(57)【要約】  磁気センサ装置では、磁束の中心の磁力方向が搬送面（Ｐ）に交わる着磁磁界（１１）を形成し、搬送面（Ｐ）における着磁磁界（１１）において搬送面（Ｐ）に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石（１）によって、搬送面（Ｐ）を搬送されるシート状の被検知物（４）が着磁される。磁気センサ装置は、磁束の中心の磁力方向が、着磁磁石（１）によって着磁されて搬送される被検知物（４）の平面に交わるバイアス磁界（２１）を形成し、被検知物（４）の平面におけるバイアス磁界（２１）において被検知物（４）の平面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力より大きく、かつ、第２の保磁力より小さいバイアス磁石（２）と、バイアス磁石（２）の被検知物（４）の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子チップ（９）と、を備える。
2017191823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送面に着磁磁界を形成し、前記搬送面において前記着磁磁界の前記搬送面に平行な磁界成分の大きさが、第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石によって、前記搬送面を搬送されるシート状の被検知物が着磁され、この着磁された前記被検知物を検知する磁気センサ装置であって、
磁束の中心の磁力方向が、前記着磁磁石によって着磁され前記搬送面に沿って搬送される前記被検知物の平面に交わるバイアス磁界を形成し、前記被検知物の平面における前記バイアス磁界において前記被検知物の平面に平行な磁界成分の大きさが前記第１の保磁力より大きく、かつ、前記第２の保磁力より小さいバイアス磁石と、
前記バイアス磁石の前記被検知物の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、
を備える磁気センサ装置。
【請求項２】
前記搬送面の一方の側に配置され、前記被検知物が搬送される搬送方向に互いに異なる磁極を有する中心磁石と、
前記中心磁石の、前記搬送方向の上流の側に配置され、前記着磁磁石を構成する第１のヨークと、
前記中心磁石の、前記搬送方向の下流の側に配置され、前記バイアス磁石を構成する第２のヨークと、
を備える、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記第１のヨークの前記搬送面に対向する面から前記搬送面までの距離は、前記第２のヨークの前記搬送面に対向する面から前記搬送面までの距離より小さい、請求項２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記第２のヨークの前記搬送面に対向する面の前記搬送方向の長さは、前記第１のヨークの前記搬送面に対向する面の前記搬送方向の長さより大きい、請求項２または３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記着磁磁石は、
前記搬送面に直交する方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送面の側の面に、前記被検知物が搬送される搬送方向の長さが前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さより小さい集磁ヨークと、
を含む、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記着磁磁石は、
前記被検知物が搬送される搬送方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の上流の側に配置される上流側ヨークと、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の下流の側に配置される下流側ヨークと、
を含む、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記上流側ヨークおよび前記下流側ヨークは、前記着磁用磁石の前記搬送面の側で、それぞれ、前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さよりも互いに近接する方向に突出する近接部が形成されている、請求項６に記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記バイアス磁石の前記被検知物が搬送される搬送方向の下流側で、前記搬送面に第２の着磁磁界を形成し、前記搬送面において前記第２の着磁磁界の前記搬送面に平行な磁界成分の大きさが、前記第２の磁性体の飽和磁界以上である、逆搬送着磁磁石を備える、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記着磁磁石および前記逆搬送着磁磁石の少なくともいずれかは、
前記搬送面に直交する方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送面の側の面に、前記搬送方向の長さが前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さより小さい集磁ヨークと、
を含む、請求項８に記載の磁気センサ装置。
【請求項１０】
前記着磁磁石および前記逆搬送着磁磁石は、それぞれ、
前記搬送方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の上流の側に配置される上流側ヨークと、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の下流の側に配置される下流側ヨークと、
を含む、請求項８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、シート状の被検知物に含まれる、異なる保磁力を有する２種類の磁性体を識別する磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙幣または有価証券の偽造を防止する対策として、異なる保磁力を有する２種類以上の磁気インクまたは磁性体を採用した紙幣または有価証券が発行されている。そのため、保磁力の異なる磁性体を識別する磁気センサ装置が求められている。例えば、特許文献１には、保磁力の異なる複数種類の磁性体を判別する磁気質判別装置が記載されている。特許文献１の磁気質判別装置は、磁界強度及び磁界方向が異なる搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁ユニットと、着磁ユニットより搬送方向下流の側で搬送路上にバイアス磁界を発生させて、バイアス磁界の変化を検出することにより磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０１０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の磁気質判別装置では、保磁力の違いによって残留磁化の方向が異なるように、領域によって異なる着磁磁界の磁界強度と磁界方向が形成されるように構成する必要がある。また、着磁磁界で磁化されて搬送される紙葉類の面に対して、バイアス磁界の磁力方向の強度および傾きと、バイアス磁界に対する磁気センサの位置および傾きを正確に設定する必要がある。そのため、磁気センサ装置が非常に複雑な構造になるという課題があった。【０００５】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、異なる保磁力を有する２種類の磁性体を識別するための、着磁磁界およびバイアス磁界の強度と配置、ならびに、磁気センサを配置する構造を単純にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の観点に係る磁気センサ装置は、磁束の中心の磁力方向が搬送面に交わる着磁磁界を形成し、搬送面における着磁磁界において搬送面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石によって、搬送面を搬送されるシート状の被検知物が着磁され、この着磁された被検知物を検知する磁気センサ装置であって、磁束の中心の磁力方向が、着磁磁石によって着磁されて搬送される被検知物の平面に交わるバイアス磁界を形成し、被検知物の平面におけるバイアス磁界において被検知物の平面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力より大きく、かつ、第２の保磁力より小さいバイアス磁石と、バイアス磁石の被検知物の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、搬送面における着磁磁界の中心において搬送面に平行な磁界成分の大きさが第２の磁性体の飽和磁界以上であり、搬送面におけるバイアス磁界の中心において搬送面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力より大きく、かつ、第２の保磁力より小さければよく、また、磁気抵抗効果素子は、バイアス磁石の搬送面に対向する面に配置されるので、着磁磁界およびバイアス磁界の強度と配置、ならびに、磁気センサを配置する構造を単純にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の構成図
【図２】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁気抵抗効果素子に印加されているバイアス磁界の磁力線ベクトルを示す図
【図３】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、着磁磁界を通り過ぎたときの被検知物に含まれる磁性体の磁化状態を示す図
【図４Ａ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界に進入したときの磁性体の磁化状態を示す図
【図４Ｂ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界の中央にあるときの磁性体の磁化状態を示す図
【図４Ｃ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界から離脱するときの磁性体の磁化状態を示す図
【図５Ａ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界に進入したときの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を示す図
【図５Ｂ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界の中央にあるときの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を示す図
【図５Ｃ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界から離脱するときの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を示す図
【図６】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合の、磁気センサの出力波形の例を示す図
【図７Ａ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体がバイアス磁界に進入したときの磁性体の磁化状態を示す図
【図７Ｂ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体がバイアス磁界の中央にあるときの磁性体の磁化状態を示す図
【図７Ｃ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体がバイアス磁界から離脱するときの磁性体の磁化状態を示す図
【図８Ａ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体がバイアス磁界に進入したときの磁気抵抗効果素子に印加されるバイアス磁界を示す図
【図８Ｂ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体が磁気抵抗効果素子の直上を過ぎたときの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を示す図
【図８Ｃ】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合に、磁性体がバイアス磁界から離脱するときの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を示す図
【図９】実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合の、磁気センサの出力波形の例を示す図
【図１０】この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の構成図
【図１１】この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置の構成図
【図１２】この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置の構成図
【図１３】この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置の構成図
【図１４】この発明の実施の形態６に係る磁気センサ装置の構成図
【図１５】この発明の実施の形態７に係る磁気センサ装置の構成図
【図１６】この発明の実施の形態８に係る磁気センサ装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、図中、同等または相当する部分には、同じ符号を付す。また、この発明のすべての実施の形態において、被検知物の搬送方向即ち保磁力識別磁気センサ装置の短手方向（副走査方向）をＸ方向、被検知物の搬送方向に直交する保磁力識別磁気センサ装置の長手方向（主走査方向）をＹ方向、保磁力識別磁気センサ装置の短手方向（搬送方向/副走査方向）及び長手方向（主走査方向）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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の構成図である。図１は、主走査方向に直交する断面図である。磁気センサ装置は、筐体１００の内部に、着磁磁石１、バイアス磁石２および磁気抵抗効果素子チップ９を備える。また、筐体１００の搬送面の側にシールドカバー１０１を備える。磁気センサ装置は、磁性体６を含むシート状の被検知物４が搬送される搬送面Ｐに対向して、着磁磁石１およびバイアス磁石２が配置される。被検知物４は、搬送面Ｐの上を搬送方向５の方向に搬送される。
【００１１】
着磁磁石１は、搬送面Ｐに直交する方向に互いに異なる磁極を有し、磁束の中心の磁力方向が搬送面Ｐに交わる着磁磁界１１を形成する。バイアス磁石２は、搬送面Ｐに直交する方向に互いに異なる磁極を有し、磁束の中心の磁力方向が搬送面Ｐに交わるバイアス磁界２１を形成する。バイアス磁石２は、着磁磁石１より搬送方向５の下流に配置される。実施の形態１では、着磁磁界１１およびバイアス磁界２１の磁束の中心の磁力方向は、搬送面Ｐに直交する。
【００１２】
着磁磁石１は、着磁磁界１１によって、被検知物４に含まれる磁性体６を磁化して着磁する。バイアス磁石２は、バイアス磁界２１によって、被検知物４の磁性体６へ磁気バイアスを印加すると同時に、磁気抵抗効果素子チップ９への磁気バイアスを印加する。
【００１３】
なお、磁気センサを構成する要素として、磁気抵抗効果素子チップ９からの出力を増幅するための増幅ＩＣ、磁気抵抗効果素子チップ９に電圧を印加したり出力を取り出したりする回路基板、および、磁石の磁力の安定化を図る磁気ヨークなどが備えられているが、図１では省略されている。
【００１４】
実施の形態１に係る磁気センサ装置では、磁気抵抗効果素子チップ９は、バイアス磁石２の被検知物４の側に配置される。着磁磁石１とバイアス磁石２の磁極は、搬送面Ｐの側をＮ極とし、反対側をＳ極としており、それぞれ着磁磁界１１とバイアス磁界１２を発生させている。搬送面Ｐにおいて、着磁磁石１が形成する着磁磁界１１の搬送面Ｐに直交する成分を着磁Ｚ方向磁界Ｂｚ１、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ１、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ２と定義する。負方向磁界の符号に負の符号「−」を付しているが、磁界の成分はいずれも絶対値である。
【００１５】
磁気センサ装置の着磁磁石１は、被検知物４の上に設けられた磁性体６に着磁磁界１１を印加し磁性体６を磁化する。バイアス磁石２は被検知物４の上に設けられた磁性体６と、磁気抵抗効果素子チップ９にバイアス磁界２１を印加する。
【００１６】
図２は、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁気抵抗効果素子に印加されているバイアス磁界の磁力線ベクトルを示す図である。磁気抵抗効果素子チップ９の磁気抵抗効果素子９１はバイアス磁石２の搬送方向の中心より少しだけＸ正方向に離れており、図２に示すように、磁気バイアスベクトル８は、搬送面Ｐに直交するＺ方向から少しだけ搬送方向であるＸ方向に傾いている。この磁気バイアスベクトル８の搬送方向成分８ｘが磁気抵抗効果素子９１のバイアス磁界として作用しており、搬送方向成分８ｘの大きさが変化することにより、被検知物４の上に設けられた磁性体６を出力の変化として検出することができる。磁性体６がない場合は、磁気バイアスベクトル８の搬送方向成分８ｘは、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界２１の搬送方向成分Ｂｘに等しい。
【００１７】
図３は、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、着磁磁界を通り過ぎたときの被検知物に含まれる磁性体の磁化状態を示す図である。磁性体６を飽和磁化させる最小の磁界を飽和磁界Ｂｓ６と定義する。磁化された磁性体６は磁界６ａを形成する。搬送面Ｐにおいて、着磁磁石１が作る着磁磁界１１の搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分である着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ１は、磁性体６の飽和磁界Ｂｓ６よりも大きくなるように構成されている。被検知物４上に設けられた磁性体６は、着磁磁界１１を通り過ぎた後、搬送方向上流の側がＳ極となるように残留磁化され、図３に示される磁界６ａをつくる。
【００１８】
次に、図４Ａ〜図４Ｃを用いて、磁性体６の保磁力Ｂｃ６が、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分であるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも小さい場合の、バイアス磁石２による磁性体６の磁化について説明する。磁性体６の保磁力Ｂｃ６は、搬送方向の正負で同じである。保磁力Ｂｃ６が搬送面Ｐにおけるバイアス磁界２１のバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より小さい条件の磁性体６を磁性体６１とする。磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１は、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より小さい。磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１が、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも小さいため、磁性体６１はバイアス磁界２１により再度磁化される。
【００１９】
図４Ａは、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界に進入したときの磁性体の磁化状態を示す図である。被検知物４上に設けられた磁性体６１がバイアス磁界２１に進入すると、図４Ａに示すように、バイアス磁界２１により、搬送方向下流の側がＳ極となるように磁化され、図４Ａの磁界６１ａを作る。
【００２０】
図４Ｂは、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界の中央にあるときの磁性体の磁化状態を示す図である。磁性体６１がバイアス磁界２１の中央に来たとき、バイアス磁界２１の磁束の中心の磁力線は搬送面Ｐに直交しているので、図４Ｂに示すように、バイアス磁界２１はＸ方向成分を持たなくなるため、磁性体６１の磁化のＸ方向成分は消滅する。
【００２１】
図４Ｃは、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合に、磁性体がバイアス磁界から離脱するときの磁性体の磁化状態を示す図である。更に磁性体６１がバイアス磁界２１から離脱していくと、図４Ｃに示すように、バイアス磁界２１により、搬送方向上流の側がＳ極となるように磁化され、図４Ｃの磁界６１ｂをつくる。
【００２２】
磁性体６１が搬送面Ｐでバイアス磁界２１を通過するときに、磁気抵抗効果素子９１が磁性体６１を検出する動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて詳しく説明する。図５Ａ〜図５Ｃでは、磁気抵抗効果素子９１においてバイアス磁界と磁性体６１の磁界６１ａとの合成ベクトルが実線の磁気バイアスベクトル８で表される。図５Ａ〜図５Ｃにおいて磁気バイアスベクトル８に交差している点線矢印は、図２に示される、磁性体６１がない場合の磁気バイアスベクトル８を示す。
【００２３】
磁性体６１がバイアス磁界２１に進入して、磁性体６１を通るバイアス磁界の強度が保磁力Ｂｃ６１より大きくなると、図５Ａに示すように、磁性体６１のＸ方向の磁化が反転する。その結果、磁性体６１が作る磁界６１ａの作用で、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体６１がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘより小さくなる。
【００２４】
磁性体６１がバイアス磁界２１の中央に来たとき、磁性体６１を通るバイアス磁界はＸ方向成分を持たないので、磁性体６１の磁化のＸ方向成分は消滅する。その結果、図５Ｂに示すように、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、図２に示される状態と同じになる。さらに、磁性体６１がバイアス磁界２１から離脱するとき、磁性体６１はバイアス磁界２１でＸ方向に磁化されて、バイアス磁界２１に進入して再磁化されたときと反対向きの残留磁化が形成される。その結果、図５Ｃに示すように、磁性体６１が作る磁界６１ｂの作用で、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘより大きくなる。
【００２５】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１が、搬送面Ｐにおけるバイアス磁界２１の搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分であるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも小さい場合、磁性体６１が搬送面Ｐを搬送方向５に移動するにしたがって、磁性体６１の磁化の向きがＸ方向で反転する。そして、それに伴って、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘの大きさが、磁性体がない場合の搬送方向成分Ｂｘの大きさをまたいで変化する。図６は、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より小さい場合の、磁気センサの出力波形の例を示す図である。磁性体６１が搬送面Ｐを搬送方向５に移動するにしたがって、Ｘ方向成分を感磁する磁気抵抗効果素子９１の抵抗値が変化し、図６に示すような出力が得られ、被検知物４上に設けられた磁性体６１を検知することができる。図６に示すように磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１が、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも小さい場合は、磁性体６１の前後のエッジで正負が逆のピーク出力が出るようなエッジ検出出力が得られる。
【００２６】
次に、図７Ａ〜図７Ｃを用いて、磁性体６の保磁力Ｂｃ６が、搬送面Ｐにおけるバイアス磁界２１の搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分であるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より大きい場合の、バイアス磁石２による磁性体６の磁化について説明する。保磁力Ｂｃ６が搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より大きい条件の磁性体６を磁性体６２とする。磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２は、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より大きい。磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２が、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも大きいため、磁性体６２はバイアス磁界２１では再度磁化されることがない。
【００２７】
被検知物４上に設けられた磁性体６２がバイアス磁界２１を通過しても、図７Ａ〜図７Ｃに示されるように、磁性体６２はバイアス磁界２１によっては再磁化されないので、着磁磁界１１を離脱したときの残留磁化の方向が維持される。図７Ａ〜図７Ｃに示されるように、実施の形態１では、磁気抵抗効果素子９１の検出範囲において、磁性体６２は搬送方向５の上流の側がＳ極である磁界６２ａを保持する。
【００２８】
磁性体６２が搬送面Ｐでバイアス磁界２１を通過するときに、磁気抵抗効果素子９１が磁性体６２を検出する動作について、図８Ａ〜図８Ｃを用いて詳しく説明する。図８Ａ〜図８Ｃでは、磁気抵抗効果素子９１においてバイアス磁界と磁性体６２の磁界６２ａとの合成ベクトルが実線の磁気バイアスベクトル８で表される。図８Ａ〜図８Ｃにおいて磁気バイアスベクトル８に交差している点線矢印は、図２に示される、磁性体６２がない場合の磁気バイアスベクトル８の位置を示す。
【００２９】
磁性体６２がバイアス磁界２１に進入しても、磁性体６２は磁化の方向を保持しているので、図８Ａに示すように、磁性体６２のＸ方向の磁化は磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分の向きと一致する。磁性体６２が作る磁界６２ａは磁気抵抗効果素子９１を通る磁力線を搬送方向５に遠ざける方向に作用する。その結果、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体６２がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘより大きくなる。
【００３０】
磁性体６２が磁気抵抗効果素子９１の直上を過ぎると、磁性体６２の磁界６２ａは、図８Ｂに示すように、磁性体６２がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘを打ち消す方向に作用する。その結果、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体６２がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘより小さくなる。
【００３１】
さらに、磁性体６２がバイアス磁界２１から離脱するとき、磁性体６２の磁界６２ａは、バイアス磁界２１の磁力線を引きつける方向に働く。その結果、図８Ｃに示すように、
磁性体６２が作る磁界６２ａの作用で、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体がない場合のバイアス磁界２１の搬送方向成分Ｂｘより大きくなる。
【００３２】
図９は、実施の形態１に係る磁気センサ装置において、被検知物に含まれる磁性体の保磁力がバイアス磁界の強度より大きい場合の、磁気センサの出力波形の例を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、磁性体６２がバイアス磁界２１を通過する間、磁性体６２のＸ方向の磁化の向きは変化しないので、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、磁気抵抗効果素子９１における磁気バイアスの搬送方向成分８ｘは、磁性体６２がない場合の磁気バイアスの搬送方向成分Ｂｘより大きいから、小さい、大きいの順に変化する。その結果、磁性体６２が搬送面Ｐを搬送方向５に移動するにしたがって、Ｘ方向成分を感磁する磁気抵抗効果素子９１の抵抗値が変化し、図９に示すような出力が得られ、被検知物４上に設けられた磁性体６２を検知することができる。図９に示すように、磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２が、搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２よりも大きい場合は、磁性体６２が磁気抵抗効果素子９１の上を通過する途中で、バイアス磁界２１に進入および離脱するときとは逆の極性のピーク出力が現れるパターン検出出力が得られる。
【００３３】
図６と図９を比較してわかるように、実施の形態１の磁気センサ装置によれば、磁性体６の保磁力Ｂｃ６が搬送面ＰにおけるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２より小さい場合と大きい場合とで、異なる波形の検出出力が得られるので、保磁力が異なる２種類の磁性体を識別することができる。
【００３４】
以上説明した原理を用いて、保磁力Ｂｃ６１を有する磁性体６１の出力は図６に示すようなエッジ検出出力、保磁力Ｂｃ６２を有する磁性体６２の出力は図９に示すようなパターン検出出力とすることができる。すなわち、シート状の被検知物４が第１の保磁力Ｂｃ６１を有する第１の磁性体６１、および、第１の保磁力Ｂｃ６１より大きい第２の保磁力Ｂｃ６２を有する第２の磁性体６２の少なくとも一方を含む場合に、着磁磁石１が形成する着磁磁界１１を、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分である着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ１の大きさが第２の磁性体６２の飽和磁界Ｂｓ６２以上とし、着磁磁石１より搬送方向５の下流に配置されるバイアス磁石２が形成するバイアス磁界２１を、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分であるバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２の大きさが第１の保磁力Ｂｃ６１より大きく、かつ、第２の保磁力Ｂｃ６２より小さくなるように設定する。このように設定することで、第１の保磁力Ｂｃ６１を有する磁性体６１と、第１の保磁力Ｂｃ６１より大きい第２の保磁力Ｂｃ６２を有する第２の磁性体６２と、を識別することが可能である。
【００３５】
実施の形態１では、着磁磁石１が形成する着磁磁界１１は、搬送面Ｐにおいて、着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ１が、保磁力が大きい方の磁性体６２の飽和磁界より大きければよい。また、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界２１は、搬送面Ｐにおいて、バイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ２が、保磁力が小さい方の磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１より大きく、かつ、保磁力が大きい方の磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２より小さければよい。そして、磁気抵抗効果素子９１を、バイアス磁石２の搬送面Ｐの側で、バイアス磁石２の搬送面Ｐに対向する面の搬送方向の中心から、搬送方向に少しずらした位置に配置すればよい。
【００３６】
特許文献１の磁気質判別装置では、保磁力の違いによって残留磁化の方向が異なるように、領域によって異なる着磁磁界の磁界強度と磁界方向が形成されるように構成する必要がある。また、着磁磁界で磁化されて搬送される紙葉類の面に対して、バイアス磁界の磁力方向の強度および傾きと、バイアス磁界に対する磁気センサの位置および傾きを正確に設定する必要がある。それに比べて、実施の形態１の磁気センサ装置は、着磁磁石１およびバイアス磁石２の磁力および位置、ならびに、磁気抵抗効果素子９１の位置と傾きに要求される精度が緩和される。また、バイアス磁界２１の磁力線の方向を搬送面Ｐに対して傾ける必要がなく、磁気センサ装置全体の搬送方向長さを小さくすることができる。
【００３７】
実施の形態１の磁気センサ装置によれば、着磁磁石１とバイアス磁石２は搬送面Ｐに対して同じ側に配置することが可能となり、保磁力識別磁気センサの小型化が可能となる。実施の形態１の磁気センサ装置では、着磁磁石１、バイアス磁石２ともに複雑な磁石形状は必要でないため、単純な磁気回路で磁気センサを構成することが可能となる。
【００３８】
なお、実施の形態１では、着磁磁石１の磁極が、搬送面Ｐの側をＮ極として説明したが、搬送面Ｐの側をＳ極としても、磁性体６が着磁磁界１１で残留磁化される向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。バイアス磁石２についても、磁極の配置が、搬送面Ｐの側をＳ極としても磁性体６の検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。
【００３９】
さらに、着磁磁石１とバイアス磁石２の磁極の向きは、搬送面の側に同じ極性でなくてもよい。例えば着磁磁石１の搬送面Ｐの側をＳ極として、バイアス磁石２の搬送面Ｐの側をＮ極としても、磁性体６の保磁力Ｂｃ６によって検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。
【００４０】
実施の形態１では、磁気抵抗効果素子９１の構成について明記していないが、磁気抵抗効果素子９１を２つ並べて中点電位を出力とするハーフブリッジ構成、磁気抵抗効果素子９１を４つ並べたフルブリッジ構成、または、単体構成のいずれの構成も用いることができる。
【００４１】
実施の形態１では、磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１が、磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２より大きい場合を一般化して考察した。実施の形態１で、磁性体６２を保磁力Ｂｃ６２が極めて大きい硬磁性体と考えることができる。その場合でも、磁気抵抗効果素子９１の検出出力は、図９のようなパターンになるから、実施の形態１の磁気センサ装置は、被検知物４が磁性体として硬磁性体のみを含む場合でも、検出することができる。
【００４２】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の構成図である。図１０は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態２では、実施の形態１で示した着磁磁石１とバイアス磁石２の代わりに、一つの中心磁石３、第１のヨークである着磁用ヨーク３１および第２のヨークであるバイアス用ヨーク３２を用いる。本実施の形態２で使用する中心磁石３は、被検知物４の搬送方向５に平行な方向に互いに異なる磁極を有する。図１０では、中心磁石３は搬送方向５の上流の側がＮ極で、下流の側がＳ極である。中心磁石３、着磁用ヨーク３１およびバイアス用ヨーク３２の主走査方向であるＹ方向の長さは同じであり、磁気センサ装置の読み取り幅より大きい。
【００４３】
着磁用ヨーク３１は、中心磁石３の搬送方向５上流の側に配置され、バイアス用ヨーク３２は、中心磁石３の搬送方向５下流の側に配置される。磁気抵抗効果素子チップ９は、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面に配置される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、一般的に磁気センサを構成する要素として、磁気抵抗効果素子チップ９からの出力を増幅するための増幅ＩＣ、磁気抵抗効果素子チップ９に電源を印加したり出力を取り出したりする回路基板、磁石の磁力の安定化を図る磁気ヨークなどが備えられているが、本図では省略されている。
【００４４】
中心磁石３の搬送方向５上流の側のＮ極から出た磁束は、着磁用ヨーク３１に入って、着磁用ヨーク３１を搬送方向５の方向に見た周囲から空間に出て、バイアス用ヨーク３２を搬送方向５の方向に見た周囲からバイアス用ヨーク３２に入り、バイアス用ヨーク３２から中心磁石３の搬送方向５下流の側のＳ極に至る。中心磁石３から出て、中心磁石３に戻る磁束は、主に着磁用ヨーク３１とバイアス用ヨーク３２に集中する。着磁用ヨーク３１およびバイアス用ヨーク３２は、中心磁石３で磁化される一時磁石である。
【００４５】
着磁用ヨーク３１から空間に出た磁束のうち、搬送面Ｐに向かう磁束は、着磁磁界３１１を形成する。また、バイアス用ヨーク３２に入る磁束のうち、搬送面Ｐからバイアス用ヨーク３２に向かう磁束は、バイアス磁界３２１を形成する。一時磁石としての着磁用ヨーク３１は、着磁磁石を構成する。また、一時磁石としてのバイアス用ヨーク３２は、バイアス磁石を構成する。着磁用ヨーク３１は、被検知物４の上に設けられた磁性体６に着磁磁界３１１を印加し磁性体６を磁化する。バイアス用ヨーク３２は被検知物４の上に設けられた磁性体６と、磁気抵抗効果素子チップ９にバイアス磁界３２１を印加する。
【００４６】
着磁磁界３１１とバイアス磁界３２１は、中心磁石３、着磁用ヨーク３１およびバイアス用ヨーク３２の主走査方向であるＹ方向の長さに亘って均一とみなせる。
【００４７】
搬送面Ｐにおいて、着磁用ヨーク３１が形成する着磁磁界３１１の搬送面Ｐに直交する成分を着磁Ｚ方向磁界Ｂｚ３１、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ３１、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ３１、バイアス用ヨーク３２が形成するバイアス磁界３２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ３２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ３２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ３２と定義する。実施の形態１と同様に、磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１より、磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２の方が大きいものとする。着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ３１の大きさは、保磁力Ｂｃ６が大きい方の磁性体６２の飽和磁界Ｂｓ６２以上である。また、バイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ３２の大きさは、磁性体６１の保磁力Ｂｃ６１より大きく、かつ、磁性体６２の保磁力Ｂｃ６２より小さい。
【００４８】
Ｂｘ３１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞Ｂｘ３２＞Ｂｃ６１とするには、例えば、着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐの側の面を、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐの側の面より、搬送面Ｐに近く設置する。着磁用ヨーク３１から出る磁束、および、バイアス用ヨーク３２に入る磁束は、それぞれ表面からの距離が大きいほど拡がるので、磁束密度は距離にしたがって減少し、磁束密度に比例する磁界強度も減少する。そこで、中心磁石３の磁力と、着磁用ヨーク３１およびバイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐの側の面の搬送面Ｐからの距離を調整して、Ｂｘ３１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞Ｂｘ３２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。保磁力Ｂｃ６２は一般に飽和磁界Ｂｓ６２より小さいから、着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐに対向する面から搬送面Ｐまでの距離を、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面から搬送面Ｐまでの距離より小さくする。
【００４９】
実施の形態２に係る磁気センサ装置は、磁性体６の保磁力Ｂｃ６によって検出出力の正負の向きが反対になるが、実施の形態１と同様に作用し、磁性体６１と磁性体６２を識別することができる。実施の形態２の構成によれば、磁石を１つにすることができる。なお、中心磁石３のＮ極とＳ極の配置は、図１０の向きに限らず、逆向きでもよい。
【００５０】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置の構成図である。図１１は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態３でも、実施の形態１で示した着磁磁石１とバイアス磁石２の代わりに、一つの中心磁石３、第１のヨークである着磁用ヨーク３１および第２のヨークであるバイアス用ヨーク３２を用いる。実施の形態２と異なるのは、着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐに対向する面の大きさと、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面の大きさが相違する点である。その他の構成は実施の形態２と同様である。
【００５１】
磁力線どうしは互いに反発するから、着磁用ヨーク３１またはバイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面では、それぞれ磁束密度は均一とみなすことができる。着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐに対向する面から出る磁束は、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面に入る磁束と同じとみなすことができる。磁束が同じで、断面での磁束密度が均一なら、磁束密度は断面積に反比例する。そこで、第２のヨークであるバイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面の搬送方向５の長さを、第１のヨークである着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐに対向する面の搬送方向５の長さより大きくすれば、着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ３１をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ３２より大きくすることができる。
【００５２】
さらに、実施の形態２と同様に、着磁用ヨーク３１の搬送面Ｐに対向する面から搬送面Ｐまでの距離を、バイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐに対向する面から搬送面Ｐまでの距離より小さくしてもよい。
【００５３】
実施の形態３では、中心磁石３の磁力と、着磁用ヨーク３１およびバイアス用ヨーク３２の搬送面Ｐの側の面の搬送方向５の長さを調整して、Ｂｘ３１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞Ｂｘ３２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。実施の形態３に係る磁気センサ装置は、磁性体６の保磁力Ｂｃ６によって検出出力の正負の向きが反対になるが、実施の形態１と同様に作用し、磁性体６１と磁性体６２を識別することができる。なお、中心磁石３のＮ極とＳ極の配置は、図１１の向きに限らず、逆向きでもよい。
【００５４】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置の構成図である。図１２は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態４では、実施の形態１で示した着磁磁石１が、着磁用磁石１４と、着磁用磁石１４の搬送面Ｐの側の面に配置される集磁ヨーク３３から構成されている。それ以外の構成は、実施の形態１と同じである。
【００５５】
実施の形態４では、搬送面Ｐにおいて、着磁用磁石１４および集磁ヨーク３３が形成する着磁磁界４１１の搬送面Ｐに直交する成分を着磁Ｚ方向磁界Ｂｚ４１、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ４１、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ４１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界４２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ４２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ４２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ４２と定義する。
【００５６】
実施の形態４では、バイアス磁石２の磁力と、着磁用磁石１４および集磁ヨーク３３の搬送面Ｐの側の面の搬送方向５の長さを調整して、＋Ｂｘ４１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞−Ｂｘ４２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。
【００５７】
集磁ヨーク３３の搬送方向の長さは、着磁用磁石１４の搬送方向の長さより小さい。この構成にすることにより、着磁用磁石１４の主磁束は集磁ヨーク３３の範囲に集められる。着磁磁石１と着磁用磁石１４が同じであれば、実施の形態１の着磁磁界１１よりも着磁磁界４１１が大きくなる。したがって、実施の形態１の着磁磁界１１と同じ着磁磁界４１１を発生させる場合、着磁用磁石１４を着磁磁石１よりも小さくできる。
【００５８】
なお、実施の形態４では、着磁用磁石１４の磁極が、搬送面Ｐの側をＮ極として説明したが、実施の形態１で説明したように、搬送面Ｐの側をＳ極としてもよい。バイアス磁石２についても、磁極の配置が、搬送面Ｐの側をＳ極としても磁性体６の検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。
【００５９】
さらに、着磁用磁石１４とバイアス磁石２の磁極の向きは、搬送面の側に同じ極性でなくてもよい。例えば着磁用磁石１４の搬送面Ｐの側をＳ極として、バイアス磁石２の搬送面Ｐの側をＮ極としても、磁性体６の保磁力Ｂｃ６によって検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。
【００６０】
実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置の構成図である。図１３は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態５では、実施の形態１で示した着磁磁石１を、搬送方向５と平行な方向に磁化させた着磁用磁石５１と、その両側に配置された上流側ヨーク３４、下流側ヨーク３５で構成し、それ以外の構成は同じである。この構成では、搬送面Ｐにおいて、上流側ヨーク３４と下流側ヨーク３５の間に搬送方向と平行な方向の着磁磁界５１１が形成される。
【００６１】
実施の形態５では、搬送面Ｐにおいて、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５が形成する着磁磁界５１１の、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ５１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界５２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ５２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ５２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ５２と定義する。
【００６２】
実施の形態５では、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４、下流側ヨーク３５を調整し、＋Ｂｘ５１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞−Ｂｘ５２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。
【００６３】
実施の形態５の構成の場合、着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ５１が主磁束となる。さらに、着磁用磁石５１の磁束を上流側ヨーク３４、下流側ヨーク３５に磁束を集めているため、小さな磁石でもより大きな着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ５１を発生させることが可能である。
【００６４】
なお、実施の形態５では、着磁用磁石５１の磁極が、搬送方向の上流の側をＮ極として説明したが、実施の形態１で説明したのと同様に、搬送方向の上流の側をＳ極としてもよい。バイアス磁石２についても、磁極の配置が、搬送面Ｐの側をＳ極としても磁性体６の検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。
【００６５】
実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６に係る磁気センサ装置の構成図である。図１４は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態６では、実施の形態５の構成から上流側ヨーク３６、下流側ヨーク３７をＬ字型に変更している。それ以外の構成は実施の形態５と同じである。上流側ヨーク３６および下流側ヨーク３７は、着磁用磁石５１の搬送面Ｐの側で、それぞれ、着磁用磁石５１の搬送方向の長さよりも互いに近接する方向に突出する近接部が形成されている。
【００６６】
実施の形態６では、搬送面Ｐにおいて、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３６および下流側ヨーク３７が形成する着磁磁界６１１の、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ６１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界６２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ６２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ６２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ６２と定義する。
【００６７】
実施の形態６では、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３６、下流側ヨーク３７を調整し、＋Ｂｘ６１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞−Ｂｘ６２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。
【００６８】
実施の形態６の構成では、搬送面Ｐにおいて、上流側ヨーク３６と下流側ヨーク３７の間に搬送方向と平行な方向の着磁磁界６１１が形成される。この構成の場合、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分である着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ６１が主磁束となる。さらに、着磁用磁石５１の磁束を上流側ヨーク３６および下流側ヨーク３７に集めた上で、近接部を形成することによって磁極を近づけているため、小さな磁石でも更に大きな着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ６１を発生させることが可能である。着磁用磁石５１およびバイアス磁石２の磁極の向きがどちらでもよいことは、実施の形態５と同様である。
【００６９】
実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７に係る磁気センサ装置の構成図である。図１５は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態７では、実施の形態１で示した着磁磁石１と同じ働きをする逆搬送着磁磁石７を、バイアス磁石２の搬送方向下流側に配置した構成である。逆搬送着磁磁石７は、バイアス磁石２の中心を通り搬送方向５に直交する平面に関して、着磁磁石１と対称に配置することが望ましい。
【００７０】
実施の形態７では、搬送面Ｐにおいて、着磁磁石１が形成する着磁磁界７１１の搬送面Ｐに直交する成分を着磁Ｚ方向磁界Ｂｚ７１、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ７１、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ７１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界７２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ７２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ７２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ７２と定義する。さらに、逆搬送着磁磁石７が形成する着磁磁界７７１の搬送面Ｐに直交する成分を着磁Ｚ方向磁界Ｂｚ７７、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ７７、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ７７と定義する。
【００７１】
実施の形態７では、バイアス磁石２の磁力と、着磁磁石１の磁力を、＋Ｂｘ７１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞−Ｂｘ７２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。また、逆搬送着磁磁石７の磁力を、−Ｂｘ７７＞Ｂｓ６２を満たすように構成する。着磁磁石１と逆搬送着磁磁石７が同じ大きさと磁力を有するなら、−Ｂｘ７７＞Ｂｓ６２である。
【００７２】
実施の形態７の構成とすることにより、被検知物４を搬送方向５とは逆の方向にも搬送できる双方向搬送が要求される磁気センサ装置において、どちらから搬送されても保磁力を識別することが可能となる。この場合、磁気抵抗効果素子９１に加わる磁気バイアスベクトル８が搬送方向５に傾いているから、逆の搬送方向に対する磁気バイアスベクトル８の向きが、搬送方向５に対する磁気バイアスベクトル８の向きとは逆になり、磁性体６１，６２がないときのバイアス磁界を基準にすれば、逆の搬送方向では図６および図９と正負が反転した同じ出力パターンが得られる。
【００７３】
実施の形態７において、着磁磁石１および逆搬送着磁磁石７の少なくともいずれかを、実施の形態４の着磁用磁石１４および集磁ヨーク３３で構成することができる。図１５では、集磁ヨーク３３を備える場合が点線で示されている。その場合、着磁磁石１および逆搬送着磁磁石７は、それぞれ、着磁用磁石１４に置き換えられる。
【００７４】
なお、着磁磁石１およびバイアス磁石２の磁極の向きが、図１５と逆向き、あるいは、互いに逆でもよいことは、実施の形態１で説明したとおりである。また、逆搬送着磁磁石７の磁極の向きが、着磁磁石１の磁極の向きと逆であってもよい。
【００７５】
実施の形態８．
図１６は、この発明の実施の形態８に係る磁気センサ装置の構成図である。図１６は、主走査方向に直交する断面図である。実施の形態８では、実施の形態５で示した着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５を、バイアス磁石２の搬送方向下流側にも配置した構成である。着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５と、着磁用磁石５３、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９は、搬送方向５に直交する平面に関して互いに対称に配置される。好ましくは、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５と、着磁用磁石５３、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９は、バイアス磁石２の中心を通り搬送方向５に直交する平面に関して互いに対称である。
【００７６】
実施の形態８では、搬送面Ｐにおいて、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５が形成する着磁磁界５１１の、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分を着磁Ｘ正方向磁界＋Ｂｘ５１、バイアス磁石２が形成するバイアス磁界５２１の搬送面Ｐに直交する成分をバイアスＺ方向磁界Ｂｚ５２、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分をバイアスＸ負方向磁界−Ｂｘ５２、搬送面Ｐと平行で搬送方向の成分をバイアスＸ正方向磁界＋Ｂｘ５２と定義する。さらに、着磁用磁石５３、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９が形成する着磁磁界５３１の、搬送面Ｐと平行で搬送方向と逆向きの成分を着磁Ｘ負方向磁界−Ｂｘ５３と定義する。
【００７７】
実施の形態８では、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４、下流側ヨーク３５を調整し、＋Ｂｘ５１＞Ｂｓ６２、および、Ｂｃ６２＞−Ｂｘ５２＞Ｂｃ６１を満たすように構成する。また、着磁用磁石５３、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９を調整し、−Ｂｘ５３＞Ｂｓ６２を満たすように構成する。着磁用磁石５１、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５と、着磁用磁石５３、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９が同じ大きさと磁力を有するなら、−Ｂｘ５３＞Ｂｓ６２である。
【００７８】
実施の形態８の構成とすることにより、被検知物４を搬送方向５とは逆の方向にも搬送できる双方向搬送が要求される磁気センサ装置において、どちらから搬送されても保磁力を識別することが可能となる。この場合、磁気抵抗効果素子９１に加わる磁気バイアスベクトル８が搬送方向５に傾いているから、逆の搬送方向に対する磁気バイアスベクトル８の向きが、搬送方向５に対する磁気バイアスベクトル８の向きとは逆になり、磁性体６１，６２がないときのバイアス磁界を基準にすれば、逆の搬送方向では図６および図９と正負が反転した同じ出力パターンが得られる。
【００７９】
実施の形態８において、上流側ヨーク３４および下流側ヨーク３５と、上流側ヨーク３８および下流側ヨーク３９を、それぞれ、実施の形態６の上流側ヨーク３６および下流側ヨーク３７で構成することができる。その構成は、実施の形態６の構成に追加して、着磁用磁石５１、上流側ヨーク３６および下流側ヨーク３７と同じものを、バイアス磁石２の中心を通り搬送方向５に直交する平面に関して対称に配置したものである。この構成でも、図１６の構成と同じ効果が得られる。
【００８０】
なお、実施の形態８では、着磁用磁石５１の磁極が、搬送方向５の上流の側をＮ極として説明したが、実施の形態１で説明したのと同様に、搬送方向５の上流の側をＳ極としてもよい。バイアス磁石２についても、磁極の配置が、搬送面Ｐの側をＳ極としても磁性体６の検出出力の正負の向きが反対になるだけであり同様の効果が得られる。したがってまた、着磁用磁石５３の磁極の向きは、搬送方向５に直交する平面に関して着磁用磁石５１と対称でなく、逆向き、すなわち搬送方向５の方向に同じ向きでもよい。
【００８１】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【００８２】
本出願は、２０１６年５月６日に出願された、日本国特許出願特願２０１６−０９３０２１号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１６−０９３０２１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。
【符号の説明】
【００８３】
１  着磁磁石、２  バイアス磁石、３  中心磁石、４  被検知物、５  搬送方向、６  磁性体、７  逆搬送着磁磁石、８  磁気バイアスベクトル、９  磁気抵抗効果素子チップ、１１  着磁磁界、１４  着磁用磁石、２１  バイアス磁界、３１  着磁用ヨーク、３２  バイアス用ヨーク、３３  集磁ヨーク、３４，３６，３８  上流側ヨーク、３５，３７，３９  下流側ヨーク、５１，５３  着磁用磁石、６１，６２  磁性体、９１  磁気抵抗効果素子、１００  筐体、１０１  シールドカバー、３１１，４１１，５１１，６１１，７１１  着磁磁界、３２１，４２１，５２１，６２１，７１１  バイアス磁界、５３１，７７１  着磁磁界、Ｐ  搬送面。
【図１】
2017191823.tif 000003
【図２】
2017191823.tif 000004
【図３】
2017191823.tif 000005
【図４Ａ】
2017191823.tif 000006
【図４Ｂ】
2017191823.tif 000007
【図４Ｃ】
2017191823.tif 000008
【図５Ａ】
2017191823.tif 000009
【図５Ｂ】
2017191823.tif 000010
【図５Ｃ】
2017191823.tif 000011
【図６】
2017191823.tif 000012
【図７Ａ】
2017191823.tif 000013
【図７Ｂ】
2017191823.tif 000014
【図７Ｃ】
2017191823.tif 000015
【図８Ａ】
2017191823.tif 000016
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
2017191823.tif 000018
【図９】
2017191823.tif 000019
【図１０】
2017191823.tif 000020
【図１１】
2017191823.tif 000021
【図１２】
2017191823.tif 000022
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月19日(2017.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の観点に係る磁気センサ装置は、磁束の中心の磁力方向が搬送面に交わる着磁磁界を形成し、搬送面における着磁磁界において搬送面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石によって、搬送面を搬送されるシート状の被検知物が着磁され、この着磁された被検知物を検知する磁気センサ装置であって、磁束の中心の磁力方向が、着磁磁石によって着磁されて搬送される被検知物の平面に交わるバイアス磁界を形成し、被検知物の平面におけるバイアス磁界において被検知物の平面に平行な磁界成分の大きさが第１の保磁力より大きく、かつ、第２の保磁力より小さいバイアス磁石と、バイアス磁石の被検知物の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、を備える。バイアス磁界は搬送面に平行な面において、被検知物が搬送される搬送方向と同じ向きである正方向成分磁界と搬送方向とは反対の向きである負方向成分磁界とを有し、このバイアス磁界を被検知物が通過するとき、被検知物は、第１の保磁力を有する場合は磁化方向が通過前後で反転し、第２の保磁力を有する場合は着磁磁石によって着磁された磁化方向が維持される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送面に着磁磁界を形成し、前記搬送面において前記着磁磁界の前記搬送面に平行な磁界成分の大きさが、第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石によって、前記搬送面を搬送されるシート状の被検知物が着磁され、この着磁された前記被検知物を検知する磁気センサ装置であって、
磁束の中心の磁力方向が、前記着磁磁石によって着磁され前記搬送面に沿って搬送される前記被検知物の平面に交わるバイアス磁界を形成し、前記被検知物の平面における前記バイアス磁界において前記被検知物の平面に平行な磁界成分の大きさが前記第１の保磁力より大きく、かつ、前記第２の保磁力より小さいバイアス磁石と、
前記バイアス磁石の前記被検知物の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、
を備え、
前記バイアス磁界は前記搬送面に平行な面において、前記被検知物が搬送される搬送方向と同じ向きである正方向成分磁界と前記搬送方向とは反対の向きである負方向成分磁界とを有し、このバイアス磁界を前記被検知物が通過するとき、前記被検知物は、前記第１の保磁力を有する場合は磁化方向が通過前後で反転し、前記第２の保磁力を有する場合は前記着磁磁石によって着磁された磁化方向が維持される、
磁気センサ装置。
【請求項２】
搬送面に着磁磁界を形成し、前記搬送面において前記着磁磁界の前記搬送面に平行な磁界成分の大きさが、第１の保磁力よりも大きい第２の保磁力を有する第２の磁性体の飽和磁界以上である着磁磁石によって、前記搬送面を搬送されるシート状の被検知物が着磁され、この着磁された前記被検知物を検知する磁気センサ装置であって、
磁束の中心の磁力方向が、前記着磁磁石によって着磁され前記搬送面に沿って搬送される前記被検知物の平面に交わるバイアス磁界を形成し、前記被検知物の平面における前記バイアス磁界において前記被検知物の平面に平行な磁界成分の大きさが前記第１の保磁力より大きく、かつ、前記第２の保磁力より小さいバイアス磁石と、
前記バイアス磁石の前記被検知物の平面に対向して配置される磁気抵抗効果素子と、
前記搬送面の一方の側に配置され、前記被検知物が搬送される搬送方向に互いに異なる磁極を有する中心磁石と、
前記中心磁石の、前記搬送方向の上流の側に配置され、前記着磁磁石を構成する第１のヨークと、
前記中心磁石の、前記搬送方向の下流の側に配置され、前記バイアス磁石を構成する第２のヨークと、
を備える磁気センサ装置。
【請求項３】
前記搬送面の一方の側に配置され、前記被検知物が搬送される搬送方向に互いに異なる磁極を有する中心磁石と、
前記中心磁石の、前記搬送方向の上流の側に配置され、前記着磁磁石を構成する第１のヨークと、
前記中心磁石の、前記搬送方向の下流の側に配置され、前記バイアス磁石を構成する第２のヨークと、
を備える、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記第１のヨークの前記搬送面に対向する面から前記搬送面までの距離は、前記第２のヨークの前記搬送面に対向する面から前記搬送面までの距離より小さい、請求項２または３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第２のヨークの前記搬送面に対向する面の前記搬送方向の長さは、前記第１のヨークの前記搬送面に対向する面の前記搬送方向の長さより大きい、請求項２から４のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記着磁磁石は、
前記搬送面に直交する方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送面の側の面に、前記被検知物が搬送される搬送方向の長さが前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さより小さい集磁ヨークと、
を含む、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記着磁磁石は、
前記被検知物が搬送される搬送方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の上流の側に配置される上流側ヨークと、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の下流の側に配置される下流側ヨークと、
を含む、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記上流側ヨークおよび前記下流側ヨークは、前記着磁用磁石の前記搬送面の側で、それぞれ、前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さよりも互いに近接する方向に突出する近接部が形成されている、請求項７に記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記バイアス磁石の前記被検知物が搬送される搬送方向の下流側で、前記搬送面に第２の着磁磁界を形成し、前記搬送面において前記第２の着磁磁界の前記搬送面に平行な磁界成分の大きさが、前記第２の磁性体の飽和磁界以上である、逆搬送着磁磁石を備える、請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項１０】
前記着磁磁石および前記逆搬送着磁磁石の少なくともいずれかは、
前記搬送面に直交する方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送面の側の面に、前記搬送方向の長さが前記着磁用磁石の前記搬送方向の長さより小さい集磁ヨークと、
を含む、請求項９に記載の磁気センサ装置。
【請求項１１】
前記着磁磁石および前記逆搬送着磁磁石は、それぞれ、
前記搬送方向に互いに異なる磁極を有する着磁用磁石と、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の上流の側に配置される上流側ヨークと、
前記着磁用磁石の前記搬送方向の下流の側に配置される下流側ヨークと、
を含む、請求項９に記載の磁気センサ装置。
【国際調査報告】
2017191823.tif 000027
2017191823.tif 000028
2017191823.tif 000029
2017191823.tif 000030