(57)【要約】      （修正有）【課題】入射光の乱反射が発生せずに検出精度に優れ、かつスリッドの脱落が起きない光学式エンコーダ用反射板とその製造方法を提供する。【解決手段】銅めっきで形成された非反射部４は、２つのニッケルめっき層（第一金属層２１、第三金属層２３）で挟み込まれた第二金属層２２の、第一金属層２１に形成されたスリッド状の開口から露出した面であり、第一金属層２１と面一に形成されている。そのため、さらに非反射部４は円板体２から脱落する恐れがない。また、非反射部４は、第一金属層２１の反射面と面一であり、そのため非反射部４と円板体２の段差による乱反射が発生しないため、検出精度が優れている。【選択図】図１
2019002711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の薄板状の円板体の面内の中心に軸受穴と、前記軸受穴を中心に所定のパターンで放射線状に配列された複数のスリッド状の非反射部が形成され、
前記円板体は、前記非反射部と同じパターンで開口が形成された第一金属層と、
前記第一金属層の一面の前記開口以外の全域に積層し、かつ一部が前記開口の内部に形成された第二金属層と、
前記第二金属層の、第一金属層と反対側の面に積層された第三金属層からなる金属多層構造をなし、
前記第二金属層は、前記開口を埋め尽くしており、その最大の厚さが前記第一金属層の厚さより厚く、
前記第一金属層の、前記金属多層構造の積層方向と反対側の面は、平坦かつ光を反射可能な光沢面をなし、
前記第一金属層と前記第三金属層は、ニッケルで構成され、前記第二金属層は、銅で構成され、
前記非反射部は、前記第二金属層において、前記開口を埋め尽くして外側に露出した面であり、前記光沢面と面一に形成されており、黒化処理されている、
ことを特徴とする、光学式エンコーダ用反射板。
【請求項２】
金属製の薄板状の円板体の面内の中心に軸受用の軸受穴を有し、面内に前記軸受穴を中心に放射線状に配列された複数のスリッド状の非反射部が形成された光学式エンコーダ用反射板の製造方法であって、
光沢を有する平板状の導電性のめっき基材上に、フォトリソグラフィ法により前記非反射部のパターンに対応した所定のパターンで第一レジスト層を形成し、
前記めっき基材上に、ニッケルめっきにより前記第一レジスト層以下の厚さで第一金属層を形成し、
前記第一レジスト層を除去し、
前記めっき基材の前記第一レジスト層が除去された箇所の上と、前記第一金属層の上に、銅めっきにより前記第一金属層の全域に前記第一金属層より厚く第二金属層を積層し、
前記第二金属層の上に、ニッケルめっきにより第三金属層を積層して平板状の金属多層構造を形成して、前記めっき基材から剥離し、
フォトリソグラフィ法とエッチング法の併用、またはレーザー加工法により、前記金属多層構造に前記円板体の外形と前記軸受穴を形成し、
前記第二金属層の、前記非反射部を黒化処理する、
ことを特徴とする、
光学式エンコーダ用反射板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を反射させ、その光を受講することで物体の変位を検出するための光学式エンコーダに用いられる光学式エンコーダ用反射板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式エンコーダ用反射板１００では、図３に示すように、スリッド１０２は、ステンレスやニッケルなどの金属からなる平板状の円板１０１上に、スリッド１０２を黒クロムめっきや銅めっきで形成したものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ここで光学式エンコーダ用反射板１００のスリッド１０２が形成された側は、光を有効に反射するために鏡面に近い光沢を有する必要があるが、このような平滑性の高い表面の上にめっき皮膜を形成した場合、密着性が悪く、使用中に剥離をする恐れがある。
【０００４】
また、このような方法でスリッド１０２を形成した場合、円板１０１との間に多少なりとも段差が発生することは不可避であるので、入射光がこの段差で乱反射を起こして、検出精度を低下させるという問題があった。
【０００５】
一方、ベース材にスリッド状の溝を形成し、そこに銅を埋め込み、研磨をすることで、スリッドと円板の段差をなくしたものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、この手段によったとしても、スリッドと円板の段差を完全になくすのは困難であり、また、研磨の過程で光沢面を傷つけて、光の反射性を損なう危険性もある。さらに、銅を溝に埋め込む構造では、やはり密着性が不足しており、使用中に脱落してしまう恐れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５９２５３６５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１０７６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、上記事情に鑑み、使用時の入射光の乱反射が起きにくく、さらにスリッドが剥離しない光学式エンコーダ用反射板と、その簡便な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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金属製の薄板状の円板体の面内の中心に軸受穴と、前記軸受穴を中心に所定のパターンで放射線状に配列された複数のスリッド状の非反射部が形成され、前記円板体は、前記非反射部と同じパターンで開口が形成された第一金属層と、前記第一金属層の一面の前記開口以外の全域に積層し、かつ一部が前記開口の内部に形成された第二金属層と、前記第二金属層の、第一金属層と反対側の面に積層された第三金属層からなる金属多層構造をなし、前記第二金属層は、前記開口を埋め尽くしており、その最大の厚さが前記第一金属層の厚さより厚く、前記第一金属層の、前記金属多層構造の積層方向と反対側の面は、平坦かつ光を反射可能な光沢面をなし、前記第一金属層と前記第三金属層は、ニッケルで構成され、前記第二金属層は、銅で構成され、前記非反射部は、前記第二金属層において、前記開口を埋め尽くして外側に露出した面であり、前記光沢面と面一に形成されており、黒化処理されている、ことを特徴とする、光学式エンコーダ用反射板である。
また、請求項２に記載の発明は、金属製の薄板状の円板体の面内の中心に軸受用の軸受穴を有し、面内に前記軸受穴を中心に放射線状に配列された複数のスリッド状の非反射部が形成された光学式エンコーダ用反射板の製造方法であって、光沢を有する平板状の導電性のめっき基材上に、フォトリソグラフィ法により前記非反射部のパターンに対応した所定のパターンで第一レジスト層を形成し、前記めっき基材上に、ニッケルめっきにより前記第一レジスト層以下の厚さで第一金属層を形成し、前記第一レジスト層を除去し、前記めっき基材の前記第一レジスト層が除去された箇所の上と、前記第一金属層の上に、銅めっきにより前記第一金属層の全域に前記第一金属層より厚く第二金属層を積層し、前記第二金属層の上に、ニッケルめっきにより第三金属層を積層して平板状の金属多層構造を形成して、前記めっき基材から剥離し、フォトリソグラフィ法とエッチング法の併用、またはレーザー加工法により、前記金属多層構造に前記円板体の外形と前記軸受穴を形成し、前記第二金属層の、前記非反射部を黒化処理する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、光沢面と非反射部が面一に形成されているため、両者の段差における乱反射が起こらず、検出精度を高めることが可能となる。また、非反射部が円板体の一層である第二金属層であるので、非反射部の剥離が起きず、光学式エンコーダ用反射板１の寿命を長くすることが可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、フォトリソグラフィ法とめっき法を併用することで、高い精度と生産性で光学式エンコーダ用反射板を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る、光学式エンコーダ用反射板の概略の正面図（ａ）と、側面断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、光学式エンコーダ用反射板の概略製造工程図である。
【図３】従来の光学式エンコーダ用反射板の概略の正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図面において、図面中の各部の構成の大きさ、間隔、数、その他詳細は、視認と理解の助けのために、実際の物とから大幅に簡略化・省略化して表現している。
【００１４】
図１は、実施の形態にかかる、光学式エンコーダ用反射板１の概略の正面図（ａ）と、側面断面図（ｂ）である。
【００１５】
光学式エンコーダ用反射板１は、金属製の薄板状の円板体２と、円板体２の中央に形成された円状の軸受穴３と、円板体２の片面に、軸受穴２と同心円状に所定のパターンで放射線状に配列されたスリッド状の非反射部４から構成されている。
【００１６】
円板体２は、非反射部４と同じパターンで開口が形成された第一金属層２１と、第一金属層２１の一面において、開口以外の全域に積層し、かつ一部が開口の内部に形成された第二金属層２２と、第二金属層２２の、第一金属層２１と反対側の面に積層された第三金属層２３からなる金属多層構造をなしている。この金属多層構造において、各層は層間剥離を起こさない程度以上の力で密着している。ここで、図１（ｂ）において、第二金属層２２と第三金属層２３の一部が下に湾曲しているのは、後述するように、製造工程において不可避的に生じるものであり、本願発明の作用や効果には特段の関係はない。
【００１７】
本願発明では第一金属層２１と第三金属層２３を構成する金属は、特にめっきにより形成されたニッケルを使用している。また、第二金属層２２を構成する金属は、めっきにより形成された銅を使用している。また、各層の厚さの比は、第一金属層２１：第二金属層２２：第三金属層２３＝１：８：１である。
【００１８】
円板体２において、軸受穴３の中心からの半径が５〜１００ｍｍ、厚さが０．１〜１ｍｍであり、軸受穴３の半径は、２〜４０ｍｍの範囲（但し、円板体２の半径よりは小さい）に設定されている。また、非反射部４は、円板体２の中心に向かって先細る形状をしており、その長辺（半径方向の線）を円板体２の中心に向かって伸ばすと、円板体２の中心を通るような形状をしている。そして、その長手方向（半径方向）の長さは０．３〜４．０ｍｍである。また、非反射部４の幅は、円板体２の中心と非反射部４の２つの長辺のなす角θ１が０．２〜５°、非反射部４の間隔は、同様に隣接する非反射部４の長辺のなす角θ２が０．２〜５°になるように設定されている。
【００１９】
第一金属層２１の、非反射部４が形成された面（以下「反射面」という）は、光を良く反射するように光沢面であり、表面粗さＲａは０．１μｍ未満に形成されている。一方、第三金属層２３の、第二金属層と対向していない面（以下「裏面」という）は、光沢面とは限らず、曇った半光沢面や、無光沢面でもよい。
【００２０】
第二金属層２２は、第一金属層２１において、開口内部を埋め尽くしており、その最大の厚さは第一金属層２１の厚さより厚く形成されている。
【００２１】
また、非反射部４は、第二金属層２２において、第一金属層２１の開口内部を埋め尽くして外側に露出した一面であり、前述のように、円板体２の中心に向かって先細る形状（すなわち細長い台形）をしており、反射面に対して凹凸せずに、面一に形成されている。さらに、非反射部４は、光の反射を抑えるために、酸化処理により黒化処理されている。
【００２２】
すなわち、非反射部４は、第二金属層２２と一体をなしており、第二金属層２２は、第一金属層の反射面と反対側の面の全域を覆っている。従って、非反射部４は、円板体２から脱落することはない。また、非反射部４は、第一金属層２１の反射面と面一に形成されているため、両者に段差は存在しない。
【００２３】
次に、図２に基づいて、フォトリソグラフィ法と、めっき（ニッケル、銅）により光学式エンコーダ用反射板１を製造する方法を説明する。
【００２４】
まず、光沢を有する導電性のめっき基材１１を用意する（図２（ａ））。めっき基材１１は厚さ０．５〜２ｍｍの平板状であり、その素材は、形成されためっきを剥離できるように、ステンレス製のものが好ましい。また、反射面での光の反射を良くするために、鏡面に近い光沢であることが好ましい。具体的には、円板体２の反射面の粗さと同様、表面粗さＲａは０．１μｍ未満であることが好ましい。
【００２５】
次に、このめっき基材１１上に第一レジスト層１２を、非反射部４のパターンに対応した所定のパターンで形成する（図２（ｂ））。この第一レジスト層１２は、フォトリソグラフィ法により、形成する。すなわち、レジストでめっき基材１１を被覆し、非反射部４のパターンに対応した所定のパターンで露光してレジストの一部を硬化させ、これを炭酸ソーダなどのアルカリ液で現像することで、形成される。第一レジスト層１２の厚さは、第一金属層２１以上に設定される。具体的には、５〜１５μｍである。
【００２６】
レジストの素材は、ドライフィルム状や、液体状のいずれでも良いが、厚さを正確に形成できる点ではドライフィルムが好ましく、厚さを自在に調整できる点では液体状のものが好ましい。
【００２７】
次に、めっき基材１１上に、ニッケルめっきにより、第一レジスト層２１以下の厚さにめっき皮膜を形成し、第一金属層２１を形成する（図２（ｃ））。このニッケルめっきは、無電解・電解めっきの何れでも良く、まためっき浴は電気ニッケルめっき浴、無電解ニッケルめっき浴の何れでも良く、さらに電気ニッケルめっき浴は、スルファミン酸ニッケルめっき浴、ワット浴のいずれでも良い。
【００２８】
次に、第一レジスト層１２を、苛性ソーダ水溶液などのアルカリ液で除去し、第一金属層２１に開口を形成する（図２（ｄ））。
【００２９】
次に、第一金属層２１の上と、めっき基材１１の第一レジスト層１２が除去された箇所の上（第一金属層２１の開口内部）に、銅めっきにより第二金属層２２を積層する（図２（ｅ））。第二金属層２２は、前述のように、第一金属層２１の開口を埋め尽くし、かつ最大厚さが第一金属層２１より厚く形成される。
【００３０】
ここで、第二金属層２２は、第一金属層２１の全域を覆うように形成されるが、めっき工程において、第一金属層２１上から形成が開始した部分と、めっき基材１１上から形成が開始した部分とでは、めっき析出面（めっき基材１１と反対側の面）の高さに差異（略第一金属層２１の厚さに相当する）に起因する湾曲が不可避的に発生する。
【００３１】
また、第二金属層２２の、第一金属層２１の開口内部に形成された部分は、めっき基材１１上に形成されるのであるから、第一金属層２１のめっき基材側の面（すなわち反射面）と第二金属層２２のめっき基材１１側の面（すなわち非反射部）は、面一の関係となる。
【００３２】
次に、第二金属層２２の上に、ニッケルめっきにより第三金属層２３を所定の厚さ積層して、金属多層構造を形成し、これをめっき基材１１から剥離する（図２（ｆ））。
【００３３】
次に金属多層構造の両面に、第二レジスト層１３を、ドーナツ状に形成する（図２（ｇ）、（ｈ））。この第二レジスト層１３は、非反射部４の配列と同心円状であり、また、円板体２の外形及び軸受穴３に対応する位置と大きさに形成され、第一レジスト層１２と同様にレジスト被覆、露光、現像のフォトリソグラフィ法で形成される。
【００３４】
次に、エッチング処理を施して、金属多層構造の、第二レジスト１３で覆われていない部分を化学的に溶解して、軸受穴３と円板体２の外形形作る（図２（ｉ））。
エッチングは、塩化第二鉄水溶液を主成分としたエッチング液を、金属多層構造の両面からスプレー噴射することで行った。
【００３５】
次に、第二レジスト層１３を、第一レジスト層１２と同様な方法で除去し、円板体２に銅の酸化処理による黒化処理を施して、非反射部４を黒化することで、光学式エンコーダ用反射板１を得る。
【００３６】
この発明によれば、光沢面と非反射部４が面一に形成されているため、両者の段差における乱反射が起こらず、検出精度を高めることが可能となる。
【００３７】
また、非反射部４が円板体２の一層である第二金属層２２であるので、非反射部４の剥離が起きず、光学式エンコーダ用反射板１の寿命を長くすることが可能である。
【００３８】
さらに、フォトリソグラフィ法とめっき法を併用することで、高い精度と生産性で光学式エンコーダ用反射板１を製造することが可能になる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本願発明の範囲は以上の実施の形態に限られるものではなく、これと同視しうる他の形態に対しても及ぶ。
【００４０】
例えば、軸受穴３は円状に限られず、一部を切欠いたＤ字型状でもよい。この場合、軸の空回りを防止することができるので、より検出精度を良くすることが可能となる。
【００４１】
また、機械的な強度確保の為に、比較的強度の高いニッケルで銅をはさみこむ３層構造としたが、強度的に問題がないのであれば、第三金属層２３をなくして、２層構造としてもよい。これにより、製造工程の簡略化が可能となる。
【００４２】
さらに、円板体２の軸受穴３と外形を加工する為に、エッチング法を用いたが、他の方法例えばレーザー加工法を用いても同様の加工が可能である。この場合、第二レジスト層１３の形成の工程を省けるので、工程の更なる簡略化が可能となる。   
【００４３】
また、本実施形態において、各層の厚さの比は、第一金属層２１：第二金属層２２：第三金属層２３＝１：８：１とした。ここで、一般に銅よりニッケルの方が硬度や弾性率が高いので、第二金属層２２の比率を下げて銅の割合を減らすと共に第三金属層２３の比率を高めてニッケルの割合を増やすことで、円板体２の強度を高めることが可能である。一方、銅はニッケルよりも一般に電気めっきの析出速度が速いので、電気めっきで作製する場合には、第二金属層２２の比率を上げて銅の割合を増やすと共に、第一金属層２１または第三金属層２３の比率を減らしてニッケルの割合を減らすことで、作製時間の短縮を図ることが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１            光学式エンコーダ用反射板
２            円板
２１          第一金属層
２２          第二金属層
２３          第三金属層
３            軸受穴
４            非反射部
１１          めっき基材
１２          第一レジスト層
１３          第二レジスト層
【図１】
2019002711.tif 000003
【図２】
2019002711.tif 000004
【図３】
2019002711.tif 000005