ヘッド清掃部を有するプリンタ
【課題】液体を噴射するノズル孔を、大量の液体を用いることなく、効率的に清掃することのできる、ヘッド清掃部を備えたプリンタを提供すること。
【解決手段】本発明にかかるプリンタは、液体を噴射するノズル孔１２０が設けられた噴射面１４０を有する液体噴射ヘッド１００と、噴射面１４０に接触して移動する払拭部２００、払拭部２００を噴射面１４０に沿って移動させる動作機構３００、および動作機構３００を駆動する超音波モータ４００を含む払拭ユニット５１０を複数有するヘッド清掃部５００と、を含み、ノズル孔１２０は、払拭部２００が噴射面１４０と接触する領域内に設けられ、超音波モータ４００は、伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部４２０と、アクチュエータ部４２０の一端から延びる突起部と、突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部４６０とを有する。
【解決手段】本発明にかかるプリンタは、液体を噴射するノズル孔１２０が設けられた噴射面１４０を有する液体噴射ヘッド１００と、噴射面１４０に接触して移動する払拭部２００、払拭部２００を噴射面１４０に沿って移動させる動作機構３００、および動作機構３００を駆動する超音波モータ４００を含む払拭ユニット５１０を複数有するヘッド清掃部５００と、を含み、ノズル孔１２０は、払拭部２００が噴射面１４０と接触する領域内に設けられ、超音波モータ４００は、伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部４２０と、アクチュエータ部４２０の一端から延びる突起部と、突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部４６０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド清掃部を備えたプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットプリンタのように、紙等の媒体に液体を噴射して塗布する液体吐出装置には、液体を噴射するノズルの目詰まりを清掃等により防止する機能が備えられることが多い。例えば、特開２００２−０８６７４３号公報には、記録ヘッドのノズル形成面をワイピング部材が回転しながら摺接するインクジェット式記録装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０８６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、液体を噴射するノズルは、狭い間隔で配置されることが望まれており、目詰まりを防止する機構に対しても、より小型化することが求められている。また、従来のワイピング機構等では、ヘッドのノズルが密に配置されると、これに適用できるほど小型化することが難しい。たとえば、ヘッドに設けられた全てのノズルを一度に清掃する方式を採っていた。したがって、ノズルの清掃のために液体を用いる場合は、大量に液体を消費してしまい、液体の無駄使いとなってしまうことがあった。
【０００４】
本発明の目的の１つは、液体を噴射するノズル孔を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部を備えたプリンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるプリンタは、
液体を噴射するノズル孔が設けられた噴射面を有する液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に接触して移動する払拭部、前記払拭部を前記噴射面に沿って移動させる動作機構、および前記動作機構を駆動する超音波モータを含む払拭ユニットを複数有するヘッド清掃部と、
を含み、
前記ノズル孔は、前記払拭部が前記噴射面と接触する領域内に設けられ、
前記超音波モータは、
伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部の一端から延びる突起部と、前記突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部とを有する。
【０００６】
このようなプリンタは、液体を噴射するノズル孔を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部を備えている。そして、このヘッド清掃部は、超音波モータを駆動源としており、回転軸の方向の厚みが薄く、小型の液体噴射ヘッドに対応することができる。
【０００７】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記液体噴射ヘッドは、前記払拭ユニットに対応して、前記噴射面を複数有することができる。
【０００８】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記噴射面には、前記ノズル孔を複数設けることができる。
【０００９】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記動作機構は、ラックおよびピニオンを有することができ、
前記払拭部は、前記ラックに備えられることができる。
【００１０】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記動作機構は、さらに、変速歯車を有することができる。
【００１１】
本発明にかかるプリンタにおいて、
複数の前記払拭ユニットは、各々が独立して動作することができる。
【００１２】
このようなプリンタは、各払拭ユニットが独立して動作できるため、大量の液体を用いることなく効率的にノズル孔を清掃することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例として説明するものである。
【００１４】
本実施形態にかかるプリンタ６００は、液体噴射ヘッド１００と、ヘッド清掃部５００と、を含む。以下、液体噴射ヘッド１００、ヘッド清掃部５００およびプリンタ６００の順に説明する。
【００１５】
１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態のプリンタ６００に含まれる液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態のプリンタ６００に含まれる液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を模式的に示し、図１において符号Ａの部位を下方から見た側面図である。なお、液体噴射ヘッド１００は、常に図示の位置に配置されるわけではなく、ノズル孔１２０の目詰まり等の状況に応じて、図示のようなヘッド清掃部５００との位置関係に配置されるものである。
【００１６】
図１および図２に示すように、本実施形態で用いられる液体噴射ヘッド１００は、液体を吐出するノズル孔１２０が設けられた噴射面１４０を有する。液体噴射ヘッド１００は、噴射面１４０を有するかぎり任意である。液体噴射ヘッド１００は、液体室、液体タンク、液体カートリッジ、液体流路など、他の構成を含んでいてもよい。液体噴射ヘッド１００は、たとえば、インクジェット式記録装置に一般的に用いられるヘッドであり、紙等の媒体に対して、ノズル孔１２０からインクを噴射し、塗布することができる。インクジェット式記録装置の場合、噴射面１４０は、紙等の媒体に面して走査できるような平面状の形状であることが好ましい。噴射面１４０は、後述するヘッド清掃部５００の払拭部２００が接触しながら移動できる形状であれば平面である必要はない。図示の例では噴射面１４０は平面状に描いてある。噴射面１４０の材質は、たとえば、ステンレス、シリコン、酸化シリコンなどで形成されることができる。
【００１７】
噴射面１４０には、ノズル孔１２０が設けられている。１つの噴射面１４０に対してノズル孔１２０は複数設けられることができる。図１の例では、１つの噴射面１４０に３つのノズル孔１２０が設けられている。ノズル孔１２０の配置は、噴射面１４０の範囲内に設けられ、後述の払拭部２００が接触できる範囲に設けられるかぎり任意である。ノズル孔１２０は、液体を通過させることができる。複数のノズル孔１２０を設けた場合、各々のノズル孔１２０から、異なる液体を噴射するようにすることもできる。ノズル孔１２０の形状は、図示の例では円形の開口を有しているが、任意に設計することができる。ノズル孔１２０から噴射される液体は、流動性を有するものであれば特に限定されない。液体としては、水系、有機溶媒系を問わず、たとえば、インク、エマルション、分散体などが挙げられる。
【００１８】
２．ヘッド清掃部
図１および図２に示すように、本実施形態で用いられるヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０を複数有する。図１に例示したヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０を３つ有している。
【００１９】
払拭ユニット５１０は、払拭部２００、動作機構３００、および超音波モータ４００を含む。払拭ユニット５１０は、ノズル孔１２０の数に対応して１つずつ設けられていても、複数のノズル孔１２０の組に対して１つずつ設けられていてもよい。図１の例では、払拭ユニット５１０は、３つのノズル孔１２０に対して１つずつ設けられており、ヘッド清掃部５００は３つの払拭ユニット５１０から構成されている。
【００２０】
払拭部２００は、液体噴射ヘッド１００とヘッド清掃部５００とが、図１および図２のように配置されたときに、動作機構３００によって噴射面１４０に沿って移動できる部材である。図１および図２の例では、払拭部２００は、動作機構３００のラック３５０の先端付近に固定されている。これにより、動作機構３００が動作したとき、払拭部２００が噴射面１４０を滑走し、ノズル孔１２０を払拭することができる。払拭部２００の形状は、特に限定されず、図示のように湾曲した板状の形状であってもよい。払拭部２００は、噴射面１４０に接触しながら移動する。そのため、噴射面１４０は、払拭部２００が接触する領域（接触領域１４２）を有する。払拭部２００は、接触領域１４２内にノズル孔１２０が入るように配置される。払拭部２００は、ノズル孔１２０の目詰まりや汚れを、掻き取る、擦り取る、または拭き取る機能を有する。この場合、対象となるノズル孔１２０から液体を噴射させながら、または、噴射させた後に拭き取ると、清掃の効果を高くすることができる（詳細は後述する。）。払拭部２００の材質は、たとえば、クロロプレンゴムやオレフィン系エラストマーなどのエラストマーや、可とう性を有する材料を用いることができる。
【００２１】
動作機構３００は、払拭部２００を噴射面１４０に沿って移動させる機構である。動作機構３００は、超音波モータ４００の回転運動を払拭部１４０の直線運動に変換する機構である。動作機構３００としては、ラックアンドピニオン機構、クランク機構、カム機構、ウオーム・ラック機構等を用いることができる。動作機構３００は、複数の払拭ユニット５１０を近接して設置できるようなものが好ましい。そのため、超音波モータ４００の回転軸の方向に直交する方向に直線運動の方向を有するものが好ましい。上記した機構のうち、動作機構３００は、簡易かつ省スペースに向くものとして、ラックアンドピニオン機構がより好ましい。図１および図２の例では、動作機構３００は、ラックアンドピニオン機構を採用しており、ラック３５０およびピニオン３４０を有する。そして、ピニオン３４０は、超音波モータ４００のロータ４６０の回転軸４６４に設けられている。このような動作機構３００により、超音波モータ４００の駆動に従って、ラック３５０を直線動作させ、払拭部２００を噴射面１４０に接触させながら、図２中、滑走方向Ｒの方向に滑走させることができる。動作機構３００は、必要に応じて、図示のような固定板３３０、ガイドピン３１０などを有することができる。
【００２２】
ラック３５０は、ラックアンドピニオン機構のラックである。ラック３５０は、長手方向に往復動作することができる。図２の例では、ラック３５０は、平面的に見て内側に長円形の開口部を有する板状の形状を有し、枠から該開口部へ向かってピニオン３４０とのかみ合わせが可能な凹凸（直線歯）が形成されている。ラック３５０の形状は、図示のような形状には限定されず、強度等が保てる限り自由に設計することができる。ラック３５０の厚みは、強度等が保てる限り自由に設計することができるが、払拭ユニット５１０の厚みを大きくしすぎないように薄いものとすることが望ましい。ラック３５０の材質は、特に限定されない。
【００２３】
ピニオン３４０は、ラック３５０の歯と噛み合う歯車の形状を有する。ピニオン３４０の回転により、ラック３５０は、直線運動をすることができる。図１および図２の例では、ピニオン３４０は、超音波モータ４００の回転軸４６４に設けられている。ピニオン３４０の材質は、特に限定されない。ピニオン３４０およびラック３５０が有する歯は、上記のような動作が可能であれば、形状、ピッチなど特に限定されない。
【００２４】
本実施形態で用いる超音波モータは、払拭ユニット５１０の厚みを小さく抑えるために、回転の軸の方向に薄い形状を有するものが望ましい。このような超音波モータの一例として、以下に示すような超音波モータ４００がある。なお、本実施形態で用いる超音波モータは、以下に述べる超音波モータ４００の構成に限定されない。
【００２５】
図３は、超音波モータ４００を模式的に示す平面図である。図４は、超音波モータ４００を模式的に示す断面図である。図３のＡ−Ａ線の断面が図４に相当する。
【００２６】
超音波モータ４００は、アクチュエータ部４２０と、突起部４４０と、ロータ部４６０とを有する。超音波モータ４００は、動作機構３００を駆動することができる。
【００２７】
アクチュエータ部４２０は、図３および図４に示すように、振動板４２２と、２つの圧電体層４２４，４２４’と、２つの縦振動用電極４２６ａ，４２６ａ’と、８つの屈曲振動用電極４２６ｂ，４２６ｃ，４２６ｄ，４２６ｅ，４２６ｂ’，４２６ｃ’，４２６ｄ’，４２６ｅ’と、を有する。図４に示すように、アクチュエータ部４２０は、振動板４２２の板面を鏡面として、上下に対称な構成である。したがって、以下では、振動板４２２から上側の構成について詳細に説明し、振動板４２２より下側の構成については、詳細な説明を省略する。
【００２８】
アクチュエータ部４２０は、平面視において略長方形となっている（図３参照）。図３および図４では、左右方向に長手方向を有するように描いてある。振動板４２０の厚さは、たとえば０．１μｍないし２００μｍとすることができる。図示の例では、突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の振動板４２２に一体的に設けられている（図４参照）。アクチュエータ部４２０は、ロータ部４６０の外周面に突起部４４０の先端４４２を接して、振動板４２２の振動をロータ部４６０の回転に変換できるように設けられている。振動板４２２は、圧電体層４２４に接しており、該圧電体層４２４の伸縮にともなって伸縮および屈曲運動が可能である。振動板４２２は、接触する圧電体層４２４に電力を供給するように導電性を有する物質で構成されることができる。また振動板４２２は、導電性を有さない物質で構成されてもよく、このような場合は、振動板４２２と圧電体層４２４との間に電力を供給するための電極を別途設けることができる。振動板４２２の材質としては、たとえば、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２９】
圧電体層４２４は、振動板４２２の上に設けられる。圧電体層４２４は、電圧が印加されることにより伸縮することができる。圧電体層４２４の伸縮の方向は、印加する電圧の極性や、圧電体層４２４を分極させる方向により任意に設計することができる。圧電体層４２４の厚さは、たとえば０．１μｍないし２００μｍとすることができる。図３および図４の例では、４つの屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅを配しているため、圧電体層４２４は、単層で一方向に分極処理されている。この例では、各電極に印加する電圧の極性によってそれぞれの電極に対応する部位の圧電体の伸縮を行うことができる。圧電体層４２４は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）などの圧電材料から形成されることができる。
【００３０】
縦振動用電極４２６ａは、圧電体層４２４の上に設けられる。縦振動用電極４２６ａは、振動板４２２すなわちアクチュエータ部４２０を長手方向に伸縮するための電力を供給するために設けられる。
【００３１】
屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、圧電体層４２４の上に設けられる。屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、縦振動用電極４２６ａと電気的に絶縁されている。屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、振動板４２２すなわちアクチュエータ部２００を屈曲振動させるための電力を供給するために設けられる。このような振動は、たとえば、屈曲振動用電極４２６ｃと屈曲振動用電極４２６ｅに互いに極性が反対になるような電圧を印加することによって可能である。このようにすれば一方の電極の下の圧電体がアクチュエータ部４２０の長手方向に伸張したときに、他方の電極の下の圧電体が同方向に収縮するため、収縮する側を内側としてアクチュエータ部４２０が屈曲するような動作が可能となる。このような電圧の組み合わせを交番して印加することで、アクチュエータ部４２０は、長手方向に垂直な方向の屈曲振動が可能となる。図示の例では屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅが４つ配置されているが、以上のような機能を有する限り、当該電極の数、配置および形状は任意に設計できる。また、この例では、電極の配置によって屈曲および伸縮を生じさせるが、そのほかに、圧電体層４２４の分極の配置を利用して屈曲および伸縮を生じさせる方法もある。
【００３２】
縦振動用電極４２６ａ、屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、たとえば白金などの金属材料やランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯ３）などの導電性酸化物からなることができ単層でも多層構造でもよい。これらの電極の厚さは、十分に低い電気抵抗値が得られる厚さであれば良く、たとえば１０ｎｍないし５μｍとすることができる。
【００３３】
アクチュエータ部４２０は、各電極から印加される電圧の極性に従って、屈曲および伸縮することができる。各電極に印加する電圧の極性を特定の周波数で交番させるため、アクチュエータ部４２０は、屈曲振動と伸縮振動（縦振動）とを同時に発生させることができる。このような振動の組み合わせにより、突起部４４０の先端４４２の軌跡を楕円状にすることができる。さらにこの楕円状の振動は、印加する交流の周波数、電圧および位相などを調節することで、所望の態様を得ることができる。各電極に印加する交流の周波数は、アクチュエータ部４２０と突起部４４０を含む振動系全体の共振周波数付近であると超音波モータ４００の駆動の効率を高めることができる。
【００３４】
アクチュエータ部４２０は、突起部４４０と一体的に運動する。突起部４４０は、アクチュエータ部４２０（振動板４２２）の動きに伴って、その先端が楕円状の軌跡を描くように振動することができる。そして、この振動によって、ロータ部４６０の側面は接触したときの動作の方向に突き動かされ、ロータ部４６０が回転軸４６４の周りに回転する。ロータ部４６０の回転方向および回転速度は、上述したようにアクチュエータ部４２０に入力する交流電圧の周波数、電圧および位相などを変化させることで調節することができる。なお、以上の説明は、振動板４２２よりも上側の部材についてのみ説明したが、下側にも同様の機能を有する部材が設けられており、適宜協働させて上記の動作を行うことができる。
【００３５】
アクチュエータ部４２０は、動作機構３００の固定板３３０等に固定できるように固定突起４２８を有する。固定突起４２８は、アクチュエータ部４２０を支持するとともにロータ部４６０に突起部４４０を押しつけるように保持するために設けられる。固定突起４２８は、たとえば、アクチュエータ部４２０の振動板４２２と一体的に形成されていてもよい。固定突起４２８は、固定治具３２０によって、固定板３３０にアクチュエータ部４２０を固定している。固定突起４２８の材質としては、たとえば、ステンレス鋼が好ましい。また固定突起４２８と振動板４２２は、異なる材質であっても良い。
【００３６】
突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の長手方向の一端から延びるように設けられる。図３および図４の例では、突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の振動板４２２に一体的に形成されている。突起部４４０は、振動板４２２とは別の部材として設けられていてもよい。アクチュエータ部４２０から突起部４４０が延びる方向は、本実施形態の場合アクチュエータ部４２０の長手方向と一致しているが、これに限定されず、長手方向から外れた方向であってもよい。
【００３７】
ロータ部４６０は、その外周面が、アクチュエータ部４２０の突起部４４０と当接するように設けられる。ロータ部４６０は、回転の中心軸４６４を中心として回転自在に設けられる。ロータ部４６０は、外周面が、振動する突起部４４０の先端４４２によって蹴られることによって中心軸周りにモーメントを生じて回転駆動される。ロータ部４６０は、円柱状の形状であっても良いし、図示の例のように回転軸４６４に輪軸として機能する円盤４６６を設けた形状であってもよい。ロータ部４６０の回転は、超音波モータ４００の機械的な出力となる。ロータ部４６０の材質は、摩耗しにくいものであることが好ましい。
【００３８】
払拭ユニット５１０は、上述した払拭部２００、動作機構３００、および超音波モータ４００を含む。払拭ユニット５１０は、機械的に干渉しないように複数個が積層される。図１の例では、ヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０が３個重なり配置されている。複数の払拭ユニット５１０は、それぞれ独立に動作することができる。図１には、払拭ユニット５１０が独立して動作する一例として、中央のユニットの払拭部２００が他のユニットの払拭部２００と異なる位置に移動されている様子を示した。
【００３９】
以上説明したヘッド清掃部５００は、超音波モータ４００を駆動源としている。超音波モータ４００は、回転軸４６４の方向の厚みが非常に薄い。そのため、払拭ユニット５１０を極めて薄く構成することができる。本実施形態の払拭ユニット５１０は、極めて薄く構成されるため、これを積層したヘッド清掃部５００は、隣り合う払拭部２００の間の間隔を非常に小さくすることができる。これにより、液体噴射ヘッド１００にノズル孔１２０が高密度に配置された場合に、ノズル孔１２０の間隔に対応して払拭部２００を設けることができる。
【００４０】
また、上述のヘッド清掃部５００は、各払拭ユニット５１０を独立して動作させることができるため、目詰まり等を起こした所望のノズル孔のみを清掃することができる。よって、清掃に要する時間を削減することができる。また、ノズル孔１２０を清掃する際に、液体を使用する場合において、清掃の対象となるノズル孔１２０のみから液体を噴射するだけで済むため、清掃のために必要な液体の吐出量を著しく削減することができる。
【００４１】
３．プリンタ
次に上述した液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を有するプリンタ６００について説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【００４２】
図５は、本実施形態に係るプリンタ６００を概略的に示す斜視図である。プリンタ６００は、ヘッドユニット６３０と、駆動部６１０と、ヘッド清掃部５００と、制御部６６０と、を含む。また、プリンタ６００は、装置本体６２０と、給紙部６５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口６２２と、装置本体６２０の上面に配置された操作パネル６７０と、を含むことができる。
【００４３】
ヘッドユニット６３０は、上述した液体噴射ヘッド１００（図中、Ｈと符号を付した。）から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット６３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ６３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ６３１を搭載した運搬部（キャリッジ）６３２と、を備える。
【００４４】
駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０を往復動させることができる。駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２と、を有する。
【００４５】
往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４４と、キャリッジガイド軸６４４と平行に延在するタイミングベルト６４３と、を備える。キャリッジガイド軸６４４は、キャリッジ６３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ６３２を支持している。さらに、キャリッジ６３２は、タイミングベルト６４３の一部に固定されている。キャリッジモータ６４１の作動により、タイミングベルト６４３を走行させると、キャリッジガイド軸６４４に導かれて、ヘッドユニット６３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００４６】
ヘッド清掃部５００は、往復動機構６４２によってヘッドユニット６３０が移動することによってヘッドユニット６３０とヘッド清掃部５００とが、接触できるような位置に配置される。ヘッドユニット６３０の液体噴射ヘッド１００のノズル孔１２０が目詰まりを生じたときなどに、ヘッドユニット６３０は、ヘッド清掃部５００の払拭部２００と噴射面１４０とが接触可能な位置に移動される。そして、ヘッド清掃部５００および液体噴射ヘッド１００を制御部６６０が適切に動作させることによって、所望の払拭動作を行わせ、任意のノズル孔１２０を清掃することができる。
【００４７】
制御部６６０は、ヘッドユニット６３０、駆動部６１０、ヘッド清掃部５００および給紙部６５０を制御することができる。
【００４８】
給紙部６５０は、記録用紙Ｐをトレイ６２１からヘッドユニット６３０側へ送り込むことができる。給紙部６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２と、を備える。給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａおよび駆動ローラ６５２ｂを備える。駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されている。
【００４９】
ヘッドユニット６３０、ヘッド清掃部５００、駆動部６１０、制御部６６０、および給紙部６５０は、装置本体６２０の内部に設けられている。
【００５０】
なお、上述した例では、プリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として半導体の製造工程に用いられることができる。本発明のプリンタは、商業用途として、紙以外の媒体へ液体を塗布する用途に用いられることもできる。
【００５１】
本実施形態のプリンタ６００は、液体を噴射するノズル孔１２０を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部５００を備えている。そして、このヘッド清掃部５００は、超音波モータ４００を駆動源としており、回転軸４６４の方向の厚みが非常に薄い。そのため、本実施形態のプリンタ６００は、小型の液体噴射ヘッド１００を有することができ、しかも、液体を噴射させてノズル孔１２０を清掃する場合には、大量の液体を用いることなくノズル孔１２０を清掃することができる。
【００５２】
４．変形例
本実施形態では、多くの変形が可能である。その変形例について以下に図面を用いて説明する。図６は、本変形例の液体噴射ヘッド１５０およびヘッド清掃部５５０を模式的に示す正面図である。図７は、本変形例の液体噴射ヘッド１５０およびヘッド清掃部５５０を模式的に示し、図６において符号Ａの部位を下方から見た側面図である。なお、液体噴射ヘッド１５０は、ノズル孔１２０の目詰まり等の状況に応じて、図示のようなヘッド清掃部５５０との位置関係に配置されるものである。
【００５３】
まず、液体噴射ヘッドの変形例について述べる。図６に示すように、本変形例の液体噴射ヘッド１５０は、噴射面１４０を複数有し、液体を吐出するノズル孔１２０が１つの噴射面１４０に複数設けられる以外は、上述した液体噴射ヘッド１００と同様である。噴射面１４０およびノズル孔１２０のそれぞれの個数は、任意に設計することができる。図６の例では、１つの噴射面１４０に５つのノズル孔１２０が設けられている。そして、噴射面１４０が３つ平行に配列されている。
【００５４】
本実施形態において、本変形例の液体噴射ヘッド１５０のような、噴射面１４０およびノズル孔１２０が高密度に設けられたものとすることができる。このような液体噴射ヘッド１５０は、ヘッド清掃部５００によって噴射面１４０ごとにノズル孔１２０の列を清掃することができる。そして、本実施形態のヘッド清掃部は、払拭ユニットの間隔が狭いため、ノズル孔１２０および噴射面１４０の間隔を狭く配置しても、十分に液体噴射ヘッド１５０のノズル孔１２０を、少量の液体を用いて短時間に効率的に清掃するという効果を得ることができる。
【００５５】
次に、ヘッド清掃部の変形例について述べる。図６および図７に示すように、本変形例のヘッド清掃部５５０は、上述のヘッド清掃部５００の動作機構３００において、さらに変速歯車３６０を有する以外は、上述のヘッド清掃部５００と同様の構成である。したがって、動作機構３００の変速歯車３６０以外の構成については詳細な説明を省略する。
【００５６】
本変形例の動作機構３００は、ラックアンドピニオン機構であるが、図６および図７に示すように、ピニオン３４０とラック３５０との間に、動力を伝達する変速歯車３６０を有する。図示のように、超音波モータ４００の回転運動は、回転軸４６４に設けられた輪軸４６８の外周面４６９に接する変速歯車３６０の外周面３６２に伝達され、変速歯車３６０の回転軸３６４に取り付けられたピニオン３４０を回転させる。そしてピニオン３４０の回転により、ラック３５０が直線動作する。輪軸４６８は、必要に応じて設けることができる。このような変速歯車３６０を有すると、超音波モータ４００の駆動に従って動作するラック３５０の速度および動作時の力を変化させることができる。図示の例では、超音波モータ４００の回転を変速歯車３６０によって減速して、ラック３５０に伝達するようになっている。このようにすれば、ラック３５０が噴射面１４０を滑走する際の速度を小さくでき、かつ、滑走するときの力を大きくすることができる。これにより、ノズル孔１２０の目詰まりや汚れを、掻き取る、擦り取る、または拭き取る力を大きくすることができる。したがって、このような変形例のヘッド清掃部５５０を備えたプリンタは、より粘度の大きい液体に適用することができる。変速歯車３６０は、複数設けてもよく、超音波モータ４００の回転数やトルクに従って自由に設計することができる。
【００５７】
以上のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す正面図。
【図２】実施形態の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す側面図。
【図３】実施形態にかかる超音波モータを模式的に示す平面図。
【図４】実施形態にかかる超音波モータを模式的に示す断面図。
【図５】実施形態にかかるプリンタ６００を模式的に示す斜視図。
【図６】変形例の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す正面図。
【図７】変形例の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
【００５９】
１００ 液体噴射ヘッド、１２０ ノズル孔、１４０ 噴射面、１４２ 接触領域、
２００ 払拭部、３００ 動作機構、３１０ ガイドピン、３２０ 固定治具、
３３０ 固定板、３４０ ピニオン、３５０ ラック、３６０ 変速歯車、
３６２ 外周面、３６４ 回転軸、４００ 超音波モータ、４２０ アクチュエータ部、
４２２ 振動板、４２４ 圧電体層、４２６ａ〜４２６ｅ 電極、４２８ 固定突起、
４４０ 突起部、４４２ 先端、４６０ ロータ部、４６２ 外周面、４６４ 回転軸、
４６６ 円盤、４６８ 輪軸、４６９ 外周面、５００，５５０ ヘッド清掃部、
５１０，５６０ 払拭ユニット、圧電体層、６００ プリンタ、６１０ 駆動部、
６２０ 装置本体、６２１ トレイ、６２２ 排出口、６３０ ヘッドユニット、
６３１ インクカートリッジ、６３２ キャリッジ、６４１ キャリッジモータ、
６４２ 往復動機構、６４３ タイミングベルト、６４４ キャリッジガイド軸、
６５０ 給紙部、６５１ 給紙モータ、６５２ 給紙ローラ、６６０ 制御部、
６７０ 操作パネル、Ｒ 滑走方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド清掃部を備えたプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットプリンタのように、紙等の媒体に液体を噴射して塗布する液体吐出装置には、液体を噴射するノズルの目詰まりを清掃等により防止する機能が備えられることが多い。例えば、特開２００２−０８６７４３号公報には、記録ヘッドのノズル形成面をワイピング部材が回転しながら摺接するインクジェット式記録装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０８６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、液体を噴射するノズルは、狭い間隔で配置されることが望まれており、目詰まりを防止する機構に対しても、より小型化することが求められている。また、従来のワイピング機構等では、ヘッドのノズルが密に配置されると、これに適用できるほど小型化することが難しい。たとえば、ヘッドに設けられた全てのノズルを一度に清掃する方式を採っていた。したがって、ノズルの清掃のために液体を用いる場合は、大量に液体を消費してしまい、液体の無駄使いとなってしまうことがあった。
【０００４】
本発明の目的の１つは、液体を噴射するノズル孔を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部を備えたプリンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかるプリンタは、
液体を噴射するノズル孔が設けられた噴射面を有する液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に接触して移動する払拭部、前記払拭部を前記噴射面に沿って移動させる動作機構、および前記動作機構を駆動する超音波モータを含む払拭ユニットを複数有するヘッド清掃部と、
を含み、
前記ノズル孔は、前記払拭部が前記噴射面と接触する領域内に設けられ、
前記超音波モータは、
伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部の一端から延びる突起部と、前記突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部とを有する。
【０００６】
このようなプリンタは、液体を噴射するノズル孔を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部を備えている。そして、このヘッド清掃部は、超音波モータを駆動源としており、回転軸の方向の厚みが薄く、小型の液体噴射ヘッドに対応することができる。
【０００７】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記液体噴射ヘッドは、前記払拭ユニットに対応して、前記噴射面を複数有することができる。
【０００８】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記噴射面には、前記ノズル孔を複数設けることができる。
【０００９】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記動作機構は、ラックおよびピニオンを有することができ、
前記払拭部は、前記ラックに備えられることができる。
【００１０】
本発明にかかるプリンタにおいて、
前記動作機構は、さらに、変速歯車を有することができる。
【００１１】
本発明にかかるプリンタにおいて、
複数の前記払拭ユニットは、各々が独立して動作することができる。
【００１２】
このようなプリンタは、各払拭ユニットが独立して動作できるため、大量の液体を用いることなく効率的にノズル孔を清掃することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例として説明するものである。
【００１４】
本実施形態にかかるプリンタ６００は、液体噴射ヘッド１００と、ヘッド清掃部５００と、を含む。以下、液体噴射ヘッド１００、ヘッド清掃部５００およびプリンタ６００の順に説明する。
【００１５】
１．液体噴射ヘッド
図１は、本実施形態のプリンタ６００に含まれる液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態のプリンタ６００に含まれる液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を模式的に示し、図１において符号Ａの部位を下方から見た側面図である。なお、液体噴射ヘッド１００は、常に図示の位置に配置されるわけではなく、ノズル孔１２０の目詰まり等の状況に応じて、図示のようなヘッド清掃部５００との位置関係に配置されるものである。
【００１６】
図１および図２に示すように、本実施形態で用いられる液体噴射ヘッド１００は、液体を吐出するノズル孔１２０が設けられた噴射面１４０を有する。液体噴射ヘッド１００は、噴射面１４０を有するかぎり任意である。液体噴射ヘッド１００は、液体室、液体タンク、液体カートリッジ、液体流路など、他の構成を含んでいてもよい。液体噴射ヘッド１００は、たとえば、インクジェット式記録装置に一般的に用いられるヘッドであり、紙等の媒体に対して、ノズル孔１２０からインクを噴射し、塗布することができる。インクジェット式記録装置の場合、噴射面１４０は、紙等の媒体に面して走査できるような平面状の形状であることが好ましい。噴射面１４０は、後述するヘッド清掃部５００の払拭部２００が接触しながら移動できる形状であれば平面である必要はない。図示の例では噴射面１４０は平面状に描いてある。噴射面１４０の材質は、たとえば、ステンレス、シリコン、酸化シリコンなどで形成されることができる。
【００１７】
噴射面１４０には、ノズル孔１２０が設けられている。１つの噴射面１４０に対してノズル孔１２０は複数設けられることができる。図１の例では、１つの噴射面１４０に３つのノズル孔１２０が設けられている。ノズル孔１２０の配置は、噴射面１４０の範囲内に設けられ、後述の払拭部２００が接触できる範囲に設けられるかぎり任意である。ノズル孔１２０は、液体を通過させることができる。複数のノズル孔１２０を設けた場合、各々のノズル孔１２０から、異なる液体を噴射するようにすることもできる。ノズル孔１２０の形状は、図示の例では円形の開口を有しているが、任意に設計することができる。ノズル孔１２０から噴射される液体は、流動性を有するものであれば特に限定されない。液体としては、水系、有機溶媒系を問わず、たとえば、インク、エマルション、分散体などが挙げられる。
【００１８】
２．ヘッド清掃部
図１および図２に示すように、本実施形態で用いられるヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０を複数有する。図１に例示したヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０を３つ有している。
【００１９】
払拭ユニット５１０は、払拭部２００、動作機構３００、および超音波モータ４００を含む。払拭ユニット５１０は、ノズル孔１２０の数に対応して１つずつ設けられていても、複数のノズル孔１２０の組に対して１つずつ設けられていてもよい。図１の例では、払拭ユニット５１０は、３つのノズル孔１２０に対して１つずつ設けられており、ヘッド清掃部５００は３つの払拭ユニット５１０から構成されている。
【００２０】
払拭部２００は、液体噴射ヘッド１００とヘッド清掃部５００とが、図１および図２のように配置されたときに、動作機構３００によって噴射面１４０に沿って移動できる部材である。図１および図２の例では、払拭部２００は、動作機構３００のラック３５０の先端付近に固定されている。これにより、動作機構３００が動作したとき、払拭部２００が噴射面１４０を滑走し、ノズル孔１２０を払拭することができる。払拭部２００の形状は、特に限定されず、図示のように湾曲した板状の形状であってもよい。払拭部２００は、噴射面１４０に接触しながら移動する。そのため、噴射面１４０は、払拭部２００が接触する領域（接触領域１４２）を有する。払拭部２００は、接触領域１４２内にノズル孔１２０が入るように配置される。払拭部２００は、ノズル孔１２０の目詰まりや汚れを、掻き取る、擦り取る、または拭き取る機能を有する。この場合、対象となるノズル孔１２０から液体を噴射させながら、または、噴射させた後に拭き取ると、清掃の効果を高くすることができる（詳細は後述する。）。払拭部２００の材質は、たとえば、クロロプレンゴムやオレフィン系エラストマーなどのエラストマーや、可とう性を有する材料を用いることができる。
【００２１】
動作機構３００は、払拭部２００を噴射面１４０に沿って移動させる機構である。動作機構３００は、超音波モータ４００の回転運動を払拭部１４０の直線運動に変換する機構である。動作機構３００としては、ラックアンドピニオン機構、クランク機構、カム機構、ウオーム・ラック機構等を用いることができる。動作機構３００は、複数の払拭ユニット５１０を近接して設置できるようなものが好ましい。そのため、超音波モータ４００の回転軸の方向に直交する方向に直線運動の方向を有するものが好ましい。上記した機構のうち、動作機構３００は、簡易かつ省スペースに向くものとして、ラックアンドピニオン機構がより好ましい。図１および図２の例では、動作機構３００は、ラックアンドピニオン機構を採用しており、ラック３５０およびピニオン３４０を有する。そして、ピニオン３４０は、超音波モータ４００のロータ４６０の回転軸４６４に設けられている。このような動作機構３００により、超音波モータ４００の駆動に従って、ラック３５０を直線動作させ、払拭部２００を噴射面１４０に接触させながら、図２中、滑走方向Ｒの方向に滑走させることができる。動作機構３００は、必要に応じて、図示のような固定板３３０、ガイドピン３１０などを有することができる。
【００２２】
ラック３５０は、ラックアンドピニオン機構のラックである。ラック３５０は、長手方向に往復動作することができる。図２の例では、ラック３５０は、平面的に見て内側に長円形の開口部を有する板状の形状を有し、枠から該開口部へ向かってピニオン３４０とのかみ合わせが可能な凹凸（直線歯）が形成されている。ラック３５０の形状は、図示のような形状には限定されず、強度等が保てる限り自由に設計することができる。ラック３５０の厚みは、強度等が保てる限り自由に設計することができるが、払拭ユニット５１０の厚みを大きくしすぎないように薄いものとすることが望ましい。ラック３５０の材質は、特に限定されない。
【００２３】
ピニオン３４０は、ラック３５０の歯と噛み合う歯車の形状を有する。ピニオン３４０の回転により、ラック３５０は、直線運動をすることができる。図１および図２の例では、ピニオン３４０は、超音波モータ４００の回転軸４６４に設けられている。ピニオン３４０の材質は、特に限定されない。ピニオン３４０およびラック３５０が有する歯は、上記のような動作が可能であれば、形状、ピッチなど特に限定されない。
【００２４】
本実施形態で用いる超音波モータは、払拭ユニット５１０の厚みを小さく抑えるために、回転の軸の方向に薄い形状を有するものが望ましい。このような超音波モータの一例として、以下に示すような超音波モータ４００がある。なお、本実施形態で用いる超音波モータは、以下に述べる超音波モータ４００の構成に限定されない。
【００２５】
図３は、超音波モータ４００を模式的に示す平面図である。図４は、超音波モータ４００を模式的に示す断面図である。図３のＡ−Ａ線の断面が図４に相当する。
【００２６】
超音波モータ４００は、アクチュエータ部４２０と、突起部４４０と、ロータ部４６０とを有する。超音波モータ４００は、動作機構３００を駆動することができる。
【００２７】
アクチュエータ部４２０は、図３および図４に示すように、振動板４２２と、２つの圧電体層４２４，４２４’と、２つの縦振動用電極４２６ａ，４２６ａ’と、８つの屈曲振動用電極４２６ｂ，４２６ｃ，４２６ｄ，４２６ｅ，４２６ｂ’，４２６ｃ’，４２６ｄ’，４２６ｅ’と、を有する。図４に示すように、アクチュエータ部４２０は、振動板４２２の板面を鏡面として、上下に対称な構成である。したがって、以下では、振動板４２２から上側の構成について詳細に説明し、振動板４２２より下側の構成については、詳細な説明を省略する。
【００２８】
アクチュエータ部４２０は、平面視において略長方形となっている（図３参照）。図３および図４では、左右方向に長手方向を有するように描いてある。振動板４２０の厚さは、たとえば０．１μｍないし２００μｍとすることができる。図示の例では、突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の振動板４２２に一体的に設けられている（図４参照）。アクチュエータ部４２０は、ロータ部４６０の外周面に突起部４４０の先端４４２を接して、振動板４２２の振動をロータ部４６０の回転に変換できるように設けられている。振動板４２２は、圧電体層４２４に接しており、該圧電体層４２４の伸縮にともなって伸縮および屈曲運動が可能である。振動板４２２は、接触する圧電体層４２４に電力を供給するように導電性を有する物質で構成されることができる。また振動板４２２は、導電性を有さない物質で構成されてもよく、このような場合は、振動板４２２と圧電体層４２４との間に電力を供給するための電極を別途設けることができる。振動板４２２の材質としては、たとえば、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２９】
圧電体層４２４は、振動板４２２の上に設けられる。圧電体層４２４は、電圧が印加されることにより伸縮することができる。圧電体層４２４の伸縮の方向は、印加する電圧の極性や、圧電体層４２４を分極させる方向により任意に設計することができる。圧電体層４２４の厚さは、たとえば０．１μｍないし２００μｍとすることができる。図３および図４の例では、４つの屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅを配しているため、圧電体層４２４は、単層で一方向に分極処理されている。この例では、各電極に印加する電圧の極性によってそれぞれの電極に対応する部位の圧電体の伸縮を行うことができる。圧電体層４２４は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）などの圧電材料から形成されることができる。
【００３０】
縦振動用電極４２６ａは、圧電体層４２４の上に設けられる。縦振動用電極４２６ａは、振動板４２２すなわちアクチュエータ部４２０を長手方向に伸縮するための電力を供給するために設けられる。
【００３１】
屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、圧電体層４２４の上に設けられる。屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、縦振動用電極４２６ａと電気的に絶縁されている。屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、振動板４２２すなわちアクチュエータ部２００を屈曲振動させるための電力を供給するために設けられる。このような振動は、たとえば、屈曲振動用電極４２６ｃと屈曲振動用電極４２６ｅに互いに極性が反対になるような電圧を印加することによって可能である。このようにすれば一方の電極の下の圧電体がアクチュエータ部４２０の長手方向に伸張したときに、他方の電極の下の圧電体が同方向に収縮するため、収縮する側を内側としてアクチュエータ部４２０が屈曲するような動作が可能となる。このような電圧の組み合わせを交番して印加することで、アクチュエータ部４２０は、長手方向に垂直な方向の屈曲振動が可能となる。図示の例では屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅが４つ配置されているが、以上のような機能を有する限り、当該電極の数、配置および形状は任意に設計できる。また、この例では、電極の配置によって屈曲および伸縮を生じさせるが、そのほかに、圧電体層４２４の分極の配置を利用して屈曲および伸縮を生じさせる方法もある。
【００３２】
縦振動用電極４２６ａ、屈曲振動用電極４２６ｂ〜４２６ｅは、たとえば白金などの金属材料やランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯ３）などの導電性酸化物からなることができ単層でも多層構造でもよい。これらの電極の厚さは、十分に低い電気抵抗値が得られる厚さであれば良く、たとえば１０ｎｍないし５μｍとすることができる。
【００３３】
アクチュエータ部４２０は、各電極から印加される電圧の極性に従って、屈曲および伸縮することができる。各電極に印加する電圧の極性を特定の周波数で交番させるため、アクチュエータ部４２０は、屈曲振動と伸縮振動（縦振動）とを同時に発生させることができる。このような振動の組み合わせにより、突起部４４０の先端４４２の軌跡を楕円状にすることができる。さらにこの楕円状の振動は、印加する交流の周波数、電圧および位相などを調節することで、所望の態様を得ることができる。各電極に印加する交流の周波数は、アクチュエータ部４２０と突起部４４０を含む振動系全体の共振周波数付近であると超音波モータ４００の駆動の効率を高めることができる。
【００３４】
アクチュエータ部４２０は、突起部４４０と一体的に運動する。突起部４４０は、アクチュエータ部４２０（振動板４２２）の動きに伴って、その先端が楕円状の軌跡を描くように振動することができる。そして、この振動によって、ロータ部４６０の側面は接触したときの動作の方向に突き動かされ、ロータ部４６０が回転軸４６４の周りに回転する。ロータ部４６０の回転方向および回転速度は、上述したようにアクチュエータ部４２０に入力する交流電圧の周波数、電圧および位相などを変化させることで調節することができる。なお、以上の説明は、振動板４２２よりも上側の部材についてのみ説明したが、下側にも同様の機能を有する部材が設けられており、適宜協働させて上記の動作を行うことができる。
【００３５】
アクチュエータ部４２０は、動作機構３００の固定板３３０等に固定できるように固定突起４２８を有する。固定突起４２８は、アクチュエータ部４２０を支持するとともにロータ部４６０に突起部４４０を押しつけるように保持するために設けられる。固定突起４２８は、たとえば、アクチュエータ部４２０の振動板４２２と一体的に形成されていてもよい。固定突起４２８は、固定治具３２０によって、固定板３３０にアクチュエータ部４２０を固定している。固定突起４２８の材質としては、たとえば、ステンレス鋼が好ましい。また固定突起４２８と振動板４２２は、異なる材質であっても良い。
【００３６】
突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の長手方向の一端から延びるように設けられる。図３および図４の例では、突起部４４０は、アクチュエータ部４２０の振動板４２２に一体的に形成されている。突起部４４０は、振動板４２２とは別の部材として設けられていてもよい。アクチュエータ部４２０から突起部４４０が延びる方向は、本実施形態の場合アクチュエータ部４２０の長手方向と一致しているが、これに限定されず、長手方向から外れた方向であってもよい。
【００３７】
ロータ部４６０は、その外周面が、アクチュエータ部４２０の突起部４４０と当接するように設けられる。ロータ部４６０は、回転の中心軸４６４を中心として回転自在に設けられる。ロータ部４６０は、外周面が、振動する突起部４４０の先端４４２によって蹴られることによって中心軸周りにモーメントを生じて回転駆動される。ロータ部４６０は、円柱状の形状であっても良いし、図示の例のように回転軸４６４に輪軸として機能する円盤４６６を設けた形状であってもよい。ロータ部４６０の回転は、超音波モータ４００の機械的な出力となる。ロータ部４６０の材質は、摩耗しにくいものであることが好ましい。
【００３８】
払拭ユニット５１０は、上述した払拭部２００、動作機構３００、および超音波モータ４００を含む。払拭ユニット５１０は、機械的に干渉しないように複数個が積層される。図１の例では、ヘッド清掃部５００は、払拭ユニット５１０が３個重なり配置されている。複数の払拭ユニット５１０は、それぞれ独立に動作することができる。図１には、払拭ユニット５１０が独立して動作する一例として、中央のユニットの払拭部２００が他のユニットの払拭部２００と異なる位置に移動されている様子を示した。
【００３９】
以上説明したヘッド清掃部５００は、超音波モータ４００を駆動源としている。超音波モータ４００は、回転軸４６４の方向の厚みが非常に薄い。そのため、払拭ユニット５１０を極めて薄く構成することができる。本実施形態の払拭ユニット５１０は、極めて薄く構成されるため、これを積層したヘッド清掃部５００は、隣り合う払拭部２００の間の間隔を非常に小さくすることができる。これにより、液体噴射ヘッド１００にノズル孔１２０が高密度に配置された場合に、ノズル孔１２０の間隔に対応して払拭部２００を設けることができる。
【００４０】
また、上述のヘッド清掃部５００は、各払拭ユニット５１０を独立して動作させることができるため、目詰まり等を起こした所望のノズル孔のみを清掃することができる。よって、清掃に要する時間を削減することができる。また、ノズル孔１２０を清掃する際に、液体を使用する場合において、清掃の対象となるノズル孔１２０のみから液体を噴射するだけで済むため、清掃のために必要な液体の吐出量を著しく削減することができる。
【００４１】
３．プリンタ
次に上述した液体噴射ヘッド１００およびヘッド清掃部５００を有するプリンタ６００について説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明する。
【００４２】
図５は、本実施形態に係るプリンタ６００を概略的に示す斜視図である。プリンタ６００は、ヘッドユニット６３０と、駆動部６１０と、ヘッド清掃部５００と、制御部６６０と、を含む。また、プリンタ６００は、装置本体６２０と、給紙部６５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口６２２と、装置本体６２０の上面に配置された操作パネル６７０と、を含むことができる。
【００４３】
ヘッドユニット６３０は、上述した液体噴射ヘッド１００（図中、Ｈと符号を付した。）から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット６３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ６３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ６３１を搭載した運搬部（キャリッジ）６３２と、を備える。
【００４４】
駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０を往復動させることができる。駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２と、を有する。
【００４５】
往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４４と、キャリッジガイド軸６４４と平行に延在するタイミングベルト６４３と、を備える。キャリッジガイド軸６４４は、キャリッジ６３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ６３２を支持している。さらに、キャリッジ６３２は、タイミングベルト６４３の一部に固定されている。キャリッジモータ６４１の作動により、タイミングベルト６４３を走行させると、キャリッジガイド軸６４４に導かれて、ヘッドユニット６３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００４６】
ヘッド清掃部５００は、往復動機構６４２によってヘッドユニット６３０が移動することによってヘッドユニット６３０とヘッド清掃部５００とが、接触できるような位置に配置される。ヘッドユニット６３０の液体噴射ヘッド１００のノズル孔１２０が目詰まりを生じたときなどに、ヘッドユニット６３０は、ヘッド清掃部５００の払拭部２００と噴射面１４０とが接触可能な位置に移動される。そして、ヘッド清掃部５００および液体噴射ヘッド１００を制御部６６０が適切に動作させることによって、所望の払拭動作を行わせ、任意のノズル孔１２０を清掃することができる。
【００４７】
制御部６６０は、ヘッドユニット６３０、駆動部６１０、ヘッド清掃部５００および給紙部６５０を制御することができる。
【００４８】
給紙部６５０は、記録用紙Ｐをトレイ６２１からヘッドユニット６３０側へ送り込むことができる。給紙部６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２と、を備える。給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａおよび駆動ローラ６５２ｂを備える。駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されている。
【００４９】
ヘッドユニット６３０、ヘッド清掃部５００、駆動部６１０、制御部６６０、および給紙部６５０は、装置本体６２０の内部に設けられている。
【００５０】
なお、上述した例では、プリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として半導体の製造工程に用いられることができる。本発明のプリンタは、商業用途として、紙以外の媒体へ液体を塗布する用途に用いられることもできる。
【００５１】
本実施形態のプリンタ６００は、液体を噴射するノズル孔１２０を、効率的に清掃することのできるヘッド清掃部５００を備えている。そして、このヘッド清掃部５００は、超音波モータ４００を駆動源としており、回転軸４６４の方向の厚みが非常に薄い。そのため、本実施形態のプリンタ６００は、小型の液体噴射ヘッド１００を有することができ、しかも、液体を噴射させてノズル孔１２０を清掃する場合には、大量の液体を用いることなくノズル孔１２０を清掃することができる。
【００５２】
４．変形例
本実施形態では、多くの変形が可能である。その変形例について以下に図面を用いて説明する。図６は、本変形例の液体噴射ヘッド１５０およびヘッド清掃部５５０を模式的に示す正面図である。図７は、本変形例の液体噴射ヘッド１５０およびヘッド清掃部５５０を模式的に示し、図６において符号Ａの部位を下方から見た側面図である。なお、液体噴射ヘッド１５０は、ノズル孔１２０の目詰まり等の状況に応じて、図示のようなヘッド清掃部５５０との位置関係に配置されるものである。
【００５３】
まず、液体噴射ヘッドの変形例について述べる。図６に示すように、本変形例の液体噴射ヘッド１５０は、噴射面１４０を複数有し、液体を吐出するノズル孔１２０が１つの噴射面１４０に複数設けられる以外は、上述した液体噴射ヘッド１００と同様である。噴射面１４０およびノズル孔１２０のそれぞれの個数は、任意に設計することができる。図６の例では、１つの噴射面１４０に５つのノズル孔１２０が設けられている。そして、噴射面１４０が３つ平行に配列されている。
【００５４】
本実施形態において、本変形例の液体噴射ヘッド１５０のような、噴射面１４０およびノズル孔１２０が高密度に設けられたものとすることができる。このような液体噴射ヘッド１５０は、ヘッド清掃部５００によって噴射面１４０ごとにノズル孔１２０の列を清掃することができる。そして、本実施形態のヘッド清掃部は、払拭ユニットの間隔が狭いため、ノズル孔１２０および噴射面１４０の間隔を狭く配置しても、十分に液体噴射ヘッド１５０のノズル孔１２０を、少量の液体を用いて短時間に効率的に清掃するという効果を得ることができる。
【００５５】
次に、ヘッド清掃部の変形例について述べる。図６および図７に示すように、本変形例のヘッド清掃部５５０は、上述のヘッド清掃部５００の動作機構３００において、さらに変速歯車３６０を有する以外は、上述のヘッド清掃部５００と同様の構成である。したがって、動作機構３００の変速歯車３６０以外の構成については詳細な説明を省略する。
【００５６】
本変形例の動作機構３００は、ラックアンドピニオン機構であるが、図６および図７に示すように、ピニオン３４０とラック３５０との間に、動力を伝達する変速歯車３６０を有する。図示のように、超音波モータ４００の回転運動は、回転軸４６４に設けられた輪軸４６８の外周面４６９に接する変速歯車３６０の外周面３６２に伝達され、変速歯車３６０の回転軸３６４に取り付けられたピニオン３４０を回転させる。そしてピニオン３４０の回転により、ラック３５０が直線動作する。輪軸４６８は、必要に応じて設けることができる。このような変速歯車３６０を有すると、超音波モータ４００の駆動に従って動作するラック３５０の速度および動作時の力を変化させることができる。図示の例では、超音波モータ４００の回転を変速歯車３６０によって減速して、ラック３５０に伝達するようになっている。このようにすれば、ラック３５０が噴射面１４０を滑走する際の速度を小さくでき、かつ、滑走するときの力を大きくすることができる。これにより、ノズル孔１２０の目詰まりや汚れを、掻き取る、擦り取る、または拭き取る力を大きくすることができる。したがって、このような変形例のヘッド清掃部５５０を備えたプリンタは、より粘度の大きい液体に適用することができる。変速歯車３６０は、複数設けてもよく、超音波モータ４００の回転数やトルクに従って自由に設計することができる。
【００５７】
以上のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す正面図。
【図２】実施形態の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す側面図。
【図３】実施形態にかかる超音波モータを模式的に示す平面図。
【図４】実施形態にかかる超音波モータを模式的に示す断面図。
【図５】実施形態にかかるプリンタ６００を模式的に示す斜視図。
【図６】変形例の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す正面図。
【図７】変形例の液体噴射ヘッドおよびヘッド清掃部を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
【００５９】
１００ 液体噴射ヘッド、１２０ ノズル孔、１４０ 噴射面、１４２ 接触領域、
２００ 払拭部、３００ 動作機構、３１０ ガイドピン、３２０ 固定治具、
３３０ 固定板、３４０ ピニオン、３５０ ラック、３６０ 変速歯車、
３６２ 外周面、３６４ 回転軸、４００ 超音波モータ、４２０ アクチュエータ部、
４２２ 振動板、４２４ 圧電体層、４２６ａ〜４２６ｅ 電極、４２８ 固定突起、
４４０ 突起部、４４２ 先端、４６０ ロータ部、４６２ 外周面、４６４ 回転軸、
４６６ 円盤、４６８ 輪軸、４６９ 外周面、５００，５５０ ヘッド清掃部、
５１０，５６０ 払拭ユニット、圧電体層、６００ プリンタ、６１０ 駆動部、
６２０ 装置本体、６２１ トレイ、６２２ 排出口、６３０ ヘッドユニット、
６３１ インクカートリッジ、６３２ キャリッジ、６４１ キャリッジモータ、
６４２ 往復動機構、６４３ タイミングベルト、６４４ キャリッジガイド軸、
６５０ 給紙部、６５１ 給紙モータ、６５２ 給紙ローラ、６６０ 制御部、
６７０ 操作パネル、Ｒ 滑走方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル孔が設けられた噴射面を有する液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に接触して移動する払拭部、前記払拭部を前記噴射面に沿って移動させる動作機構、および前記動作機構を駆動する超音波モータを含む払拭ユニットを複数有するヘッド清掃部と、
を含み、
前記ノズル孔は、前記払拭部が前記噴射面と接触する領域内に設けられ、
前記超音波モータは、
伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部の一端から延びる突起部と、前記突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部とを有する、プリンタ。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体噴射ヘッドは、前記払拭ユニットに対応して、前記噴射面を複数有する、プリンタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記噴射面には、前記ノズル孔が複数設けられている、プリンタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記動作機構は、ラックおよびピニオンを有し、
前記払拭部は、前記ラックに備えられている、プリンタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記動作機構は、さらに、変速歯車を有する、プリンタ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
複数の前記払拭ユニットは、各々が独立して動作する、プリンタ。
【請求項１】
液体を噴射するノズル孔が設けられた噴射面を有する液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に接触して移動する払拭部、前記払拭部を前記噴射面に沿って移動させる動作機構、および前記動作機構を駆動する超音波モータを含む払拭ユニットを複数有するヘッド清掃部と、
を含み、
前記ノズル孔は、前記払拭部が前記噴射面と接触する領域内に設けられ、
前記超音波モータは、
伸縮および屈曲振動するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部の一端から延びる突起部と、前記突起部の先端に接触して該先端の振動により回転するロータ部とを有する、プリンタ。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体噴射ヘッドは、前記払拭ユニットに対応して、前記噴射面を複数有する、プリンタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記噴射面には、前記ノズル孔が複数設けられている、プリンタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記動作機構は、ラックおよびピニオンを有し、
前記払拭部は、前記ラックに備えられている、プリンタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記動作機構は、さらに、変速歯車を有する、プリンタ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
複数の前記払拭ユニットは、各々が独立して動作する、プリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１０１５４１（Ｐ２００９−１０１５４１Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７３５３１（Ｐ２００７−２７３５３１）
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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