(57)【要約】【課題】部品点数を削減することが可能なエンコーダを提供すること。【解決手段】磁気パターン及び光学パターンのうち少なくとも１つが形成された回転部材と単一部材で形成された回転部と、前記磁気パターンによる磁場及び前記光学パターンのうち少なくとも一方を検出する検出部とを備える。【選択図】図１
2010271174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気パターン及び光学パターンのうち少なくとも１つが形成された回転部材と単一部材で形成された回転部と、
前記磁気パターンによる磁場及び前記光学パターンのうち少なくとも一方を検出する検出部と
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記回転部材は、対象物の回転軸に取り付けられる取付部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記回転部材は、磁性体を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記磁気パターンは、前記回転部材に着磁されたパターンである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記光学パターンは、光反射部のパターンである
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記回転部材は、表面が非反射層によって覆われており、
前記光反射部は、前記非反射層上に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記回転部材は、表面が鏡面加工された光反射層及び前記光反射層を覆う非反射層を有し、
前記光反射部は、前記非反射層を貫通する光透過部を有する
ことを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記非反射層は、前記回転部材の全面に設けられている
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記非反射層は、ブラックニッケル又はブラックアルマイトを含む
ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記磁気パターン及び前記光学パターンは、前記回転部材の同一面に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記回転部材として、磁石が用いられている
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や回転角度を検出する装置として、エンコーダが知られている（特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、例えば当該光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転数を検出できるようになっている。
【０００３】
このようなエンコーダは、モータの回転軸に取り付ける取付部材（ハブ）、光反射パターンが形成された円板部材及び磁気パターンが形成された磁石部材のそれぞれの部品を組み立てることで形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成においては部品点数が多くなってしまい、これらの部品を組み立てる工程が煩雑化してしまうという問題があった。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、部品点数を削減することが可能なエンコーダ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】
【０００７】
本発明に係るエンコーダは、磁気パターン及び光学パターンのうち少なくとも１つが形成された回転部材と単一部材で形成された回転部と、前記磁気パターンによる磁場及び前記光学パターンを検出する検出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るエンコーダの構成を示す平面図。
【図３】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエンコーダの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］  
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。  
図１は、エンコーダＥＣの構成を示す断面図である。  
図１に示すように、エンコーダＥＣは、モータなどの回転体の回転数などを検出する装置である。エンコーダＥＣは、回転部Ｒ及び検出機構（検出部）Ｄを有している。エンコーダＥＣは、回転部Ｒが検出機構Ｄに対向配置された状態で用いられる。図２は、エンコーダＥＣの回転部Ｒの構成を示す平面図である。以下、図１及び図２を参照して、エンコーダＥＣの構成を説明する。
【００１１】
回転部Ｒは、回転体である例えばモータＭＴＲの回転軸４０に固定され、回転軸４０と一体的に回転する。回転部Ｒは、例えば磁性体であるＳＵＳなどを用いて円盤状に形成された回転部材１０のほぼ全面がブラックニッケルやブラックアルマイトなどの非反射層１１によって覆われた構成になっている。回転部材１０の表面は、所定の波長の光を反射するように鏡面状に形成されている。
【００１２】
回転部Ｒは、取付部２０及びパターン形成部２１を有している。  
取付部２０は、回転部材１０の下面１０ｂ側が環状に突出して形成されている。取付部２０には、挿入穴２０ａが形成されている。挿入穴２０ａは、上記モータＭＴＲの回転軸４０が挿入される部分である。取付部２０は、回転軸４０と取付部２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。
【００１３】
パターン形成部２１は、回転部材１０の上面１０ａに設けられている。パターン形成部２１には、光反射パターン２４及び磁気パターン２５が形成されている。光反射パターン２４は、例えば回転部Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。光反射パターン２４は、光透過層２４ａを有している。光透過層２４ａは、例えばＳＵ−８レジストなどを用いて形成されており、所定の波長の光を透過する部分である。光透過層２４ａは、鏡面状に形成された回転部材１０の表面に形成されている。
【００１４】
図３は、回転部材１０の上面１０ａにおける構成を示す断面図である。  
図３に示すように、非反射層１１は、光透過層２４ａが形成された領域には形成されておらず、光透過層２４ａを介して回転部材１０の表面が回転部Ｒ上に露出した状態になっている。このため、回転部Ｒの上面へ向けた光Ｌのうち、非反射層１１に照射される光Ｌは当該非反射層１１によって吸収されるようになっている。また、光透過層２４ａに照射される光Ｌは当該光透過層２４ａを透過し、回転部材１０の表面で反射するようになっている。
【００１５】
図１及び図２に戻って、磁気パターン２５は、例えば回転部Ｒのうち光反射パターン２４の内周側に円環状に形成されている。磁気パターン２５は、例えば図２に示すように、円環の内周部と外周部とに区画されている。円環の内周部においては、回転軸４０の軸方向に見て円環の半分の領域（図中右側の領域）にＮ極に着磁され、円環の他の半分の領域（図中左側の領域）がＳ極に着磁されている。円環の外周部においては、回転軸４０の軸方向に見て円環の半分の領域（図中右側の領域）にＳ極に着磁され、円環の他の半分の領域（図中左側の領域）がＮ極に着磁されている。
【００１６】
このように、回転部Ｒは、一部材としての回転部材１０上に光反射パターン２４及び磁気パターン２５の両方が形成された構成となっている。この光反射パターン２４及び磁気パターン２５は、回転部材１０の同一面に形成されていることになる。
【００１７】
検出機構Ｄは、上記の光反射パターン２４及び磁石部材Ｍによる磁場を検出する部分である。検出機構Ｄは、筐体３０、光センサ３１及び磁気センサ３２を有している。  
筐体３０は、例えば平面視円形のコップ状に形成されている。筐体３０は、モータＭＴＲに固定されており、回転軸４０とは固定されていない状態となっている。したがって、回転軸４０が回転しても、筐体３０とモータＭＲとの相対位置が変化しないようになっている。
【００１８】
光センサ３１は、光反射パターン２４へ向けて光を射出し、光反射パターン２４を介した反射光を読み取ることで光反射パターン２４を検出するセンサである。光センサ３１は、筐体３０の内面に取り付けられている。光センサ３１は、例えば回転部Ｒの光反射パターン２４に対して、回転軸４０の軸方向に見て重なる位置に配置されている。
【００１９】
光センサ３１は、光を射出する発光部及び反射光を受光する受光部を有する。発光部としては、例えばＬＥＤなどが用いられる。受光部としては、例えば光電素子などが用いられる。受光部によって読み取られた光は、電気信号として不図示の制御装置に送信されるようになっている。光センサ３１を構成する各部は、筐体３０に保持されている。
【００２０】
磁気センサ３２は、例えば磁石部材Ｍに対して回転軸４０の軸方向に見て重なる位置に一対配置されている（磁気センサ３２Ａ及び３２Ｂ）。各磁気センサ３２Ａ及び３２Ｂは、バイアス磁石（不図示）及び磁気抵抗素子（不図示）を有している。磁気センサ３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ筐体３０の内面に保持されている。
【００２１】
バイアス磁石は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触したり、隣接したりしない位置に配置されている。
【００２２】
磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材Ｍの磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として上記の制御装置（不図示）に送信されるようになっている。
【００２３】
エンコーダＥＣには、不図示の制御装置が設けられている。制御装置は、光センサ３１の発光部の動作を制御すると共に、光センサ３１の受光部からの出力に基づいて回転軸４０の回転角度を求める。また、この制御装置は、磁気センサ３２Ａ及び３２Ｂからの出力に基づいて回転軸４０の回転数を求める処理を行う。
【００２４】
次に、上記のように構成されたエンコーダＥＣの回転部Ｒの形成過程を説明する。  
回転部Ｒを形成する場合には、まず回転部材１０を所定の形状に成型し、当該成型した回転部材１０の上面１０ａを鏡面状に研磨する。上面１０ａを研磨した後、当該上面１０ａの周縁部に沿った環状領域に、例えばフォトリソグラフィ法などの成膜法を用いて光透過層２４ａのパターンを形成する。
【００２５】
光透過層２４ａのパターンを形成した後、回転部材１０をめっき槽内に漬け込み、めっき法によって回転部材１０の表面に非反射層１１を形成する。このとき、回転部材１０のうち光透過層２４ａが形成された上面１０ａの領域には電流が流れないため、非反射層１１が形成されないこととなる。このように、回転部材１０の上面１０ａに光反射パターン２４が形成される。
【００２６】
非反射層１１を形成した後、回転部材１０の上面１０ａのうち光反射パターン２４に囲まれた領域を所定のパターンに着磁する。上面１０ａには非反射層１１が形成されているため、この着磁部分が磁化されて磁気パターン２５が形成される。このように、磁石部材を用いることなく磁気パターン２５が形成される。  
以上のようにして、回転部Ｒを形成する。
【００２７】
次に、上記のように構成されたエンコーダＥＣの動作を説明する。  
モータＭＴＲの回転軸４０が回転すると、当該回転軸４０に取り付けられた回転部Ｒが回転軸４０と一体的に回転する。モータＭＴＲに固定された検出機構Ｄについては、回転軸４０には接続されていないため、回転せずに静止した状態となる。
【００２８】
回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒに形成された光反射パターン２４が回転方向に移動する。制御装置は、光センサ３１を用いて光反射パターン２４へ光を射出させ、反射光を読み取らせることで光反射パターン２４の移動角度を検出する。
【００２９】
回転部Ｒの回転により、当該回転部Ｒに形成された磁気パターン２５も回転方向に移動する。磁気パターン２５の移動により、磁気パターン２５によって形成される第１磁場とバイアス磁石の第２磁場との合成磁場が周期的に変化する。制御装置は、磁気センサ３２Ａ及び３２Ｂを用いて当該合成磁場の変化の周期を検出させることにより、磁石部材Ｍ（回転軸）の回転数を検出する。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、回転部Ｒは、磁気パターン２５及び光学パターン２４が形成された回転部材１０と単一部材で形成されることとしたので、回転部Ｒの部品点数を少なくすることができる。これにより、エンコーダＥＣの部品点数を削減することができる。
【００３１】
［第２実施形態］  
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態では、回転部Ｒの構成が第１実施形態とは異なっているため、当該相違点を中心に説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態に係るエンコーダＥＣ２の構成を示す断面図である。  
図４に示すように、エンコーダＥＣ２の回転部Ｒ２は、磁性体（例、ＳＵＳ、鉄、磁石）を用いて形成された回転部材５０を有している。回転部Ｒ２において、回転部材５０の表面には非反射層が形成されていない構成となっている。回転部材５０は、下面５０ｂ側が環状に突出している。この突出部分は、回転軸４０が取り付けられるようになっている。回転部材５０は、このように下面５０ｂ側が突出した形状に成型されている。
【００３３】
回転部材５０は、上面５０ａに光反射パターン５４及び磁気パターン５５を有している。光反射パターン５４は、光反射層５４ａを有している。光反射層５４ａは、所定の波長の光を反射する例えば金属などの材料を用いて形成されている。光反射層５４ａに照射された光は、当該光反射層５４ａの表面において反射されるようになっている。高い光反射率を確保するため、例えば光反射層５４ａの上面が鏡面状に形成されていることが好ましい。
【００３４】
磁気パターン５５は、光反射パターン５４の内周側に環状に形成されている。磁気パターン５５は、磁性体を含む回転部材５０の一部が着磁されて形成されている。磁気パターン５５は、例えば第１実施形態の磁気パターン２５と同一のパターンに形成することができる。
【００３５】
本実施形態のように、磁性体を用いて回転部材５０を単一部材として形成することにより、回転部材５０を容易にかつ低コストで形成することができる。
【００３６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態では、単一部材としての回転部材に光反射パターン及び磁気パターンの両方が形成されている構成を説明したが、これに限られることは無い。例えば光反射パターン及び磁気パターンの一方のみが形成されている構成であっても構わない。
【００３７】
また、上記実施形態では、回転部Ｒを構成する回転部材の構成材料として、例えばＳＵＳ（第１実施形態）や磁性体（第２実施形態）を用いる構成を説明したが、これに限られることは無い。例えば、回転部材として磁石を用いても構わない。磁性体に着磁パターンを形成する場合に比べて、回転部材として磁石を用いる場合には、回転部材の全体に亘って強い磁気パターンが形成されることになる。これにより、磁気センサ３２（３２Ａ、３２Ｂ）によって磁気を検出しやすくすることができる。また、着磁させる工程を省略することができるため、工数を少なくすることができる。
【００３８】
また、上記第１実施形態では、回転部Ｒの構成について、回転部材１０表面のうち光透過層２４ａから外れた領域を非反射層１１によって覆われた構成として説明したが、これに限られることは無く、例えば回転部材１０の表面の全体が非反射層１１によって覆われた構成とし、当該非反射層１１上に光反射層を形成することにより光反射パターン２４を形成する構成としても構わない。また、非反射層１１上に光反射層を形成する場合、当該光反射層上に更に光透過層を形成するようにしても構わない。これにより、光反射層が保護されることになる。
【００３９】
また、上記実施形態では、回転部材１０の上面１０ａ及び回転部材５０の上面５０ａが平坦に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば上面１０ａ又は上面５０ａに段差や凹凸などが形成された構成であっても構わない。具体的には、光反射パターン２４の形成領域と磁気パターン２５の形成領域との間で段差が形成されている構成としても構わない。また、上記実施形態では、光反射パターン２４に限らず、光透過パターンであっても構わない。
【符号の説明】
【００４０】
ＥＣ、ＥＣ２…エンコーダ  Ｒ、Ｒ２…回転部  Ｄ…検出機構（検出部）  １０、５０…回転部材  １１…非反射層  ２０…取付部  ２４、５４…光反射パターン（光学パターン）  ２４ａ…光透過層  ２５、５５…磁気パターン  ３１…光センサ  ３２（３２Ａ、３２Ｂ）…磁気センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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