(57)【要約】【課題】  磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の移動センサに係り、特に、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが可能な移動センサを提供することを目的としている。【解決手段】  第１の磁石４と第２の磁石５とをＸ磁状に交差させ、前記磁石４，５間の空間内を、磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）１５を直線移動させる。前記磁石４，５間には、左側端部４ｂ，５ｂから右側端部４ｃ，５ｃにかけて外部磁界が回転変位した回転磁場領域が形成され、前記磁気抵抗効果素子１５は前記回転磁場領域内を通るように移動支持されているので、移動に伴って、前記磁気抵抗効果素子１５のフリー磁性層の磁化方向が漸次的に変動する。よって、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることができる。【選択図】図２
2010019552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界の方向変化に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した積層構造の磁気抵抗効果素子と、前記外部磁界を発生させるための磁石とを有し、
前記磁気抵抗効果素子及び磁石の一方が移動可能に支持されており、
前記磁気抵抗効果素子と前記磁石は、高さ方向に間隔を空け、前記高さ方向の真上から見たときに、前記磁石の幅寸法の中心を通る中心線と、前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路とが途中で交差すると共に、交差点から磁気抵抗効果素子の相対移動の出発点及び相対移動の終点に向けて徐々に前記中心線と前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路間の間隔が幅方向に広がるように対向配置され、
前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴って、前記積層構造内に侵入する積層界面と平行な面方向からの前記外部磁界の侵入方向が回転変位し、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が変化することで移動位置が検出されることを特徴とする移動センサ。
【請求項２】
前記磁石は、幅寸法の中心を通る中心線長さが前記幅方向の寸法よりも長く、且つ、前記幅寸法の両側に位置する両側面が前記中心線と平行な方向に延びる形状で形成されている請求項１記載の移動センサ。
【請求項３】
前記磁気抵抗効果素子は、直線状に相対移動する請求項１又は２に記載の移動センサ。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子が移動可能に支持され、前記磁石が固定配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の移動センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子は、前記積層構造の積層界面が、前記磁石の前記磁気抵抗効果素子との対向面に対して直交する方向に向けられ、前記磁石の前記対向面が単一の磁極面となっている請求項１ないし４のいずれかに記載の移動センサ。
【請求項６】
第１の磁性部材と、第２の磁性部材とが高さ方向に間隔を空けて対向するとともに、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材は、前記高さ方向の真上から見たときに、前記第１の磁性部材の幅寸法の中心を通る第１の中心線と、前記第２の磁性部材の幅寸法の中心を通る第２の中心線とが途中で交差すると共に、前記第１の中心線と前記第２の中心線とが交差点から一端部方向、及び交差点から他端部方向に向けて互いに幅方向に離れていく形状にて形成され、前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材のうち少なくとも一方が前記磁石で形成されており、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材間の空間内には、一方の磁性部材の対向面から他方の磁性部材の対向面に向けて発生する外部磁界の方向が、前記第１の磁性部材及び第２の磁性部材の一端部側から他端部側に向けて、徐々に回転変位する回転磁場領域が形成され、前記磁気抵抗効果素子は、前記積層構造の積層界面が、前記磁性部材の前記磁気抵抗効果素子との対向面に対して直交する方向に向けられるとともに、前記一端部側から前記他端部側に向けて、前記回転磁場領域内を通るように相対移動する請求項１ないし４のいずれかに記載の移動センサ。
【請求項７】
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の各対向面は帯形状で、前記高さ方向の真上から見たときにＸ字状に交差しており、前記磁気抵抗効果素子は、前記高さ方向の真上から見たときに、前記第１の磁性部材の第１の中心線と前記第２の磁性部材の第２の中心線間の幅方向の中心を直線状に相対移動する請求項６記載の移動センサ。
【請求項８】
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材は共に磁石で形成され、前記第１の磁性部材の対向面、及び前記第２の磁性部材の対向面が異極に着磁されている請求項６又は７に記載の移動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の移動センサに係り、特に、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが可能な移動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果を利用したＭＲ素子は以下の特許文献１に記載されている移動センサ等に使用される。前記ＭＲ素子は、外部磁界の方向変化を、前記方向変化に伴う電気抵抗変化に基づき高精度に検知できるため、環境変化や磁石の磁力低下等に関係なく検知可能で、ホール素子等のように外部磁界の磁界強度変化を読み取る素子に比べて高性能且つ高寿命を期待できる。
【０００３】
特許文献１に記載された発明では、例えば特許文献１の図５や図７に示されるように永久磁石と磁気検出素子とが対向配置され、前記永久磁石が直線方向へ移動支持されている。
【０００４】
このような配置とした場合、前記永久磁石の磁極付近に前記磁気検出素子が配置されたとき、前記磁気検出素子には、前記永久磁石から前記磁気検出素子の前記永久磁石との対向面に直交する方向の外部磁界が侵入し、また特許文献１の図７のように、前記磁気検出素子が磁極間にある場合には、前記磁気検出素子の前記対向面と平行な方向の外部磁界が侵入する。
【０００５】
このように、特許文献１では、前記磁気検出素子に侵入する外部磁界の方向が、前記永久磁石を移動させることで変化するため、磁気検出素子が磁気抵抗効果を利用したＭＲ素子であると、前記外部磁界の方向変化によって前記磁気検出素子の電気抵抗値が変化する。
【特許文献１】特開平５−２８０９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、前記磁気検出素子の前記対向面と平行な方向に侵入する外部磁界領域が長すぎ、位置検出のリニアリティ（直線性）を適切に向上させることができないと考えられる。
【０００７】
特許文献１の図５等に示すように、特許文献１に記載された発明では、永久磁石は棒形状であり、前記磁気検出素子の相対移動方向と、前記永久磁石の幅方向の中心を通る中心線方向とは一致している。このため、特許文献１の図７に示す永久磁石の磁極間領域では、前記磁気検出素子には、ほぼ一方向からの外部磁界のベクトル成分が支配的に侵入し、磁極間領域での前記磁気検出素子（ＭＲ素子）の電気抵抗変化が小さくなり（あるいは電気抵抗変化が無く）、したがって、位置検出のリニアリティ（直線性）を適切に向上させることができないと考えられる。
【０００８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の移動センサに係り、特に、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが可能な移動センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における移動センサは、外部磁界の方向変化に対して電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した積層構造の磁気抵抗効果素子と、前記外部磁界を発生させるための磁石とを有し、
前記磁気抵抗効果素子及び磁石の一方が移動可能に支持されており、
前記磁気抵抗効果素子と前記磁石は、高さ方向に間隔を空け、前記高さ方向の真上から見たときに、前記磁石の幅寸法の中心を通る中心線と、前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路とが途中で交差すると共に、交差点から磁気抵抗効果素子の相対移動の出発点及び相対移動の終点に向けて徐々に前記中心線と前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路間の間隔が幅方向に広がるように対向配置され、
前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴って、前記積層構造内に侵入する積層界面と平行な面方向からの前記外部磁界の侵入方向が回転変位し、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が変化することで移動位置が検出されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では上記構成により、従来に比べて、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の移動センサにおいて、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが出来る。
【００１１】
すなわち本発明では、上記のように、磁石の前記中心線と、前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路とが、途中で交わると共に、交差点から磁気抵抗効果素子の相対移動の出発点、及び相対移動の終点に向けて徐々に前記中心線と前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路間の間隔が幅方向に広がるように、磁気抵抗効果素子と磁石とが対向配置されている。
【００１２】
従来のように、磁石の前記中心線と前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路とが一致していると、前記磁石の中央付近では前記磁気抵抗効果素子に侵入する外部磁界の方向がほぼ一定となってしまい、この結果、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが出来なかった。
【００１３】
これに対し本発明では、磁石の前記中心線と前記磁気抵抗効果素子の相対移動経路とを一致させず、斜め方向から交差させているので、前記磁気抵抗効果素子を相対移動させると、前記磁気抵抗効果素子は、前記磁石の中心線に対して常に変動した位置にあり、これにより、前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴い、前記磁気抵抗効果素子の積層界面と平行な面方向からの外部磁界の侵入方向を漸次的に、回転変位させることが出来る。
【００１４】
よって、従来に比べて、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが出来る。
【００１５】
また本発明では、前記磁石は、幅方向の中心を通る中心線長さが前記幅方向の寸法よりも長く、且つ、前記中心線の両側に位置する両側面が前記中心線と平行な方向に延びる形状で形成されていることが、前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴い、前記磁気抵抗効果素子の積層界面と平行な面方向からの外部磁界の侵入方向を適切に、回転変位させることが出来、好適である。
【００１６】
また、前記磁気抵抗効果素子は、直線状に相対移動すると直線式の移動センサとして使用可能となる。
【００１７】
本発明では、前記磁気抵抗効果素子が移動可能に支持され、前記磁石が固定配置されていると、簡単な構成で且つ小型化を実現できる。
【００１８】
本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、前記積層構造の積層界面が、前記磁石の前記磁気抵抗効果素子との対向面に対して直交する方向に向けられ、前記磁石の前記対向面が単一の磁極面となっていることが好適である。このような構成とすることで、前記磁気抵抗効果素子の相対移動の出発点から交差点及び終点に向けて、前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴い、前記磁気抵抗効果素子の積層界面と平行な面方向からの外部磁界の侵入方向をより適切に、回転変位させることが出来る。
【００１９】
本発明では、第１の磁性部材と、第２の磁性部材とが高さ方向に間隔を空けて対向するとともに、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材は、前記高さ方向の真上から見たときに、前記第１の磁性部材の幅寸法の中心を通る第１の中心線と、前記第２の磁性部材の幅寸法の中心を通る第２の中心線とが途中で交差すると共に、前記第１の中心線と前記第２の中心線とが交差点から一端部方向、及び交差点から他端部方向に向けて互いに幅方向に離れていく形状にて形成され、前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材のうち少なくとも一方が前記磁石で形成されており、
前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材間の空間内には、一方の磁性部材の対向面から他方の磁性部材の対向面に向けて発生する外部磁界の方向が、前記第１の磁性部材及び第２の磁性部材の一端部側から他端部側に向けて、徐々に回転変位する回転磁場領域が形成され、前記磁気抵抗効果素子は、前記積層構造の積層界面が、前記磁性部材の前記磁気抵抗効果素子との対向面に対して直交する方向に向けられるとともに、前記一端部側から前記他端部側に向けて、前記回転磁場領域内を通るように相対移動することが好ましい。
【００２０】
上記した構成では、２つの磁性部材を高さ方向にて対向させ、しかも各磁性部材の前記中心線を高さ方向の真上から見たときに斜め方向から交差するようにしているので、前記磁性部材間に、一端部側から他端部側に向けて、徐々に外部磁界が回転変位する回転磁場領域を形成することが簡単且つ適切に出来る。
【００２１】
そして、前記磁性部材間であって、前記回転磁場領域内を前記磁気抵抗効果素子が相対移動するように規制することで、前記磁気抵抗効果素子の相対移動に伴い前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗値を連続的に変化させることができ、より効果的に、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが出来る。
【００２２】
本発明では、前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の各対向面は帯形状で、前記高さ方向の真上から見たときにＸ字状に交差しており、前記磁気抵抗効果素子は、前記高さ方向の真上から見たときに、前記第１の磁性部材の第１の中心線と前記第２の磁性部材の第２の中心線間の幅方向の中心を直線状に相対移動することが、より効果的に、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させた直線式の移動センサとして使用可能である。
【００２３】
本発明では、前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材は共に磁石で形成され、前記第１の磁性部材の対向面、及び前記第２の磁性部材の対向面が異極に着磁されていることが、前記磁性部材間に外部磁界の乱れが少なく適切に回転変位した回転磁場領域を形成でき、さらに、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の移動センサによれば、従来に比べて、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本実施形態における移動センサの内部構造を示すための部分斜視図、図２は図１に示す移動センサを構成する磁気抵抗効果素子の移動方向と、磁石及び磁気抵抗効果素子との位置関係を示すための部分平面図、図３（ａ）〜（ｅ）は、図２に示すＡからＥの位置まで磁気抵抗効果素子が移動した際、各線上に沿って磁気抵抗効果素子及び磁石を高さ方向に切断し、矢印方向から見た部分断面図、図４は磁気抵抗効果素子の積層構造の膜厚方向からの断面図、図５は、図３（ｃ）の拡大断面図、である。
【００２６】
図１に示すように本実施形態における移動センサ１は、筐体２と、前記筐体２内部に設けられる磁気抵抗効果素子を備えた磁気検出部３、第１の磁石４、及び第２の磁石５とを有して構成される。
【００２７】
ここで各図において図示Ｘ方向を幅方向、図示Ｙ方向を長さ方向、図示Ｚ方向を高さ方向として説明する。各方向は残り２つの方向と直交する関係にある。なお高さ方向は磁石と磁気抵抗効果素子とが所定の間隔を空けて対向する方向を指している。
【００２８】
図１に示すように、前記筐体２の上面２ａには、図示Ｙ方向に沿って直線状の開口部６が形成されている。図１に示すように磁気検出部３は基板７に設けられ、前記基板７に接続されたレバー８が、前記開口部６を介して外部に露出している。
【００２９】
前記基板７は、幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔を空けて長さ方向（図示Ｙ方向）に平行に延びる２本のレール部９，１０に支持されており、前記レバー８を図示Ｙ方向に移動させることで前記基板７が前記レール部９，１０に沿って図示Ｙ方向に移動する。この結果、前記磁気検出部３を図示Ｙ方向に沿って移動させることが出来る。
【００３０】
前記磁気検出部３は少なくとも一つの磁気抵抗効果素子１５を備える。前記磁気検出部３には図示しない固定抵抗素子も設けられ、前記磁気抵抗効果素子１５と出力取り出し部を介して直列回路が構成されている。あるいは前記磁気抵抗効果素子１５と固定抵抗素子とでブリッジ回路が構成されている。また図示しないが、前記磁気抵抗効果素子１５の電気抵抗変化に基づく電圧変化から移動位置を検出するための検出回路が筐体２内部あるいは外部に設けられる。
【００３１】
図１ないし図３に示すように、前記磁石４，５は、高さ方向（図示Ｚ方向）に所定の間隔を空けて対向配置されている。前記第１の磁石４の前記第２の磁石５との対向面（下面）４ａは、Ｓ極に着磁され、前記第１の磁石４の前記対向面４ａとの逆面（上面）がＮ極に着磁されている。一方、前記第２の磁石５の前記第１の磁石４との対向面（上面）５ａは、Ｎ極に着磁され、前記第２の磁石５の前記対向面５ａと逆面（下面）がＳ極に着磁されている。
【００３２】
図２に示すように、第１の磁石４は、幅寸法がＴ１で形成され、前記幅寸法Ｔ１の中心を通る第１の中心線Ｏ１が前記幅寸法Ｔ１よりも長さ寸法Ｌ１で形成されている。また、前記幅寸法Ｔ１の両側に位置する両側面４ｄ，４ｅは前記中心線Ｏ１と平行に形成されており、前記第１の磁石４の対向面４ａは細長い帯形状で形成されている。また、第２の磁石５は、幅寸法がＴ２で形成され、前記幅寸法Ｔ２の中心を通る第２の中心線Ｏ２が前記幅寸法Ｔ２よりも長さ寸法Ｌ２で形成されている。また、前記幅寸法Ｔ２の両側に位置する両側面５ｄ，５ｅは前記中心線Ｏ２と平行に形成されており、前記第２の磁石５の対向面５ａは細長い帯形状で形成されている。前記幅寸法Ｔ１と幅寸法Ｔ２は同じ大きさであり、長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２は同じ長さである。
【００３３】
図２に示すように、第１の磁石４は左側端部４ｂ（一端部）が右側端部４ｃ（他端部）よりも紙面上方向（図示Ｘ方向）に傾いており、また第２の磁石５は左側端部５ｂが右側端部５ｃよりも紙面下方向（図示Ｘ方向とは逆方向）に傾いている。そして図２に示すように、高さ方向（図示Ｚ方向）の真上から見たときに、前記第１の中心線Ｏ１と第２の中心線Ｏ２とが各長さ寸法Ｌ１，Ｌ２の中心位置で交差している。よって、前記第１の中心線Ｏ１と第２の中心線Ｏ２は、交差点２０から前記左側端部４ｂ，５ｂ方向に、及び前記交差点２０から前記右側端部４ｃ，５ｃ方向に向けて徐々に幅方向（図示Ｘ方向）に離れている。図２に示すように前記第１の磁石４と第２の磁石５はＸ字状に交差している。
【００３４】
上記したように、前記第１の磁石４の対向面（下面）４ａはＳ極に、前記第２の磁石５の対向面（上面）５ａはＮ極に着磁されているから、前記第２の磁石５の前記対向面５ａから前記第１の磁石４の前記対向面４ａに向けて外部磁界Ｈが生じている。
【００３５】
図３（ａ）は、図２に示すＡ線上にて切断した断面図、図３（ｂ）は、図２に示すＢ線上にて切断した断面図、図３（ｃ）は、図２に示すＣ線上にて切断した断面図、図３（ｄ）は、図２に示すＤ線上にて切断した断面図、図３（ｅ）は、図２に示すＥ線上にて切断した断面図を示している。
【００３６】
図３（ａ）の断面部分は、第１の磁と第２の磁石５とが幅方向（図示Ｘ方向）に比較的大きく、ずれている場所である。第１の磁石４は第２の磁石５に対して図示Ｘ方向とは逆方向にずれている。よって、前記第２の磁石５の対向面５ａから第１の磁石４の対向面４ａに向かう外部磁界Ｈ１の方向は、図示Ｚ方向から図示Ｘ方向とは逆方向に大きく傾いている。図３（ｂ）の断面部分は、第１の磁石４と第２の磁石５とが図３（ａ）に比べて図示Ｘ方向へのずれ量が小さく、前記第２の磁石５の対向面５ａから第１の磁石４の対向面４ａに向かう外部磁界Ｈ２の方向は、図３（ａ）に比べて、図示Ｚ方向からの傾き角が小さくなっている。図３（ｃ）の断面部分は、第１の磁石４と第２の磁石５とが高さ方向（図示Ｚ方向）に一致している。このため、前記第２の磁石５の対向面５ａから第１の磁石４の対向面４ａに向かう外部磁界Ｈ３の方向は、図示Ｚ方向に一致している。図３（ｄ）の断面部分は、図３（ｂ）と同じく、第１の磁石４と第２の磁石５との図示Ｘ方向へのずれ量が小さいが、図３（ｂ）とは異なって、第１の磁石４は第２の磁石５に対して図示Ｘ方向にずれている。このため図３（ｄ）に示すように、前記第２の磁石５の対向面５ａから第１の磁石４の対向面４ａに向かう外部磁界Ｈ４の方向は、図示Ｚ方向から図示Ｘ方向に小さく傾いている。図３（ｅ）の断面部分は、図３（ａ）と同じく、第１の磁石４と第２の磁石５との図示Ｘ方向へのずれ量が大きいが、図３（ａ）とは異なって、第１の磁石４は第２の磁石５に対して図示Ｘ方向にずれている。このため図３（ｅ）に示すように、前記第２の磁石５の対向面５ａから第１の磁石４の対向面４ａに向かう外部磁界Ｈ５の方向は、図示Ｚ方向から図示Ｘ方向に大きく傾いている。
【００３７】
このように、前記第１の磁石４と第２の磁石５との間に発生する外部磁界Ｈは、左側端部４ｂ，５ｂから右側端部４ｃ，５ｃ方向に向けて、図３（ａ）〜（ｅ）の外部磁界Ｈ１〜Ｈ５に示すように、漸次的に回転変位している。
【００３８】
図１に示すように、前記第１の磁石４と第２の磁石５との間には磁気検出部３が設けられるが、図２，図３では、前記磁気検出部３を構成する前記磁気抵抗効果素子１５を図示している。前記磁気抵抗効果素子１５は、図３に示すように、前記第１の磁石４及び第２の磁石５と高さ方向（図示Ｚ方向）にて所定の間隔を空けており接触していない。図３に示すように前記磁気抵抗効果素子１５の高さ方向の中心は、第１の磁石４及び第２の磁石５間の高さ方向（図示Ｚ方向）の中心に位置している。
【００３９】
図２に示すように、前記磁気抵抗効果素子１５は、前記第１の磁石４と第２の磁石５間を図示Ｙ方向に沿って移動する。ここで前記磁気抵抗効果素子１５の移動経路２１は、前記磁気抵抗効果素子１５の幅方向（図示Ｘ方向）の中心位置での移動経路と定義する。図２に示すように高さ方向（図示Ｚ方向）の真上から見たときに、前記磁気抵抗効果素子１５の移動経路２１は、前記第１の磁石４の第１の中心線Ｏ１と第２の磁石５の第２の中心線Ｏ２との交差点２０にて交わっている。
【００４０】
図２に示すように、前記交差点２０から前記磁気抵抗効果素子１５の移動出発点２２及び移動終点２３に向けて、徐々に、中心線Ｏ１，Ｏ２と前記磁気抵抗効果素子１５の移動経路２１間の間隔が幅方向（図示Ｘ方向）に向けて広がっている。
【００４１】
図２に示すような磁気抵抗効果素子１５の移動経路２１と磁石４，５との配置関係を設定することで、図３に示すように磁気抵抗効果素子１５は、前記磁石４，５間での外部磁界Ｈの方向が回転変位している回転磁場領域を適切に移動する。
【００４２】
磁気抵抗効果素子１５は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲ素子である。
【００４３】
図４に示すように、前記磁気抵抗効果素子１５は、基板７上に下から絶縁層３０、下地層３１、反強磁性層３２、固定磁性層３３、非磁性中間層３４、フリー磁性層３５及び保護層３６の順にスパッタ等の薄膜プロセスを用いて形成されている。反強磁性層３２／固定磁性層３３／非磁性中間層３４／フリー磁性層３５は逆積層であってもよい。
【００４４】
反強磁性層３２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎ等の反強磁性材料で形成される。固定磁性層３３やフリー磁性層３５はＣｏＦｅやＮｉＦｅ等の磁性材料で形成される。非磁性中間層３４はＣｕ等の非磁性導電材料で形成される。保護層３６はＴａ等で形成される。前記固定磁性層３３やフリー磁性層３５は例えば積層フェリ構造であってもよい。
【００４５】
前記反強磁性層３２と前記固定磁性層３３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層３２と前記固定磁性層３３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層３３の磁化方向３３ａは一方向に固定される。図４では前記磁化方向３３ａは図示Ｚ方向に固定される。
【００４６】
一方、フリー磁性層３５の磁化方向３５ａは、無磁場状態では、前記固定磁性層３３の磁化方向３３ａは前記固定磁性層３３によるバイアス磁界を受け、平行か反平行となる。前記フリー磁性層３５は固定磁性層３３と違って磁化方向が固定されておらず外部磁界の侵入方向の変化によって磁化変動するようになっている。また例えば、図４に示すように前記フリー磁性層３５の磁化方向３５ａを、固定磁性層３３の磁化方向３３ａに対して直交させるにはハードバイアス層（図示しない）を設けることが必要となる。ただし、このようなハードバイアス層を設けず、フリー磁性層３５の磁化方向３５ａを制御しなくてもよい。
【００４７】
図４に示すように、磁気抵抗効果素子１５は、固定磁性層３３／非磁性中間層３４／フリー磁性層３５を有する積層構造で形成され、各層の積層界面３７は、図示Ｘ−Ｚ平面と平行な方向に形成されている。図５は、図３（ｃ）を拡大して示す部分拡大断面図であり、前記磁気抵抗効果素子１５はフリー磁性層３５の膜厚中心から切断されている。なお図５に示す前記フリー磁性層３５の切断面は、図４に示す積層界面３７ではないが、前記フリー磁性層３５の切断面と前記積層界面３７は平行関係にあるので、便宜上、図５の断面図において「積層界面３７」と符号した。なお後述する図７も同様である。
【００４８】
前記積層界面３７は、前記第１の磁石４及び第２の磁石５の各対向面４ａ，５ａに対して直交する方向に向いている。また、前記磁気抵抗効果素子１５の磁石４，５との対向面１５ａ，１５ｂは、前記磁石４，５の各対向面４ａ，５ａと平行な方向を向いている。したがって磁気抵抗効果素子１５には、前記積層界面３７と平行な面方向（図示Ｘ−Ｚ面方向）へ第１の磁石４及び第２の磁石５間で回転変位する外部磁界Ｈ１〜Ｈ５が侵入出来る位置関係となっている。
【００４９】
磁気抵抗効果素子１５はフリー磁性層３５に侵入する積層界面３７と平行な方向からの外部磁界Ｈを読み取る能力に優れる。図３で説明した外部磁界Ｈ１〜Ｈ５は、図示Ｘ−Ｚ面内において回転変位するから、前記積層界面３７を前記外部磁界Ｈの回転変位する面と一致させることで、前記磁気抵抗効果素子１５には、前記積層界面と平行な面方向から回転変位した外部磁界Ｈ１〜Ｈ５が適切に侵入する。
【００５０】
図５に示すように、磁気抵抗効果素子１５を構成するフリー磁性層３５の膜厚中心（図示Ｙ方向への中心）が図２に示す交差点２０の位置にまで移動すると、前記第２の磁石５の対向面５ａから前記第１の磁石４の対向面４ａに向けて高さ方向（図示Ｚ方向）に発生する外部磁界Ｈ３の影響を受けて、前記フリー磁性層３５の磁化方向３５ａは図示Ｚ方向に変動する。
【００５１】
同じように、前記磁気抵抗効果素子１５が、図３（ａ）（ｂ）、（ｄ）（ｅ）の位置に移動した場合には、前記フリー磁性層３５に図示Ｚ方向から図示Ｘ方向、あるいは図示Ｘ方向とは逆方向に傾いた外部磁界が夫々侵入し、前記フリー磁性層３５の磁化方向３５ａが図５の点線に示すように変動する。このフリー磁性層３５の変動磁化方向３５ａと、固定磁性層３３の固定磁化方向３３ａとの関係で電気抵抗値が変化する。
【００５２】
図１ないし図５に示す実施形態では、第１の磁石４と第２の磁石５との間に磁気抵抗効果素子１５が設けられ、前記磁気抵抗効果素子１５の積層構造の積層界面３７は前記第１の磁石４及び第２の磁石５の対向面４ａ，５ａに対して直交する方向に向けられている。
【００５３】
前記第１の磁石４と第２の磁石５は、前記磁石４，５間の空間内に、前記磁石４，５の左側端部４ｂ，５ｂから右側端部４ｃ，５ｃに向けて、前記積層界面３７と平行な面内にて回転変位する外部磁界の領域が形成されるように形状及び配置が決定されており、磁気抵抗効果素子１５は回転磁場領域内を直線移動するように、前記磁石４，５の中心線Ｏ１，Ｏ２間の幅方向の中心であって、前記磁石４，５間の高さ方向の中心に移動支持されている。
【００５４】
この結果、前記磁気抵抗効果素子１５が図２に示す出発点２２から終点２３まで図示Ｙ方向を直線移動すると、前記磁気抵抗効果素子１５を構成するフリー磁性層３５内部に侵入する外部磁界Ｈの方向が漸次的に変化することで、電気抵抗値が漸次的に変化し、この電気抵抗値の変化に基づく出力変化によって移動位置が検知される。本実施形態によれば、従来に比べて、磁気抵抗効果素子１５を出発点２２から終点２３まで移動させると、電気抵抗値を漸次的に変化させることができ、位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることが可能である。
【００５５】
図１ないし図５に示す実施形態において、第１の磁石４及び第２の磁石５のどちらか一方がヨークであってもよい。ただし、一方がヨークであると、移動センサ１の外部から内部へ及ぶ外乱磁界が、前記磁石４，５間にて回転変位する外部磁界Ｈに影響を与えて前記外部磁界Ｈの方向が乱されやすくなり、位置検出のリニアリティが低下しやすいので、両方とも磁石４，５を用いることが好適である。
【００５６】
また磁石を１個だけ用いて移動センサを構成することも出来る。図６は第２実施形態の移動センサを構成する磁気抵抗効果素子と磁石との位置関係を示す部分平面図、図７は図６に示すＦ線上、Ｇ線上、Ｈ線上に沿って磁気抵抗効果素子及び磁石を高さ方向（図示Ｚ方向）に沿って切断し矢印方向から見た部分断面図である。
【００５７】
図６に示すように、磁石４０は、幅寸法がＴ３で形成され、前記幅寸法Ｔ３の中心を通る中心線Ｏ３の長さ寸法Ｌ３が前記幅寸法Ｔ３よりも長く形成されている。また前記幅寸法Ｔ３の両側に位置する両側面４０ｂ，４０ｃは前記中心線Ｏ３と平行に延びており、前記磁石４０の前記磁気抵抗効果素子４１との対向面４０ａは矩形状で形成されている。
【００５８】
この実施形態では図７に示すように前記磁石４０の表面（対向面）４０ａがＮ極に、裏面がＳ極に着磁されている。
【００５９】
図６，図７に示す磁気抵抗効果素子４１は、図４で示す磁気抵抗効果素子１５と同じ積層構造で形成されている。
【００６０】
前記磁気抵抗効果素子４１は、図５と同様に、積層構造の積層界面４２が、前記磁石４０の前記磁気抵抗効果素子４１との対向面４０ａと直交する方向（高さ方向）で、さらに幅方向（図示Ｘ方向）に向けられている。これによって前記磁石４０からの外部磁界Ｈは、前記磁気抵抗効果素子４１に前記積層界面４２と平行な面方向（図示Ｘ−Ｚ面方向）から侵入する。
【００６１】
図６に示すように前記磁石４０の前記中心線Ｏ３は、図示Ｙ方向に沿って形成されている。一方、図６に示すように前記磁気抵抗効果素子４１の移動経路４３は、前記中心線Ｏ３に対して紙面左上方向から右下方向への斜め方向の直線経路であり、前記磁気抵抗効果素子４１の移動経路４３と前記磁石４０の中心線Ｏ３とが磁石４０の長さ方向（図示Ｙ方向）の中心で交差している。
【００６２】
このように、交差点４４から前記磁気抵抗効果素子４１の出発点４５及び終点４６に向けて徐々に前記中心線Ｏ３と前記磁気抵抗効果素子４１の移動経路４３間の幅方向（図示Ｘ方向）の間隔が広がるように、前記磁気抵抗効果素子４１及び磁石４０が配置されている。
【００６３】
図７（ａ）は、図６のＦ−Ｆ線上から高さ方向へ切断した磁気抵抗効果素子及び磁石４０の部分断面図、図７（ｂ）は、図６のＧ−Ｇ線上から高さ方向へ切断した磁気抵抗効果素子及び磁石４０の部分断面図、図７（ｃ）は図６のＨ−Ｈ線上から高さ方向へ切断した磁気抵抗効果素子及び磁石４０の部分断面図を示している。
【００６４】
図７（ａ）に示すように、前記磁気抵抗効果素子４１のフリー磁性層４７の膜厚方向（図示Ｙ方向）の中心が図６の図示左端の磁石４０上に位置すると、フリー磁性層４７には、ほぼ図示Ｘ方向から外部磁界Ｈ６が支配的に侵入する。
【００６５】
前記磁気抵抗効果素子４１が前記移動経路４３上を出発点４５から交差点４４方向へ移動すると、前記積層界面４２と平行な面方向から侵入する前記磁石４０からの外部磁界は図示Ｘ方向から徐々に図示Ｚ方向に向くベクトル成分が増え始め、やがて、図７（ｂ）に示すように、前記磁気抵抗効果素子４１のフリー磁性層の膜厚方向（図示Ｙ方向）の中心が前記交差点４４上の位置に到達すると、前記フリー磁性層には、ほぼ図示Ｚ方向の外部磁界Ｈ７が支配的に侵入する。
【００６６】
次に、前記磁気抵抗効果素子４１が前記交差点４４の位置から終点４６へ向けて移動すると、前記積層界面４２と平行な面方向から侵入する前記磁石４０からの外部磁界は、図示Ｚ方向から徐々に図示Ｘ方向とは逆方向へ向くベクトル成分が増え始め、図７（ｃ）に示すように、前記磁気抵抗効果素子４１のフリー磁性層の膜厚中心が図示右端の磁石４０上に位置すると、前記フリー磁性層には、図示Ｘ方向とはほぼ逆方向の外部磁界Ｈ８が支配的に侵入する。
【００６７】
図６，図７に示すように磁石４０が一個でも、前記磁気抵抗効果素子４１の移動経路４３と、磁石４０の幅方向の中央を通る中心線Ｏ３とを斜め方向から交差させることで、前記磁気抵抗効果素子４１の移動に伴って、前記磁気抵抗効果素子４１の積層界面４２と平行な面方向から侵入する前記磁石４０からの外部磁界Ｈは回転変位する。前記磁気抵抗効果素子４１の移動に伴って、回転変位する外部磁界Ｈの方向に、フリー磁性層４７の磁化方向は変動し、これによって前記磁気抵抗効果素子４１の電気抵抗値は変動する。このとき、前記フリー磁性層４７の磁化方向は、磁気抵抗効果素子４１の移動に伴って漸次的に変化するので、前記磁気抵抗効果素子４１の電気抵抗値も漸次的に変動し、リニアリティ（直線性）の高い位置検出を行うことが出来る。
【００６８】
ただし図６，図７に示すように磁石４０は１個より、図１ないし図５に示した実施形態のように磁石４，５を２個用意して磁石４，５間に回転磁場領域を人為的に作る出すことが、より外部磁界を、漸次的に且つ直線的な方向性を持って回転変位させることができ、より位置検出のリニアリティ（直線性）を向上させることができ好適である。
【００６９】
また上記した本実施形態を利用すれば図８に示すように、磁石５０，５１を、直交方向に２セット用意することで、Ｘ軸６０及びＹ軸６１に支持された磁気抵抗効果素子５３のＸ方向及びＹ方向の２軸方向の移動を検知することも可能である。
【００７０】
上記した移動センサは、いずれも磁気抵抗効果素子が移動支持され、磁石が固定支持されていたが、逆であってもよい。ただし、磁気抵抗効果素子を固定支持して磁石を移動させると、例えば図２の磁気抵抗効果素子１５の出発点２２から終点２３までの相対移動距離を確保するには、前記磁石４，５の移動を確保すべく前記相対移動距離のほぼ２倍の移動スペースが必要となってしまうので、磁気抵抗効果素子を移動支持し、磁石を固定支持したほうが、簡単な構成で移動センサの小型化を実現できて好適である。
【００７１】
また上記の実施形態では前記磁気抵抗効果素子の移動経路はいずれも直線状であったが、直線状以外であってもよい。ただし、直線状であるほうが、高い位置検出のリニアリティ（直線性）を確保でき好適である。
【００７２】
また磁気抵抗効果素子は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲ素子以外に、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）を利用したＡＭＲ素子、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を利用したＴＭＲ素子であってもよい。
【００７３】
本実施形態における移動センサは、例えば、ミキサ用フェ−ダやそのほかコントロール用のスライドボリューム等に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態における移動センサの内部構造を示すための部分斜視図、
【図２】図１に示す移動センサを構成する磁気抵抗効果素子の移動方向と、磁石及び磁気抵抗効果素子との位置関係を示すための部分平面図、
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図２に示すＡ線上からＥ線上の位置まで磁気抵抗効果素子が移動した際、各線上に沿って磁気抵抗効果素子及び磁石を高さ方向に切断し、矢印方向から見た部分断面図、
【図４】磁気抵抗効果素子の積層構造の膜厚方向からの断面図、
【図５】図３（ｃ）の拡大断面図、
【図６】第２実施形態の移動センサを構成する磁気抵抗効果素子と磁石との位置関係を示す部分平面図、
【図７】図６に示すＦ線上、Ｇ線上、Ｈ線上の位置まで磁気抵抗効果素子が移動した際、各線上に沿って磁気抵抗効果素子及び磁石を高さ方向に切断し、矢印方向から見た部分断面図、
【図８】第３実施形態の移動センサを構成する磁気抵抗効果素子と磁石との位置関係を示す部分平面図、
【符号の説明】
【００７５】
１  移動センサ
２  筐体
３  磁気検出部
４、５、４０、５０、５１  磁石
１５、４１、５３  磁気抵抗効果素子
２０、４４  交差点
２１、４３  移動経路
２２、４５  出発点
２３、４６  終点
３２  反強磁性層
３３  固定磁性層
３４  非磁性中間層
３５、４７  フリー磁性層
３５ａ  （フリー磁性層の）磁化方向
３７、４２  積層界面
Ｈ、Ｈ１〜Ｈ８  外部磁界
Ｏ１〜Ｏ３  （磁石の幅方向の中心を通る）中心線
【図１】
2010019552.tif 000003
【図２】
2010019552.tif 000004
【図３】
2010019552.tif 000005
【図４】
2010019552.tif 000006
【図５】
2010019552.tif 000007
【図６】
2010019552.tif 000008
【図７】
2010019552.tif 000009
【図８】
2010019552.tif 000010