KR20120005227A - 잉크젯 헤드 검사 장치 - Google Patents

잉크젯 헤드 검사 장치 Download PDF

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Abstract

잉크젯 헤드 검사 장치가 개시된다. 상기 잉크젯 헤드 검사 장치는, 잉크젯 헤드의 압전 액츄에이터와 연결되어 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부를 측정하는 스캔부, 상기 스캔부에 고전압 펄스를 인가하는 펄스 입력부, 상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하거나 또는 상기 연결을 차단하는 스위칭부, 및 상기 스위칭부를 제어하여 상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하고, 인가된 상기 고전압 펄스에 따른 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부에 대한 정보를 상기 스캔부로부터 전송받아 상기 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

잉크젯 헤드 검사 장치{Apparatus for inspecting inkjet head}
본 발명은 잉크젯 방식의 프린터에 있어서의 헤드 내부의 동작 상태를 검사하기 위한 기술과 관련된다.
최근 잉크젯 공법을 적용한 인쇄공법을 이용한 각종 기술이 선보이고 있다. 잉크젯 공법을 이용한 직접인쇄 방식은 인쇄를 통해 패턴을 형성함으로써, 마스킹 공정이 불필요하게 되어 공정이 간단해지고 제작 비용이 절감되는 장점이 있다.
이러한 잉크젯 공법에서 여러 응용분야에 적용할 잉크를 프린팅하기 위해서는 압전(piezo-electric) 타입의 잉크젯 헤드를 사용하는 것이 일반적이다. 잉크젯 헤드는 헤드 구동 드라이버로부터 구동 신호(driving signal)을 인가받아 헤드 내부의 액츄에이터(Actuator)를 구동시켜 잉크를 프린팅하는 것이다. 그러므로 헤드 구동 드라이버의 구동 신호의 파형의 특성에 따라 기본적인 헤드 구동 동작이 결정된다. 일반적으로 상기 구동 신호는 펄스 형태로 액츄에이터에 인가된다.
이러한 잉크젯 공법에서 가장 중요한 부분으로 헤드의 신뢰성을 들 수 있다. 일반적으로 헤드 내의 압전 소자는 사용 시간에 따라 내부의 커패시턴스 값이 변화하는 것으로 알려져 있다. 이러한 압전 소자의 커패시턴스 변화는 헤드의 잉크 토출 특성을 변화시키므로, 이러한 압전 소자의 커패시턴스 변화를 용이하게 검출하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
본 발명은 잉크젯 헤드의 압전 액츄에이터의 커패시턴스 변화를 간단한 회로 구성을 통하여 용이하게 검출할 수 있는 잉크젯 헤드 검사 회로를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치는, 잉크젯 헤드의 압전 액츄에이터와 연결되어 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부를 측정하는 스캔부; 상기 스캔부에 고전압 펄스를 인가하는 펄스 입력부; 상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하거나 또는 상기 연결을 차단하는 스위칭부; 및 상기 스위칭부를 제어하여 상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하고, 인가된 상기 고전압 펄스에 따른 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부에 대한 정보를 상기 스캔부로부터 전송받아 상기 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단하는 제어부;를 포함한다.
이때 상기 스캔부는, 입력된 고전압 펄스의 전압을 소정 레벨로 변환하는 감쇄기; 및 일단이 상기 감쇄기의 출력단과 연결되며, 타단이 상기 압전 액츄에이터와 연결되는 저항;을 포함할 수 있다.
또한 상기 스캔부는, 일단이 상기 저항의 타단과 연결되며, 타단이 상기 잉크젯 헤드의 전원부(Vcc)와 연결되는 다이오드를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 스캔부는, 상기 스캔부는, 상기 고전압 펄스에 따른 상기 압전 액츄에이터의 시간에 따른 전압 변화를 측정함으로써 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부를 측정할 수 있다.
그리고 상기 제어부는, 상기 스캔부로부터 전송된 상기 압전 액츄에이터의 시간에 따른 전압 변화 정보 및 기 저장된 시간별 기준 전압을 비교함으로써 상기 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단할 수 있다.
본 발명에 따를 경우, 별도의 특수한 검사 장치를 사용하지 않고서도 헤드 내의 간단한 회로 구성을 통하여 잉크젯 헤드의 압전 액츄에이터의 커패시턴스 변화를 용이하게 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치(100)의 상세 구성을 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔부(104)에서 검출된 연결부(202)의 시간에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치(100)는 압전 액츄에이터(102), 스캔부(104), 펄스 입력부(106), 스위칭부(108) 및 제어부(110)를 포함한다.
압전 액츄에이터(102, Piezoelectric actuator)는 잉크젯 프린트헤드의 핵심 부품으로서, 인가되는 구동 신호에 따라 액적을 토출한다. 이와 같은 압전 액츄에이터(102)는 전기적으로 커패시터와 같은 특성을 가지므로, 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스의 변화를 검출함으로써 압전 액츄에이터(102)의 특성 변화를 감지할 수 있다.
스캔부(104)는 압전 액츄에이터(102)와 연결되어 압전 액츄에이터(102)의 캐패시턴스 변화 여부를 측정한다. 이와 같은 스캔부(104)의 상세 구성에 대해서는 도 2에서 설명하기로 한다.
펄스 입력부(106)는 압전 액츄에이터(102) 또는 스캔부(104)에 고전압 펄스를 공급한다. 즉, 펄스 입력부(106)에서 생성된 고전압 펄스는 헤드 구동 신호로서 압전 액츄에이터(102)로 공급된다. 또한, 압전 액츄에이터(102)의 이상 유무를 판단할 필요가 있을 경우에는 스캔부(104)로 상기 고전압 펄스가 입력된다. 즉, 이 경우 상기 고전압 펄스는 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 테스트 신호로서 기능하게 된다.
스위칭부(108)는 2개의 스위치(SW1, SW2)로 구성되며, 스캔부(104)를 펄스 입력부(106) 및 압전 액츄에이터(108)와 각각 연결하거나 연결을 차단한다. 즉, 일반적인 경우 스위칭부(108)는 펄스 입력부(106)의 입력을 바로 압전 액츄에이터(102)로 연결하나, 압전 액츄에이터(102)의 이상 유무를 판단할 필요가 있을 경우에는 2개의 스위치(SW1, SW2)를 제어하여 펄스 입력부(106) 및 압전 액츄에이터(102)와의 사이에 스캔부(104)를 연결하게 된다.
제어부(110)는 잉크젯 헤드 검사 장치(100)를 구성하는 각 구성 요소들의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(110)는 스위칭부(108)를 제어하여 스캔부(104)를 압전 액츄에이터(102) 및 펄스 입력부(106)와 연결하하고, 스캔부(104)에 고전압 펄스를 인가한다. 또한, 제어부(110)는 인가된 상기 고전압 펄스에 따른 압전 액츄에이터(102)의 캐패시턴스 변화 여부에 대한 정보를 스캔부(104)로부터 전송받아 압전 액츄에이터(102)의 이상 유무를 판단한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 검사 장치(100)의 상세 구성을 나타낸 회로도이다.
도시된 바와 같이, 스캔부(104)는 압전 액츄에이터(102)와 펄스 입력부(106)의 사이에 위치한다. 일반적인 헤드 구동시, 스위칭부(108)의 2개의 스위치(SW1, SW2)는 각각 도시된 하부 패스(path)에 연결된다. 따라서 펄스 입력부(106)에서 생성된 고전압 펄스는 압전 액츄에이터(102)로 입력된다. 그러나 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스 변화 여부를 판단할 필요가 있을 경우, 상기 스위치(SW1, SW2)는 상부 패스로 각각 연결되어 상기 고전압 펄스가 스캔부(104)로 인가된다.
스캔부(104)는 감쇄기(200, attenuator), 저항(R) 및 다이오드(D)를 포함한다. 감쇄기(200)는 입력되는 고전압 펄스의 전압을 적정 레벨로 낮추어 주기 위한 모듈이다. 저항(R)은 일단이 감쇄기(200)의 출력단과 연결되며, 타단이 압전 액츄에이터(102)와 연결된다. 전술한 바와 같이, 압전 액츄에이터(102)는 커패시터(C)의 특성을 가지므로, 도시된 바와 같이 연결된 저항(R) 및 압전 액츄에이터(102)는 RC 직렬 회로를 구성하게 된다. 다이오드(D)는 일단이 저항(R)의 타단과 연결되며, 타단이 잉크젯 헤드의 전원부(Vcc)와 연결된다. 이와 같은 다이오드(D)는 저항(R)과 압전 액츄에이터(102)의 연결부(202)의 전압이 일정 레벨 이상 증가하지 못하도록 한다. 즉, 다이오드(D)에 의하여 연결부(202)의 최대 전압은 Vcc + 다이오드(D)의 문턱 전압(Threshold voltage)이 된다.
상기와 같이 구성된 잉크젯 헤드 검사 장치(100)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 2개의 스위치(SW1, SW2)가 상단 패스로 연결되고, 펄스 입력부(106)로부터 고전압 펄스가 인가되면, 상기 고전압 펄스는 감쇄기(200)를 통하여 적절한 레벨로 변화되어 저항(R) 및 압전 액츄에이터(102)로 구성된 RC 직렬 회로로 인가된다. 이에 따라 연결부(202)의 전압은 시간에 따라 점차 증가하게 된다. 이와 같은 시간에 따른 압전 액츄에이터(102)의 전압 변화는 ADC(204)를 거쳐 제어부(110)로 인가되며, 제어부는 스캔부(104)로부터 전송된 압전 액츄에이터(102)의 시간에 따른 전압 변화 정보 및 기 저장된 시간별 기준 전압을 비교함으로써 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단하게 된다.
RC 직렬 회로에서 펄스 입력에 따라 발생하는 상기 전압 상승은 RC 시간 상수(RC time constant)에 따라 달라지게 된다. 도시된 회로에서 저항(R)값은 고정되어 있으므로 상기 RC 시간 상수는 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스에 따라 달라지게 된다. 따라서 제어부(110)는 스캔부(104)로부터 전송된 압전 액츄에이터(102)의 시간에 따른 전압 변화 정보를 압전 액츄에이터(102)가 정상일 경우의 시간에 따른 전압 변화 정보(상기 정보는 제어부(110)에 기 저장되어 있음)와 비교함으로써 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스 변화를 감지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캔부(104)에서 검출된 연결부(202)의 시간에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다. 전술한 바와 같이, 압전 액츄에이터(102)의 커패시턴스 값의 차이에 따라 시간에 따른 전압값이 차이가 있음을 도 3을 통하여 확인할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
102 : 압전 액츄에이터 104 : 스캔부
106 : 펄스 입력부 108 : 스위칭부
110 : 제어부 200 : 감쇄기
202 : 연결부 204 : 아날로그-디지털 변환기(ADC)
R : 저항 D : 다이오드
SW1 : 제1스위치 SW2 : 제2스위치
Vcc : 전원부

Claims (5)

  1. 잉크젯 헤드의 압전 액츄에이터와 연결되어 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부를 측정하는 스캔부;
    상기 스캔부에 고전압 펄스를 인가하는 펄스 입력부;
    상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하거나 또는 상기 연결을 차단하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부를 제어하여 상기 스캔부를 상기 압전 액츄에이터 및 상기 펄스 입력부와 연결하고, 인가된 상기 고전압 펄스에 따른 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부에 대한 정보를 상기 스캔부로부터 전송받아 상기 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 잉크젯 헤드 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캔부는,
    입력된 고전압 펄스의 전압을 소정 레벨로 변환하는 감쇄기; 및
    일단이 상기 감쇄기의 출력단과 연결되며, 타단이 상기 압전 액츄에이터와 연결되는 저항;
    을 포함하는, 잉크젯 헤드 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스캔부는,
    일단이 상기 저항의 타단과 연결되며, 타단이 상기 잉크젯 헤드의 전원부(Vcc)와 연결되는 다이오드를 더 포함하는, 잉크젯 헤드 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스캔부는, 상기 고전압 펄스에 따른 상기 압전 액츄에이터의 시간에 따른 전압 변화를 측정함으로써 상기 압전 액츄에이터의 캐패시턴스 변화 여부를 측정하는, 잉크젯 헤드 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스캔부로부터 전송된 상기 압전 액츄에이터의 시간에 따른 전압 변화 정보 및 기 저장된 시간별 기준 전압을 비교함으로써 상기 압전 액츄에이터의 이상 유무를 판단하는, 잉크젯 헤드 검사 장치.
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