JPS63235801A - 磁気ヘツド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気エンコーダ用の磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

磁気エンコーダは、磁気スケールと磁気へノドから構成
され、スケールは板状、円盤状又は円筒状の磁気記録媒
体に磁気目盛としてＮ極、Ｓ極を交互に着磁したもので
あり、Ｎ極とＳ極との間隔（ピンチ）を通常λで示す。

磁気ヘッドは、スケールに：ｔ７磁された目盛を読み取
るものであり、基本的には磁気抵抗効果素子（以下、Ｍ
Ｒ素子という）からなり、これに一般には増幅回路が付
（。ＭＲ素子は目盛であるＮ極又はＳ極が近づくと電気
抵抗が低下し、磁気ヘソドをスケールに接触させた状態
で又は近接した状態で相対的に移動させると、ＭＲ素子
の抵抗が目盛に応じて変化するので、ＭＲ素子と固定抵
抗を直列に連結し、連結点から信号をとると、第３図（
１）に示すような波形信号（以下、原信号という）が得
られる。

原信号の波の数はＮ極とＳ極の和に相当するので、原信
号を増幅回路で増幅した後、矩形波変換回路で矩形波信
号に変換し、信号の数を数えれば磁気ヘッドとスケール
との相対的な移動量又はこれと相開々係にある物理量例
えば回転角が知れるのである。

このような磁気ヘッドは、従来、例えば特公昭５６−１
５（ｉ７号に代表されるように、第２図に示すような構
成を有していた。即ち、２本のＭＲ素子２ａ、２ｂを所
定間隔（３／２λ）離して平行に配置した上で、両者を
直列に接続し、その一端を電源６の第１の端子へ接続し
、他端を第２の端子へ接続、し、２本のＭＲ素子の接続
部からの信号を増幅回路５に入力する。つまり、第１の
ＭＲ素子２Ｃと第２のＭＲ素子２ｂは１８０°の位相差
をもった磁気変化を検出するので、接続部からは擬（以
正弦波が得られ、この凝似正弦波を増幅回路５で増幅し
た後、出力端子８から得られる増幅信号を矩形波変換回
路に入力し最終信号である矩形波信号を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような磁気ヘッドには、矩形波変換
回路が誤動作するという問題点があった。

このことは、結局磁気ヘッドによる読み取り精度が低い
という問題点につながる。

従って、本発明の目的は、矩形波変換回路の誤動作を防
止し、磁気ヘッドの読み取り精度を向上させることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究の結果、矩形波変換回路の誤動
作の原因は、２本のＭＲ素子２ａ、２ｃの接続部と増幅
回路５をつなぐリード線７にノイズが混入することにあ
ることを突き止めた。そこで更に研究を進めて、本発明
を成すに至った。

即ち、本発明は、「１本又は複数本の磁気抵抗効果素子
からなるブロック２本、固定抵抗２本及び増幅回路から
なる磁気ヘッドであって、前記ブロックとブロックとの
間隔が、 （ｎ＋！４）　λ （但し、ｎは整数で、λは磁気スケールの磁気目盛りＮ
極とＳ極との間隔である） であり、各ブロックのそれぞれ一端は電源の第１の端子
へ接続され、他端はそれぞれ固定抵抗に接続されており
、該固定抵抗のあいている他端は前記電源の第２の端子
に接続され、前記固定抵抗と磁気抵抗効果素子との接続
部からの信号が増幅回路に入力される磁気ヘッド」を提
供する。

〔作用〕

本発明によれば、ＭＲ素子からの信号を増幅回路に入力
するリードｖＡ７ａ、７ｂ（第１図参照）に混入するノ
イズが増幅回路５内のオペアンプにより差動増巾される
ため、リード線７ａ、７ｂに入る同相ノイズがキャンセ
ル除去され、出力端子８にはノイズのないきれいな信号
が出力される。

尚、１本のブロックは、所定間隔離れて平行に配置され
た複数本のＭｒ（素子（この場合、当然のことながら、
各素子は電気的に直列に連結して１本のブロックを構成
する）からなっていてもよい。

配置としては次の２つの実施態様が好ましい。

第土尖隻胆様： 互いに２λ離して平行に配置したｍ本のＭＲ素子（但し
、！及びｍは整数である）で１本のブロックを構成する
。この配置は、平均化した磁場による抵抗変化が得られ
、信号波形の波形変動、振巾変動が減少する。

第主尖皇皿槙： 互いに（２β−１）λ離して平行に配置した２ｍ本のＭ
Ｒ素子（但し、！及びｍは整数である）で１本のブロッ
クを構成する。この配置は、Ｎ極−Ｓ極、Ｓ極−Ｎ極へ
変化するＭＲ素子の数が同数になることにより、ＭＲ素
子がＮ−４８−４Ｎと磁場が変化したとき抵抗変化にヒ
ステリシスを存していても見掛は上ヒステリシスを消去
でき、精度が高い。

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

〔実施例１〕 第１図は、本実施例を説明するもので、使用形態に近く
なるように磁気ヘッドとスケール１を重ねて描いである
。

スケール１は、Ｆｅ　−Ｃｏ　−Ｃｒ系磁石、フェライ
ト磁石などの硬質磁性体からなり、Ｎ極Ｓ極の目盛りが
λの間隔で交互に着磁されている。形状は０円板、円筒
又は■板状であり、前者■の場合はロータリーエンコー
ダ、後者■はリニアエンコーダとなる。

ブロック２ａ、２ｂは１本のＭＲ素子からなり、ブロッ
ク２ａとブロック２ｂとの間隔は３／２λ（ｎ−１の例
）である。従って、各ブロックの抵抗変化は第３図（２
Ａ）、（２Ｂ）に示すように、位相が１８００ずれる。

ＭＲ素子は、Ｆｅ−Ｎｉ５　Ｃｏ−Ｎｉ等の合金を真空
蒸着、スパッタリング等により基板上に薄膜（膜厚１０
０人〜１μｍ）で形成した後、ホトエツチングによりパ
ターニングして作られる。

電極パターン４は、ブロック２ａ、２ｂの一端を連結す
る共に、それらの端子を電源６の第１の端子に接続する
。このパターン４は、Ａｌのような金属薄膜（膜厚は例
えば１μｍ）からなり、ＭＲ素子と同様に形成される。

ブロック２ａ、２ｂの他端は、それぞれ固定抵抗３ａ、
３ｂに接続されており、これらの他端は電源６の第２の
端子に接続される。固定抵抗３ａ、３ｂのイ圧抗値は、
ブロック２ａ、２ｂのそれにほぼ等しくしである。この
抵坑値は特に等しい必要はないが、あまりに違うと、信
号波形がオペアンプの特性上ひずむことになる。また、
固定抵抗３ａ、３ｂは、ＭＲ素子の形成された基板上に
あっても、別の基板例えば増幅回路の形成された基板上
にあっても問題はないが、温度保障のために両者は近接
して配置することが好ましい、ブロック、固定抵抗及び
増幅回路は、同一基板上にあってもよいし、それぞれ別
の基板上にあってもよい。

そして、ブロック２ａ、２ｂと固定抵抗３ａ、３ｂとの
接続部９ａ、９ｂと増幅回路とはそれぞれリード線７ａ
、７ｂで連結されている。接続部９ａ、９ｂから得られ
る信号は、それぞれ第３図（３Ａ）、（３Ｂ）に示す波
形を有し、これらの信号をツー１′線７ａ、７ｂを通じ
て差動増幅回路５（オペアンプ）に入力している。

通常、リード線７ａ、７ｂには外部からノイズがｌ毘入
するが、増幅回路５のオペアンプにて同相ノイズが除去
され、出力端子８には第３図（４）に示すようなきれい
な擬似正弦波信号が得られる。

〔実施例２〕 本実施例は、実施例１とほぼ同様のものであり、ただ、
ブロック２ａ、２ｂが第４図に示すように基板１０の幾
何学的中心′ａ１１を基準に対象的に配置した点が異な
る。

磁気ヘッドを駆動すると、ＭＲ素子に電流が流れて発熱
するが、ブロック２ａ、２ｂが対象的に配置されている
ので、ブロック２ａ、２ｂの温度は常に等しくなり、そ
の結果、電源電圧に変動があった場合にも出力端子８の
中心電位が移動しなくなる。そのため、出力端子８から
の擬似正弦波信号を矩形波変換回路に入れ、最終信号で
ある矩形波に変換しても、そのデユーティ比の変動が少
なくなる。

Ｃ実施例３〕 本実施例は、実施例２とほぼ同様のものであり、ただ、
Ａｊ＋電極パターン４を第５図に示すように基板１０の
幾何学的中心線１１を基準に対象的に形成した点が異な
る。

第５図でへｉｔ橿パターン４の右側部分は特に必要はな
いが、この部分を設けて左右対象にすることにより、基
板の温度分布が中心線１１を基準に真に対象的になり、
その結果、プロ、り２ａ、２ｂの温度は、実施例２に比
べより正確に一致する。

〔実施例４〕 本実施例は、第１実施態様に相当するものであり、２＝
１、ｍ＝５、ｎ＝１の例である（第６図参照）。

ここでは、ｍ＝５本のＭＲ素子でブロック２ａ。

２ｂをそれぞれ構成し、その結果、平均化した磁場によ
る抵抗変化が得られ、信号波形の波形変動、振巾変動が
減少する。

（実施例５〕 本実施例は、第２実施ａ様に相当するものであり、Ｊ＝
１、ｍ＝２、ｎ＝１の例である（第７図参照）。

ここでは、ｍ＝２合計４本のＭＲ素子でブロック２ａ、
２ｂをそれぞれ構成し、Ｎ極−８極、Ｓ橿−Ｎ極へ変化
するＭＲ素子の数を同数にすることにより、ＭＲ素子が
Ｎ−３−Ｎと磁場が変化した時に抵抗変化にヒステリシ
スを有していても見かけ上ヒステリシスを消去でき、第
１実施態様よりもさらに精度のよい磁気ヘッドが提供さ
れる。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、電気的ノイズが混入し
てもノイズのないきれいな出力信号が得られ、その結果
、高精度の磁気ヘッド、エンコーダが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１にかかる磁気へノドと磁気
スケールとを重ねて表した説明図である。 第２図は、従来の磁気ヘッドと磁気スケールとを重ねて
表した説明図である。 第３図は、信号波形図である。 第４図は、本発明の実施例２にかかる磁気ヘッドのブロ
ック配置を説明する概略平面図である。 第５図は、本発明の実施例３にかかる磁気ヘッドのブロ
ック配置を説明する概略平面図である。 第６図は、本発明の実施例４にかかる磁気ヘッドのブロ
ック配置を説明する概略平面図である。 第７図は、本発明の実施例５にかかる磁気ヘッドのブロ
ック配置を説明する概略平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １−・・・・・・−・・・・・・・・・磁気スケール２
ａ、２ｂ−・−・ＭＲ素子又はブロック３ａ〜３ｄ−・
−・−固定抵抗 ４・−・・−・−−ｍ−−・−−−−−・・・電極パタ
ーン５−・−・−・・・・・−・−・増幅回路６・−・
−・−・・−・・・−−−−−・・電源７−・−・−・
−・・−・−リード線 ７ａ、７ｂ−・−−一−〃 ８−・−・−・−・−・・・−出力端子９ａ、９ｂ−・
・−接続点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１本又は複数本の磁気抵抗効果素子からなるブロッ
   ク２本、固定抵抗２本及び増幅回路からなる磁気ヘッド
   であって、 前記ブロックとブロックとの間隔が、 （ｎ＋１／２）λ （但し、ｎは整数で、λは磁気スケールの磁気目盛りＮ
   極とＳ極との間隔である） であり、各ブロックのそれぞれ一端は電源の第１の端子
   へ接続され、他端はそれぞれ固定抵抗に接続されており
   、該固定抵抗のあいている他端は前記電源の第２の端子
   に接続され、前記固定抵抗と磁気抵抗効果素子との接続
   部からの信号が増幅回路に入力される磁気ヘッド。 ２、前記ブロックが、互いにｌλ離れたｍ本の磁気抵抗
   効果素子からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁気ヘッド。但し、ｌ及びｍは整数である。 ３　前記ブロックが、互いに（２ｌ−１）λ離れた２ｍ
   本の磁気抵抗効果素子からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁気ヘッド、但し、ｌ及びｍは整
   数である。