JP2003034025A - インクジェット記録ヘッドおよびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータ駆動を行っても、ヘッドが発
生する騒音を低く抑えることができ、かつヘッドの信頼
性を向上させるインクジェット記録ヘッドおよびその駆
動方法を提供する。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッドのたわみ振動
共振周波数を２０ｋＨｚ以上に設定する。たわみ振動の
共振が発生したとしても、２０ｋＨｚ以上であれば人間
の可聴周波数領域を外れているので騒音の問題は発生し
ない。また、アクチュエータに対する駆動電圧の波形の
周波数成分を、インクジェット記録ヘッドのたわみ振動
の共振周波数と異なるように構成してもよい。このよう
にすれば、共振は発生しないので騒音は低減される。ま
た、各アクチュエータに対する駆動電圧の位相を互いに
加振力が相殺されるようにずらして、駆動電圧を印加す
るよう構成することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータに
おける圧力変化によってインク滴を吐出させるインクジ
ェット記録ヘッドに係り、特に駆動時における騒音防止
のための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のプレートを積層して形成されたイ
ンク流路とアクチュエータからなるインクジェット記録
ヘッドは、部品点数が少なく、製造が容易で低コストで
あるというメリットを有するため、広く普及している。
このような従来のインクジェット機録ヘッドの一例を図
８〜図１１に示す。

【０００３】図８は従来のインクジェット記録ヘッドの
分解斜視図、図９はその平面斜視図、図１０は従来のイ
ンクジェット記録ヘッドの１つの圧力室に着目した平面
斜視図、および図１１はその断面図である。この従来の
インクジェット記録ヘッドの構成は、インク滴が吐出さ
れるノズル１を複数有するノズルプレート２、各ノズル
に対応して配設された圧力室３と供給路４とインクプー
ル５を有する圧力室プレート６、圧力室の一面を形成す
る振動板７、および各圧力室３に対応して配された圧電
アクチュエータ８からなる。各プレートは、接着剤を用
いて積層接合されている。圧力室３は、例えば図９に示
されるように、縦方向に４つ並んだ列が４列存在する。
そのうち２列分が一組となって供給路４を介して１つの
インクプール５に連通し、１ユニットを形成している。
本ヘッドでは、１ヘッド内に２ユニットが存在する。

【０００４】圧電アクチュエータ８はその両面に電極膜
を有し、導電性接着剤を介して導電性の振動板７に接合
されている。圧電アクチュエータ８の自由表面側の電極
は個別電極として、また振動板７は共通電極として、そ
れぞれ機能する。フレーム９は、振動板７の外周部に接
合されている。各圧電アクチュエータ８の個別電極と振
動板７との間に駆動電圧を印加すると、圧電アクチュエ
ータ８と、それに対応する圧力室３の領域内の振動板７
がともにたわみ変形する。たわみ変形に伴って圧力室３
内のインクが圧縮され、ノズル１からインク滴が吐出さ
れる。吐出された後のインク滴の補充は、インクプール
５から供給路４を経由して圧力室３へ再充填することに
よって行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインクジェ
ット記録ヘッドにおいては、まず、ヘッドが薄いプレー
トの積層体であったため、ヘッド全体のたわみ剛性が低
い。駆動電圧の印加により各アクチュエータとそれに対
応する領域の振動板がたわみ変形する際に、ヘッドのプ
レート全体をも一緒にたわませようとする力（ヘッドた
わみ加振力）が同時に発生する。このヘッドたわみ加振
力によって、ヘッド全体のたわみ振動が発生し、その振
動に起因する騒音が発生していた。駆動電圧波形が有す
る周波数成分の中に、ヘッドたわみ振動の共振周波数と
一致する成分が含まれている場合には、ヘッドたわみ共
振振動（振動振幅が極大となる現象）が励起され、騒音
が特に激しくなる。さらに、圧電アクチュエータの振動
を連続的に行うと、ヘッドたわみ振動が繰り返され、各
プレート間の接着がはがれてしまい、ヘッドが疲労破壊
するという問題も発生していた。

【０００６】従来においても、騒音防止のための技術が
存在する。特開平９−８０９５１号公報においては、イ
ンバータ回路の発振周波数を、鍋の固有振動周波数と共
振しない値としたことを特徴とする調理器が開示されて
いる。また、特開平９−８０９５１号公報においては、
コイルのインダクタンスを下げ、共振コンデンサとコイ
ルによって発生する発振周波数を可聴周波数帯域外とす
る誘導加熱定着装置が開示されている。しかしながら、
インクジェット記録ヘッドにおいて、有効に騒音防止の
目的を達成する技術は開示されていない。

【０００７】そこで、本発明の課題は、アクチュエータ
駆動を行っても、ヘッドが発生する騒音を低く抑え、か
つヘッドの信頼性を向上させるインクジェット記録ヘッ
ドを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によるインクジェット記録ヘッドは、アクチ
ュエータによって圧力室内に圧力変化を生じさせ、ノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッド
であって、たわみ振動の共振周波数が２０ｋＨｚ以上で
あることを特徴とする。このようなインクジェット記録
ヘッドにおいては、たとえたわみ振動の共振が発生した
としても、２０ｋＨｚ以上であれば人間の可聴周波数領
域を外れているので騒音の問題は発生しないことにな
る。

【０００９】また、圧力変化を生じさせるためのアクチ
ュエータに対する駆動電圧の波形が有する周波数成分
が、インクジェット記録ヘッドのたわみ振動の共振周波
数と異なるように構成することができる。このようにす
れば、共振は発生しないので騒音は低減される。たとえ
共振周波数が人間の可聴周波数領域である２０ｋＨｚ以
下であったとしても、共振は発生しないのでヘッドに対
する信頼性は向上する。

【００１０】複数のアクチュエータがＮ（Ｎは２以上の
整数）個のグループに分けられ、前記Ｎ個のグループの
各々に属するアクチュエータに対してグループ毎に位相
が１／Ｎ周期づつずれた所定周期の駆動電圧パルスが印
加されることにより、圧力変化タイミングが異なる複数
の圧力室が混在するように構成することも可能である。
さらに、位相ごとにアクチュエータを概ね同一数とする
ことや、分散を同一とすることが望ましい。このような
構成とすれば、たわみ加振力が、位相のずれによって相
殺されるので騒音の問題は発生しない。また、ヘッドの
耐性も向上する。

【００１１】インクプールが本流および支流を有し、支
流の各々に複数の圧力室が備えられたインクジェット記
録ヘッドとすることができる。このようにすれば、高速
印刷が可能となる。アクチュエータとして、圧電アクチ
ュエータ以外にたとえばヒータアクチュエータなどを用
いることも可能である。ヒータアクチュエータの場合に
は騒音の問題が発生しやすいので、本発明の手段は有効
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図であ
る。基本的な構成は、図８〜１１に示した従来技術にお
ける構成と同一であるが、本実施形態においては、圧力
室プレートがより厚い点が異なる。後述するように、圧
力室プレートをより厚くすることによって、共振周波数
が高い構造となる。

【００１３】本実施形態の具体的な構造を以下に示す。
ノズルプレート２、圧力室プレート６、および振動板７
の平面寸法は１０ｍｍ×１２ｍｍであり、その材質は全
てステンレス鋼（ＳＵＳ）である。フレーム９の外周寸
法は上記プレートと同一であり、材質はプラスチックで
ある。ノズルプレート２の厚さは７５μｍであり、プレ
ス加工によって直径３０μｍのノズル１が貫通して開け
られている。ノズル１の配列は、図中縦方向ピッチが
２．０３２ｍｍで４個配されている列が、平行に４列存
在する。

【００１４】圧力プレート６の厚さは２００μｍであ
り、エッチング加工によって圧力室３が各ノズル１に対
応する位置に設けられている。さらに、２列分の圧力室
３に共通のインクプール５が２つ、そして各圧力室３と
インクプール５とを連結する供給路４とが、それぞれ圧
力室プレート６を貫通するように形成されている。な
お、各圧力室３の平面形状は１．５ｍｍ×１．５ｍｍ、
供給路４の幅は０．２ｍｍである。振動板７の厚さは２
０μｍである。以上３種類のプレートには、互いを位置
決め接合するためのアライメントマーカ（図示せず）が
付与されている。

【００１５】圧電アクチュエータ８の厚さは３０μｍで
ある。各圧電アクチュエータ８は、各圧力室３に対応し
て、個別に振動板７の表面へ配設されている。その平面
形状は、圧力室３の３辺においては圧力室３よりも２０
μｍ内側に、残りの一辺においては圧力室３よりも外側
２００μｍに外形を有する。圧力室３からはみ出した部
分は、電気接続パッドとして用いられる。また、材質と
して、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミクス（ＰＺＴ）が
用いられている。圧電アクチュエータ８の両面には電極
膜が形成されている。電気接続パッドには、電気配線パ
タンを有するフレキシブルケーブル（図示せず）がハン
ダを介して接合されている。

【００１６】次に、本実施形態のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法について、図２を用いて説明する。ま
ず、円筒状の圧電材料ブロック（図示せず）にラップ研
磨加工を施し、圧電材料プレート１１を形成する。本実
施形態では、駆動電圧や駆動時のたわみ変形量に基づい
て、その厚さを３０μｍとした。この圧電材料プレート
に対し、その両面に電極膜１２をスパッタリングする。
本実施形態では、電極材料として金を用いた。

【００１７】次に、高温時に粘着力がなくなる性質を持
った粘着発泡テープ１３を介し、スパッタリング済みの
圧電材料プレートを固定板１４に仮固定する。この固定
板には、ＳＵＳプレート（ノズルプレート、圧力室プレ
ート、振動板）との接合位置決めを行うためのアライメ
ントマーカ（図示せず）が付与されている。仮固定した
圧電材料プレートの上に、感光性を有するフィルムマス
ク１５を貼り付ける。本実施形態では、厚さ１０μｍの
ウレタン系フィルムマスクを使用した。

【００１８】別途、圧電アクチュエータとして残したい
部分だけ紫外線（ＵＶ）透過するパタンを有する露光マ
スク１６を作成する。このマスクは、固定板のアライメ
ントマーカを基準にしてパタニングされている。これを
用いてフィルムマスクで被覆した圧電材料プレートへＵ
Ｖ露光を行い、その後フィルムマスクに対してエッチン
グを行う。エッチング液には、ＵＶ照射された部分を除
去せず、かつ、それ以外の部分を確実に除去できる特性
を有するものを選択する。本実施形態では炭酸ナトリウ
ム溶液を用いた。

【００１９】以上のプロセスによって、圧電アクチュエ
ータとして残したい部分のみフィルムマスクが被覆さ
れ、それ以外の部分はフィルムマスクが除去される。次
に、この構造に対して、サンドブラスト加工を行う。こ
の加工では、フィルムマスクが除去されて露出した部分
の圧電材料は確実に研削除去され、かつ、フィルムマス
クが残った部分には研削が行われないような条件下で行
う。この加工後、圧電材料の表面に残ったフィルムマス
クを除去し、洗浄を施す。これによって、両面に電極膜
を有する、小片化された圧電アクチュエータが、固定板
の上に粘着発泡テープで貼り付けられた構造が得られ
る。

【００２０】次に、この圧電材料を振動板に貼り付ける
工程を行う。まず、サンドブラスト加工が終了した圧電
材料の表面に接着剤（図示せず）を塗布する。本実施形
態では、振動板を共通電極として兼用するため、塗布す
る接着剤には導電性を有する接着剤を用いた。これを塗
布後、振動板と固定板のアライメントマーカを位置決め
基準にして圧電材料と振動板とを重ね合わせる。それに
対し、１平方センチメートルあたり２ｋｇの加圧を行っ
て２００℃で接着剤を硬化させ接合した。なお、この加
熱時に圧電材料と固定板とを仮固定するために用いた粘
着発泡テープが熱によってその粘着力を失い、容易に剥
離される。

【００２１】以上のプロセスにより、振動板を共通電極
とし、その上に小片化された圧電アクチュエータが配さ
れ、各圧電アクチュエータの表面に個別電極が配された
ユニットが得られる。このユニットを、別途位置決め接
着接合しておいた振動板以外のプレートユニット（ノズ
ルプレートと圧力室プレートの接合品）と接着接合する
ことによって、インクジェット記録ヘッドを得る。

【００２２】次に、本実施形態の動作について説明す
る。まず、インクプール５へ接続したインク供給ユニッ
ト（図示せず）を用い、インクプール５から供給路４を
経由して各圧力室３にインクを充填する。その後、各圧
電アクチュエータ８の個別電極と振動板（共通電極）７
との間に駆動電圧を印加する。この駆動電圧の印加によ
って、圧電アクチュエータ８と振動板７が対応する圧力
室３の領域でたわみ変形する。これにより、圧力室３内
のインクが圧縮され、対応するノズル１からインク滴が
吐出される。

【００２３】上記構造のインクジェット記録ヘッドに対
し、ヘッドたわみ振動の周波数特性を測定した結果を図
３に示す。横軸には周波数を、縦軸にはたわみ振動振幅
をとっている。同グラフには、比較のため従来構造ヘッ
ドにおける周波数特性も合わせて掲載している。このグ
ラフより、たわみ振動振幅が極大となる共振周波数が、
従来構造ヘッドでは１３ｋＨｚ付近に存在することがわ
かる。それに対し、本実施形態のヘッドにおける共振周
波数は、２２ｋＨｚ付近であることがわかった。

【００２４】一般に、振動現象を考える際には、入力で
ある加振周波数、振動系の固有特性である固有周波数
（共振周波数）、出力である振動周波数の３つを区別し
て扱う必要がある。また、これら３つの間には、次の２
つの重要な法則がある。一つは、振動周波数は加振周波
数に一致すること、もう一つは、加振周波数が固有周波
数に一致すると共振振動（振動振幅が極大になる現象）
が発生すること、である。

【００２５】この法則に則って本願発明のインクジェッ
トヘッドの振動現象を考えると、次のような現象が発生
すると考えられる。すなわち、アクチュエータに駆動電
圧を印加した場合、駆動電圧波形が有する周波数成分に
起因したヘッドたわみ加振力が発生する。そして、駆動
電圧波形が有する周波数成分中にヘッドたわみ振動の共
振周波数と同じ周波数成分が存在する場合は、ヘッドた
わみ共振振動が励起される。共振振動の結果、その周波
数を音成分とする騒音が発生する。この事実を踏まえた
上で、従来構造のヘッドと本実施形態のヘッドのそれぞ
れに対し、騒音の実験調査を行った。

【００２６】まず、従来構造のヘッドに印加する駆動電
圧の波形として、時間幅が１０μｍ、高さが３０Ｖの三
角波パルスが、７６．９μｓの周期で繰り返されるもの
を用いた（図４）。三角波パルスの繰り返し周期より、
この波形は１３ｋＨｚの周波数成分を有する。このよう
な波形を持った駆動電圧を、従来構造ヘッド内全１６個
の圧電アクチュエータに同位相で印加した。その結果、
波形が有する周波数成分とたわみ振動の共振周波数が一
致するため、たわみ振動が励起され、１３ｋＨｚの音成
分を有する激しい振動が発生した。

【００２７】一方、これと同様の実験を本実施形態のヘ
ッドに対して行った。ここでは、ヘッドたわみ振動の共
振周波数２２ｋＨｚと同じ周波数成分を有する駆動電圧
波形として、前出の駆動電圧波形の繰り返し周期のみを
変更し、４５．５μｓで繰り返されるものを用いた。こ
の波形は２２ｋＨｚの周波数成分を有する。この波形を
本実施形態のヘッド内全１６個の圧電アクチュエータに
同位相で印加した結果、従来構造ヘッドと同様の理由で
たわみ共振振動が励起され、２２ｋＨｚの音成分を有す
る音波が発生する。しかし、その音波の周波数成分は人
間の可聴周波数範囲（２０ｋＨｚ以下）から外れている
ので、騒音としては聞こえないことが確認された。

【００２８】以上のように、本実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッドによれば、人間の可聴周波数範囲（２０ｋ
Ｈｚ以下）においては、ヘッドたわみ共振振動は励起さ
れないのでその振動振幅は小さい。これによって、アク
チュエータ駆動時に発生する騒音を低く抑えることが可
能となる。また、２０ｋＨｚ以上において共振振動が励
起されても、人間の可聴周波数範囲から外れているの
で、騒音を抑制することが可能である。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。本実施形態は、駆動電圧波形が有する周波数成
分が、ヘッドたわみ振動の共振周波数と異なる構成とし
たものである。本実施形態で用いたヘッドは、基本的な
構成は第１の実施形態と同一であるが、異なる点は、圧
力室プレートの厚さが本実施形態の方が薄く、１００μ
ｍである。なお、製造法は第１の実施形態と同一であ
る。

【００３０】本実施形態のヘッドに対し、第１の実施形
態の場合と同様に、ヘッドたわみ振動の周波数特性を測
定した。その結果、本実施形態のヘッドのたわみ振動の
共振周波数が１５ｋＨｚ付近であることがわかった。こ
の周波数は人間の可聴周波数範囲内にあるため、この共
振振動が励起されると、激しい騒音が発生することが予
想される。しかし、本実施形態では、駆動電圧波形が有
する周波数成分とたわみ振動共振周波数をずらすことに
よって、共振振動を励起させないようにし、騒音を低く
抑える。

【００３１】本実施形態のヘッドに印加する駆動電圧波
形として、前出の三角波パルスが１００μｓの周期で繰
り返されるものを用いた。この波形は１０ｋＨｚの周波
数成分を有する。この波形を全１６個の圧電アクチュエ
ータに同位相で印加した結果、波形が有する周波数成分
とたわみ振動共振周波数（１５ｋＨｚ）とが異なってい
るため、たわみ共振振動が励起されず、騒音が発生しな
いことが確認された。

【００３２】また、その他の駆動電圧波形として、同様
の三角波パルスが５０μｓの周期で繰り返されるものを
用いた。この波形は２０ｋＨｚの周波数成分を有する。
そのため、やはりたわみ共振振動は励起されず、騒音が
発生しないことが確認された。また、たわみ振幅が小さ
いのでヘッドの疲労破壊を防止でき、１００億回の繰り
返し駆動を行った後でもインク滴の吐出特性は全く変化
しないことが確認された。なお、この駆動電圧波形以外
にも、その波形が有する周波数成分がたわみ振動共振周
波数と異なる波形であれば、同様にして騒音が発生せ
ず、またヘッドの疲労破壊を防止できる。以上のよう
に、本実施形態によれば、アクチュエータ駆動時に発生
する騒音を低く抑えることが可能となる。また、ヘッド
の疲労破壊を防止し、信頼性を向上することが可能とな
る。

【００３３】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。本実施形態は、繰り返しの基準となるある位相
で駆動電圧が印加され駆動されるアクチュエータと、位
相がその基準に対して半周期ずれて駆動電圧が印加され
駆動されるアクチュエータとを混在させた構成とするも
のである。本実施形態で用いたヘッドは、構造と製造法
ともに、第２の実施形態と同一である。

【００３４】本ヘッドが有する１６個のアクチュエータ
を、図５のＡとＢに示す８個ずつの２グループに分類す
る。本実施形態の場合、グループＡおよびＢのアクチュ
エータの配置に関し、ヘッド内での分布状態（各々のグ
ループの数と分散）が概略同一になっている。グループ
Ａのアクチュエータに共通して印加する駆動電圧波形を
図６（ａ）に、またグループＢのアクチュエータに共通
して印加する駆動電圧波形を図６（ｂ）に示す。これら
は、孤立パルスの形状とその繰り返し周期は全く同一で
あるが、繰り返しの位相が半周期ずれている関係にあ
る。なお、各々の繰り返し周期は６６．７μｓ（すなわ
ち周波数成分は１５ｋＨｚ）としたが、その理由は、本
実施形態の効果をより明確にするため、あえてヘッドた
わみ共振周波数１５ｋＨｚと一致させるためである。

【００３５】これらの駆動電圧波形を各グループのアク
チュエータに印加すると、グループＡのアクチュエータ
に起因するヘッドたわみ加振力と、グループＢのアクチ
ュエータに起因する同力が、それぞれ発生する。ここ
で、両グループのアクチュエータはその数と分布が概略
同一であることから、その力の大きさと分布は概略同一
である。ただし位相だけが互いに半周期ずれている。従
って、ヘッド全体として見た場合には、たわみ加振力は
打ち消し合うので、ヘッドたわみ振動は発生しない。そ
の結果、駆動電圧波形の周波数成分がヘッドたわみ共振
周波数と一致しているにもかかわらず、騒音は発生しな
いことが確認された。また、たわみ振動振幅が小さいの
でヘッドの疲労破壊を防止でき、１００億回の繰り返し
駆動を行った後でもインク滴の吐出特性は全く変化しな
いことが確認された。

【００３６】なお、本実施形態では、繰り返し印加する
駆動電圧波形の位相が半周期ずれている２つの波形を用
いた場合について述べた。それ以外にも、例えばアクチ
ュエータを３つのグループに分類し、互いに１／３周期
ずれている３つの波形を用いた場合でも、同様の効果を
得ることができる。これを一般化して考えると、各波形
により発生するヘッドたわみ加振力を足し合わせると互
いにうち消し合うような複数の駆動電圧波形の組合せで
あれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上のように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド
によれば、アクチュエータ駆動時に発生する騒音を低く
抑えることが可能となる。また、ヘッドの疲労破壊を防
止し、信頼性を向上することが可能となる。

【００３７】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係るインク
ジェット記録ヘッドの平面図である。第１〜第３の実施
形態の構成と異なる点は、ヘッド内の１ユニットのノズ
ル列が４列存在することにある。従って、ヘッド内のノ
ズル数が２倍である。図中縦方向のノズルピッチは２．
０３２ｍｍ、横方向のピッチは１ｍｍである。また、チ
ャンバの大きさも０．７５ｍｍ×０．７５ｍｍに変更す
る。さらに、インクプールの形状も変更し、ノズル各行
に対応して配されたインクプール支流と、それに連結し
たインクプール本流から成るクシ歯形状インクプールを
用いる。各プレートの厚さは、第２の実施形態と同一で
ある。また、製造方法も第２の実施形態と同一である。

【００３８】本実施形態のヘッドに対し、ヘッドたわみ
振動の周波数特性を測定した結果、たわみ振動の共振周
波数が１３ｋＨｚ付近であることがわかった。ここで、
本実施形態における共振周波数は、各プレートの厚さが
本実施形態と同一である第２の実施形態における共振周
波数（１５ｋＨｚ）よりも低くなっている。その理由と
して、チャンバプレート内の空洞（エッチングした部
分）が増加し、そのたわみ剛性が低下したことが考えら
れる。

【００３９】本実施形態のヘッドに印加する駆動電圧波
形として、前出の三角波パルスが１００μｓの周期で繰
り返されるものを用いる。この波形は１０ｋＨｚの周波
数成分を有する。この波形を全３２個の圧電アクチュエ
ータに同位相で印加した。本実施形態では圧電アクチュ
エータの数が多いため、駆動によって発生するヘッドた
わみ加振力も大きい。従って、ヘッドたわみ振動による
騒音はより大きくなりやすい。しかし、駆動実験を行っ
た結果、波形が有する周波数成分とたわみ振動共振周波
数とが異なっているため騒音が発生しないことが確認さ
れた。そして、吐出するインク滴の数を増加させること
が可能となった。以上のように、本実施形態によれば、
ノズルを高密度に配列することができるため、単位時間
に吐出するインク滴の数を増加させることができ、高速
印字が可能となる。

【００４０】なお、ここまでの実施形態で用いたような
薄い単板タイプの圧電アクチュエータ以外のアクチュエ
ータを用いることも可能である。例えば、ヒータを用い
た圧力室内のインクに気泡を発生させてその圧力によっ
てインク滴を吐出させるタイプのヒータアクチュエータ
に代表されるような、薄い構造のアクチュエータを用い
ることも可能である。このようなアクチュエータを用い
たヘッドでは、ヘッドたわみ剛性が低いため、騒音が顕
著である。従って、このような構造のヘッドでは、本発
明による騒音低減や信頼性向上の効果が特に大きい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録ヘッドによれば、ヘッドたわみ加振力によっ
てヘッド全体がたわみ振動した場合であっても、それに
より発生する音波の周波数成分が人間の可聴周波数領域
から外れた構成とすることによって、騒音を低く抑える
ことが可能となる。また、駆動電圧波形が有する周波数
領域を共振周波数と異なった範囲にすることによって、
共振振動が励起されないため、振動振幅は小さく、騒音
を低く抑えることが可能となる。

【００４２】また、各アクチュエータに対する駆動電圧
の位相をずらすことによって、発生するヘッドたわみ加
振力が互いにうち消し合うため、ヘッドたわみ振動は発
生しないので、騒音を低く抑えることが可能となる。ま
た、ヘッドの信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット記録ヘッドの第１
の実施形態の分解斜視図を示す。

【図２】本発明によるインクジェット記録ヘッドの第１
の実施形態の製造方法を示す図である。

【図３】本発明によるインクジェット記録ヘッドの第１
の実施形態に対し、ヘッドたわみ振動の周波数特性を測
定した結果を示す図である。

【図４】インクジェット記録ヘッドに印加する駆動電圧
の波形の一例を示す図である。

【図５】本発明によるインクジェット記録ヘッドの第３
の実施形態におけるアクチュエータの動作を説明するた
めの平面図である。

【図６】（ａ）本発明によるインクジェット記録ヘッド
の第３の実施形態のグループＡのアクチュエータに対し
て、印加する駆動電圧の波形を示す図である。（ｂ）本
発明によるインクジェット記録ヘッドの第３の実施形態
のグループＢのアクチュエータに対して、印加する駆動
電圧の波形を示す図である。

【図７】本発明によるインクジェット記録ヘッドの第４
の実施形態におけるアクチュエータ部の平面図を示す。

【図８】従来技術におけるインクジェット記録ヘッドの
分解斜視図を示す。

【図９】従来技術におけるインクジェット記録ヘッドの
アクチュエータ部の平面図を示す。

【図１０】従来技術におけるインクジェット記録ヘッド
における１つの圧力室の平面図を示す。

【図１１】図１０に示す圧力室の断面図を示す。

【符号の説明】

１ ノズル ２ ノズルプレート ３ 圧力室 ４ 供給路 ５ インクプール ６ 圧力室プレート ７ 振動板 ８ 圧電アクチュエータ ９ フレーム １１ 圧電材料プレート １２ 電極膜 １３ 粘着発泡テープ １４ 固定板 １５ フィルムマスク １６ 露光マスク

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填される圧力室と、前記圧力
   室に対応して配設されたアクチュエータと、前記圧力室
   にインクを供給するインクプールと、前記インクプール
   と前記圧力室とを連通させるインク供給路と、前記圧力
   室に連通されるノズルとを備え、前記アクチュエータに
   よって前記圧力室内に圧力変化を生じさせ、前記ノズル
   からインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドに
   おいて、 前記インクジェット記録ヘッドのたわみ振動の共振周波
   数が２０ｋＨｚ以上であることを特徴とするインクジェ
   ット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 インクが充填される圧力室と、前記圧力
   室に対応して配設されたアクチュエータと、前記圧力室
   にインクを供給するインクプールと、前記インクプール
   と前記圧力室とを連通させるインク供給路と、前記圧力
   室に連通されるノズルとを備え、前記アクチュエータに
   よって前記圧力室内に圧力変化を生じさせ、前記ノズル
   からインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドに
   おいて、 前記圧力変化を生じさせるための前記アクチュエータに
   対する駆動電圧の波形が有する周波数成分が、前記イン
   クジェット記録ヘッドのたわみ振動の共振周波数と異な
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 インクが充填される複数の圧力室と、前
   記圧力室の各々に対応して配設された複数のアクチュエ
   ータと、前記各圧力室にインクを供給するインクプール
   と、前記インクプールと前記各圧力室とを連通させるイ
   ンク供給路と、前記各圧力室に連通されるノズルとを備
   え、前記アクチュエータの各々によって前記対応する圧
   力室内に圧力変化を生じさせ、当該圧力室に連通するノ
   ズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッ
   ドにおいて、 前記複数のアクチュエータがＮ（Ｎは２以上の整数）個
   のグループに分けられ、前記Ｎ個のグループの各々に属
   するアクチュエータに対してグループ毎に位相が１／Ｎ
   周期づつずれた所定周期の駆動電圧パルスが印加される
   ことにより、圧力変化タイミングが異なる複数の圧力室
   が混在することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、各グループのアクチュエータによるヘッ
   ドたわみ加振力が相殺されるように前記所定周期の駆動
   電圧パルスの位相が設定されていることを特徴とするイ
   ンクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、各グループのアクチュエータによるヘッ
   ドたわみ加振力が相殺されるように前記複数のアクチュ
   エータがグループ分けされていることを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、前記複数のアクチュエータが第１グルー
   プと第２グループに分割され、各グループのアクチュエ
   ータが千鳥状に混在していることを特徴とするインクジ
   ェット記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項３に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、前記Ｎ個のグループの各々に属するアク
   チュエータの数は、概略同数であることを特徴とするイ
   ンクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項３に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、前記Ｎ個のグループの各々に属するアク
   チュエータの分散は、概略同一であることを特徴とする
   インクジェット記録ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項３から８のいずれか１つに記載の
   インクジェット記録ヘッドにおいて、前記インクジェッ
   ト記録ヘッドのたわみ振動の共振周波数が２０ｋＨｚ以
   下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし３のいずれか１つに記
    載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インクプ
    ールは本流および支流を有し、前記支流の各々に複数の
    圧力室が備えられていることを特徴とするインクジェッ
    ト記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、３および１０のいずれ
    か１つに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前
    記複数の圧力室はマトリクス状に配列されていることを
    特徴とするインクジェット記録ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし３のいずれか１つに記
    載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記各アクチ
    ュエータとして、圧電アクチュエータおよびヒータアク
    チュエータのいずれか１つを用いることを特徴とするイ
    ンクジェット記録ヘッド。
13. 【請求項１３】 インクが充填される複数の圧力室と、
    前記圧力室の各々に対応して配設された複数のアクチュ
    エータと、前記各圧力室にインクを供給するインクプー
    ルと、前記インクプールと前記各圧力室とを連通させる
    インク供給路と、前記各圧力室に連通されるノズルとを
    備え、前記アクチュエータの各々によって前記対応する
    圧力室内に圧力変化を生じさせ、当該圧力室に連通する
    ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘ
    ッドの駆動方法において、 前記複数のアクチュエータをＮ（Ｎは２以上の整数）個
    のグループに分割し、 前記Ｎ個のグループの各々に属するアクチュエータに対
    して、グループ毎に位相が１／Ｎ周期づつずれた駆動電
    圧パルスを所定周期で印加する、 ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方
    法。