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【发明授权】标尺及其制造方法_株式会社三丰_201811608112.X 

申请/专利权人:株式会社三丰

申请日:2018-12-27

公开(公告)日:2022-12-27

公开(公告)号:CN110017854B

主分类号:G01D5/26

分类号:G01D5/26;G02B5/18

优先权:["20171228 JP 2017-252956"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.12.27#授权;2021.01.08#实质审查的生效;2019.07.16#公开

摘要:一种标尺,包括:基板;标尺光栅,形成在基板的一面上且具有以预定间隔设置的多个金属光栅;和无机透明构件,设置在多个金属光栅之间,其中基板的所述面的至少一个表面用金属制造,且其中标尺光栅和无机透明构件露出到大气。

主权项:1.一种标尺,包括:基板;标尺光栅,形成在基板的一面上且具有以预定间隔设置的多个金属光栅;和无机透明构件,设置在多个金属光栅之间,其中至少所述基板的所述面的表面用金属制造,其中标尺光栅设置在基板的所述面的金属上,其中无机透明构件设置在基板的所述面的金属上,和其中标尺光栅的全部上部面和无机透明构件的全部上部面露出到大气。

全文数据:标尺及其制造方法技术领域本文所述的实施例的某些方面涉及标尺和标尺的制造方法。背景技术公开了具有用于对入射光进行反射的标尺光栅的标尺,作为反射式光电线性标尺photoelectriclinearscale例如见日本专利申请公开No.2005-308718。标尺具有相位光栅结构,其使用光栅的上部面和下部面之间的高度差。标尺光栅具有凸凹一面凸一面凹的形状,其相对于基部具有预定高度差。因此,在通过擦拭等去除附着到标尺的污染物时,标尺光栅会被损坏。污染物会在擦拭期间留在标尺光栅之间的凹部中。在这种情况下,测量准确性会降低。在标尺光栅具有微小尺寸时,测量准确性会显著下降。且因此,公开了一种技术,其中保护层覆盖光栅的凸凹形状例如见日本专利申请公开No.2006-178312。发明内容在设置保护层时,需要例如CMP化学机械抛光过程这样的过程以便使得保护层变平。在这种情况下,制造过程可以很复杂。替换地,可以通过使用有机物层作为保护层而使得保护层变平例如,见日本专利申请公开No.2008-256655。然而,在使用有机物时,因随时间的劣化而对有机物造成奇怪着色的影响会很大。在这种情况下,测量准确性会降低。本发明具有的目的是提供一种标尺,其可被简单地制造且具有高测量准确性并提供标尺的制造方法。根据本发明的一个方面,提供一种标尺,包括:基板;标尺光栅,形成在基板的一面上且具有以预定间隔设置的多个金属光栅;和无机透明构件,设置在多个金属光栅之间,其中基板的所述面的至少一个表面用金属制造,且其中标尺光栅和无机透明构件露出到大气。根据本发明的另一方面,提供一种标尺的制造方法,包括:以预定间隔在基板的一面上形成多个光栅;和通过将作为填充液体的包含金属的液体供应到多个光栅之间,在多个光栅之间形成金属光栅,其中至少所述基板的所述面的表面用金属制造。根据本发明的另一方面,提供一种标尺的制造方法,包括:制备基板,其中至少一面的表面被金属覆盖且多个金属光栅以预定间隔形成在该面上;和通过将用作填充液体的液体无机透明材料供应到多个光栅中,在多个光栅之间形成无机透明构件。附图说明图1A示出了根据第一实施例的标尺的平面图;图1B示出了沿图1A的线A-A截取的截面视图;图2A到图2D显示了标尺的制造方法图3示出了使用金属纳米油墨的例子;图4示出了拒水处理;图5A到图5D显示了标尺的另一制造方法;图6示出了标尺的另一制造方法;图7示出了拒水处理;图8A示出了根据第二实施例的标尺的平面图;和图8B示出了沿线B-B截取的截面视图。具体实施方式以下是参考附图对实施例所作的描述。[第一实施例]图1A示出了根据第一实施例的标尺100的平面图。图1B示出了沿图1A的线A-A截取的截面视图。如图1A和图1B所示,标尺100具有一结构,其中金属反射层20设置在基板10的一面上部面的表面上,且具有以预定间隔设置的多个金属标尺的金属标尺光栅30设置在金属反射层20上。无机透明构件40设置在通过标尺光栅30的彼此相邻的两个金属光栅形成的凹部中。即,无机透明构件40覆盖金属反射层20的上部面的露出部分。基板10不受限制。基板10例如用玻璃等制造。低膨胀系数材料可以用作玻璃,例如石英玻璃合成熔融石英。金属反射层20必须是金属材料。例如,优选的是金属反射层20与基板10具有高粘附性。例如,在基板10用玻璃制造时,优选的是使用Cr铬、Al铝、Ag银、TiSi2硅化钛、Ni镍等。标尺光栅30仅必须是金属材料。例如,标尺光栅30是电镀构件platedmember。例如,优选的是标尺光栅30用Cr、Ni、Cu铜制造,使得金属反射层20的电镀更容易。无机透明构件40必须仅是无机透明材料,以获得透明度。例如,无机透明构件40可以是SiO2二氧化硅、MgF2氟化镁等。标尺光栅30的上部面和无机透明构件40的上部面暴露到大气。即,例如保护层这样的另一层不形成在标尺光栅30的上部面或无机透明构件40的上部面上。在该实施例中,通过金属反射层20和标尺光栅30之间的高度差形成相位光栅。因此可以将标尺100用作反射式标尺。接下来,因为无机透明构件40设置在金属光栅之间的凹部中,所以可以降低通过标尺光栅30形成的高度差。因此在通过擦拭等去除附着到标尺光栅30的污染物的过程中,可以抑制因高度差造成的擦拭构件钩住或因标尺光栅缺乏刚度造成的标尺光栅30损坏等。且在通过擦拭去除标尺光栅30的上部面上的污染物的过程中,可以抑制污染物在标尺光栅30的金属光栅之间的凹部中残留。因此可以实现高的测量准确性。接下来,不需要例如化学机械抛光这样的处理,因为不形成例如保护层这样的另一层。因此可以简单地制造标尺100。具体说,在通过电镀等将标尺光栅30形成在金属反射层20上时,不是必须使用例如蒸汽沉积装置或溅射装置这样的真空技术。在这种情况下,可以简单地制造标尺100。优选的是标尺光栅30的上部面和无机透明构件40的上部面之间的高度差等于或小于从金属反射层20到标尺光栅30的每一个金属光栅的高度光栅高度的14。在这种情况下,因为高度差小,所以可以在擦拭期间抑制标尺光栅30的损坏和污染物的残留。由此,可以实现高测量准确性。具体说,优选的是,在标尺光栅30的上部面和无机透明构件40的上部面之间没有高度差。基于例如到标尺100的入射光的波长、入射光的入射角度、无机透明构件40的衍射率这样的参数来确定从金属反射层20到标尺光栅30的每一个金属光栅的高度。图2A到图2D显示了标尺100的制造方法。如图2A所示的,金属反射层20形成在基板10的一面上部面上。可以通过化学气相沉积方法、物理气相沉积方法等形成金属反射层20。接下来,如图2B所示,要被蚀刻的层50形成在金属反射层20上。要被蚀刻的层50是用于形成无机透明构件40的层。因此,要被蚀刻的层50的材料与无机透明构件40的材料相同。可以通过真空沉积形成要被蚀刻的层50,例如通过蒸汽沉积方法或溅射方法,或例如溶胶凝胶方法或涂层烧结方法这样的湿法wetmethod。接下来,如图2C所示,相对于标尺光栅30具有反向图案reversepattern的抗蚀剂图案被用作掩膜,且要被蚀刻的层50被蚀刻。在要被蚀刻的层50用感光性材料制造时,可以省略抗蚀剂涂层之后的蚀刻过程,因为仅执行涂层、曝光、显影和烧结。由此,形成无机透明构件40。无机透明构件40的图案与标尺光栅30的图案相反。因此,无机透明构件40具有一结构,其中多个光栅以预定间隔布置。因此,金属反射层20的上部面在邻近两个无机透明构件40之间露出。接下来,如图2D所示,可以通过选择性地对金属反射层20的上部面的露出部分进行电镀而形成标尺光栅30。由此,制造标尺100。在实施例的制造方法中,通过金属反射层20和标尺光栅30之间的高度差来形成相位光栅。因此可以将标尺100用作反射式标尺。接下来,可以降低通过标尺光栅30形成的高度差,因为无机透明构件40设置在标尺光栅30的金属光栅之间的凹部中。因此可以在通过擦拭等去除附着到标尺光栅30的污染物期间抑制标尺光栅30的损坏。且在通过擦拭去除标尺光栅30的上部面上的污染物的过程中,可以抑制污染物在标尺光栅30的金属光栅之间的凹部中残留。因此可以实现高的测量准确性。接下来,不需要例如化学机械抛光这样的处理,因为不形成例如保护层这样的另一层。因此可以简单地制造标尺100。具体说,在通过电镀等将标尺光栅30形成在金属反射层20上时,不是必须使用例如蒸汽沉积装置或溅射装置这样的真空技术。在这种情况下,可以更简单地制造标尺100。且不必保持真空状态。因此可以容易地在标尺光栅30的沉积过程中间执行层厚度检查。优选的是标尺光栅30的上部面和无机透明构件40的上部面之间的高度差等于或小于从金属反射层20到标尺光栅30的每一个金属光栅的高度光栅高度的14。在这种情况下,因为高度差小,所以可以在擦拭期间抑制标尺光栅30的损坏和污染物的残留。由此,可以实现高测量准确性。具体说,优选的是,在标尺光栅30的上部面和无机透明构件40的上部面之间没有高度差。存在的情况是,标尺光栅30的上部面被蚀刻,以便在形成标尺光栅30之后调整标尺光栅30和无机透明构件40之间的高度差。在这种情况下,标尺光栅30的每一个金属光栅的侧面被无机透明构件40保护。因此,抑制了对每一个金属光栅的侧面的蚀刻。因此,即使不执行特定处理,也可以将标尺100置于蚀刻液体中。基于例如到标尺100的入射光的波长、入射光的入射角度、无机透明构件40的衍射率这样的参数来确定从金属反射层20到标尺光栅30的每一个金属光栅的高度。可以通过并非电镀的另一方法形成标尺光栅30。例如,含有金属金属纳米油墨的液体具有纳米级直径的金属微颗粒metalmicrograin散布在该液体中可以用作填充液体。还可以通过金属纳米油墨的光学烧结或热烧结对金属微颗粒进行烧结而形成标尺光栅30。例如,如图3所示,无机透明构件40的图案形成为使得金属反射层20的与标尺光栅30的每一个金属光栅对应的那部分露出,且形成用于将与每一个金属光栅对应的每一个部分的每一个边缘进行连接的沟槽60。沟槽60可以形成在与金属光栅对应的一些部分的两边缘处或可以仅形成在边缘中之一处。在该实施例中,作为例子,形成将与标尺光栅30的金属光栅对应的那些部分的一侧的每一个边缘进行连接的沟槽60第一沟槽和将与金属光栅对应的那些部分的另一侧的每一个边缘进行连接的沟槽60第二沟槽。作为填充液体,足够量的金属纳米油墨落入沟槽60中之一中。在这种情况下,金属反射层20的露出部分通过毛细现象而被填充有金属纳米油墨。过多的金属纳米油墨被排出到另一沟槽60。由此,金属纳米油墨不从与标尺光栅30的金属光栅对应的那些部分溢出而是基本均匀填充到所述部分中。如图4所示的,通过在从沟槽60供应填充液体之前对无机透明构件40的上部面执行表面处理例如拒水处理,拒水层70可以形成在无机透明构件40的上部面上。拒水层70是拒水性比无机透明构件40的更高的层。通过该结构,抑制金属纳米油墨向无机透明构件40的上部面的溢出。由此提高加工产量。拒水处理不受限制。拒水处理仅必须是用于增强拒水性的处理。例如,优选的是执行拒水处理使得相对于填充液体的接触角等于或大于90度。图5A到图5D和图6显示了标尺100的另一制造方法。如图5A所示,金属反射层20形成在基板10的一面上部面上。可以通过化学气相沉积方法、物理气相沉积方法等形成金属反射层20。接下来,如图5B所示,要被蚀刻的层80形成在金属反射层20上。要被蚀刻的层80是用于形成标尺光栅30的层。因此,要被蚀刻的层80的材料与标尺光栅30的相同。可以蚀刻通过化学气相沉积方法、物理气相沉积方法等形成要被蚀刻的层80。接下来,如图5C所示,具有与标尺光栅30的相同图案的抗蚀剂图案被用作掩膜,且要被蚀刻的层80被蚀刻。由此,形成标尺光栅30,其中以预定间隔布置多个金属光栅。金属反射层20的上部面在邻近的两个金属光栅之间露出。接下来,如图5D所示,作为填充液体,液体无机透明材料被供应到金属反射层20的上部面的露出部分中。例如,如图6所示,金属图案形成为使得在标尺光栅30的每一个金属光栅之间的一部分露出,且形成用于连接每一个金属光栅的每一个边缘的沟槽90。沟槽90可以形成在金属光栅的两边缘上或可以仅形成在金属光栅的边缘中之一上。在该实施例中,作为例子,形成将标尺光栅30的金属光栅的一侧的每一个边缘进行连接的沟槽90第一沟槽和将金属光栅的另一侧的每一个边缘进行连接的沟槽90第二沟槽。包括无机透明材料的足够量的填充液体落入沟槽90中之一中。在这种情况下,金属反射层20的露出部分通过毛细现象填充有填充液体。过多的填充液体被排出到另一个沟槽90。由此,填充液体不从标尺光栅30的金属光栅溢出而是基本均匀地填充到金属光栅之间的部分中。此后,通过烧结等形成无机透明构件40。无机透明材料可以是聚硅氧烷、聚硅氮烷等。如图7所示的,可以通过在从沟槽60供应填充液体之前对标尺光栅30的上部面执行表面处理例如拒水处理,将拒水层95形成在标尺光栅30的上部面上。拒水层95是拒水性比标尺光栅30更高的层。通过该结构,抑制向标尺光栅30的上部面的填充液体溢出。由此,提高加工产量。拒水处理不受限制。拒水处理仅必须是用于增强拒水性的处理。例如,优选的是执行拒水处理使得相对于填充液体的接触角等于或大于90度。[第二实施例]图8A示出了根据第二实施例的标尺100a的平面图。图8B示出了沿图8A的线B-B截取的截面视图。如图8A和图8B所示的,标尺100a与标尺100的不同之处在于设置了基板10a以代替基板10和金属反射层20。基板10a是例如不锈钢这样的金属材料。不需要金属反射层20,因为基板用金属制造。在标尺100a的制造过程中,可以省略金属反射层20的形成过程。例如,在图2A到图2D的制造方法中,可以省略图2A的过程。在图5A到图5D的制造方法中,图5A的过程可以省略。本发明并不限于具体公开的实施例和变化例,而是可以包括不脱离本发明范围的其他实施例和变化例。

权利要求:1.一种标尺,包括:基板;标尺光栅,形成在基板的一面上且具有以预定间隔设置的多个金属光栅;和无机透明构件,设置在多个金属光栅之间,其中至少所述基板的所述面的表面用金属制造,且其中标尺光栅和无机透明构件露出到大气。2.如权利要求1所述的标尺,其中标尺光栅和无机透明构件之间的高度差等于或小于金属光栅的光栅高度的14。3.如权利要求1或2所述的标尺,其中基板具有一结构,其中金属层设置在玻璃基板的一面上。4.如权利要求1或2所述的标尺,其中金属光栅是电镀构件。5.一种标尺的制造方法,包括:以预定间隔在基板的一面上形成多个光栅;和通过将作为填充液体的包含金属的液体供应到多个光栅之间,在多个光栅之间形成金属光栅,其中至少所述基板的所述面的表面用金属制造。6.如权利要求5所述的方法,其中填充液体是电镀溶液,且其中通过电镀形成金属光栅。7.如权利要求5所述的方法,其中填充液体是金属油墨,其中金属微颗粒散布在金属油墨中,且其中通过烧制而对金属微颗粒进行烧结,从而形成金属光栅。8.一种标尺的制造方法,包括:制备基板,其中至少一面的表面被金属覆盖且多个金属光栅以预定间隔形成在该面上;和通过将用作填充液体的液体无机透明材料供应到多个光栅中,在多个光栅之间形成无机透明构件。9.如权利要求7或8所述的方法,其中将多个光栅的边缘进行连接的沟槽图案形成在基板的所述面上,且其中填充液体从沟槽供应到多个光栅之间。10.如权利要求9所述的方法,其中该图案具有将一侧上的多个光栅的边缘进行连接的第一沟槽和将另一侧上的多个光栅的边缘进行连接的第二沟槽,且其中从第一沟槽和第二沟槽中之一供应填充液体。11.如权利要求5或8中任一项所述的方法,其中在将填充液体供应到多个光栅之间之前,对多个光栅的上部面执行拒水处理。

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