(57)【要約】  径方向光路タイプのロータリーエンコーダであり樹脂製のものにおいて、成形時のバリや金型のナマリに起因する分解能の低下や製品間のばらつきを低減することができるように、概略円筒形状又は切頭円錐形状をなすものであり、側面部には光が通過する光通過部と、円周方向に所定幅の光が遮光される遮光部とが、円周方向に交互に形成されたスケール体を備えたロータリーエンコーダ用スケールであって、横断面視において前記光通過部を通過する光のうち前記遮光部の側面に接する光線により外縁が規定される光通過可能領域の外側に前記遮光部の光入射側の側面を形成した。
2012169582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概略円筒形状又は切頭円錐形状をなすものであり、側面部には光が通過する光通過部と、円周方向に所定幅の光が遮光される遮光部とが、円周方向に交互に形成されたスケール体を備えたロータリーエンコーダ用スケールであって、
横断面視において前記光通過部を通過する光のうち前記遮光部の側面に接する光線により外縁が規定される光通過可能領域の外側に前記遮光部の内周側又は外周側の側面が形成されていることを特徴とするロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項２】
前記ロータリーエンコーダ用スケールが、回転軸が嵌合する軸孔が形成された躯体部をさらに備え、前記スケール体の側面部の一端側が前記躯体部に接続され、光源及び光検出器が側面部の他端側において内外で挟むように対向させて設けられており、
前記遮光部が、横断面視において前記中心軸を中心点とし前記所定幅に基づいて設定される第１中心角を有する第１仮想扇形の内部に各半径の一部を共有するように形成されており、
かつ、横断面視において前記遮光部の一部が、前記光検出器側から前記光源側へと半径方向に進むにつれて円周方向の長さ寸法が小さくなるとともに、前記第１仮想扇形の各半径から内部側へ離間するように樹脂により成型されている請求項１記載のロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項３】
前記スケール体が、前記光源が内側に設けられ、前記光検出器が外側に設けられるものであり、
前記光通過部が、前記側面部に形成された開口であり、
前記遮光部が、前記光源と対向した状態における横断面視において、前記光源の設置点を中心とし前記所定幅に基づいて設定される第２中心角を有する第２仮想扇形の内部に各半径の少なくとも一部を共有するように形成されている請求項２記載のロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項４】
前記遮光部が、横断面視における断面形状が概略部分円環状の前記側面部の一端側から他端側へと延びる柱状のものであり、当該遮光部の外側が角切り形状又は角丸形状に形成されている請求項１記載のロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項５】
前記スケール体が、前記遮光部の一端側と前記躯体部とを接続するリブを更に備えた請求項２記載のロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項６】
前記スケール体が、複数の前記遮光部の他端側をそれぞれ接続する円環状の欄干部を更に備えた請求項４記載のロータリーエンコーダ用スケール。
【請求項７】
請求項１に記載のロータリーエンコーダ用スケールと、
前記スケール体の内側又は外側に設けられる光源と、
前記スケール体を挟むように前記光源と対向して設けられる光検出器と、を備えたロータリーエンコーダ。
【請求項８】
請求項１に記載のロータリーエンコーダ用スケールの射出成型方法であって、
少なくとも前記遮光部の外側形状が形成されたキャビティと、少なくとも前記遮光部の内側形状が形成されたコアと、からなり、前記スケール体の中心軸方向に分割可能な金型を用い、
前記光通過部が、前記キャビティと前記コアの合わせ面で形成されるよう設定した射出成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆる径方向タイプのロータリーエンコーダに用いられるスケール及びその射出成型方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダとしては、平板状のスケールが回転軸に嵌合され、そのスケールに対して回転軸と同じ方向に光源と光検出器間の光路が設定される軸方向光路タイプと、概略円筒形状に形成されており、その側面部にスリットが形成されたいわゆるドラム型のスケールを回転軸に嵌合し、前記光路が径方向に設定される径方向光路タイプのものがある。【０００３】
例えば、家庭用のプリンタ等に用いられる小型モータでは、ロータリーエンコーダを小型モータに設置するために必要な容積はできるだけ小さくすることが求められている。このような用途においては、特許文献１等においても示されているように径方向光路タイプのロータリーエンコーダの方が全体の容積を小さくし易いという利点がある。【０００４】
しかしながら、径方向光路タイプのロータリーエンコーダでは、スケールが概略円筒形状であり、その側面部にスリットが形成されているため、平板状のスケールにスリットを形成するのに比べて精度の維持が困難であり、分解能を向上させることが難しい。【０００５】
より具体的に説明すると、例えばドラム型のスケール全体を射出成型により樹脂で形成する場合、前記スリットは、細い柱状の遮光部と、何も形成されず、光がそのまま通過する光通過部と、を円周方向に交互に複数並べて形成して、側面部を櫛歯状にする必要がある。例えばこの遮光部に成形時にバリが発生すると、前記光通過部を通過できる光の量が設計値から変化する、あるいは、光通過部ごとに通過できる光量が変化してしまい、ひいてはロータリーエンコーダの性能が製品ごとに安定しにくいといった問題が生じてしまう。【０００６】
さらに、スケールを樹脂で成型するために用いられる金型は、射出成型を繰り返しているうちに前記遮光部又は前記光通過部を形成する近辺のエッジの部分がなまってしまう等して劣化が生じてしまう。金型にナマリ等の劣化が生じると、製造初期時には発生していなかった新たなバリが発生しやすくなることや、遮光部が設計時よりも大きく形成されてしまうことから、光通過部を通過できる光の量が設計値からずれ、分解能等の性能を維持する事がより難しくなってしまう。【０００７】
このように、ドラム型のスケールの場合、平板状のスケールに比べて形状が複雑なため、上述したようなバリの問題や金型の劣化による精度の維持の難しさに関する問題が生じやすく、その結果、個々のロータリーエンコーダの性能に関するばらつきに関する問題、及び、ロータリーエンコーダ自体の分解能の向上が難しいという問題が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１７８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、径方向光路タイプのロータリーエンコーダであり樹脂製のものにおいて、成形時のバリや、経時変化により金型にナマリ等の劣化が生じ、前記遮光部が設計時よりも大きく形成されてしまうことに起因する分解能の低下や製品間のばらつきを低減することができ、精度の維持が容易なロータリーエンコーダ用スケール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明のロータリーエンコーダ用スケールは、概略円筒形状又は切頭円錐形状をなすものであり、側面部には光が通過する光通過部と、円周方向に所定幅の光が遮光される遮光部とが、円周方向に交互に形成されたスケール体を備えたロータリーエンコーダ用スケールであって、横断面視において前記光通過部を通過する光のうち前記遮光部の側面に接する光線により外縁が規定される光通過可能領域の外側に前記遮光部の内周側又は外周側の側面が形成されていることを特徴とする。【００１１】
このようなものであれば、前記光通過部を通過する光の光通過可能領域よりも外側に前記遮光部の内周側又は外周側の側面が形成されているので、前記光遮光部の内周側又は外周側においてバリが発生したとしても、バリは光通過可能領域の外側にあるので光通過部に入射する光を遮ることがない。従って、バリの発生による製品間の分解能等のばらつきを抑えることができる。【００１２】
また、本発明のロータリーエンコーダ用スケールは、回転軸が嵌合する軸孔が形成された躯体部をさらに備え、前記スケール体の側面部の一端側が前記躯体部に接続され、光源及び光検出器が側面部の他端側において内外で挟むように対向させて設けられるスケール体と、を備え、前記躯体部と前記スケール体が樹脂により成型されており、前記側面部には光が通過する光通過部と、円周方向に所定幅の光が遮光される遮光部とが、円周方向に交互に形成されたロータリーエンコーダ用スケールであって、前記遮光部が、横断面視において前記中心軸を中心点とし前記所定幅に基づいて設定される第１中心角を有する第１仮想扇形の内部に各半径の少なくとも一部を共有するように形成されており、かつ、横断面視において前記遮光部の少なくとも一部が、前記光検出器側から前記光源側へと半径方向に進むにつれて円周方向の長さ寸法が小さくなるとともに、前記第１仮想扇形の各半径から内部側へ離間するように樹脂により成型されていることを特徴とする。【００１３】
このようなものであれば、前記遮光部が、横断面視において前記中心軸を中心点とし前記所定幅に基づいて設定される第１中心角を有する第１仮想扇形の内部に各半径の少なくとも一部を共有するように形成されており、かつ、横断面視において前記遮光部の少なくとも一部が、前記光検出器から前記光源側へと半径方向に進むにつれて、円周方向の長さ寸法が前記第１仮想扇形の円弧の長さ寸法よりも小さくなるように樹脂により成型されているので、当該遮光部の光源側においてバリが発生したとしても、検出器側の円周方向の長さ寸法を超えない程度の少量のバリであれば、実質的に前記光通過部を通過できる光量が変化せず、バリの発生による製品間の分解能等の変動を抑えることが可能となる。言い換えると、前記遮光部において光源に近い側程、円周方向の幅が小さく設定されており、マージンが存在するので、バリにより設計時の遮光部の形状から多少ずれたとしても、その性能に悪影響が出にくくすることができる。【００１４】
また、経時変化により金型にナマリ等の劣化が特に前記遮光部の光源側端を形成する部分に生じ、初期製造時には発生しなかった新たな形状や大きさのバリが発生しやすくなる、あるいは、横断面視において当該遮光部の光源側端近傍が円周方向に設計値よりも大きく形成されるようになったとしても、上述した効果と同様に、それらの影響を許容することができ、分解能等の性能の低下を防ぐことができる。つまり、金型を使い続けたとしても、長期間にわたって、ロータリーエンコーダ用スケールとしての機能をほとんど劣化させず、成型を続けることができ、精度を維持しつづけることが容易である。【００１５】
さらに、光源に近い側ほど前記遮光部は細く形成されることになるので、例えば従来のように遮光部の円周方向の幅を一定に成形した場合に比べて、前記光通過部を通って光検出器側まで通過できる光の照射角度を広くすることができる。そして、光源から光検出器側へと照射される光の照射範囲を広くすることができるので、ロータリーエンコーダを構成するために前記スケール体の内外に光源と光検出器を配置し対向させて組立てる場合にその半径方向の位置精度を厳しく管理しなくてもよくなる。つまり、従来の遮光部であればスケール体を通過できなかった入射角度の光が前記光通過部を通過できるようになり、照射範囲を広く取ることができるので、光源又は光検出器の位置精度をそれほど高めなくてもよく、分解能を向上させたり、製品間の性能のばらつきを抑えたりすることがしやすくなるという、バリに対する許容度とは異なる更なる効果も有する。【００１６】
バリが発生したとしても分解能等の性能をそれほど低下させず、また、ロータリーエンコーダ組立時において光源と光検出器の取り付けを簡単にすることができる前記遮光部のより具体的な形状としては、前記スケール体が、前記光源が内側に設けられ、前記光検出器が外側に設けられるものであり、前記光通過部が、前記側面部に形成された開口であり、前記遮光部が、前記光源と対向した状態における横断面視において、前記光源の設置点を中心とし前記所定幅に基づいて設定される第２中心角を有する第２仮想扇形に対して各半径の少なくとも一部を共有するように内部に形成されているものであればよい。【００１７】
前記遮光部において光源から射出された光が光検出器側へと照射される範囲をより大きくするとともに、バリの発生を抑えることができる具体的な形状としては、前記遮光部が、横断面視における断面形状が概略部分円環状の前記側面部の一端側から他端側へと延びる柱状のものであり、当該遮光部の外側が角切り形状又は角丸形状に形成されているものが挙げられる。【００１８】
前記遮光部を分解能の向上のためにさらに細く形成したとしても、ある程度の強度で前記躯体部に設けられるようにするには、前記スケール体が、前記遮光部の一端側と前記躯体部とを接続するリブを更に備えたものであればよい。【００１９】
複数の前記遮光部同士を連結し、さらに強度を高めるには、前記スケール体が、複数の前記遮光部の他端側をそれぞれ接続する円環状の欄干部を更に備えたものが挙げられる。【００２０】
本発明のロータリーエンコーダ用スケールと、前記スケール体の内側又は外側に設けられる光源と、前記スケール体を挟むように前記光源と対向して設けられる光検出器と、を備えたロータリーエンコーダであれば、製造時のバリが発生していたとしても分解能等の各種性能の安定したものにでき、モータの制御等に好適に用いることができる。【００２１】
前記遮光部のうち、円周方向の長さ寸法が小さく、バリの影響が出にくい光源側に主にバリが発生するとともに、光検出器側にはあまりバリが発生しないようにして、バリによる通過できる光量の変動を抑え、性能をより安定させやすくするための射出成型方法としては、少なくとも前記遮光部の外側形状が形成されたキャビティと、少なくとも前記遮光部の内側形状が形成されたコアと、からなり、前記スケール体の中心軸方向に分割可能な金型を用い、前記光通過部が、前記キャビティと前記コアの合わせ面で形成されるよう設定した製造方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明のロータリーエンコーダ用スケール及びそれを用いたロータリーエンコーダによれば、前記遮光部の光源側がその他部分よりも半径方向の幅が小さく設定されており、かつ、前記第１仮想扇形の各半径から内部側へ離間するように樹脂により成型されているので、スケールの射出成型時において前記遮光部にバリが発生する、あるいは、経時変化により金型にナマリ等の劣化が生じ、前記光源側が大きく形成されたとしても、前記光通過部を通過する光量をほとんど変化させることがなく、分解能等の性能を高く維持しつつ、各製品間のばらつきの小さいものとすることができる。さらに、従来に比べて光源からスケールを通過することができる入射角度を大きくすることができるので、スケールに対して光源及び光検出器を組み付けてロータリーエンコーダとする際にも、光源と光検出器の円周方向の位置合わせを厳密に行わなくても分解能等の性能を保つことができる。従って、ロータリーエンコーダの組み立てを非常に簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータリーエンコーダ用スケールの使用状態を示す模式図。
【図２】同実施形態におけるロータリーエンコーダ用スケールの詳細を示す模式図。
【図３】同実施形態における遮光部の横断面形状を示す模式図。
【図４】同実施形態における遮光部の横断面の長さ寸法について説明する模式図。
【図５】同実施形態における遮光部の横断面の長さ寸法について説明する別の模式図。
【図６】同実施形態におけるバリ発生時の通過光量を示す模式図。
【図７】同実施形態におけるロータリーエンコーダの組立時の許容度を示す模式図。
【図８】同実施形態におけるロータリーエンコーダの製造に用いられる金型を示す模式的断面図。
【図９】同実施形態における遮光部、光通過部周辺が形成されるキャビティとコアの合わせ面及びパーティングラインを示す模式的断面図。
【図１０】本発明の別の実施形態に係るロータリーエンコーダ用スケールを射出成型するための金型におけるキャビティとコアの合わせ面及びパーティングラインを示す模式的断面図。
【図１１】本発明の別の実施形態に係るロータリーエンコーダ用スケールの光通過可能領域及び遮光部の形状の関係を示す模式図。
【符号の説明】
【００２４】
２００・・・ロータリーエンコーダ
１００・・・ロータリーエンコーダ用スケール
１    ・・・躯体部
２    ・・・スケール体
２１  ・・・遮光部
２２  ・・・光通過部
２３  ・・・リブ
２４  ・・・欄干部
３１  ・・・光源
３２  ・・・光検出器
Ｄ１  ・・・第１仮想扇形
Ｄ２  ・・・第２仮想扇形
７    ・・・金型
７１  ・・・キャビティ
７２  ・・・コア
８１  ・・・合わせ面
８２  ・・・パーティングライン
Ｒ    ・・・光通過可能領域
Ｒ１、Ｒ２・・・光線
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施形態のロータリーエンコーダ用スケール１００及びロータリーエンコーダ２００は、例えばプリンタや家電等の小型モータ６の回転角を検出するために用いられるものであり、特に内部に各機器を収容する容積が限られているものに特に好適に用いることができるものである。
【００２７】
図１（ａ）の斜視図にロータリーエンコーダ２００が小型モータ６に取り付けられた状態を示す。前記ロータリーエンコーダ用スケール１００は全体としては底面が開口した概略平円筒状ものであり、上面側にモータ６の出力軸が嵌合され、底面がモータ６の本体側に向くように取り付けてある。また、ロータリーエンコーダ用スケール１００はその全体が樹脂により形成してある。さらに、図１（ａ）の斜視図に示すように前記スケール１００と、モータ６本体の間には、各種信号を取り出すための端子４や前記スケール１００から回転角を検出するための検出ユニット３が取り付けられ、配線される配線基板５が取り付けてある。前記検出ユニット３は、側面が概略コの字形状のものであり、光源３１と光検出器３２がその先端で対向するように設けてある。そして、図１（ｂ）に示すように検出ユニット３の先端間には前記スケール１００の側面が入るように取り付けることにより、ロータリーエンコーダ２００を構成してある。この検出ユニット３において検出されたパルスが前記端子４から出力されて、そのパルス数に基づいてモータ６の回転角が算出される。
【００２８】
以下ではロータリーエンコーダ用スケール１００について詳述する。
【００２９】
前記ロータリーエンコーダ用スケール１００は、図１（ｂ）の断面図に示すように、主として上面部を構成し、モータ６の回転軸６１が嵌合される躯体部１と、主として側面部を構成し、スリットが形成されたスケール体２と、から構成してあり、これらは一体成型により樹脂で構成してある。
【００３０】
前記躯体部１は、図１（ｂ）の断面図、図２（ａ）の斜視図に示すように上部が中央に貫通孔を有した平板形状であり、中央部から垂直に下側へと円筒が突出した形状を有するものである。これらの貫通孔と円筒部分の内部が、モータ６の回転軸６１が嵌合される軸孔１１である。また、上面に３つ形成された丸型の凸部は射出成型時にランナーから金型内に樹脂が流しこまれたゲート跡である。
【００３１】
前記スケール体２は、図２（ａ）の斜視図に示すように前記回転軸６１を中心軸６１とした概略円筒形状のものであり、側面部の一端側、本実実施形態では上側が前記躯体部１の側面に接続されるように一体成型してある。また、スケール体２の側面部の他端側である下側には、図１に示すように光源３１及び光検出器３２が側面部の他端側において内外で挟むように対向させて設けてある。なお、本実施形態では、光源３１が内側に、光検出器３２は外側に設けてある。このスケール体２の側面部は、図２（ｂ）の側面斜視拡大図においてハッチングにより強調表示してある光が通過する光通過部２２と、円周方向に所定幅の光が遮光される遮光部２１とが、円周方向に交互に複数形成してある。ここで、前記所定幅としては、例えば、前記光検出器３２に形成したい影の円周方向の長さが挙げられる。
【００３２】
図２（ｂ）に示されるように前記光通過部２２と、前記遮光部２１は、側面視において回転軸６１の軸方向に延びるライン状のものであり、前記光通過部２２は、開口させた窓として形成してあるとともに、前記遮光部２１は柱状に樹脂で形成してある。言い換えると、柱状の前記遮光部２１を立てて、略円周方向の長さ寸法分だけあけつつ並べることにより、円環状の櫛歯形状が形成しある。また、このスケール体２は、図２（ｂ）に示すように前記遮光部２１の上部には前記躯体部１との接続を強化するためにリブ２３がそれぞれ形成してあり、さらに各遮光部２１の強度を保つために、各遮光部２１の底面を接続して円環状をなす欄干部２４が形成してある。このように図２（ｃ）に示すような縦断面視において前記躯体部１の側面と前記スケール体２の遮光部２１との間で半径方向に段Ｄが形成されるようにしているのは、射出成型時において前記遮光部２１を金型から抜きやすくするためである。上記のマージンは、後述するスケール体２を射出成型するために用いる金型の構造により、各遮光部２１において、このような段Dが形成された側の側面に設けられる。段Dは遮光部２１と欄干部２４との間にも同様に形成されることができる。また、前記リブ２３が前記遮光部２１に比べて先細り形状としてあるのは、樹脂充填時において遮光部２１への樹脂の流れを良好にするとともに、離型時において櫛歯状に形成されるスケール体２の金型との接触面積をできる限り小さくし、離型しやすくするためである。
【００３３】
次に前記遮光部２１の形状について詳述する。
【００３４】
前記遮光部２１は、軸方向に延びる柱状のものであり、図２（ｂ）のＡ−Ａ線横断面図である図３（ａ）と、図２（ｂ）のＢ−Ｂ線横断面図である図３（ｂ）に示すようにその横断面形状に特徴を有するものである。すなわち、前記遮光部２１は、横断面視においてその少なくとも一部が、外側（光検出器３２側）から内側（光源３１側）へと進むにつれて円周方向の長さ寸法が小さくなるとともに、前記第１仮想扇形Ｄ１の各半径から内部側へ離間するように樹脂により成型してあり、概略部分円環形状をなすようにしてある。より詳述すると、前記遮光部２１の横断面は、外側が角丸形状に形成してあるとともに、その内側は角で形成してある。また、前記遮光部２１の円周方向の長さ寸法について外側から内側へと半径方向に見ていくと、最も外側においてゼロとなってから徐々に円周方向の長さ寸法が増加し、中央部において最大となった後に、最も内側まで単調に円周方向の長さ寸法が減少していくようにしてある。
【００３５】
以下では、前記遮光部２１の横断面における中央部から内側までの形状についてより詳述する。
【００３６】
前記遮光部２１の円周方向の長さ寸法については、光検出器３２に対して遮光するべき円周方向の所定幅に基づいて細め方を定めてある。より具体的には、前記遮光部２１は、図４（ａ）、図４（ｂ）において想像線で示される仮想扇形であって、横断面視において前記中心軸６１を中心点Ｃとし前記所定幅に基づいて設定される第１中心角Ｔ１を有する第１仮想扇形Ｄ１の内部に各半径の少なくとも一部を共有するように形成してある。つまり、図４（ｂ）の拡大図において、太線で示すように遮光部２１の円周方向において外接する半径より内側となるように中央部から内側へと半径方向に進むにつれて細くなるようにしてある。ここで、前記中心角Ｔ１の定め方の具体例としては、前記中心点Ｃと前記光検出器３２の設置点とを結ぶ直線を半径とし、前記光検出器３２の設置点を中心とする遮光幅を円弧長とする扇形から定める方法等が挙げられる。
【００３７】
さらに本実施形態では別の条件として、前記遮光部２１は、前記光源３１と対向した状態、すなわち、光源３１の設置点と前記遮光部２１の半径方向に延びる中心線とが前記中心軸６１から延びる半径上に載っている状態における横断面視において、図５に示すように前記光源３１の設置点Ｐを中心とし前記所定幅に基づいて設定される第２中心角Ｔ２を有する第２仮想扇形Ｄ２の内部に各半径の少なくとも一部を共有するように形成してある。言い換えると、横断面視において、前記所定幅で遮光することができる最大の幅を有している部分と外接するように前記設置点から直線を引くことでできる第２仮想扇形Ｄ２内に前記遮光部２１の断面が含まれるようにしてある。
【００３８】
前記遮光部２１の横断面形状を上述したような形状とすることの効果について説明する。以下の図６を用いた説明では簡単のため光源３１から射出される光は平行光で代表させて記載している。図６（ａ）に示されるように従来の横断面が略一定の幅を有した遮光部２１の場合であれば、バリＢが発生した場合には遮光される成分が必ず発生するため、光検出器３２で検出できる光量が低下して、回転角の検出に悪影響が生じることになる。
【００３９】
一方、図６（ｂ）に示すように本実施形態の遮光部２１の形状であれば、バリＢが内側において発生したとしても、マージンＭが存在するため光源３１からの光が遮られることがなく、光検出器３２で検出できる光量の低下を防ぎやすい。つまり、バリＢに対する許容度を有するために、回転角度の検出分解能などに関する性能の低下を防ぎ、製品間における性能のばらつきを防ぎやすい。また、このマージンＭは後述するロータリーエンコーダ用スケール１００を射出成型するために用いる金型に経時変化によりナマリ等の劣化が生じ、初期製造時には現れなかった特性を有するバリＢが発生する、あるいは、前記遮光部２１の光源３１側における円周方向の長さ寸法が設計値よりも大きく成型されるようなった場合にも同様に機能する。すなわち、前記ロータリーエンコーダ用スケール１００の射出成型を繰り返し、金型の劣化が生じてきても、初期に製造されたものと比較しても分解能等の各性能が大きく低下するのを防ぎ、ロータリーエンコーダ２００としての精度を容易に保つことができる。
【００４０】
また、前記遮光部２１の横断面について半径方向中央部から外側において円周方向の長さ寸法を最大寸法から縮めていることによる効果について説明する。
【００４１】
図７に示すように、点線で示す従来の遮光部２１の形状であれば、点線で示す入射角の光線しか光検出器３２側へと到達しなかったが、本実施形態の形状であれば、実線で示すようにより広い範囲の入射角の光が前記光検出器３２側へと到達させることができる。従って、光検出器３２側での照射範囲が従来よりも広くなるため、光検出器３２が載置され、所定光量以上を受光して信号を出力できる範囲が広くなる。従って、組立時における光検出器３２の位置精度をそれほど厳密に管理しなくても、所定の性能を発揮することが可能となり、生産性を向上させることができる。この効果は前記検出ユニット３が放射光タイプの場合には、特に顕著となる。
【００４２】
最後に、本実施形態のロータリーエンコーダ用スケール１００の製造方法について説明する。
【００４３】
本実施形態のロータリーエンコーダ用スケール１００は、図８に示すように少なくとも前記遮光部２１の外側形状が形成されたキャビティ７１と、少なくとも前記遮光部２１の内側形状が形成されたコア７２と、からなり、前記スケール体２の中心軸６１方向に分割可能な金型７を用いて射出成型により製造されるものである。すなわち、前記キャビティ７１は下型とするとともに、前記コア７２を上側としているため、図１、図２などに示したのは反対向きに前記ロータリーエンコーダ用スケール１００が形成されることになる。
【００４４】
図９に図８のＣ−Ｃ線横断面の遮光部２１、光通過部２２が形成される近傍を拡大した模式図を示す。この図９においては、前記キャビティ７１と、前記コア７２により遮光部２１、光通過部２２が形成される場所については、それぞれ２１ａ、２２ａの符号により図示している。この金型７の特徴点について説明すると、図９に示すように前記光通過部２２が、前記キャビティ７１と前記コア７２の合わせ面８１で形成され、パーティングライン８２が前記光通過部２２と前記遮光部２１の内側端部との境界に形成されるよう設定している点である。このようにバリＢが発生する可能性が比較的高いパーティングライン８２を前記光通過部２２と、前記遮光部２１の内側端部との間に形成してあるので、図６で示したようにバリＢが発生したとしても殆ど影響がでない前記遮光部２１の内側端にバリＢを集中させることができる。つまり、各製品にそれぞれ異なる形状のバリＢが発生したとしても、その発生箇所を性能に影響の少ない遮光部２１の内側端に集中させることで、各製品間の性能のばらつきを抑えることが可能となる。
【００４５】
その他の実施形態について説明する。
【００４６】
前記実施形態では、本発明のスケール及びロータリーエンコーダの適用例としては、プリンタのモータに対する適用例を示したが、その他の位置決め装置や用紙送り装置に用いても構わない。要するにエンコーダにより検出される検出回転数から回転角を求める用途や、回転数から移動距離を求めて位置決めを行う用途等に本発明は適用することができる。逆に移動距離又は回転角から検出回転数を求めて計測することもできる。
【００４７】
前記実施形態では、前記スケール体は概略円筒形状をなしていたが、例えば、躯体部から外側へと広がる切頭円錐形状であっても構わない。また、光通過部と遮光部の円周方向の幅は、同じ程度の幅でなくてもかまわない。例えば、光通過部のほうが遮光部よりも大きい、あるいは、小さくてもかまわない。さらに、光通過部又は遮光部は側面視において中心軸方向に延びるものではなく、例えば中心軸方向に対して斜めに形成されていてもかまわない。加えて、前記実施形態では、スケールの内側に光源が設けられ、外側に光検出器が設けられていたが、この関係を逆にしてもかまわない。その際、前記遮光部の横断面の形状についても同様に前記実施形態とは逆転させれば同じ効果を得ることができる。
【００４８】
前記実施形態では、遮光部の外側を角丸形状ではなく、角切り形状であってもかまわない。また、遮光部の内側を角丸形状にしてもかまわない。さらに、図１０に示すように、合わせ面８１は、遮光部２１の内側端において形成されるのではなく、遮光部２１の外側端に形成されるようにしても構わない。すなわち、図１０に示すように遮光部２１の外側にパーティングライン８２が形成されることになる。加えて、合わせ面及びパーティングラインの取り方は、図９、図１０に示したものに限られず、例えば遮光部２１の中央部において形成しても構わない。
【００４９】
また、図１０に図示しているように符号２１ａで示す空洞により形成される遮光部２１のように、外側端に角丸形状等になっておらず、角が形成されていても構わない。また、遮光部２１の内側端に角が形成されるのではなく、角丸形状が形成されるようにしても構わない。前記実施形態においては、強度を高めるためにリブや欄干部を形成したが、形状によってはこれらを設けなくてもよい。加えて、前記ロータリーエンコーダはモータの回転角を検出することのみ限られず、その他の回転軸の回転角を検出するために用いてもかまわない。
【００５０】
また、遮光部２１は、横断面視において前記光通過部２２を通過する光のうち前記遮光部２１の側面に接する光線Ｒ１、Ｒ２により外縁が規定される光通過可能領域Ｒの外側に前記遮光部２１の内周側又は外周側の側面が形成してあればよい。より具体的には、図１１に示すように光源３１と光通過部２２が対向した状態において、前記光源３１の各点から射出される光のうち、前記光通過部２２に隣接する遮光部２１と接する光線Ｒ１、Ｒ２により前記光通過可能領域Ｒは定義される。
【００５１】
ここで、前記光線Ｒ１は図１１に示すように前記光源３１と前記光通過部２２とが向かい合っている状態において、前記光源３１から半径方向と平行に射出されている光線のうち隣り合う遮光部２１とそれぞれ接するものである。前記光源３１から射出されて半径方向に進行するこれらの２本の光線Ｒ１は実質的にお互いに略平行であり、各光線Ｒ１によりも外側に前記遮光部２１の光入射側でもある内周側の側面２１ｉｎが形成してある。言い換えると、各光線Ｒ１よりも外側に前記遮光部２１の内周側の側面２１ｉｎを形成することにより、マージンＭを設けてある。
【００５２】
一方前記光線Ｒ２は、前記光源３１と前記光通過部２２とが向かい合っている状態において、前記光源３１から半径方向に対して傾斜して射出される（対角線方向に射出される）もので、前記遮光部２１の外周側と接しているものである。これらの２本の光線Ｒ２の小さいほうの交角よりも外側に前記遮光部２１の光射出側でもある外周側の側面２１ｅｘが形成してある。
【００５３】
そして、図１１に図示しているように光通過可能領域Ｒの外側に各遮光部２１は形成されているので、内周側又は外周側にバリが発生したとしても、光通過可能領域Ｒまで浸入するほど大きなものでない限り光が遮られることがない。従って、ロータリーエンコーダとして構成した場合、バリの有無によって分解能が変化することがなく製品間のばらつきを抑えることができる。なお、前記遮光部２１の内周側の側面２１ｉｎ又は外周側の側面２１ｅｘのいずれにマージンＭを設けるようにしてもよいし、その際、光源３１がスケール体２の内側又は外側のいずれに配置されていてもよい。
【００５４】
すなわち、前記遮光部２１の内周側の側面２１ｉｎ又は外周側の側面２１ｅｘの一方が光可能通貨領域Ｒの外縁を規定するとき、前記遮光部２１の内周側の側面２１ｉｎ又は外周側の側面２１ｅｘのもう一方が光通過可能領域Ｒの外側に形成されていればよい。
【００５５】
なお、本明細書においては遮光するとは、完全に光を遮ることだけでなく、所定量だけ通過できる光量減少させることができることを含む概念である。また、光通過部は、前記遮光部よりも多くの光量が通過できるものであればよく、多少の光量が損失してもかまわない。
【００５６】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行ってもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、バリが発生したとしても前記光通過部を通過する光量をほとんど変化させることがなく、分解能等の性能を高く維持しつつ、各製品間のばらつきの小さいスケール、ロータリーエンコーダを提供できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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