JP2007137054A - 液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置及び液滴噴射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークが生じにくく、インクの吐出特性にばらつきが生じにくい。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドにおいては、ノズルの吐出動作により２つのノズル間を結ぶ方向に沿って固有振動が発生する場合がある。特に固有振動の二次モードの周波数（例えば２７．５ｋＨｚ）付近においては、固有振動によるクロストークが発生しやすい。インクジェットヘッドの二次モードの周波数が印字周波数の０．８５倍以下、１．２５倍〜１．９６倍の範囲内、及び、４．５９倍以上のいずれかであることにより、クロストークが生じにくくなる。
【選択図】図８

Description

本発明は、物体に液体を吐出する液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置及び液滴噴射方法に関する。

プリンタのインクジェットヘッド本体等として使用される液滴噴射ヘッドには、特許文献１に記載されるようなものがある。特許文献１のヘッド本体は、インクを吐出する複数のノズルを有している。これらのノズルは、ヘッド本体に設置された流路ユニットの下面に形成されている。そして、ヘッド本体の下方には、印刷用紙が設置される。プリンタは、所定の印字周期に対応する速さで印刷用紙を搬送しつつ、ヘッド本体に形成されたノズルからインクを吐出させて印刷用紙上に画像等を印刷する。
特開２００４−１６０９１５号公報（図２）

特許文献１のようなヘッド本体による印刷において、流路ユニットの振動によって、インク吐出に以下のような問題が生じる場合がある。

ヘッド本体に形成された１つのノズルからインクが吐出されると、その反動で流路ユニットが振動する。そして、その振動が、このノズルによる次のインク吐出に影響を与える場合がある。または、上記の１つのノズルから別のノズルへとその振動が伝播し、この別のノズルにおけるインクの吐出動作に影響を与える場合がある。このように、１つのノズルによるインクの吐出動作が同一あるいは別のノズルのインク吐出に影響を及ぼすことは、クロストークと呼ばれる。クロストークが生じると、インクの吐出特性にばらつきが生じ、印刷画像に不要な濃淡などが生じる場合がある。

本発明の目的は、クロストークが生じにくく、インク等の液体の吐出特性にばらつきが生じにくい液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置、及び液滴噴射方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の態様に従えば、物体に対して相対移動しつつ、所定の解像度で液滴を噴射する液滴噴射ヘッドであって、液滴を吐出する複数のノズル及び前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニットを備え、前記所定の解像度に対応する単位距離だけ前記液滴噴射ヘッドに対して前記物体が相対移動するのに要する時間の逆数である噴射周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上の範囲内である液滴噴射ヘッドが提供される。

インクジェットヘッドが所定の周波数で加振された場合に、インクジェットヘッドのノズル面は、ノズル間方向に沿って大きく振動する（共振する）。本願では、このときの周波数を「ノズル間固有振動の固有振動数（ノズル間固有振動数）」と呼ぶ。後述するように、「ノズル間固有振動数」は、発生した共振の振動モードに応じて一次モードの（ノズル間固有）振動数、二次モードの（ノズル間固有）振動数などに分類される。ノズル面が二次モードで振動している場合に、平衡位置からノズル面に垂直な一方の方向に変位したノズルと、他方の方向に変位したノズルとの間には、液滴の吐出特性に差が生じる。また、ノズル間固有振動の固有振動数のそれぞれのモードに近い印字周波数で印字が行われると、共振が発生しやすい。一方、本発明によると、一次モード及び二次モードのノズル間固有振動数が、印字周波数から離れているため、共振が抑制される。従って、上記のような液滴の吐出特性の差が生じにくくなる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記比が１．２５〜１．９６であってもよい。この場合、二次モードのノズル間固有振動数が噴射周波数より大きい。さらに、一次モードのノズル間固有振動数が噴射周波数より小さくなるように設定されている。従って、二次以上のモードの共振が発生しにくくなり、且つ、一次モードの共振も抑制される。さらに、二次モードの周波数が噴射周波数の１．９６倍より大きくなるような流路ユニットよりも、容易に流路ユニットを実現できる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記噴射周波数が３０ｋＨｚ以下であってもよい。この場合、噴射周波数が抑えられているため、ｎ次モード（ｎは自然数）のノズル間固有振動数が３０ｋＨｚより大きい場合には、ｎ次以上のモードの共振が抑制される。従って、噴射周波数が３０ｋＨｚより高い場合より、共振が容易に抑制される。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記流路ユニットが、前記ノズル面において直線上に並んだ複数の前記ノズルによって形成されたノズル列を有していてもよい。この場合、１本のノズル列に属する複数のノズルがいっせいに液滴を吐出した場合には、ノズル面が共振することが多い。本発明によると、このような場合にも共振が抑制され、ノズル間の吐出特性に差が生じにくくなる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記流路ユニットが、互いに平行に配置された複数のノズル列を有し、前記各ノズル列は、前記ノズル面において直線上に並んだ複数の前記ノズルを含み、前記ノズル間方向が、異なる前記ノズル列に属するノズル間に係る方向であってもよい。この場合にも、共振が抑制され、ノズル列間における液滴の吐出特性に差が生じにくくなる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記流路ユニットは平板状であって、前記流路ユニットには複数の圧力室と、前記複数の圧力室に共通に連通する液室と、前記液室、前記圧力室及び前記ノズルを連通する複数の流路とが形成されていてもよい。あるいは、本発明の液体噴射ヘッドは、さらに前記複数の圧力室に対して圧力を付与するアクチュエータを備え、前記アクチュエータは、前記流路ユニットの前記ノズル面と反対側の面に積層されていてもよい。これらの場合には、所望の圧力室に貯留された液体のみを選択的に噴射できる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記アクチュエータは、前記流路ユニットに対して外力を印加してもよい。この場合には、例えば圧電アクチュエータのような、外部から力を印加して流路ユニットに変形を生じさせるアクチュエータを利用することができる。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記液室は複数の共通液滴室を含み、前記各共通液室は、前記ノズル面に平行であって且つ前記ノズル間方向に垂直な方向に沿って延在していてもよい。ノズル面に平行であって、且つノズル間方向に垂直な方向に延在する複数の共通液滴室が流路ユニット内に形成されていると、ノズル間方向に大きく振動する共振が発生することが多い。本発明によると、このような場合にも共振が抑制され、ノズル間の吐出特性に差が生じにくくなる。

本発明の液滴噴射ヘッドは、さらに前記ノズル間方向に沿って延在した支持部材を備え、前記支持部材と前記流路ユニットとが接合されていてもよい。この場合、支持部材によって流路ユニットがノズル間方向に支持されているため、ノズル間固有振動の周波数が大きくなる。これによって、各モードのノズル間固有振動の周波数と印字周波数との差が大きくなる場合には、共振が抑制される。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記流路ユニットの前記支持部材に接合された部分と前記支持部材とが金属材料によって形成され、前記流路ユニットと前記支持部材とが金属ろうを介して接合されていてもよい。この場合、流路ユニットが金属ろうによって支持部材により強固に支持される。従って、各モードのノズル間固有振動数と印字周波数との差が大きくなる場合には、共振が抑制される。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記流路ユニットが前記ノズル間方向に沿って延在した金属部材を含んでもよい。この場合、金属よりも硬度の低い部材のみによって流路ユニットが構成されている場合より、ノズル間固有振動数が大きくなる。これによって各モードのノズル間固有振動数と印字周波数との差が大きくなる場合には、共振が抑制される。

本発明の液滴噴射ヘッドにおいて、前記ノズル面は、前記金属部材に形成されていてもよい。この場合、ノズル間固有振動数が大きくなる。これによって各モードの周波数と印字周波数との差が大きくなる場合には、共振が抑制される。

本発明の液滴噴射ヘッドは、さらに前記比を調整する調整部材を有してもよい。この場合には、調整部材の材料、形状などによってノズル間固有振動数を調整することができるので、共振を抑制することができる。

本発明の第２の態様に従えば、物体に対して液体を噴射する液体噴射装置であって、前記物体を所定の方向に移動する移動機構と、前記物体に相対して移動しつつ、所定の解像度で液体を噴射するヘッドであって、液滴を吐出する複数のノズル、前記ノズルに連通する複数の圧力室、及び、前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニット、並びに、前記流路ユニットの前記ノズル面と反対側において前記圧力室に対向して形成され、前記圧力室に圧力を与えるアクチュエータユニットを含むヘッドとを備え、前記物体が前記ヘッドに対して前記所定の解像度に対応する単位距離だけ相対移動するのに要する時間の逆数である周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上である液体噴射装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、一次モード及び二次モードのノズル間固有振動数が、印字周波数から離れているため、共振が抑制される。

本発明の液体噴射装置は、インクジェットプリンタであってもよい。この場合には、クロストークが抑制されたインクジェットプリンタが提供される。

本発明の液滴噴射装置において、前記ヘッドは、さらに前記比を調整する調整部材を有してもよく、前記調整部材は、前記ノズル間方向に沿って延在した支持部材であって、前記支持部材と前記流路ユニットとが接合されていてもよい。これらの場合には、調整部材の材料、形状などによってノズル間固有振動数を調整することができるので、共振を抑制することができる。

本発明の第３の態様に従えば、物体に対して相対移動しつつ、所定の解像度で液滴を噴射する液滴噴射ヘッドを用いて液滴を噴射する液滴噴射方法であって、液滴を吐出する複数のノズル及び前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニットを備える液滴噴射ヘッドを用意することと、前記所定の解像度に対応する単位距離だけ前記液滴噴射ヘッドに対して前記物体が相対移動するのに要する時間の逆数である噴射周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上となるように、前記噴射周波数及び／又は前記ノズル間固有振動の二次モードの周波数を調整することを備える液滴噴射方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、噴射周波数に対する二次モードのノズル間固有振動数の比が、所定の範囲になるように噴射周波数を調整することによって、液体噴射ヘッドに共振が発生するのを抑制できる。

以下、本発明による好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
＜プリンタ概略＞
図１は、本発明における実施形態の一例によるインクジェットヘッド本体が設置されたインクジェットプリンタ１の概略上面図である。以下、プリンタ１と略記する。

プリンタ１の内部には、２本のガイド軸６及び７が設けられている。これらのガイド軸６及び７には、キャリッジとなるヘッドユニット８が、主走査方向に沿って往復移動可能に設置されている。ヘッドユニット８は、合成樹脂材料からなるヘッドホルダ９を有している。ヘッドホルダ９には、ヘッドユニット８の下方に搬送されてきた印刷用紙Ｐへインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッド３０が保持されている。

プリンタ１には、キャリッジモータ１２が設置されている。キャリッジモータ１２の駆動軸には、キャリッジモータ１２の駆動によって回転する無端ベルト１１が巻き掛けられている。そして、無端ベルト１１にはヘッドホルダ９が取り付けられ、無端ベルト１１が回転すると、ヘッドホルダ９が主走査方向に沿って往復移動できる。

プリンタ１は、インクカートリッジ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄを有している。これらのインクカートリッジ５ａ〜５ｄには、それぞれ、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインクが収容されている。各インクカートリッジ５ａ〜５ｄは、可撓製のチューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄによって、ヘッドユニット８に設置されたチューブジョイント２０と接続されている。インクカートリッジ５ａ〜５ｄ内のインクは、チューブジョイント２０を通じて、ヘッドユニット８に供給される。

プリンタ１は、ガイド軸６及び７で規定される主走査方向について、一方の端部に設置されたインク吸収部材３を有している。インク吸収部材３は、ヘッドユニット８がガイド軸６及び７上で上記の端部まで移動したときに、ちょうどヘッドユニット８の下方に位置する。インク吸収部材３は、フラッシング動作のときにヘッドユニット８のノズル面に形成されたノズルから吐出されたインクを吸収する。また、プリンタ１は、ガイド軸６及び７の間におけるインク吸収部材３の他方の端部に設置されたパージ装置２を有している。パージ装置２は、パージ動作のときにノズルからインクを吸収する。

プリンタ１には、ガイド軸６及び７の間において、主走査方向についてパージ装置２に隣接した位置に、ワイパ４が設けられている。ワイパ４は、ノズル面に付着したインクを拭い取るものである。
＜ヘッドユニット＞
ヘッドユニット８について説明する。図２は、ヘッドユニット８において、ヘッドホルダ９からバッファタンク４８及びヒートシンク６０が取り外された状態を示している。

ヘッドホルダ９は、バッファタンク４８を受け入れる側に向かって開口した箱状に形成されている。ヘッドホルダ９の底部には、インクジェットヘッド３０が設置されている。バッファタンク４８は、インクジェットヘッド３０の上方に位置するように、ヘッドホルダ９に収容されている。

バッファタンク４８の上面における一方の端部付近には、チューブジョイント２０が接続されている。バッファタンク４８の下面には、図示しない４つのインク流出口が設けられている。これらのインク流出口は、後述のように、インクジェットヘッド３０に設けられた４つのインク供給口９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｄと、シール部材９０を介して接続されている。上記のとおり、チューブジョイント２０は、インクカートリッジ５ａ〜５ｄと、チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを介して接続されている。バッファタンク４８には、チューブ１４ａ〜１４ｄを通じて、インクカートリッジ５ａ〜５ｄからインクが供給される。

ヘッドホルダ９は、ヒートシンク６０を有している。ヒートシンク６０は、副走査方向に沿って延在する水平部６０ａと、水平部６０ａの一端部から上方に立ち上がった垂直部６０ｂとを有している。水平部６０ａ及び垂直部６０ｂは、図２に示すように、共に副走査方向に長い板状に形成されている。

ヘッドホルダ９からは、後述のＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）７０が、ヘッドホルダ９の底部に設けられた隙間を通って上方へ引き出されている。ＦＰＣ７０の一端はヘッド本体２５に接続されており、その途中に、ドライバＩＣ８０が設けられている。

図３は、主走査方向に切断したヘッドユニット８の縦断面図である。図３においては、ヘッドホルダ９にバッファタンク４８及びヒートシンク６０が収容された状態が示されている。

ヒートシンク６０は、バッファタンク４８の主走査方向とは逆方向側（図中左側）の側壁４８ａに隣接する位置に固定されている。ヒートシンク６０の垂直部６０ｂにおける一方の面は、側壁４８ａに対向している。また、ヒートシンク６０の水平部６０ａは、その短手方向が主走査方向に延出するように、ヘッドホルダ９の底部側に配置されている。

バッファタンク４８の上方には、コンデンサ８３などの電子部品およびコネクタ８５が実装された制御基板８４が設置されている。制御基板８４の上方は、ヘッドホルダ９の上面カバーとなるカバー９ａによって覆われている。

バッファタンク４８の主走査方向側（図中右側）の側面には、バッファタンク４８内に蓄積された空気を外部へ排気する排気装置４９が設けられている。

ヘッドホルダ９の底部に設置されたインクジェットヘッド３０は、ヘッド本体２５を有している。ヘッド本体２５は、後述のように、ヘッドホルダ９の底部に固定されている。ヘッド本体２５には、複数のノズルが形成されたノズル面（底面）２５ａがヘッドホルダ９の下方外側に露出するように設置されている。ヘッド本体２５は、後述の圧電アクチュエータ２１及び流路ユニット２７を有している。

圧電アクチュエータ２１には、ＦＰＣ７０における一方の端部付近が電気的に接続されている。ＦＰＣ７０における他方の端部は、以下のような経路を辿って、バッファタンク４８の上方に設置されたコネクタ８５まで引き出され、コネクタ８５と電気的に接続されている。まず、ＦＰＣ７０は、ヘッドホルダ９の底部に形成された孔１７を通じて上方に引き出されている。次に、引き出されたＦＰＣ７０は、ヒートシンク６０とヘッドホルダ９の内壁との間に形成された隙間を通じて上方に向かっている。そこから、ＦＰＣ７０は、ヘッドホルダ９における一方の内側面に沿って上方に延在し、制御基板８４付近で折れ曲がり、さらに制御基板８４の下面に沿って主走査方向に延在している。そして、ＦＰＣ７０は、ヘッドホルダ９における他方の内側面付近で上方に折れ曲がり、制御基板８４の端部と上記他方の内側面との間に形成された隙間を通って、制御基板８４上面のコネクタ８５が形成された側に引き出されている。

また、ＦＰＣ７０には、上記のようにドライバＩＣ８０が設置されている。ドライバＩＣ８０は、ヒートシンク６０の水平部６０ａに対向するＦＰＣ７０の面上に配置され、ヒートシンク６０の下方に位置している。さらに、ドライバＩＣ８０の下方には、弾性部材１８が配置されている。ＦＰＣ７０は、弾性部材１８によって、ドライバＩＣ８０の上面がヒートシンク６０の水平部６０ａに接触するように押圧されている。これにより、発熱したドライバＩＣ８０の過剰な熱が、ヒートシンク６０によって放熱される。

さらに、ＦＰＣ７０における圧電アクチュエータ２１と対向する領域には、伝熱体８１が配置されている。伝熱体８１は、圧電アクチュエータ２１の上面とほぼ同じサイズの長方形の平面形状を有する、厚みが均一なアルミ板である。これにより、圧電アクチュエータ２１及びＦＰＣ７０における圧電アクチュエータ２１に対向する部分から発する熱が、伝熱体８１によって放熱される。
＜ヘッド本体等＞
インクジェットヘッド３０について説明する。図４は、インクジェットヘッド３０の分解斜視図である。インクジェットヘッド３０は、ヘッド本体２５、補強フレーム９１及び保護フレーム９２を有している。図４には、ヘッド本体２５、補強フレーム９１及び保護フレーム９２における、それぞれの上面が示されている。

ヘッド本体２５は、圧電アクチュエータ２１及び流路ユニット２７を有している。流路ユニット２７は、後述のように、長方形の平面形状を有する複数の同一形状のシート材が積層してなる積層体から構成されている（図５参照）。流路ユニット２７には、その長手方向についての一端付近に、インク供給口２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び２７ｄが形成されている。インク供給口２７ａ〜２７ｄは、ヘッド本体２５の短手方向に沿って、互いに離隔するように配置されている。流路ユニット２７には、インク供給口２７ａ〜２７ｄを通じて、バッファタンク４８からのインクが供給される。また、流路ユニット２７の下面には、インクを吐出する複数のノズルが形成されている。そして、流路ユニット２７の内部には、インク供給口２７ａ〜２７ｄからノズルへと連通するインク流路が形成されている。

さらに、流路ユニット２７の上面には、インク供給口２７ａ〜２７ｄを避けるような位置に、後述の圧電アクチュエータ２１が設置されている。圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２７に形成されたインク流路の一部（後述の圧力室）の内壁を構成しており、インク流路内のインクに圧力を加えることにより、ノズルからインクを吐出させるような吐出エネルギーをインクに付与するものである。圧電アクチュエータ２１には、上述のように、ＦＰＣ７０が電気的に接続されている。

補強フレーム９１は、長方形の平面形状を有する金属製の板状部材である。補強フレーム９１には、ヘッド本体２５の圧電アクチュエータ２１に対応して開口部９１ｅが形成されている。この開口部９１ｅは、圧電アクチュエータ２１の平面形状とほぼ同一形状で、これより一回り大きい形状を有している。また、開口部９１ｅは、流路ユニット２７の平面形状の内側に収まるような平面形状を有している。つまり、圧電アクチュエータ２１の外形より開口部９１ｅの開口の方が一回り大きく、開口部９１ｅの開口より流路ユニット２７の外形の方が一回り大きい。また、開口部９１ｅは、補強フレーム９１において長手方向についての一端付近の一部を残し、短手方向について中央付近に形成されている。

補強フレーム９１における長手方向についての一端寄りには、厚さ方向に補強フレーム９１を貫通するインク供給口９１ａ、９１ｂ、９１ｃ及び９１ｄが形成されている。インク供給口９１ａ〜９１ｄは、流路ユニット２７のインク供給口２７ａ〜２７ｄに対応して形成されており、補強フレーム９１の短手方向に沿って、互いに離隔するように配置されている。なお、各インク供給口９１ａ〜９１ｄは、ヘッド本体２５に形成された各インク供給口２７ａ〜２７ｄと同一な形状を有している．
保護フレーム９２は、コの字形の平面形状を有する金属製の板状部材である。保護フレーム９２のコの字形における平行な二本の腕部９２ａの長さは、補強フレーム９１の長手方向の長さとほぼ同じである。また、保護フレーム９２において、上記二本の腕部９２ａを支持する、腕部９２ａと垂直な支持部９２ｂの長さは、補強フレーム９１の短手方向の長さとほぼ同じである。保護フレーム９２の横断面を含む平面において保護フレーム９２のコの字形に囲まれた領域は、ヘッド本体２５とほぼ同様の形状で、これより一回り大きい大きさを有している。

インクジェットヘッド３０は、これらのヘッド本体２５、補強フレーム９１及び保護フレーム９２が貼り合わされて形成されている。ヘッド本体２５と補強フレーム９１とは、圧電アクチュエータ２１が補強フレーム９１に形成された貫通孔（開口部９１ｅ）の内部に収まり、流路ユニット２７の上面における圧電アクチュエータ２１の周辺部分と補強フレーム９１の下面とが接触するように、金属ろうを介して貼り合わされている。なお、流路ユニット２７の上面を含むキャビティプレート１０８（図５参照）は、全体が金属によって形成されている。流路ユニット２７と補強フレーム９１とは、接着剤を介して貼り合わされていてもよい。これにより、圧電アクチュエータ２１の上面が補強フレーム９１の開口部９１ｅから上方側に露出する。また、保護フレーム９２は、流路ユニット２７が保護フレーム９２のコの字形に取り囲まれるように、補強フレーム９１の下面に貼り合わされている。つまり、流路ユニット２７のノズル面２５ａが、コの字形の内側領域から下方側に露出する。

なお、インク供給口２７ａ等は、補強フレーム９１とヘッド本体２５とが貼り合わされた際に、インク供給口９１ａ〜９１ｄとインク供給口２７ａ〜２７ｄとがそれぞれ連通するように位置合わせされて、配置されている。

このように、ヘッド本体２５は、補強フレーム９１によってその上面における四方の端部周辺を把持されている。また、ヘッド本体２５は、保護フレーム９２によって、その側面の周囲三方を把持されている。ヘッド本体２５が補強フレーム９１及び保護フレーム９２によって強固に把持されている場合には、後述の通り、ヘッド本体２５に生じる振動が抑制される。
＜ヘッド本体の構造＞
ヘッド本体２５の詳細な構造について説明する。図５は、ヘッド本体２５及びＦＰＣ７０の分解斜視図である。
ヘッド本体２５の上面側には、上記の通り、圧電アクチュエータ２１が配置されている。圧電アクチュエータ２１は、後述のように、長方形の平面形状を有する複数の薄板が積層されて形成されている。圧電アクチュエータ２１の上面には、表面電極２２及び２３が配置されている。表面電極２２及び２３は、これと対応するＦＰＣ７０の図示しないコンタクト（端子）と電気的に接続されている。

また、ヘッド本体２５（流路ユニット２７）の上面には、インク供給口３０ａ〜３０ｄを覆うように、フィルタ５５が貼り付けられている。フィルタ５５には、インク供給口３０ａ〜３０ｄと対向する位置に、複数の微小孔が形成されている。バッファタンク４８の図示しないインク流出口から流出したインクは、フィルタ５５によって濾過され、インク供給口３０ａ〜３０ｄから流路ユニット２７の内部に流入する。

流路ユニット２７は、上から順に、キャビティプレート１０８、サプライプレート１０７、アパーチャプレート１０６、２枚のマニホールドプレート１０４，１０５、ダンパプレート１０３、カバープレート１０２、ノズルプレート１０１の計８枚のシート材が積層された積層構造を有している。各プレート１０１〜１０８は、副走査方向に長い長方形の平面形状を有している。本実施の形態においては、流路ユニット２７を構成する８枚のプレート１０１〜１０８は、ステンレス鋼からなる。なお、ノズルプレート１０１を除く７枚のプレート１０２〜１０８がステンレス鋼からなり、残りのノズルプレート１０１は、ポリイミド樹脂からなるものであってもよい。

ノズルプレート１０１には、微小径のノズル２８が微小間隔で多数形成されている。これらノズル２８は、ノズルプレート１０１の長手方向（副走査方向）に沿って、千鳥配列状に配列され、５列のノズル列５８を構成している。

キャビティプレート１０８には、各ノズル２８に対応する複数の圧力室１０が、ノズル２８と同じ数だけ形成されている。これらの圧力室１０は、キャビティプレート１０８の長手方向に沿って、千鳥状配列で５列に配列されている。各圧力室１０の長手方向は、キャビティプレート１０８の長手方向に対して直交している。プレート１０２〜１０７の各プレートには微小径の貫通孔２９が千鳥状配列で形成されており、これらの貫通孔２９を介して、各圧力室１０の一端部とノズルプレート１０１におけるノズル２８とが連通している。これらの貫通孔２９は、各プレートにおいて長手方向に沿った貫通孔列を構成している。

また、キャビティプレート１０８における長手方向について一方の端部には、貫通孔１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ及び１０８ｄが形成されている。貫通孔１０８ａ〜１０８ｄにおける流路ユニット２７の上面側の開口部は、インク供給口３０ａ〜３０ｄに相当する。すなわち、貫通孔１０８ａ〜１０８ｄは、キャビティプレート１０８の短手方向（主走査方向）に沿って図５の奥から手前の方向に、ａ、ｂ、ｃ及びｄの順に配置されている。なお、４つの貫通孔１０８ａから１０８ｄのうち、貫通孔１０８ａは他の貫通孔１０８ｂ〜１０８ｄより一回り大きい開口を有している。

サプライプレート１０７には、ノズル２８に連通する貫通孔２９の他に、ノズル２８と同数の連絡孔５１が形成されている。これらの連絡孔５１は、サプライプレート１０７を厚さ方向に貫通している。また、これらの連絡孔５１は、サプライプレート１０７の長手方向に沿って千鳥状に５列に配列されている。各連絡孔５１の一方の開口は、これと対応する圧力室１０の他端部と連通している。また、各連絡孔５１の他方の開口は、これと対応する後述のアパーチャ５２と連通している。

また、サプライプレート１０７には、長手方向の一端部側に、貫通孔１０８ａ〜１０８ｄと同一形状・同一サイズの貫通孔１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄが形成されている。各貫通孔１０７ａ〜１０７ｄは、キャビティプレート１０８の各貫通孔１０８ａ〜１０８ｄと対向するように配置されている。

アパーチャプレート１０６には、貫通孔２９の他に、ノズル２８と同数のアパーチャ５２（しぼり）が形成されている。これらのアパーチャ５２は、アパーチャプレート１０６の長手方向に沿って千鳥状に５列に配列されている。各アパーチャ５２は、長方形の平面形状を有しており、アパーチャプレート１０６の短手方向に沿って延在している。また、各アパーチャ５２は、一端部において連絡孔５１と連通し、他端部において後述の共通インク室９９と連通している。アパーチャ５２において、上記一端部から上記他端部へと向かう方向に垂直な断面に係る断面積は、所定の大きさに設定されている。つまり、アパーチャ５２は特定の流路抵抗をもつようにその断面形状、断面積及び長さが決められている。これによって、インク吐出時に圧力室１０から共通インク室９９側に逆流しようとするインクの流れが制限される。

また、アパーチャプレート１０６には、長手方向の一端部側に、貫通孔１０７ａ〜１０７ｄと同一形状・同一サイズの貫通孔１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄが形成されている。各貫通孔１０６ａ〜１０６ｄは、キャビティプレート１０８の各貫通孔１０７ａ〜１０７ｄと対向するように配置されている。

キャビティプレート１０８、サプライプレート１０７及びアパーチャプレート１０６が積層された状態において、貫通孔１０６ａ〜１０６ｄ、貫通孔１０７ａ〜１０７ｄ及び貫通孔１０８ａ〜１０８ｄは相互に連通している。これによって、インク供給口３０ａ〜３０ｄから貫通孔１０６ａ等を通じて流路ユニット２７内へとインクが流入するインク流路が形成されている。

２枚のマニホールドプレート１０４及び１０５のうち、アパーチャプレート１０６に近い側のマニホールドプレート１０５には、５つのインク室半部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ及び１０５ｅが厚さ方向に貫通して形成されている。インク室半部１０５ａ〜１０５ｅは、貫通孔２９からなる貫通孔列を避けるようにして、マニホールドプレート１０５の長手方向に沿って延在している。インク室半部１０５ａ〜１０５ｅは、マニホールドプレート１０５の短手方向に沿って図５の奥から手前の方向に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅの順に配置されている。また、インク室半部１０５ａ〜１０５ｅは、互いに分離して平行に配置されている。

マニホールドプレート１０４及び１０５のうち、ダンパプレート１０３側のマニホールドプレート１０４にも、インク室半部１０５ａ〜１０５ｅと同一形状・同一サイズのインク室半部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ及び１０４ｅが、インク室半部１０５ａ〜１０５ｅと対向するように厚さ方向に貫通して形成されている。

２枚のマニホールドプレート１０４及び１０５、アパーチャプレート１０６並びにダンパプレート１０３が積層された状態において、インク室半部１０４ａ〜１０４ｅ及び１０５ａ〜１０５ｅのうち、互いに対向するそれぞれ２つのインク室半部は、相互に接続されている。また、インク室半部１０４ａ〜１０４ｅの一方の開口がアパーチャプレート１０６により覆われ、他方の開口がダンパプレート１０３により覆われている。これによって、互いに対向する２つのインク室半部から１つのインク室が形成され、計５つの共通インク室９９が形成されている。これらの共通インク室９９は、２枚のマニホールドプレート１０４及び１０５における貫通孔２９が形成されていない領域に延在している。

アパーチャプレート１０６及びマニホールドプレート１０５が積層された状態において、貫通孔１０６ａは、インク室半部１０５ａ及び１０５ｂと連通している。また、各貫通孔１０６ｂ〜１０６ｄは、各インク室半部１０５ｃ〜１０５ｅと連通している。これによって、５つの共通インク室９９のうち、図５に向かって奥に位置する２つの共通インク室９９には、１つのインク供給口３０ａからの同じインクが供給される。また、他の３つの各共通インク室９９には、これらと対応する各インク供給口３０ｂ〜３０ｄからのインクが供給される。本実施の形態においては、図５に向かって奥の２つの共通インク室９９には、ブラックのインクが供給される。また、図５の手前から奥に向かって配置する３つの共通インク室９９には、イエロー、マゼンタ及びシアンの順にインクが供給される。

ダンパプレート１０３におけるカバープレート１０２側の面には、ダンパ溝１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ及び１０３ｅが形成されている。ダンパ溝１０３ａ〜１０３ｅは、ダンパプレート１０３の短手方向に沿った縦断面が凹部形状を有する溝状に形成されている。ダンパ溝１０３ａ〜１０３ｅは、ダンパプレート１０３の長手方向に沿って延在している。各ダンパ溝１０３ａ〜１０３ｅは、対応する各共通インク室９９と同一形状・同一サイズを有しており、各共通インク室９９と対向している。

マニホールドプレート１０４及び１０５並びにダンパプレート１０３が積層された状態において、ダンパプレート１０３の共通インク室９９と対向する部分には、ダンパ部５３が配置されている。ダンパプレート１０３のダンパ部５３における薄肉部は、適宜弾性的に変形可能であり、共通インク室９９側及びダンパ溝１０３ａ側に自由に振動することができる。従って、インク吐出時に圧力室１０で発生した圧力変動が共通インク室９９に伝播しても、共通インク室９９に対向したダンパ部５３における薄肉部が弾性変形する。これによって、共通インク室９９に伝播した圧力変動が、ダンパ部５３に吸収減衰されるので、隣接する圧力室１０のインク吐出にインクが介在して影響を与えることがない。

カバープレート１０２には貫通孔２９が形成されており、ノズルプレート１０１にはノズル２８が形成されている。プレート１０１〜１０７が積層された際には、上記の通り、圧力室１０の一端から各プレートの貫通孔２９を通じてノズル２８に至る流路が形成される。
流路ユニット２７は、上記のような構成を有する各プレート１０１〜１０８が積層された積層構造を有している。このような積層構造によって、流路ユニット２７の内部には、インク供給口３０ａ〜３０ｄから、共通インク室９９、アパーチャ５２、連絡孔５１、圧力室１０及び貫通孔２９を経てノズル２８に至る複数のインク流路が形成されている。バッファタンク４８からインク供給口３０ａ〜３０ｄを介して流路ユニット２７内に流入したインクは、一旦共通インク室９９に貯溜される。そして、アパーチャ５２を経由して、各圧力室１０に供給される。各圧力室１０で、圧電アクチュエータ２１により圧力が付与されたインクは、各貫通孔２９を経由して、対応するノズル２８から吐出される。
＜圧電アクチュエータ＞
圧電アクチュエータについて説明する。図６は、図５に示される圧電アクチュエータ２１の要部分解斜視図である。

圧電アクチュエータ２１は、２枚の絶縁シート３３及び３４と２枚の圧電シート３５及び３６とが積層されてなる。圧電シート３６の上面には、複数の個別電極３７が流路ユニット２７における各圧力室１０に対向配置するように形成されている。これら個別電極３７は、圧力室１０の配列に対応して、圧電シート３６の長手方向に沿って千鳥状に５列に配列されている。各個別電極３７は、圧電シート３６の短手方向に長い長方形の平面形状の部分を有している。また、各個別電極３７は、その長方形部分における長手方向についての一方の端部から圧電シート３６の長手方向に延出された引き出し部３７ａを有している。なお、いずれの引き出し部３７ａも、圧電シート３６において圧力室１０と対向しない領域まで引き出されている。

圧電シート３５の上面には、複数の圧力室１０に跨った共通電極３８が設けられている。圧電シート３５の上面には、共通電極３８が形成されていない複数の不形成領域３９が配置されており、各不形成領域３９内には圧電シート３５の厚さ方向に貫通した貫通孔４０が形成されている。貫通孔４０には導電性部材が共通電極３８と電気的に絶縁された状態で充填されている。不形成領域３９は、個別電極３７の引き出し部３７ａと対向する位置にそれぞれ配置されている。

最上層の絶縁シート３３の上面（すなわち、圧電アクチュエータ２１の上面）には、個別電極３７のそれぞれに対応する表面電極２２と、表面電極２３とが設置されている。表面電極２２は、絶縁シート３３において圧力室１０と対向しない領域に、貫通孔４０（あるいは引き出し部３７ａ）と対向するように配置されている。そして、各個別電極３７に対応して圧電アクチュエータ２１の長手方向に沿って千鳥状に５列に配列されている。表面電極２３は、絶縁シート３３における長手方向について一方の端部付近に、圧電アクチュエータ２１の短手方向に沿って延在している。

絶縁シート３３及び３４において表面電極２２及び引き出し部３７ａに対向する領域であって貫通孔４０に対向する位置には、絶縁シート３３及び３４の厚み方向に貫通した複数の連続孔４１が形成されている。また、絶縁シート３３及び３４において表面電極２３及び共通電極３８に対向する領域には、３つの連続孔４２が、絶縁シート３３及び３４の短手方向に沿って離隔して形成されている。連続孔４１及び４２には、導電性部材が充填されている。

圧電アクチュエータ２１は、上記のような構成を有する絶縁シート３３及び３４並びに圧電シート３５及び３６が上から順に積層された、積層構造を有している。このような積層構造において、貫通孔４０と連続孔４１とがちょうど対向するように位置合わせされつつ、それぞれのシート状部材が積層されている。これによって、貫通孔４０及び連続孔４１が連通し、絶縁シート３３及び３４と圧電シート３５とを貫通する複数のスルーホールが形成されている。これらスルーホールには上記のように導電性部材が充填されているため、表面電極２２と個別電極３７とは、電気的に接続されている。また、絶縁シート３３及び３４に形成された連続孔４２にも上記のように導電性部材が充填されているため、表面電極２３と共通電極３８とが電気的に接続されている。

このような構成により、圧電アクチュエータ２１の各個別電極３７が、表面電極２２を介してＦＰＣ７０が有する図示しない各個別配線に接続されている。また、共通電極３８が、表面電極２３を介してＦＰＣ７０が有する図示しない共通配線に接続されている。そして、各個別配線は、ドライバＩＣ８０に接続されている。

一方、ドライバＩＣ８０は、プリンタ１が有する図示しない制御部からシリアル転送されてきた印刷信号を、圧電アクチュエータ２１の個別電極３７ごとに対応したパラレル信号に変換する。また、ドライバＩＣ８０は、印刷信号に基づいて、所定の電圧パルスを有する駆動信号を生成する。そして、ドライバＩＣ８０は、生成した駆動信号を各個別電極３７に接続した各個別配線に出力する。なお、共通配線は、常にグランド電位に保持されている。

これにより、圧電アクチュエータ２１の任意の個別電極３７と共通電極３８との間に、ドライバＩＣ８０からの駆動電圧（駆動信号）が選択的に印加される。個別電極３７と共通電極３８との間に非ゼロの電圧が印加されると、圧電シートにおいて個別電極３７と共通電極３８とに挟まれた活性部に積層方向の歪みが発生する。そして、活性部に発生した歪みによって、キャビティプレート１０８における圧力室１０内部のインクに圧力が付与され、ノズル２８からインクが吐出される。

なお、プリンタ１によって印字が行われる場合には、インクジェットヘッド３０の下方に印刷用紙Ｐが搬送されつつ印字が行われる（図１参照）。このとき、印刷用紙Ｐが搬送される速さは、印字の解像度及びノズル２８からインクが吐出される時間当たりの回数に基づいて決定される。以下の説明において、印字周期とは、印字の解像度に対応する単位距離だけインクジェットヘッド３０に対して印刷用紙Ｐが印字の際に相対移動するのに要する時間をいう。また、印字周波数とは、印字周期の逆数である。本実施形態においては、印字周波数は３０ｋＨｚ以下である。
＜インク吐出によるクロストーク＞
上記のように、プリンタ１は、インクジェットヘッド３０に形成されたノズル２８に選択的にインクを吐出させることができる。あるノズル２８にインクを吐出させると、それによって発生した振動は、インクジェットヘッド３０全体に伝達する。このようなあるノズル２８の吐出動作によって発生した振動が、他のノズル２８に伝達し、当該他のノズルの吐出動作に悪影響を及ぼす場合がある。あるいは、インクを吐出したノズル２８自身の次の吐出動作に悪影響を及ぼす場合もある。前者のように、あるノズル２８の吐出動作による振動等の影響が他のノズル２８の吐出動作に及ぶことは、クロストークと呼ばれている。

以下、クロストークについて説明する。図７は、図３に示されるインクジェットヘッド３０の要部拡大図であり、流路ユニット２７の短手方向に沿って切断した断面図である。図の見やすさのため、図７においては、流路ユニット２７に形成されたノズル２８が実際より誇張されて描かれている。また、ノズル２８を除くインク流路や圧電アクチュエータ２１の図示も省略されている。なお、ノズル２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ及び２８ｅは、それぞれ異なるノズル列５８に属するノズルである（図５参照）。また、各ノズル列５８は紙面垂直方向にのびている。

上記の通り、あるノズル２８からインクが吐出されると、インクジェットヘッド３０におけるそのノズル２８が形成された位置に振動が発生する。このような振動によって、流路ユニット２７が延在する領域に沿って振動が四方に伝播する進行波が発生する。一方、流路ユニット２７は、図７に示されるように、周囲が補強フレーム９１及び保護フレーム９２によって把持されている。このため、流路ユニット２７を伝播する振動は、流路ユニット２７の周囲において反射する。流路ユニット２７の固有振動数に近い周波数で、流路ユニット２７が加振される場合には、流路ユニット２７の振動の振幅が大きくなる。すなわち、流路ユニット２７が共振する。

ここで固有振動数は、物体に特有の値であり、本実施形態のインクジェットヘッド３０のように、寸法及び密度にほとんどばらつきが無く形成される部品においては、固有振動数の個体差はほとんどない（大雑把に５％程度）と考えられる。バネ定数Ｋ、質量ｍのばね−質量系での固有振動数ｆは、ｆ＝（Ｋ／ｍ）^１／２で表され、Ｋは材料の弾性率に相当する。従って、一般に、物体が硬い材料で形成されているほど固有振動数は高くなり、物体の質量が軽いほど固有振動数が高くなる。また、物体を固定することは、一般に物体の変形を妨げるように作用するので、物体が固定されている場合には固有振動数は高くなると考えられる。また、物体の固有振動数を測定するには、例えば、測定対象物をできるだけ拘束しないように保持して、ハンマーなどで叩いて加振する。その振動をセンサで探知して、ＦＦＴアナライザで処理することによって、周波数スペクトル（振動数の強度分布）を得る。この周波数スペクトルのピークから、固有振動数を求めることが可能である。あるいは、可変の周波数の加振装置で測定対象物を加振し、測定対象物の振動の振幅をセンサで探知する。加振装置の加振周波数を走査して、測定対象物の振動の振幅が大きくなる周波数（共振周波数）を求めることによって、固有振動数を求めることも可能である。

本実施形態においては、ノズル面２５ａに平行で、ノズル列５８に平行に延在する複数の共通インク室９９が、流路ユニット２７に形成されているため、異なるノズル列５８に属する２つのノズル間を結ぶ線分に沿った方向に振動が発生しやすい。なお、共振が起こった場合に、ノズル面２５ａは、二次元的に振動しているが、このうち上記の２つのノズル間を結ぶ線分に沿った方向に係る振動の成分によって２つのノズル間に係るクロストークが生じる。

図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、流路ユニット２７が共振している場合に、ノズル面２５ａが、あるノズル列５８に属するノズル２８（例えばノズル２８ａ）から他のノズル列５８に属するノズル２８（例えばノズル２８ｅ）へ向かう方向（ノズル間方向）に沿って振動している様子を示している。また、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、それぞれ、上記の振動における一次モード及び二次モードの振動を示している。一次モード、二次モードとは、それぞれ、両端を除くノードの数がそれぞれ０、１である振動モードを意味する。

一般に、振動している物体は、振幅がゼロの瞬間に速度が最大となり、振幅が最大の瞬間に加速度が最大となる。また、複数の物体が同じ周期で振動している場合には、大きな振幅で振動している物体の最大速度の方が、小さな振幅で振動している物体の最大速度よりも大きい。さらに物体の質量がほぼ同じであれば、大きな振幅で振動している物体にかかる最大加速度の方が、小さな振幅で振動している物体の最大加速度よりも大きい。図７（ｂ）において、流路ユニット２７におけるノズル２８ｂ及び２８ｃが形成された部分は、振幅が最も大きい部分（いわゆる腹の部分）に近い。即ち、流路ユニット２７のノズル面２５ａの振動を考えた場合、ノズル面２５ａのノズル２８ｂ及び２８ｃが形成された部分の方が、ノズル２８ａ及び２８ｅが形成された部分よりも大きな振幅で振動している。このため、ノズル２８ｂ及び２８ｃが形成された部分の最大速度及び最大加速度は、振幅が比較的小さい部分であるノズル２８ａ及び２８ｅが形成された部分の最大速度及び最大加速度よりも大きい。例えば、流路ユニット２７が上に凸に変形しつつある際には、ノズル面２５ａが記録媒体から離れながらインクが記録媒体に向かって吐出されることになる。そのため、ノズル面２５ａに対する吐出速度に比べてノズルから吐出されるインクの実効的な吐出速度（記録媒体に対する速度）が小さくなり、その影響は図７（ｂ）における左右方向について中央近傍に近いほど大きい。つまり、このような中央近傍に位置するノズルは、流路ユニット２７が上に凸に変形しつつある際には、飛翔速度が小さいインクを吐出し、流路ユニット２７が上に凸に変形しつつある際には、飛翔速度の大きなインクを吐出する。

また、図７（ｃ）において、ノズル２８ａが形成された部分における振動とノズル２８ｄ及び２８ｅが形成された部分における振動とは、逆位相の関係にある。このため、ノズル２８ａとノズル２８ｄ及び２８ｅとの間には、振動による速度及び加速度に大きな差が生じる。例えば、ノズル２８ａ近傍が上に凸に変形し、ノズル２８ｅ近傍が下に凸に変形しつつある際には、ノズル２８ａから吐出されるインクの実効的な吐出速度は小さくなり、ノズル２８ｅから吐出されるインクの実効的な吐出速度は大きくなる。つまり、ノズルの位置によって互いのインクの飛翔速度に差が生じる。このように、異なるノズル間で、ノズルが形成された部分における速度及び加速度に差が生じることにより、これらのノズル間で、インクの吐出特性に差が生じる。このような現象がクロストークである。印字の際にクロストークが生じると、ノズル列５８ごとにインクの吐出量や吐出速度のばらつきが生じる。これによって、印刷画像に予期されない濃淡が現れるなど、印刷画像の再現性が低下する。

ところで、上記のようなインク吐出による共振の生じやすさは、印字周波数によって変化する。例えば、固有振動の一次モードに係る固有振動周波数に近い印字周波数で印字を行った場合には、固有振動の一次モードの振幅が大きくなる。従って、印字の際の印字周波数に応じて、インクジェットヘッド３０に発生するクロストークの程度が変化する。

図８は、１つのインクジェットヘッド３０において種々の印字周波数で印字が行われた際のクロストークの発生状況を示す表である。図８において、左から２列目の項目は、１列目の印字周波数によって印字が行われた場合のクロストークの判定を４段階で示している。このうち、「◎」は、クロストークが発生しない、又は、ほとんどない場合を示している。「○」は、クロストークが認められるが実用には問題ない場合を示している。「△」は、クロストークがあるが、なんとか実用に耐えうる程度である場合を示している。「×」は、クロストークが大きく、実用に耐えない場合を示している。判定は、印刷画像にクロストークの影響（例えば、ドットサイズの変化や位置ずれ、あるいは微小ドットの発生）が表れているかどうかを目視（顕微鏡観察や写真判定）で確認することによって行われている。この測定に用いられたインクジェットヘッド３０は、前述の通り、ヘッド本体（Ｆ／Ｅ）２５、補強フレーム（ＦＥフレーム）９１及び保護フレーム９２が張り合わされて形成されている。ヘッド本体２５は、ポリイミド製のノズルプレート１０１、４２合金製のプレート（流路基板）１０２〜１０７及び圧電アクチュエータ（ＰＺＴ）２１が張り合わされている。前述のヘッド本体では、ノズルプレートも金属製であったが、本測定に用いられたノズルプレートはポリイミド製である。プレート１０２〜１０７の幅は１７．２ｍｍ、厚さは約０．６ｍｍであり、圧電アクチュエータ２１及び補強フレーム９１の厚さはそれぞれ約０．３ｍｍ、１．２ｍｍである。補強フレーム９１の上部は完全に拘束されており、この部分でプリンタに固定されている。また、同様の条件（寸法、材質、固定方法などの条件）の下で、印字の際に使用されたインクジェットヘッド３０における固有振動について、二次元平面ひずみモデルを用いた固有値解析を行い、固有振動数を計算した。固有値の計算方法には、ランチョス法を使用している。これにより、一次モードの周波数は１１．３ｋＨｚであり、二次モードの周波数は２７．５ｋＨｚであり、かつ、三次モードの周波数は４３．６ｋＨｚであるという結果が得られた。ここで、測定に用いられたインクジェットヘッド３０は、保護フレーム９２も備えているが、ヘッド本体２５に対して、柔らかい接着剤を用いて緩やかに接合されているので、インクジェットヘッド３０の固有振動数への影響度が小さいとして、固有振動数を計算する際には保護フレーム９２を無視している。

なお、クロストークは、あるノズルによってインク吐出が行われた直後に別のノズルによってインク吐出が行われた場合に発生することが多い。例えば、印刷画像において、異なる色のドットが隣接して形成される場合等には、異なるノズルが時間的に近接してインク吐出を行うことになり、クロストークが生じやすい。従って、例えば、背景色がイエローでその上にブラックの線が引かれる場合には、ブラックの線付近におけるイエローの背景色が他の部分より薄くなる等の現象が生じることになる。

図８に示されるように、印字周波数が２６ｋＨｚ及び２８ｋＨｚの場合には、クロストークが顕著である。印字周波数が１０ｋＨｚ及び１２ｋＨｚでもクロストークの影響がみられるが、印字品質としては実用的なレベルに留まっている。このように二次モードの振動による影響が顕著に表れるのは、一次モードの振動においては全てのノズルが同位相で振動する一方で、二次モードの振動においては、固有振動の腹にあたる２つの部分のそれぞれ近くに位置するノズルは、それぞれ逆位相（１８０°の位相ずれ）で振動するからである。したがって、図７（ｃ）に示されるような二次モードの振動によるノズル間の速度及び加速度の差は比較的大きいものになる。これにより、印字周波数が二次モードの周波数である２７．５ｋＨｚに近い場合には、特にクロストークが生じやすくなる。

図８に示されるクロストークの発生状況から、印字周波数と固有振動数との関係により、クロストークが生じにくい範囲が特定される。例えば、本実施形態においては、インクジェットヘッド３０の印字周波数は３０ｋＨｚ以下である。従って、固有振動の二次モードに対応する周波数帯域である２６〜２８ｋＨｚを避けることで、ほぼ実用可能な程度以上の品質での印字が可能である。

詳細には、図８において、印字周波数が８ｋＨｚ以下、１４ｋＨｚ以上であって２２ｋＨｚ以下、又は、３２ｋＨｚ以上である場合には、実用上、問題なく印字が行われる。あるいは、印字周波数が６ｋＨｚ以下、又は、３４ｋＨｚ以上である場合には、クロストークがほとんど生じないか、ほぼ全く生じない。一方で、二次モードの周波数は２７．５ｋＨｚである。従って、実用上問題なく印字が行われる範囲は、二次モードの周波数を基準として、二次モードの周波数／印字周波数が、０．８５以下、１．２５以上であって１．９６以下、又は、３．４４以上と一般化される。また、クロストークがほとんど生じないか、ほぼ全く生じない範囲は、同じく二次モードの周波数を基準として、０．８０以下、又は、４．５９以上と一般化される。

なお、上述の通り、固有振動の二次のモードによるクロストークが特に大きい。従って、クロストークが生じにくい範囲の一般化に当たっては、上記の通り、二次モードの周波数が基準とされている。

従って、上記のような条件で印字を行うことができるインクジェットヘッドであれば、クロストークが生じにくく、印刷画像の再現性がより高いものとなる。なお、本実施形態のインクジェットヘッドのように、ヘッド本体に対して、何らかの外力を与えて吐出駆動させる方式のヘッドであれば、ヘッド本体の素材の違いや保護フレームなどの部材の有無にかかわらず、印字周波数に対する二次モードの周波数の比が上記範囲内にある場合にはクロストークが抑制される。本実施形態においては、上述のように、ヘッド本体２５の上面に補強フレーム９１が貼り付けられている。補強フレーム９１は、ヘッド本体２５の上面における四方の端部に金属ろうを介して貼り合わされており、異なるノズル列５８に属するノズル間を結ぶノズル間方向について、ヘッド本体２５を強固に把持している（支持部材）。これによって、インクジェットヘッドが補強フレームを有さない場合と比べて、インクジェットヘッドの固有振動の二次モードの周波数が大きくなる。従って、このような補強フレームを有していないインクジェットヘッドにおいて、印字周波数が二次モードの周波数より小さく且つ二次モードの周波数に近い場合には、上記のような補強フレーム９１の導入により、印字周波数と二次モードの周波数との差が大きくなる。これによって、ノズル間方向に係る振動について、共振が生じにくくなり、クロストークが発生しにくくなる。このように、補強フレーム９１は二次モードの周波数の調整部材として機能する。

また、ヘッド本体２５のノズル面２５ａを含むノズルプレート１０１は、本実施形態においては金属材料から形成されている（金属部材）。例えば、ノズルプレートが硬度の低い材料で形成されている場合であって、且つ、印字周波数が二次モードの周波数より小さく、二次モードの周波数に近い場合には、ノズルプレートの材料を金属材料に変更することにより、印字周波数と二次モードの周波数との差を大きくすることができる。これによって、ノズル間方向に係る振動が生じにくくなり、クロストークが発生しにくくなる。

この他にも、流路ユニット２７の積層方向の厚さが大きい場合、流路ユニット２７の短手方向の長さが小さい場合等に、インクジェットヘッド３０にクロストークが発生しにくくなると考えられる。
＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態においては、インクジェットヘッド３０には複数のノズル２８によってノズル列５８が形成されているものとしている。しかし、ノズル列が形成されていなくても、複数のノズルがインクジェットヘッドに形成されていれば、上述のようなクロストークが発生するため、このような場合にも本発明が適用され得る。また、共通インク室９９のように、流路ユニット２７の長手方向に沿って延在するインク室が流路ユニット２７に形成されていなくてもよい。また、上記実施形態において、インクジェットヘッドはシリアルプリンタ用のシリアルヘッドであったが、ラインプリンタ用のラインヘッドであってもよい。

なお、印字周波数と二次モードの周波数との差を大きくしてクロストークを減少させるために、上述の実施形態では、補強フレーム９１及び保護フレーム９２を採用する、要所に金属材料を使用する、流路ユニット２７の厚さを大きくする、流路ユニット２７の短手方向の長さを小さくするなどの条件が提示されている。これらの条件はすべて満たされている必要はなく、これらの条件のうち１つでも採用されれば、クロストークの減少に効果がある。

本発明の液滴噴射ヘッドは、インクを吐出するインクジェットヘッドに限られず、試薬、生体溶液、配線材料溶液、電子材料溶液、冷媒、あるいは、液体燃料など、インク以外の種々の液体を噴射する液滴噴射ヘッドであってもよい。また、本発明の液滴噴射装置も、インクを噴射するインクジェットプリンタに限られず、上述の種々の液体を噴射する液滴噴射装置であってもよい。

本発明の一実施形態であるインクジェットヘッド本体が設置されたインクジェットプリンタ１の概略上面図である。 図１に示されたヘッドユニットの分解斜視図である。 図１に示されたヘッドユニットの縦断面図である。 図２に示されたインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図３に示されたヘッド本体、圧電アクチュエータ及びＦＰＣの分解斜視図である。 図３に示された圧電アクチュエータの分解斜視図である。 （ａ）は図３に示されたインクジェットヘッドを示す模式図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドが固有振動の一次モードで振動している様子を表し、（ｃ）は固有振動の二次モードで振動している様子を表す。 図７（ａ）〜（ｃ）に示された振動によって発生するクロストークに係る実験結果を示す表である。

符号の説明

１ プリンタ
８ ヘッドユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２５ ヘッド本体
２７ 流路ユニット
２８ ノズル
３０ インクジェットヘッド
５８ ノズル列
９１ 補強フレーム
９２ 保護フレーム
９９ 共通インク室
１０１ ノズルプレート
１０２ カバープレート
１０３ ダンパプレート
１０４，１０５ マニホールドプレート
１０６ アパーチャプレート
１０７ サプライプレート
１０８ キャビティプレート

Claims (19)

1. 物体に対して相対移動しつつ、所定の解像度で液滴を噴射する液滴噴射ヘッドであって、
   液滴を吐出する複数のノズル及び前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニットを備え、
   前記所定の解像度に対応する単位距離だけ前記液滴噴射ヘッドに対して前記物体が相対移動するのに要する時間の逆数である噴射周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上の範囲内であることを特徴とする液滴噴射ヘッド。
2. 前記比が１．２５〜１．９６である請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
3. 前記噴射周波数が３０ｋＨｚ以下である請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
4. 前記流路ユニットが、前記ノズル面において直線上に並んだ複数の前記ノズルによって形成されたノズル列を有している請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
5. 前記流路ユニットが、互いに平行に配置された複数のノズル列を有し、前記各ノズル列は、前記ノズル面において直線上に並んだ複数の前記ノズルを含み、
   前記ノズル間方向が、異なる前記ノズル列に属するノズル間に係る方向である請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
6. 前記流路ユニットは平板状であって、前記流路ユニットには複数の圧力室と、前記複数の圧力室に共通に連通する液室と、前記液室、前記圧力室及び前記ノズルを連通する複数の流路とが形成されている請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
7. さらに前記複数の圧力室に対して圧力を付与するアクチュエータを備え、前記アクチュエータは、前記流路ユニットの前記ノズル面と反対側の面に積層されている請求項６に記載の液滴噴射ヘッド。
8. 前記アクチュエータは、前記流路ユニットに対して外力を印加する請求項７に記載の液滴噴射ヘッド。
9. 前記液室は複数の共通液滴室を含み、前記各共通液室は、前記ノズル面に平行であって且つ前記ノズル間方向に垂直な方向に沿って延在している請求項６に記載の液滴噴射ヘッド。
10. さらに前記ノズル間方向に沿って延在した支持部材を備え、前記支持部材と前記流路ユニットとが接合されている請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
11. 前記流路ユニットの前記支持部材に接合された部分と前記支持部材とが金属材料によって形成され、
    前記流路ユニットと前記支持部材とが金属ろうを介して接合されている請求項１０に記載の液滴噴射ヘッド。
12. 前記流路ユニットが、前記ノズル間方向に沿って延在した金属部材を含んでいる請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
13. 前記ノズル面は、前記金属部材に形成されている請求項１２に記載の液滴噴射ヘッド。
14. さらに、前記比を調整する調整部材を有する請求項１に記載の液滴噴射ヘッド。
15. 物体に対して液体を噴射する液体噴射装置であって、
    前記物体を所定の方向に移動する移動機構と、
    前記物体に相対して移動しつつ、所定の解像度で液体を噴射するヘッドであって、
    液滴を吐出する複数のノズル、前記ノズルに連通する複数の圧力室、及び、前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニット、並びに、
    前記流路ユニットの前記ノズル面と反対側において前記圧力室に対向して形成され、前記圧力室に圧力を与えるアクチュエータユニットを含むヘッドとを備え、
    前記物体が前記ヘッドに対して前記所定の解像度に対応する単位距離だけ相対移動するのに要する時間の逆数である周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上である液体噴射装置。
16. 前記液体噴射装置がインクジェットプリンタである請求項１５に記載の液体噴射装置。
17. 前記ヘッドは、さらに前記比を調整する調整部材を有する請求項１５に記載の液体噴射装置。
18. 前記調整部材は、前記ノズル間方向に沿って延在した支持部材であって、前記支持部材と前記流路ユニットとが接合されている請求項１７に記載の液体噴射装置。
19. 物体に対して相対移動しつつ、所定の解像度で液滴を噴射する液滴噴射ヘッドを用いて液滴を噴射する液滴噴射方法であって、
    液滴を吐出する複数のノズル及び前記ノズルが形成されたノズル面を有する流路ユニットを備える液滴噴射ヘッドを用意することと、
    前記所定の解像度に対応する単位距離だけ前記液滴噴射ヘッドに対して前記物体が相対移動するのに要する時間の逆数である噴射周波数に対する、前記ノズル面における１つの前記ノズルから他の前記ノズルへ向かうノズル間方向に係るノズル間固有振動の二次モードの周波数の比が、０．８５以下、１．２５〜１．９６、及び、３．４４以上の範囲となるように、前記噴射周波数及び／又は前記ノズル間固有振動の二次モードの周波数を調整することを備える液滴噴射方法。
    
    

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