JP2000111360A - 変位測定装置 - Google Patents

変位測定装置

Info

Publication number
JP2000111360A
JP2000111360A JP10285247A JP28524798A JP2000111360A JP 2000111360 A JP2000111360 A JP 2000111360A JP 10285247 A JP10285247 A JP 10285247A JP 28524798 A JP28524798 A JP 28524798A JP 2000111360 A JP2000111360 A JP 2000111360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
sensor head
scale member
measuring device
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10285247A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kuroki
博 黒木
Satoshi Adachi
聡 安達
Kenichi Nakayama
賢一 中山
Tetsuto Takahashi
哲人 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP10285247A priority Critical patent/JP2000111360A/ja
Publication of JP2000111360A publication Critical patent/JP2000111360A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実なギャップ調整が可能であり、且つ電気
的及び機械的特性に優れた摺動保護膜を持つ変位測定装
置を提供する。 【解決手段】 スケール部材1とセンサヘッド2を摺動
させて相対移動させる静電容量式エンコーダが構成され
る。スケール部材1の転送電極12が形成された面、及
びセンサヘッド2の送受信電極22が形成された面は、
それぞれ摺動保護膜13,23により覆われる。摺動保
護膜13,23は、塗布型絶縁膜と、プラズマCVDに
よるDLC膜の積層膜により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電容量式エン
コーダ等の変位測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、リニアスケール等の小型測長器に
搭載される静電容量式エンコーダでは、スケール部材と
センサヘッドとを、それらの間にエアギャップを設けて
対向配置することが一般に行われてきた。しかし、より
小型のエンコーダを実現するためには、エアギャップ調
整が困難になるため、スケール部材とセンサヘッドを直
接接触させて摺動させる方式が考えられている。この方
式では、センサヘッドとスケール部材に、それぞれの電
極を保護するための摺動保護膜が必要になる。
【0003】この様な摺動保護膜には、優れた電気絶縁
性、優れた平面度、小さい摩擦係数、優れた耐磨耗性等
の特性が要求される。例えば、摺動保護膜として容易に
考えられるのは、シリコン酸化膜等のCVDによる堆積
絶縁膜である。また本出願人は先に、静電容量式のダイ
ヤルゲージにおいて、絶縁性テープを摺動保護膜として
用いることを提案している(特開平10−103909
号公報)。更に、磁気記録媒体等の保護及び潤滑膜とし
て、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)を用いる提
案もなされている(特開平6−208721号公報、特
開平10−74315号公報、特開平10−91940
号公報等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】CVDによるシリコン
酸化膜等を静電容量式エンコーダの摺動保護膜として用
いようとすると、必要な電極間ギャップを得るために
は、数10μmの膜厚を必要とするため、膜堆積に長時
間を要し、現実的ではない。また、CVDシリコン酸化
膜では機械的強度も十分ではない。絶縁性テープを用い
る方式は、簡便ではあるが、小型エンコーダの電極間キ
ャップを10〜30μm程度に調整するに十分な薄さと
機械的強度を持つ絶縁性テープはない。また、DLC膜
は、機械的強度は十分であるが、これ単独では上述した
小さい電極間ギャップを正確に調整することは難しく、
電極形成面の凹凸を平坦にすることもできない。
【0005】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、確実なギャップ調整が可能であり、且つ電気的
及び機械的特性に優れた摺動保護膜を持つ変位測定装置
を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、スケール部
材と、このスケール部材に対向して相対移動可能に配置
されたセンサヘッドとを有する変位測定装置において、
前記スケール部材とセンサヘッドの相対向する面の少な
くとも一方に、平坦に形成された絶縁膜と、この絶縁膜
の上に積層形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と
を有する摺動保護膜が形成されていることを特徴とす
る。前記絶縁膜としては、好ましくは塗布型絶縁膜が用
いられる。
【0007】この発明にかかる変位測定装置は、例え
ば、前記センサヘッドに送受信電極が形成され、前記ス
ケール部材に前記送受信電極と容量結合する転送電極が
形成された静電容量式エンコーダである。この場合好ま
しくは、前記センサヘッドの送受信電極が形成された面
と、スケール部材の転送電極が形成された面の双方に、
同様の摺動保護膜が形成されるものとする。更にこの静
電容量式エンコーダの場合、前記センサヘッドとスケー
ル部材の摺動保護膜は、センサヘッドの送受信電極とス
ケール部材の転送電極との間を適正距離、例えば10〜
30μmの範囲に保持するように膜厚が設定される。
【0008】この発明によると、摺動保護膜として絶縁
膜とDLC膜の積層膜を用いることにより、膜厚調整に
よるギャップ調整を確実にすると共に、電気的及び機械
的特性に対する要請を十分に満たすことができる。即
ち、DLC膜はCVDにより堆積されるため、単独では
必要な厚みを得ることは困難であるが、塗布型絶縁膜と
組み合わせることにより、DLC膜を薄くして、全体と
して必要な膜厚を容易に得ることができる。この膜厚調
整の容易さから、スケール部材とセンサヘッドの電極間
ギャップの調整も正確確実に行われる。更に、塗布型絶
縁膜により平坦性を出すことで、摺動保護膜の平坦性は
優れたものとなる。摺動に対する機械的強度、摩擦に対
する耐磨耗性はDLC膜により保証される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図1は、この発明の一実施例によ
る静電容量式エンコーダの構成を示し、図2はその要部
断面構造を示す。
【0010】この静電容量式エンコーダは、スケール部
材1と、これに対向して矢印で示す方向に相対移動可能
に配置されるセンサヘッド2を有する。センサヘッド2
は、センサヘッド基板21に送受信電極22を形成して
構成されている。スケール部材1は、スケール基板11
に受信電極22に対向して容量結合する、スケール格子
を構成する転送電極12を配列形成して構成されてい
る。センサヘッド2の送受信電極22のうち送信電極に
は送信回路3から駆動信号が供給され、受信電極に得ら
れる信号が信号処理回路4に送られて、変位(位置))
測定が行われる。その測定原理は周知であり、詳細説明
は省略する。
【0011】スケール部材1の転送電極12が形成され
た面は摺動保護膜13により覆われて平坦化されてい
る。同様にセンサヘッド2の送受信電極22が形成され
た面も摺動保護膜23で覆われて平坦化されている。ス
ケール部材1とセンサヘッド2は、これらの摺動保護膜
13,23の面を接触させたギャップ零の状態で摺動さ
せるように、組み立てられる。
【0012】スケール部材1の摺動保護膜13は、図2
に示すように、塗布型絶縁膜13aと、これに積層され
たDLC膜13bの積層構造を有する。塗布型絶縁膜1
3aは、具体的には回転塗布により形成される有機絶縁
材料であるポリイミド膜等のスピンオングラス(SO
G)膜である。この様な塗布型絶縁膜13aを例えば1
0μm程度形成することにより、転送電極12が形成さ
れた凹凸面をほぼ平坦にすることができる。この塗布型
絶縁膜13aの平坦面にプラズマCVDによるDLC膜
13bを1〜3μm堆積して、摺動保護膜13が得られ
る。
【0013】DLC膜13aの堆積は、具体的には炭化
水素系の原料ガス、例えばCH4或いはCH2Cl2等の
原料の気化ガスとH2ガスを高周波電力の印加によりプ
ラズマ化して成膜するプラズマCVD法により、基板温
度300℃以下、或いは更に低く200℃以下の低温プ
ロセスで行われる。
【0014】センサヘッド2側の摺動保護膜23も、ス
ケール部材1側と同様の条件で、塗布型絶縁膜23aを
形成し、これにDLC膜23bを積層して得られる。但
し、センサヘッド2側では、送受信電極22の端子を外
部に取り出すためのパッド用開口が設けられる。
【0015】この実施例において、図2に示すように、
センサヘッド2の送受信電極22とスケール部材1の転
送電極12の間のギャップDは、エンコーダの性能上、
高精度に設定することが必要である。特にこの実施例
は、小型エンコーダであって、D=10〜30μmの範
囲に設定することを想定している。これをエアギャップ
で高精度に調整することは困難である。この実施例の場
合、スケール部材1とセンサヘッド2を摺動させる構造
とし、且つ摺動保護膜13を塗布型絶縁膜13aとDL
C膜13bの二層構造としてそれぞれの膜厚d1,d2
の調整を行うことにより、D=10〜30μmの範囲の
ギャップ調整が確実に行われる。
【0016】この実施例による効果をまとめると、以下
のようになる。第1に、二層構造の摺動保護膜により、
高精度の電極間ギャップ調整が確実にできる。特に小型
エンコーダの場合の微妙なギャップ調整ができる。第2
に、摺動保護膜の第1層目には塗布型絶縁膜を用いるこ
とで、電極面の平坦性を確保することができ、薄いDL
C膜による平坦な摺動面を得ることができる。第3に、
摺動保護膜の形成工程が容易である。例えば、摺動保護
膜にCVD絶縁膜を用いようとすると、成膜に多大の時
間がかかるが、この実施例の場合、塗布型絶縁膜で主要
な膜厚を簡単に得ることができる。DLC膜は、薄くて
もよいので、成膜時間はかからない。第4に、摺動保護
は、平坦で、硬度が大きく且つ摩擦係数の小さいDLC
膜により確実に行われる。第5に、摺動保護膜の形成工
程が、全体として300℃以下の低温プロセスで行わ
れ、基板その他の材料選択の自由度が高い。
【0017】前述のように、センサヘッド2側では電極
の端子取り出しのため、摺動保護膜23にはパッド用開
口が必要になる。このパッド用開口の形成工程は、具体
的には、塗布型絶縁膜23aとDLC膜23bの積層構
造を形成した後、メタルマスクを用いて、O2アッシン
グによりDLC膜23bに開口を形成する。その後、D
LC膜23bをマイクとして塗布型絶縁膜をエッチング
する。
【0018】また、パッド用開口を形成する必要上、セ
ンサヘッド2側の塗布型絶縁膜23aには、感光性のS
OG膜を用いることも好ましい。この様な感光性膜を用
いると、リソグラフィ工程を用いることなく、直接露光
と現像により塗布型絶縁膜をパターニングすることがで
きる。
【0019】この発明は、上記実施例に限られない。例
えば実施例では、スケール部材とセンサヘッドの双方に
同様の摺動保護膜を形成したが、この発明はスケール部
材側或いはセンサヘッド側の一方のみに実施例で説明し
た積層構造の摺動保護膜を形成する場合も有効である。
即ち他方の側は、別の構造の保護膜、例えばプラズマC
VDによるDLC膜のみの保護膜であってもよい。いず
れか一方の側にのみ実施例の摺動保護膜構造を採用して
も、膜厚調整やギャップ調整は可能だからである。また
この発明は、リニアエンコーダに限らず、ロータリーエ
ンコーダにも適用できる。この場合、スケール部材は円
板状となる。更に、実施例では静電容量式エンコーダを
説明したが、光学式や磁気式のエンコーダについても、
同様にこの発明を適用することは可能である。
【0020】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、摺
動保護膜として塗布型絶縁膜とDLC膜の積層膜を用い
ることにより、正確なギャップ調整が可能で、摺動保護
膜に要求される電気的及び機械的特性を十分に満たすこ
とができ、特に小型の静電容量式エンコーダに適用して
優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例による静電容量式エンコ
ーダを示す。
【図2】 同エンコーダの要部断面構造を示す。
【符号の説明】
1…スケール部材、11…スケール基板、12…転送電
極、13…摺動保護膜、13a…塗布型絶縁膜、13b
…DLC膜、2…センサヘッド、21…センサヘッド基
板、22…送受信電極、23…摺動保護膜、23a…塗
布型絶縁膜、23b…DLC膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 賢一 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 高橋 哲人 神奈川県川崎市高津区坂戸1丁目20番1号 株式会社ミツトヨ内 Fターム(参考) 2F063 AA02 CA30 EA02 HA05 HA10 HA18 2F077 AA42 AA46 NN05 PP01 VV09 VV11 VV29 VV33 VV35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スケール部材と、このスケール部材に対
    向して相対移動可能に配置されたセンサヘッドとを有す
    る変位測定装置において、 前記スケール部材とセンサヘッドの相対向する面の少な
    くとも一方に、平坦に形成された絶縁膜と、この絶縁膜
    の上に積層形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と
    を有する摺動保護膜が形成されていることを特徴とする
    変位測定装置。
  2. 【請求項2】 前記絶縁膜は、塗布型絶縁膜であること
    を特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
  3. 【請求項3】 前記変位測定装置は、前記センサヘッド
    に送受信電極が形成され、前記スケール部材には前記送
    受信電極と容量結合する転送電極が形成された静電容量
    式エンコーダであることを特徴とする請求項1又は2に
    記載の変位測定装置。
  4. 【請求項4】 前記センサヘッドの送受信電極が形成さ
    れた面及び、前記スケール部材の転送電極が形成された
    面の双方に前記摺動保護膜が形成されていることを特徴
    とする請求項3記載の変位測定装置。
  5. 【請求項5】 前記センサヘッドとスケール部材の摺動
    保護膜は、前記センサヘッドの送受信電極と前記スケー
    ル部材の転送電極との間を適正距離に保持するように膜
    厚が設定されていることを特徴とする請求項4記載の変
    位測定装置。
JP10285247A 1998-10-07 1998-10-07 変位測定装置 Pending JP2000111360A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10285247A JP2000111360A (ja) 1998-10-07 1998-10-07 変位測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10285247A JP2000111360A (ja) 1998-10-07 1998-10-07 変位測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000111360A true JP2000111360A (ja) 2000-04-18

Family

ID=17689030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10285247A Pending JP2000111360A (ja) 1998-10-07 1998-10-07 変位測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000111360A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002318137A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Mitsutoyo Corp 変位測定装置のスケール
WO2008132930A1 (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Hosiden Corporation 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置
JP2009282031A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Postech Academy-Industry Foundation 機械的ガイドを有する面積変化型静電容量式センサ
KR101119567B1 (ko) * 2009-01-15 2012-03-07 한국과학기술원 간극센서 및 그 제조방법과, 그 간극센서를 이용한 포신의 마모 측정 장치 및 방법
CN104089570A (zh) * 2014-07-16 2014-10-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种压阻传感元件及其制备方法
CN107462142A (zh) * 2016-06-03 2017-12-12 清华大学 电容式接触型位移测量传感器及传感系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002318137A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Mitsutoyo Corp 変位測定装置のスケール
WO2008132930A1 (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Hosiden Corporation 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置
JPWO2008132930A1 (ja) * 2007-04-19 2010-07-22 ホシデン株式会社 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置
KR101144259B1 (ko) * 2007-04-19 2012-05-11 호시덴 가부시기가이샤 회전입력장치 및 그것을 사용한 회전검출장치
US8330629B2 (en) 2007-04-19 2012-12-11 Hosiden Corporation Rotary input device and revolution sensor using the same
JP2009282031A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Postech Academy-Industry Foundation 機械的ガイドを有する面積変化型静電容量式センサ
KR101119567B1 (ko) * 2009-01-15 2012-03-07 한국과학기술원 간극센서 및 그 제조방법과, 그 간극센서를 이용한 포신의 마모 측정 장치 및 방법
CN104089570A (zh) * 2014-07-16 2014-10-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种压阻传感元件及其制备方法
CN107462142A (zh) * 2016-06-03 2017-12-12 清华大学 电容式接触型位移测量传感器及传感系统
CN107462142B (zh) * 2016-06-03 2019-09-17 清华大学 电容式接触型位移测量传感器及传感系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10575101B2 (en) Microelectromechanical microphone
US5446616A (en) Electrode structure and method for anodically-bonded capacitive sensors
JPH0431052B2 (ja)
JPH0268992A (ja) 多層配線基板
JP2000111360A (ja) 変位測定装置
JPS60202323A (ja) 圧力用デイテクタ
US5760675A (en) Piezoresistive device and fabrication method thereof
US5744725A (en) Capacitive pressure sensor and method of fabricating same
JP2008209284A (ja) 圧力測定装置および圧力測定方法
JP2586406B2 (ja) 静電容量型加速度センサ
US6492820B2 (en) Displacement measuring device
TW476061B (en) Microactuator and its manufacture, and magnetic head device and magnetic storage device using the same
JP3865200B2 (ja) 磁気式エンコーダー
US5375034A (en) Silicon capacitive pressure sensor having a glass dielectric deposited using ion milling
JPS6281539A (ja) 圧力測定装置の製造方法
JP3126043B2 (ja) 可変容量型センサの製造方法
JPH0580609B2 (ja)
JP2510968B2 (ja) 薄膜磁気ヘツドの製造方法
JPS6292219A (ja) 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘツド
JPS59141273A (ja) 薄膜装置
JP2008170931A (ja) 波長変換素子の製造装置及び波長変換素子の製造方法
JPS6266Y2 (ja)
JPH036433A (ja) 静電容量型圧力変換器
JPH09318477A (ja) 圧力センサ及びその製造方法
JPS6154267B2 (ja)