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JP2004168054A - Inkjet print head - Google Patents

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JP2004168054A
JP2004168054A JP2003377799A JP2003377799A JP2004168054A JP 2004168054 A JP2004168054 A JP 2004168054A JP 2003377799 A JP2003377799 A JP 2003377799A JP 2003377799 A JP2003377799 A JP 2003377799A JP 2004168054 A JP2004168054 A JP 2004168054A
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Tatsuo Oishi
竜雄 大石
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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
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers

Landscapes

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

Abstract

【課題】 マトリクス状にキャビティが配列されたプリントヘッドにおいて、周囲のキャビティからのクロストークが少なく、ドットの位置ずれを感じさせない良好な画質を得る。
【解決手段】 圧電素子の層数をN、圧電素子の活性層数をA、キャビティを含む仮想格子における内角のうち90°以下の角度をα[°]、仮想格子の占有面積をSpin[mm2]、キャビティの占有面積をScav[mm2]、キャビティに設けられた圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]としたときに、如何に示す関係式(1)を満足するように各部の角度及び寸法を設定する。
K0・Na0・Ab0・αc0・Spind0・(Scav/Spin)e0・(Spzt/Scav)f0 ≦ 0.1 (1)
ただし、a0=1.87686、b0=0.31786、c0=-0.18649、d0=-1.09273、e0=3.97019、f0=0.93332、K0=0.05307である。
【選択図】 図5
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a print head in which cavities are arranged in a matrix form, with good cross-talk from surrounding cavities and good image quality in which dot displacement is not felt.
SOLUTION: The number of layers of the piezoelectric element is N, the number of active layers of the piezoelectric element is A, an angle of 90 ° or less among internal angles in the virtual lattice including the cavity is α [°], and the occupied area of the virtual lattice is Spin [mm]. 2 ], when the occupied area of the cavity is Scav [mm 2 ], and the occupied area of the active portion in the piezoelectric element provided in the cavity is Spzt [mm 2 ], the relational expression (1) shown below is satisfied. Set the angles and dimensions of each part.
K0 ・ N a0・ A b0・ α c0・ Spin d0・ (Scav / Spin) e0・ (Spzt / Scav) f0 ≤ 0.1 (1)
However, a0 = 1.87686, b0 = 0.31786, c0 = -0.18649, d0 = -1.09273, e0 = 3.97019, f0 = 0.93332, and K0 = 0.05307.
[Selection diagram] FIG.

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドに関し、さらに詳しくは、インクを保持する複数のキャビティがマトリクス状に配設されたインクジェット型プリントヘッドに関する。   The present invention relates to an inkjet printhead that discharges ink onto a recording medium, and more particularly, to an inkjet printhead in which a plurality of cavities that hold ink are arranged in a matrix.

インクジェット型プリントヘッド(以下、単にプリントヘッドと称する。)は、インクを収容するインクタンクからマニホールド(供給路)を介して複数のキャビティ(圧力室)にインクに供給し、各々のキャビティにそれぞれ設けられた圧電素子によって各キャビティに対して選択的に圧力を付与することにより、各キャビティに連通して形成された吐出ノズルからインクを吐出する。プリントヘッドにおいては、印刷する画像の高画質化・高精細化を図ることが要求されているため、吐出ノズルの配設ピッチを狭くすることが必要とされている。   An ink jet type print head (hereinafter simply referred to as a print head) supplies ink to a plurality of cavities (pressure chambers) from an ink tank containing the ink via a manifold (supply path), and is provided in each of the cavities. By selectively applying pressure to each cavity by the provided piezoelectric element, ink is ejected from an ejection nozzle formed in communication with each cavity. In a print head, since it is required to improve the image quality and definition of an image to be printed, it is necessary to narrow the arrangement pitch of the ejection nozzles.

これに伴い、プリントヘッドにおいては、吐出ノズルに付随する圧電素子やキャビティなどの構成要素も密集して配置することが要求される。このように構成要素を密集して配置した場合、特定のキャビティを加圧してインク滴を吐出させると、加圧対象とするキャビティに隣接するキャビティに対しても加圧力が伝搬してしまい、隣接するキャビティの吐出特性にも影響が生じてしまう、すなわちクロストークが生じてしまうといった問題が発生する。   Along with this, in a print head, it is required that components such as a piezoelectric element and a cavity associated with a discharge nozzle are also densely arranged. When the components are densely arranged as described above, when a specific cavity is pressurized and ink droplets are ejected, the pressing force propagates also to the cavity adjacent to the cavity to be pressurized, and the pressure is applied to the adjacent cavity. However, there is a problem that the ejection characteristics of the cavity are affected, that is, crosstalk occurs.

この問題を解決するために特許文献1では、吐出ノズルが連通する液室の少なくとも一面を形成する振動板を備えたプリントヘッドにおいて、振動板が樹脂フィルムとSUS(Steel Use Stainless)材の積層体とし、樹脂フィルムの厚さTを液室の短手方向幅Wに対して0.035*W<T<0.065*Wの範囲内とすることによってクロストークの低減を図ることが開示されている。   In order to solve this problem, Patent Literature 1 discloses a print head including a diaphragm that forms at least one surface of a liquid chamber to which a discharge nozzle communicates, wherein the diaphragm is a laminate of a resin film and a SUS (Steel Use Stainless) material. It is disclosed that crosstalk is reduced by setting the thickness T of the resin film within the range of 0.035 * W <T <0.065 * W with respect to the width W of the liquid chamber in the width direction. ing.

特開2000−334946号公報JP 2000-334946 A

しかしながら、上記の特許文献1に開示された手法は、吐出ノズルが1列に並んだプリントヘッドにおいては有効であると考えられるものの、吐出ノズルをさらに高密度に配設するためにキャビティをマトリクス状に配設したプリントヘッドに対する有効性は疑問である。キャビティがマトリクス状に配列されたプリントヘッドにおいては、1方向に隣接するキャビティからだけではなく、隣接する全てのキャビティからクロストークの影響を受けることになるため、クロストークが画質に与える影響が一層大きくなる。したがって、上記の特許文献1に開示された手法は、キャビティがマトリクス状に配設されたプリントヘッドに対しては有効性が低いと考えられる。   However, although the technique disclosed in Patent Document 1 is considered to be effective in a print head in which the ejection nozzles are arranged in a line, the cavities are arranged in a matrix in order to arrange the ejection nozzles at a higher density. The validity of the printheads located in this area is questionable. In a print head in which cavities are arranged in a matrix, crosstalk is affected not only by cavities adjacent in one direction but also by all adjacent cavities, so that the influence of crosstalk on image quality is further increased. growing. Therefore, the technique disclosed in Patent Document 1 is considered to be less effective for a print head in which cavities are arranged in a matrix.

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、マトリクス状にキャビティが配設されたプリントヘッドにおいて、隣接する周囲のキャビティからのクロストークを低減し、印刷した画素(ドット)の位置ずれを感じさせない高品質な出力結果を得ることが可能なインクジェット型プリントヘッドを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a print head in which cavities are arranged in a matrix, crosstalk from neighboring cavities is reduced, and misalignment of printed pixels (dots) is performed. It is an object of the present invention to provide an ink-jet printhead capable of obtaining a high-quality output result that does not make the user feel the image.

本発明の請求項1記載のインクジェット型プリントヘッドは、記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドであって、前記インクを保持する複数のキャビティと、前記キャビティの各々にそれぞれ配設され、前記キャビティの各々を押圧する複数の圧電素子と、前記インクの吐出面にマトリクス状に配設され、前記キャビティの各々にそれぞれ連通する吐出ノズルとを備え、前記圧電素子の層数をN、前記圧電素子の活性層数をA、前記キャビティを含む仮想格子における内角のうち90°以下の角度をα[°]、前記仮想格子の各々の占有面積をSpin[mm2]、前記キャビティの各々の占有面積をScav[mm2]、前記キャビティの各々に設けられた前記圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]としたときに、以下に示す関係式(9)を満足していることを特徴とするものである。 An ink jet print head according to claim 1 of the present invention is an ink jet print head that ejects ink to a recording medium, and is provided in each of the plurality of cavities holding the ink and each of the cavities. A plurality of piezoelectric elements that press each of the cavities, and discharge nozzles that are arranged in a matrix on the ink discharge surface and that communicate with each of the cavities, wherein the number of layers of the piezoelectric element is N, The number of active layers of the piezoelectric element is A, the angle of 90 ° or less among the internal angles in the virtual lattice including the cavity is α [°], the occupied area of each virtual lattice is Spin [mm 2 ], and each of the cavities is of the area occupied Scav [mm 2], the occupied area of the active portion of the piezoelectric element provided in each of the cavities when the Spzt [mm 2], a relational expression shown below (9 And it is characterized in that it satisfies the.

K0・Na0・Ab0・αc0・Spind0・(Scav/Spin)e0・(Spzt/Scav)f0 ≦ 0.1 (9)
ただし、[a0=1.87686、b0=0.31786、c0=-0.18649、
d0=-1.09273、e0=3.97019、f0=0.93332、K0=0.05307]である。
K0 ・ N a0・ A b0・ α c0・ Spin d0・ (Scav / Spin) e0・ (Spzt / Scav) f0 ≤ 0.1 (9)
However, [a0 = 1.87686, b0 = 0.31786, c0 = -0.18649,
d0 = -1.09273, e0 = 3.97019, f0 = 0.93332, K0 = 0.05307].

また、本発明の請求項7記載のインクジェット型プリントヘッドは、記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドであって、前記インクを保持する複数のキャビティと、前記キャビティの各々にそれぞれ配設され、前記キャビティの各々を押圧する複数の圧電素子と、前記インクの吐出面にマトリクス状に配設され、前記キャビティの各々にそれぞれ連通する吐出ノズルとを備え、前記圧電素子の層数をN、前記圧電素子の活性層数をA、前記キャビティを含む仮想格子における内角のうち90°以下の角度をα[°]、前記仮想格子の各々の占有面積をSpin[mm2]、前記キャビティの各々の占有面積をScav[mm2]、前記キャビティの各々に設けられた前記圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]としたときに、以下に示す関係式(10)を満足していることを特徴とするものである。 An ink jet print head according to a seventh aspect of the present invention is an ink jet print head that ejects ink to a recording medium, wherein a plurality of cavities holding the ink and a plurality of cavities are provided. A plurality of piezoelectric elements that press each of the cavities, and discharge nozzles that are arranged in a matrix on the discharge surface of the ink and that communicate with each of the cavities. N, the number of active layers of the piezoelectric element is A, the angle of 90 ° or less among the internal angles in the virtual lattice including the cavity is α [°], the occupied area of each virtual lattice is Spin [mm 2 ], and the cavity is each Scav area occupied by the [mm 2], the occupied area of the active portion of the piezoelectric element provided in each of the cavities when the Spzt [mm 2], the relationship shown below And it is characterized in that it satisfies (10).

K0'・Na0'・Ab0'・αc0'・Spind0'・(Scav/Spin)e0'・(Spzt/Scav)f0' ≦ 0.1 (10)
ただし、[a0'=1.55486、b0'=0.27907、c0'=1.03986
d0'=-0.97015、e0'=4.24397、f0'=1.03880、K0'=0.00013]である。
K0 '· N a0' · A b0 '· α c0' · Spin d0 '· (Scav / Spin) e0' · (Spzt / Scav) f0 '≦ 0.1 (10)
However, [a0 '= 1.55486, b0' = 0.27907, c0 '= 1.03986
d0 '=-0.97015, e0' = 4.24397, f0 '= 1.03880, K0' = 0.00013].

本発明に係るインクジェット型プリントヘッドにおいては、各部の角度及び寸法が所定の関係式を満足するように設定されていることから、詳細を後述する理由により、所定のキャビティに隣接する全てのキャビティからのクロストークによる影響を低減して、印刷した画素(ドット)の位置ズレを感じさせない高品質な出力結果を得ることができる。   In the ink jet print head according to the present invention, since the angles and dimensions of the respective parts are set so as to satisfy the predetermined relational expression, for all the cavities adjacent to the predetermined cavity, the reason will be described later in detail. , It is possible to obtain a high-quality output result in which the positional deviation of printed pixels (dots) is not felt.

以下、本発明の実施の形態を示す実施例について図面に基づいて説明する。以下では、本発明の一実施の形態によるプリントヘッド1について、図1乃至図4を参照しながら説明する。なお、図1は、プリントヘッド1をインクの吐出面となる底面側から見た平面図であり、図2は、図1内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。また、図3は、図2内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、図4は、図1に示すプリントヘッドの要部断面図である。   Hereinafter, examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a print head 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the print head 1 as viewed from a bottom surface serving as an ink ejection surface, and FIG. 2 is an enlarged view of a region surrounded by a chain line drawn in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by a chain line drawn in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view of a main part of the print head shown in FIG.

プリントヘッド1は、従来から広く用いられているようなプリントヘッド自体を記録媒体に対して移動走査させるものや、インクを吐出する吐出ノズルを1列又は数列だけ備えたいわゆるラインプリンタ用のプリントヘッドと異なり、多数の吐出ノズルがインクの吐出面にマトリクス状に配設された構造とされている。また、プリントヘッド1は、移動走査させずに固定した状態とされ、極めて高速に通過する記録媒体に対して多数の吐出ノズルの各々からインクを吐出することによって、高精細且つ高品質な画像を極めて高速に印刷する能力を有している。   The print head 1 is used for moving and scanning the print head itself, which has been widely used in the past, with respect to a recording medium, or a print head for a so-called line printer having one or several rows of discharge nozzles for discharging ink. Unlike this, a structure in which a large number of ejection nozzles are arranged in a matrix on the ejection surface of the ink is adopted. The print head 1 is fixed without moving and scanning, and discharges ink from each of a large number of discharge nozzles to a recording medium passing at a very high speed, thereby forming a high-definition and high-quality image. It has the ability to print very fast.

なお、以下では、プリントヘッド1に対して記録媒体を通過させる方向を「副走査方向」と称し、この副走査方向と直交する方向を「主走査方向」と定義して説明することとする。   In the following, the direction in which the recording medium passes through the print head 1 is referred to as “sub-scanning direction”, and the direction orthogonal to the sub-scanning direction is defined as “main scanning direction”.

図1に示すように、本実施の形態によるプリントヘッド1は、一方向(主走査方向)に延存した矩形形状をしており、その底面には、千鳥状になって2列に配列された複数の台形のインク吐出領域2が設けられている。すなわち、各インク吐出領域2は、隣接するインク吐出領域2に対して所定のずれ量だけずれた位置に配設されている。   As shown in FIG. 1, the print head 1 according to the present embodiment has a rectangular shape extending in one direction (main scanning direction), and is arranged in two rows in a staggered manner on the bottom surface. In addition, a plurality of trapezoidal ink ejection areas 2 are provided. That is, each ink ejection area 2 is arranged at a position shifted by a predetermined amount from the adjacent ink ejection area 2.

インク吐出領域2の表面には、後述するように吐出ノズル8(図2及び図3参照)が多数配設されている。また、プリントヘッド1の内部には、その長手方向に沿ってインク溜まり3が形成されている。インク溜まり3は、その一端に設けられた開口3aを介してインクを収容するインクタンク(図示せず)に連通しており、プリントヘッド1を使用する状態の下ではインクで満たされている。インク溜まり3には、インク吐出領域2が設けられていない領域に、インク溜まり3の延在方向に沿って開口3bが2つずつ対をなした状態で千鳥状に設けられている。   A large number of ejection nozzles 8 (see FIGS. 2 and 3) are arranged on the surface of the ink ejection area 2 as described later. An ink reservoir 3 is formed inside the print head 1 along the longitudinal direction. The ink reservoir 3 communicates with an ink tank (not shown) for accommodating ink through an opening 3a provided at one end thereof, and is filled with ink when the print head 1 is used. In the ink reservoir 3, two openings 3 b are provided in a staggered manner along the extending direction of the ink reservoir 3 in a region where the ink ejection region 2 is not provided.

図1及び図2に示すように、インク溜まり3は、開口3bを介してその下層(インク吐出面に対してプリントヘッド1の内部側)に配設されたインクの供給路としてのマニホールド5と連通している。なお、開口3bには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタが設けられていてもよい。マニホールド5は、先端部が2つの副マニホールド5aに分岐する構造とされている。1つのインク吐出領域2の上部には、当該インク吐出領域2に対してプリントヘッド1の長手方向(主走査方向)両隣にある2つの開口3bからそれぞれ2つの副マニホールド5aが接続されている。すなわち、各インク吐出領域2には、合計で4つの副マニホールド5aがプリントヘッド1の長手方向に沿って延在している。各副マニホールド5aには、インク溜まり3から供給されたインクが満たされている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ink reservoir 3 is connected to a manifold 5 as an ink supply path disposed in a lower layer (an inner side of the print head 1 with respect to the ink ejection surface) through an opening 3 b. Communicating. The opening 3b may be provided with a filter for capturing dust and the like contained in the ink. The manifold 5 has a structure in which a tip end branches into two sub-manifolds 5a. Two sub-manifolds 5a are connected to the upper portion of one ink ejection region 2 from two openings 3b located on both sides of the ink ejection region 2 in the longitudinal direction (main scanning direction) of the print head 1 respectively. That is, a total of four sub-manifolds 5 a extend along the longitudinal direction of the print head 1 in each ink ejection area 2. Each sub-manifold 5a is filled with ink supplied from the ink reservoir 3.

また、インク吐出領域2の表面には、図2及び図3に示すように、多数の吐出ノズル8が配設されている。各吐出ノズル8は、図4に示すように、インク吐出面側で先細となる形状とされており、平面形状がほぼ菱形のキャビティ(圧力室)10及びアパチャー12を介して副マニホールド5aと連通している。   Further, on the surface of the ink ejection area 2, as shown in FIGS. 2 and 3, a number of ejection nozzles 8 are arranged. As shown in FIG. 4, each of the discharge nozzles 8 has a tapered shape on the ink discharge surface side, and communicates with the sub-manifold 5a via a cavity (pressure chamber) 10 and an aperture 12 each having a substantially rhombic planar shape. are doing.

プリントヘッド1においては、上述の構造とされていることにより、図示を省略するインクタンクからインク溜まり3、マニホールド5、副マニホールド5a、及びアパチャー12を経てキャビティ10に至り、さらにインク流路32を介して吐出ノズル8に至るインク流路が形成されている。インク流路32の中心軸は、キャビティ10を含む平面に対して垂直に交差するようにプリントヘッド1の内部に延びている。   In the print head 1, the above-described structure allows the ink tank (not shown) to reach the cavity 10 via the ink reservoir 3, the manifold 5, the sub-manifold 5 a, and the aperture 12, and further, to form the ink flow path 32. An ink flow path to the discharge nozzle 8 through the ink passage is formed. The central axis of the ink flow path 32 extends inside the print head 1 so as to intersect perpendicularly with the plane including the cavity 10.

なお、図2及び図3においては、図示の都合上、インク吐出領域2の内部に配設されたキャビティ10及びアパチャー12を実線で示しているが、これらキャビティ10及びアパチャー12は、実際にはインク吐出面から見えるものではない。   In FIGS. 2 and 3, for convenience of illustration, the cavities 10 and the apertures 12 provided inside the ink ejection region 2 are indicated by solid lines, but these cavities 10 and the apertures 12 are actually It is not visible from the ink ejection surface.

また、プリントヘッド1は、図3に示すように、インク吐出領域2内において、1つのキャビティ10と連通したアパチャー12が当該キャビティ10に隣接するキャビティ10と重なった状態で配設されるとともに、キャビティ10同士が極めて密集した状態で配設されている。このような構造は、図4に示すように、プリントヘッド1が複数の板材21〜30からなる積層構造とされ、キャビティ10とアパチャー12とがそれぞれ異なる板材の平面に配設されていることによって可能とされている。   Further, as shown in FIG. 3, the print head 1 is disposed in the ink ejection area 2 in a state where the aperture 12 communicating with one cavity 10 overlaps with the cavity 10 adjacent to the cavity 10. The cavities 10 are arranged in a very dense state. Such a structure has a structure in which the print head 1 has a laminated structure including a plurality of plate members 21 to 30, and the cavity 10 and the aperture 12 are disposed on different planes of the plate members, as shown in FIG. It is possible.

ここで、プリントヘッド1の積層構造について説明する。すなわち、プリントヘッド1は、図4に示すように、キャビティ10の各々に対応して配設された圧電素子を有する全体として台形状のアクチュエータユニット21と、キャビティ10となる貫通孔が形成されたキャビティプレート22と、キャビティ10の両端部にそれぞれ対応して連通孔が設けられたベースプレート23と、このベースプレート23の連通孔と連絡する別の連通孔及びアパチャー12が形成されたアパチャープレート24と、副マニホールド5aの壁部を構成して記別の連通孔に連絡しインク流路32の一部を構成する連通孔と、前記アパチャー12の一端と副マニホールド5aとを連絡する連通孔とが設けられたサプライプレート25と、副マニホールド5aを構成する貫通孔とインク流路32を構成する略円形の貫通孔とが形成された3枚のマニホールドプレート26、27、28と、副マニホールド5aの別の壁部を構成してインク流路32を吐出ノズル8に連絡する貫通孔が形成されたカバープレート29と、吐出ノズル8が形成された吐出ノズルプレート30とが積層された構造とされている。   Here, the laminated structure of the print head 1 will be described. That is, as shown in FIG. 4, the print head 1 has a trapezoidal actuator unit 21 as a whole having piezoelectric elements provided corresponding to each of the cavities 10, and a through hole serving as the cavity 10. A cavity plate 22, a base plate 23 provided with communication holes corresponding to both ends of the cavity 10, an aperture plate 24 formed with another communication hole communicating with the communication hole of the base plate 23 and the aperture 12, A communication hole that forms a wall of the sub-manifold 5a and communicates with another communication hole to form a part of the ink flow path 32, and a communication hole that connects one end of the aperture 12 and the sub-manifold 5a are provided. Supply plate 25, a through hole forming the sub-manifold 5 a, and a substantially circular through hole forming the ink flow path 32. And three cover plates 29, 27, and 28 each having a hole, and a cover plate 29 that forms another wall of the sub-manifold 5a and has a through hole that connects the ink flow path 32 to the discharge nozzle 8. And a discharge nozzle plate 30 on which the discharge nozzles 8 are formed.

キャビティ10は、稠密な形態でマトリクス状(格子状)に多数配設されている。また、各キャビティ10には、キャビティ10内を流れるインクの方向に変位しながらインク流路32が吐出ノズル8まで延設されている。   A large number of cavities 10 are arranged in a matrix form (lattice form) in a dense form. In each cavity 10, an ink flow path 32 is extended to the discharge nozzle 8 while displacing in the direction of ink flowing in the cavity 10.

副マニホールド5aは、プリントヘッド1の主走査方向で、マトリクス状に配設されているキャビティ10が構成する列に沿ってプリントヘッド1の内部に延設されている。副マニホールド5aに隣接する列中のキャビティ10は、プリントヘッド1の厚さ方向(深さ方向)において、副マニホールド5aの一部と重なる状態で配設されている。   The sub-manifolds 5a extend inside the print head 1 along the rows formed by the cavities 10 arranged in a matrix in the main scanning direction of the print head 1. The cavities 10 in the row adjacent to the sub-manifold 5a are arranged so as to overlap a part of the sub-manifold 5a in the thickness direction (depth direction) of the print head 1.

プリントヘッド1は、上述のように、1つのインクジェットを構成するキャビティ10及びアパチャー12等の各要素を密集して立体配置することにより、キャビティ10を極めて高密度に配設することが可能とされており、比較的小さな専有面積のプリントヘッド1により高解像度の画像を記録媒体に形成することが可能とされている。   As described above, the print head 1 can arrange the cavities 10 at an extremely high density by densely arranging the three elements such as the cavity 10 and the aperture 12 constituting one ink jet. Thus, a high-resolution image can be formed on a recording medium by the print head 1 having a relatively small exclusive area.

キャビティ10の各々は、図2及び図3に図示する平面でインク吐出領域2内に位置して、プリントヘッド1が延在する方向である主走査方向(以下、「第1配列方向」とも称する。)と、プリントヘッド1の幅方向(副走査方向)から僅かに傾いた方向(以下、「第2配列方向」と称する。)との2方向に並設されている。吐出ノズル8は、第1配列方向には37.5dpi(すなわち、1インチ当たり37.5個)に相当する間隔で配設されている。本実施の形態では、このように吐出ノズル8が配設されることにより形成されるノズル列について第2配列方向(ほぼ副走査方向)に見た場合、16行のノズル列が隣接して配設されている。すなわち、キャビティ10は、隣接する2つのインク吐出領域2内で第2配列方向において最大16個が含まれるように配設されている。また、第2配列方向に16個のキャビティ10が配列されたことにより、第2配列方向の両端に位置するキャビティ10同士の変位は、キャビティ10の第1配列方向の幅1つ分に相当している。これにより、プリントヘッド1は、全幅(副走査方向の長さ)内で、第1配列方向に隣接する2つの吐出ノズル8間の距離だけ離隔した範囲には、16個の吐出ノズル8が存在するよう設定されている。なお、各インク吐出領域2の第1配列方向についての両端部では、プリントヘッド1の主走査方向に対向するインク吐出領域2と相補関係となることで上述のような設定を満足する構造とされている。   Each of the cavities 10 is located in the ink ejection area 2 on the plane shown in FIGS. 2 and 3 and is a main scanning direction in which the print head 1 extends (hereinafter, also referred to as a “first arrangement direction”). .) And a direction slightly inclined from the width direction (sub-scanning direction) of the print head 1 (hereinafter, referred to as a “second arrangement direction”). The discharge nozzles 8 are arranged at an interval corresponding to 37.5 dpi (that is, 37.5 nozzles per inch) in the first arrangement direction. In the present embodiment, when the nozzle rows formed by disposing the discharge nozzles 8 in this manner are viewed in the second arrangement direction (substantially in the sub-scanning direction), 16 nozzle rows are arranged adjacent to each other. Is established. That is, the cavities 10 are arranged so as to include a maximum of 16 cavities in two adjacent ink ejection areas 2 in the second arrangement direction. Further, since the sixteen cavities 10 are arranged in the second arrangement direction, the displacement between the cavities 10 located at both ends in the second arrangement direction corresponds to one width of the cavities 10 in the first arrangement direction. ing. As a result, the print head 1 has 16 discharge nozzles 8 in a range separated by a distance between two discharge nozzles 8 adjacent in the first arrangement direction within the entire width (length in the sub-scanning direction). Is set to In addition, at both ends of each ink ejection region 2 in the first arrangement direction, the structure is such that the above-described setting is satisfied by being complementary with the ink ejection region 2 facing the print head 1 in the main scanning direction. ing.

以上のように構成されたプリントヘッド1は、記録媒体に対して印刷するに際して、副走査方向に高速に移動される記録媒体に対して第1配列方向及び第2配列方向に配設された多数の吐出ノズル8から順次インク滴を吐出することによって、主走査方向に600dpiで印刷することができ、高精細な画像を印刷することが可能とされている。   The print head 1 configured as described above, when printing on a recording medium, has a large number of recording heads arranged in the first arrangement direction and the second arrangement direction with respect to the recording medium moved at a high speed in the sub-scanning direction. By sequentially ejecting ink droplets from the ejection nozzles 8, printing can be performed at 600 dpi in the main scanning direction, and a high-definition image can be printed.

プリントヘッド1においては、上述のように多数のキャビティ10がマトリクス状に配設されていることから、印刷した画素(ドット)の位置ずれを感じさせない高品質な出力結果を得るためには、クロストークによる影響を考慮することが必要となる。ここで、「クロストーク」とは、特定のキャビティ10を加圧してインク滴を吐出させたときに、加圧対象とするキャビティ10に隣接するキャビティ10に対しても加圧力が伝搬してしまい、隣接するキャビティ10の吐出特性に影響が生じる現象のことである。   In the print head 1, since a large number of cavities 10 are arranged in a matrix as described above, in order to obtain a high-quality output result in which the positional displacement of printed pixels (dots) is not felt, It is necessary to consider the influence of the talk. Here, “crosstalk” means that when a specific cavity 10 is pressurized and an ink droplet is ejected, a pressing force propagates also to the cavity 10 adjacent to the cavity 10 to be pressurized. This is a phenomenon in which the ejection characteristics of the adjacent cavities 10 are affected.

なお、考慮対象とする「クロストーク」としては、例えば音響学的な流体クロストークなどのように数種のクロストークを挙げることができるが、本発明では、剛体のクロストークについて注目し、プリントヘッド1を構成する各部の角度及び寸法について所定の条件を満足するように設定することよって、この剛体のクロストークを低減することを実現している。   In addition, as the “crosstalk” to be considered, for example, there can be mentioned several types of crosstalk such as acoustic fluid crosstalk. By setting the angles and dimensions of the respective components constituting the head 1 so as to satisfy predetermined conditions, it is possible to reduce the crosstalk of the rigid body.

そこで以下では、プリントヘッド1を構成する各部について設定すべき角度及び寸法について、図5及び図6に示す物理モデルを用いて解析を行った結果に基づいて説明する。   Therefore, in the following, the angles and dimensions to be set for each part of the print head 1 will be described based on the results of analysis using the physical model shown in FIGS.

まず、プリントヘッド1を用いて記録媒体(用紙)に印刷を行う場合についての物理モデルを図5に示す。図5に示すように、プリントヘッド1において解析対象として注目する所定の吐出ノズル8から吐出されたインク滴の吐出速度がv1、解析対象の吐出ノズル8に隣接する周囲の吐出ノズル8から吐出されたインク滴の突出速度がv2であった場合を想定する。   First, a physical model in a case where printing is performed on a recording medium (paper) using the print head 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the ejection speed of the ink droplet ejected from the predetermined ejection nozzle 8 of interest in the print head 1 as the analysis target is v1, and the ejection speed of the ink droplet ejected from the neighboring ejection nozzle 8 adjacent to the analysis target ejection nozzle 8 is v1. It is assumed that the ejected ink droplet has a velocity of v2.

このとき、2つの吐出ノズル8から吐出されるインク滴の吐出速度が同じ(v1 = v2)である場合、プリントヘッド1における各吐出ノズルの位置と用紙41上に着弾するインク滴の位置との相対的な位置関係は同じとなる。すなわち、この場合、2つの吐出ノズルから吐出された各々のインク滴は、用紙41が静止しているときの静止時着弾位置から到達時間内に移動する用紙41の搬送量に相当する位置だけずれて着弾することになる。   At this time, when the ejection speed of the ink droplets ejected from the two ejection nozzles 8 is the same (v1 = v2), the position of each ejection nozzle in the print head 1 and the position of the ink droplet landed on the paper 41 are determined. The relative positional relationship is the same. That is, in this case, each ink droplet ejected from the two ejection nozzles is shifted by a position corresponding to the transport amount of the paper 41 moving within the arrival time from the landing position at rest when the paper 41 is stationary. Will land.

ところが、2つの吐出ノズル8から吐出されるインク滴の吐出速度が異なる場合(v1 ≠ v2)、吐出速度が小さいインク滴は、吐出速度が大きいインク滴と比較して用紙面に到達するまでの時間を長く要するため、長くなった到達時間の分だけ用紙41が移動して正規の着弾位置からずれてしまう。すなわち、各インク滴の吐出速度に違いが生じることにより、各インク滴には、用紙41が静止している場合の着弾位置と実際の着弾位置と間にずれが生じることとなる。   However, when the ejection speeds of the ink droplets ejected from the two ejection nozzles 8 are different (v1 ≠ v2), the ink droplets having a low ejection speed are required to reach the paper surface in comparison with the ink droplets having a high ejection speed. Since a long time is required, the paper 41 moves by the lengthened arrival time and deviates from the normal landing position. That is, due to the difference in the ejection speed of each ink droplet, a deviation occurs between the landing position when the paper 41 is stationary and the actual landing position in each ink droplet.

以上のことから、記録媒体としての用紙41の搬送速度をvp、プリントヘッド1と用紙41との距離(ギャップ)をGとすると、各吐出ノズル8から吐出されるインク滴の到達時間の差Δtは、以下に示す関係式で表すことができる。   From the above, assuming that the transport speed of the paper 41 as the recording medium is vp and the distance (gap) between the print head 1 and the paper 41 is G, the difference Δt in the arrival time of the ink droplet ejected from each ejection nozzle 8 is Δt. Can be represented by the following relational expression.

Δt = G・ (1/v2-1/v1)
注目する吐出ノズル8とその周囲の吐出ノズル8とから吐出されたインク滴の間で生じる正規の着弾位置からのずれ量の差を着弾精度q、用紙の搬送速度をvpとすると、着弾精度qは、以下に示す関係式で表すことができる。
Δt = G ・ (1 / v2-1 / v1)
Assuming that the difference between the deviation amount of the ink droplets ejected from the ejection nozzle 8 of interest and the surrounding ejection nozzles from the normal impact position is the impact accuracy q, and the paper transport speed is vp, the impact accuracy q Can be represented by the following relational expression.

q ≧ Δt・vp = G・(1/v2-1/v1)・vp = G・vp/v1・(v1/v2-1)
上記の関係式を変形すると、以下の関係式(A)を得ることができる。
q ≧ Δt ・ vp = G ・ (1 / v2-1 / v1) ・ vp = G ・ vp / v1 ・ (v1 / v2-1)
By modifying the above relational expression, the following relational expression (A) can be obtained.

v2/v1 ≧ G・vp/(q・v1+G・vp) …(A)
ここで、注目する吐出ノズル8に対応するアクチュエータユニット21の圧電素子の体積変化量をdVc、注目する吐出ノズル8に対応する圧電素子の体積変化量に対する周囲の吐出ノズル8に対応する圧電素子の体積変化量の違いを体積変化量差dVsとすると、体積変化量dVcと体積変化量差dVsとの間には、図7に示す関係がある。なお、図7においては、アクチュエータユニット21の圧電素子に印加する電圧Vと、吐出ノズル8からのインクの吐出速度及び圧電素子の体積変化量(PZT体積変化量)dVとの関係も重ねて示す。電圧Vと体積変化量dVとは概ね比例するため、図7に示す関係に基づいて、以下に示す関係式を得ることができる。
v2 / v1 ≧ G ・ vp / (q ・ v1 + G ・ vp)… (A)
Here, the volume change amount of the piezoelectric element of the actuator unit 21 corresponding to the discharge nozzle 8 of interest is dVc, and the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the surrounding discharge nozzle 8 with respect to the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the discharge nozzle 8 of interest. Assuming that the difference between the volume changes is the volume change difference dVs, there is a relationship shown in FIG. 7 between the volume change dVc and the volume change difference dVs. In FIG. 7, the relationship between the voltage V applied to the piezoelectric element of the actuator unit 21 and the discharge speed of ink from the discharge nozzle 8 and the volume change (PZT volume change) dV of the piezoelectric element is also shown. . Since the voltage V and the volume change dV are substantially proportional, the following relational expression can be obtained based on the relation shown in FIG.

v2/v1 = (dVc-dVs)/dVc = 1-dVs/dVc
そこで、上記の関係式を関係式(A)に代入すると、以下に示す関係式を得ることができる。
v2 / v1 = (dVc-dVs) / dVc = 1-dVs / dVc
Therefore, when the above relational expression is substituted into the relational expression (A), the following relational expression can be obtained.

dVs/dVc ≦ 1-G・vp/(q・v1+G・vp) = q・v1/(q・v1+G・vp)
ここで、上述した変数の値をvp=846.7mm/s、G=1mm、v1=9m/sとした場合、例えば着弾精度qを5μmに抑えるためにはdVs/dVc ≦ 5.0%とする必要があり、例えば着弾精度qを10μmに抑えるためにはdVs/dVc ≦ 9.6%とする必要があるという結果が得られる。すなわち、着弾精度を上記の範囲内に収めることにより、各インク滴の着弾位置にずれが感じられることを抑制することができる。
dVs / dVc ≤ 1-G ・ vp / (q ・ v1 + G ・ vp) = q ・ v1 / (q ・ v1 + G ・ vp)
Here, when the values of the above variables are vp = 846.7 mm / s, G = 1 mm, v1 = 9 m / s, for example, in order to suppress the landing accuracy q to 5 μm, it is necessary to set dVs / dVc ≦ 5.0%. For example, a result is obtained in which it is necessary to satisfy dVs / dVc ≦ 9.6% in order to suppress the landing accuracy q to 10 μm. In other words, by setting the landing accuracy within the above range, it is possible to suppress a shift in the landing position of each ink droplet.

なお、本例の説明においては、上記のdVs/dVcを、注目するキャビティに隣接する周囲のキャビティから当該キャビティが受けるクロストーク、すなわち周囲クロストークF0と定義する。   In the description of the present example, the above dVs / dVc is defined as the crosstalk received by the cavity from the surrounding cavity adjacent to the cavity of interest, that is, the surrounding crosstalk F0.

用紙搬送方向と直交する方向である第1配列方向に隣接するキャビティ10は、同時にインク滴を吐出するように駆動される機会が多い。このため、特定のキャビティ10に注目すると、この注目したキャビティ10に対して第1配列方向に隣接するキャビティから受けるクロストークの成分は、他の方向に隣接するキャビティから受けるクロストークの成分よりも大きいと考えられる。   The cavities 10 adjacent to each other in the first arrangement direction, which is a direction orthogonal to the paper conveyance direction, are often driven to eject ink droplets at the same time. For this reason, when focusing on the specific cavity 10, the crosstalk component received from the cavity adjacent to the noted cavity 10 in the first arrangement direction is higher than the crosstalk component received from the cavity adjacent to the other direction. Considered large.

そこで、注目するキャビティに第1配列方向で隣接するキャビティから当該キャビティが受けるクロストーク、すなわち隣接クロストークF0'を、F0' = dVv/dVcと定義する。なお、dVvは、図6に示すように、注目するキャビティに第1配列方向で隣接するキャビティに対応した圧電素子の体積変化量に関連した量である。ここでは、注目するキャビティに対応する圧電素子の体積変化量に対する、隣接するキャビティに対応する圧電素子の体積変化量の違いに相当する量(変化量差)である。   Therefore, the crosstalk received by the cavity from the cavity adjacent to the cavity of interest in the first arrangement direction, that is, the adjacent crosstalk F0 ′ is defined as F0 ′ = dVv / dVc. As shown in FIG. 6, dVv is an amount related to the volume change of the piezoelectric element corresponding to the cavity adjacent to the cavity of interest in the first arrangement direction. Here, the amount (change amount difference) corresponds to the difference in the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the adjacent cavity with respect to the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the cavity of interest.

また、アクチュエータユニット21に備えられた圧電素子の活性層数をA、キャビティを含む仮想格子の各々の占有面積をSpin[mm2]、各キャビティの各々に設けられた圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]とすると、キャビティの変形効率F1を、以下の関係式(B)で定義する。 The number of active layers of the piezoelectric elements provided in the actuator unit 21 is A, the occupied area of each virtual grid including the cavity is Spin [mm 2 ], and the occupation of the active portion in the piezoelectric element provided in each cavity is Assuming that the area is Spzt [mm 2 ], the deformation efficiency F1 of the cavity is defined by the following relational expression (B).

F1 = dVc/(Spzt・A・Spin) …(B)
なお、変形効率F1は、注目するキャビティを単体として捉えた場合の変形の効率をあらわしている。上記の関係式(B)に含まれる項のうち、Spzt・Aは静電容量に比例するので、投入電力に比例して望小となり、仮想格子の占有面積を表すSpin、及び注目するキャビティの体積変化量を表すdVcについては、それぞれ望小及び望大となる。したがって、変形効率F1は、望小となる項を分母に含み、望大となる項を分子に含むため、望大関数であるといえる。また、変形効率F1は、上記の関係式(B)によって表されるように、如何に小さな面積且つ小さな駆動電圧でキャビティに対して大きな体積変化を生じさせることができるかということを表す関数である。
F1 = dVc / (Spzt ・ A ・ Spin)… (B)
The deformation efficiency F1 represents the efficiency of deformation when the cavity of interest is regarded as a single body. Of the terms included in the above-mentioned relational expression (B), Spzt · A is proportional to the capacitance, and therefore becomes smaller in proportion to the input power. The dVc representing the volume change amount is the desired small and the desired large, respectively. Therefore, the deformation efficiency F1 can be said to be a large function because the denominator includes a small-term term and the numerator includes a large-term term. Further, the deformation efficiency F1 is a function indicating how large a volume change can be generated in the cavity with a small area and a small driving voltage, as represented by the above-mentioned relational expression (B). is there.

ここで、さらなる変形効率F2及び変形効率F3を、以下の関係式(C)及び(D)に示すように定義する。なお、変形効率F2は、注目するキャビティに隣接する周囲の全キャビティの合計クロストークによる影響を変形効率F1に対して付加した関数であり、変形効率F3は、注目するキャビティに対して特定の配列方向(本例では第1配列方向)で隣接するキャビティから当該キャビティが受けるクロストークによる影響を付加した関数である。   Here, further deformation efficiency F2 and deformation efficiency F3 are defined as shown in the following relational expressions (C) and (D). The deformation efficiency F2 is a function obtained by adding the influence of the total crosstalk of all the surrounding cavities adjacent to the cavity of interest to the deformation efficiency F1, and the deformation efficiency F3 is a specific arrangement for the cavity of interest. This is a function to which the influence of the crosstalk applied to the cavity from the cavity adjacent in the direction (in this example, the first arrangement direction) is added.

F2 = F1/dVs = dVc/(dVs・Spzt・A・Spin) …(C)
F3 = F1/dVv = dVc/(dVv・Spzt・A・Spin) …(D)
なお、活性層数Aは、図8に示すようにアクチュエータ21をなす圧電素子のうち、グランドに接続された共通電極34と駆動電極35とに挟まれた活性層の数を表している。また、圧電素子の層数Nは、圧電素子の積層構造をなす各圧電材料層の層数を表している。なお、図8(a)はN=2, A=1とした場合、図8(b)はN=4, A=1とした場合、図8(c)はN=4, A=2とした場合、図8(d)はN=4, A=3とした場合、図8(e)はN=6, A=3とした場合、図8(f)はN=6, A=3とした場合、図8(g)はN=6, A=3とした場合、図8(h)はN=6, A=4とした場合の圧電素子の積層構造を示す概略図である。
F2 = F1 / dVs = dVc / (dVs ・ Spzt ・ A ・ Spin)… (C)
F3 = F1 / dVv = dVc / (dVv ・ Spzt ・ A ・ Spin)… (D)
The number A of active layers represents the number of active layers sandwiched between the common electrode 34 and the drive electrode 35 connected to the ground among the piezoelectric elements forming the actuator 21 as shown in FIG. In addition, the number N of layers of the piezoelectric element indicates the number of layers of each piezoelectric material layer forming the laminated structure of the piezoelectric element. 8A shows the case where N = 2, A = 1, FIG. 8B shows the case where N = 4, A = 1, and FIG. 8C shows the case where N = 4, A = 2. 8 (d), N = 4, A = 3, FIG. 8 (e), N = 6, A = 3, FIG. 8 (f), N = 6, A = 3 FIG. 8 (g) is a schematic diagram showing the laminated structure of the piezoelectric element when N = 6 and A = 3, and FIG. 8 (h) is a schematic diagram showing the laminated structure of the piezoelectric element when N = 6 and A = 4.

ここで、キャビティを含む仮想格子における内角のうち、90°以下の角度をα、キャビティの占有面積をScavとし、Fi(i=0, 0', 1, 2, 3)について以下に示す近似関数(E)によって近似する。このとき、インク吐出面に投影された仮想格子の形状とキャビティの形状とは相似の関係にあるとした。なお、本例におけるプリントヘッド1は、アクチュエータユニット21の駆動電圧が20V、アクチュエータユニット21における圧電素子材料層1層の厚さが15μm、キャビティプレート22の厚さが50μm、ベースプレート23の厚さが150μmであるものとする。   Here, among the internal angles in the virtual lattice including the cavity, an angle of 90 ° or less is α, the area occupied by the cavity is Scav, and an approximate function shown below for Fi (i = 0, 0 ′, 1, 2, 3) (E). At this time, it was assumed that the shape of the virtual grid projected on the ink ejection surface and the shape of the cavity had a similar relationship. In the print head 1 in this example, the driving voltage of the actuator unit 21 is 20 V, the thickness of one piezoelectric element material layer in the actuator unit 21 is 15 μm, the thickness of the cavity plate 22 is 50 μm, and the thickness of the base plate 23 is It is assumed to be 150 μm.

Fi = Ki・Nai・Abi・αci・Spindi・(Scav/Spin)ei・(Spzt/Scav)fi …(E)
ここで、上記の近似関数(E)において、i=0, 0', 1, 2, 3とした場合のそれぞれについて、近似の結果求められたパラメータai乃至fi、及びKiを以下の表1に示す。
Fi = Ki ・ N ai・ A bi・ α ci・ Spin di・ (Scav / Spin) ei・ (Spzt / Scav) fi … (E)
Here, in the above approximation function (E), for each of the cases where i = 0, 0 ′, 1, 2, and 3, the parameters ai to fi and Ki obtained as a result of the approximation are shown in Table 1 below. Show.

Figure 2004168054
Figure 2004168054

つぎに、仮想格子の内角αを30°, 60°, 90°、仮想格子の占有面積Spinを0.4, 0.6, 0.8(単位mm2)、Scav/Spinを0.4, 0.6, 0.8、Spzt/Scavを0.3, 0.6, 0.9とそれぞれ変化させるとともに、圧電素子の層数N及び活性層数Aを図8のように変化させた場合のそれぞれについて、周囲クロストークF0 = dVs/dVcの値と、上記の近似関数(E)でi=0としたときの値とを求めた。この結果得られた各場合についての周囲クロストークF0の値と近似関数(E)により得られた値との関係を点描した結果を図9に示す。なお、図9中に示す実線は、周囲クロストークF0の値と近似関数(E)により得られた値とが等しい場合の点を結ぶ直線である。 Next, the interior angle α of the virtual grid is 30 °, 60 °, 90 °, the occupied area Spin of the virtual grid is 0.4, 0.6, 0.8 (unit: mm 2 ), Scav / Spin is 0.4, 0.6, 0.8, and Spzt / Scav is The values of the surrounding crosstalk F0 = dVs / dVc and the above-mentioned values were respectively changed when the number of layers N and the number of active layers A of the piezoelectric element were changed as shown in FIG. And the value when i = 0 was determined by the approximate function (E). FIG. 9 shows the results obtained by stippling the relationship between the value of the surrounding crosstalk F0 and the value obtained by the approximation function (E) in each case obtained as a result. The solid line shown in FIG. 9 is a straight line connecting points when the value of the surrounding crosstalk F0 is equal to the value obtained by the approximation function (E).

図9から明らかであるように、周囲クロストークF0の値が0.10以下である領域(F0 ≦ 0.1)においては、近似関数(E)による近似が良好な結果を示している。したがって、着弾精度qを10μm以下に抑えたい場合は、上記近似関数(E)にて算出される値を9.6%程度に抑えればよいことになる。また着弾精度qを5μm以下に抑えたい場合には、上記近似関数(E)にて算出される値を5.0%程度に抑えればよいことになる。   As is clear from FIG. 9, in the region (F0 ≦ 0.1) where the value of the surrounding crosstalk F0 is 0.10 or less, the approximation by the approximation function (E) shows a good result. Therefore, when it is desired to suppress the landing accuracy q to 10 μm or less, the value calculated by the approximation function (E) should be suppressed to about 9.6%. When it is desired to suppress the landing accuracy q to 5 μm or less, the value calculated by the approximation function (E) should be suppressed to about 5.0%.

したがって、プリントヘッド1においては、i=0としたときの近似関数(E)の値が0.1以下となるように各部の角度及び寸法を設定することにより、用紙の搬送速度vpをvp = 846.7mm/s程度に高速化した場合であっても、隣接するキャビティ同士の間に生じるクロストークによる影響を最小限として高品質な出力結果を得ることが可能となる。   Therefore, in the print head 1, by setting the angles and dimensions of the respective parts so that the value of the approximate function (E) when i = 0 is set to 0.1 or less, the paper transport speed vp is set to vp = 846.7 mm. Even when the speed is increased to about / s, it is possible to obtain a high quality output result while minimizing the influence of crosstalk generated between adjacent cavities.

また、プリントヘッド1においては、近似関数(E)の値、すなわちクロストークの値を0.1以下となるように各部の角度及び寸法を設定することにより、以下で説明する効果を得ることができる。   In the print head 1, the effects described below can be obtained by setting the angles and dimensions of the respective parts so that the value of the approximation function (E), that is, the value of the crosstalk, is 0.1 or less.

すなわち、例えばプリントヘッド1によって600dpiの精度(現在、概ね高品質であるとされている精度)で印刷を行う場合、吐出するインク滴によって形成される画素の間隔(ピッチ)は、およそ42.3μmとなる。したがって、各画素に±20μm程度のズレが生じた場合、隣接する画素同士の重心が重なり合ってしまうこととなり、このときの半分程度以上のズレ量が生じた場合、すなわち各画素に±10μm程度以上のズレが生じてしまうと、感応評価によってドットの位置ズレが認識されてしまうことになる。   That is, for example, when printing is performed by the print head 1 with an accuracy of 600 dpi (an accuracy that is generally considered to be high quality), the interval (pitch) between pixels formed by the ejected ink droplets is about 42.3 μm. Become. Therefore, when a deviation of about ± 20 μm occurs in each pixel, the centers of gravity of adjacent pixels overlap, and when a deviation amount of about half or more of this occurs, that is, about ± 10 μm or more in each pixel When the deviation occurs, the position deviation of the dot is recognized by the sensitivity evaluation.

そこで、プリントヘッド1においては、印刷時の解像度とは関わりなく、インク滴の着弾位置を±10μm程度の精度を確保して吐出することが要求される。このような要求を達成するためには、ヘッドギャップGを1mmとし、用紙搬送速度vpを846.7mm/sとして設定した場合、クロストークの値を0.1以下に抑えることが必要となる。言い換えると、本例におけるプリントヘッド1においては、クロストークの値を0.1以下となるように各部の角度及び寸法を設定することによって、600dpiの高精度で且つ846.7mm/sといった極めて高速な用紙搬送速度により印刷を行った場合であっても、ドットの位置ズレを感じさせない良好な画質を確保することが可能となる。   Therefore, in the print head 1, it is required that the landing position of the ink droplet is ejected with an accuracy of about ± 10 μm irrespective of the resolution at the time of printing. In order to achieve such a requirement, when the head gap G is set to 1 mm and the sheet conveyance speed vp is set to 846.7 mm / s, it is necessary to suppress the crosstalk value to 0.1 or less. In other words, in the print head 1 according to the present embodiment, by setting the angles and dimensions of the respective parts so that the value of the crosstalk is 0.1 or less, the paper conveyance with a high accuracy of 600 dpi and a very high speed of 846.7 mm / s is achieved. Even when printing is performed at a high speed, it is possible to secure a good image quality that does not cause displacement of dots.

ところで、プリントヘッド1においては、注目するキャビティに隣接する周囲の全キャビティの合計クロストークによる影響を変形効率F1に対して付加した値、すなわち変形効率F2の値がF2 > 800を満足するように各部の角度及び寸法を設定することにより、マトリクス状に配設された圧電素子の駆動順序に依存せずに、この圧電素子に投入した電力(パワー)に対して高い効率でアクチュエータユニット21が変形することとなる。   By the way, in the print head 1, a value obtained by adding the influence of the total crosstalk of all the surrounding cavities adjacent to the cavity of interest to the deformation efficiency F1, that is, the value of the deformation efficiency F2 satisfies F2> 800. By setting the angles and dimensions of the respective parts, the actuator unit 21 can be deformed with high efficiency with respect to the electric power supplied to the piezoelectric elements without depending on the driving order of the piezoelectric elements arranged in a matrix. Will be done.

したがって、プリントヘッド1においては、i=2としたときの近似関数(E)の値が800を超えるように各部の角度及び寸法を設定することによって、少ないパワー消費でキャビティ10を大きく変位させることが可能となる。これにより、低消費電力化を図ることができるだけでなく、例えば、主走査方向や副走査方向により多くの吐出ノズルを配設することによって、印刷速度のさらなる高速化を図ったり、より大きなサイズの記録媒体(用紙)に印刷可能とするような場合であっても、発生するクロストークに対応する着弾精度が10μm以下と良好な印刷品質が得られるだけでなく、プリントヘッド1全体としての消費電力の増大を最小限に抑えることができる。   Therefore, in the print head 1, by setting the angles and dimensions of the respective parts so that the value of the approximation function (E) when i = 2 exceeds 800, the cavity 10 can be largely displaced with little power consumption. Becomes possible. As a result, not only can the power consumption be reduced, but also, for example, by arranging more ejection nozzles in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the printing speed can be further increased, or a larger size can be achieved. Even when printing on a recording medium (paper) is possible, not only good print quality is obtained with the landing accuracy corresponding to the generated crosstalk of 10 μm or less, but also the power consumption of the print head 1 as a whole. Can be minimized.

また、プリントヘッド1においては、注目するキャビティに第1配列方向で隣接するキャビティから当該キャビティが受けるクロストークによる影響を付加した値、すなわち変形効率F3の値がF3 > 7000を満足するように各部の角度及び寸法を設定することにより、着弾精度が10μm以下と低い値となるクロストークしか発生しない。このため、印刷品質を均質化するために伝播してくるクロストークに応じて投入電力を増大させること(すなわち、クロストークの影響を補償するために必要となる電力を増大させること)が不要となる。これにより、第1配列方向(主走査方向)に隣接するキャビティの並びの中で特定のキャビティに注目した場合、少なくともこの並びの中では、投入電力の利用率に差が少なくなるため、注目するキャビティを含めた第1配列方向に並ぶキャビティ全体における各アクチュエータユニット21が高い効率で変形することとなる。   Also, in the print head 1, each part is adjusted so that the value obtained by adding the influence of the crosstalk received by the cavity from the cavity adjacent to the cavity of interest in the first arrangement direction, that is, the value of the deformation efficiency F3 satisfies F3> 7000. By setting the angle and the dimension of, only the crosstalk in which the landing accuracy is as low as 10 μm or less occurs. For this reason, it is not necessary to increase the input power in accordance with the crosstalk propagating to homogenize the print quality (that is, to increase the power required to compensate for the influence of the crosstalk). Become. With this, when a particular cavity is focused on in a row of cavities adjacent in the first arrangement direction (main scanning direction), the difference in the utilization rate of the applied power is reduced at least in this row, so that attention is paid. Each actuator unit 21 in the whole cavity arranged in the first arrangement direction including the cavity is deformed with high efficiency.

したがって、プリントヘッド1においては、i=3としたときの近似関数(E)の値が7000を超えるように各部の角度及び寸法を設定することによって、少ないパワー消費でキャビティ10を大きく変位させることが可能となる。   Therefore, in the print head 1, by setting the angles and dimensions of the respective parts so that the value of the approximate function (E) when i = 3 exceeds 7000, the cavity 10 can be largely displaced with little power consumption. Becomes possible.

つぎに、Spzt/Scavの値を変化させたときに、近似関数(E)を用いてi = 2, 3とすることによって値F2及び値F3を算出した。これにより得られた結果を、それぞれ図10(a)及び図10(b)に示す。図10(a)及び図10(b)から明らかであるように、プリントヘッド1においては、(Spzt/Scav) < 0.5を満足するように圧電素子における活性部の占有面積Spztと、キャビティの占有面積Scavとを設定することにより、F2 > 800なる関係、且つF3 > 7000なる関係を共に満足することとなる。なお、さらなる考察により、圧電素子における活性部の占有面積Spztと、キャビティの占有面積Scavとを(Spzt/Scav) < 0.55なる関係を満足するように設定することにより、変形効率F2及び変形効率F3がさらに望ましい値に設定されたプリントヘッド1を実現することができることが確認された。   Next, when the value of Spzt / Scav was changed, the values F2 and F3 were calculated by setting i = 2, 3 using the approximation function (E). The results thus obtained are shown in FIGS. 10A and 10B, respectively. As is clear from FIGS. 10A and 10B, in the print head 1, the occupation area Spzt of the active portion in the piezoelectric element and the occupation of the cavity are set so as to satisfy (Spzt / Scav) <0.5. By setting the area Scav, both the relationship of F2> 800 and the relationship of F3> 7000 can be satisfied. By further consideration, the occupation area Spzt of the active portion in the piezoelectric element and the occupation area Scav of the cavity are set so as to satisfy the relationship of (Spzt / Scav) <0.55, so that the deformation efficiency F2 and the deformation efficiency F3 are set. Has been confirmed to be able to realize the print head 1 set to a more desirable value.

また、この場合には、キャビティの占有面積Scavに対して、活性部の占有面積Spztが半分程度であるため、キャビティの圧電素子を選択的に駆動するための個別電極の面積を狭くすることができる。これにより、隣接する個別電極同士の間における電気的な絶縁性を確保することが容易となり、個別電極間における電気的な短絡を確実に防止しつつ、キャビティをより一層高密度化して配列することができる。   Further, in this case, the occupation area Spzt of the active portion is about half of the occupation area Scav of the cavity, so that the area of the individual electrode for selectively driving the piezoelectric element of the cavity can be reduced. it can. Accordingly, it is easy to secure electrical insulation between adjacent individual electrodes, and it is possible to arrange the cavities with a higher density while reliably preventing an electrical short circuit between the individual electrodes. Can be.

つぎに、活性層の数Aを変化させたときの変形効率F2及び変形効率F3の値を、近似関数(E)を用いてi = 2, 3とすることによって算出した。この結果をそれぞれ図10(c)及び図10(d)に示す。これら図10(c)及び図10(d)から明らかであるように、A=1とすることにより、F2 > 800なる関係、且つF3 > 7000なる関係を共に満足することとなる。したがって、プリントヘッド1における各キャビティ10が備える活性層の数は1とすることが望ましい。   Next, the values of the deformation efficiency F2 and the deformation efficiency F3 when the number A of the active layers was changed were calculated by setting i = 2, 3 using the approximation function (E). The results are shown in FIGS. 10 (c) and 10 (d), respectively. As is clear from FIGS. 10C and 10D, by setting A = 1, both the relationship of F2> 800 and the relationship of F3> 7000 are satisfied. Therefore, it is desirable that the number of active layers provided in each cavity 10 in the print head 1 is one.

また、キャビティ10が備える活性層の数を最小限とすることにより、アクチュエータユニット21に備えられる電極の総面積を低減することができる。このため、アクチュエータユニット21を製造する際に高コスト化の要因となる金属材料(例えば、金、銀、白金など)の使用量を低減することができ、結果としてアクチュエータユニット21の低コスト化を図ることができる。   In addition, by minimizing the number of active layers provided in the cavity 10, the total area of the electrodes provided in the actuator unit 21 can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the amount of metal material (for example, gold, silver, platinum, etc.) that causes a high cost when manufacturing the actuator unit 21, and as a result, the cost of the actuator unit 21 can be reduced. Can be planned.

つぎに、仮想格子の内角α(単位°)を30°, 60°, 90°と変化させた場合における変形効率F2及び変形効率F3を、近似関数(E)を用いてi = 2, 3とすることによって算出した。この結果をそれぞれ図11(a)及び図11(b)に示す。これら図11(a)及び図11(b)から明らかであるように、プリントヘッド1においては、仮想格子の内角αを60° < α < 90°の範囲内に設定することによって、F2 > 800なる関係、且つF3 > 7000なる関係を共に満足することとなる。したがって、仮想格子の内角αは、60° < α < 90°の範囲内に設定することが望ましい。   Next, the deformation efficiency F2 and the deformation efficiency F3 when the internal angle α (unit degree) of the virtual grid is changed to 30 °, 60 °, and 90 ° are expressed as i = 2, 3 using the approximate function (E). Was calculated. The results are shown in FIGS. 11A and 11B, respectively. As is clear from FIGS. 11A and 11B, in the print head 1, by setting the internal angle α of the virtual grid within the range of 60 ° <α <90 °, F2> 800. And the relationship of F3> 7000 are both satisfied. Therefore, it is desirable to set the interior angle α of the virtual grating in the range of 60 ° <α <90 °.

特に、マトリクス状に配設された複数のキャビティにおける各々の圧電素子を、配設位置に依存しない順序で駆動する場合には、角度αに対する変形効率F2の値の変化が少ないため、一様な吐出特性を有する高効率でクロストークが少ないプリントヘッド1を実現することができる。   In particular, when each piezoelectric element in a plurality of cavities arranged in a matrix is driven in an order independent of the arrangement position, the change in the value of the deformation efficiency F2 with respect to the angle α is small. A highly efficient print head 1 having ejection characteristics and low crosstalk can be realized.

つぎに、Scav/Spinの値を変化させたときの変形効率F2及び変形効率F3を、近似関数(E)を用いてi = 2, 3とすることによって算出した。この結果をそれぞれ図11(c)及び図11(d)に示す。これら図11(c)及び図11(d)から明らかであるように、プリントヘッド1においては、キャビティの占有面積Scavと仮想格子の占有面積SpinとがScav/Spin < 0.5なる関係を満足するように設定することにより、F2 > 800なる関係、且つF3 > 7000なる関係を共に満足させることができる。したがって、プリントヘッド1は、キャビティの占有面積Scavと仮想格子の占有面積SpinとがScav/Spin < 0.5なる関係を満足するように設定することが望ましい。   Next, the deformation efficiency F2 and the deformation efficiency F3 when the value of Scav / Spin was changed were calculated by setting i = 2, 3 using the approximation function (E). The results are shown in FIGS. 11 (c) and 11 (d), respectively. As is apparent from FIGS. 11C and 11D, in the print head 1, the area occupied by the cavity Scav and the area occupied by the virtual lattice Spin satisfy the relationship of Scav / Spin <0.5. By setting to, both the relationship of F2> 800 and the relationship of F3> 7000 can be satisfied. Therefore, it is desirable that the print head 1 be set so that the area occupied by the cavity Scav and the area occupied by the virtual lattice Spin satisfy the relationship Scav / Spin <0.5.

なお、プリントヘッド1を組み立てる際には、セラミックス製のアクチュエータユニット21と、多数のキャビティ10が形成されたキャビティプレート23とを接合する必要があるが、この接合時には、両者を位置合わせした状態で所定の荷重を印加することとなる。このとき、アクチュエータ21は比較的脆いため、物理的な歪みや局所的な荷重の集中により亀裂(クラック)や欠けなどが生じる虞がある。しかしながら、プリントヘッド1においては、Scav/Spin < 0.5なる関係を満足するように設定することにより、アクチュエータユニット21とキャビティプレート23との接合面積を十分に確保することができるため、亀裂や欠けなどの発生を防止して確実に両者を接合することができ、組み立て時の歩留まりを向上させることができる。   When assembling the print head 1, it is necessary to join the ceramic actuator unit 21 and the cavity plate 23 in which a large number of cavities 10 are formed. A predetermined load is applied. At this time, since the actuator 21 is relatively brittle, there is a possibility that cracks or cracks may occur due to physical distortion or local concentration of load. However, in the print head 1, by setting such that the relationship of Scav / Spin <0.5 is satisfied, a sufficient bonding area between the actuator unit 21 and the cavity plate 23 can be ensured. Can be prevented from occurring and the two can be securely joined to each other, and the yield at the time of assembly can be improved.

以上、本発明を適用した一実施形態として、具体的な図示に基づくプリントヘッド1について説明したが、本発明は以上に例示した実施形態に限定されるものではなく、記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドに対して広く適用することができる。   As described above, as one embodiment to which the present invention is applied, the print head 1 based on specific drawings has been described. However, the present invention is not limited to the above-exemplified embodiment, and ink is applied to a recording medium. The present invention can be widely applied to an ink jet type print head for discharging.

本発明の一実施の形態として例示するプリントヘッドにおけるインク吐出面を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating an ink ejection surface of a print head exemplified as an embodiment of the present invention. 同プリントヘッドにおけるインク吐出面を示し、図1において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す要部拡大概略図である。FIG. 2 is an essential part enlarged schematic diagram showing an ink ejection surface of the print head and enlarging a region surrounded by a dashed line in FIG. 1. 同プリントヘッドにおけるインク吐出面を示し、図2において一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す要部拡大概略図である。FIG. 3 is an enlarged schematic view of a main part, showing an ink ejection surface of the print head and enlarging a region surrounded by a chain line in FIG. 2. 同プリントヘッドの断面構造を示す断面概略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the print head. 同プリントヘッドによる画像形成について説明するための物理モデルを示し、(a)は、プリントヘッドに対して相対移動する用紙に対してインク滴が異なる速度で吐出された状態を示す説明図であり、(b)はインク滴の着弾位置の違いに対応した着弾精度を説明する模式図である。FIG. 3A is a diagram illustrating a physical model for describing image formation by the print head, and FIG. 4A is an explanatory diagram illustrating a state in which ink droplets are ejected at different speeds on paper moving relatively to the print head; FIG. 4B is a schematic diagram illustrating landing accuracy corresponding to a difference in landing position of an ink droplet. 同プリントヘッドについて説明するための物理モデルを示し、(a)は、マトリクス状に配設されたキャビティを含む仮想格子とこの仮想格子に関連した指標との関係を示す説明図であり、(b)は仮想格子の断面を概略的に示す概略図である。FIG. 4A is a physical model for describing the print head, and FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a relationship between a virtual grid including cavities arranged in a matrix and indices related to the virtual grid; () Is a schematic diagram schematically showing a cross section of the virtual lattice. 同プリントヘッドにおいて圧電素子に印加される電圧に対する吐出速度と圧電素子の体積変化量の関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a discharge speed and a volume change amount of the piezoelectric element with respect to a voltage applied to the piezoelectric element in the print head. 同プリントヘッドについて説明するためのアクチュエータユニットの断面構造を示す模式図であり、圧電素子の層数をNとし、活性層の数をAとしたときに、(a)はN=2, A=1とした場合、(b)はN=4, A=1とした場合、(c)はN=4, A=2とした場合、(d)はN=4, A=3とした場合、(e)はN=6, A=3とした場合、(f)はN=6, A=3とした場合、(g)はN=6, A=3とした場合、(h)はN=6, A=4とした場合の圧電素子の積層構造をそれぞれ示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an actuator unit for explaining the print head, where N is the number of piezoelectric elements and A is the number of active layers, and FIG. When 1 is set, (b) is when N = 4, A = 1, (c) is when N = 4, A = 2, (d) is when N = 4, A = 3, (E) N = 6, A = 3, (f) N = 6, A = 3, (g) N = 6, A = 3, (h) N FIG. 3 is a schematic diagram showing a laminated structure of a piezoelectric element when A = 4 and A = 4. 解析により得られた周囲クロストークの値と、近似関数により得られた値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the value of the surrounding crosstalk obtained by analysis, and the value obtained by the approximation function. Spzt/Scav及びAの値を変化させたときに近似関数によって得られたF2,F3の値を示すグラフであり、(a)はSpzt/Scavの値を変化させたときのF2の値を示すグラフ、(b)はSpzt/Scavの値を変化させたときのF3の値を示すグラフ、(c)はAの値を変化させたときのF2の値を示すグラフ、(d)はAの値を変化させたときのF3の値を示すグラフである。It is a graph which shows the value of F2 and F3 obtained by the approximation function when changing the value of Spzt / Scav and A, and (a) shows the value of F2 when changing the value of Spzt / Scav. A graph, (b) is a graph showing the value of F3 when the value of Spzt / Scav is changed, (c) is a graph showing the value of F2 when the value of A is changed, (d) is a graph of It is a graph which shows the value of F3 when changing a value. α及びScav/Spinの値を変化させたときに近似関数によって得られたF2,F3の値を示すグラフであり、(a)はαの値を変化させたときのF2の値を示すグラフ、(b)はαの値を変化させたときのF3の値を示すグラフ、(c)はScav/Spinの値を変化させたときのF2の値を示すグラフ、(d)はScav/Spinの値を変化させたときのF3の値を示すグラフである。It is a graph which shows the value of F2 and F3 obtained by the approximation function when changing the value of (alpha) and Scav / Spin, (a) is a graph which shows the value of F2 when changing the value of (alpha), (B) is a graph showing the value of F3 when the value of α is changed, (c) is a graph showing the value of F2 when the value of Scav / Spin is changed, and (d) is a graph showing the value of Scav / Spin. It is a graph which shows the value of F3 when changing a value.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 プリントヘッド
2 インク吐出領域
3 インク溜まり
5 マニホールド
8 吐出ノズル
10 キャビティ
21 アクチュエータユニット
34 共通電極
35 駆動電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Print head 2 Ink discharge area 3 Ink pool 5 Manifold 8 Discharge nozzle 10 Cavity 21 Actuator unit 34 Common electrode 35 Drive electrode

Claims (12)

記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドにおいて、
前記インクを保持する複数のキャビティと、
前記キャビティの各々にそれぞれ配設され、前記キャビティの各々を押圧する複数の圧電素子と、
前記インクの吐出面にマトリクス状に配設され、前記キャビティの各々にそれぞれ連通する吐出ノズルとを備え、
前記圧電素子の層数をN、前記圧電素子の活性層数をA、前記キャビティを含む仮想格子における内角のうち90°以下の角度をα[°]、前記仮想格子の各々の占有面積をSpin[mm2]、前記キャビティの各々の占有面積をScav[mm2]、前記キャビティの各々に設けられた前記圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]としたときに、以下に示す関係式(1)を満足していること
を特徴とするインクジェット型プリントヘッド。
K0・Na0・Ab0・αc0・Spind0・(Scav/Spin)e0・(Spzt/Scav)f0・≦・0.1 (1)
ただし、[a0=1.87686、b0=0.31786、c0=-0.18649、
d0=-1.09273、e0=3.97019、f0=0.93332、K0=0.05307]である。
In an ink jet print head that ejects ink to a recording medium,
A plurality of cavities for holding the ink,
A plurality of piezoelectric elements respectively disposed in each of the cavities, and pressing each of the cavities,
A discharge nozzle arranged in a matrix on the discharge surface of the ink, and a discharge nozzle communicating with each of the cavities,
The number of layers of the piezoelectric element is N, the number of active layers of the piezoelectric element is A, an angle of 90 ° or less among internal angles in the virtual grid including the cavity is α [°], and the occupied area of each of the virtual grids is Spin. [mm 2 ], the occupied area of each of the cavities is Scav [mm 2 ], and the occupied area of the active portion in the piezoelectric element provided in each of the cavities is Spzt [mm 2 ]. An ink jet print head, satisfying the relational expression (1).
K0 ・ N a0・ A b0・ α c0・ Spin d0・ (Scav / Spin) e0・ (Spzt / Scav) f0・ ≦ ・ 0.1 (1)
However, [a0 = 1.87686, b0 = 0.31786, c0 = -0.18649,
d0 = -1.09273, e0 = 3.97019, f0 = 0.93332, K0 = 0.05307].
以下に示す関係式(2)を満足していること
を特徴とする請求項1記載のインクジェット型プリントヘッド。
K2・Na2・Ab2・αc2・Spind2・(Scav/Spin)e2・(Spzt/Scav)f2 > 800 (2)
ただし、[a2=-1.87686、b2=-1.31786、c2=0.18649
d2=-0.90727、e2=-4.97019、f2=-1.93332、K2=18.84193]である。
The ink jet print head according to claim 1, wherein the following relational expression (2) is satisfied.
K2 · N a2 · A b2 · α c2 · Spin d2 · (Scav / Spin) e2 · (Spzt / Scav) f2> 800 (2)
However, [a2 = -1.87686, b2 = -1.31786, c2 = 0.18649
d2 = -0.90727, e2 = -4.97019, f2 = -1.93332, K2 = 18.84193].
前記仮想格子における前記角度αは、60° < α < 90°を満たしていること
を特徴とする請求項1記載のインクジェット型プリントヘッド。
The ink-jet printhead according to claim 1, wherein the angle α in the virtual grid satisfies 60 ° <α <90 °.
前記仮想格子の各々の占有面積Spinと前記キャビティの各々の占有面積Scavとは、以下に示す関係式(3)を満足していること
を特徴とする請求項1記載のインクジェット型プリントヘッド。
(Scav/Spin) < 0.5 (3)
2. The ink jet print head according to claim 1, wherein the occupied area Spin of each of the virtual lattices and the occupied area Scav of each of the cavities satisfy the following relational expression (3). 3.
(Scav / Spin) <0.5 (3)
前記キャビティの各々の占有面積Scavと前記圧電素子における活性部の占有面積Spztとは、以下に示す関係式(4)を満足していること
を特徴とする請求項1記載のインクジェット型プリントヘッド。
(Spzt/Scav) < 0.55 (4)
The ink-jet printhead according to claim 1, wherein the occupied area Scav of each of the cavities and the occupied area Spzt of the active portion in the piezoelectric element satisfy the following relational expression (4).
(Spzt / Scav) <0.55 (4)
前記圧電素子の活性層数Aは、1とされていること
を特徴とする請求項1記載のインクジェット型プリントヘッド。
The ink jet print head according to claim 1, wherein the number A of active layers of the piezoelectric element is one.
記録媒体に対してインクを吐出するインクジェット型プリントヘッドにおいて、
前記インクを保持する複数のキャビティと、
前記キャビティの各々にそれぞれ配設され、前記キャビティの各々を押圧する複数の圧電素子と、
前記インクの吐出面にマトリクス状に配設され、前記キャビティの各々にそれぞれ連通する吐出ノズルとを備え、
前記圧電素子の層数をN、前記圧電素子の活性層数をA、前記キャビティを含む仮想格子における内角のうち90°以下の角度をα[°]、前記仮想格子の各々の占有面積をSpin[mm2]、前記キャビティの各々の占有面積をScav[mm2]、前記キャビティの各々に設けられた前記圧電素子における活性部の占有面積をSpzt[mm2]としたときに、以下に示す関係式(5)を満足していること
を特徴とするインクジェット型プリントヘッド。
K0'・Na0'・Ab0'・αc0'・Spind0'・(Scav/Spin)e0'・(Spzt/Scav)f0' ≦ 0.1 (5)
ただし、[a0'=1.55486、b0'=0.27907、c0'=1.03986
d0'=-0.97015、e0'=4.24397、f0'=1.03880、K0'=0.00013]である。
In an ink jet print head that ejects ink to a recording medium,
A plurality of cavities for holding the ink,
A plurality of piezoelectric elements respectively disposed in each of the cavities, and pressing each of the cavities,
A discharge nozzle arranged in a matrix on the discharge surface of the ink, and a discharge nozzle communicating with each of the cavities,
The number of layers of the piezoelectric element is N, the number of active layers of the piezoelectric element is A, an angle of 90 ° or less among internal angles in the virtual grid including the cavity is α [°], and the occupied area of each of the virtual grids is Spin. [mm 2 ], the occupied area of each of the cavities is Scav [mm 2 ], and the occupied area of the active portion in the piezoelectric element provided in each of the cavities is Spzt [mm 2 ]. An ink jet print head characterized by satisfying the relational expression (5).
K0 '· N a0' · A b0 '· α c0' · Spin d0 '· (Scav / Spin) e0' · (Spzt / Scav) f0 '≦ 0.1 (5)
However, [a0 '= 1.55486, b0' = 0.27907, c0 '= 1.03986
d0 '=-0.97015, e0' = 4.24397, f0 '= 1.03880, K0' = 0.00013].
以下に示す関係式(6)を満足していること
を特徴とする請求項7記載のインクジェット型プリントヘッド。
K3・Na3・Ab3・αc3・Spind3・(Scav/Spin)e3・(Spzt/Scav)f3 > 7000 (6)
ただし、[a3=-1.55486、b3=-1.27907、c3=-1.03986
d3=-1.02985、e3=-5.24397、f3=-2.03880、K3=7620.4]である。
The ink jet print head according to claim 7, wherein the following relational expression (6) is satisfied.
K3 · N a3 · A b3 · α c3 · Spin d3 · (Scav / Spin) e3 · (Spzt / Scav) f3> 7000 (6)
However, [a3 = -1.55486, b3 = -1.27907, c3 = -1.03986
d3 = -1.02985, e3 = -5.24397, f3 = -2.03880, K3 = 7620.4].
前記仮想格子における前記角度αは、60° < α < 90°を満たしていること
を特徴とする請求項7記載のインクジェット型プリントヘッド。
The inkjet print head according to claim 7, wherein the angle α in the virtual grid satisfies 60 ° <α <90 °.
前記仮想格子の各々の占有面積Spinと前記キャビティの各々の占有面積Scavとは、以下に示す関係式(7)を満足していること
を特徴とする請求項7記載のインクジェット型プリントヘッド。
(Scav/Spin) < 0.5 (7)
The ink-jet printhead according to claim 7, wherein the occupied area Spin of each of the virtual gratings and the occupied area Scav of each of the cavities satisfy the following relational expression (7).
(Scav / Spin) <0.5 (7)
前記キャビティの各々の占有面積Scavと前記圧電素子における活性部の占有面積Spztとは、以下に示す関係式(8)を満足していること
を特徴とする請求項7記載のインクジェット型プリントヘッド。
(Spzt/Scav) < 0.55 (8)
The ink jet print head according to claim 7, wherein the occupied area Scav of each of the cavities and the occupied area Spzt of the active portion in the piezoelectric element satisfy the following relational expression (8).
(Spzt / Scav) <0.55 (8)
前記圧電素子の活性層数Aは、1とされていること
を特徴とする請求項7記載のインクジェット型プリントヘッド。
The inkjet printhead according to claim 7, wherein the number A of active layers of the piezoelectric element is one.
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