JP2008093995A - 記録装置、液体噴射装置および駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】振動子３００を用いた回転駆動機構５００のレイアウトの自由度を増す。
【解決手段】回転軸の周りに回転駆動される搬送駆動ローラ１３２、および、搬送駆動ローラ１３２に連れ回される搬送従動ローラ１３４を含み、記録用紙１７０を搬送方向に搬送する搬送部１３０と、搬送部１３０により搬送された記録用紙１７０に向かってインクを吐出する記録ヘッド１６４とを備えたインクジェット式記録装置１００であって、搬送駆動ローラ１３２を挿通され、回転軸の方向については搬送駆動ローラ１３２に対して自由に摺動し、且つ、回転軸に対する回転については搬送駆動ローラ１３２と噛み合って共に回転する駆動ディスク１３６と、駆動ディスク１３６の円形の面に当接して駆動ディスク１３６を回転軸の周りに回転させる振動子３００とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、記録装置、液体噴射装置および駆動機構に関する。より詳細には、回転することにより被記録物を搬送する搬送駆動ローラを有する液体噴射装置と、それに使用できる回転駆動機構に関する。

インクジェット式記録装置等の液体噴射装置においては、多くの部材が回転駆動される。即ち、被記録物を装置内部に取り込む給送ローラ、被記録物を内部で搬送する搬送駆動ローラ、記録後の被記録物を外部に送り出す排出ローラ、液体噴射ヘッドを往復移動させるタイミングベルトを走行させるプーリ等、多くの部材が回転駆動される。このため、部材毎に駆動源を装備するにせよ、ひとつの駆動源から伝達機構を介して複数の部材を駆動するにせよ、回転駆動に関与する部品の数は少なくない。また、多くの部品を実装するので、小型化を妨げにもなる。

そこで、液体噴射装置における種々の回転駆動力源として、圧電材料を利用した超音波アクチュエータを使用することが提案される。下記特許文献１には、ロータの外周に形成した凹凸部と、突起状に形成した振動体の先端とを噛み合わせることにより、回転量を正確に制御できる動力伝達装置の構造が開示される。また、下記特許文献２には、環状の回転体の内側に振動体を当接させて駆動する回転型駆動装置の構造が開示される。この構造によれば、小型化と高トルク駆動を両立させ得ると記載される。また、下記特許文献３には、特定の方向に変位するように弾性支持した当接部を有する圧電アクチュエータの構造が開示される。このような構造により、圧電アクチュエータの動作が安定する旨が記載される。
特開２００４−０７２９９３号公報 特開２００４−１６６４７９号公報 特開２００５−１６８０７５号公報

上記の各文献に記載された超音波アクチュエータは、腕時計に組み込めるほど小型化できる一方で、生体に匹敵するエネルギー変換効率で高い駆動力を発生できる。また、動作速度を電気的に制御できるので、減速機構なしに所望の速度で回転駆動できる。更に、動作に伴い磁界が発生しないので、精密電子機器の周辺でも使用できる。従って、回転駆動源として超音波アクチュエータを用いることは、液体噴射装置にも有利に作用し得る。

しかしながら、上記各特許文献に記載される回転駆動機構では、いずれの場合も、圧電素子による超音波アクチュエータが、被駆動体に対して、駆動される被駆動体の回転軸に直交する方向に当接する構造を有する。このため、液体噴射装置に超音波アクチュエータを実装する場合にはレイアウトに制限があった。

また、市場に供給される超音波アクチュエータの特性を、駆動される装置で求められる仕様に適合させる目的で何らかの減速機構が求められる場合がある。しかしながら、一般的な減速機構を併用することは、超音波アクチュエータを用いる利点を減じることになるので、超音波アクチュエータの特徴を活かした減速機構が求められる。

そこで、上記課題を解決することを目的として、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の周りに回転駆動される搬送駆動ローラ、および、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を含み、被記録物を搬送方向に搬送する搬送部と、搬送部により搬送された被記録物に向かってインクを吐出して被記録物の表面に画像を形成する記録ヘッドとを備えた記録装置であって、搬送駆動ローラを挿通され、回転軸の軸方向については搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、回転軸に対する回転については搬送駆動ローラに噛み合って共に回転する駆動ディスクと、周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、伸縮運動の少なくとも一部において駆動ディスクの円形の面に当接して駆動ディスクを回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、駆動ディスクにおいてアクチュエータが当接する位置において、駆動ディスクに対してアクチュエータと反対の側からアクチュエータに対向して駆動ディスクに当接する対向部材とを備える記録装置が提供される。これにより、圧電素子を含むアクチュエータを用いて、所望の駆動トルクを有する駆動機構を容易に形成できる。また、駆動ディスクおよび超音波アクチュエータはいずれも薄型または小型でスペースを占有しない。更に、駆動ディスクが搬送駆動ローラに対して摺動できるように装着される独特の構造により、被駆動体である駆動ディスクおよび搬送駆動ローラに対して曲げモーメントを生じさせることなく回転トルクを効率よく伝達できる。また、搬送駆動ローラに対して自由に摺動可能であるので、振動及び落下等の外力により搬送駆動ローラが軸方向に移動しても駆動ディスクには搬送駆動ローラの影響は及ぼすことがないため、アクチュエータへのダメージも最小限に抑制することができる。従って、液体噴射装置の搬送部等において求められる精密な回転制御に対応できる。

また、ひとつの実施形態によると、上記記録装置において、アクチュエータは、駆動ディスクの周方向の成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子と、縦振動素子に駆動されて駆動ディスクに伸縮運動の少なくとも一部を周期的に伝達する当接部材とを有する。これにより、短い周期で駆動ディスクを駆動するので、精密な回転制御ができる。

更に、他の実施形態によると、上記記録装置において、アクチュエータは、前記当接部を前記駆動ディスクの表面に平行に変位させる、前記縦振動素子と異なる位相で周期的に伸縮する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、前記駆動ディスクの表面に直角な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、アクチュエータの当接部は単に当接するだけではなく、駆動すべき方向に駆動ディスクを押す作用が生じるので、高効率に駆動ディスクを回転駆動できる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、アクチュエータは、縦振動素子の伸縮方向について、駆動ディスクに近づく向きに付勢される。これにより、アクチュエータの駆動ディスクに対する接触が保たれ、駆動ディスクを効率よく回転駆動できる。また、アクチュエータが動作を停止場合も、アクチュエータ自体が駆動ディスクに当接して制動するので、精密な回転制御ができる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、対向部材は、当接部が駆動ディスクに加える力と平衡する大きさの力で駆動ディスクに向かって付勢される。これにより、アクチュエータが駆動ディスクを押す力と対向部材が駆動ディスクを押す力が互いに打ち消し合い、駆動ディスクおよび搬送駆動ローラには回転駆動力だけが伝達される。従って、搬送駆動ローラを効率よく回転駆動できる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、対向部材は、駆動ディスクについてアクチュエータの裏面において駆動ディスクに当接して摺動する摺動対向部材を含むことができる。これにより、非常に簡単な構造で対向部材を形成できる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、対向部材は、駆動ディスクに当接して駆動ディスクに連れ回される対向ローラを含むことができる。これにより、対向部材が当接することに起因する抵抗が駆動ディスクの回転に対して殆ど生じないので、駆動ディスクを円滑に回転させることができる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、駆動ディスクは、回転軸の方向について駆動ディスクの厚さよりも大きな長さを有し、搬送駆動ローラの周面に装着され、搬送駆動ローラと一体的に回転するスリーブ部材に対して装着される。これにより、駆動ディスクが搬送駆動ローラに対して回転駆動力を伝達する位置を、搬送駆動ローラの回転軸から離れた位置に配置できるので、回転駆動力の伝達部において部材にかかる負荷が低減される。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、駆動ディスクは、回転軸の方向について駆動ディスクの厚さよりも大きな長さを有し、搬送駆動ローラを挿通され、回転軸の方向については搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、回転軸に対する回転については搬送駆動ローラと共に回転するリング部と、リング部の外周に装着されてリング部と一体的に回転する被駆動ディスク部とを備える。これにより、駆動ディスクの搬送駆動ローラに対する取り付け部が高い変形強度を有するので耐久性が増す。また、搬送駆動ローラの軸方向について長いスパンで駆動ディスクが装着されるので、駆動ディスクが傾きに難くなり安定する。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、搬送駆動ローラと一体的に回転するロータリスケールと、ロータリスケールと協働して搬送駆動ローラの回転量を検出するロータリエンコーダとを更に備える。これにより、搬送駆動ローラ自体の回転量を正確に検出して、駆動ディスクおよび搬送駆動ローラ相互のがたつきによる被記録物の搬送誤差を補償することができる。

また他の実施形態によると、上記記録装置において、搬送駆動ローラを回転軸と平行なひとつの方向に付勢する付勢部を更に備える。これにより、搬送駆動ローラとそれを支持する部材との間のガタが防止され、動作が安定すると共に、動作音も抑制される。

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、および、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を含み、被記録物を搬送方向に搬送する搬送部と、搬送部により搬送された被記録物に向かって液体を噴射して被記録物の表面に画像を形成する液体噴射ヘッドとを備えた液体噴射装置であって、搬送駆動ローラを挿通され、回転軸の方向については搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、回転軸に対する回転については搬送駆動ローラと噛み合って共に回転する駆動ディスクと、周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、伸縮運動の少なくとも一部において駆動ディスクの円形の面に当接して駆動ディスクを回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、駆動ディスクに対してアクチュエータが当接する位置において、駆動ディスクに対してアクチュエータと反対の側からアクチュエータに対向して駆動ディスクに当接する対向部材とを備える液体噴射装置が提供される。これにより、液体噴射装置においても、上記の効果を享受できる。

更に、本発明の第３の形態として、所定の回転軸の周りに回転駆動される駆動軸を含む回転駆動機構であって、駆動軸を挿通され、回転軸の方向については駆動軸に対して自由に摺動し、且つ、回転軸に対する回転については駆動軸と噛み合って共に回転する駆動ディスクと、周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、伸縮運動の少なくとも一部において駆動ディスクの円形の面に当接して駆動ディスクを回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、駆動ディスクに対してアクチュエータが当接する位置において、駆動ディスクに対してアクチュエータと反対の側からアクチュエータに対向して駆動ディスクに当接する対向部材とを備える駆動機構が提供される。これにより、回転駆動機構を用いた多くの装置において、上記効果を享受できる。

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、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

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。

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の後方には、給紙部１２０が形成される。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が装填された場合にも記録用紙１７０の側端部に密着する。なお、この図では隠れるが、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。

また、下ケース１１０上には、フレーム１１２に支持された内部機構が形成される。フレーム１１２は下ケース１１０の略全幅にわたって直立して、その前面にキャリッジ１６０を支持する。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が配置される。タイミングベルト１４６の一部はキャリッジ１６０に結合される。また、プーリ１４８の少なくとも一方は回転駆動されるので、タイミングベルト１４６はプーリ１４８間で水平に走行する。従って、タイミングベルト１４６の走行に従って、キャリッジ１６０は水平に往復移動する。

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を装填されると共に、その底面に記録ヘッド１６４を備える。従って、ガイド部１１６に沿って往復移動しつつ、下方に向かってインクを吐出することができる。更に、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、記録ヘッド１６４に対する記録用紙１７０の所定の間隔を維持する。これにより、プラテン１４０上において、記録ヘッド１６４は記録用紙１７０上の正確な位置に画像を形成できる。

プラテン１４０の後方には搬送部１３０が、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駆動ローラ１５２およびそれに連れ回される排出従動ローラ１５４を含むが、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。

フレーム１１２は、その両端において前方に延在してフレーム側部１１４を形成する。フレーム側部１１４は、搬送駆動ローラ１３２等を支持すると共に、フレーム１１２自体の剛性も補う。また、プラテン１４０の図上で右側の側部には、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。この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を覆われる。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。

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を模式的に示す図である。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。

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、搬送部１３０において搬送駆動ローラ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、後述するように、搬送駆動ローラ１３２は回転駆動される。また、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。

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。

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を適宜組み合わせることにより、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。

ここで、搬送駆動ローラ１３２は、その端部に装着された駆動ディスク１３６を介して、後述するアクチュエータ４００により駆動される。駆動ディスク１３６は、搬送駆動ローラ１３２と同軸の円板状の部材であり、搬送駆動ローラ１３２に装着されて一体に回転する。駆動ディスク１３６の実効的な径は、アクチュエータ４００が駆動ディスク１３６に当接する位置により決まるが、その位置は任意に選択できる。これにより、所望の駆動トルクが得られる駆動機構５００を容易に形成できる。

排出駆動ローラ１５２は、駆動ディスク１３６の外周に形成された歯車部１３７から、中継歯車１８０および駆動歯車１５６を介して回転駆動される。なお、中継歯車１８０は、駆動ディスク１３６の歯車部１３７に噛み合う大径歯車１８２と、駆動歯車１５６に噛み合う小径歯車１８４とを同軸に有する。大径歯車１８２の歯数は駆動ディスク１３６お歯車部１３７よりも少ないが、駆動歯車１５６は小径歯車１８４よりも歯数が大きく、且つ、駆動歯車１５６は排出駆動ローラ１５２によりも大径なので、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。

上記のような動作を実行するインクジェット式記録装置１００において、搬送駆動ローラ１３２は、駆動ディスク１３６を介して振動子３００により回転駆動される。即ち、振動子３００は、スペーサ４１２を介して下ケース１１０から持ち上げられたアクチュエータ４００に含まれ、後述するその当接部３１８は、駆動ディスク１３６の外周近くを、駆動ディスク１３６の周方向に駆動する。なお、図２では、駆動ディスク１３６の下端付近に、後述する対向部材５２０が描かれる。アクチュエータ４００は、駆動ディスク１３６に対して、対向部材５２０の対向ローラ５２１の裏面において駆動ディスク１３６に当接している。

図３は、アクチュエータ４００において台座４１０上に装荷される振動子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。

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の補強部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。

圧電素子３２０の各々は、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電気的に独立する。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、その電極が占める領域の圧電材料板３２２が伸張または収縮する。

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。一方、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。

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。

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。

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。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（以下、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）。

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の短辺に平行な振幅をもって振動する（以下、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）。

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は略楕円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し、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に示した駆動ディスク１３６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、所望の駆動力や駆動速度を選択することができる。なお、振動子３００において駆動ディスク１３６の駆動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の間の部分である。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を打ち消し合い、静かで高速な動作を実現できる。

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。

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。

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。

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を弾性支持しつつ前記したスペーサ４１２に固定される台座４１０とを含む。

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の役割も果たす。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。

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。従って、前記したスペーサ４１２等への実装が容易になる。

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、弾性支持された振動子３００を容易に実装でき、被駆動体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。

図８は、駆動ディスク１３６から搬送駆動ローラ１３２へ回転駆動力を伝達する伝達機構６００の構造を模式的に示す分解斜視図である。同図に示すように、スリーブ部材６２０を装着された搬送駆動ローラ１３２と、リング部６１０を含む駆動ディスク１３６とを組み合わせて形成される。

スリーブ部材６２０は、スプライン加工により外周面に外歯６２２が形成され、それ自体がギアとなっている。また、スリーブ部材６２０は搬送駆動ローラ１３２に対して固定されており、スリーブ部材６２０が回転する場合は、搬送駆動ローラ１３２も一体的に回転する。

一方、駆動ディスク１３６は、内径にスプライン加工による内歯６１２が形成されたリング部６１０と、リング部６１０の外周に同軸に装着された被駆動ディスク６１４とを有する。被駆動ディスク６１４はリング部６１０に対して固定され、駆動ディスク１３６と一体に回転する。

図９は、図８に示したスリーブ部材６２０を有する搬送駆動ローラ１３２とリング部６１０を有する駆動ディスク１３６とを結合させた状態を模式的に示す断面図である。同図に示すように、内部機構に組み込まれた状態においては、リング部６１０にスリーブ部材６２０が挿通される。また、この状態では、スリーブ部材６２０の外歯６２２とリング部６１０の内歯６１２とが相互に噛み合う。

従って、図８に矢印Ｐで示す回転方向に駆動ディスク１３６が回転した場合、リング部６１０およびスリーブ部材６２０を介して、回転が搬送駆動ローラ１３２に伝達される。一方、駆動ディスク１３６が、図中に矢印Ｑで示す搬送駆動ローラ１３２の軸方向に変移した場合は、リング部６１０がスリーブ部材６２０に対して摺動して軸方向の変移が、搬送駆動ローラ１３２に伝達されない。

また、同図に示すように、スリーブ部材６２０は、搬送駆動ローラ１３２の軸方向について、駆動ディスク１３６の厚さよりも大きな長さを有する。これにより、駆動ディスク１３６が搬送駆動ローラ１３２の軸方向に変移した場合でも、スリーブ部材６２０に対する駆動ディスク１３６の噛み合いを維持できる。

更に、リング部６１０は、搬送駆動ローラ１３２の軸方向について、被駆動ディスク６１４の厚さよりも大きな長さを有する。これにより、駆動ディスク１３６の傾きに対する強度が向上されると共に、スリーブ部材６２０に対して円滑に摺動できる。

図１０は、図８および図９に示したスリーブ部材６２０を有する搬送駆動ローラ１３２とリング部６１０を有する駆動ディスク１３６とを図１に示した内部機構に組み込んで形成された駆動機構５００を模式的に示す断面図である。また、図１１は、図１０に示した駆動機構５００からフレーム側部１１４を取り除いた状態を示す斜視図である。

これらの図に示すように、搬送駆動ローラ１３２は、インクジェット式記録装置１００のフレーム側部１１４に支持される。また、フレーム側部１１４の外側において、搬送駆動ローラ１３２にスリーブ部材６２０が装着される。スリーブ部材６２０は、駆動ディスク１３６のリング部６１０に挿通される。リング部６１０の外周に形成された駆動ディスク１３６の下端付近は、超音波アクチュエータ組立体５１０および対向部材５２０に挟まれる。

超音波アクチュエータ組立体５１０は、図３に示した振動子３００をスペーサ５１２に直接に固定して形成される。これに対して、対向部材５２０は、駆動ディスク１３６を挟んで、超音波アクチュエータ組立体５１０と反対の側に配置される。対向部材５２０は、下ケース１１０上に配置された台座５２２の上面に、ヒンジ５２４を介して上方に延在するアーム５２６と、アーム５２６の上端に水平に支持された対向ローラ５２１とを備える。

また、対向部材５２０は、一端を対向ローラ５２１の直下においてアーム５２６に結合され、他端を台座５２２に結合された、短縮方向に付勢されたばね５２８を備える。これにより、アーム５２６は駆動ディスク１３６に向かって倒れる方向に付勢され、対向ローラ５２１が駆動ディスク１３６の側面に押し付けられる。押し付けられた対向ローラ５２１は、振動子３００の当接部３１８が駆動ディスク１３６に当接する位置の裏面において、駆動ディスク１３６を側方から押す。

なお、対向ローラ５２１は、アーム５２６から軸支され、駆動ディスク１３６の回転に従って連れ回される。従って、対向ローラ５２１が押すことにより駆動ディスク１３６を駆動するための負荷が増加することはない。また、対向ローラ５２１が駆動ディスク１３６を押す力の大きさは、振動子３００が駆動する場合に駆動ディスク１３６を押す力を相殺する大きさとなるように設定することが好ましい。これにより、対向ローラ５２１を駆動ディスク１３６に押し付けることにより駆動ディスク１３６の回転に対する抵抗が増加することが防止される。

上記のような駆動機構５００において、駆動ディスク１３６は、外側から対向ローラ５２１により押されつつ、振動子３００により回転駆動されるので、側面から駆動されるにもかかわらず、軸方向に変位することがない。従って、搬送駆動ローラ１３２に対する曲げモーメントが生じることもない。また、振動子３００は、対向部材５２０により裏面から押される駆動ディスク１３６を駆動するので、効率よく駆動力を伝達できる。更に、振動子３００の当接部３１８と駆動ディスク１３６の水平位置が相違した場合は、駆動ディスク１３６が搬送駆動ローラ１３２の軸方向に摺動して変移するので、超音波アクチュエータ組立体５１０および駆動ディスク１３６に、回転駆動力以外の負荷がかかることがない。

なお、上記実施形態においては、回転する対向ローラ５２１を駆動ディスク１３６に当接または押し付けることにより、駆動ディスク１３６の回転を妨げない構造とした。しかしながら、十分に摩擦係数の低い部材を用いるならば、回転せずに、当接して摺動する部材をもって対向ローラ５２１に換えることができる。この場合、対向部材５２０の構造はより簡素になり、製造コストを低減できる。

また、搬送駆動ローラ１３２は、フレーム側部１１４の内外に、一対のフランジ部１３５を備える。また、フレーム側部１１４および内側のフランジ部１３５の間に、伸長方向に付勢されたばね１３９が挟まれる。これにより、外側のフランジ部１３５がフレーム側部１１４に押し付けられ、搬送駆動ローラ１３２およびフレーム側部１１４の間の間隙を解消する。従って、両者の間にガタが生じることがない。

図１２は、駆動機構５００の他の実施形態を、図１０に対照して示す図である。同図に示すように、この駆動機構５００においては、駆動ディスク１３６が、フレーム側部１１４の内側に配置される。駆動ディスク１３６の搬送駆動ローラ１３２に対する駆動力伝達構造は、図１０に示した駆動機構５００と変わらない。

このようなレイアウトに対応して、フレーム側部１１４の外側において、搬送駆動ローラ１３２の端部に一方のフランジ部１３３が形成される。これにより、フレーム側部１１４および他方のフランジ部１３５の間に挟まれて伸長するばね１３９により、フランジ部１３３がフレーム側部１１４に押し付けられて、両者の間のガタが解消される。

また、この駆動機構５００においては、アクチュエータ組立体５３０として、スペーサ５１２に図７に示した超音波アクチュエータ４００を搭載したものが用いられる。超音波アクチュエータ４００は、ばね４４６により振動子３００を付勢しているので、対向部材５４０におけるばね５２８を含む付勢構造は省略される。

更に、この駆動機構５００は、フランジ部１３３の側面に装着されたロータリスケール６３２と、フレーム側部１１４に固定されたロータリエンコーダ６３０とを含む回転検出機構を備える。ロータリスケール６３２は、搬送駆動ローラ１３２と同軸の円板と、その径方向に延在する複数の線分により形成される。これに対して、ロータリエンコーダ６３０は、搬送駆動ローラ１３２が回転した場合に通過するロータリスケール６３２の線分を計数して、搬送駆動ローラ１３２の回転量を正確に検出する。この検出値に基づいて振動子３００の動作をフィードバック制御することにより、駆動ディスク１３６および搬送駆動ローラ１３２の間の不可避なガタに起因する搬送駆動ローラ１３２の回転量の誤差を解消できる。

なお、上記の一連の実施形態では、搬送駆動ローラ１３２に、外歯６２２を有するスリーブ部材６２０を装着したが、搬送駆動ローラ１３２の表面を直接にスプライン加工して外歯６２２を形成することにより、スリーブ部材６２０を省略することもできる。同様に、駆動ディスク１３６において、リング部６１０を省略することもできる。しかしながら、これらの部材を用いて駆動ディスク１３６および搬送駆動ローラ１３２を、搬送駆動ローラ１３２の軸方向に沿って長く接触させることにより、駆動ディスク１３６の傾きを防止して、駆動機構５００を円滑に動作させることができる。

また、上記実施形態は、スリーブ部材６２０の外歯６２２とリング部６１０の内歯６１２が噛み合うギアメカニズムにより回転駆動力を伝達する構造としたが、キーおよびキー溝の組み合わせ等、他の構造によっても同様の機能は実現できる。

以上説明した通り、上記のような駆動機構５００は小型でスペースを占有しない。また、駆動ディスク１３６が搬送駆動ローラ１３２の軸方向に変移する独特の構造により、被駆動体である搬送駆動ローラ１３２に対して曲げモーメントを生じさせることなく回転トルクを効率よく伝達できる。また、搬送駆動ローラに対して自由に摺動可能であるので、振動及び落下等の外力により搬送駆動ローラが軸方向に移動しても駆動ディスクには搬送駆動ローラの影響は及ぼすことがないため、アクチュエータへのダメージも最小限に抑制することができる。従って、インクジェット式記録装置１００の搬送部１３０等において求められる精密な回転制御にも応じることができる。

なお、上記実施形態では液体噴射装置の例としてインクジェット式記録装置１００を挙げて説明したが、実施の形態がこれに限定されるわけではない。即ち、色材噴射ヘッドを備えたカラーフィルタ製造装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造に用いられる電極形成装置、バイオチップ製造装置等を他の液体噴射装置として例示できる。

更に、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。その様な変更または改良を加えた形態が本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

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。 駆動ディスク１３６から搬送駆動ローラ１３２へ回転駆動力を伝達する伝達機構６００の構造を模式的に示す分解斜視図である。 、図８に示したスリーブ部材６２０を有する搬送駆動ローラ１３２とリング部６１０を有する駆動ディスク１３６とを結合させた状態を模式的に示す断面図である。 図８および図９に示したスリーブ部材６２０を有する搬送駆動ローラ１３２とリング部６１０を有する駆動ディスク１３６とを図１に示した内部機構に組み込んで形成された駆動機構５００を模式的に示す断面図である。 図１０に示した駆動機構５００からフレーム側部１１４を取り除いた状態を示す斜視図である。 駆動機構５００の他の実施形態を図１０に対照して示す図である。

符号の説明

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、１３２ 搬送駆動ローラ、１３３、１３５ フランジ部、１３４ 搬送従動ローラ、１３９、４４６、５２８ ばね、１３６ 駆動ディスク、１３７ 歯車部、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 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、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、５２２ 台座、４１２、５３２ スペーサ、４３０ ターミナル、４４０ 係止片、５００ 駆動機構、５１０、５３０ アクチュエータ組立体、５１２ スペーサ、５２０、５４０ 対向部材、５２１ 対向ローラ、５２４ ヒンジ、５２６ アーム、６１０ リング部、６１２ 内歯、６１４ 被駆動ディスク、６２０ スリーブ部材、６２２ 外歯、６３０ ロータリエンコーダ、６３２ ロータリスケール

Claims (13)

1. 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、および、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を含み、前記被記録物を前記搬送方向に搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送された前記被記録物に向かってインクを吐出して前記被記録物の表面に画像を形成する記録ヘッドと
   を備えた記録装置であって、
   前記搬送駆動ローラが挿通され、前記回転軸の軸方向については前記搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、前記回転軸に対する回転については前記搬送駆動ローラに噛み合って共に回転する駆動ディスクと、
   周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、前記伸縮運動の少なくとも一部において前記駆動ディスクの円形の面に当接して前記駆動ディスクを前記回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、
   前記駆動ディスクにおいて前記アクチュエータが当接する位置において、前記駆動ディスクに対して前記アクチュエータと反対の側から前記アクチュエータに対向して前記駆動ディスクに当接する対向部材と
   を備える記録装置。
2. 前記アクチュエータは、前記駆動ディスクの周方向の成分を含む方向に周期的に伸縮運動する縦振動素子と、前記縦振動素子に駆動されて前記駆動ディスクに前記伸縮運動の少なくとも一部を周期的に伝達する当接部材とを有する請求項１に記載の記録装置。
3. 前記アクチュエータは、前記当接部を前記円形の面の表面に平行に変位させる、前記縦振動素子と異なる位相で周期的に伸縮する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、前記駆動ディスクの表面に直角な面の上で円または楕円をなす軌道上を変位する請求項２に記載の記録装置。
4. 前記アクチュエータは、前記縦振動素子の伸縮方向について、前記駆動ディスクに近づく方向に付勢される請求項２に記載の記録装置。
5. 前記対向部材は、前記当接部が前記駆動ディスクに加える力と平衡する大きさの力で前記駆動ディスクに向かって付勢される請求項２に記載の記録装置。
6. 前記対向部材は、前記駆動ディスクについて前記アクチュエータの裏面において前記駆動ディスクに当接して摺動する摺動対向部材を含む請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の記録装置。
7. 前記対向部材は、前記駆動ディスクに当接して前記駆動ディスクに連れ回される対向ローラを含む請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の記録装置。
8. 前記駆動ディスクは、前記回転軸の方向について前記駆動ディスクの厚さよりも大きな長さを有し、前記搬送駆動ローラの周面に装着され、前記搬送駆動ローラと一体的に回転するスリーブ部材に対して装着される請求項１に記載の記録装置。
9. 前記駆動ディスクは、前記回転軸の方向について前記駆動ディスクの厚さよりも大きな長さを有し、前記搬送駆動ローラを挿通され、前記回転軸の方向については前記搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、前記回転軸に対する回転については前記搬送駆動ローラと共に回転するリング部と、前記リング部の外周に装着されて前記リング部と一体的に回転する被駆動ディスク部とを備える請求項１に記載の記録装置。
10. 前記搬送駆動ローラと一体的に回転するロータリスケールと、前記ロータリスケールと協働して前記搬送駆動ローラの回転量を検出するロータリエンコーダとを更に備える請求項１に記載の記録装置。
11. 前記搬送駆動ローラを前記回転軸と平行なひとつの方向に付勢して、前記搬送駆動ローラを支持する部材に対して押し付ける付勢部を更に備える請求項１に記載器記録装置。
12. 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、および、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を含み、前記被記録物を前記搬送方向に搬送する搬送部と、
    前記搬送部により搬送された前記被記録物に向かって液体を噴射して前記被記録物の表面に画像を形成する液体噴射ヘッドと
    を備えた液体噴射装置であって、
    前記搬送駆動ローラを挿通され、前記回転軸の方向については前記搬送駆動ローラに対して自由に摺動し、且つ、前記回転軸に対する回転については前記搬送駆動ローラと噛み合って共に回転する駆動ディスクと、
    周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、前記伸縮運動の少なくとも一部において前記駆動ディスクの円形の面に当接して前記駆動ディスクを前記回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、
    前記駆動ディスクに対して前記アクチュエータが当接する位置において、前記駆動ディスクに対して前記アクチュエータと反対の側から前記アクチュエータに対向して前記駆動ディスクに当接する対向部材と
    を備える液体噴射装置。
13. 所定の回転軸の周りに回転駆動される駆動軸を含む回転駆動機構であって、
    前記駆動軸を挿通され、前記回転軸の方向については前記駆動軸に対して自由に摺動し、且つ、前記回転軸に対する回転については前記駆動軸と噛み合って共に回転する駆動ディスクと、
    周期的に変化する電圧を印加されて伸縮運動する圧電材料板を含み、前記伸縮運動の少なくとも一部において前記駆動ディスクの円形の面に当接して前記駆動ディスクを前記回転軸の周りに回転させるアクチュエータと、
    前記駆動ディスクに対して前記アクチュエータが当接する位置において、前記駆動ディスクに対して前記アクチュエータと反対の側から前記アクチュエータに対向して前記駆動ディスクに当接する対向部材と
    を備える駆動機構。

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