(57)【要約】【課題】  コストの上昇を来すことなく信頼性を高めることが可能なエンコーダ用スケールを提供すると共にそのようなエンコーダ用スケールを製造するエンコーダ用スケール製造方法とそのようなエンコーダ用スケールを使用したアクチュエータを提供することにある。【解決手段】  高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成されたものであることを特徴とするものであり、それによって、信頼性の高いエンコーダ用スケールを低コストで提供することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールにおいて、
上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成されたものであることを特徴とするエンコーダ用スケール。
【請求項２】
請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、
上記印刷が熱転写方式によるものであることを特徴とするエンコーダ用スケール。
【請求項３】
請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、
基材層と高反射率層および低反射率層の少なくとも３層以上の層構造であることを特徴とするエンコーダ用スケール。
【請求項４】
請求項３記載のエンコーダ用スケールにおいて、
上記高反射率層はアルミニウム蒸着フィルムからなることを特徴とするエンコーダ用スケール。
【請求項５】
請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、
上記高反射率部及び低反射率部がランダム符号系列を形成していることを特徴とするエンコーダ用スケール。
【請求項６】
請求項５記載のエンコーダ用スケールにおいて、
上記ランダム符号系列としてＰＮ符号系列を用いるアブソリュートリニアスケール部と繰返しパターンによるインクリメンタルリニアスケール部とを持つことを特徴とするエンコーダ用スケール。  
【請求項７】
高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールを製造するエンコーダ用スケールの製造方法において、
上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成するようにしたことを特徴とするエンコーダ用スケール製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のエンコーダ用スケール製造方法において、
上記印刷が熱転写方式によるものであることを特徴とするエンコーダ用スケール製造方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項６の何れかに記載のエンコーダ用スケールを用いたことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、精密位置決めシステムに用いられるアブソリュート型リニアエンコーダにおいて使用されるエンコーダ用スケールとエンコーダ用スケール製造方法とアクチュエータに係り、特に、信頼性を高めることができると共にコストの低減を図ることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
精密位置決め装置において、位置決めフィードバック用のセンサーとして、例えば、リニアエンコーダが使用される。これはリニアエンコーダが高精度であって低コストであることに起因する。ところが、現在多く用いられているリニアエンコーダは原点復帰動作の必要なインクリメンタル型である。この種のインクリメンタル型のリニアエンコーダの場合には、装置立ち上げ時或いはトラブル発生時には原点復帰動作を行わせる必要がある。その為、装置の稼働率が低下してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、インクリメンタル型のリニアエンコーダに代わってアブソリュート型のリニアエンコーダの使用が提案されている。この種のアブソリュート型のリニアエンコーダの場合には原点復帰動作が不要になるからである。
【０００４】
上記アブソリュート型のリニアエンコーダを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
【０００５】
ところがこの種のアブソリュート型リニアエンコーダの場合には次のような問題があった。
まず、特許文献１及び特許文献２に開示されているアブソリュート型リニアエンコーダの場合には、何れもその構成が複雑であり、且つ、コストが高いという問題があった。又、リニアスケール部及び検出ヘッド部のコンパクト化が困難であるという問題があった。さらに、信号の伝送が複雑であるという問題があった。
例えば、特許文献１に開示されているアブソリュート型リニアエンコーダの場合には、静電容量式と光電式を併用することにより少ないトラック数で高分解能と広い測長範囲を実現している。しかしながら、検出手段、コードパターンともに２系統必要であり、そのためコンパクト化は不可能であった。
又、特許文献２に記載されたアブソリュート型リニアエンコーダの場合には、位相差の異なるリニアスケールを用いることにより２組のリニアスケールまで減少させることができるが、その精度確保にはやや複雑な信号処理を必要としており、やはりコンパクト化を実現することは困難であった。
【０００６】
このような問題に対して、本件特許本出願人は、特許文献３、特許文献４に示すようなアブソリュート型リニアエンコーダを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−８０８４９号公報
【特許文献２】特開２００３−８３７６６号広報
【特許文献３】特開２００９−６８９７８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、上記特許文献４に記載された発明によるエンコーダ用スケールの製造方法の場合には、高反射率のアルミ蒸着テープにインクの塗布又はインクの転写を施すことにより低反射率部を形成する構成となっている。そして、製造に際してはアルミ蒸着テープを必要とするものであるが、エンコーダ用スケールを製造するためのアルミ蒸着テープの量は僅かであるのに対して、通常、この種のアルミ蒸着テープを購入する場合には大ロットの単位で注文しなければならず、そのため製造コストが上昇してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、コストの上昇を来すことなく信頼性を高めることが可能なエンコーダ用スケールを提供すると共にそのようなエンコーダ用スケールを製造するためのエンコーダ用スケール製造方法とそのようなエンコーダ用スケールを使用したアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるエンコーダ用スケールは、高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成されたものであることを特徴とするものである。
又、請求項２によるエンコーダ用スケールは、請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記印刷が熱転写方式によるものであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるエンコーダ用スケールは、請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、基材層と高反射率層および低反射率層の少なくとも３層以上の層構造であることを特徴とするものである。
又、請求項４によるエンコーダ用スケールは、請求項３記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率層はアルミニウム蒸着フィルムからなることを特徴とするものである。
又、請求項５によるエンコーダ用スケールは、請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率部及び低反射率部がランダム符号系列を形成していることを特徴とするものである。
又、請求項６によるエンコーダ用スケールは、請求項５記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記ランダム符号系列としてＰＮ符号系列を用いるアブソリュートリニアスケール部と繰返しパターンによるインクリメンタルリニアスケール部とを持つことを特徴とするものである。    
又、請求項７によるエンコーダ用スケール製造方法は、高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールを製造するエンコーダ用スケールの製造方法において、上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項８によるエンコーダ用スケール製造方法は、請求項７記載のエンコーダ用スケール製造方法において、上記印刷が熱転写方式によるものであることを特徴とするものである。
又、請求項９によるアクチュエータは、請求項１〜請求項６の何れかに記載のエンコーダ用スケールを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように本願発明の請求項１によるエンコーダ用スケールは、高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成されたものであるので、例えば、従来のように、アルミ蒸着テープを大ロットの単位で購入しなければならないといった問題はなく、低コストで信頼性の高いエンコーダ用スケールを得ることができる。
又、請求項２によるエンコーダ用スケールは、請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記印刷が熱転写方式によるものであるので、比較的簡単な構成で高精度、高信頼性の所望のエンコーダ用スケールを提供することができる。
又、請求項３によるエンコーダ用スケールは、ル請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、基材層と高反射率層および低反射率層の少なくとも３層以上の層構造であるので、比較的簡単な構成で所望のエンコーダ用スケールの機能確保ができ、十分な機械的強度と高い信頼性を提供することができる。
又、請求項４によるエンコーダ用スケールは、請求項３記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率層はアルミニウム蒸着フィルムからなるので、従来のように、アルミ蒸着テープを使用していた場合に比べて、低コストで信頼性の確保されたエンコーダ用スケールを得ることができる。
又、請求項５によるエンコーダ用スケールは、請求項１記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記高反射率部及び低反射率部がランダム符号系列を形成しているが、そのようなエンコーダスケールについては、印刷により形成されているので、低コストで提供することができる。特に、長ストロークの場合にその効果が大きい。
又、請求項６によるエンコーダ用スケールは、請求項５記載のエンコーダ用スケールにおいて、上記ランダム符号系列としてＰＮ符号系列を用いるアブソリュートリニアスケール部と繰返しパターンによるインクリメンタルリニアスケール部とを持っているが、そのようなエンコーダスケールについても、低コストで高い信頼性のものを提供することができる。
又、請求項７によるエンコーダ用スケール製造方法は、高反射率部及び低反射率部を備えてなるエンコーダ用スケールを製造するエンコーダ用スケールの製造方法において、上記高反射率部及び低反射率部は印刷により形成するようにしたので、例えば、従来のように、アルミ蒸着テープを大ロットの単位で購入しなければならないといった問題はなく、低コストで信頼性の高いエンコーダ用スケールを得ることができる。
又、請求項８によるエンコーダ用スケール製造方法は、請求項７記載のエンコーダ用スケール製造方法において、上記印刷が熱転写方式によるものであるので、比較的簡単な構成で、高精度、高信頼性の所望のエンコーダ用スケールを提供することができる。
又、請求項９によるアクチュエータは、請求項１〜請求項６の何れかに記載のエンコーダ用スケールを用いたものであるので、低コストでアブソリュートリニアエンコーダ搭載のアクチュエータを実現でき、原点復帰動作不要のため、アクチュエータを用いた装置の稼働率向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アクチュエータに使用されているアブソリュートリニアエンンコーダの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ＬＳＦＲの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４（ａ）はエンコーダ用スケールの一部平面図、図４（ｂ）はエンコーダ用スケールの一部断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、熱転写方式を説明するためのエンコーダ用スケールの一部断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図６（ａ）はアルミ蒸着層を備えたインクリボンの構成を示す一部断面図、図６（ｂ）は黒インク層を備えたインクリボンの構成を示す一部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、エンコーダ用スケールの一部断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す図で、エンコーダ用スケールの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は本願発明を一軸アクチュエータに適用した例を示すものである。図１は本実施の形態によるアクチュエータの全体の構成を示す平面図である。まず、ハウジング1があり、このハウジング１にはスライダ３が図１中左右方向（矢印ａ方向）に移動可能な状態で取り付けられている。上記ハウジング１内にはボールねじ５が内装されているとともに駆動モータ７が設置されている。上記ボールねじ５は上記駆動モータ７の出力軸に連結されていて、駆動モータ７によって回転駆動されるように構成されている。
尚、ボールねじ５と駆動モータ７の出力軸が一体化されたものもある。
【００１４】
上記ボールねじ５には図示しないボールナットがその回転を規制された状態で螺合・配置されている。既に説明したスライダ３はこのボールナットに固着されている。上記ハウジング１にはガイド９、１１が設置されていて、これらガイド９、１１によって上記スライダ３の図１中左右方向への移動をガイドする。そして、駆動モータ７を適宜の方向に回転させることによりボールねじ５が同方向に回転し、それによって、ボールナットを介してスライダ３が上記ガイド９、１１によってガイドされながら適宜の方向（図１中左右方向）に移動する。
【００１５】
上記ガイド１１側にはリニアスケール部２１が設置されており、一方、上記スライダ３には検出ヘッド部２３が取り付けられている。又、アクチュエータに対して離間した場所にはコントローラ部２５が設置されている。
【００１６】
次に、上記リニアスケール部２１、検出ヘッド部２３、コントローラ部２５の構成について詳しく説明する。図２は図１の中から上記リニアスケール部２１、検出ヘッド部２３、コントローラ部２５を抽出して示す図である。まず、リニアスケール部２１は、インクリメンタルリニアスケール３１、ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３とから構成されている。上記インクリメンタルリニアスケール３１は縞状をなしていて、例えば、８０μｍピッチの光学反射式のものとして構成されている。すなわち、上記インクリメンタルリニアスケール３１は、４０μｍの高反射率領域３１ａと、４０μｍの低反射領域３１ｂが交互に配置されて連なった構成をなしている。
【００１７】
一方、上記ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３は１ビットが８０μｍに構成されていて、高反射率領域３３ａと低反射領域３３ｂがＰＮ符号系列に基づいて配置された構成になっている。上記ＰＮ符号系列とは擬似ランダム系列であり、この疑似ランダム系列とは、例えば、スペクトラム拡散通信、白色雑音生成、暗号化、エラー訂正等に広く使われているものである。上記ＰＮ符号系列の生成にはＬＦＳＲ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｓｈｉｆｔ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）と称されるシフトレジスタが使用される。このシフトレジスタは、図３に示すような構成になっており、ＸＯＲゲート（又は、ＸＮＯＲゲート）５１によって帰還をかける構成になっている。
尚、このＬＦＳＲについては追って詳細に説明する。
【００１８】
図２に戻って検出ヘッド部２３側の構成をみてみると、まず、上記インクリメンタルリニアスケール３１に対応する二つの検出器、すなわち、Ａ相検出器３５とＢ相検出器３７が設置されている。これら二つのＡ相検出器３５とＢ相検出器３７は、インクリメンタルリニアスケール３１のピッチ間隔を３６０°としたとき、９０°の位相差間隔で配置されている。そして、上記インクリメンタルリニアスケール３１と二つのＡ相検出器３５、Ｂ相検出器３７とによってインクリメンタルスケール部を構成している。
【００１９】
上記Ａ相検出器３５、Ｂ相検出器３７は光学式のものであり、上記インクリメンタルリニアスケール３１に対してＬＥＤ光を投射し、インクリメンタルリニアスケール３１にて反射した光をフォトダイオードによって受光する構成のものである。又、これらＡ相検出器３５、Ｂ相検出器３７は既に説明したように９０°の位相差間隔をおいて配置されており、又、その検出領域が縞スケールの１／２ピッチより広くなっている。又、これらＡ相検出器３５、Ｂ相検出器３７からの出力信号は略正弦波である。すなわち、Ａ相検出器３５からは正弦波の信号が出力され、Ｂ相検出器３７からは余弦波の信号が出力されるように構成されている。
【００２０】
又、上記検出ヘッド部２３には、上記ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３に対応する一つのＺ相検出器３９が設置されている。このＺ相検出器３９も既に説明したＡ相検出器３５及びＢ相検出器３７と同様に光学式のものであり、上記ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３に対してＬＥＤ光を投射し、ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３にて反射した光をフォトダイオードによって受光する構成のものである。上記ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３と一つのＺ相検出器３９とによってアブソリュートリニアスケール部を構成している。
尚、本実施の形態では一つのＺ相検出器３９を使用するように構成しているが、二つ以上のＺ相検出器を使用する構成も考えられる。
【００２１】
又、上記検出ヘッド部２３には、分割器４１と同期回路４３が設けられている。上記Ａ相検出器３５、Ｂ相検出器３７からの検出信号は上記分割器４１と同期回路４３に夫々入力される。又、上記Ｚ相検出器３９からの検出信号も上記同期回路４３に入力される。そして、上記分割器４１と同期回路４３からの信号、すなわち、分割器４１からのＡ相信号とＢ相信号、同期回路４３からのＺ相信号はラインドライバ４５及びコントローラ部２５のラインレシーバ４７を介してコントローラ４９に入力されるものである。又、このコントローラにはエラー判定手段６１が設けられている。
以上が本実施の形態によるアクチュエータ及びそこに使用されているアブソリュート型リニアエンコーダの概略の構成である。以下、各部の構成をその作用・効果を交えながらさらに詳細に説明していく。
【００２２】
上記インクリメンタルリニアスケール３１は、既に説明したように、８０μｍピッチにて構成されていて比較的粗い構成になっている。上記分割器４１はそのような粗い構成のインクリメンタルリニアスケール３１の分解能を向上させるために設けられているものである。本実施の形態においては、上記分割器４１として、比較的安価な抵抗分割器を使用する構成になっている。
因みに、この実施の形態では１６分割することにより分解能を５μｍまで向上させるようにしている。
【００２３】
すなわち、Ａ相検出器３５とＢ相検出器３７から略９０度の位相差を持った略正弦波の２つの出力信号を出力させ、それらを上記分割器４１によって位相分割する。又、分割された９０度位相差のＡ相信号とＢ相信号は原信号の１／４倍の２０μｍピッチの９０度位相差信号として出力することにより、進行方向の情報を含み、且つ、信号周波数を上げないようにできている。この２０μｍピッチのＡ相信号とＢ相信号はコントローラ４９で受信された後さらに１／４倍に分割され、結局、５μｍの高分解能を達成されることになる。
因みに、インクリメンタルリニアスケール３１側の出力信号の分割数を上げると原信号の信号品質要求が高くなる。さらに、上記分割器４１として安価な抵抗分割器を使用することはできなくなり、かなり高価なＤＳＰタイプの分割器を使用することになる。
【００２４】
次に、前述したＬＦＳＲについて詳細に説明する。ＬＦＳＲは、図３に示されているように、１５個（０〜１４の１５ビット）のシフトレジスタによって構成されている。このような構成をなすＬＦＳＲにおいて、発生可能なＰＮ符号系列の周期長（ＰＮ符号系列長、Ｌ）は次の式（Ｉ）に示すようなものである。
Ｌ＝２ｍ−１―――（Ｉ）
但し、
Ｌ：ＰＮ符号系列長
ｍ：ビット数（検出連続信号数）
である。
ＰＮ符号系列は二値（０／１、ここでは白黒）の擬似ランダム系列の一つであって、比較的短い連続したｍ個の信号によって長大な信号周期（Ｌ）を得ることができる信号系列である。例えば、ｍ＝１５個であればＰＮ符号系列長（Ｌ）は、既に説明した式（Ｉ）によれば、次の式（ＩＩ）に示すようなものとなる。
Ｌ  ＝２１５−１＝３２７６７―――（ＩＩ）
又、本実施の形態における上記ＬＦＳＲの場合には、前述したように、０ビットと１ビットの信号がＸＯＲゲート５１を介して１４ビットへフィードバックされるように構成されている。
【００２５】
又、図２に示したインクリメンタルリニアスケール３１は、既に説明したように、８０μｍピッチである。又、アブソリュートリニアスケール３３も１ビットが８０μｍであり、よって、ｍ＝１５でのアブソリュートスケール３３のストローク（Ｓ）は次の式（ＩＩＩ）に示すようなものとなる。
Ｓ＝８０μｍ×３２７６７＝約２．６ｍ―――（ＩＩＩ）
尚、式（Ｉ）、（ＩＩ）から明らかなように、アブソリュートリニアスケール部側のＰＮ符号系列の上記検出連続信号数ｍを増加させることにより長いストロークが実現できる。
【００２６】
既に説明したように、本実施の形態ではアブソリュートリニアスケール３３のＺ相検出器３９は１個であり、この１個のＺ相検出器３９によって必要連続信号数ｍを走査することによりアブソリュート位置データ検出信号を得るようにしている。その為、検出連続信号数ｍが増大するとより長い距離の走査が必要となる。
因みに、この実施の形態では次の式（ＩＶ）に示すような移動範囲で済む構成になっている。
８０μｍ×１５＝１．２ｍｍ―――（ＩＶ）
すなわち、インクリメンタルリニアスケール３１の比較的粗いスケールピッチ８０μｍとアブソリュートリニアスケール３３の比較的短い検出連続信号数（ｍ＝１５）とを組合せることにより、高分解能（５ｕｍ）と長ストローク（約２．６ｍ）が同時に得られる構成になっている。
【００２７】
このように、ＰＮ符号系列をアブソリュートリニアスケール３３に適用すれば長ストロークのアブソリュート型リニアスケールを得ることが可能になるが、多数の連続信号（本実施の形態の場合には１５個）を読み取る必要があり、その為通常であれば多数個（１５個）の検出器を必要としてしまう。この点、本実施の形態では、上記したように、Ｚ相検出器３９を一つとし該一つのＺ相検出器を１５ビット分動かすことによって１５個の連続信号を得て、それをレジスタあるいはメモリーに蓄積することによって１５個の検出連続信号を得るようにしている。よって、多数の検出器を要することなく装置の小型化と低コスト化を図ることができるものである。
【００２８】
次に、同期回路４３による同期に関して説明する。図２に示すように、ＰＮ符号系列における「１１１１」や「００００」等の連続信号では１ビットずつの区別が困難である。そこで、本実施の形態では、インクリメンタルリニアスケール３１とアブソリュートリニアスケール３３を同期させた配置とし、併せて夫々のＡ相検出器３５、Ｂ相検出器３７、Ｚ相検出器３９を同期・配置することにより、インクリメンタルリニアスケール部の信号に同期してアブソリュートリニアスケール部の信号を１ビットずつ分離して取り込むように構成している。
【００２９】
さらに詳しく説明すると、この実施の形態では、インクリメンタルリニアスケール３１のピッチ８０μｍがアブソリュートリニアスケール３３の１ビットに対応するような配置とし、インクリメンタルリニアスケール部のＡ相検出器３５がアブソリュートリニアスケール部のＺ相検出器３９と同位相になるように配置している。それによって、例えば、Ｂ相検出器３７の「立上り」又は「立下り」変化時であって、且つ、Ａ相検出器３５が「Ｈｉｇｈ（１）」である時にアブソリュートリニアスケール３３の信号を読み込めば１ビットずつ分離して検出することができる。
【００３０】
又、インクリメンタルリニアスケール部のＡ相検出器３５及びＢ相検出器３７の出力信号は、前述したように、分割器４１によりその分解能が向上されるようになっている。仮に、分割後の高分解能信号によってアブソリュートリニアスケール部の信号を同期させて得ようとすると、信号が安定せず読取エラーが発生することが懸念される。すなわち、高分解能信号ではインクリメンタル信号の位相を特定することができず、よって、アブソリュートリニアスケール３３の信号反転境界近傍にて信号を検出するような場合も生じるからである。その為、信号が安定しないケースが発生して読取エラーが生じてしまうものである。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、分割器４１によって分割される前のＡ相検出器３５とＢ相検出器３７からのインクリメンタル信号を同期回路４３に取り込むように構成しており、それによって、Ａ相検出器３５が４０μｍ幅の「Ｈｉｇｈ（１）」信号の真ん中直上にいる時に読み込むことができ、最も短い１ビット信号でも、Ｚ相検出器３９が信号反転境界より２０μｍだけ離れた信号スケールの直上にて同期して読み込むことができ、安定した信号検出が可能になる。
【００３２】
インクリメンタルリニアスケール部の出力信号と同期してアブソリュートリニアスケール部の出力信号を出力させる同期回路４３は、上記の通りＢ相検出器３７の「立上り」又は「立下り」変化時であって、且つ、Ａ相検出器３５が「Ｈｉｇｈ（１）」である時にアブソリュートリニアスケール部のＺ相検出器３９の信号を取り込みラッチする回路である。したがって、この同期回路４３によりＺ相検出器３９の出力信号は単相のデジタル信号に変換されることになり、通常のインクリメンタルリニアエンコーダの原点信号と同様の単相デジタル信号となる。つまり、Ａ相検出器３５、Ｂ相検出器３７からのインクリメンタル出力信号と共に通常のインクリメンタルリニアエンコーダの出力信号と同様の出力となる。その結果、一般のアブソリュートエンコーダのように各社各様の複雑な信号伝送は不要となり信号の伝送も容易化されることになる。
【００３３】
又、上記分割器４１及び同期回路４３を検出ヘッド部２３に組込むことにより、検出ヘッド部２３より出力される信号がＡ相デジタル信号、Ｂ相デジタル信号、Ｚ相デジタル信号のみとなり（ラインドライバ４５利用時は＋Ａ、−Ａ、＋Ｂ、−Ｂ、＋Ｚ、−Ｚ）、その結果、信号間の伝送遅延も少なくて信頼性も確保できるとともにコントローラ４９における入力も容易となり低コスト化を図ることができる。
【００３４】
ここで、図２に示すアブソリュート型リニアエンコーダとしての作用を整理すると、検出ヘッド部２３にて生成された２０μｍピッチの９０度位相差を持つＡ相信号とＢ相信号及びＰＮ符号系列信号であるＺ相信号がラインドライバ４５、ラインレシーバ４７を介してコントローラ４９に入力される。電源立ち上げ直後の絶対位置検出はスライダ３を一方向に駆動させることによって、検出ヘッド部２３をリニアスケール部２１に対して相対運動させる。その時、インクリメンタル信号であるＡ相信号とＢ相信号の８０μｍカウント毎（５μｍ分解能パルスの１６カウント毎）にＺ相信号をコントローラ４９の１６ビットレジスタ（又はメモリー）に取り込んでいく。１５ビット目に最初のＺ相信号を入れ、次の信号が入力されると次々に若いビットの方に信号（データ）をシフトして取り込んでいく。０ビットから１４ビットまで１５個のデータが取得されたら、そのデータと対応する絶対位置（アブソリュートデータ）を予め作成されている対応表から得るものである。
尚、ＬＦＳＲの演算により求めてもよい。
【００３５】
そのようにして得られた絶対位置をアップダウンカウンタのオフセット値としてセットする、それによって、電源立ち上げ直後の位置検出が完了する。これらのプロセスはいずれもコントローラ４９のソフトシーケンスで行うようになっており、それによって、コンパクト化と低コスト化を図ることができる。
【００３６】
尚、絶対位置が一旦アップダウンカウンタにセットされれば、その後はインクリメンタル信号であるＡ相信号とＢ相信号のみによってアップダウンカウンタにおいてカウントすることによって位置情報を得ることができる。
【００３７】
又、図１に示すアクチュエータとしてその作用をみると、上記したように、コントローラ４９におけるソフト処理によりＰＮ符号系列に対応する絶対位置を検出し、コントローラ４９の内部のアップダウンカウンタに初期値として設定し、アップダウンカウンタを作動させることによって位置情報を得る。コントローラ４９はその位置情報に基づいて駆動モータ７を制御してスライダ３を指令位置に位置決めするものである。
【００３８】
次に、本実施の形態における上記インクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の構成とその製造方法について詳細に説明する。
従来、この種のリニアスケールは、例えば、リソグラフィー法やエッチング法等の方法によって製作されていた。リソグラフィー法やエッチング法を行うためにはマスクが必要となり、そのマスクにはリニアスケールと同様のパターン加工が施されている。その際、リニアスケールの長さが短い場合には一枚のマスクを使用した一度の露光で済むが、リニアスケールが長い場合にはリニアスケールを一定距離移動させながら、同一マスクを繰り返し用いて多数回露光することになる。
【００３９】
しかしながら、図２に示されているようなランダムパターンのＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の場合には、繰り返しパターンが無いため、ストローク全長に亘るマスクが必要となり、例えば、リニアスケールを一定距離移動させる度に多数枚のマスクを交換して露光を行わなければならない。そのため製作工程が複雑となり製造コストが上昇してしまうことになる。
【００４０】
そこで、本実施の形態の場合には、高反射率の長尺部材又は高反射率のテープにインク塗布によって低反射率部を形成するようにし、複雑なスケール製作工程を単純化して製作を容易にすることによりコストの低減を図っているものである。すなわち、反射率の高い表面をもつ金属製スケール又は表面に反射率の高い金属薄膜を持つスケールに、例えば、黒インクを塗布することにより、その黒インク塗布部の反射率を下げて低反射率領を形成するものである。それによって、インク未塗布部の高反射率領域との組合せによって所望のスケールパターンを形成することができるものである。
【００４１】
例えば、図２におけるスケールパターンにて、信号「１」の領域のみ黒インクを塗布して低反射率領域３１ｂ、３３ｂとし、信号「０」の領域は黒インクが塗布されておらず、高反射率を保った高反射率部３１ａ、３３ａとなる。このようなリニアスケールの製作は、例えば、リニアスケールを長手方向にステップ送りで移動させながら、インク塗布ヘッドをリニアスケールの短手方向にスケールパターンに合わせ走査・制御するだけで行うことができるので、リニアスケールの長さが長くても製作は容易となる。
【００４２】
尚、高反射率部３１ａ、３３ａを構成する高反射率の部材に適しているものとしては、例えば、アルミニウム蒸着テープがある。このアルミニウム蒸着テープは、平滑な樹脂テープの上にアルミニウムを蒸着・付着させたものであり、その蒸着アルミニウムの高反射率を用いるように構成されたテープである。一方、エンコーダ用リニアスケールのテープ基材としては、印刷等の後加工やアクチュエータへの取付等で変形しないように十分な変形強度を備えたものが必要となり、その厚みとしては、例えば、１００μｍ以上が適している。しかしながら、汎用のアルミニウム蒸着テープの基材は薄いためにエンコーダ用リニアスケールに用いることができず、又、作ろうとすれば、前述したように、大きなロット注文が必要となりコスト的な問題があった。
【００４３】
そこで、本実施の形態の場合には、高反射率部３１ａ、３３ａの形成に関しても、これを熱転写印刷により行うようにしたものであり、それによって、上記問題を解決したものである。すなわち、専用のアルミニウム蒸着テープを製作する代わりに、予めアルミニウム蒸着された汎用のテープ（インクリボン）からアルミニウム蒸着層を転写（例えば、熱転写印刷）するようにしたものである。以下、詳細に説明する。
【００４４】
まず、その構成であるが、図４に示すような構成になっている。図４（ａ）は上記インクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の一部を拡大して示す一部平面図であり、図４（ｂ）は同上の一部断面図（ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の一部断面図）である。図４（ｂ）に示すように、まず、テープ基材７１があり、このテープ基材７１は、例えば、その厚みが１００μｍであってＰＥＴフィルム製のものである。このテープ基材７１の表面にはアルミ蒸着層７３が設けられている。又、上記アルミ蒸着層７３の上には所定のパターンにて黒インク層７５が設置されている。ＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３側でみると、上記黒インク層７５の部分が低反射領域３３ｂになり上記アルミ蒸着層７３が高反射率領域３３ａとなる。又、インクリメンタルリニアスケール３１側についても同様であり、上記黒インク層７５の部分が低反射領域３１ｂになり上記アルミ蒸着層７３が高反射率領域３１ａとなる。
【００４５】
次に、上記ンクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の製造方法について説明する。本実施の形態の場合には、まず、高反射率部３１ａ、３３ａの形成を熱転写印刷により行うようにしており、又、その上の低反射率部３１ｂ、３３ｂの形成についても同様に熱転写印刷により行うようにしているものである。
【００４６】
まず、図５を参照してその熱転写印刷の原理を説明する。図５において、印刷されるテープ基材７１が最下部にあり、そのテープ基材７１の上にインクリボン８３が密着・配置されている。このインクリボン８３の図５中下面側には黒インク層７５が付着されている。
尚、このインクリボン８３の構成については後で詳細に説明する。
又、上記インクリボン８３の上にはサーマルヘッド８７が押付・配置されている。このサーマルヘッド８７の発熱体８９は、図５中紙面に直交する方向に所定の狭ピッチで多数配列されている。
【００４７】
そして、上記インクリボン８３の黒インク層７５を上記基材テープ７１上に転写するためには、上記サーマルヘッド８７のヘッド発熱体８９に電流を流して加熱する。それによって、上記インクリボン８３の基材から黒インク層７５が剥離され上記テープ基材７１側に接着・転写されることになる。基材テープ７１を送りながら、エンコーダスケールのパターンに合わせて、ヘッド発熱体８９に流す電流を制御すれば、エンコーダスケールのパターン通りの印刷がなされる。これが熱転写印刷の原理である。又、図５では、黒インク層７５を備えたインクリボン８３を例に挙げて説明しているが、上記黒インク層７５をアルミ蒸着層{図６（ａ）中符号７３で示す}  とすればアルミ蒸着層７３の場合も同様の原理によってテープ基材７１側に接着・転写されるものである。
尚、この実施の形態の場合には、テープ基材７１にまずはアルミ蒸着層７３を接着・転写し、その後に、黒インク層７５を所定のパターンにて接着・転写するものである。
【００４８】
上記インクリボン８３についてさらに詳細に述べる。上記インクリボン８３の基本構成は図６に示すようなものとなっている。図６（ａ）はアルミ蒸着層７３を備えたインクリボン８３の構成を示す断面図であり、図６（ｂ）は黒インク層７５を備えたインクリボン８３の構成を示す断面図である。まず、図６（ｂ）に示す黒インク層７５を備えたインクリボン８３の構成から説明する。まず、インクリボン基材９１があり、このインクリボン基材９１の上には離型層９３が設けられている。又、この離型層９３の上には黒インク層７５が設けられていて、この黒インク層７５の上には接着層９７が設けられている。
【００４９】
尚、インクリボン８３の性能調整の為にはさらに多層にしたものを用いても良いが、基本機能はこの４層構造で説明する。そして、インクリボン８３にそのインクリボン固有の転写下限温度を超える加熱をサーマルヘッド８７の発熱体８９によって行うと、インクリボン８３の離型層９３は溶けてインクリボン基材９１から離れると共に接着層９７は柔らかくなり、被印刷テープに接着することで黒インク層７５は被印刷テープ側（基材テープ７１）に転写されることになる。詳細に見てみると、被印刷テープの上には接着層９７、その上に黒インク層７５があり、黒インク層７５の上には離型層９３の一部が残存している。
【００５０】
一方、アルミ蒸着層７３の転写用のインクリボン８３についても同様の構成になっている。すなわち、図６（ａ）に示すように、黒インク層７５の代わりにアルミ蒸着層７３が設置されているものである。その熱転写印刷の原理も黒インク層７５の場合と全く同じであり、サーマルヘッド８７のヘッド発熱体８９に電流を流し加熱することで、離型層９３を溶融させ、接着層９７を軟化させることで、アルミ蒸着層７３は被印刷テープ側に転写印刷されるものである。厳密には、被印刷テープの上に接着層９７、アルミ蒸着層７３、その上に離型層９３の一部が載った構成となる。
以上が熱転写印刷の原理とインクリボン８３の構成である。
【００５１】
そして、本実施の形態の場合には、まず、図４（ｂ）に示したテープ基材７１の上にアルミ蒸着層７３の熱転写印刷を行う。熱転写印刷の内容については図５に示した通りである。次に、その上から上記黒インク層７５の熱転写印刷を行う。この熱転写印刷の内容についても図５に示した通りである。それによって、図４（ｂ）、図７に示すようなエンコーダ用スケール、すなわち、インクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３を得ることができる。図７はＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の部分断面構造を示す図であり、１００μｍの厚みのＰＥＴフィルム製のテープ基材７１の上にアルミ蒸着層７３を熱転写印刷し、さらにその上に黒インク層７５を所定のパターンで熱転写印刷したものである。そして、高反射率のアルミ蒸着層７３と低反射率の黒インク層７５により擬似ランダム信号であるアブソリュート信号パターンが形成されているものである。又、図７では図示されていないが、アブソリュート信号パターンの形成とともにインクリメンタル繰返し信号パターンも同時に形成されているものである。
尚、この第１の実施の形態の場合には、図７に示すように、転写印刷面側から光１０１が入射され、且つ、反射されることになる。
【００５２】
又、本実施の形態の場合には、インクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３の基本構成が、テープ基材７１からなる層、アルミ蒸着層７３からなる高反射率層、黒インク層７５からなる低反射率層の三層からなる三層構造となっているが、実際には、それら各層の間に接着層９７や離型層９３が存在しており、それによって、接着強度を高め、且つ、保護膜の機能を提供しているものである。
【００５３】
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、本実施の形態の場合には、低反射率部３１ｂ、３３ｂはもとより、高反射率部３１ａ、３３ａについても、アルミ蒸着層７３を備えたインクリボン８３を使用した熱転写印刷により設けるようにしているので、従来のように、高価なアルミ蒸着テープを大ロットで購入する必要もなく、製造コストの低減を図ることかできる。
又、アルミ蒸着層７３の転写印刷及び黒インク層７５の転写印刷も簡単な構成と作業により行うことができるので、エンコーダ用リニアスケールの製造作業の容易化を図ることができ、必要な長さ、数量のみ製造することができる。
又、インクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３は、テープ基材７１からなる層、アルミ蒸着層７３からなる高反射率層、黒インク層７５からなる低反射率層の三層からなる三層構造となっており、又、それら各層の間に接着層９７や離型層９３が存在しているので、それによって、接着強度を高めることができると共に保護膜の機能を提供することができ、高信頼性確保ができる。
【００５４】
次に、図８を参照して第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、図７に示すように、転写印刷面側より光１０１が入射され、且つ、反射される構成になっているが、この第２の実施の形態の場合には、図８に示すように、テープ基材面７１側から光１０１が入射されるようなインクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３を想定しているものである。この場合には透明度の良好なＰＥＴフィルム製のテープ基材７１を用いる必要がある
【００５５】
又、その製造方法であるが、まず、テープ基材７１の下面側に黒インク層７５を熱転写印刷により転写する。次に、上記黒インク層７５による凹凸を平滑にする透明樹脂による平滑層１０３を熱転写印刷により転写する。次いで、アルミニウム蒸着層７３を熱転写する。アルミニウム蒸着層７３は凹凸部に転写しても高い反射率を得られないため間に平滑層１０３を追加しているものである。
【００５６】
よって、このようなタイプのンクリメンタルリニアスケール３１とＰＮ符号系列アブソリュートリニアスケール３３についても、前記第１の実施の形態の場合と略同様の構成によりに製造することができ、且つ、前記第１の実施の形態の場合と略同等の効果を奏することができるものである。
【００５７】
尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第１、第２の実施の形態の場合には、アルミニウム蒸着層と黒インク層とによって、高反射率部と低反射率部を構成するようにしたが、それ以外の材料を使用して、同様に高反射率部と低反射率部を構成することが考えられる。  
又、例えば、前記第１、第２の実施の形態の場合には、検出連続信号数ｍを「１５」としたが、アブソリュートリニアエンコーダの必要な分解能およびストロークで最適な検出連続信号数ｍの値は変わってくるので、例えば、より長いストロークでは検出連続信号数ｍとして「１７〜１８」が適している場合もある。
又、前記一実施の形態の場合にはＺ相検出器を一つとしたが、それに限定されるものではない。例えば、二個用いることも考えられ、その場合にはＺ相信号は二つになるが、二つのＺ相検出器を約ｍ／２ビットだけ離間させた設置することにより連続信号検出のための移動距離を約半分にすることができる。
さらに、検出連続信号数ｍと同じかそれ以上のアブソリュート用の検出器数を用いれば、連続信号検出のための移動が不要になることはいうまでもない。
その他、図示した構成はあくまで一例であり、様々な変形が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、エンコーダ用スケールとエンコーダ用スケールの製造方法とアクチュエータに係り、特に、信頼性を高めることができると共にコストの低減を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、精密位置決めシステムに用いられるアブソリュート型リニアエンンコーダにおいて使用されるエンコーダ用スケールに好適である。
【符号の説明】
【００５９】
２１  リニアスケール部
３１  インクリメンタルリニアスケール
３３  アブソリュートリニアスケール
７１  テープ基材
７３  アルミニウム蒸着層
７５  黒インク層
【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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