JP2001293865A - Ink jet recording head and image recorder - Google Patents
Ink jet recording head and image recorderInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力発生室の圧力
変動によりノズル開口からインクを吐出するインクジェ
ット式記録ヘッド、及びこれを備えたインクジェットプ
リンタ等の画像記録装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for ejecting ink from nozzle openings by pressure fluctuations in a pressure generating chamber, and an image recording apparatus such as an ink jet printer having the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェット式記録装置としてインク
ジェット式プリンタやインクジェット式プロッタ等がよ
く知られている。このようなインクジェット式記録装置
に用いられるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録
ヘッドという）には、圧電振動子を電気機械変換素子と
して用いたものがある。図５（ａ）に示すように、この
記録ヘッド５０は、複数の圧電振動子５１…をユニット
化した圧電振動子ユニットと、この圧電振動子ユニット
を内部に収納固定可能なケース５２と、このケース５２
の先端面に接合される流路ユニット５３とを備えてい
る。この流路ユニット５３は、流路形成板５４の一方の
面にノズルプレート５５を接合し、他方の面に振動板５
６を接合することで構成されている。2. Description of the Related Art As an ink jet recording apparatus, an ink jet printer and an ink jet plotter are well known. Some ink jet recording heads (hereinafter, referred to as recording heads) used in such an ink jet recording apparatus use a piezoelectric vibrator as an electromechanical transducer. As shown in FIG. 5A, the recording head 50 includes a piezoelectric vibrator unit in which a plurality of piezoelectric vibrators 51 are unitized, a case 52 capable of accommodating and fixing the piezoelectric vibrator unit therein, Case 52
And a flow path unit 53 joined to the front end surface of the liquid crystal display. The flow path unit 53 has a nozzle plate 55 bonded to one surface of a flow path forming plate 54 and a vibration plate 5
6 are joined.
【０００３】ノズルプレート５５には、複数のノズル開
口５７…を列状に開設している。また、流路形成板５４
には、各ノズル開口５７にそれぞれ連通する複数の圧力
発生室５８、各圧力発生室５８に供給するインクを貯留
する共通インク室５９、及び、この共通インク室５９と
それぞれの圧力発生室５８との間を連通するインク供給
口６０などを隔壁によって区画することで形成してい
る。振動板５６は、例えば、ステンレス鋼板６１に樹脂
フィルム６２をラミネートした複合板をエッチング加工
することにより形成されており、ステンレス鋼鈑６１の
部分を島状に残すことで厚肉部５６ａを形成し、厚肉部
５６ａの周囲には樹脂フィルム６２だけの薄肉部５６ｂ
を形成している。そして、圧電振動子５１における自由
端部の先端が厚肉部５６ａに当接するようにして圧電振
動子ユニットをケース５２に固定する。In the nozzle plate 55, a plurality of nozzle openings 57 are formed in rows. The flow path forming plate 54
A plurality of pressure generating chambers 58 respectively communicating with the respective nozzle openings 57, a common ink chamber 59 for storing ink to be supplied to each of the pressure generating chambers 58, and a common ink chamber 59 and the respective pressure generating chambers 58. It is formed by partitioning an ink supply port 60 and the like that communicate between them with a partition. The diaphragm 56 is formed, for example, by etching a composite plate obtained by laminating a resin film 62 on a stainless steel plate 61, and forming the thick portion 56 a by leaving the stainless steel plate 61 in an island shape. A thin portion 56b of only the resin film 62 is provided around the thick portion 56a.
Is formed. Then, the piezoelectric vibrator unit is fixed to the case 52 such that the free end of the piezoelectric vibrator 51 comes into contact with the thick portion 56a.
【０００４】この様に構成された記録へッド５０は、共
通インク室５９のインクをインク供給口６０を通じて各
圧力発生室５８内に供給し、圧電振動子５１の伸縮によ
り振動板５６を撓ませて圧力発生室５８内に圧力変動を
生じさせ、この圧力変動によってノズル開口５７からイ
ンク滴を吐出する。The recording head 50 configured as described above supplies the ink in the common ink chamber 59 to each of the pressure generating chambers 58 through the ink supply port 60, and the diaphragm 56 is bent by the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 51. Then, a pressure fluctuation is generated in the pressure generating chamber 58, and the ink fluctuation is ejected from the nozzle opening 57 by the pressure fluctuation.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の記
録ヘッドでは、インク滴を吐出させた際に圧力発生室内
のインクにヘルムホルツ共振周波数の固有振動が励起さ
れるが、この固有振動のエネルギーが圧電振動子の横振
動（振動子長手方向とは直交する方向の振動）のエネル
ギーに移行してしまう虞がある。そして、エネルギーの
移行が生じてしまうと、記録ヘッド内には振動子の横振
動を止めるためのダンパー要素がないので、横振動が長
時間に亘って持続してしまう。さらに、圧電振動子の横
振動が長時間に亘ること等によってこの横振動のエネル
ギーが圧力室内のインクに作用し、インク滴を吐出させ
た後において、メニスカス（ノズル開口で露出している
インクの自由表面、図５中に符号６３で示す）の振動も
なかなか収束しない。ここで、メニスカスの振動が十分
に収束していない状態で次のインク滴を吐出させてしま
うと、インクミストが発生してしまったりして画質不良
の原因となる。このため、メニスカスの振動が十分に収
束するまで待つ必要が生じ、高周波駆動を妨げる一因と
なっている。By the way, in this type of recording head, when ink droplets are ejected, the natural vibration of the Helmholtz resonance frequency is excited in the ink in the pressure generating chamber. There is a possibility that the energy is transferred to the energy of the lateral vibration (vibration in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the vibrator) of the piezoelectric vibrator. When the energy transfer occurs, there is no damper element for stopping the lateral vibration of the vibrator in the recording head, so that the lateral vibration is maintained for a long time. Further, the lateral vibration energy of the piezoelectric vibrator acts on the ink in the pressure chamber due to, for example, a long period of time, and after the ink droplets are ejected, the meniscus (the ink exposed at the nozzle opening) The vibration of the free surface (indicated by reference numeral 63 in FIG. 5) does not easily converge. Here, if the next ink droplet is ejected in a state where the vibration of the meniscus is not sufficiently converged, ink mist may be generated, which may cause poor image quality. For this reason, it is necessary to wait until the vibration of the meniscus sufficiently converges, which is one of the factors that hinder high-frequency driving.
【０００６】また、励起された横振動が大きかったり、
必要以上の長時間に亘って持続されたりすると、圧力発
生室５８内を往復する圧力波αも発生する。そして、こ
の圧力波αは、まるで圧力発生室５８内が音響管である
かのように振る舞い、ノズル開口５７とインク供給口６
０との間で反射往復を繰り返す。その結果、図５（ｂ）
中に実線で示すように、圧力発生室５８内においてノズ
ル開口５７側のインク圧力が高いときにはインク供給口
６０側のインク圧力が低くなり、また、点線で示すよう
に、ノズル開口５７側のインク圧力が低いときにはイン
ク供給口６０側のインク圧力が高くなるという圧力の偏
りが生じてしまう。このインク圧力の偏りもまた、イン
クミストの発生などの一因となる。In addition, the excited lateral vibration is large,
If the pressure wave is maintained for a longer time than necessary, a pressure wave α reciprocating in the pressure generating chamber 58 is also generated. The pressure wave α behaves as if the inside of the pressure generating chamber 58 is an acoustic tube, and the nozzle opening 57 and the ink supply port 6
The reflection reciprocation is repeated between 0 and 0. As a result, FIG.
As shown by the solid line therein, when the ink pressure at the nozzle opening 57 side in the pressure generating chamber 58 is high, the ink pressure at the ink supply port 60 side becomes low, and as shown by the dotted line, the ink pressure at the nozzle opening 57 side When the pressure is low, there is a pressure bias such that the ink pressure on the ink supply port 60 side increases. This bias in the ink pressure also contributes to the generation of ink mist and the like.
【０００７】本発明の目的は、上記課題に鑑み、圧電振
動子における横振動の過剰な持続を防止し、インク滴吐
出の応答性を向上させることができるインクジェット式
記録ヘッド、及びこれを備えた画像記録装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of preventing excessive continuation of lateral vibration in a piezoelectric vibrator and improving responsiveness of ink droplet ejection, and an ink jet recording head having the same. An image recording apparatus is provided.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたもので、請求項１に記載のもの
は、ノズル開口を複数開設したノズルプレートと、ノズ
ル開口に対応させて圧力発生室となる空部を隔壁を挟ん
で複数並べて形成した流路形成板と、流路形成板に接合
されて圧力発生室の内壁の一部を構成する振動板と、縦
方向に細長く長手方向の一端が固定されると共に自由端
部が縦方向に振動可能な電気機械変換素子とを備え、電
気機械変換素子の縦振動によって振動板を変形させて圧
力発生室の容積を可変するようにしたインクジェット式
記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室内のインクに励起
される固有振動の振動周期を、電気機械変換素子の横振
動１次モード周期よりも短くしたことを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドである。Means for Solving the Problems The present invention has been proposed to achieve the above object, and the present invention is directed to a nozzle plate having a plurality of nozzle openings and a nozzle plate having a plurality of nozzle openings. A flow path forming plate formed by arranging a plurality of vacant spaces serving as pressure generating chambers with a partition wall interposed therebetween; a diaphragm joined to the flow path forming plate to form a part of the inner wall of the pressure generating chamber; An electromechanical transducer element having one end fixed in the direction and a free end part capable of vibrating in the longitudinal direction is provided. In the ink-jet recording head, the vibration cycle of the natural vibration excited by the ink in the pressure generating chamber is shorter than the transverse vibration primary mode cycle of the electromechanical transducer. In degrees.
【０００９】ここで、「電気機械変換素子」とは、駆動
信号の印加によって機械的な変形を生じさせる素子であ
り、例えば、圧電振動子が該当する。Here, the "electromechanical transducer" is an element which causes a mechanical deformation by applying a drive signal, and corresponds to, for example, a piezoelectric vibrator.
【００１０】請求項２に記載のものは、振動板は圧力発
生室に対応する部分に島部を備え、電気機械変換素子の
先端部を島部に当接させたことを特徴とする請求項１に
記載のインクジェット式記録ヘッドである。According to a second aspect of the present invention, the diaphragm has an island at a portion corresponding to the pressure generating chamber, and a tip of the electromechanical transducer is brought into contact with the island. 2. The ink jet recording head according to item 1.
【００１１】請求項３に記載のものは、島部は、ノズル
開口の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であ
り、電気機械変換素子の横振動の方向が島部の長手方向
と一致していることを特徴とする請求項２に記載のイン
クジェット式記録ヘッドである。According to a third aspect of the present invention, the island portion has a block shape elongated in a direction perpendicular to the direction in which the nozzle openings are arranged, and the direction of the lateral vibration of the electromechanical transducer is the same as the longitudinal direction of the island portion. 3. An ink jet recording head according to claim 2, wherein:
【００１２】請求項４に記載のものは、島部長手方向側
についての電気機械変換素子の中心と島部の中心とを揃
え、この状態で電気機械変換素子の先端部を島部に当接
させたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の
インクジェット式記録ヘッドである。According to a fourth aspect of the present invention, the center of the electromechanical transducer is aligned with the center of the island in the longitudinal direction of the island, and in this state, the tip of the electromechanical transducer is brought into contact with the island. The ink jet recording head according to claim 2 or 3, wherein the ink jet recording head is provided.
【００１３】請求項５に記載のものは、圧力発生室の内
部を反射往復する圧力振動の振動周期がインクに励起さ
れる固有振動の振動周期よりも長いことを特徴とする請
求項１から請求項４の何れかに記載のインクジェット式
記録ヘッドである。According to a fifth aspect of the present invention, the vibration period of the pressure vibration reciprocating inside the pressure generating chamber is longer than the vibration period of the natural vibration excited by the ink. Item 6. An ink jet recording head according to any one of Items 4.
【００１４】請求項６に記載のものは、圧力発生室は、
ノズル開口の列設方向と直交する方向に細長い室である
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載
のインクジェット式記録ヘッドである。According to a sixth aspect of the present invention, the pressure generating chamber comprises:
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the chamber is elongated in a direction orthogonal to a direction in which the nozzle openings are arranged.
【００１５】請求項７に記載のものは、電気機械変換素
子の一端が固定板に接合され、自由端部が固定板の縁よ
りも突出していることを特徴とする請求項１から請求項
６の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドであ
る。According to a seventh aspect of the present invention, one end of the electromechanical transducer is joined to a fixed plate, and a free end protrudes from an edge of the fixed plate. An inkjet recording head according to any one of the above.
【００１６】請求項８に記載のものは、電気機械変換素
子を、縦方向に細長い櫛歯状に形成したことを特徴とす
る請求項１から請求項７の何れかに記載のインクジェッ
ト式記録ヘッドである。According to an eighth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to any one of the first to seventh aspects, the electromechanical transducer is formed in a vertically elongated comb shape. It is.
【００１７】請求項９に記載のものは、電気機械変換素
子の駆動時に、自由端部の全体に亘って同時に駆動電圧
を供給するように構成したことを特徴とする請求項１か
ら請求項８の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ドである。According to a ninth aspect of the present invention, when the electromechanical transducer is driven, a driving voltage is simultaneously supplied to the entire free end portion. An inkjet recording head according to any one of the above.
【００１８】請求項１０に記載のものは、電気機械変換
素子は、横効果型の圧電振動子であることを特徴とする
請求項１から請求項９の何れかに記載のインクジェット
式記録ヘッドである。According to a tenth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to any one of the first to ninth aspects, the electromechanical transducer is a lateral effect type piezoelectric vibrator. is there.
【００１９】請求項１１に記載のものは、電気機械変換
素子は、縦効果型の圧電振動子であることを特徴とする
請求項１から請求項９の何れかに記載のインクジェット
式記録ヘッドである。According to the eleventh aspect, in the ink jet recording head according to any one of the first to ninth aspects, the electromechanical transducer is a longitudinal effect type piezoelectric vibrator. is there.
【００２０】請求項１２に記載のものは、圧電振動子
が、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積
層型圧電振動子であることを特徴とする請求項１０また
は請求項１１に記載のインクジェット式記録ヘッドであ
る。According to a twelfth aspect of the present invention, the piezoelectric vibrator is a laminated piezoelectric vibrator formed by alternately laminating piezoelectric bodies and internal electrodes. 12. An ink jet recording head according to item 11.
【００２１】請求項１３に記載のものは、請求項１から
請求項１２の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ドを備えたことを特徴とする画像記録装置である。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an image recording apparatus comprising the ink jet recording head according to any one of the first to twelfth aspects.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。まず、図４を参照して、代表的な
画像記録装置であるインクジェット式プリンタ３１（以
下、プリンタ３１と呼ぶ）について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an inkjet printer 31 (hereinafter, referred to as a printer 31), which is a typical image recording apparatus, will be described with reference to FIG.
【００２３】例示したプリンタ３１は、記録ヘッド２が
取り付けられると共にインクカートリッジ３２を保持す
るキャリッジ３３を備えている。このキャリッジ３３
は、筐体３４に架設したガイド部材３５に対して移動可
能に取り付けられており、ヘッド走査機構によりこのガ
イド部材３５に沿って（つまり、主走査方向に沿って）
往復移動される。The illustrated printer 31 has a carriage 33 to which the recording head 2 is attached and which holds an ink cartridge 32. This carriage 33
Is movably attached to a guide member 35 provided on the housing 34, and is moved along the guide member 35 by the head scanning mechanism (that is, along the main scanning direction).
It is reciprocated.
【００２４】ヘッド走査機構は、筐体３４の左右一端部
に設けたパルスモータ３６と、このパルスモータ３６の
回転軸に接続した駆動プーリー３７と、筐体３４の左右
他端部に設けた遊転プーリー３８と、駆動プーリー３７
と遊転プーリー３８との間に架け渡されると共にキャリ
ッジ３３に接続されたタイミングベルト３９と、パルス
モータ３６の回転を制御するプリンタコントローラ（図
示せず）等を備えて構成してある。即ち、このヘッド走
査機構は、パルスモータ３６を動作させることにより、
キャリッジ３３、つまり記録ヘッド２を、印刷記録媒体
の一種である記録紙４０の幅方向に往復移動させる。ま
た、このプリンタ３１は、記録紙４０を主走査方向とは
直交する副走査方向に送り出す紙送り機構を備えてい
る。この紙送り機構は、紙送りモータ４１及び紙送りロ
ーラ４２等から構成されている。そして、プリンタコン
トローラは、ホストコンピュータから送信された印刷デ
ータに基づいて記録ヘッド２、パルスモータ３６、及
び、紙送りモータ４１等を制御し、記録ヘッド２を主走
査すると共に、この主走査に連動させて記録紙４０を順
次送り出す。The head scanning mechanism includes a pulse motor 36 provided at one of the left and right ends of the housing 34, a drive pulley 37 connected to the rotation shaft of the pulse motor 36, and a play motor provided at the left and right other ends of the housing 34. Roller pulley 38 and drive pulley 37
And a idler pulley 38 and a timing belt 39 connected to the carriage 33, a printer controller (not shown) for controlling the rotation of the pulse motor 36, and the like. That is, the head scanning mechanism operates the pulse motor 36 to
The carriage 33, that is, the recording head 2 is reciprocated in the width direction of the recording paper 40, which is a kind of print recording medium. The printer 31 has a paper feed mechanism for feeding the recording paper 40 in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. The paper feed mechanism includes a paper feed motor 41, a paper feed roller 42, and the like. The printer controller controls the recording head 2, the pulse motor 36, the paper feed motor 41, and the like based on the print data transmitted from the host computer, and performs main scanning of the recording head 2 and interlocks with the main scanning. Then, the recording paper 40 is sequentially sent out.
【００２５】次に、上記した記録へッド２について詳細
に説明する。図１はインクジェット式記録へッド２の一
実施形態の断面図、図２は図１に示す記録ヘッド２の要
部を示す概略図である。なお、本実施形態の記録ヘッド
２には、電気機械変換素子として圧電振動子１を用いて
いる。Next, the recording head 2 will be described in detail. FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the ink jet recording head 2, and FIG. 2 is a schematic view showing a main part of the recording head 2 shown in FIG. The recording head 2 of the present embodiment uses the piezoelectric vibrator 1 as an electromechanical transducer.
【００２６】図１に示すように、例示した記録へッド２
は、複数の圧電振動子１…、固定板７、及び、フレキシ
ブルケーブル６等をユニット化した圧電振動子ユニット
と、この圧電振動子ユニットを収納可能なケース３と、
ケース３の先端面に接合される流路ユニット５とを備え
ている。As shown in FIG. 1, the illustrated recording head 2
A piezoelectric vibrator unit in which a plurality of piezoelectric vibrators 1..., A fixed plate 7, a flexible cable 6 and the like are unitized, and a case 3 in which the piezoelectric vibrator unit can be stored.
And a flow path unit 5 joined to the front end surface of the case 3.
【００２７】ケース３は、先端と後端が共に開放した収
納室４が形成された合成樹脂製のブロック状部材であ
り、収納室４内には圧電振動子ユニットが収納固定され
ている。この圧電振動子ユニットは、圧電振動子１の櫛
歯状先端１ａを先端側開口に臨ませた姿勢とされてお
り、固定板７が収納室４の壁面に接着されている。The case 3 is a block-shaped member made of a synthetic resin in which a storage chamber 4 whose both front and rear ends are open is formed. A piezoelectric vibrator unit is stored and fixed in the storage chamber 4. In this piezoelectric vibrator unit, the comb-teeth-shaped tip 1 a of the piezoelectric vibrator 1 faces the opening on the tip side, and the fixing plate 7 is adhered to the wall surface of the storage chamber 4.
【００２８】圧電振動子１は、縦方向に細長い櫛歯状を
しており、例えば、５０μｍ〜１００μｍ程度の極めて
細い幅のニードル状に切り分けられることで形成されて
いる。例示した圧電振動子１は、圧電体１ｃと内部電極
１ｄとを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子
であって、電界方向に直交する縦方向に伸縮（即ち振
動）可能な横効果（ｄ３１効果）型の圧電振動子であ
る。そして、各圧電振動子１…は、基端側部分が固定板
７上に接合されており、圧電振動子１の自由端部１ｂを
固定板７の縁よりも外側に突出させた片持ち梁の状態で
取り付けられている。また、各圧電振動子１…の櫛歯状
先端１ａ…は、それぞれ流路ユニット５の所定部位であ
る島部２２に当接固定されており、フレキシブルケーブ
ル６は、固定板７とは反対側となる振動子の基端部側面
で、圧電振動子１と電気的に接続されている。The piezoelectric vibrator 1 has a comb shape elongated in the vertical direction, and is formed by being cut into a needle shape having an extremely narrow width of, for example, about 50 μm to 100 μm. The illustrated piezoelectric vibrator 1 is a laminated piezoelectric vibrator configured by alternately laminating piezoelectric bodies 1c and internal electrodes 1d, and is capable of expanding and contracting (ie, vibrating) in a vertical direction perpendicular to the direction of an electric field. This is a lateral effect (d31 effect) type piezoelectric vibrator. Each of the piezoelectric vibrators 1 has a base end portion joined to the fixed plate 7, and a cantilever having the free end 1 b of the piezoelectric vibrator 1 protruding outside the edge of the fixed plate 7. It is installed in the state of. The comb-shaped tips 1a of the piezoelectric vibrators 1 are fixed in contact with the island portions 22 which are predetermined portions of the flow path unit 5, respectively, and the flexible cable 6 is on the opposite side of the fixed plate 7. Is electrically connected to the piezoelectric vibrator 1 on the side face of the base end of the vibrator.
【００２９】上記の内部電極１ｄは、一定電位の共通内
部電極と、駆動電圧の供給によって電位が変動する個別
内部電極とからなり、圧電体１ｃを挟んで共通内部電極
と個別内部電極とを交互に積層している。個別内部電極
は圧電振動子単位で電位が変動し、共通内部電極は全て
の圧電振動子１で同じ電位とされている。そして、これ
らの共通内部電極と個別内部電極との重ね合わせ領域
は、自由端部１ｂにおける振動子長手方向のほぼ全域に
亘って形成されている。このため、駆動対象となる圧電
振動子１の個別電極に駆動電圧を印加すると、この駆動
電圧は当該圧電振動子１の自由端部１ｂの略全体に亘っ
て同時に供給される。これにより、当該自由端部１ｂに
は電極積層方向に一様な電界が一時に作用し、自由端部
１ｂは長手方向に伸長或いは収縮する。このように、自
由端部１ｂの長手方向全域に亘って一様な電界を同時に
作用させることにより、自由端部１ｂを１次モードで励
振することができる。The above-mentioned internal electrode 1d is composed of a common internal electrode having a constant potential and an individual internal electrode whose potential fluctuates due to the supply of a drive voltage. The common internal electrode and the individual internal electrode alternate with the piezoelectric body 1c interposed therebetween. Are laminated. The potential of the individual internal electrodes fluctuates for each piezoelectric vibrator, and the common internal electrode has the same potential for all the piezoelectric vibrators 1. The overlapping region of the common internal electrode and the individual internal electrode is formed over substantially the entire region of the free end 1b in the longitudinal direction of the transducer. Therefore, when a drive voltage is applied to the individual electrodes of the piezoelectric vibrator 1 to be driven, the drive voltage is simultaneously supplied over substantially the entire free end 1 b of the piezoelectric vibrator 1. As a result, a uniform electric field acts on the free end 1b in the electrode laminating direction at a time, and the free end 1b extends or contracts in the longitudinal direction. As described above, by applying a uniform electric field simultaneously over the entire area in the longitudinal direction of the free end 1b, the free end 1b can be excited in the first-order mode.
【００３０】流路ユニット５は、流路形成板８を間に挟
んでノズルプレート９を流路形成板８の一方の面側に配
置し、振動板１０をノズルプレート９とは反対側となる
他方の面側に配置して積層することで構成されている。In the flow path unit 5, the nozzle plate 9 is disposed on one surface side of the flow path formation plate 8 with the flow path formation plate 8 interposed therebetween, and the vibration plate 10 is on the opposite side to the nozzle plate 9. It is configured by arranging and laminating on the other surface side.
【００３１】ノズルプレート９は、ドット形成密度に対
応したピッチで複数のノズル開口１１…を列状に開設し
たステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態で
は、１８０ｄｐｉのピッチで９６個のノズル開口１１を
開設し、これらのノズル開口１１…によってノズル列を
構成する。そして、このノズル列を、吐出可能なインク
の色に対応した複数列形成する。The nozzle plate 9 is a thin plate made of stainless steel in which a plurality of nozzle openings 11 are opened in rows at a pitch corresponding to the dot formation density. In this embodiment, 96 nozzle openings 11 are opened at a pitch of 180 dpi, and a nozzle row is formed by these nozzle openings 11. Then, a plurality of nozzle rows are formed corresponding to the colors of ink that can be ejected.
【００３２】流路形成板８は、図２に示すように、ノズ
ルプレート９の各ノズル開口１１…に対応させて圧力発
生室１３となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成す
るとともに、インク供給口１４および共通インク室１５
となる空部を形成した板状の部材である。圧力発生室１
３は、ノズル開口１１の列設方向（ノズル列方向）に対
して直交する方向に細長い室であり、その一部が、流路
形成板８の厚さ方向に貫通した断面略平行四辺形の貫通
孔１６により構成され、残りの部分は堰部１７で区画さ
れた偏平な凹室で構成されている。この堰部１７は共通
インク室１５から圧力発生室１３への流路に形成してあ
り、該堰部１７により流路幅の狭い狭窄部の形で、イン
ク供給口１４が形成されている。そして、この流路形成
板８の貫通孔１６、圧力発生室１３、インク供給口１４
および共通インク室１５は、シリコンウエハーをエッチ
ング加工することにより形成されている。As shown in FIG. 2, a plurality of flow path forming plates 8 are formed in such a manner that empty spaces serving as pressure generating chambers 13 are defined by partition walls so as to correspond to the respective nozzle openings 11 of the nozzle plate 9. Ink supply port 14 and common ink chamber 15
It is a plate-like member having a void portion formed therein. Pressure generating chamber 1
Reference numeral 3 denotes a chamber which is elongated in a direction orthogonal to the direction in which the nozzle openings 11 are arranged (nozzle row direction), and a part of which has a substantially parallelogram cross-section penetrating in the thickness direction of the flow path forming plate 8. It is constituted by a through hole 16, and the rest is constituted by a flat recessed chamber partitioned by a weir 17. The weir 17 is formed in a flow path from the common ink chamber 15 to the pressure generating chamber 13, and the weir 17 forms an ink supply port 14 in the form of a narrow portion having a narrow flow path width. Then, the through hole 16, the pressure generating chamber 13, and the ink supply port 14 of the flow path forming plate 8 are provided.
The common ink chamber 15 is formed by etching a silicon wafer.
【００３３】また、本実施形態では、貫通孔１６は、圧
力発生室１３の一端、即ち圧力発生室１３内における共
通インク室１５から最も離れた位置に形成されている。
そして、圧力発生室１３の他端にインク供給口１４が接
続され、このインク供給口１４とは反対側の端部近傍で
ノズル開口１１が開口するように配置してある。なお、
共通インク室１５は、インクカートリッジ３２に貯留さ
れたインクを各圧力発生室１３に供給するための室であ
り、長手方向のほぼ中央にはインクカートリッジ３２か
らのインクが通るインク供給管１９が連通する。In this embodiment, the through hole 16 is formed at one end of the pressure generating chamber 13, that is, at a position farthest from the common ink chamber 15 in the pressure generating chamber 13.
An ink supply port 14 is connected to the other end of the pressure generating chamber 13, and the nozzle opening 11 is disposed near the end opposite to the ink supply port 14. In addition,
The common ink chamber 15 is a chamber for supplying the ink stored in the ink cartridge 32 to each of the pressure generating chambers 13, and an ink supply pipe 19 through which the ink from the ink cartridge 32 passes communicates with substantially the center in the longitudinal direction. I do.
【００３４】振動板１０は、上記圧力発生室１３の一方
の開口面を封止する封止板と、同じく流路形成板８の他
方の面に積層され、共通インク室１５の一方の開口面を
封止する弾性体膜（薄膜部）とを兼ねており、ステンレ
ス鋼板２０上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）
等の樹脂フィルム２１をラミネート加工した二重構造で
ある。そして、同一材により封止板と弾性体膜とを構成
するので、封止板として機能する部分、すなわち圧力発
生室１３に対応した部分のステンレス鋼板２０をエッチ
ング加工して圧電振動子１の先端を当接固定するための
厚肉部（アイランド部２２）を形成し、また、弾性体膜
として機能する部分、すなわち共通インク室１５に対応
する部分のステンレス板２０をエッチング加工で除去し
てフィルム部２１（弾性体膜）だけにする。上記の島部
２２は、圧力発生室１３の平面形状と同様にノズル開口
１１の列設方向と直交する方向に細長いブロック状であ
り、その長手方向中心と、圧電振動子１の軸心（図示の
例では、圧電体積層方向の中心）とを揃えた状態で取り
付けてある。The vibrating plate 10 is laminated on a sealing plate for sealing one opening surface of the pressure generating chamber 13 and on the other surface of the flow path forming plate 8 similarly, and is provided on one opening surface of the common ink chamber 15. And a PPS (polyphenylene sulfide) on the stainless steel plate 20.
It has a double structure obtained by laminating a resin film 21 such as a resin film. Since the sealing plate and the elastic film are made of the same material, the portion functioning as the sealing plate, that is, the portion of the stainless steel plate 20 corresponding to the pressure generating chamber 13 is etched to form the tip of the piezoelectric vibrator 1. Is formed by forming a thick portion (island portion 22) for abutting and fixing the stainless steel plate 20 at a portion functioning as an elastic film, that is, a portion corresponding to the common ink chamber 15 by etching. Only the portion 21 (elastic film) is provided. The above-mentioned island portion 22 is in the form of a block elongated in the direction orthogonal to the direction in which the nozzle openings 11 are arranged, similarly to the planar shape of the pressure generating chamber 13, and has a longitudinal center and an axial center of the piezoelectric vibrator 1 (illustrated in FIG. In the example of (1), it is mounted in a state where it is aligned with the center of the piezoelectric body laminating direction).
【００３５】上記の構成を有する記録ヘッド２では、圧
電振動子１を振動子長手方向（つまり、縦方向）に伸長
させることにより、アイランド部２２がノズルプレート
９側に押圧され、アイランド部２２周辺のフィルム部
（弾性体膜）２１が変形して圧力発生室１３が収縮す
る。また、圧電振動子１を振動子長手方向に収縮させる
と、フィルム部２１の弾性により圧力発生室１３が膨張
する。そして、圧力発生室１３の膨張・収縮を制御する
ことにより、圧力発生室１３内のインク圧力が変動して
ノズル開口１１からインク滴が吐出される。In the recording head 2 having the above configuration, the island portion 22 is pressed toward the nozzle plate 9 by extending the piezoelectric vibrator 1 in the vibrator longitudinal direction (that is, the vertical direction), and the periphery of the island portion 22 is The film portion (elastic film) 21 is deformed and the pressure generating chamber 13 contracts. When the piezoelectric vibrator 1 is contracted in the longitudinal direction of the vibrator, the pressure generating chamber 13 expands due to the elasticity of the film portion 21. Then, by controlling the expansion and contraction of the pressure generating chamber 13, the ink pressure in the pressure generating chamber 13 fluctuates and ink droplets are ejected from the nozzle openings 11.
【００３６】そして、以上のように構成された記録ヘッ
ド２における振動系は、図３に示す等価回路によって表
すことができる。この図３において、記号Ｍは単位長さ
あたりの媒質の質量であるイナータンス〔Kg／ｍ４〕で
あり、Ｍａは圧電振動子１におけるイナータンス、Ｍｎ
はノズル開口１１におけるイナータンス、Ｍｓはインク
供給口１４におけるイナータンスである。記号Ｒは媒質
の内部損失であるレジスタンス〔Ｎ・ｓ／ｍ５〕であ
り、Ｒａは圧電振動子１におけるレジスタンス、Ｒｎは
ノズル開口１１におけるレジスタンス、Ｒｓはインク供
給口１４におけるレジスタンスである。記号Ｃは単位圧
力あたりの容積変化であるコンプライアンス〔ｍ５／
Ｎ〕であり、Ｃｃは圧力発生室１３を区画形成している
隔壁と振動板１０のコンプライアンス、Ｃａは圧電振動
子１におけるコンプライアンス、Ｃｎはノズルプレート
９のコンプライアンスである。また、記号Ｐは圧電振動
子１が経時的に発生する圧力、換言すれば、圧電振動子
１に印加する電圧パルスを等価圧力に変換したものであ
る。The vibration system in the recording head 2 configured as described above can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 3, the symbol M is the inertance [Kg / m 4 ] which is the mass of the medium per unit length, and Ma is the inertance in the piezoelectric vibrator 1 and Mn.
Is the inertance at the nozzle opening 11, and Ms is the inertance at the ink supply port 14. The symbol R is a resistance [N · s / m 5 ] which is the internal loss of the medium, Ra is the resistance in the piezoelectric vibrator 1, Rn is the resistance in the nozzle opening 11, and Rs is the resistance in the ink supply port 14. The symbol C is a compliance [m 5 /
N], Cc is the compliance between the partition wall forming the pressure generating chamber 13 and the diaphragm 10, Ca is the compliance in the piezoelectric vibrator 1, and Cn is the compliance of the nozzle plate 9. The symbol P is a pressure generated by the piezoelectric vibrator 1 over time, in other words, a voltage pulse applied to the piezoelectric vibrator 1 is converted into an equivalent pressure.
【００３７】そして、圧力発生室１３内のインクに励起
される固有振動の振動数ｆｃに関し、この固有振動数ｆ
ｃは、上記Ｍｎ、Ｍｓ、Ｃｃを用いて次式（１）のよう
に表わすことができる。With respect to the frequency fc of the natural vibration excited by the ink in the pressure generating chamber 13, the natural frequency f
c can be represented by the following equation (1) using the above Mn, Ms, and Cc.
【００３８】 ｆｃ＝１／２π×√〔（Ｍｎ＋Ｍｓ）／（Ｍｎ・Ｍｓ・Ｃｃ）〕・・・（１）Fc = １ ／ π × √ [(Mn + Ms) / (Mn · Ms · Cc)] (1)
【００３９】さらに、インクの固有振動の振動周期（ヘ
ルムホルツ共振周波数）Ｔｃは、上記の固有振動数ｆｃ
を用いて次式（２）のように表すことができる。このイ
ンクの固有振動周期Ｔｃは、インク速度やインク量に影
響を与える要因となる。Further, the vibration period (Helmholtz resonance frequency) Tc of the natural vibration of the ink is determined by the above natural frequency fc
And can be expressed as in the following equation (2). The natural vibration period Tc of the ink is a factor that affects the ink speed and the ink amount.
【００４０】Ｔｃ＝１／ｆｃ・・・（２）Tc = 1 / fc (2)
【００４１】本実施形態では、圧力発生室１３内に励起
される固有振動の振動周期Ｔｃを、圧電振動子１の横振
動１次モード周期よりも短く設定することで、固有振動
周期Ｔｃに起因して励起される圧電振動子１の横振動
（詳しくは、島部２２の長手方向の振動）を防止してい
る。In the present embodiment, the vibration period Tc of the natural vibration excited in the pressure generating chamber 13 is set shorter than the transverse vibration primary mode period of the piezoelectric vibrator 1, thereby causing the natural vibration period Tc. This prevents lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 (specifically, vibration in the longitudinal direction of the island portion 22) that is excited.
【００４２】ここで、圧電振動子１の横振動の固有振動
数をｆｈとすると、ｆｈは次式（３）のように表わすこ
とができる。Here, assuming that the natural frequency of the lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 is fh, fh can be expressed by the following equation (3).
【００４３】 ｆｈ＝λ２／２πＬ２×√〔（Ｅｈ・Ｉ）／（Ａ・ρ）〕・・・（３）Fh = λ 2 / 2πL 2 × √ [(Eh · I) / (A · ρ)] (3)
【００４４】この式（３）において、Ｌは圧電振動子１
の自由端部１ｂの長さ〔ｍ〕、Ｅｈは圧電振動子１の材
料の縦弾性係数〔Ｎ／ｍ２〕、Ｉは圧電振動子１の断面
二次モーメント〔ｍ４〕、Ａは圧電振動子１の断面積
〔ｍ２〕、ρは圧電振動子１の材料密度Ｋ〔ｋｇ／
ｍ３〕、λは境界条件と振動モードによって定まる無次
元の係数である。そして、圧電振動子１は、一端が固定
板であり、他端が島部２２に当接した支持端とみなせる
ため、１次モードの計数λは３．９２７である。In the equation (3), L is the piezoelectric vibrator 1
Is the length [m] of the free end 1b, Eh is the longitudinal elastic modulus [N / m 2 ] of the material of the piezoelectric vibrator 1, I is the second moment of area [m 4 ] of the piezoelectric vibrator 1, and A is the piezoelectric element. The cross-sectional area [m 2 ] and ρ of the vibrator 1 are the material density K [kg /
m 3 ] and λ are dimensionless coefficients determined by boundary conditions and vibration modes. In addition, the piezoelectric vibrator 1 can be regarded as a fixed end at one end and a support end at the other end in contact with the island portion 22, so that the primary mode count λ is 3.927.
【００４５】さらに、圧電振動子１における横振動の１
次モード周期Ｔｈは、上記の固有振動数ｆｈを用いて次
式（４）のように表すことができる。Further, one of the lateral vibrations of the piezoelectric vibrator 1
The next mode cycle Th can be expressed by the following equation (4) using the above natural frequency fh.
【００４６】Ｔｈ＝１／ｆｈ・・・（４）Th = 1 / fh (4)
【００４７】従って、本実施形態では、上記の式（１）
〜式（４）に基づいて各構成部材の条件を規定し、イン
クの固有振動周期Ｔｃが圧電振動子１における横振動の
１次モード周期Ｔｈよりも短くなるように構成する。言
い換えれば、横振動の１次モード周期Ｔｈがインクの固
有振動周期Ｔｃよりも長くなるように構成する。Therefore, in the present embodiment, the above equation (1)
The conditions of each component are defined based on Equations (4) to (4) so that the natural vibration cycle Tc of the ink is shorter than the primary mode cycle Th of the transverse vibration in the piezoelectric vibrator 1. In other words, the first mode period Th of the lateral vibration is configured to be longer than the natural vibration period Tc of the ink.
【００４８】このように構成することにより、インク滴
の吐出によって圧力発生室１３内に励起されたインクの
固有振動と圧電振動子１（詳しくは、自由端部１ｂ）の
横振動との間には、振動周期のずれが生じる。このた
め、インクの固有振動と圧電振動子１の横振動とが共振
せず、インクの固有振動のエネルギーが圧電振動子１の
横振動のエネルギーに移行し難くなる。従って、圧電振
動子１の横振動が長時間に亘って続いてしまうという不
具合を防止することができる。その結果、メニスカス２
３の振動を速やかに収束させることができ、インク滴吐
出の応答性を向上させることができる。With such a configuration, the natural vibration of the ink excited in the pressure generating chamber 13 by the discharge of the ink droplet and the lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 (specifically, the free end 1b) are provided. Causes a shift in the oscillation cycle. For this reason, the natural vibration of the ink and the lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 do not resonate, and it is difficult for the energy of the natural vibration of the ink to transfer to the energy of the lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1. Therefore, it is possible to prevent a problem that the lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 continues for a long time. As a result, meniscus 2
3 can be quickly converged, and the responsiveness of ink droplet ejection can be improved.
【００４９】また、横振動の１次モード周期Ｔｈを、イ
ンクの固有振動周期Ｔｃよりも長く設定しているので、
圧電振動子１の横振動によってノズル開口１１とインク
供給口１４との間で反射往復を繰り返す圧力発生室１３
内部の圧力波が発生したとしても、この圧力波の移動周
期は圧電振動子１の横振動周期に依存し、インクの固有
振動周期Ｔｃよりも長くなる。このため、インクの固有
振動周期Ｔｃで規定されるタイミングで行われているイ
ンク滴の吐出タイミングと、圧力波の移動周期とが同調
し難くなり、この圧力波に起因するインクミスト等の不
具合を防止することができる。Further, since the primary mode period Th of the lateral vibration is set longer than the natural vibration period Tc of the ink,
Pressure generating chamber 13 that repeats reciprocating reflection and reciprocation between nozzle opening 11 and ink supply port 14 due to lateral vibration of piezoelectric vibrator 1
Even if an internal pressure wave is generated, the moving cycle of the pressure wave depends on the transverse vibration cycle of the piezoelectric vibrator 1 and is longer than the natural vibration cycle Tc of the ink. For this reason, it is difficult to synchronize the ejection timing of the ink droplet performed at the timing specified by the natural oscillation period Tc of the ink with the movement period of the pressure wave. Can be prevented.
【００５０】また、島部２２の長手方向中心と圧電振動
子１の軸心とを略一致させた状態で圧電振動子１と島部
２２とを当接させているので、振動板１０からの反力に
関し、島部長手方向一端側と島部長手方向他端側とで均
等になる。これにより、圧電振動子１の縦振動時におい
て、振動板１０からの反力のアンバランスに起因する横
振動の励起を防止することができる。Since the piezoelectric vibrator 1 and the island 22 are brought into contact with the center of the island 22 in the longitudinal direction substantially coincident with the axis of the piezoelectric vibrator 1, The reaction force is equal at one end in the island longitudinal direction and at the other end in the island longitudinal direction. Thereby, at the time of the longitudinal vibration of the piezoelectric vibrator 1, it is possible to prevent the lateral vibration from being excited due to the unbalance of the reaction force from the diaphragm 10.
【００５１】さらに、圧電振動子１の駆動時には、上記
したように、自由端部１ｂの長手方向全域に亘って一様
な電界を作用させて圧電振動子１の縦振動１次モードを
積極的に励起するように構成してあるので、駆動時にお
ける圧電振動子１の横振動の励起を防止することができ
る。従って、この点でも、メニスカス２３の振動を速や
かに収束させることができ、インク滴吐出の応答性を向
上させることができる。Further, when the piezoelectric vibrator 1 is driven, as described above, a uniform electric field is applied over the entire longitudinal direction of the free end portion 1b, so that the longitudinal vibration primary mode of the piezoelectric vibrator 1 is positively activated. , The lateral vibration of the piezoelectric vibrator 1 during driving can be prevented. Therefore, also in this respect, the vibration of the meniscus 23 can be quickly converged, and the responsiveness of ink droplet ejection can be improved.
【００５２】なお、本実施形態では、電気機械変換素子
として、横効果（ｄ３１効果）型の圧電振動子１を例示
したが、これに限定されるものではない。例えば、圧電
体と内部電極とを振動子長手方向（つまり圧電振動子１
の縦方向）に積層し、電界方向に振動可能な縦効果（ｄ
３３効果）型の圧電振動子にも適用できる。In the present embodiment, the transverse effect (d31 effect) type piezoelectric vibrator 1 is exemplified as the electromechanical transducer, but the present invention is not limited to this. For example, the piezoelectric body and the internal electrode are connected in the longitudinal direction of the vibrator (ie, the piezoelectric vibrator 1).
Vertical effect (d), and a vertical effect (d
33 effect) type piezoelectric vibrator.
【００５３】さらに、電気機械変換素子は、圧電振動子
に限らず、駆動信号の印加により機械的変形を生じる素
子であればよい。Further, the electromechanical transducer is not limited to the piezoelectric vibrator, but may be any element that causes mechanical deformation by applying a drive signal.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を奏する。即ち、圧力発生室内のインクに励起
される固有振動の振動周期を、電気機械変換素子の横振
動１次モード周期よりも短くしたので、インク滴の吐出
によって圧力発生室内に励起されたインクの固有振動と
電気機械変換素子の横振動との間には、振動周期のずれ
が生じる。このため、インクの固有振動と電気機械変換
素子の横振動とが共振せず、インクの固有振動のエネル
ギーが電気機械変換素子の横振動のエネルギーに移行し
難くなる。従って、電気機械変換素子における横振動が
必要以上の長時間に亘って持続せず、メニスカスの振動
を速やかに収束させることができる。その結果、インク
滴吐出の応答性を向上させることができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. That is, since the oscillation period of the natural vibration excited by the ink in the pressure generating chamber is shorter than the period of the transverse vibration primary mode of the electromechanical transducer, the characteristic period of the ink excited in the pressure generating chamber by the ejection of the ink droplets. A deviation of the vibration period occurs between the vibration and the lateral vibration of the electromechanical transducer. For this reason, the natural vibration of the ink and the lateral vibration of the electromechanical transducer do not resonate, and it is difficult for the energy of the natural vibration of the ink to transfer to the energy of the transverse vibration of the electromechanical transducer. Therefore, the lateral vibration in the electromechanical transducer does not continue for an unnecessarily long time, and the vibration of the meniscus can be quickly converged. As a result, the responsiveness of ink droplet ejection can be improved.
【００５５】また、電気機械変換素子の横振動１次モー
ド周期を、インクの固有振動周期よりも長く設定してい
るので、電気機械変換素子の横振動によって圧力発生室
内で反射往復を繰り返す圧力波が発生したとしても、こ
の圧力波の移動周期は電気機械変換素子の横振動周期に
依存するため、インクの固有振動周期よりも長くなる。
従って、インクの固有振動周期で規定されるタイミング
で行われているインク滴の吐出タイミングと、圧力波の
移動周期とが同調し難くなり、この圧力波に起因するイ
ンクミスト等の不具合を防止することができる。Also, since the transverse vibration primary mode cycle of the electromechanical transducer is set to be longer than the natural oscillation cycle of the ink, the pressure wave which repeats reciprocating reflection in the pressure generating chamber due to the transverse vibration of the electromechanical transducer is set. Occurs, the movement cycle of the pressure wave depends on the transverse vibration cycle of the electromechanical transducer, and is longer than the natural oscillation cycle of the ink.
Accordingly, it is difficult to synchronize the ejection timing of the ink droplets performed at the timing specified by the natural oscillation cycle of the ink with the movement cycle of the pressure wave, and to prevent problems such as ink mist caused by the pressure wave. be able to.
【００５６】また、島部長手方向側についての電気機械
変換素子の中心と島部の中心とを揃え、この状態で圧電
振動子の先端部を島部に当接させた場合には、振動板か
らの反力が島部長手方向一端側と島部長手方向他端側と
で均等になる。これにより、電気機械変換素子の縦振動
時において、反力のアンバランスに起因する電気機械変
換素子の横振動の励起を防止することができる。When the center of the electromechanical transducer on the island portion longitudinal direction side is aligned with the center of the island portion, and the tip of the piezoelectric vibrator is brought into contact with the island portion in this state, the vibration plate The reaction force is uniform at one end in the island longitudinal direction and at the other end in the island longitudinal direction. Thereby, at the time of longitudinal vibration of the electromechanical transducer, excitation of transverse vibration of the electromechanical transducer due to imbalance of the reaction force can be prevented.
【００５７】また、圧力発生室の内部を反射往復する圧
力振動の振動周期を、インクに励起される固有振動の振
動周期よりも長くした場合には、インク滴の吐出タイミ
ングと、圧力波の移動周期とが同調し難くなり、この圧
力波に起因するインクミスト等の不具合を防止すること
ができる。If the oscillation cycle of the pressure oscillation that reflects and reciprocates inside the pressure generating chamber is made longer than the oscillation cycle of the natural oscillation excited by the ink, the ejection timing of the ink droplets and the movement of the pressure wave It becomes difficult to synchronize with the cycle, and it is possible to prevent problems such as ink mist caused by the pressure wave.
【００５８】また、電気機械変換素子の駆動時に、自由
端部の全体に亘って同時に駆動電圧を供給するように構
成した場合には、この自由端部には縦振動１次モードが
より強く励起される。このため、駆動時における電気機
械変換素子の横振動の励起を防止することができる。従
って、インク滴吐出における応答性の一層の向上が図れ
る。When the electromechanical transducer is driven so that a driving voltage is simultaneously supplied to the entire free end, the first longitudinal mode is more strongly excited at the free end. Is done. Therefore, it is possible to prevent the lateral vibration of the electromechanical transducer from being excited at the time of driving. Therefore, the responsiveness in ejecting ink droplets can be further improved.
【図１】インクジェット式記録ヘッドの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an ink jet recording head.
【図２】記録ヘッドの要部を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a main part of a recording head.
【図３】記録ヘッドにおける振動系を等価回路によって
表した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a vibration system in a recording head by an equivalent circuit.
【図４】インクジェット式プリンタの構成を説明する斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of an ink jet printer.
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、何れも従来技術を説明す
る図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a conventional technique.
１ 圧電振動子 ２ インクジェット式記録ヘッド ３ ケース ４ 収納室 ５ 流路ユニット ６ フレキシブルケーブル ７ 固定板 ８ 流路形成板 ９ ノズルプレート １０ 振動板 １１ ノズル開口 １３ 圧力発生室 １４ インク供給口 １５ 共通インク室 １６ 貫通孔 １７ 堰部 １９ インク供給管 ２０ ステンレス板 ２１ 樹脂フィルム部（弾性体膜） ２２ アイランド部 ２３ メニスカス ３１ インクジェット式記録装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibrator 2 Ink jet recording head 3 Case 4 Storage room 5 Flow path unit 6 Flexible cable 7 Fixing plate 8 Flow path forming plate 9 Nozzle plate 10 Vibration plate 11 Nozzle opening 13 Pressure generating chamber 14 Ink supply port 15 Common ink chamber Reference Signs List 16 through-hole 17 dam section 19 ink supply pipe 20 stainless plate 21 resin film section (elastic film) 22 island section 23 meniscus 31 inkjet recording apparatus
Claims (13)
トと、ノズル開口に対応させて圧力発生室となる空部を
隔壁を挟んで複数並べて形成した流路形成板と、流路形
成板に接合されて圧力発生室の内壁の一部を構成する振
動板と、縦方向に細長く長手方向の一端が固定されると
共に自由端部が縦方向に振動可能な電気機械変換素子と
を備え、電気機械変換素子の縦振動によって振動板を変
形させて圧力発生室の容積を可変するようにしたインク
ジェット式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室内のイ
ンクに励起される固有振動の振動周期を、電気機械変換
素子の横振動１次モード周期よりも短くしたことを特徴
とするインクジェット式記録ヘッド。1. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a flow path forming plate formed by arranging a plurality of vacant portions corresponding to the nozzle openings and serving as pressure generating chambers with a partition wall interposed therebetween, and joined to the flow path forming plate. A vibrating plate that forms a part of the inner wall of the pressure generating chamber, and an electromechanical transducer that is elongated in the longitudinal direction, one end of which is fixed in the longitudinal direction, and whose free end can vibrate in the longitudinal direction. In an ink jet recording head in which the diaphragm is deformed by the longitudinal vibration of the element to change the volume of the pressure generating chamber, the vibration cycle of the natural vibration excited by the ink in the pressure generating chamber is set to the frequency of the electromechanical transducer. An ink jet recording head characterized in that the period is smaller than the transverse vibration primary mode period.
に島部を備え、電気機械変換素子の先端部を島部に当接
させたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。2. The ink jet type according to claim 1, wherein the diaphragm has an island at a portion corresponding to the pressure generating chamber, and a tip of the electromechanical transducer is brought into contact with the island. Recording head.
交する方向に細長いブロック状であり、電気機械変換素
子の横振動の方向が島部の長手方向と一致していること
を特徴とする請求項２に記載のインクジェット式記録ヘ
ッド。3. The method according to claim 1, wherein the island portion has a block shape elongated in a direction perpendicular to a direction in which the nozzle openings are arranged, and a direction of a lateral vibration of the electromechanical transducer coincides with a longitudinal direction of the island portion. The ink jet recording head according to claim 2, wherein
素子の中心と島部の中心とを揃え、この状態で電気機械
変換素子の先端部を島部に当接させたことを特徴とする
請求項２又は請求項３に記載のインクジェット式記録ヘ
ッド。4. The center of the electromechanical transducer on the island longitudinal direction side and the center of the island are aligned, and in this state, the tip of the electromechanical transducer is brought into contact with the island. The ink jet recording head according to claim 2.
力振動の振動周期がインクに励起される固有振動の振動
周期よりも長いことを特徴とする請求項１から請求項４
の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。5. The vibration cycle of the pressure vibration that reciprocates inside the pressure generating chamber and is longer than the vibration cycle of the natural vibration excited by the ink.
The inkjet recording head according to any one of the above.
向と直交する方向に細長い室であることを特徴とする請
求項１から請求項５の何れかに記載のインクジェット式
記録ヘッド。6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the pressure generating chamber is a chamber elongated in a direction orthogonal to a direction in which the nozzle openings are arranged.
接合され、自由端部が固定板の縁よりも突出しているこ
とを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の
インクジェット式記録ヘッド。7. The electromechanical transducer according to claim 1, wherein one end of the electromechanical transducer is joined to a fixed plate, and a free end protrudes from an edge of the fixed plate. Ink jet recording head.
い櫛歯状に形成したことを特徴とする請求項１から請求
項７の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said electromechanical transducer is formed in a vertically elongated comb shape.
端部の全体に亘って同時に駆動電圧を供給するように構
成したことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか
に記載のインクジェット式記録ヘッド。9. The device according to claim 1, wherein a driving voltage is simultaneously supplied to the entire free end when the electromechanical transducer is driven. Ink jet recording head.
圧電振動子であることを特徴とする請求項１から請求項
９の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。10. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the electromechanical transducer is a lateral effect type piezoelectric vibrator.
圧電振動子であることを特徴とする請求項１から請求項
９の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。11. An ink jet recording head according to claim 1, wherein said electromechanical transducer is a longitudinal effect type piezoelectric vibrator.
とを交互に積層して構成された積層型圧電振動子である
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の
インクジェット式記録ヘッド。12. The ink-jet type piezoelectric vibrator according to claim 10, wherein the piezoelectric vibrator is a laminated piezoelectric vibrator formed by alternately laminating piezoelectric bodies and internal electrodes. Recording head.
載のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴と
する画像記録装置。13. An image recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.
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