JPS61165604A

JPS61165604A - 磁気スケ−ル

Info

Publication number: JPS61165604A
Application number: JP651785A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ono; 康大野
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-26

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】（発明の技術分野）本発明は、リニアまたはロータリー磁気エンコーダに使
用される長尺状または円板状の新規な磁気スケールに関
するものである。

（発明の背景）リニアまたはロータリー磁気エンコーダは、長尺状また
は円板状の磁気スケールとそのスケールに刻まれた磁気
目盛を読取るための磁気ヘッドからなるが、Ｍｉ磁気ス
ケール、長尺状または円板状の硬質磁性体に長手方向ま
たは円周方向に沿って所定ピッチで着磁することにより
磁気目盛を刻んだものである。

従来の硬質磁性体は、磁気異方性が等方向又は板面方向
（水平方向）に異方性を持つものであり。

目盛の着磁は水平磁化方式で行なわれていた。そのため
、細かいビ・ソチで磁気目盛を刻むことは不可能であっ
た。

そこで、最近、板厚方向（垂直方向）に磁気異方性を有
する硬質磁性体例えばＦｅ　　Ｃｒ−Ｃ。

系磁石、アルニコ磁石などの板に「板厚方向に磁化した
磁気目盛」をＮ、Ｓの交互に刻んだ磁気スケールが開発
された（特開昭５’６−２９１１５号参照）。

この磁気スケールでは１例えば第２図に示すように磁性
体（１）の表裏両面に挟み込み型Ｎ磁ヘッド（２）を配
置して磁気目盛を刻む。それによって、第３図に示すよ
うに磁性体の表裏両面に（Ｎ、Ｓ信号）磁極目盛が形成
され、その結果。

ＮからＳに向って、空間へのもれ磁界が発生する。

このもれ磁界を読取シ磁気ヘッドが感知し、目盛りが読
みとられるのである。

しかし、この場合、両面に磁極が形成されているために
、自らの磁荷の作る反磁界効果によシ自分自身の信号磁
化が弱められ、空間にもれる磁界が低下してしまう。そ
のため、読取りヘッドは。

磁気スケールに極限まで近づけｆｃ＃）、高感度のもの
を使用する必要があった。

そこで、垂直磁化を示す硬質磁性体の裏面に軟質磁性体
層を設け、裏面側には磁極を形成させず。

磁性体内部で閉磁路構造とした磁気スケールが提案され
た（特開昭５７−１８６１１４号公報第３図）にの磁気
スケールでは、目盛を刻む場合。

例えば垂直磁化磁性体の表面側にのみ又は表裏両側に着
磁ヘッドを配置して着磁を行なえばよい。

その結果、第４図に示す如く裏面に閉磁路を持つ磁気ス
ケールが得られるのである。しかし、軟質磁性体層を配
設することは、それ自体製造工程の増加を意味し、コス
トアップｌこなること、長尺のスケールの場合には配設
自体が技術的に困難であること、ペースの硬質磁性体と
軟質磁性体層とは熱膨張率が異なるため、長期間使用す
ると層間剥離を起こす恐れが出てくることなどの欠点が
あった。

（発明の目的）従って１本発明の目的は、軟質磁性体層を別に設けるこ
となく、垂直磁化の硬質磁性体皐独で。

もれ磁界の強さを向上させることにある。

（発明の概要）本発明者＾は、鋭意研究の結果２軟質磁性体層を格別設
けずとも、硬質磁性体皐独で目盛を着磁する際に１着磁
ヘッドを板面の一方にのみ配置し。

かつ磁性体の厚みに応じて着磁パワーを適当に制御して
着磁すると、−面にのみＮ、Ｓの信号磁極目盛が形成さ
れ、その反対側には閉磁路が形成され、その結果、目盛
のもれ磁界の強さが格段に向上することを見込出し１本
発明を成すに至った。

従って１本発明は、厚さ方向に磁気異方性を有する板状
硬質磁性体からなシ、該磁性体の表裏両面のいずれか一
方にのみ空間へのもれ磁界を発生させる磁極目盛があり
、他方は磁極が出現しない閉磁路構造と成したことを特
徴とする磁気スケールを提供する。

本発明に使用される硬質磁性体の材料としては。

例えば上述の如（ｐｅ　−Ｃｒ　−Ｃｏ系又はアルニコ
系等の厚さ方向に磁気異方性を出せる材料が使用される
。なかでも機械的な加工が容易なＦｅ　−Ｃｒ−Ｃｏ系
が好ましく２例えば次の組成：、（Ｆｅ　：１５〜８２
１ｊｌｋ％　；　Ｃｒ　：　３〜５０重量％；Ｃｏ：ｘ
ｓ〜３５重ｆｔ％　）、　（Ｆｅ　：　１５〜８２重量
％；Ｃｒ：３〜５０重量％；Ｃｏ：１５〜３５重量％；
　Ｗ：１〜２０重量％　］、　　（Ｆｅ　：　１５〜８
２：Ｉｌ量チ；Ｃｒ：３〜５０重量％；Ｇｏ：１５〜３
５重童チ；Ｗ：１〜ｌＯ重量俤；　Ｍｏ　：　０．５重
量係〕、〔殉：１５〜８２重量％；Ｃｒ：３〜５０重量
＊；Ｃ。

：１５〜３５重ｔ％；ｓｉ：ｘ〜１２重量％〕。

［Ｆｅ　：残部；Ｃｒ：１０〜４０重量％；Ｃｏ：３〜
３０重量１：Ｖ：０．１−１５重量１．（Ｆｅ：残部；
Ｃｒ：２０〜３５重量１；Ｃｏ：ｉｎ　〜２０ｉｔｓ　
；　Ｔｔ　：　０．３〜３重ｉ％）を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ｃｏ系合金が使用される。その他、緒特性の改良のた
めに前記Ｆｅ　−Ｃｒ　−Ｃｏ系合金に、Ｎｂ、Ｔａ＊
Ａｌ　、　Ｍｎ　、　Ｎｉ　、　Ｃｕ　、　Ｌａ　、　
Ｃｅ　、　Ｓｍ　、　Ｚｒ　などの微貴金属を添加した
ものも使用可能である。

このような磁性材料を１例えば圧延して厚さ０．３〜３
１１１１の薄板とした後、プレスまたはその他の方法に
よシ所定形状（例えば、直径１０〜５０Ｕの円板や幅３
〜２０ｔｍＸ長さ５０〜１０００１ｍの長尺板）に切）
出し１．その後、溶体化処理を行なり１次いで板厚方向
に磁場を印加した状態で加熱することにより板厚方向に
磁気異方性をもたせ。

時効処理を行なう、溶体化処理や磁場中熱処理で表面に
酸化層が出来るので、これを研削除去し、精゛研して表
面粗さを好ましくは０．０１−０．５ミクロンの鏡面に
近い平滑面に仕上げることにより、板状磁性体を得る。

この磁性体の一面に開放型着磁ヘッドの一端を配置し、
ヘット°と磁性体とを相対的に移動させながら、ヘッド
のコイルに着磁電流を交互に反対方向に所定ピッチでＮ
、５ｆｆｉ極目盛を刻めるように流す。

こうすると、ヘッドに対面する面にのみ所定のピッチで
磁極目盛を刻むことができ１反対の面には磁極は形成さ
れない。

本発明の磁気スケールの特徴は、−面番このみＮ。

Ｓ磁極目盛が刻まれ、他面に磁極が形成されないこと（
閉磁路）である。このことは１表面に磁性コロイド粒子
を塗布し、そのコロイド粒子が　Ｎ。

Ｓの磁界に沿って線状に並んでいるのではなく。

ランダムに分散していることを顕微鏡で観察する（ピッ
ター法）ことによって容易に判断できる。

仮に磁性体の厚みが薄すぎたシ、必要以上の着磁パワー
を印加したりすると、ヘッドに対面した表面だけでなく
、裏面にも磁極が形成されてしまうので、注意しなけれ
ばならない。

細かい目盛ピッチでも空間に大きいもれ磁界を発生させ
るには、磁束が磁性体の深い所で閉じていることが必要
であり、その意味でも磁性体が板厚方向に磁気異方性を
有することは絶対必要である。

尚、板面方向に磁気異方性を有する磁性体板や等方向な
磁性体板を使用して、同様に一面にのみ着磁すると、へ
・ソドに対面した表面にだけ磁極が形成され、裏面には
磁極が形成されなりスケールが得られる。しかし、この
スケールは、板厚方向に磁気異方性を持っていないため
に、磁束は磁性体の表面近くで閉じてしまい水平磁気記
録になってしまう、そのため、空間へのもれ磁界は極め
て少ない。特に目盛ピッチが細かくなると、もれ磁界は
激減し、読取りヘッドによる目盛の読取シは不可能にな
る。

以下、実施例によシ木発明を具体的に説明するが１本発
明はこれに限定されるものではない。

（実施例）・板状硬質磁性体：厚さ１．　Ｏｙｉ冨ｘＩｌＱＮｉｌ
Ｏ＋ｍＸ長さ１５０Ｂの寸法を持つＦｅ　−Ｃｒ　−Ｇ
ｏ　系磁性体であって、予め板厚方向に磁気異方性を持
たせたもの（残留磁束密度Ｂｒ　＝　１２．（ＩＫＧ、
保母力Ｈｃ＝６０００ｅ）・開放型着磁へラド：直径５１１１Ｘ長さ５０．翼の純
鉄棒であって、先端を直径７０μｍ×長さ２Ｈに加工し
たもので、コイルを３０タ一ン巻いたもの・着ｆＢ時にコイルに流した電流値：＋３Ａ又は−Ａ・読取りヘッド：幅１５μｍｘ長さ２ｕの強磁性体型磁
気抵抗素子（ＭＲ素子）前記磁性体（１）の−面に第５図に示す如く前記開放型
着磁ヘッド（３）を配置し、７０μｍのピッチでＮ、Ｓ
信号を交互に記録することにより。

磁気スケールを作製した。ビッタ−法で調べると。

ヘッドに対面した表面側には交互にＮ、Ｓ磁極が形成さ
れ、ｊＫ面側には全く磁極が形成されていないことが判
った。従って、層面側では磁性体内部で閉磁回路が形成
されているものと推定される。

この磁気スケールにつ論で１表面から７０μｍ浮かせた
位置に読取りヘッドを配置して、磁極目盛から空間中へ
もれる磁界を測定したところ、最大抵抗変化率２．３俤
を記録した、（比較例）・板状硬質砲性体：実施例と同じ・着磁ヘッド：実施例に使用した開放型ヘッドを２個対
向させた着磁ヘッドを使用し、第２図に示すように磁性
体を挟んで使用する・着？ｉＩＩＦｉｇにコイルに流し
た電流値二実施例と同じ・読取りへラド：実施例と同じ前記着磁へ・ソドを用いて実施例と同様にＮ、Ｓ信号を
交互に記録することによりｅ気スケールを作製した。こ
れをビッタ−法で調べると１表面及び裏面の両方にＮ、
Ｓ磁極目盛が形成されていた。

この磁気スケールを実施例と同様に読取りヘッドを用い
て最大抵抗変化率を測定したところ、１．９係と低力）
った。これによシ、実施例のスケールの方が空間へのも
れ磁界が強いことが知れる。

（発明の効果）以上の通）１本発明によれば、板状硬質磁性体凰独で１
強いもれ磁界を有する磁気スケールが得られ（しかも目
盛ピッチは垂直磁化なので細かくできる）、従って軟質
磁性体層を設けた磁気スケールに比べ、製造コストが安
くて済み、また熱膨張高の違−によって層間剥離を生じ
る恐もなり６

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の実施例にかかる磁気スケールの垂直
断面と磁束の流れとを示す説明図である。第２図は、従来の磁気スケールについて磁気目盛を刻む
様子を示す概念図である。第３図は、従来の磁気スケールの垂直断面と磁束の流れ
とを示す説明図である。第４図は、従来の他の磁気スケールについての同じく説
明図である。第５図は、本発明の実施例にかかる磁気スケールについ
て磁気目盛を刻む様子を示す概念図である。〔主要部分の符号の説明〕ｌ・・・・・・板厚方向に磁気異方性を有する板状硬質
磁性体２・・・・・・挟み込み型着磁ヘッド３・・・・・・開放型着磁へ・７ド４・・・・・・軟質磁性体ｊφ 矢印・・・・・・磁束の流れ

Claims

【特許請求の範囲】

板厚方向に磁気異方性を有する板状硬質磁性体からなり
、その表裏両面のいずれか一方にのみ磁極目盛があり、
他方は磁極が出現しないように閉磁路構造としたことを
特徴とする磁気スケール。