JPH02190713A

JPH02190713A - 磁気抵抗変位センサ

Info

Publication number: JPH02190713A
Application number: JP31933488A
Authority: JP
Inventors: Carmen Ralph; ラルフ　カーメン
Original assignee: Superior Electric Co
Current assignee: Superior Electric Co
Priority date: 1988-12-17
Filing date: 1988-12-17
Publication date: 1990-07-26

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〕本発明は広義には移動部材の位置をエンコード（符号化
）する位置センサに関し、より詳細には、エンコーダホ
イール（ｅｎｃｏｄｅｒ　ｗｈｅｅｌ）に記録された複
数の磁気的情報を検出するように配置された磁気抵抗（
ＭＲ）素子を有し各々の直径のホイールは関連した異な
る間隔で記録した異なる数の磁気的情報を含み得る磁気
センサに関する。

〔従来の技術〕

パーマロイのようなＭＲ素材から成るＭＲ素子が磁界中
に置かれ該素子に電流が供給されると、該ＭＲ素子の抵
抗値が磁界の強さに依存して変化することは従来よりよ
く知られている。従って、このようなＭＲ素子が磁気記
録媒体上に記録された磁気的情報を検出するために磁気
ヘッドに代わって使用されると、磁気記録媒体とＭＲ素
子との間の相対速度が０、即ち磁気記録媒体が停止状態
にあるときでも、記録された磁気的情報は信鯨性良く検
出できる。

また、磁気的情報を有しＭＲ素子の近くを動く回転体の
回転速度あるいは回転角位置を検出するために、磁界の
存在に起因するＭＲ抵抗値の変化の原理を利用すること
も従来より知られている。磁気的情報を有する媒体の相
対変位を検出するために、磁界の存在下でＭＲ素子の抵
抗値を検出する原理を利用する変換器装置は、例えば、
エイ・エル・ジョーンズ（Ａ、Ｌ、Ｊｏｎｅｓ）等に対
して１９７７年２月に発行された米国特許筒４゜０３９
．９３６号、タカハシ（Ｔａｋａｈａｓｈｉ）等に対し
て１９８３年９月６日に発行された米国特許筒４，４０
３．１８７号、タカハシ等に対して１９８６年１２月９
日に発行された米国特許筒４，６２８，２５９号、及び
セキザワ（Ｓｅｋｉｚａｗａ）等に対して１９８７年１
月２７日に発行された米国特許筒４，６３９．８０７号
に開示されている。

更にまた、ドラム状の回転磁気記録媒体上の、該磁気記
録媒体の運動の円周方向に対して横の方向に延在して配
置されたセンサのＭＲ素子を備えた円周状トラックに、
直列な磁気的情報を記録し、センサを磁気記録媒体上に
記録された磁気的情報の極めて近くに対向して配置する
ことも従来から知られている。直列な磁気的な情報は一
般的には記録媒体の周面の表面上に北極（Ｎ極）及び南
極（Ｓ極）として記録され、それらの極の間隔は、波長
（λ）とも呼ばれるが、高記録密度を達成するために、
従って記録された情報をより高い分解能で記録媒体の移
動中に読み取るために比較的小さい、限られた数の極の
みがエンコーダホイールのような記録媒体に記録され得
るため、予め定められた一般的には限られた数のパルス
が生成され得る０分解能は相対的に位相が変えられる関
係に配置された複数のＭＲ素子を有するセンサを使用す
ることにより改善されることが分かっている。即ち、Ｍ
Ｒ素子は互いに予め定められた距離だけ、磁気記録媒体
に記録された磁気的情報の間隔に従って離されている。

磁気記録媒体上の記録された各情報の間隔は情報数、従
って出力パルス数を増加して分解能、即ちセンサ感度を
改善するためにより小さくされるので、連続したＭＲ素
子の間隔も記録された各情報間のより小さな間隔に適応
して、より小さくされる。

〔発明が解決すべき課題〕

それ故、エンコーダホイールのような磁気記録媒体上に
記録された情報の特定の対応間隔に適応するため、異な
るＭＲ素子間隔を各々有する多数の異なるセンサが必要
とされる。結局、各直径のものには多数の異なるセンサ
が必要とされる。結局、各直径のものには多数の異なる
センサが必要とされる。結局、各直径のものには異なっ
た数の記録された磁気記録情報を有するような種々の直
径のエンコーダホイールの大量在庫を保持すること、及
びそれらの異なるエンコーダホイールの各々に対応する
種々のセンサを必要とする。従って、１つのセンサを使
用して、各々が互いに多くの予め定められた間隔で記録
された異なる数の磁気的情報を有する多数の異なる直径
のエンコーダホイールを検出でき、これによってエンコ
ーダホイールの移動の増進が高精度で検出できることが
望ましいであろう。

エンコーダの増進する移動を検出することの他に、移動
部材の絶対的変位、例えば、エンコーダホイールの結合
された電動機その他の装置の軸の回転数を測定すること
ができることがしばしば望ましい。従って、例えば、エ
ンコーダホイールのインデックストラック（エンコーダ
ホイールの周面の表面上のインデックストラックに磁気
的情報が記録される。）のような磁気記録媒体上に記録
された磁気的情報を検出するために同じ磁気抵抗センサ
を使用することも望ましい。磁気的に記録された増分及
びインデックス情報を検出する装置が、磁気ロータリエ
ンコーダ装置と題する、本件の対応米国特許出願の謹受
入が同時に米国において出願しｍＶｔ中の米国特許出願
に開示されている。

ＭＲセンサの別の問題は、磁気抵抗材が配置されてＭＲ
検出素子を形成する基板の表面に現れる温度勾配に起因
する。ＭＲ素子に電圧が印加されるときに発生する熱の
ためにＭＲ素子の配置関係に変化がしばしば生し、この
ため磁気的情報の検出が不正確になったり、されなかっ
たり、あるいは信号の振幅がかなり減少される。ＭＲ・
センサには、この熱勾配の問題を基板の表面を一定の温
度に維持する加熱手段を基板に増設することにより解決
しようとするものがある。この解決法は、電力消費及び
熱の散逸が増大し、加熱手段を収納するためにセンサを
大きくしなければならないため採用することはできない
。

従って、本発明の目的は、その内の各々の直径のホイー
ルが互いに対応の異なる間隔でホイールの周面上の増分
トラックに沿って記録された異なる磁気的情報を有する
、多数の異なる直径のエンコーダホイールで使用され得
るＭＲ素子アレイを備えた単一ＭＲセンサを提供するこ
とにある。

本発明の別の目的は、エンコーダホイールの周面上のイ
ンデックストラックに記録された磁気的情報を検出する
ために配置されたＭＲ素子を備えた付加アレイを上記単
一ＭＲセンサに提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、センサの怒度及び精度に影
響する熱勾配が実質的に無いＭＲセンサを提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に従えば、多数の異なる直径のエンコーダホイー
ルと共に使用され、その内の各々のホイールは、当該ホ
イールの周面に設けられ円周上を動く少なくとも１つの
トラックに、対応の異なる波長（λ）で記録された異な
る数の磁気的情報を有し得るようになっている磁気抵抗
（ＭＲ）変位センサが開示される。本発明の１つの特徴
に従えば、増分の情報をＭＲ素子の少なくとも２つの群
で検出するようにセンサは構成されており、その各群は
非磁性基板上の延在するストライブ形の互いに並行関係
にある多数のＭＲ素子を含んでいる。ＭＲ素子の各々は
、センサとエンコーダホイールとの間の相対的運動の方
向に対しては横の方向である縦方向に延在する。各ＭＲ
素子の回転方向における幅は波長（λ）より実質上手さ
い、更に本発明に従えば、上記群の各々は少なくとも３
つのＭＲ素子を含み、各群に関連する３つのＭＲ素子の
それぞれの第１の端部は互いに接続される。第１の群の
第１及び第２のＭＲ素子の間隔は運動方向における第１
の予め定められた距離であり、第１の群の第２及び第３
のＭＲ素子の間隔は、運動方向における第２の予め定め
られた距離だけ離されている。第２の群の第１及び第２
のＭＲ素子の間隔は運動方向における第３の予め定めら
れた距離だけ離されており、第２の群の第２及び第３の
ＭＲ素子の間隔は運動方向における第４の予め定められ
た距離だけ離されている。好適には、第２、第３及び第
５の距離は互いに実質的に等しく、第１及び第４の距離
は互いに実質的に等しい。第１の群に関連した３つのＭ
Ｒ素子の接続された第１の端部は第１の外部電源接続端
子を形成し、第２の群に関連した３つのＭＲ素子の接続
された第１の端部は第２の外部電源接続を形成する。更
に、本発明に従えば、上記群の各々に於けるＭＲ素子の
それぞれの第２の端部で出力接続端子を形成する手段は
縦方向に延在し、基板の１辺に沿って互いに並行な関係
で配置される。

本発明の別の特徴に従えば、第１及び第２の群に関連し
ていないＭＲ素子の第３の群が、ＭＲ素子の別の円周上
を動くトラックに記録されたインデックス磁気情報を検
出するために設けられている。インデックス群のＭＲ素
子は、非磁性基板上で互いに並行な関係で配置された延
在するストライブ形の素子であり、第１及び第２の群の
ＭＲ素子と実質的に対称に対向して縦方向に配置される
。インデックス群のＭＲ素子の幅は、磁気的に記録され
たインデックス情報の波長（λ）より実質上小さ（、イ
ンデックスＭＲ素子のそれぞれの第１の端部はまとめて
１つに接続される。インデックス接続端子を形成する手
段は、それぞれの第１の端部から、増分ＭＲ素子の出力
接続端子に隣接する位置へと延在する。インデックス群
のＭＲ素子の第２の端部は増分ＭＲ素子の第１及び第２
の群の１つの共通に接続された第１の端部に接続され、
インデックス群のＭＲ素子のその他のものの第２の端部
は、増分ＭＲ素子の第１及び第２の群のその他のものの
共通に接続された第１の端部に接続される。インデック
ス群のＭＲ素子は、ＭＲ素子の第１及び第２の群の間隔
に実質的に等しい距離だけ離されている。

さらに本発明に従えば、第１及び第２のｔ　ｉ　ｔｉ　
Ｖｔ端子を形成するＭＲ素子の共通に接続された端部は
、基板上でＭＲ素子を実質上取り囲んでヒートシンクを
形成し基板から電源接続端子へ熱を伝えるように配置さ
れ、これにより基板を実質的に一定の温度に維持する。

本発明のその他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参
照して以下の説明及び特許請求の範囲から容易に明らか
となるであろう。

〔実施例〕

次に図面を参照し特に第１図を考慮すると、本発明を具
体化する磁気抵抗センサが、磁気的情報の記録されたロ
ークリエンコーダホイールの橿めて近くに示されている
が、この情報はセンサ１０によって検出されるべきもの
である。エンコーダホイール１２は矢印１６によって略
示される方向に軸１４の回りを回転する。

磁気的情報はホイール１２の周面の表面１８上の、第１
図では２０及び２２で示されている円周上を動く１以上
のトラックに記録される。例として、第１図においてト
ラック２０は北（Ｎ）極と南（Ｓ）極の磁極の形により
λ１で示される間隔即ち波長で記録される磁気的情報を
含んでいる。磁気的情報は検出されて、エンコーダホイ
ール１２の増進運動を検出するために広く利用される。

記録された磁気的情報は、特定の応用に従い所望の分解
能を与える所与の直径を有するエンコーダホイールに関
して１回転当たりの所望数のパルス即ち極のカウントを
発生させるために選択される。

エンコーダホイール１２上に記録された磁気的情報は、
２４で示される点線に囲まれたＭＲ素子パターンアレイ
によって検出され、このＭＲ素子パターンはエンコーダ
ホイール１２の周面の表面１８に最も近いセンサｌＯの
表面に現れる。

応用の中には、始動位置からエンコーダホイールＩ２の
、従ってエンコーダホイール１２が取付られた軸その他
の回転部材の絶対的位置、即ち回転数を測定することが
望ましいものもある。エンコーダホイールの回転数は、
周面の表面１８上でインデックストラック２２に沿って
成る間隔即ち波長（λ、）で記録されている磁気的情報
を検出することによって測定される。インデックス磁気
情報は点線２６で囲んで略示されているＭＲ素子パター
ンアレイによって検出される。また、そのインデックス
ＭＲ素子パターンアレイは、エンコーダホイール１２の
周面の表面１８に最も近いセンサ１０の表面上に現れる
。

センサ１０は、２Ｂで略示されるｓ線管によって、機能
ブロック３０内に略示される信号検出兼調節回路に電気
的に結合される。導線管２日は、例えばフラットリボン
、フレキシブル、多重導線管のようなよく知られている
形のものでよい、フラントリボン導線管のようなよく知
られている形のものでよい。フラットリボン導線管を使
用すれば、比較的小形化されたセンサ１０の出力端子へ
の、典型的にはエラストマー接続又はゼブラ（Ｚｅｂｒ
ａ）ストリップによる電気接続が容易になり、これによ
りエンコーダホイール１２の周面の表面１８の極めて近
くにセンサを位置決めできる。

エンコーダホイール１２の半径方向の表面１５上に磁気
的情報を記録しこの極めて近くに磁気抵抗センサ１０を
置（ことも可能ではあるが、エンコーダホイールに取り
つけた軸が横方向に動く時のセンサに向かったり又はセ
ンサから離れたりするホイールの横方向の運動のために
、ホイールの半径方向の表面とセンサとの間隔が不安定
であるので、この配置は好適ではない。

エンコーダホイールの横方向の運動のためＭ＋？センサ
の感度が減少し、ＭＲ素子から得られた検出出力信号の
振幅も影響を受ける。典型的には、ＭＲ素子は磁界の影
響を受けると抵抗の２乃至３パーセントが変化するだけ
である。従って、磁気的情報とセンサとの間隔を増大又
は変化させると検出させた信号の振幅が減少又は影響を
受けるのであろう。一般に、第１図に示された配置によ
れば他の配置よりもかなりの利益をもたらすが、これは
周面の表面が高い精度を有するようにしてエンコーダホ
イールを製作し得るためであるが、これによりエンコー
ダホイールが回転するときのエンコーダホイールの周面
の表面とセンサとの間隔の変化を最小に、あるいは実質
的になくすことができる。結局、実質的に同し振幅出力
検出信号が、軸１４の回りのホイールの回転中のセンサ
ーに対するエンコーダホイール１２のすべての位置で生
成される。

次に第２図を参照すると、本発明を具体化するセンサ１
０が略示されており、センサと関連して使用されるエン
コーダホイールの増分情報トラック上に記録された磁気
的情報を検出するためのＭＰ素子の配置を示している。

このようにＭＲ素子を配置すれば、異なった間隔即ち波
長で各々記録された異なった数の磁気的情報を各々異な
った直径のホイールが含み得る、多数の異なった直径の
エンコーダでセンサを使用し得る。

センサ１０はさらに、センサと関連して使用される関連
エンコーダホイールのインデックス情報トラック上に記
録された磁気的情報を検出するためにＭＲ素子の配置さ
れたものを含む。

センサ１０は、関連エンコーダホイールの関連増分］・
う、りに記録された磁気的情報を検出する、まとめて３
２で示される磁気抵抗素子パターンを含んでおり、検出
された情報はホイールの相対的な回転運動を測定するた
めに利用される。まとめて３４で示される第２のＭＲ素
子パターンは、関連のＭＲ素子の関連のインデックス情
報トラックに記録された磁気的情報を検出するためのも
のであり、検出された情報はホイールの絶対的な回転運
動を測定するために利用される。ＭＲ素子パターン３２
．３４はよく知られている真空スパッタリング及びエツ
チング技法によりシングルチップの非磁性基板３６上に
形成される。

パターン３２のＭＲ素子はそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３、
Ｒ４，Ｒ５及びＲ６で示されており、複数の差動ブリッ
ジ回路の抵抗を形成するが、これらの抵抗素子はセンサ
の使用される関連のエンコーダホイールの波長及び直径
に従って予め定められているように相互接続されている
。ＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ６は延在したストライブ形の輪郭
を有し、以下において詳細に説明するように互いに並行
に予め定められた間隔で並んでいる。

ＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ６の各々は縦方向に延在し、それぞ
れ出力端子３８．４０．４２．４４．４Ｇ及び４日に接
続される。出力端子はＭＲ素子と同し磁気抵抗材で作ら
れており、これらの端子は、センサと第１図に示される
関連導線管との間の電気的接続点を形成するためのラン
ド（Ｌａｎｄ）ｊｆｆｆ域である。出力端子の反対側の
、ＭＲ素子Ｒ１，ｒ？２及びＲ３のそれぞれの端部は共
通に接続され、ＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ３の縦方向に対して
横に短い距離だけＭＲ素子Ｒ１の最も外側の縁をまわっ
て、ＭＲ素子Ｒ１に関連する出力端子３８に隣接する地
点まで延びて第１の電源接続端子５０を形成しており、
この接続端子は、導線管が取りつけられ外部電源からの
電圧が印加されるランド領域である。それらの出力端子
端部の反対側のＭＲ素子Ｒ４，Ｒ５及びＲ６のそれぞれ
の端部も共通に接続され、素子Ｒ４，Ｒ５及びＲ６に対
して横方向に基板３６の一辺５２に向かい更に完全にそ
れに沿って、且つ一部はＭＲ素子Ｒ６の最も外側の縁を
まわって、ＭＲ素子Ｒ６に関連する出力端子４８に隣接
した地点まで短い距離だけ延びて、第２の電源接続端子
５４を形成するが、この接続端子は、導線管が取りつけ
られ外部’ｉｓからの電圧が印加されるランド領域であ
る。ＭＲ素子Ｒ４，Ｒ５及びＲ６の共通に接続された端
部は、更にＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ８の縦方向に対して横の
方向をＭＲ素子Ｒ８の最も外側の縁に沿って延び、ＭＲ
素子Ｒ１乃至Ｒ６に関連する出力接続端子を含む基板３
６の辺５５の反対側の辺５６に沿ってＭＲ素子Ｒ７及び
Ｒ８の周囲を回って更に辺５２の反対側の基板３６の一
辺５８に沿った縦方向の部分まで延びている。端子３８
乃至４８．５０及び５４の幅は、エンコーダホイール上
の他の記録された磁電的情報の影響を最小にするためＭ
Ｒ素子Ｒ１乃至Ｒ８の幅より実質的に広（、これにより
誤りの、または低下した検出信号を生じさせる可能性を
実質上減少させることができる。

第２のＭＲ素子パターン３４は、並行に対向して配置さ
れ、且つＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ６の反対方向で縦方向に延
在するＭＲ素子Ｒ７及びＲ８を含んでいる０ＭＲ素子Ｒ
７の一端は素子Ｒ１乃至Ｒ３の共通接続端子に接続され
ている。また、ＭＲ素子Ｒ７の一端はＭＲ素子Ｒ４乃至
Ｒ６の共通接続端子に接続されている。

従って、ＭＲ素子Ｒ７の一端は端子５０に接続され、Ｍ
Ｒ素子Ｒ８の一端は端子５４に接続されている０ＭＲ素
子Ｒ７及びＲ８のそれぞれの対向する端部は共通に接続
され、また基板３６の辺５６に向かう縦方向に短い距離
だけ延び、次に横方向において端子３８乃至４８．５０
及び５４に隣接する地点まで続いていき基板３６の辺５
２から最も遠い端子５０の辺上でインデックス出力接続
端子６０を形成するが、この端子６０は導線管が取付ら
れるランド領域である。端子６０は出力端子５０と基板
３６の辺５８における端子５４の一部との中間に延在し
ている。端子６０の幅は、誤りのまたは劣化した検出信
号を生じさせ得る、エンコーダホイール上のその他の記
録された磁気的情報の影響を最小にするため、ＭＲ素子
Ｒ１乃至Ｒ８の幅よりもかなり広くしている。

第２図から判るように、磁気抵抗センサの構造は、電源
接続端子５０及び５４を形成するＭＲ素材が、ＭＲ素子
Ｒ１乃至Ｒ８を実質上取り囲みセンサ用ヒートシンクを
形成する基板表面の少なからぬ部分を覆っている。動作
においては、電力散逸に起因してＭＲ素子によって生成
された熱は１ｍ接続を介してＭＲ素子及び基板から伝わ
ってい＜、ＭＲ素子を他のＭＲ素子から離し得る局所的
な［ホントスポット（Ｈｏｔ　５ｐｏｔ）Ｊが最小にさ
れ、あるいは取り除かれて、これにより温度の安定性を
センサに与えＭＲ素子の間隔を高い精度で維持できる。

ヒートシンクとして作用する他に、電源接続を形成する
ＭＲ素材の装置は、ＭＲ素子について電磁抵抗干渉及び
雑音を遮蔽する平面状接地として作用する。

次ぎに第３図及び第４図を考慮すると、本発明に従うセ
ンサが略示されており、それぞれＭＲ素子の増分及びイ
ンデックス群から成る磁気抵抗素子Ｒ１乃至Ｒ８が関連
の記録媒体に関連して示されているが、この記録媒体に
おいては増分トラック６２及びインデックストラック６
４上に電磁気的情報が記録されている。

第４図は、センサの磁気抵抗素子Ｒ１乃至Ｒ６を略示し
ているが、これらは予め定められた介在的態様で選択的
に接続できて、磁気記録媒体上に記録されている磁気的
情報の所与の波長（λ）に各々対応する多数の関連ブリ
ッジ回路を形成する。第２図と関連して、上記のような
センサの構造に対応するＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ８及びそれ
ぞれの外部電源接続端子５０及び５４並びにインデック
ス端子６０が略示されている。

第３図に示されているように、ＭＲ素子の間隔は予め定
められており磁気記録媒体上の磁気的情報に関連してい
る。第３図において、ＭＲ素子Ｒ１とＲ２の間隔は距離
Ｄｌに、ＭＲ素子Ｒ２とＲ３の間隔は距離Ｄ２に、ＭＲ
素子Ｒ４とＲ５の間隔は距離Ｄ４に、そしてＭＲ素子Ｒ
５とＲ６の間隔は距１ｌｉｌＤ５に等しくなっている。

ＭＲ素子Ｒ１乃至Ｒ３からなる群とＭＲ素子Ｒ４乃至Ｒ
６からなる群の２つの群の間隔は距＃ｌＤ３に等しいが
、この距離はＭＲ素子Ｒ３とＲ４の間隔でもある。好適
な実施例においては、間隔Ｄ１は間隔Ｄ５に等しい、Ｄ
２．Ｄ３及びＤ４によって示されるようなＭＲ素子の間
隔は互いに等しい。

第４図に示されているＭＲ素子の配置から判るように、
対応の差動ブリッジ構成が、多数の異なる波長の磁気的
情報の各々に対してなされ得る０例えば、第３図におい
て、波長λ１によって表わされる磁気的に記録された情
報は、あるブリッジ構成により検出されるであろうが、
この構成においてＭＲ素子Ｒ２とＲ４は端子４０及び４
４を介して介在的態様で接続されて一つのブリッジ出力
端子を形成し、ＭＲ素子Ｒ３とＲ５は端子４２と４６を
介して介在的態様で接続されて第２のブリッジ出力端子
を形成する。従って、２つの異なる群の各々のＭＲ素子
間の間隔は、良く知られた検出技術に従い（λ１）２）
に等しい距離だけ離されている。更にまた、波長（λｌ
）を有する磁気的情報の検出に関連する各群のそれぞれ
のＭＲ素子間の間隔は、（λｌ／４）に等しい距離だけ
互いに離されており、群の間隔も（λ１／４）である。

上記のように、本発明のセンサは、異なる波長で記録さ
れた磁気的情報を検出するように構成され得る。

例えば、第３図に示されているように、（λ２）に等し
い波長は、それぞれ端子３日と４６とを介してＭＲ素子
Ｒ１と介在的態様で接続されて一つのブリッジ出力端子
を形成するＭＲ素子Ｒ１によって検出されるが、ＭＲ素
子Ｒ１とＲ５の間隔は（λ２／２）の奇数倍である。更
に、ＭＲ素子Ｒ２は、端子４０及び４８を介してＭＲ素
子Ｒ６と介在的態様で接続されて第２のブリッジ出力端
子を形成しており、この第２のブリッジ出力端子におい
てＭＲ素子Ｒ２及びＲ６の間隔が（λ２／２）の奇数倍
である。

第３図に示されてもいるが、インデックストラック６４
に記録されているインデックス情報を表わす磁気的情報
の波長は（λ、）として示されており、この情報はＭＲ
素子Ｒ７とＲ８によって検出され端子６０で出力インデ
ックス群号を供給する。従って、本発明に従いＭＲセン
サは、増分磁気情報を検出し感知することなくインデッ
クス磁気情報を検出及び感知するために使用される。

本発明に従うＭＲセンサの構造は、多数の異なる波長で
記録された磁気的情報を有する磁気記録媒体を検出する
ために使用され得るようになっており、そこにおいてＭ
Ｒ素子パターンアレイは、異なる波長の各々を検出する
ために必要な差動ブリッジ構成が基板上の磁気抵抗の領
域の複雑な経路の交差なしで、即ち両面基板構造技術な
しで得られるようになっている。従って、本発明に従う
センサは、基板上の単一パターンレイアウトから異なる
構成を得るため一般に必要とされるもっと複雑な組立て
法に比べて、組立てるのに比較的高くつくが、一方、同
時に本発明に従うセンサは多数の異なる波長で磁気記録
媒体に記録されている磁気的情報を検出することができ
る、ということが判っている。更に、本発明に従うセン
サは、磁気的情報が記録される磁気記録媒体の絶対的位
置を測定するために利用し得る磁気的に記録されたイン
デックス情報を検出するためのＭＲ素子パターンアレイ
も含んでいる。

また、センサ基板上の磁気抵抗材の配置によって、熱的
勾配が基板に実質上場れないようにし、結果として、Ｍ
Ｒ素子が互いに相対的に位置を変えることを防ぎ検出精
度を保証することができることも判っている。熱的安定
性の他に、センサ基板上の磁気抵抗材の配置により、Ｍ
Ｒ素子を電磁気干渉及び雑音から遮蔽するための電磁気
接地面を提供でき、結局、センサの全体的な性能の改善
をすることができる。

本発明の好適な実施例において、間隔Ｄ１及びＤ５は、
ＭＲ素子Ｒ１とＲ２の中心間距離及びＭＲ素子Ｒ５とＲ
６の中心間距離をそれぞれ表わしているが、１２０ミク
ロン（ｍｉｃｒｏｎ）である、ＭＲ素子Ｒ２とＲ３の中
心間距離、Ｒ３とＲ４の中心間距離、Ｒ５とＲ６の中心
間距離はそれぞれ距離Ｄ２．Ｄ３及びＤ４に対応するが
、１８８ミクロンである。基板の素材は非磁性的であり
、ソーダ石灰ガラスその他の好適なセラミック材料でよ
い。磁性抵抗素材は適当なパーマロイ材料であり、ＭＲ
素子Ｒ１乃至Ｒ８の各々の幅は２５ミクロンである。

異なった波長で記録された磁気的情報を含む多数の異な
った直径のエンコーダホイールを検知するように配置さ
れたＭＲ素子を有する磁気センサを上記のように説明し
た。当業者によれば、本発明の精神及び本旨を逸脱する
ことなく多くの変更と修正が上記の好適な実施例から成
し得ることが理解されよう。従って、本発明は、限定す
るためではなく例示するために説明されたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるＭＲセンサが、咳ＭＲセ
ンサによって検出されるべき磁気的情報を有するローク
リエンコーダと関連する配置を示す概略図であり・第２図は本発明の好適な実施例に従うＭＲセンサの構造
を略示し、第３図はＭＲ素子の増分群及びＭＲ素子のインデックス
群と関連するＭＲ素子を略示すると共にそれらと関連し
て使用される磁気的記録媒体の概略を表示し、第４図は
、介在した態様で選択的に接続されて、磁気記録媒体上
に記録されセンサによって検出されるべき磁気的情報の
波長（λ）に対応する関連したブリッジ回路を形成する
、本発明に従うセンサのＭＲ素子を示す回路図である。Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６・・・ＭＲ素子、ｌＯ・・・磁気抵抗変位センサ、１２１）・エンコーダホイール、２０．２２・・・トラック、３８．４０．４２，４４，４６．４８・出力端５０゜５４　・・外部電源出力接続端子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円周上を動く少なくとも１つのトラック（２０，
２２）に記録された複数の磁気的情報を有する多数の異
なる直径の磁気記録媒体ホィール（１２）であり、各々
が予め定められた一定の波長（λ）だけ離されている関
連の磁気的情報を有するようになっている上記の異なる
ホィールと共に使用され、上記磁気記録媒体に対向し隣
接して配置された磁気抵抗変位センサであつて、ＭＲ素子の少なくとも２つの群を有し、各群は非磁性基
板（３６）の表面上に互いに並行に並んだ第１の複数の
延在するストライプ形のＭＲ素子（Ｒ１Ｒ２Ｒ３；Ｒ４
Ｒ５Ｒ６）を含み、上記ＭＲ素子の各々は上記センサと
上記磁気記録媒体との間の相対的運動方向に対して横方
向である縦方向に延在し、上記ＭＲ素子の回転方向にお
ける幅は上記波長（λ）よりも実質的に小さくされてお
り、上記ＭＲ素子の各々は第１及び第２の端部を有し；上記群の各々は少なくとも３つのＭＲ素子を備えており
、各々の群に関連する上記ＭＲ素子の第１の端部はまと
めてひとつに接続され、上記第１の群における第１のＭ
Ｒ素子（Ｒ１）は、上記第１の群の第２のＭＲ素子（Ｒ
２）から上記運動方向において第１の予め定められた距
離（Ｄ１）だけ離されてなり、上記第１の群の第２のＭ
Ｒ素子（Ｒ２）は、上記第１の群の第３のＭＲ素子（Ｒ
３）から上記運動方向において第２の予め定められた距
離（Ｄ２）だけ離されてなり、上記第２の群の第１のＭ
Ｒ素子（Ｒ４）は上記第２の群の第２のＭＲ素子（Ｒ５
）から上記運動方向において、第３の予め定められた距
離（Ｄ４）だけ離されてなり、上記第２の群の第２のＭ
Ｒ素子（Ｒ５）は第３のＭＲ素子（Ｒ６）から上記運動
方向において第４の予め定められた距離（Ｄ５）だけ離
されてなり、上記第１の群の第３ＭＲ素子（Ｒ３）は、
上記第２の群の第１のＭＲ素子（Ｒ４）から第５の予め
定められた距離（Ｄ３）だけ離されてなり、上記第２の
距離（Ｄ２）、第３の距離（Ｄ４）及び第５の距離（Ｄ
３）は互いに実質的に等しく、上記第１の距離（Ｄ１）
及び第４の距離（Ｄ５）は互いに実質的に等しく且つ上
記第２の距離（Ｄ２）、第３の距離（Ｄ４）及び第５の
距離（Ｄ３）とは異なっており；上記ＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）
のそれぞれの第２の端部の各々で出力接続端子（３８，
４０，４２，４４，４６，４８）を形成する手段を更に
有し、上記出力端子は上記非磁性基板（３６）の一辺に
沿って並行に並んだ態様で縦方向に延在しており；上記第１の群に関連したＭＲ素子の接続された第１の端
部は第１の外部電源接続端子（５０）手段を形成し、上
記第２の群に関連したＭＲ素子の接続された第１の端部
は第２の外部電源接続端子（５４）手段を形成し；上記第１及び第２の外部電源接続端子（５０，５４）は
上記ＭＲ素子の第２の端部に設けられた出力接続端子（
３８，４０，４２，４４，４６，４８）に隣接する地点
まで延在しており；上記第１の群の３つのＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）の
１つの第２の端部は上記第２の群の３つのＭＲ素子（Ｒ
４，Ｒ５，Ｒ６）の１つの第２の端部への選択的外部接
続用に配置され上記の第１及び第２の群の３つのＭＲ素
子のうちの選択的に接続されたものの間の距離はλ／２
の奇数倍に実質的に等しく、上記第１の群の３つのＭＲ
素子の別の１つの第２の端部は上記第２の群の３つのＭ
Ｒ素子の別の１つの第２の端部への選択的外部接続用に
配置され、上記第１及び第２の群の３つのうちのＭＲ素
子の選択的に接続された別のものの間の距離はλ／２の
奇数倍に実質的に等しくされており；上記の第１の群の３つのＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）
のうちの選択的に接続されたものは、上記第１の群の３
つのＭＲ素子（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）の選択的に接続され
た別の１つから、且つ上記第２の群の３つのＭＲ素子の
うちの選択的に接続された別の１つからλ／４の奇数倍
に実質的に等しい距離だけ離されており、上記の第１及
び第２の群の３つのＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４
，Ｒ５，Ｒ６）のうちの上記のものの選択的に外部接続
された第２の端部は第１の出力接続をそれぞれ形成し、
上記の第１及び第２の群の３つのＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）のうちの上記の別のものの
選択的に外部接続された第２の端部はそれぞれ第２の出
力接続を形成することを特徴とする磁気抵抗変位センサ
。
（２）上記のＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５
，Ｒ６）の少なくとも２つの群とは関連せず、上記の増
分磁気的情報を有する円周状トラック（２０）とは別の
周上を動く少なくとも１つのトラック（２２）に記録さ
れたインデックス磁気情報を検出するＭＲ素子（Ｒ７，
Ｒ８）の第３の群を更に備え、当該第３の群は、上記非
磁性基板上で互いに並行に並べられ且つ上記第１の複数
のＭＲ素子に対向して縦に配置された第２の複数の延在
するストライプ形のＭＲ素子を含んでおり、上記第２の
複数のＭＲ素子の上記回転方向における幅は上記波長（
λ）よりも実質的に小さくされており且つ各々は第１及
び第２の端部を有し、上記第２の複数のＭＲ素子の第１
の端部は１つに接続され、上記第２の複数のＭＲ素子に
おける１つのものの第２の端部は、ＭＲ素子の上記第１
及び第２の群の共通に接続された第１の端部に接続され
、上記第２の複数のＭＲ素子のうちの別の１つの第２の
端部は、上記第１及び第２の群の他のものの共通に接続
された第１の端部に接続され、上記の第２の複数のＭＲ
素子の接続された第１の端部は、インデックス接続端子
（６０）を形成する手段を含み、上記非磁性基板（３６
）の上記の辺（５８）の方へ上記ＭＲ素子（Ｒ１，Ｒ２
，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６）の第２の端部に設けられた
出力接続端子（３８，４０，４２，４４，４６，４８）
に隣接する地点まで延在し、上記第３の群の上記ＭＲ素
子（Ｒ７，Ｒ８）はＭＲ素子の上記第１及び第２の群の
間隔に実質的に等しい距離（Ｄ３）だけ離されており、
ＭＲ素子の上記第１及び第２の群の間隔は上記第５の予
め定められた距離（Ｄ３）に等しいことを特徴とする請
求項１に記載の磁気抵抗変位センサ。
（３）上記第１の外部電源接続端子（５０，５４）は、
ＭＲ素子の上記第１、第２及び第３の群の上記ＭＲ素子
（Ｒ１〜Ｒ８）の各々の幅よりも実質的に広い幅を有し
、上記第１及び第２の群のうちの１つのＭＲ素子の最も
外側の１つ（Ｒ１，Ｒ６）の外側の面（５２，５８）及
び上記第３の群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）のうちの１つ
の外側の面（５２，５８）に実質上沿って縦方向に延び
、そして上記回転方向で基板を実質的に横切り、且つ上
記第１及び第２の群のうちの１つのＭＲ素子の最も外側
のもの（Ｒ１，Ｒ６）から最も離れた上記基板（３６）
の最も外側の部分（５６）で縦方向に上記基板に部分的
に沿って横方向に延在し、上記第２の外部電源接続端子
（５０，５４）は、上記ＭＲ素子（Ｒ１〜Ｒ８）の各々
の幅よりも実質的に大きい幅を有し、ほぼ縦方向に、そ
して上記第１及び第２の群の他方のＭＲ素子の最も外側
の１つ（Ｒ１，Ｒ６）の外側の面（５２，５８）並びに
上記第３の群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）の他方の外側の
面（５２，５８）に実質的に沿って延在し、上記第１及
び第２の外部電源接続端子（５０，５４）は、上記第１
、第２及び第３の群を実質的に囲み、上記基板の表面の
かなりの部分を覆い、これにより上記基板の表面に実質
的に熱勾配ができないようにでき、上記ＭＲ素子を雑音
及び電磁気干渉から遮蔽できることを特徴とする請求項
２に記載の磁気抵抗変位センサ。
（４）上記インデックス端子（６０）は、上記ＭＲ素子
（Ｒ１〜Ｒ８）の各々の幅よりも実質的に大きい幅を有
し、ほぼ縦方向に且つ上記第１及び第２の外部電源接続
端子（５０，５４）の中間に延在することを特徴とする
請求項３に記載の磁気抵抗変位センサ。
（５）上記ＭＲ素子のぞれぞれの第２の端部の各々の出
力接続端子（３８，４０，４２，４４，４６，４８）は
、上記ＭＲ素子と同じ磁気抵抗材で作られ、上記出力接
続端子の各々は上記ＭＲ素子（Ｒ１−Ｒ６）の幅よりも
実質的に広い幅を有することを特徴とする請求項１に記
載の磁気抵抗変位センサ。
（６）周上を動く少なくとも１つのトラック（２０，２
２）に記録される複数の磁気的情報を有する磁気記録エ
ンコーダホィールであり、予め定められた一定の波長λ
だけ隔てられた関連の磁気的情報を有する上記ホィール
と共に使用され、上記エンコーダホィールに対向し隣接
して配置される磁気抵抗変位センサであって、ＭＲ素子
の少なくとも１つの群を有し、該群の各々は、非磁性基
板の表面上で互いに並べられる少なくとも２つの延在す
るストライプ形のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）を有し、上記
センサ（１０）と上記エンコーダホィール（１２）との
間の相対的運動の方向に対して横方向である縦方向に上
記ＭＲ素子の各々は延在し、上記ＭＲ素子の回転方向に
おける幅は上記波長（λ）より実質的に小さく、上記Ｍ
Ｒ素子の各々は第１及び第２の端部を有し；更に、上記ＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）のそれぞれの第２の
端部の各々で出力接続端子を形成する手段を有し、上記
出力端子は上記非磁性基板の一辺に沿って互いに並行に
並んだ態様で縦方向に延在しており；上記の少なくとも
１つの群のＭＲ素子のうちの１つの第１の端部と、第１
の外部電源接続端子（５０，５４）を形成する手段とを
接続する第１の手段と；上記の少なくとも１つの群の上
記の１つのＭＲ素子の別のものの第１の端部と第２の外
部電源接続端子（５０，５４）を形成する手段とを接続
する第２の手段とを有し；上記の１つの群は、上記相対的運動の方向で互いに予め
定められた距離の間隔で隔てられており、共動するエン
コーダホィール（１２）のインデックストラック（２２
）に記録されている磁気的情報に対応する上記波長λと
上記間隔とは実質的に等しく、上記の１つの群のＭＲ素子のうちの上記の１つ及び別の
ものの第２の端部はインデックス接続端子（６０）を形
成するために共通に接続されていることを特徴とする磁
気抵抗変位センサ。
（７）上記の第１の外部電源接続端子（５０，５４）は
、上記の少なくとも１つの群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）
の各々の幅よりも実質的に大きい幅を有し、上記の少な
くとも１つの群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）の最も外側の
１つ（Ｒ８）の外側の面に実質的に沿って縦方向に延び
、上記の相対的運動方向で上記基板を実質的に横切り且
つ上記の少なくとも１つの群のＭＲ素子の上記の最も外
側の１つから最も離れた基板の最も外側の位置で縦方向
に上記基板に部分的に沿って横方向に延在し、上記第２の外部電源接続端子（５０，５４）は、上記の
少なくとも１つの群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）の各々の
幅より実質的に大きい幅を有し、ほぼ縦方向にそして上
記の少なくとも１つの群のＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）のも
う１つ（Ｒ７）の最も外側の面に実質的に沿って延在し
、上記第１及び第２の外部電源接続端子（５０，５４）は
上記ＭＲ素子（Ｒ７，Ｒ８）を実質的に取囲み、上記基
板（３６）のかなりの部分を覆ってヒートシンクを提供
し、これにより上記基板の表面に熱勾配が実質的に生じない
ようにでき且つ雑音及び電磁気干渉から上記基板を遮蔽
できることを特徴とする請求項６に記載の磁気抵抗変位
センサ。