放熱装置、及び、放熱方法
【課題】発熱部で発生した熱を放熱部から放出する際に、ユーザーが放熱部に触れても安全な放熱装置を提供する。
【解決手段】熱を発生する発熱部６５と、発熱部で発生した熱を放出させる放熱部８１と、発熱部で発生した熱により変形することで、発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部８２と、を備える。これにより、発熱部６５が異常な高熱を発生した場合に、その高熱によって変形部８２自体が変形し、発熱部６５と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させ、発熱部から放熱部への熱の移動（伝導）を制限して放熱部の過熱を抑制する。
【解決手段】熱を発生する発熱部６５と、発熱部で発生した熱を放出させる放熱部８１と、発熱部で発生した熱により変形することで、発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部８２と、を備える。これにより、発熱部６５が異常な高熱を発生した場合に、その高熱によって変形部８２自体が変形し、発熱部６５と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させ、発熱部から放熱部への熱の移動（伝導）を制限して放熱部の過熱を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置、及び、放熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱部で発生した熱を放熱部から放出させることで、発熱部の冷却を行う放熱装置が知られている。このような放熱装置を備える機器の例として、ヘッドから液体を噴出して媒体上に液滴（ドット）を着弾させることで印刷を行う印刷装置がある。印刷装置を用いて印刷を行う際に、ヘッドを駆動する駆動回路や、ヘッドを移動させるためのモーターを制御するモータードライバー等の発熱部が非常に高温になる場合がある。特に、発熱部を構成するトランジスターは高温状態が継続すると故障してしまうため、適当に冷却を行う必要がある。そこで、発熱部を冷却する方法として、アルミニウム板や鉄板を用いて大気に熱を放出させる放熱部を設けておき、発熱部で発生した熱を放熱部に伝導させることで熱を放出させる方法が一般的である。
【０００３】
発熱部からの放熱を効率的に行わせる例としては、通常動作時には発熱部と放熱部とが離れている印刷装置において、発熱部と放熱部との間に受熱部を設けておき、発熱部の温度が異常に高くなり放熱が必要となった場合に、該受熱部の位置を移動させて発熱部から放熱部へ熱を伝導させることで放熱を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような放熱装置では、装置の構成上、ユーザーが触れる可能性がある場所に放熱部を配置せざるを得ない場合がある。
本発明では、発熱部で発生した熱を放熱部から放出する際に、ユーザーが放熱部に触れても安全な放熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、熱を発生する発熱部と、前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、を備える放熱装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】印刷システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、本実施形態のプリンターの構成を説明する図である。図２Ｂは、本実施形態のプリンターの構成を説明する側面図である。
【図３】ヘッドの構造を説明するための断面図である。
【図４】比較例における放熱の様子を説明する図である。
【図５】第１実施形態における放熱ユニット８０の概略図である。
【図６】第１実施形態における変形部８２の組成の一例を説明する図である。
【図７】第１実施形態で変形部８２の熱による変形の様子を説明する図である。
【図８】第１実施形態で変形部８２が変形した場合の放熱の様子を説明する図である。
【図９】第２実施形態における放熱ユニット８０の概略図である。
【図１０】２実施形態における放熱の様子を説明する図である。
【図１１】第２実施形態で変形部８２が変形した場合の放熱の様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【０００９】
熱を発生する発熱部と、前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、を備える放熱装置。
このような放熱装置によれば、発熱部で発生した熱を放熱部から放出する際に、ユーザーが放熱部に触れても安全である。
【００１０】
かかる放熱装置であって、前記変形部は、前記発熱部と前記放熱部との間に設けられ、前記発熱部で発生した熱を前記放熱部に伝導させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、変形部自体を発熱部から放熱部への熱伝導媒体とすることで、該熱伝導媒体の変形によって発熱部と放熱部との熱伝導率を低下させることができる。これにより、発熱部から放熱部への熱の移動が制限されるため、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１１】
かかる放熱装置であって、前記変形部が変形することにより、前記発熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、発熱部から変形部への熱の移動量を確実に減少させることで、放熱部への熱移動を制限し、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１２】
かかる放熱装置であって、前記変形部が変形することにより、前記放熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、変形部から放熱部への熱の移動量を確実に減少させることで、放熱部への熱移動を制限し、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１３】
また、発熱部で熱を発生することと、前記発熱部で発生した熱を放熱部から放出することと、変形部が前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させることと、を有する放熱方法が明らかとなる。
【００１４】
＝＝＝装置の基本的構成＝＝＝
発明を実施する放熱装置について、画像形成装置（プリンター１）に備えられる放熱装置を例に挙げて説明する。
【００１５】
＜プリンターの構成＞
図１は、プリンター１の全体構成を示すブロック図である。
プリンター１は、紙・布・フィルム等の媒体にインクを噴出することで文字や画像を記録（印刷）するインクジェットプリンターであり、外部装置であるコンピューター１１０と通信可能に接続されている。
【００１６】
コンピューター１１０にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置（不図示）にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（コンピューターが読み取り可能な記録媒体）に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター１１０にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
【００１７】
コンピューター１１０はプリンター１に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター１に出力する。
【００１８】
プリンター１は、搬送ユニット２０と、キャリッジユニット３０と、ヘッドユニット４０と、検出器群５０と、コントローラー６０と、放熱装置である放熱ユニット８０と、を有する。なお、図１では放熱ユニット８０が一つだけ設けられているが、放熱ユニット８０は複数設けられていても良い。
【００１９】
コントローラー６０は、外部装置であるコンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて各ユニットを制御し、媒体に画像を印刷する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は検出結果をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は検出器群５０から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
【００２０】
図２は、本実施形態のプリンター１の構成を表した図である。
搬送ユニット２０は、媒体（例えば紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。ここで、搬送方向はキャリッジの移動方向と交差する方向である。搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００２１】
給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。搬送モーター２２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを、紙Ｓの裏側から支持する部材である。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。
【００２２】
搬送モーター２２は媒体を搬送する際に駆動（回転）することによって発熱する。また、搬送モーター２２の駆動力を搬送ローラーに伝達するために設けられるギア輪列（不図示）も回転時の摩擦により発熱する。つまり、搬送モーター２２及びギア輪列はプリンター１の発熱部であると言える。これらの発熱部に、後述する放熱部８１や変形部８２を設けることで、放熱ユニット８０を構成することができる。
【００２３】
＜キャリッジユニット３０＞
キャリッジユニット３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジ３１を所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモーターとも言う）とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００２４】
キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。キャリッジモーター３２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。
【００２５】
なお、キャリッジモーター３２や、キャリッジモーター３２の駆動力を用いてキャリッジ３１を移動させるためのギア輪列（不図示）は、キャリッジ３１の移動動作時に発熱する。つまり、キャリッジモーター３２及びギア輪列はプリンター１の発熱部であると言える。したがって、前述の搬送モーター２２等と同様に、これらの発熱部に放熱部８１や変形部８２を設けることで、放熱ユニット８０を構成することもできる。
【００２６】
＜ヘッドユニット４０＞
ヘッドユニット４０は、紙Ｓにインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１を備える。このヘッド４１はキャリッジ３１に設けられ、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。
【００２７】
図３は、ヘッド４１の構造を示した断面図である。ヘッド４１は、ケース４１１と、流路ユニット４１２と、ピエゾ素子群ＰＺＴとを有する。ケース４１１はピエゾ素子群ＰＺＴを収納し、ケース４１１の下面に流路ユニット４１２が接合されている。流路ユニット４１２は、流路形成板４１２aと、弾性板４１２ｂと、ノズルプレート４１２ｃとを有する。流路形成板４１２aには、圧力室４１２ｄとなる溝部、ノズル連通口４１２eとなる貫通口、共通インク室４１２ｆとなる貫通口、インク供給路４１２ｇとなる溝部が形成されている。弾性板４１２ｂはピエゾ素子ＰＺＴの先端が接合されるアイランド部４１２ｈを有する。そして、アイランド部４１２ｈの周囲には弾性膜４１２ｉによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室４１２ｆを介して、各ノズルＮｚに対応した圧力室４１２ｄに供給される。ノズルプレート４１２ｃはノズルＮｚが形成されたプレートである。ノズル面では、イエローインクを吐出するイエローノズル列Ｙと、マゼンタインクを吐出するマゼンタノズル列Ｍと、シアンインクを吐出するシアンノズル列Ｃと、ブラックインクを吐出するブラックノズル列Ｋと、が形成されている。各ノズル列では、ノズルＮｚが搬送方向に所定間隔Ｄにて並ぶことによって構成されている。
【００２８】
ピエゾ素子群ＰＺＴは、櫛歯状の複数のピエゾ素子（駆動素子）を有し、ノズルＮｚに対応する数分だけ設けられている。ヘッド制御部ＨＣなどが実装された配線基板（不図示）を介してピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭが印加され、駆動信号ＣＯＭの電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮すると、アイランド部４１２ｈは圧力室４１２ｄ側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部４１２ｈ周辺の弾性膜４１２ｉが変形し、圧力室４１２ｄ内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が吐出される。
【００２９】
＜検出器群５０＞
検出器群５０は、プリンター１の状況を監視するためのものである。検出器群５０には、リニア式エンコーダ５１、ロータリー式エンコーダ５２、紙検出センサ５３、及び光学センサ５４等が含まれる（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００３０】
リニア式エンコーダ５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダ５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサ５３は、給紙中の紙Ｓの先端の位置を検出する。光学センサ５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、対向する位置の紙Ｓの有無を検出し、例えば、移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサ５４は、状況に応じて、紙Ｓの先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。
【００３１】
＜コントローラー６０＞
コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニット（制御部）である。コントローラー６０は、インターフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４と、ヘッド駆動回路６５と、モータードライバー６６と、を有する。
【００３２】
インターフェース部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター１の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子によって構成される。そして、ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して搬送ユニット２０等の各ユニットを制御する。
【００３３】
ヘッド駆動回路６５はＣＰＵ６２とヘッドユニット４０との間で、印刷用データの転送や印刷タイミングの制御等、ヘッド駆動関係の情報のやりとりを行なう。また、ヘッド駆動回路６５は、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動する駆動信号ＣＯＭ（駆動波形）の生成も行なう。駆動信号ＣＯＭを生成する際には、ＮＰＮトランジスター及びＰＮＰトランジスター（共に不図示）をプッシュプルで構成した増幅器を使用して電流波形を増幅し、所望の形状の台形波を生成する。この台形波をヘッドユニット４０に印加してピエゾ素子ＰＺＴへの充放電を行なう。ピエゾ素子ＰＺＴの充放電時において、該トランジスター対は非常に高い熱を発生することから、ヘッド駆動回路６５はプリンター１の発熱部であると言うことができる。
【００３４】
モータードライバー６６は、搬送モーター２２やキャリッジモーター３２の回転方向、回転速度等を制御する。モータードライバー６６にはトランジスターやＦＥＴ（不図示）が組み込まれており、各種モーターの駆動時には該トランジスター等によって構成されるブリッジ回路を用いて電流を増幅する。その際、該トランジスターは非常に高い熱を発生することから、モータードライバー６６もプリンター１の発熱部であると言うことができる。
【００３５】
＜放熱ユニット８０＞
放熱ユニット８０は、前述のヘッド駆動回路６５やモータードライバー６６等の発熱部で発生した熱を、周囲の大気中に放出させる放熱装置である。以下、前述の発熱部のうち、印刷動作において最も高温となるヘッド駆動装置６５に設けられる放熱ユニット８０について説明を行なう（図１参照）。なお、放熱ユニット８０は前述した複数の発熱部のそれぞれについて設けられていてもよいし、発熱部同士がなるべく近くに配置されるように設計し、各発熱部に共通の放熱ユニット８０を１つだけ設けてもよい。放熱ユニット８０は、熱の発生源である発熱部と、放熱部８１と、変形部８２とを有する。
【００３６】
放熱部８１はアルミニウムや鉄製の金属板であり、発熱部で発生した熱を放熱部８１の
表面から周囲の大気中に放射させることで熱を逃がし、発熱部の冷却を行なう。放熱部８１は大気との接触面積が大きいほど熱の放射が起こりやすくなる。つまり、表面積が大きい程、冷却性能が高くなる。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、本実施形態において放熱部８１はキャリッジ移動方向に沿った長方形の板状とすることで、表面積がなるべく広くなるようにしてある。さらに冷却性能を上げるために、放熱部８１の表面にフィンを設けて表面積を大きくしてもよい。また、放熱部８１が設置される場所は、周囲を囲むものがない開放された場所であることが望ましい。周囲が囲まれていると放出された熱がこもってしまい、放熱ユニット８０の冷却効率が徐々に低下していくからである。本実施形態においても、放熱部８１はプリンター１の他の構成要素（例えば搬送ユニット２０やヘッドユニット４０等）に囲まれておらず、放射された熱を周囲に逃がしやすいような位置に設置されている（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。
【００３７】
変形部８２は発熱部から発生した熱により変形することで、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる機能を有する。そのため、変形部８２は熱伝導率が高い物質で形成され、また、所定の温度以上で形状が変形する物質で形成される。例えば、粉末冶金製の平板や、形状記憶合金製の板等を用いて形成される。変形部８２についての詳細は後で説明する。
【００３８】
＜プリンターの印刷動作＞
プリンター１の印刷動作について簡単に説明する。コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェース部６１を介して印刷命令を受信し、各ユニットを制御することにより、給紙処理・ドット形成処理・搬送処理等を行う。
【００３９】
給紙処理は、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。続いて、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。
【００４０】
ドット形成処理は、移動方向（走査方向）に沿って移動するヘッドからインクを断続的に噴出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジ３１を移動方向に移動させ、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッド４１からインクを噴出させる。噴出されたインク滴が紙上に着弾すると、紙上にドットが形成され、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドットラインが形成される。
【００４１】
搬送処理は、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。
【００４２】
コントローラー６０は、印刷すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットラインにより構成される画像を徐々に紙に印刷する。そして、印刷すべきデータがなくなると、排紙ローラーを回転させてその紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。
次の紙に印刷を行う場合は同処理を繰り返し、行わない場合は、印刷動作を終了する。
【００４３】
＝＝＝比較例＝＝＝
まず、比較例として、変形部８２がない場合、つまり放熱ユニットが発熱部と放熱部８１のみで構成される場合の放熱方法について説明する。
【００４４】
図４は、比較例の場合の放熱の様子を説明する図である。図ではプリント基板上にヘッド駆動回路６５（発熱部）が設けられ、発熱部に接して放熱部８１（放熱板）が設けられている。図中の矢印は放熱時における熱の流れを表している。また、放熱板を囲うように設置されているのは防護壁である。
【００４５】
発熱部で発生した熱は図の斜線部で表される熱源を中心として四方へと発散する。発熱部はプリント基板及び放熱部８１と接しているが、プリント基板は熱伝導性が悪いため、発生した熱は主に放熱部８１の方へ移動する。放熱部８１は発熱部よりも温度が低く、また、熱伝導性が高いので、発熱部で発生した熱は発熱部と放熱部８１とが接触している領域から放熱部８１内部へと伝導する。そして、放熱部８１内を伝導して発熱部と反対側の表面から大気へと放出される。これにより、発熱部が冷却される。
【００４６】
放熱時において放熱部８１は非常に高温になるが、このような放熱装置で放熱部８１が剥き出しの状態だと、放熱中にユーザーが誤って該放熱部８１に触れるおそれがある。そこで、パンチングメタル等を用いた防護壁で該放熱部８１を覆い（図４参照）、高温となっている放熱部８１にユーザーが直接触れることができないようにする方法がある。しかし、防護壁を設けると、放熱部８１と該防護壁との間の空間に熱が篭りやすくなるため、放熱装置の冷却性能が悪化するという問題がある。一方、放熱部８１と該防護壁との間の空間を広くとれば熱は篭りにくくなるが、発熱装置自体が大型化してしまう。
【００４７】
また、放熱部８１自体をユーザーが触れることができない位置に配置することもあるが、装置設計の都合上、ユーザーが触れる可能性がある位置に放熱部８１を配置せざるを得ない場合がある。
【００４８】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
第１実施形態では、ユーザーが触れる可能性がある位置に防護壁を設けずに放熱部８１を配置する場合であっても、安全を確保できる放熱装置について説明する。図５に第１実施形態における放熱ユニット８０の概略図を示す。
【００４９】
本実施形態では、発熱部（例えば、ヘッド駆動回路６５）と放熱部８１との間で両者に接触するように変形部８２を設け、発熱部で発生した熱を変形部８２を介して放熱部８１へと導き、大気中へ放出させる。つまり、本実施形態において、変形部８２は発熱部で発生した熱を放熱部８１へ伝導させる熱伝導部である。
【００５０】
放熱を行う際、変形部８２は温度条件によって形状が変化することで、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部から放熱部８１への熱の移動を制限し、放熱板８１の温度が過度に上昇することを抑制する。放熱板８１の過熱が抑制され、過度な高温にはならないため、放熱時においてユーザーが該放熱部８１に触れる可能性があっても問題にはならない。以下、変形部８２の詳細について説明する。
【００５１】
＜変形部８２について＞
図５に示されるように、第１実施形態ではプリント基板上に発熱部（ヘッド駆動回路６５）が設けられ、該発熱部に接するように平板状の変形部８２が設けられる。そして、発熱部との間で変形部８２を挟み込むように放熱部８１が設けられる。発熱部で発生した熱は図５の斜線部で表される熱源を中心として四方へと発散する。発生した熱は変形部８２と発熱部との接触面から変形部８２の内部へ伝導し、さらに変形部８２と放熱部８１との接触面から放熱部８１内部へと伝導する。そして、放熱部８１内を伝導した熱が大気へと放出されることで発熱部が冷却される。
【００５２】
本実施形態の変形部８２は粉末冶金によって製造される。粉末冶金では、原料となる金属粉末を金型で圧縮して固め、高温で焼結することにより、任意の形状の金属部品を製造することができる。また、金属粉末を金型に充填した後、本加圧を行なう前に金属粉末を移動させることで部分的に密度が異なる金属部品を製造することができる。また、異なる種類の金属粉末同士を組み合わせて焼結することで、部分的に性質が異なる金属部品を容易に製造することもできる。
【００５３】
図６は、本実施形態における変形部８２の組成について説明する図である。本実施形態では変形部８２の平板のうち発熱部と接する側の面である領域Ａの部分を、所定の熱膨張率αを有する金属（合金）を用いて構成する。また、放熱部８１と接する側の面（領域Ａとは反対側の面）で、斜線部で示される領域Ｂの部分を、α＜βの関係となる熱膨張率βを有する金属（合金）を用いて構成する。領域Ａを構成する金属と領域Ｂを構成する金属の組み合わせは、放熱時における変形部８２の予想温度等を考慮して決定される。
【００５４】
＜高熱による変形部８２の変形＞
ところで、変形部８２は放熱時には熱伝導媒体として非常に高温になるため、熱膨張により伸びようとする。一方、図６で表されるように、変形部８２は部分的に材質が異なるため、部分によって熱膨張率も異なる。具体的には、領域Ｂ部分を構成する金属の方が、領域Ａ部分を構成する金属よりも熱膨張率が大きい（α＜β）。したがって、熱による伸び量は領域Ａよりも領域Ｂの方が大きくなり、この伸び量の差によって変形部８２は以下のように変形する。
【００５５】
図７に、熱による変形部８２の変形の様子を説明する図を示す。また、図８に変形部８２が変形した場合における放熱の様子を説明する図を示す。ある温度Ｔにおいて、領域Ａの部分の伸び量よりも領域Ｂの部分の伸び量が大きいため、図７に示されるように変形部８２は全体が領域Ａの側に湾曲するように変形して平板状ではなくなる。その結果、図５の状態において領域Ａ側の面で発熱部と接触していた変形部８２が、図８のように領域Ａ側の端部のみで発熱部と接触するようになる。つまり、放熱部と変形部８２との接触領域が小さくなる。同様に、図５の状態において領域Ｂ側の面で放熱部８１と接触していた変形部８２が、図８のように領域Ｂの中央部のみで放熱部８１と接触するようになる。つまり、変形部８２と放熱部８１との接触領域も小さくなる。
【００５６】
したがって、発熱部から変形部８２への熱移動が起こりにくくなり、さらに、変形部８２から放熱部８１への熱移動も起こりにくくなる（図８）。つまり、変形部８２が変形することによって、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部において異常な高熱が発生した場合でも、その高熱は放熱部８１までは伝導しにくくなるので、放熱部８１自体はユーザーが触れても安全なくらいの温度に抑えられる。
【００５７】
なお、変形部８２の材料組成については、前述の図６のような例には限られない。例えば、領域Ａと領域Ｂとが逆であってもよい。すなわち、異常高熱が発生した時に、変形部８２が図８の場合とは逆に放熱部８１側に湾曲するようにしてもよい。この場合でも、発熱部及び放熱部８１との接触面積が小さくなるため、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させることができる。
【００５８】
また、変形部８２で領域Ａが領域Ｂよりも厚くなるようにしたり、領域Ａと領域Ｂとの間に他の領域（金属の層）を設けて多層構造にしたりすることで、高温時における変形部８２の変形（湾曲）の度合いを調整することもできる。
【００５９】
変形部８２を製造するための原料粉としては鉄、ステンレス鋼、銅、及び合金鋼等を使用することができる。これらの金属はそれぞれ熱膨張率や熱伝導率が異なるため、放熱装置の使用条件や用途に応じて最適な性質を有する変形部８２を用いることが可能である。
【００６０】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態の放熱装置によれば、発熱部が異常な高熱を発生した場合に、その高熱によって変形部自体が変形し、発熱部と放熱部との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部から放熱部への熱の移動（伝導）を制限して放熱部の過熱を抑制する。
放熱部への熱移動が制限されることにより、発熱部の冷却は不十分となるが、一方で、ユーザーが触れる可能性のある放熱部は過度な高温にならないので、最優先とされるユーザーの安全を確保することができる。
これにより、放熱時において、ユーザーが該放熱部に触れても安全な放熱装置を実現することができる。
【００６１】
＝＝＝第１実施形態の変形例＝＝＝
第１実施形態では、粉末冶金によって製造された変形部８２を用いていた。しかし、他の製造方法や、異なる性質を有する材料を用いて変形部８２を製造してもよい。
【００６２】
例えば、変形部８２を形状記憶合金で形成することができる。形状記憶合金は所定温度以上で元の形状に戻る性質を有する。そこで、初期状態で図７に示されるような湾曲した板状の変形部８２を製造し、それを平板形状にして図５のように発熱部と放熱部８１との間に挟まれるようにして設けておく。発熱部が異常高温になると、変形部８２が元の形状に戻るため、図８のように発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率が低下する。
【００６３】
また、変形部８２をバイメタルで形成することができる。バイメタルは熱膨張率の異なる金属が組み合わされた素材であり、図６に示されるように領域Ａと領域Ｂとで、異なる金属を組み合わせることで、粉末冶金によって製造された変形部８２と同等の機能をもたせることができる。
【００６４】
また、所定温度以上になると溶けるような材質で変形部８２全体を製造してもよい。この場合、発熱部が所定温度に達しない状態では、図５のように発熱部から変形部８２を介して放熱部８１へと熱が伝導する。一方、発熱部が所定温度以上の高熱を発生した場合、変形部８２が溶け落ちて発熱部と放熱部８１とが分断される。つまり、発熱部と放熱部８１との間に存在する熱伝導媒体が変形部８２に代わって大気となるため、熱伝導率は大きく低下する。
【００６５】
このように、熱伝導媒体としての変形部８２を変更した場合でも、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させることができれば、発熱部から放熱部８１への熱の移動を制限して、放熱部８１の過熱を抑制することができる。したがって、安全な放熱装置を実現することができる。
【００６６】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では変形部８２を変更する。第１実施形態において変形部８２は、発熱部で発生した熱を放熱部８１へ伝導させる熱伝導媒体としての機能を有していた。本実施形態における変形部８２は発熱部と放熱部８１との位置関係を調節する機能を有する。変形部８２以外の構成については第１実施形態と同様である。
【００６７】
図９に第２実施形態における放熱ユニット８０の概略図を示す。また、図１０に第２実施形態における放熱の様子を説明する図を示す。図１１に第２実施形態で変形部８２が変形した場合における放熱の様子を説明する図を示す。
【００６８】
本実施形態では発熱部の周囲に円柱状の変形部８２が放熱部８１の端部に複数設けられ、放熱部８１を支持すると同時に、発熱部と放熱部８１とが接するように放熱部８１の位置を調整している。なお、変形部８２の形状や数量については変更することができる。また、変形部８２は熱伝導性がある金属等で構成され、所定温度以上の熱を加えることにより膨張する性質を有する。この点、前述の第１実施形態において説明した粉末冶金や形状記憶合金を用いて変形部８２を製造することができる。
【００６９】
図１０に示されるように、放熱時において発熱部で発生した熱は直接放熱部８１に伝導し、放熱部８１から大気へと放出される。同時に、発熱部から放熱部８１へ移動した熱は、放熱部８１の内部を伝導して変形部８２まで到達する。
【００７０】
前述のように、変形部８２は所定温度以上の熱によって膨張する。したがって、放熱部から伝導する熱が所定温度以上である場合には、図１１に示されるように変形部８２が膨張する。その結果、変形部８２に支持される放熱部８１は発熱部から離れるので、発熱部から放熱部８１への熱伝導が遮断される。言い換えると、発熱部で発生する高熱によって変形部８２が変形することにより、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、放熱部８１の過熱が抑制され、ユーザーが該放熱部８１に触れる可能性がある場合でも安全を確保することができる。
【００７１】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態として、放熱装置を備えるプリンターを説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００７２】
例えば、画像読取装置、画像投影装置、複写装置、コンピューター等、高熱を発するおそれのある発熱部を備える多くの機器に、本発明の放熱装置を適用することが可能である。また、プリンターに適用する場合、以下に述べる実施形態であっても本発明に含まれるものである。
【００７３】
＜使用するインクについて＞
前述の実施形態では、ＣＭＹＫの４色のインクを使用して印刷する例が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト、クリア（透明）等、ＣＭＹＫ以外の色のインクを用いて印刷を行ってもよい。
【００７４】
＜ノズル列の配置について＞
ヘッド部のノズル列は搬送方向上流側からＣＭＹＫの配列順で並んでいたが、これに限られるものではない。例えば、ノズル列の順番が入れ替わっていてもよいし、Ｋインクのノズル列数が他のインクのノズル列数より多い構成などであってもよい。
【００７５】
＜プリンタードライバーについて＞
プリンタードライバーの処理はプリンター側で行ってもよい。その場合、プリンターとドライバーをインストールしたＰＣとで印刷装置が構成される。
【符号の説明】
【００７６】
１ プリンター、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター、
２３ 搬送ローラー、２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、３２ キャリッジモーター、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４１１ ケース、４１２ 流路ユニット、
４１２ａ 流路形成板、４１２ｂ 弾性板、４１２ｃ ノズルプレート、
４１２ｄ 圧力室、４１２e ノズル連通口、４１２ｆ 共通インク室、
４１２ｇ インク供給路、４１２ｈ アイランド部、４１２ｉ 弾性膜、
５０ 検出器群、５１ リニア式エンコーダ、５２ ロータリー式エンコーダ、
５３ 紙検出センサ、５４ 光学センサ、６０ コントローラー、
６１ インターフェース部、６２ ＣＰＵ、６３ メモリー、
６４ ユニット制御回路、６５ ヘッド駆動回路、６６ モータードライバー
８０ 放熱ユニット、８１ 放熱部、８２ 変形部、
１１０ コンピューター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置、及び、放熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱部で発生した熱を放熱部から放出させることで、発熱部の冷却を行う放熱装置が知られている。このような放熱装置を備える機器の例として、ヘッドから液体を噴出して媒体上に液滴（ドット）を着弾させることで印刷を行う印刷装置がある。印刷装置を用いて印刷を行う際に、ヘッドを駆動する駆動回路や、ヘッドを移動させるためのモーターを制御するモータードライバー等の発熱部が非常に高温になる場合がある。特に、発熱部を構成するトランジスターは高温状態が継続すると故障してしまうため、適当に冷却を行う必要がある。そこで、発熱部を冷却する方法として、アルミニウム板や鉄板を用いて大気に熱を放出させる放熱部を設けておき、発熱部で発生した熱を放熱部に伝導させることで熱を放出させる方法が一般的である。
【０００３】
発熱部からの放熱を効率的に行わせる例としては、通常動作時には発熱部と放熱部とが離れている印刷装置において、発熱部と放熱部との間に受熱部を設けておき、発熱部の温度が異常に高くなり放熱が必要となった場合に、該受熱部の位置を移動させて発熱部から放熱部へ熱を伝導させることで放熱を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような放熱装置では、装置の構成上、ユーザーが触れる可能性がある場所に放熱部を配置せざるを得ない場合がある。
本発明では、発熱部で発生した熱を放熱部から放出する際に、ユーザーが放熱部に触れても安全な放熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための主たる発明は、熱を発生する発熱部と、前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、を備える放熱装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】印刷システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、本実施形態のプリンターの構成を説明する図である。図２Ｂは、本実施形態のプリンターの構成を説明する側面図である。
【図３】ヘッドの構造を説明するための断面図である。
【図４】比較例における放熱の様子を説明する図である。
【図５】第１実施形態における放熱ユニット８０の概略図である。
【図６】第１実施形態における変形部８２の組成の一例を説明する図である。
【図７】第１実施形態で変形部８２の熱による変形の様子を説明する図である。
【図８】第１実施形態で変形部８２が変形した場合の放熱の様子を説明する図である。
【図９】第２実施形態における放熱ユニット８０の概略図である。
【図１０】２実施形態における放熱の様子を説明する図である。
【図１１】第２実施形態で変形部８２が変形した場合の放熱の様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【０００９】
熱を発生する発熱部と、前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、を備える放熱装置。
このような放熱装置によれば、発熱部で発生した熱を放熱部から放出する際に、ユーザーが放熱部に触れても安全である。
【００１０】
かかる放熱装置であって、前記変形部は、前記発熱部と前記放熱部との間に設けられ、前記発熱部で発生した熱を前記放熱部に伝導させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、変形部自体を発熱部から放熱部への熱伝導媒体とすることで、該熱伝導媒体の変形によって発熱部と放熱部との熱伝導率を低下させることができる。これにより、発熱部から放熱部への熱の移動が制限されるため、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１１】
かかる放熱装置であって、前記変形部が変形することにより、前記発熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、発熱部から変形部への熱の移動量を確実に減少させることで、放熱部への熱移動を制限し、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１２】
かかる放熱装置であって、前記変形部が変形することにより、前記放熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることが望ましい。
このような放熱装置によれば、変形部から放熱部への熱の移動量を確実に減少させることで、放熱部への熱移動を制限し、放熱部の過熱を抑制することができる。
【００１３】
また、発熱部で熱を発生することと、前記発熱部で発生した熱を放熱部から放出することと、変形部が前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させることと、を有する放熱方法が明らかとなる。
【００１４】
＝＝＝装置の基本的構成＝＝＝
発明を実施する放熱装置について、画像形成装置（プリンター１）に備えられる放熱装置を例に挙げて説明する。
【００１５】
＜プリンターの構成＞
図１は、プリンター１の全体構成を示すブロック図である。
プリンター１は、紙・布・フィルム等の媒体にインクを噴出することで文字や画像を記録（印刷）するインクジェットプリンターであり、外部装置であるコンピューター１１０と通信可能に接続されている。
【００１６】
コンピューター１１０にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置（不図示）にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（コンピューターが読み取り可能な記録媒体）に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター１１０にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
【００１７】
コンピューター１１０はプリンター１に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター１に出力する。
【００１８】
プリンター１は、搬送ユニット２０と、キャリッジユニット３０と、ヘッドユニット４０と、検出器群５０と、コントローラー６０と、放熱装置である放熱ユニット８０と、を有する。なお、図１では放熱ユニット８０が一つだけ設けられているが、放熱ユニット８０は複数設けられていても良い。
【００１９】
コントローラー６０は、外部装置であるコンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて各ユニットを制御し、媒体に画像を印刷する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は検出結果をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は検出器群５０から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
【００２０】
図２は、本実施形態のプリンター１の構成を表した図である。
搬送ユニット２０は、媒体（例えば紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。ここで、搬送方向はキャリッジの移動方向と交差する方向である。搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００２１】
給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。搬送モーター２２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを、紙Ｓの裏側から支持する部材である。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。
【００２２】
搬送モーター２２は媒体を搬送する際に駆動（回転）することによって発熱する。また、搬送モーター２２の駆動力を搬送ローラーに伝達するために設けられるギア輪列（不図示）も回転時の摩擦により発熱する。つまり、搬送モーター２２及びギア輪列はプリンター１の発熱部であると言える。これらの発熱部に、後述する放熱部８１や変形部８２を設けることで、放熱ユニット８０を構成することができる。
【００２３】
＜キャリッジユニット３０＞
キャリッジユニット３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジ３１を所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモーターとも言う）とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００２４】
キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。キャリッジモーター３２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。
【００２５】
なお、キャリッジモーター３２や、キャリッジモーター３２の駆動力を用いてキャリッジ３１を移動させるためのギア輪列（不図示）は、キャリッジ３１の移動動作時に発熱する。つまり、キャリッジモーター３２及びギア輪列はプリンター１の発熱部であると言える。したがって、前述の搬送モーター２２等と同様に、これらの発熱部に放熱部８１や変形部８２を設けることで、放熱ユニット８０を構成することもできる。
【００２６】
＜ヘッドユニット４０＞
ヘッドユニット４０は、紙Ｓにインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１を備える。このヘッド４１はキャリッジ３１に設けられ、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。
【００２７】
図３は、ヘッド４１の構造を示した断面図である。ヘッド４１は、ケース４１１と、流路ユニット４１２と、ピエゾ素子群ＰＺＴとを有する。ケース４１１はピエゾ素子群ＰＺＴを収納し、ケース４１１の下面に流路ユニット４１２が接合されている。流路ユニット４１２は、流路形成板４１２aと、弾性板４１２ｂと、ノズルプレート４１２ｃとを有する。流路形成板４１２aには、圧力室４１２ｄとなる溝部、ノズル連通口４１２eとなる貫通口、共通インク室４１２ｆとなる貫通口、インク供給路４１２ｇとなる溝部が形成されている。弾性板４１２ｂはピエゾ素子ＰＺＴの先端が接合されるアイランド部４１２ｈを有する。そして、アイランド部４１２ｈの周囲には弾性膜４１２ｉによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室４１２ｆを介して、各ノズルＮｚに対応した圧力室４１２ｄに供給される。ノズルプレート４１２ｃはノズルＮｚが形成されたプレートである。ノズル面では、イエローインクを吐出するイエローノズル列Ｙと、マゼンタインクを吐出するマゼンタノズル列Ｍと、シアンインクを吐出するシアンノズル列Ｃと、ブラックインクを吐出するブラックノズル列Ｋと、が形成されている。各ノズル列では、ノズルＮｚが搬送方向に所定間隔Ｄにて並ぶことによって構成されている。
【００２８】
ピエゾ素子群ＰＺＴは、櫛歯状の複数のピエゾ素子（駆動素子）を有し、ノズルＮｚに対応する数分だけ設けられている。ヘッド制御部ＨＣなどが実装された配線基板（不図示）を介してピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭが印加され、駆動信号ＣＯＭの電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮すると、アイランド部４１２ｈは圧力室４１２ｄ側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部４１２ｈ周辺の弾性膜４１２ｉが変形し、圧力室４１２ｄ内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が吐出される。
【００２９】
＜検出器群５０＞
検出器群５０は、プリンター１の状況を監視するためのものである。検出器群５０には、リニア式エンコーダ５１、ロータリー式エンコーダ５２、紙検出センサ５３、及び光学センサ５４等が含まれる（図２Ａ及び図２Ｂ）。
【００３０】
リニア式エンコーダ５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダ５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサ５３は、給紙中の紙Ｓの先端の位置を検出する。光学センサ５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、対向する位置の紙Ｓの有無を検出し、例えば、移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサ５４は、状況に応じて、紙Ｓの先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。
【００３１】
＜コントローラー６０＞
コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニット（制御部）である。コントローラー６０は、インターフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４と、ヘッド駆動回路６５と、モータードライバー６６と、を有する。
【００３２】
インターフェース部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター１の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子によって構成される。そして、ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して搬送ユニット２０等の各ユニットを制御する。
【００３３】
ヘッド駆動回路６５はＣＰＵ６２とヘッドユニット４０との間で、印刷用データの転送や印刷タイミングの制御等、ヘッド駆動関係の情報のやりとりを行なう。また、ヘッド駆動回路６５は、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動する駆動信号ＣＯＭ（駆動波形）の生成も行なう。駆動信号ＣＯＭを生成する際には、ＮＰＮトランジスター及びＰＮＰトランジスター（共に不図示）をプッシュプルで構成した増幅器を使用して電流波形を増幅し、所望の形状の台形波を生成する。この台形波をヘッドユニット４０に印加してピエゾ素子ＰＺＴへの充放電を行なう。ピエゾ素子ＰＺＴの充放電時において、該トランジスター対は非常に高い熱を発生することから、ヘッド駆動回路６５はプリンター１の発熱部であると言うことができる。
【００３４】
モータードライバー６６は、搬送モーター２２やキャリッジモーター３２の回転方向、回転速度等を制御する。モータードライバー６６にはトランジスターやＦＥＴ（不図示）が組み込まれており、各種モーターの駆動時には該トランジスター等によって構成されるブリッジ回路を用いて電流を増幅する。その際、該トランジスターは非常に高い熱を発生することから、モータードライバー６６もプリンター１の発熱部であると言うことができる。
【００３５】
＜放熱ユニット８０＞
放熱ユニット８０は、前述のヘッド駆動回路６５やモータードライバー６６等の発熱部で発生した熱を、周囲の大気中に放出させる放熱装置である。以下、前述の発熱部のうち、印刷動作において最も高温となるヘッド駆動装置６５に設けられる放熱ユニット８０について説明を行なう（図１参照）。なお、放熱ユニット８０は前述した複数の発熱部のそれぞれについて設けられていてもよいし、発熱部同士がなるべく近くに配置されるように設計し、各発熱部に共通の放熱ユニット８０を１つだけ設けてもよい。放熱ユニット８０は、熱の発生源である発熱部と、放熱部８１と、変形部８２とを有する。
【００３６】
放熱部８１はアルミニウムや鉄製の金属板であり、発熱部で発生した熱を放熱部８１の
表面から周囲の大気中に放射させることで熱を逃がし、発熱部の冷却を行なう。放熱部８１は大気との接触面積が大きいほど熱の放射が起こりやすくなる。つまり、表面積が大きい程、冷却性能が高くなる。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、本実施形態において放熱部８１はキャリッジ移動方向に沿った長方形の板状とすることで、表面積がなるべく広くなるようにしてある。さらに冷却性能を上げるために、放熱部８１の表面にフィンを設けて表面積を大きくしてもよい。また、放熱部８１が設置される場所は、周囲を囲むものがない開放された場所であることが望ましい。周囲が囲まれていると放出された熱がこもってしまい、放熱ユニット８０の冷却効率が徐々に低下していくからである。本実施形態においても、放熱部８１はプリンター１の他の構成要素（例えば搬送ユニット２０やヘッドユニット４０等）に囲まれておらず、放射された熱を周囲に逃がしやすいような位置に設置されている（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。
【００３７】
変形部８２は発熱部から発生した熱により変形することで、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる機能を有する。そのため、変形部８２は熱伝導率が高い物質で形成され、また、所定の温度以上で形状が変形する物質で形成される。例えば、粉末冶金製の平板や、形状記憶合金製の板等を用いて形成される。変形部８２についての詳細は後で説明する。
【００３８】
＜プリンターの印刷動作＞
プリンター１の印刷動作について簡単に説明する。コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェース部６１を介して印刷命令を受信し、各ユニットを制御することにより、給紙処理・ドット形成処理・搬送処理等を行う。
【００３９】
給紙処理は、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。続いて、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。
【００４０】
ドット形成処理は、移動方向（走査方向）に沿って移動するヘッドからインクを断続的に噴出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジ３１を移動方向に移動させ、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッド４１からインクを噴出させる。噴出されたインク滴が紙上に着弾すると、紙上にドットが形成され、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドットラインが形成される。
【００４１】
搬送処理は、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。
【００４２】
コントローラー６０は、印刷すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットラインにより構成される画像を徐々に紙に印刷する。そして、印刷すべきデータがなくなると、排紙ローラーを回転させてその紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。
次の紙に印刷を行う場合は同処理を繰り返し、行わない場合は、印刷動作を終了する。
【００４３】
＝＝＝比較例＝＝＝
まず、比較例として、変形部８２がない場合、つまり放熱ユニットが発熱部と放熱部８１のみで構成される場合の放熱方法について説明する。
【００４４】
図４は、比較例の場合の放熱の様子を説明する図である。図ではプリント基板上にヘッド駆動回路６５（発熱部）が設けられ、発熱部に接して放熱部８１（放熱板）が設けられている。図中の矢印は放熱時における熱の流れを表している。また、放熱板を囲うように設置されているのは防護壁である。
【００４５】
発熱部で発生した熱は図の斜線部で表される熱源を中心として四方へと発散する。発熱部はプリント基板及び放熱部８１と接しているが、プリント基板は熱伝導性が悪いため、発生した熱は主に放熱部８１の方へ移動する。放熱部８１は発熱部よりも温度が低く、また、熱伝導性が高いので、発熱部で発生した熱は発熱部と放熱部８１とが接触している領域から放熱部８１内部へと伝導する。そして、放熱部８１内を伝導して発熱部と反対側の表面から大気へと放出される。これにより、発熱部が冷却される。
【００４６】
放熱時において放熱部８１は非常に高温になるが、このような放熱装置で放熱部８１が剥き出しの状態だと、放熱中にユーザーが誤って該放熱部８１に触れるおそれがある。そこで、パンチングメタル等を用いた防護壁で該放熱部８１を覆い（図４参照）、高温となっている放熱部８１にユーザーが直接触れることができないようにする方法がある。しかし、防護壁を設けると、放熱部８１と該防護壁との間の空間に熱が篭りやすくなるため、放熱装置の冷却性能が悪化するという問題がある。一方、放熱部８１と該防護壁との間の空間を広くとれば熱は篭りにくくなるが、発熱装置自体が大型化してしまう。
【００４７】
また、放熱部８１自体をユーザーが触れることができない位置に配置することもあるが、装置設計の都合上、ユーザーが触れる可能性がある位置に放熱部８１を配置せざるを得ない場合がある。
【００４８】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
第１実施形態では、ユーザーが触れる可能性がある位置に防護壁を設けずに放熱部８１を配置する場合であっても、安全を確保できる放熱装置について説明する。図５に第１実施形態における放熱ユニット８０の概略図を示す。
【００４９】
本実施形態では、発熱部（例えば、ヘッド駆動回路６５）と放熱部８１との間で両者に接触するように変形部８２を設け、発熱部で発生した熱を変形部８２を介して放熱部８１へと導き、大気中へ放出させる。つまり、本実施形態において、変形部８２は発熱部で発生した熱を放熱部８１へ伝導させる熱伝導部である。
【００５０】
放熱を行う際、変形部８２は温度条件によって形状が変化することで、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部から放熱部８１への熱の移動を制限し、放熱板８１の温度が過度に上昇することを抑制する。放熱板８１の過熱が抑制され、過度な高温にはならないため、放熱時においてユーザーが該放熱部８１に触れる可能性があっても問題にはならない。以下、変形部８２の詳細について説明する。
【００５１】
＜変形部８２について＞
図５に示されるように、第１実施形態ではプリント基板上に発熱部（ヘッド駆動回路６５）が設けられ、該発熱部に接するように平板状の変形部８２が設けられる。そして、発熱部との間で変形部８２を挟み込むように放熱部８１が設けられる。発熱部で発生した熱は図５の斜線部で表される熱源を中心として四方へと発散する。発生した熱は変形部８２と発熱部との接触面から変形部８２の内部へ伝導し、さらに変形部８２と放熱部８１との接触面から放熱部８１内部へと伝導する。そして、放熱部８１内を伝導した熱が大気へと放出されることで発熱部が冷却される。
【００５２】
本実施形態の変形部８２は粉末冶金によって製造される。粉末冶金では、原料となる金属粉末を金型で圧縮して固め、高温で焼結することにより、任意の形状の金属部品を製造することができる。また、金属粉末を金型に充填した後、本加圧を行なう前に金属粉末を移動させることで部分的に密度が異なる金属部品を製造することができる。また、異なる種類の金属粉末同士を組み合わせて焼結することで、部分的に性質が異なる金属部品を容易に製造することもできる。
【００５３】
図６は、本実施形態における変形部８２の組成について説明する図である。本実施形態では変形部８２の平板のうち発熱部と接する側の面である領域Ａの部分を、所定の熱膨張率αを有する金属（合金）を用いて構成する。また、放熱部８１と接する側の面（領域Ａとは反対側の面）で、斜線部で示される領域Ｂの部分を、α＜βの関係となる熱膨張率βを有する金属（合金）を用いて構成する。領域Ａを構成する金属と領域Ｂを構成する金属の組み合わせは、放熱時における変形部８２の予想温度等を考慮して決定される。
【００５４】
＜高熱による変形部８２の変形＞
ところで、変形部８２は放熱時には熱伝導媒体として非常に高温になるため、熱膨張により伸びようとする。一方、図６で表されるように、変形部８２は部分的に材質が異なるため、部分によって熱膨張率も異なる。具体的には、領域Ｂ部分を構成する金属の方が、領域Ａ部分を構成する金属よりも熱膨張率が大きい（α＜β）。したがって、熱による伸び量は領域Ａよりも領域Ｂの方が大きくなり、この伸び量の差によって変形部８２は以下のように変形する。
【００５５】
図７に、熱による変形部８２の変形の様子を説明する図を示す。また、図８に変形部８２が変形した場合における放熱の様子を説明する図を示す。ある温度Ｔにおいて、領域Ａの部分の伸び量よりも領域Ｂの部分の伸び量が大きいため、図７に示されるように変形部８２は全体が領域Ａの側に湾曲するように変形して平板状ではなくなる。その結果、図５の状態において領域Ａ側の面で発熱部と接触していた変形部８２が、図８のように領域Ａ側の端部のみで発熱部と接触するようになる。つまり、放熱部と変形部８２との接触領域が小さくなる。同様に、図５の状態において領域Ｂ側の面で放熱部８１と接触していた変形部８２が、図８のように領域Ｂの中央部のみで放熱部８１と接触するようになる。つまり、変形部８２と放熱部８１との接触領域も小さくなる。
【００５６】
したがって、発熱部から変形部８２への熱移動が起こりにくくなり、さらに、変形部８２から放熱部８１への熱移動も起こりにくくなる（図８）。つまり、変形部８２が変形することによって、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部において異常な高熱が発生した場合でも、その高熱は放熱部８１までは伝導しにくくなるので、放熱部８１自体はユーザーが触れても安全なくらいの温度に抑えられる。
【００５７】
なお、変形部８２の材料組成については、前述の図６のような例には限られない。例えば、領域Ａと領域Ｂとが逆であってもよい。すなわち、異常高熱が発生した時に、変形部８２が図８の場合とは逆に放熱部８１側に湾曲するようにしてもよい。この場合でも、発熱部及び放熱部８１との接触面積が小さくなるため、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させることができる。
【００５８】
また、変形部８２で領域Ａが領域Ｂよりも厚くなるようにしたり、領域Ａと領域Ｂとの間に他の領域（金属の層）を設けて多層構造にしたりすることで、高温時における変形部８２の変形（湾曲）の度合いを調整することもできる。
【００５９】
変形部８２を製造するための原料粉としては鉄、ステンレス鋼、銅、及び合金鋼等を使用することができる。これらの金属はそれぞれ熱膨張率や熱伝導率が異なるため、放熱装置の使用条件や用途に応じて最適な性質を有する変形部８２を用いることが可能である。
【００６０】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態の放熱装置によれば、発熱部が異常な高熱を発生した場合に、その高熱によって変形部自体が変形し、発熱部と放熱部との間の熱伝導率を低下させる。これにより、発熱部から放熱部への熱の移動（伝導）を制限して放熱部の過熱を抑制する。
放熱部への熱移動が制限されることにより、発熱部の冷却は不十分となるが、一方で、ユーザーが触れる可能性のある放熱部は過度な高温にならないので、最優先とされるユーザーの安全を確保することができる。
これにより、放熱時において、ユーザーが該放熱部に触れても安全な放熱装置を実現することができる。
【００６１】
＝＝＝第１実施形態の変形例＝＝＝
第１実施形態では、粉末冶金によって製造された変形部８２を用いていた。しかし、他の製造方法や、異なる性質を有する材料を用いて変形部８２を製造してもよい。
【００６２】
例えば、変形部８２を形状記憶合金で形成することができる。形状記憶合金は所定温度以上で元の形状に戻る性質を有する。そこで、初期状態で図７に示されるような湾曲した板状の変形部８２を製造し、それを平板形状にして図５のように発熱部と放熱部８１との間に挟まれるようにして設けておく。発熱部が異常高温になると、変形部８２が元の形状に戻るため、図８のように発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率が低下する。
【００６３】
また、変形部８２をバイメタルで形成することができる。バイメタルは熱膨張率の異なる金属が組み合わされた素材であり、図６に示されるように領域Ａと領域Ｂとで、異なる金属を組み合わせることで、粉末冶金によって製造された変形部８２と同等の機能をもたせることができる。
【００６４】
また、所定温度以上になると溶けるような材質で変形部８２全体を製造してもよい。この場合、発熱部が所定温度に達しない状態では、図５のように発熱部から変形部８２を介して放熱部８１へと熱が伝導する。一方、発熱部が所定温度以上の高熱を発生した場合、変形部８２が溶け落ちて発熱部と放熱部８１とが分断される。つまり、発熱部と放熱部８１との間に存在する熱伝導媒体が変形部８２に代わって大気となるため、熱伝導率は大きく低下する。
【００６５】
このように、熱伝導媒体としての変形部８２を変更した場合でも、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させることができれば、発熱部から放熱部８１への熱の移動を制限して、放熱部８１の過熱を抑制することができる。したがって、安全な放熱装置を実現することができる。
【００６６】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では変形部８２を変更する。第１実施形態において変形部８２は、発熱部で発生した熱を放熱部８１へ伝導させる熱伝導媒体としての機能を有していた。本実施形態における変形部８２は発熱部と放熱部８１との位置関係を調節する機能を有する。変形部８２以外の構成については第１実施形態と同様である。
【００６７】
図９に第２実施形態における放熱ユニット８０の概略図を示す。また、図１０に第２実施形態における放熱の様子を説明する図を示す。図１１に第２実施形態で変形部８２が変形した場合における放熱の様子を説明する図を示す。
【００６８】
本実施形態では発熱部の周囲に円柱状の変形部８２が放熱部８１の端部に複数設けられ、放熱部８１を支持すると同時に、発熱部と放熱部８１とが接するように放熱部８１の位置を調整している。なお、変形部８２の形状や数量については変更することができる。また、変形部８２は熱伝導性がある金属等で構成され、所定温度以上の熱を加えることにより膨張する性質を有する。この点、前述の第１実施形態において説明した粉末冶金や形状記憶合金を用いて変形部８２を製造することができる。
【００６９】
図１０に示されるように、放熱時において発熱部で発生した熱は直接放熱部８１に伝導し、放熱部８１から大気へと放出される。同時に、発熱部から放熱部８１へ移動した熱は、放熱部８１の内部を伝導して変形部８２まで到達する。
【００７０】
前述のように、変形部８２は所定温度以上の熱によって膨張する。したがって、放熱部から伝導する熱が所定温度以上である場合には、図１１に示されるように変形部８２が膨張する。その結果、変形部８２に支持される放熱部８１は発熱部から離れるので、発熱部から放熱部８１への熱伝導が遮断される。言い換えると、発熱部で発生する高熱によって変形部８２が変形することにより、発熱部と放熱部８１との間の熱伝導率を低下させる。これにより、放熱部８１の過熱が抑制され、ユーザーが該放熱部８１に触れる可能性がある場合でも安全を確保することができる。
【００７１】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態として、放熱装置を備えるプリンターを説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００７２】
例えば、画像読取装置、画像投影装置、複写装置、コンピューター等、高熱を発するおそれのある発熱部を備える多くの機器に、本発明の放熱装置を適用することが可能である。また、プリンターに適用する場合、以下に述べる実施形態であっても本発明に含まれるものである。
【００７３】
＜使用するインクについて＞
前述の実施形態では、ＣＭＹＫの４色のインクを使用して印刷する例が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト、クリア（透明）等、ＣＭＹＫ以外の色のインクを用いて印刷を行ってもよい。
【００７４】
＜ノズル列の配置について＞
ヘッド部のノズル列は搬送方向上流側からＣＭＹＫの配列順で並んでいたが、これに限られるものではない。例えば、ノズル列の順番が入れ替わっていてもよいし、Ｋインクのノズル列数が他のインクのノズル列数より多い構成などであってもよい。
【００７５】
＜プリンタードライバーについて＞
プリンタードライバーの処理はプリンター側で行ってもよい。その場合、プリンターとドライバーをインストールしたＰＣとで印刷装置が構成される。
【符号の説明】
【００７６】
１ プリンター、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター、
２３ 搬送ローラー、２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、３２ キャリッジモーター、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４１１ ケース、４１２ 流路ユニット、
４１２ａ 流路形成板、４１２ｂ 弾性板、４１２ｃ ノズルプレート、
４１２ｄ 圧力室、４１２e ノズル連通口、４１２ｆ 共通インク室、
４１２ｇ インク供給路、４１２ｈ アイランド部、４１２ｉ 弾性膜、
５０ 検出器群、５１ リニア式エンコーダ、５２ ロータリー式エンコーダ、
５３ 紙検出センサ、５４ 光学センサ、６０ コントローラー、
６１ インターフェース部、６２ ＣＰＵ、６３ メモリー、
６４ ユニット制御回路、６５ ヘッド駆動回路、６６ モータードライバー
８０ 放熱ユニット、８１ 放熱部、８２ 変形部、
１１０ コンピューター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する発熱部と、
前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、
前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、
を備える放熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱装置であって、
前記変形部は、前記発熱部と前記放熱部との間に設けられ、
前記発熱部で発生した熱を前記放熱部に伝導させることを特徴とする放熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放熱装置であって、
前記変形部が変形することにより、前記発熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることを特徴とする放熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の放熱装置であって、
前記変形部が変形することにより、前記放熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることを特徴とする放熱装置。
【請求項５】
発熱部で熱を発生することと、
前記発熱部で発生した熱を放熱部から放出することと、
変形部が前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させることと、
を有する放熱方法。
【請求項１】
熱を発生する発熱部と、
前記発熱部で発生した熱を放出させる放熱部と、
前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させる変形部と、
を備える放熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱装置であって、
前記変形部は、前記発熱部と前記放熱部との間に設けられ、
前記発熱部で発生した熱を前記放熱部に伝導させることを特徴とする放熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放熱装置であって、
前記変形部が変形することにより、前記発熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることを特徴とする放熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の放熱装置であって、
前記変形部が変形することにより、前記放熱部と前記変形部との接触領域を減少させることで前記熱伝導率を低下させることを特徴とする放熱装置。
【請求項５】
発熱部で熱を発生することと、
前記発熱部で発生した熱を放熱部から放出することと、
変形部が前記発熱部で発生した熱により変形することで、前記発熱部と前記放熱部との間の熱伝導率を低下させることと、
を有する放熱方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１０９４０１（Ｐ２０１２−１０９４０１Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７１０３（Ｐ２０１０−２５７１０３）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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