JP5228885B2 - チューブポンプ及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明はチューブポンプ及び画像形成装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク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、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、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、液体吐出記録方式の「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インクを着弾させ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、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。
このような液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッドに対してインクを供給するインク供給系として、交換可能なメインタンクからインク供給ポンプによってサブタンクにインクを供給し、サブタンクから記録ヘッドに対してインクを供給するものがある。また、記録ヘッドの信頼性を維持回復するためにキャップ部材で記録ヘッドのノズル面をキャッピングして吸引ポンプによってノズルからインクを吸引排出する維持回復機構を備えている。
このようなインク供給ポンプや吸引ポンプとしては、一般にチューブポンプ(チュービングポンプ)が使用されている。チューブポンプは、例えば、弾性チューブが円弧状の内壁面に沿って配置されたポンプケース(ハウジング)と、このポンプケース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する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。
ところが、チューブポンプは弾性チューブをローラで押し潰して抜くことによって液体を吸引又は供給を行うため、適切な弾性(復元力)のあるチューブを使用しなければならないが、このような弾性チューブは、ガス遮断性が十分ではなく、内部の液体が蒸発して乾燥し、増粘するという問題がある。
そこで、特許文献1に記載されているように、チューブポンプのチューブとチューブの押圧手段を収容する容器を、接着材やゴムパッキン或いは溶着することによって気密状態にし、チューブからの液体の蒸発の防止を図ることが知られている。
特開2006−305799号公報
しかしながら、特許文献1に記載のような機構のチューブポンプあっては、ポンプを密閉するため組立作業や部品点数が増加するという課題がある。また、例えば液体吐出方式の画像形成装置にあっては、複数種類の色の異なるインクの供給を行う必要があり、この場合、各色のインクについてチューブポンプを配設することになり、チューブポンプないしチューブポンプを含むインク供給ユニットの設置スペースが増加することにな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、チューブポンプの組立性及び部品点数の増加を低減しつつチューブからの水分の蒸発を抑制し、かつ、複数のチューブポンプの設置スペースの低減を図ることを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に係るチューブポンプは、
液体が通るチューブと、前記チューブを回転しながら押圧する押圧手段と、前記チューブ及び押圧手段を一方が開放される凹部空間内に収容したポンプケースとを備える少なくとも2つのポンプユニットが一体化され、
前記2つのポンプユニットのそれぞれのポンプケースは前記凹部空間が対向されて固定され、前記チューブ及び押圧手段が収容された前記凹部空間内が密閉空間となっていて、
前記2つのポンプケースの間には前記チューブよりもガス遮断性の高い部材からなるシール部材が介装されている
構成とした。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るチューブポンプを備えている構成とした。
本発明に係るチューブポンプによれば、チューブポンプの組立性及び部品点数の増加を低減しつつチューブからの水分の蒸発を抑制することができるとともに、複数のチューブポンプが一体化されて設置スペースが低減する。
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、インク供給系に使用することで安定したインク供給を行うことができ、また吸引ポンプとして使用することで安定した吸引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。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図1及び図2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を説明する側面説明図、図2は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体1の左右の側板21A、21Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド31、32でキャリッジ33を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図2で矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
このキャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド34a、34b(区別しないときは「記録ヘッド34」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド34は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド34aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド34bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。
また、キャリッジ33には、記録ヘッド34のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク35a、35b(区別しないときは「サブタンク35」という。)を搭載している。このサブタンク35には、カートリッジ装填部4に着脱自在に装着される各色のメインタンクであるインクカートリッジ10y、10m、10c、10kから、本発明に係る流体供給装置を備える供給ポンプユニット24によって各色の供給チューブ36を介して、各色のインクが補充供給される。
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)41上に積載した用紙42を給紙するための給紙部として、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43及び給紙コロ43に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44を備え、この分離パッド44は給紙コロ43側に付勢されている。
そして、この給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側に送り込むために、用紙42を案内するガイド部材45と、カウンタローラ46と、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備えるとともに、給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド34に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト51を備えている。
この搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト51は、図示しない副走査モータによってタイミングベルトを介して搬送ローラ52が回転駆動されることによって図2のベルト搬送方向に周回移動する。
さらに、記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロである拍車63とを備え、排紙ローラ62の下方に排紙トレイ3を備えている。
また、装置本体1の背面部には両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は手差しトレイ72としている。
さらに、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81には、記録ヘッド34の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)82a、82b(区別しないときは「キャップ82」という。)と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材(ワイパブレード)83と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け84と、キャリッジ33をロックするキャリッジロック87などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構81の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための交換されない廃液タンク100を、維持回復機構81の側方側には装置本体の前面側から交換可能な廃液タンク101を、それぞれ備えている。
また、図2に示すように、キャリッジ33の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置し、この空吐出受け88には記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口部89などを備えている。
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド37で案内されて先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。
そして、記録ヘッド34のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ33をホーム位置である維持回復機構81に対向する位置に移動して、キャップ部材82によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
次に、この画像形成装置におけるインク供給系の一例について図3の模式的説明図を参照して説明する。
記録ヘッド34には、フィルタ300を介してサブタンク35が一体的に設けられてキャリッジ33に搭載されている。サブタンク35には、内部に収容されたインクの有無を検知するための一対(2本)の金属体からなる検知電極302a、302bが取り付けられ、また、内部を大気開放する大気開放手段304が設けられている。
一対の検知電極302a、302bは、一方がプラス、他方がマイナスにそれぞれ接続されており、検知電極302aと302bがインク301に接している時と接していない時では、両者間の電気抵抗が変化するため、インクの有無を検知することができる。また、大気開放手段304は、弾性体を有するパッキン部分が2色成型により一体形成された押圧ピン405が収容され、サブタンク35内に設置されたバネ306により外方へ付勢されることで大気とサブタンク35との間を遮断し、押圧ピン405が外方からバネ306の付勢力に抗して押圧されることで大気とサブタンク35内とを開放する。また、サブタンク35内には、圧力を検出するための図示しない圧力検出手段が設けられている。
メインタンク10には、内部に外圧によって変形可能なインク袋310が収納されている。このインク袋310は、メインタンク10を装置本体に装着した時に、後述する本発明に係るチューブポンプ200に設けられる中空の供給針(中空針)223に接続される。
そして、供給ポンプユニット24を構成するチューブポンプ200とサブタンク35とが供給チューブ36によって接続され、チューブポンプ200を駆動することによってメインタンク10からサブタンク35にインク301が補充供給される。サブタンク35へのインク初期充填が完了したときのサブタンク35内のインク液面は記録ヘッド34のノズル面34nから高さh0の位置にある。
次に、この画像形成装置における供給ポンプユニット24内に構成され、インクを供給あるいは吸引する本発明に係るチューブポンプの実施形態について図4ないし図8を参照して説明する。なお、図4は同チューブポンプの斜視説明図、図5は同じく図4と反対側から見た斜視説明図、図6は同じく分解斜視説明図、図7は同じくポンプユニットの分解斜視説明図、図8は同ポンプユニットの側面説明図である。
このチューブポンプ200は、2つのポンプユニット201A、201B(区別しないときは「ポンプユニット201」という。)を、各ポンプユニット201Aと201Bの各ポンプケース202の間にシール部材230を挟みこんで固定することで一体化したものである。
ポンプユニット201は、ポンプケース202内に内壁面203aが円弧状の凹部空間203が形成され、この凹部空間203内に、インクが通る弾性チューブ204と、チューブ204を回転しながら押圧する押圧手段205とが収容され(図8参照)、また凹部空間203とは別の凹部空間206内に押圧手段205を駆動する駆動手段であるDCモータ207が収容されている。
押圧手段205は、図7ないし図9にも示すように、ポンプケース203に取り付けられた軸210を中心に、リング211、押圧ローラ(カラー)212、偏心カム付きギヤ213、ギヤカバー214が取り付けられて構成されている。そして、偏心カム付きギヤ213にはモータ207に取付けられたウォームギヤ215が噛み合っている。
このポンプユニット201は、図9をも参照して、モータ207を正転又は逆転駆動することにより、ウォームギヤ215を介して偏心カム付きギヤ213が偏心しながら回転することで、押圧ローラ212がチューブ204を凹部空間203の内壁面203aに押圧しながら回転し、図9の矢印方向のいずれかに回転しながらチューブ204を押し抜くことによって、インクの供給又は吸引を行う。
ここで、チューブ204の一端部はポンプケース202に取り付けられたジョイントパイプ221に接続され、他端部は同じくジョイントパイプ222に接続されている。ジョイントパイプ221には中空針223が設けられており、また、ジョイントパイプ222には供給チューブ36が接続されている。
なお、ポンプユニット201の押圧手段205は、例えば図10に示すように、軸710によって回転する回転部材711に設けられた複数(この例は3個)のコロ712を備え、開店部材711を回転することによってコロ712でチューブ204を扱くことで供給(又は吸引)するものなどでもよい。
図6に戻って、このチューブポンプ200は、上述した2つのポンプユニット201A、201Bの各ポンプケース202,202の開口している天面同士の間に、チューブ204よりもガス遮断性の高いゴムシート、パッキンなどからなるシール部材230を挟み込み、爪部231と図示しない係止片及びネジ233などを用いて、チューブ204と押圧手段205が収容されている各凹部空間203、203を対向させて固定し、各ポンプケース202の凹部空間203、203を略密閉空間としている。
ここで、図11に示すように、一方のポンプケース202の全周にわたって断面三角形状の突起部(リブ)241を設けてシール部材230に食い込ませることにより、気密性(密閉性)を高めている。
なお、2つのポンプユニット201A、201Bの各ポンプケース202,202を接着、溶着などで接合固定することもできる。
このように、2つのポンプユニット201A、201Bを一体化してチューブ204及び押圧手段205を収容する凹部空間203を一箇所で塞ぐため、組立性、部品コストに優れ、さらには、水分が蒸発していく箇所も各ポンプユニット201を別々に密閉する場合よりも少なくなり、更なるガス遮断性の向上を図れる。
つまり、チューブポンプ200は、チューブ204が潰されて元に戻る時の復元力を利用してインクを供給又は吸引するため、チューブ204はポンプ駆動力の回転トルクを上げ過ぎない程度の適切な弾性力を持った弾性体で形成する。例えば、チューブの硬度は50〜65程度のものが好ましく使われているが、これらのチューブはガス遮断性が低く、水分が蒸発して内部のインクが増粘する。一方、インクジェット記録装置では、複数の色のインクを使用することから各色ごとにチューブポンプを備える必要がある。
この場合、2つのチューブポンプを別々にしてそれぞれ密閉構造とするのでは、組立性が悪く、部品点数も多くなる。これに対し、本発明に係るチューブポンプによれば、少なくとも2つのポンプユニットを一体化して、かつ、ポンプケースを略密閉構造で固定するので、組立性の向上、部品点数の削減を図れ、更に複数のチューブポンプを配置する場合の設置スペースの省スペース化を図れる。
また、このポンプユニット200においては、図8及び図12に示すように、モータ207を収容する凹部空間206とチューブ204などを収容する凹部空間203との間の隔壁部208とモータ207との間であって、モータ207のモータ軸207aの周囲に、チューブ204よりもガス遮断性の高いゴムシート、パッキンなどからなるシール部材250を設けている。なお、モータ207のモータ軸回りを接着剤で密封してもよい。また、図13に示すように、モータ207とポンプケース202との間にはモータ207をシール部材250側に押圧する弾性部材253を設けている。
これにより、チューブ204などを収容する凹部空間203は、シール部材251とモータ207によってモータ207を収容する凹部空間206との間が遮断され、凹部空間206が密閉されていなくても、凹部空間203は密閉される。そして、凹部空間203と凹部空間206が遮断されることにより、凹部空間206には図4などに示すようにスリット252を形成してモータ207の発熱を外部へ逃がすことができる。この場合、凹部空間203と凹部空間206は遮断されているため、モータ250で発生する熱が凹部空間203側に入ることも防止される。
次に、チューブ204とジョイント部221、222の接続部分について図14ないし図17をも参照して説明する。
まず、図14に示すように、チューブ204の表面にライン280を設け、ジョイント221のジョイントパイプマーク281を、及びジョイント222にジョイントマーク282を設け、取付け時にライン280とマーク281、282を合わせることによって、組付時のチューブねじれを防止し、送液時のねじれによる負荷、及び送液低下(機能低下)を防止することができる。
また、図15及び図16に示すように、ジョイント222のチューブ取付け部222aの根元はアンダーカットしている。そして、予めチューブ204に止め輪284を差込み、チューブ204をジョイント222のチューブ取付け部222aに差し込んだ後、図17に示すように止め輪284を矢印方向に回しながらジョイント222のアンダーカット部まで持っていく。止め輪284はスプリング形状になっているため、矢印方向に回すことで開き方向となり、容易にアンダーカット手前の外径の大きい部分を乗り越えることができる。これにより止め輪284を1ないし2回転することにより取付が可能となり作業性の向上を図ることができる。なお、ジョイント221に対するチューブ204の取付けも同様にして行うことができる。
止め輪284の機能としては、駆動モータの異常動作時にインクを絶えず送液されてしまった場合、内圧増加によるジョイントとチューブの外れを防止して、機内(装置内)へのインク漏れを防止することができる。
次に、チューブポンプ200内のインク増粘防止構造について図18を参照して説明する。
同図に破線285で示す部分に空間容積がなくなるように、例えばグリス等を充填することで、特に長期保管された場合、長期使用されなかった場合にチューブ204内のインク水分がチューブ204の透気性によりポンプケース202内に蒸発した場合の飽和時間を短縮させることができ、インクの増粘をより確実に低減することができる。
なお、上記実施形態においては、本発明に係るチューブポンプをインク供給ポンプとして使用した例で説明しているが、維持回復機構81のキャップ82aから吸引を行う吸引ポンプとして使用することもできる。また、画像形成装置に限らず一般的なチューブポンプの用途に使用することができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、インクジェットプリンタ以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機などにも適用することができる。さらに、インク以外の液体(記録液)、例えばレジスト、医療分野におけるDNA試料などを吐出させる画像形成装置などにも適用することができる。
本発明に係る画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同画像形成装置におけるインク供給系の一例を示す模式的説明図である。 本発明に係るチューブポンプの一例を示す斜視説明図である。 同じく図4と反対側から見た斜視説明図である。 同じく分解斜視説明図である。 同じくポンプユニットの分解斜視説明図である。 同ポンプユニットの側面説明図である。 同ポンプユニットの押圧手段の説明に供する要部模式的説明図である。 同ポンプユニットの押圧手段の他の例を示す要部模式的説明図である。 ポンプケースとシール部材の挟持構造の説明に供する要部断面説明図である。 同ポンプユニットのモータ収容部分の説明に供する要部説明図である。 同じくモータ収容部分の説明に供する要部説明図である。 同ポンプユニットのジョイントとチューブの接続の説明に供する側面説明図である。 同ジョイントとチューブの取付け構造の説明に供する斜視説明図である。 同じくチューブ取付け前の説明に供する斜視説明図である。 同じく止め輪の斜視説明図である。 同ポンプユニットのインク増粘防止構造の説明に供する側面説明図である。
符号の説明
10…インクカートリッジ(メインタンク)
33…キャリッジ
34、34a、34b…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
35…サブタンク
36…供給チューブ
200…チューブポンプ
201、201A、201B…ポンプユニット
202…ポンプケース
203…凹部空間
204…チューブ
205…押圧手段
206…凹部空間
207…モータ
230…シール部材

Claims (4)

  1. 液体が通るチューブと、前記チューブを回転しながら押圧する押圧手段と、前記チューブ及び押圧手段を一方が開放される凹部空間内に収容したポンプケースとを備える少なくとも2つのポンプユニットが一体化され、
    前記2つのポンプユニットのそれぞれのポンプケースは前記凹部空間が対向されて固定され、前記チューブ及び押圧手段が収容された前記凹部空間内が密閉空間となっていて、
    前記2つのポンプケースの間には前記チューブよりもガス遮断性の高い部材からなるシール部材が介装されている
    ことを特徴とするチューブポンプ。
  2. 前記2つのポンプケースの少なくとも一方には前記シール部材を押圧する突起部が設けられていることを特徴とする請求項に記載のチューブポンプ。
  3. 液体が通るチューブと、前記チューブを回転しながら押圧する押圧手段と、前記チューブ及び押圧手段を一方が開放される凹部空間内に収容したポンプケースとを備える少なくとも2つのポンプユニットが一体化され、
    前記2つのポンプユニットのそれぞれのポンプケースは前記凹部空間が対向されて固定され、前記チューブ及び押圧手段が収容された前記凹部空間内が密閉空間となっていて、
    前記ポンプケース内には前記押圧手段を駆動する駆動手段が前記凹部空間とは別の凹部空間内に収容され、
    前記駆動手段を収容した凹部空間と前記前記押圧手段を収容した凹部空間との間には前記チューブよりもガス遮断性の高い部材からなるシール部材が介装されている
    ことを特徴とするチューブポンプ。
  4. 請求項1ないしのいずれか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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