JP2007130977A - ピストンポンプ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度記録液をヘッドタンクに送液するための送液ポンプとしてピストンポンプを使用した場合、放置条件によっては送液ポンプ内の記録液が増粘して固着し、流路が詰まって送液不良になることがある。
【解決手段】ピストンポンプ３０１は、シリンダ５０２と、シリンダ５０２の内周面に摺動可能に配設したピストン５０３と、ピストン５０３のピストンロッド５１５とシリンダ５０２の内周面との間に介在された、ピストンロッド５１５とともに移動可能なシール部材５２１とを備え、シール部材５２１はガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質の材料で形成した。
【選択図】図５

Description

本発明はピストンポンプ及び画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを用いて、被記録媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、記録媒体、転写材なども同義で使用する。）を搬送しながら、記録液の液滴（以下、インク滴ともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうインクジェット方式の画像形成部を搭載したものが知られている。

このようなインクジェット記録方式の画像形成装置において、記録ヘッドに対して記録液を供給する方式には、記録ヘッドを搭載するキャリッジに記録液を収容した記録液収容手段であるインクカートリッジを着脱自在に装着し、このインクカートリッジから記録ヘッドに記録液を供給する方式と、キャリッジ上に記録ヘッドに記録液を供給する記録液収容手段である小容量のヘッドタンク（サブタンクともいう。）を搭載し、記録液収容手段である大容量のインクカートリッジ（メインタンク）を装置本体側に設置し、ヘッドタンクに装置本体側のインクカートリッジから記録液（インク）を補充供給する方式とが知られている。

従来、メインタンクからヘッドタンクに記録液を送液する送液装置で用いるポンプとして、特許文献１に記載されているように、シリンダと、シリンダ内に摺動可能に配設したピストンと、シリンダ側とピストンのピストンロッドとの間に、ピストンロッドともに移動可能なシール部材を介在させている記録液用ポンプが知られている。
特開２００５−１４４７１０号公報

また、特許文献２に記載されているように、シリンダの内壁に嵌合して往復動可能なピストンであって、その一方向への移動に伴うシリンダの一室の容積拡大によってインクの移送力を発生するためのピストンと、ピストンに取り付けられた中空軸と、一室と中空軸の中空部との連通路と、ピストンの一方向への移動時および他方向への移動時に、それぞれ、連通路を遮断および開放する弁体とを備えるポンプが知られている。
特開２００２−２７３９１８号公報

ところで、最近のインクを用いる画像形成装置においては、普通紙への高品質印字を可能にするために着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が検討、あるいは実用化がされているが、顔料は、染料とは異なり水への溶解性がないため、通常は、顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。

ところが、このような顔料系記録液は染料系記録液よりも総じて粘度が高く、増粘しやすいため、高粘度記録液を上述したヘッドタンクに送液するための送液ポンプとしてピストンポンプを使用した場合、放置条件によっては送液ポンプ内の記録液が増粘して固着し、流路が詰まって送液不良になることがあるという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、送液不良の発生を低減したピストンポンプ及びこのピストンポンプを含む送液装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るピストンポンプは、シリンダと、このシリンダ内周面に摺動可能に配設したピストンと、このピストンのロッド部と前記シリンダ内周面との間に介在された前記ロッド部とともに移動可能なシール部材とを備え、流体を送液するためピストンポンプにおいて、前記シール部材はガス透過性が２００×１０^-8・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない構成とした。

ここで、シール部材が複数設けられている構成とすることができ、この場合、シール部材のうちの少なくとも１つはガス透過性が２００×１０^-8・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質である構成とすることができる。

また、シール部材の厚みが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、シール部材の硬度がＨｓ=５５°を越えないことが好ましい。また、シール部材の材質は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ又はＨＮＢＲ、ＣＳＭ、ＦＰＭ又はＩＩＲである構成とできる。また、シール部材は流体と接触しない面にガスバリア層を有していることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置は、記録液の液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッド、この記録ヘッドに対する記録液を送液するための送液装置を備え、この送液装置は本発明に係るピストンポンプを備えている構成とした。

ここで、送液装置は前記記録液を収容する記録液収容容器から前記記録ヘッド側に配置されたヘッドタンク側に前記記録液を送液する構成とできる。また、記録液の粘度が２５℃−５０％環境下で７ｃｐ以上である構成とすることができる。

本発明に係るピストンポンプによれば、ピストンのロッド部と前記シリンダ内周面との間に介在され、前記ロッド部とともに移動可能なシール部材はガス透過性が２００×１０^-8・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない構成としたので、ポンプ内の液体のガス（水分）が外部に逃げることが低減されて増粘が抑えられ、送液不良が防止される。

本発明に係る画像形成装置によれば、送液装置が本発明に係るピストンポンプを備えているので、安定した記録液の供給を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置を前方側から見た斜視説明図である。
このインクジェット記録装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、第１液体収容手段であるインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。

このカートリッジ装填部４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の第１の液体収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ（メインタンク）１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。また、インクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成としている。

また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配置している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配置している。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面模式的説明図、図３は同じく要部平面説明図である。
フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、前述したようにイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

この記録ヘッド３４にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）２２を介して接続している。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための第２液体収容手段である各色のヘッドタンク３５を搭載している。この各色のヘッドタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット２４が設けられ、また、インク供給チューブ３６は這い回しの途中でフレーム２１を構成する後板２１Ｃに係止部材２５にて保持されている。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。さらに、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。

この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。

この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ〜８２ｄ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。ここでは、キャップ８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナ８５で除去されたインク、空吐出受け９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口８９などを備えている。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、ＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で記録ヘッド３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

ここで、この画像形成装置で使用しているインク（記録液、以下「本インク」という。）の調整例について説明する。なお、これに限定されるものではない。
＜製造例１インク＞
（ブラックインク）
ＫＭ−９０３６（東洋インキ）（自己分散型顔料） ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３−ブタンジオール １５重量％
２−エチル−１、３−ヘキサンジオール ２重量％
２−ピロリドン ２重量％
界面活性剤（１−９） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、製造例１インクを得た。

＜製造例２インク＞
（ポリマー溶液Ａの調整）
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Ｌのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー４．０ｇ及びメルカプトエタノール０．４ｇを混合し、６５℃に昇温した。次にスチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシルエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスメチルバレロニトリル２．４ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけて、フラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０％のポリマー溶液８００ｇを得た。このポリマー溶液の一部を乾燥し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（標準：ポリスチレン、溶媒：テトラヒドロフラン）で測定したところ、重量平均分子量は１５０００であった。

（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
ポリマー溶液Ａ２８ｇとＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ及びイオン交換水１３．６ｇを充分に攪拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストをイオン交換水２００ｇに投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、イエローポリマー微粒子の水分散体を得た。
（イエローインク）
イエローポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１、３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、製造例２インクを得た。

＜製造例３インク＞
（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２に変えた他は同様にして、マゼンタポリマー微粒子の水分散体を得た。
（マゼンタインク）
マゼンタポリマー微粒子の分散体 ５０重量％
グリセリン １０重量％
１、３−ブタンジオール １８重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、製造例３インクを得た。

＜製造例４インク＞
（顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整）
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３に変えた他は同様にして、シアンポリマー微粒子の水分散体を得た。
（シアンインク）
シアンポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１、３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、製造例４インクを得た。

上記製造例の各インクは、水分蒸発に伴う粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）がインク全重量に対する水分蒸発率３０％までは１．０以下であり、かつ、水分蒸発率３０〜４５％の間に粘度上昇率が５０を越える点を持つこと、粘度上昇率が５０を越える点での、インク中の着色剤の平均粒子径が、初期平均粒子径の５倍以下であり、かつ０．８μｍ以下となることが確認された。また、上記製造例の各インクの粘度は、２５℃―５０％環境下ではいずれも７ｍＰａ・ｓを越える粘度であった。

このような記録液を使用することによって、前述したように、長期放置でもノズル目詰まりを起こさず、普通紙上での高画質化及び高速印字を達成できる。しかも、この記録液は、仮に、ノズル内の記録液が乾燥し増粘することによりノズルから吐出できなくなったとしても、顔料などが粗大粒子化してノズル詰まりを発生するわけではないため、簡単な維持回復動作により容易に回復できるという利点を有している。

次に、この画像形成装置における記録ヘッド３４に記録液であるインクを供給する本発明に係る送液装置（液体供給装置）について図４を参照して説明する。なお、図４は同送液装置の模式的説明図である。
インクカートリッジ１０は、カートリッジケース１０１内に液体であるインクを収容した可撓性を有するインク袋１０２を収納してなり、このインク袋１０２には内部のインクを供給するためのインク供給口部１０３を備えている。このインク供給口部１０３は内部にゴムなどの弾性部材を有している。

ヘッドタンク３５は、インク２００を収容するタンクケース２０１と、図示しない負圧発生手段、例えばフィルムと弾性部材からなる負圧発生機構とを備え、タンクケース２０１の下部には記録ヘッド３４が取り付けられ、またタンクケース２０１の上部には収容されたインク２００の液面が所定の位置になったことを検知する２本の検知電極などで構成した満タン検知手段２０３を備えている。

供給ポンプユニット２４は、インクカートリッジ１０のインクをヘッドタンク３５に給送するための本発明に係るピストンポンプで構成した供給ポンプ３０１と、供給ポンプ３０１のピストンを往復移動させるためのカム３０３、カム３０３を回転させるギヤ３０４及びこのギヤ３０４を回転駆動させるギヤ３０７をモータ軸３０５ａに取り付けたポンプ駆動手段である駆動モータ３０５などとを備え、供給ポンプ３０１に設けた中空針３０６をインクカートリッジ１０のインク袋１０２のインク供給口部１０３内の弾性部材（例えばゴム栓）に差し込むことによって、供給ポンプ３０１内とインク袋１０２内とをジョイントする。なお、供給ポンプ３０１の排出口部側はチューブ３６を介してヘッドタンク３５に接続されている。

そして、供給ポンプ３０１の作動／停止を制御するための制御手段である主制御部４０１は、ヘッドタンク３５に対してインクカートリッジ１０からインクを供給するとき、検知手段２０３からの検知信号に基づいて供給ポンプ用駆動回路４０２を介して駆動モータ３０５の回転駆動及び停止を制御する。

次に、供給ポンプ３０１を構成する本発明に係るピストンポンプについて図５の要部断面説明図を参照して説明する。
このピストンポンプ（供給ポンプ）３０１は、シリンダ５０２と、このシリンダ５０１の内周面（内壁面）に摺動自在に嵌め込んだピストン５０３とを備え、シリンダ５０２内にピストン５０３で隔成された第１室５１１及び第２室５１２を形成している。第１室５１１はシリンダ５０２の側壁に形成した導入口５１３に連通し、この導入口５１３に中空針３０６を接続する。第２室５１２は前述したチューブ３６を接続する図示しない接続部に連通している。

そして、ピストン５０３はピストンロッド（ピストン軸、ロッド部）５１５の一端部に摺動可能に装着し、このピストンロッド５１１の一端部外周側にはピストン５０３の移動範囲を規制するストッパ部５１６、５１７を形成し、また、ピストンロッド５１５の一端部の内部にはピストン５０３の移動で開閉される流路５１８を形成している。

また、シリンダ５０２の開口部とピストンロッド５１５との間には、ピストンロッド５１５の往復動を可能にするとともに第１室５１１をシールするためのシール部材５２１を設けている。

このシール部材５２１の外周縁部５２３はシリンダ５０２側にキャップ部材５２０で押圧して保持し、内周縁部５２４はピストンロッド５１５の外周面に設けた突起部５１５ａ、５１５ａ間に嵌め込んで保持し、シール部材５２１がピストンロッド５１５に移動に同動して移動するようにしている。

そして、シール部材５２１のピストンロッド５１５とシリンダ５０２との間の部分５２２は、他の部分であるシリンダ５０２の開口端部に保持する外周縁部５２３、ピストンロッド５１５に保持する内周縁部５２４よりも厚みを薄く形成して、所謂蛇腹状にすることによって撓み易くしている。

また、シール部材５２１とシリンダ５０２の開口端部との接触部（嵌合部）は、シリンダ５０２の端面に凸部５２５を形成し、シール部材５２１の外周縁部５２３に凸部５２５が嵌合する凹部５２６を形成して凹凸嵌合させ、シール部材５２１をキャップ部材５２０でシリンダ５０２の端面に押圧して保持している。なお、シリンダ５０２側を凹部、シール部材５２１側を凸部にすることもできる。

なお、シール部材５２１は、ここでは、シリンダ５０２の開口端面に押圧接触させている例で説明しているが、例えば図６に示すように、シリンダ５０２の開口端面の凸部５２５が嵌まり込む凹部５２６を形成するとともに、シリンダ５０２の内周面（内壁面）に当接する凸部５２７を形成して、よりシール性を高めるようにすることもできる。

さらに、シリンダ５０２の開口端部にシール部材５２１を押圧保持するキャップ部材５２０とピストンロッド５１５の係止部２１５ｂとの間には、ピストンロッド５１５を第２室５１２側に付勢する戻しスプリング５２８を介装している。

このように構成したピストンポンプ５０１においては、ピストンロッド５１５が図５で上昇する（第２室５１２側に移動する）とき、ピストン５０３はストッパ部５１６側に当接して流路５１８を閉じるので、ピストン５０３の移動（往動）によって第１室５１１の容積が拡大して負圧状態になり、これにより、インクカートリッジ１０から中空針３０６及び導入口５１３を介して第１室５１１に記録液が導入される。このとき、第２室５１２内の記録液は第２室５１２の容積が縮小することによって図示しない接続部からチューブ３６に排出される（送り出される。）。

そして、ピストンロッド５１５が図５で下降する（第１室５１１側に移動する）とき、ピストン５０３はストッパ部５１７側に当接して流路５１８を開くので、ピストン５０３の移動（復動）によって第１室５１１の容積が縮小して第１室５１１の記録液が流路５１８を通じて第２室５１２側に流入する。

このようなピストン５０３の往復動によってインクカートリッジ１０から記録液を第１室５１１に導入して、第２室５１２からヘッドタンク３５側（ヘッド側）に記録液を排出して供給する（送液する。）。

このようにピストン５０３を往復移動させるためにピストンロッド５１５が往復移動するとき、シリンダ５０２とピストンロッド５１５との間に設けたシール部材５２１はピストンロッド５１５に内周縁部５２４が保持され、外周縁部５２３がシリンダ５０２の端面に押圧保持され、蛇腹状に形成されているので、シール部材５２１はピストンロッド５１５の移動とともに撓みながら移動し、シール部材５２１とピストンロッド５１５とは摺動する部分がなくなる。

これによって、ピストンロッド５１５の往復動によってシール部材５２１が磨耗などしてシール性や耐久性が低下すること、ピストンロッド５１５のシリンダ５０２外の部分に付着したゴミなどが第１室５１１内に侵入して動作不良を生じることなどを生じなくなる。

次に、本発明に係るピストンポンプにおけるシール部材について説明する。
ピストンポンプの構成上、上述したようにピストン（のロッド部）とシリンダの摺動部との間は必ずシール部材が必要であり、また、摺動性を向上するためには、シール部材の摺動部の膜厚は薄く、ピストンとシリンダの摺動部は必ず隙間が空いている。この隙間があることにより、インクと外気の間にはシール材の薄い膜しかなく、ここから水分が蒸発してしまうことになる。この水分の蒸発によってシリンダ内部の記録液の粘度が増加することになる。そこで、水分の蒸発を抑えるために、本発明においては、（１）ガス（水分）を透過しにくい材質でシール部材を形成する、（２）シール材の膜厚を増加する、（３）シール材の数を増やす、（４）シール材にガスバリア層を設ける、の少なくともいずれかの対応を採ることによって、余裕度の向上を行っている。

先ず、シール部材５２１の材質については、ガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質のものを用いている。各種材質とガス透過性の関係を説明する図７をも参照して、シール部材５２１は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ又はＨＮＢＲ、ＣＳＭ、ＦＰＭ又はＩＩＲで形成することが好ましい。

ここで、ＥＰＤＭ材は、摺動性と低ガス透過性を合わせ持つので、シール部材５２１に使用することによって、摺動耐久性が得られるとともに、水分蒸発による記録液の増粘を低減することができて流体増粘耐久性を向上することができる。

ＮＢＲ材及びＨＮＢＲ材は、摺動性と低ガス透過性を合わせ持つので、シール部材５２１に使用することによって、摺動耐久性が得られるとともに、水分蒸発による記録液の増粘を低減することができて流体増粘耐久性を向上することができる。ただし、これらのＮＢＲ材及びＨＮＢＲ材は、耐候性、耐熱性、耐熱老化性等の寿命に対し、多少劣化しやすいことから、装置本体の寿命と合わせて使用の可否を検討することが好ましい。

ＣＳＭ材は、摺動性と低ガス透過性を合わせ持つので、シール部材５２１に使用することによって、摺動耐久性が得られるとともに、水分蒸発による記録液の増粘を低減することができて流体増粘耐久性を向上することができる。

ＦＰＭ材、ＩＩＲ材は、低ガス透過性に優れた材料であるので、シール部材５２１に使用することによって、水分蒸発による記録液の増粘を低減することができて流体増粘耐久性を向上することができる。ただし、これらのＦＰＭ材、ＩＩＲ材は、硬度が高く、更に低温時の硬度上昇が著しいため摺動耐久寿命に対し、多少劣化しやすいため、装置本体の寿命と合わせて使用の可否を検討することが好ましい。

ここで、シール部材としてガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質のもの（実施例１では、ＥＰＤＭ材）を使用した場合と、ガス透過性が上記値を越える材質のもの（比較例１では、天然ゴム）を使用した場合とについて、時間の経過に伴うピストンポンプ内の流体重量（ここでは記録液重量）の変化を測定した結果、図８に示すように、実施例１の方が比較例１に比べて時間経過に対して記録液重量の低下が少なくことが確認された。

このように、シール材としてガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質のものを使用することによって、記録液の水分の蒸発を抑えることができ、シリンダ内部の記録液の粘度増加が低減して、ピストンポンプが作動不良になることを防止できる。

次に、シール部材の厚みについて図９を参照して説明する。シール部材５２１の厚み、すなわち、第１室５１１側の流体（記録液）と接触するとともに外部側の気体側と接触し、かつ、ピストンロッド５１５に同動して移動する部分（シール部分５２２）の厚みは、図９（ａ）、（ｂ）に示す０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内とする。

ここで、シール材の厚みを相対的に厚くしたもの（実施例２）を使用した場合と、相対的に薄くしたもの（比較例２）を使用した場合とについて、時間の経過に伴うピストンポンプ内に記録液重量の変化を測定した結果、図１０に示すように、実施例２の方が比較例２に比べて時間経過に対して記録液重量の低下が少なくことが確認された。

つまり、シール部材５２１のシール部分５２２の膜厚を増加させることによりガス透過性は低下する。しかしながら、シール部材５２１のシール部分５２２の膜厚を増加することに伴って、ピストンロッド５０３がシリンダ５０２内を摺動するときの摺動負荷が増加し、ポンプ３０１内の容量が減少することになる。そこで、摺動負荷の増加とガス透過性の低下を両立するためには、シール部材５２１のシール部分５２２の厚みを０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内とすることが良い。

次に、シール部材５２１の硬度については、Ｈｓ=５５°を越えないことが好ましい。シール部材５２１の硬度が上昇すると、摺動負荷が増加することになるので、摺動負荷に影響を与えない硬度として、Ｈｓ＝５５°を越えないようにする。

次に、シール部材にガスバリア層を形成したシール部材の他の例について図１１を参照して説明する。
つまり、シール部材５２１の流体（ここでは、記録液）と接触しない面側にガスの透過を遮るガスバリア層５３１を成膜している。これによって、記録液の水分の蒸発を抑えることができ、シリンダ内部の記録液の粘度増加が低減して、ピストンポンプが作動不良になることを防止できる。

次に、シール部材を複数にした他の実施形態について図１２を参照して説明する。
この実施形態では、シール部材５２１の第１室５１１とは反対側にシール部材５４１を配置している。ここでは、シール部材５２１とシール部材５４１を対称配置で保持した保持部材５４２を設け、この保持部材５４２をシリンダ４０２の開口部にキャップ部材５４０で保持している。シール部材５４１はシール部材５２１と同じ構成であるので、説明を省略する。また、キャップ部材５４０にはシリンダ５０２の開口部と同様にシール部材５４１の凹部５２５に嵌合する凸部５２６を設けている。

このようにシール部材を複数にすることで記録液の水分の蒸発を抑えることができ、シリンダ内部の記録液の粘度増加が低減して、ピストンポンプが作動不良になることを防止できる。この場合、少なくとも１つのシール部材はガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質のものとすることが好ましい。

なお、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。さらに、流体として記録液で説明しているが、これ以外の流体を送り出すピストンポンプにも同様に適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す前方側から見た斜視説明図である。 同画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 送液装置の全体構成に説明に供する説明図である。 本発明に係るピストンポンプの一実施形態を示す要部断面説明図である。 同ピストンポンプのシール部材の断面説明図である。 各材質のガス透過性の説明に供する説明図である。 シール部材のガス透過性と時間の経過に伴うピストンポンプ内記録液重量の変化の説明に供する説明図である。 シール部材の厚みの異なる例を説明する断面説明図である。 シール部材の厚みと時間の経過に伴うピストンポンプ内記録液重量の変化の説明に供する説明図である。 シール部材の他の例を示す断面説明図である。 本発明に係るピストンポンプの他の実施形態を示す要部断面説明図である。

符号の説明

１０…インクカートリッジ
３３…キャリッジ
３４…記録ヘッド
３５…サブタンク
３０１…供給ポンプ（ピストンポンプ）
５０２…シリンダ
５０３…ピストン
５１５…ピストンロッド
５２１、５４１…シール部材

Claims (13)

1. シリンダと、このシリンダ内周面に摺動可能に配設したピストンと、このピストンのロッド部と前記シリンダ内周面との間に介在された前記ロッド部とともに移動可能なシール部材とを備え、流体を送液するためピストンポンプにおいて、前記シール部材はガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えないことを特徴とするピストンポンプ。
2. 請求項１に記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材が複数設けられていることを特徴とするピストンポンプ。
3. 請求項２に記載のピストンポンプにおいて、複数の前記シール部材のうちの少なくとも１つはガス透過性が２００×１０^−８・ｃｍ^２／ｓ・ＭＰａを越えない材質であることを特徴とするピストンポンプ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の厚みが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることを特徴とするピストンポンプ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の硬度がＨｓ=５５°を越えないことを特徴とするピストンポンプ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の材質がＥＰＤＭであることを特徴とするピストンポンプ。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の材質がＮＢＲ又はＨＮＢＲであることを特徴とするピストンポンプ。
8. 請求項１ないし５のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の材質がＣＳＭであることを特徴とするピストンポンプ。
9. 請求項１ないし５のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材の材質がＦＰＭ又はＩＩＲであることを特徴とするピストンポンプ。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載のピストンポンプにおいて、前記シール部材は流体と接触しない面にガスバリア層を有していることを特徴とするピストンポンプ。
11. 記録液の液滴を吐出して画像を形成する記録ヘッド、この記録ヘッドに対する記録液を送液するための送液装置を備えた画像形成装置において、前記送液装置は前記請求項１ないし１０のいずれかに記載のピストンポンプを備えていることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、前記送液装置は前記記録液を収容する記録液収容容器から前記記録ヘッド側に配置されたヘッドタンク側に前記記録液を送液することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の画像形成装置において、前記記録液の粘度が２５℃−５０％環境下で７ｃｐ以上であることを特徴とする画像形成装置。
    

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