JPH06231336A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分解能の磁気センサ装置を提供する。 【構成】 筐体４の走行空間５を挟んで下側に永久磁石
１を、上側に磁性体ヨーク10を対向配置する。永久磁石
１の対向磁極面は同一磁極に形成する。磁性体ヨーク10
の対向面側には分圧回路を構成する磁気抵抗素子２ａ，
２ｂを配設する。磁性体ヨーク10の対向面11に凹溝13を
形成する。永久磁石１から出る磁界は磁性体ヨーク10の
磁極14ａ，14ｂに集束して入り込み、この磁束の集束領
域に磁気抵抗素子２ａ，２ｂを配置することで、被検出
体３の検出分解能を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙幣上に設置された紙
幣識別用の微小磁性体や、ＩＤカード等の紙葉状媒体に
設置されたコードや信号等の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。

【０００２】

【従来の技術】紙幣や磁気カード等に磁性体によって設
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８の（ａ）に示すように、永
久磁石１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９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、分圧
回路とし、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たものである。

【０００３】この磁気センサ装置は被検出体３の走行経
路上（走行空間）に設置され、磁性体が設置されている
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２
ａ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８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２
ｂ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時系列信号が得られ
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の磁気センサ装置の如く、被検出体３を走行経路に沿っ
て搬送する方式のものは、被検出体３と磁気抵抗素子２
ａ，２ｂとの隙間間隔を一定に保持するのが非常に困難
である。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、前記隙間間隔が変動する
と、被検出体３を横切るバイアス磁界の幅が変動する結
果、被検出体が連続して走行すると、磁気センサ装置の
出力波形が乱れ、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。

【０００５】本出願人は、前記隙間間隔の変動に起因す
る分解能の低下を防止するものとして、図６に示すよう
な磁気センサ装置を特許出願によって提案している。こ
の提案装置は、筐体４の上下中間部に被検出体３の走行
空間５を設け、この走行空間の下側の筐体４内には、永
久磁石１を配設し、この永久磁石１の上面には必要に応
じサブストレート（図示せず）を介して分圧回路を形成
している磁気抵抗素子２ａ，２ｂを配置し、磁気抵抗素
子２ａ，２ｂの上面を走行空間５に臨ませている。

【０００６】走行空間５の上側の筐体４内には、形状磁
気異方性板６を立設状に配置し、形状磁気異方性板６の
底面を磁気抵抗素子２ａ，２ｂ間に対向させている。

【０００７】このように、形状磁気異方性板６を配置す
ることにより、永久磁石１から出るバイアス磁界は形状
磁気異方性板６に集中して、磁気抵抗素子２ａ，２ｂ間
に、永久磁石１から形状磁気異方性板６に向かう磁界に
よって磁気障壁を作り出し、走行空間５を通る被検出体
３と磁気抵抗素子２ａ，２ｂとの隙間間隔の変動が生じ
ても、被検出体３を横切る磁界の幅が変動しないように
して分解能の低下を来さないようにしようとするもので
ある。

【０００８】しかしながら、図７に示すように、永久磁
石１から形状磁気異方性板６に向かう磁界は、必ずしも
形状磁気異方性板６の底面に集中するとは限らず、永久
磁石１から出た磁界が外側に膨らんで分散形（発散形）
になった後、形状磁気異方性板６の両側面Ｇ，Ｈに入り
込むものが生じ、このときの分解能は、被検出体３の走
行通路７を磁界８，９が横切るＥＦの幅によって定ま
る。この形状磁気異方性板６の両側面に入り込む分散形
の磁界が生じると、分解能を定めるＥＦの幅が大きくな
り、期待したほど分解能の改善が図れないという問題が
ある。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、バイアス磁界の分散による
分解能の低下を防止し、より一層の分解能の向上を図る
ことができる磁気センサ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
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、被検出体の走行空間を挟んで
永久磁石と磁性体ヨークとが対向配置され、永久磁石に
対向する磁性体ヨークの対向面に近接させて感磁性素子
が配設され、永久磁石から走行空間を介して感磁性素子
にバイアス磁界が付与されていることを特徴として構成
されており、また、前記磁性体ヨークは軟磁性材料によ
って形成されていること、磁性体ヨークに近接配置され
る複数の感磁性素子は１個以上の分圧回路を構成してお
り、磁性体ヨークと永久磁石の各対向面の少なくとも一
方には、各分圧回路の感磁性素子間と各分圧回路のチャ
ンネル間の少なくとも一方の間に磁気的障壁を作り出す
凹溝が形成されていること、前記磁性体ヨークに対向す
る永久磁石の面の磁極は全て同一極性の磁極によって構
成されていることもそれぞれ本発明の特徴的な構成とさ
れている。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明において、永久磁石から出る
バイアス磁界は走行空間を走行する被検出体を通った
後、磁性体ヨークに集束して入り込む。本発明では、感
磁性素子が永久磁石に対向する磁性体ヨークの対向面に
近接配置されているので、感磁性素子に集束された磁界
が入り込むこととなる。この感磁性素子に入り込む磁界
は被検出体の走行通路を前後に狭い幅で横切るので、検
出の分解能が十分に高められる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例および提
案例と同一の部分には同一符号を付し、その重複説明は
省略する。図１には本発明に係る磁気センサ装置の第１
の実施例が示されている。この実施例も、前記提案例と
同様に、筐体４の上下中間部分に走行空間５を形成し、
この走行空間５の下側の筐体４内に永久磁石１を配設し
ている。

【００１３】本実施例が前記提案例と異なる特徴的なこ
とは、走行通路７の上側の筐体４内に磁性体ヨーク10を
配設し、この磁性体ヨーク10に近接させて、感磁性素子
としての磁気抵抗素子２ａ，２ｂを配設したとである。

【００１４】磁性体ヨーク10はパーマロイ、純鉄、珪素
鋼板等で代表される一連の軟磁性材料を用いて作製さ
れ、縦ａと横ｂよりも高さｈを長くして磁気的に形状異
方性をもつ形態に形成されており、この磁性体ヨーク10
が永久磁石１に対向する対向面11には、必要に応じ非磁
性体のスペーサ12を介して磁気抵抗素子２ａ，２ｂがサ
ブストレート16上に配設されており、この磁気抵抗素子
２ａ，２ｂは互いに直列に接続されて分圧回路を構成し
ている。なお、磁気抵抗素子２ａ，２ｂはＩｎＳｂ，Ｉ
ｎＡｓ，ＧａＡｓ等の適宜の半導体材料を用いて構成さ
れている。

【００１５】磁性体ヨーク10の対向面11には、磁気抵抗
素子２ａ，２ｂの境界位置に凹溝13が形成されている。
この実施例では永久磁石１の上面はＮ極に着磁されてお
り、この永久磁石１から磁性体ヨーク10側に磁界が発せ
られることで、凹溝13により区画された磁性体ヨーク10
の両対向面14ａ，14ｂは共にＳ極の極性を持つ構成とな
っている。

【００１６】この実施例は上記のように構成されてお
り、次にその作用を説明する。図１に示すように、被検
出体３が走行通路７に沿って走行空間５を通過すると
き、被検出体３に設置したコード配列の磁性体の１つが
磁気抵抗素子２ａの下を通過するときに、図８の（ｂ）
に示すように、上側に凸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
等の読み取り検出が行われる。この実施例では、永久磁
石１のＮ極磁極面から磁性体ヨーク10に磁界が放射され
ることで、磁性体ヨーク10の凹溝13を挟んでその両側の
面はＳ極の磁極面14ａ，14ｂとなり、図２に示すよう
に、磁極面14ａ，14ｂの反発磁界によって、凹溝13の領
域で磁気障壁が作り出され、これにより、永久磁石１側
から磁気抵抗素子２ａ側を通る磁界と磁気抵抗素子２ｂ
側を通る磁界との干渉が防止されて、両磁気抵抗素子２
ａ，２ｂ間のクロストークが阻止される。

【００１７】また、磁気抵抗素子２ａ，２ｂは磁性体ヨ
ーク10側に配置されるので、前記図７の場合に当てはめ
ると、磁気抵抗素子２ａ，２ｂを形状磁気異方性板６の
底面近傍の直線Ｃ部分に配置したことと等価となり、磁
気抵抗素子２ａ，２ｂを通って磁性体ヨーク10に入り込
む磁界が走行通路７を左右両側で横切るＪＫの幅は狭い
ものとなり、分解能が大幅に改善されることとなる。

【００１８】図３には本発明の第２の実施例が示されて
いる。この実施例は、磁気抵抗素子２ａ，２ｂ間の位
置、つまり、磁性体ヨーク10の凹溝13に対向する永久磁
石１の面に凹溝14を設けたものであり、それ以外の構成
は前記第１の実施例と同様である。

【００１９】永久磁石１側に凹溝14を設けることで、図
４に示すように、永久磁石１の磁極15ａの磁界と磁極15
ｂの磁界とによって凹溝14の部分に磁気障壁が作り出さ
れ、これにより、磁極15ａ，15ｂから出る磁界が互いに
干渉することなく、磁性体ヨーク10側の対応する磁極面
14ａ，14ｂに入り込むので、前記凹溝14の磁気障壁によ
る効果と相俟って、磁気抵抗素子２ａ，２ｂ間のクロス
トークをより完璧に防止することができる。

【００２０】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では一対の、つまり、１チャンネルの磁気抵
抗素子２ａ，２ｂを磁性体ヨーク10に近接配置したが、
複数対の磁気抵抗素子、つまり、複数チャンネルの磁気
抵抗素子２ａ，２ｂを配設するようにしてもよい。この
場合には、図５に示すように、磁性体ヨーク10の端面に
複数の溝13を設け、各溝の部分で、磁気障壁を作り出
し、各チャンネルの分圧回路の磁気抵抗素子２ａ，２ｂ
間のクロストークの防止と、各チャンネル間のクロスト
ーク（一方側チャンネルの磁気抵抗素子２ａ，２ｂと他
方側チャンネルの磁気抵抗素子２ａ，２ｂ間のクロスト
ーク）を防止するように構成することができる。

【００２１】さらに、この場合には、永久磁石１側の対
向面にも同様に各分圧回路の磁気抵抗素子２ａ，２ｂの
間や各分圧回路のチャンネル間に複数の溝17を設けるこ
とにより、永久磁石１に複数の同一磁性の独立磁極15が
形成され、さらに、溝17の領域に磁気障壁が作り出され
ることで、同一極性の独立の磁極15から磁性体ヨーク10
側に向けて放出される磁界は磁気障壁によって互いに干
渉することなく磁性体ヨーク10側の対応する磁極14に向
けて放出されるので、分圧回路の各磁気抵抗素子２ａ，
２ｂ間のクロストークと、各チャンネル間のクロストー
クをより確実に防止することができ、分解能の高い、高
精度の磁気センサ装置の提供が可能となる。

【００２２】前記図５に示すように、磁性体ヨーク10や
永久磁石１に磁気障壁を作り出す溝13，17を設ける場合
には、この溝13，17に合成樹脂等を充填して溝部の機械
的強度を高めるようにすればより好適なものとなる。

【００２３】また、上記各実施例では、感磁素子として
磁気抵抗素止を用いたが、ホール素止等の他の感磁素子
を用いてもよい。

【００２４】さらに、上記各実施例では、磁気抵抗素止
２ａ，２ｂをスペーサ12を介して磁性体ヨーク10の対向
面11に設けたが、スペーサ12を省略して磁気抵抗素止２
ａ，２ｂを直接磁性体ヨーク10の対向面11に配設しても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、永久磁石に対向配置した磁性
体ヨークに近接させて、感磁性素子を配設したものであ
るから、永久磁石から出る磁界が磁性体ヨークに集束す
る位置に感磁性素子が設けられることとなり、これによ
り、永久磁石から出る分散磁界を集束させて感磁性素子
に導入できる。この感磁性素子に導入される集束磁界は
被検出体の走行通路を狭い幅で横切ることとなるので、
被検出体の検出分解能を格段に高めることができる。

【００２６】また、磁性体ヨークを軟磁性材料によって
構成することで、磁界の集束効果が非常に優れたものと
なり、超高分解能の達成が可能となる。

【００２７】さらに、磁性体ヨークと永久磁石の対向面
の少なくとも一方側に感磁性素子間や感磁性素子の各チ
ャンネルの間の位置に溝を設けることにより、この溝部
で、各感磁性素子間相互、あるいは感磁性素子の各チャ
ンネル間に磁気障壁を作り出すことができるので、感磁
性素子間やチャンネル間のクロストークを確実に解消す
ることができ、磁気検出の信頼性を十分に高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図２】同実施例における磁性体ヨークの溝によって形
成される磁気障壁の説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図４】同実施例における永久磁石の溝により形成され
る磁気障壁の説明図である。

【図５】多チャンネル磁気センサ方式とした他の実施例
の説明図である。

【図６】出願人が先に提案した磁気センサ装置の説明図
である。

【図７】同提案装置の動作状態の説明図である。

【図８】従来の一般的な磁気センサ装置の説明図であ
る。

【図９】磁気抵抗素止の分圧回路の回路図である。

【符号の説明】

１ 永久磁石 ２ａ，２ｂ 磁気抵抗素子 ５ 走行空間 10 磁性体ヨーク 13，14 凹溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出体の走行空間を挟んで永久磁石と
   磁性体ヨークとが対向配置され、永久磁石に対向する磁
   性体ヨークの対向面に近接させて感磁性素子が配設さ
   れ、永久磁石から走行空間を介して感磁性素子にバイア
   ス磁界が付与されている磁気センサ装置。
2. 【請求項２】 磁性体ヨークは軟磁性材料によって形成
   されている請求項１記載の磁気センサ装置。
3. 【請求項３】 磁性体ヨークに近接配置される複数の感
   磁性素子は１個以上の分圧回路を構成しており、磁性体
   ヨークと永久磁石の各対向面の少なくとも一方には、各
   分圧回路の感磁性素子間と各分圧回路のチャンネル間の
   少なくとも一方の間に磁気的障壁を作り出す凹溝が形成
   されている請求項１又は請求項２記載の磁気センサ装
   置。
4. 【請求項４】 磁性体ヨークに対向する永久磁石の対向
   面の磁極は全て同一極性の磁極によって構成されている
   請求項１又は請求項２又は請求項３記載の磁気センサ装
   置。