KR20000010518A - 잉크젯 헤드 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 잉크젯 헤드는 압전 소자로 이루어진 복수 개의 잉크 챔버를 서로 분리시킴로써 형성된다. 잉크를 방사하는 잉크 챔버와 잉크를 방사하지 않는 더미(dummy) 잉크 챔버가 교대로 배치되고, 잉크는 공통의 잉크 챔버로부터 잉크 챔버에 공급된다. 이러한 잉크 헤드는, 나중에 방사되는 잉크 방울이 앞서 방출된 잉크 방울과 합쳐지도록 함으로써 1 도트(one dot) 액체 방울을 형성하도록 잉크 방울의 방사 속도가 점차적으로 증가되도록 하여, 잉크 챔버로부터 여러 번에 걸쳐 잉크 방울이 순차적으로 방사하도록 하는 데 사용된다. 이 경우, 그 사이에 더미 잉크 챔버가 삽입된 인접 잉크 챔버들은 동시에 구동되고, 두 개의 인접 잉크 챔버에 인가되는 구동 펄스 전압 q1 및 q2의 타이밍은, 그 중 다른 하나의 인접 잉크 챔버 내의 압력이 증가할 때 그 중 하나의 잉크 챔버 내의 압력이 감소하도록 서로 쉬프트(shift)된다.

Description

잉크젯 헤드 구동 방법
본 발명은 1 도트(one dot) 액체 방울을 형성하기 위하여 오리피스(orifice)로부터 순서적으로 방사되는 다수의 잉크 방울을 통합하는 다중 방울 시스템의 잉크젯 헤드를 구동하는 방법에 관한 것이다.
복수 개의 잉크 챔버가 제공되고, 압전 소자가 변형되도록 하기 위하여 잉크 챔버에 대응하여 제공된 압전 소자에 구동 펄스 전압이 인가되고, 잉크 챔버로부터 잉크를 방사하기 위하여 압전 소자의 천이에 의해 잉크 챔버가 선택적으로 변형되는 방식으로 인쇄를 실행하는 잉크젯 헤드를 사용함으로써 농담(濃淡)을 표현하는 방법이 있어 왔다. 전술한 방법과 같은 종류의 방법은, 예컨대 미국 특허 제5,461,403호에 개시된 PWM(pulse width modulation) 제어에 의해 방사되는 잉크 방울의 양을 제어함으로써 기록 매체 상에 분사되는 잉크 방울의 크기가 변화되는 방식의 농담 표현 방식 또는 하나의 동일한 오리피스로부터 복수 개의 잉크 방울이 순차적으로 방사되고 기록 매체 상의 동일 영역에 분사되는 잉크 방울의 수가 제어되는 방식의 농담 표현 방법이다.
전자의 종래 방법은 오리피스의 매니스커스(meniscus)가 복구되고 오리피스로부터 선행 잉크 방울이 방사된 후 어느 정도 안정된 상태 하에서 후속 잉크 방울이 방사되지 않는 한, 잉크 방울의 방사량이 일정하지 않다는 문제점이 있다. 따라서, 구동 속도가 낮을 수 밖에 없어서 인쇄 속도를 높이는 데 어려움이 있었다.
이에 반해, 다중 방울 시스템인 후자의 방법은 구동 속도를 증가시킴으로써 인쇄 속도를 개선시키는 것이 가능하고, 방사 속도를 감소시키지 않고서도 작은 액체 방울이 방사될 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 라인 헤드(line head)는 기록 매체를 서브 스캐닝(sub-scanning) 방향으로 이동시키면서 인쇄하기 때문에, 예컨대 기록 매체 자신이 이동되고, 7 개의 액체 방울을 방사함으로써 1 도트 인쇄를 실행하는 경우 7 개의 액체 방울을 순차적으로 방사하는 동안에 인쇄된 도트가 이동 방향으로 신장되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 방법은, 예컨대 나중에 방사되는 잉크 방울의 속도가 먼저 방사되는 잉크 방울의 속도보다 점차적으로 증가되어, 나중에 방사된 잉크 방울이 먼저 방사된 잉크 방울을 붙잡아 합쳐져 잉크 방울이 기록 매체 상에 분사될 때 하나의 액체 방울을 얻을 수 있도록 하는 방식이다. 이것은 잉크를 방사할 때 잉크 챔버 내의 압력 파형의 진폭이 점차적으로 증가하도록 연속적인 구동 펄스 전압을 압전 소자에 인가함으로써 달성된다.
그러나, 이 경우, 나중에 방사되는 잉크 방울의 방사 속도가 증가하기 때문에 잉크 챔버의 진동 진폭(vibration amplitude)이 증가된다. 일부 경우에 있어서, 상기 진동은 인접 잉크 챔버에 영향을 끼쳐 인접 잉크 챔버로부터 잉크가 잘못 방사되는 결과를 가져올 수 있다. 이러한 문제점을 회피하기 위하여, 인접 잉크 챔버는 잉크 방사가 허용되지 않는 더미 잉크 챔버로서 설정될 수 있다. 이러한 경우에서 조차도, 그 사이에 삽입된 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 잉크 방사 동작을 동시에 실행하게 되면, 잉크 챔버의 진동은 잉크 챔버들에게 잉크를 공통으로 공급하는 공통 잉크 챔버에 전달된다. 특히, 전체 라인 헤드가 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 잉크 방사 동작을 동시에 실행하게 되는 상태로 되면, 공통 잉크 챔버의 압력은 진동 전파(transmission of vibration)로 인하여 크게 변화되고, 그 결과 잉크 챔버의 잉크 방사 상태는 각각 변화되어 인쇄 결과에 진동을 미치게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 나중에 방사되는 잉크 방울이 앞서 방출된 잉크 방울과 합쳐지도록 함으로써 1 도트(one dot) 액체 방울을 형성하도록 잉크 방울의 방사 속도를 점차적으로 증가시킴과 동시에, 각각의 잉크 챔버로부터 여러 번에 걸쳐 잉크 방울이 연속적으로 방사하도록 하는 데에 잉크를 방사하는 잉크 챔버가 사용되도록 압전 소자의 천이에 의해 복수 개의 잉크 챔버를 선택적으로 변형시키는 잉크젯 헤드의 구동 방법을 제공하는 것이다.
이 방법에 있어서, 잉크를 방사하지 않는 더미 잉크 챔버는 잉크를 방사하는 잉크 챔버 사이에 제공되어 잉크가 잘못 방사되는 것을 방지하며, 그 사이에 삽입된 더미 잉크 챔버의 양측에 있는 잉크 챔버가 잉크 방사 동작을 동시에 수행할 때 둘 모두의 잉크 챔버로부터 공통 잉크 챔버 상에 미치는 압력 진동이 감소되게 되어, 공통 잉크 챔버 내의 압력 변화에 의해 기인하는 잉크 챔버의 잉크 방사 상태의 변화를 가능한 한 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구동 펄스 전압을 생성하는 데에 사용되는 전원을 단순화시킬 수 있는 잉크젯 헤드의 구동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 잉크젯 헤드의 일부를 잘라낸 본 발명의 실시예를 도시한 분해 사시도.
도 2는 기판을 제외하고 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 도 1의 잉크젯 헤드를 도시한 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내의 잉크 챔버의 구조를 도시한 길이 방향의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내의 더미 잉크 챔버의 구조를 도시한 길이 방향의 단면도.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내에서의 잉크 방사 동작을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구동 펄스 발생기 회로의 구조를 도시한 회로도.
도 7A 내지 도 7B는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드가 다중 방울(multi-drop) 시스템에 의해 구동되는 구동 펄스 파형의 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드가 다중 방울 시스템에 의해 구동되는 잉크 챔버 내의 구동 펄스 파형과 압력 진동(pressure vibration) 파형 간의 상호 관계를 도시한 도면.
도 9는 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 동시에 동작될 때의 동작을 도시한 도면.
도 10A 내지 도 10C는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내에서, 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 동시에 동작할 때 구동 펄스 파형과 압력 진동 파형 간의 상호 관계를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내에서, 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 서로 쉬프트된 타이밍에서 제각각 동작할 때 잉크 챔버의 압력 진동 파형들 간의 위상 상호 관계를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드 내에서, 더미 잉크 챔버의 양측에 위치한 잉크 챔버가 동일한 타이밍에서 동작할 때 잉크 챔버의 압력 진동 파형들 간의 위상 상호 관계를 도시한 도면.
도 13A 내지 도 13C는 각각 잉크 챔버의 전극에 인가되는 펄스 전압의 파형, 더미 잉크 챔버에 인가되는 펄스 전압의 파형 및 구동 펄스 전압이 단일 전원으로부터 발생할 때 양(兩)전극 간의 나타나는 상대 전압 파형을 도시한 도면.
도 14A 내지 도 14B는 도 13의 펄스 전압을 생성하는 회로의 구조를 도시한 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 3 : 사각형 압전 소자
4 : 홈
5 : 전극
6 : 리드 전극
7 : 인쇄 회로 기판
9 : 전도성 패턴
10 : 와이어
11 : 격리막
12 : 상판
특허 청구 범위 제1항에 청구된 발명은, 압전 소자로 이루어진 측벽에 의해 분할되어 있으며, 잉크를 방사할 수 있는 잉크 챔버와 잉크를 방사할 수 없는 더미 잉크 챔버가 교대로 배치된 복수 개의 잉크 챔버와, 잉크를 방사할 수 있는 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 공통 잉크 챔버를 포함하는 잉크젯 헤드를 구동하는 방법에 있어서,
잉크 챔버의 압력 외란(pressure disturbance)에 의해 잉크를 방사하기 위하여 잉크 챔버의 측벽에 선택적으로 인가되는 구동 펄스 전압을 생성하는 단계와,
구동 펄스 전압을 인가함으로써 잉크 챔버의 압력을 감소시키기 위하여 잉크 챔버의 부피를 증가시키는 단계와,
이어서, 구동 펄스 전압을 인가함으로써 잉크 챔버의 압력을 증가시키기 위하여 잉크 챔버의 부피를 감소시키는 단계와,
그 후에 잉크 방울을 배출하기 위하여 잉크 챔버의 원래 부피로 복구하는 단계와,
나중에 배출된 연속적인 잉크 방울 중 하나를 먼저 배출된 선행 잉크 방울과 통합함으로써 단일의 잉크 방울을 형성하도록 연속적인 잉크 방울의 속도를 점진적으로 증가시킴과 동시에, 복수 개의 연속적인 잉크 방울을 배출하기 위하여 상기 증가, 감소 및 복구 단계를 복수 번 반복하는 단계를 포함하며,
그 각각이 더미 잉크 챔버에 인접하여 배치된 인접 잉크 챔버에 인가되는 구동 펄스 전압의 타이밍은 구동 펄스의 전압이 인접 잉크 챔버의 측벽에 반복적으로 인가될 때 다른 인접 잉크 챔버 내의 압력이 증가될 때 마다 인접 잉크 챔버 중 하나의 압력이 감소되도록 동시에 다른 하나의 후에 하나씩 쉬프트되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 나중에 방사되는 잉크 방울이 먼저 방사된 잉크 방울과 통합되어 1 도트 액체 방울을 형성하도록 잉크 방울의 방사 속도를 점진적으로 증가시켜, 잉크 챔버로부터 잉크 방울을 연속적으로 복수 번 방사하는 데에 잉크를 방사하는 잉크 챔버가 사용되도록 압전 소자의 전이에 의해 복수 개의 잉크 챔버를 선택적으로 변형시키는 잉크젯 헤드를 구동시키는 방법이 제공된다. 이 방법에 있어서, 잉크를 방사하는 잉크 챔버 사이에 잉크를 방사하지 않는 더미 잉크 챔버가 제공되어 잉크가 잘못 방사되는 것을 방지하며, 그 사이에 삽입된 더미 잉크 챔버의 양측에 있는 잉크 챔버가 잉크 방사 동작을 동시에 수행할 때 두 개의 잉크 챔버로부터 공통 잉크 챔버에 영향을 끼치는 압력 진동이 감소되게 되어 공통 잉크 챔버 내의 압력의 변화에 의해 기인하는 잉크 챔버의 잉크 방사 상태의 변화를 가능한 한 방지할 수 있다.
더욱이, 구동 펄스 전압을 생성하는 데에 사용되는 전원을 단순화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적인 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명에서 설명할 것이며, 부분적으로 이하의 상세한 설명으로부터 명백해지거나 또는 본 발명의 실시로부터 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 이하에서 특별히 개시한 방법 및 이들의 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있을 것이다.
명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예와 전술한 설명 및 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 예시한 것이며, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 잉크젯 헤드의 일부를 잘라낸 분해 사시도로서, 2 장의 사각형 압전 소자(2, 3)가 서로 부착되어 세라믹으로 이루어진 기판(1) 표면의 한 측면에 에폭시 레진 접착제에 의해 고정되어 있음을 도시하고 있다. 압전 소자(2, 3)의 한 측으로부터 소정의 간격으로 다이아몬드 컷터 가공에 의해 복수 개의 긴 홈(4)이 형성되어 있는데, 이들 홈은 폭, 깊이 및 길이가 서로 동일하다. 또한, 상기 긴 홈(4)의 하부측 및 측면 상에 전극(5)이 형성되어 있으며, 상기 긴 홈(4)의 후방 단부로부터 압전 소자(3)의 후방 상부면까지 리드 전극(6)이 형성되어 있다. 이들 전극(5, 6)은 전기를 통하지 않는 니켈 도금에 의해 형성된다.
인쇄 회로 기판(이하에서는, PC 보드라고 부름)(7)은 기판(1) 표면의 다른 측면에 접착 고정되어 있다. 구동 회로를 포함하는 구동 IC(8)는 PC 보드 상에 설치되어 있으며, 구동 IC(8)에 접속된 전도성 패턴(9)이 형성되어 있다. 또한, 상기 전도성 패턴(9)은 각각 와이어 본딩에 의한 와이어(10)에 의해 리드 전극(6)에 접속되어 있다.
세라믹으로 이루어진 상판은 그 사이에 삽입된 플라스틱막 등으로 이루어진 격리막(11)에 의해 압전 소자(3)에 접착 고정되어 있어서, 상기 긴 홈(4)의 상판을 덮는다. 예컨대, 격리막(11) 및 상판(12)을 접착 고정하는 데에 에폭시 레진 접착제가 사용된다. 상기 격리막(11)에는 하나씩 건너 뛴 긴 홈(4)의 후방 단부에 위치한 잉크 유입구(13)가 구비되어 있으며, 공통 잉크 챔버(14)는 상기 잉크 유입구(13)에 대응하는 위치에서 상판(12)에 형성된다. 따라서, 복수 개의 긴 홈(4)은 잉크 챔버 또는 더미 잉크 챔버로서의 역할을 한다.
또한, 복수 개의 오리피스(15)가 구비되어 있으며, 잉크 유입구(13)가 구비된 긴 홈(4)에 대응하도록 위치된 노즐판(nozzle plate)(16)은 각각의 압전 소자(2, 3)의 상부 단부에 접착 고정되어 있다. 이러한 방식에 있어서, 긴 홈(4)의 상부 부분은 격리막(11) 및 상판(12)에 의해 폐쇄되고, 이 상부는 노즐판(16)에 의해 폐쇄되어, 오리피스(15)가 구비된 잉크 챔버 및 오리피스가 구비되지 않은 더미 잉크 챔버가 교대로 배치되도록 형성된다. 공통 잉크 챔버(14)에는 잉크 공급부(도시하지 않음)로부터 잉크가 공급된다는 점을 유의하여야 한다.
도 2는 기판(1)을 제외하고 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라서 절단한 도 1의 구조를 가지는 잉크젯 헤드를 도시한 부분 단면도이다. 긴 홈(4)에 의해 구성된 잉크 챔버(17) 및 더미 잉크 챔버(18)의 측벽은, 화살표로 표시된 바와 같이 각각의 극성이 판의 두께 방향으로 서로 반대 방향인 압전 소자(2, 3)로 이루어진다. 도 3은 잉크 방사를 수행하기 위한 잉크 챔버(17)를 도시한 길이 방향의 단면도이다. 잉크 챔버(17)는 잉크 유입구(13)를 통하여 공통 잉크 챔버(14)와 서로 통하며, 그 공통 잉크 챔버로부터 잉크를 공급 받아, 오리피스(15)를 통하여 잉크 방사를 수행한다. 도 4는 잉크 방사를 수행하지 않는 더미 잉크 챔버(18)를 도시한 길이 방향의 단면도이다. 상기 더미 잉크 챔버(18)는 격리막(11)에 의해 공통 잉크 챔버(14)로부터 차단되게 되며 단지 공기 챔버로서 사용된다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 잉크젯 헤드의 동작 원리에 대해서 설명하겠다.
Vcc/2인 전압이 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되고, 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)이 잉크 챔버(17)에 인접한 양측에 위치한 것으로 가정하면, 잉크 챔버(17)의 전극(5)과 인접 더미 잉크 챔버(18)의 전극 간의 전위차는 0이 될 것이기 때문에, 도 5A에 도시한 바와 같이, 잉크 챔버(17)와 인접 더미 잉크 챔버(18) 간의 압전 소자의 칸막이벽은 전혀 변형되지 않는다. 환언하면, 챔버는 정적인 상태에 있게 된다.
이 상태에 있어서, 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 전압이 Vcc로 전환되면, 잉크 챔버(17)의 전극(5)과 인접 더미 잉크 챔버(18)의 전극 간의 전위차는 Vcc/2가 된다. 도 5B에 도시한 바와 같이, 잉크 챔버(17) 양측의 칸막이벽은 잉크 챔버(17)의 부피를 증가시키기 위하여 신속히 외부로 변형된다. 이러한 변형에 의해, 잉크는 공통 잉크 챔버(14)로부터 잉크 챔버(17)로 공급된다.
이 상태에서, 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 전압이 접지 전위(즉, 0 전위)로 전환되면, 도 5C에 도시한 바와 같이, 챔버(17)의 전극(5)과 양(兩)인접 더미 잉크 챔버(18)의 전극들(5) 간의 전위차는 -Vcc/2가 된다. 도 5C에 도시한 바와 같이, 잉크 챔버(17) 양측의 칸막이벽은 잉크 챔버(17)의 부피를 감소시키기 위하여 신속히 서로 내부로 변형된다. 이러한 변형에 의해, 잉크는 잉크 챔버(17)로부터 오리피스(15)를 통하여 팽창한다. 이 상태에서, 전극(5)에 인가되는 전압이 Vcc/2로 추가적으로 전환되면, 잉크 챔버(17) 양측의 칸막이벽은 도 5A에 도시한 원래의 상태로 신속히 복귀한다. 이러한 복구 동작에 의해, 오리피스(15)로부터 팽창된 잉크의 말단부가 절단되어 잉크는 방울로서 배출된다.
따라서, 잉크 챔버(17)로부터의 잉크 방사는, 양인접 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가되는 전압은 Vcc/2로 유지되면서 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 전압이 Vcc/2에서 Vcc로, 그리고 Vcc/2로 전환됨으로써 실행될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시한 바와 같이, 이들 전압을 공급하는 구동 펄스 전압 발생기 회로는, 제1 및 제2 FET(전계 효과 트랜지스터)(21, 22)로 이루어진 직렬 회로가 Vcc 전원 단자와 접지 단자 사이에 접속된 구조로 되어 있다. FET(21)와 FET(22)를 접속하는 접속점은 제3 FET(23)를 통하여 Vcc/2인 전원 단자에 접속된다. FET(21)와 FET(22) 간의 접속점은 출력 단자에 접속되고, 이 출력 단자는 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 접속된다. 특히, 이 전원에 있어서, FET(23) 만이 턴온(turn on)됨으로써 도 5A에 도시한 상태에서 Vcc/2인 전압을 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가한다. 도 5B에 도시한 상태에서, 제1 FET(21) 만이 턴온됨으로써 Vcc인 전압을 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가한다. 도 5C에 도시한 상태에서, 제2 FET(22) 만이 턴온됨으로써 0V인 전압을 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가한다.
이하에서는, 잉크젯 헤드의 구동 방법에 대해서 설명하겠다.
이 잉크젯 헤드는 잉크 챔버(17)의 오리피스(15)로부터 최대 7 방울의 잉크가 연속적으로 방사되고, 하나의 잉크 방울과 합쳐져 하나의 도트를 형성하는 다중 방울 시스템의 구동을 수행한다. 오리피스(15)로부터 방사되는 잉크 방울의 수를 제어함으로써, 8 단계의 농담(濃淡) 인쇄를 달성하기 위하여 하나의 도트의 크기가 변경된다. 도 7A는 7 개의 잉크 방울이 연속적으로 방사될 때, 잉크 챔버(17)의 전극에 인가되는 전압의 파형을 도시하고 있다. 앞선 하나의 도트 인쇄 동작이 실행된 후, 다음의 하나의 도트 인쇄가 개시되기 전에 정지 기간이 설정된다. 도 7B는 잉크 챔버(17) 양측의 인접 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가되는 전압 파형을 도시하고 있다. 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가되는 전압 파형은 일정하게 유지되는 반면, 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 전압 파형은 Vcc/2에서 Vcc, 0, Vcc/2로 전환된다.
도 8은 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 구동 펄스 파형(q)과 잉크 챔버(17)에서 생성되는 압력 진동 파형(r)을 도시하고 있다. 도면에서, AL은 잉크 챔버(17)의 일단부에서 다른 단부로 전달되는 잉크 챔버(17)의 변형에 의해 잉크 챔버(17) 내에 생성되는 압력 진동에 필요한 시간 주기에 대응하는 인가 기준 시간(application reference time)을 나타낸다.
먼저, Vcc인 전압(이 전압에서 잉크가 방사됨)이 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가된 후, 잉크 챔버(17)가 변형됨으로써 부피가 증가되어 잉크 챔버(17) 내에 음압(negative pressure)이 생성된다. 따라서, Vcc인 전압이 AL 기간 동안 인가된 후, 0V 전압이 인가된다. 0V인 전압을 인가함으로써 부피를 감소시키기 위하여 잉크 챔버(17)가 변형되기 때문에, 잉크 챔버(17) 내에 양압(positive pressure)이 생성된다. 더욱이, 양압에 의해 생성된 압력 파형의 위상은 먼저 생성된 압력 파형의 위상과 동일하기 때문에, 압력 파형의 진폭은 신속히 증가되어 P1이 된다. 이 시간에, 오리피스로부터 제1 잉크 방울이 방사된다.
따라서, 0V인 전압이 2AL 기간 동안 인가된 후, 전압은 Vcc/2인 원래의 전압으로 복귀한다. 이어서, 압력 파형의 위상은 반전되어, 압력 파형의 진폭이 작아지고 3AL 기간 동안 이 상태에서 중단되게 된다. 중단 기간은 3AL로 제한되지 않고, AL의 기수배 만큼 긴 시간 주기일 수 있다는 점을 유의하여야 한다.
다음으로, Vcc인 전압이 잉크 챔버의 전극(5)에 인가되어, 제1 잉크 방울과 마찬가지로 제2 잉크 방울이 방사된다. 3AL 기간 후에, 잉크 챔버 내의 압력 파형은 음압력이 되고, 따라서 압력 파형의 위상은 등화되고 증폭된다. 그 후, 제1 방울에 대한 전압 펄스와 유사한 전압 펄스가 인가되기 때문에, 압력 진동은 유사한 방식으로 변화되어 압력 파형의 진동 진폭이 증가되어 P2가 되는데, 이는 제1 방울의 진폭보다는 크다.
따라서, 예컨대, 8 단계 농담을 인쇄하는 경우, 압력 파형의 진동이 P1, P2, P3, ···으로 점차 증가하는 동안 7 방울의 잉크가 오리피스(15)로부터 연속적으로 방사된다. 잉크 방울이 방사되는 순서가 나중일수록, 잉크 방울의 방사 속도는 더 빠르다. 따라서, 나중에 방사되는 잉크 방울은 먼저 방사된 잉크 방울을 따라 잡게 되고, 잉크 방울은 합쳐져 단일의 잉크 방울이 되어 기록 매체에 도달하게 된다. 따라서, 하나의 도트는 단일의 잉크 방울로 형성된다.
이러한 종류의 구동 방법에 있어서, 잉크 방울이 연속적으로 방사될 때, 잉크 챔버(17) 내의 압력 진동이 증가되어 인접 잉크 챔버로 하여금 잘못된 잉크 방사를 하도록 하는 원인이 된다. 그러나, 전술한 실시예에 따르면, 잉크를 방사하는 잉크 챔버(17)에 인접한 두 개의 잉크 챔버가 공기 챔버로서의 단지 더미 잉크 챔버(18)에 불과하기 때문에, 인접 잉크 챔버로부터 잉크가 잘못 방사될 가능성은 없다.
그러나, 더미 잉크 챔버(18)에 인접한 잉크 챔버(17)로부터 잉크가 방사되는 상황이 복수 개의 상이한 잉크 챔버(17)에서 동시에 발생하게 되면, 각각의 잉크 챔버의 압력 파형은 위상이 동일하게 되어 각 잉크 챔버(17)의 압력 파형은 공통 잉크 챔버(14)에 동시에 영향을 끼치게 된다. 따라서, 공통 잉크 챔버(14) 내에 큰 압력 변화가 생기게 됨으로써, 각 잉크 챔버(17) 내의 잉크의 방사 상태가 변화되어 인쇄 결과가 변하게 되는 가능성이 발생하게 된다.
이러한 단점을 해소하기 위하여, 전술한 실시예에 따르면, 더미 잉크 챔버(18)에 인접한 잉크 챔버(17)가 동시에 구동될 때, 양(兩)잉크 챔버(17)에 인가되는 구동 펄스 전압의 타이밍이 제어되어 다른 하나로부터 쉬프트되고 잉크 챔버의 압력 파형의 위상이 다른 하나와는 반대가 되어, 다른 하나의 잉크 챔버 내의 압력은 증가되지만 하나의 잉크 챔버 내의 압력이 감소된다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 그 사이에 삽입된 더미 잉크 챔버(181)를 가진 잉크 챔버(171, 172)로부터 잉크가 동시에 방사될 때, 예컨대, 잉크 챔버(171)의 부피를 감소시키기 위하여 잉크 챔버(171)가 변형되고, 잉크 챔버(172)의 부피를 증가시키기 위하여 잉크 챔버(172)가 변형되도록 제어가 수행된다.
특히, 잉크 챔버(171)의 전극(5)에 접속된 단자(VA)에는 Vcc/2로부터, Vcc, 0, Vcc/2로 반복적으로 변하는 구동 펄스 파형(q1)이 인가되고, 더미 잉크 챔버(181)의 전극(5)에 접속된 공통 단자(VG)에는 도 10B에 도시한 바와 같이 고정 전압 Vcc/2가 인가된다. 잉크 챔버(172)의 전극(5)에는 도 10C에 도시한 바와 같이 구동 펄스 파형(q1)으로부터 시간 AL 만큼 지연된 타이밍에서 Vcc/2로부터, Vcc, 0, Vcc/2로 반복적으로 변하는 구동 펄스 파형(q2)가 인가된다.
이러한 방식에 있어서, 잉크 챔버(171) 내에서 압력 진동 파형(r1)이 생성되고, 도 10C에 도시한 바와 같이 잉크 챔버(172)에서 압력 진동 파형(r2)이 생성된다. 특히, 압력 진동 파형(r1, r2)의 위상은 서로 완전히 반대이다. 잉크 챔버(171) 내에서 양압력(positive pressure) 진동 파형이 생성될 때, 잉크 챔버(172) 내에서는 음압력(negative pressure) 진동 파형이 생성된다.
따라서, 도 11에 화살표로 표시된 바와 같이, 더미 잉크 챔버(18)에 인접한 잉크 챔버(17)로부터 잉크가 동시에 방사되는 상황이 복수 개의 상이한 잉크 챔버에서 동시에 발생하는 경우에도, 그 사이에 삽입된 더미 잉크 챔버(18)를 가진 인접 잉크 챔버(17) 내의 압혁 파형은 서로 반대인 위상을 가지므로, 공통 잉크 챔버(14)에 가해지는 잉크 챔버로부터의 압력 파형은 서로 상쇄되어 공통 잉크 챔버(14) 내에는 실질적인 압력 변화가 나타나지 않는다. 따라서, 잉크 챔버(17) 내의 잉크 방사 상태의 변화를 가능한 한 방지하는 것이 가능하고, 인쇄 결과는 변하지 않게 된다.
Vcc/2로부터 Vcc, 0, Vcc/2로 변하는 구동 펄스 전압이 잉크 챔버(17)의 전극에 인가되고, Vcc/2인 전압이 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가되며, 구동을 위하여 Vcc 및 Vcc/2인 두 개의 전원이 사용되는 경우를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이러한 경우에만 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 13A에 도시한 바와 같이 Vcc인 구동 펄스 전압이 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되고, 도 13B에 도시한 바와 같이 Vcc인 구동 펄스 전압이 잉크 챔버(17)의 전극에 인가되면, 도 13C에 도시한 바와 같이 잉크 챔버(17)의 전극(5)과 더미 잉크 챔버(18)의 전극 사이에 상대 전압 파형이 나타나게 된다. 따라서, 전술한 실시예에서 사용되는 구동 펄스 전압과 동일한 전압 파형을 인가하는 것이 가능하다. 이 경우, 본 발명은 Vcc인 단일 전원에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 전원은 단순화될 수 있다.
도 14A 및 도 14B는 단일 전원의 특정예를 도시하고 있다. 도 14A는 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가되는 구동 펄스 전압을 생성하는 회로를 도시하고 있다. FET(31) 및 FET(32)로 이루어진 직렬 회로는 전원 단자 Vcc와 접지 단자 사이에 접속되며, FET(31)와 FET(32) 간의 접속점으로부터의 출력은 잉크 챔버(17)의 전극(5)에 인가된다. 또한, 도 13A에 도시한 바와 같이 구동 펄스 전압이 생성되도록 FET(31) 및 FET(32)는 소정의 타이밍에서 교대로 턴온 및 턴오프된다.
도 14B는 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가되는 구동 펄스 전압을 생성하는 회로를 도시하고 있다. FET(33) 및 FET(34)로 이루어진 직렬 회로는 Vcc 전원 단자와 접지 단자 사이에 접속되고, FET(33)와 FET(34) 사이의 접속점으로부터의 출력은 더미 잉크 챔버(18)의 전극(5)에 인가된다. 또한, 도 13B에 도시한 바와 같이 구동 펄스 전압이 생성되도록 FET(33) 및 FET(34)는 소정의 타이밍에서 교재로 턴온 및 턴오프된다.
당업자는 추가적인 장점 및 변경을 용이하게 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 더 폭넓은 특징은 특정 세부 사항 및 본 명세서에서 설명한 대표적인 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 따라서, 특허 청구 범위 및 이와 균등물인 일반적인 발명 사상으로부터 이탈함이 없이 여러 가지의 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따르면, 잉크가 잘못 방사되는 것을 방지하여 인쇄 속도를 증가시키고 인쇄 품질을 높일 수 있다.

Claims (4)

  1. 압전 소자로 이루어진 측벽에 의해 분할되어 있으며, 잉크를 방사할 수 있는 잉크 챔버와 잉크를 방사할 수 없는 더미 잉크 챔버가 교대로 배치된 복수 개의 잉크 챔버와, 잉크를 방사할 수 있는 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 공통 잉크 챔버를 포함하는 잉크젯 헤드를 구동하는 방법에 있어서,
    잉크 챔버의 압력 외란(pressure disturbance)에 의해 잉크를 방사하기 위하여 잉크 챔버의 측벽에 선택적으로 인가되는 구동 펄스 전압을 생성하는 단계와,
    구동 펄스 전압을 인가함으로써 잉크 챔버의 압력을 감소시키기 위하여 잉크 챔버의 부피를 증가시키는 단계와,
    이어서, 구동 펄스 전압을 인가함으로써 잉크 챔버의 압력을 증가시키기 위하여 잉크 챔버의 부피를 감소시키는 단계와,
    그 후, 잉크 방울을 배출하기 위하여 잉크 챔버의 원래 부피로 복구하는 단계와,
    나중에 배출된 연속적인 잉크 방울 중 하나를 먼저 배출된 선행 잉크 방울과 통합함으로써 단일의 잉크 방울을 형성하도록 연속적인 잉크 방울의 속도를 점진적으로 증가시키고, 복수 개의 연속적인 잉크 방울을 배출하기 위하여 상기 증가, 감소 및 복구 단계를 복수 번 반복하는 단계
    를 포함하며,
    그 각각이 더미 잉크 챔버에 인접하여 배치된 인접 잉크 챔버에 인가되는 구동 펄스 전압의 타이밍은, 구동 펄스의 전압이 인접 잉크 챔버의 측벽에 반복적으로 인가될 때, 다른 인접 잉크 챔버 내의 압력이 증가될 때 마다 인접 잉크 챔버 중 하나의 압력이 감소되도록 동시에 다른 하나의 이후에 하나씩 쉬프트되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생성 단계는 단일 전원에 의해 잉크 챔버의 측벽에 인가되는 구동 펄스 전압을 생성하기 위한 부단계를 포함하는 것인 잉크젯 헤드 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단일 전원은 접지와 이 접지와는 상이한 제1 전압 사이에 직렬로 접속된 1조(1組)의 스위칭 소자 및 상기 1조의 스위칭 소자 사이의 접속점으로부터 유도되는 출력을 포함하는 것인 잉크젯 헤드 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 1조의 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 것인 잉크젯 헤드 구동 방법.
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