JP4014766B2

JP4014766B2 - Inkjet recording head

Info

Publication number: JP4014766B2
Application number: JP25225099A
Authority: JP
Inventors: 智明高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP2001071486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子の伸縮によりノズル開口からインク滴を吐出させて画像や文字を記録用紙に記録するインクジェット式記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
縦振動の圧電振動子を用いたインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）は、一般に、図８および図９に示すように、多数のノズル開口８と圧力室７が形成された流路ユニット１と、この流路ユニット１が貼着されるとともに、圧電振動子６が収容されるヘッドケース２とを備えている。
【０００３】
上記流路ユニット１は、ノズル開口８が列設されたノズルプレート３と、上記各ノズル開口８に連通する圧力室７が列設された流路基板４と、上記各圧力室７の下部開口を塞ぐ振動板５とが積層されて構成されている。上記流路基板４には、各圧力室７とインク流路１０を介して連通し、各圧力室７に導入されるインクを貯留するインク貯留室９が形成されている。この例では、ノズル開口８および圧力室７の列は２列設けられている。
【０００４】
上記ヘッドケース２は、合成樹脂製で、上下に貫通する空間１６に圧電振動子６が収容されるようになっている。上記空間１６は、ノズル開口８が列設される方向に延び、ノズル開口８の列に対応して２つ設けられている。上記圧電振動子６は、後端側がヘッドケース２に取り付けられた固定基板１１に固着されるとともに、先端面が振動板５下面の島部５Ａに固着されている。
【０００５】
そして、駆動回路１４で発生させた駆動信号をフレキシブル回路板１３を介して圧電振動子６に入力することにより、圧電振動子６を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子６の伸縮により、振動板５の島部５Ａを振動させて圧力室７内の圧力を変化させ、圧力室７内のインクをノズル開口８からインク滴として吐出させるようになっている。図８において、１５はインク貯留室９にインクを供給するインク供給口である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記記録ヘッドでは、圧電振動子６が伸縮する際、その変形力が振動板５を伝ってヘッドケース２や流路ユニット１にも伝わる。しかも、へッドケース２が合成樹脂で形成され、圧電振動子６を収容する空間１６の間の壁部（以下「中央リブ」という）１２の厚みが比較的薄くなっていることから、図１０および図１１に示すように、圧電振動子６の伸縮に伴って中央リブ１２や流路ユニット１が変形してしまう。特に、多数の圧電振動子６を同時に駆動した場合に、中央リブ１２の変形量が大きくなって、インク滴の吐出特性に変化をもたらすおそれがある。
【０００７】
上記中央リブ１２の変形量は、ノズル開口８の列の両端部分よりも中央付近において大きく、この部分のインク滴吐出速度が低下して列内クロストーク等の障害を生じるおそれがある。また、中央リブ１２の変形量が大きいと、片側列の圧電振動子６が駆動される影響を受けて他列の吐出特性が変化する列間クロストーク等の障害を生じるおそれがある。さらに、上記中央リブ１２は変形しやすいことから、圧電振動子６の伸縮にともなって振動するため、圧電振動子６の伸縮に対する中央リブ１２の共振周期が、圧電振動子６の駆動周期と一致すると、圧力室７に十分な圧力が加わらず、インク滴の吐出速度が遅くなったり、吐出方向が変化する等、非常に不安定な吐出状態になるおそれもある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ヘッドケース等の変形による吐出特性の変化が生じにくいインクジェット式記録へッドの提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、多数のノズル開口が列設された複数のノズル列と、上記各ノズル開口に連通する圧力室と、上記各圧力室の開口を塞ぐ振動板とを有する流路ユニットと、上記各圧力室の圧力を変化させる圧電振動子と、上記流路ユニットを保持するヘッドケースとを備えたインクジェット式記録ヘッドであって、上記複数のノズル列の間に位置するヘッドケースの壁部に補強板が取り付けられ、上記補強板が高比重部材を備えることにより、圧電振動子の変形に対して共振する共振周期が、上記圧電振動子を駆動する最小駆動周期より長く、かつ上記最小駆動周期の２倍より短くなっていることを要旨とする。
すなわち、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、ノズル列の間に位置するヘッドケースの壁部に高比重部材からなる補強板が取り付けられていることにより、壁部が圧電振動子の変形に対して共振する共振周期が、圧電振動子を駆動する最小駆動周期より長く、かつ上記最小駆動周期の２倍より短くなっている。このため、変形しやすいノズル列の間に位置する壁部が、たとえ圧電振動子の変形にともなって上記壁部が変形や振動したとしても、たわみ振動の周期を遅らせることができ、共振周期が圧電振動子の駆動周期と一致しなくなるため、圧力室の圧力状態が安定し、列間クロストークや列内クロストーク等の不安定な吐出状態が生じにくく、吐出特性が安定化する。また、上記ヘッドケースの壁部の共振周期が、上記圧電振動子を駆動する最小駆動周期より長く、かつ上記最小駆動周期の２倍より短くなっていることにより、上記壁部の剛性を不要に低下させることなく、上記壁部の共振周期を圧電振動子の駆動周期と異ならせて吐出特性を安定化させる効果がより顕著である。
なお、上記高比重部材とは、おおむね比重が１０ｇ／ｃｍ³以上の材料からなる部材をいう。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記圧電振動子が長手方向に伸縮するものであり、上記圧電振動子の先端が振動板に固着されるとともに、後端側がヘッドケースに保持されている場合には、特に、ノズル列の間に位置する壁部が変形しやすく、不安定な吐出状態を生じやすいことから、この部分の共振周期を圧電振動子の駆動周期と異ならせて吐出特性を安定化させる効果が顕著である。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記補強板が、中央部に高比重部材を備えたものである場合には、補強板の寸法精度を確保しながら吐出状態を安定化させることができる。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記壁部の後端部に、補強材が取り付けられている場合には、上記壁部の剛性が向上することにより変形し難くなり、不安定な吐出状態が生じにくくなる。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記壁部に補強板が取り付けられ、上記補強板に、圧電振動子の伸縮方向に延びる切欠部が形成されている場合には、補強板のたわみ剛性が低下してたわみ振動の周期を遅らせることができることから、上記壁部の共振周期が圧電振動子の駆動周期と一致しなくなるため、吐出特性が安定化する。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記切欠部が長穴である場合には、補強板の寸法精度を確保しながら吐出状態を安定化させることができる。
本発明のインクジェット式記録ヘッドにおいて、上記切欠部が補強板の両端寄り部に設けられている場合には、壁部の変形量がおおきい中央付近の質量が小さくならず、共振周期を必要以上に早めないことから、吐出特性が安定化する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２１】
図１および図２は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施の形態を示す図である。この記録ヘッドは、基本的には図８および図９に示すものと同様であり、以下同様の部分は同じ符号を用いて説明する。
【００２２】
上記記録ヘッドは、圧電振動子６が収容されるヘッドケース２と、このヘッドケース２のユニット固着面に接着剤等で固着される流路ユニット１とを備えている。
【００２３】
上記流路ユニット１は、ノズル開口８が列設されたノズルプレート３と、上記各ノズル開口８に連通する圧力室７が列設された流路基板４と、上記各圧力室７の下部開口を塞ぐ振動板５とが積層されて構成されている。上記流路基板４には、各圧力室７とインク流路１０を介して連通し、各圧力室７に導入されるインクを貯留するインク貯留室９が形成されている。この例では、ノズル開口８および圧力室７の列は、それぞれ２列設けられている。
【００２４】
上記ヘッドケース２は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が射出成形されてなり、上下に貫通する空間１６に、上記各圧力室７に対応するよう圧電振動子６が収容されるようになっている。上記空間１６は、ノズル開口８が列設される方向に延び、ノズル開口８の列に対応して２つ設けられている。上記圧電振動子６は、後端側がヘッドケース２に取り付けられた固定基板１１に固着されるとともに、先端面が振動板５下面の島部５Ａに固着されている。
【００２５】
上記ヘッドケース２のふたつの空間１６の間に位置する壁部（以下「中央リブ」という）１２には、補強板２０が一体的にインサートされている。上記補強板２０は、図３に示すように、長方形のステンレス板２０の中央部に形成された開口に、高比重部材２２が嵌合されて構成されている。この例では、上記高比重部材２２として、比重１８．０ｇ／ｃｍ³のタングステン合金（商品名「ヘビイメタル」；住友電気工業社製）を用いた。
【００２６】
ここで、上記補強板２０の両端部は、ヘッドケース２をインサート成形する際に、インサート金具を保持するガイド部として機能するため、高精度が要求される。また、補強板２０の上端部は、インクの流路に近く、吐出特性に影響することから高い精度が要求される。上記タングステン合金は焼結品であり、高い精度に加工するのが困難であるため、周辺部分をステンレス板２１で構成することにより、精度を確保するようになっている。
【００２７】
そして、駆動回路１４で発生させた駆動信号をフレキシブル回路板１３を介して圧電振動子６に入力することにより、圧電振動子６を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子６の伸縮により、振動板５の島部５Ａを振動させて圧力室７内の圧力を変化させ、圧力室７内のインクをノズル開口８からインク滴として吐出させるようになっている。図１において、１５はインク貯留室９にインクを供給するインク供給口である。
【００２８】
上記記録ヘッドでは、２列のノズル開口８の列の間に位置する中央リブ１２に補強板２０を一体的にインサートしているため、上記中央リブ１２の剛性が向上することにより変形し難くなる。したがって、圧電振動子６の伸縮に伴う中央リブ１２の変形も少なくなり、不安定な吐出が生じにくくなる。
【００２９】
また、上記補強板２０の中央部に高比重部材２２を備えているため、たとえ上記中央リブ１２が変形してたとしても、高比重部材２２の質量で中央リブ１２のたわみ振動の周期を遅らせ、中央リブ１２が圧電振動子６の伸縮に対して共振する共振周期を、圧電振動子６の駆動周期と異なる周期とすることができる。このため、圧電振動子６の伸縮にともなって中央リブ１２が変形や振動したとしても、圧力室７の圧力状態が安定し、列間クロストークや列内クロストーク等の不安定な吐出状態が生じにくく、吐出特性が安定化する。
【００３０】
図４は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの第２の実施の形態を示す図である。この記録ヘッドでは、中央リブ１２の後端側（図示の下側）に、補強部材２３が取り付けられている。上記補強部材２３としては、上述したタングステン合金のような高比重部材を用いることもできるし、ステンレスのような安価な金属材料を用いることもできる。それ以外は、図１および図２に示すものと同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３１】
このものでも、図１および図２に示すものと同様の作用効果を奏し、中央リブ１２の剛性が向上することにより変形し難くなり、不安定な吐出状態が生じにくくなる。
【００３２】
図５は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの第３の実施の形態を示す図である。この記録ヘッドでは、中央リブ１２に、補強板２０が一体的にインサートされるとともに、その後端側（図示の下側）に、補強部材２３が取り付けられている。上記補強部材２３としては、上述したタングステン合金のような高比重部材を用いることもできるし、ステンレスのような安価な金属材料を用いることもできる。それ以外は、図１および図２に示すものと同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３３】
このものでも、図１および図２に示すものと同様の作用効果を奏し、中央リブ１２の剛性が向上することにより変形し難くなり、不安定な吐出状態が生じにくくなる。
【００３４】
図６は、本発明のインクジェット式記録ヘッドに用いる補強板２０の第２例を示す。この補強板２０は、長方形のステンレス板からなり、その両端寄り部に、圧電振動子６の伸縮方向に延びる長穴２４が形成されている。
【００３５】
上記補強板２０は、中央リブ１２に一体的にインサートされて用いられる（図１および図２参照）。上記補強板２０には、圧電振動子６の伸縮方向に延びる長穴２４が形成されているため、補強板２０のたわみ剛性が低下する。したがって、上記補強板２０を用いることにより、中央リブ１２のたわみ振動の周期を遅らせることができることから、中央リブ１２の共振周期が圧電振動子６の駆動周期と一致しなくなるため、吐出特性が安定化する。
【００３６】
このとき、長穴２４を極端に大きくすると、中央リブ１２の剛性が小さくなりすぎ、共振しない場合でも中央リブ１２の変形が大きくなって吐出特性が不安定になってしまう。したがって、中央リブ１２の剛性を不要に低下させることなく、中央リブ１２の共振周期を一致しないようにするには、中央リブ１２の共振周期を圧電振動子６を駆動する最小駆動周期より長く、かつ上記最小起動周期の２倍より短くすることが望ましい。
【００３７】
また、上記長穴２４が補強板２０の両端寄り部に設けられているため、中央リブ１２の変形量がおおきい中央付近の質量が小さくならず、共振周期を必要以上に早めないことから、かえって吐出特性を不安定にすることがない。さらに、補強板２０に長穴２４を形成させていることから、インサート成形の際にインサート金具を保持するガイドとして機能する両端部の変形が防止され、成形精度を低下させることがない。
【００３８】
それ以外は、図１および図２に示すものと同様の作用効果を奏し、中央リブ１２の剛性が向上することにより変形し難くなり、不安定な吐出状態が生じにくくなる。
【００３９】
図７は、本発明のインクジェット式記録ヘッドに用いる補強板２０の第３例を示す。この補強板２０は、長方形のステンレス板からなり、その両端寄り部に、圧電振動子６の伸縮方向に延びる切欠部２５が形成されている。
【００４０】
上記補強板２０は、中央リブ１２に一体的にインサートされて用いられる（図１および図２参照）。上記補強板２０には、圧電振動子６の伸縮方向に延びる切欠部２５が形成されているため、補強板２０のたわみ剛性が低下する。したがって、上記補強板２０を用いることにより、中央リブ１２のたわみ振動の周期を遅らせることができることから、中央リブ１２の共振周期が圧電振動子６の駆動周期と一致しなくなるため、吐出特性が安定化する。
【００４１】
また、上記切欠部２５が補強板２０の両端寄り部に設けられているため、中央リブ１２の変形量がおおきい中央付近の質量が小さくならず、共振周期を必要以上に早めないことから、かえって吐出特性を不安定にすることがない。
【００４２】
それ以外は、図１および図２に示すものと同様の作用効果を奏し、中央リブ１２の剛性が向上することにより変形し難くなり、不安定な吐出状態が生じにくくなる。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、高比重部材２２としてタングステン合金を用いた例を示したが、高比重部材２２の材質としては、おおむね比重が１０ｇ／ｃｍ³以上を示す材料であれば、鉛等各種のものを用いることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のインクジェット式記録ヘッドによれば、たとえ圧電振動子の伸縮にともなって上記壁部が変形や振動したとしても、圧力室の圧力状態が安定し、列間クロストークや列内クロストーク等の不安定な吐出状態が生じにくく、吐出特性が安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録ヘッドに用いる補強板の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図６】本発明のインクジェット式記録ヘッドに用いる補強板の第２例を示す斜視図である。
【図７】本発明のインクジェット式記録ヘッドに用いる補強板の第３例を示す斜視図である。
【図８】従来のインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図９】従来のインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【図１０】従来のインクジェット式記録ヘッドの作用を示す断面図である。
【図１１】従来のインクジェット式記録ヘッドの作用を示す断面図である。
【符号の説明】
１流路ユニット
２ヘッドケース
５振動板
６圧電振動子
７圧力室
８ノズル開口
１２中央リブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording head that records an image or a character on a recording sheet by ejecting ink droplets from a nozzle opening by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator.
[0002]
[Prior art]
An ink jet recording head (hereinafter referred to as “recording head”) using a longitudinally vibrating piezoelectric vibrator is generally a flow path unit in which a large number of nozzle openings 8 and pressure chambers 7 are formed as shown in FIGS. 1 and a head case 2 in which the flow path unit 1 is attached and a piezoelectric vibrator 6 is accommodated.
[0003]
The flow path unit 1 includes a nozzle plate 3 in which nozzle openings 8 are arranged, a flow path substrate 4 in which pressure chambers 7 communicating with the nozzle openings 8 are arranged, and lower openings in the pressure chambers 7. And a diaphragm 5 that closes the wall. The flow path substrate 4 is formed with ink storage chambers 9 that communicate with the pressure chambers 7 via the ink flow paths 10 and store the ink introduced into the pressure chambers 7. In this example, two rows of nozzle openings 8 and pressure chambers 7 are provided.
[0004]
The head case 2 is made of synthetic resin, and the piezoelectric vibrator 6 is accommodated in a space 16 penetrating vertically. The space 16 extends in the direction in which the nozzle openings 8 are arranged, and two spaces 16 are provided corresponding to the rows of the nozzle openings 8. The piezoelectric vibrator 6 has a rear end fixed to a fixed substrate 11 attached to the head case 2 and a front end fixed to an island portion 5 </ b> A on the lower surface of the diaphragm 5.
[0005]
Then, the drive signal generated by the drive circuit 14 is input to the piezoelectric vibrator 6 via the flexible circuit board 13 so that the piezoelectric vibrator 6 is expanded and contracted in the longitudinal direction. By expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6, the island portion 5A of the diaphragm 5 is vibrated to change the pressure in the pressure chamber 7, and the ink in the pressure chamber 7 is ejected from the nozzle opening 8 as ink droplets. Yes. In FIG. 8, 15 is an ink supply port for supplying ink to the ink storage chamber 9.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the recording head, when the piezoelectric vibrator 6 expands and contracts, the deformation force is transmitted to the head case 2 and the flow path unit 1 through the diaphragm 5. In addition, since the head case 2 is made of synthetic resin and the thickness of the wall portion (hereinafter referred to as “central rib”) 12 between the spaces 16 accommodating the piezoelectric vibrator 6 is relatively thin, As shown in FIG. 11, the central rib 12 and the flow path unit 1 are deformed as the piezoelectric vibrator 6 expands and contracts. In particular, when a large number of piezoelectric vibrators 6 are driven at the same time, the deformation amount of the central rib 12 becomes large, which may cause a change in the ejection characteristics of the ink droplets.
[0007]
The deformation amount of the central rib 12 is larger in the vicinity of the center than both end portions of the row of nozzle openings 8, and there is a possibility that the ink droplet ejection speed of this portion is reduced and trouble such as in-row crosstalk occurs. Further, if the deformation amount of the central rib 12 is large, there is a possibility that a failure such as an inter-row crosstalk in which the ejection characteristics of the other row change due to the influence of driving the piezoelectric vibrators 6 on one side row may occur. Further, since the central rib 12 is easily deformed, it vibrates with the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6, so that the resonance period of the central rib 12 with respect to the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6 coincides with the drive period of the piezoelectric vibrator 6. Then, a sufficient pressure is not applied to the pressure chamber 7, and there is a possibility that the ejection speed of the ink droplet becomes slow or the ejection direction changes, resulting in a very unstable ejection state.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording head that is less likely to change in ejection characteristics due to deformation of a head case or the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ink jet recording head according to the present invention includes a plurality of nozzle rows in which a large number of nozzle openings are arranged, pressure chambers communicating with the nozzle openings, and openings of the pressure chambers. An ink jet recording head comprising: a flow path unit having a diaphragm to close; a piezoelectric vibrator that changes the pressure of each pressure chamber; and a head case that holds the flow path unit, the plurality of nozzles A reinforcing plate is attached to the wall of the head case located between the rows, and the reinforcing plate includes a high specific gravity member, so that a resonance period that resonates with deformation of the piezoelectric vibrator drives the piezoelectric vibrator. The gist is that it is longer than the minimum driving cycle and shorter than twice the minimum driving cycle.
That is, the ink jet recording head of the present invention has a wall portion against deformation of the piezoelectric vibrator by attaching a reinforcing plate made of a high specific gravity member to the wall portion of the head case located between the nozzle rows. The resonance period for resonance is longer than the minimum drive period for driving the piezoelectric vibrator and shorter than twice the minimum drive period. For this reason, even if the wall portion located between the easily deformable nozzle rows is deformed or vibrated due to deformation of the piezoelectric vibrator, the flexural vibration period can be delayed, and the resonance period can be reduced. Since it does not coincide with the driving cycle of the piezoelectric vibrator, the pressure state of the pressure chamber is stabilized, and unstable discharge states such as inter-row crosstalk and intra-row crosstalk are less likely to occur, and the discharge characteristics are stabilized. Further, since the resonance period of the wall portion of the head case is longer than the minimum driving period for driving the piezoelectric vibrator and shorter than twice the minimum driving period, the rigidity of the wall portion is unnecessary. The effect of stabilizing the ejection characteristics by making the resonance period of the wall portion different from the driving period of the piezoelectric vibrator without lowering the effect is more remarkable.
The high specific gravity member is a member made of a material having a specific gravity of approximately 10 g / cm ³ or more.
In the ink jet recording head of the present invention, when the piezoelectric vibrator expands and contracts in the longitudinal direction, the front end of the piezoelectric vibrator is fixed to the diaphragm and the rear end side is held by the head case. In particular, since the wall portion located between the nozzle rows is easily deformed, and an unstable ejection state is likely to occur, the ejection characteristics are stabilized by making the resonance period of this part different from the driving period of the piezoelectric vibrator. The effect to make is remarkable.
In the ink jet recording head of the present invention, when the reinforcing plate is provided with a high specific gravity member at the center, the ejection state can be stabilized while ensuring the dimensional accuracy of the reinforcing plate.
In the ink jet recording head of the present invention, when a reinforcing material is attached to the rear end portion of the wall portion, it becomes difficult to be deformed by improving the rigidity of the wall portion, and an unstable discharge state is caused. It becomes difficult to occur.
In the ink jet recording head of the present invention, when a reinforcing plate is attached to the wall portion, and the cutout portion extending in the expansion / contraction direction of the piezoelectric vibrator is formed on the reinforcing plate, the flexural rigidity of the reinforcing plate is reduced. Since the flexural vibration period can be delayed, the resonance period of the wall portion does not coincide with the drive period of the piezoelectric vibrator, and the ejection characteristics are stabilized.
In the ink jet recording head of the present invention, when the notch is a long hole, the ejection state can be stabilized while ensuring the dimensional accuracy of the reinforcing plate.
In the ink jet recording head of the present invention, when the notch is provided near the both ends of the reinforcing plate, the wall is largely deformed, the mass near the center is not reduced, and the resonance period is increased more than necessary. Since it is not accelerated, the discharge characteristics are stabilized.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0021]
1 and 2 are views showing an embodiment of an ink jet recording head of the present invention. This recording head is basically the same as that shown in FIGS. 8 and 9, and the same parts will be described below using the same reference numerals.
[0022]
The recording head includes a head case 2 in which the piezoelectric vibrator 6 is accommodated, and a flow path unit 1 that is fixed to a unit fixing surface of the head case 2 with an adhesive or the like.
[0023]
The flow path unit 1 includes a nozzle plate 3 in which nozzle openings 8 are arranged, a flow path substrate 4 in which pressure chambers 7 communicating with the nozzle openings 8 are arranged, and lower openings in the pressure chambers 7. And a diaphragm 5 that closes the wall. The flow path substrate 4 is formed with ink storage chambers 9 that communicate with the pressure chambers 7 via the ink flow paths 10 and store the ink introduced into the pressure chambers 7. In this example, two rows of nozzle openings 8 and pressure chambers 7 are provided.
[0024]
The head case 2 is formed by injection molding of a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and the piezoelectric vibrator 6 is accommodated in the space 16 penetrating vertically so as to correspond to the pressure chambers 7. Yes. The space 16 extends in the direction in which the nozzle openings 8 are arranged, and two spaces 16 are provided corresponding to the rows of the nozzle openings 8. The piezoelectric vibrator 6 has a rear end fixed to a fixed substrate 11 attached to the head case 2 and a front end fixed to an island portion 5 </ b> A on the lower surface of the diaphragm 5.
[0025]
A reinforcing plate 20 is integrally inserted into a wall portion (hereinafter referred to as “central rib”) 12 positioned between the two spaces 16 of the head case 2. As shown in FIG. 3, the reinforcing plate 20 is configured by fitting a high specific gravity member 22 into an opening formed in the central portion of a rectangular stainless steel plate 20. In this example, a tungsten alloy (trade name “Heavy Metal”; manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) having a specific gravity of 18.0 g / cm ³ was used as the high specific gravity member 22.
[0026]
Here, since both ends of the reinforcing plate 20 function as guide portions for holding the insert fitting when the head case 2 is insert-molded, high precision is required. Further, the upper end portion of the reinforcing plate 20 is close to the ink flow path and affects the ejection characteristics, so that high accuracy is required. Since the tungsten alloy is a sintered product and difficult to process with high accuracy, the accuracy is ensured by forming the peripheral portion with the stainless steel plate 21.
[0027]
Then, the drive signal generated by the drive circuit 14 is input to the piezoelectric vibrator 6 via the flexible circuit board 13 so that the piezoelectric vibrator 6 is expanded and contracted in the longitudinal direction. By expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6, the island portion 5A of the diaphragm 5 is vibrated to change the pressure in the pressure chamber 7, and the ink in the pressure chamber 7 is ejected from the nozzle opening 8 as ink droplets. Yes. In FIG. 1, reference numeral 15 denotes an ink supply port that supplies ink to the ink storage chamber 9.
[0028]
In the recording head, since the reinforcing plate 20 is integrally inserted into the central rib 12 positioned between the two rows of nozzle openings 8, the rigidity of the central rib 12 is improved, so that it is difficult to be deformed. . Therefore, the deformation of the central rib 12 accompanying the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6 is reduced, and unstable ejection is less likely to occur.
[0029]
Further, since the high specific gravity member 22 is provided at the center of the reinforcing plate 20, even if the central rib 12 is deformed, the period of the flexural vibration of the central rib 12 is delayed by the mass of the high specific gravity member 22. The resonance period at which the central rib 12 resonates with respect to the expansion and contraction of the piezoelectric vibrator 6 can be set to a period different from the driving period of the piezoelectric vibrator 6. For this reason, even if the central rib 12 is deformed or vibrated as the piezoelectric vibrator 6 expands and contracts, the pressure state of the pressure chamber 7 is stable, and unstable discharge states such as inter-row crosstalk and intra-row crosstalk occur. It is difficult to occur and the discharge characteristics are stabilized.
[0030]
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the ink jet recording head of the present invention. In this recording head, a reinforcing member 23 is attached to the rear end side (the lower side in the drawing) of the central rib 12. As the reinforcing member 23, a high specific gravity member such as the above-described tungsten alloy can be used, or an inexpensive metal material such as stainless steel can be used. Other than that, it is the same as that shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the same code | symbol is attached | subjected to the same part.
[0031]
Even in this case, the same effects as those shown in FIGS. 1 and 2 are obtained, and the rigidity of the central rib 12 is improved, so that it is difficult to be deformed and an unstable discharge state is hardly generated.
[0032]
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the ink jet recording head of the present invention. In this recording head, a reinforcing plate 20 is integrally inserted into the central rib 12, and a reinforcing member 23 is attached to the rear end side (the lower side in the drawing). As the reinforcing member 23, a high specific gravity member such as the above-described tungsten alloy can be used, or an inexpensive metal material such as stainless steel can be used. Other than that, it is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same parts.
[0033]
Even in this case, the same effects as those shown in FIGS. 1 and 2 are obtained, and the rigidity of the central rib 12 is improved, so that it is difficult to be deformed and an unstable discharge state is hardly generated.
[0034]
FIG. 6 shows a second example of the reinforcing plate 20 used in the ink jet recording head of the present invention. The reinforcing plate 20 is made of a rectangular stainless steel plate, and an elongated hole 24 extending in the expansion / contraction direction of the piezoelectric vibrator 6 is formed at both end portions thereof.
[0035]
The reinforcing plate 20 is used by being integrally inserted into the central rib 12 (see FIGS. 1 and 2). Since the reinforcing plate 20 has a long hole 24 extending in the expansion / contraction direction of the piezoelectric vibrator 6, the bending rigidity of the reinforcing plate 20 is lowered. Therefore, since the period of the flexural vibration of the central rib 12 can be delayed by using the reinforcing plate 20, the resonance period of the central rib 12 does not coincide with the driving period of the piezoelectric vibrator 6, so that the ejection characteristics are stable. Turn into.
[0036]
At this time, if the elongated hole 24 is made extremely large, the rigidity of the central rib 12 becomes too small, and even if it does not resonate, the deformation of the central rib 12 becomes large and the discharge characteristics become unstable. Therefore, in order not to make the resonance period of the center rib 12 coincide without unnecessarily reducing the rigidity of the center rib 12, the resonance period of the center rib 12 is longer than the minimum drive period for driving the piezoelectric vibrator 6. And it is desirable to make it shorter than twice the minimum activation period.
[0037]
Further, since the elongated holes 24 are provided near both ends of the reinforcing plate 20, the amount of deformation of the central rib 12 is large and the mass in the vicinity of the center is not reduced, and the resonance period cannot be accelerated more than necessary. The discharge characteristics are not unstable. Further, since the elongated holes 24 are formed in the reinforcing plate 20, deformation of both end portions that function as guides for holding the insert metal fitting during insert molding is prevented, and molding accuracy is not reduced.
[0038]
Other than that, the same operational effects as those shown in FIGS. 1 and 2 are obtained, and the rigidity of the central rib 12 is improved, so that it becomes difficult to be deformed and an unstable discharge state is hardly generated.
[0039]
FIG. 7 shows a third example of the reinforcing plate 20 used in the ink jet recording head of the present invention. The reinforcing plate 20 is made of a rectangular stainless steel plate, and a notch 25 extending in the expansion / contraction direction of the piezoelectric vibrator 6 is formed near both ends thereof.
[0040]
The reinforcing plate 20 is used by being integrally inserted into the central rib 12 (see FIGS. 1 and 2). Since the reinforcing plate 20 has a notch 25 extending in the expansion / contraction direction of the piezoelectric vibrator 6, the flexural rigidity of the reinforcing plate 20 decreases. Therefore, since the period of the flexural vibration of the central rib 12 can be delayed by using the reinforcing plate 20, the resonance period of the central rib 12 does not coincide with the driving period of the piezoelectric vibrator 6, so that the ejection characteristics are stable. Turn into.
[0041]
In addition, since the notch 25 is provided near both ends of the reinforcing plate 20, the amount of deformation of the central rib 12 is large, the mass near the center is not reduced, and the resonance period cannot be accelerated more than necessary. The discharge characteristics are not unstable.
[0042]
Other than that, the same operational effects as those shown in FIGS. 1 and 2 are obtained, and the rigidity of the central rib 12 is improved, so that it becomes difficult to be deformed and an unstable discharge state is hardly generated.
[0043]
In the above-described embodiment, an example in which a tungsten alloy is used as the high specific gravity member 22 has been shown. However, as a material of the high specific gravity member 22, lead or the like is generally used as long as the specific gravity is 10 g / cm ³ or more. Various things can be used.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the ink jet recording head of the present invention, even if the wall portion is deformed or vibrated with expansion and contraction of the piezoelectric vibrator, the pressure state of the pressure chamber is stabilized, and the crosstalk between columns is reduced. Unstable ejection states such as in-column crosstalk are less likely to occur, and the ejection characteristics are stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of an ink jet recording head of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ink jet recording head.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a reinforcing plate used in the ink jet recording head.
FIG. 4 is a sectional view showing an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a second example of a reinforcing plate used in the ink jet recording head of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a third example of a reinforcing plate used in the ink jet recording head of the present invention.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a conventional ink jet recording head.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional ink jet recording head.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operation of a conventional ink jet recording head.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the operation of a conventional ink jet recording head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow path unit 2 Head case 5 Diaphragm 6 Piezoelectric vibrator 7 Pressure chamber 8 Nozzle opening 12 Center rib

Claims

多数のノズル開口が列設された複数のノズル列と、上記各ノズル開口に連通する圧力室と、上記各圧力室の開口を塞ぐ振動板とを有する流路ユニットと、駆動信号を発生させる駆動回路と、上記駆動信号に基づいて上記各圧力室の圧力を変化させる圧電振動子と、上記流路ユニットを保持するヘッドケースとを備えたインクジェット式記録ヘッドであって、
上記複数のノズル列の間に位置するヘッドケースの壁部に補強板が取り付けられ、上記壁部が圧電振動子の変形に対して共振する共振周期と上記圧電振動子が上記駆動信号に基づいて駆動される駆動周期とが一致しなくするように上記圧電振動子の伸縮方向に延びる切欠部を上記補強板が備えることにより、上記圧電振動子が上記駆動信号に基づいて駆動される最小駆動周期より、上記共振周期は長く、かつ上記共振周期は上記最小駆動周期の２倍より短くなっていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。A plurality of nozzle rows in which a large number of nozzle openings are arranged, a pressure chamber communicating with each of the nozzle openings, a flow path unit having a diaphragm closing the openings of the pressure chambers, and a drive for generating a drive signal An ink jet recording head comprising a circuit, a piezoelectric vibrator that changes the pressure of each pressure chamber based on the drive signal, and a head case that holds the flow path unit,
A reinforcing plate is attached to a wall portion of the head case located between the plurality of nozzle rows, and the resonance period in which the wall portion resonates with respect to the deformation of the piezoelectric vibrator and the piezoelectric vibrator is based on the drive signal. the notch as a driving cycle to be driven to not match extending in stretching direction of the piezoelectric vibrator by the reinforcing plate is provided, the minimum drive period that the piezoelectric vibrator is Ru is driven based on the driving signal The inkjet recording head is characterized in that the resonance period is long and the resonance period is shorter than twice the minimum driving period.

上記圧電振動子が長手方向に伸縮するものであり、上記圧電振動子の先端が振動板に固着されるとともに、後端側がヘッドケースに保持されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。 The ink jet recording head according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator expands and contracts in a longitudinal direction, the tip of the piezoelectric vibrator is fixed to a diaphragm, and the rear end side is held by a head case.

上記切欠部が長穴である請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1 , wherein the notch is a long hole.

上記切欠部が補強板の両端寄り部に設けられている請求項１記載のインクジェット式記録ヘッド。Ink jet recording head according to claim 1, wherein said notch is provided at both ends nearer portions of the reinforcing plate.