JPH0781882B2 - ロータリーエンコーダ用ディスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式ロータリーエンコーダ用ディスク及びそ
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ロータリエンコーダはモータの制御等に用いられ、モー
タの回転角度を検知するセンサとして幅広い分野で使用
されている。

光学式ロータリエンコーダの内部には、スリットが多数
刻まれた回転ディスクが組込まれている。これらのう
ち、高分解能エンコーダ用のディスクはガラス板に金属
を蒸着し、蒸着金属をエッチングすることによりスリッ
ト等を形成して製造されているが、製造工程が複雑にな
り、製品は高価である。

一方、それより安価なエンコーダは金属板を機械的に打
ち抜く方法や、金属板にレジストを形成し、エッチング
を行う方法によって製造されているが、エンコーダの分
解能は低いものとならざるを得ない状況である。

例えば、エッチングにより金属板にスリットを形成する
場合、いわゆるサイドエッチが問題となって、スリット
間隔を狭めることが困難となり、またスリット幅のばら
つきも大きくなり、分解能の大きなエンコーダ用ディス
クは得られず、５個/mm以上のスリットを有する高性能
スリットを従来の技術によって作成することは困難とり
える。

また、エンコーダの信号を正確にするためには、ディス
クのスリットおよび遮蔽部によって作られる明暗のコン
トラストを高くする必要があり、透過光の光量を十分得
るためにはスリットの断面方向の形状が矩形に近いこと
が望ましく、突起部分がないことが必要である。

また、遮蔽部に隣接するスリットからの漏れ光を少なく
するためには、スリット幅をＧ、ディスク厚、つまり金
属厚をＴとした場合のスリット幅に対するディスク厚の
比T/Gが大きい方が好ましい。

ところで、金属板をエッチングする方法により作成され
たディスクの形状は、サイドエッチが原因で第１図に示
すよう形状となり、突起部分１によって光が反射され透
過量が減少する。更に、比T/Gはたかだか0.8〜1.0が限
界である。そのため、モータの小型化に伴い、安価で小
型の高性能エンコーダ用ディスクが要望されている。

そこで本発明は、比較的安価であり、かつ小型、高性能
のロータリエンコーダ用ディスクの製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

第１の発明は、金属遮蔽部とスリットとからなるロータ
リエンコーダ用ディスクであって、５個/mm以上のスリ
ットを周方向に有し、スリット幅に対する金属厚みの比
が1.0以上であり、かつ金属遮蔽部の金属厚みが遮蔽部
端部で薄くなされていると共に、スリット断面に突起を
含まないことを特徴とする光学式ロータリエンコーダ用
ディスクである。

第２の発明は、金属薄板の片面または両面に厚さ10μｍ
以下のレジストをディスクパターン以外の部分に形成
し、前記金属薄板を陰極とし、幅方向への太りを抑制す
る陰極電流密度で電解メッキして、金属層が前記レジス
トの厚さを越えてスリット幅に対する比が1.0以上にな
る厚みまで成長させて、５個/mm以上のスリットを有す
る金属のパターンディスク体を形成し、ついで前記金属
薄板の全部或いは不要部分を除去することを特徴とする
光学式ロータリエンコーダ用ディスクの製造方法であ
る。

本発明に使用される金属薄板としては、導電体でありエ
ッチングが可能なものであれば良いが、好ましくは電解
メッキ金属と異なるエッチング特性をもつものが良く、
この場合は金属薄板をエッチング除去する際に電解メッ
キ金属はエッチングされず、高精度の金属薄板エッチン
グが可能となる。これに適したものとしては、アルミニ
ウム、スズ、亜鉛などがある。

また膜厚としては、１〜500μｍ、特に５〜200μｍ、更
には10〜100μｍが好ましい範囲である。１μｍ以下の
膜厚では取り扱い難く、メッキ膜厚が不均一になりやす
い。また500μｍ以上の膜厚では、エッチング除去に時
間がかかり生産性が低下する。

またメッキ層の金属薄板への付着性を考えた場合、メッ
キ金属と同一種の金属を金属薄板として使うことも考え
られる。この場合、金属薄板をエッチング除去する際に
メッキ層も一部エッチング除去されるが、ディスクパタ
ーンが同一の金属種で構成されるため、特に金属薄板の
不要部分のみエッチングするようなハガレ等の問題が少
なくなり信頼性が向上する。

本発明において行われるパターン部以外の部分にレジス
トを形成する方法としては、スクリーン印刷あるいはグ
ラビア印刷などで形成してもよいが、ファインパターン
が得やすいフォトレジストを用いて形成するのが好まし
い。形成法としては、塗布、露光、現像プロセスを経て
得ることができる。

フォトレジストとしては、イーストマンコダック社のKP
R、KOR、KPL、KTFR、KMER、東京応化社のTPR、OMR81、
富士薬品工業のFSRなどのネガ型、またはイーストマン
コダック社のKADR、シプレー社のAZ−1350などのポジ型
などがあるが、耐メッキ性に優れたものが好ましく、特
にネガ型が好ましく使用される。また、ドライフィルム
レジストも使用可能である。

膜厚は厚い方がメッキの太り防止として役立つが、あま
り厚過ぎるとスリット密度は低くならざるを得ず、0.1
〜50μｍ、特に１〜10μｍが好ましい。

0.1μｍ以下ではピンホールが生じやすい。

電解メッキの種類としては、金属であれば何でも良い
が、銀、金、銅、ニッケル、スズ、クロムなどが好まし
く、特に経済性の点からニッケル、銅が好ましい。

また、これら金属を多層にメッキしても良く、無電界メ
ッキでオーバーコートしても良い。銅の電界メッキとし
ては、シアン化銅メッキ、ピロリン酸銅メッキ、硫酸銅
メッキ、ホウフッ化銅メッキなどがあるが、特にピロリ
ン酸銅メッキが好ましい。

本発明の方法に対しては、一般に行われているメッキ方
が適用される。しかし微細パターンを電界メッキする場
合には重要な因子として陰極の電流密度があり、陰極電
流密度が小さい場合は膜厚方向以上に幅方向への太りが
生じ、陰極電流密度としては3A/dm²以上、特に5A/dm²以
上、更には8A/dm²以上が好ましく、陰極電流密度を大き
くすると幅方向への太りが抑制される。陰極電流密度は
高い施飲ましく、パルスメッキなども好ましく用いら
る。陰極電流密度の上限はやけにより決定される。

レジストの剥離は市販の剥離液を使えば良く、例えばイ
ンダスト−リ−ケミ−ラボラトリ（Indus−Ri−Chem−L
aboratory）社製レジスト−ストリッパー Ｊ−100等を
用いて、スプレー或いは浸漬などによれば良い。ただし
剥離液は金属薄板、メッキ金属を侵さぬものを選ぶ必要
がある。

金属薄板をエッチング除去する方法としては、使用した
金属薄板を溶解する溶液を用いて、スプレー或いは浸漬
などによりエッチングする方法が用いられる。また、金
属薄板としてアルミニウム、スズ、亜鉛を用いた場合は
電界メッキ金属をエッチングしない、例えばアルカリ水
溶液でエッチングすることが好ましいが、稀塩酸等の酸
性水溶液でエッチングすることも可能である。

金属薄板のエッチングとレジストの剥離は、金属薄板の
片面のみ電界メッキした場合は、いずれを先に行っても
良い。また、金属薄板の両面に電解メッキした場合は、
レジスト剥離してから金属薄板のエッチングを行う。金
属薄板の片面のみ電解メッキし、かつ金属薄板の不要部
分のみエッチングする場合は、金属薄板の反射面の必要
部分にエッチング阻止用レジストを形成した後エッチン
グを行う。このエッチング阻止用レジストは上述のメッ
キ阻止用レジストと同一種でも良く、また異種でも良
い。部分エッチングを行い、ディスクの反斜面に金属薄
板の一部を残すことににより、ディスクの機械的強度を
増大させることができる。

金属薄板の両面に電解メッキして得られるエンコーダ用
ディスクはT/Gの比を大きくとれるが、機械的には金属
薄板の片面のみに電解メッキする方が好ましい。

以下に本発明を一層明確にするために実施例を挙げて説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるのではな
く、種々の変形が可能である。

実施例１ 膜厚40μｍのアルミニウム薄板上に、イーストマンコダ
ック社製ネガ型レジスト「マイクロレジスト−747−110
cst」を膜厚が３μｍとなるように塗布して、エンコー
ダ用ディスクパターンを通して高圧水銀ランプで露光
し、専用の現像液およびリンス液を用いて現像し、ポス
トベークしてアルミ薄板の片面のディスクパターン以外
の部分にレジストを形成した。

ついで、奥野製薬工業社製ニッケル電解メッキ液「ニッ
ケリン」を用いて、アルミニウム薄板を陰極とし、表面
のパターン部に60μｍ厚のニッケルを電解メッキにより
形成した。インダスト−リ−ケミ−ラボラトリ社製レジ
スト−ストリップ「Ｊ−100」液を用いてレジストを除
去したのち、アルミニウム薄板を５重量％の水酸化ナト
リウム水溶液で全面エッチング除去した。

この結果、直径20mmφ、厚さ60μｍ、ディスクの外周に
768個のスリットを持ち、スリットの断面形状に突起部
をもたず、比T/Gが1.4のエンコーダ用ディスクが得られ
た。

実施例２ 膜厚60μｍのアルミニウム薄板上に、イーストマンコダ
ック社製ネガ型レジスト「マイクロレジスト−747−110
cst」を膜厚が３μｍとなるように表裏両面に塗布、プ
レベークして、パターンマスクを通して高圧水銀ランプ
で露光し、専用の現像液およびリンス液を用いて現像
し、ポストベークして、表面のディスクパターン以外の
部分と裏面の必要部分、即ちスリット及び中心軸穴以外
の部分にレジストを形成した。

ついで、ハーショウ村田社製ピロリン酸銅メッキ液を用
いて、アルミニウム薄板を陰極とし、表面のディスクパ
ターン部に60μｍ厚の銅を電解メッキにより形成した。

35重量％の塩酸を水で2:3に希釈した液でアルミニウム
薄板の不要部分、即ちスリット領域及び中心軸穴をエッ
チング除去したのち、インダスト−リ−ケミ−ラボラト
リ社製レジスト−ストリップ「Ｊ−100」液を用いてレ
ジストを除去した。

この結果、直径26mmφ、厚さ60μｍ、ディスクの外周に
1024個のスリットを持ち、スリットの断面に突起部をも
たず、比T/Gが1.40のアルミニウムの補強材をもつエン
コーダ用ディスクが得られた。

実施例３ 膜厚40μｍのアルミニウム薄板上に、イーストマンコダ
ック社製ネガ型レジスト「マイクロレジスト−747−110
cst」を膜厚が５μｍとなるように表面に塗布、プレベ
ークして、エンコーダディスクパターンマスクを通して
高圧水銀ランプで位置精度良く両面露光し、専用の現像
液およびリンス液を用いて現像し、ポストベークして、
アルミニウム薄板の両面のディスクパターン以外の部分
にレジストを形成した。

ついで、ハーショウ村田社製ピロリン酸銅メッキ液を用
いて、アルミニウム薄板を陰極とし、表面のディスクパ
ターン部に60μｍ厚の銅を電解メッキにより表面に形成
した。

インダスト−リ−ケミ−ラボラトリ社製レジスト−スト
リップ「Ｊ−100」液を用いてレジストを除去したの
ち、アルミニウム薄板を36重量％の塩酸を水で2:3に希
釈した液で露出した部分のみエッチング除去した。

更に、得られたディスクに日本カニゼン社製ニッケル無
電解メッキ液「シューマーＳ−680」を用いて、３μｍ
厚の無電解ニッケルメッキを行った。

この結果、直径20mmφ、厚さ166μｍ、ディスクの外周
に384個のスリットを持ち、スリットの断面に突起部を
もたず、比T/Gが3.3のエンコーダ用ディスクが得られ
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、小型で高性能のロータリエンコーダ用
ディスクを製造することが容易であり、実用上、極めて
優れた方法である。また、本発明によるディスクをエン
コーダに用いることにより円甲だ内部の受光部での明暗
のコントラストが高まり、信号は正確なものとなり、ま
た分解能も非常によく、小型で高性能のものが得られ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の金属板をエッチングすることにより得ら
れたエンコーダ用ディスクのスリットの断面図、第２図
は本発明によるエンコーダ用ディスクのスリットの断面
図である。 図中、１は突起部、Ｇはスリット幅、Ｔはディスクの厚
みを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属遮蔽部とスリットとからなるロータリ
   エンコーダ用ディスクであって、 ５個/mm以上のスリットを周方向に有し、スリット幅に
   対する金属厚みの比が1.0以上であり、かつ金属遮蔽部
   の金属厚みが遮蔽部端部で薄くなされていると共に、ス
   リット断面に突起を含まないことを特徴とする光学式ロ
   ータリエンコーダ用ディスク。
2. 【請求項２】金属薄板の片面または両面に厚さ10μｍ以
   下のレジストをディスクパターン以外の部分に形成し、 前記金属薄板を陰極とし、幅方向への太りを抑制する陰
   極電流密度で電解メッキして、金属層が前記レジストの
   厚さを越えてスリット幅に対する比が1.0以上になる厚
   みまで成長させて、５個/mm以上のスリットを有する金
   属のパターンディスク体を形成し、 ついで前記金属薄板の全部或いは不要部分を除去するこ
   とを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ用ディスク
   の製造方法。