(57)【要約】【課題】位相格子の機能を損なうことなく保護部材を設けることができるスケールを提供すること。【解決手段】本発明の一態様にかかるスケール１００は、位相格子２、カバーガラス３及び接着部１１を有するものである。位相格子２は、基材１の一面に形成される。カバーガラス３は、位相格子２上に配置される。接着部１１は、位相格子２の周囲の基材１の一面上に設けられ、所定の直径のガラスビーズ１３を包含し、基材１とカバーガラス３とを接着する。【選択図】図３
2014209060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の一面に形成された位相格子と、
前記位相格子上に配置された保護部材と、
前記位相格子の周囲の前記基材の前記一面上に設けられ、所定の大きさの支持部材を包含し、前記基材と前記保護部材とを接着する接着部と、を備える、
スケール。
【請求項２】
前記接着部と前記基材とが接触する位置の前記基材、及び、前記接着部と前記保護部材とが接触する位置の前記保護部材の一方又は両方に、前記接着部に埋没する溝が形成される、
請求項１に記載のスケール。
【請求項３】
前記位相格子は、前記基材の前記一面上の長方形又は正方形の領域内に形成され、
前記接着部に埋没する前記溝は、前記長方形又は正方形の領域の辺に沿う方向に形成される、
請求項２に記載のスケール。
【請求項４】
前記支持部材は、所定の直径を有する球体である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスケール。
【請求項５】
前記接着部は、
前記位相格子を挟んで対向する２つの領域のそれぞれに形成され、
前記球体の直径は、前記２つの領域のそれぞれで異なる、
請求項４に記載のスケール。
【請求項６】
前記支持部材は、所定の直径を有する軸部材である、
請求項１又は２に記載のスケール。
【請求項７】
前記支持部材は、軸方向が前記長方形又は正方形の領域の辺に沿う方向である所定の直径を有する軸部材である、
請求項３に記載のスケール。
【請求項８】
前記接着部は、
前記位相格子を挟んで対向する２つの領域のそれぞれに形成され、
前記軸部材の直径は、前記２つの領域のそれぞれで異なる、
請求項６又は７に記載のスケール。
【請求項９】
前記接着部は、前記位相格子を囲むように形成される、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のスケール。
【請求項１０】
前記接着部は、前記位相格子の周囲に部分的に形成される、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のスケール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールに関し、例えばエンコーダで用いられるスケールに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位測定に用いられるエンコーダでは、スケールに光を照射し、スケールで反射又は透過した光を検出器で検出することで、スケールと検出器との間の変位を測定することが可能である。このようなスケールは、例えば測定装置のステージ等に搭載される。
【０００３】
スケールの状態は変位測定の精度に影響するため、スケールの破損や汚損を防止する必要が有る。そのため、スケールの表面を透明な保護部材で覆って、スケールを保護する方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２５６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、発明者は、上記の保護されたスケールには、以下に示す問題点が有ることを見出した。ガラスをエッチングした位相格子を用いたスケールの場合は、保護部材を位相格子上で接着すると、位相格子が接着剤で埋まってしまう。そのため、位相格子が機能を果たすことができなくなる。一方で、スケールを組込む機器を小型化するためには、スケールの寸法を小さくする必要が有る。位相格子が接着剤で埋まらないようにスケールを小型化するには、スケールと保護部材とを、位相格子の周囲の領域で接着剤や粘着テープなどの接着部材で十分な強度をもって接着し、かつ、位相格子に接着部材が入り込み、スケールとしての機能を損なわない様にする必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、スケールの位相格子の機能を損なうことなく保護部材を設けることができるスケールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様であるスケールは、基材と、前記基材の一面に形成された位相格子と、前記位相格子上に配置された保護部材と、前記位相格子の周囲の前記基材の前記一面上に設けられ、所定の大きさの支持部材を包含し、前記基材と前記保護部材とを接着する接着部と、を備えるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【０００８】
本発明の第２の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記接着部と前記基材とが接触する位置の前記基材、及び、前記接着部と前記保護部材とが接触する位置の前記保護部材の一方又は両方に、前記接着部に埋没する溝が形成されるものである。これにより、基材、接着部、保護部材をより確実に接着できる。
【０００９】
本発明の第３の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記位相格子は、前記基材の前記一面上の長方形又は正方形の領域内に形成され、前記接着部に埋没する前記溝は、前記長方形又は正方形の領域の辺に沿う方向に形成されるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【００１０】
本発明の第４の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記支持部材は、所定の直径を有する球体であるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【００１１】
本発明の第５の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記接着部は、前記位相格子を挟んで対向する２つの領域のそれぞれに形成され、前記球体の直径は、前記２つの領域のそれぞれで異なるものである。これにより、保護部材を傾け、保護部材に光が入射した場合の反射光の反射角をずらすことができる。
【００１２】
本発明の第６の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記支持部材は、所定の直径を有する軸部材であるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【００１３】
本発明の第７の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記支持部材は、軸方向が前記長方形又は正方形の領域の辺に沿う方向である所定の直径を有する軸部材であるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【００１４】
本発明の第８の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記接着部は、前記位相格子を挟んで対向する２つの領域のそれぞれに形成され、前記軸部材の直径は、前記２つの領域のそれぞれで異なるものである。これにより、保護部材を傾け、保護部材に光が入射した場合の反射光の反射角をずらすことができる。
【００１５】
本発明の第９の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記接着部は、前記位相格子を囲むように形成されるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【００１６】
本発明の第１０の態様であるスケールは、上記のスケールであって、前記接着部は、前記位相格子の周囲に部分的に形成されるものである。これにより、支持部材によって接着部の流動を防止し、位相格子に接着部材が入り込むことを防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スケールの位相格子の機能を損なうことなく保護部材を設けることができるスケールを提供することができる。
【００１８】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１にかかるスケール１００の全体構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかるスケール１００のカバーガラス３を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。
【図３】図１及び２のＩＩＩ−ＩＩＩ面におけるスケール１００の断面図である。
【図４】ガラスビーズを含まない接着部８１を用いたスケールの例であるスケール８００の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態２にかかるスケール２００のカバーガラス３及び接着部１１を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ面におけるスケール２００の断面図である。
【図７】実施の形態３にかかるスケール３００のカバーガラス３を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ面におけるスケール３００の断面図である。
【図９】実施の形態４にかかるスケール４００のカバーガラス３及び接着部４１を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ面におけるスケール４００の断面図である。
【図１１】実施の形態５にかかるスケール５００のカバーガラス３、接着部５１及び５２を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ面におけるスケール５００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２１】
実施の形態１
まず、実施の形態１にかかるスケール１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかるスケール１００の全体構成を示す斜視図である。スケール１００は、基材１の上にカバーガラス３が設けられている。図２は、実施の形態１にかかるスケール１００のカバーガラス３を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。スケール１００は、位相格子２及び接着部１１を更に有する。
【００２２】
基材１は、図１及び２のＸ方向を長手方向とする板状部材である。基材１の上面の一部には、位相格子２が形成されている。位相格子２は、例えば基材１のＸ方向に周期的に刻まれた、Ｙ方向（Ｙ方向はＸ方向と直交する方向）を長手方向とする複数の溝により構成される。なお、図１では、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向としている。カバーガラス３は、接着部１１により基材１上に接着、固定される。接着部１１が介在することにより、カバーガラス３は基材１と離隔して固定される。接着部１１は、位相格子２を囲み、かつ、位相格子２と接触しないように形成される。
【００２３】
図３は、図１及び２のＩＩＩ−ＩＩＩ面におけるスケール１００の断面図である。図３に示すように、接着部１１は、接着剤１２及びガラスビーズ１３を含む。接着剤１２は、当初流動性が有る状態で塗布され、その後硬化することで接触する部材を接着する、例えば紫外線硬化樹脂などの材料からなる接着剤である。ガラスビーズ１３は、接着部１１に複数個含まれ、それぞれがほぼ同一の直径Ｌを有する。ガラスビーズ１３は、接着剤１２とともに、基材１の所定の位置に塗布される。次いで、基材１の上に、カバーガラス３が配置される。この際、基材１とカバーガラス３との間にガラスビーズ１３が挟まれるので、ガラスビーズ１３は基材１とカバーガラス３との間に間隙を形成するスペーサとして機能する。その後、接着剤１２が硬化することで接着部１１が形成される。その結果、基材１とカバーガラス３とが接着され、ガラスビーズ１３の位置が固定される。つまり、ガラスビーズ１３は、カバーガラス３を支持する、接着部１１に包含される支持部材として機能する。
【００２４】
なお、ガラスビーズ１３を用いてカバーガラス３を支持するには、位相格子２が形成される四角形（長方形又は正方形）の領域の対向する二辺に形成されていればよい。つまり、図１及び２の例では、Ｘ方向又はＹ方向に沿う二辺に接着部１１が形成されていればよい。なお、接着部１１は、位相格子２を囲むように形成されていてもよいことは勿論である。
【００２５】
ここで、ガラスビーズ１３の機能を理解するための前提として、ガラスビーズ１３が存在しない場合に生じる現象について説明する。図４は、ガラスビーズを含まない接着部８１を用いたスケールの例であるスケール８００の構成を示す断面図である。図４に示すスケール８００は、スケール１００の接着部１１を接着部８１に置換した構成を有する。接着部８１はガラスビーズ１３を含まず、接着剤１２のみで構成される。そのため、接着剤１２を基材１に塗布し、かつ硬化する前にカバーガラス３を載せると、接着部８１がＹ方向に広がる。そして接着部８１は、基材１とカバーガラス３との間隙を伝って、最短距離で位相格子２に到達し、毛細管現象で位相格子の溝の間に接着剤が吸い込まれて位相格子を埋めてしまい、位相格子２の読み取りを妨害してしまう事態が発生しやすい。また、接着剤の量を、位相格子２に到達しない量に制御することは極めて困難である。
【００２６】
これに対し本構成では、ガラスビーズ１３により、自動的にガラスビーズ１３の直径Ｌ間隙を保ちつつ、基材１とカバーガラス３とを接着することができる。また、ガラスビーズ１３は接着剤１２内で凝集しやすいが、毛細管現象により、接着剤１２がガラスビーズ１３間の間隙に保持される。また、表面張力により、接着剤１２はガラスビーズ１３を包み込むように分布しやすい。そのため、ガラスビーズ１３を含む接着剤１２を基材１上に塗布した際に、ガラスビーズ１３が無い場合と比べて、接着剤１２の流動を防ぐことができる。その結果、接着剤１２が位相格子２に付着する事態を防止することができる。
【００２７】
また、本構成では、位相格子２がカバーガラス３により保護されるので、汚れが付着するとしても、カバーガラス３の表面に付着するのみである。この場合、位相格子２に触れることなく、溶剤などを用いてカバーガラス３の表面を拭くことで、汚れを容易に除去することができる。
【００２８】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかるスケール２００について説明する。図５は、実施の形態２にかかるスケール２００のカバーガラス３及び接着部１１を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。図５では、接着部１１の位置を破線で示している。スケール２００は、基材１、位相格子２、カバーガラス３、溝４、接着部１１で構成される。溝４は、Ｘ方向を長手方向として、接着部１１が形成される位置の基材１に形成される。溝４は、レーザ加工（レーザマーキング）により作製可能である。また、溝４は、エッチングにより、位相格子２と同時に、又は別個に作製可能である。
【００２９】
図６は、図５のＶＩ−ＶＩ面におけるスケール２００の断面図である。基材１とカバーガラス３とが接着される領域では、接着部１１は、溝４の上に形成される。スケール２００のその他の構成は、実施の形態１にかかるスケール１００と同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
本構成では、接着剤１２が溝４に入り込み、溝４は接着部１１により埋没する。そのため、基材１と接着部１１との接触面積が増大するので、基材１と接着部１１との間を、より強固に接着することができる。これにより、カバーガラス３が基材１から剥落することを防止することができる。
【００３１】
なお、図５では、溝４は、接着部１１の下方の基材１にのみ形成されているが、接着部１１の下方以外に延びて形成されていてもよい。また、接着部１１の下方であれば、溝４は、Ｙ方向を長手方向として形成されてもよく、Ｘ方向及びＹ方向の双方に位相格子２を囲むように形成されてもよい。
【００３２】
実施の形態３
次に、実施の形態３にかかるスケール３００について説明する。図７は、実施の形態３にかかるスケール３００のカバーガラス３を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。スケール３００は、基材１、位相格子２、カバーガラス３、溝５、接着部１１で構成される。溝５は、Ｘ方向を長手方向として、接着部１１が形成される位置のカバーガラス３に形成される。図７では、溝５を接着部１１上に破線にて表示している。溝５は、レーザ加工（レーザマーキング）又はエッチングにより作製可能である。
【００３３】
図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ面におけるスケール３００の断面図である。基材１とカバーガラス３とが接着される領域では、接着部１１は、溝５の下部に形成される。スケール３００のその他の構成は、実施の形態１にかかるスケール１００と同様であるので、説明を省略する。
【００３４】
本構成では、接着剤１２が溝５に入り込み、溝５は接着部１１により埋没する。そのため、カバーガラス３と接着部１１との接触面積が増大するので、カバーガラス３と接着部１１との間を、より強固に接着することができる。これにより、カバーガラス３が基材１から剥落することを防止することができる。
【００３５】
なお、図７では、溝５がカバーガラス３のＸ方向全域にわたって形成されているが、溝５はＸ方向の一部に形成されてもよい。また、溝５は、Ｙ方向を長手方向として形成されてもよく、Ｘ方向及びＹ方向の双方に位相格子２を囲むように形成されてもよい。
【００３６】
実施の形態４
次に、実施の形態４にかかるスケール４００について説明する。図９は、実施の形態４にかかるスケール４００のカバーガラス３及び接着部４１を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。図９では、接着部４１の位置を破線で示している。スケール４００は、基材１、位相格子２、カバーガラス３、接着部４１で構成される。接着部４１は、接着剤１２及びファイバ４２で構成される。ファイバ４２は、軸方向がＸ方向となるように配置される。
【００３７】
図１０は、図９のＸ−Ｘ面におけるスケール４００の断面図である。接着部４１では、接着剤１２は、ファイバ４２を包含するように塗布され、硬化する。スケール４００のその他の構成は、実施の形態２にかかるスケール２００と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
本構成では、ガラスビーズ１３の代わりに、軸部材であるファイバ４２がスペーサとして機能する。これにより、接着剤中にガラスビーズを分散させる準備作業や、ガラスビーズ入りの特殊な接着剤の調達などを行うことなく、一般的な接着剤を用いて、スケールを保護することが可能となる。
【００３９】
図９では、接着部４１は、Ｘ方向に延在するものとしたが、Ｙ方向に延在する接着部を設けてもよい。この場合、方向を長手方向とする接着部に含まれるように、Ｙ方向を長手方向とするファイバを設けることができることは勿論である。
【００４０】
実施の形態５
次に、実施の形態５にかかるスケール５００について説明する。図１１は、実施の形態５にかかるスケール５００のカバーガラス３、接着部５１及び５２を省略した場合の全体構成を示す斜視図である。図１１では、接着部５１及び５２の位置を破線で示している。スケール５００は、実施の形態４の接着部４１を接着部５１及び５２に置換した構成を有する。接着部５１は、ファイバ５３を包含する。接着部５２は、ファイバ５４を包含する。
【００４１】
図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ面におけるスケール５００の断面図である。接着部５１では、接着剤１２はファイバ５３を包含するように塗布され、硬化する。接着部５２では、接着剤１２はファイバ５４を包含するように塗布され、硬化する。また、ファイバ５３の直径Ｌ５３は、ファイバ５４の直径Ｌ５４よりも大きい。スケール５００のその他の構成は、実施の形態４にかかるスケール４００と同様であるので、説明を省略する。
【００４２】
本構成では、ガラスビーズ１３の代わりに、ファイバ５３及び５４がスペーサとして機能する。これにより、接着剤中にガラスビーズを分散させる準備作業や、ガラスビーズ入りの特殊な接着剤の調達などを行うことなく、一般的な接着剤を用いて、スケールを保護することが可能となる。
【００４３】
さらに、本構成では、ファイバ５３の直径Ｌ５３がファイバ５４の直径Ｌ５４よりも大きい。すなわち、対向する２つ領域の接着部のスペーサの大きさが異なる。よって、カバーガラス３は、基材１の上面に対して傾斜して固定される。そのため、スケール５００の上方からスケール読み取り光が入射した場合、カバーガラス３によるスケール読み取り光の反射光の反射方向は、スケール読み取り光が入射する方向と異なる方向となる。これにより、反射光が受光部等へ入射し、スケールの読み取り精度が低下することを防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態にかかるファイバをガラスビーズに変更し、対向する２つ領域の接着部のガラスビーズの直径に差異を持たせても、同様の効果を奏することができる。
【００４５】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態３にかかるスケール３００の基材１に、実施の形態２と同様に、溝４を設けてもよい。この場合、カバーガラス３と接着部１１との間だけでなく、基材１と接着部１１との間も、より強固に接着することができる。よって、カバーガラス３が基材１から剥落することをより確実に防止することができる。
【００４６】
実施の形態４及び５にかかるスケールのカバーガラス３に、実施の形態２にかかる溝４及び実施の形態３にかかる溝５の一方又は両方を設けてもよい。この場合、基材１と接着部との間及びカバーガラス３と接着部との間の一方又は両方を、より強固に接着することができる。よって、カバーガラス３が基材１から剥落することをより確実に防止することができる。
【００４７】
実施の形態１及び２にかかるスケールにおいて、接着部１１の一部のガラスビーズ１３の直径を変更することで、カバーガラス３を基材１の上面に対して傾斜させて固定することも可能である。
【００４８】
なお、上述の基材、カバーガラス、ガラスビーズ及びファイバは、同じ材料で構成してもよい。この場合、基材、カバーガラス、ガラスビーズ及びファイバの温度変化に対する特性が同一となるので、スケールの読み取り精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  基材
２  位相格子
３  カバーガラス
４、５  溝
１１、４１、５１、５２、８１  接着部
１２  接着剤
１３  ガラスビーズ
４２、５３、５４  ファイバ
１００、２００、３００、４００、５００、８００  スケール
【図１】
2014209060.tif 000003
【図２】
2014209060.tif 000004
【図３】
2014209060.tif 000005
【図４】
2014209060.tif 000006
【図５】
2014209060.tif 000007
【図６】
2014209060.tif 000008
【図７】
2014209060.tif 000009
【図８】
2014209060.tif 000010
【図９】
2014209060.tif 000011
【図１０】
2014209060.tif 000012
【図１１】
2014209060.tif 000013
【図１２】
2014209060.tif 000014