(57)【要約】【課題】高周波駆動を行いながらも小型で信頼性の高い放熱構造を有する駆動基板を備えた、液体吐出装置を提供すること。【解決手段】メイン基板５０（駆動基板）におけるスイッチング用のトランジスター６８，７１が配置された領域に、複数のＴＨ８５を形成した。また、トランジスター６８，７１の周囲の配線パターンを広げたベタパターンを形成して、トランジスター６８，７１を囲う構成とした。さらに、裏面にも、放熱用のベタパターンを形成して、フレームへの放熱構造も付加した。これにより、専用の放熱部品を用いることなく、簡単な構成で、かつ動作の安定性を実現した液体吐出装置を提供することができる。【選択図】図１０
2015063119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、
前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、
前記駆動信号により吐出駆動されて液滴を吐出する吐出部と、
少なくとも前記トランジスターが配置された基板と、を備え、
前記基板における前記トランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記変調信号または前記増幅変調信号に含まれる交流成分の周波数帯域は、１ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記変調信号または前記増幅変調信号に含まれる交流成分の周波数帯域は、８ＭＨｚ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記スルホールの数は、前記トランジスターを前記基板に実装するための実装用端子の数よりも多いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記スルホールの数は、前記トランジスター、および前記フィルター回路を前記基板に配線するために必要となるスルホール数よりも多いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記スルホールの数は、１０ヶ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記スルホールは、前記トランジスターにおける前記実装用端子から延びる第１配線に形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記第１配線には、前記実装用端子よりも広いベタパターン領域が形成されており、前記スルホールは、前記ベタパターン領域に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記ベタパターン領域の面積は、前記トランジスターの平面積よりも広いことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記基板は、両面基板であり、
前記トランジスター、および前記フィルター回路は、前記基板の第１面に実装されており、
前記第１面の反対側の第２面には、前記スルホールを介して前記第１配線と接続する第２配線が形成されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
前記第２配線の面積は、前記トランジスターの平面積よりも広いことを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。
【請求項１２】
筐体と、
前記筐体のフレームとを、さらに備え、
前記基板は、前記第２面を前記フレームに向けた状態で、前記フレームに組み付けられ、
前記フレームと、前記基板との間には、伝熱性部材が介在することを特徴とする請求項１０、または１１に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
前記吐出部は、
圧電素子と、
内部に液体が充填され、前記圧電素子の変位により前記内部の圧力が増減される圧力室と、
前記圧力室に連通し、前記圧力室内の圧力の増減により、前記液体を前記液滴として吐出するノズルと、を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、
前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、
少なくとも前記トランジスターが配置された基板と、を備え、
前記基板における前記トランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする駆動基板。
【請求項１５】
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、
前記変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、
前記増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、
前記駆動信号により吐出駆動されて液滴を吐出する吐出部と、
少なくとも前記トランジスターが配置された基板と、を備え、
前記基板における前記トランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする印刷ヘッドユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置、当該液体吐出装置に備えられている吐出ユニットを含む印刷ヘッドユニット、および当該吐出ユニットを駆動するための駆動基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターなどの液体吐出装置には、インク滴を吐出するためのアクチュエーターとして圧電素子を用いたものが知られている。この圧電素子を駆動するためには、ピーク値で数十ボルトの振動幅を持つ駆動信号を印加する必要がある。従来、この駆動信号を生成する駆動基板には、バイポーラトランジスターをプッシュプル接続したアナログアンプが実装されていたが、バイポーラトランジスターはコレクタ電流が増加するとそれに比して発熱するため、多くの容量性負荷を駆動させる為に大電流・高電圧がエミッターコネクタ間に掛かる液体吐出装置においては電力変換効率が悪く発熱量が大きいため、放熱用のヒートシンクが必要となってしまうなどの問題があった。
【０００３】
発明者等は、上述した問題を鑑み、アナログアンプよりも電力変換効率の優れたＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いたデジタルアンプを採用することを提案している（例えば、特許文献１）。ＭＯＳＦＥＴを用いたデジタルアンプは、パルス変調技術を用いているため、アナログアンプよりも電力変換効率が優れており、発熱も抑制することができる。バイポーラトランジスターではなく、ＭＯＳＦＥＴを用いている理由は、デジタルアンプで要求される高速のスイッチング動作に対応できるからである。仮に、バイポーラトランジスターを高速でスイッチングさせるためには、ベース幅を縮める必要があるが、ベース幅を縮めるとパンチスルーによる耐圧の劣化につながってしまい、十分な液体を吐出する為の高電圧をエミッターコネクタ間に印加することが困難であった。つまり、ベース幅の短縮は実現性が乏しく、バイポーラトランジスターの採用は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、デジタルアンプを用いて、安定した液滴の吐出を実現するためには、液滴を吐出するために圧電素子に印加される駆動信号に含まれる周波数成分の数十倍以上の周波数成分を含む変調信号を増幅する高い分解能が求められるため、高周波駆動する必要があり、無視できないレベルの発熱が生じてしまうという課題があった。デジタルアンプにおける発熱量は、高分解能を実現するための高周波駆動に伴なうスイッチング損失に起因しており、液滴を吐出するだけであればヒートシンクを用いなくても良いレベルではあるが、回路の安定動作を確保しつつ、吐出する液滴の量を一定に安定させるためには、何らかの放熱対策が必要なレベルである。実際にインクを吐出する駆動信号に基づいて考えれば、変調信号はメガＨｚオーダーの信号となる故、デジタルアンプもメガＨｚオーダーで駆動する必要があり、この高周波駆動に伴なって、スイッチング素子のスイッチング損失による発熱が無視できないレベルで生じてしまうという課題があった。
また、液滴吐出装置を小型化したいという要求があり、何らかの放熱対策は必要ではあるが、専用の放熱部品の追加や、大型化は困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００７】
（適用例）
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、駆動信号により吐出駆動されて液滴を吐出する吐出部と、少なくともトランジスターが配置された基板とを備え、基板におけるトランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【０００８】
この構成によれば、高周波駆動を行う駆動回路を備えながらも、ヒートシンクなどの専用の放熱部品を用いることなく、トランジスターが配置された領域にスルホールを形成するという簡単な構成で、所期の放熱性能を確保することができる。よって、駆動回路の動作の安定性を確保しつつ、吐出する液滴の量を一定に安定させることができる。
従って、専用の放熱部品を用いることなく、簡単な構成で、吐出する液滴量の安定化と、かつ動作の安定性とを実現した液体吐出装置を提供することができる。
【０００９】
なお、元駆動信号とは、吐出部を駆動して液滴を吐出する駆動信号の元となる信号、すなわち変調前の基準となる信号である。変調信号とは、元駆動信号をパルス変調（例えばパルス幅変調、パルス密度変調等）して得られるデジタル信号である。増幅変調信号とは、トランジスターを含む増幅回路で増幅された変調信号である。駆動信号とは、コイルを用いて増幅変調信号を平滑化して得られる信号であって、吐出部に印加される信号のことである。
【００１０】
また、変調信号または増幅変調信号に含まれる交流成分の周波数帯域は、１ＭＨｚ以上であることが好ましい。
【００１１】
本適用例の液体吐出装置では、増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成し、駆動信号が印加される圧電素子の変形に基づいてノズルから液体を吐出する。ここで、液体吐出装置が小さなドット（小ドット）を吐出するための駆動信号の波形を周波数スペクトル解析すると、５０ｋＨｚ以下の周波数成分が含まれていることが解っている。この５０ｋＨｚの周波数成分を含む元駆動信号をデジタルアンプで増幅するためには、１ＭＨｚ以上の周波数成分を含む変調信号が必要になる。もし、１ＭＨｚ以下の周波数成分のみで元駆動信号を再現しようとすると、波形のエッジが鈍って丸くなってしまう。換言すれば、角が取れて波形が鈍ってしまう。駆動信号の波形が鈍ると、波形の立ち上り、立ち下りエッジに応じて動作する圧電素子の動きが緩慢になり、吐出時の尾引きや、吐出不良などの不安定な駆動が発生してしまう。本適用例の液体吐出装置では、増幅変調信号の交流成分の周波数帯域を１ＭＨｚ以上とするので、吐出時の尾引きや吐出不良などの不安定な駆動がなく、解像度の高い生成物を得られる液体吐出装置を実現できる。
【００１２】
また、変調信号または増幅変調信号に含まれる交流成分の周波数帯域は、８ＭＨｚ未満であることが好ましい。
【００１３】
増幅変調信号の周波数として、８ＭＨｚ以上の高周波をサポートすれば、駆動信号の波形の分解能は高まるが、分解能の向上に伴いデジタルアンプにおけるスイッチング周波数が上昇する。スイッチング周波数が上昇するとスイッチング損失が大きくなり、デジタルアンプがアナログアンプ（ＡＢ級アンプ）と比して優位性を有する省電力性、省発熱性が損なわれて、ＡＢ級アンプによる増幅の方がよい場合がある。本適用例の液体吐出装置では、増幅変調信号の交流成分の周波数帯域を８ＭＨｚ未満とするので、ＡＢ級アンプを使用する場合と比べての低消費電力、省発熱といった優位性を保つことができる。
【００１４】
また、スルホールの数は、トランジスターを基板に実装するための実装用端子の数よりも多いことが好ましい。
【００１５】
発明者等の検証結果によれば、スルホールの数が多いほど、放熱効果が高まることが解っている。このため、スイッチング用のトランジスターを含むスイッチング回路と、フィルター回路とを含む駆動回路の回路規模からすると、スルホールを必要としない片面基板で配線可能な配線規模でありながらも、敢えて放熱用のスルホールを設けることにより、所期の放熱性能を確保している。換言すれば、配線規模で必要とされる数よりも、多くのスルホールを形成することにより、放熱性を高めて所期の放熱性能を確保している。
【００１６】
また、スルホールの数は、トランジスター、およびフィルター回路を基板に配線するために必要となるスルホール数よりも多いことが好ましい。
【００１７】
発明者等の検証結果によれば、スルホールの数が多いほど、放熱効果が高まることが解っている。よって、より多くのスルホールを設けることにより、放熱効果を高めることができる。
【００１８】
また、スルホールの数は、１０ヶ以上であることが好ましい。
【００１９】
発明者等の検証結果によれば、スルホールの数が多いほど、放熱効果が高まることが解っている。よって、より多くのスルホールを設けることにより、放熱効果を高めることができる。
【００２０】
また、スルホールは、トランジスターにおける実装用端子から延びる第１配線に形成されていることが好ましい。
【００２１】
トランジスターの実装用端子から延びる第１配線にスルホールを形成するためには、当該第１配線の面積を大きくする必要がある。面積が大きくなると、金属箔からなる第１配線の表面積が大きくなり、第１配線自体が放熱板（ヒートシンク）としての機能も果たすことになる。よって、放熱効果を高めることができる。
【００２２】
また、第１配線には、実装用端子よりも広いベタパターン領域が形成されており、スルホールは、ベタパターン領域に形成されていることが好ましい。
【００２３】
第１配線の面積が広いほど表面積が広くなり、空気中への放熱効果を高めることができる。よって、より放熱効果を高めることができる。
【００２４】
また、ベタパターン領域の面積は、トランジスターの平面積よりも広いことが好ましい。
【００２５】
第１配線の面積が広いほど表面積が広くなり、空気中への放熱効果を高めることができる。よって、より放熱効果を高めることができる。
【００２６】
また、基板は、両面基板であり、トランジスター、およびフィルター回路は、基板の第１面に実装されており、第１面の反対側の第２面には、スルホールを介して第１配線と接続する第２配線が形成されていることが好ましい。
【００２７】
両面基板の場合、第１面の放熱板である第１配線に加えて、第２面にも第２配線が形成されていることにより、第２配線も放熱板として機能するため、さらに放熱効果を高めることができる。
【００２８】
また、第２配線の面積は、トランジスターの平面積よりも広いことが好ましい。
【００２９】
第２配線の面積が広いほど表面積が広くなり、空気中への放熱効果を高めることができる。よって、より放熱効果を高めることができる。
【００３０】
また、筐体と、筐体のフレームとを、さらに備え、基板は、第２面をフレームに向けた状態で、フレームに組み付けられ、フレームと、基板との間には、伝熱性部材が介在することが好ましい。
【００３１】
この構成によれば、基板が伝熱性部材を介して筐体のフレームに組み付けられている。つまり、基板が金属製のフレームに熱的に結合（接合）されているため、基板で発生した熱が効率的にフレームに伝わって放熱される。よって、より放熱効果を高めることができる。
【００３２】
また、吐出部は、圧電素子と、内部に液体が充填され、圧電素子の変位により内部の圧力が増減される圧力室と、圧力室に連通し、圧力室内の圧力の増減により、液体を液滴として吐出するノズルと、を有することが好ましい。
【００３３】
液体を吐出する方式としては、圧力室内に充填された液体をヒーター等の抵抗素子に電流を流し加熱しその熱エネルギーを液体に伝達することで液体を吐出させるサーマル方式や、圧力室内の壁面の少なくとも一部を変化可能なように設計し、電圧を加えると変化する圧電素子の変化により壁面を変化させることで圧力室内の体積を変化させ、圧力室内に充填された液体を吐出させるピエゾ方式などがあるが、サーマル方式に比べ、ピエゾ方式の方が、液体の吐出に伴い大きい電圧変化が必要となる都合上、トランジスターを含む増幅回路における発熱が大きい為、本発明における効果をより強く享受することができる。
【００３４】
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、少なくともトランジスターが配置された基板と、を備え、基板におけるトランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする駆動基板。
【００３５】
元駆動信号を高周波域でパルス変調して変調信号を生成するＡ／Ｄコンバーターと、変調信号を増幅して増幅変調信号を生成するトランジスターと、増幅変調信号を平滑化して駆動信号を生成するフィルター回路と、駆動信号により吐出駆動されて液滴を吐出する吐出部と、少なくともトランジスターが配置された基板と、を備え、基板におけるトランジスターが配置された領域には、スルホールが形成されていることを特徴とする印刷ヘッドユニット。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１に係る液体吐出装置の概要を示す斜視図。
【図２】印刷機構の概要図。
【図３】ノズルプレートの平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面における断面図。
【図５】プリンターの制御回路の構成を示すブロック図。
【図６】駆動回路の構成を示すブロック図。
【図７】駆動信号、および印字データーの一例を示す図。
【図８】元駆動信号のスペクトル解析図。
【図９】ヘッド基板の回路ブロック図。
【図１０】メイン基板における駆動回路領域の表面の平面図。
【図１１】駆動回路の配線規模を示す平面図。
【図１２】駆動回路の発熱分布を示す平面図。
【図１３】理論検証における基板設定を示す図。
【図１４】基板の裏面への放熱特性を示すグラフ図。
【図１５】図１０のスイッチング回路実装領域の拡大図。
【図１６】メイン基板における裏面の平面図。
【図１７】フレームへの放熱構造の一態様を示す断面図。
【図１８】異なる吐出ユニットの概略構成図。
【図１９】異なる吐出ユニットの概略構成図。
【図２０】異なる吐出ユニットの概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部位を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部位の縮尺を実際とは異ならしめてある。
【００３８】
（実施形態１）
《液体吐出装置の概要》
図１は、実施形態１に係る液体吐出装置の概要を示す斜視図である。まず、本実施形態に係る液体吐出装置としてのプリンター１００の概要について説明する。
プリンター１００は、背面の給紙トレイ２から送り出される印刷媒体としての用紙１に対して、印刷ヘッドユニット２０で印刷した後、前面の排紙トレイ６側に搬出するインクジェット式プリンターである。なお、以降の説明において、用紙１が搬送される方向を搬送方向４とし、搬送方向と交差する方向（用紙１の幅方向）を紙幅方向５として説明する。また、搬送方向４において、給紙トレイ２側を上流側、搬出（前面）側を下流側という。
【００３９】
印刷ヘッドユニット２０は、ラインヘッドを備えており、紙幅方向５への走査（往復動作）を行わずに、用紙１を搬送方向４に搬送する動作だけで印刷を行う、いわゆるシングルパスで印刷を完了することができる。印刷ヘッドユニット２０には、複数色（シアン、マゼンタ、イエロー、ライトシアン、ライトマゼンタなど）インクに対応した３列のラインヘッドに加えて、黒インク用も搭載されており、計４つのラインヘッドが設けられている。詳細は後述するが、各ラインヘッドには、用紙１の幅方向（紙幅方向５）に渡って、複数の印刷ヘッドモジュールが一定のピッチで配置されている。
【００４０】
印刷ヘッドユニット２０には、複数本のＦＰＣ５１（Flexible printed circuits）が接続されている。ＦＰＣ５１は、複数の吐出ユニットを吐出駆動するための駆動信号や、タイミング信号などの制御信号をメイン基板５０から印刷ヘッドユニット２０に供給する。ここで、メイン基板５０には、駆動信号を生成する駆動回路が搭載されている。駆動回路には、電力変換効率の優れたデジタルアンプ（増幅回路）を採用しているが、スイッチング素子のスイッチング損失による発熱が無視できないレベルで生じてしまう。プリンター１００では、メイン基板５０の駆動回路領域に複数のスルホールを形成することにより、この熱を放熱している。さらに、メイン基板５０をケース３の金属製のフレーム（図示せず）に固定して、放熱効果を高めて安定した動作を実現している。以下、これらの構成について詳しく説明する。
【００４１】
図２は、印刷機構の概要図である。
続いて、印刷機構の概要、および印刷の流れについて説明する。
プリンター１００の印刷機構は、給紙トレイ２、給紙ローラー７、搬送部１０、印刷ヘッドユニット２０、排紙トレイ６などから構成されている。
給紙ローラー７は、給紙トレイ２の下流側に設けられた一対のローラーであり、給紙トレイ２の用紙１を１枚ずつ搬送部１０に送り出す。
搬送部１０は、搬送駆動ローラー１１、搬送ベルト１２、従動ローラー１３などから構成されている。搬送駆動ローラー１１と従動ローラー１３との間（外周）には、搬送ベルト１２が巻きかけられ（かけ渡しされ）ている。搬送ベルト１２は、帯状のベルトであり、矢印で示すように、給紙ローラー７から供給された用紙１を載置するとともに、搬送駆動ローラー１１の回転に伴ない、用紙１を下流側に搬送する。
【００４２】
搬送ベルト１２には、当該搬送ベルト１２の表面に用紙１を吸着するための吸着装置や、搬送方向４における用紙１の位置を検出するための位置検出装置（いずれも図示せず）などが設けられている。吸着装置としては、空気の負圧を利用して用紙１を吸着する空気吸引装置や、静電気力を利用して用紙１を吸着する静電吸着装置などが用いられる。位置検出装置としては、リニアエンコーダなどが用いられる。
搬送駆動ローラー１１には、電動モーター（図示せず）が接続されており、後述する制御部からの制御信号に従って回転して、搬送ベルト１２を動かす。従動ローラー１３は、搬送ベルト１２の動きに従って回転する。
印刷ヘッドユニット２０は、搬送ベルト１２上の用紙１に対して、搬送移動（静止状態含む）に同期したタイミングでインクを吐出して印刷を行う。詳しくは、印刷ヘッドユニット２０における搬送部１０側のヘッド配置面２７に配置された複数の吐出ユニットのノズルからインクを吐出する。印刷が終了した用紙１は、搬送ベルト１２により、下流側の排紙トレイ６に送り出される。
【００４３】
図３は、ヘッド配置面の平面図である。詳しくは、印刷ヘッドユニット２０を搬送部１０側から観察した際におけるヘッド配置面２７の平面図である。
前述したように、印刷ヘッドユニット２０には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなどの複数色のインクに対応した複数列のラインヘッド２２が形成されている。ヘッド配置面２７側から観察すると、搬送方向４の上流側から下流側に向かって、シアン用のラインヘッド２２（Ｃ）、マゼンタ用のラインヘッド２２（Ｍ）、イエロー用のラインヘッド（図示省略）、ブラック用のラインヘッド（図示省略）…の順に配置されている。ラインヘッドの基本構成はインク色に拘らず共通なので、以下、代表としてシアン用のラインヘッド２２（Ｃ）を用いて「ラインヘッド２２」と称して説明する。
【００４４】
ラインヘッド２２は、紙幅方向５においてジグザグ（チドリ）に配置された複数の印刷ヘッドモジュール２３から構成されている。
印刷ヘッドモジュール２３は、細長い長方形をなしており、その長辺方向を紙幅方向５とした状態で配置されている。換言すれば、ラインヘッド２２には、搬送方向４において並行する２列の印刷ヘッドモジュール２３列が配置されており、紙幅方向５においては各列の印刷ヘッドモジュール２３が交互に配置されている。印刷ヘッドモジュール２３の長方形の両端（短辺側）には、基準穴２４が形成されている。
ヘッド配置面２７において、印刷ヘッドモジュール２３は、この２つの基準穴２４を平面的な位置基準として配置されている。このように複数の印刷ヘッドモジュール２３を配置することにより、紙幅方向５に渡って吐出ユニット（吐出ヘッド）が一定のピッチで配置されたラインヘッド２２を構成している。つまり、独立した構成部位ではなく、複数の印刷ヘッドモジュール２３からなる紙幅方向５に渡る吐出ユニット列（ノズル列）のことをラインヘッド２２と称している。
【００４５】
個々の印刷ヘッドモジュール２３は、紙幅方向５に一定のピッチで配置された複数のノズル２５からなるノズル列２６を２列備えている。紙幅方向５において２本のノズル列２６は、２つの基準穴２４の間に配置されている。２本のノズル列２６は、搬送方向４において並列しているが、紙幅方向５においては半ピッチずれて（シフトして）配置されている。換言すれば、搬送方向４におけるノズル列２６における配置ピッチの半分の位置に、隣り合うノズル列のノズル２５が位置するように、ジグザグ（交互）に配置されている。千鳥配置ともいう。この構成により、紙幅方向５における印刷ドット密度（解像度）を高めている。なお、２本のノズル列２６による紙幅方向５のノズル長さを「バンド長」ともいう。ラインヘッド２２では、このバンド長を紙幅方向５に連続配置することにより、ラインヘッド２２を構成している。また、詳しくは後述するが、駆動回路を含めた吐出駆動は、印刷ヘッドモジュール２３単位で行われる。
【００４６】
《吐出ユニットの構成》
図４は、図３のＢ−Ｂ断面における断面図である。詳しくは、印刷ヘッドモジュール２３の搬送方向４におけるノズル列２６（吐出ユニット）の側断面図である。
ここでは、印刷ヘッドモジュール２３を構成する吐出ユニット３０の単品構造、およびインクの吐出動作について説明する。
吐出ユニット３０は、インクを吐出（噴射）するインクジェット式記録ヘッド（吐出ヘッド）であり、ノズルプレート２１側から、流路ユニット２８と、駆動ユニット２９とを、積層した構成となっている。
【００４７】
流路ユニット２８は、ノズルプレート２１、リザーバープレート３１、封止プレート３２などから構成されている。
ノズルプレート２１には、各吐出ユニットの吐出用のノズル２５が図面（紙面）の奥行き方向（紙幅方向５）に形成されている。
リザーバープレート３１は、ノズルプレート２１上に重ねて配置されており、第２連通穴３９と、共通インク室９３とを有している。第２連通穴３９は、ノズル２５と重なる位置に形成された貫通穴である。共通インク室９３は、搬送方向４の上流側に形成された共通のインク室であり、リザーバーともいう。共通インク室９３は、図面の奥行き方向（紙幅方向５）において連続する吐出ユニットに跨って形成されている。共通インク室９３には、インクタンク（図示省略）からチューブなどの供給経路（図示せず）を介してインクが供給されている。
封止プレート３２は、リザーバープレート３１の蓋となる部材であり、共通供給口３４と、第１連通穴３８とを有している。共通供給口３４は、共通インク室９３のインク供給口であり、図面の奥行き方向（紙幅方向５）において共通インク室９３に沿ってスリット状に形成されている。第１連通穴３８は、第２連通穴３９と重なる位置に形成された貫通穴である。
【００４８】
駆動ユニット２９は、圧力室基板４０、振動板４１、ヘッド基板１５などから構成されている。圧力室基板４０には、搬送方向４に長い長方形状の溝からなる圧力室３６が形成されている。圧力室３６は、吐出ユニットごとに形成されているため、平面視における圧力室基板４０には紙幅方向５において複数の圧力室３６が櫛歯状に形成されている。圧力室３６の上流側には、共通供給口３４と重なる位置に貫通穴からなる供給孔３５が形成されている。圧力室３６の下流側には、第１連通穴３８と重なる位置に貫通穴からなる連通孔３７が形成されている。なお、圧力室３６のことをキャビティともいう。
振動板４１は、圧力室基板４０（圧力室３６）の蓋となる部材であり、圧力室３６とは反対側の面（上面）に、アクチュエーターとしての圧電素子３３が貼り付けられている。
【００４９】
ヘッド基板１５は、駆動ユニット２９の上方に配置されており、圧電素子３３に選択的に駆動信号を供給する。詳しくは後述するが、ヘッド基板１５には、複数の吐出ユニット３０（圧電素子３３）に対して順次、選択的に駆動信号を供給するためのスイッチセレクト回路が搭載されている。ヘッド基板１５は、印刷ヘッドモジュール２３（図３）に対して１枚取り付けられている。換言すれば、印刷ヘッドモジュール２３を構成する複数の吐出ユニット３０に対して（跨って）１枚セットされている。ヘッド基板１５には、ＦＰＣ５１が接続されている。
【００５０】
続いて、インクの吐出動作について説明する。
まず、上述した吐出ユニット３０の初期状態としては、共通インク室９３、共通供給口３４、供給孔３５、圧力室３６、連通孔３７、第１連通穴３８、第２連通穴３９までが連通しており、かつ、同じ液圧のインクで満たされた状態となっている。
圧電素子３３に駆動信号が印加されると、圧電素子３３が収縮振動する。当該収縮振動に伴ない振動板４１が撓んで圧力室３６の体積が小さくなると、インクが押し出されてノズル２５からインク滴として吐出される。なお、インクが吐出された後、圧力室３６の体積が元に戻ると、負圧が生じるため、吐出されたインク分のインクが共通インク室９３から圧力室３６に吸い込まれる。
【００５１】
《制御回路の構成》
図５は、プリンターの制御回路の構成を示すブロック図である。
ここでは、プリンター１００を制御する制御装置（回路）の構成について説明する。プリンター１００の制御装置は、メイン基板５０（図１）に搭載された複数の回路部位から構成されている。よって、以下、図５に示すメイン基板５０の回路ブロック構成図を用いて制御装置の概要を説明する。
【００５２】
メイン基板５０（制御装置）には、インターフェイス回路４２、制御回路４３、駆動回路４４、給紙ローラー駆動回路４５、搬送ローラー駆動回路４６などが実装されている。インターフェイス回路４２は、ＰＣ（Personal Computer）などの外部機器から入力される印刷データー１７を制御回路４３で処理可能なデーターに整え、印刷データー１８として制御回路４３に送信する。
制御回路４３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、ヘッドの駆動回路４４、給紙ローラー駆動回路４５、搬送ローラー駆動回路４６など各部を制御する。制御回路４３には、記憶部としてＲＯＭ（Read-Only Memory）４７、およびＲＡＭ（Random Access Memory）４８が付属している。ＲＯＭ４７には、プリンター１００の動作を制御するための様々な制御プログラム、および付随するデーターなどが記憶されている。なお、付随するデーターには、吐出ユニット３０の圧電素子３３（図４）を駆動するための駆動信号データー６１のデーターテーブルも含まれている。当該テーブルには、解像度（ドットサイズ）、階調、色調などに応じた複数の駆動信号データーが格納されている。
【００５３】
ＲＡＭ４８には、入力された印刷データー、および当該印刷データーを印刷する際に必要な処理データーなどが一時的に格納される。また、印刷処理などのプログラムが一時的に展開されることもある。なお、この構成に限定するものではなく、ＲＯＭ、およびＲＡＭを含んだＭＣＵ（Micro Controller Unit）など、１チップの専用システムＩＣ(Integrated Circuit)を用いても良い。
さらに、制御回路４３では、インターフェイス回路４２を介して入力された印刷データー１８を印字データー６０と駆動信号データー６１との２つに区分け（生成）して、印字データー６０をヘッド基板１５に送信し、駆動信号データー６１を駆動回路４４に送信する。印字データー６０は、印刷ヘッドにおける吐出ユニット３０（図４）のON/OFF切り替えや、吐出タイミングの制御といった情報である。駆動信号データー６１は、吐出ユニット３０の圧電素子３３（図４）に印加する電圧（駆動信号）の情報である。
【００５４】
ヘッドの駆動回路４４については、後述する。なお、図５では、簡略化して１つの印刷ヘッドモジュール２３（図３）を駆動するための駆動回路４４を図示しているが、実際は、印刷ヘッドモジュール２３（ヘッド基板１５）の数に対応した数の駆動回路４４が、メイン基板５０に実装されている。
給紙ローラー駆動回路４５は、給紙ローラー７（図２）を回転駆動するためのモーターの駆動回路であり、制御回路４３からの制御信号に基づいて給紙ローラーモーター５２を駆動する。
搬送ローラー駆動回路４６は、搬送駆動ローラー１１（図２）を回転駆動するモーターの駆動回路であり、制御回路４３からの制御信号に基づいて搬送ローラーモーター５３を駆動する。
【００５５】
《ヘッドの駆動回路の構成》
図６は、ヘッドの駆動回路の構成を示すブロック図である。
続いて、駆動回路４４の回路構成について詳細に説明する。
駆動回路４４は、駆動ＩＣ５４、スイッチング回路５５、フィルター回路５６などから構成された、いわゆるＤ級アンプ（デジタルアンプ）である。
駆動ＩＣ５４は、制御回路４３から供給されるデジタル形式の駆動信号データー６１をＤ／Ａ変換して元駆動信号６２を生成し、パルス密度変調を行い、当該変調データーに基づいてスイッチング回路５５をスイッチング駆動する。
【００５６】
駆動ＩＣ５４は、記憶部５７、制御部５８、Ｄ／Ａ変換部５９、三角波発振器６３、比較器６４、ゲートドライブ回路６５などから構成されている。
記憶部５７は、ＲＡＭであり、デジタル電位データーなどで構成される駆動信号データー６１を記憶する。
制御部５８は、記憶部５７から読み込んだ駆動信号データーを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールドすると共に、後述する三角波発振器６３に向けて三角波信号の周波数や、駆動信号、および駆動信号出力タイミングなどを指示する。また、ゲートドライブ回路６５の動作を停止する動作停止信号６６（動作時：ハイレベル）も出力する。
Ｄ／Ａ変換部５９は、制御部５８から出力される電圧信号をアナログ変換して元駆動信号６２として出力する。つまり、記憶部５７、制御部５８、およびＤ／Ａ変換部５９で、元駆動信号生成回路の機能を果たしている。
【００５７】
三角波発振器６３は、制御部５８の指示に基づく周波数、駆動信号、および駆動信号出力タイミングに応じて、基準信号となる三角波信号を出力する。
比較器６４は、Ｄ／Ａ変換部５９から出力される元駆動信号６２と、三角波発振器６３から出力された三角波信号とを比較し、元駆動信号６２が三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号（高周波）を出力する。このように、三角波発振器６３、および比較器６４で、変調回路（Ａ／Ｄコンバーター）の機能を果たしている。
ゲートドライブ回路６５は、比較器６４からの変調信号に基づき、後述するスイッチング回路５５の２つのトランジスター６８，７１のいずれかを選択的にオンとする。換言すれば、スイッチング用のトランジスター６８，７１を交互にスイッチング（ON/OFF）駆動する。なお、制御部５８からの動作停止信号６６がローレベルの場合には、２つのトランジスター６８，７１ともにオフとする。
【００５８】
スイッチング回路５５は、２つのトランジスター６８，７１、コンデンサー７２、抵抗７３、コンデンサー７４、抵抗７５などから構成されている。なお、ゲートドライブ回路６５とスイッチング回路５５とで、デジタル電力増幅回路の機能を果たしている。
トランジスター６８は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、ゲート端子はゲートドライブ回路６５のハイサイド側の出力端子ＧＨに接続され、ソース端子はハーフブリッジ出力段となる中間ノード６９（中間電位６９ともいう）に接続され、ドレイン端子はＶＤＤに接続されている。好適例として、出力端子ＧＨとゲート端子との間には、抵抗６７が挿入（介在）されている。
トランジスター７１は、ＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子はゲートドライブ回路６５のローサイド側の出力端子ＧＬに接続され、ソース端子はＧＮＤに接続され、ドレイン端子は中間ノード６９に接続されている。好適例として、出力端子ＧＬとゲート端子との間には、抵抗７０が挿入（介在）されている。なお、抵抗６７，７０は、ゲート端子への過電流を防止するための、過電流防止抵抗である。
【００５９】
また、好適例として、トランジスター６８のソース端子とドレイン端子との間には、コンデンサー７２、抵抗７３が、この順番で直列に接続されている。同様に、トランジスター７１のソース端子とドレイン端子との間には、コンデンサー７４、抵抗７５が、この順番で直列に接続されている。これらのコンデンサー、抵抗は、スイッチング時の高周波ノイズを低減するための回路である。なお、この構成に限定するものではなく、２つのトランジスター６８，７１だけの構成であっても良い。
スイッチング回路５５の出力信号は、中間ノード６９からフィルター回路５６に出力される。この出力信号は、変調信号を増幅した増幅変調信号であり、ＧＮＤを基準としたＶＤＤ電位（波高）のパルス（方形波）が連続した高周波パルス信号となる。
【００６０】
フィルター回路５６は、コイル７６、コンデンサー７７などから構成されたローパスフィルターである。
コイル７６の一端は中間ノード６９に接続されており、他端はコンデンサー７７の一端に接続されている。コンデンサー７７の他端はＧＮＤに接続されている。そして、コイル７６の他端は駆動信号７８の出力ラインとなる。詳しくは、スイッチング回路５５からフィルター回路５６に入力された増幅変調信号は、高周波域がカットされ、元駆動信号６２を増幅したアナログ信号に復調されて駆動信号７８となり、ＦＰＣ５１を介して、ヘッド基板１５に供給される。
【００６１】
《駆動信号（波形）の詳細》
図７は、駆動信号、および印字データーの一例を示す図である。
ここでは、駆動回路４４が生成する駆動信号（波形）について説明する。
代表的な駆動信号７８は、波形PCOM2のように中間電位６９から立ち上り、暫く高電位(VDD)を維持した後、中間電位６９を下回って立ち下り、暫く低電位(GND)を維持した後、再度中間電位６９まで立ち上り、暫く中間電位６９を維持する波形である。また、波形PCOM1のように、中間電位６９から立ち上り、暫く高電位を維持した後、中間電位６９まで立ち下り（戻り）、暫く中間電位６９を維持する波形も駆動波形である。つまり、駆動信号７８は、時系列で連続する単位波形PCOM1，PCOM2，PCOM3…から構成されている。
【００６２】
波形PCOM2の場合、立ち上り部分がノズル２５（図４）に連通する圧力室３６（図４）の容積を拡大してインクを引き込む（インクの吐出面を考えればメニスカスを引き込む）段階であり、立ち下がり部分が圧力室３６の容積を縮小してインクを押出す（メニスカスを押出す）段階となる。この動作によりインク滴がノズルから吐出される。また、波形PCOM1は、微振動と呼ばれる単位波形であり、ノズル付近のインクを吐出しないレベルで揺動（メニスカスを出し入れ）することで、インクを攪拌して増粘を抑制するための波形である。
【００６３】
また、単独の波形PCOM2だけでインク滴を吐出させても良い。電圧台形波からなる波形PCOM2の電圧増減傾きや、波高値を種々に変更することにより、インクの引き込み量や引き込み速度、押し出し量や押し出し速度を変化させることが可能となり、異なる大きさのインク滴を得ることができる。
図７の駆動信号７８のように、複数の駆動波形を時系列的に連結することにより、先に着弾したインクが乾かないうちに、次のインク滴を同じ位置に着弾させることができるため、印刷ドットのサイズを大きくすることも可能となる。このような技術の組合せによって多階調化を図ることが可能となる。
【００６４】
続いて、駆動信号７８の波形品質などについて、図６を交えて説明する。
前述した通り、駆動信号７８は、Ｄ／Ａ変換部５９で生成された元駆動信号６２を増幅した信号である。詳しくは、駆動信号７８は、振動幅（peak to peak）が数ボルト（例えば約３Ｖ）の元駆動信号６２を数十ボルト（例えば約４２Ｖ）の振動幅に増幅した信号である。例えば、波形PCOM2は、元駆動信号６２における波形COMA（図７の上方拡大図）を増幅した波形である。
ここで、駆動信号７８の波形品質（増幅前後の相似度合）は、元駆動信号６２の波形をジャギーを抑えて略忠実に再現したものとなっている。
【００６５】
これは、パルス密度変調方式を採用しているからである。詳しくは、例えば電源電圧４２Ｖとしたときに、駆動信号７８の振動幅は約２〜３７Ｖと広いレンジが必要となる。波形品質を確保してパルス変調を行うためには、メガヘルツオーダーの高周波の変調信号で駆動することが求められるが、発明者等の実験結果によれば、周期が一定のパルス幅変調方式よりも、パルス密度変調方式の方が、より高周波駆動に適しているからである。なお、一般のオーディオ機器では、３２ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度の周波数が用いられている。また、パルス密度変調方式に限定するものではなく、メガヘルツオーダーの高周波駆動に対応可能な変調方式であれば良い。
【００６６】
図８は、元駆動信号のスペクトル解析図である。詳しくは、図７の元駆動信号における波形COMA（増幅後の波形PCOM2）を周波数スペクトル解析した図である。グラフ９５に示すように、周波数スペクトル解析された元駆動信号COMAには約１０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度の周波数が含まれていることがわかる。
【００６７】
駆動信号をデジタルアンプで増幅するためには最低でも増幅前の駆動信号に含まれる周波数成分の１０倍以上のスイッチング周波数でデジタルアンプを駆動させてやる必要がある。もし、駆動信号に含まれる周波数スペクトルに比して、デジタルアンプのスイッチング周波数が１０倍未満である場合、駆動信号に含まれる高周波スペクトル成分を変調し増幅することができず、駆動信号の角（エッジ）が鈍り丸くなってしまう。駆動信号が鈍ると波形の立ち上り、立ち下りエッジに応じて動作する圧電素子の動きが緩慢になり、吐出量が不安定になったり、吐出しなかったりする可能性がある。つまり、不安定な駆動が発生してしまう虞がある。
【００６８】
本実施形態においては、図８のグラフ９５に示されるように約６０ｋＨｚにピークを有し、多くの成分が１００ｋＨｚ未満にあるゆえ、最低でも１００ｋＨｚの１０倍である１ＭＨｚ程度のスイッチング周波数で駆動可能なデジタルアンプであることが望ましい。
【００６９】
ここで、元駆動信号に含まれる周波数成分は、吐出させるインク滴の大きさや、印刷ドットのサイズに応じた元駆動信号の波形によって異なる。例えば、波形COMAは、標準よりも小さいサイズのインク滴を吐出させるための元駆動信号であるため、図８に示すように振動幅が約２Ｖ程度と小さくなっている。このように、小さいサイズのインク滴を吐出させるためには、圧電素子を急峻に動かし少量のインク滴を吐出させなければいけない為、そのための駆動信号には、高周波スペクトル成分を多く含む必要があるゆえ、また、高速印刷を行うためには、圧電素子を速く動かさなければいけない都合上、高周波スペクトル成分を多く含む必要がある。つまり、高速高画質印刷を追求すればするほど、要求される最低限度の周波数は高くなる傾向にある。
【００７０】
なお、本実施形態における駆動信号は一般的な家庭およびオフィスでの使用を目的として設計されたものであって、１８０個の圧電素子を用いて５７６０×１４４０ｄｐｉ程度のＡ４サイズの印刷物を毎分５枚程度印刷することを想定して設計されたものである。
【００７１】
また、スイッチング周波数が高い場合も異なる問題が発生する。圧電素子を駆動させるような高圧、且つ、高周波でスイッチングを行おうとするとスイッチング用のトランジスターの構造上の理由から、接合容量が増加しそれに起因するノイズが発生したり、高周波駆動によるスイッチング損失が増加したり、など種々の問題が発生してしまう。特に、デジタルアンプにおいてスイッチング損失の増加は大きな問題となり得る。つまり、スイッチング損失の増加は、デジタルアンプがＡＢ級アンプ（アナログアンプ）と比して優位性を確保している省電力性・省発熱性と言うメリットが損なわれてしまう恐れがあるからである。
【００７２】
本実施形態においては、従来から使用していたアナログアンプ（ＡＢ級アンプ）と比した場合、８ＭＨｚまでは、デジタルアンプの方が優位であるとの結果が得られたが、それ以上の周波数でトランジスターを駆動させた場合には、ＡＢ級アンプの方が優位となることもあり得ることが解っている。
【００７３】
これらを鑑みて、変調信号の周波数は、１ＭＨｚ以上で、かつ、８ＭＨｚ未満であることがより好ましい。本実施形態では、吐出ユニット（圧電素子）の仕様や、吐出品質に応じて、１ＭＨｚ以上、または、８ＭＨｚ未満の範囲内で設定すれば良い。
【００７４】
《吐出ユニットの選択（切り換え）方法》
図９は、ヘッド基板の回路ブロック図である。
続いて、ヘッド基板１５の回路構成、および印刷ヘッドモジュール２３（図３）の複数の吐出ユニット３０（圧電素子３３）を順次、選択する切り替え方法について説明する。
図７において、駆動信号７８の下方には、印字データー６０の一例が示されている。印字データー６０は、印刷ヘッドにおける吐出ユニットのON/OFF切り替えや、吐出タイミングの制御を行うための信号であり、駆動パルス選択信号ＳＩ＆ＳＰ、ラッチ信号ＬＡＴ、チャンネル信号ＣＨ、クロック信号（図示せず）などがある。
図９に示すように、印字データー６０は、駆動信号７８と同様に、ＦＰＣ５１を介してヘッド基板１５に供給される。
【００７５】
ヘッド基板１５は、シフトレジスター７９、ラッチ回路８０、レベルシフター８１、選択スイッチ８２などから構成されている。
シフトレジスター７９には、駆動パルス選択信号ＳＩ＆ＳＰが順次入力されると共に、クロック信号（図示せず）の入力パルスに応じて記憶領域が初段から順次後段にシフトする。ラッチ回路８０は、ノズル数分の駆動パルス選択信号ＳＩ＆ＳＰがシフトレジスター７９に格納された後、入力されるラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスター７９の各出力信号をラッチする。ラッチ回路８０に保存された信号は、レベルシフター８１によって次段の選択スイッチ８２をオン／オフできる電圧レベルに変換される。この電圧変換は、駆動信号７８が、ラッチ回路８０の出力電圧に比べて高い電圧であるため、このレベルに合せて選択スイッチ８２の動作電圧も高く設定されているからである。なお、ラッチ回路８０には、チャンネル信号ＣＨも入力されている。チャンネル信号ＣＨは、駆動信号７８の個別波形PCOMをラッチする。つまり、ラッチ信号ＬＡＴで一連の駆動信号７８が出力され始め、チャンネル信号ＣＨごとに個別波形PCOMが出力される。
【００７６】
このようにして、対応する個別スイッチがオンとなった吐出ユニットの圧電素子３３には、駆動パルス選択信号ＳＩ＆ＳＰの接続タイミングで、駆動信号７８が供給される。
また、シフトレジスター７９の駆動パルス選択信号ＳＩ＆ＳＰがラッチ回路８０に保存された後、次の印刷情報がシフトレジスター７９に入力され、インク滴の吐出タイミングに合せてラッチ回路８０の保存データーが順次更新される。
【００７７】
《メイン基板における駆動回路の配線態様》
図１０は、メイン基板における駆動回路領域の平面図である。
まず、メイン基板５０の基本仕様について説明する。
本実施形態では、好適例としてメイン基板５０は、ガラエポ（ガラスエポキシ）基板（例えばＦＲ４）の両面基板を採用している。初期状態では、表裏面の全面に銅箔が貼り付けられており、エッチング法や、フォトリソ法などの公知の方法で、銅箔をパターニングして必要な配線パターンを形成している。
ここで、メイン基板５０には、表面と裏面との間を貫通するとともに、表面の配線と裏面の配線との間の電気的な接続を取るスルホール８５（以降、ＴＨ８５ともいう）が複数個形成されている。なお、本実施形態における「スルホール（スルーホールともいう）」とは、日本工業規格プリント回路用語(JIS:C5603-1993)における『バイア（ビア）』のことであり、層間を接続するために用いられる穴である。ＴＨ８５は、基板に穴を開けて、穴の内壁にメッキを施すことによって形成されている。
【００７８】
図１０には、メイン基板５０の表面（第１面）において駆動回路４４が実装（配置）されている実装領域が示されている。駆動回路４４は、駆動ＩＣ実装領域１５４、スイッチング回路実装領域１５５、およびフィルター回路実装領域１５６の連続する３領域に跨って実装されている。なお、本実施形態では、メイン基板５０のことを駆動基板ともいう。
駆動ＩＣ実装領域１５４には、駆動ＩＣ５４が実装されている。当該領域の紙面（図面）に向かって右隣りには、スイッチング回路実装領域１５５が配置されている。
スイッチング回路実装領域１５５には、抵抗６７，７０、トランジスター６８，７１、コンデンサー７２、抵抗７３、コンデンサー７４、抵抗７５が実装されている。当該領域の右隣りには、フィルター回路実装領域１５６が配置されている。
フィルター回路実装領域１５６には、コイル７６、コンデンサー７７が実装されている。このように、駆動回路４４を構成する全ての部品が表面に実装されているが、スイッチング回路実装領域１５５を中心に多くのＴＨ８５が設けられており、これらの部品間の電気的接続にもＴＨ８５が用いられている。
【００７９】
図１１は、駆動回路の配線規模を示す平面図であり、図１０に対応している。
図１１は、図１０から駆動回路４４の部品だけを抜き出して、各部品の端子間を図６の回路配線の通り実線で接続してみた図面である。この図から解るように、実線が交差する部分はなく、配線が片面（表面）で完結している。つまり、駆動回路４４は、ＴＨ８５を設け（用い）なくても、片面基板で十分に実装できる配線規模であることが解る。
他方、実際のメイン基板５０では、前述したように、高価な両面基板を用いた上に、多くのＴＨ８５を形成している。これは、ＴＨ８５を放熱用として用いているからである。発明者等の実験結果によれば、発熱部にＴＨ８５を形成することによって、放熱効果が得られることが解っている。詳しくは、以下に説明する。
【００８０】
（発熱分布）
図１２は、駆動回路の発熱分布を示す平面図であり、図１０に対応している。
発明者等は、駆動回路４４の発熱分布を調べるために、評価用のガラエポ基板に駆動回路４４を実装し、実際の駆動と略同等となる試験条件で駆動回路４４に負荷を掛けた状態で、サーモグラフィーで温度分布を調査した。なお、評価用基板の配線パターンは、実際のメイン基板５０（図１０）とは異なり、放熱用のスルホールは設けられておらず、電気配線および評価用に必要な配線を施した簡素な仕様とした。
図１２は、上記試験の結果を示したものであり、最も温度が高い部分はスイッチング回路実装領域１５５であった。その中でも、２つのトランジスター６８，７１を中心に網掛けの楕円で示した発熱領域９７が高温となっていた。詳しくは、トランジスター６８，７１のパッケージの温度が最も高くて約７０℃であり、次いで、各トランジスターのドレイン端子周辺パターンの温度が６５〜７０℃という結果だった。他の領域は、温度が高い部分でも５０℃未満であったが、順番付けすると、次がフィルター回路実装領域１５６で、駆動ＩＣ実装領域１５４（３領域の中で一番低い）の順番であった。
【００８１】
この実験結果による最大で約７０℃という発熱が問題になるレベルか否かというと、駆動回路４４が１つだけの構成であれば支障ないかも知れないが、前述したように、実際は、メイン基板５０に複数の駆動回路４４が隣り合って実装されることになる。メイン基板５０は、ケース３（図１）内の底部側に取り付けられるため熱が篭り易く、さらに隣り合う複数の駆動回路４４も発熱することに加えて、電源回路など他の発熱源からの熱も加わることなどを考慮すると、ヒートシンクまでは不要であっても、何らかの放熱対策の必要があると判断した。
２つのトランジスター６８，７１自体が最大の発熱部位となる最大の要因は、スイッチング損失であると考察している。詳しくは、スイッチング時にドレイン・ソース間を流れる電流によって、トランジスター内部のオン抵抗で電力が熱として消費されるからである。特に、このスイッチング損失はスイッチングごとに発生するため、オーディオ機器などと比べて１０倍以上となるメガヘルツオーダーの高周波で駆動される駆動回路４４においては、無視できない発熱量となってしまう。
【００８２】
（放熱用スルホールの検証）
図１３は、理論検証における基板設定を示す図である。図１４は、基板の裏面への放熱特性を示すグラフである。
発明者等は、上記発熱分布結果を踏まえ、様々な放熱対策を模索する中で、基板に放熱用のスルホールを設けることに想到し、スルホールでの放熱効果について理論検証（シミュレーション）を行った。理論検証に当たり、図１３に示すように、検証用基板の条件設定をしている。
【００８３】
図１３の検証用基板では、ＴＨ８５を４行×４列（計１６個）に配置している。この配置領域における長さを「Ｌ」とする。なお、シミュレーションでは、ＴＨ８５の数を変化させるため、ＴＨ８５の数に応じて長さＬも変化する。この際、ＴＨ８５の配置ピッチは一定としている。
また、ＴＨ８５の数を「Ｎ」とし、直径（穴径）を「φ」、メッキの厚さを「ｔ」とした。基板の厚さを「Ｈ」とした。
配線およびメッキを構成する銅の熱伝導率を「Ｋａ」とし、ガラエポ基板における樹脂の熱伝導率を「Ｋｂ」とした。
【００８４】
上記設定条件に基づき、以下の理論式を導出した。
まず、スルホール部分の熱抵抗Ｒａは、次の数式（１）で求められる。
【００８５】
【数１】
2015063119.tif 000003
同様に、基板の樹脂部分の熱抵抗Ｒｂは、次の数式（２）で求められる。
【００８６】
【数２】
2015063119.tif 000004
そして、基板の表面から裏面への熱抵抗Ｒは、次の数式（３）で求められる。
【００８７】
【数３】
2015063119.tif 000005
【００８８】
図１４のグラフ８６は、上述した数式（１）〜（３）を用いて、ＴＨ８５の数を変化させた場合における基板の表面から裏面への熱抵抗Ｒの変化をシミュレーションした結果である。横軸はスルホールの数、縦軸は熱抵抗Ｒとしている。なお、シミュレーションに当たり、ＴＨ８５の直径（穴径）φ＝０．７５ｍｍ、メッキの厚さｔ＝３５μｍとした。ＴＨ８５の配置ピッチは１．４ｍｍとした。よって、図１３における、４個のＴＨ８５が一列に並んだ配置領域の長さＬは、約５ｍｍ（4.95mm）となるが、前述したように、ＴＨ８５の数に応じて長さＬは変化する。また、基板の厚さＨ＝１ｍｍとした。銅の熱伝導率Ｋａ＝３８０Ｗ／ｍＫとし、ガラエポ基板における樹脂の熱伝導率Ｋｂ＝０．３Ｗ／ｍＫとしてシミュレートを行った。
グラフ８６から解るように、ＴＨ８５の数が１個の場合は熱抵抗Ｒ＝３２℃／Ｗで、放熱効果は殆ど期待できないが、数を１０個にすると熱抵抗Ｒ＝３．２℃／Ｗとなり、１個のときの１／１０の熱抵抗となるため、かなりの放熱能力を期待できる結果となった。また、ＴＨ８５の数を増やす程、熱抵抗が下がることも理論検証できた。なお、グラフ８６は、前述のシミュレーション条件（ＴＨ８５のサイズなど）を用いて計算したが、この条件に限定するものではなく、ＴＨ８５のサイズや、配置ピッチなどが変化しても、ＴＨ８５の数が増えるに従って、熱抵抗が低下するというグラフの特性（傾向）は維持される。換言すれば、ＴＨ８５のサイズや、配置ピッチなどが変化すると、グラフの傾斜（変化率）は変わるものの、ＴＨ８５の数を増やすことで、放熱効果が高まることは同様である。
スルホールが放熱作用を奏する理由は、主にＴＨ８５の内壁に施された銅メッキ（金属）による熱伝導によるものと考察している。詳しくは、表面パターンの熱がＴＨ８５の銅メッキを解して裏面パターンに移動（伝導）する。また、本シミュレーションでは考慮しなかったが、大径のスルホールなど内部が充填されていない中空（貫通穴）のスルホールを形成した場合には、さらに空気の対流による放熱効果も期待できる。
【００８９】
（スルホールの詳細な配置態様）
図１５は、図１０のスイッチング回路実装領域の拡大図である。なお、図面全体の尺度は拡大しているが、部品とパターンサイズ（ＴＨ含む）との相対尺度は設計値の比率を維持している。これは、図１０以降の各図においても同様である。また、図面に向かって、スイッチング回路実装領域１５５を中心としたときに、駆動ＩＣ実装領域１５４側を左側、フィルター回路実装領域１５６側を右側とし、左右方向を横方向として以下説明する。同様に、トランジスター６８を中心としたときに、トランジスター７１側を下側、その反対側を上側とし、上下方向を縦方向として説明する。なお、図１５では、配線（パターン）を見易くするために、電子部品の外形（パッケージ）を点線で示している。
駆動回路４４の配線レイアウト（パターン、ＴＨ配置）は、上述した発熱分布調査、および放熱用スルホールの理論検証で得られた知見から設計されている。
ここでは、トランジスターの実装端子周辺の配線レイアウトについて説明する。まず、トランジスター６８のドレイン端子に接続する配線（第１配線）から説明する。ドレイン端子は、トランジスターのパッケージに次いで発熱量が多い部位である。
【００９０】
図１５に示すように、トランジスター６８のドレイン端子Ｄは、横長の長方形パッケージの２つの短辺に沿って配置されている。パッケージの左右に分かれて配置されているが、電気的には同一端子であるため、パッケージの上側に広がるベタパターンがパッケージの３辺を囲うようにして左右のドレイン端子Ｄを接続している。なお、一般的な配線パターンは、例えば約０．５ｍｍ幅の線状（配線ライン）であり、これで電気接続的には十分であるが、本実施形態ではスルホールの形成（配置）領域として、かつ、表面からの放熱機能を得るために、電気的に必要な線幅よりも広い領域（ベタパターン）を設けている。また、トランジスターの各端子に、直に接続する配線を第１配線という。このベタパターンは、電源電位における高電位ＶＤＤ（図６）配線である。なお、以降、このベタパターン（領域）をベタパターンＶＤＤａという。
【００９１】
ここで、ベタパターンＶＤＤａには、スイッチング回路実装領域１５５内だけでも、ＴＨ８５が１８個形成されている。詳しくは、左側のドレイン端子Ｄ近傍に１５個、右側のドレイン端子Ｄから抵抗７３を介した部分に３個形成されている。なお、抵抗７３の３個は、フィルター回路実装領域１５６側にも連続するＴＨ８５群の一部であり、当該群の数（６個）も加えると２４個となる。つまり、トランジスター６８を実装するために必要な端子数（ゲートＧ、ソースＳ、ドレインＤ×２つで計４つ）よりも、多い数のＴＨ８５が形成されている。また、図中、トランジスター６８のゲート端子Ｇ、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄの実装用端子をハッチングで示しているが、これは、部品仕様における推奨ランド（パターン）サイズで示している。ドレイン端子Ｄのランドサイズは、縦１．３ｍｍ×横１．０ｍｍである。なお、図面の通り、ドレイン端子Ｄの推奨ランドは上下に２つに分かれているが、パッケージ側のドレイン端子は１つ（一体）なので、必要な端子数は４つとしている。仮に、２分割分もカウントしても合計６つなので、ＴＨ８５の数の方が多い。なお、好適例として、ＴＨ８５の直径φ＝０．７５ｍｍ、メッキの厚さｔ＝３５μｍとした。ＴＨ８５の基本的な配置ピッチは１．４ｍｍとした。
【００９２】
また、第１配線としてのベタパターンＶＤＤａの面積は、ドレイン端子Ｄのランドサイズよりも広く（大きく）設定されている。これは、ベタパターンＶＤＤａの領域内に、全てのドレイン端子Ｄのランドが含まれていることからも明確である。なお、実際の基板では、ベタパターンＶＤＤａの略全面に絶縁性のレジスト層が形成されており、ドレイン端子Ｄのランドを含む実装用端子部分だけレジストが開口して、銅パターンが露出している。つまり、図中ハッチングで示された実装用端子（ランド）部分以外の領域には、全てレジストが掛かっている。また、図１５ではトランジスター以外の部品における実装用端子のハッチングを省略しているが、同様である。さらに、ベタパターンＶＤＤａの面積は、トランジスター６８のパッケージのサイズ（平面積）よりも、広く形成されている。スイッチング回路実装領域１５５内だけでも、パッケージの約２倍の広さを持っている。
【００９３】
次に、トランジスター６８のソース端子Ｓに接続する配線（第１配線）について説明する。ソース端子Ｓは、パッケージの底面（下部）に形成されている。ソース端子Ｓのランドサイズは、縦１．０ｍｍ×横０．７ｍｍに設定されている。ソース端子Ｓから引き出された第１配線は、始点からランドサイズよりも広いベタパターン状をなしており、トランジスター７１側に大きく広がり、トランジスター７１のドレイン端子Ｄを含むベタパターン１６９ａを形成している。換言すれば、ベタパターン１６９ａは、中間ノード６９（図６）配線であり、トランジスター６８のソース端子Ｓと、トランジスター７１のドレイン端子Ｄとの間を電気的に接続している。
ここで、ベタパターン１６９ａには、ＴＨ８５が２６個形成されている。詳しくは、トランジスター６８とトランジスター７１との間に６個、トランジスター６８の右下に６個、さらに、トランジスター７１のパッケージの左側に１４個のＴＨ８５が形成されている。つまり、トランジスター６８を実装するために必要な端子数よりも、多い数のＴＨ８５が形成されている。
【００９４】
また、第１配線としてのベタパターン１６９ａの面積は、ソース端子Ｓ（ドレイン端子Ｄ）のランドサイズよりも広く（大きく）設定されている。これは、ベタパターン１６９ｂの領域内に、ソース端子Ｓ（ドレイン端子Ｄ）のランドが含まれていることからも明確である。さらに、ベタパターン１６９ａの面積は、トランジスター６８のパッケージのサイズ（平面積）よりも、広く形成されている。詳しくは、パッケージの約２倍の広さを持っている。
次に、トランジスター６８のゲート端子Ｇに接続する配線（第１配線）について説明する。なお、前述したようにゲート端子は発熱源ではないが、トランジスター６８の端子なので合せて説明しておく。ゲート端子Ｇも、パッケージの底面（下部）に形成されている。ゲート端子Ｇのランドサイズは、縦０．７ｍｍ×横０．７ｍｍに設定されている。ゲート端子Ｇから引き出された第１配線は、始点からランドサイズよりも広いベタパターン状をなしており、左下側に幅広に広がって、抵抗６７の他端に接続している。
【００９５】
続いて、トランジスター７１について説明する。なお、トランジスター７１は、トランジスター６８と同一部品であるので、端子の位置や、ランドサイズなど重複する説明は省略する。
トランジスター７１のドレイン端子Ｄに接続する配線は、トランジスター６８のソース端子Ｓのベタパターン１６９ａと同一である。前述した通り、ベタパターン１６９ａには、ＴＨ８５が２６個形成されており、その多くはトランジスター７１のドレイン端子Ｄの近傍に配置されている。
【００９６】
トランジスター７１のソース端子Ｓから引き出された第１配線は、始点からランドサイズよりも広いベタパターン状をなしており、下側に幅広に広がっている。下側に幅広に広がる途中で左右に分割されているが、左右それぞれでさらに広範囲のベタパターンＧＮＤａを形成している。このベタパターンＧＮＤａは、電源電位における低電位ＧＮＤ（図６）配線である。ベタパターンＧＮＤａには、スイッチング回路実装領域１５５内だけでも、ＴＨ８５が２２個形成されている。詳しくは、ソース端子Ｓ直近の下側に１１個、右下側に分かれた領域に６個、左下側に分かれた領域に５個が形成されている。つまり、トランジスター７１を実装するために必要な端子数よりも、多い数のＴＨ８５が形成されている。なお、ベタパターンＧＮＤａは、電源電位でもあるため、左右にさらに広がっており、そこのＴＨも入れると数はさらに多くなる。
【００９７】
また、第１配線としてのベタパターンＧＮＤａの面積は、ソース端子Ｓのランドサイズよりも広く（大きく）設定されている。これは、ベタパターンＧＮＤａの領域内に、ソース端子Ｓのランドが含まれていることからも明確である。さらに、ベタパターンＧＮＤａの面積は、トランジスター７１のパッケージのサイズ（平面積）よりも、広く形成されている。詳しくは、スイッチング回路実装領域１５５内だけでも、パッケージの５倍以上の広さを持っている。
次に、トランジスター７１のゲート端子Ｇに接続する配線（第１配線）について説明する。ゲート端子Ｇから引き出された第１配線は、始点からランドサイズよりも広いベタパターン状をなしており、左下側に幅広に広がって、抵抗７０の他端に接続している。トランジスター６８のゲート端子Ｇの配線態様と略同様である。
【００９８】
続いて、トランジスター６８，７１の周辺部品の配線態様について説明する。
トランジスター６８のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間に接続されているコンデンサー７２、および抵抗７３は、ベタパターン１６９ａとベタパターンＶＤＤａとに囲まれて配置されている。つまり、ベタパターン１６９ａおよびベタパターンＶＤＤａに形成された複数のＴＨ８５に囲まれるように配置されている。
同様に、トランジスター７１のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間に接続されているコンデンサー７４、および抵抗７５も、ベタパターンＧＮＤａとベタパターン１６９ａとに囲まれて配置されている。つまり、ベタパターンＧＮＤａおよびベタパターン１６９ａに形成された複数のＴＨ８５に囲まれるように配置されている。
【００９９】
（フィルター回路の配線態様）
図１０に戻る。
続いて、スイッチング回路実装領域１５５に次いで発熱量が多いフィルター回路実装領域１５６の配線態様について説明する。
コイル７６は、略正方形のパッケージを有しており、左側（左辺）に入力端子７６ａと、出力端子７６ｂとが設けられている。また、右側（右辺）には、実装用端子を備えている。パッケージのサイズは、トランジスター６８の２つ分よりさらに大きい。
左辺の上側に位置する入力端子７６ａは、複数のＴＨ８７を介してベタパターン１６９ａと電気的に接続している。ＴＨ８７は、ＴＨ８５よりも大径のスルホールであり、内部が空間（空気通り抜け可能）となっている。好適例として、ＴＨ８７の直径φ＝１．５ｍｍ、メッキの厚さｔ＝３５μｍとした。ＴＨ８７の配置ピッチは２．０ｍｍとした。
入力端子７６ａの実装用ランドは、ＴＨ８７が形成されている略正方形状のベタパターンの角部に内包されている。換言すれば、略正方形状のベタパターンの角部が実装用ランドとなっている。そして当該ベタパターンには、ＴＨ８７が１０個形成されている。
【０１００】
出力端子７６ｂの近傍にも複数のＴＨ８７が形成されている。出力端子７６ｂの実装用ランドは、ＴＨ８７が形成されている略長方形状のベタパターンの角部に内包されている。このベタパターンの下側には、コンデンサー７７の一端の実装ランドが形成されている。当該ベタパターンには、ＴＨ８７が１０個に加えて、コンデンサー７７の近傍にＴＨ８５が２個形成されている。
コンデンサー７７の他端の実装ランドはベタパターンＧＮＤａに形成されている。コンデンサー７７の他端の実装ランド近くにも、ＴＨ８５が１０個以上形成されている。
【０１０１】
（基板裏面の配線態様）
図１６は、メイン基板５０の裏面（第２面）において駆動回路４４が実装されている実装領域の拡大平面図であり、図１０に対応している。なお、表面の部品配置との関係を解り易くするために、表面側から裏面の配線を透過した透過図としている。部品の外形は、点線で示している。
第２面としての裏面の駆動回路４４の実装領域には、部品は実装されておらず、略フラットな面となっている。まず、２つのトランジスター６８，７１の間において横長に形成されている第２配線としてのベタパターン１６９ｂから説明する。ベタパターン１６９ｂは、複数のＴＨ８５を介して表面のベタパターン１６９ａ（図１０、図１５）と（電気的に）接続された配線（第２配線）である。ベタパターン１６９ｂは、駆動ＩＣ５４の近傍から、コイル７６の中程まで横長に配置されている。コイル７６に重なる部分では、複数のＴＨ８７により、コイル７６の入力端子７６ａの実装用ランドと接続を取っている。
ここで、ベタパターン１６９ｂの面積は、トランジスター６８（７１）のパッケージ（外形）のサイズよりも、広く形成されている。詳しくは、パッケージの約６〜７倍の広さを持っている。
【０１０２】
ベタパターン１６９ｂの上側には、第２配線としてのベタパターンＶＤＤｂが形成されている。ベタパターンＶＤＤｂは、複数のＴＨ８５を介して表面のベタパターンＶＤＤａ（図１０）と接続された配線（第２配線）である。ベタパターンＶＤＤｂは、駆動ＩＣ５４の近傍から、フィルター回路実装領域１５６に掛かる領域まで横長に配置されている。ベタパターンＶＤＤｂの面積は、トランジスター６８のパッケージのサイズよりも広く形成されている。詳しくは、パッケージの約３倍の広さを持っている。
ベタパターン１６９ｂの下側には、第２配線としてのベタパターンＧＮＤｂが形成されている。ベタパターンＧＮＤｂは、複数のＴＨ８５を介して表面のベタパターンＧＮＤａ（図１０）と接続された配線（第２配線）である。ベタパターンＧＮＤｂは、駆動ＩＣ５４の近傍から、フィルター回路実装領域１５６を超えた領域まで広範囲に渡って横長に配置されている。ベタパターンＧＮＤｂの面積は、トランジスター６８のパッケージのサイズよりも、広く形成されている。詳しくは、パッケージの約１０倍以上の広さを持っている。
【０１０３】
（フレームへの放熱構造）
図１７は、フレームへの放熱構造の一態様を示す断面図である。
図１でも説明したように、メイン基板５０は、プリンター１００のフレームに取り付けられている。フレームは、金属製のフレームであり、金属板にプレス加工や、板金加工を施すことにより形成されている。
図１７に示すように、メイン基板５０は、裏面（第２面）をフレーム９０に向けた状態で、フレーム９０に組み付けられている。メイン基板５０が取り付けられているのは、フレーム９０の構造においてフラットな金属板面となっている部分である。メイン基板５０は、フレーム９０に対してネジ穴８８（図１０）を介してネジ９１でしっかりと密着固定されている。なお、ネジ止めは、メイン基板５０の周縁部において複数ヶ所行われている。
【０１０４】
ここで、メイン基板５０とフレーム９０との間には、伝熱部材８９が配置（介在）されている。伝熱部材８９は、柔軟性、伝熱性、および絶縁性を有するシート状の部材である。好適例では、伝熱部材８９として熱伝導性に優れたセラミックス系の材料を配合したシリコーンゴム製の放熱シートを用いている。なお、この部材に限定するものではなく、柔軟性、伝熱性、および絶縁性を有するシート状の部材であれば良い。
好適例では、伝熱部材８９は、メイン基板５０の全面に渡って配置されている。なお、この構成に限定するものではなく、駆動回路４４の実装領域に重なる部分を含んで配置されていれば良い。
【０１０５】
以上述べたように、本実施形態に係るプリンター１００によれば、以下の効果を得ることができる。
発明者等は、高周波駆動に伴なう発熱対策として、駆動回路４４の発熱分布の調査や、理論検証を積み重ね、さらに試行錯誤を繰り返した上で、片面基板で配線可能な配線規模にも拘らず、あえて両面基板を用いて、トランジスターの配置領域に放熱用のスルホールを形成することに想到した。これにより、ヒートシンクなどの大型（高価）の放熱部品を用いることなく、高周波駆動を行う駆動回路４４の動作を安定させることができる。換言すれば、駆動回路４４の信頼性を向上させることができる。詳しくは、図１２の発熱分布調査では、トランジスターのパッケージの温度が最も高くて約７０℃であったが、メイン基板５０の配線態様（スルホール配置含む）によれば約６０℃となり、約１０℃もの温度低下（放熱効果）を達成することができる。同様に、ドレイン端子周辺パターンの温度も約１０℃の低下を実現できる。
よって、高周波駆動を行う駆動回路４４を備えながらも、ヒートシンクなどの専用の放熱部品を用いることなく、簡単な構成で、かつ動作の安定性を実現（確保）したメイン基板５０（駆動基板）を提供することができる。換言すれば、小型で、信頼性に優れたメイン基板５０（駆動基板）を提供することができる。
従って、専用の放熱部品を用いることなく、簡単な構成で、かつ動作の安定性を実現したプリンター１００を提供することができる。
【０１０６】
具体的なスルホールの配置態様としては、メイン基板５０におけるスイッチング用のトランジスター６８，７１が配置された領域に、ＴＨ８５が形成されている。つまり、主要な発熱領域にＴＨ８５が形成されている。図１０で説明したように、駆動回路４４の配線規模からするとスルホールを設ける必要はないが、放熱用としてＴＨ８５を形成している。換言すれば、駆動回路４４を基板に配線するために必要となるスルホール数よりも多くのＴＨ８５が形成されている。この構成により、駆動回路４４の放熱性能を向上させることができる。詳しくは、図１４で説明したように、放熱用のＴＨ８５の数を増やすほど、放熱効果を高めることができるからである。
【０１０７】
ＴＨ８５の数は、多いほど放熱効果が期待できるが、一般的に数が多いほど基板の作成工数が増えてコスト高となり、また、形成スペースの制約もあるため、一定の指標が必要となる。発明者等の実験結果からすると、スイッチング用トランジスターの実装用端子数が一つの指標となり、当該実装用端子数よりも多い数のスルホールを形成することで一定の放熱効果が得られることが解っている。形成場所としては、トランジスター６８，７１の各端子に接続する配線に形成することが好ましいが、トランジスター近傍の領域であれば良い。本実施形態で用いたトランジスター６８，７１の場合、実装用端子数が４つ（分割部入れて６つ）であるが、３端子型を用いる場合は３つが指標となる。より好ましくは、図１４で説明したように、１０個以上のスルホールを形成する。本実施形態では、スイッチング回路実装領域１５５において、ベタパターンＶＤＤａに１８個、ベタパターン１６９ａに２６個、ベタパターンＧＮＤａに２２個のＴＨ８５を設けている。このように、スイッチング回路実装領域１５５におけるベタパターンＶＤＤａだけでも、上記指標をクリアしており、十分な放熱効果を得ることができる。
【０１０８】
また、一般的な基板の配線設計では、部品のランドから引き出す配線は、当該ランドよりも細い導通線（パターン）とするのが普通である。これは、電気的な接続仕様を満たすためには、細いパターンで十分だからである。他方、本実施形態では、比較的発熱量の少ないトランジスターのゲート端子Ｇからの引き出し先も、始点からランドサイズ（□0.7ｍｍ）よりも広いベタパターンとしている。ソース端子Ｓや、ドレイン端子Ｄは、より広いベタパターンとしている。これは、ベタパターンを電気配線用だけでなく、放熱用にも利用しているからである。詳しくは、ベタパターンは空気に触れているため、その面積が広いほど空気による放熱を期待できるからである。ベタパターンは広いほど放熱効果が期待できるが、形成スペースの制約もあるため、一定の指標が必要となる。図１２で説明したように、最も発熱量が多い部位はトランジスター６８，７１のパッケージであるが、パッケージにヒートシンクを取り付けると部品点数が増えるばかりでなく、大型化を招いてしまう。そこで、本実施形態では、トランジスターの周囲をベタパターン化することにより、ヒートシンクの代替機能を実現している。よって、トランジスターのパッケージサイズ（平面積）を指標としている。
【０１０９】
本実施形態では、ベタパターンＶＤＤａをトランジスターのパッケージの約２倍の広さとしている。ベタパターンＶＤＤｂをパッケージの約３倍の広さとしている。同様に、ベタパターン１６９ａをパッケージの約２倍の広さとしている。ベタパターン１６９ｂをパッケージの６〜７倍の広さとしている。そして、ベタパターンＧＮＤａをパッケージの約５倍の広さとしている。ベタパターンＶＤＤｂをパッケージの約１０倍以上の広さとしている。このように、表裏面における全てのベタパターンで、上記指標をクリアしており、十分な放熱効果を得ることができる。詳しくは、トランジスター６８，７１の周囲をベタパターンで囲うことにより、実装領域全体を放熱板として機能させている。さらに、複数のスルホールで熱が伝達される裏面にも、表面よりも広いベタパターンが形成されているため、裏面も放熱板として機能させることができる。
【０１１０】
また、放熱用スルホールの形成、およびベタパターンの形成（設計）手法は、トランジスターの周辺部品である抵抗７３，７５や、コンデンサー７２，７４の配線パターンにも適用されている。また、フィルター回路５６、および駆動ＩＣ５４の配線パターンにも適用されている。つまり、駆動回路４４の実装領域全てに適用されており、十分な放熱機能を有している。特に、フィルター回路５６のコイル７６の入力端子７６ａ、出力端子７６ｂ周辺には、内部が空間となっている大径のＴＨ８７が形成されている。このＴＨ８７によれば、内部を空気が通り抜けできるため、表裏間での空気の流れが生じて、より放熱効果を高めることができる。
【０１１１】
さらに、図１７で説明したように、メイン基板５０は、裏面をフレーム９０に向けた状態で、フレーム９０に組み付けられており、メイン基板５０とフレーム９０との間に、伝熱部材８９を配置（介在）した構成としている。この構成により、メイン基板５０の熱をフレーム９０に確実に放熱することができる。フレーム９０は、熱容量が大きいことに加えて、外気に触れる面積も広いため放熱板として十分な機能を果たすことができる。
【０１１２】
また、一般的にスルホールを有する両面基板は、片面基板の工数に比べて、スルホールの穿孔工数やメッキ工数が増えるため、工数増となるといわれている。また、工数増に加えて、原材料も片面基板よりも高いため、コスト高（２〜４倍）になるといわれている。本実施形態では、駆動回路４４を単独基板とせずに、制御回路４３が搭載されるメイン基板５０に、駆動回路４４を実装する構成としたことにより、コストを抑制している。詳しくは、ＣＰＵを含むメイン基板５０は、その配線規模からして両面基板を用いているため、当該基板の面積を広げて駆動回路４４を実装することにより、別途、単独基板を設ける場合に比べて、部品点数、工数の面で大きな低減効果がある。
【０１１３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【０１１４】
（変形例１）
図１３を用いて説明する。
実施形態１では、メイン基板５０にガラエポ基板を用いることとして説明したが、この構成に限定するものではなく、スルホールを形成可能な基板であれば良い。例えば、セラミック基板、テフロン（登録商標）基板、ガラス・コンポジット基板、紙エポキシ基板、フレキシブル基板などを用いても良い。
また、両面基板に限定するものではなく、多層基板に適用しても良い。この場合、スルホールは、表面から裏面に貫通している必要はなく、例えば表面のスルホールから中間層の（ベタ）パターンを介して、他のスルホールで裏面に接続されていても良い。換言すれば、表面から裏面まで熱を伝達可能な経路が形成されていれば良い。
また、内壁がメッキ配線されているスルホール（めっきスルーホール）に限定するものではなく、表面から裏面までの間を熱伝達可能なスルホールであれば良い。例えば、内部に導電ペーストを充填したスルホールでも良いし、内壁にはんだメッキしたスルホールでも良い。さらに、実施形態の好適例で説明したスルホールのサイズや、配置ピッチに限定するものではなく、使用する基板や、回路規模、筐体・フレームなどへの基板の取り付け形態などの設計仕様に応じて、適宜、スルホールサイズや、配置ピッチを変更しても良い。
これらの構成であっても、前述した放熱の作用効果は得られるため、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
（変形例２）
図１６を用いて説明する。
実施形態１、および変形例１では、駆動回路４４をメイン基板５０に実装するものとして説明したが、この構成に限定するものではなく、両面スルホール基板を用いていれば単独構成（基板）であっても良い。例えば、図１の印刷ヘッドユニット２０に独立した駆動基板（駆動回路４４が実装されている）を組み込んだ構成であっても良い。この構成の場合、駆動基板を印刷ヘッドユニット２０の金属部品に取り付ける。または、駆動基板にヘッド基板１５の回路も実装して一体化した基板を、印刷ヘッドユニット２０に組み込む構成であっても良い。
これらの構成であっても、前述した放熱の作用効果は得られるため、前述の実施形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
（変形例３）
図１を用いて説明する。
上記実施形態、および変形例では、プリンター１００は、搬送方向４（副走査方向）へのシングルパスで印刷を行うラインプリンターとして説明したが、この構成に限定するものではなく、印刷ヘッドモジュール２３を備えたプリンターであれば良い。例えば、紙幅方向５（主走査方向）に往復運動しながら印刷を行うキャリッジを備えた、いわゆるオンキャリッジ型のインクジェットプリンターであっても良い。この場合、キャリッジには、インクカートリッジおよび印刷ヘッドモジュール２３が搭載される。印刷ヘッドモジュール２３におけるノズル列（バンド長）の延在方向は搬送方向４となり、用紙１の紙送りはバンド長単位で行われる。また、印刷媒体についても単票紙（用紙）に限定するものではなく、ロール紙や、連続用紙であっても良い。また、印刷媒体の材質も紙に限らず、布や、フィルムであっても良い。
これらの構成であっても、前述した放熱の作用効果は得られるため、前述の実施形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
（変形例４）
図１８は、異なる振動モードの吐出ユニットの概略構成図である。
上記実施形態、および変形例では、吐出ユニット３０（図４）の圧電素子３３の振動モードが撓みモードを用いたタイプについて説明したが、この構成に限定するものではなく、圧電素子の振動を使った吐出ユニットであれば良い。例えば、図１８の吐出ユニット２８０のように、縦モードを使ったヘッドであっても良い。詳しくは、吐出ユニット２８０も、圧電素子２００の駆動により圧力室２４５内のインクがノズル２４１から吐出するものである。この吐出ユニット２８０は、ノズル２４１が形成されたノズルプレート２４０と、キャビティプレート２４２と、振動板２４３と、複数の圧電素子２００を積層してなる積層圧電素子２０１とを備えている。
【０１１８】
キャビティプレート２４２は、所定の形状（凹部が形成されるような形状）に成形され、これにより、圧力室２４５及びリザーバ２４６が形成される。圧力室２４５とリザーバ２４６とは、インク供給口２４７を介して連通している。また、リザーバ２４６は、インク供給チューブ３１１を介してインクカートリッジ３１２と連通している。
積層圧電素子２０１の下端は、中間層２４４を介して振動板２４３と接合されている。積層圧電素子２０１には、複数の外部電極２４８及び内部電極２４９が接合されている。すなわち、積層圧電素子２０１の外表面には、外部電極２４８が接合され、積層圧電素子２０１を構成する各圧電素子２００同士の間（又は各圧電素子の内部）には、内部電極２４９が設置されている。この場合、外部電極２４８と内部電極２４９の一部が、交互に、圧電素子２００の厚さ方向に重なるように配置される。そして、外部電極２４８と内部電極２４９との間に駆動回路４４（ヘッド基板１５）より駆動信号を印加することにより、積層圧電素子２０１が図中の矢印で示すように変形して振動し、この振動により振動板２４３が振動する。この振動板２４３の振動により圧力室２４５の容積（圧力室内の圧力）が変化し、圧力室２４５内に充填されたインク（液体）がノズル２４１より液滴として吐出する。液滴の吐出により圧力室２４５内で減少した液量は、リザーバ２４６からインクが供給されて補給される。また、リザーバ２４６へは、インクカートリッジ３１２からインク供給チューブ３１１を介してインクが供給される。
【０１１９】
図１９は、異なる振動モードの吐出ユニットの概略構成図である。図２０は、異なる振動モードの吐出ユニットの概略構成図である。
また、圧電素子が振動板に貼り付けられた構成（図４、図１８）に限定するものではなく、圧電素子が、振動板の機能を兼ねる構成であっても良い。換言すれば、専用の振動板を設けない構成であっても良い。
図１９の吐出ユニット２８１も、圧電素子２００の駆動により圧力室２２１内のインク（液体）がノズルから吐出するものである。この吐出ユニット２８１は、一対の対向する基板２２０を有し、両基板２２０間に、複数の圧電素子２００が所定間隔をおいて間欠的に設置されている。隣接する圧電素子２００同士の間には、圧力室２２１が形成されている。圧力室２２１の図中前方にはプレート（図示せず）、後方にはノズルプレート２２２が設置され、ノズルプレート２２２の各圧力室２２１に対応する位置には、ノズル（孔）２２３が形成されている。
【０１２０】
各圧電素子２００の一方の面及び他方の面には、それぞれ、一対の電極２２４が設置されている。すなわち、１つの圧電素子２００に対し、４つの電極２２４が接合されている。これらの電極２２４のうち所定の電極間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図中の矢印で示す）、この振動により圧力室２２１の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、圧力室２２１内に充填されたインク（液体）がノズル２２３より液滴として吐出する。すなわち、吐出ユニット２８１では、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０１２１】
図２０に示す吐出ユニット２８２も、圧電素子２００の駆動により圧力室２３３内のインク（液体）がノズル２３１から吐出するものである。この吐出ユニット２８２は、ノズル２３１が形成されたノズルプレート２３０と、スペーサ２３２と、圧電素子２００とを備えている。圧電素子２００は、ノズルプレート２３０に対しスペーサ２３２を介して所定距離離間して設置されており、ノズルプレート２３０と圧電素子２００とスペーサ２３２とで囲まれる空間に圧力室２３３が形成されている。
圧電素子２００の図中上面には、複数の電極が接合されている。すなわち、圧電素子２００のほぼ中央部には、第１電極２３４が接合され、その両側部には、それぞれ第２電極２３５が接合されている。第１電極２３４と第２電極２３５との間に所定の駆動電圧波形を印加することにより、圧電素子２００がシェアモード変形して振動し（図中の矢印で示す）、この振動により圧力室２３３の容積（キャビティ内の圧力）が変化し、圧力室２３３内に充填されたインク（液体）がノズル２３１より液滴として吐出する。すなわち、吐出ユニット２８２では、圧電素子２００自体が振動板として機能する。
【０１２２】
また、ここまで、アクチュエーターとして圧電素子を用いて説明したが、この構成に限定するものではなく、様々なアクチュエーターに適用しても良い。例えば、圧力室の外側（振動板）に貼り付けられた第１電極と、第１電極と離間して対向する第２電極とを有し、両電極間に駆動電圧を印加して、クーロン力を発生させて圧力室を撓ませる、いわゆる静電アクチュエーターであっても良い。
また、アクチュエーターとしては、ヒーター（抵抗）による電熱変換を用いたアクチュエーターも知られているが、圧電素子による電動変換を用いる方が、１つのアクチュエーターあたりの消費電力が大きいため、デジタルアンプを利用した駆動回路４４の用途としては、多くの電力消費を必要とするピエゾ方式の液体吐出装置に特に有効である。
【０１２３】
（変形例５）
図１を用いて説明する。
上記実施形態、および変形例では、メイン基板５０（駆動基板）を印刷用のインク吐出用途に用いているが、この用途に限定するものではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルなどの流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して噴射できる固体など）を噴射する液体噴射装置にも適用しても良い。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッサンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解の形態で含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられて試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。更に、時計やカメラなどの精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子などに用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するための紫外線硬化樹脂などの透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリなどのエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する流体噴射式記録装置であってもよい。
これらの装置に適用した場合であっても、前述した放熱の作用効果は得られるため、前述の実施形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１５…ヘッド基板、２０…印刷ヘッドユニット、２１…ノズルプレート、２２…ラインヘッド、２３…印刷ヘッドモジュール、２４…基準穴、２５…ノズル、２６…ノズル列、２８…流路ユニット、２９…駆動ユニット、３０…吐出ユニット、３３…圧電素子、３６…圧力室、４４…ヘッドの駆動回路、５０…駆動基板としてのメイン基板、５１…ＦＰＣ、５４…駆動ＩＣ、５５…スイッチング回路、５６…フィルター回路、６２…元駆動信号、６７，７０…抵抗、６８，７１…トランジスター、６９…中間電位（中間ノード）、７３，７５…抵抗、７２，７４…コンデンサー、７６…コイル、７６ａ…入力端子、７６ｂ…出力端子、７７…コンデンサー、７８…駆動信号、８５，８７…ＴＨ（スルホール）、８９…伝熱部材、９０…フレーム、９７…発熱領域、１００…プリンター、１５４…駆動ＩＣ実装領域、１５５…スイッチング回路実装領域、１５６…フィルター回路実装領域、１６９ａ…ベタパターン（表面）、１６９ｂ…ベタパターン（裏面）、ＶＤＤａ…ベタパターン（表面）、ＶＤＤｂ…ベタパターン（裏面）、ＧＮＤａ…ベタパターン（表面）、ＧＮＤｂ…ベタパターン（裏面）。
【図１】
2015063119.tif 000006
【図２】
2015063119.tif 000007
【図３】
2015063119.tif 000008
【図４】
2015063119.tif 000009
【図５】
2015063119.tif 000010
【図６】
2015063119.tif 000011
【図７】
2015063119.tif 000012
【図８】
2015063119.tif 000013
【図９】
2015063119.tif 000014
【図１０】
2015063119.tif 000015
【図１１】
2015063119.tif 000016
【図１２】
2015063119.tif 000017
【図１３】
2015063119.tif 000018
【図１４】
2015063119.tif 000019
【図１５】
2015063119.tif 000020
【図１６】
2015063119.tif 000021
【図１７】
2015063119.tif 000022
【図１８】
2015063119.tif 000023
【図１９】
2015063119.tif 000024
【図２０】
2015063119.tif 000025