JPH08290571A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドInfo
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- JPH08290571A JPH08290571A JP8045402A JP4540296A JPH08290571A JP H08290571 A JPH08290571 A JP H08290571A JP 8045402 A JP8045402 A JP 8045402A JP 4540296 A JP4540296 A JP 4540296A JP H08290571 A JPH08290571 A JP H08290571A
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- ink
- pressure generating
- recording head
- generating chamber
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- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
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- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 印字品質を落すことなく、高速駆動が可能な
インクジェット式記録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 ノズルプレートのノズル開口に連通する
とともに、インク供給口を介してリザーバに連通する圧
力発生室と、駆動信号により前記圧力発生室に容積変化
を生じさせる縦振動モードを備えた圧電振動子とを備
え、ノズル開口のイナータンスＭnと、インク供給口の
イナータンスＭsが、０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）である
インクジェット式記録ヘッドを用いて、圧力発生室ヘの
インク吸引に伴う慣性エネルギによりメニスカスを急速
にノズル開口に復帰させてノズル開口近傍でインク吐出
させ、もって球形に近いインク滴を発生させる。また、
圧力発生室にインクを吸引するための圧電振動子の収縮
時間、及びノズル開口からインク滴を吐出させるための
圧電振動子の伸長時間とを１／ｆ（ただし、ｆはヘルム
ホルツ共振周波数）として、メニスカスの残留振動を可
及的に小さくして高速駆動を可能とする。
インクジェット式記録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 ノズルプレートのノズル開口に連通する
とともに、インク供給口を介してリザーバに連通する圧
力発生室と、駆動信号により前記圧力発生室に容積変化
を生じさせる縦振動モードを備えた圧電振動子とを備
え、ノズル開口のイナータンスＭnと、インク供給口の
イナータンスＭsが、０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）である
インクジェット式記録ヘッドを用いて、圧力発生室ヘの
インク吸引に伴う慣性エネルギによりメニスカスを急速
にノズル開口に復帰させてノズル開口近傍でインク吐出
させ、もって球形に近いインク滴を発生させる。また、
圧力発生室にインクを吸引するための圧電振動子の収縮
時間、及びノズル開口からインク滴を吐出させるための
圧電振動子の伸長時間とを１／ｆ（ただし、ｆはヘルム
ホルツ共振周波数）として、メニスカスの残留振動を可
及的に小さくして高速駆動を可能とする。
Description
【０００１】
【発明が属する技術の分野】本発明は、圧力発生室を印
字信号により作動する圧電振動子により圧力発生室を収
縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジ
ェット式記録ヘッドに関する。
字信号により作動する圧電振動子により圧力発生室を収
縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジ
ェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、ワイヤ
ドット式記録ヘッドや、熱転写式記録ヘッドに比較し高
速印刷が可能な上、熱転写式記録ヘッドと同等の高い密
度での印刷が可能であるため、これらのヘッドを使用し
た記録装置を徐々に駆逐する形で広く普及し、静電印刷
方式を用いたページプリンタに比肩しようとしている。
ところで、インクジェット式記録ヘッドには、圧力発生
室に発熱手段を収容して熱エネルギによりインクを瞬間
的に気化させ、この時の圧力によりインク滴を吐出させ
る方式と、弾性変形可能な圧力発生室を、一部が弾性変
形可能に構成し、これを圧電振動子により圧縮してイン
ク滴を吐出させる方式に分けられ、後者の方式は、圧電
振動子の伸長速度や、メニスカスとの相対的関係を持た
せて圧力発生室を押圧することが可能なため、品質の高
い印刷が可能であるとい特徴を備えている。
ドット式記録ヘッドや、熱転写式記録ヘッドに比較し高
速印刷が可能な上、熱転写式記録ヘッドと同等の高い密
度での印刷が可能であるため、これらのヘッドを使用し
た記録装置を徐々に駆逐する形で広く普及し、静電印刷
方式を用いたページプリンタに比肩しようとしている。
ところで、インクジェット式記録ヘッドには、圧力発生
室に発熱手段を収容して熱エネルギによりインクを瞬間
的に気化させ、この時の圧力によりインク滴を吐出させ
る方式と、弾性変形可能な圧力発生室を、一部が弾性変
形可能に構成し、これを圧電振動子により圧縮してイン
ク滴を吐出させる方式に分けられ、後者の方式は、圧電
振動子の伸長速度や、メニスカスとの相対的関係を持た
せて圧力発生室を押圧することが可能なため、品質の高
い印刷が可能であるとい特徴を備えている。
【０００３】しかしながら、一方では、安定した印字品
質を得るためには、メニスカスの位置と圧電振動子によ
る圧力発生室の圧縮時点との微妙な制御が必要で、この
ため従来からいろいろな制御方式が提案されている。例
えば、米国特許第4697193号明細書に記載されたよう
に、ヘルムホルツ共振周波数が１０ＫＨｚ以上、１００
ｋＨｚ以下となるように圧力発生室を形成するととも
に、圧電振動子を収縮させて圧力発生室を膨張させ、こ
れにより圧力発生室にインクを吸引する。圧力発生室の
膨張によりノズル開口のメニスカスが圧力発生室側に所
定の位置まで後退した時点を見計らって、圧電振動子を
膨張させて圧力発生室を圧縮してインク滴を吐出させる
記録ヘッドが提案されている。
質を得るためには、メニスカスの位置と圧電振動子によ
る圧力発生室の圧縮時点との微妙な制御が必要で、この
ため従来からいろいろな制御方式が提案されている。例
えば、米国特許第4697193号明細書に記載されたよう
に、ヘルムホルツ共振周波数が１０ＫＨｚ以上、１００
ｋＨｚ以下となるように圧力発生室を形成するととも
に、圧電振動子を収縮させて圧力発生室を膨張させ、こ
れにより圧力発生室にインクを吸引する。圧力発生室の
膨張によりノズル開口のメニスカスが圧力発生室側に所
定の位置まで後退した時点を見計らって、圧電振動子を
膨張させて圧力発生室を圧縮してインク滴を吐出させる
記録ヘッドが提案されている。
【０００４】このような記録ヘッドによれば、インク吐
出時のメニスカスが一定しているため、インク滴形成周
期、つまりドット形成の繰り返し周期に関りなく、イン
ク滴の体積、及びインク滴の飛翔速度が一定となり、印
刷されるドットの濃度、及び位置が安定するという利点
がある。
出時のメニスカスが一定しているため、インク滴形成周
期、つまりドット形成の繰り返し周期に関りなく、イン
ク滴の体積、及びインク滴の飛翔速度が一定となり、印
刷されるドットの濃度、及び位置が安定するという利点
がある。
【０００５】しかしながら、メニスカスをノズル開口表
面から或程度圧力発生室側に引き込んだ状態で圧力発生
室を圧縮してインク滴を吐出させるため、インク滴が柱
状となる傾向にある。
面から或程度圧力発生室側に引き込んだ状態で圧力発生
室を圧縮してインク滴を吐出させるため、インク滴が柱
状となる傾向にある。
【０００６】このような吐出されたインク滴の形状は、
記録ヘッドの送り速度が低い場合には特に大きな問題と
はならないが、高速印字のために記録ヘッドの移動速度
が大きくなると、同一インク滴の先頭部分と最後の部分
との記録用紙に到達する時間差に起因してドットが、記
録ヘッドの移動方向に流れるように印刷されて、楕円形
となり、印刷品質が低下するという問題がある。
記録ヘッドの送り速度が低い場合には特に大きな問題と
はならないが、高速印字のために記録ヘッドの移動速度
が大きくなると、同一インク滴の先頭部分と最後の部分
との記録用紙に到達する時間差に起因してドットが、記
録ヘッドの移動方向に流れるように印刷されて、楕円形
となり、印刷品質が低下するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは駆動周波数を落すことなく、可及的に球形のインク
滴を吐出させることができる新規なインクジェット式記
録ヘッドを提供することである。
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは駆動周波数を落すことなく、可及的に球形のインク
滴を吐出させることができる新規なインクジェット式記
録ヘッドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、ノズルプレートのノズル開
口に連通するとともに、インク供給口を介してリザーバ
に連通する圧力発生室と、駆動信号により前記圧力発生
室に容積変化を生じさせる変位発生手段を備え、前記ノ
ズル開口のイナータンスＭnと、前記インク供給口のイ
ナータンスＭsが０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）となるよう
に設定した。
るために本発明においては、ノズルプレートのノズル開
口に連通するとともに、インク供給口を介してリザーバ
に連通する圧力発生室と、駆動信号により前記圧力発生
室に容積変化を生じさせる変位発生手段を備え、前記ノ
ズル開口のイナータンスＭnと、前記インク供給口のイ
ナータンスＭsが０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）となるよう
に設定した。
【０００９】
【作用】圧力発生室へのインク吸引に伴う慣性エネルギ
によりメニスカスを急速にノズル開口に復帰させてノズ
ル開口近傍でインク吐出を行わせて球形に近いインク滴
を吐出させる。また、圧力発生室にインクを吸引するた
めの圧電振動子の伸長時間、及びノズル開口からインク
滴を吐出させるための圧電振動子の収縮時間とが１／ｆ
に設定することにより、メニスカスの残留振動を小さく
して、高い周波数での駆動を可能ならしめる。
によりメニスカスを急速にノズル開口に復帰させてノズ
ル開口近傍でインク吐出を行わせて球形に近いインク滴
を吐出させる。また、圧力発生室にインクを吸引するた
めの圧電振動子の伸長時間、及びノズル開口からインク
滴を吐出させるための圧電振動子の収縮時間とが１／ｆ
に設定することにより、メニスカスの残留振動を小さく
して、高い周波数での駆動を可能ならしめる。
【００１０】
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は本発明の記録ヘ
ッドを使用したインクジェット式記録装置の一実施例を
示すものであって、図中符号１は、後述する本発明のイ
ンクジェット式記録ヘッドで、この実施例ではインクタ
ンク２とともに、案内部材４、４によりプラテン９の軸
方向に移動可能に支持されたキャリッジ３に搭載されて
おり、図２に示したように紙送り方向に一定の間隔でノ
ズル開口が形成されている。キャリッジ３は、一端がア
イドルローラ６に、他端がパルスモータ８の軸に固定さ
れた駆動ローラ７に張設されたタイミングベルト５に接
続され、図中符号１３で示す矢印の方向に移動可能に構
成されている。
した実施例に基づいて説明する。図１は本発明の記録ヘ
ッドを使用したインクジェット式記録装置の一実施例を
示すものであって、図中符号１は、後述する本発明のイ
ンクジェット式記録ヘッドで、この実施例ではインクタ
ンク２とともに、案内部材４、４によりプラテン９の軸
方向に移動可能に支持されたキャリッジ３に搭載されて
おり、図２に示したように紙送り方向に一定の間隔でノ
ズル開口が形成されている。キャリッジ３は、一端がア
イドルローラ６に、他端がパルスモータ８の軸に固定さ
れた駆動ローラ７に張設されたタイミングベルト５に接
続され、図中符号１３で示す矢印の方向に移動可能に構
成されている。
【００１１】一方、プラテン９は、紙押さえローラ１
０、１１により記録用紙１２がセットされ、図中符号１
４で示す矢印の方向に記録用紙を紙送りできるように図
示しない駆動源に接続されている。
０、１１により記録用紙１２がセットされ、図中符号１
４で示す矢印の方向に記録用紙を紙送りできるように図
示しない駆動源に接続されている。
【００１２】図３は、前述のインクジェット式記録ヘッ
ドの一実施例を示すものであって、図中符号２８は、圧
力発生室で、流路板２６に穿設した通孔の一方側をノズ
ルプレート２７により、また他方側を後述する圧電振動
子２１により弾性変形を受ける弾性板２４により封止し
て形成されている。圧力発生室２８は、一端がノズル開
口に連通し、また他端がインク供給口２９を介してリザ
ーバ３０に接続されている。
ドの一実施例を示すものであって、図中符号２８は、圧
力発生室で、流路板２６に穿設した通孔の一方側をノズ
ルプレート２７により、また他方側を後述する圧電振動
子２１により弾性変形を受ける弾性板２４により封止し
て形成されている。圧力発生室２８は、一端がノズル開
口に連通し、また他端がインク供給口２９を介してリザ
ーバ３０に接続されている。
【００１３】図中符号２１、２１は、前述の圧電振動子
で、一端がノズル開口２０、２０‥‥の配列ピッチに合
わせて基台２２に固定され、また他端が当接部材２３を
介して圧力発生室２８を形成する弾性板２４に当接され
ている。この当接部材２３は、圧電振動子２１よりも長
いサイズに構成されていて、圧力発生室２８の広い範囲
を押圧して、圧電振動子２１の駆動エネルギをインク吐
出のために効率良く使用するための機能を備えている。
で、一端がノズル開口２０、２０‥‥の配列ピッチに合
わせて基台２２に固定され、また他端が当接部材２３を
介して圧力発生室２８を形成する弾性板２４に当接され
ている。この当接部材２３は、圧電振動子２１よりも長
いサイズに構成されていて、圧力発生室２８の広い範囲
を押圧して、圧電振動子２１の駆動エネルギをインク吐
出のために効率良く使用するための機能を備えている。
【００１４】この圧電振動子２１、２１は、圧電材料Ｐ
と導電層Ｅを交互に積層して構成され、導電層間に駆動
信号が印加されると、軸方向に伸長し、また駆動信号が
無くなると収縮するという、軸方向に伸長収縮する縦振
動モードを備えており、たわみ振動モードの圧電振動子
に比較して高速駆動が可能で、その固有振動周波数を５
０ｋＨｚから４００ｋＨＺに設定することができる。こ
れを利用して本発明においては、圧電振動子２１の固有
振動周波数は、圧力発生室２８のヘルムホルツ共振周波
数ｆにほぼ一致するように構成されている。
と導電層Ｅを交互に積層して構成され、導電層間に駆動
信号が印加されると、軸方向に伸長し、また駆動信号が
無くなると収縮するという、軸方向に伸長収縮する縦振
動モードを備えており、たわみ振動モードの圧電振動子
に比較して高速駆動が可能で、その固有振動周波数を５
０ｋＨｚから４００ｋＨＺに設定することができる。こ
れを利用して本発明においては、圧電振動子２１の固有
振動周波数は、圧力発生室２８のヘルムホルツ共振周波
数ｆにほぼ一致するように構成されている。
【００１５】なお図中符号２５は、可撓板２４、流路板
２６、ノズルプレート２７、及び基台２２を固定するフ
レームを示す。
２６、ノズルプレート２７、及び基台２２を固定するフ
レームを示す。
【００１６】ところで、圧力発生室２８のインクの圧縮
性に起因するコンプライアンスをＣi、また圧力発生室
２８を形成している弾性板２４、ノズルプレート２７、
流路板２６の材料自体による剛性コンプライアンスをＣ
v、ノズル開口２０のイナータンスをＭn、インク供給口
２９のイナータンスをＭｓとすると、圧力発生室２８の
ヘルムホルツ周波数ｆは、 ｆ＝１／２π×√｛（Ｍn＋Ｍｓ）／（Ｃｉ＋Ｃv）（Ｍ
n×Ｍｓ）｝ により表すことができる。
性に起因するコンプライアンスをＣi、また圧力発生室
２８を形成している弾性板２４、ノズルプレート２７、
流路板２６の材料自体による剛性コンプライアンスをＣ
v、ノズル開口２０のイナータンスをＭn、インク供給口
２９のイナータンスをＭｓとすると、圧力発生室２８の
ヘルムホルツ周波数ｆは、 ｆ＝１／２π×√｛（Ｍn＋Ｍｓ）／（Ｃｉ＋Ｃv）（Ｍ
n×Ｍｓ）｝ により表すことができる。
【００１７】なお、コンプライアンスＣiは、圧力発生
室２８の体積をＶ、インクの密度をρ、インク中での音
速をｃとすると、 Ｃi＝Ｖ／ρｃ により表すことができる。
室２８の体積をＶ、インクの密度をρ、インク中での音
速をｃとすると、 Ｃi＝Ｖ／ρｃ により表すことができる。
【００１８】さらに圧力発生室２８の剛性コンプライア
ンスＣvは、圧力発生室２８に単位圧力を印加したとき
の圧力発生室２８の静的な変形率に一致する。
ンスＣvは、圧力発生室２８に単位圧力を印加したとき
の圧力発生室２８の静的な変形率に一致する。
【００１９】本発明においては、縦振動モードの圧電振
動子２１を使用してリザーバからのインクの吸引、及び
ノズル開口からのインクの吐出を行うため、圧力発生室
は、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室は、長さ
が０．５乃至２ｍｍで、幅０．１乃至０．２ｍｍ、深さ
０．０５乃至０．３ｍｍで、そのヘルムホルツ共振周波
数は５０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚとなる。
動子２１を使用してリザーバからのインクの吸引、及び
ノズル開口からのインクの吐出を行うため、圧力発生室
は、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室は、長さ
が０．５乃至２ｍｍで、幅０．１乃至０．２ｍｍ、深さ
０．０５乃至０．３ｍｍで、そのヘルムホルツ共振周波
数は５０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚとなる。
【００２０】すなわち、縦振動モードの圧電振動素子に
より圧力発生室の容積を変化させる場合には、その先端
を圧力発生室を構成している弾性板に当接させればよ
く、当接面積が極めて小さく、また圧電振動子自体の剛
性が、たわみ振動モードの圧電振動素子に比較して極め
て大きいため、高い圧力を発生させることが可能とな
り、これらの相乗効果として圧力発生室を極めて小さく
構成しても十分な量のインク滴を吐出することができ
る。
より圧力発生室の容積を変化させる場合には、その先端
を圧力発生室を構成している弾性板に当接させればよ
く、当接面積が極めて小さく、また圧電振動子自体の剛
性が、たわみ振動モードの圧電振動素子に比較して極め
て大きいため、高い圧力を発生させることが可能とな
り、これらの相乗効果として圧力発生室を極めて小さく
構成しても十分な量のインク滴を吐出することができ
る。
【００２１】このようにヘルムホルツ周波数ｆが極めて
高いため、ノズル開口２０やインク供給口２９の慣性
（インピーダンス）つまりそのイナータンスにヘルムホ
ルツ周波数ｆの角周波数ω＝２πｆを乗じた値、ωＭ
n、ωＭsが、ノズル開口２０とインク供給口２９との粘
性抵抗Ｒｎ、Ｒｓよりも大きくなり、エネルギが保存さ
れることになる。このため、圧力発生室の膨張が停止し
ても圧力発生室内には、慣性によりインク流が保存され
ることになり、メニスカスがより積極的に運動を行うこ
とになる。
高いため、ノズル開口２０やインク供給口２９の慣性
（インピーダンス）つまりそのイナータンスにヘルムホ
ルツ周波数ｆの角周波数ω＝２πｆを乗じた値、ωＭ
n、ωＭsが、ノズル開口２０とインク供給口２９との粘
性抵抗Ｒｎ、Ｒｓよりも大きくなり、エネルギが保存さ
れることになる。このため、圧力発生室の膨張が停止し
ても圧力発生室内には、慣性によりインク流が保存され
ることになり、メニスカスがより積極的に運動を行うこ
とになる。
【００２２】すなわち、図４に示したように圧電振動子
を収縮させて弾性板２４に圧力発生室２８を膨張させる
方向の力４０を加えると、圧力発生室２８に負圧が生じ
て、インク供給口２９を経由してリザーバ３０から圧力
発生室２８へのインクの流れ４１が生じ、同時にノズル
開口２０のメニスカス４３を圧力発生室側に引き込むよ
うな流れ４２が生じる（I）。
を収縮させて弾性板２４に圧力発生室２８を膨張させる
方向の力４０を加えると、圧力発生室２８に負圧が生じ
て、インク供給口２９を経由してリザーバ３０から圧力
発生室２８へのインクの流れ４１が生じ、同時にノズル
開口２０のメニスカス４３を圧力発生室側に引き込むよ
うな流れ４２が生じる（I）。
【００２３】この際、前述したように圧力発生室２８の
ヘルムホルツ共振周波数ｆが５０ｋＨｚ以上に選択され
ていて、特にノズル開口２０のイナータンスを大きく選
択しておくと、リザーバ３０から圧力発生室２８へのイ
ンクの慣性流４４が大きくなり、圧力発生室側に引き込
まれていたメニスカス４３を押し戻してメニスカス４３
を急速に元の位置、つまり圧力発生室２８が膨張する前
の位置に復帰させることになる（II）。
ヘルムホルツ共振周波数ｆが５０ｋＨｚ以上に選択され
ていて、特にノズル開口２０のイナータンスを大きく選
択しておくと、リザーバ３０から圧力発生室２８へのイ
ンクの慣性流４４が大きくなり、圧力発生室側に引き込
まれていたメニスカス４３を押し戻してメニスカス４３
を急速に元の位置、つまり圧力発生室２８が膨張する前
の位置に復帰させることになる（II）。
【００２４】メニスカス４３が元の位置に戻った段階で
弾性板２４に力４６を加えた圧力発生室２８を収縮させ
ると、吐出するインク滴４５の形状が可及的に球形とな
るとともに、この時点でも前述のノズル開口２０に向か
う慣性流２４が存在するため、これに圧力発生室２８の
収縮によりインク流４８が重畳されて、慣性流４４のエ
ネルギが上乗せされてインク滴が吐出し、インク滴が高
速度で吐出することになる（III）。なお、符号４７
は、リザーバに戻るインク流を示す。
弾性板２４に力４６を加えた圧力発生室２８を収縮させ
ると、吐出するインク滴４５の形状が可及的に球形とな
るとともに、この時点でも前述のノズル開口２０に向か
う慣性流２４が存在するため、これに圧力発生室２８の
収縮によりインク流４８が重畳されて、慣性流４４のエ
ネルギが上乗せされてインク滴が吐出し、インク滴が高
速度で吐出することになる（III）。なお、符号４７
は、リザーバに戻るインク流を示す。
【００２５】したがって、インク吸引開始から、吐出さ
れたインク滴が可及的に球形に近い形状となる吐出タイ
ミング、つまり静止時におけるメニスカスの位置に復帰
するまでの時間が極めて小さく、したがってインク吸
引、インク吐出という１印字サイクルの周期を短くする
ことが可能となる。
れたインク滴が可及的に球形に近い形状となる吐出タイ
ミング、つまり静止時におけるメニスカスの位置に復帰
するまでの時間が極めて小さく、したがってインク吸
引、インク吐出という１印字サイクルの周期を短くする
ことが可能となる。
【００２６】一方、前述したように圧電振動子２１は、
その共振周波数がヘルムホルツ共振周波数ｆにほぼ一致
するように構成されているから、上記圧力発生室の膨張
工程、つまり圧電振動素子の収縮工程、及び圧力発生室
の収縮工程、つまり圧電振動子の伸長工程を、一様に上
昇する電圧、及び一様に降下する電圧をヘルムホルツ共
振周波数ｆに一致、つまり時間１／ｆ＝τ1、１／ｆ＝
τ2の時間をかけて印加することにより（図５ I）、圧
力発生室２８を構成している弾性板２４、及び圧電振動
子２１の残留振動を可及的に小さく抑えることができ
（図５ II）、したがってインク滴吐出後におけるメニ
スカスも速やかに平定することになる（図５ III）。
その共振周波数がヘルムホルツ共振周波数ｆにほぼ一致
するように構成されているから、上記圧力発生室の膨張
工程、つまり圧電振動素子の収縮工程、及び圧力発生室
の収縮工程、つまり圧電振動子の伸長工程を、一様に上
昇する電圧、及び一様に降下する電圧をヘルムホルツ共
振周波数ｆに一致、つまり時間１／ｆ＝τ1、１／ｆ＝
τ2の時間をかけて印加することにより（図５ I）、圧
力発生室２８を構成している弾性板２４、及び圧電振動
子２１の残留振動を可及的に小さく抑えることができ
（図５ II）、したがってインク滴吐出後におけるメニ
スカスも速やかに平定することになる（図５ III）。
【００２７】これにより、例えば上記圧力発生室２８の
ヘルムホルツ共振周波数を１００ｋＨｚに、また圧電振
動子２１の固有振動周期を１００ｋＨｚに設定すると、
インク滴吐出の周期、つまりインクジェット記録ヘッド
の駆動周波数を最大３５ｋＨｚとすることが可能とな
る。
ヘルムホルツ共振周波数を１００ｋＨｚに、また圧電振
動子２１の固有振動周期を１００ｋＨｚに設定すると、
インク滴吐出の周期、つまりインクジェット記録ヘッド
の駆動周波数を最大３５ｋＨｚとすることが可能とな
る。
【００２８】上述のように圧力発生室２８のヘルムホル
ツ共振周波数ｆを大きく設定すると、慣性流の効果を利
用して圧力発生室膨張後におけるノズル開口２０ヘのメ
ニスカスの復帰に要する時間を短縮して、球形のインク
滴を速い繰り返し周波数で吐出させることができるが、
本発明者等は、さらにノズル開口２０のイナータンスＭ
nと、インク供給口２９のイナータンスＭｓとの最適化
を行えば、さらに印字品質が向上できることを見した。
ツ共振周波数ｆを大きく設定すると、慣性流の効果を利
用して圧力発生室膨張後におけるノズル開口２０ヘのメ
ニスカスの復帰に要する時間を短縮して、球形のインク
滴を速い繰り返し周波数で吐出させることができるが、
本発明者等は、さらにノズル開口２０のイナータンスＭ
nと、インク供給口２９のイナータンスＭｓとの最適化
を行えば、さらに印字品質が向上できることを見した。
【００２９】図６に示したようにノズル開口のイナータ
ンスＭnとインク供給口のイナータンスＭsとの和（Ｍn
＋Ｍs）に対するノズル開口のイナータンスＭnの比、 Ｍn／（Ｍn＋Ｍs） つまり、ノズル開口側における慣性流が占める割合を
０．３から大きくする程、インク滴の速度、及びインク
滴の体積が上記イナータンス比に比例して大きくなり、
ほぼ０．７程度で最大となり、以後イナータンス比が大
きくつれて徐々に減少する。
ンスＭnとインク供給口のイナータンスＭsとの和（Ｍn
＋Ｍs）に対するノズル開口のイナータンスＭnの比、 Ｍn／（Ｍn＋Ｍs） つまり、ノズル開口側における慣性流が占める割合を
０．３から大きくする程、インク滴の速度、及びインク
滴の体積が上記イナータンス比に比例して大きくなり、
ほぼ０．７程度で最大となり、以後イナータンス比が大
きくつれて徐々に減少する。
【００３０】イナータンス比Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）が小さ
くなると、圧力発生室２８の膨張に伴うメニスカスがノ
ズルプレート２７近傍を移動範囲としている間は、戻り
時間が一定となるため、駆動周波数にはそれほどの低下
は見られないが、イナータンス比が０．５以下になる
と、メニスカスがノズルプレート２７を離れて圧力発生
室２８内にまで、侵入するようになり、戻りに要する時
間が急速に長くなり、駆動周波数も急速に低下する。
くなると、圧力発生室２８の膨張に伴うメニスカスがノ
ズルプレート２７近傍を移動範囲としている間は、戻り
時間が一定となるため、駆動周波数にはそれほどの低下
は見られないが、イナータンス比が０．５以下になる
と、メニスカスがノズルプレート２７を離れて圧力発生
室２８内にまで、侵入するようになり、戻りに要する時
間が急速に長くなり、駆動周波数も急速に低下する。
【００３１】本発明は、このような現象を積極的に利用
したもので、駆動周波数を落すことなく、インク滴の速
度、及び体積を実用上十分な値に維持するため、上記イ
ナータンス比Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）を０．５以上の値、よ
り好ましくは、０．５以上から０．７以下程度の値を選
択し、しかも前述したようにヘルムホルツ共振周波数を
５０ｋＨｚ以上として慣性流の効果によるノズル開口近
傍でのインク吐出により吐出するインク滴の形状を球形
とさせることに成功したものである。
したもので、駆動周波数を落すことなく、インク滴の速
度、及び体積を実用上十分な値に維持するため、上記イ
ナータンス比Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）を０．５以上の値、よ
り好ましくは、０．５以上から０．７以下程度の値を選
択し、しかも前述したようにヘルムホルツ共振周波数を
５０ｋＨｚ以上として慣性流の効果によるノズル開口近
傍でのインク吐出により吐出するインク滴の形状を球形
とさせることに成功したものである。
【００３２】なお、上述の実施例においては、圧電材料
Ｐに形成された導電層Ｅ、Ｅの配列方向に直行する方向
の伸長、収縮を利用する圧電振動子を用いた場合に例を
採って説明したが、図７に示したように導電層Ｅ、Ｅの
積層方向に平行な方向に伸長、収縮する圧電振動子５１
を用いても同様の作用を奏することは明らかである。
Ｐに形成された導電層Ｅ、Ｅの配列方向に直行する方向
の伸長、収縮を利用する圧電振動子を用いた場合に例を
採って説明したが、図７に示したように導電層Ｅ、Ｅの
積層方向に平行な方向に伸長、収縮する圧電振動子５１
を用いても同様の作用を奏することは明らかである。
【００３３】図７は、本発明が適用可能な他のインクジ
ェット式記録ヘッドの他の実施例を示すもので、図中符
号５１は、縦振動モードを備えた圧電振動子で、導電層
Ｅ、Ｅと圧電材料Ｐを交互に積層して、その積層方向に
伸長、収縮する形式のもので、一端が基台５０に固定さ
れ、また他端が弾性板５８に当接されている。
ェット式記録ヘッドの他の実施例を示すもので、図中符
号５１は、縦振動モードを備えた圧電振動子で、導電層
Ｅ、Ｅと圧電材料Ｐを交互に積層して、その積層方向に
伸長、収縮する形式のもので、一端が基台５０に固定さ
れ、また他端が弾性板５８に当接されている。
【００３４】５７は、フレームで、圧電振動子５１を挟
むようにしてこれの両側に、圧電振動子５１、５１の配
列方向に延びるリザーバ５５、５６が形成され、これの
上面に前述の弾性板５８が設けられている。 弾性板５
８には後述する圧力発生室７０にインクを供給するため
の窓５９、６０が設けられている。
むようにしてこれの両側に、圧電振動子５１、５１の配
列方向に延びるリザーバ５５、５６が形成され、これの
上面に前述の弾性板５８が設けられている。 弾性板５
８には後述する圧力発生室７０にインクを供給するため
の窓５９、６０が設けられている。
【００３５】６１は、流路板で、圧電振動子５１、５
１、‥‥の配列に合わせて圧力発生室７０、７０‥‥と
なる長孔が両側のリザーバ５５、５６に到達するように
穿設され、インク供給口７１、７１を介して圧力発生室
６５にインクを供給する流路を形成している。６３は、
ノズルプレートで、流路板６１の他面を封止する機能を
備え、圧電振動子５１、５１、５１‥‥に対向する位置
にノズル開口６４、６４、６４‥‥を穿設して構成され
ている。
１、‥‥の配列に合わせて圧力発生室７０、７０‥‥と
なる長孔が両側のリザーバ５５、５６に到達するように
穿設され、インク供給口７１、７１を介して圧力発生室
６５にインクを供給する流路を形成している。６３は、
ノズルプレートで、流路板６１の他面を封止する機能を
備え、圧電振動子５１、５１、５１‥‥に対向する位置
にノズル開口６４、６４、６４‥‥を穿設して構成され
ている。
【００３６】そして、この圧力発生室７０は、前述と同
様にそのヘルムホルツ周波数ｆが５０ｋＨｚ乃至２００
ｋＨｚ程度に選ばれ、また圧電振動子５１、５１、５１
‥‥の固有振動周波数も圧力発生室７０、７０、７０‥
‥のヘルムホルツ周波数ｆに選ばれている。
様にそのヘルムホルツ周波数ｆが５０ｋＨｚ乃至２００
ｋＨｚ程度に選ばれ、また圧電振動子５１、５１、５１
‥‥の固有振動周波数も圧力発生室７０、７０、７０‥
‥のヘルムホルツ周波数ｆに選ばれている。
【００３７】これにより、圧電振動子５１を収縮させて
弾性板５８に圧力発生室６５を膨張させる方向の力７３
を発生させると、圧力発生室６５に負圧が生じて、両側
のインク供給口７１、７１を経由してリザーバ５５、５
６から圧力発生室６５へのインクの流れ７４、７４が生
じ、同時にノズル開口６４のメニスカス７２を圧力発生
室側に引き込むような流れ７５が生じる（I）。
弾性板５８に圧力発生室６５を膨張させる方向の力７３
を発生させると、圧力発生室６５に負圧が生じて、両側
のインク供給口７１、７１を経由してリザーバ５５、５
６から圧力発生室６５へのインクの流れ７４、７４が生
じ、同時にノズル開口６４のメニスカス７２を圧力発生
室側に引き込むような流れ７５が生じる（I）。
【００３８】この際、前述したように圧力発生室６５の
ヘルムホルツ共振周波数ｆが５０ｋＨｚ以上に選択され
ていて、特にインク供給口７１、７１のイナータンスを
大きく選択しておくと、リザーバ５５、５６から圧力発
生室６５へのインクの慣性流７４、７４が大きくなり、
圧力発生室側に引き込まれていたメニスカス７２を押し
戻されてメニスカス７２を急速に元の位置、つまり圧力
発生室６５が膨張する前の位置に復帰させることになる
（II）。
ヘルムホルツ共振周波数ｆが５０ｋＨｚ以上に選択され
ていて、特にインク供給口７１、７１のイナータンスを
大きく選択しておくと、リザーバ５５、５６から圧力発
生室６５へのインクの慣性流７４、７４が大きくなり、
圧力発生室側に引き込まれていたメニスカス７２を押し
戻されてメニスカス７２を急速に元の位置、つまり圧力
発生室６５が膨張する前の位置に復帰させることになる
（II）。
【００３９】メニスカス７２が元の位置に戻った段階で
弾性板５８に力７７を加えて圧力発生室６５を収縮させ
ると、吐出するインク滴８０の形状が可及的に球形とな
るとともに、この時点でも前述のノズル開口６４に向か
う慣性流７６が存在するため、これに圧力発生室６５の
収縮によりインク流が重畳されて、慣性流７６のエネル
ギが上乗せされてインク滴が吐出し、インク滴が高速度
で吐出することになる（III）。なお、符号７８、７８
は、両側のリザーバ５５、５６に戻るインク流を示す。
弾性板５８に力７７を加えて圧力発生室６５を収縮させ
ると、吐出するインク滴８０の形状が可及的に球形とな
るとともに、この時点でも前述のノズル開口６４に向か
う慣性流７６が存在するため、これに圧力発生室６５の
収縮によりインク流が重畳されて、慣性流７６のエネル
ギが上乗せされてインク滴が吐出し、インク滴が高速度
で吐出することになる（III）。なお、符号７８、７８
は、両側のリザーバ５５、５６に戻るインク流を示す。
【００４０】したがって、インク吸引開始から、吐出さ
れたインク滴が可及的に球形に近い形状となる吐出タイ
ミング、つまり静止時におけるメニスカスの位置に復帰
するまでの時間が極めて小さく、したがってインク吸
引、インク吐出という１印字サイクルの周期を短くする
ことが可能となる。
れたインク滴が可及的に球形に近い形状となる吐出タイ
ミング、つまり静止時におけるメニスカスの位置に復帰
するまでの時間が極めて小さく、したがってインク吸
引、インク吐出という１印字サイクルの周期を短くする
ことが可能となる。
【００４１】一方、前述したように圧電振動子５１は、
その共振周波数がヘルムホルツ共振周波数ｆにほぼ一致
するように構成されているから、上記圧力発生室の膨張
工程、つまり圧電振動子５１の収縮工程、及び圧力発生
室の収縮工程、つまり圧電振動子の伸長工程を、一様に
降下する電圧、及び一様に上昇する電圧をヘルムホルツ
共振周波数ｆに一致、つまり時間１／ｆ＝τ1、１／ｆ
＝τ2の時間をかけて印加することにより（図９ I）、
圧力発生室６５を構成している弾性板５８、及び圧電振
動子５１の残留振動を可及的に小さく抑えることができ
（図９ II）、したがってインク滴吐出後におけるメニ
スカスも速やかに平定することになる（図９ III）。
その共振周波数がヘルムホルツ共振周波数ｆにほぼ一致
するように構成されているから、上記圧力発生室の膨張
工程、つまり圧電振動子５１の収縮工程、及び圧力発生
室の収縮工程、つまり圧電振動子の伸長工程を、一様に
降下する電圧、及び一様に上昇する電圧をヘルムホルツ
共振周波数ｆに一致、つまり時間１／ｆ＝τ1、１／ｆ
＝τ2の時間をかけて印加することにより（図９ I）、
圧力発生室６５を構成している弾性板５８、及び圧電振
動子５１の残留振動を可及的に小さく抑えることができ
（図９ II）、したがってインク滴吐出後におけるメニ
スカスも速やかに平定することになる（図９ III）。
【００４２】そしてノズル開口６４のイナータンスＭn
と２つのインク供給口７１、７１の合計のイナータンス
Ｍs’との和（Ｍn＋Ｍs’）に対するノズル開口のイナ
ータンスＭnの比Ｍn／（Ｍn＋Ｍs’）、つまりノズル開
口側における慣性流が占める割合を０．３から徐々に大
きく設定していくと、インク滴の速度、及びインク滴の
体積が比例して大きくなり、ほぼ０．７程度で最大とな
り、以後イナータンス比が大きくなるにつれて徐々に減
少する。
と２つのインク供給口７１、７１の合計のイナータンス
Ｍs’との和（Ｍn＋Ｍs’）に対するノズル開口のイナ
ータンスＭnの比Ｍn／（Ｍn＋Ｍs’）、つまりノズル開
口側における慣性流が占める割合を０．３から徐々に大
きく設定していくと、インク滴の速度、及びインク滴の
体積が比例して大きくなり、ほぼ０．７程度で最大とな
り、以後イナータンス比が大きくなるにつれて徐々に減
少する。
【００４３】イナータンス比が大きくなると、圧力発生
室６５の膨張に伴うメニスカス７２がノズルプレート６
３近傍を移動範囲としている間は、戻り時間が一定とな
るため、応答周波数にはそれほどの低下は見られない
が、イナータンス比が０．７を越えると、メニスカスの
振動の減衰率が低下している分だけメニスカスが平定す
るに要する時間が長くなり、したがって周波数応答性が
向上せず、飽和する傾向にある。
室６５の膨張に伴うメニスカス７２がノズルプレート６
３近傍を移動範囲としている間は、戻り時間が一定とな
るため、応答周波数にはそれほどの低下は見られない
が、イナータンス比が０．７を越えると、メニスカスの
振動の減衰率が低下している分だけメニスカスが平定す
るに要する時間が長くなり、したがって周波数応答性が
向上せず、飽和する傾向にある。
【００４４】上記イナータンス比についてさらに説明す
る。イナータンス比を０．５よりも小さく設定すると、
圧力発生室６５に連通するインク供給口７１の流路抵抗
が大きくなるため、インク滴吐出後に発生するメニスカ
ス７２は、その運動が減衰しやすくなるが、同時に慣性
流の効果も低下するため、ノズル開口側への移動の際に
受ける慣性流の影響が小さくなり、メニスカスの移動速
度が低下することになる。
る。イナータンス比を０．５よりも小さく設定すると、
圧力発生室６５に連通するインク供給口７１の流路抵抗
が大きくなるため、インク滴吐出後に発生するメニスカ
ス７２は、その運動が減衰しやすくなるが、同時に慣性
流の効果も低下するため、ノズル開口側への移動の際に
受ける慣性流の影響が小さくなり、メニスカスの移動速
度が低下することになる。
【００４５】この結果、インク滴吐出可能位置つまりニ
ュートラル位置にメニスカス７２が復帰に要する時間が
大きくなり、周波数応答性が低下し、同時に慣性流の影
響が少ない分、運動エネルギが低くなって、吐出される
インク滴の体積と飛翔速度が低下することになる。
ュートラル位置にメニスカス７２が復帰に要する時間が
大きくなり、周波数応答性が低下し、同時に慣性流の影
響が少ない分、運動エネルギが低くなって、吐出される
インク滴の体積と飛翔速度が低下することになる。
【００４６】一方、イナータンス比を０．７よりも大き
く設定した場合には、圧力発生室６５に連通するインク
供給口７１の流路抵抗が小さくなるため、メニスカスの
復帰速度が速くなるものの、慣性流がノズルのメニスカ
スのニュートラルの位置を越えオーバシュートするた
め、メニスカスの振動が発振する。そして前述したよう
にメニスカスの振動の減衰率が低下してる分だけメニス
カスの平定に要する時間が長くなり、周波数応答性が飽
和する。
く設定した場合には、圧力発生室６５に連通するインク
供給口７１の流路抵抗が小さくなるため、メニスカスの
復帰速度が速くなるものの、慣性流がノズルのメニスカ
スのニュートラルの位置を越えオーバシュートするた
め、メニスカスの振動が発振する。そして前述したよう
にメニスカスの振動の減衰率が低下してる分だけメニス
カスの平定に要する時間が長くなり、周波数応答性が飽
和する。
【００４７】さらに慣性流の効果が大きくなってメニス
カスの戻りの際の速度が大きくなるものの、勢いが余っ
てメニスカス７２がノズル開口６４から突出するため、
ノズルプレート６３のノズル開口近傍をインクで濡らす
ことになる。そしてメニスカス７２の減衰率が低下して
いる分だけ、キャリッジの移動による振動などが外乱と
してメニスカス７２に作用しやすくなってメニスカス７
２の位置が不安定になり、最終的には印字品質を低下さ
せることになる。
カスの戻りの際の速度が大きくなるものの、勢いが余っ
てメニスカス７２がノズル開口６４から突出するため、
ノズルプレート６３のノズル開口近傍をインクで濡らす
ことになる。そしてメニスカス７２の減衰率が低下して
いる分だけ、キャリッジの移動による振動などが外乱と
してメニスカス７２に作用しやすくなってメニスカス７
２の位置が不安定になり、最終的には印字品質を低下さ
せることになる。
【００４８】これらに対してイナータンス比Ｍn／（Ｍn
＋Ｍs’）を０．５乃至０．７の範囲に設定すると、圧
電振動子５１が収縮を完了して圧電振動子５１が伸長を
開始するまでの待機時間、つまり引き込まれたメニスカ
ス７２がノズル開口のニュートラルな位置に戻るまでの
時間がヘルムホルツ共振周波数ｆ分の１（１／ｆ）程度
となる。メニスカス７２が時間１／ｆでニュートラルな
位置に戻ると、引き続く圧電振動子５１の伸長による振
動が重畳されるため、メニスカス７２に作用するエネル
ギが大きくなる。この結果、インク滴の体積、及び吐出
速度が大きくなり、しかもイン区切れが良くなるためそ
の形状が球形となる。
＋Ｍs’）を０．５乃至０．７の範囲に設定すると、圧
電振動子５１が収縮を完了して圧電振動子５１が伸長を
開始するまでの待機時間、つまり引き込まれたメニスカ
ス７２がノズル開口のニュートラルな位置に戻るまでの
時間がヘルムホルツ共振周波数ｆ分の１（１／ｆ）程度
となる。メニスカス７２が時間１／ｆでニュートラルな
位置に戻ると、引き続く圧電振動子５１の伸長による振
動が重畳されるため、メニスカス７２に作用するエネル
ギが大きくなる。この結果、インク滴の体積、及び吐出
速度が大きくなり、しかもイン区切れが良くなるためそ
の形状が球形となる。
【００４９】したがって、前述したように上記イナータ
ンス比を０．５以上、好ましくは０．５乃至０．７の範
囲を選択するとともに、ヘルムホルツ共振周波数を５０
ｋＨｚ以上として慣性流をより効果的にメニスカスに作
用させて、メニスカス７２がノズル開口６４の可及的外
側に位置した時点でインク滴を吐出させるのが望まし
い。
ンス比を０．５以上、好ましくは０．５乃至０．７の範
囲を選択するとともに、ヘルムホルツ共振周波数を５０
ｋＨｚ以上として慣性流をより効果的にメニスカスに作
用させて、メニスカス７２がノズル開口６４の可及的外
側に位置した時点でインク滴を吐出させるのが望まし
い。
【００５０】この実施例において、圧力発生室６５のヘ
ルムホルツ共振周波数を１００ｋＨｚに、また圧電振動
子５１の固有振動周期を１００ｋＨｚに設定すると、イ
ンク滴吐出の周期、つまりインクジェット記録ヘッドの
駆動周波数を最大３５ｋＨｚとすることが可能となる。
ルムホルツ共振周波数を１００ｋＨｚに、また圧電振動
子５１の固有振動周期を１００ｋＨｚに設定すると、イ
ンク滴吐出の周期、つまりインクジェット記録ヘッドの
駆動周波数を最大３５ｋＨｚとすることが可能となる。
【００５１】なお、上述の実施例においては圧力発生室
にインクを吸引する際の圧電振動子の収縮時間、及びイ
ンク滴吐出の際の圧電振動子の伸長時間を圧電振動子の
固有振動周期に一致させているが、圧電振動子の軸方向
の長さを短くて固有振動周期が極めて小さい場合には、
圧電振動子の伸長、収縮に要する時間を圧電振動子の２
倍以上と大きく、かつヘルムホルツ周波数分の１（１／
ｆ）に一致するように設定すると、共振による圧電振動
子でのエネルギ保存を積極的に避けることができて、記
録ヘッドを多数の圧電振動子で構成した場合にも、圧電
振動子間での固有振動周期のバラつきに起因する圧電振
動子間の駆動エネルギのバラつき無くして印字品質を安
定化させることができる。
にインクを吸引する際の圧電振動子の収縮時間、及びイ
ンク滴吐出の際の圧電振動子の伸長時間を圧電振動子の
固有振動周期に一致させているが、圧電振動子の軸方向
の長さを短くて固有振動周期が極めて小さい場合には、
圧電振動子の伸長、収縮に要する時間を圧電振動子の２
倍以上と大きく、かつヘルムホルツ周波数分の１（１／
ｆ）に一致するように設定すると、共振による圧電振動
子でのエネルギ保存を積極的に避けることができて、記
録ヘッドを多数の圧電振動子で構成した場合にも、圧電
振動子間での固有振動周期のバラつきに起因する圧電振
動子間の駆動エネルギのバラつき無くして印字品質を安
定化させることができる。
【００５２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、ノズルプレートのノズル開口に連通するとともに、
インク供給口を介してリザーバに連通する圧力発生室
と、駆動信号により前記圧力発生室に容積変化を生じさ
せる縦振動モードを備えた圧電振動子とを備え、ノズル
開口のイナータンスＭnと、インク供給口のイナータン
スＭsが、０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）であるインクジェ
ット式記録ヘッドを用いるので、圧力発生室ヘのインク
吸引に伴う慣性エネルギによりメニスカスを急速にノズ
ル開口に復帰させてノズル開口の外側近傍でインク吐出
させることができて、可及的に球形に近いインク滴を発
生させることができる。
は、ノズルプレートのノズル開口に連通するとともに、
インク供給口を介してリザーバに連通する圧力発生室
と、駆動信号により前記圧力発生室に容積変化を生じさ
せる縦振動モードを備えた圧電振動子とを備え、ノズル
開口のイナータンスＭnと、インク供給口のイナータン
スＭsが、０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）であるインクジェ
ット式記録ヘッドを用いるので、圧力発生室ヘのインク
吸引に伴う慣性エネルギによりメニスカスを急速にノズ
ル開口に復帰させてノズル開口の外側近傍でインク吐出
させることができて、可及的に球形に近いインク滴を発
生させることができる。
【００５３】また、圧力発生室にインクを吸引するため
の圧電振動子の収縮時間、及びノズル開口からインク滴
を吐出させるための圧電振動子の伸長時間とを１／ｆ
（ただし、ｆはヘルムホルツ共振周波数）に設定すれ
ば、メニスカスの残留振動が小さくなって印字速度の向
上を図りつつ、円形に近いドットを形成させて印字品質
を向上することができる。
の圧電振動子の収縮時間、及びノズル開口からインク滴
を吐出させるための圧電振動子の伸長時間とを１／ｆ
（ただし、ｆはヘルムホルツ共振周波数）に設定すれ
ば、メニスカスの残留振動が小さくなって印字速度の向
上を図りつつ、円形に近いドットを形成させて印字品質
を向上することができる。
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッド駆動方式
が適用されたインクジェット式プリンタの一実施例を示
す図である。
が適用されたインクジェット式プリンタの一実施例を示
す図である。
【図２】本発明の駆動方式に使用するインクジェット式
記録ヘッドのノズル開口の配列を示す図である。
記録ヘッドのノズル開口の配列を示す図である。
【図３】本発明の駆動方式に使用するインクジェット式
記録ヘッドの一実施例を示す一部断面斜視図である。
記録ヘッドの一実施例を示す一部断面斜視図である。
【図４】図（I）（II）（III）は、それぞれ同上インク
ジェット式記録ヘッドの動作を示す図である。
ジェット式記録ヘッドの動作を示す図である。
【図５】図（I）（II）（III）は、それぞれ同上インク
ジェット式記録ヘッドに印加する駆動信号、圧力発生室
の体積変化、及びメニスカスの位置を示す図である。
ジェット式記録ヘッドに印加する駆動信号、圧力発生室
の体積変化、及びメニスカスの位置を示す図である。
【図６】イナータンス比に対する駆動周波数、インク滴
の体積、及びインク滴の速度を示す線図である。
の体積、及びインク滴の速度を示す線図である。
【図７】本発明が適用可能な他のインクジェット式記録
ヘッドの実施例を示す一部断面斜視図である。
ヘッドの実施例を示す一部断面斜視図である。
【図８】図（I）（II）（III）は、それぞれ同上インク
ジェット式記録ヘッドの動作を示す図である。
ジェット式記録ヘッドの動作を示す図である。
【図９】図（I）（II）（III）は、それぞれ同上インク
ジェット式記録ヘッドに印加する駆動信号、圧力発生室
の体積変化、及びメニスカスの位置を示す図である。
ジェット式記録ヘッドに印加する駆動信号、圧力発生室
の体積変化、及びメニスカスの位置を示す図である。
２０ ノズル開口 ２１ 縦振動モードを備えた圧電振動子 ２４ 弾性板 ２７ ノズルプレート ２８ 圧力発生室
Claims (9)
- 【請求項１】 ノズルプレートのノズル開口に連通する
とともに、インク供給口を介してリザーバに連通する圧
力発生室と、駆動信号により前記圧力発生室に容積変化
を生じさせる変位発生手段を備え、前記ノズル開口のイ
ナータンスＭnと、前記インク供給口のイナータンスＭs
が、 ０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs） であるインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記変位発生手段が縦振動モードを備
え、収縮により前記リザーバから前記圧力発生室にイン
クを吸引させ、また伸長により前記ノズル開口からイン
ク滴を吐出させることを特徴とする請求項１のインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 前記圧電振動子の固有振動周波数がヘル
ムホルツ共振周波数に等しいことを特徴とする請求項１
のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項４】 前記圧電振動子の固有振動周波数がヘル
ムホルツ共振周波数の２倍以上であることを特徴とする
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５】 前記圧力発生室にインクを吸引するため
の前記変位発生手段の収縮時間、及び前記ノズル開口か
らインク滴を吐出させるための前記変位発生手段の伸長
時間とを１／ｆ（ただし、ｆはヘルムホルツ共振周波
数）に設定したことを特徴とする請求項１のインクジェ
ット式記録ヘッド。 - 【請求項６】 前記圧力発生室にインクを吸引するため
の前記変位発生手段の収縮時間、及び前記ノズル開口か
らインク滴を吐出させるための前記変位発生手段の伸長
時間とを、前記変位発生手段の固有振動周期の２倍以上
で、かつ１／ｆ（ただし、ｆはヘルムホルツ共振周波
数）に等しくなるように設定したことを特徴とする請求
項１のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項７】 前記ノズル開口のイナータンスＭnと、
前記インク供給口のイナータンスＭsが、 ０．５＜Ｍn／（Ｍn＋Ｍs）＜０．７ に設定されていることを特徴とする請求項１のインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項８】 前記ヘルムホルツ共振周波数ｆが５０ｋ
Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１のインクジェ
ット式記録ヘッド。 - 【請求項９】 前記ヘルムホルツ共振周波数ｆが１００
ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１のインクジ
ェット式記録ヘッド。
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