WO2015174409A1

WO2015174409A1 - 磁気センサ装置

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Publication number: WO2015174409A1
Application number: PCT/JP2015/063616
Authority: WO
Inventors: 智和尾込; 賢司下畑
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-11-19
Also published as: DE112015002254T5; CN106461740A; JPWO2015174409A1; CN106461740B; US10001532B2; US20170052233A1; JP6300908B2

Abstract

　磁性体を有する被検知物（６）の搬送方向（１０）に鉛直する方向に、互いに異なる磁極を有し、前記搬送方向（１０）に直交する方向を長手方向として、前記長手方向に延在する磁石（１）と、前記磁石（１）の前記被検知物（６）側の磁極に、前記長手方向にライン状に配置した異方性磁気抵抗効果素子（５）と、を備え、前記磁石（１）は、前記長手方向の端部が前記長手方向の中央部よりも、前記搬送方向（１０）に鉛直する方向の長さが長く、前記異方性磁気抵抗効果素子（５）と前記磁石（１）との間に磁性体ヨーク（４）を備えた。

Description

磁気センサ装置

　この発明は、紙幣等の紙葉状媒体上に形成された微小磁性パターンを検出する磁気センサ装置に関する。

　磁気センサ装置は、磁束密度に対して抵抗値が変化する特性を有している磁気抵抗効果素子を複数使用したセンサ装置である。紙幣等の紙葉状媒体に含まれる磁性パターンを多チャンネル同時に検出する磁気センサ装置においては、この磁性パターンの磁化量が微小であるため、感度良く磁性パターンを検出するためには、半導体磁気抵抗効果素子よりも感度の高い異方性磁気抵抗効果素子を使用し、複数の異方性磁気抵抗効果素子がすべて磁気飽和せず感度が高くなる磁界強度環境下に設けた上で、紙幣など紙葉状媒体は強磁界環境を通過させる必要がある。

　異方性磁気抵抗効果素子の検知方向は素子の短辺方向であり、検知方向に感度が一番高くなるバイアス磁束密度を印加し、磁性インクの読み取りを実施する。特開２０１２－２５５７７０号公報（特許文献１参照）には、異方性磁気抵抗素子を使用した磁気センサ装置が開示されている。

特開２０１２－２５５７７０号公報

　特許文献１に記載の磁気センサ装置では、理想的に異方性磁気抵抗効果素子の非感磁方向（長手方向）に磁束が印加されない構造となっているため、検知方向（短辺方向）に対してのみ同じ方向に磁気ベクトルが向くことになるが、実際の製品では磁石の長さが有限であるため、磁石長手方向に対して、磁石の中心からそれぞれ外側方向に磁束が印加されることになり、異方性磁気抵抗効果素子の非感磁方向（長手方向）にも磁束密度が印加される。尚、非感磁方向（長手方向）への磁束密度印加の要因は磁石の磁力のばらつきや、磁石・磁性体の外形ばらつき、組立ばらつき等でも発生する。

　これらの要因により、異方性磁気抵抗効果素子は非感磁方向（長手方向）に印加された磁束密度の向きに傾いた磁気ベクトルを持つことになるが、実装位置により非感磁方向（長手方向）の向きが変わっており（反転しており）、平面方向に傾いた磁性パターンを読み取る場合、磁性パターンが発生している磁気ベクトルの非感磁方向（長手方向）の向きと異方性磁気抵抗効果素子が持つ磁気ベクトルの非感磁方向（長手方向）の向きの関係により、異方性磁気抵抗効果素子が実装されている場所により出力の大小が発生するという課題があった。

　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、異方性磁気抵抗効果素子の非感磁方向（長手方向）に印加されるバイアス磁束密度の向きを同じ方向にすることを目的になされたものであり、磁性パターンの形状に影響を受けず、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から安定した出力を取得する磁気センサ装置を得るものである。

　この発明に係る磁気センサ装置は、磁性体を有する被検知物の搬送方向に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有し、前記搬送方向に直交する方向を長手方向として前記長手方向に延在する磁石と、前記磁石の前記被検知物側の磁極に、前記長手方向にライン状に配置した異方性磁気抵抗効果素子と、を備え、前記磁石は、前記長手方向の端部が前記長手方向の中央部よりも、前記搬送方向に鉛直する方向の長さが長いものである。

　この発明によれば、磁石は、長手方向の端部が長手方向の中央部よりも、搬送方向に鉛直する方向の長さが長いので、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密度を印加することが可能となるので、平面方向に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が得られるようになる。

この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の上面から見た上面図である。この発明の実施の形態１における磁気センサ装置をＸＺ平面から見たときの磁力線分布の図である。磁気センサ装置の検出原理を説明する磁力線ベクトル図である。図１における、磁力線分布の図である。図１から第２の磁石２を取り除いた磁気センサを示す図である。図６における、異方性磁気抵抗効果素子に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。図６の構成における上面からみた断面図と、各異方性磁気抵抗効果素子に印加されたバイアス磁束ベクトルを示す図である。図８における各異方性磁気抵抗効果素子の出力を示す図である。図６の構成において、ＸＹ平面で反時計周りに回転した磁性インクが搬送された場合の検出磁束ベクトルを示す図である。図１０における各異方性磁気抵抗効果素子の出力を示す図である。この発明の実施の形態１における、異方性磁気抵抗効果素子に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。この発明の実施の形態１における、バイアス磁束ベクトル、Ｙ方向に垂直な磁性インクが搬送された場合の検出磁束ベクトルを示す図である。この発明の実施の形態１における、ＸＹ平面で反時計周りに回転した磁性インクが搬送された場合の検出磁束ベクトルを示す図である。図２に対して、異方性磁気抵抗効果素子のブリッジ方法をＴ字ブリッジにした磁気センサ装置の上面から見た上面図である。この発明の実施の形態２における磁気センサ装置の長手方向の側面図であるこの発明の実施の形態３における磁気センサ装置を上面からみた上面図である。この発明の実施の形態４における磁気センサ装置を上面からみた上面図である。この発明の実施の形態５における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。この発明の実施の形態６における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。この発明の実施の形態６における、異方性磁気抵抗効果素子に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。この発明の実施の形態６における、異方性磁気抵抗効果素子に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。この発明の実施の形態７における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。この発明の実施の形態７における磁気センサ装置をＸＺ平面から見たときの磁力線分布の図である。この発明の実施の形態７における他の磁気センサ装置の長手方向の側面図である。

　実施の形態１．
　この発明の実施の形態１を含む全ての実施の形態において、被検知物の搬送方向即ち磁気センサ装置の短手方向をＸ方向、被検知物の搬送方向に直交する磁気センサ装置の長手方向（ライン方向）をＹ方向、磁気センサ装置の短手方向（搬送方向）及び長手方向（ライン方向）に直交する方向（搬送方向に鉛直する方向）をＺ方向と定義する。

　図１は、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。図２は、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の上面から見た上面図である。図１及び図２において、磁気センサ装置は、磁性体を有する被検知物６の搬送方向１０に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有し、搬送方向１０に直交する方向を長手方向として、搬送方向１０に鉛直する方向の長さが長手方向に亘って同一で、長手方向に延在する第１の磁石１と、第１の磁石１の搬送方向１０における中央位置から搬送方向１０に所定の位置にシフトし、長手方向にライン状に異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１を配置した異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５と、第１の磁石１の長手方向の端部に、搬送方向１０に鉛直する方向に、第１の磁石１に接する面の磁極が第１の磁石１の磁極に異なり、搬送方向１０に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有して配置した微小な磁石である第２の磁石２と、を備えている。

　図１及び図２において、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５は、第１の磁石１の被検知物６側に配置され、第１の磁石１及び第２の磁石２の磁極は、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１、）の側をＮ極とし、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１）の側と反対側をＳ極としている。

　図１及び図２において、第１の磁石１は、被検知物６の上に設けられた磁性インク６１ａと、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５の上に設けられた異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）にバイアス磁束を印加する。第１の磁性体ヨーク４は、第１の磁石１のばらつきを吸収し異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に均一なバイアス磁束を与えることを目的として、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５を第１の磁性体ヨーク４に載置して、第１の磁石１のＮ極側に設けられている。第２の磁石２は、一定方向の磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙを印加させることを目的として、微小な磁石が第１の磁石１のＳ極側の一方の端部に備えられている。尚、第２の磁石２のＮ極は、第１の磁石１のＳ極に対面している。被検知物６は、図１、図２のＸ方向に搬送され、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１の上を通過時に、磁性インク６１ａが検出される。なお、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５は、第１の磁石１のＸ方向の中央からＸ方向に若干ずらして配置している。

　尚、実際の製品では、上述した第１の磁石１等を保持する筐体や、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）に電源を印加したり出力を取りだしたりする基板、被検知物６が搬送される際に磁気抵抗効果素子５１に接触しないように設けられたシールドカバー等が存在するが、本図では省略している。

　図３は、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置をＸＺ平面から見たときの磁力線分布の図であり、ＸＺ平面から見た第１の磁石１、第２の磁石２、第１の磁性体ヨーク４がつくる磁力線７を示す。異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の位置では、磁力線がＸ方向に微小に傾いており、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に磁束ベクトルのＸ方向成分Ｂｘが印加されている。ここで磁束ベクトルのＸ方向成分Ｂｘは数ｍＴ程度の微小磁界である。また、被検知物６には磁束ベクトルのＺ方向成分Ｂｚを主成分とした大きな磁束（数１００ｍＴ程度）が印加され、磁性インク６１ａが磁化され、その磁化成分を異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）で検出する。

　被検知物６の検出動作について、図３、図４を用いて詳しく説明する。図４は、磁気センサ装置の検出原理を説明する磁力線ベクトル図である。図３において、磁力線７は、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）が第１の磁性体ヨーク４の搬送方向の長さの中心軸より少しＸ方向に離れているため、図４（ａ）に示すように、磁力線７の磁束ベクトル８は、垂直方向（Ｚ方向）から少しだけ搬送方向（Ｘ方向）に傾いており、この磁束ベクトル８の搬送方向（Ｘ方向）成分Ｂｘが異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）のバイアス磁束として作用している。

　被検知物６が近づいてくると、図４（ｂ）に示すように、磁束ベクトル８が被検知物６に吸い寄せられるように被検知物６側に傾くため搬送方向（Ｘ方向）の磁束ベクトル８成分（Ｂｘ）が小さくなり、被検知物６が離れていくと、図４（ｃ）に示すように、磁束ベクトル８が被検知物６に引っ張られるように被検知物６側に傾くため搬送方向（Ｘ方向）の磁束ベクトル８成分（Ｂｘ）が大きくなることにより、Ｘ方向成分を感磁する異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の抵抗値が変化し、被検知物６を検知することができる。すなわち、被検知物６の通過により、搬送方向（Ｘ方向）の磁束ベクトル８成分（Ｂｘ）が変化するので、Ｘ方向成分を感磁する異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の抵抗値が変化し、被検知物６を検知することができる。図４（ｂ）、図４（ｃ）において磁束ベクトル８に交差している点線矢印は、図４（ａ）における磁束ベクトル８の位置を示しているものである。

　図５は、図１における、磁力線分布の図であり、ＹＺ平面から見た第１の磁石１、第２の磁石２、第１の磁性体ヨーク４がつくる磁力線７を示す。異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の大部分に＋Ｂｙ方向（磁束ベクトルの正のＹ方向成分）の磁束が印加されている。

　ここで図６から図１１を用いて、一般的な磁気センサの動作について説明する。図６は、図１から第２の磁石２を取り除いた磁気センサである。図７は、図６における、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されるＢｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）を示すグラフである。図７において、一点鎖線は磁気センサ装置の長手方向（Ｙ方向）の中心位置を示す。また、グラフのＹ軸方向の両端が、磁気センサ装置の長手方向（Ｙ方向）の両端部に相当する。このとき、図３を用いた説明で示したように、バイアス磁束のＸ方向成分Ｂｘが異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に印加されている。ここで、第１の磁石１は有限の長さを持っているため、図７に示すＢｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）も異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に印加されており、このＢｙ成分は磁石の中心を対称として左右で反対の極性を持つ。尚、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）には数１００ｍＴ程度のＢｚ成分（磁束ベクトルのＺ方向成分）も印加されているが、Ｂｚ成分は磁束変化検知に影響を与えないため説明を省略している。

　図８は、図６の構成における上面からみた断面図と、各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されたバイアス磁束ベクトルを示す図であり、図６の構成における上面からみた上面図と、第１の磁石１、第１の磁性体ヨーク４により各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されたバイアス磁束ベクトル８を示す。Ｂｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）の影響により、中心から－Ｙ方向では－Ｙ方向に傾いたバイアス磁束ベクトル８ａ、中心から＋Ｙ方向では＋Ｙ方向に傾いたバイアス磁束ベクトル８ｂが異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されている。また、図９は図８における各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の出力を示す図であり、図９に、図８における各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の出力を示す。

　図８において、Ｙ方向と平行の磁性インク６１ａが搬送された場合、Ｙ方向と平行の磁性インク６１ａにより磁性インク６１ａと垂直方向（Ｘ方向）の磁束変化６１１ａが発生し、－Ｙ方向に傾いたバイアス磁束ベクトル８ａ、＋Ｙ方向に傾いたバイアス磁束ベクトル８ｂともに、Ｘ方向の磁束変化が発生し、－Ｙ方向に傾いた検出磁束ベクトル８１ａ、＋Ｙ方向に傾いた検出磁束ベクトル８１ｂ（磁性インク６１ａが通り過ぎるときは反対の変化）のようにベクトルの回転が起こり、各磁気抵抗効果素子５１（５１ａ、５１ｂ）から図９に示す出力が得られる。

　次に、ＸＹ平面で反時計周りに回転した磁性インク６１ｂが搬送された場合について図１０と図１１で説明する。図１０は、図６の構成において、ＸＹ平面で反時計周りに回転した磁性インクが搬送された場合の検出磁束ベクトルを示す図であり、図１１は、図１０における各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の出力を示す図である。

　図１０に示すように、磁性インク６１ｂにより磁性インク６１ｂと垂直方向の磁束変化６１１ｂが発生する。この磁束変化６１１ｂは、－Ｙ方向に傾いたバイアス磁束ベクトル８ａとほぼ同じ方向を持っているため、中心より－Ｙ方向に配置されている異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）では、－Ｙ方向に傾いた検出磁束ベクトル８２ａとバイアス磁束ベクトル８ａの差が小さくなり、図１１に示すように出力が小さくなる。反対に、＋Ｙ方向に配置されている異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）では、＋Ｙ方向に傾いた検出磁束ベクトル８２ｂとバイアス磁束ベクトル８ｂの差が大きくなり、図１１に示すように出力が大きくなる。

　このように、Ｙ方向のバイアス磁束の向きが各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）で違ってしまうと、被検知物６の出力が異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）ごとにばらつく。

　図１から図３で示したこの発明の実施の形態１における磁気センサ装置の作用・効果について、図１２から図１５を用いて説明する。図１２に、この発明の実施の形態１における、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）に印加されるＢｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）、図１３に、この発明実施の形態１における、バイアス磁束ベクトル８（８ａ、８ｂ）、Ｙ方向に垂直な磁性インク６１ａが搬送された場合の検出磁束ベクトル８１（８１ａ、８１ｂ）、図１４に、ＸＹ平面で反時計周りに回転した磁性インク６１ｂが搬送された場合の検出磁束ベクトル８２（８２ａ、８２ｂ）を示す。第２の磁石により、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）に印加されるＢｙ成分は大部分のエリアで一定方向を向くことが分かる。この効果により、磁性インクがＸＹ平面で回転されていても、端の部分を除き各異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の出力を安定して取り出すことが可能となる。

　また、本構成によれば、Ｙ方向に一定方向の一定以上のバイアス磁束を印加することが可能となる。例えば強磁性体を検出する場合、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の非感磁方向（長手方向、ここではＹ方向）の磁化ベクトルが反転し戻らず、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の抵抗値が初期値から変化してしまうという問題が発生するが、本構成によりＹ方向に一定方向の一定以上のバイアス磁束を印加することで、磁化ベクトルが反転することを抑えることも可能となる。

　また、本構成によれば、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）を平行配列としたが、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１の第２の検出素子５１ｂは必ずしも第１の検出素子５１ａと平行に配列とする必要はなく、図１５に示すように、長手方向をＸ方向とし、第１の検出素子５１ａと第２の検出素子５１ｂでＴ型ブリッジにしても同様の効果が得られる。

　なお、この発明の実施の形態１においては、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に均一なバイアス磁束を与えることを目的として第１の磁性体ヨーク４を配置する構成としたが、第１の磁性体ヨークが無い場合でも異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に十分に均一なバイアス磁束を印加出来る場合は、第１の磁性体ヨーク４は異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１を載置可能な非磁性金属又は基板に置き換えても良い。

　実施の形態２．
　この発明の実施の形態２について、図を用いて説明する。図１６は、この発明の実施の形態２における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。図１６において、傾斜磁石３は、ライン方向（Ｙ方向に）向かうに従い、磁極方向（Ｚ方向）の厚みが減少していく構成となっている。図１６では、直線的に傾斜して減少している。図１６において、図１と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　図１６において、被検知物６の上に設けられた磁性インク６１ａと、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５の上に設けられた異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）にバイアス磁束を印加する傾斜磁石３、第１の磁石１のばらつきを吸収し異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）に均一なバイアス磁束を与えることを目的とした第１の磁性体ヨーク４が備えられており、被検知物６は図のＸ方向に搬送され、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１（５１ａ、５１ｂ）の上を通過時に、磁性インク６１ａが検出される。

　図１６に示す構成にした場合も、磁石３により、この発明の実施の形態１と同様にＹ方向に対して一定方向のバイアス磁束を印加することが可能であり、この発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。尚、図１６の傾斜磁石３は直線傾斜形状としたが、必ずしも直線傾斜形状である必要はなく、階段形状でも良い。

　実施の形態３．
　図１７は、この発明の実施の形態３における磁気センサ装置を上面からみた上面図である。図１７において、搬送方向からみた側面図は図６と同じ構成である。図１７において、図１と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。このときバイアス磁束ベクトル８のＸ方向成分は、第１の検知素子５２ａ、第２の検知素子５２ｂに対して＋Ｘ方向に印加されているものとする。本構成では、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２（５２ａ、５２ｂ）をＸＹ平面上で、２列で、長手方向（Ｙ方向）から搬送方向（Ｘ方向）へ、同じ方向に傾けて実装している。この構成においては、Ｘ方向のバイアス磁束により、第１の検知素子５２ａ、第２の検知素子５２ｂどちらに対しても、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の長手＋Ｙ方向（非感磁方向）に一定方向に磁束を印加することが可能となり、第１の磁石１等により作られるＹ方向の磁束密度を打ち消し、同じ向きにＢｙを印加することが可能となる。そのためこの発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。

　この発明の実施の形態３に、この発明の実施の形態１又は２を組み合わせることにより、双方の実施の形態の相乗効果が現れ、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２には、Ｙ方向にプラス側に、第１の磁石１の長手方向全体に亘って、均一なＢｙが印加されることになるので、ライン状に配置された異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５（５２）の全てにおいて、バイアス磁束のベクトル方向が揃うため、磁気センサ装置から安定した出力が得られる効果がある。

　実施の形態４．
　図１８は、この発明の実施の形態４における磁気センサ装置を上面からみた上面図である。図１８において、搬送方向からみた側面図は図６と同じ構成である。図１８において、図１７と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。このときバイアス磁束ベクトル８のＸ方向成分は、第１の検知素子５２ａに対しては＋Ｘ方向に印加され、第２の検知素子５２ｂに対しては－Ｘ方向に印加されているものとする。本構成では、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２をＸＹ平面上に２列で、長手方向（Ｙ方向）から搬送方向（Ｘ方向）へ、傾けて実装しており、第１の検知素子５２ａと第２の検知素子５２ｂでＹ軸に対して線対称な構成となっている。また、第１の検知素子５２ａと第２の検知素子５２ｂとの線対称軸であるＹ軸は、載１の磁石１の搬送方向（Ｘ方向）の中央部を通っている。この構成においては、第１の検知素子５２ａに対しては＋Ｘ方向のバイアス磁束、第２の検知素子５２ｂに対しては－Ｘ方向のバイアス磁束により、どちらに対しても、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）の長手＋Ｙ方向（非感磁方向）に一定方向に磁束を印加することが可能となり、第１の磁石１等により作られるＹ方向の磁束密度を打ち消し、同じ向きにＢｙを印加することが可能となる。そのため、この発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。

　この発明の実施の形態４に、この発明の実施の形態１又は２を組み合わせることにより、双方の実施の形態の相乗効果が現れ、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２には、Ｙ方向にプラス側に、第１の磁石１の長手方向全体に亘って、均一なＢｙが印加されることになるので、ライン状に配置された異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５（５２）の全てにおいて、バイアス磁束のベクトル方向が揃うため、磁気センサ装置から安定した出力が得られる効果がある。

　実施の形態５．
　図１９は、この発明の実施の形態５における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。図１９において、図１と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本構成では、被検知物６を非接触で搬送させるために、被検知物６の上側に第１の磁石１と第２の磁石２、下側に異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）チップ５、均一なバイアス磁束を与えることを目的とした磁性体キャリア９を配置している。この構成の場合でも、この発明の実施の形態１から４と同様の磁石の配置や異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）を傾けた実装を行うことにより、同じ効果が得られる。

　実施の形態６．
　図２０は、この発明の実施の形態６における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。図２１は、この発明の実施の形態６における、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。図２２は、この発明の実施の形態６における、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）に印加されるＢｙ成分を示すグラフである。図２０において、図１と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　この発明の実施の形態１では、第２の磁石２は、第１の磁石１の一方の端部に備えられていたが、この発明の実施の形態６では、小型の第２の磁石２ａ、２ｂがそれぞれ第１の磁石１の両端部に設けられている。図２０において、第２の磁石２ａ、２ｂそれぞれのＮ極が第１の磁石１のＳ極に対面している。この構成にすることにより、図２１に示すように、第１の磁石１の両端部の磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙが、ゼロに近づく。図２１において、点線８ｃは小型の第２の磁石２ａ、２ｂを備えていない場合の磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙ成分であり、実線８ｄは、小型の第２の磁石２ａ、２ｂを備えている場合の磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙ成分である。従って、この発明の実施の形態６によれば、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１に印加されるバイアス磁束ベクトルは、第１の磁石１の長手方向全体に亘って、磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙがゼロ付近に均一化される。

　更に、図２０において、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５（５２）は、図１７に示すように異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２（５２ａ、５２ｂ）をＸＹ平面上で同じ方向に傾けた構成、又は図１８に示すように第１の検知素子５２ａと第２の検知素子５２ｂでＹ軸に対して線対称に、ＸＹ平面上で傾斜させた構成としている。

　このように異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５（５２）を配置しているので、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２には、図２２に示すように、Ｙ方向にプラス側に、第１の磁石１の長手方向全体に亘って、均一な磁束ベクトルのＹ方向成分Ｂｙが印加されることになるので、ライン状に配置された異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５（５２）の全てにおいて、バイアス磁束のベクトル方向が揃うため、磁気センサ装置から安定した出力が得られる。図２２において、点線８ｅは、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２（５２ａ、５２ｂ）を傾斜させていない場合のＢｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）であり、実線８ｆは、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５２（５２ａ、５２ｂ）をＸＹ平面で傾斜させた場合のＢｙ成分（磁束ベクトルのＹ方向成分）である。

　この発明の実施の形態６では、第２の磁石２ａ、２ｂがそれぞれ第１の磁石１の両端部に設けられている構造としたが、この発明の実施の形態２（図１６）のように、傾斜磁石３を用い、傾斜磁石３は、両端部からライン方向（Ｙ方向に）に中央部に向かうに従い、磁極方向（Ｚ方向）の厚みが減少していく構成としても良い。

　実施の形態７．
　図２３は、この発明の実施の形態７における磁気センサ装置の長手方向の側面図である。この発明の実施の形態７における磁気センサ装置は、図１に示すこの発明の実施の形態１における磁気センサ装置の第１の磁石１のＳ極において第２の磁石２が配置されていない面上に、第２の磁性体ヨーク１１を配置したものである。図２３において、図１と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　図２４は、この発明の実施の形態７における磁気センサ装置をＸＺ平面から見たときの磁力線分布の図である。図２４において、図３と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。図２４において、磁気センサ装置の第１の磁石１のＳ極における搬送方向１０に鉛直する方向の面において、第２の磁石２が配置された面を除く面に第２の磁性ヨーク１１が配置されている。第１の磁石１のＳ極からの磁束（磁力線７）は第２の磁性ヨーク１１に集約され、第２の磁性ヨーク１１の長手方向の側面１１ａ、１１ｂに第１の磁性ヨーク４からの磁束（磁力線７）が集中して侵入する磁気回路が形成される。

　すなわち、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の図１の構成に比べて、第１の磁石１のＮ極に配置された第１の磁性ヨーク４と第１の磁石１のＳ極との間の磁気経路が短くなるので、不要な漏れ磁束（磁力線７）が減り、結果、第１の磁石１のＮ極に配置された第１の磁性ヨーク４からの磁束密度（磁力線７の密度）が大きくなり、磁束ベクトル８のＺ成分が大きくなるので、被検知物６の検出感度が、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置よりも向上する効果がある。

　同様に、図２０に示すこの発明の実施の形態６における磁気センサにおいて、第２の磁石２ａ、第２の磁石２ｂとの間の、第１の磁石１のＳ極の搬送方向に鉛直する方向の面に、第２の磁性体ヨーク１１を配置しても、同様の作用効果を有する。図２５は、この発明の実施の形態６における磁気センサにおいて、第２の磁石２ａ、第２の磁石２ｂとの間の、第１の磁石１のＳ極の搬送方向に鉛直する方向の面に、第２の磁性体ヨーク１１を配置した、この発明の実施の形態７における他の磁気センサ装置の長手方向の側面図である。図２５において、図２０と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

　なお、この発明の実施の形態１からこの発明の実施の形態７において、第１の磁石１及び第２の磁石２の磁極は、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１、５２）の側をＮ極とし、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１、５２）の側と反対側をＳ極とした場合について説明したが、磁石（第１の磁石１及び第２の磁石２）のＮ極Ｓ極の向きが反対、すなわち第１の磁石１及び第２の磁石２の磁極は、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１、５２）の側をＳ極とし、異方性磁気抵抗効果素子チップ５（異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）５１、５２）の側と反対側をＮ極とした場合でも同じ効果が得られる。

　本出願は、２０１４年５月１３日に出願された、日本国特許出願特願２０１４－９９７２４号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１４－９９７２４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　　　第１の磁石、
　２　　　第２の磁石、
　２ａ　　第２の磁石、
　２ｂ　　第２の磁石、
　３　　　傾斜磁石、
　４　　　第１の磁性体ヨーク、
　５　　　異方性磁気抵抗効果素子チップ、
　５１　　異方性磁気抵抗効果素子、
　５１ａ　異方性磁気抵抗効果素子（第１の検知素子）、
　５１ｂ　異方性磁気抵抗効果素子（第２の検知素子）、
　５２　　異方性磁気抵抗効果素子、
　５２ａ　異方性磁気抵抗効果素子（第１の検知素子）、
　５２ｂ　異方性磁気抵抗効果素子（第２の検知素子）、
　６　　　被検知物、
　６１ａ　磁性インク、
　６１ｂ　磁性インク、
　６１１ａ　磁束変化、
　６１１ｂ　磁束変化、
　７　　　磁力線、
　８　　　バイアス磁束ベクトル、
　８ａ　　バイアス磁束ベクトル、
　８ｂ　　バイアス磁束ベクトル、
　８ｃ　　点線、
　８ｄ　　実線、
　８ｅ　　点線、
　８ｆ　　実線、
　８１　　検出磁束ベクトル、
　８１ａ　検出磁束ベクトル、
　８１ｂ　検出磁束ベクトル、
　８２　　検出磁束ベクトル、
　８２ａ　検出磁束ベクトル、
　８２ｂ　検出磁束ベクトル、
　９　　　磁性体キャリア、
　１０　　搬送方向、
　１１　　第２の磁性体ヨーク、
　１１ａ　側面、
　１１ｂ　側面。

Claims

磁性体を有する被検知物の搬送方向に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有し、前記搬送方向に直交する方向を長手方向として前記長手方向に延在する磁石と、
前記磁石の前記被検知物側の磁極に、前記長手方向にライン状に配置した異方性磁気抵抗効果素子と、を備え、
前記磁石は、前記長手方向の端部が前記長手方向の中央部よりも、前記搬送方向に鉛直する方向の長さが長い磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子と前記磁石との間に磁性体ヨークを備えた請求項１に記載の磁気センサ装置。
前記磁石は、前記搬送方向に鉛直する方向の長さが前記長手方向に亘って同じである第１の磁石と、
前記第１の磁石の前記長手方向の端部であって前記被検知物側と反対側の磁極に、前記搬送方向に鉛直する方向に、前記第１の磁石に接する面の磁極が前記第１の磁石の磁極に異なり、前記搬送方向に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有して配置した第２の磁石と、
を備えた請求項１または２に記載の磁気センサ装置。
前記第１の磁石の前記被検知物側と反対側の磁極であって、前記第２の磁石が配置された面を除く面に第２の磁性体ヨークを備えた請求項３に記載の磁気センサ装置。
前記磁石は、前記搬送方向に鉛直する方向の長さが、前記長手方向の端部から中央部に向かうにつれ、短くなっていく請求項１または２に記載の磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子は、前記長手方向から前記搬送方向側へ、所定の角度で傾斜している請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
磁性体を有する被検知物の搬送方向に鉛直する方向に互いに異なる磁極を有し、前記搬送方向に直交する方向を長手方向として前記長手方向に延在する磁石と、
前記磁石の前記被検知物側の磁極に、前記長手方向にライン状に配置した異方性磁気抵抗効果素子と、を備え、
前記異方性磁気抵抗効果素子は、前記長手方向から前記搬送方向側へ、所定の角度で傾斜している磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子は、前記長手方向に２列で配列されている請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子の２列の前記搬送方向の中心は、前記磁石の前記搬送方向における中央位置から前記搬送方向の所定の位置にシフトしている請求項８に記載の磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子は、一方の列が前記磁石の前記搬送方向における中央位置から前記磁石の前記搬送方向の一端側へシフトし、他方の列が前記磁石の前記搬送方向における中央位置から前記磁石の前記搬送方向の他端側へシフトしている請求項８に記載の磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子は、前記長手方向に２列で配列され、一方の列が前記磁石の前記搬送方向における中央位置から前記磁石の前記搬送方向の一端側へシフトし、他方の列が前記磁石の前記搬送方向における中央位置から前記磁石の前記搬送方向の他端側へシフトし、一方の列と他方の列とで前記傾斜の方向が互いに異なる請求項６または７に記載の磁気センサ装置。
前記異方性磁気抵抗効果素子は、前記搬送方向における中央位置を通る前記長手方向を基準に、線対称で配置されている請求項１１に記載の磁気センサ装置。