(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜自体の光反射率に依存させずに、凹部の光反射率を変化させることが可能な反射板を提供する。【解決手段】光学式エンコーダに用いられる反射板に関し、その反射板は、鏡面１１、鏡面１１よりも光反射率が低い底面１３を有する複数の凹部１２、及び底面１３の上に形成される薄膜３０であって、凹部１２の光反射率を底面１３の光反射率よりも低下させ、かつ底面１３の光反射率に応じて凹部１２の光反射率を変化させる薄膜３０を少なくとも一面側に備える金属板１０からなることを特徴とする。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式エンコーダに用いられる反射板であって、鏡面、該鏡面よりも光反射率が低い底面を有する複数の凹部、及び前記底面の上に形成される薄膜であって、前記凹部の光反射率を前記底面の光反射率よりも低下させ、かつ前記底面の光反射率に応じて前記凹部の光反射率を変化させる薄膜を少なくとも一面側に備える金属板からなる反射板。
【請求項２】
光学式エンコーダに用いられる反射板の製造方法であって、金属板の少なくとも一面に鏡面加工を施す工程、鏡面加工が施された面に、該面よりも光反射率が低い底面を有する凹部を形成する工程、及び前記底面の上に薄膜を形成して、前記凹部の光反射率を前記底面の光反射率よりも低下させる工程を含み、前記底面の光反射率に応じて前記凹部の光反射率を変化させるために、前記薄膜を乾式めっきで成膜する、方法。
【請求項３】
前記底面に細かな凹凸が形成されるように、前記凹部をエッチングで形成する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記底面に細かな凹凸が形成されるように、前記凹部をサンドブラストで形成する請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記乾式めっきがスパッタ法である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記薄膜が金属窒化物から成る請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式エンコーダに用いられる反射板、及び該反射板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２０００−２８３７９４号公報は、単層構造の金属板の一面に凹部を形成し、該凹部の底面の上に、薄膜を湿式めっきで形成する技術を開示している。
【０００３】
しかしながら、湿式めっきによって形成された薄膜は、凹部の底面に微細な凹凸があっても薄膜の表面が平坦化するため、凹部の中で光の乱反射が起こらず、従って、凹部の光反射率は薄膜自体の光反射率に依存することになり、凹部の光反射率を変化させることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、薄膜自体の光反射率に依存させずに、凹部の光反射率を変化させることが可能な反射板を提供すること、及び同一の材料及び製法を用いて形成される薄膜で凹部の光反射率を変化させることが可能な反射板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の反射板及び製造方法を提供する。
１．光学式エンコーダに用いられる反射板であって、鏡面、該鏡面よりも光反射率が低い底面を有する複数の凹部、及び前記底面の上に形成される薄膜であって、前記凹部の光反射率を前記底面の光反射率よりも低下させ、かつ前記底面の光反射率に応じて前記凹部の光反射率を変化させる薄膜を少なくとも一面側に備える金属板からなる反射板。
２．光学式エンコーダに用いられる反射板の製造方法であって、金属板の少なくとも一面に鏡面加工を施す工程、鏡面加工が施された面に、該面よりも光反射率が低い底面を有する凹部を形成する工程、及び前記底面の上に薄膜を形成して、前記凹部の光反射率を前記底面の光反射率よりも低下させる工程を含み、前記底面の光反射率に応じて前記凹部の光反射率を変化させるために、前記薄膜を乾式めっきで成膜する、方法。
３．前記底面に細かな凹凸が形成されるように、前記凹部をエッチングで形成する前記２に記載の方法。
４．前記底面に細かな凹凸が形成されるように、前記凹部をサンドブラストで形成する前記２に記載の方法。
５．前記乾式めっきがスパッタ法である前記２に記載の方法。
６．前記薄膜が金属窒化物から成る前記２に記載の方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の反射板は、凹部の底面の上に形成される薄膜であって、前記凹部の光反射率を前記底面の光反射率よりも低下させ、かつ前記底面の光反射率に応じて前記凹部の光反射率を変化させる薄膜を有するため、薄膜自体の光反射率に依存させずに、凹部の光反射率を変化させることが可能になる。
本発明の製造方法によれば、薄膜が形成される前の凹部の光反射率（すなわち、底面の光反射率）に応じて完成品の凹部の光反射率を変化させるために、薄膜を乾式めっきで成膜するため、同一の材料及び製法を用いて形成される薄膜で完成品の凹部の光反射率を薄膜が形成される前の凹部の光反射率に応じて変化させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明に係る反射板の平面図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ部断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明に係る製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、凹部の拡大断面図である。
【図１１】図１１は、従来の製法による凹部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。また、本発明に係る製造方法は、ロータリーエンコーダに用いられる反射板だけでなく、リニアエンコーダなどに用いられる反射板にも適用可能である。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明に係る反射板の一例である。この反射板は、図２において上に位置する面を一面Ｆ１とし、同図において下に位置する面を他面Ｆ２としたときに、少なくとも一面Ｆ１側に、鏡面（鏡面加工が施された面）１１と、円形の縁に沿って放射状に所定間隔をおいて複数形成された凹部１２とを備えた単層構造の金属板１０からなる。なお、使用態様に応じて、他面Ｆ２側にも、一面Ｆ１側と同様に、鏡面と、該鏡面よりも光反射率が低い底面を有する複数の凹部とを備えた単層構造の金属板からなる反射板を提供することも可能である。
【００１１】
金属板１０は、ステンレス製の１枚の板であるが、金属板１０としてはステンレス製のものに限定されず、金属板を構成する材料は任意に選択し得る。単層構造とは、何も積層されていない単一の層からなる構造を意味する。したがって、「単層構造の金属板」とは、任意に選択された材料から構成される金属製の板であって、多層構造でないものを意味する。
【００１２】
凹部１２は、鏡面１１よりも光反射率が低い底面１３を有する。より詳細には、図１０に示したように、凹部１２の底面１３には細かな凹凸が形成されており、この凹凸によって光が乱反射するため、底面１３の光反射率は、鏡面１１の光反射率よりも低くなる。
【００１３】
上述したように、凹部１２の底面１３は、鏡面１１よりも光反射率が低い。しかしながら、高精度の受光素子は、底面１３の細かな凹凸により乱反射する光の一部を、鏡面１１に反射した光と誤認して検出することがある。これを防止するため、凹部１２の底面１３の上に薄膜３０が形成されている。
【００１４】
薄膜３０は、金属窒化物又は金属酸化物から成る。好ましい金属窒化物の例として、窒化アルミニウム、窒化タングステン、窒化クロム、窒化チタン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。好ましい金属酸化物の例として、酸化タングステン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化モリブデン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００１５】
薄膜３０は、凹部１２の光反射率を底面１３の光反射率よりも低下させ、かつ底面１３の光反射率に応じて凹部１２の光反射率を変化させるものである。そのような薄膜３０は、乾式めっきで成膜することによって実現し得る。
【００１６】
上記のように構成される反射板は、発光素子と受光素子とを備えた光学式エンコーダにおいて、発光素子から出射される光を反射する部材として使用される。そして、この反射板によって反射した光は、受光素子に入射される。反射板は、光が照射される部位によって反射光の強度を変化させることができる。すなわち、発光素子から出射される光が、鏡面１１（凹部１２同士の間に存する面）に照射される場合と、その光が、凹部１２に照射される場合とを比較すると、光の反射率が鏡面１１よりも凹部１２の方が低いため、前者の方が後者よりも強い反射光を放つことになる。このため、この反射板を備えた光学式エンコーダは、受光素子で光を検出することにより、物体の位置や速度等を検出することが可能になる。また、この反射板は、凹部１２の底面１３に、底面１３の光反射率よりも低い表面を有する薄膜３０が設けられているので、この反射板を備えた光学式エンコーダは、物体の位置や速度等を正確に検出することが可能になる。さらに、この反射板は、薄膜自体の光反射率に依存させずに、凹部１２の光反射率を変化させることができる。
【００１７】
次に、本発明に係る製造方法の一例について説明する。
【００１８】
反射板は、単層構造の金属板の少なくとも一面Ｆ１に鏡面加工を施す工程と、鏡面加工が施された面１１に、該面１１よりも光反射率が低い底面１３を有する凹部１２を形成する工程と、底面１３の上に薄膜３０を形成して、凹部１２の光反射率を底面１３の光反射率よりも低下させる工程とを含む方法により製造することができる。
【００１９】
具体的には、まず、図３に示したように、ラップ加工やバフ研磨等の方法を用いて、１枚の金属板１０の表面に鏡面加工を施し、金属板１０の一面Ｆ１に凹凸のない光沢がある面を作る。次に、図４に示したように、鏡面（鏡面加工が施された面）１１の上にフォトレジスト２０を塗布する。次に、図５に示したように、フォトマスク２１を用いて露光し、フォトマスク２１のパターンをフォトレジスト２０に転写する。次に、図６に示したように、現像液を用いて、パターン部以外のフォトレジストを除去する。次に、図７に示したように、上方からエッチング液２３を噴射し、図８に示したように、フォトレジスト２０が除去された部分の金属板１０に凹部１２を形成する。このエッチング加工により、凹部１２の底面１３には細かな凹凸が形成される（図１０参照）。これにより、鏡面１１よりも光反射率が低い底面１３を有する凹部１２が形成される。次に、底面１３の上に薄膜３０を形成する。より詳細には、薄膜３０の材料として金属窒化物又は金属酸化物を使用し、これを底面１３に乾式めっきで付着させることによって、成膜する。最後に、金属板１０の上に残存しているパターン部のフォトレジストを除去する。
【００２０】
乾式めっきは、薄膜３０の表面の平坦化を防ぐことができる。乾式めっきとして、蒸着法又はスパッタ法を採用することが好ましい。スパッタ法（例えば、反応性スパッタリング）は、下地の再現性が優れているので薄膜３０の形成方法として好適である。
【００２１】
なお、上記工程では、エッチング加工により凹部１２が形成されているが、エッチング加工に代えて、サンドブラストで凹部１２が形成されても良い。研磨粒子を金属板１０に吹き付けて凹部１２を形成しても凹部１２の底面１３に細かな凹凸が形成されるため、サンドブラストでもエッチング加工の場合と同様な凹部１２を形成することができる。
【００２２】
上記工程によれば、単層構造の金属板１０の一面Ｆ１に直接鏡面加工を施すとともに、凹部１２を形成するため、多層構造の反射板と比較して、反射板全体の厚みをより薄くすることが可能になる。
【００２３】
上記工程によれば、薄膜３０の形成に乾式めっきを利用するため、湿式めっきよりも膜厚の制御が容易である。従って、底面１３の細かな凹凸を薄膜３０の表面に再現することができる。よって、同一の材料及び製法を用いて形成される薄膜３０で完成品の凹部１２の光反射率を薄膜３０が形成される前の凹部１２の光反射率に応じて変化させることができる。薄膜３０の形成にスパッタ法を利用する場合には、精度の高い膜厚の制御が可能であるため、底面１３の細かな凹凸を薄膜３０の表面により正確に再現することが可能である。
【００２４】
表１は、サンプル１〜５の薄膜３０が形成される前の凹部１２の光反射率（底面１３の光反射率）（Ｒ１）、薄膜３０を形成した後の凹部１２の光反射率（Ｒ２）、及び比較例の光反射率を示すものである。薄膜３０の材料は同じものを使用し、薄膜３０はスパッタ法で成膜されたものである。比較例は、凹部１２の底面１３に黒色クロムめっきを施したものである。
【表１】
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【００２５】
表１に示されるように、Ｒ２（実施例）の数値は、Ｒ１の数値に応じて変化している。これは、底面１３の細かな凹凸が薄膜３０の表面に再現されるため、凹部１２に照射された光が凹部１２の中で乱反射することが理由と考えられる。実施例と対照的に、比較例の数値はＲ１の数値に応じて変化していない。比較例は、薄膜４０が湿式めっきで形成されるため、図１１に示すように、凹部１２の底面１３に細かな凹凸があっても薄膜４０の表面が平坦化するため、凹部１２に照射された光が凹部１２の中で殆ど乱反射しないことが理由と考えられる。
【００２６】
本発明において、薄膜３０が形成される前の凹部１２の光反射率Ｒ１は、凹部１２を形成するためのエッチング又はサンドブラストの条件を変更することによって変化する。そして、完成品の凹部１２の光反射率は、Ｒ１に応じて変化するため、本発明によれば、凹部１２の光反射率を容易に制御することが可能になる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  金属板
１１  鏡面
１２  凹部
１３  凹部の底面
２０  フォトレジスト
２１  フォトマスク
２２  光
２３  エッチング液
３０  薄膜
４０  従来技術の薄膜
【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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