(57)【要約】【課題】インターフェイス用基板の幅を広く確保すると共に、プリントヘッドの細幅化を図るものである。【解決手段】記録素子を配列した記録ユニットと、上面に記録ユニットを配置するライン状の放熱ブロック３１と、インターフェイス基板５とを備え、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であって、インターフェイス基板を放熱ブロックの側面に固定するものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子を直線状に配列した記録ユニットと、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と、前記記録ユニットに対する外部信号を受け取るためのインターフェイス用基板とを備え、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通路を前記放熱ブロックに一体的に設けているとともに、前記インターフェイス用基板を前記放熱ブロックに固定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であり、前記インターフェイス用基板は前記放熱ブロックの側面に固定していることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項２】
前記記録ユニットと前記インターフェイス用基板の間の電気的な接続をワイヤボンド線によって直接行ったことを特徴とする請求項１記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記記録ユニットは、記録素子として発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項１及び２記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記記録ユニットは、複数の発光ダイオードを集積化したＬＥＤアレイを熱伝導性の良い基板上に複数個配列して構成していることを特徴とする請求項１及び２記載のプリントヘッド。
【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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、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。（例えば、特許文献１参照）
【０００８】
【特許文献１】特開平７−６８８４０号公報（図２、図３、図６）
上記公報に代表される特許文献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１０２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。
【０００９】
【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１０４ｂの中間に位置するので、放熱効率が悪い。
【００１０】
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。
【００１１】
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つとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリントヘッドは、複数の記録素子を直線状に配列した記録ユニットと、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と、前記記録ユニットに対する外部信号を受け取るためのインターフェイス用基板とを備え、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通路を前記放熱ブロックに一体的に設けているとともに、前記インターフェイス用基板を前記放熱ブロックに固定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であり、前記インターフェイス用基板は前記放熱ブロックの側面に固定していることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記記録ユニットと前記インターフェイス用基板の間の電気的な接続をワイヤボンド線によって直接行ったことを特徴とするものである。
【００１４】
そして、前記記録ユニットは、記録素子として発光ダイオードを用いたものである。
【００１５】
さらに、前記記録ユニットは、複数の発光ダイオードを集積化したＬＥＤアレイを熱伝導性の良い基板上に複数個配列して構成しているものである。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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ＬＥＤアレイ２２の駆動用ＩＣ２３、２３を配置している。
【００１９】
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。
【００２０】
ＬＥＤアレイ２２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。
【００２１】
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３１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。
【００２２】
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。
【００２３】
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３２を一体的に設けている。
【００２４】
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３２ｃ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）に反るのを防止して印刷精度を高めることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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の下に配置にすると、インターフェイス用基板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。
【００３３】
そこで、本実施例のようにインターフェイス用基板５を断面が上下に長い放熱ブロック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の電気的に接続するための配線も短くて済み、輻射ノイズの発生が抑制することもできる。
【００３４】
ここで、記録ユニット２とインターフェイス用基板５を電気的な接続は、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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３７ｄ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。
【００４０】
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。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インターフェイス用基板を上下に長い放熱ブロックの側面に配置することによって、インターフェイス用基板の幅を広く確保することができると同時に、プリンタヘッドの細幅化を図り、且つ、記録ユニットとインターフェイス用基板を接続する配線も短くなり、輻射ノイズの発生を抑えることができます。
【００４２】
また、記録ユニットとインターフェイス用基板の間をワイヤボンド線よって直接接続したことにより配線作業性を高めることができます。
【００４３】
そして、記録素子として発光ダイオードを用いたため、位置決め精度を高めることができ印刷幅が長く精度が要求されるものには最適である。
【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
３　放熱機構
４　光学機構
５　インターフェイス用基板
２１　基板
２２　ＬＥＤアレイ
２３　駆動用ＩＣ
３１　放熱ブロック
３２　通路
３３　上面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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