JP2004291542A

JP2004291542A - 記録装置

Info

Publication number: JP2004291542A
Application number: JP2003089899A
Authority: JP
Inventors: Naoki Katayama; 直樹片山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】ドライバＩＣチップとヒートシンクとの間に異物が介在しても、ドライバＩＣチップの破損を防止でき、また、これらの密着性を高め、良好な放熱効果を達成することができ、さらに、複数のドライバＩＣチップ間でノイズが互いに伝播することのない記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒートシンク２７の当接部２７ｋとＩＣチップ３８との間に熱伝導が良く可撓性を有する絶縁体である樹脂からなるフレキシブル配線基板３４が介在するので、ヒートシンク２７の当接部２７ｋとフレキシブル配線基板３４との間に異物５３が挟まってもフレキシブル配線基板３４が撓み、ＩＣチップ３８に局所的な力がかかることが無く、異物５３の噛込によるＩＣチップ３８の破損を防止でき、密着性も向上できる。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録装置に関し、詳細には、記録媒体に対し記録を行う記録ヘッドと当該記録ヘッドを駆動する駆動素子と当該駆動素子からの信号を記録ヘッドに伝えるフレキシブル配線基板を備えた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙等の記録媒体に記録を行う記録装置として、例えば、インクジェットヘッドのノズルからインクを記録媒体に噴射して印刷記録を行うインクジェット記録装置が知られている。この種のインクジェット記録装置では、記録領域に沿って往復移動可能なキャリッジを設け、このキャリッジに装着するヘッドホルダに、インクジェットヘッド、これに駆動信号を供給する回路基板及びその両者を接続するフレキシブル配線基板を配置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、ノズル数が増加し、かつ高密度になるのにともない、駆動信号を生成するドライバＩＣとインクジェットヘッド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、また回路基板とフレキシブル配線基板との配線の接合箇所が増大するようになった。このため、ドライバＩＣをインクジェットヘッドとをできるだけ接近させるように、フレキシブル配線基板上にドライバＩＣを搭載するようになった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、ノズル数の増加にともない、ドライバＩＣの発熱量も多くなって、この熱を放出するために、フレキシブル配線基板を覆う蓋板に、ドライバＩＣをスポンジ等の弾性部材により押圧して接触させ、蓋板にヒートシンク機能をもたせている（上記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０８５０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４０３０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の記録装置では、組み立て時に、ヒートシンクとドライバＩＣチップとの密着面に異物が挟まってしまうことがあった。この場合には、ドライバＩＣチップはヒートシンクに弾性部材により押圧されるため、ドライバＩＣチップに局所的な力が掛かり、ドライバＩＣチップが破損することがあった。また、ヒートシンクとドライバＩＣチップとの間に異物が介在するとこれらの密着が悪くなり、ドライバＩＣチップからヒートシンクへの熱伝導が低下するという問題点もあった。さらに、ドライバＩＣチップの表面がグランド電極となっているので、印字に影響する電気的ノイズが発生した場合には、ヒートシンクを介して、当該ノイズが他のドライバＩＣチップにも伝播するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ドライバＩＣチップとヒートシンクとの間に異物が介在しても、ドライバＩＣチップの破損を防止でき、また、これらの密着性を高め、ドライバＩＣチップの放熱効果を良好に達成することができる記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明の記録装置は、複数の記録素子を有し、記録媒体に対し記録を行う記録ヘッドと、当該記録ヘッドを保持するヘッドホルダと、当該ヘッドホルダの外側面に沿って設けられ、可撓性を有する帯状絶縁体上に複数の導線及び前記記録ヘッドを駆動する駆動素子を備えたフレキシブル配線基板と、当該駆動素子で発生した熱を外部へ放出するヒートシンクとを備え、当該ヒートシンクは、前記駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面の前記駆動素子に対向する位置に密着されていることを特徴とする構成となっている。
【０００９】
この構成の記録装置では、ヒートシンクは、駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面の駆動素子に対向する位置に密着されており、ヒートシンクがフレキシブル配線基板に密着する面に異物が介在しても、フレキシブル配線基板は可撓性を有する絶縁体であるので、当該異物は、フレキシブル配線基板の面にめり込みヒートシンクは駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面に密着することができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の記録装置では、請求項１に記載の記録装置の構成に加えて、前記フレキシブル配線基板を保護するために前記ヘッドホルダに設けられたカバーと、前記駆動素子と前記カバーとの間に設けられた弾性部材とを備え、前記ヒートシンクは、前記フレキシブル配線基板と前記ヘッドホルダとの間に設けられ、前記弾性部材の押圧力により、前記駆動素子は前記フレキシブル配線基板を挟んで前記ヒートシンクに押圧されていることを特徴とする構成となっている。
【００１１】
この構成の記録装置では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、フレキシブル配線基板とヘッドホルダとの間に設けられたヒートシンクに対して、ヘッドホルダに設けられたカバーと駆動素子との間に設けられた弾性部材の押圧力により、駆動素子はフレキシブル配線基板を挟んでヒートシンクに押圧される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の記録装置の一実施の形態について図面に沿って説明する。まず、本発明の記録装置の一実施の形態であるインクジェットプリンタ１の内部構成について、図１を参照して説明する。図１は、インクジェットプリンタ１の内部構造を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１の筐体２の内部には、記録媒体である記録用紙Ｐの幅方向に往復移動するキャリッジ８が設けられている。このキャリッジ８は、筐体２の長手方向に延設されたガイドロッド１１及びガイド部材１２に、各々スライド可能に支持されている。また、キャリッジ８は、筐体２の長手方向に張架された無端ベルト１３に固着され、ＣＲモータ１６により無端ベルト１３が駆動されると、キャリッジ８は、ガイドロッド１１に沿って往復移動される。
【００１４】
前記キャリッジ８には、印字等の記録を行うための記録ヘッド１９，２０，２１，２２（図２参照）を有する記録ヘッドユニット１７が取り付けられている。この記録ヘッド１９〜２２は、４色のインク（シアンｃ、マゼンタｍ、イエローｙ、ブラックｂ）を記録媒体である記録用紙Ｐ上に、インク液滴を噴射して記録動作を行うインクジェット方式であり、その記録用紙Ｐ側に、前記各色のインクを各々噴射するために、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの噴射ノズル群７ａ〜７ｈ（図２参照）を備えている。
【００１５】
また、記録ヘッドユニット１７には、各噴射ノズル群７ａ〜７ｈに、各色のインクを供給する４つのインクカートリッジ１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂが着脱可能に搭載されている。また、本実施の形態のインクジェットプリンタ１では、記録ヘッド１９〜２２と対向する位置には、記録用紙Ｐを搬送するプラテンローラ１０が設けられ、プラテンローラ１０は、図示外のラインフィードモータの駆動により回転駆動され、プラテンローラ１０の回転によって、記録用紙Ｐがキャリッジ８の移動方向と直交する用紙搬送方向に搬送されるようになっている。
【００１６】
次に、図２及び図３を参照して、記録ヘッドユニット１７の構造について説明する。図２は、記録ヘッドユニット１７を、その底部の背面側から見た斜視図であり、図３は、記録ヘッドユニット１７から樹脂カバー２４を取り去った状態を示す斜視図である。図２に示すように、記録ヘッドユニット１７は、樹脂製のヘッドホルダ１８に、プレート型圧電アクチュエータから構成された記録ヘッド１９〜２２と、当該記録ヘッド１９〜２２に外嵌され各記録ヘッド１９〜２２に対応した長方形の開口部を備えた金属製のヘッドカバー２５と、回路基板２６と、ヒートシンク２７と、樹脂カバー２４等が組み付けられて構成されている。また、図３に示すように、記録ヘッド１９〜２２と回路基板２６とは、フレキシブル配線基板３１，３２，３３，３４により各々接続されている。そして、図２に示すように、これらのフレキシブル配線基板３１〜３４を保護するために樹脂カバー２４がフレキシブル配線基板３１〜３４を覆うように固定されている。また、ヘッドホルダ１８は、図１に示すキャリッジ８に保持され、キャリッジ８と共にガイドロッド１１に沿って往復運動を行うことができる。
【００１７】
次に、図４及び図５を参照して、ヘッドホルダ１８の構造を説明する。図４は、記録ヘッドユニット１７の分解斜視図であり、図５は、ヘッドホルダ１８の斜視図である。図４及び図５に示すように、ヘッドホルダ１８は、合成樹脂材料で一体成形され、底壁１８ａと背壁１８ｂと左側壁１８ｃと右側壁１８ｄと前壁１８ｅとから構成され、上面が開放された略箱型形状に形成されている。尚、背壁１８ｂ、左側壁１８ｃ、右側壁１８ｄ及び前壁１８ｅは、各々底壁１８ａから重力方向とは反対方向に延設されている。
【００１８】
前述したインクカートリッジ１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂは、ヘッドホルダ１８の上記開放部に着脱可能に搭載される。また、図４に示すように、ヘッドホルダ１８の底壁１８ａの外側面には、ヘッド保持部２８が凸出して形成されており、当該ヘッド保持部２８には、記録用紙Ｐに対して記録を行う４個の記録ヘッド１９〜２２が並置して接着固定され、その外側にヘッドカバー２５が外嵌されている。さらに、背壁１８ｂの外側面には、ヒートシンク２７が接着固定され、そのヒートシンク２７から所定間隔（一例として、３ｍｍ）離間して、記録ヘッド１９〜２２とキャリッジ８側の配線基板（図示外）との中継基板となる回路基板２６が固定されるようになっている。
【００１９】
また、図５に示すように、ヘッドホルダ１８の底壁１８ａには、インクカートリッジ１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂの、インク放出部（図示外）に接続することができるインク供給通路１９ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａが穿設されている。各インク供給通路１９ａ〜２２ａは底壁１８ａを貫通してヘッド保持部２８に開口しており、各記録ヘッド１９〜２２の各噴射ノズル群７ａ〜７ｈに対応したインク流路に接続されている。
【００２０】
また、図４に示すように、ヘッドホルダ１８の背壁１８ｂの外側面の左右両端部の中央の近傍には、円筒型ボス１８ｆ，１８ｇが形成されている。このボス１８ｆ，１８ｇを利用して図示外のビスにより回路基板２６を背壁１８ｂと間隔をおいて固定するようになっている。また、図４に示すように、ヘッドホルダ１８の背壁１８ｂの外周には、凸部１８ｊ、凸部１８ｋ、凸部１８ｍがそれぞれ形成されている。
【００２１】
尚、キャリッジ８には、図示外の配線基板が設けられ、当該配線基板は、プリンタの筐体２内に固定された本体側制御基板（図示外）にフレキシブル配線基板（図示外）を介して接続され、そして、配線基板の接続部（図示外）が、ヘッドホルダ１８に設けられた回路基板２６のコネクタ４１（図２参照）と接続されて、本体側制御基板からキャリッジ８の配線基板を介して回路基板２６に電源や信号が供給されるようになっている。
【００２２】
記録ヘッド１９〜２２は、前記特許文献２に記載のヘッドと同様の公知の構造のもので、噴射ノズル７ａ〜７ｈに連通した多数のインク室を有するキャビティプレートに、各インク室に対応した電極を有するプレート型の圧電アクチュエータを重ねた構造で、各電極への選択的な駆動信号の印加により、噴射ノズル７ａ〜７ｈからインクを液滴として噴射することができる。フレキシブル配線基板３１〜３４は、公知のものと同様に、可撓性を有する帯状絶縁体（一例として、ポリイミド樹脂）上に複数の導線が形成された構造で、圧電アクチュエータ上に各導線を電極と接続して固定されている。各フレキシブル配線基板３１〜３４のヒートシンク２７側とは反対側の面には、駆動素子としてＩＣチップ３５〜３８が搭載されている。ＩＣチップ３５〜３８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の各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導線に出力するものである。
【００２３】
次に、図３及び図４を参照して、回路基板２６の構造を説明する。回路基板２６は、ガラスエポキシ等の剛体製基板から構成され、回路基板２６上には、銅薄膜から構成された多数の配線及び、電解コンデンサ４３，４４と、コネクタ４１，４２等が設けられている。
【００２４】
次に、図４及び図６を参照して、ヒートシンク２７の構造を説明する。図６は、ヒートシンク２７の平面図である。図４及び図６に示すように、ヒートシンク２７は、放熱効率の高い金属であるアルミ板から形成され、平面視、略長方形で、その一部を屈曲させて、側面視「くの字」状に形成され、前記ＩＣチップ３５〜３８の当接部２７ｋが形成されている。また、図６に示すように、ヒートシンク２７の表面には、ヒートシンク２７の外側に固定される回路基板２６に半田付けされた電子部品の足や回路基板２６のヒートシンク２７側に設けられた電子部品との干渉を避けるために、凹部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形成されている。また、凹部２７ｄの中央には、貫通孔２７ｅが形成されている。尚、この凹部２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、開孔部としても良い。
【００２５】
さらに、図６に示すように、ヒートシンク２７の外周をなす各辺部には、切欠部２７ｇ、切欠部２７ｈ、切欠部２７ｆ、切欠部２７ｉ、切欠部２７ｊがそれぞれ形成されている。
【００２６】
次に、図２〜図４，図７及び図８を参照して、ヘッドホルダ１８への回路基板２６、ヒートシンク２７及び樹脂カバー２４の取り付けの詳細について説明する。図７は、Ａ−Ａ’線における断面図であり、図８は、Ａ−Ａ’線における断面のＩＣチップ３８近傍の拡大断面図である。図２〜図４，図７及び図８に示すように、ヘッドホルダ１８の背壁１８ｂ側へは、まず、ヒートシンク２７が固定される。このときに、ヒートシンク２７の貫通孔２７ｅ、切欠部２７ｆには、ボス１８ｆ，１８ｇが貫通し、切欠部２７ｇ，２７ｈ，２７ｉには、ヘッドホルダ１８の凸部１８ｊ，１８ｋ，１８ｍが各々嵌合する。そして、ヒートシンク２７は、凸部１８ｊ，１８ｋ，１８ｍの近傍に接着固定される。尚、図３に示すように、ヒートシンク２７の当接部２７ｋの外周部とヘッドホルダ１８の各壁との間には、隙間が形成され、ヒートシンク２７の当接部２７ｋの熱がヘッドホルダ１８に伝わらないようになっている。また、ヒートシンク２７とヘッドホルダ１８の背壁１８ｂの間にも所定距離（一例として、約３ｍｍ）の隙間が形成されている。従って、ヒートシンク２７から外側への放熱以外に、この隙間にも、ヒートシンク２７からの放熱が可能となっている。
【００２７】
次に、図３に示すように、ヘッドホルダ１８のヘッド保持部２８に記録ヘッド１９，２０，２１，２２が接着固定され、ヒートシンク２７の外側に沿って、回路基板２６がボス１８ｆ，１８ｇに図示外のネジを利用して固定される。このときに、フレキシブル配線基板３１〜３４は、ヒートシンク２７の当接部２７ｋ上に当接する。また、回路基板２６とヒートシンク２７の間には所定距離の隙間が形成される。次いで、図２に示すように、フレキシブル配線基板３１〜３４を破損から防止するために、フレキシブル配線基板３１〜３４上を覆うように、樹脂カバー２４がヘッドホルダ１８に接着固定される。尚、樹脂カバー２４の裏面には、図８に示すように、ＩＣチップ３５〜３８に当接して、当該ＩＣチップ３５〜３８を押圧する弾性部材であるスポンジ５０が接着されて設けられている。従って、樹脂カバー２４をヘッドホルダ１８に接着固定すると、弾性部材であるスポンジ５０が圧縮され、ＩＣチップ３５〜３８を押圧する。
【００２８】
従って、図８に示すように、樹脂カバー２４のスポンジ５０がＩＣチップ３５〜３８を各々押圧し、ＩＣチップ３５〜３８は、熱伝導の良い薄板の樹脂であるポリイミド樹脂からなるフレキシブル配線基板３１〜３４を介して、ヒートシンク２７の当接部２７ｋに押圧される。従って、記録ヘッド１９〜２２の駆動によりＩＣチップ３５〜３８で発生した熱はフレキシブル配線基板３１〜３４を介して、ヒートシンク２７の当接部２７ｋから従来のヒートシンクに比べて、広い面積及び大きな体積を有するヒートシンク２７全体に伝導され空気中に放熱される。
【００２９】
尚、図７及び図８に示すように、ヒートシンク２７とヘッドホルダ１８の背壁１８ｂとは、所定間隔（一例として、３ｍｍ）離間しており、また、ヒートシンク２７と回路基板２６との間も所定間隔（一例として、３ｍｍ）離間しており、ヒートシンク２７からの放熱が妨げられることがない。さらに、キャリッジ８の左右方向への移動に伴いヘッドホルダ１８も左右方向に移動することになるので、ヒートシンク２７と回路基板２６との隙間には、空気が流れ、ヒートシンク２７からの放熱効果を高めることができる。
【００３０】
次に、図８及び図９を参照して、ヒートシンク２７とＩＣチップ３８が搭載されたフレキシブル配線基板３４との間に異物５３が挟まった場合について説明する。図９は、ヒートシンク２７とフレキシブル配線基板３４との間に、異物５３が挟まった状態を示す拡大断面図である。上記の構成のインクジェットプリンタ１では、図８及び図９に示すように、ヒートシンク２７の当接部２７ｋとＩＣチップ３８との間に熱伝導が良く、可撓性を有する絶縁体である樹脂（一例として、ポリイミド樹脂）からなるフレキシブル配線基板３４が介在するので、ヒートシンク２７の当接部２７ｋとフレキシブル配線基板３４との間に異物５３が挟まってもフレキシブル配線基板３４が撓み、異物５３がフレキシブル配線基板３４にめり込み、ＩＣチップ３８に局所的な力がかかることが無い。従って、異物５３の噛込によるＩＣチップ３８の破損を防止できる。
【００３１】
また、異物５３が、ヒートシンク２７の当接部２７ｋとフレキシブル配線基板３４との間に介在しても、異物５３がフレキシブル配線基板３４にめり込むので、ＩＣチップ３８は、フレキシブル配線基板３４を介してヒートシンク２７の当接部２７ｋに密着することができる。従って、ＩＣチップ３８からヒートシンク２７への伝熱性能が悪化することがない。さらに、ＩＣチップ３８の表面とヒートシンク２７との間には、絶縁体であるフレキシブル配線基板３４が介在し、また、樹脂カバー２４もしくは弾性部材５０が絶縁体であることで、印字に影響する電気的ノイズがＩＣチップ３８で発生しても、他のＩＣチップ３５〜３７に当該電気的ノイズが伝播することを防止できる。
【００３２】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、本発明は、記録ヘッドにプレート型圧電アクチュエータを用いたプリンタに限られず、記録ヘッドを駆動する駆動素子を備えたもので有れば、各種のプリンタに適用できる。また、記録ヘッドを駆動する駆動素子の数は、４つに限られず、２個、６個等の任意の数のものに適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳述したとおり、請求項１に係る発明の記録装置では、ヒートシンクは、駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面の駆動素子に対向する位置に密着されており、ヒートシンクがフレキシブル配線基板に密着する面に異物が介在しても、フレキシブル配線基板は可撓性を有する絶縁体であるので、当該異物は、フレキシブル配線基板の面にめり込みヒートシンクは駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面に密着することができる。従って、駆動素子に局所的な力がかかることが無く、駆動素子の破損を防止できる。また、駆動素子からヒートシンクへの伝熱性能を良好に達成することができる。
【００３４】
また、請求項２に係る発明の記録装置では、請求項１に記載の発明の効果に加えて、フレキシブル配線基板とヘッドホルダとの間に設けられたヒートシンクに対して、ヘッドホルダに設けられたカバーと駆動素子との間に設けられた弾性部材の押圧力により、駆動素子はフレキシブル配線基板を挟んでヒートシンクに押圧されるので、駆動素子とヒートシンクとはフレキシブル配線基板を挟んで密着することができ、伝熱性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インクジェットプリンタ１の内部構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、記録ヘッドユニット１７を、その底部の背面側から見た斜視図である。
【図３】図３は、記録ヘッドユニット１７から樹脂カバー２４を取り去った状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、記録ヘッドユニット１７の分解斜視図である。
【図５】図５は、ヘッドホルダ１８の斜視図である。
【図６】図６は、ヒートシンク２７の平面図である。
【図７】図７は、Ａ−Ａ’線における断面図である。
【図８】図８は、Ａ−Ａ’線における断面のＩＣチップ３８近傍の拡大断面図である。
【図９】図９は、ヒートシンク２７とフレキシブル配線基板３４との間に、異物５３が挟まった状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１インクジェットプリンタ
２筐体
７ａ〜７ｈ噴射ノズル群
８キャリッジ
１７記録ヘッドユニット
１８ヘッドホルダ
１８ａ底壁
１８ｂ背壁
１９〜２２記録ヘッド
２４樹脂カバー
２６回路基板
２７ヒートシンク
２７ａ〜２７ｄ凹部
２７ｋ当接部
２８ヘッド保持部
３１〜３４フレキシブル配線基板
３５〜３８ＩＣチップ
５３異物

Claims

複数の記録素子を有し、記録媒体に対し記録を行う記録ヘッドと、
当該記録ヘッドを保持するヘッドホルダと、
当該ヘッドホルダの外側面に沿って設けられ、可撓性を有する帯状絶縁体上に複数の導線及び前記記録ヘッドを駆動する駆動素子を備えたフレキシブル配線基板と、
当該駆動素子で発生した熱を外部へ放出するヒートシンクと
を備え、
当該ヒートシンクは、前記駆動素子が設けられたフレキシブル配線基板の面と反対側の面の前記駆動素子に対向する位置に密着されていることを特徴とする記録装置。
前記フレキシブル配線基板を保護するために前記ヘッドホルダに設けられたカバーと、
前記駆動素子と前記カバーとの間に設けられた弾性部材と
を備え、
前記ヒートシンクは、前記フレキシブル配線基板と前記ヘッドホルダとの間に設けられ、
前記弾性部材の押圧力により、前記駆動素子は前記フレキシブル配線基板を挟んで前記ヒートシンクに押圧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。