JP2006337321A - 光学スケール、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の光学スケールを低コストで供給可能とする。
【解決手段】鏡面状のスケール素材１０の一部を、例えばサンドブラストで物理的にあらして粗面１２とすることにより格子を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学スケール、及び、その製造方法に係り、特に、長尺のリニアエンコーダやリニアスケールに用いるのに好適な、光学スケール、及び、その製造方法に関する。

光学式エンコーダに用いる光学スケールの製造方法としては、リソグラフィ技術を用いたパターニングがある。従来の露光技術では、レジストパターンを形成した後、ドライ又はウェットエッチングで被加工面を加工する。

光学スケールではなく磁気スケールに関するものであるが、特許文献１には、磁気スケールの凹凸をドライ又はウェットエッチングで加工して形成することが記載されている。

特開平４−４２０１７号公報

しかしながら、設置環境やコストの面で、共に大型の加工槽（真空チャンバやウェットバス）が必要となり、長尺材料に対応するには限度がある。

又、ドライエッチングの場合は、真空中加工によるスループットに問題があり、ウェットエッチングの場合は、処理薬液の取扱い（加工条件管理・安全・環境）に問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、長尺の光学スケールを低コストで供給可能とすることを課題とする。

本発明は、鏡面と、物理的にあらされた粗面でなる格子を有することを特徴とする光学スケールにより、前記課題を解決したものである。

又、前記格子に反射膜を形成して、反射型光学スケールにおける鏡面部の反射率を向上させ、明暗のコントラストが大きい信号が得られるようにしたものである。

本発明は、又、鏡面状のスケール素材表面の一部を、物理的にあらして粗面とすることにより、格子を形成することを特徴とする光学スケールの製造方法により、前記課題を解決したものである。

又、前記粗面をサンドブラストで形成することにより、粗面を容易に形成可能としたものである。

本発明によれば、鏡面を物理的にあらすだけなので、加工条件を固定し、一定速度でスケール素材を送ることにより、長尺にわたって均一な加工が行なえる。又、長尺加工に対しても設備が大型化しないため、設備コストを削減できる。更に、廃液や排ガス処理設備が不要で、エッチングに比べてランニングコストを低減できる。又、薄膜工程が必須でないため、工程を簡略化して、タクトタイムを低減できる。更に、化学反応を用いないため、被加工材料を選ばず、条件出しや調整が容易であり、立ち上げ及びメンテナンスコストを低減することができる。

特に、サンドブラストで粗面を形成する場合には、サンドブラスト設備そのものが安価であり、材料費も安価で再利用できる。加工条件も、砂粒のサイズと吹き付け時間、吹き付け圧力であり、条件出しや調整が容易である。

以下図面を参照して、反射型光学スケールに適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態は、図１に示す如く、スケール素材１０の鏡面に、フォトレジストでパターニング後、サンドブラストにより表面を粗化し、鏡面部と粗面部で反射光の明暗を生成するようにしたものである。

具体的には、図１の右から左方向に向かって、まず、スケール素材１０の表面に、ドライフィルムレジスト・ラミネート装置２０から巻き戻した、厚さ２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下のドライフィルムレジスト２２をラミネートする。

ここで、フォトレジストは、液状レジストを使用することも可能であるが、長巻ロール状で入手可能な、厚さ２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下のドライフィルムレジスト２２をラミネートすることにより、長尺塗布を容易にできる。又、ドライフィルムレジスト２２は、感光すると感光部が変色するので、それを基準に繋いで、例えば水銀ランプやエキシマレーザ等の光源３０による露光も容易に行なうことができる。更には、剥離も、例えば２重量％程度の水酸化ナトリウム系溶液で容易に行なえ、基本的に剥離液に溶解しないので、剥離液の再利用が可能である。

露光システムは、例えば通常の水銀ランプ（３０）とフォトマスク３２で対応できる。この露光システムによる露光済みパターン３４に、現像液スプレー４０から現像液を吹き付けて現像済みパターン４２を得る。

次いで、該現像済みパターン４２に対して、従来のエッチングの代わりにサンドブラストノズル５０から砂を吹き付けて、幅１０μｍ程度の粗面を形成する。このようにサンドブラストで粗面を形成することで、ウェットプロセスで発生するアンダーカットやレジスト膨潤・剥離、ドライプロセスで発生するレジスト後退が無く、比較的設計寸法に近い加工形状が得られる。又、加工には微小な砂粒を使用するため、有害な廃液やガスが発生せず、付帯設備も安価に済む。砂粒は、加工寸法にもよるが、幅１０μｍ程度の粗面を形成する場合は、中心粒径１２μｍのＧＣ＃１２００より細かいものを利用することが望ましく、中心粒径８μｍのＧＣ＃２０００を用いることもできる。レジストを用いずに微細なノズルでパターニングを行なうこともできるが、パターン精度はレジスト使用時に比較して低下する。

なお、スケール素材１０に付着している砂粒は、例えば水で超音波洗浄したり、空気で吹き飛ばすことも可能である。

次いで加工済みパターン５２に、必要に応じてレジスト剥離液スプレー６０からレジスト剥離液をスプレーする。

更にここでもう一度洗浄してもよい。

加工後の形状を図２に示す。形成されたサンドブラスト加工面（粗面）１２の表面粗さは、未加工面（鏡面）１４に対しＲａで０．０４μｍか、それ以上の粗さが望ましい。なお、加工面１２で光を乱反射させることを目的とするため、例えば特許文献１に記載された磁気スケールのように、掘り込んで加工深さを深くする必要はない。

スケール素材１０としては、表面が鏡面のもの、例えばステンレス、鉄、アルミニウム等の金属やガラスを用いることができる。それらは、第１実施形態のように、そのままの表面を使用することもできるが、反射型光学スケールの場合は、更に鏡面部の反射率を向上させるために、加工前か後のいずれか又は共に、図３に示す第２実施形態のように、例えば、金、銀、アルミニウム等の高反射率材料でなる反射膜１６を付けてもよい。反射膜１６を付ける方法は、蒸着やめっき等があるが、コスト的にはめっきが望ましい。なお、透過型光学スケールの場合は反射膜は付けない。

発明者が確認したところ、従来製法によるガラススケールと、表面が鏡面のステンレスに対して本発明のサンドブラストにより格子状に粗化した反射型スケールの、同じ検出ヘッドを用いた際の検出信号の強度比は１：０．７４であり、十分使用可能であることが確認できた。

なお、前記実施形態においては、サンドブラストにより鏡面が粗化されていたが、鏡面を粗化する方法はこれに限定されず、例えばブラシロール等を用いて、他の方法で物理的に鏡面をあらすことも可能である。

又、前記実施形態においては、本発明が、長尺の反射型リニアエンコーダに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、マイクロメータに用いられるロータリエンコーダや、透過型の光学スケール等にも同様に適用できる。

本発明の第１実施形態の製造方法を示す斜視図 第１実施形態で製造される反射型光学スケールの形状を示す断面図 本発明の第２実施形態で製造される反射型光学スケールの形状を示す断面図

符号の説明

１０…スケール素材
１２…サンドブラスト加工面（粗面）
１４…未加工面（鏡面）
１６…反射膜
５０…サンドブラストノズル

Claims (5)

1. 鏡面と、物理的にあらされた粗面でなる格子を有することを特徴とする光学スケール。
2. 前記格子に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学スケール。
3. 鏡面状のスケール素材表面の一部を、物理的にあらして粗面とすることにより、格子を形成することを特徴とする光学スケールの製造方法。
4. 前記粗面をサンドブラストで形成することを特徴とする請求項２に記載の光学スケールの製造方法。
5. 前記格子に反射膜を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の光学スケールの製造方法。

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