JPS63101709A

JPS63101709A - 磁気エンコ−ダ用磁気抵抗センサ

Info

Publication number: JPS63101709A
Application number: JP61247062A
Authority: JP
Inventors: Terumoto Nonaka; 野中　照元; Kenzaburo Iijima; 健三郎飯島; Katsuyuki Yokoi; 横井　勝之; Yoshinori Hayashi; 好典林
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-06
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JP2529951B2

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】「産業上の利用分野」この発明は、例えば磁気ロータリーエンコーダ等に適用
され、磁気記録媒体に記録された磁気情報を、固有抵抗
が磁界の強さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて検
出することにより、磁気記録媒体の相対的変位を検出す
る磁気エンコーダ用磁気抵抗センサに関する。

「従来の技術」周知のように、磁気ロータリーエンコーダは、シャフト
に固定された円盤状の磁気記録媒体と、この磁気記録媒
体と所定のギャップを隔てて対向配置された磁気抵抗セ
ンサとから構成されているが、これらは、従来、一般に
第３図（イ）〜（ニ）に示すように構成されている。

これらの図において、■は磁気記録媒体、２は磁気抵抗
センサである。この磁気記録媒体ｌには、磁気抵抗セン
サ２と対向する円軌道に沿って波長λの正弦波を磁化記
録することにより、等間隔の磁化ピッチｌ　ａ、　ｌ　
ａ、・・・からなる磁気情報（着磁パターン）か記録さ
れている。一方、磁気抵抗センサ２は、ガラス基板３と
、このガラス基板３上に蒸着された磁気抵抗素子４とか
ら構成される装置この磁気抵抗素子４は、磁界中に置か
れた場合、その磁界の強さに応じて固有抵抗が変化する
現象、いわゆる磁気抵抗効果が生じる素子材料によって
（１カ成されており、この磁気抵抗効果を利用して、磁
気記録媒体１が図に示す矢印Ｍ方向に相対変位した場合
に、磁気記録媒体ｌ上に記録された着磁パターンが読み
取られ、これにより、磁気記録媒体ｌと共に回転するシ
ャフトの回転量が検出されるようになっている。すなわ
ち、磁気抵抗素子４は、磁気記録媒体ｌの変位方向Ｍと
直交する方向に延びる検出部８１〜Ｓ　１８と、これら
各検出部Ｓ１〜Ｓ＋ｅの間を各々接続し、変位方向Ｍと
平行に延びる接続部０１〜ＣＩ８とから構成されており
、端子′Ｉ゛、を接地して、端子Ｔ１とＴ、に＋Ｖｃｃ
を印加すると、磁気記録媒体１の変位に伴って、端子Ｔ
、から正弦波の検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　Ｔが出力され
ると共に、端子Ｔ４から余弦波の検出信号Ｃｏ５０ＵＴ
が出力される。つまり、検出部８１〜Ｓ、と接続部Ｃ１
〜Ｃ８からなる正弦波検出用磁気抵抗素子へによって検
出される検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　Ｔは、検出部Ｓ、〜
Ｓ＋８と接続部Ｃ９〜Ｃ＋ｅからなる余弦波検出用磁気
抵抗素子Ｂによって検出される検出信号Ｃｏ５０ＬＪＴ
と、位相がλ／４（９０°）ずれていることになる。こ
れにより、これらの検出信号Ｓ　ｉｎ。

ＵＴとＣｏ５０ＵＴに基づいて、磁気記録媒体ｌの変位
方向および変位量が求められる。

ところで、上述した磁気抵抗センサ２の正弦波検出用磁
気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂとの中心間
の距離は、約１　ｍｍ（約８λ分）曲技に設定されてい
るが、このような微少距離であ−）でも、磁気記録媒体
Ｉ側に物理的な歪が発生している場合があり、これが高
精度の検出信号Ｓ　ｉｎ。

ＵＴおよびＣｏ５０ＵＴを得ることができない原因とな
っていた。すなわち、磁気記録媒体ｌに歪が生じている
場合、検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴとＣｏ５０１ＪＴに
、互いに逆相のうねりか発生し、これらの検出信号Ｓ　
ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣｏ５０ＵＴを、デンタル処理す
るために、波形整形回路により所定のしきい値より高い
か否かによって２値レベルの信号に変換すると、これら
２値信号のパルス幅に広狭か生じ、この結果、検出誤差
が生じてしまう。

このような問題点を解決するために、本出願人は先に第
４図（イ）および（ロ）に示す磁気エンコーダ用磁気抵
抗センサを開発した。これらの図において、ＩＯは、例
えばホウ酸カラスからなる基板であり、この基板ＩＯ上
には検出部Ｓ、〜Ｓ８と接続部Ｃ１〜Ｃ８からなる正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａが蒸着されている。また、正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａｈ＜蒸着された基板１０上には
、厚さが数百人〜１０００人の非磁性の、例えばシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜１２が形成されており、この絶
縁膜１２上には検出部Ｓｓ”’−３．ｅと接続部Ｃ９〜
Ｃ１１ｌからなる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着さ
れている。さらに、この余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが
蒸着された絶縁膜１２上には、例えばＰＳＧ膜（ｐｈｏ
ｓｐｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ−ｇｌａｓｓ　；りんをド
ープしたノリコン酸化膜）からなる保護膜１４が形成さ
れている。上記正弦波検出用磁気抵抗素子Ａおよび余弦
波検出用磁気抵抗素子Ｂからなる磁気抵抗素子４はＮ　
ｉ−Ｆ　ｅにッケルー鉄）、　　Ｎｉ−Ｃｏにッケルー
コバルト）などの強磁性材料、またはＩｎ５ｂ（アンチ
モン化インジウム）などの半導体によって構成されてい
る。また、各検出部Ｓ、〜５ｌ１１の相対的位置関係に
ついて述べると、検出部８１〜Ｓ４は各々λずつ離間し
、検出部Ｓ、は検出部Ｓ４とλ／２離間し、検出部Ｓ、
〜Ｓｌｌは各々λずつ離間し、検出部Ｓ＋ａ〜Ｓ　＋３
は各々λずつ離間し、検出部λ１ｔは検出部λ１．とλ
／２離間し、検出部５ｉｌｌ〜Ｓ、は各々λずつ離間し
て配置されている。さらに、各検出部Ｓ、−Ｓ、は、各
５ｌｌｌ〜Ｓ８に対して各々λ／４ずつ離間して配置さ
れ、これにより、正弦波検出用磁気抵抗素子へと余弦波
検出用磁気抵抗素子Ｂが、絶縁膜１２を介して絶縁され
た状態で、磁気記録媒体１（第３図参照）に記録された
正弦波の波長λに対して位相がλ／４ずれるように、重
畳的に配置されている。

このように、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出
用磁気抵抗素子Ｂを重畳的に配置することにより、磁気
記録媒体ｌに微少な物理的歪が生じている場合において
も、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気抵
抗素子Ｂから各々出力される検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　
ＴとＣｏ５０ＵＴのうねりを同相化することができ、こ
の結果、検出誤差を低減することができる。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上述した検出誤差の低減を図った磁気エ
ンコーダ用磁気抵抗センサにおいても、未だ次に述べる
ような欠点があった。

■正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気抵抗
素子Ｂとの間に設けられた絶縁膜１２が、余弦波検出用
磁気抵抗素子Ｂの検出特性に影響を与え、ヒステリシス
特性が増大してしまう。

■λ／４の位相差を有する検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　Ｔ
とＣｏ５０ＵＴを得るためには、正弦波検出用磁気抵抗
素子Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂの相対位置関係を
、正確にλ／４に設定しなければならないが、これら磁
気抵抗素子ＡおよびＢを蒸着により形成する工程が別工
程であるため、現在のマスクパターン合わせの技術では
位置合わせ精度に限界があり、所望の精度が得られない
。例えば、磁気ロータリーエンコーダにおいては、検出
信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴとＣｏ５０ＵＴに基づいて、ひ
とつの磁化ピッチｌａを電気的に細かく分割し、高精度
の変位データ（デジタルデータ）を得る分割回路が設け
られているが、ここで、８ビツトの変位データを得るた
めには１磁化ピツヂについて２５６分割しなければなら
ず、そのためには、電気角位相誤差を０．４％以内に抑
える必要があり、この結果、正弦波検出用磁気抵抗素子
Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂとの間の寸法公差を０
．４％以内（±０３μｌ）に抑える必要がある。しかし
ながら、このような位置合わせ精度を得ることは、現在
のマスクパターン合わせの技術では非常に困難である。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、絶縁
膜の影響を少なくすることができろと共に、正弦波検出
用磁気抵抗素子と余弦波検出用磁気抵抗素子の位置合わ
せの精度の向上を図ることができる構造の磁気エンコー
ダ用磁気抵抗センサを提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段」この発明は、所定の軌道に沿って正弦波の磁気情報が記
録された磁気記録媒体と対向配置される磁気エンコーダ
用磁気抵抗センサにおいて、前記磁気記録媒体の相対変
位に伴って正弦波の検出信号を出力する第１の磁気抵抗
素子と、前記磁気記録媒体の相対変位に伴って余弦波の
検出信号を出力する第２の磁気抵抗素子とを同一基板上
に形成すると共に、前記第１および第２の磁気抵抗素子
の互いに交差する部分については、一方の磁気抵抗素子
のみを前記基板上に形成し、他方の磁気抵抗素子はジャ
ンパ線を介して接続してなることを特徴としている。

「作用」第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子が共に同一の
基板上に形成されているため、従来のように、磁気抵抗
素子を覆う絶縁膜の影響により、一方の磁気抵抗素子の
ヒステリシス特性が増大することがなく、また、第１の
磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子を同一の基板上に同
時に形成することができるので、これら各磁気抵抗素子
間の位置合わせの精度の向上が図られ、これにより、各
磁気抵抗素子から高精度の位相差を有する検出信号が出
力される。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図（イ）〜（ハ）はこの発明の第１実施例の構成を
示す図である。なお、第１図（イ）においては、基板１
０および磁気抵抗素子４のパターンを実線によって示し
、その他の構成は省略されている。

これらの図に示すように、基板１０上には検出部Ｓ、〜
Ｓ８と接続部Ｃ１〜Ｃ７からなる正弦波検出用磁気抵抗
素子Ａ、および、検出部８８〜Ｓ＋６と接続部Ｃ１゜〜
Ｃｌ１１からなる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着さ
れ、その上に絶縁膜１２が形成されている。これら各検
出部Ｓ　ｌ””５ｌｆｔの相対的位置関係は、第４図に
示すものと同様である。また、図においてＪｌ−Ｊｌ４
はジャンパ部であり、これらは検出部ｓ　、、ｓ　、、
ｓ　、、ｓ　、、ｓ　、、ｓ　、、、ｓ　、、、ｓ　、
。

の各端部、および接続部Ｃ！、　Ｃａ、　Ｃｌｏ、　Ｃ
ｒｔ、　Ｃ＋４゜Ｃｕｅの各端部に各々設けられており
、要するに、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出
用磁気抵抗素子Ｂとが互いに交差する部分に各々設けら
れている。例えば、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａの検出
部Ｓ、と、余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂの接続部ＣＩ６
とが交差する部分に関して述べれば、第１図（ハ）に示
すように、接続部Ｃ＋ｓの端部にジャンパ部Ｊ　１４が
設けられ、検出部Ｓ　１５の端部にジャンパ部Ｊ１３か
設けられ、これらジャンパ部Ｊ１４と、ノヤンパ部ＪＩ
３との間か、ジャンパ線２０によって１妾続されている
。

上述した構成によれば、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと
余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが共に同一の基［１０上に
形成されているため、従来と比較して、絶縁膜１２の影
響を受けなくなり、ヒステリシス特性が少なくなる。ま
た、製造時において、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余
弦波検出用磁気抵抗素子Ｂとを基板１０上に同時に形成
することができ、言い替えれば１つのマスクパターンで
磁気抵抗素子ＡおよびＢを基板ｌＯ上に形成することが
できる。したがって、マスクツくターンの）くターン精
度、すなわちｌＪ、を広以下のいわゆるサブミクロン単
位の精度で、各磁気抵抗素子Ａおよび８間の位置合わせ
を実現することができる。これにより、正弦波検出用磁
気抵抗素子Ａから出力される検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　
Ｔと、余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂから出力される検出
信号Ｃｏ５０ＵＴの位相差をλ／４に、高精度に設定す
ることができる。

次に、この発明の第２実施例について第２図を参照して
説明する。この図において上述した第１実施例と異なる
点は、ジャンパ部Ｊ、〜Ｊ　１４の位置である。すなわ
ち、余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂを構成する検出部８８
〜Ｓ１６と接続部Ｃ１゜〜Ｃ。

。の各端部にのみジャンパ部Ｊ、〜Ｊ　１４が設けられ
、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａを構成する検出部Ｓ、〜
Ｓ８と接続部Ｃｌ−０７は連続的に接続されている。そ
の他、各検出部８１〜Ｓｉｌ＋の相対位置関係等につい
ては、第１図に示すものと同様である。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、所定の軌道に
沿って正弦波の磁気情報が記録された磁気記録媒体の相
対変位に伴って正弦波の検出信号を出力する第１の磁気
抵抗素子と、前記磁気記録媒体の相対変位に伴って余弦
波の検出信号を出力する第２の磁気抵抗素子とを同一基
板上に形成すると共に、前記第１および第２の磁気抵抗
素子の互いに交差する部分については、一方の磁気抵抗
素子のみを前記基板上に形成し、他方の磁気抵抗素子は
ジャンパ線を介して接続したので、従来のように磁気抵
抗素子を覆う絶縁膜の影響により、一方の磁気抵抗素子
のヒステリシス特性が増大することがなく、また、第１
の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子を同一基板上に同
時に形成することができるので、これら各磁気抵抗素子
間の位置合わ什の精度が向上し、これにより、各磁気抵
抗素子から高精度の位相差を有する検出信号を出力する
ことができるという効果が得みれる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）はこの発明の第１実施例の構成を示す概略
平面図、第１図（ロ）は同図（イ）のＡ−Ａ線視断面図
、第１図（ハ）は同図（ロ）の部分拡大断面図、第２図
はこの発明の第２実施例の構成を示す概略平面図、第３
図（イ）〜（ニ）は従来の磁気ロータリーエンコーダの
磁気記録媒体１と磁気抵抗センサ２の構成を示す図、第
４図（イ）は従来の磁気抵抗センサの構成を示す概略平
面図、第４図（ロ）は第４図（イ）のＡ−Ａ線視断面図
である。Ａ・・・・・・正弦波検出用磁気抵抗素子（第１の磁気
抵抗素子）、Ｂ・・・・・・余弦波検出用磁気抵抗素子
（第２の磁気抵抗素子）、Ｓ、〜Ｓ’ｓ・・・・・・検
出部、Ｃ１〜Ｃ１８・・・・・・接続部、Ｊ１〜Ｊ１４
・・・・・・ジャンパ部、１・・・・・・磁気記録媒体
、４・・・・磁気抵抗素子、ｌＯ・・・・・基板、１２
・・・・・・絶縁膜、２０・・・・・ジャンパ線。

Claims

【特許請求の範囲】

所定の軌道に沿って正弦波の磁気情報が記録された磁気
記録媒体と対向配置される磁気エンコーダ用磁気抵抗セ
ンサにおいて、前記磁気記録媒体の相対変位に伴って正
弦波の検出信号を出力する第１の磁気抵抗素子と、前記
磁気記録媒体の相対変位に伴って余弦波の検出信号を出
力する第２の磁気抵抗素子とを同一基板上に形成すると
共に、前記第１および第２の磁気抵抗素子の互いに交差
する部分については、一方の磁気抵抗素子のみを前記基
板上に形成し、他方の磁気抵抗素子はジャンパ線を介し
て接続してなることを特徴とする磁気エンコーダ用磁気
抵抗センサ。