JP6197480B2 - 光学式エンコーダ用遮光板、その製造方法およびそれを用いた光学式エンコーダ - Google Patents
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Description
本発明は光学式エンコーダ、特に、回動あるいはスライド移動する光学式エンコーダ用遮光板に関する。
従来、光学式エンコーダ用遮光板としては、例えば、図４に示すように、回動軸２の軸心から同一半径上に貫通孔３を形成した光学式エンコーダ用遮光板１がある。そして、前記貫通孔３を通過した光源４の光が受光素子５で検知されることにより、前記回動軸２の回動角度が出力信号として制御機器等に出力される。
前記光学式エンコーダ用遮光板の製造方法としては、例えば、スリット板用の金属基材の両面に、異なる金属素材からなる金属薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記金属薄膜および前記金属基材にエッチング加工を施してスリットを形成するエッチング工程とを含み、前記金属薄膜のエッチング速度が前記金属基材のエッチング速度よりも遅くなるように、これら金属薄膜および金属基材の材質が選択されていることを特徴とする光学式ロータリエンコーダのスリット板の製造方法がある（特許文献１参照）。
前記光学式エンコーダ用遮光板の製造方法としては、例えば、スリット板用の金属基材の両面に、異なる金属素材からなる金属薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記金属薄膜および前記金属基材にエッチング加工を施してスリットを形成するエッチング工程とを含み、前記金属薄膜のエッチング速度が前記金属基材のエッチング速度よりも遅くなるように、これら金属薄膜および金属基材の材質が選択されていることを特徴とする光学式ロータリエンコーダのスリット板の製造方法がある（特許文献１参照）。
しかしながら、前述の光学式ロータリエンコーダのスリット板の製造方法では、金属基材の表裏面に金属薄膜を形成した３層構造の基材を前提とする製造方法であるので、製造工数が多く、生産性が低い。
また、エッチング加工でスリットを形成するので、高い寸法精度のスリットを形成するためには厳しい時間管理が必要であり、製造に手間がかかる。特に、エッチング加工でスリットを形成すると、開口縁部がアール面となりやすく、光の乱反射を生じやすいので、高い測定精度が得にくいという問題点がある。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板は、前記問題点に鑑み、製造が容易で生産性および測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板を提供することを課題とする。
また、エッチング加工でスリットを形成するので、高い寸法精度のスリットを形成するためには厳しい時間管理が必要であり、製造に手間がかかる。特に、エッチング加工でスリットを形成すると、開口縁部がアール面となりやすく、光の乱反射を生じやすいので、高い測定精度が得にくいという問題点がある。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板は、前記問題点に鑑み、製造が容易で生産性および測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板を提供することを課題とする。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板は、前記課題を解決すべく、
複数の並設した架橋部の間にスリットを有し、前記スリットから光を入射する光学式エンコーダ用遮光板であって、
導電性原盤本体の露出面に多数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に電着させた金属層からなる前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面を、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面とするとともに、
前記導電性原盤本体の露出面から分離して得た原盤面を光入射方向側に配置するものである。
複数の並設した架橋部の間にスリットを有し、前記スリットから光を入射する光学式エンコーダ用遮光板であって、
導電性原盤本体の露出面に多数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に電着させた金属層からなる前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面を、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面とするとともに、
前記導電性原盤本体の露出面から分離して得た原盤面を光入射方向側に配置するものである。
本発明によれば、導電性原盤の露出面に金属を直接、電着させて光学式エンコーダ用遮光板を形成するので、製造工数が少なく、生産性の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
また、電圧印加時間を調整して前記架橋部の高さを調整できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
また、電圧印加時間を調整して前記架橋部の高さを調整できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
本発明によれば、スリットの巾狭の開口部から入射した光が、対向する内側面に乱反射して出射されることがないので、外乱が少なくなり、測定精度が向上する。
本発明の実施形態としては、前記傾斜面の傾斜角度が、前記電圧の印加方向に対してゼロ度よりも大きく、３０度を越えない範囲であってもよい。
ゼロ度以下であると、入射光が架橋部１５の内側面で乱反射を起こす可能性があり、３０度を超えると、架橋部１５が必要な巾寸法を保てなくなり、隣り合うスリット１６が連結してしまう可能性が生じるからである。
ゼロ度以下であると、入射光が架橋部１５の内側面で乱反射を起こす可能性があり、３０度を超えると、架橋部１５が必要な巾寸法を保てなくなり、隣り合うスリット１６が連結してしまう可能性が生じるからである。
本発明の異なる実施形態としては、前記架橋部の片面に、前記導電性原盤本体の露出面に設けた梨地模様を転写してもよい。
本実施形態によれば、前記梨地模様が光を反射させて外乱となることを防止し、測定精度を改善できる。
本実施形態によれば、前記梨地模様が光を反射させて外乱となることを防止し、測定精度を改善できる。
本発明の新たな実施形態としては、前記光学式エンコーダ用遮光板が、ロータリーエンコーダ用遮光板、あるいは、リニアエンコーダ用遮光板であってもよい。
本実施形態によれば、必要に応じて適宜、選択できるので、種々の用途に適用できるエンコーダ用遮光板が得られる。
本実施形態によれば、必要に応じて適宜、選択できるので、種々の用途に適用できるエンコーダ用遮光板が得られる。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板の製造方法は、前記課題を解決すべく、
複数の並設した架橋部の間にスリットを形成した光学式エンコーダ用遮光板の製造方法であって、
導電性原盤本体の露出面に複数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に金属を電着させて前記架橋部を形成することにより、前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面に、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面を形成する工程としてある。
複数の並設した架橋部の間にスリットを形成した光学式エンコーダ用遮光板の製造方法であって、
導電性原盤本体の露出面に複数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に金属を電着させて前記架橋部を形成することにより、前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面に、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面を形成する工程としてある。
本発明によれば、導電性原盤の表面に金属を直接、電着させて光学式エンコーダ用遮光板を形成するので、製造工数が少なく、生産性の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
また、電圧印加時間に比例して金属を電着できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
また、電圧印加時間に比例して金属を電着できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダ用遮光板が得られる。
本発明に係る光学式エンコーダは、前述の光学式エンコーダ用遮光板を有する構成としてもよい。
本発明によれば、導電性原盤の表面に金属を直接、電着させて光学式エンコーダ用遮光板を形成するので、製造工数が少なく、生産性の高い光学式エンコーダが得られる。
また、電圧印加時間に比例して金属を電着できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダが得られるという効果がある。
また、電圧印加時間に比例して金属を電着できるので、時間管理が容易であり、製造が比較的容易である。特に、エッチング加工でスリットを形成しないので、開口縁部がアール面となりにくく、光の乱反射を抑制できるので、測定精度の高い光学式エンコーダが得られるという効果がある。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板の実施形態を、図１ないし図３の添付図面に従って説明する。
本実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダ用遮光板１０（「以下、「遮光板１０」という。）は、図１に示すように、電気鋳造法で形成した薄肉円板形状であり、その中心孔１１を中心としてスリット列帯１２，１３，１４を同心円状に設けてある。なお、図１における前記スリット列帯１２，１３，１４は、説明の便宜上、一部のみを図示している。
前記スリット列帯１２，１３は、図１Ｃに示すように、複数の架橋部１５を放射状に形成してスリット１６を形成してあり、断面台形の前記架橋部１５の間に断面台形のスリット１６が形成されている（図２Ｃ）。そして、前記遮光板１０の原盤面１７（図３）は、後述する原盤２０の露出面２２に設けた梨地模様を転写しており、光を散乱させる機能を有している。
なお、前記スリット列帯１２，１３，１４は必ずしも連続する円環状である必要はなく、不連続なスリット列帯であってもよく、必要に応じて適宜、これらを組み合わせてもよいことは勿論である。
本実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダ用遮光板１０（「以下、「遮光板１０」という。）は、図１に示すように、電気鋳造法で形成した薄肉円板形状であり、その中心孔１１を中心としてスリット列帯１２，１３，１４を同心円状に設けてある。なお、図１における前記スリット列帯１２，１３，１４は、説明の便宜上、一部のみを図示している。
前記スリット列帯１２，１３は、図１Ｃに示すように、複数の架橋部１５を放射状に形成してスリット１６を形成してあり、断面台形の前記架橋部１５の間に断面台形のスリット１６が形成されている（図２Ｃ）。そして、前記遮光板１０の原盤面１７（図３）は、後述する原盤２０の露出面２２に設けた梨地模様を転写しており、光を散乱させる機能を有している。
なお、前記スリット列帯１２，１３，１４は必ずしも連続する円環状である必要はなく、不連続なスリット列帯であってもよく、必要に応じて適宜、これらを組み合わせてもよいことは勿論である。
前記架橋部１５の対向する内側面の傾斜角度は、ゼロ度よりも大きく、３０度を超えない範囲、特に、５度未満が好適である。ゼロ度以下であると、入射光が架橋部１５の内側面で乱反射を起こす可能性があるからであり、３０度を超えると、架橋部１５が必要な巾寸法を保てなくなり、隣り合うスリット１６，１６が連結してしまう可能性が生じるからである。また、傾斜角度が５度未満であると、架橋部１５の巾寸法を短くできるため、隣り合うスリット１６，１６のピッチが狭くなり、高精細にできるからである。
本実施形態のように、前記遮光板１０を電気鋳造法で形成すると同時に、その原盤面１７に梨地模様を形成するので、前記遮光板１０に梨地模様を別工程で形成する必要がなく、生産性が高いという利点がある。
次に、電気鋳造法による遮光板１０の製造方法について説明する。
まず、図２Ａに示すように、原盤２０は、導電性原盤本体２１と、この導電性原盤本体２１の露出面２２にエッチング加工で並設したレジスト２３と、で形成されている。
前記導電性原盤本体２１は導電性材料からなり、その表面は平坦であるが、梨地模様を有している。なお、前記導電性原盤本体２１の露出面２２は梨地模様にかぎらず、単なる平滑面であってもよいことは勿論である。
まず、図２Ａに示すように、原盤２０は、導電性原盤本体２１と、この導電性原盤本体２１の露出面２２にエッチング加工で並設したレジスト２３と、で形成されている。
前記導電性原盤本体２１は導電性材料からなり、その表面は平坦であるが、梨地模様を有している。なお、前記導電性原盤本体２１の露出面２２は梨地模様にかぎらず、単なる平滑面であってもよいことは勿論である。
前記レジスト２３は、図２に示すように、断面台形を有し、エッチング加工で前記導電性原盤本体２１の露出面２２に並設することにより、断面台形のキャビティ２４を形成する。
そして、前記原盤２０を電解槽の中の電解液中に浸漬し、導電性原盤本体２１の露出面２２を対向電極（図示せず）に対向するように配置し、導電性原盤本体２１と対向電極との間に電圧を印加する。導電性原盤本体２１と対向電極との間に電圧を印加することにより、キャビティ２４内の導電性原盤本体２１の露出面２２に電解液中の金属が電着する。ついで、導電性原盤本体２１と対向電極（図示せず）との間に電圧を印加して電流を流し続け、電圧印加方向Ｚに金属を積層させる（図２Ｂ）。積層された金属層からなる架橋部１５の表裏面のうち、導電性原盤本体２１の露出面２２側の面となる原盤面１７（図３）が梨地模様を有する一方、導電性原盤本体２１の露出面２２と対向する面、すなわち、キャビティ２４の開口部近傍に位置する面となる成長面１８が平滑となる。
ついで、図２Ｃに示すように、架橋部１５が所定の厚さ寸法に到達した時点で、電圧印加を中止する。そして、前記レジスト２３を除去することにより、傾斜面１９を備えた架橋部１５，１５の間にスリット１６を形成した遮光板１０が得られる。
前記製造方法では、導電性原盤本体２１の露出面２２全体を平坦、かつ、梨地模様としているが、必ずしも全面が平坦である必要は無く、一部の領域だけが平坦であってもよく、あるいは、平滑面であってもよい。
また、前記露出面２２は、それ全体が傾斜していたり、曲面形状や段差を備えていたりしても良い。
さらに、本実施形態によれば、レジスト２３の傾斜する内側面の傾斜角度を調整することにより、電圧印加方向Ｚを基準として架橋部１５の内側面の傾斜角度を制御できる。すなわち、電気鋳造法を用いることで、高精度の傾斜面を備えた架橋部１５を容易に形成できるだけでなく、設計の自由度の大きい遮光板１０を得られるという利点がある。
さらに、本実施形態によれば、レジスト２３の傾斜する内側面の傾斜角度を調整することにより、電圧印加方向Ｚを基準として架橋部１５の内側面の傾斜角度を制御できる。すなわち、電気鋳造法を用いることで、高精度の傾斜面を備えた架橋部１５を容易に形成できるだけでなく、設計の自由度の大きい遮光板１０を得られるという利点がある。
本実施形態によれば、図２Ｃに示すように、架橋部１５と、隣り合う他の架橋部１５との対向面を、導電性原盤本体２１の露出面側から対向面側の方向（すなわち、導電性原盤本体２１の露出面からキャビティ２４の開口部の方向）に向かって、広がる方向に傾斜する傾斜面１９としてある。そして、前記傾斜面１９を、図３Ａに示すように、光入射方向側から光出射方向側に向かって広がる方向に配置している。このため、図３Ｂに示すように、スリット１６に入射した光は、前記傾斜面１９に乱反射して出射されることがなく、高い分解能を備えた光学式エンコーダが得られる。
また、本実施形態によれば、架橋部１５の梨地模様を有する原盤面１７を図示しない光源側、すなわち、光入射方向側に向けて配置すると、スリット１６を通過した光以外の光は前記架橋部１５の梨地模様を有する原盤面１７で散乱し、エンコーダ内部で迷光となることがないので、より一層高い分解能を有するエンコーダが得られる。
また、本実施形態によれば、架橋部１５の梨地模様を有する原盤面１７を図示しない光源側、すなわち、光入射方向側に向けて配置すると、スリット１６を通過した光以外の光は前記架橋部１５の梨地模様を有する原盤面１７で散乱し、エンコーダ内部で迷光となることがないので、より一層高い分解能を有するエンコーダが得られる。
本発明に係る光学式エンコーダ用遮光板は、回動する円板形状のものに限らず、スライド移動する短冊形状の可動式遮光板であってもよく、また、変位しない円板形状、短冊形状の固定式遮光板に適用してもよい。
１０：光学式ロータリーエンコーダ用遮光板
１１：中心孔
１２，１３，１４：スリット列帯
１５：架橋部
１６：スリット
１７：原盤面
１８：成長面
１９：傾斜面
２０：原盤
２１：導電性原盤本体
２２：露出面
２３：レジスト
２４：キャビティ
１１：中心孔
１２，１３，１４：スリット列帯
１５：架橋部
１６：スリット
１７：原盤面
１８：成長面
１９：傾斜面
２０：原盤
２１：導電性原盤本体
２２：露出面
２３：レジスト
２４：キャビティ
Claims (7)
- 複数の並設した架橋部の間にスリットを有し、前記スリットから光を入射する光学式エンコーダ用遮光板であって、
導電性原盤本体の露出面に多数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に電着させた金属層からなる前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面を、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面とするとともに、
前記導電性原盤本体の露出面から分離して得た原盤面を光入射方向側に配置することを特徴とする光学式エンコーダ用遮光板。 - 前記傾斜面の傾斜角度が、前記電圧の印加方向に対してゼロ度よりも大きく、３０度を越えない範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ用遮光板。
- 前記架橋部の片面に、前記導電性原盤本体の露出面に設けた梨地模様を転写したことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコーダ用遮光板。
- 前記光学式エンコーダ用遮光板が、ロータリーエンコーダ用遮光板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ用遮光板。
- 前記光学式エンコーダ用遮光板が、リニアエンコーダ用遮光板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ用遮光板。
- 複数の並設した架橋部の間にスリットを形成した光学式エンコーダ用遮光板の製造方法であって、
導電性原盤本体の露出面に複数のキャビティを並設した後、前記導電性原盤本体を電解液中に浸漬して電圧を印加し、前記キャビティ内の前記導電性原盤本体の露出面に金属を電着させて前記架橋部を形成することにより、前記架橋部と、隣り合う他の架橋部との対向面に、前記導電性原盤本体の露出面から前記キャビティの開口部の方向に向かって広がる方向に傾斜する平坦な傾斜面を形成したことを特徴とする光学式エンコーダ用遮光板の製造方法。 - 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ用遮光板を有する光学式エンコーダ。
Priority Applications (4)
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