(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングと、前記ポンプケーシングに収容したギヤアッセンブリーとを備え、流体を送液するためのギヤポンプであって、
前記ギヤアッセンブリーは、
駆動ギヤと、
前記駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、
前記駆動ギヤが軸着された駆動ギヤ軸と、
前記従動ギヤが軸着された従動ギヤ軸と、
前記駆動ギヤ軸を回転可能に軸支すると共に前記従動ギヤ軸を回転可能に軸支する軸受フレームと、を有し、
前記軸受フレームは、
フレーム本体と、
前記フレーム本体に設けられ、前記駆動ギヤ軸を両持ちで軸支する一対の駆動側軸受部と、
前記フレーム本体に設けられ、前記従動ギヤ軸を両持ちで軸支する一対の従動側軸受部と、を有し、
前記フレーム本体は、
前記駆動側軸受部および前記従動側軸受部が設けられた一対の軸受支持部と、
前記一対の軸受支持部を連結する一対の連結部と、で一体に形成されていることを特徴とするギヤポンプ。
【請求項２】
前記各駆動側軸受部および前記各従動側軸受部は、いずれも前記フレーム本体とは別体のジャーナル軸受で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
【請求項３】
前記駆動ギヤ軸、前記従動ギヤ軸、前記駆動側軸受部および前記従動側軸受部は、それぞれアルミナセラミックスで構成されていることを特徴とする請求項２に記載のギヤポンプ。
【請求項４】
前記駆動ギヤの端面と、当該端面に対峙する前記各軸受支持部の対峙面との間のクリアランスが５０μｍ以上であり、
前記従動ギヤの端面と、当該端面に対峙する前記各軸受支持部の対峙面との間のクリアランスが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のギヤポンプ。
【請求項５】
前記駆動ギヤおよび前記従動ギヤは、それぞれポリエチレンテレフタレートで構成されていることを特徴とする請求項４に記載のギヤポンプ。
【請求項６】
前記各連結部は、板状に形成され、
前記ポンプケーシングの吸込み口に連なる流入口と、
前記ポンプケーシングの吐出口に連なる流出口と、を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のギヤポンプ。
【請求項７】
前記流体が紫外線硬化インクであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のギヤポンプ。
【請求項８】
印刷媒体に対し紫外線硬化インクを吐出して印刷を行う印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドに紫外線硬化インクを供給する循環流路と、
前記循環流路に介設した循環ポンプと、を備え、
前記循環ポンプが、請求項７に記載のギヤポンプで構成されていることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ作用を奏する駆動ギヤおよび従動ギヤをポンプケーシング内に収容したギヤポンプおよびこれを備えた印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のギヤポンプとして、紫外線硬化インクを送液するギヤポンプが知られている（特許文献１参照）。
このギヤポンプは、動力伝達機構を介してモーターから動力を入力する駆動軸と、駆動軸に軸着された駆動ギヤと、駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、従動ギヤを回転可能に支持する固定軸と、を備えている。また、ギヤポンプは、吸引口および吐出口を有し、駆動軸や固定軸と共に駆動ギヤおよび従動ギヤを収容するケース（ポンプ室）を備えている。
一方、モーターを制御する制御部は、モーターが正転駆動を開始してから閾値時間が経過するごとに、モーターの逆転駆動と正転駆動とを交互に複数回実行する。駆動ギヤおよび従動ギヤは、はすば歯車で構成されており、この逆転駆動と正転駆動とを交互に行うことにより、スラスト力が正逆方向に交互に働き、駆動軸および従動ギヤが軸方向に適宜微小移動する。これにより、駆動軸とこれを軸支する第１の軸受部との間を潤滑するインク、および従動ギヤとこれを軸支する固定軸との間を潤滑するインクが流動する。紫外線硬化インクは、熱等により重合反応して硬化するが、この流動によりインクの硬化が抑制され、駆動軸や従動ギヤの固着が防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来のギヤポンプでは、モーターの制御が複雑になるだけでなく、正転および逆転駆動により、本来の機能である紫外線硬化インクの送液が不安定になる問題があった。
ところで、上記の駆動軸と第１の軸受部との関係、および従動ギヤと固定軸との関係は、相対的な意味における軸と軸受との関係にある。このため、軸と軸受との間のクリアランスを精度良く形成できれば、この部分の摩擦が小さくなり（紫外線硬化インクが、潤滑剤（潤滑油）として適切に機能）、過剰な発熱が抑制されて紫外線硬化インクの硬化が防止されるものと考えられる。
しかし、従来のギヤポンプでは、駆動軸および固定軸を両持ちで支持する軸受部分がケース（ポンプケーシング）に形成されているため、これを精度良く形成することが難しい問題がある。すなわち、各軸を支持する一対の軸受部分において、それぞれの軸線が合致するように形成する必要があると共に、隣接する一対の軸受同士においても、軸線が相互に平行になるように形成する必要がある。かかる場合に、分割構造を取らざるを得ないケース（ポンプケーシング）では、計４つの軸受部分を相互に高い精度で形成することは非常に困難である。このため、軸受部分に対し軸が傾いて支持され易く、回転する軸が軸受部分に直接接触して摩擦熱が発生する。
【０００５】
本発明は、駆動ギヤ軸を軸支する軸受部分と従動ギヤ軸を軸支する軸受部分とをそれぞれ精度良く、且つ相互に精度良く形成することができるギヤポンプおよびこれを備えた印刷装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のギヤポンプは、ポンプケーシングと、ポンプケーシングに収容したギヤアッセンブリーとを備え、流体を送液するためのギヤポンプであって、ギヤアッセンブリーは、駆動ギヤと、駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、駆動ギヤが軸着された駆動ギヤ軸と、従動ギヤが軸着された従動ギヤ軸と、駆動ギヤ軸を回転可能に軸支すると共に従動ギヤ軸を回転可能に軸支する軸受フレームと、を有していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ポンプケーシングに収容したギヤアッセンブリーが、駆動ギヤ軸および従動ギヤ軸を軸支する軸受フレームを有している。すなわち、駆動ギヤ軸および従動ギヤ軸は、ポンプケーシングではなく、これに収容した軸受フレームに支持されている。この場合、軸受フレームは、ポンプケーシングと異なり、水密性や、駆動ギヤおよび従動ギヤの刃先とのクリアランス等を考慮する必要がなく（ポンプ室を構成する必要がない）、軸受部分を精度良く形成することができる。具体的には、駆動ギヤ軸に対する軸受部分および従動ギヤ軸に対する軸受部分を精度良く形成することができると共に、軸受同士も相互に平行に精度良く形成することができる。これにより、駆動ギヤ軸とその軸受部分との間のクリアランスおよび従動ギヤ軸とその軸受部分との間のクリアランスを精度良く形成することができ、摩擦による軸受部分からの発熱を有効に防止することができる。
また、軸受フレームにより、駆動ギヤ、従動ギヤ、駆動ギヤ軸および従動ギヤ軸をアッセンブリー化することにより、組立て性およびメンテナンス性を向上させることができる。特に、メンテナンス性においては、ギヤアッセンブリーを一体として交換することができる。
【０００８】
この場合、軸受フレームは、フレーム本体と、フレーム本体に設けられ、駆動ギヤ軸を両持ちで軸支する一対の駆動側軸受部と、フレーム本体に設けられ、従動ギヤ軸を両持ちで軸支する一対の従動側軸受部と、を有していることが好ましい。
【０００９】
この場合、フレーム本体は、駆動側軸受部および従動側軸受部が設けられた一対の軸受支持部と、一対の軸受支持部を連結する一対の連結部と、で一体に形成されていることが好ましい。
【００１０】
これらの構成によれば、一対の軸受支持部と一対の連結部とが一体に形成されているため、一対の軸受支持部に、駆動ギヤ軸を軸支する一対の駆動側軸受部と従動ギヤ軸を軸支する一対の従動側軸受部と、をそれぞれ精度良く形成することができ、且つこれら一対の軸受同士を相互に精度良く形成することができる。なお、駆動側軸受部および従動側軸受部は、軸受支持部（フレーム本体）と一体であってもよいし、別体であってもよい。
【００１１】
また、各駆動側軸受部および各従動側軸受部は、いずれもフレーム本体とは別体のジャーナル軸受で構成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、駆動側軸受部および従動側軸受部を、軸受精度を考慮した材質とする一方、フレーム本体の材質は、軸受精度を考慮する必要がない。したがって、ギヤアッセンブリー全体を低コストで形成することができる。
【００１３】
この場合、駆動ギヤ軸、従動ギヤ軸、駆動側軸受部および従動側軸受部は、それぞれアルミナセラミックスで構成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、耐薬品性を考慮してギヤアッセンブリーを構成することができる。また、駆動ギヤ軸（従動ギヤ軸）と駆動側軸受部（従動側軸受部）との相互の潤滑面（境界面）における表面粗さを適切（小さい）なものとすることができる。したがって、動圧による駆動ギヤ軸（従動ギヤ軸）と駆動側軸受部（従動側軸受部）との間のクリアランスが適切に保たれ、摩擦熱の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、駆動ギヤの端面と、端面に対峙する各軸受支持部の対峙面との間のクリアランスが５０μｍ以上であり、従動ギヤの端面と、端面に対峙する各軸受支持部の対峙面との間のクリアランスが５０μｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、駆動ギヤ（従動ギヤ）の端面と軸受支持部の対峙面との間の平行度が十分でなくても、両者が直接接触するのを防止することができる。また、駆動ギヤ（従動ギヤ）の端面と軸受支持部の対峙面との間に、動圧による適切な潤滑膜（境界膜）を形成することができる。したがって、この部分からの発熱を抑制することができる。
【００１７】
この場合、駆動ギヤおよび従動ギヤは、それぞれポリエチレンテレフタレートで構成されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、駆動ギヤおよび従動ギヤに、ギヤの性能を損なうことなく耐薬品性を持たせることができる。また、また、駆動ギヤ（従動ギヤ）と軸受支持部の対峙面との相互の潤滑面（摺接面）における表面粗さを適切なものとすることができる。したがって、この部分からの発熱を抑制することができる。
【００１９】
さらに、各連結部は、板状に形成され、ポンプケーシングの吸込み口に連なる流入口と、ポンプケーシングの吐出口に連なる流出口と、を有していることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、ポンプケーシング内に吸引される流体を、吸込み口から流入口を介して駆動ギヤおよび従動ギヤに導くことができると共に、駆動ギヤおよび従動ギヤにより押し出された流体を、流出口を介して吐出口に導くことができる。したがって、駆動ギヤおよび従動ギヤによるポンプ作用が、一対の連結部により阻害されることがない。
【００２１】
また、流体が紫外線硬化インクであることが好ましい。
【００２２】
紫外線硬化インクは、熱により重合反応し易く性質を有している。
この構成によれば、過剰な発熱が抑制され、熱による紫外線硬化インクの硬化を防止することができるため、駆動ギヤ軸および従動ギヤ軸の軸受部分への固着を防止することができる。これにより、紫外線硬化インクの送液を安定して行うことができる。
【００２３】
本発明の印刷装置は、印刷媒体に対し紫外線硬化インクを吐出して印刷を行う印刷ヘッドと、印刷ヘッドに紫外線硬化インクを供給する循環流路と、循環流路に介設した循環ポンプと、を備え、循環ポンプが、上記したギヤポンプで構成されていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、循環ポンプによる紫外線硬化インクの送液を安定して行うことができるため、印刷ヘッドによる印刷媒体への印刷を安定して行うことができる。また、ギヤポンプ（循環ポンプ）のメンテナンス頻度を極端に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係る印刷装置の構造を模式的に表した説明図である。
【図２】印刷装置におけるインク供給システムのシステム図である。
【図３】実施形態に係るギヤポンプの断面図である。
【図４】ギヤポンプにおけるポンプ部の平面図（ａ）、そのＡ−Ａ線拡大断面図（ｂ）である。
【図５】ギヤアッセンブリーの斜視図である。
【図６】軸受フレーム（フレーム本体）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係るギヤポンプおよびこれを搭載した印刷装置について説明する。この印刷装置は、セットされた印刷媒体をロール・ツー・ロール方式で送ると共に、送られてゆく印刷媒体にインクジェット方式で紫外線硬化インク（以下「ＵＶインク」という。）を吐出して印刷を行うものである。また、ギヤポンプは、印刷装置のインク供給システムに循環ポンプとして組み込まれているものである。
【００２７】
［印刷装置の構造］
図１は、実施形態に係る印刷装置の構造を模式的に表した説明図である。同図に示すように、印刷装置１００は、シート状の印刷媒体Ｐをロール・ツー・ロール方式で送る媒体送り部１０１と、送られてゆく印刷媒体Ｐに対し、ＵＶインクを用いて印刷を行う印刷部１０２と、印刷部１０２にＵＶインクを供給するインク供給機構１０３と、これら内部装置等を収容する装置カバー１０４と、を備えている。なお、印刷媒体Ｐの材質としては、特に限定されるものではなく、紙系、フィルム系など、種々のものが用いられる。
【００２８】
媒体送り部１０１は、ロール状に巻回した印刷媒体Ｐを繰り出す繰出しリール１１１と、繰り出された印刷媒体Ｐを印刷のために保持しながら送る回転ドラム１１２と、回転ドラム１１２から送り出された印刷媒体Ｐをロール状に巻き取る巻取りリール１１３と、回転ドラム１１２を中心に印刷媒体Ｐの送り経路を規制（経路変更）する複数のローラー１１４と、を備えている。
【００２９】
印刷媒体Ｐは、回転ドラム１１２の外周面に摩擦力により保持され、回転ドラム１１２の回転によって周回するように送られる。また、回転ドラム１１２の外周面の一部には、印刷部１０２が対峙しており、送られてゆく印刷媒体Ｐに印刷データに基づいてＵＶインクを吐出する（印刷）。すなわち、回転ドラム１１２は、印刷部１０２におけるプラテンを兼ねている。
【００３０】
印刷部１０２は、複数のヘッドユニット１１７を有し、印刷媒体ＰにＵＶインクを吐出するインク吐出部１１６と、印刷媒体Ｐに塗着したＵＶインクを紫外線照射により硬化させる照射部１１８と備えている。
【００３１】
複数のヘッドユニット１１７は、回転ドラム１１２外周面に沿って並び設けられている。複数のヘッドユニット１１７は、複数種（例えばＣ・Ｍ・Ｙ・Ｋの４色）のＵＶインクと一対一に対応している。各色のヘッドユニット１１７は、回転ドラム１１２の軸方向に１の印刷ラインを構成すべく、複数のインクジェットヘッド１２０（図２参照）を備えている。そして、各ヘッドユニット１１７の複数のインクジェットヘッド１２０は、回転ドラム１１２の外周面に支持された印刷媒体Ｐに対して、ＵＶインクを選択的に吐出する。これにより、印刷媒体Ｐ上にカラー画像が形成される。
【００３２】
照射部１１８は、複数のヘッドユニット１１７に対応する複数の仮硬化用照射器１２１と、回転ドラム１１２と巻取りリール１１３との間の送り経路に介設した本硬化用照射器１２２と、を備えている。複数の仮硬化用照射器１２１は、回転ドラム１１２の外周面に沿って、複数のヘッドユニット１１７と１つずつ交互に並ぶように配設されている。この場合、仮硬化用照射器１２１は、対応するヘッドユニット１１７に対して、印刷媒体Ｐの送り方向の下流側に配設されている。印刷媒体ＰにＵＶインクが吐出されると、印刷媒体Ｐに着弾した直後のＵＶインクに紫外線を照射され、仮硬化が行われる。これにより、ＵＶインクのドットの拡がりや混色が抑制される。
【００３３】
本硬化用照射器１２２は、送り経路の最下流側に設けられた仮硬化用照射器１２１よりも、さらに下流側に配設されている。本硬化用照射器１２２は、ＵＶインクの吐出および仮硬化が行われた印刷媒体Ｐに対し、仮硬化用照射器１２１よりも大きい積算光量の紫外線を照射する。これにより、印刷媒体Ｐに着弾したＵＶインクが、完全に硬化し、印刷媒体Ｐに定着する。なお、仮硬化用照射器１２１および本硬化用照射器１２２には、例えば、紫外線を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ、高圧水銀ランプなどを用いることができる。
【００３４】
［インク供給システムの構成］
インク供給機構１０３は、各インクジェットヘッド１２０（印刷ヘッド）にＵＶインクを供給するものであり、複数種のＵＶインクに対応して複数（インク色別）のインク供給システム１３０を有している。
図２に示すように、各インク供給システム１３０は、図外のメインタンクに連なるサブタンク１３１と、サブタンク１３１と複数のインクジェットヘッド１２０とを接続する循環流路１３２と、を備えている。サブタンク１３１には、メインタンクからＵＶインクが補給され、サブタンク１３１の液位は一定に保たれている。また、サブタンク１３１は、その液位とインクジェットヘッド１２０のノズル面との間の水頭差が所定の値になるような高さ位置に設置されている。これにより、各インクジェットヘッド１２０には、所定の水頭圧でＵＶインクが供給される。
【００３５】
循環流路１３２は、サブタンク１３１から複数のインクジェットヘッド１２０に至る往流路１３２ａと、複数のインクジェットヘッド１２０からサブタンク１３１に至る返流路１３２ｂとを有している。往流路１３２ａには、循環ポンプ１４１、フィルター１４２、熱源に接続された熱交換器１４３および往マニホールド１４４が介設されており、この往マニホールド１４４に複数のインクジェットヘッド１２０が分岐接続されている。同様に、返流路１３２ｂには、返マニホールド１４６が介設されており、この返マニホールド１４６に複数のインクジェットヘッド１２０が合流接続されている。
【００３６】
循環流路１３２内のＵＶインクは、熱交換器１４３により所定の温度に昇温され、循環ポンプ１４１により循環される。すなわち、ＵＶインクは、昇温によりその粘度が調整され、この状態でインクジェットヘッド１２０に供給される。具体的には、ＵＶインクは、４０℃で８ｍＰａｓの粘度に調整され、この粘度（温度）を維持した状態で複数のインクジェットヘッド１２０に供給される。
【００３７】
循環ポンプ１４１は、圧力変動の少ないギヤポンプ（１）で構成されており、インクジェットヘッド１２０に供給されるＵＶインクが４０℃を下回らないように、所定の流量でＵＶインクを循環させる。これにより、インクジェットヘッド１２０に供給されるＵＶインクは、粘度が所定の値（８ｍＰａｓ）に抑えられ、インクジェットヘッド１２０の各吐出ノズルからのインク吐出量が安定化する。
【００３８】
［ギヤポンプの構造］
次に、図３ないし図６を参照して、上記の循環ポンプ（１４１）を構成するギヤポンプ１について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図３ないし図６において、図面の上側をギヤポンプ１における上側、図面の下側をギヤポンプ１における下側として説明するが、実際のギヤポンプ１の配置方向はこの限りではない。
【００３９】
図３および図４に示すように、ギヤポンプ１は、動力部２と、ポンプ部３とで構成されている。動力部２は、動力源となるモーター５と、モーター５の主軸５ａに連結された出力部６と、備えている。また、ポンプ部３は、出力部６に対応する入力部７と、入力部７に連結されたギヤアッセンブリー８と、入力部７およびギヤアッセンブリー８を収容した分割構造のポンプケーシング９と、備えている。詳細は後述するが、ギヤアッセンブリー８は、軸受フレーム１１に、駆動ギヤ１２、従動ギヤ１３、駆動ギヤ軸１４および従動ギヤ軸１５を組み込んで構成されている。
【００４０】
出力部６は、モーター５の主軸５ａに連結されたキャップ状の出力ホルダー２１と、出力ホルダー２１の内周面に設けられたアウター磁石２２と、を有している。一方、入力部７は、駆動ギヤ軸１４の軸端部に固定されたブロック状の入力ホルダー２４と、入力ホルダー２４に埋め込まれるように装着されたインナー磁石２５と、を有している。出力部６（アウター磁石２２）と入力部７（インナー磁石２５）とは、いわゆる磁気継手を構成しており、モーター５の回転により回転するアウター磁石２２の磁力受けて、インナー磁石２５が回転する。
【００４１】
すなわち、モーター５の回転動力は、アウター磁石２２およびインナー磁石２５を介して、非接触で駆動ギヤ軸１４に伝達される。なお、入力ホルダー２４は、駆動ギヤ軸１４に圧入等により固定されている。また、アウター磁石２２およびインナー磁石２５は、ネオジム磁石等の永久磁石で構成されている。
【００４２】
ポンプケーシング９は、モーター５側から順に、上ケーシング３１と中間ケーシング３２と下ケーシング３３とを有し、これらは四隅でねじ止めにより接合されている。上ケーシング３１、中間ケーシング３２および下ケーシング３３は、相互の端面に介設した内外２重のシール材３４により液密に接合されている。これにより、ポンプケーシング９内には、液密なポンプ室３５が構成されている。
【００４３】
中間ケーシング３２の一方の側面には、吸込み口４１が形成され、他方の側面には吐出口４２が形成されている（図４（ａ）参照）。吸込み口４１および吐出口４２は、チューブ接続を可能とする継手形状に形成され、中間ケーシング３２の側面に突設されている。言うまでもないが、この吸込み口４１および吐出口４２には、上記の循環流路１３２（チューブ）が接続される。
【００４４】
また、中間ケーシング３２の内周面３２ａには、ポンプケーシング９に収容されたギヤアッセンブリー８の軸受フレーム１１が位置決めされている（詳細は後述する）。この位置決め状態で、中間ケーシング３２の内周面３２ａには、ギヤアッセンブリー８の駆動ギヤ１２および従動ギヤ１３（の歯先）が微小な間隙を存して対峙している。駆動ギヤ１２および従動ギヤ１３が回転すると、吸込み口４１から流入したＵＶインク（粘性流体）は、分流して上記の微小な間隙をほぼ半周するように流れ、合流して吐出口４２から流出する。
【００４５】
上ケーシング３１の内側には、後述する軸受フレーム１１の駆動側凸部７２が遊挿される円形の駆動側上凹部４４と、後述する軸受フレーム１１の従動側凸部７３が遊挿される円形の従動側上凹部４５と、が形成されている。駆動側上凹部４４の外側は、円形に突出しており、この部分に上記の入力部７が収容されている。駆動側上凹部４４の天面には、円形の駆動側上浅溝４６が形成されており、この駆動側上浅溝４６に後述する駆動側スラスト軸受８１の一方が、圧入等により装着されている。同様に、従動側上凹部４５の天面には、円形の従動側上浅溝４７が形成されており、この従動側上浅溝４７に後述する従動側スラスト軸受８２の一方が、圧入等により装着されている。
【００４６】
同様に、下ケーシング３３の内側には、後述する軸受フレーム１１の駆動側凸部７２が遊挿される円形の駆動側下凹部５１と、後述する軸受フレーム１１の従動側凸部７３が遊挿される円形の従動側下凹部５２と、が形成されている。この場合も、駆動側下凹部５１の底面には、円形の駆動側下浅溝５３が形成されており、この駆動側下浅溝５３に後述する駆動側スラスト軸受８１の他方が、圧入等により装着されている。同様に、従動側下凹部５２の底面には、円形の従動側下浅溝５４が形成されており、この従動側下浅溝５４に後述する従動側スラスト軸受８２の他方が、圧入等により装着されている。
【００４７】
［ギヤアッセンブリーの構造］
図４（ｂ）、図５および図６に示すように、ギヤアッセンブリー８は、駆動ギヤ１２と、駆動ギヤ１２に噛み合う従動ギヤ１３と、駆動ギヤ１２が軸着された駆動ギヤ軸１４と、従動ギヤ１３が軸着された従動ギヤ軸１５と、駆動ギヤ軸１４を回転可能に軸支すると共に従動ギヤ軸１５を回転可能に軸支する軸受フレーム１１と、を有している。また、軸受フレーム１１は、フレーム本体６１と、フレーム本体６１に内蔵した一対の駆動側軸受６２（駆動側軸受部）および一対の従動側軸受６３（従動側軸受部）と、を有している。そして、この一対の駆動側軸受６２に、駆動ギヤ１２の駆動ギヤ軸１４が両持ちで回転可能に支持される一方、一対の従動側軸受６３に、従動ギヤ１３の従動ギヤ軸１５が両持ちで回転可能に支持されている。
【００４８】
フレーム本体６１は、駆動ギヤ１２および従動ギヤ１３を挟み込むように配置された一対の軸受支持部６５と、一対の軸受支持部６５を外側で連結する一対の連結部６６と、で一体に形成されている（図６参照）。また、各軸受支持部６５は、長円形のフランジ部７１と、フランジ部７１に突設した円形の駆動側凸部７２および円形の従動側凸部７３と、を有している。
【００４９】
駆動側凸部７２は、駆動ギヤ軸１４（および駆動ギヤ１２）と同軸上に配設され、フランジ部７１の駆動ギヤ１２側の半円部分も、駆動ギヤ軸１４と同軸上に配設されている。同様に、従動側凸部７３は、従動ギヤ軸１５（および従動ギヤ１３）と同軸上に配設され、フランジ部７１の従動ギヤ１３側の半円部分も、従動ギヤ軸１５と同軸上に配設されている。また、フランジ部７１の両半円部分は、駆動ギヤ１２および従動ギヤ１３より僅かに大径に形成されている。
【００５０】
そして、上側の軸受支持部６５における駆動側凸部７２および従動側凸部７３は、上記上ケーシング３１の駆動側上凹部４４および従動側上凹部４５に遊挿されている（図４（ｂ）参照）。同様に、下側の軸受支持部６５における駆動側凸部７２および従動側凸部７３が、上記下ケーシング３３の駆動側下凹部５１および従動側下凹部５２に遊挿されている（図４（ｂ）参照）。
【００５１】
また、一対のフランジ部７１には、一対の連結部６６が一体に連結されており、この一対のフランジ部７１および一対の連結部６６が、上記中間ケーシング３２の内周面３２ａに接触（内接）している（図４（ｂ）参照）。すなわち、ギヤアッセンブリー８は、ポンプケーシング９の内側に嵌合するように装着されている。これにより、ギヤアッセンブリー８は、ポンプケーシング９に不動に位置決めされている。
【００５２】
また、矩形に形成された一方の連結部６６には、ポンプケーシング９の吸込み口４１に連なる流入口７５が形成され、他方の連結部６６には、吐出口４２に連なる流出口７６が形成されている（図６参照）。流入口７５および流出口７６は、吸込み口４１および吐出口４２の内径と同径或いは僅かに大径の円形に形成されている。
【００５３】
各駆動側凸部７２およびフランジ部７１の内側には、駆動ギヤ軸１４が遊挿される駆動側軸孔７８が形成されている。駆動側軸孔７８は、上側（手前側）のガイド孔７８ａとガイド孔７８ａに連なる下側（奥側）の嵌合孔７８ｂとを有しており、嵌合孔７８ｂには、上記の駆動側軸受６２が圧入するようにして固定されている（図４（ｂ）参照）。すなわち、上側の嵌合孔７８ｂに一方の駆動側軸受６２が固定され、下側の嵌合孔７８ｂに他方の駆動側軸受６２が固定されている。また、この一対の駆動側軸受６２は、駆動ギヤ１２に対し僅かな間隙（軸方向の間隙）を存して配設されている。そして、この一対の駆動側軸受６２には、駆動ギヤ軸１４が両持ちで回転可能に軸支されている。
【００５４】
同様に、各従動側凸部７３およびフランジ部７１の内側には、従動ギヤ軸１５が遊挿される従動側軸孔７９が形成されている。この場合も従動側軸孔７９は、上側（手前側）のガイド孔７９ａとガイド孔７９ａに連なる下側（奥側）の嵌合孔７９ｂとを有しており、嵌合孔７９ｂには、上記の従動側軸受６３が圧入するようにして固定されている（図４（ｂ）参照）。すなわち、上側の嵌合孔７９ｂに一方の従動側軸受６３が固定され、下側の嵌合孔７９ｂに他方の従動側軸受６３が固定されている。また、この一対の従動側軸受６３は、従動ギヤ１３に対し僅かな間隙（軸方向の間隙）を存して配設されている。そして、この一対の従動側軸受６３には、従動ギヤ軸１５が両持ちで回転可能に軸支されている。
【００５５】
駆動ギヤ１２と従動ギヤ１３とは、ギヤポンプ１におけるポンプ作用を奏する部分であり、いずれも平歯車で構成されている。駆動ギヤ１２は、圧入により駆動側軸受６２に固着（軸着）されている。また、駆動ギヤ１２は、一対の軸受支持部６５の間に僅かな間隙（後述するクリアランスＣＬＡ１）を存して配設されている。同様に、従動ギヤ１３は、圧入により従動側軸受６３に固着（軸着）されている。また、従動ギヤ１３は、一対の軸受支持部６５の間に僅かな間隙（後述するクリアランスＣＬＡ２）を存して配設されている。そして、駆動ギヤ１２および従動ギヤ１３は、耐薬品性と適切な表面粗さとを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成されている。
【００５６】
駆動ギヤ軸１４と従動ギヤ軸１５とは、同径に形成されており、駆動ギヤ軸１４は、入力部７が軸着されている分、従動ギヤ軸１５より長く形成されている。駆動ギヤ軸１４は、これに軸着した駆動ギヤ１２の近傍において、ラジアル方向を一対の駆動側軸受６２に回転可能に軸支されている。また、駆動ギヤ軸１４は、その両軸端面において、スラスト方向を上記一対の駆動側スラスト軸受８１に回転可能に軸支されている。同様に、従動ギヤ軸１５は、これに軸着した従動ギヤ１３の近傍において、ラジアル方向を一対の従動側軸受６３に回転可能に軸支されている。また、従動ギヤ軸１５は、その両軸端面において、スラスト方向を上記一対の従動側スラスト軸受８２に回転可能に軸支されている。
【００５７】
駆動側軸受６２および従動側軸受６３は、いずれも円筒状に形成され、ラジアル方向の荷重を受けるジャーナル軸受で構成されている。また、駆動側スラスト軸受８１および従動側スラスト軸受８２は、いずれも円板状に、且つ駆動ギヤ軸１４および従動ギヤ軸１５の軸径よりも十分に大径に形成されている。そして、これら駆動ギヤ軸１４、従動ギヤ軸１５、駆動側軸受６２、従動側軸受６３、駆動側スラスト軸受８１および従動側スラスト軸受８２は、耐薬品性と適切な表面粗さと有するアルミナセラミックスで構成されている。
【００５８】
ところで、本実施形態のギヤポンプ１により送液されるＵＶインク（紫外線硬化インク）は、紫外線照射の他、温度上昇により重合反応して硬化する性質を有している。特に、駆動ギヤ軸１４と駆動側軸受６２との間、従動ギヤ軸１５と従動側軸受６３との間、駆動ギヤ軸１４と駆動側スラスト軸受８１との間および従動ギヤ軸１５と従動側スラスト軸受８２との間を潤滑するＵＶインクでは、軸と軸受とが接触することによって過剰な発熱（摩擦熱）が生ずることによりＵＶインクが重合反応して硬化し、硬化によって生成された重合異物によって駆動ギヤ軸１４や従動ギヤ軸１５の回転をロック（回転不能）してしまうおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施形態では、過剰な発熱を防止すべく、駆動ギヤ軸１４と駆動側軸受６２との間、従動ギヤ軸１５と従動側軸受６３との間、駆動ギヤ軸１４と駆動側スラスト軸受８１との間および従動ギヤ軸１５と従動側スラスト軸受８２との間に流体潤滑が生じるように上記材質の選定に加え、駆動ギヤ軸１４と駆動側軸受６２との間、駆動ギヤ軸１４と駆動側スラスト軸受８１との間等の各種の摺接（潤滑）部分の寸法関係が、以下のように設計されている。
【００６０】
すなわち、駆動ギヤ軸１４の軸直径Ｄに対する駆動側軸受６２（ジャーナル軸受）の軸受長さＬの比である幅径比Ｌ／Ｄが、０．５〜２．０であることが好ましく、実施形態のものは、幅径比Ｌ／Ｄ＝０．７９６に設計されている。同様に、従動ギヤ軸１５の軸直径Ｄに対する従動側軸受６３（ジャーナル軸受）の軸受長さＬの比である幅径比Ｌ／Ｄが、０．５〜２．０であることが好ましく、実施形態のものは、幅径比Ｌ／Ｄ＝０．７９６に設計されている。
【００６１】
また、駆動ギヤ軸１４の軸半径ｒに対する、駆動ギヤ軸１４と駆動側軸受６２（ジャーナル軸受）の間の駆動ギヤ軸１４の軸半径方向のすきま（半径すきま）ｃの比であるすきま比ｃ／ｒが、０．０００９〜０．０１であることが好ましく、実施形態のものは、すきま比ｃ／ｒ＝０．００５に設計されている。同様に、従動ギヤ軸１５の軸半径ｒに対する、従動ギヤ軸１５と従動側軸受６３（ジャーナル軸受）の間の半径すきまｃの比であるすきま比ｃ／ｒが、０．０００９〜０．０１であることが好ましく、実施形態のものは、すきま比ｃ／ｒ＝０．００５に設計されている。なお、半径すきまｃは、１．７μｍ以上であることが好ましい。
【００６２】
このように、幅径比Ｌ／Ｄおよびすきま比ｃ／ｒを設計することで、駆動ギヤ軸１４と駆動側軸受６２との間、および従動ギヤ軸１５と従動側軸受６３との間に流体潤滑が生じ、摩擦熱の発生が抑制される。
【００６３】
加えて、駆動ギヤ１２の端面と、当該端面に対峙する各軸受支持部６５（フランジ部７１）の対峙面との間のクリアランスＣＬＡ１が５０μｍ以上であることが好ましく、実施形態のものは、クリアランスＣＬＡ１＝１００μｍに設計されている。同様に。従動ギヤ１３の端面と、当該端面に対峙する各軸受支持部６５（フランジ部７１）の対峙面との間のクリアランスＣＬＡ２が５０μｍ以上であることが好ましく、実施形態のものは、クリアランスＣＬＡ２＝１００μｍに設計されている（いずれも図４（ｂ）参照）。
【００６４】
また、駆動ギヤ軸１４の軸端面と、駆動側スラスト軸受８１のスラスト軸受面との間のクリアランスＣＬＢ１が、１．７μｍ以上２５００μｍ以下であることが好ましく、実施形態のものは、クリアランスＣＬＢ１＝５０μｍに設計されている。同様に、従動ギヤ軸１５の軸端面と、従動側スラスト軸受８２のスラスト軸受面との間のクリアランスＣＬＢ２が、１．７μｍ以上２５００μｍ以下であることが好ましく、実施形態のものは、クリアランスＣＬＢ２＝５０μｍに設計されている（いずれも図４（ｂ）参照）。
【００６５】
このように設計することで、駆動ギヤ軸１４と駆動側スラスト軸受８１との間および従動ギヤ軸１５と従動側スラスト軸受８２との間に流体潤滑が生じ、摩擦熱の発生が抑制される。
【００６６】
［作用・効果］
以上のように、本実施形態のギヤポンプ１によれば、駆動ギヤ１２、従動ギヤ１３、駆動ギヤ軸１４および従動ギヤ軸１５を、軸受フレーム１１（フレーム本体６１）に組み込むようにし、さらに一対の駆動側軸受６２および一対の従動側軸受６３を軸受フレーム１１（フレーム本体６１）に組み込むようにして、これら構成部品をアッセンブリー化している。このため、一対の駆動側軸受６２を同軸上に精度良く配設することができると共に、一対の従動側軸受６３を同軸上に精度良く配設することができる。また、一対の駆動側軸受６２の軸線と一対の従動側軸受６３の軸線と、を相互に平行に精度良く配置することができる。
【００６７】
これにより、駆動ギヤ軸１４（従動ギヤ軸１５）を、一対の駆動側軸受６２（従動側軸受６３）に適切なクリアランスをもって軸支することができ、この部分をＵＶインクで適切に潤滑することができる。したがって、駆動ギヤ軸１４（従動ギヤ軸１５）と駆動側軸受６２（従動側軸受６３）との間の摺動部分（潤滑部分）からの発熱が抑制され、潤滑油として機能するＵＶインクの硬化を防止することができる。
【００６８】
さらに、部材同士の摺接部分（潤滑部分）である、駆動ギヤ１２（従動ギヤ１３）の端面と各軸受支持部６５の対峙面との間、および駆動ギヤ軸１４（従動ギヤ軸１５）の軸端面と駆動側スラスト軸受８１（従動側スラスト軸受８２）のスラスト軸受面との間、に十分なクリアランスを持たせるようにしているため、部材同士の接触よる発熱が抑制され、これらの部分において潤滑油として機能するＵＶインクの硬化を防止することができる。このように、ギヤポンプ１の各摺接部分（潤滑部分）におけるＵＶインクの硬化を防止することができるため、ギヤポンプ１の回転ロックを有効に防止することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、駆動側軸受６２および従動側軸受６３を、フレーム本体６１と別体に形成しているが、これをフレーム本体６１と一体に形成してもよい。すなわち、軸受フレーム１１に、一対の駆動側軸受部および一対の従動側軸受部を形成するようにしてもよい。また、本発明のギヤアッセンブリー８は、送液対象を作動油とする一般的なギヤポンプにも、適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ギヤポンプ、３  ポンプ部、８  ギヤアッセンブリー、９  ポンプケーシング、１１  軸受フレーム、１２  駆動ギヤ、１３  従動ギヤ、１４  駆動ギヤ軸、１５  従動ギヤ軸、４１  吸込み口、４２  吐出口、６１  フレーム本体、６２  駆動側軸受、６３  従動側軸受、６５  軸受支持部、６６  連結部、７５  流入口、７６  流出口、７８  駆動側軸孔、７９  従動側軸孔、８１  駆動側スラスト軸受、８２  従動側スラスト軸受、１００  印刷装置、１０１  媒体送り部、１０２  印刷部、１０３  インク供給機構、１２０  インクジェットヘッド、１３０  インク供給システム、１３２  循環流路、１４１  循環ポンプ、Ｐ  印刷媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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