(57)【要約】【課題】高反射部の反射率の経時的な低下を防止し易く、検出精度を長期間維持することが可能な光学式エンコーダのスケールを提供する。【解決手段】基板２１と、基板２１の表面に形成された低反射率材料層２３と、低反射率材料層２３の表面に形成され、低反射率材料層２３より反射率が高い高反射率材料層２５と、高反射率材料層２５の表面に形成された透光性保護層２７とからなり、高反射率材料層２５が低反射率材料層２３の表面の複数の部分を覆うことで、低反射率材料層２３からなる低反射部３３と高反射率材料層２５からなる高反射部３５とでパターン３１が構成され、高反射率材料層２５は、基板２１の周縁２１ｅより内側に離間して配置され、透光性保護層２７は、高反射率材料層２５の表面及び全ての縁部２５ｅを被覆している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の表面に形成された低反射率材料層と、前記低反射率材料層の表面に形成され、前記低反射率材料層より反射率が高い高反射率材料層と、前記高反射率材料層の表面に形成された透光性保護層とからなり、
前記高反射率材料層が前記低反射率材料層の表面の複数の部分を覆うことで、前記低反射率材料層からなる低反射部と前記高反射率材料層からなる高反射部とでパターンが構成され、
前記高反射率材料層は、前記基板の周縁より内側に離間して配置され、
前記透光性保護層は、前記高反射率材料層の表面及び全ての縁部を被覆することを特徴とする光学式エンコーダのスケール。
【請求項２】
前記高反射率材料は、金属であることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダのスケール。
【請求項３】
前記金属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダのスケール。
【請求項４】
基板と、前記基板の表面に形成された低反射率材料層と、前記低反射率材料層の表面に形成され、前記低反射率材料層より反射率が高い高反射率材料層と、前記高反射率材料層の表面に形成された透光性保護層とからなる光学式エンコーダのスケールの製造方法であって、
基板材料の表面に前記低反射率材料層を形成し、
前記基板材料の周縁より内側に離間した複数の領域で、前記高反射率材料層により前記低反射率材料層の表面の複数の部分を覆うことにより、前記低反射率材料層からなる低反射部と前記高反射率材料層からなる高反射部とで構成されたパターンを互いに離間して複数形成し、
全ての前記高反射率材料層の表面及び全ての縁部を前記透光性保護層により被覆し、
前記高反射率材料層の全ての縁部から離間した位置で、前記基板材料、前記低反射率材料層、及び透光性保護層を切断することにより、前記パターンを備えた前記スケールを複数製造することを特徴とする光学式エンコーダのスケールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学式エンコーダに使用されるスケールと、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用機械の位置制御装置等、各種の装置において、光学式エンコーダが多数使用されている。光学式エンコーダは、ベース部又は動作部の一方に装着される発光部及び受光部と、他方に装着されるスケールとを備え、発光部からの光がスケールに照射され、スケールに設けられたパターンを経由して到達した光を受光部で受けることによりベース部と動作部との相対動作が検出されるようになっている。
【０００３】
スケールのパターンは、低反射率材料からなる低反射部と高反射率材料からなる高反射部とが所定形状で配列することで構成されている。高反射部と低反射部とでは光の反射率が異なり、この反射率差が大きい程、受光部で受ける光の変化を大きでき、検出精度を向上し易い。
【０００４】
そのため、例えば、下記特許文献１などでは、高反射部を構成する高反射率材料の反射率の悪化を防止することが提案されている。ここでは、基板上の反射膜又は反射面に保護層が積層され、反射膜よりも反射率が低くてスリットパターンが形成されるパターン形成膜が保護層に積層されたスケールが提案されている。
【０００５】
このようなスケールでは、反射面や反射膜に保護層を積層してからパターン形成膜を積層するため、反射面や反射面に汚れや劣化が生じ難く、良質の反射面を維持することができるとされている。
【特許文献１】特開２００５−２４１２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスケールでは、製造時に高反射部の反射率の低下を防止することは可能であったものの、光学式エンコーダの使用中に高反射部の反射率が経時的に低下することは十分に防止できなかった。そのため、高反射部と低反射部との反射率差が経時的に小さくなり、検出精度が低下することがあるという問題点があった。
【０００７】
そこで、この発明では、高反射部の反射率の経時的な低下を防止し易く、検出精度を長期間維持することが可能な光学式エンコーダのスケールを提供することを課題とし、また、そのような光学式エンコーダのスケールを複数容易に製造することが可能な製造方法を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明では、高反射部の反射率の経時的な劣化が、高反射部を構成する高反射率材料が雰囲気中の水分や腐食性ガスと接触することにより生じること、特に、高反射率材料層の端部が雰囲気中に露出されていたため、この端部から高反射率材料層の腐食が生じることを見出し、上記課題を解決するに至った。
【０００９】
即ち、この発明の光学式エンコーダのスケールは、基板と、前記基板の表面に形成された低反射率材料層と、前記低反射率材料層の表面に形成され、前記低反射率材料層より反射率が高い高反射率材料層と、前記高反射率材料層の表面に形成された透光性保護層とからなり、前記高反射率材料層が前記低反射率材料層の表面の複数の部分を覆うことで、前記低反射率材料層からなる低反射部と前記高反射率材料層からなる高反射部とでパターンが構成され、前記高反射率材料層は、前記基板の周縁より内側に離間して配置され、前記透光性保護層は、前記高反射率材料層の表面及び全ての縁部を被覆することを特徴とする。
【００１０】
この発明の光学式エンコーダのスケールの製造方法は、基板と、前記基板の表面に形成された低反射率材料層と、前記低反射率材料層の表面に形成され、前記低反射率材料層より反射率が高い高反射率材料層と、前記高反射率材料層の表面に形成された透光性保護層とからなる光学式エンコーダのスケールの製造方法であって、基板材料の表面に前記低反射率材料層を形成し、前記基板材料の周縁より内側に離間した複数の領域で、前記高反射率材料層により前記低反射率材料層の表面の複数の部分を覆うことにより、前記低反射率材料層からなる低反射部と前記高反射率材料層からなる高反射部とで構成されたパターンを互いに離間して複数形成し、全ての前記高反射率材料層の表面及び全ての縁部を前記透光性保護層により被覆し、前記高反射率材料層の全ての縁部から離間した位置で、前記基板材料、前記低反射率材料層、及び透光性保護層を切断することにより、前記パターンを備えた前記スケールを複数製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の光学式エンコーダのスケールによれば、高反射率材料層が基板の周縁より内側に離間して配置されており、この高反射率材料層の表面及び全ての縁部が透光性保護層により被覆されているので、高反射率材料層がスケール周囲の雰囲気に直接接触する部位が存在しない。そのため、高反射率材料層が雰囲気中の成分により劣化され難く、高反射率材料層からなる高反射部の反射率が経時的に低下することを防止でき、高反射部と低反射部との反射率差を維持して検出精度を長期間維持することが可能である。
【００１２】
この発明の光学式エンコーダのスケールの製造方法によれば、基板材料の表面に低反射率材料層を形成し、基板材料の周縁より内側に離間した複数の領域で、高反射率材料層により低反射率材料層の表面の複数の部分を覆うことによりパターンを互いに離間させて形成し、全ての高反射率材料層の表面及び全ての縁部を透光性保護層により被覆し、その後に高反射率材料層の全ての縁部から離間した位置で切断して光学式エンコーダのスケールを複数製造するので、各スケールにおいて高反射率材料層の表面及び全ての縁部を透光性保護層により被覆することができる。そのため、得られるスケールの高反射率材料層からなる高反射部の反射率が経時的に低下すること防止でき、検出精度を長期間維持することが可能である。しかも、複数のスケールの低反射率材料層、高反射率材料層、透光性保護層等をそれぞれ纏めて形成することができるため、そのようなスケールを複数個製造することが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１及び図２はこの実施の形態の光学式エンコーダのスケールを示す。
【００１５】
このスケールを適用する光学式エンコーダ１０は、ロータリーエンコーダ、リニアエンコーダの何れに用いるものであってもよいが、この実施の形態では、平面視略長方形形状を呈する反射型のリニアエンコーダに使用されるスケールの例を説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、スケール２０は、光学ガラス、樹脂、金属等の適宜な材料からなる平面視略長方形形状の基板２１と、基板２１の一方の表面全体に形成された低反射率材料層２３と、低反射率材料層２３の表面の所定位置に形成された高反射率材料層２５と、低反射率材料層２３及び高反射率材料層２５の表面全体を覆う透光性保護層２７とを備えている。
【００１７】
低反射率材料層２３は、光学式エンコーダ１０に使用される光の反射率がなるべく低い材料が選択されており、また、高反射率材料層２５をエッチング等により形成し易くするなどの理由で、例えば酸化クロム等の比較的安定な材料により形成されている。そのため、低反射率材料層２３は、通常、光学式エンコーダ１０が配置される雰囲気中の水分や各種の腐食性ガスなどに対して安定な材料となっている。
【００１８】
この低反射率材料層２３は、単層からなるものでよいが、基板２１との密着性を確保するために、クロムからなる下地層等に積層された積層構造からなるものであってもよい。
【００１９】
高反射率材料層２５は、光学式エンコーダ１０に使用される光の反射率が低反射率材料層２３より高い材料からなり、低反射率材料層２３との反射率の差が大きいものが好ましく、また、エッチング等により所定の微細形状を形成し易い材料を用いるのが好適である。このような材料としては、アルミニウム等の金属が挙げられる。
【００２０】
この高反射率材料層２５は、低反射率材料層２３の表面に所定形状に形成されており、高反射率材料層２５により低反射率材料層２３の表面が複数の部分で覆われることで、低反射率材料層２３からなる低反射部３３と高反射率材料層２５からなる高反射部３５とが長手方向に交互に配列したパターン３１が構成されている。
【００２１】
また、この高反射率材料層２５は、それぞれ基板２１の周縁２１ｅより内側に離間して配置されている。ここで、基板２１の周縁２１ｅとは、基板２１の全ての縁部であり、例えば外周形状の側縁、孔や溝等の内壁面などを含む。高反射率材料層２５がこのような位置に配置されることで、高反射率材料層２５の全体を透光性保護層２７により被覆し易くできるからである。
【００２２】
透光性保護層２７は、高反射率材料層２５を被覆することで、周囲の雰囲気中の水分や腐食性ガスにより腐食等の劣化が生じて反射率が低下し易い高反射率材料層２５を保護する層である。この透光性保護層２７は、光学式エンコーダ２０に使用される光が透過可能であると共に水分や腐食性ガス等の透過性が低い材料であって、水分や腐食性ガス等に対する安定性がよい材料、或いは、水分や腐食性ガスに接触した際に光の透過率が低下し難い材料からなる。具体的には、ＳｉＯ２膜などが挙げられる。
【００２３】
透光性保護層２７は単層からなるものでも、多層からなるものでもよいが、厚さや層構成などは、光学式エンコーダ２０に使用される光の波長、高反射率材料層２５の反射率、低反射率材料層２３の反射率などに応じて適宜選択することができ、パターン３１の高反射部３５と低反射部３３とにより検出される光の変化をより大きく確保できるようにするのが好適である。
【００２４】
この透光性保護層２７は、高反射率材料層２５の表面だけでなく、高反射率材料層２５の表面と共に高反射率材料層２５の全周囲の低反射率材料層２３を被覆しており、高反射率材料層２５の全ての縁部２５ｅが透光性保護層２７により被覆された状態となっている。
【００２５】
以上のような構成を有するスケール２０によれば、高反射率材料層２５が基板２１の周縁２１ｅより内側に離間して配置されており、この高反射率材料層２５の表面及び全ての縁部２５ｅが透光性保護層２７により被覆されているので、高反射率材料層２５がスケール２０周囲の雰囲気に直接接触する部位が存在しない。そのため、高反射率材料層２５が雰囲気中の成分により劣化され難く、高反射率材料層２５からなる高反射部３５の反射率が低下することを防止できる。その結果、高反射部３５と低反射部３３との反射率差を維持して検出精度を長期間維持することが可能である。
【００２６】
次に、このようなスケール２０を製造する製造方法について説明する。各スケール２０毎に製造することは可能であるが、ここでは、複数のスケール２０を同時に製造する例について説明する。
【００２７】
このスケール２０を製造するには、まず、複数の基板２１を形成可能な大きさを有する基板材料４１の表面全体に低反射率材料層２３を形成する。例えば平滑な基板材料４１の表面に低反射率材料層２３を構成する材料をメッキ、蒸着、スパッタリング等の適宜な方法で積層することで形成する。このとき、基板材料４１と低反射率材料層２３との接合強度を向上するために、予め基板材料４１の表面の改質処理を施したり、下地層を設けておき、その表面に低反射率材料層２３を形成してもよい。
【００２８】
低反射率材料層２３を形成した後、低反射率材料層２３の表面に所定形状の高反射率材料層２５を形成する。例えば、低反射率材料層２３の表面全面に高反射率材料層２５を構成する材料を蒸着、スパッタリング等の適宜な方法で積層し、フォトレジスト層を積層し、高反射部３５に対応する形状を備えたマスクを用いて露光及び現像し、エッチングすることで形成してもよい。
【００２９】
この高反射率材料層２５の形成では、基板材料４１の周縁４１ｅから離間した内側の複数の領域に、複数のパターン３１を構成する所定形状の高反射率材料層２５を、互いに離間させて形成する。これにより、各パターン３１では、所定形状の複数の高反射率材料層２５により低反射率材料層２３の表面が覆われ、高反射率材料層２５からなる高反射部２３と低反射率材料層２３からなる低反射部３３とが配列された状態となる。
【００３０】
高反射率材料層２５を所定形状に形成した後、低反射率材料層２３及び高反射率材料層２５の表面に透光性保護層２７を形成する。例えば、透光性保護層２７を構成する材料を、蒸着、スパッタリング等の適宜な方法で付着させることで行うことができる。これにより、全ての高反射率材料層２５の表面と各高反射率材料層２５の周囲の低反射率材料層２３の表面とを、好ましくは低反射率材料層２３及び高反射率材料層２５の全ての表面を透光性保護層２７により被覆する。このように透光性保護層２７を形成することで、各高反射率材料層２５の表面と全ての縁部２５ｅとが透光性保護層２７により被覆される。
【００３１】
このようにして作成した積層体を、図中破線Ｃで示すように切断することにより、複数のスケール２０を分離する。切断は、高反射率材料層２５の全ての縁部２５ｅから離間した位置で行う必要があり、高反射率材料層２５を切断することなく、基板材料４１、低反射率材料層２３、及び透光性保護層２７を切断する。高反射率材料層２５を切断すると、切断端面から高反射率材料層２５が露出されるため好ましくない。
【００３２】
その後、適宜な後処理等を施すことにより、複数のスケール２０の製造を完了することができる。
【００３３】
以上のような製造方法によれば、基板材料４１の表面に低反射率材料層２３を形成し、基板材料４１の周縁４１ｅより内側に離間した複数の領域で、高反射率材料層２５により低反射率材料層２３の表面の複数の部分を覆うことによりパターン３１を互いに離間させて形成し、全ての高反射率材料層２５の表面及び全ての縁部２５ｅを透光性保護層２７により被覆し、その後に高反射率材料層２５の全ての縁部２５ｅから離間した位置で切断するので、各スケール２０において高反射率材料層２５の表面及び全ての縁部２５ｅを透光性保護層２７により被覆することができ、高反射率材料層２５からなる高反射部３５の反射率の経時的な低下を防止できるスケール２０を製造することができる。
【００３４】
しかも、複数のスケール２０の低反射率材料層２３、高反射率材料層２５、透光性保護層２７等をそれぞれ纏めて形成することができるため、高反射部３５と低反射部３３との反射率差を維持して検出精度を長期間維持することが可能なスケール２０を複数個製造することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１のスケールを示す部分平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１のスケールを示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２のスケールの製造方法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  光学式エンコーダ
２０  スケール
２１  基板
２３  低反射率材料層
２５  高反射率材料層
２７  透光性保護層
３１  パターン
３３  低反射部
３５  高反射部
【図１】
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【図２】
2009281990.tif 000004
【図３】
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