特許 5979214 磁気センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5979214

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】磁気センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/02 Q

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-500154(P2014-500154)

(86)(22)【出願日】2013年1月29日

(86)【国際出願番号】JP2013051809

(87)【国際公開番号】WO2013121870

(87)【国際公開日】20130822

【審査請求日】2014年6月12日

(31)【優先権主張番号】特願2012-28945(P2012-28945)

(32)【優先日】2012年2月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南谷 保

【審査官】 小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−２１０８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１１１２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２３１３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−７２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５２７９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０１４５４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２１５４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１５７５５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２５５７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気抵抗素子と、磁石と、前記磁気抵抗素子を載置し、前記磁気抵抗素子へ磁界を印加する位置に前記磁石を保持するホルダーとを有し、媒体が有する磁性体を検知する磁気センサと、
前記磁気抵抗素子を間にして前記磁石に対向する位置に配置されたヨークと、
を備え、
前記媒体の搬送部は前記磁気抵抗素子と前記ヨークとの間に位置し、
前記磁石に対する前記ヨークの対向面の、前記媒体の搬送方向の幅寸法は、前記磁石の、前記媒体の搬送方向の幅寸法より大きいことを特徴とする磁気センサ装置。

【請求項2】

前記磁石に対する前記ヨークの対向面と、前記ヨークに対する前記磁石の対向面とは平行であり、この二つの対向面の間であって前記媒体の搬送方向での中央となる位置に前記磁気抵抗素子が配置されている、請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項3】

前記ホルダーは、前記ヨークを保持する、請求項１または２に記載の磁気センサ装置。

【請求項4】

前記磁石に対する前記ヨークの対向面から前記搬送部までの間隔は、前記搬送部の間隙より狭い、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ装置。

【請求項5】

前記磁石はフェライト磁石である、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。

【請求項6】

前記磁気抵抗素子の感磁部での磁束密度は１５０ｍＴ〜４５０ｍＴの範囲内である、請求項１〜５のいずれかに記載の磁気センサ装置。

【請求項7】

前記ヨークは前記磁石と互いに吸着する方向に着磁されている、請求項１〜６のいずれかに記載の磁気センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は例えば紙幣などの媒体に設けられている磁気パターンを検知する磁気センサを備える磁気センサ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

磁性インクなどで印刷されてなる磁気パターンが設けられている紙幣や証券などの媒体の鑑別を行う磁気センサを備える磁気センサ装置として特許文献１が開示されている。

【0003】

図１４は特許文献１に示されている磁気センサ装置の概略構成図である。この磁気センサ装置は、磁石１０の上に磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２が配置された磁気センサと、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の上方に配置されている対向ヨーク２０とを備える。この磁気センサ装置では、磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２の上を図示されていない磁気パターンが設けられている媒体１６が、磁気センサと対向ヨーク２０との間を通過する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−１８２７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１４に示されるような磁気センサ装置においては、対向ヨーク２０は媒体１６の搬送方向での分解能を高めるために設けられている。そのため、対向ヨーク２０は媒体１６の搬送方向に狭く細長い形状である。また、２つの磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２が、磁石１０の中央に対して均等な位置に配置されている。そのため、対向ヨーク２０により磁束の発散が抑制され、分解能は向上する。

【0006】

ところで、磁性インクなどで印刷されてなる磁気パターンが設けられている紙幣や証券などの媒体の鑑別を行う磁気センサ装置に要求される特性の一つとして、所謂出力GAP特性というものがある。通常、検知対象である媒体が搬送される際、磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔によって磁気センサの出力が変動する。この磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔変化に対する磁気センサの出力の変動の関係が出力GAP特性である。磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔が変化しても磁気センサの出力の変動が少なければ出力GAP特性は良い、ということになる。

【0007】

従来の一般的な磁気センサでは、磁石が開磁路を構成するため、磁束が発散し、磁石から離れる程、磁束密度は急速に低下する。したがって、磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔が広くなる程、磁気抵抗素子の感磁部上の磁束密度変化が小さくなって、磁気センサの出力は急激に低下しやすい。したがって、従来の一般的な磁気センサでは良好な出力GAP特性が得られない。

【0008】

また、図１４に示されるような磁気センサ装置においても、対向ヨーク２０が細く、磁石１０から出る磁束の拡散抑制作用が不十分であるので、出力GAP特性の大幅な向上は見込めない。

【0009】

磁気センサ装置において、出力GAP特性の悪い磁気センサを用いて磁気センサの出力の低下を抑制するためには、磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔を狭め、且つその間隔を一定に保って媒体が搬送される構造とすればよい。例えば、磁気センサのカバーに対して媒体搬送ローラーを当接させ、媒体が磁気センサのカバーを摺動しながら搬送ローラーで搬送されるような構造を備えることが考えられる。しかし、このような磁気センサ装置では、媒体を搬送する構造が複雑化し、大量の媒体を高速で搬送する用途には向かない。またカバーが摩耗するという問題がある。

【0010】

本発明の目的は、磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔変化に対する磁気センサの出力の変動を抑制した磁気センサ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る磁気センサ装置は、磁気抵抗素子と、磁石と、磁気抵抗素子を載置し、磁気抵抗素子へ磁界を印加する位置に磁石を保持するホルダーとを備え、媒体が有する磁性体を検知する磁気センサと、媒体の搬送部および磁気抵抗素子を間にして磁石に対向する位置に配置されたヨークと、を備え、媒体の搬送部は磁気抵抗素子とヨークとの間に位置することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る磁気センサ装置は、ヨークの幅方向の寸法及び磁石の幅方向の寸法を前記媒体の搬送方向の寸法としたとき、ヨークの幅方向の寸法は磁石の幅方向の寸法より大きいことが好ましい。

【0013】

本発明に係る磁気センサ装置は、磁石に対するヨークの対向面と、ヨークに対する磁石の対向面とは平行であり、この二つの対向面の間であって媒体の搬送方向での中央となる位置に磁気抵抗素子が配置されていることが好ましい。

【0014】

本発明に係る磁気センサ装置は、ホルダーは、ヨークを保持することが好ましい。

【0015】

本発明に係る磁気センサ装置は、磁石に対するヨークの対向面から搬送部までの間隔は、搬送部の間隙より狭いことが好ましい。

【0016】

本発明に係る磁気センサ装置は、磁石はフェライト磁石であることが好ましい。

【0017】

本発明に係る磁気センサ装置は、磁気抵抗素子の感磁部での磁束密度は１５０〜４５０ｍＴの範囲内であることが好ましい。

【0018】

本発明に係る磁気センサ装置は、ヨークは磁石と互いに吸着する方向に着磁されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、磁石とヨークの間で磁束は発散しないので、磁石からの距離に対する磁束密度の変化が小さく、磁気抵抗素子の感磁部と媒体との間隔変化に対する磁気センサの出力の低下が抑えられる。そのため、媒体の搬送路の隙間を広くとることができ、媒体を搬送する構造が複雑化せず、大量の媒体を高速で搬送する用途にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置の主要部の断面図である。

【図2】図２（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備える磁気センサの斜視図である。図２（Ｂ）は、磁気センサとヨークとの位置関係を示す、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置の透視斜視図である。図２（Ｃ）は、磁気センサ装置１０１の斜視図である。図２（Ｄ）は、媒体の搬送構造を示す図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備える磁気センサの部分切欠斜視図である。

【図4】図４（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備える磁気センサを構成する磁気抵抗素子の平面図である。図４（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備える磁気センサの回路図である。図４（Ｃ）は、媒体１６が搬送された際の、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置磁気センサの出力電圧の波形図である。

【図5】図５（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗素子を構成する素子ＭＲ１の構成を示す平面図である。図５（Ｂ）は、素子ＭＲ１が有する磁気抵抗部およびショートバーのピッチをＬ、幅をＷで表した際の、Ｗ／Ｌに対する素子ＭＲ１の抵抗値の変化比ＲＢ／Ｒ０の特性図である。

【図6】図６（Ａ）は、比較例に係る磁気センサを構成する磁気抵抗素子の平面図である。図６（Ｂ）は、比較例に係る磁気センサの回路図である。図６（Ｃ）は、媒体が搬送された際の、比較例に係る磁気センサの出力電圧の波形図である。

【図7】図７（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備えるヨークの寸法を示す図である。図７（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置が備える磁気センサを構成する磁気抵抗素子およびカバーの各部の寸法および位置関係を示す図である。

【図8】図８（Ａ）は、本発明の実施形態に係る磁気センサ装置において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。図８（Ｂ）は、第１の比較例に係る磁気センサ装置において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。図８（Ｃ）は、第２の比較例に係る磁気センサ装置において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。

【図9】図９（Ａ）は、本発明の実施形態に係る磁気センサ装置において媒体が搬送された際の、磁気センサの出力電圧の波形図である。図９（Ｂ）は、第１の比較例に係る磁気センサ装置において媒体が搬送された際の、磁気センサの出力電圧の波形図である。図９（Ｃ）は、第２の比較例に係る磁気センサ装置において媒体が搬送された際の、磁気センサの出力電圧の波形図である。

【図10】図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、GAPに対する磁気センサの出力電圧のピーク値の変化を示す図である。

【図11】図１１（Ａ）は、磁気抵抗素子の磁束密度に対する抵抗値の特性を示す図である。図１１（Ｂ）は、磁石によって磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界と磁気センサの出力電圧との関係を示す図である。

【図12】図１２は、媒体の違いによる、バイアス磁界の磁束密度の変化に対する磁気センサの出力電圧の特性を示す図である。

【図13】図１３（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ装置の主要部の断面図である。図１３（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ装置のヨークを取り除いた状態を示す平面図である。

【図14】図１４は特許文献１に示されている磁気センサ装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態である磁気センサ装置１０１について各図を順に参照しながら説明する。

【0022】

図１は、本実施形態に係る磁気センサ装置１０１の主要部の断面図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る磁気センサ装置１０１に関する斜視図である。磁気センサ装置１０１は、磁性体である磁気インクが印刷されてなる磁気パターン１６Ｍを備える媒体１６が搬送される際に、磁気パターン１６Ｍを検知する。

【0023】

図１において、磁気センサ装置１０１は、磁気センサ１００と、外部ホルダー１８Ｅと、ヨーク２０と、を備えている。ヨーク２０は、純鉄系軟磁性材料からなるブロック状の部材であり、磁気センサ１００の上方に配置されている。外部ホルダー１８Ｅは、磁気センサ１００とヨーク２０とを保持している。外部ホルダー１８Ｅは、ヨーク２０の外周面を覆うように設けられている。

【0024】

磁気センサ１００は、複数の磁気抵抗素子３０と、複数の磁石１０と、内部ホルダー１８Ｃと、カバー１９と、により構成されている。磁石１０は、磁気抵抗素子３０へ磁界を印加する。内部ホルダー１８Ｃは、磁石１０を保持しており、上部に磁気抵抗素子３０が載置される。カバー１９は、ステンレススチール等の非磁性金属からなり、磁気抵抗素子３０を覆うように設けられている。磁気センサ１００は、カバー１９の上面が露出するとともに、カバー１９の側面の一部と内部ホルダー１８Ｃの側面とが外部ホルダー１８Ｅによって覆われるようにして、外部ホルダー１８Ｅによって保持されている。

【0025】

磁気センサ装置１０１では、ヨーク２０とカバー１９の上面との間に、媒体１６が搬送される搬送部（スリット）１８Ｓが形成されている。ここで、ヨーク２０の外周面は外部ホルダー１８Ｅによって覆われているため、磁石１０に対するヨーク２０の対向面であるヨーク２０の下面は外部ホルダー１８Ｅによって覆われている。そのため、搬送部（スリット）１８Ｓは、外部ホルダー１８Ｅのヨーク２０の下面を覆っている部分とカバー１９の上面との間に形成されている。すなわち、磁石１０とヨーク２０との間に、搬送部１８Ｓおよび磁気抵抗素子３０が配置されている。磁気センサ装置１０１では、ヨーク２０の幅方向の寸法及び磁石１０の幅方向の寸法を媒体１６の搬送方向の寸法としたとき、ヨーク２０の幅方向の寸法は磁石１０の幅方向の寸法より大きい。磁気センサ装置１０１では、磁石１０に対するヨーク２０の対向面と、ヨーク２０に対する磁石１０の対向面とは平行であり、この二つの対向面の間であって媒体１６の搬送方向での中央となる位置に磁気抵抗素子３０、より詳細には磁気抵抗素子３０の感磁部が配置されている。磁気センサ装置１０１では、磁石１０に対するヨーク２０の対向面であるヨーク２０の下面から搬送部１８Ｓまでの間隔Ｇ２は、媒体搬送部１８Ｓの間隙Ｇ１より狭い。ここで、間隔Ｇ２は、外部ホルダー１８Ｅのヨーク２０の下面を覆っている部分の厚みと等しい。

【0026】

図２（Ａ）は、磁気センサ１００の斜視図である。図２（Ｂ）は、磁気センサ１００とヨーク２０との位置関係を示す、磁気センサ装置１０１の透視斜視図である。図２（Ｂ）では、外部ホルダー１８Ｅを破線で示している。図２（Ｃ）は、磁気センサ装置１０１の斜視図である。図２（Ｄ）は、媒体１６の搬送構造を示す図である。

【0027】

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、磁気センサ１００およびヨーク２０は長尺状である。媒体１６は例えば紙幣であり、図２（Ｄ）に示すように、上下のローラー４０間に挟持されつつ搬送される。

【0028】

図３は、磁気センサ１００の部分切欠斜視図である。図３では、カバー１９の一部が切り欠かれた状態を示している。図３に示すように、内部ホルダー１８Ｃは、内部ホルダー１８Ｃの上面に、内部ホルダー１８Ｃの長手方向に沿って直線状に設けられた複数の凹部を有する。各凹部には、磁気抵抗素子３０（磁気抵抗素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ・・・）が収納されている。また、内部ホルダー１８Ｃは、内部ホルダー１８Ｃの下面に、内部ホルダー１８Ｃの長手方向に沿って直線状に設けられた複数の凹部を有する。各凹部には、磁石１０が収納されている。

【0029】

内部ホルダー１８Ｃの下部には、複数の磁気抵抗素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ・・・に電気的に接続された端子ピンが引き出されている。

【0030】

図４（Ａ）は、磁気抵抗素子３０の平面図である。但し、表面の絶縁保護膜を被覆する前の状態である。図４（Ｂ）は、磁気センサ１００の回路図である。図４（Ｃ）は、媒体１６が搬送された際の磁気センサ１００の出力電圧の波形図である。図４（Ａ）に示すように、磁気抵抗素子３０は、入力端子Ｖｉｎと、出力端子Ｖｏｕｔと、接地端子ＧＮＤと、磁気抵抗部のパターン形状の異なる２種の素子部ＭＲ１，ＭＲ２を備えている。図４（Ｂ）に示すように、磁気抵抗素子３０は、素子ＭＲ１，ＭＲ２による抵抗分圧回路を構成している。図４（Ａ）に示すように、媒体１６の磁気パターン１６Ｍが磁気抵抗素子３０の感磁部上を通過すると、出力端子Ｖｏｕｔの電圧（抵抗分圧回路の出力電圧）は図４（Ｃ）に示すように山型に変化する。

【0031】

図５（Ａ）は、素子ＭＲ１の構成を示す平面図である。図５（Ａ）に示すように、素子ＭＲ１は、磁気抵抗部３１とショートバー３２とを有する。ここで、磁気抵抗部３１およびショートバー３２のピッチをＬ、幅をＷで表すと、Ｗ／Ｌに対する素子ＭＲ１の抵抗値の変化比ＲＢ／Ｒ０、すなわち素子ＭＲ１の感度は図５（Ｂ）のような特性を示す。ここで、抵抗値ＲＢは磁石１０による磁界を印加した状態での値、抵抗値Ｒ０は磁石１０による磁界を印加しない状態での値である。磁気センサ１００では、素子ＭＲ２はＷ／Ｌが小さくなるので素子感度は低くなるため、図４（Ａ）に示した構成の磁気抵抗素子３０を用い、図４（Ｂ）に示した回路構成とし、媒体１６の磁気パターン１６Ｍが磁気抵抗素子３０の感磁部上を通過する際に、図４（Ｃ）に示したような出力が得られる。

【0032】

ここで、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すような比較例に係る磁気センサを用意する。比較例に係る磁気センサは、図６（Ａ）に平面図で示す磁気抵抗素子などにより構成される。比較例に係る磁気センサは、磁気抵抗素子の構成以外は、本実施形態の磁気センサ１００と同じ構成である。図６（Ｂ）は、比較例に係る磁気センサの回路図である。図６（Ｃ）は、媒体１６が搬送された際の、比較例に係る磁気センサの出力電圧の波形図である。図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、この磁気抵抗素子は、所謂ＡＣタイプの磁気抵抗素子であり、入力端子Ｖｉｎと、出力端子Ｖｏｕｔと、接地端子ＧＮＤと、磁気抵抗部のパターン形状が同じである２つの素子部ＭＲ１，ＭＲ２を備えており、素子ＭＲ１，ＭＲ２による抵抗分圧回路を構成している。媒体１６の磁気パターン１６Ｍがこの磁気抵抗素子の感磁部上を通過すると、出力端子Ｖｏｕｔの電圧（抵抗分圧回路の出力電圧）は図６（Ｃ）に示すように変化方向が逆の二つの山型に変化する。

【0033】

次に、本実施形態および比較例の磁気センサ装置の特性を比較するために、定量的な一つの具体例を示す。

【0034】

図７（Ａ）は、ヨーク２０の寸法を示す図である。図７（Ｂ）は、磁気抵抗素子３０とカバー１９の各部の寸法および位置関係を示す図である。図８（Ａ）は、本実施形態の磁気センサ装置１０１において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。図８（Ｂ）は、本実施形態の磁気センサ装置１０１と同様に磁気センサ１００を備えるがヨーク２０を備えていない、第１の比較例に係る磁気センサ装置において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。図８（Ｃ）は、図６に示す比較例に係る磁気センサと、本実施形態の磁気センサ装置１０１と同様にヨークとを備える、第２の比較例に係る磁気センサ装置において、磁界の強度分布を磁力線で表した図である。

【0035】

図８（Ａ）から明らかなように、磁気センサ装置１０１では、磁気抵抗素子３０とヨーク２０との間隔は、磁気抵抗素子３０と磁石１０との間隔より広いが、ヨーク２０の幅方向の寸法及び磁石１０の幅方向の寸法を媒体１６の搬送方向の寸法としたとき、ヨーク２０の幅方向の寸法は磁石１０の幅方向の寸法より大きいので、磁石１０とヨーク２０との間に媒体１６の搬送方向の一定区間に亘って、且つ磁石１０とヨーク２０との間隙方向に均一な磁束密度の磁界が形成される。また、磁気センサ装置１０１では、磁石１０に対するヨーク２０の対向面であるヨーク２０の下面から搬送部１８Ｓまでの間隔Ｇ２は、搬送部１８Ｓの間隙Ｇ１より狭い（図１参照）ので、カバー１９の表面から磁気パターン１６ＭまでのGAPを確保しつつ、磁気抵抗素子３０の感磁部とヨーク２０との間隔を狭くできる。そのため、GAPの変動に対する搬送部１８Ｓの磁束密度の変化は小さく抑えられる。

【0036】

図９（Ａ）は、本実施形態の磁気センサ装置１０１において媒体１６が搬送された際の、磁気センサ１００の出力電圧の波形図である。図９（Ｂ）は、第１の比較例に係る磁気センサ装置において媒体が搬送された際の、磁気センサの出力電圧の波形図である。図９（Ｃ）は、第２の比較例に係る磁気センサ装置において媒体が搬送された際の、磁気センサの出力電圧の波形図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）において、出力波形ＷＰ０は、カバー１９の表面から媒体１６の磁気パターン１６ＭまでのGAP（図１参照）が０のときの波形、出力波形ＷＰ１は、GAPが１mmのときの波形である。

【0037】

図９（Ａ）と図９（Ｂ）とを対比すると明らかなように、GAP＝０のときもGAP＝１mmのときも、本実施形態の磁気センサ装置１０１のようにヨーク２０を設けることで磁気センサ１００の出力電圧のピーク値が大きくなる。

【0038】

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）はGAPに対する磁気センサ１００の出力電圧のピーク値の変化を示す図である。Ｃ０は、第１の比較例に係る磁気センサ装置の特性を示す。Ｃ１は、本実施形態の磁気センサ装置１０１において、カバー１９の表面からヨーク２０までの間隔Ｇ０（図１参照）が３mmである場合の特性を示す。Ｃ２は、本実施形態の磁気センサ装置１０１において、Ｇ０が２mmである場合の特性を示す。Ｃ３は、本実施形態の磁気センサ装置１０１において、Ｇ０が１．１mmである場合の特性を示す。Ｃ４は、図６に示す比較例に係る磁気センサを備えるがヨークを備えていない、第３の比較例に係る磁気センサ装置の特性を示す。Ｃ５は、第２の比較例に係る磁気センサ装置の特性を示す。図１０（Ａ）の縦軸は出力電圧値、図１０（Ｂ）の縦軸はGAP＝０を基準にした比率である。

【0039】

測定条件は次のとおりである。

【0040】

［磁石］
材料：フェライト磁石
寸法：5.5×4×5mm
磁気抵抗素子との間隔：0.5mm
素子の検知幅：0.5mm
素子とカバー表面までの間隔：0.4mm
［ヨーク］
材料：鉄（純鉄系軟磁性材料）
寸法：40×20×10mm
G0：1.1mm，2mm，3mm
図１０（Ｂ）から明らかなように、本実施形態の磁気センサ装置１０１のようにヨーク２０を設けることによって、GAPの変化に対する出力電圧のピーク値の変動は小さく抑えられることが分かる。また、図６に示す比較例に係る磁気センサを備える磁気センサ装置では、ヨークを設けることによる改善効果があまりないことが分かる。これは、ＡＣタイプの磁気抵抗素子が、磁石とヨークとの対向面の間での媒体の搬送方向の中央となる位置から媒体の搬送方向の前後にずれた位置に素子ＭＲ１，ＭＲ２が配置されていることに起因している。すなわち、この二つの素子ＭＲ１，ＭＲ２の位置での磁束密度は、GAPの変化に応じて大きく変動するからである。

【0041】

図１１（Ａ）は、磁気抵抗素子の磁束密度に対する抵抗値の特性を示す図である。図１１（Ｂ）は、磁石によって磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁界と磁気センサの出力電圧との関係を示す図である。

【0042】

ここで、媒体上の磁気パターンの通過による抵抗の変化分をΔMR、磁気パターンの通過による磁束密度の変化分をΔBで表すと、ΔMR／ΔBが磁気抵抗素子の感度である。MR1が磁気パターンの通過で、抵抗がMR1+ΔMR1に変化したとすると、磁気センサの出力電圧は、
ΔVout=Vin*{(MR1+ΔMR1)／(MR1+MR2)−MR1／(MR1+MR2)}
=Vin*ΔMR1/（MR1+MR2)
だけ変化する。図１１（Ｂ）の縦軸はこの出力電圧変化ΔVoutである。

【0043】

図１１（Ｂ）に表れているように、バイアス磁界の磁束密度の変化に対する出力電圧の変動にピークが生じる。このピークとなる磁束密度150[mT] よりバイアス磁界の磁束密度が低い範囲では（MR1+MR2）の増加分はΔMR1の増加分より小さく、高い範囲では（MR1+MR2）の増加分はΔMR1の増加分より大きい。

【0044】

図１２は、媒体の違いによる、バイアス磁界の磁束密度の変化に対する出力電圧の磁気センサの特性を示している。図１２（Ａ）は縦軸に出力電圧、図１２（Ｂ）は縦軸に出力電圧比をとっている。“Ｓ”は媒体が磁気スレッドである場合の特性、“Ｋ”は媒体が紙幣に用いられている磁気インクが印刷されてなる磁気パターンを備える場合の特性である。図１２（Ｂ）では、バイアス磁界が150[mT] であるときの出力電圧を基準として出力電圧比をとっている。

【0045】

このように、バイアス磁界による磁気センサの出力電圧の傾向は媒体によって異なる。図１２（Ａ）に示すとおり、紙幣に用いられている磁気インクが印刷されてなる磁気パターンを備える媒体では100[mT] では十分な出力が得られない。また、図１２（Ｂ）に示すとおり、バイアス磁界の磁束密度は450[mT] を超えると、バイアス磁界の磁束密度が150[mT] （バイアス磁界の磁束密度の変化に対する磁気センサの出力電圧の変動がピークになる値）であるときの磁気センサの出力電圧を下回るので、バイアス磁界の磁束密度は150[mT] から450[mT] の範囲であることが好ましい。

【0046】

フェライト磁石では、最大でも100[mT] 程度の磁束密度しか得られないが、本実施形態の磁気センサ装置１０１のようにヨーク２０を設けることで、磁気抵抗素子３０の感磁部におけるバイアス磁界の磁束密度は150[mT] 以上となるので、磁石１０としてフェライト磁石を用いても、ヨーク２０を設けることで、バイアス磁界の磁束密度を150[mT] から450[mT] の範囲に定めることができる。そのため、ネオジムなどのレアアースを含む磁石のような高コストの磁石を用いる必要がなく、低コストなフェライト磁石を用いることができる。

【0047】

《第２の実施形態》
図１３（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ装置１０２の主要部の断面図である。図１３（Ｂ）は、本実施形態に係る磁気センサ装置１０２のヨーク２０を取り除いた状態を示す平面図である。本実施形態に係る磁気センサ装置１０２は、第１の実施形態の磁気センサ装置１０１と異なり、ホルダー１８に磁石１０、磁気抵抗素子３０およびカバー１９が設けられ、ヨーク２０はホルダー１８とは分離している。また、ヨーク２０は磁石１０と互いに吸着する方向に着磁されている。

【0048】

このように、ヨーク２０は磁石１０や磁気抵抗素子３０とは分離されていてもよい。そのことにより、磁気センサ１００の配置の自由度が高まる。また、ヨーク２０は磁石１０と互いに吸着する方向に着磁されていれば、磁石１０とヨーク２０との間に媒体１６の搬送方向の広い範囲について、磁石１０とヨーク２０との間隙にこの間隙方向に均一な磁束密度の磁界が形成される。しかも、磁石１０による磁荷とヨーク２０による磁荷とが加算されて、磁石１０とヨーク２０との間隙の磁束密度が高まる。その分、磁石１０とヨーク２０との間隙を大きくできるので、媒体１６を搬送する構造の設計上の自由度が高まり、大量１６の媒体を高速で搬送することも容易となる。

【符号の説明】

【0049】

ＭＲ１，ＭＲ２…磁気抵抗素子
１０…磁石
１６…媒体
１６Ｍ…磁気パターン
１８…ホルダー
１８Ｃ…内部ホルダー
１８Ｅ…外部ホルダー
１８Ｓ…搬送部
１９…カバー
２０…ヨーク
３０…磁気抵抗素子
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…磁気抵抗素子
３１…磁気抵抗部
３２…ショートバー
１００…磁気センサ
１０１，１０２…磁気センサ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】