(57)【要約】【課題】モータ用エンコーダの軸方向寸法を短縮する。【解決手段】モータ用エンコーダ１０は、モータシャフト１０２と共に回転するディスク１１と、ディスク１１に対向して配置され、開口１２ａが形成されたメイン基板１２と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａの少なくとも一部を覆うように配置されたサブ基板１３と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する光源１４と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１からの反射光を受光する受光素子１５とを有する。
2017046854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータシャフトと共に回転するディスクと、
前記ディスクに対向して配置され、開口が形成された第１基板と、
前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、
前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、
前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、
を有する
ことを特徴とするモータ用エンコーダ。
【請求項２】
前記第２基板は、
前記開口を塞ぐように配置され、
前記モータ用エンコーダは、
前記第２基板の縁部と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面における前記開口の周囲部分とを連結する、複数の連結部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項３】
前記ディスクの前記第１基板とは反対側において前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
前記ディスクの前記第１基板とは反対側に配置され、前記磁石の磁界を検出する磁界検出部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項４】
前記磁界検出部は、
大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子及びコイルを備え、長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項５】
前記モータシャフトに連結され、前記第１基板側の表面に前記ディスクが固定されると共に、前記第１基板とは反対側の表面に前記磁石が固定された、磁性体をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項６】
前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、半導体ウェハ上に前記受光素子及び所定の機能を備えた集積回路が形成されたＩＣチップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項７】
前記開口の内側において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記第２基板と前記受光素子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項８】
モータシャフトと、
前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダと、を有する
ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、モータ用エンコーダ及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータ本体と、多回転検出部及び回転位置検出部を備えたエンコーダとを有するモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９４０４２号（図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータ用エンコーダにおいて軸方向寸法の短縮を図る場合には、装置構成のさらなる最適化が要望される。【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向寸法を短縮することが可能なモータ用エンコーダ及びモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ディスクに対向して配置され、開口が形成された第１基板と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、を有するモータ用エンコーダが適用される。【０００７】
また、本発明の他の観点によれば、モータシャフトと、前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、上記モータ用エンコーダと、を有するモータが適用される。【０００８】
また、本発明のさらに他の観点によれば、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ディスクに対向して配置された第１基板と、前記ディスクに光を出射する光源及び前記ディスクからの反射光を受光する受光素子を備えた第２基板と、前記第２基板を前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に配置する手段と、を有するモータ用エンコーダが適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ用エンコーダ等の軸方向寸法を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るモータ用エンコーダを備えたモータの構成の一例を表す軸方向断面図である。
【図２】光学モジュールの構成の一例を表す図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】サブ基板の端子部とメイン基板の端子部の構造の一例を表す説明図である。
【図４】サブ基板とメイン基板の開口近傍の構成の一例を表す説明図である。
【図５】磁性体における磁石の配置の一例を表す図１のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】磁性部材の構成の一例を表す図１のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】磁界検出部の構成の一例を表す、図６から磁性部材を取り除いた状態の説明図である。
【図８】磁性部材の構成の一例を表す、図６中の１つの磁界検出部等を拡大した説明図である。
【図９】磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。
【図１０】磁気検出機構における磁路の経路の一例を表す説明図である。
【図１１】磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。
【図１２】磁気検出機構における磁路の経路の一例を表す説明図である。
【図１３】磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。
【図１４Ａ】比較例のモータ用エンコーダにおけるメイン基板とディスク間の距離を表す説明図である。
【図１４Ｂ】実施形態のモータ用エンコーダにおけるメイン基板とディスク間の距離を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
＜１．モータの全体構成＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るモータ１００の全体構成の一例について説明する。
【００１３】
図１に示すように、モータ１００は、モータシャフト１０２と、モータ電磁部１１０と、モータ用エンコーダ１０（以下「エンコーダ１０」という。）とを有する。
【００１４】
モータ電磁部１１０は、モータシャフト１０２をその軸心ＡＸ周りに回転させることで、回転力を出力する。なお、本明細書中では、モータ電磁部１１０の回転力出力側を「負荷側」といい、その反対側を「反負荷側」ということにする。
【００１５】
ここで、モータ１００の構造の説明の便宜上、以下では、上下等の方向を次のように定めて適宜使用する。すなわち、図１において、反負荷側方向、つまりＺ軸正の方向を「上」と定め、逆の負荷側方向、つまりＺ軸負の方向を「下」と定める。但し、上下等の方向は、モータ１００の設置態様により変動するものであり、モータ１００の各構成の位置関係を限定するものではない。
【００１６】
モータ電磁部１１０の構成は、モータシャフト１０２を回転させることが可能な構成であれば特に限定されるものではないが、例えば次のように構成される。すなわち、モータ電磁部１１０は、固定子１０３と、回転子１０４とを有する。回転子１０４は、固定子１０３の内周側に配置される。回転子１０４は、モータシャフト１０２と同一軸心となるように、モータシャフト１０２の外周に固定されている。モータシャフト１０２は、ブラケット１０５，１０６に外輪が嵌合された軸受１０７，１０８により回転可能に支持される。固定子１０３は、フレーム１０１の内周に固定され、回転子１０４の外周と径方向に磁気的空隙を介して対向するように配置される。
【００１７】
上記構成のモータ電磁部１１０は、回転子１０４が固定子１０３に対し軸心ＡＸ周りに回転することで、モータシャフト１０２を軸心ＡＸ周りに回転させることが可能である。
【００１８】
なお、上記で説明したモータ電磁部１１０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、モータ電磁部１１０は、固定子の内周側に回転子を配置したいわゆる「インナーロータ型」として構成される場合に限定されるものではなく、固定子の外周側に回転子を配置したいわゆる「アウターロータ型」として構成されてもよい。
【００１９】
＜２．エンコーダ＞
次に、図１〜図１３を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１０の構成の一例について説明する。図１に示すように、エンコーダ１０は、モータ電磁部１１０の例えば上側に隣接して配置されている。エンコーダ１０は、ブラケット１０５に隣接して設けられた例えば有蓋円筒状のハウジング２によって覆われる。ハウジング２は、ブラケット１０５の上面に例えばボルト等により固定される。このエンコーダ１０は、光学検出機構２０と磁気検出機構３０とを備える。
【００２０】
（２−１．光学検出機構）
図１〜図４を参照しつつ、光学検出機構２０の構成の一例について説明する。図１に示すように、光学検出機構２０は、ディスク１１、メイン基板１２（第１基板の一例）、サブ基板１３（第２基板の一例）、光源１４及び受光素子１５等を有する。
【００２１】
図１に示すように、ディスク１１は、モータシャフト１０２と共に回転するように構成されている。すなわち、ディスク１１は、モータシャフト１０２に連結された磁性体１８のメイン基板１２側の表面１８ｃにモータシャフト１０２の軸心ＡＸと略同心となるように固定される。
【００２２】
ディスク１１は、例えばガラスや透明樹脂等の光を透過する材質により形成される。そして、ディスク１１の上面に光を反射する材質（例えばアルミニウム等）を蒸着等により配置することで、反射スリットが形成される。
【００２３】
なお、ディスク１１の材質や製造方法等は、特に限定されるものではない。例えば、ディスク１１を金属等の光を反射する材質により形成することも可能である。この場合、ディスク１１の上面の光を反射させない部分に反射率の低い材質（例えば酸化クロム等）を塗布等により配置することで、該材質が配置されない部分に反射スリットが形成される。なお、光を反射させない部分をスパッタリング等により粗面として反射率を低下させることで、反射スリットが形成されてもよい。
【００２４】
磁性体１８は、例えば円環状であり、メイン基板１２とは反対側の表面１８ｄの径方向略中央部に環状のつば部１８ａを有する。磁性体１８は、つば部１８ａの内側の凹部１８ｂがモータシャフト１０２の反負荷側端部に嵌合されることにより、モータシャフト１０２に連結されている。モータシャフト１０２は、磁気検出機構３０を貫通して上方に延設されている。
【００２５】
ディスク１１のメイン基板１２側の表面には、円周方向に沿って複数の反射スリット（図示せず）が配列されたトラック（図示せず）が複数本形成されている。各反射スリットは、光源１４から出射された光を反射する。トラックにおける反射スリットの配列パターンとしては、例えば、反射スリットが所定のピッチで規則的に繰り返される「インクリメンタルパターン」や、反射スリットの位置や割合等がディスク１１の１回転内で一義に定まる「シリアルアブソリュートパターン」等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２６】
メイン基板１２は、図示しない支持部材によってハウジング２に支持され、ディスク１１の上方に対向するように配置される。メイン基板１２には、モータシャフト１０２の軸心ＡＸから偏倚した位置に、上下方向に貫通した開口１２ａ（切り欠きでもよい）が形成されている。なお、メイン基板１２上の一部の電子機器は、磁界検出部１７の基板３１上の一部の電子機器と例えばケーブルにより接続されている。
【００２７】
サブ基板１３は、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａを塞ぐように配置される。このとき、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置された光源１４、複数の受光素子１５等が開口１２ａの内部に収容される。なお、この例では、サブ基板１３は開口１２ａの全体を塞いでいるが、開口１２ａの一部を覆うように配置されてもよい。
【００２８】
メイン基板１２とサブ基板１３とは、複数の連結部１９により連結される。複数の連結部１９は、サブ基板１３の縁部と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにおける開口１２ａの周囲部分とを連結する。連結部１９としては、例えばハンダを使用することができる。図２に示す例では、サブ基板１３のディスク回転方向（図２中左右方向）における両側及びディスク半径方向（図２中上下方向）における内周側の縁部には、複数の端子部２６が設けられている。図３に示すように、各端子部２６は半円筒状の凹部２６ａを有する。他方、図３に示すように、メイン基板１２の表面１２ｂには、開口１２ａの周囲の上記端子部２６に対応する位置に、端子部２７が例えば薄膜状に形成されている。サブ基板１３は、メイン基板１２の表面１２ｂ上に端子部２６が端子部２７に重なるように載置される。そして、その状態で端子部２６の凹部２６ａ近傍においてハンダが溶融され、溶融したハンダが凹部２６ａにより端子部２７上に導かれる。このようにして、連結部１９が形成され、端子部２６と端子部２７とが機械的及び電気的に連結される。
【００２９】
なお、上述の端子部２６，２７及び連結部１９の構成は一例であり、この構成に限定するものではない。例えば、サブ基板１３の縁部からアーム状の金属端子を外側に突出させ、当該金属端子とメイン基板１２の端子部２７とをハンダ付けにより接合してもよいし、サブ基板１３とメイン基板１２との端子部同士をリード線等を用いてハンダ付けにより接続してもよい。また、例えばサブ基板１３の表面に複数の端子部を形成しておき、メイン基板１２の端子部２７に形成した半田バンプによりサブ基板１３側の端子部と直接接続するフリップチップ接合方式としてもよい。さらに、ハンダ付けを行わず、例えばコネクタ等を用いてサブ基板１３の端子部とメイン基板１２の端子部とを接続する構成としてもよい。
【００３０】
光源１４は、メイン基板１２の開口１２ａの内側において、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する。受光素子１５は、開口１２ａの内側においてサブ基板１３の表面１３ａに複数配置され、ディスク１１からの反射光を受光する。複数の受光素子１５は、光源１４の周囲においてディスク回転方向に沿って配列された複数本の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２を構成する。サブ基板１３、光源１４及び複数の受光素子１５等は、光学モジュール２１としてモジュール化されている。
【００３１】
図２に示す例では、光学モジュール２１は、サブ基板１３上に、光源１４と、ディスク１１の複数のトラックに対応した複数の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２と、光量調整用の２つの調整用受光素子ＰＤとを有する。
【００３２】
光源１４には、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が使用可能である。光源１４は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として構成され、発光部から拡散光を出射する。このように点光源を使用することにより、光源１４は、対向した位置を通過するディスク１１の複数のトラックにほぼ均等に光を照射することが可能である。また、光学素子による集光・拡散を行わないため、光学素子による誤差等が生じにくく、照射領域への出射光の直進性を高める事が可能である。
【００３３】
複数の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、光源１４の周囲に配置される。具体的には、受光アレイＰＩ１及びＰＩ２は、光源１４を間に挟んだディスク半径方向内側及び外側に配置され、受光アレイＰＡ１及びＰＡ２は、受光アレイＰＩ１及びＰＩ２を間に挟んだディスク半径方向内側及び外側に配置されている。これら受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、複数の受光素子１５をディスク回転方向に沿って所定のピッチでアレイ状に並べて構成される。
【００３４】
受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、それぞれディスク１１の対応するインクリメンタルパターンの反射スリットで反射された光を受光素子１５で受光し、インクリメンタル信号を出力する。この例では、ピッチの小さい反射スリットに対応する受光アレイＰＩ２で生成されるインクリメンタル信号は、ピッチの大きい反射スリットに対応する受光アレイＰＩ１のインクリメンタル信号に比べて高分解能である。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、それぞれディスク１１の対応するアブソリュートパターンの反射スリットで反射された光を受光素子１５で受光し、アブソリュート信号を出力する。
【００３５】
調整用受光素子ＰＤは、ディスク回転方向において受光アレイＰＩ１の両側に配置され、受光アレイＰＩ１に対応したインクリメントパターンのスリットトラックで反射した光を受光する。２つの調整用受光素子ＰＤは、調整用受光素子ＰＤの信号を用いて受光量の調整が可能なように、受光量が略一定となるように形成されている。
【００３６】
また、図２及び図４に示すように、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａには、サブ基板１３と受光素子１５等を電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２８が配置されている。複数のボンディングワイヤ２８は、開口１２ａの内部に収容される。
【００３７】
また、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａには、ＩＣチップ２３が配置されている。上記受光素子１５や調整用受光素子ＰＤは、ＩＣチップ２３の半導体ウェハ２４上に形成されている。また、ＩＣチップ２３の半導体ウェハ２４上には、上記受光素子１５や調整用受光素子ＰＤ等の他、例えばオペアンプやコンパレータ等の所定の機能を備えた集積回路２５が形成されている。集積回路２５は、半導体ウェハ２４上の空いた領域、この例では受光アレイＰＡ１の両側に形成されている。
【００３８】
エンコーダ１０が備える位置データ生成部（図示せず）は、モータ電磁部１１０（モータシャフト１０２）の絶対位置を測定するタイミングにおいて、光学モジュール２１から、絶対位置を表すビットパターンをそれぞれ備えた２つのアブソリュート信号と、高インクリメンタル信号及び低インクリメンタル信号とを取得する。そして、位置データ生成部は、取得した信号に基づいて、これらの信号が表すモータ電磁部１１０の絶対位置を算出し、算出した絶対位置を表す位置データを生成する。
【００３９】
なお、上記光学検出機構２０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、ディスク１１は、磁性体１８を介してモータシャフト１０２に連結されていたが、磁性体１８を介さずにモータシャフト１０２に直接連結されてもよい。また、光学検出機構２０は、モータ電磁部１１０の上側に隣接して配置されていたが、モータ電磁部１１０の上側に例えば電磁ブレーキ等の他の構成を配置し、モータ電磁部１１０の上側に当該他の構成を介して配置されてもよい。また、アブソリュート信号を出力する受光アレイＰＡ１，ＰＡ２をいずれか一方の受光アレイのみとしてもよいし、インクリメンタル信号を出力する受光アレイを単一の分解能としてもよい。
【００４０】
（２−２．磁気検出機構）
次に、図１、図５〜図１３を参照しつつ、磁気検出機構３０の構成の一例について説明する。図１に示すように、磁気検出機構３０は、磁石１６、磁界検出部１７及び基板３１等を有する。
【００４１】
（２−２−１．基板、磁石）
基板３１は、円環状に形成されており、ハウジング２の下端部に固定されている。基板３１は、径方向中央部にモータシャフト１０２が非接触に貫通する穴部３１ａを有する。
【００４２】
磁石１６は、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側においてモータシャフト１０２と共に回転するように支持される。詳細には、図５に示すように、磁石１６は、磁性体１８のメイン基板１２とは反対側の表面１８ｄに４つ固定されている。
【００４３】
４つの磁石１６、すなわち磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは例えば板状の永久磁石である。４つの磁石１６ａ〜１６ｄは、磁性体１８の表面１８ｄの外周部寄りの位置に周方向にそれぞれ離間して配置される。ここでは、４つの磁石１６ａ〜１６ｄは、例えば周方向に等間隔（９０°間隔）に並べられている。４つの磁石１６ａ〜１６ｄは、周方向にＮ・Ｓの極性が交互に異なるように配置される。例えば、磁石１６ａがＮ極、磁石１６ｂがＳ極、磁石１６ｃがＮ極、磁石１６ｄがＳ極である。これらの磁石１６ａ〜１６ｄは、磁性体１８と基板３１との間の領域に磁界を形成する。
【００４４】
なお、図５中の二点鎖線Ｒは、磁性体１８が軸心ＡＸの周りに回転したときの、４つの磁石１６（磁石１６ａ〜１６ｄ）の回転軌跡円を表す。各磁石１６の周方向の寸法Ｄ１（各磁石１６の中心と重なる回転軌跡円Ｒ上の点における接線方向の寸法）は、所定の値に設定されている。
【００４５】
なお、磁石１６の個数は４に限定されるものではなく、他の個数としてもよい。その場合には、磁界検出部１７及び磁性部材３３，３４の個数や配置等についても適宜変更すればよい。また、磁石１６を永久磁石でない磁石（電磁石等）としてもよい。
【００４６】
（２−２−２．磁界検出部）
磁界検出部１７は、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側、詳細には、磁性体１８のメイン基板１２とは反対側に配置される。
【００４７】
図６及び図７に示すように、磁界検出部１７は、磁性素子３５及びコイル３６を有する。磁性素子３５はワイヤ状、棒状又は長板状（この例では長板状）に形成されており、コイル３６は磁性素子３５の周囲に巻回されている。
【００４８】
磁界検出部１７は、基板３１の磁性体１８側の表面に３つ設けられている。３つの磁界検出部１７、すなわち磁界検出部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、基板３１の磁性体１８側の表面に周方向にそれぞれ離間して配置され、例えば周方向に等間隔（１２０°間隔）に並べられている。各磁界検出部１７ａ〜１７ｃは、磁性素子３５の長さ方向が、その長さ方向の中点を通る半径方向の線と磁石１６の回転軌跡円Ｒとが交わる交点における接線と平行（長さ方向の中点を通る半径方向の線に対し直角）となるように位置が定められている。各磁界検出部１７ａ〜１７ｃの磁性素子３５の長さ方向の両端は、軸心ＡＸからの距離が等距離で、かつ上記回転軌跡円Ｒと重なるように位置される。各磁界検出部１７ａ〜１７ｃは、磁石１６ａ〜１６ｄにより形成された磁界を検出する。
【００４９】
なお、磁界検出部１７ａ〜１７ｃの配置形状は、軸心ＡＸ方向から見て三角形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、磁界検出部１７の数は、３つに限定されるものではなく、他の個数としてもよい。その場合には、磁石１６の個数や配置等についても適宜変更すればよい。
【００５０】
磁性素子３５は、大バルクハウゼン効果を生じる。ここで、「大バルクハウゼン効果」とは、磁性素子３５の磁化方向が、付与される外部磁界の強度がある強度を超えた時点で急激に反転する現象であり、大バルクハウゼンジャンプとも呼ばれる。
【００５１】
磁性素子３５としては、大バルクハウゼン効果が生じる磁性素子であれば特に限定されるものではなく、例えばワイヤ状の磁性素子（例えば複合磁気ワイヤ、ウィーガントワイヤ、アモルファスワイヤ等）、棒状の磁性素子、板状の磁性素子等が使用可能である。但し、説明の便宜上、以下では、磁性素子３５が複合磁気ワイヤである場合について説明する。
【００５２】
このような複合磁気ワイヤを磁性素子３５として採用している各磁界検出部１７ａ〜１７ｃにおいて、磁性素子３５に外部磁界が付与され、これにより磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化すると、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の電気信号が検出信号として出力される。磁気検出機構３０において、磁性素子３５に付与される外部磁界に相当するものは、磁石１６ａと磁石１６ｂとにより形成される磁界、磁石１６ｂと磁石１６ｃとにより形成される磁界、磁石１６ｃと磁石１６ｄとにより形成される磁界、及び磁石１６ｄと磁石１６ａとにより形成される磁界である。いずれか１つの磁性素子３５に着目すると、磁性体１８が回転することにより、これら４つの磁界が当該磁性素子３５に順次付与される。また、これら４つの磁界は、磁性素子３５の中心部及び外周部の双方の磁化方向を変化させることができるような大きな磁界ではなく、磁性素子３５の外周部の磁化方向のみを変化させることができる程度の大きさの磁界である。当該磁性素子３５と磁石１６ａ〜１６ｄとの位置関係から、当該磁性素子３５に付与される磁界が切り替わるごとに磁界の方向が切り替わるので、当該磁界が切り替わるごとに、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、これに伴い当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から検出信号が出力される。
【００５３】
また、磁気検出機構３０において、磁石１６ａ〜１６ｄは例えば９０°間隔で配置されているのに対し、磁界検出部１７ａ〜１７ｃは例えば１２０°間隔で配置されている。したがって、磁性体１８が回転する間に、磁界検出部１７ａ〜１７ｃの各々から検出信号が出力されるタイミングが重なり合うことがない。磁界検出部１７ａ〜１７ｃからそれぞれ異なるタイミングで出力される検出信号を用いて所定の処理を行うことにより、モータ１００の多回転量（回転数及び回転方向）を検出することができる。
【００５４】
（２−２−３．磁性部材）
図１に示すように、磁気検出機構３０は、磁界検出部１７を覆う磁性部材３３，３４を備える。図６に示すように、磁性部材３３，３４は、各磁界検出部１７ａ〜１７ｃに対し設けられている。磁性部材３３，３４は、例えば鉄等の磁性材料により形成され、このうち一方の磁性部材３３は、各磁界検出部１７ａ〜１７ｃの長さ方向一方側を覆い、他方の磁性部材３４は、各磁界検出部１７ａ〜１７ｃの長さ方向他方側を覆う。
【００５５】
図８は、図６中の１つの磁界検出部等を拡大して表す図である。図８に示すように、磁界検出部１７ａに設けられた磁性部材３３，３４は、基板３１の磁性体１８側の表面に配置され、基板３１に固定されている。磁性部材３３，３４は、互いに接触せず、且つ、磁界検出部１７ａとも接触しないように配置される。また、磁性部材３３，３４は、他の磁界検出部１７ｂ，１７ｃの磁性部材３３，３４のいずれとも接触しないように配置される。
【００５６】
磁性部材３３は、平板部３３ａと側板部３３ｂとを備え、磁界検出部１７ａの長さ方向一方側（図８中左側）に配置される。平板部３３ａは、磁界検出部１７ａの基板３１とは反対側において基板３１と平行に広がり、磁界検出部１７ａの長さ方向中央直近から長さ方向一方端（左方端）を超えるまでの磁界検出部１７ａの幅方向を超える領域で、磁界検出部１７ａを覆っている。側板部３３ｂは一端部が基板３１に固定され、平板部３３ａは側板部３３ｂを介して基板３１に固定されている。側板部３３ｂは、磁界検出部１７ａの長さ方向一方端の略周方向側の側方を覆う。
【００５７】
磁性部材３４は、磁界検出部１７ａの長さ方向中央を通る径方向の線に対し、磁性部材３３と線対称の形状に形成されている。磁性部材３４は、平板部３４ａと側板部３４ｂとを備え、磁界検出部１７ａの長さ方向他方側（図中右側）に配置される。
【００５８】
磁性部材３３の平板部３３ａの辺部３３Ａと磁性部材３４の平板部３４ａの辺部３４Ａは近接し、所定の寸法Ｄ２の間隙で対向する。この間隙の寸法Ｄ２と各磁石１６ａ〜１６ｄの寸法Ｄ１とは、Ｄ１がＤ２よりも大きくなるように設定されている。磁界検出部１７ａの磁性体１８に臨む側の面は、磁性部材３３の平板部３３ａと磁性部材３４の平板部３４ａとによってほぼ覆われ、磁界検出部１７ａは、平板部３３ａ及び平板部３４ａの対向する辺部３３Ａ，３４Ａ間の領域でのみ磁性体１８側に露出している。
【００５９】
他の磁界検出部１７ｂ，１７ｃの磁性部材３３，３４についても、磁界検出部１７ａの磁性部材３３，３４と同様の構成である。
【００６０】
なお、磁性部材３３，３４は、上記で説明した形状等に限定されるものではなく、磁界検出部１７の長さ方向端部の少なくとも磁石１６に対向する部分を覆う磁性部材であれば、他の形状等としてもよい。
【００６１】
（２−２−４．磁気検出機構の回転検出動作）
図９〜図１３を用いて、磁気検出機構３０の回転検出動作を説明する。なお、図９、図１１及び図１３は、図１中のＩＸ−ＩＸ矢視図であるが、説明の便宜上、モータシャフト１０２及び磁性体１８等の図示を省略している。
【００６２】
まず、図９及び図１３により、磁気検出機構３０の基本的な回転検出動作について説明する。モータ１００の回転に伴い、磁性体１８と共に磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが時計回り又は反時計回りに回転すると、磁石１６ａ〜１６ｄによって磁性体１８と基板３１との間に形成された磁界が回転する。磁界検出部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、このように回転する磁界の中で静止しているので、各磁界検出部１７ａ〜１７ｃに付与される磁界の極性が回転に伴って変化する。これにより、各磁界検出部１７ａ〜１７ｃにおいて、磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、コイル３６からパルス状の検出信号が出力される。この検出信号に基づいてモータ１００の多回転量を検出することができる。
【００６３】
ここで、磁界検出部１７ａに着目し、この動作を具体的に説明する。例えば磁界検出部１７ａの磁性素子３５がその他端部から一端部に向いた方向に磁化された状態であるときに、基板３１が反時計回りに回転したとする。これにより、図９に示すように、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの他端部に接近すると、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
【００６４】
引き続き、磁性体１８の反時計回りの回転が継続し、図１３に示すように、Ｓ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＮ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの他端部に接近すると、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
【００６５】
引き続き、磁性体１８が回転を続け、Ｎ極の磁石１６ｃが磁界検出部１７ａの一端側に接近し、かつＳ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ｃから磁石１６ｄに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
【００６６】
さらに、磁性体１８が回転を続け、Ｓ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの一端側に接近し、かつＮ極の磁石１６ｃが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ｃから磁石１６ｂに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
【００６７】
磁界検出部１７ｂ，１７ｃも、以上の磁界検出部１７ａと同様に動作する。
【００６８】
（２−２−５．磁性部材による磁界誘導機能）
次に、図９〜図１３を参照しながら、磁性部材３３，３４による磁界誘導機能について説明する。各磁界検出部１７ａ〜１７ｃの磁性部材３３，３４は、磁石１６ａ〜１６ｄにより各磁界検出部１７ａ〜１７ｃに付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成する機能を有する。
【００６９】
図９に示すように、磁性体１８が例えば反時計回りに回転し、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ｂの他端部に接近したとする。このとき、図１０に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａの一端部との間には磁性部材３３が介在し、一方、磁石１６ｂと磁界検出部１７ａの他端部との間には磁性部材３４が介在する。したがって、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束の大部分は、まず、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの一端部ではなく、磁性部材３３に進入し、磁性部材３３に進入した磁束は、磁性部材３４側に向かって磁性部材３３の平板部３３ａ中を進行する。磁界検出部１７ａの長さ方向中間部において磁性部材３３と磁性部材３４とは互いに離れているので、磁性部材３３の平板部３３ａ中を進行した磁束は、磁性部材３４に接近するものの磁性部材３４へは直接進入せず、磁界検出部１７ａの中間部の一端側（図１０中左側）寄りの部分に進入する。磁界検出部１７ａの中間部において一端側寄りの部分に進入した磁束は、磁界検出部１７ａの中間部を他端側へ向かって進行し、磁界検出部１７ａの中間部の他端側（図１０中右側）寄りの部分に到達する。磁界検出部１７ａの中間部の他端側寄りの部分に到達した磁束は、磁界検出部１７ａから離脱して磁性部材３４に進入する。磁性部材３４に進入した磁束は、磁石１６ｂに向かって磁性部材３４の平板部３４ａ中を進行し、磁性部材３４から磁石１６ｂに到達する。
【００７０】
このように、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつ磁石１６ｂが磁界検出部１７ｂの他端部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁界が磁性部材３４，３４により磁界検出部１７ａの中間部に誘導され、図１０中、実線の矢印曲線で示すように、磁石１６ａから磁性部材３３の平板部３３ａ、磁界検出部１７ａの中間部、磁性部材３４の平板部３４ａ、磁石１６ｂの順に進む磁路が形成される。この結果、当該磁界の大部分が磁界検出部１７ａの中間部に付与されるので、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部の磁束密度と比較して高くなる。
【００７１】
また、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部において磁性体１８に臨む部分を含む広い領域が磁性部材３３，３４の平板部３３ａ，３３ｂにより覆われており、さらに、磁界検出部１７ａの一方端面（左方端面）及び他方端面（右方端面）が磁性部材３３，３４の側板部３３ｂ，３４ｂにより覆われている。これにより、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの他端部に接近した場合、磁界検出部１７ａの周囲であって磁性部材３３，３４により覆われた内側の空間に、図１０中、破線の矢印曲線で示すように、磁界検出部１７ａの一端側から他端側に向かう磁束の磁路が形成される。この磁束は、磁性素子３５の中間部だけでなく、磁性素子３５の一端部及び他端部にも付与される。この場合、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束のうち、その大部分は図１０中の実線の矢印曲線で示す磁路を進行するので、破線の矢印曲線で示す磁束の密度は、実線の矢印曲線で示す磁束の密度よりも小さい。したがって、破線の矢印曲線で示した磁束の磁界検出部１７ａへの付与によって、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度を一端部及び他端部の磁束密度よりも高い状態を保持したまま、磁界検出部１７ａ全体の磁束密度を増加することができる。
【００７２】
以上のような磁束が磁界検出部１７ａに付与されることにより、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部は、図１０中の白抜きの矢印が示す方向、すなわち磁性素子３５の一端部から他端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の他端部から一端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。
【００７３】
続いて、図１１に示すように、磁性体１８が図９及び図１０の状態から反時計回りにさらに４５°回転し、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、図１２に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａとの間の距離よりも、磁石１６ａと磁性部材３３との間の距離の方が短いので、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの中間部ではなく、磁性部材３３に進入する。磁性部材３３に進入した磁束は、磁石１６ｄ側に向かって磁性部材３３中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部１７ａに進入することを抑制することができる。また、図１１に示すように、磁界検出部１７ａ側の磁性部材３３と磁界検出部１７ｃ側の磁性部材３４とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材３３を進行した磁束の大部分は磁界検出部１７ｃ側の磁性部材３４へ進入しない。
【００７４】
また、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、図１２に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａとの間の距離よりも、磁石１６ａと磁性部材３４との間の距離の方が短いので、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの中間部ではなく、磁性部材３４に進入する。磁性部材３４に進入した磁束は、磁石１６ｂ側に向かって磁性部材３４中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部１７ａに進入することを抑制することができる。また、図１１に示すように、磁界検出部１７ａ側の磁性部材３４と磁界検出部１７ｂ側の磁性部材３３とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材３４を進行した磁束の大部分は磁界検出部１７ｂ側の磁性部材３３へ進入しない。
【００７５】
このように、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｄ，１６ｂに向かう磁束が、磁性部材３３，３４により磁界検出部１７ａに進入するのを避けるように誘導される。この結果、当該磁界における磁束の大部分は磁界検出部１７ａには進入しない。したがって、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向は変化せず、図１２中の磁化方向を示す白抜きの矢印は、図１０中の磁化方向を示す白抜きの矢印と同じになる。よって、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の検出信号が出力されることはない。
【００７６】
続いて、図１３に示すように、磁性体１８が図１１及び図１２の状態から反時計回りにさらに４５°回転し、Ｓ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＮ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁界は、磁性部材３４，３３により誘導され、図１０中の実線の矢印曲線及び破線の矢印曲線で示す磁路の経路を逆方向に辿る。すなわち、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁性部材３４、磁界検出部１７ａの中間部、磁性部材３３の順に進行し、磁石１６ｄに到達する。この結果、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分が磁界検出部１７ａの中間部に付与されるので、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部の磁束密度と比較して高くなる。さらに、磁界検出部１７ａの周囲であって磁性部材３３，３４により覆われた内側の空間に、磁界検出部１７ａの他端側から一端側に向かう比較的密度の小さい磁束による磁路が形成される。この結果、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部又は他端部の磁束密度よりも高い状態が保持されたまま、磁界検出部１７ａ全体の磁束密度が増加する。
【００７７】
このような磁束が磁界検出部１７ａに付与されることにより、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部は、磁性素子３５の他端部から一端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の一端部から他端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。
【００７８】
以上より、磁性部材３３，３４の磁界誘導機能によれば、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときには、これらの磁石１６により形成される磁束が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部よりも中間部を通過するように磁束を誘導することができる。また、磁石１６が磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、この磁石１６により形成される磁束が磁界検出部１７ａに進入するのを抑制することができる。
【００７９】
これにより、互いに極性の異なる一対の磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の主に中間部の磁束密度を高くすることができる。一方、磁石１６が磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁束密度を全体に亘って低くすることができる。したがって、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７の一端部及び他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁束密度を高くすることができる。それゆえ、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁性素子３５の磁化方向を変化させることができる。すなわち、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近していない期間に、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向が変化するのを防止することができる。
【００８０】
なお、本実施形態は、エンコーダ１０が、例示したような大バルクハウゼン効果を生じる磁界検出部１７を備えた磁気検出機構３０を有する場合に、バッテリレスのエンコーダを実現できることから、磁気検出機構３０の構成・動作・機能について詳しく説明した。しかしながら、磁気検出機構３０の構成はこの例に限定されるものではなく、多回転量を検出可能な磁気検出機構（例えばＭＲ素子等の磁気抵抗素子を備えた磁気検出機構）であれば、本実施形態は同様の作用効果を奏し得る。さらには、磁気検出機構がないエンコーダであってもエンコーダの軸方向寸法を短縮し得るため、本実施形態は同様の効果を奏し得る。
【００８１】
また以上において、メイン基板１２に開口１２ａを形成し、サブ基板１３の光源１４及び受光素子１５が当該開口１２ａを介してディスク１１に対し光を出射すると共に反射光を受光する構成が、第２基板を第１基板のディスクとは反対側の表面に配置する手段の一例に相当する。
【００８２】
＜３．本実施形態による効果の例＞
以上説明したように、本実施形態のエンコーダ１０は、モータシャフト１０２と共に回転するディスク１１と、ディスク１１に対向して配置され、開口１２ａが形成されたメイン基板１２と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａの少なくとも一部を覆うように配置されたサブ基板１３と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する光源１４と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１からの反射光を受光する受光素子１５とを有する。これにより、次の効果を奏する。
【００８３】
すなわち、一般に反射型エンコーダの軸方向寸法の中では、光学モジュール２１の光源１４又は受光素子１５とディスク１１との間の光学的ギャップが占める割合が比較的高い。このため、図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のように、メイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにサブ基板１３が配置され、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに光源１４と受光素子１５等が配置される場合には、メイン基板１２とディスク１１間の距離Ｌ（メイン基板１２上面とディスク１１上面間の距離）が大きくなり、エンコーダ１０’の軸方向寸法が大きくなってしまう。しかしながら、エンコーダ１０’の薄型化のために光学的ギャップＧ（光源１４とディスク１１間の距離）を変更すると、エンコーダ１０’の光学系の設計の全面的な見直しが必要となり、例えば新規開発と同等のコストや開発期間が必要となる可能性がある。
【００８４】
本実施形態のエンコーダ１０では、図１４Ｂに示すように、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにサブ基板１３が配置され、メイン基板１２の開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに光源１４と受光素子１５が配置される。これにより、光源１４及び受光素子１５をメイン基板１２の開口１２ａの内側に配置できるので、光学的ギャップＧを変更することなく、メイン基板１２とディスク１１との距離Ｌを上記比較例の場合よりも大幅に短縮することができる。その結果、コストや開発期間の増大を招くことなく、エンコーダ１０の軸方向寸法を短縮することができる。
【００８５】
また、本実施形態において、サブ基板１３が開口１２ａを塞ぐように配置され、エンコーダ１０が、サブ基板１３の縁部とメイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにおける開口１２ａの周囲部分とを連結する、複数の連結部１９を有する場合には、次の効果を奏する。
【００８６】
例えば、サブ基板１３をメイン基板１２にハンダ付けする場合、図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’では、光源１４及び受光素子１５が露出されるメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにおいてハンダ付けを行なわなければならず、フラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着し易い。フラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着すると、エンコーダの検出精度に影響を与える可能性がある。このため、異物の付着を防止するために、例えばハンダ付けを行う際に光源１４や受光素子１５を覆うカバーを設置するのが好ましい。
【００８７】
本実施形態では、サブ基板１３がメイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａを塞ぐように配置されると共に、表面１２ｂ側においてサブ基板１３の縁部と開口１２ａの周囲部分とが複数の連結部１９により連結される。これにより、サブ基板１３で開口１２ａを塞ぎつつ、光源１４及び受光素子１５が開口１２ａを通して露出されるメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃとは反対側の表面１２ｂにおいて連結作業ができるので、他の部品等とのクリアランスが確保できるなど連結作業の作業性が向上する。また、連結部１９としてハンダを使用することができるので、ハンダから生じ得るフラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着するのを防止し、検出精度が低下するのを防止できる。さらに、異物の付着を防止するための上記カバー等の部品が不要となるので、製造工程を簡素化できると共にコストを削減できる。
【００８８】
また、本実施形態において、エンコーダ１０が、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側においてモータシャフト１０２と共に回転するように支持された磁石１６と、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側に配置され、磁石１６の磁界を検出する磁界検出部１７とを有する場合には、次の効果を奏する。
【００８９】
すなわち、磁界検出部１７で磁石１６の磁界を検出することにより、モータ１００の多回転量を検出できる。また、多回転量を検出するエンコーダ１０では、モータ電磁部１１０や磁石１６からの漏れ磁束により例えば光学モジュール２１の電子回路に誘導起電力が生じる等により、検出精度に影響が生じる可能性がある。本実施形態では、光学モジュール２１がメイン基板１２の開口１２ａ内の奥まった位置に配置されるので、例えば図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のように光学モジュール２１がメイン基板１２のディスク１１側に突出して配置される場合に比べて、上記漏れ磁束の影響を低減することができる。
【００９０】
また、本実施形態において、磁界検出部１７が、大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子３５及びコイル３６を備え、長さ方向が磁石１６の回転軌跡円Ｒの接線方向と平行となるように配置される場合には、次の効果を奏する。
【００９１】
すなわち、上記構成により、磁界検出部１７から出力されたパルス信号を用いて電圧を生成し、当該電圧を用いて電子回路を起動し、多回転量を検出することが可能である。したがって、外部電源から電源電圧が供給されない場合であっても、消費電力を自己発電できるため、バックアップ用電源（例えばバッテリ等）を省略したバッテリレスのエンコーダを実現できる。
【００９２】
また、本実施形態において、エンコーダ１０が、モータシャフト１０２に連結され、メイン基板１２側の表面１８ｃにディスク１１が固定されると共に、メイン基板１２とは反対側の表面１８ｄに磁石１６が固定された、磁性体１８を有する場合には、次の効果を奏する。
【００９３】
すなわち、上記構成により、ディスク１１と磁石１６とを共通の支持体である磁性体１８によって支持できるので、個別に支持体を設ける場合に比べてさらなる薄型化が可能となる。また、部品数やコストを低減できる。さらに、磁性体１８によりモータ電磁部１１０や磁石１６から光学モジュール２１側へ漏れる漏れ磁束を低減できるので、漏れ磁束が検出精度に与える影響をさらに低減することができる。また、磁石１６を磁性体１８に固定することで、磁石１６の磁路を形成して磁界を集中させることができるので、磁界検出部１７による検出精度を向上できる。
【００９４】
また、本実施形態において、エンコーダ１０が、メイン基板１２の開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、半導体ウェハ２４上に受光素子１５及び所定の機能を備えた集積回路２５が形成されたＩＣチップ２３を有する場合には、次の効果を奏する。
【００９５】
すなわち、メイン基板１２が基板の両面に電子部品を実装される両面実装型の基板である場合、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにサブ基板１３を配置し、メイン基板１２の開口１２ａを介してディスク１１に光を出射及び受光する構成とすることで、メイン基板１２の表面１２ｂの実装面積が低下するという課題がある。
【００９６】
本実施形態では、半導体ウェハ２４上に受光素子１５及び所定の機能を備えた集積回路２５が形成されたＩＣチップ２３をサブ基板１３に実装することで、例えばオペアンプやコンパレータ等の回路機能を光学モジュール２１に持たせることができる。これにより、メイン基板１２の表面１２ｂにおける光学モジュール２１に対応する位置に実装される電子部品の機能を光学モジュール２１に持たせることが可能となるので、メイン基板１２の実装面積が低下することによる影響を低減することができる。
【００９７】
また、本実施形態において、エンコーダ１０が、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、サブ基板１３と受光素子１５とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２８を有する場合には、次の効果を奏する。
【００９８】
すなわち、一般にボンディングワイヤ２８は非常に細く強度が弱いため、仮に図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のようにメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにサブ基板１３を配置する場合、表面１２ｃにおいてディスク１１側に露出されるボンディングワイヤ２８の周囲に、例えば図１４Ａに示すように保護用の部材（例えば枠基板９）を設置してボンディングワイヤ２８を保護するのが好ましい。
【００９９】
本実施形態では、ボンディングワイヤ２８をメイン基板１２の開口１２ａの内側に収容できるので、枠基板９を使用しなくてもボンディングワイヤ２８を保護することができる。したがって、枠基板９が不要となるので、構成を簡素化でき、コストを低減できる。
【０１００】
また、本実施形態のモータ１００によれば、軸方向寸法を短縮できるエンコーダ１０を有するため、モータ全体を軸方向に小型化できる。
【０１０１】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【０１０２】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【０１０３】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１０４】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０          モータ用エンコーダ
１１          ディスク
１２          メイン基板（第１基板の一例）
１２ａ        開口
１２ｂ        表面
１３          サブ基板（第２基板の一例）
１３ａ        表面
１４          光源
１５          受光素子
１６          磁石
１７          磁界検出部
１８          磁性体
１８ｃ        表面
１８ｄ        表面
１９          連結部
２４          半導体ウェハ
２３          ＩＣチップ
２５          集積回路
２８          ボンディングワイヤ
３５          磁性素子
３６          コイル
１００        モータ
１０２        モータシャフト
１１０        モータ電磁部
Ｒ            回転軌跡円
【図１】
2017046854.tif 000003
【図２】
2017046854.tif 000004
【図３】
2017046854.tif 000005
【図４】
2017046854.tif 000006
【図５】
2017046854.tif 000007
【図６】
2017046854.tif 000008
【図７】
2017046854.tif 000009
【図８】
2017046854.tif 000010
【図９】
2017046854.tif 000011
【図１０】
2017046854.tif 000012
【図１１】
2017046854.tif 000013
【図１２】
2017046854.tif 000014
【図１３】
2017046854.tif 000015
【図１４Ａ】
2017046854.tif 000016
【図１４Ｂ】
2017046854.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月21日(2016.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内において、モータシャフトと共に回転するディスクと、
前記ハウジング内において、当該ハウジングの軸方向一方側の壁面よりも軸方向他方側でかつ前記ディスクの前記軸方向一方側に対向して配置され、開口が形成された第１基板と、
前記第１基板のうち、前記ディスクとは反対側となる前記軸方向一方側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、
前記第１基板の前記開口に収容されるように、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、
前記第１基板の前記開口に収容されるように、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、
を有する
ことを特徴とするモータ用エンコーダ。
【請求項２】
前記第２基板は、
前記開口を塞ぐように配置され、
前記モータ用エンコーダは、
前記第２基板の縁部と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面における前記開口の周囲部分とを連結する、複数の連結部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項３】
前記ディスクの前記第１基板とは反対側において前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
前記ディスクの前記第１基板とは反対側に配置され、前記磁石の磁界を検出する磁界検出部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項４】
前記磁界検出部は、
大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子及びコイルを備え、長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項５】
前記モータシャフトに連結され、前記第１基板側の表面に前記ディスクが固定されると共に、前記第１基板とは反対側の表面に前記磁石が固定された、磁性体をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項６】
前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、半導体ウェハ上に前記受光素子及び所定の機能を備えた集積回路が形成されたＩＣチップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項７】
前記開口の内側において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記第２基板と前記受光素子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項８】
モータシャフトと、
前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダと、を有する
ことを特徴とするモータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ハウジングと、前記ハウジング内において、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ハウジング内において、当該ハウジングの軸方向一方側の壁面よりも軸方向他方側でかつ前記ディスクの前記軸方向一方側に対向して配置され、開口が形成された第１基板と、前記第１基板のうち、前記ディスクとは反対側となる前記軸方向一方側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、前記第１基板の前記開口に収容されるように、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、前記第１基板の前記開口に収容されるように、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、を有するモータ用エンコーダが適用される。
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月6日(2017.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内において、モータシャフトと共に回転するディスクと、
前記ハウジング内において、当該ハウジングの軸方向一方側の壁面よりも軸方向他方側でかつ前記ディスクの前記軸方向一方側に対向して配置され、開口が形成された第１基板と、
前記開口の少なくとも一部を覆うように前記第１基板に連結された第２基板と、
前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、
前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、
前記第１基板の表面に設けられた複数の第１端子部と、
前記第２基板の表面に設けられた複数の第２端子部と、
連結された前記第１基板及び前記第２基板の前記ディスクとは反対側となる前記軸方向一方側に露出して設けられ、直角に重ねられた前記第１端子部と前記第２端子部とを連結する、ハンダで構成された複数の連結部と、
を有する
ことを特徴とするモータ用エンコーダ。
【請求項２】
前記第２基板は、
前記開口を塞ぐように配置され、
前記複数の連結部は、
前記第２基板の縁部に設けられた前記第２端子部と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面における前記開口の周囲部分に設けられた前記第１端子部とを連結する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項３】
前記ディスクの前記第１基板とは反対側において前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
前記ディスクの前記第１基板とは反対側に配置され、前記磁石の磁界を検出する磁界検出部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項４】
前記磁界検出部は、
大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子及びコイルを備え、長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項５】
前記モータシャフトに連結され、前記第１基板側の表面に前記ディスクが固定されると共に、前記第１基板とは反対側の表面に前記磁石が固定された、磁性体をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項６】
前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、半導体ウェハ上に前記受光素子及び所定の機能を備えた集積回路が形成されたＩＣチップをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項７】
前記開口の内側において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記第２基板と前記受光素子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
【請求項８】
モータシャフトと、
前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダと、を有する
ことを特徴とするモータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、ハウジングと、前記ハウジング内において、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ハウジング内において、当該ハウジングの軸方向一方側の壁面よりも軸方向他方側でかつ前記ディスクの前記軸方向一方側に対向して配置され、開口が形成された第１基板と、前記開口の少なくとも一部を覆うように前記第１基板に連結された第２基板と、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、前記第２基板の前記ディスク側となる前記軸方向他方側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、前記第１基板の表面に設けられた複数の第１端子部と、前記第２基板の表面に設けられた複数の第２端子部と、連結された前記第１基板及び前記第２基板の前記軸方向一方側に配置され、前記第１端子部と前記第２端子部とを連結する、ハンダで構成された複数の連結部と、を有するモータ用エンコーダが適用される。
【国際調査報告】
2017046854.tif 000018
2017046854.tif 000019
2017046854.tif 000020
2017046854.tif 000021