JP2022027453A - 液体吐出装置、液体吐出ユニット、および液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物から遠ざける方向へ液体吐出ヘッドを迅速に移動させることが可能な液体吐出装置を提供する。【解決手段】対象物に向けて液体を吐出する吐出口を備えた液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを保持するとともに、第１の軸の方向、および前記第１の軸と交差する第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられた液体吐出ユニットとを備えた液体吐出装置において、前記液体吐出ユニットを、前記第１の軸および前記第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させる第１の駆動手段と、前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ユニットに対して前記第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段とを備えるとともに、前記第３の軸の方向を、前記液体吐出ヘッドが前記対象物に向けて液体を吐出する方向とした。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置、液体吐出ユニット、および液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動方法に関するものである。

特許文献１には、複数のスプレーガンヘッドを保持するスプレーガンヘッドユニット５００と、スプレーガンヘッドユニット５００を、水平なＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動手段と、垂直なＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動手段とを備え、複数のスプレーガンヘッドからそれぞれインクを噴射する描画装置において、複数のスプレーガンヘッドは、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に垂直なＺ軸方向に移動自在にスプレーガンヘッドユニット５００に保持され、スプレーガンヘッドユニット５００を被塗物とスプレーガンヘッドとの距離に関連した測定データおよび設定データに基づいてスプレーガンヘッドをそれぞれ独立してＺ軸方向に駆動するＺ軸方向駆動手段をもつ自動描画装置が記載されている。

上記の自動描画装置において、被塗物へ描画中にヘッドが被塗物の突起部等と衝突しそうになった時などは、スプレーガンヘッドユニットを被塗物から遠ざける方向へ動かし、上記の衝突を回避する必要がある。その際、スプレーガンヘッドユニット全体を被塗物から遠ざける方向へ動かしていては移動時間がかかってしまい、上記の衝突を回避することができない。

本発明の目的は、対象物から遠ざける方向へ液体吐出ヘッドを迅速に移動させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。

本発明は、対象物に向けて液体を吐出する吐出口を備えた液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを保持するとともに、第１の軸の方向、および前記第１の軸と交差する第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられた液体吐出ユニットとを備えた液体吐出装置において、前記液体吐出ユニットを、前記第１の軸および前記第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させる第１の駆動手段と、前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ユニットに対して前記第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段とを備えるとともに、前記第３の軸の方向を、前記液体吐出ヘッドが前記対象物に向けて液体を吐出する方向としたことを特徴とする。

本発明によれば、対象物から遠ざける方向へ液体吐出ヘッドを迅速に移動させることが可能な液体吐出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体概略構成図である。 同実施形態におけるキャリッジの斜視図である。 同実施形態におけるワイパユニットの斜視図である。 同実施形態におけるキャリッジの斜視図である。 同実施形態におけるヘッドのＺ方向駆動部を示す斜視図である。 同実施形態における突出部材の説明図である。 同実施形態における当接部材の説明図である。 キャリッジの移動制御に係わる部分のブロック図である。 本発明の実施形態におけるヘッドの断面説明図である。 本発明の変形例に係る液体吐出装置の説明図である。 同変形例における液体吐出装置の拡大斜視図である。 本発明の第２の変形例に係る液体吐出装置の斜視説明図である。 本発明の第３の変形例に係る液体吐出装置の斜視説明図である。

本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体概略構成図であり、図１（ａ）は液体吐出装置の側面図、図１（ｂ）は液体吐出装置の平面図である。

液体吐出装置１０００は、対象物の一例である被描画物１００に対向して設置される。被描画物１００に向けて液体の一例であるインクを吐出するためのヘッド３００は、キャリッジ１に搭載されている。そしてキャリッジ１は、Ｚ軸方向への移動が可能なようにＺ軸レール１０３に保持されている。ここで、ヘッド３００は液体吐出ヘッドの一例である。

Ｚ軸レール１０３は、Ｘ軸方向への移動が可能なようにＸ軸レール１０１に保持され、さらに、Ｘ軸レール１０１は、Ｙ軸方向への移動が可能なようにＹ軸レール１０２に保持される。ここで、Ｘ軸は「第１の軸」の一例であり、Ｙ軸は「第１の軸と交差する第２の軸」の一例であり、Ｚ軸は「第１の軸および第２の軸と交差する第３の軸」の一例である。また、キャリッジ１は「液体吐出ユニット」の一例として示されている。

液体吐出装置１０００は、キャリッジ１をＺ軸レール１０３に沿ってＺ軸方向に移動させる第１のＺ方向駆動部９２と、Ｚ軸レール１０３をＸ軸レール１０１に沿ってＸ軸方向に移動させるＸ方向駆動部７２を備えている。さらに、液体吐出装置１０００は、Ｘ軸レール１０１をＹ軸レール１０２に沿ってＹ軸方向に移動させるＹ方向駆動部８２を備えている。第１のＺ方向駆動部９２は「第１の駆動手段」の一例であり、キャリッジ１を、Ｘ軸およびＹ軸と交差するＺ軸の方向へ移動させる。

液体吐出装置１０００は、さらに別に第２のＺ方向駆動部９３を備えており、第２のＺ方向駆動部９３はキャリッジ１に設けられる。第２のＺ方向駆動部９３は「第２の駆動手段」の一例であり、キャリッジ１に対してヘッド３００をＺ軸の方向へ移動させる。なお、本実施形態において「第１の軸および第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させる」とは、Ｚ軸方向と平行にキャリッジ１およびヘッド３００を移動させる態様のみに限るものではない。少なくともＺ軸方向の成分を含んだ斜めの方向にキャリッジ１およびヘッド３００を移動させる態様も含む。

上記のように構成された液体吐出装置１０００は、キャリッジ１をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に移動させながら、ヘッド３００から被描画物１００に向けてインクを吐出し、被描画物１００に描画を行う。なお、図１において被描画物１００は平面板の形態で示されているが、車やトラック、航空機などの側面のように鉛直に近い面もしくは曲率半径の大きい面でもよい。

図２は、本実施形態におけるキャリッジの斜視図である。

キャリッジ１は、第１のＺ方向駆動部９２からの動力によりＺ軸レール１０３に沿ってＺ軸方向へ移動可能に設けられている。また、キャリッジ１は、ヘッドユニット７０を備えており、ヘッドユニット７０には、ヘッドを取り付けるためのヘッド固定板７が設けられている。本実施形態は、ヘッド固定板７にイエロー用ヘッド３００Ｙ、マゼンタ用ヘッド３００Ｍ、シアン用ヘッド３００Ｃ、ブラック用ヘッド３００Ｋ、ホワイト用ヘッド３００Ｗ、特殊色用ヘッド３００Ｓを装着した構成を例示している。なお、以下の説明においては、便宜上、これらのヘッドをまとめて「ヘッド３００」とも記載する。また、ヘッド３００は「液体吐出ヘッド」の一例に相当する。

ヘッド３００Ｙ、３００Ｍ、３００Ｃ、３００Ｋ、３００Ｗおよび３００Ｓのそれぞれは、複数のノズル３０２を有するノズル面３０２ａを備えている。ここでノズル３０２は「吐出口」の一例であり、ノズル面３０２ａは「液体吐出面」の一例である。なお、ヘッド３００で扱うインクの色の種類や数は上記に限るものではない。例えばヘッド３００で扱うインクがすべて同一色でもよい。

ヘッド３００は、ノズル面３０２ａが水平面と交差し、かつ複数のノズル３０２の配列方向をＸ軸に対し傾斜させてヘッド固定板７に固定されている。これによりノズル３０２は、重力方向と交差する方向にインクを吐出する。

さらに、キャリッジ１は、ヘッド３００をクリーニングするためのクリーニング手段を備えている。本実施形態においてはクリーニング手段の一例としてワイパユニット４が示されている。このワイパユニット４の構成について、以下に説明する。

図３は、本実施形態におけるワイパユニットの斜視図であり、図３（ａ）はワイパユニットの正面方向からの斜視図、図３（ｂ）はワイパユニットの背面方向からの斜視図である。

ワイパユニット４は、図３（ａ）に示すように、枠体８０の上部と下部に固定された一対のガイドレール９Ｒに沿ってＸ軸と平行な方向に移動する。ワイパユニット４は、図３（ｂ）に示すようなインク受け面２４、ワイパ３、洗浄液供給部５、および図３（ａ）に示すような洗浄液回収部６を備えている。

洗浄液供給部５は、図示しない洗浄液供給チューブに接続しており、洗浄液供給チューブからの洗浄液を、ワイパ３およびインク受け面２４に上方（Ｙ軸方向正側）から下方（Ｙ軸方向負側）に向けて供給する。洗浄液回収部６は、ワイパ３およびインク受け面２４の下方（Ｙ軸方向負側）に位置し、ワイパ３およびインク受け面２４を洗浄した後のインクおよび洗浄液を回収する。洗浄液回収部６は、図示しない洗浄液回収チューブに接続しており、洗浄液回収チューブは、洗浄液回収部６に溜まったインクおよび洗浄液を外部に排出する。

なお、図３（ｂ）において、符号１３は、ワイパユニット４をＸ軸方向に移動させるための駆動モータ、符号１７ａおよび１７ｂは、ワイパユニット４のＸ軸上における位置を検知するセンサである。本実施形態において、センサ１７ａはワイパユニット４が待機位置（ホームポジション）にあることを検知し、センサ１７ｂはワイパユニット４が移動終了位置（折り返し位置）にあることを検知する。

以上の構成により、モータ１３は、図２に示したベルト１４に動力を伝達し、ベルト１４に連結されたワイパユニット４をガイドレール９Ｒに沿ってＸ軸方向に移動させる。

ワイパユニット４がヘッド３００のノズル面３０２ａに対向する位置まで来ると、ワイパ３はノズル面３０２ａに接触する。また、インク受け面２４は、インク吐出の回復動作によってノズル３０２から吐出されたインクを受けることが可能となる。

ワイパ３は、ワイパユニット４がノズル３０２に対向する状態でＸ軸方向正側に移動することにより、ノズル面３０２ａおよびノズル３０２をワイピングしてクリーニングする。

ワイパユニット４がさらにＸ軸方向正側に移動すると、ワイパ３およびインク受け面２４はノズル３０２と対向しない状態となる。ワイパユニット４は、移動終了位置に到達すると、移動方向がＸ軸方向負側に切り替わり、待機位置に戻される。

図４は、本実施形態におけるキャリッジの斜視図であり、図２に示した状態に対しヘッド３００を被描画物１００側（Ｚ軸方向正側）に移動させた状態を示している。

ヘッド３００は、Ｚ軸方向において、被描画物に向けてインクを吐出するインク吐出位置（図４の状態）と、インク吐出位置に対し被描画物から遠ざけた位置に設けられた待機位置（図２の状態）との間を移動する。キャリッジ１をＺ軸方向へ移動させるための第１のＺ方向駆動部９２は、駆動モータを含む駆動機構によって構成されている。一方、キャリッジ１に対してヘッド３００をＺ軸方向へ移動させるための第２のＺ方向駆動部９３は、動力シリンダを含む駆動機構によって構成されている。

図５は、本実施形態におけるヘッドのＺ方向駆動部を示す斜視図である。

上述のように、キャリッジ１に対してヘッドユニット７０をＺ軸方向へ駆動するための第２のＺ方向駆動部９３は、動力シリンダを含む駆動機構を備える。第２のＺ方向駆動部９３に用いる動力シリンダには、空気圧式、油圧式、水圧式、電動式など種々のものを用いることが可能である。

本実施形態では、空気圧式のシリンダ（エアシリンダ）を用いた構成を例示している。図５に示したエアシリンダは複動式エアシリンダであり、エア圧をかけるポートを２つ（Ｐ１、Ｐ２）備えている。そして、ポートＰ１およびポートＰ２は、エア電磁弁９３Ｄに接続している。

第２のＺ方向駆動部９３は、例えばエア電磁弁９３Ｄをオフにした場合、ポートＰ１で給気し、ポートＰ２で排気する状態とし、ピストン９３Ｂをシリンダ本体９３Ａに対してＺ軸方向正側（ピストン９３Ｂを押し出す方向）へ動かす。

また、第２のＺ方向駆動部９３は、エア電磁弁９３Ｄをオンにした場合、上記とは逆にポートＰ２で給気し、ポートＰ１で排気する状態とし、ピストン９３Ｂをシリンダ本体９３Ａに対してＺ軸方向負側（ピストン９３Ｂを引き込む方向）へ動かす。

このように第２のＺ方向駆動部９３は、エア電磁弁９３Ｄのオン、オフにより、ポートＰ１とポートＰ２の給気と排気を切り替えることにより、ピストン９３Ｂの動作方向を切り替える。

シリンダ本体９３Ａは、シリンダ本体９３Ａをキャリッジ１の筐体８に取り付ける取付部９３Ｃを備える。また、ピストン９３Ｂの端部には、ヘッド３００を保持したヘッドユニット７０を支持するための支持部材７０Ａを備える。

以上の構成により、第２のＺ方向駆動部９３は、制御部５００（図８参照）からの指示に基づき、ピストン９３ＢをＺ軸方向において前後に動かす。これにより、ヘッドユニット７０はＺ軸方向に移動する。

第２のＺ方向駆動部９３は、ヘッドユニット７０を動力シリンダによりＺ軸方向（ストローク約７５ｍｍ）へ移動速度約１４５ｍｍ／ｓ～１７５ｍｍ／ｓで移動させる。第１のＺ方向駆動部９２を用いてヘッドユニット７０をＺ軸方向へ動かす場合は、ヘッドユニット７０を直接動かすのではなく、キャリッジ１と一緒に動くことになる。このように、第１のＺ方向駆動部９２と第２のＺ方向駆動部９３とを設け、キャリッジ１全体の移動とヘッドユニット７０部分の移動とを分担した。そのため第１のＺ方向駆動部９２までも速い速度で動かす必要はなく、結果として第２のＺ方向駆動部９３は、第１のＺ方向駆動部９２よりも速い速度でヘッドユニット７０をＺ軸方向に移動させる。

なお、第２のＺ方向駆動部９３の駆動源は、動力シリンダに限るものではない。第２のＺ方向駆動部９３は、異常発生時などにおけるヘッド３００の緊急退避に対応できる機構であれば、駆動モータ等、他のアクチュエータを用いてよい。

また、図４に示したようにヘッド３００のノズル面３０２ａに対しＸ軸方向上流側と下流側には、突出部材の一例である左側壁板７Ｌと右側壁板７Ｒが設けられている。左側壁板７Ｌおよび右側壁板７Ｒは、それぞれの一端部がＹ軸と平行な軸（図示せず）によってヘッドユニット７０に回動可能に支持されている。

そして、左側壁板７Ｌおよび右側壁板７Ｒのそれぞれの他端部は、ノズル面３０２ａの面位置と同じ位置、もしくは面位置よりもＺ軸方向正側（被描画物側）に突出した位置まで突出して設けられている。左側壁板７Ｌおよび右側壁板７Ｒは、ヘッド３００から被描画物へのインク吐出中における衝突物の有無検知を行う衝突検知板であり、以下に動作を説明する。

図６は、本実施形態における突出部材の説明図である。例えば図６（ａ）のようにキャリッジ１が矢印ｘ１方向へ移動中に、図６（ｂ）のように右側壁板７Ｒが衝突物Ｂに接触すると、制御部５００（図８参照）の指示に基づき、上述した第２のＺ方向駆動部９３が作動する。

第２のＺ方向駆動部９３は、ピストン９３Ｂとともにヘッドユニット７０をＺ軸方向負側に移動させ、ヘッドユニット７０と衝突物Ｂとの衝突を回避する。なお、キャリッジ１が矢印ｘ１と反対方向へ移動中に、左側壁板７Ｌが衝突物に接触した場合も、第２のＺ方向駆動部９３が作動し、ヘッドユニット７０がＺ軸方向負側に移動し、ヘッドユニット７０と衝突物との衝突が回避される。

上記のような異常時に、ヘッド３００は、ヘッドユニット７０と一緒に第２のＺ方向駆動部９３によってＺ方向負側へ移動する。従って、キャリッジ１全体を移動させる場合と比べ、移動対象部の重量を軽くでき、ヘッド３００を速やかに移動させることが可能となる。

図７は、本実施形態における当接部材の説明図である。ヘッドユニット７０には、ヘッド３００のノズル面３０２ａの前方に、被描画物への当接が可能な当接部材７Ｚが設けられる。

当接部材７Ｚは、被描画物へのインク吐出を開始する前に、被描画物とノズル面３０２ａとの距離を測定する際に、一時的にノズル面３０２ａの前方に位置するようにヘッドユニット７０に装着される。

当接部材７Ｚを装着したヘッドユニット７０は、キャリッジ１を介して図８に示した制御部５００に接続されており、第１のＺ方向駆動部９２はキャリッジ１を、Ｚ軸方向において被描画物に近づく方向へ移動させる。制御部５００は、当接部材７Ｚが被描画物の表面に接した時点の移動量や座標情報などを取得し、制御部５００の記憶部に記憶させる。この動作をＸ－Ｙ方向において複数回実行することで、制御部５００は被描画物の表面形状に関する情報を予め記憶する。

図８は、本実施形態において主にキャリッジの移動制御に係わる部分のブロック図である。

液体吐出装置１０００は、キャリッジ１、ヘッドユニット７０、衝突検知板７Ｌ、７Ｒ、ワイパユニット４、Ｘ方向駆動部７２、Ｙ方向駆動部８２、第１のＺ方向駆動部９２、第２のＺ方向駆動部９３、制御部５００、記憶部５０１、表示部５０２および操作パネル５０３を備える。

キャリッジ１は、被描画物１００に対してＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動が可能であり、ヘッドユニット７０、衝突検知板７Ｌ、７Ｒ、ワイパユニット４および第２のＺ方向駆動部９３等を備える。

ヘッドユニット７０は、キャリッジ１に対してＺ軸方向に移動が可能であり、ヘッドユニット７０は被描画物１００に向けてインクを吐出するヘッド３００を備える。

衝突検知板７Ｌ、７Ｒは、ヘッド３００によるインク吐出の実行中や被描画物１００に対する位置測定の実行中などにおける、ヘッドユニット７０と被描画物１００との衝突を検知する。また、衝突検知板７Ｌ、７Ｒが衝突を検知した場合は、衝突検知板７Ｌ、７Ｒは、衝突検知を示す信号を制御部５００へ送信する。

ワイパユニット４は、制御部５００からの指示に基づき、ヘッド３００をクリーニングする。

Ｘ方向駆動部７２は、制御部５００からの指示に基づき、キャリッジ１をＸ軸方向に駆動する。

Ｙ方向駆動部８２は、制御部５００からの指示に基づき、キャリッジ１をＹ軸方向に駆動する。

第１のＺ方向駆動部９２は、制御部５００からの指示に基づき、キャリッジ１をＺ軸方向に駆動する。

第２のＺ方向駆動部９３は、制御部５００からの指示に基づき、ヘッドユニット７０をキャリッジ１に対してＺ軸方向に駆動する。

制御部５００は、液体吐出装置１０００の全体の制御を司るＣＰＵと、ＣＰＵへの描画動作等の制御を実行するためのプログラムおよびその他の固定データを格納するＲＯＭと、被描画物１００に描く絵柄や文字等の描画データや被描画物１００のボディデータ等を一時格納するＲＡＭと、ＰＣ等のホストから描画データ等を受信するときに使用するデータおよび信号の送受信を行うためのＩ／Ｆ等を備える。

制御部５００は、Ｘ方向駆動部７２、Ｙ方向駆動部８２、第１のＺ方向駆動部９２および第２のＺ方向駆動部９３を制御して、キャリッジ１およびヘッドユニット７０を駆動する。また、制御部５００は、ヘッドユニット７０に設けたヘッド３００からのインク吐出、およびワイパユニット４によるヘッド３００のクリーニングを制御する。

さらに、制御部５００は、キャリッジ１、ヘッドユニット７０およびヘッド３００の動作に異常が発生した場合等は、その旨を表示部５０２に表示し、ユーザに報知する。また、制御部５００は操作パネル５０３からの指示を受け付ける。

記憶部５０１は、例えば衝突検知板７Ｌ、７Ｒからの衝突発生位置を示す位置情報（ＸＹＺの３次元座標情報）等を格納する。

表示部５０２は、液体吐出装置１０００で異常が発生した場合等に、その内容を表示し、ユーザに報知する。

操作パネル５０３は、被描画物１００にインク吐出を実施する領域（描画領域）を特定するための値（座標）、キャリッジ１の移動速度、被描画物１００への描画に用いる描画データや３次元座標情報（ボディデータ）の特定、およびヘッド３００と被描画物１００との距離等の入力に用いる。なお、表示部５０２と操作パネル５０３は、タッチパネル等により１つの画面で行えるようにしてもよい。

次に、ヘッド３００の構成について詳細を説明する。

図９は、本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。なお、図９（ａ）はノズルが閉じている状態、図９（ｂ）はノズルが開いている状態を示している。

ヘッド３００は、先端部に液体を吐出するノズル３０２を有し、ノズル３０２の近傍に、液体を注入する注入口３０３を有する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との間に位置し、弁体３０７をノズル３０２に対して進退可能にする弁体移動手段３０８とを収納している。

圧電素子３０５は、ケース３１５内にあり、電圧印加用の一対の配線部材３１０ａ、３１０ｂは外部に引き出してある。圧電素子３０５は、弁体移動手段３０８を介して弁体３０７を駆動する。

弁体３０７とハウジング３０４との間には、注入口３０３から注入す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を設けており、これにより液室３０９を形成している。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および注入口３０３以外は閉じている。

ノズル３０２は、長さＬｎを有してハウジング３０４の先端部に開けた開口であり、インク３１１を吐出する。すなわち、本実施形態において、液体を吐出する方向とは、このノズル３０２の長さ方向でもある。

注入口３０３は、ノズル３０２の近傍のハウジング３０４の側面にあり、加圧した液体の連続的な供給を受ける。

圧電素子３０５は、ジルコニアセラミックス等を用いた素子であり、配線部材３１０ａ、３１０ｂを介して駆動波形（駆動電圧）を得る。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、薄い金属板等により復元可能な弾性部材からなり、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している。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と連結している。屈曲辺部３０８ｄは、径方向中央部がガイド部３０８ｃと連結しており、径方向中央部と端部との間が、一端がケース３１５と連結した固定部３１２と連結している。

この弁体移動手段３０８は、圧電素子３０５に所定の電圧を印加して圧電素子３０５が伸張することにより、図９（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の中央部付近を押し込む。

このとき、屈曲辺部３０８ｄは、ガイド部３０８ｃの外周側が固定部３１２に連結しているので、固定部３１２との連結部を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を矢印方向に引き込む。

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に固定した弁体３０７を距離ｄだけ引き込み、ノズル３０２が開く。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ｄ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。

以降は、本発明に基づく変形例を説明する。

図１０は、本発明の変形例に係る液体吐出装置の説明図、図１１は、同変形例における液体吐出装置の拡大斜視図である。

液体吐出装置１０００は、キャリッジ１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を被描画物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。

ロボット４０５のロボットアーム４０５ａはフォーク状の支持部材４２４を備えている。この支持部材４２４の左側の枝部４２４ａの先端には垂直リニアレール４２３ａを、右側の枝部４２４ｂの先端には垂直リニアレール４２３ｂを平行になるようにして取り付けている。

そして、キャリッジ１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。

キャリッジ１は、図２等で説明した実施形態の構成を備えるものであり、対象物となる被描画物７０２に向けて液体を吐出するヘッド（図示省略）を備えている。ヘッドとしては、図２等で説明したヘッド３００や、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ホワイトなどの各色の液体を吐出する複数のヘッド３００、または複数のノズル列を有するヘッド３００を備えている。このキャリッジ１の各ヘッド３００またはヘッド３００の各ノズル列に対しては、インクタンク３３０から各色の液体が供給される。

キャリッジ１は、リニアレール４０４上を移動することで第１の軸の方向へ動き、このリニアレール４０４が垂直リニアレール４２３ａ、４２３ｂ上を移動することで第１の軸と交差する第２の軸の方向へ動くことが可能である。

また、図示しないがキャリッジ１には、前述の第１の軸および第２の軸と交差する第３の軸の方向（本変形例では被描画物７０２に向けての液体吐出方向）にてキャリッジ１を移動させる第１の駆動手段を備えている。また、キャリッジ１は、前述のヘッドを、キャリッジ１に対して第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段を備えている。

この液体吐出装置１０００は、ロボット４０５によりリニアレール４０４を被描画物７０２の描画領域に移動させ、描画データに応じてキャリッジ１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、描画を行う。

そして、１ライン分の描画が終了したときに、垂直リニアレール４２３ａ、４２３ｂを駆動することにより、キャリッジ１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、被描画物７０２の所要の描画領域に描画することが可能となる。

この場合、キャリッジ１（ヘッド３００）の移動距離が長くなるが、キャリッジ１自体にワイパユニット４を備えているため、ヘッド３００のノズル面３０２ａは随時ワイピングしてクリーニングされる。

本実施形態においても、１ラインの描画の前後でノズルワイピングを行う。これにより、少ないダウンタイムで、高品質描画を継続して行うことが可能になる。

図１２は、本発明の第２の変形例に係る液体吐出装置の斜視説明図である。

本変形例の液体吐出装置は、水平なテーブル２００上に位置決めされた被描画物１００（主に紙、フィルム、木板など）に対し、ヘッドユニット７０を備えたキャリッジ１をＸ－Ｙ方向に移動させ、被描画物１００への描画が行われる。

キャリッジ１は、Ｘ軸レール１０１に沿ってＸ軸方向（第１の軸の方向の一例）に移動する。また、キャリッジ１は、Ｘ軸レール１０１を支持する枠体８１を、テーブル２００の側面に設けたＹ軸レール１０２に沿って移動させることでＹ軸方向（第２の軸の方向の一例）に移動する。

なお、図示は省略しているが、ヘッドユニット７０には、上述した他の実施形態と同様にヘッドが備えられており、ヘッド面はＺ軸方向（第３の軸の方向の一例）へ移動可能に設けられている。

第２の変形例においても、図示しないがキャリッジ１には、Ｚ軸の方向にてキャリッジ１を移動させる第１の駆動手段と、ヘッドユニット７０を、キャリッジ１に対してＺ軸の方向にて移動させる第２の駆動手段を備えている。

第２の変形例に係る液体吐出装置は、テーブル２００上に水平に置かれた被描画物１００に対し、重力方向に液体を吐出する点が、先に述べた他の実施形態と異なり、この種の液体吐出装置に本発明は適用してもよい。

図１３は、本発明の第３の変形例に係る液体吐出装置の斜視説明図である。

第３の変形例の液体吐出装置は、テーブル２００上を被描画物１００が矢印ａ方向に搬送される点が、第２の変形例に係る液体吐出装置と異なる。第３の変形例の液体吐出装置は、被描画物供給部２０１から送り出された被描画物１００に対し、ヘッドユニット７０を備えたキャリッジ１をＸ軸方向（第１の軸の方向の一例）に移動させ、被描画物１００への描画が行われる。被描画物１００は、キャリッジ１による１ライン分の描画が終わると、所定長さ搬送され、キャリッジ１のＸ軸方向の移動により次の１ラインの描画が行われる。

キャリッジ１は、第２の変形例に係る液体吐出装置と同様にＸ軸レール１０１に沿ってＸ軸方向に移動する。第２の変形例に係る液体吐出装置の場合は、キャリッジ１がＹ軸方向にも移動したが、第３の変形例に係る液体吐出装置はその点が異なる。第３の変形例の場合は、被描画物１００がテーブル２００上で搬送されるため、キャリッジ１は、被描画物１００への描画中はＹ軸方向（第２の軸の方向の一例）に移動する必要がなく、所定位置に固定（停止）した状態となる。

キャリッジ１の下を通過した被描画物１００は、被描画物巻取部２０２により巻き取られる。なお、第３の変形例においても、図示は省略しているが、ヘッドユニット７０には上述した他の実施形態と同様にヘッドが備えられており、ヘッド面はＺ軸方向（第３の軸の方向の一例）へ移動可能に設けられている。

第３の変形例においても、図示しないがキャリッジ１には、Ｚ軸の方向にてキャリッジ１を移動させる第１の駆動手段と、ヘッドユニット７０を、キャリッジ１に対してＺ軸の方向にて移動させる第２の駆動手段を備えている。

第３の変形例に係る液体吐出装置は、被描画物１００がＹ軸方向に搬送されるため、キャリッジ１の移動方向がＸ軸方向のみとなっている点が先に述べた他の実施形態と異なり、この種の液体吐出装置に本発明は適用してもよい。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る液体吐出装置１０００は、被描画物１００（対象物の一例）に向けてインク（液体の一例）を吐出するノズル３０２（吐出口の一例）を備えたヘッド３００（液体吐出ヘッドの一例）と、ヘッド３００を保持するとともに、Ｘ軸方向（第１の軸の方向の一例）、およびＹ軸方向（第１の軸と交差する第２の軸の方向の一例）のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられたキャリッジ１（液体吐出ユニットの一例）とを備え、キャリッジ１をＺ軸方向（第１の軸および第２の軸と交差する第３の軸の方向の一例）にて移動させる第１のＺ方向駆動部９２（第１の駆動手段の一例）と、ヘッド３００を、キャリッジ１に対してＺ軸方向にて移動させる第２のＺ方向駆動部９３（第２の駆動手段の一例）とを備えるとともに、Ｚ軸方向を、ヘッド３００が被描画物１００に向けてインクを吐出する方向とした。

これにより、被描画物１００から遠ざける方向へヘッド３００を迅速に移動させることができる。

また、液体吐出装置１０００において、第２のＺ方向駆動部９３は、第１のＺ方向駆動部９２よりも速い速度でノズル面３０２ａをＺ軸方向に移動させる。

これにより、ノズル面３０２ａをキャリッジ１に対して迅速に移動させることができる。

また、液体吐出装置１０００において、第１のＺ方向駆動部９２は、駆動モータを含む駆動機構から構成される。

これにより、キャリッジ１の移動量を細かく制御することが可能になり、キャリッジ１と一緒にノズル面３０２ａを被描画物１００に対し高精度で位置合せすることができる。

また、液体吐出装置１０００において、第２のＺ方向駆動部９３は、動力シリンダを含む駆動機構から構成される。

これにより、ノズル３０２およびノズル面３０２ａのクリーニングが必要となった場合や緊急性を要する場合に、ノズル面３０２ａを被描画物１００から速やかに後退させることができる。

液体吐出装置１０００は、ヘッド３００がノズル３０２を備えたノズル面３０２ａ（液体吐出面の一例）を有し、ノズル面３０２ａが、Ｚ軸上において、被描画物１００に向けてインクを吐出するインク吐出位置と、このインク吐出位置に対し被描画物１００から遠ざけた位置に設けた待機位置との間で第２のＺ方向駆動部９３によってキャリッジ１上を移動可能であり、キャリッジ１は、待機位置にあるノズル面３０２ａをクリーニングするワイパユニット４（クリーニング手段の一例）を備えている。

これにより、ノズル面３０２ａのクリーニング（ワイピング、空吐出など）が必要となった場合に、ノズル面３０２ａを液体吐出位置から待機位置に迅速に移動させ、クリーニング開始までの時間を短縮できる。

液体吐出装置１０００は、ノズル面３０２ａが、Ｚ軸上において、被描画物１００に向けてインクを吐出するインク吐出位置と、このインク吐出位置に対し被描画物１００から遠ざけた位置に設けた待機位置との間で第２のＺ方向駆動部９３によってキャリッジ１上を移動可能であり、キャリッジ１は、ノズル面３０２ａに対し、Ｘ軸方向の上流側と下流側とに左側壁板７Ｌおよび右側壁板７Ｒ（突出部材の一例）が設けられるとともに、左側壁板７Ｌおよび右側壁板７Ｒは、Ｚ軸方向において、ノズル面３０２ａと同じ位置、もしくは被描画物１００側に突出した位置まで突出した端部を備えている。

これにより、左側壁板７Ｌまたは右側壁板７Ｒが衝突物Ｂに接触したことを契機に、ノズル面３０２ａをインク吐出位置から待機位置に迅速に移動させ、衝突物Ｂとの衝突を回避することができる。

液体吐出装置１０００は、ノズル面３０２ａが、Ｚ軸上において、被描画物１００に向かう方向と、被描画物１００から遠ざかる方向とに第１のＺ方向駆動部９２によって移動可能であり、Ｚ軸方向において、ノズル面３０２ａの前方に、被描画物１００への当接が可能な当接部材７Ｚ（当接部材の一例）を備えている。

これにより、被描画物への描画開始に先立ち、液体吐出装置は被描画物の表面形状に関する情報を取得できる。

１０００ 液体吐出装置
１ キャリッジ（液体吐出ユニットの一例）
３ ワイパ
４ ワイパユニット（クリーニング手段の一例）
５ 洗浄液供給部
６ 洗浄液回収部
７ ヘッド固定板
７Ｌ 左側壁板、７Ｒ 右側壁板（突出部材の一例）
７Ｚ 当接部材
８ 筐体
１４ ベルト
２４ インク受け面
７０ ヘッドユニット
８０ 枠体
９２ 第１のＺ方向駆動部（第１の駆動手段の一例）
９３ 第２のＺ方向駆動部（第２の駆動手段の一例）
１００ 被描画物（対象物の一例）
１０１ Ｘ軸レール
１０２ Ｙ軸レール
１０３ Ｚ軸レール
３００ ヘッド（液体吐出ヘッドの一例）
３０２ ノズル（吐出口の一例）
３０２ａ ノズル面（液体吐出面の一例）
３３０ インクタンク

特開平１１－３４８２５８号公報

Claims (9)

1. 対象物に向けて液体を吐出する吐出口を備えた液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを保持するとともに、第１の軸の方向、および前記第１の軸と交差する第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられた液体吐出ユニットと
   を備えた液体吐出装置において、
   前記液体吐出ユニットを、前記第１の軸および前記第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させる第１の駆動手段と、
   前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ユニットに対して前記第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段と
   を備えるとともに、
   前記第３の軸の方向を、前記液体吐出ヘッドが前記対象物に向けて液体を吐出する方向としたことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第２の駆動手段は、前記第１の駆動手段よりも速い速度で前記液体ヘッドを前記第３の軸の方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
3. 前記第１の駆動手段は、駆動モータを含む駆動機構であることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出装置。
4. 前記第２の駆動手段は、動力シリンダを含む駆動機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
5. 前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出口を備えた液体吐出面を有し、前記液体吐出面は、前記第３の軸上において前記対象物に向けて液体を吐出する液体吐出位置と、この液体吐出位置に対し前記対象物から遠ざけた位置に設けた待機位置との間で前記第２の駆動手段によって前記液体吐出ユニット上を移動可能であり、
   前記液体吐出ユニットは、前記待機位置にある前記液体吐出面をクリーニングするクリーニング手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記液体吐出面は、前記第３の軸上において前記対象物に向けて液体を吐出する液体吐出位置と、この液体吐出位置に対し前記対象物から遠ざけた位置に設けた待機位置との間で前記第２の駆動手段によって前記液体吐出ユニット上を移動可能であり、
   前記液体吐出ユニットは、前記液体吐出面に対し、前記第１の軸の方向および前記第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向の上流側と下流側とに突出部材が設けられるとともに、
   前記突出部材は、前記第３の軸の方向において、前記液体吐出面と同じ位置、もしくは前記対象物側に突出した位置まで突出した端部を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記液体吐出面は、前記第３の軸上において、前記対象物に向かう方向と、前記対象物から遠ざかる方向とに前記第１の駆動手段によって移動可能であり、前記第３の軸の方向において、前記液体吐出面の前方に、前記対象物への当接が可能な当接部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
8. 対象物に向けて液体を吐出する吐出口を備えた液体吐出ヘッドを有し、
   前記液体吐出ヘッドを保持するとともに、第１の軸の方向、および前記第１の軸と交差する第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられた液体吐出ユニットであって、
   前記液体吐出ユニットは、第１の駆動手段により前記第１の軸および前記第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させられ、
   前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ユニットに対して前記第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段と
   を備えるとともに、前記第３の軸の方向を、前記液体吐出ヘッドが前記対象物に向けて液体を吐出する方向としたことを特徴とする液体吐出ユニット。
9. 対象物に向けて液体を吐出する吐出口を備えた液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを保持するとともに、第１の軸の方向、および前記第１の軸と交差する第２の軸の方向のうち少なくとも一方の軸の方向に移動可能に設けられた液体吐出ユニットと
   を備えた液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動方法において、
   前記液体吐出ユニットを、前記第１の軸および前記第２の軸と交差する第３の軸の方向にて移動させる第１ステップと、
   前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ユニットに対して前記第３の軸の方向にて移動させる第２ステップと
   を備えるとともに、
   前記第３の軸の方向を、前記液体吐出ヘッドが前記対象物に向けて液体を吐出する方向としたことを特徴とする液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動方法。

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