(57)【要約】【課題】光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置に用いられ、設計自由度が高く小型化の要請に応えられる放熱構造を有する照射装置を提供する。【解決手段】光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置に用いられる照射装置であって、基板と、前記基板の主面に固定される複数の発光素子と、前記基板の主面において前記複数の発光素子の間に固定されるヒートシンクと、を備える照射装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置に用いられる照射装置であって、
基板と、
前記基板の主面に固定される複数の発光素子と、
前記基板の主面において前記複数の発光素子の間に固定されるヒートシンクと、
を備える照射装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記画像形成装置の印刷媒体搬送方向からみて前記複数の発光素子の間に固定される、
請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、前記画像形成装置の印刷媒体搬送方向に平行な複数のフィンを備える、
請求項１又は２に記載の照射装置。
【請求項４】
前記基板は、金属からなる放熱層を有し、
前記ヒートシンクは、前記放熱層に熱的に結合される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、前記基板に印刷された導線を短絡するように前記導線に結合される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクは、前記基板に表面実装される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項７】
印刷媒体に向けて光硬化型インクを吐出する印刷ヘッドと、
基板と、
前記基板の主面に固定され前記印刷媒体に吐出された前記光硬化型インクに光を照射する複数の発光素子と、
前記基板の主面において前記複数の発光素子の間に固定されるヒートシンクと、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置およびこれに用いられる照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光硬化型インクを吐出するインクジェットプリンターにおいて、小型で低消費電力の高輝度発光素子として所謂パワーＬＥＤが用いられている。パワーＬＥＤを基板に実装する場合、基板への蓄熱を抑える放熱技術が重要である。特許文献１には、立体的にプレス成形された金属製の放熱板を基板に取り付け、発熱する部品を放熱板に取り付ける技術が開示されている。特許文献１に記載された技術は、基板自体に放熱のための構造を組み込む技術に比べると、放熱のための独立した部品を基板に取り付けるため、設計自由度が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８７９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された技術は、発熱する部品を基板表面に実装する場合には適用することができず、小型化の要請に応えられないという問題がある。
【０００５】
本発明は、光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置に用いられ、設計自由度が高く小型化の要請に応えられる放熱構造を有する照射装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するための照射装置は、光硬化型インクによって画像を形成する画像形成装置に用いられる照射装置であって、基板と、前記基板の主面に固定される複数の発光素子と、前記基板の主面において前記複数の発光素子の間に固定されるヒートシンクと、を備える。
本発明によると、ヒートシンクを複数の発光素子の間に固定するため、照射装置を小型化することができる。また基板と別部品のヒートシンクによって放熱する構成のため、設計自由度が高い。
【０００７】
（２）上記目的を達成するための照射装置において、前記ヒートシンクは、前記画像形成装置の印刷媒体搬送方向からみて前記複数の発光素子の間に固定されてもよい。
この構成を採用する場合、印刷媒体を搬送することによって生ずる気流でヒートシンクの放熱効果を高めることができる。
【０００８】
（３）上記目的を達成するための照射装置において、前記ヒートシンクは、前記画像形成装置の印刷媒体搬送方向に平行な複数のフィンを備えてもよい。
この構成を採用する場合、フィンでヒートシンクの表面積を増大させて放熱効果を高めることができ、印刷媒体を搬送することによって生ずる気流でヒートシンクの放熱効果をさらに高めることができる。
【０００９】
（４）上記目的を達成するための照射装置において、前記基板は、金属からなる放熱層を有し、前記ヒートシンクは、前記放熱層に熱的に結合されてもよい。
この構成を採用する場合、基板の放熱層に蓄えられる熱をヒートシンクから効率よく放出することができる。
【００１０】
（５）上記目的を達成するための照射装置において、前記ヒートシンクは、前記基板に印刷された導線を短絡するように前記導線に結合されてもよい。
この構成を採用する場合、ヒートシンクを導線の一部として機能させることにより、回路の電気抵抗を低減することができる。
【００１１】
（６）上記目的を達成するための照射装置において、前記ヒートシンクは、前記基板に表面実装される。
この構成を採用する場合、照射装置をさらに小型化することができる。
【００１２】
（７）上記目的を達成するための画像形成装置は、印刷媒体に向けて光硬化型インクを吐出する印刷ヘッドと、基板と、前記基板の主面に固定され前記印刷媒体に吐出された前記光硬化型インクに光を照射する複数の発光素子と、前記基板の主面において前記複数の発光素子の間に固定されるヒートシンクと、を備える。
本発明によると、ヒートシンクを複数の発光素子の間に固定するため、画像形成装置を小型化することができる。また基板と別部品のヒートシンクによって放熱する構成のため、設計自由度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施例にかかる図であって、図１Ａは平面図、図１Ｂは１Ｂ線の断面図、図１Ｃは１Ｃ線の断面図である。
【図２】本発明の第一実施例にかかる図であって、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｅは平面図、図２Ｃおよび図２Ｆは側面図、図２Ｄおよび図２Ｇは底面図である。
【図３】本発明の第一実施例にかかるグラフである。
【図４】本発明の第二実施例にかかる図であって、図４Ａおよび図４Ｂは平面図、図４Ｃは４Ｃ線の断面図である。
【図５】本発明の第三実施例にかかる図であって、図５Ａおよび図５Ｂは平面図、図５Ｃは５Ｃ線の断面図、図５Ｄは５Ｄ線の断面図である。
【図６】本発明の第四実施例にかかる側面図である。
【図７】本発明の第五実施例にかかる側面図である。
【図８】本発明の第六実施例にかかる図であって、図８Ａはインクジェットラインプリンターの平面図、図８Ｂは印刷媒体の搬送方向からみた照射装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００１５】
１．第一実施例
図１は、本発明の第一実施例としての照射装置１を示している。照射装置１は、基板１０と、基板１０の主面に固定される６個のＬＥＤ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）と、基板１０の主面においてＬＥＤ１１とＬＥＤ１１の間に固定されるヒートシンク１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）とを備えている。
【００１６】
基板１０は、樹脂などの絶縁材料からなる。図２Ａに示すように、基板１０の主面には銅などの金属からなる導線１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が形成されている。導線１３ａは、ＬＥＤ１１の放熱端子１１２を基板１０に接合するための領域である。導線１３ｂは、ＬＥＤ１１のアノード端子１１１またはカソード端子１１３を基板１０に接合し、素子同士を電気的に接続するための領域である。導線１３ｃはヒートシンク１２を基板１０に接合するための領域である。
【００１７】
発光素子としてのＬＥＤ１１は、所謂パワーＬＥＤチップであって、光硬化型インクに光を照射するための光源である。ＬＥＤ１１は、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように表面実装に適合したアノード端子１１１、カソード端子１１３および放熱端子１１２を底面に備えている。
【００１８】
ヒートシンク１２は、図２Ｅ、図２Ｆ、図２Ｇに示すように突部を有する金属からなるブロックである。ヒートシンク１２に用いる材料としては、アルミニウム（常温付近で２３６Ｗ／ｍＫ）、銅（常温付近で３９８Ｗ／ｍＫ）など熱伝導率が高い金属が好ましい。ヒートシンク１２には、放熱性を高めるために、フィンなどの突部を設けることが好ましい。ヒートシンク１２の底面は平坦であるため表面実装に適合する。したがって、ＬＥＤ１１とともにヒートシンク１２を基板１０に表面実装することが容易である。具体的には、ペースト状のハンダを導線１３の接合領域に塗布した基板１０にチップマウンターを用いてヒートシンク１２とＬＥＤ１１を置き、その後のリフロー工程を経てヒートシンク１２とＬＥＤ１１を基板１０に固定することができる。すなわち、ヒートシンク１２は、表面実装に適合する形態を有しているため、照射装置の製造コストの低減に寄与する。
【００１９】
図３は、ヒートシンク１２を基板１０に取り付けた本実施例の照射装置１と、ヒートシンク１２を基板１０から取り外した比較例との熱特性を示している。グラフの縦軸は基板１０の表面温度、横軸はＬＥＤ１１の照射時間である。ヒートシンク１２の有無を除いて同一条件で比較した結果は、ヒートシンク１２が高い放熱効果を奏していることを示している。放熱効果はヒートシンク１２を取り付ける数に応じて高まる。したがって発熱量に応じた数のヒートシンク１２を取り付けることによって高輝度の照射装置を実現できる。またヒートシンク１２は複数のＬＥＤ１１の間において基板１０の主面にＬＥＤ１１とともに固定されるため、照射装置を小型化することができる。
【００２０】
２．第二実施例
図４Ｂは本発明の第二実施例としての照射装置２を示している。
図４Ｃに示すようにヒートシンク２２の中央部は基板２０から離れており、ヒートシンク２２の両端部のみが基板２０に接している。このためヒートシンク２２の基板占有面積に対して、雰囲気に露出するヒートシンク２２の表面積の割合が高い。
【００２１】
図４Ａおよび図４Ｃに示すように基板２０は、樹脂などからなる絶縁層２０ａと、銅などの熱伝導率の高い金属からなるベース層２０ｂとを備える。ＬＥＤ１１のアノード端子１１１またはカソード端子１１３が接合される導線２３ｂは絶縁層２０ａの表面に形成される。絶縁層２０ａには、ＬＥＤ１１の放熱端子１１２が接合される領域２３ａとヒートシンク２２が接合される領域２３ｃに開口部が形成されている。ＬＥＤ１１の放熱端子１１２は領域２３ａにおいて露出しているベース層２０ｂに接合される。これによりＬＥＤ１１はベース層２０ｂと熱的に結合される。図４Ｃに示すようにヒートシンク２２は領域２３ｃにおいて露出しているベース層２０ｂに接合される。これによりヒートシンク２２はベース層２０ｂに熱的に結合される。したがって、ＬＥＤ１１とヒートシンク２２は、ベース層２０ｂを介して熱的に結合される。すなわち、ＬＥＤ１１からヒートシンク２２までの熱抵抗が小さくなるため、本実施例では放熱効果がさらに高まる。
【００２２】
３．第三実施例
図５Ｂは本発明の第三実施例としての照射装置３を示している。
図５Ｃに示すようにヒートシンク３２の中央部は基板２０から離れており、両端部のみが基板２０に接している。ヒートシンク３２はアルミニウムなどの熱伝導率が大きい導体からなる。基板２０の絶縁層２０ａの表面には互いに連続していない複数の導電性パッド２３１ｂが形成されている。ヒートシンク３２の両端部は２つの導電性パッド２３１ｂに接合されている。それぞれの導電性パッド２３１ｂにはＬＥＤ１１のアノード端子１１１またはカソード端子１１３が接合される。すなわち、ヒートシンク３２は導線としての導電性パッド２３１ｂを短絡させることによって２つのＬＥＤ１１を電気的に接続する。このように、ヒートシンク３２は導電性パッド２３１ｂとともに電気的な接続要素として機能する。ヒートシンク３２は導電性パッド２３１ｂに比べてはるかに断面積が大きいため、配線の電気抵抗を下げることができる。したがって、より輝度が高いＬＥＤを大きな電流で駆動することが可能になる。
【００２３】
４．第四実施例
図６は本発明の第四実施例としての照射装置４を示している。
照射装置４は、第一実施例と同様の基板１０、ＬＥＤ１１およびヒートシンク１２に加えて、強制空冷のためのヒートシンク４５を備えている。ヒートシンク４５はアルミニウムなどの熱伝導率が大きい金属からなり基板１０の裏面全体に接合されている。ヒートシンク４５には基板１０の主面と平行な方向に貫通している孔４５ａが形成されている。本実施例によると、図示しないファンによってヒートシンク４５の孔４５ａに空気を強制的に流通させることでさらに放熱効果を高めることができる。
【００２４】
５．第五実施例
図７は本発明の第五実施例としての照射装置５を示している。
照射装置５は、第一実施例と同様の基板１０、ＬＥＤ１１およびヒートシンク１２に加えて、水冷ジャケット５５を備えている。水冷ジャケット５５はアルミニウムなどの熱伝導率が大きい金属からなり基板１０の裏面全体に接合されている。水冷ジャケット５５の内部には図示しない冷却水路が形成されている。冷却水路の両端部には外部ホースを接続して冷却水を導入するために円筒状に突出した導入部５５ａと、外部ホースを接続して冷却水を排出するために円筒状に突出した排出部５５ｂとが設けられている。本実施例によると冷却水を水冷ジャケット５５の内部に流通させることでさらに放熱効果を高めることができる。
【００２５】
６．第六実施例
図８は本発明の第六実施例としてのインクジェットラインプリンターの内部構造を示している。このインクジェットラインプリンターは、印刷媒体Ｍを搬送する給紙ローラー６６および排紙ローラー６８、印刷媒体Ｍに向けて光硬化型インクを吐出する印刷ヘッド６７、ならびに、印刷媒体Ｍに吐出された光硬化型インクに光を照射する照射装置６を備えている。
【００２６】
照射装置６の基板１０の主面には、６個のＬＥＤ１１と４個のヒートシンク６２が固定されている。それぞれのヒートシンク６２は、印刷媒体Ｍの搬送方向Ｆからみて６個のＬＥＤ１１の間に固定されている。それぞれのヒートシンク６２は、印刷媒体Ｍの搬送方向Ｆに平行な２つのフィン６２ａ、６２ｂを備える。
【００２７】
給紙ローラー６６および排紙ローラー６８が回転し、印刷媒体Ｍが移動するとき、照射装置６の基板１０と主面と平行な搬送方向Ｆに気流が生ずる。このとき、印刷媒体Ｍの搬送方向Ｆからみて６個のＬＥＤ１１の間にヒートシンク６２が固定されているため、ＬＥＤ１１に阻まれることなく、この気流がヒートシンク６２に到達する。したがってヒートシンク６２の近傍の空気が入れ替わりやすくなるため、放熱効果が高まる。また、この気流は、ヒートシンク６２のフィン６２ａとフィン６２ｂの間に滞留することなく流れるため、さらに放熱効果が高まる。
【００２８】
７．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、発光素子としてＬＥＤ以外の発光素子を用いても良い。また、ヒートシンクの形態は図示されたものに限らず、例えば針状の突部を複数備えた形態でも良いし、板状でも良いし、複数の金属板を結合した形態でも良い。またヒートシンクを基板に固定する数は、発光素子の発熱量に応じて適宜変更すればよい。またヒートシンクには、熱伝導率が高い様々な材料を用いることができるが、少なくとも基板の表面絶縁層よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。また、画像形成装置は、光硬化型インクによって画像を形成する装置であればどのようなものでもよく、例えばインクジェットシリアルプリンターでも良いし、コピー機でもよいし、ファクシミリでも良いし、複合機でも良い。
【符号の説明】
【００２９】
１、２、３、４、５、６…照射装置、１０…基板、１２、２２、３２、６２…ヒートシンク、１３、２３…導線、２０…基板、２０ａ…絶縁層、２０ｂ…ベース層、４５…ヒートシンク、４５ａ…孔、５５…水冷ジャケット、５５ａ…導入部、５５ｂ…排出部、６２ａ…フィン、６２ｂ…フィン、６６…給紙ローラー、６７…印刷ヘッド、６８…排紙ローラー、１１１…アノード端子、１１２…放熱端子、１１３…カソード端子、２３１ｂ…導電性パッド、Ｆ…搬送方向、Ｍ…印刷媒体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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