JP3217518B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置、より詳細には、インクジェット記録装置のインク供
給系中に配設されてインクジェットヘッドに対してイン
クを加圧供給し、該インクジェットヘッドにインクを充
填し、或いは、インクジェットヘッド内の気泡を排出
し、或いは、インクジェットヘッドのノズルの目詰りを
除去するためのチューブポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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。

【０００４】図５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、１はインクタンク、２はインク供給チューブ、３は
ポンプ、４はインクジェットヘッド、５はキャップ、６
は廃インクタンクで、図５（ａ）の例は、前述のよう
に、インクジェットヘッド４にインクを供給するインク
供給系路２中にポンプ３を設け、該ポンプ３にてインク
を加圧してインクジェットヘッド４に供給して、該イン
クジェットヘッド４にインクを充填し、該インクジェッ
トヘッド４内の気泡を排出し、更には、該インクジェッ
トヘッド４のノズルの目詰りを取り除くものである。こ
の時、インクジェットヘッド４には、キャップ５を被せ
ておき、インクジェットヘッド４から流出するインクを
該キャップ５を通して廃インクタンク６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。なお、印字中は、ポンプ３は作動せず、インクタン
ク１とインクジェットヘッド４とはポンプ３によって閉
塞されることなく連通している。

【０００５】図５（ｂ）の例は、ポンプ３をキャップ５
側に設け、該ポンプ３にてインクジェットヘッド４内の
インクを吸引するようにし、もって、インクジェットヘ
ッド４にインクを充填し、更には、インクジェットヘッ
ド４内の気泡を排出し、或いは、ノズルの目詰りを取り
除くようにしたものである。この場合、当然のことなが
ら、印字中、キャップ５はインクジェットヘッド４から
取り外されており、インクジェットヘッド４へのインク
の供給にポンプ３は作用しない。

【０００６】図６は、前記ポンプ３として、チューブポ
ンプを使用した場合の例を説明するための図で、この場
合、チューブポンプ３は、ポンプケース１０の内周面を
４分割するように４本の弾性チューブ２₁，２₂，２₃，
２₄を収容し、加圧ローラ２０は８個設置してある（円
周を８等分した位置）。このチューブポンプ３のポンプ
動作時は、ポンプ駆動軸３０をＡ方向に回転すると、ポ
ンプ駆動軸３０とともに回転移動するガイド板（図示せ
ず）にガイドされて、加圧ローラ２０はその側面とポン
プケース１０の内周面とによって、弾性チューブ２₁〜
２₄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Ｉ側は圧力が低下して負圧と
なり、Ｏ側は圧力が上昇して正圧状態となる。

【０００７】而して、図５（ａ）に示したように、ポン
プ動作によってインク噴射ヘッド側に加圧インクを供給
する場合は、インク噴射ヘッド側をＯ、インクタンク側
をＩとしてインク供給系を接続し、図５（ｂ）に示した
ように、ポンプ動作によってインク噴射ヘッド側のイン
クを負圧吸引する場合は、インク噴射ヘッド側をＩ、廃
インクタンク側をＯとなるように供給系を接続する。な
お、弾性チューブの配置は必ずしも等分割である必要は
なく、要求機能に合わせて設計してよい。特に、負圧発
生の場合は、分割の割合、加圧ローラの配置は重要であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、チュー
ブポンプはインクジェット記録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。チ
ューブポンプ３内のチューブ２は、加圧ローラ２０の外
周とポンプケース１０の内壁との間で常に押圧され、お
しつぶされている。この状態で長期間放置されると、チ
ューブ２は弾性復元力が弱まり、次のポンプ駆動時に十
分な性能を発揮しないばかりか、高温放置の場合、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。すなわち、チュ
ーブポンプは、印字開始前とか目づまり解除時に単時間
作動させるのみで目的を達成できるため、休止時間が長
くポンプの長時間駆動によるチューブの劣化は発生しに
くいものの、休止時に常に押しつぶしていることによる
弾性変形により上述のようなクリープ劣化が起る。

【０００９】上述のごとき問題を解決する対策として、
例えば、特開昭５７−１２３０６６号公報にチューブポ
ンプの非使用時に、チューブの押圧を解除することが提
案されており、その手段として、ポンプケース１０を移
動させる方法、或いは、加圧ローラを移動する方法が提
案されているが、いずれも、これらを移動させるための
別の駆動源及び駆動機構を必要とし、構造が複雑となる
ばかりでなく、構造改善のためのスペースが増大し、更
には、コストアップとなる。

【００１０】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、特に、簡易な構成で、しかも、耐久性に富
み、信頼性のあるインクジェット記録装置用のチューブ
ポンプを提供することを目的としてなされたものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）インク噴射ヘッドと、該インク噴
射ヘッドにインクを供給するインク供給系と、前記イン
ク噴射ヘッドにインクを充填するチューブポンプとを有
し、該チューブポンプは、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、前記ポンプ駆動軸と一体で移動するガイド部材と、
前記加圧ローラの外周面と協働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、前記ポ
ンプ駆動軸が一定方向へ回転した時には、前記加圧ロー
ラが前記弾性チューブを押圧するように移動してポンプ
動作を行なわせ、前記ポンプ駆動軸が前記一定方向と逆
方向へ回転した時には、前記加圧ローラによる前記弾性
チューブの押圧状態を緩和又は解除させるインクジェッ
ト記録装置において、前記ガイド部材は、前記加圧ロー
ラによる前記弾性チューブの押圧状態を保持したまま前
記加圧ローラの回転軸が移動可能な領域と、前記加圧ロ
ーラによる前記弾性チューブの押圧状態を緩和又は解除
するように前記加圧ローラの回転軸が移動可能な領域と
を備えたことを特徴としたものであり、更には、前記
（１）において、（２）前記加圧ローラによる前記弾性
チューブの押圧状態を保持したまま加圧ローラの回転軸
が移動可能な領域が、前記ポンプ駆動軸を中心とした同
一周上に設けられていること、或いは、前記（１）にお
いて、（３）前記チューブポンプは、ポンプケースの内
周面を等分割するようにして配置された複数（Ｎ）本の
弾性チューブと、前記ポンプ駆動軸を中心として円周上
を等分割するように配置された（Ｎ＋１）個の加圧ロー
ラとを有することを特徴としたものである。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明するための
図で、図（ａ）は、弾性チューブの押圧状態を解除する
機能を有するガイド板４０の部分図で、該ガイド板４０
には、加圧ローラの回転軸を移動自由に支持する長穴状
のガイド穴４１が設けられている。なお、このガイド穴
４１は、加圧ローラ２０に１対１で対応するため、加圧
ローラの個数分必要であるが、ここでは、説明を簡明に
するために、１個分のみを示してある。

【００１３】上記ガイド穴４１は、図１（ｂ）,（ｃ）
に示すように、該ガイド４１内に加圧ローラ２０の回転
軸２１が挿通されるものであるため、該回転軸２１の軸
径以上の幅を有し、加圧ローラ２０の回転軸２１は、該
ガイド穴４１にて移動自由に支持されている。

【００１４】図１（ｂ）はポンプ非使用時、図１（ｃ）
はポンプ使用時の状態を示す図で、図１（ｂ）の状態の
時は、加圧ローラ２０は、チューブ２を押圧しておら
ず、図１（ｃ）の状態の時は、加圧ローラ２０は、チュ
ーブ２を押圧している。加圧ローラ２０がポンプケース
１０と協働して弾性チューブ２を加圧変形し、該弾性チ
ューブ２を押しつぶし内径部を閉塞できる位置は、ガイ
ド穴４１のα〜β部に加圧ローラ２０が位置したとき
で、このα〜β間は、ガイド穴４１の溝中心が、Ｒの同
一周上の溝となっている（加圧ローラがチューブを押圧
する同一周上に自由度をもつ）。また、β〜γ間は、ガ
イド穴４１の溝中心がβでのＲの位置から滑らかにポン
プ駆動軸３０の方向に形成されており、加圧ローラ軸２
１がγの位置にある時は、弾性チューブ２は、これら加
圧ローラ２０とポンプケース１０とによって押圧されな
い。

【００１５】ポンプ動作時は、図１（ｃ）に示すよう
に、ポンプ駆動軸３０がＡの方向に回転し、加圧ローラ
２０は弾性チューブ自体の弾性力によって、ガイド穴４
１内をＤ方向にスライドし、まず、β点まで達し、ここ
でポンプ動作を行い（実際には、β点では十分なマージ
ンを見込んでいるため、β〜γ間でポンプ動作が開始さ
れる）、さらに、スライドして、α点まで移動する。こ
のα〜β間の移動によって、弾性チューブ２の負荷変動
や、加圧ローラ２０に与えられる弾性力の変動があって
も、加圧ローラ２０がβ〜γ間にまで移動してチューブ
の閉塞状態が得られなくなるという状態を防止すること
ができる。すなわち、上述の変動によって加圧ローラ２
０が突発的にα位置からβ位置へ移動するようなことが
あっても、Ａ方向へのポンプ駆動軸の回転が続けばαの
位置に直ちに復帰することができ、このα〜β間の移動
で、上記の変動を吸収することができる。

【００１６】上述のようにして加圧ローラ２０はガイド
穴内をαまで移動した後、さらに、ポンプ駆動軸の回転
が終了するまで、α点においてチューブを押しつぶしな
がらポンプ軸とともにＡ方向に回転しながらポンプ動作
を続ける。

【００１７】ポンプ動作が終了すると、非使用時の状態
にするため、チューブの押圧を解除するが、これは図１
（ｂ）に示すように、ポンプ駆動軸３０をＢ方向に逆回
転することによって実行する。このとき、加圧ローラ２
０は弾性チューブ自体の弾性力によってガイド穴４１内
をＣ方向にスライドし、γ点まで至る。γ点では弾性チ
ューブをわずかにつぶしている程度、換言すれば、加圧
ローラと弾性チューブが接触する程度とする。そのた
め、非常に少量の変形を与えているだけなので、チュー
ブ自体に劣化等の損傷を与えることはない。ポンプを再
び作動させるときは、図１（ｃ）のＤ方向に加圧ローラ
２０をスライドさせる力を与える。

【００１８】本発明によるチューブポンプは、上述のご
とき動作をしてインクジェットヘッド内の気泡を排出
し、或いは、ノズルの目詰りを取り除くものであるが、
上述のごとき、動作をおこなうと、ポンプ駆動軸の逆回
転動作のときに、インクが供給系内を逆流するおそれが
ある。これを防止するためには、インク供給系中にバル
ブ機構を配設し、ポンプ駆動軸の逆回転動作をバルブ動
作と連動しておこなうとよい。

【００１９】具体的には、例えば、図５（ａ）のような
系の場合は、インク噴射ヘッド４とポンプ３の間の径路
中に、図５（ｂ）のような系の場合は、キャップ５とポ
ンプ３の間の径路中にバルブ動作を設ける。図５（ａ）
の場合、通常はバルブは開いているが、チューブの押圧
を解除するため、ポンプ駆動軸を逆回転させる場合は、
その前にバルブを閉じ、押圧解除が終了した後、バルブ
を開とする。図５（ｂ）の場合も同様にするが、この場
合は、キャップ部に開放バルブを設けたり、あるいは、
キャップを離間させたりして、実質的に、ポンプ側の供
給系を、インク噴射ヘッドから分離した後に、ポンプ駆
動軸を逆回転させて押圧解除を実行してもよい。なお、
バルブ動作は、チューブポンプの弾性チューブ２を加圧
ローラの押圧位置から引き出した位置において押しつぶ
すことによって容易に実行できる。このときの押しつぶ
し動作は、ポンプ駆動軸の逆回転動作と連動するように
して行えばより簡易になる。

【００２０】図２は、本発明によるチューブポンプの一
実施例を説明するための分解斜視図で、図中、図１に示
した実施例と同様の作用をする部分には、図１の場合と
同一の参照番号が付してある。

【００２１】図２において、ポンプ駆動軸３０はポンプ
ケース１０を回転自由に貫通し、後述するスライドガイ
ド板４０Ａ，４０Ｂとピン、キー等により固定され、そ
の回転に伴い、スライドガイド板４０Ａ，４０Ｂを回転
させる。ポンプケース１０内には、前述のように、弾性
チューブ２（図示例の場合、８本）が配置される。加圧
ローラ２０（ここでは１個のみ示す）は、ポンプ駆動軸
方向に自由度をもつガイド溝５１を有するラジアルガイ
ド板５０によって、その回転軸２１が両側より案内さ
れ、円周方向に保持され、ポンプ駆動軸方向にのみスラ
イドできるようになっている。

【００２２】さらに、このラジアルガイド板５０の両側
から、図１で説明したようなガイド穴４１を形成したス
ライドガイド板４０Ａ，４０Ｂが装着され、これらガイ
ド穴４１が加圧ローラ２０の回転軸２１を前述のように
保持する。これにより、加圧ローラ２０の回転軸２１
は、ガイドの異なる方向に自由度をもっている２枚のガ
イド板４０Ａ，４０Ｂにより保持される。すなわち、こ
こでは、ガイドが異なる自由度をもっている２つの部材
４０Ａ，４０Ｂによりガイド板４０が構成されているこ
とになる。

【００２３】上述のように、スライドガイド板４０Ａ，
４０Ｂは、ポンプ駆動軸３０に固定され、該駆動軸３０
と共に回転する。これに対し、ラジアルガイド板５０
は、駆動軸３０、スライドガイド板４０Ａ，４０Ｂに対
しては、スライドガイド板４０Ａの軸４３に中心穴５３
がはめあわされることにより自由に回転する。ただし、
スライドガイド４０Ａ，４０Ｂのストップガイド４２、
ラジアルガイド５０のストッパ５２により回転方向での
自由領域が規性される。すなわち、スライドガイド５０
は加圧ローラ２０を単に円周方向にガイドするためのも
のである。

【００２４】つまり、図１で説明したようなガイドを単
一のガイド板で構成すると、弾性チューブの変形による
負荷、及びその変動等に対し、加圧ローラの回転軸の保
持が不安定となるが、図２の構成は、加圧ローラを異な
る２方向により支持することでスライドの動きを防げる
ことなく、回転軸が傾斜せず、スムーズに加圧ローラが
スライドでき、大変好適となっている。なお、ここでの
ガイド自体の働きは、図１で説明したのと同じである。

【００２５】図３は、本発明の他の実施例を説明するた
めの図で、この実施例は、チューブポンプ３は複数本
（ここでは４本）の弾性チューブ２と、弾性チューブの
本数より１個多い（ここでは５個）の加圧ローラ２０を
配置したものである。加圧ローラ２０の個数は多くなる
ほど脈動を防止することができ、また、ポンプ能力も向
上する（加圧力、吸引力が同じポンプ駆動軸回転数では
アップする）が、逆に弾性チューブをつぶす箇所が多く
なるため、弾性チューブの劣化が発生しやすくなり、耐
久性で不利となったり、負荷が増大するため、駆動軸に
与えるトルクがより必要となってくる。

【００２６】今、１本の弾性チューブ２について、連続
したポンプ動作を考えると、ある加圧ローラがそのチュ
ーブを押しつぶしながら移動し、そのチューブを押しつ
ぶす位置からはずれたときに、すでに次の加圧ローラが
そのチューブを押しつぶす位置に達していればよい。こ
れを考えると、ポンプケース１０の内周面を分割するよ
うにして配置された複数の弾性チューブを有する図示の
ようなポンプでは、弾性チューブの本数より１個多い加
圧ローラを配置すれば、ポンプ駆動軸の回転を続ける限
り、連続してポンプ動作をすることとなる。このこと
は、特に、圧力値を増大させる必要がある場合に有効で
あり、バルブ機構（図示せず）との組合せにより、より
効果を発揮できる。なお、加圧力が必要な場合は、図の
Ｏ側に、負圧力が必要な場合は、図のＩ側にバルブを配
置し、バルブを閉じてからポンプを連続動作させ、その
後、バルブを開いて供給系に差圧を与える。このとき、
弾性チューブ、および、加圧ローラの配置は円周を等分
割として配置することが望ましい。これにより、必要最
小限の加圧ローラの配置で連続したポンプ動作が可能と
なり、弾性チューブの負荷をおさえることができ、ま
た、チューブの劣化を抑制することともなるため、ポン
プの寿命が伸びる。

【００２７】図４は、本発明の他の実施例を説明するた
めの図で、この実施例において、チューブポンプ３は、
複数本（ここでは４本）の弾性チューブ２と、弾性チュ
ーブの本数と同数の加圧ローラ（ここでは４個）を円周
を等分割するような配置してある。而して、この実施例
では、ポンプ駆動軸を連続駆動しても弾性チューブを加
圧ローラが押しつぶしていない状態が発生（図示のタイ
ミング）するため、ポンプ動作を連続しておこなうこと
ができない。たとえば、バルブ動作と組み合わせても図
示のタイミングで圧力が元の状態に戻ってしまう。しか
し、圧力値を増大させる必要がなく、単に流量のみ得ら
れればよい場合は、ポンプ駆動軸を十分回数回転駆動さ
せることにより得ることができる。この場合は、ポンプ
動作の終了時に、図示のような位置に加圧ローラを移動
させることで、加圧ローラを軸方向に移動することな
く、弾性チューブの押圧状態を解除することができる。

【００２８】なお、上記構成以外でも、例えば、弾性チ
ューブと加圧ローラの配置が円周を等分割しなくてもそ
れぞれの分割角度が一致していればよいし、加圧ローラ
の個数が弾性チューブよりも少なくてもよい。いずれに
しても弾性チューブのポンプからの引き出し位置を利用
し、ポンプ休止時にその位置に対応する箇所に加圧ロー
ラが移動することができるようになっていればよい。

【００２９】また、以上の説明では、チューブポンプの
弾性チューブの設置溝として、ポンプケースの内周面を
分割するようにして、１つの面上に複数の弾性チューブ
を設置するようにしたが、これを２枚、３枚重ね等複数
の面上に同様に配置することにより、更に多数の弾性チ
ューブを設置することも可能である。なお、弾性チュー
ブの材質としては、シリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム
チューブや弾性樹脂チューブが使用できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によると、簡易な構成
で、スペース、コストを増大することなく、チューブポ
ンプのポンプ動作休止時に加圧ローラが弾性チューブを
押圧する状態を解除できるようになり、チューブポンプ
の耐久性、信頼性を向上させることができる。また、弾
性チューブの負荷変動や、加圧ローラに与えられる弾性
力変動があっても安定した状態を確保できる。請求項２
の発明によると、加圧ローラの弾性チューブを押圧する
位置にマージンを設けたので、弾性チューブの負荷変動
や、加圧ローラに与えられる弾性力変動があっても、確
実に安定した押圧状態を確保できる。請求項３の発明に
よると、必要最小限の加圧ローラの配置で連続したポン
プ動作が可能となり、弾性チューブの負荷をおさえるこ
とができ、また、チューブの劣化を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェット記録装置に使用
して好適なチューブポンプの一実施例を説明するための
要部構成図である。

【図２】 本発明によるチューブポンプの他の実施例を
説明するための分解斜視図である。

【図３】 本発明によるチューブポンプの他の実施例を
説明するための図である。

【図４】 本発明によるチューブポンプの他の実施例を
説明するための図である。

【図５】 インクジェット記録装置に使用されるポンプ
の使用例を説明するための図である。

【図６】 従来のチューブポンプの例を説明するための
図である。

【符号の説明】

１…インクタンク、２…インク供給チューブ、３…ポン
プ、４…インクジェット噴射ヘッド、５…キャップ、６
…廃インクタンク、１０…ポンプケース、２０…加圧ロ
ーラ、２１…加圧ローラ軸、３０…ポンプ駆動軸、４
０，４０Ａ，４０Ｂ…スライドガイド板、４１…ガイド
穴、５０…ラジアルガイド板。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク噴射ヘッドと、該インク噴射ヘッ
   ドにインクを供給するインク供給系と、前記インク噴射
   ヘッドにインクを充填するチューブポンプとを有し、該
   チューブポンプは、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
   ポンプ駆動軸と一体で移動するガイド部材と、前記加圧
   ローラの外周面と協働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、前記ポンプ駆動
   軸が一定方向へ回転した時には、前記加圧ローラが前記
   弾性チューブを押圧するように移動してポンプ動作を行
   なわせ、前記ポンプ駆動軸が前記一定方向と逆方向へ回
   転した時には、前記加圧ローラによる前記弾性チューブ
   の押圧状態を緩和又は解除させるインクジェット記録装
   置において、前記ガイド部材は、前記加圧ローラによる
   前記弾性チューブの押圧状態を保持したまま前記加圧ロ
   ーラの回転軸が移動可能な領域と、前記加圧ローラによ
   る前記弾性チューブの押圧状態を緩和又は解除するよう
   に前記加圧ローラの回転軸が移動可能な領域とを備えた
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記加圧ローラによる前記弾性チューブ
   の押圧状態を保持したまま加圧ローラの回転軸が移動可
   能な領域が、前記ポンプ駆動軸を中心とした同一周上に
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイン
   クジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記チューブポンプは、ポンプケースの
   内周面を等分割するようにして配置された複数（Ｎ）本
   の弾性チューブと、前記ポンプ駆動軸を中心として円周
   上を等分割するように配置された（Ｎ＋１）個の加圧ロ
   ーラとを有することを特徴とする請求項１に記載のイン
   クジェット記録装置。