(57)【要約】【課題】  複数の出力信号のレベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、分解能を向上させること。【解決手段】  エンコーダ５の受光部である１つの基板２３には、複数の受光素子３１が形成される。第一出力信号生成手段４１は、（たとえばＡ列の）受光素子３１の受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のたとえば２倍の周期で変化する第一出力信号を生成する。第二出力信号生成手段４３は、（たとえばＣ列の）受光素子３１のレベル信号に基づいて、そのレベル信号のたとえば２倍の周期で変化する第二出力信号を生成する。第一出力信号生成手段４１の（たとえばＡ列の）受光素子３１と、第二出力信号生成手段４１の（たとえばＣ列の）受光素子３１とは、それらが形成される基板２３におけるスリット１１の配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、たとえば１空間周期の８分の１のずれ量で配列される。【選択図】  図５
2007010541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面における上記マークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の８分の１のずれ量で配列されてなる受光部と、
上記第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号の２倍の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、
上記第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様に２倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、
を有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面における上記マークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の２ｎ＋２（ｎは１以上の整数）分の１のずれ量で配列されてなる受光部と、
上記第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号の２ｎ倍の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、
上記第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様に２ｎ倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、
を有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面における上記マークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の整数倍以外のずれ量で配列されてなる受光部と、
上記第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号のｎ倍（ｎは１以上の整数）の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、
上記第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様にｎ倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、
を有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
前記第一出力信号生成手段および／または前記第二出力信号生成手段は、
それへレベル信号を出力する１つの受光素子を基準とした場合に、前記１空間周期を４等分したときのその１つの分割区間に相当する距離でずれた間隔毎に、あるいはそれぞれの距離に対して更に整数分の空間周期を加えた距離でずれた間隔毎に配置される４つの受光素子のレベル信号が入力され、
前記基準となる受光素子のレベル信号と、それと１空間周期の半分の距離あるいは更にそれに整数分の空間周期を加えた距離でずれた位置に配置される受光素子のレベル信号とから、第一差動信号を生成する第一差動信号生成回路と、
上記４つの受光素子の中の残りの２つの受光素子のレベル信号から、第二差動信号を生成する第二差動信号生成回路と、
上記第一差動信号および上記第二差動信号が入力され、それらの差動信号の排他的論理和波形を有する信号を、第一出力信号および／または第二出力信号として生成する排他論理和回路と、
を有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載のエンコーダ。
【請求項５】
所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットを有するスケールと、
上記スケールのマークあるいはスリットを検出して第一出力信号および第二出力信号を出力する請求項１から４のうちのいずれか１項記載のエンコーダと、
上記第一出力信号および第二出力信号が入力され、上記第一出力信号および第二出力信号のレベル変化点の数に基づいて制御信号を生成する制御手段と、
上記制御信号により制御対象物を駆動し、その制御対象物の駆動に追従させて上記エンコーダと上記スケールとを相対的に移動あるいは回転させる駆動手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダおよび駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、エンコーダ回路を開示する。特許文献１のエンコーダ回路は、たとえばＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相の４つの検出器を有する。Ａ相の検出器の出力信号とＣ相の検出器の出力信号とは、イクスクルーシブオア回路に入力される。Ｂ相の検出器の出力信号とＤ相の検出器の出力信号とは、イクスクルーシブオア回路に入力される。イクスクルーシブオア回路の出力信号のレベル変化点を位置あるいは速度の検出タイミングとして用いることで、特許文献１が従来のものとして示唆する従前のロータリエンコーダの２倍の分解能が得られる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−６９３２３号公報（実施例、図面など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、別々の複数の検出器から出力される信号を、別々の複数のイクスクルーシブオア回路に入力して波形を合成する場合、以下のような問題点がある。
【０００５】
すなわち、４つの検出器は、別々のものである。そのため、４つの検出器の出力信号のレベル変化点同士の前後関係は、複数の検出器の相対的な配設位置精度などの要因で、設計時に想定した順番とおりにならない可能性がある。その結果、複数のイクスクルーシブオア回路の出力信号においても、それらのレベル変化点同士の前後関係は、設計時に想定したとおりにならない可能性がある。また、たとえばＡ相の検出器とＣ相の検出器との配設位置関係が相対的に適切になっていないと、Ａ相の出力信号とＣ相の出力信号との位相差が１８０度からずれ、出力信号のデューティが５０％から大きくずれてしまう。
【０００６】
特に、プリンタなどにおける用紙送りの送り量の検出などにエンコーダ回路を用いる場合、用紙送りを移動距離や速度などに応じてＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ（比例）Ｉｎｔｅｇｒａｌ（積分）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ（微分））制御するため、各検出器の出力信号の周波数は、送り速度が低いときの低い周波数から、送り速度が高いときの高い周波数の範囲で、大きく変化する。また、用紙送り時間の短縮のために、最大の送り速度をできる限り速くすることが要求される。
【０００７】
そして、特許文献１のように複数の検出器が別々のものである場合、用紙送り速度の増加にともなってそれらの出力信号の周波数が低い周波数から高い周波数へ変化したときに、それらの出力信号のレベル変化点同士の前後関係が、低周波におけるものとは異なる関係になってしまう恐れもある。つまり、複数の出力信号の間で、それらのレベル変化点同士の前後関係が保証されなくなってしまう。
【０００８】
なお、これらの課題は、位置あるいは速度の検出分解能を向上させようとして１つの出力信号のレベル変化点を増やし、その結果として出力信号が高周波化すればする程、顕在化してくる。
【０００９】
本発明は、複数の出力信号のレベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、分解能を向上させることができるエンコーダおよび駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るエンコーダは、１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面におけるマークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の８分の１のずれ量で配列されてなる受光部と、第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号の２倍の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様に２倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、を有するものである。
【００１１】
この構成を採用すれば、第一出力信号および第二出力信号の周波数が高くなっても、第一出力信号のレベル変化点と第二出力信号のレベルの変化点との前後関係は、それらが低い周波数である場合と同様に、１空間周期に相当する時間周期の８分の１の時間間隔に略維持される。したがって、第一出力信号と第二出力信号のレベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、分解能を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る第二のエンコーダは、１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面におけるマークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の２ｎ＋２（ｎは１以上の整数）分の１のずれ量で配列されてなる受光部と、第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号の２ｎ倍の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様に２ｎ倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、を有するものである。
【００１３】
この構成を採用すれば、第一出力信号および第二出力信号の周波数が高くなっても、第一出力信号のレベル変化点と第二出力信号のレベルの変化点との前後関係は、それらが低い周波数である場合と同様に、１空間周期に相当する時間周期の２ｎ＋２分の１の時間間隔に略維持され得る。したがって、第一出力信号と第二出力信号のレベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、分解能を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る第三のエンコーダは、１つの基板に、発光部が発光した光の、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットによる透過光を受光する複数の受光素子が形成され、且つ、少なくともその複数の受光素子の中の第一の受光素子と第二の受光素子とが、それらが形成される面におけるマークあるいはスリットの配設間隔に相当する距離を１空間周期とした場合に、１空間周期の整数倍以外のずれ量で配列されてなる受光部と、第一の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従ってそのレベル信号のｎ倍（ｎは１以上の整数）の周波数で変化する第一出力信号を生成する第一出力信号生成手段と、第二の受光素子から出力される受光光量に応じたレベル信号が入力され、そのレベル信号のレベル変化に従って第一出力信号と同様にｎ倍の周波数で変化する第二出力信号を生成する第二出力信号生成手段と、を有するものである。
【００１５】
この構成を採用すれば、第一の受光素子から第一出力信号生成手段へ出力されるレベル信号のレベル変化点と、第二の受光素子から第二出力信号生成手段へ出力されるレベル信号のレベル変化点とは、基板における第一の受光素子と第二の受光素子との物理的な配設位置関係により制限される。第一出力信号および第二出力信号の周波数が高くなっても、第一出力信号のレベル変化点と第二出力信号のレベルの変化点との前後関係は、それらが低い周波数である場合と同様に維持され得る。したがって、第一出力信号と第二出力信号のレベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、分解能を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係るエンコーダは、上述した発明の各構成に加えて、第一出力信号生成手段および／または第二出力信号生成手段が、それへレベル信号を出力する１つの受光素子を基準とした場合に、１空間周期を４等分したときのその１つの分割区間に相当する距離でずれた間隔毎に、あるいはそれぞれの距離に対して更に整数分の空間周期を加えた距離でずれた間隔毎に配置される４つの受光素子のレベル信号が入力され、基準となる受光素子のレベル信号と、それと１空間周期の半分の距離あるいは更にそれに整数分の空間周期を加えた距離でずれた位置に配置される受光素子のレベル信号とから、第一差動信号を生成する第一差動信号生成回路と、４つの受光素子の中の残りの２つの受光素子のレベル信号から、第二差動信号を生成する第二差動信号生成回路と、第一差動信号および第二差動信号が入力され、それらの差動信号の排他的論理和波形を有する信号を、第一出力信号および／または第二出力信号として生成する排他論理和回路と、を有するものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、第一出力信号の各変化点および／または第二出力信号の各変化点は、いずれかの受光素子のレベル信号のレベル変化点に対応する。したがって、第一出力信号および／または第二出力信号のそれぞれの変化点は、基板に形成される複数の受光素子が、所定の間隔毎に配列されるマークあるいはスリットを実際に検出するタイミングに対応付けられる。
【００１８】
本発明に係る駆動装置は、所定の間隔毎に配列されるマークによる反射光あるいは所定の間隔毎に配列されるスリットを有するスケールと、スケールのマークあるいはスリットを検出して第一出力信号および第二出力信号を出力する上述した発明の各構成に係るエンコーダと、第一出力信号および第二出力信号が入力され、第一出力信号および第二出力信号のレベル変化点の数に基づいて制御信号を生成する制御手段と、制御信号により制御対象物を駆動し、その制御対象物の駆動に追従させてエンコーダとスケールとを相対的に移動あるいは回転させる駆動手段と、を有するものである。
【００１９】
この構成を採用すれば、スケールに形成したマークあるいはスリットの間隔を１とした場合に少なくともその所定数分の１の位置毎に、制御対象物の動きを検出し、制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係るエンコーダおよび駆動装置を、図面に基づいて説明する。駆動装置は、プリンタを例として説明する。エンコーダは、プリンタの一部として説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタ１の一部を示す構成図である。プリンタ１１は、制御対象物としての用紙搬送ローラ２を有する。用紙搬送ローラ２は、たとえばゴムなどの弾性部材を略円柱形状に形成したものである。
【００２２】
用紙搬送ローラ２には、駆動手段としての駆動モータ３と、スケール４と、が接続される。
【００２３】
駆動モータ３は、たとえばステッピングモータ、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータなどである。駆動モータ３は、制御信号にしたがって、用紙搬送ローラ２を回転駆動する。なお、駆動モータ３の回転駆動力は、ギアなどからなる駆動伝達機構を介して、用紙搬送ローラ２へ伝えられるようにしてもよい。
【００２４】
図２は、図１中のスケール４を示す正面図である。スケール４は、たとえばステンレス製の板を、円板形状に形成したものである。スケール４は、１８０個のスリット１１を有する。１８０個のスリット１１は、スケール４の外周に沿って等角度間隔で一列に配列される。隣り合う２つのスリット１１の間隔と、スリット１１の配列方向での幅とは、略等しい。
【００２５】
スケール４は、用紙搬送ローラ２と一体化され、用紙搬送ローラ２とともに回転する。用紙搬送ローラ２が１回転すると、スケール４も１回転する。用紙搬送ローラ２の周長が１インチであると、スケール４単体での分解能は、１８０（＝１インチ／１８０個）ｄｐｉとなる。なお、スケール４を、ギアなどからなる駆動伝達機構を介して用紙搬送ローラ２に接続し、たとえば用紙搬送ローラ２が１回転すると、スケール４が２回転するようにしてもよい。但し、スケール４と用紙搬送ローラ２とを一体化することで、駆動伝達機構のギアのかみ合わせの遊びなどによる誤差を含むことなく、スケール４の回転量と用紙搬送ローラ２の回転量とを正確に１対１に対応付けることができる。
【００２６】
図３は、図１中のスケール４を読み取るエンコーダ５を示す図である。エンコーダ５は、略長方体形状のハウジングを有する。略長方体形状のハウジングの一側面からハウジングの中央部にかけて、凹部２１が形成される。この凹部２１において相対向する２つの面の中の一方には、発光部としての発光素子２２が配設され、他方には、基板２３が配設される。基板２３が配設される部位が受光部となる。基板２３には、複数の受光素子３１が形成される。エンコーダ５は、この凹部２１でスケール４の外周部を部分的に挟み込むように、スケール４に対して位置決めされる。これにより、発光素子２２と複数の受光素子３１との間に、スケール４の外周部、すなわちスケール４のスリット１１が形成される部位が位置する。
【００２７】
発光素子２２は、たとえば発光ダイオードがある。発光ダイオードは、良好な直進性を有する光を発光する。
【００２８】
図４は、図３中の基板２３と、その周辺部材との関係を示す模式図である。基板２３には、スケール４の回転方向に沿って、複数の受光素子３１が４列に配列されている。以下、図４の図の上側から、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列、Ｄ列とよぶ。受光素子３１は、たとえばフォトダイオードである。フォトダイオードは、受光光量に応じたレベルの信号を出力する。
【００２９】
図４に示すように、発光素子２２が発光する光が平行光として基板２３へ照射されるものとすると、基板２３には、スケール４の外周部におけるスリット１１の形成周期と同じ周期で陰影が形成される。基板２３において、スリット１１が対応する部分には、発光素子２２の光が照射される。スケール４のスリット１１とスリット１１との間の部位が対応する部分には、発光素子２２の光がスケール４により遮蔽され、照射されない。基板２３におけるこの陰影の周期は、基板２３におけるスリット１１の配設間隔に相当する空間周期となる。
【００３０】
なお、発光素子２２が発光する光が、平行光と見なすことができない場合、すなわち拡散光である場合、基板２３に形成される陰影の周期は、基板２３において発光素子２２に最も近い部位で狭く、発光素子２２から離れるほど広がる。したがって、空間周期は、基板２３において一定の周期にはならない。
【００３１】
各列の複数の受光素子３１は、基板２３における複数の空間周期にわたって形成される。各受光素子３１は、それぞれが形成される部位における空間周期を略４等分にした大きさの受光面を有する。図４では、発光素子２２の光は平行光である。そのため、各列の複数の受光素子３１は、空間周期の４分の１のサイズとなる。
【００３２】
また、４列の受光素子３１は、スケール４の回転方向において、少しずつずらして形成される。４列の受光素子３１は、具体的には、スケール４の回転方向において、１空間周期の１６分の１ずつずらして形成される。図４では、スケール４が図の左側から右側に回転する。この場合、Ｂ列は、Ａ列の受光素子３１の右側へ、１空間周期の１６分の１だけずらした位置に形成される。Ｃ列は、Ａ列の受光素子３１の右側へ、１空間周期の１６分の２だけずらした位置に形成される。Ｄ列は、Ａ列の受光素子３１の右側へ、１空間周期の１６分の３だけずらした位置に形成される。
【００３３】
図５は、図１中のエンコーダ５の電気回路を示す回路図である。
【００３４】
エンコーダ５は、Ａ列の複数の受光素子３１を有する第一出力信号生成手段としてのＡ列出力信号生成回路４１と、Ｂ列の複数の受光素子３１を有するＢ列出力信号生成回路４２と、Ｃ列の複数の受光素子３１を有する第二出力信号生成手段としてのＣ列出力信号生成回路４３と、Ｄ列の複数の受光素子３１を有するＤ列出力信号生成回路４４と、を有する。
【００３５】
Ａ列出力信号生成回路４１は、Ａ列の複数の受光素子３１と、第一から第四の４つのアンプ５１，５２，５３，５４と、第一差動信号生成回路５５と、第二差動信号生成回路５６と、排他論理和回路５７と、を有する。
【００３６】
図４において、Ａ列の複数の受光素子３１を、空間周期毎に、図の左側から第一受光素子Ａ（３１）、第二受光素子Ｂ（３１）、第三受光素子Ｃ（３１）、第四受光素子Ｄ（３１）とした場合、第一のアンプ５１には、複数の第一受光素子Ａ（３１）が接続される。各第一受光素子Ａ（３１）は、それぞれの受光光量に応じたレベル信号を出力する。第一のアンプ５１は、このレベル信号を増幅する。
【００３７】
同様に、第二のアンプ５２には、複数の第二受光素子Ｂ（３１）が接続される。第二のアンプ５２は、複数の第二受光素子Ｂ（３１）が出力するレベル信号を増幅して出力する。第三のアンプ５３には、複数の第三受光素子Ｃ（３１）が接続される。第三のアンプ５３は、複数の第三受光素子Ｃ（３１）が出力するレベル信号を増幅して出力する。第四のアンプ５４には、複数の第四受光素子Ｄ（３１）が接続される。第四のアンプ５４は、複数の第四受光素子Ｄ（３１）が出力するレベル信号を増幅して出力する。
【００３８】
第一のアンプ５１と第三のアンプ５３とは、第一差動信号生成回路５５へ、増幅したレベル信号を出力する。第一のアンプ５１により増幅されたレベル信号は、第一差動信号生成回路５５の非反転入力端子に入力される。第三のアンプ５３により増幅されたレベル信号は、第一差動信号生成回路５５の反転入力端子に入力される。
【００３９】
第一差動信号生成回路５５は、非反転入力端子に入力される信号のレベルが反転入力端子に入力される信号のレベルより高い場合、ハイレベルを出力し、非反転入力端子に入力される信号のレベルが反転入力端子に入力される信号のレベルより低い場合、ローレベルを出力する。第一差動信号生成回路５５は、デジタル的な波形の信号を出力する。
【００４０】
第二のアンプ５２と第四のアンプ５４とは、第二差動信号生成回路５６へ、増幅したレベル信号を出力する。第二のアンプ５２により増幅されたレベル信号は、第二差動信号生成回路５６の非反転入力端子に入力される。第四のアンプ５４により増幅されたレベル信号は、第二差動信号生成回路５６の反転入力端子に入力される。
【００４１】
第二差動信号生成回路５６は、非反転入力端子に入力される信号のレベルが反転入力端子に入力される信号のレベルより高い場合、ハイレベルを出力し、非反転入力端子に入力される信号のレベルが反転入力端子に入力される信号のレベルより低い場合、ローレベルを出力する。第二差動信号生成回路５６は、デジタル的な波形の信号を出力する。
【００４２】
第一差動信号生成回路５５の出力信号と、第二差動信号生成回路５６の出力信号とは、排他論理和回路５７へ入力される。排他論理和回路５７は、２つの入力がともにハイレベルあるいはローレベルである場合、ローレベルを出力し、２つの入力の中の一方のみがハイレベルである場合、ハイレベルを出力する。
【００４３】
排他論理和回路５７の出力は、エンコーダ５の出力端子に接続される。排他論理和回路５７の出力信号が、第一出力信号に相当する。
【００４４】
なお、Ｂ列出力信号生成回路４２、Ｃ列出力信号生成回路４３およびＤ列出力信号生成回路４４の内部構成は、Ａ列出力信号生成回路４１と同様であり、その図示および説明を省略する。Ｃ列出力信号生成回路４３の出力信号が、第二出力信号に相当する。
【００４５】
エンコーダ５は、４つの出力端子６１，６２，６３，６４を有する。図１に示すように、４つの出力端子６１，６２，６３，６４は、４本の信号線７１，７２，７３，７４により、制御手段としての制御ボード６に接続される。制御ボード６は、図示外の中央処理装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶デバイス、入出力ポート、これらを接続するシステムバスと、を有する。４本の信号線７１，７２，７３，７４は、入出力ポートに接続される。制御ボード６は、中央処理装置が記憶デバイスに記憶される図示外の用紙搬送制御プログラムをＲＡＭに読み込んで実行する。制御ボード６は、この４本の信号線７１，７２，７３，７４から入力される信号に基づいて、制御信号を生成する。制御ボード６は、生成した制御信号を駆動モータ３へ出力する。制御ボード６は、たとえば駆動モータ３による用紙搬送ローラ２の回転量および回転速度をＰＩＤ制御する。
【００４６】
次に、この実施の形態に係るプリンタ１による用紙搬送制御動作について説明する。
【００４７】
制御ボード６は、図示外のプリンタ１制御部からの用紙搬送指示があると、制御信号を生成し、駆動モータ３へ出力する。駆動モータ３は、制御信号にしたがって、用紙搬送ローラ２の回転駆動を開始する。用紙搬送ローラ２が回転すると、用紙搬送ローラ２により用紙Ｐが搬送される。
【００４８】
また、スケール４は、用紙搬送ローラ２とともに回転する。スケール４が回転すると、エンコーダ５の発光素子２２と複数の受光素子３１との間において、スリット１１が移動する。受光素子３１は、その受光光量にしたがったレベルの信号を出力する。受光素子３１は、スリット１１が対応しているときにハイレベルを出力し、スリット１１とスリット１１との間のスケール４が対応しているときにローレベルを出力する。受光素子３１は、スリット１１の移動速度に応じた周期で変化するレベル信号を出力する。
【００４９】
図６は、スケール４の回転により、エンコーダ５において生成される信号波形を示すチャートである。図６（Ａ）は、第一のアンプ５１および第三のアンプ５３が出力する増幅したレベル信号波形である。第一のアンプ５１には、複数の第一受光素子Ａ（３１）が生成するレベル信号が入力される。第三のアンプ５３には、複数の第三受光素子Ｃ（３１）が生成するレベル信号が入力される。
【００５０】
また、図４に示すように、第一受光素子Ａ（３１）と第三受光素子Ｃ（３１）とは、１空間周期の半分に相当する分だけずれて基板２３に形成されている。したがって、第一のアンプ５１が出力する増幅されたレベル信号波形と、第三のアンプ５３が出力する増幅されたレベル信号波形とは、１空間周期の半分の周期でずれる。
【００５１】
図６（Ｂ）は、第一差動信号生成回路５５の出力信号波形である。第一差動信号生成回路５５には、第一のアンプ５１の出力信号と、第三のアンプ５３の出力信号とが入力される。第一差動信号生成回路５５は、第一のアンプ５１の出力信号が第三のアンプ５３の出力信号より高いとき、ハイレベルを出力し、第一のアンプ５１の出力信号が第三のアンプ５３の出力信号より低いとき、ローレベルを出力する。第一差動信号生成回路５５の出力信号は、第一受光素子Ａ（３１）が出力するレベル信号と略同じ周期となり、且つ、約５０％デューティの波形となる。
【００５２】
図６（Ｃ）は、第二のアンプ５２および第四のアンプ５４が出力する増幅したレベル信号波形である。第二のアンプ５２には、複数の第二受光素子Ｂ（３１）が生成するレベル信号が入力される。第四のアンプ５４には、複数の第四受光素子Ｄ（３１）が生成するレベル信号が入力される。図６（Ｄ）は、第二差動信号生成回路５６の出力信号波形である。第二差動信号生成回路５６の出力信号は、第二受光素子Ｂ（３１）が出力するレベル信号と略同じ周期で、且つ、約５０％デューティでデジタル的に変化する波形となる。
【００５３】
また、図４に示すように、第一受光素子Ａ（３１）と第二受光素子Ｂ（３１）とは、１空間周期の４分の１に相当する分だけずれて基板２３に形成される。したがって、図６（Ｂ）に示す第一差動信号生成回路５５の出力信号と、図６（Ｄ）に示す第二差動信号生成回路５６の出力信号とは、１空間周期の４分の１の周期でずれる。
【００５４】
図６（Ｅ）は、排他論理和回路５７の出力信号波形である。排他論理和回路５７には、第一差動信号生成回路５５の出力信号と、第二差動信号生成回路５６の出力信号とが入力される。排他論理和回路５７は、第一差動信号生成回路５５の出力信号のみ、あるいは第二差動信号生成回路５６の出力信号のみがハイレベルであるとき、ハイレベルを出力し、それ以外のとき、ローレベルを出力する。排他論理和回路５７の出力信号波形は、受光素子３１のレベル信号の略半分の周期となる。
【００５５】
図６（Ｆ）は、Ｂ列出力信号生成回路４２の出力信号波形である。図６（Ｇ）は、Ｃ列出力信号生成回路４３の出力信号波形である。図６（Ｈ）は、Ｄ列出力信号生成回路４４の出力信号波形である。これらの出力信号も、受光素子３１のレベル信号の略半分の周期となる。
【００５６】
図４に示すように、Ｂ列の受光素子３１は、Ａ列の受光素子３１の右側へ１空間周期の１６分の１だけずれて形成される。Ｃ列の受光素子３１は、Ａ列の受光素子３１の右側へ、１空間周期の１６分の２だけずれて形成される。Ｄ列の受光素子３１は、Ａ列の受光素子３１の右側へ、１空間周期の１６分の３だけずれて形成される。
【００５７】
したがって、図４（Ｅ）から（Ｈ）に示すように、Ｂ列出力信号生成回路４２の出力信号の位相は、Ａ列出力信号生成回路４１の出力信号の位相に比べて、基本的に１空間周期の１６分の１の時間で遅れる。Ｃ列出力信号生成回路４３の出力信号の位相は、Ａ列出力信号生成回路４１の出力信号の位相に比べて、基本的に１空間周期の１６分の２の時間で遅れる。Ｄ列出力信号生成回路４４の出力信号の位相は、Ａ列出力信号生成回路４１の出力信号の位相に比べて、基本的に１空間周期の１６分の３の時間で遅れる。
【００５８】
これら図４（Ｅ）から（Ｈ）に示すエンコーダ５の４つの出力信号は、図１に示すように、エンコーダ５の４つの出力端子６１，６２，６３，６４から、信号線７１，７２，７３，７４を介して制御ボード６へ出力される。
【００５９】
制御ボード６は、入力される各列の出力信号生成回路の出力信号のレベル変化点の数に基づいて、駆動モータ３へ出力する制御信号を変化させ、用紙搬送ローラ２の回転をＰＩＤ制御する。制御ボード６は、たとえば、４つの出力信号のレベル変化点の単位時間当たりの個数に基づいて、用紙搬送ローラ２の回転速度を把握し、用紙搬送ローラ２の回転速度をＰＩＤ制御する。制御ボード６は、この他にもたとえば、４つの出力信号のレベル変化点の制御開始などの基準タイミングからの総数に基づいて、用紙搬送ローラ２の回転量を把握し、用紙搬送ローラ２の回転量をＰＩＤ制御する。
【００６０】
以上のように、この実施の形態では、エンコーダ５は、１つの基板２３に４列に配列される複数の受光素子３１が出力するレベル信号から、４つの信号を出力する。各出力信号は、各列において、基板２３における１空間周期において、その４分の１に相当する間隔毎に配列される４つの受光素子Ａ（３１），Ｂ（３１），Ｃ（３１），Ｄ（３１）のレベル信号の波形から生成される。
【００６１】
したがって、各出力信号は、レベル信号の２倍の周波数を有し、且つ、そのすべてのレベルの変化点は、受光素子３１のレベル信号のレベル変化点に対応する。エンコーダ５は、４つの出力信号により、スケール４に形成されるスリット１１の１６倍の位置および速度の分解能を得ることができる。
【００６２】
その結果、従来と同様のサイズおよび同精度のスケール４を使用しながら、従来の８倍の位置あるいは速度の分解能を得たり、従来のものより小さいサイズのスケール４を使用して従来と同等の位置あるいは速度の分解能を得たりすることができる。エンコーダ５の発光素子２２と受光素子３１との間のギャップ精度やそのギャップ内でのスケール４の位置精度として、従来のエンコーダと同程度の精度において、従来より飛躍的に高い分解能を得ることができる。
【００６３】
また、４つの出力信号による位置あるいは速度の検出分解能は、従来のエンコーダの１６倍としながらも、エンコーダ５から出力される４つの出力信号の周波数は、受光素子３１が出力するレベル信号の２倍の周期に抑えられている。また、デューティも約５０％となり、高周波成分が抑制されている。
【００６４】
したがって、エンコーダ５は、その高周波特性を格段に改善したりすることなく、所望の波形の出力信号を出力することができる。また、制御ボートは、プリンタ１における用紙送り速度が高くなり、その結果としてエンコーダ５の出力信号の周波数が高くなったとしても、エンコーダ５の出力信号に基づいてスケール４の位置や回転速度を適切に判断し、ＰＩＤ制御を実行することができる。制御ボートは、エンコーダ５との間の信号線７１，７２，７３，７４（伝送路）や図示外のノイズフィルタ回路などによる波形鈍りなどがあったとしても、その波形鈍りの影響を受けることなく、スケール４の位置を適切に把握することができる。制御ボートは、エンコーダ５が出力する４つの信号による分解能にて、用紙Ｐの送り量や送り速度を把握し、用紙送りを制御することができる。
【００６５】
また、複数の受光素子３１は、１つの基板２３に４列に配列される。したがって、複数の受光素子３１のレベル信号の変化点の順番（前後関係）、さらにはそれに基づいて生成される４つの出力信号のレベル変化点の順番（前後関係）は、Ａ列の次にＢ列、Ｂ列の次にＣ列、Ｃ列の次にＤ列、Ｄ列の次にＡ列という所定の順番（前後関係）となる。
【００６６】
特に、紙送りの速度が速くなり、出力信号の周波数が高くなったとしても、あるいは、４つの列別の出力信号生成回路４１，４２，４３，４４の信号遅延時間にばらつきがあるとしても、少なくとも、Ａ列の出力信号のレベル変化点とＣ列の出力信号のレベル変化点との順番（前後関係）と、Ｂ列の出力信号のレベル変化点とＤ列の出力信号のレベル変化点との順番（前後関係）とは、周波数が低い場合と同様の順番に維持される。これらの組合せでのレベル変化点の前後関係は、保証される。制御ボード６は、この４つの出力信号のレベル変化点の数に基づいて、少なくとも従来のエンコーダの４倍の分解能にて位置および速度を把握し、制御することができる。
【００６７】
また、上記実施の形態では、エンコーダ５と制御ボード６とは、４本の信号線７１，７２，７３，７４で接続されている。このようにエンコーダ５の出力端子６１，６２，６３，６４を４つとし、４本の信号線７１，７２，７３，７４によりエンコーダ５と制御ボード６とを接続することで、以下のような効果がある。すなわち、従来から存在するアナログ式のエンコーダは、１つの波形信号を出力する。制御ボード６には、４本の信号線７１，７２，７３，７４を接続することができる。したがって、制御ボード６には、この実施の形態に係る１つのエンコーダ５に替えて、４つのアナログ式のエンコーダを接続することができる。４個のアナログ式のエンコーダをスケール４に対して所定の位置関係で配置することで、この実施の形態に係るエンコーダ５と同用の位相関係にある４つの出力信号を、制御ボード６に入力することができる。実施の形態のエンコーダ５に替えて、従来のアナログ式のエンコーダを代用することができる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、たとえば図５に示すＡ列出力信号生成回路４１の第一のアンプ５１を例として説明すると、第一のアンプ５１には、複数の第一受光素子Ａ（３１）が接続される。各第一受光素子Ａ（３１）は、それぞれの受光光量に応じたレベル信号を出力する。第一のアンプ５１は、このレベル信号を増幅する。このように第一のアンプ５１に複数の第一受光素子Ａ（３１）を接続することで、その複数の第一受光素子Ａ（３１）の中の一部のものが故障し、図６（Ａ）の点線に示すように第一のアンプ５１が適当な振幅のレベル信号を出力することができない場合であっても、第一のアンプ５１は、残りの第一受光素子Ａ（３１）のレベル信号を増幅して出力し、第一差動信号生成回路５５は、その故障が生じていない場合と同等の品質の第一差動信号を出力することができる。
【００６９】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【００７０】
上記実施の形態では、エンコーダ５は、円板形状のスケール４の外周に沿って形成された複数のスリット１１の透過光を検出するロータリエンコーダである。この他にもたとえば、エンコーダ５は、円板形状のスケール４の外周に沿って形成された複数のマークの反射光を検出するものであってもよい。さらに他にもたとえば、エンコーダ５は、一列に直線状に形成される複数のスリット１１あるいは複数のマークを検出する、所謂リニアエンコーダであってもよい。
【００７１】
図７は、実施の形態に係るプリンタ１の変形例を示す構成図である。図７のプリンタ１は、制御ボード６、駆動モータ３、用紙搬送ローラ２、円板形状のスケール４、スケール４のエンコーダ５の他に、複数のインクタンクおよびインクノズル８２を有するキャリッジ８１と、キャリッジ８１を用紙搬送ローラ２の長手方向に沿って移動可能に保持するキャリッジ駆動機構８３と、キャリッジを用紙搬送ローラ２の長手方向に沿って移動させる駆動モータ８４と、用紙搬送ローラ２の長手方向に沿って一直線に配列される複数のマーク８５と、このマーク８５と対向するようにキャリッジ８１に配設されるリニアエンコーダ８６と、を有する。
【００７２】
この変形例のプリンタ１に用いられるリニアエンコーダ８６において、発光素子の光のマーク８５による反射光が照射される基板に複数の受光素子を図４と同様に配列し、その複数の受光素子のレベル信号を図５の回路により統合することで、実施の形態のエンコーダ５と同様に、リニアエンコーダ８６は、マーク８５の分解能以上の分解能となる複数の出力信号を出力することができる。リニアエンコーダ８６は、レベル変化点同士を所望の前後関係に維持しつつ、高い分解能の複数の出力信号を出力することができる。
【００７３】
上記実施の形態では、エンコーダ５は、４（＝２２）つの受光素子Ａ（３１），Ｂ（３１），Ｃ（３１），Ｄ（３１）のレベル信号から、１つの出力信号を生成している。この他にもたとえば、エンコーダ５は、２ｎ＋１（ｎは、１以上の整数）組の受光素子３１のレベル信号から１つの出力信号を生成するようにしてもよい。この場合、出力信号の周波数は、受光素子３１のレベル信号の周波数の２ｎ倍となる。このとき、たとえばＡ列の受光素子３１とＣ列の受光素子３１とは、基板２３において、１空間周期の２ｎ＋２分の１のずれ量で配設されればよい。また、Ｂ列の受光素子３１とＤ列の受光素子３１とは、基板２３において、１空間周期の２ｎ＋２分の１のずれ量で配設されればよい。
【００７４】
上記実施の形態では、各列の４つの受光素子Ａ（３１），Ｂ（３１），Ｃ（３１），Ｄ（３１）は、１空間周期に相当する範囲内に配列されている。この他にもたとえば、この４つの受光素子Ａ（３１），Ｂ（３１），Ｃ（３１），Ｄ（３１）は、１空間周期より大きい範囲に配置されてもよい。この場合、第二受光素子Ｂ（３１）、第三受光素子Ｃ（３１）および第四受光素子Ｄ（３１）は、１空間周期に相当する範囲内でのそれぞれの位置に、１空間周期の整数倍の距離を加えた位置に配設されればよい。
【００７５】
上記実施の形態では、４つの列別の出力信号生成回路４１，４２，４３，４４は、略５０％デューティで変化する出力信号を出力している。この他にもたとえば、４つの列別の出力信号生成回路４１，４２，４３，４４は、５０％以外のデューティで変化する出力信号を出力するようにしてもよい。この場合、たとえば、４つの受光素子Ａ（３１），Ｂ（３１），Ｃ（３１），Ｄ（３１）は、１空間周期を４等分した以外のずれ量の間隔、さらにはそのずれ量に１空間周期の整数倍のずれ量を加えた間隔で配設されればよい。
【００７６】
上記実施の形態では、プリンタを例として駆動装置を説明している。この他にも、用紙搬送機構を有する装置としては、たとえば、プリンタ複合機、スキャナ、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）装置、コピー機、ファクシミリ装置などがある。また、これらの装置の中には、用紙以外にもフィルムなどを搬送したり、読取りユニット、インクキャリッジ、感光体ドラムなどを駆動したりするものもある。さらに他にもたとえば、駆動機構を有する装置としては、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などの工作機械、オートメーション機器などがある。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、プリンタ、プリンタ複合機、スキャナ、ＡＤＦ装置、その他の駆動機構を有する装置などで利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタの一部を示す構成図である。
【図２】図２は、図１中のスケールを示す正面図である。
【図３】図３は、図１中のスケールを読み取るエンコーダを示す図である。
【図４】図４は、図３中の基板と、その周辺部材との関係を示す模式図である。
【図５】図５は、図１中のエンコーダの電気回路を示す回路図である。
【図６】図６は、エンコーダにおいて生成される信号波形を示すチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係るプリンタの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  プリンタ（駆動装置）、２  用紙搬送ローラ（制御対象物）、３  駆動モータ（駆動手段）、４  スケール、５  エンコーダ、６  制御ボード（制御手段）、１１  スリット、２２  発光素子（発光部）、２３  基板（受光部）、３１  受光素子、４１  Ａ列出力信号生成回路（第一出力信号生成手段）、４３  Ｃ列出力信号生成回路（第二出力信号生成手段）、５５  第一差動信号生成回路、５６  第二差動信号生成回路、５７  排他論理和回路。
【図１】
2007010541.tif 000003
【図２】
2007010541.tif 000004
【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】
2007010541.tif 000009