(57)【要約】【課題】本発明は、インクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法に関する。【解決手段】本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドは、インクが流入されてノズルから吐出されるために保存される多数の圧力チャンバと、前記圧力チャンバとメンブレインを介して配置され、前記圧力チャンバの夫々にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体と、前記ノズルから吐出されるインクの温度を測定するように、前記圧電体の静電容量を測定する測定ユニットと、を含むことができる。【選択図】図１
2011063009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが流入されてノズルから吐出されるために保存される多数の圧力チャンバと、
前記圧力チャンバとメンブレインを介して配置され、前記圧力チャンバの夫々にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体と、
前記ノズルから吐出されるインクの温度を測定するように、前記圧電体の静電容量を測定する測定ユニットと、
を含むインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
吐出されるインクの圧力を調節するために形成され、インクを吐出しない遊休圧力チャンバと、
前記遊休圧力チャンバとメンブレインを介して配置される遊休圧電体と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記遊休圧電体の静電容量を測定する測定ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
インクが流入されてノズルから吐出されるために保存される多数の圧力チャンバと、
前記圧力チャンバとメンブレインを介して配置され、前記圧力チャンバの夫々にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体と、
前記吐出されるインクの圧力を調節するために前記圧力チャンバの幅方向の外側に配置されるが、インクを吐出しない遊休圧力チャンバと、
前記遊休圧力チャンバとメンブレインを介して配置される遊休圧電体と、前記ノズルから吐出されるインクの温度を測定するように、前記遊休圧電体の静電容量を測定する測定ユニットと、
を含むインクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
初期温度で圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、静電容量の初期値を設定するステップと、
温度変化によって夫々の温度で前記圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、前記静電容量の初期値との差を求めて静電容量の変化量を設定するステップと、
前記圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、前記静電容量の変化量と対比して測定しようとする温度を測定するステップと、
を含むインクジェットプリントヘッドの温度測定方法。
【請求項６】
前記初期温度は２０℃から８０℃の間で設定され、前記温度変化は一定の間隔で増加しながら測定されることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリントヘッドの温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法に関し、より詳しくは、圧電体の静電容量の変化を用いて温度を測定することができるインクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にインクジェットヘッドは、電気信号を物理的な力に変換し、小さいノズルを通じてインクが液滴状に吐出されるようにする構造体である。特に、インクジェットヘッドアセンブリーは、ノズルプレートを備えるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドにインクを供給するカートリッジとからなる。
【０００３】
最近、圧電方式のインクジェットヘッドは、産業用インクジェットプリンターにおいても使用されている。例えば、印刷回路基板（ＰＣＢ）上に金、銀等の金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成したり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造、太陽電池等に使用される。
【０００４】
産業用インクジェットプリンターのインクジェットヘッド内には、カートリッジでインクを流入及び流出する流入口と流出口、流入されるインクを保存するリザーバ、そして上記リザーバ内のインクをノズルに移動させるためにアクチュエータの駆動力を伝達するチャンバ等が形成される。
【０００５】
このような産業用インクジェットプリンターに提供されるインクは、既存のＯＡ実写出力プリンターのように常温で吐出されるものとは異なって、高い粘度を克服するために８０℃以上の高温で吐出しなければならない場合が多くある。
【０００６】
従って、高温で吐出しなければならないインクを使用する場合、ヘッド部分の正確な温度をリアルタイムでモニタリングする技術が要求されつつある。
【０００７】
従来は、インクジェットプリントヘッドの温度を測定するに当たって、インクジェットプリントヘッド内のリザーバ等に熱電対を取り付けてリザーバ内のインク温度を測定した後、この温度がヘッドの温度と同一であると仮定することによって間接的にヘッドの温度を測定した。
【０００８】
このような点を改善するために、熱電対をヘッドノズル面に直接取り付けたり、レーザ温度計を用いて外部で間接的に温度を測定する方法等が提案された。
【０００９】
しかし、熱電対をヘッドノズル面に直接取り付ける場合は、印刷する時に熱電対と印刷媒体が接触し、印刷性能が低下するという問題点があった。
【００１０】
また、レーザ温度計を用いてヘッド温度を測定する場合、ノズル面が鏡面加工されていてレーザを反射するため、測定が困難であり、さらに、リアルタイムモニタリングをすることができないという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、圧電体の静電容量の変化を用いて温度を測定することができるインクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドは、インクが流入されてノズルから吐出されるために保存される多数の圧力チャンバと、上記圧力チャンバとメンブレインを介して配置され、上記圧力チャンバの夫々にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体と、上記ノズルから吐出されるインクの温度を測定するように、上記圧電体の静電容量を測定する測定ユニットと、を含むことができる。
【００１３】
また、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドは、吐出されるインクの圧力を調節するために形成され、インクを吐出しない遊休圧力チャンバと、上記遊休圧力チャンバとメンブレインを介して配置される遊休圧電体と、をさらに含むことができる。
【００１４】
また、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドは、上記遊休圧電体の静電容量を測定する測定ユニットをさらに含むことができる。
【００１５】
他の側面で、本発明の他の一実施例によるインクジェットプリントヘッドは、インクが流入されてノズルから吐出されるために保存される多数の圧力チャンバと、上記圧力チャンバとメンブレインを介して配置され、上記圧力チャンバの夫々にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体と、上記吐出されるインクの圧力を調節するために上記圧力チャンバの幅方向外側に配置されるが、インクを吐出しない遊休圧力チャンバと、上記遊休圧力チャンバとメンブレインを介して配置される遊休圧電体と、上記ノズルから吐出されるインクの温度を測定するように、上記遊休圧電体の静電容量を測定する測定ユニットと、を含むことができる。
【００１６】
さらに他の側面で、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの温度測定方法は、初期温度で圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、静電容量の初期値を設定するステップと、温度変化によって夫々の温度で上記圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、上記静電容量の初期値との差を求めて静電容量の変化量を設定するステップと、上記圧電体または遊休圧電体の静電容量を測定し、上記静電容量の変化量と対比して測定しようとする温度を測定するステップと、を含むことができる。
【００１７】
また、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの温度測定方法において、上記初期温度は２０℃から８０℃の間で設定され、上記温度変化は一定の間隔で増加しながら測定されることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるインクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法によると、実際の吐出に影響を与える圧電体の静電容量を直接測定してから温度を測定するため、より迅速で正確に温度を測定することができる。
【００１９】
また、熱電対やレーザ測定装置のように別途の温度測定のための器具が不要なであるため、インクジェットプリントヘッドの製造工程や温度測定方法が単純になるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの斜視図である。
【図２】図１のインクジェットプリントヘッドにおいてＩＩ−ＩＩ線に沿って切開して示した概略断面図である。
【図３】図１のインクジェットプリントヘッドにおいてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切開して示した概略断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの温度測定方法を説明するために示した温度、キャパシタンス、変化率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内において他の構成要素を追加、変更、削除等を通じ、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができるが、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【００２２】
また、各実施例の図面に表示される同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素には同一の符号を使用して説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリーの斜視図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドアセンブリー１０は、インクジェットプリントヘッド２０と、上記インクジェットプリントヘッド２０にインク１８を供給するインクカートリッジ１２と、を含むことができる。
【００２５】
上記インクジェットプリントヘッド２０は、直方体状のインクカートリッジ１２に収容され、上記インクカートリッジ１２内のインク１８が流入されて外部の印刷媒体に吐出するようにするシリコンプレートの積層体である。
【００２６】
上記インクジェットプリントヘッド２０は、図２に示すように、インクの流路になるホールが形成される多数の基板が積層されてなることができる。
【００２７】
図２は、図１のインクジェットプリントヘッドにおいてＩＩ−ＩＩ線に沿って切開して示した概略断面図である。
【００２８】
図２を参照すると、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッド２０は、多数の圧力チャンバ２２４と、圧電体２５０と、上記圧電体２５０の静電容量を測定する測定ユニット４０と、を含むことができる。
【００２９】
ここで、上記インクジェットプリントヘッド２０は、図面の下部からインクカートリッジ１２に接触する方向に、下部基板２６０と、中間基板２４０と、上部基板２２０とが積層されて形成される。
【００３０】
また、以下に使用される方向に対して、上記下部基板２６０から上部基板２２０に積層される方向を積層方向Ｚ、上記インクジェットプリントヘッド２０で圧電体２５０が左右に配列される方向を幅方向Ｗ、上記インクジェットプリントヘッド２０内でノズル２６２が一列に配列される方向を長さ方向Ｌであると定義する。
【００３１】
上記上部基板２２０には、上記インクジェットプリントヘッド２０内にインクが流入されるインク流入口２２２と、インクに吐出の駆動力が提供される圧力チャンバ２２４と、が形成される。上記圧力チャンバ２２４の上部には、メンブレイン２２５を介して上記圧力チャンバ２２４にインク吐出のための駆動力を提供する圧電体２５０が備えられることができる。
【００３２】
上記圧電体２５０は、圧力チャンバ２２４の上面であるメンブレイン２２５を変形させてインクの吐出を駆動することができる。圧電体は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに、または逆に変換することができる要素であり、その材料としてチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）が代表的である。また、インク吐出のために圧電体２５０を用いた圧電方式ではなく、バブルジェット（登録商標）またはサーマルジェット方式が用いられてもよい。
【００３３】
この際、上記下部基板２６０には、ノズルが形成され、上記中間基板２４０には、ダンパ２４４と、ヘッド内にインクを保存するリザーバ２４２と、が形成されることができる。また、中間基板２４０には、圧力チャンバ２２４のインクがリザーバ２４２に逆流することを防止するリストリクト２４６が形成されることができる。
【００３４】
上記圧電体２５０は、電源の供給によって変形される圧電物質層の上下部に電極が形成されてなり、上記上下部の電極には、電圧の印加のためにフレキシブル印刷回路基板が連結されることができる。
【００３５】
上記測定ユニット４０は、インクジェットプリントヘッド２０内のインクの温度を測定するよう、上記上下部電極から上記圧電体２５０の静電容量を測定することができる。
【００３６】
上記圧電体２５０の静電容量は、図４に示した温度と線形的な関係を有するので、上記圧電体２５０の静電容量を求めることによって温度を予測することができる。
【００３７】
一方、インクジェットプリントヘッド２０は、吐出されるインクの圧力を調節するために圧電体の幅方向の外側にインクを吐出しないが、遊休圧力チャンバ２２８と、上記遊休圧力チャンバ２２８とメンブレイン２２７を介して配置される遊休圧電体２７０とをさらに含むことができる。
【００３８】
ここで、遊休圧力チャンバ２２８と遊休圧電体２７０の組合せを、インクジェットプリントヘッド２０で駆動される圧力チャンバ２２４と圧電体２５０の組合せの駆動セルと対比し、遊休セルとして定義する。
【００３９】
図３は、図１のインクジェットプリントヘッドにおいてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切開して示した概略断面図である。
【００４０】
図３を参照すると、遊休セルの断面を確認することができる。
【００４１】
遊休セルの場合も、駆動セルと同様にインクジェットプリントヘッド２０内にインク流入口２２６、リザーバ２４８、圧力チャンバ２２４、リストリクト２４５、ダンパ２４３及びノズル２６４が形成されて、インクの流路になることができる。
【００４２】
これらの構成は、圧電体２７０が駆動しないため、外部にインクを吐出しないという点を除いては図２で説明したインクジェットプリントヘッド２０の内部構成と同じ機能をすることができる。
【００４３】
上記圧電体２７０も図２の圧電体２５０と同様に、上下部の電極が備えられ、上記上下部の電極に測定ユニット４０を連結することによって上記圧電体２７０の静電容量を測定することができる。
【００４４】
上記圧電体２７０の静電容量の測定は、図２の圧電体２５０の静電容量測定と同時に、または、独立して行われてもよい。
【００４５】
図４は、本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの温度測定方法を説明するために示した温度、キャパシタンス、変化率との関係を示したグラフである。
【００４６】
上記圧電体２５０または遊休圧電体２７０を用い、静電容量の変化率によって温度の変化を測定することができる。
【００４７】
先ず、初期温度で圧電体２５０または遊休圧電体２７０の静電容量を測定して静電容量の初期値を設定する。そして、少しずつ温度を変化させながら、夫々の温度で上記圧電体２５０または遊休圧電体２７０の静電容量を測定し、上記静電容量の初期値との差を求める。この際、夫々の温度で求められた静電容量と初期値の静電容量との変化量の差を測定することができる。
【００４８】
インクジェットプリントヘッド２０の温度を２０℃から８０℃の間で静電容量を測定すると、図４のように温度と静電容量、及び温度と静電容量の変化率の関係が線形的に変化することが分かる。
【００４９】
図４の横軸は、圧電体２５０または遊休圧電体２７０の温度であり、縦軸は、夫々圧電体２５０または遊休圧電体２７０の測定された静電容量（円形マーキング）及び静電容量の変化量（菱形マーキング）である。
【００５０】
即ち、初期温度が常温である２７℃に設定された場合、２７℃での静電容量は４６０ｐＦであり、変化率は０に設定される。
【００５１】
そして、変化された温度が４０℃である場合、４０℃での静電容量は４８０ｐＦであり、変化率は約５％に該当し、１０℃の温度間隔で継続的に測定すると、約５％の割合で線形的に増加する。
【００５２】
従って、上記圧電体２５０または遊休圧電体２７０の静電容量、例えば、５２０ｐＦが測定された場合、これを初期静電容量との変化率（約１５％）を測定すると、上記静電容量変化量から測定しようとする温度、即ち、６０℃を測定することができる。
【００５３】
本発明によるインクジェットプリントヘッド及びその温度測定方法によると、温度を実際の吐出に影響を与える圧電体の静電容量を直接測定してから温度を測定するため、より迅速で正確に温度を測定することができる。
【００５４】
また、熱電対やレーザ測定装置のように別途の温度測定のための器具が不要であるため、インクジェットプリントヘッドの製造工程や温度測定方法が単純になるという長所がある。
【符号の説明】
【００５５】
１０    インクジェットヘッドアセンブリー    
２０    インクジェットプリントヘッド  
２２２  インク流入口        
２２４  圧力チャンバ
２６２  ノズル          
４０    測定ユニット  
【図１】
2011063009.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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