JPH0743175A - 磁気情報検出装置 - Google Patents

磁気情報検出装置

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JPH0743175A
JPH0743175A JP5226599A JP22659993A JPH0743175A JP H0743175 A JPH0743175 A JP H0743175A JP 5226599 A JP5226599 A JP 5226599A JP 22659993 A JP22659993 A JP 22659993A JP H0743175 A JPH0743175 A JP H0743175A
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magnetic
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博司 鹿野
Kenji Katori
健二 香取
Kazuhiko Hayashi
和彦 林
Akihiko Okabe
明彦 岡部
Kiyoshi Kagawa
潔 香川
Junko Suzuki
淳子 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感度が高く高再生出力を得ることが可能で、
ノイズが発生し難い構造を有する磁気情報検出装置を提
供する。 【構成】 磁気情報が記録された記録媒体と、磁気情報
を検出するための磁界検出手段とを有する磁気検出装置
である。磁界検出手段の磁界検出部は、磁気抵抗効果素
子またはホール素子よりなり、磁界検出部が記録媒体の
周囲を取り囲むような構造とされている。記録媒体は、
断面形状が略円形である。磁気抵抗効果素子としては、
導体層と磁性層とが交互に積層された人工格子膜構造の
磁気抵抗効果素子が使用される。磁界検出手段は、磁界
検出素子に磁界を導く軟磁性体を有していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気情報が記録された
記録媒体と記録された情報を検出するための磁界検出手
段とからなる磁気情報検出装置に関するものであり、特
に読み出された磁気情報から記録媒体と磁界検出手段と
の相対位置を検出する磁気位置センサ等に適した磁気情
報検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば磁気位置センサ等のような磁気情
報検出装置において、磁界の変化を電気信号に変換する
方法としては、従来、高透磁率材料をコアに使用しこれ
にコイルを巻いて電磁誘導により変換する方法、もしく
はパーマロイ等の磁気抵抗効果素子を用い通常のハード
ディスク装置で行われているように記録媒体と磁界検出
ヘッドとを平行に一定間隔で保持して磁気抵抗効果によ
り変換する方法が知られている。
【０００３】しかしながら、前者の方法では、コアに使
用する材料の透磁率によって感度が決定されてしまい、
したがって透磁率の高い材料が要求されるが、現状で入
手しうる高透磁率材料では透磁率は最高でも数千程度に
とどまり、大きな信号を得ることが困難で、高い検出精
度を確保することは難しい。
【０００４】また、後者の方法では、前者の方法よりも
高い感度が期待できるが、例えば磁気情報が記録された
記録媒体と磁界検出ヘッドとの間に塵芥等が挟まること
によりそれらの間隔が変化し、この間隔変動が信号出力
の変動となり、ノイズとなって検出精度が低下するとい
う問題がある。
【０００５】一方、近年、異種の金属を数電子層ずつ交
互に積層した人工格子が注目され、その中で、主として
Ｃｏを含む磁性層と例えばＣｕからなる導体層とを積層
した人工格子において、６０％を越える巨大な磁気抵抗
効果が発現することが報告されている。（フィジカル・
レビュー・レターズ、６６巻、２１５２ページ、１９９
１年）
【０００６】しかしながら、この人工格子を磁気抵抗効
果素子として磁界検出部に使用しても、前述の記録媒体
と磁界検出ヘッドとの間に塵芥が挟まることによって生
ずる信号成分の変動ノイズによる検出精度の低下という
問題が解消されるわけではない。そして、これらの問題
点は、例えばこれらの磁気情報検出装置を使用して位置
情報を得るような装置において、検出機能の低下といっ
た問題となって現れてくる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、かか
る従来の実情に鑑みて提案されたものであって、感度が
高く、高い出力を得ることが可能な磁気情報検出装置を
提供することを目的とする。さらに本発明は、塵芥等に
起因した信号成分の変動が生じにくく、ノイズが発生し
にくい構造を有する磁気情報検出装置を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、磁気情報が記録された記録媒体と、前
記磁気情報を検出するための磁界検出手段とを有する磁
気情報検出装置において、前記磁界検出手段の磁界検出
部が磁気抵抗効果素子またはホール素子よりなり、且つ
前記磁界検出部が記録媒体の周囲を取り囲む構造とされ
ていることを特徴とするものである。
【０００９】本発明の磁気情報検出装置においては、高
い感度を得るために、高感度な信号検出手段である磁気
抵抗効果素子もしくはホール効果素子を磁界検出部に使
用する。これらの素子を使用する場合、記録媒体と磁界
検出部との間に塵芥等が混入し、それらの間の距離が変
動すると、距離変動が再生信号にノイズとなって現れ
る。そこで本発明においては、磁界検出部を磁気情報が
記録された記録媒体の周囲を略々全周に亘って取り囲む
ような構造とすることにより、塵芥等が記録媒体と磁化
検出部との間に混入し難くし、ノイズの発生を抑制す
る。
【００１０】磁界検出部に使用する磁気抵抗効果素子や
ホール素子としては、公知のものが何れも使用可能であ
るが、導体層と主にＣｏよりなる磁性層とが交互に積層
されてなる人工格子膜を磁気抵抗効果素子として使用す
ることにより、更に高い感度を得ることができる。
【００１１】本発明の磁気情報検出装置においては、先
の構造を有する磁界検出手段を単独あるいは一対配置し
てもよいが、さらに複数の磁界検出手段を重なり合うよ
うに配置して各磁界検出部からの信号を集め、より一層
高い感度が得られるようにしてもよい。
【００１２】ただし、磁界検出部が記録媒体の通る孔に
接するように臨んでいると、記録媒体と磁界検出部とが
直接接触する虞れがある。そして、磁界検出手段を複数
重ね合わせた場合、記録媒体を通して各磁界検出部間を
流れる過電流により素子が破壊されるという問題が発生
する。
【００１３】そこで、磁界検出手段に磁界検出部（磁気
抵抗効果素子やホール素子）に磁場を導入する軟磁性体
を設け、磁気情報が記録された記録媒体から出る磁束を
この軟磁性体を介して磁界検出部に導入する構造とし、
磁界検出部を前記孔から若干後退させるとともに、且つ
軟磁性体と磁界検出部とを絶縁する構造とすることによ
り、前記ショートの問題を解消するようにしてもよい。
【００１４】本発明の磁気情報検出装置は、各種の分野
に応用することができ、例えば磁気スケールのような磁
気位置センサに適用して好適である。磁気スケールに適
用する場合、磁界検出手段からの信号より位置検出する
ための回路構成は従来公知のものが何れも適用できる。
【００１５】例えば、磁気スケールでは、規則正しい周
期をもつ磁化パターンを、記録波長（λ）の（ｍ＋１／
４）λを隔てたチャンネル１及びチャンネル２の磁界検
出手段で検出，両方の出力を加えると、励磁電流の２倍
の周波数をもち、その位相が磁界検出手段の位置に比例
して変化する位相変調信号を得ることができる。
【００１６】この位相変調信号と励磁周波数の第２調波
との位相差を比較測定すれば、１波長λの間の位置を検
出することができる。一般に、磁気スケールでは、最小
表示量（分解能）を得るために内挿を行う。その方法
は、例えば図７に示すように、位相変調信号を移相器２
１及びシュミットトリガ回路２２を通して矩形波に整形
し、次いで微分回路２３によりパルスを得る。一方、励
磁周波数の第２調波も、シュミットトリガ回路２４を通
して矩形波に整形し、次いで微分回路２５によりパルス
を得る。
【００１７】フリップフロップ２６のリセット入力に前
者を、セット入力に後者を入れると、セット側の出力と
して幅の変化するパルス列が得られる。この幅の大きさ
はフリップフロップ２６のセット，リセット入力信号の
位相差に等しいので、この幅でクロックパルスをゲート
回路２７によりゲートし、その出力として得られるパル
ス数を計数すれば位相差すなわち１波長λ間の位置をデ
ジタル表示することができる。また、このとき、フリン
プフロップ２６の出力を低域フィルタ２８に通せば、位
相差すなわちλ間の位置に比例した電圧が得られ、アナ
ログ出力やサーボに使用することができる。
【００１８】
【作用】本発明においては、磁界検出部に磁気抵抗効果
素子あるいはホール素子を用いているので、高感度で磁
気情報が検出される。また、この磁界検出部が記録媒体
の周囲を略々全周に亘って取り囲むような構造とされて
いるので、記録媒体と磁界検出部の間に塵芥等が侵入し
難く、間隔変動による信号出力の変動が抑制され、ノイ
ズの発生が抑制される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】実施例１ 図１に本発明を適用した磁気情報検出装置の一例を示
す。本実施例においては、情報記録用の記録媒体１とし
て、直径３ｍｍ、長さ３０ｃｍのＣｕＮｉＦｅの丸棒を
使用した。記録媒体１としては、断面形状が円形の丸棒
を使用するのが加工が容易であり望ましいが、断面形状
が角形等であっても構わない。
【００２１】この記録媒体１には、波長１００μｍの磁
気情報を、通常の磁気テープ記録に使用する記録ヘッド
で記録媒体１の長さ方向に沿って記録した。一方、磁界
検出手段である磁界検出用ヘッド２には、記録媒体１の
外径より若干大きな内径を有する孔２ａが開けられてお
り、この孔２ａに記録媒体１を挿入し、記録媒体１に沿
って移動することにより信号を検出する。本実施例で
は、この孔２ａの直径は３．０５ｍｍとした。
【００２２】図２に磁界検出用ヘッド２を拡大して示
す。磁界検出部である磁界検出用素子３は、磁気抵抗効
果を有するＦｅＮｉ合金（パーマロイ）を基板５上に電
子線加熱蒸着装置により１００ｎｍの厚さで成膜したも
のを、前記孔２ａの外周を取り囲むように、フォトリソ
グラフィ技術を利用して加工した。
【００２３】磁界検出用素子３のうち円周上の一部は切
り取られており、その部分に電子線加熱蒸着装置により
１μｍの厚さで成膜したＣｕが電極４として電気的に接
続されており、孔２ａの外周を取り囲む磁界検出用素子
３に信号検出用の電流（いわゆるセンス電流）を流せる
ようにしてある。円周を取り囲む部分の磁界検出用素子
３の線幅は１００μｍとした。基板５には厚さ５０μｍ
のＢｅＣｕ合金を使用し、表面にＳｉＯ2 をスパッタ装
置で１μｍ成膜して絶縁膜とした。
【００２４】そして、上記記録媒体１と磁界検出ヘッド
２を用いて再生出力を測定したところ、２０ないし３０
ｍＶの出力が得られた。また、塵芥等による再生出力の
変動を測定するために、粉塵の多い場所での稼働試験を
１時間行なったが、出力変動は観測できなかった。
【００２５】比較のため作製した従来構造の磁界検出ヘ
ッドを図８に示す。情報記録用の記録媒体１０１は幅２
０ｍｍの平板状であり、磁界検出部１０３は長さ１０ｍ
ｍ、幅１００μｍの直線形状とした以外、上述の実施例
と同じ構成とした。
【００２６】この場合、初期の再生出力は２０ないし３
０ｍＶと実施例とほぼ同じであったが、粉塵の多い場所
での１時間の稼働試験後の出力は、５ないし２０ｍＶと
大きく変動し、ノイズを発生するようになった。以上の
実験により、本発明の磁気情報検出装置の検出精度が高
いことが確認できた。
【００２７】実施例２ ＦｅＮｉ（パーマロイ）からなる磁界検出用素子の代わ
りに、電子線加熱蒸着装置により１００ｎｍの厚さで成
膜したＩｎＧａ合金からなるホール効果素子６を磁界検
出用素子として使用したものを作製した。
【００２８】図３に本実施例の磁界検出ヘッドを示す。
ホール効果素子６に内側には内部電極７、外側には外部
電極８が取付けられ、バイアス電流を内部電極７から外
部電極８に流した。信号出力は実施例１と同様に作製さ
れた出力端子９から取り出した。実施例１と同じ条件で
信号出力を測定したところ、２５ないし３５ｍＶが得ら
れ、感度が高く、高い検出精度の得られることが確認で
きた。また、粉塵試験でも出力変動はなかった。
【００２９】実施例３ 実施例１中の、磁界検出用素子のＦｅＮｉ合金（パーマ
ロイ）の代わりに、ＣｏＦｅＮｉ合金からなる磁性層と
Ｃｕからなる導体層を交互に積層した人工格子膜を磁気
抵抗効果素子としたものを作製した。人工格子膜からな
る磁気抵抗効果素子の作製には、スパッタリング装置を
使用した。
【００３０】ＣｏＦｅＮｉ合金の層厚は１ｎｍ、Ｃｕの
層厚は２．２ｎｍとし、積層周期は２０周期とした。こ
の磁界検出用素子の材料を変えた以外は実施例１と同じ
条件で信号出力を測定したところ、２５ないし３５ｍＶ
が得られ、感度が高く、実施例１よりさらに高い検出精
度の得られることが確認できた。また、粉塵試験でも出
力変動はなかった。
【００３１】実施例４ 本実施例は、磁界検出用素子を孔から若干後退させ、こ
の磁界検出用素子に磁場を導くための軟磁性体を設けた
実施例であり、さらにはマルチギャップヘッドに適用し
た例である。
【００３２】図４に本実施例の磁界検出ヘッドのうちの
１つをとりだしたものの構成図を、図５にその断面図を
示す。記録媒体の通る孔の周囲には、磁界検出用素子に
磁場を導入する軟磁性体１１としてＦｅＮｉ合金（パー
マロイ）を電子線加熱蒸着装置により１μｍの厚さで成
膜した。この上に、絶縁層１２としてＳｉＯ2 を電子線
加熱蒸着装置により１μｍの厚さで成膜した。さらに、
この絶縁層１２上で記録媒体の通る孔から２００μｍ離
れたところに、先の実施例３と同様の人工格子膜を磁界
検出用素子１３として成膜した。
【００３３】この磁界検出ヘッド２を２０個重ね合わせ
て積層してマルチギャップヘッド１４を作製した。作製
したマルチギャップヘッドの概略構成を図６に示す。こ
のマルチギャップヘッド１４を使用して実施例１と同じ
条件で信号出力を測定したところ、５０ないし６０ｍＶ
が得られ、実施例１よりさら高い感度と精度の得られる
ことが確認できた。また、粉塵試験でも出力変動はなか
った。また、磁界検出ヘッド２間のショートの問題も生
じなかった。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、磁界検出部に磁気抵抗効果素子またはホ
ール素子を使用しているので、高感度で磁気情報を検出
することが可能であり、高い検出精度を得ることが可能
である。また、前記磁界検出部が記録媒体の周囲を取り
囲むような構造とされているので、記録媒体と磁界検出
部の間に塵芥等が侵入し難く、間隔変動による信号出力
の変動を抑制することができ、ノイズの発生を抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した磁気情報検出装置の一構成例
を示す概略斜視図である。
【図２】磁気抵抗効果素子を用いた磁界検出ヘッドの一
例を示す概略平面図である。
【図３】ホール素子を用いた磁界検出ヘッドの一例を示
す概略平面図である。
【図４】磁気抵抗効果素子を用いた磁界検出ヘッドの他
の例を示す概略平面図である。
【図５】図４の磁界検出ヘッドの概略断面図である。
【図６】マルチギャップヘッドの一例を示す概略斜視図
である。
【図７】磁気スケールにおいて分解能を得るための内挿
回路の一例を示す回路図である。
【図８】従来の磁気情報検出装置の一例を示す概略斜視
図である。
【符号の説明】
１・・・記録媒体 ２・・・磁界検出ヘッド ３，１３・・・磁界検出用素子（磁気抵抗効果素子） ６・・・ホール素子 １１・・・軟磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/39 Ｈ０１Ｌ 43/06 Ｚ 9274−4Ｍ 43/08 Ｚ 9274−4Ｍ (72)発明者 岡部 明彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 香川 潔 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気情報が記録された記録媒体と、前記
    磁気情報を検出するための磁界検出手段とを有する磁気
    情報検出装置において、 前記磁界検出手段の磁界検出部が磁気抵抗効果素子また
    はホール素子よりなり、且つ前記磁界検出部が記録媒体
    の周囲を取り囲む構造とされていることを特徴とする磁
    気情報検出装置。
  2. 【請求項２】 磁気抵抗効果素子が、導体層と磁性層と
    が交互に積層されてなる人工格子膜構造の磁気抵抗効果
    素子であることを特徴とする請求項１記載の磁気情報検
    出装置。
  3. 【請求項３】 複数の磁界検出手段が重ね合わせるよう
    に配されていることを特徴とする請求項１記載の磁気情
    報検出装置。
  4. 【請求項４】 記録媒体の断面形状が略円形であること
    を特徴とする請求項１記載の磁気情報検出装置。
  5. 【請求項５】 磁界検出手段が磁界検出部に磁界を導く
    軟磁性体を有することを特徴とする請求項１記載の磁気
    情報検出装置。
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