JP2002219812A - 摩擦低減装置及びそれを具備したインクジェットヘッド製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常に損傷されやすいワークに対して振動を
与え、滑らかな移動を行い、かつワークを損傷させない
ような力で移動させる。 【解決手段】 振動を所定のパターンで発生させ、かつ
移動方向へ傾けて与えることによってスティックスリッ
プ現象を引き起こすことなく、加振を行わないときに比
べ、ワークを損傷することなく摩擦を低減し、小さな突
き当て力で移動する。また同時に、ワークを仮押えする
ための前押え、上押えにそれぞれ取り外しができるいく
つかの重さのおもりを付加することによって、仮押えに
悪影響がない程度の小さい力で押さえるよう押え力を調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非常に損傷され
やすいワークに対してワークどうしを精度良く位置決め
するために、一方のワークに振動を与えることによって
ワークを滑らかに移動させ、かつワークを損傷しない程
度の小さい力で移動させるための摩擦低減装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】産業上のさまざまな分野において、ある
ワークに対して別のワークを正確に位置決めし、固定す
ることが多く見られる。たとえば、近年、インクを吐出
して、用紙上に印字させるに際して、インクを加熱して
泡状になし、バブルジェット（登録商標）方式で印字さ
せる印字ヘッドが印字精度向上を図る上で有利であるた
め開発され、実用化されている。このようなバブルジェ
ット方式の印字ヘッドを組み立てる組立装置において
は、インクを加熱するためのヒータと、このヒータで加
熱・沸騰され、泡状となったインクを用紙に向けて吐出
する吐出口とを、ミクロンオーダで正確に位置決めしな
ければならないものである。たとえば、印字精度として
約３６０ｄｐｉの高精度を達成するためには、約４．５
ｍｍの範囲に、６４個の吐出穴を等間隔に配列しなけれ
ばならず、この際の配設ピッチは、約７０ミクロンと微
細な値になるものである。ここで、このような極小間隔
での吐出穴の形成は、たとえば、レーザ加工機等の超精
密加工装置を用いることにより、天板部材の前面に取り
付けられるオリフィスプレートに、許容される所定の高
精度で吐出穴を形成させることができるものであると
し、また、ヒータの形成に際しては、超精密エッチング
技術を用いることによって、同様に許容される所定の高
精度でベースプレート上に、ヒータを形成させることが
できるものである。

【０００３】ここで、従来の組立装置においては、ベー
スプレート上に置かれた天板のオリフィスプレートに形
成された吐出穴を前面に持つ天板を、図７に示すように
ばねによりｘ方向に分力Ｆ´２が作用し、もう一方の分
力Ｆ´１をベースプレートに振動を与えることによっ
て、天板とヒーターボードの摩擦を静摩擦から動摩擦に
移行し、摺動抵抗を減らすことによって、天板をｘ方向
へ移動させる。また、図５に示すように、それぞれのヒ
ータの間に凹部を設けてあり、そこに目標の流路壁を落
とし込み、位置決めを行っている。このため、ヒータ間
の凹部から流路壁から外れることのないように、上記し
た振動を与える際の振幅は、ヒータ間の凹部の高さより
小さい振幅で振動を与えている。また、与える振動の方
向はＢＰに対して垂直に与えおり、その振動方向に対し
て垂直方向に突き当て治具によって天板を移動させてい
く。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては天板を移動させるための治具としてばねを用い
ているため、何回も位置決め動作を繰り返すと、ばねの
条件が変化し一定の動きを得ることができない。

【０００５】また、ヒータ間の凹部に流路壁が外れるこ
とのないように、ヒータ間の凹部の高さ以下の振幅で振
動を与えている。このため、目標のヒータ間の凹部へ目
的の流路壁を落とし込む前に、他のヒータ間の凹部へい
ったんはまってしまうと、それ以上移動することができ
なくり、目標のヒータ間の凹部へ目的の流路壁を落とし
込むことができなくなってしまう。

【０００６】これを防ぐため、他のヒータ間の凹部へは
まってしまった流路壁を、目的のヒータ間の凹部へ落と
し込むように移動するためのばねの力を強くし、Ｆ´２
を大きくすることによって、ヒータ間の凹部から出そう
とすると、天板を損傷させてしまう。

【０００７】また、位置決めの際に精度を上げるために
は摺動抵抗を小さくしなければならない。

【０００８】この発明は上述した課題を解決する為の発
明で、この発明の目的は天板の吐出穴とヒータを正確に
位置決めするために、かつ天板を損傷しない力で摩擦を
低減できる装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
為、天板を滑らかに移動させ、かつ天板を損傷させない
力で移動するための装置は、図１において、ベースプレ
ートを固定するための治具ｘ、ｙ、ｚと、移動時に天板
の移動方向と垂直方向へのずれを押さえるために、天板
をベースプレートに押さえるための前クランプ、上クラ
ンプと、前クランプの荷重を変化させるための前おもり
と、上クランプの荷重を変化させるための上おもりと、
天板を移動させるための突き当て治具と、ベースプレー
ト上のヒータの位置を検出する位置検出装置と、天板の
吐出穴の位置を検出する位置検出装置と、ベースプレー
トを加振するために加振台を加振するためのピエゾアク
チュエータと、ピエゾアクチュエータの振動をベースプ
レートに対して斜め方向に伝達し、かつ角度の微調整が
できるための治具と、ベースプレートに対して斜め方向
に伝達するためのガイドを具備している。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１のように、防振台のような振
動を限りなく絶縁するような台の上に、水平状態が正確
に保たれ、固定された定盤の上に装置が固定されてい
る。その定盤の上にピエゾアクチュエータをとりつける
ための台、すなわちピエゾ台が固定されている。このピ
エゾ台にピエゾアクチュエータを斜めに取り付けるため
の角度調整治具が取り付けてある。角度調整治具はその
角度を微妙に調整する機構を備えている。その角度調整
治具の上にピエゾアクチュエータがボルトなどによって
固定されている。図２に示すようにこのピエゾアクチュ
エータは、あらかじめばねによって予圧がかけられてい
る。そして、電圧をかけることによって伸縮する。

【００１１】その振幅は最大で５０μｍ程度のものであ
る。また、ピエゾアクチュエータヘ加える信号波形は、
ｓｉｎ波、三角波、矩形波で、周波数も０Ｈｚから数ｋ
Ｈｚまで与えられるような信号発生器を用いる。

【００１２】図３のように、ピエゾアクチュエータ上部
の可動部に加振台がボルトによって取り付けられてお
り、ピエゾアクチュエータによって直接この加振台を振
動させる。この振動台は、振動台の振動を外部へ伝達さ
せないで独立させるためにガイドに取り付けられてい
る。さらに、このガイドはピエゾ台に取り付けられてい
る。このため、ピエゾによって加振してもガイドに取り
付けられているのでその振動が伝わってくることはな
い。よってピエゾアクチュエータから発生した振動は、
加振台のみをピエゾアクチュエータの振動方向に振動さ
せることができる。加振台の上にはベースプレートのｚ
軸方向の位置を調整する為の調整台がベースプレートと
の間に入っている。したがって、ピエゾアクチュエータ
から発生した振動は、振動台と調整台とを介してベース
プレートヘ伝達されることになる。

【００１３】また、ベースプレートを調整台に固定する
為にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向から治具ｘ、ｙ、ｚが同じ定
盤の別の部分に取り付けられた台から取り付けてあり、
ベースプレートを完全に固定することができる。これら
の治具、ｘ、ｙ、ｚは、エアーシリンダーに接続されて
いて、付圧によって駆動されるようになっている。エア
ーシリンダーで振動を吸収するため、治具、ｘ、ｙ、ｚ
へ伝わる振動が治具を取り付けた同じ装置の別の部分に
伝わることはなく、ピエゾアクチュエータの振動が位置
決めに悪影響を及ぼすことはない。そして、これらの治
具ｘ、ｙ、ｚのベースプレートを固定する為の力の大き
さは、ピエゾアクチュエータによって加振された際に動
かないために十分な力で固定する。

【００１４】また、何回も突き当て動作を繰り返すこと
ができるように、図４に示すように、ベースプレート上
のヒータと天板の吐出穴との位置決めを行うための突き
当て治具が、同じ定盤の別の部分に取り付けられた台に
取り付けられている。この突き当て治具によって、ベー
スプレート上におかれた天板の横の部分のアビリブに突
き当てて移動させて、位置決めを行う。この突き当て治
具はモータなどの駆動装置に接続されていて滑らかにｘ
軸方向へ移動することができる。

【００１５】そして図５に示すように目的のヒータ間の
凹部へ目標の流路壁を落とし込むことによって、位置決
めするかわりに、ベースプレート上のヒータの位置を検
出するためのヒータ位置検出装置と、天板の吐出穴の位
置を検出するための天板吐出穴位置検出装置とによっ
て、ヒータの位置と天板の吐出穴の位置を検出し、目標
値まで天板が移動してきた段階で、位置決めを終了させ
る。

【００１６】また、突き当て時に天板がｙ軸方向へずれ
ないように、天板のｙ軸、ｚ軸方向からそれぞれ２本づ
つの治具、前クランプ、上クランプの計４本によって押
さえながら突き当てを行う。

【００１７】前クランプ、上クランプは、エアーシリン
ダーに接続されていて、付圧によって駆動されるように
なっている。この際の押え力は、天板を損傷させること
なく、また、突き当てを行った時にｘ軸方向へ天板が動
く程度の力であり、天板のｙ軸方向へのずれのみを押さ
えるものである。この押え力は天板とヒータとの摺動抵
抗に大きな影響を与える。この押さえ力を調節するため
に、前クランプには前おもり、上クランプには上おもり
がそれぞれに取り外し可能になっており、何種類かの重
さのおもりを付けたりはずしたりして天板を押さえる荷
重を微妙に調整することができる。

【００１８】次に実際の突き当ての工程について述べ
る。まず、ベースプレートを調整台の上にのせ、治具
ｙ、治具ｘ、治具ｚの順序でベースプレートを固定して
いく。次に、実際に突き当てるワークである天板を、ベ
ースプレートの上にのせ、天板を仮押えする為に前クラ
ンプ、上クランプによって押さえる。

【００１９】以上のように位置決めするためのワークす
なわちベースプレートと天板を準備した後に、ピエゾア
クチュエータに電庄を加える。その際の入力信号の条件
は後で述べる。ピエゾアクチュエータで振動を発生し、
ベースプレートを加振した後に、突き当て治具を天板へ
突き当て、天板を移動させ、ヒータ位置検出装置と天板
吐出穴位置検出装置によって、ヒータの位置と天板の吐
出穴の位置を検出することで目標位置への位置決めを行
う。その位置決めを行う際に、ヒーターボードと天板と
の摺動抵抗が大きな問題となる。

【００２０】まず第１に、突き当てを始めて天板が動き
始める直後に、静摩擦から動摩擦へ移行する。その際
に、スティックスリップと呼ばれる現象が生じ、天板が
ヒーターボード上をジャンプしてしまったり、目標位置
を超えてしまったりして、望んでいるような滑らかな移
動が困難となり、精度良く位置決めができない。第２
に、突き当て開始時は静摩擦となるため、大きな力が必
要となるため、天板を損傷、破損する場合が多々ある。

【００２１】そこで、図６に示すように突き当てを行う
際に上述したピエゾアクチュエータに電圧を加えて、ベ
ースプレートに対して斜めに振動を与えることによっ
て、突き当て時に常に動摩擦とし、摺動抵抗を減らすこ
とで、天板の移動を滑らかにし、かつ、ピエゾアクチュ
エータの振動が天板の移動方向にも振動が加わることに
よってより天板の移動をなめらかにできる。精度良く位
置決めができ、また天板を損傷、破損することはない。
加振時の条件によって摺動抵抗が大きく変化するため、
最も良い条件で加振することによって、より小さな突き
当て力で精度良く位置決めを行うことができる。そこ
で、次に加振時の条件について述べる。

【００２２】加振時の振幅については、ピエゾアクチュ
エータに入力する電圧でコントロールするとともに角度
調整治具によって角度を微調整することによってベース
プレートに対して垂直方向と水平方向の振幅を変化させ
ることが容易に行うことができる。

【００２３】また、加振時の周波数は機械的な共振点に
達しないようにしなくてはならない。ピエゾアクチュエ
ータにはばねによって予圧がかけられているため、その
ばねの共振点も考慮に入れなければならない。

【００２４】以上より、信号発生器からピエゾアクチュ
エータヘの入力電圧によって振幅を制御するとともにベ
ースプレートヘの振動方向の角度を調節することによっ
て振幅を安易に変化させることができ、その入力信号に
よってピエゾアクチュエータが発生する振動でベースプ
レートに対して斜め方向に加振し、その振動の振幅をピ
エゾアクチュエータの角度を調整することによって制御
し、移動方向の振動成分を与えることによって、かつ、
上クランプの天板を押さえる上押え力を、上おもりによ
って天板のｙ軸方向のずれに対して悪影響ない程度に小
さくするように調節することによって、天板を滑らかに
移動させ、摺動抵抗を小さくすることができ、天板を損
傷することなく、天板とベースプレートの摩擦を低減し
て、滑らかに移動させ、精度良く位置決めすることがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、ヒータボードをベ
ースプレート上のヒータと天板の吐出穴とを正確に位置
決めする場合に、何回も安定な位置決め動作を繰り返す
ために、ばねを用いることなく横から突き当て治具を突
き当てることによって天板を移動させ、目標でない凹部
へ目的の流路壁が落ち込んでしまいそこから移動できな
くなることなく、ベースプレートをピエゾアクチュエー
タで斜め方向から加振することによって、天板とヒータ
ーボードの摺動抵抗を小さくし、かつ小さな突き当て力
で天板を移動することができる。また、同時に前クラン
プと上クランプにそれぞれ取り外しが可能なおもりで天
板を押さえる力を、移動時に天板が移動方向と垂直方向
にずれないために必要最小限な力に調整することによっ
て、ヒーターボードと天板の摩擦を小さくでき、その結
果、天板の移動を滑らかに行うことができ、かつ天板の
損傷、破損を防ぐことができる装置が提供されることに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる位置決めのための滑らかな
移動方法の一実施例が適用される天板とベースプレート
の摩擦を低減するための装置の構成を概略的に示す斜視
図

【図２】 ピエゾアクチュエータの予圧を概略的に示す
斜視図

【図３】 同実施例に係わる加振機構の側面図

【図４】 同実施例に係わる天板を突き当てるための突
き当て治具と天板との突き当て時の状態を模式的に示す
説明図

【図５】 天板がヒーターボード上に載置された状態を
模式的に示す断面図

【図６】 ピエゾアクチュエータからの振動が天板の移
動方向にも振動することを示す説明図

【図７】 ばねと天板との係合関係を模式的に示す説明
図

【符号の説明】

Ｆ´１、Ｆ´２ 分力

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体間の少なくとも１つの接触基準面を
   有し、前記基準面に平行な面方向で拘束された基台と、
   前記基台（治具台とベースプレートユニット）と基準面
   で接し、前記基準面内で少なくとも１方向に移動可能な
   第１のワーク（天板）と、前記物体間の接触基準面での
   摩擦力を低減するための装置であって、装置全体を支持
   するベース部材と、前記基台と前記ベース部材との間で
   且つ前記基準面と垂直方向に配置され前記基台を前記基
   準面と斜め方向に振動させるアクチュエータと、前記ア
   クチュエータを駆動制御する制御手段と、ベース部材に
   固定され前記基台を基準面と斜め方向に移動可能に案内
   する案内手段と、ベース部材と基台の間に配置され基台
   の振動を吸収する減衰手段、とを有することを特徴とす
   る摩擦低減装置。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータは、ばねによる予圧
   の付加されたピエゾアクチュエータであることを特徴と
   する請求項１に記載の摩擦低減装置。
3. 【請求項３】 前記第１のワークを前記基台に固定させ
   るために、付圧圧力をかけることのできる固定手段を有
   することを特徴とする請求項１に記載の摩擦低減装置。
4. 【請求項４】 前記固定手段において、前記アクチュエ
   ータから発生し、前記基台を振動させ前記第１のワーク
   ヘ伝わる振動を外部へ伝えることのない振動を吸収する
   減衰手段を持つ第１の固定手段を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の摩擦低減装置。
5. 【請求項５】 前記第１の固定手段は、エアーシリンダ
   ーであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦低減装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１の固定手段は、それぞれ取り外
   し可能ないくつかの重さのおもりを備えることにより、
   前記第１のワークを前記基台を固定する荷重を変化でき
   ることを特徴とする請求項１に記載の摩擦低減装置。
7. 【請求項７】 前記ピエゾアクチュエータを角度調整治
   具を介して前記基台に対して斜めに取り付け、かつ角度
   の微調整が可能な治具を備えていることを特徴とする請
   求項１に記載の摩擦低減装置。
8. 【請求項８】 インクジェットプリンタにおいて、イン
   クを吐出するために利用されるインクを加熱されるため
   のヒータが設けられたベースプレートと、前記ヒータが
   発生する熱をインクに作用させて吐出させるための吐出
   穴を具備する天板とを接合するためのインクジェットヘ
   ッド製造方法であって、前記ベースプレートを振動させ
   るためのピエゾアクチュエータを有し、前記ベースプレ
   ートと、前記ベースプレートの底面に前記ベースプレー
   トに対して前記ピエゾアクチュエータを斜めに取り付け
   るための治具を有し、前記ベースプレートがＬＭガイド
   によって基準となる土台に斜めに取り付けられ、前記天
   板の固定手段として、エアーシリンダーを固定手段とし
   て有する摩擦低減装置が請求項１〜７の何れか１項に記
   載の摩擦低減装置を有するインクジェットヘッド製造装
   置。