JP7026517B2 - 磁気式リニアエンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、感磁素子を備えたヘッドから可撓性に配線部材が引き出された磁気式リニアエンコーダに関するものである。

磁気式リニアエンコーダでは、一方方向に延在する磁気スケールに対向するように、感磁素子を備えた磁気センサ装置が配置される。磁気センサ装置は、感磁素子を備えたヘッドと、ヘッドから外部に引き出された配線部材とを備えており、配線部材は、ヘッド内に配置された回路基板から延在するケーブルからなる（特許文献１参照）。

特開２００６－８４４１０号公報

特許文献１等に記載の磁気センサ装置に対しては、薄型化が要求されているが、特許文献１に記載の構成では、ホルダの内側から外側にケーブルを引き出す必要があるため、ヘッドの薄型化が困難である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ヘッドの薄型化を図ることのできる磁気式リニアエコーダを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、第１方向に延在する磁気スケールと、前記磁気スケールに対向する感磁素子を備えたヘッド、および前記ヘッドから信号を出力する可撓性の配線部材を備えた磁気センサ装置と、を有する磁気式リニアエンコーダにおいて、前記ヘッドは、前記感磁素子および第１端子が設けられたセンサ基板と、
前記感磁素子からの出力信号を増幅する増幅回路、第２端子、および第３端子が設けられた剛性の回路基板と、前記第３端子に接続されて前記配線部材として前記ヘッドの外部にまで引き出された第１フレキシブル配線基板と、を有し、前記ヘッドは、前記センサ基板から前記回路基板まで延在して前記第１端子および前記第２端子に接続された第２フレキシブル配線基板を有し、前記第１フレキシブル配線基板および前記第２フレキシブル配線基板は、前記センサ基板から前記回路基板を経由して前記ヘッドの外側に向けて延在する１枚のフレキシブル配線基板からなり、前記センサ基板と前記回路基板とは、前記ヘッドの高さ方向で対向するように配置されており、前記回路基板は、前記センサ基板とは反対側の面に前記第２端子および前記第３端子が設けられ、前記１枚のフレキシブル配線基板は、前記センサ基板に接続された一方端から前記第１方向に延在する第１部分と、前記回路基板に対して前記センサ基板とは反対側で前記回路基板に対向して前記第１方向に延在する第２部分と、湾曲するように折り返されて前記第１部分と前記第２部分とを繋ぐ第３部分と、を有し、前記１枚のフレキシブル配線基板の片面側に、前記第１端子が接続された第１電極、前記第２端子が接続された第２電極、および前記第３端子が接続された第３電極が設けられていることを特徴とする。

本発明では、ヘッド内の回路基板から外部まで引き出された配線部材が第１フレキシブル配線基板であるため、ヘッドの薄型化を図ることができる。また、回路基板に増幅回路が設けられているため、外部への信号出力を第１フレキシブル配線基板によって行っても、信号の減衰等が問題となりにくい。従って、ヘッドの薄型化を図っても、位置検出等を適正に行うことができる。

本発明では、前記ヘッドは、前記センサ基板から前記回路基板まで延在して前記第１端子および前記第２端子に接続された第２フレキシブル配線基板を有する。従って、ヘッドをさらに薄型化するのに適している。

本発明では、前記第１フレキシブル配線基板および前記第２フレキシブル配線基板は、前記センサ基板から前記回路基板を経由して前記ヘッドの外側に向けて延在する１枚のフレキシブル配線基板からなる。従って、磁気式リニアエンコーダのコストを低減することができる。

本発明では、前記センサ基板と前記回路基板とは、前記ヘッドの高さ方向で対向するように配置されており、前記回路基板は、前記センサ基板とは反対側の面に前記第２端子および前記第３端子が設けられ、前記１枚のフレキシブル配線基板は、前記センサ基板に接続された一方端から前記第１方向に延在する第１部分と、前記回路基板に対して前記センサ基板とは反対側で前記回路基板に対向して前記第１方向に延在する第２部分と、湾曲するように折り返されて前記第１部分と前記第２部分とを繋ぐ第３部分と、を有し、前記１枚のフレキシブル配線基板の片面側に、前記第１端子が接続された第１電極、前記第２端子が接続された第２電極、および前記第３端子が接続された第３電極が設けられている。従って、１枚のフレキシブル配線基板として、第１電極、第２電極、および第３電極が片面側に設けられた片面基板を用いることができるので、磁気式リニアエンコーダのコスト
を低減することができる。また、１枚のフレキシブル配線基板を厚さ方向に折り返した構造であるため、ヘッドの幅を狭くすることができる。

本発明において、前記回路基板は、前記センサ基板の側の面に回路素子が実装された両面基板である態様を採用することができる。

本発明において、前記センサ基板および前記回路基板を支持するホルダを有し、前記ホルダは、前記センサ基板と前記回路基板との間に配置された支持板部を備え、前記センサ基板は、前記支持板部の一方面に重なった状態で前記ホルダに固定され、前記回路基板は、前記支持板部の他方面に重なった状態で前記ホルダに固定されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、センサ基板および回路基板を厚さ方向で重ねるため、ヘッドの底面積を狭くすることができ、ヘッドの小型化を図ることができる。

本発明において、前記回路基板は、前記支持板部と重なる部分に前記回路素子が実装されていない態様を採用することができる。かかる態様によれば、回路素子の影響を受けずに、回路基板を支持板部と重なるように適正に配置することができる。

本発明において、前記回路基板は、前記支持板部が位置する面に前記回路素子が実装されており、前記第２端子に５０％以上重なる領域に前記回路素子が実装されておらず、前記第３端子に５０％以上重なる領域に前記回路素子が実装されていない態様を採用することができる。かかる態様によれば、回路基板の端子（第２端子および第３端子）のうち、回路素子が重なっていない部分を利用してフレキシブル配線基板との接続を行うことができる。従って、回路基板とフレキシブル配線基板とを接続する際、回路基板およびフレキシブル配線基板の両面側から加熱や加圧を行うことができるので、回路基板とフレキシブル配線基板とを確実かつ効率よく接続することができる。

本発明において、前記ホルダは、前記高さ方向および前記第１方向に対して直交する第２方向で対向する２つの側壁を備え、前記支持板部は、前記２つの側壁と繋がっている態様を採用することができる。かかる態様によれば、支持板部によってホルダの補強を行うことができるので、側壁を薄くすることができる。それ故、ヘッドの小型化を図ることができる。

本発明において、前記ホルダは、前記高さ方向の一方側で前記感磁素子と重なる開口部が設けられ、前記ホルダの外面側では、前記開口部が凹部によって囲まれ、前記凹部内には、板状またはシート状のシールド部材が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、シールド部材によってノイズの影響を低減することができる。また、シールド部材が厚さ方向で大きく突出することを防止することができるので、ヘッドの薄型化に適している。

本発明において、前記ホルダには、前記ヘッドを固定する際の位置を規定する第１位置
決め基準面と、前記第１位置決め基準面に平行に設けられ、前記ホルダに前記センサ基板を固定する際の位置を規定する第２位置決め基準面と、が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ホルダを機器に固定した際、センサ基板を磁気スケールに対して平行に配置することができる。

本発明において、前記第１端子、前記第２端子、および前記第３端子は、異方性導電材料によって前記フレキシブル配線基板に接続されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ヘッドの小型化のために端子ピッチを狭くした場合でも、電気的な接続を適正に行うことができる。

本発明において、前記磁気スケールは、剛性基板と、磁性粉が樹脂中に配合された層であって前記剛性基板の一方面に形成された磁性塗膜と、を備え、前記磁性塗膜によってＳ極とＮ極とが交互に配置された永久磁石が構成されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ゴム磁石等を用いた場合に比して、永久磁石の平面度を高めることができる。

本発明において、前記磁気スケールでは、前記第１方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されたトラックが２列並列するように設けられ、前記感磁素子は、磁気抵抗パターンが厚さ方向に積層された磁気抵抗素子である態様を採用することができる。かかる態様によれば、磁気スケールおよびヘッドの幅を狭くすることができる。また、ヘッドの幅を狭くした場合でも、原点位置検出用のＺ相の磁気抵抗パターンを設けるスペースを確保することができる。

本発明では、ヘッド内の回路基板から外部まで引き出された配線部材が第１フレキシブル配線基板であるため、ヘッドの薄型化を図ることができる。また、回路基板に増幅回路が設けられているため、外部への信号出力を第１フレキシブル配線基板によって行っても、信号の減衰等が問題となりにくい。従って、ヘッドの薄型化を図っても、位置検出等を適正に行うことができる。また、ヘッドは、センサ基板から回路基板まで延在して第１端子および第２端子に接続された第２フレキシブル配線基板を有するため、ヘッドをさらに薄型化するのに適している。さらに、第１フレキシブル配線基板および第２フレキシブル配線基板は、センサ基板から回路基板を経由してヘッドの外側に向けて延在する１枚のフレキシブル配線基板からなるため、磁気式リニアエンコーダのコストを低減することができる。加えて、１枚のフレキシブル配線基板として、第１電極、第２電極、および第３電極が片面側に設けられた片面基板を用いることができるので、磁気式リニアエンコーダのコストを低減することができる。また、１枚のフレキシブル配線基板を厚さ方向に折り返した構造であるため、ヘッドの幅を狭くすることができる。

本発明を適用した磁気センサ装置を高さ方向の他方側からみた斜視図である。 図１に示す磁気センサ装置を高さ方向の一方側からみた斜視図である。 図１に示す磁気センサ装置の断面図である。 図１に示す磁気センサ装置を高さ方向の他方側からみた分解斜視図である。 図１に示す磁気センサ装置を高さ方向の一方側からみた分解斜視図である。 図４に示す状態からフレキシブル配線基板とセンサ基板等とを分離した分解斜視図である。 図５に示す状態からフレキシブル配線基板とセンサ基板等とを分離した分解斜視図である。 図６等に示す回路基板を高さ方向の他方側からみた平面図である。 図１に示す磁気センサ装置における接着剤の配置を示す説明図である。 図１に示す磁気スケール等の説明図である。 図１０に示す感磁素子の磁気抵抗パターンの説明図である。

図面を参照して、本発明を適用した磁気センサ装置を説明する。なお、以下に参照する図面において、ホルダ２０の長さ方向を第１方向Ｘとし、長さ方向（第１方向Ｘ）に直交する幅方向を第２方向Ｙとし、長さ方向（第１方向Ｘ）および幅方向（第２方向Ｙ）に直交する方向を高さ方向Ｈとしてある。

（磁気センサ装置１０の全体構成）
図１は、本発明を適用した磁気センサ装置１０を高さ方向Ｈの他方側Ｈ２からみた斜視図である。図２は、図１に示す磁気センサ装置１０を高さ方向Ｈの一方側Ｈ１からみた斜視図である。図３は、図１に示す磁気センサ装置１０の断面図である。図４は、図１に示す磁気センサ装置１０を高さ方向Ｈの他方側Ｈ２からみた分解斜視図である。図５は、図１に示す磁気センサ装置１０を高さ方向Ｈの一方側Ｈ１からみた分解斜視図である。図６は、図４に示す状態からフレキシブル配線基板４０とセンサ基板３０等とを分離した分解斜視図である。図７は、図５に示す状態からフレキシブル配線基板４０とセンサ基板３０等とを分離した分解斜視図である。

図１に示す磁気センサ装置１０は、磁気スケール９０とともに、工作機械や実装装置のテーブル移動距離や位置を検出する磁気式リニアエンコーダ１として用いられる。磁気スケール９０には、Ｎ極とＳ極が所定のピッチで交互に配列されている。かかる磁気式リニアエンコーダ１では、磁気センサ装置１０および磁気スケール９０のうちの一方が固定体に搭載され、他方が移動体に搭載される。磁気センサ装置１０は、磁気式リニアエンコーダ１に対向するヘッド１１と、ヘッド１１の内部から外部に引き出されて第１方向Ｘに延在する可撓性の配線部材１２とを有している。

図２～図７に示すように、磁気センサ装置１０は、ホルダ２０と、ホルダ２０の内側に配置されたセンサ基板３０と、センサ基板３０を高さ方向Ｈの他方側Ｈ２から覆うようにホルダ２０に固定されたカバー５０と、カバー５０とセンサ基板３０との間に配置された剛性の回路基板６０と、ホルダ２０の開口部２７を塞ぐように固定されたシールド部材７０とを有している。

また、磁気センサ装置１０は、ヘッド１１内の回路基板６０に接続されて、配線部材１２としてホルダ２０の外部にまで引き出された第１フレキシブル配線基板４０ａと、センサ基板３０から回路基板６０まで延在してセンサ基板３０と回路基板６０とに接続された第２フレキシブル配線基板４０ｂとを有している。本形態において、第１フレキシブル配線基板４０ａおよび第２フレキシブル配線基板４０ｂは、センサ基板３０から回路基板６０を経由してヘッド１１の外側に向けて延在する１枚のフレキシブル配線基板４０からなる。

ホルダ２０は、アルミニウムやステンレス等の非磁性の金属部材等からなり、第１側壁２１と、第１側壁２１に第１方向Ｘの一方側Ｘ１で対向する第２側壁２２と、高さ方向Ｈの一方側Ｈ１で第１側壁２１と第２側壁２２との間に設けられた底壁２５とを有している。ホルダ２０には、第１方向Ｘの他方側Ｘ２に開口部２７が形成されている。

また、ホルダ２０は、第２方向Ｙの一方側Ｙ１で第１側壁２１と第２側壁２２とを繋ぐ第３側壁２３と、第３側壁２３に第２方向Ｙの他方側Ｙ２で対向する第４側壁２４とを備えており、第４側壁２４は、第１側壁２１と第２側壁２２とを繋いでいる。第３側壁２３および第４側壁２４は、第１側壁２１および第２側壁２２より高さ方向Ｈの寸法が短い。第３側壁２３と第１側壁２１との間には略三角の連結部２３０が形成され、第４側壁２４と第１側壁２１との間には略三角の連結部２４０が形成されている。第２側壁２２の高さ方向Ｈの他方側Ｈ２の端部には、第２側壁２２の延在方向の中央部分に凹部２２１が形成されている。

ホルダ２０の内部には、カバー５０とセンサ基板３０との間で第３側壁２３と第４側壁２４とを繋ぐ支持板部２６が形成されており、支持板部２６は、回路基板６０と対向している。従って、支持板部２６によってホルダ２０の補強を行うことができるので、側壁を
薄くすることができる。それ故、ヘッド１１の小型化に適している。

底壁２５は、第１方向Ｘの一方側Ｘ１のみに形成されており、第１側壁２１、第３側壁２３、および第４側壁２４の高さ方向Ｈの一方側Ｈ１の端部は、開口部２７の開口縁になっている。底壁２５の外面側では、開口部２７の周りを凹ませた凹部２８が形成されており、開口部２７は、全周にわたって凹部２８に囲まれている。

本形態では、ホルダ２０の第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部２９には、ヘッド１１を機器にネジ等によって固定するための穴２９１が形成されている。また、端部２９では、高さ方向Ｈの他方側Ｈ２の面が、ヘッド１１を固定する際の位置を規定する第１位置決め基準面２９０になっている。また、凹部２８の底部は、第１位置決め基準面２９０に平行に設けられており、ホルダ２０にセンサ基板３０を固定する際の位置を規定する第２位置決め基準面２８０になっている。従って、ホルダ２０を介してヘッド１１を機器に固定した際、センサ基板３０を磁気スケール９０に対して平行に配置することができる。

センサ基板３０は、開口部２７と支持板部２６との間で一方面３１を開口部２７に向けて配置されている、一方面３１側には感磁素子３８、および複数の第１端子３６が第２方向Ｙに並列するように形成されており、感磁素子３８は、開口部２７と重なる領域に形成されている。本形態において、感磁素子３８は、磁気抵抗素子３８０であり、図１０を参照して後述するように、磁気抵抗素子３８０は、９０°位相の異なる２つの信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとを含んでいる。

回路基板６０は、一方面６１がセンサ基板３０の他方面３２と対向するように、支持板部２６とカバー５０との間に配置されている。回路基板６０は、一方面６１に複数の回路素子６６が実装され、他方面６２には、複数の第２端子６４、および複数の第３端子６５が形成された両面基板である。複数の第２端子６４、および複数の第３端子６５は各々、第１方向Ｘで離間する２つ領域において第２方向Ｙに並列するように形成されている。回路基板６０では、回路素子６６によって、センサ基板３０から出力された出力信号を増幅する増幅回路６９等が形成されている。

カバー５０は、センサ基板３０の他方面３２、および回路基板６０の他方面６２に対向する端板部５１と、端板部５１の第２方向Ｙの両端部から高さ方向Ｈの一方側Ｈ１に突出した側板部５２、５３とを有している。端板部５１は、第１側壁２１、第２側壁２２、第３側壁２３、および第４側壁２４の高さ方向Ｈの他方側Ｈ２の端部に固定されている。この状態で、カバー５０と第２側壁２２との間には、凹部２２１によって隙間２２２が形成されている。

フレキシブル配線基板４０は、一方端４１がセンサ基板３０に接続され、途中部分が回路基板６０を経由して、他方端４２がホルダ２０の外側に引き出された状態にある。より具体的には、フレキシブル配線基板４０は、一方端４１から第１方向Ｘの他方側Ｘ２に向けて延在する第１部分４６と、カバー５０の端板部５１と回路基板６０との間でセンサ基板３０の他方面３２、および回路基板６０の他方面６２に対向するように第１方向Ｘの他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に延在する第２部分４７と、第１側壁２１に沿うように湾曲して、第１部分４６の第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部と第２部分４７の第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部とを繋ぐ第３部分４８とを有している。本形態において、フレキシブル配線基板４０は、一方端４１から他方端４２まで１枚の基板からなる。

フレキシブル配線基板４０は、片面基板であり、第３部分４８の内側に位置する面４３には、第１部分４６にセンサ基板３０の第１端子３６と接続された第１電極４９が形成され、第２部分４７に回路基板６０の第２端子６４が接続された第２電極４４、および回路
基板６０の第３端子６５が接続された第３電極４５が形成されている。フレキシブル配線基板４０の第２部分４７には、延在方向において、第２電極４４および第３電極４５が形成されている側の両側に補強用のフレキシブルシート４７１、４７２が貼付されている。従って、フレキシブル配線基板４０のうち、第１方向Ｘに直線的に延在している第２部分４７の剛性を高めることができる。

シールド部材７０は、アルミニウムや銅等の非磁性の板状部材またはシート状部材であり、底壁２５の外面側において凹部２８に配置されて開口部２７を塞いでいる。従って、シールド部材７０によってノイズの影響を低減することができる。また、シールド部材７０が厚さ方向（高さ方向Ｈ）でホルダ２０から大きく突出することを防止することができるので、ヘッド１１の薄型化に適している。

（フレキシブル配線基板４０とのセンサ基板３０および回路基板６０の接続）
図８は、図６等に示す回路基板６０を高さ方向Ｈの他方側Ｈ２からみた平面図である。図６および図７において、磁気センサ装置１０を製造する際には、フレキシブル配線基板４０を展開した状態で、フレキシブル配線基板４０の第１電極４９、第２電極４４、および第３電極４５に、センサ基板３０の第１端子３６、回路基板６０の第２端子６４、および回路基板６０の第３端子６５を接続する。その際、フレキシブル配線基板４０と回路基板６０との間に、熱硬化性樹脂に導電粒子が分散された異方性導電材料を配置した状態で熱プレスを行い、熱硬化性樹脂を硬化させた後、冷却する。また、フレキシブル配線基板４０とセンサ基板３０との間に、熱硬化性樹脂に導電粒子が分散された異方性導電材料を配置した状態で熱プレスを行い、熱硬化性樹脂を硬化させた後、冷却する。従って、ヘッド１１の小型化のために端子ピッチを狭くした場合でも、電気的な接続を適正に行うことができる。

本形態では、第１電極４９、第２電極４４、第３電極４５、第１端子３６、第２端子６４、および第３端子６５の表面にハンダ層が形成されており、導電粒子は、ハンダ層より低融点の複数のハンダ粒子である。従って、熱プレスの際、ハンダ層が溶融せずに、ハンダ粒子が溶融し、電気的な接続が行われる。樹脂材料としては、エポキシ系等の熱硬化樹脂が用いられる。ハンダ粒子は、スズと、銅、銀、ビスマス、アンチモンおよびインジウムのうちの何れかの金属とを含有しており、例えば、融点が２００℃以下の低融点ハンダ材料からなる。ハンダ層は、例えば、スズ－銅系のハンダ材料からなり、融点は約２３０℃である。ハンダ層は、スズ－銅系のハンダ材料の他、スズ－銀－銅系や、スズ－ビスマス系のハンダ材料であってもよい。

図８に示すように、回路基板６０の一方面６１では、第２端子６４に５０％以上重なる領域に回路素子６６が実装されておらず、第３端子６５に５０％以上重なる領域に回路素子６６が実装されていない。すなわち、回路基板６０の一方面６１では、第２端子６４および第３端子６５の一部に回路素子６６が重なっているが、回路素子６６が重なっている部分は、第２端子６４および第３端子６５の５０％未満、さらには２０％未満である。

このため、回路基板６０の端子（第２端子６４および第３端子６５）のうち、回路素子６６が重なっていない部分６４ａ、６５ａ（図８に示す第２端子６４および第３端子６５のうち、グレーの部分）を利用してフレキシブル配線基板４０と回路基板６０との接続を行うことができる。従って、回路基板６０とフレキシブル配線基板４０とを異方性導電材料によって接続する際、回路基板６０およびフレキシブル配線基板４０の両面側から加熱や加圧を行うことができるので、回路基板６０とフレキシブル配線基板４０とを確実かつ効率よく接続することができる。

また、回路基板６０の一方面６１側では、ホルダ２０の支持板部２６と平面視で重なる
領域に回路素子６６が実装されていない。従って、回路素子６６の影響を受けずに、回路基板６０を支持板部２６と重なるように適正に配置することができる。

（磁気センサ装置１０における接着構造）
図９は、図１に示す磁気センサ装置１０における接着剤の配置を示す説明図であり、第３側壁２３より内側で切断した様子を示してある。

磁気センサ装置１０を製造する工程では、フレキシブル配線基板４０にセンサ基板３０および回路基板６０を接続した後、フレキシブル配線基板４０を曲げながら、図９に示すように、フレキシブル配線基板４０をホルダ２０の内側に配置する。また、底壁２５の外面側において開口部２７を塞ぐように、凹部２８の内側にシールド部材７０を配置する。

この状態で、フレキシブル配線基板４０のうち、第１部分４６と第３部分４８との間の部分をホルダ２０の第１側壁２１に第１接着剤９１によって固定する。従って、磁気センサ装置１０に振動が伝わっても、ホルダ２０の内部でフレキシブル配線基板４０が動いてホルダ２０と擦れて断線するという事態が発生しにくい。フレキシブル配線基板４０を用いて磁気センサ装置１０の薄型化を図っても、高い信頼性を確保することができる。

また、ホルダ２０の内側で、シールド部材７０を第１接着剤９１と同一材料からなる第２接着剤９２によって、ホルダ２０の開口部２７の縁で固定する。従って、ホルダ２０内の空きスペースが狭い場合でも、第１接着剤９１と第２接着剤９２とにおいて、接着剤を使い分ける必要がない。本形態において、シールド部材を第２接着剤９２によって全周にわたって固定する。このため、シールド部材７０とホルダ２０との間に隙間が発生しにくいので、埃等が開口部２７からホルダ２０の内側に侵入しにくい。

ここで、第１接着剤９１および第２接着剤９２は、ゴム系の軟質接着剤である。従って、環境温度が変化して第１接着剤９１に膨張や収縮が発生しても、かかる変形が第１接着剤９１の弾性で吸収される。従って、第１接着剤９１の膨張や収縮の応力がセンサ基板３０に伝わって感磁素子３８の磁気特性が変化することを抑制することができる。また、第１接着剤９１および第２接着剤９２は、熱硬化性である。従って、第１接着剤９１および第２接着剤９２は、粘度が比較的低いので、狭い隙間に第１接着剤９１および第２接着剤９２を塗布しやすい。例えば、第１接着剤９１および第２接着剤９２は、硬化後の硬度が、例えば、ショアＤ３０からショアＤ６０までの範囲にある。

また、センサ基板３０をＵＶ硬化性の第３接着剤９３によってホルダ２０に仮固定した後、センサ基板３０の位置調整を行い、その後、熱硬化性の第４接着剤９４によってセンサ基板３０をホルダ２０に固定する。本形態では、センサ基板３０を第３接着剤９３によってホルダ２０の支持板部２６に仮固定した後、センサ基板３０の位置調整を行い、その後、第４接着剤９４によってセンサ基板３０をホルダ２０の支持板部２６に固定する。第４接着剤９４は、硬化後の硬度が、例えば、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にある。

また、回路基板６０を速乾性の第５接着剤９５によってホルダ２０に固定する。本形態では、回路基板６０を第５接着剤９５によって支持板部２６に固定する。従って、フレキシブル配線基板４０が第３部分４８で湾曲した状態を維持したまま、回路基板６０をホルダ２０に固定することができる。

次に、ホルダ２０にカバー５０を被せる。その際、フレキシブル配線基板４０の第２部分４７がホルダ２０の第２側壁２２とカバー５０との間の隙間２２２から引き出した状態とする。本形態では、第６接着剤９６によってカバー５０をホルダ２０に固定する。また
、フレキシブル配線基板４０の第２部分４７を軟質の第７接着剤９７によって第２側壁２２と固定する。従って、フレキシブル配線基板４０においてホルダ２０から引き出されている部分に外部から力が加わっても、フレキシブル配線基板４０が擦れて断線する等の事態が発生しにくい。第６接着剤９６は、硬化後の硬度が、例えば、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にある。第７接着剤９７は、ゴム系の軟質接着剤であり、第６接着剤９６より低硬度である。第７接着剤９７は、硬化後の硬度が、例えば、ショアＤ３０からショアＤ６０までの範囲にある。かかる第７接着剤９７は、例えば、空気中の水分によって硬化する常温硬化性の接着剤が用いられる。

（磁気スケール９０および感磁素子３８の構成）
図１０は、図１に示す磁気スケール９０等の説明図であり、図１０には、磁気スケール９０の断面を模式的に示す説明図（ａ）、および磁気スケール９０と感磁素子３８との平面的な位置関係を示す説明図（ｂ）を示してある。図１１は、図１０に示す感磁素子３８の磁気抵抗パターンの説明図であり、図１１には、感磁素子３８の断面を模式的に示す説明図（ａ）、および感磁素子３８の磁気抵抗パターンを示す説明図（ｂ）を示してある。

図１０（ａ）に示すように、磁気スケール９０は、金属板等の剛性基板９０３と、剛性基板の一方面に形成された磁性塗膜９０２とを有している。磁性塗膜９０２は、磁性粉が樹脂中に配合された層であり、磁性塗膜９０２によって、永久磁石９０１が構成されている。かかる永久磁石９０１は、剛性基板９０３に磁性塗膜９０２を設けた後、磁性塗膜９０２の表面を研磨し、その後、着磁することによって形成される。従って、ゴム磁石等を用いた場合に比して、永久磁石の平面度を高めることができる。

図１０（ｂ）に示すように、永久磁石９０１では、Ｓ極とＮ極とが第１方向Ｘに交互に配置されたトラック９０１Ａ，９０１Ｂが２列並列するように設けられており、トラック９０１Ａ，９０１Ｂの境界に重なるように、センサ基板３０に形成された感磁素子３８が配置される。

図１１（ａ）に示すように、本形態において、感磁素子３８は、センサ基板３０において磁気抵抗パターン３８が積層された構造になっている。より具体的には、センサ基板３０において、感磁素子３８は、ＳＩＮ＋用の磁気抵抗パターン３８（＋ａ）と、ＣＯＳ＋用の磁気抵抗パターン３８（＋ｂ）とが絶縁膜３９を介して積層され、ＳＩＮ－用の磁気抵抗パターン３８（－ａ）と、ＣＯＳ－用の磁気抵抗パターン３８（－ｂ）とが絶縁膜３９を介して積層された構造になっている。本形態では、ＳＩＮ＋用の磁気抵抗パターン３８（＋ａ）とＣＯＳ－用の磁気抵抗パターン３８（－ｂ）とが同一の層に形成され、ＣＯＳ＋用の磁気抵抗パターン３８（＋ｂ）とＳＩＮ－用の磁気抵抗パターン３８（－ａ）とが同一の層に形成されている。

ここで、ＳＩＮを付したＡ相の磁気抵抗パターン３８（＋ａ）と、ＣＯＳを付したＢ相の磁気抵抗パターン３８（＋ｂ）とは互いに９０°の位相差を有し、ＳＩＮを付したＡ相の磁気抵抗パターン３８（－ａ）と、ＣＯＳを付したＢ相の磁気抵抗パターン３８（－ｂ）とは互いに９０°の位相差を有している。また、Ａ相の磁気抵抗パターン３８（＋ａ）と磁気抵抗パターン３８（－ａ）とは１８０°の位相差を有し、Ｂ相の磁気抵抗パターン３８（＋ｂ）と磁気抵抗パターン３８（－ｂ）とは１８０°の位相差を有している。

かかる態様によれば、磁気スケール９０、およびセンサ基板３０において感磁素子３８を形成する領域の幅寸法（第２方向Ｙの寸法）が狭く済む。従って、ヘッド１１の小型化を図ることができる。また、センサ基板３０において感磁素子３８を形成する領域の幅寸法（第２方向Ｙの寸法）が狭く済むので、感磁素子３８に幅方向（第２方向Ｙ）で隣り合う領域に原点検出用のＺ相の磁気抵抗パターンを設けることができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気式リニアエンコーダ１では、ヘッド１１内の回路基板６０から外部まで引き出された配線部材１２がフレキシブル配線基板４０であるため、ヘッド１１の薄型化を図ることができる。また、回路基板６０に増幅回路６９が設けられているため、外部への信号出力をフレキシブル配線基板４０によって行っても、信号の減衰等が問題となりにくい。従って、ヘッド１１の薄型化を図っても、位置検出等を適正に行うことができる。また、ヘッド１１は、センサ基板３０から回路基板６０までフレキシブル配線基板４０によって配線されている。従って、ヘッド１１をさらに薄型化するのに適している。また、センサ基板３０から回路基板６０までの配線や、外部への配線を１枚のフレキシブル配線基板４０によって行っているので、磁気式リニアエンコーダ１のコストを低減することができる。

また、フレキシブル配線基板４０を第３部分４８で折り返すことによって、フレキシブル配線基板４０として、第１電極４９、第２電極４４、および第３電極４５が片面側に設けられた片面基板を用いることができる。従って、磁気式リニアエンコーダのコストを低減することができる。また、フレキシブル配線基板４０を厚さ方向に折り返した構造であるため、ヘッド１１の幅を狭くすることができる。

また、センサ基板３０および回路基板６０を各々、ホルダ２０の支持板部２６の反対側に重ねてある。従って、ヘッド１１の底面積を狭くすることができ、ヘッド１１の小型化を図ることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、回路基板６０の一方面６１では、第２端子６４および第３端子６５の一部に回路素子６６が重なっていたが、第２端子６４および第３端子６５に回路素子６６が一切、重なっていない態様を採用すれば、第２端子６４および第３端子６５の全体をフレキシブル配線基板４０との接続に用いることができる。

上記実施形態では、第１フレキシブル配線基板４０ａおよび第２フレキシブル配線基板４０ｂが１枚のフレキシブル配線基板４０からなっていたが、第１フレキシブル配線基板４０ａおよび第２フレキシブル配線基板４０ｂが別々のフレキシブル配線基板によって構成されていてもよい。この場合、第３電極４５から他方端４２までが、第１フレキシブル配線基板４０ａとして構成され、第１電極４９から第２電極４４までが、第２フレキシブル配線基板４０ｂとして構成される。

１…磁気式リニアエンコーダ、１０…磁気センサ装置、１１…ヘッド、１２…配線部材、２０…ホルダ、２１…第１側壁、２２…第２側壁、２３…第３側壁、２４…第４側壁、２５…底壁、２６…支持板部、２７…開口部、３０…センサ基板、３６…第１端子、３８…感磁素子、４０…フレキシブル配線基板、４１…一方端，４２…他方端、４４…第２電極、４５…第３電極、４６…第１部分、４７…第２部分、４８…第３部分、４９…第１電極、５０…カバー、５１…端板部、５２，５３…側板部、６０…回路基板、６４…第２端子、６５…第３端子、６６…回路素子、７０…シールド部材、９０…磁気スケール、９１…第１接着剤、９２…第２接着剤、９３…第３接着剤、９４…第４接着剤、９５…第５接着剤、９６…第６接着剤、９７…第７接着剤、２２２…隙間、２８０…第２位置決め基準面、２９０…第１位置決め基準面、３８０…磁気抵抗素子、４７１，４７２…フレキシブルシート、９０１…永久磁石、９０２…磁性塗膜、９０３…剛性基板、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｈ…高さ方向

Claims (11)

1. 第１方向に延在する磁気スケールと、
   前記磁気スケールに対向する感磁素子を備えたヘッド、および前記ヘッドから信号を出力する可撓性の配線部材を備えた磁気センサ装置と、
   を有する磁気式リニアエンコーダにおいて、
   前記ヘッドは、前記感磁素子および第１端子が設けられたセンサ基板と、前記感磁素子からの出力信号を増幅する増幅回路、第２端子、および第３端子が設けられた剛性の回路基板と、前記第３端子に接続されて前記配線部材として前記ヘッドの外部にまで引き出された第１フレキシブル配線基板と、を有し、
   前記ヘッドは、前記センサ基板から前記回路基板まで延在して前記第１端子および前記第２端子に接続された第２フレキシブル配線基板を有し、
   前記第１フレキシブル配線基板および前記第２フレキシブル配線基板は、前記センサ基板から前記回路基板を経由して前記ヘッドの外側に向けて延在する１枚のフレキシブル配線基板からなり、
   前記センサ基板と前記回路基板とは、前記ヘッドの高さ方向で対向するように配置されており、
   前記回路基板は、前記センサ基板とは反対側の面に前記第２端子および前記第３端子が設けられ、
   前記１枚のフレキシブル配線基板は、前記センサ基板に接続された一方端から前記第１方向に延在する第１部分と、前記回路基板に対して前記センサ基板とは反対側で前記回路基板に対向して前記第１方向に延在する第２部分と、湾曲するように折り返されて前記第１部分と前記第２部分とを繋ぐ第３部分と、を有し、
   前記１枚のフレキシブル配線基板の片面側に、前記第１端子が接続された第１電極、前記第２端子が接続された第２電極、および前記第３端子が接続された第３電極が設けられていることを特徴とする磁気式リニアエンコーダ。
2. 前記回路基板は、前記センサ基板の側の面に回路素子が実装された両面基板であることを特徴とする請求項１に記載の磁気式リニアエンコーダ。
3. 前記センサ基板および前記回路基板を支持するホルダを有し、
   前記ホルダは、前記センサ基板と前記回路基板との間に配置された支持板部を備え、
   前記センサ基板は、前記支持板部の一方面に重なった状態で前記ホルダに固定され、
   前記回路基板は、前記支持板部の他方面に重なった状態で前記ホルダに固定されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気式リニアエンコーダ。
4. 前記回路基板は、前記支持板部と重なる部分に前記回路素子が実装されていないことを特徴とする請求項３に記載の磁気式リニアエンコーダ。
5. 前記回路基板は、前記支持板部が位置する面に前記回路素子が実装されており、
   前記第２端子に５０％以上重なる領域に前記回路素子が実装されておらず、
   前記第３端子に５０％以上重なる領域に前記回路素子が実装されていないことを特徴とする請求項３または４に記載の磁気式リニアエンコーダ。
6. 前記ホルダは、前記高さ方向および前記第１方向に対して直交する第２方向で対向する２つの側壁を備え、
   前記支持板部は、前記２つの側壁と繋がっていることを特徴とする請求項３から５までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。
7. 前記ホルダは、前記高さ方向の一方側で前記感磁素子と重なる開口部が設けられ、
   前記ホルダの外面側では、前記開口部が凹部によって囲まれ、
   前記凹部内には、板状またはシート状のシールド部材が設けられていることを特徴とする請求項３から６までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。
8. 前記ホルダには、前記ヘッドを固定する際の位置を規定する第１位置決め基準面と、前記第１位置決め基準面に平行に設けられ、前記ホルダに前記センサ基板を固定する際の位置を規定する第２位置決め基準面と、が設けられていることを特徴とする請求項３から７までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。
9. 前記第１端子、前記第２端子、および前記第３端子は、異方性導電材料によって前記フレキシブル配線基板に接続されていることを特徴とする請求項１から８までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。
10. 前記磁気スケールは、剛性基板と、磁性粉が樹脂中に配合された層であって前記剛性基板の一方面に形成された磁性塗膜と、を備え、
    前記磁性塗膜によってＳ極とＮ極とが交互に配置された永久磁石が構成されていることを特徴とする請求項１から９までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。
11. 前記磁気スケールでは、前記第１方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されたトラックが２列並列するように設けられ、
    前記感磁素子は、磁気抵抗パターンが厚さ方向に積層された磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１から１０までの何れか一項に記載の磁気式リニアエンコーダ。

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