JP2008249646A - 光電式エンコーダ、及び、そのスケールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な方法で、スケールに後で他のスケールパターンを追加したり、スケールパターンを変更できるようにする。
【解決手段】相対移動するスケールを備えた光電式エンコーダにおいて、ベーススケール３０の表面に、スケールパターン（第２のパターン４１）が形成された透明保護材４０を配設する。インクリメンタル（ＩＮＳ）スケール（３２）の表面に、ＡＢＳパターン又は原点パターン（４２）を設けたり、ＩＮＣスケール（３２）の表面に分解能の異なるＩＮＣパターン４８を設けたり、ＡＢＳスケール（３４）の表面に周期の異なるＡＢＳパターン５０を設けたり、ＡＢＳスケール（３４）の表面にＩＮＣパターン４８を設けることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、相対移動するスケールを備えた光電式エンコーダに係り、特に、簡単な方法で、スケールに他のスケールパターンを後で追加したり、スケールパターンを後で変更することが可能な光電式エンコーダ、及び、そのスケールの製造方法に関する。

相対移動するスケールを備えた各種の光電式エンコーダが知られている。この光電式エンコーダには、図１に例示する如く、光源１０と受光素子２０が、メインスケール（以下、単にスケールと称する）１４の両側（図の上下）に配設された透過型と、図２に例示する如く、光源１０と受光素子２０が、スケール１４の同じ側（図の上側）に配設された反射型がある。図において、１２はインデックススケールである。

光電式エンコーダは、又、スケール１４の相対変位量を測定するインクリメント（ＩＮＣ）型（特許文献１等）と、スケール１４の絶対位置を測定するアブソリュート（ＡＢＳ）型（特許文献２、３等）に分類される。

更に、ＩＮＣ型とＡＢＳ型を組合せた光電式エンコーダも提案されている（特許文献４〜６等）。

特開２００４−２６４２９５号公報 特開平６−２０７８０５号公報 特開２００５−３３７７５７号公報 特開平５−１７２５８６号公報 特開平９−１２６７２３号公報 特開２００５−１５６５４９号公報

しかしながら従来は、例えばＡＢＳ／原点パターン付きＩＮＣスケールを作成する場合には、専用の設備を設けて、初めからＡＢＳ／原点パターン付きＩＮＣスケールを製造する必要があり、例えばＩＮＣスケールを後でＡＢＳ／原点パターンを追加したり、ＩＮＣスケールやＡＢＳスケールの分解能や周期を後で変えたり、ＡＢＳスケールに後でＩＮＣパターンを追加したりすることは不可能であった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、簡単な方法で、スケールに他のスケールパターンを後で追加したり、スケールパターンを後で変更することが可能な光電式エンコーダ、及び、そのスケールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、相対移動するスケールを備えた光電式エンコーダにおいて、ベーススケールの表面に、スケールパターンが形成された透明保護材を配設することにより、前記課題を解決したものである。

ここで、前記透明保護材のスケールパターンは、全測長方向の一部に形成することができる。

又、前記ベーススケールに第１のパターンを形成し、前記透明保護材に第２のパターンを形成することができる。

又、前記透明保護材のベーススケール側の面に形成された第２のパターンを、前記ベーススケールに形成された第１のパターンと隣接する位置に、第１のパターンと平行に配置することができる。

又、前記透明保護材のベーススケールと反対側の面に形成された第２のパターンを、該透明保護材を挟んで前記ベーススケールに形成された第１のパターンと重なるように配置することができる。

又、前記第２のパターンは、第１のパターンよりも粗くすることができる。

又、前記第１、第２のパターンのいずれか一方をインクリメンタルパターンとし、他方をアブソリュートパターン又は原点パターンとすることができる。

又、前記第１、第２のパターンのいずれか一方をアブソリュートパターンとし、他方を原点パターンとすることができる。

又、前記第１、第２のパターンを、互いに異なる分解能のインクリメンタルパターンとすることができる。

又、前記第１、第２のパターンを、互いに異なる周期のアブソリュートパターンとすることができる。

又、前記ベーススケールを無地として、任意のスケールパターンを形成可能とすることもできる。

本発明は、又、光電式エンコーダの相対移動するスケールにおいて、ベーススケールの表面に、スケールパターンが形成された透明保護材を配設することを特徴とする光電式エンコーダのスケールの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、ベーススケールの表面にスケールパターンが形成された透明保護材を配設するだけで、他のスケールの機能を追加することができる。又、透明保護材を貼り替えることで、スケールの種類を変更することができる。従って、例えばＩＮＣスケールとＡＢＳスケールでスケール母材を共通化でき、使い勝手が向上すると共に、低価格化が見込まれる。更に、必要な場所にのみＡＢＳ／原点機能を搭載することも可能である。

以下図面を参照して、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３に示す如く、第１のパターン３１としてＩＮＣパターン３２が形成されたベーススケール３０の表面に、該ベーススケール３０側の接着面４０ａに第２のパターン４１としてＡＢＳパターン／原点パターン４２が描かれた透明保護材４０を接着することにより、ＩＮＣスケールにＡＢＳ／原点機能を持たせたものである。

前記第２のパターン４１は、図４に例示する如く、（ａ）エッチング、（ｂ）レーザヘッド６０を用いたレーザマーキング、（ｃ）インクジェットプリンタのプリンタヘッド６２を用いた印刷等で描くことができる。ここで透明保護材４０としては、樹脂、例えばＰＥＴ樹脂製のテープやガラス板を用いることができる。

又、前記ベーススケール３０は、図５に例示する如く、例えば（ａ）ガラス又は金属製のベース３０Ａ上に格子となる膜３１Ｂを成膜し、（ｂ）その上にレジスト３０Ｃを塗布し、（ｃ）露光してレジスト３０Ｃの一部を除去し、（ｄ）エッチングして膜３１Ｂの一部を除去し、（ｅ）レジスト３０Ｃを剥離して作成する。

そして、本発明に係るスケールは、図５（ａ）〜（ｅ）のようにして作成したベーススケール３０の格子３１側表面に対し、図５（ｆ）に示す如く、図４に示すような方法で作成した透明保護材４０を接着することによって製造される。

ここで、透明保護材４０に第２のパターン４１を形成しない場合には、ベーススケール３０に形成されたスケール、例えばＩＮＣスケールとして使用できる。一方、透明保護材４０に第２のパターン４１としてＡＢＳ／原点パターン４２を設けた場合には、ＡＢＳ／原点付きＩＮＣスケールとして使用できる。

なお、前記第２のパターン４１は、第１実施形態のようにベーススケール３０の全長にわたって設ける必要はなく、図６に示す第２実施形態のように、例えば中央に原点パターン４４を設け、両端近傍にリミット検出用のＡＢＳパターン４６を設けたものとすることもできる。

あるいは、図７に示す第３実施形態の如く、ベーススケール３０のＩＮＣパターン３２と分解能の異なるＩＮＣパターン４８を形成したり、図８に示す第４実施形態の如く、ＡＢＳパターン３４を形成したベーススケール３０に、分解能の異なるＡＢＳパターン５０を重ねたり、あるいは、図９に示す第５実施形態の如く、第１実施形態とは逆に、ＡＢＳパターン３４にＩＮＣパターン４８や原点パターンを重ねることも可能である。

又、使用状況の変化に合わせて、透明保護材４０を張り替えることにより、追加スケールのパターンを変更したり、あるいは母材を共通化してベーススケールの種類を減らすことが可能である。

なお、前記第１乃至第５実施形態においては、いずれも、第２のパターン４１が、透明保護材４０の接着面４０ａ側に形成されていたが、図１０乃至図１４に示す第６乃至第１０実施形態の如く、透明保護材４０の表面（ベーススケール３０とは反対側の面）４０ｂ側に形成されていても良い。

第１乃至第５実施形態で用いるのに好適な光学系の全体構成を、図１５（ａ）（正面から見た縦断面図）及び（ｂ）（ｂ−ｂ線に沿う横断面図）に示す。この構成例では、透明保護材４０の接着面４０ａに第２のパターン（ＩＮＣ２、ＡＢＳ、原点等）４１を配置し、２つの光学系（２０ａ、２２ａ）（２０ｂ、２２ｂ）で検出する。図において、２６は、光学系を収容する検出器である。

本実施形態は、２トラックになるが、汚れに強い。更に、２つの光学系に同じ光学系を用いることができ、部品を共通化できるため、コストダウンにつながる。

次に、第６乃至第１０実施形態で用いるのに好適な光学系の全体構成を、図１６（ａ）（正面から見た縦断面図）及び（ｂ）（ｂ−ｂ線に沿う横断面図）に示す。この構成例では、透明保護材４０の表面４０ｂに第２のパターン（ＩＮＣ２、ＡＢＳ、原点等）４１を配置し、２つの光学系（２０ａ、２２ａ）（２０ｂ、２２ｂ）で別々に検出する。

本実施形態では、２つの光学系の焦点位置ｆａ、ｆｂに差を設けることで、クロストークが生じないようにする。又、第２のパターン４１は、第１のパターン３１よりも粗くすれば、汚れに対する誤り許容が大きいので、第１のパターン３１に比べ、保護の必要性が少ない。なお、必要に応じ、第２のパターン４１の表面に保護材を塗布（貼付）することも可能である。

本構成例によれば、図１５の構成例に比べ、トラック方向のサイズを小さくして、検出器２６の幅Ｗを小型化できる。

更に、透明保護材４０に親水性や親油性を持たせることで、図１７に示す如く、スケール表面に付着する汚れＳを拡げて、スケール汚れによる屈折力を小さくし、格子１５の干渉を利用した格子干渉型光電式エンコーダで、干渉縞がほとんど変化しないようにすることができる。更に、透明保護材４０の厚みｔを、例えばレンズ２２を有する結像光学系の焦点深度ＤＯＦ以上とすることによって、結像への影響を小さくすることもできる。この場合には、スケール汚れに対する信頼性が向上し、信号強度が安定して、信号検出効率が改善する。更に、レンズ２２の焦点位置にアバーチャ２４を追加して、ＤＯＦを小さくし、透明保護材４０の必要厚みｔを小さくすることもできる。

従来の透過型光電式エンコーダの基本構成を示す図 同じく反射型光電式エンコーダの基本構成を示す図 本発明に係るスケールの第１実施形態の構成を示す分解斜視図 第１実施形態で透明保護材を製造する方法の例を示す図 同じくスケール作成方法の例を示す図 本発明に係るスケールの第２実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第３実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第４実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第５実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第６実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第７実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第８実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第９実施形態の構成を示す分解斜視図 同じく第１０実施形態の構成を示す分解斜視図 光学系を含む全体構成の一例を示す分解斜視図 光学系を含む全体構成の他の例を示す分解斜視図 透明保護材の他の利点を示す図

符号の説明

３０…ベーススケール
３１…第１のパターン
３２…インクリメンタル（ＩＮＣ）パターン
３４、４６、５０…ＡＢＳパターン
４０…透明保護材
４１…第２のパターン
４２…ＡＢＳパターン
４４…原点パターン

Claims (12)

1. 相対移動するスケールを備えた光電式エンコーダにおいて、
   ベーススケールの表面に、スケールパターンが形成された透明保護材を配設したことを特徴とする光電式エンコーダ。
2. 前記透明保護材のスケールパターンが、全測長方向の一部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
3. 前記ベーススケールに第１のパターンが形成され、前記透明保護材に第２のパターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
4. 前記透明保護材のベーススケール側の面に形成された第２のパターンが、前記ベーススケールに形成された第１のパターンと隣接する位置に、第１のパターンと平行に配置されることを特徴とする請求項３に記載の光電式エンコーダ。
5. 前記透明保護材のベーススケールと反対側の面に形成された第２のパターンが、該透明保護材を挟んで前記ベーススケールに形成された第１のパターンと重なるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の光電式エンコーダ。
6. 前記第２のパターンは、第１のパターンよりも粗いことを特徴とする請求項５に記載の光電式エンコーダ。
7. 前記第１、第２のパターンのいずれか一方がインクリメンタルパターンとされ、他方がアブソリュートパターン又は原点パターンとされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
8. 前記第１、第２のパターンのいずれか一方がアブソリュートパターンとされ、他方が原点パターンとされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
9. 前記第１、第２のパターンが、互いに異なる分解能のインクリメンタルパターンとされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
10. 前記第１、第２のパターンが、互いに異なる周期のアブソリュートパターンとされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
11. 前記ベーススケールにパターンが形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
12. 光電式エンコーダの相対移動するスケールにおいて、
    ベーススケールの表面に、スケールパターンが形成された透明保護材を配設することを特徴とする光電式エンコーダのスケールの製造方法。

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