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WO2016170886A1 - 磁気センサ装置 - Google Patents

磁気センサ装置 Download PDF

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Publication number
WO2016170886A1
WO2016170886A1 PCT/JP2016/058779 JP2016058779W WO2016170886A1 WO 2016170886 A1 WO2016170886 A1 WO 2016170886A1 JP 2016058779 W JP2016058779 W JP 2016058779W WO 2016170886 A1 WO2016170886 A1 WO 2016170886A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic
magnetosensitive
sensor device
magnetic sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/058779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
百瀬　正吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Sankyo Corp filed Critical Nidec Sankyo Corp
Publication of WO2016170886A1 publication Critical patent/WO2016170886A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor device that reads a magnetic pattern of a medium.
  • the magnetic sensor device includes a magnetic field detection unit that detects a change in the magnetic field when the medium passes.
  • the magnetic field detection unit includes a magnetosensitive element such as a magnetoresistive element (MR element) and a magnet that applies a bias magnetic field to a medium passing through a detection region of the magnetosensitive element.
  • the magnetic sensor device reads the magnetic pattern of the medium by performing processing such as collating the detected waveform of the magnetosensitive element with the reference waveform.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic sensor including two magnetosensitive elements (magnetoresistive elements). With the bias magnetic field applied to the detection area of these two magnetosensitive elements, the detection waveform that eliminates the influence of disturbances and the like is obtained by obtaining the differential component of the outputs of the two magnetosensitive elements when the medium passes. Obtainable.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a magnetic field detector of the magnetic sensor of Patent Document 1.
  • FIG. 6 (a) is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of the magnetosensitive element and the permanent magnet
  • FIG. FIG. 6C shows the resistance value-magnetic flux density characteristics of the magnetosensitive element.
  • the magnet 201 has the south pole facing the medium conveyance path 202, and forms a bias magnetic field in the medium conveyance path 202 in a direction penetrating the facing surface 201 a facing the medium conveyance path 202. To do.
  • the two magnetosensitive elements 203A and 203B are arranged apart from each other in the medium conveyance direction Y.
  • the position where the highest detection accuracy is obtained (ie, the most sensitive position) in the bias magnetic field by the magnet 201 is the slopes on both sides of the peak of the resistance value-magnetic flux density characteristic.
  • the positions QA and QB have the largest rate of change in resistance value.
  • magnetic sensitive elements 203A and 203B are arranged at these two points. When the medium 204 passes through the medium conveyance path 202, the magnetic sensitive elements 203A and 203B detect a change in the magnetic field due to the medium 204 with a predetermined time difference.
  • the resistance value-magnetic flux density characteristic is shown in FIG. ) Is a narrow curve as shown in FIG. That is, when the sensitivity of the magnetosensitive element is increased, the position with the highest sensitivity approaches the peak position. Therefore, in order to detect at the position with the high sensitivity, the interval between the magnetosensitive elements must be narrowed.
  • the output waveforms of the two magnetosensitive elements will overlap if the element spacing is small relative to the size of the magnetic pattern to be detected. As a result, the differential waveform becomes small, so that the detection accuracy cannot be increased.
  • an object of the present invention is to provide a magnetic sensor device that can detect a magnetic pattern with high accuracy.
  • a magnetic sensor device of the present invention includes a magnetosensitive element disposed along a medium conveyance path, an opposing surface at a position facing the magnetosensitive element, and penetrates the opposing surface. And a permanent magnet for forming a directional bias magnetic field in the medium conveyance path, and a concave portion or a penetrating portion is opened in the facing surface.
  • a magnetic sensor device of the present invention includes a magnetic sensing element disposed along a medium conveyance path, and a first facing surface at a position facing the magnetic sensing element, A first permanent magnet for forming a bias magnetic field in a direction penetrating the first opposing surface in the medium transport path; and a second opposing surface located on the same plane as the first opposing surface, wherein the second opposing surface is A second permanent magnet that forms a bias magnetic field in a penetrating direction in the medium conveyance path, wherein the first permanent magnet and the second permanent magnet include the first opposing surface and the second opposing surface. It is characterized by being arranged with a gap in the direction along
  • a concave portion or a penetrating portion is opened in the surface (opposing surface) of the permanent magnet that faces the magnetosensitive element, or two permanent magnet surfaces (the first opposing surface and the opposing surface) that oppose the magnetosensitive element.
  • the direction of the bias magnetic field penetrating the surface of the permanent magnet is perpendicular to the medium conveyance direction outside the recess, the penetrating portion, or the region where the gap is opened.
  • the resistance value-magnetic flux density characteristic of the magnetosensitive element with respect to the bias magnetic field becomes a curve having two peaks on both sides of the concave portion, the through portion, or the region where the gap is opened.
  • the position where the sensitivity of the magneto-sensitive element is good exists on both sides of the peak of the resistance value-magnetic flux density characteristic. There is always a position with good sensitivity. In this way, by opening a recess, a penetration, or a gap on the surface of the permanent magnet that faces the magnetosensitive element, a position where the sensitivity of the magnetosensitive element is good can be set outside these open areas. it can. Therefore, the magnetic pattern can be detected with high accuracy.
  • first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged with a gap in the direction along the first opposing surface and the second opposing surface, a recess or a through hole is provided. Two peaks can be given to the resistance value-magnetic flux density characteristics without using a permanent magnet having a complicated shape. Therefore, the processing cost for forming a recessed part and a penetration part in a permanent magnet can be reduced.
  • the magnetosensitive element is opposed to the first opposed surface on the outer peripheral side of the concave portion or the through portion. In this way, since the magnetosensitive element can be arranged at a position with high sensitivity, the magnetic pattern can be detected with high accuracy.
  • the magnetosensitive element includes a first magnetosensitive element and a second magnetosensitive element, and the first magnetosensitive element is located on one side of the concave portion or the through portion, and It is desirable that the second magnetosensitive element is located on the other side across the concave portion or the through portion. If it does in this way, both magnetic sensitive elements can be arrange
  • the first magnetosensitive element is disposed outside the opening edge in the recess or the through portion
  • the second magnetosensitive element is disposed outside the opening edge in the recess or the through portion
  • a plurality of the magnetosensitive elements are arranged in an arrangement direction intersecting the medium conveying direction, and the permanent magnet is a long magnet having the arrangement direction as a longitudinal direction, and the plurality of the magnetosensitive elements Extends in a range aligned in the arrangement direction, the recesses are opened in the facing surface, and the recesses are in a range in which a plurality of the magnetosensitive elements are aligned in the arrangement direction. It is desirable to extend continuously. If it does in this way, compared with the case where a crevice is formed for every magnetosensitive element, the shape of a permanent magnet can be simplified. Therefore, it is possible to reduce the cost of forming the concave portion in the permanent magnet.
  • the first magnetosensitive element and the second magnetosensitive element constitute a magnetosensitive element unit, and a plurality of the magnetosensitive element units are arranged in an arrangement direction intersecting the medium conveyance direction
  • the permanent magnet is a long magnet whose longitudinal direction is the arrangement direction, and a plurality of the magnetosensitive element units extend in a range aligned in the arrangement direction, and the concave portion is opened in the facing surface.
  • the recess preferably extends continuously in the longitudinal direction within a range in which a plurality of the magnetosensitive element units are arranged in the arrangement direction.
  • the magnetic sensing it is desirable for the element to face the first facing surface or the second facing surface outside the gap in the width direction. In this way, since the magnetosensitive element can be arranged at a position with high sensitivity, the magnetic pattern can be detected with high accuracy.
  • the magnetic sensing The element preferably includes a first magnetosensitive element facing the first opposing surface on one side in the width direction of the gap, and a second magnetosensitive element opposing the second opposing surface on the other side. . If it does in this way, both magnetic sensitive elements can be arrange
  • the first magnetosensitive element is disposed outside the gap side edge of the first facing surface, and the second magnetosensitive element is disposed on the gap side of the second facing surface. It is desirable that it is arranged outside the edge.
  • the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged apart from each other in the medium transport direction. In this way, a change in the magnetic field when the medium passes can be detected with a predetermined time difference. Therefore, it is possible to obtain a detection waveform that eliminates the influence of disturbance and the like using the differential components of the two magnetosensitive elements, and to detect the magnetic pattern with high accuracy.
  • the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged with a gap in a direction along the first facing surface and the second facing surface. It is desirable that a yoke is provided, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are positioned via the yoke. If it does in this way, the position of two permanent magnets can be stabilized.
  • the magnetic sensing A plurality of elements are arranged in an arrangement direction intersecting the medium conveyance direction, and the permanent magnet is a long magnet whose longitudinal direction is the arrangement direction, and the magnetosensitive element extends in a range aligned in the arrangement direction. It is desirable to exist. In this way, it is possible to reduce variations in sensitivity due to the position of the magnetic sensitive elements in the direction in which the magnetic sensitive elements are arranged. Therefore, it is possible to avoid variations in the detection accuracy of the magnetic pattern in the arrangement direction of the magnetosensitive elements.
  • the magnetosensitive element and the second magnetosensitive element constitute a magnetosensitive element unit, and a plurality of the magnetosensitive element units are arranged in the arrangement direction intersecting the medium conveying direction, and the permanent magnets are arranged in the arrangement direction. It is desirable that the plurality of magnetosensitive element units extend in a range in which they are arranged in the arrangement direction.
  • the magnetosensitive element is preferably a magnetoresistive element.
  • a concave portion or a penetrating portion is opened in the surface (opposing surface) of the permanent magnet that faces the magnetosensitive element, or two permanent magnet surfaces (the first opposing surface and the opposing surface) that oppose the magnetosensitive element.
  • the shape of the resistance value-magnetic flux density characteristic can be made into a shape having two peaks without increasing the size of the permanent magnet. Therefore, the position where the sensitivity of the magnetosensitive element is good can be set outside the region where the concave portion, the penetrating portion, or the gap opens. Therefore, the magnetic pattern can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic pattern detection device equipped with a magnetic sensor device to which the present invention is applied.
  • the magnetic pattern detection apparatus 1 includes a medium transport mechanism 4 that transports a sheet-like medium 2 such as banknotes and securities along a medium transport path 3, and magnetic reading on the medium transport path 3.
  • a magnetic sensor device 5 that detects the magnetic pattern of the medium 2 at the position A is included.
  • the three directions XYZ shown in FIG. 1 are orthogonal to each other, the X direction indicates the width direction of the medium transport path 3, the Y direction indicates the medium transport direction, and the Z direction indicates the vertical direction (thickness direction of the medium 2).
  • the magnetic sensor device 5 includes a magnetic field detector 8 that applies a bias magnetic field to the medium 2 that passes the magnetic reading position A and detects a change in the magnetic field when the medium 2 passes.
  • the magnetic field detection unit 8 extends in the X direction in the range through which the medium 2 passes.
  • the magnetic pattern detection device 1 determines the magnetic pattern of the medium 2 by comparing the detection waveform from the magnetic field detection unit 8 with the reference waveform, and determines the authenticity and type of the medium 2.
  • FIG. 2 is an explanatory view of the magnetic sensor device of the present invention
  • FIG. 2 (a) is a perspective view of the magnetic sensor device 5
  • FIG. 2 (b) is a schematic sectional view of the magnetic sensor device 5.
  • the magnetic sensor device 5 includes a frame 10 on which the magnetic field detection unit 8 is mounted and a cover plate 11 attached to the upper end portion of the frame 10.
  • the frame 10 is made of a nonmagnetic material such as resin.
  • the cover plate 11 is formed of a nonmagnetic material such as stainless steel.
  • the surface (upper surface) of the cover plate 11 is a medium conveyance surface 11 a that constitutes the medium conveyance path 3. Since the cover plate 11 is formed with slopes along both edges in the medium transport direction Y, the medium 2 transported in the first direction Y1 or the second direction Y2 and passing through the magnetic reading position A is not easily caught. There is an advantage.
  • FIGS. 2A and 3 are explanatory views of the magnetic field detector 8, and FIG. 3 is a perspective view schematically showing the magnetic field detector.
  • 4A is a schematic cross-sectional view of the magnetic field detector 8 (BB cross-sectional view of FIG. 3), and FIG. 4B is a resistance-magnetic flux density characteristic of the magnetosensitive element.
  • the magnetic field detection unit 8 includes a plurality of magnetosensitive element units 20 that are magnetosensitive elements arranged at positions along the medium conveyance path 3, and the medium conveyance path 3.
  • a permanent magnet 30 is provided on the back side of the magnetosensitive element as seen.
  • a plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged in the arrangement direction intersecting the medium conveyance direction Y.
  • Each magnetosensitive element unit 20 includes a substrate 21 and two magnetosensitive elements 22A and 22B mounted on the substrate 21. That is, the magnetosensitive element unit 20 is constituted by the magnetosensitive elements 22A and 22B.
  • the two magnetosensitive elements 22A and 22B are magnetoresistive elements.
  • the magnetic sensitive elements 22A and 22B are arranged at positions separated by a predetermined dimension in the medium transport direction Y, and overlap when viewed in the medium transport direction Y.
  • an AMR element an anisotropic magnetoresistive element (an anisotropic magnetoresistive element formed with a magnetoresistive pattern made of a thin film ferromagnetic metal) mounted on the substrate 21 is used.
  • a semiconductor magnetoresistive element, Hall element, MI element (Magneto-Impedance element), fluxgate type magnetic sensor, or the like may be used.
  • the permanent magnet 30 is a long magnet that is long in the direction (width direction X) orthogonal to the medium transport direction Y, and is located on the opposite side of the medium transport path 3 with respect to the magnetosensitive element unit 20 (FIG. 2 ( b)).
  • the permanent magnet 30 extends over the entire range in which the plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged.
  • the permanent magnet 30 is a permanent magnet such as a ferrite or neodymium magnet.
  • the permanent magnet 30 includes a facing surface 31 facing the side where the magnetic sensing elements 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B are located, and a counter-facing surface 32 located on the opposite side of the facing surface 31.
  • the facing surface 31 is formed at a position facing the magnetosensitive elements 22A and 22B.
  • “facing” means that another member (for example, a member arranged between the substrate and the substrate and the permanent magnet) is interposed, or a medium conveyance path is interposed therebetween.
  • the permanent magnet 30 is magnetized so that the direction in which the S and N poles face each other and the medium transport direction Y are orthogonal to each other, and the S pole is on the medium transport path 3 side. To position. Therefore, the permanent magnet 30 forms a bias magnetic field in the medium conveyance path 3 in a direction penetrating the facing surface 31.
  • the permanent magnet 30 includes a recess 33 that is recessed in a direction from the facing surface 31 toward the counter-facing surface 32.
  • the recess 33 opens at a substantially center of the facing surface 31 in the medium transport direction Y, and extends linearly in the width direction X with a constant width and a constant depth.
  • the range in which the recess 33 extends is a range in which a plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged.
  • the recess 33 extends in a range from one end to the other end in the width direction X of the facing surface 31. That is, the recess 33 is open so as to extend in the width direction X, which is a direction orthogonal to the medium transport direction Y.
  • the two magnetic sensing elements 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B of the magnetic sensing element unit 20 face the facing surface 31 on the outer peripheral side of the recess 33.
  • the magnetosensitive elements 22A and 22B are opposed to the facing surface 31 on both sides in the medium transport direction Y with the recess 33 interposed therebetween.
  • the bias magnetic field generated by the permanent magnet 30 is perpendicular to the medium transport direction Y on the outer peripheral side of the recess 33.
  • the direction of the magnetic lines of force at each position along the medium transport direction Y is as shown in FIG. 4A, with the position perpendicular to the medium transport direction Y on the outer peripheral side of the recess 33 as the boundary.
  • the inner side is inclined inward toward the center of the recess 33 and the outer side is inclined outward.
  • the resistance value-magnetic flux density characteristic of the magnetosensitive element with respect to the bias magnetic field by the permanent magnet 30 is a curve having two peaks as shown in FIG.
  • positions PA and PB where the change in resistance value is large relative to the change in magnetic flux density in the resistance value-magnetic flux density characteristics of the magnetosensitive element are located on the slopes outside the two peaks.
  • the magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged at these two points.
  • the positions PA and PB are located on both sides of the medium transport direction Y with the recess 33 interposed therebetween. Since there is a position where the change in the resistance value is large with respect to the change in the magnetic flux density inside the two peaks, it is possible to arrange the magnetosensitive elements 22A and 22B at that position, but at that position, The element interval between the two magnetosensitive elements 22A and 22B becomes narrow.
  • the magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged at positions PA and PB outside the two peaks. Since the positions PA and PB are located outside the opening edges 33a and 33b of the recess 33, the magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged outside the opening edges 33a and 33b.
  • the magnetic pattern detection operation by the magnetic pattern detection device 1 is performed as follows.
  • the medium 2 is transported along the medium transport path 3 in the first direction Y1 or the second direction Y2.
  • the medium 2 passes through the magnetic reading position A by the magnetic field detector 8.
  • the magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged at two locations with the concave portion 33 interposed therebetween and separated by a predetermined distance in the medium transport direction Y.
  • a bias magnetic field by the permanent magnet 30 is formed in the detection areas of the magnetic sensitive elements 22A and 22B.
  • signals corresponding to changes in the magnetic field are output from the magnetosensitive elements 22A and 22B with a predetermined time difference.
  • a differential waveform is obtained from the output waveforms of the magnetosensitive elements 22A and 22B, and the differential waveform is collated with a reference waveform stored and held in advance. Thereby, the magnetic pattern of the medium 2 is discriminated, the authenticity of the medium 2 is determined, the type of the medium 2 is discriminated, and the like.
  • the concave portion 33 that opens at the facing surface 31 is formed in the permanent magnet 30 that forms the bias magnetic field, and the resistance value-magnetic flux density characteristic of the magnetosensitive element has two peaks. Yes. Since the positions of the two peaks are on the outer peripheral side of the recess 33, specifically, outside the opening edges 33a and 33b, the sensitive positions PA and PB existing on the slopes outside the two peaks are The interval is at least larger than the width of the recess 33.
  • the magnetosensitive elements 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B can be arranged at an element interval that is at least larger than the width of the recesses 33.
  • the sensing operation is performed by arranging the magnetosensitive elements 22A and 22B at positions with high sensitivity without increasing the outer shape of the permanent magnet 30 and without narrowing the element spacing of the magnetosensitive elements 22A and 22B. be able to.
  • the peak position of the resistance value-magnetic flux density characteristic can be moved to a position corresponding to the position of the concave portion 33. Therefore, without changing the shape of the facing surface 31 of the permanent magnet 30 or the depth dimension of the permanent magnet 30 (thickness in the direction perpendicular to the facing surface 31), the sensitive position of the magnetosensitive element can be changed to various elements. Can be set at intervals. Therefore, the arrangement of the magnetosensitive element and the shape of the permanent magnet 30 are less limited than those of the prior art while the magnetic pattern can be detected with high accuracy.
  • the time lag of these detected waveforms is reduced and approaches the same waveform, so the outputs of the two detected waveforms are canceled and the differential waveforms The output becomes smaller.
  • the detection waveforms of the magnetic sensitive elements 22A and 22B are greatly overlapped and the detection accuracy is lowered.
  • the magnetic patterns of various banknotes used all over the world there is an optimum element spacing for detection. However, if the magnetic sensor device 5 of this embodiment is used, the magnetic pattern can be changed without changing the optimum element spacing. It is possible to improve detection accuracy.
  • the optimum operating point (the most sensitive) is obtained.
  • the bias magnetic field is weakened so that it can be detected at the optimum operating point, the bias magnetic field cannot be applied with a strength higher than the saturation magnetic flux density of the medium 2, and as a result, depending on the magnetization state of the medium 2 before measurement.
  • the outputs of the magnetic sensitive elements 22A and 22B change, and the magnetic pattern cannot be detected with high accuracy.
  • the optimum operating point can be adjusted, and It is possible to provide a bias magnetic field having a strength higher than the saturation magnetic flux density of the medium 2. Therefore, it is possible to avoid variations in detection accuracy due to the magnetized state of the medium 2 before measurement.
  • the magnetic sensor device 5 of this embodiment includes a magnetic field detector 8 in which a plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged in a direction intersecting the medium transport direction Y (width direction X of the medium transport path 3).
  • the magnet 30 is a long magnet that extends over the entire region where the plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged.
  • one continuous groove-shaped recess 33 is formed on the opposing surface 31 in the range where the plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged. Therefore, the shape of the permanent magnet 30 is simpler than forming the recess 33 for each magnetosensitive element unit 20.
  • the two magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged at positions distant from each other in the medium transport direction Y and the differential waveform is obtained.
  • the present invention provides two magnetosensitive elements 22A. , 22B can be arranged at positions separated in the width direction X of the medium conveyance path 3 and applied to a configuration in which the magnetic pattern is discriminated from the differential waveform.
  • the permanent magnet 30 and the magnetic sensitive elements 22A and 22B are positioned on the same side with respect to the medium conveying path 3 (that is, the permanent magnet 30 conveys the medium to the magnetic sensitive elements 22A and 22B).
  • the permanent magnet 30 and the magnetosensitive elements 22A and 22B are arranged separately on both sides of the medium conveyance path 3 in the present invention.
  • the present invention can also be applied to a configuration (that is, a configuration in which the permanent magnet 30 includes the facing surface 31 disposed on the same side as the medium conveyance path 3 with respect to the magnetic sensitive elements 22A and 22B).
  • the recess 33 may be divided in the width direction X.
  • one recess 33 is formed at a position corresponding to each of the plurality of magnetosensitive element units 20.
  • the opening shape of the recess 33 in the facing surface 31 can be various shapes such as a rectangle, a circle, and an oval.
  • the length of the recess 33 in the width direction X may be shorter than the magnetic sensitive elements 22A and 22B, but is preferably longer than the magnetic sensitive elements 22A and 22B.
  • the depth of the concave portion 33 may not be constant, and the inner peripheral wall of the concave portion 33 is not limited to a plane perpendicular to the facing surface 31.
  • the concave portion 33 opened at the opposing surface 31 of the permanent magnet 30 is formed to have two peaks in the resistance value-magnetic flux density characteristics.
  • You may form the penetration part which penetrates the permanent magnet 30 in the direction which goes to the anti-opposing surface 32 from 31.
  • the penetrating portion may be formed at a position corresponding to each of the plurality of magnetosensitive element units 20, or may extend continuously in a range in which the plurality of magnetosensitive element units 20 are arranged. Since such a penetrating part opens at the opposing surface 31, it is possible to have two peaks in the resistance value-magnetic flux density characteristics on the outer peripheral side of the penetrating part as in the case where the concave part 33 is formed.
  • the said form has arrange
  • another member may be interposed between the substrate 21 and the facing surface 31.
  • each of the plurality of permanent magnets has a facing surface facing a corresponding one of the plurality of magnetosensitive element units, and a concave portion or a penetrating portion may be formed on each facing surface. .
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a magnetic field detection unit 108 according to a modification.
  • FIG. 5A is a schematic plan view of the magnetic field detection unit 108 viewed from the medium conveyance path 3 side
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a detection unit 108.
  • the magnetic field detection unit 108 includes a rectangular parallelepiped first permanent magnet 130 ⁇ / b> A and a second permanent magnet 130 ⁇ / b> B, a yoke 140, and a magnetosensitive element unit 20.
  • the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B are aligned in the medium transport direction Y, and are magnetized so that adjacent end portions have the same pole.
  • the first permanent magnet 130 ⁇ / b> A includes a first facing surface 131 ⁇ / b> A that faces the magnetic sensing element unit 20, and the second permanent magnet 130 ⁇ / b> B includes a second facing surface 131 ⁇ / b> B that faces the magnetic sensing element unit 20. Yes.
  • the first facing surface 131A and the second facing surface 131B are located on the same surface.
  • the first facing surface 131A and the second facing surface 131B are located on the opposite side of the medium conveyance path 3 with respect to the magnetosensitive element unit 20.
  • the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B are magnetized so as to form a bias magnetic field in the medium conveyance path 3 in a direction penetrating the first opposing surface 131A and the second opposing surface 131B.
  • the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B are arranged with a gap 133 in the direction along the first facing surface 131A and the second facing surface 131B (that is, the medium transport direction Y). More specifically, a gap 133 extending in the width direction X is formed between the first permanent magnet 130 ⁇ / b> A and the second permanent magnet 130 ⁇ / b> B, and the yoke 140 is disposed in the gap 133.
  • the first permanent magnet 130 ⁇ / b> A and the second permanent magnet 130 ⁇ / b> B are fixed to one surface and the other surface of the yoke 140, respectively, and are positioned with respect to each other via the yoke 140.
  • the yoke 140 includes an end surface 141 that faces the magnetosensitive element unit 20, and the end surface 141 is located with respect to the magnetosensitive element unit 20 so as to recede from the first opposing surface 131 ⁇ / b> A and the second opposing surface 131 ⁇ / b> B. That is, a groove-shaped recess defined by the gap 133 and the yoke 140 is formed between the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B.
  • the two magnetosensitive elements 22A and 22B included in the magnetosensitive element unit 20 are located outside the gap 133 in the width direction, and are arranged apart in the medium transport direction Y.
  • the magnetosensitive element 22A located on one side in the width direction of the gap 133 faces the first opposing surface 131A, and the magnetosensitive element 22B located on the other side in the width direction of the gap 133 faces 131B.
  • the magnetic sensing element 22A is arranged outside the edge on the gap 133 side in the first opposing surface 131A, and the magnetic sensing element 22B is arranged outside the edge on the gap 133 side in the second opposing surface 131B. Yes.
  • the gap 133 can be sandwiched, and two peaks can be given to the resistance value-magnetic flux density characteristics on both sides thereof. Therefore, the two magnetosensitive elements 22A and 22B can be arranged at positions with good sensitivity on both sides of the gap 133, respectively, and the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • both the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B are rectangular parallelepiped, there is no processing cost such as forming a concave portion or a penetrating portion in the magnet.
  • the yoke 140 a magnetic path can be formed, and two magnets in which magnetic poles having the same polarity repel each other can be positioned. Therefore, the positions of the first permanent magnet 130A and the second permanent magnet 130B can be stabilized.
  • first permanent magnet 130 ⁇ / b> A and the second permanent magnet 130 ⁇ / b> B may be positioned using other positioning means without placing an object in the gap 133.
  • first permanent magnet 130 ⁇ / b> A and the second permanent magnet 130 ⁇ / b> B do not have to be located on the same side as the magnetic sensitive elements 22 ⁇ / b> A and 22 ⁇ / b> B with respect to the medium conveyance path 3, and are sensitive to the medium conveyance path 3. It may be located on the opposite side to the magnetic elements 22A and 22B.
  • second opposing surface 133 ... gap, 140 ... yoke, 141 ... end surface, 201 ... magnet, 201a ... opposing Surface 202, medium conveying path 203A, 103B, magnetic sensitive element 204, medium, A, magnetic reading position, X, width direction, Y, medium conveying direction, Y1, first direction, Y2, second direction, Z ... Up and down direction

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Abstract

磁気パターンを精度良く検出できる磁気センサ装置を提供すること。具体的には、磁気センサ装置５は、媒体搬送路３に面して配置される感磁素子２２Ａ、２２Ｂと、感磁素子２２Ａ、２２Ｂに面する対向面３１を備え、当該対向面３１を貫く方向のバイアス磁界を媒体搬送路３に印加する永久磁石３０と、感磁素子２２Ａ、２２Ｂによる磁気読み取り位置Ａに向かう媒体搬送方向Ｙに搬送される媒体を着磁する着磁用マグネット１６と、を有し、バイアス磁界を印加する永久磁石３０は、その対向面３１で開口する凹部３３を備える。あるいは、凹部３３の代わりに貫通部を備えていてもよい。

Description

磁気センサ装置
　本発明は、媒体の磁気パターンを読み取る磁気センサ装置に関する。
　磁気センサ装置は、媒体が通過するときの磁界の変化を検出する磁界検出部を備える。磁界検出部は、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等の感磁素子と、感磁素子の検出領域を通る媒体にバイアス磁界を印加する磁石を備える。磁気センサ装置は、感磁素子の検出波形をリファレンス波形と照合するなどの処理を行うことにより、媒体の磁気パターンを読み取る。
　特許文献１には、２つの感磁素子（磁気抵抗素子）を備える磁気センサが開示されている。これら２つの感磁素子の検出領域にバイアス磁界を印加した状態で、媒体が通過する際の２つの感磁素子の出力の差動成分を求めることにより、外乱等の影響を排除した検出波形を得ることができる。
特開平６－４３２５４号公報
　磁気センサ装置の検出精度を向上させるために、感度の高い感磁素子を用いることが検討されている。図６は特許文献１の磁気センサの磁界検出部を示す説明図であり、図６（ａ）は感磁素子と永久磁石の配置を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）、図６（ｃ）は感磁素子の抵抗値－磁束密度特性である。図６（ａ）に示すように、磁石２０１は、Ｓ極が媒体搬送路２０２に面しており、媒体搬送路２０２に面する対向面２０１ａを貫く方向のバイアス磁界を媒体搬送路２０２に形成する。対向面２０１ａと媒体搬送路２０２との間には、２つの感磁素子２０３Ａ、２０３Ｂが媒体搬送方向Ｙに離れて配置される。
　図６（ｂ）に示すように、磁石２０１によるバイアス磁界の中で、最も高い検出精度が得られる位置（すなわち、最も感度の良い位置）は、抵抗値－磁束密度特性のピークの両側の斜面で、抵抗値の変化率が最も大きい位置ＱＡ、ＱＢである。特許文献１の磁気センサでは、この２点に感磁素子２０３Ａ、２０３Ｂを配置する。感磁素子２０３Ａ、２０３Ｂは、媒体搬送路２０２を媒体２０４が通過するとき、媒体２０４による磁界の変化を所定の時間差で検出する。
　図６（ａ）のような構成において、検出精度を上げるために、図６（ｂ）の場合よりも高感度の感磁素子を用いると、その抵抗値－磁束密度特性は、図６（ｃ）に示すような幅の狭い曲線となる。つまり、感磁素子の感度を上げると、最も感度の良い位置がピークの位置に近づくので、感度の良い位置で検出するためには、感磁素子の間隔を狭くしなければならない。しかしながら、２つの感磁素子の差動波形から媒体上の磁気パターンを読み取る場合、検出対象の磁気パターンのサイズに対して素子間隔が小さいと、２つの感磁素子の出力波形が重なってしまう。その結果、差動波形が小さくなってしまうため、検出精度を上げることができない。
　本発明の課題は、このような点に鑑みて、磁気パターンを精度良く検出できる磁気センサ装置を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、媒体搬送路に沿って配置される感磁素子と、前記感磁素子と対向する位置に対向面を備え、当該対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する永久磁石と、を有し、前記対向面に、凹部あるいは貫通部が開口していることを特徴とする。
　また、上記の課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、媒体搬送路に沿って配置される感磁素子と、前記感磁素子と対向する位置に第１対向面を備え、当該第１対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する第１の永久磁石と、前記第１対向面と同一面上に位置する第２対向面を備え、当該第２対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する第２の永久磁石と、を有し、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、感磁素子と対向する永久磁石の面（対向面）に、凹部あるいは貫通部を開口させる、もしくは、感磁素子と対向する２つの永久磁石の面（第１対向面と第２対向面）の間で開口する隙間を設けたことによって、永久磁石の面を貫くバイアス磁界の向きが、凹部、貫通部、あるいは隙間が開口する領域の外側で媒体搬送方向に対して垂直な方向となる。その結果、バイアス磁界に対する感磁素子の抵抗値－磁束密度特性は、凹部、貫通部、あるいは隙間が開口する領域を挟み、その両側に２つのピークを持つ曲線になる。感磁素子の感度が良い位置（磁束の変化に対する抵抗値の変化が大きい位置）は、抵抗値－磁束密度特性のピークの両側に存在するので、２つのピークを持つ場合、２つのピークの外側に必ず、感度の良い位置が存在することになる。このように、感磁素子と対向する永久磁石の面に、凹部、貫通部、あるいは隙間を開口させたことによって、感磁素子の感度が良い位置をこれらの開口領域の外側に設定することができる。従って、磁気パターンを精度よく検出できる。
　また、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている構成の場合には、凹部や貫通部のある複雑な形状の永久磁石を用いることなく、抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせることができる。従って、永久磁石に凹部や貫通部を形成するための加工コストを削減できる。
　本発明において、前記感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部の外周側で前記第１対向面と対向することが望ましい。このようにすると、感度の良い位置に感磁素子を配置できるので、磁気パターンを精度良く検出できる。
　本発明において、前記感磁素子は、第１の感磁素子および第２の感磁素子を備え、前記第１の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部を挟んだ一方側に位置し、前記第２の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部を挟んだ他方側に位置していることが望ましい。このようにすると、第１、第２の感磁素子の配置間隔を狭くすることなく、両方の感磁素子を感度の良い位置に配置できる。従って、検出対象の磁気パターンのサイズよりも素子間隔が小さくなることを回避でき、２つの感磁素子の出力波形の重なりが大きくなることを回避できる。よって、２つの感磁素子の差動成分を用いて外乱等の影響を排除した検出波形を得ることができ、精度良く磁気パターンを検出できる。
　本発明において、前記第１の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部における開口縁よりも外側に配置され、前記第２の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部における開口縁よりも外側に配置されていることが望ましい。
　本発明において、前記感磁素子は、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で延在しており、前記対向面に、前記凹部が開口しており、前記凹部は、複数の前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で、前記長手方向に連続して延在することが望ましい。このようにすると、感磁素子毎に凹部を形成する場合と比較して、永久磁石の形状を単純化できる。従って、永久磁石に凹部を形成するコストを削減できる。
　本発明において、前記第１の感磁素子および前記第２の感磁素子は、感磁素子ユニットを構成し、前記感磁素子ユニットは、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で延在しており、前記対向面に、前記凹部が開口しており、前記凹部は、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で、前記長手方向に連続して延在することが望ましい。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている場合には、前記感磁素子は、前記隙間の幅方向の外側で前記第１対向面もしくは前記第２対向面と対向することが望ましい。このようにすると、感度の良い位置に感磁素子を配置できるので、磁気パターンを精度良く検出できる。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている場合には、前記感磁素子は、前記隙間の幅方向の一方側で前記第１対向面と対向する第１の感磁素子と、他方側で前記第２対向面と対向する第２の感磁素子を備えることが望ましい。このようにすると、第１、第２の感磁素子の配置間隔を狭くすることなく、両方の感磁素子を感度の良い位置に配置できる。従って、検出対象の磁気パターンのサイズよりも素子間隔が小さくなることを回避でき、２つの感磁素子の出力波形の重なりが大きくなることを回避できる。よって、２つの感磁素子の差動成分を用いて外乱等の影響を排除した検出波形を得ることができ、精度良く磁気パターンを検出できる。
　本発明において、前記第１の感磁素子は、前記第１対向面における前記隙間側の縁よりも外側に配置され、前記第２の感磁素子は、前記第２対向面における前記隙間側の縁よりも外側に配置されていることが望ましい。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、媒体搬送方向に離れて配置されていることが望ましい。このようにすると、媒体が通過するときの磁界の変化を所定の時間差で検出できる。よって、２つの感磁素子の差動成分を用いて外乱等の影響を排除した検出波形を得ることができ、精度良く磁気パターンを検出できる。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている場合には、前記隙間に配置されたヨークを備え、前記ヨークを介して前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が位置決めされていることが望ましい。このようにすると、２つの永久磁石の位置を安定させることができる。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている場合には、前記感磁素子は、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で延在することが望ましい。このようにすると、感磁素子が並ぶ方向で、感磁素子の位置による感度のばらつきを少なくすることができる。従って、感磁素子の配列方向で磁気パターンの検出精度がばらつくことを回避できる。
　本発明において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されている場合には、前記第１の感磁素子および第２の感磁素子は、感磁素子ユニットを構成し、前記感磁素子ユニットは、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で延在することが望ましい。
　本発明において、前記感磁素子は、磁気抵抗素子であることが望ましい。
　本発明によれば、感磁素子と対向する永久磁石の面（対向面）に、凹部あるいは貫通部を開口させる、もしくは、感磁素子と対向する２つの永久磁石の面（第１対向面と第２対向面）の間で開口する隙間を設けたことによって、永久磁石を大型化させることなく、抵抗値－磁束密度特性の形状を２つのピークを持つ形状にすることができる。従って、感磁素子の感度が良い位置を、凹部、貫通部、あるいは隙間が開口する領域の外側に設定することができる。従って、磁気パターンを精度よく検出できる。
本発明の磁気センサ装置を搭載する磁気パターン検出装置の説明図である。 本発明の磁気センサ装置の説明図である。 磁界検出部を模式的に示す斜視図である。 磁界検出部の説明図である。 他の形態の磁界検出部を模式的に示す平面図および断面図である。 従来の磁気センサ装置が備える磁界検出部の説明図である。
　以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気センサ装置を搭載する磁気パターン検出装置を説明する。
（全体構成）
　図１は本発明を適用した磁気センサ装置を搭載する磁気パターン検出装置の説明図である。図１に示すように、磁気パターン検出装置１は、銀行券、有価証券等のシート状の媒体２を媒体搬送路３に沿って搬送する媒体搬送機構４と、媒体搬送路３上の磁気読み取り位置Ａで媒体２の磁気パターンを検出する磁気センサ装置５を有する。図１に示すＸＹＺの３方向は互いに直交する方向であり、Ｘ方向は媒体搬送路３の幅方向、Ｙ方向は媒体搬送方向、Ｚ方向は上下方向（媒体２の厚さ方向）を示す。
　磁気センサ装置５は、磁気読み取り位置Ａを通過する媒体２にバイアス磁界を印加して、媒体２が通過するときの磁界の変化を検出する磁界検出部８を備える。磁界検出部８は、媒体２が通過する範囲においてＸ方向に延在する。磁気パターン検出装置１は、磁界検出部８からの検出波形をリファレンス波形と照合することによって、媒体２の磁気パターンを判別し、媒体２の真偽や種類を判別する。
（磁気センサ装置）
　図２は本発明の磁気センサ装置の説明図であり、図２（ａ）は磁気センサ装置５の斜視図であり、図２（ｂ）は磁気センサ装置５の概略断面図である。磁気センサ装置５は、図２（ａ）に示すように、磁界検出部８を搭載するフレーム１０と、フレーム１０の上端部分に取り付けられたカバー板１１を備える。フレーム１０は樹脂などの非磁性材料で形成される。また、カバー板１１は、ステンレス鋼などの非磁性材料で形成される。カバー板１１の表面（上面）は、媒体搬送路３を構成する媒体搬送面１１ａとなっている。カバー板１１には、媒体搬送方向Ｙの両側の縁に沿って斜面が形成されているので、第１方向Ｙ１あるいは第２方向Ｙ２に搬送されて磁気読み取り位置Ａを通過する媒体２が引っ掛かりにくいという利点がある。
　図３、図４は磁界検出部８の説明図であり、図３は磁界検出部を模式的に示す斜視図である。また、図４（ａ）は磁界検出部８の概略断面図（図３のＢ－Ｂ断面図）であり、図４（ｂ）は感磁素子の抵抗値－磁束密度特性である。図２（ａ）、図３に示すように、磁界検出部８は、媒体搬送路３に沿った位置に配置された感磁素子である複数の感磁素子ユニット２０と、媒体搬送路３から見て感磁素子の背面側に配置された永久磁石３０を備える。感磁素子ユニット２０は、媒体搬送方向Ｙと交差する配列方向に複数並んでいる。つまり、感磁素子ユニット２０は、媒体搬送方向Ｙと直交する方向（幅方向Ｘ）に複数配列されている。各感磁素子ユニット２０は、基板２１と、基板２１に搭載された２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂを備える。つまり、感磁素子２２Ａ、２２Ｂによって感磁素子ユニット２０を構成している。
　本形態において、２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂは磁気抵抗素子である。感磁素子２２Ａ、２２Ｂは、媒体搬送方向Ｙに所定寸法離れた位置に配置され、媒体搬送方向Ｙに見た場合に重なっている。感磁素子２２Ａ、２２Ｂとしては、例えば、基板２１に搭載されたＡＭＲ素子（薄膜強磁性金属からなる磁気抵抗パターンが形成された異方性磁気抵抗素子（Anisotropic-Magneto-Resistance））を用いることができる。あるいは、半導体磁気抵抗素子、ホール素子、ＭＩ素子(Magneto-Impedance element）、フラックスゲート型の磁気センサなどを用いてもよい。
　永久磁石３０は、媒体搬送方向Ｙと直交する方向（幅方向Ｘ）に長い長尺型磁石であり、感磁素子ユニット２０に対し、媒体搬送路３と反対の側に位置する（図２（ｂ）参照）。永久磁石３０は、複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ全範囲にわたって延在する。永久磁石３０は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石である。永久磁石３０は、感磁素子２２Ａ、２２Ｂが位置する側を向く対向面３１と、対向面３１と反対側に位置する反対向面３２を備える。対向面３１は、感磁素子２２Ａ、２２Ｂと対向する位置に形成されている。本発明において、「対向する」とは、間に別な部材（例えば、基板や基板と永久磁石間に配置される部材）が介在される場合、あるいは間に媒体搬送路が介在される場合も含む。図４（ｂ）に示すように、永久磁石３０は、Ｓ極とＮ極が対向する方向と、媒体搬送方向Ｙとが直交するように着磁され、Ｓ極が媒体搬送路３の側に位置する。従って、永久磁石３０は、対向面３１を貫く方向のバイアス磁界を媒体搬送路３に形成する。
　永久磁石３０は、対向面３１から反対向面３２に向かう方向に凹む凹部３３を備える。凹部３３は、対向面３１の媒体搬送方向Ｙの略中央で開口し、一定幅および一定深さで幅方向Ｘに直線状に延在する。凹部３３が延在する範囲は、複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ範囲であり、本形態では、対向面３１の幅方向Ｘの一端から他端までの範囲で凹部３３が延在する。つまり、凹部３３は、媒体搬送方向Ｙと直交する方向である幅方向Ｘに延在するように開口している。感磁素子ユニット２０の２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂは、凹部３３の外周側で対向面３１と対向する。具体的には、感磁素子２２Ａ、２２Ｂは、凹部３３を挟んでその媒体搬送方向Ｙの両側で対向面３１と対向する。
　図４（ａ）に示すように、永久磁石３０によるバイアス磁界は、凹部３３の外周側で、媒体搬送方向Ｙに対して垂直な方向となる。媒体搬送方向Ｙに沿った各位置での磁力線の向きは、図４（ａ）に示すように、凹部３３の外周側で媒体搬送方向Ｙに対して垂直となった位置を境にして、その内側では凹部３３の中央に向けて内側に傾き、その外側では外側に傾く。その結果、永久磁石３０によるバイアス磁界に対する感磁素子の抵抗値－磁束密度特性は、図４（ｂ）に示すような２つのピークがある曲線となる。
　図４（ｂ）に示すように、感磁素子の抵抗値－磁束密度特性で磁束密度の変化に対して抵抗値の変化が大きい位置ＰＡ、ＰＢは、２つのピークの外側の斜面に位置し、これらの２点に感磁素子２２Ａ、２２Ｂが配置されている。位置ＰＡ、ＰＢは、凹部３３を挟み、媒体搬送方向Ｙの両側に位置する。なお、２つのピークの内側にも磁束密度の変化に対して抵抗値の変化が大きい位置が存在するので、その位置に感磁素子２２Ａ、２２Ｂを配置することも可能であるが、その位置では２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂの素子間隔が狭くなってしまう。従って、本形態では、２つのピークの外側の位置ＰＡ、ＰＢに感磁素子２２Ａ、２２Ｂを配置する。位置ＰＡ、ＰＢは、凹部３３の開口縁３３ａ、３３ｂよりも外側に位置するので、開口縁３３ａ、３３ｂよりも外側に感磁素子２２Ａ、２２Ｂが配置されることになる。
　磁気パターン検出装置１による磁気パターン検出動作は、以下のように行う。図１に示す磁気パターン検出装置１で、媒体搬送路３に沿って、媒体２を第１方向Ｙ１あるいは第２方向Ｙ２に搬送する。媒体２は磁界検出部８による磁気読み取り位置Ａを通過する。
　磁界検出部８では、図４（ｂ）に示すように、凹部３３を挟み、媒体搬送方向Ｙで所定距離離れた２カ所に感磁素子２２Ａ、２２Ｂが配置されている。そして、感磁素子２２Ａ、２２Ｂの検出領域に、永久磁石３０によるバイアス磁界が形成されている。媒体２が磁気読み取り位置Ａを通過するとき、感磁素子２２Ａ、２２Ｂからは、磁界の変化に対応する信号が所定の時間差で出力される。感磁素子２２Ａ、２２Ｂの出力波形から差動波形を求め、差動波形を予め記憶保持しているリファレンンス波形と照合する。これにより、媒体２の磁気パターンを判別し、媒体２の真偽判定および媒体２の種類の判別等を行う。
（作用効果）
　以上のように、本形態では、バイアス磁界を形成する永久磁石３０に対向面３１で開口する凹部３３が形成され、感磁素子の抵抗値－磁束密度特性が２つのピークを持つようになっている。そして、２つのピークの位置は、凹部３３の外周側、具体的には開口縁３３ａ、３３ｂよりも外側となるので、２つのピークの外側の斜面に存在する感度の良い位置ＰＡ、ＰＢは、その間隔が、少なくとも凹部３３の幅よりも大きい。つまり、対向面３１に凹部３３を形成することによって、少なくとも凹部３３の幅よりも大きい素子間隔で、感磁素子２２Ａ、２２Ｂを配置することができる。これにより、永久磁石３０の外形を大きくすることなく、且つ、感磁素子２２Ａ、２２Ｂの素子間隔を狭くすることなく、感磁素子２２Ａ、２２Ｂを感度の良い位置に配置して検出動作を行うことができる。
　このように、永久磁石３０の対向面３１に凹部３３を開口させることで、抵抗値－磁束密度特性のピークの位置を、凹部３３の位置に対応する位置に移動させることができる。従って、永久磁石３０の対向面３１の形状や永久磁石３０の奥行き寸法（対向面３１に対して垂直な方向の厚さ）を変更することなく、感磁素子の感度の良い位置を様々な素子間隔で設定できる。従って、磁気パターンを精度よく検出できる構成でありながら、感磁素子の配置および永久磁石３０の形状の制限が従来よりも少ない。
　２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂの素子間隔を狭くしなければならない場合、これらの検出波形の時間ずれが小さくなり同じ波形に近づくので、２つの検出波形の出力が相殺されて、差動波形の出力が小さくなってしまう。本形態では、感度の良い感磁素子２２Ａ、２２Ｂを用いる場合でも素子間隔を狭くする必要がないので、感磁素子２２Ａ、２２Ｂの検出波形が大きく重なって検出精度が低下することを回避できる。世界中で用いられている様々な紙幣の磁気パターンには、その検出に最適な素子間隔が存在するが、本形態の磁気センサ装置５を用いれば、最適な素子間隔を変えずに磁気パターンの検出精度を向上させることが可能である。
　また、磁気センサ装置５において、感磁素子２２Ａ、２２Ｂとして高感度のものを用いた場合は、従来技術についての説明（図６（ｃ）参照）で示したとおり、最適動作点（最も感度が良い位置）で測定するためには、バイアス磁界を弱める必要がある。しかしながら、最適動作点で検出できるようにバイアス磁界を弱めると、媒体２の飽和磁束密度以上の強さでバイアス磁界を印加することができず、その結果、測定前の媒体２の着磁状態によって感磁素子２２Ａ、２２Ｂの出力が変化し、磁気パターンを精度良く検出できない。しかしながら、本形態のように抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせることで、高感度な感磁素子２２Ａ、２２Ｂを用いた場合でも、その最適動作点に合わせることができ、且つ、媒体２の飽和磁束密度以上の強さのバイアス磁界を与えることが可能である。従って、測定前の媒体２の着磁状態に起因する検出精度のばらつきを回避することが可能である。
　また、本形態の磁気センサ装置５は、複数の感磁素子ユニット２０を媒体搬送方向Ｙと交差する方向（媒体搬送路３の幅方向Ｘ）に配列した磁界検出部８を備えており、永久磁石３０は、これら複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ領域全体に亘って延在する長尺型磁石である。このような一体型の永久磁石３０を用いると、感磁素子ユニット２０毎にマグネットを分割する構成と比較して、感磁素子ユニット２０が並ぶ方向でのバイアス磁界のばらつきが少ない。従って、感磁素子ユニット２０が並ぶ方向（本形態では、幅方向Ｘ）での、感磁素子２２Ａ／２２Ｂの位置による感度のばらつきが少ない。よって、感磁素子２２Ａ／２２Ｂが並ぶ方向での、磁気パターンの検出精度のばらつきを少なくすることができる。更に、本形態では、複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ範囲において、対向面３１に１本の連続した溝状の凹部３３を形成している。従って、感磁素子ユニット２０毎に凹部３３を形成するよりも永久磁石３０の形状が単純である。
（変形例）
（１）上記形態は、２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂを媒体搬送方向Ｙに離れた位置に配置してその差動波形を求めるものであったが、本発明は、２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂを媒体搬送路３の幅方向Ｘに離れた位置に配置して、その差動波形から磁気パターンを判別する構成に適用することもできる。
（２）上記形態は、永久磁石３０と感磁素子２２Ａ、２２Ｂが媒体搬送路３に対して同じ側に位置する構成（すなわち、永久磁石３０が、感磁素子２２Ａ、２２Ｂに対して媒体搬送路３と逆の側に位置する対向面３１を備える構成）であったが、本発明は、永久磁石３０と感磁素子２２Ａ、２２Ｂが、媒体搬送路３を挟んでその両側に分かれて配置される構成（すなわち、永久磁石３０が、感磁素子２２Ａ、２２Ｂに対して媒体搬送路３と同じ側に配置される対向面３１を備える構成）にも適用できる。
（３）上記形態は、対向面３１の一方の縁から他方の縁まで連続して延在する溝状の凹部３３を形成しているが、凹部３３は、この一部の領域で延在するものであってもよい。例えば、凹部３３を幅方向Ｘに分割した形態であってもよい。例えば、複数の感磁素子ユニット２０のそれぞれに対応する位置に、１つずつ凹部３３を形成する。この場合、対向面３１における凹部３３の開口形状は、矩形、円形、長円形などの各種の形状にすることができる。また、この場合、凹部３３の幅方向Ｘの長さは、感磁素子２２Ａ、２２Ｂよりも短くてもよいが、感磁素子２２Ａ、２２Ｂよりも長い方が望ましい。また、凹部３３の深さは一定でなくてもよいし、凹部３３の内周壁は対向面３１に対して垂直な面に限定されるものではない。
（４）上記形態は、永久磁石３０の対向面３１で開口する凹部３３を形成することによって抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせる構成であったが、凹部３３でなく、対向面３１から反対向面３２に向かう方向で永久磁石３０を貫通する貫通部を形成してもよい。貫通部は、複数の感磁素子ユニット２０のそれぞれに対応する位置に形成してもよいし、複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ範囲で連続して延在していてもよい。このような貫通部は、対向面３１で開口するので、凹部３３を形成した場合と同様に、貫通部の外周側で抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせることができる。
（５）上記形態は、基板２１を永久磁石３０の対向面３１から離して配置しているが、基板２１を対向面３１に載る位置に設置してもよい。あるいは、基板２１と対向面３１との間に別の部材が介在していてもよい。
（６）上記形態は、永久磁石３０として、複数の感磁素子ユニット２０が並ぶ範囲で延在する長尺状磁石を用いているが、複数の永久磁石を幅方向Ｘに配列してもよい。この場合には、複数の永久磁石のそれぞれが、複数の感磁素子ユニットのうちの対応する１つに対向する対向面を持つものとし、各対向面に、凹部あるいは貫通部を形成すればよい。
（他の実施形態）
　抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせるために、図５に示す形態の磁界検出部１０８を用いてもよい。図５は、変形例の磁界検出部１０８の説明図であり、図５（ａ）は磁界検出部１０８を媒体搬送路３の側から見た概略平面図であり、図５（ｂ）は磁界検出部１０８の概略断面図である。以下、上記形態と同じ構成は同じ符号を用いて説明を省略し、異なる部分のみ異なる符号を付して説明する。
　磁界検出部１０８は、直方体状の第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂと、ヨーク１４０と、感磁素子ユニット２０を備える。第１の永久磁石１３０Ａと第２の永久磁石１３０Ｂは媒体搬送方向Ｙに並んでおり、隣り合う端部が同じ極となるように着磁されている。第１の永久磁石１３０Ａは、感磁素子ユニット２０に面する第１対向面１３１Ａを備えており、第２の永久磁石１３０Ｂは、感磁素子ユニット２０に面する第２対向面１３１Ｂを備えている。第１対向面１３１Ａおよび第２対向面１３１Ｂは同一面上に位置する。第１対向面１３１Ａおよび第２対向面１３１Ｂは、感磁素子ユニット２０に対し、媒体搬送路３と逆の側に位置する。第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂは、第１対向面１３１Ａおよび第２対向面１３１Ｂを貫く方向のバイアス磁界を媒体搬送路３に形成するように着磁されている。
　第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂは、第１対向面１３１Ａおよび第２対向面１３１Ｂに沿った方向（すなわち、媒体搬送方向Ｙ）で隙間１３３を開けて配置されている。より具体的には、第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂの間には、幅方向Ｘに延在する隙間１３３が形成され、この隙間１３３にヨーク１４０が配置されている。第１の永久磁石１３０Ａと第２の永久磁石１３０Ｂは、それぞれ、ヨーク１４０の一方側の面と他方側の面に固定され、ヨーク１４０を介して互いに位置決めされている。ヨーク１４０は、感磁素子ユニット２０に面する端面１４１を備えるが、この端面１４１は、感磁素子ユニット２０に対し、第１対向面１３１Ａ、第２対向面１３１Ｂよりも後退した位置にある。つまり、第１の永久磁石１３０Ａと第２の永久磁石１３０Ｂの間には、隙間１３３とヨーク１４０によって規定される溝状の凹部が形成されている。
　感磁素子ユニット２０が備える２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂは、隙間１３３の幅方向の外側に位置しており、媒体搬送方向Ｙに離れて配置されている。隙間１３３の幅方向の一方側に位置する感磁素子２２Ａは第１対向面１３１Ａと対向し、隙間１３３の幅方向の他方側に位置する感磁素子２２Ｂは１３１Ｂと対向する。感磁素子２２Ａは、第１対向面１３１Ａにおける隙間１３３側の縁よりも外側に配置されており、感磁素子２２Ｂは、第２対向面１３１Ｂにおける隙間１３３側の縁よりも外側に配置されている。
　このような構成によれば、上記形態と同様に、隙間１３３を挟み、その両側で、抵抗値－磁束密度特性に２つのピークを持たせることができる。従って、２つの感磁素子２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ、隙間１３３の両側で感度の良い位置に配置することができ、上記形態と同様の作用効果が得られる。また、第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂはいずれも直方体状であるので、マグネットに凹部や貫通部を形成するなどの加工コストが発生しない。また、ヨーク１４０を用いることにより、磁路を形成できると共に、同じ極性の磁極同士が反発し合う２つのマグネットを位置決めできる。従って、第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂの位置を安定させることができる。
　なお、この形態において、ヨーク１４０の代わりに他のスペーサーを用いても良い。また、隙間１３３には物体を配置せず、他の位置決め手段を用いて第１の永久磁石１３０Ａと第２の永久磁石１３０Ｂを位置決めしてもよい。
　また、第１の永久磁石１３０Ａおよび第２の永久磁石１３０Ｂは、媒体搬送路３に対して感磁素子２２Ａ、２２Ｂと同じ側に位置していなくてもよく、媒体搬送路３に対して感磁素子２２Ａ、２２Ｂと逆の側に位置していてもよい。
１…パターン検出装置、２…媒体、３…媒体搬送路、４…媒体搬送機構、５…磁気センサ装置、８…磁界検出部、１０…フレーム、１１…カバー板、１１ａ…媒体搬送面、２０…感磁素子ユニット、２１…基板、２２Ａ，２２Ｂ…感磁素子、３０…永久磁石、３１…対向面、３２…反対向面、３３…凹部、３３ａ～３３ｄ…開口縁、１０８…磁界検出部、１３０Ａ…第１の永久磁石、１３０Ｂ…第２の永久磁石、１３１Ａ…第１対向面、１３１Ｂ…第２対向面、１３３…隙間、１４０…ヨーク、１４１…端面、２０１…磁石、２０１ａ…対向面、２０２…媒体搬送路、２０３Ａ，１０３Ｂ…感磁素子、２０４…媒体、Ａ…磁気読み取り位置、Ｘ…幅方向、Ｙ…媒体搬送方向、Ｙ１…第１方向、Ｙ２…第２方向、Ｚ…上下方向

Claims (15)

  1. 　媒体搬送路に沿って配置される感磁素子と、
    　前記感磁素子と対向する位置に対向面を備え、当該対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する永久磁石と、を有し、
    　前記対向面に、凹部あるいは貫通部が開口していることを特徴とする磁気センサ装置。
  2. 　前記感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部の外周側で前記対向面と対向することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
  3. 　前記感磁素子は、第１の感磁素子および第２の感磁素子を備え、
    　前記第１の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部を挟んだ一方側に位置し、
    　前記第２の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部を挟んだ他方側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ装置。
  4. 　前記第１の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部における開口縁よりも外側に配置され、
    　前記第２の感磁素子は、前記凹部あるいは貫通部における開口縁よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ装置。
  5. 　前記感磁素子は、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、
    　前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で延在しており、
    　前記対向面に、前記凹部が開口しており、
    　前記凹部は、複数の前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で、前記長手方向に連続して延在することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
  6. 　前記第１の感磁素子および前記第２の感磁素子は、感磁素子ユニットを構成し、
    　前記感磁素子ユニットは、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、
    　前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で延在しており、
    　前記対向面に、前記凹部が開口しており、
    　前記凹部は、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で、前記長手方向に連続して延在することを特徴とする請求項３または４に記載の磁気センサ装置。
  7. 　媒体搬送路に沿って配置される感磁素子と、
    　前記感磁素子と対向する位置に第１対向面を備え、当該第１対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する第１の永久磁石と、
    　前記第１対向面と同一面上に位置する第２対向面を備え、当該第２対向面を貫く方向のバイアス磁界を前記媒体搬送路に形成する第２の永久磁石と、を有し、
    　前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、前記第１対向面および前記第２対向面に沿った方向で隙間を開けて配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。
  8. 　前記感磁素子は、前記隙間の幅方向の外側で前記第１対向面もしくは前記第２対向面と対向することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ装置。
  9. 　前記感磁素子は、前記隙間の幅方向の一方側で前記第１対向面と対向する第１の感磁素子と、他方側で前記第２対向面と対向する第２の感磁素子を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の磁気センサ装置。
  10. 　前記第１の感磁素子は、前記第１対向面における前記隙間側の縁よりも外側に配置され、
    　前記第２の感磁素子は、前記第２対向面における前記隙間側の縁よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気センサ装置。
  11. 　前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、媒体搬送方向に離れて配置されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかの項に記載の磁気センサ装置。
  12. 　前記隙間に配置されたヨークを備え、前記ヨークを介して前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石が位置決めされていることを特徴とする請求項７から１１のいずれかの項に記載の磁気センサ装置。
  13. 　前記感磁素子は、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、
    　前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子が前記配列方向に並ぶ範囲で延在することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ装置。
  14. 　前記第１の感磁素子および第２の感磁素子は、感磁素子ユニットを構成し、
    　前記感磁素子ユニットは、媒体搬送方向と交差する配列方向に複数並んでおり、
    　前記永久磁石は、前記配列方向を長手方向とする長尺型磁石であり、複数の前記感磁素子ユニットが前記配列方向に並ぶ範囲で延在することを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気センサ装置。
  15. 　前記感磁素子は、磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかの項に記載の磁気センサ装置。
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