(57)【要約】【課題】単純で且つコンパクトな構成によって液体を圧送する。【解決手段】ダイアフラムポンプのダイアフラムに形状記憶合金バネを取り付けておく。形状記憶合金バネは、所定温度以上になると、記憶している形状に戻ろうとする。このため形状記憶合金バネを加熱して、バネが記憶形状に戻ろうとする力でダイアフラムを変形させて液体室に液体を吸引する。次に、加熱を中止すると、バネの温度が低下するに従って、記憶形状に戻ろうとする力が弱くなる。その結果、形状記憶合金バネによって変形していたダイアフラムが元の形状に戻ろうとする力で、液体室の容積が減少して、液体室内の液体が圧送される。こうすれば、形状記憶合金バネの加熱と、加熱の中止とを繰り返すだけで液体を圧送することができるので、単純で且つコンパクトな構成で、液体を圧送することが可能となる。【選択図】図５
2011126221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通路から液体を吸い込んで、第２の通路から圧送するダイアフラムポンプであっ
て、
前記第１の通路と前記第２の通路との間に接続されて、ダイアフラムの変形によって容
積が変化する液体室と、
前記第１の通路に設けられて、該第１の通路から前記液体室への前記液体の流入は許容
するが、該液体室から該第１の通路への流出は許容しない第１の一方弁と、
前記第２の通路に設けられて、前記液体室から該第２の通路への前記液体の流出は許容
するが、該第２の通路から該液体室への流入は許容しない第２の一方弁と、
前記ダイアフラムを変形させるダイアフラム変形手段と
を備え、
前記ダイアフラム変形手段は、
所定温度以下では前記ダイアフラム側から受ける外力によって変形するが、該所定温
度以上に温度が上昇すると、予め記憶されている初期形状に戻ろうとする形状記憶合金バ
ネと、
前記形状記憶合金バネを前記所定温度以上まで加熱する加熱手段と
を備えているダイアフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のダイアフラムポンプであって、
前記加熱手段は、前記形状記憶合金バネに通電することによって、該形状記憶合金バネ
を前記所定温度以上まで加熱する手段であるダイアフラムポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のダイアフラムポンプであって、
前記形状記憶合金バネは、前記初期形状に戻ると、前記液体室の容積が増加する方向に
前記ダイアフラムを変形させるバネであるダイアフラムポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のダイアフラムポンプであって、
前記形状記憶合金バネによって前記ダイアフラムとともに変形し、該変形したダイアフ
ラムを復元させる方向に反力を発生する復元バネを備えるダイアフラムポンプ。
【請求項５】
容器内の液体を噴射ノズルから噴射する液体噴射装置であって、
前記容器内の液体を、請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のダイアフラムポン
プを用いて前記噴射ノズルに供給する液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズルから液体を噴射する液体噴射装置などに搭載されて、液体を供給
する技術に関する
【背景技術】
【０００２】
いわゆるインクジェットプリンターに代表されるように、噴射ノズルから液体を噴射す
る液体噴射装置が知られている。この液体噴射装置では、噴射しようとする液体をインク
カートリッジなどの専用容器に収容しておき、専用容器から噴射ノズルに液体を供給する
ことによって液体を噴射している。専用容器から噴射ノズルに液体を供給する方法として
は、最も単純には、噴射ノズルより高い位置に搭載した専用容器から重力によって液体を
供給する方法が採用されている。
【０００３】
また、近年では、負圧式のダイアフラムポンプを用いて、専用容器内から噴射ノズルに
液体を供給する方法も採用されるようになってきた（特許文献１など）。この方法では、
空気室と液体室（例えばインク室）とを、ダイアフラムと呼ばれる変形可能な薄い隔壁で
隔てておき、空気室に負圧を作用させてダイアフラムを引き込むように変形させることで
専用容器内の液体を液体室内に吸い込んだ後、空気室の負圧を大気に開放する。すると、
負圧によって変形していたダイアフラムが戻ろうとして、液体室内の液体を噴射ノズルに
向かって圧送する。この方法では、ダイアフラムが戻ろうとする力が液体に加わるだけな
ので、液体の噴射量に合わせて供給量を調整するといった複雑な制御を行わなくても、噴
射ノズルから噴射された分だけの液体を自動的に供給することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７２６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、負圧式のダイアフラムポンプを用いた上記の方式では、ダイアフラムポンプの
他に、そのダイアフラムポンプを駆動するための負圧を発生させる負圧ポンプが必要とな
るので、液体を圧送するための構成が大型化してしまうという問題がある。特にインクジ
ェットプリンターのように、同時に複数種類の液体（インク）を噴射する液体噴射装置で
は、液体の種類毎に設けられたダイアフラムポンプを同時に駆動しなければならないので
、大きな容量の負圧ポンプが必要となり、負圧ポンプを搭載するスペースが大きくなるた
め、液体噴射装置がますます大型化してしまう。
【０００６】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、
負圧式のダイアフラムポンプが有する利点を保ったまま、単純で且つコンパクトな構成に
よって、液体を圧送することが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明のダイアフラムポンプは次の
構成を採用した。すなわち、
第１の通路から液体を吸い込んで、第２の通路から圧送するダイアフラムポンプであっ
て、
前記第１の通路と前記第２の通路との間に接続されて、ダイアフラムの変形によって容
積が変化する液体室と、
前記第１の通路に設けられて、該第１の通路から前記液体室への前記液体の流入は許容
するが、該液体室から該第１の通路への流出は許容しない第１の一方弁と、
前記第２の通路に設けられて、前記液体室から該第２の通路への前記液体の流出は許容
するが、該第２の通路から該液体室への流入は許容しない第２の一方弁と、
前記ダイアフラムを変形させるダイアフラム変形手段と
を備え、
前記ダイアフラム変形手段は、
所定温度以下では前記ダイアフラム側から受ける外力によって変形するが、該所定温
度以上に温度が上昇すると、予め記憶されている初期形状に戻ろうとする形状記憶合金バ
ネと、
前記形状記憶合金バネを前記所定温度以上まで加熱する加熱手段と
を備えていることを要旨とする。
【０００８】
このような本発明のダイアフラムポンプにおいては、所定温度以上に加熱されると、記
憶しておいた形状に戻ろうとする性質を有する前記形状記憶合金バネが、ダイアフラムに
取り付けられている。この形状記憶合金バネは、常温（すなわち、所定温度未満の温度）
では、前記ダイアフラム側から受ける外力によって変形した状態となっているが、所定温
度以上に昇温すると、予め記憶している形状（記憶形状）に戻ろうとする。その結果、前
記ダイアフラムを変形させて前記液体室の容積を増加させるので、前記第１の通路から前
記第１の一方弁を介して液体室内に液体を吸い込むことができる。また、前記形状記憶合
金バネの加熱を中止すると、前記形状記憶合金バネの温度が次第に低下して記憶形状に戻
ろうとする力が弱くなるので、前記ダイアフラム側からの力によって変形していた状態（
すなわち、形状記憶合金バネの加熱前の状態）に戻っていく。これに伴って前記液体室の
容積が減少し、その結果、該液体室内の液体が第２の一方弁を介して第２の通路から圧送
されることになる。
【０００９】
このように本発明のダイアフラムポンプでは、前記形状記憶合金バネの加熱と、加熱の
停止とを繰り返すだけで、前記第１の通路から液体を吸い込んで、前記第２の通路から圧
送することができる。このため、ダイアフラムポンプを動作させるための負圧ポンプが不
要となるので、単純で且つコンパクトな構成で、液体を圧送することが可能となる。
【００１０】
上述した本発明のダイアフラムポンプにおいては、前記形状記憶合金バネに通電するこ
とによって、該形状記憶合金を前記所定温度以上まで加熱することとしてもよい。
【００１１】
前記形状記憶合金バネも電気抵抗を有しているから、該形状記憶合金バネに通電するだ
けで、いわゆるジュール熱によって前記形状記憶合金バネを加熱することができる。その
結果、単純な構成で前記形状記憶合金バネを前記所定温度以上に加熱することができるの
で、液体を圧送するための構成を、より一層単純で且つコンパクトな構成とすることが可
能となる。
【００１２】
また、上述した本発明のダイアフラムポンプにおいては、前記形状記憶合金バネが前記
初期形状に戻ろうとすると、前記液体室の容積が増加する方向に前記ダイアフラムを変形
させるようにしてもよい。
【００１３】
前記形状記憶合金バネは、前記加熱手段によって比較的速やかに昇温させることができ
るが、温度の低下は周囲の空気への放熱によって行われるので、昇温時のように速やかに
温度を変化させることは困難である。すなわち、前記形状記憶合金バネは、速やかに記憶
形状に変形させることはできるが、記憶形状に変形した前記形状記憶合金バネを、変形前
の状態に戻すためには、ある程度の時間が必要となる。そこで、前記形状記憶合金バネが
昇温して前記初期形状に戻ろうとすると、前記液体室の容積が増加する方向に前記ダイア
フラムを変形させて該液体室に液体を吸い込むようにしておく。こうすれば、前記液体室
に速やかに液体を吸い込んだ後、前記形状記憶合金バネの温度が低下するに従ってゆっく
りと液体を圧送することができる。その結果、前記液体室に液体を吸い込むために液体の
圧送が途切れる時間を抑制しながら、安定して液体を圧送することが可能となる。
【００１４】
また、上述した本発明のダイアフラムポンプにおいては、前記形状記憶合金バネによっ
て前記ダイアフラムとともに変形し、該変形したダイアフラムを復元させる方向に反力を
発生する復元バネを備えることとしてもよい。
【００１５】
こうすれば、前記形状記憶合金バネの加熱を停止した後は、前記復元バネの反力によっ
て、前記ダイアフラムを元の形状に復元させることができる。このため、前記復元バネを
適切に選択しておくことで、該復元バネの反力を用いて前記ダイアフラムを速やかに元の
形状に戻すことができる。その結果、単位時間あたりに圧送可能な液体量を増加させるこ
とが可能となる。
【００１６】
また、上述した本発明のダイアフラムポンプは、容器内の液体を噴射ノズルから噴射す
る液体噴射装置で、該噴射ノズルに液体を供給する用途に特に好適に適用することができ
る。従って、本発明は、上述した本発明のダイアフラムポンプを用いて、容器内の液体を
噴射ノズルに供給する液体噴射装置の態様で把握することも可能である。
【００１７】
このような態様で把握された本発明の液体噴射装置においては、容器内の液体を、単純
で且つコンパクトな構成によって噴射ノズルに供給することができる。その結果、たとえ
噴射する液体の種類が増えた場合でも、液体噴射装置が大型化したり、複雑化したりする
ことを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例のダイアフラムポンプを搭載したインクジェットプリンターを例示した説明図である。
【図２】カートリッジホルダーにインクカートリッジを装着する様子を示した説明図である。
【図３】本実施例のダイアフラムポンプの構造を示した断面図である。
【図４】形状記憶合金バネの動作を示した説明図である。
【図５】本実施例のダイアフラムポンプが噴射ヘッドにインクを圧送する動作を示した説明図である。
【図６】負圧によって駆動される従来のダイアフラムポンプを例示した説明図である。
【図７】形状記憶合金バネを圧縮した状態で使用する第１変形例のダイアフラムポンプが動作する様子を示した説明図である。
【図８】形状記憶合金バネの他に復元バネを備えた第２変形例のダイアフラムポンプを例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ａ−１．インクジェットプリンターの構造：
Ａ−２．本実施例のダイアフラムポンプの構造：
Ｂ．本実施例のダイアフラムポンプの動作：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
Ｃ−２．第２変形例：
【００２０】
Ａ．装置構成  ：
Ａ−１．インクジェットプリンターの構造  ：
図１は、本実施例のダイアフラムポンプを搭載したインクジェットプリンター１０を例
示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、略箱形の外観形状をし
ており、前面のほぼ中央には前面カバー１１が設けられ、その隣には複数の操作ボタン１
５が設けられている。前面カバー１１は下端側で軸支されており、上端側を手前に倒すと
、印刷用紙が排出される細長い排紙口１２が現れる。また、インクジェットプリンター１
０の背面側には給紙トレイ１３が設けられている。給紙トレイ１３に印刷用紙をセットし
て操作ボタン１５を操作すると、給紙トレイ１３から印刷用紙が吸い込まれて、内部で表
面に画像が印刷された後、排紙口１２から排出されるようになっている。
【００２１】
また、インクジェットプリンター１０の上面側には上面カバー１４が設けられている。
上面カバー１４は、奥側で軸支されており、手前側を持ち上げて上面カバー１４を開くと
、インクジェットプリンター１０の内部の状態を確認したり、あるいはインクジェットプ
リンター１０の修理などを行ったりすることが可能となっている。
【００２２】
また、インクジェットプリンター１０の内部には、主走査方向に往復動しながら印刷用
紙などの印刷媒体２上にインクドットを形成する噴射ヘッド２０や、噴射ヘッド２０を往
復動させる駆動機構３０などが搭載されている。噴射ヘッド２０の底面側（印刷媒体２に
向いた側）には、複数の噴射ノズルが設けられており、噴射ノズルから印刷媒体に向かっ
てインクを噴射する。また、噴射ノズルから噴射するインクは、インクカートリッジ４０
と呼ばれる専用容器に収容されている。インクカートリッジ４０は、噴射ヘッド２０とは
別に位置に設けられたカートリッジホルダー４２に装着され、カートリッジ内のインクは
インクチューブ４４を介して噴射ヘッド２０に供給される。
【００２３】
尚、図示したインクジェットプリンター１０では、シアン色、マゼンタ色、イエロー色
、黒色の４種類のインクを用いてカラー画像を印刷することが可能であり、このことと対
応して、噴射ヘッド２０には、インクの種類毎に噴射ノズルが設けられている。そして、
それぞれの噴射ノズルに対して、対応するインクカートリッジ４０内のインクが、インク
の種類毎に設けられたインクチューブ４４を介して供給されるようになっている。
【００２４】
噴射ヘッド２０を往復動させる駆動機構３０は、内側に複数の歯形が形成されたタイミ
ングベルト３２と、タイミングベルト３２を駆動するための駆動モーター３４などから構
成されている。タイミングベルト３２の一部は噴射ヘッド２０に固定されており、タイミ
ングベルト３２を駆動すると、主走査方向に延設された図示しないガイドレールによって
ガイドしながら、噴射ヘッド２０を主走査方向に往復動させることが可能となる。
【００２５】
また、噴射ヘッド２０を主走査方向に移動させた印刷領域外の位置には、ホームポジシ
ョンと呼ばれる領域が設けられており、ホームポジションには、メンテナンス機構が搭載
されている。メンテナンス機構は、噴射ヘッド２０の底面に押し付けられて、噴射ノズル
を取り囲むように閉空間を形成するキャップ部材５０や、噴射ヘッド２０の底面に押し付
けるためにキャップ部材５０を昇降させるための図示しない昇降機構や、キャップ部材５
０が噴射ヘッド２０の底面に押し付けられることで形成される閉空間に負圧を発生させる
ための図示しない吸引ポンプなどから構成されている。
【００２６】
更に、インクジェットプリンター１０の内部には、印刷媒体２を紙送りするための図示
しない紙送機構や、全体の動作を制御する制御部９０なども搭載されている。噴射ヘッド
２０を往復動させる動作や、印刷媒体２を紙送りする動作や、噴射ノズルからインクを噴
射する動作などの動作は、全て制御部９０の制御の元で行われている。
【００２７】
図２は、カートリッジホルダー４２にインクカートリッジ４０を装着する様子を示した
説明図である。図示されているように、カートリッジホルダー４２の底部には、インクカ
ートリッジ４０からインクを取り入れるためのインク取入針４６が、カートリッジ毎に立
設されている。また、インクカートリッジ４０の底部には、図示しないインク供給口が設
けられている。インクカートリッジ４０をカートリッジホルダー４２に装着する際には、
インクカートリッジ４０に設けられたインク供給口を、カートリッジホルダー４２に設け
られたインク取入針４６に押し当てた状態で、インクカートリッジ４０を下方に押し下げ
るようにして装着する。すると、インク取入針４６がインク供給口から挿入されて、イン
クカートリッジ４０内のインクをカートリッジホルダー４２に供給可能となる。
【００２８】
また、カートリッジホルダー４２にはダイアフラムポンプ１００が内蔵されており、イ
ンク取入針４６から流入したインクは、カートリッジホルダー４２内に設けられたインク
通路４２ｐによってダイアフラムポンプ１００に導かれる。ダイアフラムポンプ１００の
詳細な構造については後述するが、大まかに言えば、ダイアフラムが設けられた本体部１
００ｂと、本体部１００ｂの上流側（インク取入針４６側）に設けられた一方弁（上流側
一方弁１００ｕ）と、本体部１００ｂの下流側に設けられた一方弁（下流側一方弁１００
ｄ）とが、インク通路４２ｐによって接続された構造となっている。また、下流側一方弁
１００ｄの下流側のインク通路４２ｐは、カートリッジホルダー４２の内部を通って背面
側に開口している。このため、インク取入針４６から取り入れられたインクは、上流側一
方弁１００ｕを経由して本体部１００ｂに導かれ、本体部１００ｂで加圧された後、下流
側一方弁１００ｄおよびインク通路４２ｐを介して、カートリッジホルダー４２の背面側
から噴射ヘッド２０に向けて圧送されるようになっている。
【００２９】
また、前述したように本実施例のインクジェットプリンター１０は、シアン色、マゼン
タ色、イエロー色、黒色の４色分のインクカートリッジ４０を搭載しており、インクカー
トリッジ４０内のインクは、それぞれ独立して噴射ヘッド２０に供給される。このため、
インクカートリッジ４０内のインクを取り入れて、噴射ヘッド２０に圧送するためのダイ
アフラムポンプ１００も、インクカートリッジ４０毎に設けられている。
【００３０】
ここで、ダイアフラムポンプは負圧を用いて駆動されることが通常であるが、全てのダ
イアフラムポンプを同時に駆動する場合でも十分な負圧を発生させることが可能なように
、負圧を発生させるための負圧ポンプには十分な容量が要求される。このため、ダイアフ
ラムポンプ自体は小さなポンプであるにも拘わらず、ダイアフラムポンプを駆動するため
の負圧ポンプまで含めると大きな搭載スペースが必要となって、インクジェットプリンタ
ー１０が大型化する要因の一つとなっていた。こうした点に鑑みて、本実施例のインクジ
ェットプリンター１０では、以下のようなダイアフラムポンプを用いてインクを圧送して
いる。
【００３１】
Ａ−２．本実施例のダイアフラムポンプの構造  ：
図３は、本実施例のダイアフラムポンプ１００の構造を示した断面図である。上述した
ように、本実施例のダイアフラムポンプ１００は、上流側一方弁１００ｕと、本体部１０
０ｂと、下流側一方弁１００ｄとが、インク通路４２ｐによって接続された構造となって
いる。
【００３２】
本体部１００ｂは、カートリッジホルダー４２の底面側に設けられた凹部内に形成され
ており、凹部の内部と開口部とを仕切るように設けられたダイアフラム１０２や、ダイア
フラム１０２で仕切られることによって凹部内に形成されたインク室１０６や、ダイアフ
ラム１０２を駆動する形状記憶合金バネ１０４などから構成されている。形状記憶合金バ
ネ１０４については、後ほど詳しく説明するが、常温では単なるバネとして機能し、加熱
すると、予め記憶しておいた形状（記憶形状）に戻ろうとする性質を有する特殊なバネで
ある。尚、本実施例では、形状記憶合金バネ１０４は、いわゆる弦巻バネが採用されてい
るが、いわゆるバネとして機能するのであれば、板バネなどの他の形態のバネを用いるこ
とも可能である。また、本実施例の形状記憶合金バネ１０４は、凹部の開口部に渡された
板状部材１０３と、ダイアフラム１０２との間に取り付けられている。
【００３３】
ダイアフラム１０２は、空気などの気体やインクなどの液体を通さない弾性材料を用い
て形成された薄膜状の部材であり、薄膜の一方の側から外力を受けることによって弾性変
形するようになっている。尚、ダイアフラム１０２の材質としては、金属や、ゴム、樹脂
などを用いることができ、更にはこれらの材質を組み合わせて用いることもできる。また
、本実施例では、ダイアフラム１０２が弾性材料によって形成されており、外力を受ける
と変形すると共に、外力が取り除かれると、自らの復元力によって元の形状に戻るものと
して説明するが、ダイアフラム１０２を非弾性材料によって形成してもよい。この場合は
、ダイアフラム１０２の他にバネなどの弾性部材を設けておき、ダイアフラム１０２にか
かる外力が取り除かれると、バネの復元力によってダイアフラム１０２が元の形状に戻る
ようにしておけばよい。
【００３４】
インク室１０６には、２つのインク通路４２ｐが開口しており、一方のインク通路４２
ｐは上流側一方弁１００ｕを介してインク取入針４６に接続されている。また、他方のイ
ンク通路４２ｐは、下流側一方弁１００ｄを介してカートリッジホルダー４２の背面に開
口し、そこからインクチューブ４４によって噴射ヘッド２０に接続されている（図１を参
照のこと）。これら上流側一方弁１００ｕおよび下流側一方弁１００ｄは、上流側から下
流側にインクが流れる場合にだけ開放状態となる一方向弁となっている。従って、インク
室１０６からインク取入針４６の方向にインクが逆流しようとすると、上流側一方弁１０
０ｕが閉鎖状態となり、また、インクチューブ４４側（すなわち噴射ヘッド２０側）から
インク室１０６にインクが逆流しようとすると、下流側一方弁１００ｄが閉鎖状態となっ
て、それぞれインクの逆流が阻止されるようになっている。
【００３５】
更に、本実施例のダイアフラムポンプ１００では、形状記憶合金バネ１０４に通電部１
０８が接続されており、電流を流して形状記憶合金バネ１０４を加熱することが可能とな
っている。また、通電部１０８が形状記憶合金バネ１０４に電流を流したり、切断したり
する動作は、インクジェットプリンター１０に設けられた制御部９０によって制御されて
いる。
【００３６】
前述したように形状記憶合金バネ１０４は、温度が高くなると予め記憶しておいた形状
（記憶形状）に戻ろうとする性質を有しており、本実施例のダイアフラムポンプ１００は
、通電して加熱された形状記憶合金バネ１０４が記憶形状に戻ろうとする力を利用して動
作するようになっている。このため、ダイアフラムポンプを動作させるための負圧ポンプ
が不要となり、インクジェットプリンター１０が大型化することを回避することが可能と
なる。加えて、形状記憶合金バネ１０４に通電するだけでダイアフラムポンプ１００を動
作させることができるので、たとえインクの種類が多くなったとしても、それぞれのイン
クを簡単に噴射ヘッド２０に供給することが可能となる。以下では、本実施例のダイアフ
ラムポンプ１００の動作について詳しく説明する。
【００３７】
Ｂ．本実施例のダイアフラムポンプの動作  ：
上述したように、本実施例のダイアフラムポンプ１００は、通電によって加熱された形
状記憶合金バネ１０４が記憶形状に戻ろうとする力を利用して駆動されている。そこで、
本実施例のダイアフラムポンプ１００の動作を説明する準備として、形状記憶合金バネ１
０４の動作について説明しておく。
【００３８】
図４は、形状記憶合金バネ１０４の動作を示した説明図である。図４（ａ）には、形状
記憶合金で形成された弦巻バネ（形状記憶合金バネ）の両端が、治具に固定されている様
子が示されている。ここでは、形状記憶合金バネは、自由長から引き延ばされた状態で治
具にセットされているものとする。また、この形状記憶合金バネには、治具にセットする
前の自由長よりも、バネ長の短い形状が予め記憶されているものとする。そして、バネが
戻ろうとする力を荷重計で計測しながら、形状記憶合金バネの温度を徐々に上昇させてい
く。
【００３９】
図４（ｂ）には、このようにして計測された形状記憶合金バネの反力（バネ反力）が示
されている。上述したように、形状記憶合金バネは引き延ばされた状態で治具にセットさ
れているから、始めは、引き延ばし量に応じたバネ反力が計測される。この状態から、形
状記憶合金バネの温度を昇温させると、形状記憶合金バネが予め記憶していた形状（記憶
形状）に戻ろうとする。ここで、記憶しているバネ形状は、治具にセットした時の自由長
よりも短いから、形状記憶合金バネが記憶形状に戻ろうとするに従って、荷重計には大き
なバネ反力が現れる。図４（ｂ）には、形状記憶合金バネを加熱すると、ある温度付近で
急にバネ反力が大きくなる様子が示されている。そして、更に温度が上昇すると、形状記
憶合金バネが完全に記憶形状を思い出した状態（すなわち、外力が作用しなければ記憶形
状に復元する状態）となり、それ以降は通常のバネと同様に、変形量が変わらない限りバ
ネ反力も一定となる。
【００４０】
このように、ある温度以上になると、予め記憶していた形状に戻ろうとする特性を有す
る形状記憶合金としては、代表的には、ニッケルおよびチタンを主成分とするＮｉ−Ｔｉ
合金が知られている。また、形状記憶合金は、合金の成分比率や、バネ形状などに成型す
る際の成型条件、更には成型後の熱処理条件によって、記憶形状に復元し始める温度や、
温度に対する復元速度、更には復元前と復元後との間での荷重差など、形状記憶合金の種
々の特性を制御することが可能である。
【００４１】
尚、以上の説明では、形状記憶合金バネを引き延ばした状態で使用するものとした。こ
のように、形状記憶合金バネを引き延ばした状態で使用する場合には、自由長よりも短い
バネ形状を記憶しておき、自由長から引き延ばした状態で使用することが一般的である。
こうすると、温度の上昇に伴って形状記憶合金バネが元の短いバネ形状に戻ろうとする際
に、バネの引っ張り力を増加させることができる。
【００４２】
これに対して、形状記憶合金バネを圧縮した状態で使用することも可能である。この場
合は、形状記憶合金バネに自由長よりも長いバネ形状を記憶しておくことが一般的である
。そして、温度が低い状態では、通常のバネと同様に、自由長からの圧縮量に対応して、
突っ張り方向のバネ反力が得られるが、温度の上昇に伴って形状記憶合金バネが元の長い
バネ形状に戻ろうとする際に、バネの突っ張り方向の力を増加させるような使い方をする
ことが可能である。
【００４３】
以上のような形状記憶合金バネについての説明を踏まえた上で、本実施例のダイアフラ
ムポンプ１００の動作について説明する。
【００４４】
図５は、本実施例のダイアフラムポンプ１００が、噴射ヘッド２０に向かってインクを
圧送する動作を示した説明図である。図５（ａ）には、ダイアフラムポンプ１００がイン
クを吸い込む前の状態が示されている。図示されているように、インクを吸い込む前は、
通電部１０８のスイッチは切断状態となっている。このため、形状記憶合金バネ１０４に
は電流は流れておらず、形状記憶合金バネ１０４は、インクジェットプリンター１０の雰
囲気温度とほぼ同じ温度となっている。また、図４を用いて前述したように、加熱してい
ない状態では形状記憶合金バネ１０４のバネ反力は小さいので、形状記憶合金バネ１０４
は、ダイアフラム１０２の復元力に負けて引き延ばされた状態となっている。
【００４５】
この状態から、通電部１０８のスイッチを導通状態として、形状記憶合金バネ１０４に
電流を流してやる。すると、形状記憶合金バネ１０４が有する電気抵抗によってジュール
熱が発生し、形状記憶合金バネ１０４の温度が上昇する。そして、図４（ｂ）に示したよ
うに、ある温度に達すると形状記憶合金バネ１０４が予め記憶していた短いバネ形状に戻
ろうとして、大きなバネ反力が発生する。この大きなバネ反力は、ダイアフラム１０２の
復元力よりも大きい。その結果、ダイアフラム１０２が変形してインク室１０６の容積が
増大する。
【００４６】
ここで、インク室１０６には２つのインク通路４２ｐが開口しているが、一方のインク
通路４２ｐには上流側一方弁１００ｕが設けられており、他方のインク通路４２ｐには下
流側一方弁１００ｄが設けられている。このうち、上流側一方弁１００ｕは、インク室１
０６に流入しようとするインクを通過させる方向に取り付けられているが、下流側一方弁
１００ｄは、インク室１０６に流入しようとするインクを阻止する方向に取り付けられて
いる。ダイアフラム１０２を変形させてインク室１０６の容積を増加させると、２つのイ
ンク通路４２ｐは減圧され、インク室１０６に流入しようとするインクのナガラが発生し
ようとする。しかし、下流側からのインクの流れは、下流側一方弁１００ｄによって阻止
されて、インク取入針４６から取り込まれたインクが、上流側一方弁１００ｕを介してイ
ンク室１０６に流入することになる。図５（ｂ）には、形状記憶合金バネ１０４に通電す
ることによってダイアフラム１０２が変形する様子が、白抜きの矢印によって示されてい
る。また、その結果として、インク取入針４６から取り込まれたインクが、上流側一方弁
１００ｕを介してインク室１０６に流入する様子が、太い破線の矢印によって示されてい
る。
【００４７】
尚、前述したように、形状記憶合金バネ１０４が記憶形状に復元し始める温度や、温度
に対する復元速度や、復元前後での荷重差などは、合金成分や成型条件、熱処理条件によ
って制御することができる。従って、これら条件を予め適切に設定しておけば、形状記憶
合金バネ１０４に大きな電流を流さなくても、通電開始から、短時間（例えば１秒前後）
でインクの吸い込みを完了させることが可能である。
【００４８】
また、ここでは、形状記憶合金バネ１０４自体に電流を流すことによって加熱するもの
としているが、形状記憶合金バネ１０４の代わりにヒーターに電流を流して形状記憶合金
バネ１０４を加熱しても良い。この場合でも、形状記憶合金バネ１０４にヒーターを貼り
付けたり、あるいは形状記憶合金バネ１０４にヒーターを巻き付けたりしておけば、形状
記憶合金バネ１０４を効率よく加熱することができる。また、ヒーターについては形状記
憶合金で形成する必要はないので、より良好なヒーター性能を有する材料を採用すること
で、形状記憶合金バネ１０４をより効率よく加熱することも可能となる。
【００４９】
以上のようにしてインク室１０６にインクを吸い込んだら、形状記憶合金バネ１０４へ
の通電を停止する。すると、形状記憶合金バネ１０４は、周囲の空気に熱を奪われて徐々
に温度が低下していく。図４（ｂ）を用いて前述したように、形状記憶合金バネ１０４は
、温度が低下すると反力も小さくなるから、やがて、ダイアフラム１０２の復元力に負け
て引き延ばされた状態となり、それに伴ってインク室１０６の容積が減少しようとする。
【００５０】
ここで、前述したように、上流側のインク通路４２ｐに設けられた上流側一方弁１００
ｕは、インク室１０６からインクが流出（逆流）しようとすると閉鎖状態になるが、下流
側のインク通路４２ｐに設けられた下流側一方弁１００ｄは、インク室１０６から流出し
ようとするインクを通過させる。このため、インク室１０６のインクは、ダイアフラム１
０２が元に戻ろうとする力によって、下流側一方弁１００ｄを経由して噴射ヘッド２０に
圧送されることになる。図５（ｃ）には、形状記憶合金バネ１０４への通電を停止すると
、形状記憶合金バネ１０４が冷やされて、ダイアフラム１０２が元の形状に復元する様子
が、白抜きの矢印によって示されている。また、その結果として、インク室１０６のイン
クが、下流側一方弁１００ｄを介して、カートリッジホルダー４２の背面側から噴射ヘッ
ド２０に向けて圧送される様子が、太い破線の矢印によって示されている。
【００５１】
また、形状記憶合金バネ１０４を加熱する場合とは異なって、形状記憶合金バネ１０４
の温度はゆっくりとしか低下しないので、ダイアフラム１０２もゆっくりとしか元の形状
には戻らない。従って、本実施例のダイアフラムポンプ１００では、一度に多量のインク
を圧送することは困難である。しかし実際には、ダイアフラムポンプ１００は、噴射ノズ
ルから噴射された分だけのインクを圧送すればよく、この程度のインク量を圧送するので
あれば、ダイアフラム１０２を適切な大きさに設定することで、十分に対応することが可
能である。
【００５２】
更に、噴射ヘッド２０には複数の噴射ノズルが設けられているが、全ての噴射ノズルか
ら同時にインクが噴射されることは稀であり、ほとんどの場合は一部の噴射ノズルがイン
クを噴射しているだけなので、ダイアフラムポンプ１００が圧送可能なインク量に対して
、実際に噴射されるインク量が下回っていることが通常である。従って、インク室１０６
から噴射ヘッド２０までのインクは、ダイアフラム１０２が戻ろうとする力で加圧された
状態となっている。このため、噴射ノズルからインクが噴射された場合には、その噴射ノ
ズルに直ちにインクを供給することが可能である。また、インクが噴射されることなく長
い時間が経過した場合でも、インク室１０６よりも下流側（インク通路４２ｐや、インク
チューブ４４、噴射ヘッド２０など）から、インク内に空気が混入することを回避するこ
とが可能となっている。
【００５３】
以上のようにして、噴射ノズルから噴射された分だけ、少しずつインクを圧送していく
。また、インクを圧送するに従って、ダイアフラム１０２が元に形状に戻っていく。そし
て、図５（ａ）に示したように、ダイアフラム１０２が完全に元の形状に戻ったら、再び
形状記憶合金バネ１０４に電流を通電して、形状記憶合金バネ１０４を加熱する。すると
、図５（ｂ）に示したように、ダイアフラム１０２が変形して、インク取入針４６から取
り込まれたインクがインク室１０６内に流入する。その後は、形状記憶合金バネ１０４に
流れる電流を切断した後、再びインクを圧送可能な状態となる。
【００５４】
本実施例のダイアフラムポンプ１００は、以上のような動作を繰り返すことによって、
噴射ノズルから噴射された分だけのインクを、噴射ヘッド２０に圧送することが可能であ
る。このように、本実施例のダイアフラムポンプ１００は、形状記憶合金バネ１０４に電
流を流したり、切断したりするだけで動作させることができるので、たとえインクの種類
が多くなって、多くのダイアフラムポンプ１００を搭載しなければならなくなっても、イ
ンクジェットプリンター１０が大型化することがない。
【００５５】
図６は、参考として負圧によって駆動される従来のダイアフラムポンプ２００を例示し
た説明図である。図示されるように、従来のダイアフラムポンプ２００では、ダイアフラ
ム１０２を挟んでインク室１０６の反対側に空気室１０７が設けられており、この空気室
１０７に、負圧ポンプ２０２と、開放弁２０４とが接続されている。そして、開放弁２０
４を閉じた状態で負圧ポンプ２０２を駆動すると、空気室１０７内が負圧となってダイア
フラム１０２を変形させる。その結果、インク室１０６の容積が増加して、インク取入針
４６から上流側一方弁１００ｕを介してインク室１０６にインクが吸い込まれる。こうし
てインク室１０６にインクを吸い込んだ状態で、負圧ポンプ２０２を停止し、開放弁２０
４を開放する。すると、空気室１０７内の圧力が大気圧に戻るので、負圧によって変形し
ていたダイアフラム１０２が元の形状に戻ろうとする。この力がインク室１０６内のイン
クに加わって、下流側一方弁１００ｄを介して噴射ヘッド２０にインクが圧送される。ま
た、負圧ポンプ２０２や開放弁２０４は、インクジェットプリンター１０に搭載された制
御部９０によって制御されている。
【００５６】
図６に示した従来のダイアフラムポンプ２００と比較すると明らかなように、図３を用
いて前述した本実施例のダイアフラムポンプ１００では、負圧ポンプ２０２および開放弁
２０４が、単なる形状記憶合金バネ１０４に置き換わった構造となっている。負圧ポンプ
２０２は言うに及ばず、開放弁２０４でさえも、形状記憶合金バネ１０４に比べればかさ
ばる部品であることから、負圧ポンプ２０２および開放弁２０４を形状記憶合金バネ１０
４に置き換えることで、ダイアフラムポンプ１００全体を大幅に小型化することが可能と
なる。
【００５７】
また、本実施例のダイアフラムポンプ１００では、従来のダイアフラムポンプ２００で
空気室１０７が形成されている部分を、単に開口させておけばよい。このため、ダイアフ
ラムポンプ１００自体の構造も単純化することができる。更に加えて、従来のダイアフラ
ムポンプ２００を作動させるためには、負圧ポンプ２０２および開放弁２０４を制御しな
ければならないのに対して、本実施例のダイアフラムポンプ１００では形状記憶合金バネ
１０４の通電をＯＮ／ＯＦＦするだけでよい。このため、インクジェットプリンター１０
に搭載された制御部９０が実行する制御内容も簡素化することが可能となる。
【００５８】
また、前述したように、インクジェットプリンター１０には複数色（ここでは、４色）
のインクが用いられており、これら複数のインクを同時に噴射ヘッド２０に圧送しなけれ
ばならない場合も生じ得る。負圧によって動作する従来のダイアフラムポンプ２００であ
れば、全てのダイアフラムポンプ２００を同時に動作させることが可能なように、十分な
容量を持った大きな負圧ポンプが必要となる。そして、インクの種類が増えるほど、大き
な容量の負圧ポンプが必要となる。大きな容量の負圧ポンプを搭載するためには大きな搭
載スペースが必要となり、このことが、多種類のインクを搭載したインクジェットプリン
ター１０の小型化を図る上での障害となっていた。
【００５９】
これに対して本実施例のダイアフラムポンプ１００では、複数のダイアフラムポンプ１
００を同時に動作させる場合でも、それらダイアフラムポンプ１００の形状記憶合金バネ
１０４に同時に、しかも短時間だけ通電するだけよい。このため、多種類のインクを搭載
しながら、小さなサイズのインクジェットプリンター１０を容易に実現することが可能と
なる。
【００６０】
Ｃ．変形例  ：
以上に説明した本実施例のダイアフラムポンプ１００には、幾つかの変形例が存在して
いる。以下では、これら変形例について簡単に説明する。
【００６１】
Ｃ−１．第１変形例  ：
上述した実施例では、形状記憶合金バネ１０４に通電した時に、形状記憶合金バネ１０
４が、記憶していた短いバネ形状に縮もうとする力を利用して、ダイアフラムポンプ１０
０を動作させるものとして説明した。これに対して、形状記憶合金バネ１０４に長いバネ
形状を記憶させておき、通電した時に形状記憶合金バネ１０４が伸びようとする力を利用
して、ダイアフラムポンプ１００を動作させることも可能である。
【００６２】
図７は、このような第１変形例のダイアフラムポンプ１００が動作する様子を示した説
明図である。図７（ａ）には、形状記憶合金バネ１０４に通電していない状態が示されて
いる。通電していない状態では、形状記憶合金バネ１０４は、周囲のインクとほぼ等しい
温度まで冷やされるので、弱いバネ反力しか発生しない（図４（ｂ）を参照のこと）。こ
のため形状記憶合金バネ１０４は、ダイアフラム１０２によって押し縮められた状態とな
っている。しかし、形状記憶合金バネ１０４に通電すると、形状記憶合金バネ１０４が温
められて、ダイアフラム１０２を変形させながら記憶形状に戻ろうとする。その結果、イ
ンク室１０６の容積が増加して、インク取入針４６から取り込まれたインクが、上流側一
方弁１００ｕを介して流れ込む。図７（ｂ）には、形状記憶合金バネ１０４によってダイ
アフラム１０２が変形する様子が白抜きの矢印によって表されており、また、上流側一方
弁１００ｕを介してインク室１０６にインクが流入する様子が、太い破線の矢印によって
表されている。
【００６３】
こうしてインク室１０６にインクを吸い込んだら、形状記憶合金バネ１０４の通電を停
止する。すると、形状記憶合金バネ１０４が冷やされるに従ってバネ反力が低下し、ダイ
アフラム１０２によって少しずつ押し縮められていく。その結果、インク室１０６のイン
クが、下流側一方弁１００ｄを介して噴射ヘッド２０に圧送されていく。図７（ａ）には
、ダイアフラム１０２が形状記憶合金バネ１０４を押し縮める方向に変形する様子が白抜
きの矢印で表されている。また、これに伴って、インク室１０６内のインクが下流側一方
弁１００ｄを経由して噴射ヘッド２０に圧送される様子が、太い破線の矢印によって表さ
れている。
【００６４】
以上に説明したように、形状記憶合金バネ１０４を押し縮めた状態で使用する第１変形
例のダイアフラムポンプ１００においても、形状記憶合金バネ１０４に通電することによ
って、インク取入針４６からのインクをインク室１０６内に吸い込んだ後、形状記憶合金
バネ１０４への通電を停止することで、インク室１０６内のインクを噴射ヘッド２０に圧
送することが可能となる。
【００６５】
Ｃ−２．第２変形例  ：
上述した実施例および第１変形例のダイアフラムポンプ１００では、形状記憶合金バネ
１０４への通電が停止されると、形状記憶合金バネ１０４の反力が低下するに従って、ダ
イアフラム１０２は自らの復元力で元の形状に復元するものとして説明した。しかし、ダ
イアフラム１０２を元の形状に復元させるためのバネ（復元バネ）を備えることとしても
良い。
【００６６】
図８は、ダイアフラム１０２を復元させる復元バネ１０９を備えた第２変形例のダイア
フラムポンプ１００を例示した説明図である。図示した例では、インク室１０６内に復元
バネ１０９が設けられており、形状記憶合金バネ１０４に通電すると、形状記憶合金バネ
１０４が縮んでダイアフラム１０２を変形させ、このとき、復元バネ１０９も引き延ばさ
れた状態となる。従って、形状記憶合金バネ１０４への通電を停止して形状記憶合金バネ
１０４の温度が低下すると、今度は復元バネ１０９がダイアフラム１０２を元の形状に戻
そうとする。このため、噴射ヘッド２０で多量のインクが噴射された場合でも、復元バネ
１０９から受ける力によってダイアフラム１０２が速やかに変形し、噴射された分のイン
クを圧送することが可能となる。
【００６７】
尚、図８に示した例では、復元バネ１０９は、ダイアフラム１０２を隔てて形状記憶合
金バネ１０４の反対側に設けられている。しかし、形状記憶合金バネ１０４と同じ側に復
元バネ１０９を設けることも可能である。例えば、形状記憶合金バネ１０４の内側に、形
状記憶合金バネ１０４よりも巻き径の小さな復元バネ１０９設けたり、逆に、形状記憶合
金バネ１０４の外側に、形状記憶合金バネ１０４よりも巻き径の大きな復元バネ１０９を
設けたりすることとすれば、ダイアフラムポンプ１００を大きさはそのままに、復元バネ
１０９を搭載することが可能となる。
【００６８】
以上、各種の実施形態を説明したが、本発明は上記すべての実施形態に限られるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
２…印刷媒体、      １０…インクジェットプリンター、    １１…前面カバー、
１２…排紙口、        １３…給紙トレイ、          １４…上面カバー、
１５…操作ボタン、    ２０…噴射ヘッド、          ３０…駆動機構、
３２…タイミングベルト、  ３４…駆動モーター、    ４０…インクカートリッジ、
４２…カートリッジホルダー、  ４２ｐ…インク通路、    ４４…インクチューブ、
４６…インク取入針、            ５０…キャップ部材、    ９０…制御部、
１００…ダイアフラムポンプ、  １００ｂ…本体部、      １００ｄ…下流側一方弁、
１００ｕ…上流側一方弁、          １０２…ダイアフラム、  １０３…板状部材、
１０４…形状記憶合金バネ、      １０６…インク室、      １０７…空気室、
１０８…通電部、        １０９…復元バネ、      ２００…ダイアフラムポンプ、
２０２…負圧ポンプ、    ２０４…開放弁
【図１】
2011126221.tif 000003
【図２】
2011126221.tif 000004
【図３】
2011126221.tif 000005
【図４】
2011126221.tif 000006
【図５】
2011126221.tif 000007
【図６】
2011126221.tif 000008
【図７】
2011126221.tif 000009
【図８】
2011126221.tif 000010