JP4539762B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、印字面に所望の画像を記録するためのエネルギーを発生するアクチュエータ
を有するヘッドユニットと、アクチュエータを駆動するドライバー素子を有する基板と、
ドライバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクとを備える記録装置に関す
る。

従来、印字面に所望の画像を記録するためのエネルギーを発生するアクチュエータを有
するヘッドユニットと、アクチュエータを駆動するドライバー素子を有する基板と、ドラ
イバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクとを備える記録装置が知られて
いる（例えば、特許文献１参照）。

下記特許文献１に記載された記録装置は、インクジェット記録装置であって、そのヘッ
ドユニットは、インクを吐出する複数のノズルと、それに対応して設けられる複数の圧力
室と、各圧力室に圧力を発生させて各ノズルからインクを吐出させるアクチュエータ（圧
電アクチュエータ）とを備えている。そして、ヘッドユニットは、ノズル部分以外を覆う
カバープレートとともに本体フレームの底面に取り付けられている。また、アクチュエー
タを駆動するドライバー素子（駆動回路のチップ）を搭載したフレキシブルな配線基板が
、アクチュエータに接続され、本体フレームの底面から側面に沿って引き出されている。

蓋板が基板を覆って本体フレームに取り付けられ、ドライバー素子が本体フレームの側
面に固定したゴムまたはスポンジ状の弾性体により蓋板に接触するように押圧されている
。それによって蓋板は、チップの駆動にともなう発熱を放出する、すなわち、ヒートシン
クとして機能する。
特開２００２−２４０３０６号公報（第６頁、第１０図）

近年、ノズル数が増加し、かつ高密度になるのにともない、ドライバー素子とアクチュ
エータを結ぶ配線も細線化しかつ高密度になって、配線上の信号がノイズの影響を受けや
すくなり、このため、ドライバー素子とアクチュエータとを接近させ、基板上の配線をで
きる限り短くすることが必要になった。

一方、ノズル数の増加にともない、ドライバー素子の発熱量も多くなって、この熱が、
アクチュエータの接近にともないまた本体フレームにも吸収されてアクチュエータに伝わ
りやすくなる。この熱によってアクチュエータが加熱されると、特に圧電素子を用いたア
クチュエータでは動作特性が変わり、また、インクが加熱されると物性が変わって、印字
画品質の低下を招いてしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ヒートシンクを介してヘッドユニッ
トが熱影響を受けて印字画品質の低下を招くことを防止できる記録装置を提供することを
目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の記録装置は、液体を吐出する吐出ノズル
孔の列と、各吐出ノズル孔に対応する複数の電極を有し、印字面に所望の画像を記録する
ために前記吐出ノズル孔から液体を吐出させるエネルギーを発生するアクチュエータとを
有するヘッドユニットと、前記アクチュエータを駆動するドライバー素子と、このドライ
バー素子と前記複数の電極とを接続する配線パターンとを有する基板と、前記ドライバー
素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクと、前記ヘッドユニットおよび前記ヒ
ートシンクを支持する本体フレームと、前記ヘッドユニット、前記ヒートシンクおよび前
記本体フレームを搭載し、前記吐出ノズル孔の列が延在する方向と直交する方向に移動可
能なキャリッジと、を備える記録装置において、前記ヘッドユニットは、前記本体フレー
ムの下面に平行に配置され、前記ヒートシンクは、平面視において、前記ヘッドユニット
の一側に位置し、且つ前記吐出ノズル孔の列が延びる方向に延在する水平辺と、その水平
辺から前記本体フレームの上方へ向けて立ち上がる垂直辺部分とを有し、前記垂直辺部分
は、前記キャリッジが移動可能な方向に沿って延在しており、前記ドライバー素子は、前
記基板に搭載され、前記ヒートシンクの前記水平辺に熱伝導可能に当接しており、前記基
板は、前記ヘッドユニットのアクチュエータから前記キャリッジが移動可能な方向に引き
出されて、前記ヒートシンクの水平辺に沿って引き出されていることを特徴とする。

ドライバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクによって、ドライバー素
子で発生した熱が放熱されるが、ドライバー素子での処理速度が高まると、ドライバー素
子での発熱が多くなりヒートシンク自体も高温になる。しかし、上記構成によると、平面
視においてヒートシンクの水平辺がヘッドユニットの一側に位置し、かつヒートシンクの
垂直辺部分が上方へ向けて立ち上がっているため、ドライバー素子がヘッドユニットの近
くに配置されていても、ヒートシンクからの熱によってヘッドユニットが加熱されてしま
うことを抑制できる。したがって、ヒートシンクを介してヘッドユニットが熱影響を受け
て印字画品質が低下することを抑制できる。

請求項２に記載の記録装置は、請求項１において、前記ヘッドユニットは、前記本体フ
レームの下面に２個平行に配置され、前記ヒートシンクの水平辺は、平面視において、前
記並んだヘッドユニットの両側に位置し、前記基板は、前記両ヘッドユニットの各アクチ
ュエータからそれぞれ反対側へ前記ヒートシンクの両側の水平辺に沿って引き出されてい
ることを特徴とする。この構成によると、ヘッドユニットを２個備えるものでも、ドライ
バー素子の熱を放出し、ヘッドユニットが熱影響を受けることを抑制できる。

請求項３に記載の記録装置は、液体を吐出する吐出ノズル孔の列と、各吐出ノズル孔に
対応する複数の電極を有し、印字面に所望の画像を記録するために前記吐出ノズル孔から
液体を吐出させるエネルギーを発生するアクチュエータとを有するヘッドユニットと、前
記アクチュエータを駆動するドライバー素子と、このドライバー素子と前記複数の電極と
を接続する配線パターンとを有する基板と、前記ドライバー素子に対して熱伝導可能に配
設されるヒートシンクと、前記ヘッドユニットおよび前記ヒートシンクを支持する本体フ
レームと、前記ヘッドユニット、前記ヒートシンクおよび前記本体フレームを搭載し、前
記吐出ノズル孔の列が延在する方向と直交する方向に移動可能なキャリッジと、を備える
記録装置において、前記ヘッドユニットは、そのヘッドユニットと接してそのヘッドユニ
ットの熱を外部に放出する放熱体を有し、前記ヒートシンクは、平面視において、前記ヘ
ッドユニットの一側に位置し、且つ前記吐出ノズル孔の列が延びる方向に延在する水平辺
と、その水平辺から前記本体フレームの上方へ向けて立ち上がる垂直辺部分とを有し、前
記垂直辺部分は、前記キャリッジが移動可能な方向に沿って延在しており、前記ドライバ
ー素子は、前記基板に搭載され、前記ヒートシンクの前記水平辺に熱伝導可能に当接して
おり、前記基板は、前記ヘッドユニットのアクチュエータから前記キャリッジが移動可能
な方向に引き出されて、前記ヒートシンクの水平辺に沿って引き出されていることを特徴
とする。この構成によると、ヘッドユニットが発する熱を放熱体により外部に放出でき、
しかも、ヒートシンクの水平辺が放熱体とは接することなく、かつヒートシンクの垂直辺
部分が上方へ向けて立ち上がっているため、ドライバー素子がヘッドユニットの近くに配
置されていても、ヒートシンクからの熱によってヘッドユニットが加熱されてしまうこと
を抑制できる。

ドライバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクによって、ドライバー素
子で発生した熱が放熱されるが、ドライバー素子での処理速度が高まると、ドライバー素
子での発熱が多くなりヒートシンク自体も高温になる。しかし、請求項１に記載の発明に
よると、平面視においてヒートシンクの水平辺がヘッドユニットの一側に位置し、かつヒ
ートシンクの垂直辺部分が上方へ向けて立ち上がっているため、ドライバー素子がヘッド
ユニットの近くに配置されていても、ヒートシンクからの熱によってヘッドユニットが加
熱されてしまうことを抑制できる。したがって、ヒートシンクを介してヘッドユニットが
熱影響を受けて印字画品質が低下することを抑制できる。

請求項２に記載の発明によると、ヘッドユニットを２個備えるものでも、ドライバー素
子の熱を放出し、ヘッドユニットが熱影響を受けることを抑制できる。

請求項３に記載の発明によると、ヘッドユニットが発する熱を放熱体により外部に放出
でき、しかも、ヒートシンクの水平辺が放熱体とは接することなく、かつヒートシンクの
垂直辺部分が上方へ向けて立ち上がっているため、ドライバー素子がヘッドユニットの近
くに配置されていても、ヒートシンクからの熱によってヘッドユニットが加熱されてしま
うことを抑制できる。

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。

図１は、本発明の実施形態にかかる記録装置に装着される記録ヘッド部２を示すもので
、この記録ヘッド部２は、一般的な記録装置と同様に、記録媒体に沿って移動可能なキャ
リッジ（図示せず）に搭載され、記録ヘッド部に設けられたヘッドユニットからインク滴
を吐出して記録媒体上に印字、画像等の記録を行うものである。

記録ヘッド部２は、ポリプロエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材料の射出成形品
として構成されるにより、上面が開放した箱状に形成された本体フレーム２１を備えてい
る。本体フレーム２１は、底板２４と、その底板２４の左右両側において立ち上がった側
板２３と、その両側板２３間において底板２４の後縁から立ち上がった背板２２とから、
上面が開放した箱状に形成されている。本体フレーム２１は、内部に、インク供給源とし
ての複数個のインクカートリッジ３を着脱自在に装着できる搭載部２５を備え、この搭載
部には、インクカートリッジ３のインク放出部にそれぞれ対応して接続できる複数個のイ
ンク供給通路２６が、底板２４を貫通して形成されている。

本体フレーム２１の底板２４の下面から背板２２の側面に外方に開放した、Ｌ字状に連
続した凹部２７が形成され、この凹部２７内にＬ字状のヒートシンク３１が収納され、接
着等により固定されている（図３参照）。ヒートシンク３１は、アルミニウム等の熱伝導
性のよい金属によって構成されるが、熱伝導性のよい金属粒子を含んだ樹脂、あるいはグ
ラファイトシート（高分子フィルムを熱分解（グラファイト化）することによって作られ
た単結晶に近い構造を持つ高配合性グラファイトで、高い熱伝導性、フレキシブル性等の
特徴を備えている）等を用いることもできる。

底板２４の下面に対応するヒートシンク３１の水平辺３１ａの下方には、ヘッドユニッ
ト４０が配置され、さらに、そのヘッドユニット４０を覆うカバープレート５０が配置さ
れている。

ヘッドユニット４０は、公知の構成と同様に、下面に多数の吐出ノズル孔４１を有する
キャビティユニット４２と、インクに吐出圧力を付与する圧電アクチュエータ４３とから
なる。例えば、特開２００１−２４６７４４号公報に記載されたものと同様に、キャビテ
ィユニット４２は、吐出ノズル孔４１と対応した多数のキャビティを有し、そのキャビテ
ィに対応した圧電アクチュエータ４３の電極に選択的に電圧を印加することにより、キャ
ビティ内のインクに圧力を与えて吐出ノズル孔４１からインク滴を吐出するものである。

圧電アクチュエータ４３の上面には、フレキシブルな配線基板４４の一端が重ねて固定
されている。基板４４上には、圧電アクチュエータ４３を駆動するためのドライバー素子
（駆動回路チップ）４５が搭載されている。ドライバー素子４５は、本体側の制御回路か
らシリアル転送されてきた駆動波形信号を、圧電アクチュエータ４３の電極に対応したパ
ラレル信号に変換しかつ所定の電圧値に変換して各電極に接続した配線パターンに出力す
るものである。

各ヘッドユニット４０は、図２に示すように、２つのインクカートリッジに対応した吐
出ノズル孔４１の列を２つ備え、そのノズル孔列が平行に並ぶように、２つのヘッドユニ
ット４０が平行に配置される。

ヒートシンク３１の水平辺３１ａは、２つのヘッドユニット４０に対向する２つの開放
部分すなわち開口３２を上下方向に貫通して備える。開口３２は、圧電アクチュエータ４
３を平面視において全体的にほぼ重なる大きさであることが好ましいが、圧電アクチュエ
ータ４３またはキャビティユニット４２の外周に重なる大きさでも差し支えない。２つの
ヘッドユニット４０は、上記のように相互に平行に配置されかつ各開口３２と対向した状
態で、ヒートシンク３１の水平辺３１ａに接着等で固定される。より具体的には、開口３
２の周囲とヘッドユニット４０の外周との間に充填した接着剤で固定される。

上記のようにヘッドユニット４０を固定した状態で、インク供給通路２６を内包した筒
状部２４ａが、底板２４の下面から突出し、ヒートシンク３１の開口３２を貫通してキャ
ビティユニット４２の上面に当接している。それにより、インク供給通路２６がキャビテ
ィユニット４２内の多数のキャビティにインク供給可能に連通している。

また、上記のようにヘッドユニット４０を固定した状態で、２つのヘッドユニット４０
のフレキシブルな配線基板４４は、それぞれヘッドユニット４０から反対の側板２３に向
けヒートシンク３１の水平辺３１ａに沿って引き出される。この状態で、基板４４上のド
ライバー素子４５は、ヒートシンク３１の水平辺３１ａの下面に対向して位置する。

基板４４の先端は、側板２３の側面に固定された剛体製の回路基板４６に接続され、そ
の回路基板４６は、記録装置本体側の制御回路にフレキシブルケーブル（図示せず）を介
して接続される。

カバープレート５０は、ヘッドユニット４０及び配線基板４４の底板２４に沿う部分を
覆って、本体フレーム２１に接着等で固定される。カバープレート５０はステンレス鋼等
の金属材料により、外周が立ち上がった箱状に形成され、その内周部分と本体フレーム２
１との間にシール剤５１が介挿されている。また、ヘッドユニット４０と対向するカバー
プレート５０の位置にはノズル孔４１を外部に露出させる開口５２が形成され、開口５２
の周囲とヘッドユニット４０の下面との間にもシール剤（図示せず）が介挿され、インク
が圧電アクチュエータ４３や基板４４等の電気系統部分に侵入しないようにしている。

なお、ドライバー素子４５は、カバープレート５０内面との間に圧縮して介挿したスポ
ンジ等の弾性体（図示せず）によってヒートシンク３１の下面に常に熱伝導可能に接触す
るように押圧されている。また、カバープレート５０内とヒートシンク３１との間に絶縁
性の樹脂を充填してドライバー素子４５がヒートシンク３１の下面に当接するようにする
ようにすることもできる。この場合、充填する樹脂は、熱伝導性のよいものを用いること
で、ドライバー素子４５が発生する熱をカバープレート５０を通しても放出することがで
きる。

以上のように、上記実施の形態では、ドライバー素子４５が発生する熱は、ヒートシン
ク３１の水平辺３１ａから背板２２と平行な垂直辺部分３１ｂに伝導され、その垂直辺部
分３１ｂの側面に、キャリッジの走行にともなって生じる相対的な空気の流れによって外
部に放出される。この場合、ヒートシンク３１の垂直辺部分３１ｂは、背板２２のキャリ
ッジの走行方向のほぼ全長にわたって、かつ背板２２の高さ方向ほぼ全体にわたって設け
られるから、放熱面積が大きく確保され、効果的な放熱を行うことができる。

このとき、ヘッドユニット４０の上方には、ヒートシンク３１の開口３２によって空間
が形成されているため、ドライバー素子４５の熱はヒートシンク３１を介してヘッドユニ
ット４０には伝わりにくい。したがって、ドライバー素子４５の発熱によってヒートシン
ク３１が高温になるような場合でも、圧電アクチュエータ４３が熱によって動作特性を大
きく変えたり、インクが物性を変えたりすることによる印字画品質の低下を抑制し、安定
した高品質の印字画記録をすることができる。

上記実施の形態においてヒートシンク３１の大きさは、ドライバー素子４５の発熱の程
度によって任意に設計されるものである。例えば、ヒートシンク３１の水平辺３１ａを外
部に露出させるのみで十分な放熱効果が得られる場合には、平板型のヒートシンクでよい
。また、実施形態よりも一層大きな放熱効果を必要とするときには、ヒートシンク３１の
垂直辺部分３１ｂにさらにフィン状のリブを形成することもできる。

なお、図３において、ヒートシンクの開口３２と対向する底板２４に貫通孔を設けて、
ヘッドユニット４０の上方を外部に開放し、ヘッドユニットの昇温を防止することもでき
る。この場合、底板２４の貫通孔の上方に間隔を置いた蓋板を設けて、インクがヘッドユ
ニットに侵入することを防止することが好ましい。

また、ヘッドユニットが１つの場合には、ヒートシンクは１つの開口３２を有するもの
で構成できる。

また、ヒートシンク３１を本体フレーム２１と間隔を置いて設置し、その間隔にキャリ
ッジの移動にともなう放熱用の空気が流動するようにすることもできる。

また、図４に示すように、ヒートシンクのヘッドユニット４０と対向する開口は、複数
個の開口３２ａからなるもの、あるいは図５に示すように、ヒートシンク３１の水平辺３
１ａにスリット状に設けたものでも構成できる。

さらに、図６に示すように、ヘッドユニットのアクチュエータがある程度発熱するもの
の場合、ヒートシンク３１の開口部３２とヘッドユニット４０との間に、ヘッドユニット
４０の熱を吸収して外部に放熱する放熱体３４が設けられているものであってもよい。こ
の放熱体３４は、ヘッドユニット４０に接して熱伝導可能に配設されるとともに、ヒート
シンク３１とは接しないように配設されている。

このように、開口部３２が設けられたヒートシンク３１とは異なる放熱体３４が、ヘッ
ドユニット４０と熱伝導可能に設けられることで、ヘッドユニット４０自体で発生した熱
を放熱して、ヘッドユニット４０が自身の発熱によって高温になることを抑制できる。ま
た、ヒートシンク３１とは接しないように配設されているため、放熱体３４にヒートシン
ク３１からの熱が伝わってしまうことも防止できる。

本発明の実施形態に係る記録装置に装着される記録ヘッド部の正面断面図である。 図１に示す記録ヘッド部の底面図である。 図１に示す記録ヘッド部の側断面図である。 本発明の実施形態に係る記録装置に装着されるヒートシンクの第１の変形例を示す図である。 図１に示す記録装置に装着されるヒートシンクの第２の変形例を示す図である。 ヘッドユニットに放熱体を設けた場合のヒートシンク近傍の側断面図である。

２ 記録ヘッド部
４０ ヘッドユニット
３１ ヒートシンク
４３ 圧電アクチュエータ
４４ 基板
３２ 開放部分
４５ ドライバー素子

Claims (3)

1. 液体を吐出する吐出ノズル孔の列と、各吐出ノズル孔に対応する複数の電極を有し、印
   字面に所望の画像を記録するために前記吐出ノズル孔から液体を吐出させるエネルギーを
   発生するアクチュエータとを有するヘッドユニットと、
   前記アクチュエータを駆動するドライバー素子と、このドライバー素子と前記複数の電
   極とを接続する配線パターンとを有する基板と、
   前記ドライバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクと、
   前記ヘッドユニットおよび前記ヒートシンクを支持する本体フレームと、
   前記ヘッドユニット、前記ヒートシンクおよび前記本体フレームを搭載し、前記吐出ノ
   ズル孔の列が延在する方向と直交する方向に移動可能なキャリッジと、
   を備える記録装置において、
   前記ヘッドユニットは、前記本体フレームの下面に平行に配置され、
   前記ヒートシンクは、平面視において、前記ヘッドユニットの一側に位置し、且つ前記
   吐出ノズル孔の列が延びる方向に延在する水平辺と、その水平辺から前記本体フレームの
   上方へ向けて立ち上がる垂直辺部分とを有し、
   前記垂直辺部分は、前記キャリッジが移動可能な方向に沿って延在しており、
   前記ドライバー素子は、前記基板に搭載され、前記ヒートシンクの前記水平辺に熱伝導
   可能に当接しており、
   前記基板は、前記ヘッドユニットのアクチュエータから前記キャリッジが移動可能な方
   向に引き出されて、前記ヒートシンクの水平辺に沿って引き出されていることを特徴とす
   る記録装置。
2. 前記ヘッドユニットは、前記本体フレームの下面に２個平行に配置され、
   前記ヒートシンクの水平辺は、平面視において、前記並んだヘッドユニットの両側に位
   置し、
   前記基板は、前記両ヘッドユニットの各アクチュエータからそれぞれ反対側へ前記ヒー
   トシンクの両側の水平辺に沿って引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の記
   録装置。
3. 液体を吐出する吐出ノズル孔の列と、各吐出ノズル孔に対応する複数の電極を有し、印
   字面に所望の画像を記録するために前記吐出ノズル孔から液体を吐出させるエネルギーを
   発生するアクチュエータとを有するヘッドユニットと、
   前記アクチュエータを駆動するドライバー素子と、このドライバー素子と前記複数の電
   極とを接続する配線パターンとを有する基板と、
   前記ドライバー素子に対して熱伝導可能に配設されるヒートシンクと、
   前記ヘッドユニットおよび前記ヒートシンクを支持する本体フレームと、
   前記ヘッドユニット、前記ヒートシンクおよび前記本体フレームを搭載し、前記吐出ノ
   ズル孔の列が延在する方向と直交する方向に移動可能なキャリッジと、
   を備える記録装置において、
   前記ヘッドユニットは、そのヘッドユニットと接してそのヘッドユニットの熱を外部に
   放出する放熱体を有し、
   前記ヒートシンクは、平面視において、前記ヘッドユニットの一側に位置し、且つ前記
   吐出ノズル孔の列が延びる方向に延在する水平辺と、その水平辺から前記本体フレームの
   上方へ向けて立ち上がる垂直辺部分とを有し、
   前記垂直辺部分は、前記キャリッジが移動可能な方向に沿って延在しており、
   前記ドライバー素子は、前記基板に搭載され、前記ヒートシンクの前記水平辺に熱伝導
   可能に当接しており、
   前記基板は、前記ヘッドユニットのアクチュエータから前記キャリッジが移動可能な方
   向に引き出されて、前記ヒートシンクの水平辺に沿って引き出されていることを特徴とす
   る記録装置。

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