JPH04307304A - リニアスケール - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアスケールに関し
、特に強磁性体薄膜を応用したリニアスケールに関する
。

【０００２】

【従来の技術】強磁性体薄膜を応用した位置検出素子は
、磁気信号に対して感度が優れているため、回転検出、
微小長さの測定、微小角度の測定を高い精度で行うため
の素子として、ロータリーエンコーダ、リニアエンコー
ダ等に応用されている。

【０００３】一層の高感度化の要求に対応するために、
強磁性体薄膜によって構成される抵抗ストライプに短冊
状シールドを並置した構造の磁気抵抗素子が特開昭５６
−３４１３４号公報、特開昭５７−７５４１６号公報等
で開示されている。

【０００４】また例えば、特公昭５４−４１３３５号公
報のように繰り返し磁気信号を発生する磁気記録媒体か
ら有限の距離を隔てた位置に磁気抵抗素子を直列に接続
し、接続部より出力を得るものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の磁気抵
抗素子は、いずれも強磁性体薄膜を用いているため図４
に示すように数１０ガウス〜１００ガウス程度の外部磁
場において飽和し、かつ磁場零の状態から飽和状態に至
る出力特性は曲線的に変化するため外部磁界強度、ある
いはマグネットの移動量等に対してリニアな出力を得る
ことが困難であるという問題点を有していた。

【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決するリ
ニアスケールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアスケール
は強磁性体薄膜により形式される、第１の磁気抵抗素子
群、すなわち各素子が同長、および同ギャップにて連続
的に折り返された構造を有する磁気抵抗素子群、および
単位素子長さを少なくとも２０％以上の一定の割合で減
少させ、かつ導体薄膜などで接続し、直列接続の構造を
呈し、前記第１の磁気抵抗素子群と直列に接続された第
２の磁気抵抗素子群を有する固定スケールと、第２の磁
気抵抗素子群中の各素子間隔に等しいピッチで周期的に
記録された目盛り、および、第１の磁気抵抗素子群上に
は至ることの出来ない位置に第２の磁気抵抗素子群中の
最長のパターン長以上の長手方向距離を有し、かつ第２
の磁気抵抗素子群中の素子配置間隔以下の幅を有し、幅
方向にＮ−Ｓ着磁を施された磁気記録媒体を有する移動
スケールを具備する手段によって成る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のリニアスケールの一実施例に
ついて図を参照して説明する。図１は、本発明の実施例
に関するリニアスケールを示す斜視図である。図１にお
いて、移動スケール用の基板１は、その材質は、例えば
、ガラス，プラスチック，セラミック，非磁性金属，有
機物などから成り、平滑面を維持できる材料なら何でも
採用することができる。マグネット２は、図１に示すよ
うに、幅方向にＮ−Ｓの極性を有するように着磁された
フェライトマグネットやプラスチックマグネット等が用
いられる。基板１上には、刻印、あるいは、印字された
目盛り３が設けられる。そして、基体１，マグネット２
，および目盛り３によって移動スケールが構成される。

【０００９】固定スケール用の基板４は、上記移動スケ
ール用の材料と同様で良いが、例えば、上質ガラス、シ
リコンウェハなど平滑な面に加工できるものが望ましい
。

【００１０】磁気抵抗素子群５および７は、Ｎｉ−Ｆｅ
，Ｎｉ−Ｃｏなど強磁性体材料を真空蒸着し、フォトリ
ソグラフィやエッチング工程を経て加工されて成る。

【００１１】第１の磁気抵抗素子群７は、長さが１〜２
ｍｍで、幅が１０〜２０μｍの抵抗素子を、等間隔のギ
ャップにて連続的に折り返す構造とする。

【００１２】第２の抵抗素子群５は、材質的には、第１
の抵抗素子群７のものと同等であるが、最長素子の２０
％以上の値を公差として変えながら直列に接続され、同
時に、それぞれの素子の配置間隔は、目盛り３と等しく
配置される。そして、配置の間隔は、１０μｍ以上の大
きさに設定される。図１において、導電膜６，Ｖｃｃ端
子８，ｏｕｔ端子９，Ｇ端子１０が配設される。

【００１３】図２は、本発明のリニアスケールの実施例
を示す平面図である。

【００１４】図３は、図２の実施例のＶｃｃ端子８−Ｇ
端子１０間にＤＣ電圧を印加した状態にて移動スケール
をスライドさせた時のｏｕｔ端子９−Ｇ端子１０間の電
圧と移動距離との関係を示すグラフである。

【００１５】図３において、ΔＬは、固定スケール上の
第２の磁気抵抗素子群５の配置間隔であり、ΔＶは、磁
気抵抗素子単体の飽和時の抵抗変化率Δρ／ρに対して

【００１６】

【数１】

【００１７】の比例関係にある。

【００１８】飽和時のΔρ／ρは、ほぼ２．５％の常数
と考えて良い。この時、移動スケール上のマグネットが
、第２の磁気抵抗素子５のうち、最も長いものからｎ番
目（ｎ；自然数）の素子の上にある時、ｏｕｔ端子９の
電圧変化分ΔＶは、最も長い素子長をＬとした時、

【０
０１９】

【数２】

【００２０】の関係がある。

【００２１】図３におけるΔＬ、すなわち、第２の磁気
抵抗素子群５の配置間隔を小さくすることにより、Ｖ−
Ｌ特性をよりリニアな（線形な）関係に導くことも可能
である。

【００２２】出力電圧Ｖは実効的には、

【００２３】

【数３】

【００２４】と表現される。（ｍ，ｎは自然数，ｒＬは
単位長当りの素子抵抗値、ｒ０　は第１の磁気抵抗素子
群の抵抗値を示す。）

【００２５】また、磁気抵抗素子・薄膜パターン形成は
、フォトリソグラフィ工程により行われるため、素子間
ピッチを自由に設定でき、このことにより、Ｖ−Ｌ特性
の直線性の改善を行うことも容易である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、磁気抵抗
素子の外部磁場に対する飽和特性を利用しながら素子長
、およびパターン間距離、磁気記録媒体との相互関係に
特徴付けを行うことによってリニアスケールとして、移
動スケールの移動距離Ｌと、出力電圧Ｖとの間にＶ（Ｌ
）≒Ｋ×Ｌという、ほぼ直線的な出力を得ることができ
、アナログ出力を得るリニアスケールを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアスケールの一実施例に関する斜
視図である。

【図２】本発明の実施例に関するリニアスケールの平面
図である。

【図３】電圧と移動距離との関係を示すグラフである。

【図４】従来の磁気抵抗素子の特性を示すグラフである
。

【符号の説明】

１　　移動スケール基板 ２　　マグネット ３　　移動スケール目盛り ４　　固定スケール基板 ５，７　　磁気抵抗素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性体薄膜により構成される第１および
   第２の磁気抵抗素子群を有する固定スケールと、前記第
   ２の磁気抵抗素子群の素子間隔に等しいピッチで周期的
   に記録された目盛り、および第１の磁気抵抗素子群上面
   には至ることのできない位置に、第２の磁気抵抗素子群
   中の最長のパターン以上の長手方向距離を有し、同時に
   、第２の磁気抵抗素子群中の素子ピッチ以下の幅を有し
   、幅方向にＮ−Ｓ極性をなす着磁を施される磁気記録媒
   体を有する移動スケールを具備することを特徴とするリ
   ニアスケール。