【手続補正書】
【提出日】平成25年6月12日(2013.6.12)
【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】
平行に配列された複数の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサーと、前記磁気センサーに対して相対移動する磁気媒体とを備えており、
前記磁気媒体は、周期２λｍで変化する磁化パターンを有し、
前記複数の磁気抵抗効果素子は、ピッチλで配列する少なくとも４個の磁気抵抗効果素子でブリッジ接続を構成しており、
前記λはゼロより大きく且つ前記λｍよりも小さく、
前記磁気抵抗効果素子はスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であり、
前記磁気抵抗効果素子の長手方向は、前記磁化パターンの長手方向に対して１〜３°傾いている
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項２】
前記磁気媒体は磁気ドラムであり、前記磁気抵抗効果素子の長手方向が磁気ドラムの回転軸と平行であり、前記回転軸に対して前記磁化パターンの長手方向は傾いていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項３】
前記磁気媒体は磁気ドラムであり、前記磁化パターンの長手方向が磁気ドラムの回転軸と平行であり、前記回転軸に対して前記磁気抵抗効果素子の長手方向は傾いていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の磁気式エンコーダは、平行に配列された複数の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサーと、前記磁気センサーに対して相対移動する磁気媒体とを備えており、
前記磁気媒体は、周期２λｍで変化する磁化パターンを有し、
前記複数の磁気抵抗効果素子は、ピッチλで配列する少なくとも４個の磁気抵抗効果素子でブリッジ接続を構成しており、
前記λはゼロより大きく且つ前記λｍよりも小さく、
前記磁気抵抗効果素子はスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であり、
前記磁気抵抗効果素子の長手方向は、前記磁化パターンの長手方向に対して１〜３°傾いている
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記磁気抵抗効果素子と前記磁気パターン間の磁気ギャップは、０〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
前記磁気媒体は磁気ドラムであり、前記磁気ドラムの回転方向に対して垂直な方向に回転軸を定義する。前記磁気抵抗効果素子の長手方向が磁気ドラムの回転軸と平行である場合、前記回転軸に対して、前記磁化パターンの長手方向は傾いている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図４は、図２のセンサー基板１０のＡ−Ａ’断面図である。シリコン基板１ｃでＧＭＲセンサー２を形成した面は、その両側の稜にＲ面取り部が形成されている。ＳｉＯ２の被覆３の端は滑らかなテーパーとなるように形成した。平坦な領域での被覆厚さは約２μｍとした。素子や配線を含めても数μｍ厚であり、センサー基板の厚さ＝ウェハの厚さと見なしても差し支えない。素子上のＳｉＯ２膜は磁気シート６２の表面との磁気ギャップとなっている。Ｒ面取り面の間にある検出面は、平面と滑らかな凸曲面で構成されている。ＧＭＲセンサー２は電極パッドを除いて図４に示すように、酸化物の保護膜である被覆３で覆うものとしたが、図２では被覆３の図示を省略している。図４において、ＧＭＲセンサー２の部分は、図２と比較すると簡略化して図示している。磁気シートに対して摺動させる際には、間隙はゼロとなるが、磁気ギャップは２μｍである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図６に磁気式エンコーダの概略図を示す。磁気媒体である磁気シート６２、ＧＭＲセンサー２を有するセンサー基板１０、ガラスエポキシ配線基板２０、センサー保持板３０および取り付け台５０について、磁気媒体側から見たときの配置を示す。判り易くするために、透視した磁気シート６２を点線で示し、センサー保持板３０の背面に隠れている取り付け台５０を鎖線で示す。取り付け台はカメラ用レンズ鏡筒の一部分に相当する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図６において、センサー保持板３０は、固定部３７に形成した孔３９ａ，３９ｂを用いて取り付け台５０ａ，５０ｂにねじ止めで固定した。センサー保持板３０を取り付け台に固定することで、磁気シート６２に対してセンサー基板１０を所定の位置に所定の荷重で押し付ける。センサー保持板３０は一体の金属薄板からなり、板バネとして機能すると共に、ガラスエポキシ配線基板２０を保持するセンサー保持部３１と、２本の弾性アーム部と、１つの固定部３７で構成されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
前記弾性アーム部は、弾性変形部３２と支持部３３で構成されている。弾性変形部は、Ｘ軸の方向に延びており、つづら折り形状である。それらのピッチ方向における回転軸をＸ軸に沿った一点鎖線で示す。この一点鎖線がセンサー保持部３１のピッチ方向の回転軸となるよう、センサー保持部３１の両側にはそれぞれ弾性変形部３２ａ，３２ｂが連なっている。それぞれの弾性変形部３２の他端は、片持ち梁として機能する支持部３３で支持され、支持部は固定部３７に接合するよう連なっている。支持部３３と固定部３７の境は、スペース３６ｓとＬ４の寸法線を結ぶ波線上にある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
弾性変形部３２は、センサー基板１０を磁気シート６２に押し付ける際に、バネ荷重を発生する部位となり、磁気シート６２とセンサー基板１０の摺動を安定させる。また、弾性変形部３２は、ピッチ剛性を小さくすることが出来るので、ピッチ角変動に対して、エアギャップの広がりを抑えることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
センサー基板１０中のＧＭＲセンサー２の中心（一点鎖線の中心線と２点鎖線の交点）は、弾性変形部３２のピッチ方向の回転軸（Ｙ軸に平行な１点鎖線）よりも、磁気シートの縁６２ａの側にある。これの位置関係を採用することで、ＧＭＲセンサー２においてピッチ角変動の影響を抑制することができ、そして、センサー基板を磁気シートに押し付ける際に支持部３３が変形することを抑制することができる。なお、センサー保持部３１の重心は、弾性変形部３２のピッチ方向の回転軸よりもわずかにＹ軸のマイナス方向にシフトした位置にあるが、実質的に前記“ピッチ方向の回転軸”上にあるとして差し支えない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図６において、センサー基板１０の下方の端近傍には電極パッドを有し、配線基板２０とはワイヤー配線を介して導通させ、配線基板２０の配線端子には無鉛はんだを介してＦＰＣ４０と導通させている（無鉛はんだはＦＰＣの反対側に隠れているので、図示を省略する）。ＦＰＣ４０は樹脂５１によって固定部３７の下方の端に支持されている。ＧＭＲセンサ２からの電気信号は、配線基板２０及びＦＰＣ４０を介して、外部に取り出している。ＦＰＣは配線基板２０と樹脂５１の間で細幅にしている。この細幅化によって、ピッチ方向におけるセンサー保持板の動作を妨げないようにしている。太い幅のＦＰＣを用いると、ＦＰＣの剛性の寄与が大きくなりすぎる。すると、センサー保持板を磁気シートと平行に対面させるように弾性変形部が撓むことを、太幅のＦＰＣが妨げる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
Ｌ０は、弾性変形部のピッチ方向の回転軸とＧＭＲ素子の中心との距離であり、Ｘ方向に沿った１点鎖線と２点鎖線の間隔に相当する。Ｌ１は、弾性変形部のピッチ方向の回転軸から磁気シートの縁６２ａ（固定部に近い側の縁）までの距離に相当する。Ｌ２は弾性変形部のピッチ方向の回転軸（Ｘ軸に沿った向きの１点鎖線）から支持部（交差部または支持部の交差部）３４の付け根（太幅部３５との境界）までの寸法に相当する。Ｌ３は弾性変形部のピッチ方向の回転軸から太幅部３５の付け根（広幅部３６との境界）までの寸法に相当する。Ｌ４は弾性変形部のピッチ方向の回転軸から広幅部３６の付け根（固定部３７との境界）までの寸法に相当する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図７は、図６のＹ軸の負の向きに沿って、磁気媒体側から見たときの側面図である。磁気シート６２にセンサー基板１０を押し当てて、弾性変形部を撓ませた状態である。Ｘ軸方向において、センサー基板の位置にずれを生じた場合、そのずれの量をオフセット量と称する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図６及び図７に係る磁気シート６２は、テープ状のプラスチックフィルム上に磁性体をコーティングしたものを、所定の曲率を有する非磁性面に接着剤で固着して作製した。非磁性面の回転に伴って、センサー基板１０と交差する方向における磁気シートの幅Ｗｂは２．５ｍｍ、磁気シート表面の曲率半径は２７．５ｍｍとした。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図９は、他の磁気式エンコーダの斜視図であり、磁気シートの着磁状態を説明するために例示する。磁気シート６２は印加する着磁磁界の磁界方向を反転させながら、Ｎ−Ｓ、Ｓ−Ｎ、Ｎ−Ｓ、Ｓ−Ｎの順で、磁化の向きが反転した着磁パターン６２ｂを形成している。ただし、アジマス角＝０°の場合について図示している。磁気センサーは、センサー基板１０にＧＭＲセンサー２を有し、ＧＭＲセンサー２は配線膜（図示を省略）を介してＦＰＣ４０’に接続されている。磁気シート６２とＧＭＲセンサー２間の物理的な間隔は、摺動型であれば、ゼロである。ただし、ＧＭＲセンサー２と着磁パターン間には被覆の層等があるので、磁気的な間隔（すなわち、磁気ギャップ）はゼロではない。両矢印で示した移動方向において、磁気センサーに対して磁気シート６２が移動することで、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度が変化して、素子の抵抗が変化する。なお、図９では、実施形態１とは異なり、フレキシブルプリント配線が媒体対向面側とは反対側でセンサー基板に設けられている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図１０は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の１例を示す模式図である。シリコン基板１ｃ上に、固定層１２１、非磁性導体層１２２、及び自由層１２３の順に製膜した後、フォトリソグラフィー技術でレジストマスクを形成し、イオンミリング加工でパターニングして、長手方向を有するストライプ形状の素子を作製した。固定層１２１はＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの積層膜とし、厚み５（ｎｍ）とした。非磁性導体層１２２はＣｕで、厚さ２（ｎｍ）とした。自由層１２３はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの２層膜とし、厚さ３（ｎｍ）とした。固定層の磁化方向を固定するため、約２．４ｋＡ／ｍの磁場中でスパッターによる製膜を行った。約２．４ｋＡ／ｍは、約３０Ｏｅに相当する。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による製膜を行った。
なお、実施例では、基板と固定層の間に更に反強磁性層を設けたタイプのスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を用いた。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
固定層１２１の磁化方向は実線の矢印２６で示しており、自由層１２３に加わる外部の磁界方向は、一点鎖線の矢印２７と破線の矢印２８で示している。外部の磁界が一点鎖線の矢印２７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、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗は磁界強度の増加と共に低下する。破線の矢印２８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スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子の電気抵抗は変化しない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（比較形態１）
図１１は、比較例に関わる磁気式エンコーダを説明する概略図である。磁気シート６２の着磁パターン６２ｂの長手方向は、両矢印で示した磁気シートの移動方向と直交する。すなわち、磁気シート、センサー基板１０及びＧＭＲセンサー２以外の構成は図示を省略しているだけであり、アジマス角θ＝０°であることを除いて実施形態１と同様に構成している。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（実施形態２）
図１４は、本発明に係る他の磁気式エンコーダを説明する概略図である。比較形態１と異なる点は、ＧＭＲセンサー２が素子の長手方向を、着磁パターン６２ｂの長手方向に対してアジマス角θと同じ角度だけ傾けるように、センサー基板１０を配置していることである。アジマス角による効果は実施形態１と同様になる。ただし、磁気式エンコーダにおいて、センサー基板１０を微小な角度だけ媒体の移動方向に傾けて配置しようとすると、組立て誤差の影響を受けてしまう。したがって、工業的に量産を図るには、実施形態２よりも実施形態１の方が出力信号の精度を高めるうえでより好ましい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（実施形態３）
図１５は、本発明に係る他の磁気式エンコーダを説明する概略図である。比較形態１と異なる点は、センサー基板１０上において、センサー基板の長手方向に対してＧＭＲセンサー２の素子長手方向を傾けて形成しておくことである。この傾斜角度は、着磁パターン６２ｂの長手方向に対して素子の長手方向がアジマス角θを為すようにする。アジマス角による効果は実施形態１と同様になる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
１：磁気式エンコーダ、
１ｃ：シリコン基板、
２：ＧＭＲセンサー、
ａ〜ｌ：スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子、
ｍ〜ｘ：端子部、
２ｂ：配線膜、
２ｃ：電極パッド、
３：被覆、
７：Ｒ面取り部、
１０：センサー基板、
１０’：センサー基板の一部、
１１：媒体対向側の面、
２０：配線基板、
２１：配線パッド、
２２：配線端子、
２３：ボンディングワイヤー、
１２１：固定層、
１２２：非磁性導体層、
１２３：自由層、
２６：固定層磁化方向、
２７、２８：自由層磁化方向、
３０：センサー保持板、
３０’：センサー保持板、
３０’’：センサー保持板、
３１：センサー保持部、
３２ａ，３２ｂ：弾性変形部、
３２ｅ，３２ｆ：弾性変形部、
３２ｄ：弾性変形部、
３３ａ，３３ｂ：支持部、
３３ｓ：スリット、
３４ａ，３４ｂ：交差部、
３５ａ，３５ｂ：太幅部、
３６ａ，３６ｂ：広幅部、
３６ｓ：スペース、
３７：固定部、
３８：孔、
３９ａ，３９ｂ：孔、
４０：ＦＰＣ、
５１：樹脂、
５０ａ、５０ｂ：取り付け台、
６２：磁気シート、
６２ｂ：着磁パターン、
６９：鏡筒、
１０１：磁気式エンコーダ、
１０２：ＧＭＲセンサー、
１１０：センサー基板
【手続補正２２】
【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】
2012088211.tif 000001
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2012088211.tif 000002
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2012088211.tif 000003
【手続補正２５】
【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】
2012088211.tif 000004
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2012088211.tif 000005
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2012088211.tif 000006
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2012088211.tif 000007