JP2005240575A - チューブポンプおよびこれを用いたインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輸送中や長期休止状態でもポンプチューブがクリープ劣化することなく安定して動作するインクジェット記録装置のポンプユニットを提供する。
【解決手段】弾性チューブと、ポンプ駆動軸と、加圧ローラと、加圧ローラの回転軸をガイドしポンプ軸と同時に移動するローラ保持部材と、ローラ保持部材を可動させ選択して位置を固定させるローラ可動部材と、加圧ローラの外周面と共同して弾性チューブを加圧変形させるポンプケースとにより構成され、ローラ可動部材を加圧ローラが弾性チューブを押圧する位置に選択するとポンプ動作を行わせ、ローラ可動部材を加圧ローラが弾性チューブから解除する位置に選択するとポンプ動作を解除または緩和させる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、チューブの変形を利用して圧力を発生させるチューブポンプ、およびこのチューブポンプより発生する負圧を利用してインクを供給し、吐出して記録を行う記録ヘッドのインク吐出性能を維持回復するための回復手段を備えるインクジェット式記録装置に関する。

オンデマンド方式のインクジェット記録においては、インク噴射ヘッド内への気泡の混入やノズルの目詰まりが原因となって印字品質が劣化し、或いは、印字不能となることがあり、この解消が大きな課題の一つである。

上記の課題を解決するための手段の1つとして、従来、インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給系内にポンプを設け、インクジェットヘッドにインクを充填するに際し、該ポンプによりインクを加圧供給してインクジェットヘッド内に充填するようにしていた（例えば、特許文献１〜３参照。）。

図７は、インクジェットヘッドにインクを充填する際の従来技術の例を説明するための図で、図中、９はインクタンク、１０はインク供給チューブ、１１はポンプユニット、１２はインクジェットヘッド、１３はキャップ、１４は廃インクタンクである。図７の例は、ポンプユニット１１をキャップ１３側に設け、該ポンプユニット１１にてインクタンク９よりインクを吸引してインクジェットヘッド１２に負圧供給し、該インクジェットヘッド１２にインクを充填する。

加えて該インクジェットヘッド１２内の気泡を排出し、更には、該インクジェットヘッド１２のノズルの目詰まりを取り除くものである。この時、インクジェットヘッド１２には、キャップ１３を被せておき、インクジェットヘッド１２から流出するインクは該キャップ１３を通して廃インクタンク１４に排出するようにし、よって、インクの流出による汚れを防止している。この場合、当然のことながら、印字中、キャップ１３はインクジェットヘッド１２から乖離しており、インクジェットヘッド１２へのインクの供給にポンプユニット１１は作用しない。

図８は、更にサブタンク１５を供給系に配した説明図である。インクジェットヘッド１２にインクを供給するインク供給系路中にポンプユニット１１ａを設け、インクジェットヘッド１２とポンプユニット１１ａの間にサブタンク１５を配し、該ポンプユニット１１ａにてインクタンク９よりサブタンク１５へインクを吸引する。更にポンプユニット１１ｂをキャップ１３側に設け、サブタンク１５に一端供給されたインクをインクジェットヘッド１２に負圧供給し、該インクジェットヘッド１２にインクを充填する。加えて該インクジェットヘッド１２内の気泡を排出し、更には、該インクジェットヘッド１２のノズルの目詰まりを取り除くものである。

この時、インクジェットヘッド１２には、キャップ１３を被せておき、インクジェットヘッド１２から流出するインクは該キャップ１３を通して廃インクタンク１４に排出するようにし、もって、インクの流出による汚れを防止している。この場合、当然のことながら、印字中、キャップ１３はインクジェットヘッド１２から乖離しており、インクジェットヘッド１２へのインクの供給にポンプユニット１１ｂは作用しない。

本例のように供給系の間にサブタンクユニット１５を配する構成をとることにより、インクジェットヘッド１２にかかる水頭値が安定し、安定した印字結果を得るこが出来る利点がある。本構成の場合ポンプユニット１１ａを逆転稼動させてサブタンク１５内のインクを抜き取りもしくは洗浄することが可能となる。

図９は、前記ポンプユニット１１、１１ａ、１１ｂとして、従来のチューブポンプの例を説明するための図である。チューブポンプは、ポンプケース１の内周面に接するように収容された弾性チューブ５と、加圧ローラ２ａ，２ｂと該加圧ローラの外周面と共同して前記弾性チューブ５を加圧変形させるポンプケース１と、外部駆動力を受けて回転する歯車が切られているポンプ駆動軸１６により構成されている。このチューブポンプのポンプ動作時は、ポンプ駆動軸１６をＡ方向に回転すると、ポンプ駆動軸１６に一体成型された保持板にガイドされて、加圧ローラ２ａ，２ｂはその側面とポンプケース１の内周面とによって、弾性チューブ５を加圧変形させ、押しつぶしながら回転移動する。このとき、弾性チューブのＢ側は圧力が低下して負圧となり、Ｃ側は圧力が上昇して正圧状態となる。

図７に示したように、ポンプ動作によってインクジェットヘッド１２にインクを負圧吸引供給する場合は、インクジェットヘッド、キャップ側をＢ、廃インクタンク側をＣとしてインク供給系を接続する。図８に示したサブタンク１５を配したインク供給系においても、ポンプユニット１１ａはインクタンク９側をＢに、サブタンク１５側をＣに接続し、ポンプユニット１１ｂは、図７の例と同様に接続する。

また図１０及び図１１は、ポンプ駆動軸１６に加圧ローラ２を装着する従来の実施例を示す図である。図１０では図７で説明した通り、加圧ローラ２ａ、２ｂはポンプ駆動軸１６に一体成型された保持板にガイドされている。また図１１は、正転と逆転時に加圧ローラ２の位置を移動し、正転時は加圧ローラ２が弾性チューブ５を押圧し、逆転時は加圧ローラ２が逃げて弾性チューブ５を押圧しない構造となっている。
特開２００１−３５５５８０号公報 （第２頁〜第６頁） 特開２００２−３４９４５２号公報 （第２頁〜第１０頁） 特開２００２−３６６０２号公報 （第２頁〜第９頁）

上述のように、チューブポンプはインクジェット記禄装置に最適なインク供給系を提供するが、構造上、次のような欠点を有する。図９中、チューブポンプ内の弾性チューブ５は、加圧ローラ２の外周とポンプケース１の内壁との間で常に押圧され、押しつぶされている。この状態で特に高温環境下で長期間放置されると、弾性チューブ３は弾性復元力が弱まり、ポンプ駆動時に十分な性能を発揮しないばかりか、全く復元しなくなったり、亀裂を生じたり、著しい場合は、チューブが固着してしまうことがある。インクジェット記録装置の夏期期間の自動車による輸送中は特に高温状態に放置されることが多く、また溶剤をインクの主溶媒とするインクジェット記録装置では、ある期間使用しないと、インクの揮発が激しいために、チューブ内が乾燥し顔料や樹脂が残留しチューブが固着したり、前述の弾性変形によりクリープ劣化が発生し、ポンプが機能しなくなる等の不具合が発生する。また特開２００１−３５５５８０号公報に記載の方式ではポンプユニットが正転、逆転時に使用できないので、先に述べたサブタンクを配置したインク供給系の場合、制限事項が発生するという欠点があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、輸送中の高温環境下や長期休止状態でもポンプチューブがクリープ劣化することなく安定して動作するインクジェット記録装置のチューブポンプを提供することである。

すなわち、上記課題を解決するために本発明においては、弾性チューブと、ポンプ駆動軸と、加圧ローラと、該加圧ローラの回転軸をガイドし前記ポンプ軸と同時に移動するローラ保持部材と、前記ローラ保持部材を可動させ選択して位置を固定させるローラ可動部材と、前記加圧ローラの外周面と共同して前記弾性チューブを加圧変形させるポンプケースとにより構成され、前記ローラ可動部材を前記加圧ローラが前記弾性チューブを押圧する位置に選択するとポンプ動作を行わせ、前記ローラ可動部材を前記加圧ローラが前記弾性チューブから解除する位置に選択するとポンプ動作を解除または緩和させる構成とした。

本構成によりインクジェット記録装置の輸送前もしくはある期間使用しない場合に、ローラ可動部材を加圧ローラが弾性チューブから解除する位置に選択するとポンプ動作が解除となり、弾性チューブに常時負荷がかからなくなる。ゆえにクリープ劣化が発生しない。そして再度設置時や使用時にローラ可動部材を加圧ローラが弾性チューブを押圧する位置に選択するとポンプ動作を行わせ、使用可能となる。

本発明の実施の形態を添付の図面を参照して以下に述べる。図６は本発明のインクジェット式記録装置のチューブポンプの構成の一例を示す分解斜視図である。また、図１は、弾性チューブの押圧状態を示す図、図２は弾性チュ−ブ押圧解除途中、図３は、弾性チューブの押圧解除状態を示している。１はポンプフレーム、２ａ、２ｂは加圧ローラ、３ａ、３ｂはローラ保持部材、４はローラ可動部材、５は弾性チューブ、６はポンプ駆動軸、７は押さえ板、８はフレームである。

加圧ローラ２ａ、２ｂは、略コの字型に構成されたローラ保持部材３ａ、３ｂで回転軸を挟持するように保持されている。加圧ローラ２ａ、２ｂが装着されたローラ保持部材３ａ、３ｂは、外部駆動力を受けて回転する歯車が設けられているポンプ駆動軸６に、押さえ板７を介して装着される。この時、ローラ保持部材３ａ、３ｂはポンプ駆動軸中心とは異なる回転中心を持っており、自らの軸を中心に回転可能な構成となっている。図１に示すごとく、それぞれの加圧ローラ２ａ、２ｂがポンプ駆動軸６と直線状に並ぶときは、加圧ローラ２ａ、２ｂがポンプケース１の壁と協働して弾性チューブ５を加圧変形し、該弾性チューブ５を押しつぶして内径部を閉塞状態にし、ポンプとして動作可能になる。この時、ポンプ駆動軸６が回転しポンプが動作した状態を図４に示す。また図３に示すごとく、ローラ保持部材３ａ、３ｂがポンプ駆動軸６とは異なる自らの中心軸を支点として回転すると、加圧ローラ２ａ、２ｂとポンプケース１内壁の距離が大きくなり、加圧ローラ２ａ、２ｂとポンプケース１内壁で該ポンプチューブ５をつぶすことが不可能となり、ポンプとして動作不可能になる。

次にローラ保持部材３ａ、３ｂの稼動手段を説明する。図５は、弾性チューブの押圧状態を示す図１のうち、説明の為に、ポンプチューブ５とフレーム８、ポンプケース１を省いた図である。加圧ローラ２ａ、２ｂがポンプ駆動可能位置にある時、ローラ保持部材３ａ、３ｂは、ポンプ駆動軸６に一体成型された爪６ａ、６ｂとローラ可動部材４上に一体成型されたリブ４ｅ、４ｆに挟持される。ローラ可動部材４は、該ローラ可動部材４に一体成型された凸部４ｃがポンプ駆動軸６に成型された溝部６ｃと勘合し保持される。ローラ可動部材４を矢印の方向に回動させると、該ローラ可動部材４に一体成型された凸部４ｃは弾性によって後部方向へ後退しながらポンプ駆動軸６に成型された溝部６ｃから乖離し、ローラ可動部材４は回転を始める。

ローラ保持部材２ａ、２ｂはローラ可動部材４上に一体成型されたリブ４ｄ、４ｅから離れ、ポンプ駆動軸６の回転中心とは異なる自らの軸中心を支点に回転可能となる。図２に示した如く、ローラ保持部材３ａはローラ可動部材４上に一体成型されたリブ４ａに、またローラ保持部材３ｂはローラ可動部材４上に一体成型されたリブ４ｂに押されて、強制的に回転を始める。そして最終的には、図３に示す如く該ローラ可動部材４は、一体成型された凸部４ｃとポンプ駆動軸６に成型された溝部６ｄとが勘合し保持される。この状態で外部駆動手段によりポンプ駆動軸が回転を始めても加圧ローラ２ａ、２ｂとポンプフレーム１の内壁は距離があり、ポンプチューブ５を適正に潰すことが不可能となっている。

なお当然ながら、以上のように構成した本発明によるチューブポンプを図７及び図８に示すインク供給系に採用し、文字または画像データに基づいて、用紙の搬送方向とほぼ直交する方向にインクジェットヘッドを移動させながら、該インクジェットヘッドからインクを吐出させて前記用紙上に文字または画像を印字するインクジェット式記録装置を構成することは容易に可能である。

本発明によるチューブポンプの押圧状態を示す図である。 本発明によるチューブポンプの押圧解除途中状態を示す図である。 本発明によるチューブポンプの押圧解除状態を示す図である。 本発明によるチューブポンプの押圧状態でポンプが回転している状態を示す図である。 図１に示す本発明によるチューブポンプのうち、ポンプチューブとフレーム、ポンプケースを省いた図である。 本発明によるチューブポンプの分解斜視図である。 インクジェット式記録装置のインク供給系を説明する説明図である。 インクジェット式記録装置のインク供給系を説明する説明図である。 従来のチューブポンプの例を説明するための図である。 従来のチューブポンプの構成を説明する説明図である。 従来のチューブポンプの構成を説明する説明図である。

符号の説明

１ ポンプフレーム
２ 加圧ローラ
２ａ、２ｂ 加圧ローラ
３ａ、３ｂ ローラ保持部材
４ ローラ可動部材
４ａ、４ｂ リブ
４ｃ 凸部
４ｄ，４ｅ リブ
５ ポンプチューブ
６ ポンプ駆動軸
６ａ、６ｂ 爪
６ｃ、６ｄ 溝部
７ 押さえ板
８ フレーム
９ インクタンク
１０ インク供給チューブ
１１ ポンプユニット
１２ インクジェットヘッド
１３ キャップ
１４ 廃インクタンク
１５ サブタンク
１６ ポンプ駆動軸
１７ ポンプ駆動軸
１８ ガイド溝

Claims (2)

1. 弾性チューブと、ポンプ駆動軸と、加圧ローラと、該加圧ローラの回転軸をガイドし前記ポンプ軸と同時に移動するローラ保持部材と、前記ローラ保持部材を可動させ選択して位置を固定させるローラ可動部材と、前記加圧ローラの外周面と共同して前記弾性チューブを加圧変形させるポンプケースとにより構成され、前記ローラ可動部材を前記加圧ローラが前記弾性チューブを押圧する位置に選択するとポンプ動作を行わせ、前記ローラ可動部材を前記加圧ローラが前記弾性チューブから解除する位置に選択するとポンプ動作を解除または緩和させることを特徴とするチューブポンプ。
2. 請求項１に記載のチューブポンプを具備し、文字または画像データに基づいて、用紙の搬送方向とほぼ直交する方向にインクジェットヘッドを移動させながら、該インクジェットヘッドからインクを吐出させて前記用紙上に文字または画像を印字することを特徴とするインクジェット式記録装置。

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