JPS58211604A - 磁気スケ−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】 この発明は磁気スケール、又は格子若しくはその製作方
法に係り、特にレーザ光線等の粒子線を等方性、又は磁
気異方性に調整された磁気材料から成る磁気目盛又は格
子材に所定格子状等に順次与えて部分的熱処理を目盛り
又は格子状に施し、部分的に磁気異方性等周囲と異なる
磁気！時性の部分を形成することにより、磁気目盛り又
は格子の書き込みを行い、磁化することにより磁気感応
ヘッドにより出猟読取り？可１ヒとした磁気スクールで
ある。

しかして、磁石材料には磁化容易方向のものと異方性の
ものとがあり、前者等方性のものは磁石材料自体に磁化
容易方向とか磁化困難方向とかが何れの方向（例えば［
１ｏｏ］、（ｏｌｏ）、（ｏｏ１Ｊ０９６．。方向）に
もなく、従って何れの方向に磁化しても形状効果を除け
ばほぼ同一の磁気特性を磁化方向に有するもので、之に
対して異方性４のものは、磁石材料に磁化容易方向とか
磁化困難方向とが画然としてあり、磁化困難方向、及び
磁化容易方向に夫々磁化着磁するときは著しく磁気特性
に差異があって後者の方が格段優れている。

また、等方性のものは、熱処理２機械加工等の製造工程
に於て、磁場処理（磁場中熱処理）または圧延加工等の
塑性機械加ニー即ち磁気異方性化加工または、処理を施
せば後者異方性となる物と、前記磁気異方性加工の如何
にかかわらず等方性の物とがあるのに対し、磁気異方性
のものは前記磁気異方性力ｎ工により異方性を有するよ
うになったのである。

そして、前記磁気異方性は、磁場中熱処理の場合は、該
磁場中熱処理の印加出湯の方向または之と平行な方向が
磁化容易方向で、之と直角方向が磁化困難方向となるの
が普通であり、また圧延等の機械的塑性加工を付与した
場合には、該圧延加工方向または之と平行な方向が磁化
容易方向で、之と直角方向が磁化困難方向となるのが通
常である。

本発明は、熱処理又は磁場中熱処理の磁気異方性加工処
理によって磁気異方性となる半硬質、硬質等の磁石材料
を磁気スケール材として用いるもので、該磁気スケール
材を通常予め等方性に熱処理等により調整しておき、該
スクール材に対し。

所定格子状に間隔を置いて順次にレーザ光線電子ビーム
等の粒子線を照射して熱処理するか、前記粒子線の照射
を少くとも被照射部が所定強度及び所定方向の磁場中圧
在るようにして行なうことにより磁場中熱処理を行ない
磁化容易部を所定格子状に有するようにするものである
。

従って本発明の変形としては、上記と同様に磁気異方性
化加工処理が可能な磁気材料を磁・気スケール材として
用い、該スケール材を１例えば特開昭５６−２９．１１
５号公報の先願発明に記載されているように、その全体
を磁気異方性化加工処理し、該加工処理したものに、前
述の如く所定格子状に間隔を置いて順次にレーザ光線、
ｉ子ビーム等の粒子線を、所定強度及び所定方向の磁場
中に於て。

又は出湯中でなく照射熱処理して、磁気異方性を有しな
い部分又は全体と異なる方向に磁気異方性を有する部分
を所定格子状に有するように処理して磁気スケールを製
作するものである。

このよう圧すると、上記先願発明のよう圧磁気スケール
材それ自体？必ずしも薄板厚にする必要はないが、充分
薄板厚とすれば、垂直磁化の磁気スケールとすることも
できる。　　しかし、何れにしても磁気スケール材とし
ては、冷間又は適宜の熱間で充分良好な機械的塑性加工
性、即ち圧延性を有することが必要である。

従って１本発明磁気スケールを製造するに当って、その
材料としての磁性材料（好ましくは磁石特性の優れた、
特に残溜磁束密度が大きく、また抗磁力が大きくて耐経
年変化性に優れた。従って通常は永久、即ち硬質磁石材
であるが、場合によっては半硬質磁石材で良い場合もあ
る。）は、上記の如き良好な機械的塑性加工性を有し、
かつ、熱処理、又は磁場中熱処理により、より大きな磁
気異方性を示すか有するようになる、従ってまた逆圧予
め付与された磁気異方性を低減または消失する（勿輪局
部的Ｋ）磁性材料に限られるので、例えば良好圧延加工
性は有するが、そのような機　。

械加工によってしか磁気異方性が生成しない、例　５− えばＣｕｎ１ｆｅ、　Ｃｕｎ１ｆｅ等の磁石材料、また
逆に磁場中熱処理により充分な磁気異方性を生成するが
、圧延等の機械加工性を殆んど有しない、例えば所謂Ａ
ｌｎ１ｃｏ　　系磁石材料や、稀土類−コバルト合金系
研石材料等は対象とならないこと明らかである。

また、磁場中熱処理によることなく、通常の熱処理で磁
気異方性を生ずるＰｔ−Ｃ！ｏ　　系磁石材料は一塑性
加工性には富んでいるから有用なものの、当ｇｐｔ−ｃ
ｏ系合金は、相補高価であるから、かかる意味では直ち
には本発明の対象磁性材料とはし難い。

しかして、本発明愚見スケール製造に当って用いられる
磁気材料として適格性を備えていｚ、、ものとしては５
本発明者等が先に硬質または半硬質磁石材として提案し
ているＦｅ−０ｒ−Ｃｏ　　系の磁石合金があり、この
系統の磁石合金には下記の如く種々広範囲の組成、及び
一種以上の各種添加元素を有するものが多数あるが、特
殊な組成範囲を除けば、土述の如く本発明の磁性材料と
して有用適格　６− なものである。

特公昭４９−２０．４５１号公報には、重量百分比で１
５〜３５％ＣＯ２５〜５０％Ｃｒ、残部不純物を除きＦ
ｅから成る合金組成の江好な機械的塑性加工性と、磁場
中熱処理により磁気異方性を有するＦｅ−０ｒ−Ｃｏ系
合金について記載されており、その後の研究によれば、
Ｏｏの必須最低量を他元素を添加することＫより、また
は添加す−ることなく３〜５％Ｏｏ　という低りｏ領域
まで拡５大できる。

そＩ、ｃ、％公昭５ｏ−２ｓ、ｓ４ｑ号公報には、　上
記Ｆｅ−０ｒ’−Ｃｏ系合金の改良として、１〜２０％
Ｗ。

または１〜１０％Ｗ及び０．５〜５０％ＭＯを添加した
合金が、特“公昭５１−１０．５７０号公報には、Ｆｅ
−０ｒ−Ｃｏ系合金に１〜１２％ＳｉＥ添加した合金が
、特公昭５０−５７．　Ｑ　１１号公報には、上記各種
の’Ｆｅ−０ｒ−Ｃｏ　　系合金の磁気特性向上のため
に磁場中熱処理及び冷間加工の併用により磁気異方性を
付与する製造方法が、特開昭５０−１０１．２１８号公
報には、上記ｐｅ−ａｒ−ｃｏ系合金の低ＣＯ化を計つ
′た３〜１５％Ｃｏ、１５〜４０％Ｏｒ、０．２〜５％
ｃ　ｕ、　０．２〜１２１Ｓｉ、及び残部Ｆθから成る
合金が、特開昭５０−１４２．４１６号公報には低ＣＯ
のＦｅ−０ｒ−Ｏｏの三元合金に０２〜５％Ｎｌ）また
はＴａの一方または両方を添加した合金、及び更に０５
〜５％Ａ１を添加した合金が、特開昭５２−９８．Ａ１
５号公報には、■を有効成分とした３〜３０％００．１
０〜ｔｏ％ｏｒ、　０．１〜１５％Ｖ、及び残部がＦｅ
から成る合金が１％公昭５１−５．６１２　　号公報に
は、上記１５〜３５％ＣＯのＦｅ−Ｃ！ｒ−Ｃｏ系合金
に０．１〜２％ＡＪ５：添加した合金が、特公昭５１−
５．６１３　　号公報には同じ（Ｍｎ。

Ｎｉ、Ｏｕの１種または２種以上を０１〜６％添加した
合金が、特開昭５１−！１２４１６号公報にはＤａ、　
Ｏｅ。

Ｓｍおよびセリウムミツシュメタルの１種または２種以
上を０，１〜３％添加した合金が、特公昭５１−２９、
８５９号公報には１丁１を有効成分とする１０〜２０％
Ｃｏ、　２０〜５５％Ｃｊｒ、−ＣＪ、５〜．５％Ｔ１
．及び残部がＦｅから成る半硬質研石合金が、また、特
開昭５０−１４４．０９９　　号公報には、００５〜１
５％Ｚｒを有効成分として含有するＦｅ−０ｒ−Ｃｏ系
合金が夫々記載されており、上記各種組成の合金の製造
方法についても既に種々提案されている所であるが、２
等Ｆｅ−０ｒ−Ｃｏ系合金の特徴は、その合金組成にも
依るが１例えばＡｘｎｌｃｏｖと同程度の良好な研石特
性を有し、かつ既述の如く極めて良好な機械的塑性加工
性を有し、他方出猟特性改善のためＫ１１Ｒ場中熱処理
による磁気異方性付与の加工処理が有効であるというこ
とである。

本発明の磁気スケール用磁性材料の製造方法を実施例に
より説明すると、重量百分比で２％Ｔｉ−５％Ｖ−１５
％０ｏ−２１％Ｏｒ−残部Ｆｅから成る組成の合金を高
周波ｆで、アルゴンガス中等の不活性雰囲気、または水
素等を含む弱還元性雰囲気中で溶製し、後適宜の形状１
寸法に鋳造する。

次いで鋳造成形体を調質、溶体化処理のために約１．０
００〜１５００℃に約３０分前後加熱する。

この加熱温度は合金のＣｏ、Ｏｒ、特ＫＣＯの含有量に
よってほぼ比例的に変化し、例えば１０％Ｃ〇　９− 前後では１０００℃以下と低くすることができるが３５
％Ｃｏ程度では１．３５０　”０位とすることが必要で
ある。

この調質溶体化処理後、一旦水冷または油冷等により焼
入れすることが望ましいが、次の圧延加工温度まで自然
冷却させるようにしても良い。

次に圧延加工する訳であるが、圧延の最終仕上げ加工は
、６０〜８０％以内２０チ位までの加工率の冷間加工忙
よって仕上げすることが好ましいが、その前の圧延加工
は冷間加工のみによれば６０〜８０チ程度以上の力ｎ工
率に達する毎に焼鈍が必要となるから、例えば６００℃
前後ま氾はそれ以上の熱間で荒圧延をし、圧延加工の簡
易化、効率化を計った方が良い。

所定の板厚１例えば００５〜１　ｍｍ厚に圧延が完了す
ると、所定のスケールの寸法、形状に切断またはプレス
打抜くか、またはその前に前述の調質、溶体化処理を行
なう。

即ち、圧延により板は板面（圧延）方向に磁気−１０− 異方性が形成されているからで、この磁気異方性を調質
、溶体化処理により消去するのであり、この溶体化処理
の工程では好ましくは水冷、または油冷焼入を行なう。

しかして、次に少くとも所定温度で一回、または好まし
くは温度を少しずつ降下させて行く多段時効又は連続降
温時効を行なう駅であるが、上記圧延後の溶体化処理、
または切断もしくはプレス打ち抜き後の溶体化処理、及
び之以後の各熱処理工程に於ては、薄板を一枚一枚取扱
い処理するのではなく、適宜または所定の寸法、形状の
薄板を多数密着重ね合せ、之を厚板間に挟着する等適宜
機械的手段、その他により固定保持した状態で行なうの
が、反り、彎曲等各種の変形防止上望ましく、また所定
寸法形状への切断も、上記重ね合せたままで機械的に、
またはワイヤカット放電加工やその他の電気加工、例え
ば電子ビーム加工、レザー、ビーム加工等により切出し
成形するようにしても良い。

しかして、上記多段時効の上記組成合金忙対する好まし
い例としては、前記溶体化処理後、−且常温まで冷却す
るか炉中冷却により牙１段の時効温度に移行させるもの
とし、該多段時効は６２０℃×１時間→６００℃×１時
間→５８０℃×１時間５６［１℃×１時間→５４０℃×
４時間→冷却の如きもので、この温度２時間条件も合金
組成により成る程度変更が必要である８ 図面矛１図に於て、１は上記の如くして加工処理された
磁気等方性の、かつ左右方向に帯状の磁気スケール材で
、平面加工デープル２上に載置乃至は一種粘着等して配
置されるが、前記スケール材１が充分薄く構成されて〜
）る場合には、適宜の保強、保持材等に取り付けて配置
される。

３は、加工テーブル２を左右方向圧制御移動自在に保持
する加工台で、テーブル２はモータ４により前記左右方
向に所定の設定されたピッチ（例えば約１０μｍ、とか
約１００μｍ）で、加工台３上を移動せしめられる。　
　５は前記モータ４の回転角度を検出するロータリイエ
ンフーグ、または位を検出器、５はレーザ光線５Ａの発
生装置、６は間歇パルス発光等の発光制御電源、７は集
光レンズ（電子ビームの場合は、静電又は電出猟レンズ
）８は必要に応じて設けられるスリットマスク、９は環
状等の磁場発生フィル、１０はフィル９０間歇パルス励
磁等の励磁制御電源、１１は前記発光制御電源６．励磁
制御電源１０．及びモータ４の駆動回路４Ａをシーフェ
ンス、更には数値制御等する制御装置で、加工テーブル
２．即ちスケール材１を矢符方向に、モータ４により所
定のピッチ長さ送る毎に口〜タリイエンコーダ５の検知
信号により前記送りを止めて、電源１−９及び１０を制
御し、所定の強度及び方向の磁場が、レーザ光線が照射
される部分に作用している状態で、所定強度（エネルギ
）及び所定時間長さのレーザ光ｉ５Ａを発生照射せしめ
、大兄ｍ６オーダ以下の短時間の磁場中熱処理を行なう
。

この場合、スリットマスク２により、或いは集光−１５
− レンズｑを複数枚の組として２或いはさらにレーザ光線
等の粒子線発生装置５の照射ヘッドの首振り等を行なう
ことにより、微小線幅のスリット又は細線状に磁場中熱
処理部を形成することが好ましく、例えば約１０〜１０
０ｍｍ　の間隔で、約１０μｍ前後またはそれ以下通常
数μｍ幅に形成することができる。

上記の場合、磁場発生コイル９の励磁を行わなければ粒
子線照射による熱処理丈となる。

この場合の加熱温度は少くとも約６００℃以上で、最高
局部溶解が生ずる温度程度以下の範囲が利用でき１局部
的に急速に、かつ瞬時的に加熱された部分が、周りから
熱を伝導により順次に奪われて冷却されることにより、
その周りの等方性部分と異なる母気特性１通常磁気異方
性を有する部分となり、之が所定の間隔で形成されるこ
とにより磁気スケールとなる。

従って上記の場合コイル９により上記粒子線照パルスよ
りもパルス＋ｌ（ｉの広いパルス励Ｍ１をして、例−１
４− えば少くとも約３０００〜４．０Ｏ００ｅ程度、又はそ
れ以上の破堤を形成しておくことにより、上記の熱処理
は磁場中熱処理となり、より強い磁気異方性格子を形成
させることができる。

しかして、上記コイル９による磁場の方向は、通當スケ
ール材１０表面に直角な方向として同方向に磁気異方性
の格子を形成せしめるが、スケール拐１が円板上のもの
の場合には上記表面に直角な方向の外、円板の外周端縁
部に於て半径方向に磁気異方性付与による格子を形成さ
せて、磁気感応ヘッドを外周端縁に半径方向から相対向
配置させるよう忙構成する−ことができる。

また必要ならば、上記以外の方向に磁場を形成して磁気
異方性を付与、或いは後述するように全体的に磁気異方
性が付与されているスケール材に局部的゛に異なる方向
に異方性を付与、又は磁気異方性化処理させるよう圧す
ることもできる。

しかして、粒子線発生装置５として電子ビーム発生装置
を用いること釦より、微細熱処理による磁気格子作製が
可能となるが、真空雰囲気を必要として、大型、複雑と
なるからかかる癖では一通常の雰囲気中での加熱処理が
可能なレーザ光綿を使用することが好ましいものであり
、またレーザ。

ビーム、スポットの大きさは、原理的には照射光の波長
の約２倍まで小さくできるわけであるから前述の如き約
１０〜１００μｍ前後間隔の処理には格別問題がないも
のの、照射エネルギ密度の点では配慮が必要である。　
即ち、好ましくは高い場合矛２図は、前述のようにして
作成した磁気スケール１に着磁を行なう場合の実施例説
明囚で、この場合の磁気スケール１人は厚さ約０．３〜
０．６　ｍ　ｍ　前後程度の円板であって、外周縁にそ
って所定の間隔で、局部熱処理又は磁）沖熱処理−托よ
り磁気異一方性が付与されていて、回転磁気格子が形成
されているものとする。　　１２は磁性体から成る回転
加工テーブル、１３は必要に応じて設けられるギアボッ
クス、１４はモータ、１４Ａ　はその駆動回路、１５は
モータ１４の回転を検出するロータリイ、エンコーダ、
１６は磁気異方性付与部分に着磁書込み？する磁気ヘッ
ドで、磁気スケール１Ａと直接近接対向する一方の磁極
１６Ａ　　と、之に相対向して形成される他方の磁極１
（ＳＢ　及び励磁コ検出信号により、モータ１４の駆動
回路１４Ａ　及び上記励磁電源１７を制御する制御装置
である。

矛３図は、前記才２図の磁気ヘッド１６の磁気書き込み
磁極部分を回転テーブル１２０半径方向から見た断面拡
大図で、前記一方の磁極１６Ａは前記半径方向には成る
程度の幅があるものの、円周方向にはナイフ、壬ツジ状
に尖鋭状に構成されており、之に対し、他方の磁極１６
Ｂ　は充分な対向面を有するように構成されている。

以上は１ｍ気スケール材１が等方性に調整されている場
合であるが、前述の如く、磁気異方性を付与された出猟
スケール拐１に対しても適用することができる。

即ち、前述磁気スケール材１は溶体化処理後、多段又は
連続降温時効したのであるが、全体として磁気異方性を
有する磁気スケール材を得るには、前述溶体化処理例え
ば、後述のような磁場中時効の工程を導入し、その後圧
前述の如き時効を行なうよう圧するものである。

即ち、例えば上記磁場中熱処理は通當上記磁気スケール
材の板面と直角方向に磁束を作用させるよう、例えば磁
気ヨーク間に板を挟着するようにして約３０００〜４．
０Ｏ００ｅ　　又はそれ以上の磁場をかけ約６３０〜６
９０°Ｃに約３０〜６０分加熱処理するのであるが、加
熱温度、及び時間は合金組成によるもので、上記組成の
場合には６７０℃、５０分前後がよい。

そして、このような磁気異方性化処理して後前述の如き
条件で１時効処理をするものであり、之を全体として予
め着磁するか、又は着磁しないで牙１図の如き装置によ
る粒子線照射で、磁気スケールご製作するものである。

即ち２粒子線照射により加熱処理された部分、又は研場
中加熱処理された部分は、当該部分の磁気異方性が減少
するか、消失するか或いはまた全体と異なる方向に新た
な異方性が付与され−それ等が格子としての機能を奏す
ることになるものである。　なお、この場合の着磁はス
ケール全体に対して磁気異方性方行に行なわれることＫ
なる。

また、さらに全体的に予め着磁してあれば、加熱処理部
分の磁気性能が変化し、当該部分の出湯の強さ、作用磁
束密度等が変化するから、実質上上記磁気異方性を減少
、消失等させた場合と同一である。

上述の如き合金組成の磁気スケール材を、前述の如くし
て磁気異方性化処理したものの磁気性能の１例を挙げる
と、下記の通りである。

帯１円板状等の磁気スケール材の板面と直角方向に磁気
異方性化処理したものを板面直角方向Ｋ、磁化すると、
残溜磁束密ｌ１Ｂｒ中１４．５ｏｏｏ、　　保磁力Ｈｅ
中５２００ｅ、　　最大エネルギ積（Ｂ−Ｈ）　ｍａｘ
”、−５，８×１００・Ｏｅ、角形性約０９以上という
磁石性能を示すもので、之が板体の板面と平行な方向の
磁気特性は、上記の如き製造方法により磁気異方性化加
工処理がほぼ１００％となっている所から透磁率−）が
大きい強磁性体特性を示すだけで、出方的性質は殆んど
零となっていた。

そしてこのような磁気異方性及び磁気特性は。

前述した他のＦｅ−０ｒ−Ｃｏ系合金に於ても同様であ
った。

また本発明の目的１作用効果達成上、垂直感化記録及び
検出読み出しの構成との組合せに於て合目的である。

”　そして、上記の磁性材料は、磁石特性及び磁気異方
性の点に於て充分な耐経年変化性を備えており、また用
途及び用法によっては、耐摩、潤滑。

及び／または耐防錆のための樹脂等の被覆処理。

またはその他の表面処理を施されることがある。

以上詳述したように１粒子線の照射処理により所望格子
状等に周りとイ１召気特性の異なる部分を生ぜしめて之
を磁気スケールとして使用するもので従来の全体として
均一な破性又は磁石材に極部的に磁気格子を着磁付与し
たものとは１本発明のものは当該部分の磁性又は磁石材
としての磁気特性が周りのそれと異なる状態に処理され
ているものであるから、本発明のものによれば、磁気格
子の鮮明度が従来のものに比べ互、然としており、従っ
て磁気スケールとして好適なもので、磁気格子の検知ミ
ス等のない高精度の測定器を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は、本発明磁気スケールの製作に使用する装
置の１実施例構成図、矛２図は着出装置の１実施例構成
図、オ６図は、１−２図の部分の断面拡大図′である。 １は磁気スケール、５は粒子線発生装置、９は励−２１
− 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１磁気等方性又は磁気異方性に調整された磁気材料
   から成る磁気目盛材に対し、所定目盛状に間隔をおいて
   順次罠レーザ光線等の粒子線を照射して部分的熱処理を
   行い、周囲と異なる磁気特性の部分を形成せしめて、目
   盛として用いることを特徴とする磁気スケール。 （２）　　前記レーザ光線等の粒子線の照射を前気磁気
   目盛材の粒子線照射部が所定強度の磁場中に於て行なわ
   れるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲】・１
   項記載の磁気スケール。