(57)【要約】【課題】  ＳＶＧＭＲ素子は結合型ＧＭＲ素子に比べ、電気抵抗が大きいので低消費電力化に向いているが、着磁ピッチλの１／２周期の電気信号しか得られなかった。磁気エンコーダーの高精度化の要求から、電気信号の高ピッチ化とギャップ特性の改善が要求されてきた。【解決手段】  ピッチｐの素子で構成される第一素子群と第二素子群をｐ／２ずらして配置し、第一素子群と第二素子群の接続点から中点電圧を得る。着磁は均等ピッチではなく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐ、λａ＞λｂもしくはλａ＜λｂ等々することで、電気信号の高ピッチ化とギャップ特性の改善ができる。 【選択図】      図４
2007121253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサーを用いた磁気エンコーダーで
、第一の方向に着磁された部分と第二の方向に着磁された部分とを交互に配置した磁気媒
体を用い、第一の方向に着磁された部分の長さをλａ、第二の方向に着磁された部分の長
さをλｂとし磁気媒体の着磁ピッチλをλ＝（λａ＋λｂ）／２とすることで、着磁ピッ
チλと同じ周期の電気信号として取り出すことを特徴とする磁気エンコーダー。
【請求項２】
多極着磁された磁気媒体と対向して配され相対的に移動する磁気センサーを有する磁気
エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、磁気センサーの素子のスピンバ
ルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効
果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（幅ｗ）と固定層の磁化方向が同
じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配され、素子の固
定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が
加わった時に素子の電気抵抗は変化しないことを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同じ周
期の電気信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダー。
【請求項３】
多極着磁された磁気媒体と対向して配され相対的に移動する磁気センサーを有する磁気
エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、磁気センサーの素子のスピンバ
ルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効
果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（幅ｗ）と固定層の磁化方向が同
じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配され、素子の固
定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界
が加わった時に素子の電気抵抗は変化することを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同じ周
期の電気信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダー。
【請求項４】
磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配された略長方形の素子は、２ｎ
個の素子を持つ第一素子群と第二素子群を形成し、各素子群の素子は素子ピッチｐで等間
隔に配されていることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気エンコーダー。
【請求項５】
第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子は、（ｍ＋１／２）ｐ（ｍ＝０を含む正
の整数）の距離を有し、素子の短手方向の幅ｗが、ｐ／２＞ｗであることを特徴とする請
求項４に記載の磁気エンコーダー。
【請求項６】
各素子群の素子は、素子長手方向の端部で直列に接続された素子列であり、第一素子群
の素子列の一端は電源に他端は第二素子群の素子列の一端に接続し、第二素子群の素子列
の他端は接地され、第一素子群の素子列と第二素子群の素子列の接続部から、中点電位を
取ることを特徴とする請求項４および５に記載の磁気エンコーダー。
【請求項７】
多極着磁された磁気媒体のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜素子の固定層の磁化方向
と、同方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλｂとした時、λａとλｂの合計着磁ピッチ２λは
素子ピッチｐの２倍と等しく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐの関係を有することを特徴とする
請求項４から６に記載の磁気エンコーダー。
【請求項８】
λａがλｂより大きく、λ＜λａ≦ｐ＋ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項９】
λａがλｂより小さく、λ＞λａ≦ｐ−ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１０】
λａがλｂより小さく、λ＜λｂ≦ｐ＋ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１１】
λａがλｂより大きく、λ＞λｂ≦ｐ−ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１２】
λａとλｂが繰返し連続的に着磁されていることを特徴とする請求項７から１１に記載
の磁気エンコーダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサーを用いた磁気式エ
ンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型ロボットやディジタルカメラ、インクジェットプリンターなど民生用途で使
用される磁気エンコーダーは安価で小型だけでなく、高分解能で且つ良好なギャップ出力
特性が求められている。言い換えると、小型で逓倍化の信号処理回路が不要で、動作中の
ギャップ変動に対して安定した出力を維持できる磁気エンコーダーが求められているもの
である。更に、低消費電力化も求められている。
【０００３】
従来の磁気エンコーダーは、異方性磁気抵抗効果膜を用いて磁気抵抗素子（以下、ＡＭ
Ｒ素子と言う）を形成している。ＡＭＲ素子は比較的弱い磁場強度の領域でも、磁界の変
化によって電気抵抗が数％変化するうえ、膜の製造も容易なため多く用いられている。し
かし、ＮｉＦｅ合金薄膜やＮｉＣｏ合金薄膜を用いたＡＭＲ素子で安定した磁気抵抗効果
を得るには、膜厚を２０〜４０（ｎｍ）と厚くする必要がある。膜厚が厚いため素子自体
の電気抵抗が低くなり、使用し難い方向である。高分解能を得るためＡＭＲ素子の幅方向
の寸法を小さくすると、膜厚が厚いことも影響し形状異方性（Ｈｋ）が大きくなり、弱い
磁場強度の領域での電気抵抗変化量が得られず、期待した電気出力の値が得られないと言
う問題がある。このため、ＡＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーで分解能を上げるのは難
しかった。高分解能化とは、素子や着磁の狭ピッチ化であり、単位長さ当たりの電気出力
信号数を上げることである。
【０００４】
高分解能化が難しいＡＭＲ素子に代わり、結合型巨大磁気抵抗効果膜を使った素子（以
下結合型ＧＭＲ素子）が、特許文献１に示されている。結合型ＧＭＲ素子は、ＡＭＲ素子
に比べ２〜４倍大きな電気抵抗変化率を持つ。特許文献１のＧＭＲ素子は、ＮｉＣｏＦｅ
薄膜と非磁性金属薄膜を数十層交互に積層した人工格子金属膜を用いたものである。強磁
性薄膜と非磁性金属薄膜を多層化することで、大きな磁気抵抗変化率を得ている。しかし
、非磁性金属薄膜は良導電材であり膜の電気抵抗がＡＭＲ素子の１／２〜１／３程度と低
くなるため、低消費電力化が難しい。電気抵抗変化率は２０〜３０％と大きいが、この電
気抵抗変化率を得るには強い磁場強度の領域で使用することが必要である。そのため、磁
気エンコーダーの様な、比較的弱い磁場強度の領域では使用することが難しかった。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１２０４２号  公報
【０００６】
比較的弱い磁場強度の領域で結合型ＧＭＲ素子と同程度の電気抵抗変化率を示す膜とし
て、ハードディスク記憶装置（ＨＤＤ）の磁気ヘッドに用いられている、スピンバルブ型
巨大磁気抵抗効果膜がある。特許文献２に記載されているように、スピンバルブ型巨大磁
気抵抗効果膜は、磁界（磁束）の方向が変化しても磁化方向が変化しない固定層と非磁性
導電層、磁界の変化に追従して磁化方向が変化する自由層から構成される。スピンバルブ
型巨大磁気抵抗効果膜を加工した素子（以下、ＳＶＧＭＲ素子と言う）は、結合型ＧＭＲ
素子に比べ電気抵抗が５〜６倍大きく、磁気センサーに用いた場合低消費電力化を行い易
い。また、１〜１６０（Ａ／ｍ）〔約０．００６〜２０（Ｏｅ）〕と比較的低い磁場強度
の領域で動作すると言う特徴がある。
【０００７】
【特許文献２】特許第３０４０７５０号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ＡＭＲ素子や結合型ＧＭＲ素子をＳＶＧＭＲ素子に置き換えただけでは、分解
能が低下してしまうと言う欠点がある。着磁ピッチλでＮ極とＳ極が交互に着磁された磁
気媒体に対し、ＳＶＧＭＲ素子を使用すると磁気センサーの出力信号の周期は２倍の２λ
となる。言い換えると、分解能が１／２になってしまうものである。これは、ＳＶＧＭＲ
素子が持つ磁気抵抗変化特性に起因しており、従来の使用方法では分解能の低下は避けら
れないものであった。
【０００９】
ＳＶＧＭＲ素子は、素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気
抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化しない特性を持つため
である。もしくは、素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵
抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化する特性を持つためで
ある。磁気媒体がλの着磁ピッチ周期で着磁されていると、磁界方向もλの周期で反転す
ることになる。そのため、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗の変化は２倍の２λの周期となる。
結合型ＧＭＲ素子とＡＭＲ素子を用いたときは、λの周期で電気信号が得られる。結合型
ＧＭＲ素子とＡＭＲ素子は、無磁界の状態で最大の電気抵抗を示し、磁界強度が上がると
電気抵抗は低下する。つまり、磁界方向には関係なく磁場強度の増減で信号が出る。この
ため、着磁ピッチλと同じ周期の電気信号が得られるものである。市場要求である高分解
能化に対応し難いため、ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに応用する事は成されていな
かった。しかし、比較的弱い磁場強度の領域で結合型ＧＭＲ素子と同程度の大きな磁気抵
抗変化率が得られ、また結合型ＧＭＲ素子の５〜６倍大きな電気抵抗が得られるので、低
消費電力化を行い易いという利点は捨て難いものである。
【００１０】
本発明の目的は、ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに適用しても、着磁ピッチλと同
じ周期で電気信号が得られ、また磁気センサーの低消費電力化とギャップ変動に対し安定
した出力特性が得られる磁気エンコーダーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気エンコーダーは、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサ
ーを用いた磁気エンコーダーで、第一の方向に着磁された部分と第二の方向に着磁された
部分とを交互に配置した磁気媒体を用い、第一の方向に着磁された部分の長さをλａ、第
二の方向に着磁された部分の長さをλｂとし、磁気媒体の着磁ピッチλをλ＝（λａ＋λ
ｂ）／２とすることで、着磁ピッチλと同じ周期の電気信号として取り出すことが好まし
い。
【００１２】
本発明の磁気エンコーダーは、着磁ピッチλで多極着磁された磁気媒体と対向して配さ
れた磁気センサーを有する磁気エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、
磁気センサーの素子のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（
幅ｗ）と固定層の磁化方向が同じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個配され、素子
の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗は変化し、逆方向に磁
界が加わった時は素子の電気抵抗が変化しないことを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同
じ周期の電気信号として取り出すことが好ましい。
【００１３】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は、磁化方向が固定している固定層と非磁性導体層
、磁化方向が自由に変化する自由層の３層の積層が基本的な構成である。固定層と自由層
の間に非磁性導体層が挿入された構造である。本発明の磁気エンコーダーに使用できるス
ピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を構成する材質と膜厚は次の通りである。固定層はＣｏ
Ｆｅ系金属で、膜厚は４〜５（ｎｍ）である。非磁性導体層は銅やアルミニウムで、膜厚
は２〜３（ｎｍ）である。自由層はＮｉＦｅ系金属で、膜厚は４〜５（ｎｍ）である。こ
れらの膜はスパッターや蒸着装置を用い、真空内で３層構造膜を形成することが好ましい
。
【００１４】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は、フォトリソ技術とドライエッチング技術を用い
て、略長方形のＳＶＧＭＲ素子に加工する。磁気媒体の移動方向（磁界の変化方向）にＳ
ＶＧＭＲ素子短手が位置するように、またＳＶＧＭＲ素子短手方向と固定層の磁化方向を
一致させる。ＳＶＧＭＲ素子の長手方向の長さは、磁気媒体の磁化範囲と同等であれば良
い。ＳＶＧＭＲ素子間の接続は非磁性導電材もしくはスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜
を用いることもできる。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を九十九折形状に加工するこ
とで、非磁性導電材を用いた接続法に比べ、製造工程数を減らすことができる。
【００１５】
固定層の磁化方向は固定されており、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向の
とき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最小値を示す。逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こさ
ないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最大値を示す。過渡状態時は、固定層の磁化方向と
自由層の磁化方向が成す角度によって、電気抵抗も変化する。磁界がない状態では、固定
層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向になるように、非磁性導体層の膜厚を調整して
いる。
【００１６】
磁気媒体は、曲率もしくは平面を有するもので良い。円盤型の磁気媒体の外周面を用い
た場合は曲率面となり、円盤面を用いた場合は平面となる。また、磁気スケールの様な直
線的な平面でも良いものである。磁気媒体は永久磁石単体や永久磁石粉末と樹脂等の複合
材を用いることができる。
【００１７】
素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗が変化するスピ
ンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜とするか、もしくは、素子の電気抵抗が変化しないスピン
バルブ型巨大磁気抵抗効果膜とするかは、非磁性導体層の膜厚を調整することで得ること
ができる。非磁性導体層の膜厚で、固定層の磁化方向と磁界が同方向で抵抗が変化する膜
厚領域と抵抗が変化しない膜厚領域が交互に現われる。抵抗が変化するかしないかの何れ
の非磁性導体層の膜厚領域を使用するかは、膜の電気抵抗値や電気抵抗変化率で決めるこ
とができる。
【００１８】
本発明の磁気エンコーダーは、着磁ピッチλで多極着磁された磁気媒体と対向して配さ
れた磁気センサーを有する磁気エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、
磁気センサーの素子のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（
幅ｗ）と固定層の磁化方向が同じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個配され、素子
の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗は変化せず、同方向に
磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化することを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同
じ周期の電気信号として取り出すことが好ましい。
【００１９】
固定層の磁化方向は固定されており、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向の
とき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最大値を示す。同方向の時は、磁気抵抗変化を起こさ
ないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最小値を示す。過渡状態時は、固定層の磁化方向と
自由層の磁化方向が成す角度によって、電気抵抗も変化する。磁界がない状態では、固定
層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向になるように、非磁性導体層の膜厚を調整して
いる。
【００２０】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配
された略長方形の素子は、２ｎ個の素子を持つ第一素子群と第二素子群を形成し、各素子
群の素子は素子ピッチｐで等間隔に配されていることが好ましい。
【００２１】
第一素子群と第二素子群の接続点から中点電位を得るため、素子群は２個必要である。
また、素子群内にｐのピッチで電気出力を得るために素子群内に最低２個の素子が必要と
なる。これらから、素子は最低限４個必要となる。ｎを２以上とするとジッター（位相ず
れ）が改善されるが、磁気センサー素子が大きくなる。ｎをいくつにするかは、特性とコ
スト等から決めることができる。
【００２２】
第一素子群および第二素子群の最小２個のＳＶＧＭＲ素子は、素子ピッチｐの間隔を持
って配される。素子ピッチは、磁気媒体の着磁ピッチλとは異なり、得たい信号ピッチに
相当するものである。素子数が増えた場合でも、素子ピッチｐを維持することが磁気セン
サーの小型化を達成する点で好ましい。
【００２３】
素子の配置間隔をｐの倍数にすることも可能であるが、偶数倍では電気信号ピッチは倍
のままであるので、奇数倍とする必要がある。素子ａと素子ｂの間隔をｐ、素子ｂと素子
ｃの間隔を３ｐ、素子ｃと素子ｄの間隔をｐとすると、全ての間隔をｐとした時と同じ様
な出力が得られるが、素子ａと素子ｄの間隔が２ｐ分大きくなってしまう。磁気媒体が曲
率を有する場合、端に位置する素子ａと中央の素子ｂでは、磁気媒体からの距離（ギャッ
プ）が異なることになり、素子に加わる磁界強度が異なり抵抗変化がばらつくことになる
。磁気媒体が直線の磁気スケールの場合は、ギャップの変動の問題はないが、素子が大き
くなることからウェファーからの素子の取れ数が減少するので、小型化だけでなく低価格
化に逆行することになる。
【００２４】
素子群内の素子の間隔をｐとした場合、各素子群の両端の素子の間隔はｐの奇数倍で、
（素子数―１）×ｐとなる。これは、ピッチの数より素子数が１つ多いことによる。ｎ個
の素子があったとき素子ａから素子ｎの間隔は、（ｎ−１）×ｐとなる。素子数を増やす
ことでジッター等の改善がやり易くなるが、センサー寸法が大きくなるというデメリット
もある。
【００２５】
本発明の磁気エンコーダーは、第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子は、（ｍ
＋１／２）ｐ（ｍ＝０を含む正の整数）の距離を有し、素子の短手方向の幅ｗが、ｐ／２
＞ｗであることが好ましい。
【００２６】
第一素子群と第二素子群の間隔を出来得る限り小さくすることで、センサーを小さくす
ることができる。第一素子群の最後尾の素子の後に、第二素子群の先頭の素子を所定の間
隔を設けて配することが一般的に行われている方式である。第一素子群と第二素子群を所
定の間隔を離して重ね合わせるように配することで、センサー素子を小さくすることがで
きる。第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子の間隔を、（ｍ＋１／２）ｐで、ｍ
＝０とすると、センサー素子を最小にすることができる。ｍ＝０は、第一素子群の第１素
子と第２素子の間に第二素子群の第１素子が配されることである。この様な、配置を取る
ことで第一素子群の先頭の素子から第二素子群の最後尾の素子の間隔は（素子群長＋ｐ／
２）と、第一素子群と第二素子群を直列に配置した構造に比べ約１／２の長さにできる。
【００２７】
ＳＶＧＭＲ素子の短手方向の長さ（素子幅）ｗは、素子ピッチｐの１／２以下である必
要がある。ｗがｐ／２以上の大きさを持った場合、隣り合う素子が重なってしまい、出力
が得られない可能性があるためである。着磁ピッチλや素子幅の寸法ばらつき、素子の電
気抵抗値、出力波形の鋭敏性等から、素子幅ｗは素子ピッチｐの、１／３〜１／１０が好
ましいものである。
【００２８】
本発明の磁気エンコーダーは、各素子群の素子は、素子長手方向の端部で直列に接続さ
れた素子列であり、第一素子群の素子列の一端は電源に他端は第二素子群の素子列の一端
に接続し、第二素子群の素子列の他端は接地され、第一素子群の素子列と第二素子群の素
子列の接続部から、中点電位を取ることが好ましい。
【００２９】
第一素子群の素子列と第二素子群の素子列で、ＡＭＲ素子の様にブリッジ回路を組むこ
ともできるが、ＳＶＧＭＲ素子は無磁界時の電気抵抗値が大きいのと磁界が印加されたと
きの抵抗変化が大きいので、ブリッジの様な複雑な回路を組まずに簡単な中点電位を取る
方式を採用することができる。
【００３０】
本発明の磁気エンコーダーは、多極着磁された磁気媒体のスピンバルブ型巨大磁気抵抗
効果膜素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長
さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長さをλｂとした時、λａ
とλｂの合計着磁ピッチ２λは素子ピッチｐの２倍と等しく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐの
関係を有することが好ましい。
【００３１】
多極着磁された着磁ピッチλは、ピッチλａとλｂの２種類で形成されていることが好
ましく、λａ≠λｂであり、λａ＞λｂもしくはλａ＜λｂいずれも取ることができる。
しかし、λａ＋λｂ＝２λの関係であり、２λ＝２ｐでもある。
【００３２】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は変
化しないＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａはλｂより大きく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐで、λ＜λ
ａ≦ｐ＋ｗの関係を有することが好ましい。
【００３３】
λａ＞λｂとすることでＳＶＧＭＲ素子を用いても、電気出力信号のピッチを従来の結
合型ＧＭＲと同じとすることができるだけでなく、ギャップ特性で最大出力の８０％の出
力が得られるギャップ領域を４〜５倍大きくすることができる。
【００３４】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は変
化しないＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより小さく、λ＞λａ≦ｐ−ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３５】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は
変化するＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより小さく、λ＜λｂ≦ｐ＋ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３６】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は
変化するＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより大きく、λ＞λｂ≦ｐ−ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３７】
λａ＜λｂとしても、電気出力信号のピッチを従来の結合型ＧＭＲと同じとすることが
できるだけでなく、ギャップ特性で最大出力の８０％の出力が得られるギャップ領域を４
〜５倍大きくすることができる。λａ＝λｂとしても良いが、磁気センサーの出力が低下
することと、小さなギャップで出力が低下するので、磁気媒体から離れた位置にギャップ
領域ができるため、使い難い磁気センサーとなってしまう。
【００３８】
本発明の磁気エンコーダーは、λａとλｂが繰返し連続的に着磁されていることが好ま
しい。また、繰返し連続的に着磁されるλａとλｂの長さのばらつきは、電気出力信号の
ジッター（位相ずれ）発生に繋がるので小さくする必要がある。
【発明の効果】
【００３９】
ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに適用しても、着磁ピッチλと同じ周期で電気信号
が得られた。また、電気抵抗の大きなＳＶＧＭＲ素子を用いることで、磁気センサーの低
消費電力化を実現できた。さらに、比較的弱い磁場強度の領域で大きな磁気抵抗変化率が
得られるので、ギャップ変動に対し安定した出力特性（ギャップ特性）が得られる磁気エ
ンコーダーを実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。説明を判り易くするため、
同じ部品、部位には同一の符号を用いている。実施例では、素子の固定層の磁化方向と同
方向に磁界が加わったときは素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わったときに素
子の電気抵抗が変化しないスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を用いて説明を行う。これ
は、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向のとき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は
最小値を示し、逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こさないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗
は最大値を示すものである。
【実施例１】
【００４１】
図１に、ＳＶＧＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーの外観斜視図を示す。磁気エンコー
ダー１は磁気媒体２と磁気センサー６で構成している。磁気媒体２は磁界方向が反転する
ように着磁した。磁気センサー６は、基材４にＳＶＧＭＲ素子５が形成されており、ＳＶ
ＧＭＲ素子５は導体（図示せず）で結ばれＦＰＣ３に接続した。磁気媒体２とＳＶＧＭＲ
素子５は、所定の間隔（ギャップ）を持って対向させている。磁気媒体２と磁気センサー
６が相対的に移動することで、ＳＶＧＭＲ素子に印加される磁界強度が変化してＳＶＧＭ
Ｒ素子の抵抗が変化するものである。本明細書は、磁気媒体２が固定で磁気センサー６が
移動することで説明している。
【００４２】
図２に、ＳＶＧＭＲ素子の模式図を示す。ＳＶＧＭＲ素子は基材４上に固定層１０と非
磁性導体層１１、自由層１２の順に製膜した後、フォトリソでレジストマスクを作製し、
イオンミリング加工を行い素子形状を得た。基材４は熱膨張係数α＝３８×１０−７（ｄ
ｅｇ−１）のアルミノシリケートガラスを用いた。固定層１０はＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ
ｏｍ％）の組成で、厚みＴ１＝５（ｎｍ）とした。非磁性導体層１１はＣｕで、厚みＴ２
＝３（ｎｍ）とした。自由層１２はＮｉ８５Ｆｅ１５とＣｏ９０Ｆｅ１０の２層膜とし、
厚みＴ３＝５（ｎｍ）とした。Ｎｉ８５Ｆｅ１５とＣｏ９０Ｆｅ１０の膜厚の比率は、３
：１〜５：１とした。固定層の磁化方向を固定するため、約２４０（Ａ／ｍ）（約３０（
Ｏｅ））の磁場中でスパッターを行った。自由層もＮｉＦｅに異方性をつけて磁気特性を
上げるため、磁場中でスパッターを行った。
【００４３】
基材４上に製膜したスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜に、フォトリソ技術でレジスト
マスクを作製した後、アルゴンイオン用いたイオンミリングを行い、ＳＶＧＭＲ素子５に
加工した。ＳＶＧＭＲ素子は略長方形の形状としている。図２のｗが略長方形の短手方向
でありＬが長手方向である。Ｌは磁気媒体幅方向の長さより長くして、磁気媒体幅より出
た位置で素子を直列に接続した。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を九十九折に加工す
ることで、素子の接続を行った。素子間の接続部は磁界変化を受けないので、磁気抵抗変
化は起こさない。
【００４４】
固定層１０の磁化方向は実線の矢印１３で示しており、自由層１２に加わる外部の磁界
方向は、一点鎖線の矢印１４と破線の矢印１５で示している。外部の磁界が一点鎖線の矢
印１４の方向に加わると、固定層の磁化方向と同方向となるので、ＳＶＧＭＲ素子５の電
気抵抗は磁場強度の増加と共に低下した。破線の矢印１５方向に外部磁界が加わっても、
固定層の磁化方向と逆方向となるためＳＶＧＭＲ素子５の電気抵抗は変化しない。図３に
、外部磁界と電気抵抗の関係を示す。図３ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子に外部磁界が印加され
たときの抵抗の変化を示す。磁界が加わっていない時のＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗はＲ１
であり、正方向（固定層の磁化方向と同方向）に磁界を印加していくとＲ２の値で飽和す
る。負方向（固定層の磁化方向と逆方向）に磁界を加えても、磁気抵抗変化を起こさない
のでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗はＲ１のままである。（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１ｘ１００（％
）で求められる値を、磁気抵抗変化率と称している。図３ｂ）は、素子の固定層の磁化方
向と同方向に磁界が加わったときは素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった
ときに素子の電気抵抗が変化するＳＶＧＭＲ素子を用いた時の、外部磁界と電気抵抗の変
化を示している。固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向のとき、ＳＶＧＭＲ素子
の電気抵抗は最大値を示し、逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こさないのでＳＶＧＭＲ素
子の電気抵抗は最小値を示すものである。参考のため、図３ｃ）に結合型ＧＭＲ素子、図
３ｄ）にＡＭＲ素子の磁界と電気抵抗の関係を示す。結合型ＧＭＲ素子とＡＭＲ素子は、
ＳＶＧＭＲ素子と異なり磁界の増減両方向で磁気抵抗変化を示す。この様に、磁界の増減
両方向で磁気抵抗変化を示すため、着磁ピッチλと同じピッチで電気信号が得られるもの
である。結合型ＧＭＲ素子の初期（無磁界時）電気抵抗Ｒ２≒３２２（Ω）に対し、ＳＶ
ＧＭＲ素子の初期電気抵抗Ｒ１≒１５６０（Ω）と、約５倍の値なっている。このＲ１と
Ｒ２の値は、素子幅ｗ＝５（μｍ）で長さＬ＝１０００（μｍ）とした時の一例である。
この初期の電気抵抗の違いが、磁気センサーの消費電力の差を生むものである。初期電気
抵抗が大きいほど、磁気センサーの消費電力を小さくできる。
【実施例２】
【００４５】
図４に、λａがλｂより大きい時の動作を示す。図４ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子と磁気媒
体の関係を、図４ｂ）から図４ｆ）に各ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗変化と電気信号を示す
。図４ｂ）はＳＶＧＭＲ素子５１、図４ｃ）はＳＶＧＭＲ素子５２、図４ｄ）はＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の第一素子群、図４ｅ）はＳＶＧＭＲ素子５３と５４の第二素子群の電
気抵抗変化を示している。磁気センサーは基材４にＳＶＧＭＲ素子５１〜５４を配置して
いる。動作を判り易くするためＳＶＧＭＲ素子を４個とした。ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
で第一素子群、ＳＶＧＭＲ素子５３と５４で第二素子群を形成し、素子群内の素子はｗの
素子幅を持ってピッチｐで設けた。第一素子群の後に第二素子群をｐ／２ずらして配置し
た。ＳＶＧＭＲ素子に付記した矢印は固定層の磁化方向である。磁気媒体２には、λａが
λｂより大きくなるように着磁した。λａとλｂの合計長は、磁気センサーの素子ピッチ
ｐの２倍の２ｐに相当している。磁気媒体上の破線矢印は、磁気媒体から発生する磁界の
方向を表している。
【００４６】
図５に、ＳＶＧＭＲ素子５１〜５４の接続と等価回路を示している。第一素子群のＳＶ
ＧＭＲ素子５１と５２は直列に接続し、同様に第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５３と５４も
直列に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５２と第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５３を
接続し、接続点から中点電位を取り主力端子に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５
１のもう一方の端子は電源Ｖｃｃに、第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５４のもう一方の端子
はＧＮＤに落とした。
【００４７】
図４で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図４ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２
は図４ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ２と
している。図４ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一素子群の電気抵抗
に相当）を示す。図４ｂ）と図４ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２からの電気抵抗の
ピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電
気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを得ることができた
。同様に第二素子群の電気信号を図４ｅ）に示す。図４ｅ）は図４ｄ）とｐ／２位相がず
れており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、図４ｆ）に示す様な
ピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。本願のＳＶＧＭＲ素子配置を行うこ
とで、ＳＶＧＭＲ素子では得られなかった高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができ
た。
【００４８】
比較のため、λａとλｂを同じにして、λａ＋λｂ＝２λ＝２ｐとした時の、ＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の電気抵抗変化を、図４ｇ）に示す。図から判るようにＳＶＧＭＲ素子
５１と５２の電気抵抗変化のデーターで重なる部分が生じている。重なり部分を斜線で表
している。この重なり部分が発生するのは、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２が幅ｗを持つため
であり、電気抵抗が増加する領域幅が広がるために発生するので重なりは避けられない。
合成された電気抵抗の変化幅はＲ１からＲ２’の差となるため、重ならない場合のＲ１と
Ｒ２の差に比べ、電気抵抗の変化は大幅に減少してしまった。このことからも、λａとλ
ｂは異なることが好ましいことが判る。
【実施例３】
【００４９】
図６に、λａがλｂより小さい時の動作を示す。図６ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子と磁気媒
体の関係を、図６ｂ）から図６ｆ）に各ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗変化と電気信号を示す
。図６ｂ）はＳＶＧＭＲ素子５１、図６ｃ）はＳＶＧＭＲ素子５２、図６ｄ）はＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の第一素子群、図６ｅ）はＳＶＧＭＲ素子５３と５４の第二素子群の電
気抵抗変化を示している。磁気センサーは基材４にＳＶＧＭＲ素子５１〜５４を配置して
いる。動作を判り易くするためＳＶＧＭＲ素子を４個とした。ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
で第一素子群、ＳＶＧＭＲ素子５３と５４で第二素子群を形成し、素子群内の素子はｗの
幅を持ってピッチｐで設けた。第一素子群の後に第二素子群をｐ／２ずらして配置した。
ＳＶＧＭＲ素子に付記した矢印は固定層の磁化方向である。磁気媒体２には、λａがλｂ
より小さくなるように着磁した。λａとλｂの合計長は、磁気センサーの素子ピッチｐの
２倍の２ｐに相当している。磁気媒体上の破線矢印は、磁気媒体から発生する磁界の方向
を表している。
【００５０】
図６で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図６ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２
は図６ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ２と
している。図６ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一素子群の電気抵抗
に相当）を示す。図６ｂ）と図６ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２からの電気抵抗の
ピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電
気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを得ることができた
。同様に第二素子群の電気信号を図６ｅ）に示す。図６ｅ）は図６ｄ）とｐ／２位相がず
れており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、図６ｆ）に示す様な
ピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。本願のＳＶＧＭＲ素子配置を行うこ
とで、ＳＶＧＭＲ素子では得られなかった高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができ
た。
【実施例４】
【００５１】
図７に、第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気セ
ンサーの構造と動作を示す。磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図７ｂ）、Ｓ
ＶＧＭＲ素子５２は図７ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１
、最小値をＲ２としている。図７ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一
素子群の電気抵抗に相当）を示す。図７ｂ）と図７ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２
からの電気抵抗のピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５
１と５２の合成電気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを
得ることができた。同様に第二素子群の電気信号を図７ｅ）に示す。図７ｅ）は図７ｄ）
とｐ／２分位相がずれており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、
図７ｆ）に示す様なピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。
【００５２】
本実施例４は、実施例２と同じように磁気媒体２のλａはλｂより大きいので、各ＳＶ
ＧＭＲ素子５１〜５４の電気抵抗と中点電位（Ｖｃｃ／２）は、実施例２と同じ変化を示
し、高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができた。図７で先頭の素子５１の左側から
最後尾の素子５４の右側までの距離は、｛ｐ＋（ｐ／２）＋ｗ｝である。実施例２で示し
た第一素子群の後に第二素子群を配置した場合の距離は、｛ｐ＋（ｐ／２）＋ｐ＋ｗ｝と
なる。本実施例４の配置をとることで、磁気センサーを小さくすることができ、ウェファ
ーからの磁気センサー素子の取れ数を多くすることができるので、低価格化が可能となっ
た。また、小型化も実現できた。
【実施例５】
【００５３】
図８に、ギャップ特性を示す。磁気媒体２と磁気センサー６との間隔（ギャップ）を、
０〜２５（μｍ）まで５（μｍ）間隔で変え、磁気センサー出力を測定しギャップ特性を
得た。ギャップ特性に大きく影響する寸法関係は、次の通りとした。磁気センサー６関係
では、素子群の配置は実施例２および３と同様、第一素子群の後にｐ／２ずらして第二素
子群を配している。ＳＶＧＭＲ素子のピッチｐ＝２０（μｍ）、ＳＶＧＭＲ素子の短手方
向の長さｗ＝５（μｍ）である。磁気媒体２関係では、着磁ピッチの２倍の２λ＝４０（
μｍ）で、２λ＝λａ＋λｂの関係である。磁性材の特性は、保磁力Ｈｃ＝２１７（ｋＡ
／ｍ）、残留磁束密度Ｂｒ＝１．４（Ｔ）、角型比Ｒ＝０．８である。λａ＞λｂの条件
は、λａ＝ｐ＋ｗ。λｂ＝ｐ−ｗである。λａ＝λｂの条件は、λａ＝λｂ＝ｐである。
λａ＜λｂの条件は、λａ＝ｗ、λｂ＝２ｐ−ｗである。比較のため、従来の結合型ＧＭ
Ｒセンサーも同時に測定した。結合型ＧＭＲセンサーの着磁ピッチλは、従来品であるた
め勿論λａ＝λｂである。
【００５４】
ギャップ特性は、最大出力の８０％の出力を与えるギャップ領域（ギャップ長範囲）で
評価した。図８の縦軸は、各条件下での最大出力を１として比率表示している。図８を見
て判るように結合型ＧＭＲセンサーに比べ、いずれのＳＶＧＭＲセンサーもギャップ特性
は良い値を示している。結合型ＧＭＲセンサーは、ギャップが大きくなるに従い急激に出
力が低下し、ギャップ領域は１．８（μｍ）と非常に小さいものであった。ＳＶＧＭＲ磁
気センサーでは、λａ＞λｂのギャップ領域は１０．１（μｍ）、λａ＝λｂのギャップ
領域は７．９（μｍ）、λａ＜λｂのギャップ領域は１３．８（μｍ）であった。いずれ
も、結合型ＧＭＲセンサーに比べ４倍以上のギャップ領域が得られた。λａ＝λｂの条件
を除けば、λａとλｂの長さを変えることで、大きな磁気センサー出力が得られ、ギャッ
プ領域も結合型ＧＭＲセンサーの５倍以上が得られる。このギャップ領域の拡大は、ＳＶ
ＧＭＲ素子が小さい磁界強度で動作することの裏付けと言える。
【実施例６】
【００５５】
図９に示す様に、実施例２と同様にλａがλｂより大きい磁気媒体で、第一素子群と第
二素子群が各々４素子で構成されている磁気センサーである。第一素子群はＳＶＧＭＲ素
子５１から５４、第二素子群はＳＶＧＭＲ素子５５から５８からなる。各素子群のＳＶＧ
ＭＲ素子はピッチｐの間隔を持って配され、第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５４と第二素子
群のＳＶＧＭＲ素子５５はｐ／２離して配している。図９のＳＶＧＭＲ素子５４から５６
の部分と対向する磁気媒体部分を抜き出すと、実施例２の図４と同じとなるので動作の説
明は省略する。各素子群のＳＶＧＭＲ素子を多くすることで、ジッター（位相ずれ）を少
なくすることができる。図９の磁気媒体２の左側からλａ１からλａ４、λｂ１からλｂ
４とλａとλｂに符号をつけて説明する。λａ１からλａ４、λｂ１からλｂ４が全く同
じ長さで着磁されていればジッターは起こらないが、長さが異なると再生された電気信号
にジッターが生じ、検出精度の低下となる。ＳＶＧＭＲ素子数を増やすことで、λａ１か
らλａ４のばらつきを平均化することができるため、ジッターを低減することができるも
のである。実施例２に比べジッターが１〜１．５％改善された。電気信号の詳細について
は、実施例７で詳細に述べる。
【００５６】
図１０に、ＳＶＧＭＲ素子５１〜５８の接続と等価回路を示す。第一素子群のＳＶＧＭ
Ｒ素子５１から５４は直列に接続し、同様に第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５５から５８も
直列に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５４と第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５５を
接続し、接続点から中点電位を取り主力端子に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５
１のもう一方の端子は電源Ｖｃｃに、第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５４のもう一方の端子
はＧＮＤに落とした。
【実施例７】
【００５７】
本実施例７は実施例６と同じ数のＳＶＧＭＲ素子５１〜５８を有し、第一素子群の第１
素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーである。図１１に磁気
センサーの構造と動作を示す。第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１
素子を配した構造としたので、素子５１から５８の配置寸法が実施例６に比べ略半分にな
り、磁気センサーの小型化が実現されている。ＳＶＧＭＲ素子５１〜５８の接続と等価回
路は、図１０と同じである。図１１で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合
、ＳＶＧＭＲ素子５１から５４は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１と
５３は図１１ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２と５４は図１１ｃ）に示すように電気抵抗が変化
する。ＳＶＧＭＲ素子５５から５８も同様である。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ
２としている。図１１ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１から５４の合成電気抵抗（第一素子群の
電気抵抗に相当）を示す。図１１ｂ）と図１１ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５３、５
２と５４からの電気抵抗のピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭ
Ｒ素子５１から５４の合成電気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチは
ピッチｐを得ることができた。同様に第二素子群の電気信号を図１１ｅ）に示す。図１１
ｅ）は図１１ｄ）とｐ／２位相がずれており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖ
ｃｃ／２）は、図１１ｆ）に示す様なピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた
。本実施例と同じ第一素子群と第二素子群の配置であるが、素子群の素子数が少ない実施
例４に比べジッターが１〜１．５％改善された。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のＳＶＧＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーの外観斜視図である。
【図２】本発明のＳＶＧＭＲ素子の模式図である。
【図３】本発明のＳＶＧＭＲ素子の外部磁界と電気抵抗の関係を示す図である。
【図４】実施例２のλａがλｂより大きい時の磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図５】実施例２のＳＶＧＭＲ素子の接続と等価回路を示す図である。
【図６】実施例３のλａがλｂより小さい時の磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図７】実施例４の第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図８】実施例５のギャップ特性を示す図である。
【図９】実施例６の第一素子群と第二素子群を配した磁気センサーの構造である。
【図１０】実施例６のＳＶＧＭＲ素子の接続と等価回路を示す図である。
【図１１】実施例７の第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  磁気エンコーダー、２  磁気媒体、
３  ＦＰＣ、４  基材、
５  ＳＶＧＭＲ素子、１３  磁化方向、
１４，１５  外部磁場方向、５１〜５８  ＳＶＧＭＲ素子。
【図１】
2007121253.tif 000003
【図２】
2007121253.tif 000004
【図３】
2007121253.tif 000005
【図４】
2007121253.tif 000006
【図５】
2007121253.tif 000007
【図６】
2007121253.tif 000008
【図７】
2007121253.tif 000009
【図８】
2007121253.tif 000010
【図９】
2007121253.tif 000011
【図１０】
2007121253.tif 000012
【図１１】
2007121253.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月31日(2006.8.31)
【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】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサーを用いた磁気エンコーダーで
、第一の方向に着磁された部分と第二の方向に着磁された部分とを交互に配置した磁気媒
体を用い、第一の方向に着磁された部分の長さをλａ、第二の方向に着磁された部分の長
さをλｂとし磁気媒体の着磁ピッチλをλ＝（λａ＋λｂ）／２とすることで、着磁ピッ
チλと同じ素子ピッチｐの周期の電気信号として取り出すことを特徴とする磁気エンコー
ダー。
【請求項２】
多極着磁された磁気媒体と対向して配され相対的に移動する磁気センサーを有する磁気
エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、磁気センサーの素子のスピンバ
ルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効
果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（幅ｗ）と固定層の磁化方向が同
じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配され、素子の固
定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が
加わった時に素子の電気抵抗は変化しないことを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同じ素
子ピッチｐの周期の電気信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載の磁気エン
コーダー。
【請求項３】
多極着磁された磁気媒体と対向して配され相対的に移動する磁気センサーを有する磁気
エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、磁気センサーの素子のスピンバ
ルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効
果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（幅ｗ）と固定層の磁化方向が同
じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配され、素子の固
定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界
が加わった時に素子の電気抵抗は変化することを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同じ素
子ピッチｐの周期の電気信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載の磁気エン
コーダー。
【請求項４】
磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配された略長方形の素子は、２ｎ
個の素子を持つ第一素子群と第二素子群を形成し、各素子群の素子は素子ピッチｐで等間
隔に配されていることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気エンコーダー。
【請求項５】
第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子は、（ｍ＋１／２）ｐ（ｍ＝０を含む正
の整数）の距離を有し、素子の短手方向の幅ｗが、ｐ／２＞ｗであることを特徴とする請
求項４に記載の磁気エンコーダー。
【請求項６】
各素子群の素子は、素子長手方向の端部で直列に接続された素子列であり、第一素子群
の素子列の一端は電源に他端は第二素子群の素子列の一端に接続し、第二素子群の素子列
の他端は接地され、第一素子群の素子列と第二素子群の素子列の接続部から、中点電位を
取ることを特徴とする請求項４または５に記載の磁気エンコーダー。
【請求項７】
多極着磁された磁気媒体のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜素子の固定層の磁化方向
と、同方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλｂとした時、λａとλｂの合計着磁ピッチ２λは
素子ピッチｐの２倍と等しく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐの関係を有することを特徴とする
請求項４から６のいずれか１項に記載の磁気エンコーダー。
【請求項８】
λａがλｂより大きく、λ＜λａ≦ｐ＋ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項９】
λａがλｂより小さく、λ＞λａ≦ｐ−ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１０】
λａがλｂより小さく、λ＜λｂ≦ｐ＋ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１１】
λａがλｂより大きく、λ＞λｂ≦ｐ−ｗの関係を有することを特徴とする請求項７に
記載の磁気エンコーダー。
【請求項１２】
λａとλｂが繰返し連続的に着磁されていることを特徴とする請求項７から１１のいず
れか１項に記載の磁気エンコーダー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサーを用いた磁気式エ
ンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型ロボットやディジタルカメラ、インクジェットプリンターなど民生用途で使
用される磁気エンコーダーは安価で小型だけでなく、高分解能で且つ良好なギャップ出力
特性が求められている。言い換えると、小型で逓倍化の信号処理回路が不要で、動作中の
ギャップ変動に対して安定した出力を維持できる磁気エンコーダーが求められているもの
である。更に、低消費電力化も求められている。
【０００３】
従来の磁気エンコーダーは、異方性磁気抵抗効果膜を用いて磁気抵抗素子（以下、ＡＭ
Ｒ素子と言う）を形成している。ＡＭＲ素子は比較的小さい磁場強度の領域でも、磁界の
変化によって電気抵抗が数％変化するうえ、膜の製造も容易なため多く用いられている。
しかし、ＮｉＦｅ合金薄膜やＮｉＣｏ合金薄膜を用いたＡＭＲ素子で安定した磁気抵抗効
果を得るには、膜厚を２０〜４０（ｎｍ）と厚くする必要がある。膜厚が厚いため素子自
体の電気抵抗が低くなり、使用し難い方向である。高分解能を得るためＡＭＲ素子の幅方
向の寸法を小さくすると、膜厚が厚いことも影響し形状異方性（Ｈｋ）が大きくなり、小
さい磁場強度の領域での電気抵抗変化量が得られず、期待した電気出力の値が得られない
と言う問題がある。このため、ＡＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーで分解能を上げるの
は難しかった。高分解能化とは、素子や着磁の狭ピッチ化であり、単位長さ当たりの電気
出力信号数を上げることである。
【０００４】
高分解能化が難しいＡＭＲ素子に代わり、結合型巨大磁気抵抗効果膜を使った素子（以
下結合型ＧＭＲ素子）が、特許文献１に示されている。結合型ＧＭＲ素子は、ＡＭＲ素子
に比べ２〜４倍大きな電気抵抗変化率を持つ。特許文献１のＧＭＲ素子は、ＮｉＣｏＦｅ
薄膜と非磁性金属薄膜を数十層交互に積層した人工格子金属膜を用いたものである。強磁
性薄膜と非磁性金属薄膜を多層化することで、大きな磁気抵抗変化率を得ている。しかし
、非磁性金属薄膜は良導電材であり膜の電気抵抗がＡＭＲ素子の１／２〜１／３程度と低
くなるため、低消費電力化が難しい。電気抵抗変化率は２０〜３０％と大きいが、この電
気抵抗変化率を得るには大きい磁場強度の領域で使用することが必要である。そのため、
磁気エンコーダーの様な、比較的小さい磁場強度の領域では使用することが難しかった。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８１２０４２号  公報
【０００６】
比較的小さい磁場強度の領域で結合型ＧＭＲ素子と同程度の電気抵抗変化率を示す膜と
して、ハードディスク記憶装置（ＨＤＤ）の磁気ヘッドに用いられている、スピンバルブ
型巨大磁気抵抗効果膜がある。特許文献２に記載されているように、スピンバルブ型巨大
磁気抵抗効果膜は、磁界（磁束）の方向が変化しても磁化方向が変化しない固定層と非磁
性導電層、磁界の変化に追従して磁化方向が変化する自由層から構成される。スピンバル
ブ型巨大磁気抵抗効果膜を加工した素子（以下、ＳＶＧＭＲ素子と言う）は、結合型ＧＭ
Ｒ素子に比べ電気抵抗が５〜６倍大きく、磁気センサーに用いた場合低消費電力化を行い
易い。また、１〜１６０（Ａ／ｍ）〔約０．００６〜２０（Ｏｅ）〕と比較的小さい磁場
強度の領域で動作すると言う特徴がある。
【０００７】
【特許文献２】特許第３０４０７５０号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ＡＭＲ素子や結合型ＧＭＲ素子をＳＶＧＭＲ素子に置き換えただけでは、分解
能が低下してしまうと言う欠点がある。着磁ピッチλでＮ極とＳ極が交互に着磁された磁
気媒体に対し、ＳＶＧＭＲ素子を使用すると磁気センサーの出力信号の周期は２倍の２λ
となる。言い換えると、分解能が１／２になってしまうものである。これは、ＳＶＧＭＲ
素子が持つ磁気抵抗変化特性に起因しており、従来の使用方法では分解能の低下は避けら
れないものであった。
【０００９】
ＳＶＧＭＲ素子は、素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気
抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化しない特性を持つため
である。もしくは、素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵
抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化する特性を持つためで
ある。磁気媒体がλの着磁ピッチ周期で着磁されていると、磁界方向もλの周期で反転す
ることになる。そのため、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗の変化は２倍の２λの周期となる。
結合型ＧＭＲ素子とＡＭＲ素子を用いたときは、λの周期で電気信号が得られる。結合型
ＧＭＲ素子とＡＭＲ素子は、無磁界の状態で最大の電気抵抗を示し、磁界強度が上がると
電気抵抗は低下する。つまり、磁界方向には関係なく磁場強度の増減で信号が出る。この
ため、着磁ピッチλと同じ素子ピッチｐ（以後、単にピッチｐやピッチと言うこともある
）の周期の電気信号が得られるものである。市場要求である高分解能化に対応し難いため
、ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに応用する事は成されていなかった。しかし、比較
的小さい磁場強度の領域で結合型ＧＭＲ素子と同程度の大きな磁気抵抗変化率が得られ、
また結合型ＧＭＲ素子の５〜６倍大きな電気抵抗が得られるので、低消費電力化を行い易
いという利点は捨て難いものである。
【００１０】
本発明の目的は、ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに適用しても、着磁ピッチλと同
じ素子ピッチｐの周期で電気信号が得られ、また磁気センサーの低消費電力化とギャップ
変動に対し安定した出力特性が得られる磁気エンコーダーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気エンコーダーは、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を有する磁気センサ
ーを用いた磁気エンコーダーで、第一の方向に着磁された部分と第二の方向に着磁された
部分とを交互に配置した磁気媒体を用い、第一の方向に着磁された部分の長さをλａ、第
二の方向に着磁された部分の長さをλｂとし、磁気媒体の着磁ピッチλをλ＝（λａ＋λ
ｂ）／２とすることで、着磁ピッチλと同じ素子ピッチｐの周期の電気信号として取り出
すことが好ましい。第二の方向に着磁された部分は、第一の方向と逆方向に着磁されてい
る。
【００１２】
本発明の磁気エンコーダーは、着磁ピッチλで多極着磁された磁気媒体と対向して配さ
れた磁気センサーを有する磁気エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、
磁気センサーの素子のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（
幅ｗ）と固定層の磁化方向が同じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個配され、素子
の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗は変化し、逆方向に磁
界が加わった時は素子の電気抵抗が変化しないことを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同
じ素子ピッチｐの周期の電気信号として取り出すことが好ましい。
【００１３】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は、磁化方向が固定している固定層と非磁性導体層
、磁化方向が自由に変化する自由層の３層の積層が基本的な構成である。固定層と自由層
の間に非磁性導体層が挿入された構造である。本発明の磁気エンコーダーに使用できるス
ピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を構成する材質と膜厚は次の通りである。固定層はＣｏ
Ｆｅ系金属で、膜厚は４〜５（ｎｍ）である。非磁性導体層は銅やアルミニウムで、膜厚
は２〜３（ｎｍ）である。自由層はＮｉＦｅ系金属で、膜厚は４〜５（ｎｍ）である。こ
れらの膜はスパッターや蒸着装置を用い、真空内で３層構造膜を形成することが好ましい
。
【００１４】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は、フォトリソ技術とドライエッチング技術を用い
て、略長方形のＳＶＧＭＲ素子に加工する。磁気媒体の移動方向（磁界の変化方向）にＳ
ＶＧＭＲ素子短手が位置するように、またＳＶＧＭＲ素子短手方向と固定層の磁化方向を
一致させる。ＳＶＧＭＲ素子の長手方向の長さは、磁気媒体の磁化範囲と同等であれば良
い。ＳＶＧＭＲ素子間の接続は非磁性導電材もしくはスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜
を用いることもできる。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を九十九折形状に加工するこ
とで、非磁性導電材を用いた接続法に比べ、製造工程数を減らすことができる。
【００１５】
固定層の磁化方向は固定されており、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向の
とき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最小値を示す。逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こさ
ないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最大値を示す。過渡状態時は、固定層の磁化方向と
自由層の磁化方向が成す角度によって、電気抵抗も変化する。磁界がない状態では、固定
層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向になるように、非磁性導体層の膜厚を調整して
いる。
【００１６】
磁気媒体は、曲率もしくは平面を有するもので良い。円盤型の磁気媒体の外周面を用い
た場合は曲率面となり、円盤面を用いた場合は平面となる。また、磁気スケールの様な直
線的な平面でも良いものである。磁気媒体は永久磁石単体や永久磁石粉末と樹脂等の複合
材を用いることができる。
【００１７】
素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗が変化するスピ
ンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜とするか、もしくは、素子の電気抵抗が変化しないスピン
バルブ型巨大磁気抵抗効果膜とするかは、非磁性導体層の膜厚を調整することで得ること
ができる。非磁性導体層の膜厚で、固定層の磁化方向と磁界が同方向で抵抗が変化する膜
厚領域と抵抗が変化しない膜厚領域が交互に現われる。抵抗が変化するかしないかの何れ
の非磁性導体層の膜厚領域を使用するかは、膜の電気抵抗値や電気抵抗変化率で決めるこ
とができる。
【００１８】
本発明の磁気エンコーダーは、着磁ピッチλで多極着磁された磁気媒体と対向して配さ
れた磁気センサーを有する磁気エンコーダーであって、磁気媒体の移動方向と着磁方向、
磁気センサーの素子のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜の固定層の磁化方向が同じで、
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜は略長方形の素子形状に形成され、素子の短手方向（
幅ｗ）と固定層の磁化方向が同じであり、素子は磁気媒体移動方向に４ｎ個配され、素子
の固定層の磁化方向と同方向に磁界が加わった時は素子の電気抵抗は変化せず、同方向に
磁界が加わった時は素子の電気抵抗が変化することを用い、磁気媒体の着磁ピッチλと同
じ素子ピッチｐの周期の電気信号として取り出すことが好ましい。
【００１９】
固定層の磁化方向は固定されており、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向の
とき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最大値を示す。同方向の時は、磁気抵抗変化を起こさ
ないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最小値を示す。過渡状態時は、固定層の磁化方向と
自由層の磁化方向が成す角度によって、電気抵抗も変化する。磁界がない状態では、固定
層の磁化方向と自由層の磁化方向が逆方向になるように、非磁性導体層の膜厚を調整して
いる。
【００２０】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気媒体移動方向に４ｎ個（ｎ＝１を含む正の整数）配
された略長方形の素子は、２ｎ個の素子を持つ第一素子群と第二素子群を形成し、各素子
群の素子は素子ピッチｐで等間隔に配されていることが好ましい。
【００２１】
第一素子群と第二素子群の接続点から中点電位を得るため、素子群は２個必要である。
また、素子群内にｐのピッチで電気出力を得るために素子群内に最低２個の素子が必要と
なる。これらから、素子は最低限４個必要となる。ｎを２以上とするとジッター（位相ず
れ）が改善されるが、磁気センサー素子が大きくなる。ｎをいくつにするかは、特性とコ
スト等から決めることができる。素子ピッチｐを維持しながら素子数を増やすためには、
素子幅ｗを小さくすることで対応できる。１μｍ程度の素子幅ｗを作製することはできる
が、素子の電気抵抗が大きくなり過ぎるため、ｎは４以下とするのが好ましい。
【００２２】
第一素子群および第二素子群の最小２個のＳＶＧＭＲ素子は、素子ピッチｐの間隔を持
って配される。素子ピッチは、磁気媒体の着磁ピッチλとは異なり、得たい信号ピッチに
相当するものである。素子数が増えた場合でも、素子ピッチｐを維持することが磁気セン
サーの小型化を達成する点で好ましい。
【００２３】
素子の配置間隔をｐの倍数にすることも可能であるが、偶数倍では電気信号ピッチは倍
のままであるので、奇数倍とする必要がある。素子ａと素子ｂの間隔をｐ、素子ｂと素子
ｃの間隔を３ｐ、素子ｃと素子ｄの間隔をｐとすると、全ての間隔をｐとした時と同じ様
な出力が得られるが、素子ａと素子ｄの間隔が２ｐ分大きくなってしまう。磁気媒体が曲
率を有する場合、端に位置する素子ａと中央の素子ｂでは、磁気媒体からの距離（ギャッ
プ）が異なることになり、素子に加わる磁界強度が異なり抵抗変化がばらつくことになる
。磁気媒体が直線の磁気スケールの場合は、ギャップの変動の問題はないが、素子が大き
くなることからウェファーからの素子の取れ数が減少するので、小型化だけでなく低価格
化に逆行することになる。
【００２４】
素子群内の素子の間隔をｐとした場合、各素子群の両端の素子の間隔はｐの奇数倍で、
（素子数―１）×ｐとなる。これは、ピッチの数より素子数が１つ多いことによる。ｎ個
の素子があったとき素子ａから素子ｎの間隔は、（ｎ−１）×ｐとなる。素子数を増やす
ことでジッター等の改善がやり易くなるが、センサー寸法が大きくなるというデメリット
もある。
【００２５】
本発明の磁気エンコーダーは、第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子は、（ｍ
＋１／２）ｐ（ｍ＝０を含む正の整数）の距離を有し、素子の短手方向の幅ｗが、ｐ／２
＞ｗであることが好ましい。
【００２６】
第一素子群と第二素子群の間隔を出来得る限り小さくすることで、センサーを小さくす
ることができる。第一素子群の最後尾の素子の後に、第二素子群の先頭の素子を所定の間
隔を設けて配することが一般的に行われている方式である。第一素子群と第二素子群を所
定の間隔を離して重ね合わせるように配することで、センサー素子を小さくすることがで
きる。第一素子群の第１素子と第二素子群の第１素子の間隔を、（ｍ＋１／２）ｐで、ｍ
＝０とすると、センサー素子を最小にすることができる。ｍ＝０は、第一素子群の第１素
子と第２素子の間に第二素子群の第１素子が配されることである。この様な、配置を取る
ことで第一素子群の先頭の素子から第二素子群の最後尾の素子の間隔は（素子群長＋ｐ／
２）と、第一素子群と第二素子群を直列に配置した構造に比べ約１／２の長さにできる。
【００２７】
ＳＶＧＭＲ素子の短手方向の長さ（素子幅）ｗは、素子ピッチｐの１／２以下である必
要がある。ｗがｐ／２以上の大きさを持った場合、隣り合う素子が重なってしまい、出力
が得られない可能性があるためである。着磁ピッチλや素子幅の寸法ばらつき、素子の電
気抵抗値、出力波形の鋭敏性等から、素子幅ｗは素子ピッチｐの、１／３〜１／１０が好
ましいものである。
【００２８】
本発明の磁気エンコーダーは、各素子群の素子は、素子長手方向の端部で直列に接続さ
れた素子列であり、第一素子群の素子列の一端は電源に他端は第二素子群の素子列の一端
に接続し、第二素子群の素子列の他端は接地され、第一素子群の素子列と第二素子群の素
子列の接続部から、中点電位を取ることが好ましい。
【００２９】
第一素子群の素子列と第二素子群の素子列で、ＡＭＲ素子の様にブリッジ回路を組むこ
ともできるが、ＳＶＧＭＲ素子は無磁界時の電気抵抗値が大きいのと磁界が印加されたと
きの抵抗変化が大きいので、ブリッジの様な複雑な回路を組まずに簡単な中点電位を取る
方式を採用することができる。
【００３０】
本発明の磁気エンコーダーは、多極着磁された磁気媒体のスピンバルブ型巨大磁気抵抗
効果膜素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長
さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている部分の長さをλｂとした時、λａ
とλｂの合計着磁ピッチ２λは素子ピッチｐの２倍と等しく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐの
関係を有することが好ましい。
【００３１】
多極着磁された着磁ピッチλは、ピッチλａとλｂの２種類で形成されていることが好
ましく、λａ≠λｂであり、λａ＞λｂもしくはλａ＜λｂいずれも取ることができる。
しかし、λａ＋λｂ＝２λの関係であり、２λ＝２ｐでもある。
【００３２】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は変
化しないＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａはλｂより大きく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐで、λ＜λ
ａ≦ｐ＋ｗの関係を有することが好ましい。
【００３３】
λａ＞λｂとすることでＳＶＧＭＲ素子を用いても、電気出力信号のピッチを従来の結
合型ＧＭＲと同じとすることができるだけでなく、ギャップ特性で最大出力の８０％の出
力が得られるギャップ領域を４〜５倍大きくすることができる。
【００３４】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は変
化しないＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより小さく、λ＞λａ≦ｐ−ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３５】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は
変化するＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより小さく、λ＜λｂ≦ｐ＋ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３６】
本発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の固定層の磁化方向と同方向に磁界が
加わった時は素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった時に素子の電気抵抗は
変化するＳＶＧＭＲ素子で、ＳＶＧＭＲ素子の固定層の磁化方向と、同方向に磁界が加わ
るように着磁されている部分の長さをλａ、逆方向に磁界が加わるように着磁されている
部分の長さをλｂとした時、λａがλｂより大きく、λ＞λｂ≦ｐ−ｗの関係を有するこ
とが好ましい。
【００３７】
λａ＜λｂとしても、電気出力信号のピッチを従来の結合型ＧＭＲと同じとすることが
できるだけでなく、ギャップ特性で最大出力の８０％の出力が得られるギャップ領域を４
〜５倍大きくすることができる。λａ＝λｂとしても良いが、磁気センサーの出力が低下
することと、小さなギャップで出力が低下するので、磁気媒体から離れた位置にギャップ
領域ができるため、使い難い磁気センサーとなってしまう。
【００３８】
本発明の磁気エンコーダーは、λａとλｂが繰返し連続的に着磁されていることが好ま
しい。また、繰返し連続的に着磁されるλａとλｂの長さのばらつきは、電気出力信号の
ジッター（位相ずれ）発生に繋がるので小さくする必要がある。
【発明の効果】
【００３９】
ＳＶＧＭＲ素子を磁気エンコーダーに適用しても、着磁ピッチλと同じ周期で電気信号
が得られた。また、電気抵抗の大きなＳＶＧＭＲ素子を用いることで、磁気センサーの低
消費電力化を実現できた。さらに、比較的小さい磁場強度の領域で大きな磁気抵抗変化率
が得られるので、ギャップ変動に対し安定した出力特性（ギャップ特性）が得られる磁気
エンコーダーを実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。説明を判り易くするため、
同じ部品、部位には同一の符号を用いている。実施例では、素子の固定層の磁化方向と同
方向に磁界が加わったときは素子の電気抵抗が変化し、逆方向に磁界が加わったときに素
子の電気抵抗が変化しないスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を用いて説明を行う。これ
は、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向のとき、ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は
最小値を示し、逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こさないのでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗
は最大値を示すものである。
【実施例１】
【００４１】
図１に、ＳＶＧＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーの外観斜視図を示す。磁気エンコー
ダー１は磁気媒体２と磁気センサー６で構成している。磁気媒体２は磁界方向が反転する
ように着磁した。磁気センサー６は、基材４にＳＶＧＭＲ素子５が形成されており、ＳＶ
ＧＭＲ素子５は導体（図示せず）で結ばれＦＰＣ３に接続した。磁気媒体２とＳＶＧＭＲ
素子５は、所定の間隔（ギャップ）を持って対向させている。磁気媒体２と磁気センサー
６が相対的に移動することで、ＳＶＧＭＲ素子に印加される磁界強度が変化してＳＶＧＭ
Ｒ素子の抵抗が変化するものである。本明細書は、磁気媒体２が固定で磁気センサー６が
移動することで説明している。
【００４２】
図２に、ＳＶＧＭＲ素子の模式図を示す。ＳＶＧＭＲ素子は基材４上に固定層１０と非
磁性導体層１１、自由層１２の順に製膜した後、フォトリソでレジストマスクを作製し、
イオンミリング加工を行い素子形状を得た。基材４は熱膨張係数α＝３８×１０−７（ｄ
ｅｇ−１）のアルミノシリケートガラスを用いた。固定層１０は、反強磁性膜Ｍｎ５０Ｐ
ｔ５０（ａｔｏｍ％）の組成で厚み１２（ｎｍ）の上に、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔｏｍ％
）の組成で、厚みＴ１＝５（ｎｍ）が形成されている。非磁性導体層１１はＣｕで、厚み
Ｔ２＝３（ｎｍ）とした。自由層１２はＮｉ８５Ｆｅ１５とＣｏ９０Ｆｅ１０の２層膜と
し、厚みＴ３＝５（ｎｍ）とした。Ｎｉ８５Ｆｅ１５とＣｏ９０Ｆｅ１０の膜厚の比率は
、３：１〜５：１とした。固定層の磁化方向を固定するため、約２４０（Ａ／ｍ）（約３
０（Ｏｅ））の磁場中でスパッターを行った。自由層もＮｉＦｅに異方性をつけて磁気特
性を上げるため、磁場中でスパッターを行った。
【００４３】
基材４上に製膜したスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜に、フォトリソ技術でレジスト
マスクを作製した後、アルゴンイオン用いたイオンミリングを行い、ＳＶＧＭＲ素子５に
加工した。ＳＶＧＭＲ素子は略長方形の形状としている。図２のｗが略長方形の短手方向
でありＬが長手方向である。Ｌは磁気媒体幅方向の長さより長くして、磁気媒体幅より出
た位置で素子を直列に接続した。スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜を九十九折に加工す
ることで、素子の接続を行った。素子間の接続部は磁界変化を受けないので、磁気抵抗変
化は起こさない。
【００４４】
固定層１０の磁化方向は実線の矢印１３で示しており、自由層１２に加わる外部の磁界
方向は、一点鎖線の矢印１４と破線の矢印１５で示している。外部の磁界が一点鎖線の矢
印１４の方向に加わると、固定層の磁化方向と同方向となるので、ＳＶＧＭＲ素子５の電
気抵抗は磁場強度の増加と共に低下した。破線の矢印１５方向に外部磁界が加わっても、
固定層の磁化方向と逆方向となるためＳＶＧＭＲ素子５の電気抵抗は変化しない。図３に
、外部磁界と電気抵抗の関係を示す。図３ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子に外部磁界が印加され
たときの抵抗の変化を示す。磁界が加わっていない時のＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗はＲ１
であり、正方向（固定層の磁化方向と同方向）に磁界を印加していくとＲ２の値で飽和す
る。負方向（固定層の磁化方向と逆方向）に磁界を加えても、磁気抵抗変化を起こさない
のでＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗はＲ１のままである。（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１ｘ１００（％
）で求められる値を、磁気抵抗変化率と称している。図３ｂ）は、素子の固定層の磁化方
向と同方向に磁界が加わったときは素子の電気抵抗が変化せず、逆方向に磁界が加わった
ときに素子の電気抵抗が変化するＳＶＧＭＲ素子を用いた時の、外部磁界と電気抵抗の変
化を示している。固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同方向のとき、ＳＶＧＭＲ素子
の電気抵抗は最小値を示し、逆方向の時は、磁気抵抗変化を起こし、磁界を大きくしてい
くとＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗は最大値を示すものである。参考のため、図３ｃ）に結合
型ＧＭＲ素子、図３ｄ）にＡＭＲ素子の磁界と電気抵抗の関係を示す。結合型ＧＭＲ素子
とＡＭＲ素子は、ＳＶＧＭＲ素子と異なり磁界の増減両方向で磁気抵抗変化を示す。この
様に、磁界の増減両方向で磁気抵抗変化を示すため、着磁ピッチλと同じピッチで電気信
号が得られるものである。結合型ＧＭＲ素子の初期（無磁界時）電気抵抗Ｒ２≒３２２（
Ω）に対し、ＳＶＧＭＲ素子の初期電気抵抗Ｒ１≒１５６０（Ω）と、約５倍の値なって
いる。このＲ１とＲ２の値は、素子幅ｗ＝５（μｍ）で長さＬ＝１０００（μｍ）とした
時の一例である。この初期の電気抵抗の違いが、磁気センサーの消費電力の差を生むもの
である。初期電気抵抗が大きいほど、磁気センサーの消費電力を小さくできる。
【実施例２】
【００４５】
図４に、λａがλｂより大きい時の動作を示す。図４ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子と磁気媒
体の関係を、図４ｂ）から図４ｆ）に各ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗変化と電気信号を示す
。図４ｂ）はＳＶＧＭＲ素子５１、図４ｃ）はＳＶＧＭＲ素子５２、図４ｄ）はＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の第一素子群、図４ｅ）はＳＶＧＭＲ素子５３と５４の第二素子群の電
気抵抗変化を示している。磁気センサーは基材４にＳＶＧＭＲ素子５１〜５４を配置して
いる。動作を判り易くするためＳＶＧＭＲ素子を４個とした。ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
で第一素子群、ＳＶＧＭＲ素子５３と５４で第二素子群を形成し、素子群内の素子はｗの
素子幅を持ってピッチｐで設けた。第一素子群の後に第二素子群をｐ／２ずらして配置し
た。ＳＶＧＭＲ素子に付記した矢印は固定層の磁化方向である。磁気媒体２には、λａが
λｂより大きくなるように着磁した。λａとλｂの合計長は、磁気センサーの素子ピッチ
ｐの２倍の２ｐに相当している。磁気媒体上の破線矢印は、磁気媒体から発生する磁界の
方向を表している。
【００４６】
図５に、ＳＶＧＭＲ素子５１〜５４の接続と等価回路を示している。第一素子群のＳＶ
ＧＭＲ素子５１と５２は直列に接続し、同様に第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５３と５４も
直列に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５２と第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５３を
接続し、接続点から中点電位を取り主力端子に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５
１のもう一方の端子は電源Ｖｃｃに、第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５４のもう一方の端子
はＧＮＤに落とした。
【００４７】
図４で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図４ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２
は図４ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ２と
している。図４ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一素子群の電気抵抗
に相当）を示す。図４ｂ）と図４ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２からの電気抵抗の
ピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電
気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを得ることができた
。同様に第二素子群の電気信号を図４ｅ）に示す。図４ｅ）は図４ｄ）とｐ／２位相がず
れており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、図４ｆ）に示す様な
ピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。本願のＳＶＧＭＲ素子配置を行うこ
とで、ＳＶＧＭＲ素子では得られなかった高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができ
た。
【００４８】
比較のため、λａとλｂを同じにして、λａ＋λｂ＝２λ＝２ｐとした時の、ＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の電気抵抗変化を、図４ｇ）に示す。図から判るようにＳＶＧＭＲ素子
５１と５２の電気抵抗変化のデーターで重なる部分が生じている。重なり部分を斜線で表
している。この重なり部分が発生するのは、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２が幅ｗを持つため
であり、電気抵抗が増加する領域幅が広がるために発生するので重なりは避けられない。
合成された電気抵抗の変化幅はＲ１からＲ２’の差となるため、重ならない場合のＲ１と
Ｒ２の差に比べ、電気抵抗の変化は大幅に減少してしまった。このことからも、λａとλ
ｂは異なることが好ましいことが判る。
【実施例３】
【００４９】
図６に、λａがλｂより小さい時の動作を示す。図６ａ）に、ＳＶＧＭＲ素子と磁気媒
体の関係を、図６ｂ）から図６ｆ）に各ＳＶＧＭＲ素子の電気抵抗変化と電気信号を示す
。図６ｂ）はＳＶＧＭＲ素子５１、図６ｃ）はＳＶＧＭＲ素子５２、図６ｄ）はＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２の第一素子群、図６ｅ）はＳＶＧＭＲ素子５３と５４の第二素子群の電
気抵抗変化を示している。磁気センサーは基材４にＳＶＧＭＲ素子５１〜５４を配置して
いる。動作を判り易くするためＳＶＧＭＲ素子を４個とした。ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
で第一素子群、ＳＶＧＭＲ素子５３と５４で第二素子群を形成し、素子群内の素子はｗの
幅を持ってピッチｐで設けた。第一素子群の後に第二素子群をｐ／２ずらして配置した。
ＳＶＧＭＲ素子に付記した矢印は固定層の磁化方向である。磁気媒体２には、λａがλｂ
より小さくなるように着磁した。λａとλｂの合計長は、磁気センサーの素子ピッチｐの
２倍の２ｐに相当している。磁気媒体上の破線矢印は、磁気媒体から発生する磁界の方向
を表している。
【００５０】
図６で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭＲ素子５１と５２
は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図６ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２
は図６ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ２と
している。図６ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一素子群の電気抵抗
に相当）を示す。図６ｂ）と図６ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２からの電気抵抗の
ピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電
気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを得ることができた
。同様に第二素子群の電気信号を図６ｅ）に示す。図６ｅ）は図６ｄ）とｐ／２位相がず
れており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、図６ｆ）に示す様な
ピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。本願のＳＶＧＭＲ素子配置を行うこ
とで、ＳＶＧＭＲ素子では得られなかった高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができ
た。
【実施例４】
【００５１】
図７に、第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気セ
ンサーの構造と動作を示す。磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合、ＳＶＧＭ
Ｒ素子５１と５２は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１は図７ｂ）、Ｓ
ＶＧＭＲ素子５２は図７ｃ）に示すように電気抵抗が変化する。電気抵抗の最大値をＲ１
、最小値をＲ２としている。図７ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１と５２の合成電気抵抗（第一
素子群の電気抵抗に相当）を示す。図７ｂ）と図７ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５２
からの電気抵抗のピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭＲ素子５
１と５２の合成電気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチはピッチｐを
得ることができた。同様に第二素子群の電気信号を図７ｅ）に示す。図７ｅ）は図７ｄ）
とｐ／２分位相がずれており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖｃｃ／２）は、
図７ｆ）に示す様なピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた。
【００５２】
本実施例４は、実施例２と同じように磁気媒体２のλａはλｂより大きいので、各ＳＶ
ＧＭＲ素子５１〜５４の電気抵抗と中点電位（Ｖｃｃ／２）は、実施例２と同じ変化を示
し、高ピッチの磁気エンコーダーを得ることができた。図７で先頭の素子５１の左側から
最後尾の素子５４の右側までの距離は、｛ｐ＋（ｐ／２）＋ｗ｝である。実施例２で示し
た第一素子群の後に第二素子群を配置した場合の距離は、｛ｐ＋（ｐ／２）＋ｐ＋ｗ｝と
なる。本実施例４の配置をとることで、磁気センサーを小さくすることができ、ウェファ
ーからの磁気センサー素子の取れ数を多くすることができるので、低価格化が可能となっ
た。また、小型化も実現できた。
【実施例５】
【００５３】
図８に、ギャップ特性を示す。磁気媒体２と磁気センサー６との間隔（ギャップ）を、
０〜２５（μｍ）まで５（μｍ）間隔で変え、磁気センサー出力を測定しギャップ特性を
得た。ギャップ特性に大きく影響する寸法関係は、次の通りとした。磁気センサー６関係
では、素子群の配置は実施例２および３と同様、第一素子群の後にｐ／２ずらして第二素
子群を配している。ＳＶＧＭＲ素子のピッチｐ＝２０（μｍ）、ＳＶＧＭＲ素子の短手方
向の長さｗ＝５（μｍ）である。磁気媒体２関係では、着磁ピッチの２倍の２λ＝４０（
μｍ）で、２λ＝λａ＋λｂの関係である。磁性材の特性は、保磁力Ｈｃ＝２１７（ｋＡ
／ｍ）、残留磁束密度Ｂｒ＝１．４（Ｔ）、角型比Ｒ＝０．８である。λａ＞λｂの条件
は、λａ＝ｐ＋ｗ。λｂ＝ｐ−ｗである。λａ＝λｂの条件は、λａ＝λｂ＝ｐである。
λａ＜λｂの条件は、λａ＝ｗ、λｂ＝２ｐ−ｗである。比較のため、従来の結合型ＧＭ
Ｒセンサーも同時に測定した。結合型ＧＭＲセンサーの着磁ピッチλは、従来品であるた
め勿論λａ＝λｂである。
【００５４】
ギャップ特性は、最大出力の８０％の出力を与えるギャップ領域（ギャップ長範囲）で
評価した。図８の縦軸は、各条件下での最大出力を１として比率表示している。図８を見
て判るように結合型ＧＭＲセンサーに比べ、いずれのＳＶＧＭＲセンサーもギャップ特性
は良い値を示している。結合型ＧＭＲセンサーは、ギャップが大きくなるに従い急激に出
力が低下し、ギャップ領域は０〜１．８（μｍ）と非常に小さいものであった。ＳＶＧＭ
Ｒ磁気センサーでは、λａ＞λｂのギャップ領域は０〜１０．１（μｍ）、λａ＝λｂの
ギャップ領域は７．９〜１３．８（μｍ）、λａ＜λｂのギャップ領域は０〜１３．８（
μｍ）であった。いずれも、結合型ＧＭＲセンサーに比べ５倍以上のギャップ領域が得ら
れた。λａ＝λｂの条件を除けば、λａとλｂの長さを変えることで、大きな磁気センサ
ー出力が得られ、ギャップ領域も結合型ＧＭＲセンサーの５倍以上が得られる。このギャ
ップ領域の拡大は、ＳＶＧＭＲ素子が小さい磁界強度で動作することの裏付けと言える。
【実施例６】
【００５５】
図９に示す様に、実施例２と同様にλａがλｂより大きい磁気媒体で、第一素子群と第
二素子群が各々４素子で構成されている磁気センサーである。第一素子群はＳＶＧＭＲ素
子５１から５４、第二素子群はＳＶＧＭＲ素子５５から５８からなる。各素子群のＳＶＧ
ＭＲ素子はピッチｐの間隔を持って配され、第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５４と第二素子
群のＳＶＧＭＲ素子５５はｐ／２離して配している。図９のＳＶＧＭＲ素子５４から５６
の部分と対向する磁気媒体部分を抜き出すと、実施例２の図４と同じとなるので動作の説
明は省略する。各素子群のＳＶＧＭＲ素子を多くすることで、ジッター（位相ずれ）を少
なくすることができる。図９の磁気媒体２の左側からλａ１からλａ４、λｂ１からλｂ
４とλａとλｂに符号をつけて説明する。λａ１からλａ４、λｂ１からλｂ４が全く同
じ長さで着磁されていればジッターは起こらないが、長さが異なると再生された電気信号
にジッターが生じ、検出精度の低下となる。ＳＶＧＭＲ素子数を増やすことで、λａ１か
らλａ４のばらつきを平均化することができるため、ジッターを低減することができるも
のである。実施例２に比べジッターが１〜１．５％改善された。電気信号の詳細について
は、実施例７で詳細に述べる。
【００５６】
図１０に、ＳＶＧＭＲ素子５１〜５８の接続と等価回路を示す。第一素子群のＳＶＧＭ
Ｒ素子５１から５４は直列に接続し、同様に第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５５から５８も
直列に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５４と第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５５を
接続し、接続点から中点電位を取り主力端子に接続した。第一素子群のＳＶＧＭＲ素子５
１のもう一方の端子は電源Ｖｃｃに、第二素子群のＳＶＧＭＲ素子５４のもう一方の端子
はＧＮＤに落とした。
【実施例７】
【００５７】
本実施例７は実施例６と同じ数のＳＶＧＭＲ素子５１〜５８を有し、第一素子群の第１
素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーである。図１１に磁気
センサーの構造と動作を示す。第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１
素子を配した構造としたので、素子５１から５８の配置寸法が実施例６に比べ略半分にな
り、磁気センサーの小型化が実現されている。ＳＶＧＭＲ素子５１〜５８の接続と等価回
路は、図１０と同じである。図１１で、磁気センサー６が矢印の移動方向に移動した場合
、ＳＶＧＭＲ素子５１から５４は磁気媒体からの漏れ磁界を受け、ＳＶＧＭＲ素子５１と
５３は図１１ｂ）、ＳＶＧＭＲ素子５２と５４は図１１ｃ）に示すように電気抵抗が変化
する。ＳＶＧＭＲ素子５５から５８も同様である。電気抵抗の最大値をＲ１、最小値をＲ
２としている。図１１ｄ）にＳＶＧＭＲ素子５１から５４の合成電気抵抗（第一素子群の
電気抵抗に相当）を示す。図１１ｂ）と図１１ｃ）に示すＳＶＧＭＲ素子５１と５３、５
２と５４からの電気抵抗のピッチは２ｐであるが、ピッチｐで配置しているのでＳＶＧＭ
Ｒ素子５１から５４の合成電気抵抗は、最大抵抗変化率が半分になるが電気抵抗ピッチは
ピッチｐを得ることができた。同様に第二素子群の電気信号を図１１ｅ）に示す。図１１
ｅ）は図１１ｄ）とｐ／２位相がずれており、磁気センサー６の出力である中点電位（Ｖ
ｃｃ／２）は、図１１ｆ）に示す様なピッチｐの周期を持つ電気信号を得ることができた
。本実施例と同じ第一素子群と第二素子群の配置であるが、素子群の素子数が少ない実施
例４に比べジッターが１〜１．５％改善された。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のＳＶＧＭＲ素子を用いた磁気エンコーダーの外観斜視図である。
【図２】本発明のＳＶＧＭＲ素子の模式図である。
【図３】本発明のＳＶＧＭＲ素子の外部磁界と電気抵抗の関係を示す図である。
【図４】実施例２のλａがλｂより大きい時の磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図５】実施例２のＳＶＧＭＲ素子の接続と等価回路を示す図である。
【図６】実施例３のλａがλｂより小さい時の磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図７】実施例４の第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【図８】実施例５のギャップ特性を示す図である。
【図９】実施例６の第一素子群と第二素子群を配した磁気センサーの構造である。
【図１０】実施例６のＳＶＧＭＲ素子の接続と等価回路を示す図である。
【図１１】実施例７の第一素子群の第１素子と第２素子の間に第二素子群の第１素子を配した磁気センサーの構造と動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  磁気エンコーダー、２  磁気媒体、
３  ＦＰＣ、４  基材、
５  ＳＶＧＭＲ素子、６  磁気センサー、
１０  固定層、１１  非磁性導体層、
１２  自由層、１３  磁化方向、
１４，１５  外部磁場方向、５１〜５８  ＳＶＧＭＲ素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007121253.tif 000014
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007121253.tif 000015
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007121253.tif 000016
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2007121253.tif 000017