JP2854840B2 - 描画装置用インク供給機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、描画部材を備えて
支持面上のシート状材料に図柄や図表を作成する作業機
械に関し、より詳細には該描画部材にインクを供給する
チューブまたは導管に関している。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】図柄や図表作成用のプロ
ッタや類似の描画（線描）装置は、描画用部材としてペ
ンを備えている。こうしたペンは、ボールや毛細管など
によって先端からインクを流出させるタイプが多く、ソ
レノイドのような電動式アクチュエーターによって、被
描画材料（例えばシート状の紙）に先端を当接させる描
画位置（下降位置）と、離反した非描画位置（上昇位
置）とを取ることが可能に支持される。描画工程におい
ては、高精度な線を描くため、あるいは描画を高速に行
うために、ペンにインクが適切に供給されることが必要
であり、これにはペンに供給されるインクを加圧する方
法が取られてきた。

【０００３】この種のインク加圧型供給装置は、多量の
インクとインク送出用の圧搾空気を個別に充槇すること
が可能な別体式のインク槽を有している。そして、ペン
が描画している間は、プロッタなどの本体に設置された
ポンプによって圧搾空気を連続的にインク槽に送るか、
あるいはインク槽のインクを予め加圧してペンにインク
を供給する。インク槽とペンの間はインク供給チューブ
が接続しており、圧搾空気がインク槽に導入されるとイ
ンクがチューブに流出して、該チューブを介してペンに
インクが供給される。

【０００４】このインク供給方法では、ペンが上記描画
位置と非描画位置とに上下動を行うと、ペンに接続され
たインク供給用のチューブによって、ペンの上下動方向
およびこれに直交する横方向へ抵抗が作用する場合があ
った。こうした抵抗は、ペンやこれを保持するペンホル
ダの動作を妨げる原因となり、ペンの正確な作動にとっ
ては問題であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされ
たもので、描画部材および描画部材保持手段の動作を妨
げない描画装置用インク供給機構を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、インク槽と；被描画材料に対
して当接する描画位置と離反する非描画位置とに、長手
軸方向に沿って上下移動可能な細長の描画部材と；上記
インク槽に接続される流入端と、上記描画部材に接続さ
れる流出端とを有し、インク槽と描画部材を流体連絡可
能に接続するインク供給チューブと；を備えた描画装置
用インク供給機構において、インク供給チューブは、冷
却された状態で一定の形状維持が可能な熱可塑性材料か
らなり、上記流入端と流出端の間に、該チューブを一回
転以上巻回した状態で形状維持されたループ部がプリフ
ォームされ、上記描画部材が描画位置と非描画位置の間
を移動したときに、このループ部が変位して描画部材に
対する移動抵抗を軽減することを特徴としている。

【０００７】ループ部は、略螺旋状に形成されているこ
とが好ましい。また、ループ部は略１と４分の１回転巻
回されていることが好ましい。さらに、ループ部は、巻
回軸方向に密着されて一回転以上巻回されていることが
好ましい。

【０００８】またループ部は、その巻回軸線が上記描画
部材の移動軸と直交する、円環状をなし、インク供給チ
ューブの流入端は、上記ループ部から、該ループ部の巻
回軸線と略平行に直線状に延出されて上記インク槽に接
続し、インク供給チューブの流出端は、上記ループ部か
ら、上記描画部材の移動軸と略平行に直線状に延出され
て上記描画部材に接続していることが好ましい。

【０００９】熱可塑性材料からなるインク供給チューブ
では、少なくともループ部の一回転分を所定の心軸に巻
回して加熱および冷却することによりループ形状をプリ
フォームすることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図示実施形態に基づいて本発
明を説明する。本発明は、ペンや類似の描画用器具を備
えて被描画材料に描画を行う装置に幅広く適用できるも
のであるが、以下においては、紙などのシート状材料
（以下、シート材）を支持する作業面に対して平面方向
（Ｘ、Ｙ方向）へペンが作動して描画を行うプロッタに
適用した例に基づき説明を進める。この種のプロッタと
しては例えば、本出願の譲受人がその権利を譲渡されて
いる米国再発行特許第３４，３９４号「順送り給送機構
を備えたプロッタ：Progressive Plotter with Unidire
ctrical Movement」に開示されたものがあり、図１に示
すプロッタ１０はこれと共通な部分を有している。

【００１１】図１および図２に示すように、（順送り）
プロッタ１０は、プロッタ１０の上方に向けて展開され
た略平面の支持面（作業面）１４を有するテーブル１２
を備えている。シート材１８のうち該支持面１４に支持
される一幅が描画セクション１６を形成している。シー
ト材１８は、紙またはその他所望の材料からなり、その
一面側は、描画作業が行われる被描画面２０である。例
えば被服製造においては、シート材から裁断されるべき
パターンピースの外形や配置を記したマーカーが、この
被描画面２０に描かれる。

【００１２】送出ロール２２から送出されたシート材１
８は、該送出ロール２２と支持面１４の間に設けられた
遊動バー２４に受けられることにより、支持面１４に対
して下方に湾曲したループ状をなしている。シート材１
８の該ループ部の湾曲部を受ける遊動バー２４の両端
は、一端をプロッタ１０の脚部に回動可能に軸支された
一対の支持アーム２６に回動可能に支持されており、こ
れにより遊動バー２４は、支持面１４に対する上下方向
へ略円弧状の回動を行うことが可能であり、シート材１
８に所定の張力を与える。シート材１８は、遊動バー２
４により所定の張力を付与されつつ、送出ロール２２に
対して支持面１４を挟んで反対側に設けられた一対の給
送ローラー（不図示）の駆動により、支持面１４上を給
送される。そして支持面１４上を送られたシート材１８
は、上記給送ローラーと略平行に隣接して設けられた巻
取ロール（不図示）に巻き上げられる。

【００１３】プロッタ１０はさらに、ペンヘッド（ペン
キャリッジ）３２およびこれに保持されたペン（描画部
材）３０を備えている。ペンヘッド３２は、支持面１４
上のＸ方向に延設されたＹ軸キャリッジ３４の長手方向
（Ｘ方向）へスライド自在に支持されている。このＹ軸
キャリッジ３４は、テーブル１２の両側長手方向に延設
された一対のガイドレール３６によって、その長手方向
（Ｙ方向）へスライド自在に支持されている。従って、
ペンヘッド３２およびペン３０は、支持面１４に対する
ＸおよびＹ方向への合成された移動が可能である。ペン
３０に所定の動作を行わせるための電動力や電気信号
は、可撓性を有する接続ケーブル３８によってプロッタ
１０に備えた供給部（不図示）からペンヘッド３２に供
給されている。接続ケーブル３８は、一端側のペンヘッ
ド３２、一方のＹ軸キャリッジ３４に固定された他端側
の固定具４０に対してそれぞれ軸回転可能に接続されて
いる。よって、接続ケーブル３８はペン３０の様々な動
作に対応することができる。

【００１４】支持面１４上を送られるシート材１８の給
送と、ペンヘッド３２（ペン３０）の動作には様々な組
み合わせが挙げられる。一般に用いられるのが間欠給送
方式である。これは、作成する図柄や図表をペン３０の
描画可能範囲ごとに複数に分割して、各範囲ごとに描画
していく方式である。描画可能範囲とは、支持面１４の
幅であり、これに相当するシート材１８の部分を描画セ
クション１６と呼ぶ。一回の給送では該描画セクション
１６が支持面１４に送られる。そして支持面１４上に固
定されると、ペン３０が該描画セクション１６の被描画
面２０に対してＸ、Ｙ方向に移動して描画作業を行う。
描画作業後は、シート材１８が長手方向に送られ、次の
未処理の描画セクション１６が支持面１４に固定され
る。そして所定の図柄や図表が完成するまで同様の作業
が繰り返される。

【００１５】次に図２を参照して、ペンヘッド３２につ
いて説明する。なお、図中における上下方向は、ペンヘ
ッド３２をプロッタ１０に設置した際の上下方向と一致
している。ペンヘッド３２は、上記Ｙ軸キャリッジ３４
の長手方向（Ｘ方向）へスライド自在に支持されたホル
ダベース４２を有しており、このホルダベース４２の一
側部にはペン支持板４４が固定される。ペンホルダ４６
は、略直線状のベアリングアッセンブリ４８を介して、
支持面１４に対して垂直方向へスライド自在にペン支持
板４４に支持されている。ペン支持板４４にはまた、ソ
レノイド５４が支持されている。さらに、ペン支持板４
４の一部として形成されているアーム部５０はソレノイ
ド５４のプランジャー５２の下端を支持している。ペン
ホルダ４６は支持面１４側に略Ｃ字状の保持カラー５６
を備え、この保持カラー５６に設けた割り溝を締め具５
８によって締め付けおよび開放させることでペン３０を
着脱可能にしている。

【００１６】公知の制御装置によりソレノイド５４を作
動させると、ペンホルダ４６およびペン３０は下方（支
持面１４側）へ駆動され、図２に一点鎖線で示す位置に
なる。この位置でペン３０の先端がシート材１８の被描
画面２０に当接する。つまり描画可能位置である。ソレ
ノイド５４の作動を停止すると、第一コイルばね６０に
よって、ペンホルダ４６およびペン３０は図２に実線で
示す待機位置方向へ復帰する。ベアリングアッセンブリ
４８の上部にはストッパ６１が設けられており、ペンホ
ルダ４６およびペン３０の上方への移動は上記待機位置
で停止される。また、プランジャー５２の上端部に固設
されたスナップリング５３と上記アーム部５０の間には
第二コイルばね６２が装着されていて、ペン３０がシー
ト材１８の被描画面２０に当接するときの当接圧力を設
定する。

【００１７】ペンヘッド３２はさらに、インク供給部６
４を備えている。インク供給部６４はインクを充槇する
インク槽６６を有しており、該インク槽６６は上記ホル
ダベース４２に形成された直立支持部６８に対して固着
されている。

【００１８】インク供給チューブ７０は、上記インク槽
６６の上端側に設けられたインク槽側固定具７２に一端
側を接続され、ペン３０に設けたペン側固定具７４に他
端側を接続される。これにより加圧されたインクがペン
３０に供給される。図５および図６に示すように、イン
ク供給チューブ７０はループ部７６を形成している。ル
ープ部７６は、１と４分の１回転巻回され、略螺旋状に
形成されている。このとき、ループ部７６の略円形のル
ープ面に垂直に入射して該ループ面の中心を通る軸線を
巻回軸Ｇとすると、ループ部７６の巻回軸Ｇは支持面１
４と略平行に延びている。また、ループ部７６は巻回軸
Ｇ方向に隙間なく密接して巻回されている。このループ
部７６の端部からはそれぞれ略直線状のインク流入端部
７８、インク流出端部８０が延設されている。インク流
入端部７８は、ループ部７６の巻回軸Ｇと略平行に延設
され、その端部は上記インク槽側固定具７２に接続され
る。一方インク流出端部８０は、上記ペン３０の軸線と
同軸に、かつループ部７６の巻回軸Ｇに対して略垂直を
なす面の下方向へ延設され、その端部は上記ペン側固定
具７４に接続される。

【００１９】図２示すように、インク供給チューブ７０
がインク槽６６とペン３０に接続された状態では、ルー
プ部７６の巻回軸Ｇはペン３０の軸線に対して略直交し
ている。従って、ペン３０が描画位置と非描画位置の間
を上下動した場合、この上下方向にループ部７６の径が
ごくわずかに変化して上下動と直交方向には変形が起こ
らないから、巻回軸Ｇに沿ったいずれの方向へも力が作
用しない。これにより、ペン３０が上下方向に動くとき
には、インク供給チューブ７０自身の有する弾性により
わずかな抵抗が一定に作用するのみである。従来のイン
ク供給用チューブであると、チューブからペン３０へ抵
抗が作用してペン３０の上下動を妨げたり、その他ペン
３０の動作に関する不具合の原因となっていたが、ルー
プ部７６を設けたインク供給チューブ７０ではそのおそ
れがない。

【００２０】インク供給チューブ７０は、ポリプロピレ
ンのように熱可塑性を有するポリマー（重合体）材料か
ら形成することが好ましい。このような材料であると、
熱処理加工によってループ部７６を所望形状に形成可能
で、かつ加工後に十分な柔軟性が保持されるので、ペン
３０およびペンホルダ４６の上下動に自在に対応できる
インク供給チューブ７０が得られる。

【００２１】ループ部７６の形成には、例えば図６に示
す略円筒状の巻回心軸８１を用いる。この巻回心軸８１
に熱可塑性を有するチューブを略螺旋状をなすように巻
回する。この巻回部の一端部を巻回心軸８１の軸線と略
平行となるように巻回心軸８１の円筒面に沿わせ、他端
部をこれと直交する巻回心軸８１の径方向へ方向づけ
る。そして、チューブの材料に塑性変形が生じる温度ま
で熱する。冷却後にはチューブは上記形状を保ってイン
ク供給チューブ７０となる。

【００２２】インク供給部６４は、同時係属中の米国特
許出願「プロッタ用インク供給ユニット：Ink Supply U
nit for Plotters and The Like 」において本出願の譲
受人が提案したタイプのものを使用することが好まし
い。本実施形態のインク供給部６４は、これと部分的に
共通している。もっとも、本発明によるインク供給チュ
ーブ７０はこれに限らず、多様なインク供給機構やイン
ク槽に適用可能である。例えば、プロッタに設置したモ
ータ駆動のポンプを用いてインク槽に圧搾空気を送って
インクをインク供給チューブ７０に送ることができる
し、インクの送り出しには他の手段を利用してもよい。
以下に説明するインク供給部６４は、好ましい一例であ
る。

【００２３】図３および図４を参照して、インク槽６６
について説明する。なお、図中における上下方向は、こ
のインク槽６６のペンヘッド３２への設置時の上下方向
と一致している。インク槽６６は中空に形成され、大径
の第一円筒部８２とこれより小径の第二円筒部８４を略
円形の接続フランジ８６を介して接続されている。第二
円筒部８４は、その円筒面に上方を向けて穿設されたイ
ンク充槇開口８８を有する。インクはこのインク充槇開
口８８を通してインク槽６６に注入される。インク槽６
６の下部には、第一円筒部８２と第二円筒部８４を連通
するインク室Ａが形成され、このインク室Ａの上部に
は、第一円筒部８２の上部からなる圧搾空気室Ｂが形成
される。なお、インク室Ａと圧搾空気室Ｂの間には仕切
り等が設けられているのではなく、インクを加圧して流
出させるための空気を封入する関係上便宜的に付した名
称である。

【００２４】圧搾空気室Ｂは、圧搾空気の導入部分であ
り、該圧搾空気により加圧されたインクはインク槽６６
からインク供給チューブ７０を通して、ペン３０に送ら
れる。上述したように、インク室Ａと圧搾空気室Ｂの境
界はインク槽６６内のインクの水準面である。インク室
Ａと圧搾空気室Ｂの相対的な体積は、インク充槇開口８
８の上端の位置までインクを入れると、インク槽６６内
のインク全量を加圧流出させるのに十分な体積の圧搾空
気を圧搾空気室Ｂに確保可能なように決定されている。
インク充槇開口８８から上方には、ねじを有する首部９
０が形成されて突出し、該首部９０にはガスケット９４
を介してキャップ９２が首部９０に着脱可能に螺着され
る。ガスケット９４は、キャップ９２と首部９０の間を
密閉し、流体の漏出を防いでいる。

【００２５】インク槽６６内にはさらに、略Ｕ字状の圧
力解放チューブ９６が設置される。この圧力解放チュー
ブ９６は、一端を上方を向けて圧搾空気室Ｂ内に突出さ
せ、他端を同様に上方を向けてインク充槇開口８８を通
して首部９０内へ突出させている。インク槽６６内のイ
ンクの全量が流出される前にキャップ９２が脱落した場
合、圧搾空気室Ｂ内の圧搾空気が圧力解放チューブ９６
を通して首部９０側へ放出されて圧搾空気室Ｂと首部９
０を等圧にし、首部９０からインクが噴出するのを防止
する。

【００２６】第一円筒部８２の上端部外周からは空気導
入管９７が突設され、該空気導入管９７の端部にバルブ
９８が設けられている。このバルブ９８は、圧搾空気室
Ｂと外部の間で空気の交換を行うもので、インク槽６６
内に与圧された空気を流入させる。インク槽６６内には
さらに排出管１００が設けられる。排出管１００は、第
一円筒部８２の一端側壁面内の上下方向に設置されるも
ので、排出管１００を通してインク室Ａの底部とインク
槽側固定具７２の間でインクの連絡が行われる。上述し
たように、インク槽側固定具７２にはインク供給チュー
ブ７０のインク流入端部７８が挿入されている。圧搾空
気室Ｂ内の空気が圧搾されると、インク室Ａ内のインク
が排出管１００を上昇してインク供給チューブ７０に流
出し、所定圧のインクがペン３０に送られる。

【００２７】以上、図示実施形態を参照して本発明を説
明したが、これに限定されるものではなく、本発明の要
点を逸脱しない限りにおいて様々な変形、応用が可能で
ある。ペンの上下動に対するチューブの横方向に作用す
る力を解消し、チューブとペンの間の垂直方向の抵抗を
最小限に抑制できればよいのであるから、例えば、イン
ク供給チューブのループ部は、長円形としたり巻回軸方
向の巻回間隔を広げたりした形態とすることができる。
上記抵抗などを効果的に緩和するためには、ループ部は
少なくとも１回転巻回されることが必要である。より有
効性を得るためには１回転以上巻回されることが望まし
く、上記実施形態ではループ部を１と４分の１回転の巻
回としたが、異なる巻回量とすることも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、描画部材にイン
クを供給するためのチューブを一定の形状維持が可能な
熱可塑性材料から形成し、その流入端と流出端の間に、
チューブを一回転以上巻回した状態で形状維持されたル
ープ部をプリフォームして、描画部材が描画位置と非描
画位置の間を移動する際には、このループ部が変位して
描画部材に対する移動抵抗を軽減するように構成したの
で、描画部材や描画部材保持手段の動作が妨げられない
インク供給機構を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインク供給機構を適用したプロッ
タを示す斜視図である。

【図２】図１のプロッタのペンヘッドのカバーを取り除
いた状態を示す正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う、部分的に断面
としたインク供給ユニットの側面図である。

【図４】図３のインク供給ユニットの平面図である。

【図５】図２のインク供給チューブの側面図である。

【図６】図５のインク供給チューブの正面図である。

【符号の説明】

１０ プロッタ １４ 支持面（作業面） １８ シート材 ３０ ペン（描画部材） ３２ ペンヘッド（ペンキャリッジ） ３４ Ｙ軸キャリッジ ４６ ペンホルダ（描画部材保持手段） ５２ プランジャー ５４ ソレノイド ６０ 第一コイルばね ６２ 第二コイルばね ６４ インク供給部 ６６ インク槽 ７０ インク供給チューブ ７２ インク槽側固定具 ７４ ペン側固定具 ７６ ループ部 ７８ インク流入端部 ８０ インク流出端部 ８２ 第一円筒部 ８４ 第二円筒部 １００ 排出管 Ａ インク室 Ｂ 圧搾空気室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−223200（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−85239（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−90892（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭58−15860（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭62−12249（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B43L 13/00 G01D 15/16

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク槽と； 被描画材料に対して当接する描画位置と離反する非描画
   位置とに、長手軸方向に沿って上下移動可能な細長の描
   画部材と； 上記インク槽に接続される流入端と、上記描画部材に接
   続される流出端とを有し、インク槽と描画部材を流体連
   絡可能に接続するインク供給チューブと； を備えた描画装置用インク供給機構において、 上記インク供給チューブは、冷却された状態で一定の形
   状維持が可能な熱可塑性材料からなり、上記流入端と流
   出端の間に、該チューブを一回転以上巻回した状態で形
   状維持されたループ部がプリフォームされ、上記描画部
   材が描画位置と非描画位置の間を移動したときに、この
   ループ部が変位して描画部材に対する移動抵抗を軽減す
   ることを特徴とする 描画装置用インク供給機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインク供給機構におい
   て、上記ループ部は、略螺旋状に形成された描画装置用
   インク供給機構。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のインク供給機構
   において、上記ループ部は、略１と４分の１回転巻回さ
   れた描画装置用インク供給機構。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか１項記載のイ
   ンク供給機構において、上記ループ部は、その巻回軸線
   が上記描画部材の移動軸と直交する、円環状をなし、 インク供給チューブの流入端は、上記ループ部から、該
   ループ部の巻回軸線と略平行に直線状に延出されて上記
   インク槽に接続し、 インク供給チューブの流出端は、上記ループ部から、上
   記描画部材の移動軸と略平行に直線状に延出されて上記
   描画部材に接続している 描画装置用インク供給機構。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか１項記載のイ
   ンク供給機構において、上記ループ部は、巻回軸方向に
   密着されて一回転以上巻回されている描画装置用インク
   供給機構。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか１項記載のイ
   ンク供給機構において、熱可塑性材料で形成されるイン
   ク供給チューブは、少なくともループ部の一回転分を所
   定の心軸に巻回して加熱および冷却することによりルー
   プ形状がプリフォームされる描画装置用インク供給機
   構。