(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランダムに着磁されたアブソリュートパターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
移動方向に配されたアブソリュートパターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくとも一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、
着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン止め着磁領域を有し、
ピン止め着磁領域は信号用着磁領域に隣接して両側に配され、
隣り合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、
信号用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であり、
着磁方向は移動方向に沿った方向であることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項２】
ランダムに着磁されたアブソリュートパターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
移動方向に配されたアブソリュートパターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくとも一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、
着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン止め着磁領域を有し、
ピン止め着磁領域は信号用着磁領域と隣接して両側に配され、
隣り合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、
無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の少なくとも無着磁ピッチ領域側のピン止め着磁領域は着磁されており、
信号用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であり、
着磁方向は移動方向に沿った方向であることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項３】
ランダムに着磁されたアブソリュートパターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
移動方向に配されたアブソリュートパターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくとも一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、
着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン止め着磁領域，無着磁領域を有し、
ピン止め着磁領域は信号用着磁領域に隣接して両側に配され、ピン止め着磁領域に隣接して無着磁領域を有し、
隣り合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、
信号用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項４】
ランダムに着磁されたアブソリュートパターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
移動方向に配されたアブソリュートパターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくとも一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、
着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン止め着磁領域，無着磁領域を有し、
ピン止め着磁領域は信号用着磁領域と隣接して両側に配され、ピン止め着磁了領域に隣接して無着磁領域を有し、
隣り合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、
無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の少なくとも無着磁ピッチ領域側のピン止め着磁領域は着磁されており、
信号用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項５】
着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の移動方向長さａとピン止め着磁領域の移動方向長さｂの比率ｂ／ａが、１／１００以上２／３以下であることを特徴とする請求項１および２に記載の磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項６】
着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の移動方向長さａとピン止め着磁領域の移動方向長さｂ，無着磁領域の移動方向長さｃは、（ｂ＋ｃ）／ａが１／１００以上２／３以下であり、ｂ／ｃが１以上５以下であることを特徴とする請求項３および４に記載の磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項７】
磁気式アブソリュートエンコーダー実装時、磁気抵抗効果型磁気センサーの感磁部に加わる磁気媒体からの磁界強度は、信号用着磁領域での磁界強度ｆとピン止め着磁領域での磁界強度ｇであり、磁界強度比ｇ／ｆが１／２以下であることを特徴とする請求項１から４に記載の磁気式アブソリュートエンコーダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果型磁気センサーを用いた磁気式アブソリュートエンコーダーに
関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は産業機械などで使用するサーボモーター等の回転体の回転絶対位置および直線
移動体の絶対位置を検出する磁気式アブソリュートエンコーダーに関するものである。
【０００３】
等ピッチで形成された２ｎ個のピッチ領域（ｎ＝正の整数）の各ピッチ領域に、ｍ系列
パターン等に従って着磁された磁気媒体に対向して、磁気抵抗効果型磁気センサー（以降
、磁気センサーと言う）が配されている。磁気媒体と磁気センサーは相対的に移動する。
ｍ系列パターン等で着磁された磁気媒体には、着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域が混在
配列されることとなる。磁気センサーで、着磁ピッチ領域の漏洩磁界を検出し符号化処理
を行うことで、着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域の配列を符号化信号「１」と「０」に
対応させることができる。この着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域に相当するピッチで磁
気センサー素子を複数個配置すると、各々の磁気センサー素子が同時に着磁ピッチ領域の
漏洩磁界を検出し符号化処理を行うことで、「１」と「０」の信号を検出する。その信号
配列を判別することで磁気媒体上の絶対位置の検出が可能となる。
【０００４】
しかし、現在は絶対位置検出用のエンコーダーとしては、特許文献１に示すような光学
式アブソリュートエンコーダーが主に使用されている。主に用いられている理由は、光学
式エンコーダーはｍ系列等のパターンを製作し易いことによる。遮光性の媒体に孔を開け
た部位が透光部となるので、ｍ系列等のパターンで孔を開けたスケールが製作し易く、遮
光部と透光部で受光器の出力差が大きいつまり分解能が高いので、容易に高い信号精度が
得られるためである。しかし、受光器の配列等に制約があるため、主に用いられる光学式
エンコーダーのピッチは数１００μｍ以上である。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−４０３２１号  公報
【０００６】
光学式アブソリュートエンコーダーは、塵埃やオイルミストなどの付着汚れに弱く、ま
た使用環境温度の変化に対して検出精度の安定性が低いとの指摘もある。汚れを防止する
ため、光学式アブソリュートエンコーダーのシール度を高めたり気密性の高いケーシング
等が行われている。しかし、気密性を上げると環境温度変化に追従し難くなることや、小
型、低価格の実現が難しくなる。塵埃やオイルミストなどの付着汚れに比較的強く、使用
環境温度の変化に対しても安定性の高い磁気式アブソリュートエンコーダーの需要が高ま
って来ている。磁気式アブソリュートエンコーダーのピッチは容易に１００μｍ以下が得
られるが、検出精度が低い点が問題であった。
【０００７】
磁気式アブソリュートエンコーダーの検出精度を上げるため、磁気媒体の着磁方法が検
討されている。特許文献２に、ピッチ領域に媒体表面が単極となるように着磁することが
開示されている。Ｎ極もしくはＳ極が連続するピッチ数が場所により異なるため、漏洩磁
界強度が各ピッチ領域により異なってしまう。また、ピッチ領域の全域に着磁されている
ために、隣接する無着磁ピッチ領域と干渉して磁界分布が歪み、検出精度の大幅な改善が
見込めない。着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域の干渉を低減する方策が、特許文献３に
開示されている。着磁ピッチ領域の中央部の一部領域にのみ信号用着磁領域を設け、着磁
ピッチ領域の他の部分は無着磁とし、隣接する無着磁ピッチ領域との干渉を低減させてい
る。しかし、着磁ピッチ領域の一部に設けられた信号着磁領域からの漏洩磁界が隣合う無
着磁ピッチ領域と干渉しないようにするには、信号着磁領域の磁界強度を小さくする必要
がある。磁界強度を下げるには、着磁ピッチ領域の信号用着磁領域を小さくするか、着磁
強度を下げる必要がある。漏洩磁界強度を下げると、磁気センサーの出力が低下してしま
い検出精度の大幅な改善が見込めない。磁気センサーの出力を上げるため、磁気センサー
と磁気媒体との間隙を近接させることが考えられるが、間隙を小さくすると微小な塵埃を
巻き込んだりして、磁気媒体や磁気センサーを損傷する危険性が大きくなる。
【０００８】
【特許文献２】特開２０００−３５２５２３号  公報  図２、図３
【特許文献３】特開平０２−２０１１１８号  公報  図６
【０００９】
図７に特許文献３を参考にして着磁ピッチ領域の信号着磁領域幅を小さくしたときの、
着磁パターンを示す。全ての着磁ピッチ領域の信号着磁領域に同一磁界方向に着磁する方
法である。この着磁方法では各着磁ピッチ領域において磁気センサーからの信号出力が得
られるが、図７ｃ）に示すように着磁ピッチ領域が連続する部分の磁気センサー出力は小
さくなり、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の磁気センサー出力は大きくなる
。また１ケ以上連続する無着磁ピッチ領域は、両側の着磁ピッチ領域の影響により不要な
磁界が発生する。不要な磁界を磁気センサーが検知することで、図７ｄ）の読出し符号化
パターンと図７ａ）の書込み符号パターンが異なると言う問題がある。これらは、連続し
た着磁ピッチ領域が見掛け上一つの磁石（着磁パターン）として働くためと考えられる。
【００１０】
図７ｃ）で示した様な、連続した無着磁領域に発生する不要な磁界をなくす方策として
、図８ｂ）に示すような着磁ピッチ領域の不連続部分において磁界方向を反転させる方法
がある。無着磁ピッチ領域に発生する不要な磁界は減少するが、着磁ピッチ領域が多数連
続すると見掛け上一つの磁石として働くため、隣接する無着磁ピッチ領域に反転磁界が発
生する。この反転磁界を磁気センサーが検知し、図８ｄ）の読出し符号化パターンと図８
ａ）の書込み符号パターンが異なると言う問題が生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図７と図８を用い説明した問題を解決する方策として、図９に示すように隣接する全て
の着磁パターン領域の信号用着磁領域の磁界方向が逆になるように着磁する方法を考案し
た。各々の着磁ピッチ領域の信号着磁領域の磁界は、それぞれ信号着磁領域内で閉じた磁
場を形成する。そのため、図７と図８の様に連続着磁ピッチ領域が一つの大きな磁石とは
ならないので、無着磁ピッチ領域に現れる不要な磁界や反転磁界を大幅に減少させること
ができ、図９ｄ）の読出し符号化パターンと図９ａ）の書込み符号パターンが同じとなり
、高い信号精度が得られた。
【００１２】
しかし、隣接する全ての着磁パターン領域の信号用着磁領域の磁界方向が逆になるよう
に着磁する方法でも、書込みの符号パターンによっては、高い信号精度が得られないこと
があった。  特に着磁パターン領域が多く連続した時に信号精度の低下が見られた。一例
として図１０に、着磁ピッチ領域が６ヶ連続した状態を示す。図１０ａ）に書込み符号パ
ターン、図１０ｂ）に着磁パターン、図１０ｃ）に磁気センサー出力、図１０ｄ）に符号
化信号波形、図１０ｅ）に読出し符号パターンを示す。図１０ｃ）に示すように、無着磁
ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の信号用着磁領域からの漏洩磁界がいびつになって
しまっている。漏洩磁界がいびつになることで、図１０ｄ）に示すように符号化処理後信
号波形のパルス幅が広くなってしまい、次のクロック領域に掛かり、誤検出する危険性が
ある。磁気センサー出力波形の歪程度やクロックパルス幅等によって、図１０ｅ）に示す
ように、本来の０１１１１１１０の符号パターンとは異なり、１１１１１１１１の間違っ
た符号パターンとなることが、非常に低い発生頻度であるが発生していた。図１０では、
６連続の着磁ピッチ領域の例を示したが、着磁ピッチ領域の長さと信号用着磁領域の長さ
の比率関係によっては、１ケ以上連続する着磁ピッチ領域において同様の問題が発生する
ことが考えられる。
【００１３】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、連続した着磁ピッチ領域
の信号用着磁領域を個別に信号として取り出すことができ、無着磁ピッチ領域と隣接する
着磁ピッチ領域の磁界分布がいびつになることを防ぎ、高い信号精度が得られる磁気式ア
ブソリュートエンコーダー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】
【００１４】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、ランダムに着磁されたアブソリュート
パターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを
有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、移動方向に配されたアブソリュート
パターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくと
も一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン
止め着磁領域を有し、ピン止め着磁領域は信号用着磁領域に隣接して両側に配され、隣り
合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、信号用着磁領域の着磁方向と信号
用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であることが好ましい。
【００１５】
信号用着磁領域の両側に信号用着磁領域の着磁方向と逆の着磁方向に、ピン止め着磁を
行うことで、信号用着磁領域の両側が無着磁の状態に比べて、信号用着磁領域の磁界分布
を急峻にできる。特に、磁界分布の裾部分の広がりを防ぐことができる。着磁ピッチ領域
と無着磁ピッチ領域が隣接した場合、信号用着磁領域の磁界分布が無着磁ピッチ領域の影
響を受け、磁界分布の裾部分が無着磁ピッチ領域側に引っ張られた様ないびつな分布とな
る。このいびつな磁界分布は磁気抵抗効果型磁気センサーで電気信号に変えられる。磁気
センサーのアナログ出力をディジタル符号化すると、いびつな部分の分だけパルス幅が広
くなり次のクロック領域に掛かり、誤った検出結果を与えることになる。ピン止め着磁を
行うことで、信号用着磁領域の磁界分布がいびつになることを防ぐことができる。
【００１６】
ピン止め着磁は信号用着磁領域の磁界分布がいびつになるのを防ぐためであるので、ピ
ン止め着磁領域で信号が発生してはいけないものである。ピン止め着磁領域の磁界を磁気
センサーが検知すると、検知された信号は信号用着磁領域から得られる信号に対してノイ
ズとなってしまう。そのため、ピン止め着磁領域の磁界強度は、磁気センサーでは検知さ
れない程度に小さく、信号用着磁領域の磁界分布がいびつにならない程度に大きい必要が
ある。
【００１７】
ピン止め着磁領域の着磁方向は、隣接する信号用着磁領域の着磁方向と逆向きである必
要がある。同方向に着磁を行うと、信号用着磁領域の磁界分布がいびつになることを防ぐ
ことが出来ないだけでなく、信号用着磁領域の磁界分布の裾を更に広げることとなる。勿
論、ピン止め着磁領域同士も隣接するが、この場合も着磁方向は異なっていることが重要
である。例えば無着磁ピッチ領域と３つの着磁ピッチ領域、無着磁ピッチ領域のパターン
とし、着磁方向を矢印で表示すると、着磁されている部位と着磁方向は次の様になる。無
着磁領域、ピン止め着磁領域→、信号用着磁領域←、ピン止め着磁領域→、ピン止め着磁
領域←、信号用着磁領域→、ピン止め着磁領域←、ピン止め着磁領域→、信号用着磁領域
←、ピン止め着磁領域→、無着磁領域となる。これから判るように、隣り合う信号用着磁
領域は→←→と逆方向に着磁されており、隣接するピン止め着磁領域と信号用着磁領域、
ピン止め着磁領域同士も逆方向に着磁されることになる。このように着磁することで、連
続した着磁ピッチ領域の信号用着磁領域を個別に信号として取り出すことができる。また
、無着磁ピッチ領域に隣接する信号用着磁領域の磁界分布が歪になることを防ぐことがで
きる。
【００１８】
着磁ピッチ領域内の信号用着磁領域とピン止め着磁領域は、次の関係に有ることが好ま
しい。着磁ピッチ領域幅（着磁ピッチ領域の移動方向の長さに当たる）の中心と信号用着
磁領域幅（信号用着磁領域の移動方向の長さに当たる）の中心が一致し、着磁ピッチ領域
に隣接する二つのピン止め着磁幅（ピン止め着磁領域の移動方向の長さに当たる）が同じ
ことが好ましい。二つのピン止め着磁幅を同じとすることで、信号用着磁領域の磁界分布
の左右対称性が得やすくなる。着磁ピッチ領域幅の中心に対し信号用着磁ピッチ幅の中心
を左右何れかの方向にずらすことも可能であるが、左右のピン止め着磁幅が異なるので信
号用着磁領域の磁界分布の左右対称性が悪くなる可能性が有る。
【００１９】
クロック信号は、移動方向に配されたアブソリュートパターンと平行にインクリメント
パターン着磁を行い、着磁パターンからの漏れ磁界をインクリメント用の磁気センサーで
クロック信号に変換することで得られる。磁気媒体にアブソリュートパターンとインクリ
メントパターンが一体に描かれ、一体となったアブソリュート用とインクリメント用の磁
気センサーで検出するので、アブソリュート信号とインクリメント信号に時間的な誤差が
生じることはない。そのため、磁気媒体と磁気センサーの相対移動速度が変化する様な状
況でも使用することができる。しかし、インクリメント信号を得るため、磁気媒体と磁気
センサーを大きくする必要が有る。磁気媒体と磁気センサーの相対移動速度が一定である
場合しか採用できないと言う制約はあるが、クロック信号を電気回路で作ることもできる
。電気回路で作ることで、磁気媒体や磁気センサーの大きさを小さく出来ると言う利点が
ある。
【００２０】
磁気媒体は、非磁性の基体に硬磁性材料を付加した例えば、アルミニウム製のドラムに
ハードフェライト粉末を塗布した磁気ドラムや、樹脂テープや非磁性金属にハードフェラ
イト粉末を塗布した磁気スケールがある。もしくは、非磁性の基体を用いない永久磁石そ
のものや、プラスチックやゴムに磁性粉末を混練して成型したものを用いることができる
。
【００２１】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、ランダムに着磁されたアブソリュート
パターンを有する磁気媒体と対向して、相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを
有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、移動方向に配されたアブソリュート
パターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくと
も一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン
止め着磁領域を有し、ピン止め着磁領域は信号用着磁領域と隣接して両側に配され、隣り
合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁
ピッチ領域の少なくとも無着磁ピッチ領域側のピン止め着磁領域は着磁されており、信号
用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向
であることが好ましい。
【００２２】
ピン止め着磁領域は、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の
両側、もしくは無着磁ピッチ領域側のみとすることができる。少なくとも、無着磁ピッチ
領域と隣接する着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の無着磁ピッチ領域側のみ、ピン止め着
磁を行うことで、信号用着磁領域の磁界分布がいびつになることを防ぐことができる。無
着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の無着磁ピッチ領域側の他に
、ピン止め着磁を何ヶ所行うかは、自由に決めることができる。
【００２３】
着磁は消磁された磁気媒体に磁気ヘッドを対向させて相対移動させ、磁気ヘッドのコイ
ルに流す電流の強弱と方向を変えて信号用着磁とピン止め着磁を連続して行うのが好まし
い。電流の値を変える場合、過渡現象で電流が所定の値になるまで時間が掛かることがあ
る。そのため、着磁に要する電流値の大きい信号用着磁と電流値の小さいピン止め着磁を
、例えば信号用着磁を行ったあとにピン止め着磁を行うと言うように、別個に行うことも
できる。着磁方法は着磁装置や着磁パターン等を考慮し当業者が適宜選択する事ができる
。
【００２４】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の移
動方向長さａとピン止め着磁領域移動方向長さｂの比率ｂ／ａが、１／１００以上２／３
以下であることが好ましい。
【００２５】
先にも述べたが、ピン止め着磁領域の磁界強度は、磁気センサーでは検知されない程度
に小さく、信号用着磁領域の磁界分布がいびつにならない程度に大きい必要がある。ピン
止め着磁領域の磁界強度を小さくする方法の一つとして、ピン止め着磁領域幅（ピン止め
着磁領域の移動方向の長さに当たる）を小さくすることである。
ピン止め着磁領域の移動方向長さｂが信号着磁領域の移動方向長さａの２／３以上の場
合は、ピン止め着磁領域の漏洩磁界を磁気センサーが検知し、誤った検出結果を与えるこ
とがある。
またピン止め着磁によって得られる効果は、無着磁ピッチ領域に隣接する着磁ピッチ領
域の信号着磁領域からの漏洩磁界分布が無着磁ピッチ領域側に引っ張られたようないびつ
な分布となることを抑制することであり、ピン止め着磁領域の長さｂが小さ過ぎると十分
な効果が得られない。したがって、ピン止め着磁領域の長さｂは信号着磁領域の長さａの
１／１００以上であることが好ましい。ピン止め着磁領域の長さｂを大きくすると、信号
着磁領域から漏洩する磁界強度が小さくなるため、ピン止め着磁領域の長さｂは信号着磁
領域の長さａは、ｂ／ａ＝２／３を上限とすることが好ましい。
【００２６】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、ランダムに着磁されたアブソリュート
パターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを
有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、移動方向に配されたアブソリュート
パターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくと
も一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン
止め着磁領域，無着磁領域を有し、ピン止め着磁領域は信号用着磁領域に隣接して両側に
配され、ピン止め着磁領域に隣接して無着磁領域を有し、隣り合う信号用着磁領域の着磁
方向は互いに逆方向であり、信号用着磁領域の着磁方向と信号用着磁領域に隣接するピン
止め着磁領域の着磁方向が逆方向であることが好ましい。
【００２７】
着磁ピッチ領域内の信号用着磁領域とピン止め着磁領域、無着磁領域は、次の関係に有
ることが好ましい。着磁ピッチ領域幅の中心と信号用着磁領域幅の中心が一致し、着磁ピ
ッチ領域に隣接する二つのピン止め着磁幅と、ピン止め着磁領域に隣接する無着磁領域幅
が同じことが好ましい。二つのピン止め着磁幅と無着磁領域幅を同じとすることで、信号
用着磁領域の磁界分布の左右対称性が得やすくなる。ピン止め着磁幅と無着磁領域幅が同
じ幅で有る必要はないものである。
【００２８】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、ランダムに着磁されたアブソリュート
パターンを有する磁気媒体と、対向して相対的に移動する磁気抵抗効果型磁気センサーを
有する磁気式アブソリュートエンコーダーであって、移動方向に配されたアブソリュート
パターンは少なくとも一つ以上連続する着磁ピッチ領域と同一のピッチ領域幅で少なくと
も一つ以上連続する無着磁ピッチ領域からなり、着磁ピッチ領域は信号用着磁領域とピン
止め着磁領域，無着磁領域を有し、ピン止め着磁領域は信号用着磁領域と隣接して両側に
配され、ピン止め着磁了領域に隣接して無着磁領域を有し、隣り合う信号用着磁領域の着
磁方向は互いに逆方向であり、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の少なくとも
無着磁ピッチ領域側のピン止め着磁領域は着磁されており、信号用着磁領域の着磁方向と
信号用着磁領域に隣接するピン止め着磁領域の着磁方向が逆方向であることが好ましい。
【００２９】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、着磁ピッチ領域の信号用着磁領域の移
動方向長さａとピン止め着磁領域の移動方向長さｂ，無着磁領域の移動方向長さｃは、（
ｂ＋ｃ）／ａが１／１００以上２／３以下であり、ｂ／ｃが１以上５以下であることが好
ましい。
【００３０】
ピン止め着磁によって得られる効果は、無着磁ピッチ領域に隣接する着磁ピッチ領域の
信号着磁領域からの漏洩磁界分布が無着磁ピッチ領域側に引っ張られたような歪な分布と
なることを抑制することであり、ピン止め着磁領域の長さｂと無着磁領域の長さｃが小さ
過ぎると十分な効果が得られない。したがって、ピン止め着磁領域の長さｂと無着磁領域
の長さｃの合計長は信号着磁領域の長さａの１／１００以上であることが好ましい。ピン
止め着磁領域の長さｂと無着磁領域の長さｃの合計長を大きくすると、信号着磁領域から
漏洩する磁界強度が小さくなるため、ピン止め着磁領域の長さｂと無着磁領域の長さｃの
合計長は信号着磁領域の長さａと同じ（ｂ＋ｃ）／ａ＝１を上限とすることが好ましい。
【００３１】
ピン止め着磁領域の移動方向長さｂと無着磁領域の移動方向長さｃの比率は、ｂ／ｃ＝
１以上５以下であることが好ましい。ｂ／ｃを１未満とすると、ピン止め着磁領域の長さ
ｂが小さくなり過ぎ、ピン止め効果が低下するためである。無着磁領域の移動方向長さｃ
をゼロとすると、先に述べた着磁ピッチ領域が信号用着磁領域とピン止め着磁領域で構成
されたものとなる。無着磁領域がピン止め着磁領域の磁界で見掛け上着磁されたようにな
らない程度まで、無着磁領域を小さくすることができる。実験の結果からｂ／ｃが５以下
であれば、無着磁領域を確保できる。
【００３２】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、磁気式アブソリュートエンコーダー実
装時、磁気抵抗効果型磁気センサーの感磁部に加わる磁気媒体からの磁界強度が、信号用
着磁領域での磁界強度ｆとピン止め着磁領域での磁界強度ｇであり、磁界強度比ｇ／ｆが
１／２以下であることが好ましい。
【００３３】
ピン止め着磁領域の幅を変えて磁界強度を変える方法の他に、着磁電流値を変える方法
も採用することができる。着磁電流値を変えることで、ピン止め領域の幅を大きく取るこ
とも可能となる。ピン止め着磁領域を小さな着磁電流で着磁を行うと発生する磁界も弱く
なり、磁気センサーの感磁部で検知できなくなるので、ノイズとなることはない。
【００３４】
ピン止め着磁領域での磁界強度ｇが信号用着磁領域での磁界強度ｆの１／２以下であれ
ば磁気センサーがピン止め着磁領域の磁界によって発生する出力波形は、信号用着磁領域
で発生する出力波形よりも十分小さくなる。ピン止め着磁領域での出力波形よりも大きく
、信号用着磁領域での出力波形よりも小さい符号化比較電圧と比較してディジタル符号化
処理を行えば、所望の符号化信号を得ることができる。ピン止め着磁領域の磁界強度ｇが
大き過ぎると、符号化比較電圧の設定が困難となるだけではなく、誤検出の危険性が大き
くなる。
【発明の効果】
【００３５】
隣り合う信号用着磁領域の着磁方向は互いに逆方向であり、信号用着磁領域の着磁方向
と信号用着磁領域に隣接して、逆方向に着磁されたピン止め着磁領域を設ける。ピン止め
着磁領域を設けることで、連続した着磁ピッチ領域の信号用着磁領域を個別に信号として
取り出すことができ、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッチ領域の磁界分布がいびつに
なることを防ぎ、高い信号精度が得られる磁気式アブソリュートエンコーダーが得られた
。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くす
るため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
【実施例１】
【００３７】
図１に磁気媒体に着磁された着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域を示す。
着磁は、Ф６５．２ｍｍの磁気ドラムの外周方向に５１２パルス（着磁ピッチ領域と無
着磁ピッチ領域の合計数）となるように、着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域の媒体移動
方向長さは４００μｍとした。着磁は、リング型磁気ヘッドを磁気ドラムに接触させ、リ
ング型磁気ヘッドのコイルに相対移動距離に応じて所定方向に電流を流し信号用着磁領域
とピン止め着磁領域は連続して着磁を行った。図１は、磁気媒体の一部を示しており、着
磁ピッチ領域１は、着磁ピッチ領域１の移動方向長さの中心線を挟み対称に信号用着磁領
域３とピン止め着磁領域４を着磁した。信号用着磁領域３の長さは２００μｍ、ピン止め
着磁領域４の長さは１００μｍとした。ピン止め着磁領域４の長さｂと信号着磁領域３の
長さａとの比ｂ／ａ＝０．５である。符号５は、無着磁領域を示している。
【００３８】
図２に、連続した６ヶの着磁ピッチ領域の出力電圧と符号化信号波形を示す。
図２の詳細説明の前に、図６を用いて、磁気媒体と磁気センサーについて述べる。
回転する磁気媒体１０（本実施例では、磁気ドラムである）に所定の間隔を持って対向
して磁気センサー２０を配している。本実施例では、磁気媒体１０と磁気センサーの磁気
抵抗効型センサー素子２２のとの間隔は２５０μｍとした。磁気媒体１０は、円周方向に
着磁ピッチ領域と無着磁ピッチ領域が混在する信号領域１１と、並んで円周方向に比較領
域１２を形成した。磁気センサー２０は、複数の磁気センサー素子２１からなり、磁気セ
ンサー素子２１は、磁界により抵抗が変化する磁気抵抗効果型素子２２と、磁気抵抗効果
型素子２２に磁界が印加されていない時の抵抗値と同等の抵抗値を有する比較抵抗素子２
３が直列に接続されている。比較抵抗素子２３の他端は接地、磁気抵抗効果型素子２２の
他端は電源電圧Ｖｃｃに接続している。磁気抵抗効果型素子２２と比較抵抗素子２３の接
続点２４から中点電位を取り、この電圧が磁気センサー２０の出力電圧となる。磁気抵抗
効果型素子２２は磁気媒体の信号領域１１と、比較抵抗素子２３は比較領域１２と対向し
ている。磁気抵抗効果素子２２と比較抵抗素子２３は、同一組成のパーマロイ（Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金）を用いた。比較抵抗素子２３には磁界が印加されないので抵抗は一定であり、磁
気抵抗効果素子２２の比較抵抗として働く。磁気抵抗効果型素子２２が磁気媒体１０の信
号領域１１からの漏洩磁界を検知すると抵抗が変化し、中間電位が変化する。この中間電
位の変化を磁気媒体と磁気センサーの相対位置信号として検出する
【００３９】
図２を示しながら、ピン止め着磁領域４を形成した時の、磁気センサーの出力電圧と符
号化信号波形を説明する。比較のため、ピン止め着磁を行なわず無着磁領域とした磁気媒
体の結果も示す。
図２ａ）に示すように、ピン止め着磁なしの磁気センサー出力電圧波形は、無着磁ピッ
チ領域と隣接する着磁ピッチ領域の出力電圧波形が、無着磁ピッチ領域側に広がっている
。ピン止め着磁有の磁気センサー出力電圧波形は、無着磁ピッチ領域と隣接する着磁ピッ
チ領域の出力電圧波形は無着磁ピッチ領域側に広がらず、全ての着磁ピッチ領域で出力さ
れる磁気センサー出力電圧波形の幅がほぼ同じとなった。図２ｂ）に、ピン止め着磁なし
の出力電圧波形を符号化信号に変換した波形を示す。無着磁領域と接する着磁ピッチ領域
の信号幅が大きくなっている。図２ｃ）に、ピン止め着磁有の符号化信号波形を示すが、
全ての信号幅は略同じで、無着磁領域に信号が掛かることは無かった。ピン止め着磁領域
を設けることで、確実なアブソリュート信号が得られた。
【実施例２】
【００４０】
本発明の第２の実施例を、図３を用いて説明する。
第２の実施例は第１の実施例と、信号用着磁領域３とピン止め着磁領域４の長さは同じ
であるが、ピン止め着磁領域を有するのが無着磁ピッチ領域に隣接する着磁ピッチ領域に
限っている点が異なっている。磁気センサーの出力電圧波形と符号化信号波形の図示は省
略するが、無着磁ピッチ領域に接する着磁ピッチ領域にのみピン止め着磁領域を設けても
、実施例１と同じ結果が得られた。また、無着磁ピッチ領域に接する着磁ピッチ領域のピ
ン止め着磁領域を、無着磁ピッチ領域側のみとしても、同様の結果が得られた。ピン止め
着磁を行わなかった領域は、着磁しない無着磁領域６である。
【実施例３】
【００４１】
本発明の第３の実施例を、図４を用いて説明する。
着磁ピッチ領域１の移動方向長さの中心線を挟み対称に信号用着磁領域３とピン止め着
磁領域４、無着磁領域７を形成した。信号用着磁領域３の長さは４０μｍ、ピン止め着磁
領域４の長さは６μｍ、無着磁領域７の長さは４μｍとした。ピン止め着磁領域４の長さ
ｂと無着磁領域７の長さｃの合計（ｂ＋ｃ）＝１０μｍとした。信号着磁領域３の長さａ
との比（ｂ＋ｃ）／ａ＝１／４である。ピン止め着磁領域４の長さｂと無着磁領域７の長
さｃの比、ｂ／ｃ＝１．５である。実施例３の磁気媒体は、磁気ドラムではなく磁気スケ
ールを用いた。
【００４２】
着磁ピッチ領域１の両端部に無着磁領域７を設けても、信号用着磁領域３の両端にピン
止め着磁領域４を設けることで、磁気センサーの出力電圧波形と符号化信号波形の図示は
省略するが、確実なアブソリュート信号が得られた。
【実施例４】
【００４３】
本発明の第４の実施例を、図５を用いて説明する。第４の実施例は第３の実施例と、信
号用着磁領域３とピン止め着磁領域４の長さ、無着磁領域７の長さは同じであるが、ピン
止め着磁領域４と無着磁領域７を有するのが無着磁ピッチ領域２に隣接する着磁ピッチ領
域１に限っている点が異なっている。磁気センサーの出力電圧波形と符号化信号波形の図
示は省略するが、無着磁ピッチ領域に接する着磁ピッチ領域にのみピン止め着磁領域と無
着磁領域を設けても、実施例１と同じ結果が得られた。また、無着磁ピッチ領域に接する
着磁ピッチ領域のピン止め着磁領域を、無着磁ピッチ領域側のみとしても、同様の結果が
得られた。
【実施例５】
【００４４】
実施例１の着磁ピッチ領域で、信号用着磁領域３の長さａとピン止め着磁領域４の長さ
ｂの比率ｂ／ａを変えて着磁を行い、正確なアブソリュート信号が得られるｂ／ａの比率
を検討した。ｂ／ａを１／２００から１まで変化させ、アブソリュート信号にエラーが発
生するか否かで判定した。磁気ドラムの１万回転分つまり５１２パルス×１万回＝５１２
万パルスで、１パルスでもエラーが出たものは使用できないとした。また、着磁のばらつ
きも考え、一つのｂ／ａの比率で２０個の磁気ドラムを供試した。詳細は省くが、ｂ／ａ
の比率が１／１２０以上で０．７５以下で有れば、エラーが発生しないことが確認できた
。ｂ／ａの比率が１／１２０未満では、ピン止め着磁領域が小さくなり過ぎて、ピン止め
効果が得られないためと考えられる。また、ｂ／ａが０．７５を超えると、信号用着磁領
域が小さくなり過ぎ信号用着磁領域から漏洩する磁界が小さくなり、符号化比較電圧と同
程度の出力電圧となったためと考えられる。符号化比較電圧を下げれば、出力電圧が低い
ために発生するエラーは少なくなるが、ベースラインノイズを拾いエラーとなるため、符
号化比較電圧を変更することは余り好ましくない。余裕を見て、ｂ／ａは１／１００以上
２／３以下と決めることができる。
【実施例６】
【００４５】
実施例３の着磁ピッチ領域で、信号用着磁領域３の長さａとピン止め着磁領域４の長さ
ｂ、無着磁領域７の長さｃを変えて着磁を行い、正確なアブソリュート信号が得られる（
ｂ＋ｃ）／ａとｂ／ｃの比率を検討した。評価方法は、実施例５と同じである。（ｂ＋ｃ
）／ａを１／２５０から２まで変化させた。また、ｂ／ｃの比率も０．２から８まで変化
させた。無着磁領域ｃの長さは、４μｍ一定とした。詳細は省くが、（ｂ＋ｃ）／ａの比
率が１／１３０以上で５／６以下で、ｂ／ｃが０．８以上５．７以下であれば、エラーが
発生しないことが確認できた。余裕を見て、（ｂ＋ｃ）／ａは１／１００以上１以下で、
ｂ／ｃが１以上５以下と決める事ができる。
【実施例７】
【００４６】
実施例５及び６で、信号用着磁領域３の長さａとピン止め着磁領域４の長さｂ、無着磁
領域７の長さｃの最適な範囲を求めた。これら最適範囲で着磁された磁気媒体から漏洩す
る磁界強度を所定量離れた位置で測定した。実施例５の着磁ピッチ領域が６００μｍの場
合は２５０μｍ離れた位置で、実施例６の着磁ピッチ領域が６０μｍでは２５μｍ離れた
位置で測定した。実施例５と６で最適範囲とした着磁パターンの、信号用着磁領域での磁
界強度ｆとピン止め着磁領域での磁界強度ｇを測定すると、磁界強度比ｇ／ｆが１／２以
下の値であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施例の着磁パターンを説明する図である。
【図２】本発明のピン止め着磁領域有無時の、磁気センサーの出力電圧と符号化信号波形を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例の着磁パターンを説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施例の着磁パターンを説明する図である。
【図５】本発明の第４の実施例の着磁パターンを説明する図である。
【図６】本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーの、磁気媒体と磁気センサーを説明する図である。
【図７】従来の着磁ピッチ領域の信号着磁領域幅を小さくした、着磁パターンを説明する図である。
【図８】従来の着磁ピッチ領域の不連続部分で磁界方向を反転させる、着磁パターンを説明する図である。
【図９】従来の隣接する全ての着磁パターン領域の信号用着磁領域の磁界方向が逆になる着磁パターンを説明する図である。
【図１０】従来の着磁ピッチ領域が６ヶ連続した時の、磁気センサー出力と符号化信号波形を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  着磁ピッチ領域、２  無着磁ピッチ領域、
３  信号用着磁領域、４  ピン止め着磁領域、
５，６，７  無着磁領域、１０  磁気媒体、
１１  信号領域、１２  比較領域、
２０  磁気センサー、２１  磁気センサー素子、
２２  磁気抵抗効果型素子、２３  比較抵抗素子、
２４  接続点。
【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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