(57)【要約】【課題】  ある程度大きなコギングをもつモータを使用したとしても、そのコギングによる振動がキャリッジの印字精度を損なう程度まで影響を及ぼすのをコスト負担や装置の大型化を招くことなく確実に防止するための記録装置を提供する。【解決手段】  モータの１回転あたりのコギング数をＮ、モータプーリのギア数をＺ、ギアピッチをＰ、キャリッジの印字時の走行速度をＶとしたとき、Ｎ×Ｖ／（Ｐ＋Ｚ）で表されるコギング周波数Ｆｍが、負荷入力に対するキャリッジの周波数応答の共振周波数域に入らないようにする。【選択図】  図２
2005238609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ヘッドを搭載したキャリッジと、前記キャリッジの駆動源となるモータと、前記モータの駆動力によって回転するモータプーリと、前記モータプーリと対向して設置される従動プーリと、これらプーリ間に環状に張架されるとともに、端部が前記キャリッジに張着されたタイミングベルト、を備え、前記モータの駆動力が、前記モータプーリ、前記従動プーリ、および前記タイミングベルトを介して前記キャリッジに伝達されて、前記キャリッジを往復動して印字を行う記録装置において、
前記モータの１回転あたりのコギング数をＮ、前記モータプーリのギア数をＺ、ギアピッチをＰ、前記キャリッジの印字時の走行速度をＶとしたとき、
Ｎ×Ｖ／（Ｐ×Ｚ）
で表されるコギング周波数Ｆｍが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の共振周波数域に入らないようにしたことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記モータは、１回転あたり複数成分のコギング数Ｎを有し、それぞれのＮに対するコギング周波数成分Ｆｍのすべてが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の共振周波数域に入らないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
印字ヘッドを搭載したキャリッジと、前記キャリッジの駆動源となるモータと、前記モータの駆動力によって回転するモータプーリと、前記モータプーリと対向して設置される従動プーリと、これらプーリ間に環状に張架されるとともに、端部が前記キャリッジに張着されたタイミングベルト、を備え、前記モータの駆動力が、前記モータプーリ、前記従動プーリ、および前記タイミングベルトを介して前記キャリッジに伝達されて、前記キャリッジを往復動して印字を行う記録装置において、
前記モータの１回転あたりのコギング数をＮ、前記モータプーリのギア数をＺ、ギアピッチをＰ、前記キャリッジの印字時の走行速度をＶとしたとき、
Ｎ×Ｖ／（Ｐ×Ｚ）
で表されるコギング周波数Ｆｍが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の減衰周波数域に入るようにしたことを特徴とする記録装置。
【請求項４】
前記モータは、１回転あたり複数成分のコギング数Ｎを有し、それぞれのＮに対する前記コギング周波数成分Ｆｍのうち少なくとも１つが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の減衰周波数域に入るようにしたことを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
【請求項５】
前記コギング周波数Ｆｍは４００Ｈｚ以下にあることを特徴とする請求項１から４に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印字ヘッドを搭載したキャリッジが、プーリとベルトを介してモータの駆動力によって駆動され、往復動して必要な印字動作を行う記録装置に関し、特に、モータのコギングによる振動がキャリッジの印字精度を損なう程度まで影響を及ぼすのを確実に防止する記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、記録装置に搭載するキャリッジの駆動モータとしては、高精度、高耐久性、高速回転のモータが求められるようになり、その中でも特にブラシレスモータを使用するものが目立つようになった。ブラシレスモータは一般的に、回転方向にＮ極、Ｓ極を交互に着磁したマグネットを有するロータと、このマグネットとラジアル方向に対向して磁気回路を構成する複数の突極を設けたコアとこの突極に巻き回されたコイルからなるステータとからなる。
【０００３】
このようなモータでは、ロータとステータの位置関係によっては磁気的なアンバランスを生じ、コギングと呼ばれるトルクむら（回転変動）が生じる。コギングは一般的に、１回転につきロータの磁極数とコアの突極数の最小公倍数の回数の繰り返しとなる。たとえば、ロータ磁極数８、コア突極数６ならば最小公倍数である２４回のコギングを１回転につき生じる。しかしながら実際には、図１に示すようにロータ磁極数８、コア突極数６のブラシレスモータにおいて、上記の１回転あたり２４回のコギング成分の他に、６回、８回、１２回、１６回、１８回の成分が現れているのもある（これらをコギングの６次成分、８次成分・・・とよぶ）。
【０００４】
このようなモータが記録装置に搭載されたとき、モータの１回転あたりのコギング数をＮ、モータプーリのギア数をＺ、ギアピッチをＰ、キャリッジの印字時の走行速度をＶとすると、
モータプーリ径・・・Ｐ×Ｚ
これより、コギング１回につきＰ×Ｚ／Ｎの変位分キャリッジが移動する。キャリッジは走行速度Ｖで移動しているため、これを周波数に換算すると、
Ｎ×Ｖ／（Ｐ×Ｚ）
となり、この周波数Ｆｍ（これをコギング周波数と呼ぶことにする）の振動がキャリッジに伝達されることになる。キャリッジに搭載された印字ヘッドに大きなコギング振動が伝わると直に印字精度に悪影響を及ぼしてしまう。この場合特に、モータ自体のコギング振動が大きかったり、モータ自体のコギング振動がたいして大きくなくてもコギング周波数Ｆｍが記録装置における負荷入力に対するキャリッジの周波数応答の共振周波数域に入って振動が増幅されたりすることによる原因が大きい（しかも一般的に記録装置には必ずといってよいほどこの共振周波数域が存在する）。この対策として従来では、例えば、特開２００３−１２５５６８号公報等にあるようにモータ内部そのものの構成を改善するもの、特開２００２−３２８５３９号公報等にあるように、回転軸にフライホイールを取り付けて回転変動を小さくするものなどがある。また、特開２００３−８０７８６号公報などにあるように、タイミングベルトとキャリッジの連結部にダンパを挿入して振動を減衰させる方法もある。
【特許文献１】特開２００３−１２５５６８号公報
【特許文献２】特開２００２−３２８５３９号公報
【特許文献３】特開２００３−８０７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述したような従来技術では、装置の複雑化などで開発コスト、製造コストが上昇することになる。特にモータそのものにおいては大量生産する中ですべてコギングトルクを小さくすること自体が非常に厳しく、開発期間も長くなりコストも非常に高くなる。また、装置における負荷入力に対するキャリッジの周波数応答性を改善しようと、装置そのものの剛性を高めることは装置の小型化、軽量化に反することが多い。本発明の目的は、上記従来技術の問題点に対応すべく、仮にある程度大きなコギングをもつモータを使用したとしても、そのコギングによる振動がキャリッジの印字精度を損なう程度まで影響を及ぼすのをコスト負担や装置の大型化を招くことなく確実に防止するための記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載の記録装置は、印字ヘッドを搭載したキャリッジと、前記キャリッジの駆動源となるモータと、前記モータの駆動力によって回転するモータプーリと、前記モータプーリと対向して設置される従動プーリと、これらプーリ間に環状に張架されるとともに、端部が前記キャリッジに張着されたタイミングベルト、を備え、前記モータの駆動力が、前記モータプーリ、前記従動プーリ、および前記タイミングベルトを介して前記キャリッジに伝達されて、前記キャリッジを往復動して印字を行う記録装置であって、
前記モータの１回転あたりのコギング数をＮ、前記モータプーリのギア数をＺ、ギアピッチをＰ、前記キャリッジの印字時の走行速度をＶとしたとき、
Ｎ×Ｖ／（Ｐ×Ｚ）
で表されるコギング周波数Ｆｍが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の共振周波数域に入らないようにしたことを特徴としてあり、特に請求項２では前記モータが１回転あたり複数成分のコギング数Ｎを有し、それぞれのＮに対するコギング周波数成分Ｆｍのすべてが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の共振周波数域に入らないようにしている。
【０００７】
また請求項３では前記コギング周波数Ｆｍが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の減衰周波数域に入るようにしたことを特徴としており、特に請求項４では前記モータが１回転あたり複数成分のコギング数Ｎを有し、それぞれのＮに対するコギング周波数成分Ｆｍのうち少なくとも１つが、負荷入力に対する前記キャリッジの周波数応答の減衰周波数域に入るようにしている。
【０００８】
そして請求項５では、コギング周波数Ｆｍは４００Ｈｚ以下にあることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、モータのコギングによる振動がキャリッジの印字精度を損なう程度まで影響を及ぼすのをコスト負担となることなく確実に防止する記録装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の記録装置の実施例について図を参照しながら説明する。図２は、本発明の記録装置の概略図である。印字ヘッド５１を搭載するためのキャリッジ５２をガイド軸５７で摺動自在に支持し、キャリッジ５２の移動範囲の片端に駆動モータ６３の駆動力によって回転する駆動プーリ６４を配置し、もう片端にアイドルプーリ６２を配置し、これらにタイミングベルト６１を掛け回し、キャリッジ５２とタイミングベルトとを連結させる。キャリッジ５２の位置決め手段としては、キャリッジ５２の移動区域全域にリニアエンコーダスケール５５をばね５９等で張り、スケール５５に対応するリニアエンコーダセンサ５４をキャリッジに配置させ、駆動モータ６３としてブラシレスモータなどのＤＣモータを使用した閉ループ制御を用いる。
【００１１】
いま、実測によってこの記録装置における負荷入力に対するキャリッジの周波数応答が図３（Ａ）のようにあったとする。これは、記録装置の構成、種類によって固有の特性をもつものであり、モータおよびモータプーリにほとんど依存しない特性である。この図から共振周波数領域は２８０Ｈｚから３５０Ｈｚに存在する。
【００１２】
図３（Ｂ）は、モータにロータ磁極数８、コア突極数６のブラシレスモータを用い、モータプーリギアピッチを１．４１ｍｍ、キャリッジの印字速度を５８０ｍｍ／ｓとしたとき、モータプーリギア数を３０および２７にしたときの、この記録装置における印字時のキャリッジ振動の実測データである。モータ１回転あたり２４回のコギング数に相当する周波数成分（２４次）に着目すると、ギア数３０ではコギング周波数Ｆｍは、
Ｆｍ＝５８０×２４／（１．４１×３０）＝３２９Ｈｚ
となり、ギア数２７では、
Ｆｍ＝５８０×２４／（１．４１×２７）＝３６５Ｈｚ
となる。したがって、ギア数３０ではＦｍがキャリッジの共振周波数域内にあり、振動が大きくなっているが、ギア数２７とすると共振周波数領域から外れ、振動が大きくならない。すなわちギア数３０の場合は、実際の印字においてキャリッジの振動による印字むらが発生する可能性が非常に高いが、ギア数を２７にすることで、印字むらが生じる可能性は極めて低くなる。
【００１３】
ここで、Ｆｍを共振周波数域内から外すためにギア数の値を変えたが、ギアピッチの値を変えても同様の効果が得られる。しかしながら、ギア数およびギアピッチは、記録装置においてキャリッジを精度よく往復動させるために必要なトルク、速度（回転数）、加速度が得られる条件範囲において設定する必要がある。特にギアピッチはキャリッジの往復動の反転時における歯飛びの影響を小さくするように設定されなければならない。なおキャリッジ速度は、印字ヘッドなどの設計仕様上あらかじめ設定されるものであるため、この値は一定とされるものである。
【００１４】
また、図３（Ｂ）のギア数２７のようにその他のコギング周波数成分についてもすべて共振周波数領域内にないようにすることが望ましい。
【００１５】
また、図示しないがキャリッジの周波数応答において減衰領域が存在する場合、その領域内にコギング周波数が入るように設定すれば、コギング振動を低減させることが可能になるのは言うまでもない。この場合、すべてのコギング成分を減衰領域内に入れる必要はなく、ある程度大きなコギング周波数を減衰領域内に入るように設定すればよいことになる。
【００１６】
また実測においては、印字むらとして認識できる振動の周波数は４００Ｈｚ以内であるため、この範囲の周波数をもつコギング成分において上記のように設定すればよく、４００Ｈｚ以上にある周波数においては考慮する必要がほとんどない。
【００１７】
以上の実施例においては、ブラシレスモータを用いたが、コギングを生じる他のモータを用いても同様のことが言える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ロータ磁極数８、コア突極数６の代表的なブラシレスモータのコギング波形の実測値を表したものである。
【図２】本発明の記録装置の概略図である。
【図３】（Ａ）記録装置における負荷入力に対するキャリッジの周波数応答の例を示した図である。（Ｂ）記録装置上での印字時におけるキャリッジの振動の実測データである。
【符号の説明】
【００１９】
５１  印字ヘッド
５２  キャリッジ
５４  リニアエンコーダセンサ
５５  リニアエンコーダスケール
５６  本体シャーシ
５７  ガイド軸
５９  ばね
６１  タイミングベルト
６２  アイドルプーリ
６３  駆動モータ
６４  駆動プーリ
【図１】
2005238609.tif 000003
【図２】
2005238609.tif 000004
【図３】
2005238609.tif 000005