JP2020168786A

JP2020168786A - 吐出ユニット、液体を吐出する装置

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Publication number: JP2020168786A
Application number: JP2019071041A
Authority: JP
Inventors: 秀世村井; Hideyo Murai; 潔鈴木; Kiyoshi Suzuki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-03
Also published as: JP7243396B2

Abstract

【課題】必要なときにノズル面を随時クリーニングできるようにする。【解決手段】吐出ユニット１３は、液体を吐出するノズル３０２を有する複数のヘッド３００と、ヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭する払拭部材２０１を含むクリーニング機構部２００とを一体に備え、払拭部材２０１は移動部材２０５に保持され、移動部材２０５は払拭部材２０１がヘッド３００のノズル面３０２ａに対向する位置とノズル面３０２ａから退避する位置との間で移動可能である。【選択図】図７

Description

本発明は吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

液体を吐出する装置として、例えば、ボンベ、航空機、車両などの表面に液体を吐出して印刷するものがある。

従来、例えば、ヘッドアレイと、ヘッドアレイを往復直線移動させるリニアレールと、リニアレールを適宜所定の位置へ移動させ、且つ、その位置で保持するロボットアームを備えた多関節ロボットと、位置情報に基づいてロボットアームの駆動を制御するロボットアームコントローラと、ロボットアームコントローラに位置情報を提供すると共に、当該位置情報に連動してヘッドアレイ中の所定のインクジェットノズルを駆動制御するコントローラとを備えるものが知られている（特許文献１）。

特開２０１５−２７６３６号公報

ところで、液体を吐出するヘッドを使用する装置にあっては、ノズル面（吐出面）の状態を維持、回復するためのクリーニング手段（メンテナンス手段）を装置本体側に備え、所定のタイミングでヘッドがクリーニング手段の位置に移動するようにしている。

そのため、ヘッドの走査距離が長い装置にあっては、クリーニング動作に伴うダウンタイムが長くなり、印刷速度が遅くなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、必要なときにノズル面をクリーニングできるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る吐出ユニットは、
液体を吐出するノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドのノズル面を払拭する払拭部材と、
前記払拭部材を保持し、前記払拭部材が前記ノズル面に対向する位置と、前記ノズル面から退避する位置との間で移動可能な移動部材と、
前記ヘッドを保持し、前記移動部材を移動可能に支持する筐体と、を備えている
構成とした。

本発明によれば、必要なときにノズル面をクリーニングできる。

本発明の第１実施形態に係る液体を吐出する装置の側面説明図である。同じく正面説明図である。同じく平面説明図である。同じく制御部の説明に供するブロック説明図である。同じく印刷範囲と印刷データの関係の説明に供する説明図である。同じくボンベの全周囲に亘って印刷を行うときの分割印刷領域の一例の説明に供する説明図である。同制御部による印刷動作の制御の説明に供するフロー図である。同装置によるボンベ対する印刷動作の説明に供するヘッドの軌跡の説明図である。同実施形態における吐出ユニットの一例の斜視説明図である。同じく側面説明図である。同じくヘッド部の正面説明図である。同じくクリーニング機構部に対する洗浄液供給系及びクリーニング動作の制御系の説明に供する説明図である。同実施形態におけるヘッドの一例の説明に供する１つのノズル部分の断面説明図である。同ヘッドの動作説明に供する駆動電圧の一例の説明図である。同ヘッドに対する液体供給系の説明図である。制御部によるクリーニング処理の一例の説明に供するフロー図である。クリーニング制御部によるクリーニング動作の制御の一例の説明に供するフロー図である。本発明の第２実施形態における吐出ユニットの説明に供する斜視説明図である。本発明の第３実施形態に係る液体を吐出する装置で航空機を印刷対象物として印刷するときの斜視説明図である。同液体を吐出する装置の斜視説明図である。本発明の第４実施形態に係る液体を吐出する装置の斜視説明図である。同装置の駆動部の斜視説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体を吐出する装置の側面説明図、図２は同じく正面説明図、図３は同じく平面説明図である。

液体を吐出する装置１は、基台１０上に、印刷対象物としての柱状部材である例えばボンベ２を載置する載置台１１と、載置台１１に載置されるボンベ２を上方から固定保持する固定手段１２とを備えている。また、基台１０上には、ボンベ２の周面に対して液体を吐出する液体吐出手段であるヘッド３００を含む吐出ユニット１３と、吐出ユニット１３を搭載したキャリッジ１４とを備えている。

載置台１１は、基台１０に対して回転可能に設置されたターンテーブルで構成している。これにより、載置台１１に載置されたボンベ２の半分の周面に印刷した後、ボンベ２を例えば半回転（１８０°回転）して残り半分の周面に印刷することができる。なお、載置台１１は固定とし、手動でボンベ２を回転させる構成とすることもできる。また、載置台１１を回転可能とする場合でも、手動回転、あるいは、駆動手段による回転のいずれの構成であってもよい。

固定手段１２は、基台１０の載置台１１の側方に立てられる支柱２１に、上下動可能に保持され、旋回可能なアーム部２２と、アーム部２２に保持され、載置台１１上に載置されるボンベ２の頂部には嵌まり込むホルダ部材２３とを有している。ホルダ部材２３は、ボンベ２の上部の形状や大きさに合わせてアタッチメント方式で交換可能としている。

キャリッジ１４は、載置台１１に載置されるボンベ２の高さ方向に沿う第１方向（Ｙ方向）と、ボンベ２の軸心と直交する第２方向（Ｘ方向）とに往復移動可能に配置されている。本実施形態では、柱状部材は側面に弧状の形状を有するボンベ２であり、第２方向（Ｘ方向）は、第１方向（Ｙ方向）と直交する面内で、弧状の形状の接線に平行な方向となる。

本実施形態では、基台１０の載置台１１の側方に立てられるフレーム部材１５の支柱５１、５１間にスライダ部材１６をＹ方向に移動可能に保持し、スライダ部材１６にキャリッジ１４をＸ方向に移動可能に保持している。

そして、スライダ部材１６をＹ方向に上下動させる上下動機構（Ｙ方向走査機構）１７と、キャリッジ１４をＸ方向に移動させるキャリッジ移動機構（Ｘ方向走査機構）１８とを備えている。

上下動機構１７は、例えば、ねじ式回転移動機構７１と上下動モータ（Ｙ方向モータ）７２とを有し、ねじ式回転移動機構７１はスライダ部材１６に連結されている。この上下動機構１７のＹ方向モータ７２を回転駆動することで、ねじ式回転移動機構７１を介してスライダ部材１６がＹ方向に上下動する。

キャリッジ移動機構１８も、同様に、ねじ式回転移動機構と左右方向移動モータ（Ｘ方向モータ）８２とを有し、Ｘ方向モータ８２を回転駆動することで、キャリッジ１４がＸ方向に往復移動する。

また、フレーム部材１５の支柱５１，５１は、連結部材５２で連結され、基台１０に設けたガイド溝５３、５３に沿ってボンベ２（載置台１１）に対して進退する第３方向（Ｚ方向）にも移動可能に配置されている。

そして、フレーム部材１５をＺ方向に往復移動させるＺ方向移動機構１９を備えている。Ｚ方向移動機構１９は、吐出ユニット１３を載置台１１に対して進退する方向に移動させる進退手段である。

Ｚ方向移動機構１９も、例えば、ねじ式回転移動機構９１と進退動モータ（Ｚ方向モータ）９２とを有し、ねじ式回転移動機構９１はフレーム部材１５の連結部材５２に連結されている。このＺ方向移動機構１９のＺ方向モータ９２を回転駆動することで、ねじ式回転移動機構９１を介してフレーム部材１５がＺ方向に移動し、キャリッジ１４が載置台１１に対してＺ方向に進退動する。

次に、この液体を吐出する装置における制御部の概要について図４に示すブロック図を参照して説明する。

制御部５００は、この装置１全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に印刷動作の制御を実行させるためのプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、印刷データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。

制御部５００は、ホスト６００から印刷データ受信するときに使用するデータ及び信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を備えている。ホスト６００はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置などで構成している。

制御部５００は、吐出ユニット１３を構成するヘッド３００を駆動するヘッド駆動部５０８を備えている。

制御部５００は、ヘッド３００を搭載しているキャリッジ１４をＹ方向に移動させるＹ方向モータ７２を駆動するモータ駆動部５１０と、キャリッジ１４をＸ方向に移動させるＸ方向モータ８２を駆動するモータ駆動部５１１を備えている。

制御部５００は、フレーム部材１５を介してキャリッジ１４をＺ方向に移動させるＺ方向モータ９２を駆動するモータ駆動部５１２を備えている。また、制御部５００は、載置台１１の回転を行う載置台モータ２５を駆動するモータ駆動部５１３を備えている。

制御部５００は、ヘッド３００をクリーニングする後述するクリーニング機構部２００を駆動制御するクリーニング制御部５１４を備えている。

次に、この液体を吐出する装置１によるボンベ２対する印刷動作（描画動作）について説明する。

まず、印刷範囲及び印刷データについて図５及び図６を参照して説明する。図５は印刷範囲と印刷データの関係の説明に供する説明図、図６はボンベ２の全周囲に亘って印刷を行うときの分割印刷領域の一例の説明に供する説明図である。

本実施形態では、ボンベ２を停止した状態（ここでは、固定した状態）にして、ヘッド３００を第１方向（Ｙ方向）に移動するときに液体を吐出して印刷（描画）し、第２方向（Ｘ方向）に移動するときには液体吐出を行わない。

ここで、停止したボンベ２に対して印刷するときには、図５に示すように、キャリッジ１４をＸ方向に移動してヘッド３００による描画位置を変更しながら印刷できる範囲Ｌは、ボンベ２の周方向の半分よりも少ない領域になる。このとき、キャリッジ１４の移動距離Ｌｘは、ボンベ２の直径Ｄよりも短くなる。

また、ボンベ２の直径はボンベ２によって異なり、ヘッド３００からボンベ２の周面までの距離はボンベ２によって異なり、ヘッド３００からボンベ２の周面までの距離によって飛翔する液体の着弾精度が影響を受ける。

そこで、ボンベ２の周囲に印刷を行うときには、周方向で複数に分割した分割印刷領域、例えば３分割した分割印刷領域Ｌａ〜Ｌｃを設定する。そして、１つの分割印刷領域の印刷が終了したときに、載置台１１を回転して、ボンベ２の次の分割印刷領域をヘッド３００に対向可能な位置にして印刷を行うようにしている。

なお、分割印刷領域は、同じ周方向長さである必要はなく、描画と描画との間の空白部、例えばＹ方向のいずれの位置にも描画画像等を持たない領域で区切ることが好ましい。

次に、制御部による印刷動作（描画動作）の制御について図７及び図８を参照して説明する。図７は同描画動作の制御の説明に供するフロー図、図８は同じく異なる印刷動作におけるヘッドの軌跡の説明図である。

まず、ボンベ２を載置台１１に載置し、ボンベ２の上部を固定手段１２によって固定する。

そして、図７を参照して、Ｘ方向モータ８２、Ｙ方向モータ７２、Ｚ方向モータ９２を回転駆動して、キャリッジ１４をＸ，Ｙ、Ｚ方向に移動させ、ヘッド３００を所定の描画開始位置（印刷開始位置：書き出し位置）に移動させる（ステップＳ１、以下、単に「Ｓ１」というように表記する。）。

ここでは、ボンベ２の上方から下方に向けて印刷（描画）するものとし、ヘッド３００はＹ方向の上部位置をホーム位置とし、ホーム位置から載置されたボンベ２の描画開始位置にヘッド３００を移動する。

その後、ヘッド３００のＹ方向下向きへの移動を開始し（Ｓ２）、ヘッド３００から液体の吐出動作を開始して（Ｓ３）、所定の描画を行い、ヘッド３００のＹ方向下向きへの移動を停止する（Ｓ４）。

ここで、描画終了（印刷終了）か否かを判別する（Ｓ５）。

そして、描画終了でなければ、１つの分割印刷領域の描画が終了したか否かを判別する（Ｓ６）。

このとき、１つの分割印刷領域の描画が終了していなければ、ヘッド３００をＸ方向に所定距離（例えば３．２ｍｍ）移動させ（Ｓ７）、ヘッド３００のＹ方向上向きへの移動を開始し（Ｓ８），所定移動量を移動したときにヘッド３００のＹ方向上向きへの移動を停止する（Ｓ９）。その後、ステップＳ２に戻り、次の行（ライン）についての描画を行う。

これに対し、１つの分割印刷領域の描画が終了したときには、載置台１１を回転して、次の分割印刷領域を印刷可能な位置にする（Ｓ１０）。その後、ステップＳ１に戻り、描画開始位置にして印刷を続行する。

そして、ステップＳ５で描画終了になれば、描画動作を終了する。

このように、本実施形態では、図８（ａ）の軌跡ａで示すように、ヘッド３００を、Ｙ方向において、所定の片方向（一方向）に移動させるときにヘッド３００から液体を吐出して印刷を行う片方向印刷を行っている。この片方向印刷では、所定の片方向（一方向）と反対の方向に移動するときにはヘッド３００から液体を吐出させない。
要の印刷を行う。

このような片方向印刷を行うことで、ヘッド３００から吐出した液体に対して重力方向（Ｙ方向下向き）にかかる力の影響を画質に与えないようにすることができる。

これに対し、双方向印刷を行うときには、図８（ｂ）に軌跡ｂで示すように、ヘッド３００をＹ方向に上から下に移動しながら液体を吐出させてボンベ２の周面に所要の印刷を行う。Ｙ方向の上から下へのスキャンが終了したときに、ヘッド３００をＸ方向に所定距離移動させ、ヘッド３００をＹ方向に下から上に向けて移動しながら印刷を行う。

この双方向印刷では生産性を向上することができる。

このように、液体吐出手段としてのヘッド３００は、載置台１１に載置される柱状部材の上下方向を第１方向Ｙとするとき、第１方向Ｙ、及び、第１方向Ｙと直交する面内で、柱状部材の接線方向に沿う第２方向Ｘにそれぞれ往復移動可能に配置されている

これにより、柱状部材が回転しない状態で柱状部材の周面に液体を吐出して印刷（描画）を行うことができるので、柱状部材を回転しながら印刷する場合のように、柱状部材の周面と液体吐出手段との著しい距離変動が生じることがなく、高い画像品質で印刷することができる。

また、本実施形態においては、柱状部材であるボンベ２の上部を固定手段１２で固定する構成としている。これにより、載置台１１に載置されたボンベ２の姿勢を固定したまま印刷をおこなうことができ、より安定して高画質画像を印刷できる。

この場合、本実施形態では、ボンベ２を回転させながら液体を吐出する構成ではないので、ボンベ２の姿勢が安定しているのであれば、特に上部を固定する必要ない。また、例えば、ボンベ２の姿勢を維持する姿勢維持手段としては、上部を固定する固定手段に限らない。例えば、ボンベ２が磁力で吸着できる材質であれば載置台１１に電磁石を配置する構成としたり、あるいは、吸引吸着できるときには載置台１１に吸引手段を設ける構成としたりすることもできる。

なお、ここでは、液体を吐出する装置で印刷する柱状部材としてボンベを例にして説明したが、ボンベ以外の柱状部材、また、円筒状部材以外の柱状部材、例えば角柱部材などにも印刷することができる。

次に、第１実施形態における吐出ユニットの一例について図９ないし図１１を参照して説明する。図９は同吐出ユニットの斜視説明図、図１０は同じく側面説明図、図１１は同じくヘッド部の正面説明図である。

吐出ユニット１３は、液体を吐出するヘッド部（液体吐出部）３０を有し、ヘッド部３０には、吐出面であるノズル面３０２ａを払拭する払拭部材２０１を含むクリーニング機構部２００を一体に備えている。

ヘッド部３０は、異なる色の液体を吐出する複数（ここでは、３つ）のヘッド３００（３００Ａ〜３００Ｃ）がホルダ部材３１に保持されている。ヘッド３００は、液体を吐出する複数のノズル３０２が配列され、ノズル３０２の配列方向をＹ方向に対して傾斜させて筐体となるホルダ部材３１に保持している。

クリーニング機構部２００は、ヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭する払拭部材２０１と、ヘッド３００のノズル面３０２ａに洗浄液２２０（後述）を吐出又は滴下して付与する洗浄液付与手段である洗浄液吐出部２０２とを備えている。

これらの払拭部材２０１及び洗浄液吐出部２０２は、移動部材２０５に取付けられて保持されている。

一方、ヘッド部３０のホルダ部材３１の両側には、ガイド溝２０６ａを有するガイド部材２０６、２０６が取付けられている。ガイド部材２０６のガイド溝２０６ａには移動部材２０５の支軸２０５ａが移動可能に嵌合している。つまり、ホルダ部材３１は、ヘッド３００を保持し、移動部材２０５を移動可能に支持する筐体となっている。

これにより、移動部材２０５は、ガイド溝２０６ａに倣って、払拭部材２０１がヘッド３００のノズル面３０２ａに対向する位置とノズル面３０２ａから退避する位置との間で移動可能である。

そして、移動部材２０５を移動させる駆動手段としてのロータリエアーシリンダ２１０を備えている。ロータリエアーシリンダ２１０に一端部を取り付けたアーム２１１の他端部に設けた長穴２１１ａと移動部材２０５の側面に設けたピン部材２０５ｂとを移動可能に嵌合している。なお、駆動手段はキャリッジ１４側に取付け、吐出ユニット１３はキャリッジ１４側から駆動力を伝達される構成とすることもできる。

これにより、ロータリエアーシリンダ２１０を駆動してアーム２１１を図９で矢印Ａ方向に回動することで、移動部材２０５がガイド部材２０６のガイド溝２０６ａに案内され、図１０に仮想線で示す退避位置から実線で示す対向する位置でもある払拭終了位置まで矢印Ｂで示すように移動する。この移動部材２０５の移動によって、払拭部材２０１でヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭することができる。

このように、吐出ユニット１３は、液体を吐出する液体吐出部であるヘッド部３０とヘッド部３０のヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭清掃するクリーニング機構部２００を一体に備えている。

これにより、吐出ユニット１３がいずれの位置にあっても、液体を吐出していないときであれば、ヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭して清浄化することができ、必要なときに吐出面（ノズル面）を随時クリーニングできる。

次に、クリーニング機構部２００に対する洗浄液供給系及びクリーニング動作の制御系について図１２を参照して説明する。図１２は同説明に供する説明図である。

洗浄液２２０を貯留した洗浄液貯留手段である洗浄液タンク２２１を備えている。洗浄液タンク２２１は、エアーレギュレータ２３２を含む経路２３１を介してコンプレッサ２３０と接続され、コンプレッサ２３０からの加圧空気が供給される。

また、洗浄液タンク２２１は、経路２３３を介して洗浄液吐出部２０２と接続され、経路２３２には開閉弁２３４が設けられている。

一方、ロータリエアーシリンダ２１０は、エアーレギュレータ２４２を含む経路２４１を介してコンプレッサ２３０と接続され、コンプレッサ２３０からの加圧空気が供給される。経路２４１には開閉弁２４４が設けられている。

前述した制御部５００のクリーニング制御部５１４は、クリーニング機構部２００の払拭部材２０１によってヘッド３００のノズル面３０２ａを払拭するときには、開閉弁２４４を開閉制御して、ロータリエアーシリンダ２１０を駆動し、前述したように、移動部材２０５を退避位置から払拭終了位置まで移動させる。

このとき、開閉弁２３４を開閉制御して、必要に応じて、あるいは、常時、洗浄液吐出部２０２から洗浄液２２０を吐出させてヘッド３００のノズル面３０２ａに洗浄液を付与し、払拭部材２０１を濡らしながら払拭する。

この制御部５００による払拭動作の制御タイミングは、例えば、吐出ユニット１３（ヘッド３００）をホーム位置に戻すとき、片方向印刷を行う場合に吐出ユニット１３をＸ方向に移動させるときなど、ヘッド３００から液体を吐出していない任意のタイミングで行うことができる。

なお、払拭動作をおこなうときには、吐出ユニット１３をＺ方向に移動させて、ヘッド３００とボンベ２との間に移動部材２０５が入れる空間を確保する。

次に、第１実施形態におけるヘッドの一例について図１３を参照して説明する。図１３は同ヘッドの１つのノズル部分の断面説明図である。なお、図１３（ａ）はノズルが閉じている状態、（ｂ）はノズルが開いている状態をそれぞれ示している。

ヘッド３００は、先端部に液体を吐出するノズル３０２が設けられ、ノズル３０２の近傍に液体が注入される注入口３０３が設けられた中空状のハウジング３０４を備えている。

ハウジング３０４内には、外部からの電圧の印加に応じて伸縮する圧電素子３０５と、ノズル３０２を開閉する弁体３０７と、弁体３０７と圧電素子３０５との間に配置され、弁体３０７をノズル３０２に対して進退させる弁体移動手段３０８とが配置されている。

圧電素子３０５はケース３１５内に収容され、電圧印加用の一対の配線部材３１０ａ，３１０ｂが接続されて外部に引き出されている。

弁体３０７とハウジング３０４との間には、注入口３０３から注入される加圧液体の圧電素子３０５側への侵入を阻止する封止部材３０６が配置されている。これにより、注入口３０３から加圧液体が注入される液室３０９が形成される。

ハウジング３０４は、円筒状、角筒状などの筒状体であり、ノズル３０２及び注入口３０３以外は閉じられている。ノズル３０２は、ハウジング３０４の先端部に開けられた開口であり、液体３１１を吐出する。注入口３０３は、ノズル３０２の近傍のハウジング３０４の側面に設けられ、加圧された液体が連続的に供給される。

圧電素子３０５は、ジルコニアセラミックス等を用いて形成されている。圧電素子３０５には、配線部材３１０ａ、３１０ｂを介して駆動波形（駆動電圧）が与えられる。

封止部材３０６は、例えばパッキン、Ｏリング等であり、封止部材３０６を弁体３０７に外嵌することで、注入口３０３側から圧電素子３０５側へ液体が流入することを防止している。

弁体移動手段３０８は、ゴム、軟質樹脂、薄い金属板等で形成された復元可能に変形可能な弾性部材で形成された断面略台形状の変形部３０８ａを有する。変形部３０８ａの断面略台形状の上辺に相当する連結部３０８ｅは弁体３０７の基端側の面に固定されている。変形部３０８ａの断面略台形状の底辺に相当する長辺側は屈曲辺部３０８ｄと連結されている。屈曲辺部３０８ｄは、径方向中央部がガイド部３０８ｃと連結され、径方向中央部と端部との間が、一端がケース３１５に連結された固定部３１２と連結されている。

この弁体移動手段３０８は、圧電素子３０５に所定の電圧が印加されて圧電素子３０５が伸張することにより、図１３（ｂ）に示すように、ガイド部３０８ｃがノズル３０２側へ例えば距離ｅだけ移動し、屈曲辺部３０８ｄの中央部付近が押し込まれる。

このとき、屈曲辺部３０８ｄは、ガイド部３０８ｃの外周側が固定部３１２に連結されているので、固定部３１２との連結部と起点として矢印方向に変位する。屈曲辺部３０８ｄが矢印方向に変位することで、変形部３０８ａは拡開するので、弁体３０７との連結部３０８ｅが矢印方向に引き込まれる。

この弁体移動手段３０８の変形部３０８ａの変形により、変形部３０８ａの連結部３０８ｅに固定された弁体３０７が距離ｄだけ引き込まれて、ノズル３０２が開かれる。

つまり、圧電素子３０５の伸張によってガイド部３０８ｃがノズル３０２側へ距離ｅだけ移動することで、弁体３０７はガイド部３０８の移動方向（圧電素子３０５の伸長方向）と逆方向に距離でだけ移動する。

ここで、弁体移動手段３０８の変形部３０８ａにおける弁体３０７との連結部３０８ｅと屈曲辺部３０８ｄとの距離や屈曲辺部３０８ｄの長さを調整することにより、弁体３０７の移動量を圧電素子３０５の変位量よりも長くすることができる。

つまり、弁体移動手段３０８は圧電素子３０５の変位量を増幅することができ、圧電素子３０５の変位量を少なくすることができるため、圧電素子３０５を小型化することができる。

次に、ヘッド３００の動作について図１４も参照して説明する。図１４は同動作説明に供する駆動電圧の一例の説明図である。

ヘッド３００は、圧電素子３０５に電圧が印加されていない状態においては、圧電素子３０５は収縮状態にあるので、弁体移動手段３０８には圧電素子３０５による力が加わらない状態にある。このとき、弁体移動手段３０８の変形部３０８ａは、図１４（ａ）に示すように、膨らんだ状態（通常状態）になっており、弁体３０７は変形部３０８ａの弾性力によってノズル３０２方向に付勢されている。したがって、ノズル３０２は弁体３０７の端面によって閉じられており、ノズル３０２から液体３１１が吐出されることはない。

ここで、圧電素子３０５に対し、図１４（ａ）に示すように、波形Ｐ１の電圧（＋ＥＶ）を印加することで、圧電素子３０５が伸長し、前述したように、弁体移動手段３０８の変形部３０８ａが変形して、弁体３０７を図１３（ｂ）に示す矢印方向に引き込む。これにより、弁体３０７がノズル３０２を開くので、注入口３０３から注入されている加圧液体がノズル３０２から吐出される。

一方、図１４（ｂ）に示すように、圧電素子３０５に対する波形Ｐ２の電圧（＋ＥＶ）が途中で消失した波形Ｐ２が印加されたり、また、図１４（ｃ）に示すように印加されるべき波形の電圧が停電等によって圧電素子３０５に印加されなかったりすることがある。

このとき、圧電素子３０５は収縮した状態を保持するので、弁体移動手段３０８の変形部３０８ａは図１３（ａ）に示す通常状態に戻っている。したがって、弁体３０７はノズル３０２を閉じた状態を維持するので、液体３１１がノズル３０２から吐出されることはない。

これにより、停電等の場合であっても、液体３１１がノズル３０２から不用意に漏れ出したり、ノズル詰まりを生じたりすることを低減できる。

次に、ヘッド３００に対する液体供給系について図１５を参照して説明する。図１５は同液体供給系の説明図である。

ここでは、各ヘッド３００（３００Ａ〜３００Ｃ）から吐出する各色の液体３１１が収容された密閉容器としての液体タンク３３０（３３０Ａ〜３３０Ｃ）を備えている。液体タンク３３０とヘッド３００の注入口３０３とはそれぞれチューブ３３３を介して接続されている。

一方、液体タンク３３０は、エアーレギュレータ３３２を含むパイプ３３１を介してコンプレッサ３４０と接続され、コンプレッサ３４０からの加圧空気が供給される。

これにより、各ヘッド３００の注入口３０３には各色の加圧された液体３１１が供給され、前述したように、弁体３０７の開閉に応じてノズル３０２から液体３１１が吐出される。

次に、制御部によるクリーニング処理の一例について図１６のフロー図を参照して説明する。

制御部５００は、クリーニング処理を開始すると、吐出ユニット１３のＺ方向の退避位置へ移動を開始して（Ｓ２１）、吐出ユニット１３のＺ方向の退避位置へ移動を完了する（Ｓ２２）。つまり、払拭部材２０１でノズル面３０２ａを払拭する払拭動作を行う前に、進退手段（Ｚ方向移動機構１９）によって吐出ユニット１３を柱状部材（ボンベ２）から離れる方向に退避させる。

その後、クリーニング制御部５１４によってクリーニング動作を開始させる（Ｓ２３）。

そして、クリーニング動作終了後に、吐出ユニット１３の描画開始位置への移動を開始し（Ｓ２４）、吐出ユニット１３の描画開始位置への移動を完了して（Ｓ２５）、クリーニング処理を終了する。

なお、吐出ユニット１３の退避位置への移動、クリーニング動作、描画位置への復帰動作において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の移動は、クリーニング動作における移動部材２０５の移動がボンベ２と干渉しない限り並行して行うこともできる。

次に、クリーニング制御部５１４によるクリーニング動作の制御の一例について図１７のフロー図を参照して説明する。

クリーニング制御部５１４は、クリーニング動作を開始すると、洗浄液吐出部２０２から洗浄液２２０の付与を開始する（Ｓ３１）。そして、移動部材２０５を図１０の仮想線図示の退避位置から払拭位置に向かって移動させ、払拭部材２０１をノズル面３０２ａに接触させる（Ｓ３２）。

つまり、洗浄液付与手段（洗浄液吐出部２０２）は、払拭部材２０１がノズル面３０２ａに接触する前に、洗浄液２２０を付与（吐出又は滴下）する。

その後、移動部材２０５を払拭位置（ノズル面３０２ａの上端）から払拭位置（ノズル面３０２ａの下端）へ移動させて、払拭部材２０１によってノズル面３０２ａを払拭する（Ｓ３３）。

次いで、移動部材２０５を払拭位置（ノズル面３０２ａの下端）から払拭位置（ノズル面３０２ａの上端）へ移動させて、払拭部材２０１によってノズル面３０２ａを払拭する（Ｓ３４）。

その後、洗浄液吐出部２０２から洗浄液２２０の付与を完了する（Ｓ３５）。その後、移動部材２０５を払拭位置から退避位置へ移動させて（Ｓ２６）、クリーニング動作を終了する。

つまり、洗浄液付与手段（洗浄液吐出部２０２）は、払拭部材２０１が退避位置に戻る前に、洗浄液２２０の付与（吐出又は滴下）を終了する。

なお、洗浄液付与手段（洗浄液吐出部２０２）による洗浄液２２０の付与は、洗浄液２２０の付与開始（Ｓ３１）から付与完了（Ｓ３５）までの間、連続的、あるいは、間欠的に行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図１８を参照して説明する。図１８は同実施形態における吐出ユニットの説明に供する斜視説明図である。

本実施形態では、ヘッド３００は、複数のノズル３０２を配列した複数（ここでは、６つ）のノズル列３０２Ａを有するものを使用している。

そして、クリーニング機構部２００は、払拭を行うときに落下する余剰の洗浄液２２０を受ける洗浄液受け２６１を備えている。この洗浄液受け２６１には廃液チューブ２６２が接続されており、回収された廃液は廃液タンクなどに排出される。

なお、上記各実施形態では、吐出ユニットの払拭部材と洗浄液付与部とが移動部材に保持されて共に移動する構成としているが、これに限定するものではない。

例えば、ホーム位置に洗浄液を付与する洗浄液付与手段を備え、洗浄液を付与して払拭する動作を行うときには吐出ユニットをホーム位置に戻し、その他は洗浄液を付与しないで払拭動作のみを行う構成とすることもできる。

また、上記第２実施形態では、洗浄液受け２６１を吐出ユニット１３側に備えているが、装置本体側に例えば溝部材などの洗浄液受け２６１を配置し、洗浄液を付与するときだけ洗浄液受け２６１を配置した位置に移動して洗浄液２２０を付与する構成とすることができる。これにより、キャリッジ１４が洗浄液受け２６１を伴って移動する必要がなくなり、キャリッジ１４全体の重量増加を抑制できる。

次に、本発明の第３実施形態について図１９及び図２０を参照して説明する。図１９は同実施形態に係る液体を吐出する装置で印刷対象物を航空機として印刷するときの説明に供する説明図、図２０は同液体を吐出する装置の斜視説明図である。

液体を吐出する装置１は、前記吐出ユニット１３を搭載した移動体であるキャリッジを往復直線移動させるリニアレール４０４と、リニアレール４０４を適宜所定の位置へ移動させ、その位置で保持する多関節ロボット４０５とを備えている。

多関節ロボット４０５は、複数の関節によって人間の腕のように自由な動きを可能としたロボットアーム４０５ａを備えており、ロボットアーム４０５ａの先端を自由に移動させ、且つ、正確な位置に配置することができる。

多関節ロボット４０５としては、例えば、６つの軸、すなわち６つの関節を備えた６軸制御型の産業用ロボットを用いることができる。６軸型の多関節ロボットによれば予め動作に関する情報をティーチングしておくことできわめて正確、且つ、迅速にリニアレール４０４を印刷対象物７０２（航空機）の所定位置に対峙させることができる。ロボット４０５は、６軸に限定されるものではなく、５軸、７軸など適宜の軸数を備えた多関節ロボットを用いることができる。

このロボット４０５のロボットアーム４０５ａに二股に枝分かれしたフォーク状の支持部材４２４を設け、この支持部材４２４の左側の枝部４２４ａの先端に垂直リニアレール４２３ａを、右側の枝部４２４ｂの先端に垂直リニアレール４２３ｂを平行になるようにして取り付けている。

そして、吐出ユニット１３を移動可能に保持したリニアレール４０４の両端を、２つの垂直リニアレール４２３ａ，４２３ｂにそれぞれ架け渡すようにして支持させている。

吐出ユニット１３は、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、ホワイトの各色の液体を吐出する複数のヘッド３００、又は、複数のノズル列を有するヘッド３００を備えている。この吐出ユニット１３の各ヘッド３００又はヘッド３００の各ノズル列に対しては、前述した液体供給系と同様にして、液体タンク３３０から各色の液体が加圧供給される。

この液体を吐出する装置１においては、ロボット４０５によってリニアレール４０４を印刷対象物７０２の所要の印刷領域に対向する位置に移動させ、印刷データに応じて吐出ユニット１３をリニアレール４０４に沿って移動しながら、ヘッド３００を駆動して、印刷を行う。

そして、１ライン分の印刷が終了したときに、垂直リニアレール４２３ａ，４２３ｂを駆動することにより、吐出ユニット１３のヘッド３００をあるラインから次のラインに移動させる。

この動作を繰り返して、印刷対象物７０２の所要の印刷領域に印刷することができる。

このとき、吐出ユニット１３（ヘッド３００）の移動距離が長くなるが、吐出ユニット１３は払拭部材２０１を備えてヘッド３００のノズル面３０２ａを随時クリーニングすることができる。

これにより、少ないダウンタイムで、高品質印刷を継続して行うことができる。

次に、本発明の第４実施形態について図２１及び図２２を参照して説明する。図２１は同実施形態に係る液体を吐出する装置の斜視説明図、図２２は同装置の駆動部の斜視説明図である。

液体を吐出する装置１は、車両のボンネットなどの曲面を有する印刷対象物７０２に対向させて据付けられる移動可能な枠ユニット８０２を備えている。枠ユニット８０２を構成する左右の枠部材８１０，８１１には、枠部材８１０，８１１に架け渡されるようにして、可動ユニット８１３が垂直方向（Ｙ方向）へ昇降可能に取り付けられている。

可動ユニット８１３には、可動ユニット８１３上を水平方向（Ｘ方向）に往復移動可能に配置されたモータを内蔵する駆動部８０３と、この駆動部８０３に取り付けられて印刷対象物７０２へ向けて液体を吐出する吐出ユニット１３とが搭載されている。

また、吐出ユニット１３からの液体の吐出、駆動部８０３の往復移動及び可動ユニット８１３の昇降を制御するコントローラ８０５と、このコントローラ８０５に対して指示を行うＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報処理装置８０６とを備えている。情報処理装置８０６には、形状や大きさなどの印刷対象物７０２に関する情報を記録保存するデータベース部（ＤＢ部）８０７が接続されている。

枠ユニット８０２は、金属柱状体等によって形成された上下左右の枠部材８０８，８０９，８１０，８１１と、枠ユニット８０２を自立させるために下側の枠部材８０９の両側に直角且つ水平に取り付けられた左右の脚部材８１２ａ，８１２ｂを備えている。

そして、左右の枠部材８１０，８１１の間に架け渡された可動ユニット８１３は、駆動部８０３を支持した状態で昇降可能に構成されている。

印刷対象物７０２は、液体の吐出方向（Ｚ方向）に直角に、すなわち、枠ユニット８０２の上下左右の枠部材８０８，８０９，８１０，８１１によって形成される平面に対向するようにして配置される。

この場合、印刷を行うべき所定の位置に印刷対象物７０２を配置させるためには、例えば、多関節型アームロボットのアームの先端に取り付けたチャックによって印刷対象物７０２の印刷領域の裏側を吸着保持させることによって行うことができる。多関節型アームロボットを用いることで印刷対象物７０２をプリント位置に正確に配置することが可能となり、印刷対象物７０２の姿勢を適宜に変更することもできる。

駆動部８０３は、図２２に示すように、可動ユニット８１３上を水平方向（Ｘ方向）に往復移動可能に配置されている。そして、可動ユニット８１３は、枠ユニット８０２の左右の枠部材８１０，８１１に架け渡されるようにして水平に配設されたレール８３０と、このレール８３０と平行となるように配設されたラックギヤ８３１と、レール８３０の一部に外嵌されてスライドしながら移動するリニアガイド８３２と、このリニアガイド８３２と連結されてラックギヤ８３１と噛合うピニオンギヤユニット８３３と、このピニオンギヤユニット８３３を回転駆動する減速機８３６付きのモータ８３４と、印刷点位置検出用のロータリエンコーダ８３５を備えて構成されている。

モータ８３４を駆動（正転又は逆転）することによって吐出ユニット１３を可動ユニット８１３に沿って右方向または左方向に移動させる。そして、駆動部８０３は吐出ユニット１３のＸ方向の駆動機構として機能する。なお、減速機８３６の筐体の両側にはリミットスイッチ３７ａ，３７ｂが取付けられている。

この液体を吐出する装置１においては、可動ユニット８１３をＹ方向に移動させ、吐出ユニット１３をＸ方向に移動させて、印刷対象物７０２に所要の画像を印刷する。

１液体を吐出する装置
２ボンベ（柱状部材）
１０基台
１１載置台
１２固定手段
１３吐出ユニット（液体吐出手段）
１４キャリッジ
１５フレーム部材
１６スライダ部材
３００ヘッド
２００クリーニング機構部
２０１払拭部材
２０２洗浄液吐出部
３０２ノズル
３０５圧電素子
３０７弁体
５００制御部
７０２印刷対象物

Claims

液体を吐出するノズルを有するヘッドと、
前記ヘッドのノズル面を払拭する払拭部材と、
前記払拭部材を保持し、前記払拭部材が前記ノズル面に対向する位置と、前記ノズル面から退避する位置との間で移動可能な移動部材と、
前記ヘッドを保持し、前記移動部材を移動可能に支持する筐体と、を備えている
ことを特徴とする吐出ユニット。
洗浄液を吐出又は滴下する洗浄液付与手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の吐出ユニット。
前記洗浄液付与手段は、前記移動部材に保持されている
ことを特徴とする請求項２に記載の吐出ユニット。
前記移動部材を移動させる駆動手段を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出ユニット。
前記洗浄液を回収する洗浄液受け部材を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出ユニット。
請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出ユニットと、
前記吐出ユニットを搭載した、往復移動する移動体と、を備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
柱状部材を載置する載置台を備え、
前記吐出ユニットの前記ヘッドから前記柱状部材に対して前記液体を吐出し、
前記移動体は、前記載置台に載置される前記柱状部材の上下方向を第１方向とするとき、前記第１方向、及び、前記第１方向と直交する面内で、前記柱状部材の接線方向に沿う第２方向にそれぞれ往復移動可能に配置されている
ことを特徴とする請求項６に記載の液体を吐出する装置。
前記吐出ユニットを前記載置台に対して進退する方向に移動させる進退手段を備え、
前記払拭部材で前記ノズル面を払拭する払拭動作を行う前に、前記進退手段によって前記吐出ユニットを前記柱状部材から離れる方向に退避させる
ことを特徴とする請求項７に記載の液体を吐出する装置。
前記洗浄液付与手段は、前記払拭部材と前記ノズル面とが接触する前に、洗浄液を吐出又は滴下する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の液体を吐出する装置。
前記洗浄液付与手段は、前記払拭部材が退避する位置に戻る前に、洗浄液の吐出又は滴下を終了する
ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
前記洗浄液を回収する洗浄液受け部材を備えている
ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の液体を吐出する装置。