JP5073422B2 - チューブポンプ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はチューブポンプ及び液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドから記録液、例えばインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インク、記録液、定着処理液、液体などと称されるものの意味であって、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。

このような液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置においては、インクを吐出する記録ヘッドの性能を維持回復する維持回復機構が備えられ、記録ヘッドのノズル面（ノズルが形成された面）をキャップ部材で密封し、キャップ部材に接続したチューブポンプで構成した吸引ポンプを駆動して、記録ヘッドのノズルからインクを強制排出することが行われる。

チューブポンプは、弾性チューブが円弧状の内壁面に沿って配置されたハウジングと、このハウジングに対して回転可能に保持された回転部材と、この回転部材に回転可能に支持されるとともに、弾性チューブを押圧する押圧位置と弾性チューブの押圧を解除位置との間で回転部材に設けられたガイド溝に沿って移動する押圧部材とを備え、回転部材が一方向に回転することで押圧部材による弾性チューブの押圧箇所が移動して上流側内圧を減圧させて弾性チューブの流路内に負圧を発生させ、弾性チューブの流路内の液体を一端側から吸引して他端側に吐出させるものである。

ところで、上述した画像形成装置における維持回復機構において、チューブポンプを吸引ポンプとして使用し、かつ、キャップ部材の昇降動作と吸引ポンプの駆動を１つの駆動モータによって行うことが知られている。

この場合、チューブポンプ（吸引ポンプ）は逆方向回転（キャップ部材を昇降させる方向）では押圧部材が解除位置に移動してチューブを押し潰さないことから吸引は行われないのであるが、回転部材が正転から逆転に切り替わるとき、タイムラグなどによって回転部材が逆転した後に押圧部材が解除状態（チューブを押し潰さない状態）になるまでわずかの時間差が生じて、回転部材の逆方向回転でも押圧部材がチューブを押し潰している状態が発生し、その結果インクが逆流するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、バネ、レバー、カム等を使用して、正転動作（吸引動作）から逆転動作に入る時のインクの逆流を防止することが記載されている。
特許第３６６４２１３号公報

また、特許文献２には、押圧部材が常に押圧状態にあって、キャップを昇降させるときにはワンウエイクラッチを介することで、ポンプの回転部材が逆方向には回転しないようにしてインクの逆流を防ぐことが記載されている。
特許第２７２２２８９号公報

その他、特許文献３には、押圧部材がチューブから開放される時の異音の発生を防止することを目的として、押圧部材の円周方向の移動を規制し、回転部材と同軸に回転する規制プレートを設けることが記載されている。
特開２００７−１４６６６５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成にあっては、インク逆流を解除するために、バネ、レバー、カム等を使用することになり、構成が複雑で、コストも高くなるという課題がある。また、特許文献２に記載の構成にあっては、常時押圧部材がチューブを押し潰しているため、チューブの耐久性が低下し、また、チューブの押し潰されている部分でインクが固着してしまうおそれが生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でチューブポンプにおけるインクの逆流を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るチューブポンプは、
弾性チューブが内壁面に沿って円弧状に配置されたハウジングと、
このハウジングに対して回転可能に保持された回転部材と、
この回転部材に回転可能に支持されるとともに、前記回転部材に設けられたガイド溝に沿って前記弾性チューブを押圧する押圧位置と押圧を解除する解除位置との間で移動可能に案内される押圧部材と、
前記回転部材と同軸で回転可能であり、前記回転部材が前記押圧部材による押圧が行われている方向の回転から逆方向の回転に切り替わったときに前記押圧部材の前記回転部材に対する連れ回りを規制する１枚の押圧部材解除補助プレートと、を備え、
前記押圧部材解除補助プレートは、
前記回転部材との間で、所定範囲で相対回転可能であり、
外周部には前記ハウジングの内壁面に摩擦抵抗を受けながら摺動自在に接するアーム部を有し、
前記アーム部は外周方向に拡開状態かつ外周方向に弾性をもって移動可能であって、前記アーム部の摺接面が外周方向において前記ハウジングの内壁面に接し、
前記回転部材が吸引方向から非吸引方向に回転方向が切り替わって、前記押圧部材が解除位置側に移動するときに、前記押圧部材の支軸が当接する規制部分を有する
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドを維持回復する本発明に係るチューブポンプを備える維持回復機構とを備えたものである。

本発明に係るチューブポンプによれば、回転部材の回転方向が切り替わった時に押圧部材が逆方向に回転することが防止され、簡単な構成でインクの逆流を防止できる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るチューブポンプを備えているので、インクの逆流が防止され、安定した記録ヘッドの維持回復動作を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成図、図２は図１の右側面説明図、図３は同装置の記録部の斜視説明図、図４は同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。

この画像形成装置は複写装置であり、装置本体１は原稿画像を読取るスキャナなどの画像読み取り部２と、被記録媒体（以下「用紙」という。）Ｐに画像を形成する記録部３と、記録部３に用紙Ｐを給紙する給紙カセット部４とを備えている。そして、給紙カセット部４に収納された用紙Ｐが給紙コロ５及び分離パッドで１枚ずつ分離されて給送され、搬送路７を通じて印字部１０に搬送されて所要の画像が記録され、画像が形成された用紙Ｐは排紙経路８を通って排紙スタック部９に排紙されてスタックされる。

ここで、印字部１０は、図３にも示すように、キャリッジガイド（ガイドロッド）２１と図示しないガイドステーで、キャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８と従動プーリ２９間に架け渡したタイミングベルト３０を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上には、それぞれブラック（Ｋ）インクを吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｋと、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ（色を区別しないとき及び総称するときは「記録ヘッド２４」という。）を搭載している。

各記録ヘッド２４は、図４にも示すように、液滴を吐出する複数のノズル３１が列状に並べられたノズル列３２を２列有し、ノズル列３２が主走査方向（キャリッジ２３の移動方向）と直交する方向になるようにキャリッジ２３にノズル３１が形成された面（ノズルノズル面３１ａという。）を下方に向けて搭載されている。また、各記録ヘッド２４にはインクカートリッジ２６から所要の色のインクが供給される。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の下方には、用紙Ｐを静電吸着などして搬送する無端状の搬送ベルト３５が配置されている。この搬送ベルト３５は駆動ローラ３６と従動ローラ３７との間に掛け回されて周回移動することで用紙Ｐを主走査方向と直交する方向に搬送する。

さらに、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２及び図３に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（装置）３８を配置し、走査方向他方側の非印字領域には空吐出を行うための空吐出受け部材３９を配置している。

維持回復機構３８は、記録ヘッド２４の各ノズル面３１ａをキャッピングする複数のキャップ部材４１（吸引キャップ４１ａと３個の保湿キャップ４２ｂ）と、記録ヘッド２４のノズル面３１ａをワイピングするためのワイピング部材であるワイパーブレード４２と、空吐出受け４３とが配置されている。吸引キャップ４１ａには本発明に係るチューブポンプを用いた吸引ポンプ４５を接続し、吸引ポンプ４５から排出チューブ４６を介して下側に配置される廃棄インクを収容する廃液容器４０に排出するようにしている。また、空吐出受け部材３９には４つの開口部３９ａが形成されている。

次に、維持回復機構３８におけるヘッド吸引（ノズルから強制的にインクを排出する動作）を行う部分について図５を参照して説明する。
記録ヘッド２４のノズル３１内のインクが増粘などして正常にインク滴吐出が行えなくなった場合や所定のタイミングで、記録ヘッド２４のノズル面３１ａを吸引キャップ４１ａで密封して、吸引ポンプ４５をモータ４７で回転駆動することによって、ノズル面３１ａと吸引キャップ４１ａで形成される内部空間を負圧にすることによって、ノズル３１からインクを吸引排出させる。このとき生じる排出されたインクは廃液として吸引ポンプ４５から廃液容器４０に排出される。

そこで、吸引ポンプ４５を構成している本発明の第１実施形態に係るチューブポンプについて図６ないし図１１を参照して説明する。なお、図６は同チュービングポンプの分解斜視説明図、図７は同チュービングポンプの吸引状態の正面説明図、図８は同じく押圧部材解除補助部材を取り外した状態における正面説明図、図９は同チュービングポンプの非吸引状態の正面説明図、図１０は同じく押圧部材解除補助部材を取り外した状態における正面説明図、図１１は同チュービングポンプの押圧部材解除補助部材の正面説明図である。

このチュービングポンプ１００は、弾性チューブ１０１が内壁面に沿って円弧状に這い回されて配置されたポンプハウジング１０２と、その内側に回転軸（ポンプ軸）１０３を支点として回転可能に配置された回転部材としてのポンプホイル（支持板）１０４と、この支持板１０４にそれぞれ支軸１０５にて回転自在に支持された押圧部材として２つのコロ（ローラ）１０６とを備えている。

これらのコロ１０６、１０６は支持板１０４に設けられたガイド溝１０７に案内されて、弾性チューブ１０２を押し潰す押圧位置と、弾性チューブ１０２に対する押圧が解除される解除位置との間で移動可能に支持されている。

これにより、図７及び図８に示すように、支持板１０４（ポンプ軸１０３）が吸引方向に回転（これを正転とする。）するときには、コロ１０６はガイド溝１０７の押圧支持部１０７ａ側に移動されて弾性チューブ１０１を押し潰しながら支持板１０４に従って回転し、弾性チューブ１０２内部のインクなどが支持板１０４の回転方向に排出される。

これに対して、図９及び図１０に示すように、支持板１０４（ポンプ軸１０３）が非吸引方向に回転（これを逆転とする。）するときには、コロ１０６はガイド溝１０７の内周方向の押圧退避位置１０７ｂ側に移動されて弾性チューブ１０１を押し潰すことなく支持板１０４に従って回転し、弾性チューブ１０２内部のインクが排出方向に排出されることがない。

このように、ポンプ軸１０３（支持板１０４）の回転方向によって押圧部材であるコロ１０６のチューブ１０１への食いつき量を変化させ、吸引、非吸引の２モードの使用を可能としている。この場合、吸引方向から非吸引方向に変わる時に、瞬時に押圧部材（コロ１０６）がチューブ１０１から離間（リリース）しなければならないが、後述する押圧部材解除補助部材１１０がない状態では、逆転時に、押圧部材１０６が支持板１０４とともに回転して、所定角度押圧部材１０６がチューブ１０１を押し潰してから、押圧部材１０６はリリースするため、チューブ１０１内のインクが逆流してしまい、ノズルダウン等につながる。ここで、インクの逆流を防ぐために、ガイド溝１０７の形状を押圧支持部１０７ａから押圧退避位置１０７ｂまで急激に押圧部材１０６を落下させる形状にすると、吸引方向の時に、押圧部材１０６が退避位置までリリースされてしまい吸引ができなくなる。

そこで、このチューブポンプ１００においては、回転部材である支持板１０４と同軸で回転可能であり、支持板１０４が押圧部材１０６による押圧が行われている方向の回転から逆方向の回転に切り替わった時押圧部材１０６の支持板１０４に対する連れ回りを規制する押圧部材解除補助部材である解除補助プレート１１０を設けている。

この解除補助プレート１１０は、ポンプ軸１０３に対して回転可能に装着されている。そして、解除補助プレート１１０は、支持板１０４が吸引方向から非吸引方向に回転方向が切り替わった時に押圧部材１０６の支軸１０５が当接する規制面１１１を有する係合部１１０ａを備えている。

また、解除補助プレート１１０は、外周部にはポンプハウジング１０２の内壁面１０２ａに摩擦抵抗を受けながら摺動自在に接する部分（アーム部という。）１１２を有している。このアーム部１１２は外周方向に拡開状態で摺接面１１２ａがハウジング１０２の内壁面１０２ａに接することで、ポンプハウジング１０２の内壁面１０２ａに対して回転可能であるが、支持板１０４の回転方向が切り替わっても瞬時に回転方向が切り替わらない。

さらに、解除補助プレート１１０には当接面１１１ａと対向する側に押圧部材１０６が押圧解除位置１０７ａ側に急激に移動することを抑えるために係合面１１３を設けている。

さらにまた、解除補助プレート１１０には周方向に長孔１１４を形成し、支持板１０４に設けたピン１０８と係合させ、解除補助プレート１１１の支持板１０４に対する相対回転範囲を抑止している。この解除補助プレート１１１の回転を抑止する手段がないと、支持板１０４が吸引方向に回転するときに、解除補助プレート１１０の規制面１１１がコロ１０６の支軸１０５と接触して、コロ１０６の回転が妨げられる。コロ１０６が回転しないと、吸引時にコロ１０６がチューブ１０１を押し潰すときにコロ１０６とチューブ１０１との間で摩擦が生じチューブ１０１が破損してしまうおそれがある。そこで、支持板１０４が吸引方向に回転するときに、解除補助プレート１１０の規制面１１１がコロ１０６の支軸１０５に当接しないようにしている。

このように構成したので、図１２に示すように、支持板１０４が吸引方向（実線矢印方向：正転）から非吸引方向（破線矢印方向：逆転）に回転方向が切り替わった時、解除補助プレート１１０のアーム部１１２の摺接面１１２ａがハウジング１０２の内壁面１０２ａに摩擦抵抗を受けた状態で接しているため、解除補助プレート１１０は、支持板１０４（ポンプ軸１０３）が逆方向に回転しても同時に逆方向に回転しない。

つまり、図１３に示すように、ガイド溝１０７は支持板１０４の回転により矢示Ａ方向に移動するが、解除補助プレート１１０は停止しているので、コロ１０６の支軸１０５は規制面１１１に当接することになり、押圧位置から解除されて瞬時に矢示Ｂ方向に移動してチューブ１０１から離間する。これにより、インクの逆流が防止される。

このように、回転部材が押圧部材による押圧が行われている方向の回転から逆方向の回転に切り替わった時、押圧部材の回転部材に対する連れ回りを規制する押圧部材解除補助部材を備えているので、回転部材の回転方向が切り替わった時でも押圧部材が逆方向に回転することが防止され、押圧部材解除補助部材の追加という簡単な構成でインクの逆流を防止できる。

次に、本発明の第２実施形態に係るチューブポンプについて図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同チューブポンプの正面説明図、図１５は同じく押圧部材解除補助部材の正面説明図である。
前記第１実施形態の解除補助プレート１１０の規制面１１１が支持板１０４の径方向に沿う係合部１１１ａを設けていたのに対し、この第２実施形態では解除補助プレート１１０の規制面１１１が周方向で内側に向かって斜めとなる係合部１１１ａを設けている。

これにより、コロ１０６の支軸１０５が、支持板１０４を吸引方向から非吸引方向に回転方向を切り替えたときに、コロ１０６の支軸１０５が規制面１１１の当接したときに規制面１１１で内周方向に押されることにより、規制面１１１との当接による異音などを発生することなく、スムーズに瞬時にチューブ１０１から離間することになる。

次に、本発明の第３実施形態に係るチューブポンプについて図１６を参照して説明する。なお、図１６は同チューブポンプをフレーム部材に取付けた状態の斜視説明図である。
この実施形態では、解除補助プレート１１０の摺接面１１２ａがこのチューブポンプ１００が取り付けられるフレーム部材（取付け部材）１２０の形成した摺動面１２１に摩擦抵抗を受けながら摺動自在に接するようにしている。

次に、本発明の第４実施形態に係るチューブポンプについて図１７を参照して説明する。なお、図１７は同チューブポンプの分解斜視説明図である。
この実施形態では、解除補助プレート１１０に設けた係合爪１３０を支持板１０４に設けた係合穴１３１に着脱自在に係合させ、解除補助プレート１１０をポンプ軸１０３から着脱可能としている。これによって、解除補助プレート１１０のリサイクルが容易になる。

本発明を適用する画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。 図１の左側面説明図である、 同装置の印字部の斜視説明図である。 同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。 ヘッド吸引の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態に係るチューブポンプの分解斜視説明図である。 同チュービングポンプの吸引状態の正面説明図である。 同じく押圧部材解除補助部材を取り外した状態における正面説明図である。 同チュービングポンプの非吸引状態の正面説明図である。 同じく押圧部材解除補助部材を取り外した状態における正面説明図である。 同チュービングポンプの押圧部材解除補助部材の正面説明図である。 同チュービングポンプの回転方向切り替わり時の説明に供する正面説明図である。 同じく要部拡大説明図である。 本発明の第２実施形態に係るチューブポンプの正面説明図である。 同じく押圧部材解除補助部材の正面説明図である。 本発明の第３実施形態に係るチューブポンプをフレーム部材に取付けた状態の斜視説明図である。 本発明の第４実施形態に係るチューブポンプの分解斜視説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像読取部
３…記録部
４…給紙カセット部
Ｐ…用紙（被記録媒体）
１０…印字部（エンジンユニット）
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
３１…ノズル
３１ａ…ノズル面
３２…ノズル列
３５…搬送ベルト
３８…維持回復機構部
４１…キャップ部材
４２…ワイパ部材
４３…空吐出受け
４５…吸引ポンプ
１００…チューブポンプ
１０１…弾性チューブ
１０２…ポンプハウジング
１０３…ポンプ軸
１０４…支持板（回転部材
１０５…ガイド軸
１０６…コロ（押圧部材）
１１０…解除補助プレート（押圧部材解除補助部材
１１１…規制面
１１２ａ…摺接面

Claims (2)

1. 弾性チューブが内壁面に沿って円弧状に配置されたハウジングと、
   このハウジングに対して回転可能に保持された回転部材と、
   この回転部材に回転可能に支持されるとともに、前記回転部材に設けられたガイド溝に沿って前記弾性チューブを押圧する押圧位置と押圧を解除する解除位置との間で移動可能に案内される押圧部材と、
   前記回転部材と同軸で回転可能であり、前記回転部材が前記押圧部材による押圧が行われている方向の回転から逆方向の回転に切り替わったときに前記押圧部材の前記回転部材に対する連れ回りを規制する１枚の押圧部材解除補助プレートと、を備え、
   前記押圧部材解除補助プレートは、
   前記回転部材との間で、所定範囲で相対回転可能であり、
   外周部には前記ハウジングの内壁面に摩擦抵抗を受けながら摺動自在に接するアーム部を有し、
   前記アーム部は外周方向に拡開状態かつ外周方向に弾性をもって移動可能であって、前記アーム部の摺接面が外周方向において前記ハウジングの内壁面に接し、
   前記回転部材が吸引方向から非吸引方向に回転方向が切り替わって、前記押圧部材が解除位置側に移動するときに、前記押圧部材の支軸が当接する規制部分を有する
   ことを特徴とするチューブポンプ。
2. 液滴を吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドを維持回復する維持回復機構とを備える画像形成装置において、前記維持回復機構には請求項１に記載のチューブポンプを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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