(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘッドモジュール内における温度差による濃度ムラを低減することができるヘッドモジュールの提供。【解決手段】放熱手段であるベース１０と、ベース両面に貼り付けるピエゾと、ベースに設けられる貫通穴と、ベース外面に設けるカバー３０，３１と、カバーに設けられる共通インク室４２と、インクを吐出するノズル穴を備え、能動素子であるピエゾから発生する熱をベースにて放熱し、複数のヘッドに対して均一な温度のインクを供給することができ、インク経路が短く、複数のヘッドに対して同じ圧力のインクを供給することができるインクヘッドモジュールを提供する。【選択図】      図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な第１の面と第２の面を有し、長手方向に開放端が並ぶように複数の溝が配列される能動素子が該第１の面と平坦になるように嵌装される平板と、
接合する面側に凹部スペースが形成され、前記能動素子上を含む前記第１の面に貼り合わせられて前記溝に対する第１の共通インク室を形成する第１のカバーと、
前記開放端を閉塞するように貼り合わせられ、それぞれの前記溝に対応した位置にインク吐出ノズルを設けたノズルプレートと、
により構成されるヘッドと、
平行な２面を有する取り付け基準部を挟んで、前記ヘッドの少なくとも２つが、及びそれぞれ前記平板の第２の面が平行になるように取り付けられるベースと、
を具備し、
前記ヘッドヘのインク供給経路は、前記少なくとも２つのヘッドの一方のヘッドの前記共通インク室に流入されたインクを、前記取り付け基準部を貫通して他方の前記ヘッドの共通インク室へ供給される経路を有することを特徴とするインクジェットヘッドモジュール。
【請求項２】
前記ベースを貫通する前記インク供給経路は、前記能動素子の前記長手方向における幅の範囲内に複数設けられ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モジュール。
【請求項３】
前記ベースを貫通する前記インク供給経路は、前記能動素子の前記長手方向における幅の両外側に配置されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドモジュール。
【請求項４】
前記ベースが保持される保持部材と、
前記ベースの外形が前記少なくとも２つのヘッドの前記長手方向両端部より突出した突出部と、
を具備し、
前記突出部が、前記保持部材へ当接し位置決めされることを特徴とする第１項記載のインクジェットヘッドモジュール。
【請求項５】
前記ヘッドは、前記能動素子を駆動させる駆動回路と、
前記駆動回路と前記能動素子とを繋ぐ電極と、
前記駆動回路が前記ベースに当接する当接部と、
を具備し、
前記ベースの前記第２の面が当接する部分の厚さよりも、前記当接部の厚さを厚く構成することを特徴とする第１項記載のインクジェットヘッドモジュール。
【請求項６】
前記能動素子及び／または前記平板より前記ベースの熱伝導率が大きいことを特徴とする第１項記載のインクジェットヘッドモジュール。
【請求項７】
前記能動素子及び／または前記平板より前記カバーの熱伝導率が大きいことを特徴とする第１項記載のインクジェットヘッドモジュール。
【請求項８】
前記能動素子は、熱伝導率５（Ｗ／ｍＫ）以下、熱膨張率は５×１０−６（／Ｋ）の圧電素子であり、前記ベースまたは前記カバーは、熱伝導率１００（Ｗ／ｍｋ）以上、熱望膨張率は７×１０−６（／Ｋ）以下のセラミックであることを特徴とする第１項記載のインクジェットヘッドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体へ高密度にインクを吐出するインクジェットヘッドモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、近年普及しているインクジェットプリンタなどの画像記録装置は、簡便、安価且つ高速に画像を記録している。このような画像記録装置は、画像記録時に、複数の記録ヘッドからなるインクジェットモジュールから例えば記録紙、ＯＨＰ用紙といった記録媒体に高密度にインクを吐出して画像を記録している。
【０００３】
このような画像記録装置として、例えば特許文献１には、画像記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、１色のインクのみを吐出するために記録ヘッドの大きさを最小限にしながら、記録媒体に着弾したインク滴の高密度化を可能としている。そのためインクジェットヘッドは、ヘッド溝を構成する２枚の基板により１つのヘッドを構成している。インクジェットヘッドは、インク供給部材を挟んでヘッドを２枚平行配置することによりインクの高密度化とインク供給経路のコンパクト化を両立している。
【特許文献１】特開２００１−０６３０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に開示されているインクジェットヘッドの構成には、各ヘッドヘ電極を繋ぐために、駆動部が基板の外面に設けられている。つまり、発熱部がインクジェットヘッドの外側を向いているために、ヘッドが固定されるインク供給部材への放熱が少なく、十分な放熱性を確保できない。その結果、ヘッド内部のインク温度が上昇した場合には、インク粘度が変化して適正にインクが吐出されないという問題がある。
【０００５】
近年、記録媒体の大判化及び高速記録化に対応できるように、単ヘッドモジュールが長尺化され、かつ高周波数でヘッドを駆動するようになると、ヘッドの放熱性が悪い場合には、ヘッド内に温度勾配が生じ易く、ヘッド内のインクに温度勾配が生じてしまうと、一つのノズル列内であっても濃度ムラが発生してしまう問題があった。また、特許文献１に開示されているインクジェットヘッドは、高密度化を実現するために１つのノズル列を有する複数のヘッドを一体化し複数の吐出ノズル列を有する様に構成し、複数の吐出ノズル列に対してインクを供給しているが、複数の吐出ノズル列自体の駆動差により発熱が異なり放熱性が悪いためにヘッド間の温度差が生じて、濃度差が発生する。あるいは、複数の吐出ノズル列に流れるインクの温度差が生じヘッド間に濃度差が発生するといった問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、複数のヘッドを複数配列させたヘッドモジュールにおけるヘッドの放熱効率を上げてヘッドモジュール内に供給されたインクの加温を低減し適正な温度で略均一化することにより、ヘッドモジュール内におけるインクの濃度ムラを低減することができるインクヘッドモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は課題を解決するために、互いに平行な第１の面と第２の面を有し、長手方向に開放端が並ぶように複数の溝が配列される能動素子が該第１の面と平坦になるように嵌装される平板と、接合する面側に凹部スペースが形成され、能動素子上を含む第１の面に貼り合わせられて溝に対する第１の共通インク室を形成する第１のカバーと、開放端を閉塞するように貼り合わせられ、それぞれの溝に対応した位置にインク吐出ノズルを設けたノズルプレートと、により構成されるヘッドと、平行な２面を有する取り付け基準部を挟んで、ヘッドの少なくとも２つが、及びそれぞれ平板の第２の面が平行になるように取り付けられるベースと、を具備し、ヘッドヘのインク供給経路は、少なくとも２つのヘッドの一方のヘッドの共通インク室に流入されたインクを、取り付け基準部を貫通して他方のヘッドの共通インク室へ供給される経路を有することを特徴とするインクジェットヘッドモジュールを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数のヘッドを積層化して高密度にしたヘッドモジュールにおいて、個々のヘッドの発熱を速やかに放熱可能と成し、ヘッドモジュール内の温度勾配を小さくすると共に、各ヘッドへ供給されるインクの温度が、ヘッド内で大きく加温されることなく、ほぼ同じ温度で複数のヘッドへ供給されることによって、ヘッドモジュール内の濃度ムラを低減することができるインクヘッドモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
以下の各実施形態の説明において、図中、記録媒体の搬送方向をＹ軸方向又は副走査方向とし、この搬送方向と直交する方向をＸ軸方向又は主走査方向又は記録媒体の幅方向としている。Ｘ軸及びＹ軸方向に直行する方向をＺ軸方向又は上下方向とする。また、ピエゾにカバーを貼りあわせ、ノズルプレートを設けた構成を一つのヘッドと定義する。また、ベースに複数のヘッドが設けられた構成を、ヘッドモジュールと定義している。  
図１乃至図１４を参照して本発明に関わる第１の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、ピエゾの断面図である。図２は、ピエゾの概観斜視図である。図３は、ピエゾをベースに配置する際の概観斜視図である。図４は、図３に示したベースの断面図である。図５は、ベースに複数のピエゾを配置した際の概観斜視図である。図６は、図５に示したベースの側面断面図である。図７は、ピエゾに溝を設けた際のベースの概略側面図である。図８は、図７に示すベースの側面断面図である。図９は、図７に示すベースの概略斜視図である。図１０は、ベースに電極パターンを設けた際の概略斜視図である。図１１は、図１０にカバーを設ける際の概観斜視図である。図１２は、図１１にノズルプレート，給電部材をベースに配置する際の概観斜視図である。図１３は、図１２に示したベースの側面断面図である。図１４は、ヘッドモジュールの概観斜視図である。
【００１０】
図１及び図２に示すようにピエゾ１は、同じ特性で異なる分極方向を有し貼り合わされた２枚のピエゾ板２，３と、ピエゾ板２，３が取り付けられたピエゾ本体４と、によって構成される。ピエゾ本体４には、２枚のピエゾ板２，３を取り付けた際に、上面７が平坦になるように段差部５が設けられている。ピエゾ板２，３が取り付けられたピエゾ本体４は、直方体形状に構成される。またピエゾ本体４には、穴６が開口されている。この穴６の深さは、少なくともピエゾ板３の位置まで達する深さ且つピエゾ本体４を貫通しない範囲に構成されている。
【００１１】
貼り合わされたピエゾ板２，３は、同じ長さ且つ、１５０（ｄｐｉ）間隔で約３００個の吐出ノズルを設けることができるように、幅Ｗ１は、約６０（ｍｍ）の長さを有する。ピエゾ板２，３の厚さｔ１，ｔ２は、それぞれ約１５０（μｍ），約３００（μｍ）の厚さであり、併せて約４５０（μｍ）となる。また短辺方向の長さＬ１は、それぞれ約３．５（ｍｍ）である。
【００１２】
一般にこれらピエゾ板２，３及びピエゾ本体４の熱膨張係数は、５×１０−６（／Ｋ）、熱伝導率は、１．５（Ｗ／ｍＫ）程度である。よってピエゾ板２，３及びピエゾ本体４は、熱膨張が少ないが、熱伝導性が低い特性である。ピエゾ板２，３及びピエゾ本体４は、チタン、ジルコニウム、亜鉛等の合金により構成される。ピエゾ板２，３及びピエゾ本体４は、硬度がほぼ等しく、静電容量及び圧電定数が異なって構成される。また本実施形態におけるピエゾ板２，３は、ピエゾ本体４よりも圧電定数及び静電容量が大きい部材により形成されている。
【００１３】
本実施形態のピエゾ１は、一例として、図２に示すような幅Ｗ１が約６０（ｍｍ）、厚さｔ３が約１（ｍｍ）、短辺Ｌ２が約１４（ｍｍ）の平板形状である。またピエゾ１には、後述するチャンネルを構成する溝２３（図７に図示）が設けられる。またインクを吐出するために電圧を印可する能動素子としては、ピエゾ板２，３が相当する。
【００１４】
次に、図３及び図４を参照してピエゾを配置するヘッドのベースについて説明する。
【００１５】
ベース１０は、例えば窒化アルミニウムからなり、上面と下面が平行する直方体形状である。ベース１０の外面に設けられた外形基準面１６，１７，１８は、互いに対称に配置されている。ベース１０は、熱膨張係数が例えば５×１０−６（／Ｋ）であり、ピエゾ１と同一であるが、熱伝導率は１７０（Ｗ／ｍＫ）であり、ピエゾ１に比べて非常に高い。
【００１６】
ベース１０には、上面及び下面から平行に掘り下げられ、幅Ｗ方向中央部に形成された溝１１がそれぞれ設けられている。これらの溝１１には、幅Ｗ３及び長さＬ３を有する平坦な底面１２と、幅Ｗ３よりも長い幅Ｗ４及び長さＬ３より短い長さＬ４を有する平坦な底面１３とが同一平面として設けられている。また、これらの底面１３に平行して上下両側からさらに掘り下げられた切欠部分には、ピエゾ１を取り付ける際の基準面となる取り付け基準面１４を有する取り付け基準部１５がそれぞれ設けられている。尚、この切欠部分の開放面（側面が無い面）を正面とする。この取り付け基準部１５の厚さｔ４は、約１（ｍｍ）である。この取り付け基準部１５は、上面及び下面において上下対称に形成されている。また、取り付け基準面１４の外周には、ピエゾ１を取り付けた際に、ストッパとして機能する外周溝が設けられている。
【００１７】
取り付け基準面１４の両側面は、取り付け基準面２０とし、背面は取り付け基準面１９とする。この取り付け基準面１４，１９，２０により囲まれるスペース２１は、ピエゾ１と合致するような形状を成している。
【００１８】
図５及び図６に示すようにピエゾ１は、スペース２１に嵌め込まれて、取り付け基準面１４、１９，２０に当接し、ピエゾ１の上面７と溝１１の底面１３とが略平坦になるように取り付けられている。取り付け基準部１５を中心に上下対称に配置されたピエゾ１は、互いに平行である。
【００１９】
また、取り付け基準部１５には、複数の貫通穴２２が設けられている。これらの貫通穴２２は、上下から取り付けられた２つのピエゾ１ａ，１ｂの穴６を連結する。この連結する貫通穴２２は、一方のピエゾ１ａから他方のピエゾ１ｂにインクを供給する。
【００２０】
次に図７、図８及び図９を参照して、ピエゾ１に設けられる複数の溝について説明する。図８に示すようにピエゾ１ａ，１ｂには、インクを吐出するために、ピエゾ板２，３に掛かり、一部が円弧状の複数の溝２３ａ，２３ｂが形成される。これらの溝２３ａ，２３ｂは、例えば、ダイヤモンドカッターを用いて形成され、切削加工基準は、記録媒体と対向するベース１０の図７に示すＸＹ軸方向を基準として決められている。本実施形態で使用するダイヤモンドカッターは、直径が約２０（ｍｍ）程度を想定している。形成される溝２３の形状は、図８及び図９に示すように一部が円弧状となる。また、ベース１０正面には、溝２３の開放端面２５が形成される。
【００２１】
図７に示すように溝２３ａは、外形基準面１８からＸ軸方向に距離Ｌ離れた位置を起点にピッチＰで配置される。また、溝２３ｂは、外形基準面１８から距離Ｌ＋Ｐ／２離れた位置を起点として、同様なピッチＰで配置されている。このような溝２３ａ，２３ｂの配置により、記録媒体の幅方向（Ｘ軸方向）に対して、１／２Ｐずれた位置にインク滴を着弾させることができる。勿論、このピッチは一例であり、１／２Ｐのピッチ幅に限定されるものではなく、設計仕様に応じて適宜変更することは容易できる。尚、ダイヤモンドカッターにて切削する部分は、後述される電極がメッキされる部分の一部である。メッキされない部分は予めマスクパターンが形成されている。
【００２２】
本実施形態において、ピッチＰを１５０（ｄｐｉ）とすれば、約１６９（μｍ）になる。溝２３ａ，２３ｂのずれ量は、１／２Ｐであるため、約８４．５（μｍ）となる。また各溝２３の幅は、約８０（μｍ）、深さは、約３００（μｍ）である。
【００２３】
図８に示すように複数設けられた溝２３の一部分は、ピエゾ１に形成された穴６と連通する。よって取り付け基準部１５を中心に上下対称に配置された複数の溝２３ａ，２３ｂは、穴６、貫通穴２２を介して互いに連通している。なお複数の貫通穴２２は、溝２３の配列方向である全幅に対して、幅を略等分する位置に複数設けられている。
【００２４】
次に図１０及び図１１を参照してメッキ処理によるパターン形成について詳細に説明する。各溝２３（２３ａ，２３ｂ）の内面は、金等の金属メッキがされている。各溝２３（２３ａ，２３ｂ）には、電気的に独立するように溝内壁面から底面１３に延出する電極パターン２８ａ，２８ｂが金属メッキにより形成される。また、底面１２には駆動電圧入力側のパターン２７が形成される。図１０及び図１１においてハッチング部分は、金属メッキによる電極パターン及びパターンを設けている部分を示す。
【００２５】
また図１１に示すように電極形成後ベース１０には、ベース１０上面側の底面１３に配置されるインクポート２９を有するカバー３０と、ベース１０下面側の底面１３に配置され、凹部スペース４０を中央に有するカバー３１と、ベース１０上面側及び下面側の各底面１２に設けられ、ピエゾ１を駆動させる駆動回路であるドライブＩＣ２６と、が貼り付けられる。カバー３０，３１が接着材により貼り付けられる際、接着材の量は、溝２３を埋めないように調整される。またカバー３０，３１は、溝２３の開放端面２５を位置決めの基準として、開放端面２５よりはみ出ないように接着される。カバー３０の厚さは、例えば２（ｍｍ）である。カバー３１の厚さは、例えば１．５（ｍｍ）である。カバー３０，３１は、ピエゾ本体４と同様にチタン、ジルコニウム、亜鉛等の合金により形成され、静電容量がピエゾ板２，３よりも小さい。
【００２６】
次に図１２及び図１３を参照してノズルプレート及び給電部材をベースに設ける際の説明をする。図１２に示すように溝２３の開放端面２５には、ノズルプレート３２が接着される。本実施形態におけるノズルプレート３２は、厚さが５０（μｍ）のポリイミドフィルムを例としている。
【００２７】
ノズルプレート３２とベース１０を挟んだ反対側には、給電部材３５が接着される。この給電部材３５は、フレキシブルケーブル３６を曲げて形成される。給電部材３５の一端は、ベース１０上面の底面１２に配置されたドライブＩＣ２６のパターン２７と接続される。給電部材３５の他端は、ベース１０下面側の底面１２に実装されたドライブＩＣ２６に接続される。給電部材３５中央には、エンボス加工された突起形状のエンボス３８が設けられている。曲げられたフレキシブルケーブル３６内には発泡弾性部材３７が貼り付けられている。この弾性部材３７は、給電部材３５のエンボス３８を後述するヘッドマウントへ弾性力にて押圧する。
【００２８】
図１３に示すようにカバー３０に設けられたインクポート２９の下方には、カバー３１と同様に凹部スペース４０が設けられている。この凹部スペース４０には、フィルタ４１が接着されている。カバー３０，３１に設けられた凹部スペース４０の深さは、約０．５（ｍｍ）である。また、ベース１０下面のカバー３１には、サーミスタ７５が設けられている。このサーミスタ７５は、ヘッドモジュールから最適な温度でインクを吐出するためにヘッドの温度を検出する。
【００２９】
カバー３０，３１に設けられた凹部スペース４０の側面３０ｂ，３１ｂからノズルプレート３２（開放端面２５）までの距離Ｎ（先端部分）は、約１（ｍｍ）である。溝２３において、カバー３０，３１によって囲まれた先端部分１（ｍｍ）の部分（３０ｃ〜３０ｂまで、３１ｃ〜３１ｂまで）に形成される幅８０（μｍ）、深さ３００（μｍ）、長さ１（ｍｍ）の範囲が、インクを吐出するための駆動部として使われるチャンネルとなる。溝２３の長さ方向で、前述の１（ｍｍ）範囲以外の溝２３は、各チャンネルにインクを供給するインク室４２として用いられる。
【００３０】
次に図１４を参照してノズルプレートに形成されるノズル穴について詳細に説明する。  
ノズルプレート３２には、インクを吐出するために複数のノズル穴４５が設けられている。このノズル穴４５は、エキシマレーザーにて加工される。ノズル穴４５の直径は、約２５（μｍ）である。
【００３１】
レーザー加工機は、加工する際、ベース１０の外形基準面１８、１７をそれぞれＸ、Ｙ基準とする。レーザー加工機から射出されるレーザーは、２列の各溝２３ａ，２３ｂに対応するようにノズル穴４５を開口する。レーザー加工機の送り位置精度は、誤差が約１（μｍ）の範囲内である。よって例えば各溝２３ａ，２３ｂを加工する際に位置ずれが生じても、各溝２３ａ，２３ｂに対応するようにノズル穴４５を補正しつつ略正確な位置に開口することができる。また、ノズルプレート３２は、複数のピエゾ１とベース１０の端面を一枚で覆い、複数列のノズル穴４５を同時に開口することにより、最初の位置決め基準に基づき精度良く加工（開口）して高密度ヘッドモジュール４３を作製することができる。
【００３２】
本実施形態の高密度ヘッドモジュール４３は、ベース１０上面に設けられたインクポート２９，カバー３０に設けられた凹部スペース４０，フィルタ４１，共通インク室４２，溝２３，ノズル穴４５を経由してインクを吐出する。共通インク室４２に流れたインクは、ピエゾ本体４（ピエゾ１ａ）に設けられた穴６，取り付け基準部１５に設けられた貫通穴２２を経由してベース１０下面（ピエゾ１ｂ）に流れノズル穴４５を経由してインクを吐出する。
【００３３】
フィルタ４１は、カバー３０に設けられたインクポート２９から供給されるインク中、及びカバー３０内側の凹部スペース４０に満たされたインク中のゴミを濾過する。よってクリーンなインクを共通インク室４２内へ供給することができる。また本実施形態において、２列のノズル間隔は２．７（ｍｍ）で平行に精度良く、１／２ピッチずれて、ピッチ１６９（μｍ）でレーザー加工される。よってノズル穴４５は、片方の列で１５０（ｄｐｉ）、両列あわせて３００（ｄｐｉ）になるために高密度にインク吐出を行う。
【００３４】
本実施形態におけるピエゾ１の熱伝導率は、好ましくは１．５（Ｗ／ｍＫ）とし、最大でも５（Ｗ／ｍＫ）とする。窒化アルミニウムからなるベース１０の熱伝導率は、１７０（Ｗ／ｍＫ）であり、ピエゾ１の熱伝導率に比べて非常に高い。しかし両者の熱膨張係数は、互いに５×１０−６（／Ｋ）と同一である。よってピエゾ１とベース１０は貼り合った際に、その貼り合わせ部分は温度変化による割れやひずみが発生しにくくなる。同時に、薄い平板状のピエゾ１は外面の４面が、窒化アルミニウムからなるベース１０の取り付け基準面１４，１９，２０に当接し平行に配置される。よってピエゾ１から発生した熱は、速やかにベース１０へ伝導される。逆にベース１０の方がピエゾ１に比べて熱い場合には、ピエゾ１は、ベース１０によって加熱される。
【００３５】
例えばインク吐出時におけるヘッドモジュール４３からの発熱は、ほとんどがチャンネル部分の駆動（シェアモード変形）によって生じる熱と、ドライブＩＣ２６の駆動によって生じる熱と、が大部分を占める。その中でも、ドライブＩＣ２６による発熱が特に大半を占める。チャンネルでの発熱は、駆動されて吐出されるインクによっても奪われ、大きな温度上昇とはならない。つまり、吐出されるインクが熱を外部に伝搬して、冷却剤としての役割を担う。
【００３６】
ドライブＩＣ２６は、窒化アルミニウムからなるベース１０に直接実装されている。よってドライブＩＣ２６による発熱は、熱伝導性の良いベース１０に吸収される。
【００３７】
しかしながら、能動素子であるピエゾ板２，３の特性としては、均一なインク体積の吐出が求められる。例えば１０℃の温度勾配がチャンネル部分に生じると、吐出されるべきインクの粘度は、温度分布に応じて変化する。その結果、吐出されるインクの体積が変化し、記録媒体には濃度ムラを有する画像が記録されてしまう。
【００３８】
このことから、チャンネル部分の温度勾配は、例えば３℃以下に抑えることが好適である。一方、ドライブＩＣ２６は、大量の熱を発生するが、破壊限界耐熱温度が一般的に１００℃以下と言われている。よってドライブＩＣ２６からの発熱温度は、１００℃以下であれば、ドライブＩＣを破壊することなく記録が可能である。
【００３９】
以上の特性を実現するために、発熱量が少ないチャンネル部分は、ベース１０の厚さが最も薄く設計された窒化アルミニウム製のベースの両面に貼り付けられている。よってチャンネル部分の発熱は、速やかにベース１０へ伝導される。また、両面に貼り付けられたピエゾ１は、温度勾配がなく、互いにほぼ等しい温度となる。
【００４０】
一方ドライブＩＣ２６を貼り付けられたベース１０は、一部を厚く設計している。ベース１０は、最大厚さを有する取り付け基準面１７，１８に向かって熱流を流れ易くするように設計されている。その結果ドライブＩＣ２６の発熱は、ピエゾ１側へ流れ込まない。
【００４１】
また、カバー３０,３１も熱伝導性の良い窒化アルミニウムで形成すれば、放熱し易くなりチャンネル部分における蓄熱は、更に少なくすることが可能である。前述の様に、ピエゾ１における発熱は、ノズルプレート３２から約１（ｍｍ）の距離にある先端部分であるチャンネルに集中している。この部分の発熱を放熱し、各チャンネル間で均一な温度にすることが重要である。そのために本実施形態は、ノズルプレート３２にポリイミドフィルムを用いて説明した。このポリイミドフィルムの熱伝導率は、３（Ｗ／ｍＫ）である。また、ステンレス製のノズルプレートの熱伝導率は、１４（Ｗ／ｍＫ）である。よってステンレス製のノズルプレートを配置することは、ノズル近傍の熱を窒化アルミニウムであるベース１０やカバー３０,３１へ伝熱して温度勾配を解消するのにより効果がある。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態は、放熱手段であるベース１０に対して能動素子であるピエゾ１を両面に貼り付けている。またベース１０外面には、非能動素子であるカバー３０，３１が、設けられている。さらに、インクがカバー３０から一方の共通インク室４２に流入され、穴６、貫通穴２２を経由してベース１０を貫通して他方のヘッドの共通インク室４２に流入される。なおインクを複数のヘッドに導入するインク経路である貫通穴２２は、短い構成である。
【００４３】
よって本実施形態は、能動素子であるピエゾ板２，３から発生する熱を放熱手段であるベース１０に伝導させる。同時に複数のヘッドに対して最短の流路である貫通穴２２を経由してインクが供給されることにより、複数のヘッドに対して均一な温度のインクを供給することが可能である。またインク経路となる貫通穴２２が短いため、複数のヘッドに対して同じ圧力のインクを供給することが可能である。本実施形態は、放熱手段であるベース１０に対して、ほぼ垂直方向にインク経路を設けている。よってインク加温は、各ヘッドに到達するまでに最小限に留めることができる。また本実施形態は、インクをチャンネルの冷却剤として有効に使うことが可能である。
【００４４】
本実施形態は、複数の溝２３が配列される方向を幅としている。その幅方向には、複数の貫通穴２２が略均等に分割するように設けられている。またこの複数の貫通穴２２は、ベース１０を貫通して設けられている。これにより本実施形態は、インクを貫通穴２２を経由させることで貫通穴２２から末端のチャンネルまでのインク経路の距離を短くすることができる。その結果、本実施形態は、チャンネルからの発熱によるインクの温度上昇を最小限に抑えることができる。
【００４５】
本実施形態は、ベース１０の材質に例えば窒化アルミニウムといった熱伝導率の高い材質を設けている。この熱伝導率の高い材質は、能動素子であるピエゾ板２，３を貼り付けることにより複数のヘッドで発生した熱を速やかに吸収する。これにより本実施形態は、複数のヘッドを均一な温度に保つことが可能である。よって複数のヘッドは、温度差を抑えることができる。また一つのヘッドに設けられたサーミスタ７５を使って複数のヘッドヘの電圧を制御することも可能である。
【００４６】
さらに非能動素子であるカバー３０，３１が能動素子であるピエゾ板２，３よりも熱伝導性が高い例えば窒化アルミであれば、いっそうヘッド内部の蓄熱を防止することが可能となる。よって、より均一な温度による均一なインク吐出体積が実現可能となる。
【００４７】
本実施形態は、ベース１０を複数のヘッドの幅よりも幅方向に突出させて構成している。本実施形態は、この突出部をヘッドモジュール４３に装着するヘッドマウントへの位置決め部として利用している。また装着時に、放熱手段であるベース１０は、ヘッドマウントに当接する。これによりヘッドモジュール４３からの発熱は、ヘッドマウントへ効率的に、放熱させることが可能である。ヘッドモジュール４３を複数互い違いに記録媒体幅方向へ繋いで一色の記録ヘッドを構成する場合でも、ヘッドモジュール４３の片面側にインクを導入することで高密度化されたヘッドモジュール４３内部の複数のヘッドヘインク供給が可能となる。これによりヘッドモジュール４３の両側にインク供給手段を設けるというスペースの無駄を省くことが可能である。
【００４８】
本実施形態では、２列の溝２３をカバーし、２列のノズル列を形成するノズルプレート３２を用いたが、それぞれ１列の溝２３をカバーするノズルプレート３２を用いる構成でも良い。貫通穴２２の位置は、ピエゾ板２，３を外れたピエゾ本体４の位置に設けられることを前述したが、ピエゾ板２，３部分に設けても良い。つまり貫通穴２２の位置は、チャンネル部分にかからなければ良い。
【００４９】
本実施形態におけるピエゾ１と、材質が窒化アルミであるベース１０とは、同一の熱膨張係数である。窒化アルミは、硬く、強度的にもピエゾと比較して強い。これら異なる材質が貼り合わせられることにより、窒化アルミが外力に対してピエゾを強度補強し、且つ熱膨張時にも脆く欠けやすいピエゾに負荷をかけないように構成されている。
【００５０】
少なくとも、１０×１０−６（／Ｋ）以下の熱膨張率を有する材質をベース１０として採用することが好ましい。特にピエゾとの熱膨張係数差が約２×１０−６（／Ｋ）の差以下であれば、長さ６０（ｍｍ）のピエゾ１であっても、３０℃の温度差で３（μｍ）しか熱膨張差が無い。よって接着層で吸収されるためピエゾ１には全く影響がない。
【００５１】
本実施形態では例えばピエゾ１の熱膨張率が５×１０−６（／Ｋ）である場合、ベース１０の熱膨張係数を５×１０−６（／Ｋ）としたが、ベース１０の熱膨張係数は、３×１０−６（／Ｋ）〜７×１０−６（／Ｋ）が望ましい。その場合、ベース１０またはカバー３０，３１は、熱伝導率１００（Ｗ／ｍｋ）以上、熱望膨張率は７×１０−６（／Ｋ）以下のセラミック製が好ましい。
【００５２】
次に図１５〜図２４を参照して前述した第１の実施形態におけるヘッドモジュール４３の変形例及びヘッドモジュール４３をヘッドマウントに装着する際の詳細な説明をする。ヘッドモジュール４３は、前述した第１の実施形態のヘッドモジュール４３と異なる構成部分を説明する。また前述した第１の実施形態と同等の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
ここで、図１５は、本実施形態におけるヘッドモジュールの概観斜視図である。図１６は、図１５に示すヘッドモジュールの側面断面図である。図１７は、ヘッドモジュールが挿入されるヘッドマウントの側面断面図である。図１８は、ヘッドモジュールが挿入されるヘッドマウントの上面図である。図１９は、図１８に示したヘッドマウントを互い違いに配置した際の構成図である。図２０は、レバーの側面図である。
【００５４】
図１５及び図１６に示すように本実施形態のヘッドモジュール４３には、ベース１０の外形基準面１７に設けられた凸部２Ｋと、外形基準面１８に設けられた係合部２Ｌと、が設けられている。凸部２Ｋの位置は、インクポート２９の開口部よりも高く設定されている。
【００５５】
また図１７、図１８及び図１９に示すようにヘッドモジュール４３が保持されるヘッドマウント５１には、複数のヘッドモジュール４３を保持し、ヘッドモジュール４３を挿嵌する互い違いに４ヶ所に設けられた穴４９と、挿嵌されたヘッドモジュール４３を固定するためにＸ軸、Ｙ軸方向に付勢するバネ５２，５３と、ヘッドモジュール４３を固定する際の基準面５４ｂ，５４ｃと、ヘッドモジュール４３を上方へ持ち上げるレバー５５と、レバー５５により持ち上げられたヘッドモジュール４３とヘッドマウント５１が係合するためガイドリブ５４ｄと、ヘッドモジュール４３挿入方向からずれた位置かつ、下方に配置され、インクジョイント５６からインクポート２９を介してヘッドモジュール４３にインクを供給するインクバス５７と、インクバス５７の上方かつヘッドマウント５１に配置され、バネ５２によって押されたヘッドモジュール４３の給電部材３５が接続する基板５０と、が設けられている。
【００５６】
図２０に示すように、レバー５５は、バネ５５ａ，５５ｂにより両サイドから吊り下げられている。  
インクバス５７は、後述するようにインクをインクボトル６０からヘッドモジュール４３へ供給する。インクジョイント５６は、インクバス５７と接続する最上面からヘッドモジュール４３挿入方向（横側）へ開口している。このインクジョイント５６は、例えばゴム等の弾性部材である。インクジョイント５６は、インクポート２９と嵌合すると、弾性力によりインクの漏れを防止する。
【００５７】
バネ５３により給電部材３５と接続した基板５０は、電源と信号ラインが接続される。給電部材３５には、弾性部材３７が設けられている。バネ５２の力が弾性部材３７をたわめると、エンボス３８が基板のパターンと強く接触して給電並びに信号線の接続が可能となる。
【００５８】
次に図２１〜図２４を参照してヘッドモジュールをヘッドマウントヘ装着する方法について説明する。  
図２１に示すようにヘッドモジュール４３は、ノズルプレート３２側からヘッドマウント５１の穴４９に挿入される。次に図２２に示すように、ヘッドモジュール４３の挿入に伴いバネ５２，５３は、ベース１０の外形基準面１７，１８をヘッドマウント５１に設けられた基準面５４ｂ，５４ｃへヘッドモジュール４３を押圧する。両サイドからバネ５５ａによりつり下げられたレバー５５の一部が、穴５８の内部へ突出している。図２３及び図２４に示すようにレバー５５は、ヘッドモジュール４３の係合部２Ｌ（図１５）に係合する。
【００５９】
図２２に示すように操作者は、ヘッドモジュール４３を手でバネ５５ａ，５５ｂに抗して押し下げる。すると図２３に示すように凸部２Ｋは、基準面５４ｃから外れる。次にバネ５３によって基準面５４ｃと、外形基準面１７と、が、当接するまで押し上げられる。操作者が手を離すと、ヘッドモジュール４３は、レバー５５によって上方へ持ち上げられ、図２４に示すように凸部２Ｋは、再び基準面５４ｃに当接されて高さが決まる。また、バネ５２は、外形基準面１８を穴４９に設けられた基準面５４ｂに当接させＸ軸方向の位置決めをする。バネ５３は、外形基準面１７をヘッドマウント穴の基準面５４ｃに突き当てられてＹ軸方向の位置が決められる。
【００６０】
図２４に示すようにヘッドモジュール４３がヘッドマウント５１に挿入され、凸部２Ｋがガイドリブ５４ｄから外れ、バネ５３によって外形基準面１７が基準面５４ｃと当接位置決めされるときに、インクポート２９がインクジョイント５６と嵌合して連結される。
【００６１】
次に図２５〜図３９を参照して本発明に関わる第２の実施形態について詳細に説明する。本実施形態におけるヘッドモジュールは、前述した第１の実施形態のヘッドモジュールと異なる構成部分を説明する。また前述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図２５は、本実施形態における外観斜視図である。図２６は、図２５に示したヘッドモジュールの側面断面図である。図２７は、ヘッドモジュールを給電部材３５側から見た背面図である。  
図２５に示すように本実施形態のベース１０には、外形基準面２Ｍが設けられている。また図２５及び図２６に示すようにインクポート２９は、Ｌ字形状である。このインクポート２９に設けられたインクポート開口部は、ノズルプレート３２方向を向いている。また給電部材３５は、ベース１０を挟んで、ノズルプレート３２と反対側の端面に設けられている。さらカバー３１は、ベース１０底面に設けられたドライブＩＣ２６全体を覆う。またカバー３１は、給電部材３５近傍まで延長された形状である。
【００６２】
また図２７には、２列一点鎖線により２本の平行線４６が中央に示されている。この２本の平行線４６は、ノズルプレート３２に形成された吐出可能なノズル穴４５の各中心部を結んだ線である。２本の平行線４６の間隔は２．７（ｍｍ）である。インクポート２９の突出したＬ字形状部を除くベース１０の上面から下面までの厚みは、６．５（ｍｍ）である。ベース１０の両端部は、中央部よりも高く設定され、厚さは、約８（ｍｍ）である。また、外形基準面１８からＸ軸方向ノズルまでの位置精度は、±５（μｍ）以内で加工される。
【００６３】
次に図２８〜図３４を参照してヘッドマウントに対してヘッドモジュールを装着する説明を行う。図２８は、ヘッドモジュールを装着する前のヘッドマウントの上面図である。図２９は、切削加工を加えたヘッドモジュールを穴７０に挿入した状態を示す図である。
【００６４】
図２８に示すようにヘッドマウント５１は、図１９と同様に１色のインクを吐出する複数のヘッドモジュール４３を保持する保持部材である。ヘッドマウント５１は、ダイキャスト、あるいは押し出し材により構成されている。ヘッドマウント５１は、精度を要する部分のみ切削加工される。このヘッドマウント５１には、穴７０が互い違いに４カ所に設けられている。この穴７０には、ヘッドモジュール４３が、ノズル穴４５側を先頭にして挿入される。穴７０の数は、もちろん４カ所に限定されはしない。  
穴７０には、位置決め部７０ａ，７０ｂ，７０ｃが形成されている。位置決め部７０ａはＸ軸方向の位置決め、位置決め部７０ｂは、Ｙ軸方向の位置決め、位置決め部７０ｃは、インク吐出方向であるＺ方向の位置決めを行う。これら位置決め部７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、４カ所の穴７０にわたって同時に加工され、互いの穴間にて位置精度良く加工されている。
【００６５】
また穴７０内部には、バネ５２，５３が突出して設けられている。バネ５２，５３は、穴７０に挿入された各ヘッドモジュール４３を位置決め部７０ａ，７０ｂに向けて押圧する。穴７０は、インクポート２９を逃げた形状になっており、その最下部にインクジョイント５６が設けられている。
【００６６】
図２９に示すように互いに隣接するヘッドモジュール４３は、１点鎖線で示した各ノズル列の一部を記録媒体搬送方向に重ねるように、あるいは記録媒体幅方向にドットピッチを等間隔（８４．５（μｍ））にするように位置決めされている。
【００６７】
ヘッドモジュール４３も外形基準面１８からノズル列端部のノズル穴４５までの寸法と精度が等しくなるように加工されている。
【００６８】
また穴７０の両端部に設けられた位置決め部７０ｂを互いに結ぶ線は、全ての穴７０の長手方向と平行である。そのために位置決め部７０ｂは、精度良く加工されている。具体的には平行度１０（μｍ）の精度で加工される。同様にヘッドモジュール４３は、２つの外形基準面１７と、インクを吐出する２列のヘッド列（平行線４６）と、が互いに平行になるように加工されている。従って、穴７０に挿入され、位置決めされた複数のヘッドモジュール４３に含まれるノズル列は、全て平行となる。
【００６９】
図３０は、ヘッドマウントの側面断面図である。図３１は、ヘッドマウントに挿入されたヘッドモジュールの側面断面図である。図３２は、フタを開いた際のヘッドマウントの側面断面図である。図３３は、フタとヘッド駆動基板を装着したヘッドマウントの上面図である。図３４は、ヘッドモジュールの側面断面図である。
【００７０】
前述した第１の実施形態の変形例同様にヘッドマウント５１の最下部には、インクバス５７が配置されている。このインクバス５７は、記録媒体幅方向に一列に伸びて配置されている。インクバス５７の上面には、インクポート２９に対応する位置にインクジョイント５６が設けられている。このインクジョイント５６は、例えばゴムといった弾性部材である。インクジョイント５６は、インクポート２９を挿入することにより、ヘッドモジュール４３とインクバス５７は、インクの漏れを生じさせることなく連結される。
【００７１】
インクバス５７は、記録媒体幅方向において複数のヘッドモジュール４３列の片側に配置されている。図２９に示すように端部には、プリンタ本体との連結が可能なインク接合部材７１が設けられている。プリンタ本体には、インクをヘッドモジュール４３へ供給する図示しないインクチューブが設けられている。このインクチューブは、インク接合部材７１と接続する。接続したインクチューブは、インクバス５７を介して、インクジョイント５６より全ヘッドモジュール４３ヘインクを供給可能となる。
【００７２】
図３０、図３１に示すようにヘッドマウント５１の長手側壁には、ヘッド駆動基板７２が配置される。また、各ヘッドモジュール４３の上面を覆うように、ヘッドマウント５１の上面にはフタ７３が配置されている。このフタ７３は、ヘッドマウント５１に対してフタ７３の一方端に設けられた支点７３ａを中心に図３２に示すように開閉可能である。フタ７３の他方端には、フック７３ｂが複数設けられている。このフック７３ｂは、フタ７３が閉じた際に、ヘッドマウント５１の図示されない凹部と係合し、フタ７３を閉じた状態を維持する。ヘッド駆動基板７２は、柔軟性を有する基板であり、その一部がフタ７３の内側へ伸びて固定されている。
【００７３】
図３１に示すようにヘッドモジュール４３が穴７０に挿入され、フタ７３が閉じられると、電極が給電部材３５と接触する。これによりヘッド駆動基板７２は、ヘッドモジュール４３と接続される。前述したように弾性部材３７の弾性力は、エンボス３８をヘッド駆動基板７２へ押圧し、正常な接触を保持する。ヘッドモジュール４３は、ヘッド駆動基板７２との接触により生じる反力によりＺ方向の位置を決められる。この位置決めは、Ｚ方向の位置決めである位置決め部７０ｃに突き当て部分である外形基準面２Ｍを当接されて決まる。
【００７４】
図３３に示すようにヘッド駆動基板７２の一部７４ａは、フタ７３から離れ、ヘッドマウント５１上面に固定される。この部分には、ヘッドモジュール４３が無く、フタ７３もヘッドマウント５１の上面を覆わない形状になっている。ヘッド駆動基板７２に設けられたコネクタ７４ｂは、フタ７３を閉じた状態で上方に露出している。コネクタ７４ｂは、ヘッドマウント５１からヘッド駆動基板７２へ信号と電力を供給するための接続コネクタである。
【００７５】
ヘッドインクモジュール内部のインクは、温度によって粘度が変化する。そのためにヘッドモジュール４３から記録媒体に向けて吐出されるインクの吐出速度や吐出ドロップ体積は、常に最適な値に保つ必要がある。よってノズル穴４５近傍の温度にあわせて最適化した電圧が、ヘッドモジュール４３に印可される必要がある。ヘッド駆動基板７２へ供給される電力としては、図３４に示すコネクタ７４ｂに例えば３６ボルトが供給される。
【００７６】
図２６に示すサーミスタ７５は、ヘッドモジュール４３から最適な温度でインクを吐出するためにヘッドの温度を検出する。サーミスタ７５の検出値に応じて、ヘッド駆動基板７２は各ヘッドへの印可電圧を制御している。
【００７７】
図３４には、ヘッド駆動基板７２に搭載された素子７６が示される。この素子７６は、供給された電圧３６ボルトを例えば２０ボルトに落とすためのドロッパーである。また、電源安定化のためのコンデンサといった高さが約１０（ｍｍ）もある素子である。
【００７８】
ヘッドモジュール４３が、記録媒体にインクを吐出してカラー画像を記録する場合、ヘッドマウント５１には、複数のヘッドモジュール４３が配置される。このヘッドモジュール４３は、記録媒体搬送方向に使用するインク色（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のヘッドモジュール４３を配置する。したがって記録媒体搬送方向に配置される一色あたりのヘッドモジュール４３の大きさが大きくなってしまうと各色間の距離が遠くなり、そのために記録媒体の斜行に対して各色の着弾ズレも大きくなってしまう。
【００７９】
本実施形態は、記録媒体幅方向に互い違いにヘッドモジュール４３をヘッドマウント５１に配置している。一つおきに配置されたヘッドモジュール４３間に生ずるスペースには、高さのある素子７６がヘッド駆動基板７２の内側向き（ヘッドマウント５１方向）に配置されている。このように、高さのある素子７６を隣接するヘッド間のスペースに入れるように配置することで、一色分の記録媒体搬送方向サイズを最小とし、各色のヘッドモジュール４３間の距離を最小にすることができる。
【００８０】
また、図２８、図２９及び図３３に示すようにインク接合部材７１の上部には、温度制御パイプの継ぎ手７７が設けられている。２カ所の継ぎ手７７には、温度調節された例えば冷却液である純水が図示されないポンプによって流入出されている。継ぎ手７７は、ヘッドマウント５１に埋め込まれている図３０に示すパイプ７８に連結されている。このパイプ７８は、銅などの熱伝導性の良い金属である。パイプ７８は、ヘッドマウント５１に埋め込まれ、ヘッドマウント５１に密着している。流される純水は図示しないチラーで温度制御されている。
【００８１】
本実施形態におけるヘッドモジュール４３は、ヘッドマウント５１に装着され、位置決めされる。位置決めの際、取り付け基準面１７が位置決め部７０ｂに押し当てられて位置決めされる。これによりドライブＩＣ２６から発生する熱は、接触面であるヘッドマウント５１に伝導される。ヘッドマウント５１には、前述のようにパイプ７８が埋め込まれている。このパイプ７８には、温度調節された純水が循環している。よってヘッドモジュール４３の発熱は、パイプ７８を循環する純水を介して交換される。この純水は、ピエゾ１のチャンネル部分を一定温度にすべく温度調節されている。例えばヘッドモジュール４３から発生する熱を５０℃に保持する場合、ヘッドモジュール４３に設けられたサーミスタ７５は、５０℃に相当する抵抗値を示すように、循環する純水の温度を制御する。複数のヘッドモジュール４３がある場合には、平均値が５０℃になるように純水を制御する。電源を入れた直後には、ヘッドモジュール４３やヘッドマウント５１は、例えば室温である２５℃と同じ温度である。この場合には、ヘッドマウント５１は、純水により加温される。次にベース１０は、ヘッドマウント５１を介して加温され、最終的にはピエゾ１も加温されて設定とする温度に近づく。逆に連続して記録を行った場合には、ドライブＩＣ２６やピエゾ１から熱が発生する。この発熱は、逆にベース１０からヘッドマウント５１を経て、純水によって冷却される。
【００８２】
その他の発熱源は、ヘッド駆動基板７２である。ヘッド駆動基板７２は、電源を備えているため発熱する。前述のように発熱の多い素子は、ヘッドマウント５１に互い違いに配置されたヘッドモジュール間スペース（ヘッドモジュール４３が配置されていない部分）に、あるいはインクポート２９を避けたスペース部分に、配置されている。このような素子は、ヘッドマウント５１内へ埋め込まれるように配置されている。素子７６と、ヘッドマウント５１と、は高熱伝導率の充填剤により隙間を埋められて配置されている。従って、素子７６から発生する熱も充填剤を介してヘッドマウント５１に吸収される。また熱は、ヘッドマウント５１近傍に配管されているパイプ７８によって冷却される。
【００８３】
ヘッドマウント５１は、吐出するインク色（例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）毎に１列に独立して配置される。１列に配置されるヘッドマウント５１は、記録媒体搬送方向に沿って色毎に複数列形成される。一つのヘッドマウント５１内部では各ヘッドモジュール４３の相互位置決め精度は、ヘッドモジュールのベース１０に対するノズル位置精度と、ヘッドマウント５１の精度と、により維持される。しかしながら、各ヘッドマウント５１の位置は、維持されないため、調整が必要になる。
【００８４】
そこで図３５に示すように、ヘッドマウント５１の長手方向両端には、図３６に示す調整ビス７９Ａ，７９Ｂがねじ込まれている。ヘッドマウント５１の一端には、調整ビス７９Ａがヘッドマウント５１にＶ字状に形成された調整カム８０にねじ込まれている。ヘッドマウント５１の他端には、調整ビス７９Ｂが穴８２にねじ込まれている。またヘッドマウント５１の他端には、バネ８１，８３がヘッドマウント５１を押しつけている。Ｖ字形状の調整カム８０は、約５度の勾配を有している。
【００８５】
図３６に示すように調整ビス７９Ａ，７９Ｂの胴部にも同じく５度のテーパ７９ａが設けられている。この調整ビス７９Ａがねじ込まれるとで、調整ビス７９Ａ胴部のテーパ７９ａがＶ字状部の調整カム８０を押し下げてずらす。そしてヘッドマウント５１全体が、バネ８１に抵抗してバネ８１側へ移動する。逆に調整ビス７９がゆるめる方向へ回されると、調整ビス７９Ａ胴部のテーパ７９ａが上へ上昇する。するとヘッドマウント５１全体は、バネ８１に押されてＶ字状の調整カム８０に突き当たり、バネ８１と反対側へ移動する。この調整によりヘッドマウント５１は、長手方向へ調整可能である。
【００８６】
図２８及び図２９に示される穴８２の上辺は、例えば５度のテーパになっている。穴のテーパと調整ビス７９Ｂとが押圧される。バネ８３によりヘッドマウント５１全体は、押圧されている。同様に調整ビス７９Ｂは、締めたり、ゆるめられたりすることにより、ヘッドマウント５１を角度調整可能である。この角度調整は、ヘッドマウント５１の他端の調整ビス７９ＡとＶ字状部分を回転中心として回動する。この２つの調整ビス７９Ａ，７９Ｂによって、ヘッドマウント５１は長手方向の位置と、一端を中心とする角度を調整可能であり、固定される。
【００８７】
またヘッドマウント５１の両端部の調整ビス７９Ａ，７９Ｂを結ぶ線は、互い違いに配置された複数のヘッドモジュール４３のノズル穴４５に対して、略平行、且つヘッドマウント５１の短手方向中央部を通る位置に配置される。この配置は、調整ビス７９Ｂの移動量に対する角度調整を効率よく行うことが可能である。また図３５に示すようにヘッドマウント５１の投影面積内には、凹部が設けられ、バネ８３は、凹部を押すようにしているため、短手方向の幅を増やすことなく配置可能である。
【００８８】
次に図３７、図３８を参照して本実施形態におけるヘッドモジュールの配置構成について説明する。図３７は、記録媒体搬送方向に各色ヘッドマウントを並べた図である。
【００８９】
ヘッドマウント５１は、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順に記録媒体搬送方向に等間隔且つ平行に配置される。複数のノズル穴４５との対向位置には、吸引搬送ベルト８８が配置されている。吸引搬送ベルト８８は、記録媒体８９を搬送する。ノズル穴４５と、吸引搬送ベルト８８との距離は、約１（ｍｍ）である。図２６に示すようにベース１０のインクポート２９を除く高さ部分は、厚みが約６．５（ｍｍ）である。インクポート２９は、互い違いに配置されたヘッドモジュール４３間の隙間に配置される。よってインクポート２９の厚みは、無視して、図３７に示す記録媒体搬送方向におけるヘッド間距離Ｌ５を設定することが可能である。
【００９０】
本実施形態においてヘッド間距離Ｌ５は、約１１（ｍｍ）にすることができる。また、隣接するヘッドマウントピッチＬ６は、約３５（ｍｍ）にすることができる。
【００９１】
図３８は、ヘッドマウントを上方方向から見た図である。互いに平行に配置されたフレーム８４，８５に対して、ブロック状の角材バー８６，８７がそれぞれ固定されている。ヘッドマウント５１は、この角材バー８６，８７上に長手方向の両端を乗せるようにして固定される。前述のように調整ビス７９Ａ、７９Ｂは、ヘッドマウント５１の長手方向両端部に設けられている。調整ビス７９Ａと７９Ｂは、それぞれのヘッドマウント５１を長手方向と回転方向に調整可能である。穴７０に挿入されたヘッドモジュール４３は、ヘッドマウント５１によって位置決めされる。ノズルプレート３２は、吸引搬送ベルト８８と対向する。インクを補給するためのインク接合部材７１と冷却液である純水を循環させるための継ぎ手７７は、フレーム８４の外側から図示されない穴を通して接合可能である。
【００９２】
次に本実施形態における画像記録の動作を説明する。  
図３７に示すように記録媒体８９は、吸引搬送ベルト８８に吸着されて搬送される。その際、記録媒体８９は、搬送方向に沿ってブラック、シアン、マゼンタ、イエローと並んだヘッドモジュール４３の各インク吐出口であるノズル穴４５下方を通過する。記録媒体８９には、４色のインクが吐出され、カラー画像が記録される。ヘッド駆動による発熱は、チャンネル部分に発生した熱の一部がインクに伝導し、記録媒体８９上に放熱される。その他は、ベース１０の取り付け基準面１４に伝搬される。
【００９３】
３００（ｄｐｉ）を成すために両面に貼り付けられたピエゾ１から発生する熱は、中央部に挟まっているベース１０へ伝導される。またドライブＩＣ２６から発生する熱は、ベース１０へ流れ、熱抵抗が最も少ない。すなわち発熱は、外形基準面１７，１８，２Ｍ部分へ流れ、ヘッドマウント５１に位置決めされた外形基準面１７，１８，２Ｍからヘッドマウント５１へ伝導される。ヘッドマウント５１には、継ぎ手７７が熱伝導性の良いグリス等により密着している。この継ぎ手７７内部を循環する冷却溶媒は、例えば純水である。この純水は、ヘッドマウント５１の過熱を防止する。
【００９４】
各ヘッドモジュール４３の温度は、サーミスタ７５により検出される。ヘッドモジュール４３は、複数のピエゾ１を有している。これらピエゾ１は、ベース１０によって蓄熱が防止され、それぞれ略同一温度になっている。またサーミスタ７５による検出結果からピエゾ１に印加する電圧が制御され、均一な体積のインク滴を吐出することができる。
【００９５】
ヘッドモジュール４３毎に生じる温度差において、温度制御範囲は例えば±５℃である。すると、ヘッドモジュール４３は、温度制御範囲を超えないように、純水の循環をＯＮ／ＯＦＦして温度を制御、あるいは各ヘッドヘの印加電圧を調整する。これによりヘッドモジュール４３は、均一な体積のインク滴の吐出を行うことができる。
【００９６】
ヘッドモジュール４３による温度制御対象は、ヘッドマウント５１毎の全ヘッドモジュール４３の平均温度、最大温度及び最小温度である。すなわち、全ヘッドモジュール４３の温度差が±５℃の範囲に入っているときには、全ヘッドモジュール４３の平均温度が中心になるように純水を制御する。例えば複数のヘッドモジュール４３の中で最大温度が±５℃の範囲から越える場合には、最大温度が範囲内に入るように純水を冷却して制御する。最小温度よりも下回る場合には、純水を加温してヘッドマウント５１を加熱し、ベース１０を加温してやり、各モジュールヘッド４３の温度差が±５℃に入るように制御する。
【００９７】
次に図３９を参照して各インクヘッドへのインク供給を説明する。
【００９８】
インクボトル６０に充填されたインクは、自重によりインク供給経路６７、開放された弁６１を経由してサブタンク６２に流入する。次にサブタンク６２内の大気圧を調整する弁６３が閉じられ、弁６４を開放し加圧部６５によりサブタンク６２が加圧される。加圧された後、インクはインク供給経路６８、開放された弁６６を経由してインクバス５７に流入する。そして各ヘッドモジュール４３のインクポート２９を経由してヘッド内チャンネルへ供給される。
【００９９】
インクバス５７は、互い違いに配置されたヘッドモジュール４３の片側に沿ってヘッド配列とほぼ並行して延在する。インクバス５７の一部は、互い違いに配置されたヘッドモジュール４３の間において、インクバス５７に近い列の隣接ヘッド間の隙間から、遠い列のヘッドの中央にあるインクポート２９ヘインクを供給する様に配置されている。近い列のヘッドモジュール４３は、インクポート２９のほぼ真下にインクバス５７を配置して連結される構成である。このような構成であるため、インクバス５７はヘッド配列方向の片側に有れば良く、ヘッドモジュール４３をコンパクトに構成することが可能となっている。
【０１００】
次に、ヘッドモジュール４３に故障が発生した場合の交換手順を説明する。故障としては、例えばノズル穴４５のインク詰まり、電気的な断線、ドライブＩＣ２６の故障等がある。そこで交換者は、図３２に示すようにフック７３ｂを外して、支点７３ａ中心に回動させてフタ７３を開き、手動により該当したヘッドモジュール４３のみを上方へ引き抜く。インクポート２９は、インクバス５７のインクジョイント５６を外すと容易に引き抜くことができる。
【０１０１】
インクバス５７内部は、負圧である。一つでもヘッドモジュール４３が外れると、インクジョイント５６から空気がインクバス５７に入る。これによりインクがサブタンク６２へ落ちてしまう。そこで、インクボトル６０からインクバス５７に至るまでの経路に弁６１，６４を設け、弁６１，６４を閉じてからヘッドモジュール４３を外すようにする構成が好ましい。
【０１０２】
なお弁の有無にかかわらず、インク供給手段であるインクバス５７から装置内にインクが垂れ落ちることはない。また、ヘッドモジュール４３のインクポート２９がどこにも触ることなく、周囲を汚さずに取り出すことが可能である。
【０１０３】
取り出し中のヘッドモジュール４３においては図２６に示すように、ノズル穴４５からインクポート２９の開口部までの高さＨを小さく設定すれば、ノズルにかかる正圧は少なく、ノズルからインクが垂れることはない。
【０１０４】
例えばノズル穴４５の直径が、４０（μｍ）以下、インクの粘度が４ｃＰ（ｍＰａ・ｓ）より大きく、Ｈが４（ｃｍ）以下であれば、ノズルから正圧によってインクが垂れてくるまでにかかる時間は、３分以上必要である。３分は、ヘッドモジュール４３を十分に外し終える時間である。Ｈが、２（ｃｍ）以下となる位置にインクジョイント５６と、インクポート２９の開口部を配置することが好適である。これにより放置されたインクが、ノズルから瞬時に垂れることは無い。
【０１０５】
また、インクポート２９側の内径が、４（ｍｍ）以下であれば、インクポート２９側からインクが瞬時に垂れることは無い。
【０１０６】
次に、新規ヘッドモジュール４３を挿入する。図２５に示すようにノズルの位置は、外形基準面１７，１８，２Ｍに対して、約５（μｍ）以内の誤差で加工されている。よって、一端をバネ５３が外形基準面１７を背面から押圧し、他端をバネ５３が外形基準面１８を押圧する。これにより外形基準面１７，１８は、ヘッドマウント５１の位置決め部７０ａ，７０ｂに突き当てられる。最後に、フタ７３を閉じることにより、フタ７３に設けられたヘッド駆動基板７２の接点部分が、ヘッドモジュール４３最上部に設けられた給電部材３５を押す。フタ７３が閉じられた状態で、弾性部材３７の弾性力により、ヘッドモジュール４３は、外形基準面２Ｍが位置決め部７０ｃに押しつけられて高さ方向の位置が決まる。同時にその弾性力によって、エンボス３８がヘッド駆動基板７２の接点と押圧され、電源供給と信号供給が可能になる。
【０１０７】
また、ヘッドモジュール４３を押し下げて挿入する過程で、インクポート２９はインクバス５７のインクジョイント５６に嵌合する。このようにして、ヘッドモジュール４３を入れ換えることで、新規ヘッドモジュール４３が他のヘッドモジュール４３との位置精度を保って配置されることが可能である。
【０１０８】
この後、弁６４を開放し、サブタンク６２内を加圧するか、もしくはノズルプレート３２側から吸引するといった既知のヘッドメンテナンス手段によって、インクバスの中のインクが、新規に交換されたヘッドモジュール４３内部へ充填される。
【０１０９】
弁の開放やインク充填は、手動でも良いし、電磁弁等を用いて自動的に実行させても良い。自動的に実行する場合には、弁を開放すると同時に、前記加圧もしくは吸引によりインクの充填が開始される。あるいは、先に加圧もしくは吸引動作を開始する。同時にインクをノズルへ向けて導く動作を実行させておき、後から弁を開放する。その様にすることで、空気が新規ヘッドから流入し、インクバス５７内部の液面が降下することを極力防止することができる。すなわち、短時間且つ最低限の廃液で新規ヘッドにインク充填することが可能となる。
【０１１０】
本実施形態は、前述した第１の実施形態と同様にインクポート２９からヘッド内に流入したインクを、共通インク室４２に設けられたフィルタ４１、一対の貼り合わせられたピエゾ１を繋ぐ穴６及び貫通穴２２を経由して、両方のピエゾ１へ供給している。両方のピエゾ１への流通路となる穴６及び貫通穴２２は、短距離、且つほぼ垂直に放熱手段であり放熱性の高い窒化アルミで作製されるベース１０を貫通している。よってベース１０や片方のピエゾ１からの熱の影響を受けることが無く、同温のインクが両方のピエゾ１へと供給される。また両方のピエゾ１を繋ぐ穴６及び貫通穴２２が短いため、圧力損失が生じることもなく、両方のピエゾ１に等しい圧力のインクが供給される。
【０１１１】
ドライブＩＣ２６の近傍には、インク流路が通っていない。よってカバー３０に設けられたインクポート２９からインクが流入した際、最大の発熱部であるドライブＩＣ２６で発生した熱が、インクを加温することはない。よって両方のピエゾ１の温度は、均一となる。また、片方のピエゾ１にのみ設けられたサーミスタ７５は、均一である両方のピエゾ１の温度を代用検出可能である。この検出温度に基づき、ピエゾの駆動電圧制御が実施されても、両方のピエゾ１は、共に良好な制御が可能である。インクは、複数の穴６及び貫通穴２２を通り反対面のピエゾ１へ直接供給されるため、共通インク室内を長距離に流れることがない。また、流れるインクが、チャンネルの発熱を奪って温度勾配を生じることも防止される。さらにインクは、ドライブＩＣ２６の熱等の影響を受けないで両方のピエゾ１ヘインクが供給される。よってインクが、冷却剤としての効果を有し、効率よくピエゾ１の発熱を奪ってインクが吐出されることが可能となる。
【０１１２】
前述のように、一つのヘッドモジュール４３を構成するヘッド吐出ノズル列の間隔は２．７（ｍｍ）と近接しているため、記録媒体８９が多少斜行した場合でも、着弾する着弾誤差は僅かである。また、隣接ヘッド間では、記録媒体搬送方向の距離Ｌ５は、１１（ｍｍ）であり、従来の２８（ｍｍ）程度と比較すると、格段に短く記録媒体８９の斜行の影響を受けにくくなっている。
【０１１３】
例えば４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のインクを吐出するヘッドモジュール４３には、それぞれヘッド駆動基板７２が設けられている。このヘッド駆動基板７２には、各ヘッドモジュール４３ヘの電源供給するための素子７６が各ヘッドモジュール４３近傍に配置されている。このヘッド駆動基板７２は、電圧降下も少なく、電磁ノイズにも強い構成となっている。電源を作り出す素子７６は、ヘッドマウント５１のインクポート２９が通過する部分の間に埋め込まれるように配置される。その結果、電源が発生する熱も、同時に継ぎ手７７から冷却溶媒によって除去される。
【０１１４】
次に図４０を参照して本発明に関わる第３の実施形態について詳細に説明する。図４０は、本実施形態におけるヘッドモジュールの側面断面図である。前述した第１の実施形態と同一部分には同一記号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１５】
前述した実施形態では、ベース１０の両面に貼り付けたピエゾ１の共通インク室４２を繋ぐ貫通穴２２を溝２３が存在する部分に複数設けた。しかし本実施形態は、複数設けられた平行な溝２３の両外側に穴６と２つの貫通穴２２を設けている。  
図４０に示すように本実施形態では両面のピエゾ１を連結する貫通穴２２を溝２３が形成されていない箇所に設けている。
【０１１６】
インクポート２９から流入したインクは、フィルタ４１を通り、ピエゾ１の両端部から貫通穴２２へ侵入する。両端部からピエゾ部分に流入するインクは、ピエゾ１の発熱を吸収しない状態にある。これによりインクは、両面のピエゾに対して同温のインクとして供給される。またインクは、両面に配置されたピエゾ１に対して貫通穴２２を介して供給される。よってどちらのピエゾ１において、略均一な圧力のインクが供給される。
【０１１７】
また、チャンネル数が多く長いピエゾ場合でも、両側からインクが供給される。インクが両側と片側からのみ供給される場合を比較すると、両側からインクを供給した際のインクの熱吸収による温度上昇は、片側からのインク供給の半分ですむといった効果がある。
【０１１８】
また、前述した実施形態１では溝２３の範囲に貫通穴２２を設け、その溝の一部を電極としても使用している。しかし本実施形態は、溝２３の外側、あるいは吐出に使われている溝の範囲外に貫通穴２２を設けている。よって本実施形態は、貫通穴２２の加工が容易である。
【０１１９】
次に図４１を参照して本発明に関わる第４の実施形態について詳細に説明する。図４１は、本実施形態におけるヘッドモジュールの側面断面図である。前述した実施形態と同一部分には同一記号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２０】
本実施形態は、ベース１０にのみに貫通穴２２を設ける構成である。  
ピエゾ１は脆く、貫通穴２２を形成しにくいが、窒化アルミニウムで構成されたベース１０にのみ貫通穴２２を設けることで生産性を良くすることができる。前述した実施形態と同様に両面のピエゾへ同温のインクが供給される点や、インクが共通インク室４２を流れる際の蓄熱が僅かである効果に変わりはない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態におけるインクジェットヘッドモジュールに搭載されるピエゾの断面図である。
【図２】図１に示したピエゾの概観斜視図である。
【図３】ベースにピエゾを配置する際の概観斜視図である。
【図４】図３に示したベースの断面図である。
【図５】ベースにピエゾを配置した際の概観斜視図である。
【図６】図５に示したベースの側面断面図である。
【図７】ピエゾに溝を設けた際のベースの概略側面図である。
【図８】図７に示すベースの側面断面図である。
【図９】図７に示すベースの外観斜視図である。
【図１０】ベースに電極パターンを設けた際の概略斜視図である。
【図１１】図１０にカバーを設ける際の概観斜視図である。
【図１２】図１１にノズルプレート，給電部材をベースに配置する際の概観斜視図である。
【図１３】図１２に示したベースの側面断面図である。
【図１４】ヘッドモジュールの概観斜視図である。
【図１５】第１の実施形態の変形例におけるヘッドモジュールの概観斜視図である。
【図１６】図１５に示すヘッドモジュールの側面断面図である。
【図１７】ヘッドモジュールが挿入されるヘッドマウントの側面断面図である。
【図１８】ヘッドモジュールが挿入されるヘッドマウントの上面図である。
【図１９】図１８に示したヘッドマウントを互い違いに配置した際の構成図である。
【図２０】レバーの側面図である。
【図２１】ヘッドモジュールをヘッドマウントヘ装着する際の図である。
【図２２】ヘッドモジュールをヘッドマウントヘ装着する際の図である。
【図２３】ヘッドモジュールをヘッドマウントヘ装着する際の図である。
【図２４】ヘッドモジュールをヘッドマウントヘ装着する際の図である。
【図２５】本発明に係る第２の実施形態における外観斜視図である。
【図２６】図２５に示したヘッドモジュールの側面断面図である。
【図２７】ヘッドモジュールを給電部材３５側から見た背面図である。
【図２８】ヘッドマウントに対してヘッドモジュールを装着する前のヘッドマウントを示す図である。
【図２９】切削加工を加えたヘッドモジュールを穴に挿入した状態を示す図である。
【図３０】ヘッドマウントの側面断面図である。
【図３１】ヘッドマウントに挿入されたヘッドモジュールの側面断面図である。
【図３２】フタを開いた際のヘッドマウントの側面断面図である。
【図３３】フタとヘッド駆動基板を装着したヘッドマウントの上面図である。
【図３４】ヘッドモジュールの側面断面図である。
【図３５】ヘッドマウントの上面図である。
【図３６】調整ビスの概観斜視図である。
【図３７】記録媒体搬送方向に各色ヘッドマウントを並べた図である。
【図３８】ヘッドマウントを上方から見た図である。
【図３９】インクヘッドへのインク供給を示す図である。
【図４０】本発明に係る第３の実施形態におけるヘッドモジュールの側面断面図である。
【図４１】本発明に係る第４の実施形態におけるヘッドモジュールの側面断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１ａ，１ｂ：ピエゾ、２，３：ピエゾ板、４：ピエゾ本体、５：段差部、６：穴、７：平面、１０：ベース、１１：溝、１２，１３：底面、１４，１９，２０：取り付け基準面、１５：取り付け基準部、１６，１７，１８：外形基準面、２１：スペース、２２：貫通穴、２３，２３ａ，２３ｂ：溝、２５：開放端面、２６：ドライブＩＣ、２７：パターン、２８ａ，２８ｂ：電極パターン、２９：インクポート、３０，３１：カバー、３０ｂ，３１ｂ：側面、３２：ノズルプレート、３５：給電部材、３６：フレキシブルケーブル、３７：弾性部材、３８：エンボス、４０：凹部スペース、４１：フィルタ、４２：共通インク室、４３：ヘッドモジュール、４５：ノズル穴、４６：平行線、４９，７０：穴、５０：基板、５１：ヘッドマウント、５２，５３：バネ、５４ｂ，５４ｃ：基準面、５５：レバー、５５ａ，５５ｂ：バネ、５６：インクジョイント、５７：インクバス、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ：位置決め部、７１：インク接合部材、７２：ヘッド駆動基板、７３：フタ、７３ａ：支点、７３ｂ：フック、７４ｂ：コネクタ、７５：サーミスタ、７６：素子、７７：継ぎ手、７８：パイプ、７９Ａ，７９Ｂ：調整ビス、７９ａ：テーパ、８０：調整カム、８１，８３：バネ、８２：穴、８４，８５：フレーム、８６，８７：角材バー、８８：搬送ベルト、８９：記録媒体。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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