JP3945471B2

JP3945471B2 - Inkjet print head

Info

Publication number: JP3945471B2
Application number: JP2003377799A
Authority: JP
Inventors: 竜雄大石
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: JP2004168054A

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 ink jet print head that ejects ink onto a recording medium, and more particularly to an ink jet print head 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) via a manifold (supply path) from an ink tank that stores ink, and is provided in each cavity. By selectively applying pressure to each cavity by the piezoelectric element thus formed, ink is ejected from ejection nozzles formed in communication with each cavity. In the print head, it is required to improve the image quality and resolution of an image to be printed, and therefore it is necessary to narrow the arrangement pitch of the discharge 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 the print head, it is required that components such as piezoelectric elements and cavities associated with the discharge nozzles be densely arranged. When the components are arranged densely in this way, if a specific cavity is pressurized and ink droplets are ejected, the applied pressure also propagates to the cavity adjacent to the cavity to be pressurized, and the adjacent This also affects the discharge characteristics of the cavity, that is, a problem that 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, in Patent Document 1, in a print head including a vibration plate that forms at least one surface of a liquid chamber to which a discharge nozzle communicates, the vibration plate is a laminate of a resin film and a SUS (Steel Use Stainless) material. And reducing the crosstalk by setting the thickness T of the resin film within the range of 0.035 * W <T <0.065 * W with respect to the lateral width W of the liquid chamber. 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 method disclosed in Patent Document 1 is considered to be effective in a print head in which discharge nozzles are arranged in a row, cavities are arranged in a matrix in order to arrange the discharge nozzles at a higher density. The effectiveness with respect to the print head arranged in the above 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 the effect of crosstalk on image quality is further increased. growing. Therefore, it is considered that the method disclosed in Patent Document 1 is not 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 adjacent peripheral cavities is reduced, and positional deviation of printed pixels (dots) is achieved. An object of the present invention is to provide an ink jet type print head capable of obtaining a high-quality output result that does not make the user feel the above.

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、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を有するアクチュエータユニットと、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、前記複数のキャビティは、一平面に沿って、前記プリントヘッドの延在方向である第１配列方向及び前記第１配列方向と交差する第２配列方向にマトリクス状に隣接配置され、前記圧電素子は、複数の圧電材料層が積層された積層構造体であって、所定の電位となる共通電極と、前記キャビティを押圧するための駆動電圧が印加される駆動電極と、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた圧電材料層との３つの部材を積層方向の一方の側に含み、前記一平面上において、前記複数のキャビティをそれぞれ含み、格子状に区画された領域を前記キャビティ毎に仮想格子を仮想した場合において、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた前記圧電材料層の部分を前記圧電素子の活性部とし、前記圧電素子をなす前記圧電材料層の層数をN（≧２）、前記圧電素子に含まれる前記活性層の数をA、前記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前記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。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink jet print head comprising: a plurality of cavities that hold the ink; and an actuator unit that is disposed in each of the cavities and includes a plurality of piezoelectric elements that press the cavities. A plurality of cavities arranged in a matrix on the ink ejection surface and communicating with each of the cavities, wherein the plurality of cavities are in a direction extending in the print head along one plane. The piezoelectric element is a stacked structure in which a plurality of piezoelectric material layers are stacked, and is arranged in a matrix in one array direction and a second array direction that intersects the first array direction, and has a predetermined potential. Sandwiched between the common electrode, the drive electrode to which the drive voltage for pressing the cavity is applied, and the common electrode and the drive electrode Includes three members of the material charge layer on one side of the stacking direction, on the one plane, wherein the plurality of cavities respectively, if the regions partitioned in a grid pattern was virtually the virtual grid for each of said cavity N (≧ 2) fraud and mitigating risk portion of the piezoelectric material layer sandwiched between the common electrode and the drive electrode and the active portion of the piezoelectric element, the number of layers of the piezoelectric material layer constituting the piezoelectric element, The number of the active layers included in the piezoelectric element is A, the angle of 90 ° or less of the internal angles in the virtual lattice is α [°], the occupied area of each of the virtual lattices is Spin [mm ² ], When the occupied area of each is Scav [mm ² ] and the occupied area of the active part in the piezoelectric element provided in each of the cavities is Spzt [mm ² ], the following relational expression (9) is satisfied. It is characterized by that.

K0・N^a0・A^b0・α^c0・Spin^d0・(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、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を有するアクチュエータユニットと、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、前記複数のキャビティは、一平面に沿って、前記プリントヘッドの延在方向であり、かつ、前記記録媒体の前記プリントヘッドに対する相対移動する方向と直交する第１配列方向及び前記第１配列方向と交差する第２配列方向にマトリクス状に隣接配置され、前記圧電素子は、複数の圧電材料層が積層された積層構造体であって、所定の電位となる共通電極と、前記キャビティを押圧するための駆動電圧が印加される駆動電極と、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた圧電材料層との３つの部材を積層方向の一方の側に含み、前記一平面上において、前記キャビティをそれぞれ含み、格子状に区画された領域を前記キャビティ毎に仮想格子を仮想した場合において、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた前記圧電材料層の部分を前記圧電素子の活性部とし、前記圧電素子をなす前記圧電材料層の層数をN、（≧２）、前記圧電素子のに含まれる前記活性層の数を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前記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 claim 7 of the present invention is an actuator having a plurality of cavities for holding the ink and a plurality of piezoelectric elements disposed in each of the cavities and pressing each of the cavities. A plurality of units, and ejection nozzles arranged in a matrix on the ejection surface of the ink and communicating with each of the cavities, the plurality of cavities extending along one plane in the extending direction of the print head. And arranged adjacent to each other in a matrix in a first arrangement direction orthogonal to the direction of relative movement of the recording medium with respect to the print head and in a second arrangement direction intersecting the first arrangement direction. A laminated structure in which piezoelectric material layers are stacked, and a common electrode having a predetermined potential and the cavity are pressed Three members including a driving electrode to which a driving voltage is applied and a piezoelectric material layer sandwiched between the common electrode and the driving electrode on one side in the stacking direction. includes a cavity, respectively, in no event the regions partitioned in a grid pattern was virtually the virtual grid for each of the cavities, the portion of the piezoelectric material layer sandwiched between the common electrode and the drive electrode of the piezoelectric element The number of the piezoelectric material layers constituting the piezoelectric element as the active portion is N, (≧ 2), the number of the active layers included in the piezoelectric element is A, and 90 of the internal angles in the virtual lattice including the cavity The angle below ° is α [°], the occupied area of each of the virtual lattices is Spin [mm ² ], the occupied area of each of the cavities is Scav [mm ² ], and the piezoelectric element provided in each of the cavities Occupying area of the active part at Spzt [mm ² ], The following relational expression (10) is satisfied.

K0'・N^a0'・A^b0'・α^c0'・Spin^d0'・(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, the angles and dimensions of the respective parts are set so as to satisfy a predetermined relational expression, and therefore, for the reason described in detail later, from all the cavities adjacent to the predetermined cavity. Therefore, it is possible to obtain a high-quality output result that does not feel the positional deviation of the printed pixels (dots).

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. 1 to 4. FIG. 1 is a plan view of the print head 1 as viewed from the bottom side, which serves as an ink ejection surface, and FIG. 2 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the 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 a print head for a so-called line printer that includes a single or a few rows of ejection nozzles for ejecting ink. Unlike this, a large number of ejection nozzles are arranged in a matrix on the ink ejection surface. Further, the print head 1 is fixed without being moved and scanned, and a high-definition and high-quality image can be obtained by ejecting ink from each of a large number of ejection nozzles to a recording medium that passes extremely fast. It has the ability to print extremely 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 description, the direction in which the recording medium passes through the print head 1 is referred to as a “sub-scanning direction”, and a direction orthogonal to the sub-scanning direction is defined as a “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 the bottom surface thereof is arranged in two rows in a staggered pattern. A plurality of trapezoidal ink ejection regions 2 are provided. That is, each ink discharge area 2 is disposed at a position shifted by a predetermined shift amount with respect to the adjacent ink discharge 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 region 2 as will be described later. An ink reservoir 3 is formed inside the print head 1 along the longitudinal direction thereof. The ink reservoir 3 communicates with an ink tank (not shown) that stores 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 pattern in a region where the ink discharge region 2 is not provided, and two openings 3 b are paired along the extending direction of the ink reservoir 3.

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 includes a manifold 5 serving as an ink supply path disposed in the lower layer (inside the print head 1 with respect to the ink ejection surface) through the opening 3b. Communicate. Note that a filter for capturing dust or the like contained in the ink may be provided in the opening 3b. The manifold 5 has a structure in which a tip portion branches into two sub-manifolds 5a. Two sub-manifolds 5a are connected to the upper part of one ink discharge region 2 from two openings 3b on both sides of the print head 1 in the longitudinal direction (main scanning direction). That is, a total of four sub-manifolds 5 a extend along the longitudinal direction of the print head 1 in each ink ejection region 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, as shown in FIGS. 2 and 3, a large number of ejection nozzles 8 are disposed on the surface of the ink ejection region 2. As shown in FIG. 4, each discharge nozzle 8 has a tapered shape on the ink discharge surface side, and communicates with the sub-manifold 5 a via a cavity (pressure chamber) 10 and an aperture 12 having a substantially rhombic planar shape. is 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。 Since the print head 1 has the above-described structure, the ink tank (not shown) reaches the cavity 10 through the ink reservoir 3, the manifold 5, the sub-manifold 5a, and the aperture 12, and further the ink flow path 32. An ink flow path reaching the discharge nozzle 8 is formed. The central axis of the ink flow path 32 extends inside the print head 1 so as to intersect perpendicularly to 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 cavity 10 and the aperture 12 disposed in the ink ejection region 2 are indicated by solid lines. However, the cavity 10 and the aperture 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 discharge region 2 in a state where the aperture 12 communicating with one cavity 10 overlaps the cavity 10 adjacent to the cavity 10. The cavities 10 are arranged in an extremely dense state. As shown in FIG. 4, the print head 1 has a laminated structure composed of a plurality of plate materials 21 to 30, and the cavity 10 and the aperture 12 are arranged on different plate surfaces. 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 is formed with a trapezoidal actuator unit 21 having a piezoelectric element disposed 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 and aperture 12 communicating with the communication holes of the base plate 23, and A communication hole that constitutes a wall portion 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 communicates one end of the aperture 12 and the sub-manifold 5a are provided. Supply plate 25, a through hole constituting sub-manifold 5a and a substantially circular penetration constituting ink flow path 32. Three manifold plates 26, 27, 28 having holes formed therein, and a cover plate 29 having a through hole that forms another wall portion of the sub-manifold 5 a and 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 extends to the ejection nozzle 8 while being displaced 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-manifold 5a extends in the print head 1 along a row formed by 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 a very high density by densely arranging the elements such as the cavities 10 and the apertures 12 constituting one ink jet as described above. Therefore, it is possible to form a high-resolution image on a recording medium with 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 region 2 on the plane illustrated in FIGS. 2 and 3 and is a main scanning direction (hereinafter, also referred to as “first arrangement direction”) in which the print head 1 extends. )) And a direction slightly inclined from the width direction (sub-scanning direction) of the print head 1 (hereinafter referred to as “second arrangement direction”). The discharge nozzles 8 are arranged at intervals corresponding to 37.5 dpi (that is, 37.5 nozzles per inch) in the first arrangement direction. In this embodiment, when the nozzle row formed by arranging the discharge nozzles 8 in this way is viewed in the second arrangement direction (substantially in the sub-scanning direction), 16 nozzle rows are provided adjacent to each other. Has been. That is, the cavities 10 are arranged so that a maximum of 16 cavities 10 are included in the adjacent two ink ejection regions 2 in the second arrangement direction. Further, since 16 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 full width (length in the sub-scanning direction). It is set to do. Note that both ends of each ink discharge region 2 in the first arrangement direction are complementary to the ink discharge region 2 facing the main scanning direction of the print head 1 so that the above-described setting is satisfied. 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600dp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。 When the print head 1 configured as described above is printed on a recording medium, the print head 1 is arranged in a first arrangement direction and a second arrangement direction with respect to the recording medium moved at high speed in the sub-scanning direction. By sequentially ejecting ink droplets from these ejection nozzles 8, printing can be performed at 600 dp 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 that does not feel the positional deviation of the printed pixels (dots), a cross is used. It is necessary to consider the effects of talk. Here, “crosstalk” means that when a specific cavity 10 is pressurized and ink droplets are ejected, the applied pressure propagates to the cavity 10 adjacent to the cavity 10 to be pressurized. This is a phenomenon that affects the discharge characteristics of adjacent cavities 10.

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。 Note that “crosstalk” to be considered includes several types of crosstalk, such as acoustic fluid crosstalk. In the present invention, attention is paid to the crosstalk of a rigid body and printing is performed. By setting the angles and dimensions of the respective parts 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, hereinafter, the angles and dimensions to be set for each part constituting the print head 1 will be described based on the results of analysis using the physical models shown in FIGS. 5 and 6.

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, FIG. 5 shows a physical model when printing on a recording medium (paper) using the print head 1. As shown in FIG. 5, the ejection speed of ink droplets ejected from a predetermined ejection nozzle 8 of interest as an analysis target in the print head 1 is v1, and the ejection speed is ejected from the surrounding ejection nozzles 8 adjacent to the analysis target ejection nozzle 8. Assume that the ink droplet protruding speed is 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 landing on the paper 41 are the same. 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 stationary landing position 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 with a lower ejection speed are required to reach the paper surface as compared with the ink droplets with a higher ejection speed. Since it takes a long time, the paper 41 moves by an amount corresponding to the extended arrival time and deviates from the normal landing position. That is, a difference in the ejection speed of each ink droplet causes a shift between each landing position when the paper 41 is stationary and the actual landing position.

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, if 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 droplets ejected from each ejection nozzle 8. Can be expressed 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)
The difference in deviation from the normal landing position that occurs between the ink droplets discharged from the discharge nozzle 8 of interest and the surrounding discharge nozzles 8 is the landing accuracy q, and the paper transport speed is vp, the landing accuracy q Can be expressed 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 transforming 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 target discharge nozzle 8 is dVc, and the piezoelectric element corresponding to the peripheral discharge nozzle 8 with respect to the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the target discharge nozzle 8 is shown. If the difference in volume change is the volume change difference dVs, the relationship shown in FIG. 7 exists 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, the ink ejection speed from the ejection nozzle 8, and the volume change amount (PZT volume change amount) dV of the piezoelectric element is also shown. . Since the voltage V and the volume change amount 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 satisfy dVs / dVc ≦ 5.0%. For example, in order to suppress the landing accuracy q to 10 μm, it is necessary to obtain dVs / dVc ≦ 9.6%. That is, by making the landing accuracy within the above-mentioned range, it is possible to suppress a feeling of deviation 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 this 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 transport direction, are often driven to eject ink droplets at the same time. Therefore, when focusing on a specific cavity 10, the crosstalk component received from the cavity adjacent to the target cavity 10 in the first arrangement direction is more than the crosstalk component received from the cavity adjacent to the other direction. It is 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 target cavity in the first arrangement direction, that is, the adjacent crosstalk F0 ′ is defined as F0 ′ = dVv / dVc. DVv is an amount related to the volume change amount of the piezoelectric element corresponding to the cavity adjacent to the target cavity in the first arrangement direction, as shown in FIG. Here, it is an amount (change amount difference) corresponding to the difference in 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 target cavity.

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。 In addition, the number of active layers of the piezoelectric elements provided in the actuator unit 21 is A, the occupied area of each virtual lattice including the cavities is Spin [mm ² ], and the occupation of the active parts in the piezoelectric elements provided in each of the cavities is When 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 deformation efficiency when the target cavity is regarded as a single body. Of the terms included in the above relational expression (B), Spzt · A is proportional to the capacitance, so it becomes smaller in proportion to the input power, and the Spin representing the occupied area of the virtual lattice and the cavity of interest DVc representing the volume change amount is small and large respectively. Therefore, the deformation efficiency F1 can be said to be a telescopic function because it includes a term that is small in the denominator and a term that is large in the numerator. Further, the deformation efficiency F1 is a function that represents how a large volume change can be generated with respect to the cavity with a small area and a small driving voltage, as represented by the 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）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 surrounding cavities adjacent to the target cavity to the deformation efficiency F1, and the deformation efficiency F3 is a specific arrangement for the target cavity. This is a function to which the influence of crosstalk received by the cavity from the adjacent cavity in the direction (the first arrangement direction in this example) 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 connected to the ground and the drive electrode 35 among the piezoelectric elements constituting the actuator 21 as shown in FIG. Also, the number N of piezoelectric elements represents the number of piezoelectric material layers forming a laminated structure of piezoelectric elements. 8A shows a case where N = 2 and A = 1, FIG. 8B shows a case where N = 4 and A = 1, and FIG. 8C shows a case where N = 4 and A = 2. 8 (d) is N = 4, A = 3, FIG. 8 (e) is N = 6, A = 3, and FIG. 8 (f) is N = 6, A = 3. 8 (g) is a schematic diagram showing a laminated structure of piezoelectric elements when N = 6 and A = 3, and FIG. 8 (h) is a stacked structure of piezoelectric elements 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, of the internal angles in the virtual lattice including the cavity, the angle of 90 ° or less is α, the cavity occupation area is Scav, and the following approximate function for Fi (i = 0, 0 ', 1, 2, 3) Approximate by (E). At this time, the shape of the virtual lattice projected on the ink ejection surface and the shape of the cavity are assumed to have a similar relationship. In the print head 1 in this example, the drive 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 shall be 150 μm.

Fi = Ki・N^ai・A^bi・α^ci・Spin^di・(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 approximate function (E), the parameters ai to fi and Ki obtained as an approximation result for each of i = 0, 0 ′, 1, 2, 3 are shown in Table 1 below. Show.

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 internal angle α of the virtual lattice is 30 °, 60 °, 90 °, the occupied area Spin of the virtual lattice is 0.4, 0.6, 0.8 (unit mm ² ), Scav / Spin is 0.4, 0.6, 0.8, Spzt / Scav is For each of the cases where the number of layers N and the number of active layers A of the piezoelectric element are changed as shown in FIG. 8 while being changed to 0.3, 0.6 and 0.9, the value of the ambient crosstalk F0 = dVs / dVc, The value when i = 0 in the approximate function (E) was obtained. FIG. 9 shows the result of plotting the relationship between the value of the surrounding crosstalk F0 and the value obtained by the approximation function (E) for 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 where the value of the surrounding crosstalk F0 is 0.10 or less (F0 ≦ 0.1), the approximation by the approximation function (E) shows a good result. Therefore, when the landing accuracy q is to be suppressed to 10 μm or less, the value calculated by the approximate function (E) may be suppressed to about 9.6%. If the landing accuracy q is to be suppressed to 5 μm or less, the value calculated by the approximate function (E) may 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 angle and dimensions of each part so that the value of the approximate function (E) when i = 0 is 0.1 or less, the sheet conveyance 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 by 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。 Further, in the print head 1, the effects described below can be obtained by setting the angle and size of each part so that the value of the approximate function (E), that is, the value of 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 with a print head 1 with an accuracy of 600 dpi (currently generally regarded as high quality), the interval (pitch) of pixels formed by ejected ink droplets is approximately 42.3 μm. Become. Therefore, if a deviation of about ± 20 μm occurs in each pixel, the centers of gravity of adjacent pixels will overlap, and if a deviation amount of about half or more of this occurs, that is, about ± 10 μm or more in each pixel. If the deviation occurs, the dot position deviation 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, the print head 1 is required to discharge the ink droplet landing position with an accuracy of about ± 10 μm regardless 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 in this example, by setting the angle and dimensions of each part so that the crosstalk value is 0.1 or less, the paper conveyance is extremely fast with high accuracy of 600 dpi and 846.7 mm / s. Even when printing is performed at a high speed, it is possible to ensure a good image quality that does not feel the positional deviation 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, the value obtained by adding the influence of the total crosstalk of all the surrounding cavities adjacent to the target cavity to the deformation efficiency F1, that is, the value of the deformation efficiency F2 satisfies F2> 800. By setting the angles and dimensions of each part, 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.

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 angle and dimensions of each part so that the value of the approximation function (E) when i = 2 exceeds 800, the cavity 10 is greatly displaced with low power consumption. Is possible. As a result, not only can the power consumption be reduced, but, for example, by increasing the number of 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 can the landing accuracy corresponding to the generated crosstalk be 10 μm or less, a good print quality can be obtained, 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。 Further, in the print head 1, each part is set so that the value obtained by adding the influence of the crosstalk received by the cavity from the cavity adjacent in the first arrangement direction to the target cavity, that is, the value of the deformation efficiency F3 satisfies F3> 7000. By setting the angle and size, 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 according to the crosstalk that is propagated in order to make the print quality uniform (that is, to increase the power necessary to compensate for the influence of the crosstalk). Become. As a result, when attention is paid to a specific cavity in the array of cavities adjacent to each other in the first arrangement direction (main scanning direction), attention is paid to the difference in the utilization rate of input power at least in this array. The actuator units 21 in the entire cavities arranged in the first arrangement direction including the cavities are 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 angle and dimensions of each part so that the value of the approximate function (E) when i = 3 exceeds 7000, the cavity 10 is greatly displaced with low power consumption. Is 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, values F2 and F3 were calculated by setting i = 2, 3 using the approximate function (E). The results obtained are shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), respectively. As is clear from FIGS. 10A and 10B, in the print head 1, the active area occupation area Spzt and the cavity occupation in the piezoelectric element so as to satisfy (Spzt / Scav) <0.5. By setting the area Scav, the relationship of F2> 800 and the relationship of F3> 7000 are satisfied. In addition, by further consideration, by setting the occupation area Spzt of the active portion in the piezoelectric element and the occupation area Scav of the cavity so as to satisfy the relationship of (Spzt / Scav) <0.55, the deformation efficiency F2 and the deformation efficiency F3 It has been confirmed that the print head 1 having a more desirable value can be realized.

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, since the occupied area Spzt of the active portion is about half of the occupied area Scav of the cavity, the area of the individual electrode for selectively driving the piezoelectric element of the cavity may be reduced. it can. This makes it easy to ensure electrical insulation between the adjacent individual electrodes, and it is possible to arrange the cavities with higher density while reliably preventing electrical shorts between the individual electrodes. Can do.

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 active layers was changed were calculated by setting i = 2, 3 using the approximate 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 included in each cavity 10 in the print head 1 be 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。 Further, 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, when the actuator unit 21 is manufactured, it is possible to reduce the amount of metal material (for example, gold, silver, platinum, etc.) that causes an increase in cost. As a result, the actuator unit 21 can be reduced in cost. 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 °) of the virtual lattice is changed to 30 °, 60 °, and 90 ° are expressed as i = 2, 3 using the approximate function (E). Calculated by The results are shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), respectively. As is clear from FIGS. 11A and 11B, in the print head 1, by setting the inner angle α of the virtual lattice within the range of 60 ° <α <90 °, F2> 800 And the relationship of F3> 7000 is satisfied together. Therefore, it is desirable to set the internal angle α of the virtual lattice within 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 the piezoelectric elements in a plurality of cavities arranged in a matrix are driven in an order that does not depend on the arrangement position, there is little change in the value of the deformation efficiency F2 with respect to the angle α. It is possible to realize a print head 1 having high efficiency and low crosstalk having discharge characteristics.

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 approximate 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 occupied area Scav of the cavity and the occupied area Spin of the virtual lattice satisfy the relationship Scav / Spin <0.5. By setting to, both the relationship of F2> 800 and the relationship of F3> 7000 can be satisfied. Therefore, the print head 1 is desirably set so that the occupied area Scav of the cavity and the occupied area Spin of the virtual lattice 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 the print head 1 is assembled, it is necessary to join the ceramic actuator unit 21 and the cavity plate 23 on which a large number of cavities 10 are formed. A predetermined load is applied. At this time, since the actuator 21 is relatively fragile, there is a possibility that cracks or cracks may occur due to physical strain or local load concentration. However, in the print head 1, by setting so as to satisfy the relationship of Scav / Spin <0.5, a sufficient bonding area between the actuator unit 21 and the cavity plate 23 can be ensured. The occurrence of this can be prevented and both can be reliably bonded, and the yield during 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, the print head 1 based on specific illustrations has been described as an embodiment to which the present invention is applied. However, the present invention is not limited to the embodiment exemplified above, and ink is applied to a recording medium. The present invention can be widely applied to an ink jet type print head that discharges.

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. 3 is a plan view showing an ink ejection surface in 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 enlarged schematic view of a main part showing an ink discharge surface in the same print head and enlarging a region surrounded by an alternate long and short dash 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 an essential part showing an ink discharge surface in the same print head and enlarging a region surrounded by an alternate long and short dash 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。2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the print head. FIG. 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。A physical model for explaining image formation by the print head is shown, and (a) is an explanatory diagram showing a state in which ink droplets are ejected at different speeds on a sheet that moves relative to the print head. (B) is a schematic diagram for explaining the landing accuracy corresponding to the difference in the landing positions of the ink droplets. 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。The physical model for demonstrating the print head is shown, (a) is explanatory drawing which shows the relationship between the virtual grating | lattice containing the cavity arrange | positioned in matrix form, and the parameter | index relevant to this virtual grating | lattice, (b) ) Is a schematic view schematically showing a cross section of a 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 an ejection speed and a volume change amount of a 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. When the number of piezoelectric element layers is N and the number of active layers is A, (a) is N = 2, A = When 1 is set, (b) is set when N = 4 and A = 1, (c) is set when N = 4 and A = 2, (d) is set when N = 4 and A = 3, (E) is N = 6, A = 3, (f) is N = 6, A = 3, (g) is N = 6, A = 3, (h) is N FIG. 6 is a schematic diagram showing the laminated structure of piezoelectric elements when = 6 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, F3 obtained by the approximation function when the value of Spzt / Scav and A was changed, (a) shows the value of F2 when the value of Spzt / Scav is changed. 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 showing the value of A 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, F3 obtained by the approximate function when changing the value of α and Scav / Spin, (a) is a graph showing the value of F2 when the value of α is changed, (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 symbols

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 reservoir 5 Manifold 8 Discharge nozzle 10 Cavity 21 Actuator unit 34 Common electrode 35 Drive electrode

Claims

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を有するアクチュエータユニットと、
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、
前記複数のキャビティは、一平面に沿って、前記プリントヘッドの延在方向である第１配列方向及び前記第１配列方向と交差する第２配列方向にマトリクス状に隣接配置され、
前記圧電素子は、複数の圧電材料層が積層された積層構造体であって、所定の電位となる共通電極と、前記キャビティを押圧するための駆動電圧が印加される駆動電極と、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた圧電材料層との３つの部材を積層方向の一方の側に含み、
前記一平面上において、前記複数のキャビティをそれぞれ含み、格子状に区画された領域を前記キャビティ毎に仮想格子を仮想した場合において、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた前記圧電材料層の部分を前記圧電素子の活性部とし、前記圧電素子をなす前記圧電材料層の層数をN（≧２）、前記圧電素子に含まれる前記活性層の数をA、前記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前記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・N^a0・A^b0・α^c0・Spin^d0・(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 discharges ink to a recording medium,
A plurality of cavities for holding the ink;
An actuator unit that is disposed in each of the cavities and includes a plurality of piezoelectric elements that press each of the cavities;
An ejection nozzle disposed in a matrix on the ejection surface of the ink and communicating with each of the cavities,
The plurality of cavities are arranged adjacent to each other in a matrix along a plane in a first arrangement direction that is an extending direction of the print head and a second arrangement direction that intersects the first arrangement direction.
The piezoelectric element is a laminated structure in which a plurality of piezoelectric material layers are laminated, a common electrode having a predetermined potential, a driving electrode to which a driving voltage for pressing the cavity is applied, and the common electrode And three members of the piezoelectric material layer sandwiched between the drive electrodes on one side in the stacking direction,
On the one plane, wherein the plurality of cavities respectively, In no event the regions partitioned in a grid pattern was virtually the virtual grid for each of the cavities, the piezoelectric sandwiched between the common electrode and the drive electrode The material layer portion is the active portion of the piezoelectric element, the number of the piezoelectric material layers constituting the piezoelectric element is N (≧ 2), the number of the active layers included in the piezoelectric element is A, and the virtual lattice Of the internal angles, an angle of 90 ° or less is α [°], the occupied area of each of the virtual lattices is Spin [mm ² ], the occupied area of each of the cavities is Scav [mm ² ], and each of the cavities is provided. When the occupation area of the active part in the piezoelectric element is Spzt [mm ² ],
An ink jet print head characterized by satisfying the following 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・N^a2・A^b2・α^c2・Spin^d2・(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 inkjet printhead 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。 Before SL is the angle alpha in the virtual grid, 60 ° <α <inkjet print head according to claim 1, wherein it meets 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 an occupied area Spin of each of the virtual lattices and an occupied area Scav of each of the cavities satisfy the following relational expression (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） 2. The ink jet print head according to claim 1, wherein an occupied area Scav of each of the cavities and an 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 inkjet type 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を有するアクチュエータユニットと、
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、
前記複数のキャビティは、一平面に沿って、前記プリントヘッドの延在方向であり、かつ、前記記録媒体の前記プリントヘッドに対する相対移動する方向と直交する第１配列方向及び前記第１配列方向と交差する第２配列方向にマトリクス状に隣接配置され、
前記圧電素子は、複数の圧電材料層が積層された積層構造体であって、所定の電位となる共通電極と、前記キャビティを押圧するための駆動電圧が印加される駆動電極と、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた圧電材料層との３つの部材を積層方向の一方の側に含み、
前記一平面上において、前記キャビティをそれぞれ含み、格子状に区画された領域を前記キャビティ毎に仮想格子を仮想した場合において、前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた前記圧電材料層の部分を前記圧電素子の活性部とし、前記圧電素子をなす前記圧電材料層の層数をN、（≧２）、前記圧電素子のに含まれる前記活性層の数を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前記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'・N^a0'・A^b0'・α^c0'・Spin^d0'・(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 discharges ink to a recording medium,
A plurality of cavities for holding the ink;
An actuator unit that is disposed in each of the cavities and includes a plurality of piezoelectric elements that press each of the cavities;
An ejection nozzle disposed in a matrix on the ejection surface of the ink and communicating with each of the cavities,
The plurality of cavities are a first arrangement direction and a first arrangement direction perpendicular to a direction in which the print medium moves relative to the print head along a plane. Arranged adjacent to each other in a matrix in the intersecting second array direction,
The piezoelectric element is a laminated structure in which a plurality of piezoelectric material layers are laminated, a common electrode having a predetermined potential, a driving electrode to which a driving voltage for pressing the cavity is applied, and the common electrode And three members of the piezoelectric material layer sandwiched between the drive electrodes on one side in the stacking direction,
On the one plane, wherein said cavity respectively, In no event the regions partitioned in a grid pattern was virtually the virtual grid for each of the cavity, the piezoelectric material layer sandwiched between the common electrode and the drive electrode Is the active part of the piezoelectric element, the number of the piezoelectric material layers forming the piezoelectric element is N, (≧ 2), the number of the active layers included in the piezoelectric element is A, and the cavity is included Of the internal angles in the virtual lattice, an angle of 90 ° or less is α [°], each occupied area of the virtual lattice is Spin [mm ² ], each occupied area of the cavity is Scav [mm ² ], each of the cavities When the occupation area of the active portion in the piezoelectric element provided in the Spzt [mm ² ],
An ink jet print head characterized by satisfying the following 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・N^a3・A^b3・α^c3・Spin^d3・(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 type print head according to claim 7, wherein the angle α in the virtual lattice 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 print head according to claim 7, 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 (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 type print head according to claim 7, wherein the number A of active layers of the piezoelectric element is one.