JPH0921652A

JPH0921652A - 磁気式エンコーダ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0921652A
Application number: JP13264096A
Authority: JP
Inventors: Chikashi Takatori; 史鷹取; Kenji Sano; 建志佐野; Masaomi Harada; 正臣原田; Takio Ito; 滝男伊藤; Masamori Igarashi; 正守五十嵐; Kazuhito Goto; 和仁後藤; Katsuhiko Tachibana; 克彦橘
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Nitto Denko Corp
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Nitto Denko Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】微細で形状安定性の優れた着磁パターンを有
する磁性体を備えた小型で軽量の磁気式エンコーダの提
供。【解決手段】 (A) 基板と、該基板上に設けられた少な
くとも1 個の線形磁区とを備えてなり、該線形磁区が２
以上存在する場合にはそれらの線形磁区は間隔をおいて
設けられ、かつ一定方向に磁化されているものである磁
性部材；及び (B)該磁性部材に対し相対運動を行い、
かつ該磁性部材の表面の磁気を検知するように設けられ
た磁気検出素子を備えてなる磁気式エンコーダ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気式エンコーダ及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダは回転モータ、リニアモータ
等の回転或いは直線運動量を検出するセンサの一種であ
る。このエンコーダにはセンサ部の検出方法による違い
から、光学式と磁気式とがある。磁気式エンコーダは光
学式エンコーダに比べ、センサ部にごみ、汚れ等が付着
しても感度に影響を及ぼさない点、発光のための電力を
消費しない点、発光素子や受光素子を配置する必要がな
いためエンコーダがコンパクトであるという点及び機械
的衝撃に強い点で有利である。この磁気式エンコーダに
は、ロータリーエンコーダとリニアエンコーダがある。
ロータリーエンコーダは別名シャフト型エンコーダとも
呼ばれ、回転軸の回転変位をディジタル量に変換するも
のである。従って、ロータリーエンコーダは、各種回転
モータ、自動車タイヤ、アクチュエータ、フロッピーデ
ィスクドライブ、マウス等の回転機構を有する装置の回
転数や回転角を検知するのに用いられている。そして、
リニアエンコーダは直線上の変位位置をデジタル量に変
換するものである。従って、リニアステッピングモータ
等のリニア駆動装置の位置検出センサとして用いられて
いる。

【０００３】従来、磁気式ロータリーエンコーダとして
は、例えば、回転モータの回転軸を包囲するように取り
付けられた、表面にＮ極とＳ極とが交互に連続して現れ
る円筒状磁性材料からなる多極磁石と、該多極磁石が回
転することにより交番する磁気を検出するホール素子や
ＭＲ素子とで構成されるエンコーダが知られている。ま
た、磁気式リニアエンコーダとしては、リニア駆動部に
取り付けられたテープ状の多極磁石と、リニア駆動部が
直線運動することにより交番する磁気を検出するホール
素子やＭＲ素子とで構成されるエンコーダが知られてい
る。例えば、ロータリーエンコーダ用の多極磁石は、図
１５に示すように円筒形の磁性部材１０を一定の角速度
で回転させながら、この回転に同期させてコイル１１の
電流を交番し、該磁性部材１０の周面に多数のＮ極及び
Ｓ極を交互に着磁して製造している。しかし、このよう
な製造方法では、１回の着磁処理で１つ多極磁石しか得
られないという欠点がある。また、交番する磁気の検出
解像度が高いエンコーダにするためには、極の着磁幅が
微細な多極磁石を用いる必要があるが、このような多極
磁石を製造するためには、微細なコイルに強磁界を発生
させることができる複雑な構造の着磁装置を用いなけれ
ばならないという欠点がある。そして、この多極磁石
は、重いバルク磁石であるため、モータの回転或いは直
線運動エネルギをロスするという欠点がある。また、バ
ルク磁石を用いた多極磁石は大きいため、取り付け位置
が制限されたり、これを取り付けた装置が大きくなると
いう欠点がある。また、ロータリーエンコーダに用いる
円筒形の多極磁石は、測定対象となるモータ等の回転軸
と多極磁石の回転軸とが一致するように配置する、所謂
軸合わせをしなければ、多極磁石の周面の磁気を正確に
検知できないという欠点がある。

【０００４】本発明の課題は、微細で形状安定性の優れ
た着磁パターンを有する磁性部材を備えた小型で軽量の
磁気式エンコーダ及び簡単な構造の装置を用いて効率よ
く磁気式エンコーダを製造することができる方法を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の磁気
式エンコーダのように多極磁石の磁気の交番を検出する
のではなく、磁性部材の所定位置に離隔的に線形磁区を
設け、磁気検出素子と磁性部材との相対運動の結果素子
が検知する磁気強度の変化を測定することにより、上記
課題を解決することができることを見出して本発明に到
達した。

【０００６】本発明は、(A) 基板と、該基板上に設けら
れた少なくとも1 個の線形磁区とを備えてなり、該線形
磁区が２以上存在する場合にはそれらの線形磁区は間隔
をおいて設けられ、かつ一定方向に磁化されているもの
である磁性部材；及び(B) 該磁性部材に対し相対運動を
行い、かつ該磁性部材の表面の磁気を検知するように設
けられた磁気検出素子を備えてなる磁気式エンコーダを
提供する。

【０００７】また、本発明は、基板上に磁性粉を含有す
る樹脂バインダー組成物を展延して組成物層を形成する
工程；該組成物層の表面を１又は２以上の凸条を有する
状態に成形し、その際に２以上の凸条を形成する場合に
は隣接する凸条間が凹溝により隔てられるようにする工
程；得られた成形樹脂組成物層を硬化又は固化する工
程；磁場中で該成形樹脂層を着磁処理して前記凸条を線
形磁区に転換し磁性部材を得る工程；及び該磁性部材に
対し、該磁性部材表面の磁気を検知可能に磁気検出素子
を配置する工程を含む上記の磁気式エンコーダの製造方
法を提供する。

【０００８】さらに、本発明は、基板上の所定位置に磁
性粉を含有する樹脂バインダー組成物を線状に１本又は
２本以上に塗布し、その際に２本以上の線状体を形成し
た場合にはそれらが間隔をおいて配列するようにする工
程；塗布した線状組成物を硬化又は固化する工程；磁場
中で前記の硬化又は固化した線状組成物に着磁処理して
線形磁区とし磁性部材を得る工程；及び該磁性部材に対
し、該磁性部材表面の磁気を検知可能に磁気検出素子を
配置する工程を含む、上記磁気式エンコーダの別の製造
方法も提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】

【００１０】本発明のエンコーダの一実施態様において
は、前記の磁性部材(A) が、図１及び図３に示す例で示
されるように、円形基板２と、該基板２の上にその中心
から半径方向に配置された１又は２以上の線形磁区１と
を有し、前記の磁気検出素子(B) ７は該磁性部材の中心
を通る垂線ｅを軸として該磁性体に対して相対回転運動
するものであり、該相対回転運動に伴う該磁性部材表面
の磁気強度の変化を検知するように配置されている。図
１では検出素子７が固定され、磁性部材８が回転運動を
するが、もちろんこの逆でもよい。このエンコーダはロ
ータリーエンコーダとして適する。線形磁区は１以上で
あればよいが、図３の例示のように放射状に複数配置し
てよい。

【００１１】本発明のエンコーダの別の実施態様として
は、前記の磁性部材(A) が、図２の例、図６の例に示さ
れるように長尺な基板２と、該基板２の上にその長手方
向を横切る方向に配置され、かつその長手方向に間隔を
おいて配置された複数の線形磁区１とを有し、前記磁気
検出素子(B) ７は該磁性部材に対し長手方向に相対直線
運動するものであり、該相対直線運動に伴う該磁性部材
表面の磁気強度の変化を検知するように配置されてい
る。このエンコーダは長尺なテープないしはリボン状で
あり、リニアエンコーダとして適する。このようなテー
プ状の磁性部材は、平面に沿って取り付けるだけでな
く、曲面に沿って取り付けてもよく、例えば円筒又は軸
に巻回して用いてもよい。そのためには、基板、線形磁
区を構成する磁性材料は適度の可撓性を有することが好
ましい。

【００１２】線形磁区の形態も多様に可能である。例え
ば、図２の例、図６の例のように線形磁区が複数存在
し、各線形磁区間が反磁性体のような非磁性物質又は常
磁性体等の強磁性体以外の弱磁性物質（以下、非磁性物
質と略す）により隔てられていてもよい。あるいは、例
えば、図４、図５に示す例のように、線形磁区１が複数
の凹凸からなる波形に成形された磁性成形層４の凸条と
して形成され、凹溝により隔てられていてもよい。

【００１３】上の例では線形磁区の形態を長尺なテープ
状磁性部材を例に説明したが、前述した図１、図３の例
のように円形磁性部材の場合も同様であることは言うま
でもない。基板状に設けられる線形磁区の磁化方向は特
に限定されず、基板面に対して０度以上３６０度未満の
範囲のいずれの方向でもよい。製造上容易である点から
は、例えば、基板面に垂直な方向、及び基板面に平行な
方向が好ましい。いずれの場合でも、線形磁区が複数あ
るときはすべての線形磁区の磁化方向が一定の同一方向
を向いている。そのために、一回の着磁処理で所望の磁
性部材が得られる。

【００１４】磁化方向が基板面に対して垂直な方向であ
る線形磁区は、例えばＮ極又はＳ極のいずれか一方のみ
が基板の外側表面に現れる。具体的には、図１２に示す
ように基板２の線形磁区１が設けられた表面と同じ側の
面（即ち、外側表面）にＮ極が現れる。このとき線形磁
区１の基板２と接する側の表面（即ち、裏側表面）にＳ
極が現れる。別の例では、逆に外側表面にＳ極のみが現
れ、この場合裏側表面にはＮ極が現れる。

【００１５】磁化方向が基板面に対して水平な方向であ
る線形磁区としては、例えば磁化方向が線形磁区１の長
手方向ｋと一致したもの（図１３）や、磁化方向が線形
磁区１の長手方向ｋに直交する方向と一致したもの等が
挙げられる。図１３の例では線形磁区１の長手方向の一
端にＮ極が現れ、他端にＳ極が現れる。また磁化方向が
線形磁区１の長手方向ｋに直交する方向であるとき線形
磁区１の長手方向に沿った一方の側部にＮ極が現れ、他
方の側部にＳ極が現れる。

【００１６】前記の磁性部材に設けられた磁区は線形で
あり、微細な細線状のものからある程度太い棒状の形態
まで含む。例えば、図３、図６及び図７［図６及び図７
は線形磁区の幅（ｍ）及び厚さ（ｄ’）を誇張して示し
ている］に示すような棒状体で構成されるもの（但し、
棒状体の直径方向の断面の形状に制限はなく、例えば三
角形、矩形、その他の多角形、半円形等のものが挙げら
れる）；図４及び図５に示すような複数の凹凸からなる
波形の凸部で構成されるもの等が挙げられる。また、線
形磁区の幅、長さ及び高さ（又は厚さ）は用いるエンコ
ーダの大きさにより適宜に設計でき特に制限はないが、
図３、図６及び図７に示すような棒状体で構成されるも
のは、通常、幅（ｍ）５０μｍ〜５ｍｍ、長さ（ｃ’）
１〜１００ｍｍ、厚さ（ｄ’）５０μｍ〜３ｍｍ程度で
よい。また、棒状体を幅（ｍ）方向に並列に配列する場
合（図６及び図７参照）のピッチ（ｂ’）は０．１〜１
０ｍｍ程度でよく、磁性部材の長さ（ｈ’）は特に制限
はない。図４及び図５に示すような波形の凸部で構成さ
れるものは、通常、ピッチ（ｂ）は０．１〜１０ｍｍ、
幅（ｃ）は１〜１００ｍｍ、高さ又は厚さ（ｄ）は０．
０５〜２ｍｍ程度でよく、配列の長さ（ｈ）は特に制限
はない。

【００１７】基板上に配置する線形磁区の数は、エンコ
ーダの規模及び検出解像度により一概に決定できない
が、ロータリーエンコーダの場合、通常一面当たり、１
〜１０００個程度でよく、リニアエンコーダの場合、通
常１ｃｍ当たり１〜１００個程度でよい。

【００１８】磁性部材に用いる基板の材料としては、非
磁性物質を用いることができる。具体的には、例えば、
ポリエチレンテレフタレート(PET) 、ポリエチレンナフ
タレート(PEN) 、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビ
ニル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、これら
の混合物等の樹脂フィルム；セルロースを原料とした再
生高分子フィルムや半合成高分子フィルム；紙；アルミ
ニウム；銅；オーステナイト組織を示す非磁性鋼（例え
ば高マンガン系、高ニッケル系及びこれらの中間タイプ
のもの等）などのシート状又は薄板状のものが挙げられ
る。基板の厚さは特に制限はなく、通常、０．０５〜１
ｍｍ程度でよい。

【００１９】基板の形態は多様に可能であり、図６の例
では、テープ状の基板２の長手方向を横切るように、し
かも該長手方向に間隔をおいて相互に平行に並んだ複数
の溝を設けた所謂くし形である。くし形の溝に線形磁区
１が配されている。非磁性材料で各線形磁区の間を区切
った例としては、図６の例及び図７、図８の例がある。
非磁性材料の介在により線形磁区の形状安定性がさらに
優れたものとなる。非磁性材料としては、前記の基板と
同様の材質のものが挙げられる外、後述する粘着層を構
成する粘着剤組成物、並びにカバー層及びクッション層
を構成する熱可塑性樹脂を使用することもできる。

【００２０】また、上述の図６に示すくし形基板を用い
た磁性部材では、溝を構成する基板自体が線形磁区１を
隔てる非磁性物質でできている。図７及び図８（図８は
図７のＡ−Ａ線における断面図）の例では、テープ状の
非磁性材料１２の長手方向を横切るように、しかも該長
手方向に間隔をおいて平行に多数の線形磁区１を配置す
るための複数の穴が穿たれ、各穴内に線形磁区１が配さ
れている。

【００２１】基板と線形磁区のほかに、必要に応じて他
の層を設けてもよい。線形磁区を保護するために、例え
ば図５、図９及び図１０に示すように、組成物層４の凸
部や棒状体等からなる線形磁区１を被覆するカバー層３
を設けることができる。カバー層の材料としては、前記
の基板と同様のものが挙げられる。カバー層の厚さは、
通常１００μm 以下、後に凹凸パターンを形成する組成
物層を被覆するものでは、５０μm 以下が好ましい。ま
た、組成物層をプレス成形等により波形にする磁性部材
には、例えば、図５に示すように基板２と組成物層４の
間、組成物層４と前記のカバー層３の間又はその両方
に、クッション層５を設けることができる。このクッシ
ョン層は、前記の組成物層に凹凸パターンを形成するの
を容易にする。クッション層は、熱可塑性樹脂を塗設し
て形成することができる。

【００２２】クッション層の形成に使用される熱可塑性
樹脂としては、例えば、天然ゴム；ポリイソブチレン、
ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレンゴム（ブチ
ルゴム）、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−ブタ
ジエン−スチレンゴム(SBS)、スチレン−イソプレン−
スチレンゴム(SIS) 、スチレン−エチレン−ブチレン−
スチレンゴム(SEBS)、エチレン−プロピレンターポリマ
ー(EPT又はEPDM) 等の合成ゴム；ポリ（メタ）アクリル
酸のアルキルエステル等のアクリル系樹脂のようなガラ
ス転移温度の低いポリマー；ポリ塩化ビニル(PVC) 、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体(EVA) 、その他の熱可塑性
樹脂などが挙げられる。特に、組成物層の表面をプレス
加工して複数の凹凸を形成する方法では、プレス加工温
度における動的剪断弾性率（以下、Ｇ’値という）が５
×１０⁷dyne/cm²以下、好ましくは１×１０⁷dyne/cm²
以下のバインダを用いることが望ましい。なお、Ｇ’値
が高すぎると組成物層に正確な凹凸パターンを形成する
ことが困難になる場合がある。また、前記のＧ’値を下
げるために、熱可塑性樹脂にＣ５、Ｃ９系等の合成樹
脂；ロジンエステル、テルペン樹脂、テルペンフェノー
ル樹脂等の天然樹脂をベースとした粘着付与樹脂；ジブ
チルフタレート(DBP) 、ジ−２−エチル−ヘキシルフタ
レート(DOP) 、流動パラフィン、トリブチルホスフェー
ト、トリ−２−エチルヘキシルホスフェート等の液状可
塑剤などを添加してもよい。これらのＧ’値低下剤は、
ポリ塩化ビニル(PVC) 、エチレン−酢酸ビニル共重合体
(EVA) を用いる場合により効果的である。また、熱可塑
性樹脂には、前記のＧ’値低下剤以外に、凹凸パターン
の形成後の磁性部材の耐候性及び耐熱性を向上させるた
めに、公知の酸化防止剤、老化防止剤を添加することも
できる。クッション層の厚さは、１０〜１０００μｍ程
度でよい。

【００２３】磁性部材のいずれか一方の面には、図9 、
図10、図１１のそれぞれの例のように、粘着層を設ける
ことができる。粘着層は基板裏面（線形磁区を有しない
面）に形成しても（図９及び図１０参照）、線形磁区を
有する面に形成してもよい（図１１参照）。なお、図１
１に示すものの粘着層６は各線形磁区１を隔てる役割も
ある。粘着層は、磁性部材の表面に粘着剤組成物を塗布
することにより形成することができる。前記の粘着剤組
成物としては公知のものでよく、例えば感圧接着剤とし
て用いられる天然ゴム系の粘着組成物、合成ゴム系の粘
着組成物、アクリル系の粘着組成物等が挙げられる。粘
着層の厚さは、特に制限はなく、通常、１０〜５０μｍ
程度でよい。粘着層の表面は剥離紙で被覆してもよい。
このような粘着層を有する磁性部材は、回転モータの回
転部位又はリニアモータの直線駆動部位に該粘着層を介
して容易に取り付けることができる。

【００２４】図７及び図８の例では、貫通孔を設けた非
磁性材料シート１２の片面に基板２を粘着剤１３で接着
することにより形成された穴に線形磁区１が配置されて
いる。この場合、非磁性材料シート自体１２が各線形磁
区１を隔てることとなる。接着剤層１３も、それ自体非
磁性物質であり、各線形磁区１間を部分的に隔てる役割
を果たしている。

【００２５】線形磁区１となる前記の棒状体（図３、図
６及び図７参照）は、例えば磁性粉及びバインダを含む
組成物で構成する。また、前記の複数の凹凸からなる波
形の凸部（図４及び図５参照）は、基板上に形成した磁
性粉及びバインダを含む組成物層を例えばプレス成形等
により波形にして構成する。

【００２６】磁気式エンコーダ本発明のエンコーダは、前記の磁性部材と、該磁性部材
と相対運動をし、その運動に伴う該磁性部材表面の磁気
強度の変化を検知する磁気検出素子とを備えたものであ
る。具体的には、磁性部材が円形の場合には、例えば図
１に示すように、磁気検出素子７を、該円形の磁性部材
８の中心を通る垂線ｅを軸として回転する該磁性部材表
面の磁気の有無を検出するように配置したエンコーダを
挙げることができる。前記の磁気検出素子７としては、
例えば、ホール素子、ＭＲ素子、コイル等が挙げられ
る。円形の磁性部材を備えたエンコーダは、例えば、図
１のエンコーダを例にとると、該磁性部材８を回転数等
を測定すべきモータ等の回転軸に、該磁性部材の垂線ｅ
が一致するように配置し、該回転軸の回転と磁性部材の
回転とを同期させる。このとき本発明の磁性部材は、該
回転軸と該垂線ｅとが平行であることを条件に、該回転
軸と垂線ｅとが完全に一致していなくても該磁性部材表
面の磁気を正確に検出することができる。磁気検出素子
７は、磁性部材８の線形磁区１の磁気を検知可能な位置
に配置すればよい。具体的には、磁気検出素子７は、磁
性部材８と平行な仮想面上の位置であり、かつ線形磁区
１の磁気の影響を受け得る距離を磁性部材８と隔て該磁
性部材８の回転を阻害しない位置に配置する。このよう
なエンコーダは、磁性部材８がモータ等の回転軸と同期
して回転する際に、磁気検出素子７は、磁気検出素子７
を横切る複数の線形磁区１の磁気のそれぞれを検知す
る。即ち、磁気検出素子への至近距離を線形磁区が通過
する時、磁気検出素子は強い磁気を検知し、該至近距離
を２つ隣り合う線形磁区の中央ラインが通過する時に
は、検出素子が検知する磁気は最も弱くなるか、あるい
はその磁気強度が検出限界未満であれば、磁気を検知し
ないことになる。磁気検出素子７は、図１に示すように
検知信号ｆをＣＰＵ等の演算装置９に発信する。検知信
号ｆを受信した演算装置９は演算データｇを出力する。
このとき線形磁区１の外側表面が例えばＮ極で構成され
ている場合には、演算データｇは、例えば、図１４に示
されるような波形データとして出力することができ、信
号のデジタル化が容易である。

【００２７】また磁性部材がテープ状である場合には、
例えば図２に示すように、磁気検出素子７を、テープ状
の磁性部材８の長手方向ｄに直線運動する該磁性部材表
面の磁気強度の変化を検知するように配置したエンコー
ダを挙げることができる。磁気検出素子７としては、前
記と同様のものが挙げられる。テープ状の磁性部材を備
えたエンコーダは、例えば、図２のエンコーダを例にと
ると、該磁性部材８を直線変位等を測定すべきリニアモ
ータ等の駆動部に、該磁性部材８の長手方向ｄが駆動部
の直線運動方向と一致するように配置する。磁気検出素
子７は、磁性部材８の線形磁区１の磁気を検知可能な位
置に配置すればよい。具体的には、磁気検出素子７は、
磁性部材８の直線運動方向（駆動部の直線運動方向）と
平行な仮想線上の位置であり、かつ線形磁区１の磁気の
影響を受け得る距離を磁性部材８と隔て該磁性部材８の
直線運動（駆動部の直線運動）を阻害しない位置に配置
する。このようなエンコーダは、磁性部材８がリニアモ
ータ等の駆動部と同期して直線運動する際に、磁気検出
素子７は、磁気検出素子７を横切る複数の線形磁区１の
磁気のそれぞれを検知する。そして、図２に示すよう
に、前記の円形の磁性部材を備えたエンコーダと同様に
して、磁気検出素子７の検知信号ｆに基づいて演算デー
タｇを得ることができる。

【００２８】本発明のエンコーダを用いると、例えば、
図１４のような波形から、例えば、各種回転モータ、自
動車タイヤ、アクチュエータ、フロッピーディスクドラ
イブ、マウス等の回転機構を有する装置の回転数や回転
角；リニアステッピングモータ等のリニア駆動装置の変
位等を測定することができる。

【００２９】磁性部材及びエンコーダの製造（Ｉ）線形磁区が複数の凹凸からなる波形の凸条部であ
る磁性部材、具体的には、例えば図４に示すような磁性
部材の製造方法としては、基板上に磁性粉を含有するバ
インダー樹脂組成物を展延して組成物層を形成する工
程；該組成物層の表面を１又は２以上の凸条を有する状
態に成形し、その際に２以上の凸条を形成する場合には
隣接する凸条間が凹溝により隔てられるようにする工
程、得られた成形樹脂組成物層を硬化又は固化する工
程；磁場中で該成形樹脂層を一方向に着磁処理して前記
凸条を線形磁区に転換し磁性部材を得る工程；及び該磁
性部材に対し、該磁性部材表面の磁気を検知可能に磁気
検出素子を配置する工程を含む製造方法が挙げられる。

【００３０】i)磁性粉及びバインダを含む硬化性組成物
（以下、組成物という）の調製本発明の製造方法に用いる磁性粉としては、例えば、Ｓ
ｍＣｏ₅系磁性粉、Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系磁性粉、ＳｍＦｅＮ
系磁性粉、ＮｄＦｅＢ系磁性粉、フェライト系磁性粉、
アルニコ系磁性粉等が挙げられる。本発明の製造方法に
用いる樹脂バインダとしては、前記のクッション層に用
いる熱可塑性樹脂と同様のものや熱硬化性樹脂を用いる
ことができる。またバインダのＧ’値を下げるために、
前記のＧ’値低下剤を熱可塑性樹脂と共に用いることも
できる。また、プレス加工後は凹凸パターンの形状が保
たれることが好ましいので、バインダに、例えば、イソ
シアネート化合物、エポキシ化合物、メラミン化合物、
多価金属塩などの架橋剤を添加してもよく、また公知の
紫外線、電子線等の電離放射線硬化性熱可塑性樹脂をバ
インダとして用いてもよい。熱硬化性樹脂としては、例
えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは
硬化剤と共に使用することができる。組成物には、硬化
後の耐候性及び耐熱性を向上させるために、さらに公知
の酸化防止剤、老化防止剤を添加することもできる。

【００３１】磁性粉とバインダの配合比は、バインダ１
重量部に対して磁性粉が４重量部以上、好ましくは６重
量部以上である。本発明の方法に用いる組成物は、前記
の磁性粉、バインダ等の成分を、場合によっては有機溶
媒とともに混合して調製する。混合方法としては、特に
制限はないが、例えば有機溶媒を用いる場合にはボール
ミルを、また有機溶媒を用いない場合はミキシングロー
ルやバンバリーミキサーを用いる方法が挙げられる。

【００３２】ii)組成物層の形成次に、基板上に前記の組成物を展延して組成物層を形成
する。組成物層を形成する方法としては、組成物に有機
溶媒を含む場合には基板上にロールコーターやナイフコ
ーター等の公知の塗設方式を用いて展延する方法でよ
い。また、組成物に有機溶媒を含まない場合には、前記
のように基板上に組成物をカレンダーロールを用いて展
延する方法でよい。また、組成物層は基板上にクッショ
ン層を介して形成してもよい。

【００３３】iii)凹凸波形の成形及び着磁次に、組成物層の表面を複数の凹凸からなる波形に成形
した成形体を得、磁場中で該成形体に着磁して磁性部材
を得る。波形は、組成物層を、カバー層、クッション層
等を介して機械的に凹凸型をプレス成形して得る。ま
た、テープ状の磁性部材の場合には、ギヤー状のロール
間に通すことによっても凹凸パターンを形成することが
できる。プレスは常温でも加熱状態で行ってもよい。着
磁する際の磁場は通常一定方向の磁場でよく、コイル電
流を交番する必要もない。着磁は、線形磁区に付与しよ
うとする磁化の方向と磁場の磁力線の方向が一致するよ
うに前記の成形体を磁場中に配置して行う。具体的に
は、例えば成形体の凹凸表面側にＮ極が現れたもの（こ
の場合、成形体の基板と接する側にはＳ極が現れてい
る）では、基板面に対し磁力線が垂直となるように成形
体を磁場中に配置すればよい。また、図４に示すよう
に、長手方向に沿った一方の側部にＮ極が現れ、他方の
側部にＳ極が現れたものでは、磁力線と線形磁区１の中
心線ａの方向が一致するように成形体を磁場中に配置す
ればよい。また着磁を行うにあたり、複数の成形体を各
基板面が平行となるように重ね、１回の着磁処理で複数
の磁性部材を得ることができる。

【００３４】（II）線形磁区が図３、図６及び図７に示
すような棒状体である磁性部材の製造方法としては、基
板上の所定位置に磁性粉を含有する樹脂バインダ組成物
を線状に１本又は２本以上に塗布し、その際に２本以上
の線状体を形成した場合にはそれらが間隔をおいて配列
するようにする工程；塗布した線状組成物を硬化又は固
化する工程；磁場中で前記の硬化した線状組成物に一方
向に着磁処理して線形磁区とし磁性部材を得る工程；及
び該磁性部材に対し、該磁性部材表面の磁気を検知可能
に磁気検出素子を配置する工程を含む製造方法が挙げら
れる。

【００３５】組成物の塗布方法としては、基板上に前記
の配置パターン、具体的には、例えば棒状体を放射状に
或いは平行に並べて形成できる方法であれば特に制限は
なく、例えば、公知のスクリーン印刷による方法、スク
レイプ法があげられる。好ましい塗布方法は、線形磁区
のパターンが予め穿たれた非磁性又は弱磁性の物質から
なる層を基板上に接着し、ついで該層の上から基板上に
磁性粉を含有する樹脂バインダ組成物を前記パターンを
介して塗布する方法である。具体的に説明すると、例え
ば図６に示すように溝を有する基板を使用したものは、
該溝内に組成物をナイフコータ等を用いて充填する方法
を採用することができる。また図７及び図８に示すよう
に、線形磁区１の配置パターン（線形磁区形成用の穴）
が打ち抜かれたテープ状の非磁性材料１２を接合した基
板２を使用したものは、該穴に組成物をナイフコータ等
を用いて充填する方法を採用することができる。なお非
磁性材料１２と基板２を接合する際に、接着剤１３を基
板２側に塗布しても、非磁性材料１２側に塗布してもよ
いが、非磁性材料１２側に接着剤１３を塗布したもの
は、該接着剤１３が非磁性材料１２としても作用する
（図８参照）。非磁性材料１２は、単一のフィルム（或
いは薄板）を用いても、厚さを稼ぐためにラミネートフ
ィルムや積層板を用いてもよい。このようにして基板上
に複数の棒状体を所定のパターンで配置した後、これを
加熱し固化する。加熱は８０〜１６０℃程度、加熱時間
は１０秒間〜１０分間程度でよい。そして、必要に応じ
棒状体をカバー層で被覆する（図９及び図１０参照）。
着磁は、前記の（Ｉ）と同様にして行うことができる。
本発明のエンコーダは、このようにして得られた磁性部
材８と前記の磁気検出素子７を前述のように配置して製
造することができる。

【００３６】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。実施例１分子量１００万のポリイソブチレン（２０℃のＧ’値：
３×１０⁶dyne/cm²）１００重量部、磁性粉（ＳｍＣｏ
₅系磁性粉）８００重量部及びトルエン１０００重量部
をホモミキサーを用いて均一に攪拌混合した。得られ組
成物を剥離紙上にロールコーターを用いて均一に塗布し
た後、１２０℃で３分間乾燥し、剥離紙上に厚さ１００
μｍの組成物層を形成した。これとは別に厚さ１８０μ
ｍのポリエステルフィルム上にクッション層として基材
レス両面接着テープ［日東電工社製No.591：アクリル系
樹脂製（２０℃のＧ’値：０．５×１０⁷dyne/cm²）］
を貼着したシートを作製した。次に、このシートの接着
面に前記の剥離紙上の組成物層を転写した後、この組成
物層の上を前記と同様の基材レス両面接着テープを用い
て被覆し、さらにこの基材レス両面接着テープの上を厚
さ25μｍのポリエステルフィルムで被覆し、凹凸形成前
の積層体を作製した。次に、このシート状の積層体をピ
ッチ間隔が５００μｍ、稜の長さが５０ｍｍのギヤー状
ロールとプレーンロールとの間を２０℃雰囲気下で通過
させ、波形凹凸を有する成形体を得た。次に、該成形体
を空芯コイルに入れ、１５ｋＯｅの磁界で該成形体にパ
ルス着磁し、線形磁区の外側表面にＮ極のみが現れたシ
ート状の磁性部材を得た。このようにして得られた磁性
部材を図４（厚さ方向の寸法を誇張）に示すようなテー
プ状に裁断した（ｃ：２０ｍｍ、ｈ：２００ｍｍ）。こ
のようにして得られた磁性部材を、リニアモータの駆動
部に、該磁性部材の長手方向が駆動部の直線運動方向と
一致するように配置した。そして、図２に示すように磁
気検出素子７（ＭＲ素子）を、該磁性部材８が直線運動
するときに、磁区１を構成する凸部の頂上と、磁気検出
素子７（ＭＲ素子）の先端部との最小距離が１ｍｍとな
る位置に配置し、エンコーダを作製した。

【００３７】実施例２２枚の厚さ３５０μｍポリエステルフィルムを両面接着
テープ［日東電工社製No.500（厚さ：１６０μｍ）］を
用いて貼付し、厚さが８６０μｍの複合フィルムを作製
した。この複合フィルムにトムソン打ち抜き機を用い
て、図３に示す棒状体の形成パターンを打ち抜いた。次
に、この複合フィルムの片面にポリエステル製接着テー
プ（日東電工社製No.31B）を貼付し、該フィルムの反対
面に実施例１と同様の組成物を塗布し、ナイフコーター
で形成パターンを打ち抜いた穴に組成物を充填しながら
形成パターン以外に付着した組成物を除去した。次に、
組成物を充填した複合フィルムを１２０℃で３分間乾燥
し、トルエンを揮散させた後、さらに同様に組成物を塗
布・乾燥した。そして、複合フィルムの組成物を充填し
た面を前記と同様のポリエステル製接着テープで被覆し
た後、図３のように複合フィルムをドーナツ状に打ち抜
いて積層体を得た。次に、該積層体を空芯コイルに入れ
１５ｋＯｅの磁界で該積層体にパルス着磁し、線形磁区
の外側表面にＮ極のみが現れた磁性部材を得た。なお、
磁性部材の片面にはアクリル系の感圧性接着剤組成物を
塗布し、接着層を形成した。このようにして得られた磁
性部材を、回転数モータの回転軸と図１にしめす磁性部
材の垂線ｅが一致するように回転モータの駆動部に接着
層を介して貼着した。そして、図１に示すように磁気検
出素子７（ＭＲ素子）を、該磁性部材８が回転運動する
ときに、該磁性部材８と、磁気検出素子７（ＭＲ素子）
の先端部との最小距離が１ｍｍとなる位置に配置し、エ
ンコーダを作製した。

【００３８】実施例３実施例２において使用した組成物に代えて、粘度平均分
子量１００万のポリイソブチレン（２０℃のＧ’値：３
×１０⁶dyne/cm²）１００重量部、磁性粉（ＮｄＦｅＢ
系磁性粉）８００重量部及びトルエン１０００重量部を
ホモミキサーを用いて均一に攪拌混合したものを使用し
た以外は実施例２と同様にして積層体を得た。そして、
実施例２において、１５ｋＯｅから３０ｋＯｅの磁界に
変更して該積層体の線形磁区に着磁した以外は実施例２
と同様にしてエンコーダを作製した。

【００３９】実施例４厚さ３００μｍの銅板に、開口部の形状が棒状（略長方
形）の貫通孔を該長方形の短辺方向に平行して複数配列
するようにトムソン打ち抜き機を用いて打ち抜いた。次
に、この銅板の片面にポリエステル製接着テープ（日東
電工社製No.31B）を貼付し、貫通孔の一端を封止した。
該銅板の反対面に実施例３と同様の組成物を塗布し、銅
板の打ち抜き部分（貫通孔の一端を封止した穴）にナイ
フコーターで組成物を充填しながら穴以外に付着した組
成物を除去した。次に、組成物を充填した銅板を１２０
℃で３分間乾燥し、トルエンを揮散させた後、さらに同
様に組成物を塗布・乾燥した。そして、銅板の組成物を
充填した面を前記と同様のポリエステル製接着テープで
被覆した後、図７に示すようなテープ状に裁断して積層
体を得た。実施例３において使用した積層体に代えて、
本例で作製した積層体を使用した以外は実施例３と同様
にしてエンコーダを作製した。

【００４０】

【発明の効果】本発明の磁気式エンコーダは、微細な着
磁パターンを有する磁性部材を備えた小型で軽量の磁気
式エンコーダである。また磁性部材の線形磁区は、温度
変化に伴う変形が極めて少ないためモータ等の回転数や
回転角を広範な温度域で正確に測定することができる。
また測定対象となるモータ等の回転軸に対する、所謂軸
合わせを正確に行わなくても磁性部材表面の磁気を正確
に検知することができる。そして本発明の製造方法は、
簡単な構造の装置を用いて効率よく前記の磁気式エンコ
ーダを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンコーダを例示する概念図である。

【図２】本発明のエンコーダを例示する概念図である。

【図３】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る平面図である。

【図４】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る斜視図である。

【図５】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る断面図である。

【図６】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る斜視図である。

【図７】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る斜視図である。

【図８】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る断面図である。

【図９】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示す
る断面図である。

【図１０】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示
する断面図である。

【図１１】本発明のエンコーダに用いる磁性部材を例示
する斜視図である。

【図１２】本発明のエンコーダに用いる磁性部材の線形
磁区の極の配置を示す概念図である。

【図１３】本発明のエンコーダに用いる磁性部材の線形
磁区の極の配置を示す概念図である。

【図１４】本発明のエンコーダを用いて得た磁気の波形
図である。

【図１５】多極磁石の着磁方法を示す概念図である。

【符号の説明】

１・・・磁区２・・・基板３・・・カバー層４・・・組成物層５・・・クッション層６・・・粘着層７・・・磁気検出素子８・・・磁性部材９・・・演算装置 10・・・磁性部材 11・・・コイル 12・・・非磁性材料 13・・・粘着剤層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田正臣大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者伊藤滝男大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者五十嵐正守大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者後藤和仁大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者橘克彦大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (A) 基板と、該基板上に設けられた少な
くとも1 個の線形磁区とを備えてなり、該線形磁区が２
以上存在する場合にはそれらの線形磁区は間隔をおいて
設けられ、かつ一定方向に磁化されているものである磁
性部材；及び (B) 該磁性部材に対し相対運動を行い、かつ該磁性部材
の表面の磁気を検知するように設けられた磁気検出素子
を備えてなる磁気式エンコーダ。
【請求項２】前記の磁性部材(A) が、円形基板と、該
基板の上にその中心から半径方向に配置された１又は２
以上の線形磁区とを有し、前記の磁気検出素子(B) は該
磁性部材の中心を通る垂線を軸として該磁性体に対して
相対回転運動するものであり、該相対回転運動に伴う該
磁性部材表面の磁気を検知するように配置されている、
請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項３】前記の磁性部材(A) が、長尺な基板と、
該基板の上にその長手方向を横切る方向に配置され、か
つその長手方向に間隔をおいて配置された複数の線形磁
区とを有し、前記磁気検出素子(B) は該磁性部材の長手方向に相対直
線運動するものであり、該相対直線運動に伴う該磁性部
材表面の磁気を検知するように配置されている、請求項
１に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項４】前記線形磁区が複数存在し、各線形磁区
間が非磁性物質又は弱磁性物質により隔てられている請
求項１〜３に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項５】前記線形磁区が複数の凹凸からなる波形
に成形された磁性成形層の凸条として形成され、凹溝に
より隔てられている請求項１〜３に記載の磁気式エンコ
ーダ。
【請求項６】前記磁性部材において、線形磁区の磁化
方向が基板面に対して垂直な方向である請求項１〜５に
記載の磁気式エンコーダ。
【請求項７】前記磁性部材において、線形磁区の磁化
方向が基板面に対して水平な方向である請求項１〜５に
記載の磁気式エンコーダ。
【請求項８】基板上に磁性粉を含有する樹脂バインダ
ー組成物を展延して組成物層を形成する工程；該組成物
層の表面を１又は２以上の凸条を有する状態に成形し、
その際に２以上の凸条を形成する場合には隣接する凸条
間が凹溝により隔てられるようにする工程、得られた成
形樹脂組成物層を硬化又は固化する工程；磁場中で該成
形樹脂層を一方向に着磁処理して前記凸条を線形磁区に
転換し磁性部材を得る工程；及び該磁性部材に対し、該
磁性部材表面の磁気を検知可能に磁気検出素子を配置す
る工程を含む請求項１に記載の磁気式エンコーダの製造
方法。
【請求項９】基板上の所定位置に磁性粉を含有する樹
脂バインダー組成物を線状に１本又は２本以上に塗布
し、その際に２本以上の線状体を形成した場合にはそれ
らが間隔をおいて配列するようにする工程；塗布した線
状組成物を硬化又は固化する工程；磁場中で前記の硬化
した線状組成物に一方向に着磁処理して線形磁区とし磁
性部材を得る工程；及び該磁性部材に対し、該磁性部材
表面の磁気を検知可能に磁気検出素子を配置する工程を
含む請求項１に記載の磁気式エンコーダの製造方法。
【請求項１０】線形磁区のパターンが予め穿たれた非
磁性又は弱磁性の物質からなる層を基板上に接着し、つ
いで該層の上から基板上に磁性粉を含有する樹脂バイン
ダー組成物を前記パターンを介して塗布することによ
り、基板上の所定位置に該組成物を塗布する、請求項９
に記載の製造方法。