JP2012068132A - Method for manufacturing optical scale - Google Patents
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Abstract
【課題】膜厚が均一な回折格子膜を有する光学スケールを製造する。
【解決手段】少なくともベース基材3と、ベース基材3上に形成された回折格子4を有する回折格子膜5とを有する光学スケール1の製造方法において、回折格子膜5を構成する樹脂11をベース基材3上に塗布し、均一に伸ばした後、樹脂11を硬化して樹脂層13を形成し、ベース基材3上の樹脂層13に回折格子4を形成して回折格子膜5を形成する。
【選択図】図1An optical scale having a diffraction grating film with a uniform film thickness is manufactured.
In a method of manufacturing an optical scale 1 having at least a base substrate 3 and a diffraction grating film 5 having a diffraction grating 4 formed on the base substrate 3, a resin 11 constituting the diffraction grating film 5 is used. After coating on the base substrate 3 and extending uniformly, the resin 11 is cured to form the resin layer 13, the diffraction grating 4 is formed on the resin layer 13 on the base substrate 3, and the diffraction grating film 5 is formed. Form.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、位置検出装置に用いられる光学スケールの回折格子膜を均一な膜厚で形成することができる光学スケールの製造方法に関する。 The present invention relates to an optical scale manufacturing method capable of forming a diffraction grating film of an optical scale used in a position detection device with a uniform film thickness.
従来から直線変位や角度変位の精密な測定を行うことができる位置検出装置として、光学スケールと検出ヘッドを備えた光学式変位測定装置が知られている。この光学式変位測定装置は、工作機械や半導体製造装置等の可動部の相対位置を高精度に検出することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical displacement measuring device including an optical scale and a detection head is known as a position detecting device capable of performing precise measurement of linear displacement and angular displacement. This optical displacement measuring apparatus can detect the relative position of a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing apparatus with high accuracy.
光学式変位測定装置は、一般に、可動部の変位を検出する部材に固定され、回折格子が形成された光学スケールと、この光学スケールの変位を検出する検出ヘッドとを備えている。検出ヘッドは、光学スケールに沿って移動可能とされている。 In general, an optical displacement measuring apparatus includes an optical scale fixed to a member that detects displacement of a movable part and formed with a diffraction grating, and a detection head that detects the displacement of the optical scale. The detection head is movable along the optical scale.
検出ヘッドは、光学スケールに光ビームを照射する光源と、光学スケールを透過又は光学スケールで反射された回折光を検出するための光検出部とを有しており、光検出部で受光した光信号の変化によって光学スケールの移動を検出する。この光学式変位測定装置では、光学スケールの変位によって、工作機械や半導体製造装置等の可動部の変位を知ることができる。 The detection head has a light source for irradiating the optical scale with a light beam and a light detection unit for detecting diffracted light transmitted through the optical scale or reflected by the optical scale. The light received by the light detection unit The movement of the optical scale is detected by the change of the signal. In this optical displacement measuring apparatus, the displacement of a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing apparatus can be known from the displacement of the optical scale.
ここで、このような光学式変位測定装置に用いられる光学スケールとして、特許文献1には、回折格子が形成された樹脂層が形成された基板と、反射膜が形成されたガラス等の保護基材とを、樹脂層と反射膜とを内側にしてこれらの間に接着剤層を介して貼り合せた構成のものが記載されている。この光学スケールでは、保護基材によって回折格子が形成された樹脂層に汚れや傷が付くことが防止されている。このような接着剤層を用いた光学スケールでは、接着剤層の厚みムラによって、読取り誤差が生じてしまう。 Here, as an optical scale used in such an optical displacement measuring device, Patent Document 1 discloses a substrate on which a resin layer on which a diffraction grating is formed and a protective group such as glass on which a reflective film is formed. A material having a structure in which a resin layer and a reflective film are placed inside with an adhesive layer interposed therebetween is described. In this optical scale, the resin layer on which the diffraction grating is formed by the protective base material is prevented from being stained or scratched. In an optical scale using such an adhesive layer, a reading error occurs due to uneven thickness of the adhesive layer.
そこで、特許文献2には、基材上にホログラム格子、反射膜、接着剤層、保護基材の順で積層された構成、即ち、ホログラム格子と反射膜との間に接着層を介在させていない反射型の光学スケールが記載されている。この光学スケールでは、接着剤層を有していないため、接着剤層の厚みムラによる読取り誤差の問題は発生しない。しかしながら、この光学スケールでは、ホログラム格子を透過した光が反射層で反射され、再度ホログラム格子を透過する構成であり、ホログラム格子の格子面に反射膜をつけ、その部分で反射させるため、ホログラム格子を形成している部分の厚みムラが測定精度へ影響してしまう。
Therefore,
このため、光学スケールとしては、回折格子が形成されている樹脂層に膜厚ムラがなく
、均一であることが求められている。
For this reason, as an optical scale, it is calculated | required that there is no film thickness nonuniformity in the resin layer in which the diffraction grating is formed, and is uniform.
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ベース基材上に膜厚が均一な回折格子膜を形成する光学スケールの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional situations, and an object of the present invention is to provide an optical scale manufacturing method for forming a diffraction grating film having a uniform film thickness on a base substrate. To do.
上述した目的を達成する本発明に係る光学スケールの製造方法は、少なくともベース基材と、ベース基材上に形成された回折格子を有する回折格子膜とを有する光学スケールの製造方法であり、回折格子膜を構成する樹脂をベース基材上に塗布し、均一に伸ばした後、樹脂を硬化して樹脂層を形成し、ベース基材上の樹脂層に回折格子を形成して回折格子膜を形成することを特徴とする。 An optical scale manufacturing method according to the present invention that achieves the above-mentioned object is an optical scale manufacturing method having at least a base substrate and a diffraction grating film having a diffraction grating formed on the base substrate. After applying the resin that constitutes the grating film on the base substrate and extending it uniformly, the resin is cured to form a resin layer, and a diffraction grating is formed on the resin layer on the base substrate to form the diffraction grating film. It is characterized by forming.
上述した目的を達成する本発明に係る光学スケールの製造方法は、少なくともベース基材と、ベース基材上に形成された回折格子を有する回折格子膜とを有する光学スケールの製造方法であり、回折格子膜を構成する樹脂をベース基材と回折格子に対応する型が形成されたスタンパとの間に挟み込み、樹脂を均一に伸ばした後、樹脂を硬化し、ベース基材及び硬化した樹脂をスタンパから剥がし、ベース基材上に回折格子を形成した回折格子膜を形成することを特徴とする。 An optical scale manufacturing method according to the present invention that achieves the above-mentioned object is an optical scale manufacturing method having at least a base substrate and a diffraction grating film having a diffraction grating formed on the base substrate. The resin constituting the grating film is sandwiched between the base substrate and the stamper on which the mold corresponding to the diffraction grating is formed. After the resin is uniformly stretched, the resin is cured, and the base substrate and the cured resin are stamped. And a diffraction grating film having a diffraction grating formed on a base substrate is formed.
本発明では、ベース基材上に回折格子膜を構成する樹脂を塗布し、均一に伸ばした後に、樹脂を硬化して樹脂層を形成することによって、膜厚が均一な樹脂層を形成することができる。これにより、本発明では、ベース基材上に膜厚が均一な回折格子膜を有する光学スケールを容易に製造することができる。 In the present invention, a resin layer having a uniform film thickness is formed by applying a resin constituting a diffraction grating film on a base substrate and uniformly extending the resin, and then curing the resin to form a resin layer. Can do. Thereby, in this invention, the optical scale which has a diffraction grating film | membrane with a uniform film thickness on a base base material can be manufactured easily.
以下、本発明を適用した光学スケールの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an optical scale manufacturing method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
位置検出システムでは、例えば直線変位を測定するものである場合、図1に示すように、長尺状からなり、回折格子4が形成された光学スケール1と、この光学スケール1と相対的に移動可能なエンコーダ2とを備える。位置検出システムでは、光学スケール1に形成された回折格子4の物理的な凹凸にレーザ光を照射し、光学スケール1とエンコーダ2との相対位置変化に伴う回折光の位相の回転をエンコーダ2にて読み取り、位置を検出する。この位置検出システムは、分解能がnm以下であり、優れたものである。
In the position detection system, for example, when measuring linear displacement, as shown in FIG. 1, the optical scale 1 has a long shape and is formed with a diffraction grating 4, and moves relative to the optical scale 1. And a
このような位置検出システムに用いられる光学スケール1は、図1に示すように、測定軸X方向に長尺状のベース基材3と、このベース基材3上に矩形状の回折格子4が形成された回折格子膜5と、この回折格子膜5上に形成された反射膜6と、この反射膜6上に形成された接着膜7と、この接着膜7を介して積層された保護用基材8とを備える。
As shown in FIG. 1, an optical scale 1 used in such a position detection system includes a
光学スケール1を製造するにあたって、回折格子4が形成された回折格子膜5に膜厚ムラがなく、均一に形成することができれば、出力ムラの発生を防止できる。回折格子膜5に膜厚ムラによるうねりが発生した場合には、図2に示すような光学スケール9のように回折格子膜9aに膜厚ムラがあることによって、反射面のうねりが位置検出精度に影響してしまう。なお、光学スケール9において、ベース基材及び反射膜、接着膜、保護用基材は、上述した光学スケール1のベース基材3及び反射膜6、接着膜7、保護用基材8と同様であるため、同一符号を付する。
When the optical scale 1 is manufactured, if the diffraction grating film 5 on which the diffraction grating 4 is formed has no film thickness unevenness and can be formed uniformly, the occurrence of output unevenness can be prevented. When waviness due to film thickness unevenness occurs in the diffraction grating film 5, waviness on the reflecting surface is caused by position detection accuracy due to the film thickness unevenness in the diffraction grating
位置検出の誤差は、補正係数等で修正は出来るが、うねりが小さいほうが補正係数も小さく、取り扱いと信頼性が高いものとなる。回折格子膜5のうねりは、回折格子膜5の膜厚さムラを小さくすることによって抑えることができる。回折格子膜5を樹脂で形成する場合の膜厚ムラを小さくするひとつの有効な手段としては、膜厚をなるべく薄くすることである。成膜方法としては、スピンコートや、毛細管現象を用いた塗布方法等が考えられるが、本発明では以下に説明する方法によって、回折格子膜5を均一で薄く形成する。 The position detection error can be corrected with a correction coefficient or the like, but the smaller the undulation, the smaller the correction coefficient, and the higher the handling and reliability. The undulation of the diffraction grating film 5 can be suppressed by reducing the thickness unevenness of the diffraction grating film 5. One effective means for reducing film thickness unevenness when the diffraction grating film 5 is formed of resin is to make the film thickness as thin as possible. As a film forming method, a spin coating method, a coating method using a capillary phenomenon, or the like can be considered. In the present invention, the diffraction grating film 5 is uniformly and thinly formed by the method described below.
本発明では、回折格子膜5を次のようにしてベース基材3上に形成することによって、膜厚ムラがなく均一に形成し、出力ムラの発生を防止する。回折格子膜5の膜厚を均一に形成する方法としては、ベース基材3上に樹脂11を塗布し、樹脂11を均一に伸ばして形成する方法があり、スピンコート、キャピラリコート、ベース基材と平坦なガラス板で樹脂を挟みこむ方法、ベース基材とガラス板とによって挟み込み平坦なガラス板の上に重石を載せる方法、樹脂を基材とガラス板とで挟む時にロールで圧着する方法、熱を掛けながら挟み込み又はロール圧着する方法等がある。いずれの方法においても、ベース基材3上に樹脂11を均一に塗布することができる。
In the present invention, the diffraction grating film 5 is formed on the
例えば、平坦なガラス板を用いる方法としては、次のような方法がある。図3(A)に示すように、平坦なガラス板10とベース基材3との間に回折格子膜5を構成する樹脂11を介在させて、ガラス板10に対してベース基材3を押し付けるように、ゴムロール12をベース基材3上に押圧しながら移動させることで、樹脂11を伸ばし、平行に位置するベース基材3と平坦なガラス板10との間に樹脂11を引き延ばして挟み込むようにする。このように、平坦なガラス板10とゴムロール12を用いることによって、樹脂11を薄く、均一に伸ばす。なお、ゴムロール12は、ガラス板10上を移動させるようにしてもよい。
For example, as a method using a flat glass plate, there are the following methods. As shown in FIG. 3A, the
そして、図3(B)に示すように、ベース基材3とガラス板10との間に薄く伸ばした樹脂11を硬化して樹脂層13を形成した後、ガラス板10からベース基材3及び樹脂層13を剥がすことによって、ベース基材3上に膜厚が薄く均一な樹脂層13を形成する。樹脂層13の膜厚は、ガラス板10の厚さ及びゴムロール12の押圧力を調整することによって、所望の膜厚に調整する。例えばガラス板10の厚さ1mmで500mPa・s程度であれば、膜厚3μm以下の樹脂層13をベース基材3上に形成することができる。また、この方法では、気泡の混入を防止することができる。この回折格子膜5を形成する方法では、ガラス板10の樹脂11と接する側の表面に離型処理を施すことによって、樹脂層13がガラス板10から剥離しやすくし、樹脂層13がベース基材3側に残るようにすることができ、ベース基材3上に樹脂層13を形成することができる。
And as shown in FIG.3 (B), after hardening the resin 11 extended thinly between the
次に、上述するようにして形成したベース基材3上の樹脂層13に矩形状の凹凸の回折格子4を形成する。回折格子4は、樹脂層13に例えばホログラム露光やレーザ描画、マスク等で露光し、現像することによって、図1に示す回折格子膜5に形成する。
Next, a rectangular uneven diffraction grating 4 is formed on the resin layer 13 on the
なお、上述の回折格子膜5の形成方法では、ゴムロール12を用いたが、図4に示すように、平坦なガラス板10のみを用いても回折格子膜5を均一に形成することができる。
In the above-described method of forming the diffraction grating film 5, the
ゴムロール12を使用しない場合には、図4(A)に示すように、ベース基材3と平坦なガラス板10とが平行となっている状態で、ベース基材3とガラス板10との間に回折格子膜5を構成する樹脂11を挟み込み、この挟み込んだ状態で樹脂11を硬化させる。これにより、図4(B)に示すように、樹脂11を硬化させてできた樹脂層14の膜厚を均一にすることができ、ガラス板10からベース基材3及び樹脂層14を剥がすことによって、ベース基材3上に膜厚が均一な樹脂層14を形成することができる。樹脂層14は、樹脂11をベース基材3とガラス板10との間に挟んだ状態で、必要に応じてベース基材3上に重石を載せることによって、樹脂層14の厚さを調整することができる。
When the
しかしながら、上述したようにゴムロール12を用いた場合の方が、樹脂11をより均一で薄く伸ばすことができるため、回折格子膜5の膜厚を薄く均一にできるため好ましい。
However, the use of the
次に、上述したゴムロール12を用いて形成した回折格子膜5上に反射膜6を成膜する。反射膜6は、例えば金属膜を蒸着又はスパッタ等により回折格子膜5の表面に成膜して形成する。
Next, the
次に、反射膜6上に保護用基材8を貼り合せるための接着膜7を形成する。接着膜7は、反射膜6に接着剤を塗布して形成する。
Next, an adhesive film 7 for bonding the protective substrate 8 is formed on the
そして、接着膜7を介して保護用基材8を貼り合せることによって、光学スケール1を製造することができる。 And the optical scale 1 can be manufactured by bonding the protective substrate 8 through the adhesive film 7.
以上のような光学スケール1の製造方法では、ベース基材3上に樹脂11を塗布し、均一に伸ばすことができるため、この樹脂11を硬化してできる回折格子膜5の膜厚を薄く、均一なものにすることができる。これにより、この光学スケール1の製造方法では、回折格子膜5が薄く均一にすることができるため、出力ムラが発生せず、測定精度が良い信頼性が高い光学スケール1を製造することができる。
In the manufacturing method of the optical scale 1 as described above, since the resin 11 can be applied on the
特に、上述したようにガラス板10及びゴムローラ12を用いた場合には、ベース基材3上にゴムローラ12を押圧しながら移動させるため、樹脂11をより均一に薄く伸ばすことができ、回折格子膜5をより均一に薄く形成することができる。これにより、ガラス板10及びゴムローラ12を用いた場合には、出力ムラの発生をより防止でき、測定精度が良い信頼性が高い光学スケール1を製造することができる。
In particular, when the
また、この光学スケール1の製造方法では、光学スケール1の長さが長く、例えば600mm程度であっても、ゴムロール12を用いた場合、スピンコーターで回折格子膜5を形成した場合と比べて、大掛かりな設備を必要なく低コストで均一な回折格子膜5を形成することができる。
Further, in the method of manufacturing the optical scale 1, even when the length of the optical scale 1 is long, for example, about 600 mm, when the
ここで、上述した光学スケール1の製造方法では、ベース基材3、回折格子膜5、反射膜6、接着膜7、保護用基材8が具体的に以下のような構成の光学スケール1を製造することができる。
Here, in the manufacturing method of the optical scale 1 described above, the
ベース基材3には、測定軸X方向に長尺状なガラスやセラミック等の一般に光学スケールのベース基材を用いることができる。
The
回折格子膜5には、例えば、アクリル系、エポキシ系等の紫外線硬化型樹脂、アクリル系、エポキシ系等の熱硬化型樹脂、及び電子線やX線等によって活性化する各種エネルギー線硬化型樹脂等のレジストや乳剤等を用いることができる。回折格子4は、回折格子4の凸部の頂点から凹部の底辺までの光学的深さが概ね参照波長(λ)の1/4であることが好ましい。回折格子4の深さがλ/4である場合には、0次回折光の反射強度が反射防止の効果のため小さくなり、そのエネルギーが1次回折光他へ分散されるため、回折光の効率を上げることができる。したがって、回折格子4の最適な深さは、入射光の角度により決定されるが、おおむね波長の1/4である。 The diffraction grating film 5 includes, for example, an acrylic or epoxy ultraviolet curable resin, an acrylic or epoxy thermosetting resin, and various energy ray curable resins that are activated by electron beams or X-rays. Such resists and emulsions can be used. In the diffraction grating 4, it is preferable that the optical depth from the top of the convex portion of the diffraction grating 4 to the bottom of the concave portion is approximately ¼ of the reference wavelength (λ). When the depth of the diffraction grating 4 is λ / 4, the reflection intensity of the 0th-order diffracted light is reduced due to the effect of preventing reflection, and the energy is dispersed to the 1st-order diffracted light and the like. Can be raised. Therefore, the optimum depth of the diffraction grating 4 is determined by the angle of the incident light, but is approximately ¼ of the wavelength.
回折格子膜5は、上述した光学スケール1の製造方法により、膜厚を10μm以下、更に薄く3μm以下とすることができる。ここで、回折格子膜5の膜厚とは、図1に示す、回折格子膜5のベース基材3側の面5aから回折格子4の凸部の頂点までの距離をいう。例えば、膜厚が10μm程度であれば、厚さムラは膜厚の半分以下にすることができ、容易に膜厚ムラの発生を抑えることができる。更に、膜厚が3μm以下では、膜厚ムラを十分に小さくすることができる。ベース基材3のガラスの面精度のレベルが、現実的に±10μm程度なので、回折格子膜5の膜厚を10μm程度にすることがひとつの目安となる。
The film thickness of the diffraction grating film 5 can be reduced to 10 μm or less and further to 3 μm or less by the method for manufacturing the optical scale 1 described above. Here, the film thickness of the diffraction grating film 5 refers to the distance from the
回折格子膜5は、上述した回折格子膜5の形成方法によって、膜厚を10μm以下にできるため、膜厚ムラの発生を抑え、ベース基材3との密着性を良くすることができ、更に3μm以下とすることもできるので、膜厚ムラがほとんどなく、略均一であり、ベース基材3との密着性がより高いものである。
The diffraction grating film 5 can have a film thickness of 10 μm or less by the above-described method of forming the diffraction grating film 5, thereby suppressing the occurrence of film thickness unevenness and improving the adhesion with the
反射膜6は、回折格子膜5上に形成され、エンコーダ2で用いるレーザ光源の波長に対しての反射率が高い物が好ましい。反射膜6としては、一般に反射率の高い金属膜を用いるが、同時に膜の信頼性も必要となる。例えば、790nm等の近赤外で用いる場合には、赤色の反射率が高い金属膜が好ましく、金、白金、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、銀、銀合金等の金属膜等によって形成され、実用上、銀パラジウム合金で形成することが好ましい。前述の金属膜の中でも、純金属の金、プラチナ、銅、銀等は、反射が高いものであり、銅合金や銀合金等は、酸化や硫化して膜が改質しないものである。金とプラチナは、合金でなくても酸化等に対する耐性は十分に高いものである。金等は、信頼性が高く、成膜もしやすくて扱いやすい材料である。また、金やプラチナは、高価であるが、耐環境特性は良いものである。銀合金は、硫化を抑えた銀パラジウム合金等が実用上適し、エンコーダ2の790nmのレーザ光に対する反射率も、金と同様95%を超えており、スパッタターゲットの金額は1/10以下で低コストである。例えば、エンコーダ2の構成が回折格子面にレーザ光が2回当たる場合には、反射率がエンコーダ2の出力に与える影響は二乗で効いてくるようになる。このようなエンコーダ2の構成の場合、反射率が高いほど良いが、例えば、反射率が70%に落ちた反射面ではエンコーダ出力は49%にまで低下してしまうため、実用上、70%以上の反射率、より好ましくは90%以上である。又、回折格子膜5と反射膜6の密着性を向上させるために、下地にCrやTi、Si、SiOx等をつけると良い。
The
接着膜7は、反射膜6と保護用基材8との間に介在し、反射膜6上に保護用基材8を接着する。接着膜7には、エンコーダ2から出射されるレーザ光及び回折光を透過させるため、エポキシ系等の透明な接着剤を用いる。接着膜7としては、反射膜6及び保護用基材8に対して密着性の良いものを用いることが好ましい。接着膜7は、ガラスとの密着が良く、透明性がある樹脂を選べばよいので、選択肢は広い。例えば、エポキシ系の透明接着剤であれば、多くの場合、ガラスとの密着性は十分に良好である。
The adhesive film 7 is interposed between the
保護用基材8は、接着膜7を介して反射膜6上に積層され、回折格子膜5及び反射膜6の剥がれや割れ、外部部品との接触等により傷が付くことを防止するものである。保護用基材8は、回折格子膜5及び反射膜6の全体を覆うことができるように、ベース基材3と同様に、測定軸X方向に長尺状に形成されている。保護用基材8には、エンコーダ2から出射されるレーザ光及び回折光を透過させるため、ガラス等の透明な部材を用いる。
The protective substrate 8 is laminated on the
このような構成からなる光学スケール1では、上述した光学スケール1の製造方法により製造され、回折格子膜5の膜厚が10μm以下であり、膜厚ムラが抑えられ、均一に形成されていることによって、回折格子膜5の膜厚ムラによる測定精度への影響が抑えられ、高精度に測定することができる信頼性の高いものである。 The optical scale 1 having such a structure is manufactured by the method for manufacturing the optical scale 1 described above, and the film thickness of the diffraction grating film 5 is 10 μm or less, the film thickness unevenness is suppressed, and the film is uniformly formed. Therefore, the influence on the measurement accuracy due to the film thickness unevenness of the diffraction grating film 5 is suppressed, and the measurement can be performed with high accuracy.
以上では、矩形状の凹凸を有する回折格子膜5を有する光学スケール1の製造方法及び光学スケール1について説明したが、図5に示すように、正弦波状の回折格子22を有する反射型の光学スケール20にも適用することができる。
In the above, the manufacturing method of the optical scale 1 having the diffraction grating film 5 having the rectangular unevenness and the optical scale 1 have been described. However, as shown in FIG. 5, the reflective optical scale having the
光学スケール20は、ベース基材21上に、正弦波形状の回折格子22が形成された回折格子膜23と、この回折格子膜23上に形成された反射膜24と、この反射膜24上に形成された接着膜25と、この接着膜25を介して積層された保護用基材26とを備える。なお、ベース基材21及び反射膜24、接着膜25、保護用基材26については、上述した光学スケール1のベース基材3及び反射膜6、接着膜7、保護用基材8と同様の構成であるため、詳細な説明を省略し、上述したスケール1と異なる点について説明する。
The
この光学スケール20の製造方法は、上述した光学スケール1の製造方法と同様に、ベース基材21上にスピンコート、キャピラリコート、ベース基材と平坦なガラス板で樹脂を挟みこむ方法、ベース基材とガラス板とによって挟み込み平坦なガラス板の上に重石を載せる方法、樹脂を基材とガラス板とで挟む時にロールで圧着する方法、熱を掛けながら挟み込み又はロール圧着する方法等により、樹脂27を均一に塗布する。
The
上述の光学スケール1と同様に、ガラス板10を用いて、ベース基材21上に樹脂27を均一に伸ばすようにしてもよい。具体的に、ゴムロール12を用いて、図3(A)に示すように、ベース基材21と平坦なガラス板10との間に回折格子膜23を構成する樹脂27を挟み込み、ベース基材21上をゴムロール12を押圧しながら移動させて、樹脂27を均一に伸ばした後、図3(B)に示すように、樹脂27を硬化させて樹脂層28を形成する。そして、ガラス板10からベース基材21及び樹脂層28を剥がすことによって、ベース基材21上に膜厚が薄く均一な樹脂層28を形成する。なお、光学スケール1の製造方法と同様に、ガラス板10の樹脂27と接する側の表面に離型処理を施すことによって、樹脂層28がガラス板10から剥離しやすくし、樹脂層28がベース基材21側に残るようにすることができ、ベース基材21上に樹脂層28を形成することができる。
Similarly to the optical scale 1 described above, the glass 27 may be used to uniformly extend the resin 27 on the
次に、ベース基材21上に回折格子膜23を構成する樹脂層28に対して、例えばホログラム露光を使用することによって、図5に示すように、回折格子22の形状を正弦波に近い形にして形成する。
Next, by using, for example, hologram exposure on the resin layer 28 constituting the
そして、形成した回折格子膜23上に反射膜24、接着膜25、保護用基材26を上述した光学スケール1の製造方法と同様に積層して、光学スケール20を製造することができる。
Then, the
以上のような光学スケール20の製造方法においても、ベース基材21上に樹脂27を塗布し、均一に伸ばすことができるため、この樹脂27を硬化してできる回折格子膜23の膜厚を薄く、均一なものにすることができる。これにより、この光学スケール20の製造方法では、回折格子膜23が薄く均一にすることができるため、出力ムラが発生せず、測定精度が良い信頼性が高い光学スケール20を製造することができる。
Also in the manufacturing method of the
特に、上述したようにガラス板10及びゴムローラ12を用いた場合には、ベース基材21上にゴムローラ12を押圧しながら移動させるため、樹脂27をより均一に薄く伸ばすことができ、回折格子膜23をより均一に薄く形成することができる。これにより、ガラス板10及びゴムローラ12を用いた場合には、出力ムラの発生をより防止でき、測定精度が良い信頼性が高い光学スケール20を製造することができる。
In particular, when the
次に、第2の実施の形態として、矩形状の回折格子を有する光学スケールの他の製造方法として、図1に示すような、矩形状の回折格子32を有する回折格子膜33を有する光学スケール30を製造方法について説明する。この光学スケール30は、上述した光学スケール1と同様に、測定軸X方向に長尺状のベース基材31と、このベース基材31上に矩形状の回折格子32が形成された回折格子膜33と、この回折格子膜33上に形成された反射膜34と、この反射膜34上に形成された接着膜35と、この接着膜35を介して積層された保護用基材36とを備える。
Next, as a second embodiment, as another method for manufacturing an optical scale having a rectangular diffraction grating, an optical scale having a
この光学スケール30の製造方法は、図6に示すように、スタンパ41を用いて、回折格子32と回折格子膜33とを同時に形成する。スタンパ41は、平坦であり、ベース基材31と同様に長尺状に形成されたスタンパ板42の表面に回折格子32に対応する型43が形成されたものである。
In the method for manufacturing the optical scale 30, as shown in FIG. 6, the
この光学スケール30の製造方法は、ベース基材31とスタンパ41との間に回折格子膜33を構成する樹脂37を介在させて、スタンパ41に対してベース基材31を押し付けるように、ゴムロール44をベース基材31上に押圧しながら移動させることで、樹脂37を伸ばし、平行に位置するベース基材31とスタンパ41との間に樹脂37を引き延ばして挟み込むようにする。このように、スタンパ41とゴムロール12を用いることによって、樹脂37を薄く、均一に伸ばす。なお、ゴムロール44は、スタンパ41上を移動させるようにしてもよい。
In the method of manufacturing the optical scale 30, a
そして、ベース基材31とスタンパ41との間に薄く伸ばした樹脂37を硬化した後、硬化した樹脂37からスタンパ41を剥がすと、回折格子32が形成された回折格子膜33が得られ、回折格子32と回折格子膜33とを同時に容易に形成することができる。この回折格子膜33を形成する方法では、スタンパ41の樹脂37と接する側の表面に離型処理を施すことによって、樹脂37がベース基材31側に残るようになり、ベース基材31上に回折格子膜33を形成することができる。
Then, after the
また、このようにスタンパ41を用いて回折格子膜33を形成する場合には、回折格子膜33を構成する樹脂としては紫外線硬化型樹脂(UV硬化型樹脂)等を用いることが好ましい。UV硬化型樹脂は、スタンパ41の形状を精密に転写できること、スタンパ41からの離型性が良いこと、スタンパ41を傷めないこと、硬化時間が短いこと、経時変化が無いこと等、それぞれの要求レベルが高いものである。
Further, when the
なお、ベース基材31上に樹脂37を均一に塗布する方法としては、上述したゴムロール12を用いる方法だけではなく、スタンパ41上の全体に樹脂37を塗布し、ベース基材31を樹脂37が塗布されたスタンパ41上に載せて、スタンパ41とベース基材31とによって樹脂37を挟み込み、又はベース基材31上に重石を載せて、樹脂37を均一に伸ばしてもよい。
The method of uniformly applying the
次いで、上述した光学スケール1の製造方法と同様に、回折格子膜33上に、反射膜34、接着膜35、保護用基材36を積層して、光学スケール30を製造する。
Next, in the same manner as the method for manufacturing the optical scale 1 described above, the optical scale 30 is manufactured by laminating the reflective film 34, the adhesive film 35, and the protective substrate 36 on the
以上のような光学スケール30の製造方法では、ゴムロール44でベース基材31をスタンパ41に押圧することによって、膜厚が薄く、均一で回折格子32が同時に形成された回折格子膜33を形成することができる。この光学スケール30の製造方法では、回折格子膜33が薄く均一であり、出力ムラが発生せず、測定精度が良い信頼性が高い光学スケール30を製造することができる。
In the manufacturing method of the optical scale 30 as described above, the
なお、上述した光学スケール20、30の製造方法においても、ベース基板21、31、回折格子膜22、32、反射膜24、34、接着膜25、35、保護用基材26、36について、光学スケール1の構成と同様の構成の光学スケール20、30を製造することができる。なお、回折格子が正弦波形状の光学スケール20では、矩形状の光学スケール1、30と比べて帯域が広くなり、参照光が多少ずれても、測定に影響が少ないロバストな特性な光学スケールとなる。
In the method for manufacturing the
また、以上のような製造方法によって得られた光学スケール1、20、30は、測定機器や工作機械、半導体製造装置の可動部の相対位置を検出することに用いることができる。
Moreover, the
なお、上述した光学スケール1、20、30は、反射型の光学スケールであるが、転写方式で透過型の光学スケールも実現できる。透過型の光学スケールの場合は、例えば回折格子膜を構成する樹脂の屈折率を、保護用基材を接着する接着膜やガラスよりも十分に高くし、回折格子の凹凸と屈折率の違いで光が回折するようにすることで、透過型の光学スケールが可能となる。 The optical scales 1, 20, and 30 described above are reflective optical scales, but a transmissive optical scale can also be realized by a transfer method. In the case of a transmissive optical scale, for example, the refractive index of the resin constituting the diffraction grating film is made sufficiently higher than the adhesive film or glass that bonds the protective substrate, By making the light diffract, a transmissive optical scale is possible.
1 光学スケール、2 エンコーダ、3 ベース基材、4 回折格子、5 回折格子膜、6 反射膜、7 接着膜、8 保護用基材、10 ガラス板、11 樹脂、12 ゴムロール、13 樹脂層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical scale, 2 Encoder, 3 Base substrate, 4 Diffraction grating, 5 Diffraction grating film, 6 Reflective film, 7 Adhesive film, 8 Base material for protection, 10 Glass plate, 11 Resin, 12 Rubber roll, 13 Resin layer
Claims (2)
上記回折格子膜を構成する樹脂を上記ベース基材上に塗布し、均一に伸ばした後、上記樹脂を硬化して樹脂層を形成し、上記ベース基材上の上記樹脂層に上記回折格子を形成して上記回折格子膜を形成することを特徴とする光学スケールの製造方法。 In a method for producing an optical scale having at least a base substrate and a diffraction grating film having a diffraction grating formed on the base substrate,
The resin constituting the diffraction grating film is applied onto the base substrate and uniformly stretched, and then the resin is cured to form a resin layer. The diffraction grating is applied to the resin layer on the base substrate. A method for producing an optical scale, comprising forming the diffraction grating film.
上記回折格子膜を構成する樹脂を上記ベース基材と平坦なスタンパ板に上記回折格子に対応する型が設けられたスタンパとの間に介在させ、上記樹脂を均一に伸ばした後、上記樹脂を硬化し、上記ベース基材及び上記硬化した樹脂を上記スタンパから剥がし、上記ベース基材上に上記回折格子を形成した上記回折格子膜を形成することを特徴とする光学スケールの製造方法。 In a method for producing an optical scale having at least a base substrate and a diffraction grating film having a diffraction grating formed on the base substrate,
The resin constituting the diffraction grating film is interposed between the base substrate and a stamper provided with a mold corresponding to the diffraction grating on a flat stamper plate, and the resin is uniformly stretched. A method for producing an optical scale, comprising: curing, peeling the base substrate and the cured resin from the stamper, and forming the diffraction grating film having the diffraction grating formed on the base substrate.
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