의 노즐을 각각 32개씩 4개 줄로 배열되어 있는데, 각각 32개의 노즐 위에 보면 파란색으로 기준선(223)이 그어져 있는데, 이 기준선(223)은 문턱값을 표시하는 것이다.

여기서, 문턱값(Threshold)은 셀프 센싱 모니터링 데이터를 디스플레이하는 단계(1600)에서 설정되고 입력될 수 있고, 노즐이 정상 상태로 판단된 경우의 셀프 센싱 데이터와 모니터링되는 셀프 센싱 데이터와의 차이값을 문턱값으로 설정할 수 있다. 문턱값을 입력한 후에는 모니터링하는 노즐의 셀프 센싱 데이터와 정상 상태로 판단된 노즐의 셀프 센싱 데이터를 비교하는 과정을 거치게 된다.

예를 들어, 잉크속도와 문턱값의 비교 결과, 문턱값 보다 잉크속도가 큰 노즐을 비정상 상태의 노즐로 판별되고, 비정상 상태의 노즐은 화면으로 표시되어 사용자에게 인지될 수 있다. 이 때, 문턱값은 토출에 사용되는 잉크의 종류, 노즐에 인가되는 패턴, 노즐의 불량 여부 또는 노이즈의 유무에 따라 다르게 설정될 수 있다. 즉, 정상 상태로 저장된 셀프 센싱 데이터와 모니터링되는 셀프 센싱 데이터와의 차이를 문턱(threshold) 값으로 하여 불량 여부를 판단하는데 이 값은 잉크에 따라 다르고, 인가되는 전압 모양에 따라 다르고 불량 상태 및 노이즈에 따라서 적절한 값을 선정해야 된다. 또한 전체 노즐에 대한 정상 상태와 비정상 상태의 차이의 분포에 대해서 효과적인 선정이 되어야 한다.

문턱값 보다 많이 크거나 작은 값을 가지는 노즐은 불량이라고 판단할 수 있으며, 선택된 노즐 중 불량 노즐의 검출을 위하여 기준선(223)에 대하여 바 그래프(bar graph, 224)로 표시될 수 있다. 즉, 문턱값을 의미하는 기준선(223) 보다 위쪽으로 이격된 정도를 선명하게 표시하기 위해서 바 그래프(224)를 이용한다. 도 3을 참조하면, 기준선(223)과의 이격 정도를 한 눈에 파악할 수 있으며, 이격 정도로부터 불량 노즐의 불량 심각도를 파악할 수 있다. 즉, 본 발명의 노즐의 불량 심각도를 나타낼 수 있도록 두 신호의 차이의 크기를 바 그래프(bar graph) 형태로 나타낸다. 기준선(223)과의 이격 정도가 큰 노즐은 불량 노즐로서 붉은 색(222)으로 표시되고, 기준선(223)과의 이격 정도가 크지 않은 노즐은 정상 노즐로서 녹색(221)으로 표시될 수 있다. 도 3을 참조하면, 10번, 76번, 115번 노즐은 기준선(223) 보다 바 그래프의 이격 정도가 크기 때문에 비정상 노즐임을 알 수 있다. 반면에 상단의 그래프(211)가 표시된 128번 노즐은 기준선(223)과의 이격 정도도 크지 않고 녹색으로 표시되어 있음을 알 수 있다. 그래프(211)를 보면 128번 노즐의 경우는 정상 상태 신호(녹색선)와 셀프 센싱 신호(붉은선)이 거의 동일함을 알 수 있는데, 이는 셀프 센싱 신호가 정상 상태 신호와 일치하는 정상 상태 노즐임을 보여 주는 것이다.

반면 도 4를 참조하면, 그래프(212)가 도시된 76번 노즐은 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호가 많이 일치하지 않기 때문에 붉은색(222)의 비정상 노즐로 표시되어 있음을 알 수 있다. 또한, 이미지 창(201)에도 잉크가 토출되지 않는 영상이 표시됨을 알 수 있다. 스테이지(미도시)가 해당 노즐로 이동하여 노즐의 잉크 토출 영상을 촬영하고 그 촬영된 이미지가 이미지 창(201)에 표시된다.

도 5에는 사용자가 모니터링 변수를 설정하기 위한 화면이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자는 모니터링을 수행하기 전에 노즐에서 잡음의 영향을 줄이기 위해서 필요한 평균 모니터링 수행 횟수를 입력하는 메뉴(231), 문턱값을 입력하는 메뉴(232), 모니터링 시간 간격을 입력하는 메뉴(233), 모니터링 완료 시간을 입력하는 메뉴(234), 제팅 모드(jetting mode)를 선택하는 메뉴(235), 제팅 주파수(jetting frequency)를 입력하는 메뉴(236)를 이용하여 적절한 값을 입력한 후 모니터링을 수행하게 된다. 여기서, 제팅 모드에는 올 제팅(all-jetting) 모드, 논 제팅(non-jetting) 모드 등이 있다. 실제의 양산 장비 내지 시스템에서는 시간별로 모니터링을 하기도 하지만, 1개의 기판에 대한 프린팅이 완료된 후 다른 기판을 프린팅하기 전에 모니터링을 수행하는 방법으로 소프트웨어 알고리즘이 수정될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법은 도 3 내지 도 5에 도시된 화면을 통해 셀프 센싱을 수행하고 그 결과인 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법은 불량 노즐의 셀프 센싱 데이터와 정상 데이터의 비교, 불량 여부, 불량의 심각도 등을 시각 정보를 이용하여 사용자가 한 눈에 쉽게 파악할 수 있도록 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 중 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장하는 단계(1500)는 날짜 또는 시간별로 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장할 수 있다. 이와 같이, 날짜별 또는 시간별로 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터는 모니터링이 수행된 이후에 언제든지 모니터링 데이터를 확인하여, 해당 노즐의 과거 이력을 확인할 수도 있다. 즉, 선택된 노즐이 과거 특정 시점에 어떠한 토출 상태를 보였으며, 그 원인은 무엇 때문이었는지 등을 확인할 수 있다.

도 6을 참조하면, 이미지 창(201) 및 그 우측에 그래프, 그래프 하단에 전체 노즐에 대한 정상 및 비정상 여부를 보여주는 시각 정보 외에, 하단 좌측을 보면 모니터링 데이터의 이력을 확인할 수 있는 메뉴가 마련되어 있다. 즉, 화면의 좌측 하단을 보면 모니터링 히스토리(monitoring history) 메뉴(241)가 마련되어 있다. 모니터링 히스토리 메뉴(241)는 모니터링을 수행한 이후에 날짜 또는 시간 별로 저장된 모니터링 데이터를 확인할 수 있는 메뉴이다.

모니터링 히스토리 메뉴(241)의 하부에는 모니터링 날짜(242)와 모니터링 시간(243)을 보여 주는 메뉴가 마련되어 있다. 모니터링 날짜 메뉴(242) 및 모니터링 시간 메뉴(243)는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장하는 단계(1500)에서 날짜 또는 시간별로 저장된 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 날짜 또는 시간별로 보여 주기 위한 메뉴이다. 즉, 모니터링 날짜 메뉴(242) 및 모니터링 시간 메뉴(243)는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장하는 단계(1500)에서 날짜 또는 시간별로 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장하는 저장폴더에 연결하여, 해당 날짜 또는 시간의 셀프 센싱 모니터링 데이터를 보여줄 수 있다.

여기서, 셀프 센싱 모니터링 데이터를 디스플레이하는 단계(1600)는 도 6과 같은 화면을 통해서, 상기 날짜 또는 시간별로 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터를 분석하여 선택된 노즐의 불량 유무, 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 줄 수 있다. 도 6의 하부에는 전체 노즐에 대해서 선택된 날짜(2011년 1월 6일) 및 선택된 시간(17시 18분)에서의 모니터링 데이터 또는 모니터링 결과가 표시되어 있다.

즉, 도 6에 도시된 전체 노즐의 정상 또는 비정상 여부, 문턱값에 대한 이격 정도를 보여 주는 바 그래프는 노즐을 모니터링한 후에 날짜 또는 시간별로 저장된 과거의 모니터링 데이터를 현재 시점에서 확인하는 경우이다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법은 선택된 날짜 또는 시간에 대해서 과거의 모니터링 데이터를 전체 노즐에 대해서 일괄적으로 보여 줄 수 있다. 시간에 따른 모니터링 결과를 보여줄 수도 있지만, 기판 번호 및 프린팅 스와스(swath) 번호 등을 기준으로 모니터링 결과를 저장하고 보여줄 수 있도록 목적에 맞추어 소프트웨어 또는 알고리즘을 변경할 수도 있다.

또한, 도 6의 우측 상단에 도시된 바와 같이, 과거의 특정 날짜 또는 시간의 모니터링 데이터 중에서 특정 하나의 노즐에 대한 셀프 센싱 신호와 정상 상태 신호를 비교하여 보여 준다. 예를 들면, 도 6의 하단 화면에서 녹색으로 표시된 정상 상태의 100번 노즐을 선택하면 도 6의 상단 우측에 그래프가 나타난다. 이 그래프에 의하면 셀프 센싱 신호(붉은선)와 정상 상태 신호(녹색선)가 거의 겹치는 것을 알 수 있고, 상단 좌측의 이미지 창에도 100번 노즐에서 잉크가 정상적으로 토출되는 이미지가 표시되어 있다.

상기 디스플레이하는 단계(1600)는, 상기 날짜 또는 시간 중 특정 날짜 또는 특정 시간과 특정 노즐을 선택하면 선택된 노즐의 그 때의 정상 상태 신호와 모니터링된 셀프 센싱 신호를 비교하여 보여 줄 수 있다. 즉, 도 6의 상단 좌측에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이하는 단계(1600)는 상기 선택된 노즐의 잉크 토출 상태의 영상을 보여 줄 수 있다. 이와 같이, 선택된 노즐의 잉크 토출 상태의 영상을 이미지 창에 보여 줌으로써, 셀프 센싱 신호의 비교 뿐만 아니라 잉크 토출 상태를 확인하여 보다 정확하게 노즐의 정상 여부를 확인하고 모니터링할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이하는 단계(1600)는, 상기 날짜 또는 시간 전체에 걸쳐서 선택된 특정 노즐의 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 줄 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 화면의 좌측 하단에 노즐 히스토리 메뉴(244)가 마련된다. 노즐 히스토리 메뉴(244)는 특정한 노즐에 대해서 선택된 특정 날짜 또는 시간 전체에 걸쳐서 노즐의 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 그래프로 보여 준다.

도 7을 참조하면, 붉은색으로 표시된 비정상 상태인 76번 노즐에 대해서 선택된 날짜(2011년 1월 6일) 및 선택된 시간(18시 36분)에 노즐 모니터링 히스토리가 그래프(251)로 도시되어 있다. 그래프(251)에는 문턱값을 나타내는 기준선(252)과 이에 대해서 경과 시간에 있어서 76번 노즐이 정상인지 비정상인지를 보여 주는 셀프 센싱 신호(253,254)가 도시되어 있다. 그래프(251)를 참조하면, 76번 노즐은 2011년 1월 6일, 18시 36분에 모니터링 시작 후 6초가 경과할 때까지는 정상 상태(253)에 있었으나, 그 이후에는 비정상 상태(254)에 있었음을 알 수 있다. 여기서, 6초가 될 때까지의 상태가 정상 상태(253)인 이유는 셀프 센싱 신호와 기준선(252)의 차이가 상대적으로 작기 때문이며, 6초 이후에는 기준선(252)과 셀프 센싱 신호의 차이가 급격하게 증가하기 때문에 비정상 상태(254)라 판단할 수 있다.

또한, 도 7의 그래프(251)는 선택된 노즐(76번 노즐)에서 모니터링 결과 또는 모니터링 데이터를 문턱값(252)과 함께 보여 준다. 뿐만 아니라, 문턱값을 나타내는 기준선(252)과 셀프 센싱 신호의 차이(즉, 이격 정도)를 보여 줌으로써 비정상 상태(254)의 심각도를 보여 주기도 한다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 셀프 센싱 모니터링 사이에 모든 노즐을 토출시키는 조건인 경우에 스테이지를 이동하면서 해당 노즐의 이미지를 측정한 후, 이미지를 저장하는 방법으로 전체 노즐의 이미지를 저장할 수 있다. 저장된 전체 노즐의 이미지와 셀프 센싱으로 저장된 데이터를 이용하여 도 6과 같이 시간별로 셀프 센싱 결과를 확인할 때 해당 노즐을 선택하여 그 시간에 저장된 해당 노즐의 이미지와 셀프 센싱 데이터를 동시에 보여 줄 수 있다. 이러한 방법을 통해 셀프 센싱 결과의 신뢰성과 알고리즘을 개선할 수 있다.

여기서, 상기 디스플레이하는 단계(1600)는, 상기 선택된 노즐에서의 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이의 제곱을 더한 값을 사용자에 의해 설정되는 문턱값과 비교하여, 상기 문턱값과 함께 상기 선택된 노즐의 불량 여부 및 심각도를 보여 줄 수 있다. 즉, 보다 상세하게 설명하면, 도 7에 도시된 그래프(251)에 도시된 붉은 선은 상기 선택된 노즐(76번 노즐)에서의 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이의 제곱을 더한 값을 나타내며, 이 더한 값과 문턱값(252)을 비교하여 그 차이를 보여 주고 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법을 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터 시스템이 판독할 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)을 사용하면, 획득된 데이터를 스캐닝 유닛(160)의 메모리에 저장하고 한꺼번에 전송할 수 있다. 데이터를 한꺼번에 전송한 후 각 트리거별로 측정된 데이터를 노즐별로 구별하여 읽어서 처리할 수 있다. 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법은 128개의 노즐에 대해서 약 1~2 안에 모니터링을 완료할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법 및 그 기록 매체는 프린팅 및 공정 도중에 주기적인 모니터링 신호와 정상상태의 비교를 통하여 불량 노즐의 유무 및 심각성을 실시간으로 파악할 수 있고, 불량 노즐 발생시 그 불량 노즐을 제외하고 프린팅 할 수 있도록 프린팅 알고리즘을 변경하여 헤드 교체시까지 자동으로 프린팅이 계속되게 할 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 기록 매체는 여러 개의 헤드를 사용하는 프린팅 시스템서도 확장하여 적용할 수 있고, 노즐의 토출 불량이 언제, 어느 노즐에서 얼마만큼 발생했는지 분석할 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 기록 매체를 양산 잉크젯 장비에 적용한다면 프린팅 작업을 하는 중에 스테이지 이송 등의 짧은 시간에 모니터링을 할 수 있고, 또는 기판 프린팅 완료 이후에 다른 기판 프린팅 도중에 모니터링을 수행하고 모니터링 결과를 사용자에게 알려주어, 그 동안 모니터링했던 결과를 분석하여 토출 불량 원인 및 현상을 쉽게 분석하게 해 줄 수 있다.

또한, 다른 응용 예로서 토출 상태에 대한 장기 신뢰성 측정 장치로 활용이 가능하다. 예를 들면 실제 양산 시스템에 적용하기 전에 헤드의 동작상태를 장기적으로 모니터링 할 수 있는 장치로도 활용될 수 있다. 이러한 모니터링을 통하여 최대 토출 주파수를 결정할 수도 있고, 공기 방울 유입이 최소가 되도록 하는 잉크 공급 시스템 개선, 또한 제팅 신뢰성을 위한 파형 설계 등을 위한 테스트, 잉크 개발을 위한 장기 신뢰성 테스트 등을 위한 신뢰성 장치로 활용이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 불량 노즐 검출 시스템 110: 헤드
120: 드라이버 130: 패턴 발생기
140: 컴퓨터 150: 어댑터

Claims (10)

1. 피에조를 구비한 복수개 노즐의 불량을 검출하는 방법에 있어서,
   상기 복수개의 노즐 중 모니터링하고자 하는 노즐을 선택하는 단계;
   상기 선택된 각 노즐별로 잉크속도를 스캔하는 단계;
   상기 잉크속도가 정상 범위 내에 있는 노즐을 정상상태로 판별하는 단계;
   상기 선택된 각 노즐별로 셀프 센싱 신호를 검출하여 상기 선택된 노즐을 모니터링하는 단계;
   상기 모니터링된 노즐의 셀프 센싱 신호, 정상 상태 신호 및 셀프 센싱 신호와 정상 상태 신호의 차이를 포함하는 셀프 센싱 모니터링 데이터를 컴퓨터에 전송하여 저장하는 단계; 및
   상기 저장된 셀프 센싱 모니터링 데이터를 상기 컴퓨터의 화면에 디스플레이하는 단계;를 포함하며,
   상기 모니터링하는 단계는 사용자의 선택에 의해서 수행되거나, 기 설정된 기간 간격 또는 소정 작업 후에 주기적 또는 비주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 저장하는 단계는 날짜 또는 시간별로 상기 셀프 센싱 모니터링 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 모니터링하는 단계는 주기적으로 셀프 센싱을 사용한 모니터링과 동시에 상기 노즐의 토출 이미지를 순차적으로 측정하고 날짜별로 저장하고, 셀프 센싱 신호와 동시에 저장하여 노즐의 작동 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는,
   상기 날짜 또는 시간별로 저장되거나 기판 또는 프린팅 스와스(swath) 별로 저장한 후 셀프 센싱 모니터링 데이터를 분석하여 선택된 노즐의 불량 유무, 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 주는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는,상기 선택된 노즐의 잉크 토출 상태의 현재 토출 영상 또는 과거에 날짜별로 저장된 토출 이미지를 보여 주는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는,
   상기 날짜 또는 시간 중 특정 날짜 또는 특정 시간과 특정 노즐을 선택하면 선택된 노즐의 그 때의 정상 상태 신호와 모니터링된 셀프 센싱 신호를 비교하여 보여 주는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는,
   상기 날짜 또는 시간 전체에 걸쳐서 선택된 특정 노즐의 불량 정도 또는 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이를 보여 주는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 디스플레이하는 단계는,
   상기 선택된 노즐에서의 정상 상태 신호와 셀프 센싱 신호의 차이의 제곱을 더한 값을 사용자에 의해 설정되는 문턱값과 비교하여, 상기 문턱값과 함께 상기 선택된 노즐의 불량 여부 및 심각도를 보여 주는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 문턱값은 상기 컴퓨터의 화면에 기준선으로 표시되며, 상기 노즐 중 불량 노즐의 검출을 위하여 상기 기준선에 대하여 바 그래프(bar graph)가 표시되는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터 시스템이 판독할 수 있는 기록매체.

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