JPS62289722A - 磁気エンコ−ダ用磁気抵抗センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば磁気ロータリーエンコーダ等に適用
され、磁気記録媒体に記録された磁気情報を、固有抵抗
が磁界の強さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて検
出することにより、磁気記録媒体の相対的変位を検出す
る磁気エンコーダ用磁気低抗センザに関する。

「従来の技術」 周知のように、磁気ロータリーエンコーダは、シャフト
に固定されｆ二円盤状の磁気記録媒体と、この磁気記録
媒体と所定のギャップを隔てて対向配置された磁気抵抗
でンサとから構成されているが、これらは、従来、一般
に第３図（イ）〜（ニ）に示すように構成されている。

これらの図において、ｌは磁気記録媒体、２は磁気抵抗
センサでうる。この磁気記録媒体１には、磁気抵抗セン
サ２と対向する円軌道に沿って波長λの正弦波を磁化記
録することにより、等間隔の磁化ピッチＩ　ａ、　Ｉ　
ａ、・からなる磁気情報（着磁パターン）か記録されて
いる。一方、磁気抵抗センサ２は、ガラス基板３と、こ
のガラス基板３上に蒸看された磁気抵抗素子・１とから
構成されている。

この磁気抵抗素子１：よ、磁界中に置かれた場合、その
磁界の強さに応じて固有抵抗か変化する現象、いわゆる
磁気抵抗効果が生じる素子材料によって構成されており
、この磁気抵抗効果を利用して、磁気記録媒体ｌが図に
示す矢印Ｍ方向に相対変位した場合に、磁気記録媒体１
上に記録された着磁パターンが読み取られ、これにより
、磁気記録媒体ｌと共に回転するンヤフトの回転量が検
出されるようになっている。

この場合、磁気抵抗素子４は、磁気記録媒体ｌの変位方
向Ｍと直交する方向に延びる検出部８１〜Ｓｌ’ｌと、
これら各検出部５ｌ−８１，の間を各々接続し、変位方
向Ｍと平行に延びる接続部０１〜ＣＩ８とから構成され
、櫛形状に形成されている。

ここで、各検出部８１〜Ｓ　＋８の相対的位置関係につ
いて述べると、検出部Ｓ、〜Ｓ４は各々λずつ離間し、
検出部Ｓ、は検出部Ｓ４とλ／２離間し、検出部Ｓ、〜
Ｓ６は各々λずつ離間し、検出部Ｓ、は検出部Ｓ８と５
／４λ離間し、検出部Ｓ９〜Ｓａｔは各々λずつ離間し
、検出部λ、３は検出部λ１．とλ／２離間し、検出部
８１３〜Ｓ　Ｉｌ＋は各々λずつ離間している。また、
検出部Ｓ１の端部は端子Ｔ１に、接続部Ｃ４は端子Ｔ、
に、接続部Ｃ８およびＣ８は端子Ｔ３に、接続部Ｃ＋３
は端子Ｔ４に、検出部５１８の端部は端子Ｔ、に各々接
続されている。

そして、端子Ｔ３を接地して、端子′ｒ１とＴ、に＋Ｖ
ｃｃを印加すると、磁気記録媒体ｌの変位に伴って、端
子１゛、から正弦波の検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　Ｔが出
力されると共に、端子Ｔ４から余弦波の検出信号Ｃｏ５
０ＵＴが出力される。すなわち、検出部Ｓ、〜Ｓ８と接
続部Ｃ１〜Ｃ８かろなる正弦波検出用磁気抵抗素子Ａに
よって検出される検出信号Ｓ　ｉｎ。

ＵＴは、検出部Ｓ、〜Ｓ１６と接続部Ｃ８〜Ｃ１６から
なる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂによって検出される検
出信号Ｃｏ５０ＵＴと、位相かえ／４（９０°）ずれて
いることになる。これにより、これらの検出信号Ｓ　ｉ
ｎｏ　Ｕ　ＴとＣｏ５０ＵＴに基ついて、磁気記録媒体
ｌの変位方向および変位量が求められろ。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上述した磁気抵抗センサ２の正弦波検出用磁
気抵抗素子への中心と余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂの中
心間の距離は、約１　ｍｍ（約８λ分）前後に設定され
ている。この中心間の距離は微少ではあるが、このよう
な微少距離であっても、磁気記録媒体１側に物理的な歪
が発生している確率は高く、これが、高精度の検出信号
Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣｏ５０ＵＴを得ることがで
きない原因となっていた。

例えば、第・１図（イ）に示すように、磁気記録媒体ｌ
に歪が生じている状態においては、同図（ロ）および（
ハ）に示すように、検出信号Ｓ　ｉｎＯＬＩ　Ｔおよび
Ｃｏ５０ＵＴの間に、逆相のうねりＵ、およびＵ、が発
生し、雨検出信号Ｓ　ｉｐｏ　ｌｊ　ＴおよびＣｏ５０
ＵＴ間にレベルギャップが生じてしまう。そして、これ
らの検出信号５ｉｎＯＵＴおよびＣｏ５０ＵＴを、デン
タル処理するために、波形整形回路によ；フ所定のしき
い値より高いか否かによって“■じレベルと“Ｌ”レベ
ルの２短信号に変換した場合、こｎら２短信号のパルス
幅に広狭が生じ、この結果、検出誤差が生じてしまう。

この発明は上述した事情に濫みてなされたらのて、磁ス
記り媒体に微少な物理的歪が生している場合においても
、正弦波検出用磁気抵抗素子と奈弦波検出用磁気）氏抗
素子から各々出力される各検出信号のうねりを同相化す
ることができ、これにより検出誤差を低減することがで
きろ磁気エンコーダ用磁気抵抗センサを堤供することを
目的としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、所定の軌直に沿って正弦波の磁気情報が記
録されｆコ磁気記録媒体上から、前記磁気情報を、固宵
抵抗が磁界の強さに応じて変化する磁気抵抗素子を用い
て検出する磁気エンコーダ用磁気抵抗センサにおいて、
面記磁気記録媒体の変位に伴って、正弦波の検出信号を
出力する正弦波検出用磁気抵抗素子と、余弦波の検出信
号を出力する余弦波検出用磁気抵抗素子とを、絶縁層を
介して重畳的に配置しｆこことを特徴としている。

「作用」 正弦波検出用磁気抵抗素子と余弦波検出用磁気抵抗素子
が、絶縁属を介して重畳的に配置されているので、磁気
記り媒体７）軌道の同一部分から正弦波の磁気情報が検
出され、これにより、磁気記録媒体に微少な物理的歪か
生じている場合においても、正弦波検出用磁気抵抗素子
と余弦波検出用磁気抵抗素子から各々出力される雨検出
信号のうねりが同相化され、これにより検出誤差が低減
される。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図（イ）〜（ハ）はこの発明の一実施例の構成を示
す図である。なお、第１図（イ）においては、磁気抵抗
素子４のパターン以外の部分の図示が省略されている。

これらの図において、ＩＯは、例えばホウ酸ガラスから
なる絶縁性、平滑性の高い基板であり、この基板１０上
には検出部Ｓ、〜Ｓ８と接続部０１〜Ｃ８からなる正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａが蒸着されている。また、正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａが蒸着された基板ＩＯ上には、
厚さが数百人〜１０００　人の非磁性の、例えばシリコ
ン酸化膜からなろ絶縁膜１２が形成されており、この絶
縁膜１２上には検出部Ｓ、〜Ｓ　１８と接続部Ｃ３〜Ｃ
１６からなる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着されて
いる。さるに、この余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着
された絶縁膜１２上には、例えばＰＳＧ膜（ｐｈｏｓｐ
ｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ−ｇｌａｓｓ；りんをドープし
タノリコン酸化膜）からなる保護膜１４が形成されてい
る。上記正弦波検出用磁気抵抗素子Ａおよび余弦波検出
用磁気抵抗素子Ｂからなる磁気抵抗素子４はＮ　ｉ−Ｆ
　ｅにッケルー鉄）、Ｎｉ−Ｃｏにソケルーコバルト）
などの強磁性材料、またはＩｎ５ｂ（アンチモン化イン
ジウム）などの半導体によって構成されている。

ここで、各検出部Ｓ、〜ＳｌＢの相対的位置関係につい
て述べると、検出部Ｓ、−Ｓ、は各々λずつ離間し、検
出部Ｓ５は検出部Ｓ４とλ／２離間し、検出部８５〜Ｓ
８は各々λずつ離間して配置されている。また検出部ｓ
ｅｅ〜Ｓ＋３は各々λずつ離間し、検出部λ１．は検出
部λ１３とλ／２離間し、検出部Ｓ１、〜Ｓ９は各々λ
ずつ離間して配置され′ごいる。

さらに、各検出部Ｓ、−Ｓ、は、各Ｓ　１８〜Ｓ、に対
して各々λ／４ずつ離間して配置されている。

これにより、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出
用磁気抵抗素子Ｂが、絶縁＠１２を介して絶縁された状
態で、磁気記録媒体ｌ（第３図参照）に記録された正弦
波の波長λに対して位相が９０°ずれるように、重畳的
に配置されている。

次に、上述しｆこ一実施例による磁気抵抗センサを用い
て、第５図（イ）に示すような歪が生じている磁気記録
媒体ｌに記録され１こ正弦波の磁気情報を検出する場合
について説明する。

この場合、端子Ｔ３を接地して、端子Ｔ１とＴ。

に＋Ｖｃｃを印加すると、磁気記録媒体ｌの変位に伴っ
て、端子Ｔ２およびＴ４から第２図（イ）および（ロ）
に示すような検出信号５ｉｎｆｕＴおよびＣｏ５０ＵＴ
が各々出力される。すなわち、正弦波検出用磁気抵抗素
子Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが、重１１Ｌ的に配
置されているので、磁気記録媒体ｌの軌道の同一部分か
る正弦波の磁気情報が検出さλ−７、これによｔつ、磁
気記録媒体１に微少な物Ｈｏｇ的歪が生じている場合に
おいてら、第２図（イ）および（ロ）に示すように、正
弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子
Ｂから各々出力される検出信号Ｓ　ｉｎＯＵ　ＴとＣｏ
５０１ＪＴのう（ａすＵｌおよびＵ、が同ト「］化され
る。し１こがって、上述した一実施例の磁気抵抗センナ
を用いることにより、検出誤差を低減することができる
。

「発明の効用づ 以上説明したように、この発明によイーば、所定の軌道
に沿って正弦波・）磁気情報が記録された磁気記録媒体
上から、前記磁気情報を、回灯抵抗か磁界の強さに応Ｃ
て変化する磁気抵抗素子を用いて検出する磁気エンコー
ダ用磁気抵抗センザにｔｊいて、前記磁気記録媒体の変
位に伴って、正弦波の検出信号を出力する正弦波検出用
磁気抵抗素子と、余弦波の検出信号を出力する余弦波検
出用磁気抵抗素子とを、迎縁音を介して重畳的に配置し
ｆ二ので、磁気記録媒体り快適の同一部分から前記正弦
波の磁気情報か６１出され、これに３二・）、・ミ気二
己ｉ清１どシλ１、（こ、″４少１よｉ４−里％、４）
歪が生）−ている場〉（こ、Ｆ６いても、正弦波検出用
磁気抵抗素子と余弦波検出用磁気抵抗素子から各々出力
される各検出信号のうねりを同相化することができ、こ
れにより検出誤差を低減することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）はこの発明の一実施例の構成を示す概略平
面図、第１図（ロ）は同図（イ）のＡ−Ａ線視断面図、
第１図（ハ）は同図（ロ）の部分拡大断面図、第２図（
イ）および（ロ）はこの発明の一実施例の動作を説明す
るための波形図、第３図（イ）〜（ニ）は従来の磁気ロ
ータリーエンコーダの磁気記録媒体ｌと磁気抵抗でンサ
２の構成を示す図、第・１図（イ）〜（ハ）は従来の磁
気抵抗センサ２を用いた場合の問題点を説明するための
図である。 Ａ・・・・・正弦波検出用磁気抵抗素子、Ｂ・・・・・
余弦波検出用磁気抵抗素子、Ｓ、〜Ｓ　＋８・・・・・
検出部、Ｃ，−Ｃ，、・・・・・・接続部、Ｔ１〜Ｔ、
・・・・・・端子、１・・・・・・磁気記録媒体、４　
・・・・磁気抵抗素子、１０・・・・・基板、１２・・
・・・・絶縁膜（絶縁層）、１４・・・・・・保護膜。 出願人　　日本楽器製造株式会社 １゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の軌道に沿って正弦波の磁気情報が記録された磁気
   記録媒体上から、前記磁気情報を、固有抵抗が磁界の強
   さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて検出する磁気
   エンコーダ用磁気抵抗センサにおいて、前記磁気記録媒
   体の変位に伴って、正弦波の検出信号を出力する正弦波
   検出用磁気抵抗素子と、余弦波の検出信号を出力する余
   弦波検出用磁気抵抗素子とを、絶縁層を介して重畳的に
   配置したことを特徴とする磁気エンコーダ用磁気抵抗セ
   ンサ。