(57)【要約】【課題】小型、軽量で分解能を充分に向上させることができる磁気式エンコーダ用磁気媒体を提供する。【解決手段】０．１から２ｍｍ厚のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質磁性体を用い、円盤状の半硬質磁性体の円盤面に磁極を等間隔に円周状に配し、磁極は凸形状にハーフエッチングした部位としない部位とで構成する。ハーフエッチングされた部位とされない部位で異なる極性に着磁することで、狭ピッチで磁界分布が急峻な磁気媒体を得る。【選択図】      図１
2004317452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁極を円盤面に備えた磁気媒体と、前記磁極群の移動軌跡と対向するように配された磁気センサーとを備えた磁気式エンコーダであって、Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体で構成された、前記磁気媒体の円盤面に凸形状の磁極を等間隔に円周状に配したことを特徴とする磁気式エンコーダ用磁気媒体。
【請求項２】
Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体で構成された、前記磁気媒体の円盤面に凸形状の磁極を等間隔に円周状に２周配し、外周側の磁極の間に内周側の磁極を設けたことを特徴とする磁気式エンコーダ用磁気媒体。
【請求項３】
円盤状の磁気媒体の外径が２５．４ｍｍ（１インチ）以下で、磁気媒体が一回転で５００パルス以上の磁気信号を有することを特徴とする請求項１および２に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体。
【請求項４】
円盤面の凸形状の少なくとも磁極周辺の凹部を樹脂等で埋めて、磁極面を平坦化したことを特徴とする請求項１から３に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体。
【請求項５】
シート状のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体にエッチングマスクを形成する工程、磁極の周囲をハーフエッチング行い磁極を凸形状にする工程、シートから円盤状に移動体を切り離すとともに移動体を固定するための孔等を設けるためのエッチングマスク形成とエッチングする工程、半硬質磁性体を着磁する工程を備えることを特徴とする請求項１から３に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体の製造方法。
【請求項６】
シート状のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体にエッチングマスクを形成する工程、磁極の周囲をハーフエッチング行い磁極を凸形状にする工程、シートから円盤状に移動体を切り離すとともに移動体を固定するための孔等を設けるためのプレス工程、半硬質磁性体を着磁する工程を備えることを特徴とする請求項１から３に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体の製造方法。
【請求項７】
シート状のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体にエッチングマスクを形成する工程、磁極の周囲をハーフエッチング行い磁極を凸形状にする工程、シートから円盤状に移動体を切り離すとともに移動体を固定するための孔等を設けるためのエッチングマスク形成とエッチングする工程、少なくとも磁極周辺の凹部に樹脂を塗布、硬化する工程、半硬質磁性体を着磁する工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体の製造方法。
【請求項８】
シート状のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体にエッチングマスクを形成する工程、磁極の周囲をハーフエッチング行い磁極を凸形状にする工程、少なくとも磁極周辺の凹部に樹脂を塗布、硬化する工程、シートから円盤状に移動体を切り離すとともに移動体を固定するための孔等を設けるためのプレス工程、半硬質磁性体を着磁する工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の磁気式エンコーダ用磁気媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の磁極が着磁された回転体の変位を磁気センサーによって検出する磁気式エンコーダとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気式ロータリーエンコーダ９０においては、磁極列を備えた回転磁気媒体９１の変位を磁気センサー９２により検出する構成とされるものであり、その一例を図９に示す。図９ａ）は回転する磁気媒体９１の外周面に着磁し、磁気センサー９２で回転を検出するものである。図９ｂ）は、回転する磁気媒体９１の円盤面に着磁し、磁気センサー９２で回転を検出するものである。
【０００３】
例えばパソコン用インク吐出型（インクジェット型）プリンターの紙送り機構に用いられているエンコーダは光学式が多かったが、近年染料インキから発色性の良い顔料インキが増えてきたため、インキ飛散による位置検出エラーに対し信頼性の高い磁気式の要求が多くなってきている。紙送り機構に用いられているエンコーダは、配置空間の制限から、主に図９ｂ）の回転する磁気媒体の円盤面に着磁したものが主に検討されている。モーター等に用いられるエンコーダも、使用環境によって油やごみの付着による位置検出エラー発生があるため、光学式ではなく磁気式が多く用いられている。
【０００４】
プリンターの紙送り機構について、図９ｂ）を用いて説明する。回転するシャフト９３に円盤状の磁気媒体９１を固定して、磁気媒体９１に対向して磁気センサー９２が設けられている。シャフト９３には紙送り用のローラー９４が設けられ、ローラー９４と紙の摩擦力で紙が所定量送り出される機構となっている。ローラー９４の回転移動量をエンコーダ９０で制御するものである。吐出インク径は８μｍ程度であるので、紙送り機構に求められる送り精度（分解能）は５μｍと厳しいものである。また、着磁も従来の磁気媒体と同様にＮＳＮＳと異極を交互に着磁する。また、取付け空間の制限から磁気媒体の直径も２５．４ｍｍ（１インチ）以下が求められており、自ずと狭着磁ピッチとなってくる。磁気センサーは狭ピッチで弱磁界を検出する必要があるため、磁気により電気抵抗が変化し、その電気抵抗の変化を電圧として取り出す磁気抵抗効果型が主に用いられている。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
高分解能だけでなくパソコン用プリンターであるので小型軽量が要求される。磁気媒体にハードフェライトを用いた場合、ハードフェライトは脆いため余り薄くできないため、一体物で製作すると重量が重くなると言う欠点がある。また、着磁ヘッドの寸法上の制約などから着磁ピッチを微細に設定することは困難であった。この欠点を補うため、特開平５−５２５８４公報に、図１０ａ）に示すように円盤状永久磁石１０１に配列された孔１０３を有する高透磁率の円板１０２を貼付け、孔部から高透磁率材に沿って、磁界の強弱を得る方法が開示されている。高透磁率の円板を貼り付けることで機械的強度が上がると言う利点もある。これに、似た方法として図１０ｂ）に示すように円盤状の高透磁率材１０４に所定のピッチで孔を空け、その孔部分に永久磁石粉末１０５を樹脂に混練して充填する方法もある。高透磁率材の孔に永久磁石粉末１０５を充填する方法は、磁気媒体の薄型化、軽量化は図れるが、狭ピッチにすると永久磁石の粒の大きさ、充填度合いのばらつきによって磁界強度がばらつくと言う問題があった。結果的に、ロータリーエンコーダとして小型、軽量化できても、分解能が低くなると言う欠点があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型、軽量で分解能を充分に向上させることができる磁気式エンコーダ用磁気媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気式エンコーダは、複数個の磁極を円盤面に備えた磁気媒体と、前記磁極群の移動軌跡と対向するように配された磁気センサーとを備え、磁気媒体はＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体で構成され、磁気媒体の円盤面に凸形状の磁極を等間隔に円周状に配することが望ましい。
【０００８】
半硬質磁性体は、Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の合金で、圧延加工で０．１〜２ｍｍの帯状にした材料を使用することが良い。シャフトに直接取り付けるには、変形等を考え、０．２ｍｍ以上厚を使用することがより好ましい。磁気特性は、残留磁束密度Ｂｒが０．８〜１．２（Ｔ）、保磁力Ｈｃが４〜５０（ｋＡ／ｍ）のものを用いることができる。凸形状の磁極の幅、高さ、長さ等から決まるパーミアンス係数から、最適な磁気特性を有する半硬質磁性材を選定することができるものである。
【０００９】
凸形状の磁極の高さは０．０２ｍｍ以上とすることで、磁極から出る磁界分布を急峻にする事ができる。一般に酸化物磁性体に比べ金属磁性体は結晶粒径が大きいため、着磁間隔の制限や磁界分布の急峻性が得難く、本発明のように磁極を凸形状にすることが着磁間隔を狭く、磁界分布を急峻にする上で有効な手段である。凸形状の磁極は初期の板厚の半硬質磁性材のから突き出すのではなく、磁極の周辺を凹形状に凹ますことで実現することが好ましい。凹ますのは磁極の周辺のみとして、少なくともシャフトに取り付ける部位は初期の板厚のままとすることで強度が確保でき、シャフトに取り付けた時の変形を最小限にする事ができる。
【００１０】
凸形状の磁極の上面形状は磁気センサーの感磁部形状に合わせ、円形、方形、台形、扇形等を選定することができる。磁極の壁面は略直角に形成されていることが好ましいが、±２０度程度の傾斜があっても構わないものである。
【００１１】
磁極の外周側端部は、磁気媒体の外周より少なくとも１０μｍ以上中心側に引込んでいることが好ましい。磁極の外周側端部を磁気媒体の外周と合わせると、外周をエッチングやプレスで加工したとき、磁極の外周側端部側面の変形を起こすことがある。磁極の変形は磁界の乱れや磁界強度に影響することがあるため、好ましくないものである。エッチングマスクの位置ずれやプレスでの位置ずれを考慮すると、５０μｍ以上引込んでいることがより好ましい。１ｍｍ以上引込ますことも可能であるが、円周が小さくなり磁極ピッチが小さくなることと、材料が無駄となるだけでなく磁気媒体の小型化を阻害することとなるため、好ましいとは言えない。
【００１２】
本発明の磁気式エンコーダは、複数個の磁極を円盤面に備えた磁気媒体と、前記磁気媒体の磁極群の移動軌跡と対向するように配された磁気センサーとを備え、磁気媒体はＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体で構成され、磁気媒体の円盤面に凸形状の磁極を等間隔に円周状に２周配し、外周側の磁極の間に内周側の磁極を設けたことを特徴とする。
【００１３】
外周側の磁極の間に内周側の磁極を配する２列とすることで、１列配置に比べ凹部の間隔を大きくすることができるため、凹部形成が容易になるだけでなく隣り合う磁極の磁界の影響が少なくなり、磁界分布が急峻になると言う効果が得られる。しかし、外周側および内周側の磁極の磁界を検知する磁気センサーが必要となり、磁気センサーの小型化、低価格化には反する点はいがめないが、より高い性能を要求される磁気媒体には有用である。磁極の上面形状は外周側と内周側で同一にしても良いし変える事もできる。当然の事であるが、外周側と内周側では円周が異なるので、磁極の大きさ、間隔は異なる様に作る必要がある。
【００１４】
本発明の磁気式エンコーダ用磁気媒体は、円盤状の磁気媒体の外径が２５．４ｍｍ（１インチ）以下で、磁気媒体が一回転で５００パルス以上の磁気信号を有することが望ましい。
【００１５】
磁気媒体の外径が大きくなるほど、磁極のピッチが一定であれば発生させるパルス数は増え、パルス数が一定なら磁極のピッチは大きくなることは、容易に理解できることである。しかし、磁気媒体の外径を小さくしてかつ、パルス数を増やすことは容易ではない。例えばパソコン用プリンターでは、取付け容積の関係から磁気媒体の外径は最大でも２５．４ｍｍ（１インチ）が望まれ、更に小型化の要求は強まっている。他のモーターに使用する場合も、小型であることが望まれているのは言うまでもない。パルス数は電気的に逓倍化することもできるが、せいぜい４逓倍程度であるため、できる限り磁気媒体の発生パルス数を上げることが望まれており、磁気媒体１回転で最低５００パルス以上であることが望ましい。
【００１６】
本発明の磁気エンコーダの磁気媒体は、円盤面の凸形状の少なくとも磁極周辺の凹部を樹脂等で埋めて、磁極面を平坦化することが望ましい。
【００１７】
磁気媒体が回転すると空気の乱れが起こり特に凸部等があると風切り音が発生する。プリンターの紙送り機構に用いる場合は、磁気媒体の回転速度は遅いので特に問題にする必要はないが、高速回転する部位に用いる場合は問題となることがある。風切り音を防止するため磁極周辺の凹部に非磁性の樹脂等を埋めて、磁気媒体表面を平坦化することが望ましい。凹部を埋めることで、ごみ等の付着を防ぐこともできる。
【００１８】
磁気媒体と磁気センサーは数μｍから数１０μｍの間隔を持って対向配置されることが多いが、間隔を正確に保つことが難しいため、磁気センサーもしくは磁気媒体に間隔分の摺動性の高い非磁性材を付加し、磁気センサーと磁気媒体を接触させる方法が主流となって来ている。磁気媒体の磁極が凸となっていると磁気センサー表面に付加した摺動性の高い非磁性材を削り取ってしまうことになる。そのため、磁極周辺の凹部を樹脂等で埋めて平坦化することは、非常に有効である。
【００１９】
磁極周辺の凹部を埋める樹脂は摺動性の良い、フッ素系、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンポリ四フッ化エチレン）系、ポリアミド（ナイロン）系等の樹脂を用いることが好ましい。樹脂は少なくとも磁極上面と同一高さになるよう付加する必要があるが、磁極上面より高くても構わないものである。磁気媒体と磁気センサーの間隔に相当する分磁極上面より凸にすることで、磁気媒体と磁気センサーの間隔を容易に得ることができる。もちろん、磁極上面にも同間隔に相当する厚みで樹脂を付加することがより好ましいものである。磁気センサーの表面にも高摺動性の材質を付加したものとの組合わせることも可能であり、磁気センサー側に付加した高摺動性材の厚み分だけ、磁極上面から凸にする樹脂を減らすことで、磁気媒体と磁気センサーの間隔は維持することができるものである。
【００２０】
少なくとも磁極周辺の凹部を埋める樹脂の付加方法は次の方法を取ることができる。液状の樹脂を塗布した後硬化する方法やインジェクションモールドを行う方法、成形した樹脂を磁気媒体に接着する方法、平板を樹脂で接着し接着材で凹部を埋める方法等から選ぶことが可能である。
【００２１】
本発明の磁気式エンコーダ用磁気媒体は、シート状のＦｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系の半硬質磁性体にエッチングマスクを形成する工程、磁極の周囲をハーフエッチング行い磁極を凸形状にする工程、シートから円盤状に移動体を切り離すとともに移動体を固定するための孔等を設けるためのエッチングマスク形成とエッチングする工程、半硬質磁性体の熱処理、半硬質磁性体を着磁する工程を備えることを特徴とする。
【００２２】
板状の半硬質磁性体にフォトレジストを塗布、現像し、凹部にする部位以外をフォトレジストでカバーする。化学エッチング液は一般の金属のエッチング液を用いることができるが、Ｆｅ−Ｍｎ系は鉄用の塩化第２鉄のエッチング液、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ系はステンレス用の塩化第２鉄のエッチング液や塩化第２鉄と硝酸のエッチング液、塩酸と硝酸、水からなるエッチング液を用いることが好ましい。エッチング量は、エッチング液の温度、エッチング時間等で制御する。磁極周囲のハーフエッチングが終了した時点で水洗しエッチング液を除去した後、フォトレジストを除去する。再度フォトレジストを設け、エッチングを行いシャフトを挿入する孔、外周を形成し、板状の半硬質磁性体から磁性媒体形状を切り離す。切り離された磁性媒体に熱処理を加えたのち、磁性媒体の厚み方向に着磁することで、磁気式エンコーダ用磁性媒体を得る。フォトレジストは液状のものやシート状のものを用いることができる。
【００２３】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質材は、プレス金型を用い磁極部周辺を凹にすることも可能であるが、狭ピッチの磁極になるとプレス金型は非常に金額が高くなることや、金型の消耗を考えると、フォトレジストと化学エッチングを組み合わせた方式の方が好ましいものである。
【００２４】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質材は、熱処理を行うと表面の耐食性が著しく上がり、エッチングレートが極端に落ちてしまうためエッチングした後で熱処理することが好ましい。Ｆｅ−Ｍｎ系半硬質材は、熱処理の後でエッチングを行うこともできる。
【００２５】
磁極周囲のハーフエッチングが終了した後、板状の半硬質磁性体から磁性媒体形状に切り出すのに、エッチングを使わず機械プレスで打ち抜くこともできる。板厚が厚いとエッチングでは、板厚方向の形状が不安定になるだけでなくエッチング時間がかかるためコストアップになる。そのため、シャフトを通す孔と磁性媒体の外周はプレスで打ち抜き形成をすることができる。磁極と内外周の同芯度が特に必要となる場合は、エッチングを選択することも可能である。プレス以外に、レーザーやワイヤーソーを用いることも可能である。もちろん、板状の半硬質磁性体から磁性媒体形状に切り出すのにエッチングと機械プレスや他の方法を組合わせることも可能である。
【００２６】
磁気媒体の少なくとも磁極周辺に樹脂を埋め込む工程を付加することも出来る。樹脂の埋め込み工程は、半硬質磁性材の熱処理の後に行うことが必要である。シート状で磁気媒体に切り離す前に樹脂塗布しても良いし、切り離してから樹脂を塗布する事もできる。磁気媒体製造上最もやり易く安価に磁気媒体が出来る様に、工程を前後させることもできる。
【００２７】
磁気媒体の厚み方向にＮもしくはＳ極に着磁を行ったあと、磁気媒体を着磁ヨークで挟持し、逆極になるように凸部磁極に着磁を行う。着磁ヨークは磁極と接する部位が凸になるように周囲に切り込みを入れた構造とすることが好ましい。磁極の周辺は凹んでいるため、磁気媒体の凹み量と着磁ヨークの切り込み深さが磁気ギャップとなり磁界が弱められ磁極の反転に必要な磁界が得られないため磁極の反転は起こらない。このように着磁することで、例えば磁極の凸部表面はＮ極、磁極周辺の凹部表面はＳ極とすることが出来る。磁気媒体の凸部磁極の幅、長さより磁気ヨークの凸部の幅、長さは１０〜２０％程度大きくすることが好ましく、大きくすることで位置決めが容易となる利点がある。結晶粒径が大きな金属磁石の同一面上にＮ極とＳ極を連続的に着磁したものに比べ、Ｎ極とＳ極で段差を有する本発明の磁気媒体は急峻な磁界が得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のエンコーダ用磁気媒体を用いたプリンターの紙送り機構の斜視図である。図２ａ）は、磁気媒体の斜視図、図２ｂ）は、ａ）図のｋ−ｋ’断面図である。
【００２９】
図１はプリンターの紙送り機構の一部で、モーター等により回転するシャフト４に磁気媒体１、ローラー５が固定されている。ローラー５は紙との摩擦を得るためゴムを用いた。ローラー５の回転により紙が所定量送り出され印字ヘッドにより印刷されることになる。印字ヘッドおよび紙の図示は省略した。ローラーの回転を磁気媒体１に設けられた磁極２からの磁界を、磁極に対向して設けられた磁気センサー３で検出しモーターへ回転角度情報をフィードバックし、紙送りの精度を上げている。
【００３０】
図２ａ）は磁気媒体の斜視図、図２ｂ）は断面構造を示している。図３は磁極部近傍の拡大図である。説明を判りやすくするため、同一の部位、部品には同じ符号を用いている。半硬質磁石材７にはＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系で残留磁束密度０．８５（Ｔ）、保磁力４１．５（ＫＡ／ｍ）で板厚は０．５ｍｍを使用した。外径ｄ１は２０ｍｍとし、シャフト４が挿入される内径ｄ４は８ｍｍとした。磁気媒体１をシャフト４に固定する時の変形を防ぐ厚肉部８の外径ｄ３は１４ｍｍとした。磁極中心の直径ｄ２は１９．４ｍｍとし、磁極２の中心方向の長さＬは０．５ｍｍとした。磁極の外周側端部１０は磁気媒体外周端１１から０．０５ｍｍ引込めた。磁極は１周で５００としたため、磁極中心の直径ｄ２の位置で磁極ピッチは０．１２２ｍｍとなる。磁極は長方形で円周方向の磁極幅Ｗは０．０７ｍｍとし、磁極間の凹部幅は０．０５２ｍｍとした。磁極の凸量（磁極周辺の凹量）は０．０３ｍｍとした。凸部と凸部周辺の凹部でＮ極およびＳ極の磁極となり一つの磁石を形成するものであるが、特に断りのない限り本明細書では凸部を磁極として説明している。そのため、磁極５００とはＮ極が５００、Ｓ極５００からなっているものである。凸部の幅を磁極幅、凸部と凸部の間隔を磁極ピッチとしている。
【００３１】
用いた工程は、ロール状に巻かれた幅３００ｍｍの半硬質磁石材の表面に付着している油やごみの洗浄、耐酸性のフォトレジストを数μｍ厚に塗布、乾燥、露光、現像、化学エッチングによる磁極周辺のハーフエッチング、レジスト除去、ロール状への再巻取りまで一貫して行った。ロール状に巻かれた磁極周辺のハーフエッチングが施された半硬質磁石材にフォトレジストシートを熱圧着した後、露光、現像、化学エッチングによる内外径のフルエッチング、レジスト除去を行い磁気媒体を得た。切り離された磁気媒体を、６２５℃Ｘ２時間、不活性ガス中で熱処理を行い磁気特性を得た。磁気特性をえるため、特に冷却は４５０℃まで１８℃／時間と除冷した。円盤状の磁気媒体の上下面に着磁ヨークを当て、通電して着磁することで、磁気媒体を完成させた。
【００３２】
本発明の他の実施例として、図４および図５に示すように磁極を２列に配したものである。半硬質磁石材７にはＦｅ−Ｍｎ系で残留磁束密度０．９（Ｔ）、保磁力１２．３（ＫＡ／ｍ）で板厚は０．４ｍｍを使用した。外径ｄ１は２０ｍｍとし、シャフトが挿入される内径ｄ４は８ｍｍとした。磁気媒体をシャフトに固定する時の変形を防ぐ厚肉部８の外径ｄ３は１４ｍｍとした。外周側の磁極中心の直径ｄ２は１９．４ｍｍ、内周側の磁極中心の直径ｄ２’は１８．３ｍｍとし、外周側磁極の内周端と内周側磁極の外周端は、０．０５ｍｍ離した。磁極の中心方向の長さＬは内周側磁極、外周側磁極とも０．５ｍｍとした。外周側磁極の外周側端部は磁気媒体外周から０．０５ｍｍ引込めた。磁極は１周で６００としたため、外周側磁極と内周側磁極の数は各々３００とした。外側の磁極中心の直径ｄ２の位置で磁極ピッチは０．２０３ｍｍ、内側の磁極中心の直径ｄ２’の位置では０．１９２ｍｍとなった。磁極は長方形で円周方向の磁極幅Ｗは０．０９ｍｍとし、磁極間の凹部幅は外側磁極では０．１１３ｍｍ、内側磁極では０．１０３ｍｍとした。磁極の凸量（磁極周辺の凹量）は０．０５ｍｍとした。
【００３３】
用いた工程は、５００℃Ｘ２時間、不活性ガス中で熱処理が施せれされ、ロール状に巻かれた幅３５０ｍｍの半硬質磁石材を用いた。半硬質磁石材の表面に付着している油やごみの洗浄、耐酸性のフォトレジストを数μｍ厚に塗布、乾燥、露光、現像、化学エッチングによる磁極周辺のハーフエッチング、レジスト除去、ロール状への再巻取りまで一貫して行った。ロール状に巻かれた磁極周辺のハーフエッチングが施された半硬質磁石材を、プレス金型を用い内外径をプレスで打抜き磁気媒体を得た。円盤状の磁気媒体の上下面に着磁ヨークを当て、通電して着磁することで、磁気媒体を完成させた。
【００３４】
本発明の他の実施例として、図６に示すように磁極を１列に配し、磁気媒体の磁気センサー対向面に樹脂を塗布した磁気媒体について説明する。図６ａ）には磁気媒体の斜視図、図６ｂ）には断面図を示す。半硬質磁石材７にはＦｅ−Ｍｎ系で残留磁束密度０．９（Ｔ）、保磁力１２．３（ＫＡ／ｍ）で板厚は０．５ｍｍ用いた。磁極の配置、寸法は図２と同一とした。半硬質磁石材の板厚は樹脂応力による反りの影響が出ないように、０．５ｍｍを使用した。
【００３５】
４８０℃Ｘ２時間半、不活性ガス中で熱処理が施せれ、ロール状に巻かれた幅３５０ｍｍの半硬質磁石材を用いた。半硬質磁石材の表面に付着している油やごみの洗浄、耐酸性のフォトレジストを数μｍ厚に塗布、乾燥、露光、現像、化学エッチングによる磁極周辺のハーフエッチング、レジスト除去、ロール状への再巻取りまで一貫して行った。ロール状に巻かれた磁極周辺のハーフエッチングが施された半硬質磁石材の磁極を有する面に、樹脂を塗布、乾燥した後、プレス金型を用い内外径をプレスで打抜き磁気媒体を得た。円盤状の磁気媒体の上下面に着磁ヨークを当て、通電して着磁することで、磁気媒体を完成させた。プレスで打抜いた後で、樹脂を塗布することも可能であるが、取扱が面倒になるだけでなく、シャフトを通す内孔の磁気媒体壁面に樹脂が付くとシャフトの通りが悪くなるので、樹脂を塗布した後プレスで打抜く方が好ましいものである。
【００３６】
樹脂は、磁極周辺の凹部だけでなく磁極の磁気センサー対向面にも塗布し、その樹脂厚みは１０μｍとした。用いた樹脂は東洋ドライルーブ株式会社製のドライルーブ＃１０１Ａである。樹脂はフッ素系でスプレーを用い吹き付け塗布した後加熱硬化させた。硬化したフッ素系樹脂の表面硬さは鉛筆硬度でＨである。鉛筆硬度は三菱鉛筆ユニを使用し荷重１ｋｇ、角度４５°で引っかき、フッ素系樹脂の表面に傷が入るか否かで測定した。磁気媒体側の樹脂硬さは磁気センサーの表面硬さとの関係で決まるもので、磁気媒体側の樹脂硬さは２Ｂ〜３Ｈの範囲で選択することができるものである。樹脂が塗布された半硬質磁石材のプレス打抜きは、フッ素系樹脂が金型の潤滑性を良くする作用があるのかは不明であるが、半硬質磁石材単体より金型のかじりが少なく、金型の清掃回数も少なくできた。
【００３７】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系で残留磁束密度０．８５（Ｔ）、保磁力４１．５（ＫＡ／ｍ）の半硬質磁石材を用いた磁気媒体の着磁について述べる。図７に、本発明の磁気媒体の着磁方法の一例を示す。図では磁気媒体の形状、磁極の数等は、イメージ的に描いている。図７ａ）に示すように凸状の磁極を有する磁気媒体１を上下から磁気ヨーク７１，７２で挟みコイル７３に電流を流し、磁気媒体厚み方向にＮＳの着磁をし、磁極および磁極周辺をＳ極に着磁した。磁気ヨーク７１，７２は円盤型で磁気媒体接触面は凹凸の無い簡単な構造とした。着磁した磁気媒体を、図７ｂ）に示すように磁気媒体の凸部磁極４に着磁ヨーク７５の凸部７６を突き当て磁極４がＮ極になるようにコイル７３に電流を流した。磁極の背面の磁気媒体に突き当てた磁気ヨーク７７は平面のものを使用した。図７ａ）の着磁では、磁気ヨークに６０ＫＡ／ｍの磁界が発生するようにコイルに単発パルス電流を流したが、図７ｂ）では、４５ＫＡ／ｍと減じている。図７ａ）では、磁極周辺の凹部も完全に着磁できる様に半硬質磁石材の保磁力の約１．５倍の磁界を印加した。これは、凹部高さが磁気ギャップとなるためである。図７ｂ）では、磁極部のみ磁化すれば良いものである。言い方を変えると磁極周辺の凹部は磁化反転してはいけない。そのため、半硬質磁石材の保磁力の約１．１倍の磁界とした。磁極周辺の凹部に印加される磁界を極力小さくするため、磁気ヨークの表面の凸部７６の高さは約０．７ｍｍとした。言い方を変えると、磁気ヨークに約０．７ｍｍの切り込みを入れたものを使用した。磁気ヨークの切り込み深さ約０．７ｍｍと磁極周辺部の凹み量約０．０５ｍｍの合計約０．７５ｍｍが磁気ギャップとなる。この磁気ギャップにより、磁極周辺の凹部はＳ極からＮ極への反転は起こさない。コイルに流す電流、磁気ヨークの切り込み深さ約０．７ｍｍ等は用いる半硬質磁石の保磁力によって、最適な値が決まるものであり本実施例で述べた値で、なくても良いことは言うまでもない。
【００３８】
図８ａ）に本発明の磁気媒体の磁界分布を示す。図８ｂ）に比較用に着磁した凸形状を有しない半硬質磁石材の磁界分布である。図８ｂ）の一転鎖線内がＮ極の着磁範囲である。磁界分布はホール素子型磁力計を用い、磁極の円周方向の磁界を磁気媒体を回転移動させ測定した。図８ａ）に示す様に、本発明の凸状磁極を有する磁気媒体の磁界分布は、図８ｂ）に比べ磁界分布が急峻であることが判る。図中の破線は磁界分布から予測した磁界を模式的に表わしたものである。
【００３９】
本発明の図８ａ）に示す磁界分布を有する磁気媒体と、図８ｂ）に示す磁界分布を有する比較用の媒体を用いて、磁気抵抗効果型磁気センサーと組合わせ紙送りセンサーを製作し、紙送り精度を評価した。簡単に行える評価方法として実際にプリンターで人物画を印刷し、印刷仕上がり度合いで評価した。本発明の磁気媒体で印刷した人物画には欠陥が見られなかったが、比較用の磁気媒体を用い印刷した人物画は、５０枚印刷した内２枚の一部に横筋が入ったようにインキの濃淡が出てしまった。
【００４０】
【発明の効果】
半硬質磁石材にハーフエッチングで磁極を形成した後、円盤状にエッチングもしくはプレス打抜きすることで、小型、軽量で分解能の高い磁気式エンコーダ用磁気媒体を安価に製造し提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気式エンコーダの斜視図である。
【図２】本発明の磁気媒体の斜視図と断面図である。
【図３】本発明の磁気媒体の拡大図である。
【図４】本発明の他の磁気媒体の斜視図と断面図である。
【図５】本発明の他の磁気媒体の拡大図である。
【図６】本発明の他の磁気媒体の斜視図と断面図である。
【図７】本発明の着磁方法を説明する図である。
【図８】本発明の磁気媒体の磁界分布を示す図である。
【図９】従来の磁気式エンコーダの斜視図である。
【図１０】従来の媒体の斜視図と断面図である。
【符号の説明】
１  磁気媒体、２  磁極、３  磁気センサー、４  シャフト、５  ローラー、７  半硬質磁石材、８  厚肉部、１０  磁極外周側端部、
１１  磁気媒体外周端、１５  樹脂、７１，７２  ヨーク、７３  コイル、
７５  ヨーク、７６  凸部、７７  ヨーク、
９０  磁気式ロータリーエンコーダ、９１  磁気媒体、９２  磁気センサー、
９３  シャフト、９４  ローラー、１０１  円盤状永久磁石、
１０２  高透磁率の円盤、１０３  孔、１０４  高透磁率材、
１０５  永久磁石粉末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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