KR101551515B1 - 자기 센서 장치 - Google Patents

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KR101551515B1
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쇼고 모모세
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니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 자기 센서 장치에 있어서 매체의 이동 방향과 직교하는 매체 폭방향에서의 검출 범위를 확대할 수 있는 자기 센서 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 자기 센서 장치 (20) 에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 의 폭방향 (W40) 으로 연장되는 동체부 (42) 로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출되어 폭방향 (W40) 에서 서로 이간되는 복수의 집자용 돌출부 (43) 를 구비한 센서 코어 (41) 와, 동체부 (42) 에 권회된 여자 코일 (48) 과, 복수의 집자용 돌출부 (43) 의 각각에 권회된 검출 코일 (49) 을 구비하고, 자기 센서 소자 (40) 는, 폭방향 (W40) 및 집자용 돌출부 (43) 의 돌출 방향 (높이 방향 (V40)) 의 쌍방에 대하여 직교하는 두께 방향 (T40) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하도록 배치되어 있다.

Description

자기 센서 장치{MAGNETIC SENSOR DEVICE}
본 발명은, 자성체가 장착된 물체나 자기 잉크에 의해 인쇄가 행해진 지폐 등과 같은 매체의 자기 특성 등을 검출하기 위한 자기 센서 장치에 관한 것이다.
자성체가 장착된 카드 등의 물체나 자기 잉크에 의해 인쇄가 행해진 지폐 등의 자기 특성을 검출하는 데 있어서는, 매체 반송로의 도중 위치에 자기 센서 장치가 설치되어 있고, 이러한 자기 센서 장치는 자기 센서 소자를 구비하고 있다 (특허문헌 1 참조).
이러한 특허문헌 1 에 기재된 자기 센서 장치에 있어서 자기 센서 소자는, 도 11(a) 에 나타내는 바와 같이, 센서 코어 (91) 에 대하여 코일 (93, 94) 이 권회된 구조를 갖고 있다. 센서 코어 (91) 에서는, 자기 센서 소자 (90) 의 폭방향 (W90) 으로 연장되는 동체부 (910) 로부터 복수의 돌출부 (911 ∼ 916) 가 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측 및 그 반대측을 향하여 돌출되어 있고, 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출된 3 장의 돌출부 (911 ∼ 913) 중, 폭방향 (W90) 의 중앙에 위치하는 돌출부 (912) 에 코일 (93) 이 여자용 코일로서 권회되어 있다. 또한, 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측과는 반대측을 향하여 돌출된 3 장의 돌출부 (914 ∼ 916) 중, 폭방향 (W90) 의 중앙에 위치하는 돌출부 (915) 에 코일 (94) 이 차동 검출용 코일로서 권회되어 있다. 여기서, 자기 센서 소자 (90) 는, 폭방향 (W90) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하여 배치되어 있고, 폭방향 (W90) 및 돌출부 (911 ∼ 916) 가 돌출되는 높이 방향 (V90) 의 쌍방에 대하여 직교하는 두께 방향 (T90) 은, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y) 을 향하고 있다. 또한, 자기 센서 소자 (90) 는 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배열되어 있어, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 매체 (1) 의 전체로부터 자기 특성을 검출할 수 있다.
일본 공개특허공보 2007-241653호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 자기 센서 소자 (90) 에서는, 폭방향 (W90) 의 양단 (매체 (1) 의 이동 방향 (X) 의 양단) 에 위치하는 돌출부 (911, 913) 사이에 생성된 자속의 변화를 폭방향 (W90) 의 중앙에 위치하는 돌출부 (912, 915) 에 권회된 코일 (93, 94) 에 의해 검출하기 때문에, 두께 방향 (T90) (매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y)) 에 있어서의 감도 분포에서는, 도 11(b) 에 나타내는 바와 같이 센서 코어 (91) 가 존재하는 영역에서는 높지만, 자기 센서 소자 (90) 로부터 두께 방향 (T90) (매체 폭방향 (Y)) 으로 약간만 어긋난 것만으로도 감도가 급격히 저하되게 된다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (90) 를 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배열하면, 2 개의 자기 센서 소자 (90) 사이에 끼인 영역에서는 감도가 급격히 저하되어 버린다. 그 때문에, 매체 (1) 에 부가된 자성 영역 (1a) 의 폭이 좁은 경우, 매체 (1) 가 매체 폭방향 (Y) 으로 어긋나서 자기 센서 소자 (90) 사이를 통과하면, 매체 (1) 의 자기 특성을 검출할 수 없게 되는 등의 문제점이 있다.
이상의 문제점을 감안하여 본 발명의 과제는, 자기 센서 장치에 있어서 매체의 이동 방향과 직교하는 매체 폭방향으로의 검출 범위를 확대할 수 있는 자기 센서 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 상대 이동하는 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자를 구비한 자기 센서 장치로서, 상기 자기 센서 소자는, 그 자기 센서 소자의 폭방향으로 연장되는 동체부로부터 상기 매체의 매체 이동로측을 향하여 돌출되어 상기 폭방향으로 서로 이간되는 복수의 집자 (集磁) 용 돌출부를 구비한 센서 코어와, 상기 동체부에 권회된 여자 코일과, 상기 복수의 집자용 돌출부의 각각에 권회된 검출 코일을 구비하고, 상기 자기 센서 소자는, 상기 폭방향 및 상기 집자용 돌출부의 돌출 방향의 쌍방에 대하여 직교하는 두께 방향이 상기 매체의 이동 방향을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 자기 센서 소자의 센서 코어에서는, 폭방향으로 연장되는 동체부로부터 매체의 매체 이동로측을 향하여 돌출된 복수의 집자용 돌출부가 폭방향으로 서로 이간되어 있고, 이러한 복수의 집자용 돌출부에는 검출 코일이 권회되며, 동체부에는 여자 코일이 권회되어 있다. 이 때문에, 여자 코일에 통전시키면 집자용 돌출부 주변에 자속이 형성되기 때문에, 이러한 자속의 변화를 집자용 돌출부에 권회된 검출 코일을 통해서 검출하면, 매체의 투자율 등의 자기 특성을 검출할 수 있다. 여기서, 자기 센서 소자는 두께 방향이 매체의 이동 방향을 향하도록 배치되어 있고, 집자용 돌출부 및 검출 코일은 매체의 이동 방향에 대하여 직교하는 매체 폭방향으로 이간되는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자는, 센서 코어가 존재하는 영역 및 센서 코어가 존재하는 영역으로부터 폭방향 (매체의 이동 방향에 대하여 직교하는 매체 폭방향) 으로 어긋난 위치에 걸쳐 대략 동등한 감도를 가져, 매체의 이동 방향과 직교하는 매체 폭방향으로의 검출 범위가 넓다.
본 발명은, 상기 센서 코어의 상기 폭방향의 치수가 상기 두께 방향의 치수보다 큰 경우에 적용하면, 보다 효과적이다. 본 발명에 의하면, 센서 코어의 폭방향은 매체의 이동 방향에 대하여 직교하는 매체 폭방향이기 때문에, 센서 코어의 두께 방향의 치수가 작아져도 매체의 이동 방향과 직교하는 매체 폭방향으로의 검출 범위가 넓다.
본 발명에 있어서 상기 자기 센서 소자는, 상기 매체의 이동 방향에 대하여 교차하는 방향으로 복수 배열되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체 폭방향에 있어서 집자용 돌출부 및 검출 코일이 복수 배열된 구조가 되기 때문에, 매체 폭방향 전체에 걸쳐서 동등한 감도를 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 돌출부의 각각에 권회된 상기 검출 코일은, 직렬로 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 복수의 집자용 돌출부의 각각에 권회된 검출 코일에서의 검출 결과가 합계된 출력을 얻을 수 있기 때문에, 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 여자 코일은, 상기 폭방향으로 이웃하는 2 개의 상기 집자용 돌출부 사이에 끼인 부분에 권회되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 집자용 돌출부의 수가 몇 개라도, 폭방향으로 이웃하는 2 개의 집자용 돌출부 사이에 자속을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집자용 돌출부는, 3 개 이상 형성되어 있고, 당해 3 개 이상의 집자용 돌출부 중, 상기 폭방향의 양단부에 위치하는 집자용 돌출부에 권회된 상기 검출 코일은, 다른 집자용 돌출부에 권회된 상기 검출 코일에 비하여 권회수가 많은 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 폭방향의 양단부와 같은 자속 밀도가 낮은 부분에서의 감도를 높일 수 있기 때문에, 자기 센서 소자의 폭방향에 있어서의 검출 감도를 동등하게 할 수 있다.
이 경우, 상기 3 개 이상의 집자용 돌출부 중 상기 폭방향의 양단부에 위치하는 집자용 돌출부는, 다른 집자용 돌출부에 비하여 가는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 폭방향의 양단부에 위치하는 집자용 돌출부에 권회된 검출 코일에 관해서는, 다른 집자용 돌출부에 권회된 검출 코일에 비하여 권회수를 많게 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센서 코어는, 상기 동체부로부터 상기 집자용 돌출부와는 반대측으로 돌출된 돌출부를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 여자 코일로부터 봤을 때의 자기 저항을 저감할 수 있다. 따라서 동일한 전류를 흘렸을 때에 발생하는 자속을 증대시킬 수 있기 때문에, 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 센서 코어를 포화시키는 플럭스 게이트 방식을 채용하였을 때, 구동 전류를 적게 할 수 있기 때문에, 소비 전류나 발열을 저감할 수 있다. 또한, 돌출부에 차동용 코일을 권회시켜 두면, 검출 코일에서의 검출 결과와 차동용 코일에서의 검출 결과의 차동을 이용하여 매체의 자기 특성을 검출할 수 있다. 따라서, 온도 변화 등과 같은 외란을 보상할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센서 코어는, 아모르퍼스 자성 재료층과, 그 아모르퍼스 자성 재료층을 양면측에서 사이에 끼우는 비자성의 기판을 구비하고 있는 구성을 채용할 수 있다. 이러한 센서 코어를 사용하면, 얇은 센서 코어를 제공할 수 있기 때문에, 매체의 이동 방향에서의 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집자용 돌출부의 수가 짝수일 때, 이웃하는 자기 센서 소자의 사이에서는, 상기 여자 코일의 권회 방향이 일치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 집자용 돌출부의 수가 홀수일 때, 이웃하는 자기 센서 소자의 사이에서는, 상기 여자 코일의 권회 방향을 반대로 하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 복수의 자기 센서 소자의 각각의 여자 코일에 대하여 공통되는 여자 전류를 공급하는 경우, 이웃하는 자기 센서 소자 사이에 있어서 서로 이웃하는 집자용 돌출부의 자극 (磁極) 이 반대가 되기 때문에, 이웃하는 자기 센서 소자 사이에 자속을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 돌출부에는 차동용 코일이 권회된 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 검출 코일에서의 검출 결과와 차동용 코일에서의 검출 결과와의 차동을 이용하여 매체의 자기 특성을 검출할 수 있기 때문에, 온도 변화 등의 외란을 보상할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집자용 돌출부, 상기 검출 코일, 상기 여자 코일의 수는,
집자용 돌출부의 수 = 검출 코일의 수
여자 코일의 수 = 집자용 돌출부의 수－1
의 관계를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 자기 센서 소자의 센서 코어에서는, 폭방향으로 연장되는 동체부로부터 매체의 매체 이동로측을 향하여 돌출된 복수의 집자용 돌출부가 폭방향으로 서로 이간되어 있고, 이러한 복수의 집자용 돌출부에는 검출 코일이 권회되며, 동체부에는 여자 코일이 권회되어 있다. 이 때문에, 여자 코일에 통전시키면 집자용 돌출부 주변에 자속이 형성되기 때문에, 이러한 자속의 변화를 집자용 돌출부에 권회된 검출 코일을 통해서 검출하면, 매체의 투자율 등의 자기 특성을 검출할 수 있다. 여기서, 자기 센서 소자는 두께 방향이 매체의 이동 방향을 향하도록 배치되어 있고, 집자용 돌출부 및 검출 코일은 매체의 이동 방향에 대하여 직교하는 매체 폭방향으로 이간되는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자는, 센서 코어가 존재하는 영역으로부터 폭방향 (매체의 이동 방향에 대하여 직교하는 매체 폭방향) 으로 어긋난 위치에 걸쳐서도 대략 동등한 감도를 가져, 매체의 이동 방향과 직교하는 매체 폭방향으로의 검출 범위가 넓다.
도 1 은 본 발명을 적용한 자기 센서 장치를 구비한 자기 패턴 검출 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2 는 본 발명을 적용한 자기 센서 장치의 설명도이다.
도 3 은 본 발명을 적용한 자기 센서 장치에 사용한 자기 센서 소자의 설명도이다.
도 4 는 본 발명을 적용한 자기 센서 장치의 자기 센서 소자에 사용한 센서 코어의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 5 는 본 발명을 적용한 자기 센서 장치의 신호 처리계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은 본 발명을 적용한 자기 센서 장치에 있어서 자기가 검출되는 매체에 형성되는 각종 자기 잉크의 특성 등을 나타내는 설명도이다.
도 7 은 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치에 있어서 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다.
도 8 은 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치를 사용하여, 종류가 상이한 매체로부터 자기 패턴을 검출한 결과를 나타내는 설명도이다.
도 9 는 본 발명을 적용한 별도 실시형태에 관련된 자기 센서 장치에 사용한 자기 센서 소자의 설명도이다.
도 10 은 본 발명을 적용한 또 다른 별도 실시형태에 관련된 자기 센서 장치에 사용한 자기 센서 소자의 설명도이다.
도 11 은 종래의 자기 센서 장치의 설명도이다.
발명을 실시하기 위한 형태
도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 본 발명에서는, 자기 센서 소자 (40) 에 있어서, 센서 코어 (41) 의 동체부 (42) 가 연장되어 있는 방향 및 집자용 돌출부 (43) 가 이간되어 있는 방향을 자기 센서 소자 (40) 및 센서 코어 (41) 의 폭방향 (W40) 으로 하고, 집자용 돌출부 (43) 가 돌출되어 있는 방향을 자기 센서 소자 (40) 및 센서 코어 (41) 의 높이 방향 (V40) 으로 하며, 폭방향 (W40) 및 높이 방향 (V40) 의 쌍방에 대하여 직교하는 방향을 자기 센서 소자 (40) 및 센서 코어 (41) 의 두께 방향 (T40) 으로 하고 있다. 또한, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 2 방향 중, 매체 (1) 의 폭방향을 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 하고 있다.
(전체 구성)
도 1 은 본 발명을 적용한 자기 센서 장치를 구비한 자기 패턴 검출 장치의 구성을 나타내는 설명도로, 도 1(a), (b) 는, 자기 패턴 검출 장치의 요부 구성을 모식적으로 나타내는 설명도, 및 단면 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 1 에 나타내는 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 은행권, 유가 증권 등의 매체 (1) 로부터 자기를 검지하여 진위 판별이나 종류의 판별을 실시하는 장치로서, 롤러나 가이드 (도시 생략) 등에 의해서 시트 형상 매체 (1) 를 매체 이동로 (11) 를 따라서 이동시키는 반송 장치 (10) 와, 이 반송 장치 (10) 에 의한 매체 이동로 (11) 의 도중 위치에서 매체 (1) 로부터 자기를 검출하는 자기 센서 장치 (20) 를 갖고 있다. 본 형태에 있어서, 롤러나 가이드는 알루미늄 등과 같은 비자성 재료로 구성되어 있다. 본 형태에 있어서, 자기 센서 장치 (20) 는 매체 이동로 (11) 의 하방에 배치되어 있지만, 매체 이동로 (11) 의 상방에 배치되는 경우도 있다. 어느 경우에서도, 자기 센서 장치 (20) 는 센서면 (21) 이 매체 이동로 (11) 를 향하도록 배치된다.
본 형태에 있어서, 매체 (1) 에는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 으로 연장되는 가는 폭의 자성 영역 (1a) 에 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 부여되어 있고, 이러한 자기 패턴은, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 잉크에 의해 형성되어 있다. 예를 들어 매체 (1) 에는, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 1 자기 패턴과, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 2 자기 패턴이 형성되어 있다. 그래서, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 매체 (1) 에 있어서의 자기 패턴별 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출한다. 또한, 본 형태에 있어서, 이러한 2 종류의 자기 패턴의 검출을 실시하기 위한 자기 센서 장치 (20) 는 공통적이다. 따라서, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 는 이하의 구성을 갖고 있다. 또, 하드재란, 마그넷에 사용하는 자성 재료와 같이, 외부로부터 자계를 인가하면 히스테리시스가 크고 잔류 자속 밀도가 높아, 용이하게 자화되는 자성 재료이다. 이에 대하여, 소프트재란, 모터나 자기 헤드의 코어재와 같이, 히스테리시스가 작고 잔류 자속 밀도가 낮아, 용이하게 자화되지 않는 자성 재료이다.
(자기 센서 장치 (20) 의 구성)
도 2 는 본 발명을 적용한 자기 센서 장치 (20) 의 설명도로, 도 2(a), (b), (c) 는, 자기 센서 장치 (20) 에 있어서의 자기 센서 소자 등의 레이아웃을 나타내는 설명도, 자기 센서 소자의 방향을 나타내는 설명도, 및 2 개의 자기 센서 소자를 폭방향에 배열한 경우의 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 에 있어서의 감도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 1 및 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 (1) 에 자계를 인가하는 자계 인가용 자석 (30) 과, 자계를 인가한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출하는 자기 센서 소자 (40) 와, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 를 덮는 비자성 케이스 (25) 를 구비하고 있다. 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 이동로 (11) 와 대략 동일 평면을 구성하는 센서면 (21) 과, 센서면 (21) 에 대하여 매체 (1) 의 이동 방향의 양측에 연접하는 사면부 (22, 23) 를 구비하고 있고, 이러한 형상은 케이스 (25) 의 형상에 의해 규정되어 있다. 본 형태에서는, 사면부 (22, 23) 를 형성해 두기 때문에 매체 (1) 가 잘 걸려들지 않는다는 이점이 있다.
자기 센서 장치 (20) 는 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향으로 연장되어 있고, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 는 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향으로 복수 배열되어 있다. 본 형태에 있어서 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향 중 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 연장되어 있고, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 는 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배열되어 있다.
본 형태에 있어서 자계 인가용 자석 (30) 은, 자기 센서 소자 (40) 에 대하여 매체 (1) 의 이동 방향의 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로서 배치되어 있으며, 화살표 X1 로 나타내는 매체 (1) 의 이동 방향을 따라서, 자계 인가용 제 1 자석 (31), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 이 이 순서대로 배치되어 있다. 또한, 화살표 X2 로 나타내는 매체 (1) 의 이동 방향을 따라서, 자계 인가용 제 2 자석 (32), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 1 자석 (31) 이 이 순서대로 배치되어 있어, 매체 (1) 가 화살표 X1 로 나타내는 방향 및 화살표 X2 로 나타내는 방향의 어느 방향으로 이동한 경우라도 매체 (1) 의 자기 특성을 검출할 수 있다. 여기서, 자기 센서 소자 (40) 는 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 중간 위치에 배치되어 있고, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자기 센서 소자 (40) 와의 이간 거리와, 자계 인가용 제 2 자석 (32) 과 자기 센서 소자 (40) 와의 이간 거리가 동일하다. 또한, 자계 인가용 제 1 자석 (31), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 은 모두, 자기 센서 장치 (20) 의 센서면 (21) 에 대향하도록 배치되어 있다.
본 형태에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) (자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32)) 은 페라이트나 네오디뮴 자석 등의 영구 자석 (35) 으로 구성되어 있다. 자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 중 어느 것에 있어서도, 영구 자석 (35) 은 센서면 (21) 에 위치하는 측과, 센서면 (21) 이 위치하는 측과는 반대측이 다른 극으로 착자되어 있다. 이 때문에, 영구 자석 (35) 에 있어서, 센서면 (21) 측에 위치하는 면이 매체 (1) 에 대한 착자면 (350) 으로서 기능한다. 즉, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서는 후술하는 바와 같이, 화살표 X1 로 나타내는 바와 같이 이동하는 매체 (1) 가 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 이러한 자계에 의해 착자된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과한다. 또한, 화살표 X2 로 나타내는 바와 같이 이동하는 매체 (1) 가 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 이러한 자계에 의해서 착자된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과하게 된다.
자계 인가용 자석 (30) 에 사용한 복수의 영구 자석 (35) 은 모두 사이즈나 형상은 동일하지만, 각각은 다음과 같은 방향으로 배치되어 있다. 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 중 어느 것에 있어서도, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 이웃하는 영구 자석 (35) 끼리는, 서로 반대쪽으로 착자되어 있다. 즉, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 배열된 복수의 영구 자석 (35) 중, 1 개의 영구 자석 (35) 은, 매체 이동로 (11) 측에 위치하는 단부가 N 극으로 착자되고, 매체 이동로 (11) 측과는 반대측에 위치하는 단부는 S 극으로 착자되어 있는데, 이 영구 자석 (35) 에 대하여 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 방향 Y 으로 이웃하는 영구 자석 (35) 은, 매체 이동로 (11) 측에 위치하는 단부가 S 극으로 착자되고, 매체 이동로 (11) 측과는 반대측에 위치하는 단부는 N 극으로 착자되어 있다. 또, 본 형태에서는, 매체 (1) 의 이동 방향으로 대향하는 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 영구 자석 (35) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 영구 자석 (35) 과는, 자기 센서 소자 (40) 를 사이에 두고 다른 극이 대향하고 있다. 단, 매체 (1) 의 이동 방향으로 대향하는 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 영구 자석 (35) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 영구 자석 (35) 과는, 자기 센서 소자 (40) 를 사이에 두고 같은 극이 대향하도록 배치되는 경우도 있다.
(자기 센서 소자 (40) 의 구성)
도 3 은 본 발명을 적용한 자기 센서 장치 (20) 에 사용한 자기 센서 소자 (40) 의 설명도로, 도 3(a), (b), (c) 는, 자기 센서 소자 (40) 의 정면도, 이 자기 센서 소자 (40) 에 대한 여자 파형의 설명도, 및 자기 센서 소자 (40) 로부터의 출력 신호의 설명도이다. 또, 도 3(a) 에서는, 도면에 대하여 수직인 방향으로 매체 (1) 가 이동하는 상태를 나타내고 있다.
도 1(b) 및 도 2(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는 모두 박판 형상이고, 폭방향 (W40) 의 사이즈는 두께 방향 (T40) 의 치수에 비하여 크다. 예를 들어, 자기 센서 소자 (40) 는, 도 1(b) 에 나타내는 비자성 부재 (46) 를 제외하면, 두께 방향 (T40) 에 있어서의 치수가 5 ∼ 50 [㎛], 폭방향 (W40) 에 있어서의 치수가 8 ∼ 10 [㎜], 높이 방향 (V40) 에 있어서의 치수가 5 ∼ 15 [㎜] 이다. 이러한 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 으로 두께 방향 (T40) 을 향하게 하여 배치되어 있고, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로는 폭방향 (W40) 이 향하고 있다.
자기 센서 소자 (40) 는, 양면이 세라믹 등으로 이루어지는 두께 0.3 ㎜ ∼ 1 ㎜ 정도의 박판 형상의 비자성 부재 (46) 에 의해 덮여 있다. 이러한 자기 센서 소자 (40) 는, 자기 시일드 케이스 (도시 생략) 에 수납되어 있는 경우도 있다. 이 경우, 자기 시일드 케이스는 매체 이동로가 위치하는 상방이 개구되어 있어, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 이동로 (11) 를 향하여 자기 시일드 케이스로부터 노출된 상태에 있다.
도 1(b), 도 2(a), (b), 및 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는, 센서 코어 (41) 와, 센서 코어 (41) 에 권회된 여자 코일 (48) 과, 센서 코어 (41) 에 권회된 검출 코일 (49) 을 구비하고 있다. 본 형태에 있어서 센서 코어 (41) 는, 자기 센서 소자 (40) 의 폭방향 (W40) 으로 연장되는 동체부 (42) 와, 동체부 (42) 로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출되는 집자용 돌출부 (43) 를 구비하고 있다. 여기서, 집자용 돌출부 (43) 는, 동체부 (42) 의 폭방향 (W40) 의 양단부로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출된 2 개의 집자용 돌출부 (431, 432) 로서 구성되어 있고, 2 개의 집자용 돌출부 (431, 432) 는 폭방향 (W40) 으로 이간되어 있다. 또한, 센서 코어 (41) 는 동체부 (42) 로부터 집자용 돌출부 (43) 와는 반대측으로 돌출된 돌출부 (44) 를 구비하고 있고, 본 형태에 있어서 돌출부 (44) 는, 동체부 (42) 의 폭방향 (W40) 의 양단부로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측과는 반대측을 향하여 돌출된 2 개의 돌출부 (441, 442) 로서 구성되어 있다.
이와 같이 구성한 센서 코어 (41) 에 대하여, 여자 코일 (48) 은, 동체부 (42) 에 있어서 집자용 돌출부 (431, 432) 및 돌출부 (441, 442) 사이에 끼인 부분에 권회되어 있다. 또한, 검출 코일 (49) 은, 집자용 돌출부 (43) 에 권회되어 있고, 본 형태에 있어서 검출 코일 (49) 은, 센서 코어 (41) 의 2 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431, 432)) 중, 집자용 돌출부 (431) 에 권회된 검출 코일 (491) 과, 집자용 돌출부 (432) 에 권회된 검출 코일 (492) 로 이루어진다. 여기서, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은, 집자용 돌출부 (431, 432) 에 대하여 서로 역방향으로 권회되어 있다. 또한, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은, 1 개의 코일선을 집자용 돌출부 (431, 432) 에 대하여 연속적으로 권회되어 이루어지기 때문에, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 또, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 을 각각 집자용 돌출부 (431, 432) 에 권회한 후에, 직렬로 전기적으로 접속해도 된다.
이와 같이 구성한 자기 센서 소자 (40) 는, 폭방향 (W40) 및 집자용 돌출부 (43) 의 돌출 방향 (높이 방향 (V40)) 의 쌍방에 대하여 직교하는 두께 방향 (T40) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하도록 배치되어 있고, 자기 센서 소자 (40) 에 있어서 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431, 432)) 및 검출 코일 (49) (검출 코일 (491, 492)) 이 이간되는 폭방향 (W40) 은, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y) 을 향하고 있다.
자기 센서 소자 (40) 에 있어서, 여자 코일 (48) 에는, 도 5 를 참조하여 후술하는 여자 회로 (50) 로부터 교번 전류 (도 3(b) 참조) 가 정전류로 인가된다. 이 때문에, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이 센서 코어 (41) 의 주위에는 바이어스 자계가 형성되고, 검출 코일 (49) 로부터는, 도 3(c) 에 나타내는 검출 파형의 신호가 출력되게 된다. 여기서, 도 3(c) 에 나타내는 검출 파형은, 바이어스 자계 및 시간에 대한 미분적 신호이다.
또한, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배치되어 있다. 이러한 복수의 자기 센서 소자 (40) 에 있어서, 여자 코일 (48) 및 검출 코일 (49) 의 권회 방향이 동일하다. 이 때문에, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각의 여자 코일 (48) 에 대하여 공통되는 여자 전류를 공급한 경우라도, 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 사이에 있어서 서로 이웃하는 집자용 돌출부 (43) 의 자극이 반대가 되기 때문에, 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 사이에 자속을 발생시킬 수 있다.
(자기 센서 소자 (40) 의 구성예)
도 4 는 본 발명을 적용한 자기 센서 장치 (20) 의 자기 센서 소자 (40) 에 사용한 센서 코어 (41) 의 구성예를 나타내는 설명도로, 도 4(a), (b) 는, 센서 코어 (41) 의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 2(b) 및 도 3(a) 등을 참조하여 설명한 자기 센서 소자 (40) 의 센서 코어 (41) 는, 도 4(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 비자성의 제 1 기판 (41a) 과 비자성의 제 2 기판 (41b) 사이에서 자성 재료층 (41c) 이 끼인 구조로 되어 있다. 본 형태에 있어서, 자성 재료층 (41c) 은, 제 1 기판 (41a) 의 한쪽 면에 접착층 (도시 생략) 에 의해 접착된 아모르퍼스 (비정질) 금속의 자성 재료로 이루어지는 박판 형상의 아모르퍼스 금속박으로 이루어지고, 이러한 제 1 기판 (41a) 의 일방 면에는, 자성 재료층 (41c) 을 사이에 끼우도록 제 2 기판 (41b) 이 접착층에 의해 접합되어 있다. 이러한 접착층은 모두, 유리 크로스, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등의 섬유 보강재에 수지 재료를 함침시켜 이루어지는 프리프레그를 고화시켜 이루어지는 층이고, 수지 재료로는, 에폭시 수지계나 페놀 수지계, 폴리에스테르 수지계 등의 열경화성 수지가 사용된다. 자성 재료층 (41c) 으로서 사용한 아모르퍼스 금속박은 롤에 의한 압연에 의해서 형성된 것으로, 코발트계로는, Co-Fe-Ni-Mo-B-Si, Co-Fe-Ni-B-Si 등의 아모르퍼스 합금, 철계로는, Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B 등의 아모르퍼스 합금을 예시할 수 있다.
여기서, 제 1 기판 (41a) 과 제 2 기판 (41b) 은 동일 형상을 갖고 있고, 센서 코어 (41) 의 외형 형상을 규정하고 있다. 본 형태에 있어서, 제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 에 사용되는 비자성 기판으로는, 알루미나 기판 등의 세라믹 기판이나 유리 기판 등을 예시할 수 있으며, 충분한 강성을 얻을 수 있는 것이라면, 플라스틱 기판을 사용해도 된다. 제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 중 적어도 일방은, 절단 등의 공정시에 자성 재료층 (41c) 을 확인할 수 있도록 투광성 기판인 것이 바람직하다. 또, 자성 재료층 (41c) 은, 제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 보다 작다. 따라서, 자성 재료층 (41c) 은 제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 의 외주연보다 약간 내측에 위치하고 있고, 자성 재료층 (41c) 의 외주연 (제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 의 외주연) 은 밀봉부로 되어 있다.
이러한 구성의 센서 코어 (41) 를 제조하기 위해서는, 제 1 기판 (41a) 에 대하여 접착층을 통하여 접합된 자성 재료층 (41c) 을 포토리소그래피 기술을 사용하여 패터닝한 후, 제 1 기판 (41a) 의 일방 면에 대하여, 자성 재료층 (41c) 이 사이에 끼워지도록 제 2 기판 (41b) 을 접착층에 의해 접합한다. 그 때, 제 1 기판 (41a) 으로서 대형 기판을 사용하여, 이러한 대형 기판 상에서 복수의 자성 재료층 (41c) 을 패터닝 형성한 후, 대형의 제 2 기판 (41b) 을 첩합 (貼合) 하고, 그런 후에 소정 사이즈로 절단하는 방법을 채용하면, 센서 코어 (41) 를 효율적으로 제조할 수 있다.
(신호 처리부 (60) 의 구성)
도 5 는, 본 발명을 적용한 자기 센서 장치 (20) 의 신호 처리계의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 형태에 있어서, 도 5 에 나타내는 회로는, 도 3(b) 에 나타내는 교번 전류를 여자 코일 (48) 에 인가하는 여자 회로 (50) 와, 검출 코일 (49) 에 전기적으로 접속된 신호 처리부 (60) 를 구비하고 있다. 신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 장치 (20) 의 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호 (S1) 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호 (S2) 를 추출하고, 이러한 신호의 추출 결과와, 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 와의 상대 위치 정보에 기초하여, 매체 (1) 에 있어서의 복수 종류의 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출한다. 보다 구체적으로는, 신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 장치 (20) 로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭기 (61) 와, 이 증폭기 (61) 로부터 출력된 신호의 피크값 및 바텀값을 유지하는 피크 홀드 회로 (62) 및 바텀 홀드 회로 (63) 와, 피크값과 바텀값을 가산하여 제 1 신호 (S1) 를 추출하는 가산 회로 (64) 와, 피크값과 바텀값을 감산하여 제 2 신호 (S2) 를 추출하는 감산 회로 (65) 를 구비하고 있다. 그리고, 신호 처리부 (60) 는, 가산 회로 (64) 및 감산 회로 (65) 로부터 출력된 각 신호를 자기 센서 장치 (20) 와 매체 (1) 와의 상대 위치 정보에 관계시켜, 기록부 (661) 에 미리 기록되어 있는 비교 패턴과 대조를 실시함으로써 매체 (1) 의 진위를 판정하는 판정부 (66) 도 구비하고 있다. 이러한 판정부 (66) 는 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있고, ROM 또는 RAM 등과 같은 기록부 (도시 생략) 에 미리 기록되어 있는 프로그램에 기초하여 소정의 처리를 실시하여, 매체 (1) 의 진위를 판정한다.
(검출 원리)
도 6 은, 본 발명을 적용한 자기 센서 장치 (20) 에 있어서 자기가 검출되는 매체 (1) 에 형성되는 각종 자기 잉크의 특성 등을 나타내는 설명도이다. 도 7 은, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체 (1) 로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다.
먼저, 도 1 및 도 2 에 나타내는 화살표 X1 의 방향으로 매체 (1) 가 이동할 때에 매체 (1) 의 진위를 판정하는 원리를 설명한다. 본 형태에 있어서, 매체 (1) 의 자성 영역 (1a) 에는, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 매체 (1) 에는, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 1 자기 패턴과, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 2 자기 패턴이 형성되어 있다. 여기서, 하드재를 포함하는 자기 잉크는, 도 6(b1) 에 히스테리시스 루프에 의해서 잔류 자속 밀도 (Br) 나 투자율 (μ) 등을 나타내는 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 높지만, 투자율 (μ) 은 낮다. 이에 대하여, 소프트재를 포함하는 자기 잉크는, 도 6(c1) 에 그 히스테리시스 루프를 나타낸 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 낮지만, 투자율 (μ) 은 높다.
따라서, 이하에 설명하는 바와 같이, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 투자율 (μ) 을 측정하면 자기 잉크의 재질의 판별을 실시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 투자율 (μ) 은 유지력 (Hc) 과 상관성을 갖고 있기 때문에, 본 형태에서는, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 을 측정하는 것이 되고, 이러한 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 의 비 (比) 는, 자기 잉크 (자성 재료) 에 따라서 상위하다. 그 때문에, 자기 잉크의 재질의 판별을 실시할 수 있다. 또한, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) (유지력 (Hc)) 의 측정치는, 잉크의 농담이나 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 와의 거리에 의해 변동되는데, 본 형태에서는, 자기 센서 장치 (20) 가 동일 위치에서 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) (유지력 (Hc)) 을 측정하기 때문에, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 의 비에 의하면, 자기 잉크의 재질을 확실하게 판별할 수 있다.
본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 매체 (1) 가 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 이동하여 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 자계가 인가된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과한다. 그 때까지의 사이에, 검출 코일 (49) 로부터는, 도 6(a3) 에 나타내는 바와 같이, 도 6(a2) 에 나타내는 센서 코어 (41) 의 B-H 커브에 대응하는 신호가 출력된다. 따라서, 도 5 에 나타내는 가산 회로 (64) 및 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 신호는 각각, 도 6(a4) 에 나타내는 바와 같다.
여기서, 페라이트 분말 등의 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 1 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 1 자기 패턴은, 도 6(b1) 에 나타내는 바와 같이 높은 레벨의 잔류 자속 밀도 (Br) 를 갖는다. 이 때문에, 도 7(a1) 에 나타내는 바와 같이, 자계 인가용 자석 (30) 을 매체 (1) 가 통과하였을 때, 제 1 자기 패턴은 자계 인가용 자석 (30) 으로부터의 자계에 의해, 자석으로 된다. 이 때문에, 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 신호는, 도 6(b2) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 자기 패턴으로부터 직류적 바이어스를 받아, 도 6(b3) 및 도 7(a2) 에 나타내는 파형으로 변화된다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 바텀 전압이 화살표 A1, A2 로 나타내는 바와 같이 동일 방향으로 시프트하는 것과 함께, 피크 전압의 시프트량과 바텀 전압의 시프트량이 상위하다. 또한, 이러한 신호 (S0) 는, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화된다. 따라서, 도 5 에 나타내는 가산 회로 (64) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 도 6(b4) 에 나타내는 바와 같으며, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과할 때마다 변동된다. 여기서, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴은 투자율 (μ) 이 낮기 때문에, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 바텀 전압의 시프트에 영향을 주고 있는 것은, 제 1 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 (Br) 만인 것으로 간주할 수 있다. 그 때문에, 도 5 에 나타내는 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과하더라도 변동되지 않고, 도 6(b4) 에 나타내는 신호와 동일하다.
이에 대하여, 연자성 스테인리스 분말 등의 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 2 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 2 자기 패턴의 히스테리시스 루프는, 도 6(c1) 에 나타내는 바와 같이, 도 6(b1) 에 나타내는 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의한 제 1 자기 패턴의 히스테리시스 커브의 내측을 통과하고, 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 이 때문에, 자계 인가용 자석 (30) 을 매체 (1) 가 통과한 후에도, 제 2 자기 패턴은 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 단, 제 2 자기 패턴은 투자율 (μ) 이 높기 때문에, 도 7(b1) 에 나타내는 바와 같이 자성체로서 기능한다. 이 때문에, 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 신호는, 도 6(c2) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 자기 패턴의 존재에 의해서 투자율 (μ) 이 높아져 있는 만큼, 도 6(c3) 및 도 7(b2) 에 나타내는 파형으로 변화한다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압은 화살표 A3 으로 나타내는 바와 같이 높은 쪽으로 시프트하는 한편, 바텀 전압은 화살표 A4 로 나타내는 바와 같이 낮은 쪽으로 시프트한다. 그 때, 피크 전압의 시프트량과 바텀 전압의 시프트량은 절대값이 대략 동등하다. 나아가, 이러한 신호 (S0) 는 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화한다. 따라서, 도 5 에 나타내는 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는 도 6(c4) 에 나타내는 바와 같고, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과할 때마다 변동된다. 여기서, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴은 잔류 자속 밀도 (Br) 가 낮기 때문에, 신호의 피크 전압 및 바텀 전압의 시프트에 영향을 주고 있는 것은 제 2 자기 패턴의 투자율 (μ) 만인 것으로 간주할 수 있다. 그 때문에, 도 5 에 나타내는 가산 회로 (64) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과하더라도 변동되지 않고, 도 6(c4) 에 나타내는 신호와 동일하다.
(구체적인 검출 결과)
도 8 은, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치 (100) 를 사용하여, 종류가 상이한 매체 (1) 로부터 자기 패턴을 검출한 결과를 나타내는 설명도이다.
본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 가산 회로 (64) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 신호의 피크값과 바텀값을 가산한 제 1 신호 (S1) 는 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 신호로, 이러한 제 1 신호 (S1) 를 감시하면, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 또한, 감산 회로 (65) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 신호의 피크값과 바텀값을 감산한 제 2 신호 (S2) 는 자기 패턴의 투자율 (μ) 에 대응하는 신호로, 이러한 제 2 신호 (S2) 를 감시하면, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 그 때문에, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의, 매체 (1) 에 있어서의 자기 패턴별 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 식별할 수 있다.
그 때문에, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 1 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1), 및 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 2 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 를 검사하면, 도 8(a), (b) 에 나타내는 결과를 얻을 수 있고, 이러한 신호 패턴을 대조하면, 자기 패턴의 유무, 종별, 형성 위치, 나아가 농담을 검출할 수 있어, 매체 (1) 의 진위를 판정할 수 있다. 또한, 제 1 자기 패턴 및 제 2 자기 패턴의 쌍방이 형성되어 있는 2 개의 매체 (1) 를 검사하면, 도 8(c) 에 나타내는 결과를 얻을 수 있고, 이러한 신호 패턴을 대조하면, 자기 패턴의 유무, 종별, 형성 위치, 나아가 농담을 검출할 수 있어, 이러한 매체 (1) 에 관해서도 진위를 판정할 수 있다.
(본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 자기 센서 장치 (20) 에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 의 센서 코어 (41) 에서는, 폭방향 (W40) 으로 연장되는 동체부 (42) 로부터 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출된 복수의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431, 432)) 가 폭방향 (W40) 으로 서로 이간되어 있고, 이러한 복수의 집자용 돌출부 (43) 에는 검출 코일 (49) (검출 코일 (491, 492)) 이 권회되며, 동체부 (42) 에는 여자 코일 (48) 이 권회되어 있다. 이 때문에, 여자 코일 (48) 에 통전시키면, 집자용 돌출부 (43) 주변에 자속이 형성되기 때문에, 이러한 자속의 변화를 집자용 돌출부 (43) 에 권회된 검출 코일 (49) 을 통해서 검출하면, 매체 (1) 의 투자율 등의 자기 특성을 검출할 수 있다.
여기서, 자기 센서 소자 (40) 는, 두께 방향 (T40) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하도록 배치되어 있고, 집자용 돌출부 (43) 및 검출 코일 (49) 은, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 이간되는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 에서는 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 센서 코어 (41) 가 존재하는 영역, 및 센서 코어 (41) 가 존재하는 영역으로부터 폭방향 (W40) (매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y)) 으로 약간 어긋난 위치에 걸쳐서 대략 동등한 감도를 가져, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 에서의 검출 범위가 넓다.
또한, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배열되어 있기 때문에, 매체 (1) 의 매체 폭방향 (Y) 전체로부터 자기 특성을 검출할 수 있다. 나아가, 본 형태의 자기 센서 소자 (40) 에서는, 자기 센서 소자 (40) 로부터 폭방향 (W40) (매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y)) 으로 어긋난 위치에서도 비교적 높은 감도를 갖고 있어, 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 매체 폭방향 (Y) 으로 이웃하는 2 개의 자기 센서 소자 (40) 사이에 상당하는 영역에서도 검출 감도가 현저히 저하되는 일이 없다. 그 때문에, 본 형태의 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 폭방향 (Y) 에서의 검출 범위가 넓고, 또한, 이러한 넓은 범위에 걸쳐 검출 감도가 동등하다. 여기서, 매체 폭방향 (Y) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 상당하는 부분의 감도는 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 의 거리의 영향을 받는데, 본 형태에서는, 자기 센서 소자 (40) 에 있어서 치수가 큰 폭방향 (W40) 를 매체 폭방향 (Y) 을 향하게 하고 있으므로, 두께 방향 (T40) 을 매체 폭방향 (Y) 을 향하게 한 경우와 비교하여 적은 수의 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 매체 폭방향 (Y) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 상당하는 부분의 감도가 안정된 자기 센서 장치 (20) 를 실현할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 자기 센서 소자 (40) 의 두께 방향 (T40) 에서의 치수가 작다. 이 때문에, 자기 센서 장치 (20) 의 이동 방향 (X) 에서의 사이즈를 작게 할 수 있는 것과 함께, 이동 방향 (X) 에서의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또, 본 형태에 있어서, 복수의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431, 432)) 의 각각에 권회된 검출 코일 (49) (검출 코일 (491, 492)) 은, 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 에서의 검출 결과가 합계된 출력을 얻을 수 있다.
그리고, 여자 코일 (48) 은, 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 2 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431, 432)) 사이에 끼인 부분에 권회되어 있기 때문에, 본 형태와 같이 집자용 돌출부 (43) 의 수가 2 개인 경우, 및 후술하는 형태와 같이 집자용 돌출부 (43) 의 수가 3 개 이상인 경우의 어느 경우에서도, 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 2 개의 집자용 돌출부 (43) 사이에 자속을 형성할 수 있다.
또한, 센서 코어 (41) 는, 동체부 (42) 로부터 집자용 돌출부 (43) 와는 반대측으로 돌출된 돌출부 (44) 를 구비하고 있기 때문에, 여자 코일 (48) 로부터 보았을 때의 자기 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 동일한 전류를 흘렸을 때에 발생하는 자속을 증대시킬 수 있기 때문에, 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 형태와 같이, 센서 코어 (41) 를 포화시키는 플럭스 게이트 방식을 채용하였을 때, 구동 전류를 적게 할 수 있으므로, 소비 전류나 발열을 저감할 수 있다. 또, 돌출부 (44) 에 차동용 코일을 권회시켜 두면, 검출 코일 (49) 에서의 검출 결과와 차동용 코일에서의 검출 결과의 차동을 이용하여, 매체 (1) 의 자기 특성을 검출할 수 있다. 따라서, 온도 변화 등과 같은 외란을 보상할 수 있다.
그리고 또, 센서 코어 (41) 는, 아모르퍼스의 얇은 자성 재료층 (41c) 과, 아모르퍼스 자성 재료층 (41c) 을 양면측에서 사이에 끼우는 비자성의 제 1 및 제 2 기판 (41a, 41b) 을 구비하고 있기 때문에, 자기 센서 소자 (40) 의 두께 방향 (T40) 에 있어서의 치수가 매우 작다. 이 때문에, 자기 센서 장치 (20) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 사이즈를 작게 할 수 있는 것과 함께, 이동 방향 (X) 에 있어서의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 형태의 자기 센서 장치 (20) 에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) 은, 자기 센서 소자 (40) 에 대하여 매체 (1) 의 이동 방향 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로서 배치되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 에 상하 방향으로 중복된 위치에는 자계 인가용 자석 (30) 이 배치되어 있지 않다. 따라서, 자계 인가용 자석 (30) (자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32)) 에 자성 분말이 흡착된 경우라도, 이러한 자성 분말이 자기 센서 소자 (40) 에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 자기 센서 소자 (40) 에 대하여 매체 (1) 의 이동 방향 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 이 배치되어 있으므로, 자기 센서 소자 (40) 에 대해서는, 매체 (1) 의 이동 방향 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 자계와 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 자계가 형성되기 때문에, 자기 센서 소자 (40) 에 대한 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 영향과 자기 센서 소자 (40) 에 대한 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 영향을 상쇄시킬 수 있다. 그리고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 1 자석 (31) 에 의해서 착자시키고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자시킨 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출할 수 있는 것과 함께, 화살표 X2 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 2 자석 (32) 에 의해서 착자시키고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자시킨 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출할 수 있다. 그 때문에, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 를 입출금기에 사용하면, 입금된 매체 (1) 의 진위를 판정할 수 있는 것과 함께, 출금되는 매체 (1) 의 진위를 판정할 수도 있다.
또한, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 공통된 자기 센서 장치 (20) 에 의해, 자기 패턴별 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 때문에, 잔류 자속 밀도 레벨의 측정과, 투자율 레벨의 측정과의 사이에 시간차가 발생하지 않는다. 그 때문에, 자기 센서 장치 (20) 와 매체 (1) 를 이동시키면서 계측하는 경우에서도, 신호 처리부 (60) 는 간소한 구성으로 높은 정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 또한, 반송 장치 (10) 에 관해서도, 자기 센서 장치 (20) 를 통과하는 지점에만 주행 안정성이 요구될 뿐이기 때문에, 구성의 간소화를 도모할 수 있다.
그리고, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 의하면, 하드재 및 소프트재의 쌍방을 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 나, 하드재와 소프트재의 중간에 위치하는 재료를 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 에 관해서도, 자기 패턴의 검출을 실시할 수 있다. 즉, 자기 특성이 제 1 자기 패턴과 제 2 자기 패턴의 중간에 위치하는 자기 패턴에 관해서는, 도 6(d1) 에 나타내는 바와 같이 히스테리시스 루프가, 도 6(b1) 에 나타내는 하드재 자기 패턴의 히스테리시스 루프와 도 6(c1) 에 나타내는 소프트재 자기 패턴의 히스테리시스 루프의 중간에 위치하기 때문에, 도 6(d4) 에 나타내는 신호 패턴을 얻을 수 있어, 이러한 자기 패턴에 관해서도 유무나 형성 위치를 검출할 수 있다.
[별도 실시형태]
도 9 는 본 발명을 적용한 별도 실시형태에 관련된 자기 센서 장치 (20) 에 사용한 자기 센서 소자 (40) 의 설명도로, 도 9(a), (b), (c) 는, 집자용 돌출부 (43) 의 수가 3 개인 경우의 설명도, 집자용 돌출부 (43) 의 수가 4 개인 경우의 설명도, 및 집자용 돌출부 (43) 의 수가 5 개인 경우의 설명도이다.
도 1 ∼ 도 8 을 참조하고 설명한 자기 센서 소자 (40) 에서는, 센서 코어 (41) 에 2 개의 집자용 돌출부 (43) 가 구성되어 있지만, 도 9(a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 센서 코어 (41) 의 동체부 (42) 로부터 집자용 돌출부 (43) 가 3 이상 돌출되어 있는 구성을 채용해도 된다. 이러한 구성의 경우에도, 상기 실시형태와 동일하게 집자용 돌출부 (43) 의 각각에 검출 코일 (49) 이 권회되고, 동체부 (42) 에 있어서 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 집자용 돌출부 (43) 사이에 끼인 부분에 여자 코일 (48) 이 권회되어 있다. 이 때문에, 집자용 돌출부 (43), 검출 코일 (49) 및 여자 코일 (48) 의 수는, 다음과 같은 관계로 되어 있다.
집자용 돌출부 (43) 의 수 = 검출 코일 (49) 의 수
여자 코일 (48) 의 수 = 집자용 돌출부 (43) 의 수－1 = 검출 코일 (49) 의 수－1
도 9(a), (b), (c) 에 나타내는 형태 중, 도 9(a) 에 나타내는 자기 센서 소자 (40) 에서는, 3 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 433)) 의 각각에 검출 코일 (49) (검출 코일 (491 ∼ 493)) 이 권회되고, 동체부 (42) 에 있어서 폭방향 (W40) 에서 인접하는 집자용 돌출부 (43) 사이에 끼인 2 지점에 여자 코일 (48) (여자 코일 (481, 482)) 이 권회되어 있다. 그리고, 동체부 (42) 로부터는 3 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 433)) 와는 반대측으로 돌출부 (44) (돌출부 (441 ∼ 443)) 가 돌출되어 있다.
또한, 도 9(b) 에 나타내는 자기 센서 소자 (40) 에서는, 4 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 434)) 의 각각에 검출 코일 (49) (검출 코일 (491 ∼ 494)) 이 권회되고, 동체부 (42) 에 있어서 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 집자용 돌출부 (43) 사이에 끼인 3 지점에 여자 코일 (48) (여자 코일 (481 ∼ 483)) 이 권회되어 있다. 그리고, 동체부 (42) 로부터는 4 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 434)) 와는 반대측으로 돌출부 (44) (돌출부 (441 ∼ 444)) 가 돌출되어 있다.
또, 도 9(c) 에 나타내는 자기 센서 소자 (40) 에서는, 5 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 435)) 의 각각에 검출 코일 (49) (검출 코일 (491 ∼ 495)) 이 권회되고, 동체부 (42) 에 있어서 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 집자용 돌출부 (43) 사이에 끼인 4 지점에 여자 코일 (48) (여자 코일 (481 ∼ 484)) 이 권회되어 있다. 그리고, 동체부 (42) 로부터는 5 개의 집자용 돌출부 (43) (집자용 돌출부 (431 ∼ 435)) 와는 반대측으로 돌출부 (44) (돌출부 (441 ∼ 445)) 가 돌출되어 있다.
이러한 구성의 자기 센서 소자 (40) 에 있어서도, 상기 실시형태와 동일하게 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 검출 코일 (49) 은 서로 역방향으로 권회되고, 복수의 검출 코일 (49) 은 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 자기 센서 소자 (40) 에 있어서, 폭방향 (W40) 으로 이웃하는 여자 코일 (48) 은 서로 역방향으로 권회되고, 복수의 여자 코일 (48) 은 직렬 또는 병렬로 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 도 2(a), (b) 를 참조하여 설명한 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 폭방향 (Y) 으로 복수 배치되어 있다. 그 때, 복수의 자기 센서 소자 (40) 사이에서는, 검출 코일 (49) 의 권회 방향이 일치되어 있다. 또한, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각의 여자 코일 (48) 에 대하여 공통된 여자 전류를 공급하는 경우, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 집자용 돌출부 (43) 가 4 개인 경우 (여자 코일 (48) 이 홀수인 경우), 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 있어서, 여자 코일 (48) 의 권회 방향을 일치시켜 둔다. 이에 대하여, 도 9(a), (c) 에 나타내는 바와 같이, 집자용 돌출부 (43) 가 3 개 또는 5 개인 경우 (여자 코일 (48) 이 짝수인 경우), 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 있어서, 여자 코일 (48) 의 권회 방향을 반대로 해 둔다. 이와 같이 구성하면, 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 있어서 서로 이웃하는 집자용 돌출부 (43) 의 자극이 반대가 되기 때문에, 이웃하는 자기 센서 소자 (40) 의 사이에 자속을 발생시킬 수 있다.
이와 같이 구성한 자기 센서 장치 (20) 에서도, 자기 센서 소자 (40) 는, 도 1 에 나타내는 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 두께 방향 (T40) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하도록 배치되기 때문에, 집자용 돌출부 (43) 및 검출 코일 (49) 은, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y) 으로 이간되는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 에서는, 센서 코어 (41) 가 존재하는 영역 및 센서 코어 (41) 가 존재하는 영역으로부터 폭방향 (W40) (매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대하여 직교하는 매체 폭방향 (Y)) 으로 약간 어긋난 위치에 걸쳐서 대략 동등한 감도를 가져, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭방향 (Y) 에서의 검출 범위가 넓다는 등, 실시형태 1 과 동일한 효과를 나타낸다.
[또 다른 별도 실시형태]
도 10 은 본 발명을 적용한 또 다른 별도 실시형태에 관련된 자기 센서 장치 (20) 에 사용한 자기 센서 소자 (40) 의 설명도로, 도 10(a), (b), (c) 는, 집자용 돌출부 (43) 의 수가 3 개인 경우의 설명도, 집자용 돌출부 (43) 의 수가 4 개인 경우의 설명도, 및 집자용 돌출부 (43) 의 수가 5 개인 경우의 설명도이다.
도 9 에 나타내는 형태에서는, 폭방향 (W40) 의 양단부에서는, 폭방향 (W40) 과 비교하여 자속 밀도가 낮다. 이러한 경우, 검출 코일 (49) 의 권회수를, 이하의 관계
도 9(a) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 3) 인 경우
검출 코일 (491, 493) 의 권회수 ＞ 검출 코일 (492) 의 권회수
도 9(b) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 4) 인 경우
검출 코일 (491, 494) 의 권회수 ＞ 검출 코일 (492, 493) 의 권회수
도 9(c) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 5) 인 경우
검출 코일 (491, 495) 의 권회수 ＞ 검출 코일 (492, 493, 494) 의 권회수
또는
검출 코일 (491, 495) 의 권회수 ＞ 검출 코일 (492, 494) 의 권회수 ＞ 검출 코일 (493) 의 권회수
에 나타내는 바와 같이, 양단의 검출 코일 (49) 의 권회수를 다른 검출 코일 (49) 의 권회수보다 많게 하면, 폭방향 (W40) 에 있어서의 감도를 균등화할 수 있다.
그 때, 도 10(a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 집자용 돌출부 (43) 의 굵기를 이하의 관계
도 10(a) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 3) 인 경우
집자용 돌출부 (431, 433) 의 굵기 ＜ 집자용 돌출부 (432) 의 굵기
도 10(b) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 4) 인 경우
집자용 돌출부 (431, 434) 의 굵기 ＜ 집자용 돌출부 (432, 433) 의 굵기
도 10(c) 에 나타내는 형태 (검출 코일 (49) 의 수 = 5) 인 경우
집자용 돌출부 (431, 435) 의 굵기 ＜ 집자용 돌출부 (432, 433, 434) 의 굵기
또는
집자용 돌출부 (431, 435) 의 굵기 ＜ 집자용 돌출부 (432, 434) 의 굵기 ＜ 집자용 돌출부 (433) 의 굵기
에 나타내는 바와 같이, 양단의 집자용 돌출부 (43) 의 굵기를 다른 집자용 돌출부 (43) 의 굵기보다 크게 하면, 양단의 검출 코일 (49) 의 권회수를 다른 검출 코일 (49) 의 권회수보다 많이 권회하는 데에 지장이 없다.
(그 밖의 실시형태)
상기 형태에서는, 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 를 상대 이동시키는 데에 있어서 매체 (1) 쪽을 이동시켰는데, 매체 (1) 가 고정이고 자기 센서 장치 (20) 가 이동하는 구성을 채용해도 된다. 또, 상기 형태에서는, 자계 인가용 자석 (30) 에 영구 자석을 사용했지만, 전자석을 사용해도 된다. 또, 상기 형태에서는, 집자용 돌출부 (43) 의 수가 2 개, 3 개, 4 개, 5 개인 경우를 설명했는데, 6 개 이상인 경우여도 된다.
1 … 매체
11 … 매체 이동로
20 … 자기 센서 장치
30 … 자계 인가용 자석
40 … 자기 센서 소자
41 … 센서 코어
42 … 센서 코어의 동체부
43 … 센서 코어의 집자용 돌출부
48 … 여자 코일
49 … 검출 코일
100 … 자기 패턴 검출 장치

Claims (13)

  1. 상대 이동하는 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자를 구비한 자기 센서 장치로서,
    상기 자기 센서 소자는, 그 자기 센서 소자의 폭방향으로 연장되는 동체부로부터 상기 매체의 매체 이동로측을 향하여 돌출되어 상기 폭방향으로 서로 이간되는 3 개 이상의 홀수의 집자용 돌출부를 구비한 센서 코어와, 상기 동체부에 있어서 상기 폭방향으로 이웃하는 상기 집자용 돌출부 사이에 끼인 짝수의 부분에 각각 권회된 여자 코일과, 상기 복수의 집자용 돌출부의 각각에 권회된 검출 코일을 구비하고,
    상기 자기 센서 소자는, 상기 폭방향 및 상기 집자용 돌출부의 돌출 방향의 쌍방에 대하여 직교하는 두께 방향이 상기 매체의 이동 방향을 향하도록 하여, 상기 매체의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 복수 배치되어 있고,
    상기 자기 센서 소자에 있어서, 상기 폭방향으로 이웃하는 상기 여자 코일은 서로 역방향으로 권회되고,
    이웃하는 상기 자기 센서 소자 사이에 있어서 상기 여자 코일의 권회 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 코어의 상기 폭방향의 치수는, 상기 두께 방향의 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3 개 이상의 홀수의 집자용 돌출부의 각각에 권회된 상기 검출 코일은, 직렬로 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 3 개 이상의 홀수의 집자용 돌출부 중, 상기 폭방향의 양단부에 위치하는 집자용 돌출부에 권회된 상기 검출 코일은, 다른 집자용 돌출부에 권회된 상기 검출 코일에 비하여 권회수가 많은 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 3 개 이상의 홀수의 집자용 돌출부 중, 상기 폭방향의 양단부에 위치하는 집자용 돌출부의 굵기는, 다른 집자용 돌출부에 비하여 가는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 코어는, 상기 동체부로부터 상기 집자용 돌출부와는 반대측으로 돌출된 돌출부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 코어는, 아모르퍼스 자성 재료층과, 그 아모르퍼스 자성 재료층을 양면측에서 사이에 끼우는 비자성의 기판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 돌출부에는, 차동용 코일이 권회된 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 집자용 돌출부, 상기 검출 코일, 상기 여자 코일의 수는,
    집자용 돌출부의 수 = 검출 코일의 수
    여자 코일의 수 = 집자용 돌출부의 수－1
    의 관계를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 센서 장치.
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