JP2012063200A - 光学式エンコーダ用反射板、エンコーダ及び光学式エンコーダ用反射板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の光反射面とは異なる部分における光反射を防ぐことが可能な光学式エンコーダ用反射板、エンコーダ及び光学式エンコーダ用反射板の製造方法を提供する。
【解決手段】光を反射する光反射面を有する基板１と、当該光反射面１５のうち所定領域を空けた第一領域と基板のうち光反射面から外れた第二領域とに跨って形成され、光を吸収する光吸収層３と、光を透過可能な材料を用いて形成され、光反射面及び光吸収層を覆う保護層４とを備える光学式エンコーダ用反射板１０が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学式エンコーダ用反射板、エンコーダ及び光学式エンコーダ用反射板の製造方法に関する。

モーターの回転軸などを含む回転体の回転数、回転角度、回転位置といった回転情報を検出する装置として、エンコーダが知られている。このようなエンコーダの一種として、例えば反射型の光学式エンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。反射型の光学式エンコーダは、例えば表面に反射領域と非反射領域とが形成されたエンコーダディスクを有し、当該反射領域で反射する光を受光素子で検出して位置決めをする構成である。例えば、鏡面状に形成された基板の表面に光吸収層がパターニングされた光学式エンコーダ用反射板の構成が知られている。

特開２００７−１２１１４２号公報

しかしながら、例えば上記構成においては、反射板のうち表面とは異なる部分（例えば側面）において光を反射可能な構成となっている場合がある。当該所定の光反射面とは異なる部分において反射された光が受光素子で検出されると、検出誤差が発生する可能性がある。

以上のような事情に鑑み、本発明は、所定の光反射面とは異なる部分における光反射を防ぐことが可能な光学式エンコーダ用反射板、エンコーダ及び光学式エンコーダ用反射板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に従えば、光を反射する光反射面を有する基板と、当該光反射面のうち所定領域を空けた第一領域と基板のうち光反射面から外れた第二領域とに跨って形成され、光を吸収する光吸収層と、光を透過可能な材料を用いて形成され、光反射面及び光吸収層を覆う保護層とを備える光学式エンコーダ用反射板が提供される。

本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従う光学式エンコーダ用反射板を備えることを特徴とするエンコーダが提供される。

本発明の第三の態様に従えば、光を反射する光反射面を有する基板において、光を吸収する光吸収層を、光反射面のうち所定領域を空けた第一領域と基板のうち光反射面から外れた第二領域とに跨るように形成する工程と、光反射面及び光吸収層を覆う保護層を、光を透過可能な材料を用いて形成する工程とを含む光学式エンコーダ用反射板の製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、所定の光反射面とは異なる部分における光反射を低減することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の構成を示す平面図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の一の構成を示す断面図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本発明の第二実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の構成を示す断面図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板の製造過程を示す図。 本発明の第三実施形態に係るエンコーダの構成を示す断面図。 本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す斜視図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の構成を示す断面図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の構成を示す断面図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の製造過程を示す図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の製造過程を示す図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の製造過程を示す図。 本発明に係る光学式エンコーダ用反射板の他の製造過程を示す図。

［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板１０（１０Ａ）の構成を示す平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面に沿った構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、基板１と、当該基板１の表面１ａに形成された光吸収層３と、を有している。光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、例えば一般的な光学式エンコーダに備えられている反射板に代えて配置することができ、ロータリエンコーダ、リニアエンコーダ等、様々なタイプのエンコーダにも適用可能である。

基板１は、例えばアルミニウムやその合金などの金属材料を用いて形成されている。当該基板１は、上記金属材料とは異なる金属材料によって形成された構成であっても勿論構わない。基板１は、例えば均一な厚さで円環状に形成されている。当該基板１の厚み、寸法、形状については、例えば用途に応じて適宜決定することができる。基板１の表面１ａは平坦に形成されており、光を反射可能な鏡面となっている。

基板１は、表面１ａの光反射率が例えば、約４０％、５０％、６０％、７０％、８０％とすることができ、又は９０％以上となるように形成することができる。基板１の表面１ａにおいて十分な光反射率を確保するため、例えば光反射率が７０％以上となるように基板１を形成することができる。なお、「光反射率」とは、例えば光学式エンコーダで用いられる検出光に対する光反射率を意味する。

光吸収層３は、基板１の表面１ａのうち所定の領域（所定領域）１５を空けた領域に薄膜状に形成されている。この光吸収層３は、当該領域１５において基板１の表面１ａが露出するように当該表面１ａを覆っている。光吸収層３は、基板１の表面１ａに直接積層されている。光吸収層３は、光を吸収する金属を用いて形成されている。このような金属として、例えばニッケル、クロム、鉄及び亜鉛などの金属が挙げられる。

光吸収層３は、基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃにはみ出した部分（はみ出し部分）３ｂを有している。外周面１ｂ及び内周面１ｃは、基板１の表面１ａ及び裏面１ｄを接続する側面である。はみ出し部分３ｂは、基板１の表面１ａから基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃにかけて、当該光吸収層３と基板１との境界部分を塞ぐように形成されている。このように、光吸収層３のはみ出し部分３ｂによって光吸収層３と基板１との境界部分が保護される構成となっている。

上記構成の光学式エンコーダ用反射板１０Ａに対して例えば図２の上側から光（例えば光学式エンコーダの検出光など）が照射される場合、基板１の表面１ａが露出する領域（所定領域）１５においては当該基板１の表面１ａで光が反射され、所定領域１５から外れた領域においては光吸収層３によって光が吸収されるようになっている。このように、所定領域１５は、光学式エンコーダ用反射板１０Ａにおける光反射領域となっている。以下、所定領域１５を光反射領域１５と表記する。なお、本実施形態では、基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃにも光吸収層３の一部（はみ出し部３ｂ）が設けられているため、当該基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃに到達した光が吸収されることになる。

光学式エンコーダ用反射板１０Ａにおいて、当該光反射領域１５は、位置検出用の光反射パターンの一部として用いられる。図１に示すように、光反射領域１５は、例えば光学式エンコーダ用反射板１０Ａ上に円周方向に沿って複数形成されている。勿論、光学式エンコーダ用反射板１０Ａの形状に応じて、所望の方向（例えば直線方向あるいは曲線方向など）に形成しても構わない。各光反射領域１５は、図中上側から見た形状が例えば矩形となるように形成されている。

各光反射領域１５の最小線幅又は最小ピッチは、光学式エンコーダの分解能に応じて設定されている。例えば当該最小線幅又は最小ピッチを１００μｍ、９０μｍ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍのいずれかに設定することができる。また、当該最小線幅又は最小ピッチは、例えば１０μｍ以下あるいは１００μｍ以上とすることもできる。

約２０μｍ以下の最小線幅又は最小ピッチを有するパターンを備えた光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、高い分解能を有する光学式エンコーダに対応できる。また、約１０μｍ又は５μｍ以下の最小線幅又は最小ピッチを有するパターンを備えた光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、より高い分解能を有する光学式エンコーダに対応できる。

高分解能の光学式エンコーダに対応した光学式エンコーダ用反射板１０Ａにおいて、パターンの最小線幅又は最小ピッチは、例えば、約２０μｍ、１８μｍ、１６μｍ、１４μｍ、１２μｍ、１０μｍ、８μｍ、６μｍ、４μｍとすることができ、あるいは２μｍ以下とすることもできる。

次に、上記のように構成された光学式エンコーダ用反射板１０Ａの製造方法を説明する。まず、図３に示すように、基板１の表面１ａにフォトレジスト層２を形成する。例えばスピンナなどの塗工装置を用いて基板１の表面１ａにフォトレジストを一様に塗布することでフォトレジスト層２を形成する。フォトレジストは、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。フォトレジスト層２を形成した後、当該フォトレジスト層２に対して所定の条件で加熱処理（プレベーク）を施す。プレベーク条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて適宜設定することができる。

次に、フォトレジスト層２に所定のパターンの像を投影し、当該フォトレジスト層２を露光する（露光処理）。露光処理後、フォトマスクを取り外し、所定の現像液を用いて現像する。当該現像処理により、図４に示すように、基板１の表面１ａにレジストパターン２ａが形成される。必要に応じて、レジストパターン２ａに所定の条件で加熱処理（ポストベーク）を施してもよい。ポストベーク条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて適宜設定することができる。

現像処理において、現像液の種類および現像条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて決定することができる。例えばフォトレジスト層２がポジ型フォトレジスト層の場合には、現像処理により非露光部分が基板１に残存してレジストパターン２ａが形成され、露光部分は溶出して基板１の表面１ａの一部が露出する。例えばフォトレジスト層２がネガ型フォトレジスト層の場合には、露光部分が基板１上に残存してレジストパターン２ａが形成され、非露光部分は溶出して基板１の表面１ａの一部が露出する。

現像処理の後、必要に応じて、レジストパターン２ａが形成された基板１の表面１ａ全体を苛性処理液に浸漬させて苛性処理を施しても構わない。この苛性処理により基板１の表面１ａのうちレジストパターン２ａに対する露出部分の汚れが除去される。苛性処理液の種類や苛性処理の条件（例えば、浸漬温度および浸漬時間）については、使用する基板１、基板１の材料などに応じて適宜決定することができる。

この苛性処理の後、当該基板１の表面１ａ全体を中和処理液に浸漬し、基板１の表面１ａのうちレジストパターン２ａに対する上記露出部分を中和する。中和処理液の種類、中和処理の条件（例えば、浸漬温度および浸漬時間）は、使用する基板１の種類や苛性処理液の種類などに応じて適宜決定することができる。

中和処理を終えた後、基板１の表面１ａを形成する金属のイオン化傾向よりも小さく、かつ、光吸収層３を形成する金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有する金属のイオンを含有するアルカリ性の溶液（以下、「金属イオン含有溶液」という。）に、基板１を浸漬させる。

これにより、図５に示すように、基板１の表面１ａの露出部分の金属が金属イオン含有溶液中の金属で置換され、レジストパターン２ａに対する表面１ａの露出部分に金属置換膜５が形成される。また、図５に示すように、基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃの金属についても金属イオン含有溶液中の金属で置換され、外周面１ｂ及び内周面１ｃに金属置換膜５が形成される。

金属イオン含有溶液は、使用する基板１の材質および光吸収層３の材質などに応じて適宜決定することができる。例えば、基板１がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、光吸収層３としてニッケル膜または銅膜を形成する場合には、金属イオン含有溶液として亜鉛イオンを含むアルカリ性溶液を使用することができる。

金属置換膜５の形成条件（例えば、浸漬温度および浸漬時間）は、使用する基材および金属イオン含有溶液の種類などに応じて適宜設定することができる。また、形成する金属置換膜５の膜厚は、特に限定されず、表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃの表層さえ置換されればよい。

このようにして形成した金属置換膜５を備える基板１に、そのまま無電解メッキ処理を施してもよい。また、基板１に対する密着性がより高い光吸収層３を形成するため、例えば一度、基板１から金属置換膜を剥離し、再度、金属置換膜を形成するようにしても構わない。また、この金属置換膜の剥離と形成を繰り返すようにしても構わない。

金属置換膜５を剥離する場合、例えば基板１を酸に浸漬させる。これにより、金属置換膜５の金属が溶解し、再び、基板１が露出する。金属置換膜５の剥離に使用する酸は、使用する基板１および金属置換膜５の種類などに応じて適宜決定することができる。例えば、基板１がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、金属置換膜５として亜鉛置換膜を形成した場合には、酸として硝酸水溶液（例えば濃度２〜８質量％の硝酸水溶液）を使用することができる。また、金属置換膜５の剥離処理条件（例えば、浸漬温度および浸漬時間）は、使用する基板１や酸、形成された金属置換膜５の種類などに応じて適宜設定することができる。

金属置換膜５を剥離した後、再度金属置換膜５を形成する場合には、例えば上記の金属置換膜５の形成手法と同一の手法によって行うことができる。このとき、使用する金属イオン含有溶液や金属置換膜５の形成条件は、上記工程と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、形成する金属置換膜５の膜厚は上記工程と同様に薄くてもよい。金属置換膜５の剥離と形成をさらに繰り返す場合は、それらに使用する金属イオン含有溶液や酸、および金属置換膜５の剥離処理条件や形成条件は、上記各工程と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。

次に、レジストパターン２ａ及び金属置換膜５が形成された基板１を無電解メッキ液に浸漬させる。金属置換膜５が形成されていない状態の基板１を無電解メッキ液に浸漬させると、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃにメッキ金属が析出する。一方、金属置換膜５が形成された基板１を無電解メッキ液に浸漬させると、金属置換膜５の金属がメッキ金属で置換される。この結果、いずれの場合にも、図６に示すように、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃに無電解メッキ膜からなる光吸収層３が形成される。

無電解メッキ液としては、基板１を形成する金属のイオン化傾向よりも小さい金属（金属置換膜を備える場合にはこの金属置換膜を形成する金属のイオン化傾向よりも小さい金属）を含み、かつ、基板１の表面１ａよりも光反射率の低い金属であれば、無電解メッキ液を使用することができる。このような無電解メッキ液として、例えば、無電解ニッケルメッキ液、無電解黒ニッケルメッキ液、無電解銅メッキ液などが挙げられる。無電解メッキ処理条件（例えば、浸漬温度および浸漬時間）は、使用する基板１や無電解メッキ液、形成された金属置換膜５の種類などに応じて適宜設定することができる。

金属置換膜５を形成した状態で無電解メッキを行う場合、金属置換膜５の金属とメッキ金属とが置換され、基板１に対してより密着性の高い無電解メッキ膜を形成することができる。また、当該金属置換膜５を形成する際に、金属イオン含有溶液として亜鉛イオンを含むアルカリ性溶液を使用することにより、当該無電解メッキ処理において亜鉛とニッケルまたは銅との置換が進行しやすく、アルミニウムまたはアルミニウム合金表面に無電解ニッケルメッキ膜または無電解銅メッキ膜を容易に形成することができる。

金属置換膜５を形成する際に、例えば一度形成した金属置換膜５を剥離して、再度金属置換膜５を形成させることにより、光吸収層３の密着性がより高まることを見出した。この理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、金属置換膜５を剥離することによって新鮮な反射面が露出し、この露出部分に再度金属置換膜５を形成すると、この金属置換膜５の金属粒子は、その前に形成した金属置換膜５（剥離したもの）の金属粒子に比べて微細なものとなる。金属粒子が微細であるほど金属置換膜５の表面積が大きくなる。このため、この金属置換膜５上に形成される無電解メッキ膜の密着性はより向上すると推察される。

光吸収層３を形成した後、フォトレジスト層２（レジストパターン２ａ）を除去する。レジストパターン２ａの除去方法としては、例えば当該レジストパターン２ａが形成された基板１をレジスト剥離液に浸漬する方法などが挙げられる。レジスト剥離液としては、例えば、使用したフォトレジストの種類に応じて適宜選択して使用することができる。また、浸漬処理条件は使用するレジスト剥離液の種類に応じて適宜設定することができる。レジストパターン２ａを除去することにより、図７に示すように、基板１の表面１ａの一部が光吸収層３から露出する光反射領域１５が形成される。

次に、光反射領域１５や光吸収層３の酸化などによる劣化を防止するため、図８に示すように、基板１の表面１ａ側全面に保護層４を形成する。当該保護層４は、例えばスピンコーティングなどの塗装方法により耐酸化膜形成材料などを塗布したり、真空蒸着やスッパタリングなどの真空プロセスにより誘電体材料を付着させたりすることで形成することができる。このようにして、光学式エンコーダ用反射板１０Ａが得られる。

次に、上記の光学式エンコーダ用反射板１０Ａの製造工程のうち、露光処理についてより詳細に説明する。当該露光処理では、フォトレジスト層２に対して露光パターンを形成する。当該露光パターンを形成する場合、例えば基板１の外周面１ｂを基準位置として位置決めする方法と、基板１の内周面１ｃを基準位置として位置決めする方法とがある。

まず、図９〜図１２に示すように、基板１の外周面１ｂを基準位置として露光パターンの形成位置を設定する方法について説明する。図９は、基板１の表面１ａにフォトレジスト層２を形成した状態を示す図である。図９は、基板１全体についての断面図である。

露光処理を行う際には、まずフォトレジスト層２が形成された上記基板１を、図１０に示すように工具５０に取り付ける。工具５０としては、例えば段部５０ａが形成されているものを用いる。当該段部５０ａには、基板１の外周面１ｂとほぼ同一の径を有する円形の壁部５０ｂが形成されている。図１０に示すように、基板１は外周面１ｂのほぼ全面が壁部５０ｂに密接した状態で保持される。

この状態で、図１１に示すように、例えば所望のパターン（例えば光学式エンコーダの光反射パターンなど）ＰＴが形成されたフォトマスク６０を基板１に密着または近接させて設置させる。フォトマスク６０は、例えば工具５０との間で位置合わせが行われた状態で基板１に対して設置させる。したがって、基板１は、外周面１ｂを基準としてフォトマスク６０（パターンＰＴ）との間で位置決めされた状態となる。

次に、図１２に示すように、フォトマスク６０の図中上方から所定の波長のエネルギー線（紫外線など）を水銀ランプなどの光源を用いてフォトレジスト層２に照射して所定時間露光する。露光条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて適宜設定することができる。フォトマスク６０は特に限定されず、例えば、ガラス基板（好ましくは、石英ガラス基板）上にクロムなどを用いてパターンＰＴを形成したものなどが挙げられる。以上の処理により、フォトマスク６０に形成されたパターンＰＴに対応する像がフォトレジスト層２に転写され、当該フォトレジスト層２が露光される。

次に、図１３〜図１６に示すように、基板１の内周面１ｃを基準位置として露光パターンの形成位置を設定する方法について説明する。図１３は、基板１の表面１ａにフォトレジスト層２を形成した状態を示す図である。図１３は、基板１全体についての断面図である。

露光処理を行う際には、まずフォトレジスト層２が形成された上記基板１を、図１４に示すように工具５０に取り付ける。工具５０としては、例えば突出部７０ａが形成されているものを用いる。当該突出部７０ａには、基板１の内周面１ｃにほぼ一致するように円筒面７０ｂが形成されている。図１４に示すように、基板１は内周面１ｃのほぼ全面が円筒面７０ｂに密接した状態で保持される。

この状態で、図１５に示すように、例えば所望のパターン（例えば光学式エンコーダの光反射パターンなど）ＰＴが形成されたフォトマスク８０を基板１に密着または近接させて設置させる。フォトマスク８０としては、例えば基板１の内周と同一径の円形の開口部８０ａが形成されたフォトマスク８０を用いることができる。フォトマスク８０は、開口部８０ａが突出部７０ａに挿入された状態で基板１に対して設置させる。したがって、基板１は、内周を基準としてフォトマスク８０（パターンＰＴ）との間で位置決めされた状態となる。

次に、図１６に示すように、フォトマスク８０の図中上方から所定の波長のエネルギー線（紫外線など）を水銀ランプなどの光源を用いてフォトレジスト層２に照射して所定時間露光する。露光条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて適宜設定することができる。以上の処理により、フォトマスク６０に形成されたパターンＰＴに対応する像がフォトレジスト層２に転写され、当該フォトレジスト層２が露光される。

上記のように円環状に形成された基板１に対する露光処理においては、当該基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃのいずれを基準位置とすることもできる。この場合、外周面１ｂ又は内周面１ｃの円形の形状を利用することにより、露光パターンひいては光反射領域１５を外周面１ｂ又は内周面１ｃと同心円上に複数並んだ状態で形成することができるなお、基板１が例えば円形などの場合（外周のみが設けられている場合）には、当該基板１の外周面１ｂを基準位置とすることで、同様に複数の光反射領域１５を当該外周と同心円上に並んだ状態で形成することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、光を反射する表面１ａを有する基板１と、当該表面１ａのうち所定の光反射領域１５を空けた領域と基板１のうち表面１ａとは異なる外周面１ｂ及び内周面１ｃとに跨って形成され、光を吸収する光吸収層３とを備えることとしたので、基板１のうち表面１ａとは異なる部分（例えば外周面１ｂや内周面１ｃ）に到達した光は光吸収層３によって吸収されることになる。したがって、当該部分（例えば外周面１ｂや内周面１ｃ）での光反射が低減されることになる。これにより、所定の光反射領域１５とは異なる部分における光反射を防ぐことが可能となる。

加えて、本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板１０Ａは、光を透過可能な材料を用いて形成され表面１ａ及び光吸収層３を覆う保護層４を備えることとしたので、基板１の表面１ａ側を保護することができる。これにより、本実施形態では、基板１の表面１ａの劣化を防ぐことができる。これにより、光反射特性が低下しにくい光学式エンコーダ用反射板１０Ａを提供することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図１７は、本実施形態に係る光学式エンコーダ用反射板１０（１０Ｂ）の構成を示す断面図である。図１７に示すように、光学式エンコーダ用反射板１０Ｂは、第一実施形態に記載の光学式エンコーダ用反射板１０Ａに加えて被覆層１２ａを有する構成となっている。

被覆層１２ａは、光反射領域１５における基板１の表面１ａを覆うように形成されている。被覆層１２ａは、例えば光透過性を有する材料を用いて形成されている。このような材料としては、例えば樹脂などの有機材料、金属酸化物などの無機材料が挙げられる。被覆層１２ａが設けられていることにより、基板１の表面１ａが保護されるため、基板１や光吸収層３の腐食が発生しにくくなる。

また、本実施形態においても、光吸収層３は、基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃにはみ出し部分３ｂを有している。このように、光学式エンコーダ用反射板１０Ｂは、保護層４、被覆層１２ａ及びはみ出し部分３ｂを有しているため、光吸収層３と基板１との境界部分がより強く保護される構成となっている。

次に、光学式エンコーダ用反射板１０Ｂの製造方法を説明する。
まず、図１８に示すように、基板１の表面１ａに光透過性フォトレジスト層１２を形成する。上記第一実施形態と同様、例えばスピンナなどの塗工装置を用いて基板１の表面１ａに光透過性を有するフォトレジストを一様に塗布することで光透過性フォトレジスト層１２を形成する。フォトレジストは、例えば光学式エンコーダに設けられる検出光を透過する材料であれば、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。光透過性フォトレジスト層１２を形成した後、当該光透過性フォトレジスト層１２に対して所定の条件で加熱処理（プレベーク）を施す。プレベーク条件は、使用するフォトレジストの種類などに応じて適宜設定することができる。

次に、光透過性フォトレジスト層１２に所定のパターンの像を投影して当該フォトレジスト層２を露光すると共に、露光処理後、所定の現像液を用いて現像する。これらの処理により、図１９に示すように、基板１の表面１ａに光透過性レジストパターンである被覆層１２ａが形成される。現像処理の後、第一実施形態と同様、必要に応じて、被覆層１２ａが形成された基板１の表面１ａ全体を苛性処理液に浸漬させて苛性処理を施しても構わない。苛性処理を施した場合、当該苛性処理の後に基板１の表面１ａ全体を中和処理液に浸漬し、基板１の表面１ａのうち被覆層１２ａに対する上記露出部分を中和する。

次に、基板１の表面１ａを形成する金属のイオン化傾向よりも小さく、かつ、光吸収層３を形成する金属のイオン化傾向よりも大きいイオン化傾向を有する金属のイオンを含有するアルカリ性の溶液（以下、「金属イオン含有溶液」という。）に、基板１を浸漬させる。これにより、図２０に示すように、基板１の表面１ａの露出部分、基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃの金属がそれぞれ金属イオン含有溶液中の金属で置換され、被覆層１２ａに対する表面１ａの露出部分に金属置換膜５が形成される。なお、上記第一実施形態と同様、当該金属置換膜５を必ずしも形成しなくても構わない。

次に、被覆層１２ａ及び金属置換膜５が形成された基板１を無電解メッキ液に浸漬させる。金属置換膜５が形成されていない状態の基板１を無電解メッキ液に浸漬させると、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃにメッキ金属が析出する。一方、金属置換膜５が形成された基板１を無電解メッキ液に浸漬させると、金属置換膜５の金属がメッキ金属で置換される。この結果、いずれの場合にも、図２１に示すように、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃに無電解メッキ膜からなる光吸収層３が形成される。

次に、被覆層１２ａを除去せずに残留させたまま、図２２に示すように、基板１の表面１ａ側全面に保護層４を形成する。これにより、当該被覆層１２ａによって覆われた光反射領域１５や光吸収層３の酸化などによる劣化を防止することができる。保護層４は、例えばスピンコーティングなどの塗装方法により耐酸化膜形成材料などを塗布したり、真空蒸着やスッパタリングなどの真空プロセスにより誘電体材料を付着させたりすることで形成することができる。したがって、保護層４は、被覆層１２ａの上に形成されることになる。このようにして、光学式エンコーダ用反射板１０Ｂが得られる。

このように、本実施形態によれば、光吸収層３のはみ出し部分３ｂ、保護層４に加えて被覆層１２ａが設けられる構成としたので、基板１の光反射領域１５が腐食したり酸化したりして劣化するのを防ぐことができる。これにより、光反射特性が低下しにくい光学式エンコーダ用反射板１０Ｂを提供することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。本実施形態では、第一実施形態及び第二実施形態で説明した光学式エンコーダ用反射板を搭載した光学式エンコーダ（以下、単にエンコーダと表記する）ＥＣについて説明する。図２３は、エンコーダＥＣの構成を示す斜視図である。

図２３に示すように、エンコーダＥＣは、モーター装置ＭＴＲの回転軸ＳＦなどの回転体の回転情報（回転数、回転角度など）を検出する装置である。エンコーダＥＣは、回転部Ｒ及び検出部Ｄを有している。エンコーダＥＣは、回転部Ｒと検出部Ｄとが対向配置された状態で用いられる。図２４は、エンコーダＥＣの回転部Ｒの構成を示す斜視図である。以下、図２３及び図２４を参照して、エンコーダＥＣの構成を説明する。

回転部Ｒは、モーター装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに取り付けられ、回転軸ＳＦと一体的に回転する。回転部Ｒは、回転軸ＳＦに固定させるハブＨＢと、当該ハブＨＢに固定される反射板ＲＦとを有している。ハブＨＢは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などによって形成されている。ハブＨＢは、回転軸ＳＦを貫通させる貫通孔ＯＰが形成された板状部９０を有している。板状部９０のうち図２３の上側及び下側のそれぞれの面には、円筒状に形成された突出部９０ａ及び９０ｂが設けられている。突出部９０ａの径は、突出部９０ｂの径よりもやや小さくなっている。このため、突出部９０ａと突出部９０ｂとの間には段部９０ｃが形成されている。

反射板ＲＦは、当該段部９０ｃに取り付けられている。反射板ＲＦとしては、例えば上記第一実施形態及び第二実施形態のいずれかに記載の光学式エンコーダ用反射板１０（１０Ａ又は１０Ｂ）が用いられている。反射板ＲＦは、内周面ＲＦｃが段部９０ｃの壁面９０ｄのほぼ全面に密着された状態でハブＨＢに取り付けられている。反射板ＲＦとハブＨＢとが例えば不図示の接着剤などを介して接着された構成であっても構わない。

反射板ＲＦの表面ＲＦａには、例えば２種類の光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２が形成されている。当該光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２は、それぞれ円周方向に沿って並んだ複数の光反射領域１５を有している。光反射パターンＲＰ１は反射板ＲＦの外周面ＲＦｂ側に１列に設けられており、光反射パターンＲＰ２は反射板ＲＦの内周面ＲＦｃ側に１列に設けられている。

反射板ＲＦの内周面ＲＦｃの寸法精度としては、例えば２μｍ〜３μｍ以下の精度を得ることが可能である。反射板ＲＦを形成する際、例えば内周面ＲＦｃと外周面ＲＦｂとを同時に加工することにより、外周面ＲＦｂの同心度についても同様に高い精度を得ることが可能となる。このため、上記第一実施形態に記載のように反射板ＲＦの内周面ＲＦｃ又は外周面ＲＦｂのいずれを基準として光反射領域１５を形成することにより、高い同心度を持った光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２が得られることになる。このため、検出精度の高いエンコーダＥＣが得られることとなる。

モーター装置ＭＴＲの回転軸ＳＦには、不図示のベアリングが配置されている。当該ベアリングには、内部にグリースや油などが供給されている。回転軸ＳＦが回転すると、当該ベアリング内部のグリースや油が回転によって飛散する場合がある。当該グリースや油が光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２に付着すると、検出部Ｄにおける検出精度が低下してしまう。

これに対して、流通低減部として突出部９０ａ及び９０ｂがハブＨＢに設けられているため、モーター装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに配置した不図示のベアリングから反射板ＲＦの表面ＲＦａ側（光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２側）に飛散するグリースや油などが塞き止められることになる。このため、光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２にグリースや油などが付着するのを防ぐことができる構成となっている。このように、ハブＨＢの一部にラビリンスのような防油機能を付加することで、簡単な構造で、さらに信頼性を向上したエンコーダＥＣが得られる。

検出部Ｄは、上記の光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２を検出する。検出部Ｄは、発光素子ＤＬ及び受光素子ＤＲ１及びＤＲ２を有している。検出部Ｄは、例えばコップ状に形成された支持部Ｓの底部に取り付けられている。支持部Ｓは、縁部がモーター装置ＭＴＲの筐体に固定されており、かつ、どの部分も回転軸ＳＦには固定されていない状態となっている。このため、回転軸ＳＦが回転しても、支持部Ｓとモーター装置ＭＴＲの筐体との相対位置が変化しないようになっている。検出部Ｄは、不図示の制御装置に接続されており、検出結果が当該制御装置に送信されるようになっている。

発光素子ＤＬは、光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２のそれぞれへ向けて検出光を射出する。発光素子ＤＬとしては、例えばＬＥＤなどが用いられる。受光素子ＤＲ１は、例えば光反射パターンＲＰ１によって反射された検出光の進行方向上に配置されており、当該反射光を受光する。受光素子ＤＲ２は、例えば光反射パターンＲＰ２によって反射された検出光の進行方向上に配置されており、当該反射光を受光する。受光素子ＤＲ１及びＤＲ２としては、例えば光電素子などが用いられる。

上記のように構成されたエンコーダＥＣにおいては、モーター装置ＭＴＲの回転軸ＳＦが回転すると、当該回転軸ＳＦに取り付けられた回転部Ｒが回転軸ＳＦと一体的に回転する。モーター装置ＭＴＲに固定された検出部Ｄについては、回転軸ＳＦには接続されていないため、回転せずに静止した状態となる。

回転部Ｒが回転すると、当該回転部Ｒの反射板ＲＦに形成された光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２が回転方向に移動する。制御装置は、検出部Ｄの発光素子ＤＬから光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２へ向けて検出光を射出させる。当該検出光は、光反射パターンＲＰ１及びＲＰ２においてそれぞれ反射される。各反射光は、それぞれ受光素子ＤＲ１及びＤＲ２に入射し、電気信号に変換されて制御装置へ送信される。制御装置では、当該電気信号に基づいて回転軸ＳＦの回転情報を検出する。

反射板ＲＦとして、第一実施形態及び第二実施形態の光学式エンコーダ用反射板１０Ａ及び１０Ｂが用いられている場合、基板１の表面１ａのうち光反射領域１５が保護層４あるいは被覆層１２ａで覆われた構成となっている。これに対して、保護層４及び被覆層１２ａが発光素子ＤＬからの検出光に対して光透過可能な材料を用いて形成されているため、検出光は保護層４又は被覆層１２ａを透過して光反射領域１５で反射され、反射光は保護層４及び被覆層１２ａを透過して受光素子ＤＲ１及びＤＲ２に到達することとなる。

以上のように、本実施形態によれば、回転部Ｒの反射板ＲＦとして、上記第一実施形態及び第二実施形態のいずれかに記載の光学式エンコーダ用反射板１０を用いることとしたので、反射板ＲＦのうち光反射領域１５とは異なる部分（例えば外周面ＲＦｂや内周面ＲＦｃ）に到達した光は光吸収層３によって吸収されることになる。したがって、当該部分での光反射が回避されることになる。所定の光反射領域１５とは異なる部分における光反射を防ぐことが可能となるため、エンコーダＥＣにおける誤検出を回避することができる。これにより、検出精度が安定した信頼性の高いエンコーダＥＣを得ることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、光吸収層３のはみ出し部分３ｂが基板１の外周面１ｂ及び内周面１ｃの一部分に設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図２５に示すように、はみ出し部分３ｂが外周面１ｂ及び内周面１ｃの全面に亘って設けられた構成であっても構わない。

また、例えば図２６に示すように、基板１の裏面１ｄにも光吸収層３のはみ出し部分３ｃが設けられた構成であっても構わない。図２６に示す構成では、はみ出し部分３ｃがはみ出し部分３ｂに接続された状態となっている。例えば図２６の実線部分に示すように、はみ出し部分３ｃが、裏面１ｄの一部分に形成された構成であっても構わない。例えば図２６の破線部分に示すように、はみ出し部分３ｃが裏面１ｄの全面に亘って形成された構成であっても構わない。

例えば光学式エンコーダ用反射板１０の製造過程において、基板１の表面１ａ、外周面１ｂ、内周面１ｃ及び裏面１ｄの全面を無電解メッキ液に浸漬させることで、光反射領域１５以外の領域の全面に光吸収層３が形成された構成とすることができる。この場合、光反射領域１５以外の全領域において光が吸収されるため、誤検出を極力回避することができる。

また、上記実施形態では、光吸収層３が無電解メッキ法によって形成された無電解メッキ膜である例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば光吸収層３が電解酸化法によって形成された電解酸化膜であっても構わない。

光吸収層３が電解酸化膜である場合、当該光吸収層３の構成物質は、光反射面である基板１の表面１ａと直接的な結びつきを有し、基板１の表面１ａに対する光吸収層３の密着性が非常に高い。電解酸化処理（ウェットプロセス）の使用は、光反射領域１５と非反射領域を形成する際の真空プロセスの使用の回避、及び／又は低コスト化に有利である。また、電解酸化処理の使用は、高精細なパターン形成、所定膜厚の確保、及び／又は膜厚の均一性に有利であり、高分解能の光学式エンコーダに対応したパターンを備えた反射板に好ましく適用できる。

光吸収層３を電解酸化膜として形成する場合の製造方法を説明する。この工程では、鏡面状に形成された基板１の表面１ａの一部に電解酸化を施して電解酸化膜である光吸収層３を形成する。

先ず、図２７に示すように、鏡面状の反射面を有する基板１の表面１ａに上記実施形態に記載の手法と同様の手法を用いてフォトレジスト膜２を形成する。当該フォトレジスト膜を露光して、露光後に所定の現像液を用いて現像し、図２８に示すように、レジストパターン２ａを形成する。

次に、現像後の基板１に電極を接続し、電解酸化処理液に浸漬する。電解酸化処理液は、使用する基板１の種類に応じて適宜決定される。例えば、基板１として少なくとも表面がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材を使用した場合には、例えば１リットルの純水に濃度７５％の硫酸１８０ｇを混合したアルマイト処理液などを電解酸化処理液として使用する。電解酸化処理液に浸漬した基板１に所定の電流密度で所定時間通電する。電解酸化処理液の温度、電流密度、および通電時間は使用する基板１や電解酸化処理液の種類に応じて適宜決定される。

この通電により、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃが電極酸化され、図２９に示すように、当該表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃに無数の微細な孔が形成された電解酸化膜である光吸収層３が形成される。この光吸収層３の種類は使用する基板１の種類に依存し、基板１がアルミニウムの場合には酸化アルミニウム膜、アルミニウム合金の場合には酸化アルミニウム合金膜である。

光吸収層３の膜厚は通常約２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００μｍであり、約１０〜７０μｍであるのが好ましく、約１５〜５０μｍであることがより好ましい。光吸収層３の膜厚が１５μｍ未満になるとその部分の反射率が十分に低下しない傾向にあり、他方、５０μｍを超えると製造時間が長くなり、コストアップする傾向にある。光吸収層３は通常、その一部が基板１の反射面から盛り上がるように形成され、残りの部分が基板１の反射面より下側に形成される。盛り上がった部分の厚みは通常、光吸収層３全体の約１／３〜１／２程度である。

このようにして形成された光吸収層３の反射率は、例えば、基板１の表面１ａの反射率の約９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、又は１０％以下であるのが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。基板１の反射面の反射率に対する光吸収層３の反射率の割合が５０％を超えると反射領域と非反射領域との間で反射率の差が小さくなり、正確な位置決めが困難になる傾向ある。光吸収層３の反射率は、反射面の反射率より低く、例えば、約８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、５％以下であるのが好ましく、３０％以下であるのがより好ましい。

本実施形態において、基板１の表面１ａと光吸収層３との反射率の差をより拡げるために、例えば光吸収層３（非反射領域）を染色しても構わない。これにより光吸収層３の反射率が低下する。この染色処理は、基板１の表面１ａの染色を防止するため、例えばレジストパターン２ａを除去する前に施すようにする。

染色方法としては、電解酸化工程を行った後の基板１を染色液に浸漬して光吸収層３に染料を含浸させる方法が挙げられる。また、含浸された染料は光吸収層３の孔に入りこんでいるため、この孔の入口を塞ぐことにより染料を孔中に封入し、洗浄処理などの際の脱色を防止することができる。この封入は染色処理後の反射板材料を封孔液に浸漬することにより実施することができる。

染色液としては、純水に黒色染料を溶解した黒色染色液、および黒色に順ずる濃色の染色液が挙げられるが、非反射領域の反射率をより低減できる点で黒色染色液が好ましい。また、前記封孔液としては、酢酸ニッケル系や酢酸コバルト系などの薬剤を水に溶解したものが挙げられる。

次に、図３０に示すように、レジストパターン２ａを除去する。レジストパターンの除去方法としては、電解酸化工程または染色工程を行った後の基板１をレジスト剥離液に浸漬する方法などが挙げられる。レジスト剥離液としては、使用したフォトレジストの種類に応じて適宜選択して使用することができる。また、浸漬処理条件は使用するレジスト剥離液の種類に応じて適宜設定される。

このようにしてレジストパターンを除去することにより基板１の反射面の電解酸化されていない部分（鏡面部分）が露出し、この鏡面部分からなる光反射領域１５と電解酸化膜である光吸収層３からなる非反射領域とを有する光学式エンコーダ用反射板を得ることができる。

上記の製造方法により得られた光学式エンコーダ用反射板は、基板１の表面１ａの露出部分、外周面１ｂ及び内周面１ｃを直接電解酸化しているため、形成される電解酸化膜と基材との剥離が発生しない。また、上記の製造方法は、光反射領域１５と光反射層３とを形成する際に真空プロセスを使用しないため、従来の光学式エンコーダ用反射板の製造方法に比べて低コストで生産性の高いものである。

上記製造過程において、必要に応じて後述する染色処理を施した後、通常、レジストパターンを除去するが、フォトレジストとして光透過性フォトレジスト（被覆層１２ａを形成する場合のフォトレジスト）を使用した場合には、透明レジストパターンを除去せず、光透過性フォトレジストのレジストパターンを当該被覆層１２ａとして残留させておくようにしても構わない。

１０（１０Ａ、１０Ｂ）…光学式エンコーダ用反射板 ＥＣ…エンコーダ １…基板 ＲＦ…反射板 １ａ、ＲＦａ…表面 １ｂ、ＲＦｃ…内周面 １ｃ、ＲＦｂ…外周面 １ｄ…裏面 ３…光吸収層 ３ｂ、３ｃ…はみ出し部分 ４…保護層 １５…光反射領域

Claims (13)

1. 光を反射する光反射面を有する基板と、
   前記光反射面のうち所定領域を空けた第一領域と前記基板のうち前記光反射面から外れた第二領域とに跨って形成され、前記光を吸収する光吸収層と、
   前記光を透過可能な材料を用いて形成され、前記光反射面及び前記光吸収層を覆う保護層と
   を備える光学式エンコーダ用反射板。
2. 前記光吸収層は、無電解メッキ膜又は電解酸化膜を含む
   請求項１に記載の光学式エンコーダ用反射板。
3. 前記基板は、前記光反射面に平行に形成された裏面、及び、前記光反射面と前記裏面とを接続する側面、を有し、
   前記第二領域は、少なくとも前記側面の一部に設けられる
   請求項１又は請求項２に記載の光学式エンコーダ用反射板。
4. 前記第二領域は、前記側面のほぼ全面に設けられる
   請求項３に記載の光学式エンコーダ用反射板。
5. 前記第二領域は、前記側面及び前記裏面に設けられる
   請求項３又は請求項４に記載の光学式エンコーダ用反射板。
6. 前記基板は、金属材料を用いて形成されている
   請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板。
7. 光透過可能な材料を用いて形成され、前記所定領域を覆う被覆層
   を備える請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板。
8. 前記基板は、円形に形成されており、
   前記所定領域は、前記基板の外周に沿って複数配置されている
   請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板。
9. 前記所定領域は、前記基板の基準位置を中心とした円の円周に沿って複数配置されている
   請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板。
10. 前記基板は、外部に接続される被接続部を有し、
    前記基準位置は、前記被接続部に設けられる
    請求項９に記載の光学式エンコーダ用反射板。
11. 前記基板は、前記表面への液状体の流通を低減する流通低減部を有する
    請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ用反射板を備える
    エンコーダ。
13. 光を反射する光反射面を有する基板において、前記光を吸収する光吸収層を、前記光反射面のうち所定領域を空けた第一領域と前記基板のうち前記光反射面から外れた第二領域とに跨るように形成する工程と、
    前記光反射面及び前記光吸収層を覆う保護層を、前記光を透過可能な材料を用いて形成する工程と
    を含む光学式エンコーダ用反射板の製造方法。

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