(57)【要約】【課題】  インクジェット記録ヘッドに発生する熱を好適に放熱することができるインクジェット記録装置の提供を課題とする。【解決手段】  加熱素子を有するとともに放熱用の金属部３６が設けられたインクジェット記録ヘッド３２と、インクジェット記録ヘッド３２が搭載され、記録媒体６０の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジ１２と、キャリッジ１２に形成され、金属部３６が当接する位置決め部５２、５４と、を備えたインクジェット記録装置１０において、少なくとも位置決め部５２、５４を含むキャリッジ１２の一部を熱伝導材で構成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱素子を有するとともに放熱用の金属部が設けられたインクジェット記録ヘッドと、
前記インクジェット記録ヘッドが搭載され、記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジに形成され、前記金属部が当接する位置決め部と、
を備えたインクジェット記録装置において、
少なくとも前記位置決め部を含むキャリッジの一部を熱伝導材で構成したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
加熱素子を有するとともに放熱用の金属部が設けられたインクジェット記録ヘッドと、
前記インクジェット記録ヘッドが搭載され、記録媒体の搬送方向と直交する方向へ架設されたシャフトに挿通されて往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジに形成され、前記金属部が当接する位置決め部と、
を備えたインクジェット記録装置において、
少なくとも前記位置決め部から前記シャフトが挿通される部位までを含むキャリッジの一部を熱伝導材で構成したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記熱伝導材はマグネシウムを成分とする合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記熱伝導材はポリフェニレン・サルファイドに金属粉を混合した樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記キャリッジの熱伝導材で構成された一部以外に、セラミックシートを設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙等の記録媒体上にインク滴を吐出して画像（文字も含む。以下、同じ）を記録するインクジェット記録装置に関し、更に詳しくは、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）における放熱を良好にする手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジに、インクジェット記録ヘッドを搭載し、記録媒体の所定ピッチ毎の搬送と、キャリッジの往復移動（記録ヘッドの走査）とを交互に繰り返しながら、そのインクジェット記録ヘッドのノズルからインク滴を吐出して、所望とする画像データに基づいた画像を記録媒体に記録（形成）するインクジェット記録装置は知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置にあっては、近年、カラー画像での連続印刷の高速化（単位時間当たりのプリント枚数の増加）が望まれており、それに対応するべく、印字周波数（印字速度）の高速化、記録ヘッドの（記録媒体搬送方向への）長尺化（多ノズル化）、記録ヘッドの走査速度の高速化が進んでいる。また、印字品質の高品位化も要求されている。
【０００４】
しかしながら、印字周波数の高速化、印字品質の高品位化が進むと、記録ヘッドは加熱されることによってインクを噴射するので、それに伴って記録ヘッドの発熱量が増大してしまい、印字性能の低下はもちろんのこと、印字品質の低下、更にはインクジェット記録装置の故障を招くおそれがある。また、記録ヘッドの走査速度を高速化させても、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色の記録ヘッド間におけるアライメント位置ずれや、走査時の振動による印字品質の低下が懸念され、更には記録ヘッドの寿命が短くなるなどの影響が懸念される。
【０００５】
そのため、従来では、記録ヘッドを保持するキャリッジの所定箇所に主走査方向に開口した空隙部を設け、キャリッジが主走査方向へ移動することにより、空気をその空隙部に通して記録ヘッドを冷却したり（例えば、特許文献１参照）、記録ヘッドに取り付けられているヒートシンクとしての金属製ベースプレートを大型化（表面積を増大化）して対応していた。
【０００６】
しかしながら、ベースプレートを大型化すると、記録ヘッドの重量の増大、ベースプレートの加工工数の増大が招来され、コストアップやインクジェット記録装置の大型化が懸念されることになる。また、記録ヘッドの振動に対しては、キャリッジと記録ヘッドの間に振動吸収体を取り付けることが考えられるが、同様にコストアップ、キャリッジの構造の複雑化、インクジェット記録装置の大型化が懸念される。
【特許文献１】特開２００２−１４４５４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、印字周波数が高速化されたり、印字品質が高品位化されても、大型化やコストアップがなされることなく、記録ヘッドに発生する熱を好適に放熱することができるインクジェット記録装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のインクジェット記録装置は、加熱素子を有するとともに放熱用の金属部が設けられたインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドが搭載され、記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジと、前記キャリッジに形成され、前記金属部が当接する位置決め部と、を備えたインクジェット記録装置において、少なくとも前記位置決め部を含むキャリッジの一部を熱伝導材で構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項１の発明では、インクジェット記録ヘッドに設けられた放熱用の金属部が当接する位置決め部を含むキャリッジの少なくとも一部が熱伝導材で構成されているので、インクジェット記録ヘッドから発生する熱は、その金属部から位置決め部を介してキャリッジに伝播され、そのキャリッジから放熱される。したがって、インクジェット記録ヘッドの放熱が効率よく行われる。
【００１０】
また、請求項２に記載のインクジェット記録装置は、加熱素子を有するとともに放熱用の金属部が設けられたインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドが搭載され、記録媒体の搬送方向と直交する方向へ架設されたシャフトに挿通されて往復移動するキャリッジと、前記キャリッジに形成され、前記金属部が当接する位置決め部と、を備えたインクジェット記録装置において、少なくとも前記位置決め部から前記シャフトが挿通される部位までを含むキャリッジの一部を熱伝導材で構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明では、インクジェット記録ヘッドに設けられた放熱用の金属部が当接する位置決め部からシャフトが挿通される部位までを含むキャリッジの少なくとも一部が熱伝導材で構成されているので、インクジェット記録ヘッドから発生する熱は、その金属部から位置決め部を介してキャリッジに伝播され、更にシャフトに伝播される。つまり、キャリッジとシャフトの両方で放熱されるので、インクジェット記録ヘッドの放熱がより一層効率よく行われる。
【００１２】
更に、請求項３に記載のインクジェット記録装置は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記熱伝導材はマグネシウムを成分とする合金であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明では、熱伝導材がマグネシウムを成分とする合金であるため、位置決め部を高精度に加工できる。また、他の金属よりも軽量化でき、振動吸収性にも優れているため、インクジェット記録ヘッドが振動によって位置ずれするような不具合も発生しない。よって、高精細な印字が可能となる。
【００１４】
また、請求項４に記載のインクジェット記録装置は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記熱伝導材はポリフェニレン・サルファイドに金属粉を混合した樹脂であることを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明では、熱伝導材がポリフェニレン・サルファイドに金属粉を混合した樹脂であるため、放熱性を有するとともに、キャリッジを軽量化できる。
【００１６】
また、請求項５に記載のインクジェット記録装置は、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェット記録装置において、前記キャリッジの熱伝導材で構成された一部以外に、セラミックシートを設けたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５の発明では、熱伝導材で構成された部分以外にセラミックシートを設けることにより、その部分からの放熱も可能とすることができる。したがって、インクジェット記録ヘッドの放熱が更に効率よく行われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、インクジェット記録ヘッドにおける放熱を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。まず、最初にインクジェット記録装置１０の概要を説明し、次に、本発明に係る要部について説明をする。なお、記録媒体は記録紙６０として説明をする。また、図１において、記録紙６０のインクジェット記録装置１０における搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表し、搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表す。
【００２０】
図１で示すように、インクジェット記録装置１０は、後述するインクジェット記録ヘッド３２（インクジェット記録ユニット３０）を搭載するキャリッジ１２を備えている。このキャリッジ１２の記録紙６０の搬送方向上流側（以下、単に「上流側」という）には一対のブラケット１４が突設されており、そのブラケット１４には円形状の開孔１４Ａが穿設されている。そして、その開孔１４Ａに、主走査方向に架設されたシャフト２０が挿通されている。
【００２１】
また、主走査方向の両端側には、主走査機構１６を構成する駆動プーリー（図示省略）と従動プーリー（図示省略）が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト２２の一部がキャリッジ１２に固定されている。したがって、キャリッジ１２は主走査方向に往復移動可能に支持される構成であり、その移動速度は、約１．０ｍ／秒の高速度とされている。
【００２２】
また、このインクジェット記録装置１０には、画像印刷前の記録紙６０を束にして入れておく給紙トレイ２６が設けられており、その給紙トレイ２６の上方には、インクジェット記録ヘッド３２によって画像が印刷された記録紙６０が排出される排紙トレイ２８が設けられている。そして、給紙トレイ２６から１枚ずつ給紙された記録紙６０を所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構１８が設けられている。また、このインクジェット記録装置１０には、印刷時において、各種設定を行うコントロールパネル２４が設けられている。
【００２３】
図２で示すように、インクジェット記録ユニット３０は、インクジェット記録ヘッド３２と、それにインクを供給するインクタンク３４とが一体に構成されたものであり、その下面（以下、「インク吐出面」という）に設けられたインクジェット記録ヘッド３２のノズルが、記録紙６０と対向するようにキャリッジ１２上に搭載される。したがって、インクジェット記録ヘッド３２が主走査機構１６によって主走査方向に移動しながら、記録紙６０に対してノズルからインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像の記録が行われる。
【００２４】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙６０は、副走査機構１８によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド３２が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像の記録を行うようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙６０に画像データに基づく画像が記録される。
【００２５】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、図３乃至図５で示すように、キャリッジ１２には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクジェット記録ユニット３０を交換可能に収納する４つの収納室４０が設けられている。各収納室４０は、キャリッジ１２の左側壁４２と、右側壁４４と、その間を等間隔に区切る３枚の側壁４６とで構成されており、各収納室４０の底部には、各インクジェット記録ヘッド３２のインク吐出面に設けられたノズルを露出させる開口４０Ａが穿設されている。そして、各収納室４０の上部には各インクジェット記録ユニット３０を収納した後、そのインクジェット記録ユニット３０が外れないように固定するロックレバー４８がそれぞれ上下方向に回動可能に設けられている。
【００２６】
また、側壁４６と右側壁４４には、各インクジェット記録ユニット３０を主走査方向のどちらか一方向へ付勢する（図示のものはインクジェット記録ユニット３０の右側面部を押圧して左方向へ付勢する）付勢手段としての板バネ５０が取り付けられている。そして、左側壁４２と側壁４６の下端には２つの位置決め部材５２、５４が所定間隔を隔てて（上流側と下流側に離間されて）突設されている。位置決め部材５２、５４は、キャリッジ１２と一体に成形された平板状の突起であり、各インクジェット記録ユニット３０の下部、即ちインクジェット記録ヘッド３２の左側面部に取り付けられた金属製のベースプレート３６（図２参照）が、その平面（以下、「基準面」という）に当接するようになっている。
【００２７】
この金属製ベースプレート３６の位置決め部材５２、５４の基準面と当接する面は平面状に形成されており、その基準面に対して精度よく当接できるようになっている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２（インクジェット記録ユニット３０）をキャリッジ１２の各収納室４０内に精度よく位置決め配置することができる。
【００２８】
また、このベースプレート３６は、インク噴射用の加熱素子を備えたチップ（図示省略）をインクジェット記録ヘッド３２に組み付けるようになっており、記録ヘッド３２（チップ）において発生した熱を放熱するためのヒートシンクの役割も兼ねている。つまり、記録ヘッド３２（チップ）において発生した熱はベースプレート３６に伝播して放熱されるようになっている。なお、各インクジェット記録ヘッド３２の右側面部には、図２で示すように、チップとインクタンク３４とを接続するマニホールド３８が備えられている。
【００２９】
また、キャリッジ１２において、少なくともベースプレート３６に接触する位置決め部材５２、５４からシャフト２０が挿通されるブラケット１４までを含む下方部Ｄ（図４参照）がマグネシウムを成分とする金属、即ちマグネシウム合金で構成されている。なお、ここで言う下方部Ｄとは、位置決め部材５２、５４からブラケット１４まで、熱が伝播する経路が形成されるように構成されている部位を指している。したがって、図示のように、側面視でブラケット１４の上端部１４Ｂ以下全体でなくてもよく、その部位の形状は適宜設計変更される。
【００３０】
つまり、キャリッジ１２は、その少なくとも一部（下方部Ｄ）がマグネシウム合金で構成されていればよく、ロックレバー４８を含む上方部Ｕは、マグネシウム合金で構成されてもよいし（キャリッジ１２の略全体がマグネシウム合金で構成されてもよいし）、ＡＢＳやＰＣなどの樹脂材で構成されてもよい。上方部Ｕを樹脂材で構成する場合は、インサート成形や図示しない組付手段等で金属製の下方部Ｄと組み合わせるような構成にすればよい。キャリッジ１２の一部（上方部Ｕ）を樹脂材で構成すれば、キャリッジ１２の軽量化が図れることは言うまでもない。
【００３１】
ここで、マグネシウム合金は当然ながら樹脂材よりも熱伝導性（放熱性能）に優れている。具体的に言うと、例えばＡＢＳやＰＣなどの樹脂材の熱伝導度が０．２Ｗ／ｍ・ｋであるのに対し、マグネシウムの熱伝導度は７２Ｗ／ｍ・ｋである。このため、図４、図５の矢印で示すように、インクジェット記録ヘッド３２において発生し、ベースプレート３６に伝播した熱は、位置決め部材５２、５４を介してキャリッジ１２に伝播して放熱され、更にはキャリッジ１２からブラケット１４を介してシャフト２０に伝播して放熱される。
【００３２】
また、キャリッジ１２の上方部Ｕを樹脂材で構成した場合、その適宜箇所には薄膜状のセラミックシートを貼着するのが好ましい。セラミックシートの熱伝導度は１５６Ｗ／ｍ・ｋであり、これをマグネシウム合金で構成された下方部Ｄと一部が接触した状態で貼着すれば、キャリッジ１２の下方部Ｄに伝播した熱をセラミックシートに伝播させることができ、そこから放熱させることができる。
【００３３】
また、キャリッジ１２をマグネシウム合金で構成するのではなく、放熱性を有する樹脂材で構成してもよい。この放熱性を有する樹脂材とは、ポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）をベースに金属粉のフィラーを混入した樹脂材であり、その熱伝導度は２０Ｗ／ｍ・ｋである。したがって、上記したマグネシウム合金やセラミックシートと同様に良好に放熱することができる。また、この場合は、キャリッジ１２の略全体を樹脂材で構成するので、上記のように、一部（下方部Ｄ）にマグネシウム合金を使用したキャリッジ１２よりも軽量化できる。
【００３４】
以上のようなインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、キャリッジ１２に形成された４つの収納室４０に、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各インクジェット記録ユニット３０を搭載する。このとき、各インクジェット記録ユニット３０は、各板バネ５０の付勢力により、左方向に付勢されているため、その左側面部に取り付けられたベースプレート３６が位置決め部材５２、５４の基準面に当接し、精度よく位置決めされる。
【００３５】
その後、インクジェット記録ヘッド３２により印刷を行うが、この際、記録ヘッド３２（チップ）において発生する熱は、ベースプレート３６に伝播して放熱される。そして更に、キャリッジ１２の少なくとも位置決め部材５２、５４からブラケット１４までを含む下方部Ｄがマグネシウム合金（又は放熱性を有する樹脂材）で構成されているので、ベースプレート３６へ伝播した熱は、位置決め部材５２、５４を介してキャリッジ１２に伝播され、キャリッジ１２からも放熱される。
【００３６】
また更に、キャリッジ１２に伝播した熱は、キャリッジ１２からブラケット１４を介してシャフト２０に伝播されるので、シャフト２０からも放熱される。したがって、インクジェット記録ヘッド３２における放熱効率（冷却効率）を従来に比べ格段に向上させることができ、連続噴射時の記録ヘッド３２（チップ）の昇温による不具合を軽減することができる。なお、キャリッジ１２の略全体がマグネシウム合金（又は放熱性を有する樹脂材）で構成されていれば、より一層放熱効率（冷却効率）が向上することは言うまでもない。
【００３７】
また、キャリッジ１２の上方部ＵがＡＢＳやＰＣなどの樹脂材で構成されていても、そこにセラミックシートを貼着すれば、そこからの放熱が可能となる。つまり、セラミックシートの一部を下方部Ｄに接触させた状態で、その樹脂材部分に貼着すれば、下方部Ｄに伝播した熱は、その下方部Ｄからセラミックシートに伝播し、そこから放熱される。したがって、熱伝導度が低い（０．２Ｗ／ｍ・ｋ）樹脂材部分においても放熱が可能となり、インクジェット記録ヘッド３２における放熱効率（冷却効率）を、キャリッジ１２の略全体をマグネシウム合金（又は放熱性を有する樹脂材）で構成した場合と略同じ程度まで高めることができる。
【００３８】
以上のようにして、インクジェット記録ヘッド３２（チップ）において発生する熱が、ベースプレート３６に位置決め部材５２、５４を介して接触するキャリッジ１２によって積極的に放熱（冷却）され、更にはシャフト２０に伝播して、シャフト２０からも積極的に放熱される。このため、ベースプレート３６の大きさ（体積や表面積）を低減（ベースプレート３６をコンパクト化）することができる。つまり、ベースプレート３６は、チップとマニホールド３８部分だけあれば足りる。また、このようにベースプレート３６に接触して放熱（冷却）させると、従来のような空冷等による方法よりも効率よく、温度を下げることができる。
【００３９】
その他、マグネシウムは、他の金属に比べて軽量（比重がアルミニウムの約２／３、鉄の１／４）で、切削抵抗が小さく加工がしやすいため、キャリッジ１２の軽量化を図ることができるとともに、位置決め部材５２、５４を高い精度で加工することができる。しかも、マグネシウムは、他の金属よりも変形に対する抵抗力が強いので、衝撃や温度変化、経時等によるキャリッジ１２の変形やインクジェット記録ヘッド３２の位置ずれを最小限にとどめることができる。
【００４０】
また、マグネシウムは、他の金属よりも振動・衝撃エネルギーの吸収特性がよいため、主走査方向に往復移動しながら印字するインクジェット記録ヘッド３２に加わる振動を極力低減することができる。したがって、キャリッジ１２（収納室４０）内で位置決めされたインクジェット記録ユニット３０（インクジェット記録ヘッド３２）を最適な位置に保持する保持性能を向上させることができ、印字性能を高めることができる。これにより、高精細な印刷が実現可能となる。
【００４１】
以上、何れにしても本実施形態のインクジェット記録装置１０では、インクジェット記録ヘッド３２における放熱を良好に行えるが、このインクジェット記録装置１０は記録紙６０上への画像（文字を含む）の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】インクジェット記録装置の一部破断概略斜視図
【図２】インクジェット記録ユニットの概略斜視図
【図３】インクジェット記録ユニットを組み込むキャリッジの概略斜視図
【図４】インクジェット記録ユニットが組み込まれたキャリッジの概略斜視図
【図５】インクジェット記録ユニットを組み込むキャリッジの概略平面図
【符号の説明】
【００４３】
１０  インクジェット記録装置
１２  キャリッジ
２０  シャフト
３０  インクジェット記録ユニット
３２  インクジェット記録ヘッド
３４  インクタンク
３６  ベースプレート
４０  収納室
５０  板バネ
５２  位置決め部材
５４  位置決め部材
６０  記録紙（記録媒体）
【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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