(57)【要約】【課題】樹脂コード板において光漏れによる暗部の光遮断率の低下および不均一を防ぎ、また、成形時の転写性のばらつきを低下させる。【解決手段】樹脂を材質とし、透過光もしくは反射光に対して明部と暗部が交互に繰り返すコードパターンによりトラックを構成するものであり、コード板１には繰り返しピッチの異なる複数のトラック２，３が形成される。コード板１は、転写性の不均一が起きる分解能が高いトラックにおいて、コードパターンの樹脂流れの上流側及び／又は下流側に樹脂流れ方向に対して横断的なトラックを設けるものであり、１つまたは複数のトラックに対し、トラックを構成するコードパターンを形成する樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも一方の側に、樹脂の流れ方向を横断する方向に横断トラック４，５を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を材質とし、透過光もしくは反射光に対して明部と暗部が交互に繰り返すコードパターンによりトラックを構成し、繰り返しピッチの異なる複数のトラックを持つ光学式エンコーダのコード板において、
１つまたは複数のトラックに対し、トラックを構成するコードパターンを形成する樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも一方の側に、樹脂の流れ方向を横断する方向に横断トラックを備えることを特徴とした光学式エンコーダのコード板。
【請求項２】
前記材質が透明樹脂であることを特徴とする請求項１に記載されたエンコーダのコード板。
【請求項３】
前記材質が不透明樹脂であることを特徴とする請求項１に記載されたエンコーダのコード板。
【請求項４】
前記横断トラックは、樹脂の流れ方向と垂直な方向に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載されたエンコーダのコード板。
【請求項５】
前記横断トラックは、少なくとも、当該横断トラックの下流側にまたは上流側に形成されるトラックが備える平坦部の周方向に沿って形成される請求項１乃至４の何れかに記載されたエンコーダのコード板。
【請求項６】
前記横断トラックは、周方向に形成されるトラックを径方向の前後で挟む２組の同心円状溝で形成される請求項１乃至４の何れかに記載されたエンコーダのコード板。
【請求項７】
前記明部と暗部のコードパターンを作り出すトラックが平坦部と１本ないし複数本のＶ溝形状もしくはＶ山形状からなる請求項１乃至６の何れかに記載されたエンコーダのコード板。
【請求項８】
前記横断トラックが１本ないし数本の溝形状もしくは山形状である請求項１乃至７の何れかに記載されたエンコーダのコード板。
【請求項９】
樹脂を材質とし、透過光もしくは反射光に対して明部と暗部が交互に繰り返すコードパターンによりトラックを構成し、繰り返しピッチの異なる複数のトラックを持つ光学式エンコーダのコード板を形成する金型であって、
前記トラックを形成する第１のトラック形成部と、１つまたは複数のトラックに対し、トラックを構成するコードパターンを形成する樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも何れか一方の側に、樹脂の流れ方向を横断する方向に横断トラックを形成する第２のトラック形成部とを備えることを特徴とした光学式エンコーダのコード板の金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学式エンコーダに使用される樹脂コード板に関し、特にプラスチック射出成形機によって作製される樹脂コード板、及び当該樹脂コード板を形成するための金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学式エンコーダは、パターンが形成されたコード板と発光部と受光部を備え、発光部から発光した光をコード板で透過あるいは反射させて受光部で受光することによりコード板の回転位置や回転数を検出するものであり、移動体の移動位置や移動速度の検出に用いられている。光学式エンコーダとしては、例えば特許文献１が知られている。
【０００３】
コード板は、高精度なエンコーダの場合はクロムなど金属の蒸着により明暗パターンを構成したガラス板が一般に使用されるが、樹脂コード板を使用すると、プラスチック射出成形により安価に大量に作製することができ有利である。
図４は樹脂コード板を説明するための概略断面図である。図４（ａ）は透明樹脂で形成される樹脂コード板の一例であり、図４（ｂ）は不透明樹脂で形成される樹脂コード板の一例である。
【０００４】
図４（ａ）に示す樹脂コード板１０１ａの表面には平坦部１１１ａとＶ溝列１１２ａが形成され、このＶ溝列１１２ａによる光の反射を利用することでコード板を構成している。例えば、透過光を用いる場合には、平坦部１１１ａは光が透過するため明部として観察され、Ｖ溝列１１２ａは光を反射するため暗部として観察される。一方、反射光を用いる場合には、平坦部１１１ａは光が透過するため暗部として観察され、Ｖ溝列１１２ａは光を反射するため明部として観察される。したがって、平坦部１１１ａ及びＶ溝列１１２ａにより、Ａ，Ｂ，Ｃのコードパターンが形成される。
【０００５】
図４（ｂ）に示す樹脂コード板１０１ｂの表面には平坦部１１１ｂとＶ溝列１１２ｂが形成されると共に反射膜１１４が形成され、この平坦部１１１ｂとＶ溝列１１２ｂによる光の反射方向の違いを利用することでコード板を構成している。例えば、入射方向と反対側で観察した場合には、平坦部１１１ｂで反射された光は明部として観察され、Ｖ溝列１１２ｂで反射された光は入射側に戻るため暗部として観察される。これにより、平坦部１１１ｂ及びＶ溝列１１２ｂにより、Ｄ，Ｅ，Ｆのコードパターンが形成される。
【０００６】
図５は、樹脂コード板の一例を示す図であり、コードパターンの一部を示している。樹脂コード板上には、複数の分解能の異なるトラックが形成される。図５では、分解能の低いトラック１０２と分解能の高いトラック１０３を示している。各トラックには、平坦部１１１，１１３とＶ溝列１１２とが所定のピッチで周方向に形成される。このピッチ幅はトラックの分解能を定めている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２８７６７１号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂コード板の表面形状は、成形金型にこれら微細パターンを加工し、樹脂に転写することで作製される。図５中の矢印は樹脂の流れ方向を示し、コード板の中心側から外周に向かって樹脂を流すことにより形成される。
しかし樹脂材質によっては必ずしも流動性が十分でないため、充填圧力が不十分な場合は金型の表面形状が完全に転写されない場合がある。
【０００９】
Ｖ溝列の場合、溝長手方向に樹脂を流すが、Ｖ溝列の手前もしくは背後にＶ溝列を横断する平坦部がある場合、壁となって流動が阻害されたり、平坦部が樹脂溜まりになって充填圧力が低下し、Ｖ溝形状が不完全になる場合がある。特にエンコーダは通常、パターンの異なる数トラックから構成されるが、明暗の繰り返しが一番細かい（分解能の高い）トラックでは、その内外に存在する明暗の繰り返しが粗い（分解能が低い）トラックの平坦部の影響を受けることになる。つまり分解能が高いトラックの暗部のＶ溝が、分解能の低いトラックのパターンの影響を受け、場所によって転写性ムラによる光遮断率に変化が生じる。
【００１０】
以下、この点について、図６〜図９を用いて説明する。
図６，７は、１つのトラックのみを形成する場合を示している。図６（ａ）〜図６（ｃ）はコード板を形成する金型１２０Ａの平面図、Ａ断面図、及びＢ断面図を示している。また、図６（ｄ）はコード板のＡ部分の断面を示している。なお、金型１２０Ｂは金型１２０Ａと対向する金型を示している。
【００１１】
金型１２０Ａには、Ｖ溝列１１２を形成するためのＶ溝列形成部１２２と平坦部１１１を形成するための平坦形成部１２１を備える。この金型内に射出成形機等により樹脂を流し込むと、図７に示すように、Ｖ溝列形成部１２２に樹脂が流し込まれＶ溝列１１２が形成される。
【００１２】
一方、図８，９は、ピッチの異なる２つのトラックを形成する場合を示している。図８（ａ）〜図８（ｄ）はコード板を形成する金型１２０Ａの平面図、Ａ断面図、Ｂ断面図、及びＣ断面図を示している。また、図８（ｅ），図８（ｆ）はコード板のＡ部分及びＣ部分の断面を示している。なお、金型１２０Ｂは金型１２０Ａと対向する金型を示している。
【００１３】
金型１２０Ａには、Ｖ溝列１１２を形成するためのＶ溝列形成部１２２と平坦部１１１を形成するための平坦形成部１２１、及び平坦部１１３を形成するための平坦部形成部１２３を備える。この金型内に射出成形機等により樹脂を流し込むと、図９に示すように、Ｖ溝列形成部１２２に樹脂が流し込まれＶ溝列１１２が形成され、さらに、Ｖ溝列形成部１２２の樹脂の下流側の平坦形成部１２３に樹脂が流し込まれ平坦部１１３が形成される。ここで、平坦形成部１２３の樹脂が流し込まれる容積は、Ｖ溝列形成部１２２の樹脂が流し込まれる容積よりも大きいため、平坦形成部１２３において樹脂が充填される圧力は低下する。
【００１４】
この平坦形成部１２３における樹脂圧の低下は、上流側のＶ溝列形成部１２２における樹脂圧にも影響し、Ｖ溝列形成部１２２の微細部分への樹脂の流し込みが十分に行われず転写が不完全となる場合がある。このため、例えば、図９（ｂ）に示すように、形成されたコード板のＶ溝列の山の稜線となる部分が丸くなることになる。
【００１５】
コード板のＶ溝列の山の稜線部分が丸く形成された場合には反射が不十分となり、透過光の場合この部分から光が漏れて暗部の光遮断率が低下するという問題がある。図１０はこのような光漏れを示す図である。図１０（ａ）に示すように、コード板のＶ溝列の山の稜線部分に樹脂が十分に充填されている場合には、光漏れによる暗部の光遮断率が低下は見られないが、図１０（ｂ）に示すように、コード板のＶ溝列の山の稜線部分１１５に樹脂が十分に充填されていない場合には、図中にＧに示すように、光漏れによって暗部の光遮断率が低下する。
このような光遮断率の変化は明暗強度比を変化させる。そのため、転写性のムラは特に内挿精度に大きく影響し、コード板の位置（角度）により局部的に内挿誤差が大きい箇所が発生するという問題がある。
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、樹脂コード板において光漏れによって暗部の光遮断率の低下ならびに光遮断率の不均一による内挿誤差の変動を防ぐことを目的とし、また、成形時の転写性のばらつきを低下させることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光学式エンコーダのコード板の態様、及びコード板を形成する金型の態様を含む。
本発明の光学式エンコーダのコード板の態様では、樹脂を材質とし、透過光もしくは反射光に対して明部と暗部が交互に繰り返すコードパターンによりトラックを構成するものであり、コード板には繰り返しピッチの異なる複数のトラックが形成される。トラックにはコードパターンが形成され、このコードパターンのピッチは各トラックの分解能に応じて形成される。
【００１７】
本発明のコード板は、転写性の不均一が起きる分解能が高いトラックにおいて、コードパターンの樹脂流れの上流側及び／又は下流側に樹脂流れ方向に対して横断的なトラックを設けるものであり、１つまたは複数のトラックに対し、トラックを構成するコードパターンを形成する樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも何れか一方の側に、樹脂の流れ方向を横断する方向に横断トラックを備える。
【００１８】
この横断トラックは、コードパターンのトラックとは異なるものであり、トラック内のコードパターンにおける樹脂の充填環境を均一化して、コードパターンに対する樹脂の充填圧のばらつきを低下させ、転写性のばらつきを低下させるものである。なお、横断トラックは、コードパターンのトラックに対して樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の両側に設ける構成が、転写性のばらつきを低下させる上で好適である。なお、コード板を形成する材質は透明樹脂あるいは不透明樹脂とすることができる。
【００１９】
横断トラックは、樹脂の流れ方向を横断する方向であって、樹脂の流れ方向と垂直な方向に形成する。横断トラックの横断方向は、樹脂の流れ方向と垂直方向に限らず、樹脂の流れ方向に対して所定角度としてもよい。また、横断トラックのパターンは溝でも山でもよく、断面形状が台形でもＲ溝形状でも良い。
【００２０】
また、横断トラックは、コード板の全周に渡って形成することも、所定位置に形成することもできるが、少なくとも、この横断トラックの下流側に形成されるコードパターンが備える平坦部の周方向に沿って形成される。これにより、横断トラックの下流側のコードパターンの平坦部による影響を横断トラックにより低減し、この平坦部による充填圧の低下による転写性のムラを低減することができる。
また、横断トラックは、コードパターンのトラックを径方向の前後で挟む２組の同心円状パターンで形成する構成としてもよい。
【００２１】
本発明のコード板の明部と暗部のコードパターンを作り出すトラックは、平坦部と１本ないし複数本のＶ溝形状もしくはＶ山形状により構成することができる。また、本発明のコード板の横断トラックは、１本ないし数本の溝形状もしくは山形状により構成する。
【００２２】
本発明の光学式エンコーダのコード板を形成する金型の態様では、樹脂を材質とし、透過光もしくは反射光に対して明部と暗部が交互に繰り返すコードパターンによりトラックを構成し、繰り返しピッチの異なる複数のトラックを持つ光学式エンコーダのコード板を形成する金型であり、コードパターンのトラックを形成する第１のトラック形成部と、１つまたは複数のトラックに対し、トラックを構成するコードパターンを形成する樹脂の流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも何れか一方の側に、樹脂の流れ方向を横断する方向に横断トラックを形成する第２のトラック形成部とを備える。
【００２３】
この金型に樹脂を流し込んで充填することにより、本発明のコード板を形成することができる。金型が備える第１のトラック形成部はコード板のコードパターンから成るトラックを形成し、第２のトラック形成部は横断トラックのパターンを形成する。樹脂の金型への充填において、第２のトラック形成部はコードパターンを形成する第１トラック形成部の樹脂の充填圧力を均一化して、コードパターンの転写ムラを低減する。
【００２４】
本発明のコード板によれば、横断トラックに挟まれた部分のＶ溝列部は充填圧力が均一になるために、転写性にムラがなくなり、暗部の光遮断率が均一化される。横断トラックにより転写性の良好な場所は充填圧力が若干低下するが、充填圧力の低下を引き起こしていたＶ溝列の背後にある平坦部の大きな樹脂溜まりの影響がほとんどなくなるため、トータルとして転写性も向上する。
【００２５】
また、横断トラックのパターンも全反射により光遮断部となるため、検出信号に影響を及ぼすことが無い。
本発明のコード板を備える光学式エンコーダによれば、分解能が高いトラックの場所（角度）による明暗強度比のムラが均一化され、内挿誤差が局部的に大きくなることが無くなるため、検出精度が向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
以下、本発明を、図面に示す実施形態により説明する。
図１に本発明の光学式エンコーダの樹脂コード板の実施形態の主要部を示し、図２，３に金型の概略を示す斜視図及び断面図を示す。
【００２７】
図１は、前記した図５と同様に、コード板のコードパターンの一部を示しており、図中の上下方向はコード板の径方向と一致している。樹脂コード板上には、複数の分解能の異なるトラックが形成され、図５と同様の分解能の低いトラック２と分解能の高いトラック３に加えて、横断トラック４，５を備える。
【００２８】
横断トラック４，５は、コード板を形成する樹脂の流れ方向に対して横断する方向に形成される。図１に示すコード板では、コード板の中心から外周方向に向かって樹脂を流し込むことによって形成される。この樹脂の流れ方向は、図中では下方から上方に向う方向である。横断トラック４，５の長さ方向は、この樹脂の流れ方向を横断する方向であり、例えば、樹脂の流れ方向と直交する方向に形成される。なお、横断トラックの方向は、必ずしも樹脂の流れ方向と直交する方向である必要はなく、ほぼ直交する方向、あるいは所定角度とすることもできる。
【００２９】
また、横断トラックは、コード板の周方向の全周にわたって形成する他、周方向に一部に形成するようにしてもよいが、少なくとも樹脂の流れ方向の下流側に平坦部（図ではトラック２の平坦部１３）がある部分に形成し、この平坦部がコードパターンを形成するトラック（図ではトラック３）に与える影響を緩和するようにする。図１に示す構成例では、同心円状の２つの横断トラック４と横断トラック５によりトラック３を径方向の前後で挟む例を示している。
【００３０】
横断トラックの断面形状は、例えばＶ溝形状とすることができるが、Ｖ溝形状に限らず台形でもＲ溝形状でもよく、また、溝トラックのパターンは溝でも山でもよい。
横断トラックは、樹脂の流れ方向に対して横断する方向に形成するため、コード板の形成における樹脂の流れ方向が中心から外周に向かう方向以外である場合には、その樹脂の流れ方向に応じた方向に形成する。また、横断トラックの形成位置も樹脂の流れ方向に応じて設定してもよい。
【００３１】
横断トラックの形成方向や形成位置がいずれに形成される場合であっても、樹脂の流れ方向と横断する方向とすることで、コードパターンを構成するトラック内の充填圧を均一化することで転写性のばらつきを低減させる。
図２の斜視図は、本発明のコード板を形成するための金型の一部を示しており、コードパターンのトラックを形成する金型部分、及び横断トラックを形成する金型部分の一部を示している。
【００３２】
図２示す金型２０は、図１に示す分解能が低いトラック２の平坦部１３を形成する平坦形成部２１と、分解能が高いトラック３のＶ溝列１２を形成するＶ溝列形成部２２と、横断トラック４，５を形成する横断形成部２４，２５を示している。なお、図２では、Ｖ溝列形成部２２は、コード板のコードパターンの谷部を形成する１つの谷形成部２２ａと、コード板のコードパターンの山部を形成する２つの山形成部２２ｂのみを示しているが、複数の谷形成部２２ａ及び山形成部２２ｂにより形成される。また、図２では、横断形成部２４，２５についても１つの溝のみを示しているが、複数の溝により形成することもできる。
図２において、流し込まれた樹脂は、Ｖ溝列形成部２２の溝方向に沿って流れ（図中の矢印方向）、金型に形成された形状が転写される。このとき、金型２０の山形成部２２ｂ内に充填圧により充填される。
【００３３】
Ｖ溝列形成部２２の前後は横断形成部２４，２５により挟まれているため、この部分の充填圧はほぼ横断形成部２４，２５により定められる。これにより、背後にある平坦形状部２１による圧力低下の影響は緩和され、樹脂の流れ方向の下流側において平坦形状部の有無にかかわらず、均一なパターンを形状することができる。なお、図２（ｂ）は、金型２０に流し込まれた樹脂により形成されるコード板１の一部を示している。
また、横断形成部２４，２５の深さｈは任意に定めることができ、Ｖ溝列形成部２２の深さに対して深くすることも浅くすることもできる。
【００３４】
図３は、金型の断面及び樹脂の流れを模式的に示している。図３（ａ）は、本発明の金型に樹脂を充填した場合を、樹脂の流れに沿って示している。コードパターンのトラックを形成するＶ溝列形成部２２の、樹脂の流れ方向の前後には横断形成部２４，２５が形成されているため、樹脂の流れの下流側に樹脂溜まりを形成するような大きな平坦形成部２１がある場合であっても、Ｖ溝列形成部２２部分の樹脂はこの横断形成部２４，２５によりほぼ同じ充填圧に均一化され、樹脂の流れの下流側に平坦形成部２１がない場合と同様のコードパターンが形成される。なお、横断トラックにより転写性の良好な場所は充填圧力が若干低下するが、充填圧力の低下を引き起こしていたＶ溝列の背後にある平坦部の大きな樹脂溜まりの影響がほとんどなくなるため、トータルとして転写性も向上する。また、横断トラックのパターンも全反射により光遮断部となるため、検出信号に影響を及ぼすことが無い。
【００３５】
一方、図３（ｂ）は横断形成部を持たない金型による場合を示している。この場合には、横断形成部２４，２５がないため、樹脂の流れの下流側の平坦形成部２１により、Ｖ溝列形成部２２部分の樹脂充填圧が低下し、樹脂の流れの下流側において平坦形成部２１の有無によりコードパターンの転写性にばらつきが生じる。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、横断トラックに挟まれた部分のＶ溝列部は充填圧力が均一になるために、転写性にムラがなくなり、暗部の光遮断率が均一化される。
本発明のコード板を適用した光学式エンコーダによれば、分解能が高いトラックの場所（角度）による明暗強度比のムラが均一化され、内挿誤差が局部的に大きくなることが無くなるため、検出精度が向上する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂コード板において光漏れによる暗部の光遮断率の低下を防ぐことができる。また、転写性のばらつきを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するための図である。
【図２】本発明のコード板を形成する金型の概略を示す斜視図である。
【図３】本発明のコード板を形成する金型の概略を示す断面図である。
【図４】樹脂コード板を説明するための概略断面図である。
【図５】樹脂コード板の一例を示す図である。
【図６】コード板及び金型を説明するための概略断面図である。
【図７】コード板及び金型を説明するための概略断面図である。
【図８】コード板及び金型を説明するための概略断面図である。
【図９】コード板及び金型を説明するための概略断面図である。
【図１０】コード板の光漏れを説明するための図である。
【符号の説明】
１…コード板
２…低分解能トラック
３…高分解能トラック
４，５…横断トラック
１１，１３…平坦部
１２…Ｖ溝列
２０…金型
２１…平坦形成部
２２…Ｖ溝列形成部
２２ａ…谷形成部
２２ｂ…山形成部
２４，２５…横断形成部
１０１，１０１ａ，１０１ｂ…コード板
１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１３…平坦部
１１２，１１２ａ，１１２ｂ…Ｖ溝列
１１４…反射膜
１１５…山稜線部
１２０Ａ，１２０Ｂ…金型
１２１，１２３…平坦形成部
１２２…Ｖ溝列形成部
【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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