JP3767735B2 - 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

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブの加圧変形を利用して圧力を発生させるチューブポンプ、およびこの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から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、また同じくチューブポンプにより発生する負圧を利用してメインタンクからサブタンクにインクを供給するインク供給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には、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の記録ヘッドと、この記録ヘッドに対して記録用紙を相対的に移動させる紙送り手段とが備えられている。そして、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。
【０００３】
このように、インクジェット式記録装置においては、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る。そして、記録装置における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。
【０００４】
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ともに、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す。その後、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（ノズル形成面）を払拭（ワイピング）するシーケンスが実行される。
【０００５】
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１２に示すような構成とされている。
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、紙送りモータ等によって回動するポンプホイル４２と、このポンプホイル４２に形成された一対のローラ支持溝４２ａ，４２ｂに沿って移動するローラ４３ａ，４３ｂとが具備されている。
【０００６】
このようなチューブポンプにおいては、図１２に示すように、ポンプホイル４２を正方向（矢印Ａ方向）に回転させると、各ローラ４３ａ，４３ｂ（ローラ軸）がローラ支持溝４２ａ，４２ｂのホイル外周部側に移動し、チューブ５１を矢印Ａ方向に順次押し潰しながら回転する。
これにより、可撓性チューブ５１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ともに、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。
【０００７】
また、図１２に示すように、ポンプホイル４２を逆方向（矢印Ｂ方向）に回転させると、各ローラ４３ａ，４３ｂ（ローラ軸）がローラ支持溝４２ａ，４２ｂのホイル内周部側に移動する。
これにより、ローラ４３ａ，４３ｂが可撓性チューブ５１に少しだけ接するレリース状態を保ち、ローラ４３ａ，４３ｂの可撓性チューブ５１への貼り付きなどの故障発生が防止される。
【０００８】
ところで、前記したチューブポンプは、前記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として用いられている。
また、インクを貯留するメインタンクから記録ヘッド側に設置してあるサブタンクにインクを供給するインク供給手段としても用いられている。この場合、メインタンクはカートリッジホルダに装填され、一方サブタンクがヘッド搭載のキャリッジ上に配置される。そして、メインタンクからサブタンクに対してインク補給チューブを介してインクを補給し、さらにサブタンクから記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来のチューブポンプにおいては、ローラ４３ａ，４３ｂが可撓性チューブ５１を周方向に連続して押し潰しながら回転し、可撓性チューブ５１内に圧力を発生させて負圧を与えるようになされている。
この場合、可撓性チューブ５１は、ローラ４３ａ，４３ｂの加圧によって押し潰され、また加圧状態の解除によって初期（押し潰される前）の形状に復元される。
【００１０】
したがって、可撓性チューブ５１の復元は、チューブ自体の弾性力（自己復元力）によるものであるため、可撓性チューブ５１の肉厚（外径と内径との差）は所定の寸法に設定する必要があった。
すなわち、可撓性チューブ５１の肉厚が小さ過ぎると、復元力に欠け、所定のインク吸引・供給力を確保することができない。一方、その肉厚が大き過ぎると、チューブ内径が（チューブ外径を所定の寸法とした場合）小さくなり、所定のインク吸引・供給量を確保することができない。
【００１１】
また、チューブ内外径を共に大きくして所定のインク吸引・供給力およびインク吸引・供給量を確保することが考えられるが、この場合チューブポンプ全体が大型化する。
【００１２】
この結果、可撓性チューブ５１における内外径の設定に厳密性が要求され、ポンプ設計を面倒なものにするという問題があった。
また、従来のチューブポンプにおいて、可撓性チューブ５１の初期状態への復元がチューブ自体の弾性力（チューブ厚さ方向の弾性力）によって行われることは、それだけ可撓性チューブ５１の材料が限定されてしまい、チューブ選択上の自由度が低下するという問題があった。例えば、アルミニウム等の金属材料は、その弾性力が乏しいため、チューブポンプ用のチューブとして用いることができなかった。
【００１３】
さらに、可撓性チューブ５１の自己復元力がローラ４３ａ，４３ｂによる押し潰し時の反力となり、このため自己復元力の大きいチューブ材料を用いると、押し潰し荷重の増加を招き、延いてはポンプ効率が低下するという問題もあった。この他、可撓性チューブ５１の初期状態への復元がチューブ自体の自己復元力によるものであることは、ローラ４３ａ，４３ｂの可撓性チューブ５１への貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要があり、この点においてもポンプ設計を面倒なものにするという不都合があった。
【００１４】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ポンプ設計を簡単に行うことができるとともに、チューブ選択上の自由度およびポンプ効率を高めることができるチューブポンプ、およびこのチューブポンプ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。
【００１５】
【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係るチューブポンプは、固定中心軸としてのポンプ軸と、このポンプ軸の周囲に円環状に巻回するように配設されチューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブと、このチューブの巻回中心軸周囲に配設され前記ポンプ軸の周方向に転動可能な球体と、この球体の環状転動経路の内外に配設され各筒径が互いに異なる内外二つの筒体とを備え、これら両筒体のうち外側の筒体は前記ポンプ軸の回りに回転可能な回転筒からなり、内側の筒体は前記回転筒の回転による前記球体の転動によって揺動する揺動筒からなり、この揺動筒の内周面と前記ポンプ軸の外周面との間には前記チューブが介装されていることを特徴とするものである。
【００１６】
このように構成されているため、回転筒がポンプ軸の回りに回転すると、球体が揺動筒の外周面を押圧しながらポンプ軸の周方向に転動し、この転動動作に伴い揺動筒がポンプ軸と直角な平面内で揺動する。
この場合、球体が揺動筒の外周面を押圧すると、揺動筒がポンプ軸の径方向に移動するため、揺動筒の内周面がポンプ軸の外周面に最も接近する位置でチューブを押し潰すとともに、ポンプ軸の外周面から最も離間する位置でチューブを初期状態に復元する。
【００１７】
したがって、チューブの復元をチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないため、チューブ内外径を設定する場合に要求された厳密性を緩和することができ、ポンプ設計を簡単に行うことができる。
また、チューブの初期状態への復元をチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないことは、それだけチューブの材料を多数の材料から選定することができ、チューブ選択上の自由度を高めることができる。これにより、例えばアルミニウム等の金属材料をチューブ材料として用いることが可能となる。
【００１８】
さらに、揺動筒の揺動動作によってチューブを押し潰して復元可能であることは、チューブ材料として自己復元力の大きい材料を用いる必要がないため、押し潰し荷重を軽減することができ、ポンプ効率を高めることができる。
この他、チューブの初期状態への復元が揺動筒の揺動動作によるものであることは、従来のようにチューブ貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要がないため、この点からもポンプ設計を簡単に行うことができる。
【００１９】
この場合、前記回転筒に前記球体を空転自在に位置決めする凹部が形成され、前記揺動筒に前記球体を外周方向に案内する環状溝が形成されていることが望ましい。
このように構成されているため、回転筒の回転動作時に球体が揺動筒の外周面上を環状溝に沿って確実に転動することとなり、揺動筒の安定した揺動動作を得ることができる。
【００２５】
さらに、本発明に係るチューブポンプは、固定中心軸としてのポンプ軸と、このポンプ軸の周囲に円環状に巻回するように配設されチューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブと、このチューブの巻回中心軸周囲に配設され前記ポンプ軸の周方向に転動可能な球体と、この球体の転動経路の内外に配設され各筒径が互いに異なる内外三つの筒体とを備え、これら筒体のうち最外位置の筒体は前記ポンプ軸に固定された固定筒からなり、最内位置の筒体は前記ポンプ軸の回りに回転可能な回転筒からなり、これら内外両筒体間に介在する筒体は前記回転筒の回転による前記球体の転動によって揺動する揺動筒からなり、この揺動筒の外周面と前記固定筒の内周面との間には前記チューブが介装されていることを特徴とするものである。
【００２６】
このように構成されているため、回転筒がポンプ軸の回りに回転すると、球体が揺動筒の内周面を押圧しながらポンプ軸の周方向に転動し、この転動動作に伴い揺動筒がポンプ軸と直角な平面内で揺動する。
この場合、球体が揺動筒の内周面を押圧すると、揺動筒がポンプ軸の径方向に移動するため、揺動筒の外周面が固定筒の内周面に最も接近する位置でチューブを押し潰すとともに、固定筒の内周面から最も離間する位置でチューブを初期状態に復元する。
【００２７】
したがって、チューブの復元をチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないため、チューブ内外径を設定する場合に要求された厳密性を緩和することができ、ポンプ設計を簡単に行うことができる。
また、チューブの初期状態への復元をチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないことは、それだけチューブの材料を多数の材料から選定することができ、チューブ選択上の自由度を高めることができる。例えば、アルミニウム等の金属材料をチューブ材料として用いることが可能となる。
【００２８】
さらに、揺動筒の揺動動作によってチューブを押し潰して復元可能であることは、自己復元力の大きいチューブ材料を用いる必要がないため、押し潰し荷重を軽減することができ、ポンプ効率を高めることができる。
この他、チューブの初期状態への復元が揺動筒の揺動動作によるものであることは、従来のようにチューブ貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要がないため、この点からもポンプ設計を簡単に行うことができる。
【００２９】
この場合、前記回転筒に前記球体を空転自在に位置決めする凹部が形成され、前記揺動筒に前記球体を内周方向に案内する環状溝が形成されていることが望ましい。
このように構成されているため、回転筒の回転動作時に球体が揺動筒の内周面上を環状溝に沿って確実に転動することとなり、揺動筒の安定した揺動動作を得ることができる。
【００３０】
また、前記チューブは、前記筒体の軸方向に沿って引き出されている構成とされる。
このように構成されているため、ポンプ組立時にチューブの引き出し部をポンプ軸（固定中心軸）あるいは固定筒に配置することができる。
この場合、前記チューブは、前記筒体の径方向に沿って引き出されている構成も採用し得る。
このように構成されているため、ポンプ組立時にチューブの引き出し部を固定筒の径方向位置に配置することができる。
【００３１】
そして、前記球体が、前記チューブを常時加圧する球体からなる構成とされる。
このように構成されているため、チューブ内におけるインクの逆流を阻止することができる。
なお、チューブが常時加圧されない場合には、インクの逆流を阻止するためにインク経路に逆止弁を設ける必要がある。
【００３２】
さらに、前記チューブが、前記球体によって押し潰し可能な低剛性金属部材によって形成されていることが望ましい。
このように構成されているため、チューブの押し潰し荷重が軽減され、ポンプ効率が高められる。
例えば、チューブとしては、アルミニウム等の金属材料によって形成されたもの、アルミニウム素材の表面に樹脂コーティング・ラミネート処理が施されたものあるいはビニール等の合成樹脂によって形成されたものが用いられる。
【００３３】
また、前記チューブの内面が、外面に比べて摩擦抵抗が小さいことが望ましい。
このように構成されているため、チューブ内における流体（空気）の流動が円滑に行われる。
【００３４】
そして、前記チューブが、チューブ内周部と前記ポンプ軸の外周面とを一体化するとともにチューブ外周部と前記揺動筒の内周面とを一体化することにより、介装されている構成とされる。
このように構成されているため、一体化するにあたり、チューブ内周部がポンプ軸の外周面に装着され、チューブ外周部が揺動筒の内周面に装着される。
【００３５】
また、前記チューブが、チューブ内周部と前記揺動筒の外周面とを一体化するとともにチューブ外周部と前記固定筒の内周面とを一体化することにより、介装されている構成とされる。
このように構成されているため、一体化するにあたり、チューブ内周部が揺動筒の外周面に装着され、チューブ外周部が固定筒の内周面に装着される。
【００３６】
この場合、前記チューブが、接着または溶着によって介装されていることが望ましい。
このように構成されているため、チューブ，揺動筒およびポンプ軸または固定筒が接着または溶着によって一体化される。
なお、一体化するにあたっては、チューブの内周部がポンプ軸の外周面に接着・溶着され、チューブの外周部が揺動筒の内周面に接着・溶着される。また、チューブの内周部が揺動筒の外周面に接着・溶着され、チューブの外周部が固定筒の内周面に接着・溶着される。
【００３７】
一方、前記した目的を達成するためになされた本発明に係るインクジェット式記録装置は、記録ヘッドからインクを吸引するポンプユニットとして、前記したチューブポンプを用いることにより、ポンプ設計を簡単に行うことができるとともに、チューブ選択上の自由度およびポンプ効率を高めることができる。
【００３８】
また、本発明に係るインクジェット式記録装置は、メインタンクからサブタンクへインクを供給するインク供給手段として、前記したチューブポンプを用いることにより、ポンプ設計を簡単に行うことができるとともに、チューブ選択上の自由度およびポンプ効率を高めることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係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き、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。
同図において、符号１で示すキャリッジは、キャリッジモータ２によって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。
【００４０】
このキャリッジ１の記録用紙６に対向する側にはインクジェット式の記録ヘッド７が搭載され、その上部には前記記録ヘッド７にインクを供給するブラックインクカートリッジ８およびカラーインクカートリッジ９が着脱可能に装填されている。
【００４１】
図中符号１０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、前記キャリッジ１に搭載された前記記録ヘッド７が直上に移動した時に上昇し、前記記録ヘッド７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、このキャッピング手段１０の下方には、キャッピング手段１０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チューブポンプ１１が配置されている。
【００４２】
前記キャッピング手段１０は、記録装置の休止期間中における記録ヘッド７のノズル開口の乾燥を防止する蓋体としての機能を備えている。また、印刷とは関係のない駆動信号を記録ヘッド７に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、およびチューブポンプ１１からの負圧を記録ヘッド７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。
【００４３】
このキャッピング手段１０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１２が、水平方向に進退可能となるように配置されている。そして、前記キャリッジ１がキャッピング手段１０側に往復移動する際に、記録ヘッド７の移動経路上にワイピング部材２１が進出し得るように構成されている。
【００４４】
次に、前記キャッピング手段につき、図２を用いて説明する。図２は、前記した記録装置に装備されたキャッピング手段およびこのキャッピング手段に接続されるチューブポンプの構成を模式的に示したものである。
前記キャッピング手段１０は、上方に開放された有底角箱状のキャップケース１０ａと、このキャップケース１０ａ内に一部が収納されたキャップ部材１０ｂとを有している。
【００４５】
キャップケース１０ａの底部には、ケース内外に開口する貫通孔としてのインク吸引口１０ｃおよび大気開放口１０ｄが設けられている。このキャップケース１０ａのインク吸引口１０ｃにはチューブＴ１を介して前記チューブポンプ１１が接続されており、このチューブポンプ１１には廃インクタンク１３内の多孔質材料からなるインク吸収部材１３ａがチューブＴ１を介して接続されている。また、キャップケース１０ａの大気開放口１０ｄには、チューブＴ２を介して大気開放バルブ１４が接続されている。
【００４６】
一方、キャップ部材１０ｂは、ゴム素材などの可撓性部材からなり、その上縁部が前記キャップケース１０ａより上方に突出する有底角箱によって形成されている。そして、前記キャリッジ１の移動動作に伴い前記記録ヘッド７がキャッピング手段１０の上方に位置した時、そのノズル形成面７ａにおけるノズル開口７ｂを封止するように構成されている。このキャップ部材１０ｂの底部には、前記インク吸引口１０ｃおよび前記大気開放口１０ｄにそれぞれ連通する貫通孔１０ｅ，１０ｆが設けられている。また、前記キャップ部材１０ｂの内面には、多孔質材料からなるインク吸収部材１０ｇを位置決めするための凸部１０ｈが一体に設けられている。
【００４７】
なお、前記記録ヘッド７には、前記ノズル開口７ｂに対応して圧電素子７ｃが配置されている。これら圧電素子７ｃの振動作用によってブラックインクおよびカラーインク（イエロー，シアンおよびマゼンタなど）が、印刷時にノズル開口７ｂから吐出される。
【００４８】
以上の構成において、記録ヘッド７またはインク供給路内の残留気泡の排出、およびノズル開口の目詰まりを解消させるためのインク吸引作用は、図２に示すように、キャップ部材１０ｂを記録ヘッド７のノズル形成面７ａに密着させるとともに、大気開放バルブ１４を閉塞させた状態で行われる。
【００４９】
この状態でチューブポンプ１１を駆動させると、キャップ部材１０ｂの内部空間に負圧が与えられ、記録ヘッド７のノズル開口７ｂからインクが吸引排出される。次に、チューブポンプ１１の駆動を停止した後、大気開放バルブ１４を開放させると、キャップ部材１０ｂ内に大気が導入され、キャップ部材１０ｂの内部空間に大気圧が与えられる。そして、チューブポンプ１１を再度駆動させると、キャップ部材１０ｂ内に排出されたインクがチューブＴ１を介して廃タンク１３に送り込まれる。
【００５０】
次に、本発明が適用されたチューブポンプの構造につき、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第一実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図である。
同図において、符号１１で示すチューブポンプは、前記した（図１に示す）ように、キャッピング手段１０の下方に配置されている。このチューブポンプ１１には、固定中心軸としてのポンプ軸３１を有している。このポンプ軸３１には、軸線方向に延在するチューブ引き出し路３１ａが設けられている。そして、前記ポンプ軸３１の周囲には、チューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブ３２が円環状に巻回するように配設されている。
【００５１】
また、前記チューブ３２は、前記ポンプ軸３１の外周面と後述する揺動筒の内周面との間に介装されている。すなわち、このチューブ３２は、内外両筒壁３２ａ，３２ｂが接着剤，溶接法あるいは係止手段等を用いてそれぞれ前記ポンプ軸３１の外周面と揺動筒（後述）の内周面に取り付けられている。
【００５２】
そして、前記チューブ３２としては、自己復元力が小さい柔軟性材料あるいは剛性の低い材料によって形成されている。例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されたもの、アルミニウム素材の表面に樹脂コーティング・ラミネート処理が施されたものあるいはビニール等の合成樹脂によって形成されたものが用いられる。これにより、ポンプ駆動時にチューブ３２の押し潰し荷重が軽減され、ポンプ効率が高められる。また、前記チューブ３２の引き出し部３２ｅ（一部）は、前記ポンプ軸３１のチューブ引き出し路３１ａ内に配置されている。
【００５３】
なお、チューブ３２としては、後述する揺動筒に対して自己復元力や流体圧が作用しないようにするために、チューブ内外径差（周長差）を可能な限り小さくすることが望ましい。また、チューブ３２内の流体（空気）が円滑に流動するために、チューブ内面の摩擦抵抗を小さくすること望ましい。
【００５４】
前記チューブ３２における巻回中心軸（ポンプ軸の軸線）の周囲には、前記ポンプ軸３１の外周方向に延在する環状の転動経路Ａが形成されている。この転動経路Ａ内には、前記ポンプ軸３１の周方向に転動可能な球体３３が配設されている。この球体３３は、例えば金属あるいは合成樹脂によって形成されている。前記球体３３における前記転動経路Ａの内外には、各筒径が互いに異なる内外二つの筒体３４，３５が配設されている。
【００５５】
なお、前記転動経路Ａの内径は球体３３のチューブ押し潰し位置（揺動筒への加圧位置）からポンプ軸３１の軸線までの最短寸法ａを二倍した寸法（ａ×２）に設定され、その外径は寸法ａに球体３３の外径を加算した寸法ｂを二倍した寸法（ｂ×２）に設定されている。また、前記転動経路Ａの幅寸法は球体３３の外径とほぼ同一の寸法に設定されている。
【００５６】
前記両筒体３４，３５のうち外側の筒体３４は、駆動手段（図示せず）によってチューブ巻回中心軸（ポンプ軸）の回りに回転可能な回転筒（有底筒）からなり、前記ポンプ軸３１の外周面上にボールベアリング３６を介して回転自在に取り付けられている。これにより、ポンプ駆動時に筒体３４が回転すると、筒体３４の内周面と球体３３との間に摩擦力を発生させ、球体３３が筒体３４の回転方向に引かれるにようにして筒体３５の外周面上を転動する。また、前記筒体３４の底部には、前記チューブ引き出し路３１ａの長手方向中間部に位置し、前記ボールベアリング３６を収納するための貫通孔３４ａが設けられている。
一方、内側の筒体３５は、前記筒体３４の回転による前記球体３３の転動によって揺動する揺動筒（無底筒）からなり、前記筒体３４内に前記球体３３の押圧力を受けて前記チューブ３２の一部を加圧した状態で保持されている。
【００５７】
なお、前記各筒体３４，３５は、ポンプ駆動時（筒体３４の回転動作時）に筒体３４の回転動作に伴い球体３３が転動経路Ａ内を円滑に転動するために、筒体３４と球体３３間に発生する摩擦力より筒体３５と球体３３間に発生する摩擦力が小さくなるような材料によって形成されていることが望ましい。
【００５８】
以上の構成において、筒体（回転筒）３４をポンプ軸３１の回りに回転させると、図３に示すように球体３３が筒体（揺動筒）３５の外周面を押圧しながらポンプ軸３１の周方向に転動経路Ａ内を転動し、この転動動作に伴い揺動筒３５がポンプ軸３１と直角な平面内で揺動する。
この場合、球体３３が揺動筒３５の外周面を押圧すると、揺動筒３５がポンプ軸３１の径方向に移動するため、揺動筒３５の内周面がポンプ軸３１の外周面に最も接近する位置（図３において上側）でチューブ３２をチューブ巻径方向に押し潰す（閉塞する）とともに、ポンプ軸３１の外周面から最も離間する位置（図３において下側）でチューブ３２を初期状態に復元（回復）する。
【００５９】
すなわち、図４に矢印（一点鎖線）で示すように、回転筒３４の回転時（ポンプ駆動時）に球体３３による揺動筒３５に対する加圧位置が連続的に移動し、この移動動作に伴い球体３３の押圧力がチューブ押し潰し位置で揺動筒３５を介してチューブ３２に伝達されるとともに、チューブ復元位置で解除され、チューブ押し潰し動作とチューブ復元動作が同時に行われる。
そして、押し潰されたチューブ３２の形状が球体３３（揺動筒３５）によるチューブ加圧位置の移動方向に沿って徐々に回復するため、チューブ３２内（キャッピング手段１０におけるキャップ部材１０ｂの内部空間）に与えられる負圧が漸次大きくなり、記録ヘッド７のノズル開口７ｂからインクが吸引排出される。
【００６０】
したがって、本実施形態においては、チューブ３２の復元がチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないため、チューブ内外径を設定する場合に要求された厳密性を緩和することができ、ポンプ設計を簡単に行うことができる。
また、本実施形態において、チューブ３２の初期状態への復元をチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないことは、それだけチューブ３２の材料を多数の材料から選定することができ、チューブ選択上の自由度を高めることができる。これにより、例えばアルミニウム等の金属材料をチューブ材料として用いることが可能となる。
【００６１】
さらに、本実施形態において、揺動筒３５の揺動動作によってチューブ３２を復元可能であることは、チューブ材料として自己復元力の大きい材料を用いる必要がないため、押し潰し荷重を軽減することができ、ポンプ効率を高めることができる。
この他、本実施形態において、チューブ３２の初期状態への復元が揺動筒３５の揺動動作によるものであることは、従来のようにチューブ貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要がないため、この点からもポンプ設計を簡単に行うことができる。
【００６２】
なお、本実施形態においては、ポンプ駆動時に球体３３を筒体（回転筒）３４との間に発生する摩擦力によってつれ回し、筒体（揺動筒）３５の外周面上で転動させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図５に示すように球体３３を回転筒３４に空転自在に位置決めし、揺動筒３５の外周面上で案内しながら転動させてもよい。
この場合、回転筒３４には球体３３を空転自在に位置決めする断面Ｖ字状の凹部３４ｂが形成されており、揺動筒３５には球体３３を外周方向に案内する断面Ｖ字状の環状溝３５ａが形成されている。これにより、回転筒３４の回転動作時（ポンプ駆動時）に球体３３が揺動筒３５の外周面上を環状溝３５ａに沿って確実に転動することとなり、揺動筒３５の安定した揺動動作を得ることができる。
【００６３】
図６は第二実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図で、同図におけるチューブポンプ，チューブおよび球体については図３と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
同図において、符号１１で示すチューブポンプには、駆動手段（図示せず）によって回転するポンプ軸（回転中心軸）６１を有している。このポンプ軸６１は、記録装置内の固定壁６２にボールベアリング６３を介して回転自在に取り付けられている。そして、前記ポンプ軸６１の周囲には、チューブ巻径方向に変形して復元可能な前記チューブ３２が円環状に巻回するように配設されている。これにより、ポンプ駆動時にポンプ軸６１が回転すると、ポンプ軸６１の外周面と球体３３との間に摩擦力を発生させ、球体３３がポンプ軸６１の回転方向に引かれるにようにして揺動筒（後述）の内周面上を転動する。
【００６４】
そして、前記チューブ３２は、後述する固定筒の内周面と同じく後述する揺動筒の外周面との間に介装されている。すなわち、このチューブ３２は、内外両筒壁３２ａ，３２ｂが接着剤，溶接法あるいは係止手段等を用いてそれぞれ揺動筒（後述）の外周面と固定筒（後述）の内周面に取り付けられている。
【００６５】
前記チューブ３２における巻回中心軸（ポンプ軸の軸線）の周囲には、前記ポンプ軸６１の外周方向に延在する環状の転動経路Ｂが形成されている。この転動経路Ｂ内には、前記ポンプ軸６１の周方向に転動可能な球体３３が配設されている。この球体３３における前記転動経路Ｂの外側には、各筒径が互いに異なる内外二つの筒体６４，６５が配設されている。
【００６６】
なお、前記転動経路Ｂの内径はポンプ軸６１の外径と同一の寸法に設定され、その外径（転動経路の外径）は球体３３の外径を二倍した寸法にポンプ軸６１の外径を加算した寸法ｃに設定されている。また、前記転動経路Ｂの幅寸法は球体３３の外径とほぼ同一の寸法に設定されている。
【００６７】
前記両筒体６４，６５のうち外側の筒体６４は、軸線両方向に開口する固定筒（無底筒）からなり、チューブ巻回中心軸線上に配設され、かつ前記ポンプ軸６１の周囲に位置する固定壁６６（円筒壁）に取り付けられている。この筒体６４の両開口部には、各フランジ端面が互いに前記チューブ３２を介して対向する内フランジ６４ａ，６４ｂが一体に設けられている。これら内フランジ６４ａ，６４ｂのうち一方の内フランジ６４ｂには、前記チューブ３２の引き出し部３２ｅを前記ポンプ軸６１の軸線方向に沿って引き出すための切欠き６４ｃが設けられている。
一方、内側の筒体６５は、前記ポンプ軸６１の回転による前記球体３３の転動によって揺動する揺動筒（無底筒）からなり、前記筒体６４内に前記球体３３の押圧力を受けて前記チューブ３２の一部を加圧した状態で保持されている。
【００６８】
なお、前記筒体６５および前記ポンプ軸６１は、ポンプ駆動時（ポンプ軸６１の回転動作時）にポンプ軸６１の回転動作に伴い球体３３が転動経路Ｂ内を円滑に転動するために、筒体６５と球体３３間に発生する摩擦力がポンプ軸６１と球体３３間に発生する摩擦力より小さくなるような材料によって形成されていることが望ましい。
【００６９】
以上の構成において、ポンプ駆動時にポンプ軸６１を回転させると、図６に示すように球体３３が筒体（揺動筒）６５の内周面を押圧しながらポンプ軸６１の周方向に転動経路Ｂ内を転動し、この転動動作に伴い揺動筒６５がポンプ軸６１と直角な平面内で揺動する。
この場合、球体３３が揺動筒６５の内周面を押圧すると、揺動筒６５がポンプ軸６１の径方向に移動するため、揺動筒６５の外周面が筒体（固定筒）６４の内周面に最も接近する位置（図６において上側）でチューブ３２をチューブ巻径方向に押し潰す（閉塞する）とともに、固定筒６４の内周面から最も離間する位置（図６において下側）でチューブ３２を初期状態に復元（回復）する。
【００７０】
すなわち、図４に矢印（一点鎖線）で示すように、ポンプ軸６１の回転時（ポンプ駆動時）に球体３３による揺動筒６５に対する加圧位置が連続的に移動し、この移動動作に伴い球体３３の押圧力がチューブ押し潰し位置で揺動筒６５を介してチューブ３２に伝達されるとともに、チューブ復元位置で解除され、チューブ押し潰し動作とチューブ復元動作が同時に行われる。
そして、押し潰されたチューブ３２の形状が球体３３（揺動筒６５）によるチューブ加圧位置の移動方向に沿って徐々に回復するため、チューブ３２内（キャッピング手段１０におけるキャップ部材１０ｂの内部空間）に与えられる負圧が漸次大きくなり、記録ヘッド７のノズル開口７ｂからインクが吸引排出される。
【００７１】
したがって、本実施形態においては、チューブ３２の復元がチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないため、第一実施形態と同様に、ポンプ設計を簡単に行うことができるとともに、チューブ選択上の自由度を高めることができる。
また、本実施形態において、揺動筒６５の揺動動作によってチューブ３２を復元可能であることは、チューブ材料として自己復元力の大きい材料を用いる必要がないため、第一実施形態と同様に、ポンプ効率を高めることができる。
さらに、本実施形態において、チューブ３２の初期状態への復元が揺動筒６５の揺動動作によるものであることは、第一実施形態と同様に、従来のようにチューブ貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要がないため、この点からもポンプ設計を簡単に行うことができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、前記チューブ３２の引き出し部３２ｅをポンプ軸３１の軸線方向に沿って引き出す場合について説明したが、これに限定されず、図７に示すようにポンプ軸６１の径方向に沿って引き出してもよい。これにより、ポンプ組立時にチューブ３２の引き出し部３２ｅを筒体６４および固定壁６６に挿通させて配置することができる。
【００７３】
また、本実施形態においては、ポンプ駆動時に球体３３をポンプ軸６１との間に発生する摩擦力によってつれ回し、筒体（揺動筒）６５の内周面上で転動させる場合について説明したが、これに限定されず、図８に示すように球体３３をポンプ軸６１に空転自在に位置決めし、揺動筒６５の内周面上で案内しながら転動させてもよい。
この場合、ポンプ軸６１には球体３３を空転自在に位置決めする断面Ｖ字状の凹部６１ａが形成されており、揺動筒６５には球体３３を内周方向に案内する断面Ｖ字状の環状溝６５ａが形成されている。これにより、ポンプ軸６１の回転動作時（ポンプ駆動時）に球体３３が揺動筒６５の内周面上を環状溝６５ａに沿って確実に転動することとなり、揺動筒６５の安定した揺動動作を得ることができる。
【００７４】
次に、本発明の第三実施形態につき、図９を用いて説明する。図９は本発明の第三実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図で、同図におけるチューブポンプ，チューブおよび球体については図３および図６と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
同図において、符号１１で示すチューブポンプには、固定中心軸としてのポンプ軸９１を有している。このポンプ軸９１の周囲には、チューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブ３２が円環状に巻回するように配設されている。
【００７５】
そして、前記チューブ３２は、後述する固定筒の内周面と同じく後述する揺動筒の外周面との間に介装されている。すなわち、このチューブ３２は、内外両筒壁３２ａ，３２ｂが接着剤，溶接法あるいは係止手段等を用いてそれぞれ固定筒（後述）の内周面と揺動筒（後述）の外周面に取り付けられている。
【００７６】
前記チューブ３２における巻回中心軸（ポンプ軸の軸線）の周囲には、前記ポンプ軸９１の外周方向に延在する環状の転動経路Ｃが形成されている。この転動経路Ｃ内には、前記ポンプ軸９１の周方向に転動可能な球体３３が配設されている。前記球体３３における前記転動経路Ｃの内外には、各筒径が互いに異なる内外三つの筒体９４〜９６が配設されている。
【００７７】
なお、前記転動経路Ｃの内径は回転筒（後述）の外径と同一の寸法ｄに設定され、その外径（転動経路Ｃの外径）は球体３３のチューブ押し潰し位置（揺動筒への加圧位置）からポンプ軸９１の軸線までの最短寸法ｅを二倍した寸法（ｅ×２）に設定されている。また、前記転動経路Ｃの幅寸法は球体３３の外径とほぼ同一の寸法に設定されている。
【００７８】
前記筒体９４〜９６のうち最外位置の筒体９４は、軸線方向（一方向）に開口する固定筒（有底筒）からなり、前記ポンプ軸９１の外周面に取り付けられている。この筒体９４の底部には、前記ポンプ軸９１が挿通するシャフト挿通孔９４ａおよびこのシャフト挿通孔９４ａの開口周縁に突出する立ち上がり筒部９４ｂが設けられている。また、前記筒体９４の底部には、前記チューブ３２の引き出し部３２ｅを前記ポンプ軸９１の軸線方向に引き出すための貫通孔９４ｃが設けられている。
【００７９】
また、最内位置の筒体９５は、前記筒体９４の軸線（チューブ巻回中心軸）の回りに回転可能な回転筒（無底筒）からなり、前記ポンプ軸９１の外周面上にボールベアリング９７を介して回転自在に取り付けられている。これにより、ポンプ駆動時に筒体９５回転すると、筒体９５の外周面と球体３３との間に摩擦力を発生させ、球体３３が筒体９５の回転方向に引かれるにようにして筒体９６の内周面上を転動する。また、前記筒体９５の外周面には、前記筒体９４の底面に前記球体３３を介して対向するフランジ端面を有するフランジ９５ａが一体に設けられている。
【００８０】
前記両筒体９４，９５間に介在する筒体９６は、前記筒体９５の回転による前記球体３３の転動によって揺動する揺動筒（無底筒）からなり、前記筒体９４内に前記球体３３の押圧力を受けて前記チューブ３２の一部を加圧した状態で保持されている。
【００８１】
なお、前記筒体９５，９６は、ポンプ駆動時（筒体９５の回転動作時）に筒体９５の回転動作に伴い球体３３が転動経路Ｃ内を円滑に転動するために、筒体９５と球体３３間に発生する摩擦力より筒体９６と球体３３間に発生する摩擦力が小さくなるような材料によって形成されていることが望ましい。
【００８２】
以上の構成において、筒体（回転筒）９５をポンプ軸９１の回りに回転させると、図９に示すように球体３３が筒体（揺動筒）９６の内周面を押圧しながらポンプ軸９１の周方向に転動経路Ｃ内を転動し、この転動動作に伴い揺動筒９６がポンプ軸９１と直角な平面内で揺動する。
この場合、球体３３が揺動筒９６の内周面を押圧すると、揺動筒９６がポンプ軸９１の径方向に移動するため、揺動筒９６の外周面が固定筒９４の内周面に最も接近する位置（図９において上側）でチューブ３２をチューブ巻径方向に押し潰す（閉塞する）とともに、固定筒９４の内周面から最も離間する位置（図９において下側）でチューブ３２を初期状態に復元（回復）する。
【００８３】
すなわち、図４に矢印（一点鎖線）で示すように、回転筒９５の回転時（ポンプ駆動時）に球体３３による揺動筒９６に対する加圧位置が連続的に移動し、この移動動作に伴い球体３３の押圧力がチューブ押し潰し位置で揺動筒９６を介してチューブ３２に伝達されるとともに、チューブ復元位置で解除され、チューブ押し潰し動作とチューブ復元動作が同時に行われる。
そして、押し潰されたチューブ３２の形状が球体３３（揺動筒９６）によるチューブ加圧位置の移動方向に沿って徐々に回復するため、チューブ３２内（キャッピング手段１０におけるキャップ部材１０ｂの内部空間）に与えられる負圧が漸次大きくなり、記録ヘッド７のノズル開口７ｂからインクが吸引排出される。
【００８４】
したがって、本実施形態において、チューブ３２の復元がチューブ自体の弾性力によるものとする必要がないため、ポンプ設計が簡単に行えることおよびチューブ選択上の自由度が高められることは、第一実施形態および第二実施形態と同様である。
また、本実施形態において、揺動筒９６の揺動動作によってチューブ３２を復元可能であることは、チューブ材料として自己復元力の大きい材料を用いることを必要としないため、第一実施形態および第二実施形態と同様に、ポンプ効率を高めることができる。
さらに、本実施形態において、チューブ３２の初期状態への復元が揺動筒９６の揺動動作によるものであることは、従来のようにチューブ貼り付きなどによる故障発生の防止対策を講じる必要がないため、第一実施形態および第二実施形態と同様に、この点からもポンプ設計を簡単に行うことができる。
【００８５】
なお、本実施形態においては、前記チューブ３２の引き出し部３２ｅをポンプ軸９１の軸線方向に沿って引き出す場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１０に示すようにポンプ軸９１の径方向に沿って引き出してもよい。この場合、前記筒体９４の周壁には、チューブ３２の引き出し部３２ｅをポンプ軸９１の径方向に沿って引き出すための貫通孔９４ｃが設けられている。これにより、ポンプ組立時にチューブ３２の引き出し部３２ｅを筒体９４（貫通孔９４ｃ）に挿通させて配置することができる。
【００８６】
また、本実施形態においては、ポンプ駆動時に球体３３を筒体９５との間に発生する摩擦力によってつれ回し、筒体（揺動筒）９６の内周面上で転動させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１１に示すように球体３３を筒体９５に空転自在に位置決めし、揺動筒９６の内周面上で周方向に案内しながら転動させてもよい。
この場合、回転筒９５には球体３３を空転自在に位置決めする断面Ｖ字状の凹部９５ｂが形成されており、揺動筒９６には球体３３を内周方向に案内する断面Ｖ字状の環状溝９６ａが形成されている。これにより、回転筒９５の回転動作時（ポンプ駆動時）に球体３３が揺動筒９６の内周面上を環状溝９６ａに沿って確実に転動することとなり、揺動筒９６の安定した揺動動作を得ることができる。
【００８７】
なお、各実施形態においては、インク吐出能力の回復手段としてチューブポンプを用いたインクジェット式記録装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、メインタンクからサブタンクにインクを供給するインク供給手段としてチューブポンプを用いたインクジェット式記録装置にも各実施形態と同様に適用可能である。
【００８８】
また、各実施形態においては、チューブ３２の一部を常時加圧してチューブ押し潰し動作とチューブ復元動作とが同時に行われる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、両動作が同時に行われないものでもよい。この場合、チューブ３２が常時加圧されないため、インク経路におけるインク逆流の発生を防止する必要がある。
例えば、チューブポンプをインク吐出能力の回復手段として用いる場合には、チューブポンプ１１とキャッピング手段１０との間あるいはチューブポンプ１１と廃インクタンク１３との間に逆止弁（図示せず）を設けるとよい。また、チューブポンプをインク供給手段として用いる場合には、メインタンクとチューブポンプ１１との間あるいはチューブポンプ１１とサブタンクとの間に逆止弁（図示せず）を設けるとよい。
【００８９】
この他、各実施形態においては、単一のチューブポンプを備えたインクジェット式記録装置に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数のチューブポンプを備えたインクジェット式記録装置にも各実施形態と同様に適用できることは勿論である。
【００９０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明に係る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によると、ポンプ設計を簡単に行うことができるとともに、チューブ選択上の自由度およびポンプ効率を高めることができる。
【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キャッピング手段およびチューブポンプの概略を示す断面図である。
【図３】 本発明の第一実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図である。
【図４】 図３におけるチューブポンプの動作を説明するために示す側面図である。
【図５】 図３におけるチューブポンプの変形例を示す断面図である。
【図６】 第二実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図である。
【図７】 図６におけるチューブポンプの第一変形例を示す断面図である。
【図８】 同じく図６におけるチューブポンプの第二変形例を示す断面図である。
【図９】 本発明の第三実施形態に係るチューブポンプの要部を模式的に示す断面図である。
【図１０】 図９におけるチューブポンプの第一変形例を示す断面図である。
【図１１】 同じく図９におけるチューブポンプの第二変形例を示す断面図である。
【図１２】 従来におけるチューブポンプの概略を示す透視図である。
【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 記録ヘッド
８，９ インクカートリッジ
１０ キャッピング手段
１１ ポンプユニット（チューブポンプ）
１２ ワイピング手段
３１ ポンプ軸
３１ａ チューブ引き出し路
３２ チューブ
３２ｅ 引き出し部
３３ 球体
３４，３５ 筒体
３６ ボールベアリング
Ａ 転動経路

Claims (14)

1. 固定中心軸としてのポンプ軸と、
   このポンプ軸の周囲に円環状に巻回するように配設され、チューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブと、
   このチューブの巻回中心軸周囲に配設され、前記ポンプ軸の周方向に転動可能な球体と、
   この球体の環状転動経路の内外に配設され、各筒径が互いに異なる内外二つの筒体とを備え、
   これら両筒体のうち外側の筒体は、前記ポンプ軸の回りに回転可能な回転筒からなり、
   内側の筒体は、前記回転筒の回転による前記球体の転動によって揺動する揺動筒からなり、
   この揺動筒の内周面と前記ポンプ軸の外周面との間には、前記チューブが介装されていることを特徴とするチューブポンプ。
2. 前記回転筒に前記球体を空転自在に位置決めする凹部が形成され、前記揺動筒に前記球体を外周方向に案内する環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたチューブポンプ。
3. 固定中心軸としてのポンプ軸と、
   このポンプ軸の周囲に円環状に巻回するように配設され、チューブ巻径方向に変形して復元可能なチューブと、
   このチューブの巻回中心軸周囲に配設され、前記ポンプ軸の周方向に転動可能な球体と、
   この球体の環状転動経路の内外に配設され、各筒径が互いに異なる内外三つの筒体とを備え、
   これら筒体のうち最外位置の筒体は、前記ポンプ軸に固定された固定筒からなり、
   最内位置の筒体は、前記ポンプ軸の回りに回転可能な回転筒からなり、
   これら内外両筒体間に介在する筒体は、前記回転筒の回転による前記球体の転動によって揺動する揺動筒からなり、
   この揺動筒の外周面と前記固定筒の内周面との間には、前記チューブが介装されていることを特徴とするチューブポンプ。
4. 前記回転筒に前記球体を空転自在に位置決めする凹部が形成され、前記揺動筒に前記球体を内周方向に案内する環状溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載されたチューブポンプ。
5. 前記チューブは、前記筒体の軸方向に沿って引き出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたチューブポンプ。
6. 前記チューブは、前記筒体の径方向に沿って引き出されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載されたチューブポンプ。
7. 前記球体が、前記チューブを常時加圧する球体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載されたチューブポンプ。
8. 前記チューブが、前記球体によって押し潰し可能な低剛性金属部材によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載されたチューブポンプ。
9. 前記チューブの内面が、外面に比べて摩擦抵抗が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載されたチューブポンプ。
10. 前記チューブが、チューブ内周部と前記ポンプ軸の外周面とを一体化するとともにチューブ外周部と前記揺動筒の内周面とを一体化することにより、介装されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたチューブポンプ。
11. 前記チューブが、チューブ内周部と前記揺動筒の外周面とを一体化するとともにチューブ外周部と前記固定筒の内周面とを一体化することにより、介装されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載されたチューブポンプ。
12. 前記チューブが、接着または溶着によって介装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載されたチューブポンプ。
13. 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の記録ヘッドと、
    この記録ヘッドのノズル形成面を封止するとともに、ポンプユニットからの負圧を受けて前記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乃至請求項１２のいずれかに記載されたチューブポンプが具備されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
14. 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の記録ヘッドと、
    この記録ヘッドにインクを供給するための主副二つのタンクと、
    これら両タンクを接続するインク供給手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、
    前記インク供給手段に、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載されたチューブポンプが具備されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。

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