JP2009279779A - インク供給装置、及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプユニットを小型化する。
【解決手段】ベース２１に対して、モータ２２のロータ軸２３とポンプ１１の回転軸１６が歯車２５、２６の輪列を隔てて垂直に位置するようにモータ２２とポンプ１１を配置した。ポンプ１１は回転軸１６に垂直な方向に扁平な形状を有しており、モータ２２はロータ軸２３の方向が長手方向となっている。このため、ポンプ１１とモータ２２を上記の位置関係に配置すると、ポンプユニット２０を扁平な形状に構成することができる。また、ウォームギア２４は大きな減速比を得ることができるため、ウォームギア２４によって輪列を駆動する構成とすることにより、輪列を構成する歯車数を低減することができる。これによって、モータ２２とポンプ１１の距離を短くすることができ、ポンプユニット２０を扁平方向に対しても小型化することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インク供給装置、及び記録装置に関し、例えば、インクジェットによって印刷媒体に印刷するものに関する。

例えば、デパートの垂れ幕広告や看板など、プラスチックのシート材などにインクを吐出して、文字や画像などを記録（印刷）する大型のインクジェット式の記録装置がある。
この種の印刷装置は、インクを供給するタンクの容量が大きくなるため、ヘッドのノズルとタンク間の水頭値の差の許容値を大きくしなければならず、その差の管理が困難であるという問題があった。
そこで、次の特許文献１では、インクのタンクをメインタンクとサブタンク（ダンパー）に分け、サブタンクとノズルの間の水頭値を管理するものが提案されている。
特開２００６−２１３８３公報

この技術では、メインタンクにポンプユニットが配置され、サブタンクのインクが少なくなると、メインタンクのインクをサブタンクに供給するようになっている。
このように、サブタンクを用いると水頭値の管理が容易になるほか、メインタンクの交換時であってもサブタンクのインクを用いて印刷を継続できるという利点もある。

図７は、従来のポンプユニット２０ａを説明するための図である。
ポンプユニット２０ａは、ベース２１ａにモータ２２、ポンプ１１、歯車５２〜５６からなる輪列を配設して構成されている。
ベース２１は、金属板を板金加工するなどして形成されており、モータ２２は、ロータ軸がベース２１と直交するように配設されている。
ロータ軸の先端には歯車５１が取り付けられており、輪列を回転するようになっている。

ポンプ１１は、パイプ２８でメインタンクに接続されており、パイプ３０でサブタンクに接続されている。
ポンプ１１は、内部に円弧状に配設したチューブを有し、ローラで当該チューブの内周側を図に示した矢線方向に押圧してチューブをしごき、インクをパイプ２８から吸引してパイプ３０から排出する。
これによって、ポンプ１１は、インクをメインタンクからサブタンクに移送することができる。

輪列は、モータ２２の定格の回転速度をポンプ１１の回転速度に減速するための歯車列である。
ポンプユニット２０ａでは、モータ２２の回転速度の減速率を大きくする必要があるため、歯車５２〜５６の大小様々な計５個の歯車が組み合わされて、減速率の大きな輪列を構成している。

近年、印刷の多色化が進み、これに伴ってインク色も多くなってきている。
各色のインクごとにメインタンク、サブタンク、及びポンプユニットが必要なため、ポンプユニット数も増えてきており、また、ポンプユニットをインクカートリッジの近くに配置したいとの要望もあって、ポンプユニットを如何に小型化するかが重要な課題となっている。
その一方で、ポンプが振動などの外因により誤動作しないように、モータからポンプまでの輪列に大きな減速比が求められており、この要望を満たすためには、歯車数を多くする必要があり、余分なスペースが必要となって、ポンプユニットが大型化してしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、ポンプユニットを小型化することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、インクを吸入する吸入口と、インクを排出する排出口と、ロータ軸を回転させるモータと、前記ロータ軸の回転力を、前記ロータ軸と垂直な方向の回転力に変換する変換手段と、前記変換した回転力で回転部材を回転することにより、円弧状に配設されたチューブを一の方向から他の方向に押圧して前記吸入口からインクを吸引して前記排出口から排出するポンプと、を具備したことを特徴とするインク供給装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記変換手段は、前記ロータ軸に取り付けられたウォームギアを用いて回転力を変換することを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記吸入口は、インクの主タンクからインクを吸入し、前記排出口は、インクの副タンクに前記吸入したインクを排出することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のインク供給装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、インクの主タンクからインクを吸入する請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のインク供給装置と、前記インク供給装置が排出するインクを蓄える副タンクと、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記搬送される記録媒体上に、前記副タンクに貯蔵されたインクを吐出して、当該記録媒体上に吐出パターンを記録する記録手段と、を具備したことを特徴とする記録装置を提供する。

本発明によれば、モータの配置などを工夫することによりポンプユニットを小型化することができる。

（１）実施の形態の概要
ベース２１（図４）に対して、モータ２２のロータ軸２３とポンプ１１の回転軸１６が歯車２５、２６の輪列を隔てて垂直に位置するようにモータ２２とポンプ１１を配置した。
ポンプ１１は回転軸１６に垂直な方向に扁平な形状を有しており、モータ２２はロータ軸２３の方向が長手方向となっている。このため、ポンプ１１とモータ２２を上記の位置関係に配置すると、ポンプユニット２０を扁平な形状に構成することができる。

また、ウォームギア２４は大きな減速比を得ることができるため、ウォームギア２４によって輪列を駆動する構成とすることにより、輪列を構成する歯車数を低減することができる。これによって、モータ２２とポンプ１１の距離を短くすることができ、ポンプユニット２０を扁平方向に対しても小型化することができる。

本実施の形態では、このようにポンプユニット２０を扁平に構成し、厚さをインクカートリッジ以下とすることができるため、図３の各図に示したように、ポンプユニット２０をインクカートリッジの背面に、インクカートリッジに対応させて配置することができ、インク供給ユニット５の小型化が図れるとともに、インク供給系のメンテナンス作業などが容易になる。
また、ウォームギア２４は、ポンプ１１が逆回転あるいは正回転など誤回転をすることを防止する機能も有するため、ポンプ１１内のインク圧力や誤操作などによりポンプ１１の誤回転を防止することができる。
以上のように、本実施の形態では、モーターとポンプ間をウォームギアを介して接続し、扁平なポンプ機構を実現した。

（２）実施の形態の詳細
図１は、本実施の形態に係る記録装置１の外観を例示したものである。
記録装置１は、所謂インクジェットプリンタと呼ばれる印刷装置の一種であり、例えば、大型のプラスチックシートに広告などを印刷する場合に用いられる。
記録装置１は、Ｙ軸方向（長手方向）にＹレールと呼ばれるガイドを備えており、Ｙレールに沿ってキャリッジ２がＹ方向に移動するようになっている。
キャリッジ２の内部には、ヘッドが収納されており、当該ヘッドには、サブタンクからインクを供給するチューブが接続している。

ヘッドには、圧電素子などを用いた吐出機構によりノズルからインクを吐出するようになっている。
ヘッドがノズルからインクを吐出すると、サブタンクからヘッドにインクが吸い上げられ、ヘッドにインクが供給される。

記録装置１には、ロール状に巻かれたメディア（記録媒体）が装着できるようになっている。メディアは、例えば、プラスチック製のシートなどから構成されている。
そして、記録装置１は、繰り出し機構を用いてメディアをプラテン３上に搬送すると共に、キャリッジ２をＹ軸方向にスライドさせながら、所定の色のインクをヘッドからメディア上に吐出して、メディア上に様々な文字や絵などを印刷する。

このように、記録装置１は、インク供給装置（後述のポンプユニット２０）が排出するインクを蓄える副タンク（サブタンク）と、記録媒体を搬送する搬送手段を備えており、ヘッドは、当該搬送される記録媒体（メディア）上に、副タンクに貯蔵されたインクを吐出して、当該記録媒体上に吐出パターンを記録する記録手段として機能している。

記録装置１の一端には、インク供給ユニット５が設けられており、その前面にはフロントカバー４が開閉可能に設けられている。
そして、フロントカバー４を開くと、インクカートリッジを挿入するスペースが形成されており、インクカートリッジを着脱できるようになっている。
インクカートリッジは、直方体形状を有する樹脂製のケースで内部にインクのメインタンク（主タンク）を収納して構成されている。

メインタンクは、例えば、フィルム状の樹脂や金属箔などを用いた柔軟な袋で構成されており、インクの消費に伴ってメインタンクの容積が小さくなる。
記録装置１は、メインタンクの容積を検知することによりインク残量を監視し、インク残量が所定値を下回った場合には、ユーザにインクカートリッジの交換を促す表示などを行う。

図２は、記録装置１のインク供給系の構成を説明するための模式図である。
記録装置１は、ポンプ１１を駆動してメインタンク１０からサブタンク１２にインクを供給して貯蔵する。サブタンク１２に貯蔵されたインクはヘッド１３で消費される。
サブタンク１２の水頭値（液面）は、ヘッド１３より若干低めに設定され、これよりヘッド１３のノズル部分に負圧をかけて適切なメニスカスを形成し、更にヘッド１３からインクが垂れるのを防止すると共に、ヘッド１３がインクを良好に吸い上げられる高さとなっている。
記録装置１は、サブタンク１２の水頭値を監視しており、水頭値が所定の閾値を下回ると、ポンプ１１を駆動してメインタンク１０からサブタンク１２にインクを供給する。

ポンプ１１は、所謂チューブポンプによって構成されている。
一般に、チューブポンプは、ゴムなどで構成されたチューブの弾力性（復元性）を利用し、チューブをローラでしごき回しながら、液体や気体などの流体を移送するポンプである。
ポンプ１１の場合には、内部にチューブ１５が円弧状に配設されており、当該チューブ１５の内周側をローラ１４が回転軸１６を中心に回転してインク送出方向（図の矢線方向）にチューブ１５をしごいてインクを移送するようになっている。

記録装置１は、図２に示したインク供給系をインクの色ごとに有しており、各インクのサブタンク１２の水頭値を個別に監視している。
そして、記録装置１は、あるインクのサブタンク１２の水頭値が閾値を下回ったことを検知すると、当該サブタンク１２に対応するインク供給系のポンプ１１を駆動して、当該サブタンク１２に対応するメインタンク１０からインクを当該サブタンク１２に移送する。

図３（ａ）は、インク供給ユニット５の外観を示した図である。
この図は、インク供給ユニット５をフロントカバー４の反対側から（図１に示した記録装置１の裏側から）見た斜視図を示している。
以下、インク供給ユニット５のフロントカバー４側を前面側と呼び、フロントカバー４の反対側を背面側と呼ぶことにする。

この図に示したように、インク供給ユニット５には、背面側にポンプユニット２０、２０、・・・が４行２列に配設されている。
各ポンプユニット２０は、記録装置１で使用するインクの色に対応して用意されており、インクの色ごとに個別のインク供給系を構成している。

ポンプユニット２０は、後述するようにインクカートリッジよりも薄い扁平な形状とすることができるため、各ポンプユニット２０は、それぞれ対応するインクカートリッジの背面側に配設されている。
即ち、インクカートリッジもポンプユニット２０に対応して前面側から４行２列に挿入されている。

図３（ｂ）は、ポンプユニット２０の外観をメインタンク１０と共に示した斜視図である。
なお、メインタンク１０は、樹脂製のケースに収納されてインクカートリッジとなっているが、図を簡略化するため、図３（ｂ）では、ケースを図示せず、メインタンク１０のみ示している。

ポンプユニット２０にはポンプ１１とモータ２２が取り付けられており、モータ２２でポンプ１１を駆動すると、ポンプ１１はメインタンク１０からインクを吸引して図示しないサブタンクに移送する。

未使用のメインタンク１０は、膜部材などによって開口部に栓がしてあり、インクカートリッジを挿入すると、ポンプユニット２０の吸入口に形成された尖部が当該栓を貫通してメインタンク１０がポンプユニット２０の開口部に接続するようになっている。
図３（ｂ）に示したように、ポンプユニット２０とメインタンク１０は、扁平な方向が揃って配置されており、インク供給ユニット５の小型化を図ると共に、メンテナンス時にメインタンク１０とポンプユニット２０の位置関係が分かり易くなっている。

図４は、ポンプユニット２０の正面図を示した図であり、ポンプユニット２０をインク供給ユニット５（図３（ａ））の下側から見たところを示している。
ポンプユニット２０は、板金加工などを施したベース２１にモータ２２やポンプ１１、その他の部材を配設して構成されており、インク供給装置として機能している。

モータ２２は、円筒形状のハウジング内に、永久磁石で構成されたステータと、巻き線を施したロータを収納している。
モータ２２は、記録装置１の制御系から巻き線に定格の直流電流を供給され、ロータ軸２３（主軸）を定格の回転速度（角速度）にて回転するようになっている。
従来例のポンプユニット２０ａでは、モータ２２は、長手方向（ロータ軸２３の方向）がベース２１ａの盤面と垂直になるように固定されていたが、ポンプユニット２０では、ロータ軸２３がベース２１の盤面と並行になるように固定されている。

ロータ軸２３の先端にはウォームギア２４が取り付けられており、当該ウォームギア２４によってモータ２２の回転力を歯車２５、２６からなる輪列に伝達するようになっている。
即ち、ウォームギア２４の表面には、ロータ軸２３を中心軸とする螺旋が形成されており、当該螺旋が歯車２５の外周に形成された歯部に嵌合して、歯車２５を外周方向に回転させる。
歯車２５は、回転軸がベース２１の盤面に垂直となるようにベース２１に配設されており（即ち、歯車２５の扁平な方向が盤面と並行になるように配設されており）、ウォームギア２４の回転方向（右ねじが進む方向）と歯車２５の回転方向は垂直となっている。
このため、ウォームギア２４と歯車２５は、ロータ軸２３の回転力をロータ軸２３と垂直な方向の回転力に変換する変換手段として機能している。

歯車２６は、歯車２５と同様に、回転軸がベース２１の盤面に垂直となるようにベース２１に配設されており（即ち、歯車２６の扁平な方向が盤面と並行になるように配設されており）、歯車２５の回転速度を所定の値だけ減速してポンプ１１に伝達する。
一般にウォームギアでは、大きな減速比を得ることができるため、ウォームギア２４を用いることにより、ポンプユニット２０では、歯車２５、２６の輪列によって所望の減速比を得ることができ、従来のポンプユニット２０ａに比べて歯車数を減らすことができる。また、使用する歯車の外径も小さくすることができる。

一般にウォームギアは、これに嵌合する歯車からウォームギアを回転させることは困難であり、このため、ウォームギア２４は、歯車２５が逆回転あるいは正回転など誤回転するのを防止する機能も有している。
このため、ポンプ１１の停止時に生じるインクの圧力などや誤操作などによってポンプ１１が誤回転するのを防ぐことができる。

ポンプ１１は、パイプ２８を介して吸入口２７に接続しており、パイプ３０を介して排出口２９と接続している。
吸入口２７の先端には円錐状の尖部３２が形成されており、メインタンク１０の装着時にメインタンク１０の開口部に形成された栓を貫通するようになっている。また、吸入口２７は、バルブ構造となっており、メインタンクを取り外している間にパイプ２８のインクが吸入口２７から垂れないようになっている。

ポンプ１１の内部には、パイプ２８とパイプ３０に接続する円弧状に配置されたチューブと、当該チューブの内周側を転がりながら押圧するローラ１４が収納されている。
ローラ１４は、歯車２６と勘合すると共に回転軸１６を中心として回転する金属板に軸支されており、金属板が歯車２６によって回転すると、ローラ１４も回転軸１６を中心として回転するようになっている。

モータ２２は、輪列を介してローラ１４を矢線の方向、即ち、チューブ内のインクを排出口２９に移送する方向に回転し、これに伴って、ローラ１４は、チューブの内周側を押圧してしごき、チューブ内のインクを排出口２９から押し出す。

ポンプ１１は、ローラ１４の回転する面に扁平な形状を有しており、回転軸１６がベース２１の盤面と垂直になるように、即ち、扁平な方向がベース２１の盤面と並行になるように配設されている。
このため、ポンプ１１の扁平な方向とモータ２２の長手方向が同方向となり、ポンプユニット２０の薄型化が図られている。

ここで、ポンプ１１は、輪列で変換したモータ２２の回転力で回転部材（ローラ１４）を回転することにより、円弧状に配設されたチューブを一の方向（吸入口２７）から他の方向（排出口２９）に押圧して吸入口からインクを吸引して排出口から排出するポンプとして機能している。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれポンプユニット２０を異なる方向から見た斜視図を表している。
ただし、図５（ａ）では、パイプ２８が直線上に伸びている場合を表しているのに対し、図５（ｂ）では、パイプ２８を曲げて収納し、ポンプユニット２０の全長が短く構成されている場合を示している。
このように、ポンプユニット２０には、各種の変形例が可能である。

また、ベース２１に形成されたパイプ固定部３１をパイプ２８側に折り返し、パイプ固定部３１に形成された凹部をパイプ２８に勘合させることにより、パイプ２８がベース２１に固定されている。
これによって、振動などによりパイプ２８がポンプ１１から外れるのを防止することができる。
そして、ポンプユニット２０は、固定部３５、３６をインク供給ユニット５にねじ止めすることにより、インク供給ユニット５に固定される。

図６は、本実施の形態のポンプユニット２０と、従来のポンプユニット２０ａの大きさを比較するための図である。
図６（ａ）の左図は、ポンプユニット２０の側面図（ベース２１の盤面方向に見た図）を表し、図６（ａ）の右図は、ポンプユニット２０ａの側面図を表している。
ポンプユニット２０では、モータ２２をロータ軸方向が盤面方向となるように配置したことにより、ポンプユニット２０の厚さＡ１は、ポンプユニット２０ａの厚さＡ２の約６５％となっている。

図６（ｂ）の左図は、ポンプユニット２０の正面図（ベース２１の盤面に垂直な方向に見た図）を表し、図６（ｂ）の右図は、ポンプユニット２０ａの正面図を表している。
ポンプユニット２０では、ウォームギア２４を用いて歯車数を低減したことにより、ポンプユニット２０の縦Ｂ１は、ポンプユニット２０ａの縦Ｂ２の約７０％となっている。
また、ポンプユニット２０の横Ｃ１は、ポンプユニット２０ａの横Ｃ２の約１４０％となっている。
このため、ポンプユニット２０の容積は、ポンプユニット２０ａの容積の約６０％程度となる。

このように、ポンプユニット２０は、モータ２２の長手方向であるロータ軸方向がベース２１の盤面方向となるようにモータ２２を配置して厚さを薄くすると共に、ウォームギア２４を用いて歯車数の低減、及び歯車の小型化を図って輪列を小型化することにより、容積比で従来例の約半分近くにまで小型化されている。

以上に説明した本実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）モータ２２は、ロータ軸２３の方向が長手方向となり、ポンプ１１は、ローラ１４の回転軸に垂直な方向が長手方向となる。
このため、両者の長手方向が一致するように、即ち、モータ２２のロータ軸２３と、ローラ１４の回転軸が垂直となるように両者を配置することにより、ポンプユニット２０を薄型化することができる。

（２）ウォームギア２４は、減速比が大きいため、モータ２２からポンプ１１までの輪列の経路にウォームギア２４を用いることにより、歯車数を減らすと共に歯車を小型化して輪列を小型化することができる。これによって、ポンプユニット２０の正面方向の大きさを小型化することができる。

（３）ウォームギア２４を用いてロータ軸２３の回転方向をローラ１４の回転方向に変換することができ、歯車側からウォームギア２４を駆動することは困難であるため、ローラ１４の逆回転などの誤動作を防止することができる。
（４）モータ２２の配置とウォームギア２４を用いた輪列により、ポンプユニット２０を扁平にすることができ、インクカートリッジよりも薄型化することができる。

（５）インクカートリッジの挿入場所のそれぞれの背面に、当該インクカートリッジに対応するポンプユニット２０を配列することができるため、ポンプユニット２０をインクカートリッジの近くに配置することができると共に、インクカートリッジとポンプユニット２０の対応関係が分かり易くなり、記録装置１のメンテナンス作業が容易になって、修理の際の配管ミスなどの誤りを低減することができる。

（６）インクカートリッジの挿入場所のそれぞれの背面に、当該インクカートリッジに対応するポンプユニット２０を配列することができるため、尖部３２をポンプユニット２０に設けて、ポンプユニット２０にインクカートリッジ出入口開閉バルブとしての機能を持たせることもできる。

本実施の形態に係る記録装置の外観を例示した図である。 記録装置のインク供給系の構成を説明するための模式図である。 インク供給ユニットの外観などを示した図である。 ポンプユニットの正面図である。 ポンプユニットを異なる方向から見た斜視図である。 ポンプユニットの大きさを比較するための図である。 従来例を説明するための図である。

符号の説明

１ 記録装置
２ キャリッジ
３ プラテン
４ フロントカバー
５ インク供給ユニット
１０ メインタンク
１１ ポンプ
１２ サブタンク
１３ ヘッド
１４ ローラ
１５ チューブ
１６ 回転軸
２０ ポンプユニット
２１ ベース
２２ モータ
２３ ロータ軸
２４ ウォームギア
２５ 歯車
２６ 歯車
２７ 吸入口
２８ パイプ
２９ 排出口
３０ パイプ
３１ パイプ固定部
３２ 尖部
３５ 固定部
３６ 固定部
５１ 歯車
５２ 歯車
５３ 歯車
５４ 歯車
５５ 歯車
５６ 歯車

Claims (4)

1. インクを吸入する吸入口と、
   インクを排出する排出口と、
   ロータ軸を回転させるモータと、
   前記ロータ軸の回転力を、前記ロータ軸と垂直な方向の回転力に変換する変換手段と、
   前記変換した回転力で回転部材を回転することにより、円弧状に配設されたチューブを一の方向から他の方向に押圧して前記吸入口からインクを吸引して前記排出口から排出するポンプと、
   を具備したことを特徴とするインク供給装置。
2. 前記変換手段は、前記ロータ軸に取り付けられたウォームギアを用いて回転力を変換することを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記吸入口は、インクの主タンクからインクを吸入し、前記排出口は、インクの副タンクに前記吸入したインクを排出することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のインク供給装置。
4. インクの主タンクからインクを吸入する請求項１、請求項２、又は請求項３に記載のインク供給装置と、
   前記インク供給装置が排出するインクを蓄える副タンクと、
   記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記搬送される記録媒体上に、前記副タンクに貯蔵されたインクを吐出して、当該記録媒体上に吐出パターンを記録する記録手段と、
   を具備したことを特徴とする記録装置。

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