JP2005131989A - インクジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェットプリンタにおいて、軽量化及びコンパクト化が可能であり、また気泡発生量が多くなっても常に良好な印字を可能にする。
【解決手段】中間体１１を両蓋体１２・１３により挟持してポンプハウジングを形成し、その内部に吸入室１５・中間室１９・吐出室１６を形成し、各室を一方向弁としての吸入側弁体１７と吐出側弁体１８とにより区分けし、カム駆動されるピストンロッド２３に連動するポンプ用ダイアフラム２２により中間室の容積を増減させる。各一方向弁が中間体の壁状部分を挟んで互いに対向して設けられており、両弁を近接させて配設することができ、コンパクト化と共に軽量化が可能となると共に、中間室の容積変化により両弁体が交互に開閉するため中間室の容積変化に対する各一方向弁の開閉の応答性が良く、インクを記録ヘッドからインクタンクへ効率良く送ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置に関するものである。

従来、インクカートリッジ（インクタンク）からインクを記録ヘッドに供給しながら印刷を行うインクジェットプリンタにおいて、インクカートリッジから記録ヘッドに至るインク流路中に気泡が生じる虞があるため、インク流路に対して定期的に強制吸引（クリーニング）することにより、流路中の気泡をインクと共に吸引して除去するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平２００２−１２７４４７号公報（第３頁）

インクジェットプリンタにあっては、印字時には記録ヘッドが往復運動するため、記録ヘッドとなる可動部分の軽量化やコンパクト化が望まれている。そのため、上記したような気泡を除去する構造を設けたものにあっては、その気泡除去構造の主要部となるインク戻しポンプ装置の軽量化及びコンパクト化が重要となる。

また、上記したような気泡除去構造を設けたインクジェットプリンタにあっては、気泡発生量が多い場合には定期的な強制吸引（クリーニング）の頻度が多くなり、そのための強制吸引が行われない場合にはノズルダウンを引き起こし、最悪の場合には印字できなくなるという問題が生じる。

このような課題を解決して、軽量化及びコンパクト化が可能であり、また気泡発生量が多くなっても常に良好な印字を可能にするインジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置を実現するために本発明に於いては、インクジェットプリンタの記録ヘッドに溜まったインクをインクタンクに戻すためのインク戻し用ポンプ装置であって、前記記録ヘッドのインク流路に連通する吸入室と前記インクタンクに連通する吐出室と当該吸入室及び当該吐出室の間に設けられた中間室とを形成されたハウジングと、前記中間室の容積を変化させるべく前記ハウジングに一体的に設けられたポンプとを有し、前記吸入室のインクを前記中間室に通すための吸入側一方向弁と前記中間室のインクを前記吐出室に通すための吐出側一方向弁とを前記ハウジングに設け、前記各一方向弁が、連通路を有するダイアフラム形弁体と、前記連通路を遮蔽するべく前記ハウジングの対応する部分に設けられた弁座と、前記弁体を前記弁座に向けて弾発付勢するためのばね部材とからなると共に、互いに対向して設けられているものとした。

このように本発明によれば、記録ヘッドのインク流路に連通する吸入室とインクタンクに連通する吐出室と両室間の中間室とを設けると共に、吸入室に設けた吸入側一方向弁と吐出室に設けた吐出側一方向弁とをダイアフラム弁としかつ互いに対向させて設けたことから、両弁を近接させて配設することができ、コンパクト化と共に軽量化が可能となる。

また、中間室を介して吸入側と吐出側とにそれぞれ一方向弁を設けたことから、ポンプにより中間室の容積を変化させることにより、その収縮時に吸入側一方向弁が開弁しかつ吐出側一方向弁が閉弁し、膨張時に吐出側一方向弁が開弁しかつ吸入側一方向弁が閉弁するため、中間室の容積変化に対する各一方向弁の開閉の応答性が良く、インクを記録ヘッドからインクタンクへ効率良く送ることができる。

特に、ポンプを印字中に常に駆動することにより、記録ヘッドの流路中に気泡が発生したとしても、その気泡を即座にインクタンクに戻すことができるため、記録ヘッドの流路中で気泡が大きく成長してしまうことがなく、気泡の成長による印字不良を防止することができる。

また、貫通孔を有する中間壁体と吸入側蓋体及び吐出側蓋体とによりハウジングを構成し、各部材間で各一方向弁のダイアフラム形弁体を挟持すると共に中間壁体を挟んで両一方向弁を配設することにより、両一方向弁間の厚さを薄くすることができるため、ポンプ装置を薄型化すなわちコンパクト化し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１に本発明が適用されるインクジェットプリンタの一例である概略を示す要部模式的斜視図を示す。図において、記録ヘッド１を一体化されたキャリッジ２が、プリンタ本体の横手方向に延在するガイド支持ロッド３によりスライド自在に支持されている。キャリッジ２には、色数に応じた数のインクタンクからなるインクカートリッジ４が装着されている。なお、インクカートリッジ４はキャリッジ２に対して着脱可能である。上記記録ヘッド１とプリンタ本体の底面との間に印字対象の記録紙Ｐが搬送され、記録ヘッド１により印字されるようになっている。

また、キャリッジ２にはポンプ装置５が組み付けられている。このポンプ装置５は、記録ヘッド１のインク流路内に発生した気泡をインクの一部と共にインクカートリッジ４に強制的に戻すように、図２に示されるように記録ヘッド１とインクカートリッジ４とにそれぞれ接続されている。これらの接続は、キャリッジ２に形成した流路を介したり、チューブを介したりするものであって良い。

なお、記録ヘッド１には圧力ダンパ６が結合されており、圧力ダンパ６の上側に取り付けられたインクカートリッジ４のインクが、インク供給口４ａから流路６ａ及び圧力ダンパ６を介して記録ヘッド１に送られるようになっている。また、記録ヘッド１にはインク戻し口１ａが設けられており（図２では１つのみ示しているが全ての記録ヘッド１に設けられている。）、そのインク戻し口１ａとポンプ装置５の吸入口５ａとが流路６ｂを介して連通し、ポンプ装置５の吐出口５ｂとインクカートリッジ４のインク戻し口４ｂとが流路６ｃを介して連通している。

本図示例におけるポンプ装置５にあっては、図３に併せて示されるように、吸入口５ａ及び吐出口５ｂがそれぞれ２本ずつ設けられており、１台のポンプ装置５でインクカートリッジ４における２個のインクタンクに対応するようになっている。なお、本図示例にあっては、対象となるプリンタが４色のインクを使用するタイプであり、４台の各個別のポンプを並列に配設した構成のポンプ装置５を取り付けステイ７にねじ止めし、取り付けステイ７を介してキャリッジ２に両ポンプ装置５が一体的に固定されるようになっている。

次に、ポンプ装置５の構造について図４を参照して以下に示す。本ポンプ装置５のハウジングは、Ｔ字断面形状の中間体１１と、その縦壁状部分の両面をそれぞれ覆うように積層状態にされた吸入側蓋体１２及び吐出側蓋体１３と、中間体１１の頭部の上に積み重ねられたポンプケーシング１４とを互いに一体的に結合して形成されている。なお、図示例では、中間体１１は４台のポンプに共通の１部材からなり、各蓋体１２・１３は２台ずつに分けた２組の部材からなる。そして、両蓋体１２・１３及び中間体１１の縦壁状部分とは、吐出側蓋体１３の外面に積層された板材８と上記取り付けステイ７とに渡って貫通するねじを用いて互いに固定されている。これらの各部材の数は、インクの色数に応じて任意に変更可能であり、図示例に限られるものではない。

吸入側蓋体１２の中間体１１に臨む側には凹設形状の吸入室１５が設けられていると共に、その吸入室１５と連通する吸入口５ａが、吸入側蓋体１２から外方（図における下方）に向けて突出するノズルにより形成されている。吐出側蓋体１３の中間体１１に臨む側には凹設形状の吐出室１６が設けられていると共に、その吐出室１６と連通する吐出口５ｂが、吐出側蓋体１３から上記と同様に外方に突出するノズルにより形成されている。

中間体１１と吸入側蓋体１２との間にはダイアフラム型弁体１７が挟持されて配設されていると共に、中間体１１と吐出側蓋体１３との間にもダイアフラム型弁体１８が挟持されて配設されている。両弁体１７・１８間には、中間体１１の凹設形状と併せて中間室１９が形成されている。なお、中間体１１の縦壁状部分には縦壁状部分と各弁体１７・１８との各空間同士を連通する横孔１１ａが設けられている。

両弁体１７・１８共、中央部に軸線方向貫通孔１７ａ・１８ａを有する円筒状ボス部が設けられている。吸入室１５側の弁体１７のボス部は中間体１１側に向けて突出し、その弁体１７と中間体１１との間には弁体１７のボス部を吸入側蓋体１２に向けて弾発的に押し付けるための圧縮コイルばね２１が介装されている。また、吸入側蓋体１２には貫通孔１７ａを遮蔽可能な大きさの弁座１２ａが設けられており、上記コイルばね２１により弁座１２ａに弁体１７が押し付けられた状態で吸入室１５と中間室１９とが弁体１７により遮断されるようになっている。このようにして、吸入側一方向弁が構成されている。

また、吐出室１６側の弁体１８のボス部は吐出側蓋体１３側に向けて突出し、その弁体１８と吐出側蓋体１３との間にも弁体１８のボス部を中間体１１に弾発的に押し付けるための上記と同様の圧縮コイルばね２１が介装されている。その中間体１１には貫通孔１８ａを遮蔽可能な大きさの弁座１１ｂが設けられており、上記と同様にコイルばね２１により弁座１１ｂに弁体１８が押し付けられた状態で吐出室１６と中間室１９とが弁体１８により遮断されるようになっている。なお、弁体１７・１８の円筒状ボス部の外周部には円環状円板体形状のばね座が嵌め込まれており、コイルばね２１のコイル端を受けるようになっている。このようにして、吐出側一方向弁が構成されている。

中間体１１の頭部となる部分には上方に臨む形状の凹設部１１ｃが設けられており、その凹設部１１ｃと上記横孔１１ａとが縦孔１１ｄを介して連通している。中間体１１の頭部の上面には、凹設部１１ｃの開口部を閉塞するようにポンプケーシング１４が固着されている。そのポンプケーシング１４と中間体１１の頭部との間にはポンプ用ダイアフラム２２が挟持されて設けられている。このポンプ用ダイアフラム２２は上記した弁体１７・１８と同一形状であって良いが、図示例ではボス部の貫通孔（１７ａ・１８ａ）に相当する部分の底部を抜き取っていない（貫通孔として形成していない）形状のものを用いている。

ポンプケーシング１４には、ポンプ用ダイアフラム２２と同軸的にピストンロッド２３が設けられており、ピストンロッド２３はその軸線方向に往復動自在に支持されている。ピストンロッド２３の没入端がポンプ用ダイアフラム２２と当接するようにされている。また、図示例では、隣り合うピストンロッド２３の突出端部間に掛け渡されるように設けられた軸により、両ピストンロッド２３間にローラ状のカム連結子２４が回動自在に支持されている。

カム連結子２４には、図１に示されるようにプリンタ本体側に設けられかつ記録ヘッド１の印字動作に連動して回転するようにされたカム２５が係合するようにされている。なお、プリンタ本体の所定の位置にカム２５が配置されていて良く、その場合には、キャリッジ２がその所定の位置に達する度にカム連結子２４にカム２５が係合してピストンロッド２３がピストン運動することになる。また、キャリッジ２の移動に合わせてカム２５を移動させるようにしても良く、その場合には常にカム２５の回転に応じてピストンロッド２３がピストン運動することになる。

また、ポンプ用ダイアフラム２２と凹設部１１ｃの底面との間には圧縮コイルばね２６が介装されており、このコイルばね２６によりダイアフラム２２を介してピストンロッド２３が突出方向に弾発付勢されている。カム軸の回転に応じて、上記カム２５の半径方向突出部がカム連結子２４と係合するとコイルばね２６の弾発付勢力に抗して凹設部１１ｃ内に向けてピストンロッド２３が押し下げられ、カム２５の円弧面部分になるとコイルばね２６の弾発付勢力によりピストンロッド２３が押し戻される。このピストンロッド２３の往復運動に応じてポンプ用ダイアフラム２２が凹設部１１ｃ内へ出入りするため、凹設部１１ｃと縦孔１１ｄを介して連通している中間室１９の容積が増減することになる。なお、ポンプケーシング１４には、ポンプ用ダイアフラム２２の凹設部１１ｃとは相反する裏面を大気開放するための大気連通孔２７が設けられている。

中間室１９の容積が増大した場合には、コイルばね２１の弾発付勢力に抗して中間室１９内に向けて吸引されるように吸入側弁体１７が変位して弁体１７が弁座１２ａから離脱するため、弁体１７の貫通孔１７ａを介して吸入室１５と中間室１９とが連通状態になる。また、他方の吐出側弁体１８の中間室１９側への変位にあっては弁座１１ｂに押し付けられる向きであるため、中間室１９と吐出室１６とは非連通状態である。これにより、吸入室１５から中間室１９に向けてインクが流れるようになるため、記録ヘッド１の流路内のインクの一部が吸入室１５に吸引され、それと共に流路内の気泡も吸入室１５に吸引される。このように、中間室１９に対して両弁体１７・１８が交互に開閉するため効率の良いインクの流れとなる。

次に、中間室１９の容積が減少した場合には、コイルばね２１の弾発付勢力に抗して吐出室１６側に向けて押し出されるように吐出側弁体１８が変位して弁体１８が弁座１１ｂから離脱するため、弁体１８の貫通孔１８ａを介して中間室１９と吐出室１６とが連通状態になる。このとき、他方の吸入側弁体１７の中間室１９側への変位にあっては弁座１２ａに押し付けられる向きであるため、吸入室１５と中間室１９とは非連通状態である。これにより、中間室１９内のインクが吐出室１６に送られるようになるため、記録ヘッド１から吸入されてきた気泡を含むインクが本ポンプ装置を介して対応するインクカートリッジ４へ戻されることになる。

インクカートリッジ４ではその底面から内部にインクが戻されるため、その戻されたインク内に気泡が混じっていた場合にはその気泡は自然に上昇し、インクカートリッジ４内の貯留インク内には気泡が残ることは無い。このようにして、印字中に記録ヘッド１の流路中に気泡が発生しても、その印字中にポンプ装置を駆動することができるため、常に記録ヘッド１から気泡を抜くことができる。したがって、従来例のように定期的な強制吸引によるクリーニング作業を行う必要が無く、メンテナンスの煩雑さを解消し得る。

さらに、本ポンプ装置における主要構成部品となる中間体１１及び蓋体１２・１３とピストンケーシング１４及びピストンロッド２３などを合成樹脂材で形成することができ、それにより部品の加工が容易になるばかりでなく、ポンプ装置の軽量化を容易に達成し得る。また、中間体１１の壁状部分を挟んでダイアフラム形状の吸入側弁体１７と吐出側弁体１８とが同軸的に互いに対峙して配設されていることにより、両弁体１７・１８の軸線方向長さを短くすることができるため、その方向の薄型化によりポンプ装置をコンパクト化し得る。

このようにポンプ装置の軽量化やコンパクト化により、記録ヘッド１に一体的に組み付けて使用する場合に移動部分の重量増大を防止できるためプリンタとしての耐久性が向上し得る。また、コンパクト化により記録ヘッド１への組み付けのレイアウト性も向上し、気泡吸引を行うプリンタへの汎用性が高まるが、ポンプ装置５の配置は図示例の記録ヘッド１との一体化に限られるものではなく、ポンプ装置５と記録ヘッド１とを別個に配設するようにしても良い。

本発明にかかるインクジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置は、軽量かつコンパクト化が可能であり、記録ヘッドの流路に発生する気泡を吸引するインクジェットプリンタ等として有用である。

本発明が適用されたインクジェットプリンタの要部斜視図である。 本発明に基づくポンプ装置の配管系統を示す図である。 ポンプ装置の外観を示す正面図である。 図３の矢印IV−IV線に沿って破断して示す側断面図である。

符号の説明

１ 記録ヘッド
２ キャリッジ
４ インクカートリッジ
５ ポンプ装置
６ａ・６ｂ・６ｃ 流路
１１ 中間体
１２ 吸入側蓋体
１３ 吐出側蓋体
１４ ポンプケーシング
１５ 吸入室
１６ 吐出室
１７・１８ 弁体
１９ 中間室
２２ ポンプ用ダイアフラム
２３ ピストンロッド
２４ カム連結子
２５ カム

Claims (3)

1. インクジェットプリンタの記録ヘッドに溜まったインクをインクタンクに戻すためのインク戻し用ポンプ装置であって、
   前記記録ヘッドのインク流路に連通する吸入室と前記インクタンクに連通する吐出室と当該吸入室及び当該吐出室の間に設けられた中間室とを形成されたハウジングと、前記中間室の容積を変化させるべく前記ハウジングに一体的に設けられたポンプとを有し、
   前記吸入室のインクを前記中間室に通すための吸入側一方向弁と前記中間室のインクを前記吐出室に通すための吐出側一方向弁とを前記ハウジングに設け、
   前記各一方向弁が、連通路を有するダイアフラム形弁体と、前記連通路を遮蔽するべく前記ハウジングの対応する部分に設けられた弁座と、前記弁体を前記弁座に向けて弾発付勢するためのばね部材とからなると共に、互いに対向して設けられていることを特徴とするインジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置。
2. 前記ポンプが印字中に常に駆動されるポンプであ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用インク戻しポンプ装置。
3. 前記ハウジングが、前記中間室の一部となる貫通孔を有する中間壁体と、前記中間壁体の両面との間に前記中間室の他の一部を形成するように前記中間壁体に組み付けられた吸入側蓋体及び吐出側蓋体とを有し、
   前記吸入側一方向弁のダイアフラム形弁体が前記吸入側蓋体と前記中間壁体との間に挟持され、かつ前記吐出側一方向弁のダイアフラム形弁体が前記吐出側蓋体と前記中間壁体との間に挟持されて、前記両一方向弁が前記中間壁体を挟んで配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンタ用インク戻しポンプ装置。

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