JP6171213B1 - 光学式エンコーダ用反射板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入射光の乱反射が発生せずに検出精度に優れ、かつスリッドの脱落が起きない光学式エンコーダ用反射板とその製造方法を提供する。【解決手段】銅めっきで形成されたスリッド３は、ニッケルめっきで形成された円板体２に嵌め込まれ、さらにスリッド３は係合突起３２を有するので、円板体２から脱落する恐れがない。また、銅めっきでスリッド３を形成したその上から円板体２をニッケルめっきで形成するので、スリッド３の露出面は、円板体２の反射面と面一であり、そのためスリッド３と円板体２の段差による乱反射が発生しないため、検出精度が優れている。【選択図】図１

Description

本発明は、光を反射させて物体の変位を検出するための光学式エンコーダに用いられる光学式エンコーダ用反射板とその製造方法に関するものである。

従来の光学式エンコーダ用反射板１００では、図３に示すように、スリッド１０２は、ステンレスやニッケルなどの金属からなる平板状の円板１０１上に、スリッド１０２を黒クロムめっきや銅めっきで形成したものである（例えば特許文献１参照）。

ここで光学式エンコーダ用反射板１００のスリッド１０２が形成された側は、光を有効に反射するために鏡面に近い光沢を有する必要があるが、このような平滑性の高い表面の上にめっき皮膜を形成した場合、密着性が悪く、使用中に剥離をする恐れがある。

また、このような方法でスリッド１０２を形成した場合、円板１０１との間に多少なりとも段差が発生することは不可避であるので、入射光がこの段差で乱反射を起こして、検出精度を低下させるという問題があった。

特許第５９２５３６５号公報

この発明の目的は、上記事情に鑑み、使用時の入射光の乱反射が起きにくく、さらにスリッドが剥離しない光学式エンコーダ用反射板と、その簡便な製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金属製の薄板状の円板体からなる光学式エンコーダ用反射板であって、前記円板体は、平坦かつ光を反射可能な光沢面を有し、前記光沢面は、面内に所定のパターンで配列されたスリッドを有し、前記スリッドの一面は、前記光沢面と面一に形成されており、前記スリッドは、側面断面図で見たとき、矩形状のスリッド本体と、前記スリッド本体の露出面に対向する側に形成され、横幅が前記スリッド本体より広くせり出した形状の係合突起から構成され、全体としてマッシュルーム型をしており、前記光沢面と同一面に露出する表面以外は、前記円板体に嵌め込まれた銅片であり、前記スリッドの前記光沢面と同一面に露出する表面が黒色処理されている、ことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、光学式エンコーダ用反射板の製造方法であって、光沢を有する導電性のめっき基材上に、スリッドのパターンに対応した所定のパターンで第一のレジストを形成し、前記めっき基材上に、銅めっき皮膜を放射線状の配列で形成し、前記第一のレジストを除去し、前記めっき基材上に、第二のレジストを、前記銅めっき皮膜の配列と同心円状に、円環状に形成し、前記めっき基材上に、前記銅めっき皮膜より厚くニッケルめっき皮膜を形成し、前記第二のレジストを除去し、前記ニッケルめっき皮膜を、前記銅めっき皮膜とともに前記めっき基材から剥離して、薄板状の円板体を形成し、前記円板体に銅の黒化処理を施して、前記円板体のめっき基材側の面における前記銅めっき皮膜の露出部を黒化する、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光沢面とスリッドが面一に形成されているため、両者の段差における乱反射が起こらず、検出精度を高めることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、スリッドが円板体に嵌め込まれた銅片であるので、スリッドの剥離が起きず、寿命を長くすることが可能である。

請求項３に記載の発明によれば、フォトリソグラフィー法とめっき法を併用することで、高い精度と生産性で光学式エンコーダ用反射板を製造することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る、光学式エンコーダ用反射板の概略の正面図（ａ）と、側面断面図（ｂ）である。 本発明の実施の形態１に係る、光学式エンコーダ用反射板の概略製造工程図である。 従来の光学式エンコーダ用反射板の概略の正面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。

本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図面において、図面中の各部の構成の大きさ、間隔、数、その他詳細は、視認と理解の助けのために、実際の物とから大幅に簡略化・省略化して表現している。

実施の形態１
図１は、実施の形態１にかかる、光学式エンコーダ用マスク１の概略の正面図（ａ）と、側面断面図（ｂ）である。

光学式エンコーダ用反射板１は、金属製の薄板状の円板体２と、円板体2の中央に形成された円状の軸受穴２１と、円板体２の片面に所定のパターンで軸受穴２１と同心円状に放射線状に配列されたスリッド３から構成されている。

本願発明では円板体２を構成する金属は、特にめっきにより形成されたニッケルを使用している。軸受穴２１の中心からの半径が５〜２０ｍｍ、厚さが０．１〜１ｍｍであり、軸受穴２１の半径は、２〜５ｍｍに設定されている。また、スリッド３は、円板体２の中心に向かって先細る形状をしており、その長辺（半径方向の線）を円板体２の中心に向かって伸ばすと、円板体２の中心を通るような形状をしている。そして、その長手方向（半径方向）の長さは０．３〜４．０ｍｍである。また、スリッド３の幅は、円板体２の中心とスリッド３の２つの長辺のなす角θ_１が０．５〜５°、スリッド３の間隔は、同様に隣接するスリッド３の長辺のなす角θ_２が０．５〜５°になるように設定されている。

円板体２の、スリッド３が形成された面（以下「反射面」という）は、光を良く反射するように光沢面であり、表面粗さＲａは０．１μｍ未満に形成されている。一方、円板体２の、スリッド３が形成されていない面（以下「裏面」という）は、光沢面とは限らず、曇った半光沢面や、無光沢面でもよい。

スリッド３は、金属製であり、本願発明では特にめっきにより形成された銅を使用している。そして側面断面図で見たとき、矩形状のスリッド本体３１と、係合突起３２から構成されており、円板体２に嵌め込まれた構造をしている。

スリッド本体３１は、前述のように、円板体２の中心に向かって先細る形状（すなわち細長い台形）をしており、その一面は反射面と面一に形成され、外部に露出している。この露出した面は、光の反射を抑えるために、酸化処理により黒化処理されている。

係合突起３２はスリッド本体３１の露出面に対向する側に形成されており、スリッド本体３１とあわせて全体としてマッシュルーム型をしており、横幅はスリッド本体３１よりも広くせり出し、円板体２に係合することで、円板体２からスリッド３が脱落することを防止している。

ここで、スリッド本体３１の厚さ（Ｈ）は、後述するめっき工程で、円板体２を適正に形成するために、スリッド本体３１のせり出し（Ｌ）以上の寸法に設定されている。仮にＬがＨより大きい場合には、せり出しの直下の部分は、係合突起３２に遮蔽されてめっきが形成しにくくなるので、円板体２が適正に形成されず、形状不良を起こしやすくなる。

次に、図２に基づいて、フォトリソグラフィー法と、めっき（ニッケル、銅）により光学式エンコーダ用反射板１を製造する方法を説明する。

まず、光沢を有する導電性のめっき基材４１を用意する（図２（ａ））。めっき基材４１は厚さ０．５〜２ｍｍの平板状であり、その素材は、形成されためっきを剥離できるように、ステンレス製のものが好ましい。また、反射面での光の反射を良くするために、鏡面に近い光沢であることが好ましい。具体的には、円板体２の反射面の粗さと同様、表面粗さＲａは０．１μｍ未満であることが好ましい。

次に、このめっき基材４１上に第一のレジスト４２を、スリッド３のパターンに対応した所定のパターンで形成する（図２（ｂ））。この第一のレジスト４２は、フォトリソグラフィー法により、形成する。すなわち、レジストでめっき基材４１を被覆し、所定のパターンで露光して、レジストの一部を硬化させ、これを炭酸ソーダなどのアルカリ液で現像することで、形成される。この所定のパターンは、スリッド３の配置パターンに対応しており、レジストの厚さは、スリッド本体３１の厚さＨに等しいものに設定される。具体的には、５〜１０μｍである。

レジストの素材は、ドライフィルム状や、液体状のいずれでも良いが、厚さを正確に形成できる点ではドライフィルムが好ましく、厚さを自在に調整できる点では液体状のものが好ましい。

次に、めっき基材４１上に、銅めっきにより皮膜を形成し、スリッド３を作製する（図２（ｃ））。ここで、銅めっきは、第一のレジスト４２の厚さより厚く形成するいわゆるオーバーハングめっきを行い、銅めっきが縦方向のみでなく、第一のレジスト４２上を這うように横方向に成長させて係合突起３２を形成する。このとき、前述のように、円板体２の形成を適正に行うために、せり出しの長さＬは第一のレジストの厚さＨ以下とする必要がある。ＬがＨより大きいときには、係合突起３２に遮蔽されて、円板体２の形成を適正に行われなくなる。

次に、第一のレジスト４２を、苛性ソーダなどのアルカリ液で除去すると、スリッド３である銅めっき皮膜が現れる（図２（ｄ））。この銅めっき皮膜が、スリッド３となる。

次に、めっき基材４１上に第二のレジスト４３を円環状に形成する（図２（ｅ））。この第二のレジスト４３は、スリッド３の配列と同心円状であり、円板体２の外形及び軸受穴２１に対応する位置と大きさに形成され、第一のレジスト４２と同様にレジスト被覆、露光、現像のフォトリソグラフィー法で形成され、その厚さは、円板体２の厚さ以上である。

次に、めっき基材４１上に、銅めっき皮膜で形成されたスリッド３より厚くニッケルめっき皮膜を形成し、円板体２を形成する（図２（ｆ））。このニッケルめっきは、無電解・電解めっきの何れでも良く、まためっき浴は電気ニッケルめっき浴、無電解ニッケルめっき浴の何れでも良く、さらに電気ニッケルめっき浴は、スルファミン酸ニッケルめっき浴、ワット浴のいずれでも良い。なお、ニッケルめっきは、スリッド３上では実際には盛り上がる形状となるが、図においては、簡略化の為に平坦に表現している。

次に、めっき基材４１から、第一のレジスト４２と同様な方法で、第二のレジスト４３を除去し、円板体２と軸受穴２１を形成する（図２（ｇ））。

次に、ニッケルめっき皮膜である円板体２を、銅めっき皮膜であるスリッド３とともに、めっき基材４１から剥離して、薄板状の円板体２を形成する（図２（Ｈ））。

次に、円板体２に銅の酸化処理による黒化処理を施して、円板体２のめっき成長面と反対側の面における銅めっき皮膜であるスリッド３の露出部を黒化することで、光学式エンコーダ用反射板１を得る。

この発明によれば、光沢面とスリッド３が面一に形成されているため、両者の段差における乱反射が起こらず、検出精度を高めることが可能となる。

また、スリッド３が円板体２に嵌め込まれた銅片であるので、スリッド３の剥離が起きず、寿命を長くすることが可能である。

さらに、フォトリソグラフィー法とめっき法を併用することで、高い精度と生産性で光学式エンコーダ用反射板１を製造することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本願発明の範囲は以上の実施の形態に限られるものではなく、これと同視しうる他の形態に対しても及ぶ。

例えば、スリッド３は、係合突起３２を持たずにスリッド本体３１のみ（すわなち、オーバーハングめっきを行わない）としてもよい。この場合、スリッド３と円板体２の密着性は、実施の形態より劣るものの、スリッド本体３１が円板体２に嵌め込まれ、さらに銅に対してニッケルめっき皮膜は強く密着するため、従来の光学式エンコーダ用反射板１００に比べると、スリッド３の密着性は高い。

また、軸受穴２１は円状に限られず、一部を切欠いたＤ字型状でもよい。この場合、軸の空回りを防止することができるので、より検出精度を良くすることが可能となる。

１ 光学式エンコーダ用反射板
２ 円板
２１ 軸受穴
３ スリッド
３１ スリッド本体
３２ 係合突起
４１ めっき基材
４２ 第一のレジスト
４３ 第二のレジスト

Claims (2)

1. 金属製の薄板状の円板体からなる光学式エンコーダ用反射板であって、
   前記円板体は、平坦かつ光を反射可能な光沢面を有し、
   前記光沢面は、面内に所定のパターンで配列されたスリッドを有し、
   前記スリッドの一面は、前記光沢面と面一に形成されており、
   前記スリッドは、側面断面図で見たとき、矩形状のスリッド本体と、前記スリッド本体の露出面に対向する側に形成され、横幅が前記スリッド本体より広くせり出した形状の係合突起から構成され、全体としてマッシュルーム型をしており、前記光沢面と同一面に露出する表面以外は、前記円板体に嵌め込まれた銅片であり、
   前記スリッドの前記光沢面と同一面に露出する表面が黒色処理されている、
   ことを特徴とする、光学式エンコーダ用反射板。
2. 光沢を有する導電性のめっき基材上に、スリッドのパターンに対応した所定のパターンで第一のレジストを形成し、
   前記めっき基材上に、銅めっき皮膜を放射線状の配列で形成し、
   前記第一のレジストを除去し、
   前記めっき基材上に第二のレジストを、前記銅めっき皮膜の配列と同心円状に、円環状に形成し、
   前記めっき基材上に、前記銅めっき皮膜より厚くニッケルめっき皮膜を形成し、
   前記第二のレジストを除去し、
   前記ニッケルめっき皮膜を、前記銅めっき皮膜とともに前記めっき基材から剥離して、薄板状の円板体を形成し、
   前記、円板体に銅の黒化処理を施して、前記円板体のめっき基材側の面における前記銅めっき皮膜の露出部を黒化する、
   ことを特徴とする、光学式エンコーダ用反射板の製造方法。
   

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