特開 2024-174713 スケール、エンコーダ、およびスケールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174713

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】スケール、エンコーダ、およびスケールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20241210BHJP

   C03C 19/00 20060101ALI20241210BHJP

   C03C 15/00 20060101ALI20241210BHJP

   C03C 17/38 20060101ALI20241210BHJP

   B23K 26/361 20140101ALI20241210BHJP

   G01D 5/20 20060101ALN20241210BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 110R

C03C19/00 A

C03C15/00 E

C03C17/38

B23K26/361

G01D5/20 110F

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092693

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100134511

【弁理士】

【氏名又は名称】八田 俊之

(72)【発明者】

【氏名】三宅 耕作

【テーマコード（参考）】

2F077

4E168

4G059

【Ｆターム（参考）】

2F077AA42

2F077NN05

2F077NN08

2F077NN11

2F077PP06

2F077PP09

2F077QQ01

2F077TT06

4E168AD03

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA04

4E168DA40

4E168DA46

4E168DA47

4E168JA03

4E168JA04

4E168JA27

4G059AA01

4G059AB09

4G059AC01

4G059AC04

4G059AC11

4G059BB04

4G059BB13

4G059BB14

4G059DA01

4G059DA02

4G059DA04

4G059DA05

4G059FA12

4G059FA15

4G059FA21

4G059GA01

4G059GA04

4G059GA15

(57)【要約】

【課題】ガラス基板の下面に設けられた膜や素子等の形成物に損傷が生じ難くすること。
【解決手段】スケール１００は、磨りガラス状の上面１１を有するガラス基板１０と、ガラス基板１０の上面１１に所定の間隔で配列された複数の導体パターン２０と、ガラス基板１０の下面１２に設けられた導体膜３０（形成物）とを備える。スケール１００の製造方法は、ガラス基板１０の上面１１を磨りガラス状に粗化する工程と、ガラス基板１０の下面１２に導体膜３０を形成する工程と、ガラス基板１０の上面１１を磨りガラス状に粗化しかつ導体膜３０を形成した後、ガラス基板１０の上面１１にレーザ加工によって所定の間隔で配列された複数の導体パターン２０を形成する工程とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磨りガラス状の上面を有するガラス基板と、
前記ガラス基板の前記上面上に所定の間隔で配列された複数の導体パターンと、
前記ガラス基板の下面上に設けられた形成物と、を備えることを特徴とするスケール。

【請求項2】

前記ガラス基板の前記上面は、前記複数の導体パターンが設けられた第１領域と、前記複数の導体パターンの間に位置する第２領域と、を有し、
前記第２領域のうち少なくとも前記第１領域に隣接する部分は、前記第１領域に対して凹んでいて、
前記第２領域は、前記第１領域との境界において前記複数の導体パターンよりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスケール。

【請求項3】

前記第２領域のうち少なくとも前記第１領域に隣接する部分の底面は、前記第１領域より表面粗さが大きいことを特徴とする請求項２に記載のスケール。

【請求項4】

前記ガラス基板の前記下面は磨りガラス状であることを特徴とする請求項１または２に記載のスケール。

【請求項5】

前記ガラス基板の前記下面と前記形成物との間に設けられた樹脂膜を備え、
前記形成物は導体膜であることを特徴とする請求項１または２に記載のスケール。

【請求項6】

請求項１または２に記載のスケールを備えることを特徴とするエンコーダ。

【請求項7】

ガラス基板の上面を磨りガラス状に粗化する工程と、
前記ガラス基板の下面上に形成物を形成する工程と、
前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化しかつ前記形成物を形成した後、前記ガラス基板の前記上面上にレーザ加工によって所定の間隔で配列された複数の導体パターンを形成する工程と、を備えることを特徴とするスケールの製造方法。

【請求項8】

前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化した後、前記ガラス基板の前記上面上に導体膜を形成する工程を備え、
前記複数の導体パターンを形成する工程は、前記レーザ加工によって前記導体膜をパターニングすることで前記複数の導体パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載のスケールの製造方法。

【請求項9】

前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化した後、前記ガラス基板の前記上面上に複数の仮の導体パターンを形成する工程を備え、
前記複数の導体パターンを形成する工程は、前記レーザ加工によって前記複数の仮の導体パターンのエッジ部分を加工することで前記複数の導体パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載のスケールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スケール、エンコーダ、およびスケールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エンコーダ等に用いられるスケールとして、ガラス基板上に鏡面の凹部と粗面の凸部とを繰り返し有する樹脂層が設けられ、凸部上に酸化シリコン層、アルミニウム層、酸化シリコン層が順に設けられたスケールが知られている（例えば特許文献１）。また、フッ酸に硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムを単独または複合して溶解し、必要に応じて硫酸、塩酸、硝酸を単独または複合して添加した溶液を用いてガラス面を処理することで、ガラス面に微細な凹凸が形成されることが知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－２０１９０６号公報

【特許文献2】特開平７－２３７９３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガラス基板の上面にレーザ加工を用いてスケール用の導体パターンを形成することで、導体パターンを形成する際の加工時間の短縮および／または導体パターンの加工再現性を良好にすることができる。ガラス基板の上面に導体パターンを形成する場合、ガラス基板に反りが発生することを抑制する理由や、電磁誘導式エンコーダスケールの場合では、エンコーダ装置の取付面下部の部材の不均質さに伴うノイズを抑制するための電磁シールドとして、ガラス基板の下面に導体膜を設けることがある。また、ガラス基板の下面に基準点や回路を構成する素子を有するスケールを形成する場合もある。この場合に、レーザ加工を用いてガラス基板の上面に導体パターンを形成するときに、ガラス基板の下面に設けられた膜や素子等の形成物が加工中に貫通したレーザの影響を受けて損傷し、スケール下面に不良が発生することがある。

【0005】

１つの側面では、本発明は、ガラス基板の下面に設けられた膜や素子等の形成物に損傷が生じ難くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの態様では、本発明に係るスケールは、磨りガラス状の上面を有するガラス基板と、前記ガラス基板の前記上面上に所定の間隔で配列された複数の導体パターンと、前記ガラス基板の下面上に設けられた形成物と、を備えることを特徴とする。

【0007】

上記スケールにおいて、前記ガラス基板の前記上面は、前記複数の導体パターンが設けられた第１領域と、前記複数の導体パターンの間に位置する第２領域と、を有し、前記第２領域のうち少なくとも前記第１領域に隣接する部分は、前記第１領域に対して凹んでいて、前記第２領域は、前記第１領域との境界において前記複数の導体パターンよりも深く形成されていてもよい。

【0008】

上記スケールにおいて、前記第２領域のうち少なくとも前記第１領域に隣接する部分の底面は、前記第１領域より表面粗さが大きくてもよい。

【0009】

上記スケールにおいて、前記ガラス基板の前記下面は磨りガラス状であってもよい。

【0010】

上記スケールにおいて、前記ガラス基板の前記下面と前記形成物との間に設けられた樹脂膜を備え、前記形成物は導体膜であってもよい。

【0011】

１つの態様では、本発明に係るエンコーダは、上記に記載のスケールを備えることを特徴とする。

【0012】

１つの態様では、本発明に係るスケールの製造方法は、ガラス基板の上面を磨りガラス状に粗化する工程と、前記ガラス基板の下面上に形成物を形成する工程と、前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化しかつ前記形成物を形成した後、前記ガラス基板の前記上面上にレーザ加工によって所定の間隔で配列された複数の導体パターンを形成する工程と、を備えることを特徴とする。

【0013】

上記スケールの製造方法において、前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化した後、前記ガラス基板の前記上面上に導体膜を形成する工程を備え、前記複数の導体パターンを形成する工程は、前記レーザ加工によって前記導体膜をパターニングすることで前記複数の導体パターンを形成してもよい。

【0014】

上記スケールの製造方法において、前記ガラス基板の前記上面を磨りガラス状に粗化した後、前記ガラス基板の前記上面上に複数の仮の導体パターンを形成する工程を備え、前記複数の導体パターンを形成する工程は、前記レーザ加工によって前記複数の仮の導体パターンのエッジ部分を加工することで前記複数の導体パターンを形成してもよい。

【発明の効果】

【0015】

ガラス基板の下面に設けられた膜や素子等の形成物に損傷を生じ難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）は、第１実施形態に係るスケールを備えた電磁誘導式エンコーダの構成を例示する図、図１（ｂ）は、検出される正弦波信号を例示する図、図１（ｃ）は、送信コイルおよび受信コイルを例示する図である。

【図2】図２（ａ）は、第１実施形態に係るスケールを例示する平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３（ａ）から図３（ｄ）は、第１実施形態に係るスケールの製造方法を例示する断面図である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｃ）は、比較例１に係るスケールの製造方法を例示する断面図である。

【図5】図５（ａ）は、第２実施形態に係るスケールを例示する平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図6】図６（ａ）は、第３実施形態に係るスケールを例示する平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図7】図７（ａ）から図７（ｄ）は、第３実施形態に係るスケールの製造方法を例示する断面図である。

【図8】図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例２に係るスケールの製造方法を例示する断面図である。

【図9】図９（ａ）は、第４実施形態に係るスケールを例示する平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図10】図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、第４実施形態に係るスケールの製造方法を例示する断面図である。

【図11】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、サンプルＡ～Ｄにおけるガラス基板の上面の光学顕微鏡による画像の例である。

【図12】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、サンプルＡ～Ｄのガラス基板を用いて作製したデバイスの断面図である。

【図13】図１３（ａ）から図１３（ｄ）は、サンプルＡ～Ｄのガラス基板を用いて作製したデバイスＡの上面および下面の光学顕微鏡による画像の例である。

【図14】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、サンプルＡ、Ｄのガラス基板を用いて作製したデバイスＢの上面および下面の光学顕微鏡による画像の例である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。

【0018】

（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係るスケール１００を備えた電磁誘導式エンコーダ１０００の構成を例示する図である。図１（ａ）で例示するように、電磁誘導式エンコーダ１０００は、スケール１００と測定軸方向に相対移動する検出ヘッド４０とを有する。スケール１００と検出ヘッド４０は、それぞれ略平板形状を有し、所定の隙間を介して対向配置されている。また、電磁誘導式エンコーダ１０００は、送信信号生成部５０および変位量測定部６０等を備えている。図１（ａ）において、Ｘ軸は検出ヘッド４０の変位方向（測定軸）を表している。スケール１００が構成する平面において、Ｘ軸と直交する方向をＹ軸とする。スケール１００を構成する平面に対して垂直な方向をＺ軸とする。

【0019】

検出ヘッド４０には、送信コイル４２および受信コイル４４等が設けられている。送信コイル４２は、Ｘ軸方向に長さ方向を有する矩形コイルを構成している。受信コイル４４は、送信コイル４２の内側に配置されている。

【0020】

スケール１００は、ガラス基板１０の上面１１上に導体からなる複数の導体パターン２０が設けられている。複数の導体パターン２０は、Ｘ軸方向に沿って、基本周期λで配列されている。基本周期λは、Ｘ軸方向において、２つの隣接する導体パターン２０の中心同士の間隔に相当する。導体パターン２０は、例えば孔が無い板状のパターンまたは閉じられた閉ループコイルである。導体パターン２０は、送信コイル４２と電磁結合するとともに、受信コイル４４と電磁結合する。

【0021】

送信信号生成部５０は、単相交流の送信信号を生成し、送信コイル４２に供給する。この場合、送信コイル４２に磁束が発生する。それにより、複数の導体パターン２０に起電流が発生する。複数の導体パターン２０は、送信コイル４２が発生する磁束と電磁結合することで、Ｘ軸方向に所定の空間周期で変化する磁束を発生する。導体パターン２０が発生する磁束は、受信コイル４４に起電流を生じさせる。検出ヘッド４０の変位量に応じて、導体パターン２０と受信コイル４４との間の電磁結合が変化する。それにより、図１（ｂ）で例示するように、基本周期λと同じ周期の正弦波信号が得られる。したがって、受信コイル４４は、複数の導体パターン２０が発生する磁束の位相を検出する。

【0022】

変位量測定部６０は、この正弦波信号を電気的に内挿することによって最小分解能のデジタル量として用いることができ、検出ヘッド４０の変位量を測定する。なお、図１（ｂ）において、横軸は検出ヘッド４０の変位量を表し、縦軸は受信コイル４４の出力電圧を表す。

【0023】

互いに電磁結合する送信コイル４２、受信コイル４４、および導体パターン２０が１つのトラックを構成する。したがって、本実施形態においては、電磁誘導式エンコーダ１０００は１つのトラックを備えている。なお、電磁誘導式エンコーダ１０００は、２つのトラックがＹ軸方向に所定の間隔を開けて配列されている場合でもよい。この場合、２つのトラック間で基本周期λが異なっていてもよい。これにより、アブソリュート（ＡＢＳ）式エンコーダとして機能させることができる。

【0024】

図１（ｃ）は、検出ヘッド４０に備わる送信コイル４２および受信コイル４４を例示する図である。図１（ｃ）で例示するように、受信コイル４４は矩形コイルを構成する送信コイル４２の内側に配置されている。受信コイル４４は、例えば円形コイルであるが、その他の構成をしている場合でもよい。

【0025】

図２（ａ）は、第１実施形態に係るスケール１００を例示する平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）で例示するように、スケール１００は、ガラス基板１０の上面１１上に複数の導体パターン２０が設けられ、下面１２上に例えば導体膜３０が設けられている。複数の導体パターン２０は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔で配列されている。複数の導体パターン２０は、＋Ｚ方向から見た平面視において、Ｙ軸方向が長手方向のほぼ矩形形状をしている。

【0026】

ガラス基板１０は、例えば石英ガラス、ソーダライムガラス（ソーダ石灰ガラス）、または無アルカリガラスにより形成されるが、その他の場合でもよい。石英ガラスは、ほぼ二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなり不純物が非常に少ないガラスである。ソーダライムガラスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とし、さらに酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）と酸化カルシウム（ＣａＯ）を含むガラスである。無アルカリガラスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とし、ナトリウムおよびカリウム等のアルカリ成分を含まないガラスである。ガラス基板１０の厚さは、例えば０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

【0027】

導体パターン２０は、例えば銅、銀、金、またはアルミニウム等の導体により形成されている。導体パターン２０の厚さは、例えば５μｍ～３０μｍ程度である。導体パターン２０の幅は、例えば５００μｍ～３０００μｍ程度である。導体パターン２０の間隔も、例えば５００μｍ～３０００μｍ程度である。

【0028】

導体膜３０は、例えば銅、銀、金、またはアルミニウム等の導体により形成されている。導体膜３０は、例えば導体パターン２０と同じ材料により形成されている。導体膜３０の厚さは、例えば５μｍ～３０μｍである。導体膜３０の厚さは、例えば、導体パターン２０の厚さと同程度であり、導体パターン２０の厚さの０．８倍以上１．２倍以下であり、０．９倍以上１．１倍以下でもよい。

【0029】

ガラス基板１０の上面１１は、磨りガラス状となって不透明であり、微細な凹凸が形成されている。上面１１は、導体パターン２０が設けられた第１領域１３と、隣接する導体パターン２０の間に位置する第２領域１４と、を有する。上面１１の算術平均粗さは、第１領域１３および第２領域１４共に０．２０μｍ以上である。したがって、上面１１は第１領域１３と第２領域１４との両方で不透明な状態となっている。上面１１は、第２領域１４では第１領域１３に比べて表面粗さが同じ程度か、あるいは、加工による損傷によって大きくなっている。また、第２領域１４は加工による損傷によって着色していてもよい。ガラス基板１０の下面１２は、ほぼ平滑面となっている。下面１２の算術平均粗さＲａは例えば０．０１μｍ以下である。

【0030】

ガラス基板１０の上面１１が磨りガラス状となっていることで、上面１１に入射する光の透過性が悪くなっている。例えば、導体パターン２０および導体膜３０が設けられていない状態において、上面１１の第１領域１３に赤色光（波長：６３０ｎｍ～６７０ｎｍ）を垂直に直接入射させた場合に、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は９０％以下であり、８７％以下でもよく、８５％以下でもよい。上面１１の第２領域１４に赤色光を垂直に直接入射させた場合でも、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は９０％以下であり、８７％以下でもよく、８５％以下でもよい。透過率は、上面１１に入射する光の強度に対する下面１２から放射される光の強度の割合である。

【0031】

ガラス基板１０の上面１１は、第２領域１４が第１領域１３に対して－Ｚ方向に凹んだ形状をしている。第２領域１４は、第１領域１３との境界において導体パターン２０よりも深く形成されている。すなわち、第１領域１３との境界における第２領域１４の底部は、導体パターン２０よりもガラス基板１０の下面１２の近くに位置している。

【0032】

［製造方法］
図３（ａ）から図３（ｄ）は、第１実施形態に係るスケール１００の製造方法を例示する断面図である。図３（ａ）で例示するように、まず、ガラス基板１０を準備する。この段階では、ガラス基板１０の上面１１と下面１２はともに平滑面であり、算術平均粗さＲａは例えば０．０１μｍ以下である。

【0033】

図３（ｂ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１を粗化する処理を行って微細な凹凸を有する磨りガラス状にする。例えば、ブラスト処理またはフッ酸等による化学処理によって上面１１を粗化して磨りガラス状にする。上面１１を磨りガラス状にすることで、上面１１に入射する光は上面１１において乱反射する。このため、上面１１に入射する光が上面１１から下面１２に透過する透過率が低下する。例えば上面１１の算術平均粗さＲａが０．２０μｍ以上となるように粗化して磨りガラス状にする。

【0034】

図３（ｃ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１上に導体膜２２を形成し、下面１２上に導体膜３０を形成する。導体膜２２および導体膜３０は、例えば無電解めっき法を用いて形成する。なお、導体膜２２および導体膜３０は、下地導電層を形成した後、下地導電層上に電解めっき法を用いて導電膜を形成することで形成してもよい。導体膜２２と導体膜３０は同時に形成（成膜）することが好ましい。この場合、導体膜２２と導体膜３０は、同じ材料により形成され、ほぼ同じ厚さを有する。

【0035】

図３（ｄ）で例示するように、レーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体膜２２をパターニングして複数の導体パターン２０を形成する。レーザ加工は、例えば赤外線（例えば波長が１０３２ｎｍ）、緑色（例えば波長が５３２ｎｍ）、または紫外線（例えば波長が３５５ｎｍ）のレーザ光７０を用いたパルスレーザ加工により行う。パルスレーザ加工は、例えばパルス幅がフェムト秒～ピコ秒オーダーで０．１～１０Ｊ／ｃｍ^２のエネルギー密度のパルスレーザが用いられる。短パルスレーザを１０ｋＨｚ～５ＭＨｚといった高速で直線的に繰り返し照射することで、導体パターン２０の側面を６０°～８０°前後のフラットなテーパ面にすることができる。

【0036】

ガラス基板１０の上面１１が粗化されて磨りガラス状になっていることで、レーザ光７０は上面１１にて乱反射され、エネルギーが上面１１で吸収される。このため、導体膜２２をレーザ光７０によってエッチングして導体パターン２０を形成する場合に、ガラス基板１０の上面１１のうち隣接する導体パターン２０の間に位置する第２領域１４は、レーザ光７０によってエッチングされて、エッチング深さが上面１１に到達した際に、表面粗さが大きい状態を維持する。このため、レーザ光７０は上面１１にて乱反射され続けるようになり、レーザ光７０が上面１１から下面１２に透過して下面１２に設けられた導体膜３０に損傷を与えることが抑制される。

【0037】

また、第２領域１４における上面１１は、レーザ光７０が照射されることで不透明から黒色に着色するような加工条件が選ばれることもある。加工条件として、レーザ強度、パルス周波数、スポット径、スポット間隔、焦点深度、加工軌道、および照射タイミングといった諸条件の組み合わせが挙げられる。ガラス基板１０の上面１１が磨りガラス状になっていない場合、導体膜２２のエッチングによってガラス基板１０の平滑な上面１１が露わになった状態でレーザ光７０が照射されるため、レーザ光７０がガラス基板１０を貫通する場合がある。しかしながら、予めガラス基板１０の上面１１を粗化して磨りガラス状にしておくことで、レーザ光７０によるエッチング中にガラス基板１０の上面１１が露わになった場合でも上面１１は磨りガラス状であるため、レーザ光７０がガラス基板１０を貫通することが抑制される。

【0038】

また、ガラス基板１０の上面１１は、レーザ光７０が照射されてエッチングされることによって、第２領域１４が第１領域１３より凹んだ形状となる。すなわち、上面１１は、第２領域１４が第１領域１３に対して凹んだ凹部となる。この凹部の内側面は着色や凹凸を含む荒れた面であり、レーザ光７０を全反射するようなテーパ形状となっていてもよい。例えば凹部の底面と内側面の角度は３０°以下であってもよい。凹部の底面や導体パターン２０を含むテーパ面にはレーザ光７０と同じ波長からなる周期的なナノサイズの凹凸模様（Laser-induced periodical surface structure: LIPSS）が形成されていてもよい。この凹凸模様は意図せずして形成されたものでありスケールの一部として用いることはない。また、凹凸模様はナノサイズであるため、スケール１００を用いた測長への影響は抑えられる。

【0039】

［比較例１］
図４（ａ）から図４（ｃ）は、比較例１に係るスケール５００の製造方法を例示する断面図である。図４（ａ）で例示するように、ガラス基板１０を準備する。ガラス基板１０の上面１１と下面１２はともに平滑面となっている。図４（ｂ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１を粗化して磨りガラス状にする処理を行わずに、ガラス基板１０の上面１１上に導体膜２２を形成し、下面１２上に導体膜３０を形成する。

【0040】

図４（ｃ）で例示するように、レーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体膜２２をパターニングして複数の導体パターン２０を形成する。ガラス基板１０の上面１１が粗化されずに平滑面であるため、レーザ光７０は上面１１で乱反射され難い。このため、レーザ光７０は上面１１から下面１２に透過し易くなる。例えば透過率は第２領域１４の一部で９０％より大きくなる場合がある。ガラス基板１０の上面１１から下面１２に透過したレーザ光７０によって下面１２に設けられた導体膜３０に焦げ７２等の損傷が生じることがある。焦げ７２が導体膜３０の下面から突出して形成された場合、その後の導体膜２２のパターニングにおいてガラス基板１０の姿勢が変化してしまい、レーザ光７０のフォーカスがずれてパターニングが正常に行えなくなる場合がある。また、スケール５００をエンコーダ装置の平坦な載置面に接着剤等を用いて載置したときに、スケール５００が傾いてしまってスケールとして用いることができなくなる場合がある。更に、スケール５００がエンコーダ装置の載置面から剥がれ易くもなる場合もある。

【0041】

これに対し、第１実施形態では、図３（ｂ）のように、ガラス基板１０の上面１１を磨りガラス状に粗化している。このため、図３（ｄ）のように、ガラス基板１０の上面１１にレーザ光７０を用いたレーザ加工によって複数の導体パターン２０を形成した場合でも、レーザ光７０が上面１１にて乱反射されるため、レーザ光７０が下面１２に形成された導体膜３０に及ぼす影響を抑制できる。よって、導体膜３０に損傷が生じることを抑制できる。

【0042】

このように、第１実施形態によれば、ガラス基板１０は、磨りガラス状の上面１１を有する。これにより、上述したように、レーザ加工によって導体パターン２０を形成した場合でも、ガラス基板１０の下面１２に設けられた導体膜３０（形成物）に損傷が生じ難くなる。また、磨りガラス状の上面１１に導体パターン２０が設けられているため、上面１１と導体パターン２０の接合面積が大きくなり、導体パターン２０の接合強度が向上する。

【0043】

また、第１実施形態では、図３（ｄ）のように、ガラス基板１０の上面１１に形成された導体膜２２を、レーザ光７０を用いたレーザ加工によってパターニングして導体パターン２０を形成している。このため、ガラス基板１０の上面１１もレーザ光７０によってエッチングされる。これにより、ガラス基板１０の上面１１のうち第２領域１４は、第１領域１３に対して凹み、第１領域１３との境界において導体パターン２０より深く形成される。これにより、導体パターン２０を形成した後に導体パターン２０の下端に裾残りが生じることが抑制される。よって、導体パターン２０を流れる電流に乱れが生じることが抑制される。導体パターン２０を流れる電流の乱れを抑制する観点から、第２領域１４の第１領域１３との境界における底部と導体パターン２０との間の距離Ｌ（図２（ｂ）参照）は１μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましい、一方、加工時間を短くする観点からは、距離Ｌは１０μｍ以下が好ましく、８μｍ以下がより好ましく、６μｍ以下が更に好ましい。また、ガラス基板１０の上面１１がレーザ光７０によってエッチングされるため、第２領域１４は第１領域１３より表面粗さが大きくなることがある。

【0044】

また、第１実施形態では、ガラス基板１０の上面１１に導体膜２２を形成し、下面１２に導体膜３０を形成した後、レーザ加工を用いて導体膜２２をパターニングして複数の導体パターン２０を形成している。導体膜２２と導体膜３０の両方が形成されていることでガラス基板１０の反りが抑制されるため、レーザ加工を用いた導体膜２２のパターニングを良好に行うことができる。また、例えば、上面１１にのみ導体膜２２を形成し、導体膜２２をパターニングして複数の導体パターン２０を形成した後、下面１２に導体膜３０を形成する場合、製造工数の増加等が生じてしまう。これに対して、導体膜２２と導体膜３０を同時に形成した後、導体膜２２をパターニングして複数の導体パターン２０を形成することで、製造工数の増加等を抑制できる。

【0045】

（第２実施形態）
図５（ａ）は、第２実施形態に係るスケール２００を例示する平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）で例示するように、スケール２００では、ガラス基板１０の下面１２は、磨りガラス状となって不透明であり、微細な凹凸が形成されている。例えば、下面１２は、第１領域１３における上面１１と同程度の表面粗さとなっている。第１領域１３における上面１１の算術平均粗さＲａおよび下面１２の算術平均粗さＲａは例えば０．２０μｍ以上であり、０．２５μｍ以上でもよいし、０．３０μｍ以上でもよい。下面１２の算術平均粗さＲａは、第１領域１３における上面１１の算術平均粗さＲａの例えば０．９倍～１．１倍であり、例えば０．９５倍～１．０５倍である。その他の構成は第１実施形態のスケール１００と同じであるため説明を省略する。

【0046】

［製造方法］
第２実施形態に係るスケール２００は、第１実施形態の図３（ｂ）において、ガラス基板１０の上面１１と下面１２の両方に対して粗化処理を行い、上面１１および下面１２の両方を磨りガラス状にする。下面１２の粗化処理は、上面１１の粗化処理と同じ方法によって行う。製造工数の削減のため、上面１１と下面１２を同時に（１つの処理工程で）粗化することが好ましい。これにより、上面１１と下面１２は同程度の表面粗さとなる。その後、第１実施形態の図３（ｃ）および図３（ｄ）と同じ工程を行う。

【0047】

第２実施形態においても、第１実施形態と同じく、ガラス基板１０は、磨りガラス状の上面１１を有する。このため、ガラス基板１０の上面１１にレーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体パターン２０を形成した場合でも、ガラス基板１０の下面１２に設けられた導体膜３０に損傷が生じ難くなる。

【0048】

また、第２実施形態では、ガラス基板１０の下面１２も磨りガラス状となっている。これにより、レーザ光７０は下面１２においても乱反射し易くなるため、下面１２に設けられた導体膜３０に損傷が生じ難くなる。また、下面１２の表面粗さが大きいことで、下面１２と導体膜３０の接合面積が大きくなるため、導体膜３０の接合強度が向上する。

【0049】

（第３実施形態）
図６（ａ）は、第３実施形態に係るスケール３００を例示する平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）で例示するように、スケール３００は、第２実施形態と同じく、ガラス基板１０の下面１２も磨りガラス状となっている。ガラス基板１０の上面１１と導体パターン２０との間に樹脂膜８０が設けられ、下面１２と導体膜３０との間に樹脂膜８２が設けられている。樹脂膜８０は例えばガラス基板１０と導体パターン２０とを接着させる接着層として機能し、樹脂膜８２はガラス基板１０と導体膜３０とを接着させる接着層として機能してもよい。樹脂膜８０、８２は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂等により形成される。その他の構成は第１実施形態のスケール１００と同じであるため説明を省略する。

【0050】

［製造方法］
図７（ａ）から図７（ｄ）は、第３実施形態に係るスケール３００の製造方法を例示する断面図である。図７（ａ）で例示するように、まず、ガラス基板１０を準備する。この段階では、ガラス基板１０の上面１１と下面１２はともに平滑面となっている。

【0051】

図７（ｂ）で例示するように、第２実施形態と同じく、ガラス基板１０の上面１１と下面１２の両方に対して粗化処理を行い、上面１１および下面１２の両方を磨りガラス状にする。

【0052】

図７（ｃ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１に樹脂膜８０を接着層として用いて金属箔を貼り付けて、上面１１に導体膜２２を形成する。同様に、ガラス基板１０の下面１２に樹脂膜８２を接着層として用いて金属箔を貼り付けて、下面１２に導体膜３０を形成する。金属箔は、ラミネート法により貼り付けてもよいし、プレス加工法により貼り付けてもよい。樹脂膜８０は、樹脂を塗布したり、シート状の樹脂膜を貼り付けたりすることで、ガラス基板１０の上面１１に形成してもよい。また、樹脂膜８０が塗布された金属箔をガラス基板１０の上面１１に貼り付けてもよい。樹脂膜８２についても同様である。

【0053】

図７（ｄ）で例示するように、レーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体膜２２および樹脂膜８０をパターニングして複数の導体パターン２０を形成する。レーザ加工は第１実施形態に示した方法により行う。ガラス基板１０の上面１１が磨りガラス状となっているため、第１実施形態と同様、下面１２に設けられた樹脂膜８２および導体膜３０に損傷を及ぼすことが抑制される。

【0054】

［比較例２］
図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例２に係るスケール６００の製造方法を例示する断面図である。図８（ａ）で例示するように、ガラス基板１０を準備する。ガラス基板１０の上面１１と下面１２はともに平滑面となっている。

【0055】

図８（ｂ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１に樹脂膜８０を接着層として用いて金属箔を貼り付けて、上面１１上に導体膜２２を形成する。ガラス基板１０の下面１２に樹脂膜８２を接着層として用いて金属箔を貼り付けて、下面１２上に導体膜３０を形成する。

【0056】

図８（ｃ）で例示するように、レーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体膜２２および樹脂膜８０をパターニングして複数の導体パターン２０を形成する。ガラス基板１０の上面１１が粗化されずに磨りガラス状になっていないため、比較例１と同様に、ガラス基板１０の上面１１から下面１２に透過したレーザ光７０によって、下面１２に設けられた樹脂膜８２および導体膜３０に焦げ７２が生じることがある。また、樹脂膜８２に膨れ７４が生じることもある。この場合、比較例１と同様、導体膜２２および樹脂膜８０のパターニングが正常に行えなくなったり、スケール６００がエンコーダ装置に傾いて載置されてスケールとして用いることができなくなったりする場合がある。

【0057】

これに対し、第３実施形態では、ガラス基板１０は、磨りガラス状の上面１１を有する。このため、第１実施形態と同じく、ガラス基板１０の上面１１にレーザ光７０を用いたレーザ加工によって導体パターン２０を形成した場合でも、レーザ光７０が下面１２に形成された樹脂膜８２および導体膜３０に及ぼす影響を抑制でき、樹脂膜８２および導体膜３０に損傷を生じ難くすることができる。

【0058】

また、第３実施形態では、ガラス基板１０の下面１２と導体膜３０（形成物）との間に樹脂膜８２が設けられている。この場合、比較例２で説明したように、ガラス基板１０の上面１１が磨りガラス状でない場合、レーザ光７０によって樹脂膜８２に膨れ７４が生じてスケールとして用いることができなくなる場合がある。したがって、樹脂膜８２が設けられている場合では、ガラス基板１０の上面１１を磨りガラス状にして、レーザ光７０が樹脂膜８２に及ぼす影響を抑制することが好ましい。

【0059】

（第４実施形態）
図９（ａ）は、第４実施形態に係るスケール４００を例示する平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）で例示するように、スケール４００は、第２実施形態と同じく、ガラス基板１０の下面１２も磨りガラス状となっている。第１実施形態から第３実施形態では、ガラス基板１０の上面１１において、第２領域１４全体が第１領域１３に対して同程度に凹んでいたが、第４実施形態では、第２領域１４のうち第１領域１３に隣接する隣接部分１５がＸ軸方向において中央に位置する中央部分１６に比べて更に深く凹んでいる。例えば、隣接部分１５が中央部分１６に対して５μｍ以上凹んでいてもよいし、１０μｍ以上凹んでいてもよい。隣接部分１５は、Ｖ字型の断面を持つ溝となっていてもよい。中央部分１６は、第１領域１３に対して少し凹んでいてもよいし、第１領域１３に対して凹んでなくて第１領域１３と同程度の高さになっていてもよい。また、隣接部分１５は、第１領域１３より表面粗さが大きくなっていてもよい。中央部分１６の表面粗さは、第１領域１３の表面粗さと同程度の場合でもよいし、大きい場合でもよい。隣接部分１５と中央部分１６は、第１実施形態と同様、黒色に着色していてもよい。その他の構成は第１実施形態のスケール１００と同じであるため説明を省略する。

【0060】

［製造方法］
図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、第４実施形態に係るスケール４００の製造方法を例示する断面図である。まず、図１０（ａ）および図１０（ｂ）で例示するように、第３実施形態の図７（ａ）および図７（ｂ）で例示した工程と同じ工程を行う。

【0061】

図１０（ｃ）で例示するように、ガラス基板１０の上面１１にスクリーン印刷等を用いて導電性ペーストを塗布することで、上面１１に複数の仮の導体パターン２４を形成する。ガラス基板１０の下面１２に導電性ペーストを塗布することで、下面１２に導体膜３０を形成する。上面１１が粗化されて磨りガラス状となっていることで、導電性ペーストのスキージ送り方向への伸びおよび／またはカスレといった欠陥が抑制される。

【0062】

導電性ペーストの塗布によって仮の導体パターン２４を形成すると仮の導体パターン２４の側面が角度の緩いテーパ形状になる場合がある。このため、図１０（ｄ）で例示するように、仮の導体パターン２４のエッジ部分を、レーザ光７０を用いてレーザ加工し、角度の急な側面を有する導体パターン２０を形成する。レーザ光７０が照射されたガラス基板１０の上面１１はエッチングされることから、第２領域１４のうち第１領域１３に隣接する隣接部分１５は、第１領域１３に対して凹む。また、隣接部分１５は、第１領域１３より表面粗さが大きくなることや、Ｖ字型の断面を持つ溝となることもある。第２領域１４のうちＸ軸方向において中央に位置する中央部分１６は、レーザ光７０が短時間だけ照射されて第１領域１３に対して少し凹むこともあるし、レーザ光７０がほとんど照射されずに第１領域１３に対して凹まずに第１領域１３と同程度の高さのままになることもある。レーザ光７０が短時間だけ照射される場合、中央部分１６の表面粗さは第１領域１３の表面粗さより大きくなることがあり、レーザ光７０がほとんど照射されない場合、中央部分１６の表面粗さは第１領域１３の表面粗さと同程度のままである。

【0063】

第４実施形態においても、第１実施形態と同じく、ガラス基板１０は、磨りガラス状の上面１１を有する。このため、仮の導体パターン２４のエッジ部分にレーザ光７０を照射して仮の導体パターン２４のエッジ部分を加工することで導体パターン２０を形成する場合でも、レーザ光７０が下面１２に形成された導体膜３０に及ぼす影響を抑制でき、導体膜３０に損傷が生じ難くすることができる。

【0064】

また、第４実施形態では、仮の導体パターン２４のエッジ部分をレーザ加工することで導体パターン２０を形成している。このため、ガラス基板１０の上面１１において、第２領域１４は、第１領域１３に隣接する隣接部分１５が第１領域１３に対して凹み、第１領域１３との境界において導体パターン２０より深く形成されている。これにより、導体パターン２０の側面において下端部分が裾を引くようにテーパ状に残ることを抑制でき、導体パターン２０を流れる電流に乱れが生じることを抑制できる。

【0065】

（実験例）
図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、サンプルＡ～Ｄにおけるガラス基板１０の上面１１の光学顕微鏡による画像の例である。図１１（ａ）に例示するサンプルＡは、ガラス基板１０の上面１１および下面１２に対して粗化処理を行ってなく、上面１１および下面１２は平滑面となっている。ガラス基板１０はソーダライムガラスにより形成されている（サンプルＢ～Ｄのガラス基板１０においても同じ）。上面１１および下面１２の算術平均粗さＲａおよび最大高さＲｚは０．００±０．００μｍであった。また、赤色光をガラス基板１０の上面１１に垂直に入射した場合において、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は９３％であった。

【0066】

図１１（ｂ）に例示するサンプルＢは、ガラス基板１０の上面１１および下面１２に対して粗化処理を行って、上面１１および下面１２を磨りガラス状にした。上面１１および下面１２の算術平均粗さＲａは０．０５±０．０２μｍ、最大高さＲｚは０．４８±０．１７μｍであった。また、赤色光をガラス基板１０の上面１１に垂直に入射した場合において、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は８８％であった。

【0067】

図１１（ｃ）に例示するサンプルＣは、ガラス基板１０の上面１１および下面１２に対して粗化処理を行って、上面１１および下面１２を磨りガラス状にした。上面１１および下面１２の算術平均粗さＲａは０．３０±０．１４μｍ、最大高さＲｚは１．４３±０．３６μｍであった。また、赤色光をガラス基板１０の上面１１に垂直に入射した場合において、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は８７％であった。

【0068】

図１１（ｄ）に例示するサンプルＤは、ガラス基板１０の上面１１および下面１２に対して粗化処理を行って、上面１１および下面１２を磨りガラス状にした。上面１１および下面１２の算術平均粗さＲａは０．７２±０．０８μｍ、最大高さＲｚは２．１０±０．４７μｍであった。また、赤色光をガラス基板１０の上面１１に垂直に入射した場合において、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率は８６％であった。

【0069】

サンプルＡ～Ｄのガラス基板１０を用いて、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すデバイスＡ、Ｂを作製した。図１２（ａ）に例示するデバイスＡは、ガラス基板１０の上面１１に樹脂膜８０を介して導体膜２２が形成されている。ガラス基板１０の下面１２に樹脂膜８２を介して導体膜３０が形成されている。ガラス基板１０の上面１１に、導体膜２２および樹脂膜８０を貫通し、ガラス基板１０の一部まで掘り込んだ凹部７６が形成されている。凹部７６は緑色のレーザ光を用いたレーザ加工により形成した。レーザ加工は、パルス幅が約２０ｐｓで、パワーが約１０Ｗのパルスレーザ加工を用いた。導体膜２２、３０は銅により形成されている。ガラス基板１０の厚さは１．１ｍｍ、樹脂膜８０、８２の厚さは２０μｍ、導体膜２２、３０の厚さは１２μｍである。凹部７６の幅は２５０μｍ、深さは３５μｍである。

【0070】

図１２（ｂ）に例示するデバイスＢは、ガラス基板１０の上面１１に導体膜２２が形成されている。ガラス基板１０の下面１２に導体パターン３２が形成されている。ガラス基板１０の上面１１に、導体膜２２を貫通し、ガラス基板１０の一部まで掘り込んだ凹部７８が形成されている。凹部７８は緑色のレーザ光を用いたレーザ加工により形成した。レーザ加工は、パルス幅が約２０ｐｓで、パワーが約１０Ｗのパルスレーザ加工を用いた。導体膜２２および導体パターン３２は銀により形成されている。ガラス基板１０の厚さは１．１ｍｍ、導体膜２２および導体パターン３２の厚さは１２μｍである。凹部７８の幅は２５０μｍ、深さは５０μｍである。

【0071】

図１３（ａ）から図１３（ｄ）は、サンプルＡ～Ｄのガラス基板１０を用いて作製したデバイスＡの上面および下面の光学顕微鏡による画像の例である。図１３（ａ）から図１３（ｄ）に例示するように、サンプルＡ、ＢではデバイスＡの下面において導体膜３０に損傷が生じているが、サンプルＣ、Ｄは導体膜３０の損傷が抑制されていることが確認された。

【0072】

図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、サンプルＡ、Ｄのガラス基板１０を用いて作製したデバイスＢの上面および下面の光学顕微鏡による画像の例である。図１４（ａ）および図１４（ｂ）に例示するように、サンプルＡではデバイスＡの下面において導体パターン３２に損傷が生じているが、サンプルＤは導体パターン３２の損傷が抑制されていることが確認された。

【0073】

図１３（ａ）から図１４（ｂ）のように、例示したレーザ加工条件では、赤色光がガラス基板１０の上面１１から下面１２に透過する透過率を８７％以下にすることで、レーザ加工を用いて導体膜２２を加工した場合に、下面１２に設けられた導体膜３０または導体パターン３２に損傷が生じることを抑制できることが確認された。また、上面１１と下面１２を粗化処理によって磨りガラス状にする場合、上面１１および下面１２の算術平均粗さＲａを０．１６μｍ以上とすることで、赤色光が上面１１から下面１２に透過する透過率を８７％以下にできることが確認された。このとき、上面１１および下面１２の最大高さＲｚは１．０７μｍ以上であることが確認された。なお、レーザ光の波長や、パワー、パルス密度といったパラメータにおいて異なるレーザ加工条件とすることで、ガラス基板１０の透過率や粗化の度合いを更に大きくしないと導体膜３０等に損傷を与える場合もあるし、反対に小さくても導体膜３０等に損傷を与えない場合もある。

【0074】

なお、上記実施形態では、ガラス基板１０の下面１２に設けられた形成物としてべた膜状の導体膜３０が設けられている場合を例に示したが、この場合に限られない。下面１２に設けられた形成物は、導体膜以外のべた膜の場合でもよいし、パターン化された膜の場合でもよいし、センサ素子等の回路を構成する素子の場合でもよい。

【0075】

なお、上記実施形態では、電磁誘導式エンコーダ１０００の場合を例に示したが、光電式エンコーダ等のその他の場合でもよい。また、リニアエンコーダに用いられるスケールの場合を例に示したが、ロータリーエンコーダに用いられるスケールの場合でもよいし、円弧エンコーダ等のその他のエンコーダまたはセンサに用いられるスケールの場合でもよい。

【0076】

なお、図１（ａ）では、電磁誘導式エンコーダ１０００は第１実施形態のスケール１００を備える場合を例に示したが、第２実施形態から第４実施形態のスケールを備える場合でもよい。

【0077】

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0078】

１０ ガラス基板
１１ 上面
１２ 下面
１３ 第１領域
１４ 第２領域
１５ 隣接部分
１６ 中央部分
２０ 導体パターン
２２ 導体膜
２４ 仮の導体パターン
３０ 導体膜（形成物）
３２ 導体パターン
４０ 検出ヘッド
４２ 送信コイル
４４ 受信コイル
５０ 送信信号生成部
６０ 変位量測定部
７０ レーザ光
７６、７８ 凹部
８０ 樹脂膜
８２ 樹脂膜
１００、２００、３００、４００、５００、６００ スケール
１０００ 電磁誘導式エンコーダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】