JP6494895B1 - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

磁気センサ装置（１０）は、長手方向に延在するセンサ基板に実装した磁気抵抗効果素子及びセンサ基板の磁気抵抗効果素子の反対側に備えた磁石（３）を備える磁気センサ部と、磁気センサ部を支持する筐体と、筐体の側面と下面を覆う磁気シールド部（４）と、筐体の上方を覆うカバー部と、を備える。磁気シールド部（４）は、磁気抵抗効果素子から検出対象の搬送路を向かうＺ軸方向に開口部（４ｏ）を有し、開口部（４ｏ）は、長手方向に沿った長手方向二辺と、短手方向に沿った短手方向二辺とを有する。磁気シールド部（４）の長手方向二辺の方が短手方向二辺よりも、Ｚ軸方向において、検出対象に近い。

Description

この発明は、紙葉状の媒体に形成された磁性パターンを検出する磁気センサ装置に関するものである。

紙葉状の媒体を読み取る装置として、磁石と磁気センサとを備え、紙幣などの媒体に磁気インクなどの磁気成分で形成された磁性パターンを読み取る磁気センサ装置が知られている。磁気センサの検出には、磁気抵抗効果素子（例えば、特許文献１など参照）やホール素子などが用いられる。

特許文献１に記載の磁気センサ装置は、磁石と磁気抵抗効果素子とを備えている。磁石は、磁気成分を有する紙葉状の媒体の一方の面に対向しており、紙葉状の媒体の搬送方向に垂直な鉛直方向に異なる磁極を有し、被検知物に交差する交差磁界を形成している。磁気抵抗効果素子は、交差磁界を形成している磁石の一方の磁極と紙葉状の媒体との間に設けられ、交差磁界内を搬送される紙葉状の媒体の磁気成分による交差磁界の搬送方向成分の変化を、抵抗値の変化として出力する。磁気抵抗効果素子は、磁石の一方の磁極の搬送方向における両端の間に設けられ、磁石の一方の磁極の搬送方向の長さの中心から搬送方向に偏移して配置されている。

また、特許文献１に記載の他の形態の磁気センサ装置は、磁気回路と磁気抵抗効果素子とを備えている。磁気回路は、磁気成分を有する被検知物の一方の面に対向しており、中央部とこの中央部に対し被検知物の搬送方向の入側及び出側に設けたヨークとの間で被検知物に交差する交差磁界を形成する。磁気抵抗効果素子は、被検知物と中央部との間に設けられ、交差磁界内を搬送される被検知物の磁気成分による交差磁界の搬送方向成分の変化を、抵抗値の変化として出力する。この磁気抵抗効果素子は、中央部の搬送方向における両端の間に設けられ、中央部の搬送方向の長さの中心から搬送方向に偏移して配置されている。

また、磁界の漏れや外部の影響を避けるために磁気シールドを有する磁気センサ装置も知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３）。さらに、磁界を透過し、電気的にシールドするシールドカバーを備えた磁気センサ装置も提案されている（例えば、特許文献４）。一方、シールドカバーを外殻として備えた磁気センサ装置も提案されている（例えば、特許文献５及び特許文献６）。

特許文献２に記載の磁気センサ装置は、磁性体基板の上に固着されている磁気抵抗効果素子と、磁性体基板の下方に固着される永久磁石とを有し、永久磁石の下方に、端部が上方へ突出している磁気シールド体を設けている。特許文献３に記載の磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子や磁場発生器を有する磁気センサ部の周囲に磁性体が形成されている。磁気センサ部の周囲に形成された磁性体は、磁気シールドとして機能している。

特許文献４に記載の磁気センサ装置は、磁気成分を有する紙葉状の媒体の搬送方向に垂直な鉛直方向に互いに異なる磁極を有し、搬送方向に直交する方向を長手方向として、長手方向に延在する磁石と、異方性磁気抵抗効果素子とを備えている。異方性磁気抵抗効果素子は、長手方向にライン状に配置されている。磁石の鉛直方向の長さは、長手方向の中央部よりも長手方向の端部の方が長いことを特徴としている。

特許文献４に記載の磁気センサ装置は、搬送方向に垂直な鉛直方向における磁石の長さが、中央部よりも端部の方が長いので、ライン方向に並べて実装された各異方性磁気抵抗効果素子の非感磁方向（長手方向）に強制的に同じ方向にバイアス磁束を印加することが可能となる。よって、平面方向において傾いた磁性パターンに対しても、複数の異方性磁気抵抗効果素子で安定的に同じレベルの出力を得ることができると説明している。

特許文献５に記載の磁気センサ装置は、長手方向に延在する磁石と磁気抵抗効果素子とが筐体に収納又は保持され、長手方向に延在するシールドカバーが筐体に固定されている。特許文献６に記載の磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子を保護するカバーが接着固定されている。

国際公開第２０１４／１２３１４２号 実開昭６２−６８２６０号公報 国際公開第９２／１２４３８号 国際公開第２０１５／１７４４０９号 国際公開第２０１５／１９０４６８号 国際公開第２０１６／０１３４３８号

しかし、従来の磁気センサ装置は、磁気センサ部の長手方向の端部における磁束の長手方向の磁束が均一でない場合があった。例えば、特許文献３に記載の磁気センサ装置では、長手方向の端部にも磁性体を設けた場合でも、長手方向の中央部と同じように、磁性体に磁束が引き寄せられ、長手方向の磁束に乱れが生じるという課題があった。つまり、特許文献３に記載の磁気センサ装置は、磁気センサ部の性能が変化しないように、磁気シールドを形成し、外部からの磁束の影響を受けにくい磁気センサ部を有するが、長手方向の端部で磁気センサ部の感度が低下するという課題があった。

一方、特許文献４に記載の磁気センサ装置は、磁石の搬送方向に垂直な鉛直方向の長さを、長手方向の中央部よりも、端部の方を長くすることで、磁束の長手方向の均一性を向上すると説明されている。しかし、磁気センサ部の周囲にシールドを形成していないため、外部からの磁束の影響を受けるという課題があった。特許文献４に記載の磁気センサ装置において、磁石の長手方向の磁束をゼロにする、または長手方向に一定以上のバイアス磁束を印加することが要望されていた。

なお、特許文献２に記載の磁気センサ装置は、磁気シールド体の上方に突出している端部の先端が、永久磁石のマウント基板との接触部より低い構造となっている。このため、磁気センサ部の上下方向に直交する左右方向の磁界に対しては、永久磁石は磁気シールドされていないという課題があった。さらに、左右方向の磁界が永久磁石に干渉してしまい、外部の磁界に対する耐性が低いという課題や、磁気シールド体が電気的に独立しているため、磁気シールド体がアンテナとして動作する可能性があり、電磁的な不干渉性及び耐性が低いという課題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、検出対象の搬送方向に直交する長手方向の端部で磁気センサ部の感度が低下することを抑制し、磁気シールド効果も有する磁気センサ装置を提供することを目的とする。

この発明に係る磁気センサ装置は、検出対象の磁気成分を検出するセンサであって、長手方向に延在した棒状の磁石及び磁石と検出対象との間に位置する磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ部と、検出対象と対向する磁気センサ部の面の少なくとも一部を除き、磁気センサ部と対向する対向面を有し、対向面が、磁石の長手方向に延在して磁石を挟んで対向する第１側面部及び第２側面部、長手方向と交差する短手方向に延在して磁石を挟んで対向する第３側面部及び第４側面部、磁気センサ部に対して、検出対象と反対側で長手方向に延在する底面部を含み、磁気センサ部を支持又は収納する磁気シールド部と、磁気センサ部と検出対象との間に配置され、磁気シールド部を覆うカバー部と、を備える。磁気シールド部は、底面部からカバー部へ向かう方向であり、長手方向及び短手方向に直交する直交方向における第３側面部及び第４側面部の長さは、直交方向における第１側面部及び第２側面部の長さのうち、最も長い部分の長さよりも短い。また、第３側面部及び第４側面部は、第１側面部及び第２側面部とそれぞれ連続し、この連続部分の直交方向における第１側面部及び第２側面部の長さと第３側面部及び第４側面部の長さとが、同じである。

本発明によれば、磁気シールド部の側面部の長さを適切に設定し、又は、磁気シールド部の開口部の長手方向二辺と短手方向二辺との関係を適切に設定することにより、磁気センサ部の長手方向の磁束密度の分布を均一にすることができ、磁気センサ部の長手方向の端部で磁気センサ部の感度の低下を抑制することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の断面図 この発明の実施の形態１及び６に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の磁気シールド部の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に対する比較例である磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に対する比較例である磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に対する比較例である磁気センサ装置におけるX軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に対する比較例である磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に対する比較例である磁気センサ装置におけるZ軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置の磁石の斜視図 この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置の斜視図 この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置の磁石の斜視図 この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置におけるY軸方向の磁束密度の分布を示す図 第１側面部を短手方向に平面視した図 第１側面部を短手方向に平面視した図 第１側面部を短手方向に平面視した図

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置１０について、図１から図７を用いて説明する。図中、同一若しくは同等の構成には同一符号を付している。磁気センサ装置１０は、磁石３を含む磁気センサ部１を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。

実施の形態１を含む他の実施の形態においては、磁気センサ装置１０の主走査方向は、磁気センサ部１の長手方向であり、副走査方向が短手方向である。主走査方向と副走査方向は、交差し、好ましくは直交する。主走査方向は、読取幅方向とも呼ぶ。副走査方向は、搬送方向とも呼ぶ。主走査方向及び副走査方向の両方に直交する方向を高さ方向と呼ぶ。後述する底面部４ｅ又は後述するカバー部５を水平面に配置した場合、高さ方向は、鉛直方向である。実施の形態１を含む他の実施の形態において、鉛直方向とはこのような配置を前提にしたものであり、磁気センサ装置１０の設置方向によって、変動する方向ではない。すなわち、ここでは、鉛直方向とは、長手方向（主走査方向）及び短手方向（副走査方向）に直交する直交方向である。

さらに、実施の形態１を含む他の実施の形態、及び、図面において、副走査方向（短手方向）をＸ軸方向、主走査方向（長手方向）をＹ軸方向、高さ方向（鉛直方向、直交方向）をＺ軸方向と称する場合がある。これらのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、図中でＸ、Ｙ、Ｚと示している。ＸがＸ軸、ＹがＹ軸、ＺがＺ軸の３軸を示している。本実施の形態では、好ましい状態であるＸ軸とＹ軸が直交している場合について説明する。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸と直交している。すなわち、本実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに９０度の角度で交差している。

Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の原点は、それぞれ次のとおりである。磁気センサ装置１０の短手方向における長さの中心をＸ軸の原点、磁気センサ装置１０の長手方向の長さの中心をＹ軸の原点、後述する検出対象２の搬送面をＺ軸の原点とする。厳密には、後述するカバー部５からＺ軸の正方向（＋Ｚ方向）に数ミリメートル離間した位置に搬送面が存する。Ｚ軸の正方向（＋Ｚ方向）は、磁気センサ部１から検出対象２に向かう方向を指している。

全ての実施の形態において、検出対象２が、磁気センサ装置１０の短手方向に搬送されるか、あるいは、検出対象２は動かず、磁気センサ装置１０が短手方向に移動するかのいずれかである。つまり、検出対象２の搬送は、検出対象２自体が搬送される場合に加え、検出対象２は動かずに、磁気センサ部１が短手方向（Ｘ軸方向）に動く場合も意味するものとする。磁気センサ部１は検出対象２の磁気成分を検出する。

搬送方向（短手方向）は、Ｘ軸の正方向（＋Ｘ方向）と、Ｘ軸の負方向（−Ｘ方向）と、を含む。また、検出対象２が搬送方向に搬送される箇所を搬送路と称する。検出対象２又は磁気センサ装置１０は、Ｘ軸の正方向から負方向に搬送されてもよいし、Ｘ軸の負方向から正方向に搬送されてもよい。搬送路のうち、磁気センサ装置１０の長手方向における両端の間及び短手方向における両端の間の領域を検出対象２の搬送面と呼ぶ。読取幅方向（長手方向）は、Ｙ軸の正方向（＋Ｙ方向）と、Ｙ軸の負方向（−Ｙ方向）と、を含む。

検出対象２は、紙葉状の媒体であり、磁気インクを含む磁気成分で形成された磁性パターンを有している。検出対象２は、紙幣、小切手、有価証券を含む紙葉状の媒体である。

図１は、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０のＸＺ平面における断面図である。ＸＺ平面とは、Ｘ軸及びＺ軸により形成される平面である。換言すると、図１は、磁気センサ装置１０の短手方向（搬送方向）に沿った断面図、又は、長手方向（読取幅方向）と交差する断面の断面図である。

図２は、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０の斜視図である。磁気センサ装置１０は、図１、図２に示すように、長手方向に延在する磁石３と、磁気シールド部４と、カバー部５と、を有している。好ましくは、磁石３は永久磁石である。磁気シールド部４は、磁性体で構成させた箱型の磁気シールドで、磁石３を含む磁気センサ部１を支持又は収納するものである。磁気センサ部１は、磁気検出素子を有している。磁気検出素子の詳細説明は後述する。

図３は、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０の磁気シールド部４の斜視図である。図３に示すように、磁気シールド部４は、磁気センサ部１の検出対象２に対向する面の少なくとも一部を除いた、磁気センサ部１の複数の面に対向する対向面を有している。好ましくは、対向面は、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、第３側面部４ｃ、第４側面部４ｄ、底面部４ｅを有している。第１側面部４ａは、磁気センサ部１の−Ｘ方向に配置されている。第２側面部４ｂは、磁気センサ部１の＋Ｘ方向に配置されている。第３側面部４ｃは、磁気センサ部１の−Ｙ方向に配置されている。第４側面部４ｄは、磁気センサ部１の＋Ｙ方向に配置されている。底面部４ｅは、磁気センサ部１の−Ｚ方向に配置されている。

図１から図３に示すように、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、長手方向に延在して磁石３を挟んで対向している。第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄは、長手方向と交差する短手方向に延在して磁石３を挟んで対向している。底面部４ｅは、磁気センサ部１に対して、検出対象２と反対側に位置し、長手方向に延在している。第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄ並びに底面部４ｅと連続している。

磁気シールド部４は、磁性体で構成させた箱型の磁気シールドであれば、前述した５面を有する磁気シールド部４に限られず、他の構造でもよい。磁気シールド部４は、検出対象２と対向する側に開口部４ｏを有し、磁気センサ部１を支持又は収納する箱型の磁気シールドである。図３に示すように、磁気シールド部４の開口部４ｏは、長手方向に沿った長手方向二辺と、短手方向に沿った短手方向二辺とから構成された長方形状の開口である。開口部４ｏの符号は、図３、図６Ａ、図６Ｂのみに付し、他の図に関しては、符号は省略する。

図１及び図２に示すように、カバー部５は、磁気センサ部１と検出対象２との間に配置され、磁気シールド部４を覆うシールドカバーである。カバー部５は、非磁性材料で構成され、電気的にシールドするものであり、磁界はカバー部５を透過する。検出対象２がカバー部５と接触する場合は、搬送面がカバー部５の面となる。この場合、Ｚ軸の原点は、搬送面上にあると定義したため、カバー部５の面上の点である。カバー部５から検出対象２に向かう方向が、Ｚ軸の正方向（＋Ｚ方向）となり、磁気センサ部１に向かう方向がＺ軸の負方向（−Ｚ方向）となる。

筐体６は、磁石３を含む磁気センサ部１を収納又は保持するケースである。磁気センサ装置１０は筐体６を別途備えなくてもよい。その場合、例えば、磁気シールド部４が筐体６として機能してもよい。

実施の形態１に係る磁気センサ装置１０について詳細を説明する。図１及び図２に示すように、カバー部５は、検出対象２の搬送面近傍に配置する、又は、搬送面そのものを構成する部材である。カバー部５は、Ｙ軸方向（読取幅方向、長手方向）に延在した平板状の部材で、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向（搬送方向、短手方向）の端部が傾斜している。カバー部５は、筐体６のＺ軸方向（高さ方向）の外面のうち、磁気抵抗効果素子１ａが配置されている鉛直上方を覆う形状をしている。

筐体６は、Ｚ軸方向（高さ方向）の搬送面に向かって開口した箱型をしており、実施の形態１に係る磁気センサ装置１０の各部材を収納又は保持するための開口、位置決めをするための穴及び取付面を有する。詳しくは、筐体６は、センサ基板１ｂを支持する段部６ａ、搬送面に最寄りの第１開口部６ｂ、第１開口部６ｂと連通する第２開口部６ｃ、側面に形成された凹部６ｄを有している。第１開口部６ｂは、カバー部５で覆われている。第１開口部６ｂの周囲に対してカバー部５が固定されている。第１開口部６ｂの短手方向の長さは第２開口部６ｃの短手方向の長さよりも長い。第１開口部６ｂと第２開口部６ｃとの短手方向の長さの違いにより生じた段差のうち、第２開口部６ｃの周囲が段部６ａとなる。好ましくは、第１開口部６ｂと第２開口部６ｃとは、長方形状の開口である。

磁気センサ部１の検出素子は磁気成分を検出する任意の素子であり、例えば、磁気抵抗効果素子１ａである。加えて、磁気センサ部１は、センサ基板１ｂ、ワイヤ１ｃ、実装部１ｄ、外部接続部１ｅを有している。磁気抵抗効果素子１ａ及びセンサ基板１ｂは、Ｙ軸方向に延在している。すなわち、磁気センサ部１は、Ｙ軸方向に延在している。

図１、図２に示すように、センサ基板１ｂは、Ｚ軸方向においてカバー部５と磁石３との間に存在し、Ｙ軸方向に延在している。センサ基板１ｂは、一枚でＹ軸方向に延在してもよく、複数枚に分割した状態でＹ軸方向に延在してもよい。センサ基板１ｂは、磁石３と対向する面とは反対側の面に、磁気抵抗効果素子１ａを実装している。センサ基板１ｂは、磁気抵抗効果素子１ａを実装するための実装部１ｄと、磁気抵抗効果素子１ａからの電気信号を外部に伝えるための外部接続部１ｅを備えている。実装部１ｄは、センサ基板１ｂの搬送路に向かうＺ軸の正方向側の面に形成されている。

図１に示すように、磁気抵抗効果素子１ａは、センサ基板１ｂの実装部１ｄに、接着剤などで固着して実装されている。磁気抵抗効果素子１ａの実装部１ｄにおけるＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、磁気センサ装置１０の検知部分の位置に対する要求によって定まる。磁気抵抗効果素子１ａは、磁気成分を含む検出対象２が搬送方向に搬送されることにより生じる磁界の搬送方向成分（バイアス磁界）の変化を検知する。具体的には、磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値が変化することにより、磁気抵抗効果素子１ａの出力信号が変化する。ここで、磁気抵抗効果素子１ａは、磁石３から発せられる磁界の、搬送方向の成分をバイアス磁界としている。

図１に示すように、センサ基板１ｂは、ワイヤ１ｃを介して磁気抵抗効果素子１ａと電気的に接続されている。センサ基板１ｂは、磁石３に対向する面であるＺ軸の負方向側の面の一部が、筐体６の段部６ａと接し、段部６ａと接している面が接着剤で固定されている。このとき、段差６ａのＺ軸方向の位置を決めることにより、センサ基板１ｂのＺ軸方向の位置を決めることができる。センサ基板１ｂは、筐体６の第１開口部６ｂに嵌めることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置を決めてもよい。この場合、第１開口部６ｂの開口形状は、センサ基板１ｂの外形と同じ形状にするか、センサ基板１ｂを固定できる構造を第１開口部６ｂの開口形状の一部に形成してもよい。

磁石３は、Ｙ軸方向に延在しており棒状の形状を有している。磁石３は、センサ基板１ｂの磁気抵抗効果素子１ａが実装されている面と反対側の面に、接着剤によって固定されている。すなわち、磁石３は、センサ基板１ｂのＺ軸の負方向側の面に固定されている。磁石３は、第２開口部６ｃの空間内に配置されている。磁石３は、磁気抵抗効果素子１ａと平行に配置し、センサ基板１ｂの磁気抵抗効果素子１ａが実装されている面の反対側の面に接触させることで、Ｚ軸方向（高さ方向）の位置を決める。Ｘ軸方向において、磁石３のＸ軸方向の中心と磁気抵抗効果素子１ａのＸ軸方向の中心とが同じになる位置に磁石３及び磁気抵抗効果素子１ａを固定する。

磁石３は、一本でＹ軸方向に延在してもよく、複数本に分割した状態でＹ軸方向に延在してもよい。磁石３は、磁界を発生して磁気抵抗効果素子１ａにバイアス磁界を印加している。この状態において、検出対象２が搬送路を搬送されることにより、バイアス磁界の大きさが変化する。このバイアス磁界の変化により磁気抵抗効果素子１ａの抵抗値が変化して、磁気抵抗効果素子１ａから出力される検出信号が変化する。なお、磁石３のＸ軸方向の位置が変化すると、磁石３から発する磁界の、磁気抵抗効果素子１ａと検出対象２に与える磁力が変化する。そのため、磁気センサ装置１０の性能を見つつ、磁石３のＸ軸方向の位置を微調整する。

図１に示すように、カバー部５は、筐体６のＺ軸方向の外面の内、磁気抵抗効果素子１ａが配置されている鉛直上方を覆う形状をしている。すなわち、センサ基板１ｂの磁気抵抗効果素子１ａが実装された面を覆っている。図１及び図２に示すように、カバー部５は、磁気センサ装置１０をＹ軸方向から見たとき、Ｘ軸方向に沿って形成された平面形状の搬送面部５ｂと、この搬送面部５ｂのＸ軸方向の両端部から−Ｚ方向に傾斜する一対のテーパ部５ａを有する。この一対のテーパ部５ａと搬送面部５ｂは、Ｙ軸方向に延在する形状を成している。

カバー部５は、金属製の薄板の曲げ加工により、搬送面部５ｂと一対のテーパ部５ａを一体に形成している。カバー部５は、筐体６の搬送路に向かう面に取付けられている。カバー部５は、搬送ガイドとなるテーパ部５ａを有するため、搬送時に検出対象２はテーパ部５ａに沿って流れ、検出対象２がＸ軸方向以外の方向に流れるのを防ぐ効果がある。但し、テーパ部５ａは必ずしも必要ではない。検出対象２の搬送の状況や磁気センサ装置１０の周囲の環境に応じて、テーパ部５ａの形成の要否を決める。

カバー部５には、検出対象２が磁気センサ装置１０の搬送面、又は、磁気センサ装置１０の上方に設けた搬送面を搬送される際、磁気センサ装置１０の、特に磁気抵抗効果素子１ａと衝突したり擦れたりすることによる衝撃や磨耗から保護する役割がある。カバー部５は、検出対象２と磁気抵抗効果素子１ａとの間に存在するため、磁気センサ装置１０の感磁性能に影響を与えぬように、材料は非磁性材料が望ましい。非磁性材料は、例えば、アルミニウムを含む非磁性金属、セラミック、樹脂がある。カバー部５は、金属製の薄板（例えば、アルミニウム）を曲げて作製する。あるいは、カバー部５は他の材料及び製造方法により作製してもよい。

図１に示すように、筐体６は、カバー部５及び磁気シールド部４以外の他の構成要素であるセンサ基板１ｂ、磁石３を、内部に収納又は保持する部材である。筐体６は、導電性の材料で形成されており、例えば、アルミニウムなどの金属や導電性樹脂から形成される。筐体６は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、センサ基板１ｂの位置を決めるための第１開口部６ｂを備える。第１開口部６ｂは、筐体６のカバー部５との取付面からＺ軸の負方向に向かって凹んだ形状を有している。第１開口部６ｂの−Ｚ方向に凹んだ先には、センサ基板１ｂが載置されセンサ基板１ｂをＺ軸方向に支持する段部６ａが形成されている。

さらに、筐体６は、段部６ａの−Ｚ方向に凹んだ形状を有する第２開口部６ｃを有している。第２開口部６ｃは、Ｘ軸方向の長さが、第１開口部６ｂのＸ軸方向の長さより短い。第２開口部６ｃには、磁石３が配置され、磁石３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置決めを行うことできる。また、筐体６は、磁気シールド部４の第２側面部４ｂとの間に−Ｚ方向に伸びた凹部６ｄを有する。凹部６ｄは、段部６ａに載置されたセンサ基板１ｂから磁気センサ部１が検出した信号を外部へと出力する外部接続部１ｅを配設する通り道である。凹部６ｄは、筐体６のＹ軸方向に延在する側面の一部に形成されている。

加えて、筐体６は、磁気シールド部４を筐体６に固定するために締結部材７を締め付ける取付穴を備える。この取付穴は、筐体６のＺ軸の負方向側の面に、Ｙ軸方向に離れた２箇所に設けられている。締結部材７は例えばネジである。ここで、磁気シールド部４は、筐体６の取付穴に合わせた位置に２つの取付穴を備える。さらに、磁気シールド部４は、底面部４ｅの、筐体６の凹部６ｄに対応する位置に、穴部４ｈを備えている。この穴部４ｈを通して、外部接続部１ｅが磁気センサ装置１０の外部へと引き出されている。

図１に示すように、筐体６の第１開口部６ｂは、カバー部５が磁気抵抗効果素子１ａやワイヤ１ｃに接触しないように空間を設ける機能も有する。また、筐体６は、磁気抵抗効果素子１ａが発した熱を、磁気センサ装置１０の外部に逃がす機能も有する。筐体６は、磁界に影響を与えないように、例えばアルミニウムを含む非磁性材料であることが望ましい。筐体６は、任意の材料及び製造方法により形成され、例えば、アルミニウムを切削して形成される

図１、図２、図３に示すように、磁気センサ装置１０をＹ軸方向に見たとき、磁気シールド部４の底面部４ｅはＸ軸方向に沿って形成されている。底面部４ｅは、筐体６の底面に対向している。磁気センサ装置１０をＹ軸方向に見たとき、磁気シールド部４の第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、底面部４ｅのＸ軸方向の両端から＋Ｚ方向に立設された一対の側面部である。第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ及び底面部４ｅは、Ｙ軸方向に延在する形状を成している。

図１、図２、図３に示すように、磁気センサ装置１０をＸ軸方向に見たとき、磁気シールド部４の第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄは、底面部４ｅのＹ軸方向の両端から＋Ｚ方向に立設された一対の側面部である。第３側面部４ｃ、第４側面部４ｄ及び底面部４ｅは、Ｘ軸方向に延在する形状を成している。

図１、図２、図３において、底面部４ｅは平面形状をしている。また、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄも平面形状をしている。すなわち、磁気シールド部４は、底面部４ｅに対して＋Ｚ方向に開口している形状である。磁気シールド部４のＹ軸方向の長さは、少なくとも磁石３及びセンサ基板１ｂのＹ軸方向の長さと同一であるか、またはそれ以上の長さであることが望ましい。

磁気シールド部４の底面部４ｅと、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄとで囲われた磁気シールド部４の内部に筐体６が配置されている。磁気シールド部４は、筐体６に対して締結部材７で締結、又は、接着剤で固着して固定されている。すなわち、筐体６は、センサ基板１ｂが固定された開口箇所を除き、磁気シールド部４で覆われている。図１においては、磁気シールド部４の底面部４ｅと筐体６の−Ｚ方向の面が、締結部材７にて締結され、互いに固定されている。なお、磁気シールド部４の底面部４ｅと第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄは、別々に形成して接着剤を用いて接合してもよいし、金属製の薄板の曲げ加工やブロック材の押し出し加工により一体形成してもよい。

図１、図２、図３に示すように、磁気シールド部４は、締結部材７によって筐体６に対して固定されることで、Ｚ軸方向の位置を決めている。また、筐体６の底面に２箇所設けた取付穴と磁気シールド部４の底面部４ｅに２箇所設けた取付穴の位置をそれぞれ合わせることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置を決めている。このとき、締結部材７は、双方の取付穴に締結される。さらに、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄの貫通穴４ｉと筐体６の側面に２箇所ある取付穴を用いて磁気シールド部４と筐体６は締結される。貫通穴４ｉは、図２、図３、図６Ａにのみ図示して、他の図では省略する。

図１、図３に示すように、磁気シールド部４の長手方向の中央部近傍において、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのＺ軸方向の先端は、センサ基板１ｂの実装部１ｄが設けられた面のＺ軸の位置に等しいか、実装部１ｄの位置より＋Ｚ方向に高い。センサ基板１ｂの実装部１ｄが設けられた面は、換言すると、センサ基板１ｂのＺ軸の正方向を向いた面である。

また、磁気シールド部４の第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのＺ軸方向の先端は、少なくとも、センサ基板１ｂの実装部１ｄが設けられた面の反対側の面と同一の位置に位置する。センサ基板１ｂの実装部１ｄが設けられた面の反対側の面は、換言すると、センサ基板１ｂのＺ軸の負方向を向いた面である。磁気シールド部４の第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのＺ軸方向の先端は、センサ基板１ｂの実装部１ｄが設けられた面の反対側の面の位置よりも、＋Ｚ方向に位置することが好ましい。このとき、磁気シールド部４は、少なくともセンサ基板１ｂが磁石３に対向する面の位置から−Ｚ方向に存する部分を覆っている。

実施の形態１に係る磁気センサ装置１０の特徴を説明するために、図４及び図５を用いて説明する。図４Ａは、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０に対する比較例である磁気センサ装置６０の磁石３及び底面ヨーク部８の斜視図である。図４Ｂは、比較例である磁気センサ装置６０の斜視図であり、磁気センサ装置６０の構成を分かり易く表示するために、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６を省略している。

比較例の磁気センサ装置６０は、図４Ｂに示すように、磁気シールド部４の長手方向に沿った側面部４ｓ及び短手方向に沿った側面部４ｔの端部が、磁石３の上面と同じ高さであり、磁石３が磁気シールド部４のＸ軸方向中央部に配置されている構成を有している。この例は、磁石３の外形サイズが、幅、高さ、長さの比率が３：２：６０であり、磁石３の底面に、磁性材のヨークとして形成した底面ヨーク部８を設けている。底面ヨーク部８は、高さ以外は磁石３と同じ寸法である。高さの比率は、１：４で磁石３の方が高い。磁性材の底面ヨーク部８は、鉄、珪素鋼や磁性ステンレスなど透磁率と熱伝導率が高い材料で構成され、磁石３と一体で成型し、又は、接着剤で固定している。図４Ｂに示す磁気シールド部４は、鉄材で構成され、幅、高さ、長さの比率が８：９：８２である。磁石３と磁気シールド部４のＹ軸方向の隙間は、磁気シールド部４を構成する鉄材の厚みと同じ厚みを有している。比較例である磁気センサ装置６０の長手方向の中央部と長手方向の端部との側面部４ｓの高さは同じである。

図５Ａ，Ｂ，Ｃは、図４Ａ，Ｂに示す比較例である磁気センサ装置６０における磁石３の上に配置される磁気抵抗効果素子１ａの位置での磁束密度の分布を示したものである。図５Ａは、Ｘ軸方向の磁束密度Ｂｘである。図５Ｂは、Ｙ軸方向の磁束密度Ｂｙである。図５Ｃは、Ｚ軸方向の磁束密度Ｂｚである。図５Ａ，Ｂ，Ｃの縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）である、横軸はＹ軸方向の位置を意味しており、単位がミリメートル（ｍｍ）である。

図５Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、Ｙ軸方向の原点は、磁石３の中心とした。Ｂｘは、磁石３の両端を除き、一定の範囲内の値で、磁石３の両端の位置に近づくにつれ値が減少する。Ｂｙは、原点の近傍で、ゼロに近い値であるが、Ｙ軸方向のプラス側の端部に近づくにつれ値が増加し、マイナス側の端部に近づくにつれ値が減少する。Ｂｚは、原点の近傍で一定の範囲内の値であるが、磁石３の両端に向かうにつれ一度、値が増加した後、急激に値が減少する。磁気センサ装置６０の外部磁束に対する感度としては、Ｂｘ、Ｂｙが影響し、この場合はＢｙの影響が大きい。感度が均一な領域を長く確保するためには、図５Ｂに矢印で表示したように、Ｙ軸方向のプラスの領域ではＢｙを下げ、Ｙ軸方向のマイナスの領域ではＢｙを増加することが望ましい。

図６Ａ及び図６Ｂは、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０の斜視図である。図６Ａ、図６Ｂにおいてカバー部５は省略している。図６Ａ、図６Ｂにおいて、磁気シールド部４の開口部４ｏは、長手方向に沿った長手方向二辺と、短手方向に沿った短手方向二辺とを有する。磁気シールド部４において、長手方向二辺と短手方向二辺とが連続する部分が段差状になっており、Ｚ軸方向において、長手方向二辺の方が短手方向二辺よりも検出対象２に近い。

言い換えると、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、磁気シールド部４は、Ｚ軸方向における第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの長さのうち、最も短い部分の長さは、Ｚ軸方向における第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長さのうち、最も長い部分の長さよりも短い。

また、図６Ａに示す短手方向二辺の方が、図６Ｂに示す短手方向二辺よりも、Ｚ軸方向において検出対象２に近い。図６Ａ、図６Ｂに示す第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの高さは、いずれも第１側面部４ａ、第２側面部４ｂや磁石３の端部よりも低い。そして図６Ａに示す第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの方が、図６Ｂに示す第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄよりも高い。

図７は、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂに示す磁気センサ装置１０，６０における磁気抵抗効果素子１ａが検出する長手方向（Ｙ軸方向）の磁束密度Ｂｙの変化を示したものである。磁束密度Ｂｙの変化を示す各曲線の引き出し線の先に、当該曲線に対応する磁気センサ装置１０，６０の図番を付している。

図７の縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）、横軸の単位はミリメートル（ｍｍ）である。横軸はＹ軸方向の位置を示しており、図７はＹ軸方向の位置がマイナスの領域を拡大して表示している。Ｙ軸方向の端部の磁束密度Ｂｙは、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄの高さが低くなるにつれ、Ｙ軸の原点からの減少量が低下する。これは、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄに磁石３の磁束を引き寄せる効果が小さくなることを意味している。よって、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄの高さを低くすることは、長手方向の磁束密度Ｂｙを均一化する効果があるといえる。一方、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄの高さが低くなると、外部からの磁束をシールドする効果が小さくなるという悪影響が大きくなる。

このように、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０は、磁気シールド部４の第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの高さを、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長手方向の中央部分よりも低くした。この構成により、磁気センサ装置１０の外部からの磁界の変化が磁気センサ装置１０の性能に与える影響を低減し、かつ長手方向の端部で長手方向の磁束が小さい領域を拡大したため、異方性磁気抵抗効果素子の感度を均一にし易い。よって、磁気センサ部１の複数の検出素子（好ましくは、異方性磁気抵抗効果素子）で、安定的に同じレベルに近い出力を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０は、長手方向に延在するセンサ基板１ｂに実装した磁気抵抗効果素子１ａ及びセンサ基板１ｂの磁気抵抗効果素子１ａの反対側に備えた磁石３を備える磁気センサ部１と、磁気センサ部１を支持する筐体６と、筐体６の側面と下面を覆う磁気シールド部４と、筐体６の上方を覆うカバー部５と、を備える。磁気シールド部４は、磁気抵抗効果素子１ａから検出対象２に向かうＺ軸方向に開口部４ｏを有し、開口部４ｏは、長手方向に沿った長手方向二辺と、短手方向に沿った短手方向二辺と、を有する。磁気シールド部４において、長手方向二辺と短手方向二辺とが連続する部分が段差状になっており、Ｚ軸方向において、長手方向二辺の方が短手方向二辺よりも検出対象２に近いこととした。これにより、検出対象の搬送方向に直交する長手方向の端部で磁気センサ部１の感度が低下することを抑制し、磁気シールド効果も得ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置２０について、図８Ａ，Ｂ及び図９を用いて説明する。図中、他の実施の形態を含め、同一若しくは同等の構成には同一符号を付している。磁気センサ装置２０は、磁石３を含む磁気センサ部１、磁気シールド部４、筐体６、カバー部５を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。磁気センサ部１、筐体６、カバー部５の構成及び機能は実施の形態１と同様である。

図８Ａ、図８Ｂは、実施の形態２に係る磁気センサ装置２０の斜視図であり、磁気センサ装置２０の構成を分かり易くするため、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６を省略している。図８Ａと図８Ｂとは磁気シールド部４の一部が異なる。

図８Ａ、図８Ｂにおいて、段差部４ｘは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂに設けた段差状の部分である。換言すると、第１側面部４ａは、長手方向に延在する長方形の面から、検出対象２に対向する頂点の少なくとも一方の周囲を切り欠いた形状を有している。つまり、第１側面部４ａの検出対象２に対向する頂点に切り欠き状の段差部４ｘを有する。同じく、第２側面部４ｂも、検出対象２に対向する頂点の少なくとも一方の周囲を切り欠いた形状を有しており、段差部４ｘを有する。図８Ａ、図８Ｂにおいて、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６の図示は省略しているが、カバー部５は、段差部４ｘを覆い隠すものである。なお、この段差部４ｘは磁気シールドとしての効果が残る程度の小さい段差が望ましい。

段差部４ｘについて換言すると、磁気シールド部４は、長手方向二辺と短手方向二辺を有する開口部４ｏを備え、長手方向二辺と短手方向二辺とが連続する部分から、長手方向二辺の中央に向かう間に、Ｚ軸方向に上がる段差を有し、その段差で長手方向二辺が＋Ｚ方向に上がっている。

図８Ａ、図８Ｂに示す磁気シールド部４の第３側面部４ｃは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂとそれぞれ連続し、この連続部分のＺ軸方向における第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長さと第３側面部４ｃの長さとが、同じである。図８Ａ、図８Ｂでは見えない位置にあるが、磁気シールド部４の第４側面部４ｄは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂとそれぞれ連続し、この連続部分のＺ軸方向における第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長さと第４側面部４ｄの長さとが、同じである。

図８Ａ、図８Ｂに示す磁気センサ装置２０は、第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの高さを磁石３の上端よりも低く、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの中央部の高さは磁石３の上端と同じ高さである。さらに、第１側面部４ａ又は第２側面部４ｂの長手方向の端部の高さのみ磁石３の上端よりも低く、第３側面部４ｃ又は第４側面部４ｄの高さと同じである。図８Ａに示す第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの端部の低い部分のＹ軸方向の長さを１としたとき、図８Ｂに示す第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの端部の低い部分のＹ軸方向の長さは２である。

図９は、図８Ａ、図８Ｂ及び図６Ａに示す磁気センサ装置１０，２０における磁石３の上に配置される磁気抵抗効果素子１ａの位置での、Ｙ軸方向の磁束密度Ｂｙの分布を示したものである。つまり、図９は、３条件で磁気抵抗効果素子１ａの位置でのＹ軸方向の磁束密度Ｂｙを比較したものである。磁束密度Ｂｙの変化を示す各曲線の引き出し線の先に、当該曲線に対応する磁気センサ装置１０，２０の図番を付している。

図９の縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）、横軸の単位はミリメートル（ｍｍ）である。横軸はＹ軸方向の位置を示しており、図９はＹ軸方向の位置がマイナスの領域を拡大して表示している。

図９に示すように、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのＹ軸方向の端部の磁束密度Ｂｙは、段差部４ｘのＹ軸方向の長さが長くなるにつれてゼロに近づく。すなわち、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長手方向の端部に磁石３の磁束を引き寄せる効果が小さくなることを意味している。つまり、段差部４ｘのＹ軸方向の長さを長くすることは、長手方向の磁束密度Ｂｙを均一化する効果がより高い。換言すると、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、長手方向における磁石３の磁束を引き寄せる割合が、段差部４ｘよりも、段差部４ｘ以外の部分の方が大きいといえる。これにより、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向の広い範囲で感度が均一な磁気センサ装置２０が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置２０の磁気シールド部４は、長手方向に延在する第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、短手方向に存する第３側面部４ｃ、第４側面部４ｄを備え、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂの検出対象２に近い辺の長手方向の端部に段差部４ｘを設ける事とした。これにより、端部へ向かったときのＹ軸方向の磁束密度Ｂｙの変化を抑制することができ、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向の広い範囲で感度を均一に保つことが可能になる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置３０について、図１０及び図１１を用いて説明する。図中、他の実施の形態を含め、同一若しくは同等の構成には同一符号を付している。本実施の形態においても、磁気センサ装置３０は、磁石３を含む磁気センサ部１、磁気シールド部４、筐体６、カバー部５を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。磁気センサ部１、筐体６、カバー部５の構成及び機能は実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態３に係る磁気センサ装置３０の斜視図であり、磁気センサ装置３０の構成を分かり易くするため、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６を省略している。実施の形態１、２とは磁気シールド部４の一部が異なる。図１０において、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、長手方向に延在する長方形の面の、検出対象２に向かう頂点の少なくとも一方に切り欠き状のテーパ部４ｙを有する。カバー部５は、テーパ部４ｙを覆い隠している。

図１０に示す磁気シールド部４の第３側面部４ｃは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂとそれぞれ連続し、この連続部分のＺ軸方向における第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長さと第３側面部４ｃの長さとが、同じである。図１０では見えない位置にあるが、磁気シールド部４の第４側面部４ｄも同様に、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂとそれぞれ連続し、この連続部分のＺ軸方向における第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長さと第４側面部４ｄの長さとが、同じである。実施の形態２の図８Ａ、図８Ｂに示す磁気シールド部４との違いは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの端部が段差部４ｘではなく、テーパ部４ｙを有していることである。つまり、本実施の形態に係る磁気センサ装置３０は、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長手方向の最端部の高さが低く、中央部に行くにしたがい中央部と同じ高さになる斜め形状（テーパ形状）を有している。

図１０に示すように第３側面部４ｃ及び第４側面部４ｄの高さは磁石３の上端よりも低く、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長手方向の中央部の高さは磁石３の上端と同じ高さである。さらに、第１側面部４ａ又は第２側面部４ｂの長手方向の端部に近づくにつれ、Ｚ軸方向の高さを徐々に下げて、端部では磁石３の上端よりも低くなっている。

図１１は、実施の形態１及び３に係る磁気センサ装置１０，３０において、磁石３の上に配置される磁気抵抗効果素子１ａの位置でのＹ軸方向の磁束密度Ｂｙの分布を示したものである。図１１は、本実施の形態の磁気センサ装置３０について、異なる３条件で磁気抵抗効果素子１ａの位置での長手方向の磁束密度Ｂｙを比較している。磁束密度Ｂｙの変化を示す各曲線の引き出し線の先に、当該曲線に対応する磁気センサ装置１０の図番（図６Ａ）及び３条件に対応する符号（Ｔ−１）（Ｔ−２）（Ｔ−３）を付している。

図１１の縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）、横軸の単位はミリメートル（ｍｍ）である。横軸はＹ軸方向の位置を示しており、図９はＹ軸方向の位置がマイナスの領域を拡大して表示している。

図１１において、（Ｔ−１）、（Ｔ−２）、（Ｔ−３）の条件は次のとおりである。（Ｔ−１）の、テーパ状（斜め状）の部分であるテーパ部４ｙの長さを１としたとき、（Ｔ−２）のテーパ部４ｙの長さが１．１６、（Ｔ−３）のテーパ部４ｙの長さが１．３となる条件である。長手方向の端部の磁束密度Ｂｙは、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのテーパ部４ｙの長さが長くなるにつれてプラス側に変化する。すなわち、テーパ部４ｙの長さを長くすることにより、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂの長手方向の端部に磁石３の磁束を引き寄せる効果が小さくなることを意味しており、長手方向の磁束密度Ｂｙを均一化する効果がより高い。換言すると、第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂは、長手方向における磁石３の磁束を引き寄せる割合が、テーパ部４ｙよりも、テーパ部４ｙ以外の部分の方が大きいといえる。

これにより、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ位置での磁石長手方向の広い範囲で感度が均一な磁気センサ装置３０が得られる。但し、（Ｔ−２）の条件は、長手方向の磁束密度Ｂｙがゼロに近い一定範囲内の領域を長くする目的には好適であり、（Ｔ−３）の条件は過剰な補正となる。第１側面部４ａ及び第２側面部４ｂのテーパ部４ｙは、中央部分まで延伸させる必要はなく、磁石３の磁力、搬送路の幅を含む条件に応じて最適な長さを決定するのが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置３０の磁気シールド部４は、長手方向に延在する第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、短手方向に存する第３側面部４ｃ、第４側面部４ｄを備え、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂの磁気センサ部１に近い辺の長手方向の端部にテーパ部４ｙを設ける事とした。これにより、端部へ向かったときのＹ軸方向の磁束密度Ｂｙの変化を抑制することができ、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向の広い範囲で感度が均一に保つことが可能になる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置４０について、図１２Ａ，Ｂ及び図１３を用いて説明する。図中、他の実施の形態を含め、同一若しくは同等の構成には同一符号を付している。本実施の形態においても、磁気センサ装置４０は、磁石３’を含む磁気センサ部１、磁気シールド部４、筐体６、カバー部５を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。磁気センサ部１、筐体６、カバー部５の構成及び機能は実施の形態１と同様である。

図１２Ａは、実施の形態４に係る磁気センサ装置４０の斜視図であり、磁気センサ装置４０の構成を分かり易くするため、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６を省略している。図１２Ｂは、実施の形態４に係る磁気センサ装置４０の磁石３’及び底面ヨーク部８の−Ｙ方向の端部付近の斜視図である。本実施の形態は、実施の形態１−３とは磁石３’の構成が異なる。

図１２Ｂにおいて、磁石３’は、長手方向の端部におけるＺ軸方向の厚みである磁石厚みを、長手方向の端部以外の部分よりも厚くするために付した部分である磁石３ｅを有する。実施の形態４に係る磁気センサ装置４０は、磁石３ｅ以外は、実施の形態３に係る磁気センサ装置３０と同じ構成である。

実施の形態１から実施の形態３に係る磁気センサ装置１０，２０，３０では、磁石３を直方体とし、磁石の下面に底面ヨーク部８を設けていた。一方、実施の形態４に係る磁気センサ装置４０は、例として、磁石３’の長手方向の端部におけるＺ軸方向の厚みが、磁石３’の長手方向の端部以外の部分よりも厚く、その部分の底面には底面ヨーク部８を形成していない。換言すると、底面ヨーク部８は、磁石３’の長手方向の端部以外の部分に形成されている。なお、磁石３と磁石３ｅとは、別部材としてもよいし、磁石３と磁石３ｅを一体で成型してもよい。

図１３は、本実施の形態に係る磁気センサ装置４０における長手方向の磁束密度の分布を示したグラフである。図１３において、磁束密度Ｂｙの変化を示す各曲線の引き出し線の先に、当該曲線に対応する磁気センサ装置１０，３０，４０の図番（図６Ａ，図１０，図１２Ａ）を付している。図１０に示した実施の形態３に係る磁気センサ装置３０の条件は（Ｔ−１）である。

図１３の縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）、横軸の単位はミリメートル（ｍｍ）である。横軸はＹ軸方向の位置を示しており、図１３はＹ軸方向の位置がマイナスの領域を拡大して表示している。

長手方向の端部の磁束密度Ｂｙは、比較例として記載した図６Ａに示す磁気センサ装置１０や、図１０に示す磁気センサ装置３０の場合よりも、さらに、Ｙ軸方向の磁束密度Ｂｙがゼロに近い領域が拡大していることが分かる。よって、磁石３ｅを備えることにより、さらに外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁石３’の長手方向の広い範囲で感度が均一な磁気センサ装置４０が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置４０の磁石３’は、長手方向の端部におけるＺ軸方向の厚みである磁石厚みを、長手方向の端部以外の部分よりも厚くするために付した部分である磁石３ｅを有する。これにより、端部へ向かったときのＹ軸方向の磁束密度Ｂｙの低下をさらに抑制することができ、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向のより広い範囲で感度を均一に保つことが可能になる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置５０について、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１５を用いて説明する。図中、他の実施の形態を含め、同一若しくは同等の構成には同一符号を付している。本実施の形態においても、磁気センサ装置５０は、磁石３”を含む磁気センサ部１、磁気シールド部４、筐体６、カバー部５を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。磁気センサ部１、筐体６、カバー部５の構成及び機能は実施の形態１と同様である。

図１４Ａは、実施の形態５に係る磁気センサ装置５０の斜視図であり、磁気センサ装置５０の構成を分かり易くするため、磁気センサ部１、カバー部５、筐体６を省略している。図１４Ｂは、実施の形態５に係る磁気センサ装置５０の磁石３”及び底面ヨーク部８の斜視図である。本実施の形態は、実施の形態１−４とは磁石３”の構成が異なる。

図１４Ｂにおいて、図１２Ｂと同様に、磁石３”は、長手方向の端部におけるＺ軸方向の厚みである磁石厚みを、長手方向の端部以外の部分よりも厚くするために付した部分である磁石３ｅ，３ｆを有する。本実施の形態では、長手方向の両端の磁石３ｅと磁石３ｆとで厚みが異なる。換言すると、磁石厚み（磁石３及び磁石３ｅ，３ｆの全体の厚み）は、長手方向の端部のうち、一方と他方とでＺ軸方向の長さが異なる。実施の形態５に係る磁気センサ装置５０は、厚みが異なる磁石３ｅ，３ｆ以外は、実施の形態３に係る磁気センサ装置３０と同じ構成である。

実施の形態５に係る磁気センサ装置５０は、実施の形態４に係る磁気センサ装置４０と同じく、磁石３”の長手方向の端部におけるＺ軸方向の磁石厚みが、磁石３”の長手方向の端部以外の部分よりも厚く、その部分の底面には、底面ヨーク部８を形成していない。換言すると、底面ヨーク部８は、磁石３”の長手方向の端部以外の部分に形成されている。磁石３ｅ，３ｆの厚みに関しては、例えば、第４側面部４ｄ寄りである＋Ｙ方向の端部における磁石３ｅの厚みを１としたとき、第３側面部４ｃ寄りである−Ｙ方向の端部における磁石３ｆの厚みが１．１８である。なお、磁石３と厚みが異なる二箇所の磁石３ｅ，３ｆとは、別部材としてもよいし、磁石３と厚みが異なる二箇所の磁石３ｅ，３ｆを一体で成型してもよい。

図１５は、本実施の形態に係る磁気センサ装置５０における長手方向の磁束密度の分布を示したグラフである。図１５の縦軸の単位はテスラ（ｔｅｓｌａ：Ｔ）、横軸はＹ軸方向の位置を示しており、単位はミリメートル（ｍｍ）である。

−Ｙ方向の端部では磁石の厚みが厚い領域の長さが長いため（厚み１．１８）、磁束密度Ｂｙは、−Ｙ方向の磁束をプラス方向に押し戻す効果が高い。長手方向の＋Ｙ方向の端部では磁石の厚みが厚い領域の長さが短いため（厚み１）、磁束密度Ｂｙは、−Ｙ方向の磁束をプラス方向に押し戻す効果が弱い。これにより、本実施の形態に係る磁気センサ装置５０は、長手方向の磁束密度Ｂｙをゼロ近傍に維持しつつ、全体として磁界がプラス寄りの状態が好ましい場合に好適であるといえる。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置５０の磁石３”は、長手方向の両端におけるＺ軸方向の厚みである磁石厚みを、長手方向の両端以外の部分よりも厚くするために付した部分である磁石３ｅ，３ｆを有する。これにより、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向の両端に近い範囲でも感度を保つことが可能になる。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る磁気センサ装置１０について図２を用いて説明する。本実施の形態においても、磁気センサ装置１０は、磁石３を含む磁気センサ部１、磁気シールド部４、筐体６、カバー部５を備え、磁気センサ部１が検出対象２の磁気成分を検出する装置である。磁気センサ部１、筐体６、カバー部５の構成及び機能は実施の形態１と同様である。本実施の形態に係る磁気センサ装置１０は、補助側面部４１及び補助側面部４２を備えている。つまり、磁気センサ部１は、磁気シールド部４、カバー部５と、補助側面部４１及び補助側面部４２によって囲われた空間の内部に形成される。図２において、補助側面部４１は、第３側面部４ｃと連続して側面部を形成している。補助側面部４１と第３側面部４ｃとで一体的に第３側面部４ｃとしてもよい。補助側面部４１は、磁気センサ部１又はカバー部５の長手方向の端部近くに形成されたものである。

図２において、補助側面部４２に関して一部見えない状態ではあるが、補助側面部４１と同様に、補助側面部４２は、第４側面部４ｄと連続して側面部を形成している。補助側面部４２と第４側面部４ｄとで一体的に第４側面部４ｄとしてもよい。補助側面部４２は、磁気センサ部１又はカバー部５の長手方向の端部近くに形成されたものである。

実施の形態６に係る磁気センサ装置１０は、補助側面部４１及び補助側面部４２を有することで、実施の形態１から実施の形態５に係る磁気センサ装置１０，２０，３０，４０，５０が奏する作用・効果に加え、磁気シールド部４とカバー部５との隙間が生じにくいという効果がある。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０は、第３側面部４ｃと連続して又は一体的に、磁気センサ部１又はカバー部５の端部近くに補助側面部４１を備え、第４側面部４ｄと連続して又は一体的に、磁気センサ部１又はカバー部５の端部近くに補助側面部４２を備えることとした。これにより、外部からの磁束の影響を防止しつつ、磁気センサ部１の長手方向の両端に近い範囲でも感度を均一に保ち、磁気シールド部４とカバー部５との隙間を有さない磁気センサ装置１０を得ることができる。

なお、実施の形態２から実施の形態６に係る磁気センサ装置２０，３０，４０，５０は、図１６に示すように、短手方向（＋Ｘ方向）に第１側面部４ａを平面視したとき、第１側面部４ａの検出対象２に近い長手方向に沿った端部のうち、段差部４ｘ又はテーパ部４ｙ以外の中央寄りの部分Ｋにおいて、第１側面部４ａと磁石３とが重なっている。図１６は、第１側面部４ａを短手方向に平面視した図であり、テーパ部４ｙを有する場合の図である。同じく、短手方向（−Ｘ方向）に第２側面部４ｂを平面視したとき、第２側面部４ｂの検出対象２に近い長手方向に沿った端部のうち、段差部４ｘ又はテーパ部４ｙ以外の中央寄りの部分Ｋにおいて、第２側面部４ｂと磁石３とが重なっている。

換言すると、短手方向に第１側面部４ａを平面視したとき、第１側面部４ａの検出対象２に近い長手方向に沿った端部のうち、段差部４ｘ又はテーパ部４ｙの部分は、第１側面部４ａと磁石３とが重なっていない。また、短手方向に第２側面部４ｂを平面視したとき、第２側面部４ｂの検出対象２に近い長手方向に沿った端部のうち、段差部４ｘ又はテーパ部４ｙの部分は、第２側面部４ｂと磁石３とが重なっていないといえる。

さらに、実施の形態２から実施の形態６に係る磁気センサ装置２０，３０，４０，５０は、図１６に示すように、短手方向（＋Ｘ方向）に第１側面部４ａを平面視したとき、テーパ部４ｙとテーパ部４ｙとで挟まれた第１側面部４ａの長辺と、磁石３の上面（＋Ｚ方向の上面）とが一致していなくてもよい。短手方向（−Ｘ方向）に第２側面部４ｂを平面視したときも同様のことが言える。以下、図１７、１８の説明においても同様である。

図１７に示すように、磁気センサ装置２０，３０，４０，５０を短手方向（＋Ｘ方向）に第１側面部４ａを平面視したとき、テーパ部４ｙとテーパ部４ｙとで挟まれた第１側面部４ａの長辺よりも、磁石３の上面（＋Ｚ方向の上面）が低い位置にあってもよい。

また、図１８に示すように、磁気センサ装置２０，３０，４０，５０を短手方向（＋Ｘ方向）に第１側面部４ａを平面視したとき、テーパ部４ｙとテーパ部４ｙとで挟まれた第１側面部４ａの長辺よりも、磁石３の上面（＋Ｚ方向の上面）が高い位置にあってもよい。

なお、図１７及び図１８においても、図１６を用いて説明したものと同様に、短手方向（＋Ｘ方向）に第１側面部４ａを平面視したとき、第１側面部４ａの検出対象２に近い長手方向に沿った端部のうち、段差部４ｘ又はテーパ部４ｙの部分は、第１側面部４ａと磁石３とが重なっていない。図１８では、テーパ部４ｙとテーパ部４ｙとで挟まれた第１側面部４ａの長辺でも、第１側面部４ａと磁石３とが重なっていないが、Ｚ方向の長さにおいて、テーパ部４ｙの部分の方が磁石３の側面を覗かせている部分が長い。

このように本発明は、長手方向に延在する磁石及び磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ部と、磁気センサ部を支持又は収納する磁気シールド部と、磁気センサ部と検出対象との間に配置され、磁気シールド部を覆うカバー部と備え、磁気シールド部は、磁気抵抗効果素子から検出対象の搬送路に向かう方向に開口部を有し、開口部は、長手方向に沿った長手方向二辺と、短手方向に沿った短手方向二辺から構成されており、長手方向二辺の方が短手方向二辺よりも検出対象に近いこととした。これにより、検出対象の搬送方向に直交する長手方向の端部で磁気センサ部の感度が低下することを抑制し、磁気シールド効果も得ることができる。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１７年７月１９日に出願された、日本国特許出願特願２０１７−１３９６５２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１７−１３９６５２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ 磁気センサ部、１ａ 磁気抵抗効果素子、１ｂ センサ基板、１ｃ ワイヤ、１ｄ 実装部、１ｅ 外部接続部、２ 検出対象、３，３’，３” 磁石、３ｅ，３ｆ 磁石、４ 磁気シールド部、４ａ 第１側面部、４ｂ 第２側面部、４ｃ 第３側面部、４ｄ 第４側面部、４ｅ 底面部、４ｈ 穴部、４ｉ 貫通穴、４ｏ 開口部、４ｓ 側面部、４ｔ 側面部、４ｘ 段差部、４ｙ テーパ部、５ カバー部、５ａ テーパ部、５ｂ 搬送面部、６ 筐体、６ａ 段部、６ｂ 第１開口部、６ｃ 第２開口部、６ｄ 凹部、７ 締結部材、８ 底面ヨーク部、１０，２０，３０，４０，５０，６０ 磁気センサ装置、４１ 補助側面部、４２ 補助側面部。

Claims (13)

1. 検出対象の磁気成分を検出するセンサであって、
   長手方向に延在した棒状の磁石と、前記磁石と前記検出対象との間に位置する磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ部と、
   前記検出対象と対向する前記磁気センサ部の面の少なくとも一部を除き、前記磁気センサ部と対向する対向面を有し、前記対向面が、前記磁石の前記長手方向に延在して前記磁石を挟んで対向する第１側面部及び第２側面部、前記長手方向と交差する短手方向に延在して前記磁石を挟んで対向する第３側面部及び第４側面部、前記磁気センサ部に対して前記検出対象と反対側で前記長手方向に延在する底面部を含み、前記磁気センサ部を支持又は収納する磁気シールド部と、
   前記磁気センサ部と前記検出対象との間に配置され、前記磁気シールド部を覆うカバー部と、を備え、
   前記磁気シールド部は、前記底面部から前記カバー部へ向かう方向であり、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向における前記第３側面部及び前記第４側面部の長さは、前記直交方向における前記第１側面部及び前記第２側面部の長さのうち、最も長い部分の長さよりも短く、
   前記第３側面部及び前記第４側面部は、前記第１側面部及び前記第２側面部とそれぞれ連続し、この連続部分の前記直交方向における前記第１側面部及び前記第２側面部の長さと前記第３側面部及び前記第４側面部の長さとが、同じである、
   磁気センサ装置。
2. 前記第１側面部又は前記第２側面部の前記直交方向における長さが最も短い部分は、前記第３側面部又は前記第４側面部との連続部分である、
   請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 前記第１側面部又は前記第２側面部は、前記長手方向に延在する長方形の面に、前記検出対象に向かう頂点の少なくとも一方に段差部又はテーパ部を形成した、
   請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ装置。
4. 前記第１側面部又は前記第２側面部は、前記長手方向における前記磁石の磁束を引き寄せる割合が、前記段差部又は前記テーパ部よりも、前記段差部以外又は前記テーパ部以外の部分の方が大きい、
   請求項３に記載の磁気センサ装置。
5. 前記短手方向に前記第１側面部を平面視したとき、前記第１側面部の前記検出対象に近い長手方向に沿った端部のうち、前記段差部又は前記テーパ部の部分以外は、前記第１側面部と前記磁石とが重なっている、
   請求項３又は請求項４に記載の磁気センサ装置。
6. 前記カバー部は、前記段差部又は前記テーパ部を覆い隠す、
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
7. 前記第３側面部と前記カバー部との間に補助側面部が配置され、前記補助側面部は、前記磁気センサ部又は前記カバー部の前記長手方向の端部に形成されている、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
8. 前記磁気センサ部は、前記磁気シールド部、前記カバー部及び前記補助側面部によって囲われた空間の内部に位置する、
   請求項７に記載の磁気センサ装置。
9. 検出対象の磁気成分を検出するセンサであって、
   長手方向に延在した棒状の磁石と、前記磁石と前記検出対象との間に位置する磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ部と、
   前記検出対象に対向する開口部を有し、前記磁気センサ部を支持又は収納する箱型の磁気シールド部と、
   前記磁気センサ部と前記検出対象との間に配置され、前記磁気シールド部を覆うカバー部と、を備え、
   前記磁気シールド部の開口部は、前記磁石の前記長手方向に沿った長手方向二辺と、前記長手方向と交差する短手方向に沿った短手方向二辺から構成され、
   前記長手方向二辺と前記短手方向二辺とが連続する部分が、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向において段差状になっており、前記長手方向二辺の方が前記短手方向二辺よりも前記検出対象の側に近く、
   前記直交方向における前記短手方向二辺の高さは、前記磁石における前記検出対象と対向する面と反対の面よりも高い、
   磁気センサ装置。
10. 検出対象の磁気成分を検出するセンサであって、
    長手方向に延在した棒状の磁石と、前記磁石と前記検出対象との間に位置する磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ部と、
    前記検出対象に対向する開口部を有し、前記磁気センサ部を支持又は収納する箱型の磁気シールド部と、
    前記磁気センサ部と前記検出対象との間に配置され、前記磁気シールド部を覆うカバー部と、を備え、
    前記磁気シールド部の開口部は、前記磁石の前記長手方向に沿った長手方向二辺と、前記長手方向と交差する短手方向に沿った短手方向二辺から構成され、
    前記長手方向二辺と前記短手方向二辺とが連続する部分から、前記長手方向二辺の中央に向かうにつれ、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向において段差状又はテーパ状に、前記長手方向二辺が前記検出対象に近づいていく、
    磁気センサ装置。
11. 前記長手方向二辺は、前記長手方向における前記磁石の磁束を引き寄せる割合が、前記長手方向における端部よりも、前記長手方向における前記端部から離れた部分の方が大きい、
    請求項９又は請求項１０に記載の磁気センサ装置。
12. 前記磁石は、前記長手方向の端部における前記直交方向の厚みである磁石厚みが、前記長手方向の前記端部以外の部分よりも厚い、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
13. 前記磁石厚みは、前記長手方向の前記端部のうち、一方と他方で前記直交方向の厚みが異なる、
    請求項１２に記載の磁気センサ装置。

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