JP3321852B2 - 磁気センサ装置 - Google Patents
磁気センサ装置Info
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Description
幣識別用の微小磁性体や、IDカード等の紙葉状媒体に
設置された磁性体を検出する高分解能形の磁気センサ装
置に関するものである。
置されている情報を検出する磁気センサ装置が情報処理
装置の分野やその類似分野に広く用いられている。この
種の磁気センサ装置は、図9の(a)に示すように、永
久磁石の上面に一対の磁気抵抗素子2a,2bを装着し
たもので、この磁気抵抗素子2a,2bは図10に示すよ
うに直列に接続され、この直列回路の一方側を電源ライ
ンに接続し、他端側をグランドラインに接続し、磁気抵
抗素子2a,2bの直列接続部から信号取り出し部を引
き出して分圧回路としたものである。
出体3の走行経路上に設置され、被検出体3が磁気抵抗
素子2aの上側を対向して通過するときに、永久磁石1
のバイアス磁界が磁気抵抗素子2aを集中して通過する
結果、磁気抵抗素子2aの磁気抵抗が大きく変化し、磁
気センサ装置から図9の(b)に示すように上側に凸と
なる出力波形の信号が得られ、次に、被検出体3が磁気
抵抗素子2bに対向する位置に来たときに、今度は、永
久磁石1のバイアス磁界が磁気抵抗素子2b側を集中し
て通過する結果、磁気抵抗素子2bの磁気抵抗が大きく
変化し、これにより、磁気センサ装置から下に凸となる
出力波形の信号が得られる。この磁気センサ装置の出力
信号を解析することにより、紙幣や磁気カード等の紙葉
状媒体に設置されている磁性体の情報が読み取られる。
を設置する情報処理装置等の小型化に伴い、磁気センサ
装置の小型化が熱望されている。しかし、磁気センサ装
置の小型化を達成しようとすると、被検出体3の搬送手
段等と磁気センサ装置との相互的な設計上の制約等によ
り、被検出体3と磁気抵抗素子2a,2bとの隙間間隔
を一定に保持することが困難となる。周知のように、永
久磁石1から発せられるバイアス磁界は分散形となるた
め、前記隙間間隔を一定に保てなくなったり、隙間間隔
が変動すると、被検出体3が磁気抵抗素子2aに対向す
るときに、磁気抵抗素子2b側のバイアス磁界が変動
し、同様に、被検出体3が磁気抵抗素子2bに対向する
ときに、磁気抵抗素子2a側のバイアス磁界が変動する
結果、磁気センサ装置の出力波形が乱れ、いわゆるクロ
ストークが発生して分解能が低下し、検出の信頼性が損
なわれるという問題が生じる。
たものであり、その目的は、装置の小型化を図ることに
よって、被検出体と磁気抵抗素子等の検知素子との隙間
間隔がたとえ変動しても、クロストーク等の影響を防止
し、高分解能、かつ、高信頼性の磁気センサ装置を提供
することにある。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の磁気センサ装置は、被検出体の走行経路に面して
一方の磁極を配置した永久磁石と、この永久磁石の前記
走行経路に向けた磁極に形成され走行経路に面して磁気
的障壁を形成する凹溝部と、この凹溝部により分けられ
た永久磁石の各磁極にそれぞれ配置された検知素子とを
備え、それぞれの検知素子には永久磁石から互いに独立
した磁気バイアスが付与されていることを特徴として構
成されている。また、本発明の磁気センサ装置は、一対
の検知素子を用いて分圧回路を構成して1チャンネルと
成し、永久磁石の走行経路に向けた磁極に2チャンネル
以上の分圧回路を形成する検知素子を配置し、一方側チ
ャンネルの検知素子と他方側チャンネルの検知素子との
間にはチャンネル間の磁気的障壁を形成する第2の凹溝
部を備えること、一対の検知素子を用いて分圧回路を構
成して1チャンネルと成し、永久磁石の走行経路に向け
た磁極に2チャンネル以上の分圧回路を形成する検知素
子を配置し、一方側チャンネルの検知素子と他方側チャ
ンネルの検知素子との間にはチャンネル間の磁気的障壁
を形成する第2の凹溝部を二重に設けて、それら第2の
凹溝部の間に独立した磁気バイアス極を備えること、検
知素子が配置された磁極と走行経路を介して対向する位
置に対向ヨークを配置すること、凹溝部と走行経路を介
して対向する位置には磁気異方性板を立設したこと、検
知素子は半導体磁気抵抗素子により構成することもそれ
ぞれ本発明の特徴的な構成とされている。
は磁気的障壁を形成する凹溝部が形成されているので、
凹溝部により分割された磁極に配置されたそれぞれの検
知素子には互いに独立した磁気バイアスが付与されてい
る状態となる。この磁気的障壁は、検知素子の上側に走
行経路を介して対向ヨークが配置されたり、検知素子間
に介在する凹溝部の上方位置に磁気異方性板が立設され
たりすることにより、検知素子間の磁気的障壁効果が大
となる。このように、分圧回路の各検知素子間に磁気的
障壁が形成されることで、被検出体が走行経路を通って
一方側の検知素子に対向した位置となっても、他方側の
バイアス磁界が被検出体側に引き寄せられて他方側の検
知素子のバイアス磁界が変動するということがなくな
り、クロストークのない高分解能の被検出体の検出が可
能となる。
する。図1および図2には本発明に係る磁気センサ装置
の第1の実施例の構成が示されている。これらの図にお
いて、非磁性体からなる保持基体4の上下中央部分には
紙幣等の被検出体3が走行する走行通路5が水平方向に
形成されている。この走行通路5の下側の保持基体4内
には永久磁石1が一方の磁極面を走行通路5に向けて収
容固定されている。走行通路5側の磁極面の中央部には
磁気的障壁となる凹溝部6が形成されており、この凹溝
部6により区画された第1の磁極7aと第2の磁極7b
は共に同極性のN極に着磁されている。そして、この第
1の磁極7aと第2の磁極7bの上側には検知素子とし
て機能する磁気抵抗素子2a,2bが配置される。
サブストレート上に形成してもよいが、この実施例では
磁気抵抗素子2a,2bは共通の1枚のサブストレート
8上にInSb,InAs,GaAs等の半導体の中か
ら最良なものを適宜選定して膜状に形成されており、こ
の磁気抵抗素子2a,2bが形成されたサブストレート
8は接着等により磁極7a,7bの面上に固定されてい
る。
の磁極7aの上側に、磁気抵抗素子2bは第2の磁極7
bの上側に位置している。磁気抵抗素子2a,2bの上
面は前記走行通路5に臨んでおり、被検出体3は所定の
狭い間隙を介して磁気抵抗素子2a,2bの上側を横切
って通過するようになっている。
す場合と同様に、直列に接続されて、その一端側は電源
ラインに接続され、他端側はグランドラインに接続さ
れ、磁気抵抗素子2a,2bの直列接続部には信号取り
出しリードが接続されて分圧回路が構成されている。
部には、永久磁石1の凹溝部6に対向して上下方向の収
容溝10が形成されており、この収容溝10の走行通路5側
の位置、つまり磁気抵抗素子2aと2bの中間点位置に
パーマロイ、純鉄、珪素鋼板等の適宜の軟磁性材料から
なる磁気異方性板11が立設状(被検出体3の走行方向に
対して垂直)に収容固定されている。この磁気異方性板
11の底面の断面積をS、縦方向の長さをLとしたとき、
その反磁界係数はL/Sの値によって定まり、反磁界係
数を大きくするために、断面積Sに対して縦方向の長さ
Lを大きく形成することが好ましく、また、永久磁石1
と磁気異方性板11との空隙gが広がるに従って磁気集中
効果が失われるので、検出分解能を高めるためには厚み
の薄い磁性板を用いるのが好ましく、これらのことか
ら、この実施例では、板厚が0.3 mm、縦横の各長さが5
mmの薄型の正方形板に形成している。
り、次にその作用を説明する。図1に示すように、走行
経路を通って走行通路5に被検出体3が入り込み、被検
出体3に設置したコード配列の磁性体の1つがが磁気抵
抗素子2aの上を通過するときに、図9の(b)に示す
ように、上側に凸部となる波形の信号を出力し、次に、
その磁性体が磁気抵抗素子2aから離れて次の磁気抵抗
素子2bに対向する位置に来たときに、下側に凸となる
波形の信号を出力する。この磁気センサの時系列出力信
号を解析することにより、被検出体3のコード情報等の
検出が行われる。この実施例では、磁気抵抗素子2a,
2bの間に凹溝部6が形成されることで、図3に示すよ
うに、第1の磁極7aから発する磁界と第2の磁極7b
から発する磁界とが凹溝部6で反転磁界を形成し、この
反転磁界により強力な磁気障壁を作り出す。
を立設状に対向配置したものであるから、磁極7a,7
bから上側に分散する磁界は磁気異方性板11に集束して
反磁界が形成される結果、磁気抵抗素子2a,2bを分
割する状態で、磁気障壁が形成されることとなり、これ
ら、凹溝部6による反転磁界と、磁気異方性板11による
反磁界とによる磁気障壁によって磁気抵抗素子2a,2
bの各バイアス磁界は完全に分離されて独立した磁気回
路となり、磁気抵抗素子2a,2bの一方側に被検出体
3の磁性体が対向したときに、他方側の磁気抵抗素子を
通過する磁界に変動を生じるということがなく、これに
より、クロストークの発生を確実に防止することができ
る。このため、装置の小型化に伴い、設計制約等に起因
して被検出体3と磁気抵抗素子2a,2bとの間隔がた
とえ変動しても、クロストークを生じることがないの
で、被検出体の検出を高分解能のもとで検出でき、検出
の信頼性を大幅に高めることができる。
いる。この実施例は、焼結合金やプラマグのような金型
成形に適した永久磁石1の上面に2系列、つまり、2チ
ャンネルの磁気抵抗素子2a〜2dを配設した構成とな
っている。この実施例では、永久磁石1の長手方向の一
端側の磁極7a,7bの面に第1チャンネルの磁気抵抗
素子2a,2bを前記実施例と同様にサブストレート8
上に形成し、永久磁石1の他端側の磁極7c,7dの面
上に第2チャンネルの磁気抵抗素子2c,2dを同様に
サブストレート8上に形成したものである。この第1チ
ャンネルの磁気抵抗素子2a,2bと第2チャンネルの
磁気抵抗素子2c,2dは共に分圧回路を構成してい
る。
2bが配設される永久磁石1の上面には磁気抵抗素子2
a,2b間に凹溝部6aが形成されており、同様に、第
2チャンネルの磁気抵抗素子2c,2dが配設される永
久磁石1の上面には磁気抵抗素子2c,2d間に凹溝部
6bが形成されて、磁気抵抗素子2aと2b間、およ
び、磁気抵抗素子2c,2d間にそれぞれ磁気障壁が形
成されるようになっている。
a,2bと第2チャンネルの磁気抵抗素子2c,2dと
の間には、各チャンネルの磁気抵抗素子のクロストーク
を防止するための中央凹溝部12が形成されている。第1
チャンネル側の第1の磁極7aと第2の磁極7bは共に
同一のS極に着磁されており、同様に、第2チャンネル
側の第1の磁極7cと第2の磁極7dもそれぞれ同一の
S極に着磁されている。
抗素子2a,2b間は、凹溝部6aによる磁気障壁が形
成されて磁気抵抗素子2a側と2b側とのクロストーク
が防止され、同様に、第2チャンネルの磁気抵抗素子2
c,2dのクロストークは凹溝部6bによる磁気障壁に
よって防止される。さらに、中央凹溝部12にも同様に反
転磁界による磁気障壁が形成されることで、第1チャン
ネルの磁気抵抗素子2a,2bと、第2チャンネルの磁
気抵抗素子2c,2dとのクロストークが防止される。
a,6bの上方側にそれぞれ磁気異方性板11を設けるこ
とにより、各チャンネル単位での磁気抵抗素子間のクロ
ストークの防止をより確実に行うことができ、同様に、
中央凹溝部12の上方側に、磁気異方性板を立設状に設け
ることにより、第1チャンネルと第2チャンネルの磁気
抵抗素子間のクロストークもより確実に防止することが
できる。
いる。この実施例は鋳造に適した永久磁石1を用いてお
り、前記第2の実施例と異なることは、第1チャンネル
の磁気抵抗素子2a,2bと、第2チャンネルの磁気抵
抗素子2c,2dとの間の永久磁石1の面にそれぞれ凹
溝部13a,13bを介して各磁極7a〜7dと同一のS極
に着磁したバイアス磁極14を設けたことであり、それ以
外の構成は前記第2の実施例と同様である。このよう
に、バイアス磁極14を形成することにより、凹溝部13a
と13bの部分でそれぞれ反転磁界による磁気障壁が形成
できる結果、第1チャンネルの磁気抵抗素子2a,2b
と、第2チャンネルの磁気抵抗素子2c,2dとは凹溝
部13a,13bの2個所の磁気障壁によってクロストーク
が防止されるので、クロストークの防止作用が完璧とな
り、被検出体3のより信頼性の高い検出が可能となる。
いる。この実施例は、永久磁石1の上側に配設されてい
る磁気抵抗素子2a,2bの上側に対向させて、各磁気
抵抗素子2a,2bに跨って磁性体からなる対向ヨーク
15を配設したことであり、それ以外の構成は前記第1の
実施例と同様である。この実施例も、第1の磁極7aお
よび第2の磁極7bから各磁気抵抗素子2a,2bを通
って内側(磁気抵抗素子2a,2b間側)に出る磁界
は、磁気抵抗素子2a,2b間に作られた磁気障壁によ
り分離された形態で対向ヨーク15に集束することとな
り、これにより、前記各実施例と同様に、この磁気障壁
により、磁気抵抗素子2a側と磁気抵抗素子2b側との
間のクロストークを防止することができ、高分解能のも
とでの被検出体の検出が可能となる。
出性能を従来例との比較の上で示したものである。この
性能実験に際しては、図8に示すように、カード等の被
検出体3の表面に磁性体を複数間隔を介して配列形成
し、d〜k間の各磁性体は同一ピッチPの間隔で配列形
成し、bc間およびcd間は2Pの間隔で形成し、ab
間は3Pのピッチで磁性体を配列形成し、この磁性体が
配列形成された被検出体3を走行通路に沿って磁気抵抗
素子2a,2bの上側を横切って通過させ、そのときの
磁気センサ装置の検出出力を示したもので、図7の
(a)は従来例の検出結果を示し、図7の(b)は本実
施例の検出結果を示している。従来例の磁気センサ装置
では、ピッチ間隔が広いa,b,cの磁性体は、明確に
区別されて検出されるが、ピッチ間隔の狭い磁性体にな
ると、各磁性体の区別が不明確となっている。これに対
し、この実施例では、磁性体のピッチ間隔が狭い場合
も、明確な検出波形が得られており、高分解能での検出
が可能になっていることが実証されている。
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では各凹溝部6,6a,6b,13a,13bの
上方側に磁気異方性板11を設けたが、この磁気異方性板
11は省略してもよい。この磁気異方英板11を省略して
も、各凹溝部に反転磁界の磁気障壁が形成されるので、
磁気抵抗素子間のクロストークを効果的に防止すること
ができる。また、中央凹溝部12の上方部に設ける磁気異
方性板も省略することができる。
導体磁気抵抗素子を使用した場合について説明したが、
この検知素子は、ホール素子等の他の感磁素子を用いて
構成してもよい。
ル間を分離する凹溝部13a,13b間にバイアス磁極14を
形成したが、各実施例において、各凹溝部6,6a,6
b内にバイアス磁極14を同様に設けるようにしてもよ
い。
6,6a,6b,12,13a,13b内に合成樹脂等を充填
して機械的強度を高めるようにしてもよい。
を形成する凹溝部が形成され、検知素子にはそれぞれ永
久磁石から互いに独立した磁気バイアスを付与するよう
に構成したものであるから、一方側の検知素子と他方側
の検知素子との間に磁気障壁が形成されて、検知素子間
のクロストークが防止されるので、被検出体の検出分解
能を大幅に高めることができ、信頼性の高い検出が可能
となる。
部を形成したり、永久磁石上に複数チャンネルの検知素
子を形成する際に、一方側のチャンネルの磁気抵抗素子
と他方側チャンネルの磁気抵抗素子との間に磁気障壁と
なる凹溝部を形成したり、さらには、一方側チャンネル
の検知素子と他方側チャンネルの検知素子との間に磁気
障壁となる独立した磁気バイアス極を形成したものにあ
っては、これらの磁気障壁部で、検知素子間の磁気干渉
をなくしてクロストークの防止をより一層高めることが
でき、より高分解能のもとでの被検出体の検出を行うこ
とができる。
磁気異方性板を立設状に形成した構成のものにあって
は、この磁気異方性板により反磁界による磁気障壁がさ
らに形成されるので、クロストークの発生をより効果的
に防止することができる。
気障壁を作り出して、クロストークを防止するので、装
置の小型化等に伴い、設計制約等に起因してたとえ被検
出体と検知素子との間の隙間変動が生じても、前記磁気
障壁の効果により、クロストークが防止されるので、極
めて小型の、かつ、検出のばらつきがない高分解能の安
価な磁気センサ装置の提供が可能となる。
示す構成断面図である。
の形成状態の説明図である。
る。
である。
る。
との比較で示すグラフである。
に形成した磁性体の配列態様を示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 被検出体の走行経路に面して一方の磁極
を配置した永久磁石と、この永久磁石の前記走行経路に
向けた磁極に形成され走行経路に面して磁気的障壁を形
成する凹溝部と、この凹溝部により分けられた永久磁石
の各磁極にそれぞれ配置された検知素子とを備え、それ
ぞれの検知素子には永久磁石から互いに独立した磁気バ
イアスが付与されていることを特徴とする磁気センサ装
置。 - 【請求項2】 一対の検知素子を用いて分圧回路を構成
して1チャンネルと成し、永久磁石の走行経路に向けた
磁極に2チャンネル以上の分圧回路を形成する検知素子
を配置し、一方側チャンネルの検知素子と他方側チャン
ネルの検知素子との間にはチャンネル間の磁気的障壁を
形成する第2の凹溝部を備えることを特徴とする請求項
1記載の磁気センサ装置。 - 【請求項3】 一対の検知素子を用いて分圧回路を構成
して1チャンネルと成し、永久磁石の走行経路に向けた
磁極に2チャンネル以上の分圧回路を形成する検知素子
を配置し、一方側チャンネルの検知素子と他方側チャン
ネルの検知素子との間にはチャンネル間の磁気的障壁を
形成する第2の凹溝部を二重に設けて、それら第2の凹
溝部の間に独立した磁気バイアス極を備えることを特徴
とする請求項1記載の磁気センサ装置。 - 【請求項4】 検知素子が配置された磁極と走行経路を
介して対向する位置に対向ヨークを配置することを特徴
とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記載の磁気
センサ装置。 - 【請求項5】 凹溝部と走行経路を介して対向する位置
には磁気異方性板を立設したことを特徴とする請求項1
又は請求項2又は請求項3に記載の磁気センサ装置。 - 【請求項6】 検知素子は半導体磁気抵抗素子により構
成することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれ
か1つに記載の磁気センサ装置。
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- 1992-09-28 JP JP28243392A patent/JP3321852B2/ja not_active Expired - Lifetime
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