JP2011137772A - 測角器、測角器の製造方法及びx線分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウオームホイール22,23の回転角度を測定するための測角器2において、ウオームホイール22,23に設けられた測角用の第1識別用マーク33と、第1識別用マーク33を読取る第1検出部36と、ウオームホイール22,23に設けられた第2識別用マーク34と、第2識別用マーク34を読取る第2検出部37とを有しており、第1識別用マーク33及び第2識別用マーク34はウオームホイール22の表面上に直接に形成されており、第2識別用マーク34はウオームホイール22,23の回転中心線X1を中心とした一部の角度範囲に設けられている。
【選択図】図3
Description
例えば、X線分析装置の1つであるX線回折装置ではX線源及びX線検出器等といった回転機器が大きくて重く、それらの機器に付随して電力線、制御線等が接続されるので、それらの回転機器の可動範囲が所定の角度範囲に規制されることがある。本発明に係る測角器によれば、それらの回転機器の可動範囲を第2識別用マークによって正確且つ簡単に規定できる。
この構成によれば、測角器の動作の開始時に回転体がどの回転角度位置にあるかが不明である場合に、その回転体の基準角度位置、例えば、X線回折装置における回折角2θ=10°の基準角度位置を迅速且つ正確に求めることができる。
本発明に係る測角器又はX線分析装置によれば、第1識別用マーク及び第2識別用マークが回転体とは別体の部材上に形成された後にその部材が回転体に後付けされるのではなく、回転体の表面上にそれらのマークが直接に形成されるので、回転体とスケール部分とが別体である従来の測角器に比べて、回転体とマークとの間に回転ズレが無く、その結果、回転体の回転角度を非常に高精度に測角できる。
本発明に係る測角器の製造方法によれば、回転体に第1識別用マーク及び第2識別用マークを形成する際の回転体のための角度検出器として、「回転軸と一体に回転する目盛り盤と、該目盛り盤の目盛りを読取る複数の読取りヘッドとを有し、これらの読取りヘッドの計測差に基づいて前記回転軸の回転角度を自己校正する」という構成の角度検出器を用いたので、すなわち、角度原器として使用可能な高精度の角度検出器を用いたので、本発明に係る測角器の第1識別用マーク及び第2識別用マークを所望の通りのパターンに正確に形成できる。こうして、本発明に係る測角器の製造方法によれば、上記の本発明に係る測角器を安定して正確に製造することができる。
以下、本発明に係る測角器及びX線分析装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。
この測定は、図1において、X線源14からX線を発生して試料7にX線を照射し、X線源14及び発散スリット9をθ回転させ、さらに、X線検出器18、受光スリット17及び散乱スリット16を2θ回転させることによって行われる。X線源14及び発散スリット9のθ回転は、X線源側モータ24を作動して図3のX線源側ウオームホイール22を回転駆動してX線源アーム3をθ回転させることによって行われる。また、X線検出器18、受光スリット17及び散乱スリット16の2θ回転は、検出器側モータ25を作動して検出器側ウオームホイール23を回転駆動して検出器アーム4を2θ回転させることによって行われる。
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明に係る測角器を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
次に、図5においてウオームホイール22,23の回転胴29,30の表面にスケール用マーク33及びインデックス用マーク34を直接、形成するための方法を中心として、測角器の製造方法の一実施形態を説明する。
上記第1実施形態では正反射防止加工としてレーザ加工による除去及び粗面化を用いたが、レーザ加工に代えて機械加工又は化学加工による除去、粗面化、黒色化を採用することもできる。
マークの形成方法として、光反射率の異なる2種類の物質から成る積層物を基材上に形成し、表面層を縞状に付加する方法も考えられる。2種類の物質としては、ガラスと金属、金属と金属、又は金属と黒色被膜等が考えられる。図13(d)は、基材77上に金属膜75を成膜し、さらにその上に黒色被膜78を付加して縞状マーク74を形成した例である。
図13(c)は、例えばデンスバー(すなわち、鋳鉄)から成る基材77の上に、例えばニッケルから成る第1膜75を成膜し、その第1膜75に機械加工又はレーザ加工を施して縞状のマーク74を形成した例である。図ではマーク74を第1膜75から突出する凸状部分によって形成したが、マーク74を第1膜75へ窪む凹状部分によって形成することもできる。
図13(e)は、例えばデンスバーから成る基材77の上に、縞状に黒色被膜78を直接に形成してマーク74を形成した例である。
金属膜をメッキした上でその金属膜を縞状に除去してマークを形成する場合には、次の処理を行うことができる。
(ア)基板加工
ゴニオメータ2のウオームホイール22,23の材料であるデンスバーを加工し、スケール用マーク33及びインデックス用マーク34を書き込むための円筒面を形成する。この際には、自動加工装置により研削加工によって形成する。機械加工後の粗さは概ね次の通りである。
機械加工後には研削の加工筋が残り、このような粗い状態となっている。これにより、光線を入射したとき、正反射せず、散乱する比率が高くなる。
デンスバーをそのまま基材としても良いが、表面粗さをより小さくし易いCu等の材料を嵌めこんでも良い。
バフ研磨等により表面粗さを低減することが好ましい。Ra=0.2μm、Rz=0.6μmとすることができる。
(ウ)洗浄
油分及び金属を除去すること好ましい。
(エ)マークの形成
金属膜めっき、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベーク、エッチングの各処理を順次に行う。金属膜めっきは、例えばNi(ニッケル)めっきである。露光は、マスク露光又はレーザ直描である。現像はTMA等によって行う。リンスは超純水によって行う。
(ア)マスク露光による外周面露光
実施例として、一度に露光する範囲を3°(ホイール直径を160.43mmとすると、範囲4.2mm、210本)とする。外周面にライン/スペース=10μm/10μm、210本のマスクを固定しておく。高精度角度設定機構(図7の符号57参照)を角度1°動かし、外周面を露光する。露光光源としては水銀ランプを使用した。
(a)UV−LED(浜松ホトニクス社製、型式LC−L2、波長365nm(i線相当)、
(b)UV−LED(住友電工社製、型式UVLM−400、波長375nm)、
(c)ハロゲンランプ(トーヨーコーポレーション社製、型式URM−300、波長380−420nm)、
(d)水銀ランプ(ウシオ社製、波長300−400nm)。
上記の処理において、マスク露光に代えて、レーザによって対象面をスキャンしてパターンを書き込んでも良い。
上記の処理において、露光及び現像に代えて、レーザを照射してレジストを直接、除去しても良い。現像以後のプロセスはマスク露光と同様である。
図7に示すようなレーザを用いたマーク形成装置において、ガルバノスキャナではなく、マスクを用いてマークを形成できる。例えば、ビーム径の大きなエキシマレーザ等を用い、光学系の途中にマスクを位置移動しないように配置し、被加工面でライン/スペース=10μm/10μm、70本を同時に加工できる。一度に加工する範囲は1°(ホイール直径は160.43mmとすると、範囲1.4mm、70本である)とする。
図7において、ビーム径の小さいグリーンレーザを用い、ガルバノスキャンによって、ライン/スペース=10μm/10μm、70本を同時に加工する。一度に加工する範囲は1°(ホイール直径は160.43mmとすると、範囲1.4mm、70本である)とする。エンコーダ付きのデジタルガルバノスキャナを用いることにより、再現性の良い加工を行うことができる。1つのマークを加工後、高精度角度設定機構(図7の符号57参照)を角度1°動かして、次のマークを加工する。角度1°ずつの回転と加工を繰り返して合計360°回転すれば良い。
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の製造方法を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
例えば、以上の実施形態ではX線分析装置としてX線回折装置を例示したが、本発明はその他のX線分析装置、例えば蛍光X線装置、X線小角散乱装置等にも適用できる。
Claims (18)
- 回転体の回転角度を測定するための測角器において、
前記回転体に設けられた測角用の第1識別用マークと、
前記第1識別用マークを読取る第1検出部と、
前記回転体に設けられた第2識別用マークと、
前記第2識別用マークを読取る第2検出部と、
を有しており、
前記第1識別用マーク及び前記第2識別用マークは前記回転体の表面上に直接に形成されており、
前記第2識別用マークは前記回転体の回転中心線を中心とした一部の角度範囲に設けられている
ことを特徴とする測角器。 - 前記第2識別用マークは、前記回転体の回転中心線を中心とした1つの角度範囲内に設けられていることを特徴とする請求項1記載の測角器。
- 前記第2識別用マークは、前記回転体の回転中心線を中心とした複数の互いに分離した角度範囲のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項1記載の測角器。
- 前記第2識別用マークは、互いに間隔をあけて形成された複数の線状マークであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の測角器。
- 前記第1検出部の出力に基づいて第1信号を生成し前記第2検出部の出力に基づいて第2信号を生成する信号生成手段を有しており、
前記信号生成手段は、前記異なった角度範囲のそれぞれに対応する前記第2信号として互いに識別可能な信号を生成する
ことを特徴とする請求項3又は請求項4記載の測角器。 - 前記角度範囲内に設けられた前記第2識別用マークを用いて前記回転体の角度位置を判別する角度判別手段をさらに有し、
該角度判別手段は、前記第2識別用マークが存在する範囲と前記第2識別用マークが存在しない範囲との違いに基づいて前記回転体の角度位置を判別する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の測角器。 - 前記第2識別用マークは、前記回転体の基準角度位置に対応した基準点マークを含んでいることを特徴とする請求項6記載の測角器。
- 前記角度判別手段は、
前記第2検出部が前記第2識別用マークが存在する範囲を検出しているか、又は前記第2識別用マークが存在しない範囲を検出しているかと、
前記回転体の回転方向が正転方向であるか、又は逆転方向であるかと、
前記第2検出部が前記基準点マークを検出したこと、
とに基づいて前記回転体の基準角度位置を判定することを特徴とする請求項7記載の測角器。 - 前記第1識別用マークと前記第2識別用マークとは前記回転体の回転中心線に沿って互いに異なった位置に互いに平行に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1つに記載の記載の測角器。
- 前記第1識別用マークと前記第2識別用マークの先端同士が互いに接触又は近接して、それらのマークの全体が互いに隣接していることを特徴とする請求項9記載の測角器。
- 前記第1識別用マークと前記第2識別用マークとは前記回転体の回転中心線に沿ったそれらの一部分同士が互いに重なり合うか、又はそれらのマークのいずれか一方の全部が他方のマークに重なり合うことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1つに記載の測角器。
- 前記回転体は円筒状の外周面を有し、
前記第1識別用マークは前記外周面の全域である角度360°の範囲にわたって形成され、
前記第2識別用マークは前記外周面の一部の角度領域内に形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1つに記載の測角器。 - 前記回転体の回転可能範囲は360°よりも小さい角度範囲であり、
前記第2識別用マークは、前記回転体の回転可能範囲の許容限界角度位置に対応した限界点マークを含むことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1つに記載の記載の測角器。 - 回転体の回転角度を測定するための測角器の製造方法において、
角度設定機構によって所定回転速度で回転させられる回転台上に前記回転体を置き、
前記回転台によって前記回転体を回転させて前記回転体の異なる面をマーク形成手段によるマーク形成位置に持ち運び、前記マーク形成手段によって前記回転体の表面に測角用の第1識別用マークを形成し、さらに、前記回転体の回転中心線を中心とした一部の角度範囲に前記マーク形成手段によって第2識別用マークを形成し、
前記第1識別用マークを読取る第1検出部と前記第2識別用マークを読取る第2検出部とを前記測角器内の所定位置に配設し、
前記角度設定機構は、前記回転台を支持した回転軸と、該回転軸の回転角度を検出する角度検出器とを有しており、
該角度検出器は、前記回転軸と一体に回転する目盛り盤と、該目盛り盤の目盛りを読取る複数の読取りヘッドとを有し、これらの読取りヘッドの計測差に基づいて前記回転軸の回転角度を校正する
ことを特徴とする測角器の製造方法。 - 前記マーク形成手段はレーザ加工によって前記第1識別用マーク及び第2識別用マークを形成することを特徴とする請求項14記載の測角器の製造方法。
- X線源から出て試料へ入射するX線の入射角θs 及び前記試料から出たX線を検出するX線検出器の前記試料に対するX線取込み角θd を変化させながら分析用のデータを採取するX線分析装置において、
前記X線検出器を支持した検出器支持体が固定された回転体と、
該回転体の回転角度を測定するための測角器とを有しており、
該測角器は、
前記回転体に設けられた測角用の第1識別用マークと、
前記第1識別用マークを読取る第1検出部と、
前記回転体に設けられた第2識別用マークと、
前記第2識別用マークを読取る第2検出部と、
を有しており、
前記第1識別用マーク及び前記第2識別用マークは前記回転体の表面上に直接に形成されており、
前記第2識別用マークは前記回転体の回転中心線を中心とした一部の角度範囲に設けられている
ことを特徴とするX線分析装置。 - 前記検出器支持体が固定されたウオームホイールと、
該ウオームホイールに噛み合うウオームと、
該ウオームを回転駆動する駆動源と、をさらに有しており,
前記回転体は前記ウオームホイールと一体である円筒形状の回転胴であることを特徴とする請求項16記載のX線分析装置。 - 前記角度範囲内に設けられた前記第2識別用マークを用いて前記回転体の角度位置を判別する角度判別手段をさらに有し、
該角度判別手段は、前記第2識別用マークが存在する範囲と前記第2識別用マークが存在しない範囲との違いに基づいて前記回転体の角度位置を判別し、
前記第2識別用マークは、前記回転体の基準角度位置に対応した基準点マークを含んでおり、
前記角度判別手段は、
前記第2検出部が前記第2識別用マークが存在する範囲を検出しているか、又は前記第2識別用マークが存在しない範囲を検出しているかと、
前記回転体の回転方向が正転方向であるか、又は逆転方向であるかと、
前記第2検出部が前記基準点マークを検出したこと、
とに基づいて前記回転体の基準角度位置を判定する
ことを特徴とする請求項16又は請求項17記載のX線分析装置。
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