JP3369954B2 - プリントヘッド及びその放熱機構 - Google Patents

プリントヘッド及びその放熱機構

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JP3369954B2 JP06561798A JP6561798A JP3369954B2 JP 3369954 B2 JP3369954 B2 JP 3369954B2 JP 06561798 A JP06561798 A JP 06561798A JP 6561798 A JP6561798 A JP 6561798A JP 3369954 B2 JP3369954 B2 JP 3369954B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録素子から発生
する熱を強制的に放熱するための放熱機構を備えたプリ
ントヘッドに係わり、特に、放熱機構に改良を加えたプ
リントヘッド及びその放熱機構に関する。
【0002】
【従来の技術】感光ドラムに潜像を形成して印刷を行う
電子写真印刷方式のプリンタにおいては、潜像形成用の
光源として、レーザ光源を用いるレーザ方式と、LED
光源を用いるLED方式が知られている。レーザ方式は
光源が発する光を可動光学系を用いて走査方向に移動さ
せて潜像を形成する構造であり、光源の数が少なくて済
む反面、可動部品を多く含む複雑な光学系が必要とな
る。一方、LED方式は、走査方向に沿って線状に配列
した複数のLEDを用いて潜像を形成する構造であり、
光源の数が多くなる反面、光学系を簡素化することがで
きる。
【0003】LED方式のプリンタは、光学系を簡素化
することができ、レーザ方式よりも位置決め精度を容易
に高めることができるため、印刷精度が要求される場合
や、印刷幅が比較的長い場合に有用となる。
【0004】ところで、LEDを光源として用いる場
合、LEDに供給する電気エネルギーが全て光に変換さ
れるわけではなく、その大部分が熱に変換されるので、
LED光源の温度が急激に上昇しやすい。LED光源の
温度が上昇すると、LEDの光変換効率が低下するとと
もに、LEDの寿命も短くなりやすい。また、その熱が
LED光源を支持する部材の温度も上昇させる。この支
持部材の熱膨張率とLED光源の熱膨張率が相違すれ
ば、LED光源に位置ズレが生じて印刷精度に悪影響を
与える。また、支持部材の熱膨張率とLED光源の熱膨
張率が同じであったとしても、支持部材の厚みが厚い場
合は支持部材自体に温度差が生じ、この温度差によって
支持部材に反りが生じる。この反りがLED光源に位置
ズレを生じさせる要因ともなる。
【0005】LED方式のプリンタに用いるプリントヘ
ッドは、上記の熱を放熱するため、支持部材に放熱用の
フィンを設けるのが一般的であるが、さらに放熱が必要
な場合は、例えば、特開平7−68840号公報に示さ
れているように、支持部材の内部に冷却用の水を循環さ
せて強制的に放熱する放熱機構を設けている。
【0006】上記公報に代表される従来の放熱機構につ
いて、図6を参照して簡単に説明する。同図に示すよう
に、LED光源100をそのライン方向(X軸方向)に
配列した基板101の下に、基板101の支持部材を兼
ねる放熱機構102を配置している。この放熱機構10
2は、アルミなどの熱伝導性が良く、縦断面が横長の金
属製放熱ブロック103の内部に、U字状の通路104
を水平に配置している。この通路104の一方の端は、
水(冷却用媒体)を供給する入口となり、他方の端は、
放熱ブロック103内部を通過する間に暖められた水の
出口となる。このような放熱機構102は、LED方式
のプリントヘッドに限らず、配列された発熱性の記録素
子を備える他のプリントヘッドにも適用される。105
は放熱ブロック103の下面に固定したインターフェイ
ス用の基板である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
放熱機構は、縦断面が横長の放熱ブロック103の内部
に、U字状の通路104が水平に配置されて、その往路
104aと復路104bが同一高さに位置し、しかも平
面的にみてLED光源100が往路104aと復路10
4bの中間に位置するので、放熱効率が悪い。そのた
め、放熱ブロック103の上下に温度差が生じやすく、
また、放熱ブロック103が断面横長で、幅方向(Y軸
方向)よりも厚み方向(Z軸方向)が薄いので、放熱ブ
ロック103に上下方向の反りが生じやすい。また、通
路104の往路104aと復路104bを同一高さに位
置させているので、放熱機構102の横幅が広くなり、
プリントヘッドの細幅化に支障を来す構造となってい
る。
【0008】そこで本発明は、プリントヘッドの放熱効
率を高めることを課題の1つとする。また、プリントヘ
ッドの細幅化を図ることを課題の1つとする。また、印
刷精度の良いプリントヘッドを提供することを課題の1
とする。
【0009】本発明のプリントヘッドは、複数の記録素
子を直線的に配列したライン状の記録ユニットと、熱伝
導性部材からなりその上面に前記記録ユニットを配置す
るライン状の放熱ブロックを備え、該放熱ブロックのラ
イン方向に沿って冷却用媒体を循環させる往路と復路を
有する通路を前記放熱ブロックに一体的に設けて構成し
たプリントヘッドにおいて、前記放熱ブロックは、ライ
ン方向と直交する方向に見た形状が上下に長い長方形状
としているとともに、冷却用媒体を循環させる前記往路
と復路を上下位置に配置していることを基本的な特徴と
する。
【0010】この基本構成において、前記冷却用媒体の
通路を、放熱ブロック内において、その往路が上に、復
路が下になるように配置することができる。
【0011】また、前記冷却用媒体の通路を、放熱ブロ
ック内の上下方向に複数配置することができる。ここ
で、前記複数の通路は、1つの往路と他の往路の冷却用
媒体の流れる向きが互いに逆方向になるように設定する
ことができる。
【0012】また、インターフェイス用基板を放熱ブロ
ックに固定する場合、放熱ブロックの側面に固定するこ
とができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例をLED方式
のプリントヘッドを例にとって説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、他の構造のプリントヘッ
ドにも適用することができる。
【0014】図1は本実施例のLEDプリントヘッド1
の要部縦断面図である。このLEDプリントヘッド1
は、記録ユニット2と、記録ユニット2から発生する熱
の放熱を行う放熱機構3と、記録ユニット2から出力さ
れる光を感光ドラム等の記録対象に導くための光学機構
4と、記録ユニット2に外部装置から供給される信号や
電源等を受け取るためのインターフェイス用基板5を備
えている。
【0015】記録ユニット2は、図2に拡大して示すよ
うに、セラミック製あるいは鉄ニッケル合金製等の熱伝
導性が良い基板21の上にLEDアレイ22、このLE
Dアレイ22の駆動用IC23、23を配置している。
LEDアレイ22は、記録素子となるLED(発光ダイ
オード)を化合物半導体の表面に選択的拡散法を用いて
複数個形成して構成される。ここでLEDアレイ22に
集積化した複数のLEDはLEDアレイ22の表面にそ
のライン方向(X軸方向)に沿って直線的に配列され
る。LEDアレイ22と駆動用IC23、23は、例え
ばワイヤボンド線を用いて配線される。LEDアレイ2
2並びに駆動用IC23、23は、ライン状の光源を形
成するため、そのライン方向を記録ユニット2のライン
方向(紙面と垂直な方向(X軸方向))に一致させて複
数個配列される。
【0016】放熱機構3は、放熱ブロック31と冷却用
媒体の循環装置(図示せず)を備える。放熱ブロック3
1は、前記記録ユニット2と同程度の長さのライン状を
呈し、アルミニウム、銅、黄銅等の良熱伝導性部材から
なり、そのライン方向に直交する方向(幅方向=Y軸方
向)に沿った上下に長い長方形の形状としている。この
ように、放熱ブロックを縦長の長方形の形状としたこと
によって、放熱ブロックをその厚み方向(Z軸方向)に
反らせようと作用する外因(放熱ブロックに生じる温度
勾配、自重、外圧)に対して強硬な構造とすることがで
きる。
【0017】この放熱ブロック31は、図3(a)に側
面図を示すように、放熱ブロック31のライン方向に沿
って冷却用媒体(水など)を循環させる冷却用の通路3
2を一体的に設けている。この通路32は、図3(b)
に正面図を示すように、放熱ブロック31の一方の端面
に冷却用媒体の入口32aと出口32bを配置し、往路
32cと復路32dを上下位置に配置している。往路3
2cと復路32dは、放熱ブロック31の冷却用媒体の
入口32aと出口32bが配置された側と反対の端部に
おいて、接続経路32eにより接続されている。
【0018】放熱ブロック31の上面33は、前記記録
ユニット2の支持面となり、この上面33に前記記録ユ
ニット2の基板21が熱伝導性の良い接着剤、あるいは
ネジなど(いずれも図示せず)を用いて熱結合して配置
固定される。したがって、放熱ブロック31の中で、こ
の上面33が最も高温になるので、冷却能力の大きい往
路32cを上面33に近接配置し、その下に復路32d
を配置している。往路32cと復路32dは、記録ユニ
ット2の内で最も温度上昇するLEDアレイ22の真下
にLEDアレイ22の配列方向と平行に配置している。
冷却用媒体の入口32aと出口32bは、冷却媒体循環
装置に接続パイプ(いずれも図示せず)を介して接続さ
れる。
【0019】このように、放熱ブロック31の上面33
の近くに冷却用媒体通路32の往路32cを配置してい
るので、記録ユニット2の放熱効果を高め、記録ユニッ
ト2が放熱ブロック31の厚さ方向(Z軸方向)に反る
のをを防止して印刷精度を高めることができる。
【0020】光学機構4は、LEDアレイ22の配列方
向と平行な棒状のレンズ(例えばセルフォックレンズア
レイ)41と、この棒状レンズ41を挟持する左右の支
持部材42,42を備えている。そして、左右の支持部
材42,42の適所をネジ43,43によって放熱ブロ
ック31の上面33に取り付けることによって、固定さ
れる。
【0021】インターフェイス用基板5は、剛性のある
プリント基板によって構成され、放熱ブロック31の長
手方向の側面34の適所に、複数のネジ51を用いて着
脱自在に取り付けられている。このインターフェイス用
基板5は、その幅が比較的広いので、放熱ブロックの縦
断面が横長であった従来構造の場合、図6に示すよう
に、放熱ブロックの下面に配置していた。しかしなが
ら、本実施例のように、放熱ブロック31の幅方向に沿
った縦断面を縦長にした場合は、インターフェイス用基
板5を放熱ブロック31の下に配置すると、インターフ
ェイス用基板5の幅を広く確保することができないとい
う問題と、記録ユニット2とインターフェイス用基板5
を電気的に接続するための配線(一般にはフレキシブル
配線が用いられる)が長くなり、その結果、不要な輻射
ノイズが発生しやすくなるなどの問題が生じる。
【0022】そこで、本実施例のようにインターフェイ
ス用基板5を断面が縦長の放熱ブロック31の側面34
に配置することによって、インターフェイス用基板5の
幅を広く確保することができると同時に、プリンタヘッ
ド1の細幅化を図ることができる。また、記録ユニット
2とインターフェイス用基板5を電気的に接続するため
の配線も短くて済み、輻射ノイズの発生を抑制すること
もできる。
【0023】ここで、記録ユニット2とインターフェイ
ス用基板5の電気的な接続は、従来と同様にフレキシブ
ル配線を用いて行うこともできるが、図1に示すよう
に、記録ユニット2とインターフェイス用基板5の間、
この例では、放熱ブロック31の上面33の側部にガラ
スエポキシ等で構成した中継用のプリント配線基板52
を配置し、この中継用のプリント配線基板52を介して
電気的な接続を図ることができる。ここで、記録ユニッ
ト2(駆動用IC23の入力端子)と中継用のプリント
配線基板52の間は、ワイヤボンド配線等の接続手段に
よって接続し、中継用のプリント配線基板52とインタ
ーフェイス用基板5の間は、中継コネクタ53等の接続
手段によって電気的な接続を行っている。
【0024】また、記録ユニット2とインターフェイス
用基板5は互いに近接しているので、その間の電気的な
接続を、例えば図5に示すように、ワイヤボンド配線等
によって直接行ってもよい。ここで、インターフェイス
用基板5は、その側面まで配線パターンを延長し、例え
ばワイヤボンド用のパターンを形成しておく必要があ
る。このようにすることによって、駆動用IC23とイ
ンターフェイス用基板5をワイヤボンド線によって直接
接続することができ、配線作業性を高めることができ
る。
【0025】上記実施例は、放熱ブロック31に冷却用
媒体の通路を1つ設けた例を示しているが、冷却能力を
高めるために、放熱ブロック31に形成する通路を複数
とすることもできる。図4は、上下に長い長方形の形状
の放熱ブロック35に2つの通路36、37を配置した
場合を示し、同図(a)は放熱ブロック35の平面図、
同図(b)は放熱ブロック35の側面図、同図(c)は
放熱ブロック35の正面図を示している。ここで、一方
の通路36は、放熱ブロック35の一方の端面に冷却用
媒体の入口36aと出口36bを配置し、往路36cと
復路36dを上下の位置関係をもって配置している。往
路36cと復路36dは、放熱ブロック35の冷却用媒
体の入口36aと出口36bが配置された側と反対の端
部において、接続経路36eにより接続されている。一
方、他方の通路37は、放熱ブロック35の他方の端面
に冷却用媒体の入口37aと出口37bを配置し、往路
37cと復路37dを上下に配置している。往路37c
と復路37dは、放熱ブロック35の冷却用媒体の入口
37aと出口37dが配置された側と反対の端部におい
て、接続経路37eにより接続されている。
【0026】このように一方の通路36の往路36cと
他方の通路37の往路37cに流れる冷却用媒体の進行
方向を互いに逆方向とすることによって、往路36c
(37c)の入口36a(37a)側と接続経路36e
(37e)側とで生じる温度差を打ち消すことができ、
記録ユニット2の温度分布のより一層の均一化を図るこ
とができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プリント
ヘッドの放熱効率を高めることができ、温度上昇の影響
を排除して印刷精度の良いプリントヘッドを提供するこ
とができる。また、プリントヘッドの細幅化を図ること
ができる。また、放熱ブロックを上下に長い長方形の形
状にしたことによって、放熱ブロックをその厚み方向に
反らせようと作用する外因(放熱ブロックに生じる温度
勾配、自重、外圧等)に対して強硬な構造とすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すプリントヘッドの断面
図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】同実施例の放熱ブロックを示し、(a)は側面
図、(b)は正面図を示す。
【図4】放熱ブロックの他の実施例を示し、(a)は平
面図、(b)は側面図、(c)は正面図を示す。
【図5】本発明の他の実施例の要部を示す斜視図であ
る。
【図6】従来の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 プリントヘッド 2 記録ユニット 21 基板 22 LEDアレイ 23 駆動用IC 3 放熱機構 31 放熱ブロック 32 通路 33 上面 4 光学機構 5 インターフェイス用基板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−68840(JP,A) 特開 平7−314778(JP,A) 特開 平6−64231(JP,A) 特開 平5−221022(JP,A) 特開 平9−22167(JP,A) 特開 平7−68848(JP,A) 特開 昭63−168372(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 H04N 1/036

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の記録素子を直線的に配列したライ
    ン状の記録ユニットと、熱伝導性部材からなりその上面
    に前記記録ユニットを配置するライン状の放熱ブロック
    を備え、該放熱ブロックのライン方向に沿って冷却用媒
    体を循環させる往路と復路を有する通路を前記放熱ブロ
    ックに一体的に設けて構成したプリントヘッドにおい
    て、前記放熱ブロックは、ライン方向と直交する方向に
    見た形状が上下に長い長方形状としているとともに、冷
    却用媒体を循環させる前記往路と復路を上下位置に配置
    していることを特徴とするプリントヘッド。
  2. 【請求項2】 前記冷却用媒体の通路を、放熱ブロック
    内において、その往路が上に、復路が下になるように配
    置したことを特徴とする請求項1記載のプリントヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】 前記冷却用媒体の通路を、放熱ブロック
    内の上下に複数配置したことを特徴とする請求項1記載
    のプリントヘッド。
  4. 【請求項4】 前記複数の通路は、1つの往路と他の往
    路の冷却用媒体の流れる向きが互いに逆方向になるよう
    に設定したことを特徴とする請求項3記載のプリントヘ
    ッド。
  5. 【請求項5】 記録素子を直線的に配列したライン状の
    記録ユニットの放熱を行うため、熱伝導性部材からなる
    ライン状の放熱ブロックの上面に前記記録ユニットを配
    置するための放熱機構であって、前記放熱ブロックのラ
    イン方向に沿って冷却用媒体を循環させる往路と復路を
    有する通路を前記放熱ブロックに一体的に設けて構成し
    た放熱機構において、前記放熱ブロックは、ライン方向
    と直交する方向に見た形状が上下に長い長方形状として
    いるとともに、冷却用媒体を循環させる前記往路と復路
    を上下位置に配置した構成としたことを特徴とする放熱
    機構。
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