磁気式エンコーダーとセンサー保持機構部
【課題】 磁気センサー素子と磁気媒体間のギャップ変動が小さく、組み立てが容易で、
部品点数が少なく、耐摺動性が高く、衝撃等の外力に対しても安定した磁気エンコーダー
を得る。また、磁気センサー素子はウェファーから砥石で切断した状態で使用できる磁気
エンコーダーを提供する。
【解決手段】 磁気センサーの保持機構の構造を、往復摺動相対移動方向を回転軸とする
回転に対する弾性と、往復相対移動方向に垂直で且つ磁気媒体に平行な方向を回転軸とす
る回転に対する弾性を有し、センサー素子に垂直な方向に対し弾性を有する渦巻き状板ば
ね構造とし、５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の範囲で磁気媒体に押付ける荷重を与える。
部品点数が少なく、耐摺動性が高く、衝撃等の外力に対しても安定した磁気エンコーダー
を得る。また、磁気センサー素子はウェファーから砥石で切断した状態で使用できる磁気
エンコーダーを提供する。
【解決手段】 磁気センサーの保持機構の構造を、往復摺動相対移動方向を回転軸とする
回転に対する弾性と、往復相対移動方向に垂直で且つ磁気媒体に平行な方向を回転軸とす
る回転に対する弾性を有し、センサー素子に垂直な方向に対し弾性を有する渦巻き状板ば
ね構造とし、５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の範囲で磁気媒体に押付ける荷重を与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、磁気媒体から出ている磁気を磁気センサーで検出し、可動部材の変位ある
いは速度を得ることができる磁気式エンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可動部材の変位や速度を精密に検出し帰還制御を行う機械装置は多い。一例として、オ
ートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒がある。レンズ鏡筒内には、電動モーターや超音波
モーターで合焦用レンズを進退させるフォーカス機構が設けられている。フォーカス機構
を構成する回転筒の回転変位を検出するには、磁気式エンコーダーが使われている。特許
文献１に、フォーカス機構に用いられている磁気式エンコーダーが開示されており、その
外観斜視図を図１３ａ）に示す。鏡筒１０に沿って設けられた曲率を有する磁気媒体１５
に、磁気センサー５が押し当てられている。磁気センサー５は、磁気センサー素子１と加
圧ばね２から構成されている。図１３ａ）を見ても判るように、磁気センサー５は磁気媒
体対向面の寸法に比べ、厚み方向の寸法は非常に薄くなっている。鏡筒内の限られたスペ
ースでは、磁気センサーに薄さが求められるため、薄肉化が難しい光学式エンコーダーよ
り磁気式エンコーダーが多用されている。磁気センサー素子１の出力を帰還させ、モータ
ー１１を駆動し焦点を合わすものである。
【０００３】
高精度に変位検出するため、磁気式エンコーダーには高い分解能が要求される。分解能
は磁気媒体の着磁ピッチで表すこともでき、その着磁ピッチは従来３０〜５０μｍであっ
たのが、１０〜２０μｍさらに１０μｍ以下が求められて来ている。高分解能化を進める
に従い、磁気媒体と磁気センサー素子の間隔であるギャップの影響が大きくなり、ギャッ
プ変動をなくすことが必要となってくる。そのため、磁気媒体と磁気センサー素子を接触
させて摺動させる方式が有利であり、多く採用されている。
【０００４】
本願において、磁気センサーと磁気媒体の位置関係の説明を解りやすくするため、磁気
媒体と磁気センサーが往復摺動相対移動する方向をＸ軸、Ｘ軸と垂直な方向の内、磁気媒
体の曲率中心と交わる方向をＺ軸、他方をＹ軸と定義する。また、磁気センサーを磁気媒
体に押し当てる力が加わる点（加圧点）が、Ｚ軸上に位置するときをＸ軸の原点とし、Ｘ
軸原点からＸ方向への位置ずれをＸオフセットと定義する。更に、磁気センサーの摺動面
と磁気媒体の相対姿勢の説明を解りやすくするため、摺動面がＸ軸を回転軸として回転す
る角度をピッチ角、Ｙ軸を回転軸として回転する角度をロール角とし、摺動面がＸ軸に平
行なとき、ロール角を０度、Ｙ軸に平行なとき、ピッチ角を０度と定義する。
【０００５】
図１３ｂ）に、摺動時の磁気センサーのピッチ角を安定に保つため、組み立て時に磁気
媒体１５に磁気センサー素子１を均一に押し当てる加圧ばね２の構造を示す。磁気センサ
ー素子１はホルダー６に取り付けられ、ホルダー６の背面の揺動中心軸を支点として、ホ
ルダーは加圧ばね２に対し揺動する。揺動することで、加圧ばね２の固定部と磁気媒体間
の距離が変動しても、磁気センサー素子１は、スペーサー７を介して磁気媒体１５と密着
させることができる。磁気センサー素子が磁気媒体の変位方向と略並行する揺動中心をも
って揺動するため、磁気センサー素子と磁気媒体とがスペーサー等を挟んで密着し、磁気
媒体の移動量（すなわち、合焦用レンズ群の進退量）を高精度に検出することができるも
のである。揺動中心が揺動時の支点となり、磁気センサー素子１を磁気媒体１５に押付け
る加圧点８となる。磁気センサー素子１の出力はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）１２によって取り出される。
【０００６】
特許文献２に、一枚の板ばねに加圧機能とピッチ角を一定に保つための機能を持たせた
構造が開示されている。図１４ａ）に示す様に、板ばね３１はセンサー保持部２４で磁気
センサー素子１を保持し、第一の腕部２５５と接続部２５６、更に第二の腕部２５７でセ
ンサー保持部２４を支持して、固定部２６が取付け台２３に固定されている。磁気センサ
ー素子１の出力はＦＰＣ１２によって取り出している。図１４ｂ）に示す様に、板ばね３
１の固定部２６と磁気媒体１５間の距離が変動しても、第一の腕部２５５と第二の腕部２
５７は逆向きに撓み、ピッチ角を一定に保つことができる。しかし、より高精度化の要求
が進むにつれ、磁気媒体１５と磁気センサー素子１のＸオフセットとロール角によるギャ
ップ変動が大きな問題となってきた。
【０００７】
特許文献３には、磁気センサー素子１のＸオフセットとロール角よるギャップ変動を低
減する方法が開示されている。図１５に示す様に、磁気センサー素子１の摺動方向の幅ｗ
が、着磁ピッチの２〜１５倍で、０．０４〜０．３ｍｍと非常に狭い磁気センサー素子１
を提案している。磁気媒体１５と接する磁気センサー素子１の摺動方向幅を０．３ｍｍ以
下と小さくすることで、Ｘオフセットやロール角変動によるギャップ変動を減らし、信号
出力振幅の安定化を図っている。
【０００８】
特許文献４には、加圧ばね機能と、ピッチ角とロール角変動に対して追従性をもったジ
ンバルばね機能を、一枚の板ばねに持たせた方法が開示されている。その外観斜視図を図
１６ａ）に示す。ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に用いられるもので、方形状の渦巻
き状板ばね３２は、浮動ヘッドスライダ―３３を保持するスライダー保持部２７と固定部
２６と渦巻き状弾性部２５で構成されている。固定部２６の４辺の各辺の略端の部位から
渦巻き状弾性部２５が、スライダー保持部２７を約３／４周してスライダー保持部の辺の
略中間の部位に達している。固定部２６の略端の部位からスライダー保持部２７の略中間
の部位としているのは、渦巻き状弾性部２５の長さを少しでも長くするためである。渦巻
き状弾性部２５を長くする事で、ロール方向とピッチ方向のばね剛性を下げることができ
、磁気媒体面の微小な凹凸に対し浮動ヘッドスライダー３３の追従性を上げることができ
る。しかし、ロール方向とピッチ方向のばね剛性を下げているため、浮動ヘッドスライダ
ー３３を磁気媒体１５に押付ける力（荷重）が得られない。また、磁気媒体１５と浮動ヘ
ッドスライダー３３を摺動させながら、記録再生することはトラッキングの精度上できな
いものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０５８０８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４１０５号公報
【特許文献３】特開２００６−６４３８１号公報
【特許文献４】特開昭６３−１４９８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１５に示す特許文献３の様に摺動方向の幅を０．３ｍｍ以下と小さくすることで、Ｘ
オフセットやロール角の変動があっても、ギャップ変動を抑えることはできるが、実装す
る上で次の様な問題が発生している。摺動方向の幅ｗが小さいため、磁気センサー素子１
の摺動方向の両端の稜部１４が磁気媒体１５と接触し易くなるので、稜部１４に曲面を形
成する必要がある。従来の磁気センサー素子は、ウェファー上に素子を形成した後、砥石
でウェファーを切断して得られた。しかし、稜部に曲面形成を行うには磁気センサー素子
単体にしてから行う必要があり、製造コスト低減が難しい。
【００１１】
図１５に示す特許文献３には、磁気センサー素子１の厚みｈ’に関して具体的な数値の
記載はないが、磁気センサー素子１の周囲にＦＰＣ１２が設けられており、ＦＰＣ１２の
厚みより厚くする必要があることからｈ’は少なくとも０．５ｍｍ以上あると推測される
。また、図１５から見ても厚みｈ’は少なくとも摺動方向の幅ｗの数倍はあると見られる
。このような幅ｗより厚みｈ’の厚い素子をサスペンション１３上に、垂直に固着するこ
とが難しいのと、磁気センサー素子１の摺動方向の幅ｗの中央部に加圧点が位置するよう
に固着するのも非常に難しい。加圧点を支点として磁気センサー素子は磁気媒体移動方向
に引き連れられる様に力を受ける。加圧点がずれると磁気センサー素子は傾き易くなり、
センサー素子端部の稜部１４が磁気媒体１５と接触する頻度が更に高くなり、耐摩耗性の
低下を招く。また、摺動面積を小さくしたため、従来通りの磁気センサーを磁気媒体に押
付ける荷重値では、単位面積当りの押付け力が大きくなり過ぎ、耐摩耗性の低下を招く。
そのため、荷重を小さくする必要が出て来るが、荷重を小さくすると衝撃等で外部から磁
気エンコーダーに力が加わった時に、磁気センサー素子１が傾き易くなることも考えられ
る。
【００１２】
図１６に示す特許文献４の様な渦巻き状板ばね３２は、加圧ばね機能とジンバルばね機
能を同時に有しているが、ピッチ剛性とロール剛性を小さくすると、同時にばね剛性も小
さくなる欠点を持っている。そのため、図１６ａ）のような平らな渦巻き状板ばねでは、
磁気エンコーダーの様な磁気センサー素子を磁気媒体に押し当て摺動させて使用するには
、必要な荷重が得られない状況が発生する。特許文献４では、必要な押し当て荷重を確保
するため、図１６ｂ）のように、渦巻き状板ばね３２と３２’をエンボス状突起部２８と
２８’で接触させて取付けアーム５３に固定し、渦巻き状板ばねを撓ませる構造が提示さ
れている。この構造では、部材数と組み立て工数が増加するため、加圧ばね機能とジンバ
ルばね機能を一枚の渦巻き状板ばねとした効果が全く相殺されてしまう。更に、初期状態
のピッチ角、ロール角ばらつきを押さえるためには、高い組み立て精度が必要となり、製
造コスト低減も難しい。
【００１３】
図１６ａ）に示す様な渦巻き状板ばね３２を用い、部材数と組立工数を下げる方策の一
つとして図１６ｃ）に示す構造が考えられる。エンボス状突起部２８を持たない渦巻き状
板ばね３２のスライダー保持部２７に浮動ヘッドスライダー３３を接着し、渦巻き状板ば
ね３２を取付けアーム５３に固定する。浮動ヘッドスライダー３３を磁気媒体１５に押付
け、渦巻き状板ばね３２を取付けアーム側に撓ませる事で、必要な荷重を得るものである
。図１６ｂ）に比べ、部材数も減り組立も容易となっていることが判る。図１６ｂ）では
、磁気媒体１５の表面と渦巻き状板ばね３２の間隔はｇ１であり、ｇ１は浮動ヘッドスラ
イダー３３の厚みに相当している。図１６ｃ）では、間隔ｇ２は渦巻き状板ばね３２が撓
んでいる分だけ狭くなる。大きな荷重を得るため撓み量を大きくすると、磁気媒体１５と
渦巻き状板ばね３２が接触する危険性が高まる。そのため、浮動ヘッドスライダー３３の
厚みを薄くすることにも制約があり、浮動ヘッドスライダーの小型化、薄型化が難しい。
また、使用時は渦巻き状板ばねは撓んだ状態であるため、ロール方向やピッチ方向の剛性
を求めることが難しい。撓み量が大きくなるのに従い板ばねの捩れが影響し、撓み量のば
らつきによる剛性の変化が大きくなる。剛性を安定化するために撓み量を小さくすると必
要な荷重が得られない問題が出てくる。
【００１４】
本願発明は、磁気センサー素子と磁気媒体間のギャップ変動が小さく、磁気センサー素
子と磁気センサー保持機構部の組立てが容易で、磁気センサー保持機構部の部品点数が少
なく、耐摺動性が高く、衝撃等の外力に対しても安定した磁気エンコーダーを得る。また
、磁気センサー素子にウェファーから砥石で切断した状態で使用できる、安価な磁気エン
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】
【００１５】
本願発明の磁気エンコーダーは、曲率を有する磁気媒体と、磁気媒体に対向して配され
た磁気センサーで、磁気媒体と磁気センサーは往復摺動相対移動し、磁気媒体から発生す
る磁界を磁気センサーに設けた磁気抵抗効果素子で検出する磁気式エンコーダーであって
、磁気センサーは、少なくとも磁気抵抗効果素子を有する磁気センサー素子と、磁気セン
サー素子を保持する磁気センサー保持機構部、および磁気センサー素子より信号を外部に
取り出す配線部からなり、磁気センサー素子は略長方形状である。磁気センサー保持機構
部は、磁気媒体と対向するように配され、取付け台に固定される１対の固定部と、磁気セ
ンサー素子を保持する略長方形のセンサー保持部と、１対の固定部とセンサー保持部を接
続する弾性アーム部からなる。対向する固定部の辺に形成された各２本の弾性アーム部は
、センサー保持部を略半周してセンサー保持部の連続した異なる辺に各々接続され、セン
サー保持部の平面部と固定部の平面部は平行面で、センサー保持部の平面部と固定部の平
面部は段差を有し、磁気媒体に近い側にセンサー保持部の平面部が位置している。センサ
ー保持部は、磁気センサーが前記磁気媒体と往復摺動相対移動する方向を回転軸とする回
転に対する弾性と、往復相対移動する方向に垂直で且つ磁気媒体表面に平行な方向を回転
軸とする回転に対する弾性を有し、センサー保持部平面に垂直な方向に対し弾性を有する
ことが好ましい。
【００１６】
磁気センサー保持機構部のセンサー保持部の平面部と固定部の平面部は、所定の段差（
間隔）を持って平行に配されている。センサー保持部と平面部の段差を渦巻き状の弾性ア
ーム部で接続するものである。磁気センサー保持機構部の固定部を下にセンサー保持部を
上にして横から見ると、円錐コイルばねの様な形状イメージとなる。１対の固定部は同一
平面部に位置していることが好ましい。センサー保持部と固定部の段差がばね力を発生し
、このばね力が磁気センサー素子を磁気媒体に押付ける押付け荷重となる。センサー保持
部の平面部と固定部の平面部の段差が無く同一面になる様に、磁気センサー保持機構部と
磁気媒体を組立てて、所定の押付け荷重を得るものである。
【００１７】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部が平行でなく傾いていると、磁気媒体に対し
磁気センサー素子が傾くことになる。僅かな傾きであれば弾性アーム部の弾性で吸収する
ことができるが、傾きが大きくなり弾性アームが同一面となっている固定部やセンサー保
持部の面と異なると予期せぬ応力が発生し、磁気センサー素子と磁気媒体の往復相対移動
時の移動方向で、磁気センサー素子のロール角やピッチ角が変動し出力変動の原因となる
。センサー保持部の平面部と固定部の平面部の平行度だけでなく、磁気センサー素子とセ
ンサー保持部間の接着樹脂の厚みばらつき、磁気センサー素子の厚み方向の平行度等々も
考慮していく必要がある。
【００１８】
磁気センサー保持機構部は磁気媒体の移動方向と平行もしくは直交するように取り付け
ることができる。磁気センサー保持機構部を固定部として考えると理解し易い。対になっ
ている固定部の取り付け台に固定する部位を、磁気媒体に平行としても良いし直交する様
にも配することができる。更に言い替えると固定部から出る弾性アーム部の出始めの方向
が、磁気媒体に平行となる様に、もしくは直交となる様にすることができる。平行配置と
直交配置では、弾性アーム部の幅や曲がり方向等を変える必要があり、それぞれ最適な設
計をすることで対応できる。
【００１９】
４本の弾性アーム部は、２辺の固定部と４辺のセンサー保持部を接続する。対となる固
定部の対向する辺の略両端部から弾性アーム部が辺に対し略直角に出て、センサー保持部
の略半周の外側を渦巻くようにし、略直角にセンサー保持部の一辺の端部に接続される。
一方の固定部の辺から出た２本の弾性アーム部は、センサー保持部の連続する辺の各辺の
端部に接続される。弾性アーム部はセンサー保持部の外周を渦巻く様に配するが、渦巻き
方向は時計回り方向でも反時計回り方向でも構わないものである。対の固定部から出る弾
性アーム部の渦巻き方向が同じであることは言うまでも無い。
【００２０】
弾性アーム部は２から３回ほぼ９０度でカーブし、固定部とセンサー保持部を接続して
いるので、センサー保持部の外周部を略半周つまり略１８０度と表現しているものであり
、この数値に限定されるものではない。しかし、センサー保持部を１周前後するような巻
き回しは、弾性アーム部の剛性が下がるのと形状が複雑になるため、余り好ましいもので
はない。
【００２１】
磁気センサー保持機構部は、センサー保持部を挟むように２つの固定部で、取り付け台
に固定されている。所謂両持ちばねの構造となっており、固定部と磁気媒体のＺ軸方向の
距離が変動しても、センサー保持部は、固定部に対して平行状態を保ちながらＺ軸方向に
上下移動する。よって、片持ちばねの様に固定部と磁気媒体のＺ軸方向の距離が変動する
ことで、ピッチ角が変動することはない。そのため、ギャップ変動を著しく低減できる。
センサー保持部を渦巻き状の弾性アーム部で保持する構造においては、ピッチ角とロール
角の変動に対する剛性を低減することが可能である。よって磁気媒体の位置変動や磁気セ
ンサーの取り付け位置の変動で、ピッチ角やロール角を変動させようとする外力が働いて
も、弾性アーム部が弾性変形することによってピッチ角、ロール角を一定に保持すること
ができ、ギャップ変動を低減することができる。つまり、磁気センサーの幅（Ｘ軸方向の
寸法）を極端に小さくしなくても、ギャップ変動を低減することが可能となる。
【００２２】
また、磁気センサー素子の摺動方向の幅を１ｍｍ以上とすることで、磁気センサー素子
と磁気センサー保持機構部の組み立てが容易となる。磁気センサー素子の摺動方向の幅を
１ｍｍ以上と広くすることで、磁気センサー素子の端部が磁気媒体との接触が防げるため
、磁気センサーの摺動方向の端部を曲率加工する必要がない。つまり、磁気センサー素子
はウェファーから砥石で切断した状態で使用可能となる。これにより、安価な磁気エンコ
ーダーが得られる。
【００２３】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量
は、０．３５ｍｍ以上５．８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差が無く同一面になる様に、磁気センサ
ー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、初期の段差量を０．３５ｍｍから５．８ｍｍと
することで、５０〜８００ｍＮの押付け荷重が得られる。５．８ｍｍ以上の段差量とする
と、弾性アーム部のアームの幅方向にも捩れが生じ始めるため好ましくない。弾性アーム
部はアームの長手方向に連続して傾斜を有していることが好ましく、幅方向の捩れや部分
的な折り曲げは好ましくないものである。
【００２５】
本願発明の磁気式エンコーダーは、磁気センサーと磁気媒体の往復摺動時は、センサー
保持部の平面部と固定部の平面部の段差量は略零で略同一平面内に位置することが好まし
い。
【００２６】
磁気センサー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、センサー保持部と固定部、弾性ア
ーム部が略同一面になることが好ましく、特に弾性アーム部に平面にならない折り曲げ部
（折り目）を設けることは好ましくない。実装時に磁気センサー保持機構部が、略同一平
面内に位置することで、ロール方向剛性やピッチ方向剛性の設計がし易くなるだけではな
く、不要な応力の発生を防ぐことができる。
【００２７】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量
は略零で略同一平面内に位置したとき、センサー保持部に垂直な方向において、磁気媒体
に対し５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の押し付け荷重を有することが好ましい。
【００２８】
センサー保持部の平面に垂直な方向において、磁気媒体に対し５０ｍＮ（５ｇｆ）以上
８００ｍＮ（８２ｇｆ）以下の押し付け荷重を与えることが好ましい。５０ｍＮ未満では
、磁気媒体への磁気センサー素子の押付け荷重力が小さ過ぎるため、摺動時に磁気センサ
ー素子面が磁気媒体面から離れ、出力電圧が変動する問題が発生する。これは、磁気媒体
の表面の僅かなうねりや凸部での飛び跳ね、外力による離れ等で起こる。８００ｍＮを超
えると磁気センサー素子の飛び跳ねや、外力による離れは押させることできるが、耐磨耗
性の問題が発生する。プラスチックフィルム上に磁性体をコーティングした磁気媒体では
、荷重を上げると磁気媒体表面が変形し磁気センサー素子の幅が小さい場合、磁気センサ
ー素子の摺動方向側の端部（稜部）で、磁性体を削る現象が起こり、耐摩耗性が急激に悪
化する。
【００２９】
磁気媒体表面が変形する荷重値は次のようにして求めることができる。曲率半径２５ｍ
ｍの磁気媒体表面に透明ガラス板を押し当て、透明ガラスと磁気媒体の接触幅が０．５ｍ
ｍになる荷重を求める。接触幅が０．５ｍｍで、磁気媒体表面が変形したとした。磁気媒
体の幅方向は３ｍｍとした。また、磁気媒体の表面は平均面粗さＲａで約１μｍである。
磁気媒体のプラスチックフィルムはＰＥＴで２００μｍ厚、磁性体は平均粒径１μｍから
１０μｍのストロンチュームフェライト粉末を、３０μｍ厚に塗布したものである。変形
が始まる荷重は１１３６ｍＮ（１１６ｇｆ）であり、接触している面積から磁気媒体が変
形を起こす単位当たりの荷重は、７５７ｍＮ／ｍｍ２である。安全率を考え押し当て荷重
は８００ｍＮ（８２ｇｆ）以下とし、約５３０ｍＮ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。
単位当たりの荷重値を５３０ｍＮ／ｍｍ２以下とすることで、磁気センサー素子による磁
気媒体表面の変形が起こらないため、磁気センサー素子の幅を小さくしても、磁気センサ
ー素子の摺動方向側の稜部で磁気媒体表面を削ることはない。言い換えると、単位当たり
の荷重値を５３０ｍＮ／ｍｍ２とした場合、磁気センサー素子の摺動方向の幅は０．５ｍ
ｍ以上とする必要がある。
【００３０】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部と固定部は弾性アーム部で接続され
、センサー保持部と固定部の段差間では弾性アームは厚み方向に連続的に変位（曲げられ
）し折り目部が無いことが好ましい。
【００３１】
磁気センサー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、センサー保持部と固定部、弾性ア
ーム部が略同一面になることが好ましく、特に弾性アーム部に平面にならない折り曲げ部
（折り目）がないことが好ましい。
【００３２】
薄板のばね材を実装時の形状に化学エッチングもしくは打抜きプレスを行い、固定部と
センサー保持部が平行状態を保ちながら所定の距離（段差）を持つように、段差加工機で
加工する。段差加工機から取り出した状態での固定部とセンサー保持部の段差量で、押付
け荷重が決まるものである。押付け荷重を変える場合でも段差量を変えることで対応でき
るので、磁気媒体と磁気媒体保持機構部の間隔が変わることはない。これは、取付け台と
磁気媒体の間隔を変えることなく押付け荷重を変えることができることを表しており、製
造する上でメリットが大きいものである。
【００３３】
本願発明の磁気エンコーダーは、弾性アーム部の稜線は、センサー保持部の稜線と平行
および非平行もしくはいずれか一方であることが好ましい。
【００３４】
弾性アーム部はセンサー保持部と平行に配置される必要はなく、斜めの部分や曲線部分
を有していても良いものである。また、センサー保持部の一辺と並行している弾性アーム
部の一部が平行で他の部分が一定の角度を持って斜めになっていても良いものである。そ
のため、弾性アーム部間の隙間は一定の間隔ではなく、部位によって異なっていても良い
。
【００３５】
前記弾性アーム部の稜線とセンサー保持部の稜線との関係や弾性アーム部の間隔は、磁
気センサー保持機構部が磁気媒体と実装された状態であり、実装前でセンサー保持部と固
定部間に段差がある状態で規定するものではない。
【００３６】
本願発明の磁気エンコーダーは、弾性アーム部の幅が連続的に変化していることが好ま
しい。
【００３７】
固定部からセンサー保持部至る間の弾性アーム部の幅は一定である必要はなく、部分的
に異なっても良いが、連続的に幅が変化していることが好ましい。階段状の断続的な形状
では、変化部分に応力集中が起こりばねとしての動きがスムーズでなくなるばかりでなく
、亀裂が生じる危険性がある。
【００３８】
本願発明の磁気エンコーダーは、センサー保持部および弾性アーム部、固定部は同一の
材料および厚みであり、厚みが５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部の磁気センサー保持機構部は一体で作るこ
とが好ましい。各々を個別に作製して溶接や接着剤で組合せて磁気センサー保持機構部を
作った場合、製造コストが高いだけでなくばねとしての機能が得難いことは、容易に理解
できることである。磁気センサー保持機構部は１枚の金属板をエッチングや打抜きプレス
で平面形状を作製した後、段差加工機で段差加工する事が良い。用いる金属材質により、
必要な厚みは異なってくるが、ロール方向やピッチ方向、磁気媒体に押付ける方向の弾性
から、５０μｍから２００μｍの金属板を使用することが好ましい。
【００４０】
本願発明の磁気エンコーダーは、センサー保持部および弾性アーム、固定部の材質は非
磁性でバネ性を有する、ステンレスおよび燐青銅、洋白、黄銅もしくは銅合金であること
が好ましい。
【００４１】
磁気媒体からの磁界を乱さないためにも、磁気センサー保持機構部は非磁性材であるこ
とが好ましい。ばね性を有する非磁性金属で、化学エッチングができる材質であることが
良い。弾性アーム部の複雑な形状を打抜きプレスで加工するには、プレス金型の価格が高
いことと形状修正が容易ではないので、化学エッチングできる材質を選ぶことが良い。化
学エッチングが容易で段差加工ができる非磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ）や燐青銅
材（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）、洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ）、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ）が好ましい。洋
白は洋銀と称されることもある銅系合金である。
【００４２】
本願発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の磁気抵抗効果素子がセンサー保持
部の略中心に位置することが好ましい。
【００４３】
センサー保持部の略中心部が、磁気媒体に押し付け荷重を与える荷重点になる。この荷
重点に磁気センサー素子の磁気抵抗効果素子を配することで、磁気媒体との相対的な往復
移動に対し、移動方向による磁気センサー素子の出力の差を最小限にすることができる。
【００４４】
本願発明の磁気エンコーダーは、固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に磁気セン
サー保持機構部の固定部を固着し、固定部保持材を取付け台に固定することが好ましい。
【００４５】
固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に固定部を、溶接やねじ、樹脂を用いて固着
する。固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部は、磁気媒体と磁気センサー素子の摺動
により発生する変位力に対しては、完全に剛体として働くだけの板厚や板幅を有している
ことが必要である。略Ｕ字の底部分に張り出し部を設け、張り出し部と取付け台をねじ止
めや樹脂接着することで、磁気センサーを固定することができる。張り出し部の形状を変
える事で、取り付け台の位置に囚われず磁気センサー保持機構部を固定することができる
。固定部保持材は固定部の磁気センサー素子と反対側に取り付ける事が好ましい。磁気セ
ンサー素子側に取り付けると磁気媒体と固定部保持材の間隔が取り難くなり、接触する危
険性が増えるためである。
【００４６】
本願発明のセンサー保持機構部は、１対の固定部、前記１対の固定部の中間部に位置す
るセンサー保持部、前記１対の固定部と前記センサー保持部とを接続する４本の弾性アー
ム部とを有するセンサー保持機構部であって、前記固定部、前記弾性アーム部及び前記セ
ンサー保持部は、同一材料からなると共に、前記センサー保持部は前記固定部と平行で異
なる平面上に段差を持って位置するように形成されており、前記固定部は前記センサー保
持部側の一辺にそれぞれ２本の弾性アーム部が接続されており、前記各弾性アーム部は、
前記センサー保持部を略半周して前記センサー保持部の異なる辺にそれぞれ接続されてい
ることが好ましい。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、磁気媒体の位置変動や磁気センサーの取り付け位置変動等により、ピ
ッチ角とロール角が変動しても、その変動を最小限に抑えることによってギャップ変動が
小さく、磁気センサー素子と加圧ばねの組み立てが容易で、耐摺動性が高く、衝撃等の外
力に対しても安定した磁気エンコーダーを得ることができた。また、磁気センサー素子は
ウェファーから砥石で切断した状態で使用でき、安価な磁気エンコーダーを得ることがで
きた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
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】
【００４９】
図１に、本実施例の磁気センサーの分解斜視図を示す。磁気センサー５は磁気センサー
保持機構部１７のセンサー保持部２４に、磁気抵抗効果素子２０を有する磁気センサー素
子１が樹脂（図示せず）で固着されている。磁気抵抗効果素子２０はセンサー保持部２４
の略中心に位置している。磁気センサー保持機構部１７の加圧点８はセンサー保持部２４
の中心部とみなすことができるため、磁気抵抗効果素子２０は真上から加圧されているも
のである。磁気センサー保持機構部１７は、固定部２６に形成した孔２１を用いて取付け
台２３にねじ２２でねじ止め固定した。磁気センサー保持機構部１７を取り付け台２３に
固定することで、磁気媒体１５に磁気センサー素子１を所定の位置に所定の荷重で押付け
るものである。磁気センサー素子の電気信号を外部に取り出すのに、ＦＰＣ１２を用いた
。
【００５０】
磁気センサー保持機構部１７は７５μｍ厚の非磁性ステンレスＳＵＳ３０４で、化学エ
ッチングと段差加工機を用いて製作した。磁気センサー素子１は、１．１ｍｍの板厚のガ
ラスウェファー上に、フォトリソ技術と真空製膜技術、エッチング技術を用い磁気抵抗効
果素子２０と配線を形成した。磁気抵抗効果素子２０上には約３μｍ厚でアルミナ膜を形
成した。磁気抵抗効果素子等の形成が終了したガラスウェファーを、ダイヤモンド砥石で
幅ｗ２．０ｍｍ長さ４．１ｍｍに切断し、磁気センサー素子１を得た。磁気抵抗効果素子
や配線、磁気抵抗効果素子上のアルミナ膜の厚みは、各々数μｍであるので無視し、ガラ
スウェファー厚＝磁気センサー素子厚＝ｈ’としている。磁気抵抗効果素子２０上のアル
ミナ膜厚が、磁気抵抗効果素子２０と磁気媒体１５の表面とのギャップとなっている。磁
気センサー素子１の配線とＦＰＣ１２は無鉛はんだで接合した。
【００５１】
磁気媒体１５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。磁気媒体の摺動方向の幅
Ｗｂは３ｍｍ、磁気媒体表面の曲率半径は２７．５ｍｍである。
【００５２】
図２ａ）は、本実施例の磁気センサーを磁気媒体側から見た図であり、図２ｂ）と図２
ｃ）は側面図である。磁気センサー保持機構部１７は、磁気センサー素子１を保持するセ
ンサー保持部２４と４本の弾性アーム部３０と２つの固定部２６で構成している。４本の
弾性アーム部３０１から３０４は、センサー保持部の各辺の端部位置と接合し、センサー
保持部の中心を回転中心としてセンサー保持部を約半周取り囲むように形成し、固定部２
６の両端部の位置に接合している。また、弾性アーム部３０１と３０３、３０２と３０４
はセンサー保持部を中心に点対称に形成した。磁気センサー保持機構部１７の板厚は７５
μｍとし、弾性アーム部巻き幅の寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は夫々８．２５ｍｍ、６．
８５ｍｍ、８．２５ｍｍ、６．４０ｍｍとした。また、弾性アーム部の幅は、基本寸法を
０．７５ｍｍとし、部分的に応力集中を緩和するため変更している。得られたばね特性は
、ピッチ剛性が２６．８（ｍＮ・ｍｍ／度）、ロール剛性が３２．２（ｍＮ・ｍｍ／度）
、Ｚ軸方向のばね剛性が１３７．２（ｍＮ／ｍｍ）である。段差量ｄを０．８ｍｍとした
ので押付け加重は１１０ｍＮである。図２ｂ）に示す様に、磁気センサー保持機構部１７
は、段差量ｄを持って固定部２６とセンサー保持部２４が平行に形成されている。磁気セ
ンサー保持機構部と磁気媒体を組立てた状態を図２ｃ）に示す。段差量ｄ分磁気媒体１５
に磁気センサー素子１を押付けているので、固定部２６と弾性アーム部３０、センサー保
持部２４は略同一面となっている。
【実施例２】
【００５３】
図３に、磁気センサー保持機構部１７の段差量ｄと得られる加圧力である押付け荷重Ｆ
と、往復摺動相対移動させたときの磁気センサーの出力電圧変動率との関係を示す。段差
量ｄは、図２ｂ）に示したように磁気センサー素子１をセンサー保持部２４に接着剤で固
着し、磁気センサー素子を下側にして磁気センサー素子を吊り下げた状態で測定した。ｄ
は０ｍｍから２．２ｍｍまで０．２ｍｍピッチで変化させた。また、出力電圧変動率は１
往復内での出力電圧の最大値と最小値の差を平均値で割った値で定義した。段差量ｄが０
ｍｍから０．２ｍｍの範囲では、押付け荷重が３０ｍＮ以下であり、ギャップを安定させ
るには押付け荷重値が不足しており、出力電圧変動率が大きいため、磁気エンコーダーと
して正確な変位検出ができない。段差量ｄが０．２ｍｍ以上で出力電圧変動率が低減する
が、余裕を考慮すると、段差量ｄは０．４ｍｍ以上（押付け荷重５０ｍＮ以上）であるこ
とが好ましい。段差量ｄを０．６ｍｍから０．９ｍｍとすることで、押付け荷重８０ｍＮ
から１２０ｍＮと必要な５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の範囲に入れることができた。また
、出力電圧変動率も約３％と小さくて安定した値が得られた。
【実施例３】
【００５４】
図４に、磁気センサー保持機構部１７の段差量ｄと磁気センサーの出力電圧の関係を示
す。磁気センサーの出力電圧は、０．７ｍｍの段差量ｄの時の出力電圧を１とした規格化
出力を示している。出力電圧は、実施例２の出力電圧変動が安定する段差量ｄが０．２ｍ
ｍ〜２．２ｍｍの範囲において、出力電圧がほぼ一定な値を示している。これは、段差量
ｄを変化させてもピッチ角の変動が小さく、出力電圧に影響を与えないためと考えられる
。言い換えると、段差量ｄの公差を緩くできるもので、組立て作業効率向上と部品費等の
低減が可能となるものである。
【実施例４】
【００５５】
前述した実施例の結果を、磁気センサー素子１と磁気媒体間の距離である、ギャップを
用いて検証する。まず、ギャップと磁気センサー出力電圧とジッターの関係を、図５に示
す。磁気媒体１５と磁気センサー素子１との間に、スペーサーを挟んで測定したものであ
る。実装時は、磁気媒体１５と磁気センサー素子１は所定のギャップで組立てているが、
磁気媒体と磁気センサー素子が相対的に移動すると、磁気媒体の動きに連れて磁気センサ
ー素子のピッチ角とロール角が変動することで、ギャップも変化する。磁気センサー出力
電圧は、ギャップが０μｍの時の出力電圧を１とした規格化出力を示している。また、ジ
ッターは、出力信号ピッチと磁気媒体の着磁ピッチの差を着磁ピッチで割った値である。
ギャップが増加すると、磁気媒体からの漏れ磁界強度が低下するため、出力は徐々に低下
する。ジッターはあるギャップまでは一定であるが、それ以上のギャップになると急激に
悪化する。往復摺動移動中は、微小なギャップ変動により、出力電圧も微妙に変動してい
る。出力電圧がある程度大きければ、出力電圧変動はジッターに影響しないが、出力電圧
が小さくなり過ぎると、出力電圧変動がジッターに大きく影響する。ギャップが０μｍか
ら２０μｍまでは、出力は漸次低下するも、ジッターの約２％と一定である。この結果か
ら、磁気センサー素子のピッチ角とロール角変動によるギャップの許容変化量は２０μｍ
までと言える。
【００５６】
図６に、磁気センサー素子と磁気媒体のＸ軸方向の側面図を示し、ピッチ角とギャップ
の関係について説明する。磁気センサー素子１は磁気媒体１５と接触し、磁気センサー保
持機構部１７のセンサー保持部２４の略中心点の加圧点８から押付け荷重Ｆで加圧されて
いる。磁気センサー素子１は磁気媒体１５の全幅Ｗｂに渡って接触する位置関係にあり、
加圧点８は磁気媒体１５の幅の中央のＷｂ／２に位置している。磁気センサー保持機構部
１７のピッチ剛性をＫｐとし、磁気センサーが磁気媒体と接触していないときのピッチ角
をΘｐと定義する。また、磁気センサー素子が押付け荷重Ｆで押し込まれた状態でのピッ
チ角をΘｐ’、磁気媒体１５の幅をＷｂとすると、押付け荷重Ｆによるモーメントと磁気
センサー保持機構部１７のピッチ剛性によるモーメントは以下のように求めることができ
る。
押付け荷重Ｆによるモーメント：Ｆ×Ｗｂ／２
ピッチ剛性によるモーメント：Ｋｐ×（Θｐ−Θｐ’）
押付け荷重Ｆによるモーメントとピッチ剛性によるモーメントは、ピッチ角Θｐ’の状態
でつりあうので、
Ｆ×Ｗｂ／２＝Ｋｐ（Θｐ−Θｐ’）
となる。但し、押付け荷重Ｆによるモーメントがピッチ剛性によるモーメントの最大値Ｋ
ｐ×Θｐより大きい場合は、ピッチ角Θｐ’は０度に保たれた状態となる。よってピッチ
角Θｐ’は次のように求めることができる。
Ｋｐ×Θｐ≦Ｆ×Ｗｂ／２の場合、
Θｐ’＝０
Ｋｐ×Θｐ＞Ｆ×Ｗｂ／２の場合、
Θｐ’＝Θｐ−Ｆ×Ｗｂ／２／Ｋｐ
また、そのときの磁気抵抗効果素子２０近傍のギャップｇは、
ｇ＝Ｗｂ／２×ｔａｎΘｐ’
で求めることができる。
【００５７】
図７に、ピッチ角Θｐとギャップの関係を示す。尚、本実施例では、押付け荷重Ｆが１
１７ｍＮ、ピッチ剛性は２６．８（ｍＮ・ｍｍ／度）である。また、磁気媒体１５の幅Ｗ
ｂは３ｍｍである。図７において、ピッチ角Θｐが７度でもギャップは約１２μｍで、許
容変化量の２０μｍ以下でありジッターに影響を与えない。ピッチ角変動の要因は、板ば
ね２の固定部２６の平面とセンサー保持部２４の平面の平行度ばらつき、磁気センサー素
子１の板ばね２への固着時の平行度ばらつき、磁気センサーの取り付け台２３への組み立
てばらつき、磁気センサーと磁気媒体１５の往復摺動時のピッチ角変動がある。
【００５８】
実施例で製作した磁気センサー保持機構部１７の固定部２６とセンサー保持部２４の平
行度は±０．５度、磁気センサー素子１をセンサー保持部２４に固着する時の平行度は±
１．０度と実測値から求められた。また、固定部２６を取り付け台２３に取り付ける時に
生じるピッチ角変動を±１．０度、摺動動作時のピッチ角変動を±１．０度と見積もって
も、変動する可能性のあるピッチ角Θｐの最大値は±３．５度であり、ギャップの変動は
殆ど無いと言える。
【００５９】
図８に磁気センサーと磁気媒体１５のＹ軸方向の側面図を示し、Ｘオフセットとロール
角と押付け荷重Ｆによるモーメント、摩擦によるモーメント、磁気センサー保持機構部１
７のロール剛性によるモーメントについて説明する。磁気センサー素子１と磁気媒体１５
は接触し、磁気センサー素子はＸｏだけＸ方向にオフセット（以降、Ｘオフセットと言う
）させた状態であり、加圧点８は磁気媒体中心よりＸｏずれた点で、押付け荷重Ｆで加圧
している。磁気媒体１５は、時計回りに回転しており、そのときの磁気センサー素子１と
磁気媒体１５間の動摩擦係数をμとする。磁気センサー素子が磁気媒体と接触していない
ときのロール角度をΘｒと定義し、磁気センサー素子が押付け荷重Ｆで押し込まれた状態
でのロール角をΘｒ’とする。磁気センサー保持機構部１７のロール剛性をＫｒ、磁気媒
体１５の曲率半径をｒ、磁気センサー素子１の厚みをｈ’、磁気センサー保持機構部１７
の板厚をｈｂとする。押付け荷重Ｆによるモーメント、摩擦によるモーメント、更に磁気
センサー保持機構部１７のロール剛性によるモーメントとロール角Θｒ’の間には、次の
式が成り立つ。
Ｆ×［Ｘｏ−ｒ×ｓｉｎΘｒ’］＝μ×Ｆ×（ｈ’＋ｈｂ）＋Ｋｒ×（Θｒ−Θｒ’）
押付け荷重Ｆによるモーメント ：Ｆ×［Ｘｏ−ｒ×ｓｉｎΘｒ’］
摩擦によるモーメント ：μ×Ｆ×（ｈ’＋ｈｂ）
板ばねのロール剛性によるモーメント ：Ｋｒ×（Θｒ−Θｒ’）
【００６０】
図９に、ロール角がΘｒ’の時のギャップｇと磁気センサー素子１の幅Ｗの中心から磁
気センサー素子と磁気媒体１５が接触している箇所までの距離Ｘｏ’の関係について示す
。尚、実際には、磁気センサーのロールの回転中心は加圧点８である。しかし、磁気抵抗
効果素子２０の中央を中心に回転すると見做しても、ギャップの計算結果に殆ど影響する
ことは無く、計算式が簡略化できるため、磁気抵抗効果素子２０を中心に回転するものと
して説明する。ギャップｇは、磁気抵抗効果素子２０の表面から、Ｘオフセットがない状
態での中心線上の素子表面までの高さｇ１と、中心線上の素子表面から、接触箇所までの
高さｇ２と接触箇所からＸｏだけＸオフセットさせたときの磁気媒体１５の表面までの高
さｇ３の合計で求めることができる。計算式は以下の通りである。
ｇ１＝Ｘｏ×ｔａｎΘｒ’
ｇ２＝ｒ×ｔａｎΘｒ’×ｓｉｎΘｒ’
ｇ３＝ｒ×（ｃｏｓΘｒ’−ｃｏｓΘ）
ｇ ＝Ｘｏ×ｔａｎΘｒ’＋ｒ×ｔａｎΘｒ’×ｓｉｎΘｒ’
＋ｒ×（ｃｏｓΘｒ’−ｃｏｓΘ）
また、磁気センサー素子１の幅Ｗの中心から、磁気センサー素子１と磁気媒体１５が接触
している箇所までの距離をＸｏ’とすると、Ｘｏ’は、
Ｘｏ’＝ｒ×ｔａｎΘｒ’−Ｘｏ／ｃｏｓΘｒ’
で求めることができる。
【００６１】
図１０ａ）に、本実施例におけるＸオフセットＸｏとギャップの関係、図１０ｂ）に、
ＸオフセットＸｏと磁気センサー素子の幅中心から接触点までの距離Ｘｏ’の関係を示す
。本実施例では、押付け荷重Ｆを１１７ｍＮとし、ロール剛性Ｋｒは３２．３８（ｍＮ・
ｍｍ／度）、磁気センサー素子厚ｈ’は１．１ｍｍ、幅Ｗは２ｍｍである。磁気センサー
素子１の素子厚１．１ｍｍ、素子幅２ｍｍと平板形状であるので、磁気センサー保持機構
部１７のセンサー保持部２４に容易に接着組み立てができる寸法である。動摩擦係数μは
０．１であった。図１０の符号ａ〜ｅはロール角Θｒが各々０、−１、−２、−３、−４
度の値である。
【００６２】
図１０ａ）で、符号ｅのロール角Θｒが−４度、Ｘオフセットが０．５ｍｍでも、ギャ
ップは約１６．６μｍとギャップの許容変化量の２０μｍ以下に収まっている。ロール角
変動の要因とばらつきを含めた変動量は、磁気センサー保持機構部１７の固定部２６とセ
ンサー保持部２４平面の平行度は±０．５度、磁気センサー素子１をセンサー保持部２４
に固着する時の平行度は±１．０度と実測値から求められた。磁気センサー保持機構部１
７を取りの付け台２３に組み立て時の平行度を±１．０度、磁気センサー素子１と磁気媒
体１５の往復摺動時のロール角変動を±１．０度と見積もっても、変動する可能性のある
ロール角Θｒの最大値は±３．５度であり、ギャップの変動は殆ど無いと言える。一方、
Ｘオフセットは主に磁気センサー保持機構部１７を取付け台２３に組み立て時に発生する
が、治具を用いれば±０．５ｍｍの精度で組立てることに支障はない。以上説明した様に
、本願発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子と磁気媒体が往復摺動してもピッチ
角とロール角の変動と、それによるギャップ量の変動も小さく、磁気エンコーダーとして
の特性が充分得られることが検証できた。
【００６３】
磁気センサー素子１の幅中心から磁気センサー素子１と磁気媒体１５の接触点までの距
離Ｘｏ’が、磁気センサー素子幅Ｗの１／２以下であれば、磁気センサー素子１の端部の
稜部１４が磁気媒体１５と接触することはない。つまり、磁気センサー素子の両端の稜部
１４に面取り等の加工をしなくても、良好な耐摺動性を得ることができるものである。図
１０ｂ）において、符号ｅのロール角Θｒが−４度、Ｘオフセットが０．５ｍｍであって
も、磁気センサー素子１の幅Ｗ中心から磁気センサー素子１と磁気媒体１５の接触点まで
の距離Ｘｏ’は−０．９６ｍｍで、磁気センサー素子１の幅Ｗの１／２の１．０ｍｍを超
えていない。このことから、本実施例において、磁気センサー素子１をウェファーからダ
イヤモンド砥石で切断した状態で使用した状態で、Ｘオフセットとロール角の変動があっ
たとしても、磁気センサー素子の稜部１４は磁気媒体と接触しないため、良好な耐摺動性
を得ることができることが検証できた。
【実施例５】
【００６４】
図１１に固定部保持材を有する磁気センサーの分解斜視図を示す。固定部保持材３８の
略Ｕ字型の２本のアーム３９で磁気センサー保持機構部１７の固定部２６を保持する様に
している。固定部２６とアーム３９はレーザー溶接を行った。固定部保持材３８の略Ｕ字
型の底の部分には張り出し部４０をアーム３９と平行になる様に形成した。張り出し部４
０には取り付け台２３（図示せず）に磁気センサー保持機構部１７を固定する孔２１を２
個設けた。実施例１とは異なり板厚の薄い固定部２６をねじ止めしないので、ねじ止め作
業に熟練度が必要で無くなった。また、磁気センサーの取扱いも容易となった。
【実施例６】
【００６５】
図１２に磁気媒体の回転方向と保持機構部の固定部を略平行とした磁気センサーを示す
。実施例１の磁気センサー保持機構部１７を９０度回転させて、固定部保持部３８で保持
した構造である。弾性アーム部の形状設計を変える事で、固定部２６を９０度回転させて
も磁気センサー保持機構部としての性能が得られる。固定部保持材３８を併用することで
、磁気センサーの取り付け部位の選択性を広げることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本願発明の実施例１の磁気センサーの分解斜視図である。
【図２】本願発明の実施例１の磁気センサーの平面図と側面図である。
【図３】本願発明の実施例２の段差量ｄと出力電圧変動、荷重との関係を示す図である。
【図４】本願発明の実施例３の段差量ｄと規格化出力との関係を示す図である。
【図５】本願発明の実施例４のギャップと規格化出力、ジッターの関係を示す図である。
【図６】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＸ軸方向の側面図である。
【図７】本願発明の実施例４のピッチ角とギャップとの関係を示す図である。
【図８】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＹ軸方向の側面図である。
【図９】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＹ軸方向の側面図である。
【図１０】本願発明の実施例４のＸオフセットとギャップの関係等を説明する図である。
【図１１】本願発明の実施例５の固定部保持材を有する磁気センサーの分解斜視図である。
【図１２】本願発明の実施例６の磁気センサーの実施形態を示す図である。
【図１３】従来例のオートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒と磁気センサーの図である。
【図１４】従来例のピッチ角変動を低減する磁気センサーの図である。
【図１５】従来例の摺動方向位置ずれを低減する磁気センサーの図である。
【図１６】従来例の加圧機能とジンバルばね機能を１枚の板ばねに持たせた浮動型磁気ヘッドの図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 磁気センサー素子、
２ 加圧ばね、
５ 磁気センサー、
６ ホルダー、
７ スペーサー、
８ 加圧点、
１０ 鏡筒、
１１ モーター、
１２ ＦＰＣ、
１３ サスペンション、
１４ 稜部、
１５ 磁気媒体、
１７ 磁気センサー保持機構部、
２０ 磁気抵抗効果素子、
２１ 孔、
２２ ねじ、
２３ 取り付け台、
２４ センサー保持部、
２５ 渦巻き状弾性部、
２６ 固定部、
２７ スライダー保持部、
２８ エンボス突起、
３０ 弾性アーム部、
３１ 板ばね、
３２ 渦巻き状板ばね、
３３ 浮動ヘッドスライダー、
３８ 固定部保持材、
３９ アーム、
４０ 張り出し部、
５３ 取付けアーム、
２５５ 第一の腕部、
２５６ 接続部、
２５７第二の腕部、
３０１〜３０６ 弾性アーム部。
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、磁気媒体から出ている磁気を磁気センサーで検出し、可動部材の変位ある
いは速度を得ることができる磁気式エンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可動部材の変位や速度を精密に検出し帰還制御を行う機械装置は多い。一例として、オ
ートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒がある。レンズ鏡筒内には、電動モーターや超音波
モーターで合焦用レンズを進退させるフォーカス機構が設けられている。フォーカス機構
を構成する回転筒の回転変位を検出するには、磁気式エンコーダーが使われている。特許
文献１に、フォーカス機構に用いられている磁気式エンコーダーが開示されており、その
外観斜視図を図１３ａ）に示す。鏡筒１０に沿って設けられた曲率を有する磁気媒体１５
に、磁気センサー５が押し当てられている。磁気センサー５は、磁気センサー素子１と加
圧ばね２から構成されている。図１３ａ）を見ても判るように、磁気センサー５は磁気媒
体対向面の寸法に比べ、厚み方向の寸法は非常に薄くなっている。鏡筒内の限られたスペ
ースでは、磁気センサーに薄さが求められるため、薄肉化が難しい光学式エンコーダーよ
り磁気式エンコーダーが多用されている。磁気センサー素子１の出力を帰還させ、モータ
ー１１を駆動し焦点を合わすものである。
【０００３】
高精度に変位検出するため、磁気式エンコーダーには高い分解能が要求される。分解能
は磁気媒体の着磁ピッチで表すこともでき、その着磁ピッチは従来３０〜５０μｍであっ
たのが、１０〜２０μｍさらに１０μｍ以下が求められて来ている。高分解能化を進める
に従い、磁気媒体と磁気センサー素子の間隔であるギャップの影響が大きくなり、ギャッ
プ変動をなくすことが必要となってくる。そのため、磁気媒体と磁気センサー素子を接触
させて摺動させる方式が有利であり、多く採用されている。
【０００４】
本願において、磁気センサーと磁気媒体の位置関係の説明を解りやすくするため、磁気
媒体と磁気センサーが往復摺動相対移動する方向をＸ軸、Ｘ軸と垂直な方向の内、磁気媒
体の曲率中心と交わる方向をＺ軸、他方をＹ軸と定義する。また、磁気センサーを磁気媒
体に押し当てる力が加わる点（加圧点）が、Ｚ軸上に位置するときをＸ軸の原点とし、Ｘ
軸原点からＸ方向への位置ずれをＸオフセットと定義する。更に、磁気センサーの摺動面
と磁気媒体の相対姿勢の説明を解りやすくするため、摺動面がＸ軸を回転軸として回転す
る角度をピッチ角、Ｙ軸を回転軸として回転する角度をロール角とし、摺動面がＸ軸に平
行なとき、ロール角を０度、Ｙ軸に平行なとき、ピッチ角を０度と定義する。
【０００５】
図１３ｂ）に、摺動時の磁気センサーのピッチ角を安定に保つため、組み立て時に磁気
媒体１５に磁気センサー素子１を均一に押し当てる加圧ばね２の構造を示す。磁気センサ
ー素子１はホルダー６に取り付けられ、ホルダー６の背面の揺動中心軸を支点として、ホ
ルダーは加圧ばね２に対し揺動する。揺動することで、加圧ばね２の固定部と磁気媒体間
の距離が変動しても、磁気センサー素子１は、スペーサー７を介して磁気媒体１５と密着
させることができる。磁気センサー素子が磁気媒体の変位方向と略並行する揺動中心をも
って揺動するため、磁気センサー素子と磁気媒体とがスペーサー等を挟んで密着し、磁気
媒体の移動量（すなわち、合焦用レンズ群の進退量）を高精度に検出することができるも
のである。揺動中心が揺動時の支点となり、磁気センサー素子１を磁気媒体１５に押付け
る加圧点８となる。磁気センサー素子１の出力はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）１２によって取り出される。
【０００６】
特許文献２に、一枚の板ばねに加圧機能とピッチ角を一定に保つための機能を持たせた
構造が開示されている。図１４ａ）に示す様に、板ばね３１はセンサー保持部２４で磁気
センサー素子１を保持し、第一の腕部２５５と接続部２５６、更に第二の腕部２５７でセ
ンサー保持部２４を支持して、固定部２６が取付け台２３に固定されている。磁気センサ
ー素子１の出力はＦＰＣ１２によって取り出している。図１４ｂ）に示す様に、板ばね３
１の固定部２６と磁気媒体１５間の距離が変動しても、第一の腕部２５５と第二の腕部２
５７は逆向きに撓み、ピッチ角を一定に保つことができる。しかし、より高精度化の要求
が進むにつれ、磁気媒体１５と磁気センサー素子１のＸオフセットとロール角によるギャ
ップ変動が大きな問題となってきた。
【０００７】
特許文献３には、磁気センサー素子１のＸオフセットとロール角よるギャップ変動を低
減する方法が開示されている。図１５に示す様に、磁気センサー素子１の摺動方向の幅ｗ
が、着磁ピッチの２〜１５倍で、０．０４〜０．３ｍｍと非常に狭い磁気センサー素子１
を提案している。磁気媒体１５と接する磁気センサー素子１の摺動方向幅を０．３ｍｍ以
下と小さくすることで、Ｘオフセットやロール角変動によるギャップ変動を減らし、信号
出力振幅の安定化を図っている。
【０００８】
特許文献４には、加圧ばね機能と、ピッチ角とロール角変動に対して追従性をもったジ
ンバルばね機能を、一枚の板ばねに持たせた方法が開示されている。その外観斜視図を図
１６ａ）に示す。ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に用いられるもので、方形状の渦巻
き状板ばね３２は、浮動ヘッドスライダ―３３を保持するスライダー保持部２７と固定部
２６と渦巻き状弾性部２５で構成されている。固定部２６の４辺の各辺の略端の部位から
渦巻き状弾性部２５が、スライダー保持部２７を約３／４周してスライダー保持部の辺の
略中間の部位に達している。固定部２６の略端の部位からスライダー保持部２７の略中間
の部位としているのは、渦巻き状弾性部２５の長さを少しでも長くするためである。渦巻
き状弾性部２５を長くする事で、ロール方向とピッチ方向のばね剛性を下げることができ
、磁気媒体面の微小な凹凸に対し浮動ヘッドスライダー３３の追従性を上げることができ
る。しかし、ロール方向とピッチ方向のばね剛性を下げているため、浮動ヘッドスライダ
ー３３を磁気媒体１５に押付ける力（荷重）が得られない。また、磁気媒体１５と浮動ヘ
ッドスライダー３３を摺動させながら、記録再生することはトラッキングの精度上できな
いものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２０５８０８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４１０５号公報
【特許文献３】特開２００６−６４３８１号公報
【特許文献４】特開昭６３−１４９８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１５に示す特許文献３の様に摺動方向の幅を０．３ｍｍ以下と小さくすることで、Ｘ
オフセットやロール角の変動があっても、ギャップ変動を抑えることはできるが、実装す
る上で次の様な問題が発生している。摺動方向の幅ｗが小さいため、磁気センサー素子１
の摺動方向の両端の稜部１４が磁気媒体１５と接触し易くなるので、稜部１４に曲面を形
成する必要がある。従来の磁気センサー素子は、ウェファー上に素子を形成した後、砥石
でウェファーを切断して得られた。しかし、稜部に曲面形成を行うには磁気センサー素子
単体にしてから行う必要があり、製造コスト低減が難しい。
【００１１】
図１５に示す特許文献３には、磁気センサー素子１の厚みｈ’に関して具体的な数値の
記載はないが、磁気センサー素子１の周囲にＦＰＣ１２が設けられており、ＦＰＣ１２の
厚みより厚くする必要があることからｈ’は少なくとも０．５ｍｍ以上あると推測される
。また、図１５から見ても厚みｈ’は少なくとも摺動方向の幅ｗの数倍はあると見られる
。このような幅ｗより厚みｈ’の厚い素子をサスペンション１３上に、垂直に固着するこ
とが難しいのと、磁気センサー素子１の摺動方向の幅ｗの中央部に加圧点が位置するよう
に固着するのも非常に難しい。加圧点を支点として磁気センサー素子は磁気媒体移動方向
に引き連れられる様に力を受ける。加圧点がずれると磁気センサー素子は傾き易くなり、
センサー素子端部の稜部１４が磁気媒体１５と接触する頻度が更に高くなり、耐摩耗性の
低下を招く。また、摺動面積を小さくしたため、従来通りの磁気センサーを磁気媒体に押
付ける荷重値では、単位面積当りの押付け力が大きくなり過ぎ、耐摩耗性の低下を招く。
そのため、荷重を小さくする必要が出て来るが、荷重を小さくすると衝撃等で外部から磁
気エンコーダーに力が加わった時に、磁気センサー素子１が傾き易くなることも考えられ
る。
【００１２】
図１６に示す特許文献４の様な渦巻き状板ばね３２は、加圧ばね機能とジンバルばね機
能を同時に有しているが、ピッチ剛性とロール剛性を小さくすると、同時にばね剛性も小
さくなる欠点を持っている。そのため、図１６ａ）のような平らな渦巻き状板ばねでは、
磁気エンコーダーの様な磁気センサー素子を磁気媒体に押し当て摺動させて使用するには
、必要な荷重が得られない状況が発生する。特許文献４では、必要な押し当て荷重を確保
するため、図１６ｂ）のように、渦巻き状板ばね３２と３２’をエンボス状突起部２８と
２８’で接触させて取付けアーム５３に固定し、渦巻き状板ばねを撓ませる構造が提示さ
れている。この構造では、部材数と組み立て工数が増加するため、加圧ばね機能とジンバ
ルばね機能を一枚の渦巻き状板ばねとした効果が全く相殺されてしまう。更に、初期状態
のピッチ角、ロール角ばらつきを押さえるためには、高い組み立て精度が必要となり、製
造コスト低減も難しい。
【００１３】
図１６ａ）に示す様な渦巻き状板ばね３２を用い、部材数と組立工数を下げる方策の一
つとして図１６ｃ）に示す構造が考えられる。エンボス状突起部２８を持たない渦巻き状
板ばね３２のスライダー保持部２７に浮動ヘッドスライダー３３を接着し、渦巻き状板ば
ね３２を取付けアーム５３に固定する。浮動ヘッドスライダー３３を磁気媒体１５に押付
け、渦巻き状板ばね３２を取付けアーム側に撓ませる事で、必要な荷重を得るものである
。図１６ｂ）に比べ、部材数も減り組立も容易となっていることが判る。図１６ｂ）では
、磁気媒体１５の表面と渦巻き状板ばね３２の間隔はｇ１であり、ｇ１は浮動ヘッドスラ
イダー３３の厚みに相当している。図１６ｃ）では、間隔ｇ２は渦巻き状板ばね３２が撓
んでいる分だけ狭くなる。大きな荷重を得るため撓み量を大きくすると、磁気媒体１５と
渦巻き状板ばね３２が接触する危険性が高まる。そのため、浮動ヘッドスライダー３３の
厚みを薄くすることにも制約があり、浮動ヘッドスライダーの小型化、薄型化が難しい。
また、使用時は渦巻き状板ばねは撓んだ状態であるため、ロール方向やピッチ方向の剛性
を求めることが難しい。撓み量が大きくなるのに従い板ばねの捩れが影響し、撓み量のば
らつきによる剛性の変化が大きくなる。剛性を安定化するために撓み量を小さくすると必
要な荷重が得られない問題が出てくる。
【００１４】
本願発明は、磁気センサー素子と磁気媒体間のギャップ変動が小さく、磁気センサー素
子と磁気センサー保持機構部の組立てが容易で、磁気センサー保持機構部の部品点数が少
なく、耐摺動性が高く、衝撃等の外力に対しても安定した磁気エンコーダーを得る。また
、磁気センサー素子にウェファーから砥石で切断した状態で使用できる、安価な磁気エン
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】
【００１５】
本願発明の磁気エンコーダーは、曲率を有する磁気媒体と、磁気媒体に対向して配され
た磁気センサーで、磁気媒体と磁気センサーは往復摺動相対移動し、磁気媒体から発生す
る磁界を磁気センサーに設けた磁気抵抗効果素子で検出する磁気式エンコーダーであって
、磁気センサーは、少なくとも磁気抵抗効果素子を有する磁気センサー素子と、磁気セン
サー素子を保持する磁気センサー保持機構部、および磁気センサー素子より信号を外部に
取り出す配線部からなり、磁気センサー素子は略長方形状である。磁気センサー保持機構
部は、磁気媒体と対向するように配され、取付け台に固定される１対の固定部と、磁気セ
ンサー素子を保持する略長方形のセンサー保持部と、１対の固定部とセンサー保持部を接
続する弾性アーム部からなる。対向する固定部の辺に形成された各２本の弾性アーム部は
、センサー保持部を略半周してセンサー保持部の連続した異なる辺に各々接続され、セン
サー保持部の平面部と固定部の平面部は平行面で、センサー保持部の平面部と固定部の平
面部は段差を有し、磁気媒体に近い側にセンサー保持部の平面部が位置している。センサ
ー保持部は、磁気センサーが前記磁気媒体と往復摺動相対移動する方向を回転軸とする回
転に対する弾性と、往復相対移動する方向に垂直で且つ磁気媒体表面に平行な方向を回転
軸とする回転に対する弾性を有し、センサー保持部平面に垂直な方向に対し弾性を有する
ことが好ましい。
【００１６】
磁気センサー保持機構部のセンサー保持部の平面部と固定部の平面部は、所定の段差（
間隔）を持って平行に配されている。センサー保持部と平面部の段差を渦巻き状の弾性ア
ーム部で接続するものである。磁気センサー保持機構部の固定部を下にセンサー保持部を
上にして横から見ると、円錐コイルばねの様な形状イメージとなる。１対の固定部は同一
平面部に位置していることが好ましい。センサー保持部と固定部の段差がばね力を発生し
、このばね力が磁気センサー素子を磁気媒体に押付ける押付け荷重となる。センサー保持
部の平面部と固定部の平面部の段差が無く同一面になる様に、磁気センサー保持機構部と
磁気媒体を組立てて、所定の押付け荷重を得るものである。
【００１７】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部が平行でなく傾いていると、磁気媒体に対し
磁気センサー素子が傾くことになる。僅かな傾きであれば弾性アーム部の弾性で吸収する
ことができるが、傾きが大きくなり弾性アームが同一面となっている固定部やセンサー保
持部の面と異なると予期せぬ応力が発生し、磁気センサー素子と磁気媒体の往復相対移動
時の移動方向で、磁気センサー素子のロール角やピッチ角が変動し出力変動の原因となる
。センサー保持部の平面部と固定部の平面部の平行度だけでなく、磁気センサー素子とセ
ンサー保持部間の接着樹脂の厚みばらつき、磁気センサー素子の厚み方向の平行度等々も
考慮していく必要がある。
【００１８】
磁気センサー保持機構部は磁気媒体の移動方向と平行もしくは直交するように取り付け
ることができる。磁気センサー保持機構部を固定部として考えると理解し易い。対になっ
ている固定部の取り付け台に固定する部位を、磁気媒体に平行としても良いし直交する様
にも配することができる。更に言い替えると固定部から出る弾性アーム部の出始めの方向
が、磁気媒体に平行となる様に、もしくは直交となる様にすることができる。平行配置と
直交配置では、弾性アーム部の幅や曲がり方向等を変える必要があり、それぞれ最適な設
計をすることで対応できる。
【００１９】
４本の弾性アーム部は、２辺の固定部と４辺のセンサー保持部を接続する。対となる固
定部の対向する辺の略両端部から弾性アーム部が辺に対し略直角に出て、センサー保持部
の略半周の外側を渦巻くようにし、略直角にセンサー保持部の一辺の端部に接続される。
一方の固定部の辺から出た２本の弾性アーム部は、センサー保持部の連続する辺の各辺の
端部に接続される。弾性アーム部はセンサー保持部の外周を渦巻く様に配するが、渦巻き
方向は時計回り方向でも反時計回り方向でも構わないものである。対の固定部から出る弾
性アーム部の渦巻き方向が同じであることは言うまでも無い。
【００２０】
弾性アーム部は２から３回ほぼ９０度でカーブし、固定部とセンサー保持部を接続して
いるので、センサー保持部の外周部を略半周つまり略１８０度と表現しているものであり
、この数値に限定されるものではない。しかし、センサー保持部を１周前後するような巻
き回しは、弾性アーム部の剛性が下がるのと形状が複雑になるため、余り好ましいもので
はない。
【００２１】
磁気センサー保持機構部は、センサー保持部を挟むように２つの固定部で、取り付け台
に固定されている。所謂両持ちばねの構造となっており、固定部と磁気媒体のＺ軸方向の
距離が変動しても、センサー保持部は、固定部に対して平行状態を保ちながらＺ軸方向に
上下移動する。よって、片持ちばねの様に固定部と磁気媒体のＺ軸方向の距離が変動する
ことで、ピッチ角が変動することはない。そのため、ギャップ変動を著しく低減できる。
センサー保持部を渦巻き状の弾性アーム部で保持する構造においては、ピッチ角とロール
角の変動に対する剛性を低減することが可能である。よって磁気媒体の位置変動や磁気セ
ンサーの取り付け位置の変動で、ピッチ角やロール角を変動させようとする外力が働いて
も、弾性アーム部が弾性変形することによってピッチ角、ロール角を一定に保持すること
ができ、ギャップ変動を低減することができる。つまり、磁気センサーの幅（Ｘ軸方向の
寸法）を極端に小さくしなくても、ギャップ変動を低減することが可能となる。
【００２２】
また、磁気センサー素子の摺動方向の幅を１ｍｍ以上とすることで、磁気センサー素子
と磁気センサー保持機構部の組み立てが容易となる。磁気センサー素子の摺動方向の幅を
１ｍｍ以上と広くすることで、磁気センサー素子の端部が磁気媒体との接触が防げるため
、磁気センサーの摺動方向の端部を曲率加工する必要がない。つまり、磁気センサー素子
はウェファーから砥石で切断した状態で使用可能となる。これにより、安価な磁気エンコ
ーダーが得られる。
【００２３】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量
は、０．３５ｍｍ以上５．８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差が無く同一面になる様に、磁気センサ
ー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、初期の段差量を０．３５ｍｍから５．８ｍｍと
することで、５０〜８００ｍＮの押付け荷重が得られる。５．８ｍｍ以上の段差量とする
と、弾性アーム部のアームの幅方向にも捩れが生じ始めるため好ましくない。弾性アーム
部はアームの長手方向に連続して傾斜を有していることが好ましく、幅方向の捩れや部分
的な折り曲げは好ましくないものである。
【００２５】
本願発明の磁気式エンコーダーは、磁気センサーと磁気媒体の往復摺動時は、センサー
保持部の平面部と固定部の平面部の段差量は略零で略同一平面内に位置することが好まし
い。
【００２６】
磁気センサー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、センサー保持部と固定部、弾性ア
ーム部が略同一面になることが好ましく、特に弾性アーム部に平面にならない折り曲げ部
（折り目）を設けることは好ましくない。実装時に磁気センサー保持機構部が、略同一平
面内に位置することで、ロール方向剛性やピッチ方向剛性の設計がし易くなるだけではな
く、不要な応力の発生を防ぐことができる。
【００２７】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量
は略零で略同一平面内に位置したとき、センサー保持部に垂直な方向において、磁気媒体
に対し５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の押し付け荷重を有することが好ましい。
【００２８】
センサー保持部の平面に垂直な方向において、磁気媒体に対し５０ｍＮ（５ｇｆ）以上
８００ｍＮ（８２ｇｆ）以下の押し付け荷重を与えることが好ましい。５０ｍＮ未満では
、磁気媒体への磁気センサー素子の押付け荷重力が小さ過ぎるため、摺動時に磁気センサ
ー素子面が磁気媒体面から離れ、出力電圧が変動する問題が発生する。これは、磁気媒体
の表面の僅かなうねりや凸部での飛び跳ね、外力による離れ等で起こる。８００ｍＮを超
えると磁気センサー素子の飛び跳ねや、外力による離れは押させることできるが、耐磨耗
性の問題が発生する。プラスチックフィルム上に磁性体をコーティングした磁気媒体では
、荷重を上げると磁気媒体表面が変形し磁気センサー素子の幅が小さい場合、磁気センサ
ー素子の摺動方向側の端部（稜部）で、磁性体を削る現象が起こり、耐摩耗性が急激に悪
化する。
【００２９】
磁気媒体表面が変形する荷重値は次のようにして求めることができる。曲率半径２５ｍ
ｍの磁気媒体表面に透明ガラス板を押し当て、透明ガラスと磁気媒体の接触幅が０．５ｍ
ｍになる荷重を求める。接触幅が０．５ｍｍで、磁気媒体表面が変形したとした。磁気媒
体の幅方向は３ｍｍとした。また、磁気媒体の表面は平均面粗さＲａで約１μｍである。
磁気媒体のプラスチックフィルムはＰＥＴで２００μｍ厚、磁性体は平均粒径１μｍから
１０μｍのストロンチュームフェライト粉末を、３０μｍ厚に塗布したものである。変形
が始まる荷重は１１３６ｍＮ（１１６ｇｆ）であり、接触している面積から磁気媒体が変
形を起こす単位当たりの荷重は、７５７ｍＮ／ｍｍ２である。安全率を考え押し当て荷重
は８００ｍＮ（８２ｇｆ）以下とし、約５３０ｍＮ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。
単位当たりの荷重値を５３０ｍＮ／ｍｍ２以下とすることで、磁気センサー素子による磁
気媒体表面の変形が起こらないため、磁気センサー素子の幅を小さくしても、磁気センサ
ー素子の摺動方向側の稜部で磁気媒体表面を削ることはない。言い換えると、単位当たり
の荷重値を５３０ｍＮ／ｍｍ２とした場合、磁気センサー素子の摺動方向の幅は０．５ｍ
ｍ以上とする必要がある。
【００３０】
本願発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持部と固定部は弾性アーム部で接続され
、センサー保持部と固定部の段差間では弾性アームは厚み方向に連続的に変位（曲げられ
）し折り目部が無いことが好ましい。
【００３１】
磁気センサー保持機構部と磁気媒体を組立てたとき、センサー保持部と固定部、弾性ア
ーム部が略同一面になることが好ましく、特に弾性アーム部に平面にならない折り曲げ部
（折り目）がないことが好ましい。
【００３２】
薄板のばね材を実装時の形状に化学エッチングもしくは打抜きプレスを行い、固定部と
センサー保持部が平行状態を保ちながら所定の距離（段差）を持つように、段差加工機で
加工する。段差加工機から取り出した状態での固定部とセンサー保持部の段差量で、押付
け荷重が決まるものである。押付け荷重を変える場合でも段差量を変えることで対応でき
るので、磁気媒体と磁気媒体保持機構部の間隔が変わることはない。これは、取付け台と
磁気媒体の間隔を変えることなく押付け荷重を変えることができることを表しており、製
造する上でメリットが大きいものである。
【００３３】
本願発明の磁気エンコーダーは、弾性アーム部の稜線は、センサー保持部の稜線と平行
および非平行もしくはいずれか一方であることが好ましい。
【００３４】
弾性アーム部はセンサー保持部と平行に配置される必要はなく、斜めの部分や曲線部分
を有していても良いものである。また、センサー保持部の一辺と並行している弾性アーム
部の一部が平行で他の部分が一定の角度を持って斜めになっていても良いものである。そ
のため、弾性アーム部間の隙間は一定の間隔ではなく、部位によって異なっていても良い
。
【００３５】
前記弾性アーム部の稜線とセンサー保持部の稜線との関係や弾性アーム部の間隔は、磁
気センサー保持機構部が磁気媒体と実装された状態であり、実装前でセンサー保持部と固
定部間に段差がある状態で規定するものではない。
【００３６】
本願発明の磁気エンコーダーは、弾性アーム部の幅が連続的に変化していることが好ま
しい。
【００３７】
固定部からセンサー保持部至る間の弾性アーム部の幅は一定である必要はなく、部分的
に異なっても良いが、連続的に幅が変化していることが好ましい。階段状の断続的な形状
では、変化部分に応力集中が起こりばねとしての動きがスムーズでなくなるばかりでなく
、亀裂が生じる危険性がある。
【００３８】
本願発明の磁気エンコーダーは、センサー保持部および弾性アーム部、固定部は同一の
材料および厚みであり、厚みが５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部の磁気センサー保持機構部は一体で作るこ
とが好ましい。各々を個別に作製して溶接や接着剤で組合せて磁気センサー保持機構部を
作った場合、製造コストが高いだけでなくばねとしての機能が得難いことは、容易に理解
できることである。磁気センサー保持機構部は１枚の金属板をエッチングや打抜きプレス
で平面形状を作製した後、段差加工機で段差加工する事が良い。用いる金属材質により、
必要な厚みは異なってくるが、ロール方向やピッチ方向、磁気媒体に押付ける方向の弾性
から、５０μｍから２００μｍの金属板を使用することが好ましい。
【００４０】
本願発明の磁気エンコーダーは、センサー保持部および弾性アーム、固定部の材質は非
磁性でバネ性を有する、ステンレスおよび燐青銅、洋白、黄銅もしくは銅合金であること
が好ましい。
【００４１】
磁気媒体からの磁界を乱さないためにも、磁気センサー保持機構部は非磁性材であるこ
とが好ましい。ばね性を有する非磁性金属で、化学エッチングができる材質であることが
良い。弾性アーム部の複雑な形状を打抜きプレスで加工するには、プレス金型の価格が高
いことと形状修正が容易ではないので、化学エッチングできる材質を選ぶことが良い。化
学エッチングが容易で段差加工ができる非磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ）や燐青銅
材（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）、洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ）、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ）が好ましい。洋
白は洋銀と称されることもある銅系合金である。
【００４２】
本願発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子の磁気抵抗効果素子がセンサー保持
部の略中心に位置することが好ましい。
【００４３】
センサー保持部の略中心部が、磁気媒体に押し付け荷重を与える荷重点になる。この荷
重点に磁気センサー素子の磁気抵抗効果素子を配することで、磁気媒体との相対的な往復
移動に対し、移動方向による磁気センサー素子の出力の差を最小限にすることができる。
【００４４】
本願発明の磁気エンコーダーは、固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に磁気セン
サー保持機構部の固定部を固着し、固定部保持材を取付け台に固定することが好ましい。
【００４５】
固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に固定部を、溶接やねじ、樹脂を用いて固着
する。固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部は、磁気媒体と磁気センサー素子の摺動
により発生する変位力に対しては、完全に剛体として働くだけの板厚や板幅を有している
ことが必要である。略Ｕ字の底部分に張り出し部を設け、張り出し部と取付け台をねじ止
めや樹脂接着することで、磁気センサーを固定することができる。張り出し部の形状を変
える事で、取り付け台の位置に囚われず磁気センサー保持機構部を固定することができる
。固定部保持材は固定部の磁気センサー素子と反対側に取り付ける事が好ましい。磁気セ
ンサー素子側に取り付けると磁気媒体と固定部保持材の間隔が取り難くなり、接触する危
険性が増えるためである。
【００４６】
本願発明のセンサー保持機構部は、１対の固定部、前記１対の固定部の中間部に位置す
るセンサー保持部、前記１対の固定部と前記センサー保持部とを接続する４本の弾性アー
ム部とを有するセンサー保持機構部であって、前記固定部、前記弾性アーム部及び前記セ
ンサー保持部は、同一材料からなると共に、前記センサー保持部は前記固定部と平行で異
なる平面上に段差を持って位置するように形成されており、前記固定部は前記センサー保
持部側の一辺にそれぞれ２本の弾性アーム部が接続されており、前記各弾性アーム部は、
前記センサー保持部を略半周して前記センサー保持部の異なる辺にそれぞれ接続されてい
ることが好ましい。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、磁気媒体の位置変動や磁気センサーの取り付け位置変動等により、ピ
ッチ角とロール角が変動しても、その変動を最小限に抑えることによってギャップ変動が
小さく、磁気センサー素子と加圧ばねの組み立てが容易で、耐摺動性が高く、衝撃等の外
力に対しても安定した磁気エンコーダーを得ることができた。また、磁気センサー素子は
ウェファーから砥石で切断した状態で使用でき、安価な磁気エンコーダーを得ることがで
きた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
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】
【００４９】
図１に、本実施例の磁気センサーの分解斜視図を示す。磁気センサー５は磁気センサー
保持機構部１７のセンサー保持部２４に、磁気抵抗効果素子２０を有する磁気センサー素
子１が樹脂（図示せず）で固着されている。磁気抵抗効果素子２０はセンサー保持部２４
の略中心に位置している。磁気センサー保持機構部１７の加圧点８はセンサー保持部２４
の中心部とみなすことができるため、磁気抵抗効果素子２０は真上から加圧されているも
のである。磁気センサー保持機構部１７は、固定部２６に形成した孔２１を用いて取付け
台２３にねじ２２でねじ止め固定した。磁気センサー保持機構部１７を取り付け台２３に
固定することで、磁気媒体１５に磁気センサー素子１を所定の位置に所定の荷重で押付け
るものである。磁気センサー素子の電気信号を外部に取り出すのに、ＦＰＣ１２を用いた
。
【００５０】
磁気センサー保持機構部１７は７５μｍ厚の非磁性ステンレスＳＵＳ３０４で、化学エ
ッチングと段差加工機を用いて製作した。磁気センサー素子１は、１．１ｍｍの板厚のガ
ラスウェファー上に、フォトリソ技術と真空製膜技術、エッチング技術を用い磁気抵抗効
果素子２０と配線を形成した。磁気抵抗効果素子２０上には約３μｍ厚でアルミナ膜を形
成した。磁気抵抗効果素子等の形成が終了したガラスウェファーを、ダイヤモンド砥石で
幅ｗ２．０ｍｍ長さ４．１ｍｍに切断し、磁気センサー素子１を得た。磁気抵抗効果素子
や配線、磁気抵抗効果素子上のアルミナ膜の厚みは、各々数μｍであるので無視し、ガラ
スウェファー厚＝磁気センサー素子厚＝ｈ’としている。磁気抵抗効果素子２０上のアル
ミナ膜厚が、磁気抵抗効果素子２０と磁気媒体１５の表面とのギャップとなっている。磁
気センサー素子１の配線とＦＰＣ１２は無鉛はんだで接合した。
【００５１】
磁気媒体１５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。磁気媒体の摺動方向の幅
Ｗｂは３ｍｍ、磁気媒体表面の曲率半径は２７．５ｍｍである。
【００５２】
図２ａ）は、本実施例の磁気センサーを磁気媒体側から見た図であり、図２ｂ）と図２
ｃ）は側面図である。磁気センサー保持機構部１７は、磁気センサー素子１を保持するセ
ンサー保持部２４と４本の弾性アーム部３０と２つの固定部２６で構成している。４本の
弾性アーム部３０１から３０４は、センサー保持部の各辺の端部位置と接合し、センサー
保持部の中心を回転中心としてセンサー保持部を約半周取り囲むように形成し、固定部２
６の両端部の位置に接合している。また、弾性アーム部３０１と３０３、３０２と３０４
はセンサー保持部を中心に点対称に形成した。磁気センサー保持機構部１７の板厚は７５
μｍとし、弾性アーム部巻き幅の寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は夫々８．２５ｍｍ、６．
８５ｍｍ、８．２５ｍｍ、６．４０ｍｍとした。また、弾性アーム部の幅は、基本寸法を
０．７５ｍｍとし、部分的に応力集中を緩和するため変更している。得られたばね特性は
、ピッチ剛性が２６．８（ｍＮ・ｍｍ／度）、ロール剛性が３２．２（ｍＮ・ｍｍ／度）
、Ｚ軸方向のばね剛性が１３７．２（ｍＮ／ｍｍ）である。段差量ｄを０．８ｍｍとした
ので押付け加重は１１０ｍＮである。図２ｂ）に示す様に、磁気センサー保持機構部１７
は、段差量ｄを持って固定部２６とセンサー保持部２４が平行に形成されている。磁気セ
ンサー保持機構部と磁気媒体を組立てた状態を図２ｃ）に示す。段差量ｄ分磁気媒体１５
に磁気センサー素子１を押付けているので、固定部２６と弾性アーム部３０、センサー保
持部２４は略同一面となっている。
【実施例２】
【００５３】
図３に、磁気センサー保持機構部１７の段差量ｄと得られる加圧力である押付け荷重Ｆ
と、往復摺動相対移動させたときの磁気センサーの出力電圧変動率との関係を示す。段差
量ｄは、図２ｂ）に示したように磁気センサー素子１をセンサー保持部２４に接着剤で固
着し、磁気センサー素子を下側にして磁気センサー素子を吊り下げた状態で測定した。ｄ
は０ｍｍから２．２ｍｍまで０．２ｍｍピッチで変化させた。また、出力電圧変動率は１
往復内での出力電圧の最大値と最小値の差を平均値で割った値で定義した。段差量ｄが０
ｍｍから０．２ｍｍの範囲では、押付け荷重が３０ｍＮ以下であり、ギャップを安定させ
るには押付け荷重値が不足しており、出力電圧変動率が大きいため、磁気エンコーダーと
して正確な変位検出ができない。段差量ｄが０．２ｍｍ以上で出力電圧変動率が低減する
が、余裕を考慮すると、段差量ｄは０．４ｍｍ以上（押付け荷重５０ｍＮ以上）であるこ
とが好ましい。段差量ｄを０．６ｍｍから０．９ｍｍとすることで、押付け荷重８０ｍＮ
から１２０ｍＮと必要な５０ｍＮ以上８００ｍＮ以下の範囲に入れることができた。また
、出力電圧変動率も約３％と小さくて安定した値が得られた。
【実施例３】
【００５４】
図４に、磁気センサー保持機構部１７の段差量ｄと磁気センサーの出力電圧の関係を示
す。磁気センサーの出力電圧は、０．７ｍｍの段差量ｄの時の出力電圧を１とした規格化
出力を示している。出力電圧は、実施例２の出力電圧変動が安定する段差量ｄが０．２ｍ
ｍ〜２．２ｍｍの範囲において、出力電圧がほぼ一定な値を示している。これは、段差量
ｄを変化させてもピッチ角の変動が小さく、出力電圧に影響を与えないためと考えられる
。言い換えると、段差量ｄの公差を緩くできるもので、組立て作業効率向上と部品費等の
低減が可能となるものである。
【実施例４】
【００５５】
前述した実施例の結果を、磁気センサー素子１と磁気媒体間の距離である、ギャップを
用いて検証する。まず、ギャップと磁気センサー出力電圧とジッターの関係を、図５に示
す。磁気媒体１５と磁気センサー素子１との間に、スペーサーを挟んで測定したものであ
る。実装時は、磁気媒体１５と磁気センサー素子１は所定のギャップで組立てているが、
磁気媒体と磁気センサー素子が相対的に移動すると、磁気媒体の動きに連れて磁気センサ
ー素子のピッチ角とロール角が変動することで、ギャップも変化する。磁気センサー出力
電圧は、ギャップが０μｍの時の出力電圧を１とした規格化出力を示している。また、ジ
ッターは、出力信号ピッチと磁気媒体の着磁ピッチの差を着磁ピッチで割った値である。
ギャップが増加すると、磁気媒体からの漏れ磁界強度が低下するため、出力は徐々に低下
する。ジッターはあるギャップまでは一定であるが、それ以上のギャップになると急激に
悪化する。往復摺動移動中は、微小なギャップ変動により、出力電圧も微妙に変動してい
る。出力電圧がある程度大きければ、出力電圧変動はジッターに影響しないが、出力電圧
が小さくなり過ぎると、出力電圧変動がジッターに大きく影響する。ギャップが０μｍか
ら２０μｍまでは、出力は漸次低下するも、ジッターの約２％と一定である。この結果か
ら、磁気センサー素子のピッチ角とロール角変動によるギャップの許容変化量は２０μｍ
までと言える。
【００５６】
図６に、磁気センサー素子と磁気媒体のＸ軸方向の側面図を示し、ピッチ角とギャップ
の関係について説明する。磁気センサー素子１は磁気媒体１５と接触し、磁気センサー保
持機構部１７のセンサー保持部２４の略中心点の加圧点８から押付け荷重Ｆで加圧されて
いる。磁気センサー素子１は磁気媒体１５の全幅Ｗｂに渡って接触する位置関係にあり、
加圧点８は磁気媒体１５の幅の中央のＷｂ／２に位置している。磁気センサー保持機構部
１７のピッチ剛性をＫｐとし、磁気センサーが磁気媒体と接触していないときのピッチ角
をΘｐと定義する。また、磁気センサー素子が押付け荷重Ｆで押し込まれた状態でのピッ
チ角をΘｐ’、磁気媒体１５の幅をＷｂとすると、押付け荷重Ｆによるモーメントと磁気
センサー保持機構部１７のピッチ剛性によるモーメントは以下のように求めることができ
る。
押付け荷重Ｆによるモーメント：Ｆ×Ｗｂ／２
ピッチ剛性によるモーメント：Ｋｐ×（Θｐ−Θｐ’）
押付け荷重Ｆによるモーメントとピッチ剛性によるモーメントは、ピッチ角Θｐ’の状態
でつりあうので、
Ｆ×Ｗｂ／２＝Ｋｐ（Θｐ−Θｐ’）
となる。但し、押付け荷重Ｆによるモーメントがピッチ剛性によるモーメントの最大値Ｋ
ｐ×Θｐより大きい場合は、ピッチ角Θｐ’は０度に保たれた状態となる。よってピッチ
角Θｐ’は次のように求めることができる。
Ｋｐ×Θｐ≦Ｆ×Ｗｂ／２の場合、
Θｐ’＝０
Ｋｐ×Θｐ＞Ｆ×Ｗｂ／２の場合、
Θｐ’＝Θｐ−Ｆ×Ｗｂ／２／Ｋｐ
また、そのときの磁気抵抗効果素子２０近傍のギャップｇは、
ｇ＝Ｗｂ／２×ｔａｎΘｐ’
で求めることができる。
【００５７】
図７に、ピッチ角Θｐとギャップの関係を示す。尚、本実施例では、押付け荷重Ｆが１
１７ｍＮ、ピッチ剛性は２６．８（ｍＮ・ｍｍ／度）である。また、磁気媒体１５の幅Ｗ
ｂは３ｍｍである。図７において、ピッチ角Θｐが７度でもギャップは約１２μｍで、許
容変化量の２０μｍ以下でありジッターに影響を与えない。ピッチ角変動の要因は、板ば
ね２の固定部２６の平面とセンサー保持部２４の平面の平行度ばらつき、磁気センサー素
子１の板ばね２への固着時の平行度ばらつき、磁気センサーの取り付け台２３への組み立
てばらつき、磁気センサーと磁気媒体１５の往復摺動時のピッチ角変動がある。
【００５８】
実施例で製作した磁気センサー保持機構部１７の固定部２６とセンサー保持部２４の平
行度は±０．５度、磁気センサー素子１をセンサー保持部２４に固着する時の平行度は±
１．０度と実測値から求められた。また、固定部２６を取り付け台２３に取り付ける時に
生じるピッチ角変動を±１．０度、摺動動作時のピッチ角変動を±１．０度と見積もって
も、変動する可能性のあるピッチ角Θｐの最大値は±３．５度であり、ギャップの変動は
殆ど無いと言える。
【００５９】
図８に磁気センサーと磁気媒体１５のＹ軸方向の側面図を示し、Ｘオフセットとロール
角と押付け荷重Ｆによるモーメント、摩擦によるモーメント、磁気センサー保持機構部１
７のロール剛性によるモーメントについて説明する。磁気センサー素子１と磁気媒体１５
は接触し、磁気センサー素子はＸｏだけＸ方向にオフセット（以降、Ｘオフセットと言う
）させた状態であり、加圧点８は磁気媒体中心よりＸｏずれた点で、押付け荷重Ｆで加圧
している。磁気媒体１５は、時計回りに回転しており、そのときの磁気センサー素子１と
磁気媒体１５間の動摩擦係数をμとする。磁気センサー素子が磁気媒体と接触していない
ときのロール角度をΘｒと定義し、磁気センサー素子が押付け荷重Ｆで押し込まれた状態
でのロール角をΘｒ’とする。磁気センサー保持機構部１７のロール剛性をＫｒ、磁気媒
体１５の曲率半径をｒ、磁気センサー素子１の厚みをｈ’、磁気センサー保持機構部１７
の板厚をｈｂとする。押付け荷重Ｆによるモーメント、摩擦によるモーメント、更に磁気
センサー保持機構部１７のロール剛性によるモーメントとロール角Θｒ’の間には、次の
式が成り立つ。
Ｆ×［Ｘｏ−ｒ×ｓｉｎΘｒ’］＝μ×Ｆ×（ｈ’＋ｈｂ）＋Ｋｒ×（Θｒ−Θｒ’）
押付け荷重Ｆによるモーメント ：Ｆ×［Ｘｏ−ｒ×ｓｉｎΘｒ’］
摩擦によるモーメント ：μ×Ｆ×（ｈ’＋ｈｂ）
板ばねのロール剛性によるモーメント ：Ｋｒ×（Θｒ−Θｒ’）
【００６０】
図９に、ロール角がΘｒ’の時のギャップｇと磁気センサー素子１の幅Ｗの中心から磁
気センサー素子と磁気媒体１５が接触している箇所までの距離Ｘｏ’の関係について示す
。尚、実際には、磁気センサーのロールの回転中心は加圧点８である。しかし、磁気抵抗
効果素子２０の中央を中心に回転すると見做しても、ギャップの計算結果に殆ど影響する
ことは無く、計算式が簡略化できるため、磁気抵抗効果素子２０を中心に回転するものと
して説明する。ギャップｇは、磁気抵抗効果素子２０の表面から、Ｘオフセットがない状
態での中心線上の素子表面までの高さｇ１と、中心線上の素子表面から、接触箇所までの
高さｇ２と接触箇所からＸｏだけＸオフセットさせたときの磁気媒体１５の表面までの高
さｇ３の合計で求めることができる。計算式は以下の通りである。
ｇ１＝Ｘｏ×ｔａｎΘｒ’
ｇ２＝ｒ×ｔａｎΘｒ’×ｓｉｎΘｒ’
ｇ３＝ｒ×（ｃｏｓΘｒ’−ｃｏｓΘ）
ｇ ＝Ｘｏ×ｔａｎΘｒ’＋ｒ×ｔａｎΘｒ’×ｓｉｎΘｒ’
＋ｒ×（ｃｏｓΘｒ’−ｃｏｓΘ）
また、磁気センサー素子１の幅Ｗの中心から、磁気センサー素子１と磁気媒体１５が接触
している箇所までの距離をＸｏ’とすると、Ｘｏ’は、
Ｘｏ’＝ｒ×ｔａｎΘｒ’−Ｘｏ／ｃｏｓΘｒ’
で求めることができる。
【００６１】
図１０ａ）に、本実施例におけるＸオフセットＸｏとギャップの関係、図１０ｂ）に、
ＸオフセットＸｏと磁気センサー素子の幅中心から接触点までの距離Ｘｏ’の関係を示す
。本実施例では、押付け荷重Ｆを１１７ｍＮとし、ロール剛性Ｋｒは３２．３８（ｍＮ・
ｍｍ／度）、磁気センサー素子厚ｈ’は１．１ｍｍ、幅Ｗは２ｍｍである。磁気センサー
素子１の素子厚１．１ｍｍ、素子幅２ｍｍと平板形状であるので、磁気センサー保持機構
部１７のセンサー保持部２４に容易に接着組み立てができる寸法である。動摩擦係数μは
０．１であった。図１０の符号ａ〜ｅはロール角Θｒが各々０、−１、−２、−３、−４
度の値である。
【００６２】
図１０ａ）で、符号ｅのロール角Θｒが−４度、Ｘオフセットが０．５ｍｍでも、ギャ
ップは約１６．６μｍとギャップの許容変化量の２０μｍ以下に収まっている。ロール角
変動の要因とばらつきを含めた変動量は、磁気センサー保持機構部１７の固定部２６とセ
ンサー保持部２４平面の平行度は±０．５度、磁気センサー素子１をセンサー保持部２４
に固着する時の平行度は±１．０度と実測値から求められた。磁気センサー保持機構部１
７を取りの付け台２３に組み立て時の平行度を±１．０度、磁気センサー素子１と磁気媒
体１５の往復摺動時のロール角変動を±１．０度と見積もっても、変動する可能性のある
ロール角Θｒの最大値は±３．５度であり、ギャップの変動は殆ど無いと言える。一方、
Ｘオフセットは主に磁気センサー保持機構部１７を取付け台２３に組み立て時に発生する
が、治具を用いれば±０．５ｍｍの精度で組立てることに支障はない。以上説明した様に
、本願発明の磁気エンコーダーは、磁気センサー素子と磁気媒体が往復摺動してもピッチ
角とロール角の変動と、それによるギャップ量の変動も小さく、磁気エンコーダーとして
の特性が充分得られることが検証できた。
【００６３】
磁気センサー素子１の幅中心から磁気センサー素子１と磁気媒体１５の接触点までの距
離Ｘｏ’が、磁気センサー素子幅Ｗの１／２以下であれば、磁気センサー素子１の端部の
稜部１４が磁気媒体１５と接触することはない。つまり、磁気センサー素子の両端の稜部
１４に面取り等の加工をしなくても、良好な耐摺動性を得ることができるものである。図
１０ｂ）において、符号ｅのロール角Θｒが−４度、Ｘオフセットが０．５ｍｍであって
も、磁気センサー素子１の幅Ｗ中心から磁気センサー素子１と磁気媒体１５の接触点まで
の距離Ｘｏ’は−０．９６ｍｍで、磁気センサー素子１の幅Ｗの１／２の１．０ｍｍを超
えていない。このことから、本実施例において、磁気センサー素子１をウェファーからダ
イヤモンド砥石で切断した状態で使用した状態で、Ｘオフセットとロール角の変動があっ
たとしても、磁気センサー素子の稜部１４は磁気媒体と接触しないため、良好な耐摺動性
を得ることができることが検証できた。
【実施例５】
【００６４】
図１１に固定部保持材を有する磁気センサーの分解斜視図を示す。固定部保持材３８の
略Ｕ字型の２本のアーム３９で磁気センサー保持機構部１７の固定部２６を保持する様に
している。固定部２６とアーム３９はレーザー溶接を行った。固定部保持材３８の略Ｕ字
型の底の部分には張り出し部４０をアーム３９と平行になる様に形成した。張り出し部４
０には取り付け台２３（図示せず）に磁気センサー保持機構部１７を固定する孔２１を２
個設けた。実施例１とは異なり板厚の薄い固定部２６をねじ止めしないので、ねじ止め作
業に熟練度が必要で無くなった。また、磁気センサーの取扱いも容易となった。
【実施例６】
【００６５】
図１２に磁気媒体の回転方向と保持機構部の固定部を略平行とした磁気センサーを示す
。実施例１の磁気センサー保持機構部１７を９０度回転させて、固定部保持部３８で保持
した構造である。弾性アーム部の形状設計を変える事で、固定部２６を９０度回転させて
も磁気センサー保持機構部としての性能が得られる。固定部保持材３８を併用することで
、磁気センサーの取り付け部位の選択性を広げることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本願発明の実施例１の磁気センサーの分解斜視図である。
【図２】本願発明の実施例１の磁気センサーの平面図と側面図である。
【図３】本願発明の実施例２の段差量ｄと出力電圧変動、荷重との関係を示す図である。
【図４】本願発明の実施例３の段差量ｄと規格化出力との関係を示す図である。
【図５】本願発明の実施例４のギャップと規格化出力、ジッターの関係を示す図である。
【図６】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＸ軸方向の側面図である。
【図７】本願発明の実施例４のピッチ角とギャップとの関係を示す図である。
【図８】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＹ軸方向の側面図である。
【図９】本願発明の実施例４の磁気センサーと磁気媒体のＹ軸方向の側面図である。
【図１０】本願発明の実施例４のＸオフセットとギャップの関係等を説明する図である。
【図１１】本願発明の実施例５の固定部保持材を有する磁気センサーの分解斜視図である。
【図１２】本願発明の実施例６の磁気センサーの実施形態を示す図である。
【図１３】従来例のオートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒と磁気センサーの図である。
【図１４】従来例のピッチ角変動を低減する磁気センサーの図である。
【図１５】従来例の摺動方向位置ずれを低減する磁気センサーの図である。
【図１６】従来例の加圧機能とジンバルばね機能を１枚の板ばねに持たせた浮動型磁気ヘッドの図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 磁気センサー素子、
２ 加圧ばね、
５ 磁気センサー、
６ ホルダー、
７ スペーサー、
８ 加圧点、
１０ 鏡筒、
１１ モーター、
１２ ＦＰＣ、
１３ サスペンション、
１４ 稜部、
１５ 磁気媒体、
１７ 磁気センサー保持機構部、
２０ 磁気抵抗効果素子、
２１ 孔、
２２ ねじ、
２３ 取り付け台、
２４ センサー保持部、
２５ 渦巻き状弾性部、
２６ 固定部、
２７ スライダー保持部、
２８ エンボス突起、
３０ 弾性アーム部、
３１ 板ばね、
３２ 渦巻き状板ばね、
３３ 浮動ヘッドスライダー、
３８ 固定部保持材、
３９ アーム、
４０ 張り出し部、
５３ 取付けアーム、
２５５ 第一の腕部、
２５６ 接続部、
２５７第二の腕部、
３０１〜３０６ 弾性アーム部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率を有する磁気媒体と、磁気媒体に対向して配された磁気センサーで、磁気媒体と磁
気センサーは往復摺動相対移動し、磁気媒体から発生する磁界を磁気センサーに設けた磁
気抵抗効果素子で検出する磁気式エンコーダーであって、
磁気センサーは、少なくとも磁気抵抗効果素子を有する磁気センサー素子と、磁気センサ
ー素子を保持する磁気センサー保持機構部、および磁気センサー素子より信号を外部に取
り出す配線部からなり、磁気センサー素子は略長方形状であり、
磁気センサー保持機構部は、磁気媒体と対向するように配され、取付け台に固定される１
対の固定部と、磁気センサー素子を保持する略長方形のセンサー保持部と、１対の固定部
とセンサー保持部を接続する弾性アーム部からなり、
対向する固定部の辺に形成された各２本の弾性アーム部は、センサー保持部を略半周して
センサー保持部の連続した異なる辺に各々接続され、
センサー保持部の平面部と固定部の平面部は平行面で、センサー保持部の平面部と固定部
の平面部は段差を有し、磁気媒体に近い側にセンサー保持部の平面部が位置し、
センサー保持部は、磁気センサーが前記磁気媒体と往復摺動相対移動する方向を回転軸と
する回転に対する弾性と、
往復相対移動する方向に垂直で且つ磁気媒体表面に平行な方向を回転軸とする回転に対す
る弾性を有し、
センサー保持部平面に垂直な方向に対し弾性を有することを特徴とする磁気式エンコーダ
ー。
【請求項２】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量ｄは、０．３５ｍｍ以上５．８ｍｍ
以下であ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ー。
【請求項３】
磁気センサーと磁気媒体の往復摺動時は、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の
段差量は略零で略同一平面内に位置することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の磁
気式エンコーダー。
【請求項４】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量ｄは略零で略同一平面内に位置した
とき、センサー保持部に垂直な方向において、磁気媒体に対し５０ｍＮ以上８００ｍＮ以
下の押付け荷重を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気式エン
コーダー。
【請求項５】
センサー保持部と固定部は弾性アーム部で接続され、センサー保持部と固定部の段差間
では弾性アームは厚み方向に連続的に変位し折り目部が無いことを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項６】
前記弾性アーム部の稜線は、センサー保持部の稜線と平行および非平行もしくはいずれ
か一方であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項７】
前記弾性アーム部の幅が連続的に変化していることを特徴とする請求項１から６のいず
れかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項８】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部は同一の材料および厚みであり、厚みが５
０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の磁
気式エンコーダー。
【請求項９】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部の材質は非磁性でバネ性を有するステンレ
スおよび燐青銅、洋白、黄銅もしくは銅合金であることを特徴とする請求項１から８のい
ずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１０】
前記磁気センサー素子の前記磁気抵抗効果素子が前記センサー保持部の略中心に位置す
ることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１１】
固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に固定部を固着し、固定部保持材を取付け台
に固定したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１２】
１対の固定部、前記１対の固定部の中間部に位置するセンサー保持部、前記１対の固定
部と前記センサー保持部とを接続する４本の弾性アーム部とを有するセンサー保持機構部
であって、前記固定部、前記弾性アーム部及び前記センサー保持部は、同一材料からなる
と共に、前記センサー保持部は前記固定部と平行で異なる平面上に位置するように形成さ
れており、前記固定部は前記センサー保持部側の一辺にそれぞれ２本の弾性アーム部が接
続されており、前記各弾性アーム部は、前記センサー保持部を略半周して前記センサー保
持部の異なる辺にそれぞれ接続されていることを特徴とするセンサー保持機構部。
【請求項１】
曲率を有する磁気媒体と、磁気媒体に対向して配された磁気センサーで、磁気媒体と磁
気センサーは往復摺動相対移動し、磁気媒体から発生する磁界を磁気センサーに設けた磁
気抵抗効果素子で検出する磁気式エンコーダーであって、
磁気センサーは、少なくとも磁気抵抗効果素子を有する磁気センサー素子と、磁気センサ
ー素子を保持する磁気センサー保持機構部、および磁気センサー素子より信号を外部に取
り出す配線部からなり、磁気センサー素子は略長方形状であり、
磁気センサー保持機構部は、磁気媒体と対向するように配され、取付け台に固定される１
対の固定部と、磁気センサー素子を保持する略長方形のセンサー保持部と、１対の固定部
とセンサー保持部を接続する弾性アーム部からなり、
対向する固定部の辺に形成された各２本の弾性アーム部は、センサー保持部を略半周して
センサー保持部の連続した異なる辺に各々接続され、
センサー保持部の平面部と固定部の平面部は平行面で、センサー保持部の平面部と固定部
の平面部は段差を有し、磁気媒体に近い側にセンサー保持部の平面部が位置し、
センサー保持部は、磁気センサーが前記磁気媒体と往復摺動相対移動する方向を回転軸と
する回転に対する弾性と、
往復相対移動する方向に垂直で且つ磁気媒体表面に平行な方向を回転軸とする回転に対す
る弾性を有し、
センサー保持部平面に垂直な方向に対し弾性を有することを特徴とする磁気式エンコーダ
ー。
【請求項２】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量ｄは、０．３５ｍｍ以上５．８ｍｍ
以下であ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ー。
【請求項３】
磁気センサーと磁気媒体の往復摺動時は、センサー保持部の平面部と固定部の平面部の
段差量は略零で略同一平面内に位置することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の磁
気式エンコーダー。
【請求項４】
センサー保持部の平面部と固定部の平面部の段差量ｄは略零で略同一平面内に位置した
とき、センサー保持部に垂直な方向において、磁気媒体に対し５０ｍＮ以上８００ｍＮ以
下の押付け荷重を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気式エン
コーダー。
【請求項５】
センサー保持部と固定部は弾性アーム部で接続され、センサー保持部と固定部の段差間
では弾性アームは厚み方向に連続的に変位し折り目部が無いことを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項６】
前記弾性アーム部の稜線は、センサー保持部の稜線と平行および非平行もしくはいずれ
か一方であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項７】
前記弾性アーム部の幅が連続的に変化していることを特徴とする請求項１から６のいず
れかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項８】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部は同一の材料および厚みであり、厚みが５
０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の磁
気式エンコーダー。
【請求項９】
センサー保持部および弾性アーム部、固定部の材質は非磁性でバネ性を有するステンレ
スおよび燐青銅、洋白、黄銅もしくは銅合金であることを特徴とする請求項１から８のい
ずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１０】
前記磁気センサー素子の前記磁気抵抗効果素子が前記センサー保持部の略中心に位置す
ることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１１】
固定部保持材の略Ｕ字状の２本のアーム部に固定部を固着し、固定部保持材を取付け台
に固定したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の磁気式エンコーダー。
【請求項１２】
１対の固定部、前記１対の固定部の中間部に位置するセンサー保持部、前記１対の固定
部と前記センサー保持部とを接続する４本の弾性アーム部とを有するセンサー保持機構部
であって、前記固定部、前記弾性アーム部及び前記センサー保持部は、同一材料からなる
と共に、前記センサー保持部は前記固定部と平行で異なる平面上に位置するように形成さ
れており、前記固定部は前記センサー保持部側の一辺にそれぞれ２本の弾性アーム部が接
続されており、前記各弾性アーム部は、前記センサー保持部を略半周して前記センサー保
持部の異なる辺にそれぞれ接続されていることを特徴とするセンサー保持機構部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２５０７７（Ｐ２００９−２５０７７Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８６８４３（Ｐ２００７−１８６８４３）
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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