JP4517642B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、インクジェットヘッドを駆動する際に発生する熱、特に駆動回路から発生する熱を放熱するための放熱部材を有するインクジェットヘッドに関する。

従来、駆動時に発生する熱を放熱するための放熱部材を有するインクジェットヘッドとして、特許文献１〜３に記載のものが知られている。

特許文献１には、ヘッドチップの余分な熱を放熱するための放熱部材に、ヘッドチップに対して駆動信号を与える回路基板を接着することが記載されている。

特許文献２には、インクを吐出するための電気熱変換体を有するシリコン基板に、放熱プレートを接着することが記載されている。

特許文献３には、断面Ｔ字形の放熱部材の垂直板部を流路ユニットに固着させ、その垂直板部の両面に半導体ＩＣを搭載することで、半導体ＩＣからの熱を放熱することが記載されている。
特開平７−２２３３１３号公報 特開２０００−１３５７９１号公報 特開２０００−３４３６９０号公報

インクジェットヘッドの駆動時に発生する熱には、駆動回路（半導体ＩＣ）から発生するものもあり、従来では特許文献３に記載のように、駆動回路に放熱部材を接触させることで放熱を図るようにしているが、駆動回路がインクジェットヘッド側に設けられない（プリンタ本体側に設けられる）場合や駆動回路の放熱を図る必要がない場合には、放熱部材は不要な構成部品となる。

ところが、特許文献１〜３のいずれの技術も、放熱部材をインクジェットヘッドの一構成部品として接着剤等によって一体に固定しているため、放熱が不要な場合であっても、同一の筐体を使用してインクジェットヘッドを構成する場合には、インクジェットヘッドに放熱部材が一体に組み込まれることとなり、低コスト化の阻害要因となっていた。また、放熱の要否毎に、それぞれアクチュエータを支持するための専用の筐体構造を採用すると、少なくとも２種類の筐体を用意しなくてはならず、部品管理が煩雑化し、上記同様に低コスト化の阻害要因となる。

一方、放熱部材を駆動回路に対して接着剤等により一体に固定しないようにすると、放熱部材と駆動回路との接触状態が不良となり易く、放熱効率が劣る問題がある。

そこで、本発明の課題は、駆動回路の放熱の要否に関わらずアクチュエータを支持するための筐体を共通とした場合であっても、放熱の要否に応じて放熱部材の有無が選択可能なインクジェットヘッドを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、駆動回路の放熱の要否に関わらずアクチュエータを支持するための筐体を共通とした場合であっても、放熱の要否に応じて放熱部材の有無が選択可能であり、且つ、放熱部材を設ける場合には、駆動回路又は回路基板との接触状態を良好に維持することができて、放熱効率の良いインクジェットヘッドを提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記各課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、ノズルからインク滴を吐出するアクチュエータが筐体に支持されると共に、前記アクチュエータに駆動信号を与える駆動回路が実装された回路基板が前記アクチュエータに電気的に接続され、前記駆動回路又は前記回路基板と接する放熱部材が、前記筐体に対して着脱可能に取り付けられているインクジェットヘッドであって、前記筐体は、前記アクチュエータを支持するフレームと、前記アクチュエータ及び前記回路基板を覆うように前記フレームに対して着脱可能に取り付けられる保護カバーとを有し、前記フレームは、前記駆動回路又は前記回路基板に対応する位置に、前記放熱部材を位置決めするための取り付け部を有し、前記放熱部材は、前記保護カバー内に配置され、前記取り付け部に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とするインクジェットヘッドである。

請求項２記載の発明は、前記放熱部材には、前記取り付け部に取り付けられた際に前記回路基板の側縁を掛け止めることにより、前記回路基板を該放熱部材によって前記フレームに対して間接的に取り付けるための掛止部が一体に設けられてい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である。

請求項３記載の発明は、前記アクチュエータには、前記駆動回路がそれぞれ実装された２枚の前記回路基板が電気的に接続されており、前記取り付け部は、前記フレームにおける２枚の前記回路基板の間に形成されており、前記放熱部材は、２枚の前記回路基板の各駆動回路又は各回路基板と接する２つの面を有し、２枚の前記回路基板の間に挟み付けられると共に前記取り付け部を挟み付けるようにして該取り付け部に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドである。

請求項４記載の発明は、前記放熱部材と前記回路基板との間に、熱伝導性のグリスが塗布されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。

請求項５記載の発明は、前記放熱部材は、少なくとも前記駆動回路又は前記回路基板と接する表面が絶縁処理されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

請求項６記載の発明は、前記保護カバーには、前記放熱部材を空冷するための開口が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

駆動回路又は回路基板と接する放熱部材が筐体に対して着脱可能に取り付けられているので、駆動回路の放熱の要否に関わらずアクチュエータを支持するための筐体を共通とした場合であっても、放熱の要否に応じて放熱部材の有無が選択可能なインクジェットヘッドを提供することができる。

また、放熱部材に回路基板の側縁を掛け止める掛止部が一体に設けられているので、駆動回路の放熱の要否に関わらずアクチュエータを支持するための筐体を共通とした場合であっても、放熱の要否に応じて放熱部材の有無が選択可能であり、且つ、放熱部材を設ける場合には、駆動回路又は回路基板との接触状態を良好に維持することができて、放熱効率の良いインクジェットヘッドを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、放熱部材を備えた状態のインクジェットヘッドの分解斜視図、図２は、フレームに天板、アクチュエータ及び放熱部材を取り付けた状態で一部分解して示すインクジェットヘッドの斜視図、図３は回路基板と放熱部材との接触構造を示す断面図である。

図中、１はアクチュエータ、２は回路基板、３は駆動回路、４は放熱部材、５はフレーム、６は天板、７は保護カバーである。

アクチュエータ１は、その前端面に多数のノズルからなるノズル列１１ａ、１１ｂが上下２列に配列されたノズル面１１を有しており、その後端側に該アクチュエータ１に対して駆動信号を与えるための駆動回路３が実装された回路基板２が、ＦＰＣ２１を介して電気的に接続されている。アクチュエータ１は、駆動回路３から回路基板２及びＦＰＣ２１を介して画像データに基づいた駆動信号が与えられることにより、この駆動信号に従って内部の図示しないインク室のインクに圧力変化を発生させ、ノズル列１１ａ、１１ｂを構成する各ノズルから微小インク滴を吐出する。

このアクチュエータ１からインク滴を吐出するためにインク室のインクに圧力変化を発生させるメカニズムとしては、ピエゾ素子に適当な電気信号を与えることで生じる歪を応用し、その際の変位（＝力の変動）を利用するもの（ピエゾ方式）や、インク室内に熱を与えることで生じる膨張圧力を利用するもの（サーマル方式、あるいはバブルジェット（登録商標）方式）等が存在するが、本発明ではいずれの方式を採用することもでき、特に問わない。本実施形態では、隣接するインク室間の隔壁を圧電材料によって形成し、この隔壁に電界を印加することによりくの字形にせん断変形させ、インク室内のインクに圧力変化を発生させるようにしたアクチュエータを使用した場合を示している。なお、図１における符号１２は、アクチュエータ１の各インク室にインクを供給するためのマニホールド、１２ａ、１２ｂはそのマニホールド１２内にインクを供給するための供給口である。

なお、このアクチュエータ１には、各ノズル列１１ａ、１１ｂに対応する回路基板２ａ、２ｂがそれぞれＦＰＣ２１ａ、２１ｂを介して電気的に接続されており、下側の回路基板２ｂにも上側の回路基板２ａの駆動回路３ａと同様に、駆動回路３ｂが実装されている。また、図中、２２は駆動回路３ａに電気信号を送るための外部との接続を図るコネクタであり、図示されていないが、駆動回路３ｂに対応して回路基板２ｂにも同様に設けられている。

かかるアクチュエータ１は、各回路基板２ａ、２ｂの間に放熱部材４を挟み付けるようにして、フレーム５に取り付け支持される。

放熱部材４は、放熱特性に優れた一般的な金属、例えばアルミニウム板、珪素鋼板、鉄板、銅板等を用いて形成することができる。本実施形態に示す放熱部材４は、金属板を先端同士がやや間隔を狭めた略コの字状に屈曲形成して、上記各回路基板２ａ、２ｂにおける駆動回路３ａ、３ｂの実装面と反対面に対して接する２つの面４ａ、４ｂを形成しており、フレーム５に形成された取り付け部５１の外面に被さり、且つ該取り付け部５１を２つの面４ａ、４ｂで挟み付けるようにして、フレーム５の側方からスライド状に着脱可能に取り付けされるようになっている。従って、放熱部材４は、必要に応じてフレーム５の取り付け部５１に取り付ければよいため、放熱部材４を設ける必要のない場合には、フレーム５から取り外して使用することで部品点数が削減されたインクジェットヘッドを構成することができ、放熱部材４を有する場合のインクジェットヘッドと同一のフレーム５を使用しても、低コスト化を図り得るものとなる。

放熱部材４は、少なくとも各回路基板２ａ、２ｂと接する表面である上記２つの面４ａ、４ｂが、絶縁処理されていることが好ましい。

この放熱部材４の各面４ａ、４ｂには、それぞれ掛止部４３ａ、４３ｂが一体に屈曲形成されている。この掛止部４３ａ、４３ｂは、図２に示すように、放熱部材４が各回路基板２ａ、２ｂの間に挟み付けられるようにしてアクチュエータ１がフレーム１に取り付けられた際、それぞれ対応する側の回路基板２ａ、２ｂの側縁を掛け止める機能を有しており、これによって各回路基板２ａ、２ｂと放熱部材４の各面４ａ、４ｂとの接触状態を確実にするものであり、本発明において好ましい態様である。しかも、放熱部材４は、フレーム５の取り付け部５１に対して取り付けられるため、間接的に各回路基板２ａ、２ｂをフレーム５に対して取り付ける機能を果たしている。これにより、アクチュエータ１は各回路基板２ａ、２ｂのガタツキなくフレーム５に対して取り付け支持されるようになる。

なお、図示しないが、放熱部材４の各面４ａ、４ｂと各回路基板２ａ、２ｂとの間には、例えばシリコングリス等の熱伝導性のグリスを塗布することで、両者の接触状態をより確実にすることも好ましい。

また、上記のように掛止部４３ａ、４３ｂを有する放熱部材４を用いる場合に熱伝導性のグリスを併用すれば、各回路基板２ａ、２ｂとの接触状態をより確実なものとすることができる。

更に、放熱部材４が必ず必要であることが予めわかっているような場合には、熱伝導性のグリスに代えて、熱伝導性接着剤を用いて放熱部材４と各回路基板２ａ、２ｂとを接着するようにしてもよい。

一方、取り付け部５１は、放熱部材４の内面形状にほぼ等しい板状に形成され、アクチュエータ１がフレーム５に対して取り付けされた際に、各回路基板２ａ、２ｂの駆動回路３ａ、３ｂの実装位置にほぼ対応する位置に射出成形等によってフレーム５の一方側部に設けられた取り付け基部５ａに一体に設けられている。

取り付け部５１における上記取り付け基部５ａと反対側の先端には、小突起５１ａが突設されており、放熱部材４における取り付け方向の後端側の部位に一体に屈曲形成された小片４１に開設された係止孔４１ａに係合することで、取り付け部５１に対する放熱部材４の後端側の位置決めがなされるようになっている。また、取り付け部５１の取り付け基部５ａ側の縁部には、取り付け部５１の長さ方向に沿うように延びるリブ５１ｂが一部突設されており、放熱部材４における取り付け方向の先端側に形成された切欠溝４２に係合することで、取り付け部５１に対する放熱部材４の先端側の位置決めがなされるようになっている。これにより、放熱部材４を取り付け部５１に対して一層ガタツキなく取り付けることができるため、好ましい態様である。

フレーム５は、アクチュエータ１の外面をはめ込み可能な開口部５２を有している。アクチュエータ１は、この開口部５２に、ノズル面１１側から図１中の矢印で示すように挿入されることで、フレーム５の前端側に支持されて取り付けられるようになっている。このとき、各回路基板２ａ、２ｂの間において、取り付け部５１に取り付けられた放熱部材４の各面４ａ、４ｂは、図３（ａ）に示すように、それに対応する回路基板２ａ、２ｂと接する状態とされ、駆動時に駆動回路３ａ、３ｂが発熱することによる熱を効率良く放熱部材４側に伝導させることで放熱を図るようになっている。

なお、本実施形態では、各回路基板２ａ、２ｂの相反する面にそれぞれ駆動回路３ａ、３ｂが実装され、放熱部材４は各回路基板２ａ、２ｂにおける駆動回路３ａ、３ｂの実装面の反対面に対して接するように設けられているが、図３（ｂ）に示すように、駆動回路３ａ、３ｂを各回路基板２ａ、２ｂの相対向する面にそれぞれ実装することで、１枚の放熱部材４によって、２つの駆動回路３ａ、３ｂと直に接するようにしてもよい。

アクチュエータ１のノズル面１１は、フレーム５の開口部５２から前方に突出し、そのフレーム５の前端に天板６が取り付けられる。

天板６にはノズル窓６１が開設されており、フレーム５に取り付け支持されたアクチュエータ１のノズル面１１をこのノズル窓６１から臨ませるようにして、天板６から後方に延びる各取り付け脚６２に形成された係止孔６３をフレーム５に設けられた各係止爪５３に係止させることで、フレーム５に対して取り付けられる。

また、保護カバー７の先端には、フレーム５に突設された係止爪５２、５２に対応する係止孔７１、７１が開設されており、両者の係合によってフレーム５に取り付け支持されたアクチュエータ１及び各回路基板２ａ、２ｂを覆うようにしてフレーム５に取り付けられ、アクチュエータ１及び回路基板２ａ、２ｂの部位を保護するようになっている。

なお、本実施形態においては、アクチュエータ１を支持するフレーム５と、このフレーム５に対して着脱可能に取り付けられる保護カバー７とによって筐体８を構成している。このように、筐体８をフレーム５と保護カバー７とによって構成することで、天板６を取り付けた後でも、保護カバー７を取り外してアクチュエータ１の点検、補修等を容易に行うことができる。

これらフレーム５、天板６及び保護カバー７は、合成樹脂等の適宜の材質により形成することができる。

また、図１、図２に示すように、筐体８（保護カバー７）の壁部に適宜数、適宜サイズの開口７２を形成しておくことで、筐体８の内部に空気を流通可能とし、放熱部材４を積極的に空冷させるようにすることが好ましい。各開口７２には、メッシュ部材７２ａ等を設けて、異物の侵入を阻止し、空気のみ流通させるようにすることも好ましい。開口７２は、筐体８（保護カバー７）の少なくとも一部にあればよいが、筐体８（保護カバー７）における異なる２面に少なくとも設けられるようにすると、筐体８内に空気を効率良く流通させることができるためにより好ましい。

更に、放熱部材４の一部を図４に示すように、筐体８（保護カバー７）の外面に露出させることも好ましい。図４では、保護カバー７の側面と上面に放熱部材４の露出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃを露出させるようにしているが、特にこれに限定されない。このように放熱部材４の一部を筐体８（保護カバー７）の外面に露出させることにより、放熱部材４をこの露出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃによって積極的に外部の空気と熱交換させ、効率良く放熱を図ることができる。

また、図示しないが、インクジェットヘッドをキャリッジに搭載する際、この露出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃを、伝熱効果に優れた適宜の金属（例えばアルミニウム、銅等）により形成した伝熱部材を用いてキャリッジ等の金属部分と熱的に接続させることで、放熱部材４の熱を伝熱部材を介して外部に逃がすようにしてもよい。

このような露出部４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、放熱部材４の一部を板状に延長させ、必要に応じて適宜屈曲させることによって形成することができる。

なお、以上説明した実施形態では、アクチュエータ１に２枚の回路基板２ａ、２ｂが電気的に接続されるものを示したが、これに限らず１枚の回路基板のみが電気的に接続されるものであってもよく、本発明はアクチュエータ１、回路基板２及び駆動回路３の構成によって種々の態様を採ることができる。

また、放熱部材４の形状も本実施形態のものに限定されず、各回路基板２ａ、２ｂの両面、すなわち駆動回路の表面とその裏面側の回路基板表面とを同時に挟み付けるような形状であってもよい。

放熱部材を備えた状態のインクジェットヘッドの分解斜視図 フレームに天板、アクチュエータ及び放熱部材を取り付けた状態で一部分解して示すインクジェットヘッドの斜視図 駆動回路と放熱部材との接触構造を示す断面図 放熱部材の一部を筐体の外面に露出させた例を示すインクジェットヘッドの斜視図

符号の説明

１：アクチュエータ
２（２ａ、２ｂ）：回路基板
３（３ａ、３ｂ）：駆動回路
４：放熱部材
４ａ、４ｂ：面
４１：係止孔
４２：切欠溝
４３ａ、４３ｂ：掛止部
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：露出部
５：フレーム（筐体）
５ａ：取り付け基部
５１：取り付け部
５１ａ：小突起
５１ｂ：リブ
６：天板
７：保護カバー（筐体）
８：筐体

Claims (6)

1. ノズルからインク滴を吐出するアクチュエータが筐体に支持されると共に、前記アクチュエータに駆動信号を与える駆動回路が実装された回路基板が前記アクチュエータに電気的に接続され、前記駆動回路又は前記回路基板と接する放熱部材が、前記筐体に対して着脱可能に取り付けられているインクジェットヘッドであって、
   前記筐体は、前記アクチュエータを支持するフレームと、前記アクチュエータ及び前記回路基板を覆うように前記フレームに対して着脱可能に取り付けられる保護カバーとを有し、
   前記フレームは、前記駆動回路又は前記回路基板に対応する位置に、前記放熱部材を位置決めするための取り付け部を有し、
   前記放熱部材は、前記保護カバー内に配置され、前記取り付け部に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記放熱部材には、前記取り付け部に取り付けられた際に前記回路基板の側縁を掛け止めることにより、前記回路基板を該放熱部材によって前記フレームに対して間接的に取り付けるための掛止部が一体に設けられてい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。
3. 前記アクチュエータには、前記駆動回路がそれぞれ実装された２枚の前記回路基板が電気的に接続されており、
   前記取り付け部は、前記フレームにおける２枚の前記回路基板の間に形成されており、
   前記放熱部材は、２枚の前記回路基板の各駆動回路又は各回路基板と接する２つの面を有し、２枚の前記回路基板の間に挟み付けられると共に前記取り付け部を挟み付けるようにして該取り付け部に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記放熱部材と前記回路基板との間に、熱伝導性のグリスが塗布されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
5. 前記放熱部材は、少なくとも前記駆動回路又は前記回路基板と接する表面が絶縁処理されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記保護カバーには、前記放熱部材を空冷するための開口が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

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