JP5469962B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンタに関する。

従来、記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路を有するインクジェットプリンタや、車輌の内燃機関における冷却水や潤滑油、加工食品製造ラインにおける液状調味料、あるいは血液や輸液を身体に供給する例えば、透析装置などの液体供給装置においては、特性の安定化や身体の冷却化のために供給する液体の温度を制御する必要がある。

液体の温度調整手段に関する発明として、例えば、特許文献１には、熱交換用容器が開示されている。

この熱交換用容器は、液体を流入させる入口部、液体を流通させる空間を内部に有する金属製シェルからなる本体部、及び本体部の内部を通過した液体を流出させる出口部を有している。シェルの内側方向には、畝状に突出する、１つ又はそれ以上の流路案内壁が設けられ、本体部の内部には、流路案内壁により液体の流れを導く液体流路が形成されている。液体流路の全体としての長さは、金属性シェルの最も長い辺の長さよりも長く設定されている。そして、熱交換用容器は、平面的に広がった流路の片面若しくは両面に、ヒートシンクやペルチェ素子等の温度調整部を設けることで、液体の温度調整が可能な構成である。

ここで、カラーインクジェットプリンタの場合は、複数色のインク、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクが用いられている。これらの４色のインクは、似通った物性を持つため、インクジェットヘッドから均一に噴射させるためには、４色のインクは略同一温度であることが望ましい。

特開２００１−２３１８５３号公報

しかし、複数色のインクを使用するカラーインクジェットプリンタにおいて、インク温度を均一化するために、前述した特許文献１に記載される技術を適用した場合、インクの色数分、典型的には４つの色分の熱交換用容器、及びこの熱交換用容器に対応した分のヒートシンクやペルチェ素子が必要となるので部品点数が多くなり高価となる。また、各色のインクそれぞれの温度を制御するため構成が複雑となっている。

そこで本発明は、コンパクトで簡易な構成で、複数色のインク経路のインクを略同一温度に調整可能となり、装置を大型化することなく、簡易な構成で、省電力でインク温度の調整が可能なインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のインクジェットプリンタは、複数色のインクによって画像記録を行うインクジェットプリンタであって、内部にインクの色毎に独立して形成したインク流路を有する熱交換部と、熱交換部を加熱する加熱部と、熱交換部に対して接離可能に設けられた放熱部と、放熱部による熱交換部の放熱時は、放熱部を熱交換部に密接させ、熱交換部の熱を放熱させ、加熱部による熱交換部の加熱時は、放熱部を熱交換部から離間させ、放熱部と熱交換部との間に熱の伝導を遮断する空間を形成する接離機構と、で構成される熱交換器を具備することを特徴とする。

また、本発明のインクジェットプリンタは、複数色のインクによって画像記録を行うインクジェットプリンタであって、内部にインクの色毎に独立して形成したインク流路を有する熱交換部と、熱交換部と密接し、該熱交換部を加熱する加熱部と、熱交換部と離間して配置され、熱交換部の熱を放熱する放熱部と、熱交換部と放熱部との間に密閉空間を形成するための密閉用部材と、密閉空間と連通し、熱伝達率の高い流体を収容する容器と、を有し、放熱部による熱交換部の放熱時は、容器内の流体を密閉空間内に満たし、加熱部による熱交換部の加熱時は、密閉空間内の流体を容器に戻す熱交換器を具備することを特徴とする。

さらに、本発明のインクジェットプリンタは、複数色のインクによって画像記録を行うインクジェットプリンタであって、内部にインクの色毎に独立して形成したインク流路を有する熱交換部と、熱交換部に密接し、各色のインク流路を横断する方向に延設した複数のフィンを有するヒートシンクと、で構成される熱交換器を具備することを特徴とする。

本発明によれば、コンパクトで簡易な構成で、複数色のインク経路のインクを略同一温度に調整可能となり、装置を大型化することなく、簡易な構成で、省電力でインク温度の調整が可能なインクジェットプリンタを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る熱交換器を搭載したインクジェットプリンタのインク経路の概念的な構成例を示すブロック図である。 図２（ａ）は、熱交換器の外観構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）からカバーを取り外した熱交換器の外観構成を示す図である。 図３は、熱交換器のインク流入部材の周辺の外観構成を拡大して示す図である。 図４は、熱交換部の内部のインク流路を示した断面構成を図である。 図５は、第２の実施形態による熱交換器の外観構成を示す図である。 図６（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態による接離機構の構成例を示す図である。 図７（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る熱交換器の構成を示す図である。 図８（ａ），（ｂ）は、第３の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図９（ａ），（ｂ）は、第４の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１０（ａ），（ｂ）は、第５の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１１（ａ），（ｂ）は、第６の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１２（ａ），（ｂ）は、第７の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１３（ａ），（ｂ）は、第７の実施形態の変形例に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１４（ａ），（ｂ）は、第８の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１５（ａ），（ｂ）は、第９の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図１６（ａ）乃至（ｃ）は、第１０の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。

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、第１の実施形態に係る熱交換器を搭載したインクジェットプリンタのインク経路の概念的な構成例を示すブロック図である。このインクジェットプリンタは、４色［以下、各色をシアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙ、ブラック：Ｋとする］のインクを用いて画像を形成する画像記録装置である。従って、４色のインク毎に独立した４つのインク経路を有している。尚、詳細は後述するが、熱交換器２１については、４色のインクに対して共用している。図１では、ある１色のインクにおけるインク経路の構成を示している。

図１に示すように、インクジェットプリンタのインク経路は、インク循環部１と、インク補充部５と、を有している。

まず、インク循環部１について説明する。

インク循環部１は、インク供給部２と、インク排出部３と、インク帰還部４と、記録部１１と、を有している。

インク供給部２は、第１のタンク１２と、供給チューブ１３と、で構成され、第１のタンク１２内のインクを、供給チューブ１３を介して記録部１１へと供給する。この第１のタンク１２には、該第１のタンク１２内を大気に対して開放、または遮断可能とする大気開放部（電磁弁）２３と、第１のタンク１２内に貯留されたインクのインク量を検出するための不図示の液面検出器が設けられている。なお、本実施形態では、第１のタンク１２は、記録部１１より重力方向上方に配置されている。

記録部１１は、インクを吐出するインクヘッドを有している。記録部１１は、入力された画像信号（画像データ）に基づきインクヘッドを駆動する。そして、インクヘッドは、搬送機構１６により搬送される記録媒体１５に向けて滴状のインク１４を吐出する。これにより、記録媒体１５上に画像が記録される。

インク排出部３は、第２のタンク１７と、排出チューブ１８と、で構成され、記録部１１で吐出されなかったインクを、排出チューブ１８を介して第２のタンク１７で回収する。この第２のタンク１７は、該第２のタンク１７内を大気に対して開放、または遮断可能とする大気開放部（電磁弁）１９と、第２のタンク１７内に貯留されたインクのインク量を検出するための不図示の液面検出器が設けられている。なお、本実施形態では、第２のタンク１７は、記録部１１より重力方向下方に配置されている。

インク帰還部４は、帰還チューブ２０と、熱交換器２１と、ポンプ２２と、で構成されている。帰還チューブ２０は、第１のタンク１２と第２のタンク１７とを接続する経路である。この帰還チューブ２０の経路中に、熱交換器２１とポンプ２２とが配置されている。熱交換器２１は、４色のインクに対して兼用しているため、詳細は後述するが、インク色毎にインク流路が設けられている。本実施形態のように４色のインクを用いる場合には、熱交換器２１には、４つの独立したインク流路が設けられている。ポンプ２２は、第２のタンク１７内のインクを第１のタンク１２へと送液（帰還）させる。

次に、インク補充部５について説明する。

インク補充部５は、メインタンク（又は、着脱可能なインクカートリッジ）２４と、補充チューブ２６と、で構成されている。メインタンク２４には、所定色のインクが貯留されており、該メインタンク２４内を大気に対して開放、または遮断可能とする大気開放部（電磁弁）２７が設けられている。補充チューブ２６は、メインタンク２４から電磁バルブ２５を経て、第１のタンク１２に接続される。インク循環部１内のインク量が予め定めた規定量以下になった場合には、メインタンク２４から第１のタンク１２へインクを補充する。なお、本実施形態では、インク補充部５が第１のタンク１２と接続されているが、インク補充部５を第２のタンク１７と接続してもよい。

このようなインクジェットプリンタにおいて、インク循環部１は、少なくとも画像記録時はインクを循環させている。つまり、インクは、第１のタンク１２から記録部１１にインクが供給される。そして、記録部１１で吐出されなかったインクは、第２のタンク１７、熱交換器２１及びポンプ２２を通り第１のタンク１２に戻る。この時、電磁弁２３は開放され、電磁弁１９は閉塞されている。非画像記録時は、電磁弁２３を閉塞され、電磁弁１９は開放されている。

また、インク吐出によって、インク循環部１内のインク量が減少した場合には、メインタンク２４に設けられた電磁弁２７と電磁バルブ２５を適宜開閉する。これにより、インクは、メインタンク２４から第１のタンク１２へと補充される。

なお、本実施形態では、インクは、第１のタンク１２から第２のタンク１７までの経路を重力による自重で流れている。このため、インク循環部１上で、低い位置から、第２のタンク１７、記録部１１及び第１のタンク１２の順に配置されている。熱交換器２１及びポンプ２２については、インクの汲み上げが可能な範囲で任意の高さ位置に配置すればよい。
ここで、本実施形態のように４色のインクを用いるイジェットプリンタの場合において、４色のインクは、似通った物性を持つ。そのため、各色のインクヘッドから均一にインクを噴射させるためには、４色のインクは略同一温度であることが望ましい。そこで、本実施形態では、１つの熱交換器２１によって４色のインクの温度を略同一温度にしている。尚、インク循環部１内には、インクの温度を検出する温度センサが設けられている。この温度センサは、最適にはインクヘッド内、又はインクヘッドの近傍に設けられていることが望ましい。

次に、本実施形態における熱交換器２１について説明する。
図２（ａ）は、熱交換器２１の外観構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）からカバーを取り外した熱交換器の外観構成を示す図である。図３は、熱交換器の下部に設けられたインク流入口の周辺の外観構成を拡大して示す図である。図４は、熱交換部の内部のインク流路を示した断面構成を図である。なお、インク循環部１では、インクヘッドの駆動等により発生した熱によって循環しているインクの温度が上昇する場合がある。そこで、本実施形態の熱交換器２１は、インク温度を低下させる冷却機能を有している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、熱交換器２１は、熱交換部３２と、放熱部としてのヒートシンク３５と、冷却ファン３６とで構成されている。なお、この熱交換器２１には、カバー３０が取り付けられている。

熱交換部３２には、インク色毎にインクを流入するためのインク流入部材３３（３３Ｋ，３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ）と、インク色毎にインクを流出するためのインク流出口部材３４（３４Ｋ，３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｙ）が取り付けられている。なお、インク流入部材３３及びインク流出部材３４は、熱交換部３２と一体的に成型してもよい。

また、図３及び図４に示すように、熱交換部３２内部にはインク色毎に分離したインク流路３８（３８Ｋ、３８Ｃ、３８Ｍ、３８Ｙ）が形成されている。この熱交換部３２は、金属で形成され、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性のよい素材により形成されている。このように熱伝導性のよい素材で熱交換部３２を形成することで、熱交換部３２のそれぞれのインク流路３８を流れるインクによる熱交換の効率を向上させることができる。

図４は、１色のインク流入部材３３Ｋ及びインク流路３８Ｋを代表的に示した図である。尚、図４においては、インク流入部材３３Ｋから流入したインクの経路を示しているが、その他の色のインク流路についても同様な構成である。

熱交換部３２のインク流路３８Ｋは、インク流入部材３３Ｋからインク流出部材３４Ｋに向かって平行に延びる複数の壁３９Ｋにより仕切られている。この熱交換部３２の一方の面には、ヒートシンク３５が密着して取り付けられている。

本実施形態のインク流路３８は、複数の壁３９により平行に延びる小流路に分割されている。これにより、インク流路３８は、インクと触れる面積が大きくなり、熱を伝達しやすくなっている。なお、インク流路３８は、インクと触れる面積が大きくなるような形状であれば、これに限定されるものではない。

この構成において、インクはインク流入部材３３Ｋの流入口から流入して広がり、複数の壁３９で仕切られた各小流路を通過する。そしてインクは、インク流出部材３４Ｋで漏斗状にまとまり、流出口から流れ出る。このインク流出部材３４Ｋから流れ出たインクは、ポンプ２２に吸い込まれ、第１のタンク１２に送出される。尚、インク流出部材３４Ｋは、インク流入部材３３Ｋと同様な構成である。

ヒートシンク３５は、基材３５ａと、基材３５ａに形成された複数のフィン３５ｂによって構成されている。基材３５ａは、熱交換部３２の一方の面に密着している。また、複数のフィン３５ｂは、図２（ｂ）及び図３に示すように、熱交換部３２における各色のインク流路を横断する方向に延びている。これは、例えば、インク流路３８Ｋのインクが他のインク流路３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙのインクより温度が高くなった場合、複数のフィン３５ｂを介して他のインク流路３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙのインクによって、インク流路３８Ｋのインクの温度をさらに効率よく下げるためである。すなわち、フィン３５ｂを熱交換部３２における各色のインク流路３８を横断する方向に延設することで、各色のインク流路３８の熱交換を効率よく行うことができる。

尚、図示しないが熱交換部３２とヒートシンク３５（基材３５ａ）との接触部には、熱伝導率を良くするために、シリコン等の熱伝導性のよい部材等を介在させてもよい。さらには、別体の熱交換部３２とヒートシンク３５とを組み付けるのではなく、熱交換部３２とヒートシンク３５とを１つの部材として一体的に成型してもよい。この一体化により、熱交換部３２とヒートシンク３５との接触箇所が無くなり、熱交換効率が向上する。すなわち、冷却の効率がさらによくなる。

ヒートシンク３５のフィン３５ｂの先端側には、冷却ファン３６が設けられている。この冷却ファン３６は、各フィン３５ｂに向けて空気を吹き付け、ヒートシンク３５の冷却を行う。そして、冷却ファン３６は、前述した温度センサによりインクの温度が設定温度以上に上昇した場合に駆動され、インクの温度が設定温度となった時に停止する。このように、インクを冷却する場合は、各色のインクの熱が熱交換部３２のインク流路３８からヒートシンク３５へ熱伝導され、冷却ファン３６によって、空気中に排熱される。なお、冷却ファン３６は、カバー３０に取り付けられている。

以上説明したように、本実施形態による熱交換器は、ヒートシンク３５の複数のフィン３５ｂを熱交換部３２の各色のインク流路３８を横断する方向に延設した。これにより、４色のインク流路の熱交換を効率よく行うことが可能となる。すなわち、簡易な構造、且つ省電力で４色のインクの温度を略同一温度に保つことができ、最適なインク温度での画像記録が可能となる。尚、本実施形態では、インクを循環させるタイプのインクジェットプリンタについて説明したが、インクを循環させないタイプのインクジェットプリンタにおいても適用でき、同等の効果を得ることができる。

次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す図であり、図６（ａ），（ｂ）は、接離機構の動作状態を示す図である。
インクジェットプリンタは、例えば、長時間の停止状態から起動させた際、インクの温度が画像記録に適正な温度以下になっている場合がある。そのため、前述した第１の実施形態の熱交換器では、インクを冷却する機能のみであったが、本実施形態の熱交換器では、インクを加熱するための機能をさらに追加した。

本実施形態の熱交換器４１は、図５及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、熱交換部３２における放熱部としてのヒートシンク３５が設けられた側面とは逆側の面に加熱部としてのヒータ４２と、接離機構４３と、が設けられている。これら以外の構成部位は、前述した第１の実施形態と同等である。図示しないが、熱交換部３２とヒータ４２の接触部には、熱伝導率を良くするために、シリコン等の熱伝導性のよい部材等を介在させている。

本実施形態の熱交換器４１において、ヒートシンク３５は、熱交換部３２に対して接離可能に設けられている。具体的には、基材３５ａの一端側は、支持部材４０に回動可能に軸支されている。これにより、基材３５ａは、熱交換部３２と接触した接触位置（図６（ａ））、又は熱交換部３２から離間した非接触位置（図６（ｂ））に回動する。なお、本実施形態では、支持部材４０は、カバー３０に設けられている。

接離機構４３は、バネ受け部４４と、介在部材４８と、付勢バネ４６と、接離部材４７と、で構成されている。

バネ受け部４４は、基材３５ａの他端側に設けられている。このバネ受け部４４には、バネ４６の一端側が当接している。バネ４６の他端側は、例えば、カバー３０に取り付けられ、バネ受け部４４を熱交換部３２に押し付けている。すなわち、バネ４６は、バネ受け部４４を介して基材３５ａを熱交換部３２に密接する方向に付勢する付勢部材である。

バネ受け部４４の裏面側（ばねが当接する面とは反対側）には、介在部材４８が設けられている。この介在部材４８は、後述する接離部材４７側に延出している。すなわち、介在部材４８の一端側は、バネ受け部４４の裏面側に固定され、介在部材４８の他端側は、接離部材４７と当接している。

接離部材４７は、温度によって形状が変わる変位部材であり、例えば、形状記憶合金やバイメタルにより形成されている。この接離部材４７の一端側は、介在部材４８に当接し、他端側は、ヒータ４２、又は熱交換部３２の少なくとも一方に直接、又は熱伝導部材を介して接触している。本実施形態では、接離部材４７はヒータ４２に接触するように設けられている。

熱交換器２１がインク冷却として機能する場合には、ヒータ４２の電源をオフ、冷却ファン３６の電源をオンとし、冷却ファン３６による冷却を行う。この時、接離部材４７は、図６（ａ）に示すように、ヒータ４２の温度が低いため、直線形状に延伸している。この時の接離部材４７の状態を第１の状態とする。そのため、バネ受け部４４は、バネ４６の付勢により熱交換部３２に押し付けられて、基材３５ａと熱交換部３２とは密接されている。このため、高温のインクの熱が熱交換部３２をからヒートシンク３５に伝導され、放熱される。この放熱により、インクの温度が低下し、所望するインク温度まで冷却される。

また、熱交換器２１がインク加熱として機能する場合には、ヒータ４２の電源をオン、冷却ファン３６の電源をオフとし、ヒータ４２による加熱を行う。この時、接離部材４７は、図６（ｂ）に示すように、ヒータ４２の加熱により湾曲する。この時の接離部材４７の状態を第２の状態とする。この接離部材４７の湾曲する方向は、介在部材４８を押進して、基材３５ａが熱交換部３２から離間する方向である。

このように接離部材４７が形状変化することにより、基材３５ａは、一端側を回動中心として回動し、熱交換部３２から離間する。これにより基材３５ａと熱交換部３２との間には、スペースＡが形成される。このスペースＡは、空気層のため熱の伝導を遮断でき、ヒータ４２の熱がヒートシンク３５から放熱されることを防止できる。これにより、インクは、ヒータ４２によって効率よく加熱される。なお、ヒータ４２の電源をオフにすると、接離部材４７は、再び図６（ａ）に示す状態に戻る。

以上のように、ヒータ４２による加熱が行われていない時には、接離部材４７は変形せず、基材３５ａは、バネ４６の付勢により熱交換部３２に押し付けられて密接した冷却状態となる。この冷却状態において、ヒートシンク３５は、熱交換部３２から伝導したインクの熱を放熱できる。また、ヒータ４２による加熱を行う場合には、ヒータ４２の熱により、接離部材４７が変形し、基材３５ａは、バネ４６の付勢に抗して熱交換部３２から離間した加熱状態となる。この加熱状態では、基材３５ａと熱交換部３２との間に断熱効果を有する空気層を含むスペースが形成されるため、ヒータ４２による加熱は、ヒートシンク３５には伝導されない。そのため、効率よく熱交換部３２を加熱して、インクの温度を高めることができる。このように、本実施形態のインクジェットプリンタは、簡易な構成、且つ省電力で効率よく４色のインクの温度を略同一温度に保つことが可能となる。

尚、本実施形態では、インクの冷却方法としてヒートシンク３５とファン３６の組み合わせを例として説明したが、これに限定されず、例えば、水冷冷却してもよいし、水の代わりに、エアコン等に使用する冷媒を用いてもよい。

また、本実施形態では、介在部材４８は、バネ受け部４４に固定され、接離部材４７に当接する構成であったが、反対に介在部材４８は、接離部材４７に固定され、バネ受け部４４に当接する構成であってもよい。さらに、介在部材４８は、バネ受け部４４及び接離部材４７の両方に固定される構成であってもよい。

また、本実施形態では、接離部材４７は、直線形状からＬ字形状に変化する形状であったが、これ以外にも、例えば、通常はＺ形状で熱変形時に延伸する形状であってもよい。

また、本実施形態では、簡易な構成を提案するために、ヒートシンク３５を離間させる機構として、形状記憶合金（又は、バイメタル構造）からなる接離部材を用いたが、勿論これに限定されることはない。例えば、圧電体により形成された接離部材を電気的に湾曲させる接離部材、電磁石を用いて磁力で介在部材を押進させる接離部材、モータと楕円形プーリーとを組み合わせてプーリーを回転させて介在部材を押進させる接離部材等、種々の機構が考えられる。
さらに、本実施形態では、４色のインクが流れる１つの熱交換部３２の１つのヒートシンク３５、及び１つのヒータ４２を設けた構成例について説明したが、インクの色毎に個別にヒートシンク３５、及びヒータ４２を設けてもよい。例えば、４色のインクのうち、１色のインクの温度が低く、そのインクのみ加温する時、接離部材４７により対応する色のヒートシンク３５を熱交換部３２から離間させることができる。

次に、第２の実施形態の変形例について説明する。
図７（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る熱交換器の構成を示す図であり、図７（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図７（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本変形例の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。また、図７（ａ），（ｂ）において、バネ受け部４４及びバネ４６は、図示を省略している。

この変形例は、熱交換器４１は、熱交換部３２の一方の面上にヒートシンク３５と、接離部材４７と、ヒータ４２とを配置した構成である。接離部材４７は、前述した第２の実施形態と同様である。従って、高温のインクが流入した場合、冷却ファン３６の電源をオンし、ヒータ４２の電源をオフすることで、図７（ａ）に示すように、ヒートシンク３５の基材３５ａが熱交換部３２に密着する。一方、低温のインクが流入した場合、冷却ファン３６の電源をオフし、ヒータ４２の電源をオンすることで、接離部材４７が湾曲して基材３５ａを裏面側から押し上げている。この押し上げにより、加熱時にはヒートシンク３５による放熱がなくなり、インクは効率的に加熱されて温度上昇する。

次に、第３の実施形態について説明する。
図８（ａ），（ｂ）は、第３の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図８（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図８（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の接離機構は、バランサ３７と冷却ファン３６とで構成した。

図８（ａ）に示すように熱交換部３２の一方の面にヒータ４２を配置し、その反対側の面にヒートシンク３５が配置されている。基材３５ａの一端側は、回動可能に支持部材４０に軸支され、他端側には、バランサ３７が設けられている。このバランサ３７を設けたことにより、通常の状態では、ヒートシンク３５（基材３５ａ）は、図８（ｂ）に示すように、熱交換部３２から離間するように、斜めに倒れている。

図８（ａ）に示すように、インク冷却時は、ヒータ４２の電源がオフ、ファン３６の電源がオンになる。ヒートシンク３５は、ファン３６の送風による風力を受けて、熱交換部３２と密接される。そして、高温のインクの熱が熱交換部３２からヒートシンク３５に伝導され、放熱される。この放熱により、所望するインク温度まで冷却される。

図８（ｂ）に示すように、インク加熱時は、ヒータ４２の電源がオン、冷却ファンの電源がオフになる。ヒートシンク３５は、ファン３６が停止しているため、熱交換部３２から離れた状態となる。これにより、ヒータ４２により発生した熱が熱交換部３２を通じて、低温のインクに伝導されて加熱される。この加熱により、所望するインク温度まで加温される。この時、ヒートシンク３５は、熱交換部３２から離間されているため、間にできた空気層により断熱され、ヒートシンク３５による放熱を防止できる。

以上のように、本実施形態によれば、冷却ファン３６の電源のオン／オフによって、ヒートシンク３５と熱交換部３２の接離が行われる。これにより、インクの温度調整が効率よく行われる。

次に、第４の実施形態について説明する。
図９（ａ），（ｂ）は、第４の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図９（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図９（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の接離機構は、図９（ａ）に示すように、密閉容器５２と、膨張部５３と、移動壁５４と、バネ受け部４４と、介在部材４８と、付勢バネ４６と、接離部材４７と、で構成されている。なお、膨張部５３は、温度によって形状が変わる変位部材である。

密閉容器５２は、ヒータ４２に直接、又は熱伝導部材を介して接触している。この密閉容器５２は、熱伝導率の良い材料からなる。密閉容器５２の中には、膨張部５３が収容されている。膨張部５３は、気体を密閉する弾性部材から構成されている。すなわち、膨張部５３は、気体の熱膨張によって膨張、又は収縮する。移動壁５４は、密閉容器５２内に移動可能に収容されている。この移動壁５４は、一方の面が介在部材４４と当接している。そのため、移動壁５４は、バネ４６によって膨張部５３を押圧している。

図９（ａ）に示すように、インク冷却時は、ヒータ４２の電源がオフ、ファン３６の電源がオンになる。この時、ヒートシンク３５は、熱交換部３２と密接している。そのため、高温のインクの熱が熱交換部３２からヒートシンク３５に伝導され、放熱される。この放熱により、所望するインク温度まで冷却される。

図９（ｂ）に示すように、インク加熱時は、ヒータ４２の電源がオン、冷却ファンの電源がオフになる。この時、膨張部５３は、ヒータ４２の熱で密閉容器５２が加熱されることによって膨張する。この膨張により、移動壁５４は、図面の右側方向に移動して、介在部材５５を押し出す。この時の膨張部５３の状態を第２の状態とする。この押し出しにより、ヒートシンク３５は、熱交換部３２から離れた状態となり、ヒートシンク３５と熱交換部３１との間に空気層を形成する。ヒータ４２により発生した熱は、ヒートシンク３５で放熱されることなく、効率よくインクを加熱する。この加熱により、所望するインク温度まで加温される。

なお、ヒータ４２の電源がオフになると、温度が低下するため、膨張部５３は収縮されるため、図９（ａ）の状態に戻る。この時の膨張部５３の状態を第１の状態とする。

以上のように本実施形態によれば、ヒータ４２の電源のオン／オフによって、ヒートシンク３５と熱交換部３２の接離が行われて、インクの温度調整が効率よく行われる。

次に、第５の実施形態について説明する。
図１０（ａ），（ｂ）は、第５の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１０（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１０（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の接離機構は、図１０（ａ）に示すように、係止部６２と、金属ピン６３と、バネ受け部４４と、付勢バネ４６と、接離部材４７と、で構成されている。

係止部６２は、ヒータ４２に直接、又は熱伝導部材を介して接触している。この係止部６２は、熱伝導率の良い材料からなる。金属ピン６３は、係止部６２に植立され、バネ受け部４４の裏面に当接する。なお、金属ピン６３は、温度によって形状が変わる変位部材である。

図１０（ａ）に示すように、インク冷却時は、ヒータ４２の電源がオフ、ファン３６の電源がオンになる。この時、ヒートシンク３５は、熱交換部３２と密接している。そのため、高温のインクの熱が熱交換部３２からヒートシンク３５に伝導され、放熱される。この放熱により、所望するインク温度まで冷却される。

図１０（ｂ）に示すように、インク加熱時は、ヒータ４２の電源がオン、冷却ファンの電源がオフになる。この時、金属ピン６３は、ヒータ４２の熱によって延伸する。この時の金属ピン６３の状態を第２の状態とする。この延伸により、金属ピン６３は、バネ受け部４４を押し出す。この押し出しにより、ヒートシンク３５は、熱交換部３２から離れた状態となり、ヒートシンク３５と熱交換部３１との間に空気層を形成する。ヒータ４２により発生した熱は、ヒートシンク３５で放熱されることなく、効率よくインクを加熱する。この加熱により、所望するインク温度まで加温される。

なお、ヒータ４２の電源がオフになると、温度が低くなるため金属ピン６３は収縮されるため、図１０（ａ）の状態に戻る。この時の金属ピン６３の状態を第１の状態とする。

以上のように本実施形態によれば、金属ピン６３は、ヒータ４２の熱又は別の熱源からの温度影響によって延伸して、ヒートシンク３５を熱交換部３２から離間する。これにより、インクの温度調整が効率よく行われる。

なお、図１０（ａ）では、１本の金属ピン６３を示しているが、勿論、複数個設けてもよい。さらに、金属ピン６３は、ヒートシンク３５の回動支点となる支持部材４０の近傍に配置してもよい。
次に、第６の実施形態について説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は、第６の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１１（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１１（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の接離機構は、図１１（ａ）に示すように、モータ７２を駆動源とするラック＆ピニオン機構７３と、ラック＆ピニオン機構７３と接続されるシリンダ７４と、バネ受け部４４と、介在部材４８と、付勢バネ４６と、接離部材４７と、で構成されている。なお、介在部材４８を設けず、シリンダ７４で直接、バネ受け部４４を押してもよい。

モータ７２は、ヒータ４２の電源の状態に応じて駆動する。つまり、ヒータ４２がオンされた際、モータ７２は、時計回り回転し、ラック＆ピニオン機構７３がシリンダ７４を押し出す。これによりシリンダ７４は、バネ受け部４４を裏面側から押し上げて、熱交換部３２からヒートシンク３５を離間させる。（図１１（ｂ）参照）
一方、ヒータ４２がオンされた際、モータ７２は、反時計回り回転し、ラック＆ピニオン機構７３がシリンダ７４を引き戻す。これにより、熱交換部３２とヒートシンク３５とが密接される。（図１１（ａ）参照）
以上のように本実施形態によれば、ラック＆ピニオン機構７３及びシリンダ７４によってヒートシンク３５を熱交換部３２から離間する。これにより、インクの温度調整が効率よく行われる。

なお、シリンダ７４を押し出す駆動源は、他にも、コイルと磁石を用いた電磁駆動源や油圧シリンダ源等、種々のものを用いることができる。

次に、第７の実施形態について説明する。
図１２（ａ），（ｂ）は、第７の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１２（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１２（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第２の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
前述した各実施形態で提案している熱交換器において、熱交換部３２とヒートシンク３５は、それぞれの平面度の影響で、密着時に互いが平行になるように取り付け調整したとしても、２部品の間には、わずかながら隙間が発生する。この隙間には、気体（空気）が介在して断熱の影響を与えている。

本実施形態では、前述した第２の実施形態における熱交換器を一例として、さらに、熱交換部３２と基材３５ａとの隙間を埋めて、熱交換の効率を高めるようにした。そのため、本実施形態では、熱交換部３２と基材３５ａとの間に熱伝達率の高い弾性体からなるシート７５を設けた構成である。

図１２（ｂ）に示すように、ヒートシンク３５の基材３５ａにシート７５を取り付ける。インクの冷却時には、図１２（ａ）に示すように、ヒートシンク３５と熱交換部３２とによってシート７５が押し潰される。これにより、２部品の隙間を埋めて気体の層を無くして、熱交換の効率を高める。

以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換部３２とヒートシンク３５との密着時に発生する隙間を埋めて、介在する気体を排除することができる。これにより、熱交換の効率を高めて、放熱によるインク冷却の効率を高めることができる。

次に、第７の実施形態における変形例について説明する。
図１３（ａ），（ｂ）は、第７の実施形態の変形例に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１３（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１３（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第７の実施形態と同等の構成部位には、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
本変形例は、前述したシート７５の形状を変形した例である。図１３（ｂ）に示すように、シート７６を４つの分割シート７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄに分割する。これらの分割シートは、通常状態の形状は、少なくとも熱交換部３２の面と接触する箇所が、点接触又は線接触する形状である。例えば、三角柱、三角錐、円柱又は球体が好適する。

冷却時は、図１３（ａ）に示すように、ヒートシンク３５によりシート間で隙間ができないように各分割シート７６を押し潰す。

以上説明したように、本変形例によれば、熱交換部３２とヒートシンク３５との密着時に発生する隙間を埋めて、介在する気体を排除することができる。これにより、熱交換の効率を高めて、放熱によるインク冷却の効率を高めることができる。また、シートを複数に分割しているため、不具合が発生した分割シートを個々に交換することができる。

次に、第８の実施形態について説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は、第８の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１４（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１４（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第７の実施形態と同等の構成部位には、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、弾性部材からなるシートに代わって、外装が軟性の高い部材からなる容器７８に熱伝達率の高い流体７９を包含させた例である。図１４（ａ）に示す放熱時は、容器７８及び流体７９を介して熱交換部３２とヒートシンク３５とが密着する。この時、容器７８及び流体７９は、２部品の隙間を埋めて気体の層を無くす。よって、インクの熱交換の効率を高めることができる。

図１４（ｂ）に示す加熱時は、熱交換部３２からヒートシンク３５が離間する。この時、容器７８は重力により下方に沈み込み、熱交換部３２とヒートシンク３５に接触する面積が放熱時よりも減少する。

以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換部３２とヒートシンク３５との密着時に発生する隙間を埋めて、介在する気体を排除することができる。これにより、熱交換の効率を高めて、放熱によるインク冷却の効率を高めることができる。また、加熱時には、熱交換部３２とヒートシンク３５に接触する面積が放熱時よりも減少することにより、インクの加熱を効率よく行うことができる。

次に、第９の実施形態について説明する。
図１５（ａ），（ｂ）は、第９の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１５（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１５（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。尚、本実施形態の構成部材において、前述した第１の実施形態と同等の構成部位には、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、ヒートシンク３５と熱交換部３２との間に設けられた、一定間隔のスペース（空洞）に２次媒体を流入・流出することにより、熱交換部３２からヒートシンク３５への熱伝達率を増減させる。この実施形態においては、２次媒体は、熱伝達率の高い流体（又は液体）８７である。

図１５（ａ）に示すように、ヒートシンク３５の基材３５ａの背面と、熱交換部３２と、
密閉用部材８６と、により基材３５ａの背面と熱交換部３２との間に密閉されたスペース８７を形成する。なお、密閉用部材８６は、三方向（図１５においては、上辺側及び両側方側）から基材３５ａ及び熱交換部３２を塞いでいる。

このスペース８７の下側には、流体８３が収容された容器８２が水密に設けられている。この容器８２の底板８４は、不図示の駆動源によって水密で上下に移動可能となっている。

図１５（ａ）は、冷却時には、不図示の駆動源により底板８４を押し上げる。これにより容器８２内部の流体８３が押し出されて、スペース８７内を満たす。スペース８７内に満たされた流体８３により、熱交換部３２からヒートシンク３５への熱伝導を高めて放熱する。

また図１５（ｂ）に示すように、インク加熱時には、底板８４を押し下げる。これにより、スペース８７内部の流体８３が容器８２に戻される。つまり、スペース８７を空にすることで、熱交換部３２からヒートシンク３５への熱伝導を遮断する。なお、本実施形態では、容器８２、流体８３、及びスペース８７を形成するための密閉用部材８６によって接離機構が構成されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換部３２とヒートシンク３５の間に設けたスペース８７に２次媒体（流体）８３を流入流出させる構造により、インク冷却を行うための放熱時には、２次媒体８３を介在させて熱伝導を高めて、インク加熱を行うための加熱時には、熱交換部３２とヒートシンク３５の間に空間を形成して熱伝導を遮断することができる。

次に、第１０の実施形態について説明する。
図１６（ａ）乃至（ｃ）は、第１０の実施形態に係る熱交換器の構成を示す図であり、図１６（ａ）は、放熱時の動作状態を示し、図１６（ｂ）は、加熱時の動作状態を示している。図１６（ｃ）は、熱交換器の外観構成を示す図である。

本実施形態は、２次媒体（流体）を流入流出させる構造を有し、インク冷却時の放熱を装置フレーム又は外装板を利用した構成である。

図１６（ａ），（ｃ）に示すように、熱交換部３２を装置フレーム９１とは、一定間隔のスペース９８を空け、その三方（図１６（ａ）における上辺側及び両側方側）を密閉用部材９２でコの字型に囲むように水密に熱交換部３２が取り付けられている。

スペース９８の下側には、２次媒体（流体）９７が収容された容器９４が水密に設けられている。この容器９４の側板９６は、水密で水平方向に不図示の駆動源によって移動可能となっている。

図１５（ａ）に示すインクの冷却時には、不図示の駆動源によって側板９６を押し込むと、内部の流体９７が上方に押し出される。これにより、流体９７は、スペース９８内を満たす。スペース９８内に満たされた流体９７を通じて、熱交換部３２から装置フレーム９１への熱伝導を高めて放熱する。

また、図１５（ｂ）に示すインクの加熱時には、不図示の駆動源によって側板９６を引き出して、元の位置に戻す。スペース９８内を満たしていた流体９７が引き戻されて、容器９４内に収容される。この回収により、スペース９８内が空（気体）になり、熱交換部３２から装置フレーム９１への熱伝導を遮断する。尚、放熱を行う構成部位は、装置フレーム又は外装板だけではなく、熱交換部を覆うカバーを備えているならば、そのカバーであってもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱と同じ機能を装置フレーム又は外装板を利用することにより、別途の放熱用部材が省略できるため、コストが安価にすることができる。また、熱交換部３２と装置フレーム９１の間に設けたスペース９８に２次媒体（流体）９７を流入流出させる構造により、インク冷却を行うための放熱時には、２次媒体９７を介在させて熱伝導を高めて、インク加熱を行うための加熱時には、熱交換部３２と装置フレーム９１の間にスペース９８を形成して熱伝導を遮断することができる。

１…インク循環部、２…インク供給部、３…インク排出部、４…インク帰還部、５…インク補充部、１１…記録部、１２…第１のタンク、１３…供給チューブ、１４…インク、１５…記録媒体、１６…媒体搬送機構、１７…第２のタンク、１８…排出チューブ、１９，２３…大気開放部（電磁弁）、２０…帰還チューブ、２１，４１…熱交換器、２２…ポンプ、２４…メインタンク、２５…電磁バルブ、２６…補充チューブ、３０…カバー、３２…熱交換部、３３，３３Ｋ，３３Ｃ，３３Ｍ，３３Ｙ…インク流入部材、３４，３４Ｋ，３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｙ…インク流出部材、３５…ヒートシンク、３５ａ…基材、３５ｂ…フィン、３６…冷却ファン、３８，３８Ｋ…インク流路、３９，３９Ｋ…壁、４０…支持部材、４２…ヒータ、４４…バネ受け部、４６…バネ、４７…接離部材、４８…介在部材。

Claims (12)

1. 複数色のインクによって画像記録を行うインクジェットプリンタであって、
   内部に前記インクの色毎に独立して形成したインク流路を有する熱交換部と、
   前記熱交換部を加熱する加熱部と、
   前記熱交換部に対して接離可能に設けられた放熱部と、
   前記放熱部による前記熱交換部の放熱時は、前記放熱部を前記熱交換部に密接させ、前記熱交換部の熱を放熱させ、前記加熱部による前記熱交換部の加熱時は、前記放熱部を前記熱交換部から離間させ、前記放熱部と前記熱交換部との間に熱の伝導を遮断する空間を形成する接離機構と、で構成される熱交換器を具備することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記接離機構は、
   前記放熱部を前記熱交換部に密接するように付勢する付勢部材と、
   温度によって形状が変位する変位部材と、を有し、
   前記変位部材は、前記加熱時において前記加熱部の熱によって前記形状を変え、前記付勢部材の付勢力に抗して前記放熱部を前記熱交換部から離間させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記接離機構は、
   前記放熱部を前記熱交換部に密接するように付勢する付勢部材と、
   温度が上がることで形状が第１の状態から第２の状態に変位する変位部材と、を有し、
   前記加熱時では、前記加熱部の熱によって前記変位部材の前記形状が前記第１の状態から前記第２の状態に変位することで前記付勢部材の付勢力に抗して前記放熱部が前記熱交換部から離間し、前記放熱時では、前記変位部材の前記形状が前記第２の状態から前記第１の状態に戻ることで前記付勢部材の付勢力によって前記放熱部が前記熱交換部に密接することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記変位部材は、前記加熱部の熱に応じて湾曲するバイメタルで構成され、
   前記バイメタルが湾曲することで前記付勢部材の付勢力に抗して前記放熱部を前記熱交換部から離間させることを特徴とする請求項２、又は３に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記変位部材は、前記加熱部の熱に応じて膨張、又は収縮する気体を密閉する弾性部材で構成され、
   前記気体によって前記弾性部材が膨張することで前記付勢部材の付勢力に抗して前記放熱部を前記熱交換部から離間させることを特徴とする請求項２、又は３に記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記接離機構は、
   前記放熱部に向けて空気を吹き付ける冷却ファンを有し、
   前記放熱時では、前記冷却ファンを駆動し、該冷却ファンの風力によって前記放熱部を前記熱交換部に密接し、前記加熱時では、前記冷却ファンの駆動を停止し、前記放熱部を前記熱交換部から離間させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記放熱部は、複数のフィンを有するヒートシンクで構成され、
   前記ヒートシンクの一端側は、前記熱交換部に対して回動可能に支持され、他端側は、前記熱交換部に密接する方向に付勢する付勢部材が当接していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項にインクジェットプリンタ。
8. 前記放熱時において、前記熱交換部と前記放熱部との間に熱伝達率の高い弾性体を介在させることを特徴とする１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記弾性体は、前記放熱部に取り付けられ、前記加熱時において、前記熱交換部と点接触又は線接触していることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンタ。
10. 前記放熱時において、前記熱交換部と前記放熱部との間に流体を介在させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
11. 前記放熱部は、複数のフィンを有するヒートシンクで構成され、
    前記フィンは、各色の前記インク流路を横断する方向に延設されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
12. 複数色のインクによって画像記録を行うインクジェットプリンタであって、
    内部に前記インクの色毎に独立して形成したインク流路を有する熱交換部と、
    前記熱交換部と密接し、該熱交換部を加熱する加熱部と、
    前記熱交換部と離間して配置され、前記熱交換部の熱を放熱する放熱部と、
    前記熱交換部と前記放熱部との間に密閉空間を形成するための密閉用部材と、
    前記密閉空間と連通し、熱伝達率の高い流体を収容する容器と、を有し、
    前記放熱部による前記熱交換部の放熱時は、前記容器内の前記流体を前記密閉空間内に満たし、前記加熱部による前記熱交換部の加熱時は、前記密閉空間内の前記流体を前記容器に戻す熱交換器を具備することを特徴とするインクジェットプリンタ。

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