(57)【要約】【課題】プリンタのフイードローラ等における基準位置等の検出のために、専用の光センサ等を必要としない光電式エンコーダを提供する。【解決手段】移動方向の長さが共に同一の所定寸法である透光領域３と遮光領域２ａとを交互に配列して構成した移動体２と、発光部６及び受光部７と、周期パルス信号発生部と、基準パルス信号発生部とを備えると共に、移動体２が、発光部６と受光部７との離間空間を横切るように移動し、発光部６から発光された光が移動体２の透光領域を透過して受光部７に受光されると共に、該移動体２の基準位置を示す特定の透光領域３を、他の透光領域３よりも低透光率で形成し、第１受光素子を先頭に、第２、第３、及び、第４の各受光素子４個で構成される２組の受光素子群７ａ，７ｂを、隣接して受光部７を構成し、且つ、全ての受光素子の幅を、上記所定寸法の半分として光電式エンコーダを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動方向の長さが共に同一の所定寸法である透光領域と遮光領域とが移動方向に交互に連続して配列されて構成される移動体と、相互に対向して配置される発光部及び受光部と、周期パルス信号発生部と、基準パルス信号発生部と、を備えると共に、前記移動体が、前記発光部と前記受光部との離間空間を横切るように移動し、前記発光部から発光された光が前記移動体の透光領域を透過して前記受光部に受光される光電式エンコーダであって、
前記移動体は、該移動体の基準位置を示す特定の透光領域が、他の前記透光領域よりも光の透光率を低くして形成されると共に、
前記受光部は、第１受光素子を先頭に、第２受光素子、第３受光素子、及び、第４受光素子の４個の受光素子が順に前記移動方向に直列に相互に隣接して配列されて構成される受光素子群が、少なくとも２組、前記移動方向に直列に相互に隣接して配列され、且つ、各前記受光素子の前記移動方向の長さが全て前記所定寸法の半分となるように構成され、
前記周期パルス信号発生部は、各前記受光素子群の同番号の受光素子同士の出力信号を加算した加算出力信号を用いて、一方が他方の１／４周期遅れの２つの連続した周期パルス信号を発生し、
前記基準パルス信号発生部は、前後に隣接する２組の前記受光素子群の内、前側に配置された前記受光素子群の第１受光素子から第４受光素子の内で予め定められたいずれかの受光素子の出力信号と、後側に配置された前記受光素子群の内で前記予め定められた受光素子と同番号の受光素子の出力信号とを比較することにより、基準パルス信号を発生することを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
前記移動体に代えて、前記移動方向の長さが共に同一の所定寸法である反射領域と非反射領域とが前記移動方向に交互に連続して配列されて構成される移動体を用いると共に、
前記発光部及び前記受光部に代えて、前記移動体の片側面と対面するように、共に該片側面側に前記移動体から離間して配置された発光部及び受光部であって、該発光部及び該受光部が面する空間を横切るように前記移動体が移動すると共に、該発光部から発光された光が前記移動体の反射領域で反射されて該受光部に受光される発光部及び受光部を用い、
前記移動体は、該移動体の基準位置を示す特定の反射領域が、他の前記反射領域よりも光の反射率を低くして形成された請求項１記載の光電式エンコーダ。
【請求項３】
前記受光部は、２組の前記受光素子群で構成されると共に、
前記周期パルス信号発生部は、
前記２組の第１受光素子同士の加算出力信号である第１加算出力信号と、前記２組の第３受光素子同士の加算出力信号である第３加算出力信号とを比較して、前記第１加算出力信号が前記第３加算出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０である第１周期パルス信号を発生し、且つ、
前記２組の第２受光素子同士の加算出力信号である第２加算出力信号と、前記２組の第４受光素子同士の加算出力信号である第４加算出力信号とを比較して、前記第４加算出力信号が前記第２加算出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０であると共に、前記第１周期パルス信号より１／４周期遅れである第２周期パルス信号を発生する請求項１又は２記載の光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記基準パルス信号発生部は、先頭に配置された前記受光素子群の第１受光素子の出力信号である先頭出力信号と、２番目に配置された前記受光素子群の第１受光素子の出力信号である後続出力信号とを比較して、前記先頭出力信号が、前記後続出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０である前記基準パルス信号を発生する請求項３記載の光電式エンコーダ。
【請求項５】
前記移動体は、円盤状の回転体であり、前記透光領域及び前記遮光領域、又は、前記反射領域及び前記非反射領域は、前記円盤の周縁に沿って形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電式エンコーダ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電式エンコーダを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリンタ等のプリント用紙をフイードするフイードローラの駆動制御等に用いられる光電式エンコーダ、及び、該光電式エンコーダを備えたプリンタ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等のプリンタにおいて、プリントを正確に行うためには、プリント用紙の所定位置への搬送を正確に行う必要がある。この所定位置へのプリント用紙の搬送は、フイードローラにより行われるので、プリント用紙の搬送を正確に行うためには、フイードローラの制御を、正確に行う必要がある。それには、フイードローラの表面の基準位置からの移動距離を正確に制御する必要があり、そのためには、フイードローラの表面の基準位置、移動方向、及び、移動距離を、正確に検出する必要がある。
【０００３】
このフイードローラにおける基準位置、移動方向、及び、移動距離を検出するのに、一般的には、フイードローラの回転軸を共通の回転軸とする円盤状のコードホイールを用いた光電式エンコーダが用いられる。このコードホイールを用いた一般的な光電式エンコーダでは、発光部と受光部とが、相互に対向して配置され、発光部と受光部との間に、フイードローラと一体で回転運動する円盤状のコードホイールが設けられる。
【０００４】
この円盤状のコードホイールの周縁には、等間隔で幅の等しいスリットが、コードホイールの周縁に沿ったトラック上に設けられており、発光部から出た光が、回転するコードホイールのこのスリットを通過して受光部で受光される仕組みとなっている。
【０００５】
上記のコードホイールを用いた一般的な光電式エンコーダでは、フイードローラの移動距離を検出するために、さまざまな工夫がなされているが、従来から、フイードローラの移動方向、及び、移動距離の双方、即ち、コードホイールの移動方向、及び、移動距離の双方が検出可能な方法として、上記受光部から出力される信号を基にして、一方が他方の１／４周期遅れの２つの連続した周期パルス信号を生成する方法が提供されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００６】
又、上記のコードホイールを用いた一般的な光電式エンコーダにおいて、フイードローラにおける基準位置を検出する方法としては、一般的に、円盤状のコードホイールの周縁に設けられた上述したスリットが配列されているトラックとは別に、基準位置検出用トラックが設けられる。そして、この基準位置検出用トラック上に、フイードローラにおける基準位置と対応した基準スリットを設けると共に、この基準スリットを検出するための発光部と受光部でなる基準位置検出用光センサを設け、この基準位置検出用光センサにより基準位置検出を行っている(例えば、特許文献２の図１参照)。
【特許文献１】特公平３−７６４２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のコードホイールを用いた一般的な光電式エンコーダでは、上述したように、フイードローラにおける基準位置を検出するために、コードホイールにフイードローラにおける基準位置と対応した基準スリットを設ける必要があると共に、基準位置検出用の専用の光センサ等が必要である。そのため、光電式エンコーダの実装スペースが増大すると共に、光電式エンコーダのコスト増加要因となっていた。
【０００８】
そこで、この発明は、このような状況に対処するためになされたものであって、プリンタのフイードローラ等における基準位置等の検出のために、専用の光センサ等を必要としない光電式エンコーダを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光電式エンコーダは、移動方向の長さが共に同一の所定寸法である透光領域と遮光領域とが移動方向に交互に連続して配列されて構成される移動体と、相互に対向して配置される発光部及び受光部と、周期パルス信号発生部と、基準パルス信号発生部と、を備えると共に、移動体が、発光部と受光部との離間空間を横切るように移動し、発光部から発光された光が移動体の透光領域を透過して受光部に受光される光電式エンコーダである。
【００１０】
この光電式エンコーダでは、上記の移動体は、該移動体の基準位置を示す特定の透光領域が、他の透光領域よりも光の透光率を低くして形成される。又、上記の受光部は、第１受光素子を先頭に、第２受光素子、第３受光素子、及び、第４受光素子の４個の受光素子が移動方向に順に直列に相互に隣接して配列されて構成される受光素子群が、少なくとも２組、移動方向に直列に相互に隣接して配列され、且つ、各受光素子の移動方向の長さが全て上記の所定寸法の半分となるように構成されている。
【００１１】
又、上記の周期パルス信号発生部は、各受光素子群の同番号の受光素子同士の出力信号を加算した加算出力信号を用いて、一方が他方の１／４周期遅れの２つの連続した周期パルス信号を発生する機能を備えている。又、上記の基準パルス信号発生部は、前後に隣接する２組の受光素子群の内、前側に配置された受光素子群の第１受光素子から第４受光素子の内で予め定められたいずれかの受光素子の出力信号と、後側に配置された受光素子群の内で上記の予め定められた受光素子と同番号の受光素子の出力信号とを比較することにより、基準パルス信号を発生する機能を備えている。
【００１２】
上記の光電式エンコーダによれば、発光機能及び受光機能は、１対の発光部と受光部のみで行われると共に、この受光部から出力される出力信号により、周期パルス信号発生部から周期パルス信号を発生することができるのみならず、基準パルス信号発生部から基準パルス信号を発生することができる。従って、基準位置等の検出のために、移動体に基準位置検出専用のスリット等の発光領域を設けたり、別途、基準位置検出専用の光センサ等を設けたりする必要がない。そのため、光電式エンコーダの実装スペースの増大やコスト増加を抑制することができる。
【００１３】
又、周期パルス信号として、一方が他方の１／４周期遅れの２つの連続した周期パルス信号を発生することができるので、従来例同様、光電式エンコーダの移動体の移動方向及び移動距離の双方を検出することができる。
【００１４】
上記の光電式エンコーダは、上述した内容から分るとおり、いわゆる光透過型であるが、本発明の光電式エンコーダはこれには限られず、光反射型とするようにしてもよい。即ち、上記の移動体に代えて、移動方向の長さが共に同一の所定寸法である反射領域と非反射領域とが移動方向に交互に連続して配列されて構成される移動体を用いる。又、上記の発光部及び受光部に代えて、移動体の片側面と対面するように共に該片側面側に移動体から離間して配置された発光部及び受光部であって、該発光部及び該受光部が面する空間を横切るように移動体が移動すると共に、該発光部から発光された光が移動体の反射領域で反射されて該受光部に受光される発光部及び受光部を用いるのである。
【００１５】
この場合、上記移動体は、該移動体の基準位置を示す特定の反射領域が、他の反射領域よりも光の反射率を低くして形成される。
【００１６】
上記の光透過型、又は、光反射型の光電式エンコーダとして、具体的には、例えば、受光部を２組の受光素子群で構成するようにしてもよい。この場合、周期パルス信号発生部は、次のように構成される。即ち、２組の第１受光素子同士の加算出力信号である第１加算出力信号と、２組の第３受光素子同士の加算出力信号である第３加算出力信号とを比較して、第１加算出力信号が第３加算出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０である第１周期パルス信号を発生するように構成される。
【００１７】
又、同時に、２組の第２受光素子同士の加算出力信号である第２加算出力信号と、２組の第４受光素子同士の加算出力信号である第４加算出力信号とを比較して、第４加算出力信号が第２加算出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０であると共に、第１周期パルス信号より１／４周期遅れた第２周期パルス信号を発生するように構成される。この第２周期パルス信号は、一般的には、この第２周期パルス信号の位相が、第１周期パルス信号の位相よりπ／２ラジアン、即ち、９０度遅れていると称される。
【００１８】
又、上記の場合、基準パルス信号発生部は、次のように構成される。即ち、先頭に配置された受光素子群の第１受光素子の出力信号である先頭出力信号と、２番目に配置された受光素子群の第１受光素子の出力信号である後続出力信号とを比較して、先頭出力信号が、後続出力信号より大きい期間は信号レベル１、それ以外の期間は信号レベル０である基準パルス信号を発生するように構成される。
【００１９】
上記光電式エンコーダにおいて、移動体を、円盤状の回転体とすると共に、透光領域と遮光領域は、円盤の周縁に沿って形成されるのが一般的である。
【００２０】
又、上記光電式エンコーダを用いることにより、上記光電式エンコーダを備えた、例えば、インクジェットプリンタ等の電子機器を構成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発光機能及び受光機能は、１対の発光部と受光部のみで行われると共に、この受光部から出力される出力信号により、周期パルス信号を発生することができるのみならず、基準パルス信号を発生することができる。従って、基準位置等の検出のために、移動体に基準位置検出専用の発光領域や反射領域を設けたり、別途、基準位置検出専用の光センサ等を設けたりする必要がない。そのため、光電式エンコーダの実装スペースの増大やコスト増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態における光電式エンコーダについて、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、本実施の形態における光電式エンコーダの構成について説明する。図１(ａ)は、本実施の形態における光電式エンコーダの構成を示した正面図、図１(ｂ)は、側面図である。図１(ａ)、図１(ｂ)において、本実施の形態における光電式エンコーダ１は、コードホイール２、回転軸４、及び、センサ体５で構成されている。
【００２４】
センサ体５は、Ｃ字形の形状をしており、両端に突起部分が形成されると共に、この両端間にコードホイール通過空間５ａが形成されている。この両端の一方の突起部分には発光部６が収容されている。又、両端の他方の突起部分には、受光部７と信号発生部８とで構成され、透明で光を透過する性質のエポキシ材料で封止された半導体チップ９が収容されている。又、一方の突起部分に位置する発光部６と、他方の突起部分に位置する受光部７とは、コードホイール通過空間５ａを介して対面している。
【００２５】
コードホイール２は、円盤状で、この円盤状のコードホイール２の中心に回転軸４が取付けられている。この回転軸４は、例えば、インクジェットプリンタにおいて、プリント用紙搬送用のフイードローラの軸と直結されており、コードホイール２は、このフイードローラと一体で回転軸４を中心にして、矢印１０で示す回転方向に回転する。
【００２６】
円盤状のコードホイール２の周縁には、この周縁に沿ってスリット３が形成されている。このスリット３は、コードホイール２を切抜いて形成されており、このスリット３内を光が透過できる状態である。逆に、このスリット３とこのスリット３の隣に位置するスリット３との間は、光を通さない状態であり、遮光帯２ａを形成している。即ち、スリット３は、遮光帯２ａを介して直列に配列されており、スリット３と、遮光帯２ａとは、コードホイール２の移動方向に交互に連続して配列されている。
【００２７】
各スリット３は、この各スリット３におけるコードホイール２の移動方向の長さ、即ち、各スリット３の幅が、全て等しくなるように形成されており、この幅は、隣のスリット３との間に形成されている遮光帯２ａにおけるコードホイール２の回転方向の長さ、即ち、コードホイール２の幅とも等しくなるように形成されている。
【００２８】
コードホイール２の周縁上で、このコードホイール２の基準位置を示す部分に形成される１個のスリット３は、他のスリット３と異なり、他のスリット３よりも光の透光率が低くなるように形成されている。この光の透光率を低くする方法としては、例えば、コードホイール２を切抜いて形成されたこのスリット３の内部を、半透光性の材料で充填したり、或いは、コードホイール２を切抜くのに代えて、多数の小さな穴を穿設したりする方法がある。この光の透光率が他のスリットよりも低いスリットで構成された基準位置を示すスリットを、基準位置スリットと称する。本実施の形態では、基準位置スリットの光の透光率は、他のスリット３の光の透光率の半分程度となるようにしている。
【００２９】
この状態で、コードホイール２が矢印１０で示す回転方向に回転すると、発光部６から発光された光が、回転するコードホイール２の周縁に沿って形成されたスリット３を透過して、受光部７で受光され、受光部７から出力される信号が、信号発生部８に入力されて、周期パルス信号や基準パルス信号が発生される仕組みである。
【００３０】
図２は、センサ体５の受光部７を拡大して表示したものである。センサ体５に収容される半導体チップ９に備えられた受光部７は、図２に示すように、第１受光素子群７ａと第２受光素子群７ｂとの２組の受光素子群で構成される。これらの各受光素子群は、それぞれ４個の受光素子で構成される。即ち、第１受光素子群７ａは、第１受光素子７ａ１、第２受光素子７ａ２、第３受光素子７ａ３、及び、第４受光素子７ａ４で構成され、第２受光素子群７ｂは、第１受光素子７ｂ１、第２受光素子７ｂ２、第３受光素子７ｂ３、及び、第４受光素子７ｂ４で構成される。
【００３１】
受光部７を構成する第１受光素子群７ａ及び第２受光素子群７ｂに使用されている受光素子におけるコードホイール２の移動方向(図２では右から左への向き)の長さ(前述した課題を解決するための手段における受光素子の移動方向の長さに相当)、即ち、受光素子の幅は、全て同じであり、この受光素子の幅は、コードホイール２に形成されているスリット３の幅の半分である。
【００３２】
次に、光電式エンコーダ１の回路構成について説明する。図３は、光電式エンコーダ１の回路構成を示したブロック図である。光電式エンコーダ１の回路は、図３に示すように、受光部７と信号発生部８で構成される。尚、図３において、８ａは、前述の基準パルス信号発生部に、８ｂは、周期パルス信号発生部８ｂに相当する。受光部７を構成する各受光素子からは、それぞれの受光素子が受光した光の強さに比例した電流が信号発生部８に出力される。
【００３３】
そこで、受光部７の第１受光素子群７ａを構成する、第１受光素子７ａ１、第２受光素子７ａ２、第３受光素子７ａ３、及び、第４受光素子７ａ４からそれぞれ出力される電流出力を、出力０１、出力０２、出力０３、及び、出力０４と称し、受光部７の第２受光素子群７ｂを構成する、第１受光素子７ｂ１、第２受光素子７ｂ２、第３受光素子７ｂ３、及び、第４受光素子７ｂ４からそれぞれ出力される電流出力を、出力１１、出力１２、出力１３、及び、出力１４と称する。
【００３４】
出力０１は、カレントミラー回路ＣＭＣ１の入力に、出力１１は、カレントミラー回路ＣＭＣ２の入力にそれぞれ接続される。一般に、カレントミラー回路は、単又は複数の出力を備え、これらの出力に対して、入力電流と同じ電流値の電流を出力電流として出力する回路である。上記のカレントミラー回路ＣＭＣ１及びカレントミラー回路ＣＭＣ２は、２つの出力を備えており、例えば、カレントミラー回路ＣＭＣ１の出力０１ａ、及び、出力０１ｂは、共に、このカレントミラー回路ＣＭＣ１に入力される入力電流である出力０１と同じ電流値の電流となる。
【００３５】
カレントミラー回路ＣＭＣ１の出力０１ｂとカレントミラー回路ＣＭＣ２の出力０２ｂとは、それぞれの出力電流が加算されて、オペアンプＯＰ１に入力される。又、出力０２と出力１２とは、それぞれの出力電流が加算されて、オペアンプＯＰ２に入力される。同様にして、出力０３と出力１３とは、それぞれの出力電流が加算されて、オペアンプＯＰ３に入力され、出力０４と出力１４とは、それぞれの出力電流が加算されて、オペアンプＯＰ４に入力される。又、カレントミラー回路ＣＭＣ１の出力０１ａは、オペアンプＯＰ５に入力され、カレントミラー回路ＣＭＣ２の出力０２ａは、オペアンプＯＰ６に入力される。これらのオペアンプでは、入力された電流に比例した出力電圧が出力される。
【００３６】
オペアンプＯＰ１の出力２１及びオペアンプＯＰ３の出力２３は、比較回路ＣＯＭＰ１に入力され、この比較回路ＣＯＭＰ１から出力３１が出力される。同様に、オペアンプＯＰ２の出力２２及びオペアンプＯＰ４の出力２４は、比較回路ＣＯＭＰ２に入力され、この比較回路ＣＯＭＰ２から出力３２が出力される。又、オペアンプＯＰ５の出力２５及びオペアンプＯＰ６の出力２６は、比較回路ＣＯＭＰ３に入力され、この比較回路ＣＯＭＰ３から出力３３が出力される。
【００３７】
上記の比較回路ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、ＣＯＭＰ３では、それぞれ、入力された２つの入力電圧が比較され、一方の電圧が他方の電圧より高い場合にのみ、出力３１、出力３２、又は、出力３３として、レベル１の信号が出力され、そうでない場合は、レベル０の信号が出力される。これらの比較回路ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、ＣＯＭＰ３から出力される出力は、基準となる電圧(例えば、０Ｖ)と、この基準となる電圧よりも高い電圧のいずれかのレベルをとる信号である。上記の場合、レベル０は、この基準となる電圧であり、レベル１は、この基準となる電圧よりも高い電圧である。
【００３８】
次に、光電式エンコーダ１の動作について説明する。図４(ａ)、図４(ｂ)は、コードホイール２に形成されているスリット３の形状と、受光部７を構成する受光素子の形状との関係を模式的に示した説明図である。受光部７を構成する受光素子の表面に斜線が表示されている受光素子は、発光部６から発光された光が、スリット３を通過して受光されていることを示している。
【００３９】
上述したように、コードホイール２の各スリット３の幅は、全て等しくなるようにスリット３が形成されており、この幅は、隣のスリット３との間に形成されている遮光帯２ａの幅とも等しい。又、受光素子の幅は、全て同じであり、この受光素子の幅は、スリット３の幅の半分である。即ち、図４(ａ)、図４(ｂ)において、スリット３の幅をＷとすると、遮光帯２ａの幅はＷであり、受光素子の幅は、Ｗ／２である。コードホイール２のスリット３と受光素子とがこのような関係にあることから、出力０１〜出力１４は、後述するような出力(後述する図５参照)となる。
【００４０】
図４(ａ)は、時刻ｔ１におけるコードホイール２のスリット３と受光部７との関係を示している。図４(ａ)において、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、・・・・、Ｓｎは、コードホイール２に形成されているスリット３である。この内、Ｓ５は、上述した基準位置スリットであり、この基準位置スリットは、光の透光率が他のスリットの半分程度となるように形成されている。
【００４１】
図４(ａ)において、時刻ｔ１では、Ｓ１を透過した光により、受光部７を構成する第１受光素子群７ａの第３受光素子７ａ３と第４受光素子７ａ４とが受光状態であり、Ｓ２を透過した光により、受光部７を構成する第２受光素子群７ｂの第３受光素子７ｂ３と第４受光素子７ｂ４とが受光状態である。それ以外、即ち、第１受光素子群７ａの第１受光素子７ａ１と第２受光素子７ａ２、及び、第２受光素子群７ｂの第１受光素子７ｂ１と第２受光素子７ｂ２は、非受光状態である。従って、図３における、出力０１、出力０２、出力１１、及び、出力１２は、出力電流が０であり、それ以外の、出力０３、出力０４、出力１３、及び、出力１４は、所定の値の出力電流が出力される。
【００４２】
又、図４(ｂ)は、時刻ｔ１から単位時間経過した時刻ｔ２におけるスリット３と受光部７との関係を示している。この図４(ｂ)において、時刻ｔ２では、Ｓ１を透過した光により、受光部７を構成する第１受光素子群７ａの第２受光素子７ａ２と第３受光素子７ａ３とが受光状態であり、Ｓ２を透過した光により、受光部７を構成する第２受光素子群７ｂの第２受光素子７ｂ２と第３受光素子７ｂ３とが受光状態である。それ以外、即ち、第１受光素子群７ａの第１受光素子７ａ１と第４受光素子７ａ４、及び、第２受光素子群７ｂの第１受光素子７ｂ１と第４受光素子７ｂ４は、非受光状態である。従って、図３における、出力０１、出力０４、出力１１、及び、出力１４は、出力電流が０であり、それ以外の、出力０２、出力０３、出力１２、及び、出力１３は、所定の値の出力電流が出力される。又、図４(ａ)及び図４(ｂ)からわかるように、単位時間の経過により、コードホイール２は、移動方向へ受光素子の幅と同じ距離Ｗ／２だけ移動する。
【００４３】
では、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、即ち、図４(ａ)から図４(ｂ)にかけて、出力０１〜出力０４、及び、出力１１〜出力１４は、どのように変化するであろうか。図４(ａ)及び図４(ｂ)に基づいて説明する。まず、第１受光素子群７ａの第１受光素子７ａ１は、時刻ｔ１では、ＳｎとＳ１との間の遮光帯２ａにより、発光部６からの光が遮光されて、上述したように受光せず、非受光状態である。ＳｎとＳ１との間の遮光帯２ａの幅はＷであるが、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、距離Ｗ／２しか移動しないので、この遮光状態は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、コードホイール２が移動しても変わらず、上述したように、時刻ｔ２でも非受光状態である。従って、第１受光素子７ａ１の出力０１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は、出力電流が０である(後述する図５参照)。
【００４４】
第１受光素子群７ａの第２受光素子７ａ２は、時刻ｔ１では、ＳｎとＳ１との間の遮光帯２ａにより、発光部６からの光が遮光されて、上述したように受光しない。しかし、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、コードホイール２が移動すると、発光部６からの光がＳ１を透過し始めて受光する。この光の透過は、コードホイール２が移動するにつれて多くなるので、受光量は、時刻ｔ２に近づくにつれて次第に多くなり、上述したように、時刻ｔ２では完全な受光状態となる。従って、第２受光素子７ａ２の出力０２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、次第に増大し、時刻ｔ２では所定の値の出力電流が出力される(後述する図５参照)。
【００４５】
第１受光素子群７ａの第３受光素子７ａ３は、時刻ｔ１では、上述したように、発光部６からの光がＳ１を透過して受光し、完全な受光状態である。Ｓ１の幅はＷであるが、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、距離Ｗ／２しか移動しないので、この状態は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、コードホイール２が移動しても変わらず、上述したように、時刻ｔ２でも完全な受光状態である。従って、第３受光素子７ａ３の出力０３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、所定の値の出力電流が出力される(後述する図５参照)。
【００４６】
第１受光素子群７ａの第４受光素子７ａ４は、上述したように、時刻ｔ１では、発光部６からの光がＳ１を透過して受光し、完全な受光状態である。しかし、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、コードホイール２が移動すると、Ｓ１とＳ２との間の遮光帯２ａにより、発光部６からの光が遮光され始めて受光量が減少し始める。この光の遮光は、コードホイール２が移動するにつれて多くなるので、受光量は、時刻ｔ２に近づくにつれて次第に減少し、上述したように、時刻ｔ２では完全な非受光状態となる。従って、第４受光素子７ａ４の出力０４は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、次第に減少し、時刻ｔ２では出力電流が０となる(後述する図５参照)。
【００４７】
第２受光素子群７ｂの第１受光素子７ｂ１〜第４受光素子７ｂ４についても、上記のＳｎがＳ１に、Ｓ１がＳ２になるだけで、上述した第１受光素子群７ａの第１受光素子７ａ１〜第４受光素子７ａ４と同様になる(後述する図５参照)。
【００４８】
上述したのと同様にして、時刻ｔ２から単位時間経過した時刻ｔ３、時刻ｔ３から単位時間経過した時刻ｔ４、・・・・というようにして、時刻ｔ１から単位時間刻みで、時刻ｔ２２までについて、図３の、出力０１〜出力０４、及び、出力１１〜出力１４の出力状態を表したのが、図５のタイムチャートである。図５から分るとおり、各出力は、最初の単位時間の間に増大し、次の単位時間の間は所定の出力を保ち、次の単位時間の間に減少する台形状の出力波形であり、この出力波形が単位時間の休止期間を挟んで繰返される。
【００４９】
尚、図５において、出力０１〜出力０４、及び、出力１１〜出力１４は電流出力であり、出力２１〜出力２６、及び、出力３１〜出力３３は、電圧出力である。又、図５のタイムチャート中に記入されている符号は、各出力が出力される受光素子に受光される光が透過したスリットを示している。
【００５０】
上述したように、Ｓ５は、基準位置スリットであり、この基準位置スリットの光の透光率は他のスリット３の半分程度となるように、この基準位置スリットが形成されている。そこで、図５において、このＳ５を透過した光を受光して出力される出力は、Ｓ５以外の他のスリット３を透過した光により出力される出力の半分程度となる。これに該当するのが、出力１４のｔ１１〜ｔ１４、出力１３のｔ１２〜ｔ１５、出力１２のｔ１３〜ｔ１６、出力１１のｔ１４〜ｔ１７、出力０４のｔ１５〜ｔ１８、出力０３のｔ１６〜ｔ１９、出力０２のｔ１７〜ｔ２０、及び、出力０１のｔ１８〜ｔ２１である。
【００５１】
図６は、図３の、出力２１〜出力２４、及び、出力３１，出力３２を表したタイムチャートである。出力２１は、カレントミラー回路ＣＭＣ１の出力０１ｂ、即ち、出力０１と、カレントミラー回路ＣＭＣ２の出力０２ｂ、即ち、出力１１とが合算されてオペアンプＯＰ１により出力された電圧出力である。又、出力２３は、出力０３と出力１３とが合算されてオペアンプＯＰ３により出力された電圧出力である。そして、これらの出力２１と出力２３とが比較回路ＣＯＭＰ１に入力されて比較され、出力３１が出力される。即ち、出力３１として、出力２１が出力２３より高い出力電圧の場合にのみ、比較回路ＣＯＭＰ１からレベル１の信号が出力され、そうでない場合は、レベル０の信号が出力される。この出力３１が、第１周期パルス信号である。
【００５２】
尚、基準位置スリットであるＳ５による、出力１１のｔ１４〜ｔ１７、及び、出力０１のｔ１８〜ｔ２１における影響により、出力２１のｔ１４〜ｔ１７、及び、ｔ１８〜ｔ２１の台形状の波形出力は、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。又、同じく、基準位置スリットであるＳ５による、出力１３のｔ１２〜ｔ１５、及び、出力０３のｔ１６〜ｔ１９における影響により、出力２３のｔ１２〜ｔ１５、及び、ｔ１６〜ｔ１９の台形状の波形出力は、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。しかし、比較回路ＣＯＭＰ１における出力２１と出力２３との比較は、相対的なレベルの高低により行われるので、基準位置スリットであるＳ５による出力３１への影響は、ほとんどないといえる。
【００５３】
又、出力２２は、出力０２と出力１２とが合算されてオペアンプＯＰ２により出力された電圧出力である。又、出力２４は、出力０４と出力１４とが合算されてオペアンプＯＰ４により出力された電圧出力である。そして、これらの出力２２と出力２４とが比較回路ＣＯＭＰ２に入力されて比較され、出力３２が出力される。即ち、出力３２として、出力２４が出力２２より高い出力電圧の場合にのみ、比較回路ＣＯＭＰ１からレベル１の信号が出力され、そうでない場合は、レベル０の信号が出力される。この出力３２が、第２周期パルス信号である。この第２周期パルス信号は、図６から分るように、比較回路ＣＯＭＰ１から出力される出力３１、即ち、第１周期パルス信号よりも、１／４周期遅れた波形、いわゆる９０度遅れた波形となっている。
【００５４】
尚、第１周期パルス信号と同様に、基準位置スリットであるＳ５による、出力１２のｔ１３〜ｔ１６、及び、出力０２のｔ１７〜ｔ２０における影響により、出力２２のｔ１３〜ｔ１６、及び、ｔ１７〜ｔ２０の台形状の波形出力は、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。又、同じく、基準位置スリットであるＳ５による、出力１４のｔ１１〜ｔ１４、及び、出力０４のｔ１５〜ｔ１８における影響により、出力２４のｔ１１〜ｔ１４、及び、ｔ１５〜ｔ１８の台形状の波形出力は、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。しかし、比較回路ＣＯＭＰ２における出力２２と出力２４との比較は、相対的なレベルの高低により行われるので、基準位置スリットであるＳ５による出力３２への影響は、ほとんどないといえる。
【００５５】
図７は、図３の、出力２５、出力２６、及び、出力３３を表したタイムチャートである。出力２５は、カレントミラー回路ＣＭＣ１の出力０１ａ、即ち、出力０１がオペアンプＯＰ５で電圧変換された出力であり、出力２６は、カレントミラー回路ＣＭＣ２の出力０２ａ、即ち、出力１１がオペアンプＯＰ６で電圧変換された出力である。この出力０１が電圧変換された出力２５と、出力１１が電圧変換された出力２６とが、比較回路ＣＯＭＰ３に入力され、出力３３が出力される。即ち、出力３３として、出力２５が出力２６より高い出力電圧の場合にのみ、比較回路ＣＯＭＰ３からレベル１の信号が出力され、そうでない場合は、レベル０の信号が出力される。この出力３３が、基準パルス信号である。
【００５６】
図５から分るとおり、出力０１と出力１１とは、全く同じ波形、即ち、同相、同レベルの台形状波形であるので、出力２５と出力２６との比較結果としては、出力２５が出力２６より高い出力電圧となることはなく、出力３３として、通常、レベル０の信号が出力される。
【００５７】
しかし、出力１１のｔ１４〜ｔ１７は、基準位置スリットであるＳ５を透過した光を受光して出力される出力であり、Ｓ５以外の他のスリット３を透過した光により出力される出力の半分程度となる。又、同様に、出力０１のｔ１８〜ｔ２１も、基準位置スリットであるＳ５を透過した光を受光して出力される出力である。即ち、出力２５のｔ１４〜ｔ１７における台形状の波形出力は、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。又、出力２６のｔ１８〜ｔ２１における台形状の波形出力も、それ以外の期間における台形状の波形出力よりも低いレベルとなる。
【００５８】
そこで、比較回路ＣＯＭＰ３の出力３３は、次のようになる。即ち、ｔ１４〜ｔ１７では、出力２５は、出力２６よりも高いレベルとなるが、ｔ１８〜ｔ２１では、出力２５は、出力２６よりも低いレベルとなる。従って、比較回路ＣＯＭＰ３の出力３３、即ち、基準パルス信号は、図７に示すように、ｔ１４〜ｔ１７の期間においてのみ、レベル１の信号が出力され、そうでない期間は、レベル０の信号が出力される。
【００５９】
上記の本実施の形態における光電式エンコーダ１によれば、発光機能及び受光機能は、１対の発光部６と受光部７を使用するのみで行えると共に、この受光部７から出力される出力信号により、周期パルス信号として、第１周期パルス信号及び第２周期パルス信号を発生することができるのみならず、基準パルス信号を発生することができる。従って、基準位置等の検出のために、コードホイール２に基準位置検出専用のスリット等の透光領域を設けたり、光電式エンコーダ１に基準位置検出専用の光センサ等を設けたりする必要がない。そのため、光電式エンコーダの実装スペースの増大やコスト増加を抑制することができる。
【００６０】
又、周期パルス信号として、第１周期パルス信号と、この第１周期パルス信号の１／４周期遅れとなる第２周期パルス信号を発生することができるので、コードホイール２の移動方向及び移動距離の双方を検出することができる。
【００６１】
上記の本実施の形態における光電式エンコーダ１は、コードホイール２にスリット３を形成すると共に、Ｃ字形の形状で両端に突起部分が形成されたセンサ体５の一方の突起部分に発光部６が、他方の突起部分に受光部７が収容され、この両端間にコードホイール通過空間５ａが形成された、いわゆる透過型の光電式エンコーダである。
しかし、このような方式には限られず、上記のような透過型の光電式エンコーダに代えて、反射型の光電式エンコーダとするようにしてもよい。
【００６２】
即ち、スリット３が形成されたコードホイール２に代えて、移動方向の長さが共に同一の所定寸法である反射領域と非反射領域とが移動方向に交互に連続して配列されて構成されるコードホイールを用いる。そして、発光部と受光部を、上記の移動体の片側面と対面するように共に該片側面側に上記の移動体から離間して配置し、これらの発光部及び受光部が面する空間を横切るように上記の移動体を移動させると共に、発光部から発光された光が上記の移動体の反射領域で反射されて受光部に受光されるようにするのである。
【００６３】
この場合のコードホイールは、このコードホイールの基準位置を示す特定の反射領域が、他の反射領域よりも光の反射率を低くして形成するようにする。このような反射型の光電式エンコーダでは、受光部により受光される光が、コードホイールのスリットを透過した光から、コードホイールで反射された光に代わるだけで、その他の仕組は、上述した透過型の光電式エンコーダ１と同様とする。従って、このような反射型の光電式エンコーダは、上述した透過型の光電式エンコーダ１と同様の、作用、効果を有する。
【００６４】
又、上記の本実施の形態における光電式エンコーダ１では、基準パルス信号は、出力０１と出力１１とを用いて生成しているが、出力０１と出力１１とを用いるのと同様の方法により、出力０２と出力１２、出力０３と出力１３、或いは、出力０４と出力１４とを用いて生成することもできる。
【００６５】
又、上記の本実施の形態における光電式エンコーダ１では、受光部７を、４個の受光素子で構成される第１受光素子群７ａと第２受光素子群７ｂとの２組の受光素子群で構成している。しかし、これには限られず、受光部７を、４個の受光素子で構成される受光素子群を３組以上用いて構成するようにしてもよい。
【００６６】
この場合は、３組以上の各第１受光素子の出力電流を加算した信号をオペアンプＯＰ１に、３組以上の各第２受光素子の出力電流を加算した信号をオペアンプＯＰ２に、３組以上の各第３受光素子の出力電流を加算した信号をオペアンプＯＰ３に、そして、３組以上の各第４受光素子の出力電流を加算した信号をオペアンプＯＰ４に、それぞれ入力することにより、上述した光電式エンコーダ１と同様にして、第１周期パルス信号、第２周期パルス信号、及び、基準パルス信号を生成することができる。
【００６７】
又、上述した光電式エンコーダを用いることにより、このような光電式エンコーダを備えた、例えば、インクジェットプリンタ等の電子機器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】(ａ)は、本実施の形態における光電式エンコーダの正面図、(ｂ)は、側面図である。
【図２】本実施の形態における光電式エンコーダに用いられるセンサ体の受光部の拡大図である。
【図３】本実施の形態における光電式エンコーダの回路構成を示したブロック図である。
【図４】(ａ)、(ｂ)は、本実施の形態における光電式エンコーダのコードホイールに形成されているスリットの形状と、受光部を構成する受光素子の形状との関係を模式的に示した説明図である。
【図５】本実施の形態における光電式エンコーダの出力のタイムチャート(その１)である。
【図６】本実施の形態における光電式エンコーダの出力のタイムチャート(その２)である。
【図７】本実施の形態における光電式エンコーダの出力のタイムチャート(その３)である。
【符号の説明】
【００６９】
１  光電式エンコーダ
２  コードホイール
２ａ  遮光帯
３  スリット
４  回転軸
５  センサ体
５ａ  コードホイール通過空間
６  発光部
７  受光部
７ａ  第１受光素子群
７ａ１  第１受光素子
７ａ２  第２受光素子
７ａ３  第３受光素子
７ａ４  第４受光素子
７ｂ  第２受光素子群
７ｂ１  第１受光素子
７ｂ２  第２受光素子
７ｂ３  第３受光素子
７ｂ４  第４受光素子
８  信号発生部
８ａ  基準パルス信号発生部
８ｂ  周期パルス信号発生部
９  半導体チップ
１０  回転方向
ＣＭＣ１  カレントミラー回路
ＣＭＣ２  カレントミラー回路
ＯＰ１  オペアンプ
ＯＰ２  オペアンプ
ＯＰ３  オペアンプ
ＯＰ４  オペアンプ
ＯＰ５  オペアンプ
ＯＰ６  オペアンプ
ＣＯＭＰ１  比較回路
ＣＯＭＰ２  比較回路
ＣＯＭＰ３  比較回路
Ｓ１  スリット
Ｓ２  スリット
Ｓ３  スリット
Ｓ４  スリット
Ｓ５  スリット
Ｓ６  スリット
Ｓ７  スリット
Ｓｎ  スリット
【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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