(57)【要約】【課題】３０ＫＨｚ以上の高周波吐出時にも安定的な吐出特性を得ることができる圧電方式インクジェットプリントヘッド及び前記プリントヘッドの駆動装置を提供する。【解決手段】本発明による圧電方式インクジェットプリントヘッドは、圧力チャンバ；前記圧力チャンバにインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター；及び前記圧電アクチュエーターに駆動パルスを印加するパルス印加部；を含む。インクジェットヘッドが有している固有の振動周期を測定し、前記振動に強め合う干渉と弱め合う干渉を同時に起こすことができる条件で、前記駆動パルスを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力チャンバ；
前記圧力チャンバにインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター；及び
前記圧電アクチュエーターに駆動パルスを印加するパルス印加部；
を含む圧電方式インクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記駆動パルスは、
電圧が下降する第１下降区間；
前記第１下降区間によって下降された電圧が一定に維持される第１持続区間；
前記第１持続区間で維持されていた電圧が正（＋）の大きさを有する電圧に上昇する上昇区間；
前記上昇区間によって上昇された電圧が一定に維持される第２持続区間；及び
前記第２持続区間で維持されていた電圧が原点に下降する第２下降区間；
を含む請求項１に記載の圧電方式インクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記駆動パルスの全体長さは前記圧力チャンバの共振周期と同一に構成される請求項２に記載の圧電方式インクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
前記第１持続区間の長さは前記圧力チャンバの共振周期の半分である請求項３に記載の圧電方式インクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
駆動パルスを生成し、生成された前記駆動パルスをインクジェットプリントヘッドに供給するインクジェットプリントヘッド駆動装置であって、前記駆動パルスは、
電圧が下降する第１下降区間；
前記第１下降区間によって下降された電圧が一定に維持される第１持続区間；
前記第１持続区間で維持されていた電圧が正（＋）の大きさを有する電圧に上昇する上昇区間；
前記上昇区間によって上昇された電圧が一定に維持される第２持続区間；及び
前記第２持続区間で維持されていた電圧が原点に下降する第２下降区間；
を含むインクジェットプリントヘッド駆動装置。
【請求項６】
前記駆動パルスの全体長さは前記圧力チャンバの共振周期と同一に構成される請求項５に記載のインクジェットプリントヘッド駆動装置。
【請求項７】
前記第１持続区間の長さは前記圧力チャンバの共振周期の半分である請求項６に記載のインクジェットプリントヘッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電方式インクジェットプリントヘッド及び前記プリントヘッドの駆動装置に関し、特にインクジェットヘッドが有している固有の振動周期を把握し、強め合う干渉と弱め合う干渉を同時に起こす条件で駆動波形を構成することにより、高速印刷を可能にした圧電方式インクジェットプリントヘッドの駆動技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を記録用紙上の求める位置に吐出させて所定色相の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドは、インク吐出方式によって大きく二つに分けられることができる。一つは熱源を利用してインクにバブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させ、そのバブルの膨張力によってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、また他の一つは圧電体の変形による圧力でインクを吐出させる圧電方式のインクジェットプリントヘッドである。
【０００３】
最近は、前記圧電方式を利用したインクジェット技術が発展し続けており、カラーフィルター（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）、太陽電池、ＯＬＥＤ、ＰＣＢなどの多様な工程にインクジェットを利用する方法が広く研究されている。
【０００４】
しかし、既存のインクジェット技術を用いる場合、アクチュエーターの動きによってチャンバ内に共振が形成されるため、高速で液滴を吐出することが非常に難しい。従って、このようなインクジェットを利用した工程で生産性を高めるために、インクジェットヘッドの共振特性を利用してインクジェットヘッドの駆動波形を制御する技術に対する研究が必要となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００８−００５０２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施例は、インクジェットヘッドが有している固有の振動周期を測定し、前記振動に強め合う干渉と弱め合う干渉を同時に起こすことができる条件でインクジェットヘッドの駆動波形を形成することにより、インクの高周波吐出時にも安定的な吐出特性を得ることができる圧電方式インクジェットプリントヘッド及び前記プリントヘッドの駆動装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の一実施例による圧電方式インクジェットプリントヘッドは、圧力チャンバ；前記圧力チャンバにインクを吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター；及び前記圧電アクチュエーターに駆動パルスを印加するパルス印加部；を含む。
【０００８】
この際、前記駆動パルスは、電圧が下降する第１下降区間；前記第１下降区間によって下降された電圧が一定に維持される第１持続区間；前記第１持続区間で維持されていた電圧が正（＋）の大きさを有する電圧に上昇する上昇区間；前記上昇区間によって上昇された電圧が一定に維持される第２持続区間；及び前記第２持続区間で維持されていた電圧が原点に下降する第２下降区間；を含むことができる。
【０００９】
そして、前記駆動パルスの全体長さは前記圧力チャンバの共振周期と同一に構成されることができる。
【００１０】
また、前記第１持続区間の長さは前記圧力チャンバの共振周期の半分であることができる。
【００１１】
一方、前記課題を解決するための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駆動装置は、駆動パルスを生成し、生成された前記駆動パルスをインクジェットプリントヘッドに供給するインクジェットプリントヘッド駆動装置であって、前記駆動パルスは、電圧が下降する第１下降区間；前記第１下降区間によって下降された電圧が一定に維持される第１持続区間；前記第１持続区間で維持されていた電圧が正（＋）の大きさを有する電圧に上昇する上昇区間；前記上昇区間によって上昇された電圧が一定に維持される第２持続区間；及び前記第２持続区間で維持されていた電圧が原点に下降する第２下降区間；を含む。
【００１２】
この際、前記駆動パルスの全体長さは前記圧力チャンバの共振周期と同一に構成されることができる。
【００１３】
そして、前記第１持続区間の長さは前記圧力チャンバの共振周期の半分であることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によると、インクジェットヘッドが有している固有の振動周期を測定し、前記振動に強め合う干渉と弱め合う干渉を同時に起こすことができる条件でインクジェットヘッドの駆動波形を形成することにより、３０ＫＨｚ以上の高周波吐出時にも安定的な吐出特性を得ることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による圧電方式インクジェットプリントヘッド１００の構成を簡略に示したブロック図である。
【図２】一般的なインクジェットヘッドでの圧電アクチュエーターの駆動パルスを説明するための図面である。
【図３】本発明の一実施例による圧電アクチュエーターの駆動パルスを説明するための図面である。
【図４】本発明の一実施例においてＢ区間の電圧の大きさ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を説明するための図面である。
【図５】本発明の一実施例においてＢ区間の電圧の大きさ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を説明するための図面である。
【図６】本発明の一実施例においてＢ区間の長さ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を説明するための図面である。
【図７】本発明の一実施例においてＢ区間の長さ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を説明するための図面である。
【図８】（ａ）は従来の単一パルス波形による５ｋＨｚでの吐出特性を示し、（ｂ）は本発明のパルス波形による５ｋＨｚでの吐出特性を示す図面である。
【図９】（ａ）は従来の単一パルス波形による１０ｋＨｚでの吐出特性を示し、（ｂ）は本発明のパルス波形による１０ｋＨｚでの吐出特性を示す図面である。
【図１０】（ａ）は従来の単一パルス波形による２０ｋＨｚでの吐出特性を示し、（ｂ）は本発明のパルス波形による２０ｋＨｚでの吐出特性を示す図面である。
【図１１】（ａ）は従来の単一パルス波形による３０ｋＨｚでの吐出特性を示し、（ｂ）は本発明のパルス波形による３０ｋＨｚでの吐出特性を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。
【００１７】
本発明の説明において、本発明に係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
【００１８】
本発明の技術的思想は請求範囲によって決まり、以下の実施例は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明の一実施例による圧電方式インクジェットプリントヘッド１００の構成を簡略に示したブロック図である。
【００２０】
図示されたように、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１００は、圧力チャンバ１０２、圧電アクチュエーター１０４及びパルス印加部１０６を含む。
【００２１】
圧力チャンバ１０２は内部にインクが貯蔵され、圧電アクチュエーター１０４から伝達される圧力によってインクをノズル（ｎｏｚｚｌｅ）に吐出する。圧電アクチュエーター１０４はインクを吐出するための駆動力を圧力チャンバ１０２に伝達する役割をする。このような圧電アクチュエーター１０４はパルス印加部１０６から印加された駆動パルスによって動作する。即ち、パルス印加部１０６から駆動パルスが印加されると、圧電アクチュエーター１０４は前記駆動パルスによって収縮され、圧力チャンバ１０２に圧力を伝達するようになる。
【００２２】
図２は一般的なインクジェットヘッドでの圧電アクチュエーターの駆動パルスを説明するための図面である。
【００２３】
図示されたように、インク液滴を吐出させるために圧電アクチュエーターに印加される駆動パルスは台形波形を有することができる。このような台形波形を有した駆動パルスの全体時間は、電圧が高くなる上昇時間ＴＲ、駆動電圧が一定に維持される持続時間ＴＤ及び電圧が低くなる降下時間ＴＦを含む。このうち、駆動電圧が一定に維持される持続時間ＴＤの長さを調節することにより、ノズルを介して吐出される液滴の体積を調節することができる。また、電圧が高くなる上昇時間ＴＲを一定に維持する場合、液滴の吐出速度を一定に維持することができる。しかし、このような形態の駆動波形は、液滴の吐出に影響を及ぼす圧力チャンバの共振周期と無関係に上昇時間の区間で始まるため、チャンバの共振との強め合う干渉の効果を得ることが困難であるという問題がある。
【００２４】
図３は本発明の一実施例による圧電アクチュエーターの駆動パルスを説明するための図面である。
【００２５】
一般的に、インクジェットプリントヘッド１００の内部の圧電アクチュエーター１０４が振動し始めると、圧力チャンバ１０２に所定周波数の共振が起こるようになる。本発明の実施例によると、前記圧力チャンバ１０２の共振周期Ｔｃに駆動パルスを同期化することにより、駆動パルスと共振との強め合う干渉の効果を得るとともに、圧力チャンバ１０２の振動を減殺させることができる。
【００２６】
前記図面において、サイン波形態のグラフ３００は圧力チャンバ１０２の共振を示し、図面符号３０２に該当するグラフは圧電アクチュエーターの駆動パルスを示す。Ｔｃは圧力チャンバ１０２の共振周波数である。
【００２７】
図３に図示されたように、本発明の一実施例による圧電アクチュエーターの駆動パルスはプルアンドプッシュ（Ｐｕｌｌ＆Ｐｕｓｈ）形態であり、電圧が下降する第１下降区間（Ａ区間）、前記第１下降区間によって下降された電圧が一定に維持される第１持続区間（Ｂ区間）、前記第１持続区間で維持されていた電圧が正（＋）の大きさを有する電圧に上昇する上昇区間（Ｃ区間）、前記上昇区間によって上昇された電圧が一定に維持される第２持続区間（Ｄ区間）、及び前記第２持続区間で維持されていた電圧が原点に下降する第２下降区間（Ｅ区間）を含む。
【００２８】
まず、図４のようにＢ区間の電圧の大きさ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を示すと図５のグラフの通りである。図５に図示されたように、Ｂ区間の電圧を−４Ｖ、−６Ｖ、−８Ｖなどのように変化させると、Ｂ区間の電圧の大きさが増加するにつれて液滴の吐出速度が減少し、−１０Ｖ以後には一定の速度を維持することが分かる。
【００２９】
次に、図６のようにＢ区間の長さ変化によるインクジェットヘッドの吐出特性を示すと図７のグラフの通りである。図６に図示されたように、Ｂ区間の長さが変化するとＣ区間の位置も変化するようになる。前記Ｃ区間はインクジェットヘッドの吐出に直接的に影響を及ぼす区間であるため、Ｂ区間の長さ変化はインクジェットヘッドの吐出特性に大きい変化を与えるようになる。即ち、図７に図示されたように、Ｂ区間が短すぎると圧力チャンバ１０２の共振特性と駆動パルスが一致しないため、液滴の吐出速度が遅い。しかし、Ｂ区間の長さを次第に増加させると、駆動パルスが圧力チャンバ１０２の共振周期と強め合う干渉を起こして吐出速度が増加し、一定時点（図７で１２μｓ）を過ぎると頂点を経てまた減少し始める。
【００３０】
前記図６及び図７のグラフをともに参照すると、インクジェットヘッドの吐出速度がもっとも早い区間は駆動パルスと圧力チャンバ１０２の共振周期との強め合う干渉がもっとも大きく起こる区間であり、図６のＣ区間が圧力チャンバ１０２の共振周期の半分に該当する区間であることが分かる。即ち、前記駆動パルスの全体長さが圧力チャンバ１０２の共振周期と同一であり、前記第１持続区間（Ｂ区間）の長さが前記圧力チャンバの共振周期の半分に該当するように構成する場合、高周波吐出特性を向上させることができる。
【００３１】
図７の実施例で、Ｂ区間の長さが１２μｓである時もっとも優れた吐出特性を表すため、圧力チャンバ１０２の共振周期は２４μｓであると判断することができる。従って、圧力チャンバ１０２で起こる共振を最大限に減少（ダンピング）させるための位置にＥ区間を位置させると、高周波吐出特性を向上させることができる。
【００３２】
図８から図１１はこのような現象を検証するために一般的に用いる単一パルス（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｕｌｓｅ）波形と本発明でのプルアンドプッシュ（Ｐｕｌｌ＆Ｐｕｓｈ）波形との吐出特性を比較した図面である。図８（ａ）及び８（ｂ）は５ｋＨｚでの吐出特性を、図９（ａ）及び９（ｂ）は１０ｋＨｚでの吐出特性を、図１０（ａ）及び１０（ｂ）は２０ｋＨｚでの吐出特性を、図１１（ａ）及び１１（ｂ）は３０ｋＨｚでの吐出特性を示したものである。
【００３３】
図示されたように、一般的な駆動波形の場合（図８（ａ）、９（ａ）、１０（ａ）、１１（ａ））は吐出周波数が増加するにつれて吐出特性が急激に悪くなるが、本発明の実施例による場合（図８（ｂ）、９（ｂ）、１０（ｂ）、１１（ｂ））は３０ＫＨｚ以上でも安定的な吐出特性を有することが分かる。
【００３４】
以上、代表的な実施例を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野にて通常の知識を有する者は、上述の実施例に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するのであろう。
【００３５】
従って、本発明の権利範囲は上述の実施例に限定されてはならず、後述する特許請求範囲だけではなくこの特許請求範囲と均等なものによって決まるべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１００  インクジェットプリントヘッド
１０２  圧力チャンバ
１０４  圧電アクチュエーター
１０６  パルス印加部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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