JP4844202B2 - Recording apparatus and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
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、インクまたは液体を吐出して、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。 The present invention relates to a recording apparatus and a liquid ejecting apparatus. More specifically, the present invention relates to a recording apparatus and a liquid ejecting apparatus that record an image on the surface of a recording medium by conveying the recording medium and discharging ink or liquid.
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に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。また、下記特許文献4および特許文献5には、他の形式の圧電アクチュエータにおいて、駆動対象に対して当接する部分の表面を補強することにより、圧電アクチュエータの耐久性を向上させる技術が記載される。
ところで、上記のようアクチュエータにおいて、圧電素子自体は酸化物等の圧電材料により形成される。しかしながら、駆動対象に対して直接に接触する部材は、抗折強度、耐磨耗性等を考慮して金属材料により形成される場合が多い。また、このような金属製部材は、アクチュエータに駆動電力を供給する接続端子を兼ね、あるいは、接続端子のいずれかと同電位となる場合が多い。 By the way, in the actuator as described above, the piezoelectric element itself is formed of a piezoelectric material such as an oxide. However, the member that directly contacts the driven object is often formed of a metal material in consideration of bending strength, wear resistance, and the like. Further, such a metal member often serves as a connection terminal that supplies driving power to the actuator or has the same potential as any of the connection terminals.
一方、記録装置においてアクチュエータにより駆動される部材も、強度および加工性等の観点から金属材料により形成される場合が多い。ただし、機械的な機能を果たす目的で記録装置に組み付けられた金属製部材は、摩擦による電荷の蓄積、および、蓄積された電荷による塵芥の吸着等を防止する目的で、電気的には接地電位に結合される。 On the other hand, a member driven by an actuator in a recording apparatus is often formed of a metal material from the viewpoint of strength and workability. However, a metal member assembled in the recording device for the purpose of performing a mechanical function is electrically connected to the ground potential for the purpose of preventing charge accumulation due to friction and dust adsorption due to the accumulated charge. Combined with
上記のように、アクチュエータの当接部と、その駆動対象である部材との間には、何らかの電位差がある場合がある。このため、アクチュエータが駆動対象に接触したことにより、アクチュエータ側のいずれかの端子において電位が変化して、あるいは、電位の変化を避けるためにアクチュエータに対する印加電圧が制限される場合がある。 As described above, there may be some potential difference between the contact portion of the actuator and the member to be driven. For this reason, when the actuator comes into contact with the object to be driven, the potential may change at any of the terminals on the actuator side, or the voltage applied to the actuator may be limited to avoid a change in potential.
また、動作中のアクチュエータは、駆動対象とわずかに離間する期間が生じる場合がある。このため、アクチュエータおよび駆動対象の間に電位差があると、物理的に接触または離間に伴って電気的なノイズを発生する。このため、電磁的な影響が少ないとされている圧電素子の特徴が活かされなくなる。 In addition, there may be a period in which the operating actuator is slightly separated from the drive target. For this reason, if there is a potential difference between the actuator and the object to be driven, electrical noise is generated with physical contact or separation. For this reason, the characteristics of the piezoelectric element which is considered to have little electromagnetic influence are not utilized.
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、周期的に変化する電圧を印加されて伸縮する圧電材料層を含み前記圧電材料層を含む面内において生じる伸縮運動の少なくとも一部において当接して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、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る記録装置であって、アクチュエータおよび搬送駆動ローラの間が電気的に絶縁された記録装置が提供される。これにより、アクチュエータ側において駆動対象に接触する部材が搬送駆動ローラ等を介して接地に接続されることが防止され、アクチュエータ側の電位が安定する。従って、アクチュエータの動作が安定する。また、アクチュエータの仕様が限定されないので、所望のドライバ回路によりアクチュエータを効率よく動作させることができる。また、アクチュエータおよび搬送駆動ローラの断続によるノイズの発生が防止されるので、周囲の電子機器に影響を与えることもない。従って、圧電材料を用いたアクチュエータの不要電磁輻射と無縁であるという特徴を活かすことができる。なお、搬送駆動ローラの構造としては、アクチュエータに直接に当接して駆動される構造と、回転駆動力を伝達する部材を介して駆動される構造とがあるが、いずれの場合にも、上記の効果は有効である。 Therefore, for the purpose of solving the above-mentioned problems, as a first embodiment of the present invention, as a first embodiment of the present invention, a conveyance drive roller that is rotationally driven around a rotation axis that is orthogonal to a predetermined conveyance direction, and a sheet that is urged toward the conveyance drive roller Including a conveyance driven roller that is rotated while pressing a recording material on the conveyance driving roller, and a piezoelectric material layer that expands and contracts by applying a periodically changing voltage. Recording that discharges ink to the recording medium at a position facing the recording medium that is conveyed by the conveyance section and a conveyance section that includes an actuator that abuts at least part of the movement and rotationally drives the conveyance driving roller. There is provided a recording apparatus including a head, wherein the actuator and the conveyance drive roller are electrically insulated. As a result, the member that contacts the drive target on the actuator side is prevented from being connected to the ground via the conveyance drive roller or the like, and the potential on the actuator side is stabilized. Accordingly, the operation of the actuator is stabilized. Moreover, since the specification of the actuator is not limited, the actuator can be efficiently operated by a desired driver circuit. In addition, since the generation of noise due to the intermittent operation of the actuator and the conveyance drive roller is prevented, the surrounding electronic devices are not affected. Therefore, it is possible to take advantage of the feature that the actuator using the piezoelectric material is free from unnecessary electromagnetic radiation. In addition, as a structure of the conveyance drive roller, there are a structure that is driven in direct contact with the actuator and a structure that is driven through a member that transmits a rotational driving force. The effect is effective.
また、ひとつの実施形態として、上記記録装置において、アクチュエータが、駆動対象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、縦振動素子から伸縮運動を伝達される当接部を含み、当接部が駆動対象に対して周期的に伸縮運動を伝達することにより駆動対象を変位させて、搬送駆動ローラを回転駆動する。これにより、簡潔な構造で搬送駆動ローラを駆動する駆動機構を形成できるので、記録装置の小型化、低コスト化に寄与する。 Further, as one embodiment, in the recording apparatus, the actuator includes a longitudinal vibration element that periodically expands and contracts in a direction including a component that is parallel to and intersects with the surface of the drive target, and a stretching motion from the longitudinal vibration element. The contact portion displaces the drive target by periodically transmitting an expansion / contraction motion to the drive target, and rotationally drives the transport drive roller. As a result, a driving mechanism for driving the transport driving roller can be formed with a simple structure, which contributes to the downsizing and cost reduction of the recording apparatus.
更に、他の実施形態においては、上記記録装置において、アクチュエータが、アクチュエータが、駆動対象の表面と平行な成分を含む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する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、駆動対象の表面に直交する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、搬送駆動ローラを効率良く回転駆動できる。 Furthermore, in another embodiment, in the recording apparatus, the actuator is periodically expanded and contracted at a phase different from that of the longitudinal vibration element in which the actuator displaces the contact portion in a direction including a component parallel to the surface of the drive target. The bending vibration element further includes a bending vibration element that is simultaneously driven by the longitudinal vibration element and the bending vibration element to displace a circle or an ellipse on a plane perpendicular to the surface to be driven. Thereby, a conveyance drive roller can be rotationally driven efficiently.
また他の実施形態においては、上記記録装置において、搬送駆動ローラの表面において、アクチュエータの当接部に接する領域が、絶縁材料により被覆される。これにより、アクチュエータおよび搬送駆動ローラの間が効果的に絶縁される。また、絶縁材料が搬送駆動ローラ側に装着されているので、仕様によらず、アクチュエータおよびそのドライブ回路を広く選択できる。 In another embodiment, in the recording apparatus, a region of the surface of the transport driving roller that is in contact with the contact portion of the actuator is covered with an insulating material. This effectively insulates between the actuator and the transport drive roller. In addition, since the insulating material is mounted on the conveyance drive roller side, the actuator and its drive circuit can be widely selected regardless of the specifications.
また他の実施形態として、上記記録装置において、駆動対象を、搬送駆動ローラよりも大きな径を有し、搬送駆動ローラの端部に同軸に装着され、且つ、絶縁材料により被覆された周面をアクチュエータによる駆動対象とされて回転駆動されて、搬送駆動ローラと一体に回転する被駆動ロータとすることができる。これにより、大径の被駆動ロータを介して搬送駆動ローラが駆動されるので、搬送駆動ローラを高い回転トルクで動作させることができる。また、搬送駆動ローラにかかる負荷の変動がアクチュエータに及ぼす影響を抑制できる。 As another embodiment, in the recording apparatus, a peripheral surface having a diameter larger than that of the conveyance drive roller, coaxially mounted on the end of the conveyance drive roller, and covered with an insulating material is provided. A driven rotor that is driven to rotate by an actuator and is driven to rotate integrally with the transport driving roller can be obtained. Thereby, since the conveyance drive roller is driven via the large-diameter driven rotor, the conveyance drive roller can be operated with high rotational torque. Further, it is possible to suppress the influence of the load variation applied to the transport driving roller on the actuator.
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、周期的に変化する電圧を印加されて伸縮する圧電材料層を含み前記圧電材料層を含む面内において生じる伸縮運動の少なくとも一部において当接して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、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噴射する液体噴射ヘッドとを備える液体噴射装置であって、アクチュエータおよび搬送駆動ローラの間が電気的に絶縁された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効果が享受できる。 Further, as a second embodiment of the present invention, a conveyance drive roller that is driven to rotate about a rotation axis that is orthogonal to a predetermined conveyance direction, and a sheet-like recording material that is urged toward the conveyance drive roller is conveyed and driven. A conveyance driven roller that is rotated while being pressed against the roller, and a piezoelectric material layer that expands and contracts when a voltage that changes periodically is applied, and abuts at least a part of the expansion and contraction motion that occurs in the plane including the piezoelectric material layer A liquid ejecting apparatus comprising: a transport unit including an actuator that rotationally drives the transport drive roller; and a liquid ejecting head that ejects liquid onto the recording object at a position facing the recording object transported by the transport unit. A liquid ejecting apparatus in which the actuator and the conveyance drive roller are electrically insulated is provided. Thereby, the above-described effects can be enjoyed also in various liquid ejecting apparatuses.
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。 Note that the summary of the invention described above does not enumerate all necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
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。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
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。
FIG. 1 is a perspective view showing an internal structure of a mechanism formed on a
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。
A
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。
Further, the
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。
In addition, a
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。
The
なお、ホームポジションとは反対側のフレーム側部114近傍において、搬送駆動ローラ132には、被駆動ロータ138が装着される。被駆動ロータ138は、搬送駆動ローラ132はよりも大きな径を有する円板状の部材であり、搬送駆動ローラ132と同軸に装着されて搬送駆動ローラ132と一体に回転する。後述するアクチュエータ400は、この被駆動ロータ138を回転駆動する。これにより、搬送駆動ローラ132の回転トルクを向上させると共に、搬送駆動ローラ132にかかる負荷の変動がアクチュエータ400に及ぼす影響を抑制する。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。
Note that a driven
また、上記インクジェット式記録装置100において、フレーム側部114を含むフレーム112および搬送駆動ローラ132は、いずれも金属材料で形成されている。フレーム112は、このインクジェット式記録装置100に含まれる電気回路、即ち、制御回路190、表示装置、モータ等と共通に接地される。これに対して、搬送駆動ローラ132はフレーム112に対して電気的に結合され、フレーム112を介して接地に接続される。これにより、部材相互の摩擦および記録用紙170および搬送駆動ローラ132の間の摩擦により発生した電荷が搬送駆動ローラ132に帯電することが防止される。なお、搬送駆動ローラ132が帯電すると、記録ヘッド164から吐出されたにもかかわらず記録用紙170に付着しなかったインク粒等が引き付けられ、更に、それが記録用紙170に再付着して汚染する。
In the ink
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。
FIG. 2 is a diagram showing a
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に装着された被駆動ロータ138に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、搬送駆動ローラ132に連れ回される。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。
As shown in the figure, the
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。
The front end of the
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。
Here, the
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。また、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。
As described above, in the ink
図3は、搬送部130において被駆動ロータ138を介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。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the structure of the
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。
The reinforcing
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に電圧が印加されて伸張または収縮する。
Each of the
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、電圧を印加された圧電素子320が変形した場合は、補強板310も一体に変形する。なお、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。従って、圧電素子320に電圧が印加された場合は、圧電材料板322の長手方向の両端が変位する。また、圧電素子320の共通電極329および補強板310は別の部材ではあるが、両者は広い面積で密着しており、電気的には同電位となる。
The
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。
Here, after the
また、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。
In the
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。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。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when a periodically changing voltage is applied between the
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。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation when a periodically changing voltage is applied to the
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、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。
FIG. 6 is a diagram showing the displacement of the
なお、振動子300において駆動対象である被駆動ロータ138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を打ち消し合い、静かで高速な動作が実現される。
In the
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。
Here, as the frequency of the voltage applied to the
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。
The characteristics of the
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。
The composition of the
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。
FIG. 7 is a plan view showing the structure of the
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。
As described above, the
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。
The
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。
By supplying the
図8は、アクチュエータ400による搬送駆動ローラ132の駆動機構500の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、被駆動ロータ138は、搬送駆動ローラ132の端部に近い部分に装着される。また、インクジェット式記録装置100のフレーム側部114に固定されたアクチュエータ400は、その当接部318を、被駆動ロータ138の周面に当接させる。図示の通り、被駆動ロータ138は搬送駆動ローラ132よりも大きな径を有するので、被駆動ロータ138の周面をアクチュエータ400により駆動することにより、より大きな回転トルクにより記録用紙170を搬送させることができる。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the structure of the
図9は、駆動機構500におけるアクチュエータ400および被駆動ロータ138の接触部を拡大して示す図である。同図に示すように、被駆動ロータ138の周面は、絶縁材料層139により被覆されている。従って、アクチュエータ400の当接部318は、絶縁材料層139を介して被駆動ロータ138に当接する。従って、当接部318および被駆動ロータ138がいずれも金属材料により形成されているにもかかわらず、両者は電気的に絶縁される。
FIG. 9 is an enlarged view showing a contact portion between the actuator 400 and the driven
なお、絶縁材料層139の材料としては、各種セラミックス、樹脂、エラストマ等を広く選択できる。ただし、搬送駆動ローラ132の回転を精密に制御する目的に照らして、絶縁材料層139は、変形強度が高く、耐磨耗性に優れ、更に、表面の摩擦係数が高い材料を選択することが好ましい。また、絶縁材料層139を形成する方法としては、材料に応じて適宜選択すべきであるが、塗布、溶着、接着等を広く選択できる。
Note that as the material of the insulating
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、搬送駆動ローラ132およびアクチュエータ400の当接部318の間が電気的に絶縁されている。従って、アクチュエータ400における共通電極329の電位が安定する。また、共通電極329の電位が変動するフルブリッジ型ドライバ回路によりアクチュエータ400を駆動できるので、高い駆動力を効率よく発生させることができる。更に、当接部318および搬送駆動ローラ132の電気的な断続によるノイズが発生することもないので、自身の正確な制御ができると共に、インクジェット式記録装置100内の他の回路に電磁的な影響を与えることもない。
As described above, in the ink
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。
In the above embodiment, the ink
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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. In addition, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
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、134 搬送従動ローラ、136 駆動歯車、138 被駆動ロータ、139 絶縁材料層、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、190 制御回路、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 台座、430 ターミナル、440 係止片、446 ばね、500 駆動機構
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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を吐出する記録ヘッドと
を備える記録装置であって、
前記アクチュエータおよび前記搬送駆動ローラの間が電気的に絶縁され、
前記アクチュエータが、駆動対象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、前記縦振動素子から前記伸縮運動を伝達される当接部を含み、前記当接部が前記駆動対象に対して周期的に前記伸縮運動を伝達することにより前記駆動対象を変位させて、前記搬送駆動ローラを回転駆動し、
前記駆動対象が、前記搬送駆動ローラよりも大きな径を有し、前記搬送駆動ローラの端部に同軸に装着され、且つ、絶縁材料により被覆された周面を前記アクチュエータによる駆動対象とされて回転駆動されて、前記搬送駆動ローラと一体に回転する被駆動ロータであり、
前記搬送駆動ローラ及び前記被駆動ロータが金属である
記録装置。 A conveyance drive roller that is driven to rotate about a rotation axis that is orthogonal to a predetermined conveyance direction, and conveyance that is energized toward the conveyance drive roller and is rotated while pressing a sheet-like recording material against the conveyance drive roller. A driven roller and a piezoelectric material layer that expands and contracts when a voltage that changes periodically is applied, and abuts on at least a part of the expansion and contraction motion that occurs in the plane including the piezoelectric material layer to rotationally drive the transport driving roller. A transport unit with an actuator;
A recording apparatus comprising: a recording head that discharges ink to the recording material at a position facing the recording material conveyed by the conveyance unit;
Between the actuator and the transport drive roller is electrically insulated ,
The actuator includes a longitudinal vibration element that periodically expands and contracts in a direction including a component parallel to and intersects with a surface to be driven, and a contact portion that transmits the expansion and contraction movement from the longitudinal vibration element; The contact portion displaces the driving target by periodically transmitting the expansion and contraction motion to the driving target, and rotationally drives the transport driving roller.
The drive target has a larger diameter than the transport drive roller, is coaxially mounted on the end of the transport drive roller, and rotates around a peripheral surface covered with an insulating material as a drive target by the actuator. A driven rotor that is driven and rotates integrally with the transport drive roller;
A recording apparatus in which the transport driving roller and the driven rotor are metal .
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、前記駆動対象の表面に直交する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。 The actuator further includes a bending vibration element that periodically expands and contracts at a phase different from that of the longitudinal vibration element, which displaces the contact portion in a direction including a component parallel to the surface of the drive target.
2. The recording according to claim 1 , wherein the contact portion is simultaneously driven by the longitudinal vibration element and the bending vibration element to be displaced on a trajectory forming a circle or an ellipse on a surface orthogonal to the surface of the drive target. apparatus.
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噴射する液体噴射ヘッドと
を備える液体噴射装置であって、
前記アクチュエータおよび前記搬送駆動ローラの間が電気的に絶縁され、
前記アクチュエータが、駆動対象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、前記縦振動素子から前記伸縮運動を伝達される当接部を含み、前記当接部が前記駆動対象に対して周期的に前記伸縮運動を伝達することにより前記駆動対象を変位させて、前記搬送駆動ローラを回転駆動し、
前記駆動対象が、前記搬送駆動ローラよりも大きな径を有し、前記搬送駆動ローラの端部に同軸に装着され、且つ、絶縁材料により被覆された周面を前記アクチュエータによる駆動対象とされて回転駆動されて、前記搬送駆動ローラと一体に回転する被駆動ロータであり、
前記搬送駆動ローラ及び前記被駆動ロータが金属である
液体噴射装置。 A conveyance drive roller that is driven to rotate about a rotation axis that is orthogonal to a predetermined conveyance direction, and conveyance that is energized toward the conveyance drive roller and is rotated while pressing a sheet-like recording material against the conveyance drive roller. A driven roller and a piezoelectric material layer that expands and contracts when a voltage that changes periodically is applied, and abuts on at least a part of the expansion and contraction motion that occurs in the plane including the piezoelectric material layer to rotationally drive the transport drive roller A transport unit with an actuator;
A liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head that ejects liquid onto the recording object at a position facing the recording object conveyed by the conveying unit;
Between the actuator and the transport drive roller is electrically insulated ,
The actuator includes a longitudinal vibration element that periodically expands and contracts in a direction including a component parallel to and intersects with a surface to be driven, and a contact portion that transmits the expansion and contraction movement from the longitudinal vibration element; The contact portion displaces the driving target by periodically transmitting the expansion and contraction motion to the driving target, and rotationally drives the transport driving roller.
The drive target has a larger diameter than the transport drive roller, is coaxially mounted on the end of the transport drive roller, and rotates around a peripheral surface covered with an insulating material as a drive target by the actuator. A driven rotor that is driven and rotates integrally with the transport drive roller;
The liquid ejecting apparatus, wherein the transport driving roller and the driven rotor are metal .
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