JP2008155603A - 液体ポンプ及びこれを備えたインクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体ポンプ15は、少なくとも2種類以上の液体を貯留する2つ以上の液体貯留室を有する液体貯蔵部27と、液体貯蔵部27の各々の液体貯留室を連通する連結手段28と、連結手段28と連通し、液体貯蔵部27の液体貯留室の内部圧力を負圧又は正圧に交互に切り替える圧力調整手段29と、液体貯蔵部27の液体貯留室に液体を流入させるための流入弁25を有する流入管23と、液体貯蔵部27の液体貯留室の液体を排出させるための排出弁36を有する流出管37と、液体貯蔵部27の液体貯留室内の液体の液面の高さに応じて当該液体貯留室内の液体の量を調整する流路抵抗可変手段である液面調整機構39とを備えている。
【選択図】 図1
Description
したがって、使用されるインクを液体ポンプで送液する際に、液体ポンプと同数の、つまりインクの種類と同数の、液体ポンプの動力源を設けることは、装置の大型化に繋がるだけでなくコスト面においても高価となってしまう。
図16は、特許文献1のプリンタにおけるインク系を示した概略図であり、図17は、特許文献1におけるポンプの構成を示した図である。図16よりインク系は、インクヘッド301と、インクヘッド回復ユニット78と、サブタンク307と、インクポンプ331と、インク袋310aと、廃インク吸収体310bと、図中矢印方向にインクが流れるような圧力関係になったときのみインクを流すことが可能な一方向弁326及び327と、で構成されている。
ところが、特許文献1で使用されているポンプ部は、チューブポンプ、およびギアポンプで構成されており、近年のインクジェット記録装置に求められる高寿命、高信頼性という点で、下記のような欠点がある。
図1は、本発明の実施形態におけるインクジェットプリンタのインク経路の構成図である。このインクジェットプリンタにはシアン(C)、ブラック(K)、マゼンタ(M)及びイエロー(Y)の各色のインク液2−1、2−2、2−3、2−4を夫々収容する複数のインクタンク1−1、1−2、1−3、1−4が設けられている。
図1において、インクタンク1−1〜1−4には、開放弁3を設けたインク経路管4が接続されている。このインク経路管4は、湾曲して下方に配置され、下端口を上部サブインクタンク5内のインク液2−1−1〜2−4−1に浸している。
また、下部サブインクタンク13には、一端側を下部サブインクタンク13内のインク液2−1−2〜2−4−2に浸すことなく接続し、他端側を圧力調整共通気室18に接続するチューブ19が設けられている。
(第1の実施の形態)
図2は、上記インクジェットプリンタのインク経路の構成において、第1の実施の形態としての、下部サブインクタンク13からインク液を強制的に吸い上げ、上部サブインクタンク5へインク液を供給する液体ポンプ15の外観斜視図である。図3は、図2に示す液体ポンプ15における液体貯蔵部27の図面手前側の壁を透視し、内部構造を示す図である。図4は、図2に示すピストン機構部29と気室連絡部材28を拡大し一部を切り欠いて内部構造を示す図である。図5は、図3の液体貯蔵部27の液体貯留室を1個のみ拡大して構成を詳しく示す図である。図6は、図5の流出管37の下端部の構成を詳しく示す図である。
図1の上部サブインクタンク5内のインク液2−1−1〜2−4−1は、上部サブインクタンク5内のセンサ6によって液面の高さを監視されている。そして、インク液2−1−1〜2−4−1の液面をセンサ6が検知しないと、開放弁3が開き、インクタンク1−1〜1−4からインク液2−1〜2−4が上部サブインクタンク5に供給される。
インクヘッド11のノズルと、それより上方の上部サブインクタンク5のインク液面までとの間に距離Aを持たせ、開放弁21を開放することによって、上部サブインクタンク5内を大気開放にする。これにより、インクヘッド11には一定の正圧力がかかる。
尚、液体ポンプ15にインク液を供給するチューブ16の一端側は、下部サブインクタンク13内のインク液に浸されているが、この一端側には前述したインク液面調整機構39と同様な構成をしたインク供給量調整機構17が設けられている。このインク供給量調整機構17により下部サブインクタンク13内のインク液面の高さ制御を行なっている。
これによって、液面が高くなってくると、フロート38−1がこれに追従して上昇し、これに伴ってインク流出口37が広くなり、排出するインク量を多くすることが可能となる。
上記液面調整機構39が、液体貯蔵部27の全ての液体貯留室27−1〜27−4に設置されることにより、流入弁25及び排出弁36の特性に関わらず、各液体貯留室内のインク液面の高さを同じ高さにしようとする働きが生じ、その際、前述したように液体ポンプ15内の空気量は変わらないため、液体貯留室27−1〜27−4内のインク液面は全て同じ高さを保ちながら、ポンプとして作動することが可能となる。
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。以下にいくつかの変形例を示す。
(第1の実施の形態の変形例1)
図7は、第1の実施の形態の変形例1として、図2乃至図4に示した圧力調整手段の他の例を示す図である。本例の圧力調整手段は、図7に示すように、ベローズ40と、カム41と、不図示のモータとで構成されている。不図示のモータによりカム41を駆動させることで、ベローズ40を矢印42の方向に押し上げる。カムの通過後はベローズ40のもつ弾性で矢印43方向に戻る。この動作によって各液体貯留室27−1〜27−4内を同じ圧力で加圧したり、減圧したりすることができる。このように構成してもよい。
(第1の実施の形態の変形例2)
図8(a),(b) は、第1の実施の形態の変形例2としての液面調整機構の他の例の構成及び動作を示す図である。上述した第一の実施の形態では、液面調整機構39は液面追従部材38としてフロート38−1と、インク液取込口として流出管37の側面部に設けられたインク流出口37−2とで構成していた。本変形例では、液面調整機構39は、液面追従部材38をフロート38−1と流出口蓋部38−2とフロートストッパ38−3と回動アーム38−4とで構成し、インク液取込口(インク流出口37−2)を流出管37の下端部37−1に設けた点が前述した第一の実施形態と異なる。
(第1の実施の形態の変形例3)
図9(a),(b) は、第1の実施の形態の変形例3としての液面調整機構の更なる他の例の構成及び動作を示す図である。
そして、変形例2と同様に液面追従部材38として、フロート38−1、フロートストッパ38−3、回動アーム38−4が配設されている。
図9(a) に示すようにインク液面が高いときは、フロート38−1は、例えば液体貯留室の上部から垂下されたフロートストッパ38−3に当接して浮上を抑止されている。この状態では、流出管37のインク流出口37−2は流出口蓋部流出口蓋部38−2−1から全面が開放されており、インク液の排出量が多い。
更に図9(b) に示すように、インク液面が大きく下がると、フロート38−1が最低位置まで下がり、これに連動して流出口蓋部流出口蓋部38−2−1が最高位置まで上に回動して、流出管37のインク流出口37をほぼ完全に塞ぐにように動作する。
(第2の実施の形態)
上記の如く構成された液体ポンプを、さらに長期間にわたって使用できるようにするには、液体貯蔵部27の液体貯留室27−1〜27−4内の空気がインク液体に溶け込んで、液体貯留室27−1〜27−4の空気量が少しずつ減っていく場合、又はインクに溶け込んでいた空気が出てきて液体貯留室27−1〜27−4の空気量が少しずつ増えていく場合等のことまで考える必要性が出てくる。
しかし、本発明においては、常にそれぞれの液体貯留室27−1〜27−4のインク液面の高さは同じであるように構成されているので、液体貯留室27−1〜27−4のうち、いずれか1つのインク液面を監視することにより、全ての液体貯留室のインク液面を監視することが可能となる。
図10は、第2の実施の形態における液体ポンプの構成を示す斜視図である。図10に示すように、本例の液体ポンプ15−2は、液体貯留室内のインク液の液面を検出する液面検出手段であるインク液面検出機構44と、液体貯留室内を大気開放するための大気開放手段である電磁弁45と、圧力調整手段の液体貯留室に対する圧力を検出するクランク位置センサ46を備えている。
これにより、液体貯留室27−4内のインク液面が高くなったときは、上の光透過型センサ53で高くなったインク液面を検知し、インク液面が低くなったときは、下の光透過型センサ54で低くなったインク液面を検知できるように構成されている。
上記構成において、インク液面検出機構44が液体貯留室27−4内のインク液面が、設定された高さより高いことが認識した場合は、クランク位置センサ46によって液体貯蔵部27内の圧力を減圧していると認識したタイミングで、コントローラ部は、電磁弁45を大気に対して開放させる。この動作によって、外部の空気が気室連絡部材28を介して液体貯蔵部27内に入る。
なお、上記構成による液面検知方法は、インクを直接、光透過型センサで確認するという構成を取っているが、通常このような検知方法であると、インクの色によって、認識できたり、できなかったりするといった不具合が発生する。
しかし、本発明においては、マゼンタインク以外の一番認識しやすい色の液体貯留室にインク液面検出機構を設置すれば、上記の問題は解決されてしまうといった利点もある。
(第3の実施の形態)
ところで、第1の実施の形態、および第2の実施の形態においては、液面調整機構39を、排出弁36を有する流出管37に設置したが、流入弁25を有する流入管23に設置しても上記同様の機能が得られる。
図12は、第3の実施の形態における液体ポンプの構成を示す斜視図である。図12に示すように、本例の液体ポンプ15−3は、流入弁25を有する流入管23に液面調整機構39を設置している。尚、その他の構成は、第2の実施の形態の場合と同様である。
図13に示すように、液面調整機構39は、液面追従部材38として液体に浮くことが可能なフロート60と、インク液取入れ口として流入管23に設けられたインク流入口23−1とで構成されている。フロート60は、流入管23に摺動可能に嵌合されている。
すなわち、インクの液面が高いときは、フロート60が上昇することにより、インク流入口23−1の開口面積が狭くなり、下部サブインクタンクからのインク流入量が少なくなる。そして、インク液面が低いときは、フロート60が下降することにより、インク流入口23−1の開口面積が広くなり、下部サブインクタンクからのインク流入量が多くなる。
(第4の実施の形態)
図14は、第4の実施の形態における液面調整機構の構成を示す図である。尚、図14には、形状は異なるが、図1乃至図13に示した構成と同一構成又は同一機能部分には、図1乃至図13に示したと同一の番号を付与して示している。
このガイド部56の円筒状の周面には、液体貯留室内のインク液がガイド部56の筒内に出入り自由となるように縦方向にスリットが形成されている。これにより、ガイド部56の円筒状の内外のインク液面は常に同一の高さに維持されている。
(第5の実施の形態)
図15は、第5の実施の形態における液面調整機構の構成を示す図である。尚、この図15も、形状は異なるが、図1乃至図13に示した構成と同一構成又は同一機能部分には、図1乃至図13に示したと同一の番号を付与して示している。
また、2つの部屋のうちの他方は、液体貯留室27−1からインク液を送り出す流出管37に対応する部屋である。
縦分割筒体57の2つの部屋にそれぞれ形成されたインク流出口37−2及びインク流入口23−1を、フロート60がインク液面の高さに応じて開口面積を広くしたり狭くしたりすることにより、第1及び第3の実施の形態で説明したと同様の機能を同時に得られる。つまり、インク液面が下がると、それに追従してフロート60が下がり、インク流出口37−2の開口面積を小さくし、上部サブインクタンクへのインク液の流出量を少なくする。これと同時に、インク流入口23−1の開口面積は大きくなるので、下部サブインクタンクからのインク液の流入量は多くなる。逆に、インク液面が上がると、それに追従してフロート60は上がり、インク流出口37−2の開口面積を大きくし、上部サブインクタンクへのインク液の流出量を多くする。これと同時に、インク流入口23−1の開口面積は小さくなるので、下部サブインクタンクからのインク液の流入量は少なくなる。
なお、本発明は、複数種類のインク液を1つの圧力調整手段で同時に送り出す液体ポンプについて説明してきたが、インク液に限らず、様々な液体についても用いることは可能である。また、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
1−2 インクタンク(ブラック)
1−3 インクタンク(マゼンタ)
1−4 インクタンク(イエロー)
2−1、2−1−1、2−1−2、2−1−3 インク液(シアン)
2−2 2−2−1、2−2−2、2−2−3 インク液(ブラック)
2−3 2−3−1、2−3−2、2−3−3 インク液(マゼンタ)
2−4 2−4−1、2−4−2、2−4−3 インク液(イエロー)
3 開放弁
4 インク経路管
5 上部サブインクタンク
6 センサ
7 インク分配器
8 チューブ
9 共通気室
10 チューブ
11 インクヘッド
12 インク集積器
13 下部サブインクタンク
14 チューブ
15、15−2、15−3、15−4、15−5 液体ポンプ
16 チューブ
17 インク供給量調節器
18 圧力調整共通気室
19 チューブ
20 開放弁
21 開放弁
22 圧力調整機構
22−1 ベローズ形状部
22−2 錘部
22−3 アーム
23 流入管
23−1 インク流入口
24 チューブ
25 流入弁
27 液体貯蔵部
27−1、27−2、27−3、27−4 液体貯留室
27−1−1、27−2−1、27−3−1、27−4−1 気室
28 気室連絡部材
29 ピストン機構部
30 シリンダ部
31 ピストン部
32 クランク部
33 モータ
36 排出弁
37 流出管
37−1 下端部
37−2 インク流出口
38 液面追従部材
38−1 フロート 38−2 38−2−1 流出口蓋部
38−3 フロートストッパ
38−4 回動アーム
39 液面調整機構
40 ベローズ
41 カム
44 インク液面検出機構
45 電磁弁
46 クランク位置センサ
47、48 気室連通部
49 透明チューブ
50 回動支持軸
Claims (18)
- 少なくとも2種類以上の液体を貯留する2つ以上の液体貯留室を有する液体貯蔵部と、
前記液体貯蔵部の各々の前記液体貯留室を連通する連結手段と、
前記連結手段と連通し、前記液体貯蔵部の前記液体貯留室の内部圧力を負圧又は正圧に交互に切り替える圧力調整手段と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室に前記液体を流入させるための流入弁を有する流入管と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室の前記液体を排出させるための排出弁を有する流出管と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室内の前記液体の液面の高さに応じて当該液体貯留室内に貯留される前記液体の量を調整する流路抵抗可変手段と、
を備えていることを特徴とする液体ポンプ。 - 前記流入弁は、前記圧力調整手段により前記液体貯留室の内部圧力が負圧になったとき該液体貯留室に前記液体を流入する、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記排出弁は、前記圧力調整手段により前記液体貯留室の内部圧力が正圧になったとき該液体貯留室から前記液体を排出する、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記液体は、インクであることを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記圧力調整手段は、一つの回転駆動源により駆動される一つのピストン機構である、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記圧力調整手段は、一つのカム機構により駆動される一つのベローズ機構である、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記流路抵抗可変手段は、前記流出管に液面追従部材と液体流出口とを有し、前記液体貯留室内の液体が増加した際、前記液面追従部材が前記液体流出口の開口を大にし、前記液体貯留室内の液体が減少した際、前記液面追従部材が前記液体流出口の開口を小にして前記排出弁へ流れる前記液体の流量を調整する、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記流路抵抗可変手段は、前記流入管に液面追従部材と液体流入口とを有し、前記液体貯留室内の液体が増加した際、前記液面追従部材が前記液体流入口の開口を小にし、前記液体貯留室内の液体が減少した際、前記液面追従部材が前記液体流出口の開口を大にして、前記流入弁から流れる前記液体の流量を調整する、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 前記液面追従部材は、前記流出管、若しくは前記流入管にガイドされるフロートを有することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の液体ポンプ。
- 前記液面追従部材は、フロートと、フロートストッパと、流出口蓋部と、回転アームとを有し、前記液体貯留室の液体が増加した際、前記フロートが前記フロートストッパと当接することで前記流出口蓋部は前記液体流出口を開口し、前記液体貯留室の液体が減少した際、前記フロートが前記液体貯留室内の液体の液面高さに追従して移動することで前記回転アームが回動し、前記流出口蓋部は前記液体流出口を閉塞する、ことを特徴とする請求項7に記載の液体ポンプ。
- 前記液体貯蔵部の少なくとも1つの液体貯留室に当該液体貯留室内の液体の液面高さを検出する液面検出手段を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の液体ポンプ。
- 少なくとも2種類以上の液体を貯留する2つ以上の液体貯留室を有する液体貯蔵部と、
前記液体貯蔵部の少なくとも1つの液体貯留室に当該液体貯留室内の液体の液面高さを検出する液面検出手段と、
前記液体貯蔵部の各々の前記液体貯留室を連通する連結手段と、
前記液体貯留室内を大気開放するための大気開放手段と、
前記連結手段と連通し、前記液体貯蔵部の前記液体貯留室の内部圧力を負圧又は正圧に交互に切り替える圧力調整手段と、
前記圧力調整手段の前記液体貯留に対する圧力を検出する圧力検出手段と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室に前記液体を流入させるための流入弁を有する流入管と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室の前記液体を排出させるための排出弁を有する流出管と、
前記液体貯蔵部の前記液体貯留室の前記液体の液面の高さに応じて当該液体貯留室内に貯留される前記液体の量を調整する流路抵抗可変手段と、
少なくとも前記液面検出手段と前記大気開放手段と前記圧力検出手段とを制御するコントロール手段と、
を備えていることを特徴とする液体ポンプ。 - 前記コントロール部は、前記液面検出手段が前記液体貯留室内の液面が所定以上に上がったことを検知した際、前記圧力検出手段により前記圧力調整手段が前記液体貯留室を負圧にしたタイミングで前記大気開放手段を開放させ、前記圧力調整手段が前記液体貯留室を正圧にしたタイミングで前記大気開放手段を閉じる、ことを特徴とする請求項12に記載の液体ポンプ。
- 前記コントロール部は、前記液面検出手段が前記液体貯留室内の液面が所定以下まで下がったことを検知した際、前記圧力検出手段により前記圧力調整手段が前記液体貯留室を正圧にしたタイミングで前記大気開放手段を開放させ、前記圧力調整手段が前記液体貯留室を負圧にしたタイミングで前記大気開放手段を閉じる、ことを特徴とする請求項12に記載の液体ポンプ。
- 前記液面検出手段は、透明な部材と赤外光を使用した透過センサとを使用して、直接液面高さを検知する、ことを特徴とした請求項12に記載の液体ポンプ。
- 前記液面検出手段は、赤色系以外の液体を貯留する液体貯留室に設置される、ことを特徴とする請求項15に記載の液体ポンプ。
- 請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の液体ポンプと、該液体ポンプから供給されたインクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像記録部を有するインクジェットプリンタ。
- 請求項11乃至16の何れか1項に記載の液体ポンプと、該液体ポンプから供給されたインクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像記録部を有するインクジェットプリンタ。
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