(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準格子が形成されたスケールと、このスケールに対し相対変位可能に構成され該スケールに対する変位量又は変位方向を検出する検出部とを所定の間隔に保持しつつ摺動させるエンコーダの摺動機構において、
前記検出部の変位方向に沿って前記スケール上に形成され、前記検出部と対向する面を平坦な面とされた摺動レールと、
この摺動レールと接触するように前記検出部側に形成されると共に、前記摺動レールと接触する面を平坦な面とされ、前記検出部が変位する際前記摺動レール上を摺動する摺動めっき膜とを備え、
前記摺動レール及び前記摺動めっき膜は、無電解複合めっきの方法により、自己潤滑性物質を分散させた複合めっき膜とされたことを特徴とするエンコーダの摺動機構。
【請求項２】
前記自己潤滑物質は、ポリテトラフルオエチレン樹脂、炭化けい素、窒化ほう素の少なくとも１つから選ばれたものである請求項１に記載のエンコーダの摺動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相対的に移動可能に構成された２つの物体間の変位を検出するエンコーダの摺動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンコーダとしては、光電式エンコーダ、静電容量式エンコーダ、磁気式エンコーダなど様々な方式のものが提供されているが、いずれの方式をとるにしても、スケールと、そのスケールの変位を検出する検出部との間には、磨耗を防ぐため一定のギャップを設ける必要がある。このギャップは、より大きな信号を得るためにできるだけ微小にすることが望まれる。従来は、このような微小ギャップを形成する方法として、ベアリング機構や摺動こま機構を採用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ベアリング機構など機械的な構成は、組み立ての作業が複雑になり、大量生産に対応するのは困難である。特に、近年はスケールの分解能はサブミクロンオーダにまで低下しており、これに伴いスケール−検出部間のギャップの大きさも数十μｍ以下まで低下させる必要が生じており、こうした微小ギャップをベアリング機構などの機械的構成により得るのは非常に困難である。
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、微小なギャップを簡単なプロセスにより得ることができ、大量生産への対応も可能なエンコーダの摺動機構を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンコーダの摺動機構は、所定の基準格子が形成されたスケールと、このスケールに対し相対変位可能に構成され該スケールに対する変位量又は変位方向を検出する検出部とを所定の間隔に保持しつつ摺動させるエンコーダの摺動機構において、前記検出部の変位方向に沿って前記スケール上に形成され、前記検出部と対向する面を平坦な面とされた摺動レールと、この摺動レールと接触するように前記検出部側に形成されると共に、前記摺動レールと接触する面を平坦な面とされ、前記検出部が変位する際前記摺動レール上を摺動する摺動めっき膜とを備え、前記摺動レール及び前記摺動めっき膜は、無電解複合めっきの方法により、自己潤滑性物質を分散させた複合めっき膜とされたことを特徴とする。ここにいう自己潤滑性物質は、ポリテトラフルオエチレン樹脂、炭化けい素、窒化ほう素の少なくとも１つから選ぶのが好適である。
この発明によれば、自己潤滑性物質の自己潤滑性により、摺動レールと摺動めっき膜との間の摩擦係数が低くなり、これにより、検出部はスケールに対しスムーズに摺動され得る。しかも、摺動レール、摺動めっき膜は無電解めっき技術により生成されるので、めっき浴時間を適当に調整することにより、その厚みを正確に制御することができる。このため、微小なギャップの調整が従来の機械的構成（ベアリング機構、摺動こま機構）に比し極めて容易になる。また、潤滑油をさすなどのケアが不要となり、メンテナンスが容易となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を光学式エンコーダに適用した実施の形態を、図１、２に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態の構成を示す斜視図であり、図２はそのＢ−Ｂ'断面図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る光学式エンコーダは、スケール１０と、このスケール１０に光束を投影する半導体レーザ２０と、スケール１０からの光束を受光して検出信号を生成する検出器３０と、インデックススケール４０とから大略構成されている。インデックススケール４０は、半導体レーザ２０、検出器３０と一体に移動するようになっていて、半導体レーザ２０、検出部３０、インデックススケール４０とでスケール１０に対する変位量又は変位方向を検出する検出部として機能する。
【０００６】
スケール１０は、フォトリソグラフィーなどの手法により形成された基準格子としての回折格子１１を備えており、測長方向（図中の矢印Ｘ）と垂直に伸びる多数の格子を所定の間隔に形成して構成される。この回折格子１１上には、図２に示すように、回折格子１１を磨耗や腐食から保護するための保護膜１０Ｇが形成されている。なお、保護膜１０Ｇは、図１では図示を省略している。
【０００７】
さらに、この保護膜１０Ｇの上には、測長方向Ｘに伸びる摺動レール１２が形成されている。摺動レール１２は、インデックススケール４０を摺動させつつ移動させるためのものであり、例えば、図１に示すように、２本の帯状の摺動レール１２Ｒ、１２Ｌを、回折格子１１を中央に挟むような形で形成することができる。この摺動レール１２Ｒ、１２Ｌは、無電解ニッケルめっき膜に自己潤滑性を有するポリテトラフルオエチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）粉末を分散させた複合めっき層からなっている。ＰＴＦＥ樹脂の代わりに、他の自己潤滑物質、例えば炭化けい素（ＳｉＣ）、窒化ほう素（ＢＮ）等を使用してもよい。
【０００８】
インデックススケール４０の下面、すなわちスケール１０と対向する側には、フォトリソグラフィーなどの手法により形成された回折格子４１を備えている。回折格子４１は、回折格子１１と同様、測長方向Ｘと垂直に伸びる多数の格子を所定の間隔に形成して構成される。この回折格子４１は、半導体レーザ２０から出射された光束Iを所定の方向に透過又は回折させて回折格子１１に入射せしめる発光側格子として機能するとともに、回折格子１１からの光束を所定の方向に透過又は回折させて検出器３０に入射せしめる受光側格子としての機能をも有する。また、この回折格子４１の下面には、図１に示すように、回折格子１１を磨耗や腐食から保護するための保護膜４０Ｇが形成されている。なお、保護膜４０Ｇは、図１では図示を省略している。
【０００９】
この保護膜４０Ｇの更に下部には、前述した摺動レール１２上を摺動させるための摺動膜４２が形成されている。摺動膜４２は、例えばインデックススケール４０を３点支持するように配置された４２Ｒ、４２Ｌ１、４２Ｌ２とすることができるが、摺動レール１２のような帯形状としてもよい。
また、摺動膜４２は、摺動レール１２R、１２Ｌと同様、無電解ニッケルめっき膜に自己潤滑性を有するポリテトラフルオエチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）粉末を分散させた複合めっき層からなっている。ＰＴＦＥ樹脂の代わりに、他の自己潤滑物質、例えば炭化けい素（ＳｉＣ）、窒化ほう素（ＢＮ）等を使用してもよい。
【００１０】
次に、このスケール１０、インデックススケール１２の製造方法を、摺動レール１２、摺動膜４２の形成方法を中心に、図３に基づき説明する。摺動レール１、摺動膜４２とも形成方法は同じなので、摺動レール１２の形成方法について説明する。
【００１１】
ガラス基板１０´上に、周知のフォトリソグラフィーなどの方法で回折格子１１を形成し、これを保護膜１0Ｇで覆った後（図３（ａ））、これをめっき溶液中に入れて無電解複合めっきを行なう。めっき溶液の中には、ＰＴＦＥ樹脂を粉末にして入れる。この溶液中でＰＴＦＥ樹脂粉末を均一に懸濁させるため、エア吹き上げ用のポンプを使用して溶液を十分に攪拌する。ポンプの代わりに、溶液内でプロペラを回転させることにより攪拌を行なってもよい。
【００１２】
こうして、所定時間スケール１０をめっき溶液中に浸した後これを溶液から取り出す。保護膜１０Ｇ上には、無電解ニッケルめっき層１２´が形成され（図３（ｂ））、このニッケルめっき層の中には共析したＰＴＦＥ樹脂が均一な分散層を形成している。また、めっき皮膜の表面近傍の粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りが被膜の表面に露出した状態になっている。
【００１３】
次に、このニッケルめっき層１２´上の全面にレジストＦＲを塗布し、形成すべき摺動レール層の形状を現像し（図３（ｃ））、エッチングを行なう。これにより、摺動レール１２Ｒ、１２Ｌがスケール１０上に形成される（図３（ｄ））。同様にして、インデックススケール４０上にも摺動膜４２を形成させる。
【００１４】
ＰＴＦＥ樹脂の自己潤滑性により、摺動レール１２と摺動膜４２との間の摩擦係数は低くなり、これにより、インデックススケール４０はスケール１０に対しスムーズに相対移動され得る。しかも、摺動レール１２、摺動膜４２はめっき技術により生成されるので、めっき浴時間を適当に調整することにより、その厚みを正確に制御することができる。このため、微小なギャップの調整が従来の機械的構成（ベアリング機構、摺動こま機構）に比し極めて容易になる。また、潤滑油をさすなどのケアが不要となり、メンテナンスが容易となる。
【００１５】
以上、回折格子を利用した光学式エンコーダに本発明を適用した例を説明したが、本発明は他の方式のエンコーダ、例えば磁気式エンコーダ、静電容量式エンコーダにも適用され得ることはいうまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンコーダの摺動機構によれば、微小なギャップを簡単なプロセスにより得ることができ、大量生産への対応も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンコーダの摺動機構の構造を示す。
【図２】図１に示すエンコーダのＢ−Ｂ´断面図を示す。
【図３】図１に示すエンコーダの製造方法を示す。
【符号の説明】
１０・・・スケール
１０Ｇ・・・・・・保護膜
１１・・・・・・回折格子
１２・・・・・・摺動レール
２０・・・半導体レーザ
３０・・・検出器
４０・・・インデックススケール
４０Ｇ・・・・・・保護膜
４１・・・・・・回折格子
４２・・・・・・摺動膜
【図１】
0004869505.tif 000002
【図２】
0004869505.tif 000003
【図３】
0004869505.tif 000004