JP5042721B2 - インク加熱装置、そのインク加熱方法、及びそのインク加熱装置を備える画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクの温度調整を行うインク加熱装置、このインク加熱装置を有する画像形成装置及びその加熱方法に関する。

従来からインクを吐出し記録媒体に画像等を形成する画像形成装置が知られている。例えば、インクジェットプリンタは、比較的低騒音で、普通紙に定着無しで画像形成できることなどから、家庭用プリンタ、及び商業用プリンタとして広く普及している。

このインクは、周囲温度の低下に伴いインク自体の温度が低下する低温環境下では、インクの粘度が増加する特性がある。このため、このような低温環境では、画像形成に際して、ヘッドからインクが吐出されなかったり、インク滴の量が変化したりするなど、印刷結果に濃度ムラや印字抜けなどの画像劣化の問題が発生する。このため画像形成に際しては、インクの吐出が適正になる温度範囲までインクを加熱することが必要となる。

このインクを加熱する技術として、例えば、特許文献１には、インクタンクが装着されるインクタンクホルダにヒータを設け、インクタンクの外部からインクを間接的に加熱する装置が開示されている。この装置は、ヒータ制御回路に接続された温度センサによりインクタンク内のインクの温度を検知し、インクが所定の温度以下になると、ヒータ制御回路がヒータを起動してインクを加熱し、インクが温度低下により増粘するのを防止し、ヘッドのインク吐出機能を維持しようとするものである。
特開２００５−１３１８２９号公報

しかし、前述したインクを加熱するためのヒータは、面状のヒータをインクタンクの壁面の近傍に設けて使用するのが一般的である。したがって、ヒータの出力の半分しかインクの加熱に寄与せず非常に効率が悪い。すなわち、ヒータの２つの面のうちインクタンク側の面の発熱は、インクタンク内のインクの温度上昇に寄与するが、反対側の面からの熱は、インクの温度上昇に寄与することなく、外部に放熱され無駄となっている。このような効率の悪さの結果として、印刷開始までの待機時間が長くなり、すぐに画像出力が欲しいユーザにとっても不便がある。また、ヒータから外部に放熱された熱は、インクタンクの周辺に配置された機器に熱の影響を与えるため、例えば、ＣＰＵやＬＳＩ等を実装する制御回路等の配置を考慮しなくてはならない。また、ヒータがインクタンク毎に設けられているため、インクの色数が増えると、ヒータがそれに応じて必要となり、消費電力が増加し、装置の大型化及び、コストアップの原因となっている。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で複数流路を流れるインクを短時間で略同一温度に加熱可能なインク加熱装置を提供することを目的とする。本発明は、また、このようなインク加熱装置を備えた画像形成装置と、インク加熱方法とを提供することも目的とする。

本発明の一態様は、ヒータと、ヒータ発熱面を囲むように周囲に配置された加熱器の本体と、前記加熱器の本体に形成され、その側面が被加熱物と接するように設けられた複数のリブとからなる加熱装置において、前記複数のリブの間に、前記加熱器の本体の長手軸方向に延びたインク流路が形成され、前記複数のリブは、前記ヒータに対してほぼ対称に配置され、前記複数のリブの断面積は、前記ヒータに近い側の断面積をＡ１、前記ヒータから遠い側の断面積をＡ２としたときに、Ａ１＞Ａ２であることを特徴とするインク加熱装置を提供する。

本発明によれば、複数のインク色構成でも１つのヒータを共用してインクを加熱することができるため、装置の小型化が可能になり、コストも低減できる。

また、ヒータの発熱が無駄なくインクの加熱に用いられるので、熱効率がよく、コストを低減できるほか、短時間でインクを印刷のためにウォームアップすることができる。

複数のインク色構成でインク間でのインク温度上昇に差がないので、さらに印刷のためのウォームアップ時間を短縮することができる。

加熱装置本体を流れる熱流束密度の位置による差が小さいため、インクへの熱伝達効率が高い。また、この熱流束密度の極端に小さい領域がないために加熱性能を落とさず、加熱装置本体の熱容量を小さくできるため、さらにウォームアップ時間が短縮できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明によるインク加熱装置を搭載した画像形成装置の構成を示す概略図である。本発明では、画像形成装置として、インクジェットプリンタを例として説明する。

インクジェットプリンタ１００は、４種類の色のインク（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を用いて画像を形成する。このインクジェットプリンタ１００は、外部から入力した画像信号に基づきインクを吐出し画像形成するインクジェットヘッド２０と、このインクの吐出に同期してカット紙などの記録媒体３０を所定の方向に搬送する媒体搬送手段４０とを有している。

さらに、このインクジェットプリンタ１００は、インクジェットヘッド２０にインク供給するインク循環経路を有している。インクジェットプリンタ１００のメイン電源がオンの場合には、画像形成時か否かに拘わらず、インクがこのインク循環経路内を常時循環するように制御されている。インクジェットプリンタ１００は、このインク循環経路に、上部タンク５０と、下部タンク６０と、以下で詳述するインク加熱装置１０と、ポンプ７０と、インクボトル８０と、をさらに有している。

上部タンク５０と、下部タンク６０と、インクボトル８０とは、開閉によりこれらの内部を大気とそれぞれ連通させ遮断することができる電磁弁９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃをそれぞれ有する。さらに、インクボトル８０は、インクボトル８０から上部タンク５０にインクを補給するためのインク経路の開閉用の電磁弁９０Ｄを有している。

インク循環経路は、色ごとに設けられるため、４色のインクを用いた場合には、４つのインク循環経路が必要である。但し、記録媒体３０と、媒体搬送手段４０は、色が異なっていても共用することができる。図１では、説明を容易にするために１色のみのインク循環経路を示している。尚、後述するインクを温度調整するための温度センサの制御部及び電磁弁の制御部等においても実際には搭載されているが、本発明の要旨ではないため、図示を省略している。本実施形態におけるインク加熱装置１０は、内部を色数に応じて、仕切ることができるため、１台のインク加熱装置１０を複数の色のインクで共有することができる。

次に、前記インク循環経路に沿ったインクの循環について説明する。
インク循環時には、上部タンク５０と、下部タンク６０とのそれぞれの電磁弁９０Ａ、９０Ｂが開状態であり、上部タンク５０と下部タンク６０は、それぞれに大気と連通している。下部タンク６０内のインク液面の高さと、インクジェットヘッド２０のノズルの高さと、上部タンク５０内のインクの液面の高さとは、これらの順番に鉛直方向に低い順に位置している。

この結果、インクは、上部タンク５０からインクジェットヘッド２０を通過して下部タンク６０へとインクの自重により流下する。これと並行して、インクは、ポンプ７０により、下部タンクからインク加熱装置１０を経由して上部タンク５０に汲み上げられる。インク加熱装置１０とポンプ７０との鉛直方向の位置（距離）は、任意である。

インクジェットヘッド２０によるインクの吐出によりインク循環経路内のインク量が減少した場合には、インクボトル８０の上述の２つの電磁弁９０Ｃ、９０Ｄが適宜開閉し、インクボトル８０から上部タンク５０にインクが流下して供給され、前記インク循環経路内のインクの量はほぼ一定に保たれる。

以上説明した本発明に係るインク加熱装置は、前述したインクジェットプリンタ１００のインク循環経路に適用が限定されるものではなく、種々のインクの流路上に適用できることは勿論である。

以下、図面を参照して、本発明によるインク加熱装置について詳細に説明する。

インクジェットプリンタ１００は、インクジェットヘッド２０の特性やインクの特性に応じて、吐出時のインクの温度が、予め定めた範囲（例えば、１５℃乃至４０度の範囲）内にあることが重要である。つまり、インクジェットヘッド２０は、それぞれ吐出特性を有しており、吐出するインクの温度が所定の温度範囲（以下、オペレーティングウィンドウ（ＯＷ）と称する）内でないと、吐出不能や吐出液量の変化による濃度のずれなどの著しい影響を画質に及ぼす。周囲環境の温度が、このインクのＯＷの下限よりも低い場合、例えば、寒冷地や冬期の早朝なおける装置起動時には、装置の電源を入れてもインク温度がＯＷに入るまでは、画像品質の悪い画像しか出力できないため、通常は、待機状態となり画像を出力できない。この待機時間を短縮するためには、インク加熱装置を搭載してインクの加熱を行っている。

（第１実施形態）
第１の実施形態に係るインク加熱装置について説明する。
図２Ａは、第１実施形態におけるインク加熱装置の斜視図である。このインク加熱装置１０は、例えば４種類の色のインク（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を、互いに混ざり合わないように分別して通過させ、その際にインク温度を所望する温度まで上げることが可能である。参照符号の末尾に付されているアルファベットは、その色に対応するインク加熱装置１０の構成を示している。

図２Ａには、後述するヒータと複数のリブを有する放熱部を収容する容器で構成されるインク加熱装置１０を示している。この容器は、有底円筒形状の上部蓋部材１３０及び下部蓋部材１４０により一体的に構成され、外装部材となっている。これら上部蓋部材１３０と、下部蓋部材１４０とは、樹脂等の熱伝導性の低い断熱材から成り、内部に収容されたヒータが発生した熱を外部へ無駄に放熱しないようにしている。

また、上部蓋部材１３０には、インクの色数に応じて、インク出口開口部１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙ、１１０Ｋが形成され、これらと対を成すように、下部蓋部材１４０には、インク入口開口部１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ、１２０Ｋが形成されている（インク入口開口部１２０Ｋ、１２０Ｍは、図２Ａでは見えない）。加熱される４色のインクは、対応するインク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）からインク加熱装置１０に入り、対応するインク出口開口部１１０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）からインク加熱装置１０を出る。

図２Ｂは、第１実施形態のインク加熱装置を上方から透視して見た内部構成を示す上面図である。この図２Ｂにおいて、容器内の点線で示す部分は基幹部、リブ、及び外周部を示している。図２Ｃは、図２ＢのＡ−Ａ’線に沿ったインク加熱装置の中央を通過する断面構成を示す縦断面図である。本実施形態においては、インクへの熱伝導エリアとなる空隙１７０（Ｃ、Ｍ）と、インク出口開口部１１０（Ｃ、Ｍ）と、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ）とにより、インク流路１９０（Ｃ、Ｍ）を構成する。

インク加熱装置１０は、中央に円柱状のヒータ１８０が配置され、そのヒータ全周囲を覆うように放熱部１５０が覆っている。この配置によりヒータ１８０の発した熱は、外部の空間に無駄に放熱されずに１００％に近い効率で放熱部１５０に伝達される。ヒータ１８０と放熱部１５０の後述する基幹部１５１との間の熱伝導性を向上させるために、これらの間に熱伝導グリース等を塗布してもよい。

図２Ｂに示されるように、この放熱部１５０は、上部及び下部蓋部材１３０、１４０の内周に沿う円筒状の外周部１５２を有する。空隙１７０（Ｃ、Ｍ）は、この放熱部１５０の中央の基幹部１５１と、周囲の外周部１５２と、これらを連結する複数のリブ１６０とに囲まれた断面が台形形状の領域（又は、熱伝導エリア）に形成されている。

また、図２Ｃには、放熱部１５０の上下端（流入流出側）に設けられた後述する仕切り部２００が設けられている。図３Ａは、放熱部１５０の上面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す基幹部１５１とリブの根幹部分の一部の拡大図である。図３Ａを参照して、インク加熱装置１０の放熱部１５０について説明する。

放熱部１５０は、アルミニウムや銅などの熱伝導性のよい金属材料により形成されている。勿論、熱伝導性がよければ、金属材料に限定されるものではない。放熱部１５０の中心に設けられた基幹部１５１は、図２Ｃに示すように、ヒータ１８０の外周を覆うような有底円筒状である。

放熱部１５０は、図２Ｃに示すように、上部及び下部蓋部材１３０、１４０の内部の高さ（内部長）Ｌよりも低い高さ（円筒長）Ｌ１であり、上部及び下部蓋部材１３０、１４０のそれぞれの内面とは、後述する隙間Ｌ２がそれぞれに空けられている。放熱部１５０の外周部１５２は、上部及び下部蓋部材１３０、１４０に、ガタツキ無く収納可能な円筒状である。

この外周部１５２は、基幹部１５１に対して同心円状となり、これらの間を複数のリブ１６０により接続されている。本実施形態では、４色のインクを想定しているため、４の倍数である１６本のリブ１６０が形成され、これらのリブ１６０の間に１６個の空隙１７０（Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋ）が形成される。

リブ１６０は、基幹部１５１の中心軸（円筒形状のヒータ１８０の中心軸）を中心にして、外周部１５２まで放射状に延出する放熱面を有している。これらのリブ１６０は、ヒータ１８０の中心軸上の所定の点に関して、リブ１６０とリブ１６０とが点対称に配置される。

また、本実施形態では、複数のリブ１６０は、ヒータ１８０の中心軸を中心として放射状に配置されているため、回転対称でもある。すなわち、本実施形態では、基幹部１５１をヒータ１８０の中心軸を中心として右回り又は左回りに２２．５（３６０÷１６）度の自然数倍の角度だけ回転させると、全てのリブ１６０が回転前の他のリブ１６０の位置に一致するように移動する。このようにリブを回転対称に形成することにより、異なる色のインク間でも、加熱による温度上昇が均一に行われるという好都合な点がある。

加えて、図３Ａに示されているように、リブ１６０の各々は、基幹部１５１から外周部１５２に向かう従って厚みが薄くなる、すなわち、図３Ｂに示すように、リブ１６０の基幹部１５１側部分１６０Ａの方が、リブ１６０の外周部１５２側部分１６０Ｂよりも断面積が大きい。換言すれば、ヒータ１８０の中心軸を通り各々のリブ１６０に沿って放射状に延びる直線に垂直でヒータ１８０の発熱面に対して平行な平面に関するリブ１６０の断面積は、この平面がヒータ１８０から離れるにつれて減少するように形成されている。このように、基幹部１５１側から外周部１５２側に向かい厚みを徐々に薄くする形状により、ヒータ１８０から伝導される熱流束の密度の差を小さくすることができる。

つまり、ヒータ１８０からの熱流束は、ヒータ１８０を中心として放射状に形成されている。従って、ヒータ１８０から遠ざかるにつれて熱流束の密度は徐々に小さくなる。本実施形態においても、リブ１６０の基幹部側部分１６０Ａから外周部側部分１６０Ｂに向かうにつれて、熱流束の密度は小さくなっていく。従って、基幹部側部分１６０Ａから外周部側部分１６０Ｂまで同じ厚みのリブであれば、基幹部側部分１６０Ａ近傍のインクに比べて外周部側部分１６０Ｂ近傍のインクの温度が上昇しない傾向が現れる。そこで、外周部側部分１６０Ｂから基幹部側部分１６０Ａに向かい厚みを徐々に厚くする形状にすれば、熱流束の密度が大きくなっていっても、基幹部側部分１６０Ａ近傍のインクと外周部側部分１６０Ｂ近傍のインクの温度が同等に上昇することとなる。

従って、本実施形態のリブ１６０の形状にすることにより、ヒータ１８０から遠いリブ１６０の外周部１５２側の部分１６０Ｂの温度上昇に対して、無駄に熱容量を使用せずに、外周部側部分１６０Ｂの温度を基幹部側部分１６０Ａと時間差無く上げることができ、同じ肉厚で形成したリブよりもウォームアップ時間を短縮させることができる。

リブ１６０の形状や、このリブ１６０の本数によって規定されるインク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の容積と数とは、ヒータ１８０の能力と、インクの比熱や熱伝導率などの物性等からインクの加熱にとって最適となるように決定される。本実施形態では、図３Ａと、図３Ｂとを参照して、特定のリブの本数（１６本）とリブの断面積の変化とが示されたが、これらリブの本数やリブの断面積の変化は、図示されたものに限定されず、上述の要因によりインクの加熱にとって最適となるように選ばれうることは勿論である。

また、本実施形態において、空隙群の仕切り方やリブ１６０の本数を調整することにより、インクは、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色だけではなく、必要に応じて何色でもよい。例えば、さらに、ライトシアン、ライトマゼンダを加えて計６色としてもよい。

さらに、熱伝達効率をさらに向上させるために、リブ１６０の放熱面に突起や突条を形成し、放熱面の表面積を増加させたり、流れるインクが放熱面に長く留まれるように流路形状を複雑にすることで熱伝達のための表面積を増加させたり、２次流れを誘起させたりするなどの方法も併用することが有用である。

インク流路１９０の形成について説明する。

図２Ｃに示し、上述したように放熱部１５０の高さＬ１は、上部及び下部蓋部材１３０、１４０の内部の高さ（内部長）Ｌよりも低く、上部及び下部蓋部材１３０、１４０の上底及び下底に隙間Ｌ２がそれぞれに空けられている。

これら隙間Ｌ２は、インク流路１９０を形成する際に、複数の空隙１７０（Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋ）を１色のインクの加熱に用いる場合に利用される。つまり、インク流路１９０は、１色のインクを１つのインク入口開口部１２０から流入し、複数の空隙１７０に分配して加熱させた後、１つのインク出口開口部１１０に集合させて流出させている。

このようなインク流路１９０を形成するために、図３Ａに示すような放熱部１５０の基幹部１５１、リブ１６０及び外周部１５２の端面（延出端と直交する両端）に、４等分するための仕切り部２００を設ける。本実施形態では、４色のインクを用いる例であるため、空隙１７０を４等分するように形成されている。仕切り部２００は、ゴム等の弾性部材により形成される。図２Ｃに示すように、容器内に収容される放熱部１５０は、仕切り部２００が上下端の隙間を密閉して、隣接する空隙１７０間を区分し、４色のインク毎の４つのインク流路１９０（Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋ）が形成される。このような仕切り部２００による区分により、異なる色のインクの混合は生じない。

また、本実施形態では、基幹部１５１と外周部１５２とを全てのリブ１６０が接続した構成であるが、仕切り部２００で使用しているリブ１６０を除き、その他のリブ１６０の延出端を外周部１５２に到達しないように短くして隙間を空けて、同じインク流路１９０内の空隙を連通するように構成してもよい。尚、この構成においても、短くしたリブ１６０は、上述した点対称の配置を維持し、且つリブ１６０の断面積の縮小化は維持する。

また、この場合、基幹部１５１は、インク流路１９０毎、即ちヒータ１８０の中心軸に関して、９０（３６０÷４）度の自然数倍の回転に関する回転対称性を有している。この変形例では、インクの色ごとにインク流路を有し、インク加熱装置１０のインク出口開口部１１０に到達する前に、複数の空隙１７０を移動しながら加熱される。

また、本実施形態では、空隙１７０の水平断面（ヒータの中心軸と直交する方向）を台形とした。しかし、断面形状は、これに限定されず、基幹部１５１の外周面（空隙１７０内の内側の面）を繋ぐと円筒形になるように形成し、外周部１５２の内面（空隙１７０内の外側の面）を繋ぐと円筒形になるように形成してもよい。これにより、空隙１７０の断面形状は、扇形となる。又、空隙１７０が台形であった場合には、外周部１５２の外面は、内面に合わせて曲面から平面に変更して、放熱部１５０の外形形状を正多角形としてもよい。尚、このように変形しても、上述した空隙又はインク流路における点対称と回転対称の特徴は維持される。

図４Ａは、３色インクのためのインク加熱装置の斜視図である（インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、この図では見えない）。図４Ｂは、３色インクのためのインク加熱装置の放熱部の上面図である。この実施形態では、放熱部１５０は、断面が正三角形の三角柱形状である。ヒータ１８０は、円筒状であり、ヒータ１８０の中心軸は、この放熱部１５０の断面の正三角形の重心と一致している。

この実施形態では、放熱部１５０は、同一色のインクのための空隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ）を分離しているリブ１６０と、異なる色のインクのための空隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ）を分離しているリブ１６０とを有している。いずれのリブ１６０もヒータ１８０からの離れるに従って、鉛直方向に延びる面による断面積が減少するように構成されている。空隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ）の断面は、合同な三角形である。したがって、リブ１６０は、ヒータ１８０の中心軸に関して、回転対称となっている。すなわち、ヒータ１８０の中心軸を中心として、放熱部１５０を１２０（３６０÷３）度の自然数倍回転させると、いずれのリブ１６０も他のリブ１６０と互いに一致するように移動する。

また、本実施形態では、基幹部１５１にリブ１６０によりインク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）が一体成形された場合について説明した。しかし、例えば、円筒形の本体の周囲に、金属パイプで別体で形成されたインク流路（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を対称に形成する構成でもよい。この場合は、各パイプ間の部分がリブ１６０に相当することになる。この場合のリブは、前記ヒータの中心軸を中心として回転対称に配置される。

上述のようなインク加熱装置１０にインクを繰り返し通過させて循環させているうちに、前記インク循環経路全体のインクの温度が上昇する。インク温度が過剰に高温になることなどを防止するためにインク温度をモニタする必要がある。以下で述べるように、インク温度のモニタには、複数の態様がある。

（インク温度のモニタの第１の態様）
第１の態様では、温度センサは、インク流路１９０に設けられており、温度センサは、インク温度を直接的にモニタする。この場合、温度センサは全てのインク流路１９０に入れられている必要はなく、代表して１色の温度をモニタするように、インク流路のいずれか１つに設けられていればよい。しかし、インクのＯＷが色により異なる場合、最も高い下限を有するＯＷを基準としてヒータ１８０を制御することは好ましい。温度に関する情報が得られるならば、温度センサを設ける場所や温度センサの数は、任意である。例えば、インク加熱装置１０のインク流路１９０内以外でも、インクジェットヘッド２０内のインク流路近傍に温度センサ（例えば、ピエゾ温度をモニタするためのもの）が設けられているような場合は、その温度センサをインク温度検出用として用いても構わない。また、温度センサは、サーミスタに限られず、例えば、熱電対やＰｔ測温抵抗体でもよい。

（インク温度のモニタの第２の態様）
第２の態様では、図３Ａに示されているように、インク加熱装置１０の基幹部１５１上に温度センサ２１０が配置されている。より詳細には、インクとの距離が一番短い基幹部１５１の一部に温度センサ２１０が配置されている。この配置位置は、ヒータ１８０からの伝熱距離が最も短いため、インクに接しているリブの部分のうち一番温度が高くなる位置である。この位置に温度センサ２１０を配置するのは、インクに接触している面の温度が、所定の温度を超えると、その部分に接するインクが高温により変質し、正常な吐出ができなくなったり印刷画像品質が劣化したりするなどの問題を発生させるため、インクを変質させる温度に到達しやすい位置で基幹部１５１の温度をモニタすることが重要だからである。温度センサ２１０の配置の位置は、インクと接触する全ての壁面温度が上述の条件を満たすようにヒータ１８０を制御可能であれば、いずれに配置してもよいが、インクの温度を直接測らない本態様の場合、基幹部１５１の温度と、インク温度の上昇率の相関関係があらかじめ既知であることが必要である。

上述の態様のように、モニタされた温度に基づいて、ヒータ１８０の駆動電流を制御することによりインク温度を制御する。具体的には、ＯＷの下限温度を目標温度とした場合、目標温度に対してのインク温度の差が大きい時は、駆動電流を大きくして、上述のように基幹部１５１の壁温がインクを変質させない範囲内で、基幹部１５１の温度を上げてインクを加熱し、目標温度との差が小さくなった時は、駆動電流を小さくしたり、遮断したりするなどの制御を行うことが考えられる。

以下では、本発明によるインク加熱装置の他の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
図５Ａは、本発明によるインク加熱装置の第２実施形態の斜視図である。第１実施形態と同一の参照符号を付された構成要素は、同等の素材から形成され、同一の機能を果たすので、ここでは説明を省く（インク入口開口部１２０Ｍ、１２０Ｙは、この図では見えない）。

図５Ｂは、インク加熱装置の本体の上面図であり、上部蓋部材１３０の同一平面における断面も示されている。本実施形態では、インク加熱装置１０の中央に、均一な厚さで矩形形状であるプレート状ヒータ１８０が設けられている。このヒータ１８０は、熱伝導を行う加熱面（主面）の両面に基幹部１５１がそれぞれ密着するように設けられている。また図５Ｂにおいては、ヒータ１８０の四方の端面は、基幹部１５１には覆われず、露呈した状態である。但し、ヒータ１８０による発熱を効率よく用いるため、基幹部１５１がヒータ１８０を覆うように、基幹部１５１の端部を延出させる構成としてもよい。基幹部１５１に用いられる部材は、第１実施形態と同様である。

図５Ｂに示されるように、本実施形態でも、仕切り部２００により、異なる色のインクが混ざらないようにインク流路１９０毎に封止が行われている。また、仕切り部２００により、インク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）毎に加熱されるインクがインク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入されて各間隙１７０に分配され、加熱後にインク出口開口部１１０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に再び集合するように、基幹部１５１は、上側及び下部蓋部材１３０、１４０から所定距離の隙間を有している。

本実施形態では、ヒータ１８０の両方の加熱面（主面）に設けられるそれぞれのリブ１６０は、それらの主面（厚さの中心）を中央に鏡映対称（面対称）に配置される。すなわち、間隙１７０Ｋを規定しているリブ１６０は、間隙１７０Ｍを規定しているリブ１６０とがヒータ１８０の主面を中心として、面対称である。同様に、間隙１７０Ｃを規定しているリブ１６０は、間隙１７０Ｙを規定しているリブ１６０とがヒータ１８０の主面を中心として、面対称である。

このような対称性を有していることにより、異なるインク間での温度上昇が均一となるという利点がある。また、図５Ｂに示されているリブ１６０は、点対称に配置されている。すなわち、間隙１７０Ｍを規定しているリブ１６０は、ヒータ１８０の主面の中央を中心点として、間隙１７０Ｃを規定しているリブ１６０と点対称である。同様に、間隙１７０Ｋを規定しているリブ１６０は、間隙１７０Ｙを規定しているリブ１６０と点対称に配置されている。本実施形態では、上記の鏡映対称性（面対称性）と、点対称性がともに成り立つが、本来は、互いに独立な性質であるため、リブ１６０の形状や形成位置によっては、鏡映対称性（面対称性）と、点対称性とのいずれか一方のみの場合もある。

前述した第１実施形態と同様に、本実施形態においても、全てのリブ１６０が基幹部側から延出端側になるに従い、断面面積が減少する形状を成している。これは、同じ時間で温度上昇させること及び無駄な加熱の低減を目的としている。熱流束の密度の減少は、ヒータから離間する距離に応じているため、リブが互いに平行に形成されていても、断面の減少関係は変化しない。

図５Ｃは、第２実施形態の変形例を示す図である。
第１実施形態において述べたような変形例が本実施形態対しても適用することが可能である。すなわち、図４Ｃに示されているように、リブ１６０の延出端が外周部から離れた形状に形成されたとしても、結果として、それぞれの色ごとに仕切られたインク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）内で、間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）間がリブ１６０によって分断されず、インクが往来することとなる。

図６Ａは、図５ＢのＢ−Ｂ’線に沿ったインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。このＢ−Ｂ’線は、インク出口開口部１１０（Ｃ、Ｙ）とインク入口開口部１２０（Ｃ、Ｙ）とを縦断する。一方、図６Ｂは、図５ＢのＣ−Ｃ’線に沿ったインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。Ｃ−Ｃ’線は、インク出口開口部１１０（Ｍ、Ｙ）とインク入口開口部１２０（Ｍ、Ｙ）とを縦断する。

上述したように、下部蓋部材１４０は、基幹部１５１と仕切り部２００を介して離間されており、各インク色とも同様に、インク流路１９０上流側にて、それらの隙間を通って、インクが複数の間隙１７０（図示されている例では４つ）に分配され、再びインク流路１９０下流側にてそれらの隙間を通って集合する。尚、このインク加熱装置の第２実施形態でもインクの加熱に関して、第１実施形態と同様に、温度センサを用いてヒータ１８０を制御する。

（第３実施形態）
図７Ａは、本発明によるインク加熱装置の第３実施形態の縦断面構成を示す図である。第３実施形態は、第２実施形態におけるインク流路の流入側に、インクの均一な分配を行う機構を設けたものである。尚、本実施形態で図６Ｂに示す部材と同等なものには同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

インク加熱装置において、インク入口開口部１２０Ｙから流入したインクＹは、仕切り部２００を介して設けられた空隙により４つのインク流路１９０Ｙに分配される。このとき、４つのリブ１６０が同じ温度であれば、加熱の効率から見れば、それぞれの間隙１７０は、同じインクの流量であることが望ましい。勿論、流量に関して、多少偏りがあった場合でも、異なる色のインクどうしの温度は、均一である。

図７Ａに示すインク加熱装置の構成は、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入したインクが間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に分配される前に、インクを直進する流速を減速させて、均一な流れに分配する散らし部材２２０が設けられている。

散らし部材２２０は、多数の小孔が均一に設けられた板状の部材である。この散らし部材２２０の小孔を経て間隙１７０に流入したインクは、流速が均一となり、各リブ１６０により均一に且つ効率的に加熱されて、流出させることができる。

さらに、インク入口開口部１２０と対向する散らし部材２２０の小孔は、同一径であれば、端側の小孔に比べて、間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に流入させる量が大きくなる傾向がある。

そこで、散らし部材２２０の第１の構成例として、同一径の小孔の開口分布の密度を変えることが考えられる。具体的には、インク入口開口部１２０の近傍領域と端領域について、インク入口開口部１２０からの近距離（近傍）から遠距離（端）の距離に応じて、小孔を開口する密度を高くすることにより、小孔を通過させるインクの流量を制御する。

このように間隙に流れるインクの流量に分布を持たせることにより、散らし部材２２０の目的を達成しやすくなる。

第２の構成例としては、散らし部材２２０に開口する小孔の開口数の密度は一様であるが、径に変化を持たせることが考えられる。具体的には、散らし部材２２０は、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の近傍から端部に向かい開口される小孔の径（直径）を徐々にまたは複数の段階的に、小孔の径を大きくなるように開口する。このような開口方法でも同様に、散らし部材２２０の目的を達成しやすくなる。また、これらの小径の開口分布と開口径の変化を組み合わせてもよい。
以上、散らし部材２２０のいくつかの態様について述べてきたが、散らし部材２２０上の小孔の口径面積の和が、インク入口開口部１２０の口径面積以上で有ることが望ましい。すなわち、（小孔の口径面積の和）≧（インク入口開口部の口径面積）が成立していることが必要である。この式で等号が成立する場合、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入したインクが滞りなくそれぞれの間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に流入するための小孔の断面積についての最小条件が保障される。不等号が成立する場合は、インクの流れが散らし部材２２０で大きな抵抗を受けないでインク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に流入することができる。

図７Ｂは、インク加熱装置における第３実施形態における散らし部材２２０の第３の構成例を示す図である。この第３の構成例では、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の流出側にあてがわれるように、キャップ形状で側面に多数の小孔又はスリットが形成される散らし部材２２０が設けられている。インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入したインクは、散らし部材２２０のキャップの底面に突き当たり、底面に沿って側方（水平方向）に流れ、小孔又はスリットにより流れが均一化され、それぞれの間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に均等に分配される。この変形例においても、第３実施形態と同じ理由で（小孔の口径面積の和）≧（インク入口開口部の口径面積）が成立していることが必要である。

本実施形態の散らし部材２２０は、第１実施形態のインク加熱装置のインク流入開口部側に設けることができ、本実施形態と同等な作用効果を期待することができる。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態のインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。この第４実施形態は、第３実施形態と同様に、インクの流入に際して、均一に４つの間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に分配する構成例である。尚、本実施形態で図５Ｂに示す部材と同等なものには同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態は、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）が下部蓋部材１４０の側面に設けられる。即ち、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入するインクの流れ方向が間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）におけるインクの流れ方向と直交する方向となっている。この結果、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）から流入したインクは、下部蓋部材１４０で流れの方向が換えられ、４本の間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）へ均等に分配されて流れる。

尚、この実施形態において、下部蓋部材１４０の内部の底面上で、間隙１７０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の長手軸方向（インクの流れる方向）と対向する位置にインクの流れ方向と４５°を成す斜面部材（図示せず）をそれぞれ設ける。これらの斜面部材は、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に近い間隙から遠い間隙に向かい段階的に面積が大きくなるように形成する。これらの斜面部材は、インク流入の流速の違いにより、インク入口開口部１２０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に近い間隙が遠くの間隙よりも、インク流量が多くなる傾向があった場合には、補助的に用いて、さらにインク流量の均一化を図ることもできる。

以上、説明した各実施形態では、インク加熱装置１０のみによるインクの加熱を行っているが、インクジェットヘッド２０を空吐出させて発熱させ、インク循環経路を循環するインクにインクジェットヘッド２０からも熱を加えるようにすれば、より早くインクの加熱を行うことができる。

また、本発明の実施形態では、調温対象とする液体をインクとしたが、インク流路１９０（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を適切に流れる流動体であれば、液体以外の流動体を加熱するために用いることもできる。例えば、液体以外のゼリー状のものでも適切に流すことができれば問題なく本発明によるインク加熱装置を使用することができる。

さらに、本発明の実施形態では、低温のインクを加熱する場合について説明してきたが、例えば前記ヒータの代わりに冷却水を流すパイプを配置したり、ヒートポンプを配置したりすれば、同様の構成で効率のよい液体の冷却を行えることも明白である。

また、複数の実施形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

特に、上記実施形態のインク加熱装置を前記インク循環経路に配置することにより、画像形成装置を形成することが可能である。

（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。

（１） ヒータと、
前記ヒータを内蔵して該ヒータの発熱面を囲む基幹部、該基幹部から延出する放熱面を有する複数のリブ及び、一部又は全ての前記リブの端部と接合し、前記リブを外周から囲んでいる外周部からなる放熱部と、
前記放熱部の鉛直方向の両端でそれぞれ隙間を空けて、前記放熱部を収容する容器と、
前記隙間を密閉して、前記複数のリブの複数の均等な群の区分を形成し、該区分の中で少なくとも１つのインク流路を形成する仕切り部と、
前記容器に対で複数設けられ、前記容器内の前記区分のそれぞれに、前記被加熱物を流入するインク入口開口部及び温度調整された被加熱物を該区分から外部に流出するインク出口開口部と、
を具備し、
前記複数のリブは、前記ヒータに対してほぼ対称に配置されていることを特徴とするインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（１）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第１乃至第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、ヒータ１８０は、ヒータに、基幹部１５１は、基幹部に、リブ１６０は、リブに、外周部１５２は、外周部に、放熱部１５０は、放熱部に、隙間Ｌ２が、隙間に、上部蓋部材１３０と下部蓋部材１４０とが、容器に、インク流路１９０は、インク流路に、インクは被加熱物に、インク入口開口部１２０が、インク入口開口部に、インク出口開口部１１０が、インク出口開口部に、それぞれ、対応する。

（作用効果）
この（１）に記載のインク加熱装置によれば、放熱部がヒータの発熱面を囲むように配置されているため、ヒータからの発熱が無駄なく被加熱物の加熱に利用できる。また、複数のリブがヒータに対してほぼ対称に配置されているため、各色のインクが流路により均等に加熱される。

（２） 前記ヒータは、プレート状であり、前記複数のリブは、前記ヒータのプレートの表面に平行な中央面に対して面対称に配置されていることを特徴とする（１）に記載のインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（２）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第２乃至第４実施形態が対応する。

（作用効果）
この（２）に記載のインク加熱装置によれば、各色のインクが流路により均等に加熱される。

（３） 前記複数のリブは、前記ヒータの所定の点に対して点対称に配置されていることを特徴とする（１）に記載のインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（３）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第１乃至第４実施形態が対応する。

（作用効果）
この（３）に記載のインク加熱装置によれば、各色のインクが流路により均等に加熱される。

（４） 前記複数のリブは、前記ヒータの所定の軸に対して回転対称に配置されていることを特徴とする（１）に記載のインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（４）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第１実施形態が対応する。

（作用効果）
この（４）に記載のインク加熱装置によれば、各色のインクが流路により均等に加熱される。

（５） 前記ヒータと交差しない任意の互いに平行な複数の平面による、前記複数のリブの各々の断面の面積は、前記断面の各々の前記ヒータの任意の１点からの平均距離が大きくなるに従って減少することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１に記載のインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（５）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第１乃至第４実施形態が対応する。

（作用効果）
この（５）に記載のインク加熱装置によれば、ヒータの近傍位置と、ヒータから離れた位置とで、ヒータにより形成される放射状の熱流束の密度の差が小さくなるため、インク加熱装置の余分な熱容量が低減される。被加熱物の加熱時間を短縮することができる。

（６） 前記放熱部は、前記基幹部に温度センサが設けられていることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか１に記載のインク加熱装置。

（実施形態との対応）
この（６）に記載のインク加熱装置に関する実施形態は、インク加熱装置の第１乃至第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、温度センサ２１０が温度センサに対応する。

（作用効果）
この（６）に記載のインク加熱装置によれば、本体の温度をモニタすることによりインクがＯＷにあることを知ることができる。

（７） 前記インク流路を流れる前記被加熱物の流速が、ほぼ均一になるように構成されていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれか１に記載のインク加熱装置。

（対応する実施形形態）
この（７）に記載のインク加熱装置には、インク加熱装置の第３及び第４実施形態が対応する。

（作用効果）
この（７）に記載のインク加熱装置によれば、被加熱物ごとの複数の流路内の被加熱物の流速がほぼ均一となることにより、十分に加熱されないうちにインク加熱装置を出て行く被加熱物が減少し、結果として、加熱時間を短縮することができる。

（８） 前記インク流路を流れる前記被加熱物の流速を、ほぼ均一とするための部材が、前記インク流路の前記被加熱物の少なくとも流入側の隙間に配置されていることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれか１に記載のインク加熱装置。

（対応する実施形態）
この（８）に記載のインク加熱装置には、インク加熱装置の第３実施形態が対応する。この実施形態において、散らし部材が部材に、対応する。

（作用効果）
この（８）に記載のインク加熱装置によれば、被加熱物ごとの複数の流路内の被加熱物の流速がほぼ均一となることにより、十分に加熱されないうちにインク加熱装置を出て行く被加熱物が減少し、結果として、加熱時間を短縮することができる。

（９） 前記部材には、複数の孔が設けられており、前記複数の孔の断面積の和は、前記インクインク流入開口部の開口の断面積以上である（８）に記載のインク加熱装置。

（対応する実施形態）
この（９）に記載のインク加熱装置には、インク加熱装置の第３実施形態が対応する。この実施形態において、前記小孔が孔に、インク入口開口部が開口部に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（９）に記載のインク加熱装置によれば、開口部から流入した被加熱物が滞りなく流路内に流入することができる。

（１０） 前記複数のリブが前記被加熱物に接する部分のうち、最も高温となる部分の温度が、前記被加熱物の特性保証温度の範囲内となるように制御される（１）乃至（９）のいずれか１に記載のインク加熱装置を用いるインク加熱方法。

（対応する実施形態）
この（１０）に記載のインク加熱方法には、インク温度のモニタの第２の態様が対応する。

（作用効果）
この（１０）に記載のインク加熱方法によれば、被加熱物（インク）が加熱されすぎて変性を生じないように、被加熱物の温度をモニタすることができる。

（１１） インクを記録媒体に吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドにインクを供給するインク循環経路と、
前記記録媒体を前記記録ヘッドに対して搬送する記録媒体搬送部と、
前記インク循環経路に配置された（１）乃至（９）のいずれか１に記載のインク加熱装置とを具備する画像形成装置。

（対応する実施形態）
この（１１）に記載の画像形成装置には、画像形成装置の一実施形態が対応する。この実施形態において、インクジェットヘッド２０が記録ヘッドに、インク循環経路がインク循環経路に、記録媒体３０が記録媒体に、媒体搬送手段４０が記録媒体搬送部に、それぞれ対応する。

（作用効果）
この（１１）に記載の画像形成装置によれば、上記（１）乃至（９）に記載のインク加熱装置の有利な点を利用して、画像形成を行うことができる。

本発明によるインク加熱装置を搭載したインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。 本発明によるインク加熱装置の第１実施形態の斜視図である。 本発明によるインク加熱装置の第１実施形態の、部分的に内部を透視した上面図である。 図２ＢのＡ−Ａ’線に沿った縦断面図である。 インク加熱装置内のヒータを部分的に透視した本体の上面図である。 図３Ａの一部の拡大図である。 ３色インクのためのインク加熱装置の斜視図である。 ３色インクのためのインク加熱装置の放熱部の上面図である。 本発明によるインク加熱装置の第２実施形態の斜視図である。 インク加熱装置の本体の上面図である。 本発明によるインク加熱装置の第２実施形態の変形を示す図である。 図４ＢのＢ−Ｂ’線に沿ったインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。 図４ＢのＣ−Ｃ’線に沿ったインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。 本発明によるインク加熱装置の第３実施形態のインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。 本発明によるインク加熱装置の第３実施形態の変形を示す図である。 本発明によるインク加熱装置の第４実施形態のインク加熱装置の縦断面構成を示す図である。

符号の説明

１０…インク加熱装置、 ２０…インクジェットヘッド、 ３０…記録媒体、 ４０…媒体搬送手段、 ５０…上部タンク、 ６０…下部タンク、 ７０…ポンプ、 ８０…インクボトル、 ９０Ａ…電磁弁、 ９０Ｂ…電磁弁、 ９０Ｃ…電磁弁、 ９０Ｄ…電磁弁、 １００…インクジェットプリンタ、 １１０…インク出口開口部、 １１０Ｃ…インク出口開口部、 １１０Ｋ…インク出口開口部、 １１０Ｍ…インク出口開口部、 １１０Ｙ…インク出口開口部、 １２０…インク入口開口部、 １２０Ｃ…インク入口開口部、 １２０Ｋ…インク入口開口部、 １２０Ｍ…インク入口開口部、 １２０Ｙ…インク入口開口部、 １３０…上部蓋部材、 １４０…下部蓋部材、 １５０…放熱部、 １５１…基幹部、 １５２…外周部、 １６０…リブ、 １６０Ａ…基幹部側部分、 １６０Ｂ…外周部側部分、 １７０…空隙、 １８０…ヒータ、 １９０…インク流路、 １９０Ｃ…インク流路、 １９０Ｋ…インク流路、 １９０Ｍ…インク流路、 １９０Ｙ…インク流路、 ２００…仕切り部、 ２１０…温度センサ、 ２２０…散らし部材、 Ｌ…内部長、 Ｌ１…高さ（円筒長）、 Ｌ２…隙間。

Claims (10)

1. ヒータと、
   ヒータ発熱面を囲むように周囲に配置された加熱器の本体と、
   前記加熱器の本体に形成され、その側面が被加熱物と接するように設けられた複数のリブとからなる加熱装置において、
   前記複数のリブの間に、前記加熱器の本体の長手軸方向に延びたインク流路が形成され、
   前記複数のリブは、前記ヒータに対してほぼ対称に配置され、
   前記複数のリブの断面積は、前記ヒータに近い側の断面積をＡ１、前記ヒータから遠い側の断面積をＡ２としたときに、Ａ１＞Ａ２であることを特徴とするインク加熱装置。
2. 前記複数のリブは、面対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインク加熱装置。
3. 前記複数のリブは、点対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインク加熱装置。
4. 前記複数のリブは、回転対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインク加熱装置。
5. 前記加熱器は、本体上に温度センサを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のインク加熱装置。
6. 前記複数のリブの間を流れる前記被加熱物の流速が、ほぼ均一になるように構成されている請求項１乃至５のいずれか１に記載のインク加熱装置。
7. 前記インク加熱装置の少なくともインク流入側に、前記複数のリブの間を流れるインクの流速がほぼ均一となるようにするための部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のインク加熱装置。
8. 前記部材には、複数の孔が設けられており、前記複数の孔の断面積の和は、前記インク加熱装置の被加熱物が流入する開口部の開口の断面積以上である請求項７に記載のインク加熱装置。
9. 前記複数のリブが前記被加熱物に接する部分のうち、最も高温となる部分の温度が、前記被加熱物の特性保証温度の範囲内となるように制御される請求項１乃至８のいずれか１に記載のインク加熱装置を用いるインク加熱方法。
10. インクを記録媒体に吐出する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドにインクを供給するインク循環経路と、
    前記記録媒体を前記記録ヘッドに対して搬送する記録媒体搬送部と、
    前記インク循環経路に配置された請求項１乃至８のいずれか１に記載のインク加熱装置とを具備する画像形成装置。

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