JP2004148838A - Ledプリントヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】 所謂バイメタル効果によりLEDプリントヘッドの一部又は全体が曲ることを防ぐことが可能なLEDプリントヘッドを提供する。
【解決手段】 LED発光素子とドライバICとを有する基板と、前記基板と隣接するスペーサと、前記基板と前記スペーサの裏面に配された放熱板と、前記基板と前記スペーサ上方に配され、前記LED発光素子からの光を透過させるレンズを有するホルダと、前記放熱板と前記スペーサを内部に通し、前記放熱板上に前記スペーサを配置する為の略バンド状の固定部材と、を有するLEDプリントヘッドであって、前記LEDプリントヘッドの一方の端部では、前記放熱板上に前記基板を固定すると共に前記基板上に前記ホルダを固定し、前記LEDプリントヘッドの他方の端部では、前記放熱板上に前記スペーサを配置し、前記スペーサ上に前記ホルダを固定すると共に、前記固定部材により前記スペーサが前記放熱板へ接触しており、前記放熱板が熱膨張を起こした際に前記基板がプリントヘッドの長手方向へのみ移動することができることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光学的プリンタ等の印字用ヘッドに適したLEDプリントヘッドに関する。
図8は従来のLEDプリントヘッドの一例を示した分解斜視図であり、図9は図8に示すLEDプリントヘッドを矢印Cから見た正面図である。
図8、図9に示すLEDプリントヘッド100は、複数のLED発光部111と該発光部111を駆動する為のドライバIC112を長手方向へ複数個設置した基板110と、前記LED発光部111の上方に配され、前記LED発光部111からの光を透過させる例えばセルフォックレンズ(商品名)からなるレンズ120と、該レンズ120をアレイの長手方向の左右からを挟んでいる例えばアルミニウムからなる第1ホルダ130と第2ホルダ140と、前記基板110裏面側に配された例えばアルミニウムからなる放熱板150とからなる。
前記基板110は複数の第1ビス160により前記放熱板150と前記第1ホルダ130に挟まれるように固定されると共に、複数の第2ビス170により前記放熱板150と前記第2ホルダ140に挟まれるように固定されている。
同様の構成が特許文献1にも開示されている。
特開平6−320790号公報
図8、図9に示す様に、従来のLEDプリントヘッドでは、基板110に前記放熱板150と、前記第1ホルダ130及び前記第2ホルダ140がその長さ方向に渡って複数の第1ビス160と第2ビス170により強固に固定されている。
この為、印字動作を行う際に前記LED発光部111とドライバIC112から発せられた熱により放熱板150が加熱され、記放熱板150は長手方向に熱膨張するが、前記放熱板150の熱膨張時にはまだ前記第1ホルダ130と前記第2ホルダ140に熱は伝わっていない為に、前記第1ホルダ130と前記第2ホルダ140は熱膨張せずそのままの状態を維持する。
その結果、LEDプリントヘッド全体が上に凹となるように変形する。
このように、前記放熱板150が熱膨張すると、所謂バイメタル効果によりLEDプリントヘッド全体が上に凹となる為、LEDプリントヘッド100の長手方向の位置により前記LED発光部111から前記レンズ120までの距離に違いが生じ、正確な印字動作を行うことができない。
そこで、本発明は、前記放熱板150が熱膨張を起こしても正確な印字動作を行えるLEDプリントヘッドを提供することを目的としている。
本発明のLEDプリントヘッドは請求項1に記載の様に、複数のLED発光素子と該LED発光素子を駆動する為のドライバICとを有する基板と、前記基板と隣接するスペーサと、前記基板と前記スペーサの裏面に配された放熱板と、前記基板と前記スペーサ上方に配され、前記LED発光素子からの光を透過させるレンズを有するホルダと、前記放熱板と前記スペーサを内部に通し、前記放熱板上に前記スペーサを配置する為の略バンド状の固定部材と、を有するLEDプリントヘッドであって、前記LEDプリントヘッドの一方の端部では、前記放熱板上に前記基板を固定すると共に前記基板上に前記ホルダを固定し、前記LEDプリントヘッドの他方の端部では、前記放熱板上に前記スペーサを配置し、前記スペーサ上に前記ホルダを固定すると共に、前記固定部材により前記スペーサが前記放熱板へ接触しており、前記放熱板が熱膨張を起こした際に前記基板がプリントヘッドの長手方向へのみ移動することができることを特徴とする。
本発明のLEDプリントヘッドは請求項1に記載の様に、複数のLED発光素子と該LED発光素子を駆動する為のドライバICとを有する基板と、前記基板裏面に配された放熱板と、前記基板上方に配され、前記LED発光素子からの光を透過させるレンズを有するホルダと、前記放熱板と前記基板を内部に通し、前記基板を前記放熱板上へと配置させる為の略バンド状の固定部材と、を有するLEDプリントヘッドであって、前記LEDプリントヘッドの一方の端部では、前記放熱板上に前記基板を固定すると共に前記基板上に前記ホルダを固定し、前記LEDプリントヘッドの他方の端部では、前記基板上に前記ホルダを固定すると共に、前記固定部材内部に、前記放熱板と該放熱板上に配置された前記基板が通されており、前記放熱板が熱膨張を起こした際に、前記基板が長手方向へのみ移動することが出来ることを特徴とする。
本発明のLEDプリントヘッドは、放熱板の温度上昇によりLEDプリントヘッド全体が曲ることを防ぐことが可能である。
図1は本発明の実施形態を示すLEDプリントヘッドの上面図であり、図2は図1に示すLEDプリントヘッドを矢印Aから見た正面図である。
図1に示すLEDプリントヘッドは、例えばアルミニウムから成り略直方体の放熱板200上方に、例えば銅板からなり複数の発光素子と該発光素子を発光させる為のドライバICを上面に配置した後述する第1基板(図示せず)を配置し、前記第1基板上に例えばガラスエポキシ樹脂からなる第2基板320を配置している。
又、前記第2基板320上には、例えばアルミニウムから成る第1ホルダ410と第2ホルダ420が、例えばセルフォックレンズ(商品名)からなるレンズ500を左右から挟むように配置されている。
更に、図1に示すように、ヘッドの図1紙面右側端部には、後述する穴部1000が形成されており、前記穴部1000へは後述する固定ピン900が挿入されていると共に、前記穴部1000が形成された部分のプリントヘッド左右両側(図1紙面上下側)には固定部材700が配置されており、図1では前記穴部1000近辺の拡大図も示している。
尚、前記放熱板200は長辺の長さが約820mmであり、前記第1ホルダ420及び前記第2ホルダ420の長辺の長さは約740mmである。更に、前記レンズ500の長辺の長さは約710mmであり、前記第1基板と前記第2基板320の具体的な形状と配置形態は後程説明する。
図2において、放熱板200上方(図2紙面上側)には例えばアルミニウムからなる第2スペーサ620が配されており、前記第2スペーサ620の上方には、第1ホルダ410及び第2ホルダ420が、該ホルダ410、420の長辺と前記放熱板200の長辺が平行となるように配置されている。
前記第2スペーサ620の上側を除く前記放熱板200と前記第2スペーサ620の周囲には、前記放熱板200に第2スペーサ620を取り付ける為の例えばSUS(STEAL USE STAINLESS)からなる固定部材700が前記放熱板200と前記第2スペーサ620を取り囲むように配置されている。
又、第1ビス810により後述する第3基板330が前記放熱板200に固定されていると共に前記第1基板310と前記第3基板330が後述するワイヤ340により電気的に接続されている。
前記固定部材700は、その上方に断面が略クの字と逆クの字となるように内側下方へと折り曲っている折り曲げ部710を有しており、前記折り曲げ部710が第2スペーサ620の上面左右両側(図2紙面左右両側)に形成された溝部621に取り付けられている。
又、前記溝部621は、前記折り曲げ部710を前記溝部621に取り付けた際に、前記溝部621と前記折り曲げ部710との間で前記LEDプリントヘッドの左右方向(図2紙面左右方向)へ僅かな隙間が生じるほどの幅を有している。
更に、前記放熱板200は、該放熱板200下方に位置する前記固定部材700の弾性力により、前記放熱板200の下方から上方へと押し上げられており、前記上方への力は、前記第2スペーサ620が前記固定部材700に軽く触れる程度の力であり、前記第2スペーサ620を前記固定部材700に強固に固定する程度の力ではない。
この為、前記第2スペーサ620は、前記放熱板200上をヘッドの長手方向へ移動することが可能であるが、ヘッドの左右方向(図2紙面左右方向)とヘッドの上下方向(図2紙面上下方向)へ移動することはできない。
図3は、図1に示すLEDプリントヘッドを矢印Bから見た側面図である。
図3において、前記放熱板200の左右側面(図3紙面垂直方向の面)には、コネクタ331を有する第3基板330が第1ビス810により固定されている。
前記コネクタ331は、前記LEDプリントヘッドを取り付ける印刷装置と電気的に接続する為に配されており、前記第3基板330と前記第2基板320はワイヤ340により電気的に接続されている。
尚、前記第2基板320と前記第1基板310に配されたドライバICは複数のワイヤ(図示せず)により電気的に接続されている。
図4は、図1に示すA−A’線断面図である。
図4に示すように、放熱板200上には第1スペーサ610が配置されており、前記第1スペーサ610上には、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420が配置されている。又、前記第1ホルダ410及び前記第2ホルダ420の間にはレンズ500が挟まれており、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420は、第2ビス820により第1スペーサ610に強固に固定されている。更に、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420と前記第1スペーサ610は、第3ビス830により前記放熱板200へ強固に固定されている。
尚、前記第1スペーサ610と前記レンズ500との間は空洞になっており、図1のA−A’線断面図における第1スペーサ610上には前記第1基板310や前記第2基板320が配置されていない。
図5は、図1に示すB−B’断面図である。
図5において、放熱板200上には、LED発光素子312と該LED発光素子312を駆動し発光させるドライバIC311を中央に搭載した例えば銅板からなる第1基板310が配置されており、前記第1基板310の中央部分は、略第2基板320の厚さ分程上方に突出している。
前記第1基板310上には、前記第1基板310の中央に位置する突出した部分を左右から挟むように2つの第2基板320が配されており、前記第1基板310上の前記ドライバIC311と前記第2基板320は、LEDプリントヘッドの短手方向に伸びているワイヤ313により電気的に接続されており、前記ワイヤ313は、ヘッドの長手方向に略等間隔で複数本設置されている。
又、前記第2基板320上方には、第1ホルダ410と第2ホルダ420が配されており、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420が前記第2基板320と接触しないように配されている。
前記放熱板200と前記第1基板310の左右両側面には、前記第3基板330が第1ビス810により固定されている。
図6は、図1に示すC−C’線断面図である。
図6に示すLEDプリントヘッドの断面構造は、図5に示すプリントヘッドの断面構造と以下の点を除き略同一である為、説明を省略する。
図5に示す断面構造と図6に示す断面構造の異なる点は、図5では、前記第2基板320上方に、前記第2基板320と接触しないように第1ホルダ410と第2ホルダ420が配されているが、図6では、LEDプリントヘッドの左右両端(図6紙面左右側)において、第4ビス840を用いて放熱板200上に第1基板310を、該第1基板310上に第2基板320を固定している。又、前記第4ビス840上に前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を乗せることにより前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を支えている。更に、C−C’線に位置する放熱板200側面には、前記第1ビス810が配されていない。
図7は、図1に示すD−D’線断面図である。
図7に示すように、放熱板200上には第2スペーサ620が配置され、前記放熱板200の左右両側(図7紙面左右両側)には穴の直径が約1mmの穴部1000が、前記第2スペーサ620の左右両側にはヘッドの長手方向の幅が約5mmの穴部1000が形成されており、前記穴部1000には例えばアルミニウムから成り直径が約1mmの固定ピン900が挿入されている。この為、前記第2スペーサ620は、前記放熱板200上を長手方向に約4mm程度の範囲内で動くことが可能である(図1参照)。
前記放熱板200上では、第1ホルダ410と第2ホルダ420が第5ビス850により第2スペーサ620に固定されており、前記第1ホルダ410と第2ホルダ420の間にはレンズ500が挟まれている。
更に、前記第2スペーサ620の上面左右側(図7紙面左右側)には図2で説明した溝部621が形成されていると共に、前記溝部621には、固定部材700の上部に形成された折り曲げ部710が取り付けられており、前記溝部621と前記折り曲げ部710との間にはヘッドの左右方向に隙間が生じる様になっている。
次に、前記第1基板310と前記第2基板320と第1、第2スペーサ610、620の配置形態について以下に説明する。
図1に示す本実施例のLEDプリントヘッドの一方の端(図1紙面左側)に配された第1スペーサ610(図4参照)は、図1に示す前記第2基板320の一方の端から前記第1ホルダ410と前記第2ホルダの一方の端までの領域に配されており、前記ヘッドの他方の端(図1紙面右側)に配された第2スペーサ620(図7参照)は、図1に示す前記第2基板320の他方の端から前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420の他方の端までの領域に配されている。
本実施形態では、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダは或る断面形状の金型に金属を押し出して形成しているので、前記第1基板310上のドライバIC311とLED発光素子312が、前記第1ホルダ410及び前記第2ホルダ420に接触しないようにする為に前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420の裏面中央部分を窪んだ形状とするのは困難である。
この為、本実施形態では、前記第1基板310の中央に配された突出部の厚さよりも多少厚くなっている前記第1スペーサ610と前記第2スペーサ620を、前記第1基板310と前記第2基板320を挟むように配置している。
前記2つのスペーサ610、620の間には、前記第1基板310と該第1基板310上に配された上面が略長方形状の2つの第2基板320が配されており、又、前記2つの第2基板320は、前記第1基板310の中央に配された突出部をヘッドの左右両側から挟んでいる(図5、図6参照)。
次に、本実施形態のLEDプリントヘッドの印刷動作について以下に説明する。
この様なLEDプリントヘッドを動作させる際には、先ず、上述のLEDプリントヘッドを印刷装置に接続し、前記印刷装置からの駆動信号等により、前記LEDプリントヘッド内の第1基板310上に配されたLED発光素子312から光を発光させる。
続いて、第1基板310上に配置された前記LED発光素子312及びドライバIC311の発熱により、前記第1基板310から前記放熱板200に熱が伝わり前記放熱板200の温度が上昇すると前記放熱板200が長手方向に熱膨張する。
この時、本実施形態のLEDプリントヘッドは、該LEDプリントヘッドの長手方向の一方端において、放熱板200上に第1スペーサ610と第1ホルダ410と第2ホルダ420を、第2ビス820及び第3ビス830を用いて強固に固定している(図4参照)。
一方、前記LEDプリントヘッドの長手方向の他方端では、第5ビス850により前記第2スペーサ620に前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を固定すると共に前記放熱板200の直径約1mmの穴部1000に直径約1mmの固定ピン900を挿入し、前記第2スペーサ620に設けられたヘッドの長さ方向に約5mmの幅を有する穴部1000に前記固定ピン900を挿入している(図1、図7参照)。
又、前記固定部材700の折り曲げ部710が前記第2スペーサ620の溝部621に取り付けられると共に前記溝部621と前記折り曲げ部710との間でヘッドの左右方向に僅かな隙間が設けられており、更に、前記固定部材700の弾性力により放熱板200が上方に上がるように力が加わっている。
この為、前記放熱板200が膨張すると、前記第1ホルダ410及び前記第2ホルダ420が固定された第2スペーサ620は前記放熱板200上をヘッドの長手方向へのみ移動することが出来る。
以上説明した構成とすることにより、本実施形態のLEDプリントヘッドは、第1基板310上のLED発光素子312及びドライバIC311が発熱し、この発熱により生じた熱が放熱板200に伝わり前記放熱板200が膨張した場合でも、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420は前記第2スペーサ620と共に前記放熱板200上を長手方向に移動するのみであるので、LEDプリントヘッド全体が上に凹とならず、安定した発光特性を得ることが可能である。
尚、本実施形態では、第1ホルダ410と第2ホルダ420の2つのホルダを用いたが1つのホルダのみで構成しても良く、前記放熱板200に前記第1スペーサ610を固定する際又は前記第1スペーサ610に第1、第2ホルダ410、420を固定する際にビスを用いたが固定の方法は他の方法でも良い。
又、本実施形態では、前記第2スペーサ620に長手方向の幅が約5mmの穴部1000を形成し、前記放熱板200に長手方向の幅が約1mmの穴部1000を形成したが、前記第2スペーサ620と前記放熱板200の両方にヘッドの長手方向の幅が約5mmの穴部1000を形成しても良く、前記放熱板200と固定ピン900を一体化とする構造にしても良い。
更に、本実施形態では、前記基板100上のドライバIC311やLED発光素子312が前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420に接触しないように前記第1スペーサ610と前記第2スペーサ620を使用したが、前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420が前記ドライバIC311と接触しない構造であるならば、以下のような構成にしても良い。
例えば、本実施形態では、第2スペーサ620の溝部621に固定部材700の折り曲げ部710を取り付けているが、前記第2スペーサ620に溝部621を設けず、前記放熱板200上の他方の端部に前記溝部621を有しない前記第2スペーサ620を配置し、前記第2スペーサ620の上部には前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を配置し、更に、前記放熱板200と前記スペーサ620を例えば金属からなり、断面が四角形や円形等であると共に内側が空洞となっている略バンド状の固定部材の内側に通し、前記第2スペーサ620がヘッドの長手方向へ移動可能な程度な力で、前記第2スペーサ620を前記放熱板200上に配置しても良い。
又、本実施形態では前記放熱板200の一方の端部では、前記第3ビス830を用いて前記放熱板200に前記第1スペーサ610を固定しているが、前記第1スペーサ610を用いずに前記基板200の長手方向の長さを長くし、前記第1スペーサ610が配置されている領域にも前記第1基板310を配置することにより、前記放熱板200上に前記第1基板310を、該第1基板310上に前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を配置しても良く、前記第2スペーサ620が配置されている領域にも、前記第2スペーサ620を用いずに前記基板200の長手方向の長さを長くずることにより前記第1基板310を配置し、前記放熱板200上に前記第1基板310を、該第1基板310上に前記第1ホルダ410と前記第2ホルダ420を配置しても良い。
光学的プリンタ等の印字用ヘッドに適したLEDプリントヘッドとして利用できる。
本発明の実施形態を示すLEDプリントヘッドの上面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドを図1矢印Aから見た正面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドを図1矢印Bから見た側面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドのA−A’線断面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドのB−B’線断面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドのC−C’線断面図である。 図1に示すLEDプリントヘッドのD−D’線断面図である。 従来のLEDプリントヘッドの分解斜視図である。 図8に示すLEDプリントヘッドの矢印Cから見た正面図である。
符号の説明
100 LEDプリントヘッド
110 基板
111 LED発光部
112 ドライバIC
120 レンズ
130 第1ホルダ
140 第2ホルダ
150 放熱板
160 第1ビス
170 第2ビス
200 放熱板
310 第1基板
311 ドライバIC
312 LED発光素子
313 ワイヤ
320 第2基板
330 第3基板
340 ワイヤ
410 第1ホルダ
420 第2ホルダ
500 レンズ
610 第1スペーサ
620 第2スペーサ
621 溝部
700 固定部材
710 折り曲げ部
810 第1ビス
820 第2ビス
830 第3ビス
840 第4ビス
850 第5ビス
900 固定ピン
1000 穴部

Claims (2)

  1. 複数のLED発光素子と該LED発光素子を駆動する為のドライバICとを有する基板と、
    前記基板と隣接するスペーサと、
    前記基板と前記スペーサの裏面に配された放熱板と、
    前記基板と前記スペーサ上方に配され、前記LED発光素子からの光を透過させるレンズを有するホルダと、
    前記放熱板と前記スペーサを内部に通し、前記放熱板上に前記スペーサを配置する為の略バンド状の固定部材と、
    を有するLEDプリントヘッドであって、
    前記LEDプリントヘッドの一方の端部では、前記放熱板上に前記基板を固定すると共に前記基板上に前記ホルダを固定し、
    前記LEDプリントヘッドの他方の端部では、前記放熱板上に前記スペーサを配置し、前記スペーサ上に前記ホルダを固定すると共に、前記固定部材により前記スペーサが前記放熱板へ接触しており、前記放熱板が熱膨張を起こした際に前記基板がプリントヘッドの長手方向へのみ移動することができることを特徴とするLEDプリントヘッド。
  2. 複数のLED発光素子と該LED発光素子を駆動する為のドライバICとを有する基板と、
    前記基板裏面に配された放熱板と、
    前記基板上方に配され、前記LED発光素子からの光を透過させるレンズを有するホルダと、
    前記放熱板と前記基板を内部に通し、前記基板を前記放熱板上へと配置させる為の略バンド状の固定部材と、
    を有するLEDプリントヘッドであって、
    前記LEDプリントヘッドの一方の端部では、前記放熱板上に前記基板を固定すると共に前記基板上に前記ホルダを固定し、
    前記LEDプリントヘッドの他方の端部では、前記基板上に前記ホルダを固定すると共に、前記固定部材内部に、前記放熱板と該放熱板上に配置された前記基板が通されており、前記放熱板が熱膨張を起こした際に、前記基板が長手方向へのみ移動することが出来ることを特徴とするLEDプリントヘッド。
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