(57)【要約】【課題】簡単な手段で、単位ユニット当たりに、例えば１回転または単位長さ当たりに任意数のパルスを出力するように安定して設定することの可能なパルス発生器を提供すること。【解決手段】第１の周期性（Ｐ１）を有する第１パルス発生プレート（１）の、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域と、第２の周期性（Ｐ２）を有する第２パルス発生プレート（２）の、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域とがオーバラップされて、少なくとも１つのオーバラップゾーン（４）において、少なくとも１つの第３の周期性を有する、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域が調整されるないしは調整可能であるようにする。【選択図】図１
2005140774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可動のパルス発生プレートを含むパルス発生器であって、
該パルス発生プレートは、光学的密度、反射率または透過度の異なる周期的に繰り返される領域を有し、
前記領域は、少なくとも１つの光センサによって検出され、
該光センサによって、検出された領域に依存する電気信号が形成される形式のパルス発生器において、
第１の周期性（Ｐ１）を有する第１パルス発生プレート（１）の、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域と、第２の周期性（Ｐ２）を有する第２パルス発生プレート（２）の、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域とがオーバーラップされて、
少なくとも１つのオーバラップゾーン（４）にて、少なくとも１つの第３の周期性を有する、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域が調整されるないしは調整可能であるようにしたことを特徴とするパルス発生器。
【請求項２】
第１および第２パルス発生プレート（１，２）を互いに配置して、当該パルス発生プレートの一方が他方を少なくとも１つのオーバーラップゾーン（４）にて覆うようにし、
該オーバーラップゾーン（４）にて第１の周期性の領域および第２の周期性の領域がオーバラップすることによって、例えば光センサによって検出可能な少なくとも１つの第３の周期性を有するモアレパターンが形成される、
請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項３】
第１パルス発生プレート（１）を、少なくとも１つの第２パルス発生プレート（２）および少なくとも１つの光センサに対して相対的に直線または回転運動可能にした、
請求項１または２に記載のパルス発生器。
【請求項４】
直線運動可能なパルス発生プレート（１）は、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域を有しており、
該領域は、固定の間隔（Ｐ１）で互いに平行に配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項５】
回転運動可能なパルス発生プレート（１）は、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域を有しており、
該領域は、ディスクにて当該ディスクの中心点の周りに、例えば半径方向にまたは曲線パスに沿って配置されており、互いに一転の角度間隔を有する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項６】
パルス発生プレート（１，２）の光学的密度、反射率または透過度の異なる前記領域は、間隔を開けられた多数のライン（１ａ，２ａ）によって透明な支持材料に形成されている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項７】
前記のモアレパターンの周期性は、相対的な移動、例えば、第１および第２パルス発生プレート（１，２）の相互の角度変化（α）によって変更される、
請求項１から６までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項８】
前記のパルス発生プレート（１，２）の相対的な移動は、例えばマイクロメータねじを用いて手動で、またはモータを用いて電気的に行われる、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項９】
複数のパルス発生プレート（２）および複数の光センサが第１パルス発生プレート（２）に沿って配置されており、
前記の複数のパルス発生プレート（２）は前記第１パルス発生プレート（１）に対してそれぞれ異なる角度（α）をとる、
請求項１から８までのいずれか１項に記載のパルス発生器。
【請求項１０】
パルス発生器の使用において、
印刷機械における可動のエレメントの位置を検出するため、１から９までのいずれか１項に記載のパルス発生器を印刷機械、例えば自由なプログラム可能な印刷機械に使用することを特徴とする、
パルス発生器の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの可動のパルス発生プレートを含むパルス発生器および使用に関し、ここでこのパルス発生プレートは、光学的密度、反射率または透過度の異なる周期的に繰り返される領域を有し、この領域は少なくとも１つの光センサによって検出可能であり、この光センサにより、検出された領域に依存する電気信号が形成される。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダとしても使用されまたエンコーダと称される上記の形式のパルス発生器は、例えば、所定の領域内で１回転当たりに所定数のパルスを、または直線状のパルス発生器では単位長さ当たりに所定数のパルスを発生するのに適している。
【０００３】
このために、上記の光学的密度または透過度が異なり、所定の周期で繰り返される、可動のパルス発生プレートの領域は、センサを用いて、例えば反射装置または透過光装置におけるライトバリアを用いて検出され、例えば順次に発生する高い電圧値および低い電圧値を有する電気信号に変換される。この場合にこの信号、例えばその周波数、振幅または立ち上がりまたは立ち下がりエッジの数は、例えば、運動の速度または幅および場合によっては方向に対する尺度である。
【０００４】
多くの機械では、つぎのようなパルス発生器が使用される。すなわち、例えば回転式パルス発生器として実施され、軸の１回転に依存して１回転当たりに所定のパルス数をその電気的な出力側に供給するパルス発生器が使用されるのである。
【０００５】
エンコーダとも称されるこのような回転式パルス発生器は、例えば、機械または原動機の速度を測定し、適当な電気制御部を介してこれを制御するか、または正確な位置で到達ために使用されるのである。市販のパルス発生器では１回数あたりのパルス数はつねに固定であり、例えば１回転当たり１０００パルス、１回転当たり５０００パルスなどであり、これに加えてこれらはメートル法で出力されるのである。
【０００６】
この形式の殊に簡単なパルス発生器は、コンピュータマウスにおける適用からも知られている。一部はリニア発生器として実施される高価なパルス発生器は、オフィスプリンタ、もっぱらインクジェットプリンタに設けられている。
【０００７】
固定のピッチを有する駆動装置にこのようなパルス発生器を組み込む際には、長さに関して１インチ当たり300個の点（dpi）、１インチ当たり600個の点などのインチ当たりの解像度に適合された値が得られない。
【０００８】
ここでは通常、数パーセントの大きさの偏差がつねに生じてしまうのである。はじめからインチ当たりの解像度を有するパルス発生器は、高いコストで作製される場合にしか作製できない。確かにメートル法のパルス発生器の位相シフトされた複数の出力を用いて、乗算および除算を介し、近似的にインチピッチを達成する電気回路が存在するが、目標値からの偏差は、例えば乗算サイクルおよび除算サイクル内で数パーセントにもなりことがある。
【０００９】
これに加えてこのような電気回路を使用する際に上記の偏差は、使用するアルゴリズムに起因して、通例、回転毎に同じ箇所で発生しない。このことはまた別の問題になる。
【００１０】
印刷分野では印刷解像度はつねにインチ当たりのドット数（Dots-per-inch dpi）で指定され、例えば300dpi，600dpiと指定され、ほとんどの場合、使用される印刷ヘッドも同様にインチの解像度を有するため、最適かつ歪みのない印刷結果のためには各印刷方向においてインチの解像度が必要である。上記のようなシステムが、例えば自由にプログラム可能な印刷機械内などの適用において、個々の印刷パルスの印刷解像度に対する基準パルス発生器として使用される場合、上記の偏差および変形によって、さまざまな歪み、変形に起因した目に見えるビート、および多色印刷の際には色位置合わせの問題が発生してしまうのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、簡単な手段で、単位ユニット当たりに、例えば１回転または単位長さ当たりに任意数のパルスを出力するように安定して設定することの可能なパルス発生器を提供することである。この際に単位ユニット当たりに整数でないおよび有理数でないパルス数も可能にしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、本発明により、第１の周期性を有する第１パルス発生プレートの、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域と、第２の周期性を有する第２パルス発生プレートの、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域とがオーバーラップされて、少なくともこのオーバラップゾーンにおいて、少なくとも１つの第３の周期性を有する、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域が調整されるないしは調整可能であるようにしたことによって解決される。
【００１３】
本発明の有利な１実施形態では、上記のオーバラップをつぎのように行うことができる。すなわち、第１および第２パルス発生プレートを互い配置して、これらのパルス発生プレートの一方が他方を少なくともオーバーラップゾーンにおいて覆うようにし、このオーバラップゾーンにおいて第１の周期性の領域および第２の周期性の領域がオーバラップすることによって、少なくとも１つの第３の周期性を有するモアレパターンが形成されるようにすることによって行うことができる。この場合に例えばこのモアレパターンは少なくとも１つの光センサによって検出可能である。
【００１４】
ここでこの第３の周期性は、オーバラップの形態に依存し、このオーバラップの形態の作用に起因して可変に構成することができる。例えば、第１の周期性の領域および第２の周期性の領域の配向を互いに変えることによってさまざまなオーバラップの形態が得られる。
【００１５】
調整可能であり可変の単位ユニット当たりのパルス数を有するパルス発生器により、機械装置は、正確に適合された単位ユニット（例えば、１回転、単位長さ）当たりのパルス数を設定することができ、これによって例えば目標値に対する偏差が極めて小さい可変のdpi数を実現することができ、または既存の駆動装置に適合させることができる。
【００１６】
このために１実施形態ではパルス発生器において第１パルス発生プレートは、少なくとも１つの固定の第２パルス発生プレートに対して、また光センサに対して相対的に直線または回転運動することができ、これによって回転または直線運動を測定するのに有利なパルス発生器を実現することができる。
【００１７】
このために有利には、直線運動に対するパルス発生器は、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域を備えた直線運動可能な第１パルス発生プレートを有する。ここでこれらの領域は、固定の間隔で互いに平行に配置されている。第２パルス発生プレートも同様に有利には、光学的密度、反射率または透過度の異なる領域を有することができる。
【００１８】
回転運動に対するパルス発生器は有利には、光学的密度、反射率または透過度の異なる複数の領域を備えた回転運動可能なパルス発生プレートを有し、ここでこれらの領域は、ディスクにおいて、このディスクの中心点の周りに有利には半径方向に、または曲線パスに沿って配置され、また互いに一定の角度間隔を有する。第２パルス発生プレートも同様に有利には光学的密度、反射率または透過度の異なる領域を有し、ここでこれらの領域の配置および形状は、第１パルス発生プレートの領域に適合させることができる。
【００１９】
簡単で有利な実施形態では、一方のパルス発生プレート（第１プレートでも第２プレートでもよい）の光学的密度、反射率または透過度の異なる上記の領域は、間隔が開けられた多数のラインまたは線によって透明なまたは反射性の支持材料に形成される。このようなラインは、例えば、彫刻された刻み目または塗られた黒いライン／線によって実現できるか、または位置で変化する光学的密度、反射率または透過度を形成する別の手段によって実現できる。ここでこの光学的密度、反射率または透過度は検出器によって決定することができる。
【００２０】
本発明によれば、２つのパルス発生器プレートの光学的密度、反射率または透過度の異なる領域のオーバラップによって発生するモアレパターンの周期性を、相対的な運動、例えば第１パルス発生プレートと第２パルス発生プレートとの相互の角度変化によって変化させることができる。
【００２１】
このことの利点は、メーカ側で任意の単位ユニット当たりのパルス数をあらかじめ設定できるだけでなく、ユーザが適用分野に応じて単位ユニット（１回転、単位長さ）あたりのパルス数を個別にまたつねに新たに設定できることである。
【００２２】
このために例えば、パルス発生プレートの相対的な運動を互いに、例えばマイクロメータねじを用いて手動で、またはモータを用いて電気的に制御することができる。
【００２３】
本発明の１実施形態では、複数のパルス発生プレートおよび複数の光センサが第１パルス発生プレートに沿って配置されており、上記の複数のパルス発生プレートは第１パルス発生プレートに対してそれぞれ異なる角度をとり得る。
【００２４】
互いに隣接するパルス発生プレートに形成された、第１および第２の周期性を有する光学的密度、反射率または透過度の異なる領域をオーバーラップさせることによって、モアレパターンが形成され、ここでこのモアレパターンは少なくとも１つの第３の周期性、場合によって別の周期性を有し、これらの周期性はモアレパターンにおいて異なる方向に延在することがある。
【００２５】
実質的に上記のオーバーラップおよびこれによって形成されるモアレパターンは、互いに接近した周波数（領域の周期性の頻度）間のビートとして解釈できる。これに相応してこのビートにおいて周波数の和および差分周波数を得ることができ、これらにより、モアレパターンにおける相異なる方向のさまざまなオーバラップ周期性がそれぞれ説明される。
【００２６】
オーバーラップさせる周期性の１実施形態において、例えば、第１プレートおよび第２プレートの領域の周期性を等しくすることができる。この場合に、例えば一方のパルス発生プレートを他方のパルス発生プレートに対して角度調整することによってビートを発生させることができる。それはこのような回転によって、１方向において観察されるパルス発生プレートの有効な周期性が変化するからである。
【００２７】
本発明のパルス発生器は、印刷機械における可動のエレメントの位置を検出するために印刷機械、例えば自由なプログラム可能な印刷機械に使用することができる。
【実施例】
【００２８】
本発明の実施例を図面に示す。
【００２９】
図１は、直線運動に対するパルス発生器のパルス発生プレート１および２の配置例を示しており、ここで第１可動パルス発生プレート１は矢印３の方向に直線運動可能である。
【００３０】
このパルス発生器は、慣用のテクニックで、例えばつぎように作製される。すなわち、透明なプレート状の支持材料に、周期性Ｐ１を有する互いに平行に並び合った多数の線１ａが配置されるように作製されるのである。
【００３１】
このパルス発生プレート１に対して角度αで第２パルス発生プレート２が配置され、ここでこれらの２つのプレートは少なくとも１つゾーンで互いにオーバラップし，例えば上下に重なり合って配置されている。第２パルス発生プレート２も周期性Ｐ２の線２ａを有している。この実施例では周期性Ｐ１とＰ２とは同じであり、角度α＝０°で配置した際には実効的に通例のパルス発生装置が得られる。
【００３２】
ここに示した角度位置αによって、パルス発生プレート２により、矢印３の方向に実効的に別に作用する周期性が得られ、オーバーラップゾーン４においてモアレパターンが得られる。このモアレパターンは、周波数ないしは周期性Ｐ１と実効的な周期性Ｐ２との目に見えるビートによって説明することができる。
【００３３】
ここでは相異なる２つの周期性を有する明暗構造が得られる。１つはαの半分の角度方向の明暗構造であり、別の１つはこれに対して垂直な明暗構造である。このようなオーバラップによって得られる周期性は、オーバーラップ角度αを変えることによって変更することができる。これは図２から分かる通りであり、そこでは角度αがより大きく選択されている。
【００３４】
角度αのこのような変更が、例えばマイクロメータ調整ねじ（Mikrometerschaube）を介して手動で、または例えばモータを介して電気的に行われる場合、適用に関連して任意の周期性を調整することができる。
【００３５】
これによって実質的にライングリッド（Strichgitter）からなり、オーバーラップしたときにつぎのようなモアレを形成する、慣用のテクニックで作製されるパルス発生プレートにおいて、角度αを変化させることにより、単位長さ当たりに任意のパルス数を形成することできるのである。ここで上記のモアレのビート周波数は、ライングリッドのピッチ（Teilungsfrequenz）の他にさらにエンコーダディスクとライングリッドとの間の角度だけに依存する。
【００３６】
図１の実施例では、ライングリッドは同じまたはほぼ同じに選択されており、これによって強いモアレ作用が得られる。同時にこの実施例とは無関係に一般的に有利には２つのグリッド面ないしはパルス発生プレートの間隔をできる限り小さく調整してモアレのコントラストをできる限り強くすることも有利である。例えばこれらのパルス発生プレートが互いに接触させることも可能である。
【００３７】
オーバーラップゾーン４に、またはこれを覆って、またはこれの周りに取り付けられた光センサ（例えばライトバリア）により、明暗のビートが識別され、またその出力側に相応の電気信号が供給される。この信号それ自体は、ビートの原理によって実質的に正弦波状であるが、必要な場合には簡単な比較回路によって論理的な方形波信号に変換することができる。
【００３８】
パルス発生プレートの少なくとも１つを複数の領域に分割することも可能であり、ここでこれらの領域の上記の明暗ゾーンは互いに位相がずれて配置されている。これにより、複数の光センサによって、互いに位相がずれた複数の出力を実現することができるため、運動方向または回転方向を電気的に求めることができる。ここで上記の実施例は、ここに示した例に依存せずに一般的に当てはまる。
【００３９】
図３および４は、回転式パルス発生器に対するパルス発生プレート１および２の例示的な配置を示している。ここでは回転可能なパルス発生プレート１は、半径方向に延びた多数の線１ａを有する。これらの線は一定の角度間隔で配置されており、この角度間隔は、中心点Ｍの周りに回転運動可能なパルス発生プレート１の周期性Ｐ１を表している。
【００４０】
パルス発生プレート２は、ここでも図１および２の例と同様に平行な線２ａを有するプレートとして構成されている。パルス発生プレート２は、接線方向に左側の接線に対して角度α＝０°でパルス発生プレート１に配向されている。この場合にオーバーラップ領域４において、周期性が一致しないため、ここでも相異なる周期性を有する非対称のモアレパターンがさまざまな方向に発生している。これらの方向は、オーバーラップ領域４にある、またはこれを覆う、またはこれの周りにある光センサによって走査可能である。
【００４１】
図４は、第１プレート１に対して第２パルス発生プレート２が別の角度位置αで配置されていることを示しており、これによってモアレパターンに発生する周期性が変化している。
【００４２】
したがってパルス発生プレート２を別のオーバーラップ角度αに回転することによって、図示の２つの例において、またこれらの例とは無関係に極めて一般的に電気信号も変化する。この回転により、通例、単位ユニット当たりに整数でない個数のパルスも発生する。これがメートル法のユニットをインチ法のユニットに適合させるためにまさに望まれるものである。
【００４３】
これらの２つの実施例においてビート周波数は、外側に向かう視覚的なオーバーラップ領域において明暗の縞を有するゾーンとして示され、ここでこれの縞は、２番目の例の円形のパルス発生プレート１が１回転する際に回転方向３に移動するように見える。
【００４４】
１実施形態においてパルス発生プレート２のライングリッドの回転は、これらの２つの例について、また一般的に本発明のいずれの実現においても機械式で行うことができる。このためにパルス発生プレート／グリッド面に対して垂直な回転軸を有するホルダにパルス発生プレート２が固定される。外部から操作可能なねじまたはマイクロメータねじは、ストッパ（Anschlag）を介して上記のホルダに接続されており、パルス発生プレート１に対して線のついたプレート（Strichscheibe）２を任意に角度変化させることができる。
【００４５】
別の実施例では、上記のマイクロメータねじを調整モータまたはステップモータまたは高分解能の圧電素子によって置き換えることができ、これによって付加的に出力周波数をリモート制御することができる。
【００４６】
上記のような本発明によるパルス発生器は、印刷機械、例えば輪転印刷機において印刷機械の可動のエレメントの位置を検出するために使用することができる。
【００４７】
図５に概略的に示した別の実施形態では、パルス発生プレート２および図示していない光センサをそれぞれ有する複数の装置を第１パルス発生プレート１の周りに配置することができ、これによって例えば相異なるパルス数を同時に形成することができ、これらのパルス数は別の出力側に供給される。
【００４８】
図５には直線の線（１ａ，２ａ）の代わりに曲がった線を使用して、幾何学的な適合化によってモアレ作用を最適化する実施例も示されている。ここで有利であるのは、各出力側の間に機械式または電気的な変換が必要でないことである。これによって精度の誤差が取り除かれる。同様に有利であるのは、相応するパルス出力側の単純な選択によって、さまざまな解像度また通常は簡単には実現できない解像度、例えば３００パルス／インチ，２５４パルス／インチ，１２０パルス／ｃｍなどを利用できることである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】直線運動に対するパルス発生器のパルス発生プレート１および２の配置例を示す図である。
【図２】図１とは第２パルス発生プレートの角度位置が異なる、直線運動に対する本発明のパルス発生器を示す図である。
【図３】回転運動に対する本発明のパルス発生器を示す図である。
【図４】図３とは第２パルス発生プレートの角度位置が異なる、回転運動に対する本発明の別のパルス発生器を示す図である。
【図５】回転可能な第１パルス発生プレートの周りに配置された別の２つのパルス発生プレートを有する、回転運動に対するパルス発生器を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  第１パルス発生プレート
２  第２パルス発生プレート
３  矢印
４  オーバーラップゾーン
Ｐ１，Ｐ２  周期性
１ａ，２ａ  線
【図１】
2005140774.tif 000003
【図２】
2005140774.tif 000004
【図３】
2005140774.tif 000005
【図４】
2005140774.tif 000006
【図５】
2005140774.tif 000007