JP3988104B2 - チューブポンプおよびこれを用いたインクジェット式記録装置 - Google Patents

チューブポンプおよびこれを用いたインクジェット式記録装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性チューブをローラによって加圧し、チューブの変形を利用して圧力を発生するチューブポンプ、およびこのチューブポンプを搭載し、チューブポンプにより発生する負圧を利用して記録ヘッドよりインクを排出するインク吐出能力の回復手段を備えたインクジェット式記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を中心とした多くの印刷に使用されている。このようなインクジェット式記録装置は、インクカートリッジからのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段を備え、印字信号に応じて記録ヘッドを移動させながら記録用紙にインク滴を吐出させてドットを形成することで記録が行われる。
インクジェット式記録装置は、このようにインクという液体を扱う関係上、記録ヘッドへのインクの充填や、インク溶媒の揮散によるノズル開口の目詰まりを防止するために、記録ヘッドからインクを強制的に吸引排出させるインク吐出能力の回復処理が実行される。このような記録ヘッドの目詰まり解消のため、または記録ヘッド内に気泡が残留している場合になされるインクの強制的な排出処理は、クリーニング操作と呼ばれ、記録装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、ユーザが印字かすれ等の印字品質不良を認識し、クリーニングスイッチを操作した場合に実行される。
【0003】
このクリーニング操作においては、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して負圧を作用させることで、記録ヘッドのノズル開口よりインクを排出させると共に、キャッピング手段内に排出されたインクを負圧により吸引して廃インクタンクに送り出し、その後にゴムなどの弾性板からなるクリーニング部材により、記録ヘッドのノズルプレートをワイピングするシーケンスが実行される。
【0004】
前記キャッピング手段内に負圧を与える手段としては、比較的構造が簡単で小形化が図りやすく、しかもインクの吸引および排出する機構部分で汚染を生じさせない、いわゆるチューブポンプが用いられている。このチューブポンプは例えば図11に示すような構成とされている。
【0005】
即ち、このチューブポンプ100では、ポンプホイール101に軸支されたローラ102によって、チューブ103、104はポンプフレーム105に押し付けられる。前記ローラは、前記チューブ103、104を押し潰しながら回転し、これによりチューブ103、104内に圧力を発生させてキャッピング手段106に負圧を与える。そして、記録ヘッドから前記負圧により強制的にインクを排出させると共に、さらにキャッピング手段106内に排出されたインクを吸引して、廃インクタンクに送り出すように作用する。
【0006】
通常、前記チューブポンプ100におけるチューブとして、流路が1つ形成された1本のチューブが用いられているが、チューブポンプの小型化ため、あるいはまたインクの吸引量(送出し量)を増大させるため、図11に示すように流路が1つ形成されたチューブ103、104が2本用いられている(特開平9−131883号公報参照)。なお、図11は概念図であって、図11の構成をある程度具体的に表した断面図を図12に示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11に示すようなチューブを2本用いたチューブポンプでは、それぞれのチューブを組み付ける際、2本のチューブをチューブポンプの筐体に組み付ける必要があり、作業が煩雑になるという技術的課題があった。
また、前記したローラが夫々のチューブを押し潰しながら回転し、これによりチューブ内に圧力を発生させているため、前記チューブは徐々に伸ばされ、弛みが生ずる。弛んだチューブは、チューブが押し付けられるポンプフレームから浮き上がり、ポンプホイールと接触し、擦れによって破損するという技術的課題があった。
また、図12の上下方向に弛んだチューブが移動してしまうため、ポンプホイール101だけではなく、ポンプフレーム105a、あるいは2本のチューブ同士103、104が接触し、擦れ破損するという技術的課題があった。
【0008】
本発明は、前記したような現状の問題点に着目してなされたものであり、組付け作業が容易であると共に、チューブの破損を防止したチューブポンプを提供しようとするものであり、またこれを用いたインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明にかかるチューブポンプは、可撓性チューブと、前記可撓性チューブの外形を規制するチューブ支持面を有するポンプフレームと、可撓性チューブを加圧変形させる回転可能に取り付けられたローラとを備え、前記ローラによって可撓性チューブを加圧変形させて圧力を発生するチューブポンプであって、前記可撓性チューブには複数の流路が形成されると共に、前記流路を構成する管壁が前記管壁の長手方向に沿って形成された連結部によって連結され一体化され、かつ前記各流路を構成する管壁が円筒形状に形成されると共に、前記連結部が当該連結部によって連結される管壁の中心を結ぶ線上に形成され、前記ローラによって可撓性チューブをチューブ支持面に向かって押し潰した状態において、前記連結部は、ローラとチューブ支持面との間で隙間が残されるように形成されている点に特徴を有する。
【0010】
このように、本発明にかかるチューブポンプに用いられる可撓性チューブには複数の流路が形成されると共に、前記流路を構成する管壁が連結部によって連結され、一体化されている。
したがって、管壁の肉厚が従来のチューブポンプに用いられる可撓性チューブの肉厚と同等であれば、本発明にかかるチューブポンプに用いられる可撓性チューブの流路を除く断面積は、従来のものの断面積よりも連結部の断面積分多くなる。
その結果、ローラが可撓性チューブを押し潰しながら回転しても、可撓性チューブは伸ばされ難く、弛みも生じ難い。このように可撓性チューブに弛みが生じ難いため、可撓性チューブがポンプフレームから浮き上がり、ポンプホイール、ポンプフレーム、あるいはチューブ同士が接触し擦れることもなく、これに起因する破損を防止することができる。
また、可撓性チューブには複数の流路が形成されているために、複数の可撓性チューブを組み付ける場合に比べて、容易に組みつけることができる。
【0011】
そして、前記連結部によって連結される管壁の中心を結ぶ中心線上に、連結部が形成されているため、ローラが可撓性チューブを押し潰す際、その障害とはならず、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
【0012】
また、前記連結部によって並列に配置された管壁が連結されると共に、上下に配置された管壁が連結されることが望ましい。
このように、上下に配置された管壁が連結部によって連結されているため、ローラが可撓性チューブを押し潰す際、該連結部が下に配置された管壁を押すため、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
【0013】
更に、前記流路が並列に配置されると共に、ローラによって加圧される側面及び該側面に対向する面が平坦面であって、他の側面が曲面として形成され、管壁と連結部が一体化されていることが望ましい。
このように、本発明にかかるチューブポンプに用いられる可撓性チューブのローラによって加圧される側面及び該側面に対向する面が平坦面であって、他の側面が曲面として形成され、管壁と連結部が一体化されているため、より断面積が大きくなる。そのため、ローラが可撓性チューブを押し潰しながら回転しても、可撓性チューブは伸ばされ難く、弛みも生じ難い。
【0014】
また、前記流路が並列に、かつ該流路間上方に他の流路を配置し、流路を重ねると共に、ローラによって加圧される側面及び該側面に対向する面が平坦面であって、他の側面が曲面として形成されていることが望ましい。
このように、流路が並列に、かつ該流路間上方に他の流路を配置されているため、ローラが可撓性チューブを押し潰す際、流路の上に配置された管壁(連結部)によって、流路が押し潰されるため、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
【0015】
また、前記した目的を達成するためになされた本発明にかかるチューブポンプを用いたインクジェット式記録装置は、印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル形成面を封止すると共に、ポンプユニットからの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、前記ポンプユニットとして、上記したチューブポンプを具備したことを特徴としている。
このようなインクジェット式記録装置にあっては、容易に組み立て作業を行うことができると共に、可撓性チューブに起因するチューブポンプの故障を極力防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるチューブポンプを用いたインクジェット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図1は本発明が適用されたインクジェット式記録装置の全体構成を示すものである。
図1において符号1はキャリッジであり、このキャリッジ1はキャリッジモータ2により駆動されるタイミングベルト3を介し、ガイド部材4に案内されてプラテン5の軸方向に往復移動されるように構成されている。
キャリッジ1の記録用紙6に対向する側には、図には現れていないがインクジェット式記録ヘッドが搭載され、またその上部には前記記録ヘッドにインクを供給するブラックインクカートリッジ7、およびカラーインクカートリッジ8が着脱可能に装填されている。
【0017】
図中符号9は、非印字領域(ホームポジション)に配置されたキャッピング手段であって、キャリッジ1に搭載された記録ヘッドが直上に移動した時に上昇し、記録ヘッドのノズル形成面を封止できるように構成されている。そしてキャッピング手段9の下方には、キャッピング手段9の内部空間に負圧を与えるためのポンプユニットとしての後述するチューブポンプ10が配置されている。
前記キャッピング手段9は記録装置の休止期間中における記録ヘッドのノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する他、記録ヘッドに印刷とは関係のない駆動信号を印加してインク滴を空吐出させるフラッシング動作時のインク受けとして機能し、さらに前記チューブポンプ10からの負圧を記録ヘッドに作用させて、インクを吸引するクリーニング手段としての機能も兼ね備えている。
【0018】
そして、キャッピング手段9における印字領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段11が、水平方向に進退可能となるように配置されていて、キャリッジ1がキャッピング手段9側に往復移動する際に、記録ヘッドの移動経路上にワイピング部材が進出できるように構成されている。
【0019】
図2は前記した記録装置に装備された記録用紙の給排紙機構およびチューブポンプに対する駆動力伝達機構の一例を示したものである。
符号21は紙送りローラを示しており、この紙送りローラ21の一端には歯車22が配置され、紙送りモータ23の軸上に配置されたピニオン24からアイドラ25を介して駆動されるように構成されている。また給紙ローラ駆動軸26の一端には歯車27が配置され、クラッチ機構を構成する移動歯車28を介して前記歯車22と係合して図示せぬカットシートフィーダに動力を伝達し、記録用紙の給紙(ローディング)が行われるように構成されている。
クラッチ機構を構成する前記移動歯車28は、常時は図示しないバネにより図2に示すように両歯車22,27から離れた位置を保持し、またホームポジションと対向する端部に移動するキャリッジ1に押圧されて軸方向に移動し、前記歯車22,27に介在して両者の噛み合いが接続されるように構成されている。
【0020】
一方、チューブポンプ10は、紙送りモータ23に配置された前記ピニオン24からアイドラ29、および排紙ローラ歯車30を介して、排紙ローラ31の他端に装着された歯車32によって駆動される。チューブポンプ10の駆動軸33には、排紙ローラ31の他端に装着された歯車32からアイドラ34を介して噛み合う歯車35が装着されている。
この歯車35が装着された軸33には、その背面に配置されたバネ36に押されて摩擦回転するアーム37を備えたクリーナカム38が遊転自在に取り付けられていて、アーム37の回転によりゴム等の弾性部材により形成されたワイピング部材39が水平方向に移動できるように構成されている。
これにより、モータ23の一方向への回転により、ワイピング部材39は記録ヘッドの移動軌跡に進出して、そのノズル形成面が払拭できるようになされ、またモータ23の他方向への回転により、ワイピング部材39は記録ヘッドの移動軌跡から退避されるように作用する。
【0021】
また、チューブポンプ10の駆動軸33には、ラチェットホイール40、中間伝達ホイール41、およびポンプホイール42が積層して装着されている。ラチェットホイール40の中間伝達ホイール41と対向する面には突起40aが形成されており、また中間伝達ホイール41には、両面にそれぞれ突起41a,41bが形成され、さらにポンプホイール42には、中間伝達ホイール41と対向する面に突起42aが形成されている。
これにより、ラチェットホイール40が回転して、その突起40aが中間伝達ホイール41の突起41aに当接することで、中間伝達ホイール41に回転力が伝達され、さらに中間伝達ホイール41の突起41bが、ポンプホイール42の突起42aに当接することで、ポンプホイール42に回転力が伝達されるように構成されている。
したがって、紙送りモータ23の回転方向が切り替わると、ラチェットホイール41とポンプホイール42との間には、最大で2回転近くの回転伝達に遅れを発生させる回転遅延機構が構成されている。
【0022】
ポンプホイール42には、ポンプホイールの軸芯方向と外周方向との間に径方向に勾配を持って形成された一対のローラ支持溝が設けられていて、ポンプホイール42の一方向への回転によって、これらの軸孔に軸支したローラ43a,43bが外周方向に偏ってチューブをポンプフレーム44に形成されたチューブ支持面との間で加圧して吸引作用を生じさせるポンプ作用と、ポンプホイール42の他方向への回転によって、ローラ43a,43bがホイール42の軸芯方向に偏ってチューブを加圧しないレリース作用とが切り換えられるように構成されている。
なお、前記したラチェットホイール40、中間伝達ホイール41、およびポンプホイール42との間で形成された回転遅延機構は、記録用紙を前記カットシートフィーダからローディングするに際して、用紙先端の位置決めとバックラッシュ取りを実行するために、紙送りモータ23を多少正転および逆転駆動させる必要があり、この場合において前記吸引ポンプ10には動力を伝達させないように作用する。
【0023】
更に、図3、図4に基づいてチューブポンプについて詳述すると、このチューブポンプには、可撓性チューブ51の外形を円弧状に規制するチューブ支持面52を有するポンプフレーム44と、駆動手段としての例えば紙送りモータからの動力により回動するポンプホイール42と、このポンプホイール42の軸芯方向と外周方向との間に径方向に勾配を持って形成された一対のローラ支持溝42a,42bに、当該支持溝42a,42bの長手方向に移動可能に、かつ回転可能にそれぞれ取り付けられたローラ43a,43bとが具備されている。
【0024】
このようなチューブポンプにおいては、図3に示すようにポンプホイール42を正方向(矢印A方向)に回転させることにより、各ローラ43a,43bはローラ支持溝42a,42bの外周方向に移動して、チューブ51を順次押し潰しながら回転し、これによりチューブ内に圧力を発生させてキャッピング手段に負圧を与えるようになされる。
そして、記録ヘッドから負圧により強制的にインクを排出させると共に、さらにキャッピング手段内に排出されたインクを吸引して、廃インクタンクに送り出すように作用する。
【0025】
また、ポンプフレーム44に形成されたチューブ支持面52と対向する位置に、ポンプホイール42の軸芯方向に突出させた弾性素材による一対のガイド部材53a,53bを配置している。
即ち、ポンプフレーム44にL字状の係止溝44a,44bが形成され、この各係止溝44a,44bにそれぞれガイド部材53a,53bを植設させた構成とされている。
この構成によると、前記一対のガイド部材53a,53bは、ポンプホイールの回動に伴い前記各ローラを支持溝の回転後退方向へ案内するように作用する。図3に示すようにホイール42が正転駆動されると、ローラ43a,43bは可撓性素材によるガイド部材53a,53bによって押し戻される作用を受け、これによってローラ43a,43bはローラ支持溝42a,42bの外周方向に移動して、チューブ51を順次押しつぶすようになされる。これによりポンプの駆動作用の信頼性を向上させることができる。
【0026】
また、図4に示すようにポンプホイール42を逆方向(矢印B方向)に回転させることにより、各ローラ43a,43bはローラ支持溝42a,42bの内周方向に移動し、これによりローラはチューブに少しだけ接するレリース状態を保ち、チューブの貼り付きなどの故障が発生するのが防止できるように構成されている。
【0027】
また、チューブポンプに用いられる可撓性チューブの断面形状を図5に示すと共に、その構成について詳述する。この図5に示すように、この可撓性チューブ51には複数の流路51aが形成されると共に、前記流路51aを構成する円筒形状に形成された管壁51bが管壁の長手方向に沿って形成された連結部51cによって連結され一体化されている。また、管壁51b同士を連結する連結部51cは、連結する管壁51bの中心を結ぶ中心線上に形成されている。すなわち、前記した可撓性チューブ51は、あたかも従来2本であった可撓性チューブの管壁の中心を結ぶ中心線上に連結部を設け、該連結部によって一体化したものといえる。しかも、図6に示すように、ローラ43a,43bによって押し潰す際、前記連結部51cは、ローラ43a,43bとチューブ支持面52との間で隙間が残されるように形成されており、したがって前記連結部51cが邪魔になることはなく、ローラ43a,43bによって押し潰すことができる。
【0028】
このように、このチューブポンプに用いられる可撓性チューブ51には複数の流路51aが形成されると共に、前記流路51aを構成する管壁51bが連結部51cによって連結され一体化されている。
したがって、管壁51bの肉厚が従来のチューブポンプに用いられる可撓性チューブの肉厚と同等であれば、前記可撓性チューブ51の流路を除く断面積は、従来のものの断面積よりも、連結部51cの断面積分多くなる。
【0029】
その結果、ローラ43a,43bが可撓性チューブ51を押し潰しながら回転しても、可撓性チューブ51は伸ばされ難く、弛みも生じ難い。また、図6に示す左右方向への移動が生じ難くなるため、可撓性チューブ51がポンプホイール42、あるいはポンプフレーム44aと接触し、擦れによって生ずる破損を防止することができる。また、可撓性チューブ51を構成するチューブ管壁同士が接触し、擦れによって生ずる破損を防止することができる。
また、可撓性チューブ51には複数の流路51aが形成されているために、前記可撓性チューブ51を組み付けるのみで、複数の流路51aを形成することができ、作業が容易である。
【0030】
次に可撓性チューブの変形列について、図7乃至図9に基づいて説明する。
この図7に示した可撓性チューブ51にあっては、流路51aは横方向に3列、上下方向に2列配置されている。前記流路51aを構成する管壁51bは円筒形状に形成されている。また、横方向の管壁同士また上下方向のの管壁同士を連結する連結部51cは、連結する管壁51bの中心を結ぶ中心線上に形成されている。
【0031】
前記した横方向の連結部51cは、連結部51cによって連結される管壁51bの中心を結ぶ中心線上に形成されているため、ローラが可撓性チューブ51を押し潰す際、その障害とはならず、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
また、前記した縦方向(上下方向)の連結部51cは、ローラが可撓性チューブを押し潰す際、連結部の下に配置された管壁を押すため、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
【0032】
図8に示した可撓性チューブ51は、前記流路51aが並列に配置されると共に、ローラによって加圧される側面51d及びその側面に対向する面51fが平坦面であって、他の側面51eが曲面として形成され、管壁と連結部が一体し、その断面が略楕円形状に形成されている。
このように構成されているため、図5に示したような管壁51bを連結部51cで連結、一体化したものに比べて、より断面積が大きくなるため、ローラが可撓性チューブ51を押し潰しながら回転しても、可撓性チューブ51は伸ばされ難く、また弛みも生じ難い。
【0033】
図9に示した可撓性チューブ51は、図8に示した可撓性チューブ51を上方向に重ね合わせたものであり、流路51aが並列に、かつ該流路51a間上方に他の流路51gを配置し、更にその流路51gの上方に他の流路51hを配置、重ねたものである。
ローラ43a、43bが可撓性チューブ51を押し潰す際、上に配置された管壁(連結部)51iによって、下に配置された流路51aを押すため、良好なローラの押し潰し作用を得ることができる。
【0034】
以上の述べたチューブポンプ10を用いたインクジェット式記録装置にあっては、容易に組み立て作業を行うことができると共に、可撓性チューブ51に起因するチューブポンプ10の故障を極力防止することができる。
【0035】
なお、上記実施形態では、可撓性チューブ51の外形を円弧状に規制するチューブ支持面52を有するポンプフレーム44を備えるチューブポンプ10について述べたが、図10に示すように直線状のチューブ支持面52を有するポンプフレーム44を備えるチューブポンプにも適用することができる。
すなわち、図10に示すように、このチューブポンプには、可撓性チューブ51の外形を直線状に規制するチューブ支持面52を有するポンプフレーム44と、駆動手段(図示せず)からの駆動力で移動可能に、かつ回転可能にそれぞれ取り付けられたローラ43とが具備されている。
このようなチューブポンプにおいては、ローラ43を矢印方向に移動、回転させることにより、チューブ51を順次押しつぶしながら回転し、これによりチューブ内に圧力を発生させてキャッピング手段に負圧を与えようになされる。
そして、記録ヘッドから負圧により強制的にインクを排出させると共に、さらにキャッピング手段内に排出されたインクを吸引して、廃インクタンクに送り出すように作用する。
【0036】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明によれば、組付け作業が容易であると共に、チューブの破損を極力抑制したチューブポンプを得ることができる。
また、これを用いたインクジェット式記録装置は、可撓性チューブに起因するチューブポンプの故障を極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたインクジェット式記録装置の構成を示した斜視図である。
【図2】図1に示す記録装置に具備された駆動力伝達機構の例を示した平面図である。
【図3】本発明にかかる実施形態のチューブポンプを正転駆動させてポンプ作用を実行させた状態を示す透視図である。
【図4】図3に示すチューブポンプを逆転駆動させてレリース状態とした場合を示す透視図である。
【図5】図3に示したチューブポンプに装着された可撓性チューブの断面図である。
【図6】図5に示した可撓性チューブの押し潰し状態を示す断面図である。
【図7】可撓性チューブの変形例を示す断面図である。
【図8】可撓性チューブの他の変形例を示す断面図である。
【図9】可撓性チューブの他の変形例を示す断面図である。
【図10】本発明にかかる他の実施形態のチューブポンプを示す概略断面図である。
【図11】従来のチューブポンプを示す概略図である。
【図12】図11の詳細断面図である。
【符号の説明】
1 キャリッジ
2 キャリッジモータ
6 記録用紙
7,8 インクカートリッジ
9 キャッピング手段
10 ポンプユニット(チューブポンプ)
11 ワイピング手段
21 紙送りローラ
23 紙送りモータ
26 給紙ローラ駆動軸
31 排紙ローラ
42 ポンプホイール
42a,42b ローラ支持溝
43a,43b ローラ
44 ポンプフレーム
44a,44b 係止溝
51 可撓性チューブ
51a 流路
51b 管壁
51c 連結部
51d 側面
51e 側面
51f 対向面
51g 流路
51h 流路
51i 管壁(連結部)
52 チューブ支持面
53a,53b ガイド部材

Claims (2)

  1. 可撓性チューブと、前記可撓性チューブの外形を規制するチューブ支持面を有するポンプフレームと、可撓性チューブを加圧変形させる回転可能に取り付けられたローラとを備え、前記ローラによって可撓性チューブを加圧変形させて圧力を発生するチューブポンプであって、
    前記可撓性チューブには複数の流路が形成されると共に、前記流路を構成する管壁が前記管壁の長手方向に沿って形成された連結部によって連結され一体化され、かつ前記各流路を構成する管壁が円筒形状に形成されると共に、前記連結部が当該連結部によって連結される管壁の中心を結ぶ線上に形成され、前記ローラによって可撓性チューブをチューブ支持面に向かって押し潰した状態において、前記連結部は、ローラとチューブ支持面との間で隙間が残されるように形成されていることを特徴とするチューブポンプ。
  2. 印刷データに対応してインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル形成面を封止すると共に、ポンプユニットからの負圧を受けて記録ヘッドよりインクを吸引するキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、
    前記ポンプユニットとして請求項1に記載のチューブポンプを具備したことを特徴とするインクジェット式記録装置。
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