JPS6373101A

JPS6373101A - 磁気エンコ−ダ用磁気ヘツドの原点検出部

Info

Publication number: JPS6373101A
Application number: JP61218497A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ono; 康大野; Tetsuo Hattori; 徹夫服部; Yasushi Kaneda; 安司金田; Toshio Ushito; 牛頭　敏夫; Takeshi Matsumoto; 豪松本; Yukako Komaru; 小丸　由佳子
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-04-02
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JP2512905B2

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】（産業上の利用分野）本発明器よ、インクリメンタル型磁気エンコーダ用磁気
ヘッドの原点検出部に関する。

（従来の技術）磁気エンコーダは、スケールと磁気ヘッドから構成され
、スケールは板状、円盤状又は円筒状の磁気記録媒体に
磁気目盛（Ｎ極、Ｓ極）を着磁したもので、インクリメ
ンタル型とアブソリュート型がある。インクリメンタル
型では目盛としてのＮ極とＳ極が第２図の１ｂに示すよ
うに等間隔λで交互に操り返し着磁されている。

磁気ヘッドは、スケールに着磁された目盛を読み取るも
のであり、基本的には磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素
子という）と電気回路とからなる。

ＭＲ素子は目盛であるＮ極又はＳ極が近づくと第３図に
示すように電気抵抗が低下し、磁気ヘッドをスケールに
接触させた状態で又は近接した状態で相対的に移動させ
ると、ＭＲ素子の抵抗が目盛に応じて変化し、そこを流
れる電流を一定にした場合、ＭＲ素子の両端間の電圧Ｖ
は、Ｖ＝ＩＲより抵抗Ｒの変化に応じて変化し、第４図
に示すような正弦波又はこれに類似する電圧信号（以下
、原信号という）が得られる。しかし、実際には、この
定電流駆動方式は定電流電源の応答速度が遅いので、定
電圧駆動方式が用いられる。後者の場合には、例えばＭ
Ｒ素子と固定抵抗とを直列に連結する。いずれにせよ、
原信号の波の数はＮ極とＳ＃５１の和に相当するので、
波の数を数えれば磁気ヘッドとスケールとの相対的な移
動量又はこれと相間々係にある物理量例えば回転角が知
れるのである。

ところで、リニアエンコーダであれロータリーエンコー
ダであり、スケール１には磁気目盛（１ｂ）の外に電源
投入時の絶対位置確認その他の理由により、第２図に（
１ａ）で示す原点位置検出パターンが必要で、これは別
のトラックに所定の幅Ｗで着磁されたＮ極又はＳ極から
なる。一般には原点位置検出パターン（１ａ）は幅Ｗの
Ｎ極又はＳ極の単極着磁で行なわれる。

そして磁気ヘッドには、磁気目盛（１ｂ）を読み取るセ
ンサ一部の外に原点位置検出パターン（１ａ）を読みと
って原点位置を検出する原点検出部が必要である。

従来、原点検出部は２本のＭＲ素子Ｍ＋＋Ｍｚを並列に
配置し、第５図に示す如く接地端子ＣＧＮＤ）−Ｍ、−
Ｍ□−電源電圧端子と結線してＭ。

Ｍｘの結線部より出力をとるものが知られている。この
検出部に原点位置検出パターン（１ａ）が接近し、そし
て遠ざかると、出力は第６図の（１１図の如き変化を示
す、この出力を矩形波変換回路にて第６図の（２）図の
ような最終原点信号を得るわけである。

通常この矩形波変換回路では二つのしきい電圧Ｖ３Ｎ＋
　　ＶＳＬを用いて矩形波変換を行っている。原点原信
号がＶＳＭより高くなったとき矩形波を高レベルに、ま
た原点原信号がＶＳｔより低くなったとき矩形波を低レ
ベルにするａＶｓｌｌとＶＳＬに差を持たせる理由は、
Ｖｓ＋＋とＶＳＬを同じ電位にすると原点原信号がＶＳ
Ｍより高くなった後に本来はまだＶ、８より高いのにノ
イズの混入でｖＳＬより低くなりその後ふたたび■８．
Ｉより窩くなるということで原点信号が？３！数発生す
るので、■Ｓ、Ｉとｖｌに差をもうけてただ１つの原点
信号が得られるようにするためである。

従来の原点信号は第６図の＋１１図に示すように左右非
対称であるために、第５図に示す原点位置検出パターン
が左方から近づく場合（仮に正転時とする）と、右方か
ら近づく場合（逆転時）とで第６図の（２）図と（３）
図に示すように最終原点信号の１】Ｐｌ及びＰ２が互い
に異なり、原点信号の位置が不明確になるので、原点原
信号のｖｓｎとＶＳＬ付近の波形は左右対称にしなけれ
ばならない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明が解決しようとする問題点は、第１には原点信号
のパルス幅Ｐが移動方向によって異なる点にある。第２
には原点原信号のファーストビーク（Ｐ＋ｕ）の高さが
低い点にある。ファーストピーク（ＰＨ１）の高さが低
いと、増幅回路で増幅する場合、増幅率を上げねばなら
ず、そうすると増幅回路の機能する最大限界周波数が低
下し、その結果スケールと磁気ヘッドとの相対移動量が
高速で変化した場合、測定不可能となる。これを高速応
答性が悪いという。

（問題点を解決するための手段）本発明は、１個のブロックが０本（ｎは正の整数）の磁
気抵抗効果素子からなるブロックＢＩ＋Ｂｘ、Ｂ２、Ｂ
ａの合計４個をＢ　、Ｂ　ｚ　、Ｂ　ｘ　、　ｉ３　ａ
の順に幾何学的に並列に配置し、前記ブロックＢ、の一
端とＢＩの一端とを結線して第１結線部を形成し、ブロ
ックＢ、の他端と８３の一端とを結線して第２結線部を
形成し、ブロックＢ、の他端とＢ４の一端とを結線して
第３結線部を形成し、ブロックＢ４の他端とＢ１の他端
とを結線して第４結線部を形成し、前記第２結線部と第４結線部との間に電源電圧を印加し
、第１結線部から第１出力信号を取り、第３結線部から
第２出力信号をとり、かつ前記第１出力信号と第２出力
信号との和をとる回路を設けたことを特徴とする磁気エ
ンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部を提供する。

つまり、本発明では、前記ブロックをＢＩ　　　ＢＩ　　Ｂｘ−８４の如く直列に結線して環
状回路を形成し、Ｂ＋’　　Ｂａの結線部を第１結線部
、Ｂｔ　　Ｂｓの結線部を第２結線部、Ｂ５Ｂａの結線
部を第３結線部及び８４　　Ｂ　＋の結線部を第４結線
部と呼ぶとき、第１結線部から第１出力信号を取り、第
２結線部と第４結線部のいずれか一方から電源電圧端子
を他方から接地端子を取り、第３結線部から第２出力信
号をとる。

前記ブロックＢ、とＢ２との間隔をＸ＋　、ＢｉとＢ、
との間隔をＸ２、ＢｘとＢ、との間隔をｘ３とし、磁気
スケールの原点位置検出パターンの幅をＷとするとき、
本発明の原点検出部は、であることが好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例）本例の原点検出部はｎ−１の例であり、第１図に示すよ
うに、線幅１０〜２０μｍのＭＲ素子１本で１つのブロ
ックを構成させ、４個のブロックＢ１〜Ｂ４を左からＢ
　＋、　Ｂ　２、　Ｂ　ｓ、Ｂ　４の順に幾何学的並列
に配置した。各ブロックの間隔ｘ１〜Ｘ。

は、スケールの原点位置検出パターン（１ａ）の幅をＷ
（例えばｗ−５０〜２００μｍ）とするとき、全て２Ｗ
とした。尚、Ｗは目盛（１ｂ）の間隔λと等しくしであ
る。

各ブロックは第１図に示すようにＢ＋　　　Ｂｚ　　Ｂ３　８４　　の如く直列にアルミ
ニウム（Ａｌ）で結線して環状回路を形成し、Ｂ。

−ＢＩの第１結線部（Ｌｌ）から第１出力を取り出し、
Ｂｚ　　Ｂｏの第２結線部（Ｌ２）から電源電圧端子を
取り、Ｂ３−Ｂ、の第３結線部（Ｌ、）から第２出力を
取り出し、Ｂ４−Ｂ、の第４結線部（Ｌ４）から接地端
子（ＧＮＤ）を取る。

この原点検出部を作成するには、非磁性基板の上に例え
ば０．２〜５μの膜厚のアルミニウムＣＡＲ）その他の
導電材料を一面に蒸着した後、ホトリソグラフィーによ
り第１図に示すパターンにパターニングして結線パター
ンを形成し、次にその上にＭＲ素子材料、例えばＮｉ　
Ｆｅ合金又はＮｉ　Ｃｏ合金を０．０１〜１μｍの厚み
に一面に蒸着した後、ホトリソグラフィーにより第１図
に示すパターンにパターニングして、４個のＭＲ素子（
４個のブロックＢ１〜Ｂｚ）を形成する。これにより原
点検出部が完成する。

そして原点検出部の２つの出力端子に増幅回路２を介し
て矩形波変換回路３を取付ける。第７図はこの回路図で
ある。

この原点検出部に原点位置検出パターン（１ａ）が第１
図の左方より近接し右方に遠ざかって行くと、ブロック
Ｂ　＋　＝　Ｂ　！→Ｂ３−Ｂ、の順に磁化されて行く
、このときブロックＢ、の抵抗値は、第８図の（１）同
に示すように、同じくプロ、りＢ２のそれは（２）図、
同じくブロックＢ、のそれは（３）図、同じくブロック
Ｂ４のそれは（４）図に示すように変化する。いずれも
変化曲線は２つのピークを持ち、ピークとピークとの間
隔は、原点位置検出パターン（１ａ）の幅Ｗの２倍にな
る。

そして、ブロックＢ１とＢ２が直列に結線され、その両
端は電源電圧端子と接地端子（ＧＮＤ）に接続されてい
るので、Ｂ＋　　Ｂｚの第１結線部（Ｌ、）からの第１
出力信号の電位は、Ｂ、と８２の抵抗変化率の差に等し
い電位となって出力され、第８図の（５）図の如くなる
。同様にしてＢｓ　　Ｂａの第３結線部（Ｌ、）からの
出力信号の電位は第８図の（６）図の如くなる。

上記の二つの出力信号は足し合わされ、その和は、増幅
回路２で増幅され、この回路２の出力は第８図の（７）
図に示す如き変化を示す、この出力信号のファーストピ
ーク（Ｐ□）は対称性がよい。

従って、この出力信号を矩形波変換回路３で処理すると
、第７図の出力端子４には、第８図の（８）図に示す如
き矩形波の原点信号が現われるが、原点信号のパルス輻
Ｐ１は逆転時でも変わらない。

また、従来のものに比較し、原信号のファーストピーク
（Ｐ□）の高さが２倍となるので増幅回路２の増幅率は
、従来のものの２で済むため、高速応答性が良くなる。

尚、本実施例でセカンドピーク（Ｐ　１＋りを更に低下
させるには原点位置検出パターン（１ａ）の幅Ｗを修正
することにより第８図の（１）図の２つのピークの裾野
の間隅を４Ｗに近づければよい。

（発明の効果）以上の通り、本発明によれば、ファーストピーク（Ｐ　
ｌ１１）の対称性が良いので、スケールと磁気ヘッドと
の相対的な移動方向が正方同一逆方向と変っても、パル
ス輻Ｐに変化がない、また、従来のものに比ベファース
トピーク（Ｐｌ）の高さを２倍とすることができるので
、増幅率が％ですみ、高速応答性の良い磁気ヘッドが可
能となる。

〔主要部分の符号の説明〕

１ａ・・・・・・原点位置検出パターン１ｂ・・・・・
・磁気目盛１　・・・・・・磁気スケール２　・・・・・・増幅回路

Claims

【特許請求の範囲】１　１個のブロックがｎ本（ｎは正の整数）の磁気抵抗
効果素子からなるブロックＢ＿１、Ｂ＿２、Ｂ＿３、Ｂ
＿４の合計４個をＢ＿１、Ｂ＿２、Ｂ＿３、Ｂ＿４の順
に幾何学的に並列に配置し、前記ブロックＢ＿１の一端
とＢ＿２の一端とを結線して第１結線部を形成し、ブロ
ックＢ＿２の他端とＢ＿３の一端とを結線して第２結線
部を形成し、ブロックＢ＿３の他端とＢ＿４の一端とを
結線して第３結線部を形成し、ブロックＢ＿４の他端と
Ｂ＿１の他端とを結線して第４結線部を形成し、前記第２結線部と第４結線部との間に電源電圧を印加し
、第１結線部から第１出力信号を取り、第３結線部から
第２出力信号をとり、かつ前記第１出力信号と第２出力
信号との和をとる回路を設けたことを特徴とする磁気エ
ンコーダ用磁気ヘッドの原点検出部。２　前記ブロックＢ＿１とＢ＿２との間隔をｘ＿１、Ｂ
＿２とＢ＿３との間隔をｘ＿２、Ｂ＿３とＢ＿４との間
隔をｘ＿３とし、磁気スケールの原点位置検出パターン
の幅をｗとするとき、ｘ＿１が（７／４）ｗ＜ｘ＿１＜（９／４）ｗｘ＿２が
（７／４）ｗ＜ｘ＿２＜（１３／４）ｗｘ＿３が（７／
４）ｗ＜ｘ＿３＜（９／４）ｗであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の原点検出部。