JPS5833395B2 - 流体供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少量の流体供給ができかつその定流量性を確保
できる流体供給装置を提供するものであり、例えばイン
クジェットプリンタのインク供給装置に使用して最適な
流体供給装置に係るものである。

一般に定流量ポンプとしてダイヤフラム形式のものが多
く実用に供されているが、このダイヤフラム形式のもの
では構成上どうしてもダイヤフラムのストロークが大き
くなるため流量が多くなり、インクジェットプリンタの
様に少量のインク供給を行う必要があるものには不適当
である。

仮に、このものを少量の定量ポンプとして使用した場合
にはダイヤフラムのストロークを極く小さく設定する必
要があってこの製作が困難なばかりでなく、このストロ
ークの小さいことによってダイヤフラムの少しの変形に
よっても定量性が損われる結果となる。

また、インクジェットプリンタＣ様に少量のインク供給
を行なう場合には環境条件（温度変化等）によって流体
（インク）粘度等の変化に基づきポンプの弁機構の動作
が不安定に動作すること等によってもその定量性が損わ
れるものとなっていた。

本発明は上述の問題に鑑み、少量の流体供給ができかつ
環境変化に依存せずに常に一定流量の流体を供給する流
体供給装置を提供することを目的とするものである。

特に、本発明ではダイヤフラム形式のポンプとピストン
形式のポンプとを有機的に組合せ、この比較的流量の多
いダイヤフラム形式のポンプから前記他方のピストン形
式のポンプに対し、強制的に流体を供給させて弁の不安
定動作（流体の粘度変化による）に関係なく一定量の流
体をピストン形式のポンプへ導ひきまた該ピストン形式
のポンプから系へ少量の流体供給を行わせるように成し
た流体供給装置としたものである。

また、前記ダイヤフラム形式のポンプとピストン形式の
ポンプとの間の流体供給が効果的に作用するように、前
記両ポンプの圧力の増減（吸引、吐出）の位相を１８０
づらした構成となしたものである。

その他の特徴は以下の実施例の説明で明らかになろう。

次に本発明について、インクジェットプリンタのインク
供給装置に実施した実施例に基づいて説明する。

第１図はインクジェット記録装置の往復走査機構を示し
、第２図は記録ヘッド部及び本発明の流体供給装置の一
実施例を示す。

図中１は、第２図に於ける記録ヘッドＡを搭載し、記録
紙２に沿って設けられた２本の摺動軸３゜３を摺動し水
平方向に走行されるキャリッジである。

該キャリッジ１はワイヤ（又はベルト）４を介しパルス
モータ（又はＤＣサーボモータ）５の駆動力が伝達され
往復動される。

６及びγはプーリーである。

一方、キャリッジ１に搭載される記録ヘッドＡは第２図
に示すとおりである。

図中８はインク供給装置より圧送される一定流量のイン
クを噴射し、規則正しいインク粒子１０・・・を形成す
るためのノズルである。

該ノズル８にはインクを振動周期に同期して粒子化する
ための超音波振動子１１が具備されている。

又１２は帯電電極で、入力される情報（ビデオ信号）に
応じた電荷を与えるものである。

１３はセンシング電極であり、インク粒子１０が正常に
帯電されているか否かを検出して正しいタイミングで帯
電するように制御している。

上記のごとく帯電されたインク粒子１０・・・は１４．
１５の上下偏向電極を通過する間に、それぞれの帯電量
に応じて上下方向（紙送り方向）にＮライン（実施例で
はＮ−３）偏向される。

この場合、帯電インク粒子１０ａは紙送り用プラテン１
７に巻かれた記録紙２に到達し、画素情報を形成する。

一方、記録に供さないインク粒子１０ｂはインク回収用
ガター１６に捕集され回収装置により回収されインク供
給装置に導かれ再度ノズル８より噴射されるといった循
環経路をたどる。

次にノズル８に常に定流量のインクを供給する本発明に
かかる流体供給装置の構１或を説明する。

定流量ポンプは３個の連結したシリンダーブロック２１
，２２．２３の空洞を夫々、ダイアフラム２４，２５及
びピストン２６で区切り、各圧力室２γ、２８，２９を
形成している。

上記ダイアフラム及びピストン２４，２５゜２６を夫々
、軸方向に進退（往復）運動させることにより、各圧力
室内の圧力の増減を行うものである。

上記ダイアフラム２４はダイアフラム２５よりも径が大
きく設定されており、各周縁がシリンダブロック２２．
２３間で挟着固定されている。

第３の圧力室２７は弁機構３０を介して第１の圧力室２
８に連結されている。

ダイアフラム２５はピストン３１にてピストン３２に、
ダイアフラム２４はピストン２６にてピストン３１に連
結して固定されており、ピストン３２を左右に往復運動
させることで、各ダイアフラム２４，２５及びピストン
２６を運動させ第１の圧力室２８と第２の圧力室２９と
第３の圧力室２７内の圧力を増減させる。

従って、第２図からも明瞭な如く第１の圧力室２８は容
量が最も小さいピストン形式のポンプとなっており、第
２の圧力室２９は容量が最も大きいポンプそして第３の
圧力室は第２の圧力室より容量の小ざいポンプとなって
いる。

上記ピストン３２はプランジャー３４に連結されており
、ＤＣソレノイド３３の吸引力特性を駆、動源としてピ
ストン３２が右方向に決められたストロークを移動する
。

ピストン３２のフランジ部とシリンダーブロック２３の
間にはスプリング３５を介在させ、その復帰力を利用し
て常に一定のストロークを往復運動させる構成である。

又、ピストン３２に連結されたプランジャー３４はその
ストローク量（移動量）が流量調整ネジ３５にて可変自
在と成っている。

つまり上記流量調整ネジ３５にてピストン３２のストロ
ーク量を変え、流量を変えている。

一方、各圧力室２７，２８，２９には流入、流出用の弁
機構が設けられている。

圧力室２９の弁機構３６はインク回収用ガター１６にて
回収されたインクを導くパイプ３７が連結され、流出用
の弁機構（図示せず）より回収用タンク３８に導かれる
。

回収用タンク３８は回収されたインク及びインクタンク
３７により導かれるインクが貯蔵されている。

又回収用タンク３８にはフィルター３９が設けられてお
り、該フィルター３９を介してパイプ４０に導かれる。

該パイプ４０は第３の圧力室２γの流入用弁機構４１に
連結されている。

第３の圧力室２１は流出用弁機構３０を介して第１の圧
力室２８に連通している。

又、余分なインクは別の流出用弁機構（ドレーン）４２
及びパイプ４８を通って回収用タンク３８に導びかれる
。

上記第１の圧力室２８には流出用の弁機構４３が設けら
れ、微少の一定量のインクが弁機構４３を介して蓄圧室
４５に吐出される。

この蓄圧室４５はダイアフラム４４の内部に空気等を封
入したものであり、インク流の脈動分を吸収するための
ものである。

この蓄圧室４５を通過した脈動のない一定流量のインク
が流出口４６、パイプ４１を通って圧送され噴射ノズル
８よりインクが噴射される構成である。

以上の構成のものに於いて、ＤＣソレノイド３３の吸引
力特性によるプランジャー３４の直線運動に伴ない、ピ
ストン３２が左→右に移動する。

それに伴ない各ピストン３１．２６が同様の動きをする
。

その際、第３の圧力室２１は径の異った２枚のダイアフ
ラム２４，２５により負圧を発生するため流入用弁機構
４１のポール弁がスプリングに抗して押し上げられ、第
３の圧力室２７内にタンクよりパイプ４０を径由してイ
ンクが吸入される。

又、第２の圧力室２９内ではダイアフラム２４の変形に
よる圧縮動作により弁機構（図示せず）を介して回収用
タンク３８にインクを吐出する。

更に、第１の圧力室２８内のインクは、ピストン２６が
左→右に移動する圧縮動作により、弁機構４３を介して
蓄圧室４５に送られる。

この時、第１の圧力室２８は少量のインクが一定量吐出
される。

そして、蓄圧室４５に送られたインクは、ここで脈動分
が除去され、脈動のない一定流量のインクが流出口４６
、パイプ４７を介してノズル８に送られ、ノズル８より
噴射される。

上述の様に一定のストロークを左→右方向にプランジャ
ーが移動するとＤＣソレノイドの駆動電源をＯＦＦとす
る。

そのためピストン３２とシリンダーブロック２３の間に
あるスプリング３５の復帰力が働いて、流量調整ネジ３
５のストッパー迄右→左方向に復帰して一回の往復工程
を終了する。

その際、第３の圧力室２１は径の異ったダイアフラム２
４，２５により今度は圧力が増加し、圧縮（吐出）工程
となって、前記吸入されたインクは流出用弁機構３０を
介して第１の圧力室２８内に強制的にインクが補給され
る。

ここで、第１及び第３の圧力室２８，２γは動作が逆、
つまり位相が１８０ づれた状態で作用する。

この時に補給されるインク容量は、第１の圧力室２８内
の容量より多く設定しているため、過剰分のインクは流
出用弁機構（ドレーン）４２より流出して回収用タンク
３８に戻る。

この動作を繰り返すことによりインクが一定量供給出来
る。

上記方式により第１及び第３の圧力室内の動作が逆にな
ることから、第１の圧力室２８へのインクの吸入が効果
的に行われ、つまり弁機構３０がインク粘度変化によっ
て不安定になっても、この強制的な給送により一定量が
補給されるため定流量のインク供給が実現出来る。

以上のように本発明によれば、 前記圧力室を機成するシリンダと、 前記シリンダ内に設けられた進退移動するピストンと、 前記シリンダ内をピストンの軸方向１こおいて区画する
径の異なる２個のダイアフラム２４，２５と、 前記ピストンの先端とシリンダで郭定されるところの流
体を系へ吐出させる流出弁を有した容量の最も小さい第
１の圧力室２８と、 前記大径のダイアフラム２４の一方と径の大きい内径に
形成されたシリンダ及びピストンにより郭定されるとこ
ろの流入、出弁を有した最も容量の大きい第２の圧力室
２９と、 前記大径のダイアフラム２４と小径のダイアフラム２５
で郭定されるところの流入、出弁を有した第２の圧力室
２９より容量の小さい第３の圧力室２Ｔと、 前記ピストンの他端に連結された１個の往復駆動源とを
備え、 前記第３の圧力室２γはこの流出４Ｐ３０を介して第１
の圧力室２８の流入側に接続させると共に前記第３の圧
力室２γと前記流出弁３０との間に、第１の圧力室への
過剰流体を排出させるドレーン装置を設け、更に上記ピ
ストンの移動で第１の圧力室２８と第３の圧力室２Ｔの
吸・排位相を逆に動作させて第３の圧力室２７から第１
の圧力室へ流体を強制的に補給する構成としたものであ
り、前記第１の圧力室２８からはピストン形式のポンプ
の作用で少量の流体を送出できると共にこの第１の圧力
室２８へは比較的流量の多くとれるダイアフラム形式の
ポンプでなる第３の圧力室２１から弁を介して強制的に
補給させることで流体の粘度変化に基づく前記弁の不安
定動作に関係なしに一定量の流体を供給でき、この結果
、供給系へは少量でしかも一定量の流体を給送できると
いう特徴を有する。

また、前記第３の王力室と第１の圧力室は吸・排位相を
逆に動作させて第３の圧力室から第１の圧力室へ効果的
に流体を補給でき、前記一定量の流体供給をより確実に
作用させ得る。

更に、第２の圧力室は別途のポンプとして利用できると
共に第１、第２そして第３の圧力室を一軸上に一体に構
成できて当該装置をコンパクトに構成できるという特徴
を有する。

なお、ここではインクジェット記録について説明したが
、それに限定されるものではなく、他の目的、例えば燃
焼器等の燃料供給ポンプ、理化学機器等にも応用出来る
。

又、ピストンの駆動源としてＤＣソレノイドを使用して
説明したが、それに限定されるものではなく、ＡＣモー
タ等によっても実現出来るのは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクジェット記録装置の往復走査機構を示す
平面図。 第２図はインクジェット記録装置の記録ヘッド部及び本
発明の流体供給装置の一実施例を示す断面図である。 ２１．２２，２３ニジリンダブロツク、２１：第３の圧
力室、２８：第１の圧力室、２９：第２の圧力室、２６
：ピストン、２４ 、２５ ：ダイアフラム、４５：蓄
圧室、４２ 、３０ 、４３ ：流出用弁機構、′４１
，３６：流入用弁機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体の流入、流出用弁を有した圧力室と、前記圧力
   室に対して進退勤作を行なうピストンと、前記ピストン
   に往復移動を与える１個の駆動機構とを備え、前記ピス
   トンの進退勤作に基づいて流体を吸入、吐出する定流量
   ポンプにおいて、前記圧力室を構成するシリンダと、 前記シリンダ内に設けられた進退移動するピストンと、 前記シリンダ内をピストンの軸方向において区画する径
   の異なる２個のダイアフラムと、前記ピストンの生端と
   シリンダで郭定されるところの流体を系へ吐出させる流
   出弁を有した容量の最も小さい第１圧力室と、 前記大径のダイアフラムの一方と径の大きい内径に形成
   されたシリンダ及びピストンにより郭定されるところの
   流入、出弁を有した最も容量の大きい第２の圧力室と、 前記大径のダイアフラムと小径のダイアフラムで郭定さ
   れるところの流入、出弁を有した第２の圧力室より容量
   の小さい第３の圧力室と、前記ピストンの他端に連結さ
   れた１個の往復駆動源とを備え、 前記第３の圧力室はこの流出弁を介して第４の圧力室の
   流入側に接続させると共に前記第３の圧力室と前記流出
   弁との間ｔこ、第４の王力室への過剰流体を排出するた
   めのドレーン装置を設け、更に上記ピストンの移動で第
   １の圧力室と第３の圧力室の吸・排位相を逆に動作させ
   て第３の圧力室から第１の圧力室へ流体を補給する構成
   となしたことを特徴とする定流量ポンプ。