JP6572400B1 - Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same - Google Patents
Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6572400B1 JP6572400B1 JP2019063221A JP2019063221A JP6572400B1 JP 6572400 B1 JP6572400 B1 JP 6572400B1 JP 2019063221 A JP2019063221 A JP 2019063221A JP 2019063221 A JP2019063221 A JP 2019063221A JP 6572400 B1 JP6572400 B1 JP 6572400B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main surface
- light
- encoder scale
- recesses
- layer
- 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.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Abstract
【課題】高精度で微小な位置変位の測定を行うことが可能なエンコーダ用スケールを得る。【解決手段】実施形態にかかるエンコーダ用スケールは、第1主面、及び第1主面の反対の表面に設けられた第2主面を有する金属基材と、第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、互いに隣接する複数の凹部間に形成された光反射部と、複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含み、光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有する。【選択図】図9An encoder scale capable of measuring a minute position displacement with high accuracy is obtained. An encoder scale according to an embodiment is provided on a first main surface, a metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface, and the first main surface. A plurality of recesses having a predetermined pattern, a light reflecting portion formed between a plurality of adjacent recesses, and a light absorption portion provided in the plurality of recesses, the width W1 of the light absorption portion, The height D1 has a relationship represented by D1> W1. [Selection] Figure 9
Description
本発明の実施形態は、エンコーダ用スケール、その製造方法、及びこれを用いた制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an encoder scale, a manufacturing method thereof, and a control device using the same.
モータの回転速度や位相を精度よく検出する技術、及び可動物体の移動位置を精度よく検出する技術に組み込まれる機構として、エンコーダと称される機構がある。
エンコーダは、機械的な位置の変化として、回転位置または直線位置をセンサで測定して、電気信号として位置情報を出力することができる。
There is a mechanism called an encoder as a mechanism incorporated in a technique for accurately detecting the rotational speed and phase of a motor and a technique for accurately detecting the moving position of a movable object.
The encoder can measure the rotational position or the linear position with a sensor as a change in mechanical position, and output position information as an electrical signal.
エンコーダには、検出装置とスケールとが用いられ、位置の検出方法により、スケールを光で検出する光学式、磁気で検出する磁気式、電磁誘導で検出する電磁誘導式などがある。
光学式の検出装置として、光送信器から光を出力し、前記スケール板の光透過部(例えばスリット)を通過した光を光受信器で、受信する仕組みを有する透過型がある。あるいは、他の光学式の検出装置として、光出力部と光受信部を含む光送受信器を有し、そして、光出力部から前記スケール板に向けて光を出力し、前記スケール板の光反射部から反射した光を光受信部で受信するという仕組みを有する反射型がある。
As the encoder, a detection device and a scale are used, and there are an optical type that detects the scale with light, a magnetic type that detects with magnetism, an electromagnetic induction type that detects with electromagnetic induction, and the like, depending on the position detection method.
As an optical detection device, there is a transmission type that has a mechanism in which light is output from an optical transmitter and light that has passed through a light transmission portion (for example, a slit) of the scale plate is received by an optical receiver. Alternatively, as another optical detection device, it has an optical transceiver including a light output unit and a light reception unit, and outputs light from the light output unit toward the scale plate, and the light reflection of the scale plate There is a reflection type having a mechanism in which light reflected from the unit is received by the light receiving unit.
直線と回転の位置を測定するための目盛として、例えば、直線スケール、円板スケール、及びリング状スケールが使用される。
例えば、反射型の光学式検出装置に使用されるスケールは、例えばガラスやPET等の基材に光吸収部と光反射物を形成している。
As a scale for measuring the position of the straight line and the rotation, for example, a linear scale, a disc scale, and a ring scale are used.
For example, a scale used in a reflective optical detection device has a light absorbing portion and a light reflector formed on a base material such as glass or PET.
この目盛りをより細かくすることにより、より微小な位置変位を測定することが可能であることから、高精度で微細なスケールの作成が望まれる。 By making this scale finer, it is possible to measure a finer position displacement. Therefore, it is desired to create a fine scale with high accuracy.
上記の課題を解決するために、本発明は、高精度で微小な位置変位の測定を行うことが可能なエンコーダ用スケールを得ることを目的とする。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to obtain an encoder scale capable of measuring a minute position displacement with high accuracy.
本発明によれば、第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に設けられた第2主面を有する金属基材と、
前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、
前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含み、
前記光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有するエンコーダ用スケールが提供される。
According to the present invention, a metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface;
A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
A light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other;
A light absorbing portion provided in the plurality of recesses,
An encoder scale having a relationship in which the width W1 and the height D1 of the light absorbing portion are expressed by D1> W1 is provided.
また、本発明によれば、母材上に、レジスト層を形成する工程、
露光、現像することによりパターニングし、膜厚方向から母材に向かってテーパを有する複数の凸部を含むレジストパターン層を形成する工程、
前記母材上に前記レジストパターン層を介して、レジストパターン層が埋没するまでめっきを行い、前記母材との界面に第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に第2主面を有するめっき金属層を形成する工程、
前記めっき金属層の第1主面から前記母材を剥離して、前記第1主面にレジストパターン層を露出させる工程、
前記第1主面から前記レジストパターン層を除去することにより、前記めっき金属層の第1主面に、前記複数の凸部に対応する複数の凹部を有する金属基材を形成する工程、
前記複数の凹部に光吸収材料を含む光吸収組成物を適用する工程、及び
前記第1主面を研磨し、前記光吸収組成物の余剰な部分を除去すると共に第1主面を平滑にすることにより、前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含むエンコーダ用スケールを形成する工程を含むエンコーダ用スケールの製造方法を提供する。
According to the present invention, a step of forming a resist layer on the base material,
Patterning by exposure and development, and forming a resist pattern layer including a plurality of convex portions having a taper from the film thickness direction toward the base material;
Plating is performed on the base material through the resist pattern layer until the resist pattern layer is buried, and a first main surface is formed on the interface with the base material, and a second main surface is formed on the surface opposite to the first main surface. Forming a plated metal layer having a surface;
Peeling the base material from the first main surface of the plated metal layer to expose a resist pattern layer on the first main surface;
Forming a metal substrate having a plurality of recesses corresponding to the plurality of protrusions on the first main surface of the plated metal layer by removing the resist pattern layer from the first main surface;
Applying a light-absorbing composition containing a light-absorbing material to the plurality of recesses, and polishing the first main surface to remove excess portions of the light-absorbing composition and to smooth the first main surface A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
Provided is an encoder scale manufacturing method including a step of forming an encoder scale including a light reflecting portion formed between the plurality of concave portions adjacent to each other and a light absorbing portion provided in the plurality of concave portions. .
さらに、本発明によれば、第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に設けられた第2主面を有する金属基材、
前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部、
前記複数の凹部内に設けられた光吸収部を含み、及び
前記光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有するエンコーダ用スケールと、
前記エンコーダ用スケールに対して光を照射するとともに前記エンコーダ用スケールから反射する光を受光し、光電変換パルスを検出する光送受信器とを含む制御装置が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface,
A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
A light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other;
A light absorbing portion provided in the plurality of recesses, and a width W1 and a height D1 of the light absorbing portion, and an encoder scale having a relationship represented by D1>W1;
There is provided a control device including an optical transceiver that irradiates light to the encoder scale, receives light reflected from the encoder scale, and detects a photoelectric conversion pulse.
本発明によれば、高精度で微小な位置変位の測定を行うことが可能なエンコーダ用スケールが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an encoder scale capable of measuring a minute position displacement with high accuracy.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明にかかる制御装置の一例によるエンコーダ用スケールを使用したモータ制御システムの構成例を示している。
100はエンコーダであり、スケール200A、検出装置300を含む。スケール200Aは、回転盤であり、モータ600により回転駆動される。検出装置300は、電源301、光送受信器302、増幅器303、パルス処理回路304を含む。
回転盤型のスケール200Aは、例えばモータ600の回転軸に直接取り付けられており、その回転面には、放射状に光反射部と光吸収部とが交互に配置されている(この構造については後で説明する)。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a motor control system using an encoder scale according to an example of a control device according to the present invention.
The rotary
光送受信器302は、例えばLED(或いはレーザ)からの光をハーフミラー(プリズム)、レンズを介して前記回転面に照射し、この回転面から反射してきた光をハーフミラー(プリズム)を介して受光素子で受ける。受光素子から出力した検出信号(光電変換パルス)は、増幅器303にて増幅され、パルス処理回路304に入力する。
パルス処理回路304は、検出信号の波形整形、計数、計数値変化の検出、計数値のアナログ変換などを行い、必要とされる信号(或いはデータ;エンコーダ用スケールに対する光送受信器の相対位置データ)をモータ制御装置500に与える。モータ制御装置500は、受け取った信号(或いはデータ)を制御プログラムに従って処理し、モータ600の回転速度の増減、停止などを実施する。
上記エンコーダ100において、光送受信器302は、回転盤型のスケール200Aの内周側、外周側へ移動できるように構成されていてもよい。内周側に位置するときは、光反射部と光吸収部の配列ピッチの密度が高くなり検出精度を高くすることが可能であり、外周側に位置するときは、光反射部と光吸収部の配列ピッチの密度が低くなり、検出精度を緩和することが可能である。
The
The
In the
図2は、他の実施形態によるエンコーダ用スケールを使用したモータ制御システムの構成例を示している。図1の部品と同様な部品には図1と同じ符号を付している。先のスケール200Aは、その形状が回転盤であった。そして、光反射部と光吸収部とが放射状であり、交互に配置されているが、図2の実施形態では、スケール200Bは、帯状であり、その長手方向に光反射部と光吸収部とが等間隔で交互に配置されている。
スケール200Bは、例えばレール810に沿って配置されている。レール810は、例えばボックス型のキャリッジ800をガイドするもので、このキャリッジ800内に、モータ600が配置されている。モータ600は、回転することでキャリッジ800を矢印X−X方向へ駆動する。モータ600が回転し、キャリッジ800が移動している途中は、光送受信器300は、光をスケール200Bに照射しながらその反射光を受光する。これにより検出装置300がキャリッジ800の移動状況(移動位置)を検出する。このときもキャリッジ800の位置も精度よく検出される。
FIG. 2 shows a configuration example of a motor control system using an encoder scale according to another embodiment. Components similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. The shape of the
The scale 200B is arranged along the
上記したように制御装置は、エンコーダ用スケールと、前記エンコーダ用スケールに対して光を照射するとともに前記エンコーダ用スケールから反射する光を受光し、光電変換パルスを検出する光送受信器を備え、前記エンコーダ用スケールに対する前記光送受信器の相対位置データを得る検出装置とを備えることを特徴とする。
ここでエンコーダ用スケールは、回転盤でありモータにより回転され、前記検出装置は前記モータの回転を制御するものである。或いは、前記エンコーダ用スケールは、直線板状であり直線移動するキャリッジの移動方向に沿って配置され、前記検出装置は前記キャリッジを駆動するモータの回転を制御するものである。
As described above, the control device includes an encoder scale, an optical transceiver that irradiates light to the encoder scale and receives light reflected from the encoder scale, and detects a photoelectric conversion pulse, And a detector for obtaining relative position data of the optical transceiver with respect to the encoder scale.
Here, the encoder scale is a rotating disk and is rotated by a motor, and the detection device controls the rotation of the motor. Alternatively, the encoder scale is in the form of a straight plate and is disposed along the moving direction of the linearly moving carriage, and the detection device controls the rotation of a motor that drives the carriage.
次に、上記したスケール200A,200Bの製造方法について説明する。
図3ないし図9は、スケール200Bの製造工程を表す模式的な断面図を示す。
まず、図3に示すように、母材1として、少なくとも一方の表面1aが鏡面加工されたステンレス等の金属板を用意する。
続いて、鏡面加工された表面1a上に例えばレジストを用いてレジスト層2を形成する。必要に応じて、レジスト層2を例えば100〜200℃の温度でプリベークし、レジスト層2を母材1に密着させることができる。
その後、レジスト層2の表面2a上に幅r1の遮蔽部5bと幅r2の開口部5aが交互に配列され、縞模様になっている非反射マスク5を配置する。マスク5を介して、表面2aから、この表面2aの反対側にあり、金属板1の表面1aに接する表面2bにかけて、露光を行う。
Next, a method for manufacturing the
3 to 9 are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the scale 200B.
First, as shown in FIG. 3, a metal plate such as stainless steel having at least one
Subsequently, a resist
After that, on the
このとき、露光光源として、複数の波長の光を組み合わせた光源を使用することにより、矢印101に示すように、マスク5の開口部5aを透過して表面2aからレジスト層2の膜厚方向に入射した光が、矢印102に示すように、表面2aの反対の表面2b付近で広がるように制御することができる。複数の波長の光として、例えば365nm,385nm,及び405nmの3つの波長の光を使用することができる。3つの波長の光は、それぞれの使用率(%)、及び光量(mJ/cm2*秒)を変更することにより制御できる。
At this time, by using a light source that combines light of a plurality of wavelengths as the exposure light source, the light passes through the
母材として、ステンレススチールの他、例えば、Niを含む材料、Cu,またはAl等を使用することも可能である。母材の厚さは、例えば100〜1000μmにすることができる。母材の厚さは100μm未満であると、反りが発生する原因となる傾向があり、1000μmを超えると、反りが発生する原因となるとなる傾向がある。
レジスト層としては、非反射マスクの開口幅r1の幅に対し3倍の厚さD1を有するポジ型のレジスト等を使用することができる。深さD1は5μm未満であると、非反射マスクの反射が明るくなる傾向がある。5μm以上であると、反射率が0に近くなる傾向がある。
In addition to stainless steel, for example, a material containing Ni, Cu, Al, or the like can be used as the base material. The thickness of the base material can be set to 100 to 1000 μm, for example. If the thickness of the base material is less than 100 μm, it tends to cause warpage, and if it exceeds 1000 μm, it tends to cause warpage.
As the resist layer, a positive resist or the like having a thickness D1 that is three times the width of the opening width r1 of the non-reflective mask can be used. When the depth D1 is less than 5 μm, the reflection of the non-reflective mask tends to be bright. If it is 5 μm or more, the reflectance tends to be close to zero.
次に、図4に示すように、露光後、現像を行うことにより、露光されたレジストが除去され、母材1側の表面6b付近に、母材1に向かって膜厚方向にテーパを有し、マスク5側の表面6aの幅よりも表面6bの幅が狭い複数の凸部6−1を含むレジストパターン6を形成する。必要に応じて、レジストパターン6を100〜200℃の温度でポストベークすることにより、現像後のレジストパターン6を金属板1に密着させることができる。
Next, as shown in FIG. 4, after exposure, development is performed to remove the exposed resist, and there is a taper in the thickness direction toward the
その後、図5に示すように、レジストパターン6が設けられた金属板1上に例えばニッケル等のめっき金属を用いてめっきを行うことにより、複数の凸部6−1間をめっき金属で埋め、さらに、めっきを続けて、複数の凸部6−1上を覆いかぶせるようにめっき層7を形成する。
実施形態にかかるエンコーダ用スケールの製造方法によれば、図3、及び図4に示すように、表面2b付近で角度がつくように、露光して現像してテーパを設けると、表面2bでは隣接する凸部6−1同士が分離してメッキ後に輪郭が明確になることから、レジストパターン6の転写不良が生じにくい。また、めっき工程において、表面2bでは隣接する凸部6−1同士の間隔がテーパによって広がっているためにその後のめっき処理がしやすくなる。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the
According to the method for manufacturing an encoder scale according to the embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, when a taper is formed by exposure and development so that an angle is formed near the
次に、図6に示すように、めっき層7から金属板1をはがして、めっき層7の金属板1に接触していた表面7bを露出させる。なお、説明の都合上、図6では、図5のめっき層7の表面7bと反対の表面7aの向きを反転している。
続いて、図7に示すように、レジストパターン6をめっき層7の表面7bから剥離すると、複数の凹部8が設けられる。
Next, as shown in FIG. 6, the
Subsequently, as shown in FIG. 7, when the resist
図8に示すように、めっき層7の表面7b及び表面7bに設けられた複数の凹部8に、光吸収材料を含む光吸収組成物として例えばカーボンブラックとエポキシ樹脂などの混合物を適用し、複数の凹部8上及び複数の凹部8間の表面7b上に光吸収組成物を適用し、複数の凹部8を光吸収組成物で埋めると共に、複数の凹部8に埋め込まれた光吸収組成物及び複数の凹部8間のめっき層7の表面7b上を光吸収組成物で覆いかぶせるように光吸収組成物層9を形成する。
その後、例えば100〜200℃の温度で光吸収組成物層9を加熱して熱硬化させる。
なお、ここでは、光吸収部の光吸収材料として例えばカーボンブラック等を使用し、エポキシ樹脂に分散させた混合物を適用しているが、光吸収層として、同一波長の光に対し、光反射層の反射率とは異なる反射率を有するものを使用することが可能である。このため、光反射部を、所定の光に対して第1反射率を有する第1反射部とし、光吸収部を、第1反射部とは異なる第2反射率を有する第2反射部とすることができる。第2反射部に使用される材料はカーボンブラックに限らず、エポキシ樹脂、着色材等を使用することができる。
As shown in FIG. 8, a mixture of, for example, carbon black and epoxy resin is applied to the
Thereafter, the light absorbing composition layer 9 is heated and cured at a temperature of 100 to 200 ° C., for example.
In this case, for example, carbon black or the like is used as the light absorbing material of the light absorbing portion, and a mixture dispersed in an epoxy resin is applied. However, as the light absorbing layer, a light reflecting layer for light of the same wavelength. It is possible to use a material having a reflectance different from that of the above. For this reason, the light reflecting portion is a first reflecting portion having a first reflectance with respect to predetermined light, and the light absorbing portion is a second reflecting portion having a second reflectance different from the first reflecting portion. be able to. The material used for the second reflecting portion is not limited to carbon black, and an epoxy resin, a coloring material, or the like can be used.
図9は、エンコーダ用スケールの最終工程を表す図であり、実施形態にかかる方法により得られたエンコーダ用スケールの一例を表す図である。
図9に示すように、光吸収組成物層9にラビング処理等を行い、光吸収組成物層9の一部すなわち複数の凹部に埋め込まれた光吸収組成物の部分9aを残して、光吸収組成物層9のその他の部分すなわち部分9a及び表面7bの上に設けられた光吸収組成物の部分9bを除去するとともに、表面7bを平滑にして反射率を上げ、光反射部7−1を得る。
これにより、表面7a、及び表面7aの反対の表面に設けられた表面7bを有するめっき層からなる金属基材7と、表面7a上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部8と、互いに隣接する前記複数の凹部間に設けられた光反射部7−1と、複数の凹部内に設けられた部分からなる光吸収部9aとを含み、7b側から見て縞模様になっているエンコーダ用スケール200Bが得られる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a final process of the encoder scale, and is a diagram illustrating an example of the encoder scale obtained by the method according to the embodiment.
As shown in FIG. 9, the light-absorbing composition layer 9 is subjected to rubbing or the like, leaving a
Thereby, the
めっき層は、母材を剥離した後のビッカース高度(Hv)が200〜650kgf/mm2となることが好ましい。
実施形態にかかるエンコーダ用スケールにおいて、光吸収部の幅W1と光吸収層の高さD1は、D1>W1で表される関係を満足させることができる。
D1>W1であると、光吸収部9aがエンコーダ用スケール200Bの表面7bに対し、高さD1方向に深く形成されているので光吸収部9aがめっき層7から剥がれにくく、光吸収層のパターンが欠落し難いのでエンコーダ用スケール200Bの耐久性が良好となる。
The plating layer preferably has a Vickers height (Hv) of 200 to 650 kgf / mm 2 after the base material is peeled off.
In the encoder scale according to the embodiment, the width W1 of the light absorbing portion and the height D1 of the light absorbing layer can satisfy the relationship represented by D1> W1.
If D1> W1, since the
光吸収部の幅W1と、高さD1との比は、好ましくは9ないし11対18ないし20の範囲である。この範囲外であると、光吸収層のパターンが欠落しにくくなる傾向がある。
また、実施形態にかかるエンコーダ用スケールにおいて、図9に示すように、光吸収部9aは、めっき層7の膜厚方向に表面7a側から表面7b側にかけてテーパが設けられた構造を有することができる。この構造により、光吸収部9aの表面7a側の埋没している面の幅r1よりも光吸収部9aの表面7b側の露出している面の幅W1の方が狭くなるので、光吸収部9aがめっき層7からさらに剥がれにくくなり、光吸収層のパターンが欠落し難くなることからエンコーダ用スケール200Bの耐久性がより良好となる。さらに、実施形態にかかるエンコーダ用スケールによれば、このようにパターニング工程で光吸収部のパターンが欠落し難く、光吸収部の形状が耐久性にすぐれていることから、光吸収層及び光反射層の幅やピッチをより高精度で微小に設計することができる。
The ratio between the width W1 of the light absorbing portion and the height D1 is preferably in the range of 9 to 11 to 18 to 20. If it is out of this range, the pattern of the light absorption layer tends not to be lost.
In the encoder scale according to the embodiment, as shown in FIG. 9, the
また、実施形態にかかるエンコーダ用スケールにおいて、テーパのない凸部を作成することが可能である。テーパのない凸部は例えば研磨工程において、光吸収組成物の部分9bを除去するとともに、さらにテーパ部分を研磨して除去することにより形成することができる。テーパがない場合でも、光吸収部の幅W1と、高さD1が、D1>W1であらわされる関係を満足することにより、エンコーダ用スケール200Bの耐久性は維持可能である。
Further, in the encoder scale according to the embodiment, it is possible to create a convex portion without a taper. The convex part without the taper can be formed, for example, by removing the
光吸収部9aの表面7b側の露出面の幅W1と、隣接する露出面間の距離W2は、露光高原の制御とともに、図3に示すような使用するマスクの開口部5aの幅r1、開口部のピッチr1+r2、幅r1と表面7b側の幅W1との差r3などを変更して調整することができる。
The width W1 of the exposed surface on the
図3ないし図9に示す工程を用いて得られるエンコーダ用スケールにおいて、光吸収部9aの表面7b側の露出面9−1の幅W1は、例えば10μm〜100μmにすることができる。と光吸収部9aの表面7b側の隣接する露出面9−1間の距離W2は、例えば10μm〜100μmにすることができる。W1とW2との比W1:W2は、1:1にすることができる。
また、レジストパターンの厚さD1は、例えば10〜50μmにすることができる。
めっき層の厚さt1は、例えば50μm〜400μmにすることができる。
図9に示すように、表面7a側の光吸収部9aに部分的に0.2°〜1°のテーパを設けることができる。あるいは、テーパは、光吸収部9aの高さD1方向に全体的に設けることも可能である。
In the encoder scale obtained using the steps shown in FIGS. 3 to 9, the width W1 of the exposed surface 9-1 on the
Further, the thickness D1 of the resist pattern can be set to 10 to 50 μm, for example.
The thickness t1 of the plating layer can be set to, for example, 50 μm to 400 μm.
As shown in FIG. 9, the
図10は、スケール200Aの製造方法を説明するために示した図である。
図示するように、図3において、回転盤のスケール200Aの場合は、遮蔽部5bと開口部5aが交互に縞模様に配列されたマスク5の代わりに、遮蔽部15bと開口部15aが交互に放射状の模様に配列された回転盤のマスクパターン15cが複数設けられた1枚のマスク15を用いることができる。
このようにして得られたエンコーダ用スケール200Aは、エンコーダ用スケール200Bと同様に、パターニング工程で光吸収部のパターンが欠落し難く、光吸収部の形状が耐久性にすぐれていることから、光吸収層及び光反射層の幅やピッチをより高精度で微小に設計することができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に設けられた第2主面を有する金属基材と、
前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、
前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含み、
前記光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有するエンコーダ用スケール。
[2]前記金属基材は帯状であり、前記複数の凹部のパターンは、幅方向に設けられた直線状である[1]に記載のエンコーダ用スケール。
[3]前記金属基材は回転盤であり、前記複数の凹部のパターンは、放射状である[1]に記載のエンコーダ用スケール。
[4]前記光吸収部は、膜厚方向に前記第1主面に向かってテーパを有する[1]ないし[3]のいずれか1項に記載のエンコーダ用スケール。
[5]前記第1主面は鏡面加工されている[1]ないし[4]のいずれか1項に記載のエンコーダ用スケール。
[6]前記光吸収部の幅W1と、高さD1との比は、9ないし11対18ないし20の範囲である[1]ないし[5]のいずれか1項に記載のエンコーダ用スケール。
[7]母材上に、レジスト層を形成する工程、
前記レジスト層を露光、現像することによりパターニングし、膜厚方向から前記母材に向かってテーパを有する複数の凸部を含むレジストパターン層を形成する工程、
前記母材上に前記レジストパターン層を介して、レジストバターン層が埋没するまでめっきを行い、前記母材との界面に第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に第2主面を有するめっき金属層を形成する工程、
前記めっき金属層の第1主面から前記母材を剥離して、前記第1主面にレジスト層を露出させる工程、
前記第1主面から前記レジストパターン層を除去することにより、前記めっき金属層の第1主面に、前記複数の凸部に対応する複数の凹部を有する金属基材を形成する工程、
前記複数の凹部に光吸収材料を含む光吸収組成物を適用する工程、及び
前記第1主面を研磨し、前記光吸収組成物の余剰な部分を除去すると共に第1主面を平滑にすることにより、前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含むエンコーダ用スケールを形成する工程を含むエンコーダ用スケールの製造方法。
[8]第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に設けられた第2主面を有する金属基材、
前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、
前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含み、
前記光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有するエンコーダ用スケールと、
前記エンコーダ用スケールに対して光を照射するとともに前記エンコーダ用スケールから反射する光を受光し、光電変換パルスを検出する光送受信器とを含む制御装置。
FIG. 10 is a view for explaining a method of manufacturing the
As shown in FIG. 3, in the case of the
The
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface;
A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
A light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other;
A light absorbing portion provided in the plurality of recesses,
The width W1 and height D1 of the light absorption part are encoder scales having a relationship represented by D1> W1.
[2] The encoder scale according to [1], wherein the metal base has a strip shape, and the pattern of the plurality of recesses is a linear shape provided in the width direction.
[3] The encoder scale according to [1], wherein the metal base is a turntable, and the pattern of the plurality of recesses is radial.
[4] The encoder scale according to any one of [1] to [3], wherein the light absorbing portion has a taper toward the first main surface in a film thickness direction.
[5] The encoder scale according to any one of [1] to [4], wherein the first main surface is mirror-finished.
[6] The encoder scale according to any one of [1] to [5], wherein the ratio between the width W1 of the light absorbing portion and the height D1 is in a range of 9 to 11 to 18 to 20.
[7] A step of forming a resist layer on the base material,
Patterning by exposing and developing the resist layer, forming a resist pattern layer including a plurality of convex portions having a taper from the film thickness direction toward the base material;
Plating is performed on the base material through the resist pattern layer until the resist pattern layer is buried, and a first main surface is formed on the interface with the base material, and a second main surface is formed on the surface opposite to the first main surface. Forming a plated metal layer having a surface;
Peeling the base material from the first main surface of the plated metal layer to expose a resist layer on the first main surface;
Forming a metal substrate having a plurality of recesses corresponding to the plurality of protrusions on the first main surface of the plated metal layer by removing the resist pattern layer from the first main surface;
Applying a light-absorbing composition containing a light-absorbing material to the plurality of recesses, and
Polishing the first main surface, removing excess portions of the light-absorbing composition, and smoothing the first main surface, thereby having a plurality of patterns having a predetermined pattern provided on the first main surface A method of manufacturing an encoder scale, comprising: forming an encoder scale including a recess, a light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other, and a light absorbing portion provided in the plurality of recesses. .
[8] A metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface,
A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
A light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other;
A light absorbing portion provided in the plurality of recesses,
The width W1 and the height D1 of the light absorption part are an encoder scale having a relationship represented by D1> W1,
A control device comprising: an optical transceiver that irradiates light to the encoder scale and receives light reflected from the encoder scale and detects a photoelectric conversion pulse.
1…母材、2…レジスト層、5…マスク、6…レジストバターン層、7b…第1主面、7a…第2主面、7…金属基材、7−1…光反射部、8…凹部、9−1…光吸収部、100…制御装置、200A,200B…エンコーダ用スケール、300…検出装置,302…光送受信器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、
互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、
前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含み、
前記光吸収部の幅W1と、高さD1は、D1>W1で表される関係を有するエンコーダ用スケール。 A metal substrate having a first main surface and a second main surface provided on a surface opposite to the first main surface;
A plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface;
A light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other;
A light absorbing portion provided in the plurality of recesses,
The width W1 and height D1 of the light absorption part are encoder scales having a relationship represented by D1> W1.
前記レジスト層を露光、現像することによりパターニングし、膜厚方向から前記母材に向かってテーパを有する複数の凸部を含むレジストパターン層を形成する工程、
前記母材上に前記レジストパターン層を介して、レジストパターン層が埋没するまでめっきを行い、前記母材との界面に第1主面、及び前記第1主面の反対の表面に第2主面を有するめっき金属層を形成する工程、
前記めっき金属層の第1主面から前記母材を剥離して、前記第1主面にレジスト層を露出させる工程、
前記第1主面から前記レジストパターン層を除去することにより、前記めっき金属層の第1主面に、前記複数の凸部に対応する複数の凹部を有する金属基材を形成する工程、
前記複数の凹部に光吸収材料を含む光吸収組成物を適用する工程、及び
前記第1主面を研磨し、前記光吸収組成物の余剰な部分を除去すると共に第1主面を平滑にすることにより、前記第1主面上に設けられた所定のパターンを有する複数の凹部と、互いに隣接する前記複数の凹部間に形成された光反射部と、前記複数の凹部内に設けられた光吸収部とを含むエンコーダ用スケールを形成する工程を含むエンコーダ用スケールの製造方法。 Forming a resist layer on the base material;
Patterning by exposing and developing the resist layer, forming a resist pattern layer including a plurality of convex portions having a taper from the film thickness direction toward the base material;
Plating is performed on the base material through the resist pattern layer until the resist pattern layer is buried, and a first main surface is formed on the interface with the base material, and a second main surface is formed on the surface opposite to the first main surface. Forming a plated metal layer having a surface;
Peeling the base material from the first main surface of the plated metal layer to expose a resist layer on the first main surface;
Forming a metal substrate having a plurality of recesses corresponding to the plurality of protrusions on the first main surface of the plated metal layer by removing the resist pattern layer from the first main surface;
Applying a light-absorbing composition containing a light-absorbing material to the plurality of recesses, and polishing the first main surface to remove excess portions of the light-absorbing composition and to smooth the first main surface Accordingly, a plurality of recesses having a predetermined pattern provided on the first main surface, a light reflecting portion formed between the plurality of recesses adjacent to each other, and light provided in the plurality of recesses An encoder scale manufacturing method including a step of forming an encoder scale including an absorber.
前記エンコーダ用スケールに対して光を照射するとともに前記エンコーダ用スケールから反射する光を受光し、光電変換パルスを検出する光送受信器とを含む制御装置。 The encoder scale according to any one of claims 1 to 6 ,
A control device comprising: an optical transceiver that irradiates light to the encoder scale and receives light reflected from the encoder scale and detects a photoelectric conversion pulse.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019063221A JP6572400B1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019063221A JP6572400B1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6572400B1 true JP6572400B1 (en) | 2019-09-11 |
JP2020165654A JP2020165654A (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=67909573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019063221A Active JP6572400B1 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6572400B1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5916203B2 (en) * | 1983-01-05 | 1984-04-13 | スズキ株式会社 | Method for manufacturing a target for position detection of motors, etc. |
JPH01113615A (en) * | 1987-10-27 | 1989-05-02 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Manufacture of optical scale |
JP5846686B2 (en) * | 2011-11-22 | 2016-01-20 | 株式会社ミツトヨ | Method for manufacturing scale of photoelectric encoder |
-
2019
- 2019-03-28 JP JP2019063221A patent/JP6572400B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020165654A (en) | 2020-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2752071B2 (en) | Magnetic recording medium and servo device using the same | |
US7808650B2 (en) | Displacement measuring apparatus | |
US20070007445A1 (en) | Photoelectric encoder, scale therefor and method for manufacturing the same | |
US7612331B2 (en) | Code disk with a plurality of tracks having different patterns | |
JPH04211202A (en) | Reflection type diffraction grating and device by use of same deffraction grating | |
JP5172195B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
US10094684B2 (en) | Method of manufacturing rotary scale, rotary scale, rotary encoder, driving apparatus, image pickup apparatus and robot apparatus | |
JP4963233B2 (en) | Scale for optical encoder | |
JP6572400B1 (en) | Encoder scale, method for manufacturing the same, and control device using the same | |
CN100592413C (en) | Optical disk modified for speed and orientation tracking | |
CN108827351B (en) | Rotary encoder and measuring method thereof | |
CN217210913U (en) | Glass reflective code wheel, encoder and grating ruler | |
EP2551646B1 (en) | Scale and manufacturing method thereof, and absolute encoder | |
JP4332514B2 (en) | Encoder code plate, encoder, mold manufacturing method for encoder code plate, mold for encoder code plate, and manufacturing method of encoder code plate | |
JPH0612268B2 (en) | Optical encoder | |
JP3741046B2 (en) | Manufacturing method of scale for optical encoder | |
JPS60100013A (en) | Apparatus for detection of rotation | |
JP5031919B2 (en) | Manufacturing method of scale for optical encoder | |
CN217210914U (en) | Optical reflection type code disc, encoder and grating ruler | |
JP2013134203A (en) | Optical encoder and method of manufacturing the same | |
JPH0752107B2 (en) | Optical scale | |
JP2014016228A (en) | Method for manufacturing mastering original disk of slit plate in reflection type rotary encoder | |
KR930006703B1 (en) | Rotation detector improved in accuracy | |
JPS62128615A (en) | Optical encoder | |
JPH02181607A (en) | Manufacture of rotation detector and rotary disk |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190328 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190404 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20190404 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190412 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190716 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190809 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6572400 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |