(57)【要約】【課題】押圧しない状態へ移行するときに液体を逆流させることなく、効率が良く、始動再開するときの時間遅れが小さい駆動制御チューブポンプおよびそれを適用したインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】弾性を有するチューブと、そのチューブを案内する円弧形状の案内部材と、その案内部材に前記チューブを押圧する押圧部材と、その押圧部材を前記案内部材に沿って回転移動する駆動手段と、その回転移動における位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段を制御するコントローラとを具備する駆動制御チューブポンプであって、前記コントローラは前記位置検出手段の出力信号を入力して前記押圧部材を所定の位置で停止させるようにした駆動制御チューブポンプ、および、その駆動制御チューブポンプが用いられているインクジェットプリンタ。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有するチューブと、そのチューブを案内する円弧形状の案内部材と、その案内部材に前記チューブを押圧する押圧部材と、その押圧部材を前記案内部材に沿って回転移動する駆動手段と、その回転移動における位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段を制御するコントローラとを具備する駆動制御チューブポンプであって、前記コントローラは前記位置検出手段の出力信号を入力して前記押圧部材を所定の位置で停止させることを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の駆動制御チューブポンプにおいて、前記停止させる所定の位置は、前記押圧部材が前記案内部材から外れ前記チューブを押圧しない位置であることを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のチューブポンプにおいて、前記押圧部材は、前記案内部材から外れその両端の直近に回転移動が可能な２つが存在することを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の駆動制御チューブポンプにおいて、前記位置検出手段は、前記停止させる所定の位置に前記押圧部材が到達する前に通過する所定の位置を検出し位置検出信号を出力することを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の駆動制御チューブポンプにおいて、前記コントローラは、停止司令を入力した後の最初の前記位置検出信号を基準として前記停止させる制御を行うことを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項６】
請求項５記載の駆動制御チューブポンプにおいて、前記停止させる制御は、前記位置検出信号を基準として設定された角度を目標値とし前記回転移動の角速度を減速しながら停止する制御であることを特徴とする駆動制御チューブポンプ。
【請求項７】
インクを吐出する記録ヘッドの不吐出状態を回復する機構に請求項１〜６のいずれかに記載の駆動制御チューブポンプが用いられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動制御チューブポンプおよびそれを適用したインクジェット記録装置の技術分野に属する。特に、チューブを押圧して移動することによりチューブ内の液体を押し出す押圧部材を押圧しない位置に停止させることができるチューブポンプに関する。
【０００２】
【従来技術】
インクジェット記録装置は、電気信号に応じてノズルからインクを吐出することによって被記録媒体に記録を行う。このノズルは、ノズル内への空気の侵入や乾燥によるインクの増粘によって正常な吐出ができなくなることがある。このようなインク不吐出状態を回復させるため、吸引手段を用いてノズルの先端からインクを吸引し正常な状態に回復させる動作が行なわれる。この吸引手段としてチューブポンプが用いられる。チューブポンプは、たとえば、円弧形状の案内部材、その内周に沿って配置されたチューブ、そのチューブを案内部材に押し付けて回転移動する押圧部材（ローラ）、等から構成される。
【０００３】
液体、気体、等の流体の移送を行うチューブポンプにおいて、回転移動してチューブ内の液体を押し出すローラの停止位置は、一般的に任意の位置である。しかし、ローラはチューブを押し潰した状態で停止することが多くチューブを永久変形させる問題がある。この問題を解決する方法として、特開平１１−１９０２８０には、正規方向とは逆方向に回転移動することによりチューブが押圧されない回転角度の範囲にすべてのローラを退避させることが記載されている。また、特開平０７−２１７５４１には、正規方向とは逆方向に回転移動することによりローラの支持軸の位置を変化することによりチューブが押圧されない小さな回転半径とすることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平１１−１９０２８０および特開平０７−２１７５４１に記載のいずれの方法においても、流体を移送するときの移動方向である正規方向とは逆方向にローラを回転移動させている。このため、前者ではその回転移動の開始から相当の期間はチューブ内に負圧が生じて流体が逆流する。後者でもその回転移動の開始直後の短期間においてはチューブ内に負圧が生じて流体が逆流する。また、押圧しない状態へ移行する度にローラの回転移動方向を逆方向に変化させるために効率が悪い。また、チューブポンプを始動再開するときにも、押圧可能な位置にローラが達するための時間遅れが大きいため機敏な始動再開を行うことができない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものである。その目的は、押圧しない状態へ移行するときに液体を逆流させることなく、効率が良く、始動再開するときの時間遅れが小さい駆動制御チューブポンプおよびそれを適用したインクジェットプリンタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、
本発明の請求項１に係る駆動制御チューブポンプは、弾性を有するチューブと、そのチューブを案内する円弧形状の案内部材と、その案内部材に前記チューブを押圧する押圧部材と、その押圧部材を前記案内部材に沿って回転移動する駆動手段と、その回転移動における位置を検出する位置検出手段と、前記駆動手段を制御するコントローラとを具備する駆動制御チューブポンプであって、前記コントローラは前記位置検出手段の出力信号を入力して前記押圧部材を所定の位置で停止させるようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、駆動手段によりチューブを押圧する押圧部材が案内部材に沿って回転移動され、位置検出手段によりその回転移動における位置が検出され、駆動手段を制御するコントローラによりその位置検出手段の出力信号が入力されると、押圧部材が所定の位置で停止させられる。すなわち、流体を移送するときの移動方向である正規方向とは逆方向に押圧部材を回転移動させることなしに押圧部材が所定の位置で停止させられる。したがって、押圧しない状態へ移行するときに液体を逆流させることがなく、効率が良く、始動再開するときの時間遅れが小さい駆動制御チューブポンプが提供される。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る駆動制御チューブポンプは、請求項１に係る駆動制御チューブポンプにおいて、前記停止させる所定の位置は、前記押圧部材が前記案内部材から外れ前記チューブを押圧しない位置であるようにしたものである。本発明によれば、押圧部材がチューブを押圧しない位置で停止させられる。
【０００９】
また本発明の請求項３に係る駆動制御チューブポンプは、請求項１または２に係る駆動制御チューブポンプにおいて、前記押圧部材は、前記案内部材から外れその両端の直近に回転移動が可能な２つが存在することを特徴とする駆動制御チューブポンプ。本発明によれば、２つの押圧部材を案内部材から外れその両端の直近に停止させることができ、その状態で停止していれば、始動開始するときの時間遅れが小さい。
【００１０】
また本発明の請求項４に係る駆動制御チューブポンプは、請求項１〜３のいずれかに係る駆動制御チューブポンプにおいて、前記位置検出手段は、前記停止させる所定の位置に前記押圧部材が到達する前に通過する所定の位置を検出し位置検出信号を出力するようにしたものである。本発明によれば、通過する所定の位置を検出してから停止させる所定の位置まで間隔があるから精度の高い停止制御が行なわれる。
【００１１】
また本発明の請求項５に係る駆動制御チューブポンプは、請求項４に係る駆動制御チューブポンプにおいて、前記コントローラは、停止司令を入力した後の最初の前記位置検出信号を基準として前記停止させる制御を行うようにしたものである。本発明によれば、任意のタイミングにおける停止司令の入力によってチューブを押圧しない位置での停止が行なわれる。
【００１２】
また本発明の請求項６に係る駆動制御チューブポンプは、請求項５に係る駆動制御チューブポンプにおいて、前記停止させる制御は、前記位置検出信号を基準として設定された角度を目標値とし前記回転移動の角速度を減速しながら停止する制御であるようにしたものである。本発明によれば、停止動作における時間を短くし精度を良くする。
【００１３】
また本発明の請求項７に係る駆動制御チューブポンプは、インクを吐出する記録ヘッドの不吐出状態を回復する機構に請求項１〜６のいずれかに係るチューブポンプが用いられているようにしたものである。本発明によれば、不吐出状態を回復する動作においてインクが逆流することなく、効率が良く、時間遅れが小さい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明の駆動制御チューブポンプにおける構成について図１〜図３を参照して説明する。本発明の駆動制御チューブポンプは、チューブポンプ、その駆動部分、その制御部分、等から構成され、図１にはそれらが示されている。また、図２にはチューブポンプの説明図が、図３には停止動作の説明図が示されている。図１〜図３において、１０はチューブポンプ、１１はチューブ、１２は案内部材、１３ａ，１３ｂはローラ、１４ａ，１４ｂはアーム、１５はポンプ軸、１６ａ，１６ｂは管継部材、１７ａ，１７ｂはチューブ、２０は駆動部、２１はモータ、２２はモータ軸、２３はカップリング、３０は制御部、３１はコントローラ、３２は位置検出手段、３３は操作パネル、４０はフレームである。
【００１５】
本発明の駆動制御チューブポンプは、図１に示すように、チューブポンプ１０、駆動部２０、制御部３０、フレーム４０から構成される。
チューブポンプ１０は、弾性を有するチューブに外力を作用させチューブをぜん動運動させることによりチューブ内に存在する液体、気体、等の流体を移送するポンプである。ポンプ軸１５はその外力を導入するチューブポンプ１０の軸である。
【００１６】
図２を参照してチューブポンプ１０について説明する。チューブポンプ１０は、図２に示すように、弾性を有するチューブ１１、そのチューブ１１を内周において案内する円弧形状の案内部材１２、その案内部材１２にチューブ１１を押圧するためのローラ１３ａ，１３ｂ、そのローラ１３ａ，１３ｂを回転自在に一端で支持するアーム１４ａ，１４ｂ、そのアーム１４ａ，１４ｂの他端を支持して回転するポンプ軸１５、チューブ１１の両端と案内部材１１の円弧の両端とを固定する管継部材１６ａ，１６ｂ、その管継部材１６ａ，１６ｂを介してチューブ１１の両端の各々に通じるチューブ１７ａ，１７ｂから構成される。
【００１７】
ポンプ軸１５を矢印の方向に回転させると、図２（Ａ）に示すようなチューブを押圧するローラ１３ａ，１３ｂの位置において、チューブ１１の内部に存在する液体、気体、等の流体は移送される。チューブ１１においてチューブ１７ａの側は負圧となるため、チューブ１７ａに存在する流体はチューブ１１に吸い込まれる。また、チューブ１１においてチューブ１７ｂの側は正圧となるため、その側のチューブ１１に存在する流体はチューブ１７ｂに排出される。すなわち、流体はチューブ１７ａの側からチューブ１７ｂの側に移送される。
【００１８】
ポンプ軸１５とローラ１３ａ，１３ｂの回転軸との間は、図２（Ｂ）に示すように距離ｒだけ離れており、ポンプ軸１５を頂点としてローラ１３ａ，１３ｂは角度αだけ開いている。その距離ｒはローラ１３ａ，１３ｂが案内部材１２にチューブ１１を押圧するための適正な距離として決定される。また角度αは円弧形状の案内部材１２における円弧から外れている部分の大きさによって決定される。詳しくは、ローラ１３ａ，１３ｂのいずれもが案内部材１２にチューブ１１を押圧しない図２（Ｂ）に示すような位置をとることができる角度である。また、その位置からポンプ軸１５が矢印の方向に回転したときローラ１３ａが直ちに押圧を開始する角度である。また、その位置へポンプ軸１５が矢印の方向に回転したときローラ１３ｂが直ちに押圧を終了する角度である。
【００１９】
駆動部２０は、図１に示すように、モータ２１と伝達機構、等から構成される。モータ２１は制御可能なモータである。たとえば、パルスモータ、サーボモータ、等を使用することができる。モータ２１にはその制御のためにモータ２１の回転検出器（図示せず）が設けられている。回転検出器が出力する回転信号はコントローラ３１によって入力が行なわれる。モータ２１の回転をそのまま直接チューブポンプ１０に伝達すること可能であるが、多くの場合には減速機、等を介して伝達する。すなわち、モータ２１は減速機付のモータであって、図１に示すモータ軸２２はその減速機（図示せず）の出力軸である。モータ軸２２はカップリング２３を介してポンプ軸１５と連結している。
【００２０】
制御部３０は、図１に示すように、コントローラ３１、近接センサ３２、操作パネル３３、等から構成される。コントローラ３１はモータ２１の回転検出器が出力する回転信号と、近接センサ３２が出力する信号と、操作パネル３３からの司令を入力し、それらに基づいてモータ２１を制御する。そのため制御部３０は、それらの入力に基づいて制御量の演算を行うデータ処理ユニットと、その制御量に対応する駆動パワーをモータ２１に供給するパワーユニットを有する。
【００２１】
回転検出器は、たとえば、１回転を所定数に等分割する各角度においてレベル（０または１）を交替させるパルスを出力するロータリーエンコーダ、等を使用することができる。その所定数は回転検出器の角度分解能に相当するが、減速機が使用されるときには所定数が大きくなくてもポンプ軸１５において高い角度分解能が得られる。
【００２２】
近接センサ３２が出力する信号は、ドグ２４が近接センサ３２の検出ポイントに到達したことを示すドグ検出信号である。ドグ検出信号はドグ２４が検出ポイントに到達するとレベル（０または１）を変化し検出ポイントから遠退くとレベルをもとに戻すパルス信号である。図１、図３に示すように、ドグ２４は長方形の板状部材でありポンプ軸１５に設けられている。したがって、近接センサ３２は、回転するポンプ軸１５が一回転する間に１回のドグ検出信号を出力する。
【００２３】
操作パネル３３は、本発明の駆動制御チューブポンプをオペレータが操作するためのパネルである。その操作には、チューブポンプの始動停止、流体移送量の設定、等が含まれている。操作パネル３３は、オペレータによってそれらの操作が行なわれると、その操作に対応する司令を出力する。たとえば、始動司令、停止司令、等である。
【００２４】
以上、本発明の駆動制御チューブポンプにおける構成について説明した。次に、上述の構成において制御部３０が行う停止制御について説明する。
操作パネル３３においてオペレータが停止を指示する入力を行なうと、操作パネル３３は停止司令を出力する。制御部３０はその停止司令を入力すると近接センサ３２が出力するドグ検出信号を待機する。図３（Ａ）にはドグ２４が近接センサ３２の検出ポイントに到達したときの状態が示されている。図３（Ａ）に示すように、ポンプ軸１５を頂点としてドグ２４とアーム１４ａは角度βに開いている。
【００２５】
ドグ検出信号からローラ１３ａが停止する位置に到達するまでにポンプ軸１５が回転する角度γが、図３（Ｂ）に示すように、停止制御を適正に行うために必要とする角度として決められている。これに対して角度βは、ドグ検出信号からローラ１３ａが停止位置に到達するまでに角度γを残すようにする角度として決められる。したがって、ドグ２４とアーム１４ａの成す角度βは近接センサ３２を設置する位置によっては異なった角度となる。
【００２６】
そのドグ検出信号を入力すると、モータ２１の回転検出器が出力する回転信号を入力する。制御部３０はドグ検出信号を入力してからの回転信号におけるパルス数を計数することによりポンプ軸１５の回転角度θを演算する。すなわち、ドグ検出信号が出力された図３（Ａ）のローラ１３ａの角度βを基準（θ＝０）として、そこからの回転角度θを演算する。回転角度θが角度γとなったとき（θ＝γ）、停止位置までポンプ軸１５が回転したことになる。
【００２７】
一方、制御部３０は所定時間における回転検出器が出力する回転信号におけるパルス数を計数するか、パルス幅（時間）を計測することによりポンプ軸１５の回転速度を演算する。この回転速度の演算は、モータ２１が所定の回転速度となるように制御している間において、所定の時間間隔で制御部３０が繰返し行なう演算である。
【００２８】
また制御部３０には、駆動制御チューブポンプを停止させるときのポンプ軸１５の回転角度である停止角度があらかじめ設定されている。図３に示すように、近接センサ３２を設置する位置（検出ポイントの位置）を基準とすると、停止角度は（β＋γ）である。制御部３０はドグ検出信号を入力したときのモータ２１の回転速度を起点として、停止角度における回転速度（＝０）を終点とする減速制御の目標値関数を演算する。モータ２１の回転速度は流体の単位時間あたりの移送量の設定によって変化するから起点も変化する。
【００２９】
この目標値関数は、横軸（ｘ）を回転角度、縦軸（ｙ）を回転速度とするグラフとして示すことができる。目標値関数（ｆ（ｘ、ｙ））は、起点と終点とを結ぶ直線（ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０）であってもよいが、一般的には起点と終点とを結ぶ曲線（折線を含む）である。適正な制御が行われる目標値関数の形態を実験的に求め、あらかじめ登録しておき、その関数が起点と終点を通るように目標値関数における係数を演算する。
【００３０】
そして、制御部３０は、近接センサ３２が出力するドグ検出信号と、回転検出器が出力する回転信号とに基づいて演算したポンプ軸１５の回転角度と回転速度とを、その目標値関数と比較し偏差を演算する。また、その偏差が小さくなるような制御量を演算する。たとえば、ＰＩＤ制御における制御演算式に偏差を代入して制御量を演算する。このように制御部３０のデータ処理ユニットにおいて演算された制御量を制御部３０のパワーユニットに出力しモータ２１の回転を制御する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の請求項１に係る駆動制御チューブポンプによれば、押圧しない状態へ移行するときに液体を逆流させることなく、効率が良く、始動再開するときの時間遅れが小さいチューブポンプが提供される。
また本発明の請求項２に係る駆動制御チューブポンプによれば、押圧部材がチューブを押圧しない位置で停止することができる。
また本発明の請求項３に係る駆動制御チューブポンプによれば、２つの押圧部材を案内部材から外れその両端の直近に停止させることができ、その状態で停止していれば、始動開始するときの時間遅れを小さくできる。
また本発明の請求項４に係る駆動制御チューブポンプによれば、通過する所定の位置を検出してから停止させる所定の位置まで間隔があるから精度の高い停止制御を行なうことができる。
また本発明の請求項５に係る駆動制御チューブポンプによれば、任意のタイミングにおける停止司令の入力によってチューブを押圧しない位置で停止させることができる。
また本発明の請求項６に係る駆動制御チューブポンプによれば、停止動作における時間を短くし精度を良くすることができる。
また本発明の請求項７に係る駆動制御チューブポンプによれば、不吐出状態を回復する動作においてインクを逆流させることなく、効率を良くし、時間遅れを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動制御チューブポンプにおける構成を示す図である。
【図２】チューブポンプの構成を示す説明図である。
【図３】本発明の駆動制御チューブポンプにおける停止動作の説明図である。
【符号の説明】
１０　チューブポンプ
１１　チューブ
１２　案内部材
１３ａ，１３ｂ　ローラ
１４ａ，１４ｂ　アーム
１５　ポンプ軸
１６ａ，１６ｂ　管継部材
１７ａ，１７ｂ　（弾性を有する）チューブ
２０　駆動部
２１　モータ
２２　モータ軸
２３　カップリング
３０　制御部
３１　コントローラ
３２　位置検出手段
３３　操作パネル
４０　フレーム
【図１】
2004042577.tif 000003
【図２】
2004042577.tif 000004
【図３】
2004042577.tif 000005