(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出面に形成されたインク吐出口に至るインク流路を内部に有する流路ユニットと、
前記流路ユニットの一平面に固定され、前記インク流路内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに接続された配線及び前記配線を介して前記アクチュエータユニットにインクを吐出するための駆動信号を供給するドライバＩＣを有する配線部材と、
前記流路ユニットの長手方向に沿って延在し、前記一平面から突出するようにして固定された２つの板材と、
前記２つの板材の前記流路ユニットとは反対側の端部に固定され、前記２つの板材及び前記流路ユニットの前記一平面とで、前記アクチュエータユニット及び前記ドライバＩＣを取り囲みつつ内部に密閉空間を形成するカバー部材とを備えており、
前記配線部材が、前記アクチュエータユニットから前記板材に沿って配設され、且つ、前記ドライバＩＣが前記板材の内面と対向し、
前記板材の外面が、前記内面よりも放熱性が高く、
前記板材の前記内面には、断熱層が形成されており、前記断熱層における前記ドライバＩＣと対向する領域には前記内面を露出する貫通孔が形成されており、前記ドライバＩＣが前記貫通孔を介して前記板材の内面と熱的に結合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記板材の前記外面には、前記内面から前記外面に向かう方向に突出した１以上の凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記板材が、チタン、マグネシウム、アルミニウムのいずれか、又はそれぞれの合金からなり、
前記板材の外面には、前記板材の多孔質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記板材が、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金からなり、
前記板材の前記外面には、黒色の陽極酸化多孔質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記断熱層の厚みが、前記断熱層の厚み方向に関する前記ドライバＩＣの高さ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記断熱層が、絶縁材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インクを吐出するヘッド本体と、ヘッド本体を制御するヘッド制御部と、インク飛沫からヘッド制御部などを保護する上部及び下部カバーとを含むインクジェットヘッドについて記載されている。このインクジェットヘッドにおいて、ヘッド本体は、ノズルに至る個別インク流路を複数有する流路ユニットと、個別インク流路の容積を変化させるアクチュエータユニットとを含んでいる。ヘッド制御部は、メイン基板、メイン基板と電気的に接続され且つメイン基板を挟むように配置されたサブ基板、及び、表面にヒートシンクが設けられサブ基板のメイン基板と対向する面に固定されたドライバＩＣを含んでいる。サブ基板及びドライバＩＣは、一端がアクチュエータユニットに電気的に接続されたＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuit）と電気的に接続されている。そして、ＦＰＣは、メイン基板からサブ基板を介して出力された信号をドライバＩＣに伝達し、ドライバＩＣから出力された駆動信号をアクチュエータユニットに伝達する。駆動信号が供給されたアクチュエータユニットは個別インク流路の一部の容積を変化させ、個別インク流路内のインクに圧力を付与する。こうして、ノズルからインクが吐出され、所望の画像が用紙に形成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、ヒートシンクが上部カバーによって覆われているので、ドライバＩＣ及びヒートシンクが発熱した熱がカバー内にこもることになる。この結果、上部及び下部カバーによって囲まれたヘッド内の空間が高温・高湿状態となる。一方、ＦＰＣのコネクタや電子部品との接合部分では、ＦＰＣの配設状態や接合状態によって外部応力が加わっている。カバー内の環状条件（温度、湿度など）により、このようなＦＰＣのコネクタや接合部分では、ウィスカの発生・成長が起こる。特に、接合部材として鉛を含まない錫系の材料を用いると、この傾向が顕著に現れる。また、ＦＰＣは、アクチュエータユニットの高密度化に伴い、配線密度が高く端子間距離の短い狭ピッチなものになっており、ウィスカによって電気的短絡を生じる虞がある。ウィスカの抑制方法として、金コート、銀添加などがあるが、いずれもコストが高い。しかも、ヘッド本体内のインク温度が上昇するので、インク吐出特性にばらつきが生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、放熱した熱によって密閉空間が温められにくくするインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインクジェットヘッドは、インク吐出面に形成されたインク吐出口に至るインク流路を内部に有する流路ユニットと、前記流路ユニットの一平面に固定され、前記インク流路内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、前記アクチュエータユニットに接続された配線及び前記配線を介して前記アクチュエータユニットにインクを吐出するための駆動信号を供給するドライバＩＣを有する配線部材と、前記流路ユニットの長手方向に沿って延在し、前記一平面から突出するようにして固定された２つの板材と、前記２つの板材の前記流路ユニットとは反対側の端部に固定され、前記２つの板材及び前記流路ユニットの前記一平面とで、前記アクチュエータユニット及び前記ドライバＩＣを取り囲みつつ内部に密閉空間を形成するカバー部材とを備えている。そして、前記配線部材が、前記アクチュエータユニットから前記板材に沿って配設され、且つ、前記ドライバＩＣが前記板材の内面と対向し、前記板材の外面が、前記内面よりも放熱性が高く、前記板材の前記内面には、断熱層が形成されており、前記断熱層における前記ドライバＩＣと対向する領域には前記内面を露出する貫通孔が形成されており、前記ドライバＩＣが前記貫通孔を介して前記板材の内面と熱的に結合されている。
【０００７】
これによると、発熱したドライバＩＣから内面に伝わった熱を内面から外面に向かう方向に板材から放熱することができる。そのため、内面から密閉空間に放熱されにくくなる。したがって、密閉空間が高温・高湿状態になりにくくなり、配線部材とアクチュエータユニットとの接続部においてウィスカ成長を抑制することができる。さらに、インク流路内のインク温度の上昇を抑制することができ、インク吐出が安定する。また、板材の内面に断熱層が形成されていることで、内面のドライバＩＣと対向する領域から板材に伝わった熱が、内面のドライバＩＣと対向しない領域から放熱しても密閉空間が温められにくくなる。
【０００８】
本発明において、前記板材の前記外面には、前記内面から前記外面に向かう方向に突出した１以上の凸部を有していることが好ましい。これにより、板材の外面側の表面積が内面よりも大きくなる。そのため、板材の内面に伝わった熱を外面に向かう方向に板材から放熱することができる。したがって、発熱したドライバＩＣから内面に伝わった熱が、内面から密閉空間に放熱されにくくなる。
【０００９】
また、本発明において、前記板材が、チタン、マグネシウム、アルミニウムのいずれか、又はそれぞれの合金からなり、前記板材の外面には、前記板材の多孔質皮膜が形成されていることが好ましい。これにより、板材の外面に多孔質皮膜が形成されていることで、実質的に表面積が拡大する。そのため、板材の外面側の熱の放熱特性が内面より向上し、板材の内面に伝わった熱を外面に向かう方向に板材から放熱することができる。したがって、発熱したドライバＩＣから内面に伝わった熱が、内面から密閉空間に放熱されにくくなる。
【００１０】
また、このとき、前記板材が、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金からなり、前記板材の前記外面には、黒色の陽極酸化多孔質皮膜が形成されていてもよい。これによると、板材の外面に黒色の陽極酸化多孔質皮膜が形成されているため、黒体輻射の効果も加わって板材の内面に伝わった熱を内面から外面に向かう方向に板材から放熱することができる。しかも、板材の外面が腐食しにくくなる。
【００１１】
【００１２】
また、このとき、前記断熱層の厚みが、前記断熱層の厚み方向に関する前記ドライバＩＣの高さ以下であってもよい。これにより、ドライバＩＣを除く配線部材と断熱層とが接触していても、ドライバＩＣと内面とが確実に熱的に結合される。
【００１３】
また、このとき、前記断熱層が、絶縁材料からなっていてもよい。これにより、配線部材とヒートシンクとの間には、絶縁材料からなる断熱層が存在するので、配線部材がヒートシンクと接触して配線間が短絡するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッド１００の概略斜視図である。インクジェットヘッド１００は平面視において一方向に長尺な形状を有している。なお、本実施形態において主走査方向とはインクジェットヘッド１００の平面視において長尺な方向であり、副走査方向とは平面視において主走査方向に垂直な方向である。そして、下方向とはインクジェットヘッド１００から吐出されるインクの吐出方向であり、上方向とは下方向と逆の方向である。
【００１６】
インクジェットヘッド１００は、下面（インク吐出面）にノズル（インク吐出口）８が形成された流路ユニット１４０と、流路ユニット１４０にインクを供給するインクリザーバ１３０とを有している。さらに、カバー部材としてのヘッドカバー１１０が、インクリザーバ１３０上に配設されており、その内部空間にはインクジェットヘッド１００を制御する電気回路が収容されている。なお、インクリザーバ１３０及び流路ユニット１４０のいずれも平面視において長方形形状を有しており、その長辺が主走査方向に平行となっている。
【００１７】
インクリザーバ１３０は、図２に示すように、３枚のプレート材の積層体で、流路ユニット１４０側の下リザーバ１３３、リザーバベース１３２及び上リザーバ１３１と順に積層されて構成されている。このうち、リザーバベース１３２には、下リザーバ１３３のインク溜めに連通する貫通孔（後述：インク流路１３６）が形成されている。また、上リザーバ１３１上には、電気回路としての制御基板１７０が積層されている。
【００１８】
ヘッドカバー１１０は、下方向に開口した略箱形形状を有している。ヘッドカバー１１０は、リザーバベース１３２上の上リザーバ１３１等の部品を覆うようにリザーバベース１３２上に設置されている。ヘッドカバー１１０の上面にはインク供給弁１１１が設けられており、インク供給弁１１１を通じてインクリザーバ１３０の内部に形成されたインク流路１３５（後述する）にインクが供給される。
【００１９】
ヘッドカバー１１０の側面には開口１１０ａが形成されている。開口１１０ａは、ヘッドカバー１１０の上下方向に沿って側面の下端から側面の中央近傍に亘って、ヘッドカバー１１０の側面が欠けている部分である。開口１１０ａは長方形形状を有しており、その長辺は主走査方向に平行である。また、開口１１０ａの短辺は上下方向に平行である。インクジェットヘッド１００の側面において、ヘッドカバー１１０の内部にはヒートシンク（板材）１５０（後述する）が設けられている。本実施形態においては、ヒートシンク１５０に形成された平坦突出部１５０ａが開口１１０ａを介してヘッドカバー１１０から露出している。なお、インクジェットヘッド１００は、ヘッドカバー１１０、ヒートシンク１５０、リザーバベース１３２及び流路ユニット１４０で囲まれた空間が密閉空間となるように、各部材間の隙間がシール部材（図示せず）によって埋められている。
【００２０】
インクジェットヘッド１００は、インクジェットプリンタ等のインクジェット方式を用いるあらゆる文字・画像記録装置に適用される。例えば、インクジェットヘッド１００がインクジェットプリンタに適用される場合には、インクジェットヘッド１００の平面視において長手方向が主走査方向に、短手方向が副走査方向にそれぞれ沿うように配置される。そして、流路ユニット１４０の下面に形成されたノズル８に対向する位置に用紙が搬送されると、ノズル８からインクが吐出され、用紙に文字、画像が形成される。インクジェットヘッド１００に使用されるインクは、例えばインクジェットプリンタに設けられたインクカートリッジから、インク供給弁１１１に接続されたインクチューブを介して供給される。
【００２１】
図２は、ヘッドカバー１１０及びヒートシンク１５０が取り外された状態におけるインクジェットヘッド１００の斜視図である。図３は、図１に示すIII−III線に沿った断面図である。図４は、ヒートシンク１５０の側面図である。図５は、ヒートシンク１５０の外面に形成された多孔質皮膜の部分断面斜視図である。図２に示すように、インクリザーバ１３０の上面にはインク供給口１３１ｂが形成されている。インク供給口１３１ｂはヘッドカバー１１０の上面に設けられたインク供給弁１１１に連通している。
【００２２】
上リザーバ１３１の上方にある制御基板１７０は、主走査方向について長尺な長方形形状を有している。副走査方向について制御基板１７０の長さと上リザーバ１３１の長さとはほぼ同じである。制御基板１７０の上面には各種のＩＣ（Integrated Circuit）チップやコンデンサ等の電子部品が固定されており、多数の配線が施されている。制御基板１７０には、これらの電子部品や配線によって各種のプロセッサや記憶装置が構築されている。制御基板１７０上に構築された記憶装置には、インクジェットヘッド１００を制御するためのプログラムを示すデータや一時的な作業用のデータが記憶されている。制御基板１７０上に構築されたプロセッサは、これらのデータに基づいてインクジェットヘッド１００の動作を制御する。
【００２３】
制御基板１７０の上面には、４つのコネクタ１７０ａが固定されている。コネクタ１７０ａは、制御基板１７０上に構築された各種のプロセッサや記憶装置と電気的に接続されている。４つのコネクタ１７０ａは、主走査方向に関して千鳥状に２列に配置されている。
【００２４】
各コネクタ１７０ａの側面には、ＦＰＣ１６２の一端が接続されている。ＦＰＣ１６２は可撓性のシート状の部材であり、内部に複数の配線１６２ａが形成されている。また、ＦＰＣ１６２上には、ドライバＩＣ１６０が実装されており、配線１６２ａと電気的に接続されている。ＦＰＣ１６２は、図２及び図３に示すように、ドライバＩＣ１６０がインクリザーバ１３０の側方であってヒートシンク１５０の平坦突出部１５０ａと対向する位置に配置されるようにコネクタ１７０ａからインクリザーバ１３０の側面に沿って下方へと向かい、下リザーバ１３３の側面に形成された開口１３３ａに通されている。そして、ＦＰＣ１６２の他端が、流路ユニット１４０の上面（一平面）に固定されたアクチュエータユニット１２０に電気的に接続されている。
【００２５】
ドライバＩＣ１６０は、後述のようにアクチュエータユニット１２０を駆動するＩＣチップである。ドライバＩＣ１６０は、図２に示すように、主走査方向について長尺で副走査方向について扁平な形状を有している。図３に示すように、ドライバＩＣ１６０は、ヒートシンク１５０と対向する位置において、上リザーバ１３１の側面に設けられた弾性部材１６１によってＦＰＣ１６２とともにヒートシンク１５０に対して付勢されている。
【００２６】
ヒートシンク１５０は、流路ユニット１４０の副走査方向に関する両端において、その上面から突出するようにそれぞれ立設されている。これら２枚のヒートシンクはアルミニウム金属からなり、図４に示すように、主走査方向に長手方向を有した略長方形形状を有している。ヒートシンク１５０には、平坦突出部１５０ａ、突起部１５０ｂ及び突出部１５０ｃが形成されている。平坦突出部１５０ａは、ヒートシンク１５０の上リザーバ１３１の側面と対向する部分に形成されており、開口１１０ａから突出している。平坦突出部１５０ａの開口１１０ａから突出している部分、すなわち先端は平坦であって主走査方向に長尺な長方形形状となっている。この平坦突出部１５０ａは、例えば、金属製の平板にプレス加工が施されることによって形成される。このように、ヒートシンク１５０に平坦突出部１５０ａが形成されていることで、ヒートシンク１５０の表面積が広くなり剛性が高められている。
【００２７】
突起部１５０ｂは、ヒートシンク１５０の下端から下方へと突出しており、主走査方向に沿って５つ形成されている。流路ユニット１４０の上面の幅は、インクリザーバ１３０の下面の幅よりも大きい。そして、インクリザーバ１３０は流路ユニット１４０の副走査方向について中央に配置されている。したがって、流路ユニット１４０の副走査方向について両端の近傍には、インクリザーバ１３０の下面と対向していない領域が存在する。この領域には、５つの凹部１４１が形成されている。これら凹部１４１は、５つの突起部１５０ｂと対応する位置に形成されている。また、凹部１４１は、ヒートシンク１５０の突起部１５０ｂとちょうど嵌まり合うような大きさ及び形状に形成されている。これら凹部１４１に突起部１５０ｂが嵌め込まれることで、ヒートシンク１５０が流路ユニット１４０から立設されている。突出部１５０ｃは、ヒートシンク１５０の上端から上方へと突出して形成されており、主走査方向に長手方向を有する略長方形形状となっている。また、突出部１５０ｃは、図３に示すように、ヘッドカバー１１０の側面内側に当接して、ヘッドカバー１１０を固定している。
【００２８】
ヒートシンク１５０の外面１５１には、図３に示すように、例えば希硫酸を電解液にした公知の陽極酸化処理により形成された多孔質皮膜１５３が形成されている。多孔質皮膜１５３は、図５に示すように、ヒートシンク１５０の外面１５１との境界近傍に形成されたバリヤー層１５３ａと、微細穴１５３ｂが略中心に形成された複数の略六角柱状のセル１５３ｃとから構成されている。このように、多孔質皮膜１５３に複数の微細穴１５３ｂが形成されていることで、実質的にヒートシンク１５０の外面側の表面積が内面１５２よりも大きくなる。そのため、ヒートシンク１５０の外面側の放熱特性が内面１５２よりも向上し、ヒートシンク１５０に伝わった熱が、内面１５２から外面１５１に向かいヒートシンク１５０から放熱される。また、多孔質皮膜１５３は、黒色に着色されている。つまり、セル１５３ｃに微細穴１５３ｂが形成されていることで、多孔質皮膜１５３を形成後、染料にヒートシンク１５０を浸漬することで、微細穴１５３ｂに染料が充填され多孔質皮膜１５３を黒色に着色することができる。あるいは、微細穴１５３ｂの中に顔料を封じ込めるようにしてもよい。また、他の色への着色を含めて、金属塩浴を用いた電解着色を施してもよい。これにより、黒体輻射の効果も加わってヒートシンク１５０の内面１５２に伝わった熱を内面１５２から外面１５１に向かう方向にヒートシンク１５０から確実に放熱することができる。しかも、染料が微細穴１５３ｂを塞いでいるので、微細穴１５３ｂから汚染物質や腐食物質を吸収するのを塞ぐことができ、ヒートシンク１５０の耐食性、耐候性、耐汚染性が向上する。さらに、多孔質皮膜１５３は、素地（すなわち、アルミ金属）よりも高硬度であるため、ヒートシンク１５０の強度が向上する。
【００２９】
本実施形態においては、アルミニウム金属からなるヒートシンク１５０を採用したが、その材質は、例えば、チタン金属、マグネシウム金属のいずれか、又はそれぞれの合金からなるものであってもよいし、アルミニウム合金であってもよい。これらの場合においても、多孔質皮膜１５３と同等な多孔質皮膜をヒートシンクに形成することができるため、同様な効果を得ることができる。
【００３０】
また、ヒートシンク１５０のＦＰＣ１６２と対向する内面１５２には、ドライバＩＣ１６２と対向する領域に内面１５２を露出する貫通孔１５４が形成された断熱層１５５が形成されている。そして、断熱層１５５の貫通孔１５４を介してドライバＩＣ１６０が、内面１５２と放熱シート１５６を介して内面１５２に密着している。すなわち、ヒートシンク１５０とドライバＩＣ１６０とが熱的に結合されている。このようにドライバＩＣ１６０が内面１５２と密着することで、ドライバＩＣ１６０から発生する熱が、内面１５２を通じてヒートシンク１５０に移動する。
【００３１】
断熱層１５５は、ゴムシートからなり絶縁性を有している。図３に示すように、ＦＰＣ１６２とヒートシンク１５０との間に絶縁性を有する断熱層１５５が存在するので、ＦＰＣ１６２とヒートシンク１５０とが接触して配線１６２ａ間が短絡するのを防ぐことができる。本実施形態において、断熱層１５５はゴムシートからなるが、例えば、スポンジシート、ポリイミド樹脂からなるシート、塗料であってもよい。なお、スポンジシートの場合、その内部に複数の空気層を有しているので、断熱性がより向上する。
【００３２】
また、断熱層１５５の厚みが、断熱層１５５の厚み方向（本実施形態においては副走査方向）に関するドライバＩＣ１６０の高さ以下となっている。これにより、ＦＰＣ１６２と断熱層１５５とが接触していても、ドライバＩＣ１６０と内面１５２とを熱的に結合させることができる。そのため、ドライバＩＣ１６０の熱が内面１５２に伝わりやすくなり、ドライバＩＣ１６２を効果的に冷却することができる。仮に、断熱層の厚みが、ドライバＩＣ１６０の高さよりも厚い場合、ＦＰＣ１６２と断熱層とが接触したときにドライバＩＣ１６０と内面１５２と間の距離が離れてしまう。そのため、ドライバＩＣ１６２の熱が内面１５２に伝わりにくくなる。
【００３３】
図６は、主走査方向及び上下方向の両方向に沿った断面を示すインクリザーバ１３０の縦断面図である。上リザーバ１３１の内部には、インク流路１３５が形成されている。また、上リザーバ１３１の上面には、インク流路１３５の一方の開口であるインク供給口１３１ｂが形成されており、上リザーバ１３１の下面にはインク流路１３５の他方の開口であるインク通過口１３１ｅが形成されている。インク供給口１３１ｂは、上リザーバ１３１の主走査方向について一端の近傍に形成されている。インク通過口１３１ｅは、上リザーバ１３１の主走査方向及び副走査方向の両方向について中央近傍に形成されている。
【００３４】
インク流路１３５において、その一端から他端までの経路は以下のように形成されている。インク流路１３５は、まず、インク供給口１３１ｂから下方向に向かっている。そして、上リザーバ１３１の下面近傍において、上リザーバ１３１の下面に沿って延在する延在領域１３５ａに連通している。一方で上リザーバ１３１の下面の一部は、可撓性のフィルム１３１ｄからなる。フィルム１３１ｄの上面は、延在領域１３５ａの下壁面の一部を構成している。また、フィルム１３１ｄの下面は、リザーバベース１３２と所定の間隙を介して対向しており、この間隙に対応して変位可能に配置されている。そのため、このフィルム１３１ｄが振動することによって、インク流路１３５内に充填されたインクに発生する圧力波による衝撃が吸収される。
【００３５】
延在領域１３５ａは、延在領域１３５ｂと連通している。延在領域１３５ｂは、延在領域１３５ａの上方に形成されており、延在領域１３５ａの延在面に平行に延在している。延在領域１３５ａと延在領域１３５ｂとはフィルタ１３１ｃによって区画されており、フィルタ１３１ｃに形成された複数の微細孔を通じて互いに連通している。
【００３６】
インク流路１３５は、主走査方向について延在領域１３５ｂの両端のうち、上リザーバ１３１の中央に近い方の一端から上方向に上リザーバ１３１の上面近傍まで向かう。そして、上リザーバ１３１の上面近傍において主走査方向について上リザーバ１３１の中央へと折れ曲がり、上リザーバ１３１の上面に沿って上リザーバ１３１の中央へと向かう。上リザーバ１３１の中央近傍へと達すると、下方へと折れ曲がって上リザーバ１３１の下面へと向かい、上リザーバ１３１の下面においてインク通過口１３１ｅと連通している。
【００３７】
リザーバベース１３２の内部には、インク流路１３６が形成されている。リザーバベース１３２の上面にはインク流路１３６の一方の開口が形成されており、インク通過口１３１ｅと連通している。リザーバベース１３２の下面にはインク流路１３６の他方の開口であるインク通過口１３２ａが形成されている。インク流路１３６は、インク通過口１３１ｅからインク通過口１３２ａに向かって下方向に延在している。
【００３８】
下リザーバ１３３の内部には、インク流路１３７が形成されている。下リザーバ１３３の上面にはインク流路１３７の一方の開口が形成されており、下面には他方の開口である複数のインク通過口１３３ａが形成されている。インク通過口１３３ａは流路ユニット１４０に対向しており、流路ユニット１４０の上面に形成されたインク供給口１４０ａ（後述する）と連通している。
【００３９】
インク流路１３７は以下の３つの部分からなる。第１の部分は、下リザーバ１３３の上下方向について中央近傍に、主走査方向に沿って延在している部分である。第２の部分は、第１の部分から上方へとインク通過口１３２ａまで延在している部分である。第３の部分は、第１の部分から下方へとインク通過口１３３ａのそれぞれまで延在している部分である。第２の部分は、平面視においてインク流路１３６と重なる位置に形成されている。第３の部分は、平面視においてインク通過口１３３ａのそれぞれと重なる位置に形成されている。
【００４０】
このようにインクリザーバ１３０に形成されたインク流路１３５〜１３７を通じて、インク供給口１３１ｂから供給されたインクが流路ユニット１４０に流入する。流路ユニット１４０に到達するまでにインク流路１３５の半ばに設けられたフィルタ１３１ｃをインクが通過する。その際にインク内の不純物がフィルタ１３１ｃによって濾過される。
【００４１】
続いて、流路ユニット１４０及びアクチュエータユニット１２０について説明する。図７（ａ）は流路ユニット１４０の平面図である。図７（ａ）に示すように、流路ユニット１４０の上面には、アクチュエータユニット１２０が固定されている。アクチュエータユニット１２０の形状は台形であり、その１対の平行対向辺が主走査方向に平行になるように配置されている。また、アクチュエータユニット１２０は、主走査方向に千鳥状に４つ配列されている。４つのアクチュエータユニットにおいて、流路ユニット１４０上で隣接する斜辺同士は、副走査方向について部分的にオーバーラップしている。
【００４２】
流路ユニット１４０の内部には、インク流路の一部であるマニホールド流路５が形成されている。流路ユニット１４０の上面には複数のインク供給口１４０ａが形成されており、マニホールド流路５の一端は各インク供給口１４０ａに連通している。インク供給口１４０ａは、流路ユニット１４０の長手方向に沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。インク供給口１４０ａは、４つのアクチュエータユニット１２０が配置された領域を避ける位置に形成されている。
【００４３】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のVIIＢ−VIIＢ線に沿った断面図である。なお、図７（ｂ）の断面図には流路ユニット１４０やアクチュエータユニット１２０だけでなく、インクリザーバ１３０やヒートシンク１５０も描かれている。図７（ｂ）に示すように、インク供給口１４０ａは、下リザーバ１３３に形成されたインク通過口１３３ａに連通している。マニホールド流路５には、インク供給口１４０ａを通じてインクリザーバ１３０からインクが供給される。
【００４４】
図７（ｂ）に示すように、下リザーバ１３３と流路ユニット１４０とは、インク供給口１４０ａとインク通過口１３３ａとが連通している位置近傍を除いて離隔している。アクチュエータユニット１２０は、下リザーバ１３３と流路ユニット１４０との間に形成された空間に配置されており、下リザーバ１３３の下面と対向している。そして、アクチュエータユニット１２０の上面にＦＰＣ１６２が貼り付けられている。なお、ＦＰＣ１６２と下リザーバ１３３も離隔している。
【００４５】
図８は、図７（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。なお、説明の都合上、図８にはアクチュエータユニット１２０が二点鎖線で示されている。また、本来破線で示されるべき流路ユニット１４０の内部や下面に形成されているアパーチャ１２やノズル８などが実線で示されている。
【００４６】
流路ユニット１４０内に形成されたマニホールド流路５からは、複数本の副マニホールド流路５ａが分岐している。これらの副マニホールド流路５ａは、流路ユニット１４０の内部であって、各アクチュエータユニット１２０に対向する領域に互いに隣接して延在している。
【００４７】
流路ユニット１４０は、複数の圧力室１０がマトリクス状に形成されている圧力室群９を有している。圧力室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。圧力室１０は、流路ユニット１４０の上面に開口するように形成されている。これらの圧力室１０は、流路ユニット１４０の上面におけるアクチュエータユニット１２０に対向する領域のほぼ全面に亘って配列されている。したがって、これらの圧力室１０によって形成された各圧力室群９は、アクチュエータユニット１２０とほぼ同一の大きさ及び形状の領域を占有している。また、各圧力室１０の開口は、流路ユニット１４０の上面にアクチュエータユニット１２０が接着されることで閉塞されている。
【００４８】
本実施形態では、等間隔に流路ユニット１４０の長手方向に並ぶ圧力室１０の列が、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１０の数は、アクチュエータユニット１２０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル８も、これと同様の配置がされている。
【００４９】
アクチュエータユニット１２０の上面において、各圧力室１０に対向する位置には、後述のような個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は、圧力室１０より一回り小さく、圧力室１０とほぼ相似な形状を有しており、アクチュエータユニット１２０の上面における圧力室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００５０】
流路ユニット１４０には多数のノズル８が形成されている。これらのノズル８は、流路ユニット１４０の下面における副マニホールド流路５ａと対向する領域を避ける位置に配置されている。また、これらのノズル８は、流路ユニット１４０の下面におけるアクチュエータユニット１２０と対向する領域内に形成されている。そして、それぞれの領域内のノズル８は、流路ユニット１４０の長手方向に沿って等間隔に配列されている。
【００５１】
なお、これらのノズル８は、流路ユニット１４０の長手方向に平行な仮想直線上に、この仮想直線と垂直な方向から各ノズル８の形成位置を射影した射影点が、印字の解像度に対応した間隔で等間隔に途切れずに並ぶような位置に形成されている。これによって、インクジェットヘッド１００は、流路ユニット１４０におけるノズル８が形成された領域の長手方向についてのほぼ全領域に亘って、印字の解像度に対応した間隔で途切れずに印字できるようになっている。
【００５２】
流路ユニット１４０の内部には、多数のアパーチャ（しぼり）１２が形成されている。これらのアパーチャ１２は、圧力室群９と対向する領域内に配置されている。本実施形態のアパーチャ１２は、水平面に平行な一方向に沿って延在している。
【００５３】
流路ユニット１４０の内部には、各アパーチャ１２、圧力室１０及びノズル８を互いに連通させるような連通孔が形成されている。これらの連通孔は、互いに連通し、個別インク流路３２を構成している（図９参照）。各個別インク流路３２は、副マニホールド流路５ａと連通している。マニホールド流路５に供給されたインクは副マニホールド流路５ａを通じて各個別インク流路３２へと供給され、ノズル８から吐出される。
【００５４】
流路ユニット１４０及びアクチュエータユニット１２０の断面構造について説明する。図９は、図８のIX―IX線に沿った縦断面図である。
【００５５】
流路ユニット１４０は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路ユニット１４０の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズル８プレート３０である。これらのプレートには多数の連通孔が形成されている。各プレートは、これらの連通孔が互いに連通して個別インク流路３２及び副マニホールド流路５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。図９に示すように、圧力室１０は流路ユニット１４０の上面に、副マニホールド流路５ａは内側中央部に、ノズル８は下面にと、個別インク流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、圧力室１０を介して副マニホールド流路５ａとノズル８とが連通孔により連通される構成を有している。
【００５６】
各プレートに形成された連通孔について説明する。これらの連通孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された圧力室１０である。第２に、圧力室１０の一端から副マニホールド流路５ａへと連通する流路を構成する連通孔Ａである。連通孔Ａは、ベースプレート２３（圧力室１０の入り口）からサプライプレート２５（副マニホールド流路５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、連通孔Ａには、アパーチャプレート２４に形成されたアパーチャ１２が含まれている。
【００５７】
第３に、圧力室１０の他端からノズル８へと連通する流路を構成する連通孔Ｂである。連通孔Ｂは、ベースプレート２３（圧力室１０の出口）からカバープレート２９までの各プレートに形成されている。第４に、ノズル８プレート３０に形成されたノズル８である。第５に、副マニホールド流路５ａを構成する連通孔Ｃである。連通孔Ｃは、マニホールドプレート２６〜２８に形成されている。
【００５８】
このような連通孔が相互に連通し、副マニホールド流路５ａからのインクの流入口（副マニホールド流路５ａの出口）からノズル８に至る個別インク流路３２を構成している。副マニホールド流路５ａに供給されたインクは、以下の経路でノズル８へと流れる。まず、副マニホールド流路５ａから上方向に向かって、アパーチャ１２の一端部に至る。次に、アパーチャ１２の延在方向に沿って水平に進み、アパーチャ１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、圧力室１０の一端部に至る。さらに、圧力室１０の延在方向に沿って水平に進み、圧力室１０の他端部に至る。そこから３枚のプレートを経由して斜め下方に向かい、さらに直下のノズル８へと進む。
【００５９】
図１０は、図９の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。アクチュエータユニット１２０は、図１０に示すように、４つの圧電層４１、４２、４３、４４が積層された積層構造を有している。これらの圧電層４１〜４４はそれぞれ１５μｍ程度の厚みを有している。アクチュエータユニット１２０全体の厚みは６０μｍ程度である。圧電層４１〜４４のいずれの層も複数の圧力室１０を跨ぐように延在している（図８参照）。これらの圧電層４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００６０】
アクチュエータユニット１２０は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる個別電極３５及び共通電極３４を有している。個別電極３５は、上述のようにアクチュエータユニット１２０の上面における圧力室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５の一端は、圧力室１０と対向する領域外に引き出されてランド３６が形成されている。このランド３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、厚みが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、ランド３６は、ＦＰＣ１６２の複数の配線１６２ａとそれぞれ電気的に接続されている。
【００６１】
インクジェットヘッド１００が、例えばプリンタに設置される場合には、制御基板１７０上に構築された制御部は、プリンタが有する主制御部と電気的に接続される。制御基板１７０上の制御部は、プリンタの主制御部の指示に従ってインク吐出に対応する電圧パルスを供給するようドライバＩＣ１６０に指示する。ドライバＩＣ１６０はその指示に従って、ＦＰＣ１６２を通じてインク吐出に対応する電圧パルスを個別電極３５に供給する。
【００６２】
共通電極３４は、圧電層４１と圧電層４２との間の領域に面方向のほぼ全面に亘って介在している。すなわち、共通電極３４は、アクチュエータユニット１２０に対向する領域内のすべての圧力室１０に跨るように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。
【００６３】
これら複数の個別電極３５及び共通電極３４は、最上層の圧電層４１のみを挟むように配置されている。圧電層における個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称される。本実施形態のアクチュエータユニット１２０においては、最上層の圧電層４１のみ活性部を含んでおり、その他の圧電層４２〜４４は活性部を含んでいない。すなわち、このアクチュエータユニット１２０はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００６４】
そして、個別電極３５に選択的に所定の電圧パルスが供給されることにより、この個別電極３５に対応する圧力室１０の容積が変化し、圧力室内のインクに圧力が加えられる。これによって、個別インク流路３２を通じて、対応するノズル８からインクが吐出される。こうして、所望の画像が用紙に形成される。
【００６５】
以上のような第１実施形態によるインクジェットヘッド１００によると、ヒートシンク１５０の内面１５２に伝わったドライバＩＣ１６０の熱を内面１５２から外面１５１に向かう方向にヒートシンク１５０から放熱することができる。そのため、発熱したドライバＩＣ１６０ら内面１５２に伝わった熱が、内面１５２から密閉空間に放熱されにくくなる。その結果、密閉空間が高温・高湿状態になりにくくなり、ＦＰＣ１６２とアクチュエータユニット１４０との電気的な接続箇所においてウィスカ成長を抑制することができる。さらに、インクリザーバ１３０及び流路ユニット１４０内のインク流路内のインク温度の上昇を抑制することができる。そのため、インクの粘度が安定しインク吐出も安定する。
【００６６】
また、ヒートシンク１５０の内面１５２に断熱層１５５が形成されていることで、内面１５２のドライバＩＣ１６０と対向する領域からヒートシンク１５０に伝わった熱が内面１５２のドライバＩＣ１６０と対向しない領域から放熱しても、そこには断熱層１５５が存在するので、ヘッドカバー１１０等によって囲まれた密閉空間がより温められにくくなる。
【００６７】
続いて、本発明に第２実施形態について以下に説明する。図１１は、ヒートシンク２５０近傍の部分拡大断面図である。本実施形態のインクジェットヘッドは、ヒートシンク２５０の構成が第１実施形態のヒートシンク１５０と異なるだけで、それ以外は第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同様なものに関しては、同符号で示し説明を省略する。
【００６８】
ヒートシンク２５０は、図１１に示すように、平坦突出部１５０ａと同様な平坦突出部２５０ａが形成されている。ヒートシンク２５０は、平坦突出部２５０ａの外面２５１から副走査方向に突出した複数の凸部２５７を有している。凸部２５７は、平坦突出部上において主走査方向に延在している。このように、ヒートシンク２５０の外面２５１に複数の凸部２５７が形成されていることで、ヒートシンク２５０の外面２５１の表面積が内面２５２よりも大きくなる。そのため、ヒートシンク２５０の外面側の放熱特性が内面２５２よりも向上し、ヒートシンク２５０の内面２５２に伝わった熱が、内面２５２から外面２５１に向かう方向にヒートシンク２５０から放熱される。
【００６９】
また、ヒートシンク２５０は、アルミニウム金属から形成されており、外面２５１には、第１実施形態と同様に、多孔質皮膜２５３が形成されている。これにより、ヒートシンク２５０の外面側の表面積が内面２５２よりもさらに大きくなる。そのため、内面２５２に伝わった熱が、内面２５２から外面２５１に向かう方向にヒートシンク２５０から放熱される。このように、ヒートシンク２５０の外面側が、内面２５２よりもさらに放熱特性が向上することで、第１実施形態と同様に、ヒートシンク２５０に伝わったドライバＩＣ１６０の熱が密閉空間に放熱されにくくなって、密閉空間が温められにくくなる。
【００７０】
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、第１実施形態におけるヒートシンク１５０の外面１５１に形成された多孔質皮膜１５３は、黒色に着色されているが、特に着色されていなくてもよし、他の色に着色されていてもよい。また、第２実施形態におけるヒートシンク２５０には、多孔質皮膜２５３が形成されていなくてもよい。この場合においても、ヒートシンク２５０の外面側の放熱特性が内面２５２よりも向上しているので、内面２５２に伝わった熱が外面２５１から放熱される。また、ヒートシンク２５０には、凸部２５７が１つだけ形成されていてもよい。また、ヒートシンクは外面が内面よりも放熱性が高ければよい。つまり、単に外面の表面を内面よりも粗くするだけでもよい。この場合、内面を鏡面に仕上げ、外面の表面を特に仕上げなくてもよい。また、ヒートシンク１５０，２５０に断熱層１５５が設けられていなくてもよい。また、ドライバＩＣ１６０と内面１５２，２５２とを放熱シート１５６以外のもの（例えば、接着剤など）で熱的に結合させていてもよい。あるいは、ドライバＩＣ１６０と内面１５２，２５２とを当接させているだけでもよい。また、上述した各実施形態におけるインクジェットヘッドは、ラインタイプのインクジェットヘッドであるが、シリアルタイプのインクジェットヘッドでも適用可能である。すなわち、シリアルタイプのインクジェットプリンタであっても、上述のような効果を有することが可能である。加えて、シリアルタイプの場合、インクジェットヘッドが移動しながらインクを吐出するので、ヒートシンク１５０，２５０の外面側が効果的に冷やされてドライバＩＣ１６０の冷却効果が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの概略斜視図である。
【図２】図１に示されたインクジェットヘッドの内部の構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示すIII−III線に沿った断面図である。
【図４】ヒートシンクの側面図である。
【図５】ヒートシンクの外面に形成された多孔質皮膜の部分断面斜視図である。
【図６】インクリザーバの縦断面図である。
【図７】（ａ）は流路ユニットの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIＢ−VIIＢ線に沿った断面図である。
【図８】図７（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。
【図９】図８のIX―IX線に沿った縦断面図である。
【図１０】図９の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドに設けられたヒートシンク近傍の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
８      ノズル
１００  インクジェットヘッド
１１０  ヘッドカバー
１２０  アクチュエータユニット
１４０  流路ユニット
１５０，２５０  ヒートシンク（板材）
１５１，２５１  外面
１５２，２５２  内面
１５３，２５３  多孔質皮膜
１５５  断熱層
１５６  貫通孔
１６０  ドライバＩＣ
１６２  ＦＰＣ（配線部材）
１６２ａ  配線
２５７  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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