JPS6239683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測長方向に沿つて磁気記憶媒体に等
間隔のビツト長Ｐを有する磁化の繰り返しの形で
記録されている磁気信号を、強磁性磁気抵抗効果
素子（以下MR素子と略称する）より成る磁気セ
ンサーで読み取ることにより測長を行う測長器に
関する。

従来、この種の測長器の磁気センサーは、前記
ビツト長Ｐに対応した所定の間隔（例えば1/4
Ｐ）毎に、平らな基板上に平行に形成された、複
数個の短冊状MR素子から成り、これが前記磁気
記憶媒体から発する信号磁界の前記基板に平行な
成分（以下これを、水平成分と言う）を検知でき
る様に、前記磁気記憶媒体面に対して、所定のス
ペーシングを隔てて、平行に設定されており、前
記磁気記憶媒体とMRセンサーとの相対移動距離
及び移動方向は、磁気信号による個々のMR素子
の抵抗変化を再生回路で処理することにより検出
されていた。

ここで、第１図に示すように、短冊状MR素子
１の幅方向磁界Hxと比抵抗ρとの関係は、通
常、異方性分散のため２つの曲線２，３から成る
双峰状の曲線となる。そして、信号磁界によつ
て、どちらの曲線に従つた抵抗変化をするかは、
MR素子の履歴によつて、まちまちである。

例えば、曲線２に従つた場合は、磁気記憶媒体
からの周期的信号磁界４に対してMR素子の抵抗
変化は、５に示す様な１つおきの歪んだ波形とな
るので、磁気センサーの信号出力と、信号磁界４
との対応関係が悪くなる。その結果、正しい測長
が困難になる。曲線３に従つた場合も同様であ
る。さらに、この傾向は磁気記憶媒体とMR素子
との間隔即ちスペーシングが大きくなつて、MR
素子に加わる信号磁界強度が小さくなるにつれて
顕著となるので、スペーシングは、あまり大きく
はできない。このことは、測長器を組み立てる際
に、高い精度が必要であること、すなわち、測長
器がコスト高になることを意味する。

一方、上述の又峰曲線２，３は、MR素子の長
手方向に弱い直流バイアス磁界を加えると、分散
が小さくなるので、同図６に示す様に、修正でき
ることがよく知られている。その結果、MR素子
の抵抗変化の歪も修正され、７に示す様に信号磁
界４に対応した、良好なものとなる。

本発明の目的は、この様な直流バイアス磁界を
容易な手段で設けることによつて、上記欠点を解
決し、低価格で、信頼性の高い測長器を提供する
ことにある。

本発明の構成は、一面には磁気信号を測長方向
に沿つて磁化の繰り返しの形で記録している磁気
記憶媒体が形成されており、他の面には測長区間
にわたつて所定の幅で測長方向と直角方向に着磁
された磁気記憶媒体が形成されているスケール
と、該スケールに平行に配置され該スケールとの
相対運動に伴つて前記２つの磁気記憶媒体から生
じる磁界の変化を電録抵抗の変化として感知する
MR素子より成る磁気センサーとから測長部を構
成することを特徴とする。

次に本発明の実施例において図面を参照して説
明する。

第２図は、本発明の一実施例を示したものであ
る。ａに示すように略、直方体形状をした、スケ
ールブロツク８の片面には、磁気信号が測長方向
（ｘ方向）に沿つて等間隔のビツト長Ｐを有する
磁化１０の繰り返しの形で記録されている磁気記
憶媒体９が形成されており、その裏側には、同図
ｂに示す様に、測長区間にわたつて所定の幅Ｌで
ｙ方向に着磁された磁気記憶媒体１１が形成され
ている。そして、前記磁気記憶媒体９から発する
信号磁界を検出する様に磁気センサー１３が配設
される。

ここで本発明の動作を解り易くするために、磁
気センサー１３として、平らな基板上に４つの短
冊状のMR素子が1/4Ｐのピツチで形成されたも
のを例にして第３図乃至第５図を用いて説明す
る。

第３図はMR素子１６〜１９と、前記磁気記憶
媒体９，１１との位置関係を示したものであり、
４つの短冊状MR素子１６〜１９が、磁気記憶媒
体９に対して、信号磁界１４の水平成分を検出す
る様に、スペーシングＤを介して平行に配設され
ている。

本発明の特徴とするところは、上記MR素子１
６〜１９には幅方向に印加される信号磁界のほか
に、ほぼ長手方向に、スケールブロツク８の裏面
にある、磁気記憶媒体１１内のｙ方向の磁化１２
から発生するバイアス磁界１５が印加されてお
り、これによつて、MR素子１６〜１９の異方性
分散が軽減されていることにある。

このため各MR素子１６〜１９は第１図６で示
した特性曲線に固定されるので、波形歪がなくな
り、その結果前記スペーシングＤを大きくしても
良好な位置信号が得られることになり、測長器を
安価にすることができる。

第４図は再生回路例、第５図は信号磁界１４の
再生過程を示す図である。例えば、第５図ａに模
式的に示す繰り返し磁化を有するスケールブロツ
ク８がMRセンサー１３に対してｘ方向の相対運
動によつて、第３図の矢印２８の方向に移動する
と、この移動に伴う磁気信号１４の繰り返しによ
つて、MR素子１６の出力端子には、第５図ｂの
２２に示す様な信号出力を生じる。同様にして、
MR素子１６と1/2Ｐだけ離れた位置にあるMR素
子１８の出力端子には、２２より、位相が1/2Ｐ
だけ遅れた信号出力２３を生じる。ここで、信号
出力波形２２，２３は、本発明の特徴である、
MR素子の異方性分散の軽減効果によつて、信号
磁界１４に対応した、波形歪の少い良好なものと
なつている。さらに、これらを差動増幅器２０を
通して得られる信号出力２４（第５図ｃ）に変換
し、比較レベル（Vc）２５を基準に、コンパレ
ータ２１にて、パルス化することにより、磁気記
憶媒体９の各ビツトに正確に対応した、角度信号
（Ａ相出力）２６（第５図ｄ）を得ることができ
る。同様にして、MR素子１７と１９からは、Ａ
相出力２６に対して、1/4Ｐだけ位相が遅れた角
度信号（Ｂ相出力）２７（第５図ｅ）を得ること
ができる。ここで、Ａ相出力２６とＢ相出力２７
の位相関係は相対運動方向が逆になると、ちよう
ど逆になる。

この様にして相対運動による移動量は、Ａ相出
力２６及びＢ相出力２７、もしくは、これらを電
気的に処理して得られる信号パルスをカウントす
ることによつて求められ、また、その移動方向
は、Ａ、Ｂ相出力の位相関係により検出すること
ができる。

もし、この様なバイアス磁界１５がない場合に
は、MR素子１６〜１８の信号出力波形は第５図
ｆの２８，２９に示す様に歪み、これらの差動増
幅器出力波形も第５図ｇの３０に示す様に歪みを
生じる。この歪が大きくなるとパルス出力３１，
３２（第５図ｈ，ｉ）の位相関係が乱れてしまう
ので、スケールとMRセンサーとの相対移動量及
び移動方向の正確な検出ができなくなる。

第６図は本発明の第２の実施例を示したもので
ある。この場合はMRセンサー１３にバイアス磁
界を発生する磁気記憶媒体１１がスケールブロツ
ク８の側面に形成されており、その磁化１２によ
つて、MR素子長手方向にバイアス磁界が印加さ
れ、第１の実施例と、同様の動作をする。

次に、本発明の材料、形状及び構成などの例を
示す。スケールブロツク８には、アルミ板が用い
られ、このアルミ板の２面、即ち表側と裏側の
面、又は表側の面と側面に飽和磁化500〜20000ガ
ウス、抗磁力200エルステツド以上、の磁気記憶
媒体が数〜数百ミクロンの厚さに形成される。こ
の磁気記憶媒体としては、Co−Ni等の金属強磁
性体やγ−Fe₂O₃などが使用される。媒体厚、ビ
ツト長Ｐ及びバイアス用の着磁長Ｌは、用途に応
じて数百ミクロン〜数ミリメートルの大きさに選
択される。特に、バイアス用の磁気記憶媒体１１
の厚み及び着磁長Ｌは、MR素子の長手方向に数
エルステツドのバイアス磁界１５が印加される様
に選択される。

MR素子としては、Fe、Ni、Coなどを主成分
とする金属強磁性合金を、シリコン単結晶、ガラ
ス、セラミツク等の表面が滑らかな基板上に、厚
さ数百オングストローム、幅数十ミクロン、長さ
数ミリメートルの形状になる様に、その両端の電
気端子と共に、薄膜作製技術で作製されるものが
用いられる。

また、スケールブロツク８として、FeCrCo圧
延磁石材の様に、加工性に富んだ等方的な磁性体
を用い、その２面に、信号磁界発生用の繰り返し
磁化１０及びバイアス用の磁化１２の書き込みを
直接行つても良い。この場合は新たに、磁気記憶
媒体を、形成する手間が省けるので、低価格化を
目指した、測長器に適している。

以上述べた様に、本発明によれば、容易な手段
でMR素子の分散を小さくできるので、測長器の
低価格化及び高性能化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はMR素子の特性を説明する図、第２図
は一実施例を示す図でａは斜視図、ｂは背面図、
第３図は一実施例の動作を説明する概略斜視図、
第４図は再生回路を示す図、第５図は動作を説明
する図でａは繰り返し磁化の模式図、ｂ〜ｉは波
形図、第６図は他の実施例を示す斜視図である。 １，１６，１７，１８，１９……MR素子、
２，３……異方性分散がある時のMR抵抗変化と
水平方向磁界との関係、４，１４……周期的信号
磁界、５，７……周期的信号磁界に対するMRの
抵抗変化、６……異方性分散が無い時のMR抵抗
変化と水平方向磁界との関係、８……スケールブ
ロツク、９，１１……磁気記憶媒体、１０，１２
……磁化、１３……磁気センサー、１５……バイ
アス磁界、２０……差動増幅器、２１……コンパ
レータ、２２，２３，２８，２９……周期的信号
磁界に対するMRの信号出力、２４，３０……差
動増幅器出力、２５……比較レベル、２６，３１
……Ａ相出力、２７，３２……Ｂ相出力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一面には磁気信号を測長方向に沿つて磁化の
   繰り返しの形で記録している磁気記憶媒体が形成
   されており、他の面には測長区間にわたつて所定
   の幅で測長方向と直角方向に着磁ちれた磁気記憶
   媒体が形成されているスケールと、該スケールに
   平行に配置され該スケールとの相対運動に伴つて
   前記２つの磁気記憶媒体から生じる磁界の変化を
   電気抵抗の変化として感知する強磁性磁気抵抗効
   果素子より成る磁気センサーとから測長部を構成
   していることを特徴とする測長器。 ２ 前記スケールが、圧延磁石材で構成されてお
   り、前記磁気記憶媒体を兼ねている特許請求の範
   囲第１項に記載の測長器。 ３ 測長方向と直角方向に着磁されている磁気記
   憶媒体の作る磁界が強磁性磁気抵抗効果素子のほ
   ぼ長手方向に作用する様に配置されている特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の測長器。