KR101279813B1 - 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체 - Google Patents
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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 노즐에서 잉크가 토출되는 상태에서 상기 선택된 노즐별로 셀프 센싱 신호를 구하는 단계; 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹의 셀프 센싱 신호를 이용하여 전체의 기준 신호를 설정하는 단계; 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계; 및 상기 선택된 노즐 각각에 대해서 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하여, 모니터링되는 셀프 센싱 신호와 비교되는 기준 신호의 신뢰성을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 정상 상태에서의 피에조 셀프 센싱 신호를 정의하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불량 노즐 검출의 정확도를 높일 수 있는 피에조의 셀프 센싱 신호의 기준 신호와 비교하는 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.
다시 말하면, 피에조 잉크젯 헤드는 피에조 엑츄에이터를 가진시키거나 피에조 엑츄에이터에 변형을 주어서 헤드 내에 압력파를 발생시켜서 잉크를 토출할 수 있다. 만일 압력파에 이상이 생긴다면 토출 상태에 이상이 생기게 된다. 한편, 피에조의 전류 신호를 측정하여 압력파의 거동을 측정할 수 있다. 이를 이용하면 효과적으로 불량 노즐을 검출 하는 것이 가능하다.
불량노즐 검출을 위하여 피에조의 셀프 센싱 신호를 이용하려면 정상 상태에서의 셀프 센싱 신호와 모니터링 하는 셀프 센싱 신호를 계속해서 비교하면서 모니터링 하는 셀프 센싱 신호와 정상 상태에서의 셀프 센싱 신호를 차이를 구하고 이를 이용해서 노즐의 불량 여부를 판단해야 한다. 따라서 정상 상태에서의 셀프 센싱 신호를 정의하는 것이 중요하다.
기존의 방법 중 비젼(vision)을 이용하여 토출되는 잉크액적의 속도 또는 체적을 측정하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 별도의 비젼(vision) 시스템이 필요하며 비젼 시스템이 없는 경우에는 정상 상태의 셀프 센싱 신호를 정의하기 어렵고, 시간이 오래 걸리며, 제팅 상태가 양호한 것 중에는 토출 속도 뿐만 아니라 다른 파라미터 즉 파티클(particle)에 의해 속도는 동일하더라도 방향성 등이 현저하게 나쁜 경우도 있기 때문에, 비젼 측정으로 정확하게 노즐의 상태를 판단하는 것은 많은 노력이 필요한 단점이 있다.
다른 방법으로는 인쇄 패턴(pattern)을 기판 위에 인쇄한 후에 패턴 카메라를 이용하여 인쇄된 이미지를 스캔하는 방법이 있다. 이 방법은 카메라를 이용하여 패턴된 이미지를 스캔한 뒤, 토출 여부 및 탄착점 위치 여부를 비젼을 이용하여 이미지 프로세싱(image processing)한 후에 토출 불량 여부를 판단하고, 정상 토출 노즐을 찾고 그 때의 셀프 센싱 신호를 저장하게 된다. 그러나 이 방법은 정상 토출 노즐을 찾는데 시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 부가적인 장치가 필요하며, 카메라의 기계적인 얼라인먼트(alignment) 등이 필요할 뿐만 아니라 비젼 이미지를 처리하여 토출되는 잉크액적의 위치 정보, 속도정보, 방향(directionality)정보 등을 이용하여 불량 또는 정상 노즐을 결정하는 추가적인 알고리즘이 필요하다는 단점이 있다.
기존의 방법은 각 노즐마다 정상 상태를 정의하고 각 노즐마다 각각 다른 셀프 센싱 신호를 기준 신호로 이용하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법은 어떤 노즐에 초기부터 문제가 생겨서 정상 데이터를 제대로 저장하지 않았다면 비정상 토출이 정상으로 분류가 되기도 하고 심지어는 정상이 되었더라도 비정상으로 분류될 수 있는 문제가 있다. 즉, 기준 신호를 정의하기 위하여 초기에 문제가 있는 노즐인 경우에는 기준 신호는 정확하지 않는 신호이고, 정확하지 않은 기준 신호와 해당 노즐의 모니터링 셀프 센싱 신호의 비교 결과 역시 정확하지 않기 때문이다.
또한, 기존의 방법은 헤드가 초기에 문제점이 있는 경우 문제점을 찾아 내기가 어렵다. 초기의 문제점은 제작에 문제점이 있는 경우도 있지만 마이크로 크기의 채널에 잉크를 초기에 주입하면서 발생하는 문제가 될 수도 있다.
뿐만 아니라, 정상 토출이 되지 않는 부분의 셀프 센싱 신호에서는 기준 신호가 정확하지 않을 수 있기 때문에 어떻게 하면 정상이 되는지, 어느 정도의 문제 때문에 토출이 안 되는 것인지에 대한 정보가 전혀 없게 된다.
따라서, 정상 상태를 효과적으로 정의하고 이를 통하여 효과적인 헤드 진단 및 메인티넌스(maintenance)가 가능하게 하는 기술에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 장치에서 기준 신호를 효과적으로 정의할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 초기 잉크 주입에 문제가 있는지 판단할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 초기에 비정상 노즐이 있는 경우에도 정상 상태의 기준 신호를 정의할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 불량 노즐의 검출 정확도를 높일 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 일부 노즐의 셀프 센싱 신호만을 이용하여 전체 또는 일부 그룹 노즐의 기준 신호를 정의할 수 있는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체를 제공한다.
본 발명은 한 번의 모니터링 셀프 센싱 신호를 이용하여 노즐의 불량 여부를 검출할 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 노즐에서 잉크가 토출되는 상태에서 상기 선택된 노즐별로 셀프 센싱 신호를 구하는 단계; 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹의 셀프 센싱 신호를 이용하여 전체의 기준 신호를 설정하는 단계; 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계; 및 상기 선택된 노즐 각각에 대해서 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기준 신호를 설정하는 단계는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 상기 평균을 각각의 상기 기준 신호로 설정할 수 있다.
상기 선택된 노즐의 셀프 센싱 신호를 구하는 단계는 상기 선택된 노즐 각각에 대해서 여러 번 반복하여 다수의 셀프 센싱 신호를 각각 구하고, 상기 기준 신호를 설정하는 단계는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 전체의 셀프 센싱 신호의 평균을 구하여 이를 상기 각각의 기준 신호로 설정할 수 있다.
상기 선택된 노즐의 일부는 잉크 토출이 양호한 노즐로 선택할 수 있다.
상기 선택된 노즐의 일부는 특정 노즐을 포함하지 않을 수 있다.
상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계는 상기 기준 신호와 상기 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호를 비교할 수 있다.
상기 기준 신호는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부의 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호의 평균일 수 있다.
상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계는 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부에 대해서 주기적 또는 비주기적으로 구해진 셀프 센싱 신호를 비교할 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 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 초기에 비정상 노즐이 있는 경우에도 정상 상태의 기준 신호를 정의할 수 있기 때문에 초기 잉크 주입에 문제가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 일반적인 잉크젯 노즐 및 채널은 마이크로미터 사이즈의 유로를 가지기 때문에 잉크가 초기에 제대로 주입이 안 되는 경우가 많고, 이런 경우 이것의 판단 여부는 초기 잉크 주입시 잉크를 지나치게 낭비하지 않고 제팅 상태를 만들 수 있기 때문에, 잉크 초기 주입의 정상 여부를 판단하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 기준 신호를 정의함에 있어서 각 노즐 각각에 대해서 기준 신호를 정의하는 것이 아니라 복수의 노즐에 대해서 평균 셀프 센싱 신호를 기준 신호로 정의하기 때문에 불량 노즐의 검출 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 일부 노즐의 셀프 센싱 신호만을 이용하여 기준 신호를 정의하기 때문에 비젼을 이용하여 이미지를 측정할 필요가 없게 되어 기준 신호의 산출에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 한 번의 모니터링 셀프 센싱 신호를 이용하여 평균의 신호와 각각의 신호를 비교함으로써 노즐의 불량 여부를 검출할 수 있기 때문에 검출 알고리즘을 단순화하고 데이터 저장 및 처리에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 모니터링되는 셀프 센싱 신호와 비교되는 기준 신호의 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용하여 기준 신호를 설정하고 각 노즐의 불량 여부를 판단하는 과정을 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법에 의해 초기에 평균값을 이용하여 모든 노즐의 기준 신호를 설정하는 경우의 실험 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출 방법을 적용한 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용하여 기준 신호를 설정하고 각 노즐의 불량 여부를 판단하는 과정을 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법에 의해 초기에 평균값을 이용하여 모든 노즐의 기준 신호를 설정하는 경우의 실험 결과를 보여주는 도면이다.
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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용하여 기준 신호를 설정하고 각 노즐의 불량 여부를 판단하는 과정을 개략적으로 보여 주는 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 시스템을 사용하여 불량 노즐을 검출하는 방법을 도시한 순서도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법에 의해 초기에 평균값을 이용하여 모든 노즐의 기준 신호를 설정하는 경우의 실험 결과를 보여주는 도면이다.
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 연결되며, 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 저장하고, 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 내부 트리거(trigger)를 발생시키고 이를 이용하여 데이터를 획득하기 때문에 데이터 획득 및 처리 속도를 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 시스템(100)에 적용되는 알고리즘에 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.
실제 모니터링 할 때에는 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 데이터 샘플링 주파수가 1MHz(1MS/s)라고 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.
본 방법은 정상상태의 신호인 기준 신호와 모니터링되는 셀프 센싱 신호를 비교하는 것이므로, 정상상태의 신호 또는 기준 신호를 정확하게 정의하는 것이 필요하다. 이하에서는 도면을 참조하여, 정상상태의 신호 내지 기준 신호를 정의하고 설정하는 방법에 대해서 설명한다.
도 3에는 일부 노즐에 대해서 반복하여 셀프 센싱 신호를 검출하여 저장하고, 저장된 셀프 센싱 신호의 평균을 기준 신호로 설정하고, 상기 기준 신호와 각 노즐의 모니터링된 셀프 센싱 신호를 비교하여 노즐의 불량 여부를 판단하는 과정이 간략히 도시되어 있다. 도 3에는 설명의 편의와 이해를 돕기 위해서 3번, 5번, 7번, 9번 노즐을 예시하였으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 128개 노즐 전체에 대해서도 적용될 수 있고, 4개를 초과하는 노즐을 선택하여 적용할 수도 있음은 당연하다.
도 3을 참조하면, 전체 128개의 노즐 중 3번, 5번, 7번, 9번 노즐 4개에 대해서 여러 번 반복(RN)하여 각각의 노즐에 대해서 셀프 센싱 신호를 획득하여 작업을 반복한다. 여기서, 반복횟수(RN)는 편의상 10회라고 하자. 4개의 노즐에서 검출된 셀프 센싱 신호(SS3, SS5, SS7, SS9)는 각각의 노즐에 대해서 작동 상태에 따라서 동일할 수도 있고 유사하거나 다를 수도 있다. 따라서, 각각의 노즐의 기준 신호를 정확하게 알기 어렵다. 이에, 본 발명에서는 각각의 노즐에 대해서 셀프 센싱 신호가 완전히 동일하지 않을 경우 발생할 수 있는 오류 또는 오차를 방지하기 위해서 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 이 평균을 기준 신호(RS;reference signal)로 정의하거나 설정할 수 있다. 대다수의 노즐이 정상적으로 작동되고 일부 노즐이 정상이 아닌 경우에, 이러한 평균값을 구하는 방법을 이용하여 토출 불량이나 초기 잉크 주입이 잘못된 노즐을 쉽게 판단할 수 있다.
도 3을 참조하면, 기준 신호(RS)는 각각의 노즐 즉, 3번 노즐(N3), 5번 노즐(N5), 7번 노즐(N7), 9번 노즐(N9) 각각에 대해서 10회 반복한 셀프 센싱 신호의 평균을 구하여 모든 노즐에 대하여 동일한 기준 신호를 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법의 기준 신호(RS)는 4개의 노즐에 대해서 동일하게 적용된다. 즉, 기준 신호(RS)는 4개의 노즐에 대한 셀프 센싱 신호의 평균을 구해서 얻어진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법에서는 노즐 각각에 대해서 개별적인 기준 신호를 정의하는 것이 아니라, 비교하고자 하는 노즐 전체에 대해서 공통적인 기준 신호를 정의한다.
또한, 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법에서의 기준 신호(RS)는 다수의 노즐에서의 셀프 센싱 신호의 평균을 이용할 뿐만 아니라, 특정한 노즐의 신호가 정상일 때 정상인 노즐만의 신호를 다른 노즐의 기준 신호로 사용할 수도 있다. 즉, 4개의 노즐 중 3번 노즐에 대해서 10번 반복한 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 만약 3번 노즐이 정상 노즐이라는 확신이 있다면 3번 노즐의 셀프 센싱 신호의 평균을 5번, 7번, 9번 노즐에 대한 기준 신호(RS)로 정의할 수도 있다.
또한, 전체 노즐의 평균으로 구한 기준 신호(RS)와 4개의 노즐의 모니터링된 셀프 센싱 신호(MS)를 각각 비교하여 각 노즐이 정상인지 비정상인지 여부를 판별할 수 있다. 도 3을 참조하면, 3번, 7번, 9번 노즐의 셀프 센싱 신호는 파형이 서로 유사한 반면에 5번 노즐의 경우에는 다른 노즐과 파형이 다른 셀프 센싱 신호를 가짐을 알 수 있다. 따라서, 종래의 방법과 같이 각각의 노즐에 대해서 개별적인 평균을 구해서 이를 기준 신호로 정의하는 경우에는 5번 노즐의 경우는 모니터링된 셀프 센싱 신호와 기준 신호가 유사하기 때문에 정상으로 판별될 것이다. 하지만, 실제로 5번 노즐은 비정상으로 판별되어야 한다. 본 발명에 따른 방법은 이와 같이 잘못될 수 있는 기준 신호의 평균을 사용함으로써 노즐의 불량 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 즉, 4개의 노즐에 대해서 공통적인 기준 신호를 정의하는 경우에는 5번 노즐은 비정상 노즐로 판별될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4개 노즐에 대해서 N번째 셀프 센싱 신호의 평균으로부터 구해진 기준 신호(RS)는 정상 노즐인 3번, 7번, 9번 노즐의 셀프 센싱 신호의 파형과 유사한 파형을 가진다. 따라서, 이들과 다른 파형을 가지는 5번 노즐의 모니터링 셀프 센싱 신호(MS)와 기준 신호(RS)를 비교하는 경우에 5번 노즐은 비정상으로 판단될 수 있다.
이와 같이, 비정상 노즐인 5번 노즐과 같은 경우에 초기부터 비정상 노즐에 있어서 셀프 센싱 방법으로 비정상 상태의 노즐을 용이하게 검출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 기준 신호(RS)와 4개 노즐의 셀프 센싱 신호 중 최초 내지 초기 셀프 센싱 신호(S1)를 비교할 수 있다. 이와 같이, 초기 셀프 센싱 신호(S1)를 기준 신호(RS)와 비교함으로써, 4개 노즐에 초기 상태에 불량이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 4개 노즐에 초기 잉크 주입시에 문제가 있는지 여부를 확인할 수 있고, 초기 불량이 있는 노즐에서 잉크를 퍼지(purge)한 후에 잉크 주입 문제가 해결되었는지도 확인할 수 있다. 초기 잉크 주입 불량은 대부분 소수의 노즐에서 발생하기 때문에 잉크 주입이 발생한 노즐을 포함한 다수의 노즐의 셀프 센싱 신호의 평균과 비교함으로써 초기 불량을 가진 노즐을 보다 정확하게 검출해낼 수 있다.
여기서, 상기 기준 신호(RS)는 4개 노즐의 최초(초기) 셀프 센싱 신호(S1)의 평균으로 정의될 수 있다. 이와 같이, 4개 노즐의 초기 셀프 센싱 신호(S1)만을 이용하여 4개 노즐의 초기 상태의 불량 여부를 판단할 수 있기 때문에, 노즐의 초기 상태 불량 여부를 판단하기 위해서 노즐의 셀프 센싱 신호를 여러 번 얻을 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법은 데이터 획득 및 데이터 저장에 소요되는 노력을 줄일 수 있다. 즉, 단 1번(세트)의 테이터를 사용하여 전체의 평균값과 각각의 노즐의 셀프 센싱 신호를 비교함으로써 모니터링 횟수를 반으로 줄일 수 있다. 기존에는 기준 신호 1번 모니터링한 후에 모니터링 신호를 1번 더 측정하여 이를 비교하는 방법을 사용하기 때문에 반드시 2번 이상이 실험이 필요하였으나, 본 발명에 따른 방법을 사용하는 경우에는 모니터링 횟수를 절반 이상으로 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 노즐의 초기 상태의 불량 여부를 검출하여 불량을 해결한 후에, 4개 노즐의 기준 신호(RS)와 주기적 또는 비주기적으로 구해진 모니터링 셀프 센싱 신호(MS)를 비교할 수 있다. 이러한 비교 과정을 통해서 잉크젯 장비의 작동 중 또는 프린팅 작업 도중이더라도 문제가 생긴 노즐을 쉽고 빠르게 찾을 수 있고, 발생한 노즐 문제를 즉시 해결할 수 있다.
한편, 도 3에서 예시적으로 도시된 4개의 노즐 중 3개의 노즐은 잉크 토출이 양호한 노즐로 판단할 수 있다. 이후에 양호한 노즐(N3, N7, N9)만으로 평균을 한 번 더 구하고 이를 전체 노즐의 기준 신호로 한다면, 기준 신호 자체에 대한 정확성 및 신뢰성을 훨씬 더 높이는 것이 가능하다. 뿐만 아니라, 첫 번째 노즐 또는 마지막 노즐을 제외하고 기준 신호를 정의하기 위한 노즐을 선택할 수 있다. 일반적으로 첫 번째 노즐 및 마지막 노즐은 다른 노즐과 토출 특성이 다를 수 있기 때문에 이와 같이 토출 특성이 다른 노즐을 제외하고 기준 신호를 정의함으로써 기준 신호의 신뢰성을 높일 수도 있다.
상기에서는 기준 신호를 정의하기 위해 모니터링하기 위해서 선택된 노즐 중에서 4개의 노즐 즉 일부의 노즐에 대해서 셀프 센싱 신호로부터 기준 신호를 정의하였으나, 모니터링하기 위해 선택된 노즐 전체에 대해서 셀프 센싱 신호를 얻고 이들 신호로부터 기준 신호를 정의할 수도 있다.
또한, 기준 신호 정의에 이용될 노즐군(nozzle group)을 정할 때 헤드의 구동을 위한 드라이버에 해당하는 각각 홀수 노즐군 또는 짝수 노즐군으로 분리하고, 각 노즐군의 평균(즉, 기준 신호)을 구하여 각 노즐군 내의 각각의 노즐 모니터링 셀프 센싱 신호와 비교할 수도 있다.
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, 잉크토출 속도로부터 피에조의 전류 또는 전압 신호를 알 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.
도 4에 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 노즐에서 잉크가 토출되는 상태에서 상기 선택된 노즐별로 셀프 센싱 신호를 구하는 단계(1200), 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹의 셀프 센싱 신호를 이용하여 기준 신호를 설정하는 단계(1300), 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계(1400) 및 상기 선택된 노즐 각각에 대해서 불량 여부를 판별하는 단계(1500)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기준 신호를 설정하는 단계(1300)는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 상기 평균을 각각의 상기 기준 신호(RS)로 설정할 수 있다. 즉, 모니터링하기 위해서 선택된 노즐 전체 또는 그 중에서 일부(예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 4개의 노즐)에 대해서 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고 이 평균을 각각의 기준 신호로 정의할 수 있다.
상기 선택된 노즐의 셀프 센싱 신호를 구하는 단계(1200)는 상기 선택된 노즐 각각(예를 들면, 도 3의 3번, 5번, 7번, 9번 노즐)에 대해서 각 신호의 잡음을 줄이기 위해 여러 번(예를 들면, 10회) 반복하여 다수의 셀프 센싱 신호를 구하고, 상기 기준 신호를 설정하는 단계(1300)는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 다수의 셀프 센싱 신호 중 어느 하나의 셀프 센싱 신호(예를 들면, 도 3의 S1)의 평균을 구하여 이를 상기 기준 신호(RS)로 설정할 수 있다.
한편, 상기 선택된 노즐의 셀프 센싱 신호를 구하는 단계(1200)는 상기 선택된 노즐 각각(예를 들면, 도 3의 3번, 5번, 7번, 9번 노즐)에 대해서 여러 번(예를 들면, 10회) 반복하여 다수의 셀프 센싱 신호를 각각 구하고, 상기 기준 신호를 설정하는 단계(1300)는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 전체의 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고 상기 평균에 대한 평균을 구하여 이를 상기 기준 신호로 설정할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 노즐에 대해서 노즐 각각에 대해서 다수(즉, 10번)의 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고 상기 평균에 대한 평균을 구하여 이를 상기 기준 신호(RS)로 설정할 수 있다. 3번 노즐에 대해서 10번 반복한 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 동일한 방법으로 5번, 7번, 9번 노즐에 대해서도 각각 10번 반복한 셀프 센싱 신호의 평균을 구하고, 이 4개의 평균에 대한 평균을 구해서, 이를 기준 신호(RS)로 정의할 수도 있다.
또한, 상기 선택된 노즐의 일부(예를 들면, 도 3에 도시된 4개의 노즐 즉, N3, N7, N9)는 잉크 토출이 양호한 노즐로 선택할 수 있다. 한편, 노즐의 일부는 일부러 평균화에 포함시키지 않을 수도 있다. 즉, 첫 번째 노즐 또는 마지막 노즐 등과 같이 헤드 내의 채널 구조가 다른 노즐 등은 기준 신호 설정에 포함시키지 않을 수 있다.
상기 기준 신호(RS)와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호(MS)를 비교하는 단계(1400)는 상기 기준 신호와 상기 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호를 비교할 수 있다.
여기서, 상기 기준 신호(RS)는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부의 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호(S1)의 평균일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4개 노즐의 초기 셀프 센싱 신호(S1)만을 이용하여 4개 노즐의 초기 상태의 불량 여부를 판단할 수 있기 때문에, 노즐의 초기 상태 불량 여부를 판단하기 위해서 노즐의 셀프 센싱 신호를 여러 번의 데이터 세트를 얻을 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 불량 노즐 검출 방법은 데이터 획득 및 데이터 저장에 소요되는 노력을 줄일 수 있다.
상기 기준 신호(RS)와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호(MS)를 비교하는 단계(1400)는 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부에 대해서 주기적 또는 비주기적으로 구해진 셀프 센싱 신호를 비교할 수 있다. 이로 인해, 프린팅 작업을 수행하는 도중에도 용이하게 불량 노즐을 검출하고 판별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 노즐 검출 방법으로 초기에 평균값을 이용하여 모든 노즐의 기준 신호를 정하였을 때의 검출 실험 결과를 보여주는 도면이다. 도 5에서 녹색으로 표시된 가는 선은 기준 신호를 보여주고, 붉은 색으로 표시된 굵은 선은 모니터링 신호를 보여준다. 기준선을 위하여 홀수 노즐의 그룹(군)을 선택하여 평균을 구하고 이와 같이 구해진 평균을 기준으로 하여 각각의 노즐의 신호를 비교하였다. 한편으로는 그 때의 토출 이미지를 비교하여 실제 토출 상태를 알 수 있도록 하였다. 도 5의 (a)는 정상 상태의 노즐임을 알 수 있고, (b) 및 (c)의 경우에는 비정상 노즐임을 쉽게 알 수 있다. 이는 토출 이미지를 보면서 명확하게 확인할 수 있다.
이와 같이, 대다수의 노즐이 정상 상태이고 일부 노즐에만 속도 저하 및 토출 불가의 현상이 있을 때, 전체 노즐의 평균을 구하면 정상 상태의 기준신호를 얻을 수 있다. 이러한 과정은 비젼을 이용하여 이미지 측정 방법이 필요하지 않은 장점이 있다. 따라서 신속하게 전체의 기준 신호를 얻을 수 있고, 한 번의 실험으로 평균인 기준 신호와 각각의 신호를 비교 함으로써 헤드의 작동 상태를 알 수 있다. 기준 신호가 잘 정의되면 아주 미세한 속도 변화, 노즐 표면에서의 젖음(wetting), 미토출 등 다양한 형태의 불량을 검출 할 수 있다. 이와 같이, 도 5는 셀프 센싱 신호의 변화에 따른 검출 성능을 보여준다고 할 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 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 본 발명의 일 실시예에 따른 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법 및 그 기록 매체는 초기에 잉크를 주입할 때 각 노즐에서 잉크의 주입이 제대로 되었는지 평가하는데 이용될 수 있다. 또한, 간단히 일부 노즐군의 신호를 사용하여 정상상태 또는 기준 신호를 정의하고 이를 추후에 데이터(모니터링 셀프 센싱 신호)와 비교하는 장점이 있다.
일반적으로 초기 잉크 주입은 일부 노즐에 해당하는 문제가 대부분이기 때문에, 본 발명과 같이 많은 노즐의 평균을 구하면 평균으로부터 많이 벗어나는 노즐을 쉽게 찾을 수 있다. 평균으로부터 많이 벗어나는 노즐은 토출 불량이 되는 경우이고, 이 원인은 초기 잉크 주입인 경우, 젖음(wetting) 또는 이물질로 인한 토출 불량이 되는 경우 등 다양한 원인을 본 발명에 의해서 찾을 수 있다. 일부 잉크젯 노즐의 제작 불량 등으로 인한 오차도 본 발명을 통하여 헤드의 초기 상태 등을 진단하고 문제점을 쉽게 해결할 수 있다.
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
120: 드라이버 130: 패턴 발생기
140: 컴퓨터 150: 어댑터
Claims (9)
- 피에조를 구비한 복수개 노즐의 불량을 검출하는 방법에 있어서,
상기 복수개의 노즐 중 모니터링하고자 하는 노즐을 선택하는 단계;
상기 선택된 노즐에서 잉크가 토출되는 상태에서 상기 선택된 노즐별로 셀프 센싱 신호를 구하는 단계;
상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹의 셀프 센싱 신호를 이용하여 전체의 기준 신호를 설정하는 단계;
상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계; 및
상기 선택된 노즐 각각에 대해서 불량 여부를 판별하는 단계;를 포함하며,
상기 기준 신호를 설정하는 단계에서는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해 반복적으로 구한 셀프 센싱 신호들 전체의 평균을 상기 기준 신호로 설정하고,
상기 비교하는 단계에서는 상기 기준 신호를 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부 노즐 그룹에 대해서 공통적으로 비교하는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 선택된 노즐의 일부는 잉크 토출이 양호한 노즐인 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 선택된 노즐의 일부는 특정 노즐을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계는 상기 기준 신호와 상기 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 기준 신호는 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부의 셀프 센싱 신호 중 최초 셀프 센싱 신호의 평균인 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 각각의 셀프 센싱 신호를 비교하는 단계는 상기 기준 신호와 상기 선택된 노즐 전체 또는 일부에 대해서 주기적 또는 비주기적으로 구해진 셀프 센싱 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 피에조 셀프 센싱을 이용한 불량 노즐 검출 방법.
- 제1항 또는 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된, 컴퓨터 시스템이 판독할 수 있는 기록매체.
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR930009456B1 (ko) * | 1989-10-17 | 1993-10-04 | 미쓰비시덴키가부시키가이샤 | 초음파장애물센서 및 이에의한 장애물 검지방법 |
| JP2001337159A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Tokai Rika Co Ltd | 乗員検知システム |
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