JP2001074499A

JP2001074499A - 磁気式エンコーダ及び磁気スケール

Info

Publication number: JP2001074499A
Application number: JP25439599A
Authority: JP
Inventors: Takami Ishida; 貴巳石田; Kazuhiro Onaka; 和弘尾中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】回転体の位置検出が可能な磁気式エンコーダ
及び磁気スケールを提供することを目的とするものであ
る。【解決手段】略円形状のシート状基材の少なくとも外
周部に略リング状の磁極パータンを設けた回転可能な磁
気スケール１１と、前記磁気スケール１１の磁極パター
ンに対向配置され、前記磁気スケール１１の磁極パター
ンの回転軌跡の一箇所に近接し、前記磁極パターン１１
に対応した信号を出力する検出素子１２と、前記磁気ス
ケール１１の表裏面に対応した突出部１５を有し、前記
検出素子１２を保持した略コ字状のホルダ１３とを有
し、前記磁気スケール１１の回転にともなう平面性に対
する上記コ字状のホルダ１３の取付位置のバラツキを吸
収できるように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密機器の駆動部
分の位置検出や制御に用いられる検出素子を備えた磁気
式エンコーダ及び磁気スケールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気式エンコーダとして、特開平
８−１４８１０号公報に開示されているものが知られて
いる。

【０００３】図８は従来の磁気式エンコーダを示す斜視
図である。

【０００４】図８において、スケール部１は、帯状の薄
板材からなる基材、及びこの基材の上面に設けられ、Ｎ
極とＳ極とを交互に一定間隔に形成した磁極パターンを
備えている。このスケール部１がホルダ３に設けられた
長方形の挿通孔４に挿通され、かつスケール部１から微
少な隙間を介してスケール部１とほぼ平行に対向するよ
うに検出素子２がホルダ３に保持されている。検出素子
２には電圧印加と出力検出を行うリード線５、強磁性金
属膜により形成されている検出パターン６が設けられて
いる。なお、７はホルダ３またはスケール部１の動く方
向を示している。

【０００５】このとき、スケール部１が検出素子２を保
持しているホルダ３に挿通されると、スケール部１に設
けられた磁極パターンから出る磁界（漏電磁界）によっ
て検出素子２の抵抗値が変化し、この抵抗値変化を検出
することでスケール部１の位置が検出でき、この結果、
精密機器の駆動部分の位置検出や制御が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た磁気式エンコーダにおいては、スケール部１が帯状で
あるため、スケール部１は直線上の動きにのみ用いるこ
としかできず、回転体の位置検出を必要とする装置には
使用できないという課題を有していた。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、回転体の位置検出が可能な磁気式エンコーダ
及び磁気スケールを提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の磁気エンコーダは、略円形状のシート状基材
の少なくとも外周部に略リング状の磁極パターンを設け
た回転可能な磁気スケールと、前記磁気スケールの磁極
パターンに対向配置され、前記磁気スケールの磁極パタ
ーンの回転軌跡の一箇所に近接し、前記磁極パターンに
対応した信号を出力する検出素子と、前記磁気スケール
の表裏面に対応した突出部を有し、前記検出素子を保持
した略コ字状のホルダとを有し、前記磁気スケールの回
転にともなう平面性に対する上記コ字状のホルダの取付
位置のバラツキを吸収できるように構成したもので、こ
の構成によれば、略円板状の磁気スケールが回転可能
で、磁極パターンがこの磁気スケールの少なくとも外周
部に設けられ、且つ検出素子が磁極パターンに対向配置
されているため、回転体の位置検出が可能な磁気式エン
コーダが得られるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、略円形状のシート状基材の少なくとも外周部に略リ
ング状の磁極パターンを設けた回転可能な磁気スケール
と、前記磁気スケールの磁極パターンに対向配置され、
前記磁気スケールの磁極パターンの回転軌跡の一箇所に
近接し、前記磁極パターンに対応した信号を出力する検
出素子と、前記磁気スケールの表裏面に対応した突出部
を有し、前記検出素子を保持した略コ字状のホルダとを
有し、前記磁気スケールの回転にともなう平面性に対す
る上記コ字状のホルダの取付位置のバラツキを吸収でき
るように構成したもので、この構成によれば、略円板状
の磁気スケールが回転可能で、磁極パターンがこの磁気
スケールの少なくとも外周部に設けられ、且つ検出素子
が磁極パターンに対向配置されているため、回転体の位
置検出が可能となるという作用を有するものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、略中心部を回転
軸として回転可能な可撓性を有するシート状基材の、少
なくとも外周部に位置検出のための回転軸と同軸の略リ
ング状の磁極パターンを備えたもので、この構成によれ
ば、少なくとも外周部に略リング状の位置検出のための
磁極パターンを備えた磁気スケールが回転するので、検
出素子を設ければ、回転体の位置検出が行える。これに
加え、取付け誤差によって検出素子を保持しているホル
ダと磁気スケールが接触すれば、ホルダと磁気スケール
との接触部に応力が加わるが、磁気スケールは可撓性を
有するため、磁気スケールがたわんで、この応力を緩和
でき、これにより、ホルダ及び磁気スケールの磨耗を抑
制できるという作用を有するものである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、略中心部と位置
検出のための磁極パターンとの間に、シート状基材が複
数に分断されず、略中心部と外周部とが連続するように
複数の孔を配列したもので、この構成によれば、孔によ
ってより磁気スケールがたわみやすくなるため、ホルダ
と磁気スケールとの接触部に加わる応力がさらに緩和で
き、これにより、ホルダ及び磁気スケールの磨耗をより
効果的に抑制できる。また、複数の孔を配置することに
よって磁気スケールが複数に分断されないで済むという
作用を有するものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、複数の孔を、略
中心部に対して点対称となる位置に設けたもので、この
構成によれば、磁気スケールの重量がその中心に対して
点対称になるため、磁気スケールの回転が安定するとい
う作用を有するものである。

【００１３】請求項５に記載の発明は、複数の孔の外周
部をシート状基材の外周の一部とほぼ平行な形状にした
もので、この構成によれば、孔の外周部と磁気スケール
の外周部との距離が一定になるため、ホルダと磁気スケ
ールとの接触部に加わる応力がひずまなくなり、ホルダ
と磁気スケールとの接触部に加わる応力が一定となると
いう作用を有するものである。

【００１４】請求項６に記載の発明は、複数の孔を略円
形にしたもので、この構成によれば、磁気スケールの打
ち抜き加工用の金型の加工を容易にするという作用を有
するものである。

【００１５】請求項７に記載の発明は、複数の孔の配列
をシート状基材の中心から外周部方向に対して１つ設け
たもので、この構成によれば、磁気スケール部における
取付部とホルダの挿設部との間の空間を増やすことはな
いため、孔による磁気スケールの機械的強度の低減の抑
制ができ、磁気スケールが破壊されにくくなるという作
用を有するものである。

【００１６】請求項８に記載の発明は、シート状基材が
ポリエチレンテレフタレート樹脂で構成されたもので、
この構成によれば、ポリエチレンテレフタレートは柔ら
かいため、ホルダと磁気スケールとの接触によるホルダ
と磁気スケールとの接触部に加わる応力を抑制でき、さ
らに安価な磁気スケールが得られるという作用を有する
ものである。

【００１７】請求項９に記載の発明は、ポリエチレンテ
レフタレート樹脂の厚みを１００μｍ〜３００μｍとし
たもので、この構成によれば、１００μｍ以下のポリエ
チレンテレフタレートでは磁気スケールの基材としては
機械強度が弱く、また３００μｍ以上では材料費が高く
なるため、機械的強度が高くかつ安価な磁気スケールが
得られるという作用を有するものである。

【００１８】請求項１０に記載の発明は、シート状基材
が非磁性金属で構成されたもので、この構成によれば、
非磁性金属はポリエチレンテレフタレートと比較して耐
熱性と耐湿性に優れるのに加えて、磁気スケールの磁極
パターン形成時に基材が磁化されないため、反磁界を生
じず、これにより、検出素子に検出される漏洩磁界の反
磁界による低減を抑制できるため、検出素子から得られ
る出力が低下するのを防止することができるという作用
を有するものである。

【００１９】請求項１１に記載の発明は、基材がＳＵＳ
３０４で構成されたもので、この構成によれば、ＳＵＳ
３０４は他の非磁性金属と比較して耐熱性及び加工精度
が良いため、耐熱性と精度に優れる磁気スケールが得ら
れるという作用を有するものである。

【００２０】請求項１２に記載の発明は、少なくとも磁
極パターンに静電防止材料をコーティングしたもので、
この構成によれば、磁気スケールとホルダとの接触部分
での静電防止効果があり、これにより磁気スケールの磁
極パターンもしくはホルダに設けられた検出素子の静電
破壊を防ぐという作用を有するものである。

【００２１】請求項１３に記載の発明は、磁極パターン
をもつシート状基材の両面にフッ素加工を施したもの
で、この構成によれば、インクジェットプリンタ等の位
置検出に用いられた場合、プリンタ用のインクが磁気ス
ケールに付着するのを防ぎ、インクが磁気スケールに付
着することにより、磁気スケールと検出素子との距離が
離れ、検出素子から得られる出力が低下することを防止
することができるという作用を有するものである。

【００２２】請求項１４に記載の発明は、磁極パターン
を構成する磁気インクとして、フェライト系の磁性体粉
を分散したものを用いたもので、この構成によれば、磁
気インクとしてのフェライト系の磁性体は保持力が高い
ため、磁気スケールの磁極パターンが外部磁界の影響を
受けて、磁極パターンの漏洩磁界が低下することを防止
することができるという作用を有するものである。

【００２３】請求項１５に記載の発明は、磁気インクに
よる磁極パターンの膜厚みを反磁界ができないような厚
みに設定したもので、この構成によれば、磁界パターン
形成時に反磁界を生じず、検出素子に検出される漏洩磁
界の反磁界による低減を抑制できるため、検出素子から
得られる出力が低下するのを防止することができるとい
う作用を有するものである。

【００２４】請求項１６に記載の発明は、磁気インクと
して、磁気的な配向を持たないものを用いたもので、こ
の構成によれば、磁気的な配向を持たないため、配向方
向の磁極パターンと配向方向と垂直方向の磁極パターン
とから生じる漏洩磁界の強さの差がなくなるため、略円
板状の磁気スケールの出力を安定して検出できるという
作用を有するものである。

【００２５】請求項１７に記載の発明は、略中心部を回
転軸として回転可能な可撓性を有するシート状基材の、
少なくとも外周部に位置検出のための回転軸と同軸の略
リング状の磁極パターンを備えた磁気スケールと、前記
磁気スケールを保持し回転させるための取付部と、前記
磁気スケールの電極パターンに対向配置され、前記磁気
スケールの磁極パターンの回転軌跡の一箇所に近接し、
前記磁極パターンに対応した信号を出力する検出素子
と、前記磁気スケールの表裏面に対応した突出部を有
し、前記検出素子を保持した略コ字状のホルダとを有
し、前記磁気スケールの回転にともなう平面性に対する
上記コ字状のホルダの取付位置のバラツキを吸収できる
ように構成したもので、この構成によれば、少なくとも
外周部に略リング状の位置検出のための磁極パターンを
備えた磁気スケールが回転し、検出素子が磁極パターン
に対向配置されるので、回転体の位置検出が行える。こ
れに加え、取付け誤差によってホルダと磁気スケールが
接触すれば、ホルダと磁気スケールとの接触部に応力が
加わるが、磁気スケールは可撓性を有するため、磁気ス
ケールがたわんで、この応力を緩和でき、これにより、
ホルダ及び磁気スケールの磨耗を抑制できるという作用
を有するものである。

【００２６】請求項１８に記載の発明は、取付部と検出
素子に対向配置した磁極パターンとの間に、シート状基
材が複数に分断されず、略中心部と外周部とが連続する
ように複数の孔を配列した磁気スケールを用いたもの
で、この構成によれば、孔によってより磁気スケールが
たわみやすくなるため、ホルダと磁気スケールとの接触
部に加わる応力がさらに緩和でき、これにより、ホルダ
及び磁気スケールの磨耗をより効果的に抑制できる。さ
らに、磁極パターンと取付部との間に孔を設けたため、
取付部が複数形成された場合、この取付部に囲まれた部
分はホルダと磁気スケールとの接触部に加わる応力に無
関係なため、取付部が複数形成されてもホルダと磁気ス
ケールとの接触部に加わる応力が緩和され、取付部が複
数形成された場合でもホルダ及び磁気スケールの磨耗を
抑制できるという作用を有するものである。また、複数
の孔を配置することによって磁気スケールが複数に分断
されないで済む。

【００２７】請求項１９に記載の発明は、検出素子を強
磁性金属膜からなる磁気抵抗素子で形成したもので、こ
の構成によれば、強磁性金属膜を設けた検出素子を用い
ているため、強磁性金属膜が有する磁気抵抗効果特性
（ＭＲ特性）を利用して磁気スケールの磁気パターンを
電気信号に変換することができ、これにより、安価で応
答速度に優れた出力特性が得られるという作用を有する
ものである。

【００２８】請求項２０に記載の発明は、検出素子を強
磁性金属膜と非磁性金属膜を交互に積層してなる人工格
子多層膜により構成したもので形成したもので、この構
成によれば、人工格子多層膜が有する巨大磁気抵抗効果
特性（ＧＭＲ特性）を利用することができるため、強磁
性磁気抵抗膜により構成されている検出素子と比較し
て、高い出力が得られ、高出力であるためＳ／Ｎ比が大
きくなり、検出回路が簡略化できるという作用を有する
ものである。

【００２９】以下、本発明の一実施の形態における磁気
式エンコーダ及び磁気スケールについて、図面を参照し
ながら説明する。

【００３０】図１は本発明一実施の形態における磁気式
エンコーダの斜視図、図２は同磁気式エンコーダの断面
図、図３は同磁気式エンコーダに用いる磁気スケールの
上面図である。

【００３１】図１、図２、図３において、１１は略円板
状の磁気スケールで、位置検出のための略リング状にな
っている磁極パターンが少なくとも外周部に形成されて
いる。この磁気スケール１１は略中心部を回転軸として
回転可能な可撓性を有するシート状基材と、このシート
状基材に形成された磁極パターンとを備えている（磁気
スケール１１の形状寸法はシート状基材と同じであ
る）。シート状の基材として、厚みが１００μｍ〜３０
０μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂やＳＵＳ３０
４などの非磁性金属が使用できる。また、略リング状の
磁極パターンは、磁気スケール１１（シート状基材）の
回転軸と同軸となっており、さらに、フェライト系の磁
性体粉を分散したものから成る保持力１５００Ｏｅ以上
の磁気的な配向を持たない磁気インクを印刷、硬化させ
て形成され、磁気スケール１１の外周に沿ってＮ極とＳ
極とを交互に一定間隔に着磁されたものである。磁気イ
ンクによる磁気パターンの膜厚みは、磁極パターン形成
時に反磁界を生じないように２０μｍ以下となってい
る。なお、シート状基材に磁気インクを印刷せずに、シ
ート状基材自体が磁極パターンを持つようにしてもよ
い。また、少なくとも磁極パターンにはカーボンなどの
静電防止材料がコーティングされている。ただし、磁気
スケール１１の構成材料全てに静電防止材料を含有させ
てもよく、さらに場合によっては静電気を逃がす経路を
設ける必要がある。また、磁気パターンをもつ磁気スケ
ール１１の両面はフッ素加工が施されている。ただし、
磁気スケール１１は略円形でなくても、磁極パターンが
略リング状となるようにすれば、矩形状等のどのような
形状でも良い。１２は板状の磁気検出素子で、この検出
素子１２は磁気スケール１１上に着磁された磁極パター
ンを検出し、磁極パターンに対応した信号を出力するた
めに設けられている。また、検出素子１２は略コ字状の
ホルダ１３に保持され、磁気スケール１１の磁極パター
ンの回転軌跡の一箇所に近接し、磁気スケール１１の磁
極パターンに対向配置されている。さらに、ホルダ１３
は、磁気スケール１１を摺動可能にする挿設部１４を有
する磁気スケールの表裏面に対応した突出部１５が形成
されており、さらにこのホルダ１３および突出部１５は
ポリアセタール等の樹脂からなり、一体成形あるいは別
個に作成した後に結合して構成されているものである。

【００３２】このような構成によって、磁気スケール１
１の回転にともなう平面性に対する上記コ字状のホルダ
１３の取付位置のバラツキを吸収できる。また、略リン
グ状の磁極パターンは、磁気スケール１１の回転軸と同
軸となっているため、磁気スケール１１が回転したと
き、磁極パターンと検出素子１２がずれることがない。
なお、磁気スケール１１と検出素子１２との隙間は２０
μｍ以下になるように構成されている。

【００３３】１６は検出素子１２に電圧を印加したり検
出出力を取り出すためのリード端子である。１７は検出
素子１２に形成された磁気抵抗素子や磁性金属膜と非磁
性金属膜を交互に積層してなる人工格子多層膜などから
なる検出パターンである。１８は取付部で、磁気スケー
ル１１の略中心部を保持し、さらに、磁気スケール１１
が回転するのを可能にするために設けられている。ま
た、取付部１８は磁気スケール１１の略中心部に形成さ
れ、穴、凹部などの形成をしており、磁気スケール１１
が回転するための回転軸となる。なお、取付部１８を備
えた磁気スケール１１が磁気スケール部２０である。１
９は磁気スケール１１に設けられた複数の孔で、位置検
出のための磁極パターン及び磁気スケール１１の略中心
部にある取付部１８の間に形成され、取付部１８の中心
に対して点対称となる位置に形成されている。なお、取
付部１８は複数設けた場合、磁気スケール１１の取付部
１８に囲まれた部分に孔１９を設けないようにする。す
なわち、孔１９は位置検出のための磁極パターンと取付
部１８との間に設けられている。この孔１９は、磁気ス
ケール１１の外周の一部ととぼ平行な外周部を有するよ
うな扇状をしている。このとき、各孔の外周の長さが、
同心で同径の円の１／４の長さになっている。また、孔
１９は磁気スケール１１の中心から外周方向に対して１
つ配向している。ただし、孔１９が小さい場合は２以上
の孔を磁気スケール１１の中心から外周方向に対して設
けてもよい。さらに、孔１９によって磁気スケール１１
が複数に分断されることがないように磁気スケール１１
の略中心部と外周部とが連続するように複数の孔１９を
配置している。これは、孔１９によって磁気スケール１
１が複数に分断されれば、磁気スケール１１としての意
味を為さないためである。

【００３４】次に本発明の一実施の形態における磁気式
エンコーダを用いてプリンターなどの記録装置内におけ
る移動体の位置検出を行う方法について簡単に説明す
る。

【００３５】まず、記録装置内の回転部分の軸に略円板
状の磁気スケール１１の中心部を取付部１８によって固
定する。この磁気スケール１１を固定した後、ホルダ１
３の挿設部１４に、この磁気スケール１１を挿設して、
記録装置内にホルダ１３を固定する。

【００３６】また、磁気スケール１１は円板状に形成さ
れ、外周部に所定のピッチの信号磁界、例えば数１０μ
ｍから数１００μｍピッチで着磁されている。前記記録
装置内における回転部分が回転することにより、磁気ス
ケール１１と常に一定の間隔を保ってホルダ１３に保持
された検出素子１２が磁気スケール１１上の信号磁界を
通過することにより、検出素子１２の抵抗値が変化して
位置信号として検出することができる。ここで前記回転
部分が回転した場合、回転速度が速くなるに従って、磁
気スケール１１の振動が大きくなり、磁気スケール１１
とホルダ１３との摺動部分の磨耗が大きくなるが、本発
明の一実施の形態においては、磁気スケール１１の磁極
パターンと取付部１８との間に、磁気スケール１１の外
周の一部とほぼ平行な外周を有する扇状の孔１９を設け
ているため、磁気スケール１１が柔らかくなり、ホルダ
１３と磁気スケール１１との接触部における応力が緩和
され、ホルダ１３及び磁気スケール１１の磨耗が少なく
なるとともに、磁気スケール１１の振動も抑制すること
ができ、出力信号が安定する。

【００３７】図４は磁気スケール１１に孔１９を設けた
場合と設けない場合の摺動時におけるホルダ１３の磨耗
量を示したものであり、縦軸は磨耗量、横軸は摺動回転
数を示す。

【００３８】図４から明らかなように、磁気スケール１
１に孔１９を設けたものは孔１９のないものと比較し
て、磨耗量が約１／５と少なくなっており、孔１９を設
けた方がホルダ１３の磨耗量は小さい。

【００３９】図５は磁気スケール１１に孔１９を設けた
場合と設けない場合との摺動時における出力信号の変動
を示したものであり、縦軸は出力信号変動、横軸は摺動
回転数を示す。

【００４０】図５から明らかなように、磁気スケールに
孔１９を設けない場合は出力変動が±５％であったが、
孔１９を設けた場合は±１％以内であり、孔１９を設け
た方が出力変動は小さい。

【００４１】また、孔１９は磁気スケール１１の外周に
沿って長く設けたほうが、ホルダ１３と磁気スケール１
１との接触部に加わる応力がひずむことがないが大きく
なるため、効果的である。さらに、磁気スケール１１の
外周に沿って隣り合う孔１９間に磁気スケール１１の半
径方向に対して対応する磁極パターン部分は、孔１９に
対応する磁極パターン部分と比較して、ホルダ１３と磁
気スケール１１との接触部に加わる応力がやや大きくな
る傾向がある。このため、磁気スケール１１の外周に沿
って隣り合う孔１９間に対応する部分の内径側に孔１９
を設けて、ホルダ１３と磁気スケール１１との接触部に
加わる応力が均一にかかるように調整する必要がある。

【００４２】さらに、図６に示す通り、磁気スケール１
１に設ける孔１９の形状は扇状のほか、幾何学上、磁気
スケール１１の外周の一部とほぼ沿った部分を有する図
形であれば何でも良い。また、打ち抜き金型を簡易にす
るために、図７に示すごとく、略円形の孔を多数配置し
ても良い。

【００４３】ここで、磁気式エンコーダの場合、着磁ピ
ッチ（Ｎ極とＳ極の間隔）が分解能に相当するため、検
出素子１２の種類が分解能を左右する。着磁ピッチが１
００μｍ以上の磁気スケール１１による信号ではニッケ
ル合金から強磁性金属膜で構成したＭＲ素子でも５Ｖ駆
動で２０ｍＶ以上の位置信号出力を検出でき、位置信号
検出は可能である。しかしながら、着磁ピッチが７０μ
ｍ以下の領域では、強磁性金属膜では数ｍＶ程度の位置
信号出力しか検出できず、その結果、Ｓ／Ｎ比が悪く、
エンコーダとして使用できない。

【００４４】このため、強磁性金属膜と非磁性金属膜を
交互に多層に形成する人工格子多層膜のＧＭＲ特性を有
する検出素子１２を用いて位置信号検出を行うと、ＧＭ
Ｒ特性はＭＲ特性の５倍以上の感度を有するため、２０
μｍピッチの着磁ピッチの磁気スケール１１による信号
でも２０ｍＶ以上の位置信号出力を検出できる。しかし
ながら、高感度の人工格子多層膜からなる検出素子１２
を用いて場合でも、２０μｍ付近の着磁信号を検出する
ためには、検出素子１２と磁気スケール１１との隙間は
２０μｍ以下にしなければならない。

【００４５】ここで用いる人工格子多層膜としては、強
磁性金属膜をＮｉ約８０％、Ｆｅ約１０％、Ｃｏ約１０
％で構成し、かつその厚みを１５〜３０Åとし、また非
磁性金属膜をＣｕで構成し、かつその厚みを１５〜２５
Åとしているものである。ＧＭＲ特性は強磁性金属膜の
交換結合によって生じるが、その交換結合は強磁性金属
膜の層間の膜厚と強磁性金属膜自身の膜厚に大きく依存
するため、特に各層の金属膜の膜厚管理が重要である。
なお、非磁性金属膜はＣｕ以外のＡｇ、Ｒｕ、Ｐｔでも
よく、また強磁性金属膜の各金属の組成比も内部応力を
除去する割合、例えばＮｉ約８３％、Ｆｅ約１７％であ
れば磁気抵抗効果は若干劣るが、充分に使用できるもの
である。

【００４６】上記した本発明の一実施の形態における磁
気式エンコーダ及び磁気スケールは、下記の効果を有す
るものである。

【００４７】（１）シート状基材の少なくとも外周部に
略リング状の磁極パターンを設けた回転可能な磁気スケ
ール１１と、前記磁気スケール１１の磁極パターンに対
向配置され、前記磁気スケール１１の磁極パターンの回
転軌跡の一箇所に近接し、前記磁極パターンに対応した
信号を出力する検出素子１２と、前記磁気スケール１１
の表裏面に対応した突出部１５を有し、前記検出素子１
２を保持した略コ字状のホルダ１３とを有し、前記磁気
スケール１１の回転にともなう平面性に対する上記コ字
状のホルダ１３の取付位置のバラツキを吸収できるよう
に構成したため、磁気スケール１１が回転可能で、磁極
パターンがこの磁気スケール１１の少なくとも外周部に
設けられ、且つ検出素子１２が磁極パターンに対向配置
され、これにより、回転体の位置検出が可能となる。

【００４８】（２）略中心部を回転軸として回転可能な
可撓性を有するシート状基材の、少なくとも外周部に位
置検出のための回転軸と同軸の略リング状の磁極パター
ンを備えたため、少なくとも外周部に略リング状の位置
検出のための磁極パターンを備えた磁気スケール１１が
回転するので、検出素子１２を設ければ、回転体の位置
検出が行える。これに加え、取付け誤差によって検出素
子１２を保持しているホルダ１３と磁気スケール１１が
接触すれば、ホルダ１３と磁気スケール１１との接触部
に応力が加わるが、磁気スケール１１は可撓性を有する
ため、磁気スケール１１がたわんで、この応力を緩和で
き、これにより、ホルダ１３及び磁気スケール１１の磨
耗を抑制できる。

【００４９】（３）略中心部と位置検出のための磁極パ
ターンとの間に複数の孔１９を設けたため、孔１９によ
ってより磁気スケール１１がたわみやすくなり、これに
より、ホルダ１３と磁気スケール１１との接触部に加わ
る応力がさらに緩和できるため、ホルダ１３及び磁気ス
ケール１１の磨耗をより効果的に抑制できる。

【００５０】（４）複数の孔１９を、略中心部に対して
点対称となる位置に設けているため、磁気スケール１１
の重量がその中心に対して点対称になり、これにより、
磁気スケール１１の回転が安定するものである。

【００５１】（５）複数の孔１９の外周部を磁気スケー
ル１１の外周の一部ととぼ平行な形状に構成しているた
め、孔１９の外周部と磁気スケールの外周部との間の距
離が一定となり、これにより、ホルダ１３と磁気スケー
ル１１との接触部に加わる応力がひずまなくなり、ホル
ダ１３と磁気スケール１１との接触部に加わる応力が一
定となる。

【００５２】（６）複数の孔１９を略円形に構成してい
るため、磁気スケール１１の打ち抜き加工用の金型の加
工を容易にする。

【００５３】（７）孔１９を磁気スケール１１の中心か
ら外周部方向に対して１つ設けたため、磁気スケール部
２０における取付部１８とホルダ１３の挿設部１４との
間の空間を増やすことはなくなり、これにより、孔１９
による磁気スケール１１の機械的強度の低減の抑制がで
きるため、磁気スケール１１が破壊されにくくなる。

【００５４】（８）シート状基材を柔らかいポリエチレ
ンテレフタレート樹脂で構成しているため、ホルダ１３
と磁気スケール１１との接触によるホルダ１３と磁気ス
ケール１１との接触部に加わる応力を抑制でき、さらに
安価な磁気スケール１１が得られる。

【００５５】（９）ポリエチレンテレフタレート樹脂の
厚みを１００μｍ〜３００μｍと設定しているため、機
械的強度が高くかつ安価な磁気スケール１１が得られ
る。この理由は、１００μｍ以下のポリエチレンテレフ
タレートでは磁気スケール１１の基材としては機械強度
が弱く、また３００μｍ以上では材料費が高くなるから
である。

【００５６】（１０）シート状基材を非磁性金属で構成
しているため、非磁性金属はポリエチレンテレフタレー
トと比較して耐熱性と耐湿性に優れるのに加えて、磁気
スケール１１の磁極パターン形成時に基材が磁化されな
いため、反磁界を生じず、これにより、検出素子１２に
検出される漏洩磁界の反磁界による低減を抑制できるた
め、検出素子１２から得られる出力が低下するのを防止
することができる。

【００５７】（１１）シート状基材をＳＵＳ３０４で構
成しているため、耐熱性と精度に優れた磁気スケール１
１が得られる。この理由はＳＵＳ３０４が他の非磁性金
属と比較して耐熱性及び加工精度が良いからである。

【００５８】（１２）少なくとも磁極パターンに静電防
止材料をコーティングしているため、磁気スケール１１
とホルダ１３との接触部分での静電防止効果があり、こ
れにより、磁気スケール１１の磁極パターンもしくはホ
ルダ１３に設けられた検出素子１２の静電破壊を防ぐこ
とができる。

【００５９】（１３）磁極パターンをもつ磁気スケール
１１の両面にフッ素加工を施しているため、例えば磁気
式エンコーダをインクジェットプリンタ等に用いた場
合、プリンタ用のインクが磁気スケール１１に付着する
のを防ぎ、インクが磁気スケール１１に付着することに
より、磁気スケール１１と検出素子１２との距離が離
れ、検出素子１２から得られる出力が低減することを防
止することができる。

【００６０】（１４）磁極パターンを構成する磁気イン
クとして、保持力が高いフェライト系の磁性体粉を分散
したものを用いているため、磁気スケール１１の磁極パ
ターンが外部磁界の影響を受けて、磁極パターンの漏洩
磁界が低下することを防止することができる。

【００６１】（１５）磁気インクによる磁極パターンの
膜厚みを反磁界ができないような厚みに設定したため、
磁極パターン形成時に反磁界を生じず、反磁界による漏
洩磁界の低減を抑制できるため、高い漏洩磁界を得るこ
とができる。

【００６２】（１６）磁気インクとして、磁気的な配向
を持たないものを用いているため、配向方向の磁極パタ
ーンと配向方向と垂直方向の磁極パターンとから生じる
漏洩磁界の強さの差がなくなり、略円板状の磁気スケー
ル１１の出力を安定して検出できる。

【００６３】（１７）取付部１８が複数形成された場
合、この取付部１８に囲まれた部分はホルダ１３と磁気
スケール１１との接触部に加わる応力に無関係なため、
取付部１８と検出素子１２に対向配置した磁極パターン
との間に複数の孔１９を設けることによって、取付部１
８が複数形成されてもホルダ１３と磁気スケール１１と
の接触部に加わる応力が緩和され、取付部１８が複数形
成された場合でもホルダ１３及び磁気スケール１１の磨
耗を抑制できる。

【００６４】（１８）検出素子１２として強磁性金属膜
からなる磁気抵抗素子を用いているため、強磁性金属膜
が有する磁気抵抗効果特性を利用して磁気スケール１１
の磁極パターンを電気信号に変換することができ、これ
により、安価で応答速度に優れた出力特性が得られる。

【００６５】（１９）検出素子１２として、強磁性金属
膜と非磁性金属膜を交互に積層してなる人工格子多層膜
を用いているため、人工格子多層膜が有する巨大磁気抵
抗効果特性を利用することにより、強磁性磁気抵抗膜に
より構成されている検出素子と比較して、高い出力が得
られ、高出力であるためＳ／Ｎ比が大きくなり、検出回
路が簡略化できる。

【００６６】なお、上記した本発明の一実施の形態にお
ける磁気式エンコーダ及び磁気スケールにおいては、孔
１９を複数設けるようにしたが、孔１９によって磁気ス
ケール１１がたわみやすくなり、これにより、ホルダ１
３と磁気スケール１１との接触部に加わる応力が緩和で
き、この結果ホルダ１３及び磁気スケール１１の磨耗を
抑制できれば、孔１９は１つでもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明の磁気式エンコーダ
は、略円形状のシート状基材の少なくとも外周部に略リ
ング状の磁極パターンを設けた回転可能な磁気スケール
と、前記磁気スケールの磁極パターンに対向配置され、
前記磁気スケールの磁極パターンの回転軌跡の一箇所に
近接し、前記磁極パターンに対応した信号を出力する検
出素子と、前記磁気スケールの表裏面に対応した突出部
を有し、前記検出素子を保持した略コ字状のホルダとを
有し、前記磁気スケールの回転にともなう平面性に対す
る上記コ字状のホルダの取付位置のバラツキを吸収でき
るように構成したもので、この構成によれば、略円板状
の磁気スケールが回転可能で、磁極パターンがこの磁気
スケールの少なくとも外周部に設けられ、且つ検出素子
が磁極パターンに対向配置されているため、回転体の位
置検出が可能になるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における磁気式エンコー
ダの斜視図

【図２】同磁気式エンコーダの断面図

【図３】同磁気式エンコーダに用いる磁気スケールの上
面図

【図４】磁気スケール１１に孔１９を設けた場合と設け
ない場合の摺動時におけるホルダ１３の磨耗量を示した
図

【図５】磁気スケール１１に孔１９を設けた場合と設け
ない場合との摺動時における出力信号の変動を示した図

【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における磁
気式エンコーダに用いる磁気スケールの他の例を示す上
面図

【図７】本発明の一実施の形態における磁気式エンコー
ダに用いる磁気スケールの他の例を示す上面図

【図８】従来の磁気式エンコーダを示す斜視図

【符号の説明】

１１磁気スケール１２検出素子１３ホルダ１５突出部１８取付部１９孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA35 BC06 CA30 DA19 EA03 GA52 GA67 GA76 GA77 GA78 ZA06 2F077 AA42 AA47 NN02 NN26 PP14 VV11 VV23 VV31 VV33 VV35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円形状のシート状基材の少なくとも外
周部に略リング状の磁極パターンを設けた回転可能な磁
気スケールと、前記磁気スケールの磁極パターンに対向
配置され、前記磁気スケールの磁極パターンの回転軌跡
の一箇所に近接し、前記磁極パターンに対応した信号を
出力する検出素子と、前記磁気スケールの表裏面に対応
した突出部を有し、前記検出素子を保持した略コ字状の
ホルダとを有し、前記磁気スケールの回転にともなう平
面性に対する上記コ字状のホルダの取付位置のバラツキ
を吸収できるように構成した磁気式エンコーダ。
【請求項２】略中心部を回転軸として回転可能な可撓
性を有するシート状基材の、少なくとも外周部に位置検
出のための回転軸と同軸の略リング状の磁極パターンを
備えた磁気スケール。
【請求項３】略中心部と位置検出のための磁極パター
ンとの間に、シート状基材が複数に分断されず、略中心
部と外周部とが連続するように複数の孔を配列した請求
項２記載の磁気スケール。
【請求項４】複数の孔を、略中心部に対して点対称と
なる位置に設けた請求項３記載の磁気スケール。
【請求項５】複数の孔の外周部をシート状基材の外周
の一部とほぼ平行な形状にした請求項３記載の磁気スケ
ール。
【請求項６】複数の孔を略円形にした請求項３記載の
磁気スケール。
【請求項７】複数の孔の配列を磁気スケールの中心か
ら外周部方向に対して１つ設けた請求項３記載の磁気ス
ケール。
【請求項８】シート状基材がポリエチレンテレフタレ
ート樹脂で構成された請求項２記載の磁気スケール。
【請求項９】ポリエチレンテレフタレート樹脂の厚み
を１００μｍ〜３００μｍとした請求項８記載の磁気ス
ケール。
【請求項１０】シート状基材が非磁性金属で構成され
た請求項２記載の磁気スケール。
【請求項１１】シート状基材がＳＵＳ３０４で構成さ
れた請求項１０記載の磁気スケール。
【請求項１２】少なくとも磁極パターンに静電防止材
料をコーティングした請求項２記載の磁気スケール。
【請求項１３】磁極パターンをもつシート状基材の両
面にフッ素加工を施した請求項２記載の磁気スケール。
【請求項１４】磁極パターンを構成する磁気インクと
して、フェライト系の磁性体粉を分散したものを用いた
ことを特徴とする請求項２記載の磁気スケール。
【請求項１５】磁気インクによる磁極パターンの膜厚
みを反磁界ができないような厚みに設定した請求項１４
記載の磁気スケール。
【請求項１６】磁気インクとして、磁気的な配向を持
たないものを用いた請求項１４記載の磁気スケール。
【請求項１７】略中心部を回転軸として回転可能な可
撓性を有するシート状基材の、少なくとも外周部に位置
検出のための回転軸と同軸の略リング状の磁極パターン
を備えた磁気スケールと、前記磁気スケールを保持し回
転させるための取付部と、前記磁気スケールの電極パタ
ーンに対向配置され、前記磁気スケールの磁極パターン
の回転軌跡の一箇所に近接し、前記磁極パターンに対応
した信号を出力する検出素子と、前記磁気スケールの表
裏面に対応した突出部を有し、前記検出素子を保持した
略コ字状のホルダとを有し、前記磁気スケールの回転に
ともなう平面性に対する上記コ字状のホルダの取付位置
のバラツキを吸収できるように構成した磁気式エンコー
ダ。
【請求項１８】取付部と検出素子に対向配置した磁極
パターンとの間に、シート状基材が複数に分断されず、
略中心部と外周部とが連続するように複数の孔を配列し
た磁気スケールを用いた請求項１７記載の磁気式エンコ
ーダ。
【請求項１９】検出素子を強磁性金属膜からなる磁気
抵抗素子で形成した請求項１７記載の磁気式エンコー
ダ。
【請求項２０】検出素子を強磁性金属膜と非磁性金属
膜を交互に積層してなる人工格子多層膜により構成した
もので形成した請求項１７記載の磁気式エンコーダ。