JPH0882532A - Magnetic field detecting head and position detector - Google Patents

Magnetic field detecting head and position detector

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JPH0882532A
JPH0882532A JP6219003A JP21900394A JPH0882532A JP H0882532 A JPH0882532 A JP H0882532A JP 6219003 A JP6219003 A JP 6219003A JP 21900394 A JP21900394 A JP 21900394A JP H0882532 A JPH0882532 A JP H0882532A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic field
bias
gmr
elements
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Application number
JP6219003A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Kusumi
雅昭 久須美
Hiroshi Kano
博司 鹿野
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Sony Magnescale Inc
Sony Corp
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0882532A publication Critical patent/JPH0882532A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve the drift and the amplitude fluctuation of a detected voltage. CONSTITUTION: A first magnetoresistance effect element 12, a bias conducting film 13 and a second magnetoresistance-effect element 14 are laminated and formed sequentially on a substrate through insulating layers 11a, 11b and 11c. A specified bias current is made to flow through the biasing conductive film 13. Bias magnetic fields in the reverse directions to each other are applied on the first and second magnetoresistance-effect elements 12 and 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば工作機械や産業機
械、精密測長・測角装置等に適用される磁気式のスケー
ル、ロータリーエンコーダ等に使用して好適な磁界検出
ヘッド及び位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field detection head and position detection device suitable for use in, for example, magnetic scales, rotary encoders, etc., applied to machine tools, industrial machines, precision measuring and angle measuring devices, etc. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、工作機械や産業機械、精密測長・
測角装置等に適用される磁気式のスケール、ロータリー
エンコーダ等の位置検出装置の磁界検出ヘッドとして、
Fe−Ni(パーマロイ)、Ni−Co等の薄膜による
磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子(MR素子)
が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, machine tools, industrial machines, precision length measurement,
As a magnetic field detection head for position detection devices such as magnetic scales and rotary encoders applied to angle measuring devices,
Magnetoresistive effect element (MR element) utilizing the magnetoresistive effect of a thin film of Fe-Ni (permalloy), Ni-Co, etc.
Is used.

【0003】斯るMR素子を使用した磁界検出ヘッドを
適用した位置検出装置としては例えば図13に示す如き
構成が採られている。
As a position detecting device to which a magnetic field detecting head using such an MR element is applied, for example, a structure as shown in FIG. 13 is adopted.

【0004】即ち、図13において、1は磁気スケール
を示し、この磁気スケール1は磁気記録媒体として平角
断面形状のガラス基材の表面に磁性体を無電解メッキで
2〜3μm被着したものを用い、この磁気記録媒体に通
常の磁気記録ヘッドで長手方向に一定の波長λ例えば4
0μmでスケール1aを記録したものである。
That is, in FIG. 13, reference numeral 1 denotes a magnetic scale. This magnetic scale 1 is a magnetic recording medium in which a magnetic material is deposited by electroless plating on a surface of a glass base material having a rectangular cross section by 2 to 3 μm. This magnetic recording medium is used with an ordinary magnetic recording head with a constant wavelength λ, for example, 4 in the longitudinal direction.
The scale 1a is recorded at 0 μm.

【0005】この磁気スケール1に対して、その長手方
向に相対的に移動する如く、この磁界検出ヘッド2を設
ける。この磁界検出ヘッド2はその検出面がこの磁気ス
ケール1と一定の間隔を保って、この磁気スケール1の
長手方向に相対変位する如く、図示しない保持機構に保
持する如くする。
The magnetic field detecting head 2 is provided so as to move relative to the magnetic scale 1 in the longitudinal direction thereof. The magnetic field detection head 2 is held by a holding mechanism (not shown) so that its detection surface keeps a constant distance from the magnetic scale 1 and is relatively displaced in the longitudinal direction of the magnetic scale 1.

【0006】ところで斯るMR素子の抵抗値−磁界特性
は図14の曲線aに示す如くであり、このMR素子を使
用した磁界検出ヘッド2においては高精度、高分解能を
実現するため、このMR素子にバイアス磁界例えばHb
を印加し、この曲線aの直線性の良い点bをバイアス点
として動作させるようにすると共にこのMR素子の温度
特性を補償すべく図15、図16に示す如きブリッジ構
成としていた。
By the way, the resistance value-magnetic field characteristic of such an MR element is as shown by the curve a in FIG. 14, and in the magnetic field detection head 2 using this MR element, in order to realize high precision and high resolution, this MR element is used. Bias magnetic field such as Hb
Is applied to act as a bias point at the point b having a good linearity of the curve a, and the bridge structure as shown in FIGS. 15 and 16 is adopted in order to compensate the temperature characteristic of the MR element.

【0007】この磁界検出ヘッド2は例えば図15に模
式的に示す如く、4つのMR素子R 1 ,R2 ,R3 及び
4 で形成する。即ち4つのMR素子R1 ,R2
3 ,R 4 を磁気スケール1の長手方向に沿って順次配
すると共にMR素子R1 とR2 との間隔及びR3 とR4
との間隔を夫々磁気スケール1の記録波長λの1/2と
し、MR素子R2 とR3 との間隔をλ/4とする如くす
る。
This magnetic field detection head 2 is shown in FIG.
As shown in the formula, four MR elements R 1, R2, R3as well as
RFourTo form. That is, four MR elements R1, R2,
R3, R FourAre sequentially arranged along the longitudinal direction of the magnetic scale 1.
And MR element R1And R2Interval with and R3And RFour
And the recording wavelength λ of the magnetic scale 1,
MR element R2And R3And the distance between and is λ / 4
It

【0008】またMR素子R1 及びR3 の夫々の一端に
所定の正電圧+Vを供給すると共にMR素子R2 及びR
4 の夫々の一端に所定の負電圧−Vを供給し、MR素子
1及びR2 の夫々の他端を互いに接続し、この接続点
より一方の検出端子Vout1を導出すると共にMR素子R
3 及びR4 の夫々の他端を互に接続し、この接続点より
他方の検出端子Vout2を導出する。
A predetermined positive voltage + V is supplied to one end of each of the MR elements R 1 and R 3 and the MR elements R 2 and R 3 are
4 supplies a predetermined negative voltage -V to one end of each of, the MR element with connecting the MR elements R 1 and R 2 each of the other ends to each other, to derive the one detection terminal Vout1 from the connection point R
The other ends of 3 and R 4 are connected to each other, and the other detection terminal Vout2 is derived from this connection point.

【0009】この例においてはMR素子R1 ,R2 ,R
3 及びR4 に対し、夫々の上側に絶縁層を介して夫々バ
イアスパターン4を配し、この夫々のバイアスパターン
4に夫々同一方向のバイアス電流を図16Aに矢印で示
す方向に流す。このバイアス電流の大きさは図14のb
点がバイアス点となるバイアス磁界Hbを発生するもの
とする。
In this example, the MR elements R 1 , R 2 , R
Bias patterns 4 are provided on the upper sides of 3 and R 4 via an insulating layer, and bias currents in the same direction are applied to the bias patterns 4 in the directions indicated by arrows in FIG. 16A. The magnitude of this bias current is b in FIG.
A bias magnetic field Hb whose point is a bias point is generated.

【0010】この図15例のMR素子R1 ,R2
3 ,R4 の配置関係は図16Aに示す如くR1 とR2
との間隔及びR3 とR4 との間隔は夫々λ/2であり、
2 とR 3 との間隔はλ/4である。
The MR element R of the example of FIG.1, R2,
R3, RFourThe arrangement relationship of R is as shown in FIG. 16A.1And R2
Interval with and R3And RFourAnd the distance between them is λ / 2,
R2And R 3The distance between and is λ / 4.

【0011】この磁界検出ヘッド2の等価回路は図16
Bに示す如くMR素子R1 及びR2の直列回路とMR素
子R3 及びR4 の直列回路とが並列に接続され、MR素
子R 1 とR2 との接続点及びMR素子R3 とR4 との接
続点より夫々一方及び他方の検出端子Vout1及びVout2
を導出したブリッジ構成である。図13において、7は
磁界検出ヘッド2にバイアス電流、所定の動作電圧を供
給すると共に検出電圧信号を得る為のフレキシブルプリ
ント配線板である。
An equivalent circuit of the magnetic field detecting head 2 is shown in FIG.
MR element R as shown in B1And R2Series circuit and MR element
Child R3And RFourIs connected in parallel with the series circuit of
Child R 1And R2Connection point and MR element R3And RFourContact with
One and the other detection terminals Vout1 and Vout2 respectively from the continuation point
Is a bridge configuration derived from. In FIG. 13, 7 is
Provide a bias current and a predetermined operating voltage to the magnetic field detection head 2.
A flexible pre-supply for supplying the detected voltage signal while supplying
It is a wiring board.

【0012】この例において、磁気スケール1に対し磁
界検出ヘッド2を相対的に移動したときにはMR素子R
1 ,R2 ,R3 及びR4 の夫々の抵抗値の変化は図4
A,B,C及びDに示す如くで、MR素子R1 及びR2
とR3 及びR4 との夫々の抵抗変化の位相差は夫々18
0度であり、検出端子Vout1及びVout2には図4E及び
Fに示す如く、90度位相差の検出電圧信号が得られ、
この検出電圧信号により磁気スケール1と磁界検出ヘッ
ド2との相対的移動距離を測定することができる。
In this example, when the magnetic field detection head 2 is moved relative to the magnetic scale 1, the MR element R
The change in the resistance value of each of 1 , R 2 , R 3 and R 4 is shown in FIG.
MR elements R 1 and R 2 as shown in A, B, C and D.
And the phase difference of the resistance change between R 3 and R 4 is 18
0 degree, and detection voltage signals with a 90 degree phase difference are obtained at the detection terminals Vout1 and Vout2 as shown in FIGS. 4E and 4F.
With this detection voltage signal, the relative movement distance between the magnetic scale 1 and the magnetic field detection head 2 can be measured.

【0013】斯る従来例においては、MR素子R1 ,R
2 ,R3 ,R4 によりブリッジ構成としており、MR素
子R1 及びR2 とR3 及びR4 との夫々の抵抗変化の位
相差が夫々180度であるので、温度等の影響によりこ
の抵抗変化が変動したときにも、この変動を互にキャン
セルすることができる。
In such a conventional example, the MR elements R 1 , R
2 , R 3 and R 4 form a bridge structure, and the phase difference of the resistance change of each of the MR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 is 180 degrees. Even when the changes fluctuate, the fluctuations can be canceled by each other.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】然しながら、図15例
に示す如き磁界検出ヘッド2において、MR素子R1
びR2 とR3 及びR4 との夫々の抵抗変化の位相差を正
確には180度となる配置関係とすることは比較的困難
である不都合がある。
However, in the magnetic field detecting head 2 as shown in the example of FIG. 15, the phase difference between the resistance changes of the MR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 is exactly 180. There is an inconvenience that it is relatively difficult to establish a proper arrangement relationship.

【0015】またMR素子R1 及びR2 とR3 及びR4
とは夫々配置関係で磁気スケール1の長手方向にλ/2
ずれており、このMR素子R1 ,R2 ,R3 ,R4 は抵
抗体であるので当然電流を流すことによって発熱し、自
身の温度が上昇することとなるが、このMR素子R1
びR2 とR3 及びR4 とは夫々磁気スケール1の長手方
向にλ/2ずれており、それぞれの温度上昇が異なると
共に磁気スケール1よりの磁界変動が異なることがあ
る。このためMR素子R1 ,R2 ,R3 ,R4 間で抵抗
値及び変化率が変動し、検出電圧のドリフトや振幅の変
動が起き高精度、高分解能の悪化をもたらす不都合があ
った。
The MR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4
And λ / 2 in the longitudinal direction of the magnetic scale 1 due to their respective positional relationships.
Displacement and, since the MR element R 1, R 2, R 3 , R 4 is a resistor to generate heat by flowing course current, the temperature of itself is able to rise, the MR elements R 1 and R 2 , R 3 and R 4 are respectively deviated by λ / 2 in the longitudinal direction of the magnetic scale 1, and their respective temperature rises may differ and the magnetic field variation from the magnetic scale 1 may differ. For this reason, the resistance value and the rate of change fluctuate among the MR elements R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 , which causes the drift of the detection voltage and the fluctuation of the amplitude, resulting in the deterioration of high precision and high resolution.

【0016】本発明は斯る点に鑑み検出電圧のドリフト
や振幅変動を改善することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to improve drift and amplitude fluctuation of a detection voltage.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明磁界検出ヘッドは
例えば図1に示す如く基板1上にそれぞれ絶縁層11
a,11b,11cを介して順番に第1の磁気抵抗効果
素子12、バイアス用導電膜13及び第2の磁気抵抗効
果素子14を積層して形成し、このバイアス用導電膜1
3に所定のバイアス電流を流し、この第1及び第2の磁
気抵抗効果素子12及び14に互に逆方向のバイアス磁
界Hb及び−Hbを印加するようにしたものである。
A magnetic field detecting head according to the present invention has an insulating layer 11 on a substrate 1 as shown in FIG. 1, for example.
The first magnetoresistive effect element 12, the bias conductive film 13 and the second magnetoresistive effect element 14 are laminated in this order via a, 11b and 11c, and the bias conductive film 1 is formed.
3, a predetermined bias current is made to flow, and bias magnetic fields Hb and -Hb in opposite directions are applied to the first and second magnetoresistive effect elements 12 and 14, respectively.

【0018】また本発明磁界検出ヘッドは例えば図1に
示す如く、上述において、この第1及び第2の磁気抵抗
効果素子12及び14として導体層12a,14a及び
磁性層12b,14bとが交互に積層されて成る人工格
子膜構造の磁気抵抗効果素子を用いたものである。
In the magnetic field detecting head of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the conductor layers 12a and 14a and the magnetic layers 12b and 14b are alternately used as the first and second magnetoresistive effect elements 12 and 14 in the above description. A magnetoresistive effect element having an artificial lattice film structure formed by stacking layers is used.

【0019】本発明位置検出装置は図1、図2、図3に
示す如く磁気情報1aが記録された磁気記録媒体1と、
この磁気記録媒体1に対し、相対変化可能で、この磁気
情報1aを検出する磁界検出部2とを有し、検出された
この磁気情報1aより、この磁気記録媒体1とこの磁界
検出部2との相対変位量或いは相対移動速度を計測する
ことができるようにした位置検出位置において、この磁
界検出部2に上述磁界検出ヘッドを用いたものである。
The position detecting apparatus of the present invention comprises a magnetic recording medium 1 on which magnetic information 1a is recorded as shown in FIGS. 1, 2 and 3.
The magnetic recording medium 1 has a magnetic field detecting section 2 that can change relative to the magnetic recording medium 1 and detects the magnetic information 1a. Based on the detected magnetic information 1a, the magnetic recording medium 1 and the magnetic field detecting section 2 are detected. The above-mentioned magnetic field detection head is used for the magnetic field detection unit 2 at the position detection position where the relative displacement amount or relative movement speed of (1) can be measured.

【0020】[0020]

【作用】本発明によれば順番に第1の磁気抵抗効果素子
12、バイアス用導電膜13及び第2の磁気抵抗効果素
子14を積層形成しているのでバイアス用導電膜13に
バイアス電流を流すことにより、この第1及び第2の磁
気抵抗効果素子12及び14に同じ大きさで、互に逆方
向のバイアス磁界Hb及び−Hbを印加することがで
き、之等第1及び第2の磁気抵抗効果素子12及び14
の抵抗値の変化の位相差を正解に180度とすることが
できると共にこの第1及び第2の磁気抵抗効果素子12
及び14を積層しているので温度上昇が等しく且つ磁気
記録媒体1より受ける磁界が等しく、検出電圧のドリフ
トや振幅変動を改善でき、高精度、高分解能の変位量或
いは移動速度の計測ができる。
According to the present invention, since the first magnetoresistive effect element 12, the biasing conductive film 13 and the second magnetoresistive effect element 14 are sequentially laminated, a bias current is passed through the biasing conductive film 13. As a result, bias magnetic fields Hb and −Hb having the same magnitude and opposite directions can be applied to the first and second magnetoresistive effect elements 12 and 14, and the first and second magnetic resistance elements can be applied. Resistance effect elements 12 and 14
The phase difference of the change in the resistance value of can be set to 180 degrees as a correct answer, and the first and second magnetoresistive effect elements 12 can be obtained.
Since 14 and 14 are laminated, the temperature rise is the same and the magnetic field received from the magnetic recording medium 1 is the same, the drift of the detection voltage and the amplitude fluctuation can be improved, and the displacement amount or the moving speed can be measured with high accuracy and high resolution.

【0021】また本発明によればこの第1及び第2の磁
気抵抗効果素子12及び14として導体層12a,14
aと磁性層12b,14bとが交互に積層されて成る人
工格子膜構造の磁気抵抗効果素子(GMR素子)を使用
したもので、このGMR素子は図5の曲線dに示す如く
外部印加磁界に対する磁気抵抗変化率の特性は従来のパ
ーマロイ等のMR素子に比べ抵抗変化率が大きく且つ高
い感度を有しており、このGMR素子を使用したときに
は磁気記録媒体1と磁界検出ヘッド2とのクリアランス
(間隔)を大きくでき、保護膜層を厚くするか或いは薄
板金属材料でGMR素子の表面を保護することができ検
出面の損傷が起きにくい高精度、高分解能な位置検出装
置を得ることができる。
Further, according to the present invention, the conductor layers 12a and 14 are used as the first and second magnetoresistive effect elements 12 and 14, respectively.
A magnetoresistive effect element (GMR element) having an artificial lattice film structure in which a and magnetic layers 12b and 14b are alternately laminated is used, and this GMR element responds to an externally applied magnetic field as shown by a curve d in FIG. The characteristic of the magnetoresistance change rate is that the resistance change rate is large and has high sensitivity as compared with the conventional MR element such as permalloy, and when this GMR element is used, the clearance between the magnetic recording medium 1 and the magnetic field detection head 2 ( It is possible to obtain a high-precision, high-resolution position detecting device in which the distance) can be increased, the protective film layer can be thickened, or the surface of the GMR element can be protected by a thin plate metal material, and the detection surface is less likely to be damaged.

【0022】また、従来のMR素子におけるクリアラン
スと同等のクリアランスでこのGMR素子を用いる場合
には更に記録波長を短くすることができるため、より高
密度、高分解能の位置検出装置を得ることができる。
Further, when this GMR element is used with a clearance equivalent to the clearance in the conventional MR element, the recording wavelength can be further shortened, so that a position detecting device with higher density and higher resolution can be obtained. .

【0023】[0023]

【実施例】以下図面を参照して本発明磁界検出ヘッド及
び位相検出装置の実施例につき説明する。本例による位
置検出装置は図13と同様に、磁気スケールを設ける。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of a magnetic field detecting head and a phase detecting device of the present invention will be described below with reference to the drawings. The position detecting device according to the present example is provided with a magnetic scale as in FIG.

【0024】この磁気スケール1は磁気記録媒体として
平角断面形状のガラス基材の表面に磁性体を無電解メッ
キで2〜3μm被着したものを用い、この磁気記録媒体
に通常の磁気記録ヘッドで長手方向に一定波長λ例えば
40μmでスケール1aを記録したものである。
The magnetic scale 1 used as a magnetic recording medium is a glass substrate having a rectangular cross-section and a magnetic substance deposited on the surface by electroless plating by 2 to 3 μm. The scale 1a is recorded in the longitudinal direction at a constant wavelength λ, for example 40 μm.

【0025】この磁気スケール1に対して、その長手方
向に相対的に移動する如く、磁界検出ヘッド2を設け
る。この磁界検出ヘッド2はその検出面がこの磁気スケ
ール1と一定の間隔を保って、この磁気スケール1の長
手方向に相対変化する如く、図示しない保持機構に保持
する如くする。
A magnetic field detecting head 2 is provided so as to move relative to the magnetic scale 1 in the longitudinal direction thereof. The magnetic field detecting head 2 is held by a holding mechanism (not shown) so that its detecting surface keeps a constant distance from the magnetic scale 1 and changes relative to the longitudinal direction of the magnetic scale 1.

【0026】本例においては、この磁界検出ヘッド2と
して図1、図2、図3に示す如きものを使用する。この
図1は本例による磁界検出ヘッドの基本構成の断面図を
示す。この図1を参照してこの磁界検出ヘッドの基本構
成につき説明するに、ガラス基板、又はアルミ基板10
上に例えばSiO2 の絶縁層11aを設け絶縁基板とす
る。
In this embodiment, the magnetic field detecting head 2 shown in FIGS. 1, 2 and 3 is used. FIG. 1 is a sectional view of the basic structure of the magnetic field detecting head according to this example. To explain the basic structure of the magnetic field detecting head with reference to FIG. 1, a glass substrate or an aluminum substrate 10 will be described.
An insulating layer 11a made of, for example, SiO 2 is provided on the upper surface to serve as an insulating substrate.

【0027】このガラス基板、又は絶縁層11a上に磁
性層例えばCoFeNi磁性合金例えばFe18Co10
72、Fe16Co20Ni64の層12bと導体層例えばC
u層12aとから成る人工格子多層膜をスパッタリング
装置を使用して作成する。
A magnetic layer such as CoFeNi magnetic alloy such as Fe 18 Co 10 N is formed on the glass substrate or the insulating layer 11a.
i 72 , a layer 12b of Fe 16 Co 20 Ni 64 and a conductor layer such as C
An artificial lattice multilayer film including the u layer 12a is formed using a sputtering device.

【0028】この場合このCoFeNi磁性合金層12
bは1nm、Cu層12aは2.2nmの厚さで、それ
ぞれ交互に20層ずつの成膜とし、人工格子膜構成の磁
気抵抗効果素子(GMR素子)12を形成する。
In this case, the CoFeNi magnetic alloy layer 12
b has a thickness of 1 nm, and the Cu layers 12a have a thickness of 2.2 nm. The layers are alternately formed into 20 layers to form a magnetoresistive effect element (GMR element) 12 having an artificial lattice film structure.

【0029】このGMR素子12上に例えばSiO2
絶縁層11bを設け、この絶縁層11b上にこのGMR
素子12と重なって積層する如く例えばAuによりバイ
アス用導電膜13を形成する。
An insulating layer 11b of, for example, SiO 2 is provided on the GMR element 12, and the GMR is formed on the insulating layer 11b.
The bias conductive film 13 is formed of, for example, Au so as to be stacked so as to overlap the element 12.

【0030】このバイアス用導電膜13上に図1に示す
如く、例えばSiO2 の絶縁層11cを設け、この絶縁
層11c上にこのバイアス用導電膜13と重なって積層
する如く、磁性層例えばCoFeNi磁性合金層14b
と導体層例えばCu層14aとから成る人工格子多層膜
をスパッタリング装置を使用して作成する。
As shown in FIG. 1, an insulating layer 11c made of, for example, SiO 2 is provided on the bias conductive film 13, and a magnetic layer such as CoFeNi is formed so as to be stacked on the insulating layer 11c so as to overlap the bias conductive film 13. Magnetic alloy layer 14b
An artificial lattice multi-layered film composed of a conductor layer such as a Cu layer 14a is formed by using a sputtering device.

【0031】この場合、このCoFeNi磁性合金の層
14bは1nm、Cu層14aは2.2nmの厚さで、
それぞれ交互に20層ずつの成膜とし、人工格子膜構成
の磁気抵抗効果素子(GMR素子)14を形成する。こ
のGMR素子14上に図1に示す如くレジスト等で保護
膜15を被着する。
In this case, the CoFeNi magnetic alloy layer 14b has a thickness of 1 nm, and the Cu layer 14a has a thickness of 2.2 nm.
20 layers are alternately formed to form a magnetoresistive effect element (GMR element) 14 having an artificial lattice film structure. A protective film 15 is deposited on the GMR element 14 with a resist or the like as shown in FIG.

【0032】この人工格子膜12a,12b,14a.
14b及びバイアス用導電膜13はフォトリソグラフィ
技術を利用し、所定大きさの短冊状のパターンを形成す
る。またこの場合、人工格子膜構造の磁気抵抗効果素子
12,14が検出する磁気情報1aが記録された磁気ス
ケール1の磁化方向(印加磁界方向)と相対移動する方
向に直角な方向に磁化容易軸が存する如くする。
The artificial lattice films 12a, 12b, 14a.
14b and the bias conductive film 13 are formed into a strip-shaped pattern of a predetermined size by using a photolithography technique. In this case, the easy axis of magnetization is perpendicular to the direction of relative movement to the magnetization direction (applied magnetic field direction) of the magnetic scale 1 on which the magnetic information 1a detected by the magnetoresistive effect elements 12 and 14 having the artificial lattice film structure is recorded. As it exists.

【0033】また、図1において、16及び18は夫々
GMR素子12及び14に電圧を供給する引出導体、1
7はバイアス用導電膜13に電流を供給する引出導体を
示す。
Further, in FIG. 1, 16 and 18 are lead conductors for supplying a voltage to the GMR elements 12 and 14, respectively.
Reference numeral 7 indicates a lead conductor for supplying a current to the bias conductive film 13.

【0034】斯る図1においてバイアス用導電膜13に
図示の如く電流を流したときはこのバイアス用導電膜1
3の周囲に矢印で示す方向の磁界が生じ、このバイアス
用導電膜13の下及び上にあるGMR素子12及び14
には夫々同じ大きさの逆方向のバイアス磁界Hb及び−
Hbを印加することとなる。
When a current is applied to the bias conductive film 13 as shown in FIG. 1, the bias conductive film 1 is supplied.
A magnetic field in the direction indicated by the arrow is generated around 3 and the GMR elements 12 and 14 below and above this bias conductive film 13 are formed.
Are respectively bias magnetic fields Hb and −b of the same magnitude in opposite directions.
Hb will be applied.

【0035】従ってこのGMR素子12及び14は夫々
例えば図14の点b及びこれに対称な点cを夫々バイア
ス点として動作することとなり、この図14に示す如く
外部磁界の変化に対して180度位相の逆転した抵抗変
化をする。
Therefore, the GMR elements 12 and 14 operate, for example, with the point b in FIG. 14 and the point c symmetrical thereto as the bias points, respectively, and 180 degrees with respect to the change of the external magnetic field as shown in FIG. The resistance changes with the phase reversed.

【0036】またこの場合GMR素子12及び14の上
下方向の間隔は1μm以下であり、磁気スケール1の記
録波長に比し無視できる程度のものである。
In this case, the vertical gap between the GMR elements 12 and 14 is 1 μm or less, which is negligible compared to the recording wavelength of the magnetic scale 1.

【0037】本例においては図2に模式的に示す如く磁
界検出ヘッド2としては図1に示す如く構成したバイア
ス用導電膜13の上及び下にGMR素子R1(14) 及びR
2(12) を配したものとバイアス用導電膜13の上及び下
にGMR素子R3(14) 及びR 4(12) を配したものとを形
成し、このGMR素子R1 とR3 とが磁気スケール1の
長手方向にこの磁気スケール1の記録波長λの1/4の
間隔となる如く配する。
In this example, as shown schematically in FIG.
The field detecting head 2 is a via configured as shown in FIG.
GMR element R above and below the conductive film 13 for1(14) and R
2(12) and the top and bottom of the bias conductive film 13
GMR element R3(14) and R FourShaped with (12)
This GMR element R1And R3And the magnetic scale 1
1/4 of the recording wavelength λ of the magnetic scale 1 in the longitudinal direction
Arrange them so that they are spaced.

【0038】また、このGMR素子R1 及びR3 の夫々
の一端に所定の正電圧+Vを供給すると共にGMR素子
2 及びR4 の夫々の一端に所定の負電圧−Vを供給
し、GMR素子R1 及びR2 の夫々の他端を互に接続
し、この接続点より一方の検出端子Vout1を導出すると
共にGMR素子R3 及びR4 の夫々の他端を互に接続
し、この接続点より他方の検出端子Vout2を導出する。
Further, a predetermined positive voltage + V is supplied to one end of each of the GMR elements R 1 and R 3 , and a predetermined negative voltage −V is supplied to one end of each of the GMR elements R 2 and R 4 to obtain the GMR. The other ends of the elements R 1 and R 2 are connected to each other, one detection terminal Vout1 is derived from this connection point, and the other ends of the GMR elements R 3 and R 4 are connected to each other. The other detection terminal Vout2 is derived from the point.

【0039】本例においては、この2つのバイアス用導
電膜13に所定の電流を流し、GMR素子R1 ,R3
図14に示す如くバイアス磁界Hbを印加し、バイアス
点bを中心に動作するようにすると共にGMR素子
2 ,R4 に図14に示す如くバイアス磁界Hbとは同
じ大きさで逆方向のバイアス磁界−Hbを印加し、バイ
アス点bとは対称なバイアス点cを中心に動作する如く
する。
In this example, a predetermined current is passed through the two bias conductive films 13, a bias magnetic field Hb is applied to the GMR elements R 1 and R 3 as shown in FIG. 14, and operation is performed around the bias point b. In addition, as shown in FIG. 14, a bias magnetic field −Hb having the same magnitude as the bias magnetic field Hb but in the opposite direction is applied to the GMR elements R 2 and R 4 , and the bias point c symmetrical to the bias point b is centered. To work.

【0040】本例のGMR素子R1 ,R2 ,R3 ,R4
の配置関係は図3Aに示す如くGMR素子R1 とR2
は重なったものとなり、またGMR素子R3 とR4 とは
重なったものとなり、GMR素子R1 とR3 の間隔はλ
/4離れたものとなる。
GMR elements R 1 , R 2 , R 3 , R 4 of this example
3A, the GMR elements R 1 and R 2 overlap each other as shown in FIG. 3A, and the GMR elements R 3 and R 4 overlap each other, and the gap between the GMR elements R 1 and R 3 is λ.
/ 4 away.

【0041】この磁界検出ヘッド2の等価回路は図3B
に示す如くで、GMR素子R1 及びR2 の直列回路とG
MR素子R3 及びR4 の直列回路とが並列に接続され検
出端子Vout1及びVout2は夫々GMR素子R1 とR2
の接続点及びR3 とR4 との接続点より導出されたブリ
ッジ構成である。
The equivalent circuit of this magnetic field detection head 2 is shown in FIG. 3B.
As shown in Fig. 3, GMR elements R 1 and R 2 are connected in series with G
A bridge configuration in which a series circuit of MR elements R 3 and R 4 is connected in parallel, and detection terminals Vout1 and Vout2 are derived from a connection point between GMR elements R 1 and R 2 and a connection point between R 3 and R 4 , respectively. Is.

【0042】本例において、磁気スケール1に対し、磁
界検出ヘッド2を相対的に移動したときにはこのGMR
素子R1 ,R2 ,R3 及びR4 の夫々の抵抗値の変化は
図4A,B,C及びDに示す如くで、GMR素子R1
びR2 とR3 及びR4 との夫々の抵抗変化の位相差は夫
々180度であり、検出端子Vout1及びVout2には図4
E及びFに示す如く、90度位相差の検出電圧信号が得
られ、この検出電圧信号により磁気スケール1と磁界検
出ヘッド2との相対的移動距離を測定することができ
る。
In this example, when the magnetic field detection head 2 is moved relative to the magnetic scale 1, this GMR
The change in the resistance value of each of the elements R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is as shown in FIGS. 4A, 4B, 4C and 4D, and the resistance values of the GMR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are changed. The phase difference of the resistance change is 180 degrees, and the detection terminals Vout1 and Vout2 are shown in FIG.
As shown by E and F, a detection voltage signal with a 90-degree phase difference is obtained, and the relative moving distance between the magnetic scale 1 and the magnetic field detection head 2 can be measured by this detection voltage signal.

【0043】本例によればGMR素子R1 ,R2
3 ,R4 によりブリッジ構成としており、GMR素子
1 及びR2 とR3 及びR4 との夫々の抵抗変化の位相
差が夫々180度であるので、温度等の影響により、こ
の抵抗変化が変動したときにも、この変動を互にキャン
セルすることができる。
According to this example, the GMR elements R 1 , R 2 ,
R 3, has a bridge configuration and by R 4, the phase difference of each of the change in resistance of the GMR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are each 180 degrees, due to the influence of temperature, etc., the resistance change Even when fluctuates, the fluctuations can be canceled by each other.

【0044】この場合本例によれば順番にGMR素子R
1 ,R3 、バイアス用導電膜13及びGMR素子R2
4 を積層形成しているので、バイアス用導電膜13に
バイアス電流を流すことにより、GMR素子R1 ,R3
及びR2 ,R4 に同じ大きさで互に逆方向のバイアス磁
界Hb及び−Hbを印加することができ、之等GMR素
子R1 ,R3 及びR2 ,R4 の抵抗値の変化の位相差を
正確に180度とすることができると共にGMR素子R
1 ,R3 及びR2 ,R4 を積層しているので温度上昇が
等しく且つ磁気スケール1より受ける磁界が等しく、ブ
リッジ構成としたときには温度的、時間的に安定な検出
電圧信号を得ることができ高精度、高分解能の変化量或
いは移動速度の計測ができる。
In this case, according to this example, the GMR element R
1 , R 3 , bias conductive film 13 and GMR element R 2 ,
Since R 4 is laminated, a bias current is passed through the bias conductive film 13 so that the GMR elements R 1 and R 3 are
And R 2, can be applied a bias magnetic field Hb and -Hb of one another opposite direction at the same size in R 4, this such GMR elements R 1, R 3 and R 2, the change in the resistance of R 4 The phase difference can be exactly 180 degrees and the GMR element R
Since 1 , R 3 and R 2 , R 4 are laminated, the temperature rise is equal and the magnetic field received from the magnetic scale 1 is equal, and when the bridge configuration is adopted, a temperature and time stable detection voltage signal can be obtained. It is possible to measure the change amount or the moving speed with high accuracy and high resolution.

【0045】また仮に磁気スケール1の長手方向の場所
の違いや凹凸によって磁気記録に強弱の差が有っても、
上及び下の2つのGMR素子R1 ,R3 及びR2 ,R4
には全く同じ場所の磁気スケール1から外部磁界が印加
されるので、この検出電圧信号は振幅変動以外は変化せ
ず、より高精度な検出ができる。
Further, even if there is a difference in strength in magnetic recording due to a difference in location in the longitudinal direction of the magnetic scale 1 or unevenness,
Two upper and lower GMR elements R 1 , R 3 and R 2 , R 4
Since an external magnetic field is applied from the magnetic scale 1 at exactly the same location, this detection voltage signal does not change except for the amplitude fluctuation, and more highly accurate detection can be performed.

【0046】また本例によればGMR素子R1 とR2
びR3 とR4 とは夫々重なっており、GMR素子R1
3 とはλ/4の間隔であるのでこの磁界検出ヘッド2
を小型化することができる。この場合、GMR素子R1
とR3 との間隔は(n±1/4)λであってもよい。
Further, according to this example, the GMR elements R 1 and R 2 and R 3 and R 4 are overlapped with each other, and the GMR elements R 1 and R 3 are spaced by λ / 4. Two
Can be miniaturized. In this case, the GMR element R 1
The distance between R 3 and R 3 may be (n ± 1/4) λ.

【0047】また本例によれば、GMR素子R1
2 ,R3 ,R4 を使用しており、このGMR素子は図
5の曲線dに示す如く外部印加磁界に対する磁気抵抗変
化率の特性は従来のパーマロイ等のMR素子に比べ抵抗
変化率が大きく且つ高い感度を有しており、このGMR
素子を使用したときには磁気スケール1と磁界検出ヘッ
ド2とのクリアランス(間隔)を大きくでき、保護膜層
を厚くするか或いは薄板金属材料でGMR素子の表面を
保護することができ検出面の損傷が起きにくい高精度、
高分解能な位置検出装置を得ることができる。
Further, according to this example, the GMR element R 1 ,
R 2 , R 3 and R 4 are used, and this GMR element has a characteristic of a magnetoresistance change rate with respect to an externally applied magnetic field as shown by a curve d in FIG. Large and high sensitivity, this GMR
When the element is used, the clearance (spacing) between the magnetic scale 1 and the magnetic field detection head 2 can be increased, the protective film layer can be thickened, or the surface of the GMR element can be protected by a thin metal plate, and the detection surface is not damaged. High precision that is hard to get up,
A high-resolution position detection device can be obtained.

【0048】また従来のMR素子におけるクリアランス
と同等のクリアランスでこのGMR素子を用いる場合に
は更に磁気スケール1の記録波長を短くすることができ
るため、より高精度、高分解能の位置検出装置を得るこ
とができる。
When this GMR element is used with a clearance equivalent to the clearance in the conventional MR element, the recording wavelength of the magnetic scale 1 can be further shortened, so that a position detecting device with higher accuracy and higher resolution can be obtained. be able to.

【0049】また、図6は本発明をロータリーエンコー
ダに適用した例を示す。この図6において、21はロー
ターを示し、このローター21の外周に磁気記録媒体2
2を設け、この磁気記録媒体22に所定波長λでスケー
ルを磁気記録する如くする。このローター21の外周の
磁気記録媒体22に対向して磁界検出ヘッド2を配する
如くする。
FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a rotary encoder. In FIG. 6, reference numeral 21 denotes a rotor, and the magnetic recording medium 2 is provided on the outer circumference of the rotor 21.
2 is provided, and the scale is magnetically recorded on the magnetic recording medium 22 at a predetermined wavelength λ. The magnetic field detection head 2 is arranged so as to face the magnetic recording medium 22 on the outer periphery of the rotor 21.

【0050】この磁界検出ヘッド2としては図7に示す
如く、図2、図3と同様の構成のものを使用する。
As shown in FIG. 7, the magnetic field detecting head 2 having the same structure as that of FIGS. 2 and 3 is used.

【0051】磁気式のロータリーエンコーダでは一般的
に図6のようにローター21の外周面を磁気記録信号面
とする構造が機構的に採られているが、この場合磁界検
出ヘッド2の幅が広がると、その中心付近と端とではロ
ーター21の間隔(クリアランス)が異なって精度を悪
くする原因の1つと成っているが、本例による磁界検出
ヘッド2では、図7に示す如くGMR素子R1 とR2
は重なったものとなり、またGMR素子R3 とR4 とも
重なったものであり、GMR素子R1 とR3 との間隔は
λ/4離れたものとできる為、そのような精度の悪化が
起こらず高精度な検出電圧信号を出力するロータリーエ
ンコーダを得ることができる。この場合、GMR素子R
1 とR3 との間隔は(n±1/4)λであってもよい。
Generally, a magnetic rotary encoder mechanically adopts a structure in which the outer peripheral surface of the rotor 21 is used as a magnetic recording signal surface as shown in FIG. 6, but in this case, the width of the magnetic field detecting head 2 is widened. If, although the in the center and near the end which is one of causes of deteriorating the accuracy different spacing of the rotor 21 (clearance) is the magnetic field detection head 2 according to this embodiment, GMR elements R 1 as shown in FIG. 7 And R 2 are overlapped, and GMR elements R 3 and R 4 are also overlapped, and the distance between GMR elements R 1 and R 3 can be λ / 4 apart. It is possible to obtain a rotary encoder that outputs a highly accurate detection voltage signal without deterioration of In this case, the GMR element R
The distance between 1 and R 3 may be (n ± 1/4) λ.

【0052】斯る図6、図7例においても上述実施例と
同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
It can be easily understood that the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained also in the examples of FIGS. 6 and 7.

【0053】また図8、図9は本発明の他の実施例を示
す。この図8、図9につき説明するに図8において、3
1は磁気スケールを示し、この磁気スケール31はCu
NiFe合金又はCrCoFe合金等の断面円形の線材
を用い、この線材の長手方向に一定の波長λ(例えば1
00μm)でスケールを磁気記録したものである。
8 and 9 show another embodiment of the present invention. To explain FIG. 8 and FIG. 9, in FIG.
1 indicates a magnetic scale, and this magnetic scale 31 is Cu
A wire having a circular cross section such as a NiFe alloy or a CrCoFe alloy is used, and a constant wavelength λ (for example, 1
The magnetic recording is performed on the scale with a diameter of 00 μm.

【0054】一方、磁界検出ヘッド32は図8、図9に
示す如くガラス板又はアルミ基板33の中央部に、この
磁気スケール31を構成する線材の外径より若干大きい
径の孔34を形成すると共にこの基板33上に例えばS
iO2 の絶縁層35aを設ける。
On the other hand, in the magnetic field detecting head 32, as shown in FIGS. 8 and 9, a hole 34 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the wire material constituting the magnetic scale 31 is formed in the central portion of the glass plate or aluminum substrate 33. Along with this board 33, for example, S
An insulating layer 35a of iO 2 is provided.

【0055】この絶縁層35a上の孔34の外周に沿っ
て所定幅の磁性層例えばCoFeNi磁性合金層と導体
層例えはCu層とから成る人工格子多層膜をスパッタリ
ング装置を使用して作成する。
An artificial lattice multi-layered film consisting of a magnetic layer of a predetermined width such as a CoFeNi magnetic alloy layer and a conductor layer such as a Cu layer is formed along the outer periphery of the hole 34 on the insulating layer 35a by using a sputtering apparatus.

【0056】この場合、このCoFeNi磁性合金層は
1nm、Cu層は2.2nmの厚さで、それぞれ交互に
20層ずつの成膜とし、人工格子膜構成の磁気抵抗効果
素子(GMR素子)36を形成する。またこの場合孔3
4の外周とGMR素子36と間に若干の間隔を置く如く
する。
In this case, the CoFeNi magnetic alloy layer has a thickness of 1 nm and the Cu layer has a thickness of 2.2 nm, and 20 layers are formed alternately, and a magnetoresistive effect element (GMR element) 36 having an artificial lattice film structure is formed. To form. Also in this case hole 3
There is a slight gap between the outer circumference of the No. 4 and the GMR element 36.

【0057】このGMR素子36上に例えばSiO2
絶縁層35bを設け、この絶縁層35b上にこの孔34
の外周に沿って、このGMR素子36と重なって積層す
る如く例えばAuによりバイアス用導電膜37を形成す
る。
An insulating layer 35b of, for example, SiO 2 is provided on the GMR element 36, and the hole 34 is formed on the insulating layer 35b.
A bias conductive film 37 is formed of, for example, Au so as to be laminated so as to overlap the GMR element 36 along the outer periphery of the bias conductive film 37.

【0058】このバイアス用導電膜37上に例えばSi
2 の絶縁層35cを設け、この絶縁層35c上に、こ
の孔34の外周に沿ってこのバイアス用導電膜37と重
なって積層する如く、磁性層例えばCoFeNi磁性合
金層と導体層例えばCu層とから成る人工格子多重膜を
スパッタリング装置を使用して作成する。
For example, Si is formed on the bias conductive film 37.
An insulating layer 35c of O 2 is provided, and a magnetic layer such as a CoFeNi magnetic alloy layer and a conductive layer such as a Cu layer are laminated on the insulating layer 35c so as to overlap the bias conductive film 37 along the outer periphery of the hole 34. An artificial lattice multi-layered film consisting of and is prepared using a sputtering device.

【0059】この場合このCoFeNi磁性合金層は1
nm、Cu層は2.2nmの厚さで、それぞれ交互に2
0層ずつの成膜とし、人工格子膜構成の磁気抵抗効果素
子(GMR素子)38を形成する。このGMR素子38
上に図9に示す如くレジスト等で保護膜39を被着す
る。
In this case, the CoFeNi magnetic alloy layer is 1
nm and the Cu layer have a thickness of 2.2 nm and are alternately 2
A magnetoresistive effect element (GMR element) 38 having an artificial lattice film structure is formed by forming each layer by 0 layer. This GMR element 38
As shown in FIG. 9, a protective film 39 is deposited on the resist with a resist or the like.

【0060】このGMR素子36及び38の人工格子膜
及びバイアス用導電膜37はフォトリソグラフィ技術を
利用し所定のパターンを形成する。この図8、図9のG
MR素子36及び38とバイアス用導電膜37は夫々環
状の一部が電気的に切断されたものとなされていると共
にこのGMR素子36及び38に夫々所定の動作電圧を
供給する如くし、またバイアス用導電膜37に所定のバ
イアス電流を供給する如くする。
The artificial lattice film and the bias conductive film 37 of the GMR elements 36 and 38 are formed into a predetermined pattern by using the photolithography technique. G in FIGS. 8 and 9
The MR elements 36 and 38 and the biasing conductive film 37 are electrically disconnected from each other in a ring shape, and a predetermined operating voltage is supplied to each of the GMR elements 36 and 38. A predetermined bias current is supplied to the conductive film 37 for use.

【0061】斯る図9例において、バイアス用導電膜3
7に所定のバイアス電流を流したときは図1例と同様に
バイアス用導電膜37の周囲に環状の磁界を生じ、この
バイアス用導電膜37の下及び上にあるGMR素子36
及び38には夫々同じ大きさの逆方向のバイアス磁界H
b及び−Hbを印加することとなる。
In the example of FIG. 9, the bias conductive film 3 is used.
When a predetermined bias current is applied to the GMR element 7, an annular magnetic field is generated around the bias conductive film 37 as in the example of FIG. 1, and the GMR element 36 below and above the bias conductive film 37.
And 38 have the same bias magnetic field H in the opposite direction.
b and -Hb are applied.

【0062】従って、このGMR素子36及び38は夫
々例えば図14の点b及びこれに対称な点cを夫々バイ
アス点として動作することとなる。またこの場合GMR
素子36及び38の上下方向の間隔は1μm以下であり
磁気スケール31の記録波長λ例えば100μmに比
し、無視できる程度のものである。
Therefore, the GMR elements 36 and 38 operate, for example, using the point b in FIG. 14 and the point c symmetrical thereto as the bias points, respectively. Also in this case GMR
The vertical distance between the elements 36 and 38 is 1 μm or less, which is negligible compared to the recording wavelength λ of the magnetic scale 31, for example, 100 μm.

【0063】従って図8に示す如くこの磁界検出ヘッド
32の孔34内に磁気スケール31を通してこの磁気ス
ケール31に対し磁界検出ヘッド32を相対的に移動し
たときには、このGMR素子36及び38には図14に
示す如く外部磁界の変化に対して互いに180度位相の
逆転した抵抗変化が得られる。
Therefore, when the magnetic field detecting head 32 is moved relative to the magnetic scale 31 through the hole 34 of the magnetic field detecting head 32 as shown in FIG. As shown in FIG. 14, resistance changes 180 degrees out of phase with respect to changes in the external magnetic field are obtained.

【0064】この為磁気スケール31に対し、この磁界
検出ヘッド32を2個(n+1/4)λ(ここでnは0
を含む正の整数)の間隔離して摺動自在に配したときは
図2、図3例同様に90度位相差の2相の検出電圧信号
を得ることができ、磁気スケール31と磁界検出ヘッド
32との相対的変位量を測定することができる。従って
この図8、図9例においても、図2、図3例同様の作用
効果が得られることは容易に理解できよう。
Therefore, two (n + 1/4) λ (where n is 0) magnetic field detection heads 32 are provided for the magnetic scale 31.
(A positive integer including), the two-phase detection voltage signals having a 90-degree phase difference can be obtained in the same manner as in the examples of FIGS. 2 and 3 when the magnetic scale 31 and the magnetic field detection head are separated. The relative displacement amount with 32 can be measured. Therefore, it can be easily understood that the effects similar to those of the examples of FIGS. 2 and 3 can be obtained also in the examples of FIGS. 8 and 9.

【0065】また、この図8、図9例においては磁気ス
ケール31の磁気記録されたスケール面とこのGMR素
子36,38の面は直交する構造となりスケール面とは
磁界検出ヘッド32の孔34の加工面とが互に一定の間
隔の平行面を保持して相対移動する構造を採っている。
Further, in the examples of FIGS. 8 and 9, the magnetically recorded scale surface of the magnetic scale 31 and the surfaces of the GMR elements 36 and 38 are orthogonal to each other, and the scale surface corresponds to the hole 34 of the magnetic field detecting head 32. It adopts a structure in which the machined surfaces hold parallel planes with a constant distance from each other and move relative to each other.

【0066】従って、塵埃、切削粉等の異物が混入した
場合でも、その為にその間隔や相対的な角度が変わって
出力信号のレベルが変動し精度が悪化することが起こり
難い。また、磁気スケール31のスケール面と磁気検出
ヘッド32の検出面の間に切り粉等が入り込み検出面に
その切り粉が損傷を与え、故障することは構造的に無く
なった。
Therefore, even if foreign matter such as dust or cutting powder is mixed in, it is unlikely that the interval or relative angle changes and the level of the output signal fluctuates and the accuracy deteriorates. Further, there is structurally no possibility that cutting chips or the like will enter between the scale surface of the magnetic scale 31 and the detection surface of the magnetic detection head 32 to damage the detection surface and cause a failure.

【0067】さらに、コアを用いる磁束応答型の検出ヘ
ッドに比べて感度が高いのでより短い波長に対しても充
分な検出電圧信号を確保することが出来た。
Further, since the sensitivity is higher than that of the magnetic flux response type detection head using the core, it is possible to secure a sufficient detection voltage signal even for a shorter wavelength.

【0068】また図2、図13に示す如き磁気スケール
1と磁界検出ヘッド2との関係を代えて、図10、図1
1、図12に示す如くしても良い。この図10、図1
1、図12の磁気スケール1は磁気記録媒体として薄板
形状のCuNiFe磁性合金等を用い、これに通常の磁
気記録ヘッドで長手方向に一定の波長λを記録したもの
を使用する。
Further, instead of the relationship between the magnetic scale 1 and the magnetic field detection head 2 shown in FIGS. 2 and 13, FIGS.
1 and as shown in FIG. This FIG. 10, FIG.
The magnetic scale 1 shown in FIG. 1 and FIG. 12 uses a thin plate-shaped CuNiFe magnetic alloy or the like as a magnetic recording medium, on which a constant wavelength λ is recorded in the longitudinal direction by an ordinary magnetic recording head.

【0069】この図10、図11、図12例においては
磁気スケール1に対して前述図2に示す如きGMR素子
1 ,R2 ,R3 ,R4 を用いた磁界検出ヘッド2の検
出面が図10、図11に示す如くスケール面と略直角に
保持する如くする。そして図12に示す如くこのGMR
素子R1 ,R2 ,R3 、R4 を用いた磁界検出ヘッド2
をヘッドケース23中に保持する如くし、この磁気スケ
ール1とこの磁界検出ヘッド2とを夫々別々に一定間隔
を保って、この磁気スケール1の長手方向に相対変位す
ることができるように取り付ける。
In the examples of FIGS. 10, 11 and 12, the detection surface of the magnetic field detection head 2 using the GMR elements R 1 , R 2 , R 3 and R 4 as shown in FIG. Is held substantially at right angles to the scale surface as shown in FIGS. And as shown in FIG. 12, this GMR
Magnetic field detection head 2 using elements R 1 , R 2 , R 3 and R 4
Is held in the head case 23, and the magnetic scale 1 and the magnetic field detecting head 2 are separately attached at a constant interval so that they can be relatively displaced in the longitudinal direction of the magnetic scale 1.

【0070】この図10、図11、図12に示す如く構
成したときには磁気スケール1と磁界検出ヘッド2との
間隔(クリアランス)を従来のMR素子を用いた磁界検
出ヘッドによると同様の構成のものと同じだけ開いたと
きは記録波長λを1/4程度にできるため、従来の場合
に比べ高精度、高分解能の位置検出装置を実現できる。
When configured as shown in FIGS. 10, 11 and 12, the distance (clearance) between the magnetic scale 1 and the magnetic field detection head 2 is the same as that of a conventional magnetic field detection head using an MR element. Since the recording wavelength λ can be reduced to about 1/4 when opened by the same amount as the above, it is possible to realize a position detecting device with higher accuracy and higher resolution than the conventional case.

【0071】尚、上述実施例においては磁気抵抗効果素
子としてGMR素子を使用した例につき述べたが、この
磁気抵抗効果素子としてFe−Ni(パーマロイ)、N
i−Co等のMR素子を使用しても良いことは勿論であ
る。
In the above-mentioned embodiment, an example in which a GMR element is used as the magnetoresistive effect element has been described, but Fe-Ni (permalloy), N is used as the magnetoresistive effect element.
It goes without saying that an MR element such as i-Co may be used.

【0072】また本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採
り得ることは勿論である。
Further, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば順番に第1の磁気抵抗効
果素子、バイアス用導電膜及び第2の磁気抵抗効果素子
を積層形成しているのでバイアス用導電膜にバイアス電
流を流すことにより、この第1及び第2の磁気抵抗効果
素子に同じ大きさで、互に逆方向のバイアス磁界Hb及
び−Hbを印加することができ、之等第1及び第2の磁
気抵抗効果素子の抵抗値の変化の位相差を正確に180
度とすることができると共にこの第1及び第2の磁気抵
抗効果素子を積層しているので温度上昇が等しく且つ磁
気記録媒体より受ける磁界が等しく、検出電圧のドリフ
トや振幅変動を改善でき、高精度、高分解能の変位量或
いは移動速度の計測ができる利益がある。
According to the present invention, the first magnetoresistive effect element, the biasing conductive film and the second magnetoresistive effect element are laminated in order, so that a bias current is passed through the biasing conductive film. It is possible to apply bias magnetic fields Hb and −Hb of the same magnitude and in opposite directions to the first and second magnetoresistive effect elements. Exactly the phase difference of the value change is 180
Since the first and second magnetoresistive effect elements are laminated, the temperature rise is the same and the magnetic fields received from the magnetic recording medium are the same, so that the drift and amplitude fluctuation of the detection voltage can be improved, There is a benefit of being able to measure the amount of displacement or moving speed with high precision and resolution.

【0074】また本発明によればこの第1及び第2の磁
気抵抗効果素子として導体層と磁性層とが交互に積層さ
れて成る人工格子膜構造の磁気抵抗効果素子(GMR素
子)を使用したもので、このGMR素子は図5の曲線d
に示す如く外部印加磁界に対する磁気抵抗変化率の特性
は従来のパーマロイ等のMR素子に比べ抵抗変化率が大
きく且つ高い感度を有しており、このGMR素子を使用
したときには磁気記録媒体と磁界検出ヘッドとのクリア
ランス(間隔)を大きくでき、保護膜層を厚くするか或
いは薄板金属材料でGMR素子の表面を保護することが
でき検出面の損傷が起きにくい高精度、高分解能な位置
検出装置を得ることができる利益がある。
According to the present invention, the magnetoresistive effect element (GMR element) having an artificial lattice film structure in which conductor layers and magnetic layers are alternately laminated is used as the first and second magnetoresistive effect elements. This GMR element has a curve d in FIG.
As shown in Fig. 6, the characteristic of the magnetoresistance change rate with respect to an externally applied magnetic field is larger than that of a conventional MR element such as Permalloy and has a high sensitivity, and when this GMR element is used, the magnetic recording medium and the magnetic field detection are detected. A high-precision, high-resolution position detection device that can increase the clearance (space) with the head and thicken the protective film layer or protect the surface of the GMR element with a thin plate metal material and prevent damage to the detection surface There are benefits that can be obtained.

【0075】また、従来のMR素子におけるクリアラン
スと同等のクリアランスでこのGMR素子を用いる場合
には更に記録波長を短くすることができるため、より高
精度、高分解能の位置検出装置を得ることができる。
Further, when the GMR element is used with a clearance equivalent to that of the conventional MR element, the recording wavelength can be further shortened, so that a position detecting device with higher accuracy and higher resolution can be obtained. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明磁界検出ヘッドの実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a magnetic field detection head of the present invention.

【図2】本発明位置検出装置の一実施例を模式的に示す
線図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of the position detecting device of the present invention.

【図3】図2の説明に供する線図である。FIG. 3 is a diagram used to explain FIG.

【図4】図2及び図15の説明に供する線図である。FIG. 4 is a diagram provided for explaining FIGS. 2 and 15;

【図5】GMR素子の外部印加磁界−磁気抵抗変化率を
示す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing an externally applied magnetic field-magnetoresistance change rate of the GMR element.

【図6】ロータリーエンコーダの例を示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a rotary encoder.

【図7】本発明の他の実施例を模式的に示す線図であ
る。
FIG. 7 is a diagram schematically showing another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.

【図9】本発明磁界検出ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the magnetic field detection head of the present invention.

【図10】本発明による位置検出装置の例を示す斜視図
である。
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a position detecting device according to the present invention.

【図11】本発明の他の実施例を模式的に示す線図であ
る。
FIG. 11 is a diagram schematically showing another embodiment of the present invention.

【図12】本発明による位置検出装置の例を示す斜視図
である。
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a position detecting device according to the present invention.

【図13】位置検出装置の例を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing an example of a position detection device.

【図14】本発明の説明に供する線図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the present invention.

【図15】従来の位置検出装置の例を模式的に示す線図
である。
FIG. 15 is a diagram schematically showing an example of a conventional position detecting device.

【図16】図15の説明に供する線図である。16 is a diagram used to explain FIG. 15. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,31 磁気スケール 2,32 磁界検出ヘッド 10,33 基板 11a,11b,11c 絶縁層 12,14,36,38 GMR素子 13,37 バイアス用導電膜 15,39 保護膜 1, 31 Magnetic Scale 2, 32 Magnetic Field Detection Head 10, 33 Substrate 11a, 11b, 11c Insulating Layer 12, 14, 36, 38 GMR Element 13, 37 Biasing Conductive Film 15, 39 Protective Film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上にそれぞれ絶縁層を介して順
番に第1の磁気抵抗効果素子、バイアス用導電膜及び第
2の磁気抵抗効果素子を積層して形成し、前記バイアス
用導電膜に所定のバイアス電流を流し、前記第1及び第
2の磁気抵抗効果素子に互いに逆方向のバイアス磁界を
印加するようにしたことを特徴とする磁界検出ヘッド。
1. A first magnetoresistive effect element, a bias conductive film, and a second magnetoresistive effect element are sequentially laminated on an insulating substrate with an insulating layer interposed therebetween, and the bias conductive film is formed on the bias conductive film. A magnetic field detection head, wherein a predetermined bias current is caused to flow, and bias magnetic fields in mutually opposite directions are applied to the first and second magnetoresistive effect elements.
【請求項2】 請求項1記載の磁界検出ヘッドにおい
て、前記第1及び第2の磁気抵抗効果素子として導体層
と磁性層とが交互に積層されて成る人工格子膜構造の磁
気抵抗効果素子を用いたことを特徴とする磁界検出ヘッ
ド。
2. The magnetic field detecting head according to claim 1, wherein the first and second magnetoresistive effect elements have an artificial lattice film structure in which conductor layers and magnetic layers are alternately laminated. A magnetic field detection head characterized by being used.
【請求項3】 磁気情報が記録された磁気記録媒体と、
該磁気記録媒体に対し、相対変位可能で、前記磁気情報
を検出する磁界検出部とを有し、検出された前記磁気情
報より、前記磁気記録媒体と前記磁界検出部との相対変
位量或いは相対移動速度を計測することができるように
した位置検出装置において、前記磁界検出部に請求項1
又は請求項2記載の磁界検出ヘッドを用いたことを特徴
とする位置検出装置。
3. A magnetic recording medium on which magnetic information is recorded,
A magnetic field detection unit that is capable of relative displacement with respect to the magnetic recording medium and that detects the magnetic information; and based on the detected magnetic information, a relative displacement amount or relative amount between the magnetic recording medium and the magnetic field detection unit. A position detecting device capable of measuring a moving speed, wherein the magnetic field detecting section is provided.
Alternatively, a position detecting device using the magnetic field detecting head according to claim 2.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012159475A (en) * 2011-02-02 2012-08-23 Nidec Sankyo Corp Magnetic sensor and linear encoder
JP2015062031A (en) * 2009-08-17 2015-04-02 ヘッドウェイテクノロジーズ インコーポレイテッド Secular change correction device for magnetoresistance effect sensor

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