JP2011163831A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁界印加用磁石に吸着された磁性粉が磁束検出部に付着することを防止することができるとともに、磁束検出部に対する磁界印加用磁石の磁界の影響を低減することのできる磁気センサ装置を提供すること。
【解決手段】磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁束検出部４０を構成する磁気センサ素子４５とを備えている。磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置され、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とは、磁気センサ素子４５を挟んで異なる極が対向している。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気特性等を検出するための磁気センサ装置に関するものである。

磁性体が取り付けられた物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の磁気特性を検出するにあたっては、媒体の搬送路の途中位置に設定された磁気センサ装置が設けられており、かかる磁気センサ装置は、磁束検出部を構成する磁気センサ素子と、磁界印加用磁石とを備えている（特許文献１、２、３参照）。

かかる磁気センサ装置のうち、特許文献１、２に記載の磁気センサ装置では、搬送路に直交する方向で磁界印加用磁石と磁気センサ素子とが対向するように配置されており、磁界印加用磁石が形成する磁界内を媒体が通過した際の磁気センサ素子での検出結果に基づいて、媒体の真偽等を判定する。

また、特許文献３に記載の磁気センサ装置では、磁気センサ素子に対して媒体の移動方向でずれた位置に磁界印加用磁石が配置されており、磁界印加用磁石によって媒体を着磁した後に媒体の残留磁束密度を検出するとともに、バイアス磁界中を媒体が通過した際の磁束変化を検出して媒体の透磁率を判定するようになっている。

特許３８７９７７７号公報 特開２００４−３１７４６３号公報 特開２００９−１６３３３６号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載のように、磁界印加用磁石と磁気センサ素子とを対向するように配置すると、磁界印加用磁石に磁性粉等が吸着される結果、その近傍に配置された磁気センサ素子に磁性粉が付着して感度が低下するという問題点がある。このため、磁界印加用磁石と磁気センサ素子とを対向するように配置した場合、磁気センサ素子を定期的にクリーニングする必要がある。

一方、特許文献３のように、磁気センサ素子に対して媒体の移動方向でずれた位置に磁界印加用磁石を配置した場合、媒体の透磁率を検出する際、磁気センサ素子が磁界印加用磁石の磁界を検出してしまい。透磁率と残留磁束の切り分ける事ができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、媒体の移動経路に磁界印加用磁石と磁束検出部とを配置した場合でも、磁性粉が磁束検出部に付着することを防止することができるとともに、磁束検出部に対する磁界印加用磁石の磁界の影響を低減することのできる磁気センサ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、相対移動する媒体の磁気特性を検出する磁気センサ装置であって、媒体に磁界を印加する磁界印加用磁石と、磁束を検出する磁束検出部と、を備え、前記磁界印加用磁石は、前記磁束検出部に対して前記媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石として配置されていることを特徴とする。

本発明では、媒体の移動経路に磁界印加用磁石と磁束検出部とを配置した場合でも、磁界印加用磁石は、磁束検出部に対して媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石として配置され、磁束検出部に重なった位置には磁界印加用磁石が配置されていない。このため、磁束検出部に付着しようとする磁性粉を磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石とによって吸着することができるので、磁束検出部への磁性粉の付着を防止することができる。また、磁束検出部に対して媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石とが配置されているため、磁束検出部に対しては、媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石の磁界と磁界印加用第２磁石の磁界とが形成されるので、磁束検出部に対する磁界印加用第１磁石の影響と、磁束検出部に対する磁界印加用第２磁石の影響とを相殺することができる。このため、磁束検出部に対する磁界印加用磁石の磁界の影響を低減することができるので、磁束検出部は、磁界印加用磁石の磁界の影響を受けずに媒体の磁気特性を正確に検出することができる。

本発明において、前記磁界印加用磁石は前記媒体を着磁し、前記磁束検出部は、着磁した後の前記媒体にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する構成を採用することができる。このように構成すると、磁界印加用磁石によって媒体を磁化した後の残留磁束密度を検出することができるとともに、バイアス磁界中を媒体が通過した際の磁束変化に基づいて媒体の透磁率を検出することができる。

本発明において、前記バイアス磁界は、交番磁界であることが好ましい。このように構成すると、磁気センサ素子から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して媒体の残留磁束密度レベルに対応する信号を得ることができ、ピーク値とボトム値とを減算して媒体の透磁率レベルに対応する信号を得ることができる。

本発明において、前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されて前記バイアス磁界を発生させるバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有していることが好ましい。このように構成すると、磁気センサ素子によって磁束の検出とバイアス磁界の発生とを行なうことができるので、磁気センサ装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石は、前記媒体を飽和着磁可能な磁束を発生させることが好ましい。このように構成すると、磁束検出部において、磁界印加用磁石によって媒体を磁化した後の残留磁束密度を精度よく検出することができる。

本発明において、前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石は各々、前記媒体を着磁するための永久磁石を備えていることが好ましい。本発明では、磁界印加用第１磁石および磁界印加用第２磁石には電磁石および永久磁石のいずれを用いてもよいが、磁界印加用第１磁石および磁界印加用第２磁石に永久磁石を用いれば、構成の簡素化を図ることができる。

本発明において、前記磁界印加用第１磁石の前記永久磁石と前記磁界印加用第２磁石の前記永久磁石とは、前記磁束検出部を挟んで異なる極が対向している構成を採用することができる。このように構成すると、磁束検出部周辺の磁束密度を低減することができるため、磁束検出部は、磁界印加用磁石の磁界の影響を受けずに媒体の磁気特性を正確に検出することができる。特に、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとを検出する場合、磁気センサ素子が磁界印加用磁石の磁界の影響を受けると、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンの信号を正確に検出できなくなるが、本発明によれば、かかる問題が発生しにくい。

本発明において、前記磁界印加用第１磁石の前記永久磁石と前記磁界印加用第２磁石の前記永久磁石とは、前記磁束検出部を挟んで同じ極が対向している構成を採用してもよい。

本発明において、前記磁束検出部は、前記磁界印加用第１磁石の磁界と前記磁界印加用第２磁石の磁界とが中和している位置に配置されていることが好ましい。このように構成すると、磁束検出部に対する磁界印加用第１磁石の影響と、磁束検出部に対する磁界印加用第２磁石の影響とを確実に相殺することができる。このため、センサ部に磁界印加用磁石と磁束検出部とを配置した場合でも、磁束検出部に対する磁界印加用磁石の磁界の影響を大幅に低減することができる。従って、磁束検出部は、磁界印加用磁石の磁界の影響を受けずに媒体の磁気特性を正確に検出することができる。特に、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとを検出する場合、磁気センサ素子が磁界印加用磁石の磁界の影響を受けると、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンの信号を正確に検出できなくなるが、本発明によれば、かかる問題が発生しにくい。

本発明において、前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石では、前記永久磁石に対して集磁ヨークが配置されていることが好ましい。このように構成すると、磁界印加用磁石の磁界を集磁ヨークによって制御することができるので、磁束検出部周辺の磁束密度自身を低減することができる。

本発明において、本発明において、前記集磁ヨークは、前記永久磁石の前記媒体に対する着磁面とは異なる面側に重ねて配置されていることが好ましい。このように構成すると、磁束検出部周辺の磁束密度自身を低減しつつ、媒体を飽和着磁することができる。

本発明において、前記集磁ヨークは、前記永久磁石と重なる位置から前記着磁面が位置する側とは反対側に延在した延在部を備えていることが好ましい。このように構成すると、集磁ヨークによって磁束検出部周辺の磁束密度をより低減するように磁界印加用磁石の磁界を制御することができる。

本発明では、媒体の移動経路に磁界印加用磁石と磁束検出部とを配置した場合でも、磁界印加用磁石は、磁束検出部に対して媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石として配置され、磁束検出部に対向する位置に磁界印加用磁石が配置されていない。このため、磁束検出部に付着しようとする磁性粉を磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石とによって吸着することができるので、磁束検出部への磁性粉の付着を防止することができる。また、磁束検出部に対して媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石とが配置されているため、磁束検出部に対しては、媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石の磁界と磁界印加用第２磁石の磁界とが形成されるので、磁束検出部に対する磁界印加用第１磁石の影響と、磁束検出部に対する磁界印加用第２磁石の影響とを相殺することができる。このため、センサ部に磁界印加用磁石と磁束検出部とを配置した場合でも、磁束検出部に対する磁界印加用磁石の磁界の影響を低減することができるので、磁束検出部は、磁界印加用磁石の磁界の影響を受けずに媒体の磁気特性を正確に検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の詳細構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置における媒体に対する着磁強度と磁気センサ素子からの出力との関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置において磁束検出部を構成する磁気センサ素子の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置において磁気が検出される媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置を用いて、種類の異なる媒体から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の詳細構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置の詳細構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置の詳細構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置の詳細構成を示す説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。

図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券等の媒体１から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体１を媒体搬送路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体搬送路１１の途中位置で媒体１から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体搬送路１１の下方に配置されているが、媒体搬送路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体搬送路１１に向けるように配置される。

本形態において、媒体１には、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。例えば、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１００は、媒体１における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置１００は、以下の構成を有している。なお、ハード材とは、マグネットに用いる磁性材料のように、外部より磁界を印加すると、ヒステリシスが大きくて残留磁束密度が高く、容易に磁化される磁性材料である。これに対して、ソフト材とは、モータや磁気ヘッドのコア材のように、ヒステリシスが小さくて残留磁束密度が低く、容易に磁化されない磁性材料である。

（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０の詳細構成を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ装置２０における磁界印加用磁石等のレイアウトを示す説明図、磁界印加用磁石３０が形成する磁界の平面分布の説明図、および磁界印加用磁石３０が形成する磁界の断面的分布の説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０における媒体１に対する着磁強度と磁気センサ素子４５からの出力との関係を示す説明図である。

図１および図２（ａ）に示すように、本形態の磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁束検出部４０を構成する磁気センサ素子４５と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４５を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体搬送路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体１の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。本形態では、斜面部２２、２３を設けてあるので、媒体１が引っ掛かりにくいという利点がある。

磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向（矢印Ｘ１で示す方向）と交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４５は、媒体１の移動方向と交差する方向に複数、配列されている。

本形態において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。このため、磁界印加用磁石３０と磁気センサ素子４５とは上下方向、すなわち、磁気センサ素子４５の直下で重なっていない。本形態において、磁気センサ素子４５は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４５との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４５との離間距離が等しい。ここで、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、磁気センサ装置２０のセンサ面２１に対向するように配置されている。

本形態において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えており、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体１に対する着磁面３５０として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置１００においては、後述するように、媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４５を通過する。その際、磁気センサ素子４５は、媒体１の残留磁束密度を測定する。従って、媒体１の残留磁束を確実に検出するには、媒体１を飽和着磁することが好ましい。そこで、三種類の媒体１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいて、着磁強度と磁気センサ素子４５から出力強度との関係を検討し、その検討結果を図３に示す。ここで、三種類の媒体１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、角形比（最大残留磁束密度／最大磁束密度）が相違しており、媒体１Ａ、１Ｂ、１Ｃの角形比は以下の関係
媒体１Ａ＞１Ｂ＞１Ｃ
になっている。

図３から分かるように、磁気センサ素子４５に対する着磁強度が０．０５［Ｔ］以上であれば、磁気センサ素子４５からの出力が安定する。従って、図１（ｂ）に示す着磁面３５０から０．５ｍｍ離間したところを媒体１が通過する場合には、磁界印加用第１磁石３１の着磁面３５０における磁束密度は０．１［Ｔ］であることが好ましく、かかる磁束密度であれば、媒体１を飽和着磁することができる。

再び図２（ａ）において、本形態の磁気センサ装置２０では、磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向と交差する方向で隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体１の移動方向と交差する方向に配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体搬送路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体搬送路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体１の移動方向と交差する方向で隣り合う永久磁石３５は、媒体搬送路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体搬送路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。

また、本形態では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）を挟んで異なる極が対向している。例えば、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５、および磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５のうち、一方の永久磁石３５は、媒体搬送路１１側に位置する端部がＮ極に着磁されているが、他方の永久磁石３５は、媒体移動経路１１側に位置する端部がＳ極に着磁されている。また、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、サイズや着磁強度が等しく、かつ、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４５との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４５との離間距離とが等しい。このため、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５の磁界、および磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５の磁界は各々、磁気センサ素子４５の周辺まで形成されているが、磁気センサ素子４５は、磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが中和している個所に配置するので、磁気センサ素子４５周辺（磁気センサ素子４５周辺）は、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２に起因する磁束密度が低い。

再び図１（ｂ）において、磁気センサ素子４５は薄板状であり、媒体１の移動方向に厚さ方向を向けて配置されている。磁気センサ素子４５は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４８により覆われている。かかる磁気センサ素子４５は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体搬送路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４５は、媒体搬送路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。磁気センサ素子４５は、図４を参照して後述する信号処理部６０に電気的に接続されている。

（信号処理部６０の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。本形態において、図４に示す信号処理部６０は、磁気センサ装置２０から出力される信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を抽出し、かかる信号の抽出結果と、媒体１と磁気センサ装置２０との相対位置情報に基づいて、媒体１における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ装置２０から出力された信号を増幅するアンプ６１と、このアンプ６１から出力された信号のピーク値およびボトム値を保持するピークホールド回路６２およびボトムホールド回路６３と、ピーク値とボトム値とを加算して第１信号Ｓ１を抽出する加算回路６４と、ピーク値とボトム値とを減算して第２信号Ｓ２を抽出する減算回路６５とを備えている。さらに、信号処理部６０は、加算回路６４および減算回路６５から出力された各信号を磁気センサ装置２０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部６６１に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体１の真偽を判定する判定部６６も備えている。かかる判定部６６は、マイクロコンピュータ等により構成されており、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体１の真偽を判定する。

（磁気センサ素子の詳細構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０において磁束検出部４０を構成する磁気センサ素子４５の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、磁気センサ素子４５の正面図、この磁気センサ素子４５に対する励磁波形の説明図、磁気センサ素子４５からの出力信号の説明図、および別の磁気センサ素子４５の正面図である。なお、図５（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体１が移動する状態を示してある。

図５（ａ）に示すように、磁気センサ装置２０において、磁気センサ素子４５は、アモルファスあるいはパーマロイからなる薄板状のセンサコア４１、このセンサコア４１に巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル４３、およびコア体に巻回された検出コイル４２を備えている。さらに、磁気センサ素子４５は、センサコア４１にバイアス磁界発生用励磁コイル４３とは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えている。図４に示すように、バイアス磁界発生用励磁コイル４３と差動用磁界発生用励磁コイル４４とは直列に接続され、その中点がグランド電位に保持されている。

バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４は、励磁回路５０から同一位相の交番電流（図５（ｂ）参照）が定電流で印加される。このため、図５（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界と、このバイアス磁界に対して逆向きの差動用磁界が形成され、検出コイル４２からは、図５（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図５（ｃ）に示す検出波形は、バイアス磁界および時間に対する微分的な信号であり、かつ、差動用磁界発生用励磁コイル４４によって形成された差動用磁界との磁気的な差動に基づく信号である。

図５（ａ）において、センサコア４１は、検出コイル４２が巻回された胴部４１０と、胴部４１０の下端部の中央部分から媒体１が位置する下方に突出した第１突部４１１と、第１突部４１１とは反対側で胴部４１０の上端部の中央部分から上方に突出した第２突部４１２とを備えている。検出コイル４２は、センサコア４１の胴部４１０に巻回され、バイアス磁界発生用励磁コイル４３は第１突部４１１に巻回され、差動用磁界発生用励磁コイル４４は、第２突部４１２に巻回されている。ここで、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さい。このため、検出コイル４２は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４より断面積が大きい構成になっている。

なお、図５（ａ）に示す磁気センサ素子４５は、胴部４１０の上下両端の中央部分から第１突部４１１および第２突部４１２が突出し、かかる第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が形成されている構成であったが、図５（ｄ）に示すように、胴部４１０の上下両端の両側に、第１突部４１１および第２突部４１２を各々挟むように計４つの第３突部４１３が形成されている構成を採用してもよい。このように構成すると、閉磁路になる分、透磁率の低い空気中を通る磁束が減るので、感度を向上することができる。

（検出原理）
図６は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０において磁気が検出される媒体１に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体１から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。

まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体１が移動する際に媒体１の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体１には、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターン（図５に示す磁性体２）が形成されている。より具体的には、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図６（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図６（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。

従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体１と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。

本形態の磁気パターン検出装置１００において、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４５を通過する。それまでの間、検出コイル４２からは、図６（ａ３）に示すように、図６（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図４に示す加算回路６４および減算回路６５から出力される信号は各々、図６（ａ４）に示す通りである。

ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図６（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図７（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターン（図５に示す磁性体２）は、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図６（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図６（ｂ３）および図７（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、図６（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４５を媒体１の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図４に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４５を媒体１の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｂ４）に示す信号と同様である。

これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図６（ｃ１）に示すように、図６（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターン（図５に示す磁性体２）は透磁率μが高いため、図７（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図６（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図６（ｃ３）および図７（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、図６（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４５を媒体１の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図４に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４５を媒体１の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｃ４）に示す信号と同様である。

（具体的な検出結果）
図８は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００を用いて、種類の異なる媒体１から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。

本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路６４において磁気センサ素子４５から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路６５において磁気センサ素子４５から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体１における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。

それ故、ハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが形成されている媒体１、およびソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが形成されている媒体１を検査すると、図８（ａ）、（ｂ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、媒体１の真偽を判定することができる。また、第１の磁気パターンおよび第２の磁気パターンの双方が形成されている２つの媒体１を検査すると、図８（ｃ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、かかる媒体１についても真偽を判定することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気パターン検出装置１００で用いた磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁束を検出する磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）とを備えており、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、磁束検出部４０に上下方向で重なった位置には磁界印加用磁石３０が配置されていない。従って、磁束検出部４０に付着しようとする磁性粉を磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とによって吸着することができるので、磁束検出部への磁性粉の付着を防止することができる。それ故、磁束検出部４０に付着した磁性粉が媒体１と接触して移動すること等に起因する検出エラーの発生を防止することができる。また、磁束検出部４０に付着した磁性粉が媒体１と接触して移動すること等に起因する磁束検出部４０の磨耗を防止することができるので、磁気センサ装置２の寿命を延長することができる。

さらに、磁性粉は、磁気を帯びているため、磁束検出部４０に付着したり、あるいは付着した磁性粉が無くなったりすると、その影響がセンサの出力に現れるため正確な磁気情報を得ることができないが、本形態では上記のように磁束検出部４０への付着を防止しているので、媒体１のみからの正確な磁気情報を得ることができる。

また、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とが配置されているため、磁気センサ素子４５に対しては、媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが形成されるので、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第１磁石３１の影響と、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第２磁石３２の影響とを相殺することができる。特に本形態のように、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとを検出する場合、磁気センサ素子４５が磁界印加用磁石３０の磁界の影響を受けると、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンの信号を正確に検出できなくなるが、本形態によれば、かかる問題が発生しにくい。それ故、ハード材とソフト材の両方を含んだ媒体１であっても、それぞれの磁気パターンを切り分けて各々検出することができる。

また、本形態において、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４５を挟んで異なる極が対向している。このため、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５の磁界、および磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５の磁界は各々、磁気センサ素子４５の周辺まで形成されているが、磁気センサ素子４５は、磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが中和している個所に配置するので、磁気センサ素子４５周辺（磁気センサ素子４５周辺）は、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２に起因する磁束密度が低い。それ故、媒体１に交番磁界なるバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する際、磁束検出部４０に対する磁界印加用磁石３０の磁界の影響を大幅に低減することができる。

また、本形態において、磁界印加用磁石３０は媒体１を着磁し、磁気センサ素子４５は、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する。このため、磁界印加用磁石３０によって媒体１を磁化した後の残留磁束密度を検出することができるとともに、バイアス磁界中を媒体１が通過した際の磁束変化に基づいて媒体１の透磁率を検出することができる。

しかも、本形態では、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と第２磁界印加用磁用３２が配置されている。このため、図１に示すように、矢印Ｘ１で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第１磁石３１によって着磁し、その後、磁気センサ素子４５によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印Ｘ２で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第２磁石３２によって着磁し、その後、磁気センサ素子４５によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置１００を入出金機に用いれば、入金された媒体１の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体１の真偽を判定することもできる。

また、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２は、媒体１を飽和着磁可能な磁束を発生させる。このため、磁束検出部４０において、磁界印加用磁石３０によって媒体１を磁化した後の残留磁束密度を精度よく検出することができる。しかも、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２には電磁石および永久磁石のいずれを用いてもよいが、本形態では、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２に永久磁石３５を用いているので、構成の簡素化を図ることができる。

また、本形態の磁気パターン検出装置１００では、共通の磁気センサ装置２０によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、２つの磁気センサ装置で残留磁束密度レベルと透磁率レベルとを測定する場合と違って、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置２０と媒体１とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部６０は、２つの磁気センサ装置で残留磁束密度レベルと透磁率レベルとを測定する場合に必要な補正が必要ないので、簡素な構成で高い精度の検出を行なうことができる。また、搬送装置１０についても、磁気センサ装置２０を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、媒体１の傾きなどを検出する必要がないなど、構成の簡素化を図ることができる。

さらに、本形態の磁気パターン検出装置１００によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図６（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図６（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図６（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図６（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。

また、本形態において、磁気センサ素子４５は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えているため、磁気的な差動におり、環境に起因する測定誤差を解消することができ、信号処理が容易である。さらに、センサコア４１において、胴部４１０から突出する第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が巻回されている。このため、媒体１に向けてバイアス磁界を効率よく発生させることができるとともに、センサコア４１を媒体１に接近させることができるので、感度を向上することができる。しかも、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さいため、高効率な磁気回路により感度が高い。

さらに、センサコア４１が薄板状であるため、媒体１上の狭い範囲を検出対象とすることができるので、微細な磁気パターンに十分、対応することができる。しかも、磁気センサ素子４５は、その両面が薄板状の非磁性部材４８により覆われているため、磁気センサ素子４５を薄く構成した場合でも、媒体１との摺動による磨耗を防止することができる等、磁気センサ素子４５の補強を行なうことができる。また、磁気センサ素子４５を製造する際、あるいは磁気センサ素子４５を磁気パターン検出装置１００に搭載する際の作業性を向上することができる。

また、磁気センサ装置２０と媒体１とを相対移動させながら媒体１から磁気パターンの有無を検出するので、媒体１の移動方向の全体にわたって磁気パターンを効率よく検出できる。しかも、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向と交差する方向に複数配置されているので、搬送される媒体１の幅方向における磁気パターンの有無および形成位置を効率よく検出することができる。なお、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向と交差する方向に複数配置するにあたっては、磁界印加用磁石３０については、磁束検出部４０に１対１で対応するように幅方向で分割されている構成、および複数の磁束検出部４０に対応するように幅方向に一体に延在している構成のいずれを採用してもよい。

［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置２０の詳細構成を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ装置２０における磁界印加用磁石等のレイアウトを示す説明図、磁界印加用磁石３０が形成する磁界の平面分布の説明図、および磁界印加用磁石３０が形成する磁界の断面的分布の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、本形態の磁気センサ装置２０でも、実施の形態１と同様、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。このため、磁界印加用磁石３０と磁気センサ素子４５とは上下方向で重なっていない。

かかる構成の磁気センサ装置２０において、実施の形態１では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる極が対向していたが、本形態において、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる同じ極が対向している。なお、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向と交差する方向で隣り合う永久磁石３５同士は、実施の形態１と同様、互いに反対の向きに着磁されている。また、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、サイズや着磁強度が等しく、かつ、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４５との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４５との離間距離とが等しい。

このように構成した磁気センサ装置２０では、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５の磁界、および磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５の磁界は各々、磁気センサ素子４５の周辺まで形成されているが、磁気センサ素子４５は、磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが中和している個所に配置するので、磁気センサ素子４５周辺（磁気センサ素子４５周辺）は、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２に起因する磁束密度が低い。

以上説明したように、本形態の磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁束を検出する磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）とを備えており、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、磁束検出部４０に上下方向で重なった位置には磁界印加用磁石３０が配置されていない。このため、磁束検出部４０に付着しようとする磁性粉を磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とによって吸着することができるので、磁束検出部への磁性粉の付着を防止することができる。また、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とが配置されているため、磁気センサ素子４５に対しては、媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが形成されるので、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第１磁石３１の影響と、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第２磁石３２の影響とを相殺することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態３］
図１０は、本発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置２０の詳細構成を示す説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ装置２０における磁界印加用磁石等のレイアウトを示す説明図、磁気センサ装置２０の断面構成を示す説明図、および磁界印加用磁石３０が形成する磁界の断面的分布の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の磁気センサ装置２０でも、実施の形態１、２と同様、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。このため、磁界印加用磁石３０と磁気センサ素子４５とは上下方向で重なっていない。ここで、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、実施の形態１のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる極が対向している構成、あるいは、実施の形態２のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる同じ極が対向している構成を有している。

このように構成した磁気センサ装置２０において、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２は各々、永久磁石３５と集磁ヨーク３６とを有しており、本形態において、集磁ヨーク３６は、永久磁石３５の着磁面３５０とは異なる面側に重なる重なり部分３６１と、重なり部分３６１から延在する延在部３６２とを備えている。より具体的には、集磁ヨーク３６は、永久磁石３５の着磁面３５０とは反対側の面３５１側に重なる重なり部分３６１と、重なり部分３６１から着磁面３５０が位置する側とは反対側に延在する延在部３６２とを備えており、延在部３６２は、重なり部分３６１のうち、磁気センサ素子４５が位置する側とは反対側の端部から延在している。このため、本形態の磁気センサ装置２０では、永久磁石３５の磁界を集磁ヨーク３６によって制御することができるので、図１０（ｃ）に示すように、磁気センサ素子４５周辺の磁束密度自身を低減することができる。

以上説明したように、本形態の磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁束を検出する磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）とを備えており、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、磁束検出部４０に上下方向で重なった位置には磁界印加用磁石３０が配置されていない。従って、磁束検出部４０に付着しようとする磁性粉を磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とによって吸着することができるので、磁束検出部への磁性粉の付着を防止することができる。また、磁気センサ素子４５に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とが配置されているため、磁気センサ素子４５に対しては、媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが形成されるので、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第１磁石３１の影響と、磁気センサ素子４５に対する磁界印加用第２磁石３２の影響とを相殺することができる。特に本形態では、永久磁石３５の磁界を集磁ヨーク３６によって制御しているので、磁気センサ素子４５周辺の磁束密度自身を低減することができる。それ故、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）が磁気センサ素子４５の感度を低下させにくいという利点がある。

また、集磁ヨーク３６を設けたので、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との反発や吸引の影響を受けないようにすることができるとともに、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２を筐体などに搭載する際、集磁ヨーク３６を磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２の固定などに利用することができる。また、外部磁界の影響の受けにくいようにシールドすることもできる。

［実施の形態４］
図１１は、本発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置２０の詳細構成を示す説明図であり、図１１（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０の断面構成を示す説明図、および磁界印加用磁石３０が形成する磁界の断面的分布の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図１１（ａ）に示すように、本形態の磁気センサ装置２０でも、実施の形態１〜３と同様、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。このため、磁界印加用磁石３０と磁気センサ素子４５とは上下方向で重なっていない。ここで、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、実施の形態１のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる極が対向している構成、あるいは、実施の形態２のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる同じ極が対向している構成を有している。

このように構成した磁気センサ装置２０においても、実施の形態３と同様、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２は各々、永久磁石３５と集磁ヨーク３６とを有している。本形態において、集磁ヨーク３６は、永久磁石３５の着磁面３５０とは反対側の面３５１側に重なっており、かかる面３５１から磁気センサ素子４５が位置する側とは反対側に向けてわずかに突出している。このように構成した場合も、図１１（ｂ）に示すように、永久磁石３５の磁界を集磁ヨーク３６によって制御することができるので、磁気センサ素子４５周辺の磁束密度自身を低減することができる。それ故、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）が磁気センサ素子４５の感度を低下させにくいという利点がある。また、集磁ヨーク３６は、突出寸法は小さいが、磁気センサ素子４５が位置する側とは反対側に向けて突出しているので、集磁ヨーク３６が突出している側（磁気センサ素子４５が位置する側とは反対側）に集磁することができる。さらに、集磁ヨーク３６を設けたので、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との反発や吸引の影響を受けないようにすることができるとともに、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２を筐体などに搭載する際、集磁ヨーク３６を磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２の固定などに利用することができる。また、外部磁界の影響の受けにくいようにシールドすることもできる。

［実施の形態５］
図１２は、本発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置２０の詳細構成を示す説明図であり、図１２（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０の断面構成を示す説明図、および磁界印加用磁石３０が形成する磁界の断面的分布の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図１２（ａ）に示すように、本形態の磁気センサ装置２０でも、実施の形態１、２、３と同様、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４５（磁束検出部４０）に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４５および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。このため、磁界印加用磁石３０と磁気センサ素子４５とは上下方向で重なっていない。ここで、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、実施の形態１のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる極が対向している構成、あるいは、実施の形態２のように、磁気センサ素子４５（磁束検出部）を挟んで異なる同じ極が対向している構成を有している。

このように構成した磁気センサ装置２０において、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２は各々、永久磁石３５と集磁ヨーク３６とを有しており、本形態において、集磁ヨーク３６は、永久磁石３５の着磁面３５０とは異なる面側に重なる重なり部分３６１と、重なり部分３６１から延在する延在部３６２とを備えている。より具体的には、集磁ヨーク３６は、永久磁石３５の着磁面３５０に隣接する側面のうち、磁気センサ素子４５が位置する側とは反対側の側面３５２に重なる重なり部分３６１と、重なり部分３６１から着磁面３５０が位置する側とは反対側に延在する延在部３６２とを備えている。このため、本形態の磁気センサ装置２０では、永久磁石３５の磁界を集磁ヨーク３６によって制御することができるので、図１２（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４５周辺の磁束密度自身を低減することができる。それ故、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）が磁気センサ素子４５の感度を低下させにくいという利点がある。さらに、集磁ヨーク３６を設けたので、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との反発や吸引の影響を受けないようにすることができるとともに、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２を筐体などに搭載する際、集磁ヨーク３６を磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２の固定などに利用することができる。また、外部磁界の影響の受けにくいようにシールドすることもできる。

（その他の実施の形態）
上記形態では、媒体１と磁気センサ装置２０とを相対移動させるにあたって、媒体１の方を移動させたが、媒体１が固定で磁気センサ装置２０が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。

１ 媒体
２０ 磁気センサ装置
３０ 磁界印加用磁石
３１ 磁界印加用第１磁石
３２ 磁界印加用第２磁石
３５ 永久磁石
３６ 集磁ヨーク
４１ センサコア
４２ 検出コイル
４３ バイアス磁界発生用励磁コイル
４４ 差動用磁界発生用励磁コイル
４５ 磁気センサ素子
６０ 信号処理部
１００ 磁気パターン検出装置

Claims (12)

1. 相対移動する媒体から磁気特性を検出する磁気センサ装置であって、
   媒体に磁界を印加する磁界印加用磁石と、磁束を検出する磁束検出部と、を備え、
   前記磁界印加用磁石は、前記磁束検出部に対して前記媒体の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石と磁界印加用第２磁石として配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。
2. 前記磁界印加用磁石は前記媒体を着磁し、
   前記磁束検出部は、着磁した後の前記媒体にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 前記バイアス磁界は、交番磁界であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。
4. 前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されて前記バイアス磁界を発生させるバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気センサ装置。
5. 前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石は、前記媒体を飽和着磁可能な磁束を発生させることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
6. 前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石は各々、前記媒体を着磁するための永久磁石を備えていることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
7. 前記磁界印加用第１磁石の前記永久磁石と前記磁界印加用第２磁石の前記永久磁石とは、前記磁束検出部を挟んで異なる極が対向していることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置。
8. 前記磁界印加用第１磁石の前記永久磁石と前記磁界印加用第２磁石の前記永久磁石とは、前記磁束検出部を挟んで同じ極が対向していることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置。
9. 前記磁束検出部は、前記磁界印加用第１磁石の磁界と前記磁界印加用第２磁石の磁界とが中和している位置に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
10. 前記磁界印加用第１磁石および前記磁界印加用第２磁石では、前記永久磁石に対して集磁ヨークが配置されていることを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
11. 前記集磁ヨークは、前記永久磁石の前記媒体に対する着磁面とは異なる面側に重ねて配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気センサ装置。
12. 前記集磁ヨークは、前記永久磁石と重なる位置から前記着磁面が位置する側とは反対側に延在した延在部を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の磁気センサ装置。

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