KR20050087929A - Method of driving inkjet printhead - Google Patents

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KR20050087929A
KR20050087929A KR1020040013642A KR20040013642A KR20050087929A KR 20050087929 A KR20050087929 A KR 20050087929A KR 1020040013642 A KR1020040013642 A KR 1020040013642A KR 20040013642 A KR20040013642 A KR 20040013642A KR 20050087929 A KR20050087929 A KR 20050087929A
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Abstract

잉크젯 프린트헤드의 구동 방법이 개시된다. 개시된 프린트헤드의 구동 방법에 있어서, 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스는, 잉크 액적을 토출시킬 수 있는 정도의 주 전위(Vm)로 인가되는 주 펄스와, 주 펄스보다 소정 시간 전에 주 전위(Vm)보다 낮은 예비 전위(Vp)로 인가되는 예비 펄스를 구비한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 예비 펄스의 T1, T2 및 T3 구간과, 예비 펄스와 주 펄스 사이의 T4 구간을 적절히 조절함으로써, 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도와 체적을 효과적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. A method of driving an inkjet printhead is disclosed. In the driving method of the disclosed printhead, the driving pulse applied to the actuator is a main pulse applied at a main potential Vm of a degree capable of discharging ink droplets, and a predetermined time before the main pulse Vm. It has a preliminary pulse applied at a low preliminary potential Vp. According to the present invention as described above, by appropriately adjusting the T1, T2 and T3 sections of the preliminary pulse and the T4 section between the preliminary pulse and the main pulse, it is possible to effectively increase or decrease the speed and volume of the droplets discharged through the nozzle. .

Description

잉크젯 프린트헤드의 구동 방법{Method of driving inkjet printhead}Method of driving inkjet printhead

본 발명은 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크 액적의 토출 속도 및 체적을 조절할 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of driving an inkjet printhead, and more particularly, to a method of driving an inkjet printhead capable of adjusting the ejection speed and volume of ink droplets.

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. In general, an inkjet printhead is a device that prints an image of a predetermined color by ejecting a small droplet of printing ink to a desired position on a recording medium. Such inkjet printheads can be largely classified in two ways depending on the ejection mechanism of the ink droplets. One is a bubble jet inkjet printhead which generates bubbles in ink by using a heat source and ejects ink droplets by the expansion force of the bubbles. The other is ink due to deformation of the piezoelectric body using a piezoelectric body. A piezoelectric inkjet printhead which ejects ink droplets by a pressure applied thereto.

도 1에는 종래의 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일례로서, 미국특허 US 6,074,033호에 개시된 잉크젯 프린트헤드의 구조가 도시되어 있다. 1 shows a structure of an inkjet printhead disclosed in US Pat. No. 6,074,033 as an example of a conventional piezoelectric inkjet printhead.

도 1을 참조하면, 잉크젯 프린트헤드에는 토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버(4)가 형성되어 있고, 이 압력 챔버(4)의 일측에는 잉크 리저버(10)로부터 압력 챔버(4) 내부로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 통로(11, 13)가 연결되어 있다. 압력 챔버(4)의 타측에는 잉크 배출 통로(8, 9, 14)가 연결되어 있으며, 잉크 배출 통로(8, 9, 14)의 단부에 잉크를 토출시키는 노즐(7)이 형성되어 있다. 그리고, 압력 챔버(4)의 상부에는 진동판(2)이 마련되어 있으며, 이 진동판(2) 위에는 진동판(2)을 진동시켜 압력 챔버(4)의 체적을 변화시킴으로써 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터(3)가 마련되어 있다. Referring to FIG. 1, the inkjet printhead has a pressure chamber 4 filled with ink to be discharged, and at one side of the pressure chamber 4 draws ink from the ink reservoir 10 into the pressure chamber 4. Ink supply passages 11 and 13 for supplying are connected. Ink discharge passages 8, 9, 14 are connected to the other side of the pressure chamber 4, and nozzles 7 for discharging ink are formed at ends of the ink discharge passages 8, 9, 14. And a diaphragm 2 is provided in the upper part of the pressure chamber 4, The piezoelectric plate which vibrates the diaphragm 2 and changes the volume of the pressure chamber 4 on this diaphragm 2, and provides the driving force for ink ejection. The actuator 3 is provided.

이러한 구성을 가진 압전 방식 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 압전 액츄에이터(3)에 소정의 구동 전압을 가진 구동 펄스를 인가하면, 압전 액츄에이터(3)의 변형에 의해 진동판(2)이 휘어지면서 압력 챔버(4)의 부피가 감소하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(4) 내의 압력 상승에 의해 압력 챔버(4) 내의 잉크가 노즐(7)을 통해 외부로 토출되는 것이다. 이어서, 압전 액츄에이터(3)에 인가되던 구동 펄스를 제거하면, 진동판(2)이 원래의 형태로 복원되면서 압력 챔버(4)의 부피가 증가하게 된다. 이에 따른 압력 챔버(4) 내의 압력 강하에 의해 잉크 리저버(10)로부터 잉크가 잉크 공급 통로(11, 13)를 통해 압력 챔버(4) 내로 유입되어, 압력 챔버(4)는 다시 잉크로 채워지게 된다. In the piezoelectric inkjet printhead having such a configuration, when a driving pulse having a predetermined driving voltage is applied to the piezoelectric actuator 3, the diaphragm 2 is bent due to the deformation of the piezoelectric actuator 3 and the pressure chamber 4 ) Volume is reduced. As a result, the ink in the pressure chamber 4 is discharged to the outside through the nozzle 7 by the pressure rise in the pressure chamber 4. Subsequently, when the driving pulse applied to the piezoelectric actuator 3 is removed, the diaphragm 2 is restored to its original shape, thereby increasing the volume of the pressure chamber 4. As a result of the pressure drop in the pressure chamber 4, ink flows from the ink reservoir 10 into the pressure chamber 4 through the ink supply passages 11 and 13 so that the pressure chamber 4 is filled with ink again. do.

도 2에는 미국특허 US 6,074,033호에 개시된 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용된 구동 파형이 도시되어 있다. 2 shows a driving waveform applied to a method of driving a conventional inkjet printhead disclosed in US Pat. No. 6,074,033.

도 2에 도시된 구동 펄스의 파형은, 잉크를 압력 챔버 내로 공급하기 위해 압력 챔버를 확장시키는 신호를 인가하는 t5~t6 구간과, 잉크를 노즐을 통해 토출시키기 위해 입력 챔버를 수축시키는 신호를 인가하는 t1~t3 구간을 가지고 있다.The waveform of the driving pulse shown in FIG. 2 includes a period t5 to t6 for applying a signal for expanding the pressure chamber to supply ink into the pressure chamber, and a signal for contracting the input chamber to discharge ink through the nozzle. Has a period between t1 and t3.

그런데, 상기한 종래의 구동 파형에 있어서는, t6 구간 이후 t1 구간이 연속적으로 인가되므로, 진동판의 자유 진동에 의한 잉크의 거동을 세밀하게 조절할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 상기한 파형을 가진 종래의 구동 펄스는 전체적으로 소정의 전위로 오프셋(offset)되어 있어서, 액츄에이터가 구동하지 않는 t4 구간에서도 소정의 전위가 계속적으로 인가되도록 되어 있다. 이에 따라, 액츄에이터가 구동하지 않는 동안에도 액츄에이터와 진동판이 일정량의 변형을 가지고 있게 되므로, 전위가 가해지지 않는 경우보다 액츄에이터와 진동판에 잔류하는 스트레스가 커져 파손 가능성이 높아지는 문제점이 있다. 또한, 전위의 오프셋에 의해 t2 구간에서 인가되는 최대 전압이 높아지게 되므로, 잉크젯 프린트헤드의 전장 회로의 내구성이 저하되고 소모 전력이 높아지게 되는 단점도 있다. However, in the above-described conventional driving waveform, since the t1 section is continuously applied after the t6 section, there is a disadvantage in that the behavior of the ink due to the free vibration of the diaphragm cannot be finely adjusted. The conventional driving pulse having the above-described waveform is offset to a predetermined potential as a whole, so that the predetermined potential is continuously applied even in the t4 section in which the actuator is not driven. Accordingly, since the actuator and the diaphragm have a certain amount of deformation even when the actuator is not driven, there is a problem in that the stress remaining on the actuator and the diaphragm becomes greater than when no electric potential is applied, thereby increasing the possibility of breakage. In addition, since the maximum voltage applied in the t2 period is increased by the offset of the potential, there is a disadvantage in that durability of the electric circuit of the inkjet printhead is lowered and power consumption is increased.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 전위의 오프셋을 가지지 않으면서 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도와 체적을 효과적으로 제어할 수 있는 구동 파형을 사용함으로써 최적의 잉크 토출 성능을 발휘할 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been created to solve the above problems of the prior art, and in particular, by using a drive waveform that can effectively control the speed and volume of the droplets discharged through the nozzle without having a potential offset, the optimum ink An object of the present invention is to provide a method of driving an inkjet printhead capable of exhibiting ejection performance.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법은, An inkjet printhead driving method according to the present invention for achieving the above technical problem,

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,The driving of the inkjet printhead to apply a driving pulse to the actuator to change the volume of the ink-filled pressure chamber, thereby causing ink droplets to be discharged through the nozzles connected to the pressure chamber by the pressure change caused by the volume change of the pressure chamber. In the method,

상기 구동 펄스는, 상기 잉크 액적을 토출시킬 수 있는 정도의 주 전위(Vm)로 인가되는 주 펄스와, 상기 주 펄스보다 소정 시간 전에 상기 주 전위(Vm)보다 낮은 예비 전위(Vp)로 인가되는 예비 펄스를 구비하는 것을 특징으로 한다.The driving pulse is applied to a main pulse applied at a main potential Vm of a degree capable of discharging the ink droplets, and to a preliminary potential Vp lower than the main potential Vm before a predetermined time before the main pulse. It is characterized by including a preliminary pulse.

여기에서, 상기 예비 펄스는, 그 전위가 0V 로부터 상기 예비 전위(Vp)까지 높아지는 T1 구간과, 상기 예비 전위(Vp)가 일정하게 유지되는 T2 구간과, 그 전위가 상기 예비 전위(Vp)로부터 0V까지 낮아지는 T3 구간으로 이루어지며, Here, the preliminary pulse includes a T1 section in which the potential increases from 0V to the preliminary potential Vp, a T2 section in which the preliminary potential Vp is kept constant, and the potential from the preliminary potential Vp. It consists of a T3 section that drops to 0V

상기 예비 펄스와 상기 주 펄스 사이에는 0V의 전위가 유지되는 T4 구간이 존재하는 것이 바람직하다.Preferably, a T4 section in which a potential of 0 V is maintained is present between the preliminary pulse and the main pulse.

그리고, 상기 T1 구간에서는, 상기 예비 펄스에 의해 상기 액츄에이터가 구동되어 상기 압력 챔버 내부의 압력이 상승하게 되고,In the T1 section, the actuator is driven by the preliminary pulse to increase the pressure inside the pressure chamber.

상기 T2 구간에서는, 진동판의 자유 진동이 유발되며, In the T2 section, free vibration of the diaphragm is induced,

상기 T3 구간에서는, 상기 진동판의 자유 진동 상태에서 상기 진동판의 진동이 강제 감쇠되거나 공진되고, In the T3 section, vibration of the diaphragm is forcibly attenuated or resonated in the free vibration state of the diaphragm,

상기 T4 구간에서는, 상기 주 펄스의 인가 시점이 결정될 수 있다. In the T4 section, an application time point of the main pulse may be determined.

이와 같은 본 발명에 의하면, 주 펄스 이전에 인가되는 예비 펄스에 의해 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도와 체적을 효과적으로 증가 또는 감소시킬 수 있으며, 전위의 오프셋을 가지지 않으므로 잉크젯 프린트헤드의 내구성이 향상된다.According to the present invention, it is possible to effectively increase or decrease the speed and volume of the droplets discharged through the nozzle by the preliminary pulse applied before the main pulse, and the durability of the inkjet printhead is improved because it does not have a potential offset. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a waveform of a driving pulse applied to the method of driving an inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 있어서, 잉크 액적을 토출시키기 위해 압전 액츄에이터에 인가되는 구동 펄스는 주 펄스(Main Pulse)와 예비 펄스(Pre Pulse)를 구비한다. Referring to FIG. 3, in the method of driving an inkjet printhead according to the present invention, a driving pulse applied to a piezoelectric actuator for discharging ink droplets includes a main pulse and a pre-pulse.

상기 주 펄스는 잉크 액적을 토출시킬 수 있는 정도의 주 전위(Vm)로 압전 액츄에이터에 인가되며, 상기 예비 펄스는 상기 주 전위(Vm)보다 낮은 예비 전위(Vp)로 상기 주 펄스보다 소정 시간 전에 압전 액츄에이터에 인가된다. The main pulse is applied to the piezoelectric actuator at a main potential (Vm) of a degree capable of ejecting ink droplets, and the preliminary pulse is a preliminary potential (Vp) lower than the main potential (Vm) a predetermined time before the main pulse. It is applied to the piezo actuator.

상기 예비 펄스는 그 전위가 0V 로부터 예비 전위(Vp)까지 높아지는 T1 구간과, 예비 전위(Vp)가 일정하게 유지되는 T2 구간과, 그 전위가 예비 전위(Vp)로부터 0V까지 낮아지는 T3 구간으로 이루어진다. 그리고, 상기 예비 펄스와 주 펄스 사이에는 0V의 전위가 유지되는 T4 구간이 존재한다. The preliminary pulse is divided into a T1 section in which the potential rises from 0 V to a preliminary potential Vp, a T2 section in which the preliminary potential Vp is kept constant, and a T3 section in which the potential falls from the preliminary potential Vp to 0V. Is done. In addition, there is a T4 section in which a potential of 0 V is maintained between the preliminary and main pulses.

도 4는 본 발명에 따른 구동 방법에 있어서의 구동 펄스의 구체적인 예와, 그 구동 펄스에 의한 진동판의 변위를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a specific example of a drive pulse and a displacement of the diaphragm by the drive pulse in the driving method according to the present invention.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 상기 T1 구간에서는 예비 펄스에 의해 액츄에이터가 구동되어 압력 챔버 내부의 압력이 상승하게 된다. 이때, 예비 펄스의 예비 전위(Vp)는 설정된 압력 챔버 내의 압력 상승 폭에 따라 결정된다. 즉, 예비 펄스의 예비 전위(Vp)를 조절하게 되면 압력 챔버 내의 압력 상승 폭을 변화시킬 수 있다. 3 and 4 together, the actuator is driven by a preliminary pulse in the T1 section to increase the pressure inside the pressure chamber. At this time, the preliminary potential Vp of the preliminary pulse is determined according to the pressure rise width in the set pressure chamber. That is, by adjusting the preliminary potential Vp of the preliminary pulse, it is possible to change the width of the pressure rise in the pressure chamber.

상기 T1 구간에서 잉크와 액츄에이터 및 진동판 등으로 이루어진 시스템이 가진된 후, 상기 T2 구간에서는 진동판의 자유 진동이 유발된다. After the system consisting of ink, an actuator, and a diaphragm is excited in the T1 section, free vibration of the diaphragm is induced in the T2 section.

한편, 예비 펄스가 인가되었을 때, 잉크의 점성 등으로 인해 진동판의 응답 지연이 일어나는데, 이 응답 지연 시간(Td)과 진동판의 자유 진동 주기(Ts) 및 T1 구간과 T2 구간에 해당하는 시간은 다음 수학식 1에 의해 정해질 수 있다.On the other hand, when a preliminary pulse is applied, the response delay of the diaphragm occurs due to the viscosity of the ink, etc. The response delay time (Td) and the free vibration period (Ts) of the diaphragm and the time corresponding to the T1 section and the T2 section are as follows. It can be determined by the equation (1).

T1 + T2 = Td + Ts×(n/4) (n=1,2,3,4)T1 + T2 = Td + Ts × (n / 4) (n = 1,2,3,4)

위 수학식 1에서, 응답 지연 시간(Td)과 자유 진동 주기(Ts)는 잉크, 액츄에이터 및 진동판 등으로 이루어진 시스템에 따라 결정되므로, n을 얼마로 설정하느냐에 따라 T2 구간이 진동판의 변위가 어떠한 위상에 있게 되는 때에 종료되는지가 정해지게 된다. In Equation 1 above, since the response delay time Td and the free vibration period Ts are determined by a system consisting of ink, an actuator, a diaphragm, and the like, depending on how much n is set, the phase in which the displacement of the diaphragm is changed in the T2 section is determined. It is determined whether it will end when it is in the

상기 T3 구간에서는 진동판의 자유 진동 상태에서 진동판의 진동이 강제 감쇠되거나 공진되는데, 이 T3 구간에 해당하는 시간은 아래 수학식 2에 의해 정해질 수 있다. In the T3 section, the vibration of the diaphragm is forcibly attenuated or resonated in the free vibration state of the diaphragm. The time corresponding to the T3 section may be determined by Equation 2 below.

T3 = Ts ×(n/8) (n=1,2,3,4,5,6,7,8)T3 = Ts × (n / 8) (n = 1,2,3,4,5,6,7,8)

위 수학식 2에서, n을 얼마로 설정하느냐에 따라 진동판의 진동이 강제 감쇠되거나 공진될 수 있으므로, T3 구간에 해당하는 시간을 조절함으로써 주 펄스가 인가될 때 시스템의 거동, 구체적으로 진동판의 진폭을 어느 정도로 할 것인가를 정할 수 있다. In Equation 2 above, the vibration of the diaphragm may be forced attenuated or resonated depending on how much n is set, so that the behavior of the system when the main pulse is applied by adjusting the time corresponding to the T3 section, specifically, the amplitude of the diaphragm You can decide how much to do.

상기 T4 구간에서는 주 펄스의 인가 시점이 결정된다. 이러한 T4 구간에 해당하는 시간은 아래 수학식 3에 의해 정해질 수 있다. In the T4 section, the application time point of the main pulse is determined. The time corresponding to the T4 section may be determined by Equation 3 below.

T1 + T2 + T3 + T4 = Td + Ts ×(m + n/4) (m=1,2,3..., n=1,2,3,4)T1 + T2 + T3 + T4 = Td + Ts × (m + n / 4) (m = 1,2,3 ..., n = 1,2,3,4)

위 수학식 3에서, m과 n을 얼마로 설정하느냐에 따라 T4 구간에 해당하는 시간이 결정될 수 있으며, 이에 따라 자유 진동하는 진동판의 위상이 어떠한 상태에 있는 때에 주 펄스가 인가될 것인지가 정해지게 된다. 예컨대, 진동판의 응답 지연 시간(Td)를 고려하여, 진동판의 위상이 하강할 시점에 주 펄수를 인가하게 되면 진동판의 변위가 보다 증가하게 되고, 이에 따라 노즐을 통해 토출되는 잉크 액적의 속도와 체적이 증가하게 된다. 반대로, 진동판의 위상이 상승할 시점에 주 펄수를 인가하게 되면 진동판의 변위가 감소하게 되고, 이에 따라 노즐을 통해 토출되는 잉크 액적의 속도와 체적이 감소하게 되는 되는 것이다.In Equation 3 above, the time corresponding to the T4 section may be determined according to how much m and n are set, and thus, the main pulse is applied when the phase of the free oscillating diaphragm is in a state. . For example, in consideration of the response delay time Td of the diaphragm, when the main pulse number is applied at the time when the diaphragm falls, the displacement of the diaphragm increases, and thus the velocity and volume of the ink droplets discharged through the nozzle are increased. Will increase. On the contrary, when the main pulse number is applied at the time when the phase of the diaphragm rises, the displacement of the diaphragm decreases, thereby reducing the speed and volume of the ink droplets ejected through the nozzle.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 잉크젯 프린트헤드에서 진동판이 가지는 고유의 진동 특성과 압력 챔버 내의 반송 압력파 및 액츄에이터에 신호 인가 후 잉크의 점성 등으로 인한 진동판의 응답 지연 시간까지 감안하여, 잉크 액적의 속도와 체적을 효과적으로 제어할 수 있는 최적의 구동 파형을 설정할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, in consideration of the inherent vibration characteristics of the diaphragm in the inkjet printhead and the response delay time of the diaphragm due to the viscosity of the ink after application of a signal to the carrier pressure wave and the actuator in the pressure chamber, the ink It is possible to set the optimum driving waveform to effectively control the speed and volume of the droplets.

한편, 도 4에 도시된 예비 펄스의 각 구간에 적용되는 시간은 전술한 수학식들에 따라 아래와 같이 정해졌으며, 그 최대 전위, 즉 예비 전위(Vp)로는 12Volt의 DC 전압이 사용되었다.Meanwhile, the time applied to each section of the preliminary pulse shown in FIG. 4 is determined as follows according to the above equations, and a DC voltage of 12 Volt is used as the maximum potential, that is, the preliminary potential Vp.

T1 = 1㎲T1 = 1㎲

T1 + T2 = Td(2㎲) + Ts(8㎲) = 10㎲ (위 수학식 1에서, n = 4)T1 + T2 = Td (2㎲) + Ts (8㎲) = 10㎲ (In equation 1 above, n = 4)

T3 = Ts ×1/8 = 1㎲ (위 수학식 2에서, n = 1)T3 = Ts × 1/8 = 1㎲ (Equation 2 above, n = 1)

T1 + T2 + T3 + T4 = Td + 3 ×Ts = 26㎲ (위 수학식 3에서, m = 2, n = 4)T1 + T2 + T3 + T4 = Td + 3 × Ts = 26㎲ (In equation 3 above, m = 2, n = 4)

상기한 시간들이 적용된 예비 펄스는 노즐을 통해 토출되는 액적의 체적과 속도를 증가시키기 위한 것으로서, 그 결과는 뒤에서 도 5의 그래프를 보면서 설명하기로 한다. The preliminary pulses to which the above times are applied are for increasing the volume and velocity of the droplets discharged through the nozzle, and the result will be described later with reference to the graph of FIG. 5.

도 5는 잉크젯 프린트헤드의 액츄에이터에 도 4에 도시된 구동 펄스를 인가하였을 때의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing experimental results of ink droplet ejection performance when the driving pulse shown in FIG. 4 is applied to an actuator of the inkjet printhead.

도 5의 그래프는, 본 발명에 따른 구동 방법에 의해 예비 펄스와 주 펄스를 가진 구동 펄스를 인가한 경우와, 종래와 같이 주 펄스만을 가진 구동 펄스를 인가한 경우에 있어서의 액적의 체적과 액적의 속도를 측정한 결과를 비교하여 보여준다. The graph of FIG. 5 shows the volume and liquid of the droplets when the driving pulses having the preliminary pulses and the main pulses are applied by the driving method according to the present invention, and when the driving pulses having only the main pulses are applied as in the prior art. Compare and measure the speed of the enemy.

그리고, 아래 표 1은 상기 실험 결과를 수치적으로 나타낸 것이다. And, Table 1 below shows the experimental results numerically.

구 분division 주 펄스Main pulse 예비 펄스 + 주 펄스Spare Pulse + Main Pulse 증가율Increase 액적의 평균 속도Average velocity of droplets 4.12 m/s4.12 m / s 5.61 m/s5.61 m / s 36 %36% 액적의 평균 체적Average volume of droplets 19.17 pℓ19.17 pℓ 21.28 pℓ21.28 pℓ 11 %11%

도 5의 그래프와 표 1을 보면, 본 발명에서와 같이 예비 펄스를 주 펄스 전에 인가하게 되면, 주 펄스만 인가했을 때 보다 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도가 평균 36% 정도 증가하였음을 알 수 있다. 이러한 액적의 속도는 구동 주파수가 높아질수록 비례적으로 증가하는 경향을 보인다. Referring to the graph and table 1 of FIG. 5, when the preliminary pulse is applied before the main pulse as in the present invention, it can be seen that the velocity of the droplets discharged through the nozzle is increased by about 36% on average than when the main pulse is applied. have. The velocity of these droplets tends to increase proportionally as the driving frequency increases.

그리고, 액적의 체적도 예비 펄스와 주 펄스를 인가한 경우에서 주 펄스만 인가한 경우보다 평균 11% 정도 증가하였음을 알 수 있다. 특히, 주 펄스만 인가한 경우에는 높은 구동 주파수에서 액적의 체적이 감소하였으나, 본 발명에서와 같이 주 펄스 전에 예비 펄스를 인가한 경우에는 높은 구동 주파수에서도 액적의 체적이 거의 일정하게 유지되고 있다. In addition, it can be seen that the volume of the droplets increased by an average of about 11% in the case of applying the preliminary pulse and the main pulse compared to the case of applying only the main pulse. In particular, when only the main pulse is applied, the volume of the droplet is decreased at the high driving frequency. However, when the preliminary pulse is applied before the main pulse as in the present invention, the volume of the droplet is maintained substantially constant even at the high driving frequency.

상기 실험 결과를 종합하면, 본 발명에 따라 주 펄스 이전에 예비 펄스를 인가하면, 종래와 동일한 주 펄스의 최대 전압, 즉 주 전위(Vm)에 의해서도 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도와 체적을 효과적으로 증가시킬 수 있게 된다. 이는, 역으로 종래와 동일한 체적의 액적을 토출할 경우에는 구동 펄스의 최대 전압, 즉 주 전위(Vm)를 종래에 비해 낮출 수 있음을 의미한다. 따라서, 잉크젯 프린트헤드의 내구성이 향상되고 소모 전력이 저감될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 예비 펄스의 T1 ~ T3 구간과, 예비 펄스와 주 펄스 사이의 T4 구간을 적절히 조절하게 되면, 액적의 속도와 체적을 감소시킬 수도 있음은 충분히 이해될 것이다. In summary, when the preliminary pulse is applied before the main pulse according to the present invention, the velocity and volume of the droplets discharged through the nozzle can be effectively controlled even by the maximum voltage of the main pulse, that is, the main potential Vm. You can increase it. On the contrary, in the case of discharging droplets having the same volume as in the prior art, the maximum voltage of the driving pulse, that is, the main potential Vm can be lowered than in the prior art. Therefore, durability of the inkjet printhead can be improved and power consumption can be reduced. On the other hand, as described above, it will be fully understood that the speed and volume of the droplet may be reduced by appropriately adjusting the T1 to T3 sections of the preliminary pulse and the T4 section between the preliminary pulse and the main pulse.

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 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 의하면, 주 펄스 이전에 액츄에이터에 인가되는 예비 펄스의 T1 ~ T3 구간과, 예비 펄스와 주 펄스 사이의 T4 구간을 적절히 조절함으로써, 노즐을 통해 토출되는 액적의 속도와 체적을 효과적으로 증가 또는 감소시킬 수 있으므로, 잉크 토출 성능이 향상된다. As described above, according to the inkjet printhead driving method according to the present invention, by appropriately adjusting the T1 to T3 section of the preliminary pulse applied to the actuator before the main pulse, and the T4 section between the preliminary pulse and the main pulse, Since the speed and volume of the droplets ejected through the nozzle can be effectively increased or decreased, the ink ejection performance is improved.

그리고, 종래와 동일한 체적의 액적을 토출할 경우에는 구동 펄스의 최대 전압, 즉 주 전위(Vm)를 종래에 비해 낮출 수 있게 되므로, 잉크젯 프린트헤드의 내구성이 향상되고 소모 전력이 저감되는 장점이 있다. In the case of discharging droplets of the same volume as in the prior art, the maximum voltage of the driving pulse, that is, the main potential Vm can be lowered as compared with the conventional one, and thus, the inkjet printhead is improved in durability and power consumption is reduced. .

또한, 본 발명에 있어서의 구동 펄스는 전위의 오프셋을 가지지 않으므로, 액츄에이터가 구동하지 않는 동안에는 전위가 인가되지 않아서 액츄에이터와 진동판에 잔류하는 스트레스가 작아지게 되어 내구성이 향상된다. In addition, since the drive pulse in the present invention does not have an offset of the potential, the potential is not applied while the actuator is not driven, so that the stress remaining on the actuator and the diaphragm becomes small, thereby improving durability.

도 1은 종래의 압전 방식 잉크젯 프린트헤드의 일례를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional piezoelectric inkjet printhead.

도 2는 종래의 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용된 구동 파형의 일례를 보여주는 도면이다. 2 is a view showing an example of a drive waveform applied to a conventional method for driving an inkjet printhead.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법에 적용되는 구동 펄스의 파형을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a waveform of a driving pulse applied to the method of driving an inkjet printhead according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 구동 방법에 있어서의 구동 펄스의 구체적인 예와, 그 구동 펄스에 의한 진동판의 변위를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a specific example of a drive pulse and a displacement of the diaphragm by the drive pulse in the driving method according to the present invention.

도 5는 잉크젯 프린트헤드의 액츄에이터에 도 4에 도시된 구동 펄스를 인가하였을 때의 잉크 액적 토출 성능에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing experimental results of ink droplet ejection performance when the driving pulse shown in FIG. 4 is applied to an actuator of the inkjet printhead.

Claims (5)

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,The driving of the inkjet printhead to apply a driving pulse to the actuator to change the volume of the ink-filled pressure chamber, thereby causing ink droplets to be discharged through the nozzles connected to the pressure chamber by the pressure change caused by the volume change of the pressure chamber. In the method, 상기 구동 펄스는, 상기 잉크 액적을 토출시킬 수 있는 정도의 주 전위(Vm)로 인가되는 주 펄스와, 상기 주 펄스보다 소정 시간 전에 상기 주 전위(Vm)보다 낮은 예비 전위(Vp)로 인가되는 예비 펄스를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.The driving pulse is applied to a main pulse applied at a main potential Vm of a degree capable of discharging the ink droplets, and to a preliminary potential Vp lower than the main potential Vm before a predetermined time before the main pulse. And a preliminary pulse. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 예비 펄스는, 그 전위가 0V 로부터 상기 예비 전위(Vp)까지 높아지는 T1 구간과, 상기 예비 전위(Vp)가 일정하게 유지되는 T2 구간과, 그 전위가 상기 예비 전위(Vp)로부터 0V까지 낮아지는 T3 구간으로 이루어지며, The preliminary pulse has a T1 section in which the potential rises from 0V to the preliminary potential Vp, a T2 section in which the preliminary potential Vp is kept constant, and the potential is lowered from the preliminary potential Vp to 0V. Loss consists of T3 sections, 상기 예비 펄스와 상기 주 펄스 사이에는 0V의 전위가 유지되는 T4 구간이 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.And a T4 section in which a potential of 0 V is maintained between the preliminary pulse and the main pulse. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 T1 구간에서는, 상기 예비 펄스에 의해 상기 액츄에이터가 구동되어 상기 압력 챔버 내부의 압력이 상승하게 되고,In the T1 section, the actuator is driven by the preliminary pulse to increase the pressure inside the pressure chamber. 상기 T2 구간에서는, 진동판의 자유 진동이 유발되며, In the T2 section, free vibration of the diaphragm is induced, 상기 T3 구간에서는, 상기 진동판의 자유 진동 상태에서 상기 진동판의 진동이 강제 감쇠되거나 공진되고, In the T3 section, vibration of the diaphragm is forcibly attenuated or resonated in the free vibration state of the diaphragm, 상기 T4 구간에서는, 상기 주 펄스의 인가 시점이 결정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법.In the T4 section, the time point of applying the main pulse is determined, the inkjet printhead driving method. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 예비 펄스의 예비 전위(Vp)를 조절함으로써 상기 압력 챔버 내의 압력 상승 폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법. And adjusting the preliminary potential (Vp) of the preliminary pulse to change the pressure rise width in the pressure chamber. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 진동판의 응답 지연 시간을 Td라 하고, 상기 진동판의 자유 진동 주기를 Ts라 할 때, 상기 T1, T2, T3 및 T4 구간에 해당하는 시간들은 아래 수학식들에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법. When the response delay time of the diaphragm is called Td and the free vibration period of the diaphragm is called Ts, the times corresponding to the T1, T2, T3, and T4 sections are determined by the following equations. How to drive a printhead. T1 + T2 = Td + Ts×(n/4) (n=1,2,3,4)T1 + T2 = Td + Ts × (n / 4) (n = 1,2,3,4) T3 = Ts ×(n/8) (n=1,2,3,4,5,6,7,8)T3 = Ts × (n / 8) (n = 1,2,3,4,5,6,7,8) T1 + T2 + T3 + T4 = Td + Ts ×(m + n/4) (m=1,2,3..., n=1,2,3,4)T1 + T2 + T3 + T4 = Td + Ts × (m + n / 4) (m = 1,2,3 ..., n = 1,2,3,4)
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JP2019018538A (en) * 2017-07-21 2019-02-07 東芝テック株式会社 Inkjet head and inkjet printer
JP2019123098A (en) * 2018-01-12 2019-07-25 東芝テック株式会社 Ink jet head and ink jet recording device

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