JPH09141857A - Ink-jet head - Google Patents

Ink-jet head

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JPH09141857A
JPH09141857A JP32635295A JP32635295A JPH09141857A JP H09141857 A JPH09141857 A JP H09141857A JP 32635295 A JP32635295 A JP 32635295A JP 32635295 A JP32635295 A JP 32635295A JP H09141857 A JPH09141857 A JP H09141857A
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ink
cavity
manifold
damper
jet head
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均 吉田
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Brother Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet head in which the influence of an ink cavity on the replenishment of ink by the effect of a reflected wave is eliminated by a method in which a damper membrane is a single mode and oscillated at an intrinsic frequency to prevent the generation of the resonance of the reflected wave. SOLUTION: Part of the partition wall of an ink manifold 8 is formed with a flexible damper membrane 9, which is oscillated by the pressure wave of ink to absorb the pressure wave, and an oscillation mode in which the entire damper membrane 9 oscillates in the same phase and an intrinsic frequency which prevents the resonance of the reflected wave are given to the damper membrane 9 to eliminate the influence by the backward component of the pressure wave so that uniform discharge characteristics can be obtained every time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク吐出ノズル
からインクを吐出させて印刷記録するインクジェットヘ
ッドに関し、更に詳細には、インクキャビティからイン
クマニホールドへ伝播した後退圧力波を吸収するダンパ
膜の振動モードや固有振動数を調整し、反射圧力波によ
るインク吐出性能への影響を抑制したインクジェットヘ
ッド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 head for ejecting ink from an ink ejecting nozzle for printing and recording. More specifically, the vibration of a damper film absorbing a backward pressure wave propagating from an ink cavity to an ink manifold. The present invention relates to an inkjet head in which the mode and the natural frequency are adjusted to suppress the influence of reflected pressure waves on the ink ejection performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットヘッドは、概略、図4に
示すように、キャビティプレート71と圧電素子板72
とを振動板73を介して組合せたものである。そして、
キャビティプレート71の一端にはノズル孔75を形成
したノズルプレート78が備えられており、キャビティ
プレート71の内部にはノズル孔75に内側からインク
を供給するキャビティ室76が設けられている。
2. Description of the Related Art In general, an ink jet head has a cavity plate 71 and a piezoelectric element plate 72 as shown in FIG.
And are combined via the diaphragm 73. And
A nozzle plate 78 having a nozzle hole 75 is provided at one end of the cavity plate 71, and a cavity chamber 76 for supplying ink to the nozzle hole 75 from the inside is provided inside the cavity plate 71.

【0003】このキャビティ室76及びノズル孔75
は、紙面の厚み方向に多チャンネル並列して設けられて
いる。各キャビティ室76は振動板73を介して圧電素
子板72と対面しており、圧電素子板72の振動部72
aが振動したときにその振動により選択的に加圧される
ようになっている。そしてキャビティプレート71に
は、各キャビティ室76への共通のインク供給経路であ
るインクマニホールド77が形成されている。
The cavity chamber 76 and the nozzle hole 75
Are provided in parallel with each other in the thickness direction of the paper. Each cavity chamber 76 faces the piezoelectric element plate 72 via the vibrating plate 73, and the vibrating portion 72 of the piezoelectric element plate 72.
When a vibrates, it is selectively pressurized by the vibration. An ink manifold 77, which is a common ink supply path to each cavity chamber 76, is formed in the cavity plate 71.

【0004】このインクジェットヘッドで圧電素子板7
2を駆動してその振動部72aを振動させると、各キャ
ビティ室76が選択的に加圧されてその圧力が対応する
ノズル孔75に伝播されてインク滴の吐出による印刷記
録が行われる。しかしながらキャビティ室76に加圧さ
れたことによる圧力波は、ノズル孔75へ向かう前進成
分だけでなくインクマニホールド77へ向かう後退成分
もある。
With this ink jet head, the piezoelectric element plate 7
When 2 is driven to vibrate the vibrating portion 72a, each cavity chamber 76 is selectively pressurized and the pressure is propagated to the corresponding nozzle hole 75 to perform print recording by ejecting ink droplets. However, the pressure wave due to being pressurized in the cavity chamber 76 has not only the forward component toward the nozzle hole 75 but also the backward component toward the ink manifold 77.

【0005】そしてこの後退成分はインクマニホールド
77で反射され、前進成分より遅れてノズル孔75に向
かう。この反射波は、インクマニホールド77が各キャ
ビティ室76に共通なため分散されるので、単独の反射
波のみでノズル孔75におけるインクの吐出を起こすに
は至らないが、本来の前進波による吐出で減少したイン
ク量の回復速度に影響を与え、このため次回の吐出の際
の吐出量や吐出速度が影響を受けることとなる。しかも
その影響の度合は同時に駆動されたチャンネル数によっ
て異なるので、吐出インクの量やスピードは毎回ばらつ
くことになり、印刷記録の品質低下の要因となる。
The backward component is reflected by the ink manifold 77 and travels toward the nozzle hole 75 later than the forward component. Since the reflected wave is dispersed because the ink manifold 77 is common to the cavity chambers 76, the ejection of ink in the nozzle holes 75 cannot be caused by only a single reflected wave. This affects the recovery speed of the reduced ink amount, which in turn affects the ejection amount and ejection speed at the next ejection. Moreover, the degree of the influence varies depending on the number of channels that are driven at the same time, so that the amount and speed of the ejected ink vary each time, which causes the deterioration of print recording quality.

【0006】この対策として例えば特公平3−3050
2号公報に記載されたもののように、インクマニホール
ドの壁面の一部(例えば、図4では矢印Aで示す箇所)
を可撓性膜材で構成したものがあった。これは、可撓性
膜材の振動によりインクマニホールドに容積変動が起こ
るようにして、圧力波の後退成分を吸収し、反射波の生
成を防止して上記弊害を排除しようとするものである。
As measures against this, for example, Japanese Patent Publication No. 3-3050
A part of the wall surface of the ink manifold (for example, a portion indicated by an arrow A in FIG. 4) as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2
There was a flexible film material. This is intended to eliminate the above-mentioned adverse effect by causing the volume variation in the ink manifold due to the vibration of the flexible film material, absorbing the backward component of the pressure wave, and preventing the generation of the reflected wave.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載されたインクジェットヘッドのようにインクマ
ニホールドの壁面の一部を可撓性膜材で構成しても、反
射波の生成を完全には防止することができない。特に、
可撓性膜材の形状や材質によっては、その面内に節がで
きる複合モードで振動する場合があり、その場合には容
積変動効果が大幅に減殺されてしまい、無視できない大
きさの反射波が発生してしまう。更に、発生した反射波
は、インクマニホールドからキャビティ室を経由してノ
ズル孔へ向かうが、ノズル孔で再び反射されてインクマ
ニホールドに戻って来るので、可撓性膜材の固有振動数
によっては共鳴が生じて減衰が著しく遅れることもあ
る。
However, even if a part of the wall surface of the ink manifold is made of a flexible film material as in the ink jet head described in the above publication, the generation of reflected waves is completely prevented. Can not do it. Especially,
Depending on the shape and material of the flexible film material, it may vibrate in a compound mode with nodes in the surface, in which case the volume fluctuation effect is greatly diminished, and the reflected wave of a size that cannot be ignored. Will occur. Further, although the generated reflected wave travels from the ink manifold to the nozzle hole via the cavity chamber, it is reflected again at the nozzle hole and returns to the ink manifold, so it may resonate depending on the natural frequency of the flexible film material. May occur and the attenuation may be significantly delayed.

【0008】これらのような場合には、無視できない大
きさの反射波がインクマニホールドからインクキャビテ
ィへのインク補充に影響するので、同時に駆動されたチ
ャンネル数等によって吐出インクの量やスピードがばら
つき、印刷記録の品質が低下することとなる。
In these cases, since the reflected wave of a magnitude that cannot be ignored affects ink replenishment from the ink manifold to the ink cavity, the amount and speed of ejected ink vary depending on the number of channels driven at the same time. The quality of print records will be reduced.

【0009】本発明は、従来のインクジェットヘッドの
前記した問題点を解消するためになされたものであり、
ダンパ膜が複合モード振動を起こさないようにし、また
反射波の共鳴が起きないような固有振動数を持たせるこ
とにより、反射波の影響によるインクキャビティのイン
ク補充への影響を排除し、印刷記録品質の低下を防止し
たインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of conventional ink jet heads.
By preventing the damper film from causing multi-mode vibration and having a natural frequency that does not cause resonance of the reflected wave, the influence of the reflected wave on ink replenishment of the ink cavity is eliminated, and print recording An object of the present invention is to provide an inkjet head that prevents deterioration in quality.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項1の発明は、インクが充填されるインクキャビテ
ィと、このインクキャビティに設けられたインク吐出ノ
ズルと、前記インクキャビティに連通されると共にイン
クを供給するインクマニホールドと、前記インクキャビ
ティに対面するエネルギー発生部とを有し、このエネル
ギー発生部により前記インクキャビティに加圧して前記
インク吐出ノズルからインクを吐出させるインクジェッ
トヘッドであって、前記インクマニホールドを構成する
隔壁の少なくとも一部に設けられると共に、そのインク
マニホールドに接する面全体が同位相で振動する振動モ
ードを持つダンパ膜を有し、そのダンパ膜が、前記イン
クマニホールドで反射してインク吐出ノズルへ向かい、
インク吐出ノズルで再び反射してインクマニホールドに
到達した圧力波と共鳴しない固有振動数を持つことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is such that an ink cavity filled with ink, an ink discharge nozzle provided in the ink cavity, and the ink cavity are in communication with each other. An ink jet head that has an ink manifold that supplies ink together, and an energy generation unit that faces the ink cavity, and presses the ink cavity by the energy generation unit to eject ink from the ink ejection nozzle, The damper film is provided on at least a part of the partition wall forming the ink manifold, and has a damper film having a vibration mode in which the entire surface in contact with the ink manifold vibrates in the same phase, and the damper film is reflected by the ink manifold. To the ink ejection nozzle,
It is characterized by having a natural frequency that does not resonate with the pressure wave that is reflected by the ink ejection nozzle again and reaches the ink manifold.

【0011】このインクジェットヘッドでは、エネルギ
ー発生部が駆動されると、インクで充填されたインクキ
ャビティがエネルギー発生部により加圧され、インクに
圧力波が発生する。この圧力波の前進成分はインクキャ
ビティからインク吐出ノズルに伝播し、インクを吐出さ
せ印字記録を行わせる。圧力波の後退成分は、インクキ
ャビティからインクマニホールドに伝播し、ダンパ膜を
変形させ振動させる。このダンパ膜の振動モードは、イ
ンクマニホールドに接する面全体が同位相で振動するモ
ードであるため、インクマニホールドの容積変動効果が
大きく、圧力波の後退成分が効率的に吸収される。ま
た、ダンパ膜が、インク吐出ノズルで再び反射された反
射波が共鳴しない固有振動数を有しているので、反射波
は早期に減衰し、インクマニホールドからインクキャビ
ティへのインク補充に影響を及ぼさない。ここにおいて
エネルギー発生部は、例えば圧電素子により実現され
る。
In this ink jet head, when the energy generating section is driven, the ink cavity filled with ink is pressurized by the energy generating section, and a pressure wave is generated in the ink. The advancing component of the pressure wave propagates from the ink cavity to the ink ejection nozzle, ejects ink, and prints and records. The receding component of the pressure wave propagates from the ink cavity to the ink manifold, causing the damper film to deform and vibrate. Since the vibration mode of the damper film is a mode in which the entire surface in contact with the ink manifold vibrates in the same phase, the volume variation effect of the ink manifold is large, and the backward component of the pressure wave is efficiently absorbed. In addition, since the damper film has a natural frequency at which the reflected wave reflected by the ink ejection nozzle again does not resonate, the reflected wave is quickly attenuated, which affects ink replenishment from the ink manifold to the ink cavity. Absent. Here, the energy generating unit is realized by, for example, a piezoelectric element.

【0012】また、請求項2の発明は、請求項1に係る
インクジェットヘッドであって、前記ダンパ膜の固有振
動数が、次式に記載する範囲内であることを特徴とす
る。
The invention according to claim 2 is the ink jet head according to claim 1, wherein the natural frequency of the damper film is within the range described by the following equation.

【0013】[0013]

【数1】(Equation 1)

【0014】このインクジェットヘッドでは、ダンパ膜
の固有振動数が前記数式で規定される範囲内にあるた
め、インクマニホールドで反射され、インク吐出ノズル
で再び反射されてインクマニホールドに戻っても、ダン
パ膜の固有振動と共鳴することがなく、早期に減衰す
る。
In this ink jet head, since the natural frequency of the damper film is within the range defined by the above mathematical formula, even if the damper film is reflected by the ink manifold, reflected again by the ink discharge nozzle and returned to the ink manifold, It does not resonate with the natural vibration of and decays early.

【0015】また、請求項3の発明は、請求項1または
2に記載するインクジェットヘッドであって、前記ダン
パ膜の前記インクマニホールドと反対側に設けられたダ
ンパ室を有し、前記ダンパ膜は、前記インクマニホール
ドと前記ダンパ室とを区画すると共に、前記エネルギー
発生部と前記インクキャビティとの間に挟持されて前記
エネルギー発生部による加圧を前記インクキャビティに
伝達する振動板を兼ねることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the ink jet head according to the first or second aspect, which has a damper chamber provided on the opposite side of the damper film from the ink manifold. , The ink manifold and the damper chamber are separated from each other, and the ink manifold and the damper chamber are partitioned from each other, and also serve as a vibration plate that is sandwiched between the energy generating unit and the ink cavity to transmit a pressure applied by the energy generating unit to the ink cavity. And

【0016】このインクジェットヘッドでは、圧力波の
後退成分によるダンパ膜の振動は、インクマニホールド
とダンパ室との間で生じ、圧力波の吸収が行われる。そ
して、ダンパ膜がエネルギー発生部による加圧をインク
キャビティに伝達する振動板を兼ねているので部品点数
が少なく、またダンパ膜がインクジェットヘッドの外形
をなすことがない。
In this ink jet head, the vibration of the damper film due to the backward component of the pressure wave is generated between the ink manifold and the damper chamber, and the pressure wave is absorbed. Since the damper film also serves as a vibration plate that transmits the pressure applied by the energy generating unit to the ink cavity, the number of parts is small, and the damper film does not form the outer shape of the inkjet head.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1の断面図
に示すように、本実施の形態に係るインクジェットヘッ
ドは、概略、キャビティプレート1と圧電素子板2とを
可撓性の振動板3を介して組合せたものである。そし
て、キャビティプレート1の一端にはノズル孔5を形成
したノズルプレート6が備えられており、キャビティプ
レート1の内部にはノズル孔5に内側からインクを供給
するキャビティ室7が設けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments embodying the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the inkjet head according to the present embodiment generally includes a combination of a cavity plate 1 and a piezoelectric element plate 2 with a flexible diaphragm 3 interposed therebetween. A nozzle plate 6 having a nozzle hole 5 is provided at one end of the cavity plate 1, and a cavity chamber 7 for supplying ink to the nozzle hole 5 from the inside is provided inside the cavity plate 1.

【0018】このキャビティ室7及びノズル孔5は、紙
面の厚み方向に多チャンネル並列して設けられている。
各キャビティ室7は振動板3を介して圧電素子板2と対
面しており、圧電素子板2が振動したときにその振動に
より選択的に加圧され、インクに圧力波が生じるように
なっている。そしてキャビティプレート1には、各キャ
ビティ室7への共通のインク供給経路であるインクマニ
ホールド8が形成されている。インクマニホールド8
は、キャビティプレート1を図中上下に貫通して設けら
れており、圧電素子板2の側(図1中上方)は振動板3
で閉じられ、その反対側は、振動板3と同様に可撓性を
有するダンパ膜9で閉じられている。
The cavity chamber 7 and the nozzle hole 5 are provided in parallel with each other in multiple channels in the thickness direction of the paper surface.
Each cavity chamber 7 faces the piezoelectric element plate 2 through the vibrating plate 3, and when the piezoelectric element plate 2 vibrates, it is selectively pressurized by the vibration so that a pressure wave is generated in the ink. There is. The cavity plate 1 is formed with an ink manifold 8 that is a common ink supply path to each cavity chamber 7. Ink manifold 8
Are provided so as to pass through the cavity plate 1 in the vertical direction in the figure, and the piezoelectric element plate 2 side (upper side in FIG. 1) is the vibration plate 3
And the opposite side is closed by a damper film 9 having flexibility similar to the diaphragm 3.

【0019】また、圧電素子板2は、PZT等のピエゾ
効果を有する素材で形成され、振動板3を介して各キャ
ビティ室7に対面する箇所が振動部2aとされている。
振動部2aは、各キャビティ室7と同様に、紙面の厚み
方向に多チャンネル並列して設けられ一対一で対応し、
入力信号に応じて選択的に駆動されるようになってい
る。これにより各キャビティ室7を選択的に加圧できる
ようになっている。
The piezoelectric element plate 2 is made of a material having a piezo effect such as PZT, and a portion facing the respective cavity chambers 7 through the vibrating plate 3 is a vibrating portion 2a.
The vibrating portions 2a are provided in parallel with each other in a multi-channel manner in the thickness direction of the paper, like the respective cavity chambers 7, and correspond one-to-one.
It is adapted to be selectively driven according to an input signal. Thereby, each cavity chamber 7 can be selectively pressurized.

【0020】かかるインクジェットヘッドにおけるダン
パ膜9は、インクマニホールド8内のインクに圧力変動
が生じた場合には変形し、その弾性により振動すること
となるが、その振動モードが、インクマニホールド8に
面する部分全体が同位相で振動する単一モードとなるよ
うな振動特性が与えられている。このダンパ膜9の振動
特性は、材質、膜厚、縦横比、等により決定される。単
一モードでのダンパ膜9の振動の状況の一例を、図2に
示す。また、その振動の固有振動数は、インクの圧力波
を効果的に減衰させ消滅させるため、次式で与えられる
範囲内とされている。
The damper film 9 in the ink jet head is deformed when the ink in the ink manifold 8 is fluctuated in pressure, and vibrates due to its elasticity. Vibration characteristics are given so that the entire part to be vibrated becomes a single mode that vibrates in the same phase. The vibration characteristics of the damper film 9 are determined by the material, film thickness, aspect ratio, and the like. FIG. 2 shows an example of the situation of vibration of the damper film 9 in the single mode. Further, the natural frequency of the vibration is set within the range given by the following equation in order to effectively attenuate and eliminate the pressure wave of the ink.

【0021】[0021]

【数1】(Equation 1)

【0022】この式は、固有振動数frと所要時間AL
の2倍との積が0.2〜1.5の範囲内にあることを要求
するものであり、より好ましくはその範囲は0.6〜1.
2であり、更に好ましくは0.8〜1.1である。理想的
には1である。ここで所要時間ALの2倍をとっている
のは、インクの圧力波の、インクマニホールド8で反射
されてからノズル孔5で再び反射されインクマニホール
ド8へ戻る往復移動を考慮しているためである。ここ
で、所要時間ALは、キャビティプレート1におけるイ
ンクマニホールド8からノズル孔5までの距離とインク
中の音速(900m/s程度)とにより定まる。
This equation is obtained by using the natural frequency fr and the required time AL.
It is required to have the product of 2 times the value of 0.2 to 1.5, and more preferably the range is 0.6 to 1.
2, and more preferably 0.8 to 1.1. Ideally it is 1. Here, the required time AL is twice as long as the reciprocating movement of the pressure wave of the ink is reflected after being reflected by the ink manifold 8 and then again by the nozzle hole 5 and returning to the ink manifold 8. is there. Here, the required time AL is determined by the distance from the ink manifold 8 in the cavity plate 1 to the nozzle holes 5 and the speed of sound in the ink (about 900 m / s).

【0023】frと2ALとの積が1に等しいとき、ノ
ズル孔5で反射されインクマニホールド8に戻った圧力
波とダンパ膜9の固有振動とが完全にシンクロするが、
ノズル孔5が自由端として作用するために位相が逆転し
ており、相殺して打ち消し合い消滅することになる。そ
して、当該値が1に近い前記各範囲内にあれば、圧力波
は早期に減衰され事実上消滅することになる。逆に、当
該値が0.2〜1.5の範囲外にあるときには、圧力波の
打ち消しが不十分なために減衰せず残存し、場合によっ
ては定常波が生じることがある。なお、当該値は1であ
ることが理想的だが、インクジェットヘッドの具体的構
成上、0.9程度になることが多い。
When the product of fr and 2AL is equal to 1, the pressure wave reflected by the nozzle hole 5 and returned to the ink manifold 8 and the natural vibration of the damper film 9 are completely synchronized.
Since the nozzle hole 5 acts as a free end, the phases are reversed, and the phases cancel each other out and disappear. Then, if the value is in each of the ranges close to 1, the pressure wave is attenuated early and practically disappears. On the contrary, when the value is out of the range of 0.2 to 1.5, the pressure wave is not sufficiently canceled and remains without being attenuated, and a standing wave may be generated in some cases. It should be noted that the value is ideally 1 but is often about 0.9 due to the specific configuration of the inkjet head.

【0024】かかるインクジェットヘッドにおいて、イ
ンクマニホールド8から各キャビティ室7にインクを供
給して充填し、そして圧電素子板2に入力信号を印加し
て振動部2aを振動させると、振動板3を介して、振動
した振動部2aに対応するキャビティ室7が加圧され、
圧力波が発生する。この圧力波は、キャビティ室7から
対応するノズル孔5へ伝播する前進成分と、逆にインク
マニホールド8へ伝播する後退成分とを有している。
In such an ink jet head, ink is supplied from the ink manifold 8 to each cavity chamber 7 to fill it, and an input signal is applied to the piezoelectric element plate 2 to vibrate the vibrating portion 2a. The cavity chamber 7 corresponding to the vibrating vibrating portion 2a is pressurized,
A pressure wave is generated. This pressure wave has a forward component that propagates from the cavity chamber 7 to the corresponding nozzle hole 5 and a backward component that propagates to the ink manifold 8 in reverse.

【0025】前進成分の圧力波が当該キャビティ室7か
らノズル孔5に達すると、そのノズル孔5からインク滴
が吐出される。このインク滴が印刷用紙に付着してドッ
トを形成することにより、印刷記録がなされる。なお、
インク滴を吐出することにより当該キャビティ室7内の
インク量が減少するが、インクマニホールド8からイン
クが補充されて次回の吐出に備える。
When the pressure wave of the forward component reaches the nozzle hole 5 from the cavity chamber 7, ink droplets are ejected from the nozzle hole 5. The ink droplets adhere to the printing paper to form dots, so that print recording is performed. In addition,
Although the amount of ink in the cavity chamber 7 is reduced by ejecting ink droplets, ink is replenished from the ink manifold 8 in preparation for the next ejection.

【0026】一方、後退成分の圧力波が当該キャビティ
室7からインクマニホールド8に達すると、その圧力波
によりダンパ膜9が変形し振動する。この振動に伴いイ
ンクマニホールド8の容積が周期変動し、圧力波の吸収
が行われる。そしてこの振動は、インクマニホールド8
に面する部分全体が同位相で振動する単一モードの振動
であり、単一モード振動ではダンパ膜9に節が生じない
ので、他のモード(複合モード)の振動の場合と比較し
て容積変動が大きく振動吸収の効率が高い。
On the other hand, when the pressure wave of the receding component reaches the ink manifold 8 from the cavity chamber 7, the pressure wave causes the damper film 9 to deform and vibrate. Along with this vibration, the volume of the ink manifold 8 fluctuates periodically, and the pressure wave is absorbed. This vibration is caused by the ink manifold 8
Is a single-mode vibration in which the entire part facing to the same phase vibrates in the same phase, and since no node is generated in the damper film 9 in the single-mode vibration, the volume is larger than that in the case of the vibration of other modes (composite mode). Large fluctuation and high vibration absorption efficiency.

【0027】かかるダンパ膜9の単一モード振動によっ
てもそれだけで圧力波を完全に吸収できるわけではない
ので、インクマニホールド8では後退成分の圧力波の反
射が生じて各チャンネルのキャビティ室7を経てノズル
孔5に向いそこで再度反射されて再びインクマニホール
ド8に至る。ここでダンパ膜9の固有振動数が前記した
範囲内にあるため、インクマニホールド8に戻った圧力
波はダンパ膜9の振動と打ち消し合って消滅する。この
ため、インクの圧力波は早期に消滅し、キャビティ室7
へのインクマニホールド8からのインクの補充に影響す
ることはない。従って、前回の吐出の際同時に何チャン
ネルのノズル孔5からインク滴を吐出したかにかかわら
ずキャビティ室7の状況が同一であり、毎回同一の吐出
量及びインクスピードで印刷記録がなされ、印刷品質が
よい。
The pressure wave cannot be completely absorbed even by the single mode vibration of the damper film 9, so that the pressure wave of the receding component is reflected in the ink manifold 8 and passes through the cavity chamber 7 of each channel. It goes to the nozzle hole 5 and is reflected again there to reach the ink manifold 8. Since the natural frequency of the damper film 9 is within the above range, the pressure wave returning to the ink manifold 8 cancels the vibration of the damper film 9 and disappears. Therefore, the pressure wave of the ink disappears early and the cavity chamber 7
It does not affect the ink replenishment from the ink manifold 8. Therefore, the state of the cavity chamber 7 is the same regardless of how many channels of the nozzle holes 5 are ejected at the same time during the previous ejection, and the print recording is performed with the same ejection amount and ink speed each time. Is good.

【0028】次に、第2の実施の形態について説明す
る。図3の断面図に示すように第2の実施の形態に係る
インクジェットヘッドは、概略、キャビティプレート1
1と圧電素子板12とを可撓性の振動板3を介して組合
せたものである。そして、キャビティプレート11の一
端にはノズル孔5を形成したノズルプレート6が備えら
れており、キャビティプレート11の内部にはキャビテ
ィ室7、インクマニホールド18が設けられている。即
ち前記した第1の実施の形態のものとほぼ同じ構成を有
している。なお、ベース板4はインクジェットヘッドを
据え付ける基台である。
Next, a second embodiment will be described. As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the inkjet head according to the second embodiment is roughly composed of the cavity plate 1
1 and the piezoelectric element plate 12 are combined via a flexible diaphragm 3. A nozzle plate 6 having a nozzle hole 5 is provided at one end of the cavity plate 11, and a cavity chamber 7 and an ink manifold 18 are provided inside the cavity plate 11. That is, it has almost the same structure as that of the first embodiment. The base plate 4 is a base on which the inkjet head is mounted.

【0029】そして相違点として、図3のものにはダン
パ膜9がなく、その部分はキャビティプレート11自体
がインクマニホールド18の隔壁をなしている。その代
わりに、圧電素子板12にダンパ室19が設けられ振動
板3を挟んでインクマニホールド18と対面し、そこで
は振動板3がダンパ室19とインクマニホールド18と
を区画している。この部分の振動板3はダンパ室19の
側とインクマニホールド18の側とのいずれにも変形可
能であり、インクの圧力波により振動できるようになっ
ている。即ちこのインクジェットヘッドは、圧電素子板
12にダンパ室19が設けることにより、振動板3の一
部にダンパ膜9の役割を負わせ、部品点数を削減したも
のである。振動板3の当該部分の振動モード及び固有振
動数については、前記第1の実施の形態のものと同様の
特性が与えられている。なお、ダンパ室19を外部と連
通する通気孔10が設けられている。
As a difference, the one shown in FIG. 3 does not have the damper film 9, and the cavity plate 11 itself forms the partition wall of the ink manifold 18 in that portion. Instead, a damper chamber 19 is provided in the piezoelectric element plate 12 and faces the ink manifold 18 with the vibration plate 3 interposed therebetween, where the vibration plate 3 partitions the damper chamber 19 and the ink manifold 18. The vibrating plate 3 in this portion can be deformed on both the damper chamber 19 side and the ink manifold 18 side, and can be vibrated by a pressure wave of ink. That is, in this ink jet head, by providing the damper chamber 19 in the piezoelectric element plate 12, a part of the vibration plate 3 plays a role of the damper film 9, and the number of parts is reduced. The vibration mode and the natural frequency of the relevant portion of the diaphragm 3 are given the same characteristics as those of the first embodiment. A vent hole 10 is provided to connect the damper chamber 19 to the outside.

【0030】このインクジェットヘッドでは、圧電素子
板12を駆動してその振動部12aを振動させることに
より、第1の実施の形態のものと同様に圧力波の前進成
分によりノズル孔5からインク滴の吐出が行われる。そ
して、圧力波の後退成分については、振動板3のインク
マニホールド18とダンパ室19とを区画する部分の振
動により吸収され消滅する。ここでその振動は、第1の
実施の形態のものと同様に単一モードであり、その固有
振動数は前記数式の範囲内のものであるため、圧力波の
吸収の効率が高い。
In this ink jet head, the piezoelectric element plate 12 is driven to vibrate the vibrating portion 12a, so that ink droplets are ejected from the nozzle holes 5 by the advancing component of the pressure wave as in the first embodiment. Discharge is performed. Then, the receding component of the pressure wave is absorbed and disappeared by the vibration of the portion of the vibration plate 3 that divides the ink manifold 18 and the damper chamber 19. Here, the vibration is a single mode as in the case of the first embodiment, and the natural frequency thereof is within the range of the above mathematical formula, so that the pressure wave absorption efficiency is high.

【0031】また、ダンパ室19が通気孔10により外
部と連通されているため、振動板3の振動によりダンパ
室19の容積が変動してもその圧力がほとんど変化しな
いことも、圧力波吸収の効率のよさに貢献している。更
に、ダンパ室19が圧電素子板12に覆われているの
で、可撓性の振動板3はインクジェットヘッドの内部に
位置しており外形をなすことはない。
Further, since the damper chamber 19 is communicated with the outside through the vent hole 10, even if the volume of the damper chamber 19 changes due to the vibration of the diaphragm 3, the pressure of the damper chamber 19 hardly changes. Contributes to efficiency. Furthermore, since the damper chamber 19 is covered with the piezoelectric element plate 12, the flexible diaphragm 3 is located inside the inkjet head and does not form an outer shape.

【0032】以上詳細に説明したように、前記各実施の
形態にかかるインクジェットヘッドでは、インクマニホ
ールド8(18)を構成する隔壁の一部にダンパ膜9ま
たは振動板3のような可撓性部材を備え、特定の振動モ
ード及び特定の範囲内の固有振動数を与えたので、イン
クの圧力波が効率よく吸収され早期に消滅する。このた
め、キャビティ室7におけるインクの補充が圧力波の反
射波による影響を受けずに行われるので、前回の吐出の
際同時に何チャンネルでインク滴を吐出したかにかかわ
らず、毎回同一の吐出量及びインクスピードで印刷記録
がなされ、品質のよい印刷結果が得られる。
As described above in detail, in the ink jet head according to each of the above-described embodiments, a flexible member such as the damper film 9 or the diaphragm 3 is provided on a part of the partition wall forming the ink manifold 8 (18). By providing a specific vibration mode and a natural frequency within a specific range, the pressure wave of the ink is efficiently absorbed and disappears early. For this reason, the ink is replenished in the cavity chamber 7 without being affected by the reflected wave of the pressure wave. Also, print recording is performed at the ink speed, and high quality print results are obtained.

【0033】更に、第2の実施の形態のものでは圧電素
子板12からキャビティ室7への加圧を伝達する振動板
3の一部にダンパ膜9の役割を担わせたので、可撓性部
材がインクジェットヘッドをなすことはなく、強度面で
の信頼性が高い。また、通気孔10を設けたので、圧力
波吸収の効率が更に高い。また、少ない部品点数で構成
できる。
Further, in the second embodiment, since the part of the vibration plate 3 for transmitting the pressure from the piezoelectric element plate 12 to the cavity chamber 7 is made to play the role of the damper film 9, the flexibility is improved. The member does not form an inkjet head, and has high reliability in strength. Further, since the ventilation hole 10 is provided, the efficiency of pressure wave absorption is further increased. Further, it can be configured with a small number of parts.

【0034】尚、本発明は前記各実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば
前記各実施の形態において、圧電素子板2(12)の全
体をPZT等のピエゾ効果を有する素材で形成したが、
少なくとも振動部2a(12a)が当該素材で形成され
ていれば足り、第2の実施の形態におけるダンパ室19
を囲む部分等は通常のセラミックスや金属、樹脂等で形
成してもかまわない。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described respective embodiments, the entire piezoelectric element plate 2 (12) is formed of a material having a piezoelectric effect such as PZT.
It is sufficient that at least the vibrating portion 2a (12a) is formed of the material, and the damper chamber 19 in the second embodiment is used.
The surrounding portion and the like may be formed of ordinary ceramics, metal, resin or the like.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明した通り請求項1に係る発明に
よれば、ダンパ膜が複合モード振動を起こさないように
し、また反射波の共鳴が起きないような固有振動数を持
たせることにより、反射波の影響によるインクキャビテ
ィのインク補充への影響を排除し、印刷記録品質の低下
を防止したインクジェットヘッドが提供されている。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the damper film is prevented from causing the composite mode vibration, and has the natural frequency so that the resonance of the reflected wave does not occur. There is provided an inkjet head that eliminates the influence of the reflected wave on the ink replenishment of an ink cavity and prevents deterioration of print recording quality.

【0036】特に、請求項2に係る発明によれば、ダン
パ膜の固有振動数を、インクが充填されたインクキャビ
ティ内で圧力波がインクマニホールドからインク吐出ノ
ズルまで伝播するための所要時間に対して定まる所定の
範囲内としたので、反射波の共鳴が起きることがないイ
ンクジェットヘッドが提供されている。
In particular, according to the second aspect of the invention, the natural frequency of the damper film is set with respect to the time required for the pressure wave to propagate from the ink manifold to the ink discharge nozzle in the ink cavity filled with ink. Since it is within the predetermined range determined by the above, there is provided an inkjet head in which resonance of reflected waves does not occur.

【0037】更に、請求項3に係る発明によれば、ダン
パ膜が、インクマニホールドとその反対側に設けられた
ダンパ室との区画と、エネルギー発生部からインクキャ
ビティへの加圧の伝達とを兼ねるので、反射波を効率よ
く吸収して反射波のインクキャビティのインク補充への
影響を排除したインクジェットヘッドが少ない部品点数
で提供されている。
Further, according to the third aspect of the invention, the damper film divides the ink manifold from the damper chamber provided on the opposite side thereof, and transmits the pressure from the energy generating portion to the ink cavity. Therefore, the inkjet head that efficiently absorbs the reflected wave and eliminates the influence of the reflected wave on the ink replenishment of the ink cavity is provided with a small number of parts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッ
ドの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】ダンパ膜の単一モード振動を説明する概念図で
ある。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating single mode vibration of a damper film.

【図3】本発明の別の実施の形態に係るインクジェット
ヘッドの構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of an inkjet head according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来のインクジェットヘッドの構成を示す断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、12 圧電素子板 2a、12a 振動部 3 振動板 5 ノズル孔 7 キャビティ室 8、18 インクマニホールド 9 ダンパ膜 19 ダンパ室 2, 12 Piezoelectric element plates 2a, 12a Vibration part 3 Vibration plate 5 Nozzle hole 7 Cavity chamber 8, 18 Ink manifold 9 Damper film 19 Damper chamber

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクが充填されるインクキャビティ
と、このインクキャビティに設けられたインク吐出ノズ
ルと、前記インクキャビティに連通されると共にインク
を供給するインクマニホールドと、前記インクキャビテ
ィに対面するエネルギー発生部とを有し、このエネルギ
ー発生部により前記インクキャビティに加圧して前記イ
ンク吐出ノズルからインクを吐出させるインクジェット
ヘッドにおいて、 前記インクマニホールドを構成する隔壁の少なくとも一
部に設けられると共に、そのインクマニホールドに接す
る面全体が同位相で振動する振動モードを持つダンパ膜
を有し、 そのダンパ膜が、前記インクマニホールドで反射してイ
ンク吐出ノズルへ向かい、インク吐出ノズルで再び反射
してインクマニホールドに到達した圧力波と共鳴しない
固有振動数を持つことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
1. An ink cavity filled with ink, an ink discharge nozzle provided in the ink cavity, an ink manifold communicating with the ink cavity and supplying ink, and energy generation facing the ink cavity. And an ink manifold that is provided on at least a part of a partition wall that forms the ink manifold, and that uses the energy generation unit to pressurize the ink cavity to eject ink from the ink ejection nozzle. Has a damper film having a vibration mode in which the entire surface in contact with is vibrated in the same phase. The damper film is reflected by the ink manifold toward the ink discharge nozzle, and is reflected again by the ink discharge nozzle to reach the ink manifold. Resonance with pressure wave Jet head is characterized by having a free natural frequency.
【請求項2】 請求項1に記載するインクジェットヘッ
ドにおいて、 前記ダンパ膜の固有振動数が、 【数1】 の範囲内であることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a natural frequency of the damper film is The inkjet head is characterized by being within the range.
【請求項3】 請求項1または2に記載するインクジェ
ットヘッドにおいて、 前記ダンパ膜の前記インクマニホールドと反対側に設け
られたダンパ室を有し、 前記ダンパ膜は、前記インクマニホールドと前記ダンパ
室とを区画すると共に、前記エネルギー発生部と前記イ
ンクキャビティとの間に挟持されて前記エネルギー発生
部による加圧を前記インクキャビティに伝達する振動板
を兼ねることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, further comprising a damper chamber provided on a side of the damper film opposite to the ink manifold, the damper film including the ink manifold and the damper chamber. And an ink jet head which is sandwiched between the energy generating section and the ink cavity and which also functions as a vibration plate for transmitting pressure applied by the energy generating section to the ink cavity.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0786346A2 (en) * 1996-01-26 1997-07-30 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head
US6863390B2 (en) 2001-08-21 2005-03-08 Seiko Epson Corporation Head unit in ink jet printer
JP2010009662A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Sharp Corp Nonvolatile semiconductor memory device and driving method therefor
JP2011500374A (en) * 2007-11-29 2011-01-06 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド Print head with pressure buffering structure
JP2013103392A (en) * 2011-11-14 2013-05-30 Seiko Epson Corp Liquid ejecting apparatus
US9889662B2 (en) 2015-11-02 2018-02-13 Ricoh Company, Ltd. Liquid droplet discharging head and image forming apparatus, including displacing film that applies self-displacement to apply pressure to liquid inside chamber

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7163636B2 (en) * 2018-06-29 2022-11-01 セイコーエプソン株式会社 Liquid ejecting head and liquid ejecting device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0786346A2 (en) * 1996-01-26 1997-07-30 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head
EP0786346A3 (en) * 1996-01-26 1998-03-18 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head
US6193360B1 (en) 1996-01-26 2001-02-27 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head
US6250753B1 (en) 1996-01-26 2001-06-26 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head
US6863390B2 (en) 2001-08-21 2005-03-08 Seiko Epson Corporation Head unit in ink jet printer
JP2011500374A (en) * 2007-11-29 2011-01-06 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド Print head with pressure buffering structure
TWI414433B (en) * 2007-11-29 2013-11-11 Silverbrook Res Pty Ltd Printhead with pressure-dampening structures
JP2010009662A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Sharp Corp Nonvolatile semiconductor memory device and driving method therefor
JP2013103392A (en) * 2011-11-14 2013-05-30 Seiko Epson Corp Liquid ejecting apparatus
US9475290B2 (en) 2011-11-14 2016-10-25 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting apparatus
US10220623B2 (en) 2011-11-14 2019-03-05 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting apparatus
US9889662B2 (en) 2015-11-02 2018-02-13 Ricoh Company, Ltd. Liquid droplet discharging head and image forming apparatus, including displacing film that applies self-displacement to apply pressure to liquid inside chamber

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