受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法
【課題】受発光動作の信頼性を確保することができる受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法を提供すること。
【解決手段】光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層とを備える。
【解決手段】光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や位置情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば所定の光反射パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、当該光反射パターンに光を照射して反射光（又は透過光）を読み取ることで、モータの回転軸の回転数等を検出できるようになっている。このように光反射パターンを介した光を読み取るセンサとして、例えば発光部及び受光部を有する受発光センサが用いられている。
【０００３】
例えば、受発光センサは、受光部を構成するチップ上に発光部として発光ダイオードなどを搭載した、いわゆるチップオンチップ構造となっている。この構成では、発光ダイオードの発光部が樹脂などの封止剤によってコーティングされた状態になっている。この構成により、外部環境に起因する腐食等から発光部を保護することができ、信頼性に優れた発光ダイオードが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１２８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
受発光センサにおいては、受光部においても同様に、外部環境によって腐食等が発生し、受光動作の信頼性が低下する可能性がある。このため、受光部においても外部環境から保護する必要がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、受発光動作の信頼性を確保することができる受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る受発光センサは、光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るエンコーダは、パターン部を有する回転部と、前記パターン部に光を照射すると共に、前記パターン部を介した前記光を受光する受発光センサとを備え、前記受発光センサとして、上記の受発光センサを用いることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る受発光センサの製造方法は、光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を配置する工程と、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受発光動作の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダの全体構成を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【図３】本実施形態における検出機構の構成を示す断面図。
【図４】本実施形態における検出機構の動作を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、エンコーダＥＣの構成を示す断面図である。
図１に示すように、エンコーダＥＣは、モータなどの回転体の回転数を検出する装置である。エンコーダＥＣは、回転部材Ｒ、磁石部材Ｍ及び検出機構Ｄを有している。エンコーダＥＣは、回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍが設けられており、これらが検出機構Ｄを構成する筐体３１内に収容された状態で用いられる。
【００１３】
回転部材Ｒは、回転体である例えばモータＭＲの回転軸ＡＲに固定され、回転軸ＡＲと一体的に回転する部分である。回転部材Ｒは、例えばＳＵＳなどによって円盤状に形成されている。回転部材Ｒの構成材料としてＳＵＳなどの剛性の高い材料を用いることで、耐変形性などに優れた回転部材Ｒが形成される。回転部材Ｒの構成材料として、他の材料を用いても勿論構わない。回転部材Ｒは、取付部２０、パターン形成部２１及び凹部２３を有している。
【００１４】
取付部２０は、回転部材Ｒの下面Ｒｂに設けられている。取付部２０の下面側には、平面視中央部に挿入穴２０ａが形成されている。挿入穴２０ａは、上記モータＭＲの回転軸ＡＲが挿入されるようになっている。取付部２０は、回転軸ＡＲが挿入穴２０ａに挿入された状態で回転軸ＡＲと取付部２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。
【００１５】
パターン形成部２１は、回転部材Ｒの上面Ｒａの周縁部に円環状に設けられている。パターン形成部２１には、光反射パターン２４が形成されている。光反射パターン２４は、例えば回転部材Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。
【００１６】
例えば、光反射パターン２４は、所定の波長の光を反射する２つの光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂを有している。光反射領域２４ａは、光反射パターン２４のうち回転部材Ｒの径方向の外側に形成されている。光反射領域２４ｂは、光反射パターン２４のうち回転部材Ｒの径方向の内側に形成されている。
【００１７】
パターン形成部２１は、光反射パターン２４が形成された領域を含めて、ほぼ全体がアクリル樹脂などの透明保護膜（不図示）によって被覆されている。光反射パターン２４として、例えばパターン形成部２１の他の部分よりも光反射率の低い低反射領域を有する構成であっても構わない。
【００１８】
凹部２３は、取付部２０の上面側に形成されている。凹部２３には、磁石部材Ｍが収容されるようになっている。
【００１９】
磁石部材Ｍは、回転部材Ｒの回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材Ｍは、例えば回転部材Ｒの周縁部に配置されている。磁石部材Ｍには、所定の磁気パターンが形成されている。磁石部材Ｍの磁気パターンとして、例えば回転軸ＡＲの軸方向に見て円環の半分の領域にＮ極に着磁され、円環の他の半分の領域がＳ極に着磁された磁気パターンなどが挙げられる。磁石部材Ｍは、回転部材Ｒの凹部２３に収容されている。磁石部材Ｍは、回転部材Ｒとの間で例えば不図示の接着剤などを介して固着されている。したがって、磁石部材Ｍは、回転部材Ｒとの間で一体的に形成されている。
【００２０】
検出機構Ｄは、上記の光反射パターン２４及び磁石部材Ｍによる磁場を検出する部分である。検出機構Ｄは、本発明における受発光センサである。
図２は、検出機構Ｄの構成を示す図である。図２では、検出機構ＤをモータＭＴＲ側から見たときの構成を示している。図３は、検出機構Ｄの構成を示す断面図である。以下、図１と共に、図２及び図３を参照して、検出機構Ｄの構成を説明する。
【００２１】
検出機構Ｄは、筐体３１、受発光部３２及び保護層４０を有している。図を判別しやすくするため、図３には示されていないが、検出機構Ｄは磁気センサ３０（図１参照）も有している。
【００２２】
筐体３１は、例えば平面視円形のコップ状に形成されている。筐体３１は、モータＭＲに固定されており、回転軸ＡＲとは固定されていない状態となっている。したがって、回転軸ＡＲが回転しても、筐体３１とモータＭＲとの相対位置が変化しないようになっている。筐体３１は、一体的に形成された回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍを収容する。回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍは、回転軸ＡＲの軸方向に見たときに、それぞれの中心が筐体３１の中心に一致するように位置合わせされた状態で収容されている。
【００２３】
受発光部３２は、光反射パターン２４へ向けて光を射出し、反射光を読み取ることで光反射パターン２４を検出する部分である。受発光部３２は、例えば回転部材Ｒの光反射パターン２４に対して、回転軸ＡＲの軸方向に見て重なる位置に配置されている。受発光部３２は、基板３３、発光部３４、受光部３５及び第１端子３６を有している。
【００２４】
基板３３は、光反射パターン２４に回転軸方向視で重なる位置に設けられている。基板３３は、回転軸方向視で例えば矩形に形成されている。基板３３は、例えば光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂに対して回転軸方向視でそれぞれ重なる位置に配置されている。基板３３と筐体３１との間は、例えば不図示の接着剤などによって固定されている。発光部３４としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられている。発光部３４から射出される光の中心波長は、例えば８５５μｍとなっている。
【００２５】
発光部３４は、光反射パターン２４へ向けて光を射出する部分である。発光部３４は、例えば基板３３の平面視中央部に配置されている。このため、発光部３４は、光反射領域２４ａと光反射領域２４ｂとの中間の位置に配置されていることになる。発光部３４は、発光領域３４ａ、接続部３４ｂ及びカソード電極３４ｃを有しており、他に不図示のアノード電極を有している。発光領域３４は、光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂのそれぞれに向けて光を射出するように形成されている。接続部３４ｂとカソード電極３４ｃとの間は、例えばリード線などによって接続されている。
【００２６】
受光部３５は、光反射パターン２４からの反射光を受光する部分である。受光部３５は、光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂで反射されるそれぞれの反射光の光路上に配置されている。本実施形態では、受光部３５は２箇所に設けられている（受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂ）。
【００２７】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、例えば基板３３のうち発光部３４を挟む位置に設けられている。受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、発光部３４との間に間隔を空けて配置されている。本実施形態では、例えば受光部３５Ａと発光部３４との間の領域は、回転軸方向視で光反射領域２４ａに重なっている。受光部３５Ｂと発光部３４との間の領域は、回転軸方向視で光反射領域２４ｂに重なっている。
【００２８】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、それぞれ複数の受光領域３５ｗを有している。複数の受光領域３５ｗは、矩形に形成された基板３３の辺に沿って配列されている。具体的には、複数の受光領域３５ｗは、例えば受光部３５が発光部３４を挟む方向に対して直交する方向に配列されている。受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、基板３３の対向する一対の辺に沿った領域に配置されていることになる。
【００２９】
受光領域３５ｗは、光反射パターン２４に形成された低反射領域２４ａに対応して設けられている。例えば、本実施形態では、受光部３５Ａの方が受光部３５Ｂよりも受光領域３５ｗの数が多くなっている。受光領域３５ｗの数については、光反射パターン２４の構成に応じて適宜変更することができる。
【００３０】
第１端子３６は、基板３３の周縁部に複数形成されている。第１端子３６は、基板３３上に形成される不図示の配線に接続されている。この不図示の配線は、例えば発光部３４や受光部３５に接続されている。したがって、第１端子３６は、当該不図示の配線を介して発光部３４及び受光部３５に接続されている。
【００３１】
第１端子３６は、筐体３１に設けられた複数の第２端子３８にリード線３７を介してそれぞれ接続されている。第１端子３６は、例えば複数の受光領域３５ｗの配列方向の両側にそれぞれ配列されており、例えば矩形に形成された基板３３の辺に沿って配列されている。第１端子３６の配列方向は、例えば受光領域３５ｗの配列方向の直交方向と一致している。
【００３２】
保護層４０は、少なくとも発光部３４及び受光部３５が直接外気に触れないように保護する部分である。保護層４０は、基板３３上のうち発光部３４及び受光部３５を含む領域に膜状に形成されている。保護層４０は、当該領域を覆って封止するように形成されている。保護層４０の構成材料としては、例えば発光部３４から射出される光を透過させる樹脂材料が用いられている。
【００３３】
保護層４０は、例えば７０μｍ程度の厚さに形成されている。保護層４０は、当該厚さにおいて、例えば９５％以上の透過率で発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光を透過するようになっている。保護層４０は、少なくとも発光部３４及び受光部３５に対して隙間なく密着されていることが好ましい。なお、保護層４０は、例えば、８０％以上の透過率で発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光を透過するようにしてもよい。
【００３４】
本実施形態では、発光部３４を挟む２箇所の位置に受光部３５が配置されており、保護層４０は受光部３５が設けられた２箇所及び発光部３４を纏めて覆うように形成されている。
【００３５】
保護層４０の構成として、例えば発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光のうち所定の波長域を選択的に通過させるようにしても構わない。例えば、保護層４０上に所定の波長域よりも高波長の波長域をカットするローパスフィルタ樹脂を形成し、当該ローパスフィルタの上に、当該所定の波長域よりも低波長の波長域をカットするハイパスフィルタ樹脂を形成する構成などが挙げられる。ローパスフィルタとハイパスフィルタの積層順序が逆であっても構わない。
【００３６】
図１に戻って、磁気センサ３０は、例えば磁石部材Ｍに対して回転軸ＡＲの軸方向に見て重なる位置に一対配置されている（磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂ）。各磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、バイアス磁石（不図示）及び磁気抵抗素子（不図示）を有している。磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、それぞれ筐体３１に保持されている。
【００３７】
バイアス磁石は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触したり、隣接したりしない位置に配置されている。
【００３８】
上述の磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材Ｍの磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として上記の制御装置（不図示）に送信されるようになっている。
【００３９】
制御装置は、受発光部３２の受光部からの出力に基づいて回転軸ＡＲの回転角度を求めると共に、磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂからの出力に基づいて回転軸ＡＲの回転数を求める処理を行う。
【００４０】
次に、上記のエンコーダＥＣに設けられる検出機構Ｄの製造方法を説明する。
まず、第１端子３６や受光部３５、カソード電極（不図示）、配線（不図示）などを予め形成しておいた基板３３上に、発光部３４を配置させる。発光部３４を配置させる際には、例えば銀ペーストなどを当該カソード電極上に配置させ、当該銀ペースト上に発光部３４を搭載する。
【００４１】
次に、発光部３４の上に未硬化（液状）の樹脂を配置させる。当該樹脂としては、保護層４０の構成材料と同一の材料を用いる。発光部３４上に配置された未硬化の樹脂は、表面張力によって発光部３４上で盛り上がった状態となる。
【００４２】
次に、発光部３４上に配置した未硬化の樹脂にエアを吹き付ける。エアの吹き付けにより樹脂の表面張力が破れ、発光部３４の表面に沿って樹脂が流れる。更にエアを吹き付けると、樹脂は基板３３上に沿って流通し、受光部３５上にも流れる。エアの吹き付け位置などを調整することにより、当該樹脂が発光部３４、受光部３５及びその間の基板３３上の領域を覆うように膜状に形成される。
【００４３】
次に、膜状に形成された樹脂を加熱炉に入れて加熱硬化させる。樹脂が加熱硬化されることにより、発光部３４及び受光部３５を覆う保護層４０が形成される。このようにして、検出機構Ｄが製造される。
【００４４】
次に、上記のエンコーダＥＣの動作を説明する。
モータＭＲの回転軸ＡＲが回転すると、当該回転軸ＡＲに一体的に取り付けられた回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍが回転軸ＡＲと一体的に回転する。モータＭＲに固定された検出機構Ｄについては、回転軸ＡＲには接続されていないため、回転せずに静止した状態となる。
【００４５】
回転部材Ｒの回転と共に、磁石部材Ｍが回転する。この磁石部材Ｍが回転すると、当該磁石部材Ｍの磁気パターンによって形成される磁場とバイアス磁石の磁場との合成磁場が周期的に変化する。磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、当該合成磁場の変化の周期を検出することにより、磁石部材Ｍ（回転軸）の回転数を検出する。
【００４６】
一方、回転部材Ｒが回転すると、当該回転部材Ｒに形成された光反射パターン２４が回転方向に移動する。図４に示すように、発光部３４からは、光反射パターン２４の光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂへ向けてそれぞれ光が射出される。光反射領域２４ａへ向けて射出された光は、光反射領域２４ａで反射され、受光部３５Ａの受光領域３５ｗに入射する。光反射領域２４ｂへ向けて射出された光は、光反射領域２４ｂで反射され、受光部３５Ｂの受光領域３５ｗへ入射する。
【００４７】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂの受光領域３５ｗでは、それぞれ反射光を検出し、検出結果を制御装置へ送信する。制御装置では、当該検出結果に基づいて光反射パターン２４の移動角度を検出する。
【００４８】
このとき、受発光部３２において、発光部３４及び受光部３５が外部環境に直接触れる状態で用いられた場合、当該発光部３４及び受光部３５においては外部環境による腐食が発生し、受光動作及び発光動作の信頼性が低下する可能性がある。
【００４９】
これに対して、本実施形態によれば、光を発光する発光部３４及び当該光を受光する受光部３５を有する受発光部３２と、当該光を透過させて発光部３４と受光部３５とを含む領域を保護する保護層４０とを備えることとしたので、発光部３４及び受光部３５の両方が外部環境から保護されることとなる。これにより、発光動作及び受光動作の信頼性を向上させることができる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態では、保護層１４０の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同様になっている。したがって、本実施形態では、保護層１４０の構成を中心に説明する。
【００５１】
図５は、本実施形態に係るエンコーダＥＣ２の検出機構Ｄの構成を示す図である。
同図に示すように、検出機構Ｄは、基板３３の表面全体が保護層１４０によって封止された構成になっている。このため、保護層１４０は、発光部３４及び受光部３５の他、第１端子３６を含む受発光部３２の全部及びリード線３７の一部を覆うように形成されていることになる。
【００５２】
本実施形態のように、保護層１４０が基板３３の表面全体を覆うように形成されていることにより、発光部３４及び受光部３５のみならず、受発光部３２の全部を保護することができる。更には、基板３３の表面全体を保護することができるため、保護層１４０の輪郭部分から外気や水分等が発光部３４や受光部３５などへ浸入するのを防ぐことができる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態では、保護層２４０の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同様になっている。したがって、本実施形態では、保護層２４０の構成を中心に説明する。
【００５４】
図６は、本実施形態に係るエンコーダＥＣ３の検出機構Ｄの構成を示す断面図である。
同図に示すように、保護層２４０は、基板３３を覆うと共に当該基板３３からはみ出して第２端子３８を覆うように形成されている。このため、検出機構Ｄは、基板３３上全体、リード線３７及び筐体３１上に形成された第２端子３８が保護層２４０によって封止された構成になっている。このため、保護層２４０は、発光部３４及び受光部３５の他、第１端子３６、リード線３７及び第２端子３８を覆うように形成されていることになる。
【００５５】
本実施形態のように、保護層２４０が基板３３上全体、リード線３７及び筐体３１上に形成された第２端子３８を覆うように形成されていることにより、第１端子３６、リード線３７及び第２端子３８についても保護することができる。これにより、検出機構Ｄの動作の信頼性を高めることができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、パターン形成部２１には、光反射パターン２４が形成されているが、所定の光を透過する光透過パターンであってもよい。光透過パターンは、例えば回転部材Ｒの外周に沿って円環状に形成される。
【００５７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、保護層が受発光部３２、第２端子３８及びリード線３７を覆う構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば磁気センサ３０についても覆うように構成しても構わない。加えて、保護層が筐体３１の全面を覆う構成としても構わない。これにより、筐体３１上に形成される構成要素が全部保護されることになるため、検出機構Ｄの検出動作の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
ＥＣ…エンコーダ Ｄ…検出機構（受発光センサ） ３１…筐体（基板） ３２…受発光部 ３４…発光部 ３５…受光部 ４０…保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や位置情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば所定の光反射パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、当該光反射パターンに光を照射して反射光（又は透過光）を読み取ることで、モータの回転軸の回転数等を検出できるようになっている。このように光反射パターンを介した光を読み取るセンサとして、例えば発光部及び受光部を有する受発光センサが用いられている。
【０００３】
例えば、受発光センサは、受光部を構成するチップ上に発光部として発光ダイオードなどを搭載した、いわゆるチップオンチップ構造となっている。この構成では、発光ダイオードの発光部が樹脂などの封止剤によってコーティングされた状態になっている。この構成により、外部環境に起因する腐食等から発光部を保護することができ、信頼性に優れた発光ダイオードが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１２８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
受発光センサにおいては、受光部においても同様に、外部環境によって腐食等が発生し、受光動作の信頼性が低下する可能性がある。このため、受光部においても外部環境から保護する必要がある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、受発光動作の信頼性を確保することができる受発光センサ、エンコーダ及び受発光センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る受発光センサは、光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るエンコーダは、パターン部を有する回転部と、前記パターン部に光を照射すると共に、前記パターン部を介した前記光を受光する受発光センサとを備え、前記受発光センサとして、上記の受発光センサを用いることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る受発光センサの製造方法は、光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を配置する工程と、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受発光動作の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダの全体構成を示す断面図。
【図２】本実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【図３】本実施形態における検出機構の構成を示す断面図。
【図４】本実施形態における検出機構の動作を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るエンコーダの検出機構の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、エンコーダＥＣの構成を示す断面図である。
図１に示すように、エンコーダＥＣは、モータなどの回転体の回転数を検出する装置である。エンコーダＥＣは、回転部材Ｒ、磁石部材Ｍ及び検出機構Ｄを有している。エンコーダＥＣは、回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍが設けられており、これらが検出機構Ｄを構成する筐体３１内に収容された状態で用いられる。
【００１３】
回転部材Ｒは、回転体である例えばモータＭＲの回転軸ＡＲに固定され、回転軸ＡＲと一体的に回転する部分である。回転部材Ｒは、例えばＳＵＳなどによって円盤状に形成されている。回転部材Ｒの構成材料としてＳＵＳなどの剛性の高い材料を用いることで、耐変形性などに優れた回転部材Ｒが形成される。回転部材Ｒの構成材料として、他の材料を用いても勿論構わない。回転部材Ｒは、取付部２０、パターン形成部２１及び凹部２３を有している。
【００１４】
取付部２０は、回転部材Ｒの下面Ｒｂに設けられている。取付部２０の下面側には、平面視中央部に挿入穴２０ａが形成されている。挿入穴２０ａは、上記モータＭＲの回転軸ＡＲが挿入されるようになっている。取付部２０は、回転軸ＡＲが挿入穴２０ａに挿入された状態で回転軸ＡＲと取付部２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。
【００１５】
パターン形成部２１は、回転部材Ｒの上面Ｒａの周縁部に円環状に設けられている。パターン形成部２１には、光反射パターン２４が形成されている。光反射パターン２４は、例えば回転部材Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。
【００１６】
例えば、光反射パターン２４は、所定の波長の光を反射する２つの光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂを有している。光反射領域２４ａは、光反射パターン２４のうち回転部材Ｒの径方向の外側に形成されている。光反射領域２４ｂは、光反射パターン２４のうち回転部材Ｒの径方向の内側に形成されている。
【００１７】
パターン形成部２１は、光反射パターン２４が形成された領域を含めて、ほぼ全体がアクリル樹脂などの透明保護膜（不図示）によって被覆されている。光反射パターン２４として、例えばパターン形成部２１の他の部分よりも光反射率の低い低反射領域を有する構成であっても構わない。
【００１８】
凹部２３は、取付部２０の上面側に形成されている。凹部２３には、磁石部材Ｍが収容されるようになっている。
【００１９】
磁石部材Ｍは、回転部材Ｒの回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材Ｍは、例えば回転部材Ｒの周縁部に配置されている。磁石部材Ｍには、所定の磁気パターンが形成されている。磁石部材Ｍの磁気パターンとして、例えば回転軸ＡＲの軸方向に見て円環の半分の領域にＮ極に着磁され、円環の他の半分の領域がＳ極に着磁された磁気パターンなどが挙げられる。磁石部材Ｍは、回転部材Ｒの凹部２３に収容されている。磁石部材Ｍは、回転部材Ｒとの間で例えば不図示の接着剤などを介して固着されている。したがって、磁石部材Ｍは、回転部材Ｒとの間で一体的に形成されている。
【００２０】
検出機構Ｄは、上記の光反射パターン２４及び磁石部材Ｍによる磁場を検出する部分である。検出機構Ｄは、本発明における受発光センサである。
図２は、検出機構Ｄの構成を示す図である。図２では、検出機構ＤをモータＭＴＲ側から見たときの構成を示している。図３は、検出機構Ｄの構成を示す断面図である。以下、図１と共に、図２及び図３を参照して、検出機構Ｄの構成を説明する。
【００２１】
検出機構Ｄは、筐体３１、受発光部３２及び保護層４０を有している。図を判別しやすくするため、図３には示されていないが、検出機構Ｄは磁気センサ３０（図１参照）も有している。
【００２２】
筐体３１は、例えば平面視円形のコップ状に形成されている。筐体３１は、モータＭＲに固定されており、回転軸ＡＲとは固定されていない状態となっている。したがって、回転軸ＡＲが回転しても、筐体３１とモータＭＲとの相対位置が変化しないようになっている。筐体３１は、一体的に形成された回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍを収容する。回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍは、回転軸ＡＲの軸方向に見たときに、それぞれの中心が筐体３１の中心に一致するように位置合わせされた状態で収容されている。
【００２３】
受発光部３２は、光反射パターン２４へ向けて光を射出し、反射光を読み取ることで光反射パターン２４を検出する部分である。受発光部３２は、例えば回転部材Ｒの光反射パターン２４に対して、回転軸ＡＲの軸方向に見て重なる位置に配置されている。受発光部３２は、基板３３、発光部３４、受光部３５及び第１端子３６を有している。
【００２４】
基板３３は、光反射パターン２４に回転軸方向視で重なる位置に設けられている。基板３３は、回転軸方向視で例えば矩形に形成されている。基板３３は、例えば光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂに対して回転軸方向視でそれぞれ重なる位置に配置されている。基板３３と筐体３１との間は、例えば不図示の接着剤などによって固定されている。発光部３４としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられている。発光部３４から射出される光の中心波長は、例えば８５５μｍとなっている。
【００２５】
発光部３４は、光反射パターン２４へ向けて光を射出する部分である。発光部３４は、例えば基板３３の平面視中央部に配置されている。このため、発光部３４は、光反射領域２４ａと光反射領域２４ｂとの中間の位置に配置されていることになる。発光部３４は、発光領域３４ａ、接続部３４ｂ及びカソード電極３４ｃを有しており、他に不図示のアノード電極を有している。発光領域３４は、光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂのそれぞれに向けて光を射出するように形成されている。接続部３４ｂとカソード電極３４ｃとの間は、例えばリード線などによって接続されている。
【００２６】
受光部３５は、光反射パターン２４からの反射光を受光する部分である。受光部３５は、光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂで反射されるそれぞれの反射光の光路上に配置されている。本実施形態では、受光部３５は２箇所に設けられている（受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂ）。
【００２７】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、例えば基板３３のうち発光部３４を挟む位置に設けられている。受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、発光部３４との間に間隔を空けて配置されている。本実施形態では、例えば受光部３５Ａと発光部３４との間の領域は、回転軸方向視で光反射領域２４ａに重なっている。受光部３５Ｂと発光部３４との間の領域は、回転軸方向視で光反射領域２４ｂに重なっている。
【００２８】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、それぞれ複数の受光領域３５ｗを有している。複数の受光領域３５ｗは、矩形に形成された基板３３の辺に沿って配列されている。具体的には、複数の受光領域３５ｗは、例えば受光部３５が発光部３４を挟む方向に対して直交する方向に配列されている。受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂは、基板３３の対向する一対の辺に沿った領域に配置されていることになる。
【００２９】
受光領域３５ｗは、光反射パターン２４に形成された低反射領域２４ａに対応して設けられている。例えば、本実施形態では、受光部３５Ａの方が受光部３５Ｂよりも受光領域３５ｗの数が多くなっている。受光領域３５ｗの数については、光反射パターン２４の構成に応じて適宜変更することができる。
【００３０】
第１端子３６は、基板３３の周縁部に複数形成されている。第１端子３６は、基板３３上に形成される不図示の配線に接続されている。この不図示の配線は、例えば発光部３４や受光部３５に接続されている。したがって、第１端子３６は、当該不図示の配線を介して発光部３４及び受光部３５に接続されている。
【００３１】
第１端子３６は、筐体３１に設けられた複数の第２端子３８にリード線３７を介してそれぞれ接続されている。第１端子３６は、例えば複数の受光領域３５ｗの配列方向の両側にそれぞれ配列されており、例えば矩形に形成された基板３３の辺に沿って配列されている。第１端子３６の配列方向は、例えば受光領域３５ｗの配列方向の直交方向と一致している。
【００３２】
保護層４０は、少なくとも発光部３４及び受光部３５が直接外気に触れないように保護する部分である。保護層４０は、基板３３上のうち発光部３４及び受光部３５を含む領域に膜状に形成されている。保護層４０は、当該領域を覆って封止するように形成されている。保護層４０の構成材料としては、例えば発光部３４から射出される光を透過させる樹脂材料が用いられている。
【００３３】
保護層４０は、例えば７０μｍ程度の厚さに形成されている。保護層４０は、当該厚さにおいて、例えば９５％以上の透過率で発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光を透過するようになっている。保護層４０は、少なくとも発光部３４及び受光部３５に対して隙間なく密着されていることが好ましい。なお、保護層４０は、例えば、８０％以上の透過率で発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光を透過するようにしてもよい。
【００３４】
本実施形態では、発光部３４を挟む２箇所の位置に受光部３５が配置されており、保護層４０は受光部３５が設けられた２箇所及び発光部３４を纏めて覆うように形成されている。
【００３５】
保護層４０の構成として、例えば発光部３４からの光及び光反射パターン２４からの反射光のうち所定の波長域を選択的に通過させるようにしても構わない。例えば、保護層４０上に所定の波長域よりも高波長の波長域をカットするローパスフィルタ樹脂を形成し、当該ローパスフィルタの上に、当該所定の波長域よりも低波長の波長域をカットするハイパスフィルタ樹脂を形成する構成などが挙げられる。ローパスフィルタとハイパスフィルタの積層順序が逆であっても構わない。
【００３６】
図１に戻って、磁気センサ３０は、例えば磁石部材Ｍに対して回転軸ＡＲの軸方向に見て重なる位置に一対配置されている（磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂ）。各磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、バイアス磁石（不図示）及び磁気抵抗素子（不図示）を有している。磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、それぞれ筐体３１に保持されている。
【００３７】
バイアス磁石は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。バイアス磁石は、磁気抵抗素子に接触したり、隣接したりしない位置に配置されている。
【００３８】
上述の磁気抵抗素子は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁気抵抗素子は、磁場の方向が当該繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下するようになっている。磁気抵抗素子は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。磁気抵抗素子は、磁石部材Ｍの磁場及びバイアス磁石の磁場による合成磁場を検出するようになっている。検出結果は、電気信号として上記の制御装置（不図示）に送信されるようになっている。
【００３９】
制御装置は、受発光部３２の受光部からの出力に基づいて回転軸ＡＲの回転角度を求めると共に、磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂからの出力に基づいて回転軸ＡＲの回転数を求める処理を行う。
【００４０】
次に、上記のエンコーダＥＣに設けられる検出機構Ｄの製造方法を説明する。
まず、第１端子３６や受光部３５、カソード電極（不図示）、配線（不図示）などを予め形成しておいた基板３３上に、発光部３４を配置させる。発光部３４を配置させる際には、例えば銀ペーストなどを当該カソード電極上に配置させ、当該銀ペースト上に発光部３４を搭載する。
【００４１】
次に、発光部３４の上に未硬化（液状）の樹脂を配置させる。当該樹脂としては、保護層４０の構成材料と同一の材料を用いる。発光部３４上に配置された未硬化の樹脂は、表面張力によって発光部３４上で盛り上がった状態となる。
【００４２】
次に、発光部３４上に配置した未硬化の樹脂にエアを吹き付ける。エアの吹き付けにより樹脂の表面張力が破れ、発光部３４の表面に沿って樹脂が流れる。更にエアを吹き付けると、樹脂は基板３３上に沿って流通し、受光部３５上にも流れる。エアの吹き付け位置などを調整することにより、当該樹脂が発光部３４、受光部３５及びその間の基板３３上の領域を覆うように膜状に形成される。
【００４３】
次に、膜状に形成された樹脂を加熱炉に入れて加熱硬化させる。樹脂が加熱硬化されることにより、発光部３４及び受光部３５を覆う保護層４０が形成される。このようにして、検出機構Ｄが製造される。
【００４４】
次に、上記のエンコーダＥＣの動作を説明する。
モータＭＲの回転軸ＡＲが回転すると、当該回転軸ＡＲに一体的に取り付けられた回転部材Ｒ及び磁石部材Ｍが回転軸ＡＲと一体的に回転する。モータＭＲに固定された検出機構Ｄについては、回転軸ＡＲには接続されていないため、回転せずに静止した状態となる。
【００４５】
回転部材Ｒの回転と共に、磁石部材Ｍが回転する。この磁石部材Ｍが回転すると、当該磁石部材Ｍの磁気パターンによって形成される磁場とバイアス磁石の磁場との合成磁場が周期的に変化する。磁気センサ３０Ａ及び３０Ｂは、当該合成磁場の変化の周期を検出することにより、磁石部材Ｍ（回転軸）の回転数を検出する。
【００４６】
一方、回転部材Ｒが回転すると、当該回転部材Ｒに形成された光反射パターン２４が回転方向に移動する。図４に示すように、発光部３４からは、光反射パターン２４の光反射領域２４ａ及び光反射領域２４ｂへ向けてそれぞれ光が射出される。光反射領域２４ａへ向けて射出された光は、光反射領域２４ａで反射され、受光部３５Ａの受光領域３５ｗに入射する。光反射領域２４ｂへ向けて射出された光は、光反射領域２４ｂで反射され、受光部３５Ｂの受光領域３５ｗへ入射する。
【００４７】
受光部３５Ａ及び受光部３５Ｂの受光領域３５ｗでは、それぞれ反射光を検出し、検出結果を制御装置へ送信する。制御装置では、当該検出結果に基づいて光反射パターン２４の移動角度を検出する。
【００４８】
このとき、受発光部３２において、発光部３４及び受光部３５が外部環境に直接触れる状態で用いられた場合、当該発光部３４及び受光部３５においては外部環境による腐食が発生し、受光動作及び発光動作の信頼性が低下する可能性がある。
【００４９】
これに対して、本実施形態によれば、光を発光する発光部３４及び当該光を受光する受光部３５を有する受発光部３２と、当該光を透過させて発光部３４と受光部３５とを含む領域を保護する保護層４０とを備えることとしたので、発光部３４及び受光部３５の両方が外部環境から保護されることとなる。これにより、発光動作及び受光動作の信頼性を向上させることができる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態では、保護層１４０の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同様になっている。したがって、本実施形態では、保護層１４０の構成を中心に説明する。
【００５１】
図５は、本実施形態に係るエンコーダＥＣ２の検出機構Ｄの構成を示す図である。
同図に示すように、検出機構Ｄは、基板３３の表面全体が保護層１４０によって封止された構成になっている。このため、保護層１４０は、発光部３４及び受光部３５の他、第１端子３６を含む受発光部３２の全部及びリード線３７の一部を覆うように形成されていることになる。
【００５２】
本実施形態のように、保護層１４０が基板３３の表面全体を覆うように形成されていることにより、発光部３４及び受光部３５のみならず、受発光部３２の全部を保護することができる。更には、基板３３の表面全体を保護することができるため、保護層１４０の輪郭部分から外気や水分等が発光部３４や受光部３５などへ浸入するのを防ぐことができる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態では、保護層２４０の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同様になっている。したがって、本実施形態では、保護層２４０の構成を中心に説明する。
【００５４】
図６は、本実施形態に係るエンコーダＥＣ３の検出機構Ｄの構成を示す断面図である。
同図に示すように、保護層２４０は、基板３３を覆うと共に当該基板３３からはみ出して第２端子３８を覆うように形成されている。このため、検出機構Ｄは、基板３３上全体、リード線３７及び筐体３１上に形成された第２端子３８が保護層２４０によって封止された構成になっている。このため、保護層２４０は、発光部３４及び受光部３５の他、第１端子３６、リード線３７及び第２端子３８を覆うように形成されていることになる。
【００５５】
本実施形態のように、保護層２４０が基板３３上全体、リード線３７及び筐体３１上に形成された第２端子３８を覆うように形成されていることにより、第１端子３６、リード線３７及び第２端子３８についても保護することができる。これにより、検出機構Ｄの動作の信頼性を高めることができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、パターン形成部２１には、光反射パターン２４が形成されているが、所定の光を透過する光透過パターンであってもよい。光透過パターンは、例えば回転部材Ｒの外周に沿って円環状に形成される。
【００５７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、保護層が受発光部３２、第２端子３８及びリード線３７を覆う構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば磁気センサ３０についても覆うように構成しても構わない。加えて、保護層が筐体３１の全面を覆う構成としても構わない。これにより、筐体３１上に形成される構成要素が全部保護されることになるため、検出機構Ｄの検出動作の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
ＥＣ…エンコーダ Ｄ…検出機構（受発光センサ） ３１…筐体（基板） ３２…受発光部 ３４…発光部 ３５…受光部 ４０…保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、
前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層と
を備えることを特徴とする受発光センサ。
【請求項２】
前記受光部は、複数設けられており、
前記保護層は、複数の前記受光部を保護する
ことを特徴とする請求項１に記載の受発光センサ。
【請求項３】
複数の前記受光部は、前記発光部を挟む位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の受発光センサ。
【請求項４】
前記受発光部は、端子部を有し、
前記保護層は、前記端子部を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項５】
前記保護層は、前記受発光部の全面を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項６】
前記受発光部を搭載する基板を更に備え、
前記基板は、前記端子部に接続される第２端子部を有し、
前記保護層は、前記前記第２端子部を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項７】
前記保護層は、前記発光部から発光される前記光の波長域に対する透過率が高い
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項８】
前記保護層は、前記光のうち所定の波長域を選択的に透過させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項９】
パターン部を有する回転部と、
前記パターン部に光を照射すると共に、前記パターン部を介した前記光を受光する受発光センサと
を備え、
前記受発光センサとして、請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の受発光センサを用いる
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を配置する工程と、
前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とする受発光センサの製造方法。
【請求項１】
光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を有する受発光部と、
前記光を透過させて、前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層と
を備えることを特徴とする受発光センサ。
【請求項２】
前記受光部は、複数設けられており、
前記保護層は、複数の前記受光部を保護する
ことを特徴とする請求項１に記載の受発光センサ。
【請求項３】
複数の前記受光部は、前記発光部を挟む位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の受発光センサ。
【請求項４】
前記受発光部は、端子部を有し、
前記保護層は、前記端子部を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項５】
前記保護層は、前記受発光部の全面を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項６】
前記受発光部を搭載する基板を更に備え、
前記基板は、前記端子部に接続される第２端子部を有し、
前記保護層は、前記前記第２端子部を保護する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項７】
前記保護層は、前記発光部から発光される前記光の波長域に対する透過率が高い
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項８】
前記保護層は、前記光のうち所定の波長域を選択的に透過させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の受発光センサ。
【請求項９】
パターン部を有する回転部と、
前記パターン部に光を照射すると共に、前記パターン部を介した前記光を受光する受発光センサと
を備え、
前記受発光センサとして、請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の受発光センサを用いる
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
光を発光する発光部及び前記光を受光する受光部を配置する工程と、
前記発光部と前記受光部とを含む領域を保護する保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とする受発光センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６６３３５（Ｐ２０１０−２６６３３５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１７９３０（Ｐ２００９−１１７９３０）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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