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技術 記録装置および液体噴射装置

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 宮澤修斉藤一夫赤塚靖
出願日 2006年4月7日 (13年11ヶ月経過) 出願番号 2006-106834
公開日 2007年10月25日 (12年5ヶ月経過) 公開番号 2007-276969
状態 未査定
技術分野 インクジェット(インク供給、その他) 用紙の取扱い ベルト、ローラ以外の手段による供給
主要キーワード 取り付け用ねじ 被駆動対象 スライドサポート 中継歯車 側部電極 分割形態 短尺方向 有機EL用電極
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図面 (11)

課題

圧電素子を含む振動子300を用いたインクジェット式記録装置100において、アクチュエータ400による搬送駆動ローラ132の回転駆動を円滑にする。

解決手段

回転駆動される搬送駆動ローラ132、搬送駆動ローラ132に連れ回される搬送従動ローラ134、および、駆動電圧印加されて伸縮する圧電材料板322を含み周期的に伸縮運動する振動子300および伸縮運動を伝達される当接部318を含み、伸縮運動の少なくとも一部において当接部318が被駆動ロータ138に対して振動を伝達して搬送駆動ローラ132を回転駆動するアクチュエータ400を備えたインクジェット式記録装置100であって、当接部318および被駆動ロータ138の接点319を通り、且つ、伸縮運動の方向と平行な直線301が被駆動ロータ138の回転軸と交差しない位置に、アクチュエータ400が配置される。

概要

背景

圧電素子を用いたアクチュエータ超音波モータ等と呼ばれるデバイスが知られている。下記特許文献1には、環状の出力部材を内側から駆動する超音波モータの構造が記載される。これにより、所望の駆動トルクを出力できる超音波モータが提供される。また、超音波モータの応用として、下記特許文献2には、超音波モータを電子写真装置における感光体の搬送部として用いることが記載されている。ただし、特許文献2には、超音波モータを用いると記載されているだけで、具体的な構成は記載されていない。更に、下記特許文献3には、搬送する用紙をプレートまたは曲面モールドリブにより進行波型超音波モータ押し付けて搬送し得ることが記載されている。これにより、超音波モータを用いてシート状の用紙を確実に搬送できるとされている。
特開2004−166479号公報
特開平05−053452号公報
特開平09−202482号公報

概要

圧電素子を含む振動子300を用いたインクジェット式記録装置100において、アクチュエータ400による搬送駆動ローラ132の回転駆動を円滑にする。回転駆動される搬送駆動ローラ132、搬送駆動ローラ132に連れ回される搬送従動ローラ134、および、駆動電圧印加されて伸縮する圧電材料板322を含み周期的に伸縮運動する振動子300および伸縮運動を伝達される当接部318を含み、伸縮運動の少なくとも一部において当接部318が被駆動ロータ138に対して振動を伝達して搬送駆動ローラ132を回転駆動するアクチュエータ400を備えたインクジェット式記録装置100であって、当接部318および被駆動ロータ138の接点319を通り、且つ、伸縮運動の方向と平行な直線301が被駆動ロータ138の回転軸と交差しない位置に、アクチュエータ400が配置される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定の搬送方向と直交する回転軸周り回転駆動される搬送駆動ローラ、前記搬送駆動ローラに向かって付勢されてシート状の被記録物を前記搬送駆動ローラに押し付けつつ連れ回される搬送従動ローラ、および、周期的に変化する駆動電圧印加されて伸縮する圧電材料板を含み前記搬送駆動ローラの表面に平行な成分および交差する成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子、および、前記伸縮運動を伝達される当接部を含み、前記当接部が前記伸縮運動の少なくとも一部において当接して前記搬送駆動ローラを回転駆動するアクチュエータを備えた搬送部と、前記搬送部により搬送される前記被記録物に対向する位置において、前記被記録物に対してインク吐出する記録ヘッドとを備え、前記搬送部による前記被記録物の搬送、および、前記記録ヘッドによるインクの吐出を交互に実行する記録装置であって、前記当接部および前記搬送駆動ローラの接点を通過し、且つ、前記伸縮運動の伸縮方向と平行な直線が前記搬送駆動ローラの回転軸と交差しない位置に、前記アクチュエータが配置された記録装置。

請求項2

前記アクチュエータが、前記縦振動素子の伸縮方向と平行な方向について、前記当接部を前記搬送駆動ローラに向かって付勢する付勢手段を更に含む請求項1に記載の記録装置。

請求項3

前記アクチュエータが、前記接点において前記搬送駆動ローラの回転軸に直交する方向に前記当接部を変位させる、前記縦振動素子と異なる位相で周期的に伸縮運動する部分を含む屈曲振動素子を更に有し、前記当接部が、前記縦振動素子および前記屈曲振動素子に同時に駆動されて、前記搬送駆動ローラの回転軸に直交する平面の上で円または楕円をなす軌道上を変位する請求項1に記載の記録装置。

請求項4

前記伸縮方向が、前記縦振動素子において伸縮運動の振幅が最大になる方向である請求項1に記載の記録装置。

請求項5

前記搬送駆動ローラの回転軸を通過し、且つ、前記伸縮運動の方向に平行な直線が前記搬送駆動ローラの表面と交差する交差点が、前記搬送駆動ローラの表面において、前記搬送駆動ローラの変位方向について前記交差点、前記接点の順で配列される請求項1に記載の記録装置。

請求項6

前記搬送駆動ローラが、前記搬送駆動ローラよりも大径であり、且つ、前記搬送駆動ローラに同軸に装着されて前記搬送駆動ローラと一体に回転する被駆動ロータを含む請求項1に記載の記録装置。

請求項7

所定の搬送方向と直交する回転軸の周りに回転駆動される搬送駆動ローラ、前記搬送駆動ローラに向かって付勢されてシート状の被記録物を前記搬送駆動ローラに押し付けつつ連れ回される搬送従動ローラ、および、周期的に変化する駆動電圧を印加されて伸縮する圧電材料板を含み搬送駆動ローラの表面に平行な成分および交差する成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子、および、前記伸縮運動を伝達される当接部を含み、前記当接部が前記伸縮運動の少なくとも一部において前記搬送駆動ローラに当接して回転駆動するアクチュエータを備えた搬送部と、前記搬送部により搬送される前記被記録物に対向する位置において、前記被記録物に対して液体を吐出する液体噴射ヘッドとを備え、前記搬送部による前記被記録物の搬送、および、前記液体噴射ヘッドによる液体の吐出を交互に実行する液体噴射装置であって、前記伸縮運動の方向と平行であり、且つ、前記当接部が前記搬送駆動ローラに対して前記伸縮運動を伝達し始める伝達開始点を通過する直線が、前記搬送駆動ローラの回転軸と交差しない位置に、前記アクチュエータが配置されている液体噴射装置。

技術分野

0001

本発明は、記録装置および液体噴射装置に関する。より詳細には、本発明は、被記録物を搬送すると共に、インクまたは液体吐出して、被記録物の表面に画像を記録する記録装置および液体噴射装置に関する。

背景技術

0002

圧電素子を用いたアクチュエータ超音波モータ等と呼ばれるデバイスが知られている。下記特許文献1には、環状の出力部材を内側から駆動する超音波モータの構造が記載される。これにより、所望の駆動トルクを出力できる超音波モータが提供される。また、超音波モータの応用として、下記特許文献2には、超音波モータを電子写真装置における感光体の搬送部として用いることが記載されている。ただし、特許文献2には、超音波モータを用いると記載されているだけで、具体的な構成は記載されていない。更に、下記特許文献3には、搬送する用紙をプレートまたは曲面モールドリブにより進行波型超音波モータ押し付けて搬送し得ることが記載されている。これにより、超音波モータを用いてシート状の用紙を確実に搬送できるとされている。
特開2004−166479号公報
特開平05−053452号公報
特開平09−202482号公報

発明が解決しようとする課題

0003

上記のようなアクチュエータまたは超音波モータ(以下、まとめて「アクチュエータ」と記載する)において駆動力源となる圧電素子の動作は基本的に伸縮運動である。一方、記録装置におけるアクチュエータの駆動対象には、搬送駆動ローラ排出ローラ等、回転運動するものが含まれる。このため、アクチュエータから駆動対象への駆動力の伝達に著しい損失が生じる場合があった。

課題を解決するための手段

0004

そこで、上記課題を解決する目的で、本発明の第1の形態として、所定の搬送方向と直交する回転軸周り回転駆動される搬送駆動ローラ、搬送駆動ローラに向かって付勢されてシート状の被記録物を搬送駆動ローラに押し付けつつ連れ回される搬送従動ローラ、および、周期的に変化する駆動電圧印加されて伸縮する圧電材料板を含み搬送駆動ローラの表面に平行な成分および交差する成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子、および、伸縮運動を伝達される当接部を含み、当接部が伸縮運動の少なくとも一部において搬送駆動ローラに当接して回転駆動するアクチュエータを備えた搬送部と、搬送部により搬送される被記録物に対向する位置において、被記録物に対してインクを吐出する記録ヘッドとを備え、搬送部による被記録物の搬送、および、記録ヘッドによるインクの吐出を交互に実行する記録装置であって、当接部および搬送駆動ローラの接点を通過し、且つ、伸縮運動の方向と平行な直線が搬送駆動ローラの回転軸と交差しない位置に、アクチュエータが配置されている記録装置が提供される。

0005

上記のようなアクチュエータの幾何的な配置は、アクチュエータの伸縮運動方向を搬送駆動ローラの回転軸に直交させて、当接部および搬送駆動ローラの接点を含み回転軸に直交する平面上で、搬送駆動ローラの回転の中心と接点とを含む直線に対して、アクチュエータの伸縮運動の方向を傾斜させることにより形成される。

0006

上記のような構造により、電気エネルギから機械エネルギへの変換効率が高い縦振動が搬送駆動ローラの駆動に大きく寄与するので、搬送駆動ローラおよび当接部の間に作用する応力を効率よく回転駆動力転換して、搬送駆動ローラを円滑に回転駆動させることができる。なお、ここでいう搬送駆動ローラは、被記録物の搬送に直接に関与する部材の他、補助的に付加されたロータ輪列等を含む場合もあり得る。

0007

また、ひとつの実施形態によると、上記記録装置において、アクチュエータが、縦振動素子の伸縮方向と平行な方向について、当接部を搬送駆動ローラに向かって付勢する付勢手段を更に含む。これにより、接点において搬送駆動ローラおよび当接部の接触が維持され、搬送駆動ローラを静粛かつ円滑に回転駆動できる。また、搬送駆動ローラおよび当接部の離間およびその後の衝突が抑制されるので、アクチュエータの劣化も防止される。

0008

更に、他の実施形態によると、上記記録装置において、アクチュエータが、接点において搬送駆動ローラの回転軸に直交する方向に当接部を変位させる、縦振動素子と異なる位相で周期的に伸縮運動する部分を含む屈曲振動素子を更に有し、当接部が、縦振動素子および屈曲振動素子に同時に駆動されて、搬送駆動ローラの回転軸に直交する平面の上で円または楕円をなす軌道上を変位する。これにより、当接部を搬送駆動ローラ表面の変位方向に倣って変位させることができるので、より高効率に搬送駆動ローラを回転駆動できる。

0009

また他の実施形態によると、上記記録装置において、伸縮方向は、縦振動素子において伸縮運動の振幅が最大になる方向とすることができる。これにより、縦振動素子の縦振動を効率よく利用して搬送駆動ローラを回転駆動できる。

0010

また他の実施形態によると、上記記録装置において、搬送駆動ローラの回転軸を通過し、且つ、伸縮運動の方向に平行な直線が搬送駆動ローラの表面と交差する交差点が、搬送駆動ローラの表面において、搬送駆動ローラの変位方向について交差点、接点の順で配列される。これにより、当接部および搬送駆動ローラの接点において生じた応力が、搬送駆動ローラの回転駆動力に効率よく転換される。また、搬送ローラの動作は正転方向への回転が大部分を占めるので、正転方向の駆動効率を向上させることにより、アクチュエータの動作全体の効率が向上される。

0011

更に他の実施形態によると、上記記録装置において、搬送駆動ローラが、搬送駆動ローラよりも大径であり、且つ、搬送駆動ローラに同軸に装着されて搬送駆動ローラと一体に回転する被駆動ロータを含む。これにより、搬送駆動ローラを所望の回転トルクで回転駆動させることができる。また、発生させる回転トルクを、搬送駆動ローラおよび被駆動ロータの径比により容易に設定できるので、実装できるアクチュエータの選択範囲が拡大される。

0012

また、本発明の第2の形態として、所定の搬送方向と直交する回転軸の周りに回転駆動される搬送駆動ローラ、搬送駆動ローラに向かって付勢されてシート状の被記録物を搬送駆動ローラに押し付けつつ連れ回される搬送従動ローラ、および、周期的に変化する駆動電圧を印加されて伸縮する圧電材料板を含み搬送駆動ローラの表面に平行な成分および交差する成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子、および、伸縮運動を伝達される当接部を含み、当前記当接部が前記伸縮運動の少なくとも一部において前記搬送駆動ローラに当接して回転駆動するアクチュエータを備えた搬送部と、搬送部により搬送される被記録物に対向する位置において、被記録物に対して液体を吐出する液体噴射ヘッドとを備え、搬送部による被記録物の搬送、および、液体噴射ヘッドによる液体の吐出を交互に実行する液体噴射装置であって、伸縮運動の方向と平行であり、且つ、当接部が搬送駆動ローラに対して伸縮運動を伝達し始める伝達開始点を通過する直線が、搬送駆動ローラの回転軸と交差しない位置に、アクチュエータが配置されている液体噴射装置が提供される。これにより、各種液体噴射装置においても、上記の技術的効果を享受できる。

0013

なお、上記した発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群サブコンビネーションもまた発明となり得る。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

0015

図1は、ひとつの実施形態に係るインクジェット式記録装置100について、その上ケースを取り外して、下ケース110上に形成される機構の内部構造を示す斜視図である。同図に示すように、インクジェット式記録装置100の後部には、給紙部120が立ち上がる。給紙部120は、記録用紙170を後方から支持するペーパサポート122と、ペーパサポート122の両側部において記録用紙170の側端部を位置決めするサイドサポート124およびスライドサポート126とを備える。ここで、サイドサポート124は、ペーパサポート122の側端部に固定される。一方、スライドサポート126は、ペーパサポート122上を摺動して移動でき、幅の異なる記録用紙170が装填された場合でも、記録用紙170の側端部に密着する。なお、この図では隠れているが、ペーパサポート122の下端近傍には、ペーパサポート122に装填された記録用紙170を1枚ずつインクジェット式記録装置100に取り込む給送部が設けられる。

0016

下ケース110上にはその略全幅にわたってフレーム112が直立する。フレーム112の前面にはキャリッジ160が配置される。キャリッジ160は、フレーム112の一部であるガイド部116に沿って水平に移動できる。また、キャリッジ160およびフレーム112の間には、一対のプーリ148に張りわたされたタイミングベルト146が配置され、その一部はキャリッジ160の背面に結合される。また、プーリ148の少なくとも一方はキャリッジモータにより回転駆動されるので、タイミングベルト146はプーリ148の間で水平に走行する。従って、キャリッジ160は、タイミングベルト146の走行に従って、水平に往復移動する。

0017

更に、キャリッジ160は、インクを収容したインクカートリッジ162を搭載すると共に、その底面に記録ヘッド164を懸架する。記録ヘッド164は、インクカートリッジ162から供給されるインクを下方に向かって吐出する。従って、記録ヘッド164は、キャリッジ160と共に往復移動しつつ、下方に向かって任意の場所でインクを吐出できる。一方、キャリッジ160の往復移動範囲の下方にはプラテン140が配置される。プラテン140は、後述する搬送部130および排出部150により搬送される記録用紙170を下方から支持して、記録用紙170および記録ヘッド164の間に一定の間隔を維持する。従って、プラテン140上において、記録ヘッド164は記録用紙170上の正確な位置にインクを付着させて画像を形成できる。

0018

また、プラテン140の後方には搬送部130が、プラテン140の前方には排出部150がそれぞれ配置される。搬送部130は、回転駆動される搬送駆動ローラ132と、搬送駆動ローラ132に連れ回される搬送従動ローラ134を含む。また、排出部150も、回転駆動される排出従動ローラ154およびそれに連れ回される排出従動ローラ154を含む。ただし、図1では排出部フレーム155に支持された排出従動ローラ154が見える。

0019

フレーム112は、その両端において前方に延在するフレーム側部114を有する。フレーム側部114は、搬送駆動ローラ132等の端部を支持すると共に、フレーム112自体の剛性も補う。また、プラテン140の側部には、キャップ部材166等を含むホームポジションが形成される。インクジェット式記録装置100が稼働していない場合、キャリッジ160はホームポジションまで移動して、キャップ部材166により記録ヘッド164が覆われる。これにより、インクの乾燥による記録ヘッド164の目詰まりが防止される。更に、フレーム112の背面には、制御回路190が実装される。制御回路190は、インクジェット式記録装置100各部の動作を制御すると共に、外部との信号の入出力等も制御する。

0020

図2は、図1に示したインクジェット式記録装置100における記録用紙170の搬送経路200を示す図である。なお、図2において、図1と共通の構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を省く。

0021

同図に示すように、給紙部120から内部に取り込まれた記録用紙170は、まず、搬送駆動ローラ132および搬送従動ローラ134に挟まれる。搬送部130においては、フレーム側部114に固定されたアクチュエータ400が、搬送駆動ローラ132に当接してこれを回転駆動する。なお、実際には、搬送駆動ローラ132は、より大きな径を有して同軸且つ一体に形成された被駆動ロータ138を含み、アクチュエータ400は被駆動ロータ138に対して当接してこれを回転駆動する。一方、搬送従動ローラ134は、搬送駆動ローラ132に向かって付勢される。従って、搬送駆動ローラ132および搬送従動ローラ134に挟まれた記録用紙170は、回転する搬送駆動ローラ132に押し付けられ、その回転に従って移動して、プラテン140上に送りこまれる。

0022

プラテン140上を通過した記録用紙170の前端は、やがて排出部150に到達して、排出駆動ローラ152および排出従動ローラ154に挟まれる。ここでも、排出駆動ローラ152は回転駆動され、排出従動ローラ154は、排出駆動ローラ152に向かって付勢されると共に、排出駆動ローラ152に連れ回される。従って、排出駆動ローラ152および排出従動ローラ154に挟まれた記録用紙170は、排出駆動ローラ152の回転に従って移動して、最終的にインクジェット式記録装置100の外部に送り出される。

0023

ここで、排出駆動ローラ152は、中継歯車180を介して、搬送駆動ローラ132の端部に装着された駆動歯車136により回転駆動される。即ち、中継歯車180は、駆動歯車136の歯137に噛み合う大径歯車182と、被駆動歯車156に噛み合う小径歯車184とを備える。駆動歯車136は、搬送駆動ローラ132と一体に回転するので、搬送駆動ローラ132がアクチュエータ400により回転駆動された場合は、排出駆動ローラ152も同時に回転する。なお、大径歯車182の歯数は駆動歯車136よりも少ないが、被駆動歯車156は小径歯車184よりも歯数が多く、且つ、被駆動歯車156は排出駆動ローラ152よりも大径なので、搬送駆動ローラ132および排出駆動ローラ152は略同じ速度で記録用紙170を移動させる。

0024

このように、このインクジェット式記録装置100においては、給紙部120から排出部150に至る搬送方向に記録用紙170が搬送される。従って、前記したキャリッジ160の往復移動と記録用紙170の上記搬送への搬送とを交互に実行することにより、記録ヘッド164は、記録用紙170表面の所望の領域にインクを吐出して画像を形成できる。なお、図示は省略したが、搬送駆動ローラ132には、一体に回転するエンコーダスケールが装着される。一方、フレーム側部114にはエンコーダセンサが配置され、搬送駆動ローラ132の回転量あるいは回転速度を高精度に検出できる。従って、制御回路190に実装された機能により、アクチュエータ400の動作量、動作速度等を帰還制御して、高精度な搬送制御ができる。

0025

図3は、搬送部130において搬送駆動ローラ132を回転駆動するアクチュエータ400に実装される振動子300の構造を示す分解斜視図である。同図に示すように、振動子300は、補強板310および補強板310を一体に挟む一対の圧電素子320を、ねじ340によりベースプレート330に固定して形成される。

0026

補強板310は図示の形状に形成された1枚の金属板であり、圧電素子320と略同じ形状および寸法を有する矩形補強部312と、補強部312の短辺の一方から突出する当接部318を含む。また、補強部312の各長辺の略中央からは、補強部312から外に向かって延在する一対の腕部314と、更に、腕部314の各々の先端に形成された丸穴316および長穴317を有する。

0027

圧電素子320の各々は、補強板310の補強部312と略同じ形状および寸法を有する圧電材料板322と、圧電材料板322の一方の面に全面にわたって形成された共通電極329と、圧電材料板322の他方の面を分割して形成された中央電極324および側部電極321、233、235、237とを有する。ここで、中央電極324は、圧電材料板322の長手方向の全長にわたって形成される。また、中央電極324は、圧電材料板322の短辺方向について、その中央に配置される。一方、側部電極321、323、325、327は、それぞれ、圧電材料板322の長辺縁部に沿って形成される。換言すれば、圧電材料板322の短辺方向については、側部電極321、323、325、327は、いずれも側方に偏って形成される。これら中央電極324および側部電極321、233、235、237は、相互に分離して形成されており電気的には独立する。従って、共通電極329といずれかの電極との間に電圧を印加した場合は、各側部電極321、323、325、327が占める領域の圧電材料板322に電圧が印加され、伸張または収縮する。

0028

上記のように形成された圧電素子320は、補強板310に対して全面にわたって接着して一体化される。従って、圧電素子320が変形した場合は、補強板310も一体に変形する。更に、圧電素子320と一体化された補強板310は、その腕部314先端の丸穴316および長穴317に挿通されたねじ340により、ベースプレート330に固定される。

0029

ここで、丸穴316を先にねじ止めした後に、長穴317に挿通したねじ340を締結することにより、補強板310にストレスをかけることなく固定できる。また、ベースプレート330においてねじ穴332が形成された領域は、段差338により、中央部よりも厚く形成される。従って、ベースプレート330に固定された状態においても、圧電素子320はベースプレート330から浮いており、自由に変形できる。

0030

なお、ベースプレート330において、段差338に挟まれた薄い部分には、同じ向きで形成された一対の長穴331、336が形成される。ベースプレート330は、これらの長穴331、336に挿通されたねじにより、後述する台座410上で位置決めされる。従って、位置決めされた後も、長穴331、336の長手方向については変位できる。

0031

図4は、図3に示した圧電素子320の共通電極329および中央電極324の間に周期的に変化する電圧を印加した場合の動作を説明する図である。同図に示すように、圧電材料板322の中央に配置された中央電極324を介して周期的に変化する電圧を印加することにより、圧電素子320は、その長手方向の長さが変化するように振動する。なお、厳密には、圧電素子320は、その短尺方向にも伸縮するが、中央電極324が細長く形成されているので、振幅が最大になる長手方向が実効的な伸縮運動の方向となる。従って、補強板310の当接部318も、圧電材料板322の長手方向と平行な振幅をもって振動する。なお、以下の記載において、中央電極324に印加した電圧により生じる振動を「縦振動」と記載する。

0032

図5は、図3に示した圧電素子320の側部電極321、323、325、327に周期的に変化する電圧を印加した場合の動作を説明する図である。ここでは、4つの側部電極321、323、325、327のうち、互いに対角に位置する側部電極321および325と側部電極323および327をそれぞれ電極対として、各電極対を形成する電極と共通電極329の間については同相の周期で変化する電圧を、また、電極対相互には、共通電極329との間について逆相の周期で変化する電圧を印加する。前記したように、各側部電極321、323、325、327は圧電材料板322の中心からはずれた位置に配置されるので、各電極が伸張または収縮することにより圧電材料板322は全体に波打つように屈曲する。これにより、補強板310の当接部318は、圧電材料板322の短辺に略平行な振幅をもって振動する。なお、以下の記述において、側部電極321、233、235、237に印加した電圧により生じる振動を「屈曲振動」と記載する。

0033

図6は、上記縦振動および屈曲振動を同時に発生させた場合の、当接部318の変位を示す図である。同図に示すように、縦振動および屈曲振動の位相差および振幅差を適切に設定することにより、当接部318は略円形または楕円形の軌道を描いて回転する。それにより、当接の対象物に対して、駆動方向には圧力を高めて摩擦力を増すと共に、反駆動方向には離隔するため摩擦力を与えない。従って、楕円軌道上の一部の区間において当接部318を他の部材、例えば、図2に示した被駆動ロータ138に当接させることにより、それを特定の方向に駆動することができる。また、楕円軌道の形状を変えることにより、所望の駆動力あるいは駆動速度を選択することができる。

0034

なお、振動子300において被搬送物である記録用紙170の変位に直接に寄与するのは、補強板310における腕部314および当接部318の間の部分となる。しかしながら、腕部314に対して当接部318と反対の側を対称に動作させることにより腕部314の両側の慣性モーメント打ち消し合い、静かで高速な動作が実現される。

0035

ここで、圧電素子320に印加する電圧の周波数は、縦振動および屈曲振動の各共振周波数の間の周波数が適宜選択される。電圧の波形は特に限定されず、例えば正弦波矩形波台形波鋸歯状波等を採用できる。

0036

また、圧電材料板322の寸法および形状並びに各電極の分割形態により、圧電素子320の特性は変化する。即ち、上記圧電素子320において、縦振動および屈曲振動の各共振周波数は相互に近接することが好ましく、より具体的には共振周波数の差は3%以下であることが好ましい。両振動の共振周波数の差が3%よりも大きくなると、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが大きく離れ、両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定することが困難になる。

0037

更に、圧電材料板322の長辺と短辺との長さ比は、長辺を1とした場合に短辺が0.274以上であることが望ましい。即ち、圧電材料板322の短辺と長辺の比がこれよりも大きくなると、縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周波数より大きくなり、当接部318において望ましい楕円軌道を形成できない。

0038

圧電材料板322の組成は特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛PZT登録商標))、水晶ニオブ酸リチウムチタン酸バリウムチタン酸鉛メタニオブ酸鉛ポリフッ化ビニリデン亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を好ましく例示できる。また、各電極の材料は、ニッケル、金等を、めっき、スパッタ蒸着厚膜印刷等の方法で形成できる。更に、補強板310の材料としては、りん青銅を好ましく例示できる。

0039

図7は、上記のような構造と機能を有する振動子300を含むアクチュエータ400の構造を示す平面図である。同図に示すように、アクチュエータ400は、上記の振動子300と、振動子300を弾性支持する台座410とを含む。

0040

前記したように、ベースプレート330は、長穴331、336に挿通されたねじ(不図示)で位置決めすることにより、長穴331、336の長手方向に変位できる。ただし、台座410上では、台座410側のばねガイド442とベースプレート330側のばねガイド334との間に挿入されたばね446により、ベースプレート330は、振動子300の当接部318側に向かって付勢される。なお、ばねガイド442、334は、振動子300が大きく後退した場合に当接して、極端な変位を防止するバンプストップ役割も果たす。なお、ばねガイド442は、ねじ444で固定された係止片440により台座410に固定される。

0041

また、台座410は、1対のターミナル430を備える。各ターミナル430はそれぞれ一対の端子を有して、図示しないリード線により圧電素子320の電極に結合される。これにより、弾性支持された振動子300に対して、外部との良好な電気的接続が得られる。更に、台座410は、その四隅にねじ穴を有して、ねじ420により他の部材に固定できる。

0042

上記のような台座410を備えたアクチュエータ400を供給することにより、振動子300を弾性支持された状態で容易に実装でき、被駆動対象に対して良好な接触状態を得ることができる。また、台座410の取り付け用ねじ穴を利用することにより、振動子300自体の実装および電気的接続も容易になる。

0043

図8は、図1に示したインクジェット式記録装置100に実装されたアクチュエータ400の詳細な配置を示す図である。なお、図8は、後述する図9および図10との比較を容易にすべく、中央電極324が水平になるように描かれる。

0044

同図に示すように、動作が停止した振動子300は、腕部314を介して一対のばね446により付勢されて、その当接部318を被駆動ロータ138に当接させた状態になる。また、このとき、振動子300自体は変形していない。

0045

このようなアクチュエータ400において、振動子300の共通電極329および中央電極324の間に電圧が印加されて振動子300の長手方向が伸長する変形を生じた場合、当接部318が当接する被駆動ロータ138は変位しないので、図中に点線で示すように、腕部314側が変位してばね446の一端を押す。一方、台座410はねじ420により固定されているので、ばね446は圧縮され、その反力により当接部318が被駆動ロータ138を押す圧力が上昇する。

0046

ここで当接部318および被駆動ロータ138の接点319に着目すると、接点319を通り、且つ、振動子300の縦振動に平行な直線301と、被駆動ロータ138の回転の中心を通り、且つ、直線301に平行な直線131の間には間隔Sがある。換言すれば、直線301は、駆動対象である被駆動ロータ138の回転の中心を通過しない。また、被駆動ロータ138表面において接点319近傍について着目すると、接点319が、被駆動ロータ138の回転方向について下流側に位置する。このような配置により、振動子300の伸長変形により接点319において上昇した圧力は、被駆動ロータ138を効率よく回転駆動する。

0047

図9は、アクチュエータ400が動作して、振動子300が屈曲変形を生じている場合の、駆動機構500の状態を説明する図である。なお、振動子300の形状を比較し易くする目的で、変形していない振動子300の形状も点線で記入した。

0048

同図に示すように、側部電極323、327およびと共通電極329の間に電圧が印加されてその領域の圧電材料板322が伸長したとき、振動子300は図中に示すような屈曲変形を生じる。これにより、当接部318は、腕部314から遠ざかるだけではなく、図中で上方に変位する。従って、被駆動ロータ138および当接部318の接点319も上方に変位する。しかしながら、この駆動機構500においては、接点319は、依然として直線131よりも下方に位置している。従って、接点319において被駆動ロータ138および当接部318の間に生じた圧力は、被駆動ロータ138を効率よく回転駆動する。

0049

図10は、振動子300が図9の場合とは反対の方向に屈曲変形を生じている場合の、駆動機構500の状態を説明する図である。なお、振動子300の形状を比較し易くする目的で、変形していない振動子300の形状も点線で記入した。

0050

同図に示すように、側部電極321、325および共通電極329の間に電圧が印加されてその領域の圧電材料板322が伸長したとき、振動子300は図中に示すような屈曲変形を生じる。これにより、当接部318は、腕部314から遠ざかった状態を維持しつつ、図中で下方に変位する。従って、被駆動ロータ138および当接部318の接点319も下方に変位する。この後、振動子300における縦振動は振動子300の伸長を解く期間に入る。従って、接点319における当接部318および被駆動ロータ138の間の圧力は減少する。しかしながら、接点319の下方への変位により、直線131および直線301の間隔Sは大きくなる。このため、当接部318および被駆動ロータ138の間の圧力はさらに効率よく被駆動ロータ138を回転駆動する。

0051

以上説明したように、このインクジェット式記録装置100は、そのアクチュエータ400の独特の配置により、振動子300および被駆動ロータ138の間に生じた圧力を、被駆動ロータ138の回転駆動力に効率よく転換する。従って、搬送駆動ローラ132を円滑且つ安定に回転させ、記録装置を良好に動作させることができる。

0052

なお、上記の実施形態ではインクジェット式記録装置100について説明したが、液体噴射装置がこれに限定されるわけではない。具体的には、LCD用カラーフィルタ製造装置有機EL用電極形成装置バイオチップ製造用試料噴射ヘッドが液体噴射ヘッド等を例示できる。また、このような装置における搬送装置は、回路基板光記録媒体プレパラート等を搬送する。

0053

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

図面の簡単な説明

0054

ひとつの実施形態に係るインクジェット式記録装置100の構造を示す斜視図である。
図1に示すインクジェット式記録装置100における記録用紙170の搬送経路200を示す模式的な断面図である。
振動子300の構造を示す分解斜視図である。
振動子300の縦振動動作を説明する図である。
振動子300の屈曲振動動作を説明する図である。
振動子300の当接部318の変位の軌跡を示す図である。
台座410に対して振動子300を弾性支持したアクチュエータ400の構造を示す平面図である。
インクジェット式記録装置100に実装されたアクチュエータ400の配置を示す図である。
振動子300が屈曲変形を生じている場合の、駆動機構500の状態を説明する図である。
振動子300が図9の場合とは反対の方向に屈曲変形を生じている場合の、駆動機構500の状態を説明する図である。

符号の説明

0055

100インクジェット式記録装置、110 下ケース、112フレーム、114フレーム側部、116ガイド部、120 給紙部、122ペーパサポート、124サイドサポート、126スライドサポート、130 搬送部、131、301 直線、132搬送駆動ローラ、134搬送従動ローラ、136駆動歯車、137 歯、140プラテン、146タイミングベルト、148プーリ、150 排出部、152排出駆動ローラ、154排出従動ローラ、155 排出部フレーム、156被駆動歯車、160キャリッジ、162インクカートリッジ、164記録ヘッド、170記録用紙、180中継歯車、182大径歯車、184小径歯車、200搬送経路、300振動子、310補強板、312補強部、314 腕部、316丸穴、317、331、336長穴、318 当接部、319接点、320圧電素子、322圧電材料板、321、323、325、327側部電極、324中央電極、329共通電極、330ベースプレート、332ねじ穴、334、442 ばねガイド、338段差、340、420、444 ねじ、400アクチュエータ、410台座、430ターミナル、440係止片、446 ばね、500 駆動機構

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