액적 자동 모니터링 시스템을 활용한 압전 잉크젯 헤드 전 노즐 분사 특성 평가

Abstract

최근 압전 잉크젯 기술의 응용 분야는 기존 문서 및 사진 출력에서 다양한 산업 분야로 확장되고 있다. 산업용 잉크젯 시스템의 경우, 생산성을 향상시키기 위해 고속 및 단일 패스 인쇄가 요구되며, 수많은 노즐들이 사용된다. 그러나, 모든 노즐들의 상태가 좋은 것은 아니며, 일부 노즐들에서는 비정상적인 분사 특성이 발생할 수 있다. 이러한 비정상적인 노즐들의 부적절한 작동은 심각한 인쇄 결함을 초래할 수 있으며, 생산 수율에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 잉크젯 헤드의 분사 신뢰성은 산업용 잉크젯 기술의 핵심적인 문제로 대두되고 있다. 압전 잉크젯 헤드의 전압 파형은 헤드의 작동에 있어서 중요한 역할을 하며, 액적들의 분사 특성을 좌우하는 결정적인 요인 중 하나이다. 본 논문에서는 잉크젯 헤드의 전 노즐에서 토출되는 액적들의 분사 특성을 평가하기 위해 액적들의 속력을 자동으로 측정할 수 있는 액적 자동 모니터링 시스템을 제작하였다. 또한, 구축된 시스템을 활용하여 다양한 전압 파형 조건에 따라 각 노즐에서 토출되는 액적들의 분사 특성이 어떻게 달라지는지를 비교 분석하였다. 일부 노즐들에서 비정상적인 분사가 발생하는 근본적인 원인은 특정 노즐들에서 압전 소자의 구동 속도가 정상적인 노즐들에 비해 느리기 때문인 것으로 밝혀졌다. 본 연구의 결과는 잉크젯 헤드를 적절한 전압 파형으로 구동한다면, 비정상적인 노즐들이 존재함에도 불구하고 모든 노즐들을 정상적으로 사용할 수 있다는 것을 보여주며, 잉크젯 기술의 성공적인 산업 이전 및 더 높은 생산 수율을 위한 중요한 정보를 제공한다.