流体流動装置、流体噴射装置、流体流動方法
【課題】部品点数を増加させることなく回転体と支持部との固着を抑制することができる流体流動装置、流体噴射装置、流体流動方法を提供する。
【解決手段】重合反応して硬化するインクを流動させるポンプ室４３と、ポンプ室４３内に設けられた第１，第２の軸受部４８，４９と固定軸４１に第１，第２の軸線Ａ１，Ａ２を中心として回転可能に支持された駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２と、駆動ギヤ４０を回転駆動するモーター３１と、モーター３１の駆動を制御する制御部３０とを備え、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、軸方向における大きさがポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車であって、制御部３０は、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２を噛合させた状態においてモーター３１の駆動を制御することにより駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転方向を切り替える。
【解決手段】重合反応して硬化するインクを流動させるポンプ室４３と、ポンプ室４３内に設けられた第１，第２の軸受部４８，４９と固定軸４１に第１，第２の軸線Ａ１，Ａ２を中心として回転可能に支持された駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２と、駆動ギヤ４０を回転駆動するモーター３１と、モーター３１の駆動を制御する制御部３０とを備え、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、軸方向における大きさがポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車であって、制御部３０は、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２を噛合させた状態においてモーター３１の駆動を制御することにより駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転方向を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体流動装置、及び同装置を備える流体噴射装置、流体流動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重合反応する流体（例えば紫外線硬化型のインク）を流動させる流体流動装置として、ギヤポンプが広く知られている。こうしたギヤポンプのうちには、噛合状態でポンプ室（流体室）内に収容された１対のギヤを回転させることにより、吸引口から吸引したインクを吐出口から吐出して流動させるものがあった。
【０００３】
なお、インクは、紫外線の照射に限らず、熱など他からの影響を受けて重合反応して硬化することがある。そのため、インクを流動させるギヤポンプの場合には、例えば軸（回転体）と軸受（支持部）との隙間にインクが浸入すると、インクが硬化して軸の回転を阻害してしまう虞がある。そこで、特許文献１では、環状シールをギヤに圧接させて軸と軸受との隙間へのインクの浸入を抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のギヤポンプのように、環状シールをギヤに圧接させる場合には、部品点数が増加して構成が複雑になってしまうと共に、環状シールとギヤとの摩擦が増大してギヤの回転を阻害してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を増加させることなく回転体と支持部との固着を抑制することができる流体流動装置、流体噴射装置、流体流動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の流体流動装置は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体室と、該流体室内に設けられた支持部に軸を中心として回転可能に支持された１対の回転体と、該回転体を回転駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記回転体は、軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車を含み、前記制御手段は、前記はすば歯車同士を噛合させた状態において前記駆動手段の駆動を制御することにより前記回転体の回転方向を切り替える。
【０００８】
一般に、はすば歯車同士を噛合させた状態で回転駆動すると、軸方向にスラスト力が発生する。そのため、この構成によれば、はすば歯車を含む回転体の回転方向を変更することによって、該回転体を軸方向に往復移動させることができる。すなわち、例えば、回転体が正転方向に回転している状態において、回転体の回転方向が逆転方向に切り替えられると、スラスト力が発生する方向も変更される。さらに、軸方向における回転体の大きさは、流体室の軸方向の大きさよりも小さいため、回転体が流体室内において軸方向にも移動し、回転体と支持部との間に浸入した流体を流動させることができる。すなわち、回転体と支持部との隙間に浸入した流体を硬化する前に入れ替えることができるため、流体室内における部分的な流体の硬化が抑制される。したがって、部品点数を増加させることなく回転体と支持部との固着を抑制することができる。
【０００９】
本発明の流体流動装置は、前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吸引する吸引口と、前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吐出する吐出口とをさらに備え、前記制御手段は、前記回転体の逆転方向の回転速度が、前記回転体の正転方向の回転速度よりも遅くなるように前記駆動手段の駆動を制御する。
【００１０】
回転体は、軸方向における大きさが流体室の軸方向の大きさよりも小さなはすば歯車を含んでいるため、流体室と回転体との間には隙間が存在し、この隙間を介して吸引口と吐出口が連通した状態になっている。そのため、回転体の回転速度が速い場合には、吸引口と吐出口との間で流体が送られるのに対し、回転速度が遅い場合には、流体が流体室と回転体との隙間を流動しやすい。すなわち、この構成によれば、回転体の逆転方向の回転速度を遅くすることにより、回転体の回転に伴って吐出口側から吸引口側に送られた流体が、流体室と回転体との隙間を介して戻りやすくなるため、吸引口から吐出される流体の量を減少させることができる。
【００１１】
本発明の流体流動装置において、前記制御手段は、前記流体室内において硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、前記回転体の回転方向の切り替え回数が多くなるように、前記駆動手段の駆動を制御する。
【００１２】
重合反応して硬化する流体においても、流体の種類によって硬化のしやすさが異なる。すなわち、例えば、重合反応のうち、ラジカル重合して硬化する流体は酸素重合阻害性（嫌気性）を有して密閉空間で硬化しやすいのに対し、カチオン重合して硬化する流体は、酸素重合阻害性を有さない。また、熱によって重合反応する流体の場合には、回転体と支持部との摩擦熱によって硬化する虞がある。そのため、この構成によれば、硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、回転体の回転方向の切り替え回数を多くすることにより、回転体と支持部との隙間に浸入した流体を良好に流動させることができる。したがって、回転体と支持体との固着を抑制しつつ効率よく流体を流動させることができる。
【００１３】
本発明の流体噴射装置は、流体を噴射するノズルを有する流体噴射ヘッドと、上記構成の流体流動装置とを備える。
この構成によれば、上記流体流動装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。
【００１４】
本発明の流体噴射装置は、前記流体噴射ヘッドと前記流体流動装置とを接続する循環流路をさらに備え、前記循環流路の流路抵抗は、前記循環流路と前記ノズルとの間の流路抵抗よりも小さい。
【００１５】
この構成によれば、循環流路の流路抵抗は、循環流路とノズル間の流路抵抗よりも小さいため、流体流動装置の回転体が逆転方向に駆動されて、正転方向に駆動された場合とは逆の方向に流体が流動しても、循環流路内の流体を流動させることができる。すなわち、ノズル付近に形成されたメニスカスの破壊を抑制することができる。
【００１６】
本発明の流体流動方法は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体室を備えた流体流動装置において流体を流動させる流体流動方法であって、噛合した状態で流体室内に収容されると共に軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さな１対のはすば歯車を正転方向に回転駆動する正転駆動段階と、前記１対のはすば歯車を逆転方向に回転駆動する逆転駆動段階とを有する。
【００１７】
この構成によれば、上記流体流動装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態のプリンターの構成を模式的に示す断面図。
【図２】ポンプの断面模式図。
【図３】図２における３−３線矢視断面図。
【図４】ポンプの逆転駆動時における断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」と表記する）に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、本実施形態のプリンターは、重合反応して硬化する流体として紫外線硬化型インク（以下、単に「インク」と表記する）を用いる。なお、本実施形態では、一色（例えば白色）のインクに対応する構成について図示及び説明しているため、複数色のインクを用いる場合には、同様の構成を色毎に備えればよい。
【００２０】
図１に示すように、プリンター１１は、インクを貯留するインクタンク１２と、流体噴射ヘッド１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）と、インクタンク１２と各流体噴射ヘッド１３との間でインクを循環させる循環流路１４と、紫外線照射装置（図示略）とを備える。各流体噴射ヘッド１３は、インクを噴射する複数のノズル１５と、ノズル１５に供給するインクを一時貯留するインク室１６と、インク室１６にインクを流入させる流入孔１７と、インク室１６からインクを流出させる流出孔１８とを有している。
【００２１】
そして、プリンター１１は、図示しない媒体に対して、流体噴射ヘッド１３に設けられたノズル１５からインクを噴射することで、印刷（記録）を行う。また、紫外線照射装置がインクを受容した媒体に対して紫外線を照射することでインクを硬化させ、媒体上に定着させる。
【００２２】
なお、インクとしては、オリゴマー５〜１５％、モノマー６０〜８５％、顔料３〜５％、光重合開始剤６〜１２％、添加剤１〜８％を含有するものを採用することができる。また、媒体としては、用紙、プラスチックフィルム、シール、金属箔、ガラス板、布など、液体を受容可能な任意の素材及び形状のものを採用することができる。
【００２３】
流体噴射ヘッド１３のインク室１６内には、その内部を２分するようにフィルター１９が張設されている。インク室１６は、フィルター１９によって区分された一方側（下流側）がノズル１５に連通するとともに、他方側（上流側）が流入孔１７及び流出孔１８に連通している。そして、インク室１６は、循環流路１４の一部を構成している。
【００２４】
ノズル１５からインクが噴射される際には、インクは循環流路１４内において図１に矢印で示す正循環方向に循環されるとともに、フィルター１９で濾過されたインクがノズル１５に供給される。そのため、フィルター１９によってインク中に混入した気泡や異物等が除かれ、ノズル１５の目詰まりが抑制されるようになっている。
【００２５】
循環流路１４は、インク噴射時にインクタンク１２から流体噴射ヘッド１３のインク室１６へインクを供給する供給流路２０と、各インク室１６からインクタンク１２へインクを返送する返送流路２１とを有している。また、供給流路２０は、正循環方向における上流端がインクタンク１２内に連通する本流路２２と、下流端が流体噴射ヘッド１３に接続される複数の分岐流路２３とを有している。すなわち、各分岐流路２３の上流端は、本流路２２の下流端から分岐する態様となっている。
【００２６】
本流路２２には、循環流路１４においてインクを循環させるための流体流動装置としてのポンプ２４が設けられている。また、本流路２２には、ポンプ２４の正循環方向における下流側となる位置に、本流路２２を開閉するための開閉弁２５が設けられている。
【００２７】
返送流路２１は、各分岐流路２３及び流体噴射ヘッド１３と対応するように複数設けられている。なお、インクをインクタンク１２にスムーズに還流させるために、返送流路２１は分岐流路２３よりも流路断面積が大きくなっている。そのため、返送流路２１における流路抵抗は、フィルター１９を介したインク室１６からノズル１５までの流路抵抗に比べて小さくなっている。
【００２８】
そして、各返送流路２１には、この返送流路２１を開閉するための開閉弁２６がそれぞれ設けられている。開閉弁２５，２６は任意に開閉操作を行うことができる弁であり、電磁弁や機械的に動作する弁を採用することができる。
【００２９】
また、図２に示すように、ポンプ２４には、制御手段としての制御部３０に駆動制御される駆動手段としてのモーター３１が動力伝達機構３２を介して接続されている。
なお、動力伝達機構３２とは、モーター３１と一体で回転するアウター磁石３３と、アウター磁石３３の回転に伴って従動回転するインナー磁石３４とを備えた磁気継手である。そして、アウター磁石３３とインナー磁石３４との間には、有底円筒状のキャップ３５がインナー磁石３４を囲うように設けられていると共に、キャップ３５の開口部３５ａは、環状のシール３６を介してポンプ２４のケース３８に閉塞されている。
【００３０】
さて、図２，図３に示すように、ポンプ２４は、ケース３８と、インナー磁石３４と一体回転する駆動軸３９及び駆動ギヤ４０と、ケース３８に固定された固定軸４１を中心に回転する従動ギヤ４２とを備えている。すなわち、駆動軸３９及び駆動ギヤ４０は、軸としての第１の軸線Ａ１を中心として回転する回転体として機能している。また、従動ギヤ４２は、支持部としての固定軸４１に回転可能に支持され、軸としての第２の軸線Ａ２を中心として回転する回転体として機能している。
【００３１】
なお、駆動軸３９と固定軸４１は、互いに平行な態様で設けられている。また、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２は、第１の軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とを中心にそれぞれ回転可能な１対のはすば歯車であって、互いに噛合した状態でケース３８に形成された流体室としてのポンプ室４３内に収容されている。
【００３２】
そして、ポンプ室４３には、循環流路１４が接続される吸引口４４と吐出口４５とが形成されている。また、キャップ３５、ケース３８、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、固定軸４１、従動ギヤ４２は、非金属製の材料（樹脂、セラミックス、ゴムなど）によって形成されている。
【００３３】
駆動軸３９は、ケース３８において、シール３６と当接する環状の部分の内側となる位置に形成された貫通孔４７に挿通されている。また、駆動軸３９の一端（図２における下端）は、ポンプ室４３内に設けられた支持部としての第１の軸受部４８に支持されると共に、他端（図２における上端）は、キャップ３５に設けられた支持部としての第２の軸受部４９に支持されている。したがって、ポンプ室４３とキャップ３５内は、貫通孔４７を介して連通しており、キャップ３５内もポンプ室４３内と同様にインクで満たされた流体室となっている。
【００３４】
ところで、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２は、はすば歯車であるため、回転運動に伴って軸方向にスラスト力が発生する。そして、本実施形態の駆動ギヤ４０は、図３に矢印で示す正転方向Ｄ１に回転した場合に、ポンプ室４３の底面４３ａ側に向かうスラスト力が発生するように収容されている。また、従動ギヤ４２は、駆動ギヤ４０の回転に伴って正転方向Ｄ１に回転した場合に、ポンプ室４３の天井面４３ｂ側に向かうスラスト力が発生するように収容されている。
【００３５】
すなわち、駆動ギヤ４０は、回転運動に伴って第１の面４０ａ（図２における下側の面）が底面４３ａ側に近づくと共に、第２の面４０ｂ（図２における上側の面）が天井面４３ｂから離れる方向に力を受けるようになっている。一方、従動ギヤ４２は、回転運動に伴って第１の面４２ａが底面４３ａから離れると共に、第２の面４２ｂが天井面４３ｂ側に近づく方向に力を受けるようになっている。
【００３６】
また、軸方向における第１の軸受部４８と第２の軸受部４９との間隔は、駆動軸３９の長さよりも大きくなっている。そのため、第１の軸受部４８と駆動軸３９との間には、第１の隙間Ｃ１（図４参照）が形成されると共に、第２の軸受部４９と駆動軸３９との間には第２の隙間Ｃ２が形成されるようになっている。
【００３７】
さらに、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の軸方向における大きさは、ポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さくなっている。そのため、ポンプ室４３の底面４３ａと駆動ギヤ４０の第１の面４０ａとの間には、第３の隙間Ｃ３（図４参照）が形成されるようになっている。さらに、ポンプ室４３の天井面４３ｂと駆動ギヤ４０の第２の面４０ｂとの間には、第４の隙間Ｃ４が形成されるようになっている。そして、ポンプ室４３の底面４３ａと従動ギヤ４２の第１の面４２ａとの間には、第５の隙間Ｃ５が形成されると共に、ポンプ室４３の天井面４３ｂと従動ギヤ４２の第２の面４２ｂとの間には、第６の隙間Ｃ６（図４参照）が形成されるようになっている。
【００３８】
次に、ポンプ２４の作用について説明する。
さて、制御部３０がモーター３１を正転駆動すると、アウター磁石３３の回転に伴ってインナー磁石３４、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、従動ギヤ４２が図３に矢印で示す正転方向Ｄ１に第１の回転速度で回転する（正転駆動段階）。すると、ポンプ２４は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転運動に伴って吸引口４４からインクを吸引すると共に、ポンプ室４３内においてインクを流動させつつ吐出口４５からインクを吐出する。そのため、循環流路１４においてインクが流動し、ノズル１５からの噴射に伴ってインクが消費されると、インク室１６内のインクがフィルター１９を通過してノズル１５側に供給されるようになる。
【００３９】
また、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、はすば歯車であるため回転運動に伴って軸方向にスラスト力が発生する。すなわち、噛合状態にある駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転した場合には、駆動ギヤ４０は、ポンプ室４３の底面４３ａ側（図２では下側）に位置し、第１の面４０ａが底面４３ａと摺動するように回転する。また、従動ギヤ４２は、ポンプ室４３の天井面４３ｂ側（図２では上側）に位置し、第２の面４２ｂが天井面４３ｂと摺動するように回転する。
【００４０】
ところで、このとき第１，第３，第６の隙間Ｃ１，Ｃ３，Ｃ６は、第２，第４，第５の隙間Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５に比べて軸方向の間隔が小さくなっている。すなわち、第１，第３，第６の隙間Ｃ１，Ｃ３，Ｃ６に浸入したインクは、流動性が低下して硬化しやすくなっているため、硬化したインクによって駆動軸３９が第１の軸受部４８に固着されて回転が阻害されてしまう虞がある。さらに、従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間は、その径方向の間隔を大きくすると、がたついて騒音などの原因となってしまうため、小さく設定されている。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２も同様に固着されて回転が阻害されてしまう虞がある。
【００４１】
そのため、制御部３０は、モーター３１の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３１の逆転駆動と正転駆動とを交互に複数回実行してインクを軸方向に流動させる流動処理を行う。
【００４２】
なお、閾値時間とは、インクの種類に応じて設定されるものであり、図示しない入力手段から入力されたインクの種類や、入力された閾値時間によって変更可能になっている。具体的には、ポンプ室４３内において硬化しやすいインクを用いる場合には、硬化しにくいインクを用いる場合と比べて閾値時間は短く設定される。そのため、硬化しやすいインクを流動させる場合には、硬化しにくいインクを流動させる場合よりも、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向が回数多く切り替えられる。
【００４３】
さて、制御部３０がモーター３１を逆転駆動すると、アウター磁石３３の回転に伴ってインナー磁石３４、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、従動ギヤ４２が図３に矢印で示す逆転方向Ｄ２に第２の回転速度で回転する（逆転駆動段階）。ただし、第２の回転速度は、モーター３１を正転駆動した場合の第１の回転速度よりも遅くなっている。
【００４４】
そのため、ポンプ２４は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転運動に伴って吐出口４５側から吸引口４４側へインクが供給されるものの、インクは第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して吐出口４５側へも戻るようになっている。したがって、同じ回転数だけ駆動軸３９と従動ギヤ４２とを回転させた場合であっても、逆転方向Ｄ２に回転して吸引口４４から吐出されるインクの量は、正転方向Ｄ１に回転して吐出口４５から吐出されるインクの量に比べて少なくなっている。
【００４５】
また、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２とが逆転方向Ｄ２に回転すると、回転運動に伴って生じるスラスト力も正転方向Ｄ１に回転する場合に生じる方向とは逆方向に変更される。すなわち、噛合状態にある駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に回転すると、駆動ギヤ４０は、ポンプ室４３の天井面４３ｂに近づく方向（図２では上方向）に移動する。一方、従動ギヤ４２は、ポンプ室４３の底面４３ａに近づく方向（図２では下方向）に移動する。すなわち、ポンプ室４３内には、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６が形成されているため、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の軸方向の移動が許容される。
【００４６】
具体的には、図２に示す状態から駆動ギヤ４０が天井面４３ｂに近づく側に移動すると（図４参照）、第１の面４０ａと底面４３ａとが離間して第３の隙間Ｃ３が大きくなり、第３の隙間Ｃ３にインクが流入する。一方、第２の面４０ｂと天井面４３ｂとが接近して第４の隙間Ｃ４が小さくなり、第４の隙間Ｃ４内のインクが押し出される。
【００４７】
また、駆動ギヤ４０と共に駆動軸３９も軸方向に移動するため、第１の軸受部４８と駆動軸３９との間の第１の隙間Ｃ１は大きくなり、第１の隙間Ｃ１にインクが流入する。一方、第２の軸受部４９と駆動軸３９との間の第２の隙間Ｃ２は小さくなり、第２の隙間Ｃ２内のインクが押し出される。
【００４８】
そして、このとき従動ギヤ４２は、図２に示す状態から底面４３ａに近づく側に移動する（図４参照）。そのため、第１の面４２ａと底面４３ａとが接近して第５の隙間Ｃ５が小さくなり、第５の隙間Ｃ５内のインクが押し出されると共に、第２の面４２ｂと天井面４３ｂとが離間して第６の隙間Ｃ６が大きくなり、第６の隙間Ｃ６にインクが流入する。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２との隙間に浸入したインクも流動する。
【００４９】
さて、制御部３０は、駆動ギヤ４０が天井面４３ｂに当接すると共に、従動ギヤ４２が底面４３ａに当接する位置まで移動させるようにモーター３１を逆転駆動すると、続いてモーター３１を正転駆動する。すなわち、制御部３０は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２を正転方向Ｄ１に回転させることにより、駆動ギヤ４０が底面４３ａに当接すると共に、従動ギヤ４２が天井面４３ｂに当接する位置まで移動させる（正転駆動段階）。
【００５０】
そのため、図４に示す状態から駆動ギヤ４０が底面４３ａに近づく方向に移動する場合には、第３の隙間Ｃ３は小さくなり、第３の隙間Ｃ３からインクが押し出されるのに対し、第４の隙間Ｃ４は大きくなり、第４の隙間Ｃ４内にインクが流入する。
【００５１】
また、駆動ギヤ４０と共に駆動軸３９が第１の軸受部４８に近づく方向（図４では下方向）に移動すると、第１の隙間Ｃ１は小さくなり、第１の隙間Ｃ１内のインクが押し出されるのに対し、第２の隙間Ｃ２は大きくなり、第２の隙間Ｃ２にインクが流入する。
【００５２】
そして、このとき従動ギヤ４２は、図４に示す状態から天井面４３ｂに近づく方向に移動する。そのため、第５の隙間Ｃ５は大きくなり、第５の隙間Ｃ５にインクが流入するのに対し、第６の隙間Ｃ６は小さくなり、第６の隙間Ｃ６内のインクが押し出される。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２との隙間に浸入したインクも流動する。
【００５３】
すなわち、モーター３１の正転駆動と逆転駆動とを交互に実行することにより、第１〜第６の隙間Ｃ１〜Ｃ６において、インクの押し出し及び流入をさせ、第１〜第６の隙間Ｃ１〜Ｃ６及び固定軸４１と従動ギヤ４２との間においてインクを流動させることができる。
【００５４】
そして、流動処理が終了すると、制御部３０は、閾値時間が経過するまでの間、モーター３１を正転駆動する。すなわち、ポンプ２４は、吸引口４４からインクを吸引すると共に、吐出口４５からインクを吐出することにより、循環流路１４において正循環方向にインクを循環させる。
【００５５】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）はすば歯車同士を噛合させた状態で回転駆動すると、軸方向にスラスト力が発生する。そのため、はすば歯車である駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向を変更することによって、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２を軸方向に往復移動させることができる。すなわち、例えば、噛合状態にある駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転している状態において、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向が逆転方向Ｄ２に切り替えられると、スラスト力が発生する方向も変更される。さらに、軸方向における駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の大きさは、ポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さいため、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２がポンプ室４３内において軸方向にも移動する。そのため、駆動ギヤ４０と一体回転する駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との間に浸入したインクを流動させることができる。また、従動ギヤ４２と固定軸４１との間に浸入したインクも流動させることができる。すなわち、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２及び従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間に浸入したインクを硬化する前に入れ替えることができるため、ポンプ室４３内における部分的なインクの硬化が抑制される。したがって、部品点数を増加させることなく駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との固着及び従動ギヤ４２と固定軸４１との固着を抑制することができる。
【００５６】
（２）駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、軸方向における大きさがポンプ室４３の軸方向の大きさよりも小さなはすば歯車であるため、ポンプ室４３と駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２との間には第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６が存在し、この第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して吸引口４４と吐出口４５が連通した状態になっている。そのため、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転速度が速い場合には、吸引口４４と吐出口４５との間でインクが送られるのに対し、回転速度が遅い場合には、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６をインクが流動しやすい。すなわち、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の逆転方向の回転速度を遅くすることにより、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転に伴って吐出口４５側から吸引口４４側に送られたインクが、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して戻りやすくなるため、吸引口４４から吐出されるインクの量を減少させることができる。
【００５７】
（３）重合反応して硬化するインクにおいても、インクの種類によって硬化のしやすさが異なる。すなわち、例えば、重合反応のうち、ラジカル重合して硬化するインクは酸素重合阻害性（嫌気性）を有して密閉空間で硬化しやすいのに対し、カチオン重合して硬化する流体は、酸素重合阻害性を有さない。また、熱によって重合反応するインクの場合には、駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９や、従動ギヤ４２と固定軸４１との摩擦熱によって硬化する虞がある。そのため、硬化しやすいインクを流動させる場合には、硬化しにくいインクを流動させる場合と比べて駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転方向を回数多く切り替えることにより、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２、及び従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間に浸入したインクを頻繁に流動させることができる。したがって、駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との固着を抑制すると共に、従動ギヤ４２と固定軸４１との固着を抑制しつつ効率よくインクを流動させることができる。
【００５８】
（４）循環流路１４の流路抵抗は、循環流路１４とノズル１５間の流路抵抗よりも小さいため、ポンプ２４の駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に駆動されて、正転方向Ｄ１に駆動された場合とは逆の方向にインクが流動しても、循環流路１４内のインクを流動させることができる。すなわち、ノズル１５付近に形成されたメニスカスの破壊を抑制することができる。
【００５９】
（５）重合反応するインクの中には、金属イオンと反応して硬化するものがある。そのため、駆動軸３９及び従動ギヤ４２と第１，第２の軸受部４８，４９と固定軸４１とを非金属によって形成することにより駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との間におけるインクの硬化をより抑制することができる。また、従動ギヤ４２と固定軸４１との間におけるインクの硬化を抑制することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、固定軸４１と従動ギヤ４２を一体回転可能に固定し、軸方向において固定軸４１の長さよりも間隔が大きな１対の軸受部（支持部）によって固定軸４１（回転体）を支持するようにしてもよい。
【００６１】
・上記実施形態において、流動処理は、モーター３１の逆転駆動を少なくとも１回行えばよい。すなわち、モーター３１が正転駆動されて駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転している状態において、モーター３１の回転方向が切り替えられると、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は逆転方向Ｄ２に回転して軸方向に移動し、軸方向にもインクを流動させることができる。ただし、この場合には、モーター３１の正転駆動と逆転駆動とを交互に複数回行う場合に比べて、軸方向におけるインクの流動は小さい。したがって、閾値時間よりも短い時間で頻繁にモーター３１を逆転駆動するのが好ましい。
【００６２】
・上記実施形態において、制御部３０がモーター３１を逆転駆動するタイミングは固定でもよい。すなわち、例えばプリンター１１の電源オン時やオフ時、流体噴射ヘッド１３のメンテナンス時にモーター３１を逆転駆動して軸方向にも流体を流動させるようにしてもよい。また、ポンプ室４３内において流動するインクのうち、最も硬化しやすいインクに合わせて設定された閾値時間に基づいてモーター３１を逆転駆動するようにしてもよい。
【００６３】
・上記実施形態において、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に回転する場合の第２の回転速度を、正転方向Ｄ１に回転する場合の第１の回転速度と同じ、もしくは速くしてもよい。すなわち、ポンプ２４は、循環流路１４に接続されているため、吐出口４５からインクを吸引して吸引口４４からインクを吐出した場合でも、インクは循環流路１４内において流動する。さらに、開閉弁２５を閉弁した状態でモーター３１を逆転駆動した場合には、吐出口４５からのインクの吸引も抑制することができる。
【００６４】
・上記実施形態において、キャップ３５、ケース３８、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、固定軸４１、従動ギヤ４２は、金属製の材料（鉄、銅、アルミニウムなど）によって形成してもよい。なお、これらの部材を金属製の材料で形成する場合であっても、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２と接する部分及び固定軸４１と従動ギヤ４２の固定軸４１が挿通される孔の内面は非金属で形成することが好ましい。すなわち、例えば第１，第２の軸受部４８，４９や駆動軸３９のインクと接する表面をコーティング材や酸化膜で覆うことにより、インク中への金属イオンの溶解を抑制するようにしてもよい。
【００６５】
・インクが収容された流体収容部と流体噴射ヘッド１３とを接続する流体供給流路を備えたプリンターにポンプ２４を備える構成としてもよい。すなわち、インクは循環させずに流体噴射ヘッド１３に供給するようにしてもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンター１１に具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる流体噴射ヘッド等を備える各種の流体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記流体噴射装置から吐出される流体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう流体流動装置とは、モノマーと重合開始剤とを含む重合反応を利用して硬化させる流体を流動させる装置である。すなわち、例えば、流体を流動（攪拌）させる攪拌機に適用することもできる。さらに、重合開始剤についても、紫外線などの光の照射に限らずに、熱や気体（例えば酸素）の有無によって重合反応を開始させるものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１…プリンター（流体噴射装置）、１３…流体噴射ヘッド、１４…循環流路、１５…ノズル、２４…ポンプ（流体流動装置）、３０…制御部（制御手段）、３１…モーター（駆動手段）、３９…駆動軸（回転体）、４０…駆動ギヤ（回転体）、４１…固定軸（支持部）、４２…従動ギヤ（回転体）４３…ポンプ室（流体室）、４４…吸引口、４５…吐出口、４８，４９…第１，第２の軸受部（支持部）、Ａ１，Ａ２…第１，第２の軸線（軸）、Ｄ１…正転方向、Ｄ２…逆転方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体流動装置、及び同装置を備える流体噴射装置、流体流動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重合反応する流体（例えば紫外線硬化型のインク）を流動させる流体流動装置として、ギヤポンプが広く知られている。こうしたギヤポンプのうちには、噛合状態でポンプ室（流体室）内に収容された１対のギヤを回転させることにより、吸引口から吸引したインクを吐出口から吐出して流動させるものがあった。
【０００３】
なお、インクは、紫外線の照射に限らず、熱など他からの影響を受けて重合反応して硬化することがある。そのため、インクを流動させるギヤポンプの場合には、例えば軸（回転体）と軸受（支持部）との隙間にインクが浸入すると、インクが硬化して軸の回転を阻害してしまう虞がある。そこで、特許文献１では、環状シールをギヤに圧接させて軸と軸受との隙間へのインクの浸入を抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のギヤポンプのように、環状シールをギヤに圧接させる場合には、部品点数が増加して構成が複雑になってしまうと共に、環状シールとギヤとの摩擦が増大してギヤの回転を阻害してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を増加させることなく回転体と支持部との固着を抑制することができる流体流動装置、流体噴射装置、流体流動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の流体流動装置は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体室と、該流体室内に設けられた支持部に軸を中心として回転可能に支持された１対の回転体と、該回転体を回転駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記回転体は、軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車を含み、前記制御手段は、前記はすば歯車同士を噛合させた状態において前記駆動手段の駆動を制御することにより前記回転体の回転方向を切り替える。
【０００８】
一般に、はすば歯車同士を噛合させた状態で回転駆動すると、軸方向にスラスト力が発生する。そのため、この構成によれば、はすば歯車を含む回転体の回転方向を変更することによって、該回転体を軸方向に往復移動させることができる。すなわち、例えば、回転体が正転方向に回転している状態において、回転体の回転方向が逆転方向に切り替えられると、スラスト力が発生する方向も変更される。さらに、軸方向における回転体の大きさは、流体室の軸方向の大きさよりも小さいため、回転体が流体室内において軸方向にも移動し、回転体と支持部との間に浸入した流体を流動させることができる。すなわち、回転体と支持部との隙間に浸入した流体を硬化する前に入れ替えることができるため、流体室内における部分的な流体の硬化が抑制される。したがって、部品点数を増加させることなく回転体と支持部との固着を抑制することができる。
【０００９】
本発明の流体流動装置は、前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吸引する吸引口と、前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吐出する吐出口とをさらに備え、前記制御手段は、前記回転体の逆転方向の回転速度が、前記回転体の正転方向の回転速度よりも遅くなるように前記駆動手段の駆動を制御する。
【００１０】
回転体は、軸方向における大きさが流体室の軸方向の大きさよりも小さなはすば歯車を含んでいるため、流体室と回転体との間には隙間が存在し、この隙間を介して吸引口と吐出口が連通した状態になっている。そのため、回転体の回転速度が速い場合には、吸引口と吐出口との間で流体が送られるのに対し、回転速度が遅い場合には、流体が流体室と回転体との隙間を流動しやすい。すなわち、この構成によれば、回転体の逆転方向の回転速度を遅くすることにより、回転体の回転に伴って吐出口側から吸引口側に送られた流体が、流体室と回転体との隙間を介して戻りやすくなるため、吸引口から吐出される流体の量を減少させることができる。
【００１１】
本発明の流体流動装置において、前記制御手段は、前記流体室内において硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、前記回転体の回転方向の切り替え回数が多くなるように、前記駆動手段の駆動を制御する。
【００１２】
重合反応して硬化する流体においても、流体の種類によって硬化のしやすさが異なる。すなわち、例えば、重合反応のうち、ラジカル重合して硬化する流体は酸素重合阻害性（嫌気性）を有して密閉空間で硬化しやすいのに対し、カチオン重合して硬化する流体は、酸素重合阻害性を有さない。また、熱によって重合反応する流体の場合には、回転体と支持部との摩擦熱によって硬化する虞がある。そのため、この構成によれば、硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、回転体の回転方向の切り替え回数を多くすることにより、回転体と支持部との隙間に浸入した流体を良好に流動させることができる。したがって、回転体と支持体との固着を抑制しつつ効率よく流体を流動させることができる。
【００１３】
本発明の流体噴射装置は、流体を噴射するノズルを有する流体噴射ヘッドと、上記構成の流体流動装置とを備える。
この構成によれば、上記流体流動装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。
【００１４】
本発明の流体噴射装置は、前記流体噴射ヘッドと前記流体流動装置とを接続する循環流路をさらに備え、前記循環流路の流路抵抗は、前記循環流路と前記ノズルとの間の流路抵抗よりも小さい。
【００１５】
この構成によれば、循環流路の流路抵抗は、循環流路とノズル間の流路抵抗よりも小さいため、流体流動装置の回転体が逆転方向に駆動されて、正転方向に駆動された場合とは逆の方向に流体が流動しても、循環流路内の流体を流動させることができる。すなわち、ノズル付近に形成されたメニスカスの破壊を抑制することができる。
【００１６】
本発明の流体流動方法は、重合反応して硬化する流体を流動させる流体室を備えた流体流動装置において流体を流動させる流体流動方法であって、噛合した状態で流体室内に収容されると共に軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さな１対のはすば歯車を正転方向に回転駆動する正転駆動段階と、前記１対のはすば歯車を逆転方向に回転駆動する逆転駆動段階とを有する。
【００１７】
この構成によれば、上記流体流動装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態のプリンターの構成を模式的に示す断面図。
【図２】ポンプの断面模式図。
【図３】図２における３−３線矢視断面図。
【図４】ポンプの逆転駆動時における断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」と表記する）に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、本実施形態のプリンターは、重合反応して硬化する流体として紫外線硬化型インク（以下、単に「インク」と表記する）を用いる。なお、本実施形態では、一色（例えば白色）のインクに対応する構成について図示及び説明しているため、複数色のインクを用いる場合には、同様の構成を色毎に備えればよい。
【００２０】
図１に示すように、プリンター１１は、インクを貯留するインクタンク１２と、流体噴射ヘッド１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）と、インクタンク１２と各流体噴射ヘッド１３との間でインクを循環させる循環流路１４と、紫外線照射装置（図示略）とを備える。各流体噴射ヘッド１３は、インクを噴射する複数のノズル１５と、ノズル１５に供給するインクを一時貯留するインク室１６と、インク室１６にインクを流入させる流入孔１７と、インク室１６からインクを流出させる流出孔１８とを有している。
【００２１】
そして、プリンター１１は、図示しない媒体に対して、流体噴射ヘッド１３に設けられたノズル１５からインクを噴射することで、印刷（記録）を行う。また、紫外線照射装置がインクを受容した媒体に対して紫外線を照射することでインクを硬化させ、媒体上に定着させる。
【００２２】
なお、インクとしては、オリゴマー５〜１５％、モノマー６０〜８５％、顔料３〜５％、光重合開始剤６〜１２％、添加剤１〜８％を含有するものを採用することができる。また、媒体としては、用紙、プラスチックフィルム、シール、金属箔、ガラス板、布など、液体を受容可能な任意の素材及び形状のものを採用することができる。
【００２３】
流体噴射ヘッド１３のインク室１６内には、その内部を２分するようにフィルター１９が張設されている。インク室１６は、フィルター１９によって区分された一方側（下流側）がノズル１５に連通するとともに、他方側（上流側）が流入孔１７及び流出孔１８に連通している。そして、インク室１６は、循環流路１４の一部を構成している。
【００２４】
ノズル１５からインクが噴射される際には、インクは循環流路１４内において図１に矢印で示す正循環方向に循環されるとともに、フィルター１９で濾過されたインクがノズル１５に供給される。そのため、フィルター１９によってインク中に混入した気泡や異物等が除かれ、ノズル１５の目詰まりが抑制されるようになっている。
【００２５】
循環流路１４は、インク噴射時にインクタンク１２から流体噴射ヘッド１３のインク室１６へインクを供給する供給流路２０と、各インク室１６からインクタンク１２へインクを返送する返送流路２１とを有している。また、供給流路２０は、正循環方向における上流端がインクタンク１２内に連通する本流路２２と、下流端が流体噴射ヘッド１３に接続される複数の分岐流路２３とを有している。すなわち、各分岐流路２３の上流端は、本流路２２の下流端から分岐する態様となっている。
【００２６】
本流路２２には、循環流路１４においてインクを循環させるための流体流動装置としてのポンプ２４が設けられている。また、本流路２２には、ポンプ２４の正循環方向における下流側となる位置に、本流路２２を開閉するための開閉弁２５が設けられている。
【００２７】
返送流路２１は、各分岐流路２３及び流体噴射ヘッド１３と対応するように複数設けられている。なお、インクをインクタンク１２にスムーズに還流させるために、返送流路２１は分岐流路２３よりも流路断面積が大きくなっている。そのため、返送流路２１における流路抵抗は、フィルター１９を介したインク室１６からノズル１５までの流路抵抗に比べて小さくなっている。
【００２８】
そして、各返送流路２１には、この返送流路２１を開閉するための開閉弁２６がそれぞれ設けられている。開閉弁２５，２６は任意に開閉操作を行うことができる弁であり、電磁弁や機械的に動作する弁を採用することができる。
【００２９】
また、図２に示すように、ポンプ２４には、制御手段としての制御部３０に駆動制御される駆動手段としてのモーター３１が動力伝達機構３２を介して接続されている。
なお、動力伝達機構３２とは、モーター３１と一体で回転するアウター磁石３３と、アウター磁石３３の回転に伴って従動回転するインナー磁石３４とを備えた磁気継手である。そして、アウター磁石３３とインナー磁石３４との間には、有底円筒状のキャップ３５がインナー磁石３４を囲うように設けられていると共に、キャップ３５の開口部３５ａは、環状のシール３６を介してポンプ２４のケース３８に閉塞されている。
【００３０】
さて、図２，図３に示すように、ポンプ２４は、ケース３８と、インナー磁石３４と一体回転する駆動軸３９及び駆動ギヤ４０と、ケース３８に固定された固定軸４１を中心に回転する従動ギヤ４２とを備えている。すなわち、駆動軸３９及び駆動ギヤ４０は、軸としての第１の軸線Ａ１を中心として回転する回転体として機能している。また、従動ギヤ４２は、支持部としての固定軸４１に回転可能に支持され、軸としての第２の軸線Ａ２を中心として回転する回転体として機能している。
【００３１】
なお、駆動軸３９と固定軸４１は、互いに平行な態様で設けられている。また、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２は、第１の軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とを中心にそれぞれ回転可能な１対のはすば歯車であって、互いに噛合した状態でケース３８に形成された流体室としてのポンプ室４３内に収容されている。
【００３２】
そして、ポンプ室４３には、循環流路１４が接続される吸引口４４と吐出口４５とが形成されている。また、キャップ３５、ケース３８、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、固定軸４１、従動ギヤ４２は、非金属製の材料（樹脂、セラミックス、ゴムなど）によって形成されている。
【００３３】
駆動軸３９は、ケース３８において、シール３６と当接する環状の部分の内側となる位置に形成された貫通孔４７に挿通されている。また、駆動軸３９の一端（図２における下端）は、ポンプ室４３内に設けられた支持部としての第１の軸受部４８に支持されると共に、他端（図２における上端）は、キャップ３５に設けられた支持部としての第２の軸受部４９に支持されている。したがって、ポンプ室４３とキャップ３５内は、貫通孔４７を介して連通しており、キャップ３５内もポンプ室４３内と同様にインクで満たされた流体室となっている。
【００３４】
ところで、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２は、はすば歯車であるため、回転運動に伴って軸方向にスラスト力が発生する。そして、本実施形態の駆動ギヤ４０は、図３に矢印で示す正転方向Ｄ１に回転した場合に、ポンプ室４３の底面４３ａ側に向かうスラスト力が発生するように収容されている。また、従動ギヤ４２は、駆動ギヤ４０の回転に伴って正転方向Ｄ１に回転した場合に、ポンプ室４３の天井面４３ｂ側に向かうスラスト力が発生するように収容されている。
【００３５】
すなわち、駆動ギヤ４０は、回転運動に伴って第１の面４０ａ（図２における下側の面）が底面４３ａ側に近づくと共に、第２の面４０ｂ（図２における上側の面）が天井面４３ｂから離れる方向に力を受けるようになっている。一方、従動ギヤ４２は、回転運動に伴って第１の面４２ａが底面４３ａから離れると共に、第２の面４２ｂが天井面４３ｂ側に近づく方向に力を受けるようになっている。
【００３６】
また、軸方向における第１の軸受部４８と第２の軸受部４９との間隔は、駆動軸３９の長さよりも大きくなっている。そのため、第１の軸受部４８と駆動軸３９との間には、第１の隙間Ｃ１（図４参照）が形成されると共に、第２の軸受部４９と駆動軸３９との間には第２の隙間Ｃ２が形成されるようになっている。
【００３７】
さらに、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の軸方向における大きさは、ポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さくなっている。そのため、ポンプ室４３の底面４３ａと駆動ギヤ４０の第１の面４０ａとの間には、第３の隙間Ｃ３（図４参照）が形成されるようになっている。さらに、ポンプ室４３の天井面４３ｂと駆動ギヤ４０の第２の面４０ｂとの間には、第４の隙間Ｃ４が形成されるようになっている。そして、ポンプ室４３の底面４３ａと従動ギヤ４２の第１の面４２ａとの間には、第５の隙間Ｃ５が形成されると共に、ポンプ室４３の天井面４３ｂと従動ギヤ４２の第２の面４２ｂとの間には、第６の隙間Ｃ６（図４参照）が形成されるようになっている。
【００３８】
次に、ポンプ２４の作用について説明する。
さて、制御部３０がモーター３１を正転駆動すると、アウター磁石３３の回転に伴ってインナー磁石３４、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、従動ギヤ４２が図３に矢印で示す正転方向Ｄ１に第１の回転速度で回転する（正転駆動段階）。すると、ポンプ２４は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転運動に伴って吸引口４４からインクを吸引すると共に、ポンプ室４３内においてインクを流動させつつ吐出口４５からインクを吐出する。そのため、循環流路１４においてインクが流動し、ノズル１５からの噴射に伴ってインクが消費されると、インク室１６内のインクがフィルター１９を通過してノズル１５側に供給されるようになる。
【００３９】
また、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、はすば歯車であるため回転運動に伴って軸方向にスラスト力が発生する。すなわち、噛合状態にある駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転した場合には、駆動ギヤ４０は、ポンプ室４３の底面４３ａ側（図２では下側）に位置し、第１の面４０ａが底面４３ａと摺動するように回転する。また、従動ギヤ４２は、ポンプ室４３の天井面４３ｂ側（図２では上側）に位置し、第２の面４２ｂが天井面４３ｂと摺動するように回転する。
【００４０】
ところで、このとき第１，第３，第６の隙間Ｃ１，Ｃ３，Ｃ６は、第２，第４，第５の隙間Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５に比べて軸方向の間隔が小さくなっている。すなわち、第１，第３，第６の隙間Ｃ１，Ｃ３，Ｃ６に浸入したインクは、流動性が低下して硬化しやすくなっているため、硬化したインクによって駆動軸３９が第１の軸受部４８に固着されて回転が阻害されてしまう虞がある。さらに、従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間は、その径方向の間隔を大きくすると、がたついて騒音などの原因となってしまうため、小さく設定されている。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２も同様に固着されて回転が阻害されてしまう虞がある。
【００４１】
そのため、制御部３０は、モーター３１の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３１の逆転駆動と正転駆動とを交互に複数回実行してインクを軸方向に流動させる流動処理を行う。
【００４２】
なお、閾値時間とは、インクの種類に応じて設定されるものであり、図示しない入力手段から入力されたインクの種類や、入力された閾値時間によって変更可能になっている。具体的には、ポンプ室４３内において硬化しやすいインクを用いる場合には、硬化しにくいインクを用いる場合と比べて閾値時間は短く設定される。そのため、硬化しやすいインクを流動させる場合には、硬化しにくいインクを流動させる場合よりも、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向が回数多く切り替えられる。
【００４３】
さて、制御部３０がモーター３１を逆転駆動すると、アウター磁石３３の回転に伴ってインナー磁石３４、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、従動ギヤ４２が図３に矢印で示す逆転方向Ｄ２に第２の回転速度で回転する（逆転駆動段階）。ただし、第２の回転速度は、モーター３１を正転駆動した場合の第１の回転速度よりも遅くなっている。
【００４４】
そのため、ポンプ２４は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転運動に伴って吐出口４５側から吸引口４４側へインクが供給されるものの、インクは第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して吐出口４５側へも戻るようになっている。したがって、同じ回転数だけ駆動軸３９と従動ギヤ４２とを回転させた場合であっても、逆転方向Ｄ２に回転して吸引口４４から吐出されるインクの量は、正転方向Ｄ１に回転して吐出口４５から吐出されるインクの量に比べて少なくなっている。
【００４５】
また、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２とが逆転方向Ｄ２に回転すると、回転運動に伴って生じるスラスト力も正転方向Ｄ１に回転する場合に生じる方向とは逆方向に変更される。すなわち、噛合状態にある駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に回転すると、駆動ギヤ４０は、ポンプ室４３の天井面４３ｂに近づく方向（図２では上方向）に移動する。一方、従動ギヤ４２は、ポンプ室４３の底面４３ａに近づく方向（図２では下方向）に移動する。すなわち、ポンプ室４３内には、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６が形成されているため、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の軸方向の移動が許容される。
【００４６】
具体的には、図２に示す状態から駆動ギヤ４０が天井面４３ｂに近づく側に移動すると（図４参照）、第１の面４０ａと底面４３ａとが離間して第３の隙間Ｃ３が大きくなり、第３の隙間Ｃ３にインクが流入する。一方、第２の面４０ｂと天井面４３ｂとが接近して第４の隙間Ｃ４が小さくなり、第４の隙間Ｃ４内のインクが押し出される。
【００４７】
また、駆動ギヤ４０と共に駆動軸３９も軸方向に移動するため、第１の軸受部４８と駆動軸３９との間の第１の隙間Ｃ１は大きくなり、第１の隙間Ｃ１にインクが流入する。一方、第２の軸受部４９と駆動軸３９との間の第２の隙間Ｃ２は小さくなり、第２の隙間Ｃ２内のインクが押し出される。
【００４８】
そして、このとき従動ギヤ４２は、図２に示す状態から底面４３ａに近づく側に移動する（図４参照）。そのため、第１の面４２ａと底面４３ａとが接近して第５の隙間Ｃ５が小さくなり、第５の隙間Ｃ５内のインクが押し出されると共に、第２の面４２ｂと天井面４３ｂとが離間して第６の隙間Ｃ６が大きくなり、第６の隙間Ｃ６にインクが流入する。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２との隙間に浸入したインクも流動する。
【００４９】
さて、制御部３０は、駆動ギヤ４０が天井面４３ｂに当接すると共に、従動ギヤ４２が底面４３ａに当接する位置まで移動させるようにモーター３１を逆転駆動すると、続いてモーター３１を正転駆動する。すなわち、制御部３０は、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２を正転方向Ｄ１に回転させることにより、駆動ギヤ４０が底面４３ａに当接すると共に、従動ギヤ４２が天井面４３ｂに当接する位置まで移動させる（正転駆動段階）。
【００５０】
そのため、図４に示す状態から駆動ギヤ４０が底面４３ａに近づく方向に移動する場合には、第３の隙間Ｃ３は小さくなり、第３の隙間Ｃ３からインクが押し出されるのに対し、第４の隙間Ｃ４は大きくなり、第４の隙間Ｃ４内にインクが流入する。
【００５１】
また、駆動ギヤ４０と共に駆動軸３９が第１の軸受部４８に近づく方向（図４では下方向）に移動すると、第１の隙間Ｃ１は小さくなり、第１の隙間Ｃ１内のインクが押し出されるのに対し、第２の隙間Ｃ２は大きくなり、第２の隙間Ｃ２にインクが流入する。
【００５２】
そして、このとき従動ギヤ４２は、図４に示す状態から天井面４３ｂに近づく方向に移動する。そのため、第５の隙間Ｃ５は大きくなり、第５の隙間Ｃ５にインクが流入するのに対し、第６の隙間Ｃ６は小さくなり、第６の隙間Ｃ６内のインクが押し出される。そのため、固定軸４１と従動ギヤ４２との隙間に浸入したインクも流動する。
【００５３】
すなわち、モーター３１の正転駆動と逆転駆動とを交互に実行することにより、第１〜第６の隙間Ｃ１〜Ｃ６において、インクの押し出し及び流入をさせ、第１〜第６の隙間Ｃ１〜Ｃ６及び固定軸４１と従動ギヤ４２との間においてインクを流動させることができる。
【００５４】
そして、流動処理が終了すると、制御部３０は、閾値時間が経過するまでの間、モーター３１を正転駆動する。すなわち、ポンプ２４は、吸引口４４からインクを吸引すると共に、吐出口４５からインクを吐出することにより、循環流路１４において正循環方向にインクを循環させる。
【００５５】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）はすば歯車同士を噛合させた状態で回転駆動すると、軸方向にスラスト力が発生する。そのため、はすば歯車である駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向を変更することによって、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２を軸方向に往復移動させることができる。すなわち、例えば、噛合状態にある駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転している状態において、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の回転方向が逆転方向Ｄ２に切り替えられると、スラスト力が発生する方向も変更される。さらに、軸方向における駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２の大きさは、ポンプ室４３の軸方向における大きさよりも小さいため、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２がポンプ室４３内において軸方向にも移動する。そのため、駆動ギヤ４０と一体回転する駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との間に浸入したインクを流動させることができる。また、従動ギヤ４２と固定軸４１との間に浸入したインクも流動させることができる。すなわち、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２及び従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間に浸入したインクを硬化する前に入れ替えることができるため、ポンプ室４３内における部分的なインクの硬化が抑制される。したがって、部品点数を増加させることなく駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との固着及び従動ギヤ４２と固定軸４１との固着を抑制することができる。
【００５６】
（２）駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は、軸方向における大きさがポンプ室４３の軸方向の大きさよりも小さなはすば歯車であるため、ポンプ室４３と駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２との間には第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６が存在し、この第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して吸引口４４と吐出口４５が連通した状態になっている。そのため、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転速度が速い場合には、吸引口４４と吐出口４５との間でインクが送られるのに対し、回転速度が遅い場合には、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６をインクが流動しやすい。すなわち、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の逆転方向の回転速度を遅くすることにより、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転に伴って吐出口４５側から吸引口４４側に送られたインクが、第３〜第６の隙間Ｃ３〜Ｃ６を介して戻りやすくなるため、吸引口４４から吐出されるインクの量を減少させることができる。
【００５７】
（３）重合反応して硬化するインクにおいても、インクの種類によって硬化のしやすさが異なる。すなわち、例えば、重合反応のうち、ラジカル重合して硬化するインクは酸素重合阻害性（嫌気性）を有して密閉空間で硬化しやすいのに対し、カチオン重合して硬化する流体は、酸素重合阻害性を有さない。また、熱によって重合反応するインクの場合には、駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９や、従動ギヤ４２と固定軸４１との摩擦熱によって硬化する虞がある。そのため、硬化しやすいインクを流動させる場合には、硬化しにくいインクを流動させる場合と比べて駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２の回転方向を回数多く切り替えることにより、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２、及び従動ギヤ４２と固定軸４１との隙間に浸入したインクを頻繁に流動させることができる。したがって、駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との固着を抑制すると共に、従動ギヤ４２と固定軸４１との固着を抑制しつつ効率よくインクを流動させることができる。
【００５８】
（４）循環流路１４の流路抵抗は、循環流路１４とノズル１５間の流路抵抗よりも小さいため、ポンプ２４の駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に駆動されて、正転方向Ｄ１に駆動された場合とは逆の方向にインクが流動しても、循環流路１４内のインクを流動させることができる。すなわち、ノズル１５付近に形成されたメニスカスの破壊を抑制することができる。
【００５９】
（５）重合反応するインクの中には、金属イオンと反応して硬化するものがある。そのため、駆動軸３９及び従動ギヤ４２と第１，第２の軸受部４８，４９と固定軸４１とを非金属によって形成することにより駆動軸３９と第１，第２の軸受部４８，４９との間におけるインクの硬化をより抑制することができる。また、従動ギヤ４２と固定軸４１との間におけるインクの硬化を抑制することができる。
【００６０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、固定軸４１と従動ギヤ４２を一体回転可能に固定し、軸方向において固定軸４１の長さよりも間隔が大きな１対の軸受部（支持部）によって固定軸４１（回転体）を支持するようにしてもよい。
【００６１】
・上記実施形態において、流動処理は、モーター３１の逆転駆動を少なくとも１回行えばよい。すなわち、モーター３１が正転駆動されて駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２が正転方向Ｄ１に回転している状態において、モーター３１の回転方向が切り替えられると、駆動ギヤ４０及び従動ギヤ４２は逆転方向Ｄ２に回転して軸方向に移動し、軸方向にもインクを流動させることができる。ただし、この場合には、モーター３１の正転駆動と逆転駆動とを交互に複数回行う場合に比べて、軸方向におけるインクの流動は小さい。したがって、閾値時間よりも短い時間で頻繁にモーター３１を逆転駆動するのが好ましい。
【００６２】
・上記実施形態において、制御部３０がモーター３１を逆転駆動するタイミングは固定でもよい。すなわち、例えばプリンター１１の電源オン時やオフ時、流体噴射ヘッド１３のメンテナンス時にモーター３１を逆転駆動して軸方向にも流体を流動させるようにしてもよい。また、ポンプ室４３内において流動するインクのうち、最も硬化しやすいインクに合わせて設定された閾値時間に基づいてモーター３１を逆転駆動するようにしてもよい。
【００６３】
・上記実施形態において、駆動ギヤ４０と従動ギヤ４２が逆転方向Ｄ２に回転する場合の第２の回転速度を、正転方向Ｄ１に回転する場合の第１の回転速度と同じ、もしくは速くしてもよい。すなわち、ポンプ２４は、循環流路１４に接続されているため、吐出口４５からインクを吸引して吸引口４４からインクを吐出した場合でも、インクは循環流路１４内において流動する。さらに、開閉弁２５を閉弁した状態でモーター３１を逆転駆動した場合には、吐出口４５からのインクの吸引も抑制することができる。
【００６４】
・上記実施形態において、キャップ３５、ケース３８、駆動軸３９、駆動ギヤ４０、固定軸４１、従動ギヤ４２は、金属製の材料（鉄、銅、アルミニウムなど）によって形成してもよい。なお、これらの部材を金属製の材料で形成する場合であっても、第１，第２の隙間Ｃ１，Ｃ２と接する部分及び固定軸４１と従動ギヤ４２の固定軸４１が挿通される孔の内面は非金属で形成することが好ましい。すなわち、例えば第１，第２の軸受部４８，４９や駆動軸３９のインクと接する表面をコーティング材や酸化膜で覆うことにより、インク中への金属イオンの溶解を抑制するようにしてもよい。
【００６５】
・インクが収容された流体収容部と流体噴射ヘッド１３とを接続する流体供給流路を備えたプリンターにポンプ２４を備える構成としてもよい。すなわち、インクは循環させずに流体噴射ヘッド１３に供給するようにしてもよい。
【００６６】
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンター１１に具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる流体噴射ヘッド等を備える各種の流体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記流体噴射装置から吐出される流体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう流体流動装置とは、モノマーと重合開始剤とを含む重合反応を利用して硬化させる流体を流動させる装置である。すなわち、例えば、流体を流動（攪拌）させる攪拌機に適用することもできる。さらに、重合開始剤についても、紫外線などの光の照射に限らずに、熱や気体（例えば酸素）の有無によって重合反応を開始させるものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１…プリンター（流体噴射装置）、１３…流体噴射ヘッド、１４…循環流路、１５…ノズル、２４…ポンプ（流体流動装置）、３０…制御部（制御手段）、３１…モーター（駆動手段）、３９…駆動軸（回転体）、４０…駆動ギヤ（回転体）、４１…固定軸（支持部）、４２…従動ギヤ（回転体）４３…ポンプ室（流体室）、４４…吸引口、４５…吐出口、４８，４９…第１，第２の軸受部（支持部）、Ａ１，Ａ２…第１，第２の軸線（軸）、Ｄ１…正転方向、Ｄ２…逆転方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合反応して硬化する流体を流動させる流体室と、
該流体室内に設けられた支持部に軸を中心として回転可能に支持された１対の回転体と、
該回転体を回転駆動する駆動手段と、
該駆動手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記回転体は、軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車を含み、
前記制御手段は、前記はすば歯車同士を噛合させた状態において前記駆動手段の駆動を制御することにより前記回転体の回転方向を切り替えることを特徴とする流体流動装置。
【請求項２】
前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吸引する吸引口と、
前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吐出する吐出口と
をさらに備え、
前記制御手段は、前記回転体の逆転方向の回転速度が、前記回転体の正転方向の回転速度よりも遅くなるように前記駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の流体流動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記流体室内において硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、前記回転体の回転方向の切り替え回数が多くなるように、前記駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体流動装置。
【請求項４】
流体を噴射するノズルを有する流体噴射ヘッドと、
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の流体流動装置と
を備えることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
前記流体噴射ヘッドと前記流体流動装置とを接続する循環流路をさらに備え、
前記循環流路の流路抵抗は、前記循環流路と前記ノズルとの間の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
重合反応して硬化する流体を流動させる流体室を備えた流体流動装置において流体を流動させる流体流動方法であって、
噛合した状態で流体室内に収容されると共に軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さな１対のはすば歯車を正転方向に回転駆動する正転駆動段階と、
前記１対のはすば歯車を逆転方向に回転駆動する逆転駆動段階と
を有することを特徴とする流体流動方法。
【請求項１】
重合反応して硬化する流体を流動させる流体室と、
該流体室内に設けられた支持部に軸を中心として回転可能に支持された１対の回転体と、
該回転体を回転駆動する駆動手段と、
該駆動手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記回転体は、軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さなはすば歯車を含み、
前記制御手段は、前記はすば歯車同士を噛合させた状態において前記駆動手段の駆動を制御することにより前記回転体の回転方向を切り替えることを特徴とする流体流動装置。
【請求項２】
前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吸引する吸引口と、
前記回転体の正転方向の回転に伴って前記流体を吐出する吐出口と
をさらに備え、
前記制御手段は、前記回転体の逆転方向の回転速度が、前記回転体の正転方向の回転速度よりも遅くなるように前記駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の流体流動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記流体室内において硬化しやすい流体を流動させる場合には、硬化しにくい流体を流動させる場合よりも、前記回転体の回転方向の切り替え回数が多くなるように、前記駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体流動装置。
【請求項４】
流体を噴射するノズルを有する流体噴射ヘッドと、
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の流体流動装置と
を備えることを特徴とする流体噴射装置。
【請求項５】
前記流体噴射ヘッドと前記流体流動装置とを接続する循環流路をさらに備え、
前記循環流路の流路抵抗は、前記循環流路と前記ノズルとの間の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
重合反応して硬化する流体を流動させる流体室を備えた流体流動装置において流体を流動させる流体流動方法であって、
噛合した状態で流体室内に収容されると共に軸方向における大きさが前記流体室の前記軸方向における大きさよりも小さな１対のはすば歯車を正転方向に回転駆動する正転駆動段階と、
前記１対のはすば歯車を逆転方向に回転駆動する逆転駆動段階と
を有することを特徴とする流体流動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１５１６（Ｐ２０１２−２１５１６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６２１１２（Ｐ２０１０−１６２１１２）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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